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1、第十五章电能与电功率一、填空题（每空2分,共36分）1 .如图所示的网络路由器,其后排有很多接口,可以同时连接多台电脑,则各接口之间是（选填“串联”或“并联”）的.路由器工作时间长了,其外壳会发烫,为此,路由器外壳上留有很多小孔,这些小孔的作用是2 .小明买了一套干鞋器,其电阻为2200。,正常工作时的电流为0.1A,把它放入鞋内,通电后就可以起到使鞋子干燥的作用,则干鞋器工作时,能转化为内能,它正常工作100S产生J的热量.3 .标有“220V110W”字样的白炽灯正常工作时,通过白炽灯的电流为A,工作10h耗电度.一盏10W的节能灯和一盏110W的白炽灯正常工作时的亮度相当,若它们发光10
2、h,节能灯比白炽灯节能kWh.4 .如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片U向上移动时,电压表的示数,电路的总功率.（均选填“变大”“不变”或“变小”）第4题图第5题图5 .小明观察到家里的电能表的表盘如图所示,他想检测该电能表是否准确,他用电压表测得电路电压为220V,将标有“220V1200W”字样的大容量电热水壶接入电路中,只让电热水壶正常工作,通过计算可知20min后电能表读数应为kWh.而小亮则认为所用时间太长,他用30s测出电能表转盘转过30r,据此判断该电能表所测数值是（选填“偏大”“偏小”或“准确”）的.6 .如图所示,灯泡L标有“6V3W”字样,L标有“6V2W”字样
3、,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片直到恰好有一个灯泡正常发光,调节过程中电路始终处于安全状态,设灯泡的电阻不变厕灯泡更亮,电压表示数为V.7 .小明设计的能控制自动水龙头的电路如图甲所示,电源接在/两端,电源提供的电压随时间周期性变化的关系如图乙所示.4为5的定值电阻为一种特殊的电子元件,其两端的电压恒为电源电压的玄当月的电功率2满足5W时,自动水龙头启动出水.当Q9S时,电阻”的电功率为此该电路持续工作3min,出水时间共为s.8 .新风向开放性试题严寒的冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴.电热靴内的加热电路如图所示,电源电压恒为6VS为三挡旋钮开关,金属片可分别拨至外力、。处,KN不力在电阻
4、丝用的中点位置.该电热靴低温挡的功率为6W,中温挡的功率为9W,则高温挡的功率为WM的电阻为。.如果哨兵将电热靴调到高温挡后,依然觉得升温太慢,请你对电路进行改进,写出一条改进措Srr-IC一施:.Rl&二、选择题（每小题3分,共30分.多选题每小题至少有2个选项符合题意,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,有错选的不得分）9 .下列各组中都属于电功单位的一组是（）A.焦耳伏安千瓦时B.焦耳伏安秒千瓦时C.瓦特伏安秒焦/秒D.瓦特千瓦时瓦秒10 .下列现象中,属于电能转化为机械能的是（）A.电动机工作B.植物的光合作用C.给蓄电池充电D.电灯发光11 .商场中,卖微波炉的售货员和顾客就微
5、波炉省电还是费电发生了争论.售货员说:微波炉很省电,用它加热食物花不了多少电费.顾客说:微波炉很费电,他家的微波炉一开就“跳闸”.上述争论中混淆的两个概念是（）A.电压和电流B.电功率和电流C.电能和电功率D.电能和电功12 .一个电炉单独接在电源电压为220V的电路中时,10min可以烧开一壶水,若单独接在电源电压为IlOv的电路中（忽略散热等因素影响）,烧开同样一壶水需要的时间为（）A.10minB.20minC.30minD.40min13 .如图所示,给电炉通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手,这是因为（）A.电流通过导线时没有产生热效应B.通过电炉丝的电流比通
