呼和浩特专版2020中考物理复习方案第18课时电能电功率试题.docx

第18课时　电能　电功率

真题回顾　把握考向
命题点一　　动态电路分析
1.(多选)[2014·呼和浩特,10题3分]如图18-1所示,闭合开关,滑动变阻器滑片P从中点向右滑动的过程中,下列判断正确的是 (　　)

图18-1
A. 电流表示数变小
B.电压表示数不变
C.滑动变阻器的功率变小
D.定值电阻R1的功率变小
命题点二　电学综合
2.[2018·呼和浩特,6题2分]关于如图18-2所示电学知识,下列说法正确的是 (　　)

图18-2
A.图甲中,表盘上的“3000 r/(kW·h)”表示电能表转盘转过3000 r,消耗电能3600 kW
B.图乙中,在家庭电路中,开关应接在火线和用电器之间
C.图丙中,在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中,为了减小误差,应调节滑动变阻器在电路中的电阻,多次测量求平均值
D.图丁中,实验表明:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越小,这个电阻产生的热量越多
命题点三　电能表的相关计算
3.[2019·呼和浩特,15题4分]一个电能表,表盘上标有“720 revs/(kW·h)”字样,它的意思是 　
。 
呼和浩特市教研室某段时间用电,这段时间起始和终止时电能表的示数分别如图18-3所示,该时间段该地区每度电电费1.2元,则这段时间所用电能需要交付多少电费?

图18-3

命题点四　电能、电功率的相关计算
4.(多选)[2015·呼和浩特,10题3分]如图18-4所示,电源电压恒为6 V;R1、R2电阻相同,均为10 Ω;滑动变阻器R3最大电阻值为10 Ω。闭合开关,滑片从最左端向右滑动的过程中,下列判断正确的是 (　　 )

图18-4
A.电流表示数变大,电压表示数不变
B.R1的电功率减小,最大值为0.4 W
C.R2的电功率增大,最大值为3.6 W
D.滑动变阻器R3的电功率先变大后变小,最大值为0.45 W
5.[2019·呼和浩特,18题4分]如图18-5所示,灯泡上标有“9 V　5.4 W”的字样(假设灯丝电阻不变)。只闭合开关S1,当滑动变阻器滑片滑动到某处时,电流表A2示数为0.2 A,电压表V示数为9 V;两个开关全部闭合,滑动变阻器的滑片滑动到最左端时,灯泡恰好正常发光,电流表A2的示数为1.0 A。
(1)只闭合S1,电流表A2示数为0.2 A时,求滑动变阻器接入电路的电阻值。
(2)求电阻R1的电阻值。
(3)滑动变阻器从左向右滑动过程中,求滑动变阻器的最大功率。

图18-5

6.[2018·呼和浩特,17题4分]如图18-6是某种电加热器的电路工作原理图,有总控开关S1,温控开关S2,两个加热电阻丝R1、R2(阻值不变)。该加热器部分参数已知:额定电压为220 V,加热功率为4840 W,保温功率为400 W。求:
(1)当S1、S2都闭合时,该加热器处于　　　　(选填“加热”或“保温”)状态,求此时电路中的总电流。 
(2)傍晚用电高峰期,若实际电压只有200 V时,求该加热器在保温状态下的实际功率。(结果保留整数)

图18-6

7.[2017·呼和浩特,17题4分]小王同学自制了一只“热得快”,这只“热得快”是用一根电阻为48.4 Ω的电阻丝制成,将它接在220 V的家庭电路里使用。
(1)求该“热得快”5 min内产生的热量。
(2)为了安全,小王同学将一只工作指示灯与“热得快”的电阻丝串联使用,经测量该电阻丝此时消耗的功率为原来功率的81%,求指示灯的电阻。

8.[2017·呼和浩特,22题8分]如图18-7甲所示,电阻R1=30 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为60 Ω,电源电压为6 V。

