13-中考物理冲刺-专题十三　电功和电功率

1、2022专题十三电功和电功率中中 考考 物物 理理（全国专用）知识清单知识结构电功和电热考点1考点清单项目说明单位电功定义电功就是电流所做的功,电流做功的过程就是电能转化成其他形式的能的过程,因此,电功就是电能转化成其他形式的能的量度功和能的单位相同国际单位制单位:J常用单位:kWh1 kWh=3.6106 J公式运用时要统一单位公式基本公式:W=UIt=Pt推导公式:W=I2Rt=t(只适用于纯电阻电路)电热焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,即Q=I2Rt纯电阻电路(电热器)电能全部转化为内能W=Q(电热)故Q=W=UIt=I2Rt=t

2、=Pt电炉、电饭煲、电烙铁等为电热器非纯电阻电路(电动机)消耗电能主要为了获得机械能、光能、化学能等,伴随此过程不可避免地产生电热(少量)WQ故Q=I2Rt,Qt;QUIt2UR2UR2UR一、串、并联电路中电功率的规律(适用于纯电阻电路)电功率的计算考点2考点清单二、电功和电功率单位的比较一、额定功率与实际功率 电压电功率额定用电器正常工作时的电压用电器正常工作的电功率,对应电压为额定电压实际用电器实际工作时的电压用电器实际消耗的电功率,对应电压为实际电压对应关系若U实=U额,则P实=P额;若U实U额,则P实P额;若U实U额,则P实P额测量用电器的电功率考点3二、伏安法测电阻与测电功率 例

3、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的关系图像如图乙所示。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。甲乙例思路导航 答案100.1解析当滑片P在b端时,R1两端电压为U1=3 V,通过R1的电流I1=0.3 A,则R1=10 ;当滑片P在a端时,R1两端电压为U1=1 V,通过R1的电流I1=0.1 A,则P1=U1I1=1 V0.1 A=0.1 W。解题思路 滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器连入电路的电阻为0,电压表的示数等于电源电压,滑动变阻器的滑片在a端时,两电阻串联

4、,再根据图像中的信息即可求解。11UI3V0.3A步骤一断开家庭电路中其他用电器,只让待测用电器工作步骤二用电器工作时间t,数出电能表指示灯闪烁次数n(转盘转的圈数n)步骤三用电器消耗电能W= kWh,N为电能表消耗1 kWh电能时指示灯闪烁的次数(转盘转的圈数)步骤四用电器功率P=(注意单位统一)家庭电路中测用电器功率的方法方法1PART 01方法技巧方法技巧nNWt 例1 (2020贵州黔东南州,12)电能表是测量 的仪表,小红同学家中电能表月初和月底的读数如图所示,则这个月家里用了 度电,小红同学为了测一只正在工作的电饭锅的实际电功率,她关闭了家中其他所有电器,此时她家标有“3 000

5、r/(kWh)”字样的电能表每分钟转过30圈,则这只电饭锅工作时的实际功率为 W。 例1答案电功82600思路导航 解析电能表是测量电功的仪表;某月消耗的电能是两次电能表的读数之差,即1 469.5 kWh-1 387.5 kWh=82 kWh,标有“3 000 r/(kWh)”字样的电能表每分钟转过30圈,消耗的电能为W= kWh,P=0.6 kW=600 W。30r3 000r / kW h1100Wt1kW h1001h60考点2PART 01电 热 器 高 、 低 温 挡 位 区 分 方 法电 热 器 高 、 低 温 挡 位 区 分 方 法 例2如图甲是一种家用电暖器,图乙是其简化的电

6、路图,已知R1R2,电暖器的部分参数如表中所示。闭合开关S,要让电暖器处于第二挡工作,则应再将开关 闭合;若电暖器在第二挡正常工作10 min,则产生的热量是 J。 例2额定电压220 V功率选择一挡950 W 二挡1 150 W三挡2 100 W思路导航 答案 S16.9105 解析电暖器换用不同挡位时,电源电压U=220 V不变;根据P=可知,R越大,P越小,故可知闭合S、S2时,R2接入电路,为一挡;闭合S、S1时,R1接入电路,为二挡;S1、S2均闭合时,R1与R2并联接入电路,为三挡。第二挡工作时,P2=1 150 W,则Q=W=P2t=1 150 W1060 s=6.9105 J。

7、审题指导 1.电暖器是纯电阻电路,故热量Q=W=Pt;2.电暖器通过开关闭合与断开改变接入电路的电阻大小,因其工作电压不变,故可以用P=分析其挡位;3.两电阻并联时其总电阻R并R1R2,故P3=,P2=,P1=。2UR2UR2UR并21UR22UR变式训练 (2020黑龙江齐齐哈尔,30,节选)如图甲所示是某品牌电饭煲,图乙是该电饭煲的原理图。它有高温和保温两挡,通过开关S进行调节,R0与R为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220 V的电源上,用高温挡工作时,电路的总功率为1 000 W;用保温挡工作时,电路的总功率为440 W。已知c水=4.2103 J/(kg)。求:(1)电饭煲在高温

8、挡时,开关S应 (选填“闭合”或“断开”)。(2)电热丝R0的阻值是多少?(3)当电饭煲处于保温挡时,电路中的电流是多少?答案(1)闭合(2)48.4 (3)2 A解析(1)根据公式P=可知,当电源电压一定时,电路中电阻越小,消耗的功率越大,故电饭煲在高温挡时,开关应处于闭合状态,此时只有R0接入电路,电路中的电阻最小,消耗的功率最大(1分)(2)当电饭煲处于高温挡工作时,只有R0接入电路电热丝R0的阻值为R0=48.4 (2分)(3)当电饭煲处于保温挡时,电路中的电流为I保=2 A(3分)2UR2UP高2(220V)1 000WPU保440W220V实验探究方法测量小灯泡的电功率实验原理P=

