(决胜中考)中考物理 分类解读与强化训练 专题十七 电功率计算题(含解析) 新人教版.doc
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1、1专题十七专题十七 电功率计算题电功率计算题计算题是物理中考的主要内容,在中考试卷中占有很大比例。计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主,它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平,同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。解答计算题应该首先明确它的特点,避免盲目和无从下手的尴尬,同时明确题目涉及的物理现象和物理知识,明确要解决的问题是什么,找准关系,有的放矢的按要求进行合理的计算。计算题常以填空题、选择题和计算过程题型出现。尤其是计算过程题是考查学生分析问题、解决问题和计算能力的题型,要求较高,分值较高,并要求有计算过程和步骤,每一步骤都有
2、相应分值。计算题在中考题中常被列为压轴题目。计算题的特点是:(1)结果合理性:这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度它要求学生用生活实践,社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断,留取合理的,舍弃不合理的。(2)知识综合性:这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起,利用各个过程或各种现象之间的相切点,解答要解决的问题。它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。(3)应用性:这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中,它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感,同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。1.计算题解题步骤2第一步:
3、认真审题。明确现象和过程,确定给出的条件或题目中隐含的条件。第二步:找关系。也就是针对题目内容分析综合,确定解决问题的方向,选择适合的规律和公式,找准相关物理量之间的关系。第三步:列出表达式。这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系,根据公式或规律列出相应的表达式,并推导出待求物理量的计算式。第四步:代人数据求解。这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后,把已知量的数据代人计算式中,通过正确运算,得出答案。同时对答案进行合理化验证,最后确定正确答案。2.解答方法(1)简化法:这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理,找出题目中的相关环
4、节或相关点,使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。这样使复杂得到简化,可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱,把要解答的问题解决。(2)隐含条件法:这种方法是通过审题,从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备等各个环节中,挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件,这种挖掘隐含条件能使计算环节减少,而且所得到的答案误差也小。(3)探索法:这种方法是在题目所给的实际问题或情境中抽象出来的。判断出所涉及或应用的物理模型,然后运用相对应的物理概念、物理规律和物理公式,通过计算得出要求解的正确答案。(4)极值法:这种方法也叫端点法。它对不定值问题和变化范围问题的解答有重要的实
5、用价值。用这种方法解答问题时,应改弄清要研究的是哪个变化的物理量的值或者是哪个物理量的变化范围,然后确定变化的规律或方向,最后用相对应的物理规律或物理概念,一个对应点一个对应点地计算取值。(5)应用类分析法:运用数学工具解决物理问题,是物理解题的重要手段。许多设计、推理的应用题,都是建立在计算的基础上。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。例如有两个未知物理量,我们可以根据题目的数据建立两个方程,然后求解未知量。3一、电功1电功:电流通过某段电路所做的功叫电功。2电流做功的实质:电流做功过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能
6、,也就消耗了多少电能。3.电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。4规定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乘积。5电功公式:PtUItW(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:RtItRUUItW22 (1)串联电路: 2121 RR WW;(2)并联电路: 1221 RR WW;(3)在任何情况下,在一定时间所做的总功nWWWW 21。6电功单位:在国际单位制中,电功单位是焦耳(J);常用单位还有度(kwh), 1 度=1 千瓦时=1kWh=3.6106J;“1 度”的规定:1kw 的用电器工作 1h 消耗
