2025年中考物理人教版一轮复习考点探究（河南） 第2节 电功率 、焦耳定律的理解及简单计算

第2节 电功率、焦耳定律的理解及简单计算 【知识清单】 考点1电能 1.单位:①　　　　　　,常用的单位是②　　　　　　,也叫作度,1度等于1 kW·h=③　　 　　　　J。  2.测量工具:④　　　　　　,作用是测量用电器一段时间内消耗的电能。  电能表 转盘式电能表 频闪式电能表 示意图 主要参数 “10(20) A”,表示这个电能表的标定电流是⑤　　　　　　A,额定最大电流是⑥　　　　　　A  600 r/(kW·h)指用电器每消耗⑦　　　　　　的电能,电能表转盘转600转  600 imp/(kW·h)指用电器每消耗1 kW·h的电能时,电能表指示灯⑧　　　　　　 读数 电能表最右边的格子显示的是小数部分,其前面的格子显示的是整数部分,若月初示数为03709,月末示数如上图,则本月用电量为⑨　　　　　　kW·h  小明家电能表如图所示,与此电能表相连的用电器已经消耗了　　　　　　kW·h的电能。小明在用电高峰期,关闭其他用电器,只把额定电压为220 V、额定功率为1 210 W的电烤箱接入电路中(电阻恒定不变),发现36 s内电能表表盘转了30转,这段时间电烤箱消耗的电能为　　　　　　J,用电高峰期的实际电压为　　　　　　V。  (1)电能表是用来测量消耗电能多少的仪表,在读数时注意最后一位是小数位; (2)从电能表的铭牌上可以看出每消耗1 kW·h的电能,电能表的表盘转动3 000圈,可求转动30圈消耗的电能,根据公式P=可求电烤箱的实际功率;已知电烤箱额定电压和额定功率,利用R=可以得到其阻值;已知实际功率和阻值,利用U=得到实际电压。 考点2电功、电功率 电功 电流对外做的功,是电能转化为其他形式的能的量度,用符号W表示 W=⑩　　　　　　 电功率 电功率等于电功与做功时间之比,用符号P表示 P=　　　　　　 额定功率:灯泡上标有“220 V　25 W”字样的含义是　　　　　　。  考点3串、并联电路中电功、电功率的关系 电路状态 串联电路 并联电路 电路图 电功(W) W1=U1It=I2R1t=t W2=U2It=I2R2t=t W总=　　　　　　 W1=UI1t=R1t=t W2=UI2t=R2t=t W总=　　　　　　 说明:无论串联还是并联,电路的总功等于各部分电功之　　　　　　,即W总=　　　　　　 电功率(P) P1=U1I=I2R1= P2=U2I=I2R2= P总=　　　　　　 P1=UI1=R1= P2=UI2=R2= P总=　　　　　　 说明:无论串联还是并联,电路的总功率等于各部分电功率之　　　　　　,即P总=　　　　　　 两个电阻的规格分别为“6 V　0.2 A”和“3 V　0.3 A”,将它们串联后接入电路,其总电压不能超过　　　　　　V;将它们并联后接入电路,其总电流不能超过　　　　　　A;将规格为“220 V　100 W”的灯泡接入实际电压为110 V的电路中,小灯泡的实际功率为　　 　　　　W。(灯泡电阻不变)  考点4焦耳定律 1.定义:电流通过导体产生的热量跟　　　　　　成正比,跟导体的　　　　　　成正比,跟　　　　　　成正比。  2.焦耳定律表达式:Q=　　　　　　。  【核心突破】 核心突破点:电功率的相关计算 解题思维模型 某电热水器简化电路如图所示,保温功率为220 W,加热功率为1 100 W,R1和R2均为定值电热丝,S为自动开关,电热丝R1的阻值为　　　　　　Ω;如果该电热水器的热效率为80%,将2 L的水从12 ℃加热至沸腾(一个标准大气压下),需要　　　　　　s。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0 g/cm3]  分析S闭合和断开时的电路连接,根据串联电阻的规律并结合P=,分析不同挡位电路的结构,从而得出加热和保温时功率的表达式,根据串联电阻的规律求出R1的阻值;由ρ=得水的质量,因水在一个标准大气压强下的沸点为100 ℃,根据Q=c水m(t-t0)求出水吸收的热量,根据η==求出该电热水器加热至沸腾所用的时间。 三维变式练 (纯电路计算)如图所示,电源电压为12 V,R1=30 Ω,R2=20 Ω,通过R1的电流为　　　 A,电路总功率为　　　　　　W;通电1 min后,R2所产生的热量为　　　　　　J。  (电热器中的并联电阻)如图所示,这是某款电热水龙头的电路原理图。R1、R2是电热丝,R1=24 Ω,R2=48 Ω。通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现冷水、温水、热水挡的切换。当开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是　　　　　　水。不考虑温度对电热丝阻值的影响,水龙头在热水挡位正常工作时电路消耗的功率是　　　　　　W。  实验探究 —— 学科核心素养提升 【围绕课标】 知识线：实验导航 实验:探究电热和什么因素有关 实验主题 电热和电阻的关系 电热和电流的关系 实验装置 两容器中电阻丝串联起来接到电源两端,通过U形管两端电阻丝的电流相同,通电一段时间后,比较两个U形管中液面高度的变化两个容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部,将一个电阻和这个容器内的电阻并联,通电相同时间,观察两个U形管中液面高度的变化 在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量　　　　　　在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过这个电阻的电流越大,产生的热量　　　　　　 知识线：实验母题 用如图所示的装置探究“电流产生的热量与什么因素有关”。 　　　 甲 乙 丙 证据 (1)两个密闭容器内的电阻丝发热量的多少是通过　　　　　　来反映的,这种研究方法叫作　　　　　　。  (2)观察如图甲所示的装置,通电一段时间后,　　　　　　(选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量较多,这说明在其他条件相同时,电流产生的热量与　　　　　　有关。  (3)如图乙所示,两密闭瓶中的电阻一样大,在其中一个的外部并联一个阻值大小相同的电阻,则通过两瓶中电阻丝的电流　　　　　　(选填“相同”或“不同”)。  交流 (4)让装置冷却到初始状态,把乙图右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内,接通电源,比较两瓶内电阻丝发热量的多少,此时该装置探究的是电流产生的热量跟　　　　　　的关系,一段时间后,电阻丝产生的热量　　　　　　(选填“左瓶”“右瓶”或“一样”)多。  (5)同学们又设计了如图丙所示的实验装置来探究不同物质的吸热情况,电阻R1=R2,在A、B两容器中装有两种质量相同的不同液体,通电一段时间后,A容器中的温度计示数升高较多,则两容器中的液体的比热容大小为cA　　　　　　(选填“>”“<”或“=”)cB。  真题精粹——河南6年真题精选及真题百变 考向1电能、电能表相关计算　(6年1考) 1.(2019·河南)在家用电器调查活动中,小亮让电热水器单独工作2 min,测得家中如图所示的电能表的转盘转了70 r,热水器的实际功率为　　　　　　W;若不计能量损失,这段时间内热水器中50 L的水可升温　　　　　　℃。由于热水器的功率远大于冰箱的功率,从安全用电的角度考虑,热水器的电源线比冰箱的要　　　　　　(选填“粗”或“细”)。[已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]  (变设问)若将额定功率为600 W的消毒柜单独接入电路正常工作0.5小时,电能表的转盘转　　 　　　　转(忽略导线等因素的影响);若某天用电高峰期将该消毒柜单独接入电路中1小时电能表的表盘转了550转,则它消耗的实际功率为　　　　　　W。  考向2简单电路的计算　 2.(2023·河南)如图所示,小明利用电磁继电器设计了一个水位自动报警装置。当水位未达到金属块M时,灯泡不亮。水位达到金属块M时,灯泡亮,则接线柱C应与　　　　　　(选填“A”或“B”)相连,已知灯泡的规格为“12 V　6 W”,灯泡正常发光时的电流是　　　　　　A。通电1 min,灯泡消耗的电能是　　　　　　J。  (变设问)灯泡正常发光时的电阻是　　　　　　Ω。灯泡正常发光消耗的电能是1度电,则灯泡的通电时间是　　　　　　s。  考向3动态电路类纯电学相关计算　 3.