电能 电功率
(限时:55分钟)
|对点训练|
【考点1】知道电功和电能,并能结合生活、生产中的实例进行说明;能运用关系式W=UIt进行计算。(B)
1.芳芳家上月末电能表的示数如图K17-1甲所示,本月末电能表的示数如图乙所示,则这个月她家共耗电 kW·h。若电价是0.5元/(kW·h),则芳芳家本月应缴电费 元。
图K17-1
2.[2017·眉山]某品牌手机充电宝,上面标有电压为5 V,容量为12000 mA·h,它充满电后,可以储存的电能是 J,在充电过程中,将电能转化为 能储存。
【考点2】理解测量小灯泡电功率实验的原理;能对“测量小灯泡电功率”实验的过程作出正确的说明,以及得出正确的结论等。[B(会)]
1.如图K17-2所示是小松同学做电学实验时所画电路图的一部分,根据此图中所提供的器材,可以直接探究的问题是 ( )
图K17-2
A.测小灯泡正常发光时的电阻
B.测小灯泡的实际电功率
C.测小灯泡消耗的电能
D.测小灯泡产生的热量
2.[2017·绥化]小明同学手里有一个标有“3.8 V”字样的小灯泡,他想知道小灯泡正常工作时的电功率,于是在学校实验室借来一些实验器材,连接了如图K17-3甲所示的实验电路,电源电压恒定不变。
图K17-3
(1)在图中找出连线错误的一根导线并在该导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确。(所画的导线要用实线,
13
不可用虚线)
(2)该实验的原理是 。
(3)连接电路时,开关应该 。
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,他发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是 。
(5)在实验室,电压表出现了故障不能使用。小明向老师借了一只定值电阻R0(R0阻值已知),设计了如图乙所示的电路图,继续测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率。测量时应先闭合开关S和S1,调节滑动变阻器,当电流表的示数为
时,小灯泡正常发光;接着将S1断开,S2闭合,读出电流表的示数为I,则小灯泡的额定功率P额= (用I、U额、R0表示)。
【考点3】理解电功率的意义,并能运用关系式P=UI进行相应的计算。能运用焦耳定律Q=I2Rt进行分析和进行一般的计算。(B)
1.电功率是表示电流做功 的物理量;某用电器工作时的实际功率为10 W,10 W的意义是电流通过该用电器每秒做功 。
2.[2017·天水]某家庭电能表如图K17-4所示,若该家庭单独让空调工作,测得1 min内电能表的转盘转了60转,则空调消耗的电能为 kW·h,空调的实际功率是 W。
图K17-4
3.两个定值电阻R1、R2串联接在电压恒定不变的电源上时,它们两端的电压之比U1∶U2=5∶3。若将它们并联接在同一电源上,它们两端的电压之比U1∶U2= ,它们的电功率之比P1∶P2= 。
4.甲、乙两灯泡中的电流与电压变化的关系如图K17-5所示,将甲、乙两灯泡串联后接在电压为 V 的电源两端时,甲灯泡中通过的电流为0.5 A,此时乙灯泡1 min消耗的电能是 J。
图K17-5
5.如图K17-6所示,电动机M的线圈电阻r为0.5 Ω,当S断开时,电流表示数为1 A;当S闭合时,电流表示数为3 A。则电阻R为 Ω,电动机工作2 min,电动机线圈产生的热量为 J。
13
图K17-6
6.在探究微型电动机的性能时,小希用如图K17-7所示的实验电路进行实验。通过调节滑动变阻器R使电动机实现停止转动和正常运转,并将测量数据记录在表中,则这台电动机的电阻为 Ω。在正常运转时因发热而损失的功率为 W。
图K17-7
电动机状态
U/V
I/A
停止转动
2
0.5
正常运转
2.4
2
7.通过一根电阻丝的电流为2 A,通电1 min,产生了2.64×104 J的热量,它的电阻是( )
A.66 Ω B.6600 Ω
C.110 Ω D.220 Ω
8.[2017·河南]如图K17-8所示,从甲地通过两条输电线向乙地用户供电,若甲地电源电压恒为U,输电线的总电阻为r,当乙地用户用电时,下列说法正确的是 ( )
图K17-8
A.用户使用的用电器两端电压为U
B.输电线上消耗的电功率为U2r
C.当用户使用的用电器增多时,用电器两端的电压升高
D.当用户使用的用电器增多时,输电线上因发热而损失的功率增大
【考点4】能说明用电器的额定功率和实际功率的物理意义。(A)
1.小科做作业时,电灯突然变暗,其原因可能是 ( )
A.电灯的实际电压变大
13
B.电灯的额定电压变小
C.电灯的实际功率变小
D.电灯的额定功率变小
2.一个标有“220 V 440 W”字样的电热器,当通过它的电流为1 A时,它的实际功率 ( )
A.等于额定功率 B.大于额定功率
C.小于额定功率 D.无法判断
