内容正文:
主题一 声光热
专题03 电功率
考情概览:理解课标要求,把握命题方向,总结出题角度。
中考新考法:从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。
真题透视:精选真题,归类设置,完整展现中考试题的考查形式。
新题特训:选用最新优质题、创新题,巩固考点复习效果。
考点内容
课标要求
命题预测
电能、电功
了解理解电功、电能概念
及利用电功公式进行计算
主要考查电能的计算和测量题型主要是选择题和填空题有时也会出现在计算题中。主要命题点有:电能、电功的计算电能表的使用、读数等。
电功率
了解电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
电功率是电学考题中命题点较为集中的内容,主要考查电功率的相关计算。常见考题类型是选择题、填空题和计算题,有时也会出现在综合能力题中。命题点有:电功率概念的理解,电功率的基本计算,额定功率和实际功率的计算,动态电路分析与计算,电功率的范围、极值等问题。
焦耳定律
通过实验,了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象
焦耳定律方面的考题题型多是选择题、填空题,有时也会有实验探究题。命题点有:电流的热效应,探究电热与电流,电阻的关系,焦耳定律的相关计算,电热器的相关计算等。
测量电功率
培养学生依据实验原理设计实验方法的能力。自己设计实验,加深对电功率概念的理解。通过实验、比较,进一步理解额定功率和实际功率的区别
测量电功率是电学部分的重要实验之一,对测量电功率的考查题型基本上是探究实验题。命题点有:测量电功率的电路图及实物图连接、实验步骤,数据处理,故障分析及特殊测量电功率的方法等。
1.(新情境)(2024·广东东莞·二模)图甲是由10条导电墨线并列压在绝缘薄膜制成的电热膜,已知每根导电墨线的电阻为。电热膜正常工作1min产生热量为 J,这个过程是将电能转化为 能。为了调节该电热膜的发热功率,现在电路中再接入一个滑动变阻器如图乙,为了使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,R的最大阻值为 (假设电热膜电阻不受温度影响)。
【答案】 内
【详解】[1]每根导电墨线功率
电热膜的总功率为
电热膜正常工作1min产生热量为
[2]电热膜在工作过程中是将电能转化为内能。
[3]电热膜的总电阻为
滑动变阻器连入电路的电阻最大时,通过电热膜的电流最小,此时电热膜的功率最小,最小功率为
根据可知,此时通过电路的电流为
则电路中的总电阻为
则滑动变阻器的最大电阻为
2.(跨学科)(2024·广东揭阳·一模)观察图甲中小林的妈妈和爸爸的对话,回答下面的问题:
(1)当地的电价为 元/度;
(2)小林家上一个月底抄表时电能表的示数如图乙所示,则本月底电能表的示数应为 ;
(3)小林家的电水壶额定功率为,若家中只有这个电水壶正常工作,则这内电能表转盘转动 圈。
【答案】(1)0.52 (2)1016.1 (3)300
【详解】(1)由图甲知道,当地的电价为
(2)由图乙知道,上个月底抄表时电能表的示数为916.1kW•h,这个月用了100度电也就是100kW•h,所以本月底电能表的示数为
916.1kW•h+100kW•h=1016.1kW•h
(3)由题意可得,电水壶正常工作3min消耗的电能为
根据电能表常数3000r/(kW•h)可得,电能表转盘转动的圈数为
3.(新考法)(2024·广东汕头·二模)小军的爸爸购买了一款新型电烤箱又名“空气炸锅”(如图甲),其原理是利用热空气流加热食物,工作电路如图乙,工作时,当电烤箱内温度高于预设温度时,温控开关自动断开,电热管停止加热,当电烤箱内温度低于预设温度时,温控开关自动闭合,电热管重新开始加热,循环工作保障箱内温度为预设温度.已知电风扇的功率为50W,电热管的电阻R为40Ω,求:
(1)电烤箱在加热工作时,温控开关控制 (选填“电风扇”“R”或“电风扇和R”);
(2)正常工作时电热管的功率是 W;
(3)焙烤过程中是通过 的方式改变食物的内能,食物内能 (选填“增大”或“减小”);
(4)用这个电烤箱在一次焙烤鸡翅的过程中,定时开关设定为15min,电热管正常循环工作,分析PR-t图像(如图丙所示)可知,电热管R通电 min,电风扇通电15min,此次烤鸡翅共消耗电能 J。
【答案】(1)R
(2)
(3) 热传递 增大
(4) 12 9.162×105
【详解】(1)由图乙可知,当定时开关机和温控开关都闭合时,电烤箱处于加热工作状态,此时电风扇和电热管互不影响,因此两者是并联关系,温控开关与电热管R串联在一条支路上,所以温控开关控制电热管R。
(2)正常工作时电热管两端的电压为220V,电热管的功率
(3)[1] [2] 焙烤过程中是利用热空气流加热食物,热量从高温的空气传递到低温食物,因此该过程是通过热传递的方式改变食物的内能,食物的温度升高内能增大。
(4)[1] [2]从丙图可知电热管在15分钟内,只工作了12min,电热管消耗的电能
WR=PRtR=1210W×12×60s=8.712×105J
由电路图可知,当焙烤鸡翅时,电风扇与电热管是并联关系,电风扇在15分钟内一直工作。由可得电风扇消耗的电能
本次焙烤鸡翅共消耗的电能
W=WM+WR=4.5×104J+8.712×105J=9.162×105J
►考向一 电功、电功率、焦耳定律计算
1.(2024·广东·中考真题)某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能,其简化电路如图所示。发热电阻,紫外灯L规格为“220V 50W”。闭合开关和,消毒柜正常工作,求:
(1)通过R的电流;
(2)R的电功率;
(3)L工作100s消耗的电能。
【答案】(1)2A;(2)440W;(3)5000J
【详解】解:(1)由题意可得,灯泡L和电阻R并联在电路中,消毒柜正常工作,所以电路中的电源电压为220V,通过R的电流
(2)R的电功率为
(3)紫外灯L两端的电压为220V,正好处于额定电压工作状态,工作100s消耗的电能
答:(1)通过R的电流为2A;
(2)R的电功率为440W;
(3)灯泡L工作100s消耗的电能5000J。
2.(2024·广东深圳·中考真题)图甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示。
(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)孵化器在加热挡正常工作5min消耗电能是多少?芳芳同学算出水在这段时间吸收热量2.16×104J,则孵化器对水加热的效率是多少?
额定电压
220V
额定功率
加热挡
80W
保温挡
22W
【答案】(1)0.1A;(2)2200Ω;(3)2.4×104J,90%
【详解】解:(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流
(2)由图乙可知,闭合开关S,只有R2的简单电路,电路的总电阻较大,由可知电路的总功率较小,处于保温挡,R2的阻值
(3)孵化器消耗的电能
W=P加t=80W×5×60s=2.4×104J
孵化器对水加热的效率
答:(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流是0.1A;
(2)R2的阻值是2200Ω;
(3)孵化器在加热挡正常工作5min消耗电能是2.4×104J,思考乐芳芳同学算出水在这段时间吸收热量2.16×104J,则孵化器对水加热的效率是90%。
3.(2023·广东深圳·中考真题)R是一个随推力F变化而变化的电阻,F与R的关系如图甲所示。现有如图乙,丙的两个电路,为定值电阻,阻值为20Ω,电源电压恒为6V,电流表量程为0~0.6A。
(1)当小白同学推力为0时,求电阻R的阻值;
(2)用300N的力推电阻,求的电功率(图乙);
(3)图丙中,当干路电流不超过电流表量程时,小白同学推力F的最大值。
【答案】(1)40Ω;(2)0.8W;(3)200N
【详解】解:(1)由题图甲可知,当推力为0时,电阻R的阻值为40Ω。
(2)用300N的力推电阻时,电阻R的阻值为10Ω,电路中的电流
的电功率
(3)图丙电路中,通过的电流
电流表允许通过的最大电流为0.6A,因为R与并联,则通过R的最大电流
根据欧姆定律可得,R的阻值最小
由题图甲可知,此时的推力为200N,随着推力的增大,R的阻值减小,故最大推力为200N。
答:(1)推力为0时,电阻R的阻值为40Ω;
(2)图乙中的电功率为0.8W;
(3)小白同学推力F的最大值为200N。
4.(2023·广东·中考真题)题图甲是用某款3D打印第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所示,电源电压恒为6V,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=4Ω,忽略电阻丝阻值随温度变化,求
(1)低温档工作时,通过R1的电流;
(2)低温挡的功率;
(3)R2的电阻值。
【答案】(1)1.5A;(2)9W;(3)12Ω
【详解】解:(1)由题意可知,电源电压恒为6V,只闭合S1时,电路中只有R1一个用电器,则R1两端电压为6V,R1=4Ω,根据欧姆定律可得
(2)只闭合S1时低温挡工作,电压为6V,则低温档的电功率为
(3)S1、S2都闭合时高温挡工作,R1和R2并联,高温挡和低温挡的功率比为4∶3,即
则高温档的功率为
电路并联,总功率等于各支路功率之和,即
则R2的电功率为
根据
可得,R2的电阻值为
答:(1)低温挡工作时,通过R1的电流为1.5A;
(2)低温挡的功率为9W;
(3)R2的电阻值为12Ω。
5.(2022·广东深圳·中考真题)小明设计了如图甲的模拟智能测温报警电路:电源电压调为12V,报警器(电阻不计)通过的电流超过10mA时就会报警,热敏电阻RT其阻值随温度T的变化关系如图乙所示。要求:当所测温度达到或超过37.3℃时,系统报警。
(1)计算R0;
(2)38℃时电流约为多少?
