专题十五 电功率与生活用电（主书）-【一本】2024年中考训练方案 物理

159 第五模块 电磁学 专题十五电功率与生活用电 专题考点解读 考点分布 考点分频 课标要求 电能电功电功率 康最最泉象 1结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功 率和实际功率。 2通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生 焦耳定律 业最桌 活中的有关现象。 3了解家庭电路的组成。有安全州电和节约州电的 家庭电路与安全月电 女染来泉 意识。 考点各个击破 考点 53 电能 电功 电功率 康桌最最康答案P35 抓重点 3.测量电功的T具：电能表（电度表）。 4.电功的计算公式：W=UIt。 一、电能表 5.利州W=U1计算电功时注意：(1)公式 1.电能表是测量电功（或电能）的仪表。 中的W、U、I和：是在同一段电路中的物理量； 2.用户在某一段时间内消耗的电能，就是 (2)计算时单位要统·；(3)已知任意的三个量 这段时间内电能表计数器所显示的始木两次示 都以求出第四个量。 数之差。计数器最后一位数字是小数部分，前 6电功的推导公式：W=FR,W= Rt。 面的是整数部分。 (两推导公式只适用于纯电阻电路) 二、电功 注意 1.电功(W):电流所做的功叫电功。电功 在纯电阻电路中，Q=W,即所有电能都 是电能转化为其他形式的能的量度。 转化为内能。 2.单位改换算。 三、电功率 (1)国际单位：焦耳(J)。常用单位：千瓦时 1.电功率是描述电流做功快馒的物理量。 (kW.h)。 (2)1度=1kW·h=3.6×10J。 2定义式：Pg,变形式W=Pg。 ◆160 诀定式：P-U1。变形式：1，U=。 于小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡 越亮。 推导式：P-U =FR, 四、额定功率和实际功率 明考向 每个州电器的额定电压和额定功率只有一 个，而实际电k和实际功率可以有多个，它们的 考句个电能表的认识和电能的渊算 关系见表格。 典例1假期小明一家要出门旅游，出发前家里 电压关系 功率关系 用电器工作情况 只有·台额定功率为200W的冰箱正常工 U-U起 P-P 用电器正常工作 作，其他用电器都已关闭。小明看到家里电 Us<Ue P&<Pa 用电器不能正常工作 能表的示数为2021.6kW·h,过了7犬，小 Us>Ue P实>Pw 易损坏用电器 明回到家再次查看电能表的示数如图所示。 下列有关说法正确的是 () 实验突破鸿实验：测量小灯泡的电功率 一、实验类型：测量型 kW.h 二、高频命题点 20286 单相电度表 1.测量原理：P=U1。 2.实验器材：电流表、电k表、滑动变阻器、 220V10(20)A50H 600 r/(kw.h) 干电池若干、小灯泡、灯座、开关，导线若干。 3.实验电路图。 A.这段时间冰箱消耗的电能是7kW·h B.冰箱平均每大工作的时间为0.5h C.冰箱正常工作1min电能表的转盘转过 12转 D.再有其他家屯和冰箱·同正常工作时，电 4.实验注意事项：(1)连接电路时，开关应 能表转盘的转速不变 断开：(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置 解析小明回到家时电能表的示数为 于阻值最大处，滑动变阻器的作用是改变小灯 2028.6kW·h,则在这7天内冰箱消耗的电 泡两端的电压，测量小灯泡在不同电压下的电 能W=2028.6kW·h-2021.6kW·h= 功率；(3)电源电压应高于小灯泡的额定电压： 7kW·h,A正确。冰箱的功率P=200W (4)电代表和电流表要根据已知条件选择合适 0,2kW,由W=Pt可得，冰箱的工作时间t 的量程，电压表的量程要大于小灯泡的额定电 压，电流表的量程要大于小灯泡的额定电流； W_7kW=35h,则冰箱每天工作的时间 P 0.2 kW (⑤)实验中要重点观察比较小灯泡在不同电压 为35，h=5h,B错误。冰箱正常工作1min 7 下的发光情况：(6)分析数据时，不能求电功率 的平均值。 所消耗的电能W=P叶=0.2kW×0h= 5.实验结论：当小灯泡两端的电压等于额 定电压时，小灯泡正常发光；小灯泡的亮度取决 3kW,h,则冰箱正常工作1min电能表转盘 161 转过的转数n=600r/CkW:hD×kW.h= 灯泡L的电阻随电流的增大而增大，A错误。 由题图甲可知，灯泡L与定值电阻R串联，灯 2「，C错误。再有其他家电和冰箱一同正常 泡L两端的电压和定值电阻R两端的电压之 工作时，总功率增大，电能表转盘的转速增 和等于6V,再结合题图乙可知，符合条件的电 大，D错误。选A。 流I=0.4A,此时灯泡L两端的电压为2V, 方法总结 定值电阻R两端的电压为4V,故灯泡L的 对电能表参数的理解 (1)“220V”表示这个电能表应该接 实际租位R-少2-5n,B错误.为 在电压为220V的电路中使用。 泡L的实际功率P1=U1.I=2V×0.4A= (2)“10A”表示这个电能表的标定电 O.8W,C正确。定值电阻R的实际功率Pr= 流为10A。 UI=4V×0.4A=1.6W,D错误。选C。 (3)“50Hz”表示这个电能表在领率 方法总结 为50Hz的交流电路中使用。 