2026年上海中考物理专题复习 专题13:电功率 练习(含答案+解析)
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1.关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A. 电能表是测量消耗电能的仪表
B. 家庭电路中的电冰箱和空调是串联的
C. 用电器电线的绝缘皮破损了仍能继续使用
D. 导致家庭电路中电流过大的原因一定是短路
2.两个完全相同的电阻R1和R2分别以并联和串联两种方式,接入电源电压分别为U和2U的电路中,如图所示。以下说法正确的是( )
A. 甲、乙两图中通过R1的电流之比为2:1B. 甲、乙两图中R2两端电压之比为1:2
C. 甲、乙两图总电阻之比为1:2D. 甲、乙两图的总功率之比为1:1
二、填空题:本大题共8小题,共16分。
3.王同学家的一个电器上标有“220V,440W”,则此用电器正常工作时的电压为 伏,使用时将 转化为内能。
4.空调是家庭中常用电器。
(1)空调和其他用电器的连接方式是 (选填“A.串联”或“B.并联”)的。
(2)若空调的铭牌上标有“220V1100W”的字样,其正常工作时的电流为 A;正常工作2ℎ用电 kW·ℎ。
5.风电技术是利用风力带动风车叶片旋转,并通过增速机将转速提高,从而带动风机内的发电机发电,通过电缆输送到升压变压器提升电压后,再由高压输电线路输送给用户。
(1)风能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。风机中的发电机是利用 原理进行发电的;运动的空气通过风机的叶片做功后,质量 。
(2)风力发电通过升压变压器后进行高压输电的优势之一是当输出电功率不变的情况下,升高电压来达到 (选填“增大”或“减小”)输电线路的电流,从而降低线路的电热损耗,电流在输电导线产生的焦耳热与电流的 次方成正比,高压输电线最上面的两条防雷线属于 (选填“导体”或“绝缘体”)。
6.在寒冷的冬日,我们常利用电能或燃烧燃料来取暖。
(1)一台标有“2200W”字样的取暖器,正常工作2ℎ,用电 kW⋅ℎ。
(2)下列用电器中利用电流热效应工作的是 。
A.液晶电视机
B.吸尘器
C.电热毯
(3)质量相同的干木柴和木炭完全燃烧, 放出的热量多(q干木柴=1.2×107J/kg、q木炭=3.4×107J/kg)。
A.干木柴
B.木炭
7.盛夏傍晚,某老旧小区多户居民家中空调、冰箱等电器同时运转。突然,小区某一供电设备因负荷过大而“烧坏”,导致部分楼栋停电。抢修人员检查后发现,是接入该设备的主导线因电流过大、温度过高而熔断。基于以上情境,回答下面的问题。
(1)小区内部分楼栋停电,而不是整个小区停电,说明该停电楼栋的电路与小区内未停电楼栋的电路是 连接的。
A.串联 B.并联
(2)该主导线电流过大的原因是(依据公式展开说理) 。
(3)该主导线温度过高的原因是(依据公式展开说理) 。
8.户外高压线因断开事故与地面接触时,在高压线周围的人并腿站在原地并不会触电,但若以较大脚步向远离高压线方向移动就会使人触电,如图(a)所示。为了搞清人触电的原因,小华通过查阅资料了解到:①人体电阻约为几kΩ:②通过人体的电流超过20mA时就可能导致触电。小华用铅笔芯模拟地面,用电压表模拟人体,按如图(b)所示连接电路进行实验,并将电压表示数和对应的电压表所测铅笔芯长度记录在下表中。
(1)分析表中电压表示数和对应的电压表所测铅笔芯长度等相关信息,可以得出的结论是:电源电压和铅笔芯长度不变, 。
(2)根据小华的模拟实验,及查阅的资料,结合所学电学知识,分析“在高压线周围的人以较大脚步向远离高压线方向移动会触电”的原因。
9.现代家庭中,各种用电器通过能量转化为生活带来便利。
(1)在家里洗澡时,浴室里的镜子上常常会出现“白雾”,这是因为温度较高的水蒸气遇到较冷的镜面后, (A.汽化 B.液化)成小水珠,附在镜面上,使镜面出现水雾;可以在镜子背面安装电热膜,通电后,镜面受热温度升高,小水珠 (A.吸收 B.放出)热量,发生 (A.汽化 B.升华)现象,变成水蒸气,使镜子又清晰明亮。
