13-中考物理沖刺-專題十三　電功和電功率

1、2022專題十三電功和電功率中中 考考 物物 理理（全國專用）知識清單知識結構電功和電熱考點1考點清單項目說明單位電功定義電功就是電流所做的功,電流做功的過程就是電能轉化成其他形式的能的過程,因此,電功就是電能轉化成其他形式的能的量度功和能的單位相同國際單位制單位:J常用單位:kWh1 kWh=3.6106 J公式運用時要統(tǒng)一單位公式基本公式:W=UIt=Pt推導公式:W=I2Rt=t(只適用于純電阻電路)電熱焦耳定律電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比,即Q=I2Rt純電阻電路(電熱器)電能全部轉化為內能W=Q(電熱)故Q=W=UIt=I2Rt=t

2、=Pt電爐、電飯煲、電烙鐵等為電熱器非純電阻電路(電動機)消耗電能主要為了獲得機械能、光能、化學能等,伴隨此過程不可避免地產生電熱(少量)WQ故Q=I2Rt,Qt;QUIt2UR2UR2UR一、串、并聯(lián)電路中電功率的規(guī)律(適用于純電阻電路)電功率的計算考點2考點清單二、電功和電功率單位的比較一、額定功率與實際功率 電壓電功率額定用電器正常工作時的電壓用電器正常工作的電功率,對應電壓為額定電壓實際用電器實際工作時的電壓用電器實際消耗的電功率,對應電壓為實際電壓對應關系若U實=U額,則P實=P額;若U實U額,則P實P額;若U實U額,則P實P額測量用電器的電功率考點3二、伏安法測電阻與測電功率 例

3、如圖甲所示的電路,電源電壓保持不變,閉合開關S,滑動變阻器滑片P從a端移動到b端的整個過程中,電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的關系圖像如圖乙所示。則電阻R1的阻值為 ;當變阻器滑片P處于a端時,電阻R1消耗的電功率為 W。甲乙例思路導航 答案100.1解析當滑片P在b端時,R1兩端電壓為U1=3 V,通過R1的電流I1=0.3 A,則R1=10 ;當滑片P在a端時,R1兩端電壓為U1=1 V,通過R1的電流I1=0.1 A,則P1=U1I1=1 V0.1 A=0.1 W。解題思路 滑動變阻器的滑片在b端時,滑動變阻器連入電路的電阻為0,電壓表的示數(shù)等于電源電壓,滑動變阻器的滑片在a端時,兩電阻串聯(lián)

4、,再根據(jù)圖像中的信息即可求解。11UI3V0.3A步驟一斷開家庭電路中其他用電器,只讓待測用電器工作步驟二用電器工作時間t,數(shù)出電能表指示燈閃爍次數(shù)n(轉盤轉的圈數(shù)n)步驟三用電器消耗電能W= kWh,N為電能表消耗1 kWh電能時指示燈閃爍的次數(shù)(轉盤轉的圈數(shù))步驟四用電器功率P=(注意單位統(tǒng)一)家庭電路中測用電器功率的方法方法1PART 01方法技巧方法技巧nNWt 例1 (2020貴州黔東南州,12)電能表是測量 的儀表,小紅同學家中電能表月初和月底的讀數(shù)如圖所示,則這個月家里用了 度電,小紅同學為了測一只正在工作的電飯鍋的實際電功率,她關閉了家中其他所有電器,此時她家標有“3 000

5、r/(kWh)”字樣的電能表每分鐘轉過30圈,則這只電飯鍋工作時的實際功率為 W。 例1答案電功82600思路導航 解析電能表是測量電功的儀表;某月消耗的電能是兩次電能表的讀數(shù)之差,即1 469.5 kWh-1 387.5 kWh=82 kWh,標有“3 000 r/(kWh)”字樣的電能表每分鐘轉過30圈,消耗的電能為W= kWh,P=0.6 kW=600 W。30r3 000r / kW h1100Wt1kW h1001h60考點2PART 01電 熱 器 高 、 低 溫 擋 位 區(qū) 分 方 法電 熱 器 高 、 低 溫 擋 位 區(qū) 分 方 法 例2如圖甲是一種家用電暖器,圖乙是其簡化的電

