备战2021 中考科学 精讲精练 专题25 电功 电功率(学生版)

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备战2021 中考科学 精讲精练 专题25 电功 电功率(学生版)

专题 25 电功 电功率 【知识点回顾】 一、电功 考点 1 概述电功的概念 电功的实质:电流做功的过程就是________转化为________的过程。 考点 2 知道电功的单位 单位为________(简称焦,符号为 J)、千瓦时(kW·h)。 换算:1kW·h=________J。 考点 3 列举决定电功大小的因素 影响电功大小的因素有电压、________和通电________。 考点 4 知道用电器消耗的电能可以用电功来量度 电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程,电流做了多少功就有多少 ________转化为其他形式的能。 考点 5 应用电功的公式计算用电器消耗的电能 电能计算公式为:________,对纯电阻性用电器,电功还可用公式________计算。 考点 6 根据电能表读数的变化估算消耗的电能 测量电功的仪表是________(电度表或千瓦时计),计数器上前后两次读数之差就是这段 时间内消耗的千瓦时数。 二、电功率 考点 7 概述电功率的概念 电流在单位时间内所做的功叫________,是用来表示________的物理量。 考点 8 知道电功率的单位 单位:瓦特(简称瓦,符号为 W),千瓦(kW)。1kW=1000W。 考点 9 应用电功率的公式进行简单的计算 电功率计算公式为:P=________、P=________。对于纯电阻性用电器,电功率还可 用公式 P=________、P=________计算。 考点 10 知道额定功率的概念 1.额定功率:用电器在________下工作时所消耗的电功率。 2.用电器只有在额定电压下工作时,实际功率等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯的 ________电功率。 考点 11 从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率 以灯泡为例:PZ220V 25W PZ 表示普通照明灯泡,220V 表示额定电压为 220V,25W 表示该灯泡的额定功率为 25W。 三、测定小灯泡的电功率 考点 12 说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理 原理为________。 考点 13 绘制实验的电路图 考点 14 测定小灯泡的额定功率和实际功率,收集和整理实验数据得出实验结论 调节滑动变阻器,当电压表读数不等于额定电压时,可测实际功率;当电压表读数 ________额定电压时,可测额定功率。 四、电流的热效应 考点 15 知道电路具有热效应 a;概述探究影响电流热效应因素实验的原理和涉及的 科学方法 1.电流热效应 电流通过导体时,____________能转化为____________能,这种现象叫做电流的热效应。 2.用控制变量法进行研究 在电流相同,通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。 在电阻相同,通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。 考点 16 说出焦耳定律的内容和数学表达式 ;应用焦耳定律解决简单问题 焦耳定律:电流通过导体产生的热量,跟____________的平方、导体的____________ 和通电时间成正比。 表达式:Q=____________ 【例题精析】 例 1.(2019•荆州)如图电路,电源电压不变,闭合开关 S,当滑片 P 置于滑动变阻器 R2 的最右端 B 处时,电压表的示数为 4V,定值电阻 R1 的功率为 0.8W;当滑片 P 置于滑动 变阻器 R2 的中点时,电压表的示数变化了 1V.下列结果正确的是( ) A.电源电压为 8V B.R1 的阻值为 20Ω C.电路变化前后电流之比为 1:3 D.电路总功率变化了 1.2W 例 2.(2019•温州)小明按图甲连接电路,闭合开关,灯泡 L1 的功率为 P1.他将一个阻值 大于 L1 的灯泡 L2 串联接入电路(如图乙),闭合开关后,L1、L2 的功率分别为 P1'、P2' (不计温度对灯泡电阻的影响,电源电压恒定),下列关系式正确的是( ) A.P2'>P1'>P1 B.P2'>P1>P1' C.P1>P2'>P1' D.P1>P1'>P2' 例 3.(2020•温州)小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸,发现当车牌被识别系统识 别后,绿灯亮,栏杆抬起,车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路,车牌识别成 功相当于图中开关 S 闭合。 (1)已知该电路电源电压为 6 伏,指示灯 L 工作时的阻值为 5 欧,滑动变阻器接入电路 的阻值为10欧,线圈阻值不计。