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文档简介
专题17电功电功率电热
一、填空题
1.(2024安徽)如图所示,电源两端电压为6V,电阻&=20。,闭合开关S,电压表示数为4V,则通电100s整
个电路产生的热量为J»
【解析】本题考查欧姆定律和焦耳定律的应用。由题图可知,两电阻串联,电压表测&两端的电压,根据欧姆
定律可知,通过电阻&的电流/2=器=W=0.2A;根据串联电路的电压特点可知,通过电路的电流/=/2=0.2A;
根据焦耳定律可知,通电100s整个电路产生的热量Q=W=U/Z=6Vx0.2Axl00s=120J。
2.(2023安徽)在某汽车尾部的挡风玻璃上,有一种电加热除雾装置,它由5条阻值均为12。的电阻丝
并联而成,简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工作1min,产生的总热量为J。
电阻丝
-1_______1________r
L---------------------------P
【答案】3600
【解析】本题考查并联电路中焦耳定律的应用。由题意可知,电加热除雾装置由5条阻值为120的电阻丝
并联,根据并联电路中各支路电压相等可知,5条电阻丝在12V的电池上接通工作1min产生的总热量。总
uc5U25x12Vxl2Vx60s〜
=5。支=5产Rt=—1=---------------------=3600TJo
上乂R12Q
3.(2022安徽)如图所示,电源电压保持3V不变,电阻吊=10。、&=20。。闭合开关S,则通电100s电阻&
产生的热量为Jo
【解析】本题考查串联电路的特点、欧姆定律和焦耳定律的应用。由题图可知,两电阻串联,因串联电路中总
电阻等于各分电阻之和,所以电路中的电流申==与通电电阻产生的热量
R串R2J1。;二20A科L.IA,100sRi
2=/27?IZ=(0.1A)2X10QxlOOs=10J。
4.(2021安徽)图示电路中,电源电压不变,电阻Ri=30。,R2=60。,闭合开关S,电流表⑻的示数为0.3A,则通
电1min电阻Ri产生的热量为J。
【答案】72
【解析】本题考查欧姆定律和焦耳定律的运用。由题图可知,凡和&并联接入电路中,由欧姆定律
知,/肉=/2&,察当=哭=11+/2=0.3A,则/1=0.2A,Z=0.1A,通电1min电阻R产生的热量e=Zi27?iZ=(0.2A)2x30
r?26012Z2
Qx60s=72Jo
5.(2021安徽)中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼,单翼的发电功率可达9
kWo从能量转化的角度分析“9kW”表示的物理意义是=
【答案】每秒可将太阳能转化成9000J的电能
【解析】本题考查电功率的物理意义。功率在数值上等于单位时间内所做的功,从能量转化的角度分析,“9kW
表示的物理意义是每秒可将太阳能转化成9000J的电能。
6.(2020安徽)如图所示的电路中,电源电压。=9V,电阻吊=200。,&=100。,则通电Imin该电路产生
的热量为Jo
【答案】162
【解析】由电路图可知,两个电阻串联,故电路的电流为
9V
=0.03A
凡+6200Q+100Q
则通电Imin该电路产生的热量为
22
Q=IRt=l\Rt+=(0.03A)x(200Q+100Q)x60s=16.2J
7.(2019安徽)图示电路中,U=12V.局=6。,&=3。«3=40当S?断开,Si闭合时,电阻R/消耗的电功率为
.W;当Si、S2都闭合时,6s内电流通过及产生的热量是J。
R\
R、
U
【答案】8.6432
U12V…
【解析】当S2断开,S1闭合时,电阻R,和以串联,电路的电流/7=好元=再五=1",电阻R/
消耗的电功率「=尸鸟=(L2A)2X6Q=8.64W;当SI、S2都闭合时,电阻R/和&先并联,再和小串联,
°&R,6cx3c.TlU12VnA
幻和心并联的总电阻R=6~~丁=c2c=2。,干路中的电流/=pJ=cc/c=2A,则电
K+&6C+3QR+R32c+4Q
U2(4V『
阻&两端的电压:U2=/R=2AX2Q=4V,6s内电流通过R2产生的热量Q=W=」f=^-Lx6s=32J。
R23a
8.(2018安徽)图中Ri=4。R2=6。,把它们并联在U=3V的电路中,则Ri和R2并联后的总电阻为
Q.;通电30s,电阻Ri消耗的电能为J0
HE±]~
<-------------U-----------------►
【答案】2.467.5
111111
【解析】已知Ri和R2并联,则并联后的总电阻/国+4则浸布+而解得—因为Ri和R2并
联,把它们并联在U=3V的电路中,则Ri两端电压为3V,通电30s,电阻Ri消耗的电能
U(3V)2
W=—t=-~-x30s=67.5J。
&40
