专题04 电功与电功率

专题04电功与电功率一、单选题1．（2023·衢州）小科想购买一个电热水壶，已知他家中电路电压是220V、室内插座额定电流是5A，则下列规格的电热水壶适合他家的是（）选项额定电压/V额定功率/WA2201500B220800C1201500D120800A．A B．B C．C D．D2．（2023·杭州）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（）A．R1和R2串联B．R1两端的电压小于R2两端的电压C．流过R1的电流大于流过R2的电流D．如果R1断了，R2也不能工作二、解答题3．（2023·衢州）2060年前我国要实现“碳中和”目标，其中碳减排、碳封存是实现碳中和的主要途径。（1）人们常说“电动汽车比燃油车环保”，为了探明电动和燃油两种汽车的碳排放量，科学家对A品牌某款电动汽车和B品牌某款燃油汽车进行四个维度的对比，相关信息如下表。对比维度电动汽车燃油车汽车生产及回收每生产和回收一辆共排放约20.5吨碳（其中生产和回收锂电池组约占一半的碳排放）每生产和回收一辆共排放约10.1吨碳能源生成使用绿色能源为其供电，年均消耗的电能相当于排放约0.7吨碳动力来自化石燃料的燃烧，年均排放约3.3吨碳使用维护一年保养维护排放约0.15吨碳一年保养维护排放约0.15吨碳电池使用年限锂电池组平均寿命8年/根据以上信息，从碳排放的角度来看，你是否赞同“电动汽车比燃油车环保”这个观点，并说明理由。（2）该电动汽车匀速通过高速公路上一段3km的平直路段，用时0.03h，消耗的电能为2.25×106J。请计算：①汽车行驶的速度。②若消耗电能的80%用于驱动汽车前进，汽车在该路段行驶时受到的阻力。（3）全球排放的CO2，大约有30%～40%被海洋吸收，导致海水酸化。捕获海水中的CO2比捕获空气中的成本更低，科学家计划从海水中捕获CO2，收集后压缩成液态，再注入海底废弃的油田封存。①封存CO2，能有效减缓效应。②为实现碳中和目标，我们应该如何践行低碳生活。A．天天使用一次性筷子 B．节约纸张，节约用水用电C．减少或拒绝使用一次性塑料袋 D．走路、骑车或乘坐公共交通工具上学放学4．（2023·台州）电动微单车可有效地减轻交通压力。如图为某一电动微单车，其部分参数如下表所示。（1）装有电动微单车的包装箱总质量为20千克，平放在水平地面上时对地面的最小压强是多少？（2）如图是某同学使用扳手组装电动微单车时的简化俯视图，其中O是支点，A是动力作用点，B是阻力作用点，此时扳手相当于（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。（3）一定条件下，电动微单车充满电后，能以最高时速匀速行驶0.8小时，共行驶了多少千米？5．（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热敏电阻Ra温度/°C202530353940414243444550556065阻值/欧60048039030024023022021020019018015012010085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（1）分析表中数据，当温度升高时，热敏电阻R，的阻值。（选填“变大”或“变小”）（2）图甲中R1和R（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°C；②人离开后，坐垫始终低功率工作。现有三种力敏电阻Rb、Rc、6．（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。7．（2023·台州）我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。（1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？（2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？（3）为落实节能降耗，某同学设计并安装了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至30℃时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙。实际使用中发现：当气温在30℃上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0（如图丙），实现了空调线路接通后，气温降低至26℃以下时才自动切断，回升至30℃后才重新接通。请计算R0的阻值，并说出“气温从30℃降低至26℃时，空调线路不断开”的工作原理。（电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变；线圈电阻忽略不计）8．（2023·舟山）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。