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第14章 電流做功與電功率(5~10分)
【基礎作業(yè)】
1.(2024·菏澤模擬)標有“220V　40W”的字樣的電視機、電風扇、電熱毯和日光燈四種電器,都在額定電壓下工作相同的時間,則產(chǎn)生的熱量最多的是 (　　)
A.電熱毯 B.電風扇
C.電視機 D.日光燈
2.(2024·泉州聯(lián)考)將A、B兩個燈泡按圖甲、乙兩種方式連接,已知RA=4Ω、RB=6Ω,電源電壓相同,下列分析正確的是 (　　)
A.圖甲中A燈比B燈亮
B.圖乙中A燈比B燈亮
C.圖甲中A燈比圖乙中A燈亮
D.圖甲中的總功率比圖乙中的總功率要大
3.(2024·泉州一模)小明發(fā)現(xiàn)家里的白熾燈突然變亮,主要原因可能是白熾燈的 (　　)
A.額定電壓變大 B.實際電壓變大
C.額定功率變小 D.實際電壓變小
4.如圖所示,這是小明家安裝的電能表,下列說法中正確的是 (　　)
A.該電能表的示數(shù)為21 682 kW·h
B.用該電能表和秒表可以估測家中用電器的實際功率
C.家庭電路中正確的安裝次序是:進戶線、總開關(guān)、電能表
D.家中用電器消耗1 J電能,該電能表指示燈閃爍3 000次
5.如圖所示,這是某品牌智能體重秤的電路結(jié)構(gòu)圖,電源電壓恒定,R0為定值電阻,秤盤下方的電阻R為壓敏電阻,其阻值隨所受壓力增大而減小。體重越重時,下列判斷正確的是 (　　)
A.電流表示數(shù)越小
B.電壓表示數(shù)越小
C.電路消耗的總功率越大
D.電壓表與電流表示數(shù)的比值越大
6.如圖甲所示的電路中,電源電壓恒定。閉合開關(guān)S,移動滑片P,電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的圖像如圖乙所示。下列分析正確的是 (　　)
A.電源電壓為10 V
B.R0最大功率為1 W
C.滑片P向左移動過程中,R0兩端電壓逐漸變小
D.滑片P向右移動過程中,電壓表與電流表示數(shù)的比值變大
7.(2024·福州模擬)電阻式傳感器被廣泛應用于測力、測壓、稱重,它的核心部分是一只可變電阻,一同學用如圖甲所示電路研究某電阻式傳感器的特性,R0為定值電阻,R為電阻式傳感器,在控制其阻值從0變?yōu)?0Ω過程中,測得傳感器消耗的電功率與通過它的電流關(guān)系圖像如圖乙所示,已知電源電壓恒定不變。下列說法正確的是 (　　)
①當通過傳感器的電流為0.1A時,P1=0.6W;
②R0的阻值為15Ω;
③電源電壓為7.5V;
④電路消耗的最大功率為3.75W。
A.①③ B.②④
C.①②③ D.①②③④
8.(2024·南平月考)某旅客攜帶的筆記本電腦電池容量約為2 000mA·h,輸出電壓約12V,充滿電后,若工作時的平均電流為1.0A,可連續(xù)工作　　　h;筆記本電腦工作時會發(fā)熱。如圖所示,這是該筆記本電腦的調(diào)溫原理圖,當溫度升高到一定值時,開關(guān)　　　自動閉合,風扇啟動,加快散熱從而保護電腦。
9.(2024·南平一模)為了研究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”,小芳小組采用如圖所示的裝置,其中燒瓶內(nèi)甲的電阻小于乙的電阻。
(1)為了使實驗現(xiàn)象更明顯,小芳往甲、乙兩燒瓶裝入初溫、　　　相等的　　　(選填“煤油”或“水”)。
(2)本實驗中電阻產(chǎn)生熱量的多少是通過　　　(選填“溫度計示數(shù)”或“加熱時間”)來反映的。本實驗采用了　　　的連接方式使得通過甲、乙導體的電流相同,通電5 min后,比較燒瓶中溫度計的示數(shù),發(fā)現(xiàn)b溫度計示數(shù)升高得高,所以電流和通電時間相同時,　　　越大,電流通過導體時產(chǎn)生的熱量就越多。
