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中考物理一轮复习
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第12.2讲 电功、电动率的计算
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①3.4.5结合实例,了解电功和电功率。
②3.4.5知道用电器的额定功率和实际功率。
课标要求
(2022年版)
命题点梳理
命题点1
动态电路电功电功率分析
命题点2
电功电功率比例计算
命题点3
电功电功率图像问题
命题点4
电功电功率综合计算
题1.(多选)(2023湖南衡阳)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为6V,闭合开关S后,当滑片Р从R的一端滑到另一端的过程中,小灯泡的I-U关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为9V B.小灯泡的额定功率为6W
C.滑动变阻器的最大电阻为6Ω
D.滑动变阻器阻值最大时,滑动变阻器10s内产生的热量为22.5J
解析:由电路图可知,当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路为灯泡的简单电路,由图像乙可知,此时小灯泡正常发光,则电源电压U=UL=6V,故A错误;
由图像乙可知,当灯泡两端的电压为6V时,电流为1.0A,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=6V×1A=6W,故B正确;
B
命题点1:动态电路电功电功率分析
题1.(多选)(2023湖南衡阳)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为6V,闭合开关S后,当滑片Р从R的一端滑到另一端的过程中,小灯泡的I-U关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为9V B.小灯泡的额定功率为6W
C.滑动变阻器的最大电阻为6Ω
D.滑动变阻器阻值最大时,滑动变阻器10s内产生的热量为22.5J
解析:由电路图可知,灯泡L与R串联,当R接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,由图像乙可知,电路中电流最小为Imin=0.5A,此时灯泡的电压为1.5V,此时滑动变阻器的电压应为4.5V,滑动变阻器的最大电阻Rmax=U/Imin=4.5V/0.5A=9Ω,故C错误;
滑动变阻器阻值最大时,滑动变阻器10s内产生的热量 ,故D正确。
BD
命题点1:动态电路电功电功率分析
命题点2:电功电功率比例计算
题2.(2023四川广元)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V 4.2W”字样。当S1、S2都闭合,滑动变阻器的滑片滑到最左端时,小灯泡L正常发光,电流表示数为2.2A.求:
(1)小灯泡正常工作时的电流;(2)R0的阻值;
解析:(1)小灯泡正常工作时的电流IL=PL/UL=4.2W/6V=0.7A
(2)当S1、S2都闭合,滑动变阻器的滑片滑到最左端时,滑动变阻器没有接入,小灯泡和定值电阻并联。此时,小灯泡L正常发光,可知小灯泡和定值电阻两端的电压均为6V,此时由于小灯泡正常发光时的电流为0.7A,电流表测干路的电流,故通过R0的电流为
I0=I干-IL=2.2A-0.7A=1.5A,故R0的阻值为R0=U0/I0=6V/1.5A=4Ω;
命题点2:电功电功率比例计算
题2.(2023四川广元)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V 4.2W”字样。求:
(3)只闭合S1、滑动变阻器滑片滑到某一点时,电压表示数为U1,电路消耗的电功率为P1;保持滑片位置不动、只闭合S2,小灯泡L的电阻发生变化,此时电压表示数为U2,电路消耗的电功率为P1;已知U1:U2=3:4、P1:P2=3:2,求只闭合S2时小灯泡的实际功率。
解析:当只闭合S1时,滑动变阻器与定值电阻R0串联,电路消耗的电功率为P1,设此时电路电流为I1;
