期末必刷常考题:电功率 ---2024-2025学年上学期初中物理(北师大版)九年级
2024-11-18
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内容正文:
2024-2025学年上学期初中物理北师大版九年级期末必刷常考题之电功率
一.选择题(共8小题)
1.(2023秋•中原区校级期末)下列估测的数据中,最符合实际的是( )
A.一台空调正常工作时的电流约为1A
B.一个电热水壶的加热功率约为10W
C.一节干电池的电压约为1.5V
D.一盏台灯工作4小时消耗电能约为10kW•h
2.(2023秋•启东市校级期末)如图所示的电路中,甲、乙两灯泡串联,观察到甲灯泡比乙灯泡亮,则此时它们的物理量大小关系正确的是( )
A.P甲<P乙 B.I甲>I乙 C.R甲>R乙 D.U甲<U乙
3.(2023秋•西安期末)如图所示,这是一标有“3V 15mA”字样的无线光电鼠标,它主要由插在电脑USB接口上的接收器和操控电脑的鼠标两部分组成。下列说法不正确的是( )
A.鼠标正常工作的电压为3V
B.鼠标正常工作的电功率为0.045W
C.鼠标的接收器与电脑其他各接口为并联连接关系
D.鼠标待机时是通过减少工作时间来达到省电的目的
4.(2023秋•高新区期末)下列生活中用电器的电流、电压、电功率值最接近实际的是( )
A.家用电冰箱正常工作时的电流约1A
B.手机电池电压约36V
C.家庭节能灯正常工作时的电流约2A
D.家用空调正常工作时的功率约为100W
5.(2024•雁塔区校级模拟)如图甲所示为某电子秤,图乙是其工作原理图,电子秤的示数表由电流表改装而成,R1是一根长6cm,阻值15Ω的均匀电阻丝,滑片P在a端时,电流表示数为0.15A;滑片P在b端时,电流表示数为0.6A,弹簧c受到压力F与压缩量ΔL的关系如图丙所示。挂钩的重不计,不称重物时滑片P在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端,电路中电源电压不变。下列判断正确的是( )
A.电路中定值电阻R2无意义,可删除
B.所称物重增大时,定值电阻R2的电功率减小
C.电源电压为6V
D.当电子秤示数为2kg时,电路中的电流为0.2A
6.(2024•应县一模)如图是人体身高测量仪的电路示意图,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压保持不变,滑片会随身高上下平移。当开关闭合,被测身高增加时( )
A.电流表的示数变小
B.电压表的示数变大
C.电压表的示数与电流表的示数比值变大
D.定值电阻R0消耗的电功率变大
7.(2023秋•雁塔区校级期末)九一班在开展“节约一度电”的主题活动,“一度电”可让额定功率为250W的洗衣机正常工作的时间可能是( )
A.4s B.4min C.4h D.40h
8.(2023秋•淮阳区期末)将一只“6Vㅤ3W”的小灯泡(灯的电阻不随温度变化)与一个阻值为15Ω的电阻串联后接到9V的电源上,闭合开关后,小灯泡的实际功率( )
A.小于3W B.等于3W C.大于3W D.无法确定
二.填空题(共5小题)
9.(2024•肇东市模拟)如图所示,只闭合开关S时灯L1的功率为9W;断开开关S,闭合S1、S2时,灯L1的功率为25W。电源电压不变,忽略温度对灯丝电阻的影响。则L1与L2电阻之比是 ,闭合S1、S2时,灯L2的功率为 W。
10.(2023秋•武胜县期末)两只灯泡L1和L2分别标有“6V 3W”和“10V 10W”的字样,保证两灯泡都能安全使用(设灯丝电阻不变)。若把它们串联在电路中, 灯较亮,两灯的实际功率之比P1:P2= 。
11.(2023秋•金水区校级期末)某型号电饭煲有加热和保温功能,如图是其内部电路原理图,如表是该电饭煲的铭牌。在当开关S (选填“断开”或“闭合”)时,电饭煲处于加热挡,电热丝R2的阻值是 Ω。若家庭电路中,仅使用电饭煲加热挡工作3min,标有“2000imp/(kW•h)”的电能表指示灯恰好闪烁了100次,电饭煲的实际功率为 W。
额定电压
220W
保温功率
44W
加热功率
1210W
12.(2023秋•呼兰区校级期末)小明仔细观察了自己家的电能表,参数如图所示。她让家中某个用电器单独工作3min,发现电能表的转盘转过90转,则此用电器消耗的电能是 J,此用电器的电功率是 W。
13.(2023秋•雁塔区校级期末)如图1所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻。当滑动变阻器R2的滑片P从a点移到b点时,滑动变阻器的U﹣I图像如图2所示。在滑片P移动过程中,电压表的示数与电流表的示数比值 (选填“变大”“变小”或“不变”);电源电压为 V;定值电阻R1的阻值为 Ω,该电路消耗的最大电功率为 W。
三.实验探究题(共1小题)
14.(2024•碑林区校级三模)小明设计图甲装置比较小灯泡和LED发光二极管的发光效率,该装置电路由电路①、密封箱和电路②组成,电路①中光敏电阻RP的阻值与光照强度的关系如图乙所示。
(1)小明将小灯泡安装在灯座上进行实验。
①在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于最 端;
②闭合开关,小明发现调节滑动变阻器时,电路②中电流表几乎没有示数,电压表示数接近于电源电压,可能原因是 ;
③排除故障后,小明向左移动滑动变阻器滑片,电路②中灯泡亮度 ,电路①中电压表示数 (选填“变大”“不变”或“变小”);
④调节滑动变阻器,分别记录下电路①和电路②中电表的示数。
(2)小明将LED发光二极管安装在灯座上进行实验。实验时,调节滑动变阻器,分别记录下电路①和电路②中电表的示数。电路②中电表示数如表所示:
电压/V
20
2.3
2.5
2.8
3.0
3.3
3.5
3.6
3.7
电流/mA
0
5
10
60
160
380
690
900
1250
①LED发光二极管由 (选填“超导体”“半导体”或“绝缘体”)材料制成;
②已知该LED发光二极管的额定电压为3.6V,则其额定功率为 W;
(3)利用实验时记录的电表示数比较小灯泡和LED发光二极管的发光效率,方法是:当电路①中的电压表示数相同时,比较 。
四.计算题(共1小题)
15.(2024•前郭县校级一模)如图所示的电路,电源电压恒为6V,小灯泡上标有“2.5V 0.5W”的字样(电阻不变)。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,求:
(1)灯泡的额定电流;
(2)通电100s,滑动变阻器消耗的电能。
2024-2025学年上学期初中物理北师大版九年级期末必刷常考题之电功率
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2023秋•中原区校级期末)下列估测的数据中,最符合实际的是( )
A.一台空调正常工作时的电流约为1A
B.一个电热水壶的加热功率约为10W
C.一节干电池的电压约为1.5V
D.一盏台灯工作4小时消耗电能约为10kW•h
【考点】电功率的概念;常见电流的大小;常见电压的大小.版权所有
【专题】估算综合应用题;应用能力.
【答案】C
【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
【解答】解:A.一台空调正常工作时的电流约为5A,故A不符合实际;
B.一个电热水壶的加热功率约为1000W,故B不符合实际;
C.一节新干电池的电压为1.5V,故C符合题意;
D.一盏台灯工作4小时消耗电能约为:W=Pt=0.02kW×4h=0.08kW•h,故D不符合实际。
故选:C。
【点评】物理学中,对各种物理量的估算能力,是我们应该加强锻炼的重要能力之一,这种能力的提高,对我们的生活同样具有很大的现实意义。
2.(2023秋•启东市校级期末)如图所示的电路中,甲、乙两灯泡串联,观察到甲灯泡比乙灯泡亮,则此时它们的物理量大小关系正确的是( )
A.P甲<P乙 B.I甲>I乙 C.R甲>R乙 D.U甲<U乙
【考点】额定功率;串联电路中的电流规律;欧姆定律的概念.版权所有
【专题】应用题;电路和欧姆定律;电流和电路;电能和电功率.
【答案】C
【分析】由题意可知,两灯泡串联,根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小可知两灯泡的实际功率关系,根据串联电路的电流特点可知通过的电流关系,利用P=I2R可知两灯泡的电阻关系,再根据欧姆定律可知两灯泡两端的电压关系。
【解答】解:由图可知,两灯泡串联,
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,且甲灯泡比乙灯泡亮,
所以,P甲>P乙,故A错误;
因串联电路中各处的电流相等,
所以,I甲=I乙,故B错误;
因为P甲>P乙,I甲=I乙,所以根据P=I2R可知,两灯泡的电阻关系为R甲>R乙,故C正确;
由U=IR可知,两灯泡两端的电压关系为U甲>U乙,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的电流特点和电功率公式、欧姆定律的应用,知道灯泡的亮暗取决于实际功率的大小是关键。
3.(2023秋•西安期末)如图所示,这是一标有“3V 15mA”字样的无线光电鼠标,它主要由插在电脑USB接口上的接收器和操控电脑的鼠标两部分组成。下列说法不正确的是( )
A.鼠标正常工作的电压为3V
B.鼠标正常工作的电功率为0.045W
C.鼠标的接收器与电脑其他各接口为并联连接关系
D.鼠标待机时是通过减少工作时间来达到省电的目的
【考点】额定功率;串联和并联的概念与辨析;额定电压.版权所有
【专题】电能和电功率;分析、综合能力.
【答案】D
【分析】(1)(2)由鼠标铭牌可以找出额定电压和额定电流,计算额定电压;
(3)并联电路中,各支路互不影响;
(4)鼠标待机时减小工作电流,减小实际功率达到省电的目的。
【解答】解:A、由“3V 15mA”知:鼠标正常工作时的电压是3V,故A正确;
B、鼠标正常工作的电功率P=UI=3V×15×10﹣3A=0.045W,故B正确;
C、鼠标的接收器与电脑其他各接口间互不影响,为并联关系,故C正确;
D、鼠标待机时减小工作电流,减小实际功率达到省电的目的,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查额定电压、额定功率以及电路的连接关系和电能的有关因素,属于中档题。
4.(2023秋•高新区期末)下列生活中用电器的电流、电压、电功率值最接近实际的是( )
A.家用电冰箱正常工作时的电流约1A
B.手机电池电压约36V
C.家庭节能灯正常工作时的电流约2A
D.家用空调正常工作时的功率约为100W
【考点】电功率的概念;常见电流的大小;常见电压的大小.版权所有
【专题】估算综合应用题;应用能力.
