18.2 电功率 同步练习
一、单选题
1.(2022秋·湖北省直辖县级单位·九年级统考期末)正常工作时,每秒做功为约40J的是( )
A.教室里的一盏日光灯 B.电饭锅
C.学生戴的电子表 D.空调
2.(2022秋·湖北随州·九年级统考期末)灯泡L1、L2分别标有“10V 10W”和“9V 5.4W”的字样,若将它们串联使用时,电路两端允许加的最大电压值是( )
A.10V B.9V C.15V D.19V
3.(2022秋·湖北鄂州·九年级统考期末)如图所示的电路,闭合开关S,当滑片P向右移动时,不考虑灯丝电阻受温度影响。下列说法正确的是( )
A.小灯泡变暗 B.电流表示数变大
C.电压表示数不变 D.电路的总功率不变
4.(2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末)关于电功率,下列说法中正确的是( )
A.电功率是表示电流做功快慢的物理量
B.用电器的电功率越大消耗的电能一定越多
C.电功率是表示电流做功多少的物理量
D.用电器的电功率越大耗电时间一定越少
5.(2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是( )
A.若两灯串联在220V的电路中,则乙灯较亮
B.两灯均正常发光时,若两灯丝一样长,则甲灯较细
C.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
D.将乙灯接入110V电路中,它的实际功率为50W
6.(2022秋·湖北襄阳·九年级统考期末)测温棚内的自动测温装置除测量体温外还能记录通过的人数。如图所示,R为定值电阻,R0是光敏电阻,电源电压为3V。闭合开关S,无人通过时,电压表示数为2.5V,有人通过时,挡住入射到光敏电阻上的光,光敏电阻阻值变为10Ω,电压表示数变为2V,装置计数一次。下列说法正确的是( )
A.有人通过,R0的电流变大 B.有人通过,电路总功率变小
C.无人通过,R的阻值为25Ω D.无人通过,R0的功率为0.2W
7.(2022秋·湖北荆州·九年级统考期末)小华用如图所示的电路进行实验,电源电压为12V,灯泡L标有“6V 3W”字样(不考虑灯丝电阻随温度的变化),滑动变阻器R0标有“50Ω 1A”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V。实验中为了确保测量准确,要求电表所测值不小于其量程的,要使测量准确并确保电路安全,下列判断错误的是( )
A.灯泡L的电阻值为12Ω
B.灯泡L消耗的最小功率是0.48W
C.滑动变阻器R0可以调节的最大阻值是50Ω
D.滑动变阻器R0可以调节的最小阻值是12Ω
8.(2022秋·湖北宜昌·九年级期末)如图是小林家里电热水器的工作原理图,热水器有高中低三档功率。小林发现热水器高档位不能工作,其他档位能正常工作。小林猜想造成故障的原因有以下四种,你认为可能是( )
A.a处接触不良 B.b处接触不良
C.某电热丝短路 D.某电热丝开路
9.(2022秋·湖北武汉·九年级统考期末)如图所示,电源电压保持6V不变,小灯泡L1和L2的规格分别为“2.4V 0.48W”和“3V 0.9W”。下列说法错误的是( )
A.只闭合S1若接入的灯泡正常发光,则滑动变阻器接入电路的阻值是10Ω
B.只闭合S2若接入的灯泡正常发光,则滑动变阻器两端的电压是2.4V
C.只闭合S3若保证其中一个灯泡长时间正常发光,则电流表示数是0.2A
D.只闭合S3若保证其中一个灯泡长时间正常发光,则滑动变阻器和L2消耗的总功率是0.72W
10.(2022秋·湖北鄂州·九年级统考期末)新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率,在生活中广泛应用。图甲是PTC调试工作电路,R0是保护电阻,阻值恒定;RT是PTC电阻,阻值随温度变化的图像如图乙所示。闭合开关S,当温度从20℃升高到60℃的过程中( )
A.电流表示数先变小后变大 B.电压表示数先变大后变小
C.电压表与电流表示数的比值先变小后变大 D.保护电阻R0消耗的功率先变小后变大
二、多选题
11.(2022秋·湖北省直辖县级单位·九年级统考期末)如图甲电路,电源电压不变。闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P从a端滑到b端的过程中,R1、R2的U-I关系图象如图乙。下列判断中正确的是( )
