1、电能电功率电热的理解与计算(限时:50分钟)|基础过关|一、选择题1.2019菏泽下列电器中，利用电流热效应工作的是()A.电风扇B.电暖气C.电视机D.电磁继电器2.2019衡阳小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表示数如图K22-1所示，则下列说法正确的是()图K22-1A.他家在这段时间内消耗的电能为903kWhB.电能表是测量电功率的仪表C.若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作10min，则电能表的转盘转了600转D.这个电能表的额定功率为2200W3.2019绵阳如图K22-2所示，灯泡L1和L2(灯泡中只要有电流就能发光)规格相同，电源电压小于灯泡的额定电压
2、，且保持不变，开关S由闭合到断开，电路中()图K22-2A.L1变亮，电压表示数变小B.L1变暗，电流表示数变大C.L2亮起来，电压表示数变大D.L2亮起来，电流表示数变小4.2019临沂如图K22-3甲所示电路的电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，图乙是小灯泡的I-U图像。闭合开关S后，下列判断正确的是()图K22-3A.滑动变阻器的滑片P向左滑动时，灯泡变暗B.电流表示数为0.4A时，灯泡的电阻是25C.电压表示数为2.5V时，小灯泡的功率是1.25WD.小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率是0.25W5.2019岳阳如图K22-4所示，电源电压恒定不变，闭合开关后，滑动变阻器的滑
3、片P由b端移到某点c的过程中，电压表的示数由4V变为3V，电流表的示数由0.2A变为0.3A，由此可知()图K22-4A.电源电压为7VB.R1的阻值为20C.电路消耗的最小功率为1.2WD.滑片P在b端时，10s内R1产生的热量为12J6.一只标有“220V100W”字样的灯泡，把它用导线接到远处工地上，电源电压220V。由于导线电阻较大，所以在导线上消耗了6W的电功率，那么此时小灯泡的实际功率(灯丝电阻不随温度的变化而变化)()A.大于94WB.等于94WC.小于94WD.仍为100W7.如图K22-5所示，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，R0为定值电阻。移动滑动变阻器R的滑片，则
4、图K22-6中表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中，可能正确的是()图K22-5图K22-6A.B.C.D.二、填空题8.2019扬州如图K22-7所示的电路，电源电压恒为3V，闭合开关S，电流表A1示数为0.5A，A2示数为0.3A，则电阻R1是，通过电阻R2的电流是A，电阻R1的电功率是W，在5min内整个电路消耗的电能是J。图K22-79.2019南京如图K22-8所示，电源电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2=20，灯泡L标有“6V3W”字样。图K22-8(1)当S、S1、S2都闭合时，灯泡L正常发光，电流表示数为A，电路消耗的总功率为W。(2)当S闭合，S1、
5、S2断开时，电压表示数为2V，则R1的阻值为，通电1minR1产生的热量为J。10.2019淮安如图K22-9所示，电源电压恒定不变，R为定值电阻，闭合开关，当滑动变阻器置于1位置时，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.2A；当滑片由1移至2位置(图中虚线位置)时，电压表示数为3V，电流表示数为0.3A，则滑片置于1位置时滑动变阻器接入电路的阻值为，滑片由1移至2位置的过程中，定值电阻R的电功率变化量为W。图K22-911.2018泰州某电吹风工作6min，能使如图K22-10所示的电能表的转盘转过120转，则该电吹风消耗的电能为kW h，电功率为W，这些电能可供一只“220V10W”的LE
6、D灯正常工作h。一只这样的LED灯与一只“220V100W”的白炽灯正常发光时亮度相当，若LED灯正常发光时的效率为80%，则白炽灯正常发光效率为。图K22-10三、计算题12.2019泸州小明家电热水器铭牌标识为“220V1000W”。由于使用了多年，该电热水器中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该电热水器单独接入220V的家庭电路中工作5min，发现电能表指示灯闪烁了242次，电能表规格如图K22-11所示。问：(1)小明测得该电热水器的实际电功率是多少?(2)该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是多少?(3)为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧
7、化电热丝并联一段新的电热丝，则并联的这段电热丝的电阻值为多少?图K22-11|能力培优|一、选择题1.2019苏州额定电压均为6V的甲、乙两灯，其I-U图线如图K22-12所示。下列说法正确的是()图K22-12A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小B.甲、乙两灯的额定功率之比为41C.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为32D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为132.2019宿迁如图K22-13所示，电源电压为6V且保持不变，定值电阻R1标有“100.5A”字样，滑动变阻器R2标有“201A”字样，电流表量程为00.6A，电压表量程为03V。闭合开关S
8、，下列做法能够保证电路安全的是()图K22-13A.电路中电流不超过0.6AB.R1两端电压不超过3VC.滑动变阻器连入电路的阻值在1020范围内变化D.电路的总功率在1.83W范围内变化3.有一只标有“6V3W”字样的灯泡A和一只定值电阻B，A和B的电流随两端电压变化关系的图像如图K22-14甲所示。下列说法中错误的是()图K22-14A.定值电阻B的阻值为6B.将A、B串联接在9V电源两端，灯泡A正常发光C.将A、B并联接在6V电源两端，10s内电路消耗的电能是30JD.将A与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端，如图乙所示，当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时，滑动变阻器的功率为0.9W4
9、.2018南京如图K22-15所示电路，电源电压不变，小灯泡标有“6V3W”字样，闭合开关后，当滑片P移至某一位置时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器消耗的功率为P1；当滑片P移至某一端点时，电流表示数为0.3A，电压表示数变化了3V，此时滑动变阻器消耗的功率为P2，且P1P2=56。下列判断正确的是()图K22-15A.滑动变阻器的最大阻值为10B.电路允许消耗的最大功率为4.5WC.小灯泡正常发光时，滑片P位于滑动变阻器中点位置D.滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中，小灯泡消耗的功率变化了0.6W二、填空题5.2019绵阳某一天晚上睡觉前，小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天
10、早餐煲粥。小文将大米等食材放入电饭煲内，接通220V家庭电路，经过了待机、加热、保温三个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图像如图K22-16甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是kWh。已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为电阻不变的电热丝，则R2=。图K22-166.2019淄博灯泡L的电流随电压的变化图像如图K22-17甲所示，将此灯泡与定值电阻R接入如图乙所示的电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.5W，则电源电压是V；再闭合S1，电流表的示数变化了0.1A，则R的阻值是；通电1min，定值电阻R消
11、耗的电能是J。图K22-177.2019云南一只标有“6V3W”的小灯泡(小灯泡灯丝电阻不变)，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应(选填“串”或“并”)联一个电阻，该电阻通电20s产生的热量是J。8.2019成都如图K22-18甲所示是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1R2，电暖器的部分参数如下表所示。闭合开关S，要让电暖器处于第二挡工作，则应再将开关闭合；若电暖器在第二挡正常工作10min，则产生的热量是J。图K22-18额定电压220V功率选择一挡950W二挡1150W三挡2100W9.2019安徽如图K22-19所示为电阻A和B的I-U图像。若将A、B串联接入某