(3)36℃到40℃的过程中,电路最大总功率。
【答案】(1)800Ω;(2)0.011A;(3)0.144W
【详解】解:(1)如图甲,两个电阻串联,当所测温度达到或超过37.3℃时,系统报警,此时电路中的电流为10mA;由图乙可知, 此时热敏电阻RT的阻值为400Ω;热敏电阻RT两端的电压为
电阻R0两端的电压为
R0的阻值为
(2)由图乙可知,38℃时热敏电阻RT的阻值为300Ω;则电路中的电流为
(3)由图乙可知,温度在36℃到40℃的过程中热敏电阻RT的阻值在变小,当温度在40℃时,阻值最小为200Ω;此时电路中的电功率最大为
答:(1)R0的阻值为800Ω;
(2)38℃时电流约为0.011A;
(3)36℃到40℃的过程中,电路最大总功率为0.144W。
6.(2022·广东·中考真题)某电热取暖器的简化电路如图所示,R1、R2为发热电阻。取暖器工作时,通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1320W,R1=55Ω。求:
(1)取暖器工作时通过R1的电流;
(2)取暖器处于低温挡时,工作1min产生的热量;
(3)R2的阻值。
【答案】(1)4A;(2)52800J;(3)110Ω
【详解】解:(1)由电路图知,两个开关都闭合时,两个电阻并联在电路中,电路中的总电阻较小,据 知,电路中的总电功率较大,处于高温挡;S1闭合、S2断开时,电路中只有R1工作,电路中的电阻较大,据 知,电路中的总电功率较小,处于低温挡。此时通过R1的电流
(2)电热取暖器处于低温挡时,功率
P低温=UI1=220V×4A=880W
工作1min产生的热量
Q=P低温t=880W×60s=52800J
(3)高温挡工作,R2消耗的功率
P2=P高温-P低温=1320W-880W=440W
所以R2的阻值
答:(1)取暖器工作时通过R1的电流为4A;
(2)取暖器处于低温挡时,工作1min产生的热量为52800J;
(3)R2的阻值为110Ω。
特别提醒
1.电功率大小等于用电器在1秒时间内所消耗的电能.电功率的计算公式是P==UI.
2.电功率的国际主单位是瓦特,用符号W表示;另一个常用单位是千瓦,用符号 kW表示;它们之间的换算关系是1 kW=1 000 W.
3.额定电压是指用电器正常工作时的电压;额定功率是指用电器在额定电压下的功率.当灯泡的实际电压偏高时,灯泡实际功率会偏大,灯泡发光强烈;当灯泡的实际电压偏低时,灯泡实际功率会偏小,灯泡发光暗淡.
4.电流的热效应:是指电流通过导体时电能转化为热能的现象.
5.焦耳定律:Q=I2Rt.
►考向二 电功率的实际运用(综合题方向)
7.(2024·广东广州·中考真题)某电热敷腰带如图甲所示,有高温、中温和低温三个挡位,图乙是内部简化电路图,、、为加热电阻,其中、的阻值均为,通过旋转开关可以实现挡位切换。把电热敷腰带接入的家庭电路中。
(1)旋转开关转至 (选填“ab”、“bc”、“cd”或“de”)时,电热敷腰带处于高温挡工作,理由是: ;
(2)电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为,求通电消耗的电能;
(3)旋转开关转至bc时,电热敷腰带的功率为,求电路的总电流;
(4)旋转开关转至cd时,求电热敷腰带的功率。
【答案】 de 旋转开关转至de时,电路电阻最小,电功率最大 3.3×104J 0.1A 44W
【详解】(1)[1][2]由图乙可知,旋转开关转至bc时,R1、R2串联,此时电路电阻最大,根据公式可知,电功率最小,为低温挡;旋转开关转至cd时,只有R2接入电路,为中温挡;旋转开关转至de时,R2与R3并联,电路电阻最小,功率最大,为高温挡。
(2)[3]电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为,通电消耗的电能为
(3)[4]旋转开关转至bc时,电热敷腰带的功率为,电路的总电流为
(4)[5]旋转开关转至cd时,只有R2工作,为中温挡,电热敷腰带的功率为
8.(2023·广东广州·中考真题)把一个某种类型的电阻R接在电压恒为12V的电源两端,通电后,同时记录R的温度一时间图线、流过R的电流一时间图线如图所示;
(1)根据图线,R的温度为50时,流过R的电流为 A;
(2)求在30s时R的阻值和电功率;
(3)30s~40s,R产生的热量为Q1;90s~100s,R产生的热量为Q2,Q1 Q2(选填“>”“=”“<”),写出判断依据: 。
【答案】 0.08 150;0.96 > 电压一定,在90s-100s阶段的电流小于30s-40s的电流
【详解】(1)[1]由上图可知R的温度为50时,对应的时间是40s,再根据下图可知在40s时,对应的电流为0.08A。
(2)[2]30s时电流为0.08A,电压为12V,故根据欧姆定律可得电阻为
电功率为
(3)[3] 30s~40s,R产生的热量为
90s~100s,R产生的热量为
[4]判断依据是电压相等,电流在90s~100s阶段比30s~40s阶段变小。
9.(2021·广东·中考真题)如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。通过调节开关,可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
(1)要使电吹风正常工作,图甲中的A处应安装 ,B处应安装 (选填“电动机”或“电阻丝”);
(2)如图乙,要使电吹风处于“冷风”状态,应闭合开关 。要使电吹风处于“暖风”状态,应闭合开关 ;
(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= ;
(4)电吹风用了几年后,由于电阻丝的升华,实际发热功率会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 电阻丝 电动机 S S和S1 1:2 变小
【详解】(1)[1][2]电阻用来发热,电动机用来产生风,若A处装电动机,B处装电阻,则B处产生的热无法被风带出,会烧坏电吹风,因此A处应装电阻,B处装电动机,风将产生的热带出,形成热风。
(2)[3]要吹冷风状态,则电阻不工作,电动机工作,应闭合开关S。
[4]要吹暖风,由图,R1工作、R2不工作,因此应闭合开关S、S1 。
(3)[5]电吹风处于“暖风”状态时,R1和电动机并联,从出风口吹出的空气温度升高了20℃,此时发热功率为
处于“热风”状态时,R1、R2、电动机并联,从出风口吹出的空气温度升高了30℃,此时发热功率为
假设这两种状态下的热效率相同且都为η,则二种情况下空气吸热分别为
两式相比得
化简整理得
可求得
(4)[6]电阻丝升华,会变细,电阻值会变大,为纯电阻电路,根据功率公式
可知,电阻增大时,发热功率会变小。
►考向三 电功率的测量
10.(2019·广东·中考真题)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 表,乙是 表;
(2)实验时有如下器材:“2.5V 0.75W”小灯泡一只、电压为6V的电源、电流表、电压表、导线若干条、开关、滑动变阻器R1(10Ω 2A)和R2(50Ω 1A)。根据实验要求应选用滑动变阻器 ;
