2020年浙江中考科学总复习课件：讲义 第三篇 第12课时　电功与电功率 44页

第 12 课时　电功与电功率 第三篇 物质科学（物理部分） 一、电功 (c) 1 ．电流通过某段电路所做的功叫电功。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量 ( 消耗电能 ) 的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的 能，就消耗了多少电能。 四、电热器 (c) 1 ． 电流的热效应的探究实验 该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。 【 知识拓展 】 所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。 电动机的耗电功率即为总功，计算公式： P 总 ＝ UI 。 发热功率指电动机在工作时将电能转化为内能的功率，计算公式： P 热 ＝ I 2 R ( 此处的 R 指电动机的纯电阻 ) 。电动机的机械功率不能直接求得，只能通过前两者相 减： P 机 ＝ P 总 － P 热 ＝ UI － I 2 R 。 类型一　探究电功率大小的影响因素 典例 1 [2019 · 温州 ] 小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡 L 1 的功率为 P 1 。他将一个阻值大于 L 1 的灯泡 L 2 串联接入电路 ( 如图乙 ) ，闭合开关后， L 1 、 L 2 的功率分别为 P 1 ′ 、 P 2 ′( 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 ． P 2 ′> P 1 ′> P 1 B ． P 2 ′> P 1 > P 1 ′ C ． P 1 > P 2 ′> P 1 ′ D ． P 1 > P 1 ′> P 2 ′ C 图 12 － 2 跟踪训练 1 [2019 · 温州六校三模 ] 某兴趣小组探究 “ 在串联电路中，滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器接入电路的电阻大小之间的关系 ” 。老师提供的器材有定值电阻 R ＝ 20Ω 、标有 “ 40Ω 　 2A ” 滑动变阻器、电压表 ( 量程为 0 ～ 15V) 、电流表 ( 量程为 0 ～ 0.6A) 、电压恒定的电源、开关、导线若干。 图 12 － 3 (1) 根据实验目的，将实物图连接完整，要求滑片往 A 端移动，电压表读数变大。 (2) 连接好电路，闭合开关，移动滑片，获得了以下几组电压和电流数据，计算电功率并记录。本实验的结论是 _______________________________________________________________________________________________ 。 在一定范围内，随着滑动变阻器阻值的减小，串联电路中滑动变阻器的电功率先增大后减小 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压 (V) 8 7.2 6 4 2.4 0 电流 (A) 0.2 0.24 0.3 0.4 0.48 0.6 电功率 (W) 1.6 1.728 1.8 1.6 1.152 0 (3) 进一步分析数据发现，本次实验中，当滑动变阻器阻值和定值电阻相等时，电功率最大。为了验证这一规律，需要获得更多数据。若滑动变阻器更换为 “ 60Ω 　 2A ” ，其他元件不变，在保证电路安全的前提下，下列定值电阻能完成实验任务的是 _________ ( 可多选 ) 。 A ． 10Ω B ． 20Ω C ． 30Ω D ． 60Ω BC 类型二　探究电流的热效应 典例 2 [2019 · 绍兴 ] 在验证焦耳定律 ( Q ＝ I 2 Rt ) 中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况 ( 已知 R 甲 ＜ R 乙 ) 。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录 2 根玻璃管内液面上升的高度 Δ h 。小组实验报告汇总如表，请把表格空白处填写完整。 图 12 － 4 实验电路 玻璃管内液面高度 小组结论 你的合理解释与评价 A 液面都不上升 导体产生的热量跟电阻无关 (1) ______________________ ______________________________________________ B 液面都上升，且 Δ h 甲 ＜ Δ h 乙 电流通过导体 时，电阻越大，产生的热量就 (2) _________ 电流和时间都相同，验证了焦耳定律中 Q 与 R 的定性关系 两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中 Q 与 R 定性关系 越多 C 液面都上升，且 Δ h 甲 (3) _____ Δ h 乙 电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多 (4) ______________________ ________________________________________________ ＞ 两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中 Q 与 R 定性关系 (1) 实验时，接通电路过几秒钟后发现泡沫块被电阻丝 “ 切断 ” 。该实验方案是通过测量 _______________________ _________ 来比较电流通过电阻丝时产生的热量多少的。 (2) 为研究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系，实验该怎么操作？ ____________________________________________________________________________________________________________ 。 (3) 为研究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系，请你在乙图中画上连接导线。 泡沫块被切断所需的时间 利用甲图，电阻值和通电时间相同，移动滑动变阻器改变通过电阻丝的电 流，分别测量两泡沫块被切断的时间 (1) 某同学根据实验数据画出如图乙所示的图像，则该小灯泡的额定功率为 _________ W 。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，得到如图丙的图像，则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为 _________ Ω 。 0.8 当实际电压远大于额定电压时，小灯泡会烧毁 15 跟踪训练 3 [2019 · 杭州校级模拟 ] 小金用如图甲电路进行 “ 测量小灯泡的电功率 ” 的实验，已知小灯泡的额定电压为 2.5V ，正常工作时的电阻约为 10Ω 。现有如下器材：电流表、电压表 ( 量程只有 0 ～ 3V) 、开关、电压恒为 6V 的直流电源各一 个，规格分别为 “ 10Ω 　 1A ” 、 “ 15Ω 　 2A ” 和 “ 50Ω 　 0.5A ” 的滑动变阻器各一个，导线若干。 