2022年中考科学一轮复习讲义知识点18:电功和电功率(含答案)
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1、知识点18、电功和电功率思维导图教材精析一、电功1电功:电流通过某段电路所做的功。电流做功的过程,实际就是电能转化(能量形式发生改变)为其他形式能量的过程;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。2电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压、通过的电流和通电时间的乘积。计算公式:WUItPt(适用于所有电路)。电功的单位:国际单位是焦耳(J),常用单位:千瓦时(kWh),俗称“度”。1度1千瓦时1kWh3.6106J对于纯电阻电路可推导出:WI2RtU2t/R串联电路中常用公式:WI2RtW1W2R1R2并联电路中常用公式:WU2t/RW1W2R2R1无论用电器串
2、联或并联,计算在一段时间内所做的总功都可用公式:WW1W2 。3电功或电能测量电能表是测量电功或电能的仪表。电能表上“220V”“5(10)A”“3000r/kWh”分别表示:该电能表应该接在220V的电路上使用;额定电流为5A,在短时间内使用时电流可允许大一些,但不能超过10A;用电器每消耗1kWh的电能,电能表的转盘转过3000转。读数注意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,就是这段时间内电路消耗的电能。二、电功率1电功率是电流在单位时间内做的功。电功率是表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率(而不是其额定功率)。2电功率计算公式:PW/tU
3、II2RU2/R。电功率的国际单位: 瓦特(W),常用单位:千瓦(kW)。串联电路中常用公式:PI2RP1P2R1R2并联电路中常用公式:PU2/RP1P2R2R1无论用电器串联或并联,计算总功率可用公式:PP1P2 。3额定功率和实际功率额定电压是用电器正常工作时的电压,额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率。P额U额I额U/RR U/P额某灯泡上所标“PZ220V25”字样表示:普通照明,额定电压220V,额定功率25W的灯泡。三、伏安法测量小灯泡的额定功率测量原理:测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,利用公式PUI可计算出小灯泡的功率。电路原理图如图所示。Gy181选择和连接实物时
4、需注意:1、 连接电路时断开开关,先把除电压表以外的其他器材按串联方式进行首尾连接,滑动变阻器“一上一下”接入电路后调到最大值,最后在小灯泡两端并联电压表。2、 电压表和电流表连接时均需注意“”“”接线柱以及量程。3、 多次测量观察小灯泡在不同功率时的亮度变化。4、 计算额定功率时要选取额定电压那一组数据进行计算。5、 伏安法测功率不需要计算三次实验的平均功率,这一点与伏安法测电阻不同。四、电流热效应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通电产生热量的多少(转换法)。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘
5、。2焦耳定律定义:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。计算公式:QI2Rt(适用于所有电路),对于纯电阻电路可推导出:Q UIt U2t/RWPt。五、电动机(非纯电阻电路)的计算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I2R(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有P总P热UII2R。典例精讲Gy1(2021浙江
6、绍兴中考真题)以可靠的实验事实为基础,通过推理得出结论的研究方法称为科学推理法。下列结论通过这种方法得出的是( )A电流产生的热量与电阻大小有关B可燃物燃烧需要温度达到着火点C叶片的下表面一般气孔数目较多D牛顿第一定律【答案】D【详解】A电流产生的热量与多个因素有关,探究其与电阻大小的关系,用的是控制变量法,故A不符合题意;B用相同的热源给两种不同物体加热至着火,需要加热的时间不同,这是比较法,故B不符合题意;C将叶子放在水中探究叶片上下表面的气孔数目情况,所用的是观察法,故C不符合题意;D牛顿第一定律是通过实验操作加理论推导出来的,是科学推理法,故D符合题意。故选D。Gy2(2020浙江中考
7、真题)电蚊拍灭蚊时,蚊子碰到金属网形成闭合电路,蚊子往往会被烧毁。下列说法不合理的是( )A蚊子是可以导电的B电蚊拍电压降低烧毁效果变差C蚊子烧毁是因为电流的热效应D烧毁时可能没有电流通过蚊子【答案】D【详解】A蚊子碰到金属网形成闭合电路,蚊子往往会被烧毁,所以说蚊子属于导体,故A正确,不符合题意;B电蚊拍电压降低,电路中电流变小,电流通过金属网产生的热少,灭蚊效果变差,故B正确,不符合题意;C电流通过电蚊拍的金属网会产生热,从而将蚊子烧毁,利用了电流的热效应,故C正确,不符合题意;D蚊子属于导体,蚊子如果接触了通有电流的电蚊拍金属网,蚊子会因为触电被烧毁,故D错误,符合题意。故选D。Gy3(
