物理第十五章 电功和电热电能表与电功第2课时练习题

《一、电能表与电功》同步练习

（课时2　电功变形公式及其复杂计算）

一、基础巩固

知识点1　串、并联电路的电功

1. 如图的电路中,R1阻值为10 Ω,R2阻值为20 Ω.闭合开关S后,电流表的示数为1 A,电源电压保持不变.求:

(1)R1两端的电压U1;

(2)R2在10 s内所消耗的电能W2.

2. 如图所示,电源的电压恒定,R1、R2为定值电阻,R2的阻值为60 Ω.只闭合开关S0时,电流表的示数为0.2 A,再闭合开关S1时,电流表的示数为0.6 A.求:

(1)电源的电压.

(2)电阻R1的阻值.

(3)开关S0、S1均闭合后,通电10 s电路消耗的总电能.

知识点2　电功变形公式的应用

3. 如图所示,两盏电灯并联接在同一电源上.甲灯的电阻为500 Ω,乙灯的电阻为1 200 Ω.在相同的时间内(　　)

A.甲灯消耗的电能多

B.乙灯消耗的电能多

C.甲、乙两灯消耗的电能一样多

D.无法判断

4. 如图所示,a、b两端电压U保持不变,已知R1∶R2=1∶4,则开关S闭合前后,通过R2的电流之比和相同时间内R2消耗的电能之比分别是(　　)

A.4∶5,25∶16

B.4∶5,16∶25

C.5∶4,16∶25

D.5∶4,25∶16

5. 长1 m、横截面积1 mm2的银与铁,在20 ℃时的电阻分别为0.016 Ω与0.096 Ω,银与铁两种材料相比,　　　　更容易导电.已知金属丝的电阻和它的长度成正比,和它的横截面积成反比.在长短与粗细完全相同的银丝和铁丝两端加相同电压,通电相同时间,不计温度对电阻的影响,银丝和铁丝消耗的电能之比为　　　　.

6. 如图所示的电路中,R1=6 Ω,R2=10 Ω,R3=4 Ω,电源电压为6 V并保持不变.

(1)当开关S1、S2均断开时,求电流在1 min内通过R1所做的功;

(2)当开关S1、S2均闭合时,求电流在1 min内通过R1所做的功.

二、能力提升

1. 在如图所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,则电阻R1和R2在相同时间内消耗的电能之比为(　　)

A.1∶1    B.1∶4    C.4∶1    D.4∶5

2. 把用电器R1和R2串联在电源电压为6 V的电路中工作,通过它们的电流随其两端电压变化的关系图像如图所示.当通过的电流为0.1 A时,在5 min内电流通过R1、R2所做功之比是 (　　)

A.2∶1    B.1∶2    C.1∶4    D.4∶1

3. 如图所示电路,闭合开关后,电流表、电压表的示数分别为I和U.已知电源电压为U0,则滑动变阻器R2在t时间内消耗的电能表达式是 (　　)

A.=Uit    B.=(U0-U)It

C.=U0It    D.t

4. 如图所示电路中,已知R1∶R2=3∶4,电源电压保持不变,开关S闭合时,电流在1 min内通过R1做功为W1,开关S断开时,电流在1 min内通过R2做功为W2,则W1和W2之比是(　　)

A.3∶7      B.7∶3

C.12∶49  D.49∶12

5. 如图所示,电源电压恒定为10 V,R1=10 Ω,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表的示数从2 V变成5 V,则R2的阻值为　　　　Ω,滑动变阻器的最大阻值　　　　Ω,当滑片P置于b点时,该电路1 min消耗的电功为　　　　J.

6. 有两个电阻R1和R2,R1<R2.当它们串联时,如图甲所示(只显示部分电路),通过的电流是1 A,通电1 min消耗的电能为2 880 J;当它们并联时,如图乙所示,电源电压为1 V,通电1.5 min消耗的电能为10 J.求电阻R1和电阻R2的阻值.

参考答案

一、基础巩固

1.解:(1)电阻R1、R2串联,R1两端电压为

U1=IR1=1 A×10 Ω=10 V;

(2)R2在10 s内消耗的电能为

W2=U2It=IR2It=I2R2t=(1 A)2×20 Ω×10 s=200 J.

