备战2021 中考科学 精讲精练 专题25 电功 电功率（学生版） 15页

专题 25 电功 电功率 【知识点回顾】 一、电功 考点 1 概述电功的概念 电功的实质：电流做功的过程就是________转化为________的过程。 考点 2 知道电功的单位 单位为________(简称焦，符号为 J)、千瓦时(kW·h)。 换算：1kW·h＝________J。 考点 3 列举决定电功大小的因素 影响电功大小的因素有电压、________和通电________。 考点 4 知道用电器消耗的电能可以用电功来量度 电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流做了多少功就有多少 ________转化为其他形式的能。 考点 5 应用电功的公式计算用电器消耗的电能 电能计算公式为：________，对纯电阻性用电器，电功还可用公式________计算。 考点 6 根据电能表读数的变化估算消耗的电能 测量电功的仪表是________(电度表或千瓦时计)，计数器上前后两次读数之差就是这段 时间内消耗的千瓦时数。 二、电功率 考点 7 概述电功率的概念 电流在单位时间内所做的功叫________，是用来表示________的物理量。 考点 8 知道电功率的单位 单位：瓦特(简称瓦，符号为 W)，千瓦(kW)。1kW＝1000W。 考点 9 应用电功率的公式进行简单的计算 电功率计算公式为：P＝________、P＝________。对于纯电阻性用电器，电功率还可 用公式 P＝________、P＝________计算。 考点 10 知道额定功率的概念 1．额定功率：用电器在________下工作时所消耗的电功率。 2．用电器只有在额定电压下工作时，实际功率等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯的 ________电功率。 考点 11 从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率 以灯泡为例：PZ220V 25W PZ 表示普通照明灯泡，220V 表示额定电压为 220V，25W 表示该灯泡的额定功率为 25W。 三、测定小灯泡的电功率 考点 12 说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理 原理为________。 考点 13 绘制实验的电路图 考点 14 测定小灯泡的额定功率和实际功率，收集和整理实验数据得出实验结论 调节滑动变阻器，当电压表读数不等于额定电压时，可测实际功率；当电压表读数 ________额定电压时，可测额定功率。 四、电流的热效应 考点 15 知道电路具有热效应 a；概述探究影响电流热效应因素实验的原理和涉及的 科学方法 1．电流热效应 电流通过导体时，____________能转化为____________能，这种现象叫做电流的热效应。 2．用控制变量法进行研究 在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 考点 16 说出焦耳定律的内容和数学表达式 ；应用焦耳定律解决简单问题 焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟____________的平方、导体的____________ 和通电时间成正比。 表达式：Q＝____________ 【例题精析】 例 1．（2019•荆州）如图电路，电源电压不变，闭合开关 S，当滑片 P 置于滑动变阻器 R2 的最右端 B 处时，电压表的示数为 4V，定值电阻 R1 的功率为 0.8W；当滑片 P 置于滑动 变阻器 R2 的中点时，电压表的示数变化了 1V．下列结果正确的是（ ） A．电源电压为 8V B．R1 的阻值为 20Ω C．电路变化前后电流之比为 1：3 D．电路总功率变化了 1.2W 例 2．（2019•温州）小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡 L1 的功率为 P1．他将一个阻值 大于 L1 的灯泡 L2 串联接入电路（如图乙），闭合开关后，L1、L2 的功率分别为 P1'、P2' （不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定），下列关系式正确的是（ ） A．P2'＞P1'＞P1 B．P2'＞P1＞P1' C．P1＞P2'＞P1' D．P1＞P1'＞P2' 例 3．（2020•温州）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识 别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成 功相当于图中开关 S 闭合。 （1）已知该电路电源电压为 6 伏，指示灯 L 工作时的阻值为 5 欧，滑动变阻器接入电路 的阻值为10欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，指示灯的功率为 瓦。 （2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常 抬起的方法。 