题型07 电能、电功率的理解及简单计算（解析版）

重难题型突破 题型07 电能、电功率的理解及简单计算 电能、电功率、焦耳定律是电学的重要内容，在中考考题重占有很大比重。电能、电功率、焦耳定律 的考查在各种题型中均有出现，如选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题里面均会有所涉及。这 部分内容难度较大，往往与欧姆定律相结合，考查综合分析和解决问题的能力。 1．（2023·青岛）有一块手机用的电池，上面标明电压为 37V，容量为 4000 m·，它充满电后大 约储存的电能为（ ） ．53×104 B．53×107 ．148 D．148k· 【答】 【解析】根据电功的计算公式=Ut 可得电池充满电后大约储存的电能为 故符合题意，BD 不符合题意。 故选。 2．（2023·临沂）将一只“6V 3”的小灯泡与一个阻值为 的电阻串联后接到12V 的电源上，闭 合开关后，小灯泡的实际功率（ ） ．大于3 B．等于3 ．小于3 D．无法确定 【答】B 【解析】由题意可知小灯泡的电阻为 小灯泡与一个阻值为 的电阻串联，所以电路的电流为 所以小灯泡的实际功率为 故选B。 3．（2023·西藏）如图所示，电源两端电压恒为 ，定值电阻 的阻值为 ，滑动变阻器 的 最大阻值为 ，开关 闭合后，滑动变阻器的滑片 从最右端滑至中点的过程中，下列选项正确的是（ ） ．电流表的示数变小 B．电流表示数的最大值与最小值之比是 ．电路中的最大功率是 D．通电 ，电阻 消耗的电能是 【答】 【解析】．由图可知，电阻R1和变阻器R 并联，电流表测量干路中的电流，开关 闭合后，滑动变 阻器的滑片 从最右端滑至中点的过程中，变阻器连入电路的电阻变小，由电阻的并联可知电路的总电阻 变小，由 可知电路中的电流变大，即电流表的示数变大，故错误； B．滑动变阻器的滑片 在中点时，电路的总电阻最小，由欧姆定律可知电路中的电流最大，电流表 的示数最大，最大值 滑动变阻器的滑片 在最右端时，变阻器连入电路的电阻最大，由电阻的并联可知电路的总电阻最大， 由 可知电路中的电流最小，电流表的示数最小值 电流表示数的最大值与最小值之比 故B 错误； ．电路中的最大功率是P 大=U 大=12V×18=216 故正确； D．通电 ，电阻 消耗的电能是 故D 错误。 故选。 4．（2023·巴中）在如图所示的电路中，电源电压恒定，R1=20Ω，R2=30Ω，下列说法正确的是 （ ） ．R1和R2两端的电压之比为1:3 B．电流表1和2的示数之比为3:2 ．相同时间内，R1和R2消耗的电功率之比为3:1 D．相同时间内，R1和R2消耗的电功之比为3:1 【答】B 【解析】．由电路图可知，电阻R1和R2串联，电流表1测量通过R1和电流，电流表2测量通过R2和 电流。由并联电路电压特点可知，R1和R2两端的电压均等于电源电压，则R1和R2两端的电压之比为 1:1，故错误； B．由 可知，电流表1和2的示数之比 故B 正确； ．由 可知，相同时间内，R1和R2消耗的电功率之比 故错误； D．由 可知，相同时间内，R1和R2消耗的电功之比 故D 错误。 故选B。 5．（2023·常德）如图是电吹风工作原理的电路图及铭牌信息，当电吹风正常工作且吹热风时，两 条支路电流之比为（ ） 额定电 压 2 20V 工作频 率 5 0z 热风挡 电功率 9 00 冷风挡 电功率 1 00 ．R∶M＝9 1 ∶ B．R∶M＝1 9 ∶ ．R∶M＝8 1 ∶ D．