第23讲 电功与电功率(讲义)(浙江专用)2026年中考科学一轮复习讲练测
2026-01-26
|
2份
|
33页
|
1071人阅读
|
59人下载
精品
摘要:
该初中科学中考复习讲义聚焦电功和电功率核心模块,覆盖电能表参数理解、电功计算、额定与实际功率辨析、动态电路分析、焦耳定律应用及实验探究等中考高频考点。采用“三考点+两拓展+分层训练”架构,通过考情剖析明确方向,思维导图构建网络,典例精析突破难点,真题训练强化应用,形成系统高效的复习闭环。
亮点在于深度融合科学思维与探究实践,如动态电路分析采用“滑片移动→电阻变化→电流电压变化→功率变化”逻辑链,多挡位电器计算通过电路结构模型建构推导功率关系。精选新能源汽车充电、智能家电能效等STSE情境题,配合基础-提升-挑战分层练习,确保学生在有限时间内提升综合应用能力,助力教师精准把控复习节奏,高效备战中考。
内容正文:
第23讲 电功和电功率(讲义)
目 录
目标导图
考情剖析·命题前瞻
思维导图·网络构建
考点通关·靶向突破
考点1 电能和电功
考点2 电功率
考点3 电热器
素养拓展·思维进阶
拓展1 电功率的动态分析与测量
拓展2 多挡位电器的综合分析与计算
优题精选·练能提分
考点
考查形式
课标要求及考查内容
考法分析
电能和电功
☑选择题
☑填空题
☑作图题
☑实验探究题
☑计算题
知道电功的实质是电能转化为其他形式能的过程。理解电功的公式(W=UIt)及单位。能利用电能表测量电功。
考法1:电能表读数与参数理解;考查对电能表铭牌参数(如220V、10(20)A、1600r/kW·h)物理意义的理解,以及根据表盘示数差计算某段时间内消耗的电能。
考法2:电功的实质;考查对电功实质的理解,了解电流做功的实质是电能和其他能量的转化,通过电功的计算量度电能转化的量。
考法3:电功的简单计算;直接应用公式W=UIt及其变形公式进行计算,常结合串联、并联电路特点或与电功率公式P=W/t结合考查。
电功率
☑选择题
☑填空题
☑作图题
☑计算题
理解电功率的定义和物理意义。掌握电功率的计算公式(P=W/t=UI)。能区分用电器的额定功率和实际功率。会测量小灯泡的电功率。
考法1:电功率的简单计算与比较;直接应用公式P=UI、P=W/t、P=I²R、P=U²/R等进行计算,或比较不同用电器实际功率的大小。常结合串并联电路的电流、电压规律。如2023·温州。
考法2:额定功率与实际功率的判断与计算;高频核心考点。给用电器铭牌(额定电压、额定功率)或电路条件,判断其工作状态(正常、过载、欠压),并计算实际功率。关键:电阻不变时,P实/P额 = (U实/U额)²。如2022·绍兴。
考法3:动态电路中的电功率分析;分析滑动变阻器滑片移动或开关通断引起的电路变化,进而判断用电器电功率的变化或计算其极值(最大、最小功率)。常结合图像进行分析。
考法4:测量小灯泡电功率实验;重要实验考点。考查原理(P=UI)、电路图与实物连接、实验步骤、电表读数与故障分析、数据处理(绘制U-I图像求额定功率)、实验结论与评估。如2023·宁波。
电热器
☑选择题
☑填空题
☑实验探究题
☑计算题
理解焦耳定律(Q=I²Rt)内容及公式。知道电热的利用和防止。能区分电功与电热(纯电阻电路W=Q;非纯电阻电路W>Q)。
考法1:焦耳定律的简单应用与计算;直接应用Q=I²Rt进行电热计算,常结合电热器(如电水壶、电熨斗)进行考查。如2023·嘉兴。
考法2:探究电热影响因素;通过实验(如焦耳定律演示器)探究电热与电流、电阻、通电时间的关系,重点考查控制变量法和转换法(如通过液柱高度或温度计示数变化反映电热多少)。
考法3:电热综合计算与应用;综合考查电热、电功、效率等的计算,如计算电热水器的加热效率、电动机工作时的发热量等。注意区分纯电阻电路(Q=W=Pt=UIt)和非纯电阻电路(Q=I²Rt,W=UIt>Q)。
命题
趋势
1.从公式套用向原理理解与综合应用深化
试题不再满足于对电功、电功率、焦耳定律公式的简单记忆和直接套用,而是更注重在真实、复杂的电路情境和生产生活应用中考查对物理原理的深度理解和综合应用能力。例如,通过分析“多挡位电热器”(如电饭煲的高温挡、低温挡)的工作原理、计算“电动汽车充电”过程中的能量消耗与效率,或将电学知识与热学知识相结合进行综合计算,要求学生具备清晰的电路分析能力和能量转化观念。
2.紧密联系生活实际与STSE(科学·技术·社会·环境)
命题素材大量选取学生熟悉的日常生活、现代科技和社会热点。例如,以“智能家电的能效标识”、“手机的超级快充技术”、“新能源电动汽车的充电与续航”为背景,考查电功、电功率的计算,引导学生关注物理知识在节能环保、新技术应用方面的价值,体现科学、技术、社会、环境的联系。
3.强化实验探究与图像分析能力
对“测量小灯泡电功率”和“探究焦耳定律”等实验的考查,已从步骤记忆转向对实验方案的设计与评估、电路故障的分析与排除、实验数据的处理与误差分析、以及从U-I图像等函数图像中提取信息解决问题的能力。控制变量法和转换法的科学思想渗透更加深入。
命题
预测
1.选择题与填空题
将继续围绕核心概念和规律进行情境化考查。电能表的读数与相关计算、额定功率与实际功率的判断与比较、焦耳定律的简单应用、家庭电路安全用电的常识(如保险丝选择、触电类型)将是稳定且高频的基础考点。选项设置会更具迷惑性,常结合易错点(如误认为电功率大的灯泡电阻一定大)进行考查。
2.实验探究题
“测量小灯泡的额定功率” 仍是电学部分最重要的实验题命题点。可能的创新角度是:提供有问题的实验数据或图像,要求分析原因;评价或设计特殊方法(如缺表法)测功率;探究小灯泡电阻随温度变化的规律。“探究电流通过导体产生热量的影响因素” 也是重要的实验考查内容。
3.综合计算与简答题
预计会以“家用电器(如电热水器、空调)的挡位分析与效率计算” 或 “新能源技术(如太阳能电池板、电动汽车充电)中的能量转换” 为背景,将欧姆定律、串并联电路特点、电功、电功率、电热、效率等知识融为一体。解题关键在于:① 准确分析不同状态下的电路结构;② 正确选用公式(注意纯电阻电路与非纯电阻电路的区别);③ 进行规范、完整的计算过程表述。 对于简答题,要求用准确、规范的物理语言解释现象(如为什么电炉丝热得发红而导线几乎不热)或说明工作原理。
◇考点 1 电能和电功
1.电能
(1)电能是能量的一种存在形式,可以由风能、太阳能、水能等其他形式的能量转化而来。
(2)单位:焦耳(J),简称焦,生活中常用的单位是千瓦时(kw·h),俗称“度”。
两者换算关系:1千瓦时=3.6×焦。
2.电功
