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第十五章《电功和电热》综合提优
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题2分，共24分)
1.如图所示为家用电饭锅，与它有关的下列数据最符合实际的是( )
A.正常工作时的电流是0.01 A
B.正常工作时的电压为12 V
C.正常工作时的功率为700 W
D.正常工作1小时消耗的电能约为360 J
2.如图所示，将灯L1、L2按甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中. L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W，设两灯丝的电阻不变.下列说法中不正确的是( ).
A. L1、L2两灯灯丝电阻之比为2:1
B.甲图中灯L1、L2的功率之比为1:2
C.甲、乙两图中灯L1两端的电压之比为2:3
D.甲、乙两图中电路消耗的总功率之比为2: 9
3.灾后重建，小宇同学家的永久性住房已经建好.在全家搬进去之前，小宇同学准备检查生活用电线路是否有问题，他先断开所有用电器和总开关，然后将火线上的保险丝取下，换上一只额定电压为220 V的灯泡，闭合总开关，发现灯泡正常发光.由此判断( ).
A.线路安装完全正确，因为灯泡正常发光
B.线路安装不正确，电路中有短路
C.线路安装不正确，电路中有断路
D.仅由此不能判断线路是否有问题
4.现有“6V 3W”的灯泡L1和“6V 6W”的灯泡L2，将它们接入电路中，不考虑灯丝电阻的变化.下列关于两只灯泡的说法正确的是( ).
A.串联后接到12V电源的两端，两灯均能正常发光
B.串联工作时，L1和L2两端的电压之比为1:2
C.并联工作时，L1和L2中的电流之比为2:1
D.并联工作时，L1和L2的功率之比为1:2
5.如图所示电路，电阻R1=10Ω，闭合开关S，电流表A1的
示数为0.3A，电流表A2的示数为0. 5 A.下列说法中正确的是( ).
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A.通过电阻R2的电流为0. 5 A
B.电阻R2的阻值为15 Ω
C.电源电压为4. 5 V
D.电阻R1消耗的电功率为3W
6.某物理兴趣小组的同学用几个完全相同的灯泡，设计如图甲、乙、丙三种电路，电源电压相同且恒定不变，电路消耗的总功率大小关系是( ).
A. P甲>P乙>P丙 B. P甲R2 )，其中保温状态和加热状态电功率都最小的是( ).
11.小明刚学完初中的电学知识，恰逢家中电灯不亮，他兴冲冲地拿起试电笔测试如下图中的a、b、c、d四点时，只有b点不发光，请你帮他分析可能发生的故障是( ).
A.火线与零线短路
B. a、d之间某处短路
C.b、d之间某处断路
D.电灯的灯丝断了
12.下列对生活用电常识的认识中，符合要求的是( ).
A.开关接在火线或零线上都可以，所以家庭电路安装中不需要测电笔
B.三脚插头的用电器也可插入两孔插座中使用
C.使用测电笔时，手不要接触笔尾金属体，以免触电
D.输电线进用户后应先接电能表
二、填空题(每空1分，共12分)
13.我们家庭中的电视机正常工作的电压为 V，它与家中其他用电器是 (续“并联”或“串联”)连接的.
14.如图所示，电源电压保持不变，调节滑动变阻器R使电压表的示数为10 V时，变阻器R消耗的电功率为10 W;调节滑动变阻器R使电压表的示数为5V时，变阻器R消耗的电功率为7. 5 W.则电源电压U是 V,定值电阻R0的阻值是 Ω.
15.某鸡场新购进一台电热孵卵器，其电阻为110Ω不变，在额定电压下工作时通过孵卵器的电流是2A，则该孵卵器正常工作10s所产生的热量为 J.
16.家庭中测量所用电能多少的仪表是 表.当标有“220 V 11 W”字样的节能灯正常工作时，两端的电压为 伏，通过的电流为 安.
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17.手机是我们最常用的通信工具，手机使用的是可充电电池，电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数.容量的单位通常为“毫安时”(符号mA ·h).小强同学的爸爸使用的可充电电池所标的电压是3. 6 V，容量是1 500 mA·h，这种电池一次充电最多可储存的能量为 J.使用该手机充满电一次能够持续通话的实际时间可长达5h，则该手机在通话状态的放电功率为 W.
18.某次雷电的电流是2 X 104A，电压约为1X108 V，放电时间约为0. 001 s，这次雷电释放的能量是 J，电功率约 W.
三、作图与实验探究题(共34分)
19. (2分)居民楼的楼道里，夜间楼道灯一直亮着会造成浪费.科研人员用“光敏”材料制成“光控开关”，它能在天黑时自动闭合，天亮时自动断开;利用“声敏”材料制成 “声控开关”，它能在有人走动发出声音时闭合，无人走动时自动断开.请将图中的“光控开关”、“声控开关”、灯泡用笔画线代替导线正确连入电路.设计出只有在夜间且有声音时灯才亮的楼道灯自动控制电路，同时安装一个不受开关控制的三孔插座.
