18.2电功率
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.物理学于生产、生活,下列四项估测最接近实际的是( )
A.一个中学生的身高可能是160mm
B.一元硬币的质量约为50mg
C.家用电风扇的额定功率约为50W
D.苏州市六月份室内的最高气温可达50℃
2.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大值大于R1,闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中,下列判断正确的是( )
A.电压表示数变小
B.电压表与电流表的比值变大
C.滑动变阻R2消耗功率逐渐变大
D.定值电阻R1消耗功率保持不变
3.L1上标有“3V 3W”和L2上标有“9V 27W”的两盏电灯,把它们与“3A 20Ω”的变阻器串联后接在12V的电源上,如图所示。当滑动变阻器的滑片P从b 端向 a端滑动时,若电阻不随温度而变化,则( )
A.L2一定比 L1做功快
B.两灯都变亮,因为 L2 额定功率大,所以比 L1更亮
C.L2首先正常发光,可能先被烧毁
D.两灯都变亮,且一样亮
4.额定电压均为 6V的甲、乙两灯,U-I图线如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯并联在电路中,乙灯更亮
C.甲、乙两灯串联接在电压为 8V的电源两端时,实际功率之比为 1:3
D.甲、乙两灯的电阻之比为1:2
5.冬季室内用的某款超声波加湿器如图所示,图为其内部湿度监测装置的简化电路图,湿敏电阻R的阻值随环境湿度变大而变大。已知电源两端的电压不变,R0为定值电阻。闭合开关,当环境湿度增大时,下列判断中正确的是( )
A.R的阻值减小,电流表示数变大 B.R的阻值增大,电压表示数变大
C.电压表示数变小,电流表示数变小 D.电路消耗总功率变大
6.额定电压均为6V的甲、乙两灯,I﹣U图象如图所示,则( )
A.甲、乙两灯的额定功率之比为4:1
B.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,实际功率之比为2:3
C.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,实际功率之比为1:3
D.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为3:2
7.把标有“6V6W”的灯L1和“6V3W”的灯L2串联(灯的电阻不变),接在9V的电源上,( )
A.L1比L2暗 B.L1比L2亮 C.两灯一样亮 D.其中有一灯烧坏
8.A、B两盏灯并联接在同一电路中,电流之比为IA:IB=1:2,如果串联接在同一电路中( )
A.IA:IB=2:1 B.UA:UB=1:1 C.PA:PB=2:1 D.QA:QB=4:1
9.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端时,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图所示、下列说法错误的是( )
A.电源电压是9V
B.定值电阻的阻值是6Ω
C.电路消耗的最小功率为4.5W
D.滑动变阻器的最大阻值为18Ω
二、多选题
10.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,“6V 6W”灯消耗的功率比较大
11.如图所示,电源电压为12V,定值电阻,在开关S闭合的情况下,下列说法正确的是( )
A.在a、b间接入一个合适的电压表,电压表的示数为0V
B.在a、b间接入一个合适的电流表,电流表的示数为1A
C.在a、b间接入一个“6V,3W”的小灯泡时,小灯泡恰好能正常发光
D.在a、b间接入一个总阻值为30Ω的滑动变阻器,滑片在中点时电路消耗的总功率为20W
12.如图所示的电路中a、b、c为三只电表(电压表或电流表),闭合开关S,标有“3V、3W”的灯泡L1正常发光,标有“6V、3W”的灯泡L2虽然发光但较暗,若不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中错误的是( )
A.电表a为电流表,且示数为1.25A
B.电表b为电压表,且示数为9V
C.电表a和c的乘积与b和c的乘积之比为4∶1
D.灯泡L2的实际功率为0.75W
