苏科版九年级全册3 功课堂检测
展开1 电能表与电功
第2讲 电功的计算与应用
[学习目标]
1. 会使用电功公式及推导式进行计算
2. 熟练使用串并联电路的规律
1. 规定电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的_______,电路中的_______和通电_______的_______
2. 电功公式:_______(适用于_______);
对于纯电阻电路可推导出:______________
① 串联电路:_______;
② 并联电路:_______;
③ 在任何情况下,在一定时间所做的总功______________
1. 电功:电流通过某段电路所做的功叫电功。
2. 电流做功的实质:电流做功过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,也就消耗了多少电能。
3. 电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
知识点一:生活中的电功
【探究重点】
注意能量转化以及电功计算式
【例题精讲】
1. 小红同学家的电冰箱正常工作时电流大约是1 A,则它正常工作10 h所消耗的电能是( )
A.2 200 J B.1.32×105 J C.7.92×105 J D.7.92×106 J
【巩固训练】
2. 两个电阻串联在同一电源上,两端的电压之比为4:3,若改成并联连接,在相同时间内,电流通过两个电阻所做的功之比是( )
A.3:4 B.4:3 C.16:9 D.9:16
知识点二:电功图像
【探究重点】
注意理解图像的含义
【例题精讲】
3. 甲、乙两灯的额定电压均为9V,测得其电流与电压变化的关系图像如图所示。则乙灯正常发光时的电阻是 Ω;若将甲、乙两灯串联接入9V的电路中,通电1min,两灯消耗的总电能为 J。
【巩固训练】
4. 图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图象,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的电流为0.5A;再闭合开关S1,电流表示数变化了 A,电阻R在10s时间做的功为 J
知识点三:串并联电路电功计算
【探究重点】
串联电路:; 并联电路:;
【例题精讲】
5. 如图所示的电路中,电源电压保持不变。只闭合开关S,电流表的示数为0.2A,再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.3A.那么闭合S、S1后,在相同的时间内,电流通过两个电阻所做的功之比是( )
A.2:3 B.3:2 C.5:2 D.1:2
【巩固训练】
6. 图中电源电压保持不变,灯泡标有“6 V 0.5A”字样,当开关S闭合时,灯泡L正常发光,电流表的示数为0.8 A,则电阻R= Ω,通电10 s,R做的功为 J。
知识点四:电功实验
【例题精讲】
7. 在“探究影响电流做功多少的因素”活动中,同学们设计了如图甲、乙两个电路:
(1)实验中我们通过比较 来比较相同时间内电流做功的多少;
(2)图中所选用的灯泡L1和L2的规格应 (选填“相同”或“不同”);
(3)应该选择图 所示的电路研究电流做功多少与电压大小的关系;
(4)甲电路图中,闭合开关后观察发现,在电压相同的情况下,电流越大,电流做的功越 。
【巩固训练】
8. 月底,小明对自家用电的情况进行调查,观察到电能表的表盘如图所示,小明家中用电器正常使用的总功率不能超过______W,用电器工作时消耗0.5kW·h的电能,电能表指示灯闪烁______次。若上月底电能表示数为1877.6kW·h,则本月消耗的电能为______kW·h。
1. 有一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.8V,容量为2150mA•h,则锂电池充满电后存储的电能为( )
A.8170J B.8.17J C.490.2J D.29412J
2. 有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示;把它们串联在电路
中,如图乙所示,闭合开关S,这时电路中的电流为0.2 A,则电源电压和元件A在10 s内电流做的功分别是( )
A.2 V,2 J B.3 V,2 J
C.3 V,6 J D.2 V,4 J
3. 现有两个定值电阻R1和R2(R1
A.W甲>W乙>W丙>W丁
B.W甲>W丙>W丁>W乙
C.W乙>W丙>W丁>W甲
D.W丙>W丁>W乙>W甲
4. 一只电能表上标有“220V 10A”和“3000R/kWh”的字样.若该电能表的转盘转过30圈,这段
时间内电路上消耗了 度电,电流做了 J功.