2.解:(1)当只闭合开关S0时,只有R2接入电路,此时电路电流为I2=0.2 A,

电源电压U=I2R2=0.2 A×60 Ω=12 V.

(2)当S0和S1都闭合时,R1和R2并联,

此时干路电流为I=0.6 A,

则通过R1的电流为I1=I-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A,R1==30 Ω.

(3)W=UIt=12 V×0.6 A×10 s=72 J.

3.A　两盏电灯并联接在同一电源上时,因并联电路中各支路两端的电压相等,甲灯的电阻小,工作相同的时间,由W=UIt=t可知,甲灯消耗的电能多,故A正确、BCD错误.故选A.

4.B　开关闭合后,R1被短路,电路中的电流为I2=.R1∶R2=1∶4,即R1=R2,开关断开时,R1和R2串联,电路中总电阻为R=R1+R2,电路中的电流为I'2=.开关闭合前后通过R2的电流之比为,开关闭合前后相同时间内R2消耗的电能之比为=()2=()2=.

5.【答案】　银　6∶1

【解析】　长度和横截面积相同时,银的电阻小于铁,可知银更容易导电.由W=UIt=t可知,电压和通电时间相同,消耗的电能与金属丝的电阻成反比,可知银丝与铁丝消耗的电能之比为6∶1.

6.解:(1)开关S1、S2均断开时,R1、R3串联,电路中的电流为

I==0.6 A,

电流在1 min内通过R1所做的功为

W=I2R1t=(0.6 A)2×6 Ω×60 s=129.6 J.

(2)开关S1、S2均闭合时,R3被短路,R1与R2并联,=U=6 V,电流在1 min内通过R1所做的功为W1==360 J.

二、能力提升

1.C　由电路图可知,当闭合开关后,两电阻串联,V1测R2两端的电压U2,电压表V2测电源电压U.因串联电路的总电压等于各分电压之和,且两个电压表指针偏转角度相同,所以,电压表V2的示数是电压表V1示数的5倍,即U=5U2,则电阻R1和R2两端的电压之比U1∶U2=(U-U2)∶U2=(5U2-U2)∶U2=4∶1;因为R1、R2串联,所以通过的电流相同,已知通电时间相同,所以W1∶W2=(U1It)∶(U2It)=U1∶U2=4∶1.故选C.

2.A　从题图可以看出,通过的电流为0.1 A时,R1、R2两端的电压分别为4 V、2 V,即R1、R2两端的电压之比为2∶1;R1和R2串联,通过R1、R2的电流相同,通电时间相等,由W=UIt可知,电流通过R1、R2所做功之比为R1、R2两端的电压之比,即2∶1.故选A.

3.B　由电路图知,闭合开关,R1和滑动变阻器R2串联,电压表测量R1两端电压,电流表测量电路电流.已知电源电压为U0,R1两端电压为U,所以滑动变阻器R2两端电压为U2=U0-U,通过滑动变阻器的电流为I,所以滑动变阻器R2在t时间内消耗的电能为=U2It=(U0-U)It.故选B.

4.D　开关S闭合时,R2被短路,则W1=t;开关S断开时,两电阻串联,此时电路电流为I=;W2=I2R2t=()2R1t=t;所以.故选D.

5.【答案】　10　30　120

【解析】　当滑片在最左端时,R1与R2串联,电压表测量R1两端电压,应为5 V,电路电流I1==0.5 A,电阻R2两端的电压U2=U-U1=10 V-5 V=5 V,则电阻R2==10 Ω.当滑片在最右端时,电路电流I==0.2 A,电阻R2两端的电压U'2=IR2=0.2 A×10 Ω=2 V,滑动变阻器两端的电压为U3=U-U'1-U'2=10 V-2 V-2 V=6 V,滑动变阻器的最大阻值R3==30 Ω.当滑片P置于b点时,该电路1 min消耗的电功W=UIt=10 V×0.2 A×60 s=120 J.

6.解:由题图甲,结合W=I2Rt可知,R串==48 Ω,即R1+R2=48 Ω ①,

由题图乙,结合W=t可知,R并==9 Ω,即 ②,

又R1<R2,联立①②,解得R1=12 Ω,R2=36 Ω.