1、1第 18 课时 电能电功率 一、选择题1.(多选)2018聊城小明同学家的电能表上标有“3000 revs/(kWh)”的字样,他将家中的其他用电器都与电源断开,仅让电水壶在额定电压下工作,观察 1 min 内电能表的转盘转了 45 revs,则下列说法正确的是 ( )A.电水壶是利用电流的热效应来工作的B.烧水过程中消耗的电能为 5.4105 JC.电水壶的额定功率为 900 WD.当实际电压只有额定电压的 90%时,电水壶的实际功率为 729 W2.2018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
2、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3.2018泸州小明家有额定电压相同的微波炉和电视机各一台,按照每度电 0.55 元的计费标准,将这两个用电器正常工作 1 h 所用的电费绘制成了如图 18-14 所示的柱状图,对小明家的这两个用电器,下列判断正确的是 ( )图 18-14A.微波炉正常工作时的电压大于电视机正常工作时的电压B.微波炉正常工作时的电流等于电视机正常工作时的电流C.微波炉正常工作时的电功率大于电视机正常工作时的电功率D.每月在微波炉上用的电费一定比在电视机上用的
3、电费 多4.2018株洲智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户采用“省电模式”,在这种模式下,可延长电池的供电时间,原因是 ( )A.降低了电池的输出电压B.减小了电池的输出电流2C.减小了电子线路的电阻D.增大了电池的输出功率5.2018南充如图 18-15 所示的电路,电源电压为 3 V,R1=15 , R2=5 ,当开关 S 闭合时,下列分析正确的是 ( )图 18-15A.R1、 R2两端电压之比为 3 1B.通过 R1、 R2电流之比为 3 1C.R1、 R2消耗的电功率之比为 1 3D.R1消耗的电功率为 1.8 W6.将灯 L1接在电压为 6 V 的电路中,功率为 6 W。若保
4、持电路电压 U 不变,再在电路中连入电灯 L2,其灯泡上标示的数字如图 18-16 所示,使电路的总功率为 9 W。在下图所示的四个电路中,连接正确的是 ( )图 18-167.2018淄博如图 18-17 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 18-17A.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内江图 18-18 是电阻甲和乙的 U-I 图像,由图像可知下列判断正确的是 ( )3图 18-18A.甲乙都是定值电阻B.当乙两端电压为 1 V 时,其电阻值为 1
5、0 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 A9.(多选)2018滨州如图 18-19 甲所示电路中,电源电压保持不变, R1是定值电阻。当开关 S 闭合,滑动变阻器 R2的滑片 P 由 a 端移动到 b 端时,两电表示数变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是 ( )图 18-19A.电源电压为 14 VB.R2的最大阻值为 30 C.滑片 P 由 a 向 b 恰好移动三分之一长度时, R1的电功率为 1.25 WD.滑片 P 在 a 端时,2 min 内 R2消耗的电能是 144 J10.2
6、018山西如图 18-20 所示是创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图,其中电源电压恒定为 6 V,定值电阻R0为 5 ,油量表实质上是量程为 03 V 的电压表。 R 为压敏电阻,其电阻值与油箱中油量的关系如下表所示。下列说法中正确的是 ( )油量 V/L 0 10 20 30 40 50压敏电阻 R/ 25 20 15 10 5 2.5图 18-20A.油箱中油量增多时,压敏电阻 R 的阻值变大B.电压表示数为 3 V 时,油箱中的油量为 50 LC.油箱中油量为 20 L 时, R0两端的电压为 1.5 VD.油箱中油量减少时,电路消耗电能的总功率变大二、实验题11.2018玉林在测
7、量“小灯泡电功率”的实验中,已知电源电压为 3 V,小灯泡额定电压为 2.5 V,图 18-21 甲是未4连接完整的实验电路。图 18-21(1)请你用笔画线代替导线将实物电路图甲连接完整。(要求:滑片 P 向右移动时小灯泡变亮)(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片 P,当电压表的示数如图乙所示时,其示数为 V。 (3)改变滑片 P 的 位置,获得多组对应的电压、电流值,如下表所示。由表可知,随着电压的增大,小灯泡的电功率 (选填“增大” “不变”或“减小”)。 数据序号 1 2 3 4 5 6 7发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 不很亮 较亮 明亮电压 U/V 0.2 0.5 1.0