(2)若电热膜铭牌上标有“220V 22W”字样,其正常工作电压为 V,正常工作1小时耗电 度。生活中用 表计量家庭电路消耗的用电量。
(3)电冰箱与吸顶灯之间是 (A。串联 B.并联)连接的。电冰箱支撑脚的底面积较大,在重力不变的情况下,可以减小冰箱对地面的 。电冰箱采用三脚插头,当插头插入三孔插座时,将电冰箱金属外壳与 相连,其作用是防止触电。
(4)在如图所示的电路中,开关S从闭合到断开,电流表两次示数之比为5:2,则电阻R1、R2的阻值之比为 ,消耗的电功率P1、P2之比为 。
10.如图(a)所示为小敏家新买的冷热两用无叶电风扇。它主要由底座(内置电动机和电热丝)、控制电路和顶部的环形出风口组成。环形出风口内部设有导流通道,底座的电动机会吸入空气,空气经加压后送入环形出风口,再从出风口边缘的狭窄缝隙高速喷出,进而带动周围空气流动,最终实现风量增大的效果。该风扇设有“冷风”和“热风”两挡模式。小敏仔细观察并查阅说明书后,尝试分析其工作原理,请你和他一起完成以下问题:
(1)该风扇的内部简化电路如图(b)所示(图中M代表电动机,R代表电热丝)。下列说法正确的是
A.为安全起见,该风扇的塑料外壳也要接地
B.只闭合S1时,风扇吹冷风,电路中不会产生热量
C.若电动机损坏开路,闭合S1和S2后,电热丝仍能正常工作
D.若仅将电热丝的阻值减半,则在相同时间内电热丝产生的热量变为原来的一半
(2)结合题目信息及所学知识,请解释该风扇能产生大风量的原因。
三、实验探究题:本大题共1小题,共6分。
11.物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验,现有2个电源(电源电压未知),滑动变阻器2个分别标有A“10Ω,2A”B“20Ω,2A”字样,待测小灯(标有“6.0V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确连接电路,将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,闭合开关S后,此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)电压表所示示数为______伏;
(2)小徐发现原器材无法完成实验,仅更换电源与滑动变阻器,重新连接电路,记录数据如下表,其中有一组数据,小灯泡正常发光。
①补全小徐调整后的实验电路图;
②请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
四、计算题:本大题共3小题,共24分。
12.某家庭厨房中用电器的相关信息如表中所示,它们用如图所示的插线板供电。插线板允许通过的最大电流为10A。已知家庭电路的电压为220V。
(1)求电饭锅正常工作时加热电阻的阻值。
(2)电风扇、电饭锅已在正常工作,在保证插线板安全使用的条件下,还可以再接入一个用电器,求这三个用电器同时正常工作时,通过插线板的总电流。
13.如图1所示是一款可以通过USB接口连到电脑上的电热杯垫。杯垫内部简化电路如图2所示,R1、R2为加热元件,开关S1、S2同时闭合时,处于加热状态,整个电路中的电流是1A;只闭合开关S1时处于保温状态,整个电路中的电流是0.5A。已知R1的电阻为10Ω,USB接口的输出电压为5V。求:[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)保温30min产生的热量是多少焦耳?
(2)加热功率是多少?
(3)加热状态时,若产生的热量全部被水吸收,将500g的水从25℃加热至45℃需要多少分钟?
14.如图所示,图甲为一款市面常见的养生壶,额定电压为220V,简化的工作电路如图乙,该养生壶通过智能系统实现加热、保温挡自动切换,图丙为该养生壶在正常工作45分钟内功率的变化情况。求:
(1)加热状态下,养生壶正常工作时的电流为多大?
(2)分析计算图乙电路中定值电阻R2的阻值为多少欧?
(3)养生壶正常工作45分钟,家庭电路中的电能表示数增加多少?
