1、专题十七专题十七 电能和电功率电能和电功率 1. （2020 北部湾经济区）下列常用电器中，利用电流的热效应工作的是（ A ） A.电饭锅 B.电冰箱 C.电视机 D.电风扇 2. （2020 邵阳）甲、乙两个普通白炽灯泡铭牌上分别标着“220 V 40 W”、“110 V 40 W”字样， 正常发光相同时间，它们消耗的电能（ C ） A.甲灯的多 B.乙灯的多 C.一样多 D.不能确定 3. （2019 北部湾经济区） 如图所示， 两个透明容器中密闭着等量的空气， A、 B 两 U 形管内的液面相平， 电阻丝的电阻R1R2R3。 小明用图示装置进行实验， 探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么
2、因素有关。 下列说法正确的是（ B ） A.此实验在探究电热 Q 与电阻 R 是否有关 B.通过 R1的电流和通过 R2的电流大小相等 C.电阻 R1两端的电压和 R2两端的电压相等 D.通电后，A 管的液面将会比 B 管的液面高 4. （2020 玉林） 甲、 乙两段导体通电时间相同， 甲的电阻是乙的 5 倍， 甲、 乙产生的热量之比是 45， 则通过甲、乙两段导体的电流之比是（ A ） A.25 B.425 C.52 D.41 5. （2020 哈尔滨）如图所示，L1“3 V 3 W”、L2“3 V 1.5 W”。灯丝电阻不变，电源电压 3 V。 开关 S 闭合后，下列说法正确的是（ D
3、） A.L1和 L2的电阻之比是 21 B.L1和 L2的电流之比是 12 C.L1两端电压是 2 V D.两灯消耗的总功率是 1 W 第 5 题图 第 6 题图 6. （2020 贺州）如图所示，分别是小灯泡 L 和电阻 R 的 UI 图象，由图象可知，下列说法错误的是 （ C ） A.电阻 R 的阻值为 5 B.当 L 与 R 并联，电源电压为 1.0 V 时，则干路上的电流为 0.6 A C.当 L 与 R 串联，电流为 0.4 A 时，则电源电压为 2.0 V D.当 L 与 R 串联，电流为 0.4 A 时，则电路消耗的总功率为 1.2 W 7. （2019 贺州）如图甲所示，把标有
4、“6 V 3 W”的灯泡 L 和滑动变阻器 R 串联接入恒定电压为 9 V 的电源上，通过 L 的电流 I 与 L 两端电压 U 的关系如图乙所示，当灯泡的功率为 1.6 W 时，下列说法 正确的是（ D ） A.电流表的示数为 0.5 A B.灯泡 L 的电阻为 12 C.1 min 内电路产生的热量为 270 J D.滑动变阻器接入电路中的电阻为 12.5 8. （2020 河池）“赛龙舟”是端午节里的传统节目。小浩自制了一个卡通龙舟，用亮度可调节的红、 绿灯做它的眼睛。他用规格为“12 V 6 W”的红灯、“12 V 12 W”的绿灯及“24 2 A”的滑动变阻 器等元件，设计了如图所示
5、电路。当闭合开关 S1、S2、S，且滑动变阻器的滑片 P 移至 R 的最右端时，两 灯都正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。下列说法正确的是（ C ） A.电源电压为 24 V B.该电路最大工作电流是 2 A C.该电路最小电功率是 3 W D.该电路最大电功率与最小电功率之比为 92 9. （2020 梧州）如图所示的电路中，a、b 是电表（电压表或电流表） ，闭合开关 S，标有“3 V 3 W” 的灯泡 L1正常发光，标有“6 V 6 W”的灯泡 L2发光较暗。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法 正确的是（ D ） A.电表 a 为电压表，且示数为 3 V B.电表 b 为
6、电流表，且示数为 1 A C.电路的总功率为 6 W D.在 1 min 内电路消耗的电能为 270 J 10. （2017 昆明）某型号电吹风，电动机和电热丝串联。电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热， 得到热风，电动机线圈电阻为 R1，电热丝电阻为 R2。将电吹风接入电压为 U 的电源后，通过的电流为 I， 消耗的电功率为 P，同学们得到了四个关系式。下列选项中，关系式均正确的是（ D ） UIP PI2（R1R2） UIP PI2（R1R2） A. B. C. D. 11. （2020 贵港）利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两烧瓶中煤油质量 相等，电阻丝 R甲R乙
