第十六章 电流做功与电功率
第二节 电流做功的快慢
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知识点一 电功率
1. 小灯泡L 的额定电压为 3 V,它的I-U 图像如图甲 所示 . 把小灯泡接入如图乙所示的电路中,先将 滑动变阻器的滑片P 移至B 端,闭合开关 S,电压 表示数为 1.5 V;再将滑片P 向左移动直到电压 表示数为 3 V. 已知电源电压恒定,滑动变阻器的 铭牌标有“10 Ω 2 A”. 下列说法 中错误 的是 ( )
A. 电源电压为4.5 V
B. 小灯泡的额定功率为 1.5 W
C. 小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电功率 为 1.25 W
D. 小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻 值为 3 Ω
2.有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲所 示 . 电源电压为 24 V,灯泡L 的额定电压为 24 V, 通过灯泡L 的电流跟其两端电压的关系如图乙所 示 . 当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为 Ω. 调节滑动变 阻器 R,使灯泡 的 实 际 功率为
3.6 W 时,灯泡两端的电压是 V,滑动变 阻器R 连入电路的阻值是 Ω.
3.如图所示,电源电压为 9 V保持不变,S1 始终保持 闭合状态 . 当断开 S2 时, 电压表示数为 5.4 V, 电 流表示数为 0.6 A,则 R1= Ω ; 闭合 S2 时 电路总功率为 W.
知识点二 额定功率和实际功率
4. 小夏将n 个“3 V 0.3 W”的小灯泡,按照甲、乙两 种连接方式分别接入电压为 U 的电路中(如图 2 所示),通过分别调节滑动变阻器R1 和R2,使所有 灯泡均正常发光 . 则甲、乙两电路中的总电流与 总功率的关系正确的是( )
A.I 甲=I 乙
B.I 甲=I 乙
C.P 甲=nP 乙
D.P 甲=n2P 乙
5.为方便黑夜开灯,家中可安装一种带有指示灯的 开关,如图(a)所示 .这种开关是由一个指示灯和 一个开关 S 构成 . 将该开关和照明灯连入电路, 如图 (b)所示 . 当开关 S 断开时,照明灯不发光、 指示灯发光 ;当开关 S 闭合时,电路中的照明灯正 常发光、指示灯不发光 .请根据以上工作特点,对 有关电路元件进行判断,下列正确的是( )
A.灯L1 的电阻比L2 大
B. 图(b)电路中的灯L1 是照明灯
C. 照明灯的额定电压小于指示灯的额定电压 D. 当开关S 断开时,照明灯中没有电流通过
6.在“怎样使两个灯泡都亮起来”的活动中,小明采 用如图所示的方法连接,结果两个灯泡都亮了 . 这时,两灯的连接方式是 . 若电源电压
为 3 V,灯泡的规格均为“2.2 V 0.22 A”,则每 个灯泡的电阻是 Ω,每个灯泡的实际功
率是 W.
7.如图所示,小灯泡 L1 与 L2 均标有“1.5 V 0.3 A” 字样,AB 两端 的 电压 U=1.5 V,通过 L2 的 电流 为 A. 闭合开关 S,两只小灯泡消耗的总电功 率为 W.