8、1.3 1.7 2.0 2.5电流 I/A 0.10 0.20 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56(4)根据上表中数据,请在图丙中画出 I-U 关系图像。(5)根据图丙中画出的图线可求得,当小灯泡两端电压为 2.2 V 时,小灯泡的实际功率为 W。(结果保留一位小数)12.2018泰州在“比较两个灯泡的亮暗”的活动中,如图 18-22(a)所示。(电源由四节干电池串联,每节电压恒为1.5 V,灯 L1额定电压为 3.8 V,灯 L2额定电压为 2.5 V)(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整,使滑片在最右端时滑动变阻器连入电路的阻值最大。5图 18-22(2)灯 L
9、1、L 2应选择电阻 (选填“相同”或“不同”)的白炽灯泡,连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器,应比较两灯泡亮暗和 。总结发现:两灯串联时,通过灯泡的电流相等,电压越高,相同时间内 越多,灯泡就越亮。 (3)小明为测出灯 L1的额定功率,在原电路中串联一只电流表如图(b)所示,正确连接电路后闭合开关,读出甲电压表示数为 2.8 V,乙电压表示数为 1.8 V,电流表示数为 0.14 A,当滑片移动到阻值最小处时,甲电压表示数如图(c)所示为 V。小明对电路进行改进,取走灯 L2和乙电压表,正确连接电路后,发现还是无法测量灯 L1的额定功率,小明思考后,在不增加电路元件的情况下又对实验进行改进,
10、顺利完成了实验,他的做法是 。 三、计算题13.2018长沙 L1、L 2是规格分别为 “6 V 6 W”“3 V 2.7 W”的小灯泡,将它们连在如图 18-23 所示的电路中,电源电压恒定不变,当只闭合 S 时,L 2正常发光。求:(不计温度对灯丝电阻的影响)(1)电源电压。(2)灯泡 L1的电阻 R1。(3)当 S、S 1都闭合时,10 s 内电流做的总功。图 18-23614.某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图 18-24 所示。表盘上“1600 imp/(kWh)”表示每用电 1 kWh 指示灯闪烁 1600 次。根据表盘上的信息,回答下列问题:(1)该同学家上个月共用
11、电多少?(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少?(3)若只让一个标有“220 V 484 W”的电热器工作 3 min,观察到电能表的指示灯闪烁了 32 次,则该同学家的实际电压是多大?(设电热器的电阻不变)图 18-24715.2018淄博如图 18-25 甲所示电路中,电源电压保持不变, R0为定值电阻, R 为滑动变阻器。闭合开关 S,移动滑片P,滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。求:(1)滑动变阻器的最大阻值。(2)R0的阻值和电源电压。图 18-25816.2018衡阳现有一个可调电压电源,一个滑动变阻器 R(铭牌上标有“50 2 A”的字样),一个电压表,
12、A、B、C 三盏小灯泡,规格分别为:A 灯“6 V 3 W”、B 灯 “6 V 4.8 W”、C 灯“6 V 6 W”,三盏小灯泡的电流与电压的关系如图 18-26 甲所示,即三个灯的电阻随实际功率变化而变化,在保证电路安全的情况下,进行以下实验:(1)若将 A、B、C 三盏小灯泡并联接在可调电压电源两端,电源电压调节为 6 V,求经过 2.5 min,三盏小灯泡消耗的总电能。(2)若将 A、B、C 三盏小灯泡串联接在可调电压电源两端,调节电源电压,使 A 灯正常发光,求此时 C 灯的实际电功率。(3)若将电路元件按如图乙所示连接,电源电压调节为 20 V,当滑动变阻器滑片在某个点时,电压表示
13、数为 15 V,求将滑动变阻器滑片从这个点开始向左滑动的过程中,滑动变阻器阻值变化范围。图 18-26917.2018包头如图 18-27 所示为模拟调光灯电路,电路中电源电压不变,灯泡 L 标有“6 V 3 W”字样,且灯丝电阻随温度的变化而变化,定值电阻 R1的阻值为 6 。将滑动变阻器 R2的滑片 P 置于最右端,闭合开关,电压表和电流表示数分别为 6 V 和 0.2 A。移动滑片 P 至某一位置,电压表和电流表示数分别为 3 V 和 0.5 A。(1)求灯泡 L 正常发光时的电阻。(2)当 R2的滑片 P 在最右端时,闭合开关,求此时灯泡 L 的实际功率。(3)为使灯泡安全工作, R2
14、的滑片能自由滑动,且滑片 P 滑到某一端时灯泡能正常发光,应采取怎样的保护措施?请计算说明。图 18-2710四、综合题18.为了响应国家节能减排的号召,鼓励市民节约用电,我市从 2012 年 7 月 1 日起,居民用电实行“一户一表”的“阶梯电价”,分三个档次收费:第一档是用电量不超过 180 千瓦时实行“基本电价”,第二、三档实行“提高电价”,具体收费情况如图 18-28 所示折线图。请根据图像回答下列问题。(1)当用电量是 180 千瓦时时,电费是 元。 (2)第二档的用电量范围是 。 (3)“基本电价”是 元 /千瓦时。 (4)小明家 8 月份的电费是 328.5 元,请计算他家 8
15、月份的用电量是多少千瓦时?图 18-28参考答案1.ACD 解析 电水壶是利用电流的热效应将电能转化为水的内能来工作的,故 A 正确。转盘转动 45 revs 消耗的电11能 W= =5.4104 J,故 B 错误。电水壶的额定功率 P 额 = = =900 W,故 C 正确。由公式 P= 可知在45revs3000revs/(kWh) Wt5.4104J60s U2R电阻不变的情况下,实际电压是额定电压的 90%时,实际功率是额定功率的 81%,即 P 实 =81%P 额 =81%900 W=729 W,故 D正确。2.B 3.C 4.B5.C 解析 由电路图可知,电阻 R1与 R2并联,因