9.(2018安徽)一台额定功率为2000W的电热水器,水箱内装有50kg的水,要把这些水从20℃加热到60℃,
热水器正常工作需要s;若水吸收的热量全部由燃烧天然气提供,则需要完全燃烧.m3
的天然气[不计能量损失,已知c水=4.2x103j/(kg.()c),q天然气=4.2x107j/m3]。
【答案】42000.2
【解析】本题考查热量的综合计算。水吸收的热量Q吸=。*m(Z-/o)=4.2xlO3J/(kg.℃)x50kgx(60℃-20
0=8.4x106j;不计热量损失,则消耗的电能吸=8.4x106j,由「当可得,热水器正常工作的时间g=
需穿=4200s;由题意可知,Q放=。吸=8.4x106J,根据Q放=%可得,消耗天然气的体积V=
q天然气
8.4X1()6J
=0.2m3»
4.2xlO7J/m3
10.(2018安徽)某导体的电阻为20。,当通过它的电流为2A时,则其Imin产生的热量为J。
【答案】4800
【解析】根据焦耳定律即可计算通电导体上产生的热量。通电时间t=1mm=60s,导体产生的热量:
99
Q=IT.t=(2A)x20。x60s=4800J。
11.(2017安徽)车床照明灯的额定电压是36V,它正常工作时灯丝的电阻是24。,则该照明灯正常工作
时,消耗的电功率是W,工作30min,电流通过灯丝产生的热量是J=
【答案】5497200
【解析】已知车床照明灯的额定电压是36V,它正常工作时灯丝的电阻是240,则该照明灯正常工作时,
U2<36F?,.
消耗的电功率R一240一“,工作30min,电流通过灯丝产生的热量是Q=
W=Pt=54Wx30x60s=97200J。
12.(2016安徽)某电视机电功率为100W,若每天使用4h.则每月消耗的电能为kW-h(按30天计)。
【答案】12
【解析】电功计算公式W=Pf=0.1kWx4hx30=12kW-ho
13.(2016安徽)图中电源电压保持不变,灯泡标有J6V,3W字样,当开关s闭合时.灯泡L正常发光,电
流表的示数为0.8A,则电阻R=Q,通电10s.R产生的热量为.
---------1=1-----------
R
——0---------
lLS
【答案】2018
【解析】图中电路为并联电路,当开关s闭合时,灯泡正常发光,可知电源电压等于灯泡额定电压,灯泡标
有“6V,3W”,故电源电压为6V,灯泡额定电流为0.5A,电流表测量干路电流,可知通过R的电流为0.3A,
则R=U〃=6V/0.3A=20。;通电10s,R产生热量Q=/2R仁(0.3A)2x20Qxi0s=18Jo
14.(2015•安徽)当天空中空气湿度很大、两块云层之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,
强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电。某次闪电的放电电流约为IxlO,A.,电压约L8xl()8v,放电时间
约为0.01s,则这次闪电释放的电能约为J,合kW.h,
【答案】1.8xlO105xl03
【解析】电能的大小等于电压电流和时间的乘积,故闪电一次放电电能
W=UIt=1.8xl08Vxlxl04Ax0.01s=1.8xl010J=5xl03kW-ho
二、选择题
15.(2024安徽)关于安全用电,下列说法错误的是
A.绝缘皮破损的电线,需要及时更换
B.家用电器工作时起火,可以直接用水浇灭
C.发生触电事故时,不能直接用手去拉触电者
D.手机充电结束后,要把充电器从插座上及时拔下
【答案】B
【解析】本题考查家庭电路中安全用电相关知识。发现电线的绝缘部分破损时要及时更换,否则破损的电线
会造成触电,A项不符合题意;发现用电器起火时,应先切断电源,生活用水是导体,不可直接用水浇灭,容易发生
触电事故,B项符合题意;发现有人触电时,要及时切断电源,再实施抢救,C项不符合题意;手机充电结束,及时将
充电器从插座上拔下,可以避免触电,也符合节约用电原则,D项不符合题意。
16.(2017安徽)如图所示,滑动变阻器的滑片P处于中间位置,闭合开关S,两个灯泡均能发光(假设灯
丝电阻不变),此时,将滑动变阻器的滑片P向右移动,则()
亡
A.L1和L2都变亮
B.Li变暗,L2变亮
C.Li变亮,L2变暗
D.Li和L2都变暗
【答案】B
【解析】由电路图可知,灯泡L2与滑动变阻器R并联后再与灯泡Li串联,将滑动变阻器的滑片尸向右移动,
u
滑动变阻器接入电路中的电阻变大,并联部分的电阻变大,电路的总电阻变大,由I=R可知,干路中的电流变小,
由U=/R可知,Li两端的电压变小,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,由P=U/可知,灯泡Li的实际功率变