【答案】A
【分析】不同物理量的估测,有的需要生活经验,有的需要换算单位,有的需要简单计算,最后判断哪个选项符合实际。
【解答】解:A、家用电冰箱的功率在220W左右,工作电流为I===1A,故A符合实际;
B、手机电池电压约3.7V,故B不符合实际;
C、家庭节能灯正常工作时的电流约0.2A,故C不符合实际;
D、家用空调正常工作时的功率约为1000W,故D不符合实际。
故选:A。
【点评】物理与社会生活联系紧密,多了解一些生活中常见物理量的数值可帮助我们更好地学好物理,同时也能让物理更好地为生活服务。
5.(2024•雁塔区校级模拟)如图甲所示为某电子秤,图乙是其工作原理图,电子秤的示数表由电流表改装而成,R1是一根长6cm,阻值15Ω的均匀电阻丝,滑片P在a端时,电流表示数为0.15A;滑片P在b端时,电流表示数为0.6A,弹簧c受到压力F与压缩量ΔL的关系如图丙所示。挂钩的重不计,不称重物时滑片P在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端,电路中电源电压不变。下列判断正确的是( )
A.电路中定值电阻R2无意义,可删除
B.所称物重增大时,定值电阻R2的电功率减小
C.电源电压为6V
D.当电子秤示数为2kg时,电路中的电流为0.2A
【考点】电功率的综合计算;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;电能和电功率;分析、综合能力.
【答案】D
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)滑动变阻器连入电路的阻值变化,当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时,分析若没有R2电路出现的情况,然后得出在电路中串联电阻R2的作用;
(2)在串联电路中,电源电压不变时,由公式I=可知电阻越小,电路中的电流越大,电阻越大,电路中的电流越小,然后根据P=I2R判断定值电阻R2的电功率变化;
(3)当滑片在a端时,R1接入电路中的电阻最大,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当滑片在b端时,R1接入电路中的电阻为0,根据欧姆定律表示出电源的电压,然后联立等于即可求出R2的阻值和电源的电压;
(4)当电子秤示数为2kg时,对弹簧的压力等于物体的重力,根据图丙可知此时弹簧的压缩量,然后求出R1连入电路的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
A、由图可知,当滑片在b端时,R1接入电路中的电阻为0,若电路中没有R2,会造成电源短路,所以在电路中串联电阻R0能起到保护电路的作用,故不能删除,故A错误;
B、当挂钩上所挂的重物越重时,R1的滑片向下滑动,R1接入电路的阻值越小,电路中的总电阻就越小,由公式I=可知电路中的电流越大,根据P=I2R可知,定值电阻R2的电功率越大,故B错误;
C、当滑片在a端时,R1接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流Ia=0.15A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=Ia(R1+R2)=0.15A×(15Ω+R2)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片在b端时,R1接入电路中的电阻为0,此时电路中的电流Ib=0.6A,
则电源的电压:
U=IbR2=0.6A×R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R2=5Ω,U=3V,故C错误;
D、当电子秤示数为2kg时,对弹簧的压力:
F1=G1=m1g=2kg×10N/kg=20N,
由图丙可知此时弹簧的压缩为2cm,
因均匀电阻丝R1的长度为6cm,阻值为15Ω,
所以,R1连入电路的阻值:
R1′=15Ω×=10Ω,
则此时电路中的电流:
I===0.2A,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,正确得出称重物时R1接入电路中的电阻是关键。
6.(2024•应县一模)如图是人体身高测量仪的电路示意图,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压保持不变,滑片会随身高上下平移。当开关闭合,被测身高增加时( )
A.电流表的示数变小
B.电压表的示数变大
C.电压表的示数与电流表的示数比值变大
D.定值电阻R0消耗的电功率变大
【考点】动态电路中电功率的变化;动态电路的分析.版权所有
【专题】定性思想;电压和电阻;理解能力.
【答案】D
【分析】(1)由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联接入电路;当被测身高增加时,根据滑片P的移动方向判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化,由串联电路特点和欧姆定律判断电表示数如何变化;
(2)根据R=确定示数的大小;
(3)根据P=I2R确定电功率的大小。
【解答】解:AB、由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流。当被测身高增加时,滑动变阻器电阻棒接入电路的长度变短,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路中的总电阻变小,由欧姆定律可知电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
由U=IR可知定值电阻R两端的电压变大,根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知:滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,故AB错误;
C、电压表的示数与电流表的示数比值就是滑动变阻器接入电路的阻值,阻值变小,比值变小,故C错误;
D、总电流变大,电阻不变,根据P=I2R可知电阻R0消耗的电功率变大,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查通过计算电阻的大小得出人的身高,关键是计算出电阻棒接入电路的长度,要知道电流表和电压表分别测量哪部分的电流和电压,并且利用了电功率公式,要学会从题目所给信息中找到有用的数据。
7.(2023秋•雁塔区校级期末)九一班在开展“节约一度电”的主题活动,“一度电”可让额定功率为250W的洗衣机正常工作的时间可能是( )
A.4s B.4min C.4h D.40h
【考点】电功率P=W/t的简单计算.版权所有
【专题】计算题;电能和电功率;应用能力.
【答案】C
【分析】洗衣机正常工作时的功率和额定功率相等,根据P=公式变形求出1度电可以使其正常工作的时间。
【解答】解:洗衣机正常工作时的功率P=250W=0.25kW,
根据P=可得,1度电可以使其正常工作的时间:
t===4h。
故选:C。
【点评】此题主要考查的是学生对电功率计算公式的理解和掌握,注意单位换算,基础性题目。
8.(2023秋•淮阳区期末)将一只“6Vㅤ3W”的小灯泡(灯的电阻不随温度变化)与一个阻值为15Ω的电阻串联后接到9V的电源上,闭合开关后,小灯泡的实际功率( )
A.小于3W B.等于3W C.大于3W D.无法确定
【考点】实际功率.版权所有
【专题】计算题;应用题;电能和电功率;应用能力.
【答案】A
【分析】已知灯泡的额定电压和额定功率,可利用公式R=求出其电阻,再根据电阻的串联特点和欧姆定律求出灯泡和电阻串联后电路中的电流,最后根据P=I2R求出灯泡的实际功率,据此选出正确选项。
【解答】解:由P=可知,小灯泡的电阻为:
R灯===12Ω
小灯泡与一个阻值为15Ω的电阻串联,则电路的电阻R总=12Ω+15Ω=27Ω,电路的电流为:
I===A,
小灯泡的实际功率为:
<3W。
故选:A。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,是一道较为简单的计算题。
二.填空题(共5小题)
9.(2024•肇东市模拟)如图所示,只闭合开关S时灯L1的功率为9W;断开开关S,闭合S1、S2时,灯L1的功率为25W。电源电压不变,忽略温度对灯丝电阻的影响。则L1与L2电阻之比是 3:2 ,闭合S1、S2时,灯L2的功率为 37.5 W。
【考点】电功率的综合计算.版权所有
【专题】计算题;电能和电功率;应用能力.
【答案】3:2;37.5。
【分析】(1)只闭合开关S时,L1与L2串联,根据P=表示出灯泡L1的功率;断开开关S,闭合S1、S2时,L1与L2并联,根据并联电路的电压特点和P=表示出灯泡L1的功率,根据灯L1的功率之比得出只闭合开关S时灯L1两端的电压与电源电压之间的关系,根据串联电路的电压特点求出灯泡L2两端的电压与电源电压之间关系,利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出两灯泡的电阻之比;,
(2)利用P=求出闭合S1、S2时两灯的功率之比,进而求出灯L2的功率。
【解答】解:(1)只闭合开关S时,L1与L2串联,灯泡L1的功率P1=,
断开开关S,闭合S1、S2时,L1与L2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,灯L1的功率P1′=,
则===,
所以,U1=U,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,只闭合开关S时,灯泡L2两端的电压:
U2=U﹣U1=U﹣U=U,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I=可得,L1、L2两灯灯丝电阻之比:
====;
(2)断开开关S,闭合S1、S2时,L1与L2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由P=可得,L1、L2两灯的功率之比:
===,
则灯L2的功率:
P2'=P1'=×25W=37.5W。
故答案为:3:2;37.5。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,计算过程要注意各量之间的关系,不要颠倒。
10.(2023秋•武胜县期末)两只灯泡L1和L2分别标有“6V 3W”和“10V 10W”的字样,保证两灯泡都能安全使用(设灯丝电阻不变)。若把它们串联在电路中, L1 灯较亮,两灯的实际功率之比P1:P2= 6:5 。
【考点】实际功率;运用串联电路中的电流规律计算.版权所有
【专题】应用题;电能和电功率;应用能力.
【答案】L1;6:5。
【分析】根据两只灯泡L1和L2分别标有“6V 3W”和“10V 10W”的字样可知L1和L2两灯的额定电压和额定功率,根据P=得出L1和L2的电阻;若把它们串联在电路中,根据串联电路电流的规律结合P=I2R得出L1的实际功率大,据此回答;
根据P=I2R得出两灯的实际功率之比。
【解答】解:根据两只灯泡L1和L2分别标有“6V 3W”和“10V 10W”的字样可知,L1和L2两灯的额定电压分别为6V和10V,额定功率分别为3W和10W,根据P=可知,L1的电阻为:
R1===12Ω;
L2的电阻为:
R2===10Ω,
若把它们串联在电路中,因串联电路各处的电流相等,根据P=I2R可知,L1的实际功率大,L1灯较亮,两灯的实际功率之比
P1:P2=I2R1:I2R2=R1:R2=12Ω:10Ω=6:5。
故答案为:L1;6:5。
【点评】本题考查串联电路电流的规律及电功率公式的运用。
11.(2023秋•金水区校级期末)某型号电饭煲有加热和保温功能,如图是其内部电路原理图,如表是该电饭煲的铭牌。在当开关S 闭合 (选填“断开”或“闭合”)时,电饭煲处于加热挡,电热丝R2的阻值是 40 Ω。若家庭电路中,仅使用电饭煲加热挡工作3min,标有“2000imp/(kW•h)”的电能表指示灯恰好闪烁了100次,电饭煲的实际功率为 1000 W。
额定电压
220W
保温功率
44W
加热功率
1210W
【考点】电功率多档位问题;电功率的综合计算;电能表的计算.版权所有
【专题】电能和电功率;分析、综合能力.