6、过导线的电流大得多C.电炉丝的电阻比导线的电阻小得多D.电炉丝的电功率比导线的电功率大得多14 .以下四图为四个实验探究中的部分简图,这四个实验探究中用到的主要的科学探究方法相同的是（探究串联电路中的电压规律探究电荷间的相互作用S=LO mnf锹络丝S=O.5 mr镒铜丝S=O.5 mn/银密丝S=O.5 mnr 锲标探究影响电流热效应的因素（d用二廊探究电阻的大小与什么因素有关A.B.C.D.15.小军用玩具电动车的小电动机做趣味实验.他将小电动机接在如图所示的电路中,直流电源的电压恒为3V,闭合开关后,电动机线圈稳定匀速转动了10s,此时电流表的示数为0.6A,关于本实验,以下说法正确的是
7、（）A.电动机的电阻为5B.电动机的功率为1.8WC.电动机10s内产生18J的热量D.电动机将电能全部转化为机械能16.汽车尾气分析仪用于检测汽车尾气中有害气体的浓度,其简化电路如图所示.其中电源电压恒定逐为定值电阻4是气体浓度传感器,其阻值随尾气中有害气体浓度的增大而减小.下列说法正确的是（）A.浓度表是由电压表改装成的B.有害气体的浓度越小,浓度表的示数越大C.有害气体的浓度越大,两端的电压越小D.有害气体的浓度越大,电路的总功率越大17.如图是一款智能汽车后视镜及其电路原理图,该智能后视镜有三个工作挡位，分别能够防雾、除雨露、除冰霜,防雾、除雨露、除冰霜依次需要后视镜提供更多的热量,车
8、主通过转动旋钮开关可调节挡位.已知车载电源电压为100V,电热丝A,=100,=200,=300。,设电热丝的电阻值均不受温度的影响.则下列说法正确的是（）甲乙A.当车主开启防雾功能时,开关置于3B.当车主开启除冰霜功能时,开关置于1C.要除冰霜时,该电路的总功率是50WD.旋钮开关旋至防雾挡位时,电路中的电流为1A18.（多选）如图所示,电源电压为4.5V,电流表的量程为006A,电压表的量程为03V,滑动变阻器的规格为“101A”，小灯泡L标有“2.5V1.25W”（不考虑温度对灯丝电阻的影响）.闭合开关,在保证各元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,下列说法正确的是（）B.电流表示数的
9、变化范围是0.30.5AC.电压表示数的变化范围是（3VD.电路的最大电功率是2.25W三、实验探究题（共17分）19.（10分）在“测量小灯泡的电功率”实验中,小宇同学选用的小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为8Q,滑动变阻器的最大阻值为10.请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整.要求:闭合开关后,滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变亮.为顺利完成实验,现有电压为4.5V和6V的两电池组可供选择,则（填选项前的字母）.A.只能选择4.5V的电池组B.只能选择6V的电池组C.两电池组均可选用（3）电路连接完整后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,则电路中可能发生的
10、故障是移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为W.丙小宇想用一只电表测出这个小灯泡的电功率,她设计了如图丙所示的电路图，已知电源电压为且保持不变,少2.5V,定值电阻的阻值为义.请将下列实验步骤补充完整.闭合开关S和S,断开开关S?,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.5V,此时小灯泡和电阻血串联,小灯泡正常发光；,保持滑动变阻器的滑片位置不变,读出此时电压表的示数；计算可得到小灯泡的额定功率C额=（用已知量和测量量表示）.20. （7分）为了探究影响电热的因素,小伟设计了如图甲所示的电路,两烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油圈）总为了在较短
