2 电功率
第1课时 电功率的认识及计算
认识电功率
1.关于电功、电功率的说法中正确的是 ( )
A.电流做功越多,电功率越大
B.电流做功越快,电功越大
C.用电器消耗电能越多,电功越大
D.用电器消耗电能越多,电功率越大
2.电流通过一个灯泡在1 min内做了6×103 J的功,该灯泡的电功率是 W。1度电能使一个功率为25 W的灯泡连续正常工作 h。
3.小华家中暖风机铭牌如表格所示,其中“2 200 W”的含义是 。接在220 V的家庭电路中,工作5 min消耗的电能为 J。
暖风机参数表
电压 220 V
消耗功率 2 200 W
防水等级 IPX4
电功率的计算
4.如图所示的四个电路中,电源电压U相同,R1A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、乙、甲
C.丁、甲、乙、丙 D.丙、乙、甲、丁
5.在某定值电阻两端加上10 V的电压时,测得通过它的电流为0.5 A,则此定值电阻消耗的电功率为 W,其阻值为 Ω,若加在它两端的电压为0 V,则其阻值为 Ω。
6.(2024吉林中考)小明同学设计了车载加热垫,其简化电路图如图所示,电源电压恒为12 V,R1、R2为阻值一定的电热丝。闭合开关S1、S2,通过R1、R2的电流分别为0.6 A、0.4 A。求:
(1)电热丝R1的电阻。
(2)此时电路的总电功率。
电功的计算
7.规格均为“220 V 120 W”的电冰箱、电视机和烤箱各一台,它们分别正常工作相同时间,消耗的电能 ( )
A.一样多 B.电冰箱最多
C.电视机最多 D.烤箱最多
8.(2024扬州中考)家中应急手电筒的电路图如图所示,电源电压为3 V,闭合开关,通过灯泡的电流为0.6 A,忽略灯泡电阻的变化。求:
(1)灯泡电阻R。
(2)电路工作1 min消耗的电能W。
1.如图是1度电可供一些正常工作电压相同的用电器持续正常工作的时间图。关于图中用电器的比较,下列说法中正确的是 ( )
A.浴霸正常工作的电流最大
B.节能灯正常工作的功率最大
C.电风扇正常工作时的功率比浴霸正常工作时的功率大
D.节能灯正常工作的电流比白炽灯正常工作的电流大
2.图甲、图乙分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数,则下列说法正确的是 ( )
A.10(40)A表示这个电能表的正常工作电流是40 A
B.该家庭在这段时间内总共用电2 000 kW·h
C.该家庭中允许接入电路的用电器的总功率为2 200 W
D.当电路中只有某一用电器工作时,30 min内转盘转了600 r,则该用电器的功率为1 000 W
3.(2024达州中考)定值电阻R和灯泡L,其电流随两端电压的变化图像如图所示。若将R与L串联在4 V电源两端,则R与L消耗的电功率之比为 ;若将R与L并联在2 V的电源两端,电路消耗的总功率为 W。
4.(2024自贡中考)如图所示是一款有两个挡位的挂烫机的工作电路图,正常工作电压为220 V,加热电阻R1=44 Ω,R2=88 Ω,只闭合开关S1时,挂烫机的功率是 W。同时闭合开关S1、S2,挂烫机工作1 min消耗的总电能为 J。
5.(科学思维)(2024达州中考)如图所示,电源电压恒定不变。电流表测量范围为0~3 A,电压表测量范围为0~15 V,滑动变阻器R3标有“40 Ω 1 A”字样,已知R1阻值为30 Ω。当滑片P置于最左端,开关S置于1时,电流表示数为0.8 A;当滑片P置于中点,开关S先后置于1、2时,电流表示数之比为4∶5。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R2的阻值。
(3)当S置于2时,在保证电路安全的前提下,整个电路的最小电功率。
【详解答案】
基础达标
1.C 2.100 40
3.该暖风机每秒消耗的电能是2 200 J 6.6×105
4.C 5.5 20 20
6.解:(1)闭合开关S1、S2时,R1与R2并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由I=可得,电热丝R1的电阻R1===20 Ω。
(2)此时并联电路的总电功率P=UI=12 V×(0.6 A+0.4 A)=12 W。
7.A
8.解:(1)灯泡电阻为R===5 Ω。
(2)电路工作1 min消耗的电能为W=UIt=3 V×0.6 A×60 s=108 J。