此类问题多提供某一用电器或几个 (1)“3600r/(kW·h)”表示接在这个 用电器的I图象及电路图，需要求出用 电能表上的用电器每消耗1kW·h的电 电器消耗的电功率或其他相关的物理量。 能，电能表的转盘转过3600转。 解答通法是从图象中读出相应的电流值 和电压值，根据电功率公式、欧姆定律和 串、并联电路的特点求解。 房向2电功率的图象 典例2将灯泡L和定值电阻R以图甲方式连在 变式训练1如图甲所示，电源电压为 6V的电源上，闭合开关S,图乙是L和R的 5V,电流表量程为0~0.6A,电压 UI图象，结合图中信息可知 表量程为0~15V。在保证所有元 U 件安伞的情况下，只闭合开关S、S,最大范闹 移动滑动变阻器滑片，绘制出电流表示数与 电压表示数关系的图象，如图乙所示。只闭 合开关S、S,最大范围移动滑动变阻器滑 00.20.40.60.81A 片，绘制出电压表示数与滑动变阴器R2接 甲 乙 入电路巾阻值关系的图象，如图内所小。滑 A.灯泡1的电阻随着电流的增大而减小 动变阻器R的最大阻值为 2,灯泡 B.灯泡L的实际阻值为102 的额定功率为 W,以上两种情况，电 C.灯泡L的实际功率为0.8W 路最大功率为 W。 D.定值电阻R的实际功率为6.4W 解析定值电阻的阻值一定，通过它的电流 0.5 与其两端的电压成正比，则倾斜直线代表定 0.2 值电阻R的UI图象，曲线代表灯泡L的 A 4U O 10R2 I图象，曲线的斜率随电流的增大而增大，即 内 162 清向3测量小灯泡的电功率 ①把定值电阻R。接入电路，凋节滑动变阻器 典例3在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功 使小灯泡正常发光。 率实验中，电源由3节新干电池组成。 ②保持滑片位置不变，将电压表改接在定值 电阻R两端，读出电压表示数。 ③算出小灯泡的额定功率。 现有阻值为5、102、20Ω的定值电阻，为 了能测出小灯泡的额定功率，结合题中的数 据分析，定值电阻R。应选 2的。 10 解析(1)滑动变祖器与小灯泡串联，电压表 与小灯泡并联，因为小灯泡的额定电压为 2.5V,所以电压表应迭0一3V的量程，滑动 丙 变阻器采用“一上一下”的方式接线。(2)为 (1)请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接 了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的 完整 滑片移到最大阻值处，即左端。(3)小灯泡在 (2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 颜定电压下正常发光，即当电压表的示数为 (选填“左”或“右”)端。 2.5V时，小灯泡正常发光。(4)电压表选用 小量程，由题图乙可知，电压表的示数为 (3)闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为 2.2V,小灯泡的实际功率P实=UI实= V时，小灯泡正常发光，读出电流表 2.2V×0.21A=0.528W。研究小灯泡发 的示数，可测得额定功率。 光情况与电功率的关系时需要比较小灯泡的 (4)继续移动滑片，电压表的示数如图乙所 亮度与小灯泡的电功率的关系，因此表中还 水，为 V,此吋电流表的小数为 需要增加记录的内容为小灯泡的亮度。 0.2AA,小灯泡的实际功率为 W。 (5)由题表中的数据可知，小灯泡两端的电压 为了研究小灯泡的发光情况与电功率的关 增大，通过小灯泡的电流也增大，由P一UI 系，除了表中记录的电表示数和电功率，还需 可知，电功率增大，说明小灯泡两端的电压越 要增加记录的内容是 高，它的实际功率越大。(6)电源由3节新干 实验次序 电压U/V 电流1/A 电功率P/W 电池组成，电源电压为45V,小灯泡正常发 1 2.5 0.26 光时的电流I一0.26A,定值电阻和滑动变阻 2 0.24 器两端的总电压U=U一U=4.5V一 3 2.8 0.28 2.5V=2V,定值电阻和滑动变阻器的总电阻 (5)分析实验数据可以发现，小灯泡两端的电 R-U-_2V 70.26A≈7.70<100，因此定值电 压越高，它的实际功率 阻Ro应选5n的。 (6)完成上述实验后，某小组设计了如图丙所 答案(1)如图所示 (2)左 (3)2.5 示的电路，用原来的电源和电压表测量原小 (4)2.20.528小灯泡的亮度 灯泡的额龙功率。方案如下： (5)越大(6)5 163 通过定值电阻R,的电流 I=I-I=1.5A-0.5A=1A 定值电阻R:的阻值 R-7-X-6a 点拨 (3)闭合开关S,断开开关S和S2,定值电阻 R。和滑动变阻器R]串联，滑动变阻器R1接 伏安法测小灯泡的电功率是非常重 入电路的阻值最大时，电路中总电阻最大，根 要的电学实验，对该实验应该掌掘其原理、 电路图、所需器材、实验操作、电功率的计 据P_可知电路的总功率最小。滑动变阻 算等知识。命题热，点：连接实物图、电表的 器R接入电路的阻值为零时，电路的总功率 选择、滑动变阻器的选择及连接、电路故障 最大。 的分析与判断、实验数据的处理等。 总功率的最小值 Ue (6V)2 P-R,+R20n+6n≈1.4W 考向4电功率的计算 总功率的最大值 典例4如图所示，电源电压恒定，R,是定值电 _U_(6V) P2-R=60 =6W 阻，小灯泡L标有“6V3W”的字样，滑动 变阻器R,的最大阻值为202。