(1)概念:电流所做的功叫电功。
(2)实质:电能转化为其他形式的能的过程。电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。
(3)单位:电功的单位与电能的单位相同,也是焦耳,常用单位为千瓦时。
(4)影响电功多少的因素
大量的实验表面,电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长,电流做的功就越多。
(5)电功的计算
①电流在某段电路上做的功,等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流,以及通电时间的乘积。公式W=UIt,(1焦=1伏·安·秒)
②变式:推导公式或,适用于纯电阻电路。
③推论:
无论是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和。
即:W总=W1+W2+…Wn
比例关系:
串联电路:
并联电路:
3.电能表
①读数:某段时间电能表上先后两次读数之差,就是这段时间电路消耗的电能。
②参数及意义:
③计算:电能 W = (n为一段时间电表转盘转数,N为电表上的转数)
考法01:电能表读数与参数理解
典例1:如图是电能表上的一些信息,请选出与科学意义不相符的是( )
A.kW⋅h:表示电能表上的数字以千瓦时为单位
B.512.8:表示该月该电能表消耗的电功率为512.8kW⋅h
C.600r/kW⋅h:表示电路每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转过600转
D.10(20)A:表示该电能表的额定电流为10A,短时间内允许通过的最大电流为20A
考法02:电功的实质
典例2:(2025·浙江丽水·二模)2025年3月17日比亚迪全新发布的超级e平台携兆瓦级闪充技术,以1兆瓦(1000kW)的充电功率重新定义行业标准——单枪峰值充电效率达传统快充桩的10倍以上,仅需1秒充电即可支持车辆行驶2公里,真正实现“充电如加油”的畅快体验。问当给汽车电池充电时,电能主要转化为 能;假设车辆充电电费单价1元/度,则使用比亚迪兆瓦闪充技术的电车每公里支出费用约 元(保留两位小数)。
考法03:电功的简单计算
典例3:(2023·浙江杭州·中考真题)用两种不同充电桩,对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如表所示,不计充电过程中的能量损失。
充电桩
电池初始状态
充电电压/V
充电电流/A
充满电的时间/h
普通充电桩
相同
220
30
10
快充充电桩
600
100
待填
(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能为多少千瓦时?
(2)用快充充电桩充满电,需要多少小时?
(3)目前存在普通充电桩充电时间长,充电桩紧缺等问题。为解决此问题,除用快充充电桩充电外,再提出一种设想。
◇考点 2 电功率
1.电功率
(1)概念:电流在单位时间内做的功叫做电功率。
(2)定义式:
(3)单位:瓦(W)、千瓦(kW)。1W=1J/s。
(4)物理意义:电流做功的快慢,电功率越大,电流做功越快,电功率越小,电流做功越慢。
2.额定值与实际值
(1)概念
额定电压:用电器铭牌上标有的电压值叫做额定电压;额定电压是用电器正常工作时的电压。
额定功率:标有的电功率值叫做额定功率;额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率。
实际电压:将用电器接入某一电路中时,用电器两端实际分得的电压。
实际功率:用电器在电路中工作时实际消耗的功率。实际功率是用电器在实际电压下消耗的电功率。
(2)实际值与额定值的关系
当实际电压= 额定电压时,实际功率= 额定功率,实际电流= 额定电流,用电器正常工作;
当实际电压<额定电压时,实际功率<额定功率,实际电流<额定电流,不能正常工作;
当实际电压>额定电压时,实际功率>额定功率,实际电流>额定电流,容易损坏;
(3)灯泡亮度与实际功率的关系
接在同一电路上的灯泡,消耗电功率越大,灯泡就越亮。实际功率反应灯泡的亮度。
3.电功率的计算
①用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积。
公式:(1瓦=1伏·安)
②变式:根据欧姆定律,或。适用于纯电阻电路。
③推论:P总=P1+P2+…Pn;串联电路: ;并联电路:
【测量小灯泡电功率】
实验原理:P=UI
实验方法:利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可以求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出来的电功率就是额定功率。
注意事项:
1.电流表电压表量程选择
先根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程,然后估算通过小灯泡的最大电流来确定电流表的量程。
2.滑动变阻器规格要求
滑动变阻器规格要保证能调出表格的数据,一般可根据最小电流计算最大阻值(或只测量小灯泡额定功率,那么滑动变阻器保证能使小灯泡电压达到额定电压,根据分压计算滑动变阻器阻值);滑动变阻器最大电流要大于小灯泡的额定电流。
考法01:电功率的简单计算与比较
典例1:(2024·浙江·中考真题)自然界中有许多“电鱼”,它们身体中的发电器官能产生电。研究表明,某电鱼在水中放电时(图1),身体AB段可看成电源和电阻(R1)两部分串联而成,其余部分和水的电阻为R2,它们共同构成闭合电路,简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压(即电源电压)为U,电阻R1=1.0×104欧。为获得U的大小,研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2,得到A、B两点间电压UAB和电路中电流Ⅰ的关系,如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同,电鱼电阻不变。
请回答:
(1)向水里加入氯化钠,目的是 (填“增大”或“减小”)电阻R2;
(2)求电鱼放电时电压U的大小 ;
(3)当R2=1.0×104欧,求电鱼放电时R2的电功率P2。
考法02:额定功率与实际功率的判断与计算