五、综合题:本大题共13小题,共130分。
15.某电动玩具汽车的直流电动机部分参数如表所示。
直流电动机
(1)正常工作时,通电20s,电流通过电动机做功为______J,产生的热量为______J。
(2)分析电流通过电动机做功与产生的热量之间存在差异的原因。
16.安全用电、节约用电人人有责。
(1)人体安全电压不高于______。
B.2V
C.36V
D.220V
(2)11W的节能灯与60W的白炽灯发光效果相当,若两灯均工作200秒,节能灯比白炽灯消耗的电能要少______J。
(3)根据安全用电规范,试着用笔画线代替导线,将图中的电灯、开关和三孔插座正确接入电路中。
17.在校园中学习离不开电。
(1)学校电路和家庭照明电路的电压相同,均为______V。教室的灯与教学一体机是______的(选填“A.串联”或“B.并联”),开灯后老师又打开了教学一体机,此时教室电路中的等效电阻将______(选填“A.变大”、“B.不变”或“C.变小”)。
(2)教学一体机的工作原理是从显像管尾部的热灯丝发射出来的电子,高速撞击在荧光屏上,荧光屏发光,则在显像管内电流方向为______(选填“A.从荧屏到灯丝”或“B.从灯丝到荧屏”),教学一体机的额定功率是300W,正常工作2ℎ,消耗的电能是______kW⋅ℎ。
(3)如图1为“感应数字时钟”。当闭合开关S后,屏幕上能显示当前时间;若环境较暗,光敏开关自动闭合,小灯泡会发光并照亮屏幕。下列电路符合要求的是______;
A.
B.
C.
D.
(4)根据安全用电规范,请用笔画线代替导线,将图2中的电灯、开关和三孔插座正确接入电路中。
18.我国风力发电目前处于全球领先地位。
(1)图中的发电机是根据______原理制成的。
(2)当风正面垂直吹向静止叶片时,如右图所示,从正面看,叶片A会______(选填“A.顺时针”或“B.逆时针”)转动;
(3)若上述风力发电机的发电功率为8×104W,0.25ℎ发出的电能全部供给一辆电动汽车,假设该电动汽车将电能全部转化为机械能,该电动汽车在水平公路上匀速行驶受到的阻力为1000N,请通过计算判断这些电能能否供该电动汽车在平直公路上行驶70km。
19.在图示电路中,电源电压保持不变,电压表示数为6伏,电阻R1阻值为6欧。
(1)求此时电流表示数;
(2)①现在将一个R2接入电路中,若两电表示数都改变,则电压表与电流表的乘积 ______(选填“变大”、“不变”、“变小”),请画出此时的电路图。
②现在将一个R2接入电路中,若只有一个电表的示数改变,且电压表与电流表的乘积的变化量为4.5瓦,求R2的阻值。
20.小慧做“测定小灯泡的电功率”的实验,将电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、待测小灯泡(标有“3.8V”字样)、电流表、滑动变阻器、开关串联,然后将电压表并联在电路中。小慧闭合开关,观察到电压表示数如图(a)所示,小灯泡发光较暗。然后移动变阻器滑片至最大阻值处,观察到电流表示数为0.2A,此过程中电压表指针向右偏转了1小格。他经过思考设法使小灯正常发光,观察到电流表示数如图(b)所示。
(1)小慧将电压表并联在 两端(选填“小灯泡”或“变阻器”);
(2)求实验中所用电源的电压U;(需写出解答过程)
(3)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
21.阅读材料,回答问题。
随着电动汽车的普及,高效储能装置成为研究热点。锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长而被广泛应用。其工作原理是锂离子在正负极之间嵌入和脱出,实现电能的储存与释放。
超级电容器是另一类储能装置,它具有充电速度快、功率密度高等特点,适合瞬间大电流放电。但其能量密度远低于锂离子电池,因此常与锂离子电池配合使用,在车辆启动或加速时提供瞬时大功率。
(1)锂离子电池在充电时,电能转化为 能储存起来。
(2)超级电容器适合在电动汽车 (选填“启动”或“匀速行驶”)时提供大电流。
(3)超级电容器作为储能装置,具有充电速度快和 的特点。
(4)若一辆电动汽车电池容量为60kW⋅ℎ,能量转换效率为90%,充满电后该电动汽车以20 kW的功率匀速行驶,最多能行驶 ℎ。
22.电饭煲