7、的电能。7电功的测量电能表:是测量用户用电器在某一段时间内所做电功(某一段时间内消耗电能)的仪器。电能表上“220V、5A、3000R/kWh”等字样,分别表示:电能表额定电压是4220V;允许通过的最大电流是 5A;每消耗一度电电能表转盘转 3000 转。读数时:最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位;电能表前后两次读数 之差,就是这段时间内用电的度数。二、电功率1电功率:电流在单位时间内所做的功。2电功率物理意义:表示电流做功快慢的物理量。3电功率公式:tWUIP(适用于所有电路),推导公式:RURIP2 2(适用于纯电阻电路)。(1)串联电路中2121 RR PP;(2)并联电路中:
8、1221 RR PP;(3)无论用电器串联或并联,计算总功率常用公式 P=P1+P2+Pn。4功率单位:在国际单位制中,功率单位是瓦特(W),常用单位:千瓦(kW)。5额定功率(1)某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示:普通照明,额定电压(用电器正常工作时的电压)220V,额定功率(用电器在额定电压下的功率)25W 的灯泡。(2)已知 U额、P额,可根据公式 I额=P额/U额计算出该灯的额定电流;可根据公式额额 PUR2 计算出该灯的电阻。(3)灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小:当 U实=U额时,P实=P额灯正常发光;当 U实U额 时,P实P额灯光暗淡;当 U实 U额时,P实P额灯
9、发光强烈。(4)已知 U额、P额、U实,可根据公式额 额实 实PUUP2)(,由该式可知,当实际电压变5为额定电压的 1/n 时,实际功率就变为额定功率的 1/n2。(5)灯 L1“220V、100W”,灯 L2“220V、25W”相比较而言,L1灯丝粗短,L2灯丝细长。三、电热1焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。3计算公式:Q=I2Rt(适用于所有电路),对于纯电阻电路可推导出:tRUUItPtQ2 。一、填空题【典例 1】 (2018威海)如图所示,R1的阻值为 5,滑动变阻器 R2的最大阻值为40,电源电压保持 4.5V 不变,电流
10、表量程为“0-0.6A”,电压表量程为“0-3V”。为保证电路安全,R2接入电路中的最小阻值为_,R1清耗的最小功率为 W。【解析】如图电路,两电阻串联,电压表测量 R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。R2接入电路中的电阻越小时,电流越大,根据电流表的量程可知,电流为 0.6A 时,电阻最小,此时电路中的总电阻为:,R =UI=4.5V0.6A= 7.5根据串联电路的电阻特点可得 R2接入电路中的最小阻值为:;R2= RR1= 7.55 = 2.56R2接入电路中的电阻越大时,电流越小,R1的功率越小,根据电压表的量程可知,电压表的示数为 3V 时,电流最小,此时 R1两端的电压为:,U1
11、= UU2= 4.5V3V = 1.5VR1清耗的最小功率为:。P1最小=U12R1=(1.5V)25= 0.45W【答案】 (1)2.5;(2)0.45。二、选择题【典例 2】(2018威海) (多选题)如图甲所示,R1为定值电阻,滑动变阻器 R2的滑片从 a 端滑到 b 端的过种中,R2消耗的电功率 P 与其两端电压 U 的关系图象如图 4 乙所示,下列说法正确的是( )。A.R1的阻值为 20;B.R2的最大阻值为 50;C.电源电压为 6V;D.该电路消耗的最大电功率为 0.9W【解析】如图两电阻串联,电压表测量滑动变阻器 R2的电压,电流表测量电路中的电流;由乙图知,R2的电压 2V
12、 时,功率为 0.8W,根据得:P = UI此时电流为:,I =P2U2=0.8W2V= 0.4A当 R2的电压 5V 时,功率为 0.5W,电流又为:;I =P2U2=0.5W5V= 0.1A根据电源电压不变得:,解得:,故 A 错误;IR1+ 2V = IR1+ 5VR1= 107电源电压为:,故 C 正确;U = IR1+ 2V = 0.4A 10 + 2V = 6VR2的最大阻值为,故 B 正确;R2=U2I=5V0.1A= 50当滑动变阻器滑片位于最左端时,只有 R1 接入电路工作,此时功率最大,所以该电路消耗的最大电功率为:,故 D 错误;P =U2R1=(6V)210= 3.6W
13、故选 BC。三、综合计算题【典例 3】(2018潍坊)某科技活动小组设计了如图所示的电路。电源电压不变,当 S1闭合、S2断开,变阻器 R2的滑片 P 滑到 a 端时,电流表的示数为 0.8A,定值电阻 R1消耗的功率为 6.4W;变阻器 R2的滑片 P 滑到 b 端时,电流表的示数变为 0.2A;当 S1和 S2都闭合,变阻器 R2的滑片 P 滑到某点时,电流表的示数为 0.6A,小灯泡 L 消耗的功率为0.9W。求:(1)电源电压;(2)变阻器 R2的最大阻值;(3)小灯泡两端电压及此时变阻器 R2连入电路的阻值。【解析】(1)当 S1闭合、S2断开,变阻器 R2的滑片 P 滑到 a 端时
14、,电路中只有 R1连入电路,电流表测 R1的电流,根据 P=UI 可得电源电压:U=8V;(2)由欧姆定律可得 R1的阻值:R1=10,当 S1闭合、S2断开,变阻器 R2的滑片 P 滑到 b 端时,R1与 R2的最大阻值串联,电流8表测电路中的电流,由欧姆定律可得此时的总电阻值:R总=40;根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得:R2=R总R1=4010=30;(3)当 S1和 S2都闭合,变阻器 R2的滑片 P 滑到某点时,R1与灯泡并联后与 R2串联,电流表测干路电流,设灯泡两端的电压为 UL,则根据串联电路的电流特点可得:I=I1+IL,根据 I=和 P=UI 可得:I=+,所以,0.
