第11關(guān)電路與電能（原卷版）

20212022學(xué)年九年級上冊科學(xué)期末難點大闖關(guān)第11關(guān)電路與電能知識點一、電功與電能家里用電器使用時，都在消耗電能。電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量的過程就是電流做功的過程，電流所做的功叫做電功【注意】電能與電功是不同的概念，電能是物體具有的一種專有能量；電功是電流做的功，量值上等于電能。電能轉(zhuǎn)化為光能電能轉(zhuǎn)化為機械能電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3.電功的計算公式W=IUt（電流在某段電路上做的功，等于這段電路兩端的電壓與通過這段電路的電流，以及通電時間的乘積。）【變形】通過歐姆定律，可將電功的計算公式變形為W=IUt=I2Rt==Pt（純電阻），該公式中的電流、電壓、電阻應(yīng)該是同一物體，在同一時刻的數(shù)據(jù)量。電功的單位：電能、電功的單位和機械能的單位一樣，也是焦耳。電能的單位還有千瓦時(kW·h)，俗稱“度”1kW·h=3.6×106J。（1J=1V·A·S）【注意】所有功（能）的基本單位都是J。4.電能表：用電器在一段時間里消耗的電能多少，用電能表來測量。A.220V：表示電能表應(yīng)該接在220V電路上使用。B.kw·h：表示電能的數(shù)字以千瓦時為單位，平時常稱為“度”?！咀⒁狻?kw·h的物理意義是功率為1kw的電器，工作1小時消耗的電能（也可以說工作1小時電流做的功）C.50Hz:表示該電能表在頻率為50Hz的交流電路中使用。D.600r/(kW·h)：表示每消耗1度電，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過600轉(zhuǎn)。E.10(20)A：表示電能表的額定電流為10A，在短時間內(nèi)使用時電流可允許大一些，但不能超過20A。5.某段時間電能表上面先后兩次的讀數(shù)差，就是這段時間電流消耗的電能電功率電功率的意義：表示電流做功的快慢?！咀⒁狻侩姽β适潜硎倦娏髯龉炻奈锢砹浚c做多少的功或做功的時間沒有關(guān)系，比如洗衣機單獨使用時，電能表轉(zhuǎn)動對的快，電燈泡單獨使用時，電能表轉(zhuǎn)動的慢，那么就可以說洗衣機的功率大于電燈泡2.電功率的定義：電流在單位時間內(nèi)做的功，叫做電功率。3.電功率的定義式：。4.電功率的單位：瓦(或千瓦)。1W＝1J/s＝1V?A;1kW=1000W5.額定電壓：用電器正常工作時的電壓(用電器上標(biāo)明的電壓值)就是額定電壓。6.額定功率：用電器在額定電壓下正常工作時的功率(用電器上標(biāo)明的功率)就是額定功率。7.實際電壓：用電器實際工作時的電壓。8.實際功率：用電器在實際電壓下消耗的功率。9.輸入功率：用電器消耗的總電功率。10.輸出功率：電動機(或發(fā)電機)輸出的有用功率。常考點1：電流做功快慢的三種方法相同時間內(nèi)，電流做功越多，電流做功越快相同電功，所用時間越短（轉(zhuǎn)動的圈數(shù)越快/閃爍的次數(shù)越多），電流做功越快不同時間，不同電功，電功與時間的比值越大，電流做功越快【例1】小明發(fā)現(xiàn)實驗桌上有兩只電加熱器A和B，額定電壓都是220V，但額定功率未知。為了比較它們的額定功率，小明在兩只相同的杯子內(nèi)分別裝入相同質(zhì)量的水，然后將兩只加熱器入家庭電路，分別給兩只杯子中的水加熱，用溫度計分別測出水在不同時刻的溫度，畫出其溫度隨時間變化的圖象，如圖戊所示，分析圖象可知兩杯水的初溫是______℃,______杯水溫度升高較快，由此可知電功率較大的電熱器是______。三、電功與電功率的詳細(xì)計算1.串聯(lián)電路電流關(guān)系I總＝I1＝I2電壓關(guān)系U總＝U1＋U2電阻關(guān)系R總＝R1＋R2電功關(guān)系W總＝W1＋W2電功率關(guān)系P總＝P1＋P22.并聯(lián)電路【注意】并聯(lián)電路中，短路問題的考察，當(dāng)支路中，電阻大小對比過大時，可以看做短路電流關(guān)系I總＝I1＋I2電壓關(guān)系U總＝U1=U2電阻關(guān)系R總＝eq\f(R1R2,R1＋R2)電功關(guān)系W總＝W1＋W2電功率關(guān)系P總＝P1＋P2?？