1、1课时训练 20 电能 电功率基础过关一、选择题1.2018北京有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙,甲的额定功率为 1800 W,乙的额定功率为 1200 W。两个电热水壶都正常工作时,下列说法中正确的是 ( )A.甲电热水壶两端的电压较高B.电流通过甲电热水壶做功较快C.通过两个电热水壶的电流相等D.相同时间内,两个电热水壶消耗的电能一样多2.2017鄂尔多斯如图 K20-1 所示, AB 和 BC 是由铝制成的长度相同、横截面积不同的两段导体。将它们串联后连入电路中,下列说法正确的是 ( )图 K20-1A.AB 段的电阻小于 BC 段的电阻B.通电相同时间, AB 段消耗的电能大于 BC
2、 段消耗的电能C.这两段金属导体中的电流是由正电荷定向移动形成的D.若将 AB 段材料换成铜,其他条件不变,这两段导体的总电阻将变大3.3 月初,小明家的电能表示数为 ,电能表的部分参数及 4 月初的示数如图 K20-2 所示,下列说法正确的是( )图 K20-2A.电能表是测量用电器消耗的电功率的仪表B.小明家 3 月初至 4 月初消耗的电能是 1200 kWhC.这个电能表的标定电流为 20 AD.若电能表转盘在 5 min 内转过 80 转,则此时工作的用电器的总功率为 0.8 kW4.2018南充如图 K20-3 所示的电路,电源电压为 3 V,R1=15 , R2=5 ,当开关 S
3、闭合时,下 列分析正确的是( )2图 K20-3A.R1、 R2两端电压之比为 31B.通过 R1、 R2电流之比为 31C.R1、 R2消耗的电功率之比为 13D.R1的电功率 为 1.8 W5.2018内江将规格为“2.5 V 0.3 A”的小灯泡 L1和规格为“3.8 V 0.3 A”的小灯泡 L2串联,接在 3 V 的电源上,下列判断正确的是 ( )A.L1的电阻大于 L2的电阻B.L1的亮度比 L2的亮度小C.两只灯泡都正常发光D.两只灯泡实际功率相等6.2018内江图 K20-4 是电阻甲和乙的 U-I 图像,由图像可知下列判断正确的是 ( )图 K20-4A.甲乙都是定值电阻B.
4、当乙两端电压为 1 V 时,其电阻值为 10 C.将甲和乙串联,若通过甲的电流为 0.4 A,电路的总功率为 1.2 WD.将甲和乙并联,若甲两端电压为 1 V,干路上的电流为 0.4 A7.2018淄博如图 K20-5 所示,电源电压不变,只闭合开关 S1,灯泡 L 发光,电压表有示数;再闭合开关 S2,电路中出现的情况是 ( )图 K20-5A.电压表的示数变小 B.电路的总电阻不变C.灯泡 L 的亮度不变 D.电路的总功率变大8. 2018常德在如图 K20-6 所示的电路中, M 为电子集成元件,其阻值 与两端所加的电压成正比(即 RM=kUM,式中 k为常数)且遵循欧姆定律, L 是
5、小灯泡(其电阻不随温度变化), R 为滑动变阻器。现闭合开关 S,调节 R 使其接入电路的电3阻值逐渐减小。下列说法正确的是 ( )图 K20-6A.灯泡 L 变亮B.通过电阻 R 的电流减小C.电子元件 M 两端的电压不变D.灯泡 L 的实际功率不变9.2018广安如图 K20-7 所示的电路,闭合开关 S 后,当滑片 P 从中点向右移时 ,下列说法中正确的是 ( )图 K20-7A.灯泡 L 变暗B.电压表的示数变小C.电流表 A1的示数变大D.电路消耗的总功率变小10.2018德州图 K20-8 是检测酒精浓度的测试仪原理图,图中电源电压恒定为 8 V,R1为定值电阻,酒精气体传感器R2
6、的阻值随酒精气体浓度的增大而减小。当酒精浓度为 0 时, R2=60 ,此时电压表示数为 2 V。以下说法错误的是( )图 K20-8A.若酒精气体浓度越大,电压表和电 流表示数都越大B.定值电阻 R1的阻值为 20 C.酒精浓度为 0 时,电路消耗的总功率为 0.6 WD.若电流表示数达到 0.2 A 时,表示酒驾,此时 R2消耗的电功率为 0.8 W二、填空题11.如图 K20-9 所示的是某家庭电能表月初、月末的示数,若按电价为 0.6 元/(kWh)计算,他家本月末应缴纳电费 元。若该电能表的表盘在 10 min 内转了 300 转,则接在该电能表上的用电器在这段时间内消耗的电能为 k
7、Wh,4合 J。 图 K20-912.2018德州小刚早上 8:00 出门前查看了他家的电能表示数如图 K20-10 甲所示,然后关闭家中其他用电器,只让电冰箱工作。下午 18:00 回家后再次查看电能表,显示的数字如图乙所示。则小刚家的电冰箱在这段时间内消耗的电能为 kWh,电冰箱的实际电功率为 W。 图 K20-1013.2017怀化某电热水壶部分参数:额定电压 220 V,额定功率模糊不清,容积 1 L,加热效率 90%,在额定电压下,将满壶水从 10 加热至沸腾(标准大气压下),用时 5 min,则水吸收的热量是 J,电热水壶的额定功率是 W。 C 水 =4.2103 J/(kg) 1
