素养全练17电功电功率电热(时间:45分钟满分:100分)基础巩固一、选择题(每小题6分,共30分)1.以下用电器中,工作时能量转化的主要形式与其他三件不同的是()A.电风扇B.电炉C.电熨斗D.电水壶答案:A解析:电风扇主要是将电能转化为机械能,少部分转化为内能;电炉、电熨斗和电水壶是将电能转化为内能,故选A。2.(预测题)小明利用电能表测量某个家用电器的电功率,当电路中只有这个电器连续工作时,测得在1 h 内,消耗的电能为1.2 kWh,那么这个用电器是()A.液晶电视机B.台式计算机C.家用空调D.电冰箱答案:C解析:用电器在t=1h内消耗的电能为W=1.2kWh,用电器的电功率P=Wt=1.2kWh1h=1.2kW=1200W,液晶电视机的电功率约为100W,台式计算机的电功率约为200W,空调的电功率约为1000W,电冰箱的功率约为100W,所以电功率是1200W的用电器是空调。3.有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图所示,下列说法正确的是()A.A的电阻值为6.25 B.A和B串联,电路中电流为0.4 A时,A、B的电功率之比为54C.A和B并联在电压为2.5 V的电源两端,A、B的电功率之比为54D.当A和B串联,两者电阻相同时,电源电压为3 V答案:C解析:由图象可知,当通过A的电流IA=0.4A时,A两端的电压UA=2.0V,由I=UR可得,A的电阻RA=UAIA=2.0V0.4A=5,故A错误;A和B串联,电路中电流为0.4A时,由图象可知,两元件两端的电压UA=2.0V,UB=2.5V,由P=UI可得,A、B的电功率之比:PAPB=UAIAUBIB=45,故B错误;A和B并联在电压为2.5V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两元件两端的电压UA=UB=2.5V,由图象可知,通过两元件的电流IA=0.5A,IB=0.4A,则A、B的电功率之比:PAPB=UAIAUBIB=54,故C正确;当A和B串联,两者电阻相同时,它们两端的电压和通过的电流相等,由图象可知,电路中的电流为0.6A,两元件两端的电压均为3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压U=UA+UB=3V+3V=6V,故D错误。4.(易错题)L1标有“220 V100 W”,L2标有“110 V40 W”,把它们并联接在110 V的电源上,则()A.L1较亮B.L2较亮C.一样亮D.不是同时发光不能比较答案:B5.如图甲电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻。当开关S闭合,滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端,两电表示数变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是()A.电源电压为14 VB.R2的最大阻值是30 C.滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25 WD.滑片P在a端时,2分钟内R2消耗的电能是144 J答案:C解析:由图甲知,当滑片在b端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电路为R的简单电路,电路中的电阻最小,电流最大,由图乙知,电源的电压:U=U1=10V,故A错误;此时电路中的电流:I=0.5A,根据欧姆定律可得,R1的阻值:R1=UI=10V0.5A=20;当滑片位于a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电压表V的示数最小,电路中的电流最小,由图象知,此时U1=4V,电路中电流I=0.2A,由串联电路特点和欧姆定律可得,R2的最大阻值:R2=U2I=U-U1I=10V-4V0.2A=30,故B错误;滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时,R2有23接入电路中,此时电路中电流:IUR1+23R2=0.25A,所以R1的电功率:P1=I2R1=(0.25A)220=1.25W,故C正确;P在a端时,由B项解答可知电路中电流I=0.2A,此时U=4V,则2分钟内R2消耗的电能:W2=U2It=(10-4)V0.2A120s=144J,故D错误。二、非选择题(共30分)6.(6分)如图所示,是某种电热器的电路图,电源电压220 V,R1、R2的阻值分别为11 、22 ,通过旋转扇形开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换,电热器在低温工作时的电功率是 W,在高温挡工作1 min产生的热量是 J。答案:2 2003.96105解析:根据P=U2R可知,当电阻最大时,电功率最小,旋转扇形开关S接触c,即只有R2连入电路时为低温挡,P小=U2R2=(220V)222=2200W当两电阻并联时,旋转扇形开关S接触c、d时电阻最小,R并=R1R2R1+R2=112211+22=223,在高温挡工作1min产生的热量Q高=U2R并t=(220V)222360s=3.96105J。7.(12分)一只灯泡和一个电阻并联后接在电压为U的电路中,已知电阻的阻值为R,干路上的总电流为I,则灯泡消耗的电功率为,灯泡的电阻是。(用题目中所给的物理量表示)答案:UI-U2RUI-UR8.(12分)在测量额定电压为3.8 V的小灯泡电功率实验中,小明同学连接了如图甲所示的电路(电源电压4.5 V保持不变,电路元件完好,接线柱接线牢固)。(1)在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电流表的示数将,电压表的示数将(两空均选填“变化”或“不变”)。(2)检查电路发现一处错误,指出连接错误的导线是(选填“a”“b”“c”或“d”)。