专题十三 电功和电功率 一年创新导向.docx

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专题十三电功和电功率一年创新导向

专题十三电功和电功率

导向一　中考高频题

1．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象可能是如图所示中的（　　）

解析　电源电压为6V，故电压表的量程为0～3V，从而得出电流表的量程为0～0.6A，故R0的最大功率为1.8W．而无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电路中的电流不会为0，故电功率的最小值也不为0.

答案　C

2．灯丝的材料是钨丝，敏敏同学用一根用钨做成的电阻丝和一个标有2.5V字样的小灯泡，分别测量它们的电阻，其U－I图象如图所示．则图____表示的是灯泡的图象，由图中数据可知灯泡的额定功率为______W.

解析　图乙的电流与电压不成正比，故它的电阻是变化的，说明它的温度与电压变化比较明显，查图象可知，当灯泡两端的电压为额定电压2.5V时，电流为0.25A，故它的额定功率P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W.

答案　乙　0.625

3．小王同学在做“测定小灯泡额定功率”的实验时，电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，如图甲为小王同学已连接的部分电路．

（1）所连电路有两根导线还未连接好，请你帮他完成电路的连接（其它导线不得改动）；

（2）小王同学在检查电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数且为3V，电流表示数为0，则产生这个故障的原因可能是____________；

（3）实验中小王依次测出三组数据，并记录在下表中，若第一次实验时电流表的示数如图乙所示，请将此示数读出并填入表中．表中的数据是________A；

实验次序

1

2

3

U/V

2.0

2.5

3.0

I/A

0.40

0.42

亮度

逐渐变亮

（4）小灯泡的额定功率是________W；

（5）实验中小王是向________（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片；

（6）小灯泡的亮度与电压的关系是：

________________；

（7）根据表中的数据、现象，你还能总结的结论是：

________________．

解析　

（1）电压表量程选0～3V量程．

（2）电压表有示数且为3V，电流表示数为0，说明与电压表并联的部分开路；（3）由电流表所选量程读出电流表的示数即可；（4）小灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.4A＝1W；（5）实验过程中，不断增加小灯泡两端的电压，就要减小滑动变阻器两端的电压，减小连入的电阻值，所以要向左移动滑片；（6）从表中数据可以看出，小灯泡的亮度随电压的升高而增大；（7）灯丝电阻随亮度增加而增大，故小灯泡越亮，灯丝电阻越大．

答案　

（1）如图所示．

（2）小灯泡处开路　（3）0.36　（4）1　（5）左　（6）小灯泡的亮度随电压的升高而增大　（7）小灯泡越亮，灯丝电阻越大

4．小明学习了电功率后，用额定电压分别为2.5V、6V的灯泡L1和L2设计了如图所示的电路图，来探究灯泡的发光亮度与哪些因素有关．

（1）小灯泡发光时，将电能转化为________能和光能．

（2）探究L1的亮度时，只闭合S、S1，发现电压表有示数，电流表无示数，则电路故障可能是：

________________．排除故障后，继续实验，收集的数据及现象如表一．

　　　表一

电压/V

电流/A

情况

1

1

0.16

暗

2

1.5

0.22

较亮

3

2.5

0.28

亮

（3）探究L2的亮度时，只闭合S、S2，进行实验，收集的数据及现象如表二．

　　　表二

电压/V

电流/A

情况

4

1

0.28

暗

5

2.5

0.38

较亮

6

6

0.72

亮

（4）分析两表可知，同一规格的小灯泡发光亮度与________有关，不同规格的小灯泡发光亮度还应与________的转化效率有关．

（5）完成探究后，小明用电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱（

）各1个，2个开关及若干条导线，对额定电流为0.1A的小灯泡的额定功率进行了测定．请在虚线框内画出他设计的电路图，并写出实验步骤及测定额定功率的表达式．

实验步骤：

_________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________.

表达式：

P额＝________．

解析　灯泡工作，电流通过灯丝，使灯泡发热、发光，因此是将电能转化为光能、热能；电压表有示数，说明电路通路，电流表无示数，说明电压表直接测量电源电压，即与电压表并联的电路出现了断路，是L1断路；灯泡两端的电压不同，通过灯泡的电流不同，根据P＝UI可知灯泡的实际功率不同．灯泡的发光情况决定于灯泡的实际功率，灯泡两端的电压越高，实际功率越大，灯泡越亮；灯泡不同，电能的利用效率不同，亮度不同；只用电流表，可以通过移动滑动变阻器滑片，使灯泡在发光时的电流等于额定电流，则灯泡的实际功率就是额定功率；然后用电阻箱代替灯泡，保持滑动变阻器接入电路阻值不变，调节电阻箱，使电路中电流仍等于灯泡的额定电流，则电阻箱接入电路中的电阻就是灯泡的电阻，从而根据测量的电流和电阻，写出功率的表达式P额＝I2R＝（0.1A）2R.