电饭煲的电路结构如图所示,控温开关S1在煮饭时需要手动闭合。手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103℃)时,又会自动断开,自动控温开关S2在温度低于70℃时会自动闭合,一旦温度高于80℃时又会自动断开。图中黄灯是保温时的指示灯,红灯是加热时的指示灯。R1、R2是保护电阻,阻值均为400Ω,加热电阻丝R3的电阻值为100Ω,不计红、黄两指示灯的电阻。正常情况下家庭所用电源电压为220V,但由于输电线有电阻,可认为加在图中电路上的电压为200V。
(1)小敏在电饭煲里加入适量的米和水之后,接上电源,手动闭合S1,电饭煲处于加热状态,在加热过程中黄灯(______)
A.始终亮
B.始终不亮
C.先不亮,后一直亮
D.先不亮,后亮着,再不亮,又变亮…
(2)水烧开后,温度升高到______℃时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟。由于散热,待温度降至70℃时,开关______自动闭合,电饭煲重新加热。
(3)假设电饭煲内的气压不变,水烧开后,在S1断开前水温______(“会”或“不会”)继续上升,为什么?______。
(4)在S1闭合,S2断开时,通过R2和R3的电流大小之比为(______)
A.4:1
B.1:4
C.4:5
D.5:4
(5)在S1闭合,S2断开时,通过红色指示灯的电流为______A,电阻丝R3的电功率为______W;
(6)煮饭时放米m2=0.5kg,加水m1=0.5kg,设水的比热为c1=4.2×103J/(kg⋅℃),米的比热为c2=4.0×103J/(kg⋅℃),水和米的初温是20℃,加热到70℃所需时间为16min,求该电饭煲的效率?(计算)(保留一位小数)
(7)比较复杂的电路都是混联电路,计算其等效电阻时可以分步进行,即可以把两个并联电阻等效为一个电阻,再和第三个电阻串联,或者先把两个串联电阻等效为一个电阻,再和第三个电阻并联,据此计算电饭煲加热时消耗的电功率是保温时的多少倍。(计算)
23.小华用标有“220V”字样的电热水壶烧水,所用取电插座允许通过的最大电流为5A。电热水壶的简化电路如图所示,电路中两电热丝A、B的阻值分别为RA、RB,且RA≠RB。通过控制开关S1、S2、S3的断开或闭合,电热水壶可实现不同的加热功率。
(1)通过控制开关S1、S2、S3,该电热水壶中电热丝连入电路的情况不可能的是______。
A.仅RA连入电路
B.仅RB连入电路
C.RA与RB串联连入电路
D.RA与RB并联连入电路
(2)若使该电热水壶加热时电功率最小,则开关状态为S1______、S2______、S3______;
(3)当开关S2断开,S1、S3闭合时,电路的总电流为4.1A,通过电热丝A的电流为2A。
①求电热丝A的阻值RA;
②若电流通过电热丝所做的功全部转化为电热水壶产生的热量,求10s内电热水壶产生的热量Q;
③现用阻值为RC的电热丝C替换电热丝B,仍保持开关S2断开,S1、S3闭合,替换前后电热水壶的电功率变化了220W,并仍能用原先的取电插座。求电热丝C的阻值RC。
24.如图(a)所示,是某品牌蛋糕机具有低温、中温和高温三个挡位,简化电路图如图(b)所示,R1、R2为阻值一定的电热丝(R1>R2),已知通过电源电流变大,温度变高。
(1)该蛋糕机工作时,通过电源的电流变大,电功率 (选“A.变大B.不变C.变小”),挡位越高,温度越高,利用了电流的 工作的。
(2)(单项选择题)可以通过S1、S2开关断开和闭合,让蛋糕机在不同挡位工作,下列说法正确的是
A.S1闭合、S2断开时蛋糕机处于低温挡
B.S1断开、S2闭合时蛋糕机处于低温挡
C.S1闭合、S2断开时蛋糕机处于高温挡
D.S1断开、S2闭合时蛋糕机处于高温挡
25.近几年,随着电动汽车的普及,为电动汽车提供电能的充电桩数量在全国迅猛增加;
(1)充电桩为电动汽车的电池充电时,电能转化为 (填“机械”或“化学”)能,电池是 (选填“电源”或“用电器”)。充电桩有较好的防水保护功能,是为了防止线路过于潮湿出现 (填“短路”或“断路”)现象;
(2)如图所示为充电桩给某电动汽车充电时充电功率P随充电时间t的变化图像。若充电过程的前18min充电电流不变,充电18min时充电电压升至500V,则充电9min时,充电电流为 A,充电电压为 V。若充电18min至30min的时间内,充电电压保持500V不变,则该过程中充电电流逐渐 (填“变大”或“变小”);