三个开关均 答案 (1)0.5A(2)6(3)1.4W:6W 方法总结 闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表的示数 为1.5A。 (1)整个电路的最大或最小功率：我到整个 (1)求小灯泡的颍定电流。 电路的最小或最大电阻，由P= 尺来进行 (2)求定值电阻R的阻值。 计算。 (3)闭合开关S,断开开关S和S2,移动滑动 (2)某一定值电阻的最大或最小功率：找到 变阻器的滑片P,求电路总功率的最小值和 通过该定值电阻的最大或最小电流，由 最大值。 P=PR来进行计算。 (3)滑动变阻器的最大功率：当滑动变阻器R 与定值电阻R。串联时，Pe=R= U2 U2 R+RY R-R+4RR R R 解析(1)根据P=UI可知，小灯泡的额定 U2 电流山是- =0.5A (Re-R)+4 一，当分母最小，即R= R R时，滑动变阻器的电功率最大，为Px (2)三个开关均闭合时，小灯泡和定值电阻R U 并联，小灯泡恰好正常发光，电源电压 4R。° U-U=6 V ◆164 变式训练2如图所示，电源电压不变，R为定值 4.[2022·山东济宁]额定电压均为220V的灯 电阻，R,=82,R2为滑动变阻器，其最大阻值 泡L和L2的UI图象如图所示。下列分析 为24Ω，滑动变阻器的滑片P在a端时，电流 不正确的是 () 表的示数为0.5A,求： C八V (1)电源电压； 200- (2)滑动变阻器消耗的最大功率。 160 120 80 40 0 0.2 0.4 0.61iA A.当L两端的电压为100V时，其实际功率 为20W B.当通过I2的电流为0.45A时，其1min 消耗的电能为4320J C.将L、Lg申联，若L两端的电压为A0V, 过真题 则L2的功率为8W D.将L、L2并联，若通过L2的电流为0.5A, 1.[2023·湖南株洲]给电动车充电，计算它充 则L1的功率为66W 满电后储存电能的公式是 5.[2023·四川眉山]如图所 A.W-UIt B.W-IR 示的电路巾，电源电压恒定 cw受 D.W-Fs 不变，小灯泡【.标有“6V 2.[2023·山东临沂]将-·只“6V3W”的小灯 2.4W”的字样（不考虑温 度对灯丝电阻的影响)，滑 泡与一个阻值为12Ω的电阻串联后接到 动变阻器R2标有“40Q2A”的字样，R:是 12V的电源上，闭合开关后，小灯泡的实际功 定伯电阻，电压表的量程为0~3V,电流表的 率 量程为0~0.6A。闭合开关S、S,断开开关 A.大于3W B.等于3W S,小灯泡I,恰好正常发光。将Rg的滑片P C.小于3W D.无法确定 移至最右端，闭合开关Ss,断开开关S1、S2,此 3.[2022·湖南怀化]如图所示的串联电路中， 时电压表的示数为U,R2消耗的功率为P,: 定值电阻R一2R2,开关闭合后，电阻R、R2 向左移动滑片P至某点，此时电压表的示数 两端电压分别为U1、U2,通过的电流分别为 为U2,R2消耗的功率为P2。已知U1·U2= I1、I2,电功率分别为P、P2,相同时间内做的 2:3,P1:P2=8￥9。下列说法止确的是 功分别为W1、W2,以下比值正确的是() A.电源电压为9V R B.定值电阻R,的阻值为10 A.I1:I2=2:1 B.U1:U2=1±1 C.保僻电路元件安全的前提下，电 C.P1￥P2=21 D.W1:W2=1:2 路最小电功率为0,8W 165 D.保障电路元件安全的前提下，当滑动变阻 “2.5V”字样的小灯泡、电流表、电压表、滑动 器R2连入电路的阻值为302时，电路的 变阻器、开关、导线若干。 总功率最大 6.[2023·四川南充]小林家的电能表如图所 示，此时电能表的读数为 kW·h,他 020.d 关闭了家中其他用电器，现用一台标有 “220V2000W”宁样的电热水壶烧水，正常 0.63 RB 工作5min,则电能表的转盘转了 甲 kW.h 43536 220V10(40A50Hz 3000rw-h) 第6题图 第7题图 00.10.20.30.4fA 内 7.[2023·重庆A卷]如图所示的电路，电源电 (1)如图甲所示，请用笔画线代替导线，正确 压恒为6V,白炽灯I标有“5V0.25A”的 连接电路。 字样，白炽灯I2标有“6V3W”的宁字样，电 (2)在开关S闭合前，应将滑片P移到 阻R的阻值为10Ω。忽略温度对灯丝电阻的 (选填“A”或“B”)端 影响，只闭合开关S,时，灯 更亮；只闭 (3)闭合开关S,发现小灯泡不亮，电流表有示 合开关S时，R的电功率为 W。 数，电压表无小数，该电路故障可能是小灯泡 8.[2023·四川泸州门如图所示，已知电源电压 为3V,小灯泡L的规格为“3V0.9W”,滑 (4)排除故障后，闭合开关S,移动滑片P,同 动变阻器的规格为“201A”,电流表的量 时眼晴要观察 表的示数，直到示数 程为0一3A,则小灯泡正常发光时的阻值 为 V时，小灯泡正常发光，记录电 R.= 2。当开关S、S同时闭合 压表和电流表的示数。 时，改变滑动变阻器的接入电阻，小灯泡的亮 度将 (选填“变亮”“变暗”或“不 (⑤)继续移动滑片P,让电压表的示数低于 变”)；保持开关S始终闭合，调节电路，使电 2.5V,某时刻电流表的示数如图乙所示，为 路消耗的最大功率为P,最小功率为P,则 A,观察小灯泡的亮度并记录电 P:P2= 表的示数；继续缓慢移动滑片P,让电压表的 示数高出2.5V少许，观察小灯泡的亮度并 记录电表的示数。