10.(2024·福建二模)圖甲為便攜式可折疊電熱壺,額定電壓為220 V。電熱壺具有加熱、保溫兩擋,保溫擋的額定功率為110 W,內(nèi)部簡化電路如圖乙所示,當雙觸點開關(guān)接觸1和2時為關(guān)閉狀態(tài),接觸2和3時為保溫擋,接觸3和4時為加熱擋。R1、R2是兩個阻值不變的發(fā)熱元件,R2=48.4 Ω,現(xiàn)將電熱壺接到220 V的家庭電路中。
(1)求R1的阻值。
(2)求加熱擋的電功率。
(3)若電熱壺內(nèi)裝有0.5 kg的水,現(xiàn)用加熱擋使水從25 ℃升高到100 ℃,求水吸收的熱量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
【素養(yǎng)作業(yè)】
11.(2024·福州聯(lián)考)某科技小組設計了一個地磅,地磅內(nèi)部簡化電路如圖所示。其工作原理是車輛開上地磅會壓縮彈簧(彈簧處于彈性限度內(nèi))引起滑片P移動,當電路的電流I≥I0(I0為某一定值)時,電路中電鈴會發(fā)出警示聲(電鈴可視為一個小電阻),表明車輛超重了。圓圈處是電壓表,可反映車輛的質(zhì)量,R0為保護電阻,電源電壓不變。下列說法正確的是 (　　)
A.車輛越重,彈簧的彈性勢能越小
B.車輛越輕,電壓表的示數(shù)越小
C.車輛越重,電壓表的示數(shù)越小
D.當?shù)匕跎蠠o車輛時,電路消耗的總功率最大
12.某款電熱杯有高、中、低三擋,簡化電路如圖所示,S1、S2不能同時閉合,R1的阻值為2.5 Ω。只閉合S3時,電路中的電流為2 A。下列說法正確的是 (　　)
A.電源電壓為10 V
B.只閉合S1、S3時,電熱杯處于低溫擋
C.只閉合S3時,電熱杯工作1 min產(chǎn)生的熱量為600 J
D.加熱100 g水,水溫由25 ℃升高到35 ℃,水吸收的熱量為420 J
13.(2024·寧德一模)戶外初二物理社團的曉哲所在小組設計了如圖1所示的電路并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了圖像。小組實驗中電源電壓保持不變,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,下列說法正確的是 (　　)
A.根據(jù)圖像的信息可知,乙是電壓表V1示數(shù)變化的圖像
B.電阻R1的阻值為20 Ω
C.當滑動變阻器的滑片滑到最右端時,電路消耗的總功率最大,最大功率為1.2 W
D.當滑動變阻器的滑片滑到中點時通電1 min,電阻R1消耗的電能為54 J
14.(2024·福州聯(lián)考)小明一家外出旅游,出門前,家里的電能表的示數(shù)如圖所示。當他們旅游回來,電能表示數(shù)變?yōu)? 044.3 kW·h,則這段時間內(nèi)由于家里用電器待機而浪費的電能是　　　kW·h。小明發(fā)現(xiàn)旅游時攜帶的移動充電寶剩余電量為0。充電寶容量為20 000 mA·h,充電電壓為5 V,他關(guān)閉家中其他用電器,給充電寶充滿電,則電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過　　　r。
15.(2024·安源區(qū)二模)如圖所示,這是燈泡L和定值電阻R的U-I圖像,若將L和R并聯(lián)在電源電壓為6V的電路中,則L與R的電功率之比　　　;若將其串聯(lián)在電源電壓為9V的電路中,則L與R的阻值之比為　　　。
16.(2024·福州測評)如圖所示,在“測定小燈泡電功率”的實驗中,小燈泡額定電壓為2.5 V。
(1)圖甲中有一根導線連接錯誤,請在錯誤的導線上畫“×”,并在圖中改正(導線不許交叉)。
(2)正確連接電路后,閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮。兩電表無示數(shù)。為判斷故障,將電壓表與滑動變阻器并聯(lián),電壓表有示數(shù),則電路發(fā)生故障的原因是　　　　　　。