能力提升
1.A 解析:根据P=,知消耗电能(1 kW·h)相同,用时越短,功率越大,所以题图中的用电器正常工作时的功率由大到小排列为浴霸、电风扇、白炽灯、节能灯,故BC错误;根据I=,知正常工作的电流由大到小排列为浴霸、电风扇、白炽灯、节能灯,故A正确,D错误。故选A。
2.D 解析:10(40)A表示这个电能表的正常工作电流是10 A,允许通过的最大电流是40 A,故A错误;5月初电能表的示数W1=1 042.8 kW·h,6月初电能表的示数W2=1 242.8 kW·h,则该家庭在这段时间内总共用电W=W2-W1=
1 242.8 kW·h-1 042.8 kW·h=200 kW·h,故B错误;220 V表示电能表的工作电压,10(40)A中,40 A表示电能表平时工作允许通过的最大电流,该电能表工作时电路允许接入的用电器的最大功率P最大=UI最大=220 V×40 A=
8 800 W,故C错误;1 200 r/(kW·h)表示用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转1 200转,则该电能表转盘每转过600转,电路消耗电能W'= kW·h=0.5 kW·h,该用电器的实际功率为P===1 kW=1 000 W,故D正确。故选D。
3.3∶1 1.3
解析:若将R与L串联在4 V电源两端,通过R与L的电流相等,由图可知,此时电路中的电流为0.3 A,R两端的电压为3 V,L两端的电压为1 V,则R与L消耗的电功率之比为P1∶P2=U1I∶U2I=U1∶U2=3 V∶1 V=3∶1;若将R与L并联在2 V的电源两端,由图可知,通过R的电流为0.2 A,通过L的电流为0.45 A,则电路中的总电流为
I总=I1+I2=0.2 A+0.45 A=0.65 A,电路消耗的总功率为P=UI总=2 V×0.65 A=1.3 W。
4.1 100 99 000
解析:只闭合开关S1时,R1单独工作,挂烫机的功率是P1===1 100 W,同时闭合开关S1、S2,R1、R2并联,挂烫机工作1 min消耗的总电能为W=Pt=×60 s=×60 s=99 000 J。
5.解:(1)当滑片P置于最左端,开关S置于1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由I=可得,电源的电压U=I1R1=0.8 A×30 Ω=24 V。
(2)当滑片P置于中点,开关S置于1时,R1与R3串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流I2===0.48 A;
因电流表示数之比为4∶5,所以,开关S置于2时,电路中的电流
I3=×I2=×0.48 A=0.6 A,
此时电路中的总电阻
R总3===40 Ω,R2的阻值
R2=R总3-R3=40 Ω-×40 Ω=20 Ω。
(3)当S置于2时,R2与R3串联,电压表测R3两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表示数最大为15 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,此时R2两端的电压为
U2=U-U最大=24 V-15 V=9 V,
电路中的最小电流
I小===0.45 A,
此时滑动变阻器接入电路中的阻值
R滑==≈33.3 Ω<40 Ω,
整个电路的最小电功率
P小=UI小=24 V×0.45 A=10.8 W。第2课时 额定功率与实际功率
额定功率、实际功率
1.关于用电器的额定功率和实际功率,下列说法正确的是 ( )
A.额定功率大的用电器,其实际功率一定大
B.实际功率大的用电器,其额定功率一定大
C.用电器的实际功率会随所加电压的改变而改变
D.用电器的额定功率会随所加电压的改变而改变
2.某白炽灯铭牌上标有“220 V 100 W”的字样,关于这盏白炽灯的说法正确的是 ( )
A.该灯只能在220 V的电压下工作
B.该灯工作时的电功率一定为100 W
C.该灯正常工作时的电流为2.2 A
D.该灯正常工作时的电阻为484 Ω
3.把标有“2.5 V 0.3 A”字样的小灯泡接入如图所示电路中,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为
V时,小灯泡正常发光,此时其额定功率是 W;把滑片往 移动,当电压
