第十五章 电功和电热
一、单项选择题（共10小题）
1. 小刚连接了如图所示的电路，闭合开关后，发现两只灯泡都不亮，且电流表和电压表的示数均为零。他将 、 对调位置后，再次闭合开关，发现两只灯泡仍然不亮，电流表指针没动，但是电压表的指针有了明显的偏转。对该电路中出现的故障，比较准确的判断是
A. 电流表处断路 B. 灯泡 灯丝断路
C. 灯泡 灯丝断路 D. 、 两点间导线有断路
2. 甲、乙两物体的质量之比为 ，它们放出相等的热量，甲降低的温度是乙降低温度的两倍，则甲、乙两种物质的比热容之比为
A. B. C. D.
3. 触电事故防范最重要的是要有安全用电的意识，遵守安全用电原则。为确保用电安全，下列做法正确的是
A. 高大建筑的顶端安装避雷针
B. 高压线下钓鱼
C. 更换打泡、搬动电器前可以不断开电源开关
D. 保险装置、插座、导线、家用电器达到使用寿命时不需更换
4. 在国际单位制中，电功的单位是
A. 安培 B. 伏特 C. 焦耳 D. 瓦特
5. 下列关于安全用电常识说法错误的是
A. 当家庭电路起火时，应先断开电路再灭火
B. 保险装置、插座、家用电器达到使用寿命应及时更换
C. 三脚插头较长的那只脚无用
D. 更换家庭电路中的灯泡、搬动用电器前应断开电源开关
6. 如图是英国著名的发明家瓦特，他开辟了人类利用化石能源的先河，标志着工业革命开始的新时代。后人为了纪念这位伟大的发明家，把下列哪个物理量的单位定为“瓦特”
A. 电流 B. 电压 C. 电阻 D. 电功率
7. 如图是测量压力的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，压力大小可通过电压表示数来显示。压力越大，电压表的示数越大。则下列电路中符合这一原理的是
A. B.
C. D.
8. 在“测定小灯泡的功率”实验中，当滑动变阻器滑片移动时，小灯泡两端的电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率与额定功率的关系是
A. 实际功率等于额定功率 B. 实际功率大于额定功率
C. 实际功率小于额定功率 D. 条件不足，不能判断
9. 甲、乙、丙三条相同材料制成的金属线的相关数据如下表所示，根据表中提供的数据，则下列判断正确的是
A. 金属丝甲电阻阻值最大 B. 金属丝乙电阻阻值最大
C. 金属丝丙电阻阻值最大 D. 金属丝甲、乙、丙电阻阻值一样大
10. 超导材料，又称为超导体，超导体的一个重要特性是零电阻．若能研制出常温下的超导体，则可以用它制作
A. 家用保险丝 B. 白炽灯泡的灯丝
C. 电炉的电阻丝 D. 远距离输电导线
二、填空题（共5小题）
11. 一个用电器接在电压为 伏的电路上，通过它的电流为 安，通电时间为 秒，电流做了 焦的功。
12. 在测定小灯泡功率的实验中，连接电路时，应根据电源和小灯泡的阻值，确定电压表和电流表的 ；实验前开关应该是 ，闭合开关前滑动变阻器滑片应放在 。
13. 某电站输出功率为 ，输出电压为 ，输电线的总电阻为 ，则输电线上的电流为 ，输电线上的电压损失为 ，功率损失为 。若输电时间为 ，损失的电能为 。
14. 如图所示，灯泡 、 分别标有“”和“”字样（灯丝电阻不变），，电源电压恒定。若 、 、 均闭合， 刚好正常发光，电流表读数为 ，则电源电压为 ；若只闭合 ，电流表读数为 ，则 。
15. 小乐家的洗衣机在使用时，接触金属门手柄会“麻手”。可解决的办法是给洗衣机电路 （选填“增接零线”、“加接地线”或“增接熔丝”）。
三、综合应用题（共6小题）
16. 单位换算：
（1） 度 焦 伏 安 秒 伏 库
（2） 瓦 千瓦
17. 小明家房厅里想安装三盏灯，由一个开关控制。要求：三盏灯同时亮，同时灭，这三盏灯是 联的，请你帮助设计出电路图。
18. 有一个直流电动机，把它接入 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是 ；若把电动机接入 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是 。则：
（1）电动机正常工作时的输出机械功率 为 。
（2）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率 是 。
19. 在综合实践活动中，科技小组设计了一个由压敏电阻控制的报警电路如图所示，
电源电压恒为 ，电阻箱最大阻值为 。报警器（电阻不计）通过的电流达到或超过 会报警，超过 会损坏。压敏电阻 在压力不超过 的前提下，其阻值随压力 的变化规律如表所示。
