2023年中考物理复习电功率动态电路分析及计算(共40张PPT)

(共40张PPT)
电功率动态分析及计算
电能和电热有何关系？
电能（电功）/W 电热/Q
计算公式 W=UIt Q=I2Rt
快慢程度 P电=UI P热=I2R
关 系 在纯电阻电路中，W=Q，P电=P热 在非纯电阻电路中，W＞Q，P电＞P热
串、并联电路中常用的电功、电功率公式有哪些？
串联电路 并联电路 W总=W1+W2 P总=P1+P2 W总=W1+W2 P总=P1+P2
W=I2Rt P=I2R
1.（2022河池）如图甲所示的电路，为定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的阻值，记录电压表、电流表的示数，作出关系图象如图乙①所示。已知某小灯泡的图象如图乙②所示，现用该小灯泡替换图甲中的滑动变阻器，电路其他元件不变。则此时小灯泡的实际功率为（　　）
A. 0.1W B. 0.2W C. 0.3W D. 0.75W
B
2.（2022鞍山）如图甲所示的电路中，电源电压恒定不变。电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。当S1闭合、S2断开时，将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中，电流表随电压表示数变化的情况如图乙中的A图象所示。图乙中的B图象为小灯泡的I﹣U图象，小灯泡的额定电压为2.5V。当S2闭合、S1断开时，为保证电路中的各元件都不会损坏，下列说法中正确的是（ 　　）
A. 电源电压为4.5V B. 小灯泡的最小功率为0.6W
C. 电路的最大功率为2.7W
D. R2连入电路的阻值范围为4Ω～7.5Ω
ABD
一、电功率动态分析
若滑片P向右滑动，则R滑______
电流：
I（ A ）______
变大
变小
电阻增大，电流减小
大电阻分大电压
小电阻分小电压
电压：
U定（V1）______
U滑（V2）______
变小
变大
电路的总功率：______
定值电阻的电功率：______
滑动变阻器的电功率：____________
P总=U总I
变小
P定=I2R定
I变小
变小
R滑=R定时，P滑最大）
先变大后变小
U总不变
I变小
R定不变
P定=U定I
U定变小
I变小
P滑最大
例题1：如图所示，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向左移动时：
电流表示数：_____；电压表示数：_____
灯泡亮度：_____；电路总功率：_____
解析：
①P向左，RP变小
R总变小
A 示数变大
U总不变
串联分压
阻小压小
V 示数即UP变小
U总不变
UL=U总－UP
UL变大
②灯泡亮度由实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。
PL=ULI
UL变大
I变大
PL变大
灯泡变亮
③电路总功率：P总=U总I
U总不变
I变大
P总变大
例2：在如图所示的电路中，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，电源电压保持不变．当开关S1、S2断开，S3闭合时，电流表的示数为0.3 A，则电源电压为___V.当开关S2、S3闭合，S1断开时，电流表的示数为_____A，电路总电功率为_____W.当开关S1、S3断开，S2闭合时，电流表的示数为_____A，当开关S1、S3闭合，S2断开时，电流表的示数为_____A.
6
0.3
1.8
0.2
0.9
例3.如图所示是一种烟雾报警器的电路图，开关S处于闭合状态，R0 是定值电阻，R为感光电阻，光照越强，阻值越小。烟雾浓度增大时射向R的光被遮挡，R受到的光照变弱。当烟雾浓度增大时，下列判断正确的是（　　）。
A.电流表的示数变大 B.电压表的示数变小
C.电压表与电流表的示数之比不变
D.电压表与电流表的示数之比变大
D
1.根据交通部门统计，我国每年的交通事故中很多都是酒驾所造成的，所以现在交警加大了对酒驾的打击力度。图甲是酒精浓度测试仪的原理图，R为酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙所示，R0为定值电阻，电源电压不变。当被检测者酒精浓度增加时（ ）
A.电流表的示数减小
B.电压表的示数增大
C.电路总电阻增加
D.电路总功率减小
B
巩固练习
2.如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑片P向右移动时，下列说法错误的是（ ）
A.电压表示数变大
B.电流表示数变小
C.灯L的亮度不变
D.电路的总功率变小
A