(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
【答案】 电流 电压 R2 灯泡两端的电压 U/V 灯泡中的电流I/A 灯泡的电功率P/W 灯泡的亮度 2 2.5 3
【详解】(1)[1][2]图中甲表与灯泡串联,是电流表,乙表与灯泡并联,是电压表。
(2)[3]根据P=UI知,小灯泡的额定电流为
根据串联电路电压的规律知,滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U额=6V-2.5V=3.5V
滑动变阻器的电阻为
所以选择“50Ω 1A”的滑动变阻器R2。
(3)[4][5][6][7][8][9][10]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额定电压的时的电功率,所以灯泡的两端电压分别为
U额=2.5V
U实1=U额=×2.5V=2V
U实2=(1+)U额=
表格中需要记录三种电压下的电流和电功率以及三种电压下灯泡的亮度,见下表
实验序号
灯泡两端的电压
U/V
灯泡中的电流I/A
灯泡的电功率P/W
灯泡的亮度
1
2
2
2.5
3
3
11.(2022·广东深圳·中考真题)小明需要测量小灯泡的额定功率,灯泡铭牌是“3.8V,1.15W”。
电压表示数
电流表示数
3.0V
0.32A
3.8V
0.4A
4.5V
(1)小明连接电路后,发现灯泡不亮,下列哪种方法可以一次性解析多项问题( )
A.检查电源 B.检查导线连接
C.检查电流表和电压表的示数 D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度
(2)实验过程中,小明发现小灯泡较暗,如果要让小灯泡正常发光,他应将滑动变阻器向 (左或右)滑动;
(3)如图乙所示,当电压表示数为4.5V时,电流表示数为 A;
(4)从上表可以求出,当灯泡正常发光时电阻为 Ω;
(5)通过计算,判断出这只小灯泡铭牌上的参数 (合格,不合格);在这个实验中,可能会观察到小灯泡出现的现象是 (一点即可)
【答案】 C 左 0.44 9.5 不合格 小灯泡发光较亮,灯丝烧断
【详解】(1)[1] A.检查电源,若电源正常而小灯泡仍然不亮,则不能确定电路中出现的别的问题,故A不符合题意;
B.检查导线连接,若导线没问题而小灯泡仍然不亮,则不能确定别的问题,故B不符合题意;
C.检查电流表和电压表的示数,若电流表和电压表都无示数,则可能是电路中除小灯泡外的某处发生断路;若电流表无示数而电压表有示数,则可能是小灯泡灯丝断了;若电流表有示数而电压表无示数,则可能是小灯泡处发生短路了,所以,通过检查电流表和电压表可以一次性解析多项问题,故C符合题意;
D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度,若灯泡仍然不亮,则有可能是灯泡处短路、断路,或者其他地方发生断路,不能确定多项问题,故D不符合题意。
故选C。
(2)[2]小灯泡较暗,是因为小灯泡两端分配的电压过小,根据串联电路的分压原理可知,此时应将滑动变阻器滑片向左移动,减小滑动变阻器两端的电压,使小灯泡两端电压增大为额定电压,小灯泡即可正常发光。
(3)[3]图乙中,电流表选择了“0~0.6A”量程,一大格0.2A,一小格0.02A,读数为0.44A。
(4)[4]当小灯泡正常发光时,两端电压U=3.8V,电流I=0.4A,则小灯泡的电阻
(5)[5][6]由表中数据可知,小灯泡的额定功率
P=UI=3.8V×0.4A=1.52W>1.15W
这个数值与小灯泡铭牌上的参数不相符,说明小灯泡铭牌上的参数不合格;由于计算得出的电功率大于小灯泡铭牌上的数据,故在这个实验中,可能会观察到小灯泡发光较亮,灯丝烧断。
12.(2021·广东广州·中考真题)小明探究小灯泡、LED两端的电压随电流变化的情况,连接了如图的实物图其中电源可以提供不同的电压。
测量的数据如下表:
数据序号
1
2
3
4
5
电流表示数I/A
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
数字电压表V1示数U1/V
2.88
2.97
3.04
3.10
3.15
数字电压表V2示数U2/V
0.15
0.26
0.72
1.30
1.98
(1)请根据实物图,在图虚线框中画出电路图 (用V1、V2表示数字电压表V1和V2)
(2)求:电流为0.10A时,小灯泡的阻值 。
(3)求:电流为0.30A时,LED的功率 ;LED在此状态下持续工作100s消耗的电能 。
(4)小明利用两节干电池(约3V)和图中的小灯泡检测一批与上述实验规格一样的LED,为保护被测LED,设计了如图所示的电路,根据表中数据,推断检测时,通过LED的电流是否能达到0.3A? ,理由是 。
【答案】 1.5 0.945 94.5 不能 此时的电源电压约为3V,小于电流达到0.3A时的电压。
【详解】(1)[1]小灯泡和LED串联,电流表测电路的电流,电压表V1和V2分别测LED和灯泡的电压,根据实物图画出对应的电路图,如下所示:
(2)[2]由表中数据可知,当电流为0.10A时,小灯泡的电压为0.15V,由欧姆定律,灯泡的阻值
(3)[3]当电流为0.30A时,LED的电压为3.15V,功率
[4]LED在此状态下持续工作100s消耗的电能
(4)[5]若将LED连入电路中,则LED与灯泡串联。根据表中数据,若通过LED的电流能达到0.3A,由串联电路电流的规律,通过灯泡的电流为0.3A,由上表数据知,则灯泡的电压为1.98V,LED的电压为3.15V,由串联电路电压的规律,电源电压为
故通过LED的电流不能达到0.3A,理由是此时的电源电压约为3V,小于电流达到0.3A时的电压。
题型突破
方法
电路原理图
直接测量的物理量
小灯泡的电功率表达式
安阻法
电流表A1、A2的示数I1、I2
P=I1R0·I2
伏阻法
电压表V1、V2的示数U1、U2
P=U2·
伏阻法
闭合S、S2,断开S1,记录电压表示数U1;保持滑片位置不变,断开S2,闭合S、S1,记录电压表示数U2
P=·U1
伏阻法
已知电源电压U,闭合开关S,调节电阻箱至某一合适阻值,记录此时电压表示数U0、电阻箱阻值R0
P=·U0
1.(2023·广东深圳·中考真题)已知,,琴琴同学分别按图甲和图乙两种方式将两电阻连接在一起,则( )
A.图甲中R1与R2的电流比 B.图乙中R1与R2的电压比
C.图甲与图乙的总功率比 D.图甲与图乙的总功率比
【答案】C
【详解】A.图甲中两电阻串联,根据串联电路中电流处处相等可知,通过与的电流相等,即
故A不符合题意;
B.图乙中两电阻并联,根据并联电路的电压规律可知, 与两端的电压相等,则
故B不符合题意;
CD.根据电功率的公式
可得
图甲与图乙的总功率比
故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
2.(2024·广东阳江·二模)将额定电压相同的两个灯泡L1、L2,串联后接入由路中如图所示,接通电路后发现L1要亮一些,则下列判断正确的是( )
A.L1的实际电功率要大一些 B.L2的实际电功率要大一些
