四川省达州市2020年中考物理一轮复习第7讲电功和电功率课件

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四川省达州市2020年中考物理一轮复习第7讲电功和电功率课件

第 7 讲 电功和电功率 考点 · 梳理知识点 知识点一 电功 一、电能 1. 单位 : _______ 。其他常用单位: _____________ ,俗称 ___ 。 2. 换算关系 :1度= ___ kW·h= ________ J。 二、电能的计量——电能表 焦耳(J) 千瓦时(kW·h) 度 1 3.6×10 6 作用 测量用电器在一段时间内消耗的 ____ 参数 220V 在220V的电路中使用 10(20)A 标定电流为 ___ A,额定最大电流为 ___ A 2500r/kW·h 每消耗1kW·h的电能,电能表上的转盘转过 _____ 转 50Hz 在频率为50Hz的交流电路中使用 读数 电能表计数器上最右端小方框内的数值表示小数点后的第一位数值,图中的示数为 _____ kW·h 电能 10 20 2500 367.2 三、电功 1. 定义 : _____ 通过某段电路所做的功叫做电功。 2. 实质 :用电器消耗电能的过程实际就是 ___ 能转化为其他形式能的过程,也就是电流做功的过程。 3. 大小 :电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的 ______ 。 4. 公式 : ______ (适用于所有电路)。推导公式: (仅适用于纯电阻电路)。 电流 电 乘积 W=UIt 1. 电能表电能的计算方法 (1)较大的电能可以利用计数器示数测量,消耗的电能为两次示数之差,即W=W 末 -W 初 ; (2)较小的电能利用转盘转过的圈数或指示灯闪烁的次数计算,消耗的电能为W=n / N · kW·h(n为某段时间内转盘转过的圈数或指示灯闪烁的次数,N为表上的参数)。 夺分点拨 2. 电功公式的推导式 (1) 纯电阻电路 :W=I 2 Rt=U 2 / R · t; (2) 串联电路 :W=I 2 Rt,W 1 ∶W 2 =R 1 ∶R 2 ; (3) 并联电路 :W=U 2 / R · t,W 1 ∶W 2 =R 2 ∶R 1 ; (4)无论用电器串联还是并联,计算一定时间内电流所做的总功,对纯电阻而言:W 总 =W 1 +W 2 +…+W n 或W 总 =P 总 t 总 =U 总 I 总 t 总 =I 2 总 R 总 t 总 =U 2 总 / R 总 · t 总 。 示例1 小明在预习《怎样测算家庭电费》时,观察了家里的电能表,如图所示,从图中你能获取哪些信息,请写出一条: ______________ ;他家中的几样主要电器的额定功率如下表所示,他 ______ (选填 “可以”或“不可以”) 再开一台1500W的空调。若他家上月末电能表的示数为 ,本月末示数如图所示,则小明家这月用电 ____ kW·h。若1kW·h电能的电费为0.45元,他这个月要交电费 ______ 元。 双基突破 额定电压为220V 电器名称 音响 彩电 照明灯 洗衣机 电冰箱 额定功率/W 100 90 200 210 150 不可以 16.1 7.245 一、电功率 1. 定义 :电功率等于电功与时间之 ___ 。 2. 物理意义 :表示电流 _________ 的物理量。 3. 公式 :P= ____ = ____ (适用于所有电路)。推导公式:P=I 2 R=U 2 / R(仅适用于纯电阻电路)。 4. 单位 :基本单位是 ________ 。其他常用单位:兆瓦(MW)、千瓦(kW)、毫瓦(mW)。 换算关系:1MW= ___ W,1kW= ___ W,1mW= ____ W。 知识点二 电功率 比 做功快慢 W / t UI 瓦特(W) 10 6 10 3 10 -3 5. 常考电功率估测 :家用空调的电功率约为1000W;液晶电视机的电功率约为100W;日光灯的电功率约为40W。 二、额定功率和实际功率 1. 额定功率 :用电器 ______ 工作时的电压叫做额定电压,用电器在 _________ 下工作时的功率叫做额定功率。 2. 实际功率 :用电器 _______ 工作时的电压叫做实际电压,用电器在 _________ 下工作时的功率叫做实际功率。 正常 额定电压 实际 实际电压 3.实际功率和额定功率的关系 (1)当U 实 =U 额 时,P 实 _____ P 额 ,用电器 ____ 正常工作; (2)当U 实 U 额 时,P 实 _____ P 额 ,用电器 _____ 正常工作,有可能会烧坏用电器。 = 能 < 不能 > 不能 1. 电功和电功率的区别 : 电功率是表示电流在单位时间内所做的功,是表示 电流做功快慢的物理量 ;而电功是表示电流通过某段电路所做功的多少,是表示 电流做功多少的物理量 。电流通过用电器做的功多,其电功率不一定大。 夺分点拨 2. 