初中科学电功率电功.docx
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初中科学电功率电功
►知识点一:
电能、电功◄
Ø知识梳理
1、电功:
电流通过某段导体所做的功叫电功,消耗电能的过程即电流做功的过程,本质是将电能转化为__
__能的过程,可用公式W=UIt计算电功大小,推导式有W=___=___=____。
电功的大小一般在家庭电路中用电能表来测量。
2、计算电功公式W=Pt=UIt是普遍适用的公式,由定义式W=UIt和欧姆定律I=
,可以推导两个式子:
W=
t(方便用于并联电路)和W=I2Rt(方便用于串联电路)。
3、无论串联还是并联,电路的总功W总=W1+W2+…+Wn。
4、电能(电功):
国际主单位是____,符号是____,日常生活中常用单位是____,物理学中叫___,1kW·h=____J。
电能表表盘上标有“220V50Hz〞表示的意义是___________________________________________,10(20)A的意义是________________________________________,1500r/kW·h的意义是______________________________________________.
Ø
典例分类
【题型一】
【典例】1、〔天津市中考试题〕电能表是测量________的仪表.1 kWh的电能可供标有“220V 40W〞的灯泡正常工作________h.
2、如图是某校科技兴趣小组设计的一个简易电子压力测量仪的示意图.其中,电源电压保持不变,R是一只固定着的、竖直放置的硬电阻棒。
以下判断正确的选项是 〔 〕
A.该电路中的压力表可用电流表改装
B.电路中的R0是没有作用的
C.对金属片的压力越大,压力表的示数增大
D.对金属片的压力越小,电路消耗的电能越少
3、图是“光电互补型〞太阳能热水器,晴天以吸收太阳能作为加热方式,阴雨天可用电加热方式.某该种太阳能热水器水箱内的水为120kg,当水温由15℃升高到45℃时,求:
〔1〕、这些水吸收的热量是多少?
[c水=4.2×103J/〔kg•℃〕]
〔2〕、假设在阴雨天,采用电加热方式进展工作时的效率为70%,那么要消耗的电能是多少千瓦时?
4、在图中,导体A、B是由同种材料做成的,A和B等长,但A比B的横截面积大,当S闭合后,在一样时间内,以下表达正确的选项是〔 〕
A.电流通过A、B所做的功是WA>WB
B.电流通过A、B所做的功是WA<WB
C.电流通过A、B所做的功是WA=WB
D.无法比拟电流通过A、B时做功的大小
5、在如下图的电路中,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1与V2示数之比为3:
4,电流表A的示数为1A,电阻R1的功率是4W.假设将电压表V2换成电流表A2,电流表A2的示数为3A.那么以下计算结果正确的选项是〔 〕
A.电阻R1与R2之比是3:
4B.电阻R2的阻值是2Ω
C.电源电压是8VD.在如下图的电路中,假设通电1min,电阻R2消耗的电能是720J
►知识点二:
电功率◄
Ø知识梳理
1、电功率:
反映电流做功的物理量,等于与的比值。
2、电功率公式:
P==,假设是纯电阻电路,由欧姆定律可得变形公式P=
或P=。
3、单位:
国际主单位是,另一个单位是二者换算关系是。
4、额定电压和额定功率:
额定电压是指用电器在时的电压,额定功率是指用电器在电压下的电功率,与实际电压、实际功率的关系如下:
P实=(
)2·P额
假设U实=U额时,那么P实____P额,用电器正常工作;
假设U实<U额时,那么P实____P额,用电器不能正常工作;
假设U实>U额时,那么P实____P额,损坏用电器。
灯泡的亮度是由灯泡的决定的。
【补充】:
实际生活中的照明电路是并联电路,假如并联的用电器越多,并联局部的总电阻就越小,在总电压不变的条件下,电路中的总电流就越大,因此输电线上的电压降就越大,这样,分给用电器的电压就越小,每个用电器消耗的功率也就越小。
所以灯开的少时比灯开的多时要亮些。
晚上七八点钟,大家都用电灯照明,所以电灯发的光就比深夜时的暗。
Ø
典例分类
【题型一】
1、如下图,电源电压不变,当开关S1、S2同时闭合时,电流表的示数是0.3A,电压表示数是6V.假设两表互换位置,当开关S2闭合、S1断开时,电流表示数是0.2A,那么以下说法不正确的选项是〔 〕
A.R1和R2的阻值之比是1:
2 B.R1的阻值是20Ω
C.电压表示数仍是6V D.R2消耗的功率为0.4W
2、如下图,电源电压恒定,R1=20Ω.闭合开关S,断开开关S1,电流表示数是0.3A;假设再闭合S1,发现电流表示数变化了0.2A,那么电源电压为 V,R2的阻值为 Ω.控制开关的通断,该电路中消耗的最大功率为 W,最小功率为 W.
