第11关电路与电能（原卷版）

20212022学年九年级上册科学期末难点大闯关第11关电路与电能知识点一、电功与电能家里用电器使用时，都在消耗电能。电能转化为其他形式的能量的过程就是电流做功的过程，电流所做的功叫做电功【注意】电能与电功是不同的概念，电能是物体具有的一种专有能量；电功是电流做的功，量值上等于电能。电能转化为光能电能转化为机械能电能转化为内能3.电功的计算公式W=IUt（电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。）【变形】通过欧姆定律，可将电功的计算公式变形为W=IUt=I2Rt==Pt（纯电阻），该公式中的电流、电压、电阻应该是同一物体，在同一时刻的数据量。电功的单位：电能、电功的单位和机械能的单位一样，也是焦耳。电能的单位还有千瓦时(kW·h)，俗称“度”1kW·h=3.6×106J。（1J=1V·A·S）【注意】所有功（能）的基本单位都是J。4.电能表：用电器在一段时间里消耗的电能多少，用电能表来测量。A.220V：表示电能表应该接在220V电路上使用。B.kw·h：表示电能的数字以千瓦时为单位，平时常称为“度”。【注意】1kw·h的物理意义是功率为1kw的电器，工作1小时消耗的电能（也可以说工作1小时电流做的功）C.50Hz:表示该电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。D.600r/(kW·h)：表示每消耗1度电，电能表的转盘转过600转。E.10(20)A：表示电能表的额定电流为10A，在短时间内使用时电流可允许大一些，但不能超过20A。5.某段时间电能表上面先后两次的读数差，就是这段时间电流消耗的电能电功率电功率的意义：表示电流做功的快慢。【注意】电功率是表示电流做功快慢的物理量，与做多少的功或做功的时间没有关系，比如洗衣机单独使用时，电能表转动对的快，电灯泡单独使用时，电能表转动的慢，那么就可以说洗衣机的功率大于电灯泡2.电功率的定义：电流在单位时间内做的功，叫做电功率。3.电功率的定义式：。4.电功率的单位：瓦(或千瓦)。1W＝1J/s＝1V•A;1kW=1000W5.额定电压：用电器正常工作时的电压(用电器上标明的电压值)就是额定电压。6.额定功率：用电器在额定电压下正常工作时的功率(用电器上标明的功率)就是额定功率。7.实际电压：用电器实际工作时的电压。8.实际功率：用电器在实际电压下消耗的功率。9.输入功率：用电器消耗的总电功率。10.输出功率：电动机(或发电机)输出的有用功率。常考点1：电流做功快慢的三种方法相同时间内，电流做功越多，电流做功越快相同电功，所用时间越短（转动的圈数越快/闪烁的次数越多），电流做功越快不同时间，不同电功，电功与时间的比值越大，电流做功越快【例1】小明发现实验桌上有两只电加热器A和B，额定电压都是220V，但额定功率未知。为了比较它们的额定功率，小明在两只相同的杯子内分别装入相同质量的水，然后将两只加热器入家庭电路，分别给两只杯子中的水加热，用温度计分别测出水在不同时刻的温度，画出其温度随时间变化的图象，如图戊所示，分析图象可知两杯水的初温是______℃,______杯水温度升高较快，由此可知电功率较大的电热器是______。三、电功与电功率的详细计算1.串联电路电流关系I总＝I1＝I2电压关系U总＝U1＋U2电阻关系R总＝R1＋R2电功关系W总＝W1＋W2电功率关系P总＝P1＋P22.并联电路【注意】并联电路中，短路问题的考察，当支路中，电阻大小对比过大时，可以看做短路电流关系I总＝I1＋I2电压关系U总＝U1=U2电阻关系R总＝eq\f(R1R2,R1＋R2)电功关系W总＝W1＋W2电功率关系P总＝P1＋P2常考点2：电功率的计算【例2】将“220V100W”的灯泡接入110V的电路中，求：（1）灯泡正常工作时的电阻（灯丝电阻不受温度的影响）；（2）对应电压下的实际功率是多少？常考点3：电功的计算【例5】如图的电路中，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.9A。求：（1）电源电压是多少？（2）100h电路消耗的总电能是多少？会让标有3000r/kW·h的电能表转多少转？四、实验一：测量小灯泡电功率1.电路实验的基本操作A.连接电路时：开关处于断开状态；滑动变阻器的滑片处于阻值最大处。B.正确使用电流表和电压表。C.恰当选择电流表和电压表的量程。（1）根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程（2）估测小灯泡正常工作时的电流，再确定电流表的量程。2.实验室测定小灯泡的功率A.原理：伏安法测量电功率P=UI，只有在灯泡两端的电压等于额定电压时，灯泡才能正常发光，此时的功率为额定功率。