(2024·河南)如图甲所示的是灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图乙所示电路,电阻R阻值为10 Ω,闭合开关S,电流表示数为0.2 A,则电源电压为　　　　　　V,干路电流为　　　　　　A,此时灯泡L的电功率为　　　　　　W。  　 甲 乙 4.(2018·河南)在如图所示的电路中,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,电源电压保持不变。当开关S1、S3断开,S2闭合时,电流表的示数为0.2 A;当开关S1、S3闭合,S2断开时,电流表的示数为　　　　　　,R2的电功率为　　　　　　,为了保障电路安全,　　　　　　两个开关不能同时闭合。  (变条件)①当开关S1断开,S2、S3闭合时,电流表示数为　　　　　　A,电阻　　　　　　出现短路;  ②当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表示数为　　　　　　A,电阻　　　　　　出现断路;  ③当开关S1闭合,S2、S3断开时,电流表示数为　　　　　　A,电路处于　　　　　　(选填“断路”“短路”或“通路”)。  考向4多挡位家用电器类相关计算　 5.(2021·河南)如图所示的是一款养生壶的电路简图,该壶有“加热”和“保温”两挡,电源电压为220 V,电阻丝R1、R2的阻值分别为44 Ω、356 Ω。养生壶在“加热”挡工作时,电功率为　　　　　　;现将壶内1 kg的养生茶从20 ℃加热至75 ℃,加热过程中若不计热量损失,所需时间为　　　　　　s;养生茶的内能增加是通过　　　　　　的方式实现的。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]  6.小华家买了一个家用电吹风,其简化电路如图所示,主要参数:额定电压220 V,热风额定功率1 000 W,冷风额定功率120 W。当开关旋转至　　　　　　(选填“ AB”“BC”或“CD”)时,电吹风吹热风,此时正常工作5 min电热丝产生的热量是　　　　　　J。  考向5焦耳定律的理解与应用　 7.(2022·河南)(双选)如图所示,两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时,下列说法正确的是 (　　) A.用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少 B.通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系 C.通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系 D.通电一段时间后,左侧U形管中液面高度差较大 【参考答案】 回归教材 知识清单 考点1: ①焦耳(J)　②千瓦·时(kW·h)　③3.6×106　④电能表　⑤10　⑥20　⑦1 kW·h　⑧闪烁600次　⑨160 例题1　1 020　3.6×104　200 考点2: ⑩UIt　　灯泡的额定电压是220 V,额定功率是25 W 考点3: W1+W2　W1+W2　和　W1+W2+…+Wn　P1+P2　P1+P2　和　P1+P2+…+Pn 例题3　8　0.4　25 考点4: 电流的平方　电阻　通电时间　I2Rt 核心突破 例题　176　840 变情境　0.4　12　432 【解析】由电路图可知,两电阻并联接在电源两端;通过R1的电流I1===0.4 A,通过R2的电流I2===0.6 A,干路电流I=I1+I2=0.4 A+0.6 A=1 A,电路总功率P=UI=12 V×1 A=12 W;通电1 min后,R2所产生的热量Q=R2 t=(0.6 A)2×20 Ω×60 s=432 J。 变设问　温　3 025 【解析】当开关S接触2、3触点时,只有电阻R1接入电路,电路的电阻最大,由P=UI=可知,电源的电压一定时,电路的电功率最小,水龙头放出的是温水;当开关S接触3、4触点时,电阻R1和R2并联,电路的总电阻最小,总功率最大,水龙头处于热水挡。因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以电路中的总电阻R===16 Ω,水龙头在热水挡位正常工作时电路消耗的功率P===3 025 W。 