3、如图是某一温度下两个电路元件甲和乙的I-U关系图,将甲、乙两元件并联接入电源两端,测得其消耗的电功率之比为3:
1,那么电源电压为______V,元件甲的电阻为______Ώ,元件乙的电功率为______.假设把它们串联在3V的电路中,此时电路中的电功率是______.
4、某同学在做电学实验时,连成的电路如下图,他所使用的电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω,定值电阻R1为20Ω,电源电压为6V且保持不变.S闭合后,在实验操作正确的情况下,以下说法正确的选项是〔 〕
A.滑片向右挪动时,电流表示数变小,电压表示数变大
B. 电压表的最小示数是2V,电流表最大示数为0.2A
C.滑动变阻器消耗的最小电功率为0.4W
D.滑动变阻器的变化范围为10Ω~40Ω
5、如下图电路,电源电压不变,R1=12Ω,小灯泡R3上标有“6V12W〞〔电阻不变〕.求:
〔画出以下每题的等效电路图〕
〔1〕、只闭合S1时,电流表示数为0.8A,那么电源电压为多大?
〔2〕、只闭合S2时,挪动滑片P至b点时,使滑动变阻器所消耗的功率为9W;当S1、S2、S3都闭合时,挪动滑片移至距a点处,滑动变阻器消耗的功率为多大?
5、串、并联电路,总功率P总=P1+P2+…+Pn,串联电路电功率与电阻关系:
=
,并联电路电功率与电阻关系:
=
。
6、电功率的极值问题〔经常在选择题考到灯泡亮暗的变式;计算题也会有涉及〕:
〔1〕、当变阻器和某定值电阻R0串联时,随着变阻器的阻值增大,电路中的电流持续减小,此过程中:
、对定值电阻:
其消耗的电功率随着电流的减小而持续减小。
所以:
最大电流对应着最大功率;最小电流对应着最小功率。
最正确计算公式:
P=I2R0。
〔重点就是分析清楚电流的浮动范围〕
、对变阻器:
其消耗的电功率随着电流的减小,将先增大后减小。
当变阻器连入的阻值越接近定值电阻的阻值时,变阻器的功率就越大;当二者相等时,变阻器的功率最大。
(可以根据P=I2R0画2次函数图得出结论〕
、对整个电路:
总功率随着电流的减小而持续减小。
所以:
最大电流对应着最大功率;最小电流对应着最小功率〔和定值电阻一样〕。
最正确计算公式:
P=U总I
【注意】当串联电路中有限制条件时〔电表的量程限制以及灯泡的额定电流限制等〕,最大电流和最小电流就不一定出如今“滑片滑在变阻器两端〞的两个端点位置。
此时变阻器只能允许使用其中的一段范围。
Ø
典例分类
【题型一】
例题:
王霖同学在做“调节灯泡亮度〞的电学实验时,电路如下图,电源电压恒为4.5V,电压表量程“0~3V〞,滑动变阻器规格“20ΩlA〞,灯泡L标有“2.5V1.25W〞字样(忽略灯丝电阻变化),在不损坏电路元件的情况下,以下判断正确的选项是〔〕
Ω~10Ω
〔2〕、当变阻器和某定值电阻R0并联时,随着变阻器的阻值增大,变阻器所在支路中的电流将持续减小,定值电阻所在支路中的电流将保持不变,但干路中的电流也将持续减小。
此过程中:
、对定值电阻:
其消耗的电功率将保持不变。
、对变阻器:
其消耗的电功率随着电流的减小而持续减小。
、对整个电路:
其消耗的总功率随着干路电流的减小而持续减小。
所以:
最大电流对应着最大功率;最小电流对应着最小功率。
Ø
典例分类
【题型一】
如下图,电源电压为12V,且保持不变,滑动变阻器的最大值为18Ω,定值电阻R0为24Ω,小灯泡上标有“6V3W〞字样.忽略温度对灯丝电阻的影响。
求:
〔1〕、S闭合,S1、S2都断开,变阻器连入电路的阻值为多少时,变阻器消耗的功率最大?
最大值是多少?
此时,灯泡的实际功率等于多少?
将灯泡换成“6V1.8W〞,结果又如何?
(2)、S、S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器滑片到何处时,整个电路消耗的总功率最小?
这个最小功率是多少?
7、电功率的测量问题〔计算题、实验题经常会考到〕:
〔1〕、方法一:
根据P=UI测量〔伏安法〕
(2)、操作要点:
A、连接电路时,开关处于断开状态
B、闭合开关前,滑片滑到阻值最大处〔即右端〕
C、调节滑片,使电压表示数等于U额,即可保证灯泡正常工作,此时的功率即为P额。
〔会判断滑片的有效接入局部,挪动划片,接入电路的电阻怎么变化〕
〔3〕、滑动变阻器的作用:
①、;
②、和,从而实现屡次测量。
【注意】注意:
在测量小灯泡电功率的实验中,不能将屡次测得的电功率求平均值。
选择滑动变阻器的最大阻与小灯泡阻值相差不大,调节效果明显。
(4)、误差分析:
由于电表具有内阻,且外接,所以电流表的示数等于电压表和灯泡电流之和。
大于灯丝中的真实电流,所以测量结果偏大。
Ø
典例分类
【题型一】
小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率〞实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡〔小灯泡的额定功率小于1W〕、滑动变阻器〔50Ω1A〕、以及符合实验要求的电表、开关和导线.如图〔甲〕是小亮同学没有连接完好的电路.