(3)若上述电动汽车充电前和充电30min时电池显示的储能量分别为20%和70%,充电30min的时间内,平均充电功率为80kW,则该电池充满电时的储能量为 kW⋅ℎ。该电动汽车在高速公路上分别以80km/ℎ和100km/ℎ的速度匀速行驶30min,电池的储能量分别下降了10%和15%,若能量转化效率始终不变,则电动汽车分别以80km/ℎ和100km/ℎ的速度匀速行驶时受到的阻力之比为 。
26.如图(a)所示,是给水杯中的水保温用的“暖杯垫”,其内部电路可简化为如图(b)所示的电路。该电路的电源电压为24V,定值电阻R的阻值为15Ω,该电阻R的电功率为P。
(1)求电阻R的电功率P。
(2)由于“暖杯垫”的功率一定,小华发现只有在冬季使用时“暖杯垫”能使杯中的水温度适宜,而在其他季节使用时杯中的水温会偏烫。于是,小华用两个定值电阻R1、R2(R1q干木柴,因此木炭完全燃烧放出的热量多。
故答案为:(1)4.4;(2)C;(3)木炭。
(1)取暖器正常工作的电功率等于其额定功率,利用W=Pt计算消耗的电能;
(2)电流流过导体时,导体要发热,这种现象是电流的热效应,发生电流的热效应时,电能转化为内能;
(3)根据公式Q放=mq可比较燃料完全燃烧放出的热量。
本题考查了消耗电能的计算、电流热效应和燃料完全燃烧放热公式的应用,属于基础题目。
7.【答案】B
小区内用电器总功率过大,依据公式推导如下:家庭电路的供电电压U保持恒定不变(我国民用电压为220V),根据电功率公式 P=UI 变形可得电流计算公式 I=PU ,总功率越大,电流越大。
电流通过导体产生的热量过多导致的,依据焦耳定律推导如下:焦耳定律公式 Q=I2Rt ,其中Q为导体产生的热量,I为通过导体的电流,R为导体的电阻,t为通电时间。主导线的电阻R和通电时间t可视为定值,导线产生的热量Q与电流的平方成正比。用电器总功率过大导致主导线电流I显著增大,使导线产生的热量Q急剧增加,大量热量在短时间内积聚,无法及时散失,最终导致主导线温度急剧升高,直至熔断。
【解析】【详解】(1)在家庭电路和小区供电电路中,各楼栋、各用户的电路均采用并联连接。并联电路的核心特点是各支路独立工作、互不影响,当某一支路(某部分楼栋)出现故障或断电时,其他支路(未停电楼栋)仍能正常工作,这与题目中“部分楼栋停电,整个小区未全部停电”的情境完全吻合。若为串联连接,一处断路则整个电路全部断电,与题意矛盾。故选 B。
(2)主导线电流过大的根本原因是小区内用电器总功率过大,依据公式推导如下:家庭电路的供电电压U保持恒定不变(我国民用电压为220V),根据电功率公式 P=UI 变形可得电流计算公式 I=PU ,总功率越大,电流越大。
(3)主导线温度过高是电流通过导体产生的热量过多导致的,依据焦耳定律推导如下:焦耳定律公式 Q=I2Rt ,其中Q为导体产生的热量,I为通过导体的电流,R为导体的电阻,t为通电时间。主导线的电阻R和通电时间t可视为定值,导线产生的热量Q与电流的平方成正比。用电器总功率过大导致主导线电流I显著增大,使导线产生的热量Q急剧增加,大量热量在短时间内积聚,无法及时散失,最终导致主导线温度急剧升高,直至熔断。
8.【答案】电压表所测铅笔芯长度越长,电压表示数越大。
高压电线接地后,地面相当于导体(类似实验中的铅笔芯),地面上不同位置间存在电压,且两点间的距离越大,电压差越大;人迈开较大脚步时,两只脚与高压线接地点的距离不同,两脚之间形成一定的电压差(即“跨步电压”);人体电阻约为几千欧,根据欧姆定律可知,跨步电压越大,通过人体的电流越大;当电流超过20mA时,就会导致触电;人腿站在原地时,两脚间距离极小,跨步电压几乎为零,通过人体的电流也几乎为零,因此不会触电。
【解析】【详解】(1)观察表格数据可知,当电源电压和铅笔芯长度不变时,电压表所测铅笔芯长度越长,电压表示数越大,所以可得出:电压表所测铅笔芯长度越长,电压表示数越大。
(2)高压电线接地后,地面相当于导体(类似实验中的铅笔芯),地面上不同位置间存在电压,且两点间的距离越大,电压差越大;人迈开较大脚步时,两只脚与高压线接地点的距离不同,两脚之间形成一定的电压差(即“跨步电压”);人体电阻约为几千欧,根据欧姆定律可知,跨步电压越大,通过人体的电流越大;当电流超过20mA时,就会导致触电;人腿站在原地时,两脚间距离极小,跨步电压几乎为零,通过人体的电流也几乎为零,因此不会触电。
