北京市中考物理复习方法指导第九章电功和电功率典例点拨.doc
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1、1第九章 电功和电功率典例点拨课时 电功、电功率和焦耳定律知识梳理1电功(1)电流做功的过程实质是电能转化为其他形式能的过程。电流做了多少功,就会消耗多少电能,转化为多少其他形式的能。(2)电功的单位:J 和 kWh。 1 kWh =J。(3)电功的测量:使用电能表。2电功率(1)意义:电功率是表示电流做功快慢的物理量。(2)定义:电功率的大小等于用电器在 1 s 内所消耗的电能。定义式为 P=。(3)电功率的单位:W。3.焦耳定律内容:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。考点典例考点 1 电功、电功率的定义、单位及测量【例 1】 下课后王老师去关闭
2、微机房的总电闸时,发现图 9.1-1 所示的电能表转盘在缓慢地转动,他利用手表估测了一下,2 min 转盘转动了 5 圈,那么 2 min 内消耗了_J 电能;经检查发现,原来机房内还有 20 台型号相同的电脑显示器处于待机状态,则一台电脑显示器的待机功率约为_W。图 9.1-1【思路分析】学生要知道 2 500 r/kWh 的含义,会算出电能表转一圈消耗的电能大小,再求出 2 min 内消耗的电能。求功率要用 P=。【答案】7 200 3【例 2】 如图 9.1-2 是额定电压为 220 V 的理发用电吹风机的典型电路。其中电热丝通电后可以发热,电动机通电后可以送风。正常工作时:图 9.1-
3、2(1)要送热风,选择开关应放在_位置(选填“A” “B”或“C”)。(2)已知电动机的额定功率是 120 W。当送冷风时,通电 5 min,电流所做的功是多少? (3)如果电热丝的电阻是 55 ,当送热风时,电路消耗的总功率是多少?【思路分析】吹风机吹热风的含义是既要电动机送风,还用电热丝加热,需同时工作,所以选择开关放在 A。求电流做功要用公式 W=Pt。2送热风时,电动机和电热丝并联,两功率相加即为电路消耗的总功率。【自主解答】J (3)1 000 W考点 2 串并联电路中电功、电功率特点及比例关系应用【例 3】 一个电阻接入电路后,每分钟产生的热量为 Q,如果要使这个电阻每分钟产生的热
4、量为 3Q,下列方法可以实现的是( )A将这个电阻值变为原来的B将这个电阻两端的电压变为原来的 3 倍C再取两个相同的电阻与它并联D再取两个相同的电阻与它串联【思路分析】根据公式 Q=t,时间不变,Q 要变大 3 倍,可以 U 不变,R 变为原来的。还可以 U 和 R 同时变为原来的 3 倍。【答案】A【例 4】 两只灯泡与,的电阻是电阻的 2 倍,先将灯泡串联在一起,接到电源上,此时两只灯泡的总功率为;然后将灯泡并联在一起,接到同一电源上,此时两只灯泡的总功率为,则比是( )A29 B49 C23 D43【思路分析】运用串联 P 与 R 成正比,并联 P 与 R 成反比的知识进行分析即可求出
5、比。【答案】A【例 5】 在图 9.1-3 所示的电路中,L 是一盏标有“8 V 4 W”字样的电灯,为变阻器,电源电压为 16 V,求:图 9.1-3(1)将变阻器的阻值调到多大时,才能使 L 和消耗的功率相等?(2)当 L 的实际功率为 1 W 时,L 两端的电压多大?此时变阻器阻值应调到多大?【思路分析】先用 R=求出电灯的电阻,要使 L 和消耗的功率相等,只要它们的电阻相等就可以。计算 L 实际电压要用到公式=PR。【自主解答】(1)16 =4 V R=48 考点 3 实际功率与额定功率(高频考点)【例 6】 一只“PZ220100 ”的灯泡,其额定电压为_V ,额定功率为_W,灯丝的
6、电阻是_。【思路分析】额定电压指用电器正常工作时的电压,即为 220 V。额定功率指用电器在额定电压下的电功率,即为 100 W。灯丝电阻要用 R=求出。【答案】220 100 484【例 7】 家庭电路电压在用电高峰时段有时会降低到 198 V,在此电压下,一盏“220 V 100 W”的灯泡工作时的实际功率将_100 W(选填“大于”或“小于”),灯泡的亮度会比正常发光时_一些。【思路分析】灯泡亮度由实际功率决定,求实际功率,先根据“220 V 100 W”求出电阻,再利用公式 P=求实际功率。【答案】小于暗【例 8】 如图 9.1-4 甲是一种双向双动式和面机。主要构造为:一个带动搅拌器
