(柳州專版)2020版中考物理奪分復(fù)習(xí) 課時(shí)訓(xùn)練17 電能 電功 電功率試題
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1、課時(shí)訓(xùn)練(十七) 電能 電功 電功率 (限時(shí):60分鐘) |基礎(chǔ)鞏固| 一、選擇題 1.從能量轉(zhuǎn)化的角度來看,下列說法錯(cuò)誤的是( ) A. 電風(fēng)扇工作時(shí)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 B.給鉛蓄電池充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C.發(fā)電機(jī)工作時(shí)主要將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D.電熱水壺工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 2.一個(gè)標(biāo)有“220 V 440 W”的電熱器,當(dāng)通過它的電流為1 A時(shí),它的實(shí)際功率 ( ) A. 等于額定功率 B.大于額定功率 C.小于額定功率 D.無法判斷 3.【2019·巴中】下列說法錯(cuò)誤的是 ( ) A. 電荷的定向移動(dòng)形成電流 B.串聯(lián)電路中電流處處相等
2、C.燈泡亮度由燈泡的實(shí)際功率決定 D.導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比 4.如圖K17-1所示是A、B兩定值電阻的U-I關(guān)系圖像,由圖像中信息可知 ( ) 圖K17-1 A. 若將A、B兩電阻串聯(lián)在某電源兩端,則B兩端的電壓大 B.若將A、B兩電阻串聯(lián)在某電源兩端,則B的實(shí)際功率大 C.若將A、B兩電阻并聯(lián)在某電源兩端,則通過A的電流大 D.若將A、B兩電阻并聯(lián)在某電源兩端,則A的實(shí)際功率小 5.【2019·長春】如圖K17-2所示,電源電壓恒定。閉合開關(guān)S1,小燈泡發(fā)光,再閉合開關(guān)S2,則 ( ) 圖K17-2 A. 小燈泡變亮 B.電流表示數(shù)變小 C.電
3、壓表示數(shù)不變 D.電路的總電阻變大 6.【2018·福建A卷】燈泡L與定值電阻R組成的電路如圖K17-3甲所示,L和R的I-U圖線分別為圖乙中的A、B,閉合開關(guān)S,L正常發(fā)光,電路的總功率為4.8 W,此時(shí)燈泡L的 ( ) 圖K17-3 A. 電壓為7 V B.電流為0.3 A C.電阻為20 Ω D.電功率為3 W 7.【2019·安順】現(xiàn)有恒定電源、開關(guān)、電流表、電壓表、燈泡、滑動(dòng)變阻器各一個(gè),其中燈泡的U-I圖像如圖K17-4所示。將這些元件用導(dǎo)線連成電路后,閉合開關(guān),滑動(dòng)變阻器的滑片從最左端向右滑動(dòng)的過程中,電壓表的示數(shù)從5 V開始逐漸減小,電流表的示數(shù)從0.3 A
4、開始逐漸增大。下列結(jié)論正確的是 ( ) 圖K17-4 A. 電源電壓為5 V B.小燈泡的最大功率為0.3 W C.滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20 Ω D.整個(gè)電路的最小功率是1.8 W 8.【2019·齊齊哈爾改編】如圖K17-5所示的電路,電源電壓恒為4.5 V,小燈泡L標(biāo)有“3 V 1.5 W”字樣(忽略燈絲電阻的變化),滑動(dòng)變阻器R規(guī)格為“30 Ω 1 A”,電流表量程選擇0~0.6 A,電壓表量程選擇0~3 V。閉合開關(guān)S,在不損壞電路元件的情況下,下列選項(xiàng)正確的是 ( ) 圖K17-5 A. 電路中最大電流為0.6 A B.電路的最大功率為2.25 W
5、 C.電壓表示數(shù)變化范圍為1~3 V D.滑動(dòng)變阻器阻值變化范圍為0~30 Ω 二、填空題 9.【2019·攀枝花】為了提倡節(jié)能環(huán)保,攀枝花市引進(jìn)大量新能源電動(dòng)公交車。為新能源電動(dòng)公交車充電的導(dǎo)線較粗是為了減小導(dǎo)線的 。若充電過程中充電電流為100 A,充電電壓為380 V,則新能源電動(dòng)公交車充電2 h消耗的電能為 kW·h。? 10.小柳在家中看電視時(shí),把遙控器一摁,電視關(guān)了,可是電視機(jī)上還有一個(gè)指示燈亮著(此時(shí),電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài))。學(xué)習(xí)了電能的知識后,她想:這時(shí)電視機(jī)是否還在消耗電能呢?如果消耗電能,具體情況又是怎樣的?于是她設(shè)計(jì)了如下方案進(jìn)行探究:全家外出旅游前,
6、讓電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài),然后拔掉其他用電器的插頭或關(guān)掉開關(guān),記下時(shí)間和家中電能表的信息如圖K17-6甲;兩天后回到家中,再記下此時(shí)的時(shí)間和電能表的信息如圖乙。 圖K17-6 (1)從該電能表的表盤參數(shù)可知,當(dāng)通過電能表的電流小于 A時(shí),電能表可以穩(wěn)定精確地工作。? (2)在小柳外出的這段時(shí)間內(nèi),她家的電視機(jī)消耗的電能是 kW·h。? (3)小柳家電視機(jī)在待機(jī)狀態(tài)下的電功率是 W。? 11.【2018·安徽】圖K17-7中R1=4 Ω,R2=6 Ω,把它們并聯(lián)在U=3 V的電路中,則R1和R2并聯(lián)后的總電阻為 Ω;通電30 s,電阻R1消耗的電能為 J。
