四川省达州市2020年中考物理一轮复习第7讲电功和电功率课件 80页

第 7 讲 电功和电功率 考点 · 梳理知识点 知识点一 电功 一､电能 1. 单位 ： _______ 。其他常用单位： _____________ ，俗称 ___ 。 2. 换算关系 ：1度= ___ kW·h= ________ J。 二､电能的计量——电能表 焦耳(J) 千瓦时(kW·h) 度 1 3.6×10 6 作用 测量用电器在一段时间内消耗的 ____ 参数 220V 在220V的电路中使用 10(20)A 标定电流为 ___ A，额定最大电流为 ___ A 2500r/kW·h 每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过 _____ 转 50Hz 在频率为50Hz的交流电路中使用 读数 电能表计数器上最右端小方框内的数值表示小数点后的第一位数值，图中的示数为 _____ kW·h 电能 10 20 2500 367.2 三､电功 1. 定义 ： _____ 通过某段电路所做的功叫做电功。 2. 实质 ：用电器消耗电能的过程实际就是 ___ 能转化为其他形式能的过程，也就是电流做功的过程。 3. 大小 ：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压､电路中的电流和通电时间的 ______ 。 4. 公式 ： ______ (适用于所有电路)。推导公式： (仅适用于纯电阻电路)。 电流 电 乘积 W=UIt 1. 电能表电能的计算方法 (1)较大的电能可以利用计数器示数测量，消耗的电能为两次示数之差，即W=W 末 -W 初 ； (2)较小的电能利用转盘转过的圈数或指示灯闪烁的次数计算，消耗的电能为W=n / N · kW·h(n为某段时间内转盘转过的圈数或指示灯闪烁的次数，N为表上的参数)。 夺分点拨 2. 电功公式的推导式 (1) 纯电阻电路 ：W=I 2 Rt=U 2 / R · t； (2) 串联电路 ：W=I 2 Rt，W 1 ∶W 2 =R 1 ∶R 2 ； (3) 并联电路 ：W=U 2 / R · t，W 1 ∶W 2 =R 2 ∶R 1 ； (4)无论用电器串联还是并联，计算一定时间内电流所做的总功，对纯电阻而言：W 总 =W 1 +W 2 +…+W n 或W 总 =P 总 t 总 =U 总 I 总 t 总 =I 2 总 R 总 t 总 =U 2 总 / R 总 · t 总 。 示例1 小明在预习《怎样测算家庭电费》时，观察了家里的电能表，如图所示，从图中你能获取哪些信息，请写出一条： ______________ ；他家中的几样主要电器的额定功率如下表所示，他 ______ (选填 “可以”或“不可以”) 再开一台1500W的空调。若他家上月末电能表的示数为 ，本月末示数如图所示，则小明家这月用电 ____ kW·h。若1kW·h电能的电费为0.45元，他这个月要交电费 ______ 元。 双基突破 额定电压为220V 电器名称 音响 彩电 照明灯 洗衣机 电冰箱 额定功率/W 100 90 200 210 150 不可以 16.1 7.245 一､电功率 1. 定义 ：电功率等于电功与时间之 ___ 。 2. 物理意义 ：表示电流 _________ 的物理量。 3. 公式 ：P= ____ = ____ (适用于所有电路)。推导公式：P=I 2 R=U 2 / R(仅适用于纯电阻电路)。 4. 单位 ：基本单位是 ________ 。其他常用单位：兆瓦(MW)､千瓦(kW)､毫瓦(mW)。 换算关系：1MW= ___ W，1kW= ___ W，1mW= ____ W。 知识点二 电功率 比 做功快慢 W / t UI 瓦特(W) 10 6 10 3 10 -3 5. 常考电功率估测 ：家用空调的电功率约为1000W；液晶电视机的电功率约为100W；日光灯的电功率约为40W。 二､额定功率和实际功率 1. 额定功率 ：用电器 ______ 工作时的电压叫做额定电压，用电器在 _________ 下工作时的功率叫做额定功率。 2. 实际功率 ：用电器 _______ 工作时的电压叫做实际电压，用电器在 _________ 下工作时的功率叫做实际功率。 正常 额定电压 实际 实际电压 3.实际功率和额定功率的关系 (1)当U 实 =U 额 时，P 实 _____ P 额 ，用电器 ____ 正常工作； (2)当U 实 U 额 时，P 实 _____ P 额 ，用电器 _____ 正常工作，有可能会烧坏用电器。 = 能 < 不能 > 不能 1. 电功和电功率的区别 ： 电功率是表示电流在单位时间内所做的功，是表示 电流做功快慢的物理量 ；而电功是表示电流通过某段电路所做功的多少，是表示 电流做功多少的物理量 。电流通过用电器做的功多，其电功率不一定大。 夺分点拨 2. 