图18-7
(1)电路连接时,开关S应处于断开状态,滑动变阻器R2的滑片P应滑至　　　　(选填“最左端”“最右端”或“任意位置”)。 
(2)计算通过电路中电流的变化范围。
(3)通过计算推导电阻R2电功率与电流的正确函数关系式,并在图乙中画出电阻R2电功率与电流变化的函数图像(自己按需求填写最小分度值,并标出特殊点的数值)。

9.[2016·呼和浩特,15题3分]把分别标有“220 V　40 W”和“36 V　40 W”的两只白炽灯L1和L2,串联接在电压恒为220 V的照明电路中,且两灯电阻不变,求:
(1)两只灯泡的电阻。
(2)两只灯泡实际功率之比。

10.[2016·呼和浩特,17题3分]某校师生自制了一台多功率电烘箱,电路结构如图18-8所示,所选两根电热丝R1、R2的阻值分别为75 Ω、150 Ω,由于电路电压不足,实际工作电压为200 V,则:
(1)这台电烘箱以最大功率工作时,求通过电烘箱的电流。
(2)这台电烘箱以最大功率工作5 min,求电热丝产生的热量。
(3)这台电烘箱以最大功率工作5 h,求消耗的电能。

图18-8

11.[2016·呼和浩特,22题8分]马剑同学利用如图18-9甲所示电路,测定自己制作的玩具小飞机所需要的电动机工作数据,已知电源电压恒定,当滑动变阻器滑片从一端滑至另一端的过程中,两个电压表的示数与电流表的示数变化关系如图乙所示,当通过电动机的电流大于0.4 A时,电动机转子才转动。

图18-9
(1)开关S闭合前,滑动变阻器滑片应滑至最　　　　(选填“左”或“右”)端;由图可知电源电压为　　　　V,其中图线　　　　(选填“a”或“b”)表示电压表V1与电流表A变化的规律。 
(2)求电动机线圈的电阻和滑动变阻器的最大阻值。
(3)在这个过程中,求电动机的最大输出功率;当电动机输出功率最大时,求电动机的效率。

12.[2015·呼和浩特,15题3分]一只电热水壶的铭牌上标着“220 V　1100 W”的字样,它正常工作时,电流是多少?如果每天使用1 h,一个月用电多少千瓦时?(按30天计算)

13.[2015·呼和浩特,17题3分]一根粗细均匀,用同种材料制成的电阻丝,阻值为R1=20 Ω。若将其对折多次后,其长度变为原来的15,其阻值为R2;若将其均匀拉长为原来的5倍,其阻值为R3。求:(已知电阻丝的阻值和它的长度成正比,和它的横截面积成反比)
(1)拉长后R2和R3阻值的大小。
(2)若将R1、R2和R3这样的三个电阻串联接在电路中,三个电阻的电功率之比。
(3)若将R1、R2和R3这样的三个电阻并联接在电路中,三个电阻的电功率之比。

14.[2015·呼和浩特,22题8分]我国的水力资源非常丰富,尤其是西南地区,今年又在四川建成一座水电站。该水电站是在某河流上游修建了120 m高的拦河大坝,每分钟有200 m3的水从高处自由落下冲击水轮机,已知水轮机到上游水面的落差为100 m,水轮机与大坝内侧底部约在同一水平面上。(g取10 N/kg)
(1)求拦河大坝的内侧底部受到水的压强。
(2)求水从高处自由落下时,重力每分钟做的功。
(3)如果水的机械能有75%转化为电能,求该水电站的发电功率。
(4)如果该水电站通过输电导线远距离向某城市供电,两条输电导线的电阻为90 Ω,某城市用电电压为220 V,则该水电站送电电压约是多少伏?

