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      第十八章 電功率

      2016-04-07 13:36:37歐忠祥
      試題與研究·中考物理 2015年3期
      關(guān)鍵詞:電功率變阻器電壓表

      歐忠祥

      一、知識點例析

      (一)電能的計量

      圖181【例1】(2014·赤峰)如圖181所示,是小琪同學家電能表,表盤示數(shù)是上月末電能表讀數(shù),若本月使用電費55元(0.4元/kW·h),則本月抄表時示數(shù)為

      kW·h。從電能表上看出,小琪家接入用電器的電功率最多允許達到

      W。

      解析:電能表是用來計量電路中消耗電能多少的儀表,前后兩次示數(shù)之差即為這段時間內(nèi)消耗的電能的度數(shù)。從圖中可知,上月電能表的示數(shù)為31.6kW·h,由電費可知本月用電數(shù)為55/0.4=137.5(kW·h),則抄表時示數(shù)為31.6kW·h+137.5kW·h=169.1kW·h。從表頭可知,該電能表在220V電壓下工作,額定最大電流為20A,則接入電器的最大功率為

      P=UI=220V×20A=4400W。

      答案:169.1 4400

      點評:要正確解答這類問題,關(guān)鍵在于弄清電能表表頭中各物理量的含義,并且要知道計數(shù)器的最后一個方框為小數(shù)位。

      (二)電功的大小

      【例2】(2015·安徽)當天空中空氣的濕度很大、兩塊云之間的電壓很高時,原先不導電的空氣就會變成導體,強大的電流可在瞬間通過天空,形成閃電。某次閃電的放電電流約1×104A,電壓約為1.8×108V,放電時間約0.01s,則這次閃電釋放的電能約

      J,合

      kW·h。

      解析:W=UIt=1.8×108V×1×104A×0.01s=1.8×1010J。

      因1kW·h=3.6×106J,則1.8×1010J=0.5×104kW·h。

      答案:1.8×1010 0.5×104

      (三)電功率

      【例3】(2015·遂寧)將電阻R1、R2按如圖182甲、乙兩種方式連接在電源電壓均為U的電路中,圖甲中R1消耗的功率為9W,圖乙中R1消耗的功率為16W,則甲、乙兩圖中R1兩端的電壓之比是

      ,R1、R2的電阻之比是

      。

      圖182解析:(1)根據(jù)公式P=U2/R可求出甲、乙兩圖中R1兩端的電壓分別為:U1=P1R1,U=P1′R1,則甲、乙兩圖中R1兩端電壓之比為:U1U=P1R1P1′R1=P1P1′=9W16W=34;

      (2)甲圖中,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,且電路中各處的電流相等,所以,由I=UR可得:R1R2=U1IU2I=U1U2=UU-U1=U1U1-U1U=341-34=31。

      答案:3∶4 3∶1

      點評:本題屬于計算型填空,難度較大,需要解題者熟悉電功率的公式及變形公式,并能根據(jù)電路的連接情況列出方程求解。

      (四)額定電壓 額定功率

      【例4】(2014·臨沂)標有“6V 1.5W”的小燈泡,通過它的電流隨兩端電壓變化的關(guān)系如圖183所示,若把這樣的三只燈泡串聯(lián)起來,接在12V的電源兩端,燈泡的電阻及實際功率約為( )

      圖183A.24Ω 0.67W

      B.20Ω 0.8W

      C.24Ω 0.96W

      D.20Ω 0.67W

      解析:因三只燈泡串聯(lián)且規(guī)格相同,它們的電流和電阻都相同,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知,這三只燈泡兩端分得的電壓都相同,即當三只燈泡串聯(lián)接在12V的電源兩端時,每只燈泡兩端的電壓都為U=4V;由圖象可知,當U=4V時,I=0.2A,則小燈泡的電阻:R=U/I=4V/0.2A=20Ω,小燈泡的實際電功率:P=UI=4V×0.2A=0.8W。

