中考物理总复习学案专题133 电功率和电热 安全用电解析版.docx
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中考物理总复习学案专题133电功率和电热安全用电解析版
考向1电能
1.用电器工作的过程,实际上就是电流经过用电器时把电能转化为其他形式能的过程。
2.电能用电能表来测量,电能的国际单位是J,生活中常用单位是kW·h,1kW·h=3.6×106J。
3.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。
测量较小电功时,用表盘转数读数。
4.电能计算公式:
W=UIt=Pt(适用于所有电路)
解读:
电能表铭牌上一些参数的含义:
A.220V——表示电能表的额定电压。
B.5(10)A——表示电能表的额定电流为5A,在短时间内允许通过的最大电流为10A。
C.2500r/(kw·h)——表示用电1kw·h电能表转盘转2500转。
典型例题【2016·齐齐哈尔卷】小明学习了电能表的知识后,回到家里观察电能表的示数是
,过一段时间后,小明家电能表的示数如图所示,则小明家这段时间消耗的电能是 kW•h;若小明只让家中一个用电器工作,观察到1min电能表的转盘穿了30转,则该用电器的功率是 W.
【答案】18.2;1200
【解析】小明家共消耗的电能:
318.5kW•h﹣300.3kW•h=18.2kW•h;电能表转盘转了30圈用电器消耗的电能:
W=30×1/1500kW•h=0.02kW•h;用电器的功率:
P=W/t=0.02kw/h/1/60h=1.2kW=1200W。
针对练习1【江苏省无锡市璜塘、峭岐2016届九年级上学期12月联考物理试题】某市居民生活用电试行阶梯电价听证方案:
每月耗电第一挡电量为150度及以内,维持现行价格不变,即每度电0.6元;第二挡电量为151至280度,每度电0.65元;第三挡电量为281度以上,每度电0.9元,小华家上月初和上月底电能表的示数如下图所示,则她家上月用电为kW•h;如据此听证方案计算,她家上个月电费要比原来多付元.
针对练习2【湖北省孝感市八校联谊2016届九年级12月联考物理试题】小明观察家中的电能表(如图),下列说法正确的是( )
A.此电能表应该接在220V的电路中使用
B.电能表的额定功率是220W
C.小明家已经消耗的电能为107J
D.此电能表转盘每小时转过3000转
针对练习3【广东省揭阳市五校2016届九年级上学期期末联考】有一款手机用的锂电池,上面标明电压为3.7V,容量为1000mAh.给它充电时,是电能转化为能.充满电后,大约存储了J的电能.
考向2电功率:
定义:
电功率等于电功和时间之比。
意义:
表示消耗电能的快慢。
符号:
P
单位:
瓦特(瓦,W),常用单位为千瓦(kW),1kW=103W
电功率的定义式:
W=Pt
第一种单位:
P——电功率——瓦特(W);W——电功——焦耳(J);
t——通电时间——秒(s)。
第二种单位:
P——电功率——千瓦(kW);W——电功——千瓦时(kW·h);
t——通电时间——小时(h)。
电功率计算公式:
=UI(适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出:
P=I2R=
解读:
串联电路中电流处处相等,比较用电器消耗功率的多少一般采用P=I2R,并联电路各支路两端电压相等,比较用电器消耗功率的多少一般采用P=
。
典型例题【2016·德阳卷】两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示,现将甲和乙串联后接在电压为6V的电源两端,下列分析正确的是()
A.乙两端的电压是2V
B.甲消耗的电功率等于0.8W
C.甲中的电流大于乙中的电流
D.甲乙两端的电压之比为2:
1
【答案】B
针对练习1【湖南省湘潭县2016届九年级上学期期末联考物理试题】清华大学的虞昊教授致力于第三代照明技术——LED灯的普及工作。
LED灯的能耗小,造价低廉,使用寿命长。
虞昊自制的LED台灯,用电压为6伏的电源供电,正常工作电流为300毫安。
那么,此LED台灯正常工作时的功率为()
A.1.8瓦B.18瓦C.180瓦D.1800
针对练习2【江苏省泰州市姜堰区2016届九年级上学期期末考试物理试题】一只电灯标有“6V3W”字样,现提供电压为9V的电源,则应给该电灯串联一个阻值为 Ω的电阻,一起接在电源上,电灯才能正常发光.。
1min内,电流流过整个电路所做的功是 J。
针对练习3.【云南省昆明市第三中学2015—2016学年九年级上学期期末考试】如图18所示,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为15欧。