小华根据所有实验数据作 出了小灯泡的UI图象，如图内所示，则小灯 泡的额定功举为 W (6)根据小灯泡的UI图象和亮度变化，还可 9.[2023·重庆B卷]在“测量小灯泡的电功率” 以发现 实验中，小华准备了以下器材：电源、标有 ◆166 10.[2023·山东泰安节远]物理实验小纽的同 12.学科内综合[2023·安徽]为估测一个电 学设计了如图所示的电路，利用阻值为R。 热水壶烧水时的电功率，小林在壶中装人质 的定值电阻和电压表V1、V2等器材，测量额 量为1kg的水，接入家庭电路中，通电加热 定电压为U的小灯泡L的额定功举，经检 210s,水温从20℃上升到70℃。已知水的 查无误后进行实验。请你帮助他们将实验 比热容为4.2×103J/(kg·℃) 过程补充完整： (1)求该过程中水吸收的热量： (2)若电流产生的热量全部被水吸收，请通 V好 过计算估测该电热水壶的电功率； (3)用上述方案估测出的电功率与实际功率 相比，偏编大还是偏小？简要说明原因」 (1)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P,使 电压表 (选填“V”或“V2”)的示数 为U领，同时读出另一个电压表的示数，记 13.[2022·贵州毕节]图甲是某茶其上煮茶器 为U。 的电路原理图，R1是加热电阴，R2是保温时 (2)川已知物理量和测量量的符号表示出小 的分米电阻，S为电源开关，S为白动温控 灯泡的额定功率P领= 开关。开关S、S都闭合时，煮茶器处于加 11.[2023·重庆B卷]如图所示的电路中，电源 热状态；当水沸腾后，S,会自动断开，转为保 电压何为6V,电阻R为202，R为 温状态。煮茶器T作过程巾的P:图象如图 302。求： 乙所示，不计电阻值随温度的变化。求： (1)只闭合开关S时，电流表的示数； P/W 1100 (2)闭合开关S、S2,R2在1min内消耗的 电能。 S2 5 10 g/min R 甲 R (1)电阻R,的阻值： A (2)"煮茶器处于保温状态时，电阻R的电 功率； (3)当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在 100s内消耗的电能。 167 点 54 焦耳定律 乘桌业染众答案P37 抓重点 (2)在电阻相同、通电时间相的情况下， 通过一个电阴的电流越大，这个屯阴产生的热 一、焦耳定律 量越多。 1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流 (3)在电阻相同、电流相同的情况下，通电 的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通 时间越长，这个电阻产生的热量越多。 电时间成正比 2.公式：Q=IRt。 明考向 二、电热器的特点 电热器是利用电流的热效应工作的。从能 考句1 利用焦耳定律进行筒单计算 R 量转化的角度看，电流通过导体时发热的过程 典例1如图所示，电源电压保 就是屯流做功的过程，即电能转化为内能的 持3V不变，电阻R1=102. 过程。 R2=202。闭合开关S,通电 实验突破⑩探究电流通过导体时产生的热量 100s电阻R1产生的热量为 与哪些因素有关 J。 解析电阻R1、R2串联，电路中的总电阻 ·、实验类型：探究规律型 R=R1十R2=102十202=302。电路中的 二、高频命题点 1.实验方法。 电流1及-别-1A,通这电阻R的电 (1)转换法：把通电导体产生热量的多少通 流I1=I=0.1A,通电100s电阻R1产生的 过温度计示数的变化显示出来。 热量Q=112R1t=(0.1A)2×102×100s= (2)控制变量法：通电导体产生热量的多少 10J。 跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有 答案10 关。在探究通电导体产生热量的多少与某个因 方法总结 焦耳定律的计算公式 素的关系时，要控制其他两个因素不变，只改变 要探究的因素。 非纯电阻电路】 Q=PRL 2.注意事项 远择公式 Q=12R: (1)做实验时，要选择完全相同的玻璃瓶， 纯电肌电路 Q=UIt 所装煤油的质量要相等。 U (2)读取温度计的示数时，一定要等温度计 的示数稳定后再读数，而且两支温度计要同时 变式训练如图所示，电源电 读数。 压恒为10V,滑动变阻器R 3.实验结论。 的最大阻值为202，直流 (1)在电流相同、通电时间相同的情况下， 电动机M的额定电压为 电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 168 6V,线圈电阻为22。当闭合开关S,滑片P 移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主 B-Pr U2_(220V) 400W =1212 要将电能转化为 ,此时电路中的电 高温挡时，电阻R消耗的电功率 流为 A,整个电路通电100s产生的 P2=Ps-P中=1100W-400W=700W 内能为 J 电阻R2的阻值 清向2多挡位加热器的计算 R-g-器W ≈692 典例2图甲是某家用多功能电炖 锅，深受消费者认可和青睐。它 (3)由p-晋可得，水的质量 有三段温控功能：高温炖、中温 m=psV=1.0X103kg/m2×1X103m3=1kg 煮和低温熬。