- 2021-05-13 发布 |
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文档介绍
中考物理专题辅导——电功电功率
中考物理专题辅导——电功、电功率 考点剖析: 对于电功、电功率的内容综合性强。通常在中考的“压轴题”中都要用到本专题的知识和解题方法。中考时主要考查以下知识点: (1)电功(W) 表示电流做的功.电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.(2)电功率(P) 电功率是表示电流做功快慢的物理量。 单位时间内电流做的功,叫做电功率。 (3)额定功率和实际功率 额定电压:用电器正常工作时的电压值为额定电压;额定电压也是用电器上标着的电压. 例如 我国家庭电路的电压为220V,家用电器的额定电压一般为220V。 额定功率:用电器在额定电压下的功率值为额定功率;也就是用电器上标着的电功率为额定电功率。 例如 家庭用普通照明的白炽灯泡在电功率15W~60W之间,电饭锅的电功率在350W~1350W之间,家用电冰箱在重100 W~140 W之间. 实际功率:当加在用电器两端的电压不等于额定电压时,用电器的功率为实际功率。 (4)焦耳定律 内容 电流通过导体产生的热量,跟通过导体电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。 应用 电炉子、电饭锅、电热毯等电热器是利用电流热效应工作的设备,它们的发热体是用熔点高、电阻率大的合金丝制成的。 表1 电学公式表 名称 公 式 单 位 电流、电压、电阻 I=,U=IR,R= I:A,U:V,R:Ω 电功率 P=UI,P= P:W,其他:kW 1kW=10W 电功 W=UIt,W=UQ, W=Pt W:J 其他:kWh 1kWh=3.6×106J 焦耳定律 (电流生热) Q=I2Rt Q:J 在纯电阻电路中(电流通过导体时,电能全部转化为内能的电路),结合欧母定律还可以推导出下列公式。 表2 推导公式 电功率 P=I2R= 电功 W=I2Rt=t 焦耳定律 Q=UIt=t 表3 比例关系 串联 并联 = = = = = = 表4 电压、电流、电功率关系(以灯例) 电压关系 电流关系 电功率关系 灯发光情况 U实>U额 I实>I额 P实>额 比正常发光亮,有可能烧毁 U实=U额 I实=I额 P实=额 正常发光 U实<U额 I实<I额 P实<额 比正常发光暗 例题精析: 例1、电能表是测量________的仪表.1 kWh的电能可供标有“220V 40W”的灯泡正常工作________h。 精析 电能表是日常生活中常用的仪表.考查能否灵活利用W=Pt进行计算。 正确选择合适的单位,可以简化计算。 电能表是测量电功的仪表.题目给出:W=1kWh P=40W=0.04kW 时间:t===25h 如果选用国际单位,则计算要麻烦得多。 答案 电功,25 例2、 某导体接到6V电压下,它消耗的功率是6W;将改接到3V的电压下,这个导体的功率是________W。 精析 一个导体,在额定电压下,电阻为R,同样一个导体,电压改变,电阻仍为R。 同样一个导体,电压改变,电阻仍为R。 ∴ 电功率的习题,往往从求解电阻入手。 解法1 导体电阻 R===6Ω. 电压变了,导体消耗的功率改变 RL===1.5W 解法2 导体电阻不变 根据:R= == PL=·PE=()2×6W=1.5W 小结 从解法2看出,电阻一定时,电压是原来的“n”倍,功率是原来的“n2”倍。因为P=UI,U是原来的“n”倍,I也是原来的“n”倍,所以P是原来的“n2”倍。 答案 功率是1.5W 例3、电阻R和灯泡L串联接到电压为10V的电路中,R=10Ω,电路接通后,100s内电阻R上电流做的功为10J,已知灯L的额定功率为10W,灯的电阻不变.求:灯的额定电压。 解 画出灯L和电阻只串联的电路图1,并标明已知量和未知量. 串联电路,通过L和R电流相等,设为I。 则WR=I2Rt 图1 I===A=0.1A R两端电压:UR=IR=0.1A×10Ω=1V 灯L′两端电压:UL=U-UR=10V-1V=9V 灯电阻:R===0.9Ω 灯额定电压:UE===30V 误解 有的同学在算完电流后,直接用:UE===100V,是错误的.