8、2016浙江浙江中考真题)某台灯铭牌上标有“9W”字样,“9W”表示该台灯的( )A额定功率B实际功率C额定电流D实际电流【答案】A【详解】试题分析:由生活经验可知,台灯铭牌所标的“9W”表示该台灯的额定功率,是台灯在额定电压下所能达到的功率,故应选A。Gy4(2014浙江杭州中考真题)加在某电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为r,则电动机线圈上消耗的电热功率为( )APBCD【答案】C【详解】我们知道电功率的公式P=UI,所以I=P/U, 电动机线圈的电阻为r,则电动机线圈上消耗的电热功率P=I2R=( P/U,)2r=,所以选C本题考查电功率计算公式的应用,非纯电
9、阻电路与纯电阻电路的区别,电热的计算。学生会觉得题没这么简单,而错求成电动机的机械功率,误选D。Gy5(2021浙江衢州中考真题)绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯,LED灯直接把电转化为光,白炽灯由灯丝通电加热发光,正常工作时,它们亮度相同。(1)使用_灯照明更符合绿色生态理念。(2)两灯都正常工作时,相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为_。【答案】 LED 112【详解】(1)1正常工作时,它们亮度相同,但LED灯功率低耗电少,所以LED灯更符合绿色生态理念。(2)2相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为Gy6(202
10、1浙江台州中考真题)某电热器的简化电路如图所示,可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏,R12000欧,R248.4欧。(1)开关转至ac位置时,电阻R1和R2的连接方式是_。(2)开关转至bd位置时,该电热器可实现_功能,它的额定功率是_瓦。【答案】 串联 加热 1000【详解】(1)1如图所示,开关转至ac位置时,电阻R1和R2是首尾相连的,连接方式是串联。(2)2开关转至ac位置时,电阻R1和R2是串联的,根据公式,此时电路中的总电阻最大,电功率最小,为保温状态;开关转至bd位置时,此时只有电阻R2接入电路中,根据公式,此时电路中的总电阻最小,电功率最大,为加热
11、状态。3因为R2=48.4欧,电热器额定电压为220伏,则它的额定功率是Gy7(2021浙江温州中考真题)疫情期间只允许体温正常的师生进入校园。为此,小明设计了一款“智能门禁”,能检测体温并进行人脸识别。工作原理为:若体温正常开关闭合,人脸识别成功开关闭合,电动机M工作(门打开),警示灯不亮;若体温异常不闭合,人脸识别成功闭合,电动机M不工作且警示灯亮起;不管体温是否正常,若人脸识别失败不闭合,电动机M不工作且警示灯不亮。(1)下列电路设计符合要求的是_;(可多选A B C D(2)若警示灯工作时,两端电压为3伏,电阻为10欧,其工作时的功率为_瓦。【答案】 BC 0.9【详解】(1)1由题意
12、分析可知,仅当S1和S2同时闭合时,电动机M才工作,仅当S1断开,S2闭合时,警示灯才亮,只要S2不闭合,电动机和警示灯均不工作。A如图可知,当S1、S2均断开时,警示灯亮,与分析冲突,故A不符合题意;B如图可知,当S1和S2同时闭合时,电动机M工作,警示灯不亮,当S1断开,S2闭合时,警示灯亮,电动机M不工作,只要S2不闭合,电动机和警示灯均不工作,与分析吻合,故B符合题意;C如图可知,当S1和S2同时闭合时,电动机M工作,警示灯不亮,当S1断开,S2闭合时,警示灯亮,电动机M不工作,只要S2不闭合,电动机和警示灯均不工作,与分析吻合,故C符合题意;D如图可知,当S1断开,S2闭合时,警示灯
13、亮,与分析冲突,故D不符合题意。故选BC。(2)2由知道,工作时功率为Gy8(2020浙江舟山中考真题)图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇(部分参数如表),具有只扇风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态 (1)图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图,当水箱内的水位较低时,红灯亮报警,请结合上图说明其工作原理_。 (2)小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是多少?_ (3)商家宣称此款小风扇充满电后,在喷雾状态下可持续工作5小时。通过计算判断他们的宣传与实际是否相符_。【答案】 水位降低到探针以下时,控制电路断开,电磁铁磁性消失,衔铁弹回,红灯所在电路接通 2400J 商家的宣
14、传与实际不相符【详解】(1)1该自动报警器的工作原理: 水位降低到探针以下时,控制电路断开,电磁铁磁性消失,衔铁弹回,红灯所在电路接通 ;(2)2小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是W=Pt=4W1060s=2400J(3)3 电池容量6000mAh=6Ah 那么电池储藏的电能为W=UIt=4V6A1h=24VAh小风扇可以持续工作的时间t=3h5h因此商家的宣传与实际不相符Gy9(2020浙江衢州中考真题)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像如图乙、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
