初中物理电学经典题型汇编 电功电功率.docx
《初中物理电学经典题型汇编 电功电功率.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《初中物理电学经典题型汇编 电功电功率.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
初中物理电学经典题型汇编电功电功率
电功、电功率
电功、电功率是中考的一个必考点,考查形式多样,分值比例重,具有综合性强的特点。
主要有以下几种题型:
1、基本概念题,如电能及其转化,对电能表的认识和读数,安全用电;2、电功、电功率的计算,计算中要正确理解电功、电功率基本概念,额定电压、额定功率和实际电压、实际功率;3、实验,如测小灯泡的电功率;4、电路的动态分析,如判断小灯泡的明暗变化。
题型分类突破
一、基本概念题
概念题主要在选择题和填空题中出现,以电能及其转化、电能表的的认识和读数为主要考查内容。
1.下列做法中,符合安全用电原则的是()
A.在有绝缘皮的电线上晒衣服
B.把电灯的开关接在零线上
C.把螺丝口灯泡的螺旋接在火线上
D.将家用电器的金属外壳接地
【答案】D
【解析】电线上是不允许晒衣服的,不论是否有绝缘皮,故A错;开关应接在火线上,不应接在零线上,故B错;螺丝口灯泡的螺旋接在零线上,这样可以防止触电,故C错;有金属外壳的用电器,在使用时外壳应接地,故D正确;应选D。
2.下列现象中,可能引起家庭电路中保险丝熔断的原因是()
①插座中的两个线头相碰②开关中的两个线头相碰
③电路中增加了大功率的用电器④灯丝烧断.
A.①②B.②③C.①③D.②④
【答案】C
【解析】能引起保险丝熔断一定是电流过大,能引起电流过大可以通过短路或同时使用多个大功率的用电器;插座中的两个线头相碰会形成短路,造成电流过大,故①可以;开关中的两个线头相碰是正常的,不会造成电流过大,故②不行;电路中增加了大功率的用电器会造成电流过大,故③可以;灯丝烧断后,电路就成了断路,电路中应没有电流了,所以保险丝烧不断,故④不行;所以应选C。
3.如图13是单相电能表,小勇同学想用此电能表测实验室里电水壶的电功率,发现电能表上用电器每消耗1kW·h的电能转盘转动的转数模糊不清,小勇请同桌的小慧同学帮助设计实验。
他们找来100W的灯泡和秒表,首先让电水壶单独工作,记下转盘转动10圈所用的时间t1,再让电灯泡单独工作,记下,则电水壶的电功率P为W。
(写出表达式)
【答案】转动10圈所用的时间为t2;100t2/t1
【解析】分别让电水壶和灯泡单独工作,电能表的转盘转动相同的圈数所消耗的电能是相同的,电能除以时间就是电功率。
所以要记下灯泡工作时转盘转动10圈所用的时间,则电能为
,电水壶的电功率为:
。
4.小王家中的电能表如上右图所示,从表盘信息可知,他家接入的用电器总功率不能超过________W.当家里只有电磁炉工作时,电能表在1min内转90转,则电磁炉工作时的电功率________W.