7、? 圖K17-7 12.如圖K17-8所示的電路中,電源電壓保持不變,R1為定值電阻,R2為滑動(dòng)變阻器(a、b為其兩個(gè)端點(diǎn))。當(dāng)閉合開關(guān)S,滑片P在某一端點(diǎn)時(shí),電壓表示數(shù)為8 V,R2消耗的功率為0.8 W;當(dāng)滑片P移到另一位置時(shí),電流表示數(shù)為0.3 A,R2消耗的功率比原來增加了1 W。則滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值是 Ω,整個(gè)電路消耗的最大功率是 W。? 圖K17-8 13.【2019·柳州模擬】如圖K17-9所示的電路中,電源電壓恒定,燈L標(biāo)有“3 V 1.5 W”字樣且電阻不變,電壓表量程為0~3 V,電流表量程為0~0.6 A,滑動(dòng)變阻器Rx標(biāo)有“30 Ω 2 A
8、”。閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑片P,當(dāng)電壓表示數(shù)為2.7 V時(shí),電流表示數(shù)為0.3 A,電源電壓為 V。為保證電路安全,Rx允許接入的最小阻值為 Ω。移動(dòng)滑片P,電路總功率的最小值為 W。? 圖K17-9 三、實(shí)驗(yàn)探究題 14.【原創(chuàng)】如圖K17-10所示是小柳測定燈泡L額定功率的實(shí)物電路圖(不完整)。 圖K17-10 (1)請用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物電路圖連接完整。 (2)正確連接電路后,閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到 (選填“A”或“B”)端。? (3)該實(shí)驗(yàn)的原理是 。? 15.【2019·北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)】小明用如圖K17-11甲所示的實(shí)
9、驗(yàn)裝置測量小燈泡電阻,小燈泡的額定電壓為4.5 V。 圖K17-11 (1)連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng) 。? (2)請?jiān)趫D甲中用筆畫線代替導(dǎo)線,完成剩余部分的電路連接(要求:滑片向左移動(dòng)時(shí),燈變亮)。 (3)正確完成電路連接后,閉合開關(guān)時(shí),電流表沒有示數(shù),小燈泡不亮,電壓表示數(shù)接近電源電壓,則電路故障可能是小燈泡 ?。ㄟx填“短路”或“斷路”)。? (4)排除故障后,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使小燈泡正常發(fā)光,電流表示數(shù)如圖乙所示,此時(shí)電路中的電流為 A,小燈泡的電阻為 Ω。? (5)小明還設(shè)計(jì)了如圖K17-12所示的電路,測出了另一小燈泡的額定功率,已知滑動(dòng)
10、變阻器的最大阻值均為R0,小燈泡的額定電流為I額。請將以下實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整: 圖K17-12 ② 只閉合開關(guān)S、S1,移動(dòng)R1的滑片,使電流表示數(shù)為I額。 ②接著? 。 ? ③再將R1的滑片調(diào)至最左端,記下電流表的示數(shù)為I1;將R1的滑片調(diào)至最右端,記下
11、電流表的示數(shù)為I2。 ④寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式:P= 。?(用R0、I額、I1、I2表示) 16.【2018·龍東】在測定額定電壓為3.8 V的小燈泡(電阻大約為10 Ω)額定功率的實(shí)驗(yàn)中,小明連接了如圖K17-13甲所示的電路,其中電源電壓為6 V且保持不變。 圖K17-13 (1)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整。(要求:滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)小燈泡逐漸變亮,連線不得交叉) (2)在連接電路時(shí),若有A(“5 Ω 1 A”)、B(“10 Ω 0.5 A”)和C(“10 Ω 0.2 A”)三個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇,則應(yīng)該選擇變阻器 ?。ㄟx填“A
12、”“B”或“C”)連入電路,才能保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。? (3)在實(shí)驗(yàn)中,若電壓表示數(shù)為2 V,為了能測量小燈泡的額定功率,必須將滑動(dòng)變阻器的滑片P向 (選填“A”或“B”)端移動(dòng),當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8 V時(shí),小燈泡正常發(fā)光,此時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示,則電路中的電流是 A,小燈泡的額定功率為 W。? (4)小明根據(jù)測量小燈泡實(shí)際功率的多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出I-U圖像如圖丙所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖像不是直線,這表明通過小燈泡的電流與其兩端的電壓 (選填“成”或“不成”)正比,這是因?yàn)椤 ? (5)若把小燈泡換成一個(gè)定值電阻,還可探究 的關(guān)系。?
13、 A. 電流與電阻 B.電流與電壓 四、綜合應(yīng)用題 17.【2018·柳州】如圖K17-14所示,滑動(dòng)變阻器R2最大阻值為10 Ω,將其滑片移到b端,只閉合開關(guān)S,電流表的示數(shù)為0.3 A,小燈泡的實(shí)際功率為0.9 W;閉合開關(guān)S、S1,將滑動(dòng)變阻器滑片移到a端,小燈泡恰好正常發(fā)光,電流表示數(shù)為1 A。不考慮燈絲電阻的變化,求: (1)電源電壓。 (2)R1的阻值。 (3)小燈泡的額定功率。 圖K17-14 18.【2019·荊州】如圖K17-15所示,電源電壓恒為4.5 V,燈泡L上標(biāo)有“3 V 1.
