专题20 电功率（解析版）

专题21电功率一、填空题1.（2020·四川省雅安市）如图所示，电源电压7V保持不变，灯L2的规格为“6V3.6W，当开关S闭合，两灯发光，使用一段时间后L1突然熄灭，L2更亮，则故障是L1______，此时灯L2的实际电功率为____W。（假设灯丝电阻不变）【答案】(1).短路(2).4.9【解析】【分析】电路故障包括短路和断路：短路时，电路中有电流，并且电流较大；断路时，电路中无电流；先根据2UPR可求得灯L2的电阻，再利用2UPR可求得灯L2的实际电功率。【详解】[1]由图可知，两灯泡串联，若两灯中只有一灯发光，则电路故障一定不是断路，而是另一个灯泡短路，因为是L1突然熄灭，L2更亮，则故障是L1短路。[2]由2UPR可得，灯L2的电阻226V10Ω3.6WURP额额当L1短路时，此电路为L2的简单电路，灯L2的实际电功率227V4.9W10ΩUPR实际实际2.（2020·安徽）如图所示的电路中，电源电压U=9V，电阻R1=200Ω，R2=100Ω，则通电1min该电路产生的热量为________J。【答案】16.2【解析】【详解】由电路图可知，两个电阻串联，故电路的电流为129V0.03A200Ω100ΩUIRR则通电1min该电路产生的热量为22212()(0.03A)(200Ω100Ω)60s16.2JQIRtIRRt二、实验题3.（2020·四川省雅安市）小明在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时，实验室提供了如下器材：电源（电压恒为8V），一个电流表，一个电压表，滑动变阻器“20Ω2A”，小灯泡（额定电压2.5V，额定功率小于1.2W），一个阻值已知的定值电阻R0，开关及导线若干。(1)请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，完成实验电路图乙的连接（要求：滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯变亮；连线不能交叉）（）(2)正确连接电路后，闭合开关进行实验，记录的数据如下表所示。当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为_____W。实验次数物理量12345电压/V1.01.52.02.53.0电流/A0.240.320.380.44电功率/W(3)分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而____（选填“增大”、“不变”或“减小”），小灯泡的实际功率由______（选填“额定功率”、“额定电压”或“实际电压”）决定。(4)完成实验后，利用上述器材，小明又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图所示的电路，所用电压表量程为“0~15V”，请将以下实验步骤补充完整。①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为______V；②滑动变阻器滑片不动，再将开关S1，拨至“2”读出电压表示数为U0；③小灯泡的额定功率P额=______（用U额、U0、R0表示）。若步骤②中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值_____（选填“偏大”或“偏小”）。【答案】(1).如图，正确连线，滑动变阻器接线柱接正确1分(2).1.05(3).增大(4).实际电压(5).5.5(6).00UUR额(7).偏小【解析】【分析】(1)根据图甲电路连接实物图，根据灯泡正常发光电流确定电流表量程；(2)由图丙读出灯泡正常发光时的电流，由P=UI计算额定功率；(3)根据表中数据分析灯泡功率与电压的关系；(4)要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压，根据串联电路电压规律可得出电压表的示数；滑片不动，再将开关S1拨至“2”，求出此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流，根据P额=U额I额求出小灯泡的额定功率；由串联电路特点和欧姆定律分析解答测量的中的差异。【详解】(1)[1]由电路图知，电流表、灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联，由P=UI可得灯泡正常发光电流约为1.2W0.48A2.5VPIU所以电流表选择0~0.6A量程，由此连接实物如图所示：(2)[2]当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，电流表使用0~0.6A量程，分度值0.02A，此时通过的电流为0.42A，所以灯泡的额定功率2.5V0.42A1.05WPUI(3)[3][4]由表中数据知，小灯泡工作时，灯泡两端实际电压越大，通过它的电流也越大，由P=UI知灯泡的实际功率越大，即灯泡消耗的电功率随电压的增大而增大。(4)用如图丁所示的电路测量小灯泡额定功率，所用电压表量程为0∼15V，要测量该小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压2.5V，①[5]闭合开关S，将开关S1拨至“1”，小灯泡、R0和滑动变阻器串联，电压表测R0和滑动变阻器两端的总电压，调节滑动变阻器的滑片，当灯泡正常发光时，电压表的示数UV=U−U额=8V−2.5V=5.5V②[6]滑片不动，再将开关S1拨至“2”，电压表测R0两端的电压U0，此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流00UIR额③则小灯泡的额定功率00UPUIUR额额额额[7]在实验步骤②中，在将开关拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，变阻器连入电路的阻值变大，由串联电路的分压原理知，变阻器分得电压变大，R0和灯泡分得的电压都会变小，由00UPUR额额知，测出的小灯泡额定功率比真实值偏小。4.（2020·四川省成都市）小彬用图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3V，电阻丝R1=10Ω，R2=20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到________气球先鼓起来。甲气球乙气球通电1min，R2产生的热量为______J。【答案】(1).乙(2).12【解析】【详解】[1]从图中可以看到，加热时间相同，通过的电流也相同，根据焦耳定律2QIRt可知，R2的电阻较大，那么R2所在的密闭烧瓶产生的热量较大，乙气球先鼓起来。[2]甲气球乙气球通电1min，电路中的电流大小123V0.1A10Ω20ΩUIRRR2产生的热量222220.1A20Ω60s12JQIRtR2产生的热量为12J。