内容正文:
科 学
九年级全一册 浙教版
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上分专题(五)
电功和电功率综合计算
重难上分 攻克难点
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类型1 电功率动态电路分析
类型2 特殊方法测电功率
类型3 多挡位用电器计算
目 录
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类型1 电功率动态电路分析
母题学方法 上分攻略
①先判断电路类型;
②判断滑动变阻器滑片移动或开关状态变化后,电路中总电阻大小的变化;
③利用欧姆定律,分析电路中总电流的变化;
④利用串并联电路特点,判断各部分电路中电流、电压或电功率的变化。
1.[2024宁波一模,中]、为两只额定电压均为 的小灯泡,其电流随电压
变化的关系图像如图甲所示。现将两灯泡接入图乙所示的电路中,电源电压恒定
不变,滑动变阻器标有“”字样,电流表的测量范围为“. ”。只闭
合开关,当滑动变阻器接入电路的阻值为 时, 正常发光。在保证电路安
全的前提下,下列说法正确的是( )
甲
乙
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A.该电路的电源电压为
B.只闭合开关,调节滑动变阻器,可使灯泡 正常发光
C.只闭合开关,当滑动变阻器两端的电压是时,电路的总功率为
D.只闭合开关和只闭合开关,电路消耗的最大功率之比是
√
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【解析】只闭合时,与串联,电流表测电路中的电流,当 接入电路的阻值
为 时,灯泡正常发光,两端的电压,由题图甲知,此时通过 的
电流 ,串联电路各处电流相等,根据欧姆定律可知,此时滑动变阻器两
端的电压 ,因串联电路中总电压等于各分电压之
和,所以电源电压,故A错误。只闭合时,与
串联,电流表测电路中的电流,由题图甲可知, 正常发光时电路中的电流为
,因而灯泡不能正常发光,故B错误。只闭合开关时,、、
串联,当两端电压为时,与两端电压之和为 ,由题图甲可
知,此时电路电流为,连入电路的电阻为 ,符合题意,电路总功
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率,故C错误。只闭合 时,结合A项分析可知电路中的最
大电流为,此时电路的最大电功率为 ;只
闭合时,由B项分析可知电路中的最大电流为 ,此时电路的最大电功率为
;故只闭合开关和只闭合开关 ,电路消耗的最
大电功率之比是 ,故D正确。
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子题练变式
2.[2025宁波期中,中]如图所示,将滑动变阻器的滑片 从某一位置移动到另一
位置,电压表的示数由变为,电流表示数相应由变成 ,那么定值
电阻 的电功率改变量为(不计温度对电阻的影响,电源电压保持不变)( )
D
A. B. C. D.
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【解析】由题图可知,定值电阻 与滑动变阻器串联,通过两者的电流相等,电
压表测滑动变阻器两端电压,当电压表的示数为时,电流表示数为 ,电
源电压,当电压表的示数为时,电流表示数为 ,
电源电压,联立①②可得, , ,定值
电阻的电功率改变量为 ,
故A、B、C不符合题意,D符合题意。
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类型2 特殊方法测电功率
母题学方法 上分攻略
①利用电压表与已知阻值的定值电阻(或已知最大阻值的滑动变阻器)并联等效
替代电流表。
②利用电流表与已知阻值的定值电阻(或已知最大阻值的滑动变阻器)串联等效
替代电压表。
3.[2024温州瑞安五校联考,中]探究小灯泡的电功率是初中科学非常重要的实验。
甲
乙
丙
丁
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(1)探究小灯泡的电功率与电压的关系的实验中,小科同学设计了图甲的电路图。
通过实验得出:小灯泡的电功率与电压有关,电压越大,电功率越大。则支持该
结论的实验现象是____________________________________。
电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
【解析】甲中两灯串联,通过两盏灯的电流相等,灯两端的电压越大,由
知,灯的实际功率越大,灯越亮;支持该结论的实验现象是电压表示数大的灯泡
比示数小的灯泡亮。
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(2)为了测量额定电压为“ ”的小灯泡的额定功率,小科同学按图乙连接电路。
【解析】①小灯泡在额定电压下正常发光,图丙中电压表选用小测量范围,分度
值为,示数为,小于灯泡的额定电压 ,为使灯泡正常发光,应增大灯
泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小变阻器两端的电压,由串联分压
原理知,应减小变阻器连入电路中的电阻,故滑片应向左移动,直到电压表示数
为 。②由图丁知,灯泡与电阻箱并联,电压表测电源电压,电流表测电路中
的总电流,电压表示数为,则电源电压为 ,由欧姆定律知,通过电阻箱的电流
,由并联电路电流的特点知,通过灯泡的电流:,由 知,
灯泡的实际功率 。
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①闭合开关,将滑动变阻器滑片 移到某一位置,电压表示数如图丙所示,为测量
小灯泡额定功率,小科同学接下来应该如何操作?___________________________
_____________________。
将滑动变阻器滑片向左移动,直到电压表示数为