      答案:B

      點評:燈泡上的“6V 1.5W”分別指的是燈泡的額定電壓和額定功率值,而燈泡在工作時,其電阻會隨著電壓的變化而發(fā)生變化,如果利用燈泡的額定值求電阻,將會導致錯誤。在解答時一定要注意題中所給的圖象,圍繞這個圖象去進行解答。

      (五)測定小燈泡的電功率

      【例5】(2015·重慶B卷)如圖184是某興趣小組測量小燈泡電功率的部分實驗電路。電源電壓為3V,小燈泡的額定電壓是2.5V,其燈絲電阻為10Ω左右,滑動變阻器標有“20Ω 1A”字樣,電流表(0~0.6A、0~3A)、電壓表(0~3V、0~15V)各有兩個量程。

      圖184(1)在圖184中用筆畫線代替導線,使其成為完整的實驗電路,要求:滑動變阻器的滑片P向左移動時,小燈泡變亮;

      (2)連接電路的過程中,開關(guān)應

      ,滑動變阻器的滑片P應滑到

      (填“A”或“B”)端;檢查電路連接無誤后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表無示數(shù),但電壓表有示數(shù),分析故障的原因是

      。

      (3)排除故障后繼續(xù)實驗,測量數(shù)據(jù)如下表所示:

      分析表中數(shù)據(jù)可知:小燈泡的額定功率為

      W;在第1、2次實驗中,燈泡不亮的原因是

      。(答出一個原因即可)

      (4)興趣小組的同學想接著探究電流與電壓的關(guān)系,于是將圖中的小燈泡換成了定值電阻,移動滑動變阻器的滑片P,多次改變定值電阻兩端的電壓,并記錄通過定值電阻對應的電流,多次測量的目的是為了

      ;本實驗用到的探究方法與下列哪個實驗的探究方法相同

      。

      A.通過燈泡發(fā)光認識電流的存在

      B.探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)

      解析:(1)在測定小燈泡的功率時,滑動變阻器要與小燈泡串聯(lián),因滑動變阻器的滑片P向左移動時,小燈泡變亮;即小燈泡兩端的電壓增大,故變阻器瓷筒上的接線柱應接在A上,實驗電路如圖185所示。

      圖185(2)為了不損壞電路元件,在連接實物電路時,開關(guān)必須要斷開,滑動變阻器應全部連入電路,因此,滑片P應該滑在B端;閉合開關(guān)后,小燈泡不亮,電流表沒有示數(shù),而電壓表有示數(shù),這說明電壓表兩接線柱之間(小燈泡)出現(xiàn)了斷路,使得電壓表串聯(lián)在電路中了。

      (3)小燈泡的額定電壓為2.5V,從表格數(shù)據(jù)中查到正常工作時的電流為0.26A,則小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W。燈泡的亮度取決它消耗的實際功率大小,在第1、2次實驗中,燈泡不亮的原因是小燈泡的實際功率過小。

      (4)用定值電阻取代燈泡探究電流與電壓的關(guān)系時,進行多次測量,其目的在于尋找電流與電壓的普遍規(guī)律;本實驗是在電阻一定時,探究電路跟電壓的關(guān)系,采取的是控制變量法,這與探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗方法相同。

      答案:(1)如圖185所示

      (2)斷開 B 小燈泡斷路

      (3)0.65 小燈泡的實際功率過小

      (4)尋找普遍規(guī)律 B

      (六)焦耳定律

      【例6】(2015·北京朝陽)某電路中有一個阻值為2200Ω的電阻絲,它工作時,通過的電流為0.1A,則100s產(chǎn)生的熱量是

      J。

      解析:電流通過導體產(chǎn)生的熱量

      Q=I2Rt=(0.1A)2×2200Ω×100s=2200J。

      答案:2200

      點評:在運用焦耳定律計算時,一定要統(tǒng)一公式中各物理量的單位,否則,會導致錯解。

      (七)電熱的利用和防止

      【例7】(2014·北京)圖186所示的家用電器中,利用電流熱效應工作的是( )

