(共43张PPT)
第6章 电功率
章末梳理与复习
1.下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是 ( )
A.电饭锅 B.电冰箱 C.电视机 D.电风扇
2.下列关于电能的说法正确的是( )
A.可以通过电流表把电能直接测量出来
B.电能的单位是“度”,学名叫作千瓦
C.消耗电能越多的用电器,电功率就越大
D.消耗电能相同的用电器,产生的热量不一定相同
A
D
3.(2024·长春)1 kW·h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是 ( )
A.节能灯 B.电饭煲 C.电视机 D.电烤箱
4.(2024·青岛)如图所示电路,开关S闭合,灯泡L1和L2均发光。若它们的阻值不同,忽略温度对电阻的影响,下列说法错误的是( )
A.通过A、B两点的电流不相等
B.L1和L2两端的电压相等
C.L1和L2的实际功率不相等
D.若L1断路,则L2不会发光
D
A
5.小杨家中有两盏白炽电灯,规格分别为甲灯“220 V 40 W”、乙灯“220 V 25 W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。下列分析正确的是 ( )
A.甲、乙两灯均正常发光时,甲灯更亮一些
B.将甲灯接入110 V的电路中,它的实际功率为20 W
C.若两灯灯丝的材料、长度相同,则甲灯的灯丝更细一些
D.将甲、乙两灯串联接入220 V的电路中,两灯均能正常发光
A
6.(2024·广安)小强上次查看家里的电能表显示为 ,本次查看时电能表示数如图所示,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.在这段时间内消耗的电能为792 kW·h
C.小强家同时工作的用电器的总功
率不能超过2 200 W
D.只将一台标有“220 V 1 000 W”
的电热水器接入电路中,正常工作5 min,
电能表的指示灯闪烁300次
D
7.(2024·重庆B卷)小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S,将滑片P移至某一位置时,电压表示数为2 V,电流表示数为0.4 A。下列说法正确的是 ( )
A.图中的甲是电压表,乙是电流表
B.将滑片P向左移时,R的功率增大
C.一次实验就能精确测出R的阻值
D.电流0.4 A时,R一分钟发热0.8 J
B
二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合要求)
8.(2024·广安)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,电流表量程是0~0.6 A,电压表量程是0~3 V。闭合开关S,在滑动变阻器R的滑片从最右端向左滑到a点的过程中,滑动变阻器R和灯泡L的U-I图像分别如图乙所示,当滑片在a点时灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是( )
A.电源电压为4 V
B.灯泡L正常发光时的电阻为6 Ω
C.电路中允许的最大功率为2.25 W
D.电压表测量的是滑动变阻器R两端的电压
C
9.(2024·成都)如图所示电路,电源电压恒定不变,定值电阻R1与R2阻值相同。让滑动变阻器R3的滑片位于中点,只闭合开关S2时,电压表V的示数为2 V;开关S2、S3闭合,S1断开时,电流表A1的示数为0.2 A。将R3的滑片移到b端,三个开关都闭合时,电流表A2的示数为0.4 A,电路消耗的总功率为P1;开关S1、S2闭合,S3断开时,电路消耗的总功率为P2。下列结果正确的是 ( )
A.电源电压为9 V
B.R3的最大阻值是60 Ω
C.P1=3 W
D.P2=0.3 W
BC
10.(2024·达州)如图所示电路,电源电压为18 V保持不变,R1、R2为定值电阻,滑动变阻器最大阻值为30 Ω。当滑片P位于最右端,同时闭合S1、S2时,滑动变阻器功率P1=7.5 W,电压表示数为U1,电流表示数为I1;P位于最右端,只闭合S1时,滑动变阻器功率为P2,电压表示数为U2,电流表示数为I2;将滑片P移至中点,只闭合S1时,滑动变阻器功率为P3,电压表示数为U3,电流表示数为I3。若P2∶P3=8∶9,下列说法正确的是 ( )
A.R1=6 Ω B.U2∶U3=3∶2
C.I1∶I3=5∶6 D.P3=4 W
C
11.(2024·泸州)如图所示电路中,电源电压为4.5 V,滑动变阻器R最大阻值为20 Ω,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,在AB之间接入不同的电学元件,可以进行不同的实验,在确保电路安全且实验能够顺利进行的情况下,下列说法中正确的是
A.在AB间接入一个阻值为10 Ω的定值电阻,探究电流与电压关系实验时,电压表示数变化范围为1.5~3 V
B.探究电流与电阻的关系实验中,控制AB间电压是3 V时,在AB间接入电阻的阻值范围是5~40 Ω
C.在AB间接入一个大约100 Ω的未知电阻,调节滑动变阻器滑片的位置,就能够测量出该电阻的阻值
D.在AB间接入小灯泡,调节滑片,使电压表示数从2 V变到3 V,测得电流表示数从0.25 A变到0.3 A,则灯泡的电功率增大了0.05 W
( )
AB
12.(2024·达州)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,60 s内消耗的电能为 J。
110
0.5
6 600
13.(2024·凉山州)小灯泡上标有“6 V 3 W”的字样,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;若将小灯泡接在电源电压为9 V的电路中,要使小灯泡正常发光,需要串联一个阻值为 Ω的定值电阻。
14.(2024·广元)如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后,根据实验数据作出的U-I图像。若将L和R串联接在8 V的电源两端,L与R的电阻之比为 ;若将L和R并联在2 V的电源两端,在1 min内,L与R产生的热量之比为 。
12
6
1∶1
3∶2
15.(2024·泸州)小华家电茶炉的加热电阻为60.5 Ω,家用电能表的信息如图所示,只将电茶炉接入220 V的家庭电路中正常工作10 min,电能表指示灯应闪烁 次,刚好将电茶炉内1 kg的水从20 ℃加热至100 ℃,水吸收的热量为 J,电茶炉烧水的效率为 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
160
3.36×105
70%
16.(2024·遂宁)在甲图所示的电路中,闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表A1的示数变大,此时两电流表指针都指在刻度盘的中央,均如乙图所示,则通过R1的电流为 A,R1∶R2= ,在相同时间内两电阻产生的热量之比Q1∶Q2= 。
1.2
1∶4
4∶1
17.(2024·成都)小张想设计一个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器,其电路图如图所示,电源电压为220 V,R1、R2是电热丝,开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝,R1=242 Ω,另外两根电热丝的阻值分别是121 Ω和242 Ω,R2该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”“2”两个触点时,通电1 min,电流产生的热量是 J。
121
1.2×104
18.(2024·德阳)如图是一款电饭锅的简化电路图,旋转开关可以实现加热或保温功能,已知加热挡的功率是1 000 W,R1、R2为定值电阻,R1的阻值是R2阻值的19倍,闭合开关S,当旋转开关到触点 时(选填“0”“1”或“2”)实现保温功能,电饭锅在保温挡工作10 min产生的热量是 J。
2
3×104
19.(2024·绵阳)如图所示的电路中,电源电压恒定,R1和R2是两个定值电阻,当只闭合开关S2时,电流表示数为I0,R1消耗的功率为4P0,R2消耗的功率为P0;断开开关S2,闭合开关S1、S3,此时电流表的示数为I1,I1等于 I0,R1、R2消耗的总功率等于 P0。
6.25
31.25
四、计算题
20.(2024·达州)如图所示,电源电压恒定不变。电流表量程0~3 A,电压表量程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;
解:当滑片P置于最左端,开关S置于1时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,电路为只有R1的简单电路,此时电流表示数为0.8 A
则电源电压:U=I0R1=0.8 A×30 Ω=24 V
(2)电阻R2的阻值;
解：当滑片P置于中点,开关S先后置于1、2时,电阻R1和R2分别与滑动变阻器串联,已知两次电流表示数之比为4∶5,则
====
解得:R2=20 Ω
(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。
解：当S置于2时,滑动变阻器和R2串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流;当电压表示数最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电路的电流最小,整个电路的功率最小;由题意可知,电压表最大示数为15 V
此时R2两端电压:U2=U-UV=24 V-15 V=9 V
通过R2的电流:I2'===0.45 A
故整个电路的最小电功率:
P=UI2'=24 V×0.45 A=10.8 W
21.(2024·自贡)图甲是琪琪家某型号电热加湿器的电路图,如表所示为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且R2=3R1,S为开关,1、2、3为触点,通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换。
(1)求电热加湿器处于“低挡”位置时的发热功率;
解:由图甲可知:开关S接触点1时,电路断路,为“关”;接触点2时两电阻串联,接触点3时只有R1接入电路;电源电压一定,由P=可知:接触点2时电阻最大,总功率最小,为“低挡”;接触点3时电阻最小,总功率最大,为“高挡”
则R1的阻值:
R1===110 Ω
由题意可知:R2=3R1=3×110 Ω=330 Ω
则“低挡”的发热功率:
P低===110 W
(2)某次使用电热加湿器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。图乙是使用电热加湿器工作21 min的P-t图像,如果“高挡”加热产生的热量全部被水吸收,则此次“高挡”加热可以使注水仓中冷水的温度升高多少摄氏度 \[水的密度是1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)\]
解：加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量,此时注水仓中水的质量:
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg
由图乙可知:工作21 min时,其中“高挡”工作时间为7 min,“低挡”工作时间为14 min
则在“高挡”正常工作时消耗的电能:W高=P高t高=440 W×7×60
