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2017中考物理考点复习第18讲+电能+电功+电功率(含答案)


第 18 讲

电能 电功

电功率

本讲内容历来是中考的热点,主要考查:电能表的使用,电功与电功率的计算,测量小灯泡的额定功 率.有时还与热学知识、效率的知识综合考查.题型多以选择题、填空及简答题、实验探究题、计算题形 式出现. 1.结合实例理解电功和电功率. 2.知道用电器的额定功率和实际功率.

考试说明

电能 1.电能 获取 使用 单位 国际单位 常用单位 换算关系 测量工具 2.电能表的认识和使用 作用 单位 参 数 220 V 10(20)A 600 r/kW·h 2 500 imp/kW·h 读数 测量电能方法 测量电路___________ _______________ 额定__________为 220 V 标定__________为 10 A,额定最大电流为 20 A 每用 1 度电,表的铝盘转_________转 每用 1 度电,表的指示灯闪___________次 计数器末尾数字表示小数位 较大的电能利用刻度盘示数测量, 消耗的电能为前后两次示数差, 即 W=W2-W1 较小的电能利用转盘圈数计量,消耗的电能为 W=n/N kW·h(n 为 某段时间转盘转的圈数,N 为表上参数) 电功率 1.电功率 意义 单位 定义 公式 表示用电器消耗电能的_______________ ___________,符号 W;1 kW=_______W 用电器单位时间内______________ ___________提供电能 用电器将电能转化为其他形式的能 __________ _____________ 1 kW·h=_________J 电能表

P=_____________

【提示】(1)用电器功率大,说明用电器消耗电能快,但不一定消耗电能多. (2)电功和电功率常用公式 基本公式 电功 电功率 适用范围 导出公式

W= Pt =UIt P=Wt =UI
普遍适用

W=U2t/R= I2Rt P =U2/R= I2R
纯电阻电路

2.额定电压和额定功率 额定电压 概念 铭牌 用电器正常工作的电压 额定功率 用电器在额定电压下的功率

灯泡“PZ220 V40 W”指灯泡的为_______220 V,_______为 40 W

【提示】用电器额定功率与外加电压和通过的电流无关. 测量小灯泡的电功率 测量小灯泡的电功率的实验 原理 电路图

P=_________

滑动变 阻器的 作用 实验 记录

(1)_______________ (2)改变_______和_________,从而实现多次测量

结论

用电器两端电压不同,电功率就不同 小灯泡两端电压越高,功率越大,灯泡越亮 灯丝温度越高,灯丝电阻越大

注意

不能将多次测得的电功率求平均值

【提示】 在测量小灯泡电功率的实验中,闭合开关后小灯泡不亮,不一定是小灯泡断路,还可 能是由于滑动变阻器连入了最大阻值,导致电路中的电流很小,小灯泡无法发光.

命题点 1 电功、电功率的计算 ( 2015·安顺)LED 灯是一种半导体新型节能灯.已知某 LED 灯在一定电压范围内的工作电流 都是 0.02 A,只是在不同电压下发光颜色不同:当加在它上面的电压为 1.8 V 时,它发红光;当加在它上 面的电压为 1.4 V 时,它发黄光;当加在它上面的电压为 3.2 V 时,它发蓝光.将该 LED 灯与一定值电阻 R 串联后接在电压为 5 V 的电源两端时它发红光,则该 LED 灯的电功率是______W,定值电阻 R 阻值是 ______Ω . 点拨:当 LED 灯发红光时, 知道其两端的电压及通过的电流,利用 P=UI 可求出电功率;根据串并 联电路的电压特点求出 R 两端的电压,利用欧姆定律求出定值电阻的阻值. 1.(2014·铜仁)如图所示,是某电饭煲的电路原理图,电饭煲有加热和保温两种工作状态,当闭合 开关 S 后,电饭煲内温度达到 102 ℃时开关 S1 自动断开,处于保温状态.已知电源电压保持 220 V 不变, 电阻 R1 的阻值为 550 Ω ,电阻 R2 的阻值为 55 Ω .则电饭煲处于保 温状态时的电功率是______W,电饭煲 处于加热状态时电路的总电流是______A.

