
?專題15 電功、電功率和電熱(解析版)
(第2期)
一、選擇題
1.(2022·青海) 一種家用電能表上的參數(shù)如圖所示,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ?。?。
A. 該電能表應(yīng)該在220V的電路中使用;
B. 該電能表的額定最大電流為20A;
C. 電能表是計(jì)量用電器消耗電能的儀表;
D. 該電能表此時(shí)的讀數(shù)是31.6J
【答案】D。
【解析】A.電能表表盤上220V表示這個(gè)電能表應(yīng)該在220V的電路中使用,故A正確,不符合題意;
B.10A(20)表示標(biāo)定電流為10A,額定最大電流為20A,故B正確,不符合題意;
C.電能表是用來(lái)測(cè)量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗電能多少的儀表,故C正確,不符合題意;
D.該電能表此時(shí)的讀數(shù)是31.6kW·h,故D錯(cuò)誤,符合題意。故選D。
2.(2022·湖南郴州)老王的手機(jī)電池的銘牌上標(biāo)有“5V 4000mA·h”的字樣,手機(jī)正常使用時(shí)功率為2W。如果他在電池電量剩余30%時(shí),立刻插上30W的充電器,并持續(xù)正常使用,直到電量充滿。他這次給手機(jī)充電的時(shí)間是( ?。?。
A. 0.2h B. 0.47h C. 0.5h D. 0.67h
【答案】C。
【解析】充滿時(shí)存儲(chǔ)的電能
需要充的電能
充滿需要時(shí)間
故ABD不符合題意;故C符合題意。故選C。
3.(2022·河南)如圖所示,兩個(gè)相同透明容器中密封著等量的空氣。用該裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )。
A. 用U形管中液面高度差反映電流產(chǎn)生熱量多少;
B. 通電后可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系;
C. 通電后可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系;
D. 通電一段時(shí)間后,左側(cè)U形管中液面高度差較大
【答案】AC。
【解析】A.電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察,但空氣吸收熱量后溫度的變化可以通過(guò)液面高度差的變化來(lái)反映,這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法,故A正確;
BC.由圖可知,左側(cè)容器中的電阻絲與右側(cè)容器中的電阻絲串聯(lián),通過(guò)的電流與通電時(shí)間相同,兩個(gè)容器中的電阻絲阻值不同,因此裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,故B錯(cuò)誤,C正確;
D.已知右側(cè)容器中的電阻絲阻值大于左側(cè)容器中電阻絲阻值,則裝置中右側(cè)容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量較多,因此右側(cè)容器中的U形管液面高度差較大,故D錯(cuò)誤。故選AC。
4.(2022·湖南常德)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”。以下說(shuō)法中不正確的是( ?。?。
A. 觀察溫度計(jì)的示數(shù)比較電流產(chǎn)生的熱量;
B. 該實(shí)驗(yàn)裝置可以探究通電時(shí)間一定時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系;
C. 該實(shí)驗(yàn)裝置還可以探究通電時(shí)間一定時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系;
D. 甲、乙兩瓶中可以裝質(zhì)量相同的不同液體
【答案】D。
【解析】A.電流做功產(chǎn)生熱量,通過(guò)熱傳遞使液體的溫度升高,溫度計(jì)的示數(shù)增大,觀察溫度計(jì)的示數(shù)比較電流產(chǎn)生的熱量,這里體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法,故A正確,A不符合題意;
B.該實(shí)驗(yàn)裝置兩電阻絲串聯(lián),電流相同,通電時(shí)間相同,電阻不同,產(chǎn)熱不同,可以探究通電時(shí)間一定時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,故B正確,B不符合題意;
C.通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器,改變電路中的電阻,從而改變電路中的電流,觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化,比較電流產(chǎn)生的熱量,所以該實(shí)驗(yàn)裝置還可以探究通電時(shí)間一定時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,故C正確,C不符合題意;
D.質(zhì)量相同的不同液體,比熱容不同,吸熱能力不同,吸收相同的熱量溫度變化不同,無(wú)法通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)的變化比較產(chǎn)熱的多少,故D不正確,D符合題意。故選D。