11、的时间内达到明显的实验效果,实验中选用煤油而不选用水,主要是由于（2）通电一段时间后,比较两烧瓶中温度计的示数,是为了探究电热与的关系.要利用此装置来探究电热与电流的关系,你还需要进行的操作是.将此装置改装后可用于测量煤油的比热容,如图乙所示,测量时,分别向两个相同的烧瓶中加入初温均为且质量相等的水和煤油,通电一段时间后,分别读出温度计的示数为方水、r煤油,请写出煤油比热容的表达式C煤油-（已知水的比热容为。水）.四、计算题（共7分.解答时要求写出必要的文字说明、公式和主要计算步骤）21. （7分）在测量小灯泡电功率的实验中,电路如图甲所示,电源电压恒为4V,小灯泡标有“2.5V”字样,滑动变
12、阻器的规格为“501A”，实验得到的小灯泡的/-。关系图像如图乙所示.求：小灯泡的额定功率；小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值；当小灯泡的电功率为0.2W时,通电1min,滑动变阻器产生的热量.22. 新风向渗透传统文化（10分）艾灸疗法是中医学的重要组成部分.如图甲所示是一款额定电压为12V的艾灸仪,内部等效电路如图乙所示,K和尼是两个电热丝使用时,先用高挡位给一个圆形铁盒（如图丙所示）加热,铁盒内艾绒的温度也会随之升高,加热功率为30W,当温度达到设定温度后,艾灸仪自动调节到低挡位保温,同时内置电风扇（铭牌如图丁所示）开始工作进行理疗.甲丙T电热丝是利用电流的效应工作的,电风扇的额
13、定功率是W.(2)若铁盒的质量是100g,铁盒温度从20C升高到80时,铁盒需吸收多少焦耳的热量？实际使用时,100S内铁盒温度从20升高到80,则电热转化效率是多少?。铁=0.46X3J(kg.eC)在理疗过程中，若铁盒1min内的热损失是1104J,为了保证艾灸时铁盒温度不变,艾灸仪保温时,整个电路的总功率应为多少瓦？(保温时的电热转化效率与加热时的电热转化效率相同,不计电风扇的热损失)(4)求定的阻值.参考答案与深度解析/选择题答案速查9101112131415161718BacddcbdcBD并联加快散热,防止路由器被烧坏电2200【解析】Q=(0.1A)22200100s=2200J
14、.0.51.11【解析】由尸=/可得,正常工作时通过白炽灯灯丝的电流/三二郊=0.5A,标有“220V110W”字样的白炽灯正常工作10h,消耗的电能/勺=0.11kW10h=l.1kW-h=l.1度;由T可得,正常发光10h,节能灯与白炽灯相比,可节约的电能/jP(110103kW-10103kW)10h=lkWh.不变变大【解析】由题图知,闭合开关S,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测电源电压,故电压表示数不变.当滑片向上移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,故电路总电阻减小,电流增大,由PY7可知,电路的总功率变大.108准确【解析】电热水壶20min消耗的电能W=Pt=X.2kWh=0.
15、4kWh,则20min后电能表的读数应为107.6kWh+0.4kWh=108kWh.电能表的转盘30S转过30r,则电热水壶正常工作20min电能表的转盘转过型簪义30r=l200r,这表明电热水壶正常工作20min消耗的电能网二一kWh=0.4kWh,生川,故电能表所测数值是准确的.L24【解析】灯泡L正常工作时的电流/粤二穿二0.5A,灯泡L的电阻吊多喂餐12;UlOV/1U.A灯泡L2正常工作时的电流T2全舞(A,灯泡L的电阻尼丹半18。.分析可知,当电路中的电流为gA时,灯泡L正常发光,此时灯泡L的电功率P实(A)2X12CWW,此时灯泡L的实际功率小于灯泡Lz的实际功率,灯泡L更亮