14、5 W”字樣,滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“15 Ω 1 A”字樣,定值電阻R1的阻值為10 Ω,電流表的量程為0~3 A,電壓表的量程為0~3 V,不計(jì)溫度對燈絲電阻的影響。求: (1)燈泡正常工作時(shí)的電阻為多大。 (2)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2閉合,S3斷開時(shí),電路最小總功率為多大。 (3)當(dāng)開關(guān)S、S3閉合,S1、S2斷開時(shí),在確保電路元件安全的情況下,滑動(dòng)變阻器R2的取值范圍。 圖K17-15 |能力提升| 一、選擇題 1.【2019·柳州模擬】標(biāo)有“6 V 1.5 W”的小燈
15、泡,通過它的電流與其兩端電壓變化的關(guān)系如圖K17-16所示。若把這樣的三只燈泡串聯(lián)起來,接在12 V的電源兩端,此時(shí)燈泡的電阻和實(shí)際功率約為 ( ) 圖K17-16 A. 24 Ω 0.67 W B.20 Ω 0.96 W C.24 Ω 0.96 W D.20 Ω 0.8 W 2.把標(biāo)有“220 V 40 W”的燈泡L1和“220 V 60 W”的燈泡L2串聯(lián)接入220 V電路的兩端,下列說法正確的是( ) A. 兩燈泡的額定電壓都變小了 B.兩燈泡的額定電功率都變小了 C.燈泡L1兩端的實(shí)際電壓比L2兩端的實(shí)際電壓大 D.通過燈泡L1的實(shí)際電流比L2的實(shí)際電流大
16、 3.甲、乙兩燈分別標(biāo)有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”字樣。先將兩燈串聯(lián)后接在電壓為U的電路中,甲燈的功率為P1,再將兩燈并聯(lián)后接在同一電壓下,乙燈的功率為P2,兩次燈泡均安全,忽略溫度對燈絲電阻的影響,則P1∶P2為 ( ) A. 9∶2 B.2∶9 C.4∶9 D.1∶9 4.【2019·溫州】小明按圖K17-17甲連接電路,閉合開關(guān),燈泡L1的功率為P1。他將一個(gè)阻值大于L1的燈泡L2串聯(lián)接入電路中(如圖乙),閉合開關(guān)后,燈泡L1、L2的功率分別為P1'、P2'(不計(jì)溫度對燈泡電阻的影響,電源電壓恒定)。下列關(guān)系式正確的是 ( ) 圖K17-17 A. P2'>
17、P1'>P1 B.P2'>P1>P1' C.P1>P2'>P1' D.P1>P1'>P2' 5.【2019·內(nèi)江】如圖K17-18所示,電源電壓恒定不變,閉合開關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器的滑片P從中點(diǎn)向b端移動(dòng)一段距離,電壓表V1、V2示數(shù)的變化量分別為ΔU1、ΔU2,電流表示數(shù)的變化量為ΔI,阻值相同的定值電阻R1、R2消耗電功率的變化量分別為ΔP1、ΔP2。則下列判斷正確的是 ( ) 圖K17-18 A. ΔP1+ΔP2=ΔI2(R1+R2) B.|ΔU1|>|ΔU2| C.ΔU1ΔI+ΔU2ΔI=R1+R2 D.|ΔU1|<|ΔU2| 6.如圖K17-19所示,電源電壓為6
18、 V且保持不變,R0=30 Ω,滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20 Ω 1 A”,電流表的量程為0~0.6 A,小燈泡上標(biāo)有“3 V 1.5 W”字樣,不考慮燈絲電阻變化,并保證電路安全,則 ( ) 圖K17-19 A. 當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是4~20 Ω B.當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),電路消耗的最大功率是3.6 W C.當(dāng)S、S1、S2閉合時(shí),電路消耗的總功率最小值為2.4 W D.當(dāng)S、S1、S2閉合時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值是15 Ω 7.【2019·通遼】某建筑工地需要架設(shè)臨時(shí)供電線路,實(shí)現(xiàn)照明和電加熱功能,其簡化電路如圖K17-
19、20所示,供電處電壓U不變,從供電處到工地用長導(dǎo)線(有電阻)連接。閉合開關(guān)S1、S2時(shí),加熱器和照明燈同時(shí)工作。斷開S2后與斷開S2前相比較,下列說法正確的是 ( ) 圖K17-20 A. 照明燈亮度不變 B.照明燈亮度變暗 C.相同時(shí)間內(nèi)長導(dǎo)線上消耗的電能不變 D.相同時(shí)間內(nèi)整個(gè)供電線路消耗的電能減少 8.【2018·海南】如圖K17-21所示, A、B為兩盞白熾燈, A燈型號是“110 V 25 W”,B燈型號是“110 V 100 W”,R是一個(gè)未知電阻。若把它們接到電壓為220 V的電路上,下面四種接法中可能讓兩盞燈都正常發(fā)光的電路是 ( ) 圖K17-21
