潍坊中考物理复习知识精炼 三年中考例析第15单元 电功率.docx
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潍坊中考物理复习知识精炼三年中考例析第15单元电功率
1.电流做功的过程实际是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功就会消耗多少电能。
在国际单位制中，电能的单位是焦耳，常用单位是千瓦时，1度＝1kW·h＝J。
2.电流做功的多少跟电压的高低、电流的大小和通电时间的长短都有关系，当电路两端的电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W（或者说消耗的电能）可用公式表示为W＝UIt。
对于纯电阻电路，可推导出W＝t＝。
3.电能表上的几个参数：
参数
意义
220V
表示这个电能表应该在220_V的电路中使用
10（20）A
表示这个电能表的标定电流为10_A，额定最大电流为20_A。
电能表工作时的电流不应超过额定最大电流（20_A）
50Hz
表示这个电能表在频率为50_Hz的交流电路中使用
2500revs/（kW·h）
表示接在这个电能表上的用电器每消耗1_kW·h的电能，电能表上的转盘转过2_500转
4.电功率是表示电流做功快慢的物理量，它的定义式是P＝，即电功与时间之比。
电功率与电压和电流的关系是P＝UI，对于纯电阻电路，可推导出P＝＝。
在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，常用单位是千瓦。
5.额定电压和额定功率
概念
额定电压：
用电器正常工作时的电压
额定功率：
用电器在额定电压下工作的功率
铭牌含义
灯泡标有“PZ220V60W”字样，220V表示额定电压为220_V，60W表示额定功率为60_W。
实际功率的计算
①②纯电阻电路中，电阻不变时，
6.伏安法测量小灯泡的电功率
实验原理
P＝UI
实物图与电路图
器材选择
（1）电源电压要高于（选填“高于”“低于”或“等于”）小灯泡的额定电压
（2）电压表要并联在小灯泡的两端，所选量程要略大于（选填“大于”“小于”或“等于”）小灯泡的额定电压（3）电流表要串联在电路中，所选量程要略大于（选填“大于”“小于”或“等于”）小灯泡的额定电流
测量
分别在额定电压、约1.2倍额定电压和低于额定电压的情况下测出小灯泡的电功率
结论
用电器两端的电压不同，电功率就不同，小灯泡两端的电压越高，实际功率越大，小灯泡越亮
7.探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关
探究课题
电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关
实验装置
甲乙
探究方法
控制变量法和转换法
实验设计
在甲图所示的实验装置中，让5Ω和10Ω的电阻串联在电路中，目的是控制电流和通电时间相同，探究电热与电阻之间的关系；在乙图所示的实验装置中，两个密闭容器中的电阻相同，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器中的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不相同，这样做的目的是控制电阻和通电时间相同，探究电热与电流之间的关系
实验结论
在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；在电阻、通电时间相同的情况下，通过的电流越大，产生的热量越多
8.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，这个规律叫做焦耳定律，其数学表达式为Q＝。
对于纯电阻电路，可推导出Q＝UIt＝t。
考点1电能及其测量
【例1】（2016·娄底）小明家记录5月初电能表示数为1432.7度，电能表的部分示数及6月初的示数如图15-1所示，下列说法正确的是（）
图15-1
A.电能表是测量用电器电功率的仪表
B.此电能表适用于电流方向一秒钟改变50次的交流电路
C.小明家5月初至6月初消耗的电能是105kW·h
D.若电能表转盘在10min内转过250转，则用电器的总功率为1kW
【解析】电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，故选项A错误；频率为50Hz的交变电流，周期T＝0.02s，一个周期内电流方向改变2次，所以在1s时间内电流方向改变100次，故选项B错误；6月初的示数为1537.7kW·h，5月初，小明家中的电能表示数为1432.7kW·h，故小明家5月初至6月初消耗的电能是W＝1537.7kW·h-1432.7kW·h＝105kW·h，故选项C正确；电能表的转盘转250转消耗的电能为W＝kW·h＝0.1kW·h，该电能表上用电器的功率P＝＝＝0.6kW，故选项D错误。
【答案】C
【变式训练】
1.如图15-2所示是小琪同学家的电能表，表盘示数是上月月末电能表读数，若本月使用电费55元[0.4元/（kW·h）]，则本月抄表时示数为________kW·h。