根据用电器的铭牌(已知U 额 和P 额 )可以求解的物理量 (1) 求电流 ：用电器正常工作时的电流I=P 额 / U 额 ； (2) 求电阻 ：用电器正常工作时的电阻R=U 2 额 / P 额 (只适用于纯电阻电路)； (3) 求电能 ：用电器正常工作t秒消耗的电能W=P 额 t； (4) 求实际功率 ：用电器两端的电压为U时，用电器的实际功率P 实 =(U / U 额 ) 2 P 额 (只适用于纯电阻电路)。 示例 2 将分别标有“6V 9W”和“6V 3W”的两个灯L 1 ､L 2 串联接在12V电源上，则( ) A.两灯都能正常发光 B.灯L 1 比灯L 2 亮 C.两灯都比正常发光时暗 D.灯L2可能被烧坏 双基突破 D 【解析】 灯泡L 1 的电阻： ，灯泡L 2 的电阻： ；当把两灯串联接在12V电源上时，电路中的电流： ，则U′ 1 =IR 1 =0.75A×4Ω=3V<6V，U′2=IR 2 =0.75A×12Ω=9V>6V，可见，两灯都不能正常发光，且由P=U2R可得，灯L 2 比灯L 1 亮，可能被烧坏。 1. 实验 (1)器材：电源､电压表､电流表､滑动变阻器､导线､开关､小灯泡(标有 “ 2.5V ” 字样)。 (2)原理： _______ 。 (3)电路图： 知识点三 测量小灯泡的电功率 P=UI (4)步骤： ①按电路图连接电路，连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片处于阻值最大处； ②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数U=2.5V，记下电流表的示数I； ③计算小灯泡的额定功率P=UI； ④重做实验。 2. 伏安法测导体的电阻与伏安法测小灯泡的电功率的实验比较 ： (1)相同点或相似点：实验所用器材相同，电路图基本相同，测量方法相同，记录数据的方式也基本相同。 (2)不同点： ①实验原理不同：R=U / I，P=UI； ②测电阻时，为了减小误差而应多次测量然后求平均值；测电功率时，通过每组实验的数据求出的都是用电器在不同电压下的实际功率，所以绝对不能求几次实验结果的平均值(滑动变阻器的调节作用不同)。 3. 电能表测用电器的电功率的步骤 ： (1)只让待测用电器工作，使室内其他用电器都停止工作； (2)记下电能表盘转过一定转数n所用的时间t； (3)记下电能表铭牌上标的转盘数n0； (4)计算用电器的实际功率P=W / t=3.6×106×n / n 0 t(W)(时间t的单位为秒)。 知识点四 焦耳定律 一､电流的热效应 1. 定义 ：电流通过导体时电能转化为 ____ 能，这种现象叫做电流的热效应。 2. 探究电流的热效应 内 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻的关系 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电流的关系 实验装置 探究方法 ______ 法､ __________ 法 实验设计 通过U形管中 ___________ 的变化判断电阻产生热量的多少 电阻串联的目的是控制 _____ 和通电时间相同 将两个等大的电阻串联，然后再将第三个电阻与其中一个电阻并联，目的是改变通过 _____ 的大小 实验结论 在电流､通电时间相同的情况下，电阻越 ___ ，产生的热量越多 在电阻､通电时间相同的情况下，通过的电流越 ___ ，产生的热量越多 控制变量 液面高度 转换 电流 大 电流 大 二､焦耳定律 1. 内容 ：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成 ___ 比，跟导体的电阻成 ___ 比，跟通电时间成 ___ 比。 2. 公式 ： _______ 。(Q､I､R､t对应的单位分别是J､A､Ω､s) 三､电热的利用和防止 1. 电热的利用 ：电饭煲､电烙铁､电烤箱等。 2. 电热的防止 ：安装散热风扇､散热片､散热窗等。 正 正 正 Q=I 2 Rt 1. 纯电阻电路和非纯电阻电路的区别 ： 纯电阻电路即电能全部转化为内能的电路，如电流通过电炉､白炽灯､电烙铁等的电路；而非纯电阻电路中，电能要转化为多种形式的能量，如存在电动机的电路，电流通过电动机时，电能转化为内能和机械能。 夺分点拨 2. 电功和电热的关系 ：在纯电阻电路中，电功等于电热，即W=Q；而在非纯电阻电路中，电功大于电热，即W>Q。在非纯电阻电路中，计算电功只能用公式W=UIt，计算电热用公式Q=I 2 Rt。 3. 电动机机械功的计算方法 ：电动机是非纯电阻用电器，因此，电动机所做的机械功 W 机 =W-Q=UIt-I 2 Rt 。 示例 3 用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是( ) A.2.5min B.5min C.20min D.30min 双基突破 A 考法 · 聚焦重难点 焦点 1 电能表的相关计算(重点) 样题1 (2017·达州)为了节约能源，减轻用电负担，国家投入巨资将传统的感应式电能表更换为电子式电能表。现有一电子式电能表表盘上标有 “ 3000imp/kW·h ” 的字样(imp表示电能表指示灯闪烁次数)。