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第29專項 電功和電功率
點擊重難點
一、電功
1電功：電功即電流所做的功，其做功過程就是將電能通過各種用電器轉化為其他形式的能。決定電功大小的因素是電壓、電流和做功時間。電功的計算公式為：W=UIt。若電路利用電流的熱效應，即電路是通過電阻將電能全部轉化為內能時，電功的公式為。
2 電熱器
電熱器是利用電流的熱效應工作的。電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。這個規律叫做焦耳定律。表達式為：Q=I2Rt。電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能，則Q=W。
二、電功率
1 電功率是表示電流做功快慢的物理量。電功率的定義是單垃時間內電流所做的功。單位為瓦特和千瓦。電功率的計算公式：。
2額定功率和實際功率
用電器上標出的正常工作時的電壓叫額定電壓。用電器在額定電壓下工作時的功率叫額定功率。實際功率指的是用電器在某一電壓下工作時的功率。燈的亮度是由燈的實際功率決定的。
評析中考點
考點1 如圖所示，電源兩端電壓保持12V不變，
小燈泡L上標有“6V，3W”字樣，滑動變阻器最大電阻
值R=60Ω。不考慮燈絲電阻隨溫度的變化，下列說法
正確的是( )
A S閉合后，使電壓表的示數減少lV，小燈泡L兩端的電壓就增加lV
B S閉合后，小燈泡L的最小實際電功率為0.5W
C 小燈泡L正常發光時，變阻器R消耗的電功率為6W
D 開關S斷開時，電壓表的示數為12V
※思路點撥※
由圖可知小燈泡L與R串聯在電路中，電壓表測小燈泡兩端的電壓，則當S閉合后，使電壓表的示數減少lV時，小燈泡L兩端的電壓將減少lV；當滑動變阻囂滑片滑到最大值時，小燈泡的實際功率最小，再根據串聯電路特點和電功率的計算公式進行計算；同理可計算小燈泡L正常發光時，變阻器R消耗的電功率；當開關S斷開時，電壓表并聯在電源兩端，故電壓表的示數為l2V。
※解答辨析※
S閉合后，使電壓表的示數減少1V，小燈泡L兩端的電壓就減少1V。
，S閉合后，小燈泡I，的最小實際電功率為RL=I2RL=()2 ×12Ω≈0.33W。
當小燈泡L正常發光時，變阻器R消耗的電功率為：P=UI=(12V一6V)×=3W。
當開關S斷開時，電壓表并聯在電源兩端，故電壓表的示數為l2V。所以正確答案為D。
※考點點評※
本題利用已知額定電壓和額定功率的小燈泡與滑動變阻器連接的電路進行有關計算，考查電路的分析和額定功率與實際功率的關系及電功率與電流、電壓、電阻之間的關系。解題時要特別注意對電路的仔細觀察和實際功率的求解方法。
考點2 電位器和滑動變阻器都是變阻器
，它們的原理都是通過改變導體的長度從而改
變接入電路中的電阻。如圖是某電位器的結構
示意圖，電阻片R的兩端分別與接線端A、C
相連，滑動片P的一端通過轉軸O與接線端B
相連，另一端與電阻片R接觸良好，并能繞轉
軸O在電阻片尺上滑動。已知電阻片R的總電
阻為10Ω，將電位器A、B兩個接線柱分別接在電壓為2.4V的電源兩端。當滑動片P位于如圖所示的位置時，接線端B、C間的電阻為6Ω。下列說法中正確的是( )
A接線端B、C間的電壓為2.4V
B電位器消耗的電功率為l.44W
C通過A、B間電阻的電流為0.4A
D滑動片P逆時針向C端滑動的過程中，接入電路中的電阻變小
※思路點撥※
由題意電源連接在AB之間，此滑動變阻器連入電路的有效電阻為A點到滑動片P之問的電阻。當滑動片P位于如圖所示的位置時，已知接線端B、C間的電阻為6Ω，則A、P之間的電阻為4Ω，A、B之間的電壓為2.4V，B、C間的電壓為0V。這樣根據歐姆定律和電功率的計算公式就可求出選項中的物理量。