20、 9.【2019·龍東地區(qū)改編】如圖K17-22所示的電路中,電源電壓為4 V,電流表的量程為0~0.6 A,電壓表的量程為0~3 V,小燈泡標(biāo)有“2 V 1 W”字樣(燈絲的電阻不變),滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20 Ω 1 A”字樣。閉合開關(guān),在保證電路各元件安全的情況下,下列說法正確的是 ( ) 圖K17-22 A. 小燈泡的最小功率為0.36 W B.電壓表的示數(shù)變化范圍是1~3 V C.滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是4~12 Ω D.電路總功率變化范圍為1.5~2 W 二、填空題 10.【2019·銅仁】如圖K17-23所示,電路中電源電壓不變,已知R1=2R2,閉合開關(guān)
21、S,則通過R1與通過R2的電流之比I1I2= ;R1與R2的電功率之比P1P2= 。? 圖K17-23 11.充電寶具有充電和供電功能,其內(nèi)部單節(jié)鋰電芯的輸出電壓為3~5 V,如果電芯串聯(lián),則輸出電壓成倍增加;如果電芯并聯(lián),則輸出電壓不變。 (1)在保障輸出電壓3~5 V不變時(shí),為了增加充電寶儲電能量,通常將多節(jié)鋰電芯連接在一起,則其連接方式是 ?。ㄟx填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)。? (2)手機(jī)電池標(biāo)稱容量“2000 mA·h”,與手機(jī)相匹配的充電寶標(biāo)稱容量“10000 mA·h”,用充電寶給耗盡電的該手機(jī)充滿電,理論上能充電 次
22、;實(shí)際使用時(shí)能充滿的次數(shù)要小于理論的次數(shù),請寫出造成充電寶輸出能量損失的一種因素: 。? 12.【2019·綏化】圖K17-24甲是燈L和電阻R的電流隨電壓變化的圖像,將它們按圖乙所示接入電路中,只閉合開關(guān)S時(shí),燈L的實(shí)際功率為0.8 W;再閉合開關(guān)S1后,電流表的示數(shù)變化了 A。若將R與標(biāo)有“50 Ω 0.5 A”的滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后接到該電源(電源電壓恒定)上,則滑動(dòng)變阻器消耗的最大電功率是 W。? 圖K17-24 13.【2017·柳州】如圖K17-25所示,電源電壓不變。閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P處于14R時(shí),電壓表的示數(shù)為4 V,當(dāng)滑動(dòng)變阻器
23、的滑片P繼續(xù)向右滑至中點(diǎn)時(shí),電壓表示數(shù)變化了2 V,則電源電壓為 V;通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,使R0與R的電功率分別達(dá)到最大值P0、P,則P0∶P= 。? 圖K17-25 三、實(shí)驗(yàn)探究題 14.(1)在“測量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中,小明同學(xué)選取了一個(gè)標(biāo)有“2.5 V”字樣、額定功率約為1 W的小燈泡和必要的實(shí)驗(yàn)器材。 ①根據(jù)電功率P=UI,小明畫出實(shí)驗(yàn)電路圖如圖K17-26甲所示,圖中①應(yīng)接入 ,②應(yīng)接入 。(均選填“電壓表”或“電流表”)? 圖K17-26 ②連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)該 ;閉合開關(guān),移動(dòng)滑片的過程中,觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最
24、大值時(shí),小燈泡仍然不亮,且電壓表無示數(shù),其原因可能是 ?! ? ③經(jīng)檢查電路連接正確后,小明連續(xù)進(jìn)行了3次測量,并把測量的數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象填寫在下表中,其中第2次測量時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示,此時(shí)的電流為 A,小燈泡的額定功率為 W。? 序號 燈泡兩端的 電壓U/V 通過燈絲 的電流I/A 燈泡的 亮度 燈泡的電 功率P/W 1 2.00 0.44 較暗 0.88 2 2.50 正常發(fā)光 3 3.00 0.50 很亮 1.50 (2)在柳州市農(nóng)網(wǎng)改造中,小柳家從村口通過進(jìn)戶線接入220 V的家庭電路。電工師傅想測試
25、小柳的電學(xué)知識,他讓小柳用電壓表,兩個(gè)分別標(biāo)有“220 V 550 W”“220 V 1100 W”的電爐R1、R2以及開關(guān),連接成如圖K17-27所示的電路。只閉合S0時(shí),電壓表示數(shù)為220 V;只閉合S0、S1時(shí),電壓表示數(shù)為214.4 V;當(dāng)閉合S0、S2,斷開S1時(shí),電壓表的示數(shù)為210.4 V。 圖K17-27 ①上述現(xiàn)象可概括為 ,?用電器兩端的電壓越低。 ②造成用電器兩端的電壓降低的原因是 。? ③當(dāng)閉合開關(guān)S0、S2,斷開S1時(shí),整個(gè)家庭電路消耗的電功率為 W。? 15.