【答案】闭合;40;1000。
【分析】(1)由图可知,当开关S断开时,R1、R2串联,当开关S闭合时,只有R2工作,根据串联电路的电阻特点和P=可知电饭煲加热挡和保温挡的电路连接;
(2)根据加热挡功率和P=可求出R2的阻值;
(3)2000imp/(kW•h)表示电路中用电器每消耗1kW•h电能,电能表的指示灯闪烁2000次,据此求出电能表指示灯恰好闪烁了100次电饭煲消耗的电能,根据P=求出电饭煲的实际功率。
【解答】解:由图可知,当开关S断开时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P=可知,电路中的电功率最小,电饭煲处于保温挡;
当开关S闭合时,只有R2工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电饭煲处于加热挡;
由P=可知,R2的阻值:R2===40Ω;
2000imp/(kW•h)表示电路中用电器每消耗1kW•h电能,电能表的指示灯闪烁2000次,
则电能表指示灯恰好闪烁了100次,电饭煲消耗的电能:W==0.05kW•h,
电饭煲的实际功率:P实===1kW=1000W。
故答案为:闭合;40;1000。
【点评】本题考查串联电路的特点、对电能表参数的理解以及电功率公式的应用,能正确分析不同状态下的电路连接是解题的关键。
12.(2023秋•呼兰区校级期末)小明仔细观察了自己家的电能表,参数如图所示。她让家中某个用电器单独工作3min,发现电能表的转盘转过90转,则此用电器消耗的电能是 9×104 J,此用电器的电功率是 500 W。
【考点】电功率的综合计算;电能表的读数;电能表的计算.版权所有
【专题】计算题;电能和电功率;应用能力.
【答案】9×104;500。
【分析】3600r/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h电能,电能表的转盘转过3600圈,据此可以求出电能表转盘转了90圈,用电器消耗的电能,利用P=计算出该用电器的电功率。
【解答】解:3600r/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h电能,电能表的转盘转过3600圈,
则电能表转盘转了90圈,用电器消耗的电能:W==0.025kW•h=9×104J;
该用电器的电功率:P===0.5kW=500W。
故答案为:9×104;500。
【点评】本题考查了电能和电功率的计算,理解电能表参数的含义是解题的关键。
13.(2023秋•雁塔区校级期末)如图1所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻。当滑动变阻器R2的滑片P从a点移到b点时,滑动变阻器的U﹣I图像如图2所示。在滑片P移动过程中,电压表的示数与电流表的示数比值 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”);电源电压为 18 V;定值电阻R1的阻值为 30 Ω,该电路消耗的最大电功率为 10.8 W。
【考点】电功率的综合计算;欧姆定律在图像中的应用.版权所有
【专题】定量思想;电能和电功率;应用能力.
【答案】变小;18;30;10.8。
【分析】由图1知R1与R2串联,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
(1)由图﹣2知当滑动变阻器R2的滑片P从a点移到b点时电流表的示数变大,由欧姆定律知滑动变阻器的电阻变小,由欧姆定律判断出电压表的示数与电流表的示数比值的变化;
(2)根据欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出R1的阻值和电源的电压,(3)当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电路消耗的电功率最大,根据P=算出该电路消耗的最大电功率。
【解答】解:由图1知R1与R2串联,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
(1)由图﹣2知当滑动变阻器R2的滑片P从a点移到b点时电流表的示数变大,由欧姆定律知滑动变阻器的电阻变小,由R=知电压表的示数与电流表的示数比值等于滑动变阻器的阻值,即电压表的示数与电流表的示数比值变小;
(2)由图象可知此时电路中的电流Ia=0.3A,R2两端的电压U2=9V,
串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源的电压:U=IaR1+U2=0.3A×R1+9V…①
由图象可知这时电路中电流为Ib=0.4A,R2两端的电压U2′=6V,则U=IbR1+U2′=0.4A×R1+6V﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得:R1=30Ω,U=18V;
(3)当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电路消耗的电功率最大,该电路消耗的最大电功率为:
P===10.8W。
故答案为:变小;18;30;10.8。
【点评】本题关键是欧姆定律及其变形的灵活运用,难点是明白滑片移动过程中电路的变化情况,本题重点考查了应用图象解决问题,这是以后学习的重点。
三.实验探究题(共1小题)
14.(2024•碑林区校级三模)小明设计图甲装置比较小灯泡和LED发光二极管的发光效率,该装置电路由电路①、密封箱和电路②组成,电路①中光敏电阻RP的阻值与光照强度的关系如图乙所示。
(1)小明将小灯泡安装在灯座上进行实验。
①在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于最 右 端;
②闭合开关,小明发现调节滑动变阻器时,电路②中电流表几乎没有示数,电压表示数接近于电源电压,可能原因是 灯泡断路 ;
③排除故障后,小明向左移动滑动变阻器滑片,电路②中灯泡亮度 变亮 ,电路①中电压表示数 变大 (选填“变大”“不变”或“变小”);
④调节滑动变阻器,分别记录下电路①和电路②中电表的示数。
(2)小明将LED发光二极管安装在灯座上进行实验。实验时,调节滑动变阻器,分别记录下电路①和电路②中电表的示数。电路②中电表示数如表所示:
电压/V
20
2.3
2.5
2.8
3.0
3.3
3.5
3.6
3.7
电流/mA
0
5
10
60
160
380
690
900
1250
①LED发光二极管由 半导体 (选填“超导体”“半导体”或“绝缘体”)材料制成;
②已知该LED发光二极管的额定电压为3.6V,则其额定功率为 3.24 W;
(3)利用实验时记录的电表示数比较小灯泡和LED发光二极管的发光效率,方法是:当电路①中的电压表示数相同时,比较 小灯泡和LED发光二极管实际功率大小。 。
【考点】小灯泡实际功率的比较;半导体的特点;二极管;光敏电阻;欧姆定律的应用;应用欧姆定律进行故障分析;光敏、热敏、压敏等半导体电路分析.版权所有
【专题】欧姆定律;电能和电功率;电与热、生活用电.
【答案】(1)①右;②灯泡断路;③变亮;变大;(2)①半导体;②3.24;(3)小灯泡和LED发光二极管实际功率大小。
【分析】(1)①为了保护电路,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处;
②闭合开关,小明发现调节滑动变阻器时,电路②中电流表无示数,说明电路可能断路,电压表示数保持不变,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
③根据串联电路电压规律和分压原理分析回答;
(2)①半导体材料可制成发光二极管;
②根据表中数据结合P=UI求出发光二极管的额定功率;
(3)当电路①中的电压表示数相同时,说明光敏电阻受到的光照强度相同,即小灯泡和LED发光二极管发光强度相同,据此分析。
【解答】解:(1)①为了保护电路,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即最右端;
②闭合开关,小明发现调节滑动变阻器时,电路②中电流表无示数,说明电路可能断路,电压表示数保持不变,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即电路中的灯泡可能出现了断路故障;
③排除故障后,小明向左移动滑动变阻器澄片,滑动变阻器阻值变小,根据分压原理,滑动变阻器两端电压变小,根据串联电路电压规律,灯泡两端电压变大,即电压表示数变大,灯泡实际功率变大,灯泡亮度变亮;
由图乙可知,光敏电阻RP的阻值随光照强度增大而减小,根据分压原理,光敏电阻RP两端的电压减小,根据串联电路电压规律,R0两端电压变大,即电压表示数变大;
(2)①LED发光二极管由半导体材料制成;
②已知该LED发光二极管的额定电压为3.6V,由表可知,发光二极管的额定电流为:I=900mA=0.9A,则发光二极管的额定功率为:
P=UI=3.6V×0.9A=3.24W;
(3)当电路①中的电压表示数相同时,说明光敏电阻受到的光照强度相同,即小灯泡和LED发光二极管发光强度相同,此时只需要比较电路②中两电表示数大小,即比较小灯泡和LED发光二极管实际功率的大小。
故答案为:(1)①右;②灯泡断路;③变大;变亮;变大;(2)①半导体;②3.24;(3)小灯泡和LED发光二极管实际功率大小。
【点评】本题比较小灯泡和LED发光二极管的发光效率实验,考查了注意事项、电路故障、欧姆定律的应用、功率的计算等知识。
四.计算题(共1小题)
15.(2024•前郭县校级一模)如图所示的电路,电源电压恒为6V,小灯泡上标有“2.5V 0.5W”的字样(电阻不变)。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,求:
(1)灯泡的额定电流;
(2)通电100s,滑动变阻器消耗的电能。
【考点】电功率P=UI的简单计算;电功计算公式W=UIt的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;电能和电功率;应用能力.