现将某用电器单独接在该电能表上，正常工作30min，电能表指示灯闪烁300次，则该用电器在上述时间内消耗的电能是 ___ kW·h，该用电器的功率是 ____ W。 0.1 200 1.小龙家上月初电能表示数为 ，电能表的部分参数及上月末的示数如图所示，表盘上“3200imp/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁3200次，下列说法正确的是( ) A.小龙家上月消耗的电能为680kW·h B.小龙家同时使用的用电器总功率不可超过2200W C.指示灯闪烁的次数越多，电能表所在电路接入的用电器总功率越大 D.断开其他用电器，只让阻值为100Ω的电热棒单独工作3min，指示灯闪烁64次，此时小龙家的实际电压为200V 对应训练 D 焦点 2 电功率的相关计算 类型1 简单电路图类(重点) 样题2 (2019·达州)如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“10V5W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，当S､S 1 都闭合且滑动变阻器的滑片P在A端时，电流表A的示数为1A，此时灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为 ___ Ω。当S闭合， S 1 断开，且滑动变阻器的滑片P在B端时，电压表 的示数为 ___ V，灯泡L的实际功率为 ____ W。 20 5 1.25 2.如图所示，电源电压恒为17V，灯泡L标有“12V 6W”字样，闭合开关S后，当滑片P置于b端时，小灯泡正常发光，此时电路消耗的总功率为 ___ W，滑动变阻器的最大阻值为 ___ Ω；若当滑片P置于b端时，将图中的小灯泡L换成一个“12V 12W”的小灯泡L 1 ，则小灯泡L 1 的实际功率 _____ (选填“大于”“等于”或“小于”)12W。 对应训练 8.5 10 小于 类型2 比值应用类(重点､难点) 样题3 (2019·达州)如图所示，电源电压保持不变，R 1 ､R 2 ､R 3 均为定值电阻，R 1 ∶R 2 =2∶3，S为单刀双掷开关。当S接到1时，电流表的示数为0.4A，R 1 消耗的功率为P 1 ，此时R3消耗的功率为1.6W；当S接到2时，R 2 消耗的功率为P 2 ，已知P 1 ∶P 2 =32∶27。则电源电压为 ___ V，R 1 为 ___ Ω，R 3 为 ___ Ω。 12 20 10 3.(2016·达州)如图所示，电源电压恒为6V，滑动变阻器R′的最大阻值为30Ω，当S闭合，滑片P在最右端时，电压表的示数为1.5V，则小灯泡L的电阻为 ___ Ω。当滑动变阻器的滑片P移到a点时，电压表的示数为U a ，滑动变阻器的功率为P a ；再移动滑片P到b点时，电压表的示数为U b ，滑动变阻器的功率为P b 。若U a ∶U b =2∶3，P a ∶P b =8∶9，则滑动变阻器的滑片P在a､b两点时连入电路的电 阻变化了 ___ Ω。(不计灯丝电阻随温度的变化) 对应训练 10 10 【解析】 当滑动变阻器R′的滑片P在最右端时，其接入的阻值最大为30Ω，由串联分压原理可知，滑动变阻器两端的电压：U 滑 =U-U L =6V-1.5V=4.5V，串联电路中各处电流相等，则此时电路中的电流：I=U 滑 / R′=4.5V / 30Ω=0.15A，小灯泡的电阻：R L =U L / I=1.5V / 0.15A=10Ω；因为U a ∶U b =2∶3，所以 ，因为P=I 2 R，且P a ∶P b =8∶9，所以 ，解得：R a =2R b ，因为电源电压不变，所以 ， 解得：R b =10Ω，R a =2R b =2×10Ω=20Ω，所以滑动变阻器的滑片P在a､b两点时连入电路的电阻变化了R a -R b =20Ω-10Ω=10Ω。 类型3 图像信息类 样题4 (2017·达州)如图所示是通过电路元件A和B的电流与其两端电压的关系图。则由图可知：若将A和B并联后接在电压为2V的电源两端，元件A､B的电功率之比为 _____ ；若A和B串联后接在电压为3.5V的电源两端，电路消耗的功率为 ____ W。 3∶4 1.05 4.如图甲所示，电源电压恒定不变。滑动变阻器R2标有 “ 50Ω1A ” 字样，其消耗的功率P与其电阻R 2 的关系图像如图乙所示，则电源电压与R 2 消耗的最大功率分别是( ) A.6V 0.45W B.8V 0.45W C.6V 0.20W D.8V 0.20W 对应训练 A 【解析】 由图甲可知，R 1 与R 2 串联，由P=I 2 R可得，电路中的电流分别为： ， ，由I=UR可得，电源电压：U=I(R 1 +R 2 )=0.2A×(R 1 +10Ω)①，U=I′(R 1 +R 2 ′)=0.1A×(R 1 +40Ω)②，联立①②解得：U=6V，R 1 =20Ω；滑动变阻器消耗的功率： ；所以，当R 2 =R 1 =20Ω时，R 2 消耗的功率最大，即 。故选A。 