5.(2022·河北)圖所示電路中,電源電壓不變,小燈泡L上標(biāo)有“12V 12W”字樣,滑動(dòng)變阻器R0的最大阻值為20Ω,a、b為電流表、電壓表其中之一,且不相同。只閉合開關(guān)S1,滑片P置于左端,電流表示數(shù)為1A;再閉合開關(guān)S2、S3,移動(dòng)滑片P,電流表示數(shù)始終為1A。已知燈泡電阻隨溫度升高而增大。下列說(shuō)法正確的是( ?。?。
A. a為電壓表;
B. 電源電壓為12V;
C. 只閉臺(tái)開關(guān)S1,若電流表示數(shù)為0.5A,則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為12Ω;
D. 將a與R0互換,開關(guān)均閉臺(tái),移動(dòng)滑片P,滑動(dòng)變阻器功率的最小值為7.2W
【答案】ABD。
【解析】A.只閉合開關(guān)S1,滑片P置于左端,電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路;開關(guān)都閉合,移動(dòng)滑片P,電流表示數(shù)始終為1A,說(shuō)明b為電流表,把滑動(dòng)變阻器短路了,導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器失去調(diào)節(jié)作用,則a為電壓表,故A正確;
B.燈泡額定電流為
只閉合開關(guān)S1,滑片P置于左端,則電路中只接燈泡,而電流表示數(shù)為1A,則燈泡電壓為電源電壓,即12V,故B正確;
C.只閉合開關(guān)S1,若電流表示數(shù)為0.5A,則燈泡溫度不為額定電流時(shí)的溫度,電阻也不為額定電流時(shí)的電阻,為未知。則無(wú)法計(jì)算滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值,故C錯(cuò)誤;
D.將a與R0互換,開關(guān)均閉臺(tái),則電路為滑動(dòng)變阻器和燈泡并聯(lián),互不影響,根據(jù)公式
可知,移動(dòng)滑片P,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí),功率最小。為
故D正確。故選ABD。
6.(2022·四川涼山) 如圖所示,電源電壓保持6V不變,電流表量程為0-0.6A,電壓表量程為0-3V,定值電阻R1的規(guī)格為“10 1A”,滑動(dòng)變阻器R2的規(guī)格為“50 1A”。閉合開關(guān),在保證電路安全的前提下,滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ?。?。
A. 電流表示數(shù)最大可達(dá)到0.6A;
B. 滑動(dòng)變阻器R2允許接入電路的最小阻值為10;
C. 電阻R1消耗的電功率最大可達(dá)到1.8W;
D. 滑動(dòng)變阻器滑片滑到最右端時(shí)電壓表的示數(shù)為2V
【答案】B。
【解析】A.根據(jù)電壓表的量程可知,電壓表的最大示數(shù)為3V,定值電阻R1的阻值為10Ω,故電流表的示數(shù)為
故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)串聯(lián)分壓,電阻越大,分擔(dān)的電壓越大,電壓表的最大示數(shù)為3V,而電源電壓為6V,那么滑動(dòng)變阻器兩端電壓最小為3V,此時(shí)滑動(dòng)變阻器與定值電阻分得的電壓相同,故電阻相同,故此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入的最小阻值為10Ω,故B正確;
C.電阻R1消耗的電功率最大可達(dá)到
故C錯(cuò)誤;
D.滑動(dòng)變阻器滑片滑到最右端時(shí),電路中的電流為
電壓表的示數(shù)為
故D錯(cuò)誤。故選B。
7.(2022·四川眉山)如圖所示,電源電壓保持不變,電流表量程為0~0.6A,定值電阻R1=5Ω,燈泡L標(biāo)有“4V 0.4A”字樣。當(dāng)開關(guān)S3斷開S1和S2閉合時(shí),燈泡L恰好正常發(fā)光;當(dāng)開關(guān)S2斷開S1和S3閉合時(shí),電流表示數(shù)為0.3A。不考慮溫度對(duì)所有儀器電阻的景響。下列說(shuō)法中正確的是( ?。?br />
A. 電源電壓是4V;
B. R2的阻值是10Ω;
C. 燈泡L的電阻值是R2的2倍;
D. 當(dāng)開關(guān)S2斷開S1和S3閉合時(shí),電阻R2消耗的電功率是1.35W
【答案】D。
【解析】A.當(dāng)開關(guān)S3斷開S1和S2閉合時(shí),燈泡L與R1串聯(lián),燈泡L恰好正常發(fā)光,此時(shí)電路電流等于燈泡額定電流0.4A,電源電壓
故A錯(cuò)誤;
B.當(dāng)開關(guān)S2斷開S1和S3閉合時(shí),定值電阻R1與定值電阻R2串聯(lián),電流表示數(shù)為0.3A,R2的阻值
故B錯(cuò)誤;
C.燈泡電阻
不等于R2的2倍,故C錯(cuò)誤;
D.當(dāng)開關(guān)S2斷開S1和S3閉合時(shí),電阻R2消耗的電功率
故D正確。故選D。
8.(2022·貴州黔東南)如圖所示,電源電壓為4.5V保持不變,電壓表的量程為,電流表的量程為,滑動(dòng)變阻器R的規(guī)格是“25Ω 1A”,燈泡L上標(biāo)有“2.5V 1.25W”的字樣。若閉合開關(guān)S,在保證電路安全的情況下,忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響,則下列說(shuō)法正確的是( )。