3.如图K17-9所示电路,电源电压保持不变,当滑动变阻器的滑片从某一位置调至另一位置时,电压表示数增大了1 V,电流表示数由0.2 A减小到0.1 A,则小灯泡的实际功率变化了(忽略温度对灯丝电阻的影响) ( )
图K17-9
A.0.3 W B.0.6 W
C.0.9 W D.1.2 W
4.把标有“220 V 40 W”的灯泡L1和“220 V 60 W”的灯泡L2串联接入220 V电路两端,下列说法正确的是 ( )
A.两灯泡的额定电压都变小了
B.两灯泡的额定电功率都变小了
C.灯泡L1两端的实际电压比L2两端的实际电压大
D.通过灯泡L1的实际电流比L2的实际电流大
|综合训练|
一、填空题
1.[2018·昆明]电灯正常工作时会发热发光,这是电流 使电能转化为内能和光能。如果电灯在一段时间内消耗的电能为E1,电流做的功为W,转化的内能为E2,转化的光能为E3,那么E1、E2和E3三者的等量关系是 ,功与能的关系是W= 。
2.[2018·吉林]一只标有“8 V 0.4 A”的小灯泡,接在电源电压为12 V的电路中,为使其正常发光,应该串联一个
Ω的电阻,该电阻通电10 s所产生的热量是 J。
3.[2018·齐齐哈尔]图K17-10为电能表的实物图,小文只让家里的空调单独工作,测出36 s内电能表转过25 r,则空调这段时间消耗的电能是 J,空调的实际功率为 W。
13
图K17-10
4.[2018·娄底]现有“220 V 100 W”的电灯泡一只,将它接在电压为“110 V”的电路中,实际功率为 W,消耗1 kW·h的电能可供它连续工作 h。(假设灯丝电阻不变)
5.[2018·怀化]电阻R1=12 Ω、R2=4 Ω,并联在同一电路中,则它们两端的电压之比U1∶U2= ,电流之比I1∶I2= ,电功率之比P1∶P2= 。
6.[2018·荆门]有一台电动机,额定电压3 V,额定电流1 A,电动机线圈电阻0.5 Ω。这台电动机正常工作1 min,消耗的电能为 J,产生的热量为 J,输出的机械能为 J。
7.[2018·乐山]两个电阻的电流随电压变化的关系图像如图K17-11甲所示,将它们连在如图乙所示的电路中。当闭合开关S1,断开开关S2、S3时,电阻R1、R2两端的电压之比为 ;当断开开关S1,闭合开关S2、S3时,经过一段时间,电流通过电阻R1、R2产生的热量之比为 。
图K17-11
8.[2018·衡阳]某品牌电饭煲的工作原理如图K17-12所示,下表为它的部分参数。将开关S闭合,则电饭煲处于
(选填“加热”或“保温”)状态,其中电阻R1∶R2= 。
图K17-12
额定电压
220 V
额定功率
加热挡
1210 W
保温挡
22 W
频率
50 Hz
二、选择题
9.[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 ( )
13
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
10.[2018·宜昌]两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图K17-13甲所示,通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为 ( )
图K17-13
A.2∶1 B.1∶2
C.4∶1 D.1∶4
11.[2018·德州]图K17-14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 Ω,此时电压表示数为2 V。以下说法错误的是 ( )
图K17-14
A.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 Ω
C.酒精浓度为0时,电路消耗的总功率为0.6 W
D.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
12. [2018·衡阳改编]电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态,局部电路图如图K17-15所示,断开开关S后,充电插口可以外接充电器对电池进行充电,电动自行车行驶过程中,其电动机正常工作电压为48 V,此时通过电动机线圈的电流为5 A。电动机线圈的电阻是0.5 Ω。下列说法正确的是 ( )
图K17-15
A.对蓄电池充电时,蓄电池相当于电路中的电源
B.电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
13
C.电动机正常工作1 min,电流通过线圈所产生的热量为14400 J
D.电动机正常工作1 min,消耗的电能为14400 J
三、实验探究题