26、【2019·綏化】小倩同學(xué)現(xiàn)有一個(gè)標(biāo)有“3.8 V”字樣的小燈泡,她想知道小燈泡的額定功率,于是連接了如圖K17-28甲所示的實(shí)驗(yàn)電路(不完整),電源電壓恒為6 V。 圖K17-28 (1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,完成圖甲中實(shí)物電路的連接。(連線時(shí)導(dǎo)線不能交叉) (2)圖甲中,連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)處于 狀態(tài)。閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于 ?(選填“A”或“B”)端。 (3)電路連接完整后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光,但電流表有示數(shù),接下來的操作應(yīng)該是 。(填字母)? A. 更換小燈泡 B.檢查電路是否有故障 C.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,觀察小燈泡是否發(fā)光 (
27、4)實(shí)驗(yàn)時(shí),移動(dòng)滑片P到某處,電壓表示數(shù)為2.5 V。要測量小燈泡的額定功率,應(yīng)將滑片P向 ?。ㄟx填“A”或“B”)端移動(dòng)。當(dāng)電壓表示數(shù)為3.8 V時(shí),電流表的示數(shù)如圖乙所示,則小燈泡的額定功率是 W。? (5)在實(shí)驗(yàn)操作中,發(fā)現(xiàn)電流表損壞不能使用。小倩利用阻值已知的定值電阻R0,設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路,測量額定電壓為U額的另一小燈泡的額定功率。操作如下: ①閉合開關(guān)S、S1,斷開S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表的示數(shù)為 ;? ②保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變,閉合開關(guān)S、S2,斷開S1,讀出電壓表示數(shù)為U; ③小燈泡的額定功率P額= 。(用U、U額和R0表示)? 四
28、、綜合應(yīng)用題 16.【2019·柳州】如圖K17-29甲所示的電路中,電源電壓為24 V,電阻R2=20 Ω,電壓表的量程為0~15 V。閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑片P使電壓表示數(shù)為8 V。 (1)電路中的電流為多少? (2)R1消耗的電功率為多少? (3)撤去圖甲中的R1、R2,現(xiàn)有定值電阻R3=10 Ω,兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R4、R5(最大阻值分別為20 Ω和50 Ω),請將R4、R5其中之一和R3填入圖乙所示的虛線框內(nèi)。要求:閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑片P時(shí)電壓表安全工作且示數(shù)不為零,R3兩端電壓有最大的變化范圍。 ①按要求完成圖乙的電路圖; ②求R3兩端電壓的變化范圍。 圖K17-29
29、 17.【2019·濰坊】在如圖K17-30所示電路中,小燈泡L標(biāo)有“4 V 1.6 W”字樣,定值電阻R1=20 Ω,滑動(dòng)變阻器R2允許通過的最大電流為1 A,電流表A1的量程為0~0.6 A,電流表A2的量程為0~3 A,電壓表的量程為0~3 V,電源電壓和小燈泡的阻值均保持不變。只閉合開關(guān)S2時(shí),電壓表的示數(shù)為2 V;將滑動(dòng)變阻器滑片滑到最左端,閉合所有開關(guān),此時(shí)電流表A2示數(shù)為0.5 A。 (1)求電源電壓。 (2)求滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值。 (3)只閉合開關(guān)S3,在電路安全的情況下,求小燈
30、泡電功率的變化范圍。 圖K17-30 【參考答案】 基礎(chǔ)鞏固 1.B 2.C 3.D 4.D 5.C 【解析】由電路圖可知,只閉合開關(guān)S1時(shí),電路中只有小燈泡,電壓表測電源電壓,電流表測電路中的電流,當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí),燈與定值電阻并聯(lián),電流表測干路的電流,電壓表測電源電壓,由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,開關(guān)S2閉合前后,電壓表的示數(shù)不變,由于并聯(lián)后的總電阻變小,所以電流表的示數(shù)變大,由于小燈泡兩端的電壓不變,所以小燈泡消耗的功率不變,小燈泡的亮度不變,所以A、B、D錯(cuò)誤,C正確。 6.D 7.D 8.B 9.電阻 76 10.(1)20?。?)0.2?。?)4 11.2.
31、4 67.5 【解析】通過R1的電流I1=UR1=3V4Ω=0.75 A,通過R2的電流I2=UR2=3V6Ω=0.5 A,R1和R2并聯(lián)后的總電阻R=UI總=UI1+I2=3V0.75A+0.5A=2.4 Ω ,電阻R1消耗的電能W=I12R1t=(0.75 A)2×4 Ω×30 s=67.5 J。 12.80 8.1 【解析】當(dāng)閉合開關(guān)S,滑片在a端時(shí),電路為R1的簡單電路,電壓表示數(shù)為0,所以當(dāng)滑片P在某一端點(diǎn),電壓表示數(shù)不為0時(shí),滑片在b端。 由P=U2R得R2的最大阻值為R2=U22P2=(8V)20.8W=80 Ω; 滑片P在b端時(shí),I1=U2R2=8V80Ω=0.1 A
32、, 由于串聯(lián)電路的總電壓等于各分電阻兩端的電壓之和,根據(jù)歐姆定律可得: 電源電壓U=I1R1+U2=0.1 A×R1+8 V①, 當(dāng)滑片P移到另一位置時(shí),R2消耗的功率P'2=P2+1 W=0.8 W+1 W=1.8 W, 由P=UI得:R2兩端的電壓U'2=P'2I2=1.8W0.3A=6 V, 由于串聯(lián)電路的總電壓等于各分電阻兩端的電壓之和,根據(jù)歐姆定律可得: 電源電壓U=I2R1+U'2=0.3 A×R1+6 V②, 聯(lián)立①②得:R1=10 Ω,U=9 V, 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在a端時(shí),電路為R1的簡單電路,電路中的電流最大,此時(shí)整個(gè)電路消耗的功率最大,P最大=U2R1=
