備考2019年中考物理知識點復習專練（知識點精講）專題15電功率（含解析）.docx

專題15 電功率考點一：電能、電功1電功：電流通過某段導體所做的功叫電功，消耗電能的過程即電流做功的過程，實質(zhì)是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，可用公式 WUIt計算電功大小，推導式有 WPtI2Rt。2電能(電功)：國際主單位是焦，符號是 J，日常生活中常用單位是度，物理學中叫kWh，1 kWh36106 J。3電能表的認識作用測量電路消耗電能(電流做功)單位度(kWh)讀數(shù)計數(shù)器末尾數(shù)字的單位是十分位參數(shù)意義220 V工作電壓10 A（20A）標定電流為10A，額定最大電流為20A600r/(kWh)電路中每用1度電，表盤轉(zhuǎn)600轉(zhuǎn)4拓展：計算電功公式 WPtUIt是普遍適用的公式；由定義式 WUIt和歐姆定律I，可以推導兩個式子： Wt和 WI2Rt適用于純電阻電路（用電器只是電阻，如電飯鍋、電熨斗、電烙鐵、電褥子等）。無論串聯(lián)還是并聯(lián)，電路的總功 W總W1W2Wn?？键c二：電功率及其測量1電功率：（1）物理意義：反映電流做功快慢的物理量，（2）定義：電功率等于電流做的功與時間的比值。2電功率公式：，若是純電阻電路，由歐姆定律可得變形公式PI2R或。3單位：國際主單位是瓦(W)，另一個單位是千瓦(kW)，二者換算關(guān)系是1 kW103 W。4額定電壓和額定功率：額定電壓是指用電器在正常工作時的電壓，額定功率是指用電器在額定電壓下的電功率，與實際電壓、實際功率的關(guān)系如下：若U實U額時，則P實P額，用電器正常工作；若U實U額時，則P實P額，用電器不能正常工作；若U實U額時，則P實P額，損壞用電器。燈泡的亮度是由燈泡的實際功率決定的。5伏安法測小燈泡電功率（1）原理是PUI。（2）電路圖：（3）滑動變阻器的作用：保護電路；改變小燈泡兩端電壓和通過小燈泡的電流，從而實現(xiàn)多次測量，便于比較燈泡的亮度與功率的關(guān)系。（4）注意事項：在測量小燈泡電功率的實驗中，不能將多次測得的電功率求平均值。多次測量的目的：為了研究小燈泡亮度(或電功率)與小燈泡兩端電壓的關(guān)系。在測量小燈泡電阻的實驗中，多次測量的目的：為了研究小燈泡的電阻是否與溫度有關(guān)。在測量定值電阻的實驗中，多次測量的目的是為了求平均值，以減小測量誤差。在測量小燈泡電功率的實驗中，選擇滑動變阻器的最大阻與小燈泡阻值相差不大，調(diào)節(jié)效果明顯。6用電能表、秒表測用電器功率：（1）原理：。（2）方法：用電能表測出用電器在某一段時間(t)消耗的電能 WkWh36106 J(n、n0表示轉(zhuǎn)數(shù))，則用電器的電功率為P W。7拓展：幾種特殊測電功率方法(1)安阻法，如圖所示：表達式為：PUII2R0I(2)伏阻法，如圖所示：表達式為：P(3)轉(zhuǎn)換法，如圖所示：表達式為：P8電功、電功率的綜合計算題一般涉及電路變化問題，解答此類題時，應先根據(jù)開關(guān)的通、斷和滑動變阻器的移動情況，確定各時刻的電路結(jié)構(gòu)，最好畫出等效電路圖，然后根據(jù)電阻的變化情況以及“燈泡正常發(fā)光”“串聯(lián)”等關(guān)鍵字眼，逐步分析電流和電壓的變化，再靈活選擇合適的公式進行求解。9拓展：（1）用電設(shè)備的P額、U額具有唯一性、對應性，而用電設(shè)備的U實、P實可有很多個，但U實、P實具有同體性，同時性；（2）串、并聯(lián)電路，總功率P總P1P2Pn，串聯(lián)電路電功率與電阻關(guān)系：，并聯(lián)電路電功率與電阻關(guān)系：。考點三：焦耳定律與電熱1電流的熱效應：電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象。利用電熱工作的用電器有電飯鍋等。為了防止電熱危害，可以加散熱窗等。我們可以借助電流的熱效應來判定電流的大小，這種方法叫轉(zhuǎn)換法。2焦耳定律：電流通過導體產(chǎn)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。用公式表示為QI2Rt，單位是J。3電功和電熱的關(guān)系：(1)當電路中接入的是電爐、電烙鐵、電飯鍋、電熱壺等“純電阻性”用電器時，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，即WQ。(2)當電路中接入的電動機、充電的蓄電池時，消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化機械能、化學能，只有一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，即W大于Q。