第1讲 电功 电功率
考点通关 直击考什么
考点1 电能表和电功
1.电能表
(1)功能:测量电路消耗电能多少。
(2)计量单位:千瓦时,符号为,俗称度,。
(3)参数及意义:“”表示①_ _ _ _ _ _ _ _ 时的电压;“”表示最大正常工作电流是②_ _ _ _ _ _ A;“”表示每消耗电能,电能表的转盘转动1 920圈。
2.电功
(1)定义:电流所做的功。
(2)电功与电能的关系:电流做多少功,电路中就消耗多少电能。
(3)单位:焦耳,符号为③_ _ _ _ _ _ ,。
(4)公式
.基本公式:。.推导公式:(纯电阻电路)。
考点2 电功率(功率较大的用电器消耗电能快,但不一定消耗电能多.)
1.电功率:电流所做的功与所用时间之比。电功率是表示电流做功④_ _ _ _ 的物理量。
2.单位:瓦特,简称瓦,符号为⑤_ _ _ _ ,。
3. 重点 公式
(1)基本公式:。
(2)推导公式:(纯电阻电路)。
4.额定功率和实际功率
(1) 用电器在⑥_ _ _ _ 电压下正常工作时的功率叫额定功率。
(2)额定电压和额定功率标在用电器的铭牌或说明书上。
(3) 实际功率和额定功率的关系:时,⑦_ _ _ _ ;时,⑧_ _ _ _ _ _ ;时,⑨_ _ _ _ 。
夯基综合练
1.判断下列说法的正误。
(1) 用电器把其他形式的能转化为电能。( )
(2) 用电器的电功率越大,做功越多。( )
(3) 电流通过用电器所做功越多,用电器消耗的电能就越多。( )
(4) 额定功率越大的用电器,电流通过它所做的功越多。( )
2.若电能表常数为,电能表转盘转动说明电器消耗的电能_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
3.甲、乙两个白炽灯泡,甲灯泡标有“”字样,乙灯泡标有“”字样。两灯泡并联在的电路中,_ _ _ _ 灯泡更亮一些。
命题研究 聚焦怎么考
命题点1 电能与电功★★☆
考情命题点1
中考主要涉及运用电功公式计算串、并联电路中用电器消耗的电能,同时,有关“电池容量”的计算题目多次出现,也需要多加关注。
1.[2025无锡]二模某手机采用锂离子聚合物不可拆卸式电池,电池工作电压为,则一次充满电储存电能为_ _ _ _ _ _ 。该手机支持有线最大超级快充,兼容“”或“”等超级快充,若充电10分钟,最多可充满_ _ _ _ (保留整数)的电量。
妙招
电池规格“”是通电电流和通电时间的乘积,已知电池的充电电压为,则电池能储存的电能。
2.[2025徐州]模拟用如图甲所示电路对一只标有“”字样的小灯泡进行了测试,电源电压恒为,改变电阻箱的阻值,根据所测数据作出了灯丝的图像(如图乙所示)。
(1) 求小灯泡正常发光时的电阻。
(2) 将电阻箱的阻值调为 ,闭合开关,求通电电流通过所做的功。
命题点2 电功率★★★
考向命题点2
电功率为中考的重点,主要涉及公式的应用、额定功率和额定电压的概念、小灯泡电功率的测量等。各市都会将电功率和欧姆定律以及串、并联电路特点等知识综合起来考查,用于试卷的压轴,选择、填空、实验和计算题都会有这样的综合题,需要认真对待。
3.[2023泰州]如图所示为模拟调光灯电路,电源电压恒为,滑动变阻器标有“”的字样,电流表选用“”的量程,当滑片移至中点时,小灯泡恰好正常发光。已知小灯泡上标有“”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)。为保证电路安全,下列选项正确的是( )
A.滑动变阻器阻值的变化范围为
B.定值电阻的阻值为
C.电流表示数变化的范围为
D.小灯泡的最小功率为
妙招
串联电路中没有电压表时,允许通过的最大电流在电流表允许测量的最大值、变阻器或其他用电器铭牌标示的允许通过的最大电流和小灯泡额定电流之中,是最小的那个。有电压表时,注意还要结合电压表的量程判断。
4.[2024无锡]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,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,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。则小灯泡的额定功率为_ _ _ _ ,小灯泡的亮度由_ _ _ _ _ _ _ _ 决定。
实验序号 电压 电流 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