6、路圖,已知R1R2,電暖器的部分參數(shù)如表中所示。閉合開關S,要讓電暖器處于第二擋工作,則應再將開關 閉合;若電暖器在第二擋正常工作10 min,則產生的熱量是 J。 例2額定電壓220 V功率選擇一擋950 W 二擋1 150 W三擋2 100 W思路導航 答案 S16.9105 解析電暖器換用不同擋位時,電源電壓U=220 V不變;根據(jù)P=可知,R越大,P越小,故可知閉合S、S2時,R2接入電路,為一擋;閉合S、S1時,R1接入電路,為二擋;S1、S2均閉合時,R1與R2并聯(lián)接入電路,為三擋。第二擋工作時,P2=1 150 W,則Q=W=P2t=1 150 W1060 s=6.9105 J。

7、審題指導 1.電暖器是純電阻電路,故熱量Q=W=Pt;2.電暖器通過開關閉合與斷開改變接入電路的電阻大小,因其工作電壓不變,故可以用P=分析其擋位;3.兩電阻并聯(lián)時其總電阻R并R1R2,故P3=,P2=,P1=。2UR2UR2UR并21UR22UR變式訓練 (2020黑龍江齊齊哈爾,30,節(jié)選)如圖甲所示是某品牌電飯煲,圖乙是該電飯煲的原理圖。它有高溫和保溫兩擋,通過開關S進行調節(jié),R0與R為阻值不同的電熱絲?，F(xiàn)在將該電飯煲接在220 V的電源上,用高溫擋工作時,電路的總功率為1 000 W;用保溫擋工作時,電路的總功率為440 W。已知c水=4.2103 J/(kg)。求:(1)電飯煲在高溫

8、擋時,開關S應 (選填“閉合”或“斷開”)。(2)電熱絲R0的阻值是多少?(3)當電飯煲處于保溫擋時,電路中的電流是多少?答案(1)閉合(2)48.4 (3)2 A解析(1)根據(jù)公式P=可知,當電源電壓一定時,電路中電阻越小,消耗的功率越大,故電飯煲在高溫擋時,開關應處于閉合狀態(tài),此時只有R0接入電路,電路中的電阻最小,消耗的功率最大(1分)(2)當電飯煲處于高溫擋工作時,只有R0接入電路電熱絲R0的阻值為R0=48.4 (2分)(3)當電飯煲處于保溫擋時,電路中的電流為I保=2 A(3分)2UR2UP高2(220V)1 000WPU保440W220V實驗探究方法測量小燈泡的電功率實驗原理P=

9、UI器材實驗電路 電流表(1)根據(jù)燈泡的額定電流確定量程(一般為00.6 A) (2)連接方法(串聯(lián)、正進負出) (3)讀數(shù)(一看量程、二看分度值)電壓表(1)根據(jù)燈泡的額定電壓確定量程 (2)連接方法(并聯(lián)、正進負出) (3)讀數(shù)(與電流表方法相同)滑動變阻器(1)連接方法(串聯(lián)、一上一下、根據(jù)要求正確選擇下接線柱)(2)作用(保護電路、調節(jié)燈泡兩端電壓)(3)規(guī)格的選取(最大阻值要足夠大,能控制燈泡兩端所需電壓,允許通過的最大電流要大于燈泡的額定電流)實驗過程操作過程(1)按圖連接電路(2)移動滑動變阻器的滑片,使其接入電路中的阻值最大,閉合開關(3)移動滑片,觀察電壓表,使電壓表示數(shù)分別

10、小于、等于、稍大于額定電壓,并記錄兩表示數(shù)和燈泡亮度(4)根據(jù)P=UI計算出小燈泡的功率注意事項(1)連接電路時開關要斷開(2)為了保護電路,在閉合開關前滑動變阻器連入電路的阻值要調節(jié)到最大(3)閉合開關,兩表均有示數(shù),但燈泡不亮,原因是燈泡實際功率太小實驗過程故障分析(1)燈泡不亮,電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù)且接近電源電壓燈泡斷路(2)燈泡不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù)燈泡短路實驗評估(1)小燈泡的U-I圖線不是直線,原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大(2)多次測量的電功率不能求平均值,因為燈泡在不同電壓下的實際功率不同,求平均值無意義實驗結論小燈泡兩端的實際電壓越大,實際功率越大,燈泡越亮

