2025年中考物理考点精讲精练
第十五讲 电功率
考点1 电能与电功
1.电能:电能是自然界中的一种能量形式。电源是给电路或用电器提供电能的,电源将其他形式的能转化为电能;用电器是消耗电能的装置,用电器把消耗的电能转化为其他形式的能。
2.电能的单位:电能的单位是焦耳(J),电能的常用单位是千瓦时(kW·h),俗称“度”, 1度=1kW·h=3.6×106J.
3.电能表:计量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。
一段时间内电能表上前后两次示数之差就是这段时间接在电能表上的用电器消耗的电能。
4.电功:电流做功的多少。电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短有关。电功的计算公式:W=UIt.
对于定值电阻R和工作过程中把消耗的电能全部转化为内能的用电器,电流通过电阻或用电器做的电功.
【例题1】(2024年四川广元中考题)如图是小英家的电能表表盘示意图,她断开其它用电器,只将电饭煲单独接入电路中正常工作1min,发现电能表转盘转过10r.下列说法正确的是【 】
电能表是测量电流的仪表
B. 电能表允许通过的最大电流是10A
C. 电能表表盘示数为10226kW h
D. 电饭煲正常工作10min,消耗电能6×105J
【解析】电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表,而不是测量电流的仪表;电能表上标的“10(20)A”表示这个电能表的标定电流是10A,额定最大电流是20A.电能表工作时的电流不能超过额定最大电流,电能表允许通过的最大电流不是10A;电能表表盘上的示数表示的是已经消耗的电能,其单位为千瓦时(kW·h);电能表计数器上的最后一位数字通常是小数点后第一位的数字(即十分位),因此电能表表盘示数为1022.6kW·h,而不是10226kW·h;电能表表盘上标的“600r/(kW·h)”表示的是电路中每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转600转。电饭煲单独接入电路中正常工作1min,电能表转盘转过10r,电饭煲1min消耗的电能为,电饭煲10min消耗电能是
【答案】D
1.(2024年吉林中考题)图中仪表可以用来计量【 】
A. 导体的电阻
B. 电路中的电流
C. 用电器两端的电压
D. 用电器在一段时间内消耗的电能
2.(2024年广西百色中考二模题)如图是小明家安装的电能表示意图,下列说法中正确的是【 】
A.电能表是用来测电功率的仪表 B.此时电能表的读数为28187kW·h
C.该电能表应接在220V的电路中使用 D.该电能表允许通过的最大电流为10A
第2题图 第3题图 第4题图
3.(2023年江苏镇江中考题)物理综合实践小组调查了学校一周的用电情况,如图为两次记录的电能表示数,学校这一周消耗的电能为_________kW h,调查得知,学校共有电功率为40W的日光灯600盏,它们之间是_________联的。
4.(2024年黑龙江鸡西中考题)小叶同学利用如图电能表测量电热水器消耗的电能,将电热水器单独连接在电路中,观察到电能表上的铝盘1min转了60转,电热水器消耗的电能是 kW·h,如果这些能量由天然气来提供,需要完全燃烧 m3的天然气。(q天然气=4.0×107J/m3)
【考点1针对训练题答案】1. D 2. C 3. 5000 并 4. 0.02 1.8×10-3
【例题2】(2024年广东东莞中考二模题)某智能手机的锂电池上标有“3.7V 4200mAh”字样,该手机搭配了超级快充功能,增大充电的电流。给手机充电的过程中,手机电池属于电路构成中的 (选填“电源”或“用电器”)。这块锂电池充满电可以储存 J的电能;若给锂电池快充入80%的电能,需要充电40min,此时手机的快充电流大小为 A.