图乙是它的简化 甲 水吸收的热量 电路图，下表是该电炖锅的部分 Qs=c*m(t-to)=4.2X103J/(kg·℃)× 参数。[P张=1.0X103kg/m,c水=4.2× 1kg×(100℃-12℃)=3.696×103J 103J/(kg·℃)，g取10N/kg] 消耗的电能 项目 参数 W=Q4=3.696X101=4.62×10j 电源电压/V 220 80% 中温挡功率/W 400 由PW得，烧开一锅水需要的时间 高温挡功率W 1100 220V0 容积/1. w_4.62X10J=420s 1100W (1)开关S、S2处于什么状态，电炖锅为低温 答案 (1)开关S断开、S2接A:判断依据见 挡？说明判断依据； 解析 (2)1212:692(3)420s (2)求电阻R1、R:的阻值（结果保留整数）： 方法总结 有关电热的计算 (3)在标淮大气k下，使用高温挡将初温为 12℃的一锅水烧开，若电炖锅高温挡的加热 1.用电器将电能全部转化为内能，则用 效率为80%，求烧开一锅水需要的时间。 电器产生的热量Q=W==P-发，根 解析(1)由题图乙可知，当开关S断开、S 据已知条件选择合适的公式。 接A时，电阻R、R串联，电路中的总电阻最 2.用电器将电能转化为内能和其他形 大，由P一发可知，落功率最小，即北时电施 式的能，则用电器消耗的电能W=UIt,用 电器产生的热量Q=一严Rt。(其中U为用 锅为低温挡。 电器两端的电压，I为通过用电器的电流， (2)当开关S闭合、S2接B时，电阻R1、R2并 R为用电器电阻丝的电阻，t为通电时间》 联，电路中的总电阻最小，由P-罗 可知，总 功率最大，此时为高温挡：当开关S闭合、S 实验：探究电流通过导体时产 考向3 生的热量与那些因素有关 接A时，电阻R2被短路，只有电阻R接入电 路，电炖锅处于中温挡。由P=UI得，电炖 典例3“探究电流通过导体时产生的热量与哪 锅在中温挡正常工作时，电阻R,的阻值 些因素有关”实验的部分装置如图所示，两个35 阻器的滑片移至适当位置后,移动Q,发现电流表的指 #RDR④小在A景 针保持在题图乙所示的位置不动,电流表的示数为0.4A. 此时Q位于M处,电压表测量整段合金丝a、b两端的 U. 时,将开关S.团合前,忘记断开开关S,此时电路仍 电压,由题图丙知,当ON一10时,也压表的示数与 为串联电路,但合金丝a被短路,滑动变阻器、R.串联接 x的关系出现了变化,则合金丝a的长度为10cm,合金 入电路,电压表测R两端的电压,示数为U。由联电 丝a两端的电压U.一8V,合金丝a、b两端的电压 U.-10V,由欧姆定律可知,合会丝a的阻值R- 0.84 -20D:由串联电路的电压规律可知,合全丝b 8V 两端的电压U.-.--10V-8V-2V。(3)①由 题图丁可知,合金丝a的左临与开关S的右端接线柱 连接。②电路连接好后,闭合开关S.S,电路为串联电 变小,结果偏大。 路,电压表测R和合金丝a两端的电压,发现电压表无 【答案】(1)0.4(2)10 202(3)①如图所示 示数,原因可能是电路存在断路或电压表所测电路短 #④t于 路,根据题意,故障应为滑动变阻器断路。③先闭合开 ②断路 关S和S.,滑动变阻器、合金丝a、R.串联接入电路,电 压表测R,和合金丝a两端的电压,移动滑动变阻器的 滑片至适当位置,读出电压表的示数U,为R.和合金丝 a两端的电压,再断开开关S,闭合开关S,滑动变阻 器、合金丝a、R.串联接入电路,电压表测R,两端的电 压为U。由串联电路的电压规律可知,合金丝a两端 专题十五 电功率与生活用申 【变式训练2】 电能 电功 电功率 【解析】 1(1)当滑动变阻器的滑片P在a端时,电路为只 【变式训练1】 含有电阻R的简单电路,电源电压 U-IR-0.5AX80-4V 【解析】只闭合开关S、S,灯泡与滑动变阻器R:串联, (2)也路中的电流 电压表测滑动变阻器R两端的电压,当滑动变阻器R 接入电路的电阻最大时,滑动变阻器R两端的电压最 大,由题图乙可知,滑动变阻器R,两端的最大电压为 滑动变阻器消耗的电功率 4V.此时电流为0.2A,则滑动变阻器R,的最大阻值 XR三 (4V){ (80R) / 4V R一 .2 -20:当灯泡正常发光时,电路中的电流最 R 大,由题图乙可知,此时电路中的电流为0.5A,即灯泡的 额定电流为0.5A.只闭合开关S、S,灯泡与滑动变阻器 R. R. 串联,电压表测滑动变阻器R。两端的电压,当灯泡正 当R。一82时,滑动变阻器消耗的电功率最大 P_4V 常发光时,此时滑动变阻器R。接入电路的电阻最小,由 320-0.5W 题图丙可知,此时滑动变阻器R。两端的电压为2V,灯泡 【答案】 1(1)4V (210.5W 的额定电压U.-5V-2V-3V,故灯泡的额定功率 1.A 给电动车充电,计算它充满电后储存电能的公式是 P-UI. -3V×0.5A-1.5W;由P-UI可知,电源 W-UIt,A正确。 电压一定,电路中的电流最大时,电路的电功率最大,由 题意可知,两次电路中的最大电流都等于灯泡的颜定电 电阻串联后,电路中的电流I-R+R-120+120- 12V 流,故两次电路消耗的最大功率P-UI.-5VX0.5A- 2.5W. 0.5A.小灯泡的实际电功率P-^R-(0.5A)*$ 【答案】20 1.5 2.5 12D-3W.B正确。 36 3.C 由题图可知.闭合开关后.电阻R、R.