《中考物理总复习》必刷13电功、电功率、电能和电热-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例(解析版).doc
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1、必刷13 电功、电功率、电能和电热 电功、电能 例65(2019·赤峰)同学们发现电饭锅、电高压锅等用电器的功率都是可以调节的。于是,他们利用实验室中的器材,设计了一个功率可以调节的电路(如图所示)来模拟上述电器的工作状况。已知R110,学生电源提供的电压为12V且保持不变,R1、R2电阻保持不变。(1)开关S1闭合且开关S2接a时,电路的总功率为21.6W。此时R1与R2 联;求:电路中总电流和R2阻值(2)开关S1断开且开关S2接b时,求:10s时间内电流通过整个电路做的功。【答案】(1)并;1.8A, 20(2)48J【解析】(1)开关S1闭合且开关S2接a时,R1、R2并联,
2、利用PUI求出总电流,根据欧姆定律求出R1的电流,然后根据并联电路的特点求出R2的电流和R2阻值;(2)开关S1断开且开关S2接b时,R1、R2串联,求出电路中的总电阻,根据WI2Rt即可求出电流通过整个电路做的功。(1)由图知,开关S1闭合且开关S2接a时,R1、R2并联,根据PUI可得总电流:I1.8A,通过R1的电流:I11.2A,因并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以通过R2的电流:I2II11.8A1.2A0.6A;由I可得,R2的阻值:R220;(2)开关S1断开且开关S2接b时,R1、R2串联,则总电阻:RR1+R210+2030,所以,10s时间内电流通过整个电路做的功:W
3、t×10s48J。 电功率 例66(2019·益阳)洞庭湖区域盛产水稻,早稻收获期恰逢长江中下游梅雨季节。为解决早稻收获后稻谷霉变问题,某科技小组设计了一个稻谷烘干机。它的电路图如图甲所示,M为电动鼓风机,R为湿敏电阻,其阻值能根据相对湿度(水蒸气含量)的变化而改变,且能满足实际需要。R0为10的定值发热电阻。(1)若鼓风机的额定电压为220V,额定功率为440W,鼓风机正常工作的电流为多大?(2)相对湿度在40%80%范围内时,R的阻值随相对湿度变化的关系如图乙所示。当相对湿度为70%时,试求发热电阻R0的电功率为多大?【答案】(1)2A;(2)4000W【解析】(1)根
4、据P=UI变形可求鼓风机正常工作的电流;(2)如图乙所示,当相对湿度为70%时,可知R接入电路的电阻,再根据欧姆定律可求发热电阻R0的电流,由P=I2R可求发热电阻R0的电功率。解:(1)由P=UI可得,鼓风机正常工作的电流:I=2A;(2)由图甲可知,鼓风机与电阻并联,电阻R与R0串联在同一条支路中,如图乙所示,当相对湿度为70%时,湿敏电阻R的阻值:R=1,电阻R与R0支路中的电流: I=20A,发热电阻R0的电功率: P0=I2R0=(20A)2×10=4000W。 电热 例67 (2019·新疆)如图所示电路中,电阻Rl的阻值为2 ,当开关闭合后,电压表V1的示数为
5、1 V,V2的示数为2 V。求:(1)电源两端的电压;(2)迪过R1的电流和R2的阻值;(3)R2在1 min内产生的热量。【答案】(1)3V (2)0.5A ,4 (3)60J【解析】(1)电路为R1、R2串联,二者两端电压之和为电源两端的电压,U=U1+U2=1V+2V=3V;(2)根据欧姆定律,I1=0.5A。 因为R1、R2串联,所以I2=I1=0.5A,根据欧姆定律,R2=4。(3)根据焦耳定律,Q=I22R2t=(0.5A)2×4×60s=60J。 求通电时间 例68(2019·宜昌)我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业,在手机及其它通讯设备的