A.滑动变阻器R2的最大阻值为30
B.移动过程中,电压表V1示数与电流表A示数的比值变大
C.移动过程中,电阻R1的最小电功率为2.7W
D.P从a端滑到b端,电路消耗的总功率变化了10.8W
三、填空题
12.(2022秋·湖北鄂州·九年级统考期末)小王家中的电能表如图所示,从表盘信息可知,他家接入电路的用电器的总功率不应超过 W。当家里只有电磁炉工作时,电能表的表盘在5min内转360转,则电磁炉的功率为 W。
13.(2022秋·湖北随州·九年级统考期末)如图甲是小灯泡L和定值电阻R的电流与电压的关系,则R的电阻为 Ω,现将它们并联后接在电压为2V的电源两端,如图乙,则干路中的电流是 A;若将它们串联接在电源电压为5V的电路中,如图丙,则小灯泡的实际功率是 W,2min内电源对外做功 J。
14.(2022秋·湖北十堰·九年级统考期末)如图是灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图像。则电阻R的阻值为 Ω;若将它们并联接在电压为2V的电源两端,电路中的总电流为 A;若将它们串联在电压为4V的电源上,通过电流为 A,则它们总功率为 W。
15.(2022秋·湖北黄冈·九年级统考期末)某电吹风简化电路如图所示,其主要部件为电动机M和电热丝,部分技术参数如下表。已知电吹风正常工作。当选择开关S旋至与 (选填“AB”或“BC”)接通时,电吹风吹冷风;吹冷风和吹热风时,该电吹风中电动机工作的功率 (选填“相同”或“不相同”);吹热风时通过电热丝的电流为 A。
电吹风额定电压 220V
电吹风额定功率 热风时:990W
冷风时:110W
16.(2022秋·湖北襄阳·九年级统考期末)如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙。电源电压为 ,滑动变阻器的最大阻值为 ,电路总功率的变化范围为 。
四、计算题
17.(2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末)签约落户的磷酸铁新能源材料项目,选址于宜昌姚家港化工园,该项目总投资20亿元,项目全部建成后,将成为全国最大的磷酸铁生产基地,将带动枝江经济向高质量发展;附近居民在搬迁前,很想弄清这是一项什么高科技产业,有位网民通过上网查询资料:比亚迪秦EV 300,采用了磷酸铁锂电池,容量为47.5kW·h,续航里程为300km;有人问:容量为47.5kW·h是什么意思?附近有个居民和企业技术员分别发表了自己的观点,居民回答说这就是电池的总功率,我买了一辆烧汽油的国产车最大功率是142kW,马力是比亚迪车的近3倍;企业技术员直接反驳道:你的理解是错误的。
(1)请你从物理学角度替技术员为居民做好说明,居民的这个观点错在哪里?正确说法怎么说?
(2)该企业提供一款磷酸铁锂电池,该型号电池组使用了多达691节电池,按单节电池3.2V的工作电压和26A·h的电容量来计算的话,一次充满电,电池总共存储的电能为多少kW·h?
(3)为电动汽车提供充电的充电桩,铭牌上标有的参数为“380V 32A”,表示充电电压为380V,最大充电电流为32A,充电桩的最大充电功率为多少kW?给容量为84kW·h的电动汽车充满,需要多长时间?
18.(2022秋·湖北襄阳·九年级统考期末)某电水壶铭牌上的一些数据如表格所示:
(1)电水壶正常工作电流是多大;(结果保留1为小数)
(2)如果将电水壶装满后,把20℃的水烧开,水吸收热量是多少;(1标准大气压)[c水=4.2×103J/(kg ℃)]
(3)该电水壶正常工作时,烧开一壶水需要10min,电水壶的加热效率是多少?
容量 1.5L
额定电压 220V
加热功率 1000W
频率 50Hz
19.(2022秋·湖北黄石·九年级统考期末)如图所示,电路中的定值电阻R1=6Ω,电流表量程为0~0.6A。小灯泡L标有“6V3W”字样。若开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时,滑动变阻器接入电路中的阻值减小了18Ω,电流表的示数变化了0.25A,此时小灯泡恰好正常发光。若电源电压始终保持不变,且不考虑温度对灯丝电阻的影响,求:
(1)灯泡的电阻RL;
(2)电源电压和滑动变阻器的最大阻值;
(3)当闭合开关S、S1,断开S2时,在保证电路安全的前提下,调节滑片P,当滑动变阻器的功率为3W时,电源输出的总功率是多少?
