人教版九年级物理电能电功率焦耳定律的探究文档格式.docx
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7.A解析:
定值电阻
,
8.D解析:
根据电路图可知,两灯泡串联,所以流过它们的电流相等,闭合开关后,灯L1亮,L2不亮,这说明灯L1的实际功率较大,根据功率公式P=I2R可知,灯L1亮,L2不亮的原因可能是L1的电阻比L2的电阻大得多。
本题答案为D。
9.C解析:
甲、乙两灯的额定电压都是220V,额定电流分别为25W和100W,根据P=U2/R可知,当额定电压相同时,电阻小的功率大,所以甲灯泡的电阻大,灯丝较细,乙灯泡的电阻小,灯丝较粗。
10.C解析:
根据题图可知,当灯泡两端的电压U1=4V时,流过灯泡的电流为I1=0.4A,灯泡的功率为P1=U1I1=4V×
0.4A=1.6W;
定值电阻两端的电压为U2=4V,其功率为P2=
,所以整个电路消耗的功率
点评:
考查功率的计算问题。
11.C解析:
根据P=U2/R可知,当灯泡电阻R一定时,P∝U2,若电压U降为原来的
,则P降为原来的
,所以将标有“220V100W”的灯泡接在电压为110V的电路中,灯泡的实际功率是
×
100W=25W,本题答案为C。
12.B解析:
电能表上的“2500”表示每耗电1kW•h,电表转动2500转;
“5A”表示标定电流为5A;
电能表读数的最后一位是小数部分,所以拍照片时,小明家已消耗的电能为931.6kW•h。
本题答案为B。
13.D解析:
本题考查对焦耳定律的理解。
电流通过导体时产生的热量,根据Q=I2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多。
16.A解析:
甲灯的电阻R1=
=
≈807Ω,乙灯的电阻R2=
=484Ω,两灯串联,根据公式P=I2R可知,电阻越大,实际功率越大,所以甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率,甲灯亮.故选A.
本题考查电阻的计算和实际功率大小的比较,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道串联电路电流的规律,判断灯泡亮度的依据是灯泡的实际功率。
18.D解析:
实验目的是研究电功率与电流的关系.所以在电路中的两个灯泡的规格即功率要有所不同,故A观点正确;
由图可知,两灯泡的连接方式是并联.在并联电路中,各支路两端的电压都相等.故B观点正确;
根据欧姆定律,把滑动变阻
器串联在电路中,要用滑动变阻器改变被测小灯泡两端的电压.依据通过电灯泡的电压和电流,可以计算电路相应的电阻,所以可以完成实验,故C观点正确;
根据电功率公式P=UI,如将电路改为串联,两灯泡各支路两端的电压不同,无法完成实验,故D观点错误。
故选D。
20.C解析:
此题考查电阻的电流与电压关系的图像,串联电路、欧姆定律、电功率动及其相关知识点。
由欧姆定律可知,甲的阻值是乙阻值的1/2,选项A错误;
将甲、乙串联后接在电压为4.5V的电源两端,电流相同,乙两端的电压是
甲两端电压的两倍,选项B错误,C正确;
由P=UI可知,甲的电功率是乙的电功率的1/2.选项D错误。
22.B解析:
当滑片由A端滑到B端的过程中,滑动变阻器接入的阻值变大,电路中的总电流变小。
根据U=IR可知,定值电阻R两端的电压不断变小,选项A错误;
根据P=I2R可知,电阻R的功率不断变小,选项B正确;
因为电源电压不变,而定值电阻R两端的电压不断变小,所以滑动变阻器两端的电压不断变大,选项C错误;
当滑片位于A端时,滑动变阻器的功率为0,当滑动变阻器接入的阻值为5欧姆时,电路电流为0.3A,变阻器的功率为0.45W,当滑片滑到B端时,电流为0.12A,变阻器的功率为0.288W,可见,滑动变阻器的功率先增大后减小,选项D错误。
30.D31.C34.AD
35.220;
20解析:
电能表上的“220V10(20)A”字样表示这个电能表应该在220V的电路中使用,标定电流为10A,允许通过的最大电流是20A。
37.2200;
6×
104解析:
本题考查电能表参数相关知识。
从电能表上可知,电能表所允许接的最大功率为2200W,当家里只有微波炉工作时,其消耗的电能
39.16.6;
9960
解析:
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.了解电能表上参数的意义,600revs/kW•h表示每消耗1kW•h的电,电能表的转盘转600转,根据消耗的电能可以求出电能表表盘转的转数.
