2020九年级物理上册第六章电功率分类综合训练（六）（新版）教科版

2020九年级物理上册第六章电功率分类综合训练（六）（新版）教科版

分类综合训练(六)‎ 教材知识梳理 核心要点突破 ‎1．电功 ‎________所做的功叫电功，电流做功的实质就是把_______能转化为_____________能量的过程。电功的国际单位是________，符号是________。电功的测量仪表是__________。在生活中常用的电功单位是__________，俗称________，1度＝1__________＝____________J。‎ ‎2．电功率 ‎(1)电功率是用来表示消耗电能________的物理量，物理学中将用电器消耗的电能与所用时间________叫电功率，定义式是__________；通过实验得出的电功率的计算公式是__________。电功率的国际单位是________，符号是________；常用单位还有________。‎ ‎(2)在串联电路中，常用来比较不同用电器实际功率大小的公式是__________；在并联电路中，常用来比较不同用电器实际功率大小的公式是__________。当U实＞U额时，P实________P额；当U实＝U额时，P实________P额；当U实＜U额时，P实________P额。‎ ‎(3)额定电压是指________________________，额定功率是指___________________________。一个用电器有________个额定功率，‎ 18‎ 有________个实际功率，用电器的工作情况是由________功率决定的。‎ ‎(4)在电阻R1和R2串联的电路中，它们两端的电压分别是U1和U2，通过它们的电流分别是I1和I2，它们的电功率分别是P1和P2，则有U1∶U2＝__________，I1∶I2＝__________，P1∶P2＝_________；在电阻R1和R2并联的电路中，它们两端的电压分别是U1和U2，通过它们的电流分别是I1和I2，它们的电功率分别是P1和P2，则有U1∶U2＝__________，I1∶I2＝__________，P1∶P2＝____________。‎ ‎3．焦耳定律 ‎(1)我们把________能转化为________能的现象叫电流的热效应。‎ ‎(2)英国物理学家________做了大量的实验后，最后确定了电流通过导体产生的热量跟______________________，跟________________________，跟______________________。这个规律叫焦耳定律，表达式是____________。‎ ‎(3)电热在生活中的利用：___________________；危害：___________________________________。防止电热带来危害的方法是：________________________________________________________。‎ 重点实验再现 实验一　探究电功率与电压、电流的关系 ‎(1)实验方案： 探究电功率跟电流、电压的关系，应该采用____________法；实验中可通过观察灯泡的__________来判断灯泡电功率的大小。‎ ‎(2)实验器材： 规格为“2.5 V　‎0.3 A”的灯泡L1和“3.8 V　‎0.3 A”的灯泡L2，电压表、电流表各一个，电池3节，开关1个。‎ ‎(3)实验过程：①探究电功率跟电流的关系 实验电路：　　　　　　　　　 实验表格：‎ 18‎ ‎②探究电功率跟电压的关系 实验电路：　　　　　　　　　　实验表格：‎ ‎(4)实验结论： 用电器两端的电压相同时，通过用电器的电流越大，用电器的电功率_______；通过用电器的电流相同时，用电器两端的电压越大，用电器的电功率________。根据进一步的实验可得：电功率等于____________________。用公式表示为__________。‎ 实验二　探究电流产生的热量与哪些因素有关 实验方案： 实验中采用________________法来探究电热跟通过导体的电流、电阻和通电时间的关系。电流产生的热量无法直接测量，可间接通过______________反映出来，又用到了________________________________________________________________________法。