15.[2014·呼和浩特,17题3分]如图18-10所示的电路中,电源电压恒为24 V,电阻R1的阻值为20 Ω,滑动变阻器R2上标有“100 Ω　3 A”字样。闭合开关S后,电流表的示数为0.3 A。求:
(1)此时电阻R1两端的电压U1。
(2)此时电阻R2的电阻值。
(3)2 min内电阻R2上消耗的电能。

图18-10

命题点五　焦耳定律
16.[2015·呼和浩特,7题2分]判断电流通过导体产生的热量,下面公式选用正确的是 (　　)
A.UIt B.I2Rt
C.U2Rt D.前面三个都可以
17.[2014·呼和浩特,21题8分]小勇同学家里某段时间内共有两件用电器在工作,一盏“220 V 40 W”的灯(电阻不变),一台“DY-IA(R3)”型的空调机,空调机正常工作时的电压为220 V,总功率为880 W,内部线圈电阻为3.5 Ω。
(1)这两件用电器的连接方式是　　　　(选填“串联”或“并联”),空调机应　　　　(选填“接地”或“不接地”)。 
(2)正常工作时,求两件用电器的总功率。
(3)如果灯泡工作时的电压是110 V,求它的实际电功率。
(4)该空调机正常工作1.5 h,求线圈电阻产生的热量。

命题点六　测量小灯泡的电功率
18.[2018·呼和浩特,14题3分]小林同学在学习了“伏安法测电功率”的知识后,设计了一个定值电阻的功率能从0到最大功率连续变化的电路。电路如图18-11甲所示。

图18-11
(1)实验前,开关应断开,滑片P应移到　　　(选填“a”或“b”)端。 
(2)请你按照他的设计,用笔画线代替导线将实物图乙连接完整。(电压表选用0~3 V挡,导线不能交叉)。
19.[2015·呼和浩特,21题8分]某同学在“测量小灯泡的电功率”实验中,设计了如图18-12所示电路。已知小灯泡的额定电压为2.5 V,在不断开开关的情况下,该同学调节滑动变阻器,使滑动变阻器阻值减小,并正确读出数据如下表:

图18-12

数据序号
1
2
3
4
5
6
7
8
电压U/V
0.1
0.2
0.6
0.8
1.0
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.08
0.14
0.28
0.34
0.36
0.46
0.48
0.50
发光情况
不亮
不亮
微亮
微亮
较亮
较亮
明亮
很亮

(1)从表中数据可以判断电流表选用　　　　(选填“0~0.6 A”或“0~3 A”)挡;小灯泡的电阻随亮度的增大而
　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 
(2)在如图18-13所示的坐标系中用光滑曲线画出小灯泡的I-U图像。

图18-13
(3)计算出小灯泡在额定电压下的电阻值。(保留一位小数)
(4)如果小灯泡在额定电压下工作30 s,计算出小灯泡在这段时间内消耗的电能。

20.[2014·呼和浩特,13题3分]实验室购买了一批规格为“2.5 V　0.75 W”的小灯泡,小玲同学利用其中一只灯泡做“测量小灯泡电功率”的实验。
(1)用笔画线把图18-14中给出的用电器连接成测量小灯泡电功率的电路图。

图18-14
(2)若电流表有“0~0.6 A”和“0~3 A”两挡,应选择“0~　　　　A”挡接入电路中。 
(3)滑动变阻器的最大阻值为15 Ω,电源电压不变,将滑动变阻器的电阻值从最大调至5 Ω的过程中,它的功率变化为　　　　　　　(选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”)。 

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一、选择题
1.[2019·玉林]下列关于电能的说法正确的是 (　　)
A.可以通过电流表把电能直接测量出来
B.电能的单位是“度”,学名叫千瓦
C.消耗电能越多的用电器,电功率就越大
D.消耗电能相同的用电器,产生的热量不一定相同
2.[2019·衡阳]小明家上次查看电能表示数为,本次查看时电能表示数如图18-28所示,则下列说法正确的是 (　　)
A.他家在这段时间内消耗的电能为903 kW·h
B.电能表是测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220 V　1000 W”的电热水器正常工作10 min,则电能表的转盘转了600转
D.这个电能表的额定功率为2200 W

图18-28

图18-29
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18-29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 (　　)
A.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
C.减小了电子线路的电阻
D.增大了电池的输出功率
5.[2019·烟台]标有“6 V　1.5 W”的小灯泡,通过它的电流随两端电压变化的关系如图18-30所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12 V的电源两端,则此时每只灯泡的电阻及实际功率均为 (　　)