6、设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例,华为“Mate 20 pro”不仅采用4200mAh超大容量电池,并且采用“超级快充”技术,不到半小时可把电池充达一半以上,极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。(1)表格中的电池“容量”,是哪几个物理量进行了怎样运算的结果?(2)如图所示的两个充电器,一个标注“输出5V 600mA”,另一个标注“输出5V 4A”,其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%,选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟?(3)有人发现,超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些,请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。【答案】(1)表格中的电池“
7、容量”是电流与时间的乘积;(2)需要51.8min;(3)充电线较粗可以减小电阻,在充电过程中产生的热量较少。【解析】(1)mA是电流的常用单位,h是时间的常用单位,据此得到“容量”的含义;(2)已知充电器输出电压和电流,可以得到输出功率,输出功率越大表示充电越快;已知电池容量、电压和充电效率,可以得到需要的电能;已知电池电能和充电功率,可以得到充电时间;(3)在材料和长度一定时,横截面积越大电阻越小;由焦耳定律知,在电流和通电时间一定时,电阻越大产生热量越多。解:(1)已知电池的容量是“4200mAh”,mA是电流的常用单位,h是时间的常用单位,所以“容量”是电流与通电时间的乘积;(2)两个
8、充电器的充电功率分别为:P1U1I15V×0.6A3W,P2U2I25V×4A20W,所以第二个的充电速度快;电池充满电储存的电能为:W储U电池Q3.7V×4.2A×3600s55944J,已知充电效率为90%,则消耗的电能:W充=62160J;由P=可得,选用快速充电器将电池从零充满需要的时间:t=3108s51.8min;(3)充电器的充电线有电阻,由焦耳定律知,工作过程中会产生热量;充电线尽可能做得粗一些,目的是减小电阻,使充电过程中产生的热量少一些。1 (2019·海南)小明根据如图甲所示的电路组装成调光灯,并进行测试。电源电压保持不变
9、,小灯泡的额定电压是6V,小灯泡的IU图像如图乙所示。 求:(1)小灯泡正常发光时的电阻。(2)小灯泡正常发光10min消耗的电能。(3)经测算,小灯泡正常发光时的功率占电路总功率50%,如果把灯光调暗,使小灯泡两端电压为3V,小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是多少?(4)小明认为这个调光灯使用时,小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低,请写出一种出现这种情况的原因。【答案】(1)6 (2)3600J (3)25% (4)灯泡发光时的电压比电源电压小太多或者滑动变阻器消耗的电能太多(合理即可得分)【解析】(1)由图乙可知,小灯泡正常发光时的电流I额=1A,额定电压U额=6V小灯泡正常发光时的
10、电阻R=6(2)小灯泡正常发光消耗的电能 W=UIt=6V×1A×10×60s=3600J(3)小灯泡正常发光时的功率占电路总功率50%,即=50%由P额=U额I额=6V×1A=6W 解得此时电路总功率P=12W电源电压U=12V 当小灯泡两端的电压为3V时,流过小灯泡的电流为0.7A此时小灯泡的实际功率P实=U1I1=3V×0.7A=2.1W电路总功率P=UI1=12V×0.7A=8.4W小灯泡的实际功率P实占电路总功率的百分比为=25%(4)灯泡发光时的电压比电源电压小太多或者滑动变阻器消耗的电能太多(合理即可得分)2(2019&
11、#183;吉林)某种荧光台灯铭牌上标有“额定功率11W,额定电流0.05A”的字样。当台灯正常发光时,求:(1)台灯两端的电压; (2)10s内台灯消耗的电能。 【答案】 (1)台灯两端的电压:U=220V;(2)10s内台灯消耗的电能:W=Pt=11W×10s=110J。 【解析】 (1)已知额定功率和额定电流,根据公式U=计算台灯两端的电压;(2)已知台灯的功率和时间根据公式W=Pt计算消耗的电能。3(2019·泰州)如图为某型号电动机的铭牌,求: (1)此电动机的额定电流. (2)此电动机正常工作10min所消耗的电能和由此转化为的机械能.牌电动机型号JT-44额定电