典例2:如图甲是一种电热膜,工作时能自动控温,其构造是在绝缘薄膜表面,将多条薄的导电墨线两端与金属导线相连,如图乙。该电热膜的额定电压为220V,导电墨线电阻随温度变化图象如图丙,有关电热膜说法不正确的是( )
A.导电墨线间以并联的方式连接
B.若实际电压小于220V时,温度稳定后的实际功率小于额定功率
C.工作时通过导电墨线的电流会改变
D.当温度到达t0并继续升温时,发热功率会急剧增大
考法03:动态电路中的电功率分析
典例3:(2024·浙江绍兴·三模)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,为定值电阻,电流表的量程为“”,电压表的量程为“”,滑动变阻器的最大阻值为,在保证电路元件安全的情况下,缓慢移动滑片,消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V
B.定值电阻的阻值为
C.滑动变阻器的调节范围为
D.电路消耗总功率的最小值为10.8W
考法04:测量小灯泡电功率实验
典例4:(2023·浙江绍兴·中考真题)为了探究灯泡亮度与灯泡电功率的关系,小敏用如图所示电路进行研究(光敏电阻和灯L放置在暗盒内,外界光照无法进入)。已知灯L的额定电压为2伏,的阻值随光照的增强而减小,是保护电阻。连接电路后,闭合开关和,移动滑片调节灯L两端电压,记录电压表和电流表的示数如下表;
实验次数
1
2
3
4
5
电压表V示数/伏
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流表示数/安
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
电流表示数/安
0.04
0.10
0.14
0.16
0.18
(1)闭合前,应先将滑片移至最 (选填“左”或“右”)端;
(2)该实验通过观察 来体现灯泡L的亮度变化;
(3)实验中灯L的额定功率为 瓦;
(4)通过数据分析,得出的实验结论是 。
◇考点 2 电热器
1.电流的热效应
由于导体有电阻,所以当有电流通过导体时,导体总会发热,将电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。
2.焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。
公式:
【易错易混】
对于纯电阻用电器,电能全部转化为热能,W=Q;
对于非纯电阻用电器,电能部分转化为内能,W>Q。
如电动机,电能一部分转化为机械能,一部分转化为内能,故W=Q+W机械
【探究焦耳定律实验】
实验方法:控制变量法、转换法
3.电热器
(1)原理:利用电流的热效应工作。
(2)主要元件:发热体,它由电阻大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成。
(3)电热器档位问题
电路结构
核心思路
档位分析
串联式(含短路式)
全是发热体
用总功率判断
串联电阻越多电流越小,根据P=UI,总功率越小,档位越低
含非发热体
用发热体功率判断
串联非发热体电阻起到分压作用,根据P热=,故功率减小,档位越低
并联式
用总功率判断
并联的越多干路电流越大,根据P=UI,功率越大,档位越高。注意:并一个电阻则在原来功率的基础上加上,有利于计算
考法01:焦耳定律的简单应用与计算
典例1:(2025·浙江台州·二模)如图甲为某款全自动感应干手器,其工作原理简化图如图乙所示,闭合开关S、S1、S2后,干手器感应到手伸入时,由于光照强度变弱,光敏电阻阻值发生改变,感应开关闭合,电动机开始工作。
(1)干手器通过吹热风让手很快变干,说明液体蒸发的快慢与 有关;
(2)图丙中的光敏电阻 (选填“①”或“②”)符合以上设计要求;
(3)电阻丝的阻值R1为44欧,若正常工作10秒产生热量为多少焦耳?
考法02:探究电热影响因素
典例2:(2025·浙江宁波·三模)某同学用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油,瓶内电阻的阻值分别为5欧和10欧,A、B是相同的玻璃管,管内初始液面位置相同。
实验一:闭合开关,通电1分钟记录液面上升的高度,分别记作h1和h2。
实验二:断开开关,当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后,减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关,通电1分钟记录液面上升的高度,分别记作h3和h4。
(1)除电流表和秒表外,本实验中还需要用到的测量工具为 。
(2)实验中,将电阻丝串联连接的目的是为了保证实验时 相同。
(3)多次重复实验均发现h1<h3<h4,则可以得出的结论为
。
考法03:电热综合计算与应用
典例3:(2023·浙江·一模)如图甲所示为某型号室内加热器,有高温和低温两个档位。额定电压为220V,高温档和低温档的额定功率分别为2200W和1000W,简化电路如图乙所示。求:
(1)当开关S1、S2均闭合时,电加热器处于 (选填“高温档”或“低温档”);
(2)电阻丝R1的阻值 ;
(3)在额定电压下,使用高温档工作3h,电加热产生的热量是 ;
(4)若该加热器在低温档工作时,测得消耗的实际功率为810W,则实际电压是 。
拓展1 电功率的动态分析与测量
本模块旨在帮助学生攻克电路动态变化中的电功率分析难题,并掌握测量小灯泡电功率的实验方法及故障排查。
1. 核心方法梳理
分析电功率变化,关键在于理解决定因素 P = UI = I²R = U²/R在具体电路中的运用。
串联电路:电流 I相同。由 P = I²R知,电阻 R越大的用电器,实际功率 P越大(如额定电压相同的灯泡,电阻大的更亮)。
并联电路:电压 U相同。由 P = U²/R知,电阻 R越小的支路,实际功率 P越大。
动态分析(滑动变阻器):抓住 U电源不变,分析滑片移动 → R变变化 → 总电阻 R总变化 → 总电流 I总变化 → 各元件电压、电流变化 → 最终功率变化。
2. 思维进阶:测量小灯泡功率
伏安法测功率是核心实验。中考常考电路连接、故障分析、数据处理和实际功率与额定功率关系。
关键点:小灯泡电阻随温度变化,故其 U-I图像为曲线。
常见故障:灯泡不亮,可能是断路(电压表示数可能接近电源电压)或短路(电压表示数为0)。
【教考衔接】某智能台灯标有“6V 3W”字样,通过滑动变阻器调节亮度。电源电压恒为9V,灯泡L和滑动变阻器R串联。