R∶M＝1 8 ∶ 【答】 【解析】由电路图可知，两开关都闭合时，电动机和电阻并联，电吹风吹热风，由并联电路的特点可 知，吹热风时电动机的电功率和吹冷风时电动机的电功率相等，则吹热风时，加热电阻的电功率PR=P 加热 ﹣PM=900 100=800 ﹣ 两条支路电流之比 故选。 6．（2023·深圳）已知 ， ，琴琴同学分别按图甲和图乙两种方式将两电阻连接在一 起，则（ ） ．图甲中R1与R2的电流比 B．图乙中R1与R2的电压比 ．图甲与图乙的总功率比 D．图甲与图乙的总功率比 【答】 【解析】．图甲中两电阻串联，根据串联电路中电流处处相等可知，通过 与 的电流相等，即 故不符合题意； B．图乙中两电阻并联，根据并联电路的电压规律可知， 与 两端的电压相等，则 故B 不符合题意； D．根据电功率的公式 可得 ， 图甲与图乙的总功率比 故符合题意，D 不符合题意。 故选。 7．（2023·龙东）标有“6V；3”和“6V；6”的灯L1和L2（假设两灯灯丝电阻不变），若将它们串 联在某电源上，使其中一个灯正常发光时，下列说法正确的是（ ） ．通过灯L1和L2的电流之比为1 2 ∶ B．灯L1和L2两端的电压之比为2 1 ∶ ．灯L2和L1的发光亮度相同 D．能够正常发光的灯应是灯L2 【答】B 【解析】．两个灯泡的额定电流分别为 ， 两个灯泡的电阻 ， 将它们串联在某电源上，所以通过它们的电流相等，则通过灯L1和L2的电流之比为1 1 ∶，故错误； B．灯L1和L2两端的电压之比为 故B 正确； D．将它们串联在某电源上，所以通过它们的电流相等，使其中一个灯正常发光，因为L1的额定电流 小于L2的额定电流，所以通过电路的电流是05，L1正常发光，L2不能正常发光，两个灯泡发光亮度不同， 故D 错误。 故选B。 8．（2023·济宁）图是灯泡L 的-U 图像，结合图像分析，下列选项正确的是（ ） ．通过灯泡L 的电流与其两端的电压成正比 B．当通过灯泡L 的电流为03 时，其实际功率为072 ．将两个完全相同的灯泡L 串联在24V 的电源两端，电路的总功率为024 D．将灯泡L 和18Ω 的定值电阻并联在36V 的电源两端，电路的总电阻为6Ω 【答】D 【解析】．由图可知，灯泡L 的-U 图像是一条曲线，说明通过它的电流与电压不成正比关系，，故 错误； B．当通过灯泡L 的电流为03 时，由图像可知，灯泡L 两端的电压略小于24V，根据 可得小灯泡的实际功率小于072，故B 错误； ．将两个完全相同的灯泡L 串联在24V 的电源两端，根据串联分压的规律，各小灯泡分得的电压为 12V，由图像可知，此时电路中的电流为02，则电路的总功率为 故错误； D．将灯泡L 和18Ω 的定值电阻并联在36V 的电源两端，由图可知，此时小灯泡的电流为04，根据 欧姆定律，可得小灯泡的阻值为 电路中总阻值为 故D 正确。 故选D。 9．（2023·南充）如图所示为电阻R1和R2的—U 图像，下列说法正确的是（ ） ．R2的阻值为10Ω B．两电阻串联与并联的总阻值之比为9 4 ∶ ．将两电阻串联接入电路，通电后，R1两端电压与R2两端电压之比为1 2 ∶ D．将两电阻并联接入电路，通电1 分钟，电流通过R1产生的热量与电流通过R2产生的热量之比为 1 2 ∶ 【答】D 【解析】．由图像可知，R2两端电压为1V 时，电流为02，则R2的阻值 R1两端电压为2V 时，电流为02，则R1的阻值 故错误； B．两电阻串联的总阻值 两电阻并联的总阻值 则两电阻串联与并联的总阻值之比为9 2 ∶，故B 错误； ．将两电阻串联接入电路，通电后，由串联分压特点可得，R1两端电压与R2两端电压之比 故错误； D．将两电阻并联接入电路，各支路电压等于电源电压，通电1 分钟，电流通过R1产生的热量与电流 通过R2产生的热量之比 故D 正确。 故选D。 