【答案】2200;1500
【解析】由电能表的表盘可知,通过的最大电流为10A,所以接入的用电器总功率不能超过P=UI=220V×10A=2200W;电能表在1min内转90转,则可求出1h内转5400转,由表盘上的数据可知,转3600转消耗1kWh的电能,所以当电磁炉工作时,1h消耗电能为5400/3600=1.5kWh,所以电磁炉工作时的电功率是1500W。
二、电功、电功率的计算
中考试题往往围绕电功率的概念、额定功率、实际功率、电功率与电压、电流的关系、实际电压与额定电压的区别等知识来考查。
主要以填空、选择、简答、计算等题型出现,试题选材贴近实际生活或来自实际生活。
1.如下图所示,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
1A,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.6V0.75W
B.6V1.5W
C.3V1.5W
D.3V0.75W
【答案】A
【解析】由图示可知,当开关S闭合,滑片P移至a端时,灯泡与滑动变阻器并联,由电流表的示数为
1A,灯L正常发光可知,电源电压为6V,通过变阻器的电流为0.5A,所以可求出变阻器的最大电阻为12Ω;当当开关S断开,滑片P移至b端时,此时变阻器与灯泡为串联关系,此时电路中的电流为0.25A,所以可求出灯泡消耗的实际功率为0.75W;所以应选A。
2.将“6V3W”和“6V6W”的两只灯泡L1和L2串联后接在电源两端,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则()
A.电源电压为12V时,两只灯泡均能正常发光
B.两个灯泡发光时,灯泡L2比灯泡L1亮一些
C.灯泡发光时,电路中允许通过的最大电流为1A
D.灯泡L1正常发光时,灯泡L2的实际功率是1.5W
【答案】D
【解析】由灯泡规格可知,两灯泡的电阻不同,而在串联电路中,电流相等,电压与电阻成正比,所以两个灯泡不能平分电压,所以两个灯泡都不能正常发光,故A错;灯泡的亮度决定于灯泡的实际功率,在串联电路中,电流相等,电阻越大,实际电功度越大,额定电压相同时,额定功率小的电阻大,所以灯泡L1的电阻大,较亮,故B错;由于是串联电路电流相等,所以最大电流应等额定电流较小的灯泡的额定电流,当额定电压相等时,额定功率越小,额定电流越小,所以灯泡L1的额定电流小,最大电流应等于灯泡L1的额定电流I=P/U=0.5A,故C错;灯泡L1正常发光时,电路中的电流为0.5A,灯泡L2的电阻为R=U2/P=6Ω,所以灯泡L2的实际电压为3V,故灯泡L2的实际功率是1.5W,所以D正确;应选D。
3.图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图象,如果将它们串联在电路中,通过它们的电流是0.2A时,电源电压是V;若将它们按图乙所示接人电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为1W;再闭合开关S1,电流表示数变化了 A,在此状态下通电1s,电路中电流做的功是 J。
【答案】2.5;0.2;1.4
【解析】当灯泡与电阻串联在电路中时,通过的电流是相等的,都等于0.2A,由甲图可以查出此时灯泡两端的电压为0.5V,电阻两端的电压为2V,在串联电路中总电压等于各部分电压之和,所以电源电压为2.5V;在图乙中,只闭合开关S,此时只有灯泡连入电路,小灯泡的实际功率为1W,由甲图可知此时通过小灯泡的电流为0.5A,小灯泡两端的电压为2V;再闭合开关S1,灯泡与电阻并联,对于灯泡没有影响,由于并联电路电压相等,所以电流表增加的示数为0.2A,此时的总电流为0.7A,所以在此状态下通电1s,电路中电流做的功是W=UIt=2V×0.7A×1s=1.4J。
4.若将分别标有“3V3W”、“6V3W”字样的两灯串联接入电路时,在长时间工作过程中,允许加在它们两端的最高电压是V,标有“3V3W”字样的
灯实际消耗的电功率是W.(灯丝电阻值不变)
【答案】7.5;0.75
【解析】当两灯泡串联时,电流相等,因此最大电流不能超过额定电流较小的灯泡的额定电流;“3V3W”、“6V3W”的额定电流分别为1A、0.5A,所以最大电流为0.5A,“3V3W”、“6V3W”的电阻分别为3Ω、12Ω,所以可知此时最高电压为7.5V;标有“3V3W”字样的
灯的实际电压为1.5V,所以它的实际功率为0.75W。
5.如图23所示是电热水壶及铭牌,装入1.5kg温度为200C的凉水,通电正常工作6min即被烧开至1000C。
已知水的比热容c=4.2×103J/(kg.0C),求:
⑴该过程水吸收的热量;⑵电热水壶的效率。
【答案】
(1)5.04×105J;
(2)93.3%
【解析】
(1)将质量为1.5kg温度为200C的水烧开至1000C吸收的热量为:
Q吸=cm(t1-t0)=4.2×103J/(kg.0C)×1.5kg×(1000C-200C)=5.04×105J;
(2)电热水壶通电6min消耗的电能为:
W=Pt=1500W×6min=1500W×360s=5.4×105J;电热水壶的效率η=Q吸/W=5.04×105J/5.4×105J=93.3%。
6.小莉在实践活动中设计的模拟调光灯电路如图18所示。
她选用的电源电压为12v,小灯泡上标有“6v6w”的字样,滑动变阻器上标有“20Ω2A”的字样。
若不考虑温度对小灯泡电阻的影响,闭合开关S后,问:
(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少?