闭合电键S后,电流表的示数为1安,通过电阻R2的电流为0.4安。
求:
(1)电源电压U;
(2)电阻R1的阻值;
(3)通电10秒,电流通过电阻R1所做的功W1。
考向3额定功率和实际功率:
电灯泡上的“PZ22025”表示额定电压是220V,额定功率是25W。
(1)额定电压U额是用电器正常工作时的电压,也就是用电器上标着的电压值。
额定功率P额是用电器在额定电压下的功率,也就是用电器上标着的功率值。
用电器上标出的电流是当用电器两端加上额定电压时通过它的电流。
P额=U额I额。
额定功率是用电器的重要性能指标,在设计用电器时必须确定它的性能和工作条件。
(2)实际功率是用电器在非额定电压下实际消耗的功率,灯炮的亮度就由实际功率决定。
由公式P=UI可知实际功率的大小随用电器两端电压的变化而变化。
(3)实际功率和额定功率的关系:
①U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作;
②U实
③U实>U额,则P实>P额,可能损坏用电器。
解读:
①对某个用电器而言,其额定电压、额定功率的值只有一个,实际功率随电压变化而变化,实际电压、实际电功率的值有无数个。
②若用电器电阻R不变,根据
,如果U减小为原来的
,则P变为原来的
。
③灯L1“220V100W”,灯L2“220V25W”,由
可知,L1灯丝电阻小,L1灯丝粗短,L2灯丝细长。
判断灯丝电阻口诀:
“大(功率)粗短,小细长”(U额相同)。
两灯串联时,由
,可知灯L2亮,两灯并联时,由
可知灯L1亮。
项目
串联电路
并联电路
P实与R的关系
串联电路中电阻越大的用电器消耗的电功率越大
并联电路中电阻越小的用电器消耗的电功率越大
灯泡发光亮度
实际电压大的P实越大,因此实际电压大的灯泡较亮
通过电流大的P实越大,因此通过电流大的灯泡较亮
电阻大的P实越大,因此电阻大的灯泡较亮
电阻小的P实越大,因此电阻小的灯泡较亮
串接上滑动变阻器的小灯泡,变阻器阻值增大时分压也大,小灯泡实际电压减小,小灯泡发光较暗
并接上滑动变阻器的电灯,由于并联电路中各部分互不干扰,所以通过小灯泡所在支路的电流不变,小灯泡发光情况不变
典型例题【2016·丹东卷】(2分).灯泡L1、L2分别标有“6V6W”和“6V3W”字样,将两灯串联接入电路,若其中一个灯泡正常发光,电源电压为 V,灯泡 更亮一些(选填“L1”或“L2”).
【答案】9;L2
【解析】根据公式P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为:
I1=P1/U1=6W/6V=1A,I2=P2/U2=3W/6V=0.5A,根据公式I=U/R可得,两灯泡的电阻:
R1=U1/I1=6V/1A=6Ω,R2=U2/I2=6V/0.5A=12Ω,两灯串联接入电路时,因串联电路中各处的电流相等,故为了使电路安全,电路中的最大电流I=I2=0.5A,由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路两端允许加的最大电压:
U=I(R1+R2)=0.5A×(6Ω+12Ω)=9V;由于灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,根据公式P=I2R可知,L2的电阻较大,实际功率较大,灯泡较亮。
针对练习1【山东省东营市各县区2016届九年级上学期联考物理试题】甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是:
()
A.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
B.两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C.两灯串联在220V的电路中,甲灯比乙灯亮
D.将甲灯接入110V电路中,它的实际功率为12.5W
针对练习2【山东省东营市各县区2016届九年级上学期联考物理试题】如图所示,电源电压都是220伏,灯泡L1是“220V、40W”,灯泡L2是“220V、100W”,在下列四个电路中,消耗总功率最大的是()
针对练习3【湖南省郴州市2016届九年级上学期期末考试物理试题】如图所示,将标有“12V6W”的灯泡L1和“6V6W”的灯泡L,并联后,接在6V的电源上
(设灯丝电阻不变).则
A.两灯的实际功率之和等于12W
B.两灯的实际功率之和大于12W
C.灯泡L1比灯泡L2亮
D.灯泡L2比灯泡L1亮
考向4焦耳定律
1.电流的三种效应分别是热效应、磁效应、化学效应。
