第16章 电功率 生活用电 课件 2025年中考物理 考点探究（广东）

第十六章 电功率 生活用电 回归教材 实验探究 真题精粹 ⁠ ⁠电能 课标要求：从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。 1.单位： 　焦耳（J）　⁠，常用的单位是 　千瓦时（kW·h）　⁠，也叫作度，1 kW·h＝ 　3.6×106　⁠J。 2.测量工具： 　电能表　⁠，作用是测量用电器一段时间内消耗的电能。 焦耳（J）　 千瓦时（kW·h）　 3.6×106　 电能表　 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 　10　⁠A，额定最大电流是 　20　⁠A 600 r/（kW·h）指用电器每消耗 　1 kW·h　⁠的电能时，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 　闪烁600次　⁠ 10　 20　 1 kW·h　 闪烁600次　 电能表 转盘式电能表 频闪式电能表 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⁠ ⁠，月末示数如图，则本月用电 　160　⁠kW·h 160　 ⁠ ⁠电功、电功率 课标要求：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。 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＝ 　UIt　⁠ 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”的含义是 　灯泡的额定电压是220 V，额定功率是25 W　⁠。 UIt　 　 灯泡的额定电压是220 V，额定 功率是25 W　 ⁠ ⁠串、并联电路中电功、电功率的关系 项目 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＋W2　⁠ W1＝UI1t＝R1t＝t W2＝UI2t＝R2t＝t W总＝ 　W1＋W2　⁠ 说明：无论串联还是并联，电路的总功都等于各部分电功之 　和　⁠，即W总＝ 　W1＋W2＋…＋Wn　⁠ W1＋W2　 W1＋W2　 和　 W1＋W2＋…＋Wn　 项目 串联电路 并联电路 电功率（P） P1＝U1I＝I2R1＝ P2＝U2I＝I2R2＝ P总＝ 　P1＋P2　⁠ P1＝UI1＝R1＝ P2＝UI2＝R2＝ P总＝ 　P1＋P2　⁠ 说明：无论串联还是并联，电路的总功率都等于各部分电功率之 　和　⁠，即P总＝ 　P1＋P2＋…＋Pn　⁠ P1＋P2　 P1＋P2　 和　 P1＋P2＋…＋Pn　 ⁠ ⁠电流的热效应 1.定义：电流通过导体时 　电　⁠能转化为 　内　⁠能的现象。 2.影响因素：电流越大，电阻越大，通电的时间越长，电阻产生的热量越多。 ⁠ ⁠焦耳定律 课标要求：通过实验，了解焦耳定律。 1.定义：电流通过导体产生的热量跟 　电流的平方　⁠成正比，跟导体的 　电阻　⁠成正比，跟 　通电时间　⁠成正比。 2.焦耳定律表达式：Q＝ 　I2Rt　⁠。 电　 内　 电流的平方　 电阻　 通电时间　 I2Rt　 ⁠ ⁠电热的利用和防止 课标要求：能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。 1.利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等。 2.防止：电视机的后盖带有孔、电脑的微型风扇等。 ⁠ ⁠家庭电路 课标要求：了解家庭电路的组成。 1.组成：由两条进户线、 　电能表　⁠、总开关、 　保险装置　⁠、插座、用电器、导线等组成。 2.家庭电路中各元件的作用与连接： 电能表　 保险装置　 元件 作用与连接 用电器 ①各用电器 　并　⁠联在电路中，有金属外壳的用电器（如电冰箱、电磁炉等）要将金属外壳接地（使用 　三　⁠孔插座）； ②开关与被控制用电器 　串　⁠联，接在用电器和 　火　⁠线之间； ③螺口灯泡的金属顶点接 　火　⁠线，螺旋口接 　零　⁠线 并　 三　 串　 火　 火　 零　 元件 作用与连接 三线插头 标有“L”字样的接 　火　⁠线，标有“N”字样的接 　零　⁠线，标有“E”字样（插脚较长）的接 　地　⁠线 插座（两孔插座、 三孔插座） 各插座 　并　⁠联在电路中，两孔插座按照“左 　零　⁠右 　火　⁠”接入电路，三孔插座按照“左 　零　⁠右 　火　⁠上接地”接入电路 火　 零　 地　 并　 零　 火　 零　 火　 ⁠ ⁠安全用电 课标要求：有安全用电和节约用电的意识。 