表示数为2 V时,电流表示数是0.25 A,小灯泡更暗,此时其实际功率是 W,额定功率是
W;这说明小灯泡的亮度是由 (选填“实际功率”或“额定功率”)决定的。
额定功率、实际功率的计算
4.如图所示,将标有“12 V 6 W”的灯泡L1和“6 V 6 W”的灯泡L2并联后,接在6 V的电源上(设灯丝电阻不变),则 ( )
A.通过灯泡L1的电流比L2的大
B.灯泡L1和灯泡L2一样亮
C.两灯的实际功率之和等于9 W
D.两灯的实际功率之和等于7.5 W
5.一盏普通照明灯泡上标有“220 V 40 W”的字样,则当该灯泡正常发光时该灯泡灯丝的电阻为
Ω;若不考虑灯丝电阻的变化,则当该灯泡两端的实际电压为110 V时,该灯泡消耗的实际功率为 W。
6.现有两个灯泡,灯丝电阻不变。其中L1标有“6 V 3 W”,L2没有标记,但测得它的电阻是6 Ω,把它们串联后接在某一电路时,两灯L1、L2均能正常发光,则这个电路两端的电压为 V,灯L2的额定功率是 W。
1.一只标有“6.0 V 0.6 A”的灯泡,测得它的电压与电流之间的关系曲线如图所示。则以下说法错误的是 ( )
A.电流为0 A时,电阻为0 Ω
B.灯泡的电阻随电压的升高而增大
C.电压为4.0 V时,灯泡的实际电功率为2 W
D.灯泡正常发光时的电阻为10 Ω
2.甲、乙两灯分别标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”的字样,先将两灯串联后接在电压为U的电路中,甲灯的功率为P1;再将两灯并联后接在同一电压下,乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全,忽略温度对灯丝电阻的影响,则P1∶P2为 ( )
A.9∶2 B.2∶9
C.4∶9 D.1∶9
3.甲灯上标有“6 V 3 W”、乙灯上标有“6 V 6 W”,当两灯串联接入电路,只有一个灯正常发光时,在保证电路安全的情况下,电路中最大电流应为 A,两个灯的亮度情况是 (选填“一样亮”“甲灯更亮”或“乙灯更亮”)。(假设灯丝电阻不随温度的变化而变化)
4.某同学家中有一台电热饮水机,铭牌上部分信息如图1所示,饮水机加热电阻不受温度影响。关闭家中其他用电器,只让该饮水机单独工作,电能表转盘转了50转用时60 s,电能表参数如图2所示,则该饮水机在这段时间内消耗的电能为 J,此时家中的实际电压为 V。
5.(2023通辽中考)小华利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。已知电源电压3 V且保持不变,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,将实物图连接完整(要求:滑片P向右端移动时,灯变亮)。
(2)闭合开关后,小华发现小灯泡不发光,电流表示数几乎为零,电压表示数接近3 V,则电路故障可能是 。
(3)排除电路故障后,重新开始实验,小华从滑动变阻器连入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡的I-U图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,小华又把小灯泡两端的电压调为其额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,此时它的实际功率P实 (选填“大于”或“小于”)P额,原因是 。
(5)实验中,有甲“15 Ω 2 A”、乙“25 Ω 2 A”、丙“30 Ω 2 A”三种规格的滑动变阻器供选择,小华在该实验中选用的是 。
6.(科学思维)如图所示的电路中,电源电压恒定,小灯泡L标有“6 V 3.6 W”字样(忽略温度变化对灯丝电阻的影响),滑动变阻器Rx标有“200 Ω 1.25 A”字样,定值电阻R0阻值为20 Ω,电流表的测量范围为0~3 A,电压表的测量范围为0~15 V。
(1)求小灯泡的额定电流。
(2)求小灯泡的电阻。
(3)只闭合开关S、S1,小灯泡恰好正常发光,求电源电压。
(4)只闭合开关S、S2,在保证电路元件安全的前提下,求滑动变阻器接入电路的阻值范围。
【详解答案】
基础达标
1.C 2.D
3.2.5 0.75 右 0.5 0.75 实际功率
4.D 5.1 210 10 6.9 1.5
能力提升