20.(2022秋·湖北省直辖县级单位·九年级统考期末)如图甲所示为小明家的电饭锅,铭牌上附有中国能效标识,从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级,额定电压为220V,加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示,有加热和保温两挡,由开关S调节,其中R1和R2均为发热电阻,且阻值不随着温度的变化而改变。求:
(1)小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率,他关闭家里的其它用电器,让电饭锅处于“保温”状态下正常工作,观察到电能表转盘在5min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少?
(2)电阻R1、R2的阻值分别为多少?
(3)小明上网查询了解,国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时,三级能效的热效率值(电热转化效率)范围为81%≤η<86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试:在加热状态下,将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃,电饭锅正常工作用时700s。已知c水=4.2×103J/(kg℃),请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
21.(2022秋·湖北孝感·九年级期末)某电热取暖器的简化电路如图所示,R1、R2为发热电阻。取暖器工作时,通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1320W,R1=55Ω。求:
(1)取暖器工作时通过R1的电流;
(2)取暖器处于低温挡时,工作1min产生的热量;
(3)R2的阻值。
22.(2022秋·湖北随州·九年级统考期末)小明设计了一个内有水箱的孵化箱。利用图甲所示电路,对水箱内的水加热。电路中R是阻值恒为40Ω的发热电阻,R0是阻值恒为160Ω的调控电阻;S为温控开关,当温度等于或低于37℃时闭合,温度等于或高于42℃时断开,使箱内温度维持在37℃到42 ℃之间;额定电压为220V。请完成下列问题:
(1)在额定电压下,发热电阻R工作的最大发热功率为多少?
(2)设计完成后,小明对孵化箱进行了工作测试。从孵化箱温度刚刚变为42℃开始计时,电路中的电流随时间变化的图像如图乙,测试时的实际电压为多少?
(3)假设在这一实际电压下的一次升温过程中,水箱装了0.4kg的水,当温度从37℃升高到42℃。请根据图乙中的信息,计算孵化箱的热效率。已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。
23.(2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末)某电炉在额定电压220V下的功率为1000W,电炉的电阻保持不变 求:
(1)电炉丝的电阻
(2)当实际电压为额定电压的80%时,电炉消耗的实际功率
24.(2022秋·湖北黄冈·九年级统考期末)某科学小组设计了一种预防校园踩踏事故的压力传感报警装置(图甲),当停留在楼梯弯道处的人流对地面踏板的压力达到一定值时,电阻式报警器R0即发出报警信号,提醒学生要注意安全。已知电源电压保持6V不变,报警器R0的阻值恒为5欧,电流表的量程为“0~0.6A”,压敏电阻Rx随所受压力F的变化图象如图乙所示。求:
(1)当压敏电阻不受压力时,电路中的电流;
(2)当Rx所受压力达到5N时,报警器R0开始发出报警信号,此时R0的实际功率;
(3)为了电路的安全考虑,压敏电阻能承受的最大压力是多少?
25.(2022秋·湖北武汉·九年级统考期末)左图是学校常用的某型号节能饮水机原理图。该饮水机的进水管与出水管紧贴在一起,这样常温净化水经进水管与连接热水胆出水管中的开水进行了充分的热交换,可以将常温净化水预热后再注入到热水胆内进行加热,从出水管中流出的则是温开水。
(1)若质量是 10kg、温度是 100℃的开水从热水胆经出水管流出后变成温度是 80℃的温开水, 则同时从进水管流过的常温净化水吸收的热量是多少J? (不计热损失)( )
(2)饮水机内装有电加热系统,右图是它的电路示意图,其中 R1是热水胆内的加热电阻,R2是热水胆外温控器内的限流电阻。饮水机加热状态和保温状态的总功率分别是 3kW 和 200W。
①当开关 S1 闭合、S2 时,饮水机处于加热状态;当开关 S1闭合、S2 时,饮水机处于保温状态。
②饮水机内的加热电阻 R1和限流电阻R2的阻值分别是多少Ω? (结果保留整数)( )
五、综合题
26.(2022秋·湖北省直辖县级单位·九年级统考期末)利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上(俗称芯片),就成了集成电路。集成电路在电子电路在有广泛的应用。2020年10月,华为手机Mate40正式上市,该手机搭载的麒麟9905G芯片处理器是拥有6项世界第一的纳米国产芯片。该款手机还支持无线超级快充。所谓快充,就是通过提升充电适配器的功率来提升充电的速度。同时手机配备了大容量电池(参数如图)。
(1)该芯片的主要材料是 (选填“导体”“半导体”或“超导体”);
(2)手机快充主要是提高充电适配器的 来实现的;
(3)当它给其他手机充电时,Mate40手机相当于电路中的 (选填“用电器”或“电源”);
(4)手机一次充满电可储存的电能为 J?若手机待机时的电流约为6mA,则这种充满电的锂电池待机时间是 h?