(3)排除故障后,继续实验,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图乙所示的I-U图象。某次实验时电流表示数如图丙所示,电流表的示数为 A,此时小灯泡的电阻是;当小灯泡正常发光时,它的额定功率是 W。(4)若实验过程中电压表的大量程损坏,在不添加任何器材的情况下,请你在丁图方框中设计能测量小灯泡额定功率的实验电路图。甲乙丙丁导学号77164136答案:(1)变化不变(2)d (3)0.18101.064(4)解析:(1)电路中,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流,在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电路中的电阻变化,由欧姆定律,电流表的示数将变化,而电压表的示数将不变。(2)电压表应测小灯泡的电压,故连接错误的导线是d。(3)由题图丙可知,电流表读数为0.18A,由题图乙可知,此时电压表读数为1.8V,由欧姆定律得灯泡的电阻R=UI=1.8V0.18A=10;小灯泡正常发光时,由图乙知电流为0.28A,灯的额定功率:P=ULIL=3.8V0.28A=1.064W。(4)若实验过程中电压表的大量程损坏,根据串联电路电压的规律,当变阻器的电压UR=4.5V-3.8V=0.7V时,灯正常发光,故将电压表小量程并联在变阻器两端即可。能力提升一、选择题(每小题5分,共10分)1.(难题)如图甲所示的电路中,定值电阻R1为10 ,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关S后,滑片P从B端移动到A端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示,下列说法正确的是()A.电源电压是4 VB.滑动变阻器的最大阻值10 C.滑片在中点时,R1的功率为0.8 WD.滑片移至A端和B端时,R1的功率之比为91答案:D解析:由题图知,滑片在A端时电压表示数为0,电流表示数为0.6A,滑片在B端时电压表为4V,电流表为0.2A,根据欧姆定律及串联电路电压规律得,U=4+0.2R1U=0.6R1解得U=6V,R1=10,故A错;滑片移至B点时,R2接入电路的阻值最大,此时电流最小,由图乙得R2=U2I=4V0.2A=20,故B错;当滑片在中点时,I=UR1+12R2=0.3A,P1=I2R1=0.9W,C错;将A、B两点的电流代入P1=I2R1,得PAPB=91,D对。2.(预测题)如图所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1、R2的阻值分别为10 和20 ,只闭合开关S1,将滑片P移到中点,电压表示数为6 V,电阻R1的功率为P1,闭合开关S1、S2,将滑片移到最左端,电阻R2的功率为P2,若P1P2=29,则下列说法正确的是()A.电源电压为18 VB.滑动变阻器的最大电阻为20 C.电路的最大功率为12.15 WD.电路的最小功率为2.7 W答案:C解析:A、B选项,由题干电路图可知,只闭合开关S1,将滑片P移到中点时,R1与R2串联,电压表测变阻器两端的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R1两端的电压U1=U-U滑=U-6V,则电阻R1的功率P1=U12R1=(U-6V)210。闭合开关S1、S2,将滑片移到最左端时,R1与R2并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,电阻R2的功率P2=U2R2=U220。则P1P2=(U-6V)210U220=29,解得U=9V。又I=U1R1=U-U滑R1=U滑R2,即9V-6V10=6VR2,得R=40,故A、B错误。C选项,闭合开关S1、S2,将滑片移到最左端,R1与R2并联,电路中的总电阻最小,电路的总功率最大,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻R并=R1R2R1+R2=102010+20=203,电路的最大功率Pmax=U2R并-(9V)2203=12.15W,故C正确。D选项,R1与滑动变阻器的最大阻值串联时,电路中的总电阻最大,电路的总功率最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路的最小功率Pmin=U2R1+R=(9V)210+40=1.62W,故D错误。二、非选择题(共30分)3.(2分)(预测题)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4 W和25 W,设两灯泡的电阻不变,则L1、L2两灯泡电阻之比为;甲、乙两电路总功率之比为。答案:236254.(2分)(易错题)一个额定电压为12 V的小型电动机正常工作时,测得通过电动机的电流是0.5 A,工作10 min,所消耗的电能为 J;在这10 min内该电动机线圈产生的热量是360 J,则电动机线圈的电阻是。答案:3 6002.4解析:已知电压U=12V,电流I=0.5A,工作时间t=10min=600s,电流做的功W=UIt=12V0.5A600s=3600J;在时间t内线圈产生的热量Q=360J,由焦耳定律知Q=I2Rt,电动机线圈电阻R=QI2t=360J(0.5A)2600s=2.4。5.(2分)(预测题)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L1、L2上分别标有“6 V3.6 W”和“2 V1 W”的字样,滑动变阻器上标有“40 1 A”的字样。只闭合开关S1,滑片P在中点时,电压表的示数是6 V,则电源电压为 V;同时闭合S1、S2,要使小灯泡不被烧坏,则电流表的示数不能超过 A。(忽略温度对灯丝电阻的影响)答案:180.7解析:根据题意知,只闭合开关S1,滑片P在中点时,滑动变阻器与灯泡L1串联,电压表测的是灯泡L1两端的电压,电流表测的是电