类型4 极值范围类 样题5 (2019·达州)如图甲所示，电源电压保持不变，R 1 为定值电阻，滑动变阻器R 2 的最大阻值为30Ω，电压表的量程为0~15V。电压表的示数与滑动变阻器R 2 的关系如图乙所示。则下列结果正确的是( ) A.电源电压为20V B.R 1 的阻值为5Ω C.为了保证电压表不被烧坏，滑动 变阻器的阻值变化范围为4~30Ω D.开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W D 【解析】 由电路图可知，R 1 与R 2 串联，电压表测R 1 两端的电压。由图乙可知，当R 2 =10Ω时，U 1 =12V，当R 2 ′=20Ω时，U 1 ′=8V，所以，电路中的电流分别为：I=U 1 / R 1 =12V / R 1 ，I′=U 1 ′ / R 1 =8V / R 1 ，因为串联电路中总电压等于各分电压之和，且电源电压保持不变，所以电源电压：U=I(R 1 +R 2 )=I′(R 1 +R 2 ′)，即12V / R 1 (R 1 +10Ω)=8V / R 1 (R 1 +20Ω)，解得：R 1 =10Ω，故B错误；电源电压：U=I(R 1 +R 2 )=12V / 10Ω×(10Ω+10Ω)=24V，故A错误；当电压表的示数U 1 ″=15V时，电路中的电流最大，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，此时电路中的电流：I 大 =U 1 ″ / R 1 =15V / 10Ω=1.5A，此时滑动变阻器两端的电压：U 2小 =U-U 1 ″=24V-15V=9V，则滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R 2小 =U 2小 / I 大 =9V / 1.5A=6Ω，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电压表的示数最小，所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为6~30Ω，故C错误；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电路消耗的功率最小，则P 小 =U 2 / （ R 1 +R 2大 ）=(24V) 2 / （ 10Ω+30Ω）=14.4W，故D正确。故选D。 5.(2014·达州)如图所示，电源电压恒为8V，电压表量程为0~3V，滑动变阻器的规格为 “ 20Ω 1A ” ，灯泡标有 “ 6V 3W ” 字样。若闭合开关，两电表示数均不超过所选量程，灯泡两端的电压不超过额定值，不考虑灯丝电阻变化，则下列说法正确的是( ) A.电流表的量程应选0~3A B.电压表示数的变化范围为0~3V C.滑动变阻器的阻值变化范围为4~7.2Ω D.滑动变阻器的最大功率为1W 对应训练 C 6.(2018·达州)如图所示的电路中，小灯泡上标有 “ 6V 3.6W ” 字样，滑动变阻器R 1 的最大电阻为40Ω。当只闭合S､S 2 ，滑动变阻器的滑片P在中点时，小灯泡正常发光；当所有开关都闭合，滑片P滑到A端时，电流表A 1 ､A 2 的示数之比为3∶1。(灯丝的电阻保持不变)求： (1)电源电压； (2)当只闭合S､S 2 ，滑动变阻器的滑片P 在A端时，小灯泡两端的实际电压； (3)小灯泡消耗的最小电功率(不能为0)。 解：(1)小灯泡的额定电流：I=P L / U L =3.6W / 6V=0.6A， 小灯泡正常发光时的电阻：R L =U L / I L =6V / 0.6A=10Ω。 当只闭合S､S 2 ，滑动变阻器的滑片P在中点时，小灯泡与变阻器串联，小灯泡正常发光，故小灯泡两端的电压为6V，电路中的电流为0.6A， 则电源电压：U=U L +U 滑 =6V+I×1 / 2 · R 滑 =6V+0.6A×1 / 2×40Ω=18V； (2)当只闭合S､S 2 ，滑动变阻器的滑片P在A端时，小灯泡与变阻器的最大电阻串联，则R 串 =R L +R 滑 =10Ω+40Ω=50Ω， 则小灯泡两端的实际电压：U 实 =I 实 R L =U / R 串 · R L =18V / 50Ω×10Ω=3.6V； (3)当所有开关都闭合，滑片滑到A端时，R 2 与变阻器的最大电阻并联，电流表A 2 测R 2 的电流，电流表A 1 测总电流，电流表A 1 ､A 2 的示数之比为3∶1，根据并联电路电流的规律，通过变阻器的电流为R 2 的2倍，根据分流原理，R 2 =2R 滑 =2×40Ω=80Ω； 当通过小灯泡的电流最小时，根据P=I 2 R，小灯泡的实际功率最小，由图可知，当R 2 与灯泡串联，即闭合S､S 3 时，电路的总电阻最大，电路的电流最小，I 小 =U / （ R L +R 2 ）=18V / （ 10Ω+80Ω）=0.2A，故小灯泡消耗的最小电功率：P 小 =I 2 小 R L =(0.2A) 2 ×10Ω=0.4W。 焦点 3 测量小灯泡的电功率(重点) 样题6 (2019·达州)实验老师为 “测量小灯泡额定功率” 准备了如下器材：电源(电压恒为6V)､开关､电压表和电流表各一只､额定电压为2.5V的待测小灯泡(电阻约为10Ω)､滑动变阻器( “ 20Ω1A ” )､导线若干。 (1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物 图连接完整(要求：滑片向右移动灯泡变亮)。 (2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是 。 (3)故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 _____ W。从图像中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 ______ (选填“变大” “变小”或“不变”)。 电流表指针没 有调零 0.625 变大 (4)小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器(50Ω 0.5A)和五个定值电阻(5Ω､10Ω､15Ω､20Ω､25Ω)，其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图像，则实验中他所用的滑动变阻器是 ___ (选填字母：A. “ 20Ω 1A ” ，B. “ 50Ω 0.5A ” )， 若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为 14Ω，则所用定值电阻的阻值为 ___ Ω。 B 10 (5)下课前老师布置了一道课后作业。要求：在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻R x 的阻值。实验器材：电阻R x ､电源(电压恒定但未知)､滑动变阻器(已知最大阻值为R 0 )､电流表､开关､导线若干。小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测R x 的阻值。 ①闭合开关S，移动滑片P至B端，记下电流表示数I 1 ； ②移动滑片P至A端，记下电流表示数I 2 (I 2 未超过电流表的量程)； ③请帮他写出R x 的表达式： R x = ____________ 用字母R 0 ､I 1 ､I 2 表示)。 7.为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，电源电压恒为6V，可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R 1 和“20Ω 1A”的R 2 。 (1)为了完成实验，你认为应该选用的 滑动变阻器是 ___ (选填“R 1 ”或“R 2 ”)。 (2)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路 补充完整(要求：滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮)。 对应训练 R 2 (3)电路正确连接后，闭合开关，他们发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表指针明显偏转，你认为造成这一现象的原因可能是 ( ) (选填字母代号)。 A.电流表断路 B.小灯泡短路 C.小灯泡灯丝断了 D.滑动变阻器短路 C (4)排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从 “ 0~15V ” 量程的刻度线看出指针停在10V处，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 ___ (选填 “ A ” 或 “ B ” )端移动直至小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 _____ W。 B 0.65 (5)根据收集到的实验数据，同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中，勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是 ____________________________ 。 灯泡的电阻随温度而发生改变 (6)实验结束后，小明将电路中的灯泡换成定值电阻，其他器材及连接方式不变。通过更换三个不同的电阻(10Ω､15Ω､20Ω)来探究电流与电阻的关系，将灯泡换为5Ω电阻后，移动滑片，使电压表示数为2.5V，读出电流表示数；用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，接下来，他的操作是向 ___ (选填 “ A ” 或 “ B ” )端移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.5V。为了顺利完成这三次实验，应该在电路中串联一个阻值至少为 ___ Ω的电阻。 