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A
A
D
B
C
【分析】
要解决这道题,我们需要先根据已知的电能和工作时间计算出用电器的电功率,再结合生活中常见用电器的功率范围来判断选项。首先回忆电功率的计算公式$ P = \frac{W}{t} $,注意单位的统一,将时间转换为以小时为单位,代入数据计算出功率后,对比各选项用电器的典型功率即可得出答案。
【解析】
第一步:统一单位,将工作时间转换为小时。
已知工作时间$ t = 15\ \mathrm{min} = \frac{15}{60}\ \mathrm{h} = 0.25\ \mathrm{h} $,消耗的电能$ W = 0.3\ \mathrm{kW·h} $。
第二步:根据电功率公式计算用电器的功率。
由电功率公式$ P = \frac{W}{t} $,代入数据得:
$ P = \frac{0.3\ \mathrm{kW·h}}{0.25\ \mathrm{h}} = 1.2\ \mathrm{kW} = 1200\ \mathrm{W} $。
第三步:对比常见用电器的功率范围。
电饭锅的功率通常在1000W~1500W之间;
电扇的功率约为几十瓦到一百多瓦;
电视机的功率约为100W~200W;
白炽灯的功率约为15W~100W。
计算出的1200W符合电饭锅的功率范围,因此该用电器可能是电饭锅。
【答案】
A
【知识点】
电功率的计算;常见用电器功率估算
【点评】
本题结合电能与电功率的关系公式,考查了电功率的计算能力,同时需要学生掌握生活中常见用电器的功率范围,体现了物理知识与生活实际的联系,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.7
【分析】
要判断灯泡的实际功率,需先分析其实际电压与额定电压的关系。首先根据公式$ R=\frac{U_{额}^2}{P_{额}} $计算两个灯泡的电阻,可知“6V 2W”的灯泡电阻大于“6V 3W”的灯泡电阻。当接“6V 2W”灯泡时,灯泡正常发光,说明其两端电压为额定电压6V;换成“6V 3W”的灯泡后,由于其电阻更小,串联电路中定值电阻R的分压会增大,导致灯泡两端实际电压小于6V,再根据$ P=\frac{U^2}{R} $,实际电压小于额定电压时,实际功率小于额定功率3W。
【解析】
1. 计算两个灯泡的电阻:
根据电功率推导公式$ R = \frac{U_{额}^2}{P_{额}} $,
对于“6V 2W”的灯泡:
$ R_1 = \frac{(6V)^2}{2W} = 18\Omega $
对于“6V 3W”的灯泡:
$ R_2 = \frac{(6V)^2}{3W} = 12\Omega $
由此可得$ R_1 > R_2 $。
2. 分析灯泡两端实际电压:
当a、b间接“6V 2W”灯泡时,灯泡正常发光,说明此时灯泡两端电压$ U_{L1}=6V $,电源电压$ U = U_R + U_{L1} $($ U_R $为定值电阻R两端的电压)。
更换为“6V 3W”的灯泡后,电路总电阻$ R_{总}' = R + R_2 $,因$ R_2 < R_1 $,总电阻减小。根据欧姆定律$ I = \frac{U}{R_{总}} $,电路总电流$ I' $增大。
定值电阻R的电压$ U_R' = I'R $,电流增大则$ U_R' > U_R $。
电源电压U不变,因此灯泡两端实际电压$ U_{L2} = U - U_R' < U - U_R = 6V $,即实际电压小于额定电压。
3. 判断灯泡实际功率:
根据$ P = \frac{U^2}{R} $,灯泡电阻$ R_2 $不变,实际电压$ U_{L2} < 6V $,则实际功率:
$ P_{实} = \frac{U_{L2}^2}{R_2} < \frac{(6V)^2}{12\Omega} = 3W $。
【答案】
A
【知识点】
串联电路分压原理、电功率计算、欧姆定律
【点评】
本题结合串联电路分压规律与电功率公式,考查实际功率与额定功率的比较,核心是通过额定参数判断电阻大小,进而分析电路中电压的分配变化,理解实际电压对实际功率的影响是解题关键。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先判断电路连接方式:灯泡L与滑动变阻器并联,电压表V测电源电压,电流表A₁测灯泡L的支路电流,电流表A₂测干路电流。
思考步骤:
1. 电源电压不变,所以电压表示数不变,可先排除A、B选项;
2. 并联电路各支路独立工作,互不影响,所以滑片移动时,灯泡L的电压、电阻均不变,根据欧姆定律,通过L的电流不变,灯泡实际功率不变,亮度不变;
3. 滑片右移,滑动变阻器接入电阻变大,其支路电流变小;干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流(A₂示数)变小,据此判断C错误,D正确。
【解析】
由电路图可知,灯泡$ L $与滑动变阻器并联,电压表$ \mathrm{V} $测量电源电压,电流表$ \mathrm{A}_1 $测通过灯泡$ L $的电流,电流表$ \mathrm{A}_2 $测干路电流。
1. 电源电压保持不变,因此电压表$ \mathrm{V} $的示数始终不变,故A、B选项错误;
2. 并联电路中各支路独立工作、互不影响,滑片移动时,灯泡$ L $两端电压和自身电阻均不变,根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $,通过灯泡$ L $的电流不变,即电流表$ \mathrm{A}_1 $示数不变;由$ P=UI $可知,灯泡的实际功率不变,因此灯泡$ L $亮度不变;
