1、第十六讲 电功率第一课时 电功率一、选择题1. (2016 湖北天门 32 题 3 分)下列用电器均标有“220 V100 W”，在额定电压下工作相同时间产生热量最多的是( A )(导学号 57532438)A. 电热水袋 B. 电视机C. 电风扇 D. 白炽灯2. (2016 安徽) 图中电源电压保持 6 V 不变，灯泡 L 标有“6 V 6 W”字样，开关 S 闭合后，在滑片 P 从 b 端向 a 端滑动的过程中，下列说法正确的是( A )A. 灯泡两端的电压不断增大B. 通过灯泡的电流不断减小C. 灯泡消耗的电功率不断减小D. 灯泡消耗的电功率恒定不变第 2 题图第 4 题图3. (20
2、16 云南)将标有 “12 V 6 W”的灯泡 L1 和标有“ 6 V 6 W”的灯泡 L2 串联接在 12 V 的电源上，则( C )A. 灯泡 L1 正常发光B. 灯泡 L2 可能会烧坏C. 电路总功率为 4.8 WD. 通过 L1 的电流小于通过 L2 的电流(导学号 57532439)【解析】灯泡 L1 电阻：R 1 24 ；灯泡 L2 电阻：R 2 6 U2P额 1 （12 V）26 W U2P额 2 （6 V）26 W，当把两灯泡串联在 12 V 电源上时，电路中的电流：I 0.4 A，通UR1 R2 12 V24 6 过两灯泡的电流为 0.4 A，D 错误；灯泡 L1 两端的电压
3、 U1IR 10.4 A24 9.6 V12 V，灯泡 L2 两端的电压 U2IR 20.4 A6 2.4 V6 V，两灯的实际电压都小于各自的额定电压，都不能正常发光，A 、B 错误；电路的总功率为：PUI12 V0.4 A4.8 W，C 正确故选 C。4. (2016 黄冈 )图甲为某可调亮度台灯，图乙为其用于调光的电位器结构图。a、b、c 是它的三个接线柱，a、c 分别与弧形电阻丝的两端相连，b 与金属滑片相连。转动旋钮，滑片在弧形电阻丝上同向滑动即可调节灯泡亮度。下列分析正确的是( B )(导学号 57532440)A. 电位器与灯泡并联B. 电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改
4、变灯泡亮度的C. 若只将 a、c 接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变亮D. 若只将 b、c 接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗5. (2016 凉山州 )某同学家中有一个电磁炉，上面标有“220 V 2 000W”的字样，下面关于这个电磁炉的说法中正确的是( A )(导学号 57532441)A. 使用这个电磁炉时应连接额定电流为 10 A 的保险丝B. 这个电磁炉在正常工作时的电阻为 484 C. 这个电磁炉工作时的电功率是 2000 WD. 这个电磁炉正常工作 0.5 h 消耗的电能为 1.8106 J6. (2016 孝感)如图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电 t 秒后( 两容器
5、都不向外放热)，下列说法正确的是( C )( 导学号 57532442)A. 两容器中电阻产生的热量相同B. 右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍C. 右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍D. 右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍第 6 题图第 7 题图7. (2016 荆州) 如图所示，电源电压和灯 L 的电阻不变，灯 L 上标有“6 V 3 W”字样。当开关 S 闭合，滑片 P 移到 a 端时，电流表的示数为 1.0 A，灯 L 正常发光；当开关 S 断开，滑片 P 移至 b 端时，电源电压 U 和灯 L 的电功率 P 分别为( B )
6、( 导学号 57532443)A. 6 V 1.5 W B. 6 V 0.75 WC. 3 V 1.5 W D. 3 V 0.75 W8. (2016 太原一模)在图甲所示的电路中，R 为滑动变阻器，R 0 为定值电阻，电源电压为 8 V 恒定不变。若不计温度对电阻的影响 ，在滑片 P 滑动过程中，电压表与电流表的示数变化如图乙所示，根据图像信息可知下列选项错误的是( D )(导学号 57532444)A. R0 的阻值是 5 B. 电路的最大总功率是 12.8 WC. 滑动变阻器的最大阻值是 35 D. 电路的最小总功率是 0.8 W9. (2016 常州)小明用如图甲所示电路来测量额定电压