27.(2022秋·湖北随州·九年级统考期末)小华家新买了一个电热水壶如图甲,他发现电热水壶有加热和保温功能。如图乙是其内部电路的简图,R1、R2均为定值电阻,通过旋转旋钮开关可以实现加热、保温和停止工作(断路)的状态切换。电热水壶加热功率为1100W,保温功率为44W[c水=4.2×103J/(kg·℃)],则:
(1)旋钮开关旋转到3挡位时,电热水壶处于 状态;
(2)保温状态工作时,电路中的电流是多少?( )
(3)不计热量损失,使用电水壶的加热挡,把1kg水从50℃加热到100℃,需要多长时间?( )(结果保留整数)
28.(2022秋·湖北荆门·九年级统考期末)空气质量指数是确保实现碧水蓝天的重要指标,如表的空气质量等级是按照空气质量指数划分的。图甲是环保项目学习小组设计的空气质量检测仪的电路原理图,用电流表显示空气质量指数。电源电压18V保持不变,定值电阻R0的阻值为100Ω,气敏电阻R的阻值与空气质量指数K的关系图象如图乙所示。
空气质量指数K 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 >300
空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染
(1)气敏电阻R的阻值随空气质量指数增大而 ,空气污染的程度越小,电路中的电流越 ,电路中电流为0.1A时,对应的空气质量等级为 。
(2)当空气质量指数为300时,R0消耗的电功率为 W。
参考答案:
1.A
【详解】根据可知,每秒做功为约40J的用电器的电功率约为
电饭锅和空调的功率大约为1000W,日光灯的功率大约为40W,学生戴的电子表的功率很小,小于1W。故A符合题意;BCD不符合题意。
故选A。
2.C
【详解】根据P=UI可得,两灯泡的额定电流
根据欧姆定律可得,两灯泡的电阻
串联电路中各处的电流相等,两灯泡串联时,电路中的最大电流
I=I2=0.6 A
串联电路的总电阻等于各分电阻之和,电路两端允许加的最大电压
U=I(R1+R2)=0.6A×(10Ω+15Ω)=15V
故选C。
3.D
【详解】B.因电压表的内阻很大,电压表在电路中相当于断路,所以滑片移动时,变阻器接入电路中的电阻不变,电路的总电阻不变,此时灯泡L与滑动变阻器R的最大阻值串联,电压表测滑片右侧部分电阻丝两端的电压,电流表测电路中的电流,由可知,电路中的电流不变,即电流表的示数不变,故B错误;
A.因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=I2R可知,灯泡的实际功率不变,亮暗不变,故A错误;
D.电源电压不变,电路中的电流不变,由P=UI可知,电路的总功率不变,故D正确;
C.当滑片P向右移动时,滑片右侧部分电阻丝的电阻变小,由U=IR可知,电压表的示数变小,故C错误。
故选D。
4.A
【详解】AC.电功率是描述电流做功快慢(即用电器消耗电能快慢)的物理量,而不是表示电流做功多少的物理量,故A正确,C错误;
B.由W=Pt可得,电流做功的多少与电功率和通电时间有关,通电时间未知,用电器的电功率越大消耗的电能不一定越多,故B错误;
D.由W=Pt可得,电流做功的多少与电功率和通电时间有关,消耗电能多少未知,用电器的电功率越大耗电时间不一定越少,故D错误。
故选A。
5.B
【详解】AB.根据知,两灯泡的额定电压相等,甲灯泡的额定功率较小,则甲灯的电阻较大,R甲>R乙,若两灯丝一样长,则甲灯较细,两灯泡串联接在220V电路中,通过灯的电流相等,已知R甲>R乙,由P=I2R可知,实际功率P甲实>P乙实,甲灯更亮,故A错误,B正确;
C.两灯泡正常发光时的功率分别为25W和100W,根据W=Pt可知,两灯泡消耗电能的多少还与时间有关,所以乙灯消耗的电能不一定多,故C错误;
D.根据得,乙灯泡的电阻
将乙灯接入110V的电路中,它的实际功率
故D错误。
故选B。
6.B
【详解】AB.如图所示,R与R0串联,电压表测R两端电压,有人通过,R两端电压变小,由于R为定值电阻,电压变小,则电流减小,故有人通过,R0的电流变小,由P=UI可知,电源电压一定,电流变小,总功率变小,故A错误,B正确;
C.有人通过时,光敏电阻阻值变为10 ,电压表示数变为2V,由此时电路中电流为
根据串联电路中电压的规律及欧姆定律可得R的电阻为