5.[2025镇江]某电蚊香器中所用加热片的电阻与温度的关系如图所示,将此加热片接在恒定电压的电源两端,初温为,刚开始时,随着温度的升高,加热片中的电流不断_ _ _ _ ,温度达到_ _ _ _ 时电功率达到最大值。若该电蚊香器实际功率为,工作,可使标有的电能表指示灯闪烁_ _ _ _ 次。
思路
要确定最大功率,根据 知,电流必须最大,结合欧姆定律知电阻须最小,则达到最小电阻对应的温度时,电功率最大。
6.[2025徐州]如图所示电路,电源电压保持不变,小灯泡上标有“”字样,小灯泡电阻不变。电阻箱处于某一阻值,闭合开关,电路的总功率为;将电阻箱阻值调为原来的3倍,电路的总功率变为。求:
(1) 小灯泡的电阻;
(2) 电源电压。
7.[2025徐州一模]如图所示电路,电源电压保持不变,是定值电阻,滑动变阻器的铭牌上标有“”。闭合开关,移动滑片,电路的最大功率与最小功率之比为,求:
(1) 滑动变阻器两端的最大电压。
(2) 当电阻的功率为时,阻值是多少。
妙招
1.定值电阻和变阻器串联在电路中,电路的最大功率与最小功率分别对应变阻器接入电路的电阻为零和电阻最大时。
2.这类没有明显解题思路的题目,应注意运用已知关系(功率之比)进行尝试性的列式推理,直到未知电阻阻值的出现。
综合提升 与图像结合的电功的分析与计算★☆☆
提升技巧
1.判断坐标图中图线描述的用电器。
2.根据分析与计算的需要,从坐标图像中提取有用信息。例如,计算“电流表示数变化范围”时,从坐标图像中提取 接入电路的最大电阻和最小电阻,以及对应的电压。
3.根据提取的信息运用相关公式完成计算。
8.[2024淮安]如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为 。电压表量程为,电流表量程为。在保证电路各元件安全的前提下,电压表的示数随滑动变阻器阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为
B.定值电阻阻值为
C.电路的最小功率为
D.电流表示数变化范围为
重点实验 多维透析
实验24 测量灯泡的电功率★★☆
实验要点梳理
1.滑动变阻器的作用:①保护电路;②调节小灯泡两端的电压,使其等于、低于或略高于额定电压。
2.实验中移动滑动变阻器滑片时,应注意观察电压表的示数,当达到需要的电压时及时停止移动滑片。
3.小灯泡只有在额定电压下工作时才是额定功率,测得三组数据不用进行求平均值的计算。
实验一题透练
问题
[2024宿迁节选]在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为,电源电压为,滑动变阻器标有“”字样。
图1 图2
图3
基础设问
证据
(1) 如图1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。
解释
(3) 纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数为时,电流表示数如图2所示,示数为_ _ _ _ A,小灯泡额定功率为_ _ _ _ 。
拓展设问
(4) [2025无锡一模][评估方案]同组的小华在进行实验数据处理时,算出了小灯泡的平均功率,你认为这样处理数据是_ _ _ _ _ _ (选填“合理”或“不合理”)的,理由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(5) [缺少器材] 完成上述实验后,小华又重新设计了如图3所示电路,测量另一个小灯泡的额定功率,这个小灯泡正常工作的电流为。请根据以下实验步骤写出小灯泡的额定功率表达式(已知电源电压不变)。
①只闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为;
②只闭合开关,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为;
③再将滑动变阻器的滑片调到最左端,读出电流表的示数为。
则小灯泡的额定功率表达式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。(用已知量和测量量表示)
创新设问
交流
(6) [2023无锡][科学推理]用如图4所示的电路测量额定电压为的小灯泡的额定功率。调节电阻箱,使它接入电路的阻值为 ,闭合开关、,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为,保持滑片的位置不变,闭合开关,断开开关,此时电压表示数为,断开开关,调节电阻箱,使它接入电路的阻值为 ,闭合开关,此时电压表示数为。则小灯泡的额定功率为( )