【解析】给手机充电的过程中,手机电池消耗电能,是电路中的用电器。
这块锂电池充满电可以储存的电能
若给锂电池快充入80%的电能,则充入的电能为
由知道,此时手机的快充电流大小
【答案】 用电器 5.5944×104 5.04
1.(2023年湖北宜昌中考题)某品牌电动汽车的电池容量为130Ah,额定电压为400V,充电时它将电能转化为______能存储起来,充满电后它存储了___________kW h的能量。
2.(2024年广东茂名中考模拟题)如图所示,A、B是由同种材料制成的长度相同,横截面积不同的两段导体,A、B导体的电流:IA IB;A、B导体两端的电压:UA UB;一段时间后A、B导体消耗的电能:WA WB(均选填“>”、“<”或“=”)。
3.(2024年贵州中考题)如图所示电路,电源电压U=3V保持不变,定值电阻R1=5Ω,闭合开关S,电压表示数为2V.求:
(1)定值电阻R2两端的电压U2为多少伏。
(2)通过定值电阻R1的电流I1为多少安。
(3)通电10s,整个电路电流所做的功W为多少焦。
4.(2024年昆明中考一模题)如图所示的电路中,电源电压恒定不变,R1阻值为18Ω.闭合开关S,电流表的示数为0.2A,继续闭合开关S1,电流表示数变为0.5A.求:
(1)电源电压;
(2)R2的电阻;
(3)闭合开关S、S1后,电路工作1min消耗的电能。
【考点1针对训练题答案】 1. 化学 52 2. = < <
3.(1)由图可知,R1和R2串联,电压表测R1两端的电压,根据串联电路的电分压配特点可得:定值电阻R2两端的电压U2为;
(2)通过R1的电流I1为;
(3)串联电路中的电流为I=I1=0.4A,通电10s,整个电路电流做的功为
4.(1)闭合开关S,R1单独接入电路,由欧姆定律得电源电压
(2)闭合开关s和S1,R1、R2并联,由并联电路中电流的规律得,R2中的电流,由欧姆定律得,R2的电阻
(3)闭合开关S、S1,电路工作1min消耗的电能
考点2 电功率
1.电功率:表示电流做功的快慢。电功率等于电功与时间之比。
2.电功率的公式:.由可得,电流做功W=Pt,电流做功时间t=.
3.电功率与电流、电压的关系:P=UI.
4.电功率的单位:千瓦(kW)和瓦特(W),1kW=1000W.
【例题3】(2024年江苏淮安中考题)今年“五一”期间,小明在家长陪同下进行“综合实践活动”,利用家中的电能表测量家中空气炸锅的实际功率。小明把家中其他用电器全部断开后,将空气炸锅单独接入电路,观察到标有“3000imp/(kW·h)”字样的电能表指示灯闪烁60imp,用时1min,则空气炸锅在这1min内消耗的电能为 kW·h,实际功率为 W
【解析】空气炸锅在1min内消耗的电能为
空气炸锅的实际功率为
【答案】 0.02 1200
1.(2024年山东聊城中考题)为了测量家中路由器的电功率,小慧利用五一假期外出期间,关闭家里的其它用电器,用电能表测出一台路由器所消耗的电能,数据见下表,计算可得路由器的电功率为 W.若小慧所在小区有1000户家庭,按每户家庭只使用一台这样的路由器且全天开机,每度电0.6元计算,则小区用户每月(30天)为路由器支付的总电费为 元。
2.(2024年江苏盐城中考题)在“对家庭用电的调查研究”综合实践活动中,小明发现家中电能表表盘如图所示,该电能表的示数为 kW·h,他家同时工作的用电器总功率不能超过 W.小明想测家中电水壶的功率,只让电水壶在电路中工作,当指示灯闪烁了48次,用时1min,则该电水壶的功率为 W.
第2题图 第3题图 第4题图
3.(2024年黑龙江绥化中考题)如图为家庭电路的电能表,该电能表允许接入用电器的最大总功率是____W;表盘上的某个参数模糊不清,为测得这个参数,仅将额定功率为1200W的空调接入电路,正常工作1min电能表转盘转了60转,计算可知该参数为______r/(kW·h).
4.(2024年山东德州中考一模题)在家用电器调查活动中,小亮让电热水器单独工作2 min,测得家中如图所示的电能表的转盘转了70r,热水器的实际功率为______ W;若不计热量损失,这段时间内热水器中50L的水可升温_____ ℃.[已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
【考点2针对训练题答案】1.10 4320 2.326.6 8800 1800 3 .8800 3000 4. 2100 1.2
【例题4】(2024年黑龙江齐齐哈尔中考题)如图甲所示的电路,电源电压为12V且保持不变,R2为阻值未知的定值电阻,图乙是小灯泡L和定值电阻R1的电流随它们两端电压变化的图像。当同时闭合开关S1、S2和S3时,小灯泡L的实际功率为P,定值电阻R1的功率为P1,则P:P1= ;当闭合开关S1、断开开关S2和S3时,小灯泡的实际功率为0.6W,此时灯丝电阻为R,则R:R2= 。
【解析】同时闭合开关S1、S2和S3时,灯泡L与定值电阻R1并联,并联电路两端的电压等于电源电压,为U=12V.由图象可知,通过灯泡的电流IL=0.8A,通过R1的电流I1=0.6A,则灯泡L的实际功率P=UIL=12V×0.8A=9.6W,定值电阻R1 的功率P1=UI1=12V×0.6A=7.2W,
P:P1=9.6W:7.2W=4:3
闭合开关S1、断开开关S2和S3时,灯泡L与定值电阻R2串联。由图乙可知,灯泡的实际功率PL=0.6W时,灯泡两端电压UL=2V,通过灯泡的电流为IL=0.3A.由欧姆定律得,此时灯泡的电阻,定值电阻R2与灯泡L串联,R2中的电流I2=IL=0.3A.由串联电路中的电压规律得,R2两端的电压,R2的阻值
R:R2 =Ω:Ω=1:5
【答案】 4∶3 1∶5
1.(2024年河南中考题)图甲为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图乙电路,电阻R阻值为10Ω,闭合开关S,电流表示数为0.2A,则电源电压为 V,干路电流为 A,此时灯泡L的电功率为 W.
