备战2023中考物理一轮复习单元达标全攻略专题18电功率含解析.docx
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1、专题18 电功率单元思维导图单元课标要求1.结合实例理解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。2.通过实验探究,并了解焦耳定律,用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。考点一:电能1.定义:电流所具有的能量称为电能。2.单位:在国际单位制中,电能的单位是焦耳,简称焦,符号是J。电能的另一个单位是千瓦时,又称“度”,符号是kwh。1kwh=J,1kwh=1度。3.测量工具:电能表。(1)读数方法:电能表计数器前后两次读数之差,就是用户在这段时间内消耗的千瓦时,即用电度数。(2)铭牌上通常所表参数的含义。A.220V表示电能表的额定电压。B.10(20)A表示电能表的额定电流为10A,在短时
2、间内允许通过的最大电流为20A。C.3000r/(kwh)表示用电1kwh电能表转盘转3000转。【例题1】(2020天津)我国家庭电路的电压为_V;如图所示是小明家中一周前后电能表示数。他家这周消耗了_kWh的电能【答案】 (1)220 (2) 13【解析】我国家庭电路的电压为220V。小明家这周消耗的电能W=W2-W1=1658.8 kWh -1645.8 kWh =13kWh【例题2】(2019天津)标准大气压的值为1.013105_;“kWh”是_的单位。【答案】Pa ;功(或者电功或者电能)【解析】一个标准大气压的值约为1.013105Pa,kWh是功率与时间的乘积,是功或能量单位。
3、 考点二:电功1.定义:电流所做的功叫电功,用符号W表示。2.公式:W=UIt。即电流在一段电路上所做的功,跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。3.单位:在国际单位制中,电功的单位是焦耳,符号是J。常用的电功单位是“度”也叫“千瓦时”,符号kwh。注意:公式W=UIt,适用于任何电路,而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路,即将电能全部转化为热能的电路。【例题3】(2019贵州黔东南)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
4、合开关S1、S2、S时,通电100s,求整个电路消耗的电能。【答案】(1)电源电压为12V;(2)当闭合开关S2、S,断开S1时,电流表的示数为1.2A;(3)当闭合开关S1、S2、S时,通电100s,整个电路消耗的电能为1920J。【解析】(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:UI1R10.4A3012V;(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
5、,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:WUIt12V1.6A100s1920J。考点三:电功率1.定义:电流在单位时间内所做的功叫做电功率,用符号“P”表示。2.公式(1)定义式P=W/t,其中W电流做的功(用电器所消耗的电能),单位:焦(J);t做功所用的时间,单位:秒(s);P用电器的功率,单位:瓦(W)。(2)计算式:P=UI,即一段电路上的电功率跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。(3)推导式:.3.物理意义:电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。4.单位:瓦,千瓦,且1KW=10W【例题
6、4】(2020山东泰安)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时,下列说法中()电流表A的示数变小 电压表V的示数变大电压表V与电流表A1的比值变小 滑动变阻器R2消耗的电功率变小A. 只有正确B. 只有正确C. 只有正确D. 只有正确【答案】A【解析】由图可知,电阻R1和变阻器R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A测量干路中的电流,电压表测量电源电压,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时,滑动变阻器R2连入电路的电阻变大,由I=可知通过变阻器的电流变小,由并联电路的特点可知通过电阻R1的电流不变,即电流表A1的示数
7、不变,由并联电路电流的规律可知干路中的电流变小,即电流表A的示数变小;故的说法正确;电压表测量电源电压,电压表V的示数不变,故的说法错误;电压表V的示数不变,电流表A1的示数不变,电压表V与电流表A1的比值不变,故的说法错误;变阻器两端的电压等于电源电压,所以变阻器两端的电压不变,通过变阻器的电流变小,由P=UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小,故的说法正确。考点四:额定功率与实际功率1.额定电压。用电器正常工作时的电压。(一般都标在用电器的铭牌上)2.额定功率。用电器在额定电压下的功率。(标在用电器的铭牌上)3.实际功率。用电器在实际工作下的电功率。用电器的实际功率可以等于额定功率,也可以
8、不等于额定功率。注意:实际功率与额定功率的关系:当UU额时,则PP额,灯很亮,易烧坏。当UU额时,则PP额,灯很暗或不发光。当U=U额时,则P=P额,灯正常发光。【例题5】(2020四川自贡市)某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率,待测小灯泡的额定电压为2.5V。(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接( )(2)检查电路连接无误后,闭合开关S前,滑动变阻器的阻值应处于_的位置。闭合开关S后,灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动。产生这一现象的原因可能是_;(3)故障排除后进行实验,通过移动滑片记录了多组数据,并作出了如图乙所示的I-U图像。据图可知小灯泡的额定功率为_W;(4)