      A.電飯鍋 B.筆記本電腦

      C.電風扇D.電視機

      圖186

      解析:電飯鍋工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,從而煮熟飯菜,它是利用電流熱效應工作的;電腦主要把電能轉(zhuǎn)化為光能,不是利用電流熱效應工作的;電風扇里有一個電動機,工作時將電能主要轉(zhuǎn)化為機械能;電視機工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能,不是利用電流熱效應工作的。

      答案:A。

      二、習題演練

      (一)課后鞏固

      1.(2014·南充)一根阻值為50Ω的電阻絲,兩端加上100V的電壓時,通電1min所產(chǎn)生的熱量為

      J,電阻絲消耗的電功率為

      W。

      2.(2015·上海)家庭中測量所用電能多少的儀表是

      表。當標有“220V 11W”字樣的節(jié)能燈正常工作時,兩端的電壓為

      V,通過的電流為

      A。

      3.(2014·涼山)一個標有“6V 3W”的燈泡接在9V的電源上,要使它正常發(fā)光,還應串聯(lián)一個阻值為

      Ω的電阻,此電路工作2分鐘一共消耗

      J的電能。

      4.(2015·福州)小華用一電磁爐將質(zhì)量為1kg的水從20℃加熱到30℃,水吸收的熱量是

      J,若不計熱損失,加熱時間為35s,則該電磁爐的實際功率是

      W。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]

      5.(2014·連云港)某會議室里安裝了100只相同的LED節(jié)能燈,這些燈全部正常發(fā)光2h,且無其他用電器工作,電能表的示數(shù)由變?yōu)?。已知每只燈的額定電壓為220V,則通過每只燈泡的電流為

      A;實驗表明,一只這樣的節(jié)能燈與一只60W的白熾燈正常發(fā)光時亮度相等。與使用60W的白熾燈相比,100只這樣的節(jié)能燈正常發(fā)光2h可節(jié)能

      kW·h。

      圖1876.(2015·成都)如圖187所示為家用電飯鍋,與它有關(guān)的下列數(shù)據(jù)最符合實際的是( )

      A.正常工作時的電流是0.01A

      B.正常工作時的電壓為12V

      C.正常工作時的功率為700W

      D.正常工作1小時消耗的電能約為360J

      圖1887.(2014·云南)冬天來臨,小王給奶奶買了一個“暖手寶”。該“暖手寶”加熱過程中所產(chǎn)生的電熱與時間的關(guān)系如圖188所示,由此可知該“暖手寶”加熱時的功率約為( )

      A.2400W B.400W

      C.40WD.24W

      圖1898.(2015·德陽)如圖189所示,電源電壓為6V,定值電阻R=20Ω,在開關(guān)S閉合的情況下,下列說法正確的是( )

      A.在a、b兩點間接入一個合適的電壓表時,電壓表有明顯示數(shù)

      B.不能在ab兩點間接入一個電流表

      C.在a、b兩點間接入一個“3V 0.5A”的小燈泡,小燈泡能正常發(fā)光

      D.在a、b兩點間接入一個10Ω的電阻,電路消耗的電功率為2W

      9.(2015·上海)小華做“測定小燈泡的電功率”實驗,實驗器材齊全且完好,電源電壓有2、4、6、8、10和12V六擋,滑動變阻器有A、B兩個(A標有“10Ω 1A”字樣、B標有“20Ω 2A”字樣),待測小燈泡標有“2.5V”字樣。小華選用電源電壓為6V擋,并選取一個變阻器進行實驗。他正確連接電路且實驗步驟正確,閉合開關(guān)時,發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較亮,電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖1810(a)、(b)所示。

      圖1810(1)測定小燈的額定功率需要測量和記錄的物理量是

      ,判定小燈正常發(fā)光的方法是

      。

      (2)小華在實驗中,選用的變阻器是

      (填“A”或“B”)。

      (3)若要測出該小燈的額定功率,小華可采用的方法有:

      方法一:

      ,

      方法二:

      圖181110.(2015·濟南)把一個標有“10V 3W”的小燈泡和定值電阻R串聯(lián)后接入12V的電源上(如圖1811所示),小燈泡恰能正常工作。通過計算回答:

      (1)通過小燈泡的電流是多少?

