初中物理中考复习单元复习课件PPT总复习：第15章电功率课件（新人教版）（67张）

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第一部分 教材知识梳理 第十五章 电功率 常考类型剖析 类型一 电功和电功率的计算 【 命题解读 】 电功率的理解及其相关计算考查 44 次，是贵州的高频考点，其主要在计算题中考查，偶尔也会在选择题或填空题中涉及，试题以生活中常见的家用电器及其铭牌等为背景进行考查，试题难度稍大 . 1.6 W 【 解析 】 假设定值电阻为 R ，则根据题意有 =0.1 A ，解得 R ＝ 40 Ω ，所以电阻 的电功率变化了 Δ P = =1.6 W. 例 1 （’ 12 烟台）如果加在某定值电阻两端的电压从 6 V 升高到 10 V ，通过该电阻的电流变化了 0.1 A ，则该电阻的电功率变化了 ______. 电功、电功率的计算 电功 电功率 适用条件 基本公式 ( 定义式 ) W = UIt P = UI 适用于各种电路中电 功、电功率的计算 电功 电功率 适用条件 推导 公式 W = P = 并联 电路 只适用于纯电阻电路（电能全部转化为内能），不适用于含电动机、电吹风等电路的计算 W = I 2 Rt P = I 2 R 串联 电路 电功 电功率 适用条件 解题 方法 （ 1 ）首先认清电路的连接方式是串联还是并联，找出题中各物理量之间的关系 . （ 2 ）选择合适的公式进行计算 . 纯电阻电路，串联电路一般选择公式 W = UIt = I 2 Rt ， P = UI = I 2 R ；并联电路一般选择公式 W = UIt = t , P = UI = 电功 电功率 适用条件 解题注 意事项 （ 1 ）首先要判断是否为纯电阻电路， 再选取合适的公式 . （ 2 ）计算时要注意单位的统一 . （ 3 ）要注意计算公式里面几个物理量 的同一性和同时性 变式题1 （ ’12潍坊 ） （ 多选 ）今年入春以来，我市降水偏少，干旱较为严重.小华家利用晚上时间浇灌麦田，为了照明，他用长导线将电从家中接到田间，所接灯泡型号为“220 V 100 W”，通电后，发现该灯泡明显比家中相同型号的灯泡暗.他用电流表测得导线中的电流为0.4 A，由此可知（设灯泡电阻不变） （ ） A D A. 导线的发热功率为10.56 W B. 导线的发热功率为12 W C. 灯泡的实际功率为88 W D. 灯泡的实际功率为77.44 W 【 解析 】 根据灯泡的型号可知灯泡的电阻为 R L = = 484 Ω ，灯泡的实际电压 为 U 实 = IR L = 0.4 A×484 Ω=193.6 V ，则导线两端的电压为 U 导线 = U - U 实 = 220 V － 193.6V = 26.4 V ，则导线的发热功率为 P 导线 = U 导线 I = 26.4 V×0.4 A=10.56 W ，灯泡的实际功率为 P 实 = =77.44 W. 故 A 、 D 正确 . 类型二 结合 U - I 图像进行电功率的相关计算 【 命题解读 】 结合 U - I 图像进行电功率相关计算近三年考查两次，均在计算题中出现，涉及串联电路电流、电压、电阻和电功率的关系 . 例2 （ ’ 14临沂 ）如图为一只“6 V 1.5 W”小灯泡的电流随电压变化的关系图像.若把这样的三只灯泡串联起来，接在12 V的电源两端，则此时每只灯泡的电阻及实际功率为 （ ） A. 24 Ω 0.67 W B. 20 Ω 0.8 W C. 24 Ω 0.96 W D. 20 Ω 0.67 W B 【 解析 】 三只灯泡串联且规格相同，它们的电流和电阻都相同，即这三只灯泡两端分得的电压都相同，三只灯泡串联接在12 V的电源两端时，每只灯泡两端的电压都为 U = 4 V；由图像可知，当 U = 4 V时， I = 0.2 A，则小灯泡的电阻： R = = 20 Ω，小灯泡的实际电功率： P = UI = 4 V×0.2 A＝0.8 W. U - I 图像可用于研究一个导体的 U - I 关系，也叫外电阻的伏安特性曲线，其横坐标表示导体两端电压，纵坐标表示通过电阻的电流，某点的斜率表示该电阻的阻值大小（ R = ），坐标的乘积表示该电阻消耗的电功率 . 