因为此时灯并不是正常发光,电路中的电流不是IE. 当然,有的同学把UL=9V算为灯的额定电压,也是错误的. 答案 灯额定电压为30V 例4、将分别标有“6V 9W”和“6 V 3W”的两个灯泡L1、L2串联接在12 V电源上,则 ( )。 A.两灯都能正常发光 B.灯L2可能被烧毁 C.两灯都比正常发光时暗 D.灯L1比灯L2亮 精析 考查学生能否根据实际电压和额定电压的关系,判断灯的发光情况. 先求出两盏灯的电阻 灯L1的电阻: R1===4Ω 灯L2的电阻: R2===12Ω 求出灯两端的实际电压U1′ ∵ R1、R2串联 === U1′=U=×12V=3V L2两端电压U2′=U-U1′=12V-3V=9V 比较实际电压和额定电压 U1′<U1,U2′<U2 两灯都不能正常发光;灯L2可能会被烧毁 答案 B 例5、家庭电路中正在使用的两白炽灯,若甲灯比乙灯亮,则 ( )。 A.甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大 B.甲灯两端的电压一定比乙灯的大 C.通过甲灯的电量一定比乙灯的多 D.甲灯的实际功率一定比乙灯的大 精析 考查家庭电路中灯的连接方式,并由灯的亮度判断电阻的大小. 分析 家庭电路,灯的连接方式是并联.甲、乙两灯两端电压相同.甲灯比乙灯亮,说明甲灯实际功率比乙灯大.D选项正确.甲灯比乙灯亮,在并联电路中,R甲<R乙.U相同,I甲>I乙 电量Q=It,若两灯同时使用,因为t相同,I甲>I乙,则Q甲>Q乙,C选项正确. 答案 C、D 例6、 如图2,电源电压和电灯L的电阻均保持不变.当开关S闭合后,在变阻器的滑片P从中点向下滑动的过程中,下列说法正确的是 ( )。 A.电压表的示数变大 B.电灯L的亮度变暗 C.电流表A1的示数不变 D.电流表A2的示数变小 图2 精析 考查学生识别电路的能力.能否根据欧姆定律分析电路中电流变化,灯的亮度变化. 分析 电路是由灯和变阻器并联而成. 测的是干路电流 测的是流过变阻器的电流 测的是电路两端电压 当变阻器的滑片P由中点向b端移动时,变阻器的电阻增大,通过变阻器电流减小,示数变小,D选项正确. 并联电路,U一定,灯电阻不变,则流过灯的电流不变,灯的亮度不变. 示数变小. 答案 D 例7、 如图3,电源电压不变,开关S由断开到闭合,电流表两次示数之比为2∶7,则电阻R1∶R2=________,电功率P1∶P2,电功率P1∶P1′=________,电功率P1∶P1=________. 图3 精析 分析S闭合前后,电路中电阻的连接关系.写出P、I、U、R之间的关系,利用公式求解。 S断开,只有R1,示数为I1,R1两端电压为U,流过R1的电流为I1. S闭合,R1、R2并联,示数为I1+12,R1两端电压不变为U,流过R1的电流不变为I1,R1功率为P1′。 ∵ = ∴ = 并联:== ∴ = == == 答案 R1∶R2=5∶2,P1∶P2=2∶5,P1∶P1′=1∶1,P1∶P=2∶7 例8、如图4(a)所示电路中,灯L1的电阻R2的(不考虑灯丝随温度的变化).电源电压为10V,并保持不变.S1、S2为开关.当闭合S1,断开S2时,灯L1正常发光,电阻R3消耗的电功率为2W,电压表示数U1;当闭合S2,断开S1时,电阻R4消耗的电功率为W,电压表示数为U1. 求(1)灯L1的额定功率; (2)电阻R4的阻值. (a) (b) (c) 图4 精析 此题已知量:R1=R2,U=10V P3=2W U1′= U1 P4=W 要求:(1)P1(L1额定功率);(2)R4 画出变化前后电路分析图4(b)和(c). 先求出两次电路(b)和(c)中电流比I∶I′ ∵ R1不变 === ==×=×()2= 由图(b) U=I(R1+R3) 由图(c) U=I′(R1+R2+R4) U不变,将R2=2 R1和R3=2 R4代入 I(R1+2R4)=I′(R1+2R1+R4) 2(R1+2R4)=(3R1+R4) = 得R1∶R2∶R4=3∶6∶1 由图(c)R1、R2、R4串,且U=U1′+U2′+U4=10V U1′∶U2′∶U4=R1∶R2∶R4=3∶6∶1 U4=U=×10V=1V R4===4Ω 由图(b)R1、R3串 == P1=×2W=3W 答案 L1额定功率为3W,R4为4Ω 例9、小明设计了一个电加热器,有加热状态和保温状态,如图5,发热体AB是一根阻值500Ω的电阻丝,C、D是电阻丝AB上的两点,S′是一个温度控制控制开关.