答案　

（1）热（或内）　

（2）L1断路　（4）实际功率　电能转化为光能

（5）

实验步骤：

①如图，只闭合S1，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.1A；②只闭合S2，保持变阻器滑片不动，调节电阻箱，使电流表示数为0.1A，读出电阻箱接入电路中的电阻R，即为灯泡的电阻（0.1A）2R

导向二　新情景材料题

5．小明学习了电路知识后，想利用发光二极管设计一个开关有指示灯的照明电路，晚间关闭照明灯后，利用二极管发出的光指示开关所在的位置．他共设计了4个电路，如图所示，其中L为白炽灯，规格为“220V　60W”、D为发光二极管，规格为“1.2V　0.002A”、S为单刀双掷开关、R为限流电阻．图中能够满足要求的电路是（　　）

解析　选项D，当单刀双掷开关与灯泡连接时，灯泡正常工作，当拨向另一方向时，发光二极管与电阻串联，电流很小，二极管可以发光．

答案　D

6．USB电热水杯垫是一种新型时尚的产品，由于其设计精美、外观新颖、使用方便而倍受办公室人员的青睐（如图所示）．使用时把它接在电脑的USB电源上，打开加热开关，常温下可将咖啡、茶、牛奶等饮料保持45℃～60℃温度．电脑上的USB为它提供5V电压，加热时工作电流为500mA，则此时它的功率为________W，工作10min消耗的电能为______J；若把它接在另一个电源上，它的功率变成1.6W，则该电源的电压为________V.

解析　P＝UI＝5V×0.5A＝2.5W．工作10min消耗的电能为W＝Pt＝2.5W×600s＝1500J．当把它接在其它电源上时，它的电阻不变，R＝

＝

＝10Ω.由P＝UI＝

得，当功率为1.6W时的电压U′＝

＝

＝4V.

答案　2.5　1500　4

7．（原创）如图所示，蒸汽熨刷的铭牌上标有“220V　1000W”的字样，熨刷中的电热丝正常工作时的电流是________A，电热丝的电阻是______Ω.

解析　I＝

＝

＝4.545A；R＝

＝

＝48.4Ω.

答案　4.545　48.4

8．我国空调“能效比”现在实行新的等级标准，空调制冷“能效比”EER是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率之比．小明家需要一台制冷量为3200W的空调，若选“能效比”为3.2的空调，则制冷消耗的电功率为________W；若选“能效比”为4.0的空调，工作1h将比原空调节约电能______kW·h.

解析　需要消耗的电功率为3200W/3.2＝1000W．选用能效比为4.0的空调仅需要800W，故电功率降低200W，每小时节能W＝Pt＝0.2kW×1h＝0.2kW·h.

答案　1000　0.2

9．河南洛阳一位民间发明家卞先生为母亲专门制造了太阳能环保车，在卞先生陪同下，其母正坐着太阳能车出门散心（如图所示）．已知太阳能电池板接收太阳的辐射能量为240W，光电池的转化效率为20%，用太阳能电池板给12V的蓄电池充电，2h可给蓄电池充满电，试计算：

（1）给蓄电池充电的电流为多少A?

（2）假设充电时电能全部转化成蓄电池的化学能，所用电动机的额定功率为80W，则充满电后该车在没有太阳的条件下可工作多长时间？

（3）若仅用太阳电池板给电动机供电，能不能让电动机正常工作？

解析　

（1）I＝

＝

＝4A.

（2）蓄电池贮存的电能W＝Pt＝20%×240W×2h＝48W×7200s＝3.456×105J，可供电动机工作：

t2＝

＝

＝4320s＝1.2h.