2.(2015·遵义)如图所示,电子式电能表表盘上标有“3 000 imp/kW·h”字样(“3 000 imp/kW·h” 指接在这个电能表上的用电器消耗 1 kW·h 的电能,电能表上的指示灯闪烁 3 000 次).现将若干盏规格 都为“220 V 20 W”的节能灯接在该电能表上一起正常工作 15 min,电能表的指示灯闪烁了 135 次,这 些节能灯消耗的电能为________J,接入的节能灯共有____盏.

3.(2014·黔西南)如图是许多城市路灯,都采用太阳能 LED 照明灯,主要由太阳能电池板和 LED 灯 头等组成, LED 是一种半导体二极管,通过电流能够发光,可以把电能直接转化为 ____ 能,太阳能是 ____ __(填“一次”或“二次”)能源,清洁无污染,如果 LED 灯用 6 V 的电压,正常工作电流为 2 400 mA, 则 LED 灯的功率是______.

4.(2015·兰州)如图所示,电源电压恒定,小灯泡 L1、L2 均标有“6 V 3 W”的字样(忽略温度对灯 丝电阻的影响),当开关 S1、S2 都闭合时,灯泡 L1 正常发光,则电源电压为______V;当开关 S1 闭合,S2 断 开时,电路的总功率______W.

命题点 2 有关电功率的比例及图像问题 (2015·贵阳)定值电阻 R、灯泡 L 的电流随电压变化关系的图像如图所示,现将它们串联接 在电压恒为 6 V 的电源两端,则下列判断正确的是( )

A.电路中的电流为 0.24 A B.定值电阻的阻值是灯泡阻值的 3 倍 C.定值电阻与灯泡消耗的实际功率之比 2∶1 D.通电 2 min,灯泡消耗的电能是 180 J 点拨:定值电阻 R 和灯 L 串联在 6 V 的电源上,由图可知电流 I=0.2 A,根据 R=U/I,P=UI 计算定 值电阻和灯 L 的阻值和实际功率进行比较,利用 W=UIt 计算灯消耗的电功. 5.(2014·黔西南)有两灯如图所示,L1,L2 分别标有“15 V 1 A”、“10 V 0.5 A”的字样,其中

一灯正常发光时,它们的功率之比是(

)

A.4∶3

B.3∶4

C.5∶3

D.3∶2

6.(2013·安顺)某个小灯泡上标有“6 V 6 W”字样,其电流随两端电压变化关系的 I-U 曲线如图 所示.那 么当小灯泡两端的电压为 2 V 时,小灯泡的电功率为____W,此时小灯泡的电阻为____Ω .

7.(2013·遵义)某兴趣小组设计了如图甲所示的电路进行实验探究,电源为电压可调的学生电源, 小灯泡 L 标有“6 V 1.2 W”字样,R 为 20 Ω 的定值电阻 .小组根据记录的电流表和电压表的示数变化, 描绘出如图乙所示的 I-U 关系图.当电压表的示数为 2 V 时,通过小灯泡 L 的电流为____A,调节电源电 压,当电路消耗的总功率为 1.35 W 时,小灯泡的实际功率为____W.

8.(2015·泉州)如图所示的电路中,电源电压保持不变.当开关 S 闭合,S1 断开,甲、乙两表为电 流表时,R1 和 R2 消耗的功率 P1∶P2=2∶3;当开关 S 和 S1 都闭合,甲、乙两表为电压表时,两电压表示数 V 甲∶V 乙和 R1、R2 消耗的功率 P1′∶P2′分别为( )

A.5∶2 3∶2

B.2∶3 4∶9

C.5∶2 2∶3

D.2∶3 9∶4

命题点 测量小灯泡的电功率 这是电学三个重点实验之一, 所涉及的知识点较多, 综合性强, 是中考电学实验中较为重要的实验. 导 体中的电流与导体的电阻和电压有关,在探究过程中要用到控制变量法,从而决定了滑动变阻器的作用不 同;有关电学实验,电路图的画法、电路的连接、电路故障的分析也是常考查的内容,应掌握. (2015· 黔东南)如图甲所示,是小丽用伏安法“测小灯泡的电功率”的实验,电路连接不完 整,请你帮助她完成以下实验.