9.【答案】B
A
A
220
0.022
电能
B
压强
大地
2:3
3:2
【解析】(1)[1][2][3]洗澡时,温度较高的水蒸气遇到较冷的镜面,由气态变为液态,根据液化的定义(物质由气态变为液态的过程),这是液化现象;镜面受热温度升高,小水珠由液态变为气态,根据汽化的定义(物质由液态变为气态的过程),需要吸收热量,发生汽化现象。
(2)[1]电热膜铭牌上标有“220V 22W”字样,其中“220V”表示其正常工作电压为220V。
[2]根据电功公式 W=Pt , P=22W=0.022kW , t=1ℎ ,则正常工作1小时耗电 W=0.022kW×1ℎ=0.022kW⋅ℎ=0.022 度
[3]生活中用电能表计量家庭电路消耗的用电量。
(3)[1]电冰箱与吸顶灯能独立工作、互不影响,根据并联电路的特点(各用电器互不影响,能独立工作),它们之间是并联连接的。
[2]电冰箱重力不变,对地面的压力不变,支撑脚的底面积较大,在根据 p=FS 可知,可以减小冰箱对地面的压强。
[3]电冰箱采用三脚插头,当插头插入三孔插座时,将电冰箱金属外壳与大地(地线)相连,其作用是防止触电。
(4)由电路图可知,开关S闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流;开关S断开时,电路为 R2 的简单电路,电流表测通过 R2 的电流。因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以开关断开前后,通过 R2 的电流不变。
已知开关S从闭合到断开,电流表两次示数之比为5∶2,设开关闭合时干路电流 I=5I0 ,开关断开时通过 R2 的电流 I2=2I0 ,则通过 R1 的电流 I1=I−I2=5I0−2I0=3I0
并联电路中各支路两端的电压相等,根据欧姆定律 R=UI ,可得电阻 R1 、 R2 的阻值之比 R1R2=UI1UI2=I2I1=2I03I0=23
根据电功率公式 P=UI ,可得消耗的电功率 P1 、 P2 之比 P1P2=UI1UI2=I1I2=3I02I0=32
10.【答案】C
根据流体压强与流速的关系可知,流速越大的地方,压强越小。风扇的进风口吸入空气,空气经过加压后从环形出风口的狭窄通道高速喷出,使出风口处的空气流速变大,压强变小,而出风口周围的空气流速小,压强大,在压强差(或压力差)的作用下,周围的空气会被“带动”一起流动,从而实现风量增大的效果。
【解析】【详解】(1)A.该风扇的外壳是塑料的,不会导电,因此不需要将塑料外壳接地,故A错误;
B.只闭合S1时,只有电动机工作,风扇吹冷风,电动机工作时将电能转化为机械能,但导线有电阻,电流通过电动机线圈仍会产生热量,故B错误;
C.由图可知,电动机和电热丝是并联的,并联电路各支路独立工作,互不影响,因此电动机损坏开路,闭合S1和S2后,电热丝所在支路仍能正常工作,故C正确;
D.根据焦耳定律变形式 Q=U2Rt 可知,电源电压U和通电时间t不变,电阻丝阻值R减半(即 R′=R2 ),则产生的热量为 Q′=U2R′t=U2R2t=2U2Rt=2Q
即热量变为原来的2倍,故D错误。
故选C。
(2)根据流体压强与流速的关系可知,流速越大的地方,压强越小。风扇的进风口吸入空气,空气经过加压后从环形出风口的狭窄通道高速喷出,使出风口处的空气流速变大,压强变小,而出风口周围的空气流速小,压强大,在压强差(或压力差)的作用下,周围的空气会被“带动”一起流动,从而实现风量增大的效果。
11.【答案】(1)6.5;
(2)①;
解:②表格第4组实验数据,电流表的示数为0.54A,此时电压表的示数为4V,灯泡中的电流为图中电流表的示数,所以灯泡两端的电压为图中电压表的示数,
由串联电路电压规律可得,电源电压:U=UL+UR=6.5V+4V=10.5V;
当变阻器两端的电压为4.5V时,根据串联电压规律可知,此时灯泡两端的电压:U′L=U−U′R=10.5V−4.5V=6V,此时灯泡正常发光,
由表格第3组数据可知,变阻器两端的电压为4.5V时,电路中的电流为0.52A,即灯泡的正常工作时的电流为I′L=0.52A,
所以,小灯泡的额定功率:P额=U′LI′L=6V×0.52A=3.12W。
答:小灯泡的额定功率P额为3.12W。