图像形状仅仅由导体本身决定，与其两端电压和通过的电流无关 . 变式题2 （ ’ 14齐齐哈尔 ）用如图甲所示电路进行实验探究，小灯泡 L 标有“6 V 3 W”字样，小灯泡的 I - U 关系如图乙所示， R 为10 Ω的定值电阻.当小灯泡电功率为0.3 W时，定值电阻 R 消耗的功率是 ____ W，电流表的示数为 ____ A. 0.1 0.4 【 解析 】 由电路图可知，灯泡与定值电阻并联，电流表测电路干路中的电流，电压表测电源的电压 . 由图像可知，当灯泡两端的电压 U L =1 V ，通过的电流 I L = 0.3 A 时，灯泡消耗的电功率为 0.3 W ，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过定值电阻 R 的电流： I R = = 0.1 A ；定值电阻 R 消耗的电 功率： P R = U R I R = U L I R = 1 V×0.1 A = 0.1 W ， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表的示数： I = I L + I R = 0.3 A+0.1 A = 0.4 A. 类型三 焦耳定律 【 命题解读 】 焦耳定律近 3 年考查 8 次，选择题和简答题中主要考查焦耳定律的理解和应用，常结合电饭煲、电风扇、电视机、电烙铁等来考查，难度较小 . 考查焦耳定律的计算时主要是在填空题中考查，其中涉及到焦耳定律的相关计算时难度稍大 . 例 3 某电热器的电阻是 10 Ω ，通过 2 A 的电流， 1 min 产生的热量是 ______J ，若电流变为原来的 2 倍，则相同时间内产生的热量变为原来的 ___ 倍 . 【 解析 】 电热器在 1 min 内产生的热量： Q = I 2 Rt = （ 2 A ） 2 ×10 Ω×60 s ＝ 2 400 J ；由 Q = I 2 Rt 可知，电流变化前后产生的热量之 比 ，即变为原来 的 4 倍 . 2 400 4 变式题3 （ ’ 14威海 ）如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是 ____ W；若电动机内部线圈 的电阻为2 Ω，则通电 5 min电流通过电动机内 部线圈产生的热量是 ________ J. 0.4 1.5×10 4 【 电路图分析 】 图中电动机和滑动变阻器串联，电压表测电动机电压，电流表测电路电流. 【 解析 】 滑动变阻器两端的电压： U R = U - U M = 12 V - 10 V= 2 V；滑动变阻器的功率： P = = 0.4 W；线圈产生的热量： Q = W = ×300 s = 1.5×10 4 J. 类型四 电学计算中的比值问题 例 4 （ ’ 14 烟台 ）两定值电阻甲、乙的电流与电压关系如图所示 . 现将甲和乙并联后接在电压为 6 V 的电源两端， 则通过甲、乙两电阻的 电流之比为 _____ ，甲、 乙两电阻两端电压之比 为 _____ ，甲、乙两电阻 消耗的功率之比为 _____. 2∶1 1∶1 2∶1 【 图像信息解读 】 【 解析 】 由图像可知，当电流为 0.3 A 时， 甲电阻两端的电压为 1.5 V ，则 R 甲 = = 5 Ω ；乙电阻两端电压为 3 V ，则 R 乙 = = 10 Ω. 因为将甲电阻和乙电阻并联后接在电压为 6 V 的电源两端，所以甲、乙两电阻两端电压相等，即电压之比为 1∶1. 根据并联电路特点和公式 U = IR 可知，并联电路中通过各支路的电流与各支路的电阻成反比，因为甲、 乙的电阻之比是 5 Ω∶10 Ω=1∶2 ，所以通过甲、乙两电阻的电流之比为 2∶1 ； 当电路两端电压为 6 V 时，甲电阻消耗的功率为 P 甲 = = 7.2 W ；乙电阻消耗的功率为 P 乙 = = 3.6 W ，所以甲、乙两电阻消耗的功率之比为 7.2 W∶3.6 W = 2∶1. 