键c2：電功率的計算【例2】將“220V100W”的燈泡接入110V的電路中，求：（1）燈泡正常工作時的電阻（燈絲電阻不受溫度的影響）；（2）對應(yīng)電壓下的實際功率是多少？?？键c3：電功的計算【例5】如圖的電路中，電阻R1的阻值為10Ω。閉合開關(guān)S，電流表A1的示數(shù)為0.3A，電流表A2的示數(shù)為0.9A。求：（1）電源電壓是多少？（2）100h電路消耗的總電能是多少？會讓標(biāo)有3000r/kW·h的電能表轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)？四、實驗一：測量小燈泡電功率1.電路實驗的基本操作A.連接電路時：開關(guān)處于斷開狀態(tài)；滑動變阻器的滑片處于阻值最大處。B.正確使用電流表和電壓表。C.恰當(dāng)選擇電流表和電壓表的量程。（1）根據(jù)小燈泡的額定電壓來確定電源電壓及電壓表的量程（2）估測小燈泡正常工作時的電流，再確定電流表的量程。2.實驗室測定小燈泡的功率A.原理：伏安法測量電功率P=UI，只有在燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，燈泡才能正常發(fā)光，此時的功率為額定功率。電壓表測量燈泡兩端電壓，電壓表測量燈泡兩端電壓，這樣的方法叫做伏安法(2)實驗器材：小燈泡1個、電池組（總電壓高于小燈泡的額定電壓）、開關(guān)、電壓表、電流表、滑動變阻器1個、導(dǎo)線若干。(3)實驗記錄表格(4)實驗步驟：①按正確的電路圖連接好電路；②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓恰好等于小燈泡的額定電壓，觀察小燈泡的亮度，并記錄此時電流表和電壓表的示數(shù)；③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約等于小燈泡額定電壓的1.2倍，觀察小燈泡的亮度變化，并記錄此時電流表和電壓表的示數(shù)【注意】小燈泡兩端的電壓不能超過它的額定電壓太多，否則會燒壞小燈泡④調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約等于小燈泡額定電壓的0.8倍。觀察小燈泡的亮度變化，并記錄此時電流表和電壓表的示數(shù)；⑤根據(jù)P＝UI，計算出三種情況下小燈泡的電功率；⑥斷開電路，整理器材。(5)結(jié)論：通過實驗發(fā)現(xiàn)，用電器兩端的電壓不同，電功率就不同，小燈泡兩端電壓越高，實際功率越大，燈泡越亮。(6)實驗注意事項：①要選擇合適的器材規(guī)格，不可過大或過小。電流表的量程要大于小燈泡的額定電流,但不可太大電壓表的量程要大于小燈泡的額定電壓,但不可太大滑動變阻器允許通過的最大電流要大于燈泡的額定電流，否則會燒壞變阻器。②在連接電路圖時，一定按照電路圖連接，電壓表不能串聯(lián)，電流表不能并聯(lián)③連接電路時開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器調(diào)到阻值最大處。=4\*GB3④在做小燈泡的電壓高于額定電壓時，要注意觀察電壓表示數(shù)的變化，以免電壓過高，燒壞小燈泡。?？键c4：測定小燈泡額定功率的實驗【例6】某實驗興趣小組想測量標(biāo)有“2.5V”字樣小燈泡的額定功率，從實驗室找來了電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干。（1）如圖甲所示為該小組一同學(xué)所連的實驗電路，閉合開關(guān)前發(fā)現(xiàn)電路中有一根導(dǎo)線未連接，請把電路連接完整；___________（2）當(dāng)閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，燈泡不亮，電壓表示數(shù)接近電源電壓。造成這一現(xiàn)象的原因可能是小燈泡___________；（3）排除電路故障后閉合開關(guān)，移動滑片，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率為___________W；（4）同組的小紅認(rèn)為，可以利用圖甲的裝置多次測量不同電壓下燈泡的電阻，并求出平均值，小明認(rèn)為小紅的觀點不合理，理由是___________；（5）小紅在繼續(xù)實驗時發(fā)現(xiàn)電流表突然損壞，于是又找來了一個阻值為R0的定值電阻，設(shè)計了如圖丙所示的電路，已知電源電壓為U且保持不變，也可以測出另一額定電壓為U額的小燈泡的額定功率，請將步驟補充完整：①只閉合S、S2，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為___________；②只閉合___________，保持滑片P不動，讀出電壓表的示數(shù)為U1；③小燈泡的額定功率P=___________（用U、U1、U額、R0表示）。