综合点 关于电功率的分析与计算
8.如图(a)所示电路,电源电压保持不变 . 闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片P 从a 端滑到 b 端的过程 中,R1、R2 的 U-I 关系图像如图(b)所示 . 则下列判 断正确的是( )
(a) (b)
①图线甲是电阻R1 的“U-I”关系图像
②电源电压为 12 V
③电阻R1 的最小电功率为 2.7 W
④滑动变阻器R2 的最大阻值为 30 Ω A. 只有①③正确
B. 只有①④正确 C. 只有②④正确 D. 只有②③正确
9.标有“6 V 4.8 W”的小灯泡 L 和标有“6 V 3.6 W”的小型电加热器R,它们电流与电压变化的关 系如图甲所示 . 现将它们连入如图乙所示电路 中,闭合开关 S,其中一用电器正常工作,下列说 法中正确的是( )
A.灯泡的电阻与电压和电流有关
B. 电源电压为 10.5 V
C. 如果电源电压减小 5 V 时,电压表与电流表示 数的比值变小
D. 如果电源电压减小 5 V 时,通过灯泡的电流为 0.3 A
10.如图所示, 电源电压恒为 12 V,L1 上标有“3 V
3 W”字样,当闭合 S1,将 S2 拨至a 处,滑动变阻器 的滑片移至中点处,L1 正常发光,电路的总功率 为P1 ;将滑片移至最右端,S2 拨至 b 时,L2 恰好正 常发光,此时电流表的示数为 0.5 A, 电路的总 功率为P2,忽略温度对灯丝电阻的影响,下列说 法正确的是( )
A.滑动变阻器的最大电阻为9 Ω
B.P1 ∶P2= 1 ∶2
C.L2 的额定功率为 1.5 W
D.L2 正常发光时的电阻为 3 Ω
11.如图所示, 电源电压不变,R1 是光敏电阻,其阻 值大小随光照强度的增强而减小 . 闭合开关 S 后,当光照强度增大时( )
A.通过R2 的电流变大 B. 电路总电阻变大
C.RI 消耗的功率变小
D. 要保持电流表示数不变,应将R2 的滑片P 向 右移
12.如图所示, 电源电压保持不变,小灯泡 L 标有“6 V 3.6 W”字样,R 为定值电阻,闭合开关 S1,断 开 S2,小灯泡正常发光,小灯泡的电阻为 Ω ;若再闭合 S2,发现电流表示数变化了 0.4 A,则R 的阻值为 Ω.
13.一个标有“220 V 1 100 W”的电炉,正常工作 时电阻丝的电阻为 Ω ;当其两端电压 为 110 V 时,该 电炉 的实 际功率为 W. (不计温度对电阻的影响)
14.灯泡 L1、L2 标有“6 V 3.6 W”字样,灯泡 L3、L4 标 有“6 V 6 W”字样 ;把四个灯泡按如图所示连 入电路中都发光,那么最亮的灯泡是 , 最暗的灯泡是 .
15.如图所示,电源电压 10 V恒定不变,R0 =50 Ω, 滑动变阻器R 阻值变化范围 0~20 Ω,小灯泡 L 的阻值为 10 Ω.
(1)只闭合开关 时,L 与R 串联,当滑片 P 在中点时,电路中电流是 A.
(2)闭合开关 S、S1、S2 时, 电路消耗的最小功率 是 W.
16. 同学们通过实验探究“电功率跟 电流、电压 的 关系”.
(1) 小 灯 泡 电 功 率 的 大 小 可 通 过 判断;
(2)一 位 同 学 用 干 电 池 做 电 源 , 把 L1“2.5 V 0.3 A”和 L2“3.8 V 0.3 A”两只灯泡连成如图 甲 所 示 电 路 , 闭 合 开 关 进 行 实 验 , 收 集 数 据 如表 :
发光情况 电压 U/V
L1 暗 1.8
L2 亮 2.7
分析现象及数据得出结论 : ;
(3)这位同学又利用原有器材基础上继续探究, 连接方式如图乙所示,闭合开关 S,看到小灯泡 L1 一闪即灭,经检查发现灯丝断了,请你分析原 因 ,说出改进方法 .
17.在“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关 ”时,同 学们提出了如下猜想 :
甲 :电功率跟电流有关,电流越高,电功率越大 . 乙 :电功率跟电压有关,电压越大,电功率越大 .