s=1.848×105 J 此次“高挡”加热时产生的热量全部被水吸收,
即Q吸=W高=1.848×105 J则水升高的温度:
Δt===22 ℃
(3)一天琪琪断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在“低挡”加热,发现家中如图丙所示计量正常的电能表的转盘在10 min内转了60圈,则加湿器的“低挡”实际加热功率是多少
解：加湿器10 min消耗的电能:
W '== kW·h=6×104 J
故加湿器在“低挡”加热的实际功率:
P'===100 W
五、实验与探究题
22.(2025·泸州期末)如图所示为“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。
(1)实验中通过观察液柱高度的变化来反映电阻产生 的多少,这种实验方法我们称为 法。
(2)如图甲所示,连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧液面高于左侧液面。表明在电流和 相同的情况下, 越大,产生的热量越多。
热量
转换
通电时间
电阻
(3)图中U形管 (选填“是”或“不是”)连通器,乙图中R3与R2并联,目的是使通过R1与R2的 不同。
(4)本实验的整体设计思路用到了很常见的 法。实验表明电流通过导体产生的热量与 成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。
不是
电流
控制变量
电流的平方
23.(2025·达州期末)用以下实验器材测量小灯泡正常工作时的电功率:电源(电压恒为3 V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为2.5 V的待测手电筒灯泡(电阻约为8 Ω),标有“20 Ω 1 A”字样的滑动变阻器一个。
(1)如图甲所示是小明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)
答案如图所示
(2)连接完电路后闭合开关,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近3 V,无论怎样移动滑片都不能改变这种情况,可能的故障是 。
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端电压为 V;为了测量小灯泡正常工作时的电功率,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)移动。
小灯泡断路
2.3
右
(4)图丙是根据实验数据绘出的小灯泡的电流与电压的关系图像,则小灯泡正常工作时的电功率是 W。
(5)小红认为,利用图甲的装置也可以探究电流与电压的关系。小明认为小红的观点不合理,理由是
。
0.625
灯丝的电阻随温度的升高而增大,不是一定值
(6)实验结束后,实验小组想要测量额定电压为U0的灯泡正常发光时的电功率,其中一同学设计了如图丁所示的电路,并连接电路进行了实验。已知滑动变阻器R1的最大阻值为R1。该同学移动滑片P0到b0端,闭合开关S,移动滑片P到a端,调节滑片P0使电压表的示数为U0;保持滑片P0位置不动,移动滑片P到b端,记录此时电压表的示数为U。小灯泡的额定功率P额= (请用U0、U、R1表示)。
U0×
1.【创新探究】某品牌电吹风铭牌上标有“220 V 2 000 W”字样,有“断开、冷风、慢速中温、快速高温”四个挡位。物理兴趣小组同学把此款电吹风拆解后,发现有两条不同的电阻丝绕于支架上并置于出风筒内,经研究后画出了简化电路图(如图)。
(1)同学们研究说明书和电吹风内部结构后,有以下认识,其中不合理的是 。
A.说明书提示“请勿在手湿的情况下使用”,主要是为了防止触电或引发短路
B.说明书提示“请勿在使用过程中用手触摸出风口”,主要是为了避免烫伤
C.电吹风额定功率是指电吹风正常工作时的最大发热功率
D.绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作
C
(2)开关S与0、1两触点接触时,电吹风处于“慢速中温”挡;开关S与2、3两触点接触时,电吹风处于“快速高温”挡。两挡相比,电动机在“快速高温”挡转得更快,原因是 。
(3)同学们进一步研究发现该电吹风具有过热自动断电保护功能,其内部有一个双金属片开关,当温度达到设定值,双金属片开关自动断开,电吹风停止工作,待温度下降到安全值后又自动接通。
则双金属片开关应安装在图中的 点
(选填“a”“b”“c”或“d”)。
电动机两端的电压更大
d
(4)同学们在组长家中采用以下步骤测量电吹风的实际功率:
①测量开始前关闭家中所有用电器,记录智能电能表示数为2 127.23 kW·h;
②将电吹风调至“快速高温”挡工作4分钟断开开关,记录电能表示数为2 127.36 kW·h;
③根据实验数据,计算电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率为 W。
1 950
2.【模型建构】如图为某商场安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中,A为点光源,B为匀速运行的自动扶梯,电源的电压为6 V,R为光敏电阻,R0为定值电阻(R0=15 Ω),R0两端接计数器。当点光源的光照射在光敏电阻上时,光敏电阻R=R0;当扶梯上有顾客通过,挡住由点光源射向光敏电阻的光线时,R的电阻值就增大,计数器则计数一次。
(1)若自动扶梯满载时,前、后相邻的两个顾客之间的距离均为45 cm,自动扶梯运行的速度为0.9 m/s,第1次光源计数到第203次计数所用的时间是多少
解:第1次光源计数到第203次计数,有202个45 cm
则所用的时间:t===101 s
(2)当自动扶梯载着顾客正常运行时,定值电阻R0消耗的最大功率是多少
解：当自动扶梯载着顾客正常运行时,根据P=I2R可知:当通过R0的电流最大时,定值电阻R0消耗的功率最大;因此当点光源的光照射在光敏电阻上时,光敏电阻R的阻值最小,电路的总电阻最小,电路的电流最大,此时,R=R0=15 Ω
则此时的电路电流:I===0.2 A
故定值电阻R0消耗的最大功率:
P=I2R0=(0.2 A)2×15 Ω=0.6 W(共18张PPT)
第6章 电功率
6.3 焦耳定律
1.(2024·菏泽)下列家用电器,利用电流的热效应工作的是 ( )
A.电冰箱 B.洗衣机 C.电脑 D.电饭煲
易错点:不会正确使用电热的计算公式
2.计算电流通过电风扇产生的热量,下面公式选用正确的是 ( )
A.Q=UIt B.Q=t C.Q=I2Rt D.前面三个都可以
3.甲、乙两电热丝电阻之比为2∶3,通过的电流之比为3∶1,则相同时间内产生的热量之比为 ( )
A.2∶1 B.6∶1 C.1∶2 D.1∶6
D
C
B
4.如图所示的四个电路中,电源电压相等,已知两根电热丝R1、R2为定值电阻,它们阻值的大小关系为R1>R2。在这四个电路中,在相同时间内电流产生的总热量最多的是 ( )
C
5.如图所示为电阻R1和R2的I-U图像,下列说法正确的是 ( )
A.R2的阻值为10 Ω
B.两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶4
C.将两电阻串联接入电路,通电后,
R1两端电压与R2两端电压之比为1∶2
D.将两电阻并联接入电路,通电1分钟,
电流通过R1产生的热量与电流通过R2
产生的热量之比为1∶2
D
6.如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图,电源电压为5 V,电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S,电热丝温度升高,利用电流的
效应实现高温封口,3 s内产生的热量为 J,若使用时总把塑料袋烫坏,可以 (选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。
热
75
增大
7.如图所示电路中,定值电阻R1的阻值为30 Ω,R2的阻值为20 Ω,当开关S1闭合、S2断开时,电流表读数为0.2 A,则电源电压为 V;当开关都闭合,通电100 s,电流通过R2产生的热量为 J。
6
180
8.(2025·成都锦江区期末)如图是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置,通电时间相同时,R1产生的热量 R2产生的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)。若通过R1的电流为1 A,则通电1 min,R2产生的热量为 J。
大于
75
9.如图甲所示,同学们正在用改装“自制灯泡”的装置探究“影响电流热效应的因素”,将瓶盖中间打一孔,插入带有红色液柱的细玻璃管,已知R1=R2(1)乙图可探究电流产生的热量与 的关系。实验现象是:相同的时间内放R3的瓶中比放R1的瓶中红色液柱上升 (选填“高”或“低”)。实验可得出的结论是在 相同时, 越大,电流通过导体产生的热量越 。
(2)利用丙图做实验还应控制 相同。
(3)该实验用到了 法和转换法。
电阻
高
电流和通电时间
电阻
多
通电时间
控制变量
10.(2025·乐山模拟)如图所示,电源两端电压为12 V并保持不变,电阻R1的阻值为8 Ω。当开关S闭合时,电压表示数为4 V。求:
(1)电阻R2的阻值;
解:由电路图可知:R1与R2串联,电压表测R2两端的电压
则R1两端的电压:
U1=U-U2=12 V-4 V=8 V
电路中的电流:I===1 A
故电阻R2的阻值:R2===4 Ω
(2)电阻R1消耗的电功率P1;
(3)通电1 min电阻R2产生的热量Q。
解：电阻R1消耗的电功率:
P1=U1I=8 V×1 A=8 W
解：通电1 min电阻R2产生的热量:
Q=I2R2t=(1 A)2×4 Ω×60 s=240 J
11.如图所示是一个额定功率为5.5 kW的电动机,已知其正常工作电压为220 V,线圈电阻为1 Ω。求:
(1)电动机正常工作1 h消耗的电能;
解:电动机正常工作1 h消耗的电能:
W=Pt=5.5 kW×1 h=5.5 kW·h
(2)电动机正常工作1 s,电流通过线圈所产生的热量。
解:电动机正常工作时的电流:I===25 A
电动机正常工作1 s,电流通过线圈所产生的量:
Q=I2Rt=(25 A)2×1 Ω×1 s=625 J
12.某同学把在电学实验课上得到的数据绘制成I-U 图像,如图所示。其中图线①表示电阻R1,图线②表示电阻R2。根据图像信息,判断正确的是 ( )
A.R2为定值电阻,阻值不变
B.当R1两端的电压为10 V时,通过它
的电流为1 A
C.当通过R1的电流为0.2 A时,
在1 min内电阻R1产生的热量为24 J
D.当R1和R2并联在电压为4 V的电路
中时,电路中总功率为1.6 W
BC
13.(2024·广安)如图所示,电源电压恒定不变,甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时,甲、乙两电表示数之比为5∶3,则两电表均为 (选填“电压表”或“电流表”)。一段时间后,电阻R1产生的热量为Q1;现同时更换两电表种类,并调整开关状态,使两电表均有正常示数,经过相同的时间,电阻R1产生的热量为Q2,则Q1∶Q2为 。
电流表
25∶9
14.如图所示,电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R,R1、R2为定值电阻,已知R∶R1∶R2=1∶1∶2,当滑片P移到a端时,闭合开关S1、S2,通过R1与R2的电流之比是 ;当滑片P移到b端时,只闭合开关S2,通电1 min,R与R2产生的热量之比是 。
