初中物理粤沪版九年级上册第十五章 电能与电功率15.2 认识电功率同步练习题
展开一.夯实基础
1.接在电路中的两个用电器,电功率大的( )
A.消耗的电能一定多 B.通过的电流一定大
C.电流做功一定快 D.两端的电压一定大
【答案】C
【解析】单位时间内电流做功的多少叫电功率,是表示电流做功快慢的物理量(电功率大说明做功快),其大小
由此可知选项A不知道用电时间,说法错误;从公式上看,B、D错,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.(多选)小华等几个同学在实验室中看到有两只外形相同的灯泡,铭牌标注如图所示。下面列出了他们在讨论中的几种说法,其中正确的是( )
A.两灯都正常发光时,通过它们的电流相等
B.两灯串联在电压合适的电源上时,只有一盏灯能正常发光
C.两灯并联在6V的电源上时,“6V 6W”灯消耗的功率比较大
D.两灯串联在9V的电源上时,“12V 12W”灯消耗的功率比较大
【答案】ACD
【解析】A.两灯泡正常工作时,额定电流为
两灯泡正常发光时的电流相等,故A正确;
B.当电源电压为18V时,两灯泡串联,且正常发光时,串联电压
U1+U2=12V+6V=18V
正好等于电源电压,故B错误;
C.两灯泡的电阻
两灯泡并联在6V的电源上时,灯泡的功率
故P1>P2,故C正确;
D.两灯串联在9V电源上时,流过它们的电流I相等,由P=I2R知,R越大,P越大,因为R1>R2,“12V12W”灯消耗的功率比较大,故D正确。
故选ACD。
3.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,当开关闭合时,标有“8V 8W”的小灯泡L恰好正常发光;若保持定值电阻R不变,将L换成另一只标有“8V 4W”的小灯泡,闭合开关后,小灯泡工作时消耗的实际功率( )
A.大于4W B.等于4W C.小于4W D.无法确定
【答案】A
【解析】根据公式可知,当电压相同时,电功率越大,电阻越小;所以“8V 8W”的灯泡电阻比“8V 4W”灯泡电阻小;根据串联电路电阻的分压特点可知,改接后,灯泡两端的电压变大,大于8V,所以这只灯泡消耗的功率大于4W,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4.额定电压相同的甲、乙两只白炽灯,串联后接入某电路,甲灯比乙灯亮。则下列说法中正确的是( )
A.甲灯的额定功率和实际功率都比乙灯大 B.甲灯的额定功率大,实际功率小
C.甲灯的额定功率和实际功率都比乙灯小 D.甲灯的额定功率小,实际功率大
【答案】D
【解析】(1)因为两灯泡串联,所以通过两灯泡的电流相等;因为灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,且甲灯比乙灯亮,所以甲灯泡的实际功率比乙大;所以根据P=I2R可知,甲灯泡的电阻比乙大;
(2)因为两灯泡的额定电压相等,所以根据可知,甲灯泡的额定功率比乙小,故ABC错误,D正确。
故选D。
5.标有“6V 3W”的小灯泡,通过它的电流与电压的关系如图所示。若把它与一只阻值为5Ω的电阻串联接在电压为6V的电路中,则整个电路消耗的功率为( )
A.3.2W B.2.4W C.2.1W D.3W
【答案】B
【解析】由题意可知,灯泡的额定电压为6V;从图象可知,额定电流为0.5A;灯泡的电阻为
RL=U额/I额=6V/0.5A=12Ω
电阻R=5Ω和灯泡L串联接在电压为6V的电路中,若灯泡的电阻不变,则根据欧姆定律可得,通过R的电流
I=U/R总=6V/17Ω≈0.35A
灯泡的电阻是变化的,通过灯泡的电流应大于0.35A,
从图象中可知I=0.4A,整个电路消耗的功率
P=UI=6V×0.4A=2.4W
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
6.如图是测小灯泡功率的实验电路图。小灯泡正常工作时,两电表的示数如图2所示,则下列说法中不正确的是( )
A.小灯泡的额定电压是2.4V
B.滑片P向b端滑动,则小灯泡的实际功率将变大
C.连接电路时,开关应断开,并将变阻器阻值调至最大值
D.小灯泡的额定功率为0.72W
【答案】B
【解析】A.由图2可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.3A;电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表示数是2.4V,此时小灯泡正常发光,则小灯泡的额定电压是2.4V,故A正确,A不符合题意;
B.由电路图可知,滑片P向b端滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,滑动变阻器分压变大,灯泡分压变小,由可知,灯泡的实际功率变小,故B错误,B符合题意;
