第十八章　电功率 全章考点专训 2023-2024学年人教版物理九年级全一册

全章热门考点专训 第十八章 电功率 人教 九年级全一册 1.【2023 宜昌】小杰和小芳在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中,在两个透明容器中密封等量的空气,各放置一段电阻丝,并连接一个装水的U形管,通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。 装置的密封性能良好,电源电压为6 V。 (1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通 电时间和电阻相同时,_,电阻产生的热量越多”的结论。 电流越大 全章热门考点整合专训 (2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是_。 A.正常工作时,“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮 B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热 C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热 C (3)为了验证猜想,小芳选用了5 和100 的电阻丝进行实验,如图乙所示,请你用笔画线把电路连接完整。 闭合开关,她发现较长时间后两个U形管 中水面的高度差均不明显,原因是 _,请你提出改进办法:_。 如图所示 电路中电流太小(或电源电压太低) 将100 的电阻丝换为阻值较小的电阻丝(或增大电源电压) 2.【2023 镇江模拟】用如图甲所示的电路测量小灯泡的功率,器材有:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器(20 1.5 A)、额定电压为 2.5 V的小灯泡各一个,导线若干。 (1)闭合开关前,需要检查电流表、电压表的指针是否_,并将滑动变阻器的滑片P移至_(填“A”或“B”)端。 指在零刻度线 B (2)接通电源,闭合开关后,无论怎样移动滑片P,小灯泡均不发光,电流表指针不偏转,电压表指针有明显偏转,说明电压表与电源之间的电路是_。若电路中只有一处故障, 则可能是_。 (3)排除故障后,重新开始实验,电源电压 保持不变,闭合开关,电压表示数为0.5 V,电流表示数为0.12 A;移动滑片P,当电压表示数为2.5 V时,小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,为_A,则小灯泡的额定功率为_W,此时滑动变阻器消耗的功率为_W。 通路 小灯泡断路 0.3 0.75 0.12 【点拨】(3)电流表量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,故示数为0.3 A;小灯泡额定功率P额=U额I=2.5 V 0.3 A=0.75 W;重新开始实验,闭合开关,电压表示数为0.5 V,电流表示数为0.12 A,滑动变阻器两端的电压UP=I1R滑=0.12 A 20 =2.4 V,电源电压U=U1+UP=0.5 V+2.4 V=2.9 V;移动滑片P,当电压表示数为2.5 V时,滑动变阻器两端电压UP′=U- U额=2.9 V-2.5 V=0.4 V,滑动变阻器的功率PP′=U′I= 0.4 V 0.3 A=0.12 W。 3.【2023 绥化】在“测量小灯泡的额定功率”实验中,小灯泡上标有“2.5 V”字样。 (1)实验原理是_。 (2)图甲中有一根导线多余导致电路错误,请在这根导线上打“ ”。 P=UI 【点拨】(1)伏安法测小灯泡电功率的原理为P=UI。 如图 所示。 【点拨】滑动变阻器应采用“一上一下”的方式串联接入电路。 (3)改正电路错误后,在闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片调至_(填“A”或“B”)端。 B 【点拨】为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以应将滑片移到B端。 (4)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是_。 A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路 C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光 C 【点拨】闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,可能是通过小灯泡的电流太小,小灯泡实际功率太小,所以接下来应进行的操作是:移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故选C。 (5)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为_W。 0.75 【点拨】图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02 A,示数为0.3 A,则小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V 0.3 A=0.75 W。 (6)小华用如图丙所示的电路也完成了该实验。电源电压不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大阻值为R0。实验步骤如下: ①只闭合开关S、S1,调节R2,使电压表的示数为U额; ②只闭合开关S、S2,调节R1,使电压表的示数仍为U额; ③接着将R2的滑片P调至最左端,记下电压表的示数为U1;再将R2的滑片P调至最右端,记下电压表示数为U2,则小灯泡额定功率的表达式P额=_。(用U额、R0、 U1、U2表示) 【点拨】①只闭合S、S1,通过调节R2,使小灯泡两端电压为额定电压 U额,此时小灯泡正常发光;②利用等效替代法,只闭合S、S2,调节R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压U额,此时R1接入电路的电阻等于小灯泡正常发光时的电阻;③将R2的滑片P调至最左端,R2连入电路中的电阻为0,电压表的示数为U1,即电源电压为U1;再将R2的滑片P调至最右端,此时R1、R2串联,电压表的示数为U2,即R1两端的电压为U2,根据串联电路电流的规律和欧姆定律有 4.【2023 营口】如图所示,电源电压保持不变,小灯泡规格是“3 V 1.5 W”,R1=10 ,滑动变阻器R2上标有“20 1 A”,电压表选用0~3 V量程。断开S2,闭合S和S1,当滑片P移到滑动变阻器中点时,小灯泡正常发光。求: (1)小灯泡正常发光时的电流。 解:(1)根据P=UI得,小灯泡正常发光时的电流 4.【2023 营口】如图所示,电源电压保持不变,小灯泡规格是“3 V 1.5 W”,R1=10 ,滑动变阻器R2上标有“20 1 A”,电压表选用0~3 V量程。断开S2,闭合S和S1,当滑片P 移到滑动变阻器中点时,小灯泡正常发光。求: (2)电源电压。 断开S2,闭合S和S1,小灯泡和滑动变阻器串联,当滑片P移到滑动变阻器中点时,小灯泡正常发光,电路中的电流I=IL=0.5 A,滑动变阻器两端的电压U滑=I R滑大=0.5 A 20 =5 V, 根据串联电路电压的规律知,电源电压U=UL+U滑=3 V+5 V=8 V。 4.【2023 营口】如图所示,电源电压保持不变,小灯泡规格是“3 V 1.5 W”,R1=10 ,滑动变阻器R2上标有“20 1 A”,电压表选用0~3 V量程。断开S2,闭合S和S1,当滑片P 移到滑动变阻器中点时,小灯泡正常发光。求: (3)断开S1,闭合S和S2,在保证电路元件安全前提下, 电路消耗的最大功率是多少。 断开S1,闭合S和S2,电路为R1和R2的串联电路,电压表测R1两端的 电压,当电压表示数为3 V时,电路中的电流I′= =0.3 A<1 A, 故电路中的最大电流I大=I′=0.3 A, 电路消耗的最大功率P大=UI大=8 V 0.3 A=2.4 W。 5.【2023 宁波模拟】如图甲所示电路,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中,滑动变阻器的电功率P 随电流I变化关系图线如图乙所示。求: (1)滑动变阻器接入电路电阻为零时,电路中的电流。 解:闭合开关,R0和R串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压。 (1)当滑动变阻器连入电路电阻为零时,电路为R0的简单电路,此时电路中电阻最小,电流最大,由图乙知,此时电路中的电流I0=0.6 A。 5.【2023 宁波模拟】如图甲所示电路,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中,滑动变阻器的电功率P 随电流I变化关系图线如图乙所示。求: (2)滑动变阻器接入电路电阻最大时,滑动变阻器两端的电压。 当滑动变阻器接入电路电阻最大时,电路中电阻最大,电流最小,由图乙知,此时电路中电流I′=0.1 A,滑动变阻器的电功率P=0.5 W,根据P=UI可得,滑动变阻器两端的电压 (3)滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中,滑动变阻器的最大功率。 滑动变阻器连入电路电阻为零时,根据欧姆定律可知,电源电压U=IR0=0.6 A R0 ①,滑动变阻器接入电路电阻最大时,根据串联电路特点和欧姆定律可知,电源电压U=UR+I′R0=5 V+0.1 A R0 ②, 解①②可得,U=6 V,R0=10 。滑动变阻器消耗的电功率P=I2R= 故当R=R0=10 时,滑动变阻器消耗的电功率最大, 则滑动变阻器的最大功率 6.