13.[2018·十堰]在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为3.8 V,小灯泡电阻约为100 Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,将图K17-16甲中的实验电路连接完整。(要求滑片向左移动时电流表示数变小)
图K17-16
(2)小天同学在连接好最后一根导线时,小灯泡立即发光,请你分析产生这一现象的操作错误是 。
(3)改正错误后继续实验,移动滑动变阻器滑片到某点,电压表示数为2.5 V,要使小灯泡正常发光,滑动变阻器滑片应向
(选填“左”或“右”)移动,同时眼睛视线应注意观察 的示数,若当小灯泡正常发光时电流表示数为0.32 A,则小灯泡的额定功率是 W。
(4)记下多组对应电流表和电压表的示数,绘制出如图乙所示的U-I图像,由图像可知用此实验装置 (选填“可以”或“不可以”)做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系”的实验。
14.[2018·桂林]小绒在“测量小灯泡的电功率”实验活动中,使用的小灯泡额定电压为2.5 V。
(1)在检查实验仪器时,发现电流表指针如图K17-17甲所示,则应对电流表进行 。
图K17-17
(2)图乙是他未连接好的实验电路,请用笔画线代替导线帮他连接好实验电路。(要求滑动变阻器滑片P
13
向右滑动时灯泡变亮)
(3)检查电路连接无误后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电压表、电流表都有示数,则小灯泡不亮的原因可能是 。
(4)问题解决后,继续进行实验,闭合开关,发现电压表的示数如图丙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动,直至电压表示数为 V, 若此时电流表的示数为0.30 A,则小灯泡的额定功率为
W。
(5)若两个额定电压为220 V的白炽灯L1和L2的电压U与电流I的关系图像如图丁所示, 由图可知,L2的额定电流为 A,额定功率为 W;如果将L1和L2串联后接在220 V的电源上,则L2的实际功率为 W。
四、计算题
15.[2018·玉林]如图K7-18所示是某款电热水壶,其铭牌的部分参数如下表所示,当电热水壶正常工作时,求:[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)电热水壶的电阻。
(2)将一壶水从25 ℃加热到100 ℃时,水吸收的热量。
(3)若加热一壶水所需时间为10 min,电热水壶的热效率是多少。
图K17-18
额定电压
220 V
频率
50 Hz
额定功率
1000 W
容量
1.5 L
13
16.[2018·宜昌]图K17-19甲是小红家里具有加热和保温功能的电热饮水机,其电路图如图乙所示,S1为温控开关,额定电压为220 V,加热功率为500 W,保温功率为60 W,R1、R2均为加热电阻丝(假设电阻不变),请解答下列问题:
(1)电阻丝R1的阻值是多少?
(2)某一次小红家中只使用了该饮水机,在加热状态下她观察到电能表上的指示灯在5 min内闪烁了54次,她家电能表上标有“1600 imp/(kW·h)”的字样,此时,饮水机的实际功率和实际电压是多少?
图K17-19
13
参考答案
【对点训练】
考点1
1.102 51
[解析] 芳芳家本月用电为1674.6 kW·h-1572.6 kW·h=102 kW·h,芳芳家这个月应缴电费为0.5元/(kW·h)×102 kW·h=51元。
2.2.16×105 化学
[解析] 该电池充满电后储存的电能W=UIt=5 V×12000×10-3 A×3600 s=2.16×105 J;充电宝的充电和供电是相反的过程,充电时是把电能转化为化学能,放电时是把化学能转化为电能。
考点2
1.B [解析] 根据R=UI可求出小灯泡的电阻,但灯泡的电阻受温度的影响,不同电压下灯泡的电阻不同,不能使小灯泡达到额定电压,所以不能直接测出小灯泡正常发光时的电阻,故A不符合题意;知道灯泡的实际电压和实际电流,根据公式P=UI可计算出灯泡的实际功率,故B符合题意;根据W=UIt可知,测小灯泡消耗的电能时需要知道通电时间,故C不符合题意;由Q=I2Rt可知,要测小灯泡产生的热量,需要知道通电时间,故D不符合题意。
2.(1)如图所示
(2)P=UI (3)断开 (4)小灯泡发生短路(或电压表发生短路) (5)U额R0 I-U额R0U额
考点3
1.快慢 10 J
2.0.02 1200
[解析] 空调消耗的电能W=60revs3000revs/(kW·h)=0.02 kW·h;空调的功率P=Wt=0.02kW·h160h=1.2 kW=1200 W。
3.1∶1 3∶5
4.8 180
[解析] 甲、乙两灯泡串联,甲灯泡中通过的电流为0.5 A时,I乙=I甲=0.5 A,由题图可知,灯泡两端的电压分别为U甲=2 V,U乙=6 V,电源电压U=U甲+U乙=2 V+6 V=8 V,乙灯泡1 min消耗的电能W乙=U乙I乙t=6 V×0.5 A×60 s=180 J。