※解答辨析※
由于電源連接在A、B之間，所以接線端B、C間的電壓為0V。當滑動片P位于如圖所示的位置時，電位器消耗的電功率為P=UI=2.4V×=1.44W。通過A、B間電阻的電流為。由圖可知滑動片P逆時針向C端滑動的過程時，接入電路中的電阻變大。所以正確選項為B。
※考點點評※
本題考查滑動變阻器的連接及有關計算。解題時要特別注意滑動變阻器的有效電阻的判斷。
考點3 如圖1所示的電路是在環境溫度為10℃左右的條件下工作的某自動恒溫箱原理簡圖。箱內電阻R1=5kΩ，R2為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化的圖線如圖2所示，電源電壓為l2V。當電壓鑒別器的兩接入點a，b間的電壓Uab小于2V時，鑒別器將使開關S接通，使恒溫箱內的電熱絲通電而發熱，從而使箱內溫度升高；當Uab大于4V時，鑒別器將使S斷開，停止加熱。
(1)從圖2中讀出環境溫度為l5℃時的熱敏電阻R2為 kΩ。
(2)通過計算判定該恒溫箱內的溫度將保持在怎樣的范圍。
(3)若想使此恒溫箱內的溫度變化范圍在第(2)問的基礎上降低一些，在鑒別器功能和熱敏電阻不變的條件下，可采取怎樣的措施
※思路點撥※
(1)由圖中不難查得當環境溫度為15℃時的熱敏電阻R2的阻值。(2)觀察電路電壓鑒別器相當于電壓表，當電壓鑒別器兩端的電壓為2V時，可計算出熱敏電阻的阻值。同理，當電壓鑒別器兩端的電壓為4V時，可計算出熱敏電阻的阻值。再從圖中查得該恒溫箱內的溫度的變化范圍。(3)由于熱敏電阻R2的阻值隨溫度的升高而減小，所以若想使此恒溫箱內的溫度變化范圍在第(2)問的基礎上降低一些，則應增大R1的阻值或增大電源的電壓。
※解答辨析※
(1)由圖中查得環境溫度為l5℃時的熱敏電阻R2=25kΩ。
(2)當R1兩端的電壓小于2V開始加熱時，兩端的電壓為UR2=12V一2V=10V。
故
由圖中可查得此時的環境溫度為l5℃，此即恒溫箱的最低溫度。
當R1兩端的電壓大于4V停止加熱時，R2兩端的電壓為=12V一4V=8V。
故
由圖中可查得此時的環境溫度為50℃，此即恒溫箱的最高溫度。
所以此恒溫箱的溫度將保持在15℃～50℃的范圍。
(3)可增加R1的阻值或增大電源的電壓。
※考點點評※
本題以恒溫箱的恒溫控制裝置電路為研究對象，結合圖線的閱讀和應用進行編題。解題的關鍵是對電路的認識和理解。學會運用所學知識來解決實際問題。
聚焦失分點
易錯 如圖所示是小明同學在網上查得的一幅某種型號的家用白熾燈泡電流與電壓關系的圖像。通過分析圖像可知：燈泡的電阻隨著電壓的升高而 ；這個燈泡在220V電壓下工作時，消耗的電功率是 W；這個燈泡兩端的電壓是110V時，燈絲的電阻是 Ω。
※對癥下藥※
一般可以認為白熾燈泡的電阻是不變的，但從小明同學在網上查得的一幅某種型號的家用自熾燈泡電流與電壓關系的圖像可知該燈泡的I與U不成正比。說明燈泡的電阻隨著電壓的升高而增大。這個燈泡在220V電壓下工作時，由圖中可查得通過燈泡的電流為0.18A，則消耗的電功率為P=UI=220V×0.18A=39.6W。當這個燈泡兩端的電壓是ll0V時，仍可查得I=0.15A，所以。這些都是在解題時易錯的。值得注意的是對題目意義的理解。
※提分練習※
媽媽買了一輛電動車，回家后卻發現一個難題：車庫里只有一盞燈，但沒有充電用的插座。爸爸打開燈的開關盒，看到里面有兩個接線柱，于是他從這兩個接線柱上引出兩根導線，接上一個插座。接好后插上充電器，發現電燈亮了，但亮度明顯偏暗。
(1)造成這一現象的原因是由于連接錯誤而導致充電器與電燈 聯。
(2)正確連接后充電器與電燈都能正常工作了。爸爸發現充電器上標有“輸入電壓220V，輸出功率100W”。電動車一次充電需要6／小時。請計算一次充電消耗的電能為多少千瓦·時
