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- 2021-11-10 发布
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专题06电功率焦耳定律
考点一电能电功
▲ 知识点1 电能
(1)电能的来源
电能的来源
能量的转化过程
电池
干电池、蓄电池
化学能能转化为电能
各种
发电
水力发电
通过水轮机将机械能转化为电能
火力发电
通过燃料的化学能通过汽轮机转化为电能
风力发电
通过风力发电机将机械能转化为电能
地热发电
将地热能通过发电机转化为电能
太阳能发电
通过太阳能电池板等将太阳能转化为电能
核能发电
将核能转化为电能
(2)电能的利用:用电器是消耗电能的装置,将电能转化为其他形式的能;电池(电源)是提供电能的装置,是将其他形式的能转化为电能的装置。例如发电机:机械能→电能,干电池:化学能→电能。
(3)单位
常用单位:焦耳(J);
其他单位:________,也叫“度”,符号是________;
单位换算:1度=______kW·h=___________J.
▲ 知识点2 电能的测量
(1)测量工具:电能表
电能表
转盘式
频闪式
示意图
主要参数
600 r/(kW·h)指用电器每消耗_____的电能时,电能表转盘转过600转
600 imp/(kW·h)指用电器每消耗__________的电能时,电能表指示灯闪烁600次
24
读数
电能表最右边的格子显示的是用去电能的小数部分,前面的格子显示的是整数部分.若月初示数为,月末示数如上图,则本月用电______ kW·h
(2)计量方法
a.电能表结束和起始时的示数之______即为这段时间内电路消耗的电能的度数.如电能表月初读数,月底读数,这个月用电______度,合____________J.
b.已知一定时间内,电能表转盘的转数(指示灯闪烁的次数)n,则消耗的电能为W=;用电器的实际功率为。[N为电能表表盘参数,如:600 r/(kW·h)]
▲ 知识点3 电功
(1)定义:电流所做的功,是电能转化为其他形式能的量度,用W表示.
(2)计算公式(必考)
W=______
推导公式:(纯电阻电路)
根据U=IR,得W=________(常用于串联电路)
根据,得W=________(常用于并联电路)
(3)做功多少的影响因素:电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长,电流做功越多.
注意:电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,“电流做了多少功”与“消耗了多少电能”说法是一样的。
考点二电功率
▲ 知识点1 电功率
(1)物理意义:用来表示电流做功________的物理量,用符号P表示.
(2)定义式(必考)
P=______
24
(3)变形公式:求功:W=Pt;求做功时间:
(4)推导公式:
计算式。根据W=UIt,得:P=________(任何电路)
推导式。①根据P=UI、U=IR,得:P=________(常用于纯电阻串联电路)
②根据P=UI、I=,得:P=________(常用于纯电阻并联电路)
(5)常考估测
A.家用空调的电功率约为1 000 W
B.电吹风机的电功率约为500 W
C.洗衣机的电功率约为300 W
D.液晶电视机的电功率约为100 W
▲ 知识点2 额定电压、额定功率、实际电压、实际功率
(1)额定电压:用电器正常工作时的电压,用电器名牌上标注的电压.
额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率,用电器名牌上标注的功率.
实际电压:用电器实际工作时的电压,实际电压可以等于或小于额定电压.
实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率.
例:灯泡上标有“36V 25W”的含义是小灯泡的______电压为36 V,______功率为25 W.
(2)实际功率与额定功率的联系与区别
联系
区别
U实U额
P实_____P额
易损坏用电器(灯发光强烈)
考点3:焦耳定律
1.电流的热效应
(1)定义:电流通过导体时电能转化为内能的现象.
(2)影响因素
a.在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,电阻产生的热量越______;
b.在电阻和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越______,这个电阻产生的热量越多;
24
c.在电阻和电流相同的情况下,通电时间越______,这个电阻产生的热量越多.
2.焦耳定律
(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成________,跟导体的电阻成________,跟通电时间成________.