10．（2023·潜江、天门、仙桃、江汉）某款电热杯有高、中、低三档，简化电路如图所示，S1、 S2不能同时闭合，R1的阻值为25Ω。只闭合S3时，电路中的电流为2。下列说法正确的是（ ） ．电源电压为10V B．只闭合S1、S3时，电热杯处于低温档 ．只闭合S3时，电热杯工作1m 产生的热量为600 D．加热100g 水，水温由25°升高到35°，水吸收的热量为420 【答】 【解析】．如图所示，只闭合S3时，电路中只有R1，已知此时电路中的电流为2，R1的阻值为 25Ω，则电源电压为U=1R1=2×25Ω=5V 故错误； B．根据公式 可知，电源电压不变，电路中的总电阻越大，功率越小，当只闭合开关S2时， 定值电阻R1和R2串联，电路中的总电阻最大，功率最小，为低温档；当只闭合S1和S3时，定值电阻R1 和R2并联，电路中的总电阻最小，功率最大，为高温档；当只闭合S2时，电路中只有R1，小于两电阻的 串联，大于两电阻的并联，大于最小功率，小于最大功率，为中温档，故B 错误； ．只闭合S3时，电路中只有R1，已知此时电路中的电流为2，R1的阻值为25Ω，则电热杯工作1m 产生的热量为Q=1 2R1t=(2)2×25Ω×60s=600 故正确； D．加热100g 水，水温由25°升高到35°，水吸收的热量为Q 吸=mΔt=42×103/ (kg·℃)×01kg×(35℃-25℃)=42×103 故D 错误。 故选。 11．（2023·临沂）图甲所示电路的电源电压保持不变，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由最右 端向最左端移动的过程中，两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示，则（ ） ．是灯泡的U-图线 B．灯泡电阻的最小值为 ．R 的最大阻值为 D．电路的最大功率为12 【答】 【解析】．分析电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1测灯泡两端电压，电压表V2测滑动 变阻器两端电压，电流表测电路电流。滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中，电阻越来越小， 电路总电阻越来越小，根据欧姆定律可知，电路电流变大，当滑动变阻器阻值最小时，电路电流最大，此 时滑动变阻器两端电压为零，因此是滑动变阻器的U-图线，故错误； B．b 是灯泡的U-图线，由图可知，小灯泡的电阻随电压的增大而增大，当电压为6V 时，灯泡有最 大电阻 故B 错误； ．是灯泡的U-图线，由图可知，当电流最小时，滑动变阻器在最大阻值处，即 故正确； D．根据图像可知，当滑动变阻器阻值为零时，电流最大，此时灯泡两端电压等于电源电压，因此电 源电压为6V，根据P=U，当电流最大时，电路的功率最大P 大=U 大=6V×06=36 故D 错误。 故选。 12．（2023·重庆）如图甲所示的电路，电源电压恒定。闭合开关S，移动滑片P，电压表示数随电 流表示数变化的图像如图乙所示。以下分析正确的是（ ） ．电源电压为 B． 最大功率为 ．滑片P 向左移动过程中， 两端电压逐渐变小 D．滑片P 向右移动过程中，电压表与电流表的比值变大 【答】D 【解析】由图甲得，电阻R0与滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量滑动变阻器电压。 ．由图乙得，当电压表示数为10V 时，电流表示数为01，由串联电路特点与欧姆定律得 当电压表示数为0V 时，电流表示数为06，由串联电路特点与欧姆定律得 解得 ， 故错误； B． 