1.试电笔 （1）作用：检测火线和零线。 （2）使用：手要握住绝缘部分并接触 　金属笔卡（或笔尾金属体）　⁠，金属笔尖接触被测导线，如图所示 ⁠ ⁠ 金属笔卡（或笔尾 金属体）　 2.家庭电路中电流过大的原因 （1） 　用电器总功率　⁠过大：使用大功率用电器或多个用电器同时使用。 （2）发生 　短路　⁠：火线与零线直接连通或电线绝缘皮破损、老化，用电器进水等。 3.安全用电原则 ① 　不接触　⁠低压带电体， 　不靠近　⁠高压带电体； ②更换灯泡、搬动电器前应 　断开　⁠电源开关； ③不弄湿用电器，不损坏绝缘层； ④保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命时应及时更换； ⑤不能用铜丝代替保险丝； ⑥积水路面上不要用手扶电线杆，不要在高压电线下放风筝； ⑦有人触电时，先切断电源或用干燥的木棍将电线挑开，切忌直接用手拉触电者。 用电器总功率　 短路　 不接触　 不靠近　 断开　 ⁠ ⁠电路检测 ⁠ ⁠ a点左边导线（零线进户线）断路 闭合开关S后： 灯L不亮； 试电笔测量a点和插座的左孔、右孔时，氖管均发光 a、b之间断路 闭合开关S后： 灯L亮； 试电笔测量插座的右孔，氖管发光； 试电笔测量插座的左孔和a点，氖管不发光 ⁠ ⁠核心突破点一　电功和电功率的计算 　　电功：电功反映了电能转化为其他形式的能的多少。公式：W＝UIt，结合纯电阻的欧姆定律I＝可得W＝I2Rt和W＝t。初中阶段W＝I2Rt和W＝t的公式几乎通用，因为初中阶段几乎只考纯电阻电路。 　　电功率（或热功率）：反映电流做功的快慢。公式：P＝，结合W＝UIt、W＝I2Rt和W＝t可得P＝UI、P＝I2R和P＝。使用电功率（或热功率）公式P＝、P＝UI、P＝I2R和P＝时需要结合题意灵活运用。同时需注意，一般情况下，只使用P＝和P＝UI结合I＝也能解决所有的功率计算问题。 　　⁠ ⁠如图，这是定值电阻R与小灯泡L的电流随电压变化的图像。将它们并联在电路中，通过小灯泡L的电流为0.1 A时，则电流对R做功的功率为 　0.4　⁠W，1 min内电流对R做的功为 　24　⁠J。 0.4　 24　 　　⁠ ⁠此时电流对R与L做功的功率之比为 　2∶1　⁠，电流对R与L做功之比为 　2∶1　⁠。 2∶1　 2∶1　 ⁠ ⁠核心突破点二　根据铭牌求物理量 　　根据用电器的铭牌（已知U额和P额）可以求解的物理量： （1）求用电器正常工作时的电流：I＝ （2）求用电器正常工作时的电阻：R＝ （3）求用电器正常工作时间t消耗的电能：W＝P额t （4）当用电器电阻不变时，求用电器实际电压为U时的实际功率：P实＝（）2P额 　　⁠ ⁠灯L1、L2分别标有“6 V　3 W”和“6 V　6 W”的字样。正常发光时灯L1、L2的电阻分别是 　12　⁠Ω和 　6　⁠Ω。 12　 6　 　　⁠ ⁠将它们串联接入电路中，在保证安全使用的情况下让其中一个灯泡正常发光，忽略温度对灯丝电阻的影响，则电源两端电压是 　9　⁠V，此时另一个灯泡消耗的电功率为 　1.5　⁠W。 ⁠ ⁠核心方法　先用I额＝求出两个灯泡的额定电流，保证额定电流最小的小灯泡正常工作即可，此时该灯泡正常工作。 9　 1.5　 ⁠ ⁠核心突破点三　电热的计算 　　电热：反应电流通过有阻值的导体时产生的热。符合焦耳定律，即电热Q＝I2Rt，虽然与电功推导公 式W＝I2Rt相同，但意义不同，对于纯电阻而言，电流所做的功（消耗的电能）全部转化为电热，所以对于纯电阻，W与Q的计算公式可以通用，即Q＝W＝UIt＝I2Rt＝t。而在初中阶段，所涉及的导体几乎为纯电阻，所以不用过于纠结选择哪个公式计算。 　　⁠ ⁠如图所示，这是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1 Ω，保护电阻R为4 Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6 V和2 V，在1 min内，保护电阻R上产生的热量是 　60　⁠J。 　　⁠ ⁠（电动机消耗电能相关计算）在1 min内，电动机发热消耗电能 　15　⁠J，所做机械功为 　105　⁠J。 60　 15　 105　 ⁠ ⁠核心突破点四　家庭电路 　　由两条进户线、电能表、总开关、保险装置、插座、用电器、导线等组成。 　　⁠ ⁠同学们，我们学习了安全用电常识知道：一般情况下， 　36　⁠V以下的电压是安全的。家庭电路中辨别火线和零线用试电笔，图1中使用正确的是图 　乙　⁠。 36　 乙　 　　⁠ ⁠（试电笔的使用）如图2所示的照明电路中，闭合开关S，电灯发光，此时某人拿试电笔测试B点，且试电笔使用方法正确，试笔电的氖管 　不会　⁠（选填“会”或“不会”）发光。 