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一基础知识点:
中考物理专题辅导——电功、电功率
对于电功、电功率的内容综合性强。
通常在中考的“压轴题”中都要用到本专题的知识和解题方法。
中考时主要考查以下知识点:
(1)电功(W)
表示电流做的功.电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.
(2)电功率(P)电功率是表示电流做功快慢的物理量。
单位时间内电流做的功,叫做电功率。
(3)额定功率和实际功率
额定电压:
用电器正常工作时的电压值为额定电压;额定电压也是用电器上标着的电压.
例如我国家庭电路的电压为220V,家用电器的额定电压一般为220V。
额定功率:
用电器在额定电压下的功率值为额定功率;也就是用电器上标着的电功率为额定电功率。
例如家庭用普通照明的白炽灯泡在电功率15W~60W之间,电饭锅的电功率在350W~1350W之间,
家用电冰箱在重100W~140W之间.
实际功率:
当加在用电器两端的电压不等于额定电压时,用电器的功率为实际功率。
(4)焦耳定律
内容电流通过导体产生的热量,跟通过导体电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正
比。
应用电炉子、电饭锅、电热毯等电热器是利用电流热效应工作的设备,它们的发热体是用熔点高、电阻率大的合金丝制成的。
表1电学公式表
在纯电阻电路中(电流通过导体时,电能全部转化为内能的电路),结合欧母定律还可以推导出下列公式。
表2推导公式
表3比例关系
串联
并联
P1=R1
P1=R2
P2R2
P2R1
W1=R1
W1=R2
W2R2
W2R1
Q1=R1
Q1=R2
Q2R2
Q2R1
表4电压、电流、电功率关系(以灯例)
电压关系
电流关系
电功率关系
灯发光情况
U实>U额
I实>I额
P实>额
比正常发光亮,有可能烧毁
U实=U额
I实=I额
P实=额
正常发光
U实<U额
I实<I额
P实<额
比正常发光暗
二经典例题精析:
例1、电能表是测量的仪表.1kWh的电能可供标有“220V40W”的灯泡正常工作h。
精析电能表是日常生活中常用的仪表.考查能否灵活利用W=Pt进行计算。
正确选择合适的单位,可以简化计算。
电能表是测量电功的仪表.题目给出:
W=1kWhP=40W=0.04kWW1kWh
时间:
t===25h
P0.04kW
如果选用国际单位,则计算要麻烦得多。
答案电功,25
例2、某导体接到6V电压下,它消耗的功率是6W;将改接到3V的电压下,这个导体的功率是
W。
精析一个导体,在额定电压下,电阻为R,同样一个导体,电压改变,电阻仍为R。
同样一个导体,电压改变,电阻仍为R。
∴电功率的习题,往往从求解电阻入手。
解法1导体电阻
2
R=UE
PE
(6V)2
==6Ω.
6W
电压变了,导体消耗的功率改变
U2(3V)2
RL=L==1.5W
R6Ω
解法2导体电阻不变
U
2
根据:
R=
P
U2U2PU2
2
E=L⇒L=L
PEPLPEUE
P=UL2·P=(
3V2
)×6W=1.5W
LE
UE26V
小结从解法2看出,电阻一定时,电压是原来的“n”倍,功率是原来的“n2”倍。
因为P=UI,U是原来的“n”倍,I也是原来的“n”倍,所以P是原来的“n2”倍。
答案功率是1.5W
例3、电阻R和灯泡L串联接到电压为10V的电路中,R=10Ω,电路接通后,100s内电阻R上电流做的功为10J,已知灯L的额定功率为10W,灯的电阻不变.求:
灯的额定电压。
解画出灯L和电阻只串联的电路图1,并标明已知量和未知量.
串联电路,通过L和R电流相等,设为I。
则WR=I2Rt
图1
I===1A=0.1A10
R两端电压:
UR=IR=0.1A×10Ω=1V
灯L′两端电压:
UL=U-UR=10V-1V=9V
灯电阻:
R=UL
I
9V
=
1.1A
=0.9Ω
灯额定电压:
UE===30V
误解有的同学在算完电流后,直接用:
U=PE
=10W=100V,是错误的.因为此时灯并不是正常发
EI0.1A
光,电路中的电流不是IE.
