2024海南中考物理二轮重点专题研究 微专题 电功率、焦耳定律的理解及简单计算 习题课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
电功率、焦耳定律的理解及简单计算
微专题
知识精讲
2
考点清单
重难点突破
实验突破—科学探究素养提升
3
实验 探究电流产生的热量与哪些因素有关
海南近年真题及拓展
1
海南近年真题及拓展
电功、电功率的简单计算(10年7考)
命题点
1. (2021年17题4分)如图所示，电源电压和灯泡L的电阻不变，灯泡L上标有“6 V　6 W”字样．当开关S、S1均闭合，滑片P移至a端时，电流表示数为2.0 A，灯泡L正常发光；当开关S闭合，S1断开，滑片P移至b端时，电源电压U为__V, 灯泡L的实际电功率P为____W.
6
1.5
2. (2020年17题4分)长1 m、横截面积1 mm2的银与铁，在20 ℃时的电阻值分别为0.016 Ω与0.096 Ω，银与铁两种材料相比，___容易导电；已知金属丝的电阻和它的长度成正比，和它的横截面积成反比．在长短与粗细完全相同的银丝和铁丝两端加相同电压，通电相同时间，不计温度对电阻的影响，银丝和铁丝消耗的电能之比为_____．
银
6∶1
3. (2023年17题4分)一电热水壶的铭牌上标有“220 V　2 000 W”字样，在额定电压下用它对质量为2 kg的水加热，使水的温度升高50 ℃，用时 6min.则水吸收的热量为_______J．此过程中电热水壶消耗的电能为____kW·h.
[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
4.2×105
0.2
4. (2022年16题4分)如表是某品牌空调室内机上的铭牌，该铭牌的信息表明，这台空调机必须使用_____(选填“直流”或“交流”)电，它正常工作1 h所消耗的电能为____kW·h.
额定电压 220 V
额定频率 50 Hz
制冷额定功率 40 W
质量 10 kg
交流
0.04
5. (2022年22题12分)如图所示，图甲是小谦同学研究调光灯的实验电路图．小灯泡规格是“6 V　3 W”，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P在A点时，滑动变阻器连入电路的电阻为R1，电压表的示数为4 V；当滑动变阻器滑片P在B点时，滑动变阻器连入电路的电阻为R2，电压表的示数为2 V，且R2＝2R1；测绘出小灯泡的I－U图像如图乙所示，电源电压保持不变．
(1)根据小灯泡的I－U图像判断，小灯泡的阻值是否恒定_______(选填“恒定”或“不恒定”)，用物理知识解释其原因是__________________________.
(2)小灯泡正常发光时的电流是多少A
(3)小灯泡两端电压为2 V时的实际电功率是多少W
(4)电源电压是多少V
不恒定
灯丝电阻随温度的改变而改变
解：(2)小灯泡正常发光时的电流为I额＝ ＝ ＝0.5 A
(3)小灯泡两端电压为2 V时，由图乙可知，通过小灯泡的实际电流为0.25 A，实际功率为：P＝UI＝2 V×0.25 A＝0.5 W
(4)由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器组成串联电路，电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流．当电压表示数为4 V时，由图乙可知，流过小灯泡及R1的电流为0.4 A，设电源电压为U源，由欧姆定律可得：
＝0.4 A……………①
当电压表示数为2 V时，由图乙可知，流过小灯泡及R2的电流为0.25 A，由欧姆定律可得：
＝0.25 A……………②
R2＝2R1………………③
由①②③解得：U源＝12 V，即电源
电压为12 V
6. (2022年22题12分)小谦根据如图甲所示的电路组装成调光灯，并进行测试．电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是6 V，小灯泡的I－U图像如图乙所示．求：
(1)小灯泡正常发光时的电阻．
(2)小灯泡正常发光10 min消耗的电能．
解：(1)由图乙可知，小灯泡正常发光时的电流I额＝1.0 A，额定电压
U额＝6 V
小灯泡正常发光时的电阻为RL＝ ＝ ＝6 Ω
(2)小灯泡正常发光10 min消耗的电能
W＝U额I额t＝6 V×1.0 A×10×60 s＝3 600 J
(3)经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率50%，如果把灯光调暗，使小灯泡两端电压为3 V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是多少？
(4)小谦认为这个调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，请写出一种出现这种情况的原因．
解：(3)小灯泡正常发光时的功率占电路总功率50%，即 ＝50 %
由P额＝U额I额＝6 V×1.0 A＝6 W，解得此时电路总功率P＝12 W