根据用电器的铭牌(已知U 额 和P 额 )可以求解的物理量 (1) 求电流 :用电器正常工作时的电流I=P 额 / U 额 ; (2) 求电阻 :用电器正常工作时的电阻R=U 2 额 / P 额 (只适用于纯电阻电路); (3) 求电能 :用电器正常工作t秒消耗的电能W=P 额 t; (4) 求实际功率 :用电器两端的电压为U时,用电器的实际功率P 实 =(U / U 额 ) 2 P 额 (只适用于纯电阻电路)。 示例 2 将分别标有“6V 9W”和“6V 3W”的两个灯L 1 、L 2 串联接在12V电源上,则( ) A.两灯都能正常发光 B.灯L 1 比灯L 2 亮 C.两灯都比正常发光时暗 D.灯L2可能被烧坏 双基突破 D 【解析】 灯泡L 1 的电阻: ,灯泡L 2 的电阻: ;当把两灯串联接在12V电源上时,电路中的电流: ,则U′ 1 =IR 1 =0.75A×4Ω=3V<6V,U′2=IR 2 =0.75A×12Ω=9V>6V,可见,两灯都不能正常发光,且由P=U2R可得,灯L 2 比灯L 1 亮,可能被烧坏。 1. 实验 (1)器材:电源、电压表、电流表、滑动变阻器、导线、开关、小灯泡(标有 “ 2.5V ” 字样)。 (2)原理: _______ 。 (3)电路图: 知识点三 测量小灯泡的电功率 P=UI (4)步骤: ①按电路图连接电路,连接时开关要断开,滑动变阻器的滑片处于阻值最大处; ②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数U=2.5V,记下电流表的示数I; ③计算小灯泡的额定功率P=UI; ④重做实验。 2. 伏安法测导体的电阻与伏安法测小灯泡的电功率的实验比较 : (1)相同点或相似点:实验所用器材相同,电路图基本相同,测量方法相同,记录数据的方式也基本相同。 (2)不同点: ①实验原理不同:R=U / I,P=UI; ②测电阻时,为了减小误差而应多次测量然后求平均值;测电功率时,通过每组实验的数据求出的都是用电器在不同电压下的实际功率,所以绝对不能求几次实验结果的平均值(滑动变阻器的调节作用不同)。 3. 电能表测用电器的电功率的步骤 : (1)只让待测用电器工作,使室内其他用电器都停止工作; (2)记下电能表盘转过一定转数n所用的时间t; (3)记下电能表铭牌上标的转盘数n0; (4)计算用电器的实际功率P=W / t=3.6×106×n / n 0 t(W)(时间t的单位为秒)。 知识点四 焦耳定律 一、电流的热效应 1. 定义 :电流通过导体时电能转化为 ____ 能,这种现象叫做电流的热效应。 2. 探究电流的热效应 内 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻的关系 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电流的关系 实验装置 探究方法 ______ 法、 __________ 法 实验设计 通过U形管中 ___________ 的变化判断电阻产生热量的多少 电阻串联的目的是控制 _____ 和通电时间相同 将两个等大的电阻串联,然后再将第三个电阻与其中一个电阻并联,目的是改变通过 _____ 的大小 实验结论 在电流、通电时间相同的情况下,电阻越 ___ ,产生的热量越多 在电阻、通电时间相同的情况下,通过的电流越 ___ ,产生的热量越多 控制变量 液面高度 转换 电流 大 电流 大 二、焦耳定律 1. 内容 :电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成 ___ 比,跟导体的电阻成 ___ 比,跟通电时间成 ___ 比。 2. 公式 : _______ 。(Q、I、R、t对应的单位分别是J、A、Ω、s) 三、电热的利用和防止 1. 电热的利用 :电饭煲、电烙铁、电烤箱等。 2. 电热的防止 :安装散热风扇、散热片、散热窗等。 正 正 正 Q=I 2 Rt 1. 纯电阻电路和非纯电阻电路的区别 : 纯电阻电路即电能全部转化为内能的电路,如电流通过电炉、白炽灯、电烙铁等的电路;而非纯电阻电路中,电能要转化为多种形式的能量,如存在电动机的电路,电流通过电动机时,电能转化为内能和机械能。 夺分点拨 2. 电功和电热的关系 :在纯电阻电路中,电功等于电热,即W=Q;而在非纯电阻电路中,电功大于电热,即W>Q。在非纯电阻电路中,计算电功只能用公式W=UIt,计算电热用公式Q=I 2 Rt。 3. 电动机机械功的计算方法 :电动机是非纯电阻用电器,因此,电动机所做的机械功 W 机 =W-Q=UIt-I 2 Rt 。 示例 3 用粗细均匀的电热丝加热烧水,通电10min可烧开一壶水,若将电热丝对折起来使用,电源电压不变,则烧开同样一壶水的时间是( ) A.2.5min B.5min C.20min D.30min 双基突破 A 考法 · 聚焦重难点 焦点 1 电能表的相关计算(重点) 样题1 (2017·达州)为了节约能源,减轻用电负担,国家投入巨资将传统的感应式电能表更换为电子式电能表。现有一电子式电能表表盘上标有 “ 3000imp/kW·h ” 的字样(imp表示电能表指示灯闪烁次数)。