16、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 I1I2UR1UR2R2R151513 P1P2= = ,故 C 正确。 R1消耗的电功率为 P1= = =0.6 W,故 D 错误。UI1UI2I1I213 U2R1(3V)2156.B 7.D 8.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 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
17、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 =0.2 A+0.4 A=0.6 A,故 D 错误。9.BCD 解析 由图甲可知电路为电阻 R1与滑
18、动变阻器 R2串联,电压表测电阻 R1两端的电压。由图乙可知,当电流表的示数为 0.5 A 时,电压表的示数为 10 V,此时电路中的电流最大,则滑动变阻器连入电路中的电阻为 0,电路中只有电阻 R1,故此时电压表的示数即电源电压,为 10 V,R1= = =20 ,故 A 错误。当电流表的示数为 0.2 A 时,电压表的示UI大 10V0.5A数为 4 V,此时电路中的电流最小,则滑动变阻器全部连入电路,电源电压为 10 V 不变,由串联电路电压规律及欧姆定律可得 R2= -R1= -20 =30 ,即滑动变阻器的最大阻值为 30 ,故 B 正确。若滑片 P 由 a 向 b 恰好移动三分之一
19、UI小 10V0.2A长度时, R2连入电路中的电阻为其总电阻的三分之二,即 R2= R2= 30 =20 ,此时电路中的总电阻 R 总 =R1+R2=20 23 23 +20 =40 ,则此时电路中的电流 I= = =0.25 A,则 R1的电功率 P1=I2R1=(0.25 A)220 =1.25 W,故 C 正确。UR总 10V40滑片 P 在 a 端时,滑动变阻器全部连入电路,此时电路中的电流为 0.2 A,R2两端的电压为 U2=U-U1=10 V-4 V=6 V,则 2 min 内 R2消耗的电能 W=U2I 小 t=6 V0.2 A120 s=144 J,故 D 正确。10.C
20、解析 由表格知,当油量增加时,压敏电阻 R 阻值变小,故 A 错误;当电压表示数为 3 V 时,电路中的电流 I= =U0R0=0.6 A,压敏电阻两端分得的电压为 3 V,此时 R= = =5 ,对应表格知油量为 40 L,故 B 错误;油箱中油量为 20 3V5 URI 3V0.6AL 时,压敏电阻的阻值为 15 , 电阻中的总电阻 R 总 =R0+R=5 +15 =20 ,此时电路中的电流 I= = =0.3 A,则U总R总 6V20R0两端的电压为 U0=IR0=0.3 A5 =1.5 V,故 C 正确。当油箱中油量减少时,压敏电阻阻值增大,总电阻增大,电路12中电流变小,根据公式 P
21、=UI 知,电源电压不变,电流变小,则总功率变小,故 D 错误。11.(1)如图所示(2)2 (3)增大(4)如图所示(5)1.2 12.(1)如图所示 (2)不同 电压表示数 电流做功(3)3.5 将甲电压表与滑动变阻器并联,改接小量程,调节滑动变阻器,使甲电压表示数为 2.2 V13.解:(1)当只闭合 S 时,电路中只有灯泡 L2接入电路中且正常发光,则电源电压 U=U2 额 =3 V。(2)灯泡 L1的电阻 R1= = =6 。U1额 2P1额 (6V)26W(3)S、S 1都闭合时,两灯泡并联,灯泡 L1的实际功率 P1= = =1.5 W,U2R1(3V)26电路的总功率 P=P1
22、+P2 额 =1.5 W+2.7 W=4.2 W,10 s 内电流做的总功 W=Pt=4.2 W10 s=42 J。14.解:(1)该同学家上个月共 用电: W=3265.4 kWh-3246.8 kWh=18.6 kWh。(2)“220 V”表示这个电能表的额定电压,“10 A”表示电能表的标定电流,则电能表正常工作时的最大功率为P=UI=220 V10 A=2200 W。(3)因为电 能表的指示灯闪烁了 32 次,所以电热器消耗的电能为 W= kWh=0.02 kWh=7.2104 J,32160013时间 t=3 min=180 s,则电热器的实际功率为 P 实 = = =400 W,W
23、t7.2104J180s又因为 U 额 =220 V,P 额 =484 W,所以电热器的电阻为: R= = =100 ,U2额P额 (220V)2484W由 P= 可得,该同学家的实际电压为 U 实 = = =200 V。U2R P实 R 400W10015.解:(1 )当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,由图乙可知,电路中的最小电流 I 小 =0.2 A;此时滑动变阻器的功率 P=1.2 W,则根据 P=I2R 可得,滑动变阻器的最大阻值 R 大 = = =30 。PI2小 1.2W(0.2A)2(2)由图乙可知,当电路中的电流为 I=0.4 A 时, R 的电功率 P=1.