（3）由第二问可知，充电2h只能让电动机正常工作1.2h，故仅靠太阳能电池板无法让电动机正常工作．

答案　

（1）4A　

（2）1.2h　（3）不能

导向三　高初中衔接题

10．（改编）两只灯泡A和B额定电压都是110V，A的额定功率为60W，B的额定功率为100W，为了把它们接在220V电路上都能正常发光，并要电路中消耗的电功率最小，应采用下面的哪种接法？

（　　）

解析　由于额定电压都是110V，额定功率PA＝60W、PB＝100W，由R＝

可知RA＞RB；C选项中，把灯泡A与电阻并联的话，可以使并联部分的电阻减小，可能使A与并联部分的电压相同，所以A、B能同时正常发光，并且电路消耗的功率与B灯泡的功率相同，所以总功率的大小为200W；D选项，把A、B并联之后与电阻串联接入电路的话，当电阻的阻值与A、B并联的总的电阻相等时，A、B就可以正常发光，此时电阻消耗的功率为A、B灯泡总功率的和，所以电路消耗的总的功率的大小为320W；对比C、D选项的分析可知，C选项符合要求．

答案　C

11．王明同学准备测量额定电压为2.5V的小灯泡在实际工作时的功率，根据已有器材，他设计好了电路原理图，并完成了实物连接．如图所示．

（1）根据实物连接图，请你在虚线框内画出与之对应的电路原理图．

（2）在某次测量过程中，闭合开关后，电压表和电流表的示数如图所示，则电压表的示数为________V，电流表的示数为______A，则此时小灯泡的功率为________W.

（3）滑动变阻器的滑片P向B端滑动后，小灯泡的电功率将________．（选填“增大”、“减小”或“不变”）

（4）王明同学经过多次测量与计算后，得到了一组功率P与电压的平方U2的数据，下列各图中能正确表示P与U2的关系的是：

________（设灯丝电阻不变）．

解析　（4）根据R＝

和灯丝电阻不变，故可知

比值不变，P和U2成正比，随U2的增大而成倍增大，可以判断U2和P是过原点的直线．

答案　

（1）如图所示

（2）1.2　0.4　0.48　（3）增大　（4）A

12．★小明家有一电热毯，铭牌上标有“220V，**W”的字样，其中额定功率值不清，只知在40W～60W之间．现在实验室有下列实验器材：

一个蓄电池（电压为6V），一个开关，导线若干．另外，还有可供选择的以下器材：

A．电流表A（量程：

0～0.6A，0～3A）．

B．电压表V1（量程：

0～3V，0～15V）．

C．电压表V2（量程：

0～3V，0～15V）．

D．定值电阻R1（阻值：

20Ω）．

E．定值电阻R2（阻值：

500Ω）．

F．滑动变阻器（阻值：

0～10Ω）．

G．滑动变阻器（阻值：

0～1kΩ）．

请你帮助小明测量出电热毯的额定功率值．

（1）根据你学过的物理知识，只要测量出电热毯的一个物理量________，即可计算出它的额定功率值．

（2）为进行较准确的测量，选择的实验器材是________（填写器材前面字母序号）．

（3）在空白处画出实验电路图．

（4）根据实验电路，写出测量这个物理量的公式．

（5）设计出实验记录表格．

解析　

（1）知道额定电压，如果再知道电热毯的电阻，就可以求出电热毯的额定功率．

（2）由铭牌上标有“220V，**W”的字样，其中额定功率值不清，在40W～60W之间，根据R＝

可计算出电热毯的电阻在1210Ω左右，所以把电热丝接在6V的电源上，电路中的电流很小，测量误差会很大，不能用伏安法测电阻．可以将滑动变阻器和电热毯串联，用两个电压表分别测量其电压，根据串联电路的分压关系求解，这样选择器材有：

滑动变阻器G、两个电压表和定值电阻E；

（3）设计电路：

将滑动变阻器、定值电阻和电热毯串联，用两个电压表V1和V2分别测量定值电阻和电热毯的电压；

（4）根据电路图要测量的物理量有定值电阻的分压U0和电热毯的分压Ux，根据串联电路的分压关系求解；

（5）记录表格应该有定值电阻的分压U0、电热毯的分压Ux、电热毯的电阻各一栏，多测量几次求平均值减小误差．

答案　

（1）电阻　

（2）B、C、E、G

（3）如图所示

（4）Rx＝

（5）见表格.

　物理量

次数　　　

U0/V

Ux/V

Rx/Ω

Rx/Ω

1

2

3