【解析】(1)根据图中电压表的量程、分度值,读出示数;
(2)分析表格数据可知,电路中电流变大时,电压表示数变小,所以电压表并联在变阻器两端,测量变阻器两端的电压;
根据图中电流表的量程和分度值读出电流表的示数;分析图中电流表示数与表格第4组数据,可知第4组实验时灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律可得电源电压;
当灯泡两端的电压为6V时,灯泡正常工作,根据串联电压规律可得,此时变阻器两端的电压,由表格数据可得灯泡的额定电流,根据P=UI计算小灯泡的额定功率P额。
本题考查串联电路规律和电功率的计算,考查了探究能力,出题角度新颖,是难得的好题。
12.【答案】【详解】(1)由表中信息可知,电饭锅的额定功率为880W,根据 P=U2R 可知,电饭锅正常工作时加热电阻的阻值 R=U2P=(220V)2880W=55Ω
(2)由题意知,插线板允许通过的最大电流为10A,则允许使用的最大功率为P大=UI大=220V×10A=2200W
则电风扇、电饭锅已在正常工作,插线板还允许使用的最大功率为P允许=2200W−880W−100W=1220W
由表中信息可知,还可以接入一个电饼铛,此时通过插线板的总电流 I总=P总U=880W+100W+1000W220V=9A
【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】保温30min产生的热量是4500J 加热功率是5W 将500g的水从25℃加热至45℃需要140min
【解析】解:(1)根据题意,保温状态时,只闭合开关S1,已知电源电压 U=5V,保温状态下的电流I保温=0.5A,时间 t=30min=1800s,
此电路为纯电阻电路,消耗的电能全部转化为电热,
则保温30min产生的热量为Q保温=W电能=UI保温t=5V×0.5A×1800s=4500J;
(2)根据题意,加热状态时,开关S1、S2同时闭合,已知加热状态下的电流I加热=1A,则加热功率为P加热=UI加热=5V×1A=5W;
(3)已知水的质量m=500g=0.5kg,
水吸收的热量为:Q吸=c水m(t末−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.5kg×(45℃−25℃)=42000J,
因为产生的热量全部被水吸收,所以电热杯垫在加热状态下产生的热量Q放=Q吸=42000J,
由P=Wt=Qt可得,加热所需时间为t加热=Q放P=42000J5W=8400s=140min。
答:(1)保温30min产生的热量是4500J;
(2)加热功率是5W;
(3)将500g的水从25℃加热至45℃需要140min。
(1)保温状态时,只闭合开关S1,保温30min产生的热量为Q保温=W电能=UI保温t;
(2)加热状态时,开关S1、S2同时闭合,已知电路中的电流,利用P=UI求出加热功率;
(3)由公式Q=cmΔt求出水吸收的热量,产生的热量全部被水吸收,则加热时间为t=WP。
本题考查焦耳定律、电功与电功率的计算,是一道电热综合题。
14.【答案】(1)
5A
(2)
176Ω
(3)
0.385kW·ℎ
【解析】【详解】(1)由图丙可知,加热功率 P加=1100W ,根据 P=UI ,得加热电流 I加=P加U=1100W220V=5A
(2)当 S1 、 S2 都闭合时, R2 被短路,只有 R1 接入电路,处于加热挡。 R1 的阻值为 R1=U2P加=(220V)21100W=44Ω
当 S1 闭合、 S2 断开时, R1 与 R2 串联,处于保温挡,功率 P保=220W 。总电阻为 R总=U2P保=(220V)2220W=220Ω
R2 的阻值为 R2=R总−R1=220Ω−44Ω=176Ω
(3)由图可知,加热时间 t加热=15min=0.25ℎ
加热功率 P加热=1100W=1.1kW
保温时间 t保温=45min−15min=30min=0.5ℎ
保温功率 P保温=220W=0.22kW
养生壶正常工作45分钟消耗的总电能为 W总=P加热t加热+P保温t保温=1.1kW×0.25ℎ+0.22kW×0.5ℎ=0.385kW⋅ℎ
所以养生壶正常工作45分钟,家庭电路中的电能表示数增加 0.385kW⋅ℎ 。