现将某用电器单独接在该电能表上,正常工作30min,电能表指示灯闪烁300次,则该用电器在上述时间内消耗的电能是 ___ kW·h,该用电器的功率是 ____ W。 0.1 200 1.小龙家上月初电能表示数为 ,电能表的部分参数及上月末的示数如图所示,表盘上“3200imp/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能,指示灯闪烁3200次,下列说法正确的是( ) A.小龙家上月消耗的电能为680kW·h B.小龙家同时使用的用电器总功率不可超过2200W C.指示灯闪烁的次数越多,电能表所在电路接入的用电器总功率越大 D.断开其他用电器,只让阻值为100Ω的电热棒单独工作3min,指示灯闪烁64次,此时小龙家的实际电压为200V 对应训练 D 焦点 2 电功率的相关计算 类型1 简单电路图类(重点) 样题2 (2019·达州)如图所示,电源电压保持不变,灯泡L标有“10V5W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响),当S、S 1 都闭合且滑动变阻器的滑片P在A端时,电流表A的示数为1A,此时灯泡正常发光,则滑动变阻器的最大阻值为 ___ Ω。当S闭合, S 1 断开,且滑动变阻器的滑片P在B端时,电压表 的示数为 ___ V,灯泡L的实际功率为 ____ W。 20 5 1.25 2.如图所示,电源电压恒为17V,灯泡L标有“12V 6W”字样,闭合开关S后,当滑片P置于b端时,小灯泡正常发光,此时电路消耗的总功率为 ___ W,滑动变阻器的最大阻值为 ___ Ω;若当滑片P置于b端时,将图中的小灯泡L换成一个“12V 12W”的小灯泡L 1 ,则小灯泡L 1 的实际功率 _____ (选填“大于”“等于”或“小于”)12W。 对应训练 8.5 10 小于 类型2 比值应用类(重点、难点) 样题3 (2019·达州)如图所示,电源电压保持不变,R 1 、R 2 、R 3 均为定值电阻,R 1 ∶R 2 =2∶3,S为单刀双掷开关。当S接到1时,电流表的示数为0.4A,R 1 消耗的功率为P 1 ,此时R3消耗的功率为1.6W;当S接到2时,R 2 消耗的功率为P 2 ,已知P 1 ∶P 2 =32∶27。则电源电压为 ___ V,R 1 为 ___ Ω,R 3 为 ___ Ω。 12 20 10 3.(2016·达州)如图所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器R′的最大阻值为30Ω,当S闭合,滑片P在最右端时,电压表的示数为1.5V,则小灯泡L的电阻为 ___ Ω。当滑动变阻器的滑片P移到a点时,电压表的示数为U a ,滑动变阻器的功率为P a ;再移动滑片P到b点时,电压表的示数为U b ,滑动变阻器的功率为P b 。若U a ∶U b =2∶3,P a ∶P b =8∶9,则滑动变阻器的滑片P在a、b两点时连入电路的电 阻变化了 ___ Ω。(不计灯丝电阻随温度的变化) 对应训练 10 10 【解析】 当滑动变阻器R′的滑片P在最右端时,其接入的阻值最大为30Ω,由串联分压原理可知,滑动变阻器两端的电压:U 滑 =U-U L =6V-1.5V=4.5V,串联电路中各处电流相等,则此时电路中的电流:I=U 滑 / R′=4.5V / 30Ω=0.15A,小灯泡的电阻:R L =U L / I=1.5V / 0.15A=10Ω;因为U a ∶U b =2∶3,所以 ,因为P=I 2 R,且P a ∶P b =8∶9,所以 ,解得:R a =2R b ,因为电源电压不变,所以 , 解得:R b =10Ω,R a =2R b =2×10Ω=20Ω,所以滑动变阻器的滑片P在a、b两点时连入电路的电阻变化了R a -R b =20Ω-10Ω=10Ω。 类型3 图像信息类 样题4 (2017·达州)如图所示是通过电路元件A和B的电流与其两端电压的关系图。则由图可知:若将A和B并联后接在电压为2V的电源两端,元件A、B的电功率之比为 _____ ;若A和B串联后接在电压为3.5V的电源两端,电路消耗的功率为 ____ W。 3∶4 1.05 4.如图甲所示,电源电压恒定不变。滑动变阻器R2标有 “ 50Ω1A ” 字样,其消耗的功率P与其电阻R 2 的关系图像如图乙所示,则电源电压与R 2 消耗的最大功率分别是( ) A.6V 0.45W B.8V 0.45W C.6V 0.20W D.8V 0.20W 对应训练 A 【解析】 由图甲可知,R 1 与R 2 串联,由P=I 2 R可得,电路中的电流分别为: , ,由I=UR可得,电源电压:U=I(R 1 +R 2 )=0.2A×(R 1 +10Ω)①,U=I′(R 1 +R 2 ′)=0.1A×(R 1 +40Ω)②,联立①②解得:U=6V,R 1 =20Ω;滑动变阻器消耗的功率: ;所以,当R 2 =R 1 =20Ω时,R 2 消耗的功率最大,即 。故选A。 类型4 极值范围类 样题5 (2019·达州)如图甲所示,电源电压保持不变,R 1 为定值电阻,滑动变阻器R 2 的最大阻值为30Ω,电压表的量程为0~15V。