(2)计算公式
Q=________
3.电热的利用与防止
(1)利用:白炽灯、电热水器、电饭锅、电熨斗、保险丝、电热孵化器.
(2)防止:散热窗、散热片、散热孔、电脑的微型风扇.
4.电功、电功率、电热
纯电阻电阻中
非纯电阻电路中
说明
电能
初中阶段非纯电阻电路典型代表是电动机
电功率
电热
热功率
关系
①电功表示电流做功的多少,电功率表示电流做功的快慢;
②电热是电流做功转化为内能的多少,热功率表示电流做功转化为内能的快慢;
③在纯电阻电路中:;非纯电阻电路中:
误区诊断
误区1 对电能表上的参数“标定电流”和“额定最大电流”理解错误
1.家庭电路中电能表上标注有220V 5(10)A字样,则该家庭电路中,同时接入电路中的用电器工作时,干路总电流不能超过 10 A,同时接入用电器的总功率不超过 2200 W。
【分析】根据标定电流和额定最大电流的概念进行区分,电功率等于电压与电流的乘积;
24
【解答】干路电流不能超过10A,同时接入电路的总功率不能超过2200W。
误区2 错误地认为用电器“变化的电功率等于其两端变化电压与其变化电流的乘积”
2.如图所示的电路中,发现通过电流表的示数减少0.2A时,电压表的示数从6V变为5V,则该定值电阻的阻值为 5 Ω,所消耗的电功率变化了 2.2 W。
【分析】先据题欧姆定律结合意列式求出电阻的值;由功率的公式P=求出电阻先后两次的功率;最后求出两种情况下电阻的功率变化量。
【解答】解:电流减少0.2A,电压有6V变为5V,设电阻为R,
由I=得:﹣=0.2A,解得:R=5Ω;
开始时电阻功率P===7.2W;
后来电阻功率P'===5W;
电阻R消耗的电功率变化了△P=7.2W﹣5W=2.2W。
故答案为:5;2.2。
【知识补充】、、、、,通过下列图像加以解释:
误区3 没有区分额定功率和实际功率,误认为额定功率大的灯泡一定亮
3.灯L1“2V 4W”和灯L2“2V 6W”,串联在电路中时,哪个灯亮( )
A.L1 B.L2 C.一样亮 D.无法确定
【分析】判别灯泡的亮暗。灯泡亮度应由实际电功率大小决定。在串联电路中选用公式P
24
=I2R.这样只要在比较灯泡电阻的大小(R=)即可。
【解答】解:灯泡亮度应由实际电功率大小决定。在串联电路中选用公式P=I2R。
灯L1的电阻为:R1=,灯L2的电阻为:R2=;
因为P1<P2 所以R1>R2,由于两灯串联,所以通过两灯的电流相等,根据公式P=I2R,灯丝电阻大的实际功率大,所以L1较亮。
故选:A。
误区4 误认为电路中小灯泡不发光的原因只有两种情况
4.晨晨在做“探究串联电路电压的规律”实验时,连好了如图的电路,闭合开关S后发现L1正常发光,L2只能微弱发光,以下对于这一现象产生原因的分析中,合理的是( )
A.灯泡L2发生了断路
B.由于灯泡 L2的电阻较大,其实际功率较小
C.灯泡 L2发生了短路
D.由于灯泡L2的电阻较小,其实际功率较小
【分析】(1)灯泡断路时,电路断路,两灯泡均不发光;
(2)灯泡短路时,没有电流通过灯泡,不能发光;
(3)两灯泡串联时通过它们的电流相等,根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小判断实际功率的大小,根据P=UI判断两灯泡两端的电压关系,根据P=I2R比较两灯泡的电阻关系。
【解答】解:(1)灯泡L2发生了断路时,电路中无电流,两灯泡均不发光,故A不正确;
(2)灯泡L2发生短路时,没有电流通过L2,则不能发光,故C不正确;
(3)因串联电路中各处的电流相等,
所以,图中通过两灯泡的电流相等,
因灯泡的亮暗取决于实际功率大小,且灯泡L1较亮,灯泡L2只能微弱发光,
24
所以,灯泡L1的实际功率功率大于L2的实际功率,
由P=UI可知,灯泡L1两端电压大于灯泡L2的,
由P=I2R可知,灯泡L1的电阻大于灯泡L2的,故B不正确,D正确。
故选:D。
误区5 没有区分电热与电能的不同,没有正确选择公式
5.一台电动机正常工作时,两端的电压为220V,通过线圈的电流为10A.若此线圈的电阻为2Ω,则这台电动机1min内产生的热量是 1.2×104 J,这台电动机的效率是 90.9% 。
【分析】(1)已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间,根据公式Q=I2Rt可求这台电动机1min内产生的热量。