消耗的电能W=16.6kW•h﹣0kW•h=16.6kW•h,16.6kW•h×
600revs/kW•h=9960revs。
本题考查了电能表读数方法以及对电能表参数的理解,解题的关键是掌握电能表上参数的物理意义。
41.9.6×
104;
800解析:
电热器在2min内消耗的电能W=
kW·
h=9.6×
104J,实际功率P=W/t=800W。
50.6;
10.8解析:
因为串联电路中电流处处相等,所以当它们串联时流过两个电阻的电流均是0.4A,电源电压为U=I(R1+R2)=0.4A×
(5Ω+10Ω)=6V,电路中的总功率P1=UI=6V×
0.4A=2.4W;
当它们并联时,两个电阻两端的电源均等于电源电压,电路中的总功率就等于它们分别单独连接到电源上时的功率之和,即
,可见电路中的最大功率为10.8W。
55.3:
5;
2:
356.电流表;
不变58.0.5;
10;
11;
2.560.9.6;
15
61.48;
32解析:
电动机正常工作时的电流就是额定电流,根据P额=U额I额可得,其额定电压为
,电动机的有用功率为
,根据公式P=Fv可得,牵引力
考查基本公式的理解和应用。
62.0.5;
40.5解析:
当定值电阻R1和R2串联后接在电源上时,I1=I2,根据P1=I12R1,P2=I22R2,可得
即
,所以R2=2R1或R1=0.5R2,串联电路的总电阻R串=R1+R2=3R1,消耗的总功率P串=U2/R串=U2/3R1=9W①;
若将它们并联后仍接在该电源上,则R并=
,电路消耗的总功率为P并=U2/R并=3U2/2R1,联立①式,可得P并=40.5W。
解决这类题需要把握两点:
(1)对于纯电阻电路:
(2)串联电路中电阻规律为R串=R1+R2+…,并联电路中电阻规律为
+…。
65.6;
12解析:
当闭合开关S1时,灯L正常发光,说明电源电压是6V,灯泡电阻
,电流表示数I1=1A;
再闭合开关S2,电流表示数I2=1.5A,流过灯泡的电流不变,仍然为1A,所以流过电阻的电流为0.5A,
.
66.10;
40解析:
灯泡的电阻RL=
=1210Ω,此时电路电流I=
A,此时灯泡消耗的电功率为P=I2RL=
1210Ω=10W,灯泡正常发光时消耗的电功率等于额定功率为40W.
本题考查电阻、电流和电功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是判断开关断开与闭合时电路的连接情况,这也是本题的重点,还要知道串联电路电流的规律.
68.
(1)电
(2)升华;
变小(3)直线传播
(1)电流经过白炽灯的灯丝时,灯丝会发热,温度升高,当灯丝温度升高到足够高时就会发出光来,可见,白炽灯泡正常发光时,电流通过灯丝做功将电能转化为内能和光能。
(2)白炽灯泡使用时间久后亮度比新买时暗,是由于钨制灯丝在高温状态下会由固态直接变为气体,即发生升华现象,使灯丝变细,电阻变大,灯泡的实际功率P=U2/R变小的缘故。
(3)光在同种均匀介质中沿直线传播,白炽灯泡发出的光向四面八方传播都遵循光的直线传播规律。
69.电能输送过程降低电能损耗(或“电厂发电过程降低电能损耗”、“储存电力过程降低电能损耗”、“因不考虑散热问题,可使电子设备微型化”等)。
(其它答案只要合理同样给分)
71.这是因为电炉丝跟导线串联连接在一起,看似都为金属导线,但电炉丝的电阻值要比导线大成千上万倍。
当它们串联时,电流(I)和通电时间(t)都是相等的,根据焦耳定律Q=I2Rt就可以看出电炉丝的发热是导线的成千上万倍。
所以,电炉丝热得发红而导线却不怎么热。
79.