电压表的示数与滑动变阻器R 2 的关系如图乙所示。则下列结果正确的是( ) A.电源电压为20V B.R 1 的阻值为5Ω C.为了保证电压表不被烧坏,滑动 变阻器的阻值变化范围为4~30Ω D.开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W D 【解析】 由电路图可知,R 1 与R 2 串联,电压表测R 1 两端的电压。由图乙可知,当R 2 =10Ω时,U 1 =12V,当R 2 ′=20Ω时,U 1 ′=8V,所以,电路中的电流分别为:I=U 1 / R 1 =12V / R 1 ,I′=U 1 ′ / R 1 =8V / R 1 ,因为串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电压保持不变,所以电源电压:U=I(R 1 +R 2 )=I′(R 1 +R 2 ′),即12V / R 1 (R 1 +10Ω)=8V / R 1 (R 1 +20Ω),解得:R 1 =10Ω,故B错误;电源电压:U=I(R 1 +R 2 )=12V / 10Ω×(10Ω+10Ω)=24V,故A错误;当电压表的示数U 1 ″=15V时,电路中的电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的电流:I 大 =U 1 ″ / R 1 =15V / 10Ω=1.5A,此时滑动变阻器两端的电压:U 2小 =U-U 1 ″=24V-15V=9V,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R 2小 =U 2小 / I 大 =9V / 1.5A=6Ω,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电压表的示数最小,所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为6~30Ω,故C错误;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,则P 小 =U 2 / ( R 1 +R 2大 )=(24V) 2 / ( 10Ω+30Ω)=14.4W,故D正确。故选D。 5.(2014·达州)如图所示,电源电压恒为8V,电压表量程为0~3V,滑动变阻器的规格为 “ 20Ω 1A ” ,灯泡标有 “ 6V 3W ” 字样。若闭合开关,两电表示数均不超过所选量程,灯泡两端的电压不超过额定值,不考虑灯丝电阻变化,则下列说法正确的是( ) A.电流表的量程应选0~3A B.电压表示数的变化范围为0~3V C.滑动变阻器的阻值变化范围为4~7.2Ω D.滑动变阻器的最大功率为1W 对应训练 C 6.(2018·达州)如图所示的电路中,小灯泡上标有 “ 6V 3.6W ” 字样,滑动变阻器R 1 的最大电阻为40Ω。当只闭合S、S 2 ,滑动变阻器的滑片P在中点时,小灯泡正常发光;当所有开关都闭合,滑片P滑到A端时,电流表A 1 、A 2 的示数之比为3∶1。(灯丝的电阻保持不变)求: (1)电源电压; (2)当只闭合S、S 2 ,滑动变阻器的滑片P 在A端时,小灯泡两端的实际电压; (3)小灯泡消耗的最小电功率(不能为0)。 解:(1)小灯泡的额定电流:I=P L / U L =3.6W / 6V=0.6A, 小灯泡正常发光时的电阻:R L =U L / I L =6V / 0.6A=10Ω。 当只闭合S、S 2 ,滑动变阻器的滑片P在中点时,小灯泡与变阻器串联,小灯泡正常发光,故小灯泡两端的电压为6V,电路中的电流为0.6A, 则电源电压:U=U L +U 滑 =6V+I×1 / 2 · R 滑 =6V+0.6A×1 / 2×40Ω=18V; (2)当只闭合S、S 2 ,滑动变阻器的滑片P在A端时,小灯泡与变阻器的最大电阻串联,则R 串 =R L +R 滑 =10Ω+40Ω=50Ω, 则小灯泡两端的实际电压:U 实 =I 实 R L =U / R 串 · R L =18V / 50Ω×10Ω=3.6V; (3)当所有开关都闭合,滑片滑到A端时,R 2 与变阻器的最大电阻并联,电流表A 2 测R 2 的电流,电流表A 1 测总电流,电流表A 1 、A 2 的示数之比为3∶1,根据并联电路电流的规律,通过变阻器的电流为R 2 的2倍,根据分流原理,R 2 =2R 滑 =2×40Ω=80Ω; 当通过小灯泡的电流最小时,根据P=I 2 R,小灯泡的实际功率最小,由图可知,当R 2 与灯泡串联,即闭合S、S 3 时,电路的总电阻最大,电路的电流最小,I 小 =U / ( R L +R 2 )=18V / ( 10Ω+80Ω)=0.2A,故小灯泡消耗的最小电功率:P 小 =I 2 小 R L =(0.2A) 2 ×10Ω=0.4W。 