      (2)串聯(lián)在電路中的定值電阻的阻值多大?

      (3)該電路工作10s,定值電阻產(chǎn)生的熱量是多少?

      圖181211.(2015·濱州)在如圖1812所示的電路中,電源電壓保持不變,燈泡L2標有“24V 12W”。開關(guān)S1閉合、S2斷開時,電流表的示數(shù)是1A,電壓表的示數(shù)為12V,燈泡L1正常發(fā)光,不考慮溫度對燈絲電阻的影響,求:

      (1)燈泡L1的額定功率。

      (2)在10s內(nèi),燈泡L1正常發(fā)光時消耗的電能。

      (3)燈泡L2的電阻。

      (4)當開關(guān)S1、S2都閉合時,求電流表的示數(shù)和燈泡L2的實際功率。

      圖1813(二)能力提升

      1.(2014·丹東)小明家電能表如圖1813所示,他家同時使用的用電器總功率不能超過

      W。將某用電器單獨接在該表上工作10min,電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過300轉(zhuǎn)。該用電器在上述時間內(nèi)消耗的電能為

      J,它的電功率是

      W。

      圖18142.(2015·南充)把標有“1A 6W”的L1和“2A 6W”的L2兩個燈泡并聯(lián)接入電路中,如圖1814所示,讓其中一個燈泡正常發(fā)光,另一個燈泡的實際功率不超過其額定功率,則該電路中干路電流是

      A,兩燈消耗的實際總功率為

      W。

      圖18153.(2015·成都)如圖1815所示,是晨晨同學探究焦耳定律的部分實驗裝置。已知R甲=5Ω,R乙=10Ω。在探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系時,應將兩電阻

      聯(lián)在電路中。若電路中的電流為0.3A,則甲電阻絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為

      J。

      圖18164.(2015·南充)如圖1816所示,電源電壓恒定不變,R1=20Ω,閉合開關(guān)S,斷開開關(guān)S1,電流表的示數(shù)為0.3A;若再閉合開關(guān)S1,發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)變化了0.2A,則電源電壓為

      V,電流通過電阻R2消耗的電功率與整個電路消耗的電功率之比P2∶P總=

      。

      圖18175.(2015·福州)如圖1817所示,電源電壓12V,滑動變阻器標有“10Ω 1A”字樣,燈Ll、L2分別標有“6V 6W”和“3V 3W”字樣。只閉合Sl、S3時,滑動變阻器滑片P位于某位置,燈L1、L2均正常發(fā)光,則通過燈L1的電流為

      A,滑動變阻器消耗的電功率為Pl;此時只閉合Sl、S2,為保證燈L1正常發(fā)光,滑片P應向

      (填“左”或“右”)移動,滑動變阻器消耗的電功率為P2,則P1∶P2=

      。

      6.(2015·德陽)有兩個電路元件A、B,把它們串聯(lián)在電路中,如圖1818(乙)所示,流過元件的電流與其兩端的電壓關(guān)系如圖(甲)所示。閉合開關(guān)S,這時電流表的示數(shù)為0.4A,則A、B兩元件的電功率之比為( )

      圖1818A.4∶5 B.5∶4

      C.2∶3D.1∶3

      7.(2015·重慶B卷)電源電壓3V保持不變,把標有“3V 3W”的燈L1和標有“3V 1.5W”的燈L2按如圖1819所示的方式連接,當開關(guān)S閉合后,則下列說法中正確的是( )