(1)连接电路前,开关必须是 ______的;滑动变阻器的滑片要调节到 ______(填“最大值”或“最小 值”)的位置. (2)请用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片 P 向右移动时灯泡变亮.(连线不能交叉) (3)小丽连接好电路后,闭合开关,发现 灯泡不亮,但电压表有示数,电流表没有示数,出现这种故 障的原因可能是____________________. (4)电路故障排除后,调节滑动变阻器,灯泡正常发光时,电流表和电压表的示数如图乙所示,则小 灯泡的额定功率为____W. (5)小灯泡正常发光时的电阻为____Ω (保留一位小数),测量过程中发现小灯泡两端电压和通过的电 流越大时,小灯泡的电阻越大,原因是:小灯泡灯丝的电阻受____的影响. 测定小灯泡额定功率的实验中,电流表与灯泡串联,电压表与灯泡并联,起保护电路和改变灯泡两端 电压作用的滑动变阻器与灯泡串联;根据串联电路电压特点可知,灯泡正常工作时,电压表的示数为额定 电压,根据灯泡的额定电压确定电压表的量程,根据小灯泡正常发光时的电压和电流计算额定功率. (6)小明又取了一个规格、型 号完全相同的旧灯泡进行实验,发现在额定电压下工作时,灯泡亮度明 显偏暗, 小明仔细观察, 发现这只灯泡的玻璃内壁变黑. 灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生______(填 物态变化名称)而变细,消耗的实际功率______(填“变大”“变小”或“不变”).

一、选择题 1.(2015·来宾)如图所示,电源电压保持不变,灯 L 标有“6 V 0.6 W”字样,不考虑温度对灯丝 电阻的影响,闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片 P 移动到中点时,灯 L 正常发光,电压表示数为 4 V,当 滑片 P 移到最大阻值时,灯 L 与滑动变阻器的电功率之比为( ) A.4∶3 B.3∶4 C.3∶2 D.2∶3

2.(2013·黔南)如图所示,灯 L1 比 L2 亮,下列描述正确的是(

)

A.L1 的电阻比 L2 的电阻小 B.L1 两端的实际电压比 L2 两端的实际电压大 C.通过 L1 的实际电流比 L2 的实际电流大

D.L1 的额定功率比 L2 的额定功率大 3.(2015· 黔东南)将灯 L 接到电压为 U 的电路上时,灯的电功率为 36 W,若将灯 L 与一个电阻 R 串 联后仍接在原电路上时,灯 L 消耗的电功率为 25 W,设灯丝电阻不变,则此电阻消耗的电功率是( ) A.3 W B.4 W C.5 W D.11 W 4. (2015·南京)如图所示电路中, 电源电压不变, R1 为定值电阻, R2 为滑动变阻器(a、 b 为其两端点). 闭 合开关 S,当滑片 P 在某一端点时,电流表示数为 0.1 A,R2 消耗的电功率为 1 W;当滑片 P 移动至某一位 置时,电流表示数为 0.3 A,R2 消耗的电功率为 1.8 W.则当滑片 P 从 a 移到 b 的过程中( )

A.电流表示数变化了 0.6 A B.电压表示数变化了 4 V C.R1 消耗的电功率变化了 5 W D.电路消耗的总功率变化了 6 W 5.(2013·铜仁)如图所示,电源电压为 8 V 并保持不变,闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片 P 由一个 位置移动到另一位置时,定值电阻 R0 的电功率由 6.4 W 变成了 1.6 W,则电压表的示数可能是 ( )