(1)6Ω
(2)0.45A(3)1.35W
(1)灯泡的电阻RL=UL2/PL=(6V)2/6W=6Ω
(2)当S1断开,S2闭
合,滑动变阻器的滑片在最左端时,电路中只有R2,由欧姆定律得电路中的电流I=U总/R2=9V/20Ω=0.45A
(3)根据P总=U总2/R总可知,当电路中总电阻最大时,整个电路消耗的功率最小。
因为,当S1断开,S2闭合,滑
动变阻器的滑片在最右端时,电路中的总电阻最大,其最大值为R总大=40Ω+20Ω=60Ω,所以电路工作时消耗的最小功
率为P最小=U总2/R总大=(9V)2/60Ω=1.35W
81.
(1)6V
(2)180J(3)7.5Ω
(1)当滑动变阻器的滑片P滑到a端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,即R1=20Ω,小灯泡短路,电流表的示数为I1=0.3A,电源电压:
U=I1R1=0.3A×
20Ω=6V。
(2)当滑动变阻器的滑片P滑到b端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,即R1=20Ω,滑动变阻器与小灯泡并联在电路中,因为小灯泡恰好正常发光,所以小灯泡的额定电压等于电源电压,即U额=U=6V,电流表测量干路电流,即干路电路I=0.8A,流过灯泡的电流即额定电流为I额=I-I1=0.8A–0.3A=0.5A,灯泡正常发光1min消耗的电能为W=U额I额t=6V×
0.5A×
60s=180J。
(3)灯泡正常发光时,电路的总电阻:
R=U/I=6V/0.8A=7.5Ω.
83.解析:
(1)保温状态下,只有发热电阻R1工作。
根据公式P=UI,I=U/R,可得P=U2/R,所以R1=U2/P=(220V)2/44W=1100Ω。
(2)电饭煲在保温状态下,工作2h所消耗的电能等于发热电阻R1正常工作2h所产生的热量,根据公式P=W/t,可得E=W=P1t=0.044kW×
2h=0.088kW·
h
(3)电饭煲在加热状态下,发热电阻Rl、R2并联,它们同时工作。
已知总电压U=220V和总功率P2=550W可求得,电路中的总电流I=P2/U=550W/220V=2.5A。
答:
(1)电阻R1的阻值是1100Ω。
(2)工作2h所消耗的电能是0.088kW·
h。
(3)电路中的总电流是2.5A。
84.
(1)5A
(2)2.0736×
106J(3)优点:
无尾气(噪音小)缺点:
废弃后的电池污染环境
(1)额定功率下的电流:
I=P/U=240W/48V=5A(2分)
(2)蓄电池储存的电能:
W=UIt=48V×
l2A×
3600s=2.0736×
106J(2分)
(3)优点:
无尾气(噪音小)(1分)
缺点:
废弃后的电池污染环境(1分)
评分意见:
其中优缺点按要求列举合理即给分,有其它合理答案均参照给分.
86.