当然,有的同学把UL=9V算为灯的额定电压,也是错误的.
答案灯额定电压为30V
例4、将分别标有“6V9W”和“6V3W”的两个灯泡L1、L2串联接在12V电源上,则()。
A.两灯都能正常发光B.灯L2可能被烧毁
C.两灯都比正常发光时暗D.灯L1比灯L2亮
精析考查学生能否根据实际电压和额定电压的关系,判断灯的发光情况.先求出两盏灯的电阻
U2(6V)2
灯L1的电阻:
R1=1==4Ω
P19W
U2(6V)2
灯L2的电阻:
R2=2==12Ω
P23W
求出灯两端的实际电压U1′
∵R1、R2串联
U'R4Ω1
1=1==
UR1+R24Ω+12Ω4
U′=1U=1
×12V=3V
44
L2两端电压U2′=U-U1′=12V-3V=9V比较实际电压和额定电压U1′<U1,U2′<U2
两灯都不能正常发光;灯L2可能会被烧毁
答案B
例5、家庭电路中正在使用的两白炽灯,若甲灯比乙灯亮,则()。
A.甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大
B.甲灯两端的电压一定比乙灯的大C.通过甲灯的电量一定比乙灯的多D.甲灯的实际功率一定比乙灯的大
精析考查家庭电路中灯的连接方式,并由灯的亮度判断电阻的大小.
分析家庭电路,灯的连接方式是并联.甲、乙两灯两端电压相同.甲灯比乙灯亮,说明甲灯实际功率比乙灯大.D选项正确.甲灯比乙灯亮,在并联电路中,R甲<R乙.U相同,I甲>I乙
电量Q=It,若两灯同时使用,因为t相同,I甲>I乙,则Q甲>Q乙,C选项正确.
答案C、D
例6、如图2,电源电压和电灯L的电阻均保持不变.当开关S闭合后,在变阻器的滑片P从中点向下滑动的过程中,下列说法正确的是()。
A.电压表的示数变大B.电灯L的亮度变暗
C.电流表A1的示数不变D.电流表A2的示数变小
图2
精析考查学生识别电路的能力.能否根据欧姆定律分析电路中电流变化,灯的亮度变化.
分析电路是由灯和变阻器并联而成.
测的是干路电流
测的是流过变阻器的电流
当变阻器的滑片P由中点向b端移动时,变阻器的电阻增大,通过变阻器电流减小,示数变小,D选
项正确.
并联电路,U一定,灯电阻不变,则流过灯的电流不变,灯的亮度不变.
示数变小.
答案D
例7、如图3,电源电压不变,开关S由断开到闭合,电流表两次示数之比为2∶7,则电阻
R1∶R2=,电功率P1∶P2,电功率P1∶P1′=,电功率P1∶P1=.
图3
精析分析S闭合前后,电路中电阻的连接关系.写出P、I、U、R之间的关系,利用公式求解。
S断开,只有R1,
示数为I1,R1两端电压为U,流过R1的电流为I1.
S闭合,R1、R2并联,
示数为I1+12,R1两端电压不变为U,流过R1的电流不变为I1,R1功率为P1′。
∵I1=2
I1+I27
∴I1=2
I25
并联:
I1=R2=2∴R1=5
I2R15
P1=I1U=1
P1'I1U1
P1=I1U=2
P(I1+I2)U7
R22
答案R1∶R2=5∶2,P1∶P2=2∶5,P1∶P1′=1∶1,P1∶P=2∶7
1
例8、如图4(a)所示电路中,灯L1的电阻R2的(不考虑灯丝随温度的变化).电源电压为10V,并保持
2
不变.S1、S2为开关.当闭合S1,断开S2时,灯L1正常发光,电阻R3消耗的电功率为2W,电压表示数U1;
11
当闭合S2,断开S1时,电阻R4消耗的电功率为W,电压表示数为U1.
42
求
(1)灯L1的额定功率;
(2)电阻R4的阻值.
(a)(b)(c)图4
精析此题已知量:
R=1R,U=10VP=2WU′=1UP=1
123
114W
224
要求:
(1)P1(L1额定功率);
(2)R4画出变化前后电路分析图4(b)和(c).