电压表测量灯泡两端电压，电压表测量灯泡两端电压，这样的方法叫做伏安法(2)实验器材：小灯泡1个、电池组（总电压高于小灯泡的额定电压）、开关、电压表、电流表、滑动变阻器1个、导线若干。(3)实验记录表格(4)实验步骤：①按正确的电路图连接好电路；②闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压，观察小灯泡的亮度，并记录此时电流表和电压表的示数；③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍，观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数【注意】小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多，否则会烧坏小灯泡④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数；⑤根据P＝UI，计算出三种情况下小灯泡的电功率；⑥断开电路，整理器材。(5)结论：通过实验发现，用电器两端的电压不同，电功率就不同，小灯泡两端电压越高，实际功率越大，灯泡越亮。(6)实验注意事项：①要选择合适的器材规格，不可过大或过小。电流表的量程要大于小灯泡的额定电流,但不可太大电压表的量程要大于小灯泡的额定电压,但不可太大滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的额定电流，否则会烧坏变阻器。②在连接电路图时，一定按照电路图连接，电压表不能串联，电流表不能并联③连接电路时开关应处于断开状态，滑动变阻器调到阻值最大处。=4\*GB3④在做小灯泡的电压高于额定电压时，要注意观察电压表示数的变化，以免电压过高，烧坏小灯泡。常考点4：测定小灯泡额定功率的实验【例6】某实验兴趣小组想测量标有“2.5V”字样小灯泡的额定功率，从实验室找来了电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线若干。（1）如图甲所示为该小组一同学所连的实验电路，闭合开关前发现电路中有一根导线未连接，请把电路连接完整；___________（2）当闭合开关时，发现电流表无示数，灯泡不亮，电压表示数接近电源电压。造成这一现象的原因可能是小灯泡___________；（3）排除电路故障后闭合开关，移动滑片，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为___________W；（4）同组的小红认为，可以利用图甲的装置多次测量不同电压下灯泡的电阻，并求出平均值，小明认为小红的观点不合理，理由是___________；（5）小红在继续实验时发现电流表突然损坏，于是又找来了一个阻值为R0的定值电阻，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压为U且保持不变，也可以测出另一额定电压为U额的小灯泡的额定功率，请将步骤补充完整：①只闭合S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为___________；②只闭合___________，保持滑片P不动，读出电压表的示数为U1；③小灯泡的额定功率P=___________（用U、U1、U额、R0表示）。电热器电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。实质：从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。3.应用：各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电热毯、电饭煲等，主要元件是发热体，是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成的。4.影响电流的热效应的因素：电流、电阻和通电时间。5.电热的利用和防止：①电流的热效应的应用，如电烤箱、电热毯、电炉子、电灯等。②电视机等长时间工作，会使后壳积聚较多的热量从而影响其寿命，所以需要散热。【注意】判断某用电设备是不是电热器，一定要抓住其原理——电流的热效应。如果某用电器不是利用电流的热效应工作的，即使它是通电后用来加热的设备，也不是电热器。电热的计算焦耳定律：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，即：Q=I2Rt。计算公式在纯电阻中非纯电阻中电功=电能=电热电功=电热<电能W=IUt=I2Rt==PtW=IUtQ=W=IUt=I2Rt==PtW=I2Rt3.焦耳定律的探究提出问题：电流通过导体产生的热的多少跟什么因素有关？猜想与假设：电流通过导体产生的热的多少可能跟电阻、电流、通电时间有关设计实验：控制变量法的运用A.