電熱器電流的熱效應(yīng)：電流通過各種導(dǎo)體時，會使導(dǎo)體的溫度升高，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。實質(zhì)：從能量的轉(zhuǎn)化看，電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的過程實質(zhì)上是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。3.應(yīng)用：各種各樣的電熱器都是利用電流的熱效應(yīng)工作的，如電熱毯、電飯煲等，主要元件是發(fā)熱體，是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣體上制成的。4.影響電流的熱效應(yīng)的因素：電流、電阻和通電時間。5.電熱的利用和防止：①電流的熱效應(yīng)的應(yīng)用，如電烤箱、電熱毯、電爐子、電燈等。②電視機等長時間工作，會使后殼積聚較多的熱量從而影響其壽命，所以需要散熱。【注意】判斷某用電設(shè)備是不是電熱器，一定要抓住其原理——電流的熱效應(yīng)。如果某用電器不是利用電流的熱效應(yīng)工作的，即使它是通電后用來加熱的設(shè)備，也不是電熱器。電熱的計算焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比，即：Q=I2Rt。計算公式在純電阻中非純電阻中電功=電能=電熱電功=電熱<電能W=IUt=I2Rt==PtW=IUtQ=W=IUt=I2Rt==PtW=I2Rt3.焦耳定律的探究提出問題：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱的多少跟什么因素有關(guān)？猜想與假設(shè)：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱的多少可能跟電阻、電流、通電時間有關(guān)設(shè)計實驗：控制變量法的運用A.控制I和R相同，改變通電時間，研究電熱與t的關(guān)系。B.控制t和R不變，改變電流，研究電熱與I的關(guān)系。C.控制t和I不變，改變電阻，研究電熱與R的關(guān)系。進行實驗：①將2根電阻絲串聯(lián)在電路中，標(biāo)出2根玻璃管內(nèi)液面的位置。②閉合開關(guān)，記下電流表的讀數(shù)：③經(jīng)過一段時間后，標(biāo)出2根玻璃管內(nèi)液面的位置。=4\*GB3④當(dāng)2根玻璃管中的液面降回到原來的高度后，減小滑動變阻器的阻值，閉合開關(guān)，記下電流表的讀數(shù)=5\*GB3⑤經(jīng)過與第一次相同時間的通電后，標(biāo)出甲瓶（或乙瓶）玻璃管內(nèi)液面的位置。=6\*GB3⑥繼續(xù)通電，增大通電時間后，標(biāo)出甲瓶（或乙瓶）玻璃管內(nèi)液面的位置。獲得結(jié)論：結(jié)論一：當(dāng)電流相等時，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多結(jié)論二：當(dāng)電阻相等時，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量就越多結(jié)論三：當(dāng)電阻、電流相等時，時間越長，電流產(chǎn)生的熱量就越多同步練習(xí)一、選擇題1．下圖所示，電源電壓恒為5v，電壓表的量程為“0～3V”，電流表的量程為“0～0.6A”，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω1A”，燈泡標(biāo)有“3V1.8W”字樣。閉合開關(guān)，在電路安全的情況下（不考慮燈絲電阻的變化），則下列說法中正確的是（）A．滑動變阻器的阻值允許調(diào)節(jié)的范圍是0～20ΩB．