5. 如图所示,电源电压恒定,先闭合开关S1、S2,电压表示数为9V,电流表示数为1.5A;然后断开开关S2,电流表的示数减小了0.5A,则此时电压表的示数为 V,R2= Ω,此时整个电路1min消耗的电能为 J。
6. 在如图所示的电路中,电源电压为20V且保持不变,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2上标
有“40Ω”字样。电流表、电压表量程选择“0~3A”和“0~15V”。开关S闭合后,电压表V的示数为5V。求:
(1)通过电阻R1的电流;
(2)电路正常工作10s后,电流通过电阻R1做的功;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,电源电压和电压表示数的比值最大为5,同时为了保证电路安全,求滑动变阻器可连入电路的最大值和最小值。
7. 如图所示,电源电压恒定,R1的阻值为20Ω,R2的阻值为10Ω.当S闭合,S1、S2断开时,电流表的示数为0.5A.求
(1)电源电压;
(2)通电10s内电路消耗的总电能;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数变化了0.4A.则R3的阻值是多大?
8. 如图所示电路中,电源电压保持不变,R1阻值为10Ω,R2阻值为15Ω,只闭合开关S时电流表的
示数为0.6A,求:
(1)电源电压;
(2)闭合开关S和S1电流表的示数;
(3)闭合开关S和S1,通电10min电路消耗的电能。
1. 灯泡L1和L2串联在电路中,L1的电阻比L2大,在相等的时间里,电流做的( )。
A、L1灯做的功多;B、L2灯做的功多;C、两灯一样多;D、无法确定
2. 两个电阻R1:R2=1:4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:U2= ;已知R1=10Ω,那它们并联在4V电路中,两个电阻在100s内做的功是 J
3. 如图所示电路中,电源电压恒定。
(1)当开关断开,、闭合测得电流表读数为。当开关、闭合,断开时,由于电阻、中有一个电阻出现故障,电流表读数为,电压表读数为。则电源电压为 ,电路中出现的故障是 。
(2)若电路正常工作,在内,电流通过电阻做的功最少为 。
4. 在国家“光伏扶贫”项目中,小明家安装了太阳能发电系统,白天太阳能电池板发电,向电网提供电能,此过程中太阳能转化为 能;中午时段,太阳能电池板的输出电压为500V,输出电流为20A,3h可以为电网提供电能 kW•h。
5. 在图所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“1A”字样.电键S闭合后,电压表V的示数为5伏.求:
①通过电阻R1的电流I1.
②电路正常工作10秒后,电流通过电阻R1做的功W1.移动滑动变阻器的滑片P,电源电压和电压表示数的比值最大为3,求电压表示数的最大值和最小值的差值.
6. 如图所示电路中,电阻R1的阻值是20Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3A,电流表A的示数为0.5A,求:
(1)电源电压;
(2)10s内电阻R2做的功。
7. 小明家新购买的电动自行车,整车质量为40kg。如图所示,小明爸爸以15km/h的速度沿平直的道路匀速骑行9km的过程中,电动机两端的电压恒为60V,通过的电流是6.25A,车轮与地面的总接触面积为200cm2,他的质量是60kg。求此过程中:
(1)骑行时间;
(2)电动车对地面的压强;
(3)电流对电动机做的功。
8. 甲、乙两个家用电热器接入如图所示的家庭电路中,当两开关都闭合时,干路中的电流为4.5 A,通过甲电热器的电流为0.3 A。求:
(1)通过乙电热器的电流。
(2)甲电热器在10秒内电流做的功。
1. 一只电能表标有3000 r/(kW•h)字样,现观察转盘转了45圈,那么用电器共消耗了多少电能 ( )
A.1.35×105J B.1.35kW•h C.0.15kW•h D.5.4×104J
2. 某校为师生饮水方便,安装了电热水器。为测定热水器消耗的电能,关闭其他用电器,只用电热水器给水加热,一段时间后,电能表的示数,由图甲示数变为图乙示数,则该电热水器在这段时间内消耗的电能为__________kW•h,等于___________J.若消耗电能的87%被水吸收,则可把________kg初温为13℃的水加热至100℃【水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)】。
3. 如图所示的电路中,定值电阻R1=10Ω,R2=40Ω,电压表示数为10V;求:
(1)通过R2的电流;
(2)通电300s,电流通过R1所做的功。
4. 如图所示,电源电压不变,R2=30Ω,R3=10Ω.只闭合S1,电流表Ⓐ示数为0.2A,电压表Ⓥ示数为4.0V,则定值电阻R1为 Ω,电源电压为 V.闭合S1、S2、S3,电流表A1、A2示数之比为 ,通电lmin电阻R1做的功为 J。
5. 雷雨天气是一种常见的自然现象。某次雷电的电流为2.1×106A.电压为108V,放电时间为0.001秒,则这次放电释放的电能为 ____ J.如果我们能将这些能量加以利用,比如用来加热供暖用水为寒冷地区的居民供暖,则可使____ kg的水从0℃加热到50℃.
