中考物理电功率的计算及其测量实验知识总结及典例导析含答案.docx
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中考物理电功率的计算及其测量实验知识总结及典例导析含答案
电功率的计算方法,测量小灯泡电功率
【要点梳理】
电功率
1.定义:
电流在__________内所做的功。
2.物理意义:
表示电流__________的物理量(灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小)
3.电功率计算公式:
(1)P=UI(适用于所有电路)
(2)P=W/t(常用于计算一段时间的问题)
对于纯电阻电路可推导出:
(1)串联电路中常用公式:
P=I2R
(2)并联电路中常用公式:
P=U2/R
(3)计算总功率常用公式:
P总=P1+P2(无论用电器串联或并联)总功率常用公式:
P总=U总2/R
4.在电路中的特点:
(1)串联与电阻成正比W1/W2=R1/R2
(2)并联与电阻成反比W1/W2=R2/R1
5.单位:
国际单位为瓦特(W),常用单位为千瓦(kW)
6.额定功率和实际功率:
(1)①额定电压:
用电器__________工作时的电压。
②额定功率:
用电器在__________电压下的功率。
(2)①实际电压:
用电器__________工作时的电压。
②实际功率:
用电器在__________电压下的功率。
一、纯电阻电路的电功率
对于纯电阻电路可推导出:
P=I2R=
解读:
串联电路中电流处处相等,比较用电器消耗功率的多少一般采用P=I2R,并联电路各支路两端电压相等,比较用电器消耗功率的多少一般采用P=
。
二、额定功率和实际功率
电灯泡上的“PZ220-25”表示额定电压是220V,额定功率是25W。
(1)额定电压U额是用电器正常工作时的电压,也就是用电器上标着的电压值。
额定功率P额是用电器在额定电压下的功率,也就是用电器上标着的功率值。
用电器上标出的电流是当用电器两端加上额定电压时通过它的电流。
P额=U额I额。
额定功率是用电器的重要性能指标,在设计用电器时必须确定它的性能和工作条件。
(2)实际功率是用电器在非额定电压下实际消耗的功率,灯炮的亮度就由实际功率决定。
由公式P=UI可知实际功率的大小随用电器两端电压的变化而变化。
(3)实际功率和额定功率的关系:
①U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作;
②U实
③U实>U额,则P实>P额,可能损坏用电器。
解读:
①对某个用电器而言,其额定电压、额定功率的值只有一个,实际功率随电压变化而变化,实际电压、实际电功率的值有无数个。
②若用电器电阻R不变,根据
,如果U减小为原来的
,则P变为原来的
。
③灯L1“220V100W”,灯L2“220V25W”,由
可知,L1灯丝电阻小,L1灯丝粗短,L2灯丝细长。
判断灯丝电阻口诀:
“大(功率)粗短,小细长”(U额相同)。
两灯串联时,由
,可知灯L2亮,两灯并联时,由
可知灯L1亮。
项目
串联电路
并联电路
P实与R的关系
串联电路中电阻越大的用电器消耗的电功率越大
并联电路中电阻越小的用电器消耗的电功率越大
灯泡发光亮度
实际电压大的P实越大,因此实际电压大的灯泡较亮
通过电流大的P实越大,因此通过电流大的灯泡较亮
电阻大的P实越大,因此电阻大的灯泡较亮
电阻小的P实越大,因此电阻小的灯泡较亮
串接上滑动变阻器的小灯泡,变阻器阻值增大时分压也大,小灯泡实际电压减小,小灯泡发光较暗
并接上滑动变阻器的电灯,由于并联电路中各部分互不干扰,所以通过小灯泡所在支路的电流不变,小灯泡发光情况不变
三、测定小灯泡的电功率
1.实验原理:
2.实验器材:
电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
3.电路图:
4.实验步骤
(1)按电路图连接好电路,断开开关,将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,使灯泡在额定电压下发光,观察电流表和电压表的示数,记录为Ie、Ue,记录小灯泡的亮度;
(3)调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察电流表和电压表的示数,记录为I1,U1,记录小灯泡的亮度;
(4)调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压低于额定电压,观察电流表和电压表的示数,记录为I2,U2,记录小灯泡的亮度;
(5)重复步骤4两次,观察电流表和电压表的示数,记录为I3、U3,I4、U4,记录小灯泡的亮度;
(6)根据P=UI,算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1……P4;
(7)分析数据,整理器材。
5.实验结论:
小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮;
当小灯泡的两端的电压等于额定电压时,小灯泡的实际功率等于额定功率,小灯泡正常发光;
当小灯泡的两端的电压大于额定电压时,小灯泡的实际功率大于额定功率,小灯泡发光比正常情况下亮;
当小灯泡的两端的电压小于额定电压时,小灯泡的实际功率小于额定功率,小灯泡发光比正常情况下暗。
要点诠释:
1.电源:
电源电压应高于小灯泡的额定电压。
例如:
,至少要选择2节干电池串联作电源,学生电源选择3V的电源。
2.电压表的量程应大于
,电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流;在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下,应尽可能选用小量程;例如
的小灯泡电压表量程选0~3V,电流表选0~0.6A的量程。
3.滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流,而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多,以便调节效果明显。
4.伏安法测导体电阻实验和伏安法测小灯泡的电功率实验区别
实验所用器材相同,电路图基本相同,测量方法相同,记录的数据也基本相同。
区别:
①原理不同R=U/I,P=UI;②测电阻时,为了减小误差而应多次测量求平均值;测电功率时,通过每组实验的数据求出的都用电器在不同电压下的实际功功率,所以绝对不能求几次实验结论的平均值(滑动变阻器的调节作用不同)。
【典型例题】
类型一、电功率的计算
例1.如图所示为一可保温电热水壶的电路示意图,烧水时,开关处于状态。
若电热水壶烧水时消耗的功率为1000W,则电阻R1=Ω。
如果保温状态下电热水壶消耗的功率是烧水时的
,则R2消耗的功率为W。
举一反三:
【变式】(2015•绥化中考)某品牌的电加热器工作电路如图所示,其额定电压为220V,加热功率为1100W,保温功率为44W。
单刀双掷开关S接b时,电加热器处于(选填“保温”或“加热”)状态;电路中定值电阻R1的阻值为Ω。
例2.如图所示,电源电压保持不变,R1:
R2=1:
4。
只闭合S1时,电流表的示数为0.3A,R1消耗的功率为P1;只闭合S2时,R0消耗的功率0.4W,R2消耗的功率为P2,且P1:
P2=9:
4。
则下列结果正确的是( )
A.电源电压为24VB.R0的阻值为80Ω
C.R2的阻值为320ΩD.R0先后两次消耗的功率之比为9:
4
举一反三:
【变式】(2015•濠江区模拟)如图所示,电源电压和灯L的电阻不变,灯L上标有“6V3W”字样.当开关S闭合,滑片P移至a端时,电流表的示数为1.0A,灯L正常发光;当开关S断开,滑片P移至b端时,电源电压U和灯L消耗的电功率P为( )
A.3V1.5WB.3V0.75WC.6V1.5WD.6V0.75W
类型二、实际电功率和额定电功率
例3.将“6V,2W”L1和“8V,2W”L2各一只串联在电源上,通电后有一只灯正常发光,另一只发光较暗,则哪只灯在正常发光?
电源电压为多少?
此时两灯的实际功率分别为多少?
举一反三:
【变式】现在有“6V 3W”的L1和“12V 3W”的L2两只小灯泡串联后接在电路中使用时,通过两灯的电流之比I1:
I2=,两灯消耗的实际功率之比P1:
P2=,为了使电路能安全使用,电路两端允许加的最大电压为V。
类型三、测量灯泡的电功率
例4.(2016•广安模拟)小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中,电源电压恒为3V,小灯泡上标有“2.5V”字样。
(1)请用笔画线代替导线,将下图中的实物电路连接完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最端(选填“左”或“右”);滑到变阻器的作用除保护电路外,还有。
(3)闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数;若电路中仅有一处故障,这个故障可能是:
。
(4)排除故障后继续实验,小华进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在表格中。
在第1次实验中小灯泡不亮的原因是:
。
课后练习
(基础篇)
1.(2018·钦州模拟)下列用电器通电lh,最有可能消耗1kW·h电能的是
A.家用空调B.台式计算机C.排风扇D.手电筒
2.一盏电灯接在恒定电压的电源上,其功率为100W。
若将这盏电灯先与一电阻串联后,再接在同一电源上,已知电阻消耗的功率是15W,那么此时电灯实际消耗功率是(灯丝的电阻保持不变)
A.等于85WB.小于85WC.大于85WD.条件不足,无法确定
3.(2018·朝阳综合)额定电压均为220V的甲、乙两个电饭煲,已知甲的额定功率是1000W,乙的额定功率是800W,将两个电饭煲分别接入我国的家庭电路中工作时,下列说法正确的是
A.甲转化成的内能一定比乙多
B.通过甲的电流一定比乙小
C.乙的电阻一定比甲小
D.乙消耗电能一定比甲慢
4.一只标有“220V100W”字样的照明用灯泡,把它用导线接到远处工地上。
电源电压220V。
由于导线电阻较大,所以在导线上消耗了6W的电功率,那么此时小灯泡的实际功率(灯丝电阻不随温度的变化而变化)
A.大于94WB.等于94WC.小于94WD.仍为100W
5.下列数据中,最接近实际情况的是
A.一节新干电池的电压约为2V
B.家用电风扇的额定功率约为2000W
C.普通家用照明灯的工作电流约为0.2A
D.电饭锅加热档的功率约为100W
6.(2018·辽阳模拟)两个精制电阻,用锰铜电阻丝绕制而成,电阻上分别标有“100Ω,10W”和“20Ω,40W”,则它们的额定电流之比为
A.