2∶1
1∶2
15.把一段匀质导线对折后其阻值比原来的
(选填“大”或“小”);一个定值电阻两端的电压由2 V增大到4 V时,通过该电阻的电流增加了1 A,通电时间由1 s增加到2 s,则该电阻产生的电热增加了 J。
小
14
16.在如图所示电路中,电源电压不变,R1=10 Ω,R2=5 Ω。
(1)当只闭合开关S2,断开S1、S3时,电流表的示数为0.4 A,求电源电压;
解:当只闭合开关S2,断开S1、S3时,R1和R2串联。此时电路中的总电阻:
R总=R1+R2=10 Ω+5 Ω=15 Ω
则电源电压:
U=IR总=0.4 A×15 Ω=6 V
(2)当闭合开关S1、S3,断开S2时,求通电10 s内电阻R1产生的热量。
解：当闭合开关S1、S3,断开S2时,R1和R2并联,
此时通过R1的电流:I1===0.6 A
则通电10 s内电阻R1产生的热量:
Q=Rt=(0.6 A)2×10 Ω×10 s=36 J(共21张PPT)
第6章 电功率
专题六 电功率的计算
第2课时 电功率的图像计算
1.标有“6 V 3 W”的小灯泡,通过它的电流与电压的关系如图所示,若把它与一只阻值为8 Ω的电阻并联接在电压为4 V的电路中,则整个电路消耗的功率为 ( )
A.3.2 W B.3.6 W C.4 W D.5 W
B
2.(2024·济宁)如图所示是一个灯泡L和一个定值电阻R的I-U图像。下列分析正确的是 ( )
A.甲为灯泡L的图线
B.当电压为0时,L与R的阻值均为0
C.将L和R并联在6 V的电源两端,
电路总电阻为36 Ω
D.将L和R串联在6 V的电源两端,
L的功率为0.24 W
D
3.(2024·南通)图甲是灯泡L的I-U图像,灯泡的额定电压为2.5 V。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻R0的阻值为5 Ω,电流表量程为0~0.6 A,电源电压可调。在电路安全工作的前提下,下列判断正确的是(提示:可在图甲中作出电阻R0的I-U图像) ( )
A.两条支路中的电流不可能相同
B.灯泡实际功率总比电阻功率大
C.电路总功率最大可达到1.5 W
D.电源可调的最大电压为1.8 V
D
4.如图甲所示,额定电压为6 V的灯泡L与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压一定。滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端时,灯泡L的I-U图像如图乙所示,以下说法正确的是 ( )
A.灯泡正常发光时的电流为0.5 A
B.灯泡两端的电压为3 V时,它消耗的电功率为1.5 W
C.滑动变阻器最大阻值为9 Ω
D.灯泡正常发光时滑动变阻器接入的阻值为3 Ω
C
5.(2024·凉山州)如图甲所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V,滑动变阻器R1的规格为“50 Ω 0.5 A”。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片P,测得多组数据。用测得的数据绘制了电流与滑动变阻器阻值的变化关系图像(如图乙所示)。在保证电路安全的情况下,下列计算结果中正确的是 ( )
A.电源电压为12 V
B.R0的阻值为15 Ω
C.滑动变阻器的阻值变化范围是10 Ω~50 Ω
D.滑动变阻器的最大功率为0.9 W
D
6.如图甲所示,电源电压保持不变,m、n是滑动变阻器上两点。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从n点滑到m点的过程中,两电压表示数随电流变化的图像如图乙所示,下列叙述正确的是 ( )
A.图乙中ab是表示电压表V1的示
数随电流变化的图像
B.R2的阻值为16 Ω
C.滑片从n点滑到m点的过程中,
电源消耗的最大功率是12 W
D.滑片在n点时,5 s内电阻R消
耗的电能是20 J
C
7.(2024·达州)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。
3∶1
1.3
8.小宇用如图甲所示电路对一只标有“0.8 A”字样的小灯泡L进行了测试,电源电压恒为9 V,电阻箱R0的阻值可在0~9 999 Ω之间调节,根据所测数据作出了灯丝的I U图像(如图乙所示),根据图像可知,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;如果将电阻箱R0的阻值调为10 Ω,通电10 s,电流通过R0所做的功为 J。
10
36
9.如图甲所示,电源电压恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值是20 Ω。闭合开关,滑动变阻器的I R图像如图乙所示,当滑片P滑至中点时,此时R2消耗的电功率为 W,R1= Ω;当滑片P滑至最右端时,R2两端的电压为 V,R1消耗的电功率为 W,整个电路工作10 min共消耗的总电能是 J。
0.9
10
4
0.4
720
10.图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的关系图像,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为1 W;再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.2 A,此时电路消耗的总功率为 W。
1.4
11.(2024·齐齐哈尔)如图甲所示的电路,电源电压为12 V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0.6 W,此时灯丝电阻为R,则R∶R2= 。
4∶3
1∶5
12.(2024·达州)如图甲所示,将定值电阻R1与规格为“40 Ω 2 A”的滑动变阻器R2连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P,R2的电功率P与其连入电路电阻之间的变化图像如图乙所示。则电源电压U= V,R1的阻值为 Ω,电路的最大电功率为 W。
24
20
28.8
13.如图Ⅰ所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,R1、R2的U-I关系图像如图Ⅱ所示。求:
解:由图Ⅱ可知,甲为滑动变阻器R2的U-I关系图像,乙为电阻R1的U-I关系图像。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电阻R1的功率最小,由U-I图像可知,电路中的最小电流I=0.3 A,R1两端的电压U1=3 V,R2两端的电压U2=9 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压:
U=U1+U2=3 V+9 V=12 V
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器R2的最大阻值;
解：由I=可得,滑动变阻器的最大阻值:
R2===30 Ω
(3)电阻R1的最小电功率。
解：电阻R1的最小电功率:
P1最小=U1I=3 V×0.3 A=0.9 W
14.(2024·聊城)如图甲所示电路中,电源电压不变,R1=20 Ω,滑动变阻器R2的最大电阻为50 Ω,电流表使用的量程为0~0.6 A。小灯泡L的额定电压为3.8 V,其电流随电压的变化规律如图乙所示。当只闭合S2时,电流表的示数为0.25 A。求:
(1)电源电压;
解:由图甲可知:当只闭合S2时,小灯泡L与定值电阻R1串联,电流表测量电路中的电流
已知此时电流表的示数为I=0.25 A,则通过小灯泡和定值电阻R1的电流:IL=I1=I=0.25 A
根据图乙可知:小灯泡L两端的电压UL=3 V
此时R1两端的电压:
U1=I1R1=0.25 A×20 Ω=5 V
故电源电压:U=U1+UL=5 V+3 V=8 V
(2)当只闭合S3时,要使小灯泡L正常发光,滑动变阻器R2连入电路的电阻;
解：当只闭合S3时,小灯泡L与滑动变阻器R2串联,已知小灯泡的额定电压为U额=3.8 V,由图乙可知:小灯泡正常发光时的电流IL'=0.3 A
则通过R2的电流:I2=IL'=0.3 A
R2两端的电压:
U2=U-U额=8 V-3.8 V=4.2 V
故此时R2接入电路的阻值:
R2===14 Ω
(3)当闭合S1、S2、S3时,为保证不损坏电流表,滑动变阻器R2的电阻可调范围和电路消耗的总电功率的变化范围。
解：当闭合S1、S2、S3时,小灯泡L被短路,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联;根据电流表量程可知,电路中的最大总电流为I大=0.6 A
此时通过R1的电流:I1'===0.4 A
则通过R2的最大电流:I2大=I大-I1'=0.6 A-0.4 A=0.2 A
R2接入电路的最小阻值:R2小===40 Ω
此时电路消耗的最大总功率:P大=UI大=8 V×0.6 A=4.8 W
当滑动变阻器接入电路的阻值最大R2大=50 Ω时,电路中的电流最小,电路安全
此时通过R2的最小电流:I2小===0.16 A
则电路的最小总电流:
I小=I1'+I2小=0.4 A+0.16 A=0.56 A
故此时电路消耗的最小总功率:
P小=UI小=8 V×0.56 A=4.48 W
综上所述,滑动变阻器R2的电阻可调范围为40 Ω~50 Ω,电路消耗的总电功率的变化范围是4.48 W~4.8 W(共12张PPT)
第6章 电功率
专题六 电功率的计算
第3课时 电功率的比例计算
1.如图所示的电路,电源电压为3 V,R1=15 Ω,R2=5 Ω。当开关S闭合时,下列分析正确的是 ( )
A.R1、R2两端电压之比为3∶1
B.通过R1、R2的电流之比为3∶1
C.R1、R2消耗的电功率之比为1∶3
D.R1的电功率为1.8 W
C
2.如图所示,电源电压保持不变,灯L标有“6 V 0.6 W”字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P移动到中点时,灯L正常发光,电压表示数为4 V,当滑片P移到最大阻值时,灯L与滑动变阻器的电功率之比为 ( )
A.4∶3 B.3∶4
C.3∶2 D.2∶3
B
3.如图所示,将灯L1、L2按甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中,L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4 W和9 W,设两灯丝的电阻不变,下列说法中正确的是 ( )
A.L1、L2两灯灯丝电阻之比为1∶2
B.甲图中灯L1、L2的功率之比为1∶2
C.甲、乙两图中灯L1两端的电压之比为2∶3
D.甲、乙两图中电路消耗的总功率之比为4∶9
C
4.如图甲所示的电路,电源电压不变,R1是定值电阻,通过R2的电流与R2两端的电压关系图像如图乙所示。当M、N都是电流表,且S1闭合、S2断开时,M的示数为0.4 A,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2 V,电路的总电阻为R″。下列说法正确的是 ( )
A.电阻R1的阻值为15 Ω 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
D
5.电阻R1、R2的U I图像如图甲所示,则R1∶R2 = 。将R1、R2接入电源电压不变的电路中,如图乙所示。当只闭合S时,电路消耗的总功率为P1;当S和S1都闭合时,电路消耗的总功率为P2,则P1∶P2= 。