20. ( 6分)在测量标有2. 5 V小灯泡额定功率的实验中:
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整.
(2)调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向 (填“左”或“右”端移动.当小灯泡正常发光时，电流表的示数是0. 28 A，则小灯泡的额定功率为 W.
(3)实验时若发现灯泡发光，电流表指示正常，电压表示数为0，产生这种现象的原因可能是 .
21. (5分)某小组同学探究灯泡发光时的亮度与哪些因素有关.他们用九只不同规格的灯泡分别接入电路，使它们都正常发光，并用电压表和电流表分别测得灯泡正常发光时的电压和电流.该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度，把九只灯泡分成三组，每组的亮暗程度相同，且第一组最亮，第二组其次，第三组最暗.
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实验中记录的有关数据分别如下表一、表二、表三所示.
表一(第一组)
(1)分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，可得到的初步结论是 .
(2)分析比较实验序号的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是 .
(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论是(a) ; (b) .
22. (4分)我们知道，导体中有电流流过时，导体就会发热.如图是“探究影响通电导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，观察图中的实验现象，回答下列问题.
(1)图(a)探究的是 .
(2)图(b)探究的是 .
(3)导体产生的热量是通过 反映出来的.
(4)通过实验探究得到的结论是 .
23. ( 6分)一般家庭使用的电路中有多个用电器:
(1)图甲是一把电水壶.
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请你按照安全用电的原则将电水壶的三根线对应连接到插头上的三根线.
(2)图乙是卫生间安装的照明灯和换气扇的电路一部分.使用时，要求它们能各自独立工作.请你按上述要求在虚线框内画出其电路图(换气扇用符表示).
24. (7分)小鹭利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计并连接了如图甲所示的部分实验
电路.
(1)请你添加导线，将图甲所示的实物图补充完整，并使滑动变阻器的滑片P右移时接入电路的阻值变大.
(2)闭合开关S1，将开关S2扳向 (填“1”或“2”)，调节滑动变阻器使电流表的示数为I1，如图所示，V = A
(3)将开关S2扳向另一端，保持 的阻值不变，调节 的阻值R，使电流表的示数仍为I1.
(4)若此时R=7. 0Ω，小灯泡的实际功率P1 = W.
(5)若小灯泡的额定电流为I0 =2 I1，以下关于额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是( ).
A. P0=2P1 B. P0=3P1 C. P0=4P1 D. P0=5P1
四、应用创新题(每小题6分，共30分)
25.半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大.如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图像.根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个电路，如图乙所示，可以测定某一空间的温度，使用的器材如下:半导体电阻、电源、电流表(0~0.6 A)、开关、定值电阻R0(10Ω)、导线若干.
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(1)定值电阻R0的作用是什么?
(2)当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压.
(3)电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少.
26.物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执，班长认为不应关机，因为第二天重新开机给冷水加热既费时又会消耗更多的电能;物理科代表认为应该关机，理由是饮水机在放学后从17:00到第二天08:00共15h期间会间歇性加热，白白消耗电能，反复加热的水也不利于身体健康.
次日早晨，他俩先观察到如图所示的饮水机有加热和保温两个挡位，铭牌数据如下表.然后启动饮水机，将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃，用时10 min.他俩继续观察，发现保温28 min后加热器会重新加热，2 min后又回到保温状态.(饮水机始终在额定电压下工作)
(1)热水箱中30℃的冷水加热到90℃所吸收的热量是多少?[ c水=4. 2 X 103J/(kg·℃)]
(2)将热水箱中30 ℃的冷水加热到90℃消耗的电能是多少?
(3)通过计算比较谁的做法更节能.(假设放学时饮水机刚好处于保温状态，工作过程中间歇加热的规律不变)
27.寒冷的冬天，孝顺的小茜用自己平时积攒的零花钱给住在偏远农村的奶奶买了一个“暖手宝”，铭牌如表中所示，请回答下列问题:
(1)该“暖手宝”正常工作时的电流和电阻各是多少?
(2)该“暖手宝”正常工作工作5分钟产生的热是多少?
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(3)在奶奶家，到晚上用电高峰小茜再次给“暖手宝”加热时，发现加热时间明显比白天长.聪明的小茜知道这是因为电压降低了的缘故，于是专门进行了一番测量:她关掉其他用电器，单独给这个“暖手宝”通电6分钟，观察到家里的电能表(如图所示)转盘转了44转.请你帮小茜计算出这时她奶奶家实际电压是多少?(不考虑温度时电阻的影响)
28.一天，小明注意到家中的灯泡比平常亮，猜测可能是电压超过了220 V，为了证实他的猜
测，他做了如下实验:关闭家中其他用电器，只开一盏“220 V 100 W”的电灯，观察到
家中标有“3 000 r/(kW·h)”字样的电能表在20 min内转盘转了121 r.(不计温度时灯丝
电阻的影响)
(1)在20 min时间内这盏灯消耗的电能是多少?