小,Li的亮度变暗,A、C项错误;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以并联部分的电压变大,因并联电
u2
路中各支路两端的电压相等,所以灯泡L2两端的电压变大,由P=R可知,L2的实际功率变大,亮度变亮,B项正
确,D项错误。
17.(2016安徽)图中电源电压保持6V不变,灯泡L标有“6V6W”字样,开关闭合后在滑片P从b端向a
端滑动的过程中,下列说法正确的是()
A灯泡两端的电压不断增大B通过灯泡的电流不断减小
C灯泡消耗的电功率不断减小D灯泡消耗的电功率恒定不变
【答案】A
【解析】图中滑片P从b端向a端滑动的过程中,在b端时,灯泡L被短路,在a端,灯泡两端电压等于
电源电压,故灯泡两端的电压不断增大,通过灯泡的电流不断增大,灯泡消耗的电功率不断增大,故答案
选A。
18.(2015•安徽)如图所示,两个小灯泡Li、L?串联,闭合开关S,Li发光,L?不发光。发生这一现象的原
因,不可能的是()
A.电源电压较低B.L?发生了断路
C.L?发生了短路D.L2的是实际功率很小
【答案】B
【解析】两灯泡串联,其中Li发光,L2不发光,可能原因是电源电压较低,灯L2实际功率太小,没有达到发光的
功率,A、D项正确,不符合题意;既然Li发光,说明电路中有电流通过,则L2不可能断路,故障可能是L2短路,B
项错误,C项正确。
三、实验题
19.(2023安徽)用图1所示电路测量小灯泡的电阻和电功率,电源电压为4.5V,小灯泡L的额定电压
为2.5V,滑动变阻器的规格为“50。1.5A”。
序
U/NI/ARQ
号
11.00.185.56
21.50.226.82
32.00.258.00
43.0
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片尸移至_______(选填、"或?")端;
(2)正确连接电路后,闭合开关S,调节滑动变阻器进行多次测量,部分实验数据如上表所示。第4次
测量时,电流表示数如图2所示,此时小灯泡的电阻为Q,电功率为W;
(3)由实验数据可以判断,小灯泡正常发光时的电阻可能为(选填“①”“②”或“③”)。
®7.60Q②8.93。(§)10.60Q
【答案】⑴6⑵10.00(或10.0或10)0.90(或0.9)(3)②
【解析】本题考查测量小灯泡电阻和电功率的实验。(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片尸应移到阻值最大
处(6端),起到保护电路的作用;(2)由题表可知,第4次测量时,小灯泡两端的电压为3.0V,由题图2可
知,此时电流表的示数为0.30A,根据欧姆定律可知,此时小灯泡的电阻/?=?=怒4=10.00。;此时小
1U.3UA
灯泡的电功率P=U/=3.0Vx0.30A=0.90W;(3)由题表数据可知,当小灯泡两端的电压为2.0V时,小灯
泡的电阻为8.000;当小灯泡两端的电压为3.0V时,小灯泡的电阻为10.00。;根据小灯泡灯丝,电阻随温
度的升高而变大的特点可知,当小灯泡两端的电压为2.5V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的电阻在
8.00-10.00Q,故可能为8.930
20.(2016安徽)要求测只额定电压;为2.5V小灯泡的电功率。
(1)按照电路图将实物图连接成实验电路。
(2)在电路连接过程中开关应处于状态,闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到(根
据你连接的实物电路选填“最右端”或“最左端”);
(3)实验时某次电压表的示数为2.20V,对应电流表示数如图所示,则小灯泡此时的电功率为W,
要想测出小灯泡的额定功率,接下来的操作是:o
12
【答案】(1)如图所示
(2)断开最右端
(3)0.528移动滑片,直到电压表的示数为2.5V,记录对应的电流表示数
【解析】本题考查测量小灯泡电功率的实验。(1)按照电路图,从电源正极依次连接开关、滑动变阻器(一上一
下)、灯泡、电流表,再将电压表并联在灯两端,因为灯泡额定电压是2.5V,所以电流表、电压表都选择小量程
即可。(2)在电路连接过程中开关应处于断开状态,闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。(3)
图中电流表示数为0.24A,小灯泡此时的电功率为P=U/=2.20VxO.24A=0.528W;要测出额定功率,接下来的
操作是移动滑片,使灯泡两端的电压为2.5V,读取电流表的示数。
21.(2015•安徽)某同学要测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,电路图如图甲所示。使用的电源
电压约为6V,滑动变阻器的规格“5。2A”。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移至(选填、“或》”)端。