2∶1
2∶3
6.如图所示的电路中,L1标有“6 V 3 W”字样,L2标有“3 V 3 W”字样,闭合开关后,两灯均发光,此时两电压表示数之比U1∶U2= ,则L1、L2两灯的实际电功率P1∶P2= ;若L1、L2两灯并联后接入3 V电路中,则L1、L2两灯的实际电功率之比P1'∶P2'= 。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
5∶1
4∶1
1∶4
7.(2024·枣庄)如图所示,电源电压不变,小灯泡L标有“6 V 3 W”字样,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,电流表量程为0~0.6 A,当开关S1、S2同时闭合时,小灯泡正常发光,则小灯泡正常发光时的电阻RL为 Ω;滑动变阻器的滑片P向右移动时,小灯泡的亮度将 (选填“变亮”“变暗”或“不变”);保持开关S1始终闭合,通过调节电路,在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为P1,最小功率为P2,则P1∶P2= 。
12
不变
11∶3
8.如图甲所示电路中,电源电压不变,灯泡L标有“6 V 0.3 A”字样,滑动变阻器R标有“20 Ω 2 A”字样,电路工作时不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全。只闭合开关S时电路的最小总功率为P1;开关S、S1、S2均闭合时电路的最小总功率为P2。两种情况下,移动滑片,得到电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的关系图像如图乙所示。电源电压U= V,P1∶P2= 。
6
1∶4
9.如图所示电路,电源电压保持不变,定值电阻R1=20 Ω,R2=10 Ω,R是滑动变阻器。当滑动变阻器滑片P移动到最右端,开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.3 A;当滑动变阻器滑片P移动到中点,开关S1闭合、S2断开时,电压表的示数为U1;保持滑动变阻器滑片P位置不变,开关S2闭合、S1断开时,电压表的示数为U2,且U1∶U2=2∶3。
(1)求电源电压;
解:滑片P移动到最右端,开关S1闭合、S2断开时,只有R1连入电路中,电流表测电路中的电流,
电源电压:
U=IR1=0.3 A×20 Ω=6 V
(2)求滑动变阻器的最大阻值;
解：当滑片P移动到中点,开关S1闭合、S2断开时,R与R1串联,电压表测滑动变阻器两端电压,
电压表示数:U1=I'×R=×R
滑片P位置不变,开关S2闭合、S1断开时,R与R2串联,电压表仍测滑动变阻器两端电压,电压表示数:U2=I″×R=×R
由题知,U1∶U2=∶=2∶3
解得R=20 Ω
(3)要使整个电路消耗的电功率为最小,请写出:开关S1、S2的开闭状态,滑动变阻器滑片P移动到的位置,并计算出最小电功率是多少。
解：因为R1>R2,根据串联和并联电路电阻的特点可知,当S1闭合、S2断开,且滑动变阻器的滑片在最左端时电路的总电阻最大,
电源电压一定,由P=可知,此时电路的总功率最小,为Pmin===0.9 W(共17张PPT)
第6章 电功率
6.2 电功率
第4课时 拓展测量小灯泡的电功率
易错点:未关注实验操作细节
1.(2025·成都棕北中学模拟)某同学利用如图所示的电路,测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率,下列说法错误的是 ( )
A.闭合开关前,滑片应滑到B端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯
泡灯丝断了
C.当电压表示数为2.5 V时,测出通过小灯
泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
D.实验还可得知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮
B
2.(2024·牡丹江)小江发现家里不同房间的灯亮度不同,猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干,测量额定电压为2.5 V小灯泡的功率。
(1)小江选择两节干电池进行实验,连接的实物电路如图甲所示,请在虚线框内画出对应的电路图。
答案如图所示
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2 V,读出电流表示数,将数据记入表格。继续移动滑片,即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端电压也无法达到2.5 V,解决的办法是 。
加一节新的干电池
(3)问题解决后,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压达到2.5 V。如图乙所示,此时电流表的示数为 A,小灯泡的额定功率为 W。
0.3
0.75
(4)继续移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压为2.9 V,读出电流表示数,将数据记入表格。如表所示,小江设计的表格不足之处是 。
(5)实验表明小灯泡的亮度由 决定。
测量的物理量没有单位
实际功率
3.小明做测量小灯泡额定功率的实验时,所用小灯泡的额定电流为0.3 A。
(1)如图甲是小明测量时连接的实物图。图中有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔画线代替导线,在图中补画出正确连接的导线。
答案如图所示
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑片到某处,发现电流表示数为0.1 A,这时应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,直到电流表示数为 A时小灯泡刚好正常发光。若此时电压表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
A
0.3
0.75
4.已知小灯泡的额定电压U和定值电阻R的阻值,下列电路能准确快速地测得小灯泡的额定功率的是 ( )
AC
5.(2024·绵阳)用如图甲所示的实验电路来测量小灯泡的额定功率。已知电源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是阻值为1 Ω的定值电阻,小灯泡通过的电流为0.3 A时正常发光。
(1)连接电路,在闭合开关S1前,应将R1的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关S1,开关S2接b端,小灯泡不发光,电压表有示数,移动R1的滑片,电压表示数有变化,则电路中的故障是 。(选填序号)
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.定值电阻R2短路 D.定值电阻R2断路
右
A
(3)排除故障后,闭合开关S1,将开关S2接b端,移动R1的滑片,使电压表示数达到0.3 V;保持R1的滑片位置不变,仅将S2接a端,电压表示数如图乙所示,则电压表的读数为 V。
(4)小灯泡的额定功率P= W。
2.8
0.75
6.某小灯泡的额定电流为0.3 A,图甲是小明测量该小灯泡功率的电路。
(1)请用笔画线代替导线,将滑动变阻器连入电路,使滑片向右移动时,灯泡变暗。
答案如图所示
(2)闭合开关进行实验时,发现电流表无示数,电压表有较大示数,则可能的电路故障为 。
小灯泡断路
(3)小明排除故障后,将滑片移至某处时,两电表的示数如图乙和图丙所示,此时小灯泡的功率为 W。
0.36
(4)为测量该小灯泡的额定功率,小红设计了图丁所示实验电路,所用电源电压恒定,R1、R2均为电阻箱(0~999.9 Ω);实验步骤如下:
第1步:仅闭合S1,R2调至5 Ω时,电流表的示数为0.3 A;
第2步:仅闭合S2,R1、R2分别调至6 Ω和9 Ω时,电流表的示数为0.3 A;
则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω,额定功率为 W。
10
0.9
(5)小红对图丁电路及操作进行了下列调整,其中仍能完成测量的有 (多选)。
A.将R1换成导线
B.将R2换成导线
C.将R1换成阻值为20 Ω的定值电阻
AC
(6)完成上述实验后,另有同学设计了如图戊所示的电路,也测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。电源电压不变(大小未知),滑动变阻器R1的最大阻值为R,实验方案如下:
①按电路图连接电路;
②只闭合开关S1,移动R1的滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光;
③只闭合开关S2,保持R1的滑片位置不动,移动R2的滑片,使电流表的示数为I额;
④保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2;
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额= (用I额、I1、I2、R表示)。
·(共14张PPT)
第6章 电功率
6.1 电功
知识点一 电能与电功
1. 定义：电流所做的功叫作电功。
2. 实质：消耗电能的过程，实质上是
。有多少电能转化成其他形式的能量，则电流就做了多少功。
3. 单位：国际单位为 ，符号为 ；常用单位为
，符号是 ，俗称 ，1 kW·h＝ J。
电能转化为其他形式能量的过
程
焦耳
J
千瓦
时
kW·h
度
3.6×106
电流通过电烙铁，电能转化成 能；电车在马路上行驶，电
能转化成 能；电流对某小灯泡所做的功为300 J，消耗的电能
为 J。
内
机械
300
同步变式拓展
1. 下列用电器中，主要将电能转化为光能的是（ B ）
A. 电饭煲 B. 电灯
C. 洗衣机 D. 电风扇
B
知识点二 测量电功
1. 电功通常用 测定。
2. 电能表盘上各个参数的含义：
（1）“220 V”表示这个电能表应接在电压为220 V的电路中使用；
（2）“5（60） A”表示这个电能表的标定电流为5 A，额定最大电流
为60 A，电能表工作时的电流不应超过额定最大电流；
电能表
（3）“1 200 imp/（kW·h）”表示接在这个电能表上的用电器，每消
耗 的电能，电能表上的脉冲指示灯闪烁 次。
注：感应式电能表表盘上标有“r/（kW·h）”字样，如“3000 r/
（kW·h）”，它表示用电器每用电1 kW·h，电能表表盘转3000转。
1 kW·h
1 200
3. 电能表的示数以数字显示，单位为 ，表盘上最右边红色框
内的数字是小数位。
4. 测量电功的方法：
（1）方法一：较大的电能可利用电能表刻度盘示数测量，在一段时间
内消耗的电能等于计数器在这段时间内前后两次读数之 。
（2）方法二：较小的电能可利用电能表脉冲指示灯闪烁次数计量，消
耗的电能为W＝×1 kW·h＝×3.6×106 J[n为某段时间内脉冲指示灯
闪烁次数，N为表上参数N imp/（kW·h）]。
kW·h
差
成都市居民生活用电实行阶梯电价，小石同学家上月初和上月底
电能表的示数分别如图甲、乙所示，则她家上月用电量为 kW·h；若某次煮饭时电能表指示灯闪烁120次，则消耗电能 J。
215
3.6×105
同步变式拓展
2. （2024·广元改编）如图是小英家的电能表表盘示意图，她断开其他
用电器，只将电饭煲单独接入电路中正常工作1 min，发现电能表指示
灯闪烁30次。下列说法正确的是（ D ）
