广东省深圳市2023年中考物理一轮复习讲义《第15章电功电功率》考点知识梳理+例题+同步练习(含答案)
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1、第15章电功、电功率考点梳理考点1电能1、概念:电能是能让用电器工作的一种能源,电能转化成其他形式能的过程就是电流做功的过程,电能的转化过程中电流所做的功叫电功,用符号W表示,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。2、单位:电能和电功的国际单位都是焦耳,简称焦,符号为J;常用单位是“度”,学名千瓦时,符号是kWh;1 kWh3.6106 J。3、电功的计算:计算公式:WUItPt(普适公式)。推导公式:由欧姆定律可推导出WI2Rtt(只适用于纯电阻电路)。4、电能的测量:测量工具电能表(1)关于电能表的几个重要参数的意义:“220 V”表示电能表应接在220_V的电路中使用,即额定电
2、压为220 V。“10(20) A”表示电能表的标定电流是10_A,在短时间内允许通过的最大电流不能超过20_A。“50 Hz”表示电能表在50赫兹的交流电路中使用。“600 r/kWh”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的转盘转过600转。(2)电能表的读数:电能表计数器上前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。且最后一位为小数。考点2电功率1、概念:用电器在1 s内消耗的电能叫做电功率,用符号P表示;电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量。2、电功率的计算计算公式:PUI(普适公式)。推导公式:由欧姆定律可推导出,PI2R(只适用于纯电阻电路)。3、单位:电功
3、率的国际单位是瓦特,简称瓦(W);常用单位还有千瓦(kW),1 kW103 W。4、额定电压、额定功率和实际功率额定电压:指用电器正常工作时的电压,即用电器上标着的电压;家用电器的额定电压通常是220_V。额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率,即用电器上标着的功率。实际功率:用电器在非额定电压下工作时实际消耗的电功率;实际功率随实际电压而变化,实际电压越高,实际功率越大。5、串、并联电路的电功率串联电路:在串联电路中,总功率等于各用电器实际功率之和,即P总P1P2Pn。在串联电路中电功率分配与电阻成正比,即。并联电路:在并联电路中,总功率等于各用电器实际功率之和,即P总P1P2Pn。在并
4、联电路中总功率分配与电阻成反比,即。考点3电流的热效应电流通过导体时电能转化成热能的现象叫做电流的热效应。根据电功率的公式PUI和UIR,可得PI2R,它表示电流通过导体时产生热能的快慢。这个公式表明:(1)在电流相同的条件下,电能转化成热能的功率与导体的电阻成正比;(2)在导体电阻相同的条件下,电能转化成热能的功率与电流的平方成正比。在纯电阻电路中,电能全部转化为热能,由于导体产生的热量Q与电路消耗的电能W相等,因此计算电热的功率可用如下导出公式P,PUI,P。考点4焦耳定律、电热器1、电流通过导体时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。公式:QI2Rt。2、电
5、热器是利用电流的热效应制成的加热设备。发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上做成的。其优点:清洁卫生,热效率高,方便调控,缺点是非加热用电器工作时也产生热量。考点5伏安法测小灯泡的电功率1、原理:PUI。2、基本方法:用电压表测量用电器两端的电压,用电流表测量通过用电器的电流,根据公式计算用电器的电功率。3、器材:电压表、电流表、滑动变阻器、灯泡、开关、学生电源、导线。4、实验电路图如图所示。5、实验步骤:按设计电路图连接实物,设计实验表格;检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为额定电压,观察灯泡发光情况,并记下电流表的示数,算出额定功率;调节滑动变阻器,使电压为额定