2.焦耳定律的内容:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
计算公式:
Q=I2Rt(适用于所有电路)。
利用电热的例子:
热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子:
电视机外壳的散热窗;计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
解读:
对于纯电阻电路,电流做功消耗的电能全部转化为内能(Q=W),这时以下公式均成立Q=UIt,Q=
t,Q=Pt;对于非纯电阻电路,电能除了转化为内能,还要转化为其他形式的能量。
求Q时只能用Q=I2Rt。
1在串联电路和并联电路中,电流产生的总热量等于部分电热之和;
2串联电路中,各部分电路的热量与其电阻成正比,即
=
;
并联电路中,各部分电路的热量与其电阻成反比,即
=
。
典型例题1【2016·大连卷】(5分)某同学猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。
为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”。
所用的实验器材有:
电压为6V的电源、电流表、滑动变阻器、停表、开关各一个;与U形管相连的塑料盒一个。
盒内密封着空气,盒内电阻丝的阻值为10Ω;导线若干。
(1)用笔划线代替导线,将图12中的电路连接完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到___端。
(选填(“a”或“b”)
(3)该实验是通过___来反映电流通过电阻丝产生热量多少的。
(4)该同学设计实验室,将三次实验的通电时间均设定为15s,三次实验预设的电流分别为I1、I2、I3,则该同学进行第一次实验的操作是:
闭合开关,_____
【答案】
(1)实物图连线如下图所示;
(2)a;(3)U形管内液面高度差;(4)移动滑片,使电流表的示数为I1、I2和I3,分别通电15s,观察U型管内液面高度差
【解析】
(1)滑动变阻器要“一上一下”的接入电路;电路中的最小电阻为10Ω,电源电压为6V,电路中的最大电流I=U/R=6V/10Ω=0.6A,所以电流表利用小量程0﹣0.6A,并且正入负出,电路连接如上图所示;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即a端;(3)该实验是通过U型管内液面高度差来反映电流通过电阻丝产生热量的多少;(4)第一次实验的操作是:
闭合开关,移动滑片,使电流表的示数为I1、I2和I3,分别通电15s,观察U型管内液面高度差。
典型例题2【2016·齐齐哈尔卷】如图甲为常用的电热饮水机,其电路原理如图乙所示,该饮水机的额定电压为220V,加热电功率为1100W,保温电功率为44W,R1、R2均为电热丝(R1、R2的电阻不随温度变化).请问:
(1)当S闭合时,饮水机处于 (选填“加热”或“保温”)状态,此时电路中的电流是多大?
(2)电热丝R1的电阻是多大?
(3)饮水机加热工作时,将0.5千克初温为20℃的水加热到97℃,需要多长时间?
(假设电能全部转化为水的内能)
【答案】
(1)5A;
(2)1056Ω;(3)147s
针对练习1【广东省肇庆市端州区西区2016届九年级上学期期末考试物理试题】如图6的装置可用来定性研究定律。
将电阻R甲与R乙(R甲>R乙)串联在电路中是为了使时间和相同,通过温度计示数的变化可以比较的多少。
针对练习2【湖南省郴州市2016届九年级上学期期末考试物理试题】用如图所示的装置做“探究电流相同时,通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实
验。
(甲、乙是完全相同的密闭容器。
闭合开关前,A、B两U形管内液面相平。
)
①由于电流产生的热量不易直接测量,因此在实验中是通过观察U形管中液面的来显示甲、乙容器
内空气温度的变化,这里采用了____的探究方法。
②通过对比观察,发现(选填“甲”、“乙”)容器中的电阻产生的热量较多。
两电阻采用串联的连接方式,是为了确保它们的和通电时间相同。
针对练习3【湖北省孝感市八校联谊2016届九年级12月联考物理试题】小芳家里的某品牌电烤箱铭牌及其内部简化电路如图所示,R1和R2均为电热丝.求:
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定功率
高温档
1100W
低温档
440W
电源频率
50Hz
⑴若某种食物需要用该电烤箱高温档烘烤1000s,该电烤箱消耗的电能是多少?
⑵电路中R1 的阻值是多少?
⑶在低温档正常工作时,电路中的电流和R1 的功率分别是多少?