(1)小明同学就猜想甲进行了如下探究 :
A.按照如图所示连好电路 ;
B. 更换不同规格的灯泡,移动滑动变阻器R 的 滑片,分别记下电流表的读数和灯泡的亮度 . 实 验结果如下 :
实验次数 所用灯泡 电 流 表 读 数 灯泡亮度
1 灯泡 1 0.1 A 很暗
2 灯泡 2 0.2 A 较暗
3 灯泡 3 0.3 A 较亮
4 灯泡 4 0.4 A 很亮
C. 小明由此得出 : 电功率跟电流有关, 电流越 高,电功率越大 .
请你对小明的实验过程进行评估,他的实验有 什么不合理之处 应如何改进
不合理之处 :
.
改进方法 :
.
(2)现有如下器材:不同规格的灯泡 2 个、电源 1 个、开关 1 个、电压表 2 只、导线若干,请你设计 一个实验电路来验证猜想乙,并把电路图画在 方框内 .
18.在图甲所示的电路中,电源电压为 9 V且保持不 变, 电阻R1 的阻值为 20 Ω,滑动变阻器R2 上标 有“40 Ω 1 A”字样,闭合开关 S,当滑动变阻 器R2 的滑片 P 移到某位置时,R1 两端的电压为
8 V.
(1)电流表的示数I1 为多少
(2)电阻R1 的电功率P1 为多少
(3)现把一个表盘如图乙所示的电压表接入电 路中,要求在移动滑动变阻器滑片P 的过程中电 压表指针偏转角度变化最大 .
①为了满足要求, 电压表应接入A、B、C、D 中的 哪两 点 电压表选用哪一挡量程 (不用写 出 原因)
②求出滑动变阻器接入电路的阻值范围 .
19.如图所示,虚线框内有两个阻值相同的定值电 阻和一个开关 S1. 当开关 S1 闭合时,电流表的示 数增加0.2 A,电路的总功率增加 1.6 W.请画出 两种可能的连接电路图,并分别计算电源电压 和定值电阻的阻值 .
20. 电吹风是现代家庭常用的电器,如图(a)所示的 是小华家中使用的电吹风 .使用过程中,她发现 电吹风既可以吹热风,又可以吹冷风 .根据这个 现象她断定:在电吹风中有带有风扇的电动机 和可以发热的电热丝 . 根据电吹风能够单独输 出冷风的现象,她认为电动机和电热丝是并联 的 . 如图 (b)甲、乙所示的是她根据现象分析画 出的两个电路图 .
(a)(b)
(1)你认为上述两个 电路,哪一个更符合实 际 情况 .
(2)小华查看说明书得知,该型号电吹风吹热风 时的功率为 460 W,吹冷风时的功率为 20 W,求 电吹风正常工作且吹热风时,电热丝的功率、电 阻及 1 min 内电流通过电热丝所产生的热量 .
21. 小理对家里的电磁炉进行研究, 电磁炉的功率 调节范围是 120 W~2 200 W.
(1)小理用电磁炉将质量为 2 kg 的水从 20 ℃加 热到 100 ℃,消耗了 0.22 kW·h 的电能 . 水吸收 的热量是多少 这时电磁炉的效率是多少
(2)小理用电磁炉煮粥 . 先用大火将水开,后用 小火煮 .这段时间电功率随时间变化如图所示, 问第 8 min 通过电磁炉的电流是多少 [已知水 的 比热容是 4.2 × 103 J/(kg·℃ ),家庭 电路 的 电压为 220 V]
第十六章 电流做功与电功率
第二节 电流做功的快慢 答案与点拨
1.C(点拨 :当滑动变阻器的滑片P 移至B 端时,滑动 变阻器的最大阻值和灯泡串联,由图像可知,当电 压表示数为 1.5 V 时,电路中的电流 I=0.3 A,滑 动变阻器两端的电压为 U滑=IR滑=0.3 A× 10 Ω= 3 V, 电源的电压为 U=UL+U滑 =1.5 V+3 V=4.5 V, 故A 正确 ;灯泡两端的电压为 3 V 时,电路中的电 流 I'=0.5 A,灯 泡 的额 定 功 率 为 PL额 =UL额 I'=3 V×0.5 A=1.5 W,故B 正确 ;此时滑动变阻器两端 的电压为 U'滑 =U-UL额=4.5 V-3 V=1.5 V,滑动变
阻器接入电路中的电阻为 R'滑=U'滑 = 1.5V=3 Ω
故D正确 ;滑动变阻器消耗的电功率为P'滑=U'滑 I' =1.5 V×0.5 A=0.75 W,故C不正确 .)