8、4.2018岳阳标有“6 V 3 W”的小灯泡,它的电流 电压图像如图 K20-11 所示,则它正常工作 10 s 消耗的电能是 J;将它与一个 10 的定值电阻串联在 8 V 的电路中,则电路消耗的总功率为 W。 图 K20-11三、实验探究题15.2017衡阳如图 K20-12 甲所示是测量额定电压为 2.5 V 小灯泡额定功率的电路实物图。图 K20-125(1)请你在图甲中用笔画线代替导线将电路补充完整,要求:滑动变阻器连入电路的电阻最大,导线不允许交叉。(2)正确连接好电路后,闭合开关 S,移动滑动变阻器滑片 P,小灯泡始终不发光,电压表有明显示数,电流表无示数,导致这种情况出现的可
9、能原因是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。 (3)排除故障后,调节滑动变阻器,使电压表示数达到额定电压时,电流表指针的位置如图乙所示,则通过小灯泡的电流是 A,小灯泡的额定功率是 W。 (4)利用测出的几组数据,算出小灯泡的电阻,发现灯泡电阻有明显的变化,说明灯丝电阻与 有关。 四、计算题16.2018邵阳某同学为自己设计了一盏调光灯,其原理如图 K20-13 所示,已知灯 L 的规格为“6 V 3 W”(不考虑灯丝电阻的变化),滑动变阻器 R 的阻值范围为 012 ,电源电压恒为 6 V。(1)当开关 S 闭合,滑片滑至最左端后,求灯丝中的电流。(2)求灯 L 正常工作 1 min 所消耗
10、的电能。(3)闭合开关 S,再将滑片从右向左移动,求灯 L 发光最暗时的实际功率。图 K20-13能力提升17.2018岳阳如图 K20-14 所示,电源电压恒为 4.5 V,电压表 量程为 00.6 A,电压表量程为 03 V,灯 泡上标有“2.5 V 1.25 W”(不考虑灯丝电阻变化)字样,滑动变阻器 R 的规格为“20 1 A”。闭合开关 S,在保证电路安全的情况下,移动滑片 P 的过程中 ( )图 K20-14A.电流表的示数最大为 0.6 AB.灯泡消耗的最小功率为 0.12 W6C.电路消耗的最大总功率为 2.7 WD.滑动变阻器接入电路的最小电阻为 4 18.如图 K20-15
11、 所示,电源电压恒定,灯 L 的规 格为“24 V 72 W”且工作时电阻保持不变,电压表的量程为 015 V,电流表的量程为 03 A,在电路安全的前提下,操作如下:当只闭合开关 S、S 3时,电路中的总功率为 P1,电流表示数为 I1;当只闭合 S2、S 3时,移动滑片使滑动变阻器的阻值为 R,电流表示数为 I2,电阻 R1和滑动变阻器的总功率为 10 W;再移动滑片使滑动变阻器的阻值为 2R,电流表示数为 I3,灯 L 和滑动变阻器的总功率为 9.72 W,当只闭合 S、S 1、S 2时,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的最小总功率为 P4,此时电流表示数为 I4。已知 P1 P4=56,
12、 I2 I3=109,则灯 L 的电阻为 , I1 I4= ,当滑动变阻器 R2的阻值为 时,该电路消耗的功率最小。 图 K20-1519.2018长沙如图 K20-16 甲、乙所示,某科技小组自制了测量水的深度的装置,它由测量头和控制盒构成,测量头的测量面是一个涂有绝缘漆面积为 2 cm2的压敏电阻 R1,R1的电阻随水对它的压力 F 的变化关系如图丙所示。控制盒内有一个定值电阻 R0和一个最大阻值为 90 的滑动变阻器 R2,电源电压保持不变。通过电路调节,可以使控制盒的功率达到最大值 Pm,科技小组通过控制盒的功率最小值和 Pm的比值来标记水的深度。不计导线的电阻,电压表的量程为 03
13、V。科技小组在确保电路安全的情况下,进行如下的操作:( 水 =1.0103 kg/m3,g 取 10 N/kg)图 K20-16(1)R1未放入水中时,闭合 S,断开 S1,将 R2的滑片移至最上端,此时电压表示数达到最大值, R0的电功率为 P0,求 R1未放入水中时的电阻为 。 (2)测量头放 到水下深度 h1=10 m 时,闭合 S、断开 S1,将 R2的滑片移至某一位置时, R0的电功率为 P0,电路的总功率为 P 总 ,R1的电功率为 P1.已知 P0 P0=94, P 总 P1=61,求此时 R0两端的电压为 V。 (3)测量头放到水下深度 h2=3 m 时,调节电路,控制盒的最小