焦点 3 测量小灯泡的电功率(重点) 样题6 (2019·达州)实验老师为 “测量小灯泡额定功率” 准备了如下器材:电源(电压恒为6V)、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的待测小灯泡(电阻约为10Ω)、滑动变阻器( “ 20Ω1A ” )、导线若干。 (1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物 图连接完整(要求:滑片向右移动灯泡变亮)。 (2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示,其原因是 。 (3)故障排除后,调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 _____ W。从图像中还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比 ______ (选填“变大” “变小”或“不变”)。 电流表指针没 有调零 0.625 变大 (4)小陈同学为了验证电流跟电阻的关系,他又借到了一个滑动变阻器(50Ω 0.5A)和五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡,小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图像,则实验中他所用的滑动变阻器是 ___ (选填字母:A. “ 20Ω 1A ” ,B. “ 50Ω 0.5A ” ), 若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为 14Ω,则所用定值电阻的阻值为 ___ Ω。 B 10 (5)下课前老师布置了一道课后作业。要求:在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻R x 的阻值。实验器材:电阻R x 、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大阻值为R 0 )、电流表、开关、导线若干。小张同学设计了如图戊所示的电路图,用以下步骤测R x 的阻值。 ①闭合开关S,移动滑片P至B端,记下电流表示数I 1 ; ②移动滑片P至A端,记下电流表示数I 2 (I 2 未超过电流表的量程); ③请帮他写出R x 的表达式: R x = ____________ 用字母R 0 、I 1 、I 2 表示)。 7.为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω,电源电压恒为6V,可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R 1 和“20Ω 1A”的R 2 。 (1)为了完成实验,你认为应该选用的 滑动变阻器是 ___ (选填“R 1 ”或“R 2 ”)。 (2)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路 补充完整(要求:滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮)。 对应训练 R 2 (3)电路正确连接后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针明显偏转,你认为造成这一现象的原因可能是 ( ) (选填字母代号)。 A.电流表断路 B.小灯泡短路 C.小灯泡灯丝断了 D.滑动变阻器短路 C (4)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从 “ 0~15V ” 量程的刻度线看出指针停在10V处,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 ___ (选填 “ A ” 或 “ B ” )端移动直至小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 _____ W。 B 0.65 (5)根据收集到的实验数据,同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中,勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下,它两端的电压与电流的比值不一样,你认为其主要原因是 ____________________________ 。 灯泡的电阻随温度而发生改变 (6)实验结束后,小明将电路中的灯泡换成定值电阻,其他器材及连接方式不变。通过更换三个不同的电阻(10Ω、15Ω、20Ω)来探究电流与电阻的关系,将灯泡换为5Ω电阻后,移动滑片,使电压表示数为2.5V,读出电流表示数;用10Ω的电阻替换5Ω的电阻,接下来,他的操作是向 ___ (选填 “ A ” 或 “ B ” )端移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V。