先求出两次电路(b)和(c)中电流比I∶I′
I=U1=U1=2
∵R1不变
P3
RI
I'U1'1U1
21
PI'22W122
3=2=3×
2=×()=
RP4PI
121
44W
I2'4
由图(b)U=I(R1+R3)
由图(c)U=I′(R1+R2+R4)U不变,将R2=2R1和R3=2R4代入I(R1+2R4)=I′(R1+2R1+R4)2(R1+2R4)=(3R1+R4)
R13
R41
得R1∶R2∶R4=3∶6∶1
由图(c)R1、R2、R4串,且U=U1′+U2′+U4=10VU1′∶U2′∶U4=R1∶R2∶R4=3∶6∶1
U=1U=1×10V=1V
4
1010
U2(1V)2
R4=4==4Ω
P41W
4
由图(b)R、R串P1=R1=3
13PR2
33
P=3×2W=3W
12
答案L1额定功率为3W,R4为4Ω
例9、小明设计了一个电加热器,有加热状态和保温状态,如图5,发热体AB是一根阻值500Ω的电阻丝,
C、D是电阻丝AB上的两点,S′是一个温度控制控制开关.当开关S′闭合,开关S接通C点时,电阻丝
每分钟放出的热量是Q1;当S′闭合,S接通D点时,电阻丝每分钟放出的热量是Q2;当S′断开时,电阻丝每分钟放出的热量是Q3,此时测得C、D两点间的电压是33V。
图5
(1)按大小排列出Q1、Q2和Q3的顺序是:
>>.
(2)将上述热量由大到小的顺序排列,其比值是20∶10∶3,求电源电压U和电热器处于保温状态时,每分钟放出的热量.
精析对于联系实际的问题,首先把它和所学的物理知识对应起来,本题用到的是焦耳定律的知识.
2
从图中看出,不论使用哪一段电阻丝,电压均为U.电热丝放热公式:
Q=t.
R
(1)可以将AB段电阻分成三部分:
U2
第一次,S′闭合,S接C,使用的是电阻丝CB段,电阻为RCB,电阻丝1min放热Q1=t
CB
U2
第一次,S′闭合,S接D,使用的是电阻丝DB段,电阻为RDB,电阻丝1min放热Q2=t
DB
U2
第三次,S′断开,电阻丝1min放热Q3=t
AB
∵RDB<RCB<RAB
∴Q1>Q2>>Q3
开关位于D,是加热状态,断开S′,电阻为RAB,是保温状态.
(2)已知RAB=500ΩUCD=33V,Q2∶Q1∶Q3=20∶10∶3t一定,
U2
Q2=RDB=PAB=20
QU2R3
3DB
RAB
33
∴RDB=20×RAB=20×500Ω=75Ω
t一定,U一定,
Q1RAB10
Q3RCB3
33
∴RCB=10RAB=10×500Ω=150Ω
RCD=150Ω-75Ω=75ΩI=UCD=33V=0.44A.
RCD75Ω
U=IRAB=0.44×500Ω=220V
保温时,电阻为RAB,t=1min=60s
QU2(220V)2
3=×t=×60s=5808J
RAB500Ω
答案
(1)Q2>Q1>Q3,电源电压220V,保温:
Q3=5808J
例10、图6,是供电设备向居民楼用户输电的示意图,为保证居民楼内的用户所有用电器都能正常工作,居民楼的输入导线间的电压必须保证为220V,当居民楼内消耗的功率为44kW的时候
图6
(1)通过输电线的电流为多少安?
(2)若输电线的总电阻为0.1Ω,供电设备的输出电压是多少伏?
(3)居民楼内由于家用电器的增加,将向供电部分申请“增容”,即增加用电功率.当居民的用电器的额定功率由44kW增加到88kW,所有用电器均在正常工作时,输电线路损失的功率比“增容”前增加了多少?
(4)若要求减小输电线损失的功率,用学过的公式及知识说明应采取的措施。
精析将实际问题转化为电路图.画出图7
图7
解
(1)已知U0=220V
P0=44Kw=4.4×104W
P4.4⨯104W
I=0==220
U0220V
(2)U=U线+U0=IR线+U0
=220A×0.1Ω+220V=240V
P'8.8⨯104W
(3)I′===400
U0220V
P线′=I′2R线=(400A)2×0.1Ω=16000W
增容前:
P线=I′2R线=(200A)2×0.1Ω=4000W
△P线=P线′-P线=16000W-4000W=12000W
(4)分析:
在U0,P0一定时,I不能减少,使P线=I2R线减小的方法,应减小R线.