当只闭合S2,小灯泡L的电阻发生变化,滑动变阻器与小灯泡串联,电路消耗的电功率为P2,设此时电路的电流为I2,又P1:P2=3:2,即有I1:I2=3:2;
命题点2:电功电功率比例计算
题2.(2023四川广元)电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V 4.2W”字样。求:
(3)只闭合S1、滑动变阻器滑片滑到某一点时,电压表示数为U1,电路消耗的电功率为P1;保持滑片位置不动、只闭合S2,小灯泡L的电阻发生变化,此时电压表示数为U2,电路消耗的电功率为P1;已知U1:U2=3:4、P1:P2=3:2,求只闭合S2时小灯泡的实际功率。
解析:滑动变阻器与定值电阻R0串联,电压表测量定值电阻两端的
电压为U1,滑动变阻器与小灯泡串联,电压表测量小灯泡两端的电
压,此时电压表示数为U2,联立I1:I2=3:2;U1:U2=3:4;
求出定值电阻和灯泡电阻的阻值之比R比=U比/I比=(3:4)/(3:2)=1:2,
即解得灯泡电阻RL=2R0=2×4Ω=8Ω;设此时接入电路的滑动变阻器的阻值为R,根据两次电源电压相同,建立方程3I(R+4Ω)=2I(R+8Ω),解得R=4Ω,结合U电=6V,
解得3I=6V/(4Ω+4Ω)=3/4A,2I=0.5A,小灯泡的实际功率为PL=(2I)2RL=2W。
命题点2:电功电功率比例计算
题3.(2023四川广元)如图甲所示的电路,电源电压不变,R1是定值电阻,通过的R2电流与R2两端的电压关系如图乙所示。当M、N都是电流表,且S1闭合、S2断开时,M的示数为0.4A、电路的总电阻为R/;当M、N都是电压表,且S1、S2都闭合时,N的示数为2V,电路的总电阻为R//。下列说法正确的是( )
A.电阻R1的阻值为15Ω B.R/:R//=6:25
C.当M、N都是电压表,S1、S2都闭合时,R1与R2的功率之比为1:3
D.当M、N都是电流表,只闭合S1时,M、N两表示数之比为3:5
解析:当M、N都是电流表,且S1闭合、S2断开时,两电阻并联,电流表M测通过R2的电流,电流表N测干路电流。通过R2的电流为0.4A,由图乙可知,R2两端的电压为8V,由并联电路的电压特点可知,电源电压U=U2并=8V;
命题点2:电功电功率比例计算
题3.(2023四川广元)当M、N都是电流表,且S1闭合、S2断开时,M的示数为0.4A、电路的总电阻为R/;当M、N都是电压表,且S1、S2都闭合时,N的示数为2V,电路的总电阻为R//。下列说法正确的是( )
A.电阻R1的阻值为15Ω B.R/:R//=6:25
C.当M、N都是电压表,S1、S2都闭合时,R1与R2的功率之比为1:3
D.当M、N都是电流表,只闭合S1时,M、N两表示数之比为3:5
解析:当M、N都是电压表,且S1、S2都闭合时,两电阻串联,电压表M测电源电压,电压表N测R2两端的电压,N的示数为2V,即R2两端的电压为2V,由图乙可知,通过R2的电流为0.2A,由串联电路的电流特点可知,此时电路中的电流I串=I2串=0.2A,由串联电路的电压特点可知,此时R1两端的电压U1串=U-U2串=8V-2V=6V,由欧姆定律可知,R1=U1串/I串=6V/0.2A=30Ω,故A错误;
命题点2:电功电功率比例计算
题3.(2023四川广元)当M、N都是电流表,且S1闭合、S2断开时,M的示数为0.4A、电路的总电阻为R/;当M、N都是电压表,且S1、S2都闭合时,N的示数为2V,电路的总电阻为R//。下列说法正确的是( )
A.电阻R1的阻值为15Ω B.R/:R//=6:25
C.当M、N都是电压表,S1、S2都闭合时,R1与R2的功率之比为1:3
D.当M、N都是电流表,只闭合S1时,M、N两表示数之比为3:5
解析:两电阻并联时,通过R1的电流
由并联电路的电流特点可知,干路电流I并=I1并+I2并=0.4A+4/15A=2/3A,则当M、N都是电流表,只闭合S1时、M、N两表示数之比 ,电路的总电阻
两电阻串联时的电路的总电阻 ,则 ,故B错误,D正确;
D
命题点2:电功电功率比例计算
题3.(2023四川广元)当M、N都是电流表,且S1闭合、S2断开时,M的示数为0.4A、电路的总电阻为R/;当M、N都是电压表,且S1、S2都闭合时,N的示数为2V,电路的总电阻为R//。下列说法正确的是( )