2.60 12 40(点拨:灯泡正常发光时,灯泡两端的 电压为 24 V,通过灯泡的电流为 0.4 A,灯泡的电
阻为 RL=UL = 24 V =60 Ω. 当灯泡的实际功率为
3.6 W 时,即 P=UI=3.6 W,从图中可以看出,加在 灯泡两端的电压 U=12 V,通过灯泡的电流为 0.3 A,由于电源电压为 24 V,那么滑动变阻器两端的 电压U滑=U-U灯=24 V-12 V=12 V,则滑动变阻器连
入电路的电阻R滑=UI滑 ==40 Ω.)
3.6 9[点拨:断开 S2 时,两电阻串联,R2 两端的电压
为 5.4 V, 电流表示数为 0.6 A,R2== =9 Ω, 电路总电阻 R总 == =15 Ω,R1=R总-R2=
15 Ω-9 Ω=6 Ω. 闭合S2 时,电阻R1短路,只有R2
连入电路,此时电路中的总功率为 P===
9 W.]
4.C(点拨:电路所用小灯泡的规格都相同,且小灯泡 在两个电路中都正常发光 . 小灯泡的额定电流为
I===0.1 A,则甲电路中的总电流为 I 甲 =
n×0.1 A, 乙电路中的总电流为 I 乙=0.1 A,就有 I 甲=nI 乙 ,可知A、B错 ; 甲电路中的总功率为 P 甲= UI 甲, 乙电路中的总功率为 P 乙=UI 乙, 因 I 甲=nI 乙 ,
所 以 P 甲 =UI 甲 =U×nI 乙 =nUI 乙 =nP 乙 , 可 知 C 对 、 D错 .)
5.A(点拨:S 断开时,照明灯不发光,指示灯正常发 光,说明指示灯的实际功率大, 由 P=I2R 知,指示 灯的电阻大于照明灯泡的电阻,A对 ;根据电路图 可知,S 闭合时,L1 短路,L2 正常发光,所以 L1 是指 示灯,L2 是照明灯,B错 ;照明灯正常发光的亮度远 远大于指示灯正常发光的亮度, 因此照明灯的额 定功率大于指示灯的额定功率,C错 ;当 S 断开,指 示灯和照明灯串联,照明灯中有电流通过,D错 .)
6. 串联 10 0.225 7.0.3 0.9
8.C
9.D(点拨:影响电阻大小的因素是导体的材料、长 度、横截面积和温度,不是电流和电压 . 由P=UI 可 得,小灯泡和小型电加热器的正常工作电流分别 为 0.8 A和 0.6 A,由题可知小型电加热器正常工 作,再由图像可知小型电加热器正常工作时,小灯 泡两端的电压为 3 V,所以电源电压为 9 V. 由于 电流表、电压表分别测小型电加热器的电流和电 压,而小型电加热器的电阻不变,所以电流表、电 压表比值不变 .如果电源电压减小 5 V 时,电源电 压就为 4 V, 由图像可知当电路中电流为 0.3 A 时,小灯泡和小型电加热器的电压之和恰为 4 V, 故选D.)
10.C[点拨:L1 正常发光的电流为 I1===1 A,闭
合 S1,S2 拨至 a 处,滑动变阻器的滑片移至中点, 滑动变阻器两端的电压为 U0=U-U1=12 V-3 V=9
V 滑动变阻器的最大阻值为 R =2× U0 =2× 9V=
18 Ω,A 错 ;闭合 S1,S2 拨至 a 处,滑动变阻器的 滑片移至中点处,电路消耗的总功率为 P1=UI1= 12 V× 1 A=12 W,将滑片移至最右端,S2 拨至 b 时, 电路消耗的总功率为 P2=UI2=12 V×0.5 A=
6 W.P1 ∶P2=12 W∶6 W=2∶1,B错 ; 因为 P=,所以
将 S2 拨至 a 处, 电路总 电阻为 联知识和短路知识可分别改变电路中的
24 Ω,灯泡 L2 正常发光的电阻为 R2=R总-R0=24 电阻,进而改变电路中的电流,明确是哪个电阻
电磁炉的效率 ≈84.8%.