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时,电压表的示数以及小灯泡的实际功率是多少?
【答案】
(1)6Ω;
(2)4.5V;3.375W
【解析】
(1)小灯泡正常发光时的电阻是RL=U2/P=(6V)2/6W=6Ω;
(2)当滑动变阻器的滑片在P中点时,R总=6Ω+10Ω=16Ω,I=U总/R总=12V/16Ω=0.75A,电压表的示数为UL=IRL=0.75A×6Ω=4.5V;小灯泡的实际功率是P实=UL2/RL=(4.5V)2/6Ω=3.375W。
7.如图甲所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器;图乙反映了开关由断开到闭合,在移动滑片P的过程中,ab两端的电压U和通过的电流I之间的关系;图丙是滑动变阻器消耗的功率P与电流I之间的关系。
求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值;
(3)当变阻器消耗的功率为80W时,整个电路1min消耗的电能;
(4)在图乙中画出滑片移动过程中,电阻R1两端的电压和通过的电流之间关系的图线。
【答案】
(1)60V;
(2)10Ω;(3)7200J;(4)图线如下所示;
【解析】
(1)由图可知,电源电压为60V;
(2)从图乙中可以看出电流1A时,变阻器两端的电压为50V,则电阻R1两端的电压U1=U-UP=60V-50V=10V,电阻R1的阻值R1=U1/I=10V/1A=10Ω;(3)从图丙中可以看出变阻器的功率80W时,电路中的电流为2A,整个电路消耗的电能W=UIt=60V×2.0A×60S=7200J;(4)电压和通过的电流之间关系的图线如上图所示。
8.新型电饭锅采用“聪明火”技术,智能化地控制食物在不同时间段的温度,以得到最佳的营养和口感,其简化电路如图23甲所示。
R1和R2均为电热丝,S、S1都闭合时为加热烧煮状态,S闭合、S1断开时为保温焖饭状态。
煮饭时,把电饭锅接入220V电路中,在电饭锅工作的30min内,电路中总电流随时间变化的图像如图23乙所示.求:
图23
(1)S和S1都闭合时电饭锅的电功率;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)这30min内电饭锅产生的热量。
【答案】
(1)660W
(2)220Ω(3)9.9×105J
【解析】
(1)S和S1都闭合P=UI=220V×3A=660W
(2)I2=I-I1=3A-2A=1A
R2=U2/I2=220V/1A=220Ω
(3)Q加热=UI加热t加热=220V×3A×15×60s=5.94×105J
Q保温=UI保温t保温=220V×2A×15×60s=3.96×105J
Q=Q加热+Q保温=5.94×105J+3.96×105J=9.9×105J
三、实验题
该实验主要考查测量小灯泡的电功率,是初中电学的重要实验,在历年中考中常常出现,所以同学们应引起足够重视。
考查的重点围绕正确地测定小灯泡的额定功率、实际功率,实验中各器材的选择以及故障判断等,考查题型多以实验探究题为主,有一定的难度。
1.如图12为测定小灯泡的额定功率的电路图,
(1)已知小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为8Ω,则电源至少要用 节干电池串联。
(2)按图12所示的电路,结合你选择的至少干电池节数和应选的电表量程,在图13中用笔画线代表导线,将实物图正确连接完整(连线不能交叉)。
(3)闭合开关S前,变阻器的滑片P应置于端(选填“a”或“b”)。
(4)闭合开关S,发现灯L不亮,电流表无示数,电压表有示数,此故障的原因可能是:
(填序号)
A.电流表断路 B.小灯泡L断路
C.电压表短路 D.小灯泡L短路
(5)故障排除后,为测小灯泡的额定功率,应调滑片让电压表示数为V,此时电流表指针位置如图14所示,则小灯泡的额定功率是。
【答案】
(1)2
(2)如下图所示;(3)a(4)B(5)2.5;0.5W
【解析】
(1)每节干电池的电压为1.5V,小灯泡的额定功率为2.5V,所以至少要两节电池串联使用;
(2)实物图的连线如上图所示;(3)闭合开关S前,为了安全用电,滑动变阻器的电阻应处于最大值状态,所以变阻器的滑片P应置于a端;(4)灯L不亮,电流表无示数,电压表有示数,这样的故障只能是与电压并联的部分发生了断路,与电压表并联的只有小灯泡,所以应是小灯泡断路,故应选B;(5)当小灯泡两端的电压等于额定电压2.5V时,所求出的电功率才是额定功率,此时电流表的读数为0.2A,所以小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