7、的电动机和一个带动料桶的电动机,在和面过程中二者交替工作,搅拌器正反搅拌。搅拌电动机3正转时间、反转时间和料桶电动机的转动时间分别为、和,且111。和面机的铭牌如图乙所示。甲 乙图 9.1-4为了测量和面机料桶电动机的功率,小阳将家里的其他用电器都关闭,他观察到和面机正常工作 12 min,恰好搅拌机正转、反转和料桶电动机的转动各完成两次,家里标有“3 000 r/kWh”字样的电能表转盘转过了 480 转,则料桶电动机的功率为_W。【思路分析】此题要分析清楚题目所给的条件和所求的未知量,先根据“3 000 r/kWh”求出表盘转 1 圈消耗的电能,再求出转过了 480 转消耗的电能,据 P=
8、计算料桶电动机的功率。【答案】600考点 4 实验:测量用电器实际电功率(高频考点)【例 9】 小华用电压表、电流表、滑动变阻器、导线、开关及新的干电池等实验器材,测量额定电压为 2.5 V 小灯泡 L 的额定功率。甲 乙图 9.1-5(1)小华连接好图 9.1-5 甲所示电路,闭合开关 S,发现小灯泡 L 发光暗淡,观察电压表、电流表均有示数,移动滑动变阻器的滑片 P,电压表、电流表示数均不变,出现这种现象的原因是_。(2)小华改正实验错误后,移动滑动变阻器的滑片 P,当电压表示数为 2.5 V 时,发现电流表示数如图乙所示,由此可知,此时通过小灯泡 L 的电流为_A。小灯泡 L 的额定功率
9、为_W。【思路分析】测量小灯泡额定功率是每年中考高频考点,主要考查电路的连接、电路故障分析和额定功率计算,此题考查实际电路连接和滑动变阻器接法。【答案】(1)滑动变阻器全部连入电路(相当于阻值较大的定值电阻) (2)0.3 0.75【例 10】 小霖利用电阻箱和一块电流表测量小灯泡的实际功率,他选择了满足这个实验要求的器材,设计并连接了如图 9.1-6 所示的部分实验电路。4图 9.1-6(1)请你添加一条导线,将图所示的实物图补充完整;(2)闭合开关,将开关扳向_(选填“1”或“2”),调节滑动变阻器使小灯泡发光,记录电流表的示数;(3)将开关扳向另一端,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节_
10、的阻值为时,电流表的示数为;(4)请用和表示小灯泡的实际功率,则=_。【思路分析】此题是在伏安法测小灯泡电功率的题型基础演变出的新题,要求用电阻箱和电流表测小灯泡电功率,重点是明白原理,用求解。【答案】(1)图中漏线为:小灯泡左接线柱与开关的“1”连接 (2)1 (3)电阻箱考点 5 电流的热效应、焦耳定律(高频考点)【例 11】 如图 9.1-7 所示的电器中,利用电流热效应的是( )A.电热水壶 B.洗衣机 C.电风扇 D.电视机图 9.1-7【思路分析】电流热效应是每年中考高频考点,主要考查学生联系实际生活的能力,知道生活中哪些用电器是利用电流热效应工作的,哪些用电器需要防止电流的热效应
11、。【答案】A【例 12】 小欢用图 9.1-8 所示的装置研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系” 。图中三个烧瓶内盛有质量和温度都相同的食用油,温度计显示食用油的温度,每瓶食用油中都浸泡着一段电阻丝,已知三段电阻丝的阻值关系是 。 图 9.1-8(1)通过实验可知,在电流和通电时间都相同时,导体电阻越大,产生的热量越_;(选填“多”或“少”)(2)实验中的自变量是_,控制变量是_;(3)小丽想研究“电流通过导体时产生的热量与导体中电流大小的关系” ,她将烧瓶中的三段电阻丝并联后接入电路,你认为是否可行并说明理由,_。【思路分析】同学们需要知道,电流通过导体时产生的热量与导体电阻、通过
12、导体的电流5和通电时间都有关系,即焦耳定律,当电流、时间一定时,电阻阻值越大,电阻上产生的热量就越多。做“电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系”探究实验前应先明确因变量、自变量以及控制不变的量,本实验的因变量是热量,自变量是电阻阻值,电流、时间应是控制不变的量。若研究“电流通过导体时产生的热量与导体中电流大小的关系” ,应控制电阻、时间不变,若将烧瓶中的三段电阻丝并联后接入电路,虽然流过三个电阻上的电流不同,但电阻也不同,这样就有两个变量了。【答案】(1)多 (2)电阻的阻值电流和通电时间 (3)不可行,没有控制电阻阻值不变考点 6 电功、电功率及焦耳定律计算(高频考点)【例 13】 某型