7、为 2.5 V 的小灯泡功率，电源电压恒为 4.5 V。小明从滑动变阻器接入电路中的阻值最大时开始记录数据，测得小灯泡的 UI图像如图乙所示。针对该实验过程，下列结果正确的是( C )(导学号 57532445)A. 小灯泡的额定功率为 6.25 WB. 小灯泡正常工作时的电阻为 5 C. 滑动变阻器的最大阻值为 40 D. 电路消耗的最小功率为 0.05 W10. (2016 太原二模)某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，实物电路如图所示。电源电压恒为 6 V，电流表的量程为“00.6 A”，电压表量程“03 V”，滑动变阻器的规则为“20 2 A”，灯泡 L 标有“3 V 0.9 W”
8、字样(忽略灯丝电阻变化 )。为了保证所有元件的安全，下列判断正确的是( B )(导学号 57532446)A. 变阻器 R 接入电路的阻值变化范围为 020 B. 电灯消耗功率的变化范围为 0.40.9 WC. 电流表示数的变化范围为 0.20.6 AD. 该电路消耗的总功率的变化范围为 1.23.6 W二、填空题11. (2016 乌鲁木齐 )“重力电灯”灯泡的额定功率为 1 W，额定电压为 2 V，则该灯泡正常工作时电流为 0.5 A，它工作 10 h 消耗 0.01 度的电能。( 导学号 57532447)12. (2016 本溪)如图所示是小新家的电能表，根据所给参数他家同时使用的用电
9、器总功率不能超过 4_400 W。小新点亮一盏“220 V40 W”的电灯( 其他用电器均未工作) ，当电灯正常工作 15 min 时，电能表的转盘转 30 转，则每消耗 1 kWh 的电能，电能表的转盘转 3_000 转。小新将灯关掉，把额定电压为 220 V的电水壶单独接入电路，电能表的转盘转 30 转，只用了 30 s，该电水壶的功率是1_200W。(导学号 57532448)【解析】观察电能表的参数，此电能表接在 220 V 的电路中，通过干路上的电能表的最大电流是 20 A，家庭中使用的用电器的总功率不超过 PUI220 V20 A4 400 W；小灯泡 15 min 消耗的电能 W
10、Pt40 W h0.01 kWh；电能表转了 30 转，则每消耗 1 1560kWh 的电能 ，转盘转 r3 000 r；电能表 30 转，用电器消耗电能 W0.01 300.01kWh 3.6104 J；根据 W Pt 得 P 1 200 W。Wt 3.6104 J30 s13. (2016 吉林)如图所示的电路，电源电压 3 V 保持不变。闭合开关 S1、S 2，电流表的示数为 0.3 A，则 R1 的阻值是 10；断开开关 S2 后，电流表示数变化了 0.2 A，此时 R2 消耗的电功率是 0.2W。第 13 题图第 14 题图14. (2016 烟台)在如图所示的电路中，电源电压保持不
11、变，当开关 S1 闭合 S2 断开，甲、乙为电流表时，两表示数之比是 I 甲 I 乙 25，则 R1R 223; _当开关 S1、S 2 闭合，甲、乙两表为电压表时，两表的示数之比为 U 甲 U 乙 53 ，R 1、R 2 消耗的电功率之比为P1P 223。( 导学号 57532449)15. (2016 重庆 A 卷)如图所示的电路中，电源电压、灯丝电阻都保持不变，灯 L 标有“6 V 3 W”字样， 灯泡的电阻是 12；当开关 S 闭合，滑动变阻器的滑片 P 在 a、b 两点间移动时，电压表示数的变化范围是 58 V，且滑片 P 位于 b 点时灯 L 的功率是滑片位于 a 点时灯 L 功率
12、的 16 倍，电源电压是 9V。( 导学号 57532450)【解析】灯 L 标有“6 V 3 W”字样，灯泡的电阻 RL 12 ；根据串联分（6 V）23 W压可知：当滑片 P 位于 a 点时，滑动变阻器接入电路的电阻较大，则其两端的电压较大，即此时两端的电压 UPa8 V，当滑片 P 位于 b 点时，两端的电压 UPb5 V，由题意可知：PLb 16PLa，由 PLa 、P Lb 可知 16 ，解得：U Lb4U La；由于电源电压不变，则有 ULa8 VU Lb5 V，联立解得：U La1 V；电源电压UU La8 V1 V8 V9 V。16. (2016 镇江)如图甲所示，R 是压敏电
13、阻，其阻值随压力的变化而改变，R 0 为定值电阻，闭合开关 S，改变 R 上压力大小，两电表示数之间的关系图像如图乙所示，则电源电压U6V，R 010；当 R0 消耗的电功率为 0.4 W 时，R 消耗的电功率 P0.8 W。(导学号 57532451)【解析】I 10.2 A 时，U 14 V，压敏电阻 R1 20 ，此时 UI 1(R1R 0)4 U1I1 4 V0.2 AV0.2 AR0；I 20.5 A 时，U 21 V，压敏电阻 R2 2 ，此时U2I2 1 V0.5 AUI 2(R2R 0)1 V0.5 AR0 ；根据得 R010 ，U 6 V；根据 P 知 U0U2R 2 V，电