      圖1819A.燈L1消耗的實際功率是3W

      B.燈L2消耗的實際功率是1.5W

      C.兩燈泡消耗的總功率是1W

      D.電壓表的示數(shù)與電源電壓之比是1∶2

      8.(2015·南充)一只電阻兩端的電壓由3V增大到4V時,通過該電阻的電流增大了0.25A,則該電阻消耗的電功率增加了( )

      A.0.25WB.1.75W

      C.0.75WD.1W

      9.(2015·廣州)測量小燈泡的電功率實驗(小燈泡額定電壓為2.5V)。

      (1)請根據(jù)實驗目的,連接圖1820的電路。

      圖1820電路圖正確連接后,電壓表、電流表的示數(shù)及燈泡亮度如下表:

      數(shù)據(jù)序號 1 2 3 4 5

      電壓U/V 3.0 2.5 1.4 0.4

      電流I/A 0.30 0.28 0.22 0.12

      燈泡高度 很亮 較亮 亮 暗 看不到發(fā)光

      (2)第3次實驗的電壓表、電流表示數(shù)如圖1821所示,請把實驗數(shù)據(jù)填寫在表中。

      圖1821(3)哪次實驗燈泡正常發(fā)光?

      (填寫數(shù)據(jù)序號)

      (4)第5次實驗看不到燈泡發(fā)光,電路是否斷路?

      。判斷依據(jù)是什么?

      小明實驗時,連接了如圖1822所示的實物圖,接線有錯誤。

      (5)在方框內(nèi)畫出與圖1822連接情況對應的電路圖。

      圖1822(6)如圖1822所示的電路,只是接線有錯誤,閉合開關(guān),燈亮嗎?

      。電壓表指針是否有偏轉(zhuǎn)?

      。

      圖182310.(2015·成都)現(xiàn)有一個小燈泡和兩個相同的定值電阻,小燈泡的額定電壓為2.5V,額定電流為0.35A,小燈泡和定值電阻的IU圖象如圖1823所示。求:

      (1)將小燈泡接入電路,電路電流為0.2A,小燈泡的實際功率為多少?

      (2)將兩個定值電阻并聯(lián)后接入電壓為2.5V的電源兩端,工作0.5小時,共消耗多少電能?

      圖182411.(2015·菏澤)自動飲水機已經(jīng)普遍用于車站、學校等公共場所,它的簡化電路圖如圖1824所示,電熱絲電阻分別為R1、R2,請根據(jù)說明書提供的信息計算(水的密度ρ水=1×103kg/m3,水的比熱容c水=4.2×103J/kg℃)

      飲水機參數(shù)

      熱水溫度:≥90℃

      熱膽容積:2L

      額定功率:1000W

      保溫功率:40W

      額定電壓:220V

      頻率:50Hz

      (1)如果飲水機處在“加熱”狀態(tài)正常工作時,電熱絲所產(chǎn)生的熱量有80%被水吸收,飲水機的熱膽裝滿水,水溫由20℃加熱到90℃,需用多長時間?

      (2)開關(guān)斷開時,飲水機處于

      (填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)。

      (3)電阻絲R1的阻值。

      習題演練參考答案

      (一)課后鞏固

      1.1.2×104 200

      2.電能 220 0.05

      3.6 540

      4.4.2×104 1200

      解析:Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(30-20)℃=4.2×l04J;

      因W=Q,則P=W/t=4.2×104J/35=1200W。

      5.0.05 9.8

      解析:從計數(shù)器中可知,這些節(jié)能燈消耗的電能為2.2kW·h=7.92×106J。

      因W=UIt,則電路中的總電流I=W/Ut=7.92×106J/220V×2×3600s=5A,

      因各燈泡并聯(lián),則通過每只燈泡的電流為0.05A。

      一只節(jié)能燈消耗的功率P=220V×0.05A=11W,則節(jié)約的電能為(60-11)×10-3kW×2h×100=9.8kW·h。

      6.C

      7.B

      解析:由圖象可知:t=2min=120s時,Q=48×103J,因為“暖手寶”是純電阻電路,W=Q=48×103J,所以該“暖手寶”加熱時的功率約為P=W/t=48×103J/120s=400W。