探究與思考
探究 半導體和金屬的導電能力隨溫度變化的特點是不同的。因此，利用它們制成的元件在生活中也各有各的用途。
(1)一個由某半導體材料制成的加熱器，通電后，加熱器在發熱的同時，也在向外界放熱。圖甲為發熱功率P發熱和散熱功率P散熱與溫度之間關系的圖像。
由圖像可知，加熱器工作時的穩定溫度為 ℃。當溫度稍高于穩定溫度時，P發熱
P散熱(填“>”、“=”或“<”)。此時發熱功率繼續減小，可推知，元件的電阻在繼續 。
(2)如圖乙是由某金屬材料制成的電阻R隨攝氏溫度t變化的圖像。若用該電阻R與電源(電壓為3伏)、電流表(量程為0~5毫安)、電阻串聯起來，連接成如圖丙所示的電路。用該電阻R做測溫探頭，把電流表的刻度改為相應的溫度刻度，得到一個簡單
的“金屬電阻溫度計”。電流刻度較大處對應的溫度刻度較 。請通過計算說明，若=450Ω，則圖丁中指針所指處對應溫度的數值為多少。
※解答辨析※
(1)觀察、分析這種半導體材料制成的加熱器通電后發熱功率P發熱和散熱功率P散熱與溫度t之間關系的圖像可知，加熱器工作時的穩定溫度為兩條曲線相交點的溫度為70℃。當溫度稍高于穩定溫度時，P發熱將小于P散熱，即P發熱(2)用該電阻R做測溫探頭，把電流表的刻度改為相應的溫度刻度，得到一個簡單的“金屬電阻溫度計”。電流刻度較大處對應的溫度刻度較小。
當=450Ω時，由圖丁可知電流I=5mA=0.005A。
總電阻。
金屬電阻阻值R=R總一=600Ω一450Ω=150Ω。
溫度t=(150Ω一100Ω) ×=50℃。
※考點點評※
本題通過探究半導體和金屬的導電能力隨溫度變化的特點，并由圖表來反映發熱功率P發熱和散熱功率P散熱與溫度t之間關系的圖像。解題時需理解題意、讀懂圖表、運用所學知識綜合分析解答。
※跟蹤練習※
小明在進行“測量小燈泡的功率”的實驗時，實驗臺上提供的器材有：6V蓄電池、電流表(0~0.6A，0~3A)、電壓表(0～3V，0～15V)、滑動變阻器(50Ω，1.5A)、額定電壓為2.5V的小電燈(正常發光時的電阻約為7Ω)、開關各一個，導線若干。
(1)小明在實驗中電流表應該選擇 的量程，電壓表應該選擇 的量程。
(2)他實驗的電路圖如圖所示。請你在虛線框內根據該電路圖畫出實物連接圖。
(3)若閉合開關后，發現燈泡不發光，電流表的示數為零，電壓表的示數為6V，產生此故障的原因可能是下列情況中的 和 (填寫序號)。
A小電燈短路
B小電燈的燈絲斷了
C小電燈的燈座接觸不良
D電壓表的正、負接線柱反接
E變阻器滑片接觸不良
(4)排除故障后，調節滑動變阻器測得如表中所示的三組數據，則小電燈的額定功率為 。
實驗次數 1 2 3
電壓U／V 2.0 2.5 2.8
電流I／A 0.30 0.36 0.38
專項集訓
※能力提升※
1 清華大學的虞吳教授致力于第三代照明技術——LED燈的普及工作。LED燈的能耗小，造價低廉，使用壽命長。虞吳自制的LED臺燈，用電壓為6伏的電源供電，正常工作電流為300毫安。那么，此LED臺燈正常工作時的功率為( )
A 1.8瓦 B l8瓦
C 180瓦 D l 800瓦
2 如圖電路中電源電壓保持不變，閉合開關后，滑動變阻器滑片從左端向右移動的過程中，下列說法正確的是( )
A電壓表示數逐漸變大
B電流表示數逐漸變小
C電燈的亮度逐漸增大
D電路總功率逐漸變小
3 人類正面臨能源危機，為選用節能交通信號燈的燈源，實驗室通過實驗發現，如表中的LED燈和白熾燈在正常工作時光照強度相同。有關數據如表：
兩種燈 LED燈 白熾燈
發光原理 二極管發光 鎢絲高溫發光
額定電壓 24伏 220伏
響應時間 10－9秒 10－3秒
額定功率 12瓦 100瓦
根據以上材料，下列說法錯誤的是( )
A在光照強度相同的情況下，LED燈不必達到很高的溫度就能發光，電能基本上不轉化成內能，幾乎全部轉化成光能，因而發光效率高