(2)已知电动机两端的电压和通过的电流,根据公式P=UI可求电动机的总电功率;再根据公式P=I2R计算线圈消耗的功率,总功率减去线圈消耗的功率就是电动机的输出功率,输出功率与总功率的比值就是这台电动机的效率。
【解答】解:
(1)这台电动机1min内产生的热量:
Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×60s=1.2×104J;
(2)电动机的电功率:
P总=UI=220V×10A=2200W,
线圈消耗的功率:
P圈=I2R=(10A)2×2Ω=200W,
输出功率:
P出=P总﹣P圈=2200W﹣200W=2000W,
这台电动机的效率:
η===90.9%。
故答案为:1.2×104;90.9%。
误区6 计算电功率公式可知,电功率与电阻成正比关系;可知,电功率与电阻成反比,两个公式是否是矛盾的?
解析:不矛盾。前者是在电流一定时得出的结论,后者是在电压一定时得出的结论,都蕴含
24
了控制变量法的思想,只要满足控制变量法条件时得出各物理量之间的关系都是正确的。
同时,由可知,在串联电路中,电流相同时,电阻越大,在相同时间内产生的热量越多,例如导线和电热丝串联通电,电热丝热得发红,但是导线却不怎么热,就是因为电热丝电阻大,导线电阻小的缘故。
由可知,在并联电路中,电压相同,电阻越小,在相同时间内产生的热量越多,例如将锡箔纸直接接在电源两端,很快会看到锡箔纸冒烟,就是因为锡箔纸电阻小的缘故。
同时,在判断电功率大小与电阻关系时,如果电流相同,则通过公式来进行判断;如果是电压相同,则通过公式来进行判断.
【补充知识】作为电热丝应该具备如下条件:电阻高,熔点低,化学性能稳定,抗氧化性强。所以一般家用电炉中电热丝是镍铬合金丝,其电阻要高于一般的纯金属导体。
命题点一电能表的相关计算
6.如图所示,电子式电能表表盘上标有“3000imp/kW•h”字样(“3000imp/kW•h”指接在这个电能表上的电器每消耗1kW•h的电能,电能表上的指示闪烁3000次),现将若干盏规格都为“220V 20W”的节能灯接在该电能表上一起正常工作15min,电能表的指示灯闪烁了135次,这些节能灯消耗的电能为 1.62×105 J,接入的节能灯共有 9 盏。
【分析】利用电能表的闪烁次数和参数求出消耗的电能,再求出总功率,求出总功率与单只节能灯的比值即为灯的盏数。
【解答】解:节能灯消耗的电能为:W=kW•h=0.045kW•h=1.62×105J;
总功率为:P===180W,
接入节能灯的盏数:n==9盏
24
故答案为:1.62×105J;9。
7.小明家电能表本月初的示数为,本月底的示数如图所示,小明家本月消耗的电能为 130 kw•h,如果按0.5元/(kw•h)的电价计费。本月应付电费 65 元,该电能表的参数表明,小明家能同时使用的用电器总功率不得超过 2200 W。
【分析】(1)电能表的读数方法:①月末的减去月初的示数;②最后一位是小数;③单位kW•h。
(2)已知每度电的价格和本月消耗的电能可求出本月应交电费。
(3)明确电能表每一个参数的含义,知道电能表的额定电压和额定电流,可利用公式P=UI计算出最大的电功率。
【解答】解:
消耗电能为:W=W1﹣W2=951.6kW•h﹣821.6kW•h=130kW•h。
电费的单价为:0.5元/(kW•h),
应交电费为:130kW•h×0.5元/(kW•h)=65元。
已知U=220V,I=10A,
使用的用电器总功率不得超过;P=UI=220V×10A=2200W。
故答案为:130;65;2200。
命题点二焦耳定律的应用及解释
8.1840年,英国物理学家 焦耳 最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系:从能量转化的角度看,电热器的电热丝工作时是将电能转化为 内 能。
【分析】(1)在大量实验的基础上,英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系,即发现了焦耳定律;
(2)电热器的电热丝工作时,电流做功,产生热量,使电热丝的内能增加、温度升高。
【解答】解:
(1)1840年,英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间
24
的关系,得出了焦耳定律;