串联电路电流处处相等，相同时间消耗的电能之比等于电阻之比；并联电路电压相等，相同时间产生的热量之比等于电阻之比的倒数 . 电学方面比值的规律总结如下： 比 值 问 题 串 联 电 路 电路中各电阻的功率与电阻 的阻值成正比，这表明阻值 大的电阻功率大，阻值小的 电阻功率小 . W 1 ∶ W 2 = P 1 ∶ P 2 = U 1 ∶ U 2 = R 1 ∶ R 2 电路中的总功 率等于各电阻 的功率之和 . P 总 = P 1 + P 2 电路中电流的 总功等于电流 流经各电阻所 做电功之和 . W 总 = W 1 + W 2 并联电路 电路中各个电阻的功率与阻 值成反比，表明阻值大的电 阻功率小，阻值小的电阻功 率大 . W 1 ∶ W 2 = P 1 ∶ P 2 = I 1 ∶ I 2 = R 2 ∶ R 1 变式题4 （ ’ 14兰州 ）有两个电阻： R 1 = 3Ω, R 2 = 4 Ω，若将它们串联在电路中,则在相同时间内消耗的电能之比 W 1 ∶ W 2 = ______ ；若将它们并联在电路中,则在相同时间内产生的热量之比 Q 1 ∶ Q 2 = ______ . 3∶4 4∶3 【 解析 】 串联电路中的电流处处相等， R 1 与 R 2 在相等的时间内消耗的电能之比 W 1 ∶ W 2 = U 1 It ∶ U 2 It = I 2 R 1 t ∶ I 2 R 2 t = R 1 ∶ R 2 =3 Ω∶4 Ω=3∶4 ；并联电路的电压相等， R 1 与 R 2 在相等的时间内产生的热量之比 Q 1 ∶ Q 2 = I 1 2 R 1 t ∶ I 2 2 R 2 t = = R 2 ∶ R 1 =4 Ω∶3 Ω=4∶3. 易错点剖析 易错点：对实际功率、额定功率的理解 （ 1 ）两者关系：① U 实 = U 额 ，则 P 实 = P 额 ，用电器正常工作；② U 实 ＞ U 额 ，则 P 实 ＞ P 额 ，用电器不能正常工作，易损坏；③ U 实 ＜ U 额 ，则 P 实 ＜ P 额 ，用电器不能正常工作 . 注意 ：（ 1 ）对于确定的用电器来说，额定功率只有一个值，而实际功率可以有无数个值 . （ 2 ）电阻一定时，若实际电压是额定电压的 n 倍，实际功率就是额定功率的 n 2 倍，即 = n 2 . （ 3 ）灯泡的亮暗程度由实际电功率来决定 . 实验突破 实验一 测量小灯泡的电功率 （ 2014 年：遵义 34 题、毕节 37 题、黔东南州 18 题； 2013 年： 黔南州 20 题、黔西南州 19 题、六盘水 28 题、铜仁 39 题； 2012 年：黔南州 20 题、黔东南州 21 题、黔西南州 20 题、铜仁 39 题 ） 1. 实验原理（ P = UI ） 2. 实物图的连接 ①电压表量程的选择和连接 ②电流表量程的选择和连接 ③滑动变阻器的连接（ 一上一下 ） 3. 电路连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处（ 目的是防止因为操作失误造成在接线时，电路接通且电流过大烧坏灯泡，甚至烧坏电流表 ） 4. 滑动变阻器的作用（① 保护电路 ；② 在电阻 R 不变时，用来改变电阻 R 两端的电压 ） 5. 电流表和电压表的读数 6. 电路故障分析 7. 数据或 U - I 图像的分析 8. 电功率的计算 9. 多次测量的目的（ 减小误差，电功率与电压的关系 ） 10. 用特殊方法测量电功率 例1 （ ’14重庆 B 卷 ）某校两个实验小组在测定小灯泡电功率的实验中，被测小灯泡的额定电压为2.5 V.实验桌上提供有如下器材：电源(电压6 V且恒定不变)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(50 Ω 1 A)各一只，导线若干. （ 1 ） 晓松同学所在实验小组利用如图1甲所示的电路进行实验. ①用笔画线代替导线，将图1甲所示的实物电路连接完整. 