A.由 2 V 变为 4 V B.由 3 V 变为 6 V C.由 4 V 变为 6 V D.由 3 V 变为 5 V 6.(2015·兰州) 如图甲所示的电路,在滑动变阻器 R2 的滑片 P 从 B 向 A 滑动的过程中,电压表与电 流表示数的变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )





A.R1 的阻值是 20 Ω B.当电流表的示数是 0.4 A 时,R2 接入电路的阻值是 30 Ω C.电源电压是 16 V D.该电路的最大电功率为 7.2 W 三、计算题 7.(2015·尤东)小梅学完电能表的使用后,想利用电能表测量电饭煲的电功率,观察自家的电能表 如图所示,该电能表允许接入用电器的最大电功率是______W;将家里其他用电器断开,只将该电饭煲接 入电路中,观察到电能表的指示灯 6 分钟闪烁了 320 次,则他家电饭煲的功率是______W.

8.(2014·遵义)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=15 Ω ,闭合 S1、S2,断开 S3 时,电流 表 示数为 0.4 A,则此时 R1 两端的电压为____V.当 S1、S2、S3 都闭合时,R1 的电功率为 P1;闭合 S1、S3, 9 断开 S2 时,R1 的电功率变为 P1 的 ,则 R2 的电阻为____Ω . 16

9.(2014·黔南)如图所示,变阻器 R 标有“20 Ω 1.5 A”字样,灯 L 标有“6 V 3 W”的字样, 当只闭合 S1 时, 灯 L 正常发光; 再闭合 S2, 变阻器滑片向右滑动的过程中, 电压表示数____(填“变大”“变 小”或“不变”),电流表示数____(填“变大”“变小”或“不变”);如果电流表所接量程是 0~3 A, 电压表所接量程是 0~15 V,则电路消耗的总功率变化范围是________W.

10.(2015·贵阳)将定值电阻 R1 与 R2 串联接在电压恒为 U 的电源两端,R1 消耗的电功率为 4 W,两电 阻消耗的总功率为 P;若将 R1 与 R2 并联接在该电源两端,R1 消耗的电功率为 36 W,两电阻消耗的总功率为 P′,则 P∶P′=______. 三、实验探究题 11.(2015·安顺)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压恒定为 6 V,小灯泡 L 的额定电压为 2.5 V,电阻大约为 10 Ω 左右,可供选用的滑动变阻器 R1 和 R2 的最大阻值分别为 10 Ω 、50 Ω ,实验电 路如图所示.

甲 乙 (1)应该选用的滑动变阻器是______. (2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数.为使灯泡变亮,接下来应进行 的操作是什么?(写出具体的操作)

(3)如图乙根据实验数据绘成的 U-I 图像. 根据图像提供的信息, 可计算出小灯泡的额定功率是多少?

(4)某同学继续移动滑片,小灯泡突然熄灭,此时电流表示数为零,而电压表有示数,那么出现的故

障是什么?此时电压表的示数是多少?

12.(2014·毕节)实验小组在“测量小灯泡的额定电压的电功率”的实验中,电源电压为 6 V,小灯 泡的额定电压是 3.8 V.

(1)如图甲所示是小明没有连接完的实物图,请你用笔画线代替导线将实物图补充完整. (2)连接电路时,开关应处于____状态. (3)实验时, 小灯泡几乎不发光, 移动滑片 P 也不能改变灯的亮度, 原因是他把滑动变器的____(填“A、 B”或“C、D”)接线柱同时接入了电路. (4)排除故障后,实验中,移动滑动变阻器的滑片 P 到某一点,电压表的示数如图乙所示,为______V, 要测量小灯泡的额定功率,应将滑片 P 向____(填“A”或“B”)端移动.当小灯泡正常发光时,电流表的 示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是____W.

(5)小红没有使用电流表,而是多选用了 2 个开关和一个已知电阻 R0,其他元件与小明的相同,也测 量了小灯泡的额定功率.请在虚线框内画出设计的电路图.