(2)小明家此时的实际电压是多少?
(3)为使这盏灯能正常发光，应串联一个多大的电阻?
29.如图甲所示电路，电源电压恒为1. 5 V，闭合开关后，把滑动变阻器R2的滑片P从最右
端向左移动.由于滑动变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后，电流表才有读
数，此时电压表的示数为1. 35 V.且电流表读数I与滑片P移动的距离x的关系如图乙所
示.求:
(1)当电流表开始有读数时，滑片P移动的距离x的值和R2接入电路的阻值;
(2)R1的阻值;
(3)当滑片P移到x等于10 cm处时，R2消耗的电功率.
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参考答案
1. C 2. B 3. B 4. D 5. B 6. B 7. B 8. B 9. D 10. C 11. C 12. D
13. 220 并联
14. 20 10
15. 4 400
16.电能 220 0.05
17. 19 440 1.08
18. 2X109 2X1012
19.如图所示
20. (1)如图所示 (2)右 0. 7 (3)电压表断路
21.(1)灯泡两端的电压相同时，通过灯泡的电流越大，灯泡越亮
(2)2与4、3与5、6与9通过灯泡的电流相同时，灯泡两端的电压越大，灯越亮
(3)(a)分析比较表一或表二或表三中的数据及观察到的现象，得出灯泡两端的电压和通过灯泡电流的乘积相同时，灯泡的亮暗程度相同.
(b)分析比较表一和表二、表三中的数据及观察到的现象，得出灯泡两端的电压和通过灯泡电流的乘积不同时，灯泡的亮暗程度不同，且灯泡两端的电压和通过灯泡电流的乘积越大时，灯泡的亮度越亮.
22. (1)通电导体产生的热量与电阻大小的关系
(2)通电导体产生的热量与电流大小的关系
(3)煤油升高的温度
(4)通电导体产生的热量与电流、电阻、通电时间有关
23. (1)如图所示
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(2)如图所示
24. (1)如图所示 (2)1 0.2 (3)滑动变阻器 电阻箱 (4)0. 28 (5)D
25.(1)保护电路.
(2)由电路图R和R0串联，当t=20℃时，半导体电阻R=50 Ω.
U =IR+IR0
=0. 2 A x 50 Ω+0. 2 A X 10Ω
=12 V.
(3)U0= IR0=0. 4 AX 10Ω=4 V.
从图像知环境温度是40℃.
P=I2R=(0. 4 A) 2 X20Ω=3. 2 W.
26.(1)将1吨的水从30℃加热到90℃吸收的热量为:
Q=cmΔt=4. 2 x 103 J/(kg·℃)x 1 kg x(90℃-30℃)=2.52X105 J.
(2)将1kg的水从30℃加热到90℃消耗的电能为:
W=P1 t1 =500 W X 10 X 60 s=3 X 105 J.
(3)该饮水器间歇式工作时每30 min内有28 min保温、2 min加热，则在15 h内消耗的电能为:W'=W1+W2=P1t1'+ P2t2=500WX2X30X60 s+50 WX28X30X60 s=1. 8 X 106 J + 2. 52 X 106 J = 4. 32 X106 J,W'>W，所以物理科代表的做法更节能.
27.本题考查电功率与电热的综合计算.
(1)暖手宝正常工作时的电流:，
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暖手宝正常工作时的电阻:；
(2)正常工作5分钟产生的热量:
Q=W=Pt=440 WX300 s=1. 32X105 J,
(3)暖手宝6分钟消耗的电能是:W=X3.6X106J=3.96X104J，
则暖手宝工作时的实际功率:；
由得，当时的实际电压:.
28. (1)0.04kW·h (2)242 V (3)48. 4Ω
29. (1)由电路图可知，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压;由图乙，当电流表开始有读数即I=0.15A时，滑片P移动的距离x=5 cm;
R2接入电路的阻值:
(2)R1两端的电压:U1=U-U2=1. 5 V-1.35 V=0. 15 A,
(3)由乙图可知，当滑片P移到x为10 cm处时，电路中的电流:I'=0. 3 A.
R1两端的电压:U1'= I'R1 =0. 3 AX 1 Ω=0. 3 V,R2两端的电压:
U2'=U-U1'=1. 5 V-0. 3 V=1.2 V.
R2消耗的电功率:P2= U2' I ' =1. 2 V X0. 3 A=0. 36 W.
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