例 1 题答图 如答图所示 ②连接电路时，开关应该 _____ . ③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 P 的过程中，观察到电流表示数几乎接近最大值时，小灯泡仍然不亮，且电压表无示数，其原因可能是 ___________ . ④排除故障后，闭合开关，移动滑片 P 至电压表的示数如图乙所示，其读数为 ___ V.要使小灯泡正常发光，滑片 P 应向 ___ (选填“ A ”或“ B ”)端移动. 断开 小灯泡短路 1.1 A ⑤多次改变滑片 P 的位置，获得多组对应的电压、电流值，并绘制出如图丙所示的图像.由图像可知，小灯泡的额定功率是 ____ W. （ 2 ） 晓丽同学所在的实验小组的滑动变阻器已损坏(其他器材和规格不变)，老师提供了另一只滑动变阻器(10 Ω 1 A)，小组同学讨论后发现，若要继续用已连接完整的图甲所示电路来测出小灯泡的额定功率，至少还要在原电路中 ___ 联(选填“串”或“并”)一个 ____ Ω的电阻. 0.5 7.5 串 【 解析 】 （ 1 ）①电压表应测小灯泡两端的电压，故与小灯泡并联，还要注意电流应“ + 进 - 出” .② 为保护电路，在连接电路时开关应断开 .③ 由于电流表有示数，则说明电路是通路；电压表无示数，说明电压表并联的那部分电路发生了短路；故原因可能是小灯泡短路 .④ 由图乙可知，电压表所选量程为 0 ~ 3 V ，分度值为 0.1V ，故其示数为 1.1 V.⑤ 已知小灯泡的额定电压为 2.5 V ；由图丙可知，当小灯泡两端的电压 U = 2.5 V 时，通过小灯泡的电流 I = 0.2 A ；故小灯泡的额定功率 P = UI = 2.5 V×0.2 A = 0.5 W. （ 2 ）由第（ 1 ）题第⑤小问可知，小灯泡的额定电压为 2.5 V ，额定电流为 0.2 A ；要使小灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路的电阻为 R P = = 17.5 Ω ；由于本题所提供的滑动变阻器的最大阻值只有 10 Ω ，故应在原电路中串联一个电阻，其阻值为 17.5 Ω - 10 Ω= 7.5 Ω. （ 1 ）如图 2 是小丽同学重新连接的电路实物图，细心的晓丽同学发现一处连接错误 . 请你在图甲中需要改动的 导线上打“ ×” ，并 用笔画线代替导线 画出正确的接线 . × （ 2 ）由图像可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 _____ （选填“增大”“变小”或“不变”），这是因为 _______________________ _____________________. （ 3 ）测量小灯泡额定功率时 _______ （选填“需要”或“不需要”）多次测量求平均值， 原因是 _______________________________________ _________________________. 通过小灯泡的电流随灯泡 两端的电压增大而增大 增大 电压改变后小灯泡的功率也改变，不能将平 均值作为小灯泡的额定功率 不需要 【 解析 】 （ 1 ）本实验是利用伏安法测小灯泡电功率，根据公式 P = UI 计算电功率；（ 2 ）由图像可知，随着电压的增大，通过小灯泡的电流逐渐增大，根据 P = UI 可知电功率逐渐增大；（ 3 ）多次测量不是为了减小误差，是为了找电功率与电压的关系及小灯泡的亮度规律，因为电压改变后小灯泡的功率也改变，不能将平均值作为小灯泡的额定功率 . 针对训练 1 （ ’ 14 辽阳 ）在“探究小灯泡的电功率”实验中，小灯泡标有“ 2.5 V” 的字样 . （ 1 ）请将图 3 甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时，电路中电流变小（导线不允许交叉 ). 如答图所示 （ 2 ）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表、电流表都有示数，造成这种现象的原因可能是 ___________________. （ 3 ）改变滑动变阻器滑片的位置，测得几组对应的电压与电流值，作出了如图 3 乙所示的 U - I 图像 . 