【答案】(1)灯泡的额定电流为0.2A;
(2)通电100s,滑动变阻器消耗的电能为70J。
【分析】(1)根据P=UI计算小灯泡的额定电流;
(2)由图可知,开关闭合时,小灯泡和滑动变阻器串联,根据串联电路的规律计算通过变阻器的电压和电流,由W=UIt计算变阻器消耗的电能。
【解答】解:(1)由小灯泡上铭牌参数“2.5V 0.5W”的字样可知,小灯泡的额定电压:UL=2.5V,小灯泡的额定功率:PL=0.5W,
根据P=UI可得,小灯泡的额定电流为:
;
(2)由电路图可知,开关闭合时,小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,
根据串联电路电流规律可知,
当小灯泡正常发光时,通过滑动变阻器的电流为:
I滑=IL=0.2A,
滑动变阻器两端的电压为:
U滑=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,
通电t=100s,滑动变阻器消耗的电能为:
W滑=U滑I滑t=3.5V×0.2A×100s=70J。
答:(1)灯泡的额定电流为0.2A;
(2)通电100s,滑动变阻器消耗的电能为70J。
【点评】本题考查串联电路规律、欧姆定律和电功率公式的应用,基础考查题。
考点卡片
1.串联和并联的概念与辨析
【知识点的认识】
(1)串联:电路元件逐个首尾顺次连接的电路连接方式,只有一条电流路径,无分叉;
(2)并联:电路元件并列连结在电路中的电路连接方式,至少有两条电流路径,有分叉。
【命题方向】
中考经常考查的知识点,多以选择题和实验题的形式出现,辨别电路是串联还是并联。
例:若用一个开关同时控制两盏电灯,下列说法正确的是( )
A.两灯一定是并联
B.两灯一定是串联
C.两灯既是并联也是串联
D.两灯可能并联也可能串联
分析:在串联电路中,开关控制整个电路;在并联电路中,接在干路上的开关可以控制整个电路,接在支路上的开关只控制这个支路。
解析:解:用一个开关同时控制两盏电灯,情况有可能是:
①灯泡串联,开关可以同时控制两盏灯泡;
②灯泡并联,但开关放在干路上,所以开关仍然可以控制两盏灯泡;
所以A、B、C不符合题意,只有D符合题意;
故选:D。
点评:开关在串联电路中可以控制整个电路,开关在并联电路中的作用主要看开关放在干路上还是支路上,作用不一样。
【解题方法点拨】
串并联电路的判断方法:
(1)根据电路图判断:
电流只有一条路径的则是串联电路;有两条或两条以上路径的则是并联电路。
(2)根据电流关系判断:
如果通过两个用电器的电流不相等,这两个用电器一定是并联的;
如果通过两个用电器的电流相等,则可能是串联,也可能是并联;
若是不同的用电器则是串联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(3)根据电压关系判断:
如果通过两个用电器的电压不相等,这两个用电器一定是串联的;
如果通过两个用电器的电压相等,则可能是串联,也可能是并联;
若是不同的用电器则是并联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(4)根据用电器的工作情况判断:
用电器只能同时工作的是串联电路,可以独立工作的是并联电路。
2.常见电流的大小
【知识点的认识】
(1)计算器中电源的电流:约100μA
(2)半导体收音机电源的电流:约50mA
(3)手电筒中的电流:约200mA
(4)家庭节能灯中的电流:约0.1A
(5)家用电视机的电流:约0.5A
(6)家用电冰箱的电流:约1A
(7)家用空调器的电流约:约5A
(8)雷电电流:可达2×105A
【命题方向】
估算电流的大小,常结合其他单位的估测一起考查。
例:下列对物理量的估计符合实际情况的是( )
A.李老师将两个鸡蛋从地上拾起并举过头顶,则李老师对鸡蛋做功约为1J
B.中学生骑车的功率约为7W
C.家用普通电饭锅正常工作时的电流约为4A
D.小明完成一次俯卧撑做的功约为2000J
分析:首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
解析:解:A、将两个鸡蛋从地上拾起并举过头顶,则李老师对鸡蛋做功约为:W=Gh=mgh=0.1kg×10N/kg×2m=2J,故A错误;
B、中学生骑车的功率约为70W,故B错误;
C、普通电饭锅正常工作时的电流约为4A,符合实际,故C正确;
D、小明完成一次俯卧撑做的功约为:W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.2m=100J,故D错误。
故选:C。点评:此题考查对生活中常见物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,找出符合实际的选项即可。
【解题方法点拨】
解答估测与估算题的常用方法
(1)直接判断法:熟记生活中常见的物理量,直接确定答案.如:人正常步行的速度约 1.1 m/s、人体正常体温约为 37℃;中学生大拇指的长度可在考试时直接测量。
(2)单位换算法:把不熟悉的单位换算成熟悉的单位,如:人正常步行的速度约为 3.6 km/h=1m/s,一袋方便面的质量约为 0.1 kg=100g。
(3)比较法:将考试中自己不太熟悉的物理量与自己熟悉的物理量进行对比,从而得出结论,如:中学生的正常身高约为 1.6m,这一高度小于门的高度,可以判断门的高度约为 2 m。
(4)估算法:结果不是精确值而是一个大概的范围,可以应用熟悉的估测量及相关公式进行估测.如:判断中学生爬到三楼时所做的功,我们已知中学生的质量约为 50 kg,爬到三楼的竖直距离约为 6 m(两层楼的高度),根据W=Fs=mgh可计算出中学生爬到三楼所做的功。
3.串联电路中的电流规律
【知识点的认识】
从理论上分析,经过电路中各个部分的电荷,不会消失,也不会凭空增加,所以单位时间内经过串联电路各处的电荷一样多,也就是说串联电路中电流处处相等.表达式为I1=I2=…In
【命题方向】
判断串联电流中各电路中的电流大小是中考的热点,常以选择题,填空题出题,考查定性关系
例:如图AO和OB是两段由同种材料制成的粗细不同的电阻线,这两段电阻线的长度相等。当把它们串联接入某一电路中时,电阻线AO和OB两端电流之间的关系是( )
A.IAO<lOB
B.IAO>IOB
C.IAO=IOB
D.无法确定
分析:在串联电路中,电流处处相等,据此分析判断。
解析:解:由题意知,导体AO与OB串联接入电路,由串联电路的电流特点知,流过串联电路的电流处处相等,所以IAO=IOB,故ABD错误;C正确。
故选:C。
点评:本题主要考查了串联电路的特点,难度不大,属于基础知识。
【解题方法点拨】
无论串联电路中的用电器规格是否相同,只要串联,通过电路的电流处处相等.串联电路中电流相等不要理解为电流是不变的,一个用电器的电流改变,流过其他用电器的电流也改变,但两者相等.
4.运用串联电路中的电流规律计算
【知识点的认识】
从理论上分析,经过电路中各个部分的电荷,不会消失,也不会凭空增加,所以单位时间内经过串联电路各处的电荷一样多,也就是说串联电路中电流处处相等.表达式为I1=I2=…In
【命题方向】
判断串联电流中各电路中的电流大小是中考的热点,常以选择题,填空题出题,考查定量关系
例:图甲是探究串联电路中的电流关系的电路图,开关闭合后电流表A1的示数如图乙。请完成下列题目。
(1)电流表A1的示数应是 0.3 A,A2的示数为 0.3 A,流经灯泡L1、L2的电流为 0.3 A。
(2)在实验中,若灯泡L1断路,则A2示数为 0 A。
分析:分析电路图,两灯串联,电流表A1测量测量通过L1、L2的电流,电流表A2测量通过L1、L2的电流。闭合开关S后,两个灯泡都能发光,电流表A1、A2的指针均在图乙所示的位置,根据电流表选择的量程可求电流大小;在实验中,若灯泡L1断路,串联电路没有电流,可得A2示数。
解析:解:(1)由电路图可得,两灯串联,电流表A1测量测量通过L1、L2的电流,电流表A2测量通过L1、L2的电流。闭合开关S后,两个灯泡都能发光,电流表A1、A2的指针均在图乙所示的位置,可知电流表的量程为0~0.6A,分度值是0.02A,电流表读数为0.3A,电流表A1、A2的示数以及流经灯泡L1、L2的电流都为0.3A;
(2)在实验中,若灯泡L1断路,串联电路没有电流,可得A2示数为0A。
故答案为:(1)0.3;0.3;0.3;(2)0。
点评:本题主要考查了串联电路的电流特点,基础题目。
【解题方法点拨】
无论串联电路中的用电器规格是否相同,只要串联,通过电路的电流处处相等.串联电路中电流相等不要理解为电流是不变的,一个用电器的电流改变,流过其他用电器的电流也改变,但两者相等.
5.常见电压的大小
【知识点的认识】
(1)1节蓄电池的电压:2V
(2)1节干电池的电压:1.5V
(3)家庭电路的电压:220V
(4)对人体安全的电压:不高于36V
(5)手机电池:3.7~4.5V;
【命题方向】
估算电压的大小,常结合其他单位的估测一起考查。
例:下列物理量的估计中最接近事实的是( )
A.人体的安全电压是不高于220V
B.一节新的1号干电池的电压为1.5V
C.一盏日光灯正常工作时功率约为400W
D.家用空调正常工作时的电流约为0.2A
分析:首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
解析:解:A、人体的安全电压是不高于36V,故A错误;
B、一节新的1号干电池的电压为1.5V,故B正确;
C、日光灯正常工作时功率约为40W,故C错误;
D、家用空调正常工作时的电流约为5A,故D错误;
故选:B。
点评:此题考查对生活中常见物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,找出符合实际的选项即可。
【解题方法点拨】
解答估测与估算题的常用方法
(1)直接判断法:熟记生活中常见的物理量,直接确定答案.如:人正常步行的速度约 1.1 m/s、人体正常体温约为 37℃;中学生大拇指的长度可在考试时直接测量。
(2)单位换算法:把不熟悉的单位换算成熟悉的单位,如:人正常步行的速度约为 3.6 km/h=1m/s,一袋方便面的质量约为 0.1 kg=100g。
(3)比较法:将考试中自己不太熟悉的物理量与自己熟悉的物理量进行对比,从而得出结论,如:中学生的正常身高约为 1.6m,这一高度小于门的高度,可以判断门的高度约为 2 m。
(4)估算法:结果不是精确值而是一个大概的范围,可以应用熟悉的估测量及相关公式进行估测.如:判断中学生爬到三楼时所做的功,我们已知中学生的质量约为 50 kg,爬到三楼的竖直距离约为 6 m(两层楼的高度),根据W=Fs=mgh可计算出中学生爬到三楼所做的功。
6.半导体的特点
【知识点的认识】
(1)概念:导电性能介于导体和绝缘体之间的材料称作半导体
(2)特点:
a.电阻比导体大的多,比绝缘体小的多
b.半导体的导电性能受温度、压力、光照等因素影响较大
(3)应用:光敏电阻、力敏电阻、热敏电阻、二极管、三极管等。
【命题方向】
主要以半导体材料的实际应用为主。
例:2024年的龙年春晚,成为人人热议的中心!创意表演中有数不胜数的华为诸多系列的手机,有卖断货的Mate60Pro、折叠屏MateX5、P50Pocket等等。制作手机芯片的材料主要是 半导体 (选填“超导体”“半导体”或“导体”)。
分析:半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。
解析:解:半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,制作手机芯片的材料主要是半导体。
故答案为:半导体。
点评:本题考查了半导体的特点和应用,属于基础题。
【解题方法点拨】
概念性知识,牢记即可。
7.二极管
【知识点的认识】
(1)概念:二极管是一种用半导体材料制成的电子器件,具有两个电极:正极(阳极)和负极(阴极)。
(2)特点:二极管具有单向导电性能
【命题方向】
主要以二极管的实际应用为主。
例:如图所示是一款网红发光杯,当杯内倒入的液体是 导体 (填“导体”或“绝缘体”)时,就会连通杯底电路,使 半导体 材料制成的LED灯发光。LED灯又叫发光二极管,除了可以发光,其导电性上的最大的特性就是 单向导电性 。
分析:导体是指容易导电的物体,绝缘体是指不容易导电的物体;LED灯是由半导体材料制成的,半导体二极管具有单向导电性。
解析:解:由于导体容易导电,当杯内倒入的液体是导体时,就会连通杯底电路,使得LED发光;LED灯是由半导体材料制成的;半导体除了可以发光其导电性上的最大的特性就是单向导电性。
故答案为:导体;半导体,单向导电性。
点评:本题考查了导体、绝缘体和半导体的区分,以及半导体的特点和应用,牢记它们的特点和常见应用是解答本题的关键,属于基础题。
【解题方法点拨】
概念性知识,牢记即可。
8.光敏电阻
【知识点的认识】
(1)概念:光敏电阻,顾名思义,是一种对光敏感的电阻元件。它的基本构成包括一个半导体材料。
(2)特点:这种材料在光的照射下,其电性能会发生改变。
【命题方向】
主要以光敏电阻的实际应用为主。
例:智能手机都配备高清拍照感光芯片,它是一个光敏电阻,是由以下哪种材料制作的( )
A.半导体
B.导体
C.绝缘体
D.超导材料
分析:光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。
解析:解:光敏电阻的制作材料是半导体,故A正确,BCD错误。
故选:A。
点评:此题考查了半导体材料这一知识点,属基础题目。【解题方法点拨】
概念性知识,牢记即可。
9.欧姆定律的概念
【知识点的认识】
(1)内容:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比.