13.如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S由闭合变为断开时,下列说法正确的是( )
A.电流表A1、A2的示数都变小
B.电流表A1的示数不变,A2的示数变小
C.灯泡L1亮度变暗,电路消耗的总功率变小
D.灯泡L1亮度不变,电路消耗的总功率变小
三、填空题
14.小明家电能表上月底的示数为本月底的示数如图所示,他家本月消耗电能______kW·h。小明将一个电风扇单独接入电路中,10min内电能表的指示灯闪烁了32次,其功率为______W。
15.把标有“12V,6W”甲灯泡和“6V,6W”乙灯泡串联后接入电路中,如果让其中一盏灯正常发光,另一盏灯的实际功率不超过额定功率,则正常发光的是___灯,该电路两端的电压应为___V;当甲乙两灯并联后接入电路中,如果让其中一盏灯正常发光,另一盏灯的实际功率不超过额定功率,则正常发光的是___灯,该电路干路中的电流应为___A。
16.有两个电阻,R1=5Ω,R2=10Ω,如果把它们串联接入电路中,则通过它们的电流之比I1∶I2=___________,它们消耗的电功率之比P1∶P2=___________;如果把它们并联接入电路中,则通过它们的电流之比I1∶I2=___________,它们消耗的电功率之比P1:P2=___________。
17.甲、乙两只白炽灯的铭牌如图所示,若将两灯申联接入申压为220V的电路,则较亮的是__________灯;若将两灯并联接入电压为220V的电路,则较亮的是__________灯。
18.将两个定值电阻串联接到电压为U的电源两端,R1消耗的功率为3W,R2消耗的功率为 9W,R1与R2的电阻之比为________,将这两个定值电阻并联接在电压为U的电源两端时,串联、并联时两电阻消耗的总功率之比________。
19.如图甲所示,小灯泡的额定电压为 6V。R2的滑片 P2移至最左端,闭合开关 S,先将 R1的滑片 P1由最右端移至最左端,图乙是这一程中电流表与电压表示数的关系图像。然后保持滑片 P1位置不动,将滑片 P2向右移动直至小灯泡正常发光,图丙是这一过程中电压表示数与R2连入阻值的关系图像。则 R1=_______Ω,滑动变阻器 R2的最大阻值为_______Ω,小灯泡的额定功率为______W。
20.如图所示,电源电压不变,当开关S1、S2同时闭合时,电流表的示数是0.3A,电压表的示数是6V,R1=______Ω,若两表互换位置,当开关S2闭合、S1断开时,电流表示数是0.2A,R2消耗的功率为______W。
四、计算题
21.如图所示,电源电压为12V且保持不变,小灯泡标有6V 6W的字样,小灯泡的电流随电压的变化曲线如图所示,求:
(1)当电流表的示数为0.5A时,小灯泡实际电功率为多少瓦特?
(2)当电压表的示数为1V时,这时整个电路30秒内消耗的电能是多少焦耳?
22.如图甲所示,小明家新装了一台智能电热马桶盖,他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节,其额定电压为220V,低温档、中温档的额定功率为22W和44W。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图,如图乙所示,用两个定值电阻R1和R2表示两电热丝,开关S2可分别接a、b或c触点,电路接入家庭电路中时均能正常工作。
(1)低温档加热的电流多大?
(2)中温档加热100s,消耗多少电能?
(3)高温档加热的额定功率是多少瓦?
23.如图所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器R2上标有“30Ω2A”字样,闭合电键S后,电压表、电流表的示数分别为4V、0.4A。求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)变阻器R2消耗的电功率P2;
(3)在能改变电表量程的前提下,通过改变滑动变阻器滑片P的位置,当两电表指针偏转的角度恰巧相同时,试求通过电路的电流I。18.2电功率
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.物理学于生产、生活,下列四项估测最接近实际的是( )
A.一个中学生的身高可能是160mm
B.一元硬币的质量约为50mg
C.家用电风扇的额定功率约为50W
D.苏州市六月份室内的最高气温可达50℃
【答案】C
【详解】
A.中学生的身高在1.6m左右,1.6m=1600mm,故A不符合题意;
