初中科学2 电能的量度精品课后练习题

2　电能的量度

第2课时　用电器的额定功率及计算

【基础练习】

知识点　用电器的额定功率和实际功率

1.一只小灯泡标有“4V　0.5A”字样,“4V”表示　　　　　　　　　　,如果把它接在3V的电路中使用,测得通过它的电流是0.375A,则这只小灯泡的实际功率为　　　W,额定功率为　　　W。 

2.一个标有“220V　100W”的电热器,当它接入电压为230V的电路时,它的实际功率

(　　)

A.大于100W  B.等于100W

C.小于100W  D.条件不足,无法判断

3.小明按图1连接电路,闭合开关,观察到L1比L2亮。下列说法正确的是(　　)

图1

A.通过L1的电流大于L2的电流 B.L1的电阻小于L2的电阻

C.L1两端的电压大于L2两端的电压 D.如果把L1和L2的位置对调,L1会变暗

4.小李同学有一个灯泡,将该灯泡与8Ω的电阻串联,当将它们接在24V 的电源上时,灯泡恰好能正常发光,测得通过电阻的电流为1.5A。下列说法中正确的是(　　)

A.该灯泡的额定功率为12W

B.该灯泡的额定功率为18W,额定电压为12V

C.该灯泡的额定功率为20W,额定电压为12V

D.该灯泡的额定功率为36W,额定电压为24V

【能力提升】

5.甲灯泡标有“22V　2W”,乙灯泡标有“220V　100W”,忽略温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是(　　)

A.甲灯泡的功率一定小于乙灯泡的功率

B.甲灯泡消耗的电能一定小于乙灯泡消耗的电能

C.两灯泡串联在电路中,甲灯泡一定比乙灯泡亮

D.两灯泡并联在电路中,甲灯泡一定比乙灯泡亮

6.标有“6V　1.5W”的小灯泡,通过它的电流随其两端电压变化的关系如图2所示。若把这样的三只灯泡串联接在12V的电源两端,则灯泡的电阻和实际功率为(　　)

图2

A.24Ω　0.67W  B.20Ω　0.96W

C.24Ω　0.96W  D.20Ω　0.8W

7.[2019·温州] 小明按图3甲连接电路,闭合开关,灯泡L1的功率为P1。他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙所示),闭合开关后,L1、L2的功率分别为P1'、P2'(不计温度对灯泡电阻的影响,电源电压恒定)。下列关系式正确的是(　　)

图3

A.P2'>P1'>P1 B.P2'>P1>P1' C.P1>P2'>P1' D.P1>P1'>P2'

8.如图4所示电路,电源电压保持不变,灯泡L标有“6V　3W”,当开关S闭合时,灯泡L正常发光,电流表的示数为0.8A,则电阻R=　　　Ω;若电源使用过久,其实际电压只有4.8V,则此电路中该灯泡工作的实际功率为　　　　W。(不考虑温度对灯丝电阻的影响) 

图4

9.用发光二极管制成的LED灯具有发光效率高、使用寿命长等优点。如图5甲所示是一个定值电阻R和一个LED灯的电流与其两端电压关系的图像。

图5

(1)观察图像可知,电阻R的阻值为　　　　Ω。 

(2)如图乙所示,将该LED灯与电阻R串联在电路中,闭合开关S,若LED灯的电功率为0.06W,则通过R的电流为　　　　A,电路的总功率为　　　　W。 

10.[2020·广元] 如图6所示,灯泡L标有“6V　3W”字样(不考虑灯丝电阻变化),定值电阻R1=28Ω,当开关S1、S2、S3全部闭合时,灯泡正常发光,电流表示数为0.75A。求:

(1)电源电压U。

(2)定值电阻R0的大小。

(3)当S1闭合,S2、S3断开时,电路消耗的功率。

图6

11.如图7所示,灯泡L标有“8V　4W”的字样,当开关S闭合,滑片P在中点时,电压表的示数为4V,灯泡正常发光(假定灯泡的电阻不随温度变化而变化)。求:

(1)灯泡的电阻。

(2)该电路的电源电压。

(3)此电路工作时的最小总功率。

　图7

12.如图8所示电路,电源电压为18V不变,小灯泡上标有“12V”的字样,滑动变阻器的规格为“200Ω　1A”,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”,调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关,小灯泡L恰好正常发光,2s内电流通过小灯泡L做功12J。不考虑温度对灯丝电阻的影响,求:

(1)小灯泡L正常发光时的电流。

(2)滑动变阻器接入电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全。

(3)小灯泡L两端电压为何值时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率是多少。

　图8

答案

1.小灯泡的额定电压为4V　1.125　2

2.A　[解析] 由电热器的铭牌可知,电热器的额定电压是220V,额定功率是100W;由P=可得,电热器的电阻:R===484Ω,电热器接入230V电路中,它的实际电压是230V,其实际功率:P实==≈109W。

3.C　[解析] 由电路图可知,两个灯泡组成串联电路,串联电路中电流处处相等,所以通过两灯泡的电流相等;灯泡亮度由灯泡的实际功率决定,L1比L2亮,即L1的实际功率比L2的实际功率大,而两灯泡中电流相等,由P=I2R可知,L1的电阻比L2的电阻大;由U=IR知,L1两端电压比L2两端电压大。

