专题9电功率（原卷版）

专题9电功率一．填空题（共3小题）1．（2022•金华）学习小组开展“测量小灯泡的功率”实验，实验电路如图甲，绘制出小灯泡的I﹣U关系曲线如图乙，已知小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压恒为6V。回答下列问题：（1）闭合开关后移动变阻器的滑片，当电压表示数为V时，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率；（2）实验时，变阻器的滑片向左移动过程中，电流表与电压表示数的比值将（选填“变大”“不变”或“变小”）。2．（2022•宁波）盛夏，室外温度达36℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为28℃，发现空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作，5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000W。（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为J。（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会（填“大于”“等于”或“小于”）10min。3．（2021•衢州）绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯，LED灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热发光，正常工作时，它们亮度相同。（1）使用灯照明更符合绿色生态理念；（2）两灯都正常工作时，相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为。二．实验探究题（共8小题）4．（2023•温州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。​图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录。④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙。（1）将步骤③补充完整。（2）在答题纸图丙中画出Δt与I2的关系图像。（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：。5．（2023•宁波）图甲是小宁的哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“3.8V”字样。（1）测小灯泡电压的电压表有“0～3V”、“0～15V”两个量程，小宁的哥哥正确选用了“”量程。（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为W。（3）小宁发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线。这根导线是。（用图甲中导线旁的字母表示）6．（2023•金华）在“测量小灯泡额定功率”实验中，同学们进行如下研究。【实验器材】干电池3节，小灯泡（额定电压为3.8V、电阻约为15Ω），滑动变阻器（4Ω1A），电流表，电压表，开关，导线若干（所有器材均完好）【实验方案】将量程为0～15V的电压表并联到小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光，读出并记录电流表的示数。（1）实验时若闭合开关，发现灯泡不亮，接下来最合理的操作是。A.更换小灯泡B.检查电路是否短路C.观察电流表和电压表的示数（2）当电压表读数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，该小灯泡的额定功率为W。【实验反思】小金认为，电压表选用0～15V量程进行实验，因该量程下每一小格为0.5V，3.8V读数不够精确，导致计算得到的额定功率误差较大。若电压表换用0～3V的量程，将其并联到滑动变阻器两端，调节滑片使电压表示数为0.7V，即可减小误差。【实验改进】于是小金设计了如图丙所示电路图，电压表V₁选用0～15V量程，电压表V₂选用0～3V量程。进行实验，移动滑动变阻器滑片，得到三次实验数据记录如下表。试验次数小灯泡两端电压（V）变阻器两端电压（V）电流（A）13.01.10.2423.40.70.2633.80.30.28（3）小金按反思后的思路，利用滑动变阻器两端电压为0.7V时所测的数据，计算得到的小灯泡“额定功率”比真实的小灯泡额定功率（选填“偏大“偏小”或“相等”）。【反思交流】小金发现测得的小灯泡两端电压与滑动变阻器两端的电压之和小于电源电压。带着这一疑问，继续探究……7．（2022•台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中的散失。（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。根据上述实验，可以得出结论：。（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。电流I/A0.20.30.40.50.6升高的温度ΔT/℃0.40.92.53.6请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。8．（2021•金华）研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率的变化规律。图中电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻的电功率。数据如表。实验次数12345电流（A）0.100.150.200.250.30电压（V）1.01.52.02.53.0R0的电功率（W）0.100.2250.400.6250.90（1）完成第3次实验后接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向（选填“左”或“右”）移动到适当位置。（2）小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。他们的结论正确的是。A.定值电阻的电功率与电流成正比B.定值电阻的电功率与电流的平方成正比（3）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压。小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为W。（4）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P﹣I关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA′的含义是。9．（2021•绍兴）在“测量小灯泡的功率”实验中，电源为2节干电池，小灯泡标有“2.5V”字样。（1）按图甲方式连接好电路，小敏刚要闭合开关时，同组同学提醒他的操作有一个不妥之处，请你帮他指出：。（2）闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，小敏发现小灯泡始终不发光，电压表示数接近于3V保持不变，电流表示数始终为零，则故障原因可能是。（3）排除故障后，小敏闭合开关进行实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。（4）实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比（选填“偏大”或“偏小”）。10．（2021•杭州）小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定。（1）依据图甲，请在答题卷上用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。（2）小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为V。接下来调节滑动变阻器的滑片向（选填“A”或“B”）端移动，直至小灯泡正常发光。11．（2021•丽水）小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。【建立猜想】猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而减小；猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小。【进行实验】将5欧的定值电阻R0、“10Ω3A”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。