(2)从能量转化的角度看,电热器的电热丝工作时,消耗的电能转化为内能。
故答案为:焦耳;内。
9.如图所示,取口香糖锡纸,剪成条状,将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,另一端接在电池的负极很快发现纸条中间开始冒烟起火,请从物理学的角度解释其原因。
【分析】金属都具有导电性;导线直接将电源连接起来的电路叫短路,短路时电路中的电流过大,由焦耳定律可知产生大量的热,容易烧坏电路或形成火灾。
【解答】答:因为锡属于金属,因此具有导电性,将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,另一端接在电池的负极,形成了电源短路,电路中的电流较大,由Q=I2Rt可知,电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧。
10.家用电热炉工作时,电炉丝热的发红发烫,而连接电路的导线只是微微发热,请从物理学的角度解释其原因。
【分析】由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。电炉丝和连接的导线串联在电路中(通过的电流相等),通电时间是相同的,而电炉丝的电阻比导线的电阻大,据焦耳定律分析。
【解答】答:导线与电炉丝串联,通过导线和电炉丝中的电流相同,而电炉丝的电阻远远大于导线的电阻。由于电流通过导体时电能转化为内能,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,当电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多,所以电炉丝热的发红而导线只是微微发热。
11.在家庭电路中,有时导线长度不够,需要把两根连接起来,而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?
【分析】由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良,易造成电阻变大,因为导线连接处与其他导线串联在电路中,通电时间是相同的,由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多,据此
24
分析。
【解答】答:在家庭电路中,导线相互连接处因接触不良,该处的电阻较大,
∵导线连接处与导线串联在电路中,
∴通过的电流相等、通电时间相等,
∵Q=I2Rt,
∴连接处产生的热量较多,往往比别处更容易发热,加速导线老化,甚至引起火灾。
12.下列用电器中是利用电流热效应工作的是( )
A.电饭锅 B.洗衣机 C.电冰箱 D.电视机
【分析】(1)电流的热效应:电流通过导体要发热,这叫做电流的热效应,如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子;
(2)电流的化学效应:电流通过导电的液体会使液体发生化学变化,产生新的物质,电流的这种效果叫做电流的化学效应,如电解,电镀,电离等就属于电流的化学效应的例子;
(3)电流的磁效应:给绕在软铁芯周围的导体通电,软铁芯就产生磁性,这种现象就是电流的磁效应,如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。
【解答】解:
A.电饭锅主要是把电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的,故A正确;
B.洗衣机是利用电动机带动工作的,应用了电流的磁效应,故B错误;
C.电冰箱利用电动机带动工作,利用了电流的磁效应,故C错误;
D.电视机主要是把电能转化为声能和光能,不是利用电流的热效应工作的,故D错误。
故选:A。
命题点三对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率之间关系的理解
①对于小灯泡等用电器,在额定电压、额定电流、额定功率、电阻这4个物理量中,已知2个物理量,可求出另外2个物理量。
②已知小灯泡的额定值求解实际值,需要求出电阻的大小。
方法1:
24
方法2:
【例题】两盏白炽灯标有“PZ220 100”、“PZ220 200”(电阻不随温度的改变而改变)请计算下列问题。
(1)数字“220”和“100”“200”分别表示什么意思?
