1、电路中的能量转化 (15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.关于电功W和电热Q的说法,正确的是()A.在任何电路里都有W=UIt,Q=I2Rt,且W=QB.在任何电路里都有W=UIt,Q=I2Rt,且W不一定等于QC.W=UIt,Q=I2Rt均只在纯电阻电路中才成立D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立【解析】选B。非纯电阻电路中,W=UIt用来求电功,Q=I2Rt用来求电热,但WQ;只有在纯电阻电路中,根据能量守恒电功和电热相等,电功可用公式W=UIt计算,也可用公式W=I2Rt计算,故A错误,B正确。W=UIt可用于任何电路求总电功;而
2、Q=I2Rt适用于任何电路求电热,故C、D均错误。故选B。 2.通过电阻R的电流强度为I时,在t时间内产生的热量为Q,若电阻为3R,电流强度为,则在时间t内产生的热量为()A.QB.2Q C. D.【解析】选C。根据Q=I2Rt得,电阻变为原来的3倍,电流强度变为原来的三分之一时,通电时间不变,则热量变为原来的,C正确,A、B、D错误。故选C。【补偿训练】一盏电灯直接接在电压恒定的电源上,其功率为100 W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的电功率是9 W,那么此时电灯实际消耗的电功率将()A.等于91 WB.小于91 WC.大于91 WD.条件不足,无法确定【
3、解析】选B。导线电阻忽略时,电灯接在恒定电压的电源上功率是100 W;因为导线和电灯串联,当导线上电阻变大时,即电路中的电阻变大,由P=可知电路消耗的总功率变小,即小于100 W,而导线上消耗的功率为9 W,所以电灯的实际功率一定小于91 W,选项B正确。3.现有电阻R1、R2,它们的伏安特性曲线如图所示,当它们两端电压相等时,电阻R1和R2所消耗的功率分别为P1、P2,则可知()A.R1R2,P1P2 B.R1R2,P1P2C.R1P2 D.R1R2,P1P2【解题指南】要注意明确I-U图像中斜率表示电阻的倒数;同时注意在纯电阻电路中功率公式的选择中,电压相同时电阻与功率的关系式选择P=。【
4、解析】选C。I-U图像的斜率表示电阻的倒数,则由图可知,R1P2;故选C。4.额定电压都是36 V,额定功率PA=36 W,PB=10 W的A、B两个灯泡,接在72 V的电路中,使两灯泡都正常发光,又使电路消耗的电功率最小的连接方式是图中的()【解析】选C。由于A、B两个灯泡的电阻大小不同,所以直接把A、B串联接入电路中,A、B灯两端的电压不同,A、B两灯都不能正常发光,所以A错误; 由于额定电压都是36 V,额定功率PA=36 W、PB=10 W,由此可知RB RA,把灯泡A与电阻并联,会使并联的部分的电阻更小,所以A、B两灯的电压不同,A、B不能正常发光,所以B错误;由于RB RA ,把灯
5、泡B与电阻并联,并联后的总电阻小于B的电阻,调节滑动变阻器的阻值,使其两端的电压等于A灯两端的电压,所以A、B灯能同时正常发光,并且电路消耗的功率与A灯泡的功率相同,所以总功率的大小为72 W;把A、B并联之后与电阻串联接入电路中时,当电阻器的阻值与A、B并联后的总的电阻相等时,A、B就可以正常发光,此时电阻消耗的功率为A、B灯泡功率的和,所以电路消耗的总的功率的大小为92 W;由以上分析可知,正常发光并且消耗的功率最小的为C,所以C正确。 【补偿训练】如图所示,电灯L1、L2上分别标有“220 V,100 W”“220 V,40 W”字样,那么()A.a、b接220 V电压时,L1、L2均能
6、正常发光B.a、b接440 V电压时,L1、L2均能正常发光C.无论a、b两端接多少伏电压,L1、L2都不可能正常发光D.无论a、b两端接多少伏电压,L1肯定不能正常发光【解析】选D。由P=得R=,则=,接在220 V的电压上,两者电压均小于额定值,故A错误;若接在440 V的电压上,L1的电压小于220 V,L2的电压大于220 V,则不能正常发光,故B错误;所接电压合适可使一个灯即L2达到220 V,即可使一个灯正常发光,故C错误;若L1正常发光,则L2电压大于额定值,会烧坏,不可,故D正确。二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)5.如图所示,电路两端电
7、压U恒为28 V,电灯上标有“6 V,12 W”字样,直流电动机线圈电阻R=2 。若电灯恰能正常发光,求:(1)流过电灯的电流是多大。(2)电动机两端的电压是多大。(3)电动机输出的机械功率是多少。【解析】(1)电灯正常发光,电路中的电流为I= A=2 A(2)由于串联电路两端的总电压等于各个用电器的电压之和,则电动机的电压为UM=U-UL=28 V-6 V=22 V;(3)电动机的总功率为P总=IUM=222 W=44 W,电动机的热功率为P热=I2RM=222 W=8 W,所以电动机的输出功率为P出=P总-P热=44 W-8 W=36 W。答案:(1)2 A(2)22 V(3)36 W【补