A. 小燈泡的電阻為2Ω;
B. 電流表的示數(shù)變化范圍是;
C. 滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的阻值范圍是 ;
D. 電路消耗的最大總功率為2.7W
【答案】B。
【解析】如圖所示電路,燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測(cè)量燈泡的電壓,電流表測(cè)量串聯(lián)電路中的電流;
A.燈泡標(biāo)有“2.5V 1.25W”字樣,則燈泡的電阻為
故A錯(cuò)誤;
B.當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入阻值最大時(shí),電路中電流最小,此時(shí)電路中的最大電阻為
此時(shí)電路中的最小電流為:
在保證電路安全的情況下,燈泡兩端的電壓不能超過(guò)額定電壓,此時(shí)電路中的電流最大,最大電流為
電流表的示數(shù)變化范圍是,故B正確;
C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入阻值最大時(shí),電路中電流最小,滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的最大阻值為25Ω;電路中電流最大時(shí),滑動(dòng)變阻器的最小值
滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的阻值范圍是,故C錯(cuò)誤。
D .電源電壓不變,電路中電流最大時(shí),電路消耗的總功率最大,最大功率為
故D錯(cuò)誤。故選B。
9.(2022·湖南邵陽(yáng))小燈泡L和定值電阻R接在如圖甲所示的電路中,其兩者的I-U關(guān)系圖象如圖乙所示,下列說(shuō)法中正確的是( ?。?。
A. 圖乙中曲線A表示電阻R的I-U關(guān)系圖象;
B. 當(dāng)電源電壓為4V時(shí),電流表示數(shù)為0.5A;
C. 當(dāng)電源電壓為4V時(shí),小燈泡L的實(shí)際功率為1.6W;
D. 如果將小燈泡L和電阻R串聯(lián)接在電壓為10V的電源兩端,電路消耗的總功率為2W
【答案】D。
【解析】A.通過(guò)定值電阻R的電流I與電壓U成正比,故應(yīng)為圖乙中曲線B表示,故A錯(cuò)誤;
B.如圖所示,燈泡與電阻R并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,當(dāng)電源電壓為4V時(shí),燈泡與電阻R兩端電壓都為4V,由圖乙可知,燈泡電流為0.3A,電阻R電流為0.1A,電流表示數(shù)為
故B錯(cuò)誤;
C.當(dāng)電源電壓為4V時(shí),燈泡電流為0.3A,小燈泡L的實(shí)際功率為
故C錯(cuò)誤;
D.如果將小燈泡L和電阻R串聯(lián)接在電壓為10V的電源兩端,燈泡與電阻R電流相同,且兩端電壓之和為10V,從圖乙可查得電流為0.2A時(shí),燈泡兩端電壓為2V,電阻R兩端電壓為8V,電路消耗的總功率為
故D正確。故選D。
10.(2022·江蘇蘇州)圖甲所示的電路中,電源電壓不變,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器。閉合開關(guān),滑片P移動(dòng)過(guò)程中,電壓表示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器阻值變化的關(guān)系如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A. 電源電壓為5V B. R的最大阻值為20Ω
C. R=10Ω時(shí),其功率最大 D. R=15Ω時(shí),電路消耗的功率為1.8W
【答案】D。
【解析】A.由圖甲可知,滑動(dòng)變阻器R和定值電阻R0串聯(lián),電壓表測(cè)R兩端的電壓;由圖乙可知,當(dāng)變阻器阻值為5Ω時(shí),其兩端電壓為3V;當(dāng)變阻器兩端電壓為10Ω時(shí),其兩端電壓為4V,由串聯(lián)電路中的電壓規(guī)律和電源電壓不變可得……①
……②
由①②解得U=6V,R0=5Ω
故A錯(cuò)誤;
B.由圖乙可知,R的最大阻值應(yīng)大于20Ω,故B錯(cuò)誤;
C.R的功率
由上式可知,當(dāng)R=R0=5Ω
時(shí),滑動(dòng)變阻器有最大電功率。故C錯(cuò)誤;
D.當(dāng)R=15Ω時(shí),電路消耗的功率為
故D正確。故選D。
11.(2022·湖北武漢)如圖所示為導(dǎo)體甲的電流隨電壓變化的圖像,定值電阻乙的阻值為5Ω。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ?。?。
A. 甲與乙串聯(lián)在電源電壓為2V的電路中,電路中的電流是0.20A;
B. 甲與乙串聯(lián)在電源電壓為1V的電路中,甲的功率是0.2W;
C. 甲與乙并聯(lián)在電源電壓為2V的電路中,干路中的電流是0.65A;
D. 甲與乙并聯(lián)在電源電壓為1V的電路中,電路的功率是0.4W
【答案】B。
【解析】A.若甲與乙串聯(lián)在電源電壓為2V的電路中,電路中的電流是0.20A,則總電阻為
而乙電阻的阻值為5Ω,則甲電阻的阻值為
根據(jù)通過(guò)的電流為0.2A,則此時(shí)甲電阻兩端的電壓為1V,此時(shí)計(jì)算出甲電阻也是5Ω,故A正確,A不符合題意;