7、。实验中通过比较甲、乙烧瓶中温度计示数升高的快慢，可探究电流产生的热量与 电阻 有关；移动滑动变阻器的滑片，观察 相同 （选填“相同”或“不同”）烧瓶内的温度计示数升 高的快慢，可探究电流产生的热量与电流有关。 12. （2020 贺州）现有两个定值电阻 R1和 R2，分别标有“10 V 0.5 A”和“5 V 1 A”的字样，现 将它们串联接在同一电路中，则电路两端允许接入的最大电压是 12.5 V，当它们工作时间相同时，电阻 R1和 R2上产生的热量之比 Q1Q2 41 。 13. （2020 贺州）如图所示是小明家中的电能表，表盘上标有“3 000 r/（kW h）”的字样，月初示 数如
8、图甲所示，月末示数如图乙所示，则小明家这个月消耗电能为 50 度。如果关闭小明家里其他用电 器，单独让电饭锅工作 15 min，电能表的转盘转过 600 转，则该电饭锅的功率是 800 W。 14. （2019 河池）如图所示的电路，灯泡 L 上标有“6 V 3 W”字样，电源电压和灯泡电阻都保持 不变， 闭合开关 S，灯正常发光； 当滑片 P 向左移动时，电压表的示数将 不变 （选填“变大”“”“不 变”或“变小”） ；若滑片 P 移到某一位置时，电流表的示数为 0.6 A，则通电 10 min 变阻器 R 产生的热量 是 2.16103 J。 15. （2017 玉林、崇左）如图所示，电源
9、电压保持不变，如果闭合开关 S 后，滑动变阻器的滑片 P 从 a 端移至距离 b端1 4ab 处的过程中， ， 电流表示数的变化范围是 0.2 A0.6 A， 电压表示数的变化范围是 1.0 V 3.0 V，那么 R0的阻值是 2.16103 ，该电路消耗的总功率的变化范围是 1.8 W5.4 W 。 16. （2020 贵港）如图所示的电路中，电源电压恒为 9 V，定值电阻 R0为 50 ，滑动变阻器的最大值 为 100 。若开关 S、S1、S2都闭合，当滑片 P 在中点时，电流表示数为 0.36 A。当开关 S 闭合， S1、S2都断开，滑动变阻器接入电路的阻值为 20 时，电流表的示数为
10、 0.3 A，则小灯泡消耗的功率是 0.9 W。 17. （2020 贺州）如图所示，在探究“测量小灯泡额定功率”的实验中，现有器材：额定电压为 3.8 V 的小灯泡（电阻约为 12 ）1 个，12 V 电源 1 个，电流表、电压表、开关各 1 个，规格分别为 A.“10 1 A”、B.“20 1 A”、C.“50 1 A”的滑动变阻器各 1 个，导线若干。 甲 乙 丙 （1）为了完成该实验，应选用滑动变阻器 C （选填“A”“”“B”或“C”） 。 （2）请用笔画线代替导线，将图甲中实物电路连接完整（导线不得交叉） 。 答案图答案图 （3）正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片 P 应置
11、于 A （选填“A”或“B”）端。 （4）闭合开关后，无论怎样移动滑片 P，发现小灯泡均不亮，电流表无示数，电压表有示数，则该电 路故障可能是 小灯泡断路 （选填“小灯泡断路”“”“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”） 。 （5）排除故障后，继续实验，滑片 P 移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为测量小灯泡的额定 功率，应将滑片 P 向 B （选填“A”或“B”）端移动，直至电压表的示数为 3.8 V，此时电流表示数如 图丙所示，则小灯泡的额定功率是 1.14 W。 （6）测量结束后，应先断开开关，然后拆除 电源 两端上的导线，再拆除其他导线。 （7）以下不能用该实验装置完成的实验是（ C
12、 ） A.探究串联电路中的电流规律 B.探究串联电路中的电压规律 C.探究电流与电压的关系 D.测量小灯泡的电阻 18. （2020 北部湾经济区）在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压保持不变，待测小灯泡的额 定电压为 2.5 V。 （1）为了比较精确的测量小灯泡的电功率，电压表的量程应选 0 3 V。 （2） 实验时， 无论怎样移动滑动变阻器的滑片， 小灯泡都不亮， 电压表有示数， 电流表示数几乎为零， 则故障可能是 灯泡与灯座 （选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良。 （3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数是 2.5 V，电流表示数如图 1 所示，则小灯泡 的额定
13、功率是 1.25 W。 （4）测量结束后，应先 断开开关 ，再拆除导线，最后整理好器材。 （5）某实验小组在处理实验数据时，采用描点法，在坐标纸上作出了如图 2 所示的 IU 图象，请指 出作图过程中存在的错误或不足之处是_图线不应画成直线(或横坐标的标度取值不恰当)_。 （6）某实验小组设计了如图 3 所示的电路 （还缺一根导线连接才完整） ，可以测量小灯泡的额定功率， 其中 R 为定值电阻。请写出本实验主要测量步骤及所测物理量： 电路连接完整后，开关 S2断开，S1、S3闭合，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为 U额。 保持滑动变阻器的滑片不动 ，开关 S3断开，S1、S2闭合，记录电压表