。 例 4．（2020•衢州）小科测量额定电压为 2.0V 小灯泡的电功率，电路图如图甲所示，电源 为两节干电池，利用测得数据绘制图象如图乙、丙所示，图中 x 为滑片 P 移动的距离。 （1）当滑片 P 移动的距离为 a 时，图丙中电流突然变小的原因是 。 （2）该小灯泡的额定功率是 。 例 5．（2020•绍兴）如图是某电烤箱的内部简化电路图，下表是电烤箱铭牌的部分信息，R0 和 R 均为电热丝，其他电阻均忽略不计。已知 R＝202 欧。 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 高温挡 低温挡 200W （1）电烤箱 A、B 触点中连接火线的是 触点。 （2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于 （选填“高温 挡”或“低温挡”）。 （3）在额定电压下，电烤箱高温挡工作 2 分钟产生内能 焦。 例 6．（2020•金华）某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。 实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3.8V”的小灯泡、学生电源（电压恒为 6V）、电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V，0～15V）、滑动变阻器（“20Ω 1A”）、 开关各一只，导线若干。 （1）小金组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为 3.8 伏时，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为 瓦。 （2）小丽组同学发现，实验桌上的电压表 0～15V 的量程已损坏，其它器材完好。他们 经讨论后认为，用该电压表 0～3V 的量程，通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡 的额定功率。他们的实验操作步骤如下： 步骤一：按图甲电路先将电压表（0～3V）接在小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器 的滑片，使电压表的示数为 3 伏。断开开关，拆下电压表； 步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在 两端； 步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片向 （填“左”或“右”）移动，直到电压表 示数为 伏，读出此时电流表的示数，算出小灯泡的额定电功率。 （3）反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。 例 7．（2019•台州）图甲是测定小灯泡（额定电压 2V）电功率的实验电路。 （1）某同学根据实验数据画出如图乙所示的图象，则该小灯泡的额定功率为 瓦。 老师认为图乙曲线右半段不符合实验事实，理由是 。 （2）另一同学为探究电流跟电阻的关系，换用 4.5V 的电源，并用多个不同阻值的定值 电阻替换图甲中的灯泡，得到如图丙的图象，则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为 欧姆。 例 8．（2020•湖州）方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻 R0、滑 动变阻器 R 的功率与电流的关系图，如图乙。 （1）实线表示的是 （选填“R”或“R0”）的功率与电流的关系。 （2）求 R0 的阻值。（写出计算过程） （3）当电流表示数为 0.5 安时，求 R 消耗的功率。（写出计算过程） 例 9．（2020•杭州）如图电路中，电源电压恒为 9V，灯泡 L 规格为“6V 3W”。闭合开关，灯 泡正常工作。求： （1）电阻 R 的阻值。 （2）灯泡工作 5 分钟消耗的电能及电阻 R 产生的热量。 例 10．（2020•桂林）小明的妈妈为了改善早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如图甲所 示。图乙所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进 行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸。下表是这个豆 浆机的主要技术参数；图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的部分过程中电热管和电 动机交替工作的“P﹣t”图象。 型 号 SYL﹣624 额定电压 220V 额定频率 50Hz 电机功率 120W 加热功率 1210W 容量 1000mL 请解答下列问题： （1）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？ （2）豆浆机正常工作做一次豆浆，消耗的电能是多少？ （3）在一次豆浆机工作的时候，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电 热管工作时，家里标有“1200r/kW•h”字样的电能表转盘在 1min 内转过了 22 转。此时电 路的实际功率是多大？ 【习题巩固】 一．选择题（共 13 小题） 1．如图所示，将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，将多个阻值相同的电阻 R 以不同的连接方式接入电路中，通电一段时间后体积变化最大的气球是（ ） A．a B．b C．c D．三个相同 2．图甲是一款车载 USB 充电器，工作原理如图乙，闭合 S 后稳压元件两端电压恒为 U，可 为手机等提供稳定的充电电压，汽车电源电压为 U 总（U 总＞U），R 为定值电阻，其消耗 的电功率为 P，则下列关于 P﹣U 总图象的变化正确的是（ ） A． B． C． D． 3．多功能煲汤炖锅可以实现保温、慢炖、快炖三种功能，使用时可通过旋钮开关实现功能 切换。下图是模拟加热原理图，其中测试电源的电压为 5 伏，四段电热丝电阻均为 5 欧， 保温、慢炖、快炖所需加热功率依次增大。下列说法正确的是（ ） A．开关旋至“1”档，开启快炖功能 B．开启保温功能，电路中的总电阻为 5 欧 C．从快炖到慢炖，电路总电流变化 0.5 安 D．快炖与慢炖电路总功率之比为 2：1 4．某同学想设计一个具有加热和保温功能的电热器模型，且加热与保温的功率之比为 4： 1．他利用阻值为 10Ω的 R1 和阻值为 40Ω的 R2 设计了如下电路图，若电源电压不变，则 符合要求的电路图是（ ） A． B． C． D． 5．如图所示，电源电压为 18V，R0＝60Ω，滑动变阻器的规格为“100Ω 2A”，电流表的量程 为“0～0.6A”，小灯泡上标有“12V 6W”字样。不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全，则 （ ） A．S、S1、S2 都闭合，电路消耗的总功率最小值为 5.4W B．S、S1、S2 都闭合，当电路消耗的总功率最大时，滑动变阻器接入电路的阻值是 30Ω C．S 闭合，S1、S2 都断开，滑动变阻器接入电路的阻值范围是 6～100Ω D．S 闭合，S1、S2 都断开，调节滑动变阻器，灯泡的功率变化范围是 0.5～6W 6．一根电热丝的电阻值为 R，将它接在电压为 U 的电路中时，在时间 t 内产生的热量为 Q．使 用一段时间后，将电热丝剪掉一小段，剩下一段的电阻值为 0.5R．现将剩下的这段电热 丝接入电路，则（ ） A．若仍将它接在电压为 U 的电路中，在时间 t 内产生的热量为 0.5Q B．若仍将它接在电压为 U 的电路中，产生的热量为 Q，所需时间为 2t C．若将它接入电压为 0.5U 的电路中，在时间 t 内产生的热量为 0.5Q D．若将它接入另一电路，在时间 t 内产生的热量仍为 Q，这个电路的电压为 0.5U 7．在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中，根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中 A、B 的 I﹣U 图象，现将小灯泡 L 和定值电阻 R 连成如图乙、丙电路（电源电压均为 8V）， 则 下 列 说 法 正 确 （ ） A．由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小 B．图乙电路的总功率为 2.4W C．由图甲知定值电阻的阻值为 10Ω D．图丙电路中电流表示数为 0.7A 8．如图所示电路，电源电压恒为 6V，L1 标有“6V 7.2W”，L2 标有“6V 3.6W”。忽略温度对 灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（ ） A．仅闭合 S1、S3，L1 不亮，L2 亮 B．仅闭合 S2、S3，电流表读数为 1.2A C．仅闭合 S1、S2，电路总电阻为 15Ω D．仅闭合 S3，电路消耗的总功率为 2.4W 9．两盏白炽灯，甲灯标有“PZ220V25W”，乙灯标有“PZ220V100W”，比较它们工作时的亮 度，正确的是（ ） A．甲灯一定比乙灯亮 B．乙灯一定比甲灯亮 C．都正常工作时，甲灯比乙灯亮 D．都正常工作时，乙灯比甲灯亮 10．如图所示，电源的输出电压恒定不变，现将一个灯泡 L 接在离电源很近的 AB 两点时， 灯泡 L（电阻不变）消耗的功率为 100W，若将灯泡 L 接在离电源较远的 CD 两点时，灯 泡 L 消耗的功率为 81W．则输电导线 AC、BD 上消耗的功率为（ ） A．10W B．19W C．9W D．15W 11．某同学设计的煤气检测电路如图甲所示，电源电压恒定，R0 为定值电阻，气敏元件 R 的阻值随煤气浓度变化而改变。改变煤气浓度，电流表的示数煤气浓度 c 变化的关系如 图乙所示，则下列描述电压表的示数 U、电路消耗的总功率 P 随煤气浓度 C 变化的关系 图线中，可能正确的是（ ） A． B． C． D． 12．如图所示。电源电压保持不变。开关 s 闭合后。