14、路中的电流 I 0.2 A，则 R 消耗的功率PR0 0.4 W10 U0R0 2 V10 PUI(6 V2 V)0.2 A0.8 W。17. (2016 荆州)通过甲、乙两个电阻的电流与其两端电压的关系如图所示。将甲、乙串联后接入电路，当通过甲的电流为 0.2 A 时，甲、乙两端的总电压是 3V，10 s 内电路消耗的电能是 6J；若将甲、乙并联后接入电路，通过乙的电流为 0.2 A 时，甲两端的电压是 2 V，10 s 内电路产生的热量是 12J。(导学号 57532452)18. (2016 河北)小明家新买了一个电热水器，刚接入电路，家里的空气开关就断开了。他猜想造成空气开关断开的原因
15、是：连入电路中的用电器总功率过大；电热水器或插头处短路。于是他请电工师傅检修后，将空气开关复位，只让电热水器单独工作，家里标有“2 000 r/kWh”电能表的转盘 3 min 内转了 100 转，电热水器的功率为 1_000W。小明猜想(选填序号) 是正确的。( 已知电热水器接入电路前，小明家正在使用的用电器的总功率约为 3 200 W，空气开关允许通过的最大电流为 40 A)(导学号 57532453)【解析】只让电热水器工作期间所消耗的电能为 W 3.6106 J，代入数据解得：Pnn0 1 000 W；加上电热水器，小明家电路Wt nn03.6106 Jt 1002 0003.6106
16、 J360 s消耗的总功率约为 4 200 W， 干路电流约为 I 总 19 A，远小于空气开关允P总U 4 200 W220 V许通过的最大电流值 40 A，所以空气开关断开的原因并不是电路中总功率过大，而是电热水器或插头处短路，故选。三、简答题19. (2016 绥化)在家庭电路中，常常需要将两根导线连接起来，而导线连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？(导学号 57532454)答：导线连接处与其他完好处相比，电阻较大，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律公式 QI 2Rt 导线连接处产生的热量多 ，所以会加速老化，甚至引起火灾。四、实验探究题20. (201
17、6 来宾改编)如图所示是“探究电流产生的热量与电流、电阻的关系”的实验装置。(甲、乙、丙是完全相同的密闭容器，内装有等量红墨水，闭合开关前，甲、乙、丙三个容器内三根玻璃管液面相平)(1)电流产生的热量不易直接测量，在实验中是通过观察玻璃管中液面的 高度来比较甲、乙、丙容器内空气温度的变化；(2)在通电时间相同的情况下，通过对比观察甲和乙容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量 Q 与电阻 R 的关系 ，得出的结论是：电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多；(3)在通电时间相同的情况下，通过对比观察乙和丙容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量 Q 与电流 I 的关
18、系，得出的结论是：通电时间和导体的电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多。(导学号 57532455)五、综合应用题21. (2016 大连)如图是某课外活动小组设计的小台灯电路图。S 为单刀双掷开关，电源电压为 12 V，且保持不变。小灯泡的额定功率是 6 W，电阻 R 的阻值为 6 。当开关 S 接“2”时，小灯泡恰好正常发光。若灯丝电阻不变。试求：(1)小灯泡的额定电流是多少？灯丝的电阻是多少？(2)小灯泡正常发光 5 min，电流通过小灯泡所做的功是多少？(3)开关 S 接“1”时，电阻 R 的功率是多少？( 导学号 57532456)解：(1)由 PUI 知，小灯泡的额定
19、电流I 额 0.5 AP额U 6 W12 V灯丝的电阻 R1 24 U额I额 12 V0.5 A(2)根据 P 知，电流通过灯泡做功WtW1P 额 t6 W560 s1 800 J(3)开关 S 接“1”，小灯泡与定值电阻串联 ，电路总电阻 R 总 R 1R24 6 30 电路中的电流 I 0.4 AUR总 12 V30 R 的电功率 PI 2R(0.4 A) 26 0.96 W22. (2016 重庆 B)小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可手动调节，其额定电压为 220 V，低温挡、中温挡的额定功率分别为 22 W 和 44 W。
20、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，用两定值电阻 R1 和 R2 表示两电热丝，单刀双掷开关 S2 可接 a 或 b。当它接入家庭电路中正常工作时：(1)低温挡加热的电流多大？(2)中温挡加热 5 h，消耗多少度电？(3)高温挡加热的额定功率是多少瓦？( 导学号 57532457)解：(1)低温挡工作电流：I 低 0.1 AP低U 22 W220 V(2)中温档加热 5 h，消耗电能：E 电 W P 中 t0.044 kW5 h0.22 kWh0.22 度(3)低温档时，S 1 断开，S 2 接 b，R 1 和 R2 串联：R 低温 R 2R 1 2 200 U2P低 （22