第1题图 第2题图
2.(2024年四川巴中中考题)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1、V2示数之比为2∶3.下列说法正确的是【 】
A.通过R1、R2的电流之比I1∶I2=1∶2 B.R1、R2两端的电压之比U1∶U2=2∶1
C.相同时间R1、R2消耗电功之比W1∶W2=1∶2 D.R1、R2的电功率之比P1∶P2=2∶1
3.(2024年西藏中考题)如图(甲)所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片由最右端向左端移动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图(乙)所示。下列选项正确的是【 】
A.电源电压为12V
B.电路的最小功率为1.4W
C.电压表与电流表对应的示数之比变大
D.电路中,电流的最大值与最小值之比为5∶1
4.(2024年甘肃兰州中考题)小明将定值电阻R1、R2分别按如图甲、乙所示的方式连入电路中,已知、R2=2R1,两电路中电源电压相等且保持不变,闭合开关S后,电压表和电流表的示数分别如图丙、丁所示,下列说法中正确的是【 】
A.电源电压为3V B.乙图中通过R1的电流为0.6A
C.R2的阻值为5Ω D.甲图中电路工作时消耗的功率为2.4W
【考点2针对训练题答案】1. 2 0.45 0.5 2. C 3. B 4. D
【例题5】(2025年河南辉县中考模拟题)(双选题)小芳设计了一个如图所示的体温计电路图,用电表示数大小反映温度高低,热敏电阻R1的阻值随温度的升高而增大,定值电阻R2起保护电路的作用。下列分析正确的是【 】
A.该电路中的电表是电压表
B.温度变化时R2两端电压不变
C.温度升高时电路中电流变大
D.温度降低时电路的总功率变大
【解析】图示电路中,热敏电阻R1和定值电阻R2串联,电表和热敏电阻R1并联,是电压表,测量热敏电阻R1两端的电压U1.温度变化时,热敏电阻的阻值变化,电路的总电阻R=R1+R2变化,电源电压U不变,电路中的电流变化;定值电阻R2两端电压U2=IR2变化,热敏电阻R1两端电压U1=U-U2变化,电表示数变化。
温度升高时,热敏电阻R1的阻值变大,电路的总电阻变大,电路中的电流变小;温度降低时,R1的阻值变小,电路的总电阻变小,电路中的电流变大,电路的总功率P=UI变大。
【答案】A D
1.(2025年湖南长沙一中中考一模题)(多选题)如图所示、小明同学设计了一种烟雾报警装置,R0的电阻为40Ω.R为光敏电阻,其阻值随激光的光照强度减弱而增大。当电路中电流小于或等于0.3A时,报警器报警;当电流为0.5A时,光敏电阻R的电功率为4W.下列说法正确的是【 】
A.当R处的烟雾浓度逐渐减小时,电流表的示数变大
B.电源电压为24V
C.当电压表的示数为12V时,烟雾报警器报警
D.当电路中电流为0.4A 时,R消耗的电功率为4.8W
2.(2024年山东东营中考题)图甲是某酒精测试仪的简化电路图,R0为定值电阻,R为酒精气体传感器,其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。若电源电压不变,闭合开关,当R周围酒精浓度增加时,下列判断正确的是【 】
A.电流表示数变小
B.电压表示数变大
C.电压表与电流表示数的比值不变
D.电路消耗的总功率变大
3.(2024年宁夏中考题)某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示,其中R为压敏电阻,其阻值随压力的增大而减小,R0是定值电阻,电源电压保持3V不变。闭合开关S,当平板受到的压力增大时,下列说法正确的是【 】
A.电流表示数减小
B.电压表示数减小
C.电压表示数与电流表示数的比值增大
D.电路消耗的总功率增大
选择理由: 。
4.(2024年山东枣庄中考题)如图所示,电源电压保持不变,R2=2R1,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样,闭合S1,断开S2,滑动变阻器的滑片位于最右端时,电压表的示数为3V,电路的总功率为P1;当闭合S2,断开S1,滑动变阻器的滑片移至中点时,电压表示数为1.2V,电路的总功率为P2。下列说法正确的是【 】
A.P1:P2=4:5 B.电源电压为12V
C.R1阻值为40Ω
D.电路的最大功率为2.7W
【考点2针对训练题答案】1. A D 2. D 3. D 压敏电阻R的阻值随压力的增大而减小,当平板受到的压力增大时,R的阻值减小,电路的总电阻减小,电源电压一定,由可知,电路中电流增大,由可得电路中的总功率增大 4. D
考点3 额定电压和额定功率