⑵该同学将滑片移至正确位置后,闭合开关,观察到电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压为
Vo为了保证小灯泡不被损坏,接下来应该进行的操作是=
(3)为了能测出这个小灯泡的额定功率,请你写出一条改进措施:。
【答案】⑴匕
(2)2.9断开开关
(3)减小电源电压或更换最大阻值更大的滑动变阻器(其他合理答案均可)
【解析】(1)做电学实验时,为了保护电路,在连接好电路后,闭合开关前,滑动变阻器滑片移动到最大阻值处,即
图中的6端。(2)题图乙所接量程为电压表的小量程,分度值为0.1V,故电压表读数为2.9V,此时电压高于小灯
泡的额定电压2.5V,所以为了保护小灯泡不被损坏,应立即断开开关;(3)为了能测出这个小灯泡的额定功率,具
体措施为:减小电源电压或更换最大阻值更大的滑动变阻器。
四、计算题
22.(2024安徽)如图所示的电路中,电源两端电压U=9VR\、&、肥均为定值电阻,其中&=45Q,&=30。。
&Si
I—IMA)J
⑴当闭合开关S和S1,断开开关S2时,求以两端的电压。3;
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,求电流表的示数/;
(3)当闭合开关S,断开开关Si和S2时,电压表示数为6V,求R消耗的电功率尸。
【答案】1)9V;(2)0.5A;(3)0.6W
【解析】本题考查欧姆定律及电功率的相关计算。
解:(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,只有他接入电路
所以U3=U=9V(2分)
⑵当开关S、S1和S2均闭合时园被短路,&与尺3并联接入电路
所以U2=U3^U=9V
/2=^=2JL=0.2A,A=^=^=0,3A
R245CR330n
电流表测量干路电流,则电流表的示数Z=Z2+/3=0.2A+0.3A=0.5A(2分)
⑶当闭合开关S,断开开关Si和S2时,R与&串联接入电路
此时电压表测量我3两端电压,则U'i=6V
UI=U-U'3=9V-6V=3V
Ri消耗的电功率尸=U/i=3VxO.2A=0.6W。(2分)
23.(2023安徽)为估测一个电热水壶烧水时的电功率,小林在壶中装入质量为1kg的水,接入家庭电路
中,通电加热210s,水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为4.2x103J/(kg.℃)。
(1)求该过程中水吸收的热量;
(2)若电流产生的热量全部被水吸收,请通过计算估测该热水壶的电功率;
(3)用上述方案估测出的电功率与实际功率相比,偏大还是偏小?简要说明原因。
【答案】本题考查热量、电功率的计算及估测电功率的误差分析。
解:(1)水吸收的热量
Q吸=。m«1一m)=4.2x103j/(kg-℃)xlkgx(70℃-20℃)=2.1xl05J
(2)由题意可知,电功W=。吸=2.1x105J
故电功率「=匕=空空=1000W
t210s
⑶偏小
因为电流产生的热量没有全部被水吸收(合理即可)
24.(2022安徽)图甲为某电火锅的铭牌,其内部简化电路如图乙所示,4、&为阻值一定的电热丝,且&<兄。
通过控制开关Si、S2的断开或闭合状态,可以让电火锅在不同挡位工作。
*X牌电火锅
额定电压220V
低温挡500W
额定功率中温挡1000W
高温挡1500W
甲乙
(1)电火锅在低温挡工作时,开关Si、S2分别处于什么状态?
⑵求Ri:&的值;
(3)若家庭电路的电压是220V,某插座的额定电流是5A,用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两
个角度综合考虑,应选择哪个挡位?说明理由。
【答案】本题考查并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的综合应用等。
解:⑴设心、&并联时的总电阻为火并,则R2>R1>R并
由可知,电火锅在低温挡工作时只有&接入电路
故S1为断开状态,S2为闭合状态。
⑵由⑴可知,单独闭合S2,电火锅处于低温挡;单独闭合S1,电火锅处于中温挡
由P低温二,P中温=广得
"2"1
Ri:R2=P低温:P中温=500:1000=1:2
⑶插座的额定功率P额=。额/额=220x5W=1100W,故P高温额汉因为电功率越大,加热越快,所以从安全用电
和加热快两个角度综合考虑,应选用中温挡。
25.(2018安徽)一般家用电饭锅工作时有两种状态,分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状
态。图示为该种电饭锅的电路原理图,图中R
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