(2)公式:
①R=:电阻等于电压与电流的比值;电阻是导体本身的性质,与电压、电流无关.
②U=IR:电压等于电流与电阻的乘积;电压与电流、电阻无关.
(3)单位:电流I的单位是安培A;电压U的单位是伏特V;电阻R的单位是欧姆Ω.
(4)理解:①当导体的电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
②在使用公式及其导出式时,要注意同一段导体、同一时刻.
③初中阶段所描述的欧姆定律仅适用于纯电阻电路中,即电能完全转化成内能或光能.
【命题方向】
考查对欧姆定律内容的概念理解,以及对公式的理解。
例:关于欧姆定律,下列说法错误的是( )
A.对同一导体,导体中的电流与这段导体两端的电压成正比
B.在电压不变时,导体的电阻越大,通过的电流越小
C.电流越大,电压越大
D.导体中的电流是由加在它两端的电压和电阻共同决定的
分析:根据欧姆定律的内容和表达式分析。
解析:解:
AB、欧姆定律的内容是:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。故AB正确;
CD、根据欧姆定律I=,导体中的电流是由加在它两端的电压和电阻共同决定,不同电阻,电流越大,不一定电压越大,故C错误,D正确。
故选:C。
点评:本题考查欧姆定律,属于基础题。
【解题方法点拨】
(1)解决实际问题时:
①一定不能忘记电阻是导体本身的一种性质与I、U无关;
②一定不能忽视电压、电流、电阻三者的同一性;
③一定不能忽视电压、电流、电阻三者的同时性.
(2)利用欧姆定律解决的比例问题常用到的理论:
①串联电路中电压与电阻成正比;
②并联电路中电流与电阻成反比.
(3)在不同时段时,电源电压和同一段导体的电阻一般不变.
10.动态电路的分析
【知识点的认识】
(1)明确引起电路动态变化的原因,即是由热敏电阻、光敏电阻、滑动变阻器等引起的
(2)明确元件变化时,接入电路的各部分电阻如何变化
(3)明确电源的电压是否保持不变
(4)从串联电路或并联电路中电流、电压的规律及欧姆定律中选择一条判断电路中电流或某一元件两端的电压的变化情况。
【命题方向】
电路的动态分析问题,是中考必出的问题,应加强训练,此类习题规律性较强,一旦掌握很容易得分。
例:闭合如图所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片向左滑移动一小段距离的过程中( )
A.灯泡的亮度变小
B.电流表的示数不变
C.电压表的示数变大
D.电路的总功率变小
分析:滑动变阻器R与灯泡L并联,电压表测电源电压,电流表测量灯泡L的电流,滑动变阻器R向左移动,R阻值变小。
解析:解:将滑动变阻器的滑片向左滑移动一小段距离的过程中:
A、对灯泡L没有影响,灯泡的亮度不变,故A错误;
B、电流表示数不变,I=,U、RL大小不变,所以电流表示数不变,故B正确;
C、电压表测电源电压,电压表示数不变,故C错误;
D、P=UI,U不变,将滑动变阻器的滑片向左滑移动一小段距离,R阻值变小,所以R支路电流变大,灯泡L支路电流不变,总电流I总变大,P变大,故D错误;
故选:B。
点评:本题考查了电路的动态分析,难度不大。
【解题方法点拨】
解题方法有两种:
方法①:按这样的顺序分析:局部电阻如何变化→总电阻如何变化→由于电源电压不变,导致电路中电流如何变化→依据U=IR分析不变的电阻两端的电压如何变化→依据U变化的电阻=U总﹣U不变的电阻分析变化的电阻两端的电压如何变化。
方法②:串联电路中=,即电压与电阻成正比,由此可知串联电路中按电阻的比例分配电压,电阻所占比例分数越大,分得的电压比例就越大。
11.欧姆定律的应用
【知识点的认识】
(1)相关基础知识链接:
①电流规律:
串联:I=I1=I2.串联电路电流处处相等。
并联:I=I1+I2.并联电路干路电流等于各支路电流之和。
②电压规律:
串联:U=U1+U2.串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。
并联:U=U1=U2.并联电路各支路两端电压相等,等于总电压。
③电阻规律:
串联:R=R1+R2.串联电路总电阻等于分电阻之和。
并联:=+.并联电路总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和。
④比例规律:
串联:=.串联电路中电压与电阻成正比。
并联:I1R1=I2R2.并联电路中电流与电阻成反比。
⑤欧姆定律:
I=.导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
【命题方向】
欧姆定律的综合应用是电学部分的核心,也是最基础的内容,这一节知识是难点也是中考必考点。常结合日常生活生产中遇到的电路问题考查欧姆定律的应用,计算题多与后面的电功率计算结合在一起,作为中考的压轴题出现。训练时应足够重视。
例:如图甲所示是电阻R和灯泡L的U﹣I图象。由图甲可知,电阻R的阻值为 20 Ω。若电源电压不变,将电阻R和灯泡L接在图乙电路中,S闭合,电流表示数为0.6A,则电源电压为 18 V。
分析:电阻R的U﹣I图象是正比例函数,则R为定值电阻,根据图象读出任意一组电流和电压值,根据欧姆定律求出R的阻值;
将电阻R和小灯泡L串联在图乙所示的电路中时,通过它们的电流相等,根据欧姆定律求出R两端的电压,根据图象读出灯泡两端的电压,利用串联电路的电压特点求出电源的电压。
解析:解:由图象可知,电阻R的I﹣U图象是正比例函数,则R为定值电阻,当R两端的电压UR=2V时,通过的电流IR=0.1A,
由欧姆定律可得R的阻值:R===20Ω;
由图乙可知,灯泡L与电阻R串联,电流表测电路中的电流,
当电流表示数为0.6A时,R两端的电压:UR′=IR=0.6A×20Ω=12V,
由图象可知,灯泡两端的电压UL=6V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压:U=UR′+UL=12V+6V=18V。
故答案为:20;18。
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
【解题方法点拨】
(一)比例问题
解决这类问题一要掌握规则,二要弄清是哪两部分相比。
①串联电路电流处处相等,即电流之比为:I1:I2=1:1;
根据I=可知电压与电阻成正比,=。
②并联电路各支路电压相等,即电压之比为U1:U2=1:1;
根据U=IR可知电流与电阻成反比,I1R1=I2R2。
(二)电表示数变化问题
(1)解决这类问题最重要的是弄清电路是串联还是并联,不同的连接方式有不同的判断规则。
①串联电路:
电流与电阻的变化相反,即电阻变大时电流变小,电阻变小时电流变大;按电阻的正比例来分配电压。
②并联电路:
各支路的电压都与电源电压相等,所以电压是不变的;阻值变化的支路电流随之变化,阻值不变的支路电流也不变。
③电压表与电流表示数的比值:
根据导出式R=可知,电压表与电流表示数的比值代表了某个电阻的大小,只要电阻不变化,两表比值是不变的。
(2)解决这类电表示数变化的问题时,注意不要在第一步判断串并联时出错。
(3)滑动变阻器连入电路的是哪一部分,没有判断清楚,也是解决电表示数变化问题常出现的错误。
12.欧姆定律在图像中的应用
【知识点的认识】
欧姆定律在图像中的应用主要体现在通过电流、电压与电阻之间的关系图像来分析和解决问题。
欧姆定律指出,在直流电路中,电压、电流和电阻之间存在确定的关系,即电压等于电流与电阻的乘积。在图像问题中,这种关系可以通过电流随电压变化的图象来展示。例如,当电流与电压之间的关系图象显示,在特定电压下电流的值,可以通过这个图象计算出对应的电阻值。
【命题方向】
欧姆定律的综合应用是电学部分的核心,也是最基础的内容,这一节知识是难点也是中考必考点。常结合日常生活生产中遇到的电路问题考查欧姆定律的应用,计算题多与后面的电功率计算结合在一起,作为中考的压轴题出现。训练时应足够重视。
例:如图所示为小艺同学通过实验获得的定值电阻A和小灯泡B的I﹣U图象,根据图象提供的信息,求:
(1)元件A的阻值为多大?