（1）为不损坏元件，报警电路允许消耗的最大功率是多少
（2）在压敏电阻 所受压力不超过 的前提下，报警电路所选滑动变阻器的最大阻值不得小于多少
（3）现要求压敏电阻受到的压力达到或超过 时，电路报警按照下列步骤调试此报警电路：
① 电路接通前，滑动变阻器滑片 置于 端；根据实验要求，应将电阻箱调到一定的阻值，这一阻值为 ；
② 将开关向 端（填数字）闭合，调节 ，直至 。
③ 保持 ，将开关向另一端闭合，报警电路即可正常使用。
（4）对（）中已调试好的报警电路，现要求压敏电阻受到的压力达到或超过 时，电路报警，若电源电压可调，其它条件不变，则将电源电压调为 即可。
20. 随着科技的发展，机器人越来越多的进入了我们的生活。在广州某餐厅就出现了机器人服务员。当客人一走进餐厅，就闻到诱人的香味，坐下后，机器人就会双手奉上菜单且向客人问好，随后机器人会亲自为客人端上可口的饭菜。此外，该机器人还会跳舞，更让人赞叹的是该机器人每天工作十多个小时，只需充电一次，充电一次的电费仅为二元左右。请写出两个上述情景中涉及到的物理现象和对应的物理知识。
示例：物理现象：机器人能够向前行走；对应知识：机器人受到地面对它向前的摩擦力。
物理现象： ；对应知识： 。
物理现象： ；对应知识： 。
21. 回答下列问题。
（1）“”的灯泡正常发光时的电阻是多少
（2）某同学由实验测得“”灯泡的电流和电压关系曲线如图甲所示，请回答：
① 若将此规格灯泡串联若干个接入 电路中使用，则至少要串联多少个
② 当 个这样的灯泡串联接入 的电路时，请结合图线计算每个灯泡的实际功率是多少
③ 另有一只灯泡只能看淸铭牌上的额定电压为 ，将其接入如图乙所示电路中。当闭合开关 ，滑动变阻器滑片位于中点 时灯泡正常发光，此时灯泡的电功率为 ，当滑片位于最右端 时，灯泡实际电功率为 ，已知 ，求所接电源电压 为多少伏 （灯泡电阻始终不变）
答案
1. C
【解析】两灯对调位置前，因为电流表示数为零，所以是串联电路的某处出现断路；又因为电压表示数为零，所以电压表并联部分以外的电路断路。两灯对调位置后，电流表指针没动，示数仍为零，但电压表有了示数，说明电压表所测部分电路发生了断路，结合上面的情况，可断定是灯 发生了断路。
2. A
3. A
4. C
【解析】安培（）是电流的单位，故A不合题意；
伏特（）是电压的单位，故B不合题意；
焦耳（）是国际单位制中电功的单位，故C符合题意；
瓦特（）是功率、电功率的单位，故D不合题意。
5. C
【解析】A、家庭电路起火时，应先断开电路，再用适当的方法灭火，故A正确；
B、保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换，否则装置老化，容易发生漏电而引发触电或诱发火灾，故B正确；
C、三角插座中间的长脚是为了把用电器的金属外壳接地，能有效防止触电，不能去掉三脚插头较长的那只脚，故C错误；
D、更换灯泡、搬动用电器前，必须断开电源开关，否则容易造成触电事故，故D正确。
故选：C。
6. D
【解析】电流的单位是安培，所以A不正确；
电压的单位是伏特，所以B不正确；
电阻的单位是欧姆，所以C不正确；
电功率的单位为瓦特，所以D正确。
7. B
【解析】A中滑动变阻器与定值电阻并联，各支路两端电压相等且等于电源电压，电压表示数不变，A错误；B中滑动变阻器与定值电阻串联，压力增大时滑片向下移动，滑动变阻器连入电路中的电阻增大，电压表示数增大，B正确；C中滑动变阻器与定值电阻串联，压力增大时滑片向下移动，滑动变阻器连入电路中的电阻增大，电路中电流变小，电压表示数减小，C错误；D中滑动变阻器与定值电阻并联，各支路两端电压相等且等于电源电压，电压表示数不变，D错误。
8. B
【解析】因为灯泡灯丝的电阻是不变的，由公式 知，灯泡两端的电压越大，灯泡的功率越大。
9. C
【解析】由表中数据知，甲导体的长度最小，甲导体的横截面积最大，故导体甲电阻值最小，丙导体的长度最大，丙导体的横截面积最小，故导体丙电阻值最大，故C正确，ABD错误。
10. D
【解析】保险丝是利用电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的．电阻为零无法将电能转化为内能，无法熔断，A不符合题意；灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能转化为内能，无法放热，B不符合题意；电炉丝需要将电能转化为内能，电阻为零无法将电能转化为内能，C不符合题意；根据焦耳定律 ，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率，D符合题意。
11.