‎ 如图6－F－1甲所示是用来探究电热与_______关系的装置，结论：在________、通电时间相同时，________越大，产生的热量越多；如图乙所示是探究电热与________关系的装置，结论：在________________________________________________________________________、‎ 通电时间相同时，________越大，产生的热量越多。‎ 18‎ 图6－F－1‎ 实验三　测量小灯泡的电功率 ‎(1)实验原理： ____________________。‎ ‎(2)实验电路图：‎ 图6－F－2‎ ‎(3)实验中滑动变阻器的作用：__________________________________。‎ ‎(4)实验故障问题：①有的同学连好电路后，闭合开关发现电流表的指针向左边没有刻度的地方偏转，原因是___________________________。②有的同学发现电压表的指针满偏，原因是_______________________。③有的同学发现电流表无示数、灯泡不亮而电压表有示数，在电路连接都正确的条件下原因可能是_____________。④有的同学发现电流表有示数而电压表无示数、灯泡不亮，在电路连接都正确的条件下原因可能是________________________________________________________________________。‎ ‎⑤有一组同学做实验时出现了这样的情景：移动滑动变阻器的滑片时电流表的示数变大，电压表的示数却变小，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎⑥还有一组同学发现，他们把滑动变阻器的阻值调到零时也达不到小灯泡的额定电压，原因是____________________。⑦同学们都发现，当滑动变阻器接入电路的阻值较大时，电流表和电压表都有示数但小灯泡不发光，原因是______________________________________。 ⑧小明刚连好最后一根导线，小灯泡就发出明亮的光，原因是________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 18‎ 中考真题链接 ‎►类型一　电功的计算 ‎1．2017·泰州 以保证安全，夏天，为了节能，可将冰箱的设置温度适当调________(选填“高”或“低”)。有一台冰箱铭牌上标有“220 V　150 W”字样，测得其一天消耗的电能为1.2 kW·h。假设冰箱在压缩机停止工作时不消耗电能，估算该冰箱压缩机在一天内工作的总时间为________h。‎ 图6－F－3‎ ‎2．[2016·德州] 甲、乙两灯泡中的电流与电压变化的关系如图6－F－3所示，将甲、乙两灯泡串联后接在电压为________V的电源两端时，甲灯泡中通过的电流为‎0.5 A，此时乙灯泡1 min内消耗的电能是________J。‎ ‎3．2017·重庆 下表为某电烤箱的铭牌，高温挡额定功率模糊不清。如图6－F－4虚线内所示是电烤箱内部的简化电路图。R1和R2均为电热丝，R2＝72.6 Ω。电烤箱开关接1时是低温挡，接2时是高温挡。求：‎ ‎(1)电烤箱在低温挡正常工作10 min电流做的功。‎ ‎(2)R1的阻值。‎ ‎(3)在某用电高峰期，若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作，发现标有“3000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁81次共用时2 min，此时家庭电路两端的实际电压。‎ ‎××牌电烤箱 额定电压 ‎220 V 额定功率 18‎ 高温挡 ‎×××W 低温挡 ‎400 W 图6－F－4‎ ‎►类型二　电流的热效应 ‎4．2017·株洲 一台电风扇通电后电流I随时间t变化的图像如图6－F－5所示，电流稳定后正常工作，设它正常工作一段时间线圈产生的热量为Q1，后因机械故障叶片停止了转动，仍通电相同时间，线圈产生的热量为Q2。忽略温度对电阻的影响，则(　　)‎ 图6－F－5‎ A．Q1＝Q2‎ B．Q1＞Q2‎ C．Q1＜Q2‎ D．条件不足，无法比较Q1和Q2的大小 ‎5．2017·沈阳 电热水器在工作过程中把电能转化成________能。某电热水器的铭牌如图6－F－6所示，在该电热水器中装初温为‎25 ℃‎、质量为‎60 kg的水，在额定电压下工作1400 s，水温升高‎10 ℃‎，则水吸收的热量是________J，电热水器消耗的电能是________J。