②小科同学想用图丁的并联电路测小灯泡的实际功率,闭合开关 ,电流表的示数
为,电压表示数为,电阻箱连入电路的阻值为 。用上述所测物理量的符号写
出灯实际功率的表达式 ____________。
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子题练变式
4.[2025温州模拟,偏难]小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时,老师
只给她提供了如下器材:标有“ ”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个
电压表(没有电流表)、阻值为 的定值电阻 、导线若干。她根据所给定的
器材经过认真思考后设计了正确的实验电路,如图甲是该电路的不完整电路图。
甲
乙
丙
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(1)请你将甲电路图补充完整。
【解】如图所示
【解析】根据 可知,在没有电流表的情况下,可利用电压表和定值电阻并联
等效代替电流表,结合
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片调至阻值______的位置。
最大
【解析】闭合开关前滑片应调到变阻器阻值最大处。
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(3)闭合开关后,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表
的示数为____,此时电压表的示数如图乙所示,是____ 。
2.5
2.4
【解析】可知电压表 并联在定值电阻两端。
因为小灯泡的额定电压为 ,闭合开关后,为了测量小灯泡的额定功率,应调
节滑动变阻器,使电压表的示数为,电压表的测量范围为 ,分度
值为,示数为 ,此时电路中的电流为
。
(4)小灯泡的额定功率为____ 。
0.6
【解析】小灯泡的额定功率为 。
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(5)她还进一步设计出了只有电流表没有电压表时解决这个问题的方法,设计的
电路如图丙所示, ,其中关键的一步是调节滑动变阻器,使电流表
的示数为_____A,此时读出电流表 的示数,即可计算出小灯泡的额定功率。
0.25
【解析】要测量小灯泡的额定功率,小灯泡两端的电压应为额定电压,根据并联
电路两端电压相等,可知定值电阻两端电压等于 时,灯泡正常发光,
,故电流表的示数为 。
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类型3 多挡位用电器计算
母题学方法 上分攻略
当电源电压不变时(纯电阻电路),电路总电阻越大,总电流越小,根据 ,
此时电路总功率最小。
5.[2025宁波余姚期末,中]如图甲所示,空气炸锅是一种常用的家用电器,其内
部简化电路如图乙所示,定值电阻 , ,通过控制开关 、
、 可实现低温、中温、高温三个挡位的调节。
甲
乙
(1)若不慎将、 同时闭合,电路会发生______。(填电路故障)
短路
【解析】若将、 同时闭合,电流从电源正极流出后不经用电器直接流回电源
负极,发生电源短路,会烧坏电源。
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(2)当、串联时,空气炸锅处于低温挡,此时电路中、、 三个开关的
断开或闭合情况是:___________________。
、断开,闭合
【解析】、断开,闭合时,、串联,此时电路总电阻最大,由
得,此时电路总功率最小,空气炸锅处于低温挡。
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(3)当、闭合, 断开时,该空气炸锅处于______挡。此时,图乙电路干路
上的总电流为多少安?(写出计算过程)
高温
【解】 ,计算过程见解析
【解析】当、闭合,断开时,、 并联,此时电路总电阻最小,由
得,此时电路总功率最大,空气炸锅处于高温挡。
此时通过的电流 ,
通过的电流 ,
干路上的总电流为 。
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子题练变式
6.[2024嘉兴一模,偏难]火锅深受人们喜爱,如图为某款电火锅工作电路的原理
图,它有高、中、低三个挡位,旋钮开关可以分别置于“0和1”“1和2”“2和3”或“3和
4”接线柱。正常工作时,低温挡功率为高温挡功率的,定值电阻 ,定
值电阻 。
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(1)开关置于______接线柱时,电火锅处于高温挡。此时,电火锅的功率为多少?
3和4
【解】
【解析】由图可知,开关置于0和1接线柱时电路断路,置于1和2接线柱时、
串联,电路总电阻最大,功率最小,为低温挡;置于2和3接线柱时,只有 接入
电路,电路总电阻较小,功率较大,为中温挡;当开关置于3和4接线柱时, 和
并联,电路总电阻最小,电功率最大,为高温挡,此时、 的电功率分别
为:, ,
则电火锅高温挡的功率为: 。
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(2)电火锅处于高温挡正常工作时,可以在405秒内使的水的温度从 刚
好升高到,求此时的加热效率。[水的比热容
【解】
【解析】水吸收的热量为:
,
电火锅消耗的电能 ,
此时的加热效率为: 。
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(3) 的阻值是多少欧?
【解】
【解析】当开关置于“1和2”接线柱时和 串联,为低温挡,已知低温挡功率为
高温挡功率的,则低温挡的功率为: ,
低温挡电路中的总电阻为: ,
的阻值为: 。
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