C.通过L1的电流要大一些 D.通过L2的电流要大一些
【答案】A
【详解】AB.灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮;L1亮一些,说明L1的实际功率要大一些,故A正确,B错误;
CD.L1、L2串联后接入电路中,根据串联电路的电流特点可知,通过L1、L2的电流相等,故CD错误。
故选A。
3.(2024·广东深圳·一模)母亲节时,小明买了一个如图甲所示的电热杯垫送给妈妈,电热杯垫通过USB接口供电,杯垫的简化电路如图乙所示。电热杯垫有加热和保温两挡功能,R1、R2为加热电阻,USB接口的输出电压为5V,R1电阻10Ω,加热挡的功率为7.5W。下列说法正确的是( )
A.同时闭合S1、S2时为保温挡 B.保温挡功率为5W
C.R2电阻为5Ω D.用加热挡工作10min,产生的热量是75J
【答案】C
【详解】A.分析电路可知,当只闭合时,单独工作,此时总电阻较大,根据可知功率较小,为保温挡;当同时闭合S1、S2时,、并联,此时总电阻较小,根据可知功率较大,为加热挡,故A错误;
B.保温挡时,单独工作,则保温挡功率为
故B错误;
C.加热挡时,、并联,则功率为
则R2电阻为
故C正确;
D.用加热挡工作10min,产生的热量为
故D错误。
故选C。
4.(2024·广东汕头·一模)如图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图像,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为1W,则此时小灯泡的电阻为 Ω;再闭合开关,电流表示数变化了 A,此时电路中的总电功率是 W。
【答案】 4 0.2 1.4
【详解】[1]由图甲可知,当灯泡两端电压为2V时,经过灯泡的电流为0.5A,此时灯泡的功率为
此时灯泡的阻值为
[2]由图乙可知,电路为并联电路,电流表测量干路电流,并联电路各支路互不影响,所以灯泡所在支路的电流不变,电流表增大的原因是多了一个支路。并联电路支路电压等于电源电压,所以电源电压为2V,由图甲可知,此时经过定值电阻所在支路的电流为0.2A,所以电流表示数变化了0.2A。
[3]此时电路中的总电功率
5.(2024·广东中山·三模)如图甲所示是便携式封口机,工作时利用电流的 效应,使发热电阻温度快速升高,熔化塑料包实现封口。如图乙所示是其原理电路图,封口机的电源电压是3 V,发热电阻R的阻值为1 Ω,闭合开关,则10s内产生 J的热量。若封口时总是把塑料袋烫坏,应将发热电阻换成阻值更 (选填“大”或“小”)的电阻。
【答案】 热 90 大
【详解】[1]便携式封口机工作时利用电流的热效应,将电能转化为内能。
[2]10s内发热电阻R产生的热量为
[3]若封口时总是把塑料袋烫坏,应将发热电阻换成阻值更大的电阻,使封口机工作时产生的热量较少。
6.(2024·广东汕头·二模)将额定电压是8V的小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I-U关系图像如图乙所示,R的阻值是 Ω,小灯泡的额定功率是 W,闭合开关,当电源电压是6V时,电路1min消耗的总电能是 J。
【答案】 40 3.2 180
【详解】[1]由图乙得,R的阻值是
[2]小灯泡的额定功率是
[3]闭合开关,L与R并联,当电源电压是6V时,L与R的电压均为6V,由图得,L、R的电流分别为0.35A、0.15A,则电路总电流为
电路1min消耗的总电能是
7.(2024·广东中山·三模)如图所示是某款家用可调功率的微型热水器的内部简化示意图,仅由虚线框内的加热电阻加热,其阻值为22 Ω,滑动变阻器最大阻值为88 Ω。以最大加热功率工作时,将2kg初温为 的水加热至 需要5min。求: 水的比热容。
(1)该热水器以最小功率加热时,电路中的电流;
(2)该微型热水器的最大加热功率;
(3)以最大功率加热时,热水器的加热效率。
【答案】(1)
(2)
(3)%
【详解】(1)分析电路为两电阻串联,当滑动变阻器接入电阻最大时,电路中的电流最小,由可知,热水器的功率最小,此时电路中的总电阻为
电路中的电流为
(2)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,加热功率最大,此时电路为的简单电路,此时电功率为
(3)水吸收的热量
加热电阻产生的热量为
加热效率为
8.(2024·广东广州·二模)在如图的电路中,电源电压9V保持不变,电阻R1的阻值为20Ω。当开关S闭合时,电流表的示数为0.3A。求:
(1)电阻R1两端的电压U1;
(2)电阻R2的阻值;
(3)通电1min,电流通过R2做的功。
【答案】(1)6V
(2)10Ω
(3)54J
【详解】(1)由图可知,R1、R2串联,根据串联电路的电流特点可知,通过R1、R2的电流
I1=I2=I=0.3A
由可知,R1两端的电压
U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V
(2)根据串联电路的电压特点可知,R2两端的电压
U2=U-U1=9V-6V=3V
由可知,R2的阻值
(3)通电1min,电流通过R2做的功
W2=U2I2t=3V×0.3A×60s=54J
9.(2024·广东揭阳·一模)冬天打出来的果汁太凉,不宜直接饮用。利用如图所示带加热功能的榨汁杯可以将榨出的果汁加热后饮用。下面是其内部电路简化结构示意图,该榨汁杯的部分参数如表所示。求:
榨汁杯部分参数表
额定电压
加热功率
保温功率
榨汁功率
容量
(1)仅榨汁时的正常工作电流;
(2)的阻值;
(3)给杯子盛满果汁并加热,使其温度升高30℃,果汁吸收热量。[,]
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)解:仅榨汁时的正常工作电流
(2)由电路图可知,只闭合时,电路为的简单电路,处于保温状态;同时闭合、时,与并联,处于加热状态。的电功率
由可得,的阻值
(3)给杯子盛满果汁时果汁的体积
果汁的质量
果汁吸收的热量
10.(2024·广东汕头·一模)如图甲所示是一款电热暖脚器,可通过旋钮来实现高、低温挡位切换,其内部简化电路如图乙所示,图中R1、R2均为加热电阻(阻值不变)。该暖脚器高温挡的功率是440W,低温挡的功率是110W。求:
(1)低温挡位时电路中电流是多少?
(2)该暖脚器在高温挡连续工作5min产生的热量是多少?
(3)加热电阻R1的阻值是多少?
【答案】(1)0.5A
(2)
(3)330Ω
【详解】(1)根据P=UI可得,低温挡位时电路中电流是
(2)该暖脚器在高温挡连续工作5min产生的热量是
(3)根据串并联电路的电阻特点可知,当旋转开关位于1挡时,此时R1、R2串联,电路的总电阻最大,由可知,电路的总功率最小,处于低温挡;此时电路的总电阻为
当旋转开关位于2挡时,此时只有连入电路,为高温挡,的阻值为
的阻值为
11.(2024·广东东莞·二模)如图甲、乙所示是某型电烤箱和简化电路,工作电压为220V,和均为电烤箱中的加热元件,此电烤箱有高温和低温两个挡位,低温挡电功率为220W,电阻为,求:
(1)低温挡工作10min电路消耗的电能。
(2)高温挡工作电路的电流。
(3)的电阻?