B.甲與乙串聯(lián)在電源電壓為1V的電路中,則甲的電壓小于1V,甲的電流也小于0.2A,故甲的功率小于0.2W,故B錯(cuò)誤,B符合題意;
C.甲與乙并聯(lián)在電源電壓為2V的電路中,則通過(guò)乙電阻的電流為
通過(guò)圖像可知,此時(shí)通過(guò)甲的電流為0.25A,則干路中的電流是
故C正確,C不符合題意;
D.若甲與乙并聯(lián)在電源電壓為1V的電路中,通過(guò)乙電阻的電流為
通過(guò)圖像可知,當(dāng)電壓為1V時(shí),通過(guò)甲的電流為0.2A,則干路中的電流是
電路的功率是
故D正確,D不符合題意。故選B。
12.(2022·湖北武漢)如圖所示的電路中,電源電壓U保持不變。
①只閉合開關(guān)S和S3,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí),電壓表V2的示數(shù)為1V;
②只閉合開關(guān)S和S2,電壓表V1和V2的示數(shù)分別為U1和U2,電流表的示數(shù)為I1;
③只閉合開關(guān)S、S1和S3,將滑片移動(dòng)到最左端時(shí),電流表的示數(shù)為I2,此時(shí)電路的功率為P1;保持滑片位置不變,再閉合開關(guān)S2,電流表的示數(shù)變化了0.2A。此時(shí)電路的功率為P2;
已知I1:I2=1:9,U1:U2=1:2,下列說(shuō)法正確的是( ?。?。
A. U=6V B. I1=0.1A C. R2=10Ω D. P1:P2=7:9
【答案】B。
【解析】只閉合開關(guān)S和S3時(shí),R1與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路電阻
電源電壓……①
只閉合開關(guān)S和S2,R1、R2、R3串聯(lián),電壓表V1測(cè)量R1兩端電壓,V2測(cè)量R2和R3的電壓,則
因?yàn)閁1:U2=1:2,則……②
……③
只閉合開關(guān)S、S1和S3,將滑片移動(dòng)到最左端時(shí),R1與R2并聯(lián)則……④
因?yàn)镮1:I2=1:9則
化簡(jiǎn)可得……⑤
聯(lián)立①⑤可得,
則
保持滑片位置不變,再閉合開關(guān)S2,R1、R2、R3并聯(lián)則通過(guò)R3電流為0.2A,則
……⑥
由①⑥聯(lián)立可得;
則
;
故選B。
13.(2022·四川達(dá)州)如圖所示為電烤爐簡(jiǎn)化電路圖,小張查看說(shuō)明書后得知:R1、R2均為電熱絲,R1=44Ω,R2=66Ω。當(dāng)開關(guān)S1閉合,S2處于不同狀態(tài)時(shí),電烤爐處于不同擋位,忽略溫度對(duì)電熱絲電阻的影響。下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />
A. 閉合S1、S2時(shí),電烤爐處于低溫?fù)鯛顟B(tài);
B. 電烤爐處于高溫?fù)跖c低溫?fù)鯛顟B(tài)時(shí),R1兩端的電壓之比為5∶2;
C. 電烤爐處于高溫?fù)跖c低溫?fù)鯛顟B(tài)時(shí),電路在相同時(shí)間內(nèi)所消耗的電能之比為3∶2;
D. 電烤爐處于低溫?fù)鯛顟B(tài)時(shí),R1、R2所消耗的電功率之比為3∶2
【答案】B。
【解析】A.由電路圖可知,當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí),電路為R1、R2的串聯(lián)電路,電路的總電阻為兩電阻阻值之和。當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),此時(shí)R2被短路,電路為只有R1的簡(jiǎn)單電路,電路的電阻為R1的阻值。由可知,當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí),電路處于低溫檔;當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),電路處于高溫檔。故A錯(cuò)誤;
B.當(dāng)處于高溫檔時(shí),R1兩端的電壓等于電源電壓;當(dāng)處于低溫檔時(shí),電路中的電流為
此時(shí)R1兩端的電壓為U1=I1R1=2A×44Ω=88V
電烤爐處于高溫?fù)跖c低溫?fù)鯛顟B(tài)時(shí),R1兩端的電壓之比為
故B正確;
C.電烤爐處于高溫?fù)鯐r(shí),電路所消耗的電能為
電烤爐處于低溫?fù)鯐r(shí),電路所消耗的電能為
電烤爐處于高溫?fù)跖c低溫?fù)鯛顟B(tài)時(shí),電路在相同時(shí)間內(nèi)所消耗的電能之比為
故C錯(cuò)誤;
D.電烤爐處于低溫?fù)鯛顟B(tài)時(shí),由P=I2R和串聯(lián)電路電流處處都相等可知,R1、R2所消耗的電功率之比為
故D錯(cuò)誤。故選B。
14.(2022·湖南岳陽(yáng))如圖,電源電壓不變,定值電阻R1=20Ω,小燈泡L標(biāo)有“8V 4W”字樣(燈絲電阻不變),電流表量程為0~3A。當(dāng)只閉合開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器R2的滑片P從b端滑動(dòng)到某一位置時(shí),變阻器連入電路中的阻值減小了16Ω,電流表示數(shù)增大了0.2A,此時(shí)小燈泡恰好正常發(fā)光。在保證電路安全的情況下,都正確且無(wú)漏選的一組是( )。
①電源電壓為12V
②R2的最大阻值為24Ω
