湖南省2020年中考物理一輪復習 專題十一 電學微專題 微專題7 電功率 焦耳定律的理解及簡單計算練習

專題十一電學微專題微專題7電功率焦耳定律的理解及簡單計算(建議時間：40分鐘)一、 選擇題1. (2019北京)下列家用電器中，利用電流熱效應工作的是()A. 計算器 B. 電熱水壺C. 收音機 D. 電冰箱2. (2018株洲)智能手機耗電達到一定量時，會自動提示用戶采用“省電模式”，在這種模式下，可延長電池的供電時間，原因是()A. 降低了電池的輸出電壓 B. 減小了電池的輸出電流C. 減小了電子線路的電阻 D. 增大了電池的輸出功率3. (2019龍東)甲、乙兩個小燈泡上分別標有“6 V3 W”和“4 V2 W”字樣，現(xiàn)在把它們按不同方式接在不同電路中(不考慮燈絲電阻的變化)，下列判斷錯誤的是()A. 若把它們并聯(lián)在4 V電路中，乙燈正常發(fā)光B. 若把它們并聯(lián)在4 V電路中，甲燈比乙燈亮C. 若把它們串聯(lián)在10 V電路中，兩燈都可以正常發(fā)光D. 若把它們串聯(lián)在10 V電路中，甲燈比乙燈亮4. (2019本溪)將如圖甲所示的電熱水瓶，接入家庭電路中單獨工作時，觀察到電能表(如圖乙)的轉盤轉6轉用時1 min.下列關于電能表和電熱水瓶的說法正確的是()第4題圖A. 電能表應接在空氣開關和用電器之間B. 該電能表所在家庭電路用電器同時工作時總功率不能超過2 200 WC. 電熱水瓶的實際功率是600 WD. 若電熱水瓶的指示燈損壞，它的發(fā)熱電阻還能工作，說明它們之間是串聯(lián)的5. (2019 廣西北部灣經(jīng)濟區(qū))如圖所示，兩個透明容器中密閉著等量的空氣，A，B兩U形管內(nèi)的液面相平，電阻絲的電阻R1R2R3.小明用圖示裝置進行實驗，探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量Q跟什么因素有關，下列說法正確的是()第5題圖A. 此實驗在探究電熱Q與電阻R是否有關B. 通過R1的電流和通過R2的電流大小相等C. 電阻R1兩端的電壓和R2兩端的電壓相等D. 通電后，A管的液面將會比B管的液面高6. (2019煙臺)標有“6 V1.5 W”的小燈泡，通過它的電流隨兩端電壓變化的關系如圖所示，若把這樣的三只燈泡串聯(lián)起來，接在12 V的電源兩端，燈泡的電阻及實際功率約為()第6題圖A. 24 0.67 W B. 20 0.8 WC. 24 0.96 W D. 20 0.67 W7. (2019蘇州)額定電壓均為6 V的甲、乙兩燈，IU圖線如圖所示下列說法正確的是()第7題圖A甲、乙兩燈的電阻均隨電壓增大而減小B甲、乙兩燈的額定功率之比為41C甲、乙兩燈并聯(lián)接在電壓為2 V的電源兩端時，電阻之比為32D甲、乙兩燈串聯(lián)接在電壓為8 V的電源兩端時，實際功率之比為138. 在如圖的電路中，燈泡L上標有“6 V4 W”的字樣(假設燈絲電阻不變)，R130 ，當S、S1均閉合時，燈泡正常發(fā)光，此時R2消耗的功率為P2；若再斷開S1，R2消耗的功率為P2，若P2P241，則下列選項中正確的是()第8題圖A. 電路中電源電壓為20 VB. 電阻R2的阻值為20 C. 斷開S1后，電壓表的示數(shù)增大了4 VD. 