1、1第十三章 电功和电功率测评 (时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(每小题 3 分,共 27 分)1.如图所示,手电筒中的电流为 0.5 A,电源为三节干电池,则该手电筒小灯泡的功率最接近( )A.0.25 W B.0.75 WC.2.25 W D.9.00 W2.小宁设计了一种照明电路图,其设计要求是用两个开关控制一盏灯,两个开关同时闭合灯才能发光,只闭合其中任意一个开关灯都不能发光。如图所示的四幅电路图中,既符合上述设计要求,又符合安全用电要求的是( )3.家庭电路及家用电器在设计安装上都考虑到用电安全问题。下列措施中,与安全用电无关的是( )A.控制家用电器的开关应安装在火线
2、上B.连接各户的总开关上安装漏电保护器C.洗衣机、电冰箱等用电器应使用三脚插头D.为使用方便安装插座4.关于电功,下列说法正确的是( )A.电流做功的过程,是其他形式的能转化为电能的过程B.电功表示电流做功的快慢C.电功的单位只有焦耳D.电流做功的多少用电能表来测量5.(2017湖南长沙自主招生)有两个电路元件 A 和 B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中,如图乙所示。闭合开关 S,这时电流表的示数为 0.4 A,则电源电压和元件 B 的电功率分别是( )2甲乙A.2.0 V 0.8 W B.2.5 V 1.0 WC.4.5 V 1.0 W D.4.5 V 1.8
3、 W6.(2017南山区二模)一台电动机正常工作时线圈两端的电压为 380 V,线圈的电阻为 2 ,线圈中通过的电流为 10 A。这台电动机工作 1 s 消耗的电能为 W,产生的热量为 Q,则( )A.W=3 800 J,Q=200 J B.W=3 800 J,Q=3 800 JC.W=7 200 J,Q=200 J D.W=7 200 J,Q=3 800 J7.如图所示的家庭电路连接正确,各元件均正常,下列有关说法正确的是( )A.洗衣机接入三孔插座后电灯与洗衣机是串联的B.洗衣机接入三孔插座能使洗衣机金属外壳接地C.闭合开关时,人接触 B 点或 C 点都可能引起触电D.断开开关时, A、
4、B 两点都能使测电笔氖管发光8.把标有“8 V 16 W”的灯泡 L1和“12 V 36 W”的灯泡 L2串联后接在电源两端,其中一只正常发光,另一只没有达到额定功率,则( )A.电源电压为 20 VB.电路中电流为 3 AC.两灯泡的总功率为 32 WD.灯泡 L2的实际功率小于灯泡 L1的实际功率9.李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”,他找来额定电压均为 6 V 的 L1、L 2两只灯泡。将两灯串联起来,按照如图所示的电路开始了实验探究,闭合开关后,看见灯 L2微微发光,灯 L1几乎不发光,则关于两灯的电阻 R1和 R2,两灯的额定功率 P1和 P2的大小关系成立的是(不考虑灯丝电阻值
5、随温度的变化)( )A.R1R2,P1P2 B.R1R2,P1P2二、填空题(11、13 小题每题 6 分,其余每空 2 分,共 22 分)310.甲和乙两灯的额定电压均为 6 V,右图是甲、乙两灯的电流随其两端电压变化的曲线。现将两灯串联后接在某一电路中,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,电路的工作电流应为 A,电源电压最大为 V。 11.一盏电灯未接入电路时的灯丝电阻为 55 ,接到 220 V 的电源上正常发光时通过的电流为 0.5 A。则该电灯的额定功率为 W;从刚接通电源到正常发光过程中,电灯的最大功率为 W。 12.下图是小华和小明两位同学连成的电路,他们要测定标有 3.8
6、 V 小灯泡的额定功率。正当小华要闭合开关时,小明发现电路有误,他及时阻止了小华的操作。请你指出其错误或不当的地方。(1) 。 (2) 。 (3) 。 13.电饭煲、电水壶和电熨斗分别标有“220 V 1 000 W”“220 V 1 800 W”和“220 V 500 W”的字样,它们各自正常工作相同时间, (选填“电饭煲”“电水壶”或“电熨斗”)产生的热量最多。标有“220 V 1 000 W”的电饭煲正常工作 0.2 h,电流所做的功为 kWh。 三、作图与实验(14 题 8 分,15 题 12 分,16 题 10 分,共 30 分)14.请将如图所示元件,连接成符合安全用电要求的家庭电