33、(9V)210Ω=8.1 W。 13.4.5 3 1.125 14.(1)如圖所示 (2)A?。?)P=UI 15.(1)斷開 (2)如圖所示 (3)斷路?。?)0.3 15?。?)②閉合開關(guān)S和S2,斷開開關(guān)S1,保持滑動(dòng)變阻器R1的滑片位置不變,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2的滑片,使電流表示數(shù)為I額?、躀額2×I2R0I1-I2 【解析】(5)①只閉合開關(guān)S和S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1的滑片,使電流表示數(shù)為I額。 ②接著閉合開關(guān)S和S2,斷開開關(guān)S1,保持滑動(dòng)變阻器R1的滑片位置不變,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2的滑片,使電流表示數(shù)為I額。則R2接入電路的電阻等于燈泡的電阻。 ③接著
34、將R1的滑片調(diào)至最左端,記下電流表的示數(shù)為I1,再將R1的滑片調(diào)至最右端,記下電流表的示數(shù)為I2。 根據(jù)滑片在最左端和最右端電源電壓相等得: I1R2=I2(R0+R2), 解得R2=I2R0I1-I2。 ④該燈泡額定功率的表達(dá)式:P=I額2×I2R0I1-I2。 16.(1)如圖所示 (2)B (3)A 0.4 1.52 (4)不成 燈絲電阻隨溫度的升高而增大 (5)B 【解析】(3)當(dāng)電壓表示數(shù)為2 V時(shí),應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A端滑動(dòng),減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值,減小滑動(dòng)變阻器兩端電壓,從而增大燈泡兩端電壓,使燈泡兩端電壓等于額定電壓3.8 V。由圖
35、乙可知,電流表示數(shù)為0.4 A,即電路中電流為0.4 A。小燈泡的額定功率P額=ULIL=3.8 V×0.4 A=1.52 W。 (4)I-U圖像不是直線,表明通過小燈泡的電流與其兩端電壓不成正比,這是因?yàn)闊艚z電阻隨溫度的升高而增大。 17. 解:(1)開關(guān)S閉合,滑片在b端時(shí),小燈泡與滑動(dòng)變阻器R2最大阻值串聯(lián),燈泡兩端電壓 U燈=PI=0.9W0.3A=3 V, 滑動(dòng)變阻器兩端電壓U2=IR2=0.3 A×10 Ω=3 V, 則電源電壓U=U燈+U2=3 V+3 V=6 V。 (2) 燈泡電阻RL=U燈I=3V0.3A=10 Ω,當(dāng)開關(guān)S、S1閉合,滑片在a端時(shí),燈泡L與R1并
36、聯(lián),電流表測干路電流, 此時(shí)通過燈泡的電流IL=URL=6V10Ω=0.6 A, 則R1=UI總-IL=6V1A-0.6A=15 Ω。 (3)燈泡的額定功率 P額=UIL=6 V×0.6 A=3.6 W。 18.解:(1)燈泡正常工作時(shí)的電阻 RL=U額2P額=(3V)21.5W=6 Ω。 (2)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2閉合,S3斷開時(shí),燈泡L被短路,定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2并聯(lián)。 當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2接入電路的阻值最大,為15 Ω時(shí),電路總電流最小,所以,電路總功率最小。 通過R1的電流I1=UR1=4.5V10Ω=0.45 A, 通過滑動(dòng)變阻器R2的電流I2=UR2=4.5
37、V15Ω=0.3 A, 電路最小總功率P最小=U×(I1+I2)=4.5 V×(0.45 A+0.3 A)=3.375 W。 (3)當(dāng)開關(guān)S、S3閉合,S1、S2斷開時(shí),R1斷路,燈泡L與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電壓表測滑動(dòng)變阻器R2兩端的電壓。 燈泡額定電流I額=P額U額=1.5W3V=0.5 A。 因?yàn)闊襞蓊~定電流I額=0.5 A,電流表量程為0~3 A,滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“15 Ω 1 A”字樣。所以,在確保電路元件安全的情況下,電路中最大電流為I最大=0.5 A,此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2接入電路的阻值最小。 電路最小總電阻R最小=UI最大=4.5V0.5A=9 Ω, 滑動(dòng)變阻器R2接入電
38、路的最小阻值R2最小=R最小-RL=9 Ω-6 Ω=3 Ω。 因?yàn)殡妷罕砹砍虨?~3 V,所以,在確保電路元件安全的情況下,滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大,為U2=3 V時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大, 此時(shí)電路中電流 I最小=U-U2RL=4.5V-3V6Ω=0.25 A, 滑動(dòng)變阻器R2接入電路的最大阻值 R2最大=U2I最小=3V0.25A=12 Ω。 綜上所述,滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為3~12 Ω。 能力提升 1.D 【解析】把三個(gè)燈泡串聯(lián)起來,接在12 V的電源兩端,據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知,每個(gè)燈泡兩端電壓為4 V,由題圖可知,此時(shí)通過燈泡的電流為0.2 A,則此時(shí)燈泡的電阻