14、的示数 U2。 小灯泡额定功率的表达式 P额 U额（U2U额） R 。 （用 R、U额、U2表示） 19. （2020 百色）如图所示的电路，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为标有“100 2 A”的变阻 器， 电压表量程为 015 V， 电流表量程为 03 A。 在保证电路安全的前提下， 闭合开关， 移动变阻器滑片， 当电压表的示数为 4 V 时， 电流表的示数为 0.8 A； 当电压表的示数为 10 V 时， 变阻器消耗的电功率为 5 W。 求： （1）当电压表的示数为 4 V 时，变阻器接入电路的阻值； （2）电源电压和电阻 R1阻值； （3）电阻 R1消耗最小功率。 解：(1)变阻器
15、接入电路的阻值 R2U2 I1 4 V 0.8 A5 (2)设电源电压为 U，当电压表示数为 4 V 时，有 UI1R14，即 U0.8R14 当电压表示数为 10 V 时，通过变阻器的电流 I2P 滑 U2 5 W 10 V0.5 A UI2R110，即 U0.5R110 联立，可得 U20 V，R120 (3)当电压表的示数为 15 V 时滑动变阻器接入的电阻最大，此时电阻 R1消耗的电功率最小，此时滑动 变阻器接入的阻值 R2大 U2大 UU2大R1 15 V 20 V15 V 20 60 100 R1两端的电压 U1UU2大20 V15 V5 V 电阻 R1消耗的最小功率 P小U 2
16、1 R1 ()5 V 2 20 1.25 W 20. （2020 贺州）如图所示，电源电压保持不变，定值电阻 R010 ，小灯泡 L 上标有“6 V 1 W” 字样，当开关 S1闭合 S2断开，滑动变阻器 R 的滑片 P 移到最右端时，电压表示数为 4 V，电流表示数为 0.2 A.求： （1）小灯泡 L 正常发光时的电阻； （2）滑动变阻器 R 的最大电阻值和电源电压； （3）当开关 S1断开 S2闭合，滑动变阻器的滑片 P 移到中点时，电流表示数为 0.15 A，求小灯泡 L 消 耗的功率。 解：(1)小灯泡 L 正常发光时的电流为：I额P 额 U额 1 W 6 V 1 6 A 小灯泡 L
17、 正常发光时的电阻为：RLU 额 I额 6 V 1 6 A 36 或小灯泡 L 正常发光时的电阻为：RLU 2 额 P额 （6 V）2 1 W 36 (2)当开关 S1闭合 S2断开，滑动变阻器的滑片 P 移到最右端时，小灯泡 L 断路，R0与 R 串联 I0I1 0.2 A 滑动变阻器 R 的最大阻值为：RU1 I1 4 V 0.2 A20 R0两端的电压为：U0I0R00.2 A10 2 V 电源电压为：UU0U12 V4 V6 V (3)当开关 S1断开 S2闭合， 滑动变阻器的滑片 P 移到中点时， R0断路， 小灯泡 L 与 R 串联 ILI20.15 A 滑动变阻器 R 两端的电压
18、为：U2I2 R 20.15 A 20 2 1.5 V 小灯泡 L 两端的电压为：ULUU26 V1.5 V4.5 V 小灯泡 L 消耗的电功率为：PLULIL4.5 V0.15 A0.675 W 21. （2020 梧州）如图所示，电源电压为 6 V，电流表的量程为 00.6 A，电压表的量程为 015 V， R1为 12 ，滑动变阻器 R2的规格为“200 1 A”。问： （1）闭合开关 S1，断开开关 S2、S3，电流表示数为多少？ （2）闭合开关 S1、S2和 S3，在电路安全情况下，滑动变阻器 R2连入电路的最小电阻阻值为多少？ （3）若把电压为 6 V 的电源换成电压值更大的电源后
19、，闭合开关 S3，断开开关 S1、S2，调节滑动变阻 器 R2， 发现电流表的示数从 0.1 A 变为 0.4 A， 电压表示数改变了 9 V， 则定值电阻 R3的电功率改变了多少？ 解：(1)S1闭合、S2、S3断开时，只有 R1接入电路，电流表的示数 I1 U R1 6 V 12 0.5 A (2)闭合 S1、S2、S3时，R3短路，R1和 R2并联，此时电路中的最大电流为 0.6 A 通过 R2的最大电流 I2大II10.6 A0.5 A0.1 A R2连入电路的最小阻值为 R2小 U I2大 6 V 0.1 A60 (3)S1断开，S2闭合时，R2和 R3串联，当电流表的示数为 0.1