4.B　[解析] 电阻两端的电压:UR=IR=1.5A×8Ω=12V,此时灯泡两端的电压即为其额定电压,U灯=U-UR=24V-12V=12V,灯泡的额定功率:P=U灯I=12V×1.5A=18W。

5.D　[解析] 由灯泡铭牌可知甲灯泡的额定功率小于乙灯泡的额定功率,但甲灯泡的实际功率不一定小于乙灯泡的实际功率。

由P=可知,不知道实际功率和时间,无法比较两灯泡消耗电能的多少。

由P=可得R=,两灯的电阻分别为

R甲===242Ω,

R乙===484Ω,

比较可知R甲<R乙;

串联电路电流处处相等,由P=I2R可知,两灯泡串联时,它们的实际功率P甲<P乙,则甲灯泡一定比乙灯泡暗。

两灯泡并联在电路中时,两灯泡两端的电压相同,且R甲<R乙;由P=可知,P甲>P乙,则甲灯泡一定比乙灯泡亮。

6.D　[解析] 把三只规格为“6V　1.5W”的灯泡串联接在12V的电源两端,则每只灯泡两端的电压为4V,由图像可知,此时电路中的电流为0.2A,由欧姆定律得,灯泡的电阻:R===20Ω;则灯泡的实际功率:P实=UI=4V×0.2A=0.8W。

7.C　[解析](1)甲电路中灯泡两端电压为电源电压U1,设灯泡L1、L2的电阻分别为R1、R2,灯泡L1的功率为P1=。

(2)乙电路中L1、L2两端电压U1'、U2'的和为电源电压U1,P1'=,因为U1'<U1,故P1'<P1;

串联电路中电流处处相等,由于R2>R1,

根据P=I2R知,P2'>P1'。

(3)因为P1=、P2'=、U2'<U1、R2>R1,所以P1>P2'。

综合分析:P1>P2'>P1'。

8.20　1.92

[解析] 因并联电路中各支路两端的电压相等,等于电源电压,且灯泡L正常发光,所以,电源电压U=UL=6V;由P=UI可得,通过灯泡的电流:IL===0.5A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过R的电流:IR=I-IL=0.8A-0.5A=0.3A,则R===20Ω;灯泡的电阻:RL===12Ω,电源实际电压为4.8V时,该灯泡工作的实际功率:PL'===1.92W。

9.(1)50　(2)0.02　0.08

[解析](1)由图像可知,当电压为2V时,通过R的电流为0.04A,所以R===50Ω。(2)由图甲可知,当LED灯的电功率为0.06W时,LED灯两端的电压为UL=3V,通过的电流为I'=0.02A。由图像可知,I'=0.02A时,R两端的电压为1V,所以总电压为U总=4V,则P总=U总I'=4V×0.02A=0.08W。

10.解:(1)当开关S1、S2、S3均闭合时,R1短路,灯L与R0并联,电流表测干路电流,因为灯L正常发光,则有:U源=UL=U0=6V。

(2)由P=UI得,小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流:IL===0.5A;

根据并联电路电流的规律知,通过R0的电流为I0=I-IL=0.75A-0.5A=0.25A,

由I=可得,定值电阻R0的阻值:R0===24Ω。

(3)当开关S1闭合,S2和S3断开时,灯L与R1串联,由P=可得,灯L的电阻:RL===12Ω;电路总电阻:R总=RL+R1=12Ω+28Ω=40Ω,电路消耗的功率:P===0.9W。

11.解:(1)灯泡的电阻为RL===16Ω。

(2)滑动变阻器R与灯泡L串联,灯泡L正常发光,则UL=U额=8V,根据串联电路中的电压规律可知,电源电压为U=UL+UR=8V+4V=12V。

(3)灯泡正常发光时,通过滑动变阻器的电流为IR=I额===0.5A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为R中===8Ω,则滑动变阻器的最大阻值为R=2R中=2×8Ω=16Ω。当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,电路总功率最小,I小===0.375A,P小=UI小=12V×0.375A=4.5W。

12.解:(1)根据W=UIt可得,小灯泡正常发光时的电流:IL===0.5A。

(2)小灯泡的电阻:RL===24Ω;因为电流表量程为0~0.6A,IL<0.6A,所以电路中最大电流应为0.5A,则滑动变阻器接入电路的电阻最小为 R滑小===12Ω;当电压表的示数为最大值15V时,小灯泡两端的电压最小为3V,则电路中电流最小为I小===A,R滑大===120Ω。故滑动变阻器接入电路的阻值范围为12~120Ω时才能保证电路的安全。

(3)滑动变阻器的功率:P滑=I2R滑=R滑===,分析分母可知,当RL=R滑时,分母的值最小,滑动变阻器的功率最大,此时电路中的电流:I===A,小灯泡两端的电压:UL'=IRL=A×24Ω=9V,滑动变阻器的最大功率:P滑大=U滑I=(U-UL')I=(18V-9V)×A=9V×A=3.375W。