B.一元硬币的质量约为5g左右,故B不符合题意;
C.家用电风扇的额定功率约为50W,故C符合题意;
D.苏州市六月份室内的最高气温可达30 ℃左右,50℃明显偏高,故D不符合题意。
故选C。
2.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大值大于R1,闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中,下列判断正确的是( )
A.电压表示数变小
B.电压表与电流表的比值变大
C.滑动变阻R2消耗功率逐渐变大
D.定值电阻R1消耗功率保持不变
【答案】B
【详解】
A.R1和R2串联,电压表测量R2两端的电压,当滑片P向右滑动时,R2电阻变大,电路中电流变小,电压表示数变大,故A错误;
B.电压表和电流表比值为R2的阻值,故向右移动电阻变大,故B正确;
C.当滑动变阻器R2的阻值等于R1是,滑动变阻器的功率最大,故滑动变阻器R2的功率先变大后变小,故C错误;
D.因为电路中电流减小,R1为定值电阻,根据P=I2R可知,R1功率在变小,故D错误。
故选B。
3.L1上标有“3V 3W”和L2上标有“9V 27W”的两盏电灯,把它们与“3A 20Ω”的变阻器串联后接在12V的电源上,如图所示。当滑动变阻器的滑片P从b 端向 a端滑动时,若电阻不随温度而变化,则( )
A.L2一定比 L1做功快
B.两灯都变亮,因为 L2 额定功率大,所以比 L1更亮
C.L2首先正常发光,可能先被烧毁
D.两灯都变亮,且一样亮
【答案】D
【详解】
由题意知,电路是串联电路,L1的电阻
同理,L2的电阻
R2=3Ω
滑片在b端时,据串联电路的电压特点知
解得
U1=U2=1.4V
滑动变阻器的滑片由b向a滑动时,变阻器接入电路的阻值变小,据欧姆定律知,电路中的电流变大,所以两灯都变亮,且电阻不随温度变化,则灯两端的总电压变大,那么每盏灯两端的电压都变大,且L1首先正常发光且可能先被烧毁,因为L1的额定电压较小;据串联电路的特点知,通过两灯的电流相同,两灯的电阻又相同,据P=I2R知,两灯的实际功率相同,则两灯做功的快慢相同。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.额定电压均为 6V的甲、乙两灯,U-I图线如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯并联在电路中,乙灯更亮
C.甲、乙两灯串联接在电压为 8V的电源两端时,实际功率之比为 1:3
D.甲、乙两灯的电阻之比为1:2
【答案】C
【详解】
A.由图像可知两灯的电阻随电压增大而增大,故A错误;
B.两灯并联在电路中时,它们两端的电压相同,由图象知,电压相同时,乙的电流比甲的小,据P=UI可知,乙灯的实际功率比甲的小,则甲灯更亮,故B错误;
C.当两灯串联在8V电源上时,通过的电流相同,根据图像可知甲、乙电压分别为2V和6V,根据P=UI可知,甲、乙实际功率之比为1:3,故C正确;
D.由图像可知当电压为6V时,电流甲、乙电流分别为0.6A和0.3A,据欧姆定律知,此时两灯的电阻的比值
R1:R2=0.3:0.6=1:2
但两灯的电阻都随电压的增大而增大,则两灯的电阻值在不同的电压下,也不相同,所以比值也不同,那么其比值不一定是1:2,故D错误。
故选C。
5.冬季室内用的某款超声波加湿器如图所示,图为其内部湿度监测装置的简化电路图,湿敏电阻R的阻值随环境湿度变大而变大。已知电源两端的电压不变,R0为定值电阻。闭合开关,当环境湿度增大时,下列判断中正确的是( )
A.R的阻值减小,电流表示数变大 B.R的阻值增大,电压表示数变大
C.电压表示数变小,电流表示数变小 D.电路消耗总功率变大
【答案】B
【详解】
由电路图可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测量电阻R两端的电压,电流表测电路电流;根据湿敏电阻R的阻值随环境湿度变大而变大,当环境湿度增大时,湿敏电阻R的阻值增大,总电阻增大,根据欧姆定律可知,电路中电流减小,即电流表示数减小;根据P=UI可知,电路消耗总功率变小;电路中电流减小,根据U=IR知,定值电阻两端的电压U0减小,根据串联电路的电压特点可知,湿敏电阻R两端的电压增大,即电压表的示数增大;
综上所述,ACD错误,B正确。
故选B。
6.额定电压均为6V的甲、乙两灯,I﹣U图象如图所示,则( )
A.甲、乙两灯的额定功率之比为4:1