6. 如图所示是小陶子家的电能表。电路中,某时间段只有电水壶工作,电能表的铝盘转过了150转,这段时间内电水壶消耗的电能是 kW×h。若电水壶里装有1kg的水,经过一段时间后,水的温度从20℃升高到70℃,则该过程中水吸收的热量是 J。(已知水比热容c水=4.2×103J/(kg×℃)
7. 如图所示,电源电压恒定,的阻值为20Ω,的阻值为10Ω。当S闭合,S1、S2断开时,电流表的示数为0.5A.求:
(1)电源电压;
(2)当S闭合,S1、S2断开时,通电10s内电路消耗的总电能;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数变化了0.4A,则的阻值是多大?
9. 一根粗细均匀的镍铬合金丝,将其接入电压为6 V的电源上,通过的电流为0.3 A。求:
(1)这根镍铬合金丝的电阻。
(2)通电1 min消耗的电能。
(3)若将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上,电路中的电流为多大?
1 电能表与电功
第2讲 电功的计算与应用
[学习目标]
3. 会使用电功公式及推导式进行计算
4. 熟练使用串并联电路的规律
3. 规定电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压,电路中的电流和通电时间的乘
积。
4. 电功公式:(适用于所有电路);
对于纯电阻电路可推导出:
④ 串联电路:;
⑤ 并联电路:;
⑥ 在任何情况下,在一定时间所做的总功。
4. 电功:电流通过某段电路所做的功叫电功。
5. 电流做功的实质:电流做功过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,也就消耗了多少电能。
6. 电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
知识点一:生活中的电功
【探究重点】
注意能量转化以及电功计算式
【例题精讲】
9. 小红同学家的电冰箱正常工作时电流大约是1 A,则它正常工作10 h所消耗的电能是( )
A.2 200 J B.1.32×105 J C.7.92×105 J D.7.92×106 J
【答案】:D
【解析】我国家庭电路的电压为220 V,根据电功公式可得电冰箱正常工作10 h消耗的电能为W=UIt=220 V×1 A×3 600 s×10=7.92×106 J,故选项D正确。
【巩固训练】
10. 两个电阻串联在同一电源上,两端的电压之比为4:3,若改成并联连接,在相同时间内,电流通过两个电阻所做的功之比是( )
A.3:4 B.4:3 C.16:9 D.9:16
【答案】:A
【解答】解:因为串联在同一电源上,所以电阻中电流相同,电压与电阻成正比,所以R1:R2=U1:U2=4:3;
若改成并联连接电压和通电时间相同,据W =电流通过两根导线并联时所做的功之比:
知识点二:电功图像
【探究重点】
注意理解图像的含义
【例题精讲】
11. 甲、乙两灯的额定电压均为9V,测得其电流与电压变化的关系图像如图所示。则乙灯正常发光时的电阻是 Ω;若将甲、乙两灯串联接入9V的电路中,通电1min,两灯消耗的总电能为 J。
【答案】18 216
【解析】
[1]已知乙灯泡的额定电压为9V,因此根据图象可知,乙灯泡正常发光的电流为0.5A,由I可知,乙灯正常发光时的电阻
R18Ω
[2]因为串联电路电流相等,并且串联电路两端电压等于各部分电压之和,根据图象可知,将甲、乙两灯串联接入9V的电路时,电路中的电流为0.4A。因此通电1min,两灯消耗的总电能
WUIt9V×0.4A×60s216J
【巩固训练】
12. 图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图象,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的电流为0.5A;再闭合开关S1,电流表示数变化了 A,电阻R在10s时间做的功为 J
【答案】0.2;4。
【解析】(1)当闭合开关S、断开开关S1时,电路为L的简单电路,
由甲图象可知,当灯泡两端的电压UL=2V,通过的电流IL=0.5A,则电源的电压U=UL=2V;