串联,串联电 的电能W=Pt一2kwx×h-sW·h,电能表的转 路中电流处处相等,则I.一I..A错误。电阻R、R,两 电压之比U-1.R.1R=R·R-2 1 盘的转数n-1kW·hx3 ooor/(kW·h)=500or。 B错误。电阻R、R的电功率之比P .P -I : 【答案】4353.6 500 7.【解析】忽略温度对灯丝电阻的影响,根据R-V可 R、R在相同时间内做的功之比W :W。=Pt; Pt-P:P-2:1.D错误。 4.C 当L.两端的电压为100V时,通过L.的电流为 ##12. 阅 可知,灯L。的电阻R一 0. 2 A.其实际功率P=U.I-100VX0.2A-20W. A正确,不符合题意。当通过L。的电流为0.45A时, 开关S 时,两灯串联,串联电路中的电流处处相等,且 L.两端的电压为160V,其1min消耗的电能W一 RR,根据P一PR可知,灯L的实际功率大,故灯 U.I-160V×0.45A×60s-4320 J.B正确.不符合 L. 更亮。只闭合开关S。时,灯L和电阻R串联,则电 题意。将L、L。串联,若L:两端的电压为40V,通过 路中的电流I-RR-20+100-0.2A,电阻R 6V L的电流I-0.1A.通过L的 流I-I-0.1A 此时L。两端的电压U.-20V.L的功率P-U 的电功率P-r*R-(0.2A)*10n-0.4W 20VX0.1A-2W.C错误,符合题意。将L。、I。并 【答案】D0.4 联,若通过L。的电流为0.5A.1。两端的电压U 220 V.L.两端的电压U. 220V.通过L的电流 1.. 3A.L.的功率P-UI-220V0.3A- 66W.D正确,不符合题意。 阻值R-3 1 0.3A-10D. 当开关S、S.同时闭合 5.D 由题图可知,当闭合开关S、S,断开开关S.时,电 路中只有小灯泡1.工作,此时小灯泡L.恰好正常发光. 时,小灯泡与滑动变阻器并联,由并联电路的特点可 故电源电压U-U-6V.A错误。当闭合开关S.,断 知,改变滑动变阻器的接入电阻时,小灯泡所在支路不 开开关S、S.时,电阻R:与滑动变阻器R。串联,将R。 受影响,故此时小灯泡的亮度将不变。由P一UI可知, 的滑片P移至最右端时,滑动变阻器接入电路中的电 电源电压一定,电路中电流最小时,电路消耗的电功率 阳最大,由-得,----由P-= 最小;电路中电流最大时,电流消耗的电功率最大。由 可得,:,则R一 并联电路的特点可知,当开关S.始终闭合,开关S断 开,滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流 32R 9R U3V 大电流为l.-I-0.3A,滑动变阻器允许通过的最 RR 大电流为1A,电流表的量程为0~3A,电路中的最大 2,解得R-20D.B错误。当电阻R与滑动变阻器 电 I-I.-I-03A-1A-1.3A,由P- -1020. R. 串联,滑动变阻器R,接入电路中的电阻最大时,电 6V 路中的电流最小,I-R+R20+400- 【答案】10不变 26:3 9.【解析】(1)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电压表并 0.1A.由P-UI可知,电路中最小电功率P-UI,= 联在小灯泡的两端,电压表的量程应选0~3V。(2)为了 6VX0.1A-0.6W,C错误。当小灯泡IL.与滑动变阻 保护电路,开关S闲合前,滑动变阻器的滑片P要移到 器R:并联,电阻R,被短路时,且电流表的示数最大为 阻值最大处,即B端。(3)闭合开关,电流表有示数,电 0.6A时,电功率最大,此时电流表测干路电流,由P一 路为通路;小灯泡不亮,电压表没有示数,说明电压表 所测的电路短路,即小灯泡短路。(4)为了测量小灯泡 0.4A;由并联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器 的额定功率,要将小灯泡的电压调到与额定电压相等 R 的电流l-I-l-0.6A-0.4A-0.2A.此时滑 故向左移动滑片P的网时,眼睛应观察电压表的示数, 直到示数为2.5V后再确定电流表的示数。(5)题图 6V 乙中电流表的示数为0.2A,由题图丙可知,当电压为 6.【解析】电能表读数时,最后一位是小数位,读数为 2.5V时,对应的电流为0.3A,该小灯泡的额定功 4353.6kW·h。电热水壶烧水,正常工作5min消耗 P-UI-2.5VX0.3A-0.75W。(6)根据题图丙 37。 中小灯泡的UI图象可知,该图象是曲线而不是过原 加热状态,由题图乙可知,加热时电功率P.= 点的直线,固为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。 【答案】(1)如图所示(2)B(3)短路(4)电压 RR-20#40 2.5 (5)0.2 0.75 (6)小灯泡的UI图象是曲线而 不是过原点的直线,因为小灯泡的电阻随温度的升离 (2)当开关S闲合、S断开时,电阻R、R.事联,此时 而增大 为保温状态,由题图乙可知,保温时的电功率P。一 44W,由P-UI可知,保温状态时的电流 --420.A 当煮茶器处于保温状态时,电阻R的电功率 P-R-(0.2A)X440-176W (3)由欧姆定律可知,保遇状态时电阻R两端的电压 10.【解析】(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使 .