图18-30
A.24 Ω　0.67 W B.20 Ω　0.8 W
C.24 Ω　0.96 W D.20 Ω　0.67 W
6.[2019·温州]小明按图18-31甲连接电路,闭合开关,灯泡L1的功率为P1。他将一个阻值大于灯泡L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙所示),闭合开关后,L1、L2的功率分别为P1'、P2'(不计温度对灯泡电阻的影响,电源电压恒定)。下列关系式正确的是 (　　)

图18-31
A.P2'>P1'>P1 B.P2'>P1>P1'
C.P1>P2'>P1' D.P1>P1'>P2'
7.[2019·兰州]有两只灯泡L1、L2,分别标有“220 V　100 W”和“220 V　40 W”的字样。若不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是(　　)
A.两灯正常发光时,L1的电阻较大
B.两灯并联接入220 V的电路,L1、L2消耗功率之比是2∶5
C.两灯串联接入220 V的电路,L1消耗的功率小于25 W
D.两灯串联接入220 V的电路,两灯泡消耗总功率大于40 W小于100 W
8.(多选)[2019·潍坊]如图18-32所示电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右移动时,下列判断正确的是 (　　)

图18-32
A.电流表A的示数变大
B.电压表V1的示数变大
C.电路中消耗的总功率变大
D.电压表V2与电流表A示数的比值变小
9.(多选)[2019·衡阳]如图18-33所示,电源电压不变,R1是定值电阻,闭合开关,将滑动变阻器R2的滑片逐渐从a端滑到b端,电流表示数为I,电压表示数为U,电路消耗的总功率为P,图18-34中能正确反映两个物理量之间关系的图像是 (　　)

图18-33

图18-34
10.[2019·淄博]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18-35甲是PTC调试工作电路,电源电压恒定,R0是保护电阻,阻值恒定,Rt是PTC电阻,其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 (　　)

图18-35
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
11.[2019·宁波]如图18-36甲所示电路,分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接入A、B之间后进行实验,并根据电流表和电压表示数画出A、B之间电阻的P-U图像,如图乙所示。如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验,同理,可以在图乙中画出它的P-U图像③。则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是 (　　)

图18-36
A.R1和Ⅰ B.R1和Ⅲ
C.R2和Ⅰ D.R2和Ⅲ
12.[2019·眉山]如图18-37所示,电源电压恒为4 V,电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”,小灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”的字样(灯丝电阻不变)。若通过小灯泡L的电流不超过额定电流,电流表、电压表不能超过量程,则移动滑动变阻器的滑片,下列说法中正确的是 (　　)

图18-37
①电压表示数变化范围为1.5~3 V
②滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6~0.75 W
③小灯泡的实际电功率变化范围为0.2~1.25 W
④滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10~20 Ω
A.①③ B.②④ C.③④ D.①②
13.[2019·衢州]如图18-38所示的用电器主要利用电流热效应工作的是 (　　)

图18-38
14.[2019·乐山]如图18-39所示为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中,且R1<R2。下列说法正确的是 (　　)

图18-39
A.该实验装置用于探究电压和通电时间一定时,电热与电阻的关系
B.闭合开关后,通过R1的电流大于R2的电流
C.闭合开关后,甲管中液面上升比乙慢
D.闭合开关后,要使电流增大,应将滑动变阻器滑片P向左移动
15.关于电流通过导体时产生的热量,以下说法正确的是 (　　)
A.根据Q=I2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
B.根据Q=U2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少
C.根据Q=UIt可知,相同时间内产生的热量与电阻无关
D.根据Q=I2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
16.(多选)[2019·日照]如图18-40所示,已知三个电阻阻值均为5 Ω,电路两端电压恒为6 V,下列说法正确的有 (　　)