(2)当再闭合开关S1时,灯泡与定值电阻R并联,电流表测干路电流,因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以此时R两端的电压为2V,由图象可知IR=0.2A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以干路电流表示数变化了0.2A,即通过电阻R的电流为0.2A,电阻R在10s时间做的功为:W=UIt=2V×0.2A×10s=4J。
知识点三:串并联电路电功计算
【探究重点】
串联电路:; 并联电路:;
【例题精讲】
13. 如图所示的电路中,电源电压保持不变。只闭合开关S,电流表的示数为0.2A,再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.3A.那么闭合S、S1后,在相同的时间内,电流通过两个电阻所做的功之比是( )
A.2:3 B.3:2 C.5:2 D.1:2
【答案】:A
【解答】解:当只闭合开关S时,电路为R1的简单电路,电流表的示数为通过R1的电流,即I1=0.2A;
当再闭合开关S1时,两电阻并联,电流表测干路电流,
因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以闭合开关S1时通过R1的电流不变;
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过R2的电流等于电流表的变化量,即I2=0.3A;
因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以闭合S、S1后,R1与R2的电功之比:====。
【巩固训练】
14. 图中电源电压保持不变,灯泡标有“6 V 0.5A”字样,当开关S闭合时,灯泡L正常发光,电流表的示数为0.8 A,则电阻R= Ω,通电10 s,R做的功为 J。
【答案】:20 18
【解答】:当闭合开关S时,灯L正常发光,说明电源电压为U=6 V,电流表测的是总电流,则I=0.8 A,由P=UI可知:灯泡中的电流IL=0.5 A,根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知:电阻中的电流IR=I-IL=0.8 A-0.5 A=0.3 A,由I=得R==20 Ω;通电10 s电阻R做的功W=UIRt=6 V×0.3 A×10 s=18 J。
知识点四:电功实验
【例题精讲】
15. 在“探究影响电流做功多少的因素”活动中,同学们设计了如图甲、乙两个电路:
(1)实验中我们通过比较 来比较相同时间内电流做功的多少;
(2)图中所选用的灯泡L1和L2的规格应 (选填“相同”或“不同”);
(3)应该选择图 所示的电路研究电流做功多少与电压大小的关系;
(4)甲电路图中,闭合开关后观察发现,在电压相同的情况下,电流越大,电流做的功越 。
【答案】电灯的亮暗 不同 乙 多
【解析】
(1)[1]电灯功率越大,电灯越亮。实验中电灯越亮,说明电灯的功率越大。实验中两电灯通电的时间相同,由
得,功率大的电灯电流做功多。所以可以通过电灯的亮暗来比较相同时间内电流做功的多少。
(2)[2]甲乙两图电路的设计是要分别探究电流、电压的关系,应该选用不同规格的灯泡才能使两灯泡的电流或者电压不同。
(3)[3]要探究电流做功多少与电压大小的关系,要控制两灯泡的电流相同,应选择串联电路,所以要选用乙图。
(4)[4]甲电路图中,闭合开关后观察发现,在电压相同的情况下,电流越大,灯泡越亮,电流做的功多。
【巩固训练】
16. 月底,小明对自家用电的情况进行调查,观察到电能表的表盘如图所示,小明家中用电器正常使用的总功率不能超过______W,用电器工作时消耗0.5kW·h的电能,电能表指示灯闪烁______次。若上月底电能表示数为1877.6kW·h,则本月消耗的电能为______kW·h。
【答案】8800;1600;140
【解析】[1]由图可知,通过电能表的最大电流为40A,小明家中用电器正常使用的总功率的最大值
P最大=UI最大=220V×40A=8800W
[2]用电器工作时消耗0.5kW·h的电能,电能表指示灯闪烁的次数
3200imp/(kW·h)×0.5kW·h=1600imp
[3]由图可知,电能表的示数为2017.6kW·h,本月消耗的电能
W=2017.6kW·h-1877.6kW·h=140kW·h
9. 有一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.8V,容量为2150mA•h,则锂电池充满电后存储的电能为( )