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]‎ 18‎ 图6－F－6‎ ‎6．[2016·安徽] 图6－F－7中，电源电压保持不变，灯泡标有“6 V　3 W”字样。当开关S闭合时，灯泡L正常发光，电流表的示数为‎0.8 A，则电阻R＝________Ω。通电10 s内R产生的热量为________J。‎ 图6－F－7‎ ‎7．[2016·泰安] 如图6－F－8所示是某型号电压力锅工作电路简图，下表是其部分参数。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，1挡加热器开始加热。当锅内混合物质温度达到‎102 ℃‎时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，2挡加热器工作，此时锅内混合物质温度不变，保持锅内压强不变，进入保压状态。现将质量为‎2.0 kg、初温为‎36 ℃‎的混合物质放入压力锅中，接通电路使其正常工作20 min。假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收，混合物质的比热容为c＝4.0×103 J/(kg·℃)。求：‎ ‎(1)R1、R2的阻值。‎ ‎(2)电压力锅加热多少秒后开始保压。‎ ‎(3)电压力锅最后2 min内消耗的电能。‎ 图6－F－8‎ ‎　额定电压/V ‎220‎ ‎1挡加热器额 定功率/W ‎550‎ ‎2挡加热器额 ‎110‎ 18‎ 定功率/W 保压温度/℃‎ ‎102‎ 最大容积/dm3‎ ‎3‎ ‎►类型三　电功率的计算 ‎8．2017·绵阳 电焊利用电流的热效应熔化焊条。某型号的电焊机接在电压为220 V的家庭电路上，输出电压40 V，输出功率2200 W。编号为甲、乙、丙、丁的四种橡胶绝缘铜芯线在常温下安全载流量(长时间通电的对应安全电流)如下表。从安全的角度考虑，该电焊机的输出导线应该选用(　　)‎ 导线编号 甲 乙 丙 丁 导线横截面积S/mm2‎ ‎1.0‎ ‎2.5‎ ‎6‎ ‎10‎ 安全载流量I/A ‎12‎ ‎28‎ ‎47‎ ‎68‎ A.甲 B．乙 ‎ C．丙 D．丁 ‎9．2017·兰州 甲、乙两灯分别标有“6 V　3 W”和“6 V　6 W”字样，先将两灯串联后接在电压为U的电路中，甲灯的功率为P1；再将两灯并联后接在同一电压下，乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全，忽略温度对灯丝电阻的影响，则P1∶P2为(　　)‎ A．9∶2 B．2∶9 ‎ C．4∶9 D．1∶9‎ 18‎ ‎10．2017·威海 如图6－F－9所示，电源电压12 V保持不变，小灯泡L的规格为“6 V　3 W”，滑动变阻器的最大阻值为12 Ω，电流表的量程为0～‎3 A。当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为________Ω。当开关S1、S2都闭合时，要保证电路各元件安全，整个电路电功率的变化范围是________W。‎ 图6－F－9‎ ‎11．2017·滨州 如图6－F－10所示，将标有“6 V　3 W”字样的灯泡L1和标有“6 V　6 W”字样的灯泡L2串联在电路中，使其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过其额定功率，不考虑温度对电阻的影响。求：‎ ‎(1)灯泡L1正常工作时的电流。‎ ‎(2)灯泡L2的电阻。‎ ‎(3)电源电压。‎ ‎(4)此电路工作2 min消耗的电能。‎ 图6－F－10‎ ‎12．2017·桂林 如图6－F－11所示电路，电源电压恒为12 V，定值电阻R为12 Ω，灯泡L标有“12 V　‎0.5 A”字样，假设灯丝电阻不随温度的变化而变化，求：‎ ‎(1)灯泡L的额定功率是多少？‎ 18‎ ‎(2)当断开开关S2、闭合S1和S3时，电路中的总电流是多少？‎ ‎(3)开关S1、S2、S3分别处于什么状态时，整个电路消耗的总功率最小，此时的总功率为多少？‎ 图6－F－11‎ ‎►类型四　电功率的测量 ‎13．2017·宿迁 在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电池组(3 V不变)、电流表、电压表、小灯泡(额定电压2.5 V)、滑动变阻器、开关、导线若干，实物电路如图6－F－12甲所示。‎ ‎(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。