2020年中考物理知识精选专题 18.1电功率 知识精析
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1、专题18.1 电功率丨知识精析丨挖空练知识点一:电能与电功1电功:电流通过某段电路所做的功叫 。2电流做功的实质:电流做功过程,实际就是电能转化为 的能(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,也就消耗了多少电能。3.电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。4规定电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的 ,电路中的 和通电 的乘积。5电功公式: (适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:(1)串联电路:;(2)并联电路:;(3)在任何情况下,在一定时间所做的总功。6电功单位:在国际单位制中,电功单位是 ( );常用单位还有
2、度( ), 1度=1千瓦时=1kWh=3.6106J;“1度”的规定:1kw的用电器工作1h消耗的电能。7电功的测量电能表:是测量用户用电器在某一段时间内所做电功(某一段时间内消耗电能)的仪器。电能表上“220V、5A、3000R/kWh”等字样,分别表示:电能表额定电压是220V;允许通过的最大电流是5A;每消耗一度电电能表转盘转3000转。读数时:最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位;电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。【真题跟踪一】(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_kWh。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
3、闪烁了32次。该用电器在上述时间内消耗的电能为_kWh,它的实际电功率是_W。【答案】5546.7;0.02;400。【解析】(1)该表盘上显示数字为55467,因为最后一位是小数、单位是kWh,所以显示已用电5546.7kWh;(2)1600imp/(kWh)表示每消耗1kWh的电能,指示灯闪烁1600次,指示灯闪烁32次,则该用电器消耗的电能:W=kWh=0.02kWh,该用电器的实际电功率:P=0.4kW=400W。故答案为:5546.7;0.02;400。【真题跟踪二】(2018长沙)如图L1、L2是规格分别为“6V、6W”,“3V、2.7W”的小灯泡,将它们连在如图的电路中,电源电压
4、恒定不变,当只闭合S时,L2正常发光。(不计温度对灯泡电阻的影响)求:(1)电源电压;(2)灯泡L1的电阻R1;(3)当S、S1都闭合时,10s内电流做的总功。【答案】(1)3V;(2)6;(3)42J。【解析】(1)当只闭合S时,灯泡L2正常发光,灯泡两端电压U=3V,通过灯泡L2的电流:;电源电压U=3V;(2)灯泡L1的电阻;(3)当S、S1都闭合时,L1和L2并联,通过L1的实际电流;通过干路的电流I=I1+I2=0.5A+0.9A=1.4A,电路消耗的总电功率P=UI=3V1.4A=4.2W;电流做的功W=Pt=4.2W10s=42J 。故答案为:(1)3V;(2)6;(3)42J。
5、【真题跟踪三】(2019河南)在家用电器调查活动中,小亮让电热水器单独工作2min,测得家中如图所示的电能表的转盘转了70r,热水器的实际功率为_W;若不计能量损失,这段时间内热水器中50L的水可升温_由于热水器的功率远大于冰箱,从安全用电的角度考虑,热水器的电源线比冰箱的要_(选填“粗”或“细”)。已知水=1.0103kg/m3,c水=4.2103J/(kg)【解析】(1)电能表的转盘转70r,电热水器消耗的电能:W=0.07kWh,工作时间t=2min=h,则该电热水器的实际功率:(2)电热水器消耗的电能:W=Pt=2100W120s=2.52105J,水的体积V水=50L=0.05m3,
6、由=可得,水的质量:m水=水V水=1.0103kg/m30.05-3m3=50kg;因为不计能量损失,所以水吸收的热量:Q吸=W=2.52105J,由Q=cmt得,水升高的温度:(3)由于电热水器的功率远大于冰箱,根据P=UI可知,电热水器工作时的电流远大于冰箱,相同条件下热水器导线上产生的热量较多。为保证线路安全,在电流和通电时间一定时,电热水器选择较粗的电源线,可以减小导线电阻,根据Q=I2Rt可知,电源线产生的热量减少,可防止电源线快速老化而引发安全事故。故答案为:2100;1.2;粗。知识点二:电功率1电功率:电流在 内所做的功。2电功率物理意义:表示电流做功 的物理量。3电功率公式:
7、(适用于所有电路),推导公式:(适用于纯电阻电路)。(1)串联电路中;(2)并联电路中:;(3)无论用电器串联或并联,计算总功率常用公式 。4电功率单位:在国际单位制中,功率单位是 ( ),常用单位: ( )。5额定功率(1)某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示:普通照明, (用电器正常工作时的电压)220V, (用电器在额定电压下的功率)25W的灯泡。(2)已知U额、P额,可根据公式I额=P额/U额计算出该灯的额定电流;可根据公式计算出该灯的电阻。(3)灯泡的亮度取决于灯泡的 大小:当U实=U额时,P实=P额灯正常发光;当U实U额 时,P实P额灯光暗淡;当U实 U额时,P实P额灯发