闭合开关后,线圈吸住铁柱时,指示灯的功率为 瓦。 (2)若电源电压下降,栏杆不能抬起。除了更换电池外,请你再写出一种能使栏杆正常 抬起的方法。 。 例 4.(2020•衢州)小科测量额定电压为 2.0V 小灯泡的电功率,电路图如图甲所示,电源 为两节干电池,利用测得数据绘制图象如图乙、丙所示,图中 x 为滑片 P 移动的距离。 (1)当滑片 P 移动的距离为 a 时,图丙中电流突然变小的原因是 。 (2)该小灯泡的额定功率是 。 例 5.(2020•绍兴)如图是某电烤箱的内部简化电路图,下表是电烤箱铭牌的部分信息,R0 和 R 均为电热丝,其他电阻均忽略不计。已知 R=202 欧。 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 高温挡 低温挡 200W (1)电烤箱 A、B 触点中连接火线的是 触点。 (2)闭合总开关,将旋钮开关转到如图所示位置,此时电烤箱处于 (选填“高温 挡”或“低温挡”)。 (3)在额定电压下,电烤箱高温挡工作 2 分钟产生内能 焦。 例 6.(2020•金华)某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。 实验老师提供给各小组的实验器材如下:规格为“3.8V”的小灯泡、学生电源(电压恒为 6V)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、滑动变阻器(“20Ω 1A”)、 开关各一只,导线若干。 (1)小金组按图甲正确连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表的示数为 3.8 伏时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 瓦。 (2)小丽组同学发现,实验桌上的电压表 0~15V 的量程已损坏,其它器材完好。他们 经讨论后认为,用该电压表 0~3V 的量程,通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡 的额定功率。他们的实验操作步骤如下: 步骤一:按图甲电路先将电压表(0~3V)接在小灯泡两端,闭合开关,移动滑动变阻器 的滑片,使电压表的示数为 3 伏。断开开关,拆下电压表; 步骤二:保持滑动变阻器的滑片位置不变,再将该电压表接在 两端; 步骤三:闭合开关,将滑动变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)移动,直到电压表 示数为 伏,读出此时电流表的示数,算出小灯泡的额定电功率。 (3)反思:实验原理相同的情况下,我们可以采用不同的实验途径来完成实验。 例 7.(2019•台州)图甲是测定小灯泡(额定电压 2V)电功率的实验电路。 (1)某同学根据实验数据画出如图乙所示的图象,则该小灯泡的额定功率为 瓦。 老师认为图乙曲线右半段不符合实验事实,理由是 。 (2)另一同学为探究电流跟电阻的关系,换用 4.5V 的电源,并用多个不同阻值的定值 电阻替换图甲中的灯泡,得到如图丙的图象,则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为 欧姆。 例 8.(2020•湖州)方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系,绘制了定值电阻 R0、滑 动变阻器 R 的功率与电流的关系图,如图乙。 (1)实线表示的是 (选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。 (2)求 R0 的阻值。(写出计算过程) (3)当电流表示数为 0.5 安时,求 R 消耗的功率。(写出计算过程) 例 9.(2020•杭州)如图电路中,电源电压恒为 9V,灯泡 L 规格为“6V 3W”。闭合开关,灯 泡正常工作。求: (1)电阻 R 的阻值。 (2)灯泡工作 5 分钟消耗的电能及电阻 R 产生的热量。 例 10.(2020•桂林)小明的妈妈为了改善早餐的营养,买了一台全自动豆浆机,如图甲所 示。图乙所示是豆浆机的主要结构:中间部位是一个带动刀头的电动机,用来将原料进 行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热管,负责对液体加热煮沸。下表是这个豆 浆机的主要技术参数;图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的部分过程中电热管和电 动机交替工作的“P﹣t”图象。 型 号 SYL﹣624 额定电压 220V 额定频率 50Hz 电机功率 120W 加热功率 1210W 容量 1000mL 请解答下列问题: (1)豆浆机正常工作时的最大电流是多大? (2)豆浆机正常工作做一次豆浆,消耗的电能是多少? (3)在一次豆浆机工作的时候,小明将家里的其它用电器都关闭,他观察到豆浆机的电 热管工作时,家里标有“1200r/kW•h”字样的电能表转盘在 1min 内转过了 22 转。