从电能表上看出，小琪家接入用电器的电功率最多允许达到________W。
图15-2
答案：
169.14400
考点2额定功率和实际功率
【例2】（2016·临沂）一个标有“220V440W”的电热器，当通过它的电流为1A时，它的实际功率（）
A.等于额定功率B.大于额定功率C.小于额定功率D.无法判断
【解析】由P＝可得电热器的电阻为：
R＝＝＝110Ω，通过它的电流是1A时电热器的实际功率为：
P′＝＝×110Ω＝110W＜＝440W。
故本题答案选C。
【答案】C
【变式训练】
2.标有“6V1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图15-3所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，其中一只灯泡的电阻及实际功率约为（）
图15-3
A.24Ω0.67WB.20Ω0.8WC.24Ω0.96WD.20Ω0.67W
答案：
B
考点3伏安法测电功率
【例3】（2016·哈尔滨）小明在实验室发现一只标有“2.5V0.3A”字样的小灯泡，他想测定这个小灯泡的电功率，请你帮他完成以下实验：
（1）请科学合理连接实物电路（图15-4）。
图15-4
（2）连接电路时，开关应________（选填“断开”或“闭合”）。
实验中小明移动滑动变阻器滑片P，先后使电压表的示数为2.0V、2.5V，分别读出电流表示数并记录数据。
①小灯泡的额定功率是________W。
次序
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
1
2.0
0.26
0.52
2
2.5
0.30
②当电压表示数是2.5V时，滑片位置如图所示，若要测量小灯泡两端电压为3.0V时的电功率，应向________移动滑片。
（3）利用表格中的数据还可以计算的另一个物理量是________。
【解析】
（1）因小灯泡正常工作时的电流0.3A＜0.6A，所以电流表选用小量程，将变阻器、电流表串联接入电路，并注意“一上一下”选择变阻器接线柱，如图15-5所示。
（2）为保障电路的安全，连接电路时开关应断开；①因小灯泡的额定电压为2.5V，对应的电流为0.3A，所以小灯泡的额定电功率I＝2.5V×0.30A＝0.75W；②由图知，变阻器滑片左边电阻丝连入电路，电压表示数是2.5V时，滑片位置如图所示，若要测量小灯泡两端电压为3.0V时的电功率，就要增大小灯泡的电压，根据串联电路电压的特点，应减小变阻器的电压，由分压原理，减小变阻器连入电路中的电阻即可，故应向左移动滑片。
（3）已知电压和电流，根据欧姆定律，还可计算对应的小灯泡的电阻值。
【答案】
（1）如图15-5所示
（2）断开①0.75②左（3）小灯泡电阻
图15-5
【变式训练】
3.在“测定小灯泡的电功率”的实验中，小明同学选取了一个标有“2.5V”、额定功率约为1W的小灯泡和必要的实验器材，连接的电路如图15-6甲所示。
甲乙
图15-6
（1）闭合开关前，老师检查发现小明同学连接的电路有一根导线连接错误，请你在错误的连线上画“×”，并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确。
（2）经检查电路连接正确后，小明连续进行了4次测量，并把测量的数据和观察到的现象填写在表格里，其中第3次测量时电流表的示数如图乙所示，此时的电流为________A，小灯泡的额定功率为________W。
次数
电压表示数U/V
电流表示数I/A
灯泡亮度
1
1.50
0.32
发光微弱
2
2.00
0.38
较暗
3
2.50
正常发光
4
3.00
0.46
很亮
（3）从表格中的数据可知，灯丝的电阻随两端电压的增加而________（选填“增大”或“减小”），灯丝电阻发生变化的本质是电阻随________而增大。
答案：
（1）如图15-7所示
（2）0.421.05（3）增大温度升高
图15-7
解析：
（1）由题图甲所示电路可知，电压表连接错误，修改后的电路如图15-7所示。
（2）由题图乙所示电流表可知，所选量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.42A，小灯泡额定功率P＝UI＝2.50V×0.42A＝1.05W。
（3）由表中实验数据可知，随灯丝两端电压增大，电压与电流的比值增大，即灯丝电阻增大，由此可知，灯丝电阻随电压增大而增大，这是因为灯丝电阻受温度影响，随温度升高而增大造成的。
考点4焦耳定律及其应用
【例4】（2016·宜昌）采用如图15-8的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管中的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。
图15-8
（1）如图所示的是探究电流产生的热量跟________的关系，通电一段时间后________（选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多。
（2）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。