∵导线电阻与材料、长度、横截面积有关
∴长度一定,可换用电阻率小的导线或适当增加线的横截面积,这样可以减小电阻.
答案
(1)220A
(2)240V(3)12000W
三中考热身:
一、选择题
1、有三盏白炽灯,甲标有“PZ220-15”,乙标有“PZ220-40”,丙标有“PZ220-100) ”,将它们接在家庭电路中,正常工作时的发光情况是(
A.甲灯最亮B.乙灯最亮C.丙灯最亮D.一样亮
2、某家用电器正常工作时的功率约为300) 瓦,则它可能是(
A.空调器B.白炽灯C.洗衣机D.语言复读机
3、如图8所示,一个标有“6伏3.6瓦”字样的小灯泡L和最大阻值为50欧的滑动变阻器R串联后接在电源电压U恒为6) 伏的电路中,设灯泡电阻不变,则下列判断正确的是(
图8
A.无论如何移动滑片P,电路中总功率不会超过2瓦
B.移动滑片P,电路中总功率最小值为0.6瓦
C.当滑片P滑至某个位置时,L和R的电功率相等
D.当滑片P由a滑向b的过程中,灯泡L的电功率一直是减小的
4、如图9所示电路中,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P) 向右移动,则下列判断正确的是(
图9
A.电流表示数变小,电压表示数变小
B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电阻R1消耗的功率增大
D.整个电路消耗的总功率减小
5、L1、L2两盏电灯的额定电压相同,均为U,额定功率P额1>P额2,把它们接入电源电压为U) 的电路中,下列说法中正确的是(
A.两灯串联使用时,实际工率P1<P2
B.两灯并联使用时,实际工率Pl′<P2,
C.串联时两灯消耗的总功率P总<P额2
D.并联时两灯消耗的总功率P总′<P额1
6、下列几种电器铭牌的标示牛都涉及到“2A) ”字样,其中表示额定电流的是(
A.滑动变阻器上标有“10122A”
B.家用电熨斗上标有“220V2A”
C.电能表上标有“220V2A”
D.某汽车用蓄电池标有“2A10h”
7、某家用电器正常工作时的电流为4) 安,此用电器可能是(
A.空调机B.日光灯C.电冰箱D.电风扇
8、把标有“12伏12瓦”的灯L1和“12伏6瓦”的灯L2串联起来接在电源电压为12) 伏的电路中,正确的说法是(
A.L1、L2两灯均能正常发光
B.L1、L2两灯均不能正常发光,但L2为较亮
C.L1、L2两端均不能正常发光,但L1灯较亮
D.把电源电压提高到24伏,L1、L2两灯都能正常发光
9、两个灯泡,其中L1标有“6伏3瓦”,L2没有标记,但测得它的电阻是4欧,把它们串联后接在某一电路时,两灯L1、L2均能正常发光,这个电路两端的电压和灯L2) 的电功率分别是(
A.6伏3瓦B.8伏1瓦C.12伏3瓦D.6伏1瓦
10、如图10所示,电源电压保持不变,R为定值电阻,在a、b两接线柱上接一个标有“6伏2瓦”灯泡,闭合开关S,灯泡恰好正常发光;如果在a、b两接线柱间换一个标“6伏3瓦”的灯泡,闭合开关S) 后,这只灯泡消耗的功率(
图10
A.小于3瓦B.大于3瓦
C.等于3瓦D.不能确定
二、填空题
1、将标有“12伏6瓦”的灯泡接在9伏的电路中时,灯泡消耗的功率是瓦.若要将其接入36伏的电路中并使它能正常发光,则应给它串联一个阻值是欧的电阻.
2、有一标有“6伏12瓦”的小灯光,当小灯炮正常发光时,电流通过小灯泡1分钟做的功是焦.若接在电压为1.5伏的电源上,通过小灯泡的电流为0.5安,此时小灯泡的功率是瓦.
3、如图11所示电路,电源电压恒定为6伏,小灯泡的规格均为“6伏3瓦”,该电路可实现小灯泡串并联的转换.该电路可消耗的最大功率是瓦,最小功率是瓦.