(1)灯泡L正常发光时的电阻为 ______ Ω。
(2)当滑片P移动使电流表示数为0.3A时,灯泡L的实际功率为 ______ W。
(3)若实验中不慎将电压表串联接入电路,闭合开关后,可能观察到 ______。
A. 电流表有示数,灯泡很亮
B. 电流表指针几乎不动,灯泡不亮
C. 电压表有示数且接近电源电压
D. 电压表无示数
拓展2 多挡位电器的综合分析与计算
本模块聚焦于电热器、电饭煲等多挡位电器的工作原理分析,涉及电功率、电热、效率的综合计算,是中考的综合应用题热点。
1. 核心原理:电功率的调节
多挡位(如高、中、低档)的本质是通过开关改变电路总电阻,从而改变总功率(P = U²/R总,U不变)。
功率越大,电阻越小:高温档对应总电阻最小的连接方式(如并联)。
功率越小,电阻越大:低温档对应总电阻最大的连接方式(如串联或接入单个大电阻)。
2. 思维进阶:能量转化与效率分析
对于电热器(如热水壶),电能转化为内能,Q = W = Pt(纯电阻电路)。在计算实际问题(如加热水)时,要考虑热效率:η = Q吸 / W电,其中 Q吸 = cmΔt。
【教考衔接】某品牌电热水壶有“加热”和“保温”两挡,其简化电路如图所示(电路描述:电源电压220V,R₁、R₂为发热电阻,S为挡位开关。加热挡时,S闭合;保温挡时,S断开)。已知 R₁ = 48.4Ω,R₂ = 435.6Ω。
(1)开关S ______(选填“闭合”或“断开”)时,为加热挡。
(2)计算加热挡的额定功率。
(3)在加热挡下,将2kg水从20℃加热至100℃[注:加热所需的热量Q吸 = 6.72×10⁵ J],若热水壶的加热效率为84%,求完成这次加热所需的时间。[c水 = 4.2×10³J/(kg·℃)]
1. (2023·浙江衢州·中考真题)小科想购买一个电热水壶,已知他家中电路电压是 220V、室内插座额定电流是 5A,则下列规格的电热水壶适合他家的是( )
选项
额定电压/V
额定功率/W
A
220
1500
B
220
800
C
120
1500
D
120
800
A.A B.B C.C D.D
2. (2025·浙江杭州·一模)图甲是一种多档位加热杯垫,图乙是其内部简化电路图,电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时,对电路的分析正确的是( )
A.R1和R2串联
B.R1两端的电压小于R2两端的电压
C.此时电路处于保温档
D.流过R1的电流大于流过R2的电流
3. 如图所示是东阳市区公共充电插座,扫码付费即可自动充电。给电动自行车充电时,充电器将电压降为电动车蓄电池需要的充电电压,若某充电器的输出电压为48V,输出电流为2.5A。以下描述中符合事实的是( )
A.这些插座都是串联的
B.该充电器的输出功率为240w
C.充电时,化学能转化为电能
D.完成扫码付费相当于闭合电路的开关
4. (2024·浙江宁波·二模)如图所示,当开关S闭合后,两灯均能发光,且已知甲表的读数为1.0,乙表的读数为2.0(单位为V或A)。则可求得( )
A.灯的电阻为
B.灯的功率为
C.灯的电阻为1Ω
D.灯的功率为
5. (2024·浙江·三模)小明进行了如图的科学探究实验,闭合开关S后,甲、乙两灯均正常发光,但甲灯比乙灯亮,下列说法不正确的是( )
A.两灯均正常发光时,甲灯功率大于乙灯功率
B.两灯均正常发光时,甲灯电阻小于乙灯电阻
C.若将两灯串联在该电源上,甲灯两端电压比乙灯两端电压大
D.若将两灯串联在该电源上,乙灯的亮度将比甲灯的亮度亮些
17 / 18
学科网(北京)股份有限公司
$
第23讲 电功和电功率(讲义)
目 录
目标导图
考情剖析·命题前瞻
思维导图·网络构建
考点通关·靶向突破
考点1 电能和电功
考点2 电功率
考点3 电热器
素养拓展·思维进阶
拓展1 电功率的动态分析与测量
拓展2 多挡位电器的综合分析与计算
优题精选·练能提分
考点
考查形式
课标要求及考查内容
考法分析
电能和电功
☑选择题
☑填空题
☑作图题
☑实验探究题
☑计算题
知道电功的实质是电能转化为其他形式能的过程。理解电功的公式(W=UIt)及单位。能利用电能表测量电功。
考法1:电能表读数与参数理解;考查对电能表铭牌参数(如220V、10(20)A、1600r/kW·h)物理意义的理解,以及根据表盘示数差计算某段时间内消耗的电能。
考法2:电功的实质;考查对电功实质的理解,了解电流做功的实质是电能和其他能量的转化,通过电功的计算量度电能转化的量。
考法3:电功的简单计算;直接应用公式W=UIt及其变形公式进行计算,常结合串联、并联电路特点或与电功率公式P=W/t结合考查。
电功率
☑选择题
☑填空题
☑作图题
☑计算题
理解电功率的定义和物理意义。掌握电功率的计算公式(P=W/t=UI)。能区分用电器的额定功率和实际功率。会测量小灯泡的电功率。
考法1:电功率的简单计算与比较;直接应用公式P=UI、P=W/t、P=I²R、P=U²/R等进行计算,或比较不同用电器实际功率的大小。常结合串并联电路的电流、电压规律。如2023·温州。
考法2:额定功率与实际功率的判断与计算;高频核心考点。给用电器铭牌(额定电压、额定功率)或电路条件,判断其工作状态(正常、过载、欠压),并计算实际功率。关键:电阻不变时,P实/P额 = (U实/U额)²。如2022·绍兴。
考法3:动态电路中的电功率分析;分析滑动变阻器滑片移动或开关通断引起的电路变化,进而判断用电器电功率的变化或计算其极值(最大、最小功率)。常结合图像进行分析。
考法4:测量小灯泡电功率实验;重要实验考点。考查原理(P=UI)、电路图与实物连接、实验步骤、电表读数与故障分析、数据处理(绘制U-I图像求额定功率)、实验结论与评估。如2023·宁波。
电热器
☑选择题
☑填空题
☑实验探究题
☑计算题
理解焦耳定律(Q=I²Rt)内容及公式。知道电热的利用和防止。能区分电功与电热(纯电阻电路W=Q;非纯电阻电路W>Q)。
考法1:焦耳定律的简单应用与计算;直接应用Q=I²Rt进行电热计算,常结合电热器(如电水壶、电熨斗)进行考查。如2023·嘉兴。
考法2:探究电热影响因素;通过实验(如焦耳定律演示器)探究电热与电流、电阻、通电时间的关系,重点考查控制变量法和转换法(如通过液柱高度或温度计示数变化反映电热多少)。
考法3:电热综合计算与应用;综合考查电热、电功、效率等的计算,如计算电热水器的加热效率、电动机工作时的发热量等。注意区分纯电阻电路(Q=W=Pt=UIt)和非纯电阻电路(Q=I²Rt,W=UIt>Q)。