图18-40
A.该电路可探究电流通过导体时产生热量的多少与电流大小的关系
B.相同时间内R1产生的热量是R2的2倍
C.若将R3拆除,流过R1的电流将减小
D.若将R3拆除,R2的电功率变为原来的4倍
17.[2019·通辽]某建筑工地需要架设临时供电线路,实现照明和电加热功能,其简化电路如图18-41所示,供电处电压U不变,从供电处到工地用长导线(有电阻)连接。闭合开关S1、S2时,加热器和照明灯同时工作。断开S2后与断开S2前相比较,下列说法正确的是 (　　)

图18-41
A.照明灯亮度不变
B.照明灯亮度变暗
C.相同时间内长导线上消耗的电能不变
D.相同时间内整个供电线路消耗的电能减少
18.如图18-42所示,电源电压恒定不变,闭合开关后,滑动变阻器的滑片P由b端移到某点c的过程中,电压表的示数由4 V变为3 V,电流表的示数由0.2 A变为0.3 A,由此可知 (　　)

图18-42
A.电源电压为7 V
B.R1的阻值为20 Ω
C.电路消耗的最小功率为1.2 W
D.滑片P在b端时,10 s内R1产生的热量为12 J
19.[2019·贵阳] 如图18-43所示是某加热器的电路图,设电源电压保持不变,R1 、R2均为发热电阻丝,通过开关S1和S2的通断组合,可得到不同加热挡位。该加热器最大电功率为12 W,只闭合开关S1时,加热器的电功率是8 W。则下列判断正确的是 (　　)

图18-43
A.该加热器只有两个加热挡位
B.该加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2 =1∶3
C.该加热器功率最大时,通过R1与R2的电流之比为2∶1
D.该加热器的最小电功率是8 W
二、实验题
20.[2019·仙桃]在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压6 V恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5 V(电阻约为8 Ω)。
(1)请用笔画线代替导线,将图18-44甲所示的电路连接完整(要求滑片向左移动时灯泡变亮)。

图18-44
(2)闭合开关前,应将滑片移到　　　　(选填“A”或“B”)端。 
(3)闭合开关,发现小灯泡不亮,移动滑片小灯泡仍不亮。突然小芳的文具盒掉到桌上,小灯泡亮了。小明敲了几下桌子,小灯泡又熄灭了。出现这种故障的原因是　　　　。(选填字母) 
A.开关短路 B.小灯泡短路
C.电压表断路 D.小灯泡接触不良
(4)排除故障,再次闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为　　　　V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为　　　　W。 
(5)现有规格为“10 Ω　2 A”“20 Ω　1 A”和“50 Ω　0.2 A”的三个滑动变阻器,为了实验的顺利进行,小明应在其中选择规格为　　　　　的滑动变阻器接入电路。 
(6)小芳利用图甲装置　　　　(选填“能”或“不能”)做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系”实验。 
21.[2019·东营]如图18-45所示,是物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气,且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连,接入电路。

图18-45
(1)组装之前,U形管内注入适量红墨水,U形管　　　　(选填“属于”或“不属于”)连通器。 
(2)图甲是探究在通电时间相同和　　　　相同的情况下,导体产生的热量与　　　　大小是否有关的装置。 
(3)实验中通过观察　　　　　　　　的变化反映密闭空气温度的变化,在探究许多物理问题时都会用到这种方法,下列探究实例采用研究方法与此相同的是　　　　。 
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.用铁屑显示磁体周围磁场分布
C.探究光的传播时,引入“光线”
D.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
(4)如图乙所示,电流表的示数为　　　　A,在这种情况下,右侧容器中定值电阻在10 s内产生的热量是
　　　　J。 
(5)某实验小组发现通电一段时间后,其中一个U形管中的液面高度几乎不变,发生此现象的原因可能是　　　　　　　　　　。 
三、计算题
22.[2019·襄阳]如图18-46所示,电源电压保持不变,小灯泡L上标有“6 V　2 W”字样,当S1和S2同时闭合时,电流表的示数为0.5 A;当只闭合S1时,电压表的示数为3 V,此时R1消耗的功率为0.4 W。求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻。
(2)R1的阻值。

图18-46

23.[2019·杭州]图18-47是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120 V,电动机将一个质量为50 kg的物体1 s内匀速上提0.9 m,电路中的电流为5 A。(g取10 N/kg)
(1)求该电动机工作1 s所产生的电热。
(2)求电动机线圈阻值。
(3)当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧坏?