15、6A=+,解得:UL=3V,根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得:U2=UUL=8V3V=5V,由欧姆定律可得 R2连入电路的阻值:R2 连入=8.3。答:(1)电源电压为 8V;(2)变阻器 R2的最大阻值为 30;(3)小灯泡两端电压为 3V,此时变阻器 R2连入电路的阻值为 8.3。一、填空题1.(2018烟台)常温常压下,一台标有“220V 2000W“的电热水壶正常工作时,将质量为 1kg、初温为 20的水烧开,需要的时间是 假设该热水壶产生的热量完全被水吸收,c水=4.2103J/(kg)。【解析】在 1 个标准大气压下水的沸点为 100,又知道水的初温、质量、比热容,
16、根据 Q吸=cm(tt0)求出水吸收的热量,不计热损失,根据 W=Q吸=Pt 求出需要的加热时间。【解答】在 1 个标准大气压下水的沸点为 100,则水吸收的热量:Q吸=cm(tt0)=4.2103J/(kg)1kg(10020)=3.36105J,9不计热损失,由 W=Q吸=Pt 可得,需要的加热时间:t=168s。故答案为:168s。2.(2018枣庄)如图所示,是某种电热器的电路图,电源电压 220V,R1、R2的阻值分别为 11、22,通过旋转扇形开关 S,接触不同触点,实现高、中、低三个档位的转换,电热器在低温工作时的电功率是 W,在高温档工作 1min 产生的热量是 J。【解析】(
17、1)根据 P=,当电阻最大时,电功率最小,为低温档,分析此时电路的连接,根据 P=求出电热器在低温工作时的电功率;(2)当两电阻并联时,旋转扇形开关 S 接触 c、d 时电阻最小,由并联电阻的规律求出并联电阻,根据 Q高=t 求出在高温档工作 1min 产生的热量。【解答】根据 P=,当电阻最大时,电功率最小,旋转扇形开关 S 接触 c,即只有R2连入电路时为低温档,P小=2200W当两电阻并联时,旋转扇形开关 S 接触 c、d 时电阻最小,R并=,在高温档工作 1min 产生的热量是:Q高=t=60s=3.96105J。故答案为:6600;3.96105。103(2018东营)物理科技小组用
18、标有“1600imp/(kWh)”(表示每消耗 1kWh的电能,电能表上的指示灯闪烁 1600 次)的电能表测量电视机的功率:他们把电视机单独接入电路且使其正常工作 6min,指示灯闪烁 16 次,该电视机的功率为_kW。【解析】因为 1600imp/(kWh)表示每消耗 1kWh 的电能,电能表的指示灯闪烁 1600次,指示灯闪烁 16 次消耗的电能:W=kWh=0.01kWh,t=6min=0.1h,电视机的电功率:P=0.1kW。故答案为:0.1。4(2018黔南)一学生按照图甲所示电路图做实验。此时两表示数如图乙所示,电压表的示数为 V,则电热丝电阻 Rx的阻值为 。已知电热丝 Rx和
19、滑动变阻器的最大阻值相等,滑片 P 在 b 端时,电热丝的发热功率为 Pb,滑片 P 在 a 端时,电热丝的发热功率为 Pa,那么 Pa:Pb= 。(不考虑电热丝阻值随温度的变化)【解析】(1)由图知,电压表使用的是 03V 量程,分度值为 0.1V,示数为 2V;电流表使用的是 00.6A 量程,分度值为 0.02A,示数为 0.4A,由欧姆定律可得电热丝电阻 Rx的阻值:Rx=5;(2)由题知,电热丝 Rx和滑动变阻器的最大阻值相等,当滑片 P 在 b 端时,滑动变阻器的电阻全连入,11则电路的总电阻 Rb=2Rx,电路中电流 Ib=,电热丝的发热功率:Pb=Ib2Rx=()2Rx=当滑片