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)低温挡工作10min电路消耗的电能为
(2)由图乙可知,当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电烤箱处于高温挡,高温挡工作时,工作电路的电流
(3)当开关S1闭合,S2断开时,两电阻串联,电路中的总电阻最大,总功率最小,电烤箱处于低温挡,根据可知,电路中的总电阻为
的电阻为
12.(2024·广东江门·一模)图甲是一款养生壶,图乙是其简化电路图,部分参数如下表所示,R1、R2是电热丝(阻值不随温度的变化而变化),[粥的比热容取],求:
额定电压/V
220
加热挡功率/W
880
保温挡功率/W
176
(1)加热挡正常工作时,电路中的电流;
(2)电热丝的阻值;
(3)将1.1kg的粥从20℃加热到100℃,需要加热挡正常工作500s,此养生壶的加热效率。
【答案】(1)4A
(2)220Ω
(3)80%
【详解】(1)根据P=UI可得,加热挡正常工作时,电路中的电流为
(2)根据串并联电路的电阻特点可知,当开关S拨至a时,两电阻串联,电路总电阻最大,根据可知,电功率最小,养生壶处于保温挡;当开关S拨至b时,电路为R1的简单电路,电路总电阻最小,根据可知,电功率最大,养生壶处于加热挡。根据可得,电热丝R1的阻值为
R1和R2的串联总电阻为
所以,电热丝R2的阻值为
(3)根据可得,粥吸收的热量为
加热挡正常工作500s消耗的电能为
则此养生壶的加热效率为
13.(2024·广东东莞·二模)课后服务活动中,兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验,其中电源电压为6V,灯泡的额定电压为2.5V(正常发光时电阻约为12Ω)。
(1)连接电路过程中,开关处于 (选填“断开”或“闭合”)状态,电路连接完成后,闭合开关,电流表无示数,小灯泡不亮。那么出现的故障可能是 ;
(2)故障排除后重新连接电路,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 端移动(选填“左”或“右”);
(3)通过小灯泡的电流随它两端电压的变化如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)为能顺利完成该实验,下列不同规格的滑动变阻器应选用______(选填字母);
A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器
B.“20Ω 2A”的滑动变阻器
C.“5Ω 1A”的滑动变阻器
(5)实验结束后,某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V,定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器R'的滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为8V;
③再将滑动变阻器的滑片移至最 (选填“左”、“右”)端,此时电压表的示数为14V;
④小灯泡的额定功率P额= W。
【答案】(1) 断开 小灯泡断路
(2)左
(3)0.5
(4)B
(5) 右 1.8
【详解】(1)[1]为保护电路,连接电路过程中,开关应处于断开状态。
[2]电路连接完成后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路存在短路,故障是:与电压表并联的小灯泡断路了。
(2)故障排除后重新连接电路,闭合开关,如图乙,电压表的分度值为0.1V,示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5V,应增大灯泡两端电压,减小滑动变阻器两端电压,即应减小滑动变阻器接入电路的阻值,滑片应向左滑。
(3)由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,则小灯泡额定功率为
(4)已知小灯泡额定电压为2.5V,正常发光时电阻约为12Ω
根据串联电路电压规律结合欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值为
由计算可知,应选“20Ω 2A”的滑动变阻器,故选B。
(5)实验步骤:
①开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片左边的电阻与灯泡串联,要使小灯泡正常发光,
根据串联电路电压的规律可得:
所以,使电压表的示数为12V;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联,此时电压表示数为;
③[1]由于滑动变阻器的全部电阻连入电路,为了间接测出定值电阻R两端的电压,故再将滑动变阻器的滑片移至最右端,即;
④[2]在步骤②中,滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联,R的电压为
由分压原理可得
所以滑动变阻器滑片左边电阻的阻值
故在步骤①中,灯的额定电流为
则小灯泡的额定功率
14.(2024·广东揭阳·一模)小明用如图甲所示器材做“测量小灯泡电功率”的实验,电源电压约为且恒定不变,小灯泡上标有“”的字样,电压表只有量程可用。
(1)连接电路时开关需要 。
(2)图甲的电路还差最后一根导线,请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,连好就通电实验。
(3)连接好电路后,闭合开关,电流表有示数,电压表没有示数,则故障原因是___________。
A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.灯泡短路 D.灯泡断路
(4)排除故障后,小明为准确测出小灯泡的额定功率,实验步骤如下:
①调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为,然后断开开关,将电压表并联在滑动变阻器两端。
②保持滑片位置不动,再次闭合开关后,观察电压表并继续移动滑片,直至电压表示数 ,读出此时电流表示数如图乙所示,此时电流为 。
③小灯泡额定功率为
【答案】(1)断开
(2)
(3)C
(4) 减小0.7V 0.3 1.14
【详解】(1)为了保护电路,连接电路时开关需要断开。
(2)滑动变阻器上下各选一个接线柱与开关串联在电路中,如下图
或
(3)连接好电路后,闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,电压表没有示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路,即故障原因是灯泡短路,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(4)[1][2]由①知道,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压;当灯泡正常发光时,根据串联电路电压规律知道,滑动变阻器两端电压为
即电压表示数为0.7V,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A。
[3]则小灯泡额定功率为
15.(2024·广东汕头·二模)实验小组的同学们利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接,要求:闭合开关,滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数变小 ;
(2)若想测小灯泡的额定功率,移动滑动变阻器滑片时,眼睛要注意观察 (选填“电压表”“电流表”或“小灯泡”)。当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
实验次数
电压
电流
电功率
灯泡发光情况
1
2.5
明亮
2
2.0
0.34
0.68
较亮
3
1.0
0.18
0.18
较暗
4
0.5
0.1
0.05
不发光
(3)通过实验数据分析,发现小灯泡的亮度是变化的,小灯泡的亮度是由其 (选填“实际功率”或“额定功率”)决定的;
(4)在第4次实验中,小灯泡不发光,原因是 ;
(5)另一个小组的同学根据测出的电流和电压数据绘制出了如图所示的图像,但由于粗心忘了标注坐标轴的符号,根据灯丝电阻的变化规律判断横坐标轴是 (选填“电压”或“电流”)。
【答案】(1)
(2) 电压表 1
(3)实际功率
(4)小灯泡实际功率过小
(5)电流
【详解】(1)滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数变小,说明滑动变阻器阻值变大,故滑动变阻器选用左下接线柱与灯泡串联在电路中,如下图所示:
(2)[1]若想测小灯泡的额定功率,应使灯泡两端电压为额定电压,故移动滑动变阻器滑片时,眼睛要注意观察电压表。
[2]当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.4A,则小灯泡额定功率为
(3)由表中数据可知,灯泡的实际功率越大,灯泡亮度越亮,故小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。
(4)在第4次实验中,小灯泡实际功率为0.05W,远小于灯泡额定功率1W,说明灯泡实际功率太小,故小灯泡不发光。
(5)由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,由可知,灯泡电压的变化量大于电流的变化量,所以可以判断图象的横坐标为电流。
16.(2024·广东云浮·一模)小明连接了如下题图所示的电路,研究不同电压下小灯泡的工作情况,电源电压为4.5V且保持不变,小灯泡L的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关S前,滑动变阻器R的滑片P应置于最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关S,观察到小灯泡L不亮,电压表无示数,电流表有示数且移动滑动变阻器R的滑片P,电流表示数有变化,则故障原因可能是小灯泡L (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器R的滑片P,多次实验并将数据和现象记录在下表中;
实验序号
电压U/V
电流I/A
小灯泡L的亮度
电功率P/W
1
0.5
0.20
不亮
0.10
2
1.0
0.24
暗
0.24
3
2.0
0.32
较暗
0.64
4
2.5
0.36
正常亮
0.90
5
5
0.38
很亮
1.14
分析实验数据可知:①小灯泡L正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留一位小数);
(4)②第1次实验中,小灯泡L不亮的原因可能是 ;
(5)③通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,其原因可能是 ;