(1)1.1×
106J
(2)44Ω(3)2A;
176W
根据电功率公式
可知,当电压一定时,电阻越小,功率越大,所以本题中,当S1、S2均闭合时,只有电热丝R1接入电路,电路的阻值最小,热功率最大,此时对应着高温挡;
当S1闭合,S2断开时,电热丝R1和R2串联在电路中,电路的电阻最大,热功率最小,此时对应着低温挡。
(1)根据该品牌电烤箱铭牌可知,其高温挡的电功率为1100W,该电烤箱在高温挡正常工作1000s所消耗的电能W=P高t=1100W×
1000s=1.1×
106J
(2)当S1、S2均闭合时,只有电热丝R1接入电路,电路的阻值最小,热功率最大,此时对应着高温挡,由P高=UI,得流过R1的电流为I=
,由欧姆定律知,R1的阻值为R1=
=44Ω。
(3)当S1闭合,S2断开时,电热丝R1和R2串联在电路中,电路的电阻最大,热功率最小,此时对应着低温挡。
设此时电路中的电流为I/,由P低=UI/,得I/=
,所以电烤箱在低温挡正常工作时,R1的功率为P1=(I/)2R1=(2A)2×
44Ω=176W。
88.
(1)3V
(2)10Ω(3)0.1W
(1)当R2为l0Ω时,电压表的示数是3V。
(2)当电压表示数为2V时,U1=2V,R2=20Ω,∵R1与R2串联
∴U2=U—U1=6V-2V=4V,
(3)解法一:
滑片P在b端时,
解法二:
滑片P在b端时,
91.解析:
(1)通过的电流I0=P0/U0=8000W/220V≈36.4A。
(2)不能直接连入原电路中。
可能出现的问题有:
(只需写出一种)烧坏导线、烧坏熔丝、烧坏电能表、引起火灾或者空气开关跳闸等。
(3)①热水器电阻R2=U02/P0=(220V)2/8000W≈6Ω,导线电阻R1=2Ω,工作电路如图所示,此时电路电流I=U/(R1+R2)=220V/(2Ω+6Ω)=27.5A,实际电压U2=IR2=27.5A×
6Ω=165V。
②电路1h共消耗电能W=UIt=220V×
27.5A×
3600s=2.178×
107J≈6.1kW·
或者P=UI=220V×
27.5A=6.05×
103W=6.05kW,W=Pt=6.05kW×
1h=6.05kW·
h≈6.1kW·
95.
(1)等效电路如图1所示,电源电压U=4V。
(2)等效电路如图2所示,灯泡的电阻R1=6Ω。
(3)等效电路如图3所示,变阻器R2的取值范围是4~18Ω。
(1)只闭合开关Sl时,等效电路如图1所示,根据P=U2/R可知,电源电压
U=
(2)只闭合开关S2时,等效电路如图2所示。
根据P=I2R可知,电路电流I=I3=
解法1:
电路总电阻为R总=U/I=4V/0.4A=10Ω,灯泡的电阻R1=R总-R3=6Ω。
解法2:
电阻R3两端的电压U3=I3R3=0.4A×
4Ω=1.6V,灯泡两端的电压U1=U-U3=4V-1.6V=2.4V,灯泡的电阻R1=U1/I=2.4V/0.4A=6Ω。
(3)只闭合开关S3时,等效电路如图3所示。
①当滑片左移时,在不损坏电流表和电灯的情况下有:
IA≤0.6A,I1≤0.4A,所以I≤0.4A,电路总电阻R总=U/I≥4V/0.4A=10Ω,所以R2=R总-R1≥10Ω-6Ω=4Ω。
②当滑片右移时,在不损坏电压表的情况下有:
U2≤3V,
≥4V-3V=1V,电路电流I=I1=
≥1V/6Ω=
,滑动变阻器R2的电阻R2=U2/I≤3V/
=18Ω。
∴变阻器R2的阻值范围是4~18Ω。
96.