A. 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10 A
C. 电能表表盘示数为10 226 kW·h
D. 电饭煲正常工作1 min，消耗电能6×104 J
（第2题）
D
3. 小明家3月末电能表示数为 ，4月末电能表表盘示数如
图所示，则小明家4月份用电 kW·h，若以当地电价0.5元/度计
算，小明家4月份应缴纳电费 元。
（第3题）
240
120
1.关于电流做功过程中的能量转化,下列说法中错误的是( )
A.洗衣机主要是把电能转化为机械能
B.白炽灯主要是把电能转化为内能
C.给蓄电池充电时化学能转化为电能
D.电热水器主要是把电能转化为内能
2.将7.2×105 J的电功用“度”作单位表示,则应为( )
A.20度 B.2度 C.0.2度 D.0.02度
C
C
易错点:不能正确理解电能表盘上各个参数的含义
3.(2025·成都东部新区月考)如图所示,对于电能表面板上的一些参数的理解,下列说法正确的是 ( )
A.电能表是用来测量用电器消耗电能快慢的仪器
B.此时电能表的读数为536.6 J
C.“10(20)A”中的“20 A”是指这个电能表中通过的电流是20 A
D.“720 r/(kW·h)”是指电路中每消耗1千瓦时电能,转盘转过720转
D
4.小明家参加了“地球一小时”活动,在熄灯一小时的时间里,共节省了0.5 kW·h的电能,合 J。
5.一天小明家中的IC电能表上的余额用完了,电能表便切断了电路,小明的父亲将存有300元的IC卡插入电能表,电路又接通了,此时电能表的示数为 ,小明家所在地每度电的费用是0.6元,300元电费可用电 kW·h,为防止电能表再次切断电路,小明家应在电能表的示数为 前为IC卡电能表充值。
1.8×106
500
6.如图所示是小李同学家上月初和月末的电能表表盘示意图,小李同学家电路干路中的电流不得超过 A,上月消耗的电能为 kW·h。年发电量可达1.5×109 kW·h 的攀枝花银江水电站于2024年12月31日投产发电,投产发电后的银江水电站可满足 户小李同学这样的家庭用电需求。
20
125
1.0×106
7.下列说法中正确的是 ( )
A.电流通过用电器做功时,消耗的电能一定全部转化为内能
B.电流通过电热水器做功将电能转化为内能
C.电流做功的实质就是将电能转化为其他形式的能
D.电流通过电风扇做功将电能全部转化为内能
BC
8.冬天养热带鱼,对水族箱内的水温要求较高。水族箱内置一根自动温控棒,温控棒在水温26 ℃时开始工作,将电能转化为水的 能,待水温达到28 ℃时自动断开。某次温控棒工作时,家中其他用电器均不工作,当温控棒消耗电能为6×105 J 时,家里标有1500 imp/(kW·h)的电能表指示灯闪烁了 次。
内
250(共22张PPT)
第6章 电功率
专题六 电功率的计算
第1课时 电功率的动态变化
1.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,灯泡L发光。移动滑动变阻器的滑片P,下列说法正确的是 ( )
A.向右移动滑片P,电流表示数减小,电压表示数增大,电路的总功率减小
B.向右移动滑片P,电流表示数增大,电压表示数减小,电路的总功率增大
C.向左移动滑片P,电流表示数减小,
电压表示数减小,电路的总功率减小
D.向左移动滑片P,电流表示数增大,
电压表示数减小,电路的总功率减小
A
2.在如图所示的电路中,电源电压和灯泡电阻都保持不变。当滑动变阻器的滑片P由中点向右移动时,下列判断正确的是 ( )
A.电流表和电压表的示数都增大,电路的总功率增大
B.电流表和电压表的示数都减小,电路的总功率减小
C.电流表的示数减小,电压表的示数不变,变阻器的功率减小
D.电流表的示数减小,电压表
的示数增大,灯泡的功率不变
C
3.(1)如果通过某定值电阻的电流从1 A升高到2 A,加在该电阻两端的电压变化了5 V,则该电阻消耗的电功率变化了 W。
(2)如果某定值电阻两端的电压从3 V升高到5 V,通过它的电流变化了0.5 A,则该电阻消耗的电功率变化了 W。
15
4
4.如图所示电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器R',电流表示数从0.2 A变为0.6 A,电压表示数从14 V变为2 V。则定值电阻R为 Ω,电路总电功率改变了 W。
30
8
5.(2024·徐州)如图所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6 V 3 W”字样,R1、R2为定值电阻。当S闭合,S1和S2断开时,灯泡L正常发光,L和R1的功率之比为3∶1;当开关都闭合时,R1和R2的功率之比为4∶1。求:
(1)灯泡L正常发光时的电阻;
解:灯泡的电阻:
RL===12 Ω
(2)开关都闭合时R2的功率。
解：当S闭合,S1和S2断开时,灯泡L和R1串联,根据串联电流相等及P=UI可知:L和R1的电压之比等于功率之比即3∶1,灯泡正常发光,电压为6 V,则电阻R1的电压为2 V
电源电压:U=UL+U1=6 V+2 V=8 V
根据P=UI=I2R可知:L和R1的电功率之比等于电阻之比,则电阻之比为3∶1
故R1=RL=×12 Ω=4 Ω
当开关都闭合时,灯泡L被短路,R1和R2并联;根据P=可知:电功率之比等于电阻倒数的比,R1和R2的功率之比为4∶1,电阻之比则为1∶4
则R2=4R1=4×4 Ω=16 Ω
故R2的功率:P2===4 W
6.如图所示,电路中使用的是可调电压电源,电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω,小灯泡L标有“12 V 18 W”字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)。
(1)开关S1、S2、S3闭合,调节电源电压为6 V时,求电流表A的示数;
解:开关S1、S2、S3闭合时,R2和L并联,R1被短路,电流表A测干路电流
小灯泡L的电阻:RL===8 Ω
通过小灯泡的电流:I灯===0.75 A
通过R2的电流:I2===1 A
故电流表A的示数:
I=I灯+I2=0.75 A+1 A=1.75 A
(2)开关S1、S2闭合,S3断开,调节电源电压为10 V 时,求小灯泡L的实际发光功率;
解：开关S1、S2闭合,S3断开时,小灯泡L接入电路,R1被短路,R2断路
小灯泡L的实际发光功率:
P===12.5 W
(3)开关S1闭合,S2、S3断开,调节电源电压使小灯泡L正常发光时,求电路消耗的总功率。
解：开关S1闭合,S2、S3断开时,R1和L串联,R2断路
小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流:
IL===1.5 A
则电路消耗的总功率:
P总=(R1+RL)=(1.5 A)2×(3 Ω+8 Ω)=24.75 W
7.如图所示为某种握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变,握力计显示表由电流表改装而成,定值电阻R2的阻值为5 Ω。不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端(弹簧及连片的电阻不计)。使用握力计时电路中电流的变化范围为0.1~0.6 A,则下列说法正确的是 ( )
A.握力最大时电路中电流为0.6 A
B.R1连入电路的阻值变化范围为0~30 Ω
C.电路消耗的总功率变化范围为0.3~1.5 W
D.R1消耗的最大功率为0.45 W
D
8.(2024·乐山)如图所示的电路中,电阻R1=10 Ω。闭合开关S,电流表A2的示数为1 A。
(1)求电源电压;
解:闭合开关S,R1与RP并联,此时电源电压等于R1两端的电压
则电源电压:
U=I1R1=1 A×10 Ω=10 V
(2)当滑片P位于滑动变阻器RP中点时,电流表A1的示数为1.2 A,求此时滑动变阻器RP接入电路的阻值;
解：此时通过滑动变阻器RP的电流:IP=I-I1=1.2 A-1 A=0.2 A
则RP接入电路的阻值:RP===50 Ω
(3)当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时,求整个电路的电功率。
解：当滑片P位于RP的最右端时,RP接入电路的阻值RP'=2RP
此时通过RP的电流:
IP'===0.1 A
则此时电路的总电流:
I'=IP'+I1=0.1 A+1 A=1.1 A
故此时整个电路的电功率:
P'=UI'=10 V×1.1 A=11 W
9.如图所示,电源电压恒为3 V,小灯泡标有“2.5 V 1.25 W”(设小灯泡电阻不变),滑动变阻器的最大阻值为20 Ω。
(1)求小灯泡正常发光时的电流;
解:由电路图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流
小灯泡正常发光时的电流:
IL===0.5 A
(2)求小灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值;
解：小灯泡正常发光时的电阻:RL===5 Ω
则此时滑动变阻器接入电路的阻值:
R=-RL=-5 Ω=1 Ω
(3)求小灯泡正常发光时电路的总功率;
解小灯泡正常发光时电路的总功率:
P=UIL=3 V×0.5 A=1.5 W
(4)在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,此时滑动变阻器的功率最大,求滑动变阻器的最大功率。
解：滑动变阻器的电功率等于电路总功率与小灯泡的功率之差,即:P'=UI-I2RL=3 V×I-I2×5 Ω
根据抛物线的性质可得:当I==0.3 A时,
滑动变阻器接入电路的电阻:
RP=-RL=-5 Ω=5 Ω<20 Ω
此时滑动变阻器的电功率最大,最大为:
P'=I2RP=(0.3 A)2×5 Ω=0.45 W
10.如图所示,电源电压为12 V且保持不变,已知滑动变阻器R1标有“48 Ω 1.5 A”的字样,R0的阻值为24 Ω,小灯泡标有“6 V 3 W”字样(假设灯丝电阻不变),电流表适用“03 A”
量程。当S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡
正常发光,滑动变阻器接入电路中的阻值为
Ω;当S、S1、S2都闭合时,在保证电路
安全的情况下,整个电路消耗的最大功率与
最小功率之差为 W。
12
15
11.(2024·巴中)如图所示电路,电源电压12 V保持不变,灯泡L标有“6 V 3 W”字样,滑动变阻器最大阻值为18 Ω。当S闭合,S1、S2都断开,移动滑片P使灯泡恰好正常发光。保持滑片P的位置不变,再闭合S1、S2,电流表示数变化了1.5 A。(不考虑灯泡电阻的变化)求:
(1)灯泡正常工作时的电流;
解:小灯泡正常工作的电流:
IL===0.5 A
(2)灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值;
解：当S闭合,S1、S2都断开,
灯泡L与滑动变阻器串联
则滑动变阻器分得的电压:
UP=U-UL=12 V-6 V=6 V
灯泡正常发光时的电流IL=0.5 A,则通过滑动变阻器的电流IP=0.5 A
故灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值:
RP===12 Ω
(3)在保证电路安全的前提下,当S闭合,S1、S2都断开时,调节滑动变阻器使电路的最大功率为P1;当S、S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器使电路最小功率为P2。计算P1与P2的比值。