5.10 240
[解析] 由题图知,开关S断开时,I=1 A,U=10 V,R=UI=10 Ω;当开关S闭合时,电流表示数为3 A,流过电动机的电流IM=I
13
总-I=3 A-1 A=2 A,根据焦耳定律可得Q=IM2rt=(2 A)2×0.5 Ω×120 s=240 J。
6.4 16
[解析] 电动机停止转动时,电动机的电阻r=U1I1=2V0.5A=4 Ω;电动机正常运转时,因发热而损失的功率Pr=I22r=(2 A)2×4 Ω=16 W。
7.C
8.D
考点4
1.C
2.C
3.A [解析] 因小灯泡的电阻不变,即U2I2=U1I1,I1=0.2 A,I2=0.1 A,可求得U1=2U2,因U1-U2=1 V,所以U1=2 V、U2=1 V;根据P=UI可求得小灯泡前后消耗的电功率分别为0.4 W、0.1 W,故实际功率变化了0.3 W。也可先根据欧姆定律推导得出小灯泡的电阻R=U1-U2I1-I2=10 Ω,然后根据P=I2R可求得小灯泡前后消耗的电功率分别为0.4 W、0.1 W。
4.C [解析] 用电器正常工作时的电压为额定电压;用电器在额定电压下工作时的功率为额定功率。把两个灯泡串联接入220 V电路两端,其额定电压和额定电功率都不改变,故A、B错误。由灯泡的铭牌可知,两灯泡的额定电压相等,L1的额定功率小于L2的额定功率,则L1的电阻大于L2的电阻,L1与L2串联在电路中,通过它们的实际电流相等,所以灯泡L1两端的实际电压比L2两端的实际电压大,故C正确、D错误。
【综合训练】
1.做功 E1=E2+E3 E1
2.10 16
3.3.6×104 1000
[解析] 空调这段时间内消耗的电能为W=25r2500r/(kW·h)=0.01 kW·h=3.6×104 J;空调的实际功率为P=Wt=3.6×104J36s=1000 W。
4.25 40
5.1∶1 1∶3 1∶3
[解析] 两个电阻并联,根据并联电路电压规律,各支路两端的电压相等,因此它们两端的电压之比为1∶1;I1=UR1,I2=UR2,I1∶I2=UR1∶UR2=R2∶R1=1∶3。P1=UI1,P2=UI2,所以功率之比P1∶P2=UI1∶UI2=I1∶I2=1∶3。
6.180 30 150
7.1∶2 2∶1
8.加热 1∶54
9.B
13
10.A
11.C [解析] 两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,若酒精气体浓度越大,则R2越小,总电阻变小,电流变大,由U=IR可知,电压表示数变大,A正确,不符合题意。当酒精浓度为0时,R2=60 Ω,此时电压表示数为2 V,R2两端的电压为U2=U-U1=8 V-2 V=6 V,根据分压原理R1R2=U1U2,定值电阻R1=U1U2R2=2V6V×60 Ω=20 Ω,B正确,不符合题意。由此上分析知,酒精浓度为0时,此时总电阻为R=R1+R2=20 Ω+60 Ω=80 Ω,电路消耗的总功率为P=U2R=(8V)280Ω=0.8 W,C错误,符合题意。若电流表示数达到0.2 A时,根据串联电路的规律和欧姆定律,R'2=UI-R1=8V0.2A-20 Ω=20 Ω,此时R2消耗的电功率为P'2=I2R'2=(0.2 A)2×20 Ω=0.8 W,D正确,不符合题意。
12.D
13.(1)如图所示
(2)连接电路时,开关未断开 (3)右 电压表 1.216
(4)不可以
14.(1)校零
(2)如图所示
(3)实际功率太小
(4)右 2.5 0.75
(5)0.5 110 24
15.解:(1)电热水壶的电阻R=U额2P额=(220V)21000W=48.4 Ω。
(2)水的体积V=1.5 L=1.5×10-3 m3,
水的质量m=ρV=1×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.5 kg,
水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃-25 ℃)=4.725×105 J。
(3)电热水壶消耗的电能W=P额t'=1000 W×10×60 s=6×105 J,
电热水壶的热效率η=Q吸W=4.725×105J6×105J=78.75%。
16.解:(1)R1的功率P1=P加热-P保湿=500 W-60 W=440 W,
13
R1的阻值R1=U2P1=(220V)2440W=110 Ω。
(2)5 min消耗的电能W=54imp1600imp/(kW·h)=0.03375 kW·h=1.215×105 J。
加热状态的实际功率
P实=Wt=1.215×105J5×60s=405 W;
加热状态的总电阻
R总=U2P加热=(220V)2500W=96.8 Ω;
实际电压U实=P实R总=405W×96.8Ω=198 V。
13
微信/支付宝扫码支付