最大功率为 故B 错误； ．滑片P 向左移动过程中，滑动变阻器接入电路中电阻变小，变阻器分到电压变小， 两端电压逐渐 变大，故错误； D．滑片P 向右移动过程中，滑动变阻器接入电路中电阻变大，电压表与电流表的比值为变阻器接入 电路中的阻值，变大，故D 正确。 故选D。 13．（2023·常州）小明家的电能表表盘如图所示，他家同时工作的用电器总功率不能超过 。 当电路中只有电饭煲工作时，电能表指示灯在 内闪烁80 次，则电饭煲工作时的功率为 。 【答】 8800 1500 【解析】[1]电能表上所标“220V 10（40）”，说明电能表的工作电压为220V，平时工作允许通 过的最大电流为40，他家同时使用的用电器总功率不能超过P 最大=U 最大=220V×40=8800 [2]“ ”表示，每消耗 电能，电能表指示灯闪烁3200 次，则电能表闪烁80 次消 耗的电能为 电饭煲工作时的功率为 14．（2023·阜新）如图所示是小新家中电能表上的信息，该电能表应接在 V 的电路中使用。 若小新只让家中2000 的热水器工作15m，消耗的电能为 ，此时电能表的示数变为 k·。 【答】 220 68611 【解析】[1]电能表上的“220V”表示该电能表应接在220V 的电路中使用。 [2]已知热水器的功率P=2000，工作时间t=15m=15×60s=900s 消耗的电能=Pt=2000×900s=18×106=05k· [3]电能表上的数字最后一位为小数部分，所以此时电能表的示数为68606k·+05k·=68611k· 15．（2023·天津）某节能灯标有“220V 22”字样，当它正常工作时，电功率为 ，通过它的电 流为 。 【答】 22 01 【解析】[1]由某节能灯标有“220V 22”字样，可得节能灯正常工作时，额定电压为220V，额定电 功率为22。 [2] 通过它的电流为 16．（2023·德阳）甲、乙两小灯泡铭牌上分别标有“4V 2”和“6V 6”，使用过程中每个小灯 泡的电阻均不变，若两灯都正常发光，则 灯会更亮一些；若把两灯串联在10V 的电压下，则 灯会 被烧坏。（选填“甲”或“乙”） 【答】 乙 甲 【解析】[1]当亮灯都正常发光时，乙灯的功率较大，则乙灯会更亮一些。 [2]由 得，甲灯的电阻 乙灯电阻为 两灯串联时，电路中的电阻为 电路电流为 由 得，甲灯的额定电流为 乙灯的额定电流为 则电路电流大于甲灯的额定电流，小于乙灯的额定电流，所以甲灯会烧坏。 17．（2023·丹东）小潘家的电能表上标着“ ”。他将家里台式电脑单独接入电 路，工作3m，电能表转盘转了30 转，台式电脑消耗的电能为 ，电功率为 。 【答】 200 【解析】[1] 是指每消耗 的电能，电能表转3000 转，因此电能表转盘转30 转所消耗的电能为 [2]电功率为 18．（2023·宜昌）某品牌电动汽车的电池容量为130，额定电压为400V，充电时它将电能转化 为 能存储起来，充满电后它存储了 k·的能量。 【答】 化学 52 【解析】[1] 给电动汽车的电池充电时要消耗电能，是将电能转化为化学能储存在电池以备使用。 [2] 充满电后它存储的电能为 19．（2023·吉林）如图是某电饭锅内部电路简图。S 断开时，电路中的电流是05，通电1m 后， 电路中消耗的电能是 ；S 闭合后，电路中消耗的总功率将 。 【答】 6600 变大 【解析】[1]S 断开时，电路中的电流是05，通电1m 后，电路中消耗的电能是 [2]S 闭合后，电路由R0与R 串联变为R 的简单电路，电路中电阻变小，由 得，电路中消耗 的总功率将变大。 20．