控制I和R相同，改变通电时间，研究电热与t的关系。B.控制t和R不变，改变电流，研究电热与I的关系。C.控制t和I不变，改变电阻，研究电热与R的关系。进行实验：①将2根电阻丝串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置。②闭合开关，记下电流表的读数：③经过一段时间后，标出2根玻璃管内液面的位置。=4\*GB3④当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数=5\*GB3⑤经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶（或乙瓶）玻璃管内液面的位置。=6\*GB3⑥继续通电，增大通电时间后，标出甲瓶（或乙瓶）玻璃管内液面的位置。获得结论：结论一：当电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多结论二：当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越多结论三：当电阻、电流相等时，时间越长，电流产生的热量就越多同步练习一、选择题1．下图所示，电源电压恒为5v，电压表的量程为“0∼3V”，电流表的量程为“0∼0.6A”，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”，灯泡标有“3V1.8W”字样。闭合开关，在电路安全的情况下（不考虑灯丝电阻的变化），则下列说法中正确的是（）A．滑动变阻器的阻值允许调节的范围是0∼20ΩB．电流表的示数变化范围是0.1∼0.6AC．电压表示数的变化范围是1V∼3VD．小灯泡的最小功率是1W2．如图甲所示电路中，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中，变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下列说法错误的是（）A．电源电压为6V B．电压表的最大示数为4VC．滑片是从右端移到左端 D．整个过程，电路功率变化了0.1W3．如图甲，R1为定值电阻，Rp为滑动变阻器，闭合开关，Rp的滑片从一端移动到另一端，得到电压与电流图象如图乙，下列说法正确的是()A．R1阻值为1.8ΩB．电路消耗的最小功率为0.2WC．当Rp总阻值的接入电路时，它与定值电阻消耗的功率之比为5:6D．当电流为0.4A时，R1与Rp连入电路的阻值之比为2:14．如图所示是加热器的电路图，设电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，通过开关通断组合，可得到不同加热档位。该加热器最大电功率为12W，只闭合开关S1时，加热器的电功率是8W。则下列判断正确的是（）A．该加热器只有两个加热档位B．加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2=1∶3C．加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为2∶1D．该加热器的最小电功率是8W5．小明家的甲、乙两只普通照明灯泡和电冰箱铭牌的如下图表，下列说法正确的是（）耗电量额定电压220V冷冻量输入功率120W制冷剂气候类型NSTA．甲灯的功率一定小于乙灯的功率B．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多C．只有冰箱工作的情况下，冰箱从启动到停止工作用了6min，按此推算一天冰箱启动60次D．只有冰箱工作的6min，电能表转盘转了18圈，则每消耗1度电，电能表转盘转1200圈6．如图所示，电源电压为6V且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，定值电阻R0为5Ω。闭合开关后，移动滑片，发现能使电流表（“0~0.6A”或“0~3A”）和电压表（“0~3V”或“0~15V”）的指针同时达到满刻度线。则R0的电功率与电流的关系图像可能是（）B．C．D．7．用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图(图乙）。下列说法错误的是（）A．电源电压为16VB．R=R0=8Ω时，R的功率最大C．虚线b表示的是R的功率与电流的关系D．当电流表示数为0.5安时，R消耗的功率为5W8．如图甲所示电路中，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下列说法正确的是（）A．电源电压为3V B．电压表的最大示数为2VC．整个电路功率变化了0.1W D．电流表的示数变化了0.4A9．小龙家上月初电能表示数为，电能表的部分参数及上月末的示数如图所示，表盘上“”表示每消耗的电能，指示灯闪烁3200次。