電流表的示數(shù)變化范圍是0.1～0.6AC．電壓表示數(shù)的變化范圍是1V～3VD．小燈泡的最小功率是1W2．如圖甲所示電路中，R為定值電阻，R1為滑動變阻器。圖乙是該滑動變阻器滑片從一端移至另一端過程中，變阻器的電功率與其電阻的關(guān)系圖像。下列說法錯誤的是（）A．電源電壓為6V B．電壓表的最大示數(shù)為4VC．滑片是從右端移到左端 D．整個過程，電路功率變化了0.1W3．如圖甲，R1為定值電阻，Rp為滑動變阻器，閉合開關(guān)，Rp的滑片從一端移動到另一端，得到電壓與電流圖象如圖乙，下列說法正確的是()A．R1阻值為1.8ΩB．電路消耗的最小功率為0.2WC．當(dāng)Rp總阻值的接入電路時，它與定值電阻消耗的功率之比為5:6D．當(dāng)電流為0.4A時，R1與Rp連入電路的阻值之比為2:14．如圖所示是加熱器的電路圖，設(shè)電源電壓保持不變，R1、R2均為發(fā)熱電阻絲，通過開關(guān)通斷組合，可得到不同加熱檔位。該加熱器最大電功率為12W，只閉合開關(guān)S1時，加熱器的電功率是8W。則下列判斷正確的是（）A．該加熱器只有兩個加熱檔位B．加熱器兩個發(fā)熱電阻絲的阻值之比R1∶R2=1∶3C．加熱器功率最大時，R1與R2的電流之比為2∶1D．該加熱器的最小電功率是8W5．小明家的甲、乙兩只普通照明燈泡和電冰箱銘牌的如下圖表，下列說法正確的是（）耗電量額定電壓220V冷凍量輸入功率120W制冷劑氣候類型NSTA．甲燈的功率一定小于乙燈的功率B．兩燈均正常發(fā)光時，乙燈消耗的電能較多C．只有冰箱工作的情況下，冰箱從啟動到停止工作用了6min，按此推算一天冰箱啟動60次D．只有冰箱工作的6min，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了18圈，則每消耗1度電，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)1200圈6．如圖所示，電源電壓為6V且保持不變，滑動變阻器的最大阻值為20?，定值電阻R0為5?。閉合開關(guān)后，移動滑片，發(fā)現(xiàn)能使電流表（“0~0.6A”或“0~3A”）和電壓表（“0~3V”或“0~15V”）的指針同時達到滿刻度線。則R0的電功率與電流的關(guān)系圖像可能是（）B．C．D．7．用圖甲所示電路研究電功率和電流的關(guān)系，繪制了定值電阻R0、滑動變阻器R的功率與電流的關(guān)系圖(圖乙）。下列說法錯誤的是（）A．電源電壓為16VB．R=R0=8Ω時，R的功率最大C．虛線b表示的是R的功率與電流的關(guān)系D．當(dāng)電流表示數(shù)為0.5安時，R消耗的功率為5W8．如圖甲所示電路中，R為定值電阻，R1為滑動變阻器。圖乙是該滑動變阻器滑片從一端移至另一端過程中變阻器的電功率與其電阻的關(guān)系圖像。下列說法正確的是（）A．電源電壓為3V B．電壓表的最大示數(shù)為2VC．整個電路功率變化了0.1W D．電流表的示數(shù)變化了0.4A9．小龍家上月初電能表示數(shù)為，電能表的部分參數(shù)及上月末的示數(shù)如圖所示，表盤上“”表示每消耗的電能，指示燈閃爍3200次。下列選項正確的是（）A．小龍家上月消耗的電能為B．小龍家同時使用的用電器總功率始終不可超過C．指示燈閃爍的次數(shù)越多，電能表所在電路接入的用電器總功率越大D．?dāng)嚅_其它用電器，只讓阻值是的電熱棒單獨工作，指示燈閃爍64次，此時小龍家的實際電壓是200V10．如圖甲所示電路中，電源電壓保持不變。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器滑片P從右端滑到左端的過程中，R1、R2的I－U圖像如圖乙所示。則下列判斷正確的是（）A．圖像B是電阻R2的I－U圖像B．該過程中，R2的電功率先增大后減小C．R1的阻值是70ΩD．利用圖像A可以研究電流與導(dǎo)體電阻之間的關(guān)系11．如圖是小明研究電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)的實驗，他在兩個相同的燒瓶中均裝滿相同質(zhì)量的煤油。已知甲、乙燒瓶中電阻絲的阻值大小關(guān)系為，學(xué)生電源電壓大小可調(diào)。則下列分析正確的是（）A．實驗中選用煤油是因為它的比熱大，實驗效果明顯B．甲燒瓶的玻璃管內(nèi)液面上升比乙快C．