220表示额定电压,100、200都表示额定功率;
(2)请计算白炽灯和的电阻;
(3)请计算两只白炽灯正常工作时电流分别为多少。
额定电流:
(4)当两只白炽灯串联接入220V的电路中,各自实际功率为多少?电路消耗的总功率为多
少?
故串联后灯泡L1更亮
电路中消耗的总功率:
或
(5)两只灯泡不会被烧坏,电流允许提供的最大电压为多少?
(6)两只灯泡并联在220V的电路中,各自的实际功率为多少?电路消耗的总功率为多少?
24
各自实际功率为额定功率,分别为100W和200W,都正常发光;总功率等于二者的和300W。
(7)若两灯并联在110V的电源两端,则各自消耗的实际功率为多少?
由
得到
13.两只分别标有“6V 3W”和“6V 4W”的灯泡串联在电路中,为保证安全,电路中允许通过的最大电流为 0.5 A,电源电压最大为 10.5 V。
【分析】(1)根据P=UI求出两灯泡的额定电流,利用欧姆定律求出两灯泡的电阻;根据串联电路的电流特点确定电路中的最大电流,
(2)根据U=IR求出电源电压的最大值。
【解答】解:
(1)根据P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为:
I1===0.5A,I2===A,
因为串联电路中各处的电流相等,
所以电路中的最大电流I=I1=0.5A;
(2)根据欧姆定律可得,两灯泡的电阻分别为:
R1===12Ω,R2===9Ω;
因为串联电路中总电压各串联电压之和,
所以根据I=,电路中的最大电压U=IR=I1(R1+R2)=0.5A×(12Ω+9Ω)=10.5V。
故答案为:0.5;10.5。
命题点四电功率的相关计算
24
串联电路:
并联电路:
类型1 额定功率与实际功率(铜仁2016.14)
14.有两灯如图所示,L1,L2分别标有“15V、1A”、“10V、0.5A”的字样,其中一灯正常发光时,它们的功率之比是( )
A.4:3 B.3:4 C.5:3 D.3:2
【分析】(1)由欧姆定律求出灯泡正常发光时的阻值;
(2)根据题意两灯并联后其中一灯正常发光时,则并联电压为较小的额定电压,然后由功率公式P=求功率之比。
【解答】解:由欧姆定律得:R1===15Ω,R2===20Ω;
∵U1>U2,
∴两灯并联后,L2正常发光,则并联电路电压U=U2=10V;
24
由P=可知:
P1:P2=R2:R1=20Ω:15Ω=4:3。
故选:A。
15.标有“12V 6W”与“12V 3W”的灯泡以串联方式接入电路中,若让其中一盏灯正常工作,则电源电压为( )
A.24V B.18V C.16V D.12V
【分析】已知两灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI求出两灯的额定电流,再根据欧姆定律求出两灯泡的电阻;两灯串联方式接入电路中后,正常发光的是电流较小的一个,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路的电压。
【解答】解:由P=UI可得,两灯泡的额定电流:
I1===0.5A,I2===0.25A,
由I=可得,两灯泡的电阻分别为:
R1===24Ω,R2===48Ω,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,两灯串联方式接入电路中,且其中一盏灯正常工作时,电路中的电流I=I2=0.25A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路两端的电压:
U=I(R1+R2)=0.25A×(24Ω+48Ω)=18V。
故选:B。
16.标有“6V1.5W”的小灯泡,通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12V的电源两端,灯泡的电阻及实际功率约为( )
24
A.24Ω 0.67W B.20Ω 0.8W C.24Ω 0.96W D.20Ω 0.67W
【分析】在串联电路中,当各电阻的阻值都相同时,则各电阻两端分得的电压也相等,根据这个规律,我们就可以算出这三只灯泡串联时每只灯泡两端的电压;
知道了灯泡两端的电压以后,我们就可以根据图象找出灯泡两端实际电压对应的实际电流,然后就可以根据公式R=和公式P=UI算出灯泡的电阻和灯泡的实际功率。
【解答】解:因为三只灯泡串联且规格相同,则它们的电流和电阻都相同,所以这三只灯泡两端的电压都相同,根据串联电路电压规律可知,每只灯泡两端的电压都为4V;