12、压220V额定电功率44W线圈电阻100制造商【答案】(1)0.2 A(2)2.64×104J 2. 4×104J 【解析】解:(1)由P=UI可得,电动机的额定电流:I额=0.2A;(2)此电动机正常工作10 min所消耗的电能:W电=P额t=44W×600s=2.64×104J,这台电动机10 min内产生的热量:Q=I2Rt=(0.2A)2×100×600s=2400J;转化的机械能:W机=W电Q=2.64×104J2400J= 2. 4×104J;4(2019·百色)如图所示的电路,电源电压恒定,
13、R1、R2为两个定值电阻,L为“2.5V 0.5W”的小灯泡。开关S1、S2、S3均闭合时,电流表A1的示数为0.55A,A2的示数为0.1A;保持S1闭合,断开S2、S3,小灯泡L恰好正常发光。求:(1)小灯泡正常发光时的阻值RL;(2)小灯泡正常发光1min所消耗的电能;(3)电源电压和电阻R1、R2的阻值。【答案】(1)12.5 (2)30J (3)R1=10 R2=45【解析】(1)由P=UI可得:小灯泡正常发光时通过它的电流IL=0.2A由I=可得:小灯泡正常发光时阻值RL= 12.5(2)小灯泡正常发光1min所消耗的电能:W=Pt=0.5W×60s=30J(3)S1、S
14、2、S3均闭合时,电阻R1、R2并联,小灯泡没有接入电路,设电源电压为U,则通过电阻R1的电流I1=II2=0.45A,即有U=0.45A R1保持S1闭合,断开S2、S3时,R1与小灯泡串联U=IL R1+ U额 即有U=0.2A R1+ 2.5V 联立解得U=4.5V R1=10 R2= = 455(2019·毕节)如图所示的电路,电源电压保持不变,R130,R210当闭合开关S1、S,断开S2时,电流表的示数为0.4A。(1)求电源电压;(2)当闭合开关S2、S,断开S1时,求电流表的示数;(3)当闭合开关S1、S2、S时,通电100s,求整个电路消耗的电能。【答案】(1)12
15、V(2)1.2A(3)1920J。【解析】解:(1)当闭合开关S1、S,断开S2时,电路为R1的简单电路,电流表测通过的电流,由I可得,电源电压:UI1R10.4A×3012V;(2)当闭合开关S2、S,断开S1时,电路为R2的简单电路,电流表测通过的电流,则电流表的示数:I21.2A;(3)当闭合开关S1、S2、S时,R1与R2并联,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过R1、R2的电流不变,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流:II1+I20.4A+1.2A1.6A,通电100s整个电路消耗的电能:WUIt12V×1.6A×100s
16、1920J。6(2019·锦州)为培养同学们的探究能力,某校组织科技社团的同学们对小灯泡的亮暗进行研究。现取“6V 6W”和“6V3W”的小灯泡L1和L2各一个,标有“50 1A”字样的滑动变阻器一个,量程为00.6A的电流表和量程为03V的电压表各一个,根据测得的数据绘制出了两灯中电流与其两端电压变化关系的图象,如图甲所示。求:(1)小灯泡L2的额定电流。(2)将两灯并联接在电压为6V的电源两端,10min内电路消耗的电能。(3)将小灯泡L2与滑动变阻器R串联接在电压为12V的电源两端,如图乙所示。闭合开关S,调节滑动变阻器,为了保证电路元件安全,求滑动变阻器允许接入电路的最小阻值
17、。【答案】(1)0.5A(2)5400J(3)12。【解析】(1)由PUI可得,小灯泡L2的额定电流I2额0.5A;(2)将L1和L2并联接在6V电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,所以,电路的总功率:PP1+P26W+3W9W,由P可得10min内电路消耗的电能:WPt9W×10×60s5400J;(3)由图示电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,为了保证电路元件安全,灯泡正常发光时的电流为电路中电流,由I可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值:R滑最小12。7(2019·眉山)如图甲所示,灯泡L