故C错误;
D.无人通过时,电压表示数为2.5V,此时电路中电流为
由欧姆定律可得此时R0的阻值为
无人通过,R0的功率为
故D错误。
故选B。
7.C
【详解】A.由图可知,该电路为R0和L的串联电路,电流表测电路中的电流,电压表测R0两端的电压,由P=UI可知L的额定电流
由欧姆定律可知灯L的电阻
故A正确,不符合题意;
BC.已知电流表量程为0~0.6A,由题意可知电路中的最小电流
此时电路最大总电阻
滑动变阻器接入电路的最大阻值
R0大=R总大-RL=60Ω-12Ω=48Ω<50Ω
此时滑动变阻器两端的最大电压
U0大=I小R0大=0.2A×48Ω=9.6V<15V
符合条件,则灯泡L消耗的最小功率
PL小=I小2RL=(0.2A)2×12Ω=0.48W
故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;
D.已知电压表量程为0~15V,则R0两端的最小电压
为保证电路安全,电路中最大电流
I大=IL=0.5A
电路中的最小总电阻
则滑动变阻器接入电路的最小阻值
R0小=R总小-RL=24Ω-12Ω=12Ω
滑动变阻器两端的最小电压
U0小=I大R0小=0.5A×12Ω=6V>5V
符合条件,故D正确,不符合题意。
故选C。
8.A
【详解】两电阻串联时电阻最大,两个电阻并联时电阻最小,由可知,电阻越大,电功率越小,所以当上面开关置于b端,单刀开关断开时,两电阻串联,电功率最小,处于低挡位;当上面开关置于b端,单刀开关闭合时,电路中只有一根电阻丝,此时处于中挡位;当上面开关置于a端,单刀开关闭合时,两电阻并联,电功率最大,处于高挡位。热水器高挡位不能工作,其他挡位能正常工作则说明a处接触不良,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A
9.B
【详解】A.只闭合S1,灯泡L2和滑动变阻器R串联,若接入的灯泡L2正常发光,通过电路的电流
滑动变阻器接入电路的阻值
故A正确,不符合题意;
B.只闭合S2,灯泡L1和滑动变阻器R串联,若接入的灯泡L1正常发光,灯泡L1两端的电压是2.4V,则滑动变阻器两端的电压
UR=U-UL1=6V-2.4V=3.6V
故B错误,符合题意;
CD.两灯的额定电流
只闭合S3,两个灯泡和滑动变阻器R串联,串联电路中各处的电流相等,因为
I1<I2
保证其中一个灯泡长时间正常发光,所以电路中的电流是0.2A,灯泡L1正常发光,灯泡L1的电压是2.4V,由串联电路电压的规律可知滑动变阻器和L2的总电压
U3=U-UL1=6V-2.4V=3.6V
滑动变阻器和L2消耗的总功率
P=U3I1=3.6V×0.2A=0.72W
故CD正确,不符合题意。
故选B。
10.C
【详解】A.图甲中,两电阻串联,电压表测RT两端的电压,电流表测电路的电流,由图乙可知,温度从20 ℃升高到60 ℃的过程中RT的电阻先变小后变大,由于电流表示数I=,所以电流表示数先变大后变小,故A错误;
B.电压表测PTC电阻RT两端的电压,根据U=IR可知,定值电阻R0的电压先变大后变小,由串联电路电压的规律可知,电压表示数先变小后变大,故B错误;
C.电压表与电流表示数的比值为RT的电阻值,先变小后变大,故C正确;
D.R0消耗的功率P=I2R0,由于电流先变大后变小,则功率先变大后变小,故D错误。
故选C。
11.AD
【详解】AC.分析电路图可知,电阻R1和滑动变阻器R2串联接入电路,电压表V1测量R1电压,电压表V2测量R2电压。当滑动变阻器R2的滑片P在 a端时,电路中的电阻最大,电流最小,根据串联电路分压规律可知,V2示数最大,V1示数最小,由图乙可知,最小电流为,,,此时滑动变阻器R2的最大阻值为
根据可知,此时R1的功率最小,则最小电功率
故A正确,C错误;
B.因为电压表V1测量R1电压,电流表测量R1电流,R1是定值电阻,所以根据可知,电压表V1示数与电流表A示数的比值不变,故B错误;
D.由图可知,P在a端时,电流为0.3A,总电压为
此时的电功率为
P在b端时,电流为1.2A,因为电源电压不变,所以此时电功率为
变化的功率为
故D正确。
故选AD
12. 2200 1200
【详解】[1]该电能表允许接入用电器的最大功率
P最大=UI=220V×10A=2200W