12. 量程；断开的；阻值最大的位置
13. ；；；
14. ；
15. 加接地线
16. （1） ；；
（2）
17. 并；
【解析】家庭电路中，各灯之间必须并联才会互不影响，所以三盏灯并联，开关位于火线，即可同时控制这三盏灯，如图所示：
18. （1）
【解析】接 电压，电机不转，电能全部转化成内能，故可视为纯电阻电路，电流 ，根据欧姆定律，线圈电阻 ，当接 电压时，电流 ，故输入电功率 ，发热功率 ，故输出功率即机械功率 。
（2）
【解析】如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化为内能，故其发热功率：
。
19. （1）
【解析】由题知，电源电压为 ，电路中最大电流为 ，
则报警电路允许消耗的最大功率：。
（2）
【解析】报警时电路中的最小电流是 ，由欧姆定律可得，此时报警电路的总电阻为：
，
由表格数据可知，压敏电阻受到的压力每增加 ，其电阻会减小 ，
则压敏电阻受到的压力为 时，其阻值为：，
所以，滑动变阻器的最大阻值至少为：。
（3） ①
【解析】由表格数据可知，压敏电阻受到的压力达到 时，其对应的电阻值 。
② ；滑动变阻器的滑片 ；报警器报警
【解析】为使报警电路可正常使用，应先让电阻箱调到压敏电阻达到设定压力时的电阻值 ，再将开关向 端闭合（电阻箱与滑动变阻器串联），调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为报警电流 ，报警器报警。
此时滑动变阻器的阻值：。
③ 滑动变阻器的滑片 位置不变
【解析】保持滑动变阻器的滑片 位置不变，将开关向 端闭合，压敏电阻和滑动变阻器串联，电路即可正常报警。
（4）
【解析】对（）中已调试好的报警电路，滑动变阻器的电阻不变，即 ，
因压敏电阻受到的压力每增加 ，其电阻会减小 ，
则压敏电阻受到的压力为 时，其阻值为：，
此时电路的总电阻：，
此时电源电压应为：。
20. 机器人使用一段时间需要充电；充电的过程中，是把电能转化为化学能；机器人给客人端菜；机器人对菜盘施加了一个竖直向上的支持力。
【解析】材料中所涉及到的物理现象与相关知识有：
物理现象 ：机器人使用一段时间需要充电。
对应知识 ：充电的过程中，是把电能转化为化学能。
物理现象 ：机器人给客人端菜。
对应知识 ：机器人对菜盘施加了一个竖直向上的支持力。
物理现象 ：机器人能够跳舞和行走
对应知识 ：把机器人的电能转化为机械能。
21. （1）
【解析】由 得：。
（2） ①
【解析】若将此规格灯泡串联若干个接入 电路中使用，则要串联 ，
故应串联 盏这样的灯泡。
②
【解析】当 个这样的灯泡串联接入 的电路时，每个灯泡分得的电压为 ，由曲线图可知， 对应的电流为 ，
所以每个小灯泡的实际功率为 。
③
【解析】设灯的电阻为 ，滑动变阻器电阻为 ，
则当滑片位于中点 时，灯泡正常发光，功率为
当滑片位于最右端 时灯泡功率为
由于
由以上三式联立解得：
当滑片位于中点 时，灯泡正常发光，灯泡两端电压为 ，此时滑动变阻器两端电压为
又因为串联，则电源电压为 。
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