18、标有“20V 8W”的字样,把它与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压恒为25V,灯泡L的I-U图象如图乙所示。求:(1)当灯泡L正常发光时,整个电路1min内消耗的电能;(2)移动滑动变阻器的滑片P,使灯泡L消耗的实际功率为3W,滑动变阻器连入电路的电阻值为多少?滑动变阻器消耗的电功率为多少?【答案】(1)已知灯泡的额定电压为20V,由图象知,当灯泡的电压为U额=20V时,通过的电流I额=0.4A,由于串联电路电流处处相等,所以电路中的电流为I=I额=0.4A,此时整个电路1min内消耗的电能:W=UIt=25V×0.4A×1×60s=600J;(2)由图象知,当
19、灯泡实际功率P实=3W时,U实=10V,I实=0.3A,滑动变阻器两端的电压:U=UU实=25V10V=15V,通过的电流为I=I实=0.3A,由I=可得,滑动变阻器连入电路的电阻值:R= =50;滑动变阻器消耗的功率:P=UI=15V×0.3A=4.5W。答:(1)当灯泡L正常发光时,整个电路1min内消耗的电能为600J;(2)移动滑动变阻器的滑片P,使灯泡L消耗的实际功率为3W,滑动变阻器连入电路的电阻值为50;变阻器消耗的电功率为4.5W。【解析】(1)已知灯泡的额定电压为20V,也就是灯泡正常工作时的电压,由图象可以得到此时的电路电流。串联电路电流处处相等,已知电源电压和电
20、路电流,利用公式W=UIt得到整个电路消耗的电能; (2)由图象可以得到灯泡实际功率为3W时的电压和电流,根据电源电压和灯泡实际电压可以得到滑动变阻器两端电压;已知滑动变阻器两端电压和通过的电流,可以得到滑动变阻器接入电路的电阻及消耗的电功率。此题考查了串联电路的特点和电能、电功率计算公式的应用,根据图象得到两种情况下灯泡两端电压和通过的电流,是解答此题的关键。8(2019·绵阳)为减少碳排放,国家鼓励发展电动车。综合续航里程是电动车性能的重要指标,我国目前测试综合续航里程的标准是:电动车充满电后,重复以下一套循环,将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环:由4个市区工况
21、与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况,每1个市区工况平均时速18km/h,行驶时间200s;市郊工况是模拟交通畅通的情况,每1个市郊工况平均时速64.8km/h,行驶时间400s。国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎,空载整车质量2400kg,在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是0.06m2,使用的液冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是70kWh。某次测试,在市区工况行驶过程中,电动汽车平均牵引力大小是480N,在市郊工况行驶过程中,电动汽车平均牵引力大小是600N,测得的综合续航里程是336km。g取10N/kg。求:(1)空载时轮胎对地面的压强。(2)本次测试中,完成1个
22、市区工况,电动汽车牵引力做的功。(3)本次测试中,完成一套循环,电动汽车平均消耗多少kWh的电能。【答案】(1)105Pa(2)4.8×105J(3)2.3kWh 【解析】(1)根据G=mg算出空载时整车的重力,根据p算出空载时轮胎对地面的压强;(2)根据一个市区的速度和时间算出完成1个市区工况的路程,根据W=Fs算出完成1个市区工况,电动汽车牵引力做的功;(3)根据一个市郊的速度和时间算出完成1个市郊工况的路程,根据W=Fs算出完成1个市郊区工况,电动汽车牵引力做的功;将两次做的功相加就是完成一套循环,电动汽车平均消耗的电能。(1)空载时整车的重力:G=mg=2400kg×
23、;10N/kg=2.4×104N;空载时轮胎对地面的压强:p=105Pa;(2)根据v=知,每1个市区工况的距离:s市区=v市区t市区= m/s×200s=1000m,电动汽车牵引力做的功:W市区=F市区s市区=480N×1000m=4.8×105J;(3)每1个市郊工况的距离:s市郊=v市郊t市郊= m/s×400s=7200m,电动车完成一套循环行驶的路程为s,综合续航里程为s0,将电能耗尽完成一套循环的个数为n,则s=4s市区+s市郊=4×1000m+7200m=11200m=11.2km,n=30;电动车完成一套循环平均消耗的
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