此时该装置是探究电流产生的热量跟________的关系，一段时间后电阻丝产生的热量________（选填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”）多。
【解析】
（1）在题图的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，通过右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，即＝，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知＝，比较可知＞；两瓶中电阻相等（均为5Ω），通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系；通电一段时间后，由于电阻相同、通电时间相同、＞，根据焦耳定律Q＝可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多。
（2）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热；根据并联电路总电阻的计算公式可得，右瓶中两根5Ω电阻丝的总电阻为2.5Ω，小于5Ω，即＞；两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，故探究的是电流产生的热量跟电阻的关系；通电一段时间后，由于电流相同（即＝）、通电时间相同、＞，根据焦耳定律Q＝可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多。
【答案】
（1）电流左瓶
（2）电阻左瓶
【变式训练】
4.用如图15-9所示的实验装置探究“电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”（图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，A、B两U形管内液面是相平的）。
图15-9
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。
（2）电流产生的热量不易直接测量，因此在这个实验中是通过观察U形管两侧液面的______来显示甲、乙容器内空气温度的变化。
通过对比观察，你认为________（选填“甲”或“乙”）容器中的电阻产生的热量多。
由此可知：
在电流相同、通电时间相同的情况下，________越大，电流产生的热量越多。
（3）当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）根据你得出的结论，简要解释：
电炉工作时，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不热，这是为什么？
答案：
（1）如图15-10所示
（2）高度差乙电阻（3）变大（4）电炉丝通过导线连接到电路中，电流和通电时间都相同，而电炉丝的电阻远大于导线的电阻，根据焦耳定律Q＝知，电炉丝产生的热量较多，所以电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不热。
图15-10
解析：
（1）将两电阻串联接入电路中，如图15-10所示。
（2）实验中是通过观察U形管两侧液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化。
由题图知，乙容器中液面的高度差较大，可知乙容器中的电阻产生的热量较多。
由此可知：
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多。
（3）当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会变大。
（4）电炉丝通过导线连接到电路中，电流和通电时间都相同，根据Q＝知，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，所以在电流和通电时间都相同时，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不热。
考点5电能、电功率的综合计算
【例5】（2016·泉州）小强最近买了一个自动电热水壶，其铭牌如下表，小强装了1L的水，加热6min后把水烧开，水壶自动断电。
已知大气压为1个标准大气压，家庭电路电压为220V，电热水壶的电阻不变，水的初温为20℃，＝（kg·℃），＝。
求：
（1）这壶水吸收的热量；
（2）电热水壶的热效率；
（3）在用电高峰期，电路中的实际电压降为198V时，电热水壶的实际功率。
自动电热水壶
型号
WL100F
电源
220V50Hz
额定功率
1100W
容量
1L
【解析】
（1）由ρ＝得，水的质量m＝＝＝1kg；
水升高到100℃吸收的热量＝Δt＝J/（kg·℃）×1kg×（100℃-20℃）＝J。
（2）由P＝得，电热水壶在6min消耗的电能为W＝Pt＝1100W×6×60s＝J；电热水壶的热效率为η＝×100%＝×100%≈84.8%。