小敏家住某5层公寓楼中的4楼,当他在1楼按下楼道灯开关,5盏“220 V 12 W”的楼道灯全部点亮,然后延时60 s均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为12 s。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能,对楼道电路进行设计,改进电路如图,K为启动延时开关,S为感应跳转开关,K按下时S接通触点1、2,S感应到人到2楼,跳转 至触点2、3,感应到人到3楼,跳转至触点3、 4……跳转后若20 s后感应不到人,则K断开。 (1)按照原先楼道灯的工作方式,小敏正常上楼回家一次,楼道灯一共消耗多少电能? 解:(1)按照原先楼道灯的工作方式,小敏正常上楼回家一次,楼道灯一共消耗的电能W=5Pt=5 12 W 60 s=3 600 J。 (2)改进后的方案中,S跳转前后,通过启动延时开关的电流大小_(填“增大”“减小”或“不变”),小敏正常上楼回家 一次,比原来节约多少电能? 不变 由题意可知,每盏灯的规格相同,它们都能各自独立工作, 正常工作时的电功率是相同的,一楼灯消耗的电能W1=Pt1=12 W 12 s=144 J;二楼灯消耗的电能W2=Pt2=12 W (12+12) s=288 J;三楼灯消耗的电能W3=Pt3=12 W (12+12) s=288 J;四楼灯消耗的电能W4=Pt4=12 W (12 s+20 s)=384 J;五楼灯消耗的电能W5=Pt5=12 W 20 s=240 J;消耗的总电能W′=W1+W2+W3+W4+W5=144 J+288 J+288 J+384 J+240 J=1 344 J;节约的电能 W=W-W′=3 600 J-1 344 J=2 256 J。 7.【2023 益阳】随着汽车的普及,车载电饭煲开始得到应用,人们能够在车内随时随地做饭而不受场地的限制,更好满足了旅游个性化要求。如图是某品牌车载电饭煲简化后的电路原理图,直流电源的电压为12 V,R1、R2均为电热丝。当只闭合S1时是保温挡,功率为96 W;当S1、S2都闭合时为加热挡,功率为300 W。求: (1)在加热挡工作时,工作100 s电路中消耗的电能。 解:(1)在加热挡工作时,工作100 s电路中消耗的电能 W=P加t=300 W 100 s=30 000 J。 7.【2023 益阳】随着汽车的普及,车载电饭煲开始得到应用,人们能够在车内随时随地做饭而不受场地的限制,更好满足了旅游个性化要求。如图是某品牌车载电饭煲简化后的电路原理图,直流电源的电压为12 V,R1、R2均为电热丝。当只闭合S1时是保温挡,功率为96 W;当S1、S2都闭合时为加热挡,功率为300 W。求: (2)R1的阻值。 由电路图可知,当S1、S2都闭合时,R2短路,电路为R1的简单电路,此时电路处于加热挡, 则R1的阻值 7.【2023 益阳】随着汽车的普及,车载电饭煲开始得到应用,人们能够在车内随时随地做饭而不受场地的限制,更好满足了旅游个性化要求。如图是某品牌车载电饭煲简化后的电路原理图,直流电源的电压为12 V,R1、R2均为电热丝。当只闭合S1时是保温挡,功率为96 W;当S1、S2都闭合时为加热挡,功率为300 W。求: (3)在保温挡时,R2的电功率。 当只闭合S1时,电路为R1与R2的串联电路,此时电路处于保温挡,电路中的电流I= =8 A, 此时R1的电功率P1=I2R1=(8 A)2 0.48 =30.72 W, 则R2的电功率P2=P保-P1=96 W-30.72 W=65.28 W。 8.【2023 丹东】中国茶文化源远流长。如图甲所示是一款煮茶器,有“加热”和“保温”两个挡位,其简化电路图如图乙所示,R1和R2均为发热电阻,煮茶器部分参数如表。煮茶器中装有初温为20 的水,在标准大气压下,将水刚好加热到沸腾,用时700 s,在此过程中煮茶器的加热效率为80%。求: 额定电压 220 V 保温挡功率 100 W 加热挡功率 900 W (1)发热电阻R1的阻值。 额定电压 220 V 保温挡功率 100 W 加热挡功率 900 W 解:(1)由电路图可知,只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电阻较大(比并联的总电阻大),根据P= 可知,煮茶器的功率较小,处于保温挡,由P= 可得R1的电阻R1= (2)加热过程中煮茶器消耗的电能。 额定电压 220 V 保温挡功率 100 W 加热挡功率 900 W 由P= 可得,加热过程中煮茶器消耗的电能 W=P加热t=900 W 700 s=6.3 105 J。 (3)煮茶器中水的质量。[水的比热容c=4.2 103 J/(kg )] 额定电压 220 V 保温挡功率 100 W 加热挡功率 900 W 由 = 100%可得,水吸收的热量 Q吸= W=80% 6.3 105 J=5.04 105 J; 由Q吸=cm t可得煮茶器中水的质量 =,解得R1= ①, 由①②得P额=。 = P最大===0.9 W。 R1===0.48 。 = $$