图18-47

24.[2019·营口]图18-48甲是小明家使用的电饭煲,图乙是其电路原理图,R1、R2为阻值不变的电热丝,S1为温度自动控制开关,可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭煲的最大容量是4 L,额定加热功率是800 W,额定保温功率是100 W。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)电热丝R1的阻值是多少?
(2)该电饭煲将2 kg水从20 ℃加热到100 ℃时,水吸收的热量是多少?
(3)关闭家中其他用电器,只让该电饭煲在加热状态下工作4 min,观察到标有“1200 r/(kW·h)”字样的电能表转盘转了60转,则电饭煲的实际功率是多少?

图18-48

四、综合题
25.[2019·南通]某款家用吸尘器额定电压为220 V,额定电流为4 A,吸尘器能吸取灰尘是利用了　　　　。吸尘器的额定功率为　　　　W,正常工作15 min,使标有“800 imp/(kW·h)”的电能表指示灯共闪烁　　　　次。若吸尘器正常工作时,电动机的发热功率为32 W,则电动机线圈的电阻为　　　　Ω。 
26. [2019·临沂]某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图18-49所示,阻值为2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是　　　　V;2 min内电动机线圈产生的热量是　　　　J。 

图18-49
27.[2019·湖州]现有规格分别为“6 V　3 W”和“6 V　6 W”的两个小灯泡L1、L2,已知它们的电流与电压间关系如图18-50所示。
(1)由图可知,L1、L2的灯丝电阻都随电流的增大而　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 
(2)若将L1、L2并联接在学生电源两端,电源电压调节为6 V,通电5 min,则两灯泡消耗的总电能为多少?
(3)若将L1、L2串联接在学生电源两端,调节电源电压,在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下,两灯泡消耗的实际总功率最大值是多少?

图18-50

28.[2019·日照]吴丽设计了一个内有水箱的孵化箱。利用图18-51甲所示电路,对水箱内的水加热。电路中R是阻值恒为40 Ω的发热电阻,R0是阻值恒为160 Ω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220 V。请完成下列问题:
(1)在额定电压下,孵化箱工作的最大发热功率和最小发热功率各为多少?
(2)设计完成后,吴丽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。
①测试时的实际电压为多少伏特?
②工作测试1 h,电路消耗的电能为多少?
③已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。假设升温过程中,发热电阻发出的热量全部被水吸收,不考虑热量散失,则测试时水箱内水的质量为多少千克?(本小问结果可用分数表示)

图18-51

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29.[2019·天水]如图18-52甲所示的电路,在滑动变阻器R2的滑片P从B向A滑动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示,则下列说法正确的是 (　　)

图18-52
A. R1的阻值是20 Ω
B.当电流表的示数是0.4 A时,R2接入电路的阻值是30 Ω
C.电源电压是16 V
D.该电路的最大电功率为7.2 W
30.[2019·大庆]如图18-53甲所示,电源电压保持不变,小灯泡上标有“4 V”字样,电流表的量程为0~0.6 A。图乙是小灯泡的电流随其两端电压变化的图像。滑动变阻器R1的最大阻值为20 Ω,定值电阻R2的阻值为10 Ω。当闭合开关S和S2,断开开关S1,滑片移到中点时,小灯泡L恰好正常发光,则下列说法正确的是 (　　)