图4
A. B. C. D.
技能突破5 动态电路的分析与计算
类型剖析
类型1 变阻器(敏感电阻)型动态电路
方法指导
1.分析思路
2.串联电路:先电阻后电流。
3.并联电路:先支路后干路。
1.[2024常州]海水盐浓度越大,其导电性越好,固定间距金属片A、B之间海水的电阻越小。下列电路中,电源电压恒定,为定值电阻,闭合开关,盐浓度越大,电表示数越大的是( )
A. B.
C. D.
2.[2024南京]新课标—开放题 如图甲所示,电源电压不变, 。闭合开关,当滑动变阻器滑片从处移到处过程中,其阻值的变化量为、功率的变化量为,乙图是电流表示数与其中一只电压表示数的关系图像,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
类型2 开关型动态电路
方法指导
1.根据开关断开、闭合情况,判断不同情况下的等效电路,明确电表测量对象。
2.根据串、并联电路的电压、电流特点和欧姆定律推理计算相关的电流、电压或电阻。
3.运用电功率公式完成最终的计算。
3.[2024徐州]如图所示电路,电源电压不变,灯泡标有“”字样,、为定值电阻。当闭合,和断开时,灯泡正常发光,和的功率之比为;当开关都闭合时,和的功率之比为。求:
(1) 灯泡正常发光时的电阻。
(2) 开关都闭合时的功率。
类型3 变阻器和开关综合型动态电路
方法指导
1.根据开关状态、变阻器滑片的位置,判断不同情况下的等效电路。
2.根据并联或串联电路的电流和电压特点、欧姆定律以及电功率等公式进行分析与计算。
3.注意滑动变阻器接入电路电阻为零的情况。
4.[2024南通]如图,电源电压恒定,灯泡规格为“”,滑动变阻器最大阻值为 ,为定值电阻。闭合开关,将接1,移动滑片使灯泡正常发光,电路总功率为;将接2,滑片移至端,电流表示数为,电路总功率为,滑片移至端,电流表示数为。求:
(1) 灯泡正常发光时的电阻;
(2) 与的比值;
(3) 电源电压。
5.[2024常州]如图所示的电路中,电源电压恒定,小灯泡标有“”字样(忽略温度变化对灯丝电阻的影响),滑动变阻器标有“”字样,定值电阻阻值为 ,电流表的量程为,电压表的量程为,求:
(1) 小灯泡的额定电流。
(2) 小灯泡的电阻。
(3) 只闭合开关、,小灯泡恰好正常发光,求电源电压。
(4) 只闭合开关、,在保证电路元件安全的前提下,求滑动变阻器接入电路的电阻范围。
类型4 电源电压改变型动态电路
方法指导
1.电路特点:通常含灯泡等电阻变化的元件,运用坐标图像呈现其变化规律。
2.注意基于坐标图像,运用电路的电流、电压特点和欧姆定律、电功率等公式分析与判断。
6.[2025扬州]如图,电源电压可调,是阻值为 的定值电阻,为敏感元件,其阻值随电流增大而减小。电源电压从零增大,电路中电流逐渐增大。当电流为时,两端电压为。的功率为,的功率为。则( )
A.时,可能等于 B.时,一定小于
C.时,一定等于 D.时,一定小于
7.[2024南通]图甲是灯泡的图像,灯泡的额定电压为。将灯泡接入图乙电路,已知电阻的阻值为 ,电流表量程为,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的图像)( )
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
D.电源可调的最大电压为
第1讲 电功 电功率
考点通关 直击考什么
考点1 电能表和电功
1.正常工作;
2.
考点2 电功率(功率较大的用电器消耗电能快,但不一定消耗电能多.)
1.快慢
2.