③開關(guān)都閉合時(shí),R2的最大功率為28.8W
④在電流表有示數(shù)的情況下,電路消耗的總功率最小值為3.6W
A. ①② B. ①②④ C. ①③④ D. ①②③④
【答案】D。
【解析】①②由于小燈泡L標(biāo)有“8V4W”字樣,所以小燈泡的額定電流為
小燈泡的電阻為
當(dāng)滑片P從b端滑動(dòng)到某一位置時(shí),電流表電流表示數(shù)增大了0.2A,此時(shí)小燈泡恰好正常發(fā)光,所以滑片P在b端時(shí),電路中的電流為
當(dāng)滑片P在b端時(shí),電源電壓為U=Ib(RL+R2b)=0.3A×(16Ω+R2b)①
當(dāng)滑片P在某一位置時(shí),電源電壓為U=I額(RL+R2′)=0.5A×(16Ω+R2b-16Ω)②
由于電源電壓不變,由①②式得R2b=24Ω,U=12V
故①②正確;
③開關(guān)都閉合時(shí),R1、R2并聯(lián),小燈泡L被短路,電流表測(cè)干路電流。通過(guò)R1的電流為
由于電流表量程為0~3A,所以當(dāng)電流表滿偏時(shí),通過(guò)滑動(dòng)變阻器R2的電流最大,為
I2大=I-I1=3A-0.6A=2.4A
所以滑動(dòng)變阻器R2的最大功率為P=UI2大=12V×24A=28.8W
故③正確;
④當(dāng)S閉合,S1、S2斷開且滑動(dòng)變阻器的滑片P位于b端時(shí),電路中的電阻最大,電流最小,由①②分析可知,最小電流為Ib=0.3A,所以在電流表有示數(shù)的情況下,電路消耗的總功率最小值為
P小=UIb=12V×0.3A=3.6W
故④正確。
總上,①②③④都正確,故D符合題意,ABC不符合題意。故選D
15.(2022·四川達(dá)州) 如圖所示,電源電壓恒為6V,R1=10Ω,R2=15Ω,R3的規(guī)格為“30Ω 1A”,電壓表V1的量程為0~3V,V2的量程為0~15V,電流表A的量程為0~0.6A,下列說(shuō)法正確的是( )。
A. 只閉合S1時(shí),向左移動(dòng)滑片,A示數(shù)變大,V2示數(shù)變大;
B. 只閉合S1時(shí),向左移動(dòng)滑片,V2示數(shù)變化量的絕對(duì)值與A示數(shù)變化量的比值不變;
C. 只閉合S1時(shí),向右移動(dòng)滑片,R2兩端的電壓變化量的絕對(duì)值與R3兩端的電壓變化量相等;
D. 閉合S1、S2時(shí),移動(dòng)滑片,在保證電路安全的情況下,電路消耗的最大功率為3.6W
【答案】B。
【解析】A.只閉合S1時(shí),電阻R1、R2、R3串聯(lián),電壓表V1測(cè)R1兩端電壓,電壓表V2測(cè)R2與R3兩端電壓,電流表測(cè)電流,向左移動(dòng)滑片,R3接入阻值減小,根據(jù)串聯(lián)分壓,電壓表V2示數(shù)減小,則電壓表V1示數(shù)增大,電流表A示數(shù)變大,故A錯(cuò)誤;
B.只閉合S1時(shí),向左移動(dòng)滑片,電壓表V1測(cè)R1兩端電壓,電壓表V2測(cè)R2與R3兩端電壓,根據(jù)串聯(lián)分壓,電壓表V2示數(shù)變化量的絕對(duì)值與電壓表V1示數(shù)的變化量相等,電壓表V2示數(shù)變化量的絕對(duì)值與A示數(shù)變化量的比值為
R1不變,故B正確;
C.只閉合S1時(shí),向右移動(dòng)滑片,R3接入阻值增大,電流減小,根據(jù)串聯(lián)分壓,R3兩端電壓增大,R2兩端電壓減小,R1兩端電壓減小,且它們兩端電壓之和為電源電壓,則
則
故C錯(cuò)誤;
D.閉合S1、S2時(shí), R2被短路,R1、R3串聯(lián)接入電路,電壓表V1測(cè)R1兩端電壓,電壓表V2測(cè)R3兩端電壓,電流表測(cè)電流,移動(dòng)滑片,在保證電路安全的情況下,當(dāng)電壓表V1為3V時(shí),電路消耗最大功率,電流為
R3阻值為
電路消耗的最大功率為
故D錯(cuò)誤。故選B。
16.(2022·四川成都)如圖所示電路,電源電壓U恒定不變,電流表A1量程為0~3A,A2量程為0~0.6A,電壓表V量程為0~3V或0~15V,閉合S,斷開S1、S2,滑片P移到最左端,A1表的示數(shù)為0.35A,R1和R3消耗的電功率之比P1∶P3=3∶1;滑片P向右移到某一位置的過(guò)程中,A1表的示數(shù)變化了0.3A,V表的示數(shù)變化了3V,三個(gè)開關(guān)都閉合時(shí),在確保電路安全的前提下,R2允許接入的最小阻值為R2 小,電路消耗的最大電功率為P大。下列結(jié)論正確的是( )。
A. R3=10Ω B. 電壓表選用的量程為0~3V
C. R2小=40Ω D. P大=28W
【答案】AD。
【解析】A.由電路圖可知,閉合S,斷開S1、S2,此時(shí)定值電阻R1、R3與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電流表A1測(cè)電路中電流,電壓表V測(cè)R3兩端電壓,滑片P移到最左端時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為0,此時(shí)A1表的示數(shù)為0.35A,故由歐姆定律可得①
此時(shí)R1和R3消耗的電功率之比為P1∶P3=3∶1
因R1和R3串聯(lián),故流過(guò)R1和R3的電流相等,則由P=I2R可得,R1和R3消耗的電功率之比等于電阻之比,即P1∶P3=R1∶R3=3∶1②
滑片P向右移到某一位置的過(guò)程中,A1表的示數(shù)變化了ΔI=0.3A,V表的示數(shù)變化了ΔU=3V,由歐姆定律可得,ΔU和ΔI的比值為電阻R3的阻值,故可得