21、0 V）222 W中温档时，S 1 闭合、S 2 接 b，R 1 接入电流：R 中温 R 1 1 100 U2P （220 V）244 WR2R 低温 R 1 2 200 1 100 1 100 高温档时，S 1 闭合、S 2 接 a，R 1 和 R2 并联：R 高温 550 R1R2R1 R2 1 100 1 100 1 100 1 100 高温档额定功率：P 高 88 WU2R高 温 （220 V）2550 23. (2016 太原一模 )小明观察家里电饭锅的铭牌：额定电压为 220 V，保温功率为 20 W，加热功率是 1 000 W，工作原理如图所示。通过改变 “加热、保温选择开关”的
22、“断开”或“闭合” ，就可以得到加热或保温两种工作状态。R 0 为电热丝且电阻不随温度变化，定值电阻 R 为分压电阻，现在需要 100 的开水 500 mL。已知水的初温是 20 ，电能转化为水的内能的效率是 80%，水的比热容 c4.210 3 J/(kg) ，水的密度 1.010 3 kg/m3。请你解答：(1)在保温状态时， “加热、保温选择开关”是断开的( 选填“断开”或“闭合”)；(2)电热丝 R0 的阻值；(3)饮水机正常工作时，将水烧开需要的加热时间。( 导学号 57532458)解：(2)当选择开关闭合时，R 0 单独接入电路，电路处于加热状态 ，由 PUI 得阻值U2RR0
23、48.4 U2P加 （220 V）21 000 W(3)由 得水的质量 mV 1.010 3 kg/m3500106 m30.5 kgmV水吸收的热量 Q 吸 cm (tt 0)4.210 3 J/(kg)0.5 kg(100 20 )1.6810 5 J因为 ，所以消耗的电能 W 2.110 5 J，由 P 得加热时Q吸W Q吸 1.68105 J80% Wt间 t 210 sWP 2.1105 J1 000 W第二课时 测量小灯泡的电功率1. (2016 太原二模)在“测量小灯泡电功率 ”的实验中，电源电压为 4.5 V，小灯泡额定电压为 2.5 V。如图甲是小莉同学已连接的部分电路；当电
24、路连接完整后，闭合开关，逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不偏转；排除故障后，闭合开关进行实验，移动滑动变阻器的滑片 P，分别读出两电表的示数，并做好数据记录；最后根据多组实验数据绘制了图乙所示的 UI 图像，请你解答下列问题：(1)欲使滑片 P 向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大 ，用笔画线代替导线将电路连接完整；(2)造成以上实验故障的原因可能是小灯泡灯丝断了( 小灯泡断路)；(3)在测量时，眼睛应注视电压表示数，当达到设定值时， 再读出另一表示数，根据图像可得小灯泡的额定功率是 0.5W；(4)根据图像发现小灯泡的电阻是变化的，其原因是
25、灯丝电阻随温度的升高而增大 。( 导学号 57532459)2. (2016 哈尔滨)小明在实验室发现一只标有 “2.5 V 0.3 A”字样的小灯泡，他想测定这个小灯泡的电功率，请你帮他完成以下实验：(1)请科学合理连接实物电路。(2)连接电路时，开关应断开( 选填“断开”或“闭合”)。实验中小明移动滑动变阻器滑片P，先后使电压表的示数为 2.0 V、2.5 V ，分别读出电流表示数并记录数据。小灯泡的额定功率是 0.75W。次数 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W1 2.0 0.26 0.522 2.5 0.30当电压表示数是 2.5 V 时，滑片位置如上图所示，若要测量小灯泡两端
26、电压为 3.0 V 时的电功率，应向左移动滑片。(3)利用表格中的数据还可以计算的另一个物理量是小灯泡电阻 。( 导学号 57532460)3. (2016 西宁)实验室购买了一批规格为“2.5 V 0.8 W”的小灯泡，小明同学利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验，他设计了如图甲所示的电路图。实验中各元件完好，电源电压保持不变。(1)请你用笔画线代替导线，将图乙所示的实物电路连接完整 (要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变暗，连接导线不能交叉)。(2)小明调节滑动变阻器的滑片得到了三组电压和电流的数据，填入他自己设计的表格。次数 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W 平均电功率 P