（1）[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？（2）[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，设计了如图乙的方案。①工作电路中的发热电阻R，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)三、实验探究题9．（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，R2①用数字温度计测量并记录装有R2②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R2④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（1）将步骤③补充完整。（2）在答题纸图丙中画出Δt与I2（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。四、综合说理题10．（2023·湖州）美好生活从早餐开始。图1所示为某款面包机及其部分参数。该面包机有两个完全相同的加热仓，可实现单独加热。小明在使用过程中发现这款面包机有如下功能：功能一：设定时间后(定时开关闭合)，放入面包片，按下按键，面包机就开始工作：功能二：到了设定时间，定时开关自动断开，弹出面包片。单个加热电阻功率：400W额定电压：220V（1）根据题干，两加热仓加热电阻的连接方式是。(选填“串联”或“并联")思考后，小明根据面包机的功能自己设计了电路图，如图2。AOB为杠杆，O为支点，杠杆上仅触点1、2导电。（2）根据面包机的参数，计算加热电阻R1的阻值。（3）请根据小明设计的电路图来分析面包机是如何实现功能二的。

答案解析部分1．【答案】B【知识点】电功率计算公式的应用【解析】【分析】首先根据P=UI计算出插座允许接入的最大功率，然后再与各个电水壶的功率比较即可。【解答】根据题意可知，室内插座上允许接入的最大功率P=UI=220V×5A=1100W，那么接入电水壶的功率应该不大于1100W，故B正确，而A、C、D错误。故选B。2．【答案】C【知识点】基本电路与电路图；电功率计算公式的应用；电功率【解析】【分析】如图所示电路中，当开关S1和S2均闭合时，电热丝R1和R2为并联关系，此时电路中的总电阻最大，相同时间内产生的热量最多。【解答】A.由图可知R1和R2为并联关系；B.R1和R2为并联关系，故两端电压相等；C.电压相同时，电阻越大，电流越小，故其正确；D.并联电路两条支路不会相互影响。故答案为：C3．【答案】（1）赞同，理由是通过计算可得，当车辆使用4年以上时，电动汽车的碳排放量就低于燃油车，而一般车辆的使用寿命均在4年以上。其他答案：①赞同，理由是按车辆使用8年计算可知，使用电动汽车产生的碳排放量低于燃油车。②不赞同，理由是若电动汽车在使用4年之内因为意外而报废，电动汽车的碳排放量就超过燃油车。（2）①v=②F=f=F=600N（3）温室；BCD【知识点】速度公式及其应用；功率计算公式的应用；全球性大气环境问题（酸雨、温室效应、臭氧空洞）【解析】【分析】（1）将电动车和燃油车使用周期内的碳排放量进行比较，从而确定电动汽车是否比燃油车更环保；（2）①根据公式v=s②首先根据F=W（3）①二氧化碳是造成温室效应的一个重要因素；②分析哪个选项中有利于减小碳排放即可。【解答】（3）①封存CO2，减小空气中二氧化碳的含量，能有效减缓温室效应。②A.天天使用一次性筷子，会增大树木的砍伐，从而增加碳排放，减小二氧化碳的吸收，故A不合题意；B.节约纸张，节约用水用电，都会减小能源的消耗，从而减小碳排放，故B符合题意；C.减少或拒绝使用一次性塑料袋，有利于减小碳排放而保护环境，故C符合题意；D.走路、骑车或乘坐公共交通工具上学放学，减小化石能源的消耗，从而减小碳排放，故D符合题意。故选BCD。4．【答案】（1）解：G=mg=20千克×10牛/千克=200牛F=G=200牛s=1米×0.8米=0.8米2p=F/s=200牛/0.8米2=250帕答：包装箱对地面的最小压强是250帕。（2）省力（3）解：s=vt=25千米/时×0.8时=20千米答：共行驶了20千米的路程。【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件【解析】【分析】（1）压强=压力/受力面积；（2）杠杆平衡条件为：动力x动力臂=阻力x阻力臂；（3）路程=速度x时间。【解答】（2）动力臂大于阻力臂，故为省力杠杆；（3）解：s=vt=25千米/时×0.8时=20千米答：共行驶了20千米的路程。5．