      8.A

      解析:電壓表的電阻很大,在a、b兩點間接入電壓表時,它與定值電阻串聯(lián),故電源電壓幾乎全部加在電壓表兩端;在ab兩點間接入一個電流表,能測量電路中的電流,對電路結(jié)構(gòu)沒有影響;“3V 0.5A”小燈泡的電阻為6Ω,接入后,電路中的電流I=U/R=6V/(6Ω+20Ω)=0.23A,故燈泡不能正常發(fā)光;在a、b兩點間接入一個10Ω的電阻后,電路消耗的電功率P=U2/R=(6V)2/30Ω=1.2W。

      9.①額定電壓與額定電流 電壓表示數(shù)為額定電壓2.5V

      ②A ③更換B滑動變阻器 更換4V擋電源

      解析:②小華在實驗中測得的電流為0.32A,故應該選擇允許通過的電流較小的滑動變阻器。

      10.(1)I=P/U=3W/10V=0.3A;

      (2)電阻兩端分得的電壓UR=12V-10V=2V,則定值電阻的阻值R=2V/0.3A=6.7Ω。

      (3)Q=I2Rt=(0.3A)2×203Ω×10s=6J。

      11.(1)開關(guān)S1閉合、S2斷開時,只有燈泡L1連入電路,燈泡兩端的電壓等于電源電壓,即為12V,則燈泡L1的額定功率P1=UI=12V×1A=12W。

      (2)燈泡L1正常發(fā)光時消耗的電能為

      W1=P1t=12W×10s=120J。

      (3)R2=U2/P=(24V)2/12W=48Ω。

      (4)當開關(guān)S1、S2都閉合時,兩燈泡并聯(lián),且R1=U1/I1=12V/1A=12Ω。則并聯(lián)電路中的總電流為

      I=U/R=12V/12Ω+12V/48Ω=1A+0.25A=1.25A,即為電流表的示數(shù)。燈泡L2消耗的實際功率P2=U2額/R2=(12V)2/48Ω=3W。

      (二)能力提升

      1.2200 3.6×105 600

      2.2.5 7.5

      解析:P=UI,則U=P/I,燈泡L1允許加的最大電壓為U1=6W/1A=6V,燈泡L2允許加的最大電壓為U1=6W/2A=3V,據(jù)此可知,電路兩端的最大電壓只能為3V時符合題給條件。

      R1=U/I=6V/1A=6Ω,此時電路中干路上的電流為I=2A+3V/6Ω=2A+0.5A=2.5A。

      R1消耗的功率為P1=UI=3V×0.5A=1.5W,電路中消耗的總功率為P=P1+P2=1.5W+6W=7.5W。(注:也可以直接根據(jù)P=UI直接求解)

      3.串 27

      解析:在探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系時,應保持電流相等,故應將兩電阻串聯(lián)在電路中;Q=I2Rt=(0.3A)2×5Ω×60s=27J。

      4.6 2/5

      解析:閉合開關(guān)S,斷開開關(guān)S1時,只有電阻R1連入電路,電源電壓U=IR=0.3A×20Ω=6V;再閉合開關(guān)S1,發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)變化了0.2A,說明通過R2的電流為0.2A,P2=U2I2=6V×0.2A=1.2W,電路消耗的總功率P=UI=6V×(0.3A+0.2A)=3W,P2∶P總=1.2W/3W=2/5。

      5.1 右 1∶2

      解析:只閉合開關(guān)Sl、S3時,燈Ll、L2和滑動變阻器串聯(lián),因燈L1、L2均正常發(fā)光,則I=P/U=6W/6V=1A(也可以用燈L2的相關(guān)量計算);滑動變阻器分得的電壓為U變=12V-6V-3V=3V,消耗的功率Pl=UI=3V×1A=3W;只閉合Sl、S2時,燈泡Ll與變阻器串聯(lián)。由前面的有關(guān)信息可以計算出變阻器原來連入的電阻為3Ω,未連入的為7Ω,為保證燈L1正常發(fā)光,變阻器分得的電壓應該為6V,連入電路中的電阻應該為R=6V/1A=6Ω,故滑片應向右移動;此時滑動變阻器消耗的電功率P2=UI=6V×1A=6W,P1∶P2=3W∶6W=1∶2。