27、/W1 2 0.342 2.5 0.43 3 0.44请指出这个表格设计不合理的地方表中设计了平均电功率。小明操作规范读数正确，根据表中数据，当小灯泡两端电压为 2.5 V 时，求得小灯泡的电功率为 1 W，故小明认为该小灯泡不合格，他判断的理由是额定电压下小灯泡消耗的功率大于额定功率 0.8_W。假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡不合格的原因是钨丝的长度小于(选填“大于”或“小于” )合格产品小灯泡钨丝的长度。(3)小明还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成电阻 ，当电阻阻值是 2 时，电流表示数为 1 A；要使电流表示数是 0.5 A，应将 2 的电阻更换为 4
28、 的电阻；多次测量后作出的 IR 图像是右图中的 D。(导学号 57532461)4. (2016 丹东) 小红做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源 (电压恒为 6 V)、小灯泡(额定电压为 2.5 V，灯丝电阻约为 10 )、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为 R1“10 1 A”和 R2“ 50 0.5 A ”的滑动变阻器各一个、导线若干。(1)小红设计了图甲所示的电路，她应选用规格为 R2 的滑动变阻器 (选填“R 1”或“R 2”)，该实验中滑动变阻器的主要作用是改变灯泡两端的电压。(2)正确连接电路后，闭合开关，若小灯泡不亮，电流表有示数 ，电压表无示数，原因是灯泡
29、发生了短路(或电压表发生短路 )；若小灯泡不亮，电流表无示数 ，电压表有示数，原因是灯泡断路。(3)排除故障后，移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡 UI 图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为 0.625W。(4)由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是 温度。(5)在没有电压表、只有电流表的情况下，小红增加了一只 10 的定值电阻 R 并利用原有器材，也测出了额定电压为 2.5 V 小灯泡的额定功率。步骤如下：按照如图丙所示的电路图正确连接实物电路；闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为 0.25A 时，灯泡正常发光；断开开关，保持滑片位置不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再
30、闭合开关，读出电流表示数 I；小灯泡额定功率的表达式为 P 额 2.5I。( 导学号 57532462)5. (2016 重庆 A 卷)同学们在“探究小灯泡的亮度与功率的关系”实验中，所用电源电压为6 V，灯泡的额定电压 U03.8 V，额定功率在 11.5 W 的范围内。(1)按图甲所示的电路图，请你用笔画线代替导线将图乙的电路补充完整。(2)小杜同学在实验过程中，将滑动变阻器的滑片 P 缓慢向 B 端移动，小灯泡的实际功率将变大(选填“变大” “变小”或 “不变”) ；同时观察到小灯泡的亮度将变 亮(选填“亮”或“暗”)。(3)另一组的小张同学在实验过程中发现电流表、电压表示数如图丙所示，
31、此时电流表的示数是 0.2A，电压表的示数是 10V；经分析造成这种现象的原因是 电压表量程接在了03_V。(4)小张同学重新调整电路连接后，继续探究小灯泡在额定功率时的亮度 ，但发现无法准确读出额定电压，他用第(3)小问中所测数据先算出灯泡的电阻 RL，再根据 P0 计算灯泡的额定功率。按此方案算出灯的额定功率比真实值偏大(选填“大”或“小”) ，原因是灯泡的电阻发生了变化。(导学号 57532463)6. (2016 连云港改编 )在测定“额定电压为 2.5 V 的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。(1)请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。(2)实验时，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮 ，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是灯泡开路(断路) (写出一种即可) 。(3)故障排除后，闭合开关，变阻器滑片 P 移至某处时，电压表示数如图甲 ，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片 P 向右端(选填“左”或“右”) 移动，直到电压表的示数为 2.5 V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 0.75 W。(4)若没有使用电流表，而是多选用了 2 个开关和一个已知电阻 R0，其他元件与小明的相同，也能测出小灯泡的额定功率，请在图丁虚线框内画出设计的电路图。(导学号 57532464)