(6)为了完成本次实验,小明所选用的滑动变阻器的规格可能是______(填字母)。
A.10Ω 2A B.20Ω 1A
【答案】(1)右
(2)短路
(3)6.9
(4)小灯泡L实际功率太小
(5)灯丝电阻随温度升高而增大
(6)B
【详解】(1)为了保护电路,闭合开关S前,滑动变阻器R的滑片P应置于阻值最大处,即最右端。
(2)闭合开关S,观察到电流表有示数且移动滑动变阻器R的滑片P,电流表示数有变化,说明电路是通路,小灯泡L不亮,电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路,即故障原因可能是小灯泡L短路。
(3)由表中数据可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.36A,则小灯泡L正常发光时的电阻约为
(4)由表中数据可知,在第1次实验中,两表均有示数,说明电路是通路,小灯泡L不亮,是因为小灯泡L实际功率太小,远小于灯泡的额定功率。
(5)由表中数据可知,灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡功率变大,温度升高,灯丝电阻随温度的升高而增大,不是一个定值,故通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比。
(6)由表中数据可知,当灯泡两端电压为0.5V时,通过灯泡的电流为0.2A,由串联电路电压规律可知,此时滑动变阻器两端电压为
U滑=U-U1=4.5V-0.5V=4V则滑动变阻器接入电路的阻值为
故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
17.(2024·广东中山·三模)在“测量小灯泡正常发光时的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,小明设计了电路图(如图甲)。
(1)帮小明将图甲中的电压表(选用合适的量程)接入电路;
(2)电路完善后,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表如图乙时,其示数为 V,为了测量小灯泡正常工作时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)调节;
(3)小灯泡的额定功率为 W;
(4)小伟看到电路图后提出一个建议:简化实验,去掉滑动变阻器直接测量小灯泡的额定功率。请你判断小伟的实验方案 (选填“可行”或“不可行”);理由是 。
【答案】(1)
(2) 1.5 左
(3)0.625
(4) 不可行 无法使小灯泡两端电压等于额定电压
【详解】(1)灯泡的额定电压为2.5V,则电压表的量程为0~3V且与灯泡并联,如下图
(2)[1]由图乙知道,电压表选择的小量程,其分度值为0.1V,此时电压表的示数为1.5V。
[2]由于小灯泡的额定电压为2.5V,要测量小灯泡正常工作时的电阻,应增大小灯泡两端的电压至2.5V。根据串联电路电压特点知道,应减小滑动变阻器两端电压,根据串联电路分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,即将滑片向左调节。
(3)灯泡正常发光时,其两端电压为2.5V,由图丙知道,此时通过其的电流为0.25A,由P=UI知道,小灯泡的额定功率为
(4)[1][2]电源电压为6V,而灯泡的额定电压为2.5V,去掉滑动变阻器无法使灯泡两端的电压达到灯泡的额定电压,所以小伟的实验方案不可行。
18.(2024·广东惠州·一模)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,给同学们提供的器材有:电压恒为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡(灯丝电阻约为10Ω),电流表、电压表、开关各一个,导线若干,三种规格的滑动变阻器R1(100Ω 0.2A)、R2(100Ω 0.5A)、R3(20Ω 0.5A)可供选择。
(1)为完成实验,滑动变阻器应选择 (选填“R1”、“R2”或“R3”)。选择合适变阻器后,请用笔画线代替导线将电路连接完整。要求:变阻器的滑片P向A端移动时,灯泡变暗;( )
(2)实验中滑动变阻器除了保护电路外,还具有的作用是 ;
(3)滑片P置于阻值最大处,闭合开关,发现电压表示数较大,电流表几乎无示数,移动滑片P,电流表示数无变化,出现的电路故障原因可能是 ;
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示为 V;若要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。根据图丙图象信息,小灯泡的额定功率是 W。
【答案】(1)
(2)改变小灯泡两端电压
(3)灯泡断路
(4) 2.2 B 0.5
【详解】(1)[1]灯泡正常发光时的电压UL=2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω,根据欧姆定律可得,灯的额定电流约为
电源电压恒为6V,由串联电路的电压特点可知,灯正常发光时,滑动变阻器两端的电压
U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V
灯正常发光时,滑动变阻器连入电路的阻值为
考虑到电流因素,则滑动变阻器应选R3。
[2]滑动变阻器的滑片P向A端移动时小灯泡变暗,滑动变阻器应接B接线柱,把滑动变阻器串联接入电路,实物电路图如图所示:
(2)探究“测量小灯泡的电功率”时,小灯泡两端电压为额定电压,所以,实验过程中滑动变阻器除了保护电路外,还具有的作用是改变小灯泡两端电压。
(3)闭合开关,电流表几乎无示数,移动滑片P,电流表示数无变化,出现故障的原因可能是断路;电压表示数较大,出现故障的原因可能是小灯泡断路。
(4)[1][2]排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P到某一位置时,由图乙可知,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压为2.2V,因2.2V小于灯的额定电压2.5V,此时小灯泡的实际功率小于额定功率,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向B端移动,直到电压表示数为额定电压。
[3]根据图丙信息,灯在额定电压下的电流为0.2A,小灯泡的额定功率
PL=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W
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主题一 声光热
专题03 电功率
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中考新考法:从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。
真题透视:精选真题,归类设置,完整展现中考试题的考查形式。
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考点内容
课标要求
命题预测
电能、电功
了解理解电功、电能概念
及利用电功公式进行计算
主要考查电能的计算和测量题型主要是选择题和填空题有时也会出现在计算题中。主要命题点有:电能、电功的计算电能表的使用、读数等。
电功率
了解电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
电功率是电学考题中命题点较为集中的内容,主要考查电功率的相关计算。常见考题类型是选择题、填空题和计算题,有时也会出现在综合能力题中。命题点有:电功率概念的理解,电功率的基本计算,额定功率和实际功率的计算,动态电路分析与计算,电功率的范围、极值等问题。
焦耳定律
通过实验,了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象
焦耳定律方面的考题题型多是选择题、填空题,有时也会有实验探究题。命题点有:电流的热效应,探究电热与电流,电阻的关系,焦耳定律的相关计算,电热器的相关计算等。
测量电功率
培养学生依据实验原理设计实验方法的能力。自己设计实验,加深对电功率概念的理解。通过实验、比较,进一步理解额定功率和实际功率的区别
测量电功率是电学部分的重要实验之一,对测量电功率的考查题型基本上是探究实验题。命题点有:测量电功率的电路图及实物图连接、实验步骤,数据处理,故障分析及特殊测量电功率的方法等。
1.(新情境)(2024·广东东莞·二模)图甲是由10条导电墨线并列压在绝缘薄膜制成的电热膜,已知每根导电墨线的电阻为。电热膜正常工作1min产生热量为 J,这个过程是将电能转化为 能。为了调节该电热膜的发热功率,现在电路中再接入一个滑动变阻器如图乙,为了使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,R的最大阻值为 (假设电热膜电阻不受温度影响)。
2.(跨学科)(2024·广东揭阳·一模)观察图甲中小林的妈妈和爸爸的对话,回答下面的问题:
(1)当地的电价为 元/度;
(2)小林家上一个月底抄表时电能表的示数如图乙所示,则本月底电能表的示数应为 ;
(3)小林家的电水壶额定功率为,若家中只有这个电水壶正常工作,则这内电能表转盘转动 圈。
3.(新考法)(2024·广东汕头·二模)小军的爸爸购买了一款新型电烤箱又名“空气炸锅”(如图甲),其原理是利用热空气流加热食物,工作电路如图乙,工作时,当电烤箱内温度高于预设温度时,温控开关自动断开,电热管停止加热,当电烤箱内温度低于预设温度时,温控开关自动闭合,电热管重新开始加热,循环工作保障箱内温度为预设温度.已知电风扇的功率为50W,电热管的电阻R为40Ω,求:
(1)电烤箱在加热工作时,温控开关控制 (选填“电风扇”“R”或“电风扇和R”);
(2)正常工作时电热管的功率是 W;
(3)焙烤过程中是通过 的方式改变食物的内能,食物内能 (选填“增大”或“减小”);
(4)用这个电烤箱在一次焙烤鸡翅的过程中,定时开关设定为15min,电热管正常循环工作,分析PR-t图像(如图丙所示)可知,电热管R通电 min,电风扇通电15min,此次烤鸡翅共消耗电能 J。
►考向一 电功、电功率、焦耳定律计算
1.(2024·广东·中考真题)某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能,其简化电路如图所示。发热电阻,紫外灯L规格为“220V 50W”。闭合开关和,消毒柜正常工作,求:
(1)通过R的电流;
(2)R的电功率;
(3)L工作100s消耗的电能。
2.(2024·广东深圳·中考真题)图甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示。
(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)孵化器在加热挡正常工作5min消耗电能是多少?芳芳同学算出水在这段时间吸收热量2.16×104J,则孵化器对水加热的效率是多少?