由图象可知,当U=4V时,I=0.2A,
则小灯泡的电阻:R===20Ω,
小灯泡的电功率:P=UI=4V×0.2A=0.8W。
故选:B。
17.有两只分别标有”6V 3W“和”9V 3W“的小灯泡L1、L2,不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.L1和L2正常工作时的电流一样大
B.L1和L2串联在一起同时使用时,两灯一样亮
C.L1和L2并联在一起同时使用时,两灯消耗的功率一样大
D.将L1串联在一个12Ω的电阻,接在电源电压为12V的电路中,L1也能正常发光
【分析】(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据P=UI求出两灯泡的正常发光时的电流,然后比较两者的关系;
(2)根据P=UI=求出两灯泡的电阻,根据串联电路的电流特点和P=I2R比较两灯泡的实际功率关系,实际功率大的灯泡较亮;
(3)L1和L2并联在一起同时使用时,它们两端的电压相等,根据P=比较两灯泡消耗的电功率关系;
(4)将L1串联在一个12Ω的电阻时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,然后与灯泡L1正常发光时的电流相比较判断其是否能正常发光。
【解答】解:
A.由P=UI可得,两灯泡正常发光时的电流分别为:
24
I1===0.5A,I2===A,
所以两灯泡正常发光时的电流不一样,故A错误;
B.由P=UI=可得,两灯泡的电阻分别为:
R1===12Ω,R2===27Ω,
两灯泡串联时通过的电流相等,但灯泡的电阻不同,由P=I2R可知,两灯泡的实际功率不相等,亮度不同,故B错误;
C.L1和L2并联在一起同时使用时,它们两端的电压相等,但灯泡的电阻不同,由P=可知,两灯泡消耗的电功率不相等,故C错误;
D.将L1串联在一个12Ω的电阻时,电路中的总电阻R总=R1+R=12Ω+12Ω=24Ω,
电路中的电流I===0.5A,因电路中的电流和灯泡L1正常发光时的电流相等,所以L1能正常发光,故D正确。
故选:D。
类型2 串、并联电路简单计算
18.如图所示,电源电压6V且保持不变,当闭合开关S时,电流表A1的示数为1.5A,电流表A2的示数为0.5A,下列说法正确的是( )
A.R1的阻值为6Ω B.R2的阻值为12Ω
C.R1消耗的电功率为12W D.R2消耗的电功率为6W
【分析】由电路图可知,两电阻并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1支路的电流。
(1)根据欧姆定律求出R1的阻值,根据P=UI求出电阻R1消耗的电功率;
(2)根据并联电路的电流特点求出通过电阻R2的电流,再根据欧姆定律求出电阻R2的
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阻值,根据P=UI求出电阻R2消耗的电功率。
【解答】解:由电路图可知,两电阻并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1支路的电流。
(1)由于并联电路中各支路两端的电压相等,
根据I=可得,R1===12Ω,故A错误;
电阻R1消耗的电功率:
P1=UI1=6V×0.5A=3W,故C错误。
(2)由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知通过电阻R2的电流:
I2=I﹣I1=1.5A﹣0.5A=1A;
根据I=可得,R2===6Ω,故B错误;
P2=UI2=6V×1A=6W,故D正确。
故选:D。
19.将灯L接到电压为U的电路上时,灯的电功率为25瓦。若将灯L与一个电阻R串联后仍接在原电路上时,灯L消耗的电功率为16瓦,设灯丝电阻不变,则此电阻消耗的电功率是( )
A.2W B.4 W C.8 W D.10 W
【分析】(1)先由功率公式P=列出只接灯泡和灯泡与电阻串联时,灯泡功率的表达式;
(2)两式相比可得两种情况下灯泡上的电压比值;
(3)最后根据功率公式P=UI,可得出灯泡与电阻上的功率关系,求出电阻功率。
【解答】解:只有灯泡接入电路时,P=,即:25W=①;
电阻R与灯泡串联接入电路时,设灯泡两端电压为UL,
此时灯泡功率P′=,即16W=②;
解得:UL=U,此时串联电阻两端电压UR=U﹣UL=U﹣U=U;