6、电压的1.2倍,观察小灯泡发光情况,记下电流表和电压表的示数,计算出此时小灯泡的实际功率;调节滑动变阻器,使电压低于额定电压,观察小灯泡的发光情况,记下电流表和电压表的示数,算出小灯泡的实际功率。考点6用电能表测小灯泡功率1、电能表(1)作用:测量电功率即记录电路中在一段时间内消耗电能的多少。(2)铭牌:如图所示。a“220 V”表示这个电能表应该在220 V的电路中使用;b“10 A”表示这个电能表允许通过的最大电流是10 A;c“50 Hz”表示这个电能表应该在50赫兹的交流电路中使用;d“2 500 r/kWh”表示每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转2 500转。(3)读数:WW2W1
7、(用电度数计数器上前后两次读数之差)(4)说明:通过电能表转盘转数n计算电功方法:W1 kWh3.6106 J(由转盘转数n计算,n0为电能表铭牌标着的转盘转数)。2、电能表测用电器的电功率(1)步骤:a使室内其他用电器均停止工作,只让待测用电器工作;b记下电能表转盘转过一定转数n所用的时间t;c计算用电器的实际功率P3.6106 J。家电功率:普通照明白炽灯泡1560 W,电饭锅3501 350 W,家用电冰箱100140 W,家用空调1 0002 000 W,复读机1020 W,洗衣机200400 W。(2)说明:若知道电流值,也可根据公式PUI,U220 V求得家用电器的功率值。典例解读
8、正确区分额定功率和实际功率1、一个用电器的电功率是随着它两端的电压的改变而改变的。而且,一个用电器也不是随便接入什么电路都能工作的。设计用电器时,需要确定它在正常工作时的工作条件(如电压、电流)、工作性能(如电功率),通常在用电器的铭牌上标出。正常工作时的电压叫做额定电压,在额定电压下的电功率叫做额定功率。2、实际功率是用电器在实际工作时的功率,是不确定的。如果用电器两端实际电压等于它的额定电压时,则实际功率等于额定功率,这时用电器正常工作;如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压,则实际功率小于额定功率,这时用电器不能正常工作;如果用电器两端的实际电压大于它的额定电压,则实际功率大于额定功率
9、,用电器也不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命。为此,在使用用电器时,应尽量保证用电器两端的电压等于或接近其额定电压,这样才能使用电器更好地发挥作用。例1、甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是()。A两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多B两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻C两灯串联在220 V的电路中,甲灯比乙灯亮D将乙灯接入110 V电路中,它的实际功率为50 W解析:由题图可知,U甲U乙220 V,P甲25 W,P乙100 W。两灯均正常发光时,灯泡消耗的电能WPt,灯泡乙的功率较大,但消耗的电能不一定多,所以选项A错。两灯均正常发光时,由R,U甲U乙,P
10、甲R乙,所以选项B错。两灯串联在220 V的电路中,电流相同,由PI2R得,则甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率,所以甲灯比乙灯亮,选项C正确。将乙灯接入110 V电路中,若不考虑灯丝电阻变化,U实U乙,则P实P乙25 W,选项D错。答案:C巧用不变量妙解电功率问题电功率的计算是同学们电学学习过程中的一道难关,如何利用不变量正确选用公式是解决此类问题的关键。例2、如果加在某定值电阻两端的电压从6 V升高到10 V,通过该电阻的电流变化了0.1 A,则该电阻的电功率变化了()A1.6 W B4.0 W C0.4 W D3.4 W解析:本题考查了电功率。设定值电阻为R,加6 V电压时通过的电流是,加
11、10 V电压时通过的电流是,由于两次电流的变化是0.1 A,所以0.1 A,解得R40 。加6 V电压时通过的电功率是0.9 W,加10 V电压时通过的电功率是2.5 W,所以电功率的变化是2.5 W0.9 W1.6 W。答案:A方法归纳利用不变量选择公式的方法有:(1)电流不变:在串联电路中,首选PI2R。串联电路中电流处处相等,电功率与电阻成正比,采用PI2R计算更简单。(2)电压不变:在并联电路中,首选P。并联电路中各支路两端的电压相等,电功率与电阻成反比,采用P计算更简单。(3)电阻不变:计算同一用电器在不同电压下的电功率时,首先利用导出公式R算出电阻后再求解其他量。易错剖析易错点有关