11、 例 (2020福建,30,8分)“測量小燈泡的額定功率”實驗中,器材有電源、滑動變阻器、兩個電流表、小燈泡(U額為3.8 V)、定值電阻R0(阻值為10 )、開關及若干導線。 甲乙例丙(1)根據(jù)圖甲,用筆畫線代替導線,將圖乙中未畫出的兩條導線補充完整。(2)閉合開關前,滑動變阻器滑片P應置于 (選填“A”或“B”)端。(3)正確連接電路后,閉合開關,發(fā)現(xiàn)燈不亮,兩電流表有示數(shù)且相同,故障可能是 或 。(4)排除故障后,為了測量小燈泡的額定功率,移動滑動變阻器的滑片,直到電流表A2示數(shù)為 A時小燈泡正常發(fā)光,電流表A1的示數(shù)如圖丙,該示數(shù)為 A,則小燈泡的額定功率為 W。思路導航 答案(1)如

12、圖(每條導線1分)(2)A(3)小燈泡處斷路 R0處短路(4)0.380.70(或0.7)1.216解析(1)根據(jù)電路圖連接實物圖,電流表A2與R0串聯(lián),電流表A1接在干路上。(2)閉合開關前滑動變阻器的滑片P應置于連入電路阻值最大處,所以滑片P應置于A端。(3)燈不亮,可能燈被短路或者燈泡斷路,兩個電流表有示數(shù)且示數(shù)相同,故為燈泡處斷路或R0處短路。(4)測量小燈泡的額定功率,要使燈泡兩端電壓為額定電壓3.8 V,R0兩端電壓U0=U額=3.8 V,通過R0的電流I0=0.38 A,由圖可知干路電流I=0.7 A,通過小燈泡的電流I1=I-I0=0.7 A-0.38 A=0.32 A,則小燈

13、泡的額定功率P額=U額I1=3.8 V0.32 A=1.216 W。00UR3.8V10變式訓練在“測量小燈泡的電功率”實驗中,電源電壓保持不變,待測小燈泡的額定電壓為2.5 V。(1)為了比較精確地測量小燈泡的電功率,電壓表的量程應選0 V。(2)實驗時,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡都不亮,電壓表有示數(shù),電流表示數(shù)幾乎為零, 則故障可能是 (選填“電流表與導線”或“燈泡與燈座”)接觸不良。(3)排除故障后,移動滑動變阻器滑片,當電壓表示數(shù)是2.5 V,電流表示數(shù)如圖甲所示,則小燈泡的額定功率是 W。甲(4)測量結束后,應先 ,再拆除導線,最后整理好器材。(5)某實驗小組在處理實驗數(shù)據(jù)

14、時,采用描點法,在坐標紙上作出了如圖乙所示的I-U圖像,請指出作圖過程中存在的錯誤或不足之處是 。乙丙(6)某實驗小組設計了如圖丙所示的電路(還缺一根導線連接才完整) ,可以測量小燈泡的額定功率,其中R為定值電阻。請寫出本實驗主要測量步驟及所測物理量:電路連接完整后,開關S2斷開,S1、S3閉合,調節(jié)滑動變阻器滑片,使電壓表示數(shù)為U額。 ,開關S3斷開,S1、S2閉合,記錄電壓表的示數(shù)U2。小燈泡額定功率的表達式P額= 。 (用R、U額、U2表示)答案(1)3(2)燈泡與燈座(3)1.25(4)斷開開關(5)圖線不應畫成直線或橫坐標的標度取值過大(6)保持滑動變阻器滑片位置不變 2()UUUR

15、額額解析(1)由燈泡額定電壓為2.5 V可知,電壓表應選用03 V量程;(2)若電流表與導線接觸不良,電壓表將不能與電源接通,不會有示數(shù),故不符合題意;電路故障應為燈泡與燈座接觸不良,即燈泡斷路,電壓表串聯(lián)在電路中,由于電壓表內阻很大,電路中的電流很小,所以燈泡不亮,電流表示數(shù)幾乎為0,電壓表有示數(shù),且接近電源電壓,符合題意;(3)電流表選用00.6 A量程,分度值為0.02 A,電壓表示數(shù)為2.5 V時,由圖可知電流表示數(shù)為0.5 A,故燈泡的額定功率P=UI=2.5 V0.5 A=1.25 W;(4)測量結束后,為保護電路,應先斷開開關,再整理器材;(5)由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大,故通過燈泡的電流與其兩端電壓不成正比,圖線不能畫成直線,另外,橫坐標的標度值過大,不便于更精準地描述電流與電壓的關系;(6)為了便于用電壓表測量燈泡兩端電壓以及燈泡和定值電阻兩端總電壓,將電壓表的“-”接線柱與開關S