四、计算题 13.(2015·毕节)如图所示,电源电压保持不变,R 为定值电阻,灯泡 L 标有“6 V 3 W”字样,当 开关 S、S1 同时闭合时,灯泡 L 正常发光;当开关 S 闭合,S1 断开时,电流表示数为 0.2 A(设灯丝电阻不 受温度影响).求:

(1)电源电压;

(2)电阻 R 的阻值;

(3)当开关 S 闭合,S1 断开时,灯泡 L 消耗的实际功率.

V

14.(2014·贵阳)如图所示,电源电压为 12 V,且保持不变,定值电阻 R1 为 24 Ω ,小灯泡上标有“6 3 W”字样.灯丝电阻不随温度改变.

(1)求灯泡的额定电流;

(2)求当 S、S1、S2 都闭合时,R1 的电功率;

(3)当只闭合 S,断开 S1,S2,滑动变阻器滑片 P 移至中点时,小灯泡恰好正常发光,求滑动变阻器的 最大阻值.

一、选择题 1.(2012·遵义)如图所示的电路中,移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数从 6 V 变成 5 V,电流表 的示数变化了 0.2 A,则该定值电阻所消耗功率的变化量为( )

A.0.2 B.1 .0 C.1.2 D.2.2

W W W W

2.(2015·雅安)小灯泡 L 的额定电压为 3 V,它的 I-U 图像如图甲所示.把小灯泡接入如图乙所示 的电路中,先将滑动变阻器的滑片 P 移至 B 端,闭合开关 S,电压表示数为 1.5 V;再将滑片 P 向左移动 直到电压表示数为 3 V.已知电源电压恒定,滑动变阻器的铭牌标有“10 Ω 2 A”.下列说法中错误的 是( )

A.电源电压为 4.5 V B.小灯泡的额定功率为 1.5 W C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电功率为 1.25 W D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值为 3 Ω

二、填空题 3.(2014·贵阳)如图所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器 R2 的最大阻值是 20 Ω .移动滑片至 变阻器的最右端时,闭合开关,电压表示数为 2 V,R2 消耗的电功率为 P2;移动滑片将其置于某位置时, 电压表示数为 3 V,R2 消耗的电功率为 P′2.若 P2∶P′2=8∶9,则电源电压为____V.

4.(2015·黔南)如图所示电路,电压 U 不变,电流表的示数为 1 A.如果 R1 与 R2 的等效电阻为 R,并 且 R1∶R=5∶3,电阻 R2 消耗的电功率为 2.4 W,则电阻 R1=______Ω .

三、计算题 5.(2015·黔西南)如图所示,电源电压为 6 V,小灯泡标有“4 V 1.6 W”的字样,定值电阻 R=20 Ω ,不考虑温度对灯丝电阻的影响,滑动变阻器上标有“0~20 Ω 1 A”字样.求:

(1)小灯泡的电阻为多大?

(2)若只闭合 S、S1 时,要使电路消耗的功率最小,此时滑动变阻器的滑片应向哪端移动?此时消耗最 小功率是多少?

(3)若电流表的测量范围为 0~0.6 A,电压表的测量范围为 0~3 V,当只闭合 S 与 S2 时,在不损坏用 电器的前提下,求滑动变阻器的取值范围.

参考答案 考点解读 考点 1 1.电源 500 考点 2 1.快慢 瓦特 10
3

焦耳

千瓦时

3.6×10

6

2.消耗的电能

千瓦时(kW·h)

电压

电流

600

2

所消耗的电能

W =UI 2.额定电压 t

额定功率 考点 3 UI (1)保护电路 (2)小灯泡两端电压 通过小灯泡的电流 > = < 各个击破 例 1 0.036 160 例 2 C 5 题组训练 1.88 4.4 2.1.62×10 9 3.光 一次 14.4 W 4.6 1.5 5.A 6.1 4 7.0.3 0.9 8.A 实验突破



(1)断开 最大值 (2)

(3) 灯丝断了(或灯泡接线接触不良) (4)0.75 (5)8.3 温度 拓展训练 (6)升华 变小 整合集训 基础过关 1 . B 2.B 3.C 4.D 5.C 6.A 7.2 200 1 000 8.6 5 9. 不变 变小 4.8 ~ 12 10.2∶9 11.(1)R2 (2)向左移动滑动变阻器滑片. (3)P=UI=2.5 V×0.2 A=0.5 W. (4)灯泡烧坏,6 V.

