第十四章 电功率
① 3.6×106
② 每消耗1 kW·h的电能,转盘转600转
③ W=UIt
④ P=
⑤ P=UI
⑥ Q=I2Rt
【实验一】 测量小灯泡的电功率
实验电 路图 滑动变阻器的作用: (1)保护电路。 (2)调节小灯泡两端的电压。
实验 原理 P=UI
实验 结论 (1)小灯泡两端的实际电压越高,小灯泡的电功率越大,灯泡越亮。 (2)小灯泡的亮度取决于实际电功率。
注意 事项 不能求不同电压下的电功率的平均值,也不能把平均值作为小灯泡的额定功率
【中考挑战1】
(2022·淄博中考节选)小明用电源(电压恒为3 V)、电阻、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线进行实验。
(1)如图是小明实验时连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整。
答:
(2)小明将图中的定值电阻更换为额定电压为2.5 V的小灯泡,将滑动变阻器的滑片调至B端,闭合开关后发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数。接下来他首先应进行的操作是 C 。
A.检查电路是否断路 B.更换小灯泡
C.调节滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)实验中,滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表示数为1.5 V,为测量小灯泡的额定功率,应将滑片向 A (选填“A”或“B”)端移动,直至电压表示数为
2.5 V。
(4)本实验多次测量的目的是 B 。
A.求平均值减小误差
B.测不同电压下小灯泡的电功率
【实验二】 焦耳定律
目 的 探究电流产生热量与通电时间、电流大小是否有关 探究电流产生热量与电阻大小是否有关
实 验 装 置
实 验 方 法 1.控制变量法:探究电流产生热量与其中一个因素的关系,只改变这一个因素,控制其他因素不变 2.转换法:通过观察温度计的示数变化反映电阻丝产生热量的多少
实 验 注 意 事 项 1.两瓶内要装入质量相等、初温相同的煤油:便于通过温度计示数变化反映电阻丝产生热量的多少 2.玻璃瓶内用煤油而不用水的原因:煤油的比热容较小,在吸收相同热量时,煤油的温度变化大,易于观察 3.R1、R2串联的目的:控制I、t相同
结论 1.对于同一电阻丝,在电流大小不变时,通电时间越长,煤油的温度越高,表明电流产生的热量越多 2.对于同一电阻丝,电流越大,相同时间内煤油升高的温度越高,表明电流产生的热量越多。 3.当通电电流相同时,电阻越大,相同时间内煤油升高的温度越高,表明电流产生的热量越多
【中考挑战2】
(2021·常州中考)某小组同学选择阻值不变的电阻丝,探究“电流通过电阻丝产生的热量(简称电热)与通电时间、电流、电阻的关系”。
(1)为探究电热与通电时间、电流的关系,在锥形瓶内装入适量煤油,设计电路如图甲所示,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 B (选填“A”或“B”)端。
(a)闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,直至电流表示数为0.5 A,通电5分钟、温度计的示数升高了5 ℃。
(b)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,通电10分钟、温度计的示数升高了9 ℃。
(a)、(b)对比可得结论: 在电流大小和电阻大小相同时,通电时间越长,电流通过电阻产生的热量越多 。
(c)向 A端 移动滑动变阻器的滑片P,直至电流表示数为1 A,通电10分钟、温度计的示数升高了33 ℃,(b)、(c)对比可得结论: 在通电时间和电阻大小相同时,电流越大,电流通过电阻时产生的热量越多 。
(d)实验只能得到定性结论,主要原因是 实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少,无法精确测量电阻产生的热量
(2)为探究电热与电阻的关系,并测出标签污损的电阻丝R2的阻值,在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油,设计如图乙所示电路。开关闭合后,电压表有示数,但电流表无示数,电路故障是 R2断路 ,排除故障后,调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示,则电压表示数为 8 V,电流表示数为 0.5 A,R2阻值为 16 Ω。一段时间后,观察到电阻丝 R2 所在锥形瓶中的温度计示数升高得比较多。
(3)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 等于 导线的电流,电炉丝的电阻 大于 导线的电阻。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
考点一 电能表的相关计算
1. (2022·本溪中考)如图所示是小明家的电能表,他家电路中可以接入用电器的最大总功率为 4 400 W。将电视机单独接入电路正常工作6 min,电能表转盘转6转,电视机的功率为 100 W。电视机正常工作1 h,消耗的电能为 3.6×105 J。
2.(多选)(2022·滨州中考改编)某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位,其简化电路如图甲所示,电热丝R1=48.4 Ω,R2=435.6 Ω。小滨为测量电热壶的实际功率,他把家中的其他用电器都与电源断开,仅让电热壶工作,1 min内电能表(如图乙)的转盘转动了16转。[不考虑热量损失,已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]下面说法正确的是 (C、D)
A.开关S接“2”时,电热壶为“加热”挡位
B.电热壶的正常加热功率为100 W
C.电热壶1 min实际消耗电能4.8×104 J
D.测量时电热壶的实际加热功率为800 W