C.为保护电路,连接电路时,开关应断开,并将变阻器阻值调至最大值,故C正确,C不符合题意;
D.灯泡的额定功率P=UI=2.4V×0.3A=0.72W,故D正确,D不符合题意。
故选B。
7.在如图所示的电路中,电源电压恒定,滑动变阻器R2的滑片在a、b之间滑动的过程中,电压表的最大示数为4V,电阻R1消耗的电功率变化范围是0.8-7.2W,则滑片在b端时,电流表的示数为A,R2的电功率为W。
【答案】0.4;1.6
【解析】(1)设电源电压为U,当滑片滑到a点时,滑动变阻器短路,R1消耗的功率最大;最大功率
——①
当滑片滑到b端时,滑动变阻器全部接入,此时电阻R1消耗的电功率最小,滑动变阻器两端电压是4V,电阻R1两端的电压为U1=4V,R1消耗的功率:
——②
由①②可得:U=6V,R1=5Ω。
(2)滑片在b端时,电阻R1的功率最小
滑片在b端时,电压表示数最大,此时滑动变阻器R2两端的电压最大:;
滑动变阻器R2的电功率
8.小明设计了如图甲所示的电路图,用来测定额定电压为“2.5伏”的小灯泡的电功率。各元件都完好,
电源电压保持不变。
(1)小明将各元件连接成如图乙所示的电路,请指出其中的错误:。
(2)电路调整正确后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当观察到时,表明小灯泡正常发光,并记录电流表的示数。
(3)为了进一步探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系,小明继续调节滑动变阻器的滑片,并记录数据如下表,发现第2次实验小灯泡最亮,此时小灯泡的实际电功率为瓦。
【答案】(1)电流表没有与小灯泡串联,电压表没有与小灯泡并联;(2)电压表示数为2.5V;(3)0.98
【解析】(1)经分析,电流表没有与小灯泡串联,电压表没有与小灯泡并联;
(2)电压表测灯泡电压。灯泡正常工作时,电压表示数为灯泡额定电压2.5V;
(3)P=UI=2.8V×0.35A=0.98W。
9.如图是某电热器的原理简图,它有高温、低温两挡,发热体由R1和R2两个电热丝构成,阻值分别为l10Ω、220Ω。
(1)S1闭合、S2开时,求电热器的功率;
(2)S1、S2都闭合时,求电热器的工作电流;
(3)S1、S2都闭合时,电热器是处于“高温挡”还是处于“低温挡”,通过有关计算证明你的结论。
【答案】(1)440W;(2)3A;(3)“高温挡”
【解析】(1)当S1闭合,S2断开时,只有电阻R1通电电热器的功率
(2)当S1、S2都闭合时,两电阻并连接入电路,电热器的工作电流
(3)当S1、S2都闭合时,电热器功率
由此可见P′>P,所以,当S1、S2都闭合时是高温挡。
答:(1)S1闭合、S2开时,电热器的功率为440W;
(2)S1、S2都闭合时,电热器的工作电流为3A;
(3)S1、S2都闭合时,是高温档。
10.如图所示,灯泡L1标有“4V 8W”字样,灯泡L2标有“4V?W”(?表示数字模糊不清),串联在电路中,电源电压为恒6V,当开关S闭合时,测得灯泡L2比灯泡L1亮,灯泡L2消耗的功率为4W,不计温度对灯泡阻值的影响。求:
(1)灯泡L1的电阻R1。(2)灯泡L2的电阻R2和灯泡L2的额定功率。
【答案】(1)2Ω;(2)4Ω;4W
【解析】(1)由P=U2/R可知,灯泡L1的电阻
R1=U2L1额/PL1额=(4V)2/8W =2Ω
(2)设电路电流为I,灯L1两端电压:U1=IR1=2I,灯L2两端电压
U2=U-U1=6-2I
灯L2的功率
P2=U2I=(6-2I)I=4
解得:I=1A或I=2A;
当I=1A时,
P1=I2R1=(1A)2×2Ω=2W<P2=4W
当I=2A时
P1=I2R1=(2A)2×2Ω=8W>P2=4W,
由题意可知,L2灯比灯L1亮,则电流I=1A;
U2=U-U1=6V-1A×2Ω=4V
电压等于灯泡额定电压,灯泡正常发光,灯泡L2的额定功率
P2额=U2I=4V×1A=4W
灯泡L2的电阻
R2=U2/I=4V/1A=4Ω
答:(1)灯泡L1的电阻R1为2Ω;
(2)灯泡L2的电阻R2为4Ω,灯泡L2的额定功率是4W。
二.提升训练
1.下列说法不正确的是( )
A.电功率是表示电流做功快慢的物理量
B.电流做功的过程就是电能转化成其他形式的能的过程
C.千瓦、瓦都是电功率的单位
D.消耗电能多的用电器电功率越大
【答案】D
【解析】电功率是表示电流做功快慢的物理量;电流做功的过程就是将电能转化为其他形式能的过程;电功率的单位有瓦、千瓦、毫瓦,电功率大的用电器,做功快,故ABC正确,ABC不符合题意,D错误,D符合题意。
故选:D。