用电器铭牌上标的电压是用电器正常工作时的电压,叫做用电器的额定电压;用电器铭牌上标的功率是用电器在额定电压下的功率,也是用电器正常工作时的功率,叫做用电器的额定功率。用电器的额定电压和额定功率是唯一的并且恒定不变。
用电器的实际电压等于额定电压时,用电器的实际功率等于额定功率,用电器正常工作;用电器的实际电压不等于额定电压时,用电器的实际功率不等于额定功率,用电器不能正常工作。用电器的实际功率随实际电压增大而增大。
【例题6】(2024年河南信阳中考三模题)将一只“”的小灯泡甲与一只“”的小灯泡乙串联后接在某电源两端,不计温度对灯丝电阻的影响,闭合开关,在保证电路安全的前提下,电源的最大电压不得超过______,较亮的灯泡为__(选填“甲”或“乙”)灯泡。若将两灯泡并联接在电压为的电源两端,通电,电路消耗的总电能为______。
【解析】由P=UI得,
甲灯的额定电流;乙灯的额定电流;
甲、乙两灯串联时,在保证电路安全的前提下,电路中的最大电流.
甲灯的电阻为 ,乙灯的电阻为 ;
由欧姆定律得,电源电压.
甲灯泡正常发光,甲灯泡的实际功率。
乙灯泡不能正常发光,乙灯泡的实际功率.
,所以此时甲灯更亮。
两灯并联时,两灯均正常工作,此时干路电流.
电路消耗的总电能.
【答案】9 甲 5400
1.(2024年湖北襄阳中考一模题)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V3W”字样,图乙是通过小灯泡的电功率随其两端电压变化的图像。滑动变阻器R1的最大值为60Ω,定值电阻R2=10Ω.当闭合S和S1,断开S2,使滑动变阻器的滑片P在中点时,R2的功率为0.9W,则这时电流表的示数为 A,电源电压为 V.当闭合S和S2,断开S1,要使小灯泡功率为1.6W,则滑动变阻器连入电路中的阻值为 Ω.
2.(2024年四川达州中考题)某彩色电视机的铭牌如图所示,其额定电功率为 W,额定电流是 A.当它正常工作时,60s内消耗的电能为 J.
3.(2024年山东济宁中考题)图中,小灯泡L1、L2的额定电压相同。闭合开关后,发现L1比L2亮,下列分析正确的是【 】
A.L1的额定功率比L2的额定功率大
B.L1两端电压比L2两端电压小
C.L1的电阻比L2的电阻大
D.通过L1的电流比通过L2的电流小
4.(2024年湖南中考题)小明给爷爷房间设计了一个夜灯工作的电路模型,如图所示。电源电压恒为6V,地灯L1标有“6V 3W”字样,床灯L2标有“6V 6W”字样。
(1)闭合开关S1,断开开关S2,灯 发光;
(2)求L2正常工作时的电阻R2;
(3)闭合开关S1、S2,求整个电路工作1min消耗的电能。
【考点3针对训练题答案】1. 0.3 12 20 2. 110 0.5 6600 3. C
4.(1)L1 (2)由P=UI得,床灯L2正常发光时的电流I2=
由欧姆定律得,L2正常工作时的电阻为R2=
(3)图示电路中,闭合S1、S2,两个灯泡并联,两端的电压均等于电源电压,Ui=U2=6V,两灯两端实际电压都等于额定电压,两灯的实际功率都等于各自的额定功率,因此均正常发光。由得,L1消耗的电能W1=P1t=3W+60s=180J,L1消耗的电能W2=P2t=6W+60s=360J,
因此整个电路工作1min消耗的电能W=W1+W2=180J+360J=540J
【例题7】(2025年广东深圳中学中考一模题)某同学家浴室里安装了一款浴霸,它既可以实现照明、换气,又可以实现送自然风、暖风、热风,其简化电路如图所示,开关s可分别与0、1、2触点接触,R1、R2是两根阻值相同的电热丝。如表所示是浴霸的部分参数。
以下结论正确的是【 】
①开关S1 断开,S与触点1接触时,浴霸处于自然风状态;②送风电动机的功率为33W;
③电路中通过开关S的电流最大为10.15A;④浴霸工作10min,电路消耗的最大电能为1.3308x106J
A.①③ B. ②③ C. ②④ D. ③④
【解析】①开关S1断开、S与触点1接触时,只有电动机工作,电热丝没有通电加热,浴霸处于换气状态;
②当只有电动机工作时,浴霸处于自然风状态;当S与触点2接触,一个电热丝和电动机并联工作时,浴霸处于暖风状态;当与触点,2接触,S2闭合,两个电热丝并联,再与电动机并联时,浴霸处于热风状态;一个电热丝的电功率P=P热-P暖=2233W-1133W=1100W;送风电动机的功率:PM=P暖-P=1133W-1100W=33W;
③当浴霸处于热风状态时,电路中通过开关S的电流最大。由P=UI可知,电路中通过开关S的最大电流:;
④浴霸处于热风状态,且照明灯发光时,浴霸的电功率最大,工作10分钟,电路消耗的电能最多,W =P总t =(P热+P照明 )t= (2233W + 20W) ×10×60s=1.3518×106J.