A 8 考场 · 走进达州中考 命题点 1 电能表的相关计算 1.(2015·达州)小敏家的电热水壶铭牌已模糊不清，他想估测其功率，把家里所有用电器关闭，只让该电热水壶工作1min，其铭牌上标有 “ 3000r/kW·h ” 的电能表刚好转30转，则功率为 _____ W；若他家平均每天要用该电热水壶烧水约0.5h，则一个月(30天)电热水壶将耗电 ____ 度。 600 9 2.(2013·达州)小李家的电饭煲铭牌模糊不清，为了测其额定功率，他关掉家里其他用电器，让电饭煲正常工作1min，观察发现家里标有3000r/kW·h的电能表转盘转了50转，则电饭煲的额定功率是 ______ W。如果在用电高峰时，电饭煲两端的实际电压是额定电压的90%，则电饭煲工作1小时消耗的电能是 ____ kW·h。(设电阻丝电阻恒定) 1000 0.81 考向1 简单电路图类 3.(2015·达州)灯L 1 标有 “ 6V 6W ” 字样，灯L 2 标有 “ 12V 12W ” 字样，将L 1 ､L 2 连成如图所示电路，闭合开关S，两灯都能发光，则( ) A.灯L 2 比L 1 亮 B.灯L 1 ､L 2 实际电压之比为1∶2 C.若一电表示数突然减小，另两电表 示数不变，则可能是灯L 2 灯丝断了 D.若将灯L 1 ､L 2 串联后接入电路，两灯都能发光，则实际功率之比为1∶2 D 命题点 2 电功率的相关计算 【解析】 由P=U 2 / R可知，灯泡的电阻：R 1 =U 2 L1 / P L1 =(6V) 2 / 6W=6Ω，R 2 =U 2 L2 / P L2 =(12V) 2 / 12W=12Ω；由图示电路图可知，两灯泡并联，电压表测电源电压，电流表A 1 测干路电流，电流表A 2 测L 2 支路电流。两灯泡并联，灯泡两端电压U相等，R 1 P 2 ，则灯L 1 比L 2 亮，故A错误；两灯泡并联，它们两端的电压相等，灯泡实际电压之比为1∶1，故B错误；电压表测电源电压，电流表A 1 测干路电流，电流表A 2 测L 2 支路电流，如果灯L 2 灯丝断了，通过L 2 的电流为零，两电流表示数都变小，电压表示数不变，不符合题意，故C错误；若将灯L 1 ､L 2 串联后接入电路，通过两灯泡的电流I相等，两灯都能发光，则实际功率之比：P 1实 / P 2实 =I 2 R 1 / I 2 R 2 =6Ω / 12Ω=12，故D正确。故选D。 4.(2015·达州)小王同学运用所学物理知识设计了如图所示的双向控制电路，电源电压恒定不变，灯L 1 标有 “ 6V 6W ” 字样，灯L 2 标有 “ 12V 6W ” 字样。当开关拨至1位置且滑片P滑到中点时，灯L 1 恰好正常发光；当开关拨至2位置且滑片P滑到A端时，灯L 2 恰好正常发光，则电源电压为 ___ V，滑动变阻器R的最大阻值为 ___ Ω；当灯L 1 ､L 2 分别正常发光时，两种电路消耗 的总功率之比为 ______ 。 12 12 2∶1 【解析】 由图示电路图可知，当开关拨至2位置且滑片P滑到A端时，只有灯L 2 接入电路，灯泡两端电压等于电源电压，此时灯L 2 恰好正常发光，灯L 2 两端电压等于额定电压12V，由此可知，电源电压U=12V；当开关拨至1位置且滑片P滑到中点时，灯L 1 与滑动变阻器串联，此时灯L 1 恰好正常发光，则电路中电流：I=I L1 =P L1额 / U L1额 =6W / 6V=1A，由此可知，R 中 =U R / I= ( U-U L1额 )/ I= ( 12V-6V )/ 1A=6Ω，滑动变阻器最大阻值：R=2R 中 =2×6Ω=12Ω；灯L 2 正常发光时的电流：I L2 =P L2额 / U L2额 =6W / 12V=0.5A，当灯L 1 ､L 2 分别正常发光时，两种电路消耗的总功率之比：P 1 / P 2 =UI L1 / UI L2 =I L1 / I L2 =1A / 0.5A=21。 考向2 比值应用类 5.(2019·达州)如图所示，电源电压保持不变，R 1 ､R 2 ､R 3 为定值电阻，且R 2 =R 3 =20Ω。闭合开关S，电压表V 1 和V 2 的示数之比为4∶3，此时电路消耗的总功率为P 1 ；若把电压表V 1 和V 2 分别换成电流表A 1 和A 2 ，闭合开关S后电流表A 1 的示数为I1，电流表A 2 的示数为I 2 ，此时电路消耗的总功率为P 2 。则下列结果正确的是( ) A.R 1 =10Ω I 1 ∶I 2 =3∶2 P 1 ∶P 2 =1∶10 B.R 1 =5Ω I 1 ∶I 2 =2∶3 P 1 ∶P 2 =1∶10 C.R 1 =10Ω I 1 ∶I 2 =3∶2 P 1 ∶P 2 =10∶1 D.R 1 =5Ω I 1 ∶I 2 =2∶3 P 1 ∶P 2 =10∶1 A 6.(2018·达州)如图所示的电路，当S 1 ､S 2 都闭合时，R 1 的电功率为25W，当把S 2 断开时，R 1 的电功率为4W，则此时R 2 的电功率为 ___ W。 6 【解析】 当闭合开关S 1 ､S 2 时，电路为R 1 的简单电路，则R 1 两端电压等于电源电压U，且R 1 的功率P=25W，则R 1 的电阻：R 1 =U 2 / P。