解：当S闭合,S1、S2都断开时,灯泡正常发光,电路中的电流最大则最大功率:
P1=UIL=12 V×0.5 A=6 W
当S、S1、S2都闭合时,电流表示数变化了ΔI=1.5 A,
即此时电流表的示数:I=IL+ΔI=0.5 A+1.5 A=2 A
由于保持滑片P的位置不变,即通过滑动变阻器的电流:IP'===1 A
通过定值电阻R0的电流:IR=I-IP'=2 A-1 A=1 A 则R0===12 Ω
当滑动变阻器的滑片滑到最右端时,滑动变阻器连入电路的电阻最大
则通过滑动变阻器的电流最小,即:IP小=== A
电路的最小总电流:I小=IR+IP小=1 A+ A= A 故电路最小功率:
P2=UI小=12 V× A=20 W
综上所述,P1与P2的比值:==3∶10(共7张PPT)
第6章 电功率
6.4跨学科实践:半导体与光伏发电
1.如图是一款蓝牙LED音箱,其中制作LED(发光二极管)的材料是 ( )
A.导体 B.绝缘体
C.半导体 D.超导体
C
2.发光二极管俗称LED,如图所示,把LED接入电路,闭合开关后LED正常发光,用手触摸几乎不发热,所以它在工作时主要将电能转化成 能,图中电源 (选填“左”或“右”)端是正极。断开电路后,将电源正负极对调,闭合开关后不再发光,说明LED具有 。
光
左
单向导电性
3.阅读短文,并回答问题。
第四代电光源——LED光源
如图1是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯,它的主要部分是高亮度白色发光二极管,这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成,具有光效高、耗电少,寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点,是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源,是极具发展前途的新光源。LED的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同,是直接把电能转换成光能的器件,因而其发光效率较高,是新一代固体冷光源,将逐步取代传统光源。如图2是LED的元件符号。
由于二极管具有单向导电性,使用时必须将它的正极与电源正极相连,二极管才能处于导通状态,否则处于截止状态。利用如图3所示电路可以研究发光二极管的工作特性:把一个正常发光时电压为3 V的LED接入电源电压恒为4.5 V的电路中,闭合开关S,LED即处于导通状态,调节变阻器滑片,改变LED两端的电压和电路中的电流,记录多组电压、电流数据,画出I-U图像,如图4所示。
(1)LED灯主要由 (选填“导体”“半导体”或“超导体”)材料制成;它之所以节能,被称为冷光源,是因为电热转换损耗的能量较白炽灯低。
(2)如图3所示,闭合开关,二极管发光,电流表与电压表均有示数,此时若将滑片P慢慢向右移动时,下列说法正确的是 。
A.电流表示数变小,电压表示数变大,二极管变暗
B.电流表示数变大,电压表示数变大,二极管变亮
C.电流表示数变小,电压表示数变小,二极管变暗
D.电流表示数变大,电压表示数变小,二极管变亮
半导体
C
(3)在如图3中,闭合开关S,调节滑动变阻器,使LED正常发光;断开开关S,将二极管的正负极接线柱对调,再闭合开关S,LED (选填“能”或“不能”)发光;此时电流表的示数为 A,电压表的示数为 V。
不能
0
4.5(共18张PPT)
第6章 电功率
6.2 电功率
第3课时 额定功率
1.(2025·雅安期末)如图所示,下列用电器正常工作时功率约为8 W的是 ( )
A
3.(2025·内江期末)将“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”的小灯泡接入不同的电路中,使它们都能够正常发光。则正常发光时,它们具有相同的 ( )
A.电功率 B.电压 C.电阻 D.电流
2.甲灯标有“220 V 36 W”字样,乙灯标有“36 V 36 W”字样。如果它们都正常发光,则 ( )
A.甲灯亮 B.乙灯亮
C.一样亮 D.无法确定
C
D
易错点:对灯泡的实际电功率判断有误
4.灯泡L1、L2分别标有“220 V 100 W”“220 V
40 W”的字样,将它们接入220 V的电路中,则 ( )
A.L1、L2并联时,L1比L2亮
B.L1、L2并联时,亮度相同
C.L1、L2串联时,L1比L2亮
D.L1、L2串联时,亮度相同
A
5.(2025·绵阳期末)如图所示,灯泡L1、L2分别标有“2.5 V 2 W”“2.5 V 4 W”字样,电源电压不变,开关S闭合。①只闭合S1,灯泡L1、L发光;②只闭合S2,灯泡L2、L发光。灯泡L在②中比在①中(设灯丝电阻不变) ( )
A.电功率较大,亮度较亮
B.电功率较小,亮度较暗
C.电功率相同,亮度相同
D.电功率较大,亮度较暗
A
6.一只灯泡上标有“220 V 40 W”字样,其中“220 V”表示 ,“40 W”表示 。这只灯泡正常工作时的电流为 A(保留两位小数),电阻为 Ω。该灯泡正常发光 h消耗1 kW·h的电能。若将它接在110 V 的电路中,则它的实际功率为 W。
灯泡的额定电压为220 V
灯泡的额定功率为40 W
0.18
1210
25
10
7.将“12 V 12 W”的小灯泡L1和“12 V 6 W”的小灯泡L2串联起来,直接接到电压恒定的电源两端。开关闭合后,恰好有一个小灯泡正常发光,而另一个小灯泡比正常发光时暗些,则正常发光的小灯泡是 ,电源电压是 V,发光较暗的小灯泡的实际功率是 W。(灯丝电阻不变)
L2
18
3
8.如图所示的电路,电源电压恒为6 V,白炽灯泡L1标有“5 V 0.25 A”,白炽灯泡L2标有“6 V 3 W”,R的阻值为10 Ω。忽略温度对灯丝电阻的影响,只闭合开关S1时,灯泡 更亮;只闭合开关S2时,R的功率为 W。
L1
0.4
9.如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,灯泡上标有“6 V 3.6 W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1)灯丝电阻;
解:灯丝电阻:R灯===10 Ω
(2)电压表的示数为2 V时,灯泡的实际功率。
解：灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,则灯泡的实际电压:
U实=U-U滑=6 V-2 V=4 V
灯泡的实际功率:P实===1.6 W
10.(2025·成都玉林中学期中)有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲。电源电压为24 V,灯泡L的额定电压为24 V,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.当滑片右移时,电路的总功率将变小
B.当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为80 Ω
C.调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为1.2 W时,滑动变阻器R连入电路的阻值是90 Ω
D.小灯泡的额定功率为3.6 W
AC
11.(2025·绵阳期末)将两个分别标有“6 V 3 W”和“6 V 2 W”的小灯泡串联后接入电路,在确保两个小灯泡都不超过额定值工作的前提下,不计灯丝电阻随温度的变化,下列说法中正确的是 ( )
A.规格为“6 V 3 W”的小灯泡更亮
B.通过两个小灯泡的电流的最大值为0.5 A
C.加在两个小灯泡两端的电压的最大值为10 V
D.两个小灯泡总功率的最大值为5 W
C
12.傍晚用电高峰时期,小何观察到家中一只标有“220 V 48.4 W”的白炽灯比正常时暗。他发现灯泡内壁发黑,造成该现象的原因是:灯泡长时间使用后,灯丝升华变细,电阻变 ,导致功率变小;另外,用电高峰期家中实际电压低于220 V,他想知道此时家中的实际电压,于是更换了一只同规格的新灯泡,让该灯单独工作100 s,电能表(如图)转盘转了4转,若不考虑温度对灯泡电阻的影响,则家中实际电压为 V。
大
200
13.(2024·眉山)如图所示电路,电源电压恒定,滑动变阻器R标有“20 Ω 2 A”字样,灯泡L标有“4 V 2 W”字样,灯泡电阻不变。S闭合,滑片P在R的中点时,灯泡正常发光,则电源电压为 V。当P移到最右端时,电路的总功率为 W(结果保留一位小数)。
9
2.9
14.(2024·宜宾)如图甲所示,已知电源电压4.5 V保持不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,滑动变阻器R的规格为“50 Ω 2 A”,灯泡L的规格为“4 V 1.2 W”,其电流与电压的关系图像如图乙。试求:
(1)灯泡正常发光时的电流;
解:由灯泡L的规格可知额定电压为4 V,根据图乙知灯泡正常发光的电流为0.3 A
(2)在电路安全情况下,调节滑片P,当灯泡的电功率最小时,灯泡L的阻值;
解：由题意知:灯泡L和滑动变阻器串联在电路中,电压表测滑动变阻器两端电压,当电压表示数最大为3 V时,灯L两端电压最小,此时灯L的功率最小
则灯L两端最小电压:
UL小=U-U滑'=4.5 V-3 V=1.5 V
由图乙可知:灯L的最小电流I小=0.2 A
故灯泡L的电阻:RL===7.5 Ω
(3)用一个阻值为30 Ω的定值电阻R1替换灯泡L,调节滑片P,当滑动变阻器的功率为0.15 W时,滑动变阻器连入电路的阻值。
解：调节滑片P,当滑动变阻器的功率为P'=0.15 W时,假设此时变阻器两端电压为U',电路中的电流为I',则P'=U'I'=0.15 W①
定值电阻两端电压:UR=U-U'=4.5 V-U'
R=,即:30 Ω=②
联立①②可得: 或
则滑动变阻器连入电路中的阻值:
R1===60 Ω>50 Ω,不符合要求;
R2===15 Ω<50 Ω,符合要求。
故符合要求的滑动变阻器连入电路的阻值为15 Ω(共18张PPT)
第6章 电功率
6.2 电功率
第2课时 电功率的大小
1.小明的新家中有150 W的电视机一台,300 W 的洗衣机一台,100 W的电冰箱一台,2200 W的柜式空调机一台,250 W的电脑一台,800 W的电饭锅一个,40 W的照明灯8盏,则安装电能表时,下列规格最合适的是 ( )
A.220 V 5 A B.220 V 15 A
C.220 V 20 A D.220 V 10 A
C
2.如图所示,电路中电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器滑片P向左移动时,下列说法正确的是 ( )
A.电流表示数变小 B.电压表示数变大
C.小灯泡变得更亮 D.电路的总功率变大
D
3.(2024·达州)如图所示是某品牌电热毯内部电路简化图,该电热毯具有高低两挡加热功能,下列说法正确的是 ( )
A.只闭合开关S1时,电路处于高温挡
B.只闭合开关S2时,电路处于低温挡
C.同时闭合开关S1、S2时,电路处于高温挡
D.同时闭合开关S1、S2时,电路处于低温挡
C
4.已知R1=2 Ω,R2=3 Ω,某同学分别按照图甲和图乙两种方式将电阻连接在一起(甲、乙中的电源相同),则 ( )
A.图甲中R1与R2的电流比I1∶I2=2∶3
B.图乙中R1与R2的电压比U1∶U2=3∶2
C.图甲与图乙的总功率比P1∶P2=6∶25
D.图甲与图乙的总功率比P1∶P2=25∶6
C
5.(2024·巴中)如图甲所示电路,电源电压不变,图乙是小灯泡L和定值电阻R的电流与电压关系图像。闭合S时,电压表的示数为2 V,下列判断正确的是 ( )
A.电源电压为6 V B.R的电阻为5 Ω