此時，只能利用公式QI2Rt計算電熱。4電熱器的原理：電流的熱效應。5電熱器的主要結(jié)構(gòu)：發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣體材料上做成的。電熱器的優(yōu)點：清潔環(huán)保，效率高，使用方便。6幾種材料的比較材料電阻熔點滑動變阻器的電阻線大高電熱器的發(fā)熱體大高保險絲大低7電熱的危害：由于電流的熱效應，會使用電器的溫度過高，加速絕緣材料的老化，甚至可能燒壞用電器。安裝散熱扇、散熱窗加快散熱。8拓展：（1）由QI2Rt和I可以推導Qt，QI2Rt方便串聯(lián)電路計算，Qt方便并聯(lián)電路計算。（2）電熱擋位的判定方法：由P可知，在電源電壓一定時，電阻越小，電功率越大，為高溫擋位，反之，為低溫擋位；（3）比例關(guān)系：串聯(lián)電路：，并聯(lián)電路：?？键c一 電能及其測量【典例】（2018安徽）圖中R1=4，R2=6，把它們并聯(lián)在U=3V的電路中，則R1和R2并聯(lián)后的總電阻為_；通電30s，電阻R1消耗的電能為_J?！敬鸢浮?.4；67.5。【解析】已知R1和R2并聯(lián)，則并聯(lián)后的總電阻，則，解得R=2.4，因為R1和R2并聯(lián)，把它們并聯(lián)在U=3V的電路中，則R1兩端電壓為3V，通電30s，電阻R1消耗的電能。【點評】本題考查了并聯(lián)電路的特點和電功的計算，關(guān)鍵能根據(jù)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等確定R1兩端電壓?！靖櫨毩暋?（2018濟南）小亮想測量家中電視機待機狀態(tài)下消耗的電能，需要選用的儀器是A電流表 B電壓表 C電能表 D變阻器【答案】C2 （2018盤錦）用電熱水器（銘牌如圖甲所示）把質(zhì)量為50kg的水由20加熱到50，水吸收的熱量是_J，電熱水器是利用電流的_工作的。圖乙所示的電能表讀數(shù)是_kWh；若只有電熱水器接入電路且正常工作12min，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過_轉(zhuǎn)。（c水=4.2103J/（kg）【答案】6.3106；熱效應；2014.1；1200。【解析】水吸收的熱量Q=cm（t-t0）=4.2103J/（kg）50kg（50-20）=6.3106J。電熱壺工作時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應工作的，電能表上的示數(shù)，最后一位是小數(shù)，單位是kWh；從表盤上可以看出此時的讀數(shù)為2014.1kWh，由電飯鍋銘牌知，電熱水器的額定功率P=2000W=2kW，因為電熱水器正常工作，所以電熱水器的電功率：P=P額=2kW，由得，電熱水器消耗的電能：，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)：n=3000r/kWh0.4kWh=1200r。3 （2018重慶）如圖所示的電路中，定值電阻R1=40，R2=20，電壓表示數(shù)為10V求：（1）通過R2的電流；（2）通電300s，電流通過R1所做的功?！敬鸢浮浚?）通過R2的電流為0.5A；（2）通電300s，電流通過R1所做的功為3000J?？键c二 額定功率與實際功率【典例】（2018濟南）如圖所示電路中，燈泡L上標有“12V 0.2A”字樣，R為定值電阻。閉合開關(guān)S后，燈泡L恰好正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為3V，通過計算回答：（1）燈泡L的額定功率是多少瓦？（2）定值電阻R的阻值是多少歐？（3）整個電路在5min內(nèi)消耗的電能是多少焦？【答案】（1）燈泡L的額定功率是2.4W；（2）定值電阻R的阻值是15；（3）整個電路在5min內(nèi)消耗的電能是900J?！窘馕觥浚?）燈泡L的額定功率：PL=ULIL=12V0.2A=2.4W；（2）電壓表測量定值電阻兩端的電壓：UR=3V，燈泡L恰好正常發(fā)光，串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以電路中的電流I=0.2A，由歐姆定律得，定值電阻R的阻值：；（3）電路總電壓：U=UL+UR=12V+3V=15V，整個電路在5min內(nèi)消耗的電能：W=UIt=15V0.2A560s=900J?！