电源电压U＝ ＝ ＝12 V
当小灯泡两端的电压为3 V时，由图乙可知，流过小灯泡的电流为0.7 A
此时小灯泡的实际功率P实＝U1I1＝3 V×0.7 A＝2.1 W
电路总功率P′＝UI′＝12 V×0.7 A＝8.4 W
小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比
＝ ×100%＝25%
(4)调光灯通过调节滑动变阻器来调节灯泡的亮度，
这个调光灯电源电压太高，调光时滑动变阻器消耗的功率过多．
7. (2021年22题12分)为了庆祝中国共产党成立100周年，某校开展了科技竞赛活动，物理兴趣小组设计了车速提醒简化电路，如图甲所示，电源电压保持不变，定值电阻R的阻值为10 Ω，Rv为可变电阻，当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快，需要减速．当车速从0加速到120 km/h的过程中，Rv消耗的电功率随电流变化的图像如图乙所示；图丙是Rv的阻值与车速关系的图像．求：
(2)当车速为120 km/h时，电流表示数为0.2 A，求此时电压表的示数和Rv的阻值；
(3)电源电压的大小；
(4)当车速是60 km/h时，电压表的示数．
(1)由图丙可知，车速越大，Rv的阻值越___(选填“大”或“小”)；
大
解：(2)图甲电路中，R与Rv串联，电压表测Rv两端的电压，由图乙可知，电流I＝0.2 A时，Rv的功率P＝2.0 W；根据P＝UI可得，电压表的示数
Uv＝ ＝ ＝10 V
根据欧姆定律I＝ 可得：Rv＝ ＝ ＝50 Ω
(其他正确解法均得分)
(3)解法一：根据欧姆定律变形可得，定值电阻R两端电压为：
UR＝IR＝0.2 A×10 Ω＝2 V
根据串联电路的电压规律可得：
电源电压U＝Uv＋UR＝10 V＋2 V＝12 V
解法二：根据串联电路的电阻规律可得：
此时电路的总电阻R总＝Rv＋R＝50 Ω＋10 Ω＝60 Ω
根据欧姆定律变形可得：
电源电压U＝IR总＝0.2 A×60 Ω＝12 V
(其他正确解法均得分)
(4)由图丙可知，当车速达到60 km/h时，Rv的电阻记为Rv′
根据数学相似三角形的知识可得：
解得：Rv′＝30 Ω
由串联电路的电阻规律可得，此时电路的总电阻
R总′＝Rv′＋R＝30 Ω＋10 Ω＝40 Ω
根据欧姆定律可得
I′＝ ＝ ＝0.3 A
此时电压表的示数为
Uv′＝I′Rv′＝0.3 A×30 Ω＝9 V
(其他正确解法均得分)
电功率、焦耳定律
电流的热效应
电能表
电功和
电功率
额定功率
与实际功率
作用
主要参数
读数
计量方法
电功
电功率
判断用电器是否
正常工作的方法
额定电压
实际功率
额定功率
举例
影响因素
焦耳定律
定义
知识精讲
考点清单
【版本导航】沪科：九年级第十六章P117～P136；
北师大：九年级第十三章P100～P123
一、电能表
1、作用：用来测量用电器在一段时间内消耗_____多少的仪表．
电能
主要参数 (1)“220 V”，指电能表应接在电压为220 V的交流电路中使用； (2)“10(20) A”，表示这个电能表的额定电流是10 A，允许通过的最大电流是20 A； (3)“50 Hz”，表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用； (4)“600 r/(kW·h)”，指用电器每消耗________的电能时，电能表转盘转过600转
读数 前4位是整数位，最后1位是小数位；如图所示的电能表的读数为______kW·h 1 kW·h
530.9
计量方法 (1)电能表结束和起始时的示数之差即为这段时间内用电的度数，即W＝W末－W初；
(2)电能表转盘转n转，消耗的电能为W＝ kW·h＝ ×3.6×106 J，其中N表示消耗1 kW·h电能时电能表转盘转过的转数
二、电功和电功率
电功 电功率
定义 电流对外做的功，是电能转化为其他形式的能的多少的量度，用符号W表示 电功率等于电流所做的功与所用时间之比，表示电流做功_____的物理量，用符号P表示
国际单位 焦耳(J) 瓦特(W)
常用单位 千瓦时(kW·h)，也称度 千瓦(kW)、兆瓦(MW)、毫瓦(mW)
单位换算 1度＝1 kW·h＝3.6×106J 1 kW＝_____W，1 mW＝10－3W
快慢
1 000
电功 电功率
公式 定义式 U表示电压，单位是V I表示电流，单位是A t表示时间，单位是s W表示电功，单位是J W表示电功，单位是J
t表示时间，单位是s
P表示电功率，单位是W
推导式 W＝I2Rt＝ t P＝UI＝I2R＝
W＝
____
P＝
____
UIt
电功 电功率
分配关系 串联 ＝____(电压关系)＝___(电阻关系) 并联 ＝___(电流关系)＝___(电阻关系) 三、额定功率与实际功率
1、额定电压：用电器正常工作的电压值．
2、额定功率：用电器在_________下工作时所对应的功率．
3、实际功率：用电器在_________下工作时所对应的功率．
4、举例：一个标有“36 V　25 W”的灯泡，其中“36 V”表示灯泡的________为36 V，“25 W”表示该灯泡的_________为25 W.