(1)减少大气污染(减少尾气排放、噪声低)
(2)化学(3)9.75×
104W
(1)电动汽车不用燃烧化石燃料,也就不会产生汽车尾气,可以减少大气污染;
此外,电动汽车运行时,噪音也很低。
(2)利用直流充电桩给电动汽车的蓄电池充电的过程,是将电能转化为化学能;
使用蓄电池给汽车供电的过程,是将化学能转化为电能;
电动汽车在电力的作用下运动,是将电能转化为了机械能。
所以,本题答案为“化学”。
(3)根据输出功率的计算公式P=UI可知,当车主选择最大的输出电压650V和最大的输出电流150A对汽车充电时,该直流充电桩充电时的输出功率最大,即最大输出功率为P=UI=650V×
150A=9.75×
104W.
98.
(1)A;
B
(2)2.4×
104J(3)1000W(4)并联一根电阻丝(改进后能达到减小电阻的目的均给分)
B卷能力提高
1.A解析:
根据公式Q=
可知,当电压U和时间t相同时,Q∝
,所以电炉丝断了,去掉1/5后,仍接在原来的电
源两端,则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为5:
4。
2.B解析:
此题考查电动机原理和电流的热效应。
电动机转动是通电导体在磁场中受到磁场力作用而转动的,所以假设导体没有电阻,当用电器通电时,电动机仍然能转动,选项B正确。
3.D
5.B解析:
“6V4W”的灯泡电阻R1=
=9Ω,“6V12W”的灯泡电阻R2=
=3Ω,与灯泡L串联一个“6V12W”的灯泡后,电路总功率P总1=
=3W,不合题意;
与灯泡L并联一个“6V12W”的灯泡,电路消耗的总功率为12W+4W=16W,符合题意;
与灯泡L串联一个“6V4W”的灯泡后,电路总功率P总2=
=2W,不合题意;
与灯泡L并联一个“6V4W”的灯泡,电路消耗的总功率为4W+4W=8W,不符合题意.
6.D.解析:
根据图乙知,当流过电子元件的电流为0.1安时,其两端电压为2伏,电子元件的电阻为2伏/0.1安=20欧,同理,当电流为0.2安时,电子元件的电阻值为15欧,当电流为0.4安时,电子元件的电阻值为10欧,可见,当电子元件工作时,电阻在变化,选项A错误;
电子元件处于正常工作状态时,电路消耗的最小功率为9伏×
0.1安=0.9瓦,选项B错误;
根据图乙可知,当电子元件正常工作时,其两端的电压范围为2伏~4伏,所以电子元件两端的电压不能达到4.5伏,所以选项C错误;
当电路电流为0.1安时,总电阻为9伏/0.1安=90欧,滑动变阻器接入电路的电阻为90欧-20欧=70欧,当电路电流为0.4安时,总电阻为9伏/0.4安=22.5欧,滑动变阻器接入电路的电阻为22.5欧-10欧=12.5欧,所以为使电子元件处于正常工作状态,滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5欧~70欧,选项D正确。
本题结合电压—电流图象考查了欧姆定律的应用及串联电路中电流和电压的规律。
7.A9.D
10.BD解析:
根据发热功率公式
可知,当电压一定时,电阻越小,发热功率越大,电阻越大,发热功率越小。
本题中的四种连接方式接入电路的阻值分别为R2、R串、R1、R并,其阻值大小顺序是R串>R1>R2>R并,所以发热功率大小顺序为P并>P2>P1>P串,即P丁>P甲>P丙>P乙。
故本题答案为BD。
11.BCD解析:
当闭合开关S1后,闭合开关S2、S3,电阻R1R2并联,通过R2的电流I2=
0.3A,电流通过R1产生的热量为W1=
t=
t=3.6t,故A错误;
当闭合开关S1后,断开S2、S3,R1R3串联
,电路消耗的功率P=
=2.4W,此时电路电流为I=
=0.4A,电流通过R1产生的热量为W2=I2R1t=(0.4A)2×
10Ω×
t=1.6t,所以在相等的时间内,闭合S2、S3时和断开S2、S3时,电流通过R1产生的热量之比是
.故