不会　 ⁠ ⁠核心突破点五　安全用电 　　用试电笔判断火线与零线；家庭电路中电流过大的主要原因有过载和短路；安全用电原则为不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 A.当插座漏电时，空气开关①将跳闸 B.当空调电流过大时，空气开关②将跳闸 C.当电灯电流过大时，漏电保护器会迅速切断电路 D.空气开关跳闸，问题解决后需更换新的空气开关 　　⁠ ⁠如图所示，这是小明家的配电系统方框图。关于空气开关和漏电保护器的作用，下列分析正确的是（　B　） B 　　⁠ ⁠（家庭用电安全）小明家某一房间如果分别出现如图甲、乙所示的两个电路，开关闭合后，输电线因电流过大可能被烧毁，则图甲中电路产生电流过大的原因是 　用电器的总功率过大　⁠，图乙中电路产生电流过大的原因是 　发生短路　⁠。因而他家安装的 　空气开关　⁠（选填“空气开关”或“漏电保护器”）将会起到保护线路的作用，排除输电线因电流过大而引起的安全隐患。 用电器的总功率过大　 发生短 路　 空气开关　 1.图1是常用的接线板，接线板上的开关闭合时，接线板上的LED指示灯会发光，插座同时提供电压；若指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供电压。请在图2中画出开关、指示灯和插孔的连接方式。 答案　如图所示： 2.如图所示，这是“探究电流产生的热量与电流、电阻的关系”的实验装置：（开关闭合前，甲、乙、丙三个容器内的三根玻璃管液面相平且玻璃管足够长） ①电流产生的热量不易直接测量，在实验中是通过观察 　玻璃管中液面的高度变化　⁠来比较甲、乙、丙容器内空气温度的变化； ②在通电时间相同的情况下，通过对比观察 　甲、乙　⁠容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电阻R的关系，得出的结论是 　在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多　⁠； 玻璃管中液面的高度变 化　 甲、乙　 在电流相同、通电时 间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多　 ③小彬同学利用该装置进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经过多次实验测量，收集实验数据，绘制了容器中玻璃管液面上升的高度h与电流I的关系图像，如图中能正确反映h－I关系的是 　A　⁠（选填字母）。 A　 实验突破一　测量小灯泡的电功率 见电学实验题2 实验突破二　探究电热和什么因素有关 实验 名称 电热和电阻的关系 电热和电流的关系 实验装置 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 实验 名称 电热和电阻的关系 电热和电流的关系 实验方法 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 实验 名称 电热和电阻的关系 电热和电流的关系 实验结论 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量 　越多　⁠ 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，这个电阻产生的热量 　越多　⁠ 越多　 越多　 图为“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。 ⁠ ⁠制订计划与进行实验 （1）实验中通过观察U形管中 　液面的高度差　⁠的变化来反映电阻产生热量的多少，这里采用的物理研究方法是 　转换法　⁠。 液面的高度差　 转换法　 （2）图乙中，左侧密闭容器内电阻丝的阻值为5 Ω，在右侧密闭容器外部，将一个阻值为5 Ω的电阻与这个容器内的电阻丝并联，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的 　电流　⁠不同，右侧容器内电阻丝R2的阻值应为 　5　⁠Ω。 电流　 5　 ⁠ ⁠分析论证 （3）图甲中，通电一段时间，观察到右侧U形管中液面高度差大于左侧U形管中液面高度差，表明在电流和通电时间相同的情况下， 　电阻　⁠越大，产生的热量越多。 电阻　 图乙中，通电一段时间，观察到左侧U形管中液面高度差大于右侧U形管中液面高度差，说明： 　当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多　⁠。 