灯 L1、L2 都能正常工作，甲、乙两个 电表的示数之比是 4：5，此时灯 L1、L2 的电功率之比是（ ） A．4：5 B．4：1 C．1：4 D．5：4 13．接通电路，加在某玩具电动机上的电压是 U，用手将电动机转轴捏住使其不转，电动机 将电能全部转化为热能，消耗的电功率为 P1；松手后电动机正常工作，消耗的电功率为 P2，则电动机正常工作时，线圈上消耗的机械功率为（ ） A．P2﹣P1 B．P2 C． D．P2 二．填空题（共 5 小题） 14．共享自行车已在我国很多城市兴起，大大方便了市民的出行。 （1）使用共享自行车时可以用手机扫描车上的二维码解锁。手机摄像头相当于一个 镜。要使屏幕上二维码的像变大，只需将手机摄像头 （选填“靠近”或“远离”）二 维码。 （2）共享自行车的车筐底部覆盖一层太阳发电板，它吸收太阳光给里面的蓄电池充电， 从而不间断地为 GPS 和通信模块供电。小王通过查阅资料得到以下信息： ①太阳能电池板接收太阳能的有效面积为 400 厘米 2，光电转化效率为 100%； ②夏季晴天，太阳光照射到地面 1 米 2 面积上的辐射功率为 1000 瓦；夏季晴天光照 2 小 时，该太阳能电池可获得的电能为 焦。 15．如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量 m＝60kg，电源电压 U＝220V 保持不变，电动机线圈的电阻 R＝10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提 升重物时，电路中的电流 I＝4A。 （1）电源的输出功率是 。 （2）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为 m/s。 16．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为 6V．闭合开关 S 后，当滑片 P 从 R 的一端滑至另一端的过程中，小灯泡的 I﹣U 关系图象如图乙所示。则小灯泡的额定 功率为 W，电源电压为 V，滑片在最右端时，滑动变阻器的电功率为 W。 17．如图所示是一种灭蚊灯，它具有结构简单、售价低廉、省电、环保等优点，越来越受到 人们的青睐。灭蚊灯是利用蚊虫的夜行性和趋光性（蚊子对特殊波长具有敏感性），以发 光的灯管引诱后，再以高压电击杀死接触的蚊子。 额定电压/V 220 额定功率/W 15 额定频率/Hz 50 适应面积/m2 60 （1）该灭蚊灯正常工作时通过灯管的电流为 A。 （2）蚊虫夜行性和趋光性等适应性特性是经过长期 形成的。 18．无水箱式电热水器具有体积小、加热快的优点，图甲是它的工作原理图。 （1）温控器：水温传感器测量到出水温度并将信息传给微电脑芯片，微电脑芯片将测量 到的水温和预先设定的温度进行比较，然后即时控制温控器内的两个开关的状态，从而 让喷头喷出预先设定温度的热水。请在图乙虚线框中补齐温控器内的两个开关。 （2）水压控制开关：当热水器内没有水或水压过低时，图丙所示的水压控制开关能确保 电热水器停止工作。图中顶杆必须具有很好的 性才能防止漏电。 （3）家庭电路中该电热水器在正常电压下工作，当喷头喷出水的流量为 4.5L/min 时，5℃ 的冷水经过加热后温度最高可达 38℃，已知通过电热水器的电流为 52.5A，则该电热水 器的加热效率多少？如果此时还要进一步提高水温，应该怎样调节冷水的流量的大小？ 三．实验探究题（共 2 小题） 19．在“测定小灯泡电功率”的实验中，提供以下器材：常用的小灯泡 1 只（标明额定电压， 未标明额定功率），电流表、电压表各 1 只，滑动变阻器 1 只，开关 1 只，电源，导线若 干。 （1）在方框图中画出实验电路图。 （2）按正确的电路图连接电路，根据数据画出小灯泡灯丝 U﹣I 曲线如图所示，这个图 象中，横坐标表示的是 。（选填“电流”或“电压”）请你结合已学知识，说明理 由？ 。 20．在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电池组（恒为 3V）、电流表、电压表、 小灯泡（额定电压 2.5V，电阻约 10 欧姆）、滑动变阻器、开关、导线若干。 （1）某小组测量小灯泡的电功率的实物如图甲所示，请用笔画线代替导线，将图甲的实 物图连接完整，要求滑动变阻器滑片 P 向右滑动时小灯泡变暗； （2）连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，发现小灯泡不亮，电压表示数近似等 于 3V，电流表示数几乎为零，电路故障可能是 ； （3）排除故障后进行实验，实验数据如表格所示，则小灯泡额定功率是 W。 小灯泡的规格 电压表示数 U/V 电流表示数 I/A 小灯泡亮度 U 额＝2.5V 1.5 0.20 较暗 2.5 0.25 正常 3.0 0.28 较亮 （4）另一小组测量的是额定电压为 2V 的特殊小灯泡的额定功率，实验中他们发现电压 表出现了故障不能使用，于是设计了如图乙所示的电路，也能测量该小灯泡的额定功率， 其中已知定值电阻 R0＝5Ω，测量方法：先闭合开关 S 和 S1，调节滑动变阻器，使电流 表的示数为 A，然后将 S1 断开，S2 闭合，此时电流表的示数为 0.55A，则该小灯 泡的额定功率 P 额＝ W。