考点二 电功、电功率的相关计算
3. (2022·滨州质检)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S由断开到闭合时 (D)
A.电流表A示数不变
B.电压表V示数变小
C.电路消耗的总功率不变
D.电路的总电阻变小
4. (多选)(2022·天津中考)如图所示电路,甲、乙两灯分别标有“6 V 6 W”和“6 V 3 W”字样,电源电压恒为6 V。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是 (B、D)
A.只闭合S1时,甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1
B.只闭合S2、S3时,甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1
C.只闭合S1、S2时,电路的总功率为6 W
D.只闭合S1、S2时,电路的总功率为3 W
5. (2022·河南中考)在如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2的阻值为20 Ω。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.5 A和0.2 A,则电源电压为 6 V,电阻R1的阻值为 30 Ω。通电1 min,该电路消耗的总电能为 180 J。
6. (2022·江西中考)如图所示,已知电源电压恒为8 V,小灯泡上标有“6 V 3 W”。
(1)求小灯泡正常发光时的电流和电阻;
(2)闭合开关S,移动滑片P,使小灯泡正常发光,求此时滑动变阻器连入电路中的电阻和电路消耗的总功率。
解:(1)由P=UI可知,小灯泡正常发光时的电流IL=I额===0.5 A,
由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻
RL===12 Ω。
(2)由电路图可知,小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时电路中的总电阻R===16 Ω,
由串联电路的电阻特点可知,此时滑动变阻器连入电路中的电阻:
R滑=R-RL=16 Ω-12 Ω=4 Ω,
电路消耗的总功率:
P=UIL=8 V×0.5 A=4 W。
考点三 焦耳定律公式的应用
7. (2022·威海中考)如图所示,电源电压恒为12 V,R0=60 Ω,滑动变阻器的规格为“50 Ω 2 A”,电流表的量程为“0~0.6 A”,小灯泡上标有“6 V 3 W”字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合,S1、S2断开,小灯泡正常发光,则通电1 min电流通过滑动变阻器产生的热量为 180 J;当S、S1、S2都闭合,为了保证电路中各元件的安全,滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为 30 Ω。
8. (2022·长沙中考)某电热水壶有加热和保温两挡,简化电路如图所示。其中R1、R2为电热丝(不考虑其电阻变化)。已知该壶的额定电压为220 V,只闭合开关S1时,电路中的电流为0.5 A。
(1)求电热丝R1的阻值;
(2)只闭合开关S1时,求电热水壶的电功率;
(3)R2=44 Ω,求使用加热挡时电热水壶在10 s内产生的热量。
解:(1)由电路图知,只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路。
由I=可得电热丝R1的阻值:
R1===440 Ω。
(2)只闭合开关S1时,电热水壶的电功率:
P=UI1=220 V×0.5 A=110 W。
(3)两开关都闭合时,两电阻并联,电路的总电阻最小,电源电压一定,由P=知,此时电功率最大,为加热挡。
电路中电流:I=I1+I2=0.5 A+=5.5 A,
加热挡时电热水壶在10 s内产生的热量:
Q=W=UIt=220 V×5.5 A×10 s=12 100 J=1.21×104 J。第十四章 电功率
①
②
③
④
⑤
⑥
【实验一】 测量小灯泡的电功率
实验电 路图 滑动变阻器的作用: (1)保护电路。 (2)调节小灯泡两端的电压。
实验 原理 P=UI
实验 结论 (1)小灯泡两端的实际电压越高,小灯泡的电功率越大,灯泡越亮。 (2)小灯泡的亮度取决于实际电功率。
注意 事项 不能求不同电压下的电功率的平均值,也不能把平均值作为小灯泡的额定功率
【中考挑战1】
(2022·淄博中考节选)小明用电源(电压恒为3 V)、电阻、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线进行实验。
(1)如图是小明实验时连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)小明将图中的定值电阻更换为额定电压为2.5 V的小灯泡,将滑动变阻器的滑片调至B端,闭合开关后发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数。接下来他首先应进行的操作是 。
A.检查电路是否断路 B.更换小灯泡
C.调节滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)实验中,滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表示数为1.5 V,为测量小灯泡的额定功率,应将滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,直至电压表示数为
V。
(4)本实验多次测量的目的是 。
A.求平均值减小误差
B.测不同电压下小灯泡的电功率
【实验二】 焦耳定律
目 的 探究电流产生热量与通电时间、电流大小是否有关 探究电流产生热量与电阻大小是否有关
实 验 装 置
实 验 方 法 1.控制变量法:探究电流产生热量与其中一个因素的关系,只改变这一个因素,控制其他因素不变 2.转换法:通过观察温度计的示数变化反映电阻丝产生热量的多少