当开关S′闭合,开关S接通C点时,电阻丝每分钟放出的热量是Q1;当S′闭合,S接通D点时,电阻丝每分钟放出的热量是Q2;当S′断开时,电阻丝每分钟放出的热量是Q3,此时测得C、D两点间的电压是33V。 图5 (1)按大小排列出Q1、Q2和Q3的顺序是: ________ > ________ > ________. (2)将上述热量由大到小的顺序排列,其比值是20∶10∶3,求电源电压U和电热器处于保温状态时,每分钟放出的热量. 精析 对于联系实际的问题,首先把它和所学的物理知识对应起来,本题用到的是焦耳定律的知识. 从图中看出,不论使用哪一段电阻丝,电压均为U.电热丝放热公式:Q=t. (1)可以将AB段电阻分成三部分: 第一次,S′闭合,S接C,使用的是电阻丝CB段,电阻为RCB,电阻丝1min放热Q1=t 第一次,S′闭合,S接D,使用的是电阻丝DB段,电阻为RDB,电阻丝1min放热Q2=t 第三次,S′断开,电阻丝1min放热Q3=t ∵ RDB< RCB< RAB ∴ Q1>Q2>>Q3 开关位于D,是加热状态,断开S′,电阻为RAB,是保温状态. (2)已知RAB=500Ω UCD=33V,Q2∶Q1∶Q3=20∶10∶3t一定, === ∴RDB=×RAB=×500Ω=75Ω t一定,U一定, == ∴ RCB=RAB=×500Ω=150Ω RCD=150Ω-75Ω=75Ω I===0.44A. U=IRAB=0.44×500Ω=220V 保温时,电阻为RAB,t=1 min=60s Q3=×t=×60s=5808J 答案 (1)Q2>Q1>Q3,电源电压220V,保温:Q3=5808J 例10、图6,是供电设备向居民楼用户输电的示意图,为保证居民楼内的用户所有用电器都能正常工作,居民楼的输入导线间的电压必须保证为220V,当居民楼内消耗的功率为44 kW的时候 图6 (1)通过输电线的电流为多少安? (2)若输电线的总电阻为0.1Ω,供电设备的输出电压是多少伏? (3)居民楼内由于家用电器的增加,将向供电部分申请“增容”,即增加用电功率.当居民的用电器的额定功率由44 kW增加到88kW,所有用电器均在正常工作时,输电线路损失的功率比“增容”前增加了多少? (4)若要求减小输电线损失的功率,用学过的公式及知识说明应采取的措施。 精析 将实际问题转化为电路图. 画出图7 图7 解 (1)已知U0=220V P0=44Kw=4.4×104W I===220 (2)U=U线+U0=IR线+U0 =220A×0.1Ω+220V=240V (3)I′===400 P线′=I′2R线=(400A)2×0.1Ω=16000W 增容前:P线=I′2R线=(200A)2×0.1Ω=4000W △P线=P线′-P线=16000W-4000W=12000W (4)分析:在U0,P0一定时,I不能减少,使P线=I2R线减小的方法,应减小R线. ∵ 导线电阻与材料、长度、横截面积有关 ∴ 长度一定,可换用电阻率小的导线或适当增加线的横截面积,这样可以减小电阻. 答案 (1)220A (2)240V (3)12000 W 中考热身: 一、 选择题 1、有三盏白炽灯,甲标有“PZ220-15”,乙标有“PZ220-40”,丙标有“PZ220-100”,将它们接在家庭电路中,正常工作时的发光情况是 ( ) A.甲灯最亮 B.乙灯最亮 C.丙灯最亮 D.一样亮 2、某家用电器正常工作时的功率约为300瓦,则它可能是 ( ) A.空调器 B.白炽灯 C.洗衣机 D.语言复读机 3、如图8所示,一个标有“6伏 3.6瓦”字样的小灯泡L和最大阻值为50欧的滑动变阻器R串联后接在电源电压U 恒为6伏的电路中,设灯泡电阻不变,则下列判断正确的是 ( ) 图8 A.无论如何移动滑片P,电路中总功率不会超过2瓦 B.移动滑片P,电路中总功率最小值为0.6瓦 C.当滑片P滑至某个位置时,L和R的电功率相等 D.当滑片P由a滑向b的过程中,灯泡L的电功率一直是减小的 4、如图9所示电路中,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P向右移动,则下列判断正确的是 ( ) 图9 A.