A.8170J B.8.17J C.490.2J D.29412J
【答案】D
【解析】
锂电池充电时电流所做的功即储存的电能为
W=UIt=3.8×2150×10﹣3A×3600s=29412J
故选D。
10. 有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示;把它们串联在电路
中,如图乙所示,闭合开关S,这时电路中的电流为0.2 A,则电源电压和元件A在10 s内电流做的功分别是( )
A.2 V,2 J B.3 V,2 J
C.3 V,6 J D.2 V,4 J
【答案】B
【解析】 因为两元件串联,所以通过的电流相等。当电路中的电流为0.2 A时,由图甲知,元件A两端的电压为1 V,元件B两端的电压为2 V,所以电源电压为 U=UA+UB=1 V+2 V=3 V;元件A在10 s内电流做的功为W=UAIt=1 V×0.2 A×10 s=2 J,故B正确。
11. 现有两个定值电阻R1和R2(R1
A.W甲>W乙>W丙>W丁
B.W甲>W丙>W丁>W乙
C.W乙>W丙>W丁>W甲
D.W丙>W丁>W乙>W甲
【答案】C
【解析】
串联电路总电阻等于串联各电阻之和,并联电路总电阻小于任何一支路的电阻,故有
由可知,当把它们接入相同电压的电路中时,电路中电流关系为
根据电功公式可得,相同时间内电流做功大小关系为
故C正确,ABD错误。
故选C。
12. 一只电能表上标有“220V 10A”和“3000R/kWh”的字样.若该电能表的转盘转过30圈,这段
时间内电路上消耗了 度电,电流做了 J功.
【答案】0.01 3.6×104J
【解析】
“3000r/kW•h”的物理意义:当用电器消耗1千瓦时的电能,电能表的水平转盘转过3000转,所以当它转过30转时,消耗的电能为W=kW⋅h=0.01kW⋅h=3.6×104J,
电流所做的功就等于所消耗的电能,即电流做的功为3.6×104J.
13. 如图所示,电源电压恒定,先闭合开关S1、S2,电压表示数为9V,电流表示数为1.5A;然后断开开关S2,电流表的示数减小了0.5A,则此时电压表的示数为 V,R2= Ω,此时整个电路1min消耗的电能为 J。
【答案】6 3 540
【解析】
[1][2]闭合开关S1、S2,电路中只有电阻R1的简单电路,电压表测R1两端电压,也就是电源电压,即电源电压为9V,电流表测量通过R1的电流,R1的阻值
R1==6Ω
断开开关S2,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,由题意可知,此时电路电流
I=1.5A-0.5A=1A
此时R1两端的电压
U1=IR1=1A×6Ω=6V
则R2两端的电压
U2=U-U1=9V-6V=3V
R2的阻值
R2==3Ω
[3]整个电路1min消耗的电能
W=UIt=9V×1A×60s=540J
14. 在如图所示的电路中,电源电压为20V且保持不变,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2上标
有“40Ω”字样。电流表、电压表量程选择“0~3A”和“0~15V”。开关S闭合后,电压表V的示数为5V。求:
(1)通过电阻R1的电流;
(2)电路正常工作10s后,电流通过电阻R1做的功;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,电源电压和电压表示数的比值最大为5,同时为了保证电路安全,求滑动变阻器可连入电路的最大值和最小值。
【答案】(1) 0.5A;(2)225J;(3)30Ω;2.5Ω
【解析】
(1)根据电路图可知,电压表测量R2两端的电压,又因为R1=10Ω,所以通过电阻R1的电流
(2)电流做的功
(3)电源电压和电压表示数的比值最大为5,此时应为电压表最小值,即
R2最大时,电压表的示数最大为15V,可知此时R2=30Ω;
所以滑动变阻器R2的阻值变化范围是2.5~30Ω。
15. 如图所示,电源电压恒定,R1的阻值为20Ω,R2的阻值为10Ω.当S闭合,S1、S2断开时,电流表的示数为0.5A.求
(1)电源电压;
(2)通电10s内电路消耗的总电能;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数变化了0.4A.则R3的阻值是多大?