2.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。
(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。
(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。
【答案】
(1)内
(2)灯泡L1断路(4)实际功率;电能转化为光能
【解析】
(1)小灯泡发光时,消耗电能,得到了内能和光能;
(2)电压表有示数,电流表无示数,这样的故障只能是与电压表并联的部分出现了断路,与电压表并联的只的灯泡L1,所以应是灯泡L1断路;(4)由表中数据分析可知,当同一个小灯泡两端的电压变大时,通过小灯泡的电流也是变大的,此时实际功率变大,小灯泡亮度增大,对于不同的灯泡来说实际功率大的灯泡,亮度却不一定高,说明同一规格的小灯泡发光亮度与实际功率有关,不同规格的小灯泡发光亮度还应与电能转化为光能的转化效率有关。
3.在测量小灯泡的电功率的实验中,小灯泡的额定电流为0.3A,灯丝阻值在10Ω—15Ω
之间。
所提供的器材有:
电流表、电压表、电源(电压恒为6V)、开关各一个,滑动变阻器(50Ω1A)
一个,导线若干。
(1)如图21甲所示是小明没有连接完的实物电路,请用笔画线代替导线将实物图补充完整。
(2)闭合开关前,图21甲图中的滑片P应位于(选填“左”或“右”)端;闭合开关无论怎样移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是(写出一种即可)。
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片,当电流表的示数为0.3A时,电压表的示数如图21乙所示,读数为V,小灯泡的额定功率为W。
(4)小红没用电压表,但多用了一个开关,其它器材与小明的相同,也测出了另一个额定电流为Ie的小灯泡额定功率。
她设计了如图21丙所示电路图,请你帮她完成实验步骤并写出额定功率的表达式。
实验步骤:
①按图连接电路,然后只闭合开关S1,移动滑片P,使电流表的示数为Ie。
②再闭合开关S2,。
③小灯泡的额定功率的表达式:
P额=。
(用字母表示,可能用到的物理量有:
已知的电源电压U、灯泡的额定电流Ie、滑动变阻器的最大阻值R0和实验中测得的物理量)
(5)小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系,他将小灯泡换成多个定值电阻R,保持电压表示数始终为2V,多次更换阻值不同的定值电阻R,并记录各次电流表的示数,若不更换其他器材,为了能够完成实验,更换的电阻阻值不能够大于Ω。
【答案】
(1)如图:
(2)右;灯泡接触不良(或灯丝断了)(3)4;1.2
(4)读出电流表示数为I1;Ie(U-IeU/I1)(或UIe-Ie2U/I1)(5)25
【解析】
(1)根据欧姆定律
可知,小灯泡的额定电压介于
至
之间,所以电压表的量程应选
,如下图所示:
(2)开关闭合前,滑片应放在阻值最大位置,即图中的右端;闭合开关,移动滑片,灯不亮,电流表无示数,电压表有示数,说明通过电压表有电流,即电源正极---开关---电流表---滑动变阻器---电压表---电源负极这是一条通路,所以故障是灯泡断路;
(3)图示电压表的示数为4V,小灯泡的额定功率为
;
(4)只闭合开关S1时,滑动变阻器与灯串联,调节滑片,使电流表的示数等于小灯泡的额定电流,此时灯泡正常发光,它两端电压为额定电压;再闭合S2,灯泡被短路,电路中只有滑动变阻器,记下电流表的示数I1,则滑动变阻器的阻值为
,只闭合S1时灯泡两端的电压为
,这就是小灯泡的额定电压,所以小灯泡的额定功率为
;
(5)定值电阻两端电压保持2V不变,则滑动变阻器两端电压为4V,当滑动变阻器全部接入电路时阻值为50欧,根据串联电路的分压公式
得:
,
,所以定值电阻的阻值不能超过25欧。
四、电路的动态分析
这也是中考中常见的一种题型,当电路的连接方式发生变化时,判断电路中的灯泡明暗变化,这里需要注意的是灯泡明亮程度是由实际功率决定的。
在做该类题的时候要结合欧姆定律和电功、电功率、串并联电路电流电压规律进行综合分析,综合性大,考查逻辑推理能力。