从图像可知小灯泡的额定功率是 _____W ，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 _____ ；从图像还可以发现通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比，造成这种现象的原因是 ___________________________. 灯丝电阻随温度的升高而增大 滑动变阻器阻值过大 0.625 增大 （ 4 ）实验结束后，老师给同学们一个 10 Ω 的定值电阻 R 0 和两只电流表，让他们测出标有“ 3.8 V” 字样的小灯泡正常发光时的电阻 . 电路图如图 3 丙所示，请你将实验过程补充完整； 闭合开关，调节变阻器的滑片，使电流表 的示数为 _____A ，此时小灯泡正常发光，电流表 的示数如图 3 丁所示，则小灯泡正常发光时的电阻是 _____Ω （保留一位小数 ). 0.38 11.9 A 1 A 2 【 解析 】 （ 1 ）电压表与灯泡并联，灯泡的额定电压为 2.5 V ，电压表可选择 0 ～ 3 V 的量程；滑动变阻器与灯泡串联，将滑片向右移动灯泡变暗，则滑动变阻器的阻值变大，电路中电流变小，应接下面左边的接线柱； （ 2 ）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表、电流表都有示数，说明电路连接完好，灯泡不发光说明灯泡的实际功率过小，滑动变阻器连入电路中的阻值过大； （ 3 ）从图像可知小灯泡的额定电压为 2.5 V 时，通过的电流为 0.25 A ，则额定功率是 P = UI = 2.5 V×0.25 A = 0.625 W ；从图像中还可以看出小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大；灯泡电阻随温度的升高而增大； （ 4 ）要测出标有“ 3.8 V” 字样的小灯泡正常发光时的电阻，没有电压表，需要等效出小灯泡两端的电压，即 I 1 R 0 = 3.8 V ，解得 I 1 = 0.38 A. 由题图丁知电流表 的示数为 0.7 A ，则小灯泡正常发光时的电流是 I L = I 2 - I 1 = 0.7 A - 0.38 A=0.32 A ，电阻是 R = ≈11.9 Ω （保留一位小数） A 2 实验二 探究导体产生热量与电流、 电阻的关系 （ 2013 年安顺 14 题 ） 1. 实验方法（ 控制变量法、转换法 ） 2. 选择加热物质的要求（ 物质相同、质量相同、初温相同 ） 3. 被加热的材料选用煤油或空气（ 利用其比热容小，效果明显且安全 ） 4. 电热丝的选择（ 根据题中探究要求，如果是探究电热与电阻关系时，要求选用不同阻值的电阻；探究电热与电流关系时，两电阻丝要相同 ） 5. 通过气体或液体热胀的程度来显示（ 通过转换法来显示电热的多少 ） 6. 控制变量法的应用 （ 1 ）探究电热与通电电流的关系，控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过两电热丝的电流大小 . （ 电路设计：将阻值相同的电热丝并联在电路中 ） （ 2 ）探究电热与电阻的关系，控制通过电热丝的电流和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝 . （ 电路设计：将阻值不同的电热丝串联在电路中 ） （ 3 ）探究电热与通电时间的关系，控制电热丝的阻值和通过电热丝的电流相同，改变通电时间的长短 . 实验结论： 在电阻和通电时间都相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多 . 