-IR-0.2A×44O-8.8V 电压表V.的示数为U.,同时读出另一个电压表的示 电阻R:端的电压 数,记为U。(2)由题图可知,小灯泡、R和滑动变阻 -U-.-220 V-88V-211.2V 器串联,电压表V:测小灯泡两端的电压,电压表V 也阻R。在100;内消耗的电能 测小灯泡和R,两端的电压,移动滑动变阻器的滑片 W =UIt-211.2VX0. 2At100s-4 2241 P,使电压表V 的示数为U,此时小灯泡正常发光。 【答案】(1)440(2)1.76W(3)4224] R.两端的电压U。一U-U.,小灯泡的额定电流I。- 焦耳定律 (-a20. 【变式训练】 R 【解析】 电动机正常工作时将电能转化为机械能和内 【答案】(1)V(2)(-Us R 能,其中主要是机械能。由题意知,滑动变阻器接入电路 11.【解析】 的电阻R--x200-100,电动机与滑动变阻器串联, (1)只闹合开关S时,电路中只有R工作: 电流表的示数 _0.3A 电动机正常工作,其两端的电压U-6V,故滑动变阻器 两端的电压U.-U-U-10V-6V-4V,电路中的电流 (2)闭合开关S、S,两电阻并联,R在1min内消 器产生的热量Q.=I*Rt-(0.4A)*x10凸x100s- 【答案】(1)0.3A(21721 1601,电动机线圈产生的热量Q.-/"Rt-(0.4A)x 12.【解析】(1)水吸收的热量 20×100s-32I,整个电路通电100s产生的内能Q- =cm(t t)=4.2×1oJ/k·C)×1$x Q-Q-160]+32]-192J. (70C-20C)-2.1×10] 【答案】 机械能 0.4 192 (2)若电流产生的热量全部被水吸收,则电热水壶消 1.D 电炉工作时主要将电能转化为内能,是利用电流热 耗的电能W-Q-2.1×10] 效应工作的,D符合题意。 电热水壶的电功率 2.C 小明把两根导线拧在一起使用,导线相互连接处因 P-W2.1101-1000w 接触不良,电阻较大,根据Q一R可知,当电流、通电 210s 时间相同时,产生的热量较多,C符合题意。 (3)加热过程中,由于存在热量的损失,水吸收的热量 3.D 取暖器的电热丝是由电阻率大、熔点高的材料制成 的,A错误。由Q一W一P:可知,取暖器产生热量的多 出的电功率会小于电热水壶的实际功率。 少,除了与取暖器的电功率有关,还与通电时间的长短 【答案】 (1)2.1×10] (2)1000W(3)偏小;原 有关,B错误。由p 因见解析 13.【解析】(1)由题图甲可知,开关S、S都团合时,电阻 R.被短路,电路中只有电阻R工作,此时煮茶器处于 误。连接电热丝的导线比电热丝的电阻小,D正确。 38 4.C 由题图可知,只闭合开关S时,电路中只有R,已 直线,则猜想正确;若不是一条过原点的直线,则猜想 知电路中的电流为2A.定值电阻R,的阻值为2.50. 不正确。(4)生活中利用电愁工作的家用电器有电热 则电源电压U-I.R-2AX2.50-5V.A错误。根 水壶。(5)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻 的关系,则电阻应不同,通过导体的电流要相同,故应 将两电阻联。由题图甲可知,烧瓶中的电阻是202, 电功率越小。当只闭合开关S.时,定值电阻R:和R 故应选择电阻为300的题圈乙中B烧瓶中的电阻丝 串联,电路中的总电阻最大,电功率最小,为低温挡:当 密联进行实验。(6)电流通过导体产生的热量与电流 只闭合开关S和S.时,定值电阻R,和R:并联,电路 的大小、电阻、通电时间有关,则应该用控制变量法进 中的总电阻最小,电功率最大,为高温挡:当只闭合开 行探究。 关S。时,电路中只有定值电阻R,大于两电阻的串联 【答案】(1)如图所示(2)新路温度计示数的变化 的电功率,小干两电阻并联的电功率,为中温挡,B错 (3)见解析(5)电热水壶(合理即可)(5)B 串 误。只闭合开关S.时,电路中只有定值电阻R,已知 (6)控制变量 此时电路中的电流为2A,定值电阻R:的阻值为 温度计 2.50.则电热杯工作1min产生的热量Q-IR( (2A)×2.50×60s-600J.C正确。加热100g水 水温由25C升高到35C,水吸收的热量Q=cmA= R-200 4.210J/(kg·C)×0.1kgx(35C-25C)- 4.2×101.D错误。 5.【解析】塑料袋封口夹是利用电流的热效应实现高温 封口的。电源电压为5V,电热丝R的阻值为10,则 家庭电路与安全用电 17 【变式训练1】 【解析】 用时总把塑料袋烫坏,即产生热量过多,则需要减小电 1 家庭电路的电压是220V,灯的额定电压是 热丝的电功率,由P- 220V,两盏灯只有并联在220V的电路中才能正常发 R可知,电压一定时,增大电阻, 亮,开关控制干路,且开关接火线。 可以减小电热丝的电功率。 【答案】 1如图所示。 【答案】热 75增大 一火线 6.【解析】闭合开关S.当开关S接通触点a时,R,连入 -220V 电路中,当开关S.接通触点时,R。连入电路中,已知 零线 “电饭锅”的功率更大。将R,接入电路工作3min产生 5#:X3×60s-432J. 【变式训练2】 【答案】a 432 C 若是书房插座处短路,则在没有插入台灯之前,空气 7.