9、现将该小灯泡与一个10的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端,此时小灯泡的实际功率是_W。【答案】 (1) (2)最大 (3) 灯泡断路 (4) 0.75 (5) 0.2【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,电压表选择0-3V的量程,电压表和灯泡并联,如图所示:(2)为了保护电路,闭合开关S前,滑动变阻器的阻值应处于阻值最大处。闭合开关S后,灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电路中无电流,说明电路有断路,电压表有示数,则与电压表并联的之外部分一定完好,说明与电压表并联的灯泡部分有断路,导致电压表串联在电路中了,所以可能的原因是小灯泡断路。(3)由图乙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡
10、的电流为0.3A,所以灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V0.3A=0.75W(4)电源由两节干电池组成,电源电压是3V,由图乙可知,只有当灯泡两端的电压U灯=1.0V,对应的电流I=0.2A时,根据串联电路电流的特点,通过定值电阻的电流大小等于0.2A,此时定值电阻的电压U定=IR=0.2A10=2V又根据串联电路电压的特点,灯和定值电阻的总电压U=U灯+U定=1V+2V=3V刚好为电源电压。所以,此时小灯泡的实际功率P实=U灯I=1V0.2A=0.2W考点五: 焦耳定律1.内容: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,这个规律叫做焦耳定律。2.数学
11、表达式:Q=I2Rt,式中热量Q、电流I、电阻R、时间t的单位分别是J、A、s,且1J=1As3.电流的热效应。电流通过导体时使导体发热的现象叫做电流的热效应。4.实例:电流通过电炉丝时,炉丝会热得发红;电流通过灯泡内的钨丝时,钨丝会发热至白炽状态等。5.电功与电热的对比【例题6】(2020四川甘孜州)用带电体接触验电器的金属球,验电器的金属箔会张开,这是因为_ ( 选填“同种”或“异种”)电荷相互排斥。电炉中,电炉丝热的发红而导线却几乎不发热,说明电炉丝的电阻远远_ (选填 “大于”或“小于”)导线的电阻。【答案】 (1) 同种 (2) 大于【解析】(1)用带电体接触验电器的金属球,两金属箔
12、片会带上同种电荷,因同种电荷相互排斥,所以验电器中闭合着的金属箔片会张开一个角度。(2)电炉丝和导线串联在电路中,电流和通电时间相同,电炉丝的电阻比导线电阻大,根据 ,电炉丝产生的电热多,所以电炉丝热得发红,导线不怎么热。电功率单元综合素养精准达标模拟检测试卷(答题时间90分钟,试卷满分100分)一、选择题(每小题2分,共20分)1.(2020江苏连云港)如图甲所示电路中,R为定值电阻,R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下列说法正确的是()A. 电源电压为3VB. 电压表的最大示数为2VC. 整个电路功率变化了0.1WD. 电流表的
13、示数变化了0.4A【答案】D【解析】ABD由图可知,当P在最左端时,R1全部接入电路并与R串联,电压表测R1两端的电压,由图乙可知,变阻器的最大阻值是20,其对应的功率是0.8W,由串联分压可知变阻器两端的电压最大,电压表的最大示数U最大=最小电流I最小=0.2A当变阻器接入电路的电阻为R时,其消耗的电功率最大P=I2R=当R=R1=10时,其电功率最大,由图可知变阻器的最大功率0.9W,通过电路的电流I=0.3A电源电压U=I(R+R1)=0.3A(10+10)=6V当变阻器的滑片滑动到阻值最小处,只有R接入电路,电路中最大电流I最大=0.6A电流表的示数变化了I=I最大-I最小=0.6A-
14、0.2A=0.4A故AB错误,D正确;C整个电路功率的变化量P=UI=6V0.4A=2.4W故C错误2.(2020四川乐山市)下列说法中正确的是()A. 焦耳用实验确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系B. 帕斯卡首先用实验的方法测出了大气压强的数值C. 法拉第首先发现了电流的磁效应D. 牛顿第一定律是直接由实验得出的【答案】A【解析】A 焦耳用实验确定了电流产生的热量与电流的平方、电阻、通电时间成正比,故A正确;B 帕斯卡是做了一个“裂桶实验”,最先用实验测出大气压的托里拆利,故B错误;C法拉第发现了电磁感应,电流磁效应是奥斯特发现的,故C错误;D牛顿第一定律是由实验现象进一步
15、推理而得出的,故D错误。3.(2020四川自贡市)如图所示,电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”字样,当开关S1、S2都断开,滑片P从b端滑到某一位置c时(图中未标出),滑动变阻器R的电阻减小了6,电流表示数变化了0.1A,此时灯泡恰好正常发光;保持滑片P的位置不变,闭合开关S1、S2,电流表示数又变化了1.5A,设灯丝电阻不变,则下列说法正确的是()A. 灯泡的电阻为2B. 电源电压为9VC. 滑动变阻器的最大电阻为12D. 当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗总功率的最小值为20W【答案】D【解析】A灯泡正常发光时的电流IL=0.5A灯泡的电阻RL=12故A错误;BC当开关S1、S2