8、光强烈。(4)已知U额、P额、U实,可根据公式,由该式可知,当实际电压变为额定电压的1/n时,实际功率就变为额定功率的1/n2。(5)灯L1“220V、100W”,灯L2“220V、25W”相比较而言,L1灯丝 ,L2灯丝 。【真题跟踪一】(2019河北)如图所示,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器,a、b是电流表或电压表。当只闭合开关S、S1时,a、b的指针均明显偏转,将位于中点的滑片P向左移动,a的示数不变,b的示数有变化。以下说法正确的是( )。Ab是电流表;B只闭合S、S2,移动滑片P,则a示数的变化量与b示数的变化量的比值可能等于R1+R2;C若将b换成另一种电表,只
9、闭合S、S2,将滑片P向右移动,R2消耗的功率一定变大;D若将a与b的位置互换,只闭合S、S2,则a的示数与b的示数的比值可能等于R2【答案】AD。【解析】A、只闭合开关S、S1时,电表b与滑动变阻器R串联,且滑片P向左移动,b的示数有变化,则b一定是电流表,故A正确;若a为电流表,测通过R2的电流,由于R2的阻值和两端的电压均不变,滑片P向左移动,a的示数不变;若a为电压表,测电源电压,其示数也不变,a可能是电流表也可能是电压表;B、为电压表、b为电流表时,只闭合S、S2,此时R1与R串联,电压表a测R两端的电压,电流表测电路中的电流,则有:R1,即a示数的变化量与b示数的变化量的比值等于R
10、1;a、b均为电流表时,只闭合S、S2,R、R2被短路,电路为R1的简单电路,移动滑片P,a、b两表的示数变化量均为0,故B错误;C、将b换成电压表,a为电压表时,只闭合S、S2,R1、R2与R串联,滑片P向右移动,电阻变小,电路总电阻变小,电流变大,根据PI2R2可知,R2消耗的功率变大;若将b换成电压表,a为电流表时,只闭合S、S2,R被短路,R1、R2串联,滑片P向右移动,电阻不变,电路总电阻不变,电流不变,根据PI2R2可知,R2消耗的功率不变,故C错误;D、为电压表、b为电流表时,若将a与b的位置互换,只闭合S、S2,R被短路,R1、R2串联,电流表测电路中的电路,电压表测R2两端的
11、电压,则a的示数与b的示数的比值为R2;a、b均为电流表时,若将a与b的位置互换,只闭合S、S2,R、R2被短路,电路为R1的简单电路,两电流表的示数相等,其比值为1,故D正确。故选AD。【真题跟踪二】(2018淄博)如图所示,电源电压不变,只闭合开关S1,灯泡L发光,电压表有示数:再闭合开关S2,电路中出现的情况是( )。 A电压表的示数变小;B电路的总电阻不变;C灯泡L的亮度不变;D电路的总功率变大【答案】D。【解析】ABC、只闭合开关S1,为串联电路,电阻R与灯泡L串联;电压表测量的是R两端的电压,根据串联电路的电压特点可知,电压表示数要小于电源电压;开关S2闭合时,灯泡被短路,灯泡不发
12、光,电路中只有R,总电阻减小;电压表测量的是电源电压,故电压表示数变大;故ABC错误;D、开关S2闭合后电路总电阻R总变小,电流变大,电阻R两端的电压变大,根据P=UI可知电路的总功率变大,故D正确。故选D。【真题跟踪三】(2019天津)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图象如图乙所示。则电阻R1的阻值为_;当变阻器滑片P处于a端时,电阻R1消耗的电功率为_W。【答案】10;0.1。【解析】由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当滑片位于b端
13、时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,此时电路中的电流最大,由图象可知,电源电压U=3V,此时R1两端的电压U1=U=3V,电路中的电流I=0.3A,由欧姆定律可得:R1=10;(2)当滑片位于a端时,R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,由图象可知,此时电路中的电流I=0.1A时,R1两端的电压U1=1V,电阻R1消耗的电功率P1=U1I=1V0.1A=0.1W。故答案为:10;0.1。知识点三:测量小灯泡电功率一、伏安法测量小灯泡的电功率1.实验目的:学习用电压表和电流表测量小灯泡的额定功率和实际功率,并加以比较。2.实验原理:要测量小灯泡的电功率,根据电功率公式,可以用电压表测出
14、小灯泡两端的电压,用电流表测出通过小灯泡的电流。3.实验器材:电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干。4.设计并进行实验:(1)按照图所示的电路图连接好实验电路,连接电路时,开关处于断开状态,滑动变阻器的滑片置于最大阻值处。(2)检查电路连接无误后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使小灯泡两端的电压等于额定电压,记录电压表与电流表的示数,观察并记录小灯泡的发光情况。(3)调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压小于小灯泡的额定电压,记录电压表和电流表的示数,观察并记录小灯泡的发光情况。(4)调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,记录电压表与电流表的示数
15、,观察并记录小灯泡的发光情况。(5)整理好实验器材。(6)用公式计算出小灯泡的额定功率和实际功率,记录在下表中。实验序号电压/V电流/A电功率/W小灯泡亮度12.50.310.78正常22.00.250.50较暗33.00.381.14较亮5.分析与论证(1)分析表格中的实验数据后,发现小灯泡两端的实际电压越高,小灯泡的电功率越大,灯泡发光越亮。(2)小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。(3)小灯泡两端的实际电压只有在不高于额定电压时,才处于安全使用状态。(4)小灯泡的实际功率有多个,额定功率只有一个。6、实验结论(1)当实际电压等于额定电压时,小灯泡的实际功率等于额定功率,小灯泡正常发光。(
