2020-2021学年第6章 电能综合与测试精品单元测试课后作业题

这是一份2020-2021学年第6章 电能综合与测试精品单元测试课后作业题，共14页。试卷主要包含了选择题，填空题，作图题，实验探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。

第6章 电能
一、选择题(每题2分,共30分)
1.下列用电器主要利用电流热效应工作的是(　　)
A.电饭煲 B.电视机
C.洗衣机 D.油烟机
2.如图1所示为科研人员研制的“发电鞋”,鞋的内部安装了磁铁和线圈,当人体带动磁铁相对线圈运动时,线圈中产生电流。当人以正常速度行走时,其发电的功率约为0.4W。下列说法中正确的是(　　)

图1
A.发电鞋工作时将电能转化为机械能
B.发电鞋是利用电流的磁效应原理工作的
C.发电鞋与直流电动机的工作原理相同
D.人正常行走1h能产生约1440J的电能
3.下列关于家庭电路和安全用电常识的说法中错误的是(　　)
A.开关应该接在相线与灯泡之间
B.若空气开关“跳闸”,一定是使用了大功率用电器
C.使用测电笔判断相线、零线时,手要按住笔尾金属体
D.使用三脚插头和三孔插座的目的是将用电器的金属外壳与大地相连
4.如图2所示是小明自制的简易电动机示意图。矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,他应将(　　)

图2
A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉
B.左、右转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉
C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D.仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉
5.把标有“12V　12W”的灯L1和“12V　6W”的灯L2串联起来接在电源电压为18V的电路中,下列说法中正确的是(灯丝电阻不变)(　　)
A.两灯均能正常发光
B.两灯均不能正常发光
C.L2能正常发光,L1不能正常发光
D.把电源电压提高到24V,两灯均能正常发光
6.如图3甲所示电路中,电流表A1、A2均为学校实验室里常用的电流表(如图乙所示)。闭合开关后,两电流表的指针都正常偏转且偏转角度相同,此时灯L1 和L2 所消耗的电功率之比为(　　)

图3
A.4∶1 B.1∶4 C.5∶1 D.1∶5
7.小明的家中有150W的电视机一台、300W的洗衣机一台、100W的电冰箱一台、800W的电饭煲一只、40W的照明灯八盏,则安装电能表时,选用的最合适的电能表规格是(　　)
A.220V　5A B.220V　10A
C.220V　15A D.220V　20A
8.在如图4所示的家庭电路中,先闭合开关S1,让电炉正常工作,然后依次闭合灯泡开关,则(　　)

图4
A.接入电路的总电阻变大
B.火线和零线中的电流变大
C.通过各用电器的电流一定相等
D.电炉的功率比灯泡的功率大,所以它两端的电压更高
9.家庭电路中的熔丝熔断了,以下原因中不可能的是(　　)
A.家庭中用电器的总功率过大
B.电灯开关中两根导线的线头相碰
C.熔丝的规格不合适,熔断电流太小
D.插头中两根导线的线头相碰
10.智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁地使用会导致它的电能消耗很快,当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间,这是通过以下哪种方式实现的(　　)
A.增大电池电压 B.增大总功率
C.减小总功率 D.降低散热能力
11.如图5甲、乙所示,电源电压不变,L1、L2两个灯泡的规格相同。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P都从中点向右滑动的过程中,关于两灯的亮度情况,下列说法正确的是(灯泡电阻不变)(　　)

图5
A.L1始终比L2暗 B.L1始终比L2亮
C.L1和L2都变暗 D.L1和L2都变亮
12.如图6所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向上移动时,下列说法中正确的是(灯泡电阻不变)(　　)

图6
A.灯泡L变暗,电压表示数变小 B.灯泡L变亮,电压表示数不变
C.电路消耗的总功率变小,电压表示数不变 D.电路消耗的总功率变小,电压表示数变大
13.某同学发现在家使用电热水壶时,同房间的电灯会变暗。他的分析如图7所示,设R为家庭电路干路导线的电阻,电源电压恒为220V,则闭合电热水壶开关后,下列说法错误的是(　　)