2.如图所示,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,定值电阻R0为5Ω。闭合开关后,移动滑片,发现能使电流表(“0~0.6A”或“0~3A”)和电压表(“0~3V”或“0~15V”)的指针同时达到满刻度线。则R0的电功率与电流的关系图象可能是( )
【答案】C
【解析】AB.由于闭合开关后,定值电阻始终能接在电路中,且电压恒定为6V,所以电流不为0,故AB不符合题意;
CD.根据当滑动变阻器接入电路中的阻值最小(即为0Ω)时,电路中的电流最大,由公式
故D不符合题意,C符合题意。
故选C。
3.用电高峰期,会看到家里的白炽灯泡比正常发光要暗一些。这是因为,用电高峰期并联用电器增多,造成( )
A.电路中的总电阻增大 B.电路中的总电流减小
C.白炽灯泡的实际功率减小 D.白炽灯泡的额定功率减小
【答案】C
【解析】A.家庭电路是并联的,并联的用电器增多,因此总电阻变小,故A不符合题意;
B.在并联电路中I=I1+I2,因此并联的用电器增多,电路中的总电流变大,故B不符合题意;
C.在家庭电路中,输电线和家用电器之间是串联,用电高峰期,接入电路的用电器变多,干路中的电流变大,而输电导线有一定的电阻,输电导线损失的电压U损=IR,输电导线的电阻R一定,当I增大时U损增大,用电器两端的电压减小,由公式可知用电器的实际功率减小,灯泡比正常发光要暗一些,故C符合题意;
D.额定功率是用电器在额定电压工作时的功率,用电器正常工作时两端的电压为额定电压,额定电压只有一个,对应的额定功率只有一个,它不随电压的改变而改变,故D不符合题意。
故选C。
4.如果加在某定值电阻两端的电压从8V升高到10V,通过该电阻的电流变化了0.1A,则该电阻的电功率变化了( )
A.0.2W B.1.8W C.2.0W D.8.0W
【答案】B
【解析】电流的变化量
电阻电功率变化量
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
5.某同学发现在家使用电热水壶时,同房间的电灯会变暗。他的分析如图,设R为家庭电路干路的等效电阻,电源电压恒为220V,则闭合开关S后,说法不正确的是( )
A.灯两端实际电压变大 B.R两端的电压变大
C.灯两端实际电压变小 D.整个电路的总功率变大
【答案】A
【解析】当开关闭合后,根据并联电路电阻越并越小,小于任何一个分电阻可知,并联部分电阻变小,整个电路的电阻变小;根据欧姆定律可知,电路中的电流变大;根据串联电路电阻的分压特点可知,R两端的电压变大,故B正确,不符合题意;而并联部分的电压减小,即灯泡两端的电压减小,故C正确,不符合题意;A错误,符合题意;根据P=UI可知,电源电压不变时,整个电路总功率变大,故D正确,不符合题意,故BCD正确,BCD不符合题意,A不正确,A符合题意。
故选A。
6.某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。电路中电源电压保持4.5V不变,灯泡上标有“3V,1W”字样。闭合开关,将滑片P滑到某一位置时,电压表的指针指示的位置如右图所示。下列说法错误的是( )
A.灯泡的额定功率为1W B.灯泡正常发光时的电阻为9Ω
C.灯泡的实际功率为0.64W D.此时灯泡和滑动变阻器的阻值之比为8:7
【答案】C
【解析】由铭牌可知,灯泡的额定功率为1W,额定电压为3V,所以电压表的量程为0~3V,故此时电压表的示数为2.1V;灯泡的额定电流
灯泡的电阻
此时灯泡两端的电压
UL=U-U滑=4.5V-2.1V=2.4V
若灯泡的电阻不变时,此时灯泡的实际功率
因灯泡的电阻一般会随温度的升高而变大,且此时灯泡分得的电压小于额定电压,所以此时灯泡的电阻会变小,实际功率应大于0.64W;因串联电路电阻分得的电压与电阻成正比所以
故ABD正确,ABD不符合题意,C错误,C符合题意。
故选C。
7.某电阻R的阻值不变,标有“6V 6W”字样,它的电阻是Ω。将R与灯泡L、电压表(量程为0~3V)、电流表(量程为0~0.6A)和开关及合适的电源,连成如图甲所示的电路。开关S闭合后,通过灯泡L的电流随它两端电压变化的图象如图乙所示。在保证电路中各器件都安全的情况下,灯泡L消耗的最大功率为W。
【答案】6;1
【解析】(1)由P=U2/R可得,电阻R的阻值
R=U2/P=(6V)2/6W=6Ω
(2)当电压表示数为3V时,通过电阻的电流最大
I最大=U/R=3V/6Ω=0.5A
而电流表选择的量程为0~0.6A,因此电路中允许的最大电流为0.5A;
根据图乙可知,当通过灯泡的电流为0.5A时,灯泡两端电压为2V,因此在保证电路中各器件都安全的情况下,灯泡L消耗的最大功率
P最大=ULI最大=2V×0.5A=1W
8.小华同学做“测定小灯泡的电功率”实验,电源电压为3伏且保持不变,滑动变阻器标有“3A 5Ω”