該電路可以控制、兩端電壓相同D．該裝置可研究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻的關(guān)系12．如圖所示電路，電源電壓為12V且保持不變。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片P置于滑動變阻器的中點時，電壓表的示數(shù)為4V；當(dāng)滑片P置于滑動變阻器的b端時，電壓表的示數(shù)變化了2V，在10s內(nèi)定值電阻R1產(chǎn)生的熱量為60J。則下列結(jié)果正確的是（）A．電路中的最小電流為1.5AB．滑片P在中點時，9s內(nèi)滑動變阻器R消耗的電能為60JC．R先后兩次消耗的電功率之比為8∶9D．R1先后兩次消耗的電功率之比為4∶313．如圖所示，電路中的電源電壓相同且保持不變，所有燈泡規(guī)格相同，且燈絲電阻不受影響。下列比較燈泡實際功率的關(guān)系式中，正確的是（）A．Pa<Pb+Pc B．Pd>Pb+Pc C．Pb+Pc=Pe D．Pa>Pd=Pc14．如圖所示，當(dāng)開關(guān)閉合時，電路中的電流為1A，電壓表的示數(shù)是10V，定值電阻R的阻值為4Ω，電動機的線圈電阻為1Ω，不計摩擦，下列說法正確的是（）A．電壓表的示數(shù)為10VB．電路消耗的總功率是6WC．通電1分鐘電流通過電動機產(chǎn)生的熱量是240JD．通電1分鐘電動機產(chǎn)生的機械能是300J15．如果加在某定值電阻兩端的電壓從6V升高到10V，通過該電阻的電流變化了0.1A，則該電阻的阻值和電功率變化值分別為()A．40Ω，0.4W B．40Ω，1.6W C．10Ω，4.0W D．10Ω，3.4W二、填空題16．疫情期間只允許體溫正常的師生進入校園。為此，小明設(shè)計了一款“智能門禁”，能檢測體溫并進行人臉識別。工作原理為：①若體溫正常開關(guān)閉合，人臉識別成功開關(guān)閉合，電動機M工作（門打開），警示燈不亮；②若體溫異常不閉合，人臉識別成功閉合，電動機M不工作且警示燈亮起；③不管體溫是否正常，若人臉識別失敗不閉合，電動機M不工作且警示燈不亮。（1）下列電路設(shè)計符合要求的是______；（可多選〉A(chǔ)．B．C．D．（2）若警示燈工作時，兩端電壓為3伏，電阻為10歐，其工作時的功率為______瓦。17．小科家的電能表的表盤面如圖所示。他家允許同時使用的電器的總功率不得大于_______W。他用這個電能表粗測家里的電磁爐的電功率，觀測到在電磁爐單獨工作時，電能表的指示燈在10min閃爍了640次，則該電磁爐的電功率為_______W；若使用這個電磁爐燒次飯需要15min，則消耗的電能為____kW·h。18．電吹風(fēng)是一種常用的家庭電器，它的使用涉及到了很多的科學(xué)知識。（1）用電吹風(fēng)的熱風(fēng)吹干濕頭發(fā)時，剛開始頭皮并未感受到灼熱，這是因為___________；（2）灼熱感覺的形成部位是___________；（3）家庭電路中電能表表盤上標(biāo)明“3000r/(kW·h)”字樣，將電吹風(fēng)接入家庭電路中單獨工作，當(dāng)吹熱風(fēng)時工作10分鐘后，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過500r，則電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時的實際功率為___________。19．小林家廚房有一臺智能炒鍋，只要放入食材及配料，插上電源，選擇合適的程序，它就能自動進行翻炒，不久香噴噴的菜就可上桌了。（1）電炒鍋工作時電能主要轉(zhuǎn)化為___________（寫出兩種能量名稱）。（2）說明書上顯示額定功率為2000W，“2000W”表示的含義是___________。（3）周末小林在媽媽燒中餐前，關(guān)閉其他用電器，此時電能表示數(shù)為623.4千瓦時（如圖），當(dāng)智能炒鍋累計使用半小時后，電能表示數(shù)變?yōu)開__________千瓦時。20．下圖的電熱水壺有兩個開關(guān)、，水達到100℃時沸騰了，一會之后壺內(nèi)積聚了大量水蒸氣使自動斷開，停止加熱。[；]（1）電熱水壺的電阻兩端的電壓為220V，加熱功率1100W，求通過的電流是多少？（_______）（2）不計熱量損失，通過計算說明此電熱水壺能否在3分鐘