当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量 越多　 ⁠ ⁠评估 （4）某小组在利用图乙装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，这与其他小组的实验现象都不同，经检查，装置气密性良好。请你分析实验现象不同的原因： 　电阻R3断路　⁠。 　　某实验小组进行图甲实验时发现：通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 　透明容器密闭性不好　⁠。 电阻R3断路　 透明容器密闭性不好　 ⁠ ⁠探究焦耳定律（10年5考） 1.（2021·广东）如图，这是探究电流通过导体产生的热量与 　电流　⁠的关系的实验装置。实验中用U形管内液面的 　高度差　⁠的变化来反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器 　甲　⁠（选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。 电流　 高度差　 甲　 【解析】 装置中乙容器中两个5 Ω的电阻并联后再与甲容器中一个5 Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右＝I左，乙容器中两个5 Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I1＋I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，即I1＝I2，所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即实验是研究电流通过导体产生的热量与电流的关系；根据实验装置可知，电流通过导体产生的热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察到，但可以通过U形管内液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量的多少，这种研究方法叫转换法；根据Q＝I2Rt可知，在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多，通过容器甲内电阻丝的电流较大，故其产生的热量较多。 ⁠ ⁠测量小灯泡的电功率（10年4考） 2.（2017·广东）小明探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，现有实验器材：稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱（符号为“⁠ ⁠”）、开关及若干导线。 （1）为了完成此探究实验，请你在图甲的虚线框内将实验电路图补充完整；若连接电路后，闭合开关，发现电压表的指针偏转如图乙所示，其原因可能是 　电压表正、负接线柱接反　⁠。 电压表 正、负接线柱接反　 答案　如图所示： （2）实验中利用公式 　P＝UI　⁠计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率，实验过程中需要记录的物理量：电阻箱两端的电压U、通过电阻箱的电流I和 　电阻箱的阻值R　⁠。 （3）在实验中，小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量，每改变一次阻值，都必须移动滑动变阻器的滑片来控制 　电流不变　⁠，多次改变电阻箱阻值的目的是 　寻找普遍规律　⁠。 P＝UI　 电阻箱的阻值 R　 电流不变　 寻 找普遍规律　 （4）完成上述实验后，小明又从实验室借了一个额定电压为2.5 V的小灯泡和一个单刀双掷开关，设计了如图丙所示的实验电路来测量小灯泡的额定功率，实验如下：闭合开关S1，将开关S2拨到触点2，把电阻箱的阻值调到10 Ω，刚好使电压表的示数为2.5 V；再将开关S2拨到触点1，读出电压表的示数为4.5 V，小灯泡的额定功率P＝ 　0.5　⁠W。 0.5　 【解析】 （1）电压表测电阻箱两端电压，电流表测电流，电阻箱与滑动变阻器串联；若连接电路后，闭合开关，由图乙可知，电压表的指针反向偏转，其原因可能是电压表正、负接线柱接反。（2）实验中利用公式P＝UI计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率，然后再结合电阻箱R的值在坐标系里描点判断P和R的关系，进行比较分析；因此需要记录的物理量：电压表示数U、电流表示数I、电阻箱的阻值R。