C.闭合S时,R消耗的电功率为3.6 W D.闭合S时,电路的总功率为6 W
C
6.一只标有“3.8 V 0.3 A”的小灯泡,正常发光时的电功率是 W,正常工作10 s,消耗的电能是 J。
7.如图所示的电路,R1的阻值为15 Ω,闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,电压表的示数为3 V,则R2的阻值为 Ω,电路总功率为 W。
1.14
11.4
10
1.5
8.在探究“电功率跟电压、电流的关系”时,设计了如下电路:
(1)我们根据灯泡的亮暗程度,判断灯泡的电功率大小的方法称为 法;保持其中的一个物理量不变,通过改变另一个物理量来比较灯泡的功率大小,这种方法称为 法。
转换
控制变量
(2)通过图甲的实验我们可以得出:在 相同时, 越大,电功率越大。
(3)通过图乙的实验我们可以得出:在 相同时, 越大,电功率越大。
(4)经过讨论,认为图乙电路存在一个缺陷,请你说说问题可能是
。
电流
电压
电压
电流
干路上缺少滑动变阻器,无法进行多次测量
9.(2024·贵州)如图所示的电路,电源电压U=3 V保持不变,定值电阻R1=5 Ω,闭合开关S,电压表示数为2 V。求:
(1)定值电阻R2两端的电压;
解:由图可知:电阻R1和R2串联,闭合开关S,电压表测量R1两端电压
则定值电阻R2两端的电压:
U2=U-U1=3 V-2 V=1 V
(2)通过定值电阻R1的电流;
解：通过定值电阻R1的电流:
I1===0.4 A
(3)通电10 s,整个电路电流所做的功。
解：由于串联电路各处电流相等,则I=I1=0.4 A
故通电10 s,整个电路电流所做的功:
W=UIt=3 V×0.4 A×10 s=12 J
10.(2024·巴中)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
C
11.(2024·自贡)如图所示是灯泡L的I-U图像,结合图像分析,下列选项正确的是 ( )
A.当通过灯泡L的电流为0.2 A时,工作1 min消耗的电能是0.24 J
B.当通过灯泡L的电流为0.3 A时,其电功率为0.72 W
C.将两个完全相同的灯泡L并联在3.6 V的电源两端,电路的总功率为2.88 W
D.将灯泡L和6 Ω的定值电阻串联在6 V的电源两端,电路的总电阻为18 Ω
C
12.如图所示,电源电压恒定,开关S闭合后,当滑动变阻器的滑片P向a端滑动过程中,电压表示数 ,灯泡的实际功率 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
变大
不变
13.如图所示的电路中,电源电压恒定,电阻R1=6 Ω,R2=24 Ω,当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表示数为0.2 A,则电源电压为 V;当开关S1、S2闭合,S3断开时,R1和R2 联,此时电路中的总功率为 W。
6
并
7.5
14.(2024·安徽)如图所示的电路中,电源两端电压U=9 V,R1、R2、R3均为定值电阻,其中R2=45 Ω,R3=30 Ω。
(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,求R3两端的电压U3;
解:当闭合开关S和S1,断开开关S2时,R1被短路,R2为断路,电路为R3的简单电路,则R3两端的电压:U3=U=9 V
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,求电流表的示数I;
解：当开关S、S1和S2均闭合时,R2和R3并联,R1被短路,则
R2、R3两端的电压:U2=U3=U=9 V
则通过R2的电流:I2===0.2 A
通过R3的电流:I3===0.3 A
故电流表的示数:I=I2+I3=0.2 A+0.3 A=0.5 A
(3)当闭合开关S,断开开关S1和S2时,电压表示数为6 V,求R1消耗的电功率P。
解：当闭合开关S,断开开关S1和S2时,R1和R3串联,电压表测量R3两端电压
R1两端的电压:U1=U-U3'=9 V-6 V=3 V
则通过R3的电流:I'===0.2 A
故R1消耗的电功率:
P=U1I'=3 V×0.2 A=0.6 W(共8张PPT)
第6章 电功率
6.2 电功率
第1课时 认识电功率
1.电功率的国际单位是 ( )
A.千瓦 B.千瓦时 C.焦耳 D.瓦
A.电压大 B.电流大
C.电功率大 D.电能大
2.(2025·成都金牛区期末)如图是某国产手机的“超级快充”插头,匹配相应的数据线即可自动向该手机电池实现“超级快充”,“超级快充”的“快”是指( )
D
C
3.家庭电路中,某用电器正常工作20 min消耗的电能为0.5 kW·h,该用电器可能是( )
A.白炽灯 B.电冰箱
C.空调 D.电视机
4.关于电功、电功率,下列说法中正确的是( )
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,电功率越大
D.用电器消耗电能越多,电功越大
C
D
5.(2025·成都高新区期末)在“家庭用电的调查研究”中,小军发现电能表表盘如图所示,该电能表显示已用电
kW·h;他还观察到妈妈做晚饭时脉冲指示灯闪烁得更快,原因是
。
326.6
做晚饭时用电器总功率较大
6.电视机正常工作时的功率为100 W,待机状态时的功率为8 W,若每天待机20小时,一个月(按30天计算)在待机状态下消耗的电能为 kW·h;这些电能可供电视机正常工作 h。请你写出一种节约电能的办法:
。
4.8
48
关机时断开电视机的
电源开关
7.如图所示是小新家中电能表上的信息,该电能表应接在 V的电路中使用。若小新只让家中2 000 W的热水器工作15 min,消耗的电能为 J,电能表指示灯闪烁了 次。
220
1.8×106
900
8.(2024·绥化)图中为某家庭电路的电能表,表盘上的某个参数模糊不清,为测得这个参数,将标有功率为1 200 W的空调接入电路,正常工作10 min,电能表转盘转了600转,计算可知该参数为 r/(kW·h),此时电能表的示数变为 kW·h。
3 000
2 025.8
9.某家用电热水器正常工作时的功率为2×103 W,正常工作24 min消耗的电能为 kW·h。若这些电能的70%被水完全吸收,则能使体积为6 L、温度为25 ℃的水在一个标准大气压下升高 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
0.8
75(共25张PPT)
第6章 电功率
专题七 与电热有关的计算
第1课时 挡位计算
1.如图所示为小高家两挡位电热水壶及其简化电路原理图,S1为温控开关,当水沸腾时会自动断开。R1和R2为加热定值电阻,R1=44 Ω,保温挡的功率为110 W。求:
(1)加热时R1的电功率;
解:加热时S、S1闭合,R1、R2并联
则R1的电功率:P1===1 100 W
(2)在加热挡工作时电路的总电流;
解：在保温挡工作时S闭合、S1断开,此时只有R2工作,则R2的电功率:P2=P保温=110 W
在加热挡工作时,R1、R2并联
则加热挡的功率:
P加热=P1+P2=1 100 W+110 W=1 210 W
故加热挡工作时电路的总电流:
I===5.5 A
(3)某次烧水,电热水壶将水加热至沸腾耗时5 min,自动跳转至保温挡工作5 min,在这10 min内电热水壶消耗的电能。
解：电热水壶消耗的电能:
W=P加热t加热+P保温t保温=1 210 W×5×60 s+110 W×5×60 s=3.96×105 J
2.(2024·南充)如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙,额定电压为220 V,具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100 W,双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件,其中R2=60.5 Ω。现将此电热水壶装入0.45 L初温为20 ℃的水,接到220 V的家庭电路中,选用加热挡加热至100 ℃,已知该电热水壶加热效率为80%,ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)电热水壶中水吸收的热量;
解:水的体积:V=0.45 L=0.45 dm3=0.45×10-3 m3
则水的质量:
m=ρV=1×103 kg/m3×0.45×10-3 m3=0.45 kg
故水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.45 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.512×105 J
(2)加热挡的电功率;
解：由电路图可知:当双触点开关连接触点3和4时,R1与R2并联,根据并联电路的电阻特点可知:此时总电阻最小,由P=可知:此时总功率最大,则此时电热水壶处于加热挡;当双触点开关连接触点2和3时,电路为R1的简单电路,此时电路中电阻较大,电路消耗的电功率较小,则此时电热水壶处于保温挡
因为两种状态下电阻R1都工作,且电阻R1两端的电压不变(等于电源电压),R1消耗的功率不变,所以,加热挡时R1消耗的功率:P1=P保=100 W
加热挡时R2消耗的功率:P2===800 W
故加热挡的电功率:
P加=P1+P2=100 W+800 W=900 W
(3)需要的加热时间。
解：电热水壶加热时消耗的电能:
W===1.89×105 J
故需要的加热时间:t===210 s
3.(2024·潍坊)中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图,电源电压U=220 V,R0、R1、R2是阻值不变的电热丝,用于“加热”或“保温”,R1=20.5 Ω,R2=840 Ω,S为电源开关,通过温控开关S1可实现“加热”和“保温”状态的切换,煮茶机的“加热”功率P加热=800 W,“加热”效率η=80%。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作,其工作过程是首先将水“加热”至100 ℃,然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”(“煮茶加热”时间如表格所示),最后自动进入“保温”状态。将0.8 L、初温为20 ℃的水装入煮茶机,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),水的密度ρ=1.0×103 kg/m3。
(1)求将水“加热”至100 ℃过程中水吸收的热量;
解:水的质量:
m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.8×10-3 m3=0.8 kg
则将水加热至100 ℃过程中水吸收的热量:
Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.8 kg×(100 ℃-20 ℃)=2.688×105 J
(2)求煮茶机的“保温”功率;
解：由P=可知:在电源电压不变时,电路电阻越小,功率越大,则当R0与R1串联时,为加热状态,R0与R2串联时,为保温状态加热时电路的总电阻:
R01===60.5 Ω
则R0=R01-R1=60.5 Ω-20.5 Ω=40 Ω
保温时电路的总电阻:R02=R0+R2=40 Ω+840 Ω=880 Ω
故煮茶机的“保温”功率:P保温===55 W
(3)若用户选择“红茶高浓度煮茶”,煮茶机经过将水“加热”至100 ℃、“煮茶加热”和“保温”状态,共工作15 min,求这个过程煮茶机消耗的电能。