（3）由P＝UI＝得，电热水壶的电阻R＝＝＝44Ω，当电压为198V时，实际功率为P′＝＝＝891W。
【答案】J
（2）84.8%（3）891W
【变式训练】
5.如图15-11所示，是某科技活动小组的同学们设计的恒温箱内部电路结构示意图。
它包括了工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在一定范围内的恒温。
其中，R′为滑动变阻器，R为可变电阻，电磁铁整个线圈的电阻＝20Ω，加热器的电阻＝484Ω。
当控制电路的电流I≥0.04A时，电磁继电器的衔铁被吸引；当控制电路的电流I≤0.036A时，电磁继电器的衔铁被弹簧拉起，则：
图15-11
（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为多少？
（2）如果滑动变阻器的电阻R′＝300Ω，可变电阻R＝180Ω时，衔铁恰好被拉起，控制电路的电源电压是多少？
那么，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是多少？
答案：
（1）100W
（2）18V430Ω
解析：
（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为P=＝＝100W。
（2）当控制电路的电流I＝0.036A时，衔铁恰好被拉起，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I=可得，控制电路的电源电压U＝I（＋R′＋R）＝0.036A×（20Ω＋300Ω＋180Ω）＝18V；当控制电路的电流I′＝0.04A时，衔铁恰好被吸引，此时电路中的总电阻：
＝＝＝450Ω，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值：
＝＝450Ω-20Ω＝430Ω。
1.（2016·潍坊）小丽同学用电压表、电流表、滑动变阻器、导线、开关及干电池等实验器材，测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。
请解答下列问题。
甲乙
图15-12
（1）如图15-12甲是小丽同学已连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线在电路中画出正确的连线。
（2）电路连正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，产生这种现象的原因可能是________。
（3）故障排除后，再闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，同时注意观察________（选填“电流表”或“电压表”）示数的变化。
当电压达到2.5V时，电流表的示数如图乙所示，I=________A，小灯泡的额定功率P=________W。
答案：
（1）如图15-13所示
（2）灯泡断路（3）电压表0.320.8
图15-13
解析：
（1）将电压表并接在灯和开关的两端，在开关断开的情况下，电压表串联在电路中，电压表就有示数，不安全。
故连接错误的导线是连接电压表的右接线柱与开关的左接线柱之间的导线，改正后电路如图15-13所示。
（2）灯泡不亮，电流表无示数，说明某处发生了断路，电压表示数接近电源电压，说明可能是与电压表并联的灯泡出现了断路。
（3）移动滑动变阻器滑片，同时注意观察电压表示数的变化，当电压达到2.5V时，电流表示数为0.32A（图中电流表的分度值为0.02A），灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.32A＝0.8W。
2.（2016·潍坊）某品牌的电热水器铭牌如下表所示，现将水箱装满水，电热水器正常工作时，把水从25℃加热到50℃。
[已知J/（kg·℃），，不计热损失]求：
型号
××××
额定电压
220V
加热功率
2000W
频率
50Hz
水箱容量
50L
（1）水吸收的热量；
（2）加热所需要的时间。
答案：
J
（2）2625s
解析：
（1）水的质量m＝＝＝50kg
水吸收的热量＝＝J/（kg·℃）×50kg×（50℃-25℃）＝J。
（2）加热所需要的时间t＝===2625s。
3.（2016·潍坊）如图15-14所示的电路中，电源电压18V不变，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电阻不变，定值电阻阻值为10Ω。
图15-14
（1）断开、，闭合S，移动滑片，当灯泡正常发光时，求滑动变阻器消耗的功率；
（2）闭合S、、，滑片从最右端向左移动，当连入电路的阻值等于变阻器总阻值的时，电流表示数比滑片在最右端时变化了0.3A，保持此时滑片位置不动，求在1min内电路消耗的电能。
答案：
（1）12W
（2）3240J
解析：
（1）断开、，闭合S时，灯泡L与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且灯泡正常发光，所以滑动变阻器两端的电压＝＝18V-6V＝12V，因串联电路中各处的电流相等，所以由P＝UI可得，电路中的电流I＝＝＝1A，滑动变阻器消耗的功率＝＝12V×1A＝12W。