20、 P 在 a 端时,滑动变阻器连入电阻为 0,电路中电阻 Ra=Rx,电热丝的发热功率:Pa=;由可得:Pa:Pb=:=4:1。故答案为:2; 5; 4:1。5(2018龙东)小明家的电能表如图所示,当小明家只有一盏电灯工作时,15min内转盘正好转过 25 圈,则该灯泡消耗的电能是 kWh,它的电功率为 W。【解析】2500r/kWh 表示每消耗 1kWh 的电能,电能表的转盘转 2500r,转 25r 消耗的电能为:W=kWh=0.01kWh;电灯的电功率:P=0.04kW=40W。故答案为:0.01;40。6.(2018岳阳)标有“6V 3W”的小灯泡,它的电流电压图像如图所示,则它正常
21、工作 10s 消耗的电能是_J;将它与一个 10 的定值电阻串联在 8V 的电路中,则电路消耗的总功率为_W。12【考点】电功率、欧姆定律、串并联电路的计算。【解析】灯泡正常工作,实际电压等于额定电压,实际电功率等于额定电功率。消耗的电能 W=Pt=3W 10s=30J;根据串联电路的电流、电压规律,当通过定值电阻的电流为 0.4A 时,由图可知,灯泡两端的电压为 4V,定值电阻两端的电压为 4V,灯泡此时电阻灯灯U4V 灯I0. 4AR10;电路消耗的总电功率 P 总=U 总 I 总=8V0.4A=3.2W。故答案为:30、3.2。7.(2018广安)如图,灯泡 L 上标有“6V 3W“字样
22、,电源电压 6V 且保持不变,定值电阻 R=80(不计灯丝电阻的变化)。只闭合 S1和 S3,电阻 R 在 100s 产生的热量是 J,电路在工作状态下,整个电路消耗的最小功率是 W。【解析】(1)已知灯泡 L 上标有“6V 3W”字样,根据 P=UI、I=可求得灯泡 L 的电阻值;(2)只闭合 S1和 S3,电阻 R 与灯泡并联,利用 Q=W=t 可求电阻 R 在 100s 产生的热量;(3)闭合开关 S2,断开开关 S1、S3,电阻 R 和灯泡 L 串联,使其接入电路的阻值最大,则整个电路消耗的电功率最小。根据 P=可求得最小电功率。13【解答】(1)由 P=UI 可得,I额=0.5A,由
23、 I=可得灯泡 L 的电阻值 RL=12;(2)只闭合 S1和 S3,电阻 R 与灯泡并联,电阻 R 两端的电压为电源电压 6V,电阻 R 在 100s 产生的热量:Q=W=t=100s=450J;(3)闭合开关 S2,断开开关 S1、S3,电阻 R 和灯泡 L 串联,使其接入电路的阻值最大,则整个电路消耗的电功率最小。最小电功率:P最小=1.8W。故答案为:450;1.8。二、选择题1.(2018滨州)如图甲电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻。当开关 S 闭合,滑动变阻器 R2的滑片 P 由 a 端移动到 b 端,两电表示数变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )。A电源电压为
24、14V;BR2的最大阻值是 30;C滑片 P 由 a 向 b 恰好移动三分之一长度时 R1的电功率为 1.25W;D滑片 P 在 a 端时,2 分钟内 R2消耗的电能是 144J14【解析】A、由图甲知,当滑片在 b 端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为 0,电路为 R 的简单电路,电路中的电阻最小,电流最大,由图象乙知,电源的电压:U=U1=10V,故 A 错误;此时电路中的电流:I=0.5A,根据欧姆定律可得,R1的阻值:R1=20;B、当滑片位于 a 端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电压表 V 的示数最小,电路中的电流最小,由图象知,此时 U1=4V,电路中电流 I=0.2A,由串联
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