將R3=10Ω代入②中,解得R1=30Ω,再將R1和R3的值代入①中解得,電源電壓為U=14V,故A正確;
B.當(dāng)滑片P移到最左端時(shí),此時(shí)R1和R3串聯(lián),R2接入電路中的阻值為0,此時(shí)電路中總電阻為
R總=R1+R3=30Ω+10Ω=40Ω
由歐姆定律可得,電路中電流為
故此時(shí)R3兩端電壓為U3=IR3=0.35A×10Ω=3.5V
可知此時(shí)R3兩端電壓大于3V,故電壓表V選用的量程為0~15V,故B錯(cuò)誤;
C.三個(gè)開關(guān)都閉合時(shí),由電路圖可知,此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2與定值電阻R3并聯(lián),電流表A2測(cè)流過(guò)滑動(dòng)變阻器支路的電流,電流表A1測(cè)干路電流,電壓表V測(cè)電源電壓,因電流表A2的最大量程為I2=0.6A,故由歐姆定律可得,此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2允許接入的最小電阻為
故C錯(cuò)誤;
D.由C中可得,此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2支路的最大電流為I2=0.6A,由歐姆定律可得,定值電阻R3支路的電流為
故可得干路電流的最大值為I大=I2+I3=0.6A+1.4A=2A
故由P=UI可得,電路消耗的最大電功率為P大=UI大=14V×2A=28W
故D正確。故選AD。
17.(2022·湖北隨州)隨州尚市鎮(zhèn)所產(chǎn)油桃小有名氣,受到很多網(wǎng)友的青睞,為維護(hù)品牌形象,需要把大油桃挑選出來(lái)出售給網(wǎng)友。為此小剛同學(xué)設(shè)計(jì)了一種油桃自動(dòng)篩選器,其原理如圖甲,放在水平輕質(zhì)傳送帶上的油桃,經(jīng)過(guò)裝有壓敏電阻R的檢測(cè)區(qū)時(shí),使R的阻值發(fā)生變化,其阻值隨壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示。電源電壓不變,R0為定值電阻,當(dāng)電路中電壓表示數(shù)小于U0(U0為設(shè)定值)時(shí),機(jī)械裝置啟動(dòng),將質(zhì)量小的油桃推出傳送帶,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選功能。下列說(shuō)法中正確的是( ?。?br />
A. 當(dāng)油桃隨傳送帶一起向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),油桃受到向右的摩擦力;
B. 當(dāng)檢測(cè)區(qū)沒(méi)有油桃時(shí),電路中的電流最大;
C. 檢測(cè)區(qū)油桃質(zhì)量越大,電路中的總功率越大;
D. 檢測(cè)區(qū)油桃質(zhì)量越小,電壓表的示數(shù)越大
【答案】C。
【解析】A.因?yàn)橛吞译S傳送帶一起向右勻速運(yùn)動(dòng),所以油桃與傳送帶之間沒(méi)有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)、也沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),則油桃在水平方向上不受摩擦力的作用,故A錯(cuò)誤;
B.由電路圖可知,壓敏電阻與電阻R0串聯(lián),電壓表測(cè)量定值電阻R0兩端的電壓,當(dāng)檢測(cè)區(qū)沒(méi)有油桃時(shí),壓敏電阻R受到的壓力為零,由圖乙可知,此時(shí)壓敏電阻的阻值最大,由串聯(lián)電路的電阻規(guī)律可知,電路中的電阻最大,電源電壓不變,由歐姆定律可知,此時(shí)電路中的電流最小,故B錯(cuò)誤;
C.檢測(cè)區(qū)油桃質(zhì)量越大,壓敏電阻R受到的壓力越大,由圖乙可知,壓敏電阻R受到的壓力越大,壓敏電阻R的阻值越小,由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知,電路中的總電阻越小,電源電壓不變,由可知,電路中的總功率越大,故C正確;
D.檢測(cè)區(qū)油桃質(zhì)量越小,壓敏電阻R受到的壓力越小,由圖乙可知,壓敏電阻R受到的壓力越小,壓敏電阻R的阻值越大,由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知,電路中的總電阻越大,電源電壓不變,由歐姆定律可知,電路中的電流越小,由可知,定值電阻R0兩端的電壓越小,即電壓表的示數(shù)越小,故D錯(cuò)誤。故選C。
18.(2022·四川達(dá)州)如圖所示,電源電壓恒為3V,燈泡L1標(biāo)有“3V 0.75W”,L2標(biāo)有“4V 1W”的字樣,忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響,閉合開關(guān)S1、S2時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )。
A. L2不能正常發(fā)光,但要比L1亮一些;
B. 電壓表不能測(cè)量電源電壓;
C. 電流表示數(shù)等于兩燈電流大小之和;
D. 若電流表無(wú)示數(shù),但L2發(fā)光且電壓表有示數(shù),則可能L1開路
【答案】D。
【解析】BC.由圖知道,燈泡L1與L2并聯(lián),電流表在L1所在的支路上,測(cè)量通過(guò)燈泡L1的電流,電壓表并聯(lián)在L2兩端,測(cè)量的是電源電壓,故BC錯(cuò)誤;