5.（2020·山东省济宁市）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。为探究其原因，小明连接了如图所示的实验电路，其中R1R2。(1)实验中通过______（选填“温度计示数”“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中就用到这种思想和方法：让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块，通过木块______来反映动能的大小；(2)实验表明：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。请解释“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”的原因：______。【答案】(1).温度计示数的变化(2).滑行的距离(3).电炉丝的电阻比导线的电阻大【解析】【详解】(1)[1]在探究电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热的原因时，利用转换法将电阻丝产生热量的多少反映到温度计示数的变化来进行比较。[2]在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中同样利用了转换法，将动能的大小反映到木块滑行的距离来进行比较。(2)[3]电炉丝通过导线接到电路里，根据Q=I2Rt可知，电炉丝和导线通过的电流相同，通电时间相同，而电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，其原因是电炉丝的电阻比导线的电阻大。6.（2020·江苏省泰州市）本题有两小题。(1)如图甲是小红测量小灯泡额定功率的电路图，灯泡额定电压U额=3.8V；①闭合开关，移动滑动变阻器滑片至图甲所示位置，电压表示数为2V，为测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向________端（选填“A”或“B”）移动；②当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定电流I额=________A，额定功率P额=________W；【答案】(1).A(2).0.3(3).1.14【解析】【详解】(1)①[1]当电压表示数为3.8V时，灯泡才正常发光，由题目可知此时电压表示数为2V，所以滑动变阻器的阻值要变小，即向A端移动，使电压表示数为额定电压值3.8V。②[2][3]根据电流表指针位置和所接量程可知0.3AI额，则额定功率3.8V0.3A1.14WPUI额额额7.（2020·江苏省泰州市）如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是__________。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与__________有关。小华用相同装置（煤油质量也相等）同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红__________（选填“能”或“不能”）初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。【答案】(1).控制电流和通电时间相同(2).电阻(3).能【解析】【详解】[1]由图可知，两电阻串联，目的是控制R1和R2中的电流相同，而且还可以控制通电时间相同。[2]乙瓶中温度计的示数较高，可知在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关。[3]由题意可知，小华和小明用相同的装置做实验，可知加热的电阻阻值相同；但小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，由欧姆定律可知，小华做实验时电路中的电流较大，此时小华这一组的煤油升温比小明的快，说明在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越大，即小红可以初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。8.（2020·贵州省黔南州）测量小灯泡额定功率的实验电路如图所示，实验器材有∶标有“2.5V”字样的待测小灯泡、电压恒为4.5V的电源、标有“20Ω1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0~0.6A、0~3A）、电压表（量程为0~3V、0~15V）、开关及导线若干：(1)为保护电路元件安全，连接电路时开关应______；闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应调至________（选填“A”或“B”）端；(2)按图连接好电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数。经检查，导线连接完好，则电路故障是∶__________；(3)向右移动变阻器滑片P，会看到灯泡变______（填“暗”或“亮”）一些，这说明灯泡的实际功率与______有关系；(4)实验中电压表示数如图所示，为测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向______（选填“左”或“右”）移动，直到电压表示数为______时为止；(5)当小灯泡两端的电压为额定电压时，电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为_____W。【答案】(1).断开(2).B(3).小灯泡断路(4).暗(5).灯泡两端的电压(6).左(7).2.5V(8).0.75【解析】【详解】(1)[1][2]为保护电路，连接电路时，应断开开关，同时将滑动变阻器阻值调至最大，即滑动变阻器的滑片P应调至B端。(2)[3]闭合开关，电路连接完好，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电路中可能有断路，电压表有较大的示数，说明电压表到电源间是通路，所以电路的故障是灯泡断路了。(3)[4][5]向右移动变阻器滑片P，变阻器接入电路电阻变大，电路电流变小，根据分压原理，灯泡两端的电压减小，灯的实际功率减小，灯泡变暗，说明灯泡的实际功率与灯泡两端的电压有关系。(4)[6][7]小灯泡的额定电压为2.5V，由图像可知，此时灯泡两端的电压小于2.5V，根据分压原理，应向左移动变阻器滑片，减小变阻器的电阻，从而增大小灯泡两端的电压，直到电压表示数为2.5V时为止。(5)[8]小灯泡的额定功率为=2.5V0.3A=0.75WPUI三、计