12、电源两端，则闭合开关后，它们两端的电压UA、UB之比是；若将A、B并联接入电源两端，闭合开关后，测得干路电流为0.6A，则电源电压是V。图K22-1910.2019常州小明家电能表上月底的示数为，本月底的示数如图K22-20所示，他家本月消耗电能kWh。小明家同时工作的用电器总功率不得超过W。小明将一个电风扇单独接入电路中，10min内电能表的指示灯闪烁了32次，此过程中电风扇消耗电能J，其功率为W。图K22-2011.2019南京如图K22-21所示是一款新型节能装置空气能热水器，它的制热能效比(制热量和压缩机所耗电能之比)为41，用手机通过波可以远程遥控。某同学洗一次澡用水30L，则所用水
13、的质量为kg，这些水温度由12升高到42吸收的热量为J，若这些热量分别由空气能热水器和电热水器(效率为90%)提供，则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比，可节约电能J。c水=4.2103J/(kg)图K22-21三、计算题12.2019连云港中国天才科学家曹原，在2018年3月5日，成功实现了石墨烯的“超导电实验”，破解了困扰全球物理学界107年的难题，为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑，超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站，如图K22-22所示，发电机提供的电压U=250V，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输电线的总电阻R0=0.15。
14、闭合开关S，若发电机提供给电路的总功率P=50kW。(1)求通过输电线的电流I和输电线上损耗的热功率P0。(2)求用户得到的功率P1和输电效率。(3)若将输电线改为超导输电线，在保证用户得到以上功率不变的情况下(此时可在用电器前端加一调压装置，以保证用电器能正常工作)，与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率P2=1kW的电饭煲正常工作多少天?(假设电饭煲每天工作2h)图K22-22【参考答案】基础过关1.B2.C解析他家在这段时间内消耗的电能W=8633.5kWh-8543.2kWh=90.3kWh，故A错误；电能表是测量消耗电能的仪表，故B错误；3600r/（kWh）表示电路中每消耗1k
15、Wh的电能，电能表的转盘转过3600r，只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作10min，其消耗的电能为W=Pt=1kW16h=16kWh，则电能表的转盘转过的圈数N=16kWh3600r/（kWh）=600r，故C正确；电能表属于测量仪表，不消耗电能，没有额定功率，故D错误。3.D4.D5.C解析因电源电压不变，则有U=4V+0.2AR1，U=3V+0.3AR1，联立解得R1=10，U=6V。当滑片滑到b端时，电路中的电流最小，消耗的总功率最小为P=UI小=6V0.2A=1.2W；滑片在b端时，10s内R1产生的热量Q=I小2R1t=（0.2A）21010s=4J。综上可知C正
16、确。6.C7.B解析R0与R并联，电压表测电源电压，电流表测R支路的电流。若电源提供的电流恒定为I总，根据并联电路特点可知：U=U0=I0R0=（I总-I）R0=-IR0+I总R0，其中I总、R0为定值，由U=-R0I+I总R0可知U与I的图像为一次函数，且-R00，故错误，正确。电路消耗总功率P=UI总=（I总-I）R0I总=-I总R0I+I总2R0，其中I总、R0为定值，由P=-I总R0I+I总2R0可知P与I的图像为一次函数，-I总R00，故错误，正确。故选B。8.100.20.9450解析由图可知，电阻R1和R2并联，电流表A1测量干路电流，A2测量通过电阻R1的电流。并联电路两端电压
17、相等，则R1两端电压U1=U=3V，电阻R1阻值R1=U1I1=3V0.3A=10；并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则R2中电流I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A；电阻R1的电功率P1=U1I1=3V0.3A=0.9W；5min内的整个电路消耗的电能W=UIt=3V0.5A560s=450J。9.（1）0.84.8（2）1024解析（1）根据P=UI可得，灯泡L的额定电流为IL=PLUL=3W6V=0.5A。当S、S1、S2都闭合时，R1被短路，R2与灯泡L并联，电流表测干路电流，由于此时灯泡L正常发光，所以通过灯泡L的电流为0.5A，电源电压为6V，由欧姆定律可得，通过R2的