为了顺利完成这三次实验,应该在电路中串联一个阻值至少为 ___ Ω的电阻。 A 8 考场 · 走进达州中考 命题点 1 电能表的相关计算 1.(2015·达州)小敏家的电热水壶铭牌已模糊不清,他想估测其功率,把家里所有用电器关闭,只让该电热水壶工作1min,其铭牌上标有 “ 3000r/kW·h ” 的电能表刚好转30转,则功率为 _____ W;若他家平均每天要用该电热水壶烧水约0.5h,则一个月(30天)电热水壶将耗电 ____ 度。 600 9 2.(2013·达州)小李家的电饭煲铭牌模糊不清,为了测其额定功率,他关掉家里其他用电器,让电饭煲正常工作1min,观察发现家里标有3000r/kW·h的电能表转盘转了50转,则电饭煲的额定功率是 ______ W。如果在用电高峰时,电饭煲两端的实际电压是额定电压的90%,则电饭煲工作1小时消耗的电能是 ____ kW·h。(设电阻丝电阻恒定) 1000 0.81 考向1 简单电路图类 3.(2015·达州)灯L 1 标有 “ 6V 6W ” 字样,灯L 2 标有 “ 12V 12W ” 字样,将L 1 、L 2 连成如图所示电路,闭合开关S,两灯都能发光,则( ) A.灯L 2 比L 1 亮 B.灯L 1 、L 2 实际电压之比为1∶2 C.若一电表示数突然减小,另两电表 示数不变,则可能是灯L 2 灯丝断了 D.若将灯L 1 、L 2 串联后接入电路,两灯都能发光,则实际功率之比为1∶2 D 命题点 2 电功率的相关计算 【解析】 由P=U 2 / R可知,灯泡的电阻:R 1 =U 2 L1 / P L1 =(6V) 2 / 6W=6Ω,R 2 =U 2 L2 / P L2 =(12V) 2 / 12W=12Ω;由图示电路图可知,两灯泡并联,电压表测电源电压,电流表A 1 测干路电流,电流表A 2 测L 2 支路电流。两灯泡并联,灯泡两端电压U相等,R 1 P 2 ,则灯L 1 比L 2 亮,故A错误;两灯泡并联,它们两端的电压相等,灯泡实际电压之比为1∶1,故B错误;电压表测电源电压,电流表A 1 测干路电流,电流表A 2 测L 2 支路电流,如果灯L 2 灯丝断了,通过L 2 的电流为零,两电流表示数都变小,电压表示数不变,不符合题意,故C错误;若将灯L 1 、L 2 串联后接入电路,通过两灯泡的电流I相等,两灯都能发光,则实际功率之比:P 1实 / P 2实 =I 2 R 1 / I 2 R 2 =6Ω / 12Ω=12,故D正确。故选D。 4.(2015·达州)小王同学运用所学物理知识设计了如图所示的双向控制电路,电源电压恒定不变,灯L 1 标有 “ 6V 6W ” 字样,灯L 2 标有 “ 12V 6W ” 字样。当开关拨至1位置且滑片P滑到中点时,灯L 1 恰好正常发光;当开关拨至2位置且滑片P滑到A端时,灯L 2 恰好正常发光,则电源电压为 ___ V,滑动变阻器R的最大阻值为 ___ Ω;当灯L 1 、L 2 分别正常发光时,两种电路消耗 的总功率之比为 ______ 。 12 12 2∶1 【解析】 由图示电路图可知,当开关拨至2位置且滑片P滑到A端时,只有灯L 2 接入电路,灯泡两端电压等于电源电压,此时灯L 2 恰好正常发光,灯L 2 两端电压等于额定电压12V,由此可知,电源电压U=12V;当开关拨至1位置且滑片P滑到中点时,灯L 1 与滑动变阻器串联,此时灯L 1 恰好正常发光,则电路中电流:I=I L1 =P L1额 / U L1额 =6W / 6V=1A,由此可知,R 中 =U R / I= ( U-U L1额 )/ I= ( 12V-6V )/ 1A=6Ω,滑动变阻器最大阻值:R=2R 中 =2×6Ω=12Ω;灯L 2 正常发光时的电流:I L2 =P L2额 / U L2额 =6W / 12V=0.5A,当灯L 1 、L 2 分别正常发光时,两种电路消耗的总功率之比:P 1 / P 2 =UI L1 / UI L2 =I L1 / I L2 =1A / 0.5A=21。 考向2 比值应用类 5.(2019·达州)如图所示,电源电压保持不变,R 1 、R 2 、R 3 为定值电阻,且R 2 =R 3 =20Ω。闭合开关S,电压表V 1 和V 2 的示数之比为4∶3,此时电路消耗的总功率为P 1 ;若把电压表V 1 和V 2 分别换成电流表A 1 和A 2 ,闭合开关S后电流表A 1 的示数为I1,电流表A 2 的示数为I 2 ,此时电路消耗的总功率为P 2 。则下列结果正确的是( ) A.R 1 =10Ω I 1 ∶I 2 =3∶2 P 1 ∶P 2 =1∶10 B.R 1 =5Ω I 1 ∶I 2 =2∶3 P 1 ∶P 2 =1∶10 C.R 1 =10Ω I 1 ∶I 2 =3∶2 P 1 ∶P 2 =10∶1 D.R 1 =5Ω I 1 ∶I 2 =2∶3 P 1 ∶P 2 =10∶1 A 6.(2018·达州)如图所示的电路,当S 1 、S 2 都闭合时,R 1 的电功率为25W,当把S 2 断开时,R 1 的电功率为4W,则此时R 2 的电功率为 ___ W。 