39、R=UI=4V0.2A=20 Ω,燈泡的實(shí)際功率P=UI=4 V×0.2 A=0.8 W。 2.C 3.B 【解析】甲燈電阻R甲=U甲2P甲=(6V)23W=12 Ω,乙燈電阻R乙=U乙2P乙=(6V)26W=6 Ω; 串聯(lián)接入時(shí),甲燈的功率:P1=UR甲+R乙2×R甲, 并聯(lián)接入時(shí),乙燈的功率:P2=U2R乙, 則P1∶P2=UR甲+R乙2×R甲∶U2R乙=2∶9。 4.C 5.C 【解析】滑動(dòng)變阻器的滑片P從中點(diǎn)向b端移動(dòng)一段距離后,滑動(dòng)變阻器連入電路電阻變大,定值電阻分得的電壓變小,實(shí)際功率變小,則 ΔP1+ΔP2=(P1-P1后)+(P2-P2后)=(I2R1-I后2
40、R1)+(I2R2-I后2R2)=I2R1-I后2R1+I2R2-I后2R2=R1(I2-I后2)+R2(I2-I后2)=(I2-I后2)(R1+R2),A錯(cuò)誤。 由圖可知,電壓表V1測R2與R0兩端電壓之和,電壓表V2測R2兩端電壓,則ΔU1=(U-I后R1)-(U-IR1)=-(I后-I)R1=-ΔIR1,ΔU2=I后R2-IR2=ΔIR2,因定值電阻R1、R2阻值相同,所以|ΔU1|=|ΔU2|,B、D錯(cuò)誤。 由以上分析知ΔU1ΔI=R1,ΔU2ΔI=R2,故ΔU1ΔI+ΔU2ΔI=R1+R2,C正確。 6.D 7.D 【解析】設(shè)長導(dǎo)線的電阻為R0,由圖知,閉合開關(guān)S1、S2時(shí)
41、,燈泡與加熱器并聯(lián)后與R0串聯(lián),設(shè)此時(shí)燈泡兩端電壓為UL,斷開開關(guān)S2時(shí),燈泡與R0串聯(lián),設(shè)此時(shí)燈泡兩端電壓為U'L;由于并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個(gè)分電阻,所以,斷開開關(guān)S2時(shí),燈泡的電阻大于燈泡與加熱器并聯(lián)的總電阻,導(dǎo)線的電阻不變,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知,燈泡兩端的電壓變大,即U'L>UL,兩端實(shí)際電壓變大,則燈泡的實(shí)際功率變大,燈泡變亮,A、B錯(cuò)誤。斷開開關(guān)S2時(shí),整個(gè)電路的電阻變大,電源電壓不變,由歐姆定律知,電路中電流減小,導(dǎo)線的電阻不變,由公式W=I2Rt知,單位時(shí)間內(nèi)長導(dǎo)線上消耗的電能減少,C錯(cuò)誤。斷開開關(guān)S2時(shí),整個(gè)電路的電阻變大,電源電壓不變,由W=U2R·t知,單位時(shí)間
42、內(nèi)整個(gè)供電線路消耗的電能減少,D正確。 8.C 9.C 【解析】由電路圖可知,燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流,由題中數(shù)據(jù)可知,小燈泡的電阻為RL=UL2PL=(2V)21W=4 Ω,正常發(fā)光時(shí),通過燈泡的電流為IL=PLUL=1W2V=0.5 A。由題意可知,當(dāng)電壓表的示數(shù)為3 V時(shí),小燈泡兩端的電壓最小,為Umin=1 V,電路中電流最小,為Imin=UminRL=1V4Ω=0.25 A,小燈泡此時(shí)消耗的電功率最小,為Pmin=Umin2RL=(1V)24Ω=0.25 W,A錯(cuò)誤。由題意可知,電路中的最大電流為0.5 A,此時(shí)小燈泡兩端的電壓為2
43、 V,由于電源電壓為4 V,所以此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為2 V,而電壓表的最大示數(shù)為3 V,則電壓表的示數(shù)變化范圍為2~3 V,B錯(cuò)誤。由于小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),所以當(dāng)電路中的電流最大為0.5 A時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最小,此時(shí)R兩端電壓UR=U-UL=4 V-2 V=2 V,則Rmin=URIL=2V0.5A=4 Ω,當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻最大時(shí),滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為3 V,燈泡兩端的電壓為1 V,由串聯(lián)電路的電壓的特點(diǎn)可知UminUR'=RLRmax,即1V3V=4ΩRmax,解得:Rmax=12 Ω,所以滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍為4~12 Ω,C正確。由題意可知,電路
44、中的電流的變化范圍為0.25~0.5 A,由于電源電壓為4 V,則由P=UI可知,電路中總功率的變化范圍為1~2 W,D錯(cuò)誤。 10.12 12 【解析】由圖可知,定值電阻R1、R2并聯(lián),兩端電壓相等,都等于電源電壓。 通過R1電流I1=UR1=U2R2, 通過R2電流I2=UR2, 則I1I2=U2R2UR2=12; P1P2=U2R1U2R2=U22R2U2R2=12。 11.(1)并聯(lián)?。?)5
45、充電時(shí)電池發(fā)熱要消耗能量 12.0.2 0.1 【解析】由電路圖乙可知,只閉合開關(guān)S時(shí),只有燈L單獨(dú)工作,此時(shí)L的實(shí)際功率為0.8 W,由圖甲可知,當(dāng)U=2 V時(shí),通過L的電流為0.4 A時(shí),燈L的實(shí)際功率為0.8 W,由此可知,電源電壓為2 V;由圖乙可知,再閉合S1后,L與R并聯(lián),則電流表由測L中的電流變?yōu)闇y并聯(lián)電路干路中電流,即電流表示數(shù)變化量為通過R的電流,電流表的示數(shù)變化(變大)了0.2 A,由R=UI可知,R的阻值為R=UIR=2V0.2A=10 Ω。若將R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),滑動(dòng)變阻器消耗的功率為P滑=I2R滑=UR+R滑2R滑=U2R滑R2+2RR滑+R滑2=U2R滑(R滑-