命题
趋势
1.从公式套用向原理理解与综合应用深化
试题不再满足于对电功、电功率、焦耳定律公式的简单记忆和直接套用,而是更注重在真实、复杂的电路情境和生产生活应用中考查对物理原理的深度理解和综合应用能力。例如,通过分析“多挡位电热器”(如电饭煲的高温挡、低温挡)的工作原理、计算“电动汽车充电”过程中的能量消耗与效率,或将电学知识与热学知识相结合进行综合计算,要求学生具备清晰的电路分析能力和能量转化观念。
2.紧密联系生活实际与STSE(科学·技术·社会·环境)
命题素材大量选取学生熟悉的日常生活、现代科技和社会热点。例如,以“智能家电的能效标识”、“手机的超级快充技术”、“新能源电动汽车的充电与续航”为背景,考查电功、电功率的计算,引导学生关注物理知识在节能环保、新技术应用方面的价值,体现科学、技术、社会、环境的联系。
3.强化实验探究与图像分析能力
对“测量小灯泡电功率”和“探究焦耳定律”等实验的考查,已从步骤记忆转向对实验方案的设计与评估、电路故障的分析与排除、实验数据的处理与误差分析、以及从U-I图像等函数图像中提取信息解决问题的能力。控制变量法和转换法的科学思想渗透更加深入。
命题
预测
1.选择题与填空题
将继续围绕核心概念和规律进行情境化考查。电能表的读数与相关计算、额定功率与实际功率的判断与比较、焦耳定律的简单应用、家庭电路安全用电的常识(如保险丝选择、触电类型)将是稳定且高频的基础考点。选项设置会更具迷惑性,常结合易错点(如误认为电功率大的灯泡电阻一定大)进行考查。
2.实验探究题
“测量小灯泡的额定功率” 仍是电学部分最重要的实验题命题点。可能的创新角度是:提供有问题的实验数据或图像,要求分析原因;评价或设计特殊方法(如缺表法)测功率;探究小灯泡电阻随温度变化的规律。“探究电流通过导体产生热量的影响因素” 也是重要的实验考查内容。
3.综合计算与简答题
预计会以“家用电器(如电热水器、空调)的挡位分析与效率计算” 或 “新能源技术(如太阳能电池板、电动汽车充电)中的能量转换” 为背景,将欧姆定律、串并联电路特点、电功、电功率、电热、效率等知识融为一体。解题关键在于:① 准确分析不同状态下的电路结构;② 正确选用公式(注意纯电阻电路与非纯电阻电路的区别);③ 进行规范、完整的计算过程表述。 对于简答题,要求用准确、规范的物理语言解释现象(如为什么电炉丝热得发红而导线几乎不热)或说明工作原理。
◇考点 1 电能和电功
1.电能
(1)电能是能量的一种存在形式,可以由风能、太阳能、水能等其他形式的能量转化而来。
(2)单位:焦耳(J),简称焦,生活中常用的单位是千瓦时(kw·h),俗称“度”。
两者换算关系:1千瓦时=3.6×焦。
2.电功
(1)概念:电流所做的功叫电功。
(2)实质:电能转化为其他形式的能的过程。电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。
(3)单位:电功的单位与电能的单位相同,也是焦耳,常用单位为千瓦时。
(4)影响电功多少的因素
大量的实验表面,电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长,电流做的功就越多。
(5)电功的计算
①电流在某段电路上做的功,等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流,以及通电时间的乘积。公式W=UIt,(1焦=1伏·安·秒)
②变式:推导公式或,适用于纯电阻电路。
③推论:
无论是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和。
即:W总=W1+W2+…Wn
比例关系:
串联电路:
并联电路:
3.电能表
①读数:某段时间电能表上先后两次读数之差,就是这段时间电路消耗的电能。
②参数及意义:
③计算:电能 W = (n为一段时间电表转盘转数,N为电表上的转数)
考法01:电能表读数与参数理解
典例1:如图是电能表上的一些信息,请选出与科学意义不相符的是( )
A.kW⋅h:表示电能表上的数字以千瓦时为单位
B.512.8:表示该月该电能表消耗的电功率为512.8kW⋅h
C.600r/kW⋅h:表示电路每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转过600转
D.10(20)A:表示该电能表的额定电流为10A,短时间内允许通过的最大电流为20A
本题命题意图:考查对电能表各核心参数物理意义的准确理解。
【答案】B
【详解】A.电能表上的数字单位是千瓦时(kW·h),不符合题意;
B.该电能表消耗的电能为512.8kW·h,符合题意;
C.600r/kW⋅h表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的转盘转过600转,不符合题意;
D.10(20)A表示这个电能表的额定电流为10A,短时间内允许通过的最大电流为20A,不符合题意。
故选B。
考法02:电功的实质
典例2:(2025·浙江丽水·二模)2025年3月17日比亚迪全新发布的超级e平台携兆瓦级闪充技术,以1兆瓦(1000kW)的充电功率重新定义行业标准——单枪峰值充电效率达传统快充桩的10倍以上,仅需1秒充电即可支持车辆行驶2公里,真正实现“充电如加油”的畅快体验。问当给汽车电池充电时,电能主要转化为 能;假设车辆充电电费单价1元/度,则使用比亚迪兆瓦闪充技术的电车每公里支出费用约 元(保留两位小数)。
本题命题意图:考查学生对电功的实质的理解,将核心知识迁移至真实科技情境的能力。
【答案】 化学 0.14
【详解】[1]当给汽车电池充电时,消耗电能,相当于用电器,电能主要转化为化学能。
[2]1秒充电即可支持车辆行驶2公里,则每公里充电0.5s,充电0.5s消耗的电能W=Pt=1000kW×(0.5/3600 )h≈0.14kW·h
即约0.14度电,车辆充电电费单价1元/度,每公里的充电费用为。
考法03:电功的简单计算
典例3:(2023·浙江杭州·中考真题)用两种不同充电桩,对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如表所示,不计充电过程中的能量损失。
充电桩
电池初始状态
充电电压/V
充电电流/A
充满电的时间/h
普通充电桩
相同
220
30
10
快充充电桩
600
100
待填
(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能为多少千瓦时?