[2]由电能表铭牌可知,每消耗1kW h的电能,电能表转盘转过3600转,电磁炉消耗的电能
电磁炉的功率
13. 10 0.8 0.4 240
【详解】[1]由图甲可知,当定值电阻两端的电压为4V时,通过电阻的电流为0.4A,由可知,R的阻值
[2]因并联电路中各支路两端的电压相等,所以
UL=UR′=U=2V
由图甲可知,对应的电流分别为
IL=0.6A,IR′=0.2A
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电路中的总电流
I=IL+IR′=0.6A+0.2A=0.8A
[3][4]小灯泡L和定值电阻R串联后接在5V的电源两端时,因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,所以,由图甲可知,电路中的电流为0.4A、灯泡两端的电压为1V、电阻R两端的电压为4V时符合要求,则此时小灯泡的实际功率
PL=UL′IL′=1V×0.4A=0.4W
2min内电源对外所做的功
W=U′I′t=5V×0.4A×2×60s=240J
14. 20 0.35 0.15 0.6
【详解】[1]由图像知,当电阻两端的电压为1V时,通过的电流为0.05A,由可得,电阻的电阻
[2]小灯泡L和电阻R并联接在电压为2V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,它们两端的电压
由图像可知,通过它们的电流分别为=0.25A,=0.1A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电路中的总电流
[3]串联电路中各处的电流相等,从图中可知,当通过它们的电流
==0.15A
小灯泡两端的电压为=1V,定值电阻两端的电压为=3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,它们两端的总电压
等于电源电压,符合题意,故通过电路的电流为=0.15A,它们总功率
=4V×0.15A=0.6W
15. BC 相同 4
【详解】[1]电吹风吹冷风,只有电动机正常工作,所以开关S旋至与BC处,电吹风吹冷风。
[2]开关旋至AB处时,电热丝与电动机并联,电吹风吹热风,由并联电路的特点可知此时电动机正常工作,电动机的功率不变,所以吹冷风和吹热风时,该电吹风中电动机工作的功率相同。
[3]吹热风时,电热丝的功率
P2=P总-P1=990W-110W=880W
吹热风时通过电热丝的电流为
16. 12V 14Ω 6W~12W
【详解】由电路图可知,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的电流;
[1]当滑片位于最左端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,电路的总功率最大,两电压表的示数最大且电压表V1测电源两端的电压,由图乙可知,电路中的最大电流
电压表V2的示数
电压表V1的示数为12V,即电源的电压
[2]当滑片位于最右端时,接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电路的总功率最小,由图像可知,电路中的最小电流
电压表V1的示数
此时滑动变阻器两端的电压
由欧姆定律可得,滑动变阻器的最大阻值
[3]电路的最大总功率
电路的最小总功率
则电路总功率的变化范围是6W~12W。
17.(1)见解析;(2)57.5kW·h;(3)12.16kW,6.9h
【详解】解:(1)kW·h是电功或电能的单位,kW是电功率的单位,居民是把电功和电功率混淆了,正确说法为电池储存的电能为47.5kW·h。
(2)电池总共存储的电能为
W=UIt=UQ=3.2V×691×26A×3600s=206968320J≈57.5kW·h
(3)充电桩的最大充电功率为
P=U′I′=380V×32A=12160W=12.16kW
给容量为84kW·h的电动汽车充满需要的时间为
答:(1)居民是把电功和电功率混淆了;正确说法为电池储存的电能为47.5kW·h;
(2)一次充满电,电池总共存储的电能为57.5kW·h;
(3)充电桩的最大充电功率为12.16kW;给容量为84kW·h的电动汽车充满需要6.9h。