的字样,所用小灯泡是测定电压为“2.2V”和“2.5V”中的一个。
①小华连接的电路如图(a)所示,图中尚有一根导线未连接,请用笔线代替导线在图中正确连接。
②闭合电键后,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在中点附近某位置时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图(b)所示,则该试验中所用小灯泡的额定功率为瓦。接着,小华又移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发出耀眼的亮光,则此时小灯泡的电功率(选填“小于”“等于”或“大于”) 额定功率,可判断他是向滑动变阻器的(选填“左”或“右”) 端移动。
【答案】(1)如下图;(2)0.35;大于;右
【解析】(1)实物连接中电流表和开关没有连接,电路处于断路状态;
(2)首先确认小灯泡选择的是哪一个,解决问题的关键在于理解“滑片在中点附近某位置时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图”。此时滑动变阻器接入电路阻值为最大阻值的一半即2.5Ω,由图可知电路中电流为0.14A,则滑动变阻器两端的电压为
U1=2.5Ω×0.14A=0.35V
根据串联电路电压的特点,小灯泡两端的电压为
U2=3V-0.35V=2.65V
因为此时小灯泡正常发光,因此这个电压就接近灯泡的额定电压,考虑到导线电阻,因此实验中选择的是标有“2.5V”字样的那个灯泡。
①小灯泡的额定功率为额定电压和额定电流的乘积,即
P=UI=2.5V×0.14A=0.35W
②移动滑片时,小灯泡发光较亮,说明实际功率变大,小灯泡两端电压增大,电路中的电流增大,总电阻减小,滑片应向电阻减小的那端移动。
9.某型号的电饭锅有两档,其原理如图所示,电阻R1=44Ω,当开关S闭合时,电饭锅处于高温档,当开关S断开时,电饭锅处于焖饭、保温档,焖饭、保温时电饭锅的功率为高温档功率的0.02倍,求:
(1)高温档的功率;
(2)焖饭、保温时电路中的电流;
(3)电阻R2的阻值。
【答案】(1) 1100W;(2)0.1A;(3)2156Ω
【解析】(1)当开关S闭合时,电路为R1的简单电路,电饭锅处于高温档,则高温档的功率
(2)当开关S断开时,R1与R2串联,电饭锅处于焖饭、保温档,由题意可知,保温档的功率
P保温=0.02P高温=0.02×1100W=22W
由P=UI可得,电路中的电流
(3)由I=U/R 可得,保温时电路中的总电阻
R=U/I=220V/0.1A=2200Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电阻R2的阻值
R2=R-R1=2200Ω-44Ω=2156Ω
答:(1)高温档的功率为1100W;
(2)焖饭、保温时电路中的电流为0.1A;
(3)电阻R2的阻值为2156Ω。
10.如图所示电路中,电源电压6V恒定,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,灯L1和L2的规格分别为“6V 1.8W”和“6V 1.2W”,滑动变阻器R的规格为“50Ω 1.5A”,不计温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)滑动变阻器的滑片P放在a端时,闭合开关S1、S2、S3后,电压表和电流表的读数是多少?
(2)若两灯中只允许一盏灯工作,且要求电路元件安全使用,在滑片移动过程中,整个电路至少消耗多少电功率?
【答案】(1)0V;0.5A;(2)0.6W
【解析】(1)由题意知L1、L2的阻值R1、R2分别为
当P放在最左端时,滑动变阻器连入电路的阻值为0,电压表被短路,示数为0;L1、L2并联,电流表测量干路电流。读数
(2)只有一盏灯接入电路时,应是L1或L2与滑动变阻器串联,电路的总功率决定于电源电压和电流(电流表的示数)。电路中的总电阻
电路中的电流等于
<0.6A<1.5A
电流表、滑动变阻器始终安全。
加在滑动变阻器两端的电压,若电压表安全,有
可以判断滑动变阻器的电阻为30Ω,则电路中的电流为
所以
答:(1)滑动变阻器的滑片P放在a端时,闭合开关S1、S2、S3后,电压表和电流表的读数分别为0V和0.5A;
(2)若两灯中只允许一盏灯工作,且要求电路元件安全使用,在滑片移动过程中,整个电路至少消耗电功率为0.6W。
实验次数
1
2
3
电压表示数/伏
2.5
2.8
2.0
电流表示数/安
0.32
0.35
0.27
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