3.如图所示，电源电压不变，只闭合开关S1，灯泡L发光，电压表有示数；再闭合开关S2，电路中出现的情况是（ ）
A.电压表的示数变小
B.电路的总电阻不变
C.灯泡L的亮度不变
D.电路的总功率变大
D
二、电功率范围与极值计算
电路中的总功率：P总=U总I
U总不变，主要看I
最大值：电流最大，即滑变阻值最小时
最小值：电流最小，即滑变阻值最大时
定值电阻R1的总功率：P1=I2R1
R1不变，主要看I
最大值：电流最大，即滑变阻值最小时
最小值：电流最小，即滑变阻值最大时
例题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“10Ω 1A”，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，闭合开关，为了保证电路安全，在滑动变阻器滑片移动过程中，求：
①电流表示数变化范围；
②滑动变阻器接入电路的阻值变化范围；
③电阻R1消耗功率的变化范围；
④电路消耗总功率的变化范围。
解：①由图知，R1和R2串联，V 测R1两端电压
当R2阻值最大，即R2=20Ω时，电路中电流最小
当 V 示数最大，即UR1=3V时，R2阻值最小，电路中电流最大
所以电流表的 示数变化范围为：
0.2A～0.3A
②电路中电流最大，即I大=0.3A时，R2阻值最小
UR2=U总－UR1=6V－3V=3V
所以滑动变阻器R2的变化范围为：
10Ω～20Ω
③P1大=I大2R1=（0.3A）2×10Ω=0.9W
P1小=I小2R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W
所以电阻R1消耗功率的变化范围为：0.4W～0.9W
④P总大=U总I大=6V×0.3A=1.8W
P总小=U总I小=6V×0.2A=1.2W
所以电路消耗总功率的变化范围为：1.2W～1.8W
滑动变阻器RP的最大功率
推导过程：
当R滑=R定时，P滑最大
例题2：如图所示的电路中，电源电压为3V且保持不变，定值电阻R1=1Ω，滑动变阻器R2的阻值变化范围为0～4Ω，闭合开关S，在滑片从左向右移动的过程中，滑动变阻器的最大功率为_______W。
解析：
当R2=R1=1Ω时
例3.如图，电源电压恒为6V，定值电阻R为6Q，灯泡L标有“6V3W”字样，灯丝电阻不变，求：
（1）灯泡L正常发光的电阻是多少
（2）开关S1、S2、S3分别在什么状态时，整个电路中消耗的总功率最小 最小功率是多少
（3）开关S1、S2、S3分别在什么状态时，整个电路中消耗的总功率最大？最大功率是多少？
解：（1）灯泡正常发光的电阻：
（2）当S2闭合，S1、S3断开时，此时L与R串联，电路的总电阻最大，电路总功率最小
R总=RL+R=12Ω+6Ω=18Ω
电路的总功率：
（3）当S2断开，S1、S3闭合时，此时L与R并联，L正常发光，电路的总电阻最小，由 可知，电路总功率最大
电阻R的功率：
电路的总功率：Pmax=PL+PR=3W+6W=9W
总结：本题考查功率计算公式的应用，关键明确开关处于什么状态时，电路消耗的总功率最小和最大。
如何分析或计算两档或三档电热器的热功率问题
方法技巧：
（1）明确电热器档位改变的原理方法：通常采用开关对某一发热体“短路”、“断路”或“接通”使连入电路中的发热体数量或连接方式改变从而实现档位改变的目的。
（2）判定电热器的不同档位：①首先根据电热器的不同档位画出简易电路图（不含无用的短路或断路部分、开关等），并在电路图上标出不同档位下的功率值；
②明确发热体对象及个数；
③最后根据公式P=U2/R判断：在总电压不变的情况下，电路中的总电阻最小时是高温档，电路中的总电阻最大时是低温档。
（3）熟练利用欧姆定律、电功率、串并联电路特点进行相关计算。
【典例】
例1.如图所示，是某电器内部的电路结构图，R1、R2为阻值相同的电热丝，不同的连接方式，其发热功率不同。下列说法不正确的是（ ）
A.甲的发热功率与丙的发热功率相等
B.丁的发热功率是丙的发热功率的2倍
C.丙的发热功率是乙的发热功率的2倍
D.丁的发热功率是乙的发热功率的4倍
解析：
R1、R2为阻值相同的电热丝，设R1=R2=R，由简易电路图可分别求出各电路的总电阻分别是：
R乙=2R、R丙=R、R丁=R/2。
P乙=U2/2R，P丙=U2/R，P丁=2U2/R，
则A不正确。
例2：电饭锅有高温烧煮和保温焖饭两个档位，其原理如图，R1和R2为两个加热电阻。R2为44 Ω，保温焖饭时电饭锅的功率是22 W。求：
(1)保温焖饭时，S所处的位置和电路中的电流
(2)电饭锅高温烧煮时，S的位置和此时的功率
(3)一次做晚饭，用该电饭锅高温烧煮15min，保温焖饭30 min，则此过程中，电饭锅消耗的电能。
解：(1)S接2时，R1与R2串联，电饭锅处于保温焖饭
(2) S接1时，R2单独工作，电饭锅处于高温烧煮