军c評】本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應用，要注意燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等?！靖櫨毩暋?（2018青島）某電視機的額定功率是l10w，則它正常工作時，電流是_；1kWh的電能可供它止常工作的時間是_（至少保留一位小數(shù)）【答案】0.5A；9.1h。【解析】家庭電路的電壓是220V，電視機的額定功率是l10W，則它正常工作時，通過電視機的電流為：；1kWh的電能可供它正常工作的時間：。2（2018涼山州）將一個標有“36V 10W”字樣的燈泡，接到電壓為18V的電源上，此時該燈泡的實際功率為_W（燈絲電阻不隨溫度改變）。由三節(jié)新干電池串聯(lián)組成的電池組的電壓為_V?！敬鸢浮?.5；4.5。3（2018大連）如圖是某電火鍋加熱器的簡化電路圖，電源電壓是220V，R1、R2是發(fā)熱電阻，開光接“1”時為低溫擋，此時R1的功率是11W，R2的功率是99W，開關(guān)接“2”時為高溫擋，試求：（1）低溫擋工作時，電路中的電流是多少？（2）低溫擋工作10min，消耗的電能是多少？（3）高溫擋的功率是多少？【答案】（1）低溫擋工作時，電路中的電流是0.5A；（2）低溫擋工作10min，消耗的電能是6.6104J；（3）高溫擋的功率是1100W?？键c三 伏安法測電功率【典例】（2018鞍山）王同學想測量額定電壓是2.5V的小燈泡的額定功率，他使用了三節(jié)新干電池、“201A”的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)和若干導線，連接了如圖甲所示的電路。（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應該滑動到最_（選填“左”或“右”）端，這樣做的目的是_。（2）他閉合開關(guān)后，又立即斷開了開關(guān)，否則會損壞_（選填“燈泡”、“電流表”或“電壓表”）（3）他檢查電路，發(fā)現(xiàn)一處連接錯誤，只改變了一根導線的連接就將電路修改正確，請你在錯誤的導線上打“”，并補畫上正確的連線。（4）實驗中，他調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)從1.5V變化到3V，畫出了如圖乙所示的圖象，由于燈絲的電阻隨溫度的升高而可以判斷圖象的橫坐標為_（選填“電壓”或“電流”）。（5）當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是_。（6）取下小燈泡，將阻值為5、10、15的三個定值電阻分別接入電路中原小燈泡位置，可利用該電路探究“電壓一定時，電流與電阻的關(guān)系”?？刂齐妷阂欢〞r，不可以選取的電壓值是_. A.1.5V B.2V C.2.5V D.3V【答案】（1）右；保護電路；（2）電壓表；（3）如上圖所示；（4）電流；（5）0.7W；（6）A?！窘馕觥浚?）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應該滑動到阻值最大處的最右端，這樣做的目的是保護電路；（2）電源為三節(jié)新干電池串聯(lián)，電源電壓為4.5V；原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中，電流表將燈短路，電路中幾乎沒有電流，電壓表（量程為0-3V）測電源電壓，故他閉合開關(guān)后，又立即斷開了開關(guān)，否則會損壞電壓表；（3）電流表應串聯(lián)在電路中，電壓表應與燈并聯(lián)，改正后如下左圖所示：【點評】本題測量額定電壓是2.5V的小燈泡的額定功率，考查注意事項、電路連接、影響電阻大小因素、額定功率計算及探究“電壓一定時，電流與電阻的關(guān)系”中對實驗的要求?！靖櫨毩暋?（2018哈爾濱）“探究小燈泡電功率”的實驗電路如圖甲，實驗中選擇“2.5V”小燈泡，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的過程發(fā)現(xiàn)燈亮度變化，這是由_變化引起的。實驗得到燈的U-I圖象如圖乙，則小燈泡的額定功率是_W?！敬鸢浮繜襞輰嶋H功率；0.75。2（2018通遼）某小組在“測量小燈泡的電功率”實驗中，備有器材規(guī)格如下：電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10，變阻器A的規(guī)格為“10 1A“，B的規(guī)格為“50 2A”。（1）用筆畫線代導線，將圖甲的電路連接完整，要求滑動變阻器滑片P向右滑動時小燈泡變亮。