B LED燈的額定電壓低，人直接接觸不會觸電
C LED燈響應時間短，也就是從開始發光到正常發光所用的時間短
D LED燈的額定功率小，消耗的電能肯定比白熾燈少
4 小明在“測量小燈泡的功率”的實驗時，器材有：6伏蓄電池、電流表(0～0.6A，0～3A)、電壓表(0～3V，0～15V)、滑動變阻器(500Ω，1.5A)、額定電壓為2.5伏的小燈泡(正常發光時的電阻約為8歐)、開關各一個，導線若干。
次數 l 2 3 4 5
電壓(伏) 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
電流(安) 0.20 0.25 0.28 0.30 0.31
電阻(歐) 5.0 6.0 7.1 8.3 9.0
(1)如圖是尚未連接完整的電路，請完成電路的連接。
(2)實驗測得的數據如表，則小燈泡的額定功率是 瓦。小明求出了燈泡在不同電壓下的電阻值，發現燈泡的電阻隨電壓變化的規律是
，產生這一規律的主要原因是 。
5 在做“測定小燈泡的電功率”實驗時，選用的器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及滑動變阻器、電流表、電壓表、開關和導線等。如圖是沒有連接完的實物電路。
(1)請你用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整。
(2)連好電路后，閉合開關，發現電壓表指針偏轉很小，其原因可能是
(寫出一種即可)。
(3)經適當調整后，閉合開關，移動滑片P到某處，發現電壓表的示數為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向 端滑動。
(4)通過移動滑片P，測得多組數據，繪制成圖像如圖。，據此可計算出小燈泡正常發光時，滑動變阻器消耗的功率是 W(設電源電壓保持不變)。
6 黑夜里看不見開關位置，為此小明設計了如圖所示的電路。當單刀艤擲開關S合向b時，照明燈亮、指示燈滅，避免指示燈費電；S合向a時，照明燈滅、指示燈亮，顯示開關位置(S只能處于這兩種狀態)。他在圖示方框中完成指示燈和電阻絲的連接電路，指示燈規格為“10V，1W”。
(1)照明燈正常工作時的電阻是多少
(2)若照明燈正常工作6h，這段時間內照明燈需消耗多少電能
(3)為使指小燈正常發光，需接上多大電阻的電阻絲
7 在電源電壓不變的某一電路中，接入一個可調溫的電熱器。電熱器的內部有兩根阻值不相等的電熱絲，當兩根電熱絲串聯使用時，電熱器消耗的功率為220W；當只使用其中一根阻值較大的電熱絲時，電熱器消耗的功率為275W。若將兩根電熱絲并聯使用，則電熱器消耗的電功率為( )
A 495W B 990W
C 1100W D l 375W
8 現有兩個電阻R和R0，R為標準電阻(阻值不變)，R0的阻值會隨溫度的升高而減小。它們的電流隨電壓的變化曲線如圖甲所示。小明將兩個電阻連接成如圖乙所示的電路進行實驗研究，實驗過程中電源電壓保持不變。
(1)據圖甲可知，標準電阻R的阻值是 歐。
(2)實驗過程中，當月。的溫度升高時，電壓表的示數會 。
(3)實驗過程中，當電壓表的示數為4伏時，電阻R0消耗的電功率是多少瓦
9 小亮所在班級的飲水機的銘牌如表所示。他們對飲水機的工作情
況進行了觀察與研究，發現當加熱內膽里的水溫達到90℃時，溫
控開關就會自動斷開，停止加熱；當水溫降至60℃時，溫控開關
又會自動打開，重新加熱，每次加熱的時間為t=4min。
額定電壓 220V
加熱功率 550W
制熱方式 電加熱
(1)飲水機加熱一次消耗的電能礬為多少