【答案】(1)电源电压为15V。(2)通电10s内电路消耗的电能为75J。(3)R3的阻值为100Ω。
【解析】
(3)当S、S1、S2都闭合时,R2被短路,此时R1和R3并联接入电路中,电流表测干路中的电流,此时的总电阻要小于R1,
当S闭合,S1、S2断开时,R1和R2串联接入电路中,此时的总电阻要大于R1,
所以,R1和R3并联的总电阻小于R1和R2串联的总电阻,
由欧姆定律可知,当S、S1、S2都闭合时,干路中的电流变大,
故并联后干路中的电流为:I'=0.4A+0.5A=0.9A;
通过R1的电流为:I1===0.75A;
由并联电路的电流特点可得,通过R3的电流为:I3=I′﹣I1=0.9A﹣0.75A=0.15A;
则R3的阻值为:R3===100Ω。
16. 如图所示电路中,电源电压保持不变,R1阻值为10Ω,R2阻值为15Ω,只闭合开关S时电流表的
示数为0.6A,求:
(1)电源电压;
(2)闭合开关S和S1电流表的示数;
(3)闭合开关S和S1,通电10min电路消耗的电能。
【答案】(1)6V;(2)1A;(3)
【解析】
(1)当只闭合开关S时,电路是R1的简单电路,由可得电源电压为
(2)当开关S、S1都闭合时,两电阻并联,通过R2的电流
因并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数
(3)通电10min电路消耗的电能为
答:(1)电源电压为6V;
(2)闭合开关S和S1时电流表的示数为1A;
(3)闭合开关S和S1,通电10min电路消耗的电能为。
10. 灯泡L1和L2串联在电路中,L1的电阻比L2大,在相等的时间里,电流做的( )。
A、L1灯做的功多;B、L2灯做的功多;C、两灯一样多;D、无法确定
【答案】A
【解析】串联电路中各处电流都相等,又已知L1的电阻比L2大,可根据P=I2R判断出功率大小,再根据W=Pt,判断电流通过电灯泡做功的多少。
因为灯泡L1和L2串联在电路中,通过两灯的电流大小相等,又因为L1的电阻比L2大,根据P=I2R可知,L1的功率比L2大,根据W=Pt可知,在相等的时间里,电流通过电灯泡L1做功多。
故选A。
11. 两个电阻R1:R2=1:4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:U2= ;已知R1=10Ω,那它们并联在4V电路中,两个电阻在100s内做的功是 J
【答案】1:4;200。
【解答】解:当两电阻串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比:;则R2=4R1=4×10Ω=40Ω,所以两个电阻在100s内做的功:W总=W1+W2=×100s=200J。
12. 如图所示电路中,电源电压恒定。
(1)当开关断开,、闭合测得电流表读数为。当开关、闭合,断开时,由于电阻、中有一个电阻出现故障,电流表读数为,电压表读数为。则电源电压为 ,电路中出现的故障是 。
(2)若电路正常工作,在内,电流通过电阻做的功最少为 。
【答案】3 断路 24
【解析】
(1)[1][2]当开关断开,、闭合时,电路为的简单电路,电流表测电路中的电流,即;当开关、闭合,断开时,与并联,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,因电阻、中有一个电阻出现故障时,电流表读数为,电压表读数为,所以,电路出现的故障是断路,否则电压表无示数,则此时电路为某个电阻的简单电路,且两次电流表的示数不相等,所以,电路故障为断路,此时为的简单电路,则通过的电流,由电压表的示数可知电源电压。
(2)[3]由可得,电阻、的阻值分别为
若电路正常工作,则当与串联时电路中电流最小,电阻的功率最小,则在内,电流通过电阻做的功最少;根据串联电路的特点和欧姆定律可得,与串联时电路中电流
则电流通过电阻做的功最少为
13. 在国家“光伏扶贫”项目中,小明家安装了太阳能发电系统,白天太阳能电池板发电,向电网提供电能,此过程中太阳能转化为 能;中午时段,太阳能电池板的输出电压为500V,输出电流为20A,3h可以为电网提供电能 kW•h。
【答案】电;30。
【解答】解:
在国家“光伏扶贫”项目中,小明家安装了太阳能发电系统,白天太阳能电池板发电,向电网提供电能,此过程中太阳能转化为电能;
太阳能电池板的输出电压为500V,输出电流为20A,3h可以为电网提供电能:
W=UIt=500V×20A×3h=10000W×3h=10kW×3h=30kW•h。
14. 在图所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“1A”字样.电键S闭合后,电压表V的示数为5伏.求:
①通过电阻R1的电流I1.