图18-53
A.电源电压为5 V
B.闭合S和S2,断开S1,滑片移到中点时,用一个“4 V　0.5 W”的灯泡L'替换L,则L'将正常发光
C.闭合S和S2,断开S1,当小灯泡的功率为0.8 W时,滑动变阻器接入电路的阻值是17.5 Ω
D.闭合S和S1,断开S2,为保证电路安全,电阻R2的最大功率为8.1 W
31.[2019·连云港]中国天才科学家曹原,在2018年3月5日,成功实现了石墨烯的“超导电实验”,破解了困扰全球物理学界107年的难题,为超导研究打开了一扇新的大门,可能成为常温超导体研究的里程碑,超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站,如图18-54所示,发电机提供的电压U=250 V,保持恒定,通过输电线向较远处用户输电,输电线的总电阻R0=0.15 Ω。闭合开关S,若发电机提供给电路的总功率P=50 kW。
(1)求通过输电线的电流I和输电线上损耗的热功率P0。
(2)求用户得到的功率P1和输电效率η。
(3)若将输电线改为超导输电线,在保证用户得到以上功率不变的情况下(此时可在用电器前端加一调压装置,以保证用电器能正常工作),与原来相比,每天节省的电能可供一个额定功率P2=1 kW的电饭煲正常工作多少天?(假设电饭煲每天工作2 h)

图18-54

【参考答案】
真题回顾　把握考向
1.BC
2.B
3.接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW·h的电能,电能表上的转盘转过720转
解:这段时间消耗的电能W=W2-W1=1951.7 kW·h-1632.0 kW·h=319.7 kW·h,
需要支付的电费
319.7 kW·h×1.2元/(kW·h)=383.64元。
4.BCD
5.解:(1)只闭合开关S1时,滑动变阻器R与灯泡串联,电压表测电源电压为U=9 V,电流表A2测电路中电流为I1=0.2 A。
灯泡的电阻R灯=U灯2P灯=(9V)25.4 W=15 Ω,
此时电路的总电阻R总=UI1=9V0.2A=45 Ω,
由串联电路电阻关系可知滑动变阻器接入电路的电阻值为
R滑=R总-R灯=45 Ω-15 Ω=30 Ω。
(2)当S1、S2都闭合,滑片在最左端时,定值电阻R1与灯泡并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测干路电流。
此时干路中电流I2=UR1+UR灯,代入数据得1.0 A=9 VR1+9V15 Ω,解得R1=22.5 Ω。
(3)只闭合S1时滑动变阻器的功率为
P滑=UR滑'+R灯2R滑'=U2R滑'(R滑'+R灯)2=U2R滑'(R滑'-R灯)2+4R滑'R灯=U2(R滑'-R灯)2R滑'+4R灯,当R滑'=R灯=15 Ω时,P滑存在最大值,此最大值P滑大=U24R灯=(9V)24 ×15Ω=1.35 W。
6.解:(1)加热
当开关S1、S2都闭合时,电阻丝R1、R2并联,电路的总功率最大,故加热器处于加热状态,由题知,该加热器的加热功率为4840 W,故此时电路的总电流为I=P加热U=4840W220V=22 A。
(2)当只闭合S1时,只有电阻R2接入电路,此时加热器处于保温状态,由题知保温功率P保温=400 W,
由P=U2R可得,电阻丝R2的阻值R2=U2P保温=(220V)2400W=121 Ω,
则该加热器在200 V电压下的实际功率
P实=U实2R2=(200V)2121Ω≈331 W。
7.解:(1)5 min内该“热得快”产生的热量Q=W=U2Rt=(220V)248.4Ω×5×60 s=3×105 J。
(2)“热得快”正常工作时的功率为P=U2R=(220V)248.4Ω=1000 W,
串联后电阻丝消耗的功率为
P'=P×81%=1000 W×81%=810 W,
根据P=I2R可知,此时电路中的电流为
I=P'R=810W48.4Ω=4511 A,
电路的总电阻为
R'=UI=220V4511 A≈53.8 Ω,
由串联电路电阻关系可得,指示灯的电阻为
R指示灯=R'-R=53.8 Ω-48.4 Ω=5.4 Ω。
8.解:(1)最右端
(2)由题图知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,根据欧姆定律,滑动变阻器R2的滑片在最左端时,只有R1接入电路,此时电流最大,为
I大=UR1=6V30Ω=0.2 A,
当R2的滑片在最右端时,R2以最大值和R1串联接入电路,此时电流最小,为
I小=UR1+R2=6V30Ω+60Ω≈0.067 A,
故电路中电流的变化范围为0.067~0.2 A。
(3)由题图知,R1和R2串联接入电路,由P=UI可知,R2的电功率与电流的正确函数关系式
P2=IU2=I×(U-IR1)=UI-I2R1=-30 Ω·I2+6 A·I;
如图所示