(2)用快充充电桩充满电,需要多少小时?
(3)目前存在普通充电桩充电时间长,充电桩紧缺等问题。为解决此问题,除用快充充电桩充电外,再提出一种设想。
本题命题意图:通过新能源车充电的真实情境,综合考查学生对电功公式的灵活应用与对比分析能力。
【答案】(1)66kW⋅h ;(2)1.1h ;(3)见解析
【详解】解:(1)用普通充电桩充满电时,消耗的电能为
(2)当用快充充电时,需要的时间为
(3)除用快充充电桩充电外,可以增加充电桩量或给车辆增加太阳能电池板协助充电。
答:(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能为;
(2)用快充充电桩充满电,需要;
(3)除用快充充电桩充电外,可以增加充电桩量或给车辆增加太阳能电池板协助充电。
◇考点 2 电功率
1.电功率
(1)概念:电流在单位时间内做的功叫做电功率。
(2)定义式:
(3)单位:瓦(W)、千瓦(kW)。1W=1J/s。
(4)物理意义:电流做功的快慢,电功率越大,电流做功越快,电功率越小,电流做功越慢。
2.额定值与实际值
(1)概念
额定电压:用电器铭牌上标有的电压值叫做额定电压;额定电压是用电器正常工作时的电压。
额定功率:标有的电功率值叫做额定功率;额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率。
实际电压:将用电器接入某一电路中时,用电器两端实际分得的电压。
实际功率:用电器在电路中工作时实际消耗的功率。实际功率是用电器在实际电压下消耗的电功率。
(2)实际值与额定值的关系
当实际电压= 额定电压时,实际功率= 额定功率,实际电流= 额定电流,用电器正常工作;
当实际电压<额定电压时,实际功率<额定功率,实际电流<额定电流,不能正常工作;
当实际电压>额定电压时,实际功率>额定功率,实际电流>额定电流,容易损坏;
(3)灯泡亮度与实际功率的关系
接在同一电路上的灯泡,消耗电功率越大,灯泡就越亮。实际功率反应灯泡的亮度。
3.电功率的计算
①用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积。
公式:(1瓦=1伏·安)
②变式:根据欧姆定律,或。适用于纯电阻电路。
③推论:P总=P1+P2+…Pn;串联电路: ;并联电路:
【测量小灯泡电功率】
实验原理:P=UI
实验方法:利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可以求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出来的电功率就是额定功率。
注意事项:
1.电流表电压表量程选择
先根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程,然后估算通过小灯泡的最大电流来确定电流表的量程。
2.滑动变阻器规格要求
滑动变阻器规格要保证能调出表格的数据,一般可根据最小电流计算最大阻值(或只测量小灯泡额定功率,那么滑动变阻器保证能使小灯泡电压达到额定电压,根据分压计算滑动变阻器阻值);滑动变阻器最大电流要大于小灯泡的额定电流。
考法01:电功率的简单计算与比较
典例1:(2024·浙江·中考真题)自然界中有许多“电鱼”,它们身体中的发电器官能产生电。研究表明,某电鱼在水中放电时(图1),身体AB段可看成电源和电阻(R1)两部分串联而成,其余部分和水的电阻为R2,它们共同构成闭合电路,简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压(即电源电压)为U,电阻R1=1.0×104欧。为获得U的大小,研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2,得到A、B两点间电压UAB和电路中电流Ⅰ的关系,如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同,电鱼电阻不变。
请回答:
(1)向水里加入氯化钠,目的是 (填“增大”或“减小”)电阻R2;
(2)求电鱼放电时电压U的大小 ;
(3)当R2=1.0×104欧,求电鱼放电时R2的电功率P2。
本题命题意图:综合考查串联电路分析、欧姆定律应用、图像信息提取及电功率计算。
【答案】(1)减小
(2)2V
(3)10-4W
【详解】(1)向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子,因此向水里加入氯化钠,目的是减小电阻R2。
(2)由图1知道,两电阻串联,由AB间的电压R2为两端的电压,图2可知,当电路中的电流为0.05mA时,R2两端的电压为1.5V,由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压
①
当电路中的电流为0.15mA时,R2两端的电压为0.5V,由串联电路的电压特点和欧姆定律知道,电源电压
②
由①②解得
U=2V
(3)由串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻
则电路中的电流
则电鱼放电时R2的电功率
考法02:额定功率与实际功率的判断与计算
典例2:如图甲是一种电热膜,工作时能自动控温,其构造是在绝缘薄膜表面,将多条薄的导电墨线两端与金属导线相连,如图乙。该电热膜的额定电压为220V,导电墨线电阻随温度变化图象如图丙,有关电热膜说法不正确的是( )
A.导电墨线间以并联的方式连接
B.若实际电压小于220V时,温度稳定后的实际功率小于额定功率
C.工作时通过导电墨线的电流会改变