实 验 注 意 事 项 1.两瓶内要装入质量相等、初温相同的煤油:便于通过温度计示数变化反映电阻丝产生热量的多少 2.玻璃瓶内用煤油而不用水的原因:煤油的比热容较小,在吸收相同热量时,煤油的温度变化大,易于观察 3.R1、R2串联的目的:控制I、t相同
结论 1.对于同一电阻丝,在电流大小不变时,通电时间越长,煤油的温度越高,表明电流产生的热量越多 2.对于同一电阻丝,电流越大,相同时间内煤油升高的温度越高,表明电流产生的热量越多。 3.当通电电流相同时,电阻越大,相同时间内煤油升高的温度越高,表明电流产生的热量越多
【中考挑战2】
(2021·常州中考)某小组同学选择阻值不变的电阻丝,探究“电流通过电阻丝产生的热量(简称电热)与通电时间、电流、电阻的关系”。
(1)为探究电热与通电时间、电流的关系,在锥形瓶内装入适量煤油,设计电路如图甲所示,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端。
(a)闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,直至电流表示数为0.5 A,通电5分钟、温度计的示数升高了5 ℃。
(b)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,通电10分钟、温度计的示数升高了9 ℃。
(a)、(b)对比可得结论: 。
(c)向 移动滑动变阻器的滑片P,直至电流表示数为1 A,通电10分钟、温度计的示数升高了33 ℃,(b)、(c)对比可得结论: 。
(d)实验只能得到定性结论,主要原因是
(2)为探究电热与电阻的关系,并测出标签污损的电阻丝R2的阻值,在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油,设计如图乙所示电路。开关闭合后,电压表有示数,但电流表无示数,电路故障是 ,排除故障后,调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示,则电压表示数为 V,电流表示数为 A,R2阻值为 Ω。一段时间后,观察到电阻丝 所在锥形瓶中的温度计示数升高得比较多。
(3)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”)
考点一 电能表的相关计算
1. (2022·本溪中考)如图所示是小明家的电能表,他家电路中可以接入用电器的最大总功率为 W。将电视机单独接入电路正常工作6 min,电能表转盘转6转,电视机的功率为 W。电视机正常工作1 h,消耗的电能为 J。
2.(多选)(2022·滨州中考改编)某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位,其简化电路如图甲所示,电热丝R1=48.4 Ω,R2=435.6 Ω。小滨为测量电热壶的实际功率,他把家中的其他用电器都与电源断开,仅让电热壶工作,1 min内电能表(如图乙)的转盘转动了16转。[不考虑热量损失,已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]下面说法正确的是 ( )
A.开关S接“2”时,电热壶为“加热”挡位
B.电热壶的正常加热功率为100 W
C.电热壶1 min实际消耗电能4.8×104 J
D.测量时电热壶的实际加热功率为800 W
考点二 电功、电功率的相关计算
3. (2022·滨州质检)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S由断开到闭合时 ( )
A.电流表A示数不变
B.电压表V示数变小
C.电路消耗的总功率不变
D.电路的总电阻变小
4. (多选)(2022·天津中考)如图所示电路,甲、乙两灯分别标有“6 V 6 W”和“6 V 3 W”字样,电源电压恒为6 V。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是 ( )
A.只闭合S1时,甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1
B.只闭合S2、S3时,甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1
C.只闭合S1、S2时,电路的总功率为6 W
D.只闭合S1、S2时,电路的总功率为3 W
5. (2022·河南中考)在如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2的阻值为20 Ω。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.5 A和0.2 A,则电源电压为 V,电阻R1的阻值为 Ω。通电1 min,该电路消耗的总电能为 J。
6. (2022·江西中考)如图所示,已知电源电压恒为8 V,小灯泡上标有“6 V 3 W”。
(1)求小灯泡正常发光时的电流和电阻;
(2)闭合开关S,移动滑片P,使小灯泡正常发光,求此时滑动变阻器连入电路中的电阻和电路消耗的总功率。
考点三 焦耳定律公式的应用
7. (2022·威海中考)如图所示,电源电压恒为12 V,R0=60 Ω,滑动变阻器的规格为“50 Ω 2 A”,电流表的量程为“0~0.6 A”,小灯泡上标有“6 V 3 W”字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合,S1、S2断开,小灯泡正常发光,则通电1 min电流通过滑动变阻器产生的热量为 J;当S、S1、S2都闭合,为了保证电路中各元件的安全,滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为 Ω。
8. (2022·长沙中考)某电热水壶有加热和保温两挡,简化电路如图所示。其中R1、R2为电热丝(不考虑其电阻变化)。已知该壶的额定电压为220 V,只闭合开关S1时,电路中的电流为0.5 A。
(1)求电热丝R1的阻值;
(2)只闭合开关S1时,求电热水壶的电功率;
(3)R2=44 Ω,求使用加热挡时电热水壶在10 s内产生的热量。