18.(1)4.5A;(2)5.04×105J;(3)84%
【详解】解:(1)由可得,电水壶正常工作电流
(2)将电水壶装满后,水的体积
由可得,水的质量
在一个标准大气压下水的沸点是100℃,则水所需吸收热量
(3)该电水壶正常工作10min消耗的电能
电水壶的加热效率
答:(1)电水壶正常工作电流是4.5A;
(2)如果将电水壶装满后,把20℃的水烧开,水吸收热量是5.04×105J;
(3)电水壶的加热效率是84%。
19.(1)12Ω;(2)9V、24Ω;(3)4.5W
【详解】解:(1)不考虑温度对灯丝电阻的影响,根据可知,灯泡的电阻为
(2)若开关S、S2闭合,S1断开,灯泡和滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,此时灯泡正常发光,电路中的电流为
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压为
-------①
滑动变阻器的滑片P从b端滑动到此位置时,滑动变阻器接入电路中的阻值减小了18Ω,总电阻变小,电源电压不变,根据欧姆定律可知,总电流变大,故滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流为
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压为
------②
联立①②解得
(3)当闭合开关S、S1,断开S2时,滑动变阻器和定值电阻串联,当滑动变阻器的功率为3W时,设电路中的电流为、滑动变阻器两端的电压为,则定值电阻两端的电压为,根据可知,有如下关系成立
-------③
根据欧姆定律可知,电源电压为
-----④
联立③④,结合电流表的量程,解得
电源输出的总功率为
答:(1)灯泡的电阻RL为12Ω;
(2)电源电压为9V,滑动变阻器的最大阻值为24Ω;
(3)电源输出的总功率是4.5W。
20.(1)88W;(2)40Ω,510Ω;(3)电饭锅的热效率值达到三级能效
【详解】解:(1)由丙图可知,5min中电饭锅消耗的电能
电饭锅的保温功率
(2)由乙图可知,闭合开关S,电路中只有R1,电功率较大,为加热状态;断开开关S,R1与R2串联,电功率较小,为保温状态。根据
P=UI,
R1的电阻为
R1和R2的总电阻为
R2的电阻为
R2=R总-R1=550Ω-40Ω=510Ω
(3)由题可知,水升高的温度
t=100℃-23℃=77℃
水吸收的热量
Q吸=cmt=4.2×103 J/(kg℃)×2.2kg×77℃=7.1148×105J
消耗的电能
W=Pt=1210W×700s=8.47×105J
加热功率
81%<84%<86%
电饭锅的热效率值达到三级能效。
答:(1)电饭锅的保温功率88W;
(2)R1的电阻为40Ω,R2的电阻为510Ω;
(3)电饭锅的热效率值达到三级能效。
21.(1)4A;(2)52800J;(3)110Ω
【详解】解:(1)由电路图知,两个开关都闭合时,两个电阻并联在电路中,电路中的总电阻较小,据 知,电路中的总电功率较大,处于高温挡;S1闭合、S2断开时,电路中只有R1工作,电路中的电阻较大,据 知,电路中的总电功率较小,处于低温挡。此时通过R1的电流
(2)电热取暖器处于低温挡时,功率
P低温=UI1=220V×4A=880W
工作1min产生的热量
Q=P低温t=880W×60s=52800J
(3)高温挡工作,R2消耗的功率
P2=P高温-P低温=1320W-880W=440W
所以R2的阻值
答:(1)取暖器工作时通过R1的电流为4A;
(2)取暖器处于低温挡时,工作1min产生的热量为52800J;
(3)R2的阻值为110Ω。
22.(1)1210W;(2)200V;(3)84%
【详解】解:(1)由电路图可知,温控开关S闭合时,电路为发热电阻R的简单电路,其功率最大,在额定电压下,发热电阻R工作的最大发热功率
(2)从孵化箱温度刚刚变为42℃开始计时,此时温控开关S断开,R与R0串联,此时电路中的电流较小,由图乙可知,此时电路中的电流为1A,测试时的实际电压
U=I(R+R0)=1A×(40Ω+160Ω)=200V
(3)实际加热功率
P′=UI=200V×5A=1000W
测试时加热一次消耗的电能
W1=P′t1′=1000W×10s=1.0×104J