D.当温度到达t0并继续升温时,发热功率会急剧增大
本题命题意图:考查在复杂情境下综合运用电学知识进行分析与推理的能力。
【答案】D
【详解】A.如图所示,导电墨线并排接入电路中,相互不影响,故是并联的方式连接。故A正确,不符合题意;
B.若实际电压小于220V时,根据可知,温度稳定后的实际功率小于额定功率,故B正确,不符合题意;
C.由丙图可知,导电墨线电阻随温度变化而变化,根据可知,工作时通过导电墨线的电流会改变,故C正确,不符合题意;
D.当温度到达t0并继续升温时,导电墨线电阻会急剧上升,可知,发热功率会急剧减小。故D错误,符合题意。
故选D。
考法03:动态电路中的电功率分析
典例3:(2024·浙江绍兴·三模)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,为定值电阻,电流表的量程为“”,电压表的量程为“”,滑动变阻器的最大阻值为,在保证电路元件安全的情况下,缓慢移动滑片,消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V
B.定值电阻的阻值为
C.滑动变阻器的调节范围为
D.电路消耗总功率的最小值为10.8W
本题命题意图:综合考查动态电路分析及图像信息提取与运用的能力。
【答案】C
【详解】AB.由乙图可知,当电压表的示数为13V时,R2的电功率为6.5W,则电源电压可表示为
-------1
当电压表的示数为15V时,R2的电功率为4.5W,则电源电压可表示为
----2
联立1、2解得R1=10Ω,电源电压U=18V,故AB错误;
C. 根据题意电路中的电流最大为0.6A,此时滑动变阻器接入电路中的阻值最小,则电路中的总电阻为
滑动变阻器此时的电阻为
根据串联分压原理可知,当电压表的示数为15V时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,此时电路中的电流为
滑动变阻器的最大阻值为
则滑动变阻器R2的调节范围为20Ω~50Ω,故C正确;
D.当电路中电流最小时,电路中的总功率最小,为
故D错误。
故选C。
考法04:测量小灯泡电功率实验
典例4:(2023·浙江绍兴·中考真题)为了探究灯泡亮度与灯泡电功率的关系,小敏用如图所示电路进行研究(光敏电阻和灯L放置在暗盒内,外界光照无法进入)。已知灯L的额定电压为2伏,的阻值随光照的增强而减小,是保护电阻。连接电路后,闭合开关和,移动滑片调节灯L两端电压,记录电压表和电流表的示数如下表;
实验次数
1
2
3
4
5
电压表V示数/伏
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流表示数/安
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
电流表示数/安
0.04
0.10
0.14
0.16
0.18
(1)闭合前,应先将滑片移至最 (选填“左”或“右”)端;
(2)该实验通过观察 来体现灯泡L的亮度变化;
(3)实验中灯L的额定功率为 瓦;
(4)通过数据分析,得出的实验结论是 。
本题命题意图:综合考查电功率探究实验的安全操作、转化法应用、数据分析和结论归纳能力。
【答案】左 电流表A2示数变化 0.4 灯泡亮度与灯泡电功率有关,灯泡电功率越大,灯泡越亮
【详解】(1)[1]闭合S1前,为了保护电路,应该使滑动变阻器接入电路的阻值最大,故应先将滑片移至最左端。
(2)[2]灯泡L的亮度越大,光敏电阻的阻值越小,电流表A2的示数越大,故可以根据A2的示数变化来体现灯泡L的亮度变化。
(3)[3]实验中灯L的额定功率为P=UI=2V×0.2A=0.4W
(4)[4]通过数据分析,A2的示数越大,灯泡的亮度越大,灯泡两端的电压越大,灯泡的实际功率越大。
◇考点 3 电热器
1.电流的热效应
由于导体有电阻,所以当有电流通过导体时,导体总会发热,将电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。
2.焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。
公式:
【易错易混】
对于纯电阻用电器,电能全部转化为热能,W=Q;
对于非纯电阻用电器,电能部分转化为内能,W>Q。
如电动机,电能一部分转化为机械能,一部分转化为内能,故W=Q+W机械
【探究焦耳定律实验】
实验方法:控制变量法、转换法
3.电热器
(1)原理:利用电流的热效应工作。
(2)主要元件:发热体,它由电阻大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成。
(3)电热器档位问题
电路结构
核心思路
档位分析
串联式(含短路式)
全是发热体
用总功率判断
串联电阻越多电流越小,根据P=UI,总功率越小,档位越低
含非发热体
用发热体功率判断
串联非发热体电阻起到分压作用,根据P热=,故功率减小,档位越低
并联式
用总功率判断
并联的越多干路电流越大,根据P=UI,功率越大,档位越高。注意:并一个电阻则在原来功率的基础上加上,有利于计算
考法01:焦耳定律的简单应用与计算
典例1:(2025·浙江台州·二模)如图甲为某款全自动感应干手器,其工作原理简化图如图乙所示,闭合开关S、S1、S2后,干手器感应到手伸入时,由于光照强度变弱,光敏电阻阻值发生改变,感应开关闭合,电动机开始工作。
(1)干手器通过吹热风让手很快变干,说明液体蒸发的快慢与 有关;
(2)图丙中的光敏电阻 (选填“①”或“②”)符合以上设计要求;
(3)电阻丝的阻值R1为44欧,若正常工作10秒产生热量为多少焦耳?