7、路。15.在探究影响电流做功多少的因素活动中,同学们设计了如图甲、乙、丙所示的三个电路。4(1)经过讨论,认为不应该选择图甲电路,原因是 。 (2)为研究电流做功与电压的关系,应该选择图 所示的电路。 (3)利用图丙电路研究某问题,当闭合开关后,发现两灯都不亮,电压表 V1有示数,电压表 V2无示数,则电路发生的故障是 。 (4)学习电功率知识后,小明想测灯泡的额定功率,将标有“12 V 6 W”的灯泡 L1和“6 V 4 W”的灯泡 L2按图丙电路连接,再接入电流表。经分析,能测出灯泡 的额定功率。 16.物理兴趣小组的同学利用如图所示的器材探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。电阻丝 R
8、1和 R2分别装在两个密闭的空气盒内, R3固定在盒外, R1=5 , R2=R3=10 。橡胶管将密闭空气盒和装有液体的 U 形玻璃管相连。请你解答下列问题:(1)用笔画线代替导线将上图的实验电路连接完整。(2)在实验中,观察 U 形玻璃管中液面高度差的目的是判断 。 (3)在电路连接正确的情况下,通电一段时间,发现其中一个 U 形玻璃管中液面高度几乎不变,则出现该现象的原因可能是 (写出一种即可)。 四、综合计算题(17 题 9 分,18 题 12 分,共 21 分)17.(2017湖北鄂州)已知 A 灯标着“6 V 3 W”,B 灯标着“6 V 6 W”,滑动变阻器 R 规格“50 2
9、A”。A 灯和 B 灯中电流随两端电压变化关系的图像如图甲所示。则:甲5乙(1)将 A、B 两灯并联接在 6 V 电源两端,求 30 min 内电路消耗的电能;(2)将 A、B 两灯串联接在某电源两端,使 A 灯恰好正常发光,求此时 B 灯电阻;(3)将 A 灯与滑动变阻器 R 串联接在 12 V 电源两端,如图乙所示。调节滑动变阻器,当滑动变阻器的功率是 A 灯功率的 2 倍时,求滑动变阻器的功率。18.某品牌家用电熨斗的电路如图甲所示,额定电压为 220 V、最大功率为 440 W,发热部分由调温电阻 R 和定值电阻 R0组成,调温电阻 R 是可变电阻,其最大阻值为 110 。电阻值均不受
10、温度影响。(1)定值电阻 R0的阻值是多大?(2)该电熨斗工作时的最小功率是多大?此时通过电路的电流是多大?(3)假设电熨斗每秒钟散发的热量 Q 跟电熨斗温度 t 的关系如图乙所示,请分析得出电熨斗工作时温度的调节范围。参考答案第十三章测评1.C 电源电压 U=1.5V3=4.5V,灯泡功率 P=UI=4.5V0.5A=2.25W,故选 C。2.B 要求两个开关同时闭合,灯才能发光,只闭合其中任意一个开关,灯都不发光,A、D 图中只闭合一个开关,灯就发光,不符合要求,B、C 图均符合要求,但从安全用电考虑,开关应接在火线上,所以C 错,B 对。3.D 安装插座的目的是方便一些可移动的用电器,如
11、电视、电冰箱、洗衣机等,提供接入电路的电源接口,与安全用电无关,其他三项都是在安装电路中安全用电的基本要求,故正确选项为 D。64.D 电功表示电流做了多少功。消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能。电流做功的实质是电能转化为其他形式的能。电功的单位不仅有焦耳(J),还有千瓦时(kWh)等。5.C 由题图乙可知,电路元件 A 和 B 串联,电流表测电路中的电流,电流表的示数为 0.4A 时,IA=IB=I=0.4A,由题图甲可知, A 和 B 两端的电压分别为 UA=2V,UB=2.5V,电源的电压U=UA+UB=2V+2.5V=4.5V,故 A、B 错误;元件 B 的电功率 PB=U
12、BIB=2.5V0.4A=1W,故 C 正确、D 错误。6.A 电动机消耗的电能 W=UIt=380V10A1s=3800J;产生的热量 Q=I2Rt=(10A)22 1s=200J。7.B 在家庭电路中,插座与用电器是并联的,A 错误;家用电器的接地线与金属外壳相连,而插座中的接地线与大地相连接,当插头插入插座时,相当于金属外壳与大地相连接,B 正确;闭合开关时,用手接触 B 点能造成触电,而接触 C 点则不会触电,C 错误;断开开关时, B 与 C 均与火线脱离, B 点不能使测电笔发光,D 错误。8.C 先求出两灯泡的电阻 R1= =4, R2= =4,再求出两灯泡正常工作时通过的电流
13、I1U12P1=(8V)216W (12V)236W额 = =2A, =3A,故电路中允许通过的最大电流为 2A;允许加的最大电压为 2A(4+4)=16V,P1U1=16W8V I2额两灯泡消耗的总功率为 P 总 =16V2A=32W,故 C 正确;因为通过两灯泡的电流相等,两灯泡的电阻相等,所以两灯泡的实际功率相等。9.D 两灯串联在同一电路中,通过它们的电流相等,从题意可知,L 2的亮度大于 L1的亮度,可知 L2的实际功率大于 L1的实际功率,由公式 P=I2R 可判断, R2R1;由于两灯的额定电压相等,均为 6V,根据公式 P= 可判断出,L 1灯的额定功率大。U2R10.解析:
14、由题中图像可看出,两灯正常工作时电流分别为 I 甲 =1A、 I 乙 =0.5A,两灯串联后接在某一电路中,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,电路的工作电流应为小电流 I 乙 =0.5A,这时由题中图像得甲的电压 U 甲 =2V,乙的电压 U 乙 =6V,由串联电路电压特点得电源电压最大为 U=U 甲 +U 乙=2V+6V=8V。答案: 0 .5 811.解析: 灯泡正常发光时的电流和额定电流相等,所以灯泡的额定功率 P=UI=220V0.5A=110W;刚接通电源时,灯泡的电阻最小,电功率最大,所以 Pmax= =880W。U2R=(220V)255答案: 110 88012.解析:
15、 在测量小灯泡电功率的实验中,对电压表、电流表量程的选择,“ +”“-”接线柱的接法,滑动变阻器的使用等实验技能都有较高的要求,平时要注意全面地掌握这方面的技能,否则在实验或考试中就会犯错误。答案: (1)闭合开关前,变阻器没有滑到最大阻值位置7(2)电压表的量程“0 3 V”选小了(3)电流表的“ +”“-”接线柱接反了13.解析: 电饭煲、电水壶和电熨斗三个用电器都为纯电阻,消耗的电能全部转化为热量,从题可知P 电饭煲 =1000W,P 电水壶 =1800W,P 电熨斗 =500W,即 P 电水壶 P 电饭煲 P 电熨斗 ,而它们正常工作的时间相同,由公式 Q=W=Pt 可知电水壶产生的热
16、量最多;电流所做的功为 Q=W=P 电饭煲 t=1kW0.2h=0.2kWh。答案: 电水壶 0.214.解析: 三孔插座的连线要求是“左零右火中接地”,保险丝连接在火线上;对于灯泡的要求是开关控制火线,且螺套顶端接火线。答案: 如图所示15.解析: 影响电流做功大小的因素有电流强弱、通电时间的长短和电压的高低,所以设计实验的过程中,要采用控制变量的思想,从甲、乙、丙三个电路图来看,甲不能采用控制变量法;探究电功与电压的关系,则需控制电流和通电时间相同,电压不同,则只能是丙图;丙图中两灯均不亮,则电路中出现了断路,而电压表 V1有示数,则说明与电压表 V1并联的 L1之外的电路不会出现断路,只
17、能是L1出现断路;丙图中两灯串联,根据灯的规格可知,L 1的额定电流 I1= =0.5A,L2的额定电流6W12VI2= =0.67A,L2的额定电流较大,故电路中的最大电流只能是与 L1的相同,所以可以测灯泡 L1的额4W6V定功率。答案: (1)无法使用控制变量法 (2)丙 (3)L1断路(4)L116.解析: 本实验的原理是通过 U 形管内液体两液面高度差来反映盒内气体受热膨胀程度,而气体的受热膨胀越大,则反映出电流通过相应盒内的电阻丝做功越多。要探究电热与电阻的关系,应保持通过两电热丝的电流和通电时间相同,故将其串联在电路中,实验过程应保证两盒密封性良好,这样盒内空气受热后,才能使 U
18、 形管两液面产生高度差,若两液面高度基本不变,则有可能盒子漏气或橡胶管被折起后不通气。答案: (1)实验电路如图所示 (2)电流通过导体产生热量的多少 (3)空气盒漏气(或橡胶管被折住不通气)817.解析: (1)将 A、B 并联接在 6V 电源两端时,两灯泡两端的电压均为额定电压 6V,实际功率和额定功率相等,即 PA=3W,PB=6W,电路的总功率P 总 =PA+PB=3W+6W=9W由 P= 可得,30min 内电路消耗的电能WtW 总 =P 总 t=9W3060s=1.62104J。(2)将 A、B 两灯串联接在某电源两端时,A 灯恰好正常发光,由图像可知,电路中的电流 I=IA=0.
19、5A,由图甲可知,B 灯泡两端的电压 UB=2V,由 I= 可知,此时 B 灯电阻 RB= =4。UR UBI= 2V0.5A(3)将 A 灯与滑动变阻器 R 串联接在 12V 电源两端时,滑动变阻器的功率是 A 灯功率的 2 倍,由 P=UI可知, U 滑 =2UA,则电源的电压 U=U 滑 +UA=2UA+UA=3UA=12V解得UA=4VU 滑 =2UA=24V=8V由图像可知,此时电路中的电流 I=0.4A,则滑动变阻器的功率 P 滑 =U 滑 I=8V0.4A=3.2W。答案: (1)1 .62104 J (2)4 (3)3.2 W18.解析: (1)当调温电阻 R=0 时电熨斗的电
20、功率最大,由 I= 和 P=UI 得URR0= =110。U2P=(220V)2440W(2)当调温电阻 R=110 时电熨斗的电功率最小,由 I= 和 P=UI 得URP=U2R电熨斗的最小电功率是P= =220WU2R0+R= (220V)2110+110此时电熨斗的电流是 I= =1APU=220W220V。(或 I=UR+R0= 220V110+110=1A)9(3)由题图乙可知,当电熨斗功率是 440W 时,温度最高为 200;当功率是 220W 时,温度最低为 90。故电熨斗工作时温度的调节范围为 90200。答案: (1)110 (2)220 W 1 A (3)电熨斗工作时温度的调节范围为 90200