图11
4、某家用电能表上标有“220伏5安3000R/kWh”的字样,当家中用电器全部工作时,电能表1分钟转了
45转.由此可估算出该家所有用电器的总功率为瓦;若该家全部用电器工作时的总电流不超过电能表的额定电流,还可以再增加瓦以下的用电器.
5、如图12所示,电源电压是6伏,灯泡L的电阻是12欧(其阻值不随温度变化),滑动变阻器的最大阻值是12欧.当滑片P移到最左端时,灯泡L正常发光,则
图12
灯泡L的额定功率是瓦.若滑片P移到最右端时,通过灯泡的电流是安.
6、李刚家的电能表标有“220伏10安”的字样,他家同时使用的家用电器的总功率不能超过瓦,如果超过,则保险丝会自动.
7、一种叫“满天星”的节日彩灯,一组有100只小灯泡串联,将它们接在220伏电压下,每只小灯炮两端的电压为伏,如果每一只小灯泡的功率是0.5瓦,则通过每一只小灯泡的电流是安.
8、电功率的单位是,它的大小表示电流做功的.
9、如图13所示的电路中,电源电压为6伏,开关S断开时,电流表的示数为0.3安,开关S闭合时电流的示数为0.5安,则R2的阻值为欧,R1消耗的功率是瓦,2秒种内整个电路消耗的电能是焦.
图13
10、标有“6伏6瓦”、“6伏1.5瓦”字样的灯L1和L2,串联接在某电源上,设灯丝的电阻不变,则通过灯L1和L2的电流强度之比为,灯L1和L2的实际功率之比为,要保证两灯安全工作,电源电压不应超过伏特.
三、实验题
1、在做“测小灯泡的额定功率”实验时,
(1)已知小灯泡的额定电压是3.8伏,额定功率小于2瓦,某同学在连接电路时有几根导线还没有接上,如实物所示,请你在实物图上用笔画线代导线替连接好(要求正确选择电压表和电流表的量程).
甲乙
图14
(2)某同学在连接滑动变阻器时,由于接线错误使滑动变阻器滑片P移动时不能改变小灯泡的亮暗程度.现就下面两种情况,请你判断该同学是如何连接的?
第一种情况:
小灯泡较亮时,他是把两导线的端点分别与滑动变阻器的连接.第一种情况:
小灯泡较暗时,他是把两导线的端点分别与滑动变阻器的连接.
(3)在正确连接电路并调节滑动变阻器使小灯泡正常发光时,电流表如图14—乙所示,其读数为
安,则小灯泡的额定功率是瓦.
2、家庭电路中有一只标有铭牌的灯泡正常发光,现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表,请用三种方法搞清这只灯泡此时的功率,说明道理并写出表达式.
方法一:
方法二:
方法三:
四、计算题
1、如图15所示的电路中,电源电压为24伏且保持不变.开关S闭合,滑动变阻器的滑片P至A端时,电流表示数为1安;当S断开,滑片P滑到变阻器中点O时,电压表示数为12伏.求:
图15
①滑动变阻器的最大阻值和灯泡的电阻;
②若电压表量程为0~15伏,断开关开S,在电压表不超过量程的情况下,灯泡的最小功率。
2、如图16是家用电饭锅的简化电路示意图,S1是限温开关,靠手动闭合,当温度达到103℃时自动断开,不能自动闭合.S2是自动开关,当温度超过80℃时自动断开,温度低于70℃时自动闭合.电阻R2的阻值是1886欧,R1是工作电阻,阻值为50欧.锅中放好适量的米和水,接入家庭电路,闭合手动开关S1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温.试求:
图16
(1)加热过程中电饭锅消耗的电功率P1是多大?
(2)保温过程中电饭锅消耗的电功率P2是在哪两个值之间跳动?
参考答案:
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
BCD
ACD
ABCD
B
A
B
B
A
二、填空题
1、3.375(3.38或3.4),48
2、720,0.5,0.75
3、61.5
4、900200
5、30.25
6、2200,熔断;
7、2.2,0.23
8、瓦,快慢
9、201.2
10、1∶1,1∶4,7.5
三、实验题
1、
(1)实物连线如图
(2)C、D两点A、B两点
第13
(1)题图
(3)0.321.2
2、方法一
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