18、电流为I2=UR2=6V20=0.3A，根据并联电路电流的规律可知，电流表示数为I=I2+IL=0.3A+0.5A=0.8A，电路消耗的总功率为P=UI=6V0.8A=4.8W。（2）当S闭合，S1、S2断开时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，电压表示数为2V，根据串联电路电压的规律可知，R2两端的电压为U2=U-U1=6V-2V=4V，由串联电路分压原理可知，R1R2=U1U2=2V4V=12，则R1的阻值R1=12R2=1220=10，通电1minR1产生的热量为Q=U12R1t=（2V）21060s=24J。10.200.5解析由电路图可知，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变
19、阻器两端电压。由于滑动变阻器滑片P位于1位置时，电压表的示数为4V，电流表示数为0.2A，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1=U1I1=4V0.2A=20；假设电源电压为U，当滑动变阻器滑片P位于1位置时，电压表的示数为4V，电流表示数为0.2A，则U-4VR=0.2A；同理，当滑片由1移至2位置时，有U-3VR=0.3A。联立解得U=6V，R=10，则滑片由1移至2位置的过程中，定值电阻R的电功率变化量为P=I22R-I12R=（0.3A）210-（0.2A）210=0.5W。11.0.11000108%解析100W的白炽灯与10W的LED灯的发光亮度相当，则白炽灯的发光效率是LED灯的11
20、0，即8%。12.解：（1）电能表指示灯闪烁了242次消耗的电能W=242imp3000imp/（kWh）=1211500kWh=2.904105J；该电热水器的实际电功率P实=Wt=2.904105J560s=968W。（2）由P=UI=U2R可得，该电热水器氧化电热丝的实际电阻值R实=U2P实=（220V）2968W=50。（3）电热水器铭牌标识的功率对应的电阻R=U2P=（220V）21000W=48.4，为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝R，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，1R=1R实+1R，即148.4=150+1R，解得R=1512.5
21、。能力培优1.D解析I-U图像中图线的斜率恰好表示电阻的倒数，斜率越大说明电阻越小，由图可知随电压的增大，斜率逐渐变小，则电阻逐渐变大，故A错误；当电压都是6V时，甲、乙两灯均正常工作，此时I甲=0.6A，I乙=0.3A，由P=UI得甲、乙两灯的额定功率分别为P甲=3.6W，P乙=1.8W，甲、乙两灯的额定功率之比为P甲P乙=21，故B错误；甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，由图可知通过甲灯泡的电流为0.3A，通过乙灯泡的电流为0.2A，由R=UI可得此时两灯电阻之比为R甲R乙=I乙I甲=0.2A0.3A=23，故C错误；甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，根据图中信息可知此时电
22、路电流为0.3A，甲、乙两灯两端的电压分别为U甲=2V，U乙=6V，由P=UI可知，实际功率之比为P甲实P乙实=U甲IU乙I=U甲U乙=2V6V=13，故D正确。2.D3.C解析由图甲可知，当电压为6V时通过定值电阻B的电流为1.0A，由I=UR可得，定值电阻B的阻值RB=UBIB=6V1.0V=6，故A正确，不符合题意。A与B串联时，通过它们的电流相等，由图甲知，当通过它们的电流为0.5A时，UA=6V，UB=3V，且它们的电压之和等于9V，此时UA=U额=6V，所以灯泡A能正常发光，故B正确，不符合题意。将A、B并联接在6V电源两端时，UA=UB=6V，由图甲知，此时IA=0.5A，IB=
23、1A，所以干路电流I=IA+IB=0.5A+1A=1.5A，10s内电路消耗的电能W=UIt=6V1.5A10s=90J，故C错误，符合题意。A与滑动变阻器串联时的电流相等，且A与滑动变阻器功率相等时，由P=UI可知UA=U滑，而UA+U滑=6V，所以UA=U滑=3V，由图甲知，此时通过A的电流为0.3A，所以P滑=U滑IA=3V0.3A=0.9W，故D正确，不符合题意。4.B解析由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测滑动变阻器两端电压，小灯泡正常发光时的电流和电阻分别为IL=P额U额=3W6V=0.5A，RL=U额2P额=（6V）23W=12。当灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率P
24、1=U1IL=（U-6V）0.5A；当滑动变阻器滑片P移至某一端点，电流表示数为0.3A时，小灯泡的实际电流小于额定电流，则其两端电压减小，滑动变阻器两端电压增大，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值，电压表示数增大了3V，则此时滑动变阻器消耗的电功率P2=U2I2=（U-3V）0.3A；因P1P2=56，联立解得U=9V。当滑片P移到最大阻值处时，通过的电流为0.3A，其两端的电压为U2=U-3V=6V，可得滑动变阻器的最大阻值RP=U2I2=6V0.3A=20，故A错误。当小灯泡正常发光时，电路中电流最大，为小灯泡额定电流IL=0.5A，则电路中最大总功率P大=UIL=9V0.5A=