例2 （ ’14郴州 ）用如图4所示的实验装置探究“电流相同时,通过导体产生的热量与电阻大小的关系”（图中甲、 乙是完全相同的密闭容器,实验前, A , B 两“U”形 管内液面是相平的）. （1）请你用笔画线 代替导线，将电路连接 完整. （ 2 ）电流产生的热量不易直接测量 , 因此 , 在这个实验中是通过观察“ U” 形管中液面的 _______ 来显示甲、乙容器内空气温度的变化 . 通过对比观察 , 你认为 ___ （选填“甲”或“乙”）容器中的电阻产生的热量多 . 由此可知 : 在电流相同、通电时间相同的情况下 ,_____ 越大 , 电流产生的热量越多 . 高度差 乙 电阻 （ 3 ）当密闭容器中的空气温度升高时 , 空气的内能将会 _____ （选填“变大”、“变小”或“不变”） . （ 4 ）根据你得出的结论 , 简要解释 : 电炉工作时 , 电炉丝热得发红 , 而与电炉丝连接的导线却几乎不发热 . 这是为什么？ 答：电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等，电炉丝的电阻比导线的电阻大的多；在其他条件 相同时，电阻越大，产生的热量越多 . 变大 【 解析 】 （ 1 ）研究导体产生的热量与电阻的关系，必须控制通过它们的电流和通电时间相同，所以根据串联电路各处的电流相等，可以将两个电阻串联 . （ 2 ）这里采用了转换法，空气受热膨胀，使 U 形管内的液柱发生变化， U 形管内的液柱变化越大，表示空气吸收的热量越多，受热膨胀越厉害 . 从图可以看出，乙容器产生的热量较多，由此知电阻越大，电流产生的热量越多 . （ 3 ）物体的内能随着温度的升高而增大 . （ 4 ）电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等；电阻与导体的材料有关，电炉丝是用镍铬合金等制成，它的电阻比导线的电阻大的多；在其他条件相同时，电阻越大，产生的热量越多 . （1）若将图4中所示装置改装成如图5装置，通电时间相同 ， 发现 A 管液面上升较高，这表明在电阻和通电时 间相同的条件下，通 过导体的 _____ 越大， 产生的热量越多. （2）生活中有很多 家用电器是根据这一原 理制成的，请举一例： _______ . 电流 电热毯 【 解析 】 （1）左右两组电阻串联，而乙烧杯的两个电阻并联，故乙烧杯的电阻电流为甲烧杯的一半，通电时间相同时 A 管液面上升较高，所以在电阻和通电时间相同的条件下，通过导体的电流越大，产生的热量越多； （2）电热毯就是在阻值相同的条件下，通过增大电压而使电流增大，从而增加 发热 . 针对训练 2 （ ’ 14 娄底 ）圆圆同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图 6 所示的实验装置 . 请仔细观察甲、乙两图 . （ 1 ）实验中通过观察两个 U 形管中 _________ 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少 . （ 2 ）你认为图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 _____ 的关系 . （ 3 ）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下 , 通过电阻的 _____ 越大 , 电阻产生的热量越多 . （ 4 ）该实验采取的探究方法是 __________ ___________. 控制变量法 液面高度 电阻 电流 转换法和 【 解析 】 （ 1 ）实验采用转换法，通过观察 U 形管中液面高度的变化来比较电阻产生的热量 . （ 2 ）图甲将两个不同的电阻串联，目的是使通过它们的电流和通电时间相同，这里采用的是控制变量法，所以研究的是电阻产生的热量与电阻大小的关系 . （ 3 ）从图乙可以看出，左边的 U 形管中液面高度差大些，说明左边电阻产生的热量多些；右边两个相同的电阻并联后和左边电阻串联，所以通过右边容器内的电阻的电流是干路电流 的 , 比通过左边电阻的电流小，它产生的热量 少，说明了电阻产生的热量与电流的大小有关 .