A.电阻R1的阻值为15Ω B.R/:R//=6:25
C.当M、N都是电压表,S1、S2都闭合时,R1与R2的功率之比为1:3
D.当M、N都是电流表,只闭合S1时,M、N两表示数之比为3:5
解析:当M、N都是电压表,且S1、S2都闭合时,两电阻串联,此时R2两端的电压为2V,由图乙可知,通过R2的电流为0.2A,由欧姆定律可知,R2的阻值
由P=UI=I2R,可知,R1与R2的功率之比 ,故C错误。
D
题4.(2023四川自贡)现有电源、开关、电流表、电压表、灯泡、滑动变阻器各一个,其中灯泡的U-I图象如图所示,将这些元件用导线连成电路后,闭合开关,滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中,电压表的示数从4V开始减小,电流表的示数从0.4A开始增大。则滑动变阻器的最大阻值为______Ω,在滑片移动过程中小灯泡消耗的最大电功率与整个电路消耗的最小电功率的比值为____________。
命题点3:电功电功率图像问题
解析:将滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中,电压表的示数减小,电流表的示数增大,则电压表并联在滑动变阻器两端,否则两电表示数应同时增大或同时减小。即电路图如下图所示:
当电压表的示数为4V时,电路中的电流为0.4A,由图象可知此时灯泡两端的电压UL=2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压U=U滑+UL=4V+2V=6V;
题4.(2023四川自贡)现有电源、开关、电流表、电压表、灯泡、滑动变阻器各一个,其中灯泡的U-I图象如图所示,将这些元件用导线连成电路后,闭合开关,滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中,电压表的示数从4V开始减小,电流表的示数从0.4A开始增大。则滑动变阻器的最大阻值为______Ω,在滑片移动过程中小灯泡消耗的最大电功率与整个电路消耗的最小电功率的比值为____________。
命题点3:电功电功率图像问题
解析:当电压表的示数为4V时,电路中的电流为0.4A,由图象可知此时灯泡两端的电压UL=2V,所以,电源的电压U=U滑+UL=4V+2V=6V;
滑动变阻器的最大阻值
此时电路中电流最小,则整个电路的最小功率Pmin=UI=6V×0.4A=2.4W;
10
题4.(2023四川自贡)现有电源、开关、电流表、电压表、灯泡、滑动变阻器各一个,其中灯泡的U-I图象如图所示,将这些元件用导线连成电路后,闭合开关,滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中,电压表的示数从4V开始减小,电流表的示数从0.4A开始增大。则滑动变阻器的最大阻值为______Ω,在滑片移动过程中小灯泡消耗的最大电功率与整个电路消耗的最小电功率的比值为____________。
命题点3:电功电功率图像问题
解析:当变阻器接入电路中的电阻最小为0时,灯泡两端的电压和电源电压相等,此时灯泡的功率最大,由图象可知,当U=6V时,通过灯泡的电流I′=0.5A,
小灯泡的最大功率PL大=UI′=6V×0.5A=3W;
灯泡消耗的最大电功率与整个电路消耗的最小电功率的比值 。
10
5:4
题5.(2023重庆)如图甲所示的电路,电源电压恒定。闭合开关S,移动滑片P,电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。以下分析正确的是( )
A.电源电压为10V
B.R0最大功率为1W
C.滑片P向左移动过程中,R0两端电压逐渐变小
D.滑片P向右移动过程中,电压表与电流表的比值变大
命题点3:电功电功率图像问题
解析: 电阻R0与滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,电压表测量滑动变阻器电压。
当电压表示数为10V时,电流表示数为0.1A,由串联电路特点与欧姆定律得
当电压表示数为0V时,电流表示数为0.6A,由串联电路特点与欧姆定律得
两式联立解得U源=12V,R0=20Ω,故A错误;
