2021年中考物理重点难点专练16电功、电功率(含解析).pdf
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1、专项四电学重难点16电功、电功率【知识梳理】1.电功、电功率、电热2.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,跟通电物理量定义符号国际单位主要计算公式联系电功电流所做的功W焦 耳(焦),符 号:JW=UI tW=P t电功率单 位 时 间 内 用 电 器 所做的功P瓦 特(瓦),符 号:WP=UIP=W/t电热电 能 转 化 为 内 能(热效应)Q焦 耳(焦),符 号:JQ=1 R t当电能全部转化为内 能 时,有Q=W时间成正比。数学表达式:Q=R t。3 .额定功率和实际功率:用电器正常工作时的电压,叫额定电压;此时的功率,为额定功率;额定电压和额定功率都只
2、有唯一确定值,不随电压、功率的改变而改变。实际电压,决定实际功率,一一对 应。实际电压与额定电压实际功率与额定功率U实V U额P实V P额u实=u额p$=p 额U实 (颤P实 额4.测量小灯泡的电功率的原理:P=UI。5 .主要计算公式和比例关系物理量计算公式串联电路中比例并联电路中比例电功W=UI t W=P tW :%=R :R 2W 总 二 W 1+W 2WI:W2=R2:R1W 总=W 1+W 2电功率通 用:P=UI;P=W/t oP l:P2=P 1 :PiP l:P 2=P2:P i适用于纯电阻:P=I2R;P=U2/ROP&=P|+P 2P&=P|+P z实际功率通用:P虻U
3、M实。适用于纯电阻:PQI /R;P=U实 2/R。电热通用:Q=r R t适用于纯电阻:Q=U2R/t.Q i:Q 2-R 1:R?Q 总二 Q 1+Q 2Q i:Q z 二 Q 2:Q iQ 总二 Q 1+Q 26.利用电能表测电功、电功率假设电能标有M 转/K w.h,电能表在t 时间内转过N 转,则 电 功 吟 0$3.6哂。电功率为P=电=也 处 匚 w。t M t【易混淆点】1 .电功与电功率:错误的认为“电功越多,电功率越大”;“电功率越大,电功越多”。2 .电功与电功率的单位:根据计算电功和电功率的计算公式来判断单位。3 .额定功率和实际功率:额定功率只有一个,在额定电压下取得
4、;实际功率有无数多个,一个实际电压对应一个实际功率。4 .灯的明暗程度由它的实际功率决定,与额定功率无关。【典例分析】【例 1】(2 0 2 0 滨 州 1 5)(多选)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标 有“12V 6W”的字样,滑动变阻器R的最大阻值为3 6 C,4 为定值电阻。当 S闭合,S,S 2 断开,滑片 P由 b 端向a 端滑动,使其连入电路的电阻是最大阻值的三分之一时,小灯泡恰好正常发光。当滑片位置保持不变,开关都闭合时,电流表的示数变化了 2A。不考虑灯丝电阻的变化,下列说法正确的是()A.电源电压是1 8 VB.小灯泡正常发光1 0 s,整个电路消耗的电能是9 0 JC
5、.4 的阻值为1 2。D.当滑片位置保持不变,开关都闭合时,电路消耗总功率是4 5 W【答案】A BD【分析】小灯泡正常工作的电流L=空 黑=0.5A,灯泡的电阻R=找=言=24Q。UL 12V IL 0.5AA.当 S 闭合,Si、&都断开,滑动变阻器滑片P 从 b 端向a 端滑过三分之一时,灯泡与变阻器 的 1/3 电阻串联,因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,所以,电路中的电流1=1,=0.5 A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的电压U=I(R.+R/3)=0.5AX(24C+1/3X36Q)=18V,A 正确。B.小灯泡正常发光1 0 s,整个电路消耗的电能W=
6、UIt=18VX0.5AX10s=90J,B正确。C l).当滑片位置保持不变,开关都闭合时,电阻屈和变阻器并联,电流表测量干路中的电流,由串并联电阻的规律可知总电阻变小,干路中的电流变大,所以干路中的电流为I 千=I+2A=0.5A+2A=2.5A。电路的总电阻R,肝*=言=7.2 Q,又因为R总=黑,即 7.2 Q=1 ;2.5A R+R。当 粤,解得Ro=18Q。电路消耗的总功率P=UI干=18VX2.5A=45W。C错。D正确。选 ABD。12Q+R。【思路小结】注意利用题设的“潜在条件”:如“用电器恰好正常工作”,含义是“该用电器两端的电压为它的额定电压,功率为额定功率,电流为额定电