12、电功率的计算例3、某工地的一只“220 V100 W”的灯泡亮度较暗,测得该灯泡的实际功率只有81 W,而电源电压却为220 V。输电导线上消耗的功率约为多大?你在计算中用到了什么近似?错解:灯泡的实际功率81 W,所以输电线上消耗的功率为100 W81 W19 W。错因:认为电路中的总功率100 W不变。解析:()2,因此,导体上分得的电压为总电压的,所以,导线上消耗的功率为灯泡实际功率的,即9 W。计算中用到的近似:不考虑灯丝电阻随实际功率的变化。方法归纳在利用电功率公式进行计算时,必须将同一个导体或同一段电路中的电压、电流、电阻和时间代入计算,所有物理量要一一对应;即使是同一段电路,由于
13、开关的闭合、断开、滑动变阻器的滑动等外部条件的变化,也会引起电路中的电流、电压、电阻的变化,因此必须保证公式中的所有物理量是同一时间的值,切不可混淆电路状态变化前后I、U、R的对应关系。控制变量法在探究焦耳定律中的应用焦耳定律是初中阶段所学的一个非常重要的定律,是中考考查的热点问题,探究影响电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关,主要采用的是控制变量法。例4、为了探究影响电热的因素,实验室准备了两个装满煤油的烧瓶,两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管,两根不同阻值的电阻丝,以及滑动变阻器、开关、导线、电源等。两个实验小组根据提供的实验器材,分别设计了如图甲、乙所示的两个方案。甲乙(1)这两个
14、方案是通过观察什么知道电热的多少?_.(2)甲方案探究的问题是什么?_.(3)乙方案探究的问题是什么?_.解析:实验中用煤油升高的高度来体现煤油温度的变化,从而体现出煤油吸收热量的多少,最终反映出电流产生热量的多少。在甲图中两根电热丝串联,利用串联电路中电流相等的特点来探究在时间、电流一定时,电热与电阻的关系;在乙图中两根电热丝并联,利用并联电路中各支路两端的电压相等的特点来探究在时间、电压一定时,电热与电阻的关系。答案:(1)观察玻璃管中液面升高的高度(2)在时间、电流一定时,探究电热与电阻的关系(3)在时间、电压一定时,探究电热与电阻的关系易错剖析易错点对焦耳定律的理解例5、关于电流通过导
15、体时产生的热量,以下说法正确的是()A根据QI2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越多B根据Qt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少C根据QUIt可知,相同时间内,电流产生的热量与电阻无关D根据QI2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多错解:A、B或C错因:不能正确理解焦耳定律公式运用的条件,片面地利用数学知识去讨论问题。来源:Z+xx+k.Com解析:在理解电流通过导体产生的热量与电阻之间的关系时,要注意成立的条件,如根据QI2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间产生的热量越多,故选项A错误,选项D正确;根据Qt可知,在电压一定时,电阻越大,相同时间内产
16、生的热量越少,故选项B错误;根据QUIt可知,电流产生的热量等于电压、电流与通电时间的乘积,这不是电流产生热量的决定式,所以不能说电流产生的热量与电阻无关,故选项C错误。答案:D测量小灯泡电功率应注意的问题(1)电源电压应高于小灯泡的额定电压。(2)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压,电流表的量程要大于小灯泡正常工作时的电流。(3)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,而滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多,以使调节效果明显。(4)实验前,开关要断开,防止由于电路连接错误而发生短路,损坏电流表或电源。(5)实验时,首先将滑动变阻器滑片滑至阻值最大处,目的是防止电路中电流