∶5B.
∶20C.
∶10D.1∶2000
7.小明借助如图所示的电能表测量家中电视机的待机功率。
他将电视机接通电源并使其处于待机状态,其余用电器均从电源上断开;观察电能表,发现转盘(图中未画出)转10圈用时4min,则该电视机的待机功率是
A.20WB.50WC.100WD.250W
8.(2018·大兴一模)如图是甲、乙两种电暖气及其铭牌,则下列说法正确的是
A.正常工作时,甲消耗的电能比乙多B.正常工作时,甲消耗电能比乙快
C.电流通过甲做的功一定比乙的多D.电流通过甲做的功一定比乙的快
9.(2018·滨州一模)把“220V800W”的电炉丝改装后接在110V的电路上,欲使改装后的实际功率仍为800W,下列改装方案中,行之有效的做法是
A.截取原电热丝长度的二分之一接入电路
B.将两根相同规格电热丝串联接入电路
C.将两根相同规格电热丝并联接入电路
D.将原电热丝对折后,并联接入电路
10.一只“PZ220-100”的灯泡,正常工作时灯丝的电阻是__________Ω,它正常工作10h消耗的电能是_______kW·h。
11.如图所示,小明观察到家里电能表的示数为_____度,小明家同时使用的用电器总功率不得超过______W;他关闭其他用电器,只让电暖器工作,在5min时间内测得转盘转过100转,表示此段时间内用了_____度电;可以求得电暖器的实际功率为______W。
(提高篇)
12.(2018·长春模拟)如图所示,将标有“3V”的灯泡L1和标有“6V3W”的灯泡L2串联在电路中,闭合开关S,其中只有一只灯泡正常发光,设小灯泡电阻不变,则L1两端的电压及通过L1的电流可能是
A.3V1AB.1.5V1AC.3V0.5AD.1.5V0.5A
13.灯泡L1标有“24V12W”的字样,灯泡L2标有“12V12W”的字样,将两个灯泡串联后接在电源电压为U的电路中,若要保证两个灯泡不损坏,则
A.电源电压U的最大值为30V
B.两灯泡的实际功率之比为1:
4
C.灯泡L2两端电压与电源电压U之比为1:
3
D.电源电压U为36V时,灯泡L1、L2均能正常发光
14.(2018·唐河三模)如图所示,闭合开关S,发现灯泡L1亮,L2不亮。
调节变阻器滑片P,L1变亮,L2始终不亮,以下说法不正确的是
A.开关的刀片是省力杠杆
B.滑片P匀速向右滑动时,滑片受到的摩擦力等于水平推力
C.灯泡L2短路
D.灯泡变亮后其额定功率随之变大
15.某同学家中有一个电磁炉,上面标有“220V2000W”的字样,下面关于这个电磁炉的说法中正确的是
A.使用这个电磁炉时应通过额定电流为5A
B.这个电磁炉在正常工作时的电阻为24.2Ω
C.这个电磁炉工作时的电功率是20000W
D.这个电磁炉正常工作0.5h消耗电能为1.8×106J
16.(2018·陕西模拟)如图甲所示,额定电压为6V的灯泡L与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压一定。
滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端时,灯泡L的I-U图象如图乙所示,以下说法正确的是
A.灯泡正常发光时的电流为0.5A
B.灯泡两端的电压为3V时,它消耗的电功率为1.5W
C.滑动变阻器最大值为10Ω
D.当变阻器接入电路的阻值为2.5Ω时,灯泡的实际功率为3.2W
17.(2018·吉林模拟)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P向下移动时,则