图 12 － 7 实验序号 U (V) I (A) P (W) 1 3.0 0.32 2 2.5 3 2.0 小金按图甲所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表示数为 3.0V ，于是她就记录下电流表的示数 ( 见表格 ) ，之后再移动滑动变阻器的滑片，依次测量电压表示数为 2.5V 和 2.0V 时的电流。其中当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示。接着小金继续移动变阻器的滑片至某一位置时，发现小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏。 (1) 小灯泡的额定功率为 _________ W 。小金所选的滑动变阻器规格是 _____________ 。 0.75 “ 50Ω0.5A” (2) 小金的实验操作过程是否规范，为什么？ _________________________________________________________________________________________________________ 。 (3) 上述过程中出现小灯泡不亮的原因可能是 ______________________________________________________ 。 不规范，因为在闭合开关前，滑动变阻器没有调到阻值最大 ( 或没有将滑动变阻器的滑片移动最左端 ) 滑动变阻器的阻值过大，使小灯泡两端电压过小，功率过小 (1) 由图可知， L 1 、 L 2 的灯丝电阻都随电流的增大而 _________ ( 选填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 (2) 若将 L 1 、 L 2 并联接在学生电源间，电源电压调节为 6V ，通电 5min ，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？ (3) 若将 L 1 、 L 2 串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下， L 1 、 L 2 消耗的实际总功率最大值是多少？ 增大 跟踪训练 4 [2019 · 宁波 ] 如图甲所示电路，分别把定值电阻 R 1 、 R 2 ( R 1 > R 2 ) 接入 A 、 B 之间后进行实验，并根据电流表和电压表示数画出 A 、 B 之间电阻的 P － U 图像，如图乙所示。如果把 R 1 和 R 2 并联后接入 A 、 B 之间进行实验，同理，可以在图乙中画出它的 P － U 图像③。则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是 ( 　　 ) C 图 12 － 9 A ． R 1 和 Ⅰ 　 B ． R 1 和 Ⅲ 　 C ． R 2 和 Ⅰ 　 D ． R 2 和 Ⅲ 1 ． [2019 · 衢州 ] 下列用电器主要利用电流热效应工作的是 ( 　　 ) A 【 解析 】 电饭煲工作时，内部温度发生很大的变化，主要利用电流的热效应。 2 ． [2019 · 德清校级一模 ] “ 充电宝 ” 是指可以直接给移动设备充电且自身具有储电单元的装置，是近年比较流行的数码设备。如图为某品牌充电宝的铭牌，根据铭牌上的信息，下列分析正确的是 ( 　　 ) A ．对充电宝充电时充电宝相当于电路组成中的电源 B ．该品牌的充电宝在家庭电路中不能正常工作 C ．该品牌的充电宝最大可以储存 2900mAh 的电能 D ．用充电宝给手机充电过程中充电宝中能的总量会不断减少 D 图 12 － 10 3 ． [2019 · 湖州模拟 ] 如图所示的电路中，闭合开关 S ，滑动变阻器的滑片 P 向右滑动时，则 ( 　　 ) A ． R 1 的电功率一定减小 B ． R 2 的电功率一定增大 C ．电流表的示数增大 D ．电压表的示数减小 A 图 12 － 11 4 ． [2019 · 湖州模拟 ] 如图甲和乙是研究 “ 热量产生多少与哪些因素有关 ” 的实验装置。通电后，若要比较电阻丝产生热量的多少，只需比较与之相连的 U 形管中 _________ 。乙是探究电热与 _________ 关系的实验装置。本次实验采用的实验方法有 _____________ _________ ( 写出两种 ) 。 液面高度 电流 控制变量法、转换法 图 12 － 12 5 ． [2019 · 武威 ] 如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该表盘上显示已用电 _________ kW · h 。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作 3min ，电能表指示灯闪烁了 32 次。该用电器在上述时间内消耗的电能为 _________ kW · h ，它的实际电功率是 _________ W 。 5546.7 0.02 400 图 12 － 13 6 ． [2019 · 湖州模拟 ] 小柯同学在测定 “ 小灯泡电功率 ” 的实验中，电源为三节干电池，小灯泡额定电压为 2.5V 。 (1) 请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。 图 12 － 14 (2) 电路连接完闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是 ____________ 。 (3) 故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片 P 到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是 _____________________ ________________ ；小柯同学测量了六组且记下对应的电压表 (0.5V 、 1.0V 、 … 、 3.0V) 和电流表的示数，并绘制成图丙所示的 I － U 图像，可计算出小灯泡的额定功率是 _________ W 。 (4) 为完成上述整个实验，最合理的滑动变阻器应选 _________ 。 A ． “ 0.5A 　 10Ω ” B ． “ 1A 　 20Ω ” C ． “ 1A 　 60Ω ” D ． “ 0.2A 　 200Ω ” 小灯泡断路 向右移滑片 P 使电压 表示数为 2.5V 0.5 C 7 ． [2019 · 嘉兴舟山 ] 自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。取水 时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。 图 12 － 15 (1) 电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一个低压区，水在 _________ 的作用下，通过进水管进入泵売。当水离开出水口后，由于 _________ ，会继续向上运动。 (2) 自动取水时，将 1L 水抽高 0.5m 灌入电热水壶中需要 5s ，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？ ( g 取 10N/kg) (3) 某电热水壶的额定电压为 220V ，加热功率为 1100W ，保温功率为 55W ，工作电路如图丙。制作电热水壶时，所选用电热丝 R 1 、 R 2 的阻值分别为多少欧姆？ 大气压 惯性