(2)飲水機設計加熱內膽的好處足每次只加熱少量的水，既能使人們在較短的時間內喝上熱水，又能避免一次加熱過多的水而造成浪費。請你根據前面的數據，計算加熱內膽的容積。[假設消耗的電能完全轉化為水的內能，水的比熱容為c水=4.2×103J／(kg·℃)]
(3)某日下午放學時，值日生小剛忘了關掉飲水機，直到第二天進教室后才發現，他為自己不小心浪費了電能而內疚。因為他知道，雖然飲水機不是斷續工作的，但這一晚上(約12h)也會浪費不少電能。他經過一定的測量，就估算出了這一個晚上浪費的電能。請你簡述測量和估算的方法，不需具體的數據計算。
※沖擊高分※
1 將某燈泡接到電壓不變的電源兩端，燈泡的電功率為40瓦。如果將燈泡和某電阻R串聯后再接到上述電源的兩端，電阻的電功率為3.6瓦，不考慮燈泡的電阻隨溫度的變化而發生變化，且燈泡的電阻小于R，則此時燈泡的電功率為( )
A 14.4瓦 B 32.4瓦
C 0.4瓦 D 0.9瓦
2 如圖所示，額定電壓為110伏的A、B兩盞電燈，額定功率分別為l00瓦和25瓦。把它們接到220伏的電路上，欲使它們都能正常發光且電路消耗的電能最少，正確的電路是( )
3 如圖所示是曉露同學設計的魚缸自動保溫增氧器。
溫度計內為某種不導電液體，導電小球漂浮在液
體上并隨液面升降。該裝置的正常工作情況為( )
A氣溫升高，增氧機工作，氣溫降低，電熱絲工作
B氣溫升高，電熱絲工作，氣溫降低，增氧機工作
C 氣管氣溫如何變化，增氧機都能正常工作
D不管氣溫如何變化，電熱絲都能正常工作
4 小明家住農村，他家的廁所離房子有一段距離，家
人上廁所時都要帶上手電筒，很不力便，若燈整夜
開著又很浪費電。他想利用所學的知識對廁所的照
明電路進行適當改裝，將“220V，40W”的燈泡、阻
值為990Ω的電阻和開關S、S1連成如圖所示的電
路。天黑后，S處于閉合狀態，當尤人人廁時，開
關S1斷開，此時燈較暗，但能起到指示作用；當有人人廁時，閉合開關S1，燈泡正常發光，起到照明作用。
(1)當S、S1都閉合時，電阻R處于 狀態(填“短路”、“斷路”或“通路”)。
(2)當燈起指示作用時，通過電阻R的電流是多少
(3)通過計算說明無人入廁時和有人入廁時，電路消耗的功率哪個大
5 取暖器足常見的家用電器之一。某取暖器的面板上有兩個旋轉開關S1和S2，如圖甲所示。其工作狀態有兩種——弱檔和強檔，分別如圖乙和圖丙所示若要使取暖器工作時處于“弱梢”狀態，需要將開關S1和S2分別旋至“弱”和“開”。開關S1有兩個觸點，通過開關的旋轉可以分別實現不連通、連通電熱絲R1和同時連通電熱絲R1、R2來實現不同的工作狀態。S1的結構及旋轉時連接方式的簡圖如圖丁。
(1)根據開關S1和S2對電路的控制，畫出該取暖器的電路圖(各元件符號如下)。
(2)該取暖器傾倒時不能工作，重新豎立于地板
上時又能工作。其奧秘在取暖器的底部，如圖：
取暖器的底部有一個伸出塑料外殼的塑料桿，
當取暖器放置在水平地面時，塑料桿會被頂起
，接通頂部的開關；而當取暖器傾倒時，塑料
桿底部不受力，在彈簧的作用下使頂部的開關
斷開，此時取暖器便不再工作。該裝置起到了
“自動開關”的作用。若該開關記作S3，則S3應
該如何接入你所畫的電路中( )
A串聯在干路中 B和R1串聯
C和R2串聯 D并聯在電源兩端
(3)“自動開關”S3接入的目的是 。
(4)已知電熱絲R1和R2的阻值均為110歐，計算該取暖器接人220伏的照明電路正常工作并處于強檔時的電功率。
6 如圖甲、乙所示為某型號電水壺的電路示意圖及銘牌，R與R0產生的熱能均能被水吸收，保溫狀態水溫保持在80℃以上。請回答下列問題：
(1)保溫狀態下，開關S0、S分別處于什么狀態
(2)求電阻R0和R的阻值。
(3) 80℃的一杯水，放在桌上自然冷卻，每隔5分鐘記錄一次水溫，得出丙圖圖線。從圖中可以得出什么降溫規律
(4)一滿壺80℃的水，自然冷卻到室溫，水釋放的熱量為多少 [水的比熱c=4.2×103 J／(kg·℃)]