1.A 解析:电流为0 A时,灯泡两端的电压也为0 V,但这并不意味着电阻为0 Ω,因为电阻是导体本身的性质,它不会随电压和电流的改变而改变(在温度不变的情况下),因此,即使电流为0 A,灯泡的电阻仍然存在,且不为0 Ω,故A错误,符合题意;由图像可知,ΔU>ΔI,根据欧姆定律可知,随着电压的升高,灯泡的电阻增大,故B正确,不符合题意;由图像可知电压为4.0 V时,灯泡的电流为0.5 A,灯泡的实际功率P实=U实I实=4.0 V×0.5 A=2 W,故C正确,不符合题意;灯泡正常发光时的电压为6.0 V,通过的电流为0.6 A,由欧姆定律可得R===10 Ω,故D正确,不符合题意。故选A。
2.B 解析:两灯的电阻分别是R甲===12 Ω,R乙===6 Ω;两灯串联时,甲灯的功率P1= ×12 Ω=;两灯并联时,乙灯的功率P2=,故P1∶P2==2∶9。故选B。
3.0.5 甲灯更亮
解析:由题意可知,甲灯的额定电流I甲===0.5 A,乙灯的额定电流I乙===1 A,故当只有一个灯正常发光时,电路电流不能超过0.5 A,即最大电流应为0.5 A。根据R=可知两灯的电阻R甲>R乙,即当两灯串联电流相同时,根据P=I2R可知甲灯的实际功率比乙灯大,故甲灯更亮。
4.6×104 200
解析:该饮水机在这段时间内消耗的电能为W= kW·h= kW·h=6×104 J。实际功率为P1===1 000 W,因为饮水机加热电阻不受温度影响,根据P=可得===,可得U1=200 V。
5.(1)如图所示:
(2)小灯泡断路 (3)0.75 (4)大于 小灯泡的电阻随电压的减小而减小 (5)乙
解析:(1)滑片向右端移动时,灯变亮,说明此时电路中电流变大,故由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路中的阻值变小,故滑动变阻器应接入右下接线柱。(2)闭合开关后,小华发现小灯泡不发光,电流表示数几乎为零,说明电路中存在断路,而电压表示数接近3 V,说明电路故障可能是小灯泡断路,此时电压表直接串联进电路,相当于测量电源电压。(3)由图乙可知,小灯泡两端电压为2.5 V时,流过小灯泡的电流为I=0.3 A,故由P=UI可得,小灯泡的额定电压为P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。(4)由图乙可知,小灯泡的电阻随两端电压的减小而减小,把灯泡两端的电压调为其额定电压的一半后,由P=可知,若小灯泡的电阻不变,则其实际功率应为其额定功率的,而将灯泡两端电压调小后,其实际电阻也随之减小,故可知此时它的实际功率P实>P额。(5)由题意可知,小灯泡两端电压为U灯=0.5 V时,由串联电路的电压规律可得,此时滑动变阻器两端电压为U滑=U-U灯=3 V-0.5 V=2.5 V,此时电路中的电流最小为I0=0.1 A,故由欧姆定律可得,此时滑动变阻器接入电路的中的阻值最大为R滑=== 25 Ω,可知滑动变阻器的最大阻值为25 Ω,故应选择乙滑动变阻器。
6.解:(1)根据电功率的公式P=UI,可以得到小灯泡的额定电流为
IL===0.6 A。
(2)小灯泡的电阻
RL===10 Ω。
(3)当只闭合开关S、S1时,小灯泡L与定值电阻R0串联。由于小灯泡恰好正常发光,所以此时电路中的电流等于小灯泡的额定电流,此时定值电阻R0两端的电压为=ILR0=0.6 A×20 Ω=12 V,根据串联电路的电压特点,电源电压等于各用电器两端电压之和,即电源电压为U=UL+=6 V+12 V=18 V。
(4)当只闭合开关S、S2时,滑动变阻器Rx与小灯泡串联。由于电流表的测量范围为0~3 A,电压表的测量范围为0~15 V,滑动变阻器允许通过的最大电流为1.25 A,小灯泡的电流不能超过0.6 A,所以电路中的最大电流为0.6 A,此时小灯泡的电压为6 V,滑动变阻器接入电路的电阻最小,则滑动变阻器两端的电压为U滑=U-UL=18 V-6 V=
12 V,
滑动变阻器接入电路的电阻
Rx小===20 Ω;
又因为电压表的测量范围为0~15 V,所以滑动变阻器两端的最大电压为15 V,此时电路中的电流最小,根据欧姆定律和串联电路的电压特点,此时小灯泡两端的电压为
U'L=U-U'滑=18 V-15 V=3 V,
此时电路中的电流为
I小===0.3 A,
所以滑动变阻器接入电路的电阻最大为
Rx大===50 Ω。
滑动变阻器接入电路的阻值范围为20~50 Ω。