题5.(2023重庆)如图甲所示的电路,电源电压恒定。闭合开关S,移动滑片P,电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。以下分析正确的是( )
A.电源电压为10V
B.R0最大功率为1W
C.滑片P向左移动过程中,R0两端电压逐渐变小
D.滑片P向右移动过程中,电压表与电流表的比值变大
命题点3:电功电功率图像问题
解析: R0最大功率为 ,故B错误;
滑片P向左移动过程中,滑动变阻器接入电路中电阻变小,变阻器分到电压变小,R0两端电压逐渐变大,故C错误;
滑片P向右移动过程中,滑动变阻器接入电路中电阻变大,电压表与电流表的比值为变阻器接入电路中的阻值,变大,故D正确。
D
题6.(2023四川达州)如图所示,灯泡规格为“5V 2.5W”(灯丝电阻不随温度变化),滑动变阻器规格为“50Ω 1A”,电流表所选量程为“0~0.6A”,电压表所选量程为“0~3V”,电源电压恒为9V,闭合开关,在保证电路中各元件安全的情况下,下列表述正确的是( )
A.该电路消耗的最大功率为4.5W
B.滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为8Ω~50Ω
C.通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光
D.滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~7.5V
解:根据灯泡规格可求灯泡的电阻为RL=UL2/PL=5V×5V/2.5W=10Ω,电压表所选量程为“0~3V”,则可求电路中允许通过的最大电流为Imax=U/RL=3V/10Ω=0.3A,根据P=UI可知,电路中的最大电功率为Pmax=UImax=9V×0.3A=2.7W,故A错误。
命题点4:电功电功率综合计算
题6.(2023四川达州)如图所示,灯泡规格为“5V 2.5W”(灯丝电阻不随温度变化),滑动变阻器规格为“50Ω 1A”,电流表所选量程为“0~0.6A”,电压表所选量程为“0~3V”,电源电压恒为9V,闭合开关,在保证电路中各元件安全的情况下,下列表述正确的是( )
A.该电路消耗的最大功率为4.5W
B.滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为8Ω~50Ω
C.通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光
D.滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~7.5V
解:当电路中电流最大时,电路中的电阻最小,电路中电流最大为0.3A,则电路中的最小总电阻电阻为R总=U总/Imax=9V/0.3A=30Ω,则滑动变阻器的最小电阻为R滑最小=R总-RL=30Ω-10Ω=20Ω,滑动变阻器接入电路中的阻值范围为20Ω~50Ω,故B错误;
电压表最大测量电压为3V,小于灯泡的额定电压,因此灯泡不能正常发光,故C错误;
命题点4:电功电功率综合计算
题6.(2023四川达州)如图所示,灯泡规格为“5V 2.5W”(灯丝电阻不随温度变化),滑动变阻器规格为“50Ω 1A”,电流表所选量程为“0~0.6A”,电压表所选量程为“0~3V”,电源电压恒为9V,闭合开关,在保证电路中各元件安全的情况下,下列表述正确的是( )
C.通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光
D.滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~7.5V
D
解:灯泡电压最大时,滑动变阻器的电压最小,滑动变阻器的最小电压为U滑最小=U总-UL=9V-3V=6V,当滑动变阻器接入电路中电阻最大时,分得的电压最大,当滑动变阻器全都接入电路中时,电路中的电流为Imin=9V/(10Ω+50Ω)=0.15A,
滑动变阻器的最大电压为U滑最大=IminRmax=0.15A×50Ω=7.5V,故滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~7.5V,故D正确。故选D。
命题点4:电功电功率综合计算