16、都断开,滑片P在b端,变阻器连入电路的阻值最大,与灯泡串联,滑片P从b端滑到某一位置c时,电变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由I=可知通过电路的电流变大,通过电路的电流是0.5A,滑片P在b端的电流为Ib=0.5A-0.1A=0.4A因为电源的电压不变,由串联电路特点和欧姆定律得到U=Ib(RL+Rab)=Ib(RL+Rac)0.4A(12+Rab)=0.5A(12+Rab-6)解得Rab=18,Rac=12电源电压U=0.4A(12+18)=12V故BC错误;D当开关S1、S2都闭合,变阻器和电阻R0并联,电流表测量干路中的电流,由并联电路电阻的规律可知总电阻变小,总电流变大,所
17、以干路电流I=0.4A+0.1A+1.5A=2A并联电路中各支路两端的电压相等,所以通过滑动变阻器的电流I滑=1AR0的阻值R0=当S1、S2都闭合,滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路的总功率最小,则电路的最小功率Pmin=故D正确。4.(2020天津)图所示电路中,灯泡L上标有“6V9W”字样,闭合开关S后,灯泡正常发光,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,若U1U2=23,则()A. 电源电压是15VB. 电阻R的阻值是6C. 灯泡L中的电流是1.5AD. 电阻R消耗的功率是6W【答案】ABC【解析】A由电路图知,灯泡L与电阻R串联,电压表V1测灯泡L两端的电压,V2测电阻
18、R的电压,闭合开关后,灯泡正常发光,则灯泡两端的电压U1为6V,而U1U2=23,所以电阻两端的电压U2=9V那么电源电压U=U1+U2=6V+9V=15V故A符合题意;BC闭合开关后,灯泡正常发光,则电路中的电流电阻R的阻值故BC符合题意;D电阻R消耗的功率P=U2I=9V1.5A=13.5W故D不符合题意。5.(2020新疆兵团)如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R1、R2的滑片可移动的最大距离相等。开始时,R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间,开关闭合后,电路的总功率为0.4 W。若将R1的滑片向左移动3 cm,R2的滑片向右移动3 cm,电路的总功率变为0.3 W;若将R1
19、、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm,电路的总功率变为0.5 W。已知滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比,则滑动变阻器R1的最大阻值与R2的最大阻值之比为()A. 31B. 41C. 51D. 61【答案】B【解析】设R1、R2的最大阻值分别为R1、R2,设两个变阻器滑片可移动的距离为acm,则滑片移动3cm时,其连入电路电阻的变化量为最大阻值的倍。由公式可得R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间时将R1的滑片由中间向左移动3 cm,R2的滑片由中间向右移动3 cm时 将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm时 :可得a=18cm将a=18cm分别代入与中,将两式相除,整理得R1:R2=
20、4:1选项A、C、D错误,不符合题意;选项B正确,符合题意6.(2020湖北武汉)如图甲所示电路中,电源电压保持不变,灯泡L的I-U图象如图乙所示。当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,电压表的示数是2V,电流表的示数是I1;当只闭合开关S1、S3,滑片P在最左端时,电流表的示数是I2;当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,电压表的示数是3V,电流表的示数是I3。已知I1:I2=2:9,I2:I3=3:1。当滑片P在最左端时,通过开关通断,可使电路消耗的功率最大,该最大值是( )A. 7.2WB. 8.1wC. 9.0WD. 9.9W【答案】B【解析】当滑片P在最左端时,通过开关通
21、断,要使电路消耗的功率最大,根据公式可得,整个电路电阻应最小,当闭合开关S1、S2、S3时,电阻、并联后与电灯泡再并联,此时电路总电阻最小;当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,电路为、串联的简单电路,电压表测电压,电流表的示数是I1,此时有当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,电路为、灯泡串联的简单电路,电压表测灯泡电压,电压表的示数是3V,电流表的示数是I3,根据乙图可知,I3=0.3A,此时有已知I1:I2=2:9,I2:I3=3:1,则联立上面方程可求出U=6V当只闭合开关S1、S3,滑片P在最左端时,此时电路为、并联的电路,电流表的示数是I2,则有整个电路电阻应最小,当闭
22、合开关S1、S2、S3时,电阻、并联后与电灯泡再并联,由乙图,此时灯泡电压为6V,可算出灯泡电阻为电路总电阻此时电路消耗的最小功率为故ACD不符合题意,B符合题意。7.(2020四川成都)图是R1、R2两电阻的U-I图像。将R1、R2并联后接入电路,结合图中信息可知()A. R1的阻值比R2的阻值小B. 通过R1、R2的电流相等C. R1的电压比R2的电压小D. R1的功率比R2的功率小【答案】D【解析】A图中R1的斜率更大,所以R1的阻值更大,故A错误;B两电阻并联,而两电阻阻值不同,所以通过R1、R2的电流不同,故B错误;C两电阻并联,所以两电阻两端电压相同,故C错误;D根据可得,R1的功
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