BD正确;
当闭合开关S1后,断开S2、闭合S3,电路中只有R1工作,R1两端的电压是电源电压,为6V,故C正确.故选:
BCD。
12.ABC
13.BCD解析:
当S断开时,灯泡两端的电压为0,由图甲可知:
当电压为0时,对应的电阻为2Ω,所以选项A是错误的;
当S闭合时,小灯泡恰好能正常发光,此时灯泡两端的电压等于2.5V,由图甲可知:
当电压为2.5V时,对应的电阻为10Ω,所以选项B正确;
灯泡的额定功率:
,选项C正确;
当开关S闭合时,电路中的电流:
I=U/R=2.5V/10Ω=0.25A,R0两端的电压:
U0=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,R0的电阻:
R0=U0/I=3.5V/0.25A=14Ω,所以选项D正确。
灯泡的电阻与灯泡的温度有关,而灯泡的温度与灯泡的电功率有关,电功率又与灯泡的实际电压有关,所以解答本题时一定要注意分析图甲。
三、填空、探究和简答题
15.<
0.6;
l∶2解析:
RA=3V/0.6A=5Ω,RB=3V/0.3A=10Ω,所以RA<
RB;
若将两电阻串联在电压为3V的电源两端,电路总电阻为R总=RA+RB=15Ω,电路的总功率为P=U2/R总=0.6W;
因为两电阻串联,流过它们的电流相等,根据Q=I2Rt可知,通电一段时间后,QA∶QB=RA∶RB=5Ω∶10Ω=l∶2.
16.0.5;
75解析:
电动机不转时,电能全部转化为内能,此时电路相当于纯电阻电路,电动机电阻
电动机正常工作时,电能转化为内能和机械能,电功率P电=UI=2V×
1A=2W,电热功率为P内=I2R=(1A)2×
0.5Ω=0.5W,电动机正常工作时的效率
19.
(1)白炽灯温度计示数的变化(只要体现出温度或温度变化即可得分)
(2)LED灯电流表示数的变化只要现出电流或电流变化即可得分)(3)高(4)150
初温相同,盒内末温高的,表示电能转化为内能的部分越多,电流表示数越大,表示光敏电阻越小,光照越强,电能转化为光能的部分越多。
据此可判断出
(1)
(2)(3)小题的答案。
分析表中数据可知,15W的LED灯的发光亮度(用电流表的示数60mA衡量)大约是15W的白炽灯发光亮度(用电流表的示数6mA衡量)的10倍,所以15W的LED灯的发光亮度与150W的白炽灯发光亮度相当。
25.解析:
(1)
=10Ω
(2)PB=UI=4V×
0.2A=0.8W
(3)
=20Ω,R=RA+RB=10+20=30Ω,
≈0.53A,PA=I2RA=(0.53A)2×
10Ω=2.809W
26.
(1)20Ω;
1080J
(2)0.75W~3W
(1)当开关S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器被短路,灯泡L与电阻R1并联在电源两端,电流表测量干路电流,因为小灯泡L正常发光,所以灯泡两端电压等于6V,电阻R1两端电压和电源电压都是6V,根据P=UI可求得,流过灯泡的电流为I灯=P/U=3W/6V=0.5A,已知电流表示数即为干路电流,即I=0.8A,所以流过电阻R1的电流I1=I-I灯=0.3A,所以电阻R1的阻值R1=U1/I1=6V/0.3A=20Ω;
通电10min电流通过R1做的功为W=U1I1t=6V×
0.3A×
10×
60s=1080J。
(2)根据P=U2/R可得,灯泡电阻R灯=U额2/P额=(6V)2/3W=12Ω。
当S1闭合,S2、S3断开,灯泡与滑动变阻器串联在电路中,当滑动变阻器滑到最左端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,电路电阻最小,电流最大,小灯泡的功率最大,Pmax=P额=3W;
当滑动变阻器滑
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