A.因?yàn)闊襞軱1標(biāo)有“3V 0.75W”,L2標(biāo)有“4V 1W”的字樣,所以,兩的電阻是
由于電源電壓恒為3V,燈泡L1與L2并聯(lián),且L1與L2的額定電壓分別是3V和4V,所以,L2不能正常發(fā)光,兩燈的功率分別是
由于 ,所以,L1更亮一些,故A錯(cuò)誤;
D.若電流表無(wú)示數(shù),說(shuō)明L1所在的支路斷路,L2發(fā)光且電壓表有示數(shù),說(shuō)明電壓表與電源連接部分沒(méi)有故障,即可能是是L1開路,故D正確。故選D。
二、填空題
19.(2022·青海)如圖所示,是某款儲(chǔ)水式“暖手寶”,銘牌上標(biāo)有“220V 440W”的字樣。接入家庭電路正常工作時(shí)的電流為___________A,此時(shí)它將___________能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,通過(guò)___________(選填“做功”或“熱傳遞”)的方式使手變暖。
【答案】①2;②電;③熱傳遞。
【解析】[1]接入家庭電路正常工作時(shí)的電流為
[2][3]暖手寶工作時(shí),消耗電能,產(chǎn)生內(nèi)能,將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,手吸收熱量,手會(huì)變暖,這是通過(guò)熱傳遞的方式增加手的內(nèi)能。
20.(2022·江蘇蘇州)某型號(hào)的電水壺有加熱和保溫兩個(gè)擋位,其電路如圖所示。當(dāng)S閉合,S1斷開時(shí),電水壺處于___________擋,加熱和保溫的功率分別為1200W和44W。用它把質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水加熱到100℃,用時(shí)400s,則水吸收的熱量是___________J,此過(guò)程中電水壺的效率=___________%。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】①保溫;②3.36×105;③70。
【解析】[1]當(dāng)開關(guān)S閉合,S1斷開時(shí),R1和R2串聯(lián),電路的總電阻最大,由可知電路的總功率最小,處于保溫?fù)酰划?dāng)開關(guān)S、S1均閉合時(shí),R2被短路,電路中只有R1工作,電路的總電阻最小,由可知電路的總功率最大,處于加熱擋。
[2]水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J
[3]此過(guò)程中電水壺消耗的電能W=Pt=1200W×400s=4.8×105J
此過(guò)程中電水壺的效率。
21.(2022·湖南岳陽(yáng))PTC是一種新型的半導(dǎo)體陶瓷材料,具有發(fā)熱、控溫雙重功能,應(yīng)用十分廣泛。它有一個(gè)根據(jù)需要設(shè)定的溫度,低于這個(gè)溫度時(shí),其阻值隨溫度的升高而減小;高于這個(gè)溫度時(shí),其阻值隨溫度的升高而增大。我們把這個(gè)設(shè)定的溫度叫做“居里點(diǎn)溫度”。如圖甲的3D打印筆,其內(nèi)部電路如圖乙所示,R1、R2是兩個(gè)相同的PTC發(fā)熱電阻,單個(gè)PTC的阻值與溫度的關(guān)系如圖丙所示:
(1)打印筆工作時(shí)有快、慢兩擋,圖乙中當(dāng)S、S1都閉合時(shí),處于_______擋;
(2)由圖丙可知,該P(yáng)TC材料的“居里點(diǎn)溫度”是______℃。
【答案】①快;②120。
【解析】(1)[1]由圖乙知,只閉合S時(shí),電路中只有R1工作,此時(shí)電路中的電阻較大,據(jù) 知,電路的功率較小,處于慢擋;S、S1都閉合時(shí),兩個(gè)電阻并聯(lián)在電路中,電路中的總電阻較小,據(jù) 知,電路的功率較大,處于快擋。
(2)[2]由圖丙知,低于120℃時(shí),發(fā)熱電阻阻值隨溫度升高而減小,高于120℃時(shí),發(fā)熱電阻阻值隨溫度升高而增大,所以該P(yáng)TC材料的居里點(diǎn)溫度是120℃。
22.(2022·河南)在圖所示的電路中,電源電壓不變,電阻R2的阻值為20Ω。閉合開關(guān)S,兩電流表的示數(shù)分別為0.5A和0.2A,則電源電壓為___________V,電阻R1的阻值為___________Ω。通電1min,該電路消耗的總電能為_____J。
【答案】① 6;②30;③180。
【解析】[1]由電路圖知道,閉合開關(guān)S,電阻R1、R2并聯(lián),電流表A2、A1分別測(cè)量干路和電阻R1支路中的電流。因?yàn)椴⒙?lián)電路干路中的電流等于各支路中的電流之和,所以電流表A2的示數(shù)為0.5A,即干路中的電流為I=0.5A
電流表A1的示數(shù)為0.2A,即通過(guò)電阻R2的電流為I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A
電阻R2兩端的電壓為U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V
因?yàn)椴⒙?lián)電路各支路兩端電壓相等,且等于電源電壓,所以電源電壓為U=U2=6V
[2]由歐姆定律知道,電阻R1的阻值為
[3]由 知道,通電1min,該電路消耗的總電能。