当把S 2 断开时，R 1 与R 2 串联，设此时R 1 两端电压为U 1 ，且R 1 的功率P′=4W，R 1 的电阻：R 1 =U 1 2 / P′，R 1 的阻值不变，则U 2 / P=U 1 2 / P′，变形可得：U 1 2 / U 2 =P′ / P=4W / 25W，解得：U 1 / U=25，所以U 1 =25U；此时R 2 两端的电压：U 2 =U-U 1 =U-2 / 5U=3 / 5U；根据P=UI可得，此时R 1 的电功率与R 2 的电功率之比：P′ / P 2 =U 1 I / U 2 I=U 1 / U 2 =2 / 3，则P 2 =3 / 2 · P′=3 / 2×4W=6W。 7.(2014·达州)将R 1 =12Ω､R 2 =6Ω两电阻串联在某一电源上，R 1 ､R 2 消耗的功率之比P 1 ∶P 2 = ______ ，此时电路消耗的总功率为P；再将它们并联后接入同一电源上，电路的总电阻R′= ___ Ω，此时电路消耗的总功率为P′，则P∶P′= ______ 。 2∶1 4 2∶9 考向3 图像信息类 8.(2016·达州)灯泡L标有 “ 6V 6W ” 字样，测得该灯泡的电流随电压变化关系如图甲所示。现把灯泡L接入如图乙所示的电路中，若电源电压恒为10V，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，则下列说法正确的是( ) A.灯泡L能正常发光，且电压表的示数为6V B.当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为1V C.灯泡L的电阻值随电压表示数的增大而增大 D.为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W D 9.(2013·达州)有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中，如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，则电源电压和电路消耗的总功率分别是( ) A.4.5V1.8W B.2.5V1.0W C.4.5V1.0W D.2.0V0.8W A 10.(2015·达州)图甲是小灯泡L的U - I图像，将此灯接入图乙的电路中(电源电压不变)，闭合开关S 1 后，灯L的实际功率为2W；再闭合开关S 2 后，电流表示数变化了0.2A，则电阻R的阻值是 ___ Ω，此时电路消耗的总功率是 ___ W。 20 2.8 考向4 极值范围类 11.(2019·达州)如图所示，电源电压保持不变，R 2 为定值电阻，小灯泡L上标有 “ 6V3W ” 字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，滑动变阻器R 1 的最大阻值为20Ω。只闭合S 1 ，将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，L正常发光；闭合所有开关时整个电路1min消耗的电能为540J。已知电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V。求： (1)电源电压； (2)R 2 的阻值； (3)在保证电路安全的前提下，只闭合S 1 时移动滑片P使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为P 1 ；只闭合S 2 时移动滑片P使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为P 2 。则P 1 和P 2 的比是多少? 解：(1)只闭合S 1 ，将滑动变阻器的滑片P移动到A端时，电路为灯泡L的简单电路，因为灯泡正常发光，所以电源电压：U=U L =6V； (2)闭合所有开关时，灯泡L与电阻R 2 并联，此时灯泡正常发光，其功率为3W， 由P=W / t可得，灯泡1min消耗的电能：W L =P L t=3W×60s=180J， 则1min内R 2 消耗的电能：W 2 =W-W L =540J-180J=360J， 由W=UIt=U 2 / R · t可得，R 2 的阻值：R 2 =U 2 / W 2 · t=(6V) 2 / 360J×60s=6Ω； (3)由P=U 2 / R可得，灯泡的电阻：R L =U L 2 / P L =(6V) 2 / 3W=12Ω， 只闭合S 1 时，灯泡L与变阻器R 1 串联，电压表测R 1 两端的电压，电流表测电路中的电流，当电压表的示数U 1 =3V时，灯泡两端的电压：U L ′=U-U 1 =6V-3V=3V， 此时电路中的电流：I=U L / R L =3V / 12Ω=0.25A， 电路的最小功率：P min =UI=6V×0.25A=1.5W； 只闭合S 2 时，R 2 与变阻器R 1 串联，电压表测R 1 两端的电压，电流表测电路中的电流，当电流表的示数I′=0.6A时， 滑动变阻器接入电路中的电阻：R 1 =U / I′-R 2 =6V / 0.6A-6Ω=4Ω， 所以电路中的最大电流为0.6A时，此时电路的功率最大，则P max =UI 2 =6V×0.6A=3.6W，则P min ∶P max =1.5W∶3.6W=5∶12。 