（3）本实验是探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，因此改变电阻箱的阻值时，需调节电路中的电流，使每次流过电阻箱的电流相等，故必须移动滑动变阻器的滑片来控制电流不变。为了寻找“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”的普遍规律，需要多次改变电阻箱的阻值。 （4）首先调节灯泡两端的电压为2.5 V，使其正常发光，所以闭合开关S1，将S2拨到触点2，调节电阻箱，使电压表的示数为U灯＝2.5 V；再测定值电阻两端的电压，将开关S2拨到触点1，保持电阻箱的阻值不变，读出电压表的示数U＝4.5 V，则电阻箱两端的电压UR＝U－U灯＝4.5 V－2.5 V＝2 V；电路中的电流为I＝＝＝0.2 A，则小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5 V×0.2 A＝0.5 W。 3.（2020·广东）小明家的台灯是通过电位器来调节亮度的。他猜想台灯变亮时，电位器消耗的电功率会变小，为此他设计了如图甲所示的电路进行探究。已知电源电压为4 V并保持不变，电压表（0～3 V）2个，电流表（0～0.6 A），滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”，小灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。 （1）电路中a是 　电流　⁠表，b是 　电压　⁠表。 （2）实验中，小灯泡正常发光时电流表的示数为 　0.5　⁠A。 （3）根据实验数据，绘制出滑动变阻器的电功率PR与小灯泡的电功率PL的关系图像如图乙所示。由图可知，小灯泡的电功率（亮度）变大时，滑动变阻器的电功率 　先变大后变小　⁠。 电流　 电压　 0.5　 先变大后变小　 （4）假设实验所用的小灯泡能承受的最大电压可以高出其额定电压的，在确保电路中各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡的电功率变化范围是 　0.2　⁠W至 　1.8　⁠W。 0.2　 1.8　 【解析】 （1）a串联在电路中，故a是电流表，b并联在电路中，故b是电压表。（2）小灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”字样，表示小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率为1.25 W，根据P＝UI可得，实验中，小灯泡正常发光时电流表的示数为IL＝＝＝0.5 A。（3）根据图乙可知，小灯泡的电功率（亮度）变大时，滑动变阻器的电功率先变大后变小。 （4）根据P＝可得，小灯泡正常发光时的电阻为RL＝＝＝5 Ω；小灯泡与滑动变阻器串联，电压表分别测滑动变阻器和小灯泡两端的电压，电流表测电路的电流，实验所用的小灯泡能承受的最大电压可以高出其额定电压的，即小灯泡能承受的最大电压为×2.5 V＝3.125 V，小灯泡的最大电流为I灯＝＝＝0.625 A，题中电流表选用小量程，故电路中的最大电流为0.6 A，小灯泡的最大功率为P大＝I2RL＝（0.6 A）2×5 Ω＝1.8 W； 滑动变阻器连入电路的电阻越大，滑动变阻器的电压越大，其最大值为3 V，这时电路中的电流最小，由串联电路电压的规律可得，小灯泡的最小电压为U小＝4 V－3 V＝1 V，小灯泡的最小功率为P小＝＝＝0.2 W，故在确保电路中各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡的电功率变化范围是0.2 W至1.8 W。 4.（2019·广东）在“测量小灯泡的电功率”实验中，要求用滑动变阻器控制电路，分别测出小灯泡在额定电压、约为额定电压的和约高出其额定电压的时的电功率，并比较这三种情况下小灯泡的亮度。 （1）先根据实验的要求设计电路图，如图所示，其中甲是 　电流　⁠表，乙是 　电压　⁠表。 电流　 电 压　 （2）实验时有如下器材：标有“2.5 V　0.75 W”的小灯泡一只、电压为6 V的电源、电流表、电压表、导线若干、开关、滑动变阻器R1（10 Ω　2 A）和R2（50 Ω　1 A）。根据实验要求应选用滑动变阻器 　R2　⁠。 （3）根据实验要求，设计并填写实验记录表内的7个空格。 实验 序号  　　　　 　　　　 　　　　 　　　　⁠ 1  　　　　⁠ / / / 2  　　　　　⁠ / / / 3  　　　　　⁠ / / / R2　 【解析】 （1）图中甲与灯泡串联，是电流表，乙与灯泡并联，是电压表。