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灯与电阻串联时,===,
电阻功率PR=P′=×16W=4W。
故选:B。
20.灯泡L与定值电阻R的I﹣U图象如图所示。若将L与R串联在8V的电源上,下列说法正确的是( )
A.此时灯泡的电阻是10Ω B.此时灯泡两端的电压是8V
C.此时电路中的电流是0.5A D.此时电路中的电流是0.7A
【分析】由于R与L串联时通过它们的电流相等,电源电压等于两者两端的电压之和;根据图象读出符合的电流和电压,根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电压。
【解答】解:
R与L串联在8V的电源两端时,因串联电路中各处的电流相等,且电源的电压等于各分电压之和,
所以,由图象可知,当电路中的电流为0.5A,电阻R两端的电压为5V,灯泡两端的电压为3V时,符合题意,故BD错误,C正确;
则由I=可得灯泡的电阻:
RL===6Ω;故A错误。
故选:C。
21.如图所示A、B分别为小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的关系图象,小灯泡的额定电压为8V。
(1)小灯泡L正常工作时的电阻是 16 Ω;正常工作1min消耗的电能为 240 J。
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(2)将灯L和电阻R串联接到某个可调电源上,若通过电阻R的电流为0.5A,则电阻R两端的电压为 10 V,电源电压为 18 V.调节电源电压,当电阻R的实际功率为1.8W,则此时通过电阻R的电流为 0.3 A,电路的总功率为 2.4 W。
(3)将电阻R与灯L并联接入电路,当干路总电流为0.6A时,小灯泡L的实际功率为 1.6 W,小灯泡L和电阻R的实际功率之比为 2:1 。
【分析】(1)根据图象读出灯泡在额定电压下的电流,根据R=算出灯泡正常工作时的电阻;根据W=UIt算出正常工作1min消耗的电能;
(2)根据欧姆定律算出R的电阻和电流I=0.5A时定值电阻两端的电压,根据图象读出电流为0.5A时灯泡两端的电压,根据串联电路电压的特点算出电源电压;
根据P=I2R算出电阻R的实际功率为1.8W时的电流和电阻两端的电压,根据图象读出此时灯泡的电压,根据串联电路电压的特点算出电源电压,最后根据P=UI算出电路的总功率;
(3)并联电路干路电流电压各支路电流之和,各支路电压相等,根据图象判断出当干路总电流为0.6A时小灯泡和电阻R的电压,根据P=UI算出
小灯泡L的实际功率,根据P=UI算出小灯泡L和电阻R的实际功率之比。
【解答】解:(1)由图知:小灯泡的额定电压为8V时,对应的电流为0.5A,
小灯泡L正常工作时的电阻:RL===16Ω;
灯泡正常工作1min消耗的电能:WL=ULILt=8V×0.5A×60s=240J;
(2)由图知当电阻两端的电压为8V时,对应的电流为0.4A,
电阻R的阻值为:R===20Ω,
当电流为0.5A时R两端的电压:U″=I″R=0.5A×20Ω=10V,
因为串联电路电流处处相等,
所以灯泡的电流也为0.5A,由图象知此时电压为:8V,
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因为串联电路总电压等于各用电器电压之和,
所以电源电压为:U=U′L+U″=8V+10V=18V;
由图象知当电阻R电流为0.3A,电压为6V时,电阻R的功率为:PR=URI=6V×0.3A=1.8W,
由图知此时灯泡两端的电压为2V,
电源电压为U总=6V+2V=8V,
电路的总电功率:P=UI=8V×0.3A=2.4W;
(3)并联电路各支路电压相等,由图知,当电压为4V时,R的电流为0.2A,灯泡L的电流为0.4A,干路电流为0.2A+0.4A=0.6A,
小灯泡的实际功率:PL实=U′LI′L=4V×0.4A=1.6W;
小灯泡L和电阻R的实际功率之比为:===。
22.如图所示,电路中电源电压不变,已知R1=2R2,闭合开关S,则通过R1与通过R2的电流之比I1:I2= 1:2 ;R1与R2的电功率之比P1:P2= 1:2 。
【分析】由电路图可知,R1与R2并联,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R1与通过R2的电流之比,根据P=UI求出R1与R2的电功率之比。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且R1=2R2,