4.(1) 额定
(3) ; ;
夯基综合练
1.(1) ×
(2) ×
(3) √
(4) ×
2.;
3.乙
命题研究 聚焦怎么考
命题点1 电能与电功★★☆
1.66 600; 79
2.(1) 由图乙可知,小灯泡正常工作时两端电压为,则小灯泡正常发光时的电阻 。
(2) 由图甲可知,小灯泡与串联,由图乙可知,当通过小灯泡的电流为时,小灯泡两端的电压,此时两端电压,满足电源电压,所以通电电流通过所做的功。
命题点2 电功率★★★
3.C
[解析]如图所示,滑动变阻器、定值电阻、小灯泡串联,电流表测电路中的电流。已知小灯泡上标有“”字样,故小灯泡额定电流,故电路中允许通过的最大电流为,当滑片移至中点时,小灯泡恰好正常发光,此时电流为,故此时滑动变阻器的阻值为保证电路安全的最小值,已知滑动变阻器规格为“”,滑片在中点时的阻值为 ,故滑动变阻器阻值的变化范围为 ,故错误。已知滑动变阻器滑片在中点时阻值为 ,电路中的电流为,小灯泡两端电压为,由欧姆定律得滑动变阻器两端电压,又已知电源电压为,故定值电阻两端电压,由欧姆定律得 ,故错误。当滑动变阻器滑片滑动至接入电路阻值最大处时,电流表示数最小,小灯泡的阻值 ,由欧姆定律得最小电流,已知保证电路安全的最大电流为,故电流表示数变化的范围为,故正确。由可知,当电路电流最小时,小灯泡功率最小,已知最小电流为,则最小功率,故错误。
4.; 1.14; 实际功率
5.增大; 180; 360
[解析]当电功率时,消耗的电能,电能表闪烁的次数。
6.(1) 小灯泡的电阻 。
(2) 图中电阻箱和小灯泡并联,电路的总功率等于小灯泡和电阻箱的功率之和,即。设电源电压为,电阻箱第1次接在电路中的电阻为,则有,,解得, 。
7.(1) 根据,在电源电压一定时,电功率与电路中的电流成正比,
所以电路的最大电流与最小电流之比为,
所以,解得 ;
当滑片在最右端时,
电路中的电流,
滑动变阻器两端最大电压。
(2) 当电阻的功率为时,
,
即,
解得 (舍去), 。
综合提升 与图像结合的电功的分析与计算★☆☆
8.D
[解析]由图甲可知,、串联,电压表测两端的电压,电流表测电路中的电流。由图乙可知,当接入电路的电阻为 时,两端的电压为,由串联电路的电压特点和分压原理可知,此时的电阻与接入电路的电阻比为,即…①;同理,当接入电路的电阻为 时,两端的电压为,由串联电路的电压特点和分压原理可知,此时的电阻与接入电路的电阻之比为,即…②。联立①②解得 ,,故、错误。由欧姆定律可知,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,,则电路的最小功率,故错误。由欧姆定律可知,当两端的电压最大时,电路中的电流最大,因为电压表的量程为,所以两端的最大电压为,则电路中的最大电流,符合题意,因此电流表示数变化范围为,故正确。
重点实验 多维透析
实验24 测量灯泡的电功率★★☆
实验一题透练
(1) 如图所示
(2) 断开; 断路
(3) 0.24; 0.6
(4) 不合理; 小灯泡在不同电压下的功率不同,计算平均功率没有意义
(5)
[解析]只闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为(此时灯泡正常发光);只闭合开关,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为,此时滑动变阻器接入的电阻和灯泡正常发光时的电阻相等;再将滑动变阻器的滑片调到最左端,读出电流表的示数为。由欧姆定律可知,,小灯泡的额定功率。
(6) C