实验探究 围绕课标 越多　越多 考点线　实验母题 (1)U形管液面的高度差　转换法 (2)右瓶　电阻 (3)不同 (4)电阻　左瓶 拓展设问　(5)< 真题精粹 1.2 100　1.2　粗 【解析】电能表的转盘转70 r,电热水器消耗的电能W==0.07 kW·h=2.52×105 J,工作时间t=2 min= h,则该电热水器的实际功率P===2.1 kW=2 100 W;水的体积V水=50 L=0.05 m3,由ρ=可得,水的质量m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×0.05 m3=50 kg;因为不计能量损失,所以水吸收的热量Q吸=W'=2.52×105 J,由Q=cmΔt得,水升高的温度Δt===1.2 ℃;电热水器的功率远大于冰箱的功率,根据P=UI可知,电热水器工作时的电流远大于冰箱的电流,相同条件下热水器导线上产生的热量较多。为保证线路安全,在电流和通电时间一定时,电热水器选择较粗的电源线,可以减小导线电阻,根据Q=I2Rt可知,电源线产生的热量减少,可防止电源线快速老化而引发安全事故。 真题百变　300　550 2.B　0.5　360 【解析】由图可知,当水位未达到金属块M时,控制电路开路无电流,电磁铁无磁性,不能吸引衔铁,此时灯泡不亮,则接线柱C与A没有连接;当水位达到金属块M时,控制电路通电,电磁铁有磁性,吸引衔铁,灯泡L亮,说明工作接通,则接线柱C应该与B连接;由P=UI可知,灯泡正常发光时的电流I===0.5 A;通电1 min,灯泡消耗的电能W=Pt=6 W×1×60 s=360 J。 真题百变　24　6×105 3.2　0.45　0.5 4.0.9 A　1.8 W　S1和S2 【解析】由电路图可知,当开关S1、S3断开,S2闭合时,两电阻串联,电流表测电路中电流,由串联电路特点和I=可得,电源电压U=I(R1+R2)=0.2 A×(10 Ω+20 Ω)=6 V;当开关S1、S3闭合,S2断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,由并联电路特点和I=可得,电流表示数I'=I1+I2=+=+=0.9 A,由P=UI可得,R2的电功率P2=UI2=6 V×=1.8 W;由电路图可知,同时闭合开关S1和S2,电源会被短路,这是不允许的。 真题百变　0.6　R2　0.6　R2　0　断路 5.1 100 W　210　热传递 【解析】分析电路可知,当S1、S2闭合时,R2短路,只有R1接入电路;当S1闭合,S2断开时,R1与R2串联接入电路。由P=可知,总电阻越小,电功率越大,所以当S2闭合后为加热挡,此时电功率P===1 100 W;1 kg的水从20 ℃加热至75 ℃吸收热量Q=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(75 ℃-20 ℃)=2.31×105 J;若加热过程中不计热量损失,则所消耗的电能与水吸收的热量相等,即W=Pt=Q,可得t===210 s;养生茶吸收热量、内能增加,属于热传递。 6.AB　264 000 【解析】由电路图可知,当开关旋转至CD时,电路断开;当开关旋转至BC时,只有电动机接入电路,电吹风吹冷风;当开关旋转至AB时,电动机和电热丝并联,电吹风吹热风;电吹风吹冷风和吹热风的额定功率分别为P冷=120 W,P热=1 000 W,则电吹风吹热风时电热丝的功率为P电热丝=P热-P冷=1 000 W-120 W=880 W,电热丝工作时,消耗的电能全部转化为内能,故正常工作5 min电热丝产生的热量为Q=W=P电热丝t=880 W×5×60 s=264 000 J。 7.AC　【解析】电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,故A正确;两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,探究电流产生的热量跟电阻大小的关系,故B错误,C正确;两电阻丝串联,则通过电阻丝的电流和通电时间相同,右侧电阻阻值大,由焦耳定律Q=I2Rt可知,右侧电阻产生的热量多,即右侧U形管中液面高度差较大,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$