B.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,实际功率之比为2:3
C.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,实际功率之比为1:3
D.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为3:2
【答案】C
【详解】
由于甲、乙两灯的额定电压均为6V,由图象可知:I甲额=0.6A,I乙额=0.3A,则:
故A错误;
B.甲、乙两灯并联在2V的电源两端时,由图象可知:I甲实=0.3A,I乙实=0.2A,则:
,
故B错误;
把甲、乙两灯串联接在8V的电源上时,通过它们的电流相等,且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和,由图象可知,当电路中的电流为0.3A,甲灯的实际电压为2V,乙灯的实际电压为6V时满足电源电压为8V,所以实际功率之比:
P甲:P乙=U甲I:U乙I=2V:6V=1:3
故C正确;
D.甲、乙两灯并联在2V的电源两端时,由图象可知:I甲=0.3A,I乙=0.2A,根据 可得,电阻之比:
故D错误。
故选C。
7.把标有“6V6W”的灯L1和“6V3W”的灯L2串联(灯的电阻不变),接在9V的电源上,( )
A.L1比L2暗 B.L1比L2亮 C.两灯一样亮 D.其中有一灯烧坏
【答案】A
【详解】
ABCD.灯泡L1电阻为:
灯泡L2电阻为:
通过灯泡L1额定电流为:
通过灯泡L2额定电流为:
所以串联时电路的电流最大为0.5A;允许的最大电源电压为
当把两灯泡串联在9V电源上时,灯泡L1的电压为:
灯泡L2的电压为:
此时灯泡L2正好正常发光,不会被烧坏,故D错误;根据P=UI知灯泡L1的实际功率小于灯泡L2的实际功率,故L1比L2暗,故BC错误,A正确。
故选A。
8.A、B两盏灯并联接在同一电路中,电流之比为IA:IB=1:2,如果串联接在同一电路中( )
A.IA:IB=2:1 B.UA:UB=1:1 C.PA:PB=2:1 D.QA:QB=4:1
【答案】C
【详解】
根据并联分流可知,A、B两盏灯并联接在同一电路中时两端电压相同,电阻关系为
如果串联接在同一电路中,流过的电流相同,根据串联分压可知
由P=UI可知
由可知
故选C。
9.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端时,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图所示、下列说法错误的是( )
A.电源电压是9V
B.定值电阻的阻值是6Ω
C.电路消耗的最小功率为4.5W
D.滑动变阻器的最大阻值为18Ω
【答案】D
【详解】
由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.当滑片位于a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,此时电流表和电压表的示数均最大,由图象可知,电源的电压U=9V,电路中的电流Ia=1.5A,故A正确,不符合题意;
B.定值电阻R的阻值
R==6Ω
故B正确,不符合题意;
C.当滑片位于b端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电压表的示数最小,由图象可知,电路中的最小电流Ib=0.5A,R两端的电压UR=3V,电路消耗的最小功率
Pmin=UIa=9V×0.5A=4.5W
故C正确,不符合题意;
D.因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压
U滑=U﹣UR=9V﹣3V=6V
则滑动变阻器的最大阻值
R滑==12Ω
故D错误,符合题意。
故选D。
二、多选题
10.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,“6V 6W”灯消耗的功率比较大
【答案】AC
【详解】
A.两灯泡的额定电流为
,
所以两灯泡正常发光时的电流相等,故A正确;
B.两灯泡串联且都正常发光时,灯泡的电压为额定电压,电流为额定电流1A,电源的电压
两灯串联在18V的电源上时,两盏灯都能正常发光,故B错误;
C.两灯泡的电阻为
,
当两灯泡并联在6V的电源上时,两灯泡两端的电压相等,根据可知,“6V 6W”灯泡的电阻小,消耗的实际功率较大,故C正确;
