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- 2021-11-11 发布
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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。
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