9、UI器材实验电路 电流表(1)根据灯泡的额定电流确定量程(一般为00.6 A) (2)连接方法(串联、正进负出) (3)读数(一看量程、二看分度值)电压表(1)根据灯泡的额定电压确定量程 (2)连接方法(并联、正进负出) (3)读数(与电流表方法相同)滑动变阻器(1)连接方法(串联、一上一下、根据要求正确选择下接线柱)(2)作用(保护电路、调节灯泡两端电压)(3)规格的选取(最大阻值要足够大,能控制灯泡两端所需电压,允许通过的最大电流要大于灯泡的额定电流)实验过程操作过程(1)按图连接电路(2)移动滑动变阻器的滑片,使其接入电路中的阻值最大,闭合开关(3)移动滑片,观察电压表,使电压表示数分别

10、小于、等于、稍大于额定电压,并记录两表示数和灯泡亮度(4)根据P=UI计算出小灯泡的功率注意事项(1)连接电路时开关要断开(2)为了保护电路,在闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值要调节到最大(3)闭合开关,两表均有示数,但灯泡不亮,原因是灯泡实际功率太小实验过程故障分析(1)灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压灯泡断路(2)灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数灯泡短路实验评估(1)小灯泡的U-I图线不是直线,原因是灯丝电阻随温度的升高而增大(2)多次测量的电功率不能求平均值,因为灯泡在不同电压下的实际功率不同,求平均值无意义实验结论小灯泡两端的实际电压越大,实际功率越大,灯泡越亮

11、 例 (2020福建,30,8分)“测量小灯泡的额定功率”实验中,器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡(U额为3.8 V)、定值电阻R0(阻值为10 )、开关及若干导线。 甲乙例丙(1)根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中未画出的两条导线补充完整。(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端。(3)正确连接电路后,闭合开关,发现灯不亮,两电流表有示数且相同,故障可能是 或 。(4)排除故障后,为了测量小灯泡的额定功率,移动滑动变阻器的滑片,直到电流表A2示数为 A时小灯泡正常发光,电流表A1的示数如图丙,该示数为 A,则小灯泡的额定功率为 W。思路导航 答案(1)如

12、图(每条导线1分)(2)A(3)小灯泡处断路 R0处短路(4)0.380.70(或0.7)1.216解析(1)根据电路图连接实物图,电流表A2与R0串联,电流表A1接在干路上。(2)闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于连入电路阻值最大处,所以滑片P应置于A端。(3)灯不亮,可能灯被短路或者灯泡断路,两个电流表有示数且示数相同,故为灯泡处断路或R0处短路。(4)测量小灯泡的额定功率,要使灯泡两端电压为额定电压3.8 V,R0两端电压U0=U额=3.8 V,通过R0的电流I0=0.38 A,由图可知干路电流I=0.7 A,通过小灯泡的电流I1=I-I0=0.7 A-0.38 A=0.32 A,则小灯

13、泡的额定功率P额=U额I1=3.8 V0.32 A=1.216 W。00UR3.8V10变式训练在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压保持不变,待测小灯泡的额定电压为2.5 V。(1)为了比较精确地测量小灯泡的电功率,电压表的量程应选0 V。(2)实验时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不亮,电压表有示数,电流表示数几乎为零, 则故障可能是 (选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”)接触不良。(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数是2.5 V,电流表示数如图甲所示,则小灯泡的额定功率是 W。甲(4)测量结束后,应先 ,再拆除导线,最后整理好器材。(5)某实验小组在处理实验数据

14、时,采用描点法,在坐标纸上作出了如图乙所示的I-U图像,请指出作图过程中存在的错误或不足之处是 。乙丙(6)某实验小组设计了如图丙所示的电路(还缺一根导线连接才完整) ,可以测量小灯泡的额定功率,其中R为定值电阻。请写出本实验主要测量步骤及所测物理量:电路连接完整后,开关S2断开,S1、S3闭合,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为U额。 ,开关S3断开,S1、S2闭合,记录电压表的示数U2。小灯泡额定功率的表达式P额= 。 (用R、U额、U2表示)答案(1)3(2)灯泡与灯座(3)1.25(4)断开开关(5)图线不应画成直线或横坐标的标度取值过大(6)保持滑动变阻器滑片位置不变 2()UUUR

15、额额解析(1)由灯泡额定电压为2.5 V可知,电压表应选用03 V量程;(2)若电流表与导线接触不良,电压表将不能与电源接通,不会有示数,故不符合题意;电路故障应为灯泡与灯座接触不良,即灯泡断路,电压表串联在电路中,由于电压表内阻很大,电路中的电流很小,所以灯泡不亮,电流表示数几乎为0,电压表有示数,且接近电源电压,符合题意;(3)电流表选用00.6 A量程,分度值为0.02 A,电压表示数为2.5 V时,由图可知电流表示数为0.5 A,故灯泡的额定功率P=UI=2.5 V0.5 A=1.25 W;(4)测量结束后,为保护电路,应先断开开关,再整理器材;(5)由于灯丝电阻随温度的升高而增大,故通过灯泡的电流与其两端电压不成正比,图线不能画成直线,另外,横坐标的标度值过大,不便于更精准地描述电流与电压的关系;(6)为了便于用电压表测量灯泡两端电压以及灯泡和定值电阻两端总电压,将电压表的“-”接线柱与开关S