7 太陽能路燈是目前大力推廣的高效節能燈。只要將我國總數1億盞路燈中的6000萬盞改成太陽能路燈，每年就可以節省相當于一個三峽水電站的發電量。圖甲是某小區安裝的太陽能路燈及其能量流程圖，圖乙是這種路燈中LED發光二極管的伏安特性曲線。
(1)LED發光二極管的額定電壓為3 5伏，請根據曲線計算它的額定功率。
(2)從LED發光二極管的伏安特性曲線可知，當它的電壓在2.5伏~3.6伏之間發生微小變化時，LED的電功率大約要變化幾百倍。設計者在電路中接入了PWM控制器，請你猜想：PWM控制器在電路中的作用是通過 讓路燈穩定發光的。
(3)與太陽能電池板配套的蓄電池，既要防止陰雨期容量不足，達不到供電需求．又要避免容量過大，造成浪費。現有5根2瓦的LED發光二極管由同一蓄電池供電，每天照明8小時。為保證3個連續陰雨天的供電，根據表中信息，請通過計算選擇最佳的蓄電池。(注：為了延長蓄電池壽命，連續陰雨天的用電量不能超過蓄電池容量的50％)
蓄電池 容量(注：Ah表示安．小時)
甲 “12V，25Ah”
乙 “12V，45Ah”
丙 “12V，65Ah”
8 小剛同學家有一臺電熱水器，銘牌如表所示。
小天鵝“藍金剛”XCD一50B型全自動電熱水器
額定功率(kW) 2 加熱方式 電加熱器
額定電壓(V) 220 類別 防觸電保護一類
溫度設定范圍(℃) 20~90 凈重(kg) 20
容量(L) 50 整機外形尺寸(mm) 530×Φ400
出廠時間 2005年3月2日
根據銘牌所提供的信息，回答下列問題。
(1)該電熱水器電熱絲正常工作時的電阻是多大
(2)電熱水器正常工作持續45min，產生的電熱是多少
(3)若夏天用電高峰時家庭電路的實際電壓只有198V，不考慮電熱絲電阻隨溫度的變化，則電熱水器在用電高峰時的實際功率為多少
9 熱敏電阻的阻值會隨環境溫度的改變而改變，因而廣泛應用于控制電路中。某同學利用熱敏電阻設計了一個電路(如圖)來檢測環境溫度的變化。已知電源電壓恒為6V，A為可顯示溫度的氣溫表(實質是一個量程為0～0.6A的電流表)，R1為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化的關系如圖，R的阻值為200Ω。
(1)當環境溫度為0℃時，該熱敏電阻的阻值是 Ω。
(2)氣溫表的0℃應與電流表刻度盤的什么刻度相對應
(3)當環境溫度為30℃時，電路消耗的總功率是多少
10 有一種太陽能路燈(電路如圖)。光控開關S1，白天與觸點a接觸，太陽能電池板為蓄電池充電；晚上，與觸點b接觸，給路燈供電。時控開關S2，晚上l2點前與觸點c接觸，主燈發光，l2點后與觸點d接觸，副燈發光。主燈為“24V，15W”的節能燈，副燈為“24V，10W”的節能燈，平均每天各工作6小時。
(1)路燈正常工作一天消耗的電能是多少
(2)已知太陽能電池板的面積為0.5m2，每平方米的平均收集功率為1.5kW。若太陽光照射10小時能使路燈正常工作5天，求太陽能電池板的光電轉化效率。
(3)請舉出這種太陽能路燈的兩個優點。
11 生活在高原的人們常用高壓鍋煮食物，這是由于高原地區的大氣壓較 。以下是電壓力鍋和它的工作電路圖，R1為工作時的加熱電阻，標有額定功率為800W，R2為保溫保壓電阻，且R2=2R1，S1為壓力開關，當壓強達到設定值時S1會自動斷開，S2為限時開關，可以設定加熱時間。
(1)當鍋內氣壓為110kPa時，鍋內氣體對鍋蓋(面積為400cm2)的壓力為多大
(2)正常工作時，R1的阻值為多大
(3)若用此電壓力鍋煮骨頭湯，S2限時60min。S1、S2同時閉合。工作30min后，S1達到限壓值斷開，S2閉合至限時結束。此過程中共消耗多少電能
12 由于光照而產生電壓的現象叫光伏效應。單晶