此时电 路的实际功率是多大? 【习题巩固】 一.选择题(共 13 小题) 1.如图所示,将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封,将多个阻值相同的电阻 R 以不同的连接方式接入电路中,通电一段时间后体积变化最大的气球是( ) A.a B.b C.c D.三个相同 2.图甲是一款车载 USB 充电器,工作原理如图乙,闭合 S 后稳压元件两端电压恒为 U,可 为手机等提供稳定的充电电压,汽车电源电压为 U 总(U 总>U),R 为定值电阻,其消耗 的电功率为 P,则下列关于 P﹣U 总图象的变化正确的是( ) A. B. C. D. 3.多功能煲汤炖锅可以实现保温、慢炖、快炖三种功能,使用时可通过旋钮开关实现功能 切换。下图是模拟加热原理图,其中测试电源的电压为 5 伏,四段电热丝电阻均为 5 欧, 保温、慢炖、快炖所需加热功率依次增大。下列说法正确的是( ) A.开关旋至“1”档,开启快炖功能 B.开启保温功能,电路中的总电阻为 5 欧 C.从快炖到慢炖,电路总电流变化 0.5 安 D.快炖与慢炖电路总功率之比为 2:1 4.某同学想设计一个具有加热和保温功能的电热器模型,且加热与保温的功率之比为 4: 1.他利用阻值为 10Ω的 R1 和阻值为 40Ω的 R2 设计了如下电路图,若电源电压不变,则 符合要求的电路图是( ) A. B. C. D. 5.如图所示,电源电压为 18V,R0=60Ω,滑动变阻器的规格为“100Ω 2A”,电流表的量程 为“0~0.6A”,小灯泡上标有“12V 6W”字样。不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全,则 ( ) A.S、S1、S2 都闭合,电路消耗的总功率最小值为 5.4W B.S、S1、S2 都闭合,当电路消耗的总功率最大时,滑动变阻器接入电路的阻值是 30Ω C.S 闭合,S1、S2 都断开,滑动变阻器接入电路的阻值范围是 6~100Ω D.S 闭合,S1、S2 都断开,调节滑动变阻器,灯泡的功率变化范围是 0.5~6W 6.一根电热丝的电阻值为 R,将它接在电压为 U 的电路中时,在时间 t 内产生的热量为 Q.使 用一段时间后,将电热丝剪掉一小段,剩下一段的电阻值为 0.5R.现将剩下的这段电热 丝接入电路,则( ) A.若仍将它接在电压为 U 的电路中,在时间 t 内产生的热量为 0.5Q B.若仍将它接在电压为 U 的电路中,产生的热量为 Q,所需时间为 2t C.若将它接入电压为 0.5U 的电路中,在时间 t 内产生的热量为 0.5Q D.若将它接入另一电路,在时间 t 内产生的热量仍为 Q,这个电路的电压为 0.5U 7.在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中,根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中 A、B 的 I﹣U 图象,现将小灯泡 L 和定值电阻 R 连成如图乙、丙电路(电源电压均为 8V), 则 下 列 说 法 正 确 ( ) A.由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小 B.图乙电路的总功率为 2.4W C.由图甲知定值电阻的阻值为 10Ω D.图丙电路中电流表示数为 0.7A 8.如图所示电路,电源电压恒为 6V,L1 标有“6V 7.2W”,L2 标有“6V 3.6W”。忽略温度对 灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( ) A.仅闭合 S1、S3,L1 不亮,L2 亮 B.仅闭合 S2、S3,电流表读数为 1.2A C.仅闭合 S1、S2,电路总电阻为 15Ω D.仅闭合 S3,电路消耗的总功率为 2.4W 9.两盏白炽灯,甲灯标有“PZ220V25W”,乙灯标有“PZ220V100W”,比较它们工作时的亮 度,正确的是( ) A.甲灯一定比乙灯亮 B.乙灯一定比甲灯亮 C.都正常工作时,甲灯比乙灯亮 D.都正常工作时,乙灯比甲灯亮 10.如图所示,电源的输出电压恒定不变,现将一个灯泡 L 接在离电源很近的 AB 两点时, 灯泡 L(电阻不变)消耗的功率为 100W,若将灯泡 L 接在离电源较远的 CD 两点时,灯 泡 L 消耗的功率为 81W.则输电导线 AC、BD 上消耗的功率为( ) A.10W B.19W C.9W D.15W 11.某同学设计的煤气检测电路如图甲所示,电源电压恒定,R0 为定值电阻,气敏元件 R 的阻值随煤气浓度变化而改变。改变煤气浓度,电流表的示数煤气浓度 c 变化的关系如 图乙所示,则下列描述电压表的示数 U、电路消耗的总功率 P 随煤气浓度 C 变化的关系 图线中,可能正确的是( ) A. B. C. D. 12.如图所示。电源电压保持不变。开关 s 闭合后。灯 L1、L2 都能正常工作,甲、乙两个 电表的示数之比是 4:5,此时灯 L1、L2 的电功率之比是( ) A.4:5 B.4:1 C.1:4 D.5:4 13.