6 【解析】 当闭合开关S 1 、S 2 时,电路为R 1 的简单电路,则R 1 两端电压等于电源电压U,且R 1 的功率P=25W,则R 1 的电阻:R 1 =U 2 / P。当把S 2 断开时,R 1 与R 2 串联,设此时R 1 两端电压为U 1 ,且R 1 的功率P′=4W,R 1 的电阻:R 1 =U 1 2 / P′,R 1 的阻值不变,则U 2 / P=U 1 2 / P′,变形可得:U 1 2 / U 2 =P′ / P=4W / 25W,解得:U 1 / U=25,所以U 1 =25U;此时R 2 两端的电压:U 2 =U-U 1 =U-2 / 5U=3 / 5U;根据P=UI可得,此时R 1 的电功率与R 2 的电功率之比:P′ / P 2 =U 1 I / U 2 I=U 1 / U 2 =2 / 3,则P 2 =3 / 2 · P′=3 / 2×4W=6W。 7.(2014·达州)将R 1 =12Ω、R 2 =6Ω两电阻串联在某一电源上,R 1 、R 2 消耗的功率之比P 1 ∶P 2 = ______ ,此时电路消耗的总功率为P;再将它们并联后接入同一电源上,电路的总电阻R′= ___ Ω,此时电路消耗的总功率为P′,则P∶P′= ______ 。 2∶1 4 2∶9 考向3 图像信息类 8.(2016·达州)灯泡L标有 “ 6V 6W ” 字样,测得该灯泡的电流随电压变化关系如图甲所示。现把灯泡L接入如图乙所示的电路中,若电源电压恒为10V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,则下列说法正确的是( ) A.灯泡L能正常发光,且电压表的示数为6V B.当电流表示数为0.4A时,电压表的示数为1V C.灯泡L的电阻值随电压表示数的增大而增大 D.为了保证电路安全,整个电路消耗的最大功率为6W D 9.(2013·达州)有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中,如图乙所示。闭合开关S,这时电流表的示数为0.4A,则电源电压和电路消耗的总功率分别是( ) A.4.5V1.8W B.2.5V1.0W C.4.5V1.0W D.2.0V0.8W A 10.(2015·达州)图甲是小灯泡L的U - I图像,将此灯接入图乙的电路中(电源电压不变),闭合开关S 1 后,灯L的实际功率为2W;再闭合开关S 2 后,电流表示数变化了0.2A,则电阻R的阻值是 ___ Ω,此时电路消耗的总功率是 ___ W。 20 2.8 考向4 极值范围类 11.(2019·达州)如图所示,电源电压保持不变,R 2 为定值电阻,小灯泡L上标有 “ 6V3W ” 字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R 1 的最大阻值为20Ω。只闭合S 1 ,将滑动变阻器的滑片P移动到A端时,L正常发光;闭合所有开关时整个电路1min消耗的电能为540J。已知电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。求: (1)电源电压; (2)R 2 的阻值; (3)在保证电路安全的前提下,只闭合S 1 时移动滑片P使电路消耗的功率最小,若此时电路的最小功率为P 1 ;只闭合S 2 时移动滑片P使电路消耗的功率最大,若此时电路的最大功率为P 2 。则P 1 和P 2 的比是多少? 解:(1)只闭合S 1 ,将滑动变阻器的滑片P移动到A端时,电路为灯泡L的简单电路,因为灯泡正常发光,所以电源电压:U=U L =6V; (2)闭合所有开关时,灯泡L与电阻R 2 并联,此时灯泡正常发光,其功率为3W, 由P=W / t可得,灯泡1min消耗的电能:W L =P L t=3W×60s=180J, 则1min内R 2 消耗的电能:W 2 =W-W L =540J-180J=360J, 由W=UIt=U 2 / R · t可得,R 2 的阻值:R 2 =U 2 / W 2 · t=(6V) 2 / 360J×60s=6Ω; (3)由P=U 2 / R可得,灯泡的电阻:R L =U L 2 / P L =(6V) 2 / 3W=12Ω, 只闭合S 1 时,灯泡L与变阻器R 1 串联,电压表测R 1 两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表的示数U 1 =3V时,灯泡两端的电压:U L ′=U-U 1 =6V-3V=3V, 此时电路中的电流:I=U L / R L =3V / 12Ω=0.25A, 电路的最小功率:P min =UI=6V×0.25A=1.5W; 只闭合S 2 时,R 2 与变阻器R 1 串联,电压表测R 1 两端的电压,电流表测电路中的电流,当电流表的示数I′=0.6A时, 滑动变阻器接入电路中的电阻:R 1 =U / I′-R 2 =6V / 0.6A-6Ω=4Ω, 所以电路中的最大电流为0.6A时,此时电路的功率最大,则P max =UI 2 =6V×0.6A=3.6W,则P min ∶P max =1.5W∶3.6W=5∶12。 