（2）根据P＝UI可知，小灯泡的额定电流为I＝＝＝0.3 A，根据串联电路电压的规律可知，滑动变阻器两端的电压为U滑＝U－U额＝6 V－2.5 V＝3.5 V，滑动变阻器的电阻为R滑＝＝≈11.7 Ω＞10 Ω，所以应选择规格为“50 Ω　1 A”的滑动变阻器R2。（3）实验中需要测量小灯泡在额定电压、约为额定电压的和约高出其额定电压的时的电功率，所以灯泡两端的电压分别为U额＝2.5 V，U实1＝U额＝×2.5 V＝2 V，U实2＝（1＋）U额＝U额＝×2.5 V＝3 V。表格中需要记录三种电压下的电流、灯泡的电功率及相比较下灯光的亮度，见下表。 实验序号 灯泡两端的电压U/V 通过灯丝的电流I/A 灯泡的亮度 灯泡的电功率P/W 1 2 / / / 2 2.5 / / / 3 3 / / / ⁠ ⁠电功率的相关计算（10年10考） 5.（2021·广东）如图，灯泡L1、L2分别标有“6 V　3 W”“6 V　6 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　） 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 【解析】 由P＝可得两灯的电阻分别为R1＝＝＝12 Ω，R2＝＝＝6 Ω，比较可知R1＞R2；在开关S闭合的前提下，①只闭合S1，灯泡L1、L串联接入电路，②只闭合S2，灯泡L2、L串联接入电路，因串联电路总电阻等于各分电阻之和，且R1＞R2，所以R总1＞R总2，由欧姆定律可知I1＜I2，即在②中的电流较大；因灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的，所以根据公式P＝I2R可知，灯泡L在②中比在①中的电功率大，亮度较亮。 6.（2023·广东）如图所示，标有“2.5 V　0.3 A”的灯泡L1和标有“6 V　0.15 A”的灯泡L2连接成 　串　⁠联电路，电源电压可调节。闭合开关S，使电源电压从0 V逐渐增加，先正常发光的灯泡是 　L2　⁠，此时通过另一灯泡的电流是 　0.15　⁠A。 串　 L2　 0.15　 7.（2023·广东）图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6 V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，R1＝4 Ω，忽略电阻丝阻值随温度的变化。求： （1）通过R1的电流； （2）低温挡的功率； （3）R2的电阻值。 解：（1）电源电压恒为6 V，R1＝4 Ω，则通过R1的电流：I1＝＝＝1.5 A （2）只闭合S1时低温挡工作，此时电路为只有R1的简单电路，则低温挡的功率： P低＝＝＝9 W （3）高温挡和低温挡的功率比为4∶3，则高温挡功率： P高＝P低＝×9 W＝12 W S1、S2都闭合时为高温挡，此时R1、R2并联，因R1前后电压不变，电阻不变，所以功率不变，故R2的功率：P2＝P高－P低＝12 W－9 W＝3 W R2的电阻值：R2＝＝＝12 Ω 8.（2022·广东节选）直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置。它能够将电网中的交流电转化为直流电，再将电能充入汽车的动力电池（以下简称电池）。设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时，充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化。现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前，D为30％，充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后，P与D的关系如图所示（为方便计算，图像已做近似处理）。充满后，立即停止充电。当D达到70％时充电桩显示屏的部分即时信息如表。 充电电压/V 充电电流/A 充电时长/min 充电度数/（kW·h） 充电费用/元 400 45 24.0 28.80 （1）通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，故充电功率更 　大　⁠。 （2）在D从30％增至70％的过程中，充电功率大致的变化规律是 　先变大，后不变　⁠。当D为70％时，充电电流为 　100　⁠A。 （3）若充电过程中充电电费单价不变，则测试全过程的充电费用为 　50.4　⁠元。 （4）设D从70％增至80％所需时间为t1，从80％增至90％所需时间为t2，且t1∶t2＝2∶3，则测试全过程的充电总时长为 　109　⁠ min。 