(2)由图知,第 8 分钟电磁炉的电功率 P=800 W,
通过电磁炉的电流 ≈ 3.6 A.]
I' 0.5A ,
IL 0.4 A
, 0 I1 1A
Ω-18 Ω=6 Ω,D错 ;L2 的额定功率为 PL2=I2 2R2= 上的电流和电功率变化,就能对定值电阻的阻
(0.5 A)2 ×6 Ω=1.5 W,C对 .] 值和电源电压的大小进行计算 .
11.D (1)如图所示
12.10 15
13.44 275
14.L1 L2
15. (1)S 0.5 (2)7
16. (1)灯泡亮度 (2)当电流相同时,电压越大,电 S1 闭合,R2 与R1 并联,则 I2=0.2 A,P2=1.6 W,则U2
功率越大 (3)L2 两端电压过大 在干路串联一 P2 1.6W U2 8V
只滑动变阻器分压(或去掉一节干电池) = I2 = 0.2A =8 V,即 U=U2=8 V,R2= I2 =0.2A=
17. (1)不合理之处:未控制灯泡两端电压不变 . (答 40 Ω.
案中体现控制变量的思想即可) (2)如图所示
改进方法:在灯泡两端接一个电压表,通过调节 滑动变阻器,使换灯前后灯泡两端的电压保持不 变 . (或用不同规格的灯泡并联,用电流表测出 各灯泡的电流,比较电流与亮度的关系)
(2)电路图如图所示 . (也可以让一只电压表测 U U
某一个灯的电压,而另一只电压表测总电压) S1 闭合 ,R1 短路 , 则 I'-I=0.2 A, 则 R-2R=0.2
A①,
P'-P=1.6 W,则 -=1.6 W ②,两式联立,解
得:U=8 V,R=20 Ω.
20. (1)乙电路更符合实际情况 .
18. (1)电流表的示数为 =0.4 A ; (2)由于吹热风时,电热丝与电动机并联,且P总=
(2) 电 阻 R1 的 电 功 率 为 P1=U1 I1=8 V×0.4 A= P 电热丝 +P冷 所 以 P 电热丝 =P总-P冷 =460 W-20 W=
440 W
3.2 W; .
(3)①电压表应接入 CD(或 BD)两点,选用 0~3 V 根 据 P=UI= 得 , R=
量程 ; 电热丝
110 Ω
②当电压表示数为0 V 时,滑动变阻器连入电路 .
的电阻R2 为0 Ω ; 电流通过电热丝产生的热量为 Q=I2Rt=P 电热丝 ·t=
440 W×60 s=2.64×104 J. 当电压表满偏时,示数为 3 V,电路中的电流是 I
=0.3 A, 21. [( EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(1),点))7:2)1EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(0),水)5 EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(J),吸)EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12( 8),收)EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(4),的). EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(8%),热)量(:EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(2),Q))EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(3),吸)=. EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(6),c)mEQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 12(A),Δ)t=4.2 × 103
U2 J/(kg ℃ ) ×2 kg× (100 ℃ -20 ℃ ) =6.72 ×
此 时 滑 动 变 阻 器 连 入 电路 的 阻值 为 R2'= I = 105 J,
Ω, ~ EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 4(消耗),7 92)1EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 4(电),0)5 EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 4(能),J),:W=0.22 kW·h=0.22 ×3.6×106 J=
则 滑动 变 阻器接入 电路 的 阻值 范 围是 0 Ω