      6.A

      解析:從圖象中可知,當電流為0.4A時,A元件兩端的電壓為2.0V,則消耗的功率PA=UI=2.0V×0.4A=0.8W,同樣可計算出B元件消耗的功率為PB=1.0W,故兩元件的電功率之比為4∶5。

      7.C

      解析:兩燈泡串聯(lián)在電源電壓為3V的電路中,而它們的額定電壓都為3V,顯然,燈泡都不能正常發(fā)光,消耗的實際功率均小于其額定功率;由P=UI=U2/R得R1=(3V)2/3W=3Ω,R2=(3V)2/1.5W=6Ω,則電路中消耗的總功率P=U2/R=(3V)2/(3Ω+6Ω)=1W;因R2的電阻是R1的2倍,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知,R2兩端的電壓是的R1的2倍,即U2=2V,U1=1V,圖中電壓表測的是燈泡L1兩端的電壓,則電壓表的示數(shù)與電源電壓之比是1∶3。

      8.B

      解析:當定值電阻兩端的電壓為3V時,電流為I1=3V/R,消耗的功率為P1=(3V)2/R。

      當定值電阻兩端的電壓為4V時,電流為I2=4V/R,消耗的功率為P2=(4V)2/R。

      電流的變化量ΔI=I2-I1=4V/R-3V/R=0.25A。

      則R=4Ω。

      將電阻代入功率的表達式中可得:

      ΔP=P2-P1=1.75W。

      9.(1)測燈泡功率時,小燈泡與變阻器應該串聯(lián),電壓表測燈泡兩端的電壓,電流表測燈泡中的電流,實物電路圖略:

      (2)結(jié)合圖中電表所用量程和指針所指位置可知,電壓表和電流表示數(shù)應分別為1.7V、0.24A。

      (3)因燈泡的額定電壓為2.5V,此電壓下燈泡正常發(fā)光,所以第2次實驗是燈泡正常發(fā)光時的情況。

      (4)第5次實驗中,電流表有讀數(shù),說明電路是處于通路狀態(tài),燈泡不發(fā)光,只能說明燈泡消耗的實際功率太小。

      (5)對應的電路圖如圖所示:

      (6)閉合開關(guān)后,電流表與燈泡并聯(lián),使得燈泡被短接,電壓表串聯(lián)在電路中了,此種情況下,幾乎沒有電流通過燈泡,故燈泡不發(fā)光,電壓表指針有偏轉(zhuǎn)。

      10.(1)圖象中直線表示的定值電阻,而曲線表示的是燈泡(因燈絲電阻隨溫度發(fā)生變化)。由圖象可知,當IL=0.2A時,UL=1V,

      PL=UL×IL=1V×0.2A=0.2W。

      (2)由圖象可知,UR=2.5V時,IR=0.4A,

      則W1=UIt=2.5V×0.4A×0.5×3600s=1800J,故兩個電阻并聯(lián)消耗的電能W總=2W1=2×1800J=3600J。

      11.(1)設(shè)所需時間為t

      熱膽內(nèi)水的質(zhì)量m=ρV=2kg

      由ηPt=cmΔt得

      t=cmΔt/ηP=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(90-20)℃/0.8×1000W=735s。

      (2)當開關(guān)S1斷開時,飲水機處于保溫狀態(tài)。

      (3)在保溫狀態(tài)時,因消耗的總功率為40W,則有

      R總=U2/P′=(220V)2/40W=1210Ω,

      同理可求得R2=48.4Ω,

      則R1=R總-R1=1210Ω-48.4Ω=1161.6Ω。

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