15.【答案】60;20 电动机正常工作时,电流所做的功,即消耗的电能转化为机械能和内能,故电流通过电动机所做的功会大于电动机产生的热量
【解析】解:(1)正常工作时,通电20s,电流通过电动机做的功:
W=UIt=3V×1A×20s=60J;
电流通过电动机产生的热量:
Q=I2Rt=(1A)2×1Ω×20s=20J;
(2)电动机正常工作时,电流所做的功,即消耗的电能转化为机械能和内能,故电流通过电动机所做的功会大于电动机产生的热量。
答:(1)60;20;
(2)电动机正常工作时,电流所做的功,即消耗的电能转化为机械能和内能,故电流通过电动机所做的功会大于电动机产生的热量。
(1)根据W=UIt求正常工作时,通电20s,电流通过电动机做的功;根据Q=I2Rt求电流通过电动机产生的热量;
(2)电动机正常工作时,电流所做的功,即消耗的电能转化为机械能和内能,由此得出结论。
本题考查电功和电热的计算和电动机正常工作时的能量转化,难度一般。
16.【答案】C 9800
【解析】解:(1)人体安全电压不高于36V,故选:C;
(2)节能灯、白炽灯的功率差:ΔP=60W−11W=49W,
工作200s两灯消耗的电能之差:
ΔW=ΔP×t=49W×200s=9800J,即两灯均工作200秒,节能灯比白炽灯消耗的电能要少9800J;
(3)开关与灯的连接:火线先接开关,再接灯泡的金属点,零线直接连接螺旋套;
三孔插座的连接:上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线。如图所示:
故答案为:(1)C;(2)9800;(3)。
(1)经验证明,不高于36V的电压对人体是安全的;
(2)求出节能灯、白炽灯的功率差,利用W=Pt计算二者消耗的电能之差;
(3)家庭电路中,开关控制灯泡时,火线首先接开关,再接灯泡顶端金属点;零线直接接灯泡。这样连接,开关既能控制灯泡,又能在灯泡损坏时,断开开关,切断火线,更换灯泡更安全。三孔插座的正确连接方法:上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线。
本题考查了对人体的安全电压、消耗电能的计算、电灯和插座的连接,属于基础题目。
17.【答案】220;B;C A;0.6 B
【解析】解:(1)学校电路和家庭照明电路的电压相同,均为220V。教室的灯与教学一体机是并联的,故选:B,开灯后老师又打开了教学一体机,此时教室电路中的等效电阻将变小,选:C。
(2)速撞击在荧光屏上,荧光屏发光,电流方向与自由电子实际移动的方向相反,则在显像管内电流方向从屏幕到灯丝,故选:A。
教学一体机的额定功率是300W,正常工作2ℎ,消耗的电能是:W=Pt=0.3kW×2ℎ=0.6kW⋅ℎ。
(3)若环境较暗,光敏开关自动闭合,小灯泡会发光并照亮屏幕。下列电路符合要求是B。
(4)三孔插座的正确接法是左零右火上接地;开关接在火线和灯泡之间,灯泡和三孔插座是并联的,如图所示:
。
故答案为:(1)220;B;C;
(2)A;0.6;
(3)B;
(4)。
(1)家庭电路的电压是220V;教室内的灯和一体机互不影响,是并联的;并联电路的支路越多,总电阻越小。
(2)电子定向移动的方向和电流的方向相反;根据W=Pt进行计算。
(3)根据串并联电路的特点进行分析。
(4)开关接在火线和灯泡之间;灯泡和三孔插座是并联的;三孔插座的正确接法是左零右火上接地。
本题考查的是家庭电压和家庭电路的组成;知道电流方向的规定和电功的计算;会正确完成家庭电路的连线问题。
18.【答案】电磁感应; A.顺时针; 能
【解析】(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流,这种现象叫电磁感应现象;发电机是根据电磁感应原理制成的。
(2)由图分析可知,当风正面垂直吹向静止叶片时,叶片A上表面的流速小,压强大;下表面的流速大,压强小,会产生向下的压强差,所以叶片A会顺时针转动。
(3)风力发电的发电时间t=0.25ℎ=0.25×3600s=900s;
风力发电机发出的电能为W=Pt=8×104W×900s=7.2×107J;
电动汽车匀速行驶时,牵引力等于阻力,即G=f=1000N;
电动汽车行驶70km需要的机械能为:W机械=1000N×7×104m=7×107J
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