（2）該組同學選用的滑動變阻器應是_（選填“A”或”B“）。（3）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則故障可能是_。（4）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓的變化如圖乙所示，分析圖象可知，小燈泡的額定功率為_W；小組同學分析圖象后發(fā)現(xiàn)：通過燈泡的電流與其兩端電壓不成正比。形成這一現(xiàn)象的原因是_。（5）他們想繼續(xù)探究“電流與電壓的關(guān)系”，請你幫他們設(shè)計一個實驗電路，將電路圖畫在圖丙的虛線框中?！敬鸢浮浚?）（2）B；（3）燈泡斷路；（4）燈的電阻隨溫度的變化而變化。；（5）如下。【解析】（1）要求滑動變阻器滑片P向右滑動時小燈泡變亮，即電流變大電阻變小，故滑片以右電阻絲連入電路中，如下所示：3（2018盤錦）在“測定小燈泡電功率”的實驗中，小燈泡額定電壓為2.5V。（1）圖甲中有一根導線連接錯誤，請在錯誤的導線上畫“”，并在圖中改正（導線不許交叉）。（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮。兩電表無示數(shù)。為判斷故障、將電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，電壓表有示數(shù)，則電路發(fā)生故障的原因是_。（3）排除故障后閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P到某一點，電壓表示數(shù)如圖乙所示為_V。（4）根據(jù)實驗記錄繪制-U圖象如圖丙所示，根據(jù)圖象信息，計算小燈泡的額定功率是_W。（5）完成上述實驗后，小敏設(shè)計了如圖丁所示的電路，測出了額定電流為I額的小燈泡的額定功率。實驗方案如下：（電源電壓不變，滑動變阻器R1的最大阻值為R1）按電路圖連接電路。閉合開關(guān)_，移動R1滑片，使電流表的示數(shù)為I額燈泡正常發(fā)光。閉合開關(guān)_，保持R1滑片位置不動，移動R2滑片，使電流表的示數(shù)為I額。保持_滑片位置不動，將另一個滑動變阻器滑片移到最左端，電流表的示數(shù)為I1，再將此滑動變阻器的滑片移到最右端，電流表的示數(shù)為I2。小燈泡額定功率的表達式為P額=_。（用I額、I1、I2、R1表示）【答案】（1）見上圖；（2）滑動變阻器斷路；（3）2.2；（4）0.5；（5）S1；S2；R2；?！窘馕觥浚?）由圖甲知，電壓表串聯(lián)在了電路中，應將其與燈泡并聯(lián)，將滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電路圖如圖所示：（3）由圖乙知，電壓表使用0-3V量程，分度值為0.1V，所以電壓表示數(shù)為2.2V；（4）當U=2.5V時燈泡正常發(fā)光，由圖象知此時燈泡中的電流I=0.2A，所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V0.2A=0.5W；（5）按電路圖連接電路。閉合開關(guān)S1，移動R1滑片，使電流表的示數(shù)為I額燈泡正常發(fā)光。此時燈泡與R1串聯(lián)；閉合開關(guān)S2，保持R1滑片位置不動，移動R2滑片，使電流表的示數(shù)為I額。此時R1與R2串聯(lián)，因為電路中電流仍為I額，所以R2=RL；保持R2滑片位置不動，將另一個滑動變阻器（R1）滑片移到最左端，電流表的示數(shù)為I1，再將此滑動變阻器（R1）的滑片移到最右端，電流表的示數(shù)為I2。由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得：U=I1R2=I2（R1+R2），解得：，小燈泡額定功率的表達式為P額=I額2RL=I額2R2=?？键c四 焦耳定律及其應用【典例】（2018無錫）用如圖的裝置探究影響電流熱效應的因素”，電阻絲R1和R2分別密封在兩只完全相同的燒瓶中，且R1R2，瓶中裝有質(zhì)量相等的煤油。下列說法正確的是A該裝置用來探究電流熱效應與電流大小的關(guān)系B閉合開關(guān)后，裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計示數(shù)上上升較快C實驗中，通過溫度計示數(shù)的變化來比較電阻絲產(chǎn)生生熱量的多少D將某一燒瓶中的煤油換成等質(zhì)量的水，可比較煤油和水的比熱容大【答案】C【點評】該題考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在焦耳定律實驗中的應用，注意兩導體串聯(lián)時電流相等，導體產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)的變化來反映的?！