46、R)2+4RR滑=U2(R滑-R)2R滑+4R,則可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值與R相等(即R滑=10 Ω)時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大,則滑動(dòng)變阻器最大電功率為P滑大=U24R=(2V)24×10Ω=0.1 W。 13.12 4∶1 【解析】由電路圖可知,閉合開關(guān)S,R0與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓, 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片處于14R時(shí),電壓表的示數(shù)為U1=4 V, 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P繼續(xù)向右滑至中點(diǎn)時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值為12R, 根據(jù)分壓原理可知,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大,此時(shí)電壓表示數(shù)應(yīng)增大,所以此時(shí)電壓表示數(shù) U2=U1+ΔU=4 V+2 V=
47、6 V, 根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律可得,滑片移動(dòng)前后電路中的電流分別為 I1=U14R+R0,I2=U12R+R0。 根據(jù)U=IR可得,電壓表示數(shù)的表達(dá)式分別為: U1=U14R+R0×14R=4 V①, U2=U12R+R0×12R=6 V②, ①②聯(lián)立解得:R=2R0,U=12 V。 當(dāng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P至最左端時(shí),電路為R0的簡單電路,R0兩端的電壓為電源電壓達(dá)到最大,R0的功率最大,則R0的最大功率為: P0=U2R0=(12V)2R0, R0與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律和歐姆定律可得,電路中的電流: I=URP+R0, 則滑動(dòng)變阻器R的電功率: P
48、=I2RP=URP+R02RP=U2(RP+R0)2RP=U2(RP-R0)2+4RPR0RP=U2(RP-R0)2RP+4R0, 由上式可知,當(dāng)RP=R0時(shí),R的電功率最大,其電功率的最大值: P=U24R0=(12V)24R0, 則P0∶P=(12V)2R0∶(12V)24R0=4∶1。 14.(1)①電流表 電壓表 ②斷開 小燈泡短路 ③0.48 1.2 (2)①電路中接入的用電器功率越大(其他答案合理即可) ②進(jìn)戶線有電阻(其他答案合理即可) ③1052 15.(1)如圖所示 (2)斷開 B (3)C (4)A 1.14 (5)①U額?、踀額(U-U
49、額)R0 16.解:(1)由題圖甲可知,R1、R2串聯(lián),電壓表測R1兩端電壓,U1=8 V,則電路中的電流為I=U2R2=U-U1R2=24V-8V20Ω=0.8 A。 (2)R1消耗的電功率P1=U1I=8 V×0.8 A=6.4 W。 (3)①如圖所示 ②由已知,圖乙有兩種接法。 方法一:用R3替換原電路中的R1,則R3兩端電壓不能超過電壓表的最大量程15 V。由串聯(lián)電路分壓原理可知,此時(shí)選擇R5替換原電路中的R2,可使R3兩端電壓比選擇R4時(shí)獲得更小的電壓。 當(dāng)R5接入最大阻值時(shí),R3兩端有最小電壓, Umin=UR3+R5R3=24V10 Ω+50 Ω×10 Ω=4
50、V,
因此R3兩端的電壓變化范圍是4 V≤U3≤15 V。
方法二:用R3替換原電路中的R2,用R4或R5替換原電路中R1,
此時(shí)電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端電壓,U大=15 V,
則R3兩端最小電壓Umin'=U-U大=24 V-15 V=9 V,
電路中最小電流Imin=Umin'R3=9V10 Ω=0.9 A,
則滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值R最大=U大Imin=15V0.9 A≈16.7 Ω 51、零,
則R3兩端電壓變化范圍為9 V≤U3<24 V。
綜上所述,應(yīng)用R3替換原電路R2,R4或R5替換原電路R1,
可得R3兩端電壓的最大變化范圍為9 V≤U3<24 V。
17.解:(1)由P=UI=U2R可得,燈泡的電阻RL=U額2P額=(4 V)21.6 W=10 Ω,
只閉合開關(guān)S2時(shí),燈泡L與電阻R1串聯(lián),電壓表測L兩端的電壓,為U1=2 V,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,電路中的電流I=U1RL=2 V10 Ω=0.2 A,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電源的電壓
U=I(RL+R1)=0.2 A×(10 Ω+20 Ω)=6 V。
( 52、2)將滑動(dòng)變阻器滑片滑到最左端,閉合所有開關(guān),電阻R1與R2最大阻值并聯(lián),電流表A2測干路電流,
此時(shí)電路的總電阻R=UI'=6 V0.5 A=12 Ω,
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,
所以有1R=1R1+1R2,即112 Ω=120 Ω+1R2,
解得:R2=30 Ω,即滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30 Ω。
(3)只閉合開關(guān)S3時(shí),燈泡L與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電流表A1測電路中的電流,電壓表測L兩端的電壓,
當(dāng)電壓表的示數(shù)UL=3 V時(shí),燈泡兩端的電壓最大,其實(shí)際功率最大,P大=UL2RL=(3 V)210 Ω=0.9 W,
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí),電路中的電流最小,L的功率最小,
此時(shí)電路中的電流
I小=URL+R2=6 V10 Ω+30 Ω=0.15 A,
則燈泡的最小功率
P小=I小2RL=(0.15 A)2×10 Ω=0.225 W,
所以,小燈泡電功率的變化范圍為0.225~0.9 W。
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