电流表示数变小,电压表示数变小 B.电流表示数变大,电压表示数变小 C.电阻R1消耗的功率增大 D.整个电路消耗的总功率减小 5、L1、L2两盏电灯的额定电压相同,均为U,额定功率P额1>P额2,把它们接入电源电压为U的电路中,下列说法中正确的是 ( ) A.两灯串联使用时,实际工率P1<P2 B.两灯并联使用时,实际工率Pl′<P2, C.串联时两灯消耗的总功率P总<P额2 D.并联时两灯消耗的总功率P总′<P额1 6、下列几种电器铭牌的标示牛都涉及到“2A”字样,其中表示额定电流的是 ( ) A.滑动变阻器上标有“1012 2A” B.家用电熨斗上标有“220V 2A” C.电能表上标有“220V 2A” D.某汽车用蓄电池标有“2A 10h” 7、某家用电器正常工作时的电流为4安,此用电器可能是 ( ) A.空调机 B.日光灯 C.电冰箱 D.电风扇 8、把标有“12伏 12瓦”的灯L1和“12伏 6瓦”的灯L2串联起来接在电源电压为12伏的电路中,正确的说法是 ( ) A.L1、L2两灯均能正常发光 B.L1、L2两灯均不能正常发光,但L2为较亮 C.L1、L2两端均不能正常发光,但L1灯较亮 D.把电源电压提高到24伏,L1、L2两灯都能正常发光 9、两个灯泡,其中L1标有“6伏 3瓦”,L2没有标记,但测得它的电阻是4欧,把它们串联后接在某一电路时,两灯L1、L2均能正常发光,这个电路两端的电压和灯L2的电功率分别是 ( ) A.6伏 3瓦 B.8伏 1瓦 C.12伏 3瓦 D.6伏 1瓦 10、如图10所示,电源电压保持不变,R为定值电阻,在a、b两接线柱上接一个标有“6伏 2瓦”灯泡,闭合开关S,灯泡恰好正常发光;如果在a、b两接线柱间换一个标“6伏 3瓦”的灯泡,闭合开关S后,这只灯泡消耗的功率 ( ) 图10 A.小于3瓦 B.大于3瓦 C.等于3瓦 D.不能确定 二、填空题 1、将标有“12伏 6瓦”的灯泡接在9伏的电路中时,灯泡消耗的功率是_______瓦.若要将其接入36伏的电路中并使它能正常发光,则应给它串联一个阻值是______欧的电阻. 2、有一标有“6伏 12瓦”的小灯光,当小灯炮正常发光时,电流通过小灯泡1分钟做的功是_____焦.若接在电压为1.5伏的电源上,通过小灯泡的电流为0.5安,此时小灯泡的功率是________瓦. 3、如图11所示电路,电源电压恒定为6伏,小灯泡的规格均为“6伏 3瓦”,该电路可实现小灯泡串并联的转换.该电路可消耗的最大功率是_______瓦,最小功率是________瓦. 图11 4、某家用电能表上标有“220伏 5安 3000R/kWh”的字样,当家中用电器全部工作时,电能表1分钟转了45转.由此可估算出该家所有用电器的总功率为__________瓦;若该家全部用电器工作时的总电流不超过电能表的额定电流,还可以再增加________瓦以下的用电器. 5、如图12所示,电源电压是6伏,灯泡L的电阻是12欧(其阻值不随温度变化),滑动变阻器的最大阻值是12欧.当滑片P移到最左端时,灯泡L正常发光,则 图12 灯泡L的额定功率是______瓦.若滑片P移到最右端时,通过灯泡的电流是______安. 6、李刚家的电能表标有“220伏 10安”的字样,他家同时使用的家用电器的总功率不能超过_______瓦,如果超过,则保险丝会自动_______. 7、一种叫“满天星”的节日彩灯,一组有100只小灯泡串联,将它们接在220伏电压下,每只小灯炮两端的电压为_______伏,如果每一只小灯泡的功率是0.5瓦,则通过每一只小灯泡的电流是______安. 8、电功率的单位是________,它的大小表示电流做功的_________. 9、如图13所示的电路中,电源电压为6伏,开关S断开时,电流表的示数为0.3安,开关S闭合时电流的示数为0.5安,则R2的阻值为______欧,R1 消耗的功率是______瓦,2秒种内整个电路消耗的电能是______焦. 图13 10、标有“6伏 6瓦”、“6伏 1.5瓦”字样的灯L1和L2,串联接在某电源上,设灯丝的电阻不变,则通过灯L1和L2的电流强度之比为_______,灯L1和L2的实际功率之比为_______,要保证两灯安全工作,电源电压不应超过_____伏特. 