【解析】(1)滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的 开关就已经跳阐了,A错误。若是合灯插头处短路,则在 示数变大,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,滑动变 合灯插头插入插座时,电路就会出现短路,而不会等到闭 阻器应接右下的接线柱。(2)闭合开关后,发现电流表 合合灯开关时才跳闻,B错误。若是台灯灯座处短路,则在 的指针未偏转,说明电路中没有电流通过,经检查仅电 台灯插头插入插座,并且闭合合灯开关时,电路出现短 阻丝R有故障,故电阻丝R断路。实验中通过移动滑 路,空气开关跳闻,C正确。若是台灯开关处短路,则电路 片,使通过烧瓶中电阻丝R的电流不同,产生的热量不 是接通的,空气开关不会跳阐,D错误。 同,烧瓶中的煤油吸收的热量不同,则温度计示数的变 1.C 根据题图可知,灯泡的开关接在了灯泡与a之间 化不同,故道过观察温度计示数的变化来比较相同时 故a点所在的电源线是火线,A错误。为了用电安全, 间内不同电流产生热量的多少。(3)想验证猜想“当电 空气开关应接在火线上,即接在a点所在的电源线上. 阻和通电时间一定时,Q可能与I成正比”是否正确,可 B错误。三孔插座的上孔接地线,故c点所在的导线与 根据测出的多组Q与1的数据画出对应的O-1图象,再 大地相连,C正确。根据题图可知,灯L。和L。是并联 根据图象判断猜想是否正确。若图象是一条过原点的 的,工作时互不影响,D错误。 39。 2.C 水是电的导体,用湿布擦带电的用电器时,可能会 一过程中,人体会成为电路的一部分,会有微弱的电流 因为湿抹布导电而发生触电事故,A错误。使用试电 通过。 笔时,手要接触笔尾金属体,不能接触笔尖金展体,B错 【答案】有 误。发现有人触电,首先应切断电源,或用干木棒把电 线挑开,然后根据具体情况进行相应的救治,C正确。 P_1500 W~ 使用电冰箱时金属外壳一定要接地,防止漏电时发生 220V= 触电事故,D错误。 6.8A。室内插座的额定电流是5A.I\5A,I. 3.A 根据题意可知,此楼道灯必须是声控开关和光控开 5A,故应选购甲电热水壶。 关同时闭合才能发光,故两个开关应该是串联关系。 【答案】甲 乙电热水壶的额定电流大于插座的额定 根据安全用电原则,开关应与灯串联,且在火线和灯之 电流 间,A符合题意。 9.【解析】家庭电路连接中,保险丝应接在火线上,由题 4.A 电灯仍然正常发光,说明不是保险丝烧坏了,即没 图可知,最上面的线是火线,中间的线是零线,最下面 有发生短路:启动微波炉加热食品时,发现微波炉不工 的线是地线,三孔插座的接法:上孔接地线,左孔接零 作,电热水壶突然停止工作,说明电路存在断路,而目 线,右孔接火线。 是经过微波炉零线上a之间断路了,A正确。 【答案】如图所示。 5.C 保险丝的主要作用是在家庭电路电流过大时能自 动熔断,从而对电路起到保护作用,故保险丝要选用电 阻率大且熔点低的材料来制作,A错误。家庭电路中, 为确保安全用电,控制灯泡的开关应该接在火线与灯 泡之间,B错误。如果cd间断路,灯泡能正常工作,火 10.【解答】 (1)选择小梦的观点:电路发生短路时,电路 线上的电不能到达插座的右孔,用试电笔检测插座的 中的电阻很小,而家庭电路两端的电压保持不变,根 两孔,氛管均不发光,C正确。若a间断路,则电路中 据1-可知,通过电线的电流很大。在电线电阻和 灯泡也不能正常工作,D错误。 6.D 空气开关①跳闱,说明用电器的总功率过大或电路 通电时间一定时,根据Q一^Rt可知,电流通过电线 发生了短路,A错误。当空调电流过大时,空气开关② 产生的热量很多,使电线的温度急剧升高,容易引发 会跳闻,B错误。因为并联电路互不影响,所以漏电保 电线火灾。 护器断开电路时,空调和电灯能工作,C错误。更换灯 (2)选择小兰的现点:用电器总功率过大时,而家庭电 泡时,应先断开控制灯泡的空气开关③,防止发生触电 路两端的电压保持不变,根据P一UI可知,通过电线 事故,D正确。 的电流很大。在电线的电阻和通电时间一定时,根据 7.【解析】当笔尖接触火线时,电流会经笔尖、氛管、大 Q一PRt可知,电流通过电线产生的热量很多,使电线 电阻、笔尾、人体导向大地,形成通路。氛管会发光,这 的温度急剧升高,容易引发电线大灾 专题士六电与磁、信息 C选项说明通电导体的周围存在磁场,C不符合题意。 磁现象和磁场 D选项是利用电磁感应来工作的,D不符合题意。 【变式训练】 2.C 被磁化后的铁皮会自动分开,分开的原因是同名球 极相互排斥,C正确。 B 由题图可知,磁感线都是从甲、乙磁极出发,故甲、乙 3.D 树叶尖端指向地理南极,A错误。指南针的“S”应 磁极均为N极,A错误。小磁针附近的磁感线方向是向 标注在树叶尖端,B错误。树叶周围存在磁场,不存在 下的,故小磁针的下端为N极,上端为S极,B正确。A、B 磁感线,C错误。若用磁体的N极靠近树叶尖端(S 两点处磁感线的疏密程度不同,故磁场强弱不同,C错误 极),则会相互吸引,D正确。 为了描述磁场的性质引入了磁感线,磁感线是假想的曲 4.A 根据安培定则可知,选项A中的左端为N极,右端 线,实际上并不存在,D错误。 为S极,磁感线在磁体内部由S极出发回到N极,A错 1.B A选项是根据磁极间的相互作用规律,A不符合题 误,符合题意。 意。B选项可以证明地磁场客观存在,B符合题意。 5.【解析】题图中小磁针静止时其N极方向向右,说明