图7
A.灯两端实际电压变大 B.R两端的电压变大
C.灯两端实际电压变小 D.整个电路的总功率变大
14.如图8所示是定值电阻R和小灯泡L的伏安特性曲线。若将R和L串联后接在8V电源的两端,则R与L的电功率之比为(　　)

图8
A.1∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.3∶5
15.如图9甲所示,闭合开关,变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表内阻对电路的影响,下列说法正确的是(　　)

图9
A.滑片右移,电流表A示数变小,电压表V1、V2示数变大
B.电源电压为9V
C.移动滑片,电阻R1消耗的最小功率为0.5W
D.移动滑片,电路消耗的最大功率为16W
二、填空题(每空2分,共28分)
16.如图10所示是一种利用健身球设计的充电器,当人们在转动球的时候就可以给电池充电,这时健身球里面的装置相当于　　　　(填“电动机”或“发电机”)。它工作时的原理是　　　　　　　　。 

图10
17.华为公司推出首款5G折叠屏MateX手机,此款手机采用双电池结构,电池总容量可达4500mA·h,可以在30min内快速充电80%,则充电电流为　　　　A。 
18.某电能表的表盘如图11所示,将该电能表接入小明家电路中,测得5月份小明家耗电100度,缴电费50元,6月份小明家缴电费60元,则6月份该电能表的转盘转了　　　　转。 

图11
19.一台电动机正常工作时,其两端电压为220V,通过线圈的电流为10A,若此线圈的电阻为2Ω,那么它的电功率是　　　　W,这台电动机1min 内产生的热量是　　　　J。 
20.如图12所示,电源电压为18V且保持不变,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器的最大阻值是100Ω,灯泡L标有“6V　3W”字样,闭合开关S,当灯泡正常发光时,滑动变阻器的功率为　　　　W。若灯泡的电阻不变,在保证电路各元件安全的情况下,滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为　　　　　。 

图12
21.如图13所示,这是小明家厨房安装的标有“220V　2420W”字样的即热式电热水龙头。合格产品的电阻偏差应小于或等于2Ω,小明为了检验家里的水龙头是否合格,他让该水龙头单独工作时,观察到家里标有“3000r/(kW·h)”字样的电能表上的转盘在10min内转了1200转,则小明家的水龙头　　　　　(填“合格”或“不合格”)。 

图13
22.如图14甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示,则电阻R1的阻值为　　　　Ω;当变阻器滑片P处于a端时,电阻R1消耗的电功率为　　　　W。 

图14
23.某饮水机具有恒温功能,其内部简化电路如图15所示(R1、R2均为加热电阻),闭合S,电磁铁上端为　　　　(填“N”或“S”)极;而当温控区温度达到60℃时,通过温度传感器与电磁铁共同作用,使饮水机进入保温状态,此时电磁铁衔铁应与　　　　(填“a”或“b”)触点接触。已知R1:R2=1:3,若加热和保温产生相等的热量,则所需时间之比t加热:t保温=　　　　。 

图15
三、作图题(共5分)
24.根据安全用电知识,完成图16中家庭电路的连接。

图16
四、实验探究题(每空2分,共18分)
25.小明采用如图17所示的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”的实验。接通电源,瓶内的空气被加热后膨胀,使U形管中的液面发生变化,通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。

图17
(1)如图所示的实验装置通电一段时间后,小明发现左瓶内的电阻丝产生的热量较多,则实验结论是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)让实验装置冷却到初始状态,把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内,接通电源比较两瓶内电阻丝发热的多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟　　　　的关系,一段时间后电阻丝产生的热量情况是　　　　(填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”)多。 
26.在“测定额定电压为2.5V的小灯泡电功率”的分组实验中:
(1)用笔画线代替导线,将图18甲中的实物电路连接完整。