斷開S1前后，電流表的示數(shù)之比為419. (2019德州)如圖所示電路中，a、b、c是三只電表(電壓表或電流表)，閉合開關S，標有“3 V1.5 W”的燈泡L1正常發(fā)光，標有“6 V3 W”的燈泡L2發(fā)光較暗若不考慮溫度對燈絲電阻的影響，下列說法正確的是()第9題圖A. 電表a為電流表，且示數(shù)為1 AB. 電表b為電壓表，且示數(shù)為3 VC. 電表c為電流表，且示數(shù)為0.25 AD. 閉合開關S，電路消耗的總功率為2.25 W二、填空題10. (2019河南)在家用電器調(diào)查活動中，小亮讓電熱水器單獨工作2 min，測得家中如圖所示的電能表的轉盤轉了70 r，熱水器的實際功率為_W；若不計能量損失，這段時間內(nèi)熱水器中50 L的水可升溫_.由于熱水器的功率遠大于冰箱，從安全用電的角度考慮，熱水器的電源線比冰箱的要_(選填“粗”或“細”)已知水1.0×103 kg/m3，c水4.2×103 J/(kg·)第10題圖11. (2019 遼陽)將標有“6 V9 W”阻值不變的小燈泡L與阻值為6 的定值電阻R0接入如圖所示的電路閉合開關S，電壓表的示數(shù)為6 V，則電流表的示數(shù)為_A，電源電壓為_V，工作3 min定值電阻R0產(chǎn)生的熱量為_J.第11題圖12. (2019 江西)如圖所示，將規(guī)格相同的小燈泡按照甲、乙兩種連接方式接入電壓均為U且保持不變的電路中，通過分別調(diào)節(jié)滑動變阻器R1和R2使所有燈泡均正常發(fā)光則甲、乙兩電路中的總電流之比I甲I乙_，兩電路的總功率之比P甲P乙_第12題圖13. (2019綿陽)某一天晚上睡覺前，小文同學用有預約功能的電飯煲為家人第二天早餐煲粥小文將大米等食材放入電飯煲內(nèi)，接通220 V家庭電路，經(jīng)過了待機、加熱、保溫三個過程，早餐前斷開電源，電飯煲消耗的電功率隨時間變化的圖像如圖甲所示，電飯煲加熱過程消耗的電能是_kW·h.已知小文家電飯煲加熱和保溫部分基本電路原理如圖乙所示，S是接通家庭電路的開關，S1是自動開關，R1和R2為電阻不變的電熱絲，則R2_.第13題圖14. (2019南充)如圖是電熱飲水機電路原理圖，已知R1100 ，R220 ，當開關S1、S2閉合時，飲水機處于_狀態(tài)(選填“保溫”或“加熱”)，飲水機的保溫功率與加熱功率之比為_第14題圖三、實驗探究題15. (2019攀枝花)下圖是探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的實驗，甲、乙兩套裝置中各有兩個相同的透明容器其中密封著等量的空氣和一段電阻絲(阻值在圖中已標出)，U形管中裝有等量的液體，接通電源，觀察現(xiàn)象第15題圖(1)實驗中通過觀察_的變化來比較導體所產(chǎn)生的熱量的多少；這運用了_(選填“轉換法”或“等效替代法”)的物理思想；(2)用裝置甲進行實驗時，通過控制通電時間和電路中的_不變，來研究導體產(chǎn)生熱量與電阻的關系；(3)在乙裝置中，C、D透明容器中產(chǎn)生熱量較多的是_容器四、計算題16. (2019濟寧)如圖所示，電路中的電源電壓不變只用一根導線連接b、c時，電阻R上的電壓為9.6 V，通過燈泡L的電流為0.2 A；用一根導線連接a、b，一根導線連接c、d時，電阻R與燈泡L的電功率之比為14，燈泡L正常發(fā)光求：第16題圖(1)電阻R的阻值；(2)燈泡L的額定電壓；(3)只用一根導線連接c、d時電路消耗的總功率17. (2019連云港)中國95后的天才科學家曹原，在2018年3月5日，成功實現(xiàn)了石墨烯的“超導電實驗”，破解了困擾全球物理學界107年的難題，為超導研究打開了一扇新的大門，可能成為常溫超導體研究的里程碑，超導應用即將走向我們的生活現(xiàn)有一個小型水電站，如圖所示，發(fā)電機提供的電壓U250 V，保持恒定，通過輸電線向較遠處用戶輸電，輸電線的總電阻R00.15 .