额定电压
220V
额定功率
加热挡
80W
保温挡
22W
3.(2023·广东深圳·中考真题)R是一个随推力F变化而变化的电阻,F与R的关系如图甲所示。现有如图乙,丙的两个电路,为定值电阻,阻值为20Ω,电源电压恒为6V,电流表量程为0~0.6A。
(1)当小白同学推力为0时,求电阻R的阻值;
(2)用300N的力推电阻,求的电功率(图乙);
(3)图丙中,当干路电流不超过电流表量程时,小白同学推力F的最大值。
4.(2023·广东·中考真题)题图甲是用某款3D打印第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所示,电源电压恒为6V,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=4Ω,忽略电阻丝阻值随温度变化,求
(1)低温档工作时,通过R1的电流;
(2)低温挡的功率;
(3)R2的电阻值。
5.(2022·广东深圳·中考真题)小明设计了如图甲的模拟智能测温报警电路:电源电压调为12V,报警器(电阻不计)通过的电流超过10mA时就会报警,热敏电阻RT其阻值随温度T的变化关系如图乙所示。要求:当所测温度达到或超过37.3℃时,系统报警。
(1)计算R0;
(2)38℃时电流约为多少?
(3)36℃到40℃的过程中,电路最大总功率。
6.(2022·广东·中考真题)某电热取暖器的简化电路如图所示,R1、R2为发热电阻。取暖器工作时,通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1320W,R1=55Ω。求:
(1)取暖器工作时通过R1的电流;
(2)取暖器处于低温挡时,工作1min产生的热量;
(3)R2的阻值。
特别提醒
1.电功率大小等于用电器在1秒时间内所消耗的电能.电功率的计算公式是P==UI.
2.电功率的国际主单位是瓦特,用符号W表示;另一个常用单位是千瓦,用符号 kW表示;它们之间的换算关系是1 kW=1 000 W.
3.额定电压是指用电器正常工作时的电压;额定功率是指用电器在额定电压下的功率.当灯泡的实际电压偏高时,灯泡实际功率会偏大,灯泡发光强烈;当灯泡的实际电压偏低时,灯泡实际功率会偏小,灯泡发光暗淡.
4.电流的热效应:是指电流通过导体时电能转化为热能的现象.
5.焦耳定律:Q=I2Rt.
►考向二 电功率的实际运用(综合题方向)
7.(2024·广东广州·中考真题)某电热敷腰带如图甲所示,有高温、中温和低温三个挡位,图乙是内部简化电路图,、、为加热电阻,其中、的阻值均为,通过旋转开关可以实现挡位切换。把电热敷腰带接入的家庭电路中。
(1)旋转开关转至 (选填“ab”、“bc”、“cd”或“de”)时,电热敷腰带处于高温挡工作,理由是: ;
(2)电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为,求通电消耗的电能;
(3)旋转开关转至bc时,电热敷腰带的功率为,求电路的总电流;
(4)旋转开关转至cd时,求电热敷腰带的功率。
8.(2023·广东广州·中考真题)把一个某种类型的电阻R接在电压恒为12V的电源两端,通电后,同时记录R的温度一时间图线、流过R的电流一时间图线如图所示;
(1)根据图线,R的温度为50时,流过R的电流为 A;
(2)求在30s时R的阻值和电功率;
(3)30s~40s,R产生的热量为Q1;90s~100s,R产生的热量为Q2,Q1 Q2(选填“>”“=”“<”),写出判断依据: 。
9.(2021·广东·中考真题)如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。通过调节开关,可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
(1)要使电吹风正常工作,图甲中的A处应安装 ,B处应安装 (选填“电动机”或“电阻丝”);
(2)如图乙,要使电吹风处于“冷风”状态,应闭合开关 。要使电吹风处于“暖风”状态,应闭合开关 ;
(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= ;
(4)电吹风用了几年后,由于电阻丝的升华,实际发热功率会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
►考向三 电功率的测量
10.(2019·广东·中考真题)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 表,乙是 表;
(2)实验时有如下器材:“2.5V 0.75W”小灯泡一只、电压为6V的电源、电流表、电压表、导线若干条、开关、滑动变阻器R1(10Ω 2A)和R2(50Ω 1A)。根据实验要求应选用滑动变阻器 ;
(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
11.(2022·广东深圳·中考真题)小明需要测量小灯泡的额定功率,灯泡铭牌是“3.8V,1.15W”。
电压表示数
电流表示数
3.0V
0.32A
3.8V
0.4A
4.5V
(1)小明连接电路后,发现灯泡不亮,下列哪种方法可以一次性解析多项问题( )
A.检查电源 B.检查导线连接
C.检查电流表和电压表的示数 D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度
(2)实验过程中,小明发现小灯泡较暗,如果要让小灯泡正常发光,他应将滑动变阻器向 (左或右)滑动;
(3)如图乙所示,当电压表示数为4.5V时,电流表示数为 A;
(4)从上表可以求出,当灯泡正常发光时电阻为 Ω;
(5)通过计算,判断出这只小灯泡铭牌上的参数 (合格,不合格);在这个实验中,可能会观察到小灯泡出现的现象是 (一点即可)
12.(2021·广东广州·中考真题)小明探究小灯泡、LED两端的电压随电流变化的情况,连接了如图的实物图其中电源可以提供不同的电压。
测量的数据如下表:
数据序号
1
2
3
4
5
电流表示数I/A
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
数字电压表V1示数U1/V
2.88
2.97
3.04
3.10
3.15
数字电压表V2示数U2/V
0.15
0.26
0.72
1.30
1.98
(1)请根据实物图,在图虚线框中画出电路图 (用V1、V2表示数字电压表V1和V2)
(2)求:电流为0.10A时,小灯泡的阻值 。
(3)求:电流为0.30A时,LED的功率 ;LED在此状态下持续工作100s消耗的电能 。
(4)小明利用两节干电池(约3V)和图中的小灯泡检测一批与上述实验规格一样的LED,为保护被测LED,设计了如图所示的电路,根据表中数据,推断检测时,通过LED的电流是否能达到0.3A? ,理由是 。
题型突破
方法
电路原理图
直接测量的物理量
小灯泡的电功率表达式
安阻法
电流表A1、A2的示数I1、I2
P=I1R0·I2
伏阻法
电压表V1、V2的示数U1、U2
P=U2·
伏阻法
闭合S、S2,断开S1,记录电压表示数U1;保持滑片位置不变,断开S2,闭合S、S1,记录电压表示数U2
P=·U1
伏阻法
已知电源电压U,闭合开关S,调节电阻箱至某一合适阻值,记录此时电压表示数U0、电阻箱阻值R0
P=·U0
1.(2023·广东深圳·中考真题)已知,,琴琴同学分别按图甲和图乙两种方式将两电阻连接在一起,则( )
A.图甲中R1与R2的电流比 B.图乙中R1与R2的电压比
C.图甲与图乙的总功率比 D.图甲与图乙的总功率比
2.(2024·广东阳江·二模)将额定电压相同的两个灯泡L1、L2,串联后接入由路中如图所示,接通电路后发现L1要亮一些,则下列判断正确的是( )
A.L1的实际电功率要大一些 B.L2的实际电功率要大一些
C.通过L1的电流要大一些 D.通过L2的电流要大一些
3.(2024·广东深圳·一模)母亲节时,小明买了一个如图甲所示的电热杯垫送给妈妈,电热杯垫通过USB接口供电,杯垫的简化电路如图乙所示。电热杯垫有加热和保温两挡功能,R1、R2为加热电阻,USB接口的输出电压为5V,R1电阻10Ω,加热挡的功率为7.5W。下列说法正确的是( )
A.同时闭合S1、S2时为保温挡 B.保温挡功率为5W
C.R2电阻为5Ω D.用加热挡工作10min,产生的热量是75J
4.(2024·广东汕头·一模)如图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图像,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为1W,则此时小灯泡的电阻为 Ω;再闭合开关,电流表示数变化了 A,此时电路中的总电功率是 W。
5.(2024·广东中山·三模)如图甲所示是便携式封口机,工作时利用电流的 效应,使发热电阻温度快速升高,熔化塑料包实现封口。如图乙所示是其原理电路图,封口机的电源电压是3 V,发热电阻R的阻值为1 Ω,闭合开关,则10s内产生 J的热量。若封口时总是把塑料袋烫坏,应将发热电阻换成阻值更 (选填“大”或“小”)的电阻。
6.(2024·广东汕头·二模)将额定电压是8V的小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I-U关系图像如图乙所示,R的阻值是 Ω,小灯泡的额定功率是 W,闭合开关,当电源电压是6V时,电路1min消耗的总电能是 J。
7.(2024·广东中山·三模)如图所示是某款家用可调功率的微型热水器的内部简化示意图,仅由虚线框内的加热电阻加热,其阻值为22 Ω,滑动变阻器最大阻值为88 Ω。以最大加热功率工作时,将2kg初温为 的水加热至 需要5min。求: 水的比热容。
(1)该热水器以最小功率加热时,电路中的电流;
(2)该微型热水器的最大加热功率;
(3)以最大功率加热时,热水器的加热效率。
8.(2024·广东广州·二模)在如图的电路中,电源电压9V保持不变,电阻R1的阻值为20Ω。当开关S闭合时,电流表的示数为0.3A。求:
(1)电阻R1两端的电压U1;
(2)电阻R2的阻值;
(3)通电1min,电流通过R2做的功。
9.(2024·广东揭阳·一模)冬天打出来的果汁太凉,不宜直接饮用。利用如图所示带加热功能的榨汁杯可以将榨出的果汁加热后饮用。下面是其内部电路简化结构示意图,该榨汁杯的部分参数如表所示。求:
榨汁杯部分参数表
额定电压
加热功率
保温功率
榨汁功率
容量
(1)仅榨汁时的正常工作电流;
(2)的阻值;
(3)给杯子盛满果汁并加热,使其温度升高30℃,果汁吸收热量。[,]
10.(2024·广东汕头·一模)如图甲所示是一款电热暖脚器,可通过旋钮来实现高、低温挡位切换,其内部简化电路如图乙所示,图中R1、R2均为加热电阻(阻值不变)。该暖脚器高温挡的功率是440W,低温挡的功率是110W。求:
(1)低温挡位时电路中电流是多少?