命题点 3 测量小灯泡的电功率 12.(2018·达州)某实验小组的同学在进行 “测量小灯泡的额定功率” 的实验中,现有器材:电源(电压恒为6V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为3.8V的待测小灯泡(电阻约为12Ω),滑动变阻器两个(A: “ 5Ω2A ” ;B: “ 20Ω0.5A ” )。 (1)该实验的实验原理是 _______ ;实验中,应选用的滑动变阻器是 ___ (选填 “ A ” 或 “ B ” )。 P=UI B (2)如图甲所示是小田同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用 “ × ” 标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。 (3)小田确认电路连接无误后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压,则电路的故障是 _________ 。 (4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为 _____ W。 灯泡断路 1.14 (5)该组的另一同学接着实验时,发现电压表0~15V量程已经损坏,0~3V量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在图丙中的虚线框内画出正确的电路图。 (6)由图乙推知:小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P 1 ,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P 2 ,则P 1 _________ P 2 (选填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” )。 大于 13.(2015·达州)为测量一只标有 “ 2.5V 0.3A ” 小灯泡的额定功率,可供选择的器材有:电压表(量程0~3V、0~15V)一个,电流表(量程0~0.6A、0~3A)一个, “ 10Ω 2A ” 和 “ 20Ω 1A ” 的滑动变阻器各一个,电源(电压为6V)一个,开关一个,导线若干。小组同学通过讨论、交流,设计了如图1所示的实验电路图,在根据实验电路图选用实验器材连接实物电路时,同组的三位同学产生了分歧。 甲同学:电压表选用大量程,电流表选用小量程,滑动变阻器选用 “ 10Ω 2A ” 。 乙同学:电压表、电流表都选用小量程,滑动变阻器选用 “ 10Ω 2A ”。 丙同学:电压表、电流表都选用小量程,滑动变阻器选用 “ 20Ω 1A ” 。 (1)你认为 ___ 同学的观点是合理的;请用笔 画线代替导线,将图2中的实物图连接完整。 丙 (2)开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片P移到 ___ (选填 “ A ”或“ B ”) 端。 (3)某同学连好电路后闭合开关,发现灯不亮,电流表指针不动,电压表指针却迅速偏转,则电路故障可能是 ______________ ;故障排除后,再次闭合开关,发现电流表指针向左偏转,其原因是 。 A 小灯泡断路 电流表的 正、负接线柱接反了 调节滑动变阻 器,多测几组实验数据 (4)若将小灯泡换成待测定值电阻,小李同学通过实验读出了一组电流、电压值后,计算得出定值电阻的阻值,小李同学为获得测量结果而高兴,准备整理实验器材结束实验。你认为他的实验真的结束了吗? _____ 。为得到更可靠的结果,接下去他应该 ,其目的是 ___________ 。 没有 减小误差 命题点 4 电热的相关计算 14.(2017·达州)如图是一个玩具汽车上的控制电路,小明对其进行测量和研究发现:电动机的线圈电阻为1Ω,保护电阻R为4Ω,当闭合开关S后,两电压表的示数分别为6V和2V,则( ) A.电路中的电流为4A,电源电压为6V B.电动机的功率为16W,它两端的电压为4V C.在1min内电阻R上产生热量60J,电动机消耗电能120J D.电动机工作时将机械能转化为电能,若将电阻R换成滑动变阻器,可调节电动机的转速 C 【解析】 由电路图可知,电压表V 1 测电源电压,电压表V 2 测R两端的电压。因此,电压表V 1 的示数为6V,电压表V 2 的示数为2V,电路中的电流:I=IR=U R / R=2V / 4Ω=0.5A,故A错误;电动机两端的电压:U M =U-U R =6V-2V=4V,电动机的功率:P M =U M I=4V×0.5A=2W,故B错误;1min内电阻R上产生的热量:Q=I 2 Rt=(0.5A) 2 ×4Ω×60s=60J,电动机消耗的电能:W=U M It=4V×0.5A×60s=120J,故C正确;电动机工作时将电能转化成内能和机械能,故D错误。故选C。
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