A.电压表的示数变大,灯变暗B.电流表的示数变小,灯变暗
C.电压表的示数不变,总功率变大D.电流表的示数变大,总功率变小
18.在图所示的电路中,电源电压和灯泡电阻都保持不变.当滑动变阻器的滑片P由中点向右移动时,下列判断正确的是
A.电流表和电压表的示数都增大,电路总功率变大
B.电流表和电压表的示数都减小,电路总功率变小
C.电流表示数减小,电压表示数不变,变阻器功率变小
D.电流表示数减小,电压表示数变大,灯泡功率不变
19.现有“220V100W”的电灯泡一只,若将它接在家庭电路中,通过该灯泡的电流为______A;若将它接在电压为“110V”的电路中,该灯泡的电阻为______Ω(不考虑温度对电阻的影响),实际功率为______W,消耗1kW·h的电能可供它连续工作______h。
20.如图甲,电源电压保持不变,闭合开关S,变阻器滑片P从a滑到b端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示,由图像可知,R1的阻值为_______Ω;当电路中的电流为0.2A时,R1与R2消耗的电功率之比为__________。
21.在课外活动中,老师给出了下列器材:
电源(电压为6V)、一个定值电阻(9Ω)、一个滑动变阻器(最大阻值是30Ω)、电压表、电流表、开关、和导线若干。
活动中小明同学设计的电路图如图所示,正确的连线和调节滑片,小明测出的数据如表所示。
(1)数据记录表格一中的“功率”是那个器材的功率?
答:
_________。
“功率”的变化情况是________。
(2)小明通过分析数据提出了一个猜想:
“在电源电压不变的情况下,图中的定值电阻和滑动变阻器的阻值相等时,滑动变阻器的功率最大”。
为了验证猜想是否正确,小明用一个阻值为10Ω的电阻把原电路中的定值电阻换下,进行了一次验证,数据记录如下表所示。
你认为小明这次验证实验能否验证其猜想?
答:
_________(选填“能”或“不能”);理由是:
______________________________________;
(3)现实验室有三个定值电阻,阻值分别是20Ω,30Ω,40Ω。
为了继续验证小明的猜想,应选择的电阻是_______Ω。
22.如图所示,R1=20Ω,R2=40Ω,电源电压保持不变。
(1)当开关S1、S2都闭合时,电流表A1的示数是0.6A,小灯泡恰好正常发光,求电源电压和小灯泡的额定电压;
(2)当开关S1、S2都断开时,电流的示数是0.2A,求小灯泡的实际功率;
(3)不考虑灯丝电阻的变化,小灯泡的额定功率是多少?
(中考真题)
23.(2018·玉林)如图所示,电源电压U为10V并保持不变,滑动变阻器规格为“20Ω1A”。
闭合开关S,当滑片P移至最左端时,灯泡正常发光,电流表示数为0.5A;当滑片P移至中点时,电流表示数为0.4A。
则
A.电路消耗的最小功率为2.5W
B.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为2.4W
C.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为3.2W
D.滑片P在最左端时,2min内电流通过灯泡所做的功为10J
24.(2018·海南)如图所示,A、B为两盏白炽灯,A灯型号是“110V25W”,B灯型号是“110V100W”,R是一个未知电阻。
若把它们接到电压为220V的电路上,下面四种接法中可能让两盏灯都正常发光的电路是
A.
B.
C.
D.