9.解:(1)由P=U2R可得:
灯泡L1的电阻R1=U12P1=(220V)240W=1210 Ω,
灯泡L2的电阻R2=U22P2=(36V)240W=32.4 Ω。
(2)因为串联电路中电流处处相等,因此由P=I2R可得,两灯泡实际功率之比P1实∶P2实=R1∶R2=1210 Ω∶32.4 Ω=3025∶81。
10.解:(1)当开关S1、S2均闭合时,两电热丝R1、R2并联,此时电烘箱的功率最大,因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过电烘箱的电流
I=I1+I2=UR1+UR2=200V75Ω+200V150Ω=4 A。
(2)这台电烘箱以最大功率工作5 min,电热丝产生的热量Q=W=UIt=200 V×4 A×5×60 s=2.4×105 J。
(3)电烘箱的最大功率P大=UI=200 V×4 A=800 W=0.8 kW,
由P=Wt可得,这台电烘箱以最大功率工作5 h消耗的电能W=P大t=0.8 kW×5 h=4 kW·h。
11.解:(1)右　3　b
(2)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,由图像可知,电动机两端的电压UM=0.2 V,电路中的电流I=0.2 A,由题知,此时电动机不转动,相当于纯电阻电路,由I=UR可得,电动机线圈的电阻R线圈=UMI=0.2V0.2A=1 Ω,
电路中的总电阻R=UI=3V0.2A=15 Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器的最大阻值R滑=R-R线圈=15 Ω-1 Ω=14 Ω。
(3)当电路中的电流最大时,电动机的输出功率最大,
由图像可知,电路中的最大电流I大=0.6 A,
电动机的最大功率
P大=UI大=3 V×0.6 A=1.8 W,
线圈电阻的发热功率
P线圈=I大2R线圈=(0.6 A)2×1 Ω=0.36 W,
则电动机最大输出功率
P输出=P大-P线圈=1.8 W-0.36 W=1.44 W,
此时电动机的效率η=W输出W大=P输出tP大t=P输出P大=1.44W1.8W=80%。
12.解:该电热水壶正常工作时的电流I=PU=1100W220V=5 A;
一个月消耗的电能
W=Pt=1.1 kW×30×1 h=33 kW·h。
13.解:(1)电阻丝的体积保持不变,则对折后电阻丝长度变为原来的15,横截面积将变为原来的5倍,电阻丝的阻值和它的长度成正比,和它的横截面积成反比,则电阻丝阻值变为原来的125,则R2=125R1=125×20 Ω=0.8 Ω;
电阻丝的体积保持不变,将电阻丝均匀拉长为原来的5倍,其横截面积变为原来的15,电阻丝的阻值和它的长度成正比,和它的横截面积成反比,则电阻丝电阻变为原来的25倍,则R3=25R1=25×20 Ω=500 Ω。
(2)串联电阻电流I处处相等,三个电阻丝串联时电功率之比
P1∶P2∶P3=I2R1∶I2R2∶I2R3=R1∶R2∶R3=20 Ω∶0.8 Ω∶500 Ω=25∶1∶625。
(3)并联电路电压U相等,三个电阻丝并联时电功率之比P1'∶P2'∶P3'=U2R1∶U2R2∶U2R3=1R1∶1R2∶1R3=120Ω∶10.8Ω∶1500Ω=25∶625∶1。
14.解:(1)拦河大坝内侧底部受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×100 m=1.0×106 P