(2)若将它们并联接在3V的电源上,电路中的总电流为多大?
(3)若将它们串联接在某电源上,电路中电流是0.15A电源电压多大?
分析:(1)A是定值电阻的I﹣U图象,读出任意一组电压和电流,根据欧姆定律求出元件A的阻值;
(2)根据图象读出两者并联在3V的电源上时,通过两者的电流,根据并联电路的电流特点求出电路中的总电流;
(3)根据图象读出两者串联、电路中的总电流为0.15A时,两者两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压。
解析:解:(1)A是定值电阻的I﹣U图象,由图象知,当UA=3V时,IA=0.15A,则定值电阻A的阻值为:
RA===20Ω;
(2)将它们并联接在3V的电源上,此时元件A、B两端的电压相等,均为3V,
由图象可得,通过A、B的电流分别为:IA=0.15A,IB=0.2A,
由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以电路中的总电流I=IA+IB=0.15A+0.2A=0.35A;
(3)当两者串联接在电路中,通过它们的电流都为0.15A,
由图象可知,此时:UA=3V,UB=2V,
则电源电压:U=UA+UB=3V+2V=5V。
答:(1)元件A的阻值为20Ω;
(2)若将它们并联,接在3V的电源上,电路中的总电流为0.35A;
(3)若将它们串联,接在某电源上,电路中的总电流是0.15A,电源电压是5V。
点评:本题考查了串联电路的特点和并联电路的特点以及欧姆定律的应用,关键是根据图象得出对应的信息。
【解题方法点拨】
观察图像的一般方法“看两轴抓三点”,即看准横坐标、纵坐标分别表示的物理量及单位,抓住起点、终点和拐点。
13.应用欧姆定律进行故障分析
应用欧姆定律进行故障分析
【知识点的认识】
常见电路故障总结:
现象1:用电器不工作
(1)串联电路:如果其他用电器均不能工作,说明某处发生断路;如果其他用电器仍在工作,说明该用电器被短路了。
(2)并联电路:如果所有用电器均不工作,则干路发生断路;如果其他用电器仍工作,则该用电器所在支路发生断路。
现象2:电流表示数正常,电压表无示数
(1)分析:“电流表示数正常”表明电流表所在的电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表。
(2)故障原因:①电压表损坏:②电压表接触不良;③与电压表并联的用电器短路
现象3:电流表无示数,电压表有示数
(1)分析:“电流表无示数”说明电流很小或几乎无电流通过电流表,“电压表有示数”表明电路中有电流通过。
(2)故障原因:①电流表短路;②和电压表并联的用电器断路。
现象4:电流表、电压表均无示数
(1)分析:“电流表、电压表均无示数”表明无电流通过两表
(2)故障原因:①两表同时短路;②干路断路导致无电流
【命题方向】
应用欧姆定律进行故障分析的命题方向主要涉及电路故障的类型识别与分析。
例:如上图所示的电路图,其中R1=5Ω,电流表A的示数为0.8A,电流表A2的示数为0.2A,电源电压为 3V ,若R2断路,则电流表A1的示数 不变 (选填“变大”“变小”或“变”)。
分析:由图可知,R1、R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量通过R2的电流,电流表A测量干路的总电流;
(1)根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流,根据欧姆定律求出R1两端的电压,根据并联电路的电压特点可知电源电压;
(2)根据并联电路的电流特点可知若R2断路,电流表A1的示数变化情况。
解析:解:由图可知,R1、R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量通过R2的电流,电流表A测量干路的总电流;
根据并联电路的电流特点可知,通过R1的电流:I1=I﹣I2=0.8A﹣0.2A=0.6A,
由I=可知,R1两端的电压:U1=I1R1=0.6A×5Ω=3V,
根据并联电路的电压特点可知,电源电压:U=U2=U1=3V;
根据并联电路的特点可知,并联电路的各支路之间互不影响,所以当R2断路,电流表A1的示数不变。
故答案为:3V;不变。
点评:本题考查并联电路的特点、欧姆定律的应用,是一道综合题,难度不大。
【解题方法点拨】
电路故障分析思路
认真审题,判断电路各元件连接方式,明确电流表、电压表测量的元件,各开关控制的元件
根据故障现象分析有无电流,得出电路是短路还是断路。
根据电表示数变化分析找出故障位置。
14.光敏、热敏、压敏等半导体电路分析
【知识点的认识】
光敏、热敏、压敏等半导体的电路分析方法主要依赖于这些元件的特性及其在电路中的应用。通过测量和观察这些元件在不同条件下的电阻值变化,可以分析它们在电路中的作用和性能表现
【命题方向】
命题方向主要涉及电路的动态分析、电路故障及动态电路分析,以及半导体材料敏感电阻(如光敏、气敏、压敏、热敏电阻等)受外界因素(如光照、气体浓度、压力、温度)影响时电阻的变化对电路中电表示数的影响
例:某物理实践小组设计了一种工程上的压力测量装置,其原理如图甲所示,电路中电源电压恒为6V,定值电阻R0的阻值为20Ω,电压表的量程为0~3V,轻质绝缘的压力检测板M与可变电阻R相连。R的阻值与压力F的关系如图乙所示,闭合开关S后,试问:
(1)检测板不受压力时,电压表的示数为多少?
(2)该装置所能测量的最大压力为多少?
分析:(1)由图甲可知,R、R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压;由图乙可知,当检测板所受压力增大时,压敏电阻R的阻值减小,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中电流的变化,根据U=IR可知R0两端的电压变化(即电压表示数的变化);
由图乙可知,当检测板不受压力时压敏电阻R的阻值,根据串联电路的电阻特点求出电路中的总电阻,根据欧姆定律求出电路中的电流和R0两端的电压;
(2)由电压表的量程可知R0两端的最大电压,根据欧姆定律求出电路中的最大电流,根据欧姆定律求出电路的最小总电阻,进一步求出此时压敏电阻R的阻值,由图乙可知该装置所能测量的最大压力。
解析:解:(1)由图甲可知,R、R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压,
由图乙可知,当检测板所受压力增大时,压敏电阻R的阻值减小,由串联电路的电阻特点可知电路中总电阻减小,
电源电压不变,由欧姆定律可知,电路中的电流增大,
R0是定值电阻,根据U=IR0可知,R0两端的电压增大,即电压表示数增大;
由图乙可知,当检测板不受压力时,压敏电阻R的阻值:R=80Ω,
由串联电路的电阻特点可知,电路的总电阻:R总=R+R0=80Ω+20Ω=100Ω,
此时电路中的电流:I===0.06A,
由I=可知,电压表的示数(R0两端的电压):U0=IR0=0.06A×20Ω=1.2V;
(2)根据电压表量程可知,R0两端的最大电压:U0大=3V,
则电路中的最大电流:I大===0.15A,
由I=可知,电路的最小总电阻:R总小===40Ω,
由串联电路的电阻特点可知,压敏电阻的最小阻值:R小=R总小﹣R0=40Ω﹣20Ω=20Ω,
由图乙可知,当R小=20Ω时,该装置所能测量的最大压力为6×103N。
答:(1)检测板不受压力时,电压表的示数为1.2V;
(2)该装置所能测量的最大压力为6×103N。
点评:本题考查了串联电路的特点以及欧姆定律的应用,能从图象中获取相关信息是解题的关键。
【解题方法点拨】
光敏、热敏、压敏等半导体的电路分析命题方向不仅涵盖了电路基本理论和应用,还包括了对半导体材料敏感电阻特性的理解和应用,以及通过这些特性来解决实际问题的能力
15.电能表的读数
【知识点的认识】
电能的求法:
①测量较大电能时用刻度盘读数:最后一位是小数位;两次读数之差就是这段时间内消耗的电能,单位是度(千瓦时);
②测量较小电能时用转盘转数读数:通过记录某段时间内电能表转盘转数,结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能.