(2)44Ω;(3)2A;176W。
解析
(1)电烤箱在高温挡正常工作1000s所消耗的电能:
W=P高t=1100W×1000s=1.1×106J;
(2)由P高=UI得:
I=P高/U=1100W/220V=5A,由欧姆定律知,R1的阻值为:
R1=U/I=220V/5A=44Ω;(3)设电烤箱在低温档正常工作时,电路和中的电流为
,则P低=U
,得
=P低/U=440W/220V=2A,所以电烤箱在低温档正常工作时,R1的功率为:
=176W。
考向5电功率的测量
1、伏安法测小灯泡的额定功率。
器材:
电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线,小灯泡(标有2.5V字样)
步骤:
①所示连接电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数U=2.5V,同时记下电流表的示数
②计算小灯泡的额定功率P=UI。
测定用电器的功率时,调节滑动变阻器滑片P,观察电流表和电压表的示数,即可求出用电器的实际功率。
次数
电压/V
电流/A
电功率/W
发光情况
1
2
3
由实验可得出:
灯泡的亮度由实际功率决定。
2、伏安法测导体电阻实验和伏安法测小灯泡的电功率实验区别。
实验所用器材相同,电路图基本相同,测量方法相同,记录的数据也基本相同。
区别:
①原理不同R=U/I,P=UI;②测电阻时,为了减小误差而应多次测量求平均值;测电功率时,通过每组实验的数据求出的都用电器在不同电压下的实际功功率,所以绝对不能求几次实验结论的平均值(滑动变阻器的调节作用不同)。
(2)电能表测用电器的电功率
步骤:
①使室内其他用电器均停止工作,只让待测用电器工作;②记下电能表转盘转过一定转数n所用的时间t;③计算用电器的实际功率
典型例题在【2016·大庆卷】某同学做“测定小灯泡的电功率”实验,电源电压3V且保持不变,滑动变阻器标有“3A、5Ω”的字样,所用小灯泡是额定电压为“2.5V”和“2.2V”中的一个。
(1)电路图如图所示,图中尚有两根导线未连接,请用笔画线代替导线补上。
(2)在连接电路中,开关应处于________状态。
(填“闭合”或“断开”)
(3)闭合开关前,滑动变阻器上的滑片应移到____端。
(填“左”或“右”)
(4)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在中点附近位置时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图,小灯泡的额定电流为____A,则该实验中所用小灯泡的额定功率为____W。
继续移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发出耀眼的亮光,则此时小灯泡的功率________额定功率。
(填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】
(1)见解析;
(2)断开;(3)左;(4)0.3、0.66、大于
为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器上的滑片应移到最大阻值处即左端;
(2)根据电路图知道电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则电路中电流为0.3A,滑动变阻其两端的电压为U滑=0.3×5/2Ω=0.75V,根据串联电路电压的特点,小灯泡两端的电压为UL=U-U滑=3V-0.75V=2.25V,故灯泡的额定电压为2.2V;小灯泡的额定功率为P=ULI=2.2V×0.3A=0.66W;继续移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发出耀眼的亮光,则此时小灯泡的功率大于额定功率。
针对练习1【江苏省泰州市姜堰区2016届九年级上学期期末考试物理试题】(9分)如图21甲所示是“测量小灯泡额定功率”的实验电路图,其中电源用的是2节新干电池,滑动变阻器的铭牌标有“50Ω1A”,选用的小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω.
(1)小敏连接了如图甲所示的部分实物电路,请你用笔画线代替导线,将电路连接完整;
(2)小勇同学在实验中连接好电路,闭合开关,移动变阻器滑片,发现小灯泡始终不亮,电流表无示数,但电压表有示数,则其原因可能是 ;
(3)排除故障,开始实验,移动变阻器滑片,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则该灯泡的额定功率为 W;
(4)在不改变图甲电路和元件的前提下,能否利用控制变量法来探究电流与电压的关系?
;为什么?
;
(5)物理老师在上课之前,查阅了该规格小灯泡的I与U的关系部分数据如表所示:
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
0.20
0.80
1.40
2.00
2.50
2.90
I/A
0.02
0.08
0.13
0.18
0.21
实验过程中,小勇发现无法得到上述表格中的一组数据,请根据所学的知识进行推断应是第 次(填序号)数据,理由是 ,如果想得到表中完整的数据可以采取的相应措施 .
针对练习2【辽宁省鞍山市2016届九年级上学期期末考试】在“测量小灯泡的电功率”的实验中,已知小灯泡的额定电压是3.8V,灯丝电阻约10Ω。
(1)图甲是实验所用的器材,请用笔画线代替导线完成实验电路的连接,要求:
变阻器的滑片向右移动时,接入电路的阻值变小。
(2)连接电路后闭合开关,移动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表、电流表均无示数,其原因可能是以下情况中的。
A.小灯泡处断路B.小灯泡被短接C.变阻器处断路D.电压表被短接
(3)改变变阻器滑片的位置,测得下表中的三组数据,其中第一组数据电流表的示数如图乙所示,其值为A。
由表中数据可知,小灯泡正常发光时的功率为W,电阻为Ω。
(4)在实验过程中发现,当小灯泡两端的电压逐渐增大时,通过它的电流也随之增大,灯泡的亮度变亮,说明灯泡的亮度取决于它的。
【参考答案:
1.