【答案】 B
1.(2024年山东德州中考题)图甲是一款家用蒸箱,图乙是其加热盘模块的简化电路,蒸箱有“低温”“中温”“高温”三挡,其中R1、R2为阻值不变的电热丝,当开关S1断开、S2接a时,蒸箱处于 挡,此时通过温控开关的电流为2A,已知蒸箱的额定电压为220V,R1=88Ω,则R2的阻值为 Ω,高温挡的电功率为 W.
第1题图 第2题图
2.(2024年四川乐山中考题)如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位,图乙是其内部简化电路图。当处于高温挡时,煎饼锅的加热功率为938W,则R1= Ω;处于低温挡时,煎饼锅的工作电流为1A,通电1min产生的热量为 J.
3.(2024年内蒙古呼和浩特中考题)丹妮在姥姥家发现了一个多功能养生壶(如图甲)。该品牌养生壶的电路原理图,如图乙所示。其中R1、R2都为阻值不变的电阻丝,且R1=R2,S1、S2为温度控制开关,该养生壶通过S1的通断和S2的接A或B,来实现高、中、低三个挡位的变化。求:
(1)若让该养生壶在低温挡下工作,则S1须 (选填“通”或“断”),且S2须 (选填“接A”或“接B”或“不接”);
(2)该养生壶高温挡标有“220V 800W”,此挡下正常工作10分钟,计算养生壶让图丙电能表指示灯闪烁的次数和电阻R1的大小.
部分参数
功能 额定功率P/W
常温搅拌 100
高温翻炒 2300
低温慢炖 __________
高温蒸煮 __________
4.(2024年山东威海中考题)小明家有一款多功能厨房神器,它的内部结构主要由两个电热丝和一个电动机构成,通过旋转开关可实现常温搅拌、高温翻炒、低温慢炖、高温蒸煮(电动机可实现搅拌、翻炒功能)。参数如表所示,内部电路简图如图所示。已知R2的阻值为66Ω.
请解答下列问题:
(1)画出该机器高温翻炒功能的等效电路图,并求出R1的阻值;
(2)小明早晨想利用该机器的低温慢炖功能将质量为400g、初温为20℃的牛奶加热到55℃,他把加热时间设置为1min,请通过计算说明这种设置是否合理? 【不计热量损失,c牛奶=2.5×103J/(kg·℃)】
【考点3针对训练题答案】 1. 低温 22 2750 2. 51.6 13200
3.(1)断 接A (2)由得,高温挡下正常工作10min,消耗电能
每消耗1的电能,指示灯闪烁1200次,消耗的电能指示灯闪烁的次数为n,
,解得
高温挡时两电阻并联,两电阻阻值相等,由P=UI可知,两电阻消耗的电功率相等,所以R1的功率为400W,则R1的阻值为
4.(1)由图可知,当闭合开关S,开关S1接触点“0”和“1”时只有电动机接入电路,机器处于常温搅拌挡,此时功率P1=100W;当闭合开关S,开关S1接触点“1”和“2”时电动机和电阻R1并联接入电路中,该机器处于高温翻炒挡,等效电路图如图所示。
高温翻炒挡的功率为P2=2300W,R1的功率为
由P=UI可知,R1的阻值为
(3)闭合开关S,开关S1接触点“3”和“4”时,电阻R1与R2串联,处于低温慢炖挡,
电路总电阻R=R1+R2=22Ω+66Ω=88Ω
电路中电流
通电1min消耗的电能W=UIt=220V×2.5A×60s=3.3×104J
牛奶需要吸收的热量
Q吸=c牛奶m(t牛奶-t0)=2.5×103J/(kg·℃)×0.4kg×(55℃-20℃)=3.5×104J>W
设置不合理。
考点4 测量小灯泡的电功率
根据电功率跟电压、电流的关系P=UI,用电压表和小灯泡并联,测出小灯泡两端的电压,把电流表和小灯泡串联,测出小灯泡中的电流I,就可计算出小灯泡的电功率。将滑动变阻器和小灯泡串联,通过调节变阻器接入电路中的电阻,改变小灯泡两端电压和通过的电流,即可测出小灯泡在不同电压下的电功率,从而得出小灯泡的电功率和两端电压的关系。实验中通过观察小灯泡的发光情况和比较小灯泡的电功率,发现小灯泡的亮度是由小灯泡的电功率决定的。
【例题8】(2025年湖南长沙一中中考一模题)小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于______端。
(2)小明测得多组数据,并画出图乙所示的图像,由图像可知小灯泡的额定功率为_____W; 图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而________。
(3)受上述实验启发,为测量高温物体的温度,小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器,思路如下:将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝。请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。
答:(3)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知。
电阻丝两端的电压越大,因此选择电压表改装为温度显示仪。
【解析】(1)图示的“测量小灯泡电功率”实验电路中,为使开关闭合接通电路时电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路的电阻必须最大,应将滑动变阻器的滑片置于b端。