（2023·云南）某型号的电炖盅有“高温”和“低温”两个挡位，其简化电路如图、部分参数 如上表所示。同时闭合开关S、 ，电炖盅处于高温挡。 电能可供电炖盅在“高温”挡正常工作 。 【答】05 【解析】根据题意可知，电炖盅高温功率为2000，则 电能可供电炖盅在“高温”挡正常工作 时间为 21．（2023·绥化）如图是某电加热器的工作电路图，电加热器有“高温”和“低温”两挡，其中 R1=44Ω，R2=176Ω。当开关S1闭合，S2 时是高温挡。该电加热器低温挡正常工作5m 产生的 热量是 。 【答】 闭合 66000 【解析】[1]由图知道，当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点知道，此 时电路中的总电阻最大，由 知道，电路中的总功率最小，电加热器处于低温挡；当开关S1、S2都 闭合时，只有R1工作，电路中的电阻阻值最小，总功率最大，电加热器处于高温挡。 [2]低温挡的功率 由 知道，该电加热器低温挡正常工作5m 产生的热量Q==P 低t=220×5×60s=66×104 22．（2023·营口）如图所示，电源电压恒为9V，电压表V1、V2完全相同，连入电路的量程也相 同，小灯泡L1“6V 6”、L2“6V 3”（灯丝电阻不变）。当开关都闭合时，电路中的电流为 ，此时只 有一个小灯泡正常发光，未正常发光的小灯泡的实际功率为 ；断开开关S1、S2，电压表V1的示数 为 V。 【答】 05 15 45 【解析】[1][2]由图可知，当开关都闭合时，两个灯泡串联，电压表V1测量灯泡L1两端的电压，电 压表V2测量灯泡L2两端的电压，两个灯泡电阻分别为 ， 两个灯泡的额定电流分别为 ， 电路中的电流为 此时电路中的电流=2=05 L2小灯泡正常发光，L1小灯泡的实际功率为 [3]断开开关S1、S2，两个电压表串联在电路中，电压表V1、V2完全相同，它们的电阻相同，由串联 分压可知，它们两端的电压相等，由串联电路电压的规律可知电压表V1的示数为 23．（2023·德州）如图所示，某家用电热水壶有“高温”、“低温”两挡，已知定值电阻 与 阻值相等，“低温挡”正常工作时的功率为 ，则 的阻值为 。在标准大气压下，用“高温 挡”加热初温为15℃、质量为 的水 ，该过程消耗的电能为 ，若产生的热量全部被水吸收， 则水的温度升高了 ℃。 【答】 50 85 【解析】[1][2][3]当开关S1、S2均闭合时，R1被短路，电路中只有R2工作，当开关S2闭合，S1断 开时，R1、R2串联；根据 可知，电源电压一定时，总电阻越大，总功率越小，故当开关S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，总 电阻最大，总电功率最小，为低温挡。当开关S1、S2均闭合时，R1被短路，电路中只有R2工作，此时电 阻最小，此时的电功率最大，电热水壶处于高温挡；“低温挡”正常工作时，电路的总电阻为 已知R1、R2阻值相等，所以两电阻的阻值为R1=R2=50Ω 所以高温挡的功率为 该过程消耗的电能为 若产生的热量全部被水吸收，则水吸收的热量为 所以，水升高的温度为 由计算得，水的末温是t=t0+Δt=15℃+968℃=1118℃>100℃ 1 标准大气压下水的沸点是100℃，所以水的末温是100℃，水实际升高的温度为Δt′=100℃- 15℃=85℃ 24．（2023·雅安）图甲是某款即开即热、冷热兼用的电热水龙头。图乙是它的工作原理简化电路 图。 、 为电热丝，通过闭合或断开开关 、 ，从而实现冷水、温水、热水之间的切换，有关参数 如表。当开关 闭合、 （选填“闭合”或“断开”）时，水龙头放出的是温水；在使用水龙头放