硅太陽能電池就是根據光伏效應設計的。目前
，一種可移動的太陽能紅綠燈開始在不少城市
的十字路口“站崗”。這種紅綠燈具有節能和靈
活的特點，可大大減輕交警的工作壓力。這種
太陽能紅綠燈的主要技術參數如表。白天太陽
能電池板給紅綠燈供電，同時多余的電能又給
蓄電池充電。在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅
綠燈供電，使紅綠燈能連續l作，如圖所示。
光電轉換效率η 有效受光面積S 工作電壓U 每個信號燈規格U、P 使用條件T
30％ 8m2 24V 24V、30W 一30℃~70℃
(1)這種太陽能紅綠燈底部裝有4個輪子，可很容易地移動到需要臨時交通疏導或停電的地段。這4個輪子的作用是用 的方法來減小摩擦。
(2)在晴朗的白天，紅綠燈不工作而給蓄電池充電時，太陽能紅綠燈能量的轉化過程是太陽能轉化為 能再轉化為 能。
(3)設一天的有效受光時塒為6h，每平力米的面積上太陽輻射的功率P0=1×103W，則這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少
(4)這種太陽能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有l2個信號燈。它正常工作時，干路電流是多大
13 如圖甲所示，當開關S接a時，移動滑動變阻器的滑片P，根據測出的電流、電壓值，畫出了定值電阻R0的U-I圖像；當開關S接b時，同樣根據測出的電流、電壓值，畫出了燈泡L的U-I圖像，如圖乙所示。
(1)求定值電阻R0的阻值；
(2)將R0與燈L并聯接入電路并調節電源電壓，當R。消耗的電功率為3.6W時，燈L恰好正常發光，求燈L的額定電功率。
(3)將R0與燈L串聯接在6V的電源兩端時，求燈絲的實際電阻值。
14 某科學研究小組的同學用如圖所示的電路來研究滑動變阻器消耗的功率與滑動變阻器阻值大小之間的關系。已知定值電阻R0的阻值為20Ω，滑動變阻器R1上標有“3A，50n”字樣。
(1)請用筆畫線代替導線，將圖中的實物連接成正確的實驗電路。(注：導線的兩端必須接在儀器的接線柱上，導線不能交叉)
(2)閉合開關后，發現電流表指針有明顯偏轉。若電壓表指針未動或幾乎未動，請你分析產生這類現象的原因有 (填字母)。
A電阻R0短路
B電阻R0斷路
C電壓表兩接線柱短路
D變阻器R1短路或接入的阻值太小
E電壓表接線柱接觸不良，未將電壓表接入電路
(3)電路正常工作時，小組同學測得數據如表。根據表中數據可知電源電壓是 。
實驗次數 l 2 3 4 5 6 7 8 9
電流表示數／A 0.16 0.20 0.24 0.26 0.30 0.34 0.40 0.48 0.50
電壓表示數／v 8.8 8 7.2 6.8 6.0 5.1 4.0 2.4 2.0
(4)請分析表中的數據，你能得出本次實驗的結論：滑動變阻器消耗的功率是
(填字母)。
A始終隨著滑動變阻器阻值的增大而增大
B始終隨著滑動變阻器阻值的增大而減小
C隨著滑動變阻器阻值的減小，消耗的功率先增大后減小
D當R1=R0時，滑動變阻器消耗的功率最大
15 2009年5月嘉興全面開通了3G手機通信業務。你知道什么是3G通信嗎 所謂3G，其實它的全稱是3 rdGeneration，中文含義就是指第三代數字通信。第三代與前兩代的主要區別在于：傳輸聲音和數據的速度上的提升，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式。以下為某3G手機LGKT878的主要參數：
手機類型 主屏參數 電池規格 攝像頭像素 通話時電流
3G手機哿能手機拍照手機 3.0英寸480×800像素 3.7伏1 300毫安時鋰電池 500萬像素 400毫安