②电路正常工作10秒后,电流通过电阻R1做的功W1.移动滑动变阻器的滑片P,电源电压和电压表示数的比值最大为3,求电压表示数的最大值和最小值的差值.
【答案】(1)0.5A(2)25J 6V
【解析】
①.根据电路图可知,电压表测量R1两端的电压,又因为R1=10Ω,所以通过电阻R1的电流为:
I1===0.5A;
②.电路正常工作10秒后,电流通过电阻R1做的功为:
W1=U1I1t=5V×0.5A×10s=25J;
电源电压和电压表示数的比值最大为3,即=3,
此时应为电压表示数U1′最小,为U1′=4V;
根据串联电路分压规律,电压表示数最大值应是滑动变阻器电压最小时,则要滑动变阻器阻值最小,即电流最大(1A)时.所以由欧姆定律可得:
1A==,
解得:
R2′=2Ω,
此时R1的电压最大为:
U1″=I′R1=1A×10Ω=10V,
所以电压表示数的最大值和最小值的差值为:
△U= U1″- U1′=10V﹣4V=6V.
15. 如图所示电路中,电阻R1的阻值是20Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3A,电流表A的示数为0.5A,求:
(1)电源电压;
(2)10s内电阻R2做的功。
【答案】(1)电源电压是6V。(2)电阻R2做的功是12J。
【解析】
W=UIt=6V×0.2A×10s=12J
16. 小明家新购买的电动自行车,整车质量为40kg。如图所示,小明爸爸以15km/h的速度沿平直的道路匀速骑行9km的过程中,电动机两端的电压恒为60V,通过的电流是6.25A,车轮与地面的总接触面积为200cm2,他的质量是60kg。求此过程中:
(1)骑行时间;
(2)电动车对地面的压强;
(3)电流对电动机做的功。
【答案】(1)0.5h;(2)5×104Pa;(3) 6.75×105J
【解析】
(1)由得骑行时间
(2)小明爸爸和车的总质量
总重力
车对地面的压力
受力面积
对地面的压强
(3)电流对电动机做的功
17. 甲、乙两个家用电热器接入如图所示的家庭电路中,当两开关都闭合时,干路中的电流为4.5 A,通过甲电热器的电流为0.3 A。求:
(1)通过乙电热器的电流。
(2)甲电热器在10秒内电流做的功。
【答案】见解析
【解析】:由电路图可知,当两开关都闭合时,甲、乙两个家用电热器并联。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且干路电流I=4.5 A,通过甲电热器的电流I甲=0.3 A,
所以,通过乙电热器的电流:
I乙=I-I甲=4.5 A-0.3 A=4.2 A;
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,且家庭电路的电压为220 V,
所以,甲电热器在10秒内电流做的功:
W甲=UI甲t=220 V×0.3 A×10 s=660 J
8. 一只电能表标有3000 r/(kW•h)字样,现观察转盘转了45圈,那么用电器共消耗了多少电能 ( )
A.1.35×105J B.1.35kW•h C.0.15kW•h D.5.4×104J
【答案】D;
【解析】3000r/kW•h表示电能表每转1r,电路中消耗 1/3000 kW•h的电能, 电能表转动45r消耗电能:W=45× 1/3000 kW•h=0.015kW•h=0.015×3.6×106J=5.4×104J;
9. 某校为师生饮水方便,安装了电热水器。为测定热水器消耗的电能,关闭其他用电器,只用电热水器给水加热,一段时间后,电能表的示数,由图甲示数变为图乙示数,则该电热水器在这段时间内消耗的电能为__________kW•h,等于___________J.若消耗电能的87%被水吸收,则可把________kg初温为13℃的水加热至100℃【水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)】。
【答案】2.1;7.56×106;18。
【解析】(1)关闭其他用电器,只用电热水器给水加热,电热水器在这段时间内消耗的电能:
W=7626.9kW•h﹣7624.8kW•h=2.1kW•h=7.56×106J;
10. 如图所示的电路中,定值电阻R1=10Ω,R2=40Ω,电压表示数为10V;求:
(1)通过R2的电流;
(2)通电300s,电流通过R1所做的功。