‎ 18‎ ‎(2)连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器，发现小灯泡不亮，电压表示数始终为零，电流表示数变化明显，电路故障可能是________。‎ ‎(3)排除故障后进行实验，图乙是由实验数据描绘得到的小灯泡的I－U图像，则小灯泡的额定功率是________W。小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是________Ω。‎ ‎(4)分析小灯泡的I－U图像，发现小灯泡灯丝的阻值随电压变化而变化，从本质上讲，引起小灯泡灯丝阻值变化的因素是________。‎ 图6－F－12‎ 18‎ 详解详析 教材知识梳理 ‎【核心要点突破】‎ ‎1．电流　电　其他形式　焦　J　电能表　千瓦时 度　kW·h　3.6×106‎ ‎2．(1)快慢　之比　P＝　P＝UI　瓦　W　千瓦(kW)‎ ‎(2)P＝I2R　 P＝　＞　＝　＜‎ ‎(3)使用电器正常工作的电压　用电器在额定电压下工作时的功率　1　无数　 实际 ‎(4)R1∶R2　1∶1　 R1∶R2　1∶1　R2∶R1　 R2∶R1‎ ‎3．(1)电　内　(2)焦耳　电流的平方成正比 导体的电阻成正比　通电时间成正比　Q＝I2Rt ‎(3)各种电加热器(或电饭锅、电热水器、电烙铁等)　烧坏用电器，甚至引起火灾　给用电器加装散热片、散热孔、散热风扇等 ‎【重点实验再现】‎ 实验一　(1) 控制变量　亮度 ‎ (3)①如图、表所示 　‎ 发光情况 电流I/A 灯泡L1‎ 18‎ 灯泡L2‎ ‎②如图、表所示 　‎ 发光情况 电压U/V 灯泡L1‎ 灯泡L2‎ ‎(4)越大　越大　电压与电流的乘积　P＝UI 实验二　控制变量　温度计示数的变化　转换　电阻　电流　电阻　电流　电阻　电流 实验三　(1)P＝UI ‎(3)改变灯泡两端的电压、保护电路 ‎(4)①电流表“＋”“－”接线柱接反了　②电压表选择的量程太小　③灯泡断路　④灯泡短路 ‎⑤电压表与滑动变阻器并联　⑥电源电压太低 ‎⑦滑动变阻器阻值太大，灯泡的实际功率太小 ‎⑧连接电路过程中开关没有断开，且滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处 中考真题链接 ‎1．高　8‎ ‎2．8　180‎ ‎3．(1)由P＝可得，电烤箱在低温挡正常工作10 min电流做的功：‎ 18‎ W＝P低t＝400 W×10×60 s＝2.4×105 J。‎ ‎(2)由题图可知，开关接1时，R1与R2串联，总电阻最大，由P＝可知总功率最小，电烤箱处于低温挡；开关接2时，只有R1接入电路，电阻小，由P＝可知功率大，电烤箱处于高温挡。处于低温挡时，电路的总电阻R＝＝＝121 Ω，‎ 则R1的阻值：R1＝R－R2＝121 Ω－72.6 Ω＝48.4 Ω。‎ ‎(3)指示灯闪烁81次，电烤箱消耗的电能W′＝81× kW·h＝0.027 kW·h，‎ 工作时间t′＝2 min＝ h，‎ 则电烤箱在高温挡的实际功率：P＝＝＝0.81 kW＝810 W；‎ 根据P＝可得，此时家庭电路两端的实际电压：U＝＝＝198 V。‎ ‎4．C　‎ ‎5．内　2.52×106　2.8×106　[解析] 电热水器工作时，消耗电能转化为水的内能；‎ 水吸收的热量：Q＝ cm(t－to)＝4.2×103 J/(kg·℃)×‎60 kg×‎10 ℃‎＝2.52×106 J；‎ 由铭牌上的数据，可知电热水器的功率P＝2000 W，‎ 由P＝可得，消耗电能：W＝Pt＝2000 W×1400 s＝2.8×106 J。‎ ‎6．20 　18‎ ‎7．(1)由题可知，开关S与触点a、b接通时，R1与R2并联，电饭锅处于1挡加热状态；‎ 开关S与a、b断开并与触点c接通时，电路为R2的简单电路，电饭锅处于2挡加热状态，‎ 因电路的总功率等于各用电器功率之和，‎ 18‎ 所以1挡加热时，R1的电功率：P1＝P加热1－P加热2＝550 W－110 W＝440 W，‎ 因并联电路中各支路两端的电压相等，‎ 所以由P＝可得，R1、R2的阻值分别为 R1＝＝＝110 Ω，R2＝＝＝440 Ω。‎ ‎(2)当锅内混合物质的温度达到‎102 ℃‎时，开始保压，则混合物质的温度升高到‎102 ℃‎时所吸收的热量为 Q吸＝cm(t－t0)＝4.0×103 J/(kg·℃)×‎2 kg×(‎102 ℃‎－‎36 ℃‎)＝5.28×105 J，‎ 因加热器产生的热量全部被混合物质吸收，‎ 所以，由W＝Q吸＝Pt可得，从加热到保压的时间：‎ t＝＝＝960 s。