3. 当滑动变阻器滑片$ P $向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电源电压不变,根据$ I=\frac{U}{R} $,滑动变阻器支路的电流变小;
4. 根据并联电路的电流特点$ I_{\mathrm{干}}=I_L+I_{\mathrm{滑}} $,干路电流等于各支路电流之和,因此干路电流变小,即电流表$ \mathrm{A}_2 $的示数变小,故C选项错误,D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
并联电路的特点;欧姆定律;灯泡亮度与实际功率的关系
【点评】
本题考查并联电路的动态分析,需准确判断电路连接方式和电表测量对象,结合并联电路特点、欧姆定律分析电表示数与灯泡亮度的变化,明确灯泡亮度由实际功率决定是解题关键。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,可按以下思路逐步分析:
1. 明确灯泡正常发光的核心条件:实际电压等于额定电压。
2. 先利用公式$R=\frac{U_{额}^{2}}{P_{额}}$计算两个灯泡的电阻,因为串联电路中电阻是影响电流、电压分配和实际功率的关键因素。
3. 结合串联电路的电阻特点,计算总电阻后用欧姆定律求出电路实际电流,进而推导两灯的实际电压和实际功率。
4. 通过实际功率判断灯泡亮度,同时分析电源电压提升至24V时的分压情况,逐一验证选项:
两灯串联在12V电源上时,总电阻大于任一灯泡电阻,电路实际电流小于两灯额定电流,因此实际电压均小于额定电压,无法正常发光;
串联电路电流处处相等,根据$P=I^2R$,电阻大的灯泡实际功率更大,亮度更高,$L_2$电阻更大,故$L_2$更亮;
电源电压提至24V时,串联分压按电阻比例分配,两灯实际电压仍不等于额定电压,无法正常发光。
【解析】
1. 计算两灯的电阻:
由$P=\frac{U^2}{R}$变形得$R=\frac{U_{额}^{2}}{P_{额}}$,
对于$L_1$:$R_1=\frac{(12V)^2}{12W}=12\Omega$,
对于$L_2$:$R_2=\frac{(12V)^2}{6W}=24\Omega$。
2. 分析串联在12V电源上的情况:
串联总电阻$R_{总}=R_1+R_2=12\Omega+24\Omega=36\Omega$,
电路实际电流$I=\frac{U_{总}}{R_{总}}=\frac{12V}{36\Omega}=\frac{1}{3}A$。
两灯的额定电流分别为:$I_{1额}=\frac{P_{1额}}{U_{1额}}=\frac{12W}{12V}=1A$,$I_{2额}=\frac{P_{2额}}{U_{2额}}=\frac{6W}{12V}=0.5A$,
实际电流$\frac{1}{3}A$小于两灯额定电流,因此两灯实际电压均小于额定电压,均不能正常发光。
3. 比较两灯亮度:
根据$P=I^2R$,串联电路电流$I$相同,$R_2>R_1$,则$P_{2实}>P_{1实}$,所以$L_2$较亮。
4. 分析电源电压为24V的情况:
串联电路电压按电阻比例分配,$U_{1实}=24V×\frac{12\Omega}{12\Omega+24\Omega}=8V≠12V$,$U_{2实}=24V-8V=16V≠12V$,两灯实际电压仍不等于额定电压,无法正常发光。
综上,只有选项B的说法正确。
【答案】
B
【知识点】
串联电路特点、电功率计算、欧姆定律应用
【点评】
本题考查串联电路规律、电功率与欧姆定律的综合应用,核心是掌握“实际功率决定灯泡亮度”“实际电压等于额定电压时灯泡正常发光”这两个关键结论,需灵活运用电功率的不同计算公式解决问题。
【难度系数】
0.6
【分析】
要比较串联电路中两灯泡的实际功率大小,首先明确串联电路的核心特点:各处电流相等。根据电功率公式,当电流$I$相同时,实际功率$P=I^2R$,即实际功率与电阻$R$成正比。因此解题关键是先通过灯泡的额定电压和额定功率计算出电阻(不考虑温度对电阻的影响,电阻恒定),再比较电阻大小即可判断实际功率关系。
【解析】
1. 计算甲灯泡的电阻:
根据公式$ R = \frac{U_{额}^2}{P_{额}} $,甲灯泡额定电压$ U_{甲额}=10V $,额定功率$ P_{甲额}=5W $,则
$ R_{甲} = \frac{(10V)^2}{5W} = \frac{100V^2}{5W} = 20\Omega $
2. 计算乙灯泡的电阻:
乙灯泡额定电压$ U_{乙额}=6V $,额定功率$ P_{乙额}=1.8W $,则
$ R_{乙} = \frac{(6V)^2}{1.8W} = \frac{36V^2}{1.8W} = 20\Omega $
3. 比较实际功率:
两灯泡串联,电路中各处电流$I$相等。由实际功率公式$P=I^2R$可知,因为$ R_{甲}=R_{乙}=20\Omega $,所以$ P_{甲实}=I^2R_{甲} $,$ P_{乙实}=I^2R_{乙} $,即$ P_{甲实}=P_{乙实} $。
【答案】
C
【知识点】
串联电路电流规律、电功率计算、额定值求电阻
【点评】
本题考查串联电路特点与电功率公式的综合应用,解题核心是灵活选用电功率公式,结合额定参数求出电阻,再利用串联电流相等的特点分析实际功率。需要学生掌握电功率不同公式的适用场景,以及串联电路的基本规律。
【难度系数】
0.6