命题点 3 测量小灯泡的电功率 12.(2018·达州)某实验小组的同学在进行 “测量小灯泡的额定功率” 的实验中，现有器材：电源(电压恒为6V)､开关､电压表､电流表各一个，导线若干，额定电压为3.8V的待测小灯泡(电阻约为12Ω)，滑动变阻器两个(A： “ 5Ω2A ” ；B： “ 20Ω0.5A ” )。 (1)该实验的实验原理是 _______ ；实验中，应选用的滑动变阻器是 ___ (选填 “ A ” 或 “ B ” )。 P=UI B (2)如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用 “ × ” 标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。 (3)小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是 _________ 。 (4)排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为 _____ W。 灯泡断路 1.14 (5)该组的另一同学接着实验时，发现电压表0~15V量程已经损坏，0~3V量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，请你在图丙中的虚线框内画出正确的电路图。 (6)由图乙推知：小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P 1 ，小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P 2 ，则P 1 _________ P 2 (选填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” )。 大于 13.(2015·达州)为测量一只标有 “ 2.5V 0.3A ” 小灯泡的额定功率，可供选择的器材有：电压表(量程0~3V､0~15V)一个，电流表(量程0~0.6A､0~3A)一个， “ 10Ω 2A ” 和 “ 20Ω 1A ” 的滑动变阻器各一个，电源(电压为6V)一个，开关一个，导线若干。小组同学通过讨论､交流，设计了如图1所示的实验电路图，在根据实验电路图选用实验器材连接实物电路时，同组的三位同学产生了分歧。 甲同学：电压表选用大量程，电流表选用小量程，滑动变阻器选用 “ 10Ω 2A ” 。 乙同学：电压表､电流表都选用小量程，滑动变阻器选用 “ 10Ω 2A ”。 丙同学：电压表､电流表都选用小量程，滑动变阻器选用 “ 20Ω 1A ” 。 (1)你认为 ___ 同学的观点是合理的；请用笔 画线代替导线，将图2中的实物图连接完整。 丙 (2)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P移到 ___ (选填 “ A ”或“ B ”) 端。 (3)某同学连好电路后闭合开关，发现灯不亮，电流表指针不动，电压表指针却迅速偏转，则电路故障可能是 ______________ ；故障排除后，再次闭合开关，发现电流表指针向左偏转，其原因是 。 A 小灯泡断路 电流表的 正､负接线柱接反了 调节滑动变阻 器，多测几组实验数据 (4)若将小灯泡换成待测定值电阻，小李同学通过实验读出了一组电流､电压值后，计算得出定值电阻的阻值，小李同学为获得测量结果而高兴，准备整理实验器材结束实验。你认为他的实验真的结束了吗? _____ 。为得到更可靠的结果，接下去他应该 ，其目的是 ___________ 。 没有 减小误差 命题点 4 电热的相关计算 14.(2017·达州)如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则( ) A.电路中的电流为4A，电源电压为6V B.电动机的功率为16W，它两端的电压为4V C.在1min内电阻R上产生热量60J，电动机消耗电能120J D.电动机工作时将机械能转化为电能，若将电阻R换成滑动变阻器，可调节电动机的转速 C 【解析】 由电路图可知，电压表V 1 测电源电压，电压表V 2 测R两端的电压。因此，电压表V 1 的示数为6V，电压表V 2 的示数为2V，电路中的电流：I=IR=U R / R=2V / 4Ω=0.5A，故A错误；电动机两端的电压：U M =U-U R =6V-2V=4V，电动机的功率：P M =U M I=4V×0.5A=2W，故B错误；1min内电阻R上产生的热量：Q=I 2 Rt=(0.5A) 2 ×4Ω×60s=60J，电动机消耗的电能：W=U M It=4V×0.5A×60s=120J，故C正确；电动机工作时将电能转化成内能和机械能，故D错误。故选C。