解：将水加热至100 ℃,消耗的电能:
W1===3.36×105 J
此阶段所用时间:
t1===420 s=7 min
由题意可知:煮茶时间t2=5 min=300 s
保温时间t3=15 min-5 min-7 min=3 min=180 s
故整个煮茶过程煮茶机消耗的电能:
W=W1+P加热t2+P保温t3=3.36×105 J+800 W×300 s+55 W×180 s=5.859×105 J
4.如图所示,图甲为某电饭锅的实物图,图乙为其电路原理图,图丙为电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220 V的电路中,求:
(1)电饭锅处于加热挡时的电流;
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作10 min,产生的热量;
解:电饭锅处于加热挡时的电流:
I===4 A
解：电饭锅处于保温挡时,持续工作10 min,产生的热量:
Q=W=P保t=80 W×10×60 s=4.8×104 J
(3)R1和R2的阻值。
解：由图乙可知:当开关S1闭合,S2断开时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知:此时电路中的总电阻最大,由P=可知:电路中的总功率最小,电饭锅处于保温挡;当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电饭锅处于加热挡,
R1的阻值:R1===55 Ω
R1、R2的串联总电阻:R===605 Ω
故R2的阻值:R2=R-R1=605 Ω-55 Ω=550 Ω
5.如图所示为某家用电水壶的简化电路图,如表为铭牌的部分参数,R1、R2为发热丝,其中R2=40 Ω。求:
(1)电水壶的加热功率;
解:由图可知:当开关S1闭合、S2接2时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知:此时电路中的总电阻最大,由P=可知:电路中的总功率最小,电水壶处于保温状态;当开关S1闭合、S2接1时,只有R2工作,电路中总电阻最小,总功率最大,电水壶处于加热状态，电水壶加热状态的功率:
P加热===1 210 W
(2)电水壶处于保温挡时,正常工作5 min消耗的电能;
解：电水壶处于保温挡时,正常工作5 min消耗的电能:
W=P保温t=40 W×5×60 s=1.2×104 J
(3)R1的阻值。
解：R1、R2的串联总电阻:
R===1 210 Ω
则R1的阻值:
R1=R-R2=1 210 Ω-40 Ω=1 170 Ω
6.(2024·黑龙江)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176 Ω,电火锅的部分参数如表所示。求:
(1)R2的阻值;
解:由图乙可知:开关接高温触点时,电阻R3单独在电路中工作
则R3的阻值:R3===44 Ω
开关接中温触点时,电阻R2、R3串联在电路中
电路的总电阻:R===110 Ω
故R2的阻值:R2=R-R3=110 Ω-44 Ω=66 Ω
(2)电火锅在低温挡工作时的功率;
解：低温挡R1和R3串联,电路的总电阻:
R'=R1+R3=176 Ω+44 Ω=220 Ω
则低温挡的功率:P低===220 W
(3)某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将1 kg水从20 ℃加热到沸腾,用时14 min,不计热量损失,该电火锅中温挡的实际功率。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
解：不计热损失时,电火锅消耗的电能全部转化为水的内能
水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J
不计热损失时,电火锅消耗的电能:W=Q吸=3.36×105 J
故电火锅中温挡的实际功率:P实===400 W
7.轩轩设计了一款高、中、低三个挡位的迷你多功能电锅,其部分设计参数如表所示,简化电路如图所示,R0、R1、R2为电热丝,其中R1=15 Ω。电锅在高温挡、中温挡工作时,开关S2均处于闭合状态;在低温挡工作时,开关S1、S2均处于断开状态,闭合开关S,移动滑片,可调节低温挡的功率。
(1)求电锅在高温挡正常工作时的电流;
解:电锅在高温挡正常工作时的电流:I高===5 A
(2)求电锅中温挡功率;
解：当开关S、S1、S2都闭合时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,由P=可知:电路中的总功率最大,电锅处于高温挡;当开关S、S2闭合,S1断开时,只有R2工作,电路中总电阻较小,总功率较大,电锅处于中温挡
高温挡时R1消耗的电功率:P1===60 W
因为R2在高温挡和中温挡消耗的电功率不变,
即P高=P1+P2=P1+P中
所以电锅中温挡功率:P中=P高-P1=150 W-60 W=90 W
(3)R0现有“30 Ω 3 A”“40 Ω 2 A”“50 Ω 1.5 A”三种规格,为了达到轩轩设计的低温挡功率范围,请通过计算说明他选择的哪一种。
解：由于电锅中温挡功率为90 W,则R2的阻值:R2===10 Ω
在低温挡工作时,开关S1、S2均处于断开状态,开关S闭合,由图可知,此时R0、R2串联,移动滑片,通过改变R0接入电路的阻值可调节低温挡的功率
当低温挡的功率最小为20 W时,电路中的最大总电阻:R总大===45 Ω
则R0接入电路的最大阻值:R0大=R总大-R2=45 Ω-10 Ω=35 Ω
故规格为“30 Ω 3 A”的R0不符合要求当低温挡功率最大为50 W时,电路中的电流:
I低==≈1.67 A 则规格为“50 Ω 1.5 A”的R0不符合要求，综上所述,应该选择规格为“40 Ω 2 A”的R0。(共18张PPT)
第6章 电功率
专题七 与电热有关的计算
第2课时 与力、热相结合的综合计算
1.电阻温度计是由半导体材料制成的。如图甲所示是某半导体电阻R随温度变化的关系图像。根据这种半导体材料电阻的特性,小明和他的同学设计了一个电路(如图乙所示),可以测定某一环境的温度,使用的器材有:半导体电阻R、电源、电流表(0~100 mA)、开关、定值电阻R0(100 Ω)、导线若干。
(1)当环境温度为10 ℃时,电流表的示数为0.02 A,求电源电压;
解:由图甲可知,当环境温度为10 ℃时,半导体电阻阻值R=700 Ω
电源电压:
U=IR+IR0=0.02 A×700 Ω+0.02 A×100 Ω=16 V
(2)当电流表的示数为0.04 A时,求当时的环境温度;
解：当电流表的示数为0.04 A时,电路中的总电阻:
R总===400 Ω
此时半导体电阻阻值:
R'=R总-R0=400 Ω-100 Ω=300 Ω
由图甲可知,当时的环境温度为30 ℃
(3)当环境温度为100 ℃ 时,半导体电阻R在100 s内消耗的电能是多少
解：由图甲可知,当环境温度为100 ℃时,半导体电阻的阻值R″=100 Ω
此时电路中的电流:
I″===0.08 A
半导体电阻R在100 s内消耗的电能:
W=I″2R″t=(0.08 A)2×100 Ω×100 s=64 J
2.如图甲为3D打印笔,该打印笔的内部电路如图乙所示,其电路结构由两个完全相同的可变发热电阻组成,通过调节开关可实现高低温两个挡位的切换。单个发热电阻的阻值随温度变化的规律如图丙所示。该打印笔的主要耗材是比热容约为1.6×103 J/(kg·℃)的塑料条。通电后发热电阻迅速升温,使塑料熔化后从笔尖流出,再根据设计“写出”不同形状,冷却后得到想要的作品。
(1)只闭合S1且未装入塑料条时,打印笔处于预热状态,此时发热电阻的温度为360 ℃,求电路中电流
解:只闭合S1且未装入塑料条时,打印笔处于预热状态,此时发热电阻的温度为360 ℃,由图像可知:电阻R1=2 200 Ω
则电路中电流:I===0.1 A
(2)该打印笔处于高温挡且连续工作时,加热电阻的温度稳定在250 ℃,求高温挡的发热功率;
解：该打印笔处于高温挡且连续工作时,R1与R2并联,加热电阻的温度稳定在250 ℃,对应电阻为R1'=1 210 Ω
则电路的总电阻:R高==605 Ω
故高温挡的发热功率:
P高===80 W
(3)某次制作一个质量为0.5 kg的小物件,以高温挡连续工作,温度保持在250 ℃,估算塑料条从室温加热到250 ℃需要多少小时 忽略预热、装塑料条的时间,该3D打印笔发热电阻和塑料间热传递效率约为50%,室温为25 ℃。
解：小物件吸收的热量:Q吸= cm(t-t0)
由于Wη=Q吸
即:80 W×50%t=1.6×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(250 ℃-25 ℃)
解得:t=4 500 s=1.25 h
3.体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻R0=5 Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为0~0.6 A,踏板重力不计,求:
(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12 A,电源电压为多少
解:由图甲可知:闭合开关S,定值电阻R0与压敏电阻R串联;由图乙可知:当体重计空载时,R=45 Ω,
则电源电压:U=I(R+R0)=0.12 A×(45 Ω+5 Ω)=6 V
(2)当体重计示数为600 N时,R0消耗的电功率为多少
解：由图乙可知:当体重计示数为600 N时,压敏电阻的阻值R'=15 Ω
此时电路中电流:I'===0.3 A
则定值电阻R0消耗的电功率:
P=I'2R0=(0.3 A)2×5 Ω=0.45 W
(3)此体重计所能测量的最大体重为多少
解：已知电流表量程为0~0.6 A,当电路中的电流最大为Imax=0.6 A时,体重计测量最大体重
此时压敏电阻的阻值:
R''=-R0=-5 Ω=5 Ω
由图乙可知:此体重计所能测量的最大体重为1 200 N
4.某实验小组设计了一个“汽车超载报警电路”,原理如图甲所示。其中ABO是杠杆组件(质量忽略不计),O为支点,B点为汽车重力承压点,A端的压杆作用于压敏电阻,AB∶BO=3∶1。在测量电路中,R为压敏电阻,阻值随压力变化的关系如下表所示。对于小灯泡:电流I=150 mA 是无车(不发光)与有车(发绿光)通过的分界点;U≥2.5 V是发红光的报警点,灯泡电流随电压变化的曲线如图乙所示。电源电压为6 V且保持不变。求:
(1)系统恰好报警时小灯泡的功率;
解:当系统恰好报警时,小灯泡两端的电压U=2.5 V,由图像乙得I报警=0.2 A,
系统恰好报警时小灯泡的功率:
P=UI报警=2.5 V×0.2 A=0.5 W
(2)无汽车通过时,压敏电阻1 min内消耗的电能;
由图乙知,I=150 mA=0.15 A时,U'=1.5 V。
无汽车通过时,压敏电阻1 min内消耗的电能:
W=U压It=(6 V-1.5 V)×0.15 A×60 s=40.5 J
(3)该系统报警时汽车的总重力;(精确到0.1 N)
解：系统报警时,压敏电阻的阻值:R===17.5 Ω
由表格数据可得,压敏电阻阻值与压力的数量关系是R=30 Ω - Ω/N×F,
代入数据可得:17.5 Ω=30 Ω - Ω/N×F1
解得F1≈20.8 N
由杠杆平衡条件,F1·lOA=F2·lOB,
因为AB∶BO=3∶1,OA∶OB=4∶1
所以F2=4F1=4×20.8 N=83.2 N
(4)不改变电路元件和杠杆组件,若要增大报警时载重量,可以采取什么措施
解：根据F1·lOA=F2·lOB知,要增大报警载重量F2,可以将承压点B向O点移动或将支点O向B点移动。