图18
(2)小明闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则故障可能是　　　　　　　　　。排除故障后,移动滑片使小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为　　　　W。 
(3)小华在进行实验数据处理时,算出了小灯泡的平均功率(如下表),你认为这样处理数据是　　　　(填“合理”或“不合理”)的,理由:　　　　　　　　　　　　。
实验序号
电压U/V
电流I/A
功率P/W
平均功率/W
①
2.0
0.26
0.52
0.69
②
2.5
0.28
0.70
③
2.8
0.30
0.84
(4)如图19所示描述小灯泡电功率P随滑动变阻器接入电路阻值R变化情况的图像中,正确的是　　　　。 

图19
五、解答题(共19分)
27.(10分)电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图20甲所示是一款市场上的产品,小敏查阅使用说明书,其相关参数如下表乙。
(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时,在额定电压下充电,充满电至少需要多少时间?
(2)图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡的电加热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8V,已知电热丝R1的阻值为4Ω,电热丝R2的阻值为6Ω,开关S3只接a或b。
①图丙电路中S1闭合、S2断开、S3接a时,加热电路为　　　　(填“高”“中”或“低”)温挡。 
②中温挡功率为多少瓦?
③高温挡工作20min,眼罩消耗的电能为多少焦?

图20

28.(9分)如图21所示是简化的智能灯电路原理图。灯L标有“12V　3W”字样,当滑动变阻器的滑片P在最左端a时,灯L正常发光。若电源电压不变,不考虑温度对灯丝电阻的影响,求:
(1)电源电压U。
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻是12Ω时,灯L消耗的实际功率。
(3)当滑片P位于中点b和最右端c时,灯L两端电压之比为3:2,则滑动变阻器的最大阻值是多少。