(2)由图乙所示的小灯泡电压和电流关系图像可得,小灯泡两端电压等于额定电压2.5V时,通过小灯泡的电流为0.4A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W;小灯泡电压和电流关系图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻是变化的,电阻随温度升高而增大。
(3)将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,闭合开关接通电路,当温度升高时,电阻丝的电阻变大,电路的总电阻变大,电路中的电流变小,电流表示数变小;滑动变阻器两端电压变小,电阻丝两端电压变大,电压表示数变大。因此选择电压表改装为温度显示仪.
【答案】 (1)b (2)1 增大 (3)温度越高,电阻丝的电阻越大,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压表改装为温度显示仪。
1.(2024年宿迁中考题)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)如图甲所示电路,有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)连接电路时,开关应 ,试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则电压表发生了 故障;
(3)纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡额定功率为 W;
(4)利用原有电路,将小灯泡替换为定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,25Ω各一个)探究电流和电阻关系,为了能完成实验,控制电压表示数可能是 。
A.1.7V B.2.2V C. 2.7V
实验序号 电压U/V 电流I/A 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮
2.(2024年江苏无锡中考题)用如图所示的电路测量小灯泡的功率,实验原理是:______。闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8V,观察小灯泡的亮度,读出电压表、电流表的示数记录在下表中。则小灯泡L的额定功率为______W,小灯泡的亮度由______决定。
3.(2024年黑龙江绥化中考题)在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用的小灯泡上标有“2.5V”字样,额定电流约为0.3A,电源电压恒为6V,实验电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整;(导线不允许交叉)
(2)现有规格为A“10Ω 2A”、B“20Ω 1A”和C“50Ω 0.2A”的三个滑动变阻器可供选择,应选择______(选填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是__________和调节小灯泡两端的电压及通过的电流;
(3)电路连接完成后,闭合开关,发现小灯泡发光很暗,这时眼睛应该看着________(选填“电流表”或“电压表”)移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为__________W;
(4)实验中改变小灯泡两端的电压,多次测量的目的是_____________________;
(5)测得小灯泡的额定功率后,把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的功率大于其额定功率的四分之一,请对其加以分析:__________________________。
4.(2024年四川内江中考三模题)某实验小组的同学在用“伏安法”测量小灯泡的额定功率的实验中,现有器材:电源(电压恒为6V)、开关、电压表、电流表各一个,额定电压为3.8V的待测小灯泡(电阻约为12Ω),滑动变阻器。
(1)该实验的实验原理是 ;
(2)如图1甲所示是小田同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。
(3)小明连接完电路后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光,电压表无示数,电流表有示数,则电路的故障可能是 ;
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图1乙所示,则该小灯泡的额定功率为 W;
(5)该组的另一同学接着实验时,发现电压表0~15V量程已经损坏,0~3V量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你如图1丙中的虚线框内画出正确的电路图;
(6)由图乙推知:小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P2,则P1 (选填“大于”、“小于”或“等于”)P2;