7、流”;“在家庭电路中”,含义是“此时它两端的电压为220V”等。对于动态电路,注意要根据题设要求先准确画出其等效电路图,再根据等效电路进行分析,使问题简化。【例 2】2.(2020成都2 2)小彬用图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”,电源电压为3 V,电阻丝A=10Q,%=2 0 Q,两气球相同。闭合开关后,密闭烧瓶内的空气被加热,他观察到气球先鼓起来。甲气球乙气球通电Im in,凡产生的热量为J。【答案】乙 12【分析】由图可以:电路为串联,所以加热时间相同,通过的电流也相同,根据焦耳定律Q=I2Rt,用的电阻较大,那 么 R?所在的密闭烧瓶产生的热量较大,乙气球先鼓起来。
8、甲气球乙气球通电Im in,电路中的电流大小:1=O.1A;R?产生的热量:Q2=I22R2t2=(0.1A)2X20Q X60S=12JO【思路小结】在运用焦耳定律求解时,注意单位的统一和电流值需平方。例3(2020鄂州25)如图所示电路中,电源电压恒为4.5V,小灯泡标有“3V1.5W”字样,不考虑温度对小灯泡电阻 影响,滑动变阻器的规格为“15。1A”,电压表的量程是03V,电流表的量程是00.6 A,闭合开关S。求:(1)小灯泡的电阻:(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器的功率;(3)在保证所有电路元件安全的前提下,滑动变阻器的取值范围。【答案】(1)6 c (2)0.75W(3)3C1
9、2Q【分析】(1)小灯泡的电阻:R=警 =浅=6以p 额 1.5W(2)由电路图知,灯泡和滑动变阻器串联,小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为:U2=U-U=4.5V-3V=1.5V,此时电路中的电流:1=学=甯=0.5 A,此时变阻器的功率:U额 3VP=U2I=1.5VX0.5A=0.75Wo从电路图知,电流表测电路的电流,出压表测变阻器的电压。当电压表的示数为3V时,变阻器接入电路的阻值最大。此时,灯泡两端的电压:ULUTV=4.5V-3V=L5V,通过灯的电流:IL=空 二-77=6 25A,那么变阻器接入电路的最大阻值:R2圾 大 二 餐二台=12Q。KL 61212 I I 0
10、,Z5A当小灯泡正常发光,即电路中的电流为0.5A时,电路中的电流最大,则变阻器接入电路的阻值最小。最小阻值:R2sj产 粤=W =3。所以R2的取值范围是:3 12。”大.5AU.加2【思路小结】1.若果已知灯的额定电压和额定功率,一般用公式R=口 计 算 电 阻(忽略P额灯的电阻变化时);若给出了灯的伏安曲线图,则需从图中读出相关数据。2.电路安全问题当一个定值电阻与一个可变电阻串联时,电表和电器的安全问题分析,一般思路是:(1)若电压表测定值电阻的电压,则电路中的最大电流:I属产U伏 特 表1ra/R定 值.此时只需要求可变电阻的最小值:R可皿4、=U/I如一R定。(2)若电压表测可变电
11、阻的电压,则电路中的最大电流值等于所有电器中允许通过的最大值中的最小值,一般由电流表的量程确定。此时可变电阻取得最小值。再根据电压表的量程确定可变电阻的最大值:根据电压表的量程,获得可变电阻的最高电压值;据此求出电路中的最小电流值:I 成小=(UTJ可 变 最 大)/R定,R 可 变 最 大=11可 变 最 大/Ia小。【真题操练】1.(20 20 巴中18)如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,电压表的量程为0-3V。电流表的量程为0-0.6A。滑动变阻器的规格为“20 Q 1A”,灯泡标有“5V 2.5W”字 样(不考虑灯丝电阻的变化)。在保证电路安全的情况下,下列说法镇送的是()A.电路
12、中电流最小时,滑动变阻器的功率为0.8WB.电压表的变化范围为2V-3VC.电流表的最大值为0.5AD.当滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中,灯泡的实际功率逐渐变小【答案】C【解析】由电路图可知:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。2A.灯泡的电阻为瓦=*=啜 标=1 0 0,当滑动变阻器接入电路电阻最大时,电路电流最小,此时电路中的电流为1=-=-=0.2A,则滑动变阻器的功率为PifFlR涉=(0.2A)2X20 Q=0.8W A 正确。B C.当电压表示数为3 V 时,电路中电流最大为r =-=0.3A R 2,A 错。B.两电阻并联,而两电阻阻值不同,由欧