(3) 则此过程中，电饭锅消耗的电能
例3：在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路如图．R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换．饮水机工作时功率随时间的关系图像如图所示，求：
(1)饮水机工作时，通过电阻R1的电流；
(2)电阻R2的阻值．
(3)30 min内电路消耗的总电能；
解：（1）闭合S1、断开S2；只有R1单独工作，为低温挡
（2）闭合S1、S2；R1 R2并联电路，为高温挡
（3）30min内；高温挡工作10min,低温挡工作20min消耗的总电能
练习1：小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表,电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：
额定电压 220 V
热风时额定功率： 990 W
冷风时额定功率： 110 W
(1)电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
(2)电热丝工作时的电阻是多大？
(3)电吹风内电动机的电阻是1 Ω，电吹风吹冷风10min产生的热量是多少？
解 (1) S接 BC,只有电动机工作， 电动机吹冷风
(2) S 接 AB, 电动机与电热丝并联,吹热风
(3) 吹冷风时，通过电动机的电流为0.5A
练习2： 如图甲所示，是某品牌智能电火锅的铭牌(不计温度对电阻的影响)。求：
(1)该电火锅正常加热30分钟时所消耗的电能为多少kW·h
(2)某天用电高峰期，只使用电火锅加热10 min，家用电能表
[1 200 r/(kW·h)]的转盘转了200转，此时电火锅的实际功率是多少？
(3)如图乙所示是电火锅的简化电路图，其中R1、R2均为发热电阻，S2为加热保温自动切换开关，求R2的电阻是多少？
解：(1)电火锅正常工作30 min消耗的电能：
W总＝Pt总＝1.21 kW×0.5 h＝0.605 kW·h。
(2)转200转消耗的电能：W＝ ×200 r＝ kW·h，
此时电火锅的实际功率：
P实＝ ＝1 kW＝1 000 W。
(3)由图乙知，当S1闭合、S2接a时，电路中电阻最小，由P＝ 可知，
此时电功率最大，处于加热状态；
电火锅正常加热时的电阻：
R1＝ ＝40 Ω；
由图乙知，当S1闭合、S2接b时，电路中R1和R2串联，电路中电阻最大，由P＝ 可知，此时电功率最小，处于保温状态；串联总电阻：
R串＝R1＋R2＝ ＝100 Ω，
则R2的电阻：R2＝R串－R1＝100 Ω－40 Ω＝60 Ω。
练习3：电路如图：
型号 WKF-315S
电源 220V～50Hz
加热功率 1100W
保温功率 330W
制造商 ×××小家电有限公司
求：
（1）电饭锅加热电阻的阻值是多少
（2）已知电饭锅在额度电压下正常工作600s，恰好能将1标准大气压下1.65kg、 20℃的水烧开。该电饭锅烧开这些水时的工作效率是多少 [c水=4.2×103J/ (kg·℃) ]
（3）当吴丽家中的电器只有电视机和电饭锅工作时，将1标准大气压下1.65kg、 20℃的水烧开用了726s。她通过观察电能表的转动圈数，计算得到该过程共耗电0.2035度。求吴丽家中电路的实际电压和通过电视机的实际电流各是多少 （不考虑电压变化对电饭锅工作效率的影响）
型号 WKF-315S
电源 220V～50Hz
加热功率 1100W
保温功率 330W
制造商 ×××小家电有限公司
解析：（1）当温控开关闭合时，此时总电阻最小，总功率最大，电饭锅处于加热状态；
电饭锅加热电阻的阻值：
型号 WKF-315S
电源 220V～50Hz
加热功率 1100W
保温功率 330W
制造商 ×××小家电有限公司
消耗的电能：W=P加热t=1100W×600s=6.6×105J
电饭锅的工作效率：
（3）根据题意可知，水吸收的热量不变，电饭锅的工作效率不变，则电饭锅正常烧开这些水时消耗的电能不变，即W=6.6×105J
电饭锅与电视机并联，并联电路各支路两端电压相等；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103/(kg·℃)×1.65kg× (100℃－20℃)
=5.544×105J
该过程共耗电0.2035度
即：W总=0.2035度=0.2035kW·h=0.2035×3.6×106J
=7.326×105J
则电视机消耗的电能：
W′=W总－W=7.326×105J－6.6×105J=7.26×104J
又因为电视机消耗的电能W′=U实I实t′，
所以通过电视机的实际电流：
根据 可得，电路的实际电压：