16、2)当实际电压低于额定电压时,小灯泡的实际更率小于额定功率,小灯泡发光较暗。(3)当实际电压高于额定电压时,小灯泡的实际功率大于额定功率,小灯泡发光较亮。7、注意事项(1)电源电压应高于灯泡的额定电压;滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流,滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多,这样会使滑动变阻器的调压效果明显。(2)连接电路时,电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择,电流表的量程应根据灯泡的额定电流来选择,如果灯泡的额定电压或电流位置,则要采用试触的方法判断。(3)连接电路时,开关要断开,防止由于电路连接错误而发生短路,损坏电流表。(4)闭合开关前,要将滑动变阻器的滑
17、片置于阻值最大的位置,以防止电路中电流过大,其保护电路作用。(5)调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片,实际电压不能超过额定电压的1.2倍,同时通电时间不能过长,否则容易烧坏小灯泡。注意:伏安法测小灯泡电功率与伏安法测电阻阻值的异同。相同点:实验电路基本相同,可采用同一电路;实验方法相同,都是伏安法;测量的物理量相同,都测量电流I和电压U。不同点:实验原理不同,测小灯泡电功率的实验原理,测电阻阻值的实验原理是;数据处理方式不同,测电阻阻值时需要多次测量,最后求平均值以减小实验误差,而测小灯泡电功率时也需要多次测量,但不能用来求平均值,而是寻找不同电压下的电功率有什么
18、规律。【真题跟踪一】(2019海南)在测量小灯泡电功率的实验中,已知灯泡额定电压U额=2.5V,电源电压保持不变。(1)用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。(2)调节滑动变阻器,使电压表示数为2.5V,此时电流表示数(如图乙)为_A。则小灯泡的额定功率为_W。(3)如果没有电压表,用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率。其中,定值电阻的阻值为R0。先断开开关S2、闭合开关S、S1,调节滑动变阻器,使电流表的示数为;再保持变阻器滑片的位置不变,只断开开关_、闭合其它开关,读出电流表示数为I,灯泡额定功率的表达式为P额=_(用R0、U额、I的代数式表示)。【答案】(1)如图所示;(2)0.28;0
19、.7;(3)S1 。【解析】(1)由图知,只需用一条导线将滑动变阻器下端的一个接线柱连接到小灯泡右端的接线柱即可,连接情况如图所示;(2)由图乙知,电流表使用的量程是0.6A,则读出的示数为0.28A,由P=UI,计算出小灯泡的额定功率为;(3)根据实验原理P=UI,为了得出小灯泡的额定功率,需要知道的数据是U额和I额;当断开开关S2、闭合开关S、S1时,定值R0与小灯泡并联接在电路中,电流表测通过R0的电流I0,由题意知(此式表明电阻R0与小灯泡两端的电压为U额);保持变阻器的滑片的位置不变,可通过断开S1,闭合S和S2使电流表示数等于通过R0和小灯泡的电流之和,然后再利用并联电路的电流规律
20、得出通过小灯泡的电流(因为这样设计开关的通断仍然能保证R0与小灯泡两端的电压为U额,所以此时通过小灯泡的电流刚好为I额),根据题意可得出,所以灯泡额定功率的表达式为。【真题跟踪二】(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10)、滑动变阻器(“20 1A”)、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
21、丙所示,则小灯泡的额定功率为 W。从图象中还发现: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”)。(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(50 0.5A)和五个定值电阻(5、10、15、20g、25),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象,则实验中他所用的滑动变阻器是 (选填字母:A.20 1A B.50 0.5A),若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14,则所用定值电阻的阻值为 。(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Rx的阻值。实
22、验器材:电阻Rx、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大阻值为R0)、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Rx的阻值。闭合开关S,移动滑片P至B端,记下电流表示数I1;移动滑片P至A端,记下电流表示数I2(I1未超过电流表的量程);请帮他写出Rx的表达式:Rx (用字母R0、I1、I2表示)。【答案】(1)如上所示;(2)电流表指针没有调零;(3)0.625;变大;(4)B;10;(5)。【解析】(1)滑片向右移动灯泡变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器滑片右下接线柱连入电路中,如下所示:(2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示,其原因是电流表指针没有调零。
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