大　 先变大，后不 变　 100　 50.4　 109　 【解析】 （1）通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，由P＝UI可知，充电功率更大。（2）由图可知，D从30％增至70％的过程中，充电功率大致的变化规律是先变大，后不变；当D达到70％时，充电功率为40 kW＝40000 W，由表中数据知，D达到70％时，充电电压为400 V，由P＝UI可知，此时的充电电流I＝＝＝100 A。（3）由表中数据知，D达到70％时，即充入充满状态储能的70％时，充电度数为24.0 kW·h，充电费用为28.80元，电费单价为＝1.20元/（kW·h），则充满电还需充入30％，需消耗的电能W'＝×30％＝18 kW·h，测试全过程的充电费用为（24＋18） kW·h×1.20元/（kW·h）＝50.4元。 （4）由题意可知，充满电时储存的电能W＝＝60 kW·h；由图可知，D从80％增至90％时，即D增加10％时，消耗电能W2＝10％×W＝10％×60 kW·h＝6 kW·h，此过程中充电功率P2＝15 kW保持不变，由W＝Pt可得，此时充电的时间t2＝＝＝0.4 h＝24 min；D从90％增至100％的过程中，充电功率不变，充电时间也为24 min；由题知，t1∶t2＝2∶3，所以D从70％增至80％所需时间t1＝t2＝×24 min＝16 min；由表中数据知，D从30％增至70％的过程充电时长为45 min，所以测试全过程的充电总时长t＝45 min＋16 min＋24 min＋24 min＝109 min。 9.（2021·广东节选）图甲是某品牌家用电吹风，其电路如图乙所示，R1、R2为电阻丝，M为电动机。调节开关可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”“热风”四种状态。 （2）如图乙，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关 　S　⁠。要使电吹风处于“暖风”状态，应闭合开关 　S、S1　⁠。 （3）已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20 ℃；处于“热风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了30 ℃。假设这两种状态下的热效率相同，相同时间内吹出的空气质量相同，则R1∶R2＝ 　1∶2　⁠。 S　 S、S1　 1∶2　 【解析】 （2）要使电吹风处于“冷风”状态，则其内部加热电阻不能接入电路，即只闭合开关S，不闭合其他开关。要使电吹风处于“加热”状态，需要将加热电阻接入电路，分析图像可知，当S、S1闭合后仅电阻丝R1工作，此时是暖风状态；当S、S1、S2闭合后电阻丝R1与R2并联，此时是热风状态。 （3）设电阻丝R1的功率为P1，电阻丝R2的功率为P2，热风挡电阻丝R1与R2的总功率为P1＋P2，暖风挡电阻丝总功率为P1，加热t时间后暖风挡消耗的电能W1＝P1t，空气吸收的热量Q1＝cmΔt1，热风挡消耗的电能W2＝（P1＋P2）t，空气吸收的热量Q2＝cmΔt2，若加热效率相同，则η＝＝，即＝＝＝＝，即＝，整理可得P1＝2P2，由电功率公式可知P1＝，P2＝，将其代入P1＝2P2可得＝，即R1∶R2＝1∶2。 ⁠ ⁠家庭电路与安全用电（10年8考） 10.（2021·广东）图为冰箱工作时的部分电路示意图。冰箱内照明灯由开关S1控制，压缩机M由开关S2控制。根据题意，将图连接完整，并使其符合安全用电原则。 答案　如图所示： 【解析】 冰箱内照明灯和压缩机可以独立工作，所以它们是并联的，冰箱内照明灯由开关S1控制，压缩机M由开关S2控制；为了用电的安全，开关应该接在火线与用电器之间；冰箱有金属外壳，其外壳要接地。 11.（2019·广东）如图，这是家庭部分电路示意图，正常发光的电灯突然熄灭，检查保险丝发现完好，再用试电笔先后检测插座的两孔，氖管均发光。由此判断电路故障的原因可能是（　C　） A.插座短路 B.进户的火线断路 C.进户的零线断路 D.电灯的灯丝断路 C 【解析】 保险丝完好说明电路的问题不是短路或总功率过大；用试电笔先后检测插座的两孔，氖管均发光，说明插座的两孔均直接或间接与火线相连；正常发光的电灯突然熄灭，说明电路中出现了断路，综合分析可知，断路处在零线部分，即进户的零线断路，C正确。 ⁠ ⁠电能表（10年5考） 12.（2021·广东）小明家的电能表月初示数如图所示，月底示数为941.4 kW·h，若用电价格为0.7元/（kW·h），则小明家该月电费为 　140　⁠元。 140　 $$