D.当两灯泡串联在9V的电源上时,通过两灯泡的电流相等,根据可知,“12V 12W”灯泡的电阻大,消耗的实际功率较大,故D错误;
故选AC。
11.如图所示,电源电压为12V,定值电阻,在开关S闭合的情况下,下列说法正确的是( )
A.在a、b间接入一个合适的电压表,电压表的示数为0V
B.在a、b间接入一个合适的电流表,电流表的示数为1A
C.在a、b间接入一个“6V,3W”的小灯泡时,小灯泡恰好能正常发光
D.在a、b间接入一个总阻值为30Ω的滑动变阻器,滑片在中点时电路消耗的总功率为20W
【答案】BC
【详解】
A.在a、b两点间接入一个合适的电压表时,电压表串联在电路中,此时电压表测量电源电压,则电压表的示数等于电源电压12V,故A错误;
B.若在a、b间接入一个合适的电流表,电流表的示数
故B正确;
C.在a、b间接入一个“6V,3W”的小灯泡时,灯泡和电阻R串联,由可得,灯泡的额定电流
由可得,灯泡的电阻
此时电路中的电流
等于灯泡的额定电流,所以灯泡能正常发光,故C正确;
D.在a、b间接入一个总阻值为30Ω的滑动变阻器时,滑动变阻器和电阻R串联,滑片在中点时电路的电流
此时电路消耗的总功率
故D错误。
故选BC。
12.如图所示的电路中a、b、c为三只电表(电压表或电流表),闭合开关S,标有“3V、3W”的灯泡L1正常发光,标有“6V、3W”的灯泡L2虽然发光但较暗,若不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中错误的是( )
A.电表a为电流表,且示数为1.25A
B.电表b为电压表,且示数为9V
C.电表a和c的乘积与b和c的乘积之比为4∶1
D.灯泡L2的实际功率为0.75W
【答案】BC
【详解】
根据P=UI可知:灯泡L1正常发光的电流为
灯泡L2正常发光的电流为
L1正常发光,则通过灯泡L1的电流为I1=1A,L2虽能发光但较暗,则通过灯泡L2的电流小于额定电流0.5A,由此可知:通过L1、L2的电流不相等,所以L1、L2并联;则a是电流表,测干路电路,b是相当于导线的电流表,测量通过灯泡L2的电流,c是相当于开路的电压表,测量并联电路两端的电压,也是测量电源电压;由于标有“3V 3W”的灯泡L1正常发光,根据并联电路各支路两端的电压相等,所以c电压表示数为
由
得,灯泡L1的电阻
灯泡L2的电阻
电表a和c的乘积,也就是两灯的实际功率之和
b和c的乘积,也就是R2的实际功率
电表a和c的乘积与b和c的乘积之比为
3.75W∶0.75W=5∶1
此时通过R2的电流
所以,电流表a的示数
故BC错误,符合题意,AD正确,不符合题意。
故选BC。
13.如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S由闭合变为断开时,下列说法正确的是( )
A.电流表A1、A2的示数都变小
B.电流表A1的示数不变,A2的示数变小
C.灯泡L1亮度变暗,电路消耗的总功率变小
D.灯泡L1亮度不变,电路消耗的总功率变小
【答案】BD
【详解】
AB.开关闭合后,两个灯泡并联,电流表A1测量灯泡L1所在支路的电流,电流表A2测量干路电流;开关断开后两个电流表与灯泡L1串联,灯泡L1两端电压不变,则电流表A1示数不变,故A错误、B正确;
CD.灯泡L1两端电压不变、通过的电流不变,由P=UI可知实际功率不变,则亮度不变;由于断开后电路中的总电阻变大,电流变小,则总功率变小,故C错误、D正确。
故选BD。
三、填空题
14.小明家电能表上月底的示数为本月底的示数如图所示,他家本月消耗电能______kW·h。小明将一个电风扇单独接入电路中,10min内电能表的指示灯闪烁了32次,其功率为______W。
【答案】100.5 60
【分析】
电能表的读数:电能表的最后一位数是小数,单位kW·h;本月消耗的电能等于本月底与上月底的示数之差;3200imp/(kW·h)的含义是:电路中每消耗1kW·h的电能,指示灯闪烁3200次;据此求指示灯闪烁32次消耗的电能,再利用求用电器的电功率。
【详解】
由图示电能表可知,上月底电能表的示数为2818.2kW·h,本月底电能表示数为2918.7kW·h,则本月消耗的电能是
W=2918.7kW·h-2818.2kW·h=100.5kW·h
该电风扇10min内消耗的电能为
电风扇的电功率