〔1〕、本实验的实验原理是
〔2〕、请你用笔画线代替导线,将图〔甲〕所示的电路连接完好.
〔3〕、小亮同学连接电路后闭合开关,挪动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数且不改变,那么故障是.
〔4〕、小亮同学排除故障后闭合开关,为了电路平安,应该 挪动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视 〔选填序号〕.
〔5〕、小亮同学挪动滑动变阻器滑片P到某处时,电压表的示数为2.2V,要测量小灯泡的额定功率时,应将滑片P向端挪动〔选填“A〞或“B“〕.当小灯泡正常发光时,电流表示数如图〔乙〕所示,那么小灯泡的额定功率是W,此时小灯泡的电阻是Ω.该实验中滑动变阻器除了保护电路外,还有
的作用.
〔6〕、小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系,他将小灯泡换成多个定值电阻R,保持电压表示数始终为如图〔丙〕所示,屡次更换阻值不同的定值电阻R,并记录各次电流表的示数,假设不更换其他器材,为了可以完成实验,更换的电阻阻值不可以大于 Ω.
〔2〕、方法二:
根据P=W/t测量〔电能表法〕
操作要点:
1、只接通待测用电器,而其它所有用电器均关闭。
2、用秒表测量铝盘转动一定的圈数n所用的时间t。
计算要点:
1、W=n/N〔N表示电能表每消耗1千瓦时电能时转过的圈数,n表示实际转过的圈数〕
2、P=W/t
Ø
典例分类
【题型一】
某家庭用的一只电能表的盘面上标着3000r/〔kW•h〕,用它来测定一个电钣锅的电功率时,在18秒钟内,电能表上的小铝盘转动了15转,那么这个电饭锅的电功率是多少?
8、电-热转换问题:
有用能量:
水吸收的热量Q吸=cm△t
总能量:
消耗的电能W=Pt
Ø
典例分类
【题型一】
1、〔2021•℃加热到85℃,那么1.2kg的水需吸收热量是多少?
[c水=4.2×103J/〔kg•℃〕]
〔3〕、假设加热题〔2〕中的水需用时315s,电热水壶加热效率为96%,那么它的实际工作电压是多少?
2、如图甲是电热水龙头,即开即热、冷热兼用.如图乙是它的电路原理图,R1、R2为电热丝,通过旋转手柄带动开关S在1、2、3之间接通对应的电路,从而实现冷水、温水、热水之间的切换.它的有关技术参数如下表.请答复以下问题:
〔1〕、开关处于位置2时,它放出的是热水还是温水?
并求出电热丝R1的阻值?
〔2〕、假如进水口的水温是14℃,水龙头1min流出1kg的水,放出热水的水温能到达50℃,此时该水龙头的电热效率是多少?
[水的比热容为4.2×103J/〔kg•℃〕]
额定
功率
温水
2kW
热水
2.8kW
额定电压
220V
额定频率
50Hz
9、电-力转换问题
有用能量:
输出的机械能W机=F牵s或W机=P机t〔P机=Fv〕
总能量:
消耗的电能W总=UIt或W总=P总t
Ø
典例分类
【题型一】
〔2021•丹东〕小明买了一辆电动自行车,该车电动机的工作电压为32V,电能转化为机械能的效率为75%,车轮与地面接触的总面积为40cm2.小明骑电动自行车在程度公路上以6m/s的速度匀速直线行驶了10min,牵引力为20N,人和车的总质量为100kg,在此过程中:
〔1〕、电动自行车对程度地面的压强是多少?
〔g=10N/kg〕
〔2〕、电动自行车通过的路程是多少?
牵引力做功为多少?
〔3〕、电动自行车匀速行驶时,电动机的工作电流为多少?
2、〔2021.泰安〕电动汽车以蓄电池为驱动能源,汽车运动时,蓄电池为车上的电动机供电,电动机为汽车提供动力.某辆电动汽车的总质量〔含驾驶员〕为2.5×103kg,汽车车身长3.5m.当它在程度路面以某一速度v匀速行驶时,电动机工作电流为50A,工作电压为400V,电动机的能量转换效率为75%,汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍〔g取10N/kg〕.
〔1〕、求电动汽车匀速前进的速度v多大?
〔2〕、假设汽车以10m/s的速度通过9.5m长的桥梁,求汽车通过桥梁的时间.
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- 关 键 词:
- 初中 科学 电功率