24、6 W,此时 R 接入电路的阻值为 R= = =10 ;PI2 1.6W(0.4A)2根据欧姆定律可得U=I(R0+R)=0.4 A(R0+10 ) ,U=I 小 (R0+R 大 )=0.2 A(R0+30 ) ; 联立得 R0=10 , U=0.4 A(10 +10 ) =8 V。16.解:(1)A、B、C 三灯与电源电压并联,电源电压 U=6 V,此时三灯均正常发光,所以 W 总 =WA+WB+WC=(PA+PB+PC)t=(3 W+4.8 W+6 W)2.560 s=2070 J。(2)A 灯正常发光,由图甲中 A 的电流与电压的关系图可知,此时电路电流 I=0.5 A,电路为串联电路,
25、所以通过 B、C 两灯的电流均为 0.5 A,由图甲可知,此时 UB=3 V,UC=2 V,此时 C 灯的实际电功率为 PC 实 =UCI=2 V0.5 A=1 W。(3)由图乙可知,B、C 两灯和滑动变阻器串联接入电路;当电压表示数为 15 V 时, UBC=U-U 示 =20 V-15 V=5 V;由图甲可知,此时电路电流为 I=IB=IC=0.5 A,此时滑动变阻器接入电路的电阻 R 滑 = = =30 ;U示I15V0.5A滑动变阻器允许通过的最大电流为 2 A,B 灯允许通过的最大电流为 IB 额 = = =0.8 A,C 灯允许通过的最大电流为 ICPB额UB额 4.8W6V额 =
26、 = =1 A,所以电路中允许通过的最大电流为 Imax=0.8 A,由图甲可知,此时 U B=6 V,U C=4 V,滑动变阻器两端的PC额UC额 6W6V电压为 U R=U-U B-U C=20 V-6 V-4 V=10 V,此时滑动变阻器的电阻为 R滑 = = =12.5 ,U RImax10V0.8A所以滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为 12.530 。17.解:(1)由题意可知,灯泡正常发光时的电阻为 R= = =12 。U2额P额 (6V)23W(2)灯泡正常工作时的电流 I 额 = = =0.5 A,P额U额 3W6V由题图可知,灯泡 L 与定值电阻 R1、滑动变阻器 R2串联
27、,电压表测 R2两端电压,电流表测电路中电流,移动滑片 P 至某一位置,电压表和电流表示数分别为 3 V 和 0.5 V,即此时电路中的实际电流 I=0.5 A=I 额 ,灯泡恰好正常工作,灯泡两端电压 U 灯 =U 额 =6 V,R2两端电压即电压表示数 U2=3 V,R1两端电压 U1=IR1=0.5 A6 =3 V,则电源电压 U=U1+U2+U 灯 =3 V+3 V+6 V=12 V,14当滑片滑至最右端时, R2两端电压即电压表示数为 U2=6 V,电路中电流 I=0.2 A,则 R1两端电压 U1=IR1=0.2 A6 =1.2 V,灯泡两端电压 U 灯 =U-U1-U2=12 V
28、-1.2 V-6 V=4.8 V,此时灯泡的实际电功率 P 实 =U 灯 I=4.8 V0.2 A=0.96 W。(3)由图可知:L、 R1、 R2串联连接,当滑片滑到最左端时,电路为 R1与 L 的串联电路,根据题意,灯泡两端电压最大为 U 大=6 V,通过的电流 I 大 =I 额 =0.5 A,则此时 R1的阻值应为 R1= = =12 , R=R1-R1=12 -6 =6 ,故可用U-U大I大 12V-6V0.5A一个 12 的电阻替换 R1,或再串联一个 6 的电阻。18.解:(1)108 (2)180x450 (3)0.6(4)由图像可知,电费 328.5 元已达到第三档收费标准, BC 段电费与用电量符合一次函数关系,设直线 BC 的解析式为y=kx+b,由图像中数据,得,解得:364.5=540k+b283.5=450k+b k=0.9b= -121.5y=0.9x-121.5,当 y=328.5 时, x=500。则他家 8 月份的用电量是 500 千瓦时。