[解析]闭合开关、,断开开关,滑动变阻器与电阻箱串联,电压表测电阻箱两端的电压,电压表示数为时,电路中的电流,由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压,当电压表示数为时,电路中的电流,电源电压,由①②解得: ,。闭合开关、,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压,则灯泡的额定电流,灯泡的额定功率,故正确。
技能突破5 动态电路的分析与计算
类型剖析
类型1 变阻器(敏感电阻)型动态电路
1.A
2.B
[解析]由图甲可知,电阻、滑动变阻器和串联,测和滑动变阻器两端的总电压,测和滑动变阻器的总电压,电流表测电路中的电流。假设图乙是电流表与电压表示数的关系图像,当滑动变阻器滑片在点时,电压表的示数是,电路中的电流是,,则电源电压;同理可知,当滑片在点时电源电压,这与电源电压不变相矛盾,所以假设不成立。故图乙中是电流表与电压表示数的关系图像,由滑片在点时示数是,电流是时的电源电压,和滑片在点时示数是,电流是时的电源电压相等,得,即,解得 ,电源电压。滑片在点时变阻器接入电路的电阻 ,滑片在点时变阻器接入电路的电阻 ,滑片从移动到,变阻器接入电路的电阻变化量,变阻器功率的变化量。
类型2 开关型动态电路
3.(1) 由可得,灯泡的电阻 。
(2) 当闭合,和断开时,灯泡和串联,和两端电压之比等于功率之比为,灯泡正常发光,两端电压为,则电阻两端的电压为;
电源电压。
根据知,电功率之比等于电阻之比,
故电阻之比为,则 。
当开关都闭合时,被短路,和并联,
根据,电功率之比等于电阻的倒数之比,此时和的功率之比为,电阻之比为,
故。
则的功率。
类型3 变阻器和开关综合型动态电路
4.(1) 灯泡正常发光时的电阻 。
(2) 灯泡的额定电流。
闭合开关,将接1,灯泡与滑动变阻器串联,当灯泡正常发光时,电路总功率;
将接2,滑片移至端,此时只有定值电阻接入电路,电流表示数为,电路总功率。
则与的比值。
(3) 将接2,滑片移至端时,;
将接2,滑片移至端时,
,
联立解得。
5.(1) 小灯泡的额定电流。
(2) 小灯泡的电阻 。
(3) 只闭合开关、,小灯泡与串联,恰好正常发光,
电路中电流,
电源电压。
(4) 由图可知,只闭合、时,小灯泡与串联,为了保护电路的安全,电路中的最大电流,
此时灯泡正常发光,则电压表的最小示数为
最小,不会损坏电压表,
连入电路的最小阻值最小 ;
由于电压表使用的量程为,可得最大,
此时电路中的电流最小,
,
连入电路的最大阻值最大 。
故滑动变阻器能接入电路的阻值范围为 。
类型4 电源电压改变型动态电路
6.B
[解析]图中两个电阻串联,通过的电流始终相等,当电流为时,两端电压,根据串联电路的电压特点可知,此时电源电压;的阻值 ,即两个电阻大小相等,而电源电压从零增大,电路中电流逐渐增大,的阻值随电流增大而减小,因此,当或时,电源电压与相比减小,故电流减小,则阻值大于 ,比大,根据知,一定小于,错误,正确;当或时,电源电压与相比增大,故电流变大,则阻值小于 ,比小,根据知,一定大于,、错误。
思路分析
题中要比较电功率大小,且是串联电路,串联电路中电流处处相等,根据,则关键是比较电阻大小,而选项中给出的是电源电压,因而需要分析此时电源电压与题干中电源电压的大小关系,首先通过欧姆定律和串联电路的特点计算题干所述情况下的电源电压,结合电流的变化确定 阻值的变化情况,进而得到电功率大小关系。
7.D
[解析]电阻的阻值为 ,当电压为时,电流,据此画出图像如解析图所示。
根据图像知,当时图像相交,说明此时电流相等,故两条支路中的电流可能相同,错误。根据知,并联电路各支路两端的电压相等,而在两端电压大于时,灯泡中的电流小于电阻中的电流,故此时灯泡实际功率比电阻功率小,错误。灯泡两端的最大电压可以为,此时通过灯泡的电流为,通过电阻的电流,干路电流。由图像知,当电压为时,通过灯泡的电流为,通过电阻的电流,干路中电流,故电源可调的最大电压为。此时的电功率,故电路总功率最大不可达到。故错误,正确。