14、功率与 Pm的比值为 。 78参考答案1.B 2.B 3.D 4.C 解析 由电路图可知,电阻 R1与 R2并联,因并联电路中各支路两端电压相等,所以 R1、 R2两端电压之比为 1 1,故 A 错误。由 I= 可知,通过 R1、 R2的电流之比 = = = = ,故 B 错误。由 P=UI 可知, R1、 R2消耗的电功率之比UR I1I2UR1 UR2R2R151513= = = ,故 C 正确。 R1消耗的电功率为 P1= = =0.6 W,故 D 错误。P1P2UI1UI2I1I213 U2R1(3V)2155.B6.C 解析 电阻甲的 U-I 图像是直线,说明它是定值电阻,电阻乙的
15、U-I 图像是曲线,说明它是非定值电阻,故 A 错误。从图中可知,当乙两端电压为 1 V 时,通过的电流为 0.4 A,此时它的电阻 R= = =2.5 ,故 B 错误。将甲、乙串联,若UI 1V0.4A通过甲的电流为 0.4 A,则通过乙的电流也为 0.4 A,从图像中可分别读出对应的电压分别为 2 V、1 V,则总电压为 3 V,电路的总功率 P=U 总 I 串 =3 V0.4 A=1.2 W,故 C 正确。若将甲、乙并联,则其两端电压相等,甲两端电压为 1 V 时,乙两端电压也为 1 V,从图像中读出对应的电流分别为 0.2 A、 0.4 A,则干路电流 I 总 =I 甲 +I 乙 =0
16、.2 A+0.4 A=0.6 A,故 D 错误。7.D8.D 解析 因为电子集成元件 M 的阻值与其两端所加的电压成正比(即 RM=kUM,式中 k 为常数), M 与 L、 R 串联,所以电路中的电流 I= = ,是一个定值,即调节滑动变阻器 R 时电路中的电流不变。根据 P=I2R 可知,灯泡 L 的功率不变 ,即UMRM1k灯泡 L 的亮度不变,故 A 错误,D 正确。串联电路中各处电流都相等,则通过电阻 R 的电流也不变,故 B 错误。调节 R 使其接入电路的电阻值变小,则 R 两端的电压变小,因为通过灯泡 L 的电流不变,其电阻是定值,所以灯泡 L 两端的电压不变,因为电源电压一定,
17、所以 M 两端的电压变大,故 C 错误。9.D 10.C11.24 0.1 3.610512.0.5 5013.3.78105 1400解析 一壶水质量 m=V= 1.0103 kg/m30.001 m3=1 kg;由 10 加热至沸腾吸收的热量 Q 吸 =c 水 m(t2-t1)= 4.2103 J/(kg) 1 kg(100 -10 ) =3.78105 J;电热水壶效率为 = ,则电流做功为Q吸WW= = =4.2105 J, 则电热水壶额定功率为 P= = =1400 W。Q吸 3.78105J90% Wt4.2105J300s14.30 3.215.(1)如图所示9(2)断路 (3)
18、0.24 0.6 (4)温度16.解:(1)当开关 S 闭合,滑片滑至最左端时,此时电路为灯 L 的简单电路。因为电源电压为 6 V,所以此时小灯泡正常发光,即 I= = =0.5 A。P额U额 3W6V(2)灯 L 正常工作 1 min 消耗的电能 W=P 额 t=3 W60 s=180 J。(3)灯 L 的电阻 RL= = =12 ,U2额P额 (6V)23W当滑片在最右端时灯 L 发光最暗,此时电路中的电流 I 小 = = =0.25 A,UR+RL 6V12+12P 实 = RL=(0.25 A)212 =0.75 W。I2小17.D 解析 由电路图可知,灯泡与滑动变阻器 R 串联,电
19、压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。灯泡的额定电流 IL= = =0.5 A,故 A 错误。因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为 00.6 A,滑动变阻器允许通过PLUL1.25W2.5V的最大电流为 1 A,所以,电路中的最大电流 I 大 =0.5 A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的总功率最大,灯泡的电阻和电路的总电阻分别为 RL= = =5 , R 总 = = =9 ,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,ULIL2.5A0.5A UI大 4.5V0.5A滑动变阻器接入电路中的最小阻值 R 小 =R 总 -RL=9 -5 =4 ,故 D 正确。电路消耗的最大总功率 P 大 =UI 大 =4.5 V0.5 A=2.25 W,故 C 错误。当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,灯泡消耗的电功率最小,电路的最小电流 I 小 = = =0.18 A,则灯泡消耗的最小功率 PL 小 = RL=(0.18 A)25 =0.162 W,故 B 错误。URL+R大 4.5V5 +20 I小 218.8 5 6 4019.(1)30 (2)2 (3) 518