‎ ‎(3)由于电压力锅正常工作时间为20 min，其加热的时间为960 s，即16 min，所以电压力锅最后2 min处于保压状态，‎ 则其消耗的电能：W＝P加热2t′＝110 W×2×60 s＝1.32×104 J。‎ ‎8．D　[解析] 由P＝UI得，电焊机工作时的输出电流I＝＝＝‎55 A，导线的安全载流量必须大于‎55 A才行，由表可知，应选横截面积为‎10 mm2的导线 J。‎ ‎9．B　[解析] 两灯的额定电压相同，由P＝可得两灯电阻之比为＝＝＝＝，‎ 串联电路中电流处处相等，所以当两灯串联时I甲＝I乙，‎ 由欧姆定律可得＝，所以U串甲：U串乙＝，‎ 18‎ 由串联电路电压特点知U串甲＝U。‎ 由并联电路电压特点知，两灯并联时U并乙＝U，‎ 由P＝可得：＝＝()×＝()2×＝。‎ ‎10．12　24～36　[解析] 当S1、S2都断开时，R1与L串联，灯泡L正常发光时UL＝6 V，功率PL＝3 W，电流IL＝＝＝‎0.5 A。‎ 因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流I＝IL＝‎0.5 A，‎ 因串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，所以，R1两端的电压U1＝U－UL＝12 V－6 V＝6 V，‎ 由I＝可得，R1的阻值R1＝＝＝12 Ω。‎ 当S1、S2均闭合时，L被短路，R1、R2并联，电流表测量的是干路中的电流，因电流表的量程为0～3 A，所以，电路中的最大电流为‎3 A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，整个电路的最大电功率P大＝UI大＝12 V×‎3 A＝36 W；‎ 当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，‎ 电路中的总电阻R＝＝＝6 Ω，‎ 电路消耗的最小总功率P小＝＝＝24 W，‎ 所以，整个电路电功率的变化范围是24～36 W。‎ ‎11．(1)由P＝UI可知，灯泡L1正常工作时的电流为I1＝＝＝‎0.5 A。‎ ‎(2)由P＝可知，灯泡L2的电阻为R2＝＝＝6 Ω。‎ 18‎ ‎(3)灯泡L2的额定电流为I2＝＝＝‎1 A，两灯泡串联，电流相等，一灯泡正常发光，另一灯泡不超过其额定功率，则一定是“6 V　3 W的灯泡L1正常发光，‎ 则灯泡L2两端的电压为U′2＝I1R2＝‎0.5 A×6 Ω＝3 V，‎ 电源电压为U＝U1＋U′2＝6 V＋3 V＝9 V。‎ ‎(4)此电路工作2 min消耗的电能为W＝UIt＝9 V×‎0.5 A×120 s＝540 J。‎ ‎12．(1)灯泡L标有“12 V　‎0.5 A”字样，表示灯的额定电压为12 V，额定电流为‎0.5 A，则灯的额定功率：PL＝ULIL＝12 V×‎0.5 A＝6 W。‎ ‎(2)当断开开关S2、闭合S1和S3时，灯L与R并联，因电源电压为12 V，故灯L正常发光，通过灯泡的电流为‎0.5 A；根据欧姆定律得通过R的电流：IR＝＝＝‎1 A，‎ 根据并联电路电流的规律，电路中的总电流是I＝IL＋IR＝‎0.5 A＋‎1 A＝‎1.5 A。‎ ‎(3)由欧姆定律I＝可知，灯L的电阻为RL＝＝＝24 Ω；由P＝UI＝可知，当电路的总电阻最大时，电路的总功率最小；根据并联电路的总电阻小于其中任一电阻，串联电路的总电阻大于任一电阻，可知当灯L与R串联时，即S1、S3断开，S2闭合时，电路总电阻最大，此时电路的总电阻：R串联＝RL＋R＝24 Ω＋12 Ω＝36 Ω，‎ 电路的最小电功率：P最小＝＝＝4 W。‎ ‎13．(1)如图所示 ‎(2)小灯泡短路　(3)0.625　2　(4)温度 ‎[解析] (1)将电压表与灯泡并联，电源电压为3 V，所以电压表应选择0～3 V的量程。‎ ‎(2)小灯泡不亮，电流表示数变化明显，电路中无断路，电压表示数为0，则可能是灯泡短路造成的。(3)由图像知，当灯泡两端电压为2.5 V时，通过灯泡的电流为‎0.25 A，‎ 18‎ 小灯泡的额定功率为PL＝ULIL＝2.5 V×‎0.25 A＝0.625 W；滑动变阻器两端的电压UR＝U－UL＝3 V－2.5 V＝0.5 V，‎ 滑动变阻器接入电路的电阻：R＝＝＝2 Ω。(4)灯丝的电阻是变化的，因为不同电压下灯泡中电流不同、灯丝的温度不同，小灯泡灯丝的电阻受温度的影响。‎ 18‎