(7)小明做完实验后,想测量额定电流为I额的小灯泡L的额定功率,发现电压表已损坏。于是他利用电流表和定值电阻设计了如图2所示的电路,定值电阻的阻值为R2,根据电路图,主要测量步骤如下:
①闭合开关S和S2,断开开关S1,调节滑动变阻器,使电流表的示数为I额;
②保持滑动变阻器滑片不动,断开开关S2,闭合开关S1,记下此时电流表的示数为I;
③小灯泡的额定功率的表达式为P额= (用题中字母表示)。
【考点4针对训练题答案】
1.(1) (2)断开 断路 (3)0.24 0.6 (4)C
2.. P=UI 1.14 实际功率
3.(1) (2)B 保护电路 (3)电压表 0.65 (4)测量小灯泡在不同电压下的电功率,得到小灯泡的电功率和两端电压之间的关系(或寻找物理规律) (5)灯丝电阻随灯丝温度升高而增大。实际电压为额定电压一半时,灯丝电阻小于实际电压等于额定电压时的电阻,根据P=UI=可知,实际电压等于额定电压一半时的实际功率大于额定功率的四分之一。
4.(1)P=UI (2)(3)小灯泡短路(或电压表短路) (4)1.14 (5) (6)大于 (7)(I﹣I额)R0I额
考点5 焦耳定律
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化成内能,导体发热的现象叫做电流的热效应。各种用电器里都有导体,只要用电器通电,就会发热。电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关。
2.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。焦耳定律可以用公式Q=I2Rt来表示。
【例题9】(2024年四川宜宾中考题)(双选题)如图是探究电流热效应的实验装置,两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻R1、R2,其中R1=5Ω,R2=R3=10Ω.下列说法正确的是【 】
A.只闭合S1,可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B.只闭合S1,若电路中的电流为0.2A,通电1min电阻R1产生的热量为12J
C.闭合S1和S2,通过R1的电流是R2电流的0.5倍
D.闭合S1和S2后,左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
【解析】只闭合S1,两个电阻R1、R2串联,电流相同,通电时间相同,电阻的大小不同,故可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系;
只闭合S1,若电路中的电流为0.2A,通电1min电阻R1产生的热量为
;
闭合S1和S2,R2与R3并联,R2与R3电阻相同,若通过R2的电流为I,通过R1的电流为2I,通过R1的电流是通过R2电流的2倍;
闭合S1和S2后,R2与R3并联,通过R1的电流是通过R2电流的2倍,电流通过左侧电阻R1产生的热量多于电流通过右侧电阻R2产生的热量,左侧U形管两侧液柱的高度差大于右侧U形管两侧液柱的高度差。
【答案】A B
1.(2025年郑州经开区外国语学校中考一模题)(双选题)如图是用来探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验装置。将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内,且R1>R2,瓶内装入等温、等质量的煤油。下列相关说法正确的是【 】
A.工作相同时间,两烧瓶内的煤油吸收相同的热量
B.该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C.实验中通过温度计示数的高低来反映电阻丝产生热量的多少
D.若要比较水和煤油的比热容大小,只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
2.(2024年江苏无锡中考题)用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油,电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中,其中R1=R2=5Ω、R3=10Ω.闭合开关前,记录下煤油的初温度t0,开关S接a、调节滑动变阻器滑片P,使电流表的示数为1A,记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t;开关S接b,调节滑片P,使电流表的示数为0.5A,记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t,断开开关,结果如下表,比较序号①②可得:当通过导体的电流和导体的______相等时,导体产生的热量与通电______有关。比较序号②和______可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中,电阻R2产生的热量为______J.