15.把标有“12V,6W”甲灯泡和“6V,6W”乙灯泡串联后接入电路中,如果让其中一盏灯正常发光,另一盏灯的实际功率不超过额定功率,则正常发光的是___灯,该电路两端的电压应为___V;当甲乙两灯并联后接入电路中,如果让其中一盏灯正常发光,另一盏灯的实际功率不超过额定功率,则正常发光的是___灯,该电路干路中的电流应为___A。
【答案】甲 9 乙 1.25
【详解】
甲灯的额定电流及电阻
,
乙灯的额定电流及电阻
,
要使两灯在串联电路中一灯正常发光,故应以额定电流最小的为基础进行计算,即以甲灯为基础。
要使两灯在并联电路中一灯正常发光,故应以额定电压最小的为基础进行计算,即以乙灯为基础。
该电路干路中的电流应为
16.有两个电阻,R1=5Ω,R2=10Ω,如果把它们串联接入电路中,则通过它们的电流之比I1∶I2=___________,它们消耗的电功率之比P1∶P2=___________;如果把它们并联接入电路中,则通过它们的电流之比I1∶I2=___________,它们消耗的电功率之比P1:P2=___________。
【答案】1∶1 1∶2 2∶1 2∶1
【详解】
串联电路各处的电流相等,两电阻串联时通过的电流相等,即。
它们消耗的电功率之比
并联电路两端电压相等,两电阻并联时两端电压相等,即;
通过它们的电流之比
它们消耗的电功率之比
17.甲、乙两只白炽灯的铭牌如图所示,若将两灯申联接入申压为220V的电路,则较亮的是__________灯;若将两灯并联接入电压为220V的电路,则较亮的是__________灯。
【答案】甲 乙
【详解】
甲灯泡的的电阻为
乙灯泡的的电阻为
根据串联,电流相等,根据,可知电阻越大,电功率越大,灯泡越亮,故甲灯亮。
将两灯并联接入电压为220V的电路,都是正常工作,故乙对的电功率大,故乙灯亮。
18.将两个定值电阻串联接到电压为U的电源两端,R1消耗的功率为3W,R2消耗的功率为 9W,R1与R2的电阻之比为________,将这两个定值电阻并联接在电压为U的电源两端时,串联、并联时两电阻消耗的总功率之比________。
【答案】1∶3 1∶3
【详解】
将两个定值电阻串联接到电压为U的电源两端,由串联电路电流的规律可知通过两个电阻的电流相等,R1与R2的电阻之比
将这两个定值电阻并联接在电压为U的电源两端时总功率为
P并总=
串联、并联时两电阻消耗的总功率之比
19.如图甲所示,小灯泡的额定电压为 6V。R2的滑片 P2移至最左端,闭合开关 S,先将 R1的滑片 P1由最右端移至最左端,图乙是这一程中电流表与电压表示数的关系图像。然后保持滑片 P1位置不动,将滑片 P2向右移动直至小灯泡正常发光,图丙是这一过程中电压表示数与R2连入阻值的关系图像。则 R1=_______Ω,滑动变阻器 R2的最大阻值为_______Ω,小灯泡的额定功率为______W。
【答案】10 20 3
【详解】
由电路图知,电阻R1、灯泡和R2串联在电路中,滑片P1由最右端移至最左端的近程中,电阻R1接入电路的电阻不变,但电压表所测的电压变小,因为电压表测的是电阻R2、灯泡及R1的部分电压,而R1的这部分电阻在这个过程中变小,所以滑片P1在最右端时电压表测的是电源电压U,在最左端时,电压表测电阻R2及灯泡两端的总电压U1,由图乙知
U=12V,U总=9V,I=0.3A
那么P在最左端时,R1两端的电压
U1=U-U总=12V-9V=3V
则
由图丙知,滑动变阻器R2最大阻值为20Ω。
P1保持在最左端不动,P2向右移动的过程中,R2接入电路的阻值变小,则电压表的示数变小。当灯泡正常发光时,结合题意及图丙知,电压表的示数为7V。此时R1两端的电压
U1'=U-U总'=12V-7V=5V
此时,通过电路的电流
所以小灯泡的额定功率
P=U额I1=6V×0.5A=3W
20.如图所示,电源电压不变,当开关S1、S2同时闭合时,电流表的示数是0.3A,电压表的示数是6V,R1=______Ω,若两表互换位置,当开关S2闭合、S1断开时,电流表示数是0.2A,R2消耗的功率为______W。
【答案】20 0.4
【详解】
当开关S1、S2同时闭合时,R1和R2并联,电流表测量R1中的电流,电压表测量电源电压,电压表的示数是6V,即电源电压为6V,所以定值电阻R1的阻值
若两表互换位置,当开关S2闭合、S1断开时,R1和R2串联,电压表测量电源电压,电流表测量串联电路的电流,串联电路的总电阻为
根据串联电路的电阻规律,则定值电阻R2的阻值为
R2消耗的功率为
四、计算题
21.如图所示,电源电压为12V且保持不变,小灯泡标有6V 6W的字样,小灯泡的电流随电压的变化曲线如图所示,求:
(1)当电流表的示数为0.5A时,小灯泡实际电功率为多少瓦特?