23.(2022·湖南長(zhǎng)沙)在如圖甲所示的電路中,電源電壓U保持不變,E和F接線柱只能分別連接A、B、C、D四個(gè)接線柱中的一個(gè)。小燈泡標(biāo)有“6V 3W”且不考慮燈絲電阻隨溫度的變化,圖乙為定值電阻的I-U圖像,電流表量程為0~3A。滑動(dòng)變阻器銘牌上標(biāo)有最大電流2A,最大阻值模糊不清,a、b為電阻絲的端點(diǎn)。將E與A相連,F(xiàn)與D相連,斷開開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器的滑片P從b端滑到ab中點(diǎn)時(shí),小燈泡恰好正常發(fā)光,移動(dòng)滑片過(guò)程中電流表的示數(shù)變化了0.1A。
(1)小燈泡的電阻為______Ω;
(2)滑片P在b端時(shí),通過(guò)小燈泡的電流為______A;
(3)在保證電路安全的情況下,通過(guò)將E、F分別連接到不同的接線柱、控制開關(guān)的通斷和調(diào)節(jié)滑片,可以使電路的總功率分別達(dá)到最大值和最小值,則與的差值為______W。
【答案】①12;②0.4;③17.2。
【解析】(1)[1]由公式 可得,小燈泡的電阻為
(2)[2]由圖甲可知,將E與A相連,F(xiàn)與D相連,斷開開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器R1與小燈泡串聯(lián),滑片P從b端滑到ab中點(diǎn)時(shí),小燈泡恰好正常發(fā)光,此時(shí)電路的電流為
滑片P從b端滑到ab中點(diǎn)時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變小,根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律可知,電路的總電阻變小。又因?yàn)殡娫措妷翰蛔儯鶕?jù)歐姆定律可知,電路中的電流變大了0.1A,所以滑片在b端時(shí)電路中的電流為Ib=0.5A-0.1A=0.4A
即通過(guò)小燈泡的電流為0.4A。
(3)[3]設(shè)電源電壓為U,在(2)題中,滑片P在R1的中點(diǎn)時(shí),根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律,有
①
滑片P在b端時(shí) ②
由①②式可得:R1=8Ω,U=8V。
由圖乙可知,R0的阻值為
根據(jù)公式P=UI可知,電源電壓不變,當(dāng)E接A,F(xiàn)接C,開關(guān)S閉合時(shí),R1與R0并聯(lián),調(diào)節(jié)滑片,使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為
此時(shí)電路總電流最大為
則電路的最大電功率P1=UI最大=8V×2.4A=19.2W
當(dāng)E接B,F(xiàn)接D,開關(guān)S斷開時(shí),小燈泡和R0串聯(lián),電路電阻最大為R最大=R0+RL=20Ω+12Ω=32Ω
由公式可知,此時(shí)電路功率最小,最小功率為
則P1與P2的差值為19.2W-2W=17.2W。
24.(2022·四川達(dá)州) 如圖所示,電源電壓恒為10V,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為20Ω,直流電動(dòng)機(jī)M的額定電壓為6V,線圈電阻為2Ω。當(dāng)閉合開關(guān)S,滑片P移到中點(diǎn)時(shí),電動(dòng)機(jī)剛好正常工作,電動(dòng)機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為______,此時(shí)電路中的電流為______A,整個(gè)電路通電100秒產(chǎn)生的內(nèi)能為______J。
【答案】①機(jī)械能;②0.4;③192或1.92×102。
【解析】[1]電動(dòng)機(jī)工作時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)能增加,即機(jī)械能增加,同時(shí)電流流過(guò)線圈產(chǎn)生熱量,線圈的內(nèi)能增加,但電動(dòng)機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
[2]由題意可知,電源電壓為U=10V,電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r=2Ω,閉合開關(guān)S,滑片P移到中點(diǎn)時(shí),電動(dòng)機(jī)剛好正常工作,則此時(shí)電動(dòng)機(jī)兩端電壓為UM=6V,滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為R=10Ω,電路中滑動(dòng)變阻器和電動(dòng)機(jī)串聯(lián),由串聯(lián)電路中電源電壓等于各用電器兩端電壓之和得,滑動(dòng)變阻器兩端電壓為
由歐姆定律可知,此時(shí)電路中電流為
故此時(shí)電路中的電流為0.4A。
[3]電路為串聯(lián)電路,則電路的總電阻為
整個(gè)電路通電t=100s產(chǎn)生的內(nèi)能等于電路中電阻產(chǎn)生的熱量,由焦耳定律可得,電路產(chǎn)生的熱量為
故整個(gè)電路通電100秒產(chǎn)生的內(nèi)能為192J。
25.(2022·四川達(dá)州)如圖所示,電源電壓恒定不變,R1、R2為定值電阻,R1=10Ω,R1
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