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)由欧姆定律可得,通过R2的电流
(2)R1两端的电压
通电300s,电流通过R1所做的功
11. 如图所示,电源电压不变,R2=30Ω,R3=10Ω.只闭合S1,电流表Ⓐ示数为0.2A,电压表Ⓥ示数为4.0V,则定值电阻R1为 Ω,电源电压为 V.闭合S1、S2、S3,电流表A1、A2示数之比为 ,通电lmin电阻R1做的功为 J。
【答案】20;6;5:2;108。
【解答】解:(1)只闭合S1,电阻R1、R3串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是电阻R1两端的电压。由欧姆定律可得R1的阻值:R1===20Ω;
根据串联电路的特点和欧姆定律可得,电源电压:U=I(R1+R3)=0.2A×(20Ω+10Ω)=6V;
(2)闭合S1、S2、S3,电阻R1、R2并联,电流表A1测量的是干路中的总电流,A2测量R2的电流,电压表测量的是电源电压;则通过R1的电流:I1===0.3A,A2的示数(通过R2的电流):I2===0.2A,
所以干路中电流表A1的示数:I=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A,电流表A1、A2示数之比为==;
通电lminR1做的功:W1=I12R1t=(0.3A)2×20Ω×60s=108J。
12. 雷雨天气是一种常见的自然现象。某次雷电的电流为2.1×106A.电压为108V,放电时间为0.001秒,则这次放电释放的电能为 ____ J.如果我们能将这些能量加以利用,比如用来加热供暖用水为寒冷地区的居民供暖,则可使____ kg的水从0℃加热到50℃.
【答案】:2.1×1011J;106。
【解析】解:这次雷电释放的电能:W=UIt=108V×2.1×106A×0.001s=2.1×1011J。
由题意知,水吸收的热量:Q吸=W=2.1×1011J,
由Q吸=cm(t﹣t0)得,水的质量:m===106kg。
13. 如图所示是小陶子家的电能表。电路中,某时间段只有电水壶工作,电能表的铝盘转过了150转,这段时间内电水壶消耗的电能是 kW×h。若电水壶里装有1kg的水,经过一段时间后,水的温度从20℃升高到70℃,则该过程中水吸收的热量是 J。(已知水比热容c水=4.2×103J/(kg×℃)
【答案】0.05 2.1×105
【解析】
[1]由电能表数据可知,铝盘转3000r时消耗1kW×h,则电能表的铝盘转过了150转时消耗的电能为
[2]根据吸热公式可知
14. 如图所示,电源电压恒定,的阻值为20Ω,的阻值为10Ω。当S闭合,S1、S2断开时,电流表的示数为0.5A.求:
(1)电源电压;
(2)当S闭合,S1、S2断开时,通电10s内电路消耗的总电能;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数变化了0.4A,则的阻值是多大?
【答案】(1) 15V;(2) 75J;(3)100Ω
【解析】
(1)当S闭合,S1、S2断开时,、串联,电流表测整个电路的电流,根据欧姆定律可得电源电压
(2)当S闭合,S1、S2断开时,通电10s内电路消耗的总电能为
(3)当S、S1、S2都闭合时,、串联,被短路,电流表测整个电路的电流,则此时干路电流为
通过的电流为
通过的电流为
则的阻值为
18. 一根粗细均匀的镍铬合金丝,将其接入电压为6 V的电源上,通过的电流为0.3 A。求:
(1)这根镍铬合金丝的电阻。
(2)通电1 min消耗的电能。
(3)若将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上,电路中的电流为多大?
【答案】见解析
【解析】:(1)由欧姆定律可得,这根镍铬合金丝的电阻:
R===20 Ω;
(2)通电1 min消耗的电能:
W=UIt=6 V×0.3 A×60 s=108 J;
(3)将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上,长度变长原来的,横截面积变成原来的2倍,电阻变成原来的,即电阻:R′=R=×20 Ω=5 Ω,
此时电路中的电流:I′===1.2
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