25.(2018·内江)将规格为“2.5V0.3A”的小灯泡L1和规格为“3.8V0.3A”的小灯泡L2串联,接在3V的电源上,下列判断正确的是
A.L1的电阻大于L2的电阻B.L1的亮度比L2的亮度更小
C.两只灯泡都正常发光D.两只灯泡实际功率相等
26.(2018·梧州)如图所示,将标有“12V6W”的灯泡
和“12V3W”的灯泡
接在12V的电路中,闭合开关,不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是
A.电路总功率等于9WB.电路总功率大于9W
C.灯泡
和
一样亮D.灯泡
比灯泡
亮
27.(2018·株洲)(多选)某家用电能表的有关参数如图所示,可知
A.该电能表上用电器的总功率不能超过2.2kW
B.该电能表上用电器的总功率不能超过8.8kW
C.该电能表的转盘每小时最多转3000r
D.该电能表的转盘每小时最多转26400r
28.(2018·兰州)将规格分别为“6V6W”和“6V3W”的甲乙两只小灯泡串联后接到电压为6V的电源上,两灯均发光,忽略灯丝电阻的变化,则下列说法中正确的是
A.甲灯两端电压较大B.通过乙灯的电流较大
C.甲灯较亮D.乙灯较亮
29.(2018·岳阳)如图,电源电压恒为4.5V,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”,灯泡上标有“2.5V1.25W”(不考虑灯丝电阻变化),滑动变阻器R的规格为“20Ω1A”。
闭合开关,在保证电路安全的情况下,移动滑片P的过程中
A.电流表的示数最大为0.6A
B.灯泡消耗的最小功率为0.12W
C.电路消耗的最大电功率为2.7W
D.滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω
30.(2018·新疆)以下数据,最接近实际情况的是
A.沙石的比热容约8.4×103J/(kg·℃)
B.托起两个鸡蛋所用的力约1N
C.一个苹果的质量约150kg
D.家用空调的电功率约100W
31.(2018·广安)如图所示的电路,闭合开关后,当滑片P向右移动时,下列说法正确的是
A.灯泡L变暗B.电压表示数变小
C.电流表A1示数变大D.整个电路消耗的总功率变小
32.(2018·玉林)如图所示,电源电压U为10V并保持不变,滑动变阻器规格为“20Ω1A”。
闭合开关S,当滑片P移至最左端时,灯泡正常发光,电流表示数为0.5A;当滑片P移至中点时,电流表示数为0.4A。
则
A.电路消耗的最小功率为2.5W
B.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为2.4W
C.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为3.2W
D.滑片P在最左端时,2min内电流通过灯泡所做的功为10J
33.(2018·滨州)(多选)如图甲电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻。
当开关S闭合,滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端,两电表示数变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是
A.电源电压为14V
B.R2的最大阻值是30Ω
C.滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25W
D.滑片P在a端时,2分钟内R2消耗的电能是144J
34.(2017·曲靖)如图所示的电路,闭合开关S,向左移动滑动变阻器的滑片,下列判断正确的是
A.电压表V1的示数变小B.电压表V2的示数不变
C.电流表A的示数变小D.电路的总功率变大
35.(2017·湖州)如图所示电路中,电源电压为12V。
在a、b间接入灯L1“6V2W”,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光。
断开开关,取下灯L1,保持滑片P的位置不变,在a、b间接入灯L2“6V3W”,闭合开关。
则
A.灯L2正常发光
B.滑动变阻器接入电路的电阻为12欧
C.通过灯L2的电流为0.4安
D.滑动变阻器和灯L2每秒做功5焦
36.(2018·青岛)某电视机的额定功率是110W,则它正常工作时,电流是________;1kW·h的电能可供它正常工作的时间是________(至少保留一位小数)
37.(2018·德州)小刚早上8:
00出门前查看了他家的电能表示数如图甲所示,然后关闭家中其它用电器,只让电冰箱工作。
下午18:
00回家后再次查看电能表,显示的数字如图乙所示。
则小刚家的电冰箱在这段时间内消耗的电能为________kW·h,电冰箱的实际电功率为________W。
38.(2018·淄博)在“探究物质的吸热能力”实验中,把质量均为0.5kg的水和食用油分别装入两个相同的容器内,用相同的电加热器给它们加热,其温度随时间变化的图象如图所示。
不考虑实验中的热损失,加热2min食用油吸收的热量是________J,电加热器的实际功率是________W。
【c水=4.2×103J/(kg·℃)】
39.(2018·张家界)图中电源电压保持不变,灯泡L标有“6V,3W”字样,当开关S闭合时,灯泡L正常发光,电流表的示数为0.8A,则电阻R=______Ω;由于电池使用过久,电源实际电压只有4.8V,则该灯泡工作的实际功率为________W。
40.(2018·十堰)如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L标有“
”的字样,
、
为定值电阻,其中
,
,当S1、S2都断开时,小灯泡正常发光,电源电压是______V:
当
闭合,S2断开时,电流表的示数是______A。
41.(2018·湘西)某学校传达室里安装有40W和20W两种灯泡,晚上开灯时,同学们发现40W的比20W的亮。
这说明40W的灯泡比20W的灯泡实际功率______(选填“大”或“小”)。
42.(2018·营口)小李家的电饭煲铭牌模糊不清,为了测其额定功率,他关掉家里其他所有用电器,让电饭煲正常工作1min,观察到家里标有
的电能表转盘转了50转,则这段时间内电饭煲消耗的电能是______J,其额定功率是______W。
1度电可供小李家中的4盏“220V5W”的LED灯同时正常工作______h。
43.(2018·岳阳)标有“6V3W”字样的小灯泡,它的电流—电压图象如图所示