13、姆定律1=:可知:通过R、R的电流不同,B 错。C.根据并联电路中电压的规律可知:两电阻并联,两电阻两端电压相同,C 错。D.根据P=可得:并联后U 1=U 2,但是R i R”所以D正确。选及R4.(2 02 0达州7)小张在研究小灯泡电阻的实验中连成了如图甲所示的电路,灯 L 标 有“6 V3 字样,电源电压保持不变。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P 从最左端移至最右端的过程中,电压表的示数变化范围是4 V 0,电流表的示数变化范围是0.2A 0.5 A,得到灯泡的图象如图乙所示。下列结果不正确的是()A.灯L正常发光时的电阻为12。B.电源电压为6VC.滑动变阻器的最大阻值为2 4 Q D
14、.整个电路的大功率是3W【答案】C【解析】A.已知小灯泡正常工作时的电压为6 V,根据图乙可知加在小灯泡两端的电压为6V时,流经小灯泡的电流为0.5 A,所以灯L正常发光时的电阻为:R=9 =W=1 2 C,A正IL 0.5 A确。B.当滑动变阻器的滑片滑到最右端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,此时小灯泡两端的电压就是电源电压,通过图乙可知,电源电压为6V,B正确。C.当滑动变阻器的滑片滑到最左端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电压表示数最大为4 V,由选项B可知电源电压为6 V,所以,加在小灯泡两端的电压为2 V,此时电路中的电流通过图乙可知为0.1 5A,所以此时滑动变阻器的最大阻
15、值为:R尸 器=第弋26.7。,Ip 0.15AC错。D.根据公式P=U7R,电路中的总电阻最小时,功率最大,即滑动变阻器接入电路的阻值为零,此时的最大功率为小灯泡的额定功率为3W,D正确。选C。5.(2020达 州10)如图所示的电路中,电源电压恒为3V,灯泡L标 有“3V 3W”,L标 有“6V3W”的字样,电流表的量程为0 0.6 A,电压表的量程为0 3 V,不考虑温度对灯丝电阻的影响,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是()A.只 闭 合 开 关 灯 泡L没有电流通过B.闭合开关S i、S 3,断开开关S”灯泡L 能正常发光C.闭合开关工、S”断开开关S”灯泡L 2的功率为L 5
16、 WD.只闭合S z 与只闭合&时,灯泡L 2消耗的电功率之比为16:25【答案】D【解析】A.由实物图知,只闭合开关&时,两灯泡串联,两灯泡都有电流通过,A 错。B.闭合开关8、S 3,断开开关S 2时,两灯泡并联,电流表测干路电流,所接量程为0 0.6 A,此时通过L的电流:I=P/U=3W/3V=1A,则电流表会损坏,B 错。C.闭合开关S 2、断开开关S i 时,电路是只有灯1 2工作的简单电路,灯 L 2的阻值:R =$匕=12f t;那么此时L的功率:P 2 =4=0.7 5 W,C错。1 1;*5 W KLD.灯 L的电阻:R 尸群=弁二=3。,只闭合开关出时,电路中的电流:口1
17、 3 W11=-=0.2 A,灯 L z 此时消耗的电功率:p2=I 12R2=(O.2A)2X 12Q=0.4 8 W,R1+R2 3 1+12i只闭合S 3与闭合开关S 2、S 3,断开开关&的电路是相同的,所以P 2,:P 2,=0.4 8 W:0.7 5 W=16:25,D正确。选 D。6.(2020广 元 12)如图所示电路中,电源电压代6 V 不变,兆为滑动变阻器,用为定值电阻,开关S闭合后,当滑片P 在变阻器的a、6 两端之间滑动的过程中,电流表的示数在1.2A“0.4 A之间变化,则下列结论正确的是()A.兄=10Q B.A的最大电阻为5 QC.电压表的最大示数为4.8 V D
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- 2021 年中 物理 重点难点 16 电功率 解析
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