（2）闭合S、、时，与R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以通过的电流不变，则干路电流表示数的变化量即为通过R电流的变化量，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以由I=可得，电流表示数的变化量ΔI＝＝=＝0.3A，解得R＝20Ω。
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以电路中的总电阻＝，在1min内电路消耗的电能W＝t=×60s＝3240J。
4.（2015·潍坊）如图15-15所示，电源电压保持不变，电阻为30Ω，小灯泡L标有“6V3W”字样。
闭合S，断开、，滑动变阻器滑片P移至最右端时，小灯泡L恰好正常发光。
闭合S、、，滑片P移至最左端时，电路消耗的总功率为4.8W。
忽略小灯泡电阻随温度的变化。
求：
图15-15
（1）电源的电压及小灯泡L的电阻；
（2）滑动变阻器的最大阻值；
（3）闭合S，断开、，移动滑片P，使滑动变阻器的电功率为0.72W时，电流表的示数。
答案：
（1）6V12Ω
（2）10Ω（3）0.3A
解析：
（1）闭合S，断开、，滑动变阻器滑片P移至最右端时，小灯泡L恰好正常发光，即此时电流从电源正极出发，经过小灯泡、电流表、开关S回到负极，所以这是小灯泡的基本电路，此时电源电压等于小灯泡的额定电压，即为6V；根据P=可知，此时小灯泡的电阻是：
＝＝＝12Ω。
（2）闭合S、、，滑片P移至最左端时，电路有两条路径，一条是从电源正极出发，经、、S回到负极；另一条是从电源正极出发，经、电流表、R、S回到负极，即小灯泡发生短路；电路消耗的总功率为4.8W，根据P＝UI得：
＝＝＝0.8A，通过的电流是：
＝＝＝0.2A，故通过滑动变阻器的电流是：
I＝0.8A-0.2A＝0.6A，滑动变阻器的最大电阻值是：
R＝＝＝10Ω。
（3）闭合S，断开、，移动滑片P，使滑动变阻器的电功率为0.72W时，电流只有一条路径，即从电源正极出发，经过灯泡、电流表、滑动变阻器R、开关S回到负极，故假设此时滑动变阻器接入电路的电阻是R′，则此时该电路的电流为I′＝，此时滑动变阻器的功率P＝′＝0.72W，联立可得：
I′＝0.3A，R′＝8Ω，故此时电流表的示数是0.3A。
5.（2015·潍坊）为了同学们饮水安全、卫生，学校要安装一台电热水器，该电热水器的额定电压是380V，额定功率是15kW。
连接该电热水器时，有四种绝缘铜芯导线供选择，其规格如下表所示。
从既安全又经济的方面考虑，选用导线的横截面积是（）
导线规格
导线横截面积S/
2.5
4
6
10
安全载流量I/A
28
37
47
68
A.2.5B.4C.6D.10
答案：
C
解析：
电热水器加热时，电功率为P＝15000W，电压为U＝380V，由P＝UI得I=＝≈39.5A＜47A，所以应选择表中横截面积为6的铜芯导线，故选C。
6.（2015·潍坊）图15-16所示的家用电器中，利用电流的热效应工作的是（）
A.电暖气B.洗衣机C.电风扇D.电视机
图15-16
答案：
A
解析：
当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应，从能量转化的角度可以看出，发生电流热效应时，电能转化为内能。
电暖气工作时把电能转化为内能，利用了电流的热效应，故选项A符合题意；洗衣机和电风扇工作时，都是将电能转化为机械能，利用了磁场对电流的作用，故选项B和C不符合题意；电视机在工作时，主要将电能转化为光能和声能，故选项D不符合题意。
7.（2014·潍坊）如图15-17所示的电路中，电源电压为5V且保持不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，为滑动变阻器，=20Ω，灯泡L标有“4V1.6W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。
在仪表和灯泡安全工作的情况下，求：
图15-17
（1）开关断开，和闭合时，滑动变阻器消耗的最大功率；
（2）开关闭合，和断开时，滑动变阻器允许的取值范围。
答案：
（1）1.75W
（2）2.5Ω～15Ω
解析：
（1）当开关断开，和都闭合时，与并联，灯泡L被短路，等效电路如图15-18所示。
图15-18
为保证电流表安全工作，则电流表最大示数为＝0.6A，此时中的电流===0.25A
滑动变阻器中的电流＝＝0.6A-0.25A＝0.35A
滑动变阻器消耗的最大功率＝＝5V×0.35A＝1.75W。
（2）当开关闭合，和都断开时，与灯泡L串联，等效电路如图15-19所示。
图15-19
为保证电压表安全工作，则电压表的最大示数为＝3V，此时灯泡L两端电压
＝＝5V-3V＝2V
灯泡L的电阻===10Ω
电路中的电流＝===0.2A
滑动
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