閉合開關S，若發(fā)電機提供給電路的總功率P50 kW，求：第17題圖(1)通過輸電線的電流I和輸電線上損耗的熱功率P0；(2)用戶得到的功率P1和輸電率；(3)若將輸電線改為超導輸電線，在保證用戶得到以上功率不變的情況下(此時可在用電器前端加一調(diào)壓裝置，以保證用電器能正常工作)，與原來相比，每天節(jié)省的電能可供一個額定功率P21 kW的電飯煲正常工作多少天？(假設電飯煲每天工作2小時)18. (2018山西)在物理綜合實踐活動中，小明和小亮合作測量電磁灶的加熱效率他們關閉家中的其他用電器，只讓電磁灶接入電路中燒水，水的質(zhì)量為2 kg.小明負責觀察電能表(如圖)，小亮負責用溫度計測量水的溫度.5 min電能表上的轉盤轉了200 r，水的溫度恰好升高了50 .求解下列問題：(1)水吸收的熱量是多少？c水4.2×103 J/(kg·)(2)電磁灶的實際功率是多少？(3)電磁灶燒水的效率是多少？第18題圖參考答案及解析1. B【解析】電熱水壺是利用電流的熱效應制成的加熱設備，是利用電流的熱效應來工作的，B符合題意故選B.2. B【解析】手機耗電達到一定量時，剩余的電能W一定，由P可得，t，所以，延長了電池的供電時間，是減小了電池的輸出功率，由公式PUI可知，電池的輸出電壓不變，即減小了電池的輸出電流，B正確故選B.3. B【解析】甲燈泡電阻為12 ，乙燈泡電阻為8 ，并聯(lián)在4 V電路中，且根據(jù)P 得，P甲 W<P乙2 W，所以乙燈正常發(fā)光，并且比甲燈亮，A正確、B錯誤；串聯(lián)在10 V電路中，恰好兩燈都正常發(fā)光，而甲燈的功率大所以甲燈更亮，C、D正確B符合題意故選B.4. C【解析】空氣開關應接在電能表后，用以控制整個家庭電路，A錯誤；由電能表的參數(shù)可知，該電能表所在家庭電路用電器同時工作時最大總功率PUI220 V×20 A4 400 W，不能超過4 400 W，B錯誤；電熱水瓶單獨接入家庭電路中工作時，1 min消耗的電能W0.01 kW·h，它的功率P0.6 kW600 W，C正確；指示燈損壞發(fā)熱電阻還能工作，說明它們之間互不影響是并聯(lián)關系，D錯誤故選C.5. D【解析】由實驗裝置可知，電阻絲R2和R3并聯(lián)后再與電阻絲R1串聯(lián)，則通過電阻絲R1的電流為通過電阻絲R2、R3的電流之和，即I1I2，B錯誤；而密閉的容器中的電阻絲阻值R1R2，故此實驗探究電熱Q與電流大小是否有關，A錯誤；由UIR可知，電阻R1兩端電壓大于R2兩端電壓，C錯誤；由焦耳定律QI2Rt可知，I1I2，R1R2，故通電后相同時間內(nèi)R1產(chǎn)生的熱量大于R2產(chǎn)生的熱量，所以A管的液面將會比B管的液面高，D正確故選D.6. B【解析】根據(jù)小燈泡的電流與電壓關系的圖像可以知道，小燈泡的電阻是變化的，不能按照小燈泡的電阻不變來求解這三只相同的燈泡串聯(lián)接在12 V的電源兩端，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，每個燈泡分得4 V的電壓，由圖像知當燈泡的電壓為4 