水吸收的热量
Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.4kg×(42℃-37℃)=8.4×103J
孵化箱的热效率
答:(1)在额定电压下,发热电阻R工作的最大发热功率为1210W;
(2)设计完成后,小明对孵化箱进行了工作测试。从孵化箱温度刚刚变为42℃开始计时,电路中的电流随时间变化的图像如图乙,测试时的实际电压为200V;
(3)孵化箱的热效率是84%。
23.(1);(2)
【详解】解:(1)由 可得,电炉丝的电阻
(2)当实际电压为额定电压的80%时,电炉丝的实际电压
电炉消耗的实际功率
答:(1)电炉丝的电阻为48.4Ω。
(2)当实际电压为额定电压的80%时,电炉消耗的实际功率为640W。
24.(1)0.2A;(2)0.45W ;(3)10N
【详解】解:(1)由图乙知,当压力为0时,Rx的阻值为25Ω,电路中的电流为
(2)报警时,Rx所受的压力为5N,由图乙知,此时Rx的阻值为15Ω,电路中的电流为
此时R0的功率为
(3)为保证电流安全,最大电流为0.6A,当电流为0.6A时,电路电阻为
此时
由图乙知Rx所受的压力为10N,所以压敏电阻能承受的最大压力是10N。
答:(1)当压敏电阻不受压力时,电路中的电流为0.2A;
(2)此时R0的实际功率为0.45W;
(3)为了电路的安全考虑,压敏电阻能承受的最大压力是10N。
25. 闭合 断开 16Ω,226Ω
【详解】(1)[1] 由题意可知,从进水管流过的常温净化水吸收的热量等于质量是 10kg、温度是 100℃的开水从热水胆经出水管流出后变成温度是 80℃的温开水所释放的热量,由知,常温净化水吸收的热量是
(2)[2] 开关 S1 闭合、S2也闭合时,电阻R2被短路,该电路是只有加热电阻 R1的简单电路,电路中的电阻较小,电流较大,电阻饮水机处于加热状态。
[3]开关 S1闭合、S2断开时,接入电路的阻值较大,电路为R1、R2串联的简单电路,电路中的阻值较大,电流较小,饮水机处于保温状态。
[4]但饮水机处于加热状态时,电路中只有R1,由可知,电阻R1的阻值为
开关 S1闭合、S2断开时,电路中的总阻值R1+R2为
电阻R2的阻值为
26. 半导体 电功率 电源 55944 700
【详解】(1)[1]根据生活实际可知,芯片的主要材料是半导体。
(2)[2]手机储存的电能是一定的,根据的变形公式可知,可以通过提高充电适配器的电功率来减少充电的时间从而实现快充的目的。
(3)[3]Mate40手机给其他手机充电时,为其他手机提供电能,所以它相当于电路中的电源。
(4)[4][5]根据题意可知,手机储存的电能为
W=UIt=3.7V×4200×10-3A×3600s=55944J
由根据可知,这种充满电的锂电池待机时间为
27. 停止工作(或断路) 0.2A 191s
【详解】解:(1)[1]由图知,旋钮开关旋转到3挡位时,电路为断路,为停止工作(断路)的状态。
(2)[2]已知保温功率P保温=44W,由P=UI可得,保温状态工作时,电路中的电流为
(3)[3]水吸收的热量为
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃﹣50℃)=2.1×105J
由于不计热量损失,则消耗的电能为
W=Q吸=2.1×105J
由可得,加热过程需要的时间为
答:(1)旋钮开关旋转到3挡位时,电路停止工作(或断路);
(2)保温状态工作时,电路中的电流是0.2A;
(3)把1kg水从50℃加热到100℃,需要191s。
28. 减小 小 良 2.25
【详解】(1)[1][2][3]由如图乙所示,气敏电阻R的阻值随空气质量指数增大而减小;两电阻串联在电路中,空气污染的程度越小,空气质量指数越小,气敏电阻阻值越大,则电路中总电阻越大,且电源电压不变,则电路中的电流越小;电路中电流为0.1A时,电路总电阻为
气敏电阻R接入阻值为
由图乙可知此时空气质量指数K为51~100,对应的空气质量等级为良。
(2)[4]当空气质量指数为300时,由图乙可知此时气敏电阻R接入阻值为20Ω,电路总电阻为
电路中的电流为
则R0消耗的电功率为
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