靖櫨毩暋?（2018通遼）小明同學在進行電學知識復習時，針對電阻甲和乙的I-U圖象，作出了如下判斷，正確的是A甲、乙串聯(lián)在電路中，相同時間內(nèi)甲、乙產(chǎn)生熱量之比為2：1B甲、乙并聯(lián)在電路中，相同時間內(nèi)甲、乙消耗電能之比為1：2C將甲和乙并聯(lián)，當甲兩端電壓為2V時，則它們的干路電流為0.6AD將甲和乙串聯(lián)，當它們兩端電壓為3V時，通過甲的電流為0.6A【答案】C。2（2018青海）電爐絲通過導線接到電路里，電爐絲熱得發(fā)紅，而導線卻幾乎不發(fā)熱，請你用學過的電學知識解釋這種現(xiàn)象。【答案】電爐絲通過導線接到電路里，電爐絲和導線通電的時間相同。而導線的電阻很小，電爐絲的電阻很大，由公式Q=I2Rt知，相同時間電爐絲產(chǎn)生的熱量遠大于導線產(chǎn)生的熱量，所以電爐絲熱得發(fā)紅，而導線卻幾乎不發(fā)熱?！窘馕觥坑山苟芍溃娏魍ㄟ^導體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、導體電阻大小和通電時間成正比。電爐絲和連接的導線串聯(lián)在電路中（通過的電流相等），通電時間是相同的，而電爐絲的電阻比導線的電阻大得多，據(jù)焦耳定律分析判斷。3（2018鎮(zhèn)江）圖是研究“相同時間內(nèi)導體產(chǎn)生的熱量與_的關(guān)系”的裝置。每只燒瓶中煤油質(zhì)量均為200g，電阻絲R1=20，電路中電流I=0.5A通電5min后，左側(cè)燒瓶中的煤油溫度升高了2，煤油吸收的熱量為_J，R1產(chǎn)生的電熱為_Jc煤油=2.1103J/（kg）【答案】電阻；840；1500?？键c五 電能、電功率、電熱的綜合計算【典例】（2018鞍山）某電熱水器的額定電壓為220V，有高溫和低溫兩個檔位，低溫檔的電功率為550W，其內(nèi)部電路由發(fā)熱電阻R1和R2組成，R1=2R2，簡化電路如圖所示。（1）R1的電阻是多大？（2）高溫檔的電功率是多大？（3）在額定電壓下，高溫檔工作時將40kg、初溫20的水加熱至60需要多長時間？不計熱量損失，水的比熱容c水=4.2103J/（kg）【答案】（1）R1的電阻是88；（2）高溫檔的電功率是1650W；（3）在額定電壓下，高溫檔工作時將40kg、初溫20的水加熱至60需要4072.7s?！窘馕觥浚?）由電路圖可知，只閉合開關(guān)S1時，電路為R1的簡單電路，此時電路中的總電阻較大（比并聯(lián)的總電阻大），電熱水器的總功率小，處于低溫檔，由可得，R1的電阻：；（2）由電路圖可知，閉合開關(guān)S1、S2時，R1與R2并聯(lián)，電熱水器處于高溫檔，由R1=2R2可得，R2的阻值：，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，R2的電功率：，則高溫檔的電功率：P高=P低+P2=550W+1100W=1650W；【點評】本題考查了電功率公式和吸熱公式、電功公式的綜合應用，正確的判斷出電熱水器處于不同狀態(tài)時電路的連接方式是關(guān)鍵。【跟蹤練習】1（2018綏化）媽媽為了給小麗增加營養(yǎng)，買了一款煲湯用的電熱鍋，額定電壓是220V，加熱時的額定功率是1100W，加熱效率為84%，簡化電路如圖所示，S1為溫控開關(guān)，發(fā)熱電阻R1與R2的阻值恒定，電阻R2在保溫狀態(tài)與加熱狀態(tài)時的功率之比為4：25請解答：（1）當同時閉合開關(guān)S、S1時，電熱鍋處于_（選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)；（2）若正常工作時，電熱鍋將4L水從40加熱到65，水吸收的熱量是多少？（3）電阻R1的阻值是多少？（4）在用電高峰期，家中只有電熱鍋和液晶電視機工作時，電熱鍋將4L水從40加熱到65，實際用時550s。若此過程中共消耗6.1105J的電能，計算這時通過液晶電視機的電流是多少？（假設(shè)加熱過程中電熱鍋的加熱效率不變）【答案】（1）加熱；（2）水吸收的熱量是4.2105J；（3）電阻R1的阻值是66；（4）通過液晶電視機的電流是1A。【解析】（1）當同時閉合開關(guān)S、S1時，R1被短路，此時電路電阻最小，根據(jù)可知，此時電路功率最大，處于加熱狀態(tài)；（2）由得，水的質(zhì)量：m=V=1103kg/m3410-3m3=4kg，水吸收的熱量：Q吸