高中 | 电功和电功率 题目答案及解析

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选修3-1

第二章 恒定电流

2.4 串联电路和并联电路

电功和电功率

某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点,设计了如下实验。所用实验器材为:

学生电源;

可调变压器$T_{1}$$T_{2}$

电阻箱$R$

灯泡$\rm L$(额定电压为$6\;\rm V$);

交流电流表$\rm A_{1}$$\rm A_{2}$$\rm A_{3}$,交流电压表$\rm V_{1}$$\rm V_{2}$

开关$\rm S_{1}$$\rm S_{2}$,导线若干。

部分实验步骤如下:

模拟低压输电。按图甲连接电路,选择学生电源交流挡,使输出电压为$12\;\rm V$,闭合$\rm S_{1}$,调节电阻箱阻值,使$\rm V_{1}$示数为$6.00\;\rm V$,此时$\rm A_{1}$(量程为$250\;\rm mA$)示数如图乙所示,为                 $\;\rm mA$,学生电源的输出功率为                 $\;\rm W$

[["$200$","$2.4$"]]

根据题图可知电流表的分度值为$5\;\rm mA$,故读数为$200\;\rm mA$

学生电源的输出功率$P_{1}=12 \times 200 \times 10^{-3}\;\rm W=2.4\;\rm W$

模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变,按图丙连接电路后闭合$\rm S_{2}$。调节$T_{1}$$T_{2}$,使$\rm V_{2}$示数为$6.00\;\rm V$,此时$\rm A_{2}$示数为$20\;\rm mA$,则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的                 倍;

[["$100$"]]

低压输电时电阻箱消耗的功率为$P_{2}=6 \times 200 \times 10^{-3}\;\rm W=1.2\;\rm W$

电阻箱的接入的电阻为$R=\dfrac{6}{200 \times 10^{- 3}}\;\rm \Omega=30\;\rm \Omega$

高压输电时,电阻箱消耗的功率为$P_{3}=30 \times 20 \times 10^{-3} \times 20 \times 10^{-3}\;\rm W=0.012\;\rm W$

可得$\dfrac{P_{2}}{P_{3}}=\dfrac{1.2}{0.012}=100$

即低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的$100$倍;

$\rm A_{3}$示数为$125\;\rm mA$,高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了                 $\;\rm W$

[["$0.9$"]]

$\rm A_{3}$示数为$125\;\rm mA$时,学生电源的输出功率$P_{4}=12 \times 125 \times 10^{-3}\;\rm W=1.5\;\rm W$

高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了$\Delta P=P_{1} − P_{4}=2.4\;\rm W − 1.5\;\rm W=0.9\;\rm W$

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