(2)该暖脚器在高温挡连续工作5min产生的热量是多少?
(3)加热电阻R1的阻值是多少?
11.(2024·广东东莞·二模)如图甲、乙所示是某型电烤箱和简化电路,工作电压为220V,和均为电烤箱中的加热元件,此电烤箱有高温和低温两个挡位,低温挡电功率为220W,电阻为,求:
(1)低温挡工作10min电路消耗的电能。
(2)高温挡工作电路的电流。
(3)的电阻?
12.(2024·广东江门·一模)图甲是一款养生壶,图乙是其简化电路图,部分参数如下表所示,R1、R2是电热丝(阻值不随温度的变化而变化),[粥的比热容取],求:
额定电压/V
220
加热挡功率/W
880
保温挡功率/W
176
(1)加热挡正常工作时,电路中的电流;
(2)电热丝的阻值;
(3)将1.1kg的粥从20℃加热到100℃,需要加热挡正常工作500s,此养生壶的加热效率。
13.(2024·广东东莞·二模)课后服务活动中,兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验,其中电源电压为6V,灯泡的额定电压为2.5V(正常发光时电阻约为12Ω)。
(1)连接电路过程中,开关处于 (选填“断开”或“闭合”)状态,电路连接完成后,闭合开关,电流表无示数,小灯泡不亮。那么出现的故障可能是 ;
(2)故障排除后重新连接电路,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 端移动(选填“左”或“右”);
(3)通过小灯泡的电流随它两端电压的变化如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)为能顺利完成该实验,下列不同规格的滑动变阻器应选用______(选填字母);
A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器
B.“20Ω 2A”的滑动变阻器
C.“5Ω 1A”的滑动变阻器
(5)实验结束后,某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V,定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器R'的滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为8V;
③再将滑动变阻器的滑片移至最 (选填“左”、“右”)端,此时电压表的示数为14V;
④小灯泡的额定功率P额= W。
14.(2024·广东揭阳·一模)小明用如图甲所示器材做“测量小灯泡电功率”的实验,电源电压约为且恒定不变,小灯泡上标有“”的字样,电压表只有量程可用。
(1)连接电路时开关需要 。
(2)图甲的电路还差最后一根导线,请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,连好就通电实验。
(3)连接好电路后,闭合开关,电流表有示数,电压表没有示数,则故障原因是___________。
A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.灯泡短路 D.灯泡断路
(4)排除故障后,小明为准确测出小灯泡的额定功率,实验步骤如下:
①调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为,然后断开开关,将电压表并联在滑动变阻器两端。
②保持滑片位置不动,再次闭合开关后,观察电压表并继续移动滑片,直至电压表示数 ,读出此时电流表示数如图乙所示,此时电流为 。
③小灯泡额定功率为
15.(2024·广东汕头·二模)实验小组的同学们利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接,要求:闭合开关,滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数变小 ;
(2)若想测小灯泡的额定功率,移动滑动变阻器滑片时,眼睛要注意观察 (选填“电压表”“电流表”或“小灯泡”)。当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
实验次数
电压
电流
电功率
灯泡发光情况
1
2.5
明亮
2
2.0
0.34
0.68
较亮
3
1.0
0.18
0.18
较暗
4
0.5
0.1
0.05
不发光
(3)通过实验数据分析,发现小灯泡的亮度是变化的,小灯泡的亮度是由其 (选填“实际功率”或“额定功率”)决定的;
(4)在第4次实验中,小灯泡不发光,原因是 ;
(5)另一个小组的同学根据测出的电流和电压数据绘制出了如图所示的图像,但由于粗心忘了标注坐标轴的符号,根据灯丝电阻的变化规律判断横坐标轴是 (选填“电压”或“电流”)。
16.(2024·广东云浮·一模)小明连接了如下题图所示的电路,研究不同电压下小灯泡的工作情况,电源电压为4.5V且保持不变,小灯泡L的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关S前,滑动变阻器R的滑片P应置于最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关S,观察到小灯泡L不亮,电压表无示数,电流表有示数且移动滑动变阻器R的滑片P,电流表示数有变化,则故障原因可能是小灯泡L (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器R的滑片P,多次实验并将数据和现象记录在下表中;
实验序号
电压U/V
电流I/A
小灯泡L的亮度
电功率P/W
1
0.5
0.20
不亮
0.10
2
1.0
0.24
暗
0.24
3
2.0
0.32
较暗
0.64
4
2.5
0.36
正常亮
0.90
5
5
0.38
很亮
1.14
分析实验数据可知:①小灯泡L正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留一位小数);
(4)②第1次实验中,小灯泡L不亮的原因可能是 ;
(5)③通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,其原因可能是 ;
(6)为了完成本次实验,小明所选用的滑动变阻器的规格可能是______(填字母)。
A.10Ω 2A B.20Ω 1A
17.(2024·广东中山·三模)在“测量小灯泡正常发光时的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,小明设计了电路图(如图甲)。
(1)帮小明将图甲中的电压表(选用合适的量程)接入电路;
(2)电路完善后,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表如图乙时,其示数为 V,为了测量小灯泡正常工作时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)调节;
(3)小灯泡的额定功率为 W;
(4)小伟看到电路图后提出一个建议:简化实验,去掉滑动变阻器直接测量小灯泡的额定功率。请你判断小伟的实验方案 (选填“可行”或“不可行”);理由是 。
18.(2024·广东惠州·一模)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,给同学们提供的器材有:电压恒为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡(灯丝电阻约为10Ω),电流表、电压表、开关各一个,导线若干,三种规格的滑动变阻器R1(100Ω 0.2A)、R2(100Ω 0.5A)、R3(20Ω 0.5A)可供选择。
(1)为完成实验,滑动变阻器应选择 (选填“R1”、“R2”或“R3”)。选择合适变阻器后,请用笔画线代替导线将电路连接完整。要求:变阻器的滑片P向A端移动时,灯泡变暗;( )
(2)实验中滑动变阻器除了保护电路外,还具有的作用是 ;
(3)滑片P置于阻值最大处,闭合开关,发现电压表示数较大,电流表几乎无示数,移动滑片P,电流表示数无变化,出现的电路故障原因可能是 ;
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示为 V;若要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。根据图丙图象信息,小灯泡的额定功率是 W。
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