V時，電流為0.2 A，根據(jù)R可以求得電阻為20 ，根據(jù)PUI可以求得實際功率為0.8 W，A、C、D錯誤故選B.7. D【解析】由圖像可知，兩燈的IU圖線向電壓的橫軸偏折，故甲、乙兩燈的電阻隨電壓的增大而增大，A錯誤；6 V的額定電壓下甲、乙兩燈的電流之比是21，因此甲、乙兩燈的額定功率之比是21，B錯誤；甲、乙兩燈的電壓都是2 V時，甲的電流是0.3 A，乙的電流是0.2 A，電阻之比是23，C錯誤；甲、乙兩燈串聯(lián)在8 V電壓下，電流相等，兩燈電壓之和為8 V，由圖可知此時電流是0.3 A，甲的電壓是2 V，乙的電壓是6 V，故兩燈實際功率之比是13，D正確故選D.8. A【解析】當S、S1均閉合時，燈泡與電阻R2串聯(lián)，電路電流：I，燈泡正常發(fā)光時的電壓為6 V，功率為4 W，燈泡電阻：RL9 ，電路電流：IA，P2I2R2(A)2R2()2R2；當S1斷開、S閉合時，兩電阻與燈泡串聯(lián)，電路電流I，電阻R2消耗的功率：P2I2R2()2R2，根據(jù)題意知：P2：P241，計算得出：U20 V，R221 ，A正確，B錯誤；開關都閉合時：I A，電壓表示數(shù)：U2IR2A×21 14 V；S1斷開、S閉合時，兩電阻與燈泡串聯(lián)，電路電流I A，電壓表示數(shù)：U2IR2 A×21 7 V，斷開S1后，電壓表的示數(shù)減小了14 V7 V7 V，C錯誤；斷開S1前后，電流表的示數(shù)之比I IAA21，D錯誤故選A.9. D【解析】根據(jù)PUI可知：燈泡L1正常發(fā)光的電流為I1額0.5 A，燈泡L2正常發(fā)光的電流為I2額0.5 A；由P得：燈泡L1的電阻R16 ，燈泡L2的電阻R212 ；兩燈串聯(lián)時由PI2R可知L2的功率大，較亮，兩燈并聯(lián)時由P可知L2的功率小，較暗，所以L1、L2并聯(lián)，則a是電流表；b是電流表，測量通過燈泡L2的電流，B錯誤；c是電壓表，測量電源電壓，C錯誤；由于標有“3 V1.5 W”的燈泡L1正常發(fā)光，故電源電壓UU1額3 V，即c表示數(shù)為3 V; 則I20.25 A，則干路電流II1I20.5 A0.25 A0.75 A，A錯誤；閉合開關S，電路消耗的總功率為P總UI3 V×0.75 A2.25 W，D正確故選D.10. 2 1001.2粗【解析】電能表的轉盤轉了70 r，熱水器消耗的電能W 0.07 kW·h，工作時間t2 min h，則該熱水器的實際功率P2.1 kW2 100 W；熱水器消耗的電能W0.07×3.6×106 J2.52×105 J，水的體積V水50 L0.05 m3，由可得，水的質(zhì)量m水V水1.0×103 kg/m3×0.05 m350 kg；因為不計能量損失，所以水吸收的熱量Q吸W2.52×105 J，由Qcmt得，水升高的溫度t 1.2 ；由于熱水器的功率遠大于冰箱，根據(jù)PUI可知，熱水器工作時的電流遠大于冰箱，相同條件下熱水器導線上產(chǎn)生的熱量較多為保證線路安全，在電流和通電時間一定時，熱水器選擇較粗的電源線，可以減小導線電阻，根據(jù)QI2Rt可知，電源線產(chǎn)生的熱量減少，可防止因為電源線快速老化而引發(fā)的安全事故11. 1101 080【解析】電流表的示數(shù)為 I1 A；燈泡的電阻為RL4 ，電源電壓為UI(RLR0)1 A×(4 6 )10 V；工作3 min定值電阻R0產(chǎn)生的熱量為QI2R0t(1 A)2×6 ×180 s1 080 J.12. 