17、过大,起到保护作用。(6)移动滑动变阻器使灯泡两端电压高于额定电压时要注意,实际电压不能超过额定电压的1.2倍,同时时间不能过长,否则容易烧坏小灯泡。例6、在测定标有“3.8V”小灯泡(阻值约为10)额定功率的实验中,所给器材如下:学生电源(有3V、6V、9V三档)、电阻R1=5、两块电流表(0-0.6A-3A)、两只滑动变阻器(A.“52A”,B.“101A”)。请完成下列实验: (1)根据图甲中的电路,将图乙中实物电路补充完整。甲乙丙(2)在这个实验中,你将选用学生电源的_V挡,选择_(选填“A”或“B”)滑动变阻器。(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑片要置于_端(选填“A”或“B”)。调节
18、变阻器,灯泡正常发光时电流表A1的示数如图丙,则小灯泡的额定功率是_W。解析:本题考查伏安法测小灯泡的额定功率。根据电路图连接实物图时,应注意电流表的正确使用方法及量程的选择,A1应选小量程,A2应选大量程;在这个实验中,由于小灯泡的额定电压是3.8 V,所以应该选用学生电源的6 V挡,B滑动变阻器的额定电流太小,所以选择A滑动变阻器;小灯泡正常发光时的电流约为0.38 A。闭合开关前,滑动变阻器的滑片要置于阻值最大的一端即A端,灯泡正常发光时电流表A1的示数I0.4 A,则小灯泡的额定功率PUI3.8 V0.4 A1.52 W。答案:(1)如图所示: (2)6A(3)A1.52电能表技术参数
19、识别例7、小明观察家中的电能表(如图),下列说法正确的是()A.此电能表应该接在220V的电路中使用B.电能表的额定功率是220WC.小明家已经消耗的电能为107JD.此电能表转盘每小时转过3000转【解析】选A。本题考查对电能表技术参数的了解。此电能表的额定电压是220V,它应该接在220V的电路中使用,故A正确、B错误;小明家已经消耗的电能为107kWh,故C错误;“3000r/kWh”表示每消耗1kWh的电能,电能表的转盘转3000转,故D错误。电功率图像问题例8、如图甲所示电路中,R0为定值电阻,R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。则该滑动变阻器的最大电阻
20、值是_,电源电压是_V。【解析】本题考查电功率的有关计算。由图甲可知,R0与R1串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。由图乙可知,当电路中的电流I=0.2A时,R1的电功率P1=2W,由P=I2R可得,R1接入电路的电阻R1=P1I2=2 W(0.2 A)2=50,电源电压U=I(R0+R1)=0.2A(R0+50);当电路中的电流I=0.4A时,R1的电功率P1=3.2W,此时R1接入电路的电阻R1=P1I2=3.2 W(0.4 A)2=20,电源电压U=I(R0+R1)=0.4A(R0+20),解得R0=10,电源电压U=I(R0+R1)=0.2A(10+50)=12V。答案
21、:5012例9、当一个电阻的阻值为R时,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为2Q,下列办法中可行的是()A.将电压变为原来的2倍,通电时间变为原来的12B.将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的12C.将电阻变为原来的12,通电时间变为原来的2倍D.将电压变为原来的12,电阻变为原来的2倍【解析】选A。本题考查电热公式的理解和应用。设电阻两端的电压为U,电阻的阻值为R,通电时间为t,则产生的热量Q=I2Rt=U2Rt。A项中,QA=(2U)2R12t=2U2Rt=2Q,正确;B项中,QB=U22R12t=14U2Rt=14Q,错误;C项中,QC=U212R2t=
22、4U2Rt=4Q,错误;D项中,QD=12U22Rt=18U2Rt=18Q,错误。满分必练练习一电功电功率的理解及简单计算一、单项选择题1.(北京)下列用电器中,利用电流热效应工作的是() A. 计算器 B. 电热水壶C. 收音机 D. 电冰箱2. (沈阳)如图所示,电源电压保持不变,R115 ,闭合开关S1,断开开关S2,电流表示数为0.2 A;同时闭合开关S1、S2,电流表示数为0.5 A,此时R1、R2的电功率分别为P1、P2.下列判断正确的是()A. P1P223R1R225 B. P1P223 R1R232C. P1P232 R1R225 D. P1P232 R1R2323.(贵阳)
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