三、实验题 1、在做“测小灯泡的额定功率”实验时, (1)已知小灯泡的额定电压是3.8伏,额定功率小于2瓦,某同学在连接电路时有几根导线还没有接上,如实物所示,请你在实物图上用笔画线代导线替连接好(要求正确选择电压表和电流表的量程). 甲 乙 图14 (2)某同学在连接滑动变阻器时,由于接线错误使滑动变阻器滑片P移动时不能改变小灯泡的亮暗程度.现就下面两种情况,请你判断该同学是如何连接的? 第一种情况:小灯泡较亮时,他是把两导线的端点分别与滑动变阻器的_____连接. 第一种情况:小灯泡较暗时,他是把两导线的端点分别与滑动变阻器的_____连接. (3)在正确连接电路并调节滑动变阻器使小灯泡正常发光时,电流表如图14—乙所示,其读数为_______安,则小灯泡的额定功率是_______瓦. 2、家庭电路中有一只标有铭牌的灯泡正常发光,现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表,请用三种方法搞清这只灯泡此时的功率,说明道理并写出表达式. 方法一:___________________ 方法二:___________________ 方法三:___________________ 四、计算题 1、如图15所示的电路中,电源电压为24伏且保持不变.开关S闭合,滑动变阻器的滑片P至A端时,电流表示数为1安;当S断开,滑片P滑到变阻器中点O时,电压表示数为12伏.求: 图15 ①滑动变阻器的最大阻值和灯泡的电阻; ②若电压表量程为0~15伏,断开关开S,在电压表不超过量程的情况下,灯泡的最小功率。 2、如图16是家用电饭锅的简化电路示意图,S1是限温开关,靠手动闭合,当温度达到103℃时自动断开,不能自动闭合.S2是自动开关,当温度超过80℃时自动断开,温度低于70℃时自动闭合.电阻R2的阻值是1886欧,R1 是工作电阻,阻值为50欧.锅中放好适量的米和水,接入家庭电路,闭合手动开关S1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温.试求: 图16 (1)加热过程中电饭锅消耗的电功率P1是多大? (2)保温过程中电饭锅消耗的电功率P2是在哪两个值之间跳动? 参考答案: 一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C BCD ACD ABCD B A B B A 二、填空题 1、3.375(3.38或3.4),48 2、720,0.5,0.75 3、6 1.5 4、900 200 5、3 0.25 6、2200,熔断; 7、2.2,0.23 8、瓦,快慢 9、20 1.2 10、1∶1, 1∶4, 7.5 三、实验题 1、(1)实物连线如图 (2)C、D两点 A、B两点 第13(1)题图 (3) 0.32 1.2 2、方法一:观察铭牌可知额定功率,即为此时功率 方法二:用电能表和钟表测一定时间内消耗的电能P= 方法三:已知家庭电路电压,用电流表测通过灯炮的电流p=220I 方法四:用电流表、电压表测电流和电压P=IU 四、计算题 1、解:①S闭合,P在A时RL与RAB并联,UL=U电源=24伏,IL=1安,RL=UL/IL=24伏/1安=24欧;S断开,P在中点O时,RL与0.5RAB串联,UAO=12伏 =24伏-12伏=12伏,所以0.5RAB=RL=24欧 故滑动变阻器最大电阻 RAB=48欧 ②断开开关S,RL与R串联,电压表示数最大为15伏,UL最小为24伏-15伏=9伏 所以PL最小值=(9伏)2/24欧=3.4瓦 2、解:(1)电饭锅加热时,R2被短路只有R1工作,加热过程电饭锅消耗的功率为P1===968瓦 (2)电饭锅的保温状态由开关S2控控制. 当温度超过80℃时,S2自动断开,此时R1与R2串联, 电饭锅消耗功率==50=25瓦 当温度低于70℃时,S2自动闭合,R2串被短路, 电饭锅消耗功率=P1=968瓦 所以,电饭锅保温时消耗电功率在25瓦和968瓦两个值之间跳动. 答:(1)加热过程中电饭锅消耗的电功率是968瓦;(2)保温过程中电饭锅消耗的电功率在968瓦与25瓦两个值之间跳动.查看更多