【答案】（1）减小（2）解：工作电路处于低功率状态时，R1和RR总W低工作电路处于高功率状态时，R1和RW高消耗的总电能为W总答：测试中电热丝消耗的总电能为6×10（3）选用Rd与Ra【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用【解析】【分析】（1）根据表格数据分析热敏电阻的阻值随温度的变化规律；（2）根据甲图可知，当电路处于低功率状态时，两个电阻串联，根据R总=R1+R2计算出此时的总电阻，再根据W低当电路处于高功率状态时，两个电阻并联。根据W=（3）①当电磁铁的电流达到0.05A时，转为低功率模式，此时温度达到最高。根据R总②根据乙图确定500N时加入力敏电阻的阻值，然后根据并联电路的电阻规律计算出此时热敏电阻Ra的阻值，最后根据表格确定对应的最高温度即可。【解答】（3）①当电磁铁的电流达到0.05A时，转为低功率模式，此时温度达到最高。此时电路的总电阻为：R总根据表格可知，当温度为45℃时，热敏电阻Ra=180Ω；则此时的总电阻小于热敏电阻，根据并联电路总电阻小于任何一个组成电阻的规律可知，力敏电阻与热敏电阻并联。根据1R总=解得：R=360Ω；即压力为1000N时，力敏电阻的阻值为360Ω；则可能为Rc或Rd；对于Rc来说，当压力减小时它的阻值增大，根据并联电路电阻的特点可知，当总电阻不变时，热敏电阻的阻值要减小，则此时温度会高于45℃；因此只能选择Rd与Ra并联；②当压力为500N时，Rd的阻值为300Ω；根据1R总=解得：Ra=200Ω；根据表格可知，此时最高温度为43℃。6．【答案】（1）P=UI=220V×30A=6600W=6.6kWW=Pt=6.6kW×10ℎ=66kWℎ答：用普通充电桩充满电，消耗的电能为66kW·h。（2）P=UI=600V×100A=60000W=60kWt=答：用快充充电桩充满电，需要1.1h。（3）增加快充充电桩数量【知识点】电功率计算公式的应用【解析】【分析】（1）首先根据P=UI计算出普通充电桩的充电功率，再根据W=Pt计算消耗的电能；（2）首先根据P=UI计算出快充充电桩的充电功率，再根据t=W（3）可从快充充电桩的数量的角度分析解答。7．【答案】（1）解：I=答：应选择允许通过最大电流至少为25安的导线（2）解：W=Pt=2.340千瓦×0.5小时=1.17千瓦时答：消耗电能1.17千瓦时。（3）解：根据图乙可知，当温度为30℃时，Rt=20欧。根据图甲可知衔铁刚被吸下时线圈的电流I当温度降为26℃时，Rt′=30欧此时流过Rt的电流IR工作原理：气温升至30℃时，衔铁被吸下，Rt和R0并联工作。气温从30℃下降到26℃，由于R0的作用，线圈的电流一直大于等于0.15安，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用【解析】【分析】（1）电功率最大时电流为最大值；（2）电能=电功率x时间；（3）自动控制模拟电路原理为：当气温升高时，电阻R1的阻值变小，控制电路中的电流增大，磁性增强，上方的衔铁被吸合，空调线路接通，空调工作；当空调工作，温度降低时，电阻R1升高，电流变小，衔铁向上运动，空调断路。8．【答案】（1）解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1==55Ω答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。（2）a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q=UI选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R=800Ω-600Ω=200Ω答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率【解析】【分析】电磁继电器是电磁铁应用，可以利用低电压、弱电流控制高电压和强电流；功率是指电流在单位时间内所做的功，表示做功的快慢；P=I2R=U2/R=UI【解答】（1）已知加热功率P=880W；R1=U2P=（2）①从图中可以看出控制电路中的热敏电阻随着温度的升高而降低，所以当温度升高是时，控制电路中电阻变小，电流变大，磁性变强，吸引衔铁，所以发热电阻不工作，所以①工作电路中的发热电阻R，应设计在a处。②解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q=UI故答案为：（1）解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1==55Ω答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。（2）a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q=UI答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。9．【答案】（1）煤油的温度（2）如图：（3）不合理。当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）【解析】【分析】（1）煤油的质量相等，根据Q