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(1)解:$I=\frac{P}{U}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$
(2)解:$R=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ Ω$
(3)解:$P_{\mathrm{实}}=\frac{U_{\mathrm{实}}^2}{R}=\frac{(3\ \mathrm{V})^2}{12\ Ω}=0.75\ \mathrm{W}$
(4)解:可串联一个$6\ Ω$的电阻
D
A
B
B
$4×10^7$
$4×10^{10}$
4
4
2.25
720
0.75
0.2
5
【分析】
这道题考查电功率的相关基础概念,解题思路是先回忆电功率的物理意义、单位、定义式等核心知识点,再逐一分析每个选项的表述是否正确,最终找出不正确的选项。具体思考步骤:首先明确电功率是表示电流做功快慢的物理量,其定义式为$P=\frac{W}{t}$,单位有瓦(W)、千瓦(kW);电功的单位有焦耳(J)、千瓦时(kW·h)。然后结合这些知识点对每个选项进行判断。
【解析】
逐一分析各选项:
A选项:电功率的物理意义就是表示电流做功的快慢,该表述正确。
B选项:根据电功率的定义式$P=\frac{W}{t}$,当时间$t$相同时,电流做的功$W$越多,用电器的电功率$P$越大,该表述正确。
C选项:千瓦(kW)是电功率的常用单位,千瓦时(kW·h,即“度”)是电功的常用单位,该表述正确。
D选项:电功率为$100W$表示电流在$1s$内做的功是$100J$,功的单位是焦耳(J),而$W$是电功率的单位,该选项将功的单位错写为电功率单位,表述错误。
【答案】
D
【知识点】
电功率的物理意义、电功与电功率的单位、电功率的定义
【点评】
本题属于基础概念题,重点考查对电功率核心概念的准确理解,容易出错的点是混淆电功与电功率的单位,以及对电功率定义表述的细节把握,需要学生清晰区分两者的概念与单位差异。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,我们可以按照以下思路思考:首先回忆家庭电路的标准电压为220V,已知用电器正常工作的电流,根据电功率公式$P=UI$计算出该用电器的功率;再结合生活中常见家用电器的功率范围,对比判断哪个选项符合计算出的功率。
具体步骤:先通过公式计算功率,再逐一分析每个选项的功率是否与计算值匹配。家庭电路电压$U=220V$,电流$I=5A$,计算得功率$P=220V×5A=1100W$。接着回忆各家电功率:微波炉功率多在1000W以上,照明灯、电扇一般几十瓦,电视机约100-200W,只有微波炉的功率符合计算结果。
【解析】
1. 家庭电路的电压为$U=220V$,已知用电器正常工作时的电流$I=5A$;
2. 根据电功率计算公式$P=UI$,计算该用电器的功率:
$P=UI=220V×5A=1100W$;
3. 结合常见家用电器的功率范围分析选项:
A. 微波炉的功率约为1000W~2000W,与计算结果相符;
B. 照明灯的功率约为10W~100W,远小于1100W;
C. 电视机的功率约为100W~200W,远小于1100W;
D. 电扇的功率约为30W~100W,远小于1100W;
因此,该用电器可能是微波炉。
【答案】
A
【知识点】
电功率计算;常见用电器功率;家庭电路电压
【点评】
本题结合生活实际,考查了电功率公式的应用以及对常见家用电器功率的常识性了解。解题的核心是先通过公式计算出用电器的功率,再结合生活经验匹配对应的用电器,需要学生积累常见家电的功率范围这类生活物理知识。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先需明确开关闭合前后电路的连接方式及R₁两端的电压变化:电源电压U保持不变,开关断开时,R₁直接接在电源两端,两端电压为U;开关闭合后,R₁与R₂并联,根据并联电路电压规律,R₁两端电压仍等于电源电压U。结合电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$,R₁的阻值不变,两端电压也不变,因此可判断R₁消耗的电功率变化情况。
【解析】
1. 开关S断开时:
电路为R₁的简单电路,R₁两端电压等于电源电压U,根据电功率公式 $ P_1 = \frac{U^2}{R_1} $。
2. 开关S闭合时:
R₁与R₂并联,根据并联电路“各支路两端电压等于电源电压”的规律,R₁两端电压仍为U。R₁的阻值不变,代入公式得此时R₁消耗的电功率 $ P_1' = \frac{U^2}{R_1} $。
对比可知 $ P_1' = P_1 $,即R₁消耗的电功率不变。
【答案】
B
【知识点】
并联电路电压规律、电功率计算
【点评】
本题属于基础电路分析题,核心是抓住并联电路的电压特点,结合电功率公式判断功率变化。只要明确开关状态改变时R₁的电压和电阻均未发生变化,就能快速得出结论。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,我们可以按以下思路推导:
1. 核心突破口是“灯泡$L_1$、$L_2$均能正常发光”,串联电路中电流处处相等,因此电路中的电流等于$L_1$的额定电流。
2. 先利用$L_1$的额定电压和额定功率,通过公式$I=\frac{P}{U}$算出其额定电流,即串联电路的电流。
3. 已知$L_2$的电阻,结合串联电流,用欧姆定律$U=IR$算出$L_2$两端的电压,再用$P=I^2R$或$P=UI$算出$L_2$的电功率。
4. 最后根据串联电路“总电压等于各用电器两端电压之和”的规律,算出电路两端的总电压,匹配选项得到答案。
【解析】
步骤1:计算串联电路的电流
已知$L_1$的额定电压$U_1=6V$,额定功率$P_1=3W$,根据电功率公式变形$I=\frac{P}{U}$,可得:
$I_1=\frac{P_1}{U_1}=\frac{3W}{6V}=0.5A$
因为$L_1$、$L_2$串联且正常发光,所以串联电路的电流$I=I_1=I_2=0.5A$。
步骤2:计算$L_2$的电压和电功率
已知$L_2$的电阻$R_2=4Ω$,根据欧姆定律$U=IR$,可得$L_2$两端的电压:
$U_2=IR_2=0.5A×4Ω=2V$
根据电功率公式$P=I^2R$,可得$L_2$的电功率:
$P_2=I^2R_2=(0.5A)^2×4Ω=1W$
步骤3:计算电路两端的总电压
根据串联电路电压规律$U=U_1+U_2$,可得:
$U=6V+2V=8V$
【答案】
B
【知识点】
串联电路的电流规律,电功率的计算,欧姆定律的应用
【点评】
本题是电学基础综合题,重点考查串联电路特点与电学公式的灵活运用,解题关键是抓住“两灯正常发光”得出电路电流等于$L_1$的额定电流,再结合相关公式逐步推导。题目注重基础知识点的整合,能有效检验学生对串联电路规律和电学公式的掌握程度。
【难度系数】
0.6
【分析】
这道题考查电能与电功率的计算,解题关键是灵活运用电能和电功率的相关公式。对于第一问,已知闪电释放的电能(即可供灯泡使用的电能)和灯泡的电功率,根据公式$t=\frac{W}{P}$可求出灯泡持续工作的时间;对于第二问,已知闪电的能量和持续时间,根据公式$P=\frac{W}{t}$可计算出闪电的电功率,计算时注意单位统一和数值的准确运算。
【解析】
1. 计算灯泡持续工作的时间:
已知灯泡的电功率$P_1=100W$,闪电释放的电能$W=4×10^{9}J$,根据电能公式$W=Pt$的变形式$t=\frac{W}{P_1}$,代入数值可得:
$t=\frac{4×10^{9}J}{100W}=4×10^{7}s$
2. 计算闪电的电功率:
已知闪电的电能$W=4×10^{9}J$,持续时间$t_2=0.1s$,根据电功率公式$P_2=\frac{W}{t_2}$,代入数值可得:
$P_2=\frac{4×10^{9}J}{0.1s}=4×10^{10}W$
【答案】
$4×10^7$;$4×10^{10}$
【知识点】
电能的计算;电功率的计算
【点评】
本题是电学基础计算题,核心是电能和电功率公式的直接应用,题目物理量清晰,公式对应关系明确,只要牢记公式并准确代入数值计算,就能轻松得出结果,适合巩固电学基本公式的应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
本题可分三步求解:
1. 已知导体两端电压和通过的电流,根据欧姆定律的变形公式 $ R = \frac{U}{I} $ 计算导体的电阻,注意导体的电阻是其本身的固有属性,不随两端电压和通过的电流变化而改变;
2. 当通过导体的电流变为1A时,利用不变的电阻,结合欧姆定律 $ U = IR $ 计算所需加的电压;
3. 当导体两端电压为3V时,利用电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $ 计算导体的电功率。
【解析】
1. 计算导体的电阻:
已知导体两端电压 $ U_1 = 2V $,通过的电流 $ I_1 = 0.5A $,由欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $ 可得,导体的电阻:
$ R = \frac{U_1}{I_1} = \frac{2V}{0.5A} = 4Ω $。
2. 计算电流为1A时导体两端的电压:
因为导体的电阻是固有属性,不随电压、电流变化,所以当通过导体的电流 $ I_2 = 1A $ 时,电阻 $ R = 4Ω $ 不变,由 $ U = IR $ 可得,导体两端的电压:
$ U_2 = I_2R = 1A×4Ω = 4V $。
3. 计算电压为3V时导体的电功率:
当导体两端电压 $ U_3 = 3V $ 时,电阻仍为 $ 4Ω $,根据电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $ 可得:
$ P_3 = \frac{U_3^2}{R} = \frac{(3V)^2}{4Ω} = 2.25W $。
【答案】
4;4;2.25
【知识点】
欧姆定律的应用;电功率的计算;电阻的特性
【点评】
本题是电学基础计算题,核心是理解导体电阻的固有属性,熟练运用欧姆定律及电功率公式的变形进行计算,题目难度不大,注重对基本公式和概念的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
第一问:灯泡正常发光时,实际功率等于额定功率。已知额定功率和工作时间,根据电功公式$W=Pt$即可计算出1分钟内电流做的功,注意时间单位要换算成秒。
第二问:已知灯泡两端的实际电压和通过的实际电流,根据电功率公式$P=UI$直接代入数值计算即可得到此时灯泡的实际电功率。
【解析】
1. 计算正常发光时1min内电流做的功:
灯泡正常发光时,实际功率 $ P = P_{\mathrm{额}} = 12W $,工作时间 $ t = 1\min = 60s $。
根据电功公式 $ W = Pt $,可得:
$ W = 12W × 60s = 720J $。
2. 计算接在1.5V电源上时灯泡的电功率:
已知实际电压 $ U_{\mathrm{实}} = 1.5V $,实际电流 $ I_{\mathrm{实}} = 0.5A $。
根据电功率公式 $ P = UI $,可得:
$ P_{\mathrm{实}} = 1.5V × 0.5A = 0.75W $。
【答案】
720;0.75
【知识点】
电功的计算;电功率的计算
【点评】
本题考查电功和电功率的基本公式应用,关键是明确灯泡正常发光时实际功率等于额定功率,熟练运用 $ W=Pt $ 和 $ P=UI $ 这两个公式即可解决问题,属于基础题型,注重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先分析电路可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流。当灯泡恰能正常发光时,其两端电压为额定电压3.5V,功率为额定功率0.7W。我们可以先利用电功率公式$P=UI$计算出灯泡正常发光时的电流,该电流即为电流表的示数(串联电路电流处处相等);再根据串联电路的电压规律求出滑动变阻器两端的电压,最后利用欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的电阻。
【解析】
1. 计算灯泡正常发光时的电流(即电流表示数):
已知灯泡的额定功率$P_{额}=0.7W$,额定电压$U_{额}=3.5V$,根据公式$P=UI$,可得:
$I=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{0.7W}{3.5V}=0.2A$
2. 计算滑动变阻器两端的电压:
电源电压$U=4.5V$,根据串联电路总电压等于各部分电压之和,可得滑动变阻器两端的电压:
$U_{滑}=U - U_{额}=4.5V - 3.5V=1V$
3. 计算滑动变阻器接入电路的电阻:
串联电路中电流处处相等,通过滑动变阻器的电流$I_{滑}=I=0.2A$,根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,可得:
$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I_{滑}}=\frac{1V}{0.2A}=5Ω$
【答案】
0.2;5
【知识点】
串联电路的特点;电功率公式;欧姆定律
【点评】
本题考查串联电路的特点和电学公式的综合应用,关键是明确灯泡正常发光时的电压和功率为额定值,这是解题的突破口,属于基础题,难度适中。
【难度系数】
0.7