13、号家用电饭锅有高温烧煮和保温焖饭两个挡位,其原理如图 9.1-9 所示,和为两个加热电阻。已知电阻44 ,保温焖饭时电饭锅的功率 P22 W。求:图 9.1-9(1)电饭锅高温烧煮的功率 P;(2)保温焖饭时电路中的电流 I 和两端的电压;(3)一次做晚饭,用该电饭锅高温烧煮 15 min,保温焖饭 30 min,则此过程中电饭锅消耗多少度电。【思路分析】当开关 S 接 1 时,加热电阻接入电路,电饭锅处于高温烧煮挡,等效电路如图 9.1-10 甲所示。甲 乙图 9.1-10当开关 S 接 2 时,加热电阻和串联接入电路,电饭锅处于保温焖饭挡,等效电路如图乙所示。(1)甲图中,电饭锅高温烧煮的
14、功率 P1 100 W(2)乙图中,电饭锅保温焖饭时,I0.1 A加热电阻两端电压I 0.1 A44 4.4 V(3)电饭锅耗电 W1.1 kW0.25 h0.022 kW0.5 h0.275 kWh0.011 kWh0.286 kWh【答案】(1)1 100 W (2)0.1 A 4.4 V (3)0.286 kWh基础训练一、单项选择题1下列四位物理学家中,以其名字命名电功单位的是( )A安培 B欧姆 C伏特 D焦耳答案:D2图 9.1-11 所示的家用电器中,利用电流热效应工作的是( )6A.电饭锅 B.笔记本电脑 C.电风扇 D.电视机图 9.1-11答案:A3如图 9.1-12 所示
15、电路,电源电压不变。闭合开关 S,当滑片 P 置于变阻器的中点时,电压表的示数为 4 V;当滑片 P 置于变阻器的 b 端时,电压表的示数变化了 2 V,在 15 s内定值电阻产生的热量为 60 J。则下列结果正确的是( )图 9.1-12A电源电压为 10 V B的阻值为 18 C滑动变阻器 R 的最大阻值为 9 D先后两次消耗的电功率之比为 43答案:C4有 5 和 10 的两个定值电阻,先将它们串联,后将它们并联接在同一个电源上,则关于它们两端的电压和消耗的电功率的关系是( )A串联时,电压之比是 12,电功率之比是 21B串联时,电压之比是 21,电功率之比是 12C并联时,电压之比是
16、 11,电功率之比是 21D并联时,电压之比是 11,电功率之比是 12答案:C5 把电阻和串联在电路中,已知,通电时,通过它们的电流分别为和,它们的电功率分别是和,则( )A, B ,C , D,答案:C6.家庭电路中正在使用的两白炽灯,若甲灯比乙灯亮,则( )A甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大B甲灯两端的电压一定比乙灯的大C通过甲灯的电量一定比乙灯的多D甲灯的实际功率一定比乙灯的大答案:D7.如图 9.1-13 所示,已知灯泡 L 标有“4 V 4 W”字样,滑动变阻器阻值为 08 ,当滑片 P 移到端点 a 时,灯泡正常发光;当滑片 P 移到中点时,灯泡的电阻和实际功率分别为(不计温度对灯丝电
17、阻的影响)( )图 9.1-137A4 ,1 W B1 ,4 WC4 ,2 W D2 ,1 W答案:A8.若将通过某一电阻上的电流增大到原来的 3 倍, 则在单位时间内( )A电流产生的热量是原来的 3 倍B电流产生的热量是原来的 6 倍C电流产生的热量是原来的 27 倍D电流产生的热量是原来的 9 倍答案:D二、实验探究题9小红同学利用电压表、电流表测量额定电压为 2.5 V 的小灯泡正常发光时的电功率。(1)请把图 9.1-14 甲中的实物电路按上述实验要求连接完整。甲 乙图 9.1-14(2)在连接电路时,开关应该_。(选填“闭合”或“断开”)(3)连接好电路后,闭合开关前滑动变阻器的滑
18、片 P 应放在_端。(选填“A”或“B”)(4)闭合开关后,通过调节滑动变阻器的滑片 P,使电压表的示数为 2.5 V,这时电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡电流的测量值为_A,小灯泡正常发光时电功率的测量值为_W。答案:(1)图略 (2)断开 (3)A (4)0.3 0.7510.如图 9.1-15 所示是测定额定电压为 2.5 V 灯泡的额定功率的电路图。图 9.1-15(1)a 是_表,b 是_表。(2)如果小灯泡的阻值约为 10 ,电源由 2 节干电池串联组成,电流表有量程为 00.6 A和 03 A 两挡,电压表有量程为 03 V 和 015 V 两挡,则 a 表量程应选_挡,b表