【命题方向】
考查电能的求法,包括电能表的读数,以及通过转盘数测量电能的大小。
例:如图为家用电能表,此仪表可用在最大功率为 2200 W的家庭电路上,甲为上月抄表时的读数,乙为本月抄表的读数,这期间该用户用电 82.5 度。
分析:根据电能表的铭牌,利用P=UI可得出最大功率;用电能表本月的示数减去上月的示数,可得出用电度数。
解析:解:从电能表的铭牌“220V 10A”可知,允许通过的最大电流为10A,则电能表的最大功率为:P=UI=220V×10A=2200W。
电能表本月与上月的读数差即为该月所消耗的电能,电能表的末尾是小数位。这期间该用户用电为:1356.8kW•h﹣1274.3kW•h=82.5kW•h=82.5度。
故答案为:2200;82.5。
点评:本题考查了对电能表铭牌的认识,对功率公式的应用,以及正确读取电能表的示数,属基础题,难度不大。
【解题方法点拨】
电能表测耗电能,用电等于示数差。
600r/(kW•h),转盘转n圈,耗电。
16.电能表的计算
【知识点的认识】
(1)表盘上标有Nr/(kW•h)字样,转盘转n圈,耗电。
(2)最大功率=电能表使用的电压×最大电流
(3)电能W=Pt
【命题方向】
有关电能表的计算涉及到转盘的圈数,电费的计算,最大功率的计算,消耗电能的计算等。
例:高老师新家的电能表1月初读数为111.6kW•h,2月初读数如图所示,则1月份高老师家用电 120 kW•h。某天,高老师关闭家里其它用电器,只接入额定功率为1800W的空气炸锅,正常工作5min,则这段时间内电能表的转盘转过 450 圈。
分析:(1)上月用电量的计算:本月初示数与上月初示数之差,注意:最后一位是小数,计量是单位kW•h;
(2)3000r/(kW•h)表示的是电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转3000r,根据W=Pt求出消耗的电能,再求出这段时间内电能表的转盘转过的圈数。解析:解:1月份高老师家用电231.6kW•h﹣111.6kW•h=120kW•h;
额定功率为1800W的空气炸锅,正常工作5min,消耗的电能为:
W=Pt=1800W×5min=1.8kW×h=0.15kW•h;
这段时间内电能表的转盘转过的圈数为:
3000r/(kW•h)×0.15kW•h=450r。
故答案为:120;450。
点评:本题考查了电能表的读数和有关电能表的计算、电能公式的应用,属于基础题。
【解题方法点拨】
理解电能表的参数,熟练运用公式即可。
17.电功计算公式W=UIt的应用
【知识点的认识】
电流在某段电路上所做的功,W=UIt,可以用来计算任何情况下电流通过某用电器所做的功。
【命题方向】
考查电功公式W=UIt的计算。
例:一种工具由一个小灯泡L和一个定值电阻R串联而成,通过L、R的电流跟其两端电压的关系如图所示。当把这个工具接在电压为5V的电路两端,在6s时间内该工具消耗的电能是 12 J。
分析:根据串联电路的特点,结合图像可知小灯泡与定值定值两端的电压以及电路中的电流,根据W=UIt求出6s时间内该工具消耗的电能。
解析:解:根据串联电路的电流特点可知,I=IL=IR,
根据串联电路的电压特点可知,U=UL+UR,
根据题意可知,工具接在电压为5V的电路两端,即5V=UL+UR,
由图可知,当IL=IR=0.4A时,则UL+UR=1V+4V=5V,满足要求,
则在6s时间内该工具消耗的电能:W=UIt=5V×0.4A×6s=12J。
故答案为:12。
点评:本题考查串联电路的特点以及电能的计算,能从图中获取相关信息是解题的关键。
【解题方法点拨】
应用电功公式运算时应注意两个问题:
(1)电路的同一性:W、U、I、t四个物理量必须是同一导体上的四个物理量。
(2)单位的统一性:W、U、I、t的单位分别是J、V、A、s,若有一个单位不符合以上要求,不经换算就代入公式计算就会导致错误。
18.电功率的概念
【知识点的认识】
(1)定义:电流单位时间内所做的功。
(2)物理意义:表示电流做功快慢的物理量,用字母P表示,灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。
【命题方向】
考查对电功率的理解,以概念辨析为主。
例:关于电功率,下列说法正确的是( )
A.电功率是表示电流做功多少的物理量
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量
C.用电器的电功率越大,工作时所用的时间越少
D.用电器的电功率越大,工作时消耗的电能越多
分析:(1)电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量,消耗电能越快,电功率越大;
(2)由W=Pt可得,电流做功的多少与电功率和通电时间有关。
解析:解:AB、电功率是表示电流做功快慢的物理量,电功率大,表示做功快,故A错误、B正确;
CD、由W=Pt可得,电流做功的多少与电功率和通电时间有关,通电时间未知,耗电多少无法确定,如果耗电多少未知,耗电时间也无法确定,故CD错误。
故选:B。
点评:本题考查了电功率的概念和意义。电功率是由做功多少和所用时间共同决定的,而不能由其中一个决定。
【解题方法点拨】
概念性知识,牢记即可。
19.额定电压
【知识点的认识】
额定电压:用电器正常工作时的电压,是唯一的,一般标注在用电器的铭牌上,常用U额表示
【命题方向】
考查角度①:结合用电器铭牌的含义,考查额定电压的意义;角度②与科技、社会、生活相关的概念性的考查。
例:下列有关电动吹风机的电压和电功率的额定值的说法正确的是( )
A.正常使用吹风机时实际电压绝对不能超过其额定电压
B.因为无吹风机电流的额定值,所以可以连接到电流任意的电路中使用
C.为了延长吹风机的使用寿命,最好连接在额定电压的电路中使用
D.因为吹风机仅有电压和电功率的额定值,所以我们没法知道其额定电流大小
分析:(1)(3)用电器工作时的电压不能超过其额定电压;
(2)用电器接入电路中时,通过用电器的电流不能超过额定电流;
(4)根据I=分析。
解析:解:
A、正常使用吹风机时实际电压绝对不能超过其额定电压,若超过,吹风机容易损坏,故A正确;
B、虽然无吹风机电流的额定值,但吹风机不能连接到电流超过其额定电流的电路中使用,故B错误;
C、为了延长吹风机的使用寿命,最好连接在额定电压的电路中使用,这样吹风机能正常工作,故C正确;
D、知道吹风机的电压和电功率的额定值,根据I=可以知道其额定电流大小,故D错误。
故选AC。
点评:本题考查了额定电压、额定电流、额定功率的概念,属于基础题。
【解题方法点拨】
用电器只有在额定电压下才能正常工作
20.额定功率
【知识点的认识】
额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率,是唯一的,一般标注在用电器的铭牌上,常用P额表示
【命题方向】
考查额定功率的估测以及用电器正常工作的电功率的计算。
例:小红做“用滑动变阻器改变小灯泡亮度”的实验,电源电压3V保持不变,小灯泡的规格是“2.5V 0.3A”,闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表有示数,移动滑动变阻器的滑片到最右端,小灯泡仍不亮,但电流表示数有变化,则电路故障可能是 小灯泡短路 。排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,改变小灯泡的亮度,当电流表示数为 0.3 A时,小灯泡正常发光,小灯泡的额定功率为 0.75 W。
分析:(1)闭合开关,小灯泡不亮,原因有二:短路或断路。具体故障根据电流表示数判断;
(2)根据小灯泡的规格是“2.5V 0.3A”,可知电流表示数示数,由P=UI可求得小灯泡正常发光,小灯泡的额定功率。
解析:解:(1)闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路不是断路;移动滑动变阻器的滑片到最右端,小灯泡仍不亮,但电流表示数有变化,只能是小灯泡短路;
(2)根据小灯泡的规格是“2.5V 0.3A”,可知改变小灯泡的亮度,当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光,小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
故答案为:小灯泡短路;0.3;0.75。
点评:此题是做“用滑动变阻器改变小灯泡亮度”的实验,考查了电路的故障分析和电功率的计算,难易程度适中。
【解题方法点拨】
额定功率是唯一的、确定的,不随实际工作电压而改变;实际功率是不确定的,随实际电压而改变.
21.实际功率
【知识点的认识】
实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率,可能与额定功率相等,也可能不相等,常用P实表示
【命题方向】
考查电路中实际功率的计算以及实际功率与用电器工作状态的关系。
例:现有两只灯泡,灯泡L1标有“6V 3W”,L2标有“12V 6W”,不考虑灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是( )
A.两灯串联在电路中时能同时正常发光
B.两灯串联在电路中时,电源电压最大值为15V
C.两灯串联在电源电压为15V的电路中时,灯泡L1更亮
D.两灯并联在电源电压为6V的电路中时,灯泡L2的实际功率为1.5W
分析:(1)串联电路中各处的电流都相等,根据I=
分别求出两灯的额定电流,据此判断;
(2)根据R=分别求出两灯的电阻,结合欧姆定律的变形U=IR计算出两灯串联在电路中时,电源电压最大值;
(3)灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,根据P=I2R进行分析;
(4)结合并联电路的电压规律,根据P=求出灯泡L2的实际功率。
解析:解:A、两灯的额定电流分别为:
I1===0.5A;I2===0.5A;
两灯串联在电路中,串联电路中各处的电流都相等,当电路电流为0.5A时,两灯能同时正常发光,故A正确;
B、两灯的电阻分别为:
R1===12Ω;R2===24Ω;
两灯串联在电路中时,电源电压最大值为U=IR=I(R1+R2)=0.5A×(12Ω+24Ω)=18V,故B错误;
C、两灯串联在电源电压为15V的电路中时,根据P=I2R可知,灯泡L2的实际功率更大,而灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,因此灯泡L2更亮,故C错误;
D、两灯并联在电源电压为6V的电路中时,根据并联电路的电压规律可知,两灯泡两端的电压均为6V,因此灯泡L2的实际功率为P2实际===1.5W,故D正确。
故选:AD。
点评:此题考查了额定功率与实际功率、欧姆定律、电功率公式的应用、串并联电路的规律,关键要知道灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率。
【解题方法点拨】
灯泡的亮度取决于实际功率,如果实际功率相等,则亮度相同.
22.电功率P=W/t的简单计算
【知识点的认识】
电功率的计算:W=,表示电功率等于电功与时间之比。P表示电流做功的功率,单位是W;W表示电流做的功,单位是J;t表示电流做功所用的时间,单位是s。
注意:电能单位用千瓦时(kW•h 度)时,电功率用千瓦(kW),时间用小时(h)
【命题方向】
考查公式P=W/t的运用,也常考此公式的变形,求工作时间和电流所做的功。
例:小玲家的电视机播放2h共消耗了0.2kW•h的电能,那么这台电视机的功率是( )
A.1kW
B.0.1kW
C.0.01kW
D.0.001kW
分析:根据P=求出电视机的功率。
解析:解:这台电视机的功率是:P===0.1kW。
故选:B。
点评:本题考查了电功率的计算,属于基础题。
【解题方法点拨】
了解电功率与电能、时间的关系,能熟练运用公式P=求解.
23.电功率P=UI的简单计算
【知识点的认识】
计算式:P=UI。
推导:将W=UIt代入公式P=W/t中,可得P=UI。
I:表示电流,单位是A
U:表示电压,单位是V
P:表示电功率,单位是W
【命题方向】
考查公式P=UI的运用,也常考此公式的变形,求电压或电流。
例:如图所示,电源电压恒为6V,小灯泡L上标“3V 1.5W”字样(灯丝电阻不随温度变化),小灯泡L正常发光时的电流为 0.5 A。闭合开关S,移动滑动变阻器R的滑片P,使小灯泡L正常发光,此时滑动变阻器的阻值为 6 Ω,滑动变阻器R的电功率为 1.5 W。
分析:(1)由P=UI计算小灯泡L正常发光时的电流;
(2)闭合开关S,灯泡L与变阻器R串联,根据串联电路规律和欧姆定律计算小灯泡L正常发光时变阻器的接入电阻;由P=UI计算滑动变阻器R的电功率。
解析:解:小灯泡L上标“3V 1.5W”字样,灯泡的额定电压为UL=3V,额定功率为PL=1.5W,
由P=UI可得,灯泡正常发光时的电流:IL===0.5A;
由欧姆定律可得,灯泡正常发光时的电阻:RL===6Ω,
闭合开关S,灯泡正常发光时,变阻器两端的电压:U滑=U﹣UL=6V﹣3V=3V,
柑橘串联电路电流规律可得,变阻器中通过的电流:I滑=IL=0.5A,
由欧姆定律可得,变阻器的接入电阻:R===6Ω;
滑动变阻器R的电功率:P滑=I滑U滑=0.5A×3V=1.5W。
故答案为:0.5;6;1.5。
点评:本题考查串联电路规律和欧姆定律=电功率公式的应用,是基础题。
【解题方法点拨】
了解电功率基本公式及其变形公式的应用以及电流单位的换算,熟练利用公式是解题的关键.