5、判断用电器是否正常工作的方法
(1)若U实＝U额，则P实＝P额，用电器正常工作(如：灯泡正常发光)；
(2)若U实＜U额，则P实＜P额，用电器不能正常工作(如：灯泡发光较暗)；
(3)若U实＞U额，则P实＞P额，用电器可能被损坏(如：灯丝被烧断)．
额定电压
实际电压
额定电压
额定功率
四、电流的热效应
1、定义：电流通过导体时___能转化为___能的现象．
2、影响因素
a.在电流相同，通电时间相同的情况下，_____越大，这个电阻产生的热量越多．
b.在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电阻的_____越大，这个电阻产生的热量越多．
c.在电阻和电流相同的情况下，________越长，这个电阻产生的热量越多.
电
内
电阻
电流
通电时间
3、焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟_____________成正比，跟导体的_____成正比，跟_________成正比．
(2)公式：Q＝_____
Q表示热量，单位是J；
I表示电流，单位是A；
R表示电阻，单位是Ω；
t表示通电时间，单位是s.
(3)推导式：Q＝W＝Pt＝UIt＝ t(适用于纯电阻电路)．
电流的二次方
电阻
通电时间
I2Rt
重难点突破
一、额定功率与实际功率
一题多设问
例1　灯泡L1上标有“6 V　3 W”字样，灯泡L2上标有“6 V　9 W” 字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，请回答下列问题：
(1)灯泡L1的额定电压为__V，额定功率为__W；
(2)灯泡L1正常发光时，其两端的电压为__V，通过L1的电流为 ____A，L1正常发光时的电阻是___Ω；
6
3
6
0.5
12
(3)若灯泡L1两端的实际电压为3 V，则灯泡L1消耗的实际功率为_____W；若将灯泡L1接在电源电压为18 V的电路中，则灯泡L1消耗的实际功率为__W；
(4)灯泡L1正常工作1 min消耗的电能为____J，这些电能能供灯泡L2正常工作___s；
(5)若将灯泡L1、L2串联接入电源电压为6 V的电路中，灯泡__发光比较亮；(6)若将灯泡L1、L2并联接入电源电压为6 V的电路中，___发光比较亮，电路消耗的总电功率为___W；
(7)若将灯泡L1、L2串联接入电路中，为保证电路安全，允许通过的最大电流为____A，若让其中一只灯泡正常工作，则电源电压为__V，另外一只灯泡的实际功率为__W.
0.75
0
180
20
L1
L2
12
0.5
8
1
二、坐标图像的相关计算
例2　(2021铜仁)如图是灯L和定值电阻R的I－U图像，当L和R串联在电压恒定的电源上时，L功率为0.3 W；当L和R并联在同一电源上时，干路电流是0.9 A, 此时L阻值为__Ω，R工作1 min产生的热量是___ J.
8
96
例3　(2021营口改编)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示．则滑动变阻器的最大阻值是___Ω，电源电压为___V.
20
12
实验突破—科学探究素养提升
实验
探究电流产生的热量与哪些因素有关(近10年未考)
一题多设问
例　在探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路图如图所示，其中电阻R1＞R2.
(1)请用笔画线代替导线，将电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时，电流表示数变小．
设计与进行实验
(2)图中a、b两瓶中要装入质量_____、初温相同的同种液体．为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选用水，是因为煤油的比热容_____(选填“大于”、“等于”或“小于”)水的比热容．
(3)实验中通过观察___________________来比较电流产生热量的多少，这里采用的方法是_______．
相等
小于
温度计示数的变化量
转换法
(4)闭合开关，通电一段时间后，发现a瓶中温度计示数高于b瓶，说明在电流大小和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越___.
(5)若要探究电流产生的热量与电流大小的关系，取质量、温度均与上述实验初始状态相同的煤油，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成(4)中电流的2倍，且通电时间相同．实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在(4)中温度升高Δt1，在此实验中温度升高Δt1′，则Δt1′____
(选填“大于”、“等于”或“小于”)2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流大小_____(选填“成”或“不成”)正比例关系.实验
中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，
也可以得出相同的结论.
多
大于
不成
(6)(2023怀化)英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的_____成正比，跟_________成正比．这个规律叫做焦耳定律，其表达式为________．
(7)(2021常州)请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显，而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流_____导线的电流，电炉丝的电阻_____导线的电阻．(均选填“大于”、“等于”或“小于”).
分析与评估
电阻
通电时间
Q＝I2Rt
等于
大于