下列选项正确的是（）A．小龙家上月消耗的电能为B．小龙家同时使用的用电器总功率始终不可超过C．指示灯闪烁的次数越多，电能表所在电路接入的用电器总功率越大D．断开其它用电器，只让阻值是的电热棒单独工作，指示灯闪烁64次，此时小龙家的实际电压是200V10．如图甲所示电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器滑片P从右端滑到左端的过程中，R1、R2的I－U图像如图乙所示。则下列判断正确的是（）A．图像B是电阻R2的I－U图像B．该过程中，R2的电功率先增大后减小C．R1的阻值是70ΩD．利用图像A可以研究电流与导体电阻之间的关系11．如图是小明研究电流产生的热量跟哪些因素有关的实验，他在两个相同的烧瓶中均装满相同质量的煤油。已知甲、乙烧瓶中电阻丝的阻值大小关系为，学生电源电压大小可调。则下列分析正确的是（）A．实验中选用煤油是因为它的比热大，实验效果明显B．甲烧瓶的玻璃管内液面上升比乙快C．该电路可以控制、两端电压相同D．该装置可研究电流产生的热量与电流、电阻的关系12．如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于滑动变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为60J。则下列结果正确的是（）A．电路中的最小电流为1.5AB．滑片P在中点时，9s内滑动变阻器R消耗的电能为60JC．R先后两次消耗的电功率之比为8∶9D．R1先后两次消耗的电功率之比为4∶313．如图所示，电路中的电源电压相同且保持不变，所有灯泡规格相同，且灯丝电阻不受影响。下列比较灯泡实际功率的关系式中，正确的是（）A．Pa<Pb+Pc B．Pd>Pb+Pc C．Pb+Pc=Pe D．Pa>Pd=Pc14．如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A，电压表的示数是10V，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机的线圈电阻为1Ω，不计摩擦，下列说法正确的是（）A．电压表的示数为10VB．电路消耗的总功率是6WC．通电1分钟电流通过电动机产生的热量是240JD．通电1分钟电动机产生的机械能是300J15．如果加在某定值电阻两端的电压从6V升高到10V，通过该电阻的电流变化了0.1A，则该电阻的阻值和电功率变化值分别为()A．40Ω，0.4W B．40Ω，1.6W C．10Ω，4.0W D．10Ω，3.4W二、填空题16．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：①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；②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；③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。17．小科家的电能表的表盘面如图所示。他家允许同时使用的电器的总功率不得大于_______W。他用这个电能表粗测家里的电磁炉的电功率，观测到在电磁炉单独工作时，电能表的指示灯在10min闪烁了640次，则该电磁炉的电功率为_______W；若使用这个电磁炉烧次饭需要15min，则消耗的电能为____kW·h。18．电吹风是一种常用的家庭电器，它的使用涉及到了很多的科学知识。（1）用电吹风的热风吹干湿头发时，刚开始头皮并未感受到灼热，这是因为___________；（2）灼热感觉的形成部位是___________；（3）家庭电路中电能表表盘上标明“3000r/(kW·h)”字样，将电吹风接入家庭电路中单独工作，当吹热风时工作10分钟后，转盘转过500r，则电吹风吹热风时的实际功率为___________。19．小林家厨房有一台智能炒锅，只要放入食材及配料，插上电源，选择合适的程序，它就能自动进行翻炒，不久香喷喷的菜就可上桌了。（1）电炒锅工作时电能主要转化为___________（写出两种能量名称）。（2）说明书上显示额定功率为2000W，“2000W”表示的含义是___________。（3）周末小林在妈妈烧中餐前，关闭其他用电器，此时电能表示数为623.4千瓦时（如图），当智能炒锅累计使用半小时后，电能表示数变为___________千瓦时。20．下图的电热水壶有两个开关、，水达到100℃时沸腾了，一会之后壶内积聚了大量水蒸气使自动断开，停止加热。[；]（1）电热水壶的电阻两端的电压为220V，加热功率1100W，求通过的电流是多少？（_______）（2）不计热量损失，通过计算说明此电热水壶能否在3分钟