所以,通过R1与通过R2的电流之比:
====,
由P=UI可得,R1与R2的电功率之比:
===。
故答案为:1:2; 1:2。
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23.如图所示,将灯L1、L2按甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中。L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W,设两灯泡的电阻不变,则L1、L2两灯泡电阻之比为 2:1 。
【分析】甲图中两灯串联,乙图中两灯并联,根据公式P=可求甲乙两图中灯L1两端的电压之比,根据电阻的串联和欧姆定律表示出图甲中灯L1两端的电压与电源的电压之比即可求出两灯泡的电阻之比。
【解答】解:甲图中两灯串联,乙图中两灯并联,
甲图中灯L1的功率P1=,乙图中灯L1的功率P1′=,
则L1在两图中的功率之比:===,
解得:=,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,甲图中灯L1两端的电压与电源电压之比:
===,
解得:=。
故答案为:2:1。
24.如图所示电路,电压U不变,电流表的示数为1A.如果R1与R2的等效电阻为R,并且R1:R=5:3,电阻R2消耗的电功率为24W,则电阻R1= 100 Ω。
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【分析】由电路图可知,R1、R2并联,根据并联电路的电流特点和欧姆定律表示出干路电流,根据欧姆定律可知电源的电压和总电阻的大小相等,再根据R1、R的关系表示出电源的电压,联立等式得出R1、R2之间的关系,把以上关系式代入电阻R2消耗的电功率P=即可得出电阻R1的阻值。
【解答】解:由图可知:R1、R2并联,
根据并联电路的电流特点可得:
I=I1+I2=+=1A﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由欧姆定律可得:
电路的总电阻R==﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
已知R1:R=5:3,
所以R=0.6R1﹣﹣﹣﹣﹣③
由①②两式可得R2=1.5R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
已知P2==24W﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤
把②③④两式代入⑤可得:R1=100Ω。
故答案为:100。
25.如图所示,定值电阻R=10Ω,小灯泡的规格为“6V 3W”,当开关S断开时,电流表读数为0.3A,若小灯泡阻值不随温度变化,当闭合开关S时,求:
(1)电源电压为多大?
(2)小灯泡的阻值是多大?
(3)小灯泡的实际功率是多大?
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【分析】(1)当开关S断开时,电路为R的简单的电路,电流表测通过R的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;
(2)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=求出灯泡的电阻;
(3)当闭合开关S时,灯泡L与电阻R并联,根据并联电路的电压特点和P=求出灯泡的实际功率。
【解答】解:(1)当开关S断开时,电路为R的简单的电路,电流表测通过R的电流,
由I=可得,电源的电压:
U=IRR=0.3A×10Ω=3V;
(2)由P=可得,灯泡的电阻:
RL===12Ω;
(3)当闭合开关S时,灯泡L与电阻R并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,灯泡的实际功率:
PL′===0.75W。
答:(1)电源电压为3V;
(2)小灯光的阻值是12Ω
(3)小灯泡的实际功率是0.75W。
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