12 . (1)

(2) 断 开

(3)A 、 B

(4)2.5

B

1.14

(5) 13.(1)当开关 S、S1 同时闭合时,灯泡 L 正常发光,电路为灯泡 L 的简单电路,灯泡正常发光时的电 压和额定电压相等.电源电压 U=UL 额=6 V; U U额 (6 V) (2)根据 P= 可得灯泡的电阻:RL= = =12 Ω ,当开关 S 闭合,S1 断开时,灯泡 L 与 R R P额 3 W U U 6 V 串联, 由 I= 可得电路中的总电阻 R 总= = =30 Ω , 串联电路的总阻值等于串联的各电阻阻值之和: R I 0.2 A R=R 额-RL=30 Ω -12 Ω =18 Ω ; 2 2 2 (3)由 P=UI=I R 得灯泡 L 的实际功率:PL=I RL=(0.2 A) ×12 Ω =0.48 W.
2 2 2

P额 3 W 14.(1)由 P=UI 可得,通过灯泡的电流:IL= = =0.5 A; U额 6 V (2)当开关 S、S1、S2 都闭合时,R1 与 R2 并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,电源的电压 U1 U1 (12 V) =U=12 V,∴P1= = =6 W; R1 24 Ω (3)当只闭合 S,断开 S1,S2 时,滑动变阻器与灯泡串联,∵灯泡恰好正常发光可知电路中的电流, ∴UL=U 额=6 V,I=IL=0.5 A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,U′2=U-UL=12 V-6 V=6 V, U′2 6 V 由欧姆定律得:R′2= = =12 Ω ,∴R2=2R′2=2×12 Ω =24 Ω . I 0.5 A 能力提升 1.D 2.C 3.6 4.10 U UL额 (4 V) 5.(1)由 P= 可知,灯泡电阻:RL= = =10 Ω ; R PL额 1.6 W U (2)由图示电路图可知,只闭合 S、S1 时两电阻串联,由 P= 可知,在电压 U 一定时,电路总电阻 R R U 越大, 电路总功率越小, 只闭合 S、 S1, 滑片移至 b 端时电路总电阻最大, 功率最小, 最小功率: P= R+R0最大 = (6 V) =0.9 W; 20 Ω +20 Ω PL额 1.6 W (3)由 P=UI 可知,灯泡额定电流:IL= = =0.4 A,由图示电路图可知,当只闭合 S 与 S2 UL额 4 V 时灯泡与滑动变阻器串联,电流表的测量范围为 0~0.6 A,灯泡额定电流为 0.4 A,则电路最大电流:I U U 6 V =0.4 A.由 I= 可知,R 总最小=RL+R 滑最小= = =15 Ω ,滑动变阻器接入电路的最小电阻:R 滑最小 R I最大 0.4 A =R 总最小-RL=15 Ω -10 Ω =5 Ω ,此时表的测量范围 0~3 V,滑动变阻器两端最大电压:U 滑最大=3 V, UL U-U滑最大 6 V-3 V 此时滑动变阻接入电路的阻值最大, 电路电流最小, 最小电路电流: I 最小= = = =0.3 A, RL RL 10 Ω U U滑最大 3 V 由 I= 可知,R 滑最大= = =10 Ω ,滑动变阻器接入电路的阻值范围是:5 Ω ~10 Ω . R I最小 0.3 A
2 2 2 2 2 2 2 2



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