接通电路,加在某玩具电动机上的电压是 U,用手将电动机转轴捏住使其不转,电动机 将电能全部转化为热能,消耗的电功率为 P1;松手后电动机正常工作,消耗的电功率为 P2,则电动机正常工作时,线圈上消耗的机械功率为( ) A.P2﹣P1 B.P2 C. D.P2 二.填空题(共 5 小题) 14.共享自行车已在我国很多城市兴起,大大方便了市民的出行。 (1)使用共享自行车时可以用手机扫描车上的二维码解锁。手机摄像头相当于一个 镜。要使屏幕上二维码的像变大,只需将手机摄像头 (选填“靠近”或“远离”)二 维码。 (2)共享自行车的车筐底部覆盖一层太阳发电板,它吸收太阳光给里面的蓄电池充电, 从而不间断地为 GPS 和通信模块供电。小王通过查阅资料得到以下信息: ①太阳能电池板接收太阳能的有效面积为 400 厘米 2,光电转化效率为 100%; ②夏季晴天,太阳光照射到地面 1 米 2 面积上的辐射功率为 1000 瓦;夏季晴天光照 2 小 时,该太阳能电池可获得的电能为 焦。 15.如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量 m=60kg,电源电压 U=220V 保持不变,电动机线圈的电阻 R=10Ω,不计各处摩擦,当电动机以某一速度匀速向上提 升重物时,电路中的电流 I=4A。 (1)电源的输出功率是 。 (2)试从能量转化和守恒的角度分析计算,重物上升的速度大小为 m/s。 16.如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为 6V.闭合开关 S 后,当滑片 P 从 R 的一端滑至另一端的过程中,小灯泡的 I﹣U 关系图象如图乙所示。则小灯泡的额定 功率为 W,电源电压为 V,滑片在最右端时,滑动变阻器的电功率为 W。 17.如图所示是一种灭蚊灯,它具有结构简单、售价低廉、省电、环保等优点,越来越受到 人们的青睐。灭蚊灯是利用蚊虫的夜行性和趋光性(蚊子对特殊波长具有敏感性),以发 光的灯管引诱后,再以高压电击杀死接触的蚊子。 额定电压/V 220 额定功率/W 15 额定频率/Hz 50 适应面积/m2 60 (1)该灭蚊灯正常工作时通过灯管的电流为 A。 (2)蚊虫夜行性和趋光性等适应性特性是经过长期 形成的。 18.无水箱式电热水器具有体积小、加热快的优点,图甲是它的工作原理图。 (1)温控器:水温传感器测量到出水温度并将信息传给微电脑芯片,微电脑芯片将测量 到的水温和预先设定的温度进行比较,然后即时控制温控器内的两个开关的状态,从而 让喷头喷出预先设定温度的热水。请在图乙虚线框中补齐温控器内的两个开关。 (2)水压控制开关:当热水器内没有水或水压过低时,图丙所示的水压控制开关能确保 电热水器停止工作。图中顶杆必须具有很好的 性才能防止漏电。 (3)家庭电路中该电热水器在正常电压下工作,当喷头喷出水的流量为 4.5L/min 时,5℃ 的冷水经过加热后温度最高可达 38℃,已知通过电热水器的电流为 52.5A,则该电热水 器的加热效率多少?如果此时还要进一步提高水温,应该怎样调节冷水的流量的大小? 三.实验探究题(共 2 小题) 19.在“测定小灯泡电功率”的实验中,提供以下器材:常用的小灯泡 1 只(标明额定电压, 未标明额定功率),电流表、电压表各 1 只,滑动变阻器 1 只,开关 1 只,电源,导线若 干。 (1)在方框图中画出实验电路图。 (2)按正确的电路图连接电路,根据数据画出小灯泡灯丝 U﹣I 曲线如图所示,这个图 象中,横坐标表示的是 。(选填“电流”或“电压”)请你结合已学知识,说明理 由? 。 20.在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有:电池组(恒为 3V)、电流表、电压表、 小灯泡(额定电压 2.5V,电阻约 10 欧姆)、滑动变阻器、开关、导线若干。 (1)某小组测量小灯泡的电功率的实物如图甲所示,请用笔画线代替导线,将图甲的实 物图连接完整,要求滑动变阻器滑片 P 向右滑动时小灯泡变暗; (2)连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,发现小灯泡不亮,电压表示数近似等 于 3V,电流表示数几乎为零,电路故障可能是 ; (3)排除故障后进行实验,实验数据如表格所示,则小灯泡额定功率是 W。 小灯泡的规格 电压表示数 U/V 电流表示数 I/A 小灯泡亮度 U 额=2.5V 1.5 0.20 较暗 2.5 0.25 正常 3.0 0.28 较亮 (4)另一小组测量的是额定电压为 2V 的特殊小灯泡的额定功率,实验中他们发现电压 表出现了故障不能使用,于是设计了如图乙所示的电路,也能测量该小灯泡的额定功率, 其中已知定值电阻 R0=5Ω,测量方法:先闭合开关 S 和 S1,调节滑动变阻器,使电流 表的示数为 A,然后将 S1 断开,S2 闭合,此时电流表的示数为 0.55A,则该小灯 泡的额定功率 P 额= W。
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