19、量程应选_挡。(3)闭合开关,发现小灯泡两端电压只有 1.8 V,滑动变阻器的滑片 P 应向_端移动,才能使电压表示数为_V。此时灯泡的实际功率就是额定功率。(4)要测量的数据是_和_,计算灯泡的额定功率公式为_。答案:(1)电流电压 (2)00.6 A 03 V (3)左 2.5 (4)UIP=UI11小华为了探究影响电流产生热量的因素,他用两个完全相同的烧瓶,内装质量相等的8煤油,两个带有橡胶塞的规格完全相同的温度计,两根阻值不同的电阻丝和(已知: ),以及电源、开关、滑动变阻器、导线等,连接了如图 9.1-16 所示的实验电路。图 9.1-16(1)此电路可探究当_和通电时间一定时,电流
20、产生热量跟电阻的关系。(2)闭合开关,通电一段时间后,温度升高较少的是_温度计(选填“甲”或“乙”)。答案:(1)电流 (2)乙12.下表是小李在实验中记录的实验数据,请根据表中数据归纳出电功率 P 与电阻 R 的关系:P =_。R/ 10 20 30 40 50 60P/W 6 9 12 15 18 21答案:(0.3 W/)R+3 W13.小明猜想导体的电阻越大,电流通过导体产生的热量就越多。为了验证猜想,他准备了三个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油,并将三段阻值不同的电阻丝( )浸在煤油中,再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口,如图 9.1-17甲所示。然后他将
21、电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶、导线连成如图乙所示的电路。接下来小明进行了如下操作:a.闭合开关,移动滑动变阻器滑片到适当位置,电流表的示数为 I,记录相关数据。b.断开开关,用烧瓶替换下烧瓶,闭合开关,移动滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数仍为 I,记录相关数据。c.断开开关,用烧瓶替换下烧瓶,闭合开关,移动滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数仍为 I,记录相关数据。请你分析并回答下列问题:(1)在小明设计的探究实验中,自变量是_。(2)小华认为小明的实验操作不能验证他的猜想,其理由是_。甲 乙图 9.1-17答案:(1)电阻 (2)没有控制通电时间相同三、计算题14
22、.图 9.1-18 甲是某品牌电吹风机,图乙是其内部的电路图,表格中列出了有关参数。9甲 乙图 9.1-18型 号 SHZ2010624热风温度 50 75 热风时:1 100 W额定功率冷风时:120 W额定电压 220 V质 量 0.5 kg求:(1)计算吹热风时,通过电热丝的电流;(结果保留两位有效数字)(2)某人用此电吹风吹冷风 5 min,共消耗多少电能。解:(1)根据公式 P=UI 可得,I=4.5 A=120 W560 J(其他解法正确均可)15如图 9.1-19 所示电路,电源电压保持不变,=40 。当滑动变阻器滑片 P 置于 b 端时,两端电压与两端电压之比为 32,5 mi
23、n 内产生的热量为 120 J。求:图 9.1-19(1)当滑片 P 置于 b 端时,电路中的电流 I;(2)当滑片 P 置于 b 端时,电阻接入电路的阻值;(3)当滑片 P 置于 a 端时,电路的总功率 P。解:,=0.1 A(2)=,=40 =60 = 0.1 A(60 +40 )=10 VP=2.5 W16.如图 9.1-20 所示,是某种“电子测重仪”的原理图。其中电源两端电压 U 恒为 3 V,A为托盘,P 为金属滑片且固定在托盘下的弹簧上,并能随弹簧上下滑动。开关 S 闭合,当托盘中不放物体时,P 位于 R 的最上端, 的电功率为;当称量物体质量达到最大值时,滑片 P 位于 R 的
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