(3)排除故障后閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片P到某一點,電壓表示數(shù)如圖乙所示為　　　V。
(4)根據(jù)實驗記錄繪制I-U圖像如圖丙所示,根據(jù)圖像信息,計算小燈泡的額定功率是　　　W。
(5)完成上述實驗后,小敏設計了如圖丁所示的電路,測出了額定電流為I額的小燈泡的額定功率。實驗方案如下:(電源電壓不變,滑動變阻器R1的最大阻值為R1)
①按電路圖連接電路。
②閉合開關(guān)　　　,移動R1滑片,使電流表的示數(shù)為I額,燈泡正常發(fā)光。
③閉合開關(guān)　　　,保持R1滑片位置不動,移動R2滑片,使電流表的示數(shù)為I額。
④保持R2滑片位置不動,將另一個滑動變阻器滑片移到最左端,電流表的示數(shù)為I1,再將此滑動變阻器的滑片移到最右端,電流表的示數(shù)為I2。
⑤小燈泡額定功率的表達式為P額=　　　(用I額,I1、I2、R1表示)。
17.(2024·漳州預測)小明同學設計了一個測量壓力的壓力計,圖甲是其工作原理,R為壓力傳感器,當壓力作用在托盤上,R的電阻值就會隨所受壓力大小發(fā)生變化,如圖乙所示。電源電壓3 V恒定不變,托盤的質(zhì)量忽略不計。當托盤受到的壓力為0時,電壓表的示數(shù)為1.2 V。g取10 N/kg,求:
(1)電流表示數(shù);
(2)R0的阻值;
(3)當R消耗的功率最大時,水平托盤上所放物體的質(zhì)量。
【參考答案】
1.A　2.B　3.B　4.B　5.C　6.D　7.D
8.2　S1
9.(1)質(zhì)量　煤油　(2)溫度計示數(shù)　串聯(lián)　電阻
10.解:(1)由P=可得,R1的阻值:
R1===440 Ω
(2)由分析知,當雙觸點開關(guān)接觸3和4時,處于高溫擋,此時電阻R1、R2并聯(lián),則R2消耗的功率:
P2===1 000 W
加熱擋的電功率:
P加=P1+P2=110 W+1 000 W=1 110 W
(3)由Q=cmΔt知,水吸收的熱量:
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×75 ℃=1.575×105 J。
11.B　12.C　13.D
14.20　100
15.5∶4　1∶2
16.(1)如圖所示。
(2)滑動變阻器斷路　(3)2.2　(4)0.5　(5)②S1
③S2　⑤·
17.解:由電路圖可知,R和R0串聯(lián),電壓表測R0兩端的電壓,電流表測的是電路電流。
(1)當托盤受到的壓力為0時,由圖乙可知,此時R的電阻值為R'=300 Ω,電壓表的示數(shù)為1.2 V,即此時R0兩端的電壓U0=1.2 V,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可得,此時R兩端的電壓:
U'=U-U0=3 V-1.2 V=1.8 V
根據(jù)歐姆定律可得,通過R的電流:
I'===0.006 A
即為電流表的示數(shù)
(2)根據(jù)對(1)的分析和歐姆定律可得,R0的阻值:
R0===200 Ω
(3)假設電路電流為I時,R消耗的功率最大,則R消耗的功率:
PR=URI=(U-U0')I=(3 V-200 Ω×I)×I=-200 Ω×I2+3 V×I
根據(jù)數(shù)學知識可知,當電路電流I=0.007 5 A時,R消耗的功率最大,根據(jù)歐姆定律可得,此時R0兩端的電壓:
U0'=IR0=0.007 5 A×200 Ω=1.5 V
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知,此時R兩端的電壓:U″=U-U0'=3 V-1.5 V=1.5 V
根據(jù)歐姆定律可得,此時R的阻值:
R″===200 Ω
由圖乙可知,壓力為100 N,則水平托盤上所放物體的質(zhì)量:m====10 kg。

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