25、4.5W，故B正确。小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值R=U1IL=9V-6V0.5A=6RP2=10，故C错误。灯泡正常发光时的功率为P额=3W；滑片P移到阻值最大处时灯泡两端的电压为U实=3V，通过的电流为I2=0.3A，则功率为P实=U实I2=3V0.3A=0.9W，功率变化量P=P额-P实=3W-0.9W=2.1W，故D错误。5.0.88220解析由图甲可知，05h内，电饭煲处于待机状态，待机功率P待=44W；56h内，电饭煲处于加热状态，加热功率P加=880W；67h内，电饭煲处于保温状态，保温功率P保=220W。加热过程所用的时间t加=1h，P加=880W=0.88kW，则
26、加热过程消耗的电能W加=P加t加=0.88kW1h=0.88kWh。由图乙可知，当开关S、S1闭合时，R1与R2并联，电路总电阻最小，总功率最大，为加热状态，则总功率为P总=P加=880W。当开关S闭合、S1断开时，电路只有R2工作，总电阻较大，功率较小，为保温状态，其功率为P2=P保=220W。则电热丝R2的阻值R2=U2P2=（220V）2220W=220。6.22012解析只闭合开关S，只有小灯泡L接入电路，从图甲中可以知道，当灯泡两端的电压为2V时，通过灯泡的电流为0.25A，灯泡的电功率为P=U灯I灯=2V0.25A=0.5W，所以电源电压为2V；再闭合S1，电流表的示数变化了0.1
27、A，则R支路的电流为IR=0.1A，根据欧姆定律有R=UIR=2V0.1A=20；通电1min，定值电阻R消耗的电能是W=UIRt=2V0.1A60s=12J。7.串608.S16.9105解析由P=U2R可知，R越大P越小，由于R1R2，则开关S、S2闭合，S1断开时，R2单独工作，为一挡；开关S、S1闭合，S2断开时，R1单独工作，为二挡；开关S、S1、S2都闭合时，R1R2并联，为三挡。二挡正常工作10min产生的热量Q=P2t=1150W1060s=6.9105J。9.122解析串联电路中电流处处相等，将A和B串联后接入某电源两端，若通过的电流I=0.2A时（也可取其他电流值），由图像
28、可知，它们两端的电压UA=1V，UB=2V，则UAUB=1V2V=12。由图像可知，当U=3V时，IA=0.6A，IB=0.3A，则RA=UIA=3V0.6A=5，RB=UIB=3V0.3A=10；若将A、B并联接入电源两端，则A和B并联的总电阻为R并=RARBRA+RB=5105+10=103，此时干路电流为0.6A，则由I=UR可得，电源电压U=IR并=0.6A103=2V。10.100.588003.610460解析小明家本月消耗的电能为W=W1-W2=2918.7kWh-2818.2kWh=100.5kWh；小明家同时工作的用电器总功率的最大值P大=UI=220V40A=8800W；将
29、一个电风扇单独接入电路中，10min内电能表指示灯闪烁了32次，则此过程中电风扇消耗的电能W3=32imp3200imp/（kWh）=0.01kWh=3.6104J；电风扇的功率P=W3t=3.6104J1060s=60W。11.电磁303.781063.255106解析用手机通过电磁波可以远程遥控空气能热水器。某同学洗一次澡用水的体积V=30L=30dm3=0.03m3，由=mV可得，所用水的质量m=水V=1.0103kg/m30.03m3=30kg，这些水温度由12升高到42吸收的热量Q吸=c水m（t-t0）=4.2103J/（kg）30kg（42-12）=3.78106J；因空气能热水器
30、的制热能效比为41，所以，由空气能热水器提供这些热量时，消耗的电能W1=14Q吸=143.78106J=9.45105J；已知电热水器的效率为90%，由=Q吸W可得，用电热水器加热时消耗的电能W2=Q吸=3.78106J90%=4.2106J；则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比可节约的电能W=W2-W1=4.2106J-9.45105J=3.255106J。12.解：（1）通过输电线的电流I=PU=50103W250V=200A。输电线上损耗的热功率P0=I2R0=（200A）20.15=6103W=6kW。（2）用户得到的功率P1=P-P0=50kW-6kW=44kW。输电效率=P1P=44kW50kW=88%。（3）根据能量关系得到W0=W2，即P0t1=P2t2N，代入数据有6000W243600s=1000W23600sN，解得N=72天。