8、偿训练】有一内阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 V60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则()A.电解槽消耗的电功率为120 WB.电解槽消耗的电功率为60 WC.电解槽的发热功率为60 WD.电路消耗的总功率为60 W【解析】选B。灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110 V电压,且流过电解槽的电流I=I灯= A= A,则电解槽消耗的电功率P=IU=P灯=60 W,选项A错误,选项B正确;电解槽的发热功率P热=I2r 1.3 W,选项C错误;电路消耗的总功率P总=IU总=220 W=120 W,选项D错误。 (10分钟20分)6.(多选)(6分)如
9、图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等。则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法正确的是()A.U甲2U乙B.U甲=2U乙C.R甲=4R乙D.R甲=2R乙【解析】选B、C。设灯泡的电阻为R,正常发光时电流为I,电压为U,由于两个电路的总功率相等,P总=U甲I=2IU乙,得U甲=2U乙; 又由U甲=2U+IR甲,U乙=U+2IR乙,得R甲=4R乙 ,故A、D错误,B、C正确。故选B、C。【补偿训练】某电力公司曾举办“计量日进您家”活动,免费上门为市民进行家庭用电耗能诊断分析,针对每户家庭提出个性化的节能建议。在上门实测过程中,电力
10、技术人员发现,家电待机耗电成为最容易被市民忽略的问题。以电视机为例,待机一天的耗电量在0.2度左右,小小机顶盒一天待机耗电量更是高达0.4度。根据专家统计:每使用1度(千瓦时)电,就相应消耗了0.4 kg标准煤,同时产生0.272 kg碳粉尘、0.997 kg二氧化碳、0.03 kg二氧化硫、0.015 kg氮氧化物。根据表中提供的数据,若按照1度电的电费为0.5元,估算一户普通家庭待机一年() 每户普通家庭家用电器平均数台式电脑一台平板电视机两台空调两台洗衣机一台每台电器待机平均功率/W4142A.多消耗电能14度 B.多交电费7元 C.相应多消耗了标准煤56 kg D.相应产生的二氧化碳为
11、1 400 kg 【解析】选C。一户普通家庭待机一年消耗电能为E=(4+21+24+2)10-324365度140度,相应消耗了标准煤m1=1400.4 kg=56 kg,选项A错误,C正确;多交电费1400.5元=70元,选项B错误;相应产生的二氧化碳为m2=1400.997 kg140 kg,选项D错误。7.(14分)如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个控温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103 )时,会自动断开。S2是一个自动控温开关,当温度低于70 时,会自动闭合;温度高于80 时,会自动断开。红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯,定值电阻R1=R2=500 ,加热电阻
12、丝R3=50 ,两灯电阻不计。 (1) 分析电饭煲的工作原理。(2) 简要回答,如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗? (3) 计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比。【解析】(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯被短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80 时,S2自动断开,S1仍闭合;水烧开后,温度升高到103 时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态;由于散热,待温度降至70 时,S2自动闭合,电饭煲重新加热,温度达到80 时,S2又自动断开,再次处于保温状态。(2)如果不闭合开关S1,则不能将饭煮熟,因为只能加热到80 。(3)加热时电饭煲消耗的电功率P1=,保温时电饭煲消耗的电功率P2=,两式中R并= = 从而有P1P 2= =121答案:(1)见解析(2)不能(3)121