2121【解析】因為兩燈泡規(guī)格相同，所以它們正常發(fā)光時的電流相同，設燈泡正常發(fā)光的電流為I，甲圖中，兩燈泡并聯(lián)，由并聯(lián)電路電流規(guī)律知干路電流I甲2I，乙圖中，兩燈泡串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，則電路中電流為I乙I，所以甲乙電路中總電流之比為I甲I乙2II21；根據(jù)PUI可知，當U相同時，P與I成正比，所以甲乙電路中總功率之比P甲P乙I甲I乙21.13. 0.88220【解析】由圖甲可知，電飯煲加熱時的電功率P加880 W0.88 kW，加熱時間t1 h，則加熱過程消耗的電能WP加t0.88 kW×1 h0.88 kW·h；分析圖乙可知，當只閉合S時，只有R2工作，為保溫狀態(tài)，此時P保220 W，則R2220 .14. 加熱16【解析】當開關S1、S2都閉合時，R2接入電路，R1短路，由電功率公式P可知，此時功率最大，飲水機處于加熱狀態(tài)；當S1閉合，S2斷開時，R1和R2串聯(lián)，電路中電阻最大，由電功率公式P可知，此時電功率最小，飲水機處于保溫狀態(tài)，保溫狀態(tài)時功率為P保溫，加熱功率為P加熱，保溫功率與加熱功率之比為.15. (1)U形管液面轉換法(2)電流(3)C【解析】(1)實驗中導體產(chǎn)生的熱量越多，空氣吸收的熱量越多，溫度升高的越多，因為熱脹冷縮使U形管液面的變化越大，所以實驗中可以通過比較U形管液面的變化大小來比較其中導體發(fā)熱的多少，這種把不能直觀顯示的熱量的多少轉換為能夠直觀顯示的U形管液面的變化多少的方法叫轉換法；(2)要探究導體產(chǎn)生熱量與電阻的關系，應用控制變量法，在電阻不同的同時控制電流和通電時間不變；(3)C、D容器中導體的電阻相等，但是通過D中導體的電流較小，所以根據(jù)焦耳定律Q I2Rt可得相同時間C容器中導體產(chǎn)生的熱量多16. 解：(1)當用一根導線連接b、c時，小燈泡與定值電阻串聯(lián)，故IRIL0.2 A；由歐姆定律公式I變形可得定值電阻的阻值為R48 (2)當用一根導線連接a、b，一根導線連接c、d時，小燈泡與定值電阻并聯(lián)在并聯(lián)電路中，電功率與對應的電阻成反比關系，故由PRPL14得出它們的電阻之比為RRL41，所以小燈泡的電阻為RL12 當用一根導線連接b、c時，小燈泡與定值電阻串聯(lián)，此時電路總電壓為UI×(R RL)0.2 A ×(48 12 )12 V，所以小燈泡的額定電壓為12 V(3)當用一根導線連接c、d時，電路為一個小燈泡的簡單電路，電路消耗的總功率為P12 W17. 解：(1)根據(jù)PUI得I200 AP0I2R0(200 A)2×0.15 6×103 W6 kW(2)P1PP050 kW6 kW44 kW×100%×100%88%(3)根據(jù)能量關系，得W0W2P0t1P2t2N6 000 W×24×3 600 s1 000 W×2×3 600 s×N解得N72天18. 解：(1)水吸收的熱量：Q吸c水mt4.2×103 J/(kg·)×2 kg×50 4.2×105 J(2)電磁灶消耗的電能： W×3.6×106 J6×105 J電磁灶的實際功率：P2 000 W(3)電磁灶燒水的效率：×100%×100%70%- 11 -