16、,电压表测量Ll两端的电压,电压表示数/胃AX12=4V.2090【解析】由题图乙可知,当夕9S时,为=15V,因电子元件/1两端的电压恒为电源电压的热所以此时彳两端的电压小(lf)%Wxi5V=IOV,此时电阻力的电功率22B号二嘿二20W.当彳的电功率P会3W时,分两端的电压U,=yPR5W5=5V,此时电源电压V=7.5V,由题图乙可知,03s内电源电压大于7.5V的时间为1.5s,36S内电源电压大于7.5V的时间也为1.5s,即每个周期内出水时间为3s,所以,该电路持续工作3min,出水时间共为等X3s=90s.6s182增大电源电压(或减小电阻尼的阻值,合理即可)【解析】电源电压一
17、定,由婢可知,电路总电阻越小,电路总功率越大.当Sl闭合、S2接d时,与后串联,电路总电阻最大,电路总功率最小,电热靴处于低温挡;当&闭合S接。时,只有“接入电路,电路总电阻最小,电路总功率最大,电热靴处于高温挡,A之危故/低W冬故d一黑。,高温挡的电功率为P高KtK2ji*2D低ox。WV=18W.由婢可知,增大电源电压,或减小电阻尼的阻值,均可增大加热功1122口X率,从而提高电热靴在高温挡时升温的速度.技巧点拨多挡位电热器的挡位判断如图所示的电路,电源电压一定时,由P=可知：K电路中的电阻最大,即两电阻串联0接方5断开）时,电路的电功率最小,此时电热器处于低温挡；电路中的电阻最小,即两电
18、阻并联海接aS闭合）时,电路的电功率最大,此时电热器处于高tek.三j3,电路中的电阻介于最大和最小之间,即一个电阻连入电路（只闭合SJ时,电路的电功率处于最大和最小之间,此时电热器处于中温挡.伏安和焦/秒都相当于瓦特,是电功率的单位;伏安秒相当于焦耳,是电功的单位;千瓦时也是电功的单位.技巧点拨常见等效的组合单位总结对应公等效的组合单单位式位ar=FsF P芯W PAJPaWN mNm2J/sW=UIt JF=Pt JQ=F RtJV A sW s2 s植物进行光合作用时,将光能转化为化学能;给蓄电池充电时,将电能转化为化学能;电灯发光时,电能转化为光能和内能.售货员认为微波炉很省电,是说用
19、微波炉加热食物消耗的电能并不多,即售货员是从电能角度说的;顾客是从电功率角度考虑的,因为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中电流很大,可能会“跳闸”.设电炉丝的电阻为用忽略散热等因素影响,将同样的一壶水烧开,需要的电能相同,即叫成第则t2t=y22v10min=40IIIin,故选D.KKUi(IlOV)由于导线有电阻,电流通过导线时,导线会发热,产生热效应,故错误;电炉在使用时,电炉丝和导线串联,通过它们的电流相等,通电时间/相同,因为电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热厕0电炉丝川导线,根据Q=FRt可知4电炉丝的导线,根据尸二可知,导线的电功率比电炉丝的电功率小,故B、C错误
20、,D正确.实验应用的是归纳法,实验应用的是控制变量法.电动机是非纯电阻元件,所以不能运用欧姆定律计算其电阻,故由题中条件无法判断电动机的电阻,故A错误;电动机的电功率73V0.6A=l.8W,故B正确;电动机10s消耗的电能聆Pt=L8WX10s=18J,由于电动机工作时,将电能转化为内能和机械能,所以电动机10S内产生的热量小于18J,C.D错.浓度表是串联在电路中的,故浓度表是由电流表改装而成的,A错;由于有害气体的浓度越小,A的阻值越大,电路中的总电阻越大,由欧姆定律可知,电路中的电流越小,即浓度表的示数越小,B错;有害气体的浓度越大,A的阻值越小,电路中总电阻越小,根据欧姆定律可知,电
21、路中的电流越大,由二/可知分两端的电压越大,由P=W可知,电路的总功率越大,C错,1）对.由题意可知,防雾、除雨露、除冰霜依次需要后视镜提供更多的热量,则尸防雾除雨露除冰霜.由题图乙知,旋钮开关置于1时,川与尼串联漩钮开关置于2时,只有此接入电路中;旋钮开关置于3时,只有凡接入电路中.由题知,尤冰;扁并且用述二心电源电压恒定,故旋钮开关置于1时电路总电阻最大油片7二4可知,K此时电路总功率最小,旋钮开关置于3时,电路总电阻最小,电路总功率最大,所以,要防雾应将开关置于1,要除雨露应将开关置于2,要除冰霜应将开关置于3,故A、B错误.除冰霜时电路为此的简单电路,该电路的总功率夕除冰霜二（岂鬻=5