15、电流突然变小的原因是_。(2)该小灯泡的额定功率是_。【答案】 灯丝断了(或电压表所测电路开路) 【分析】(1)若电流表示数为0,灯不亮,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的部分断路了;(2)灯在额定电压下正常发光,由图乙知电压表示数为2V时x移动的距离,根据图丙知,此时的电流大小,根据P=UI求出该小灯泡的额定功率。【详解】(1)灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,当滑片P移动的距离为a时,图丙中电流突然减小到0,电路可能断路,图乙中,电压增大为电源电压3V,则电压表与电源连通,故图丙中电流
16、突然变小的原因是灯丝断了(或电压表所测电路开路);(2)灯在额定电压下正常发光,由图乙知,电压表示数为2V时,x移动的距离为12cm,根据图丙知,此时的电流为0.2A,该小灯泡的额定功率是:P=UI=2V0.2A=0.4W。Gy10(2020浙江中考真题)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
17、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。_【答案】 0.8 滑动变阻器滑片向上移动【详解】(1)1由图知,指示灯L与滑动变阻器串联,当滑动变阻器接入电路的阻值为10时,电路的电流为小灯泡的电功率为(2)2若电源电压下降,根据知在电阻不变时电路的电流较小,电磁铁的磁性较弱,吸引力较小,不能将铁柱吸下来,栏杆不能抬起,此时可以将滑动变阻器的阻值调小些,增大了电路的电流,电磁铁的磁性增强,将铁柱吸下来,可以使栏杆正常抬起来。Gy11(2020浙江台州中考真题)电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成,如图甲;电热水壶内部简化电路,如图
18、乙。 (1)为防止触电,供电插座的外壳材料应是_(选填绝缘体或导体)。(2)电热水壶额定电压为220伏,额定功率为1000W。求:电阻R1的阻值是多少_?正常工作时,烧开一壶水需要300s,消耗多少电能_?(3)为满足人们随时取用热水需求,电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自动断开或闭合),一个阻值远大于R1的定值电阻R2。要求利用提供的器材,对原电热水壶的简化电路进行改进,实现既可加热又能保温的功能,且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图,并说明保温的工作原理_。【答案】 绝缘体 48.4 3105 见解析【详解】(1)1根据导体和绝缘体的概念可知,为防止
19、触电,供电插座的外壳材料应选择绝缘体。(2)2电阻R1的阻值是R1=48.43正常工作300s,消耗多少电能W=Pt=1000W300s=3105J(3)4将定值电阻R2与R1串联,温控开关与电阻R2并联。当水温降低到一定温度时,温控开关自动闭合,R2短路,电路为R1的简单电路,此时水壶处于加热状态,当水被加热到一定温度,温控开关断开,此时R1、R2串联电路处于保温状态,电路图如下 Gy12(2020浙江杭州中考真题)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的阻值是_。(2)灯泡工作5分钟消耗的电能是_,电阻R产生的热量。_。【答案】
20、6 900J 450J【详解】(1)1灯泡正常发光时的电压UL=6V,功率PL=3W,由P=UI可得,通过灯泡的电流因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电阻R两端的电压:串联电路中各处的电流相等,电阻R的阻值电阻R的阻值为6。(2)2根据得,灯L正常工作5分钟所消耗的电能3电阻R产生的热量电阻R产生的热量450J。Gy13(2021浙江杭州中考真题)小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为25V,电源电压恒定。(1)依据图甲,请在答题卷上用笔画线代替导线,将图乙中的实物图补充完整_。(2)小金正确连接实物电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片至某位置时,电压表示数
21、如图丙所示,此时灯泡两端电压为_V。接下来调节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。【答案】 230 B【详解】(1)1由电路图知道,电流表串联接入电路中,电压表并联到灯泡的两端,故实物连接如下图(2)23电压表的量程为03V,分度值为0.1V,示数为2.3V,而额定电压为2.5V,故应使小灯泡两端的电压增大,就应该让滑动变阻器两端的电压减小,就必须把滑动变阻器的阻值调小,即滑片向B移动,使电压表示数为2.5V。Gy14(2021浙江金华中考真题)研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图注电源电压恒为4V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。实验过程中
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