1.如图所示,电源电压保持6V不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻的规格为“10Ω0.5A”,滑动变阻器的规格为“20Ω1A”。
闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动过程中,下列说法正确的是()
A.电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W~3W
B.电流表示数允许的变化范围为0.2A~0.5A
C.变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2Ω~20Ω
D.电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W~0.9W
【答案】D
【解析】电源两端电压为6V保持不变,定值电阻为10Ω,由题意知,当电压表的最大测量值为3V时,此时定值电阻R1两端的电压U1=3V,电路中的电流I1=I=I2=U1/R1=3V/10Ω=0.3A<0.6A,因此电路中的最大电流为0.3A,故B错;滑动变阻器接入电路中的最小电阻R2=U2/I2=3V/0.3A=10Ω,故C错;电路消耗的最大功率P=UI=6V×0.3A=1.8W,故A错;电阻R1消耗功率最大功率:
P=UI=3V×0.3A=0.9W;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,即I1′=6V/(10Ω+20Ω)=0.2A,电阻R1电路消耗的最小功率:
P′=(I1′)2R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W,则电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W~0.9W,故D选项正确;故应选D。
2.在如图5所示电路中,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片P由中点向右端移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小
B.电压表的示数变小
C.灯泡消耗的功率变大
D.电路消耗的总功率减小
【答案】D
【解析】由图示可知,电阻与灯泡是并联关系,电压表测总电压,电流表测小灯泡的电流,当滑动变阻器的滑片P由中点向右端移动时,总电阻增大,所以总电流减小,但对于灯泡的电流无影响,所以A错;电压表测电源电压,所以B错;灯泡由于电压和电流都不变,所以消耗的功率不变,所以C错;电路中的总电流减小了,所以总功率减小,所以D正确;应选D。
3.如图3所示电路,电源两端电压为4.5V且保持不变。
电阻R1为10,滑动变阻器R2的铭牌上标有“201A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两块电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是()
A.电压表V2的示数变化范围为
0~3V
B.电流表A的示数变化范围为0.15A~0.45A
C.滑动变阻器R2的阻值取值范围为5~15
D.电阻R1的电功率取值范围为0.225W~0
.9W
【答案】D
【解析】当滑动变阻器接入电路中电阻最小滑动变阻器R2的阻值=0时,电压表V1的示数达到4.5V,烧坏电压表,因此当电压表V1的示数达到3V时,电路中电流最大,I=U/R=3V/10=0.3A,此时电压表V2的示数为4.5V-3V=1.5V,电阻R1的最大电功率P=UI=3V×0.3A=0.9W;当电压表V2的示数达到3V时,电路中电流最小为I=1.5V/10=0.15A,电阻R1的最小电功率P=UI=1.5V×0.15A=0.225W,答案选D。
4.如图6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消耗的功率为0.8W,R2消耗的功率为P2,且P1∶P2=9∶16。
则下列结果正确的是()
A.电源电压为7.2VB.R1的阻值为16Ω
C.R2的阻值为20ΩD.R0先后两次消耗的功率之比为3∶2
【答案】A
【解析】只闭合S1时,R1和R0串联,电路如下图所示:
只闭合S1时,R1和R0串联,电路如下图所示:
因为
,
,所以
,即:
,解得:
,
则
,由于电源电压一定,所以有:
,结合R1∶R2=1∶4得:
,电源电压为:
,
R0先后两次消耗的功率之比为
。
所以只有A符合题意。