图21



答案
1.A
2.D　[解析] 人在行走时,人体带动磁铁运动,相当于线圈做切割磁感线运动,从而产生感应电流,所以“发电鞋”是利用电磁感应原理制成的。电磁感应现象中,机械能转化成电能,因此发电鞋工作时将机械能转化为电能。直流电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动,与发电鞋的原理不同。人以正常速度行走时,其发电的功率约为0.4W,所以1h产生的电能为W=Pt=0.4W×3600s=1440J。
3.B　[解析] 空气开关“跳闸”时有多种情况,例如短路、使用大功率用电器等。
4.A　[解析] 当将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉,或左转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉,或右转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉,左转轴下侧的绝缘漆刮掉,通电后在一个半周内线圈受到磁场力的作用而转动,另一个半周没有电流通过,线圈不受磁场力的作用,利用惯性转动,这样才能使线圈在磁场中持续转动下去;如果左、右转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉,线圈每转过半圈,受力方向发生变化,会来回摆动;当左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉,左右转轴不能同时接通电源,始终无法形成闭合回路,电路中无电流,线圈不会转动;仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉,另一转轴处为绝缘体,电路中无电流,线圈不会转动。
5.C　6.A　7.B　8.B
9.B　[解析] 家庭电路中的熔丝熔断,一般是电路中的电流过大引起的,而电路中电流过大的原因有两个:一是发生了短路,另一个是用电器的总功率过大。电灯开关中两根导线的线头相碰,使电路闭合,电灯工作,不会使熔丝熔断。如果熔丝的熔断电流小于电路中的正常工作电流,熔丝也会熔断。插头中两根导线的线头相碰,电路发生短路,导致电路中电流过大,熔丝熔断。
10.C　[解析] 当手机“电量”所剩无几时,即W一定,由P=Wt可得,W=Pt,要延长使用时间t,则应减小总功率P,因此手机的“省电模式”是通过减小总功率的方式来延长使用时间的。
11.A　[解析] 图示电路中灯泡与滑动变阻器的连接方式分别为串联和并联;灯泡的实际功率决定灯泡的亮暗程度。图甲:灯泡L1与滑动变阻器串联。图乙:灯泡L2与滑动变阻器并联。
已知两只灯泡规格相同,且电阻不变,即电阻相同,滑动变阻器滑片没有移动时,L1两端电压小于L2两端电压,由P=U2R知,L1的实际功率较小,发光较暗。当滑片从中点向右滑动的过程中,图甲中滑动变阻器接入电路中的电阻增大,电路中的电流减小,根据功率的计算公式P=I2R可知,对于灯泡L1,R不变,I减小,因此灯泡L1的实际功率减小,即灯泡的亮度变暗;图乙中并联电路中各支路用电器互不影响,或根据P=U2R进行分析,对于灯泡L2,R和U都不变,因此灯泡L2的实际功率不变,故灯泡L2的亮度不变。因此L1始终比L2暗。
12.D　
13.A　[解析] 当闭合电热水壶开关后,根据并联电路电阻越并越小,小于任何一个分电阻可知,并联部分电阻变小,整个电路的电阻变小;根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,R两端的电压变大,并联部分的电压减小,即灯泡两端的电压减小;根据P=UI可知,电源电压不变时,整个电路总功率变大。
14.D　
15.D　[解析] 由图可知:定值电阻R1、R2和变阻器R串联连接,电压表V1测量R2和变阻器R的总电压,电压表V2测量R2两端电压。
当变阻器的滑片右移时,变阻器接入电路的电阻变大,根据I=UR可知电路中电流变小,即电流表示数变小;根据U=IR可知R1两端的电压U1变小,R2两端的电压U2变小,即电压表V2示数变小;根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可知,电压表V1示数U2R=U-U1,由于R1两端的电压U1变小,所以电压表V1示数U2R变大。
当变阻器的滑片在最右端时,电路中的电阻最大,电流最小,由图像可知,最小电流I小=0.5A,电压表V1示数为U2R大=7.5V,电压表V2示数为U2小=1.5V;根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得,电源电压U=I小R1+U2R大=0.5A×R1+7.5V①;
当变阻器的滑片在最左端时,变阻器连入电路的电阻为0,则电路中的电阻最小,电流最大,由图像可知,最大电流I大=2A,电压表V1示数为U2R小=6V,电压表V2示数为U2大=6V,根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得,电源电压U=I大R1+U2R小=2A×R1+6V②;由于电源电压不变,解①②可得:U=8V,R1=1Ω。
R1消耗的最小功率:P1小=I小2R1=(0.5A)2×1Ω=0.25W。
电路消耗的最大功率:P大=UI大=8V×2A=16W。
16.发电机　电磁感应
[解析] 根据在转动球的时候就可以给电池充电,可知在转动球的时候是可以发电的,故球的内部装置相当于一个发电机,工作时将机械能转化成电能,故它是利用电磁感应的原理工作的。
17.7.2　
18.3×105
19.2200　1.2×104
20.6　24~60Ω
21.合格
[解析] 由P=U2R可得水龙头正常工作时的电阻:R=U2P=(220V)22420W=20Ω;根据合格产品的电阻偏差应小于或等于2Ω,可知电阻在18~22Ω之间时该水龙头是合格的;3000r/(kW·h)表示的是电路中每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000r,电能表转盘在10min内转了1200转,消耗的电能:W=1200r3000r/(kW·h)=0.4kW·h,
水龙头的实际功率:P实=Wt=0.4kW·h1060h=2.4kW=2400W,
水龙头的实际电阻值:R实=U实2P实=(220V)22400W≈20.17Ω,在18~22Ω之间,故水龙头合格。
22.10　0.1
[解析] 电阻R1的阻值等于其两端电压与通过它的电流之比,R1=U1I1=1V0.1A=10Ω;根据P=UI,可得当变阻器滑片P处于a端时,电阻R1消耗的电功率:P1=U1I1=1V×0.1W=0.1W。
23.S　a　1:4
[解析](1)由图知,电流从电磁铁下端流进、上端流出,根据安培定则可知上端为S极、下端为N极。
(2)由图知,当电磁铁衔铁与a接触时,两电阻R1、R2串联,工作电路电阻较大,电源电压一定,由P=U2R知,此时电功率较小,为保温状态;当衔铁与b接触时,只有R1接入电路中,工作电路电阻较小,此时电功率较大,为加热状态。
(3)加热状态下,产生热量:Q=W=U2R1t加热,R1:R2=1:3,即R1=3R2,保温状态下,产生热量:Q=U2R1+R2t保温=U2R1+3R1t保温=U24R1t保温,加热和保温产生相等的热量,即U2R1t加热=U24R1t保温,解得:t加热:t保温=1:4。
24.如图所示