該手機通活5分鐘，消耗的電能是 焦。
16 李明得到了一個電熱暖手器，銘牌表示額定值的字樣中，能看清楚的只有“24W”。為了能正確使用該用電器，他把一個標有“600Ω，0.4 A”的定值電阻與電熱暖手器和開關串聯起來，連接到家庭照明電路中，然后進行如下實驗觀察：將開關接通后，電能表轉盤轉動137圈恰好用了100s；斷開開關后，電能表轉盤在1min內恰好轉了80圈；觀察電能表上標有3000r／(kW·h)字樣；他在做實驗的時間內，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據以上數據，計算電熱暖手器的額定電壓是多少。你在計算過程中忽略了什么因素的影響 由此導致的計算結果是偏大還是偏小
答案
提分練習
(1)串 (2)W=Pt=0.1千瓦×6小時=0.6千瓦·時。
答：一次充電消耗的電能為0.6千瓦·時。
跟蹤練習
(1)0~0 6A 0～3V (2)如圖：
(3)B、C (4)0.9W
專項集訓
能力提升
1 A 2 C 3 D 4(1)略 (2)0.75 電阻隨著電壓的增大而增大 燈泡的電壓增大，電功率增大，溫度升高
5 (1)略 (2)滑動變阻器阻值太大(不唯一) (3)右 (4)0.7
6 (1)484Ω (2)0.6kW·h (3)2100Ω 7 D
8 (1)10 (2)增大 (3)3.2瓦
9 (1)1.32×105J (2)1.05L
(3)測出兩次加熱的時間間隔△T，算出12h內加熱的次數n=T／△T，則浪費的電能為W=nWO。
沖擊高分
1 C 2 C 3 A 4(1)短路 (2)0.1A (3)有人入廁時，電路中消耗的功率大，計算略。
5 (1)
(2)A (3)在取暖器傾倒時，自動切斷電路，防止引起火災 (4)取暖器處于強檔工作時的電功率為880瓦。計算略。
6 (1)S閉合，S0斷開。
(2)R=44Ω，R0=1 166Ω。 (3)水的溫度下降得越來越慢(合理即可)。 (4)水釋放的熱量為1.26×105J。
7 (1)P=UI=3.5伏×0.6安=2.1瓦。 (2)穩定電壓(不唯一) (3)應選用蓄電池乙，計算略。
8 (1)電熱絲正常工作時的電阻是24.2Ω。 (2)電熱水器正常工作持續45min，產生的熱量為5.4×106J (3)當實際電壓為198V時，不考慮電熱絲電阻的變化，實際功率為1 620W。
9 (1)250 (2)氣溫表的0℃應與電流表刻度盤的0.013A刻度對應。 (3)當環境溫度為30℃時，電路消耗的總功率為0.12W。
10 (1)主燈一天消耗的電能：W1=P1t=15×10－3kW×6h=0.09kW·h。
副燈一天消耗的電能：W2=P2t=10×10－3 kW ×6h=0.06kW·h。
路燈正常工作一天消耗的電能：W=W1+W2=0.09kW·h+0.06kW·h=0.15kW·h。
(2)電池板的光電轉化效率為10％。
(3)太陽能路燈的優點：采用太陽能電池可以節約電能；太陽能無污染。(合理即可)
11 低 (1)4400N (2)60.5Ω (3)2.88×106J
12 (1)滾動代替滑動 (2)電 化學 (3)14.4 kW·h (4)略
13 (1)由圖像可知：當U0=2V時，I0=0.2A。 。
(2)燈L的額定電功率為4.2W。 (3)燈絲的實際電阻值為5Ω。
14 (1)略 (2)CDE (3)12V (4)CD
l5 444 16電熱暖手器的額定電壓約為l09V。計算過程略。 在計算中，忽略了溫度對電阻的影響。由此導致的計算結果偏小。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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