22、0W,2ZUUll故C正确.旋钮开关旋至防雾挡位时,人与曲串联,则电路中的电流U _ IOOV 100+300=0. 25 A,故D错误.故选C.闭合开关,滑动变阻器与小灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流.小灯泡的额定电流/额萨考沪0.5A,A错;小灯泡的电阻额U用灯q里得5。,为保证电路元件安全,电路中的最大电流为0.5A,当电路中电1U.A流最大时,电压表示数最小最小=-/最大夕灯=4.5V-0.5A5=2V,当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,电路中的电流最小,/最小丁-51-0.3A,R灯+R滑最大5n+lo故电流表示数的变化范围是0.30.5A,当电路中电流
23、最小时,电压表示数最大，U最大二UT最小R灯N.5V-0.3A5。=3V,电压表示数的变化范围为23V,B对、C错;当电路中的电流最大时,电路的功率最大/最大二0最大N.5V0.5A=2.25W1D对.（除标注外,每空2分）如图所示.（2分）（2）A（I分）（3）小灯泡短路（1分）（4）0.7（5）闭合开关S、SZ断开开关S125Vx(U2-2.5V)Ro【解析】小灯泡的额定电压为2.5V,电压表应选择03V量程.要求滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变亮,说明滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,故应将右下端接线柱接入电路.（2）由于滑动变阻器的最大阻值为10。,小灯泡的电阻约为8
24、。,要使小灯泡能够正常发光,根据串联分压规律,可判断滑动变阻器两端的最大电压滑二答X10c=3.125V,电源电压最大为2.5oilV+3.125V=5.625V,故只能选择4.5V的电池组.电路连接完整后,闭合开关，电流表有示数,说明电路没出现断路;小灯泡不亮,电压表无示数,说明小灯泡短路.（4）由题图乙可知,电流表示数为0.28A,小灯泡的额定功率RNu=2.5V0.28A=O.7W.（除标注外,每空2分）（1）煤油的比热容比水小（2）电阻（1分）（3）移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时血或切烧瓶中温度计的示数变化量（4）工。水-t0【解析】（4）质量和初温均相同的水和煤油,吸收相同热
25、量后,温度由ZO分别升高到,水-S1水和，煤油厕。水以Z水一幻二C煤油煤油F）,解得C煤油二IC水.煤油。由图像可知,当小灯泡两端的电压为额定电压2.5V时,其电流为0.3A,故小灯泡的额定功率为P=IH=2.5V0.3A=O.75W（2分）当小灯泡正常发光时,变阻器两端的电压为UR=U-止4V-2.5V=l.5V,滑动变阻器接入电路的阻值为R半号5（2分）/U.OA由图像可知,当小灯泡的电功率为0.2W时,小灯泡两端的电压为1V,电流为0.2A,此时小灯泡的电阻/仔乡二怒二5/UZA此时电路中的总电阻“以辛备20Q/U.ZA变阻器接入电路的阻值总-而二20-5=15通电1min滑动变阻器产生
26、的热量为Q=2R,t=（.2A）2X1560s=36J（3分）22.（1）热0.96（每空1分）铁盒吸收的热量。吸=。铁网LZo）=O.46X103j（kg.OC）XlOOXl的kg（80C20）=2.76103J（1分）消耗的电能/用产热t时二30WXlooS=3XKTj（1分）Qq电热转化效率11-27611-92（1分）W310JQ1保温时,两电热丝的总功率尸保一,吸一qMZ=20W（2分）ntyz%oUs时整个电路的电功率于保疗扇=20W+0.96W=20.96W（1分）（4）加热时,只有此工作,此二岂黑M4.8（1分）淤保温时,两电热丝串联,电路中的总电阻叱A+/乐A需二7.2。（1分）%二E串一4=7.2。一4.8。=2.4。