（1）图甲中电压表测两端的电压；（2）实验中，将滑动变阻器滑片向移动（填“左”或“右”），电流表示数变小；（3）实验中，R分别取0欧、1欧……10欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表，请将表中缺失的数据补充完整；R阻值/欧012345678910电流/安3.002.502.141.881.671.501.361.241.141.061.00电压/伏0.002.504.285.646.687.508.168.689.129.5410.00电功率/瓦0.006.259.1610.6011.1611.2511.1010.7610.4010.1110.00【得出结论】根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线（如图乙），小科得出结论：猜想3成立，且当R＝R0时，滑动变阻器的电功率最大。【交流评价】（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由。三．计算题（共3小题）12．（2022•台州）某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，设计了发热部分的两种电路，如图甲、乙所示。（1）图甲中，当开关S闭合、S1断开时，R1和R2的连接方式是，此时处于挡工作状态。（2）若选用图乙所示电路，电源电压为24伏，想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦，则选用R3的阻值应为多少？（3）按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦，在高温挡工作600秒，暖风机所消耗的电能是多少？13．（2022•宁波）电动汽车正在走进千家万户。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一辆电动汽车从A地匀速运动到B地用时0.05h，这一行程中电动汽车的平均能耗为0.22kW•h/km。（1）从A地到B地，电动汽车的速度为km/h。（2）从A地到B地，电动汽车消耗的电能为kW•h。（3）不同能源的单位能耗的碳排放量不同，其中电能的CO2排放系数为：1.00kg/kW•h（消耗1kW•h的电能相当于排放1.00kg的CO2）。求汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放多少千克的碳元素？（4）从A地到B地的行程中，电动汽车消耗电能的75%用于驱动车轮推动汽车前进，求汽车受到的阻力大小。14．（2022•绍兴）图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合），R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用，发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0挡为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位，电热丝被均分为四段接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。（1）S1从0挡转到Ⅰ挡开始工作，温控开关S2的状态是（选填“断开”或“闭合”）。（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是（选填“做功”或“热传递”）。（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大。则接线柱a、b、c中连入电路的应该是。（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000瓦，若电火锅在Ⅲ挡工作5分钟，求发热管消耗的电能。四．解答题（共11小题）15．（2023•温州）在献爱心活动中，小明为敬老院老人设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图甲，Ra是安装在坐垫内的热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示。闭合开关S1、S2，电热坐垫启动高功率工作模式，当通过电磁铁的电流达到0.05安时，衔铁La和Lb同时被吸引，转为低功率工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电流为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁La和Lb，La、Lb恢复原位，又转为高功率工作模式。电热坐垫在高功率和低功率模式之间切换，使其温度维持在一定范围。热敏电阻Ra的阻值与温度的关系温度/℃202530353940414243444550556065阻值/欧60048039030024023022021020019018015012010085（1）分析表中数据，当温度升高时，热敏电阻Ra的阻值。（选填“变大”或“变小”）（2）图甲中R1和R2的阻值均为1210欧。在某次测试中，电热坐垫高功率工作和低功率工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为多少焦？（3）小明想在控制电路中增加一个力敏电阻，以实现两个功能：①1000牛压力以下，坐垫最高温度不超过45℃；②人离开后，坐垫始终低功率工作。现有三种力敏电阻Rb、Rc、Rd，其阻值随压力变化如图乙所示。写出你选择的力敏电阻以及在控制电路中的连接方式，并写出500牛压力下坐垫的最高温度值：。（线圈阻值忽略不计）16．（2023•杭州）用两种不同充电桩，对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如表所示，不计充电过程中的能量损失。充电桩电池初始状态充电电压/V充电电流/A充满电的时间/h普通充电桩相同2203010快充充电桩600100（1）用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时？（2）用快充充电桩充满电，需要多少小时？（3）目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。为解决此问题，除用快充充电桩充电外，再提出一种设想。17．（2023•金华）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。额定电压220W磨豆功率110W加热功率1210W保温功率88W产品规格295*280*410mm（1）若仅闭合S2咖啡机的工作状态处于阶段。（2）R1的阻值是多少欧？（3）小金某次泡制咖啡，只进行了磨豆和加热，其中磨豆用时0.5分钟，加热用时3分钟，则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能？18．（2023•浙江）科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：【明确问题】科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W；保温模式功率：88W；②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。【方案设计】根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S1、S2都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1应选择的阻值为多少欧？【方案优化】有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了图乙的方案。①工作电路中的发热电阻R1应设计在处（选填“a”或“b”）。②为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？（电磁铁线圈阻值不计）19．（2023•丽水）图甲是一款电热服，衣服里嵌有电热纤维。图乙是其简化的工作电路，R1、R2为电热纤维，R1阻值为5欧；利用配套的锂电池供电，输出电压为5伏；可在低温、中温、高温三挡间切换，高温挡功率为15瓦。（1）电热服是利用电流的效应工作的；（2）电热纤维应具有能导电、抗氧化、耐腐蚀、轻便柔软等性质，下列材料最适合做电热纤维的是（填字母）。A.石墨纤维B.棉纤维C.细铁丝（3）求电热服在高温挡工作时通过R1的电流和R2的阻值（忽略温度对电阻的影响）。20．（2022•丽水）空气炸锅是一种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅，其内部电路可简化为图乙，部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。部分参数风扇额定功率/瓦80发热管额定功率/瓦1320额定电压/伏220食品加热时间薯条/分12﹣15鸡翅/分18﹣20（1）正常工作时，求通过发热管的电流；（2）某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟，求所消耗的电能；（3）根据空气炸锅的工作原理，发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是。21．（2022•杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/（kg•℃）]22．（2022•金华）图甲为市面上的某款电热毛巾架，额定电压220V，简化的工作电路如图乙，该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切