25.(1)在电阻和通电时间相同时,通过电阻的电流越大,产生的热量越多　
(2)电阻　左瓶
[解析](1)两侧的电阻相同,通电时间相同,通过左侧电阻的电流较大,左侧产生的热量较多,可得实验结论是:在电阻和通电时间相同时,通过电阻的电流越大,产生的热量越多。
(2)让实验装置冷却到初始状态,把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内,右瓶中两根电阻丝同时对瓶内空气进行加热;根据并联电路总电阻的计算公式可得,右瓶中两根5Ω电阻丝的总电阻为2.5Ω,小于5Ω,即R左>R右;两瓶内电阻丝的总电阻不相等,通电时间相等,电流相等,故探究的是电流产生的热量跟电阻的关系;通电一段时间后,由于电流相同(即I右=I左)、通电时间相同、R左>R右,根据焦耳定律Q=I2Rt 可知,左瓶内的电阻丝产生的热量多。
26.(1)如图所示

(2)小灯泡断路　0.75
(3)不合理　小灯泡在不同电压下的实际功率是不同的,求其平均功率没有意义　(4)B
[解析](1)根据小灯泡的额定电压为2.5V,可知电压表量程选择0~3V。(2)小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路中存在断路;电压表有示数,说明与电压表并联的小灯泡断路。电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。(3)小华根据实验数据算出了小灯泡的平均功率,这样处理数据是不合理的,因为小灯泡在不同电压下的实际功率是不同的,求其平均功率没有意义。(4)随着滑动变阻器接入电路电阻的增大,由串联电路的特点可知,灯泡两端的电压减小,功率变小,且不是线性变化的。
27.解:(1)t=800mA·h×(1-10%)500mA=1.44h。
(2)①低
②当S1闭合、S2闭合、S3接a时为中温挡,中温挡功率:P中=U2R1=(4.8V)24Ω=5.76W。
③当S1闭合、S2闭合、S3接b时为高温挡,R2的功率:P2=U2R2=(4.8V)26Ω=3.84W,
R1的功率:P1=P中=5.76W,
高温挡功率:P高=P1+P2=5.76W+3.84W=9.6W,
工作20min消耗的总电能:W=P高t=9.6W×20×60s=11520J。
28.解:(1)根据电路图可知,当滑动变阻器的滑片P在a端时,电路为灯L的基本电路;因为灯泡正常发光,所以电源电压U=U额=12V。
(2)由P=U2R可得灯丝的阻值:RL=U额2P额=(12V)23W=48Ω;由图可知,当滑动变阻器接入电路的阻值为12Ω时,灯L与滑动变阻器串联,所以电路中的电流:
I=UR总=12V12Ω+48Ω=0.2A;
灯泡的实际功率:
P=I2RL=(0.2A)2×48Ω=1.92W。
(3)当滑片P在中点b时,灯L两端电压:ULb=IbRL=URL+Rb×RL=URL+12R×RL;当滑片在最右端c时,灯L两端电压:ULc=IcRL=URL+R×RL;依题意可知,Ub:Uc=3:2,即:URL+12R×RL:URL+R×RL=3:2,化简可得:R=2RL=2×48Ω=96Ω,即滑动变阻器的最大阻值是96Ω。