序号 电阻 I/A 时间/s t0/℃ t/℃
① R1 1 100 20 34
② R1 1 200 20 48
③ R2 0.5 200 20 27
④ R3 0.5 200 20 34
3.(2024年哈尔滨中考二模题)如图所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置,两个相同的透明容器中封闭着等量的空气,实验中通过观察U形管液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少。图甲表明在电流相等、通电时间相同的情况下, 越大,产生的热量越多;图乙中R3与R2并联,是使通过R1与R2的 不同。
4.(2024年云南楚雄中考模拟题)在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中,小雨猜想:电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关,于是她利用图甲所示的装置进行实验探究,图乙三个装置的透明容器中密封着等量的空气,且各装有一段电阻丝,阻值分别为10Ω、5Ω、5Ω.实验中将A、B、C按一定的方式组合后,分别接入图甲中与MN两根导线相连的接线柱上。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的滑动变阻器接入电路。要求:①滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大;②导线不能交叉;
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转角度较小,且滑片左右移动时,电流表的指针偏转几乎不变,电路中的故障可能是 ;
(3)排除故障后继续进行实验,实验中通过观察U形管中左右两侧液柱的高度差来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。请列举一个与该物理研究方法相同的实验: ;
(4)要探究电流产生热量的多少与电阻大小的关系,应选用 (选填“A与B”、“A与C”或“B与C”)组合,并将它们 (选填“串联”或“并联”)接入电路进行实验;
(5)调节滑动变阻器改变电流的大小,经过多次实验发现:电阻丝阻值和通电时间一定时,电流越大,通电导体产生的热量越 ;
(6)小雨进一步学习了解到:英国物理学家 早在1841年就确定了,当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟 成正比的关系。
【考点5针对训练题答案】1. B C 2. 电阻 时间 ③ 250 3. 电阻 电流
4. (1) (2)将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路 (3)探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,用海绵凹陷程度来判断压力的作用效果 (4)A与B 串联 (5)多 (6)焦耳 电流的二次方
【例题10】(2024年辽宁中考题)如图,甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体,甲、乙中都有一段电阻丝,R1=5Ω,R2=10Ω.闭合开关,电流表的示数为1.2A.通电120s后,甲中温度计的示数为29℃。求:
(1)R2两端的电压;
(2)R2的电功率;
(3)电流通过R2产生的热量;
(4)液体的比热容(不计热量损失)。
【解析】图示电路中,闭合开关,R1和R2串联,电流表测量电路中的电流。电流通过R1、R2产生的热量被甲、乙容器中的液体吸收,不计热量损失,液体吸收的热量等于电流通过导体产生的热量。
【答案】(1)由欧姆定律得,R2两端的电压为U2=IR2=1.2A×10Ω=12V
(2)R2的电功率为P2=U2I=12V×1.2A=14.4W
(3)电流通过R1产生的热量为Q=I2R1t=(1.2A)2×5Ω×120s=864J
(4)不计热量损失,则甲容器中液体吸收的热量为Q吸=Q=864J
由Q吸=cm(t-t0)=cm⊿t得,液体的比热容为
1.(2024年陕西中考题)中药煎煮方式分为“文火”和“武火”,小明受此启发,用手动开关S1、温控开关S2、水量开关S3、加热电阻R1和限流电阻R2(R1、R2阻值不随温度变化),设计了煎药壶电路,其中S1为总开关,电源电压为220V。闭合开关S1,能实现下表所示的功能,下列关于此电路的分析正确的是【 】
温度t/℃ 温控开关S2 壶内水量V/L 水量开关S3 R1的功率P/W 煎煮方式
<60 闭合 >0.2 闭合 800 武火
≧60 断开 >0.2 闭合 800 武火
≧60 断开 ≦0.2 断开 100 文火
A.温控开关S2与水量开关S3是串联的 B.加热电阻R1的阻值是484Ω
C.若壶内水量小于0.2L,煎药壶工作时无法进行“武火”加热
D.若限流电阻R2断路,煎药壶工作时只能进行“武火”加热
2.(2024年四川宜宾中考题)中医在我国具有悠久的历史。一款电热中药壶有急火和文火两种工作状态,由开关S2控制,在下图的简化电路中不能实现要求的是【 】
A B C D
3.(2024年北京中考题)如图所示的是某款两档电热器的简化电路,R1、R2为阻值一定的电热丝,R1=550Ω,R2=44Ω.该电热器接入电压为220V的电路中。求:
(1)低温档时电路中的电流;
(2)高温档时电热器的电功率。
4.(2024年黑龙江鸡西中考题)一款小型电火锅如图甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的简化电路图,R1、R2、R3均为加热电阻(阻值保持不变)。已知R1的阻值为176Ω,电火锅的部分参数如下表所示。求:
(1)R2的阻值是多少?
(2)电火锅在低温挡工作时的功率是多少?
(3)某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾,用时14min,不计热量损失,该电火锅中温挡的实际功率是多少?【c水=4.2×103J/(kg·℃)】
额定电压 220V
低温挡功率
中温挡功率 440W
高温挡功率 1100W
【考点5针对训练题答案】1. D 2. B
3.(1)由可知,电路的总电阻越小,总功率越大。
只闭合S1时,只有R1工作,为低温档时,电路中的电流
(2)同时闭合S1和S2时,两个电阻并联,为高温档,通过电阻R2的电流
干路电流为
高温档时电热器的电功率
4.(1)从表格中数据可知,高温档的功率为1100W,中温档的功率为400W,再由图乙可知,当高温档时,只R3连入电路,中温档时,R2和R3串联接入电路,电源电压为220V,
由P=UI得,R3的电阻值,
中温挡电路的总电阻
由串联电路的电阻特点得,R2的阻值R2=R中-R3=110Ω-44Ω=66Ω
(2)低温档时,R1、R3串联,电火锅低温挡的功率
(3)1kg水从20℃加热到沸腾吸收的热量
不计热损失,中温档加热水消耗的电能
电火锅中温档的实际功率