24.小灯泡实际功率的比较
【知识点的认识】
灯泡的亮度取决于其实际功率,与其他因素无关。比较灯泡的亮度,就是比较灯泡的实际功率,实际功率大的灯泡亮。
【命题方向】
考查小灯泡实际功率的大小比较,以及动态电路中的小灯泡亮度的变化。
例:灯L1、L2的额定电压均为3V,两灯中的电流与其两端电压的关系如图所示。在确保电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.两灯正常发光时,L1较暗
B.两灯正常发光时,L2的电阻较大
C.两灯串联时,电路的最大功率为1W
D.两灯并联时,电路的最大功率为2W
分析:(1)已知灯L1、L2的额定电压,由图可知两灯的额定电流,由P=UI可分别得到两灯的额定功率,即可判断两灯正常发光时的明暗程度;
(2)两灯泡的额定电压和额定电流已知,用欧姆定律可分别求出两灯泡正常发光时的电阻,即可判断两灯泡电阻的大小;
(3)由串联时电流相同,从图中可找到串联电路的最大电流,由此时图中每个灯泡的实际电压根据串联串联电压的规律可得到电路的总电压,再用P=UI即可得到串联时电路的最大功率;
(4)两灯并联时,最大电压为它们的额定电压,电路总电流为两灯泡额定电流之和,用P=UI即可得到并联时电路的最大功率。
解析:解:A、灯L1、L2的额定电压均为3V,由图可知灯L1的额定电流I1额=0.25A,灯L2的额定电流I1额=0.5A,
灯L1的额定功率P1额=U1额×I1额=3V×0.25A=0.75W,
灯L2的额定功率P2额=U2额×I2额=3V×0.5A=1.5W,
两灯正常发光时,灯泡的实际功率等于额定功率,灯L1的额定功率小,实际功率小,发光较暗,故A正确;
B、正常发光时,L2的电阻R2==6Ω,
正常发光时,L1的电阻R1==12Ω,故B错误;
C、两灯串联时,电路的最大电流等于I1额=0.25A,由图知此时U2=1V,U1=3V,总电压U=U1+U2=3V+1V=4V,
电路的最大功率P=UI1额=4V×0.25A=1W,故C正确;
D、两灯并联时,电路的最大电压等于两个灯泡的额定电压即U'=3V,
电路的最大功率P'=U'×(I1额+I2额)=3V×(0.25A+0.5A)=2.25W,故D错误。
故选:AC。
点评:本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,正确得出串联时电路的最大电流和并联时电路的最大电压以及从图像中获取有用的信息是关键。
【解题方法点拨】
比较小灯泡的实际功率需要考虑其两端的电压和通过的电流,而亮度则直接反映了实际功率的大小。
25.电功率多档位问题
【知识点的认识】
多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小,从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。
高温档:在相同时间内放出的热量最多,热功率最大,电阻R高最小;
中温档:在相同时间内放出的热量低于高温档,热功率低于高温档,电阻R中高于高温档;
低温档:在相同时间内放出的热量最少,热功率最小,电阻R低最大。
【命题方向】
常考查生活中的电热毯、电热水器、电饭锅、电暖气等发热体的档位问题,通常是综合计算,有一定难度。
例:中国茶文化源远流长。图甲是某家用煮茶器的简化电路图,某次煮茶过程中其功率变化如图乙,已知加热5min,可使1kg初温45℃的水升温至100℃。
(1)当开关S接a点时,该煮茶器处于 保温 (选填“加热”或“保温”)状态。
(2)加热过程中水吸收的热量是多少。
(3)求R1的阻值。
(4)求该煮茶器加热状态下的工作效率。
分析:(1)根据P=知,U一定时,P与R成反比,当开关S接a点时,两电阻串联在电路中,电阻最大,电功率最小,该煮茶器处于保温状态;当开关S接b点时,电路只是R2的简单,电路电阻最小,电功率最大,该煮茶器处于加热状态;
(2)水吸收的热量根据Q吸=cm(t﹣t0)计算;
(3)由图甲、图乙可知,开关S接a点,R1、R2串联,处于保温状态,电功率为220W,根据P=计算总电阻;开关S接b点,电路中的仅有R2,处于加热状态,电功率为880W,根据P=可得R2的阻值,由串联电路的电阻规律:R1=R﹣R2计算R1的电阻;
(4)根据W=P加热t计算消耗的电能,再根据η=计算效率。
解析:解:(1)根据P=知,U一定时,P与R成反比,当开关S接a点时,两电阻串联在电路中,电阻最大,电功率最小,该煮茶器处于保温状态;
(2)水吸收的热量为:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃﹣45℃)=2.31×105J;
(3)开关S接a点,R1、R2串联,处于保温挡,总电阻为:R===220Ω;
开关S接b点,电路中的仅有R2,处于加热挡,R2的电阻为:R2===55Ω;
R1的电阻为:R1=R﹣R2=220Ω﹣55Ω=165Ω;
(4)该煮茶器加热状态下的消耗的电能为:W=P加热t=880W×5×60s=2.64×105J;
加热效率为:η==×100%=87.5%。
答:(1)保温;(2)加热过程水吸收的热量是2.31×105J;(3)R1的阻值是165Ω;(4)该煮茶器加热状态下的工作效率是87.5%。
点评:本题是加热挡位的基本题型,考查电路分析、热量和电热效率的计算。
【解题方法点拨】
注意:并联电路中求解总功率时,可以采用两种方法:
方法一:求出总电阻,然后再求解总功率(此方法计算量大,不推荐)
方法二:根据公式P=求解较为方便。
26.动态电路中电功率的变化
【知识点的认识】
动态电路中电功率的变化可以通过调整电路中的元件,如滑动变阻器或电源电压的变化,来影响电路中的电流和电压分布,进而改变电路中各个元件的电功率。
【命题方向】
电路的动态分析问题,是中考常考的问题,难度较大,应加强练习,掌握解题方法。
例:如图所示,这是一科技创新小组设计的水位计工作原理图,绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的金属滑杆P升降,通过水位计(电表改装)显示的数据来反应水位升降情况。水位最低时,滑杆P位于R的a端处。电源电压恒定不变,L是一个指示灯,电路各部分接触良好,不计导线电阻。下列判断正确的是( )
A.水位计中的电压表也可以直接替换为电流表
B.当水位下降时,则电压表示数变小,指示灯变亮
C.当电压表示数变大时,电路的总功率变小
D.若将电压表改装成水位计,则电压表零刻度线即为最高水位
分析:由电路图可知,指示灯与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,
水位计中的电压表直接替换为电流表,滑动变阻器会被短路,
根据水位的变化可知浮子的移动、滑片的移动,进一步可知变阻器接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和指示灯两端的电压变化,由P=UI判断出电路总功率的变化;根据电路图分析电压表零刻度线滑片的位置,然后得出答案。
解析:解:由电路图可知,指示灯与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压;
A、水位计中的电压表直接替换为电流表,滑动变阻器会被短路,所以电压表不可以直接替换为电流表,故A错误;
B、当水位下降时,浮子带动滑片下移,变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大;由U=IR可知,指示灯两端的电压变大,由串联电路的电压规律可知,变阻器两端的电压变小,即电压表示数减小;电路中的电流变大,灯泡的实际功率增大,灯变亮,故B正确;
C、当电压表示数变大时,由串联电路的电压规律可知,指示灯两端的电压减小,电路中的电流减小,由P=UI知电路的总功率变小,故C正确;
D、若将电压表改装成水位计,指针指在电压表零刻度线时,变阻器接入电路的阻值为0,即滑杆P位于R的a端处,此时水位最低,则电压表零刻度线处应该标为最低水位,故D错误。
故选:BC。
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,要注意水位最低不是指水位计的零刻度线,但可以显示水位计的最小值。
【解题方法点拨】
分析步骤:①简化电路;②分析电路连接方式;③确定电表测量对象;④滑动变阻器变化时,电阻、电流、电压的变化关系;⑤电路各部分电功率的变化分析。
27.电功率的综合计算
【知识点的认识】
电功率的综合计算题型主要考查学生对电功率相关知识的综合应用能力,包括电功率的定义、计算方法、以及在实际问题中的应用。这类题型通常涉及电流、电压、电阻之间的关系,以及电功率与电能之间的关系,要求学生能够灵活运用公式进行计算,并解决实际问题。
【命题方向】
考查电功率的总和计算,常在考试中以计算题的形式出现,也会以压轴题的形式出现,计算面广,较为综合。
例:如图所示,电阻R1=10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压为U=12V且保持不变。闭合开关S,调整滑片P位于R2的中点处,此时电流表的示数为0.3A。求:
(1)滑动变阻器R2的最大阻值;
(2)滑片P位于R2的中点时,电压表的示数;
(3)R1消耗的电功率。
分析:(1)利用欧姆定律公式先计算总电阻,再根据串联电路特点计算R2的电阻;
(2)利用公式U=IR计算电压表的示数;
(3)利用公式P=UI计算电功率。
解析:解:(1)总电阻R总=
==40Ω,R2=R总﹣R1=40Ω﹣10Ω=30Ω;
(2)滑片P位于R2的中点时,电压表的示数U'=IR'=0.3A×30Ω=4.5V;
(3)R1消耗的电功率P=I2R1=(0.3A)2×10Ω=0.9W。
答:(1)滑动变阻器R2的最大阻值是30Ω;
(2)滑片P位于R2的中点时,电压表的示数为4.5V;
(3)R1消耗的电功率是0.9W。
点评:此题主要是考查学生对欧姆定律和电功率公式的理解和应用。
【解题方法点拨】
①认真审题,确定电路的连接思路
②列出已知条件,根据已知条件选择相应的公式或物理规律
③将已知条件、公式或规律联系起来,进行分析与计算。
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