(2)当电压表的示数为1V时,这时整个电路30秒内消耗的电能是多少焦耳?
【答案】(1) 1W;(2) 108J
【详解】
解:(1)由电路图可知,灯泡与滑动变阻器R串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。当电流表的示数为0.5A时,因串联电路中各处的电流相等,所以,由图象可知,当
I1=I=0.5A
时,UL=2V,此时小灯泡的电功率
P1=U1I1=2V×0.5A=1W
(2)由图象知,当电压表的示数U2=1V时,电路中的电流I2=0.3A,电路30秒内消耗的电能是
W=UI2t=12V×0.3A×30s=108J
答:(1)当电流表的示数为0.5A时,小灯泡实际电功率为1W;
(2)当电压表的示数为1V时,这时整个电路30秒内消耗的电能是108J。
22.如图甲所示,小明家新装了一台智能电热马桶盖,他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节,其额定电压为220V,低温档、中温档的额定功率为22W和44W。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图,如图乙所示,用两个定值电阻R1和R2表示两电热丝,开关S2可分别接a、b或c触点,电路接入家庭电路中时均能正常工作。
(1)低温档加热的电流多大?
(2)中温档加热100s,消耗多少电能?
(3)高温档加热的额定功率是多少瓦?
【答案】(1)0.1A;(2)4.4×103J;(3)88W
【详解】
解:(1)当断开S1,将S2接c点时,定值电阻R1和R2 串联,电路电阻较大,根据可知,电压一定时,电路中的总电阻越大,电路的总功率越小,电热马桶盖处于低温档,由P=UI可得,此档位的加热电流
(2)中温档加热时间t==100s,由可得,中温档加热消耗的电能
W=P中温t=44W×100s=4.4×103J
(3)当开关S1闭合、S2接b时,电路为R1的简单电路,马桶盖处于中温档,由可得,定值电阻R1的阻值
当开关S1断开、S2接b时,定值电阻R1与R2串联,马桶盖处于低温档,则电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,定值电阻R2的阻值
R2=R-R1=2200Ω-1100Ω=1100Ω
当开关S1闭合、S2接a时R1与R2并联,电热马桶盖处于高温档,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以电路中的总电阻
高温档加热的额定功率
答:(1)低温档加热的电流是0.1A。
(2)中温档加热100s,消耗多少电能4.4×103J。
(3)高温档加热的额定功率是多少88瓦。
23.如图所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器R2上标有“30Ω2A”字样,闭合电键S后,电压表、电流表的示数分别为4V、0.4A。求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)变阻器R2消耗的电功率P2;
(3)在能改变电表量程的前提下,通过改变滑动变阻器滑片P的位置,当两电表指针偏转的角度恰巧相同时,试求通过电路的电流I。
【答案】(1)5Ω;(2)1.6W;(3)0.2A或0.6A或1A
【详解】
解:
(1)R1两端的电压为
U1=U总 U2=6V 4V=2V
R1的电阻为
R1===5Ω
(2)变阻器R2消耗的电功率
P2=U2I1=4V×0.4A=1.6W
(3)①当电压表、电流表均选大量程时;滑动变阻器的阻值
R2=n×0.5Vn×0.1A=5Ω
电路的总电阻
R总=R1+R2=5Ω+5Ω=10Ω
电路中的电流
I===0.6A
②当电压表、电流表均选小量程时;滑动变阻器的阻值
R2=n×0.1Vn×0.02A=5Ω
电路的总电阻
R总=R1+R2=5Ω+5Ω=10Ω
电路中的电流
I===0.6A
③当电压表选大量程、电流表选小量程时;
滑动变阻器的阻值
R2=n×0.5Vn×0.02A=25Ω
电路的总电阻
R总=R1+R2=25Ω+5Ω=30Ω
电路中的电流
I===0.2A
④当电压表选小量程、电流表选大量程时;滑动变阻器的阻值
R2=n×0.1Vn×0.1A=1Ω
电路的总电阻
R总=R1+R2=5Ω+1Ω=6Ω
电路中的电流为
I===1A
答:(1)电阻R1的阻值为5Ω。
(2)变阻器R2消耗的电功率为1.6W。
(3)当两电表指针偏转的角度恰巧相同时通过电路的电流可能为0.6A、0.2A、1A。
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