20、 A 时，电压表的示数为 U1U0.1R3 当电流表的示数为 0.4 A 时，电压表的示数为 U2U0.4R3 则 U1U29 V，即 U0.1R3(U0.4R3)9 V， 解得 R330 定值电阻 R3的电功率的变化量为 PI22R3I21R3(0.4 A)230 (0.1 A)230 4.5 W 22. （2020 北部湾经济区）某实验小组利用电源、电流表、电压表、滑动变阻器 R、开关及导线若干 测量定值电阻 Rx阻值，所有元件均完好。按右图连接电路（其中电压表未画出） ，进行实验，闭合开关后， 将变阻器滑片从一端移动到另一端的过程中，发现电流表示数的变化范围为 0.24 A1.2 A，电
21、压表示数相 应的变化范围为 6.0 V0 V。求： （1）当 R 接入电路为最大阻值时，若通电 10 s 时间，R 消耗的电能； （2）Rx的阻值； （3）若将 Rx与 R 并联在原电源两端时，电路消耗的最小电功率。 解： (1)由题意可知电压表与滑动变阻器并联， 当滑动变阻器的滑片在最右端时， 连入电路的阻值最大， 此时滑动变阻器两端的电压为 U16 V，电路中的电流为 I10.24 A R 消耗的电能 WU1I1t6 V0.24 A10 s14.4 J (2)设电源电压为 U，当滑动变阻器的滑片在最右端时，有 U0.24Rx6 当滑动变阻器的滑片在最左端时，有 U1.2Rx 联立，可得 U
22、7.5 V，Rx6.25 (3)将 R 与 Rx并联时，由 PU 2 R可知， ，电路中的总电阻最大时，电路的总功率最小 滑动变阻器的最大阻值为 R大U1 I1 6 V 0.24 A25 电路消耗的最小功率为 P小U 2 R大 U2 Rx ()7.5 V 2 25 ( )7.5 V 2 6.25 11.25 W 23. （2020 贵港）如图甲所示电路，电源电压不变，小灯泡 L 上标有“3.6 V 0.3 A”字样，其 I- U 图 象如图乙所示。当闭合 S1、断开 S2，滑片移到某点 a 时，R0两端电压为 10 V，电流表示数为 Ia，变阻器消 耗的功率为 Pa；当闭合 S2、断开 S1，
23、滑片移到某点 b 时，小灯泡正常发光，电流表示数为 Ib，变阻器消耗 的功率为 Pb。已知 PaPb2527，IaIb53。求： ,甲) ,乙) （1）小灯泡正常发光时的电阻是多少？ （2）当闭合 S2、断开 S1，移动滑片使电流表示数为 0.1 A，通电 1 min 电流通过小灯泡所做的功是多 少？ （3）电源电压是多少？ 解：(1)RLUL IL 3.6 V 0.3 A12 (2)当电流表的示数为 0.1 A 时，由图乙可知此时小灯泡两端的电压为 0.6 V，通电 1 min 电流通过小灯 泡所做的功为 WULILt0.6 V0.1 A60 s3.6 J (3)当闭合 S1、断开 S2，滑
24、片移到某点 a 时，R0与 R 串联，变阻器消耗的功率 Pa(UU0)Ia 当闭合 S2、断开 S1，滑片移到某点 b 时，L 与 R 串联，变阻器消耗的功率 Pb(UUL)Ib 因为 PaPb2527，IaIb53 所以Pa Pb ()UU0Ia ()UULIb U10 V U3.6 V 5 3 25 27 解得 U18 V 24. （2020 河池）某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工 作状态。热水器内装有 40 kg 的水，慢加热额定功率为 1 210 W，保温额定功率为 605 W，R1、R2均为加热 电阻（温度对电阻的影响忽略不计） 。水的比热容
25、c4.2103 J/（kg ） 求： （1）热水器把水从 20 加热到 70 时，水吸收的热量是多少 J？ （2） 开关 S1闭合， S2接 b 点时， 电热水器处于慢加热工作状态，电阻 R1的阻 值是多少 ？ （3） 电热水器在快加热工作状态下正常工作， 要产生 2.42106 J的热量，需要 多少 s？ 解：(1)Q吸cmt4.2103 J/(kg )40 kg(70 20 )8.4106 J (2)开关 S1闭合、 S2接 b 时， 只有 R1接入电路， 电热水器处于慢加热工作状态 R1U 2 P慢 ()220 V 2 1210 W40 (3)根据 PU 2 R可知， ，电路的总电阻最大
26、时，电热水器处于保温状态；总电阻最小时，处于快加热工作 状态 当 S1断开、S2接 b 时，R1与 R2串联，电路总电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温工作状态 此时电路的总电阻 R保U 2 P保 ()220 V 2 605 W 80 R2R保R180 40 40 当 S1闭合、S2接 a 时，R1与 R2并联，电路总电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热工作状态 此时电路的总电阻 R快 R1R2 R1R2 40 40 40 40 20 快加热工作状态下的功率：P快U 2 R快 ()220 V 2 20 2 420 W 需要的时间 tW P快 2.42106 J 2 420 W 1 000 s