(1)如图
(2)灯泡断路(3)0.5(4)不能,灯泡的电阻随温度变化,不能控制电阻不变(5)1无论如何移动滑片,灯泡两端电压均大于0.5V,滑动变阻器的最大阻阻不足更换最大阻值大一些的滑动变阻器 解析:
(1)“测量小灯泡额定功率”,应测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,电压表应与小灯泡并联,电波表应与小灯泡串联;灯泡额定电压为2.5V,电压表选0~3V,灯泡电阻约为10Ω,根据欧姆定律得通过灯泡电流约为0.25A,所以电流表的量程选0~0.6A。
由表格中数据知,当灯泡两端的电压为2.5V时,电流为0.2A;则额定功率:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(2)小勇同学在实验中连接好电路,闭合开关,移动变阻器滑片,发现小灯泡始终不亮,电流表无示数,说明电路是断路,但电压表有示数,说明灯泡断路,电压表串联在电路中测电源电压了,则其原因可能是灯泡断路。
(3)排除故障,开始实验,移动变阻器滑片,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A,灯泡额定电压为2.5V,则该灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;(4)利用控制变量法来探究电流与电压的关系,要保持电阻不变,灯丝的电阻受温度的影响是变化的,在不改变图甲电路和元件的前提下,不能利用控制变量法来探究电流与电压的关系。
(5)由实验数据知,当灯泡两端的电压为0.2V时,滑动变阻器的电压应为3V-0.2V=2.8V,则滑动变阻器的电阻应为
;而滑动变阻器的最大阻值为50Ω,所以不能得到上述数据,要想得到上述数据,应更换最大阻值大一些的滑动变阻器.
(3)由于电流表应使用0-0.6A量程,所以电流表的示数是0.36A;由题意知道,灯泡额定电压3.8V对应的电流是0.40A,灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.40A=1.52W;灯泡正常发光时的电阻R=U/I=3.8V/0.40A≈9.5Ω;(4)在实验过程中发现,当小灯泡两端的电压逐渐增大时,通过它的电流也随之增大,灯泡的亮度变亮,说明灯泡的亮度取决于它的实际功率。
考向6家庭电路:
一、家庭电路的组成:
家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、电灯、插座、导线等组成。
家庭电路中各部分电路及作用:
1、进户线:
进户线有两条,一条是端线,也叫火线,一条是零线。
火线与零线之间的电压是220V。
火线与地面间的电压为220V。
正常情况下,零线之间和地线之间的电压为0V。
2、电能表:
电能表安装在家庭电路的干路上,这样才能测出全部家用电器消耗的电能。
3、闸刀开关:
闸刀开关安装在家庭电路的干路上,控制整个电路的通断。
4、保险丝:
电路符号:
材料:
保险丝是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的。
(原因:
保险丝电阻较大,使得电能转化为热的功率比较大,保险丝温度易升高,达到熔点后就自动熔断。
)现在居民楼一般选择空气开关代替保险丝。
电能表、闸刀开关和保险丝是按照顺序依次连接在家庭电路干路上的。
5、插座
种类:
常见的插座有二孔插座和三孔插座。
安装:
把三脚插头插在三孔插座里,在把用电部分连入电路的同时,也把用电器的金属外壳与大地连接起来,防止了外壳带电引起的触电事故。
(万一用电器的外壳和电源火线之间的绝缘损坏,使外壳带电,电流就会流入大地,不致对人造成伤害。
)
6、用电器(电灯)和开关:
家庭电路中各用电器是并联的。
开关和用电器串联,开关必须串联在火线中。
与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。
7、测电笔:
用试电笔可以辨别火线和零线。
使用时笔尖接触被测的导线,手必须接触笔尾的金属体。
用试电笔测火线时氖管会发光;测零线时不会发光。
8、家庭电路中触电的原因:
一是站在地上的人触到火线(单线触电),二是站在绝缘体上的人同时接触到火线和零线(双线触电)。
9、触电急救常识:
发现有人触电,不能直接去拉触电人,应首先切断电源或用绝缘棒使触电人脱离电源。
发生火灾时,要首先切断电源,决不能带电泼水救火。
为了安全用电,要做到不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
10、家庭电路中电流过大的原因:
①发生短路;②接入电路中的总功率过大。
典型例题1【2016·百色卷】请用笔画线表示导线,将如图中的电灯、开关和插座(插座准备接大功率用电器)接入家庭电路中.
【答案】如下图所示
【解析】三孔插座的上面的孔接地线,左孔接入零线,右孔接火线;电灯的接法:
火线先过开关再入灯泡,然后接入顶端的
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