本题命题意图:考查对光敏电阻特性曲线分析及纯电阻电路焦耳定律计算的综合应用能力。
【答案】(1)温度、液体表面空气流速
(2)①
(3)11000J
【详解】(1)“吹风”即增大空气流速,“热”即温度高,那么干手器通过吹热风让手很快变干,说明液体蒸发的快慢与温度、液体表面空气流速有关。
(2)干手器感应到手伸入时,光照强度变弱,此时感应开关闭合,则电磁铁的磁场变强,电流变大,而光敏电阻的阻值减小,即光敏电阻的电阻随光照强度的减弱而变小,故选①。
(3)电阻丝 正常工作10秒产生热量。
考法02:探究电热影响因素
典例2:(2025·浙江宁波·三模)某同学用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油,瓶内电阻的阻值分别为5欧和10欧,A、B是相同的玻璃管,管内初始液面位置相同。
实验一:闭合开关,通电1分钟记录液面上升的高度,分别记作h1和h2。
实验二:断开开关,当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后,减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关,通电1分钟记录液面上升的高度,分别记作h3和h4。
(1)除电流表和秒表外,本实验中还需要用到的测量工具为 。
(2)实验中,将电阻丝串联连接的目的是为了保证实验时 相同。
(3)多次重复实验均发现h1<h3<h4,则可以得出的结论为
。
本题命题意图:考查“电流热效应”影响因素的探究能力。
【答案】(1)刻度尺
(2)电流大小和通电时间
(3)在通电时间相同的情况下,通过导体的电流越大、导体电阻越大,电流通过导体产生的热量越多
【详解】(1)实验要记录液面上升的高度,除电流表和秒表外,本实验中还需要用到的测量工具为刻度尺。
(2)探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系,实验运用控制变量法。串联电路,电流处处相等,由焦耳定律可知,实验中,将电阻丝串联连接的目的是为了保证实验时电流大小和通电时间相同。
(3)多次重复实验均发现h1<h3<h4
由h1<h3可知,电阻相同,减小滑动变阻器连入电路的阻值,电路中电流变大,液面上升的高度变大,产生热量变多。由h3<h4可知,电流相同,电阻越大,液面上升的高度越大,产生热量变多。综上所述,可以得出的结论为在通电时间相同的情况下,通过导体的电流越大、导体电阻越大,则电流通过导体产生的热量越多。
考法03:电热综合计算与应用
典例3:(2023·浙江·一模)如图甲所示为某型号室内加热器,有高温和低温两个档位。额定电压为220V,高温档和低温档的额定功率分别为2200W和1000W,简化电路如图乙所示。求:
(1)当开关S1、S2均闭合时,电加热器处于 (选填“高温档”或“低温档”);
(2)电阻丝R1的阻值 ;
(3)在额定电压下,使用高温档工作3h,电加热产生的热量是 ;
(4)若该加热器在低温档工作时,测得消耗的实际功率为810W,则实际电压是 。
本题命题意图:通过实际电器情境,综合考查学生分析电路状态、计算电阻与电热、推导实际电压等核心能力。
【答案】 高温档 48.4Ω 2.376×107J 198V
【详解】(1)[1]开关S1、S2均闭合时,电阻R1与R2并联,电路中电阻最小,由可知,电路中的功率最大,所以为高温档。
(2)[2]开关S1闭合时,S2断开时,电阻丝R1串联在电路中,为低温档,则电阻丝R1的阻值
(3)[3]在额定电压下,使用高温档工作3h,电加热产生的热量
(4)[4]加热器在低温档工作时,测得消耗的实际功率为810W,由可得,实际电压
拓展1 电功率的动态分析与测量
本模块旨在帮助学生攻克电路动态变化中的电功率分析难题,并掌握测量小灯泡电功率的实验方法及故障排查。
1. 核心方法梳理
分析电功率变化,关键在于理解决定因素 P = UI = I²R = U²/R在具体电路中的运用。
串联电路:电流 I相同。由 P = I²R知,电阻 R越大的用电器,实际功率 P越大(如额定电压相同的灯泡,电阻大的更亮)。
并联电路:电压 U相同。由 P = U²/R知,电阻 R越小的支路,实际功率 P越大。
动态分析(滑动变阻器):抓住 U电源不变,分析滑片移动 → R变变化 → 总电阻 R总变化 → 总电流 I总变化 → 各元件电压、电流变化 → 最终功率变化。
2. 思维进阶:测量小灯泡功率
伏安法测功率是核心实验。中考常考电路连接、故障分析、数据处理和实际功率与额定功率关系。
关键点:小灯泡电阻随温度变化,故其 U-I图像为曲线。
常见故障:灯泡不亮,可能是断路(电压表示数可能接近电源电压)或短路(电压表示数为0)。
【教考衔接】某智能台灯标有“6V 3W”字样,通过滑动变阻器调节亮度。电源电压恒为9V,灯泡L和滑动变阻器R串联。
(1)灯泡L正常发光时的电阻为 ______ Ω。
(2)当滑片P移动使电流表示数为0.3A时,灯泡L的实际功率为 ______ W。
(3)若实验中不慎将电压表串联接入电路,闭合开关后,可能观察到 ______。
A. 电流表有示数,灯泡很亮
B. 电流表指针几乎不动,灯泡不亮
C. 电压表有示数且接近电源电压
D. 电压表无示数
解析思路:
(1)考查额定值计算:R = U额² / P额 = (6V)² / 3W = 12Ω。
(2)考查动态电路中的实际功率计算:灯泡电阻视为不变,实际功率 P实 = I²R = (0.3A)² × 12Ω = 1.08W。
(3)考查电路故障(电表错误连接)分析:电压表内阻极大,串联入电路相当于断路,故电流表几乎无示数(B对),灯泡不亮。此时电压表测的是电源电压(或近似),故有示数且接近电源电压(C对)。选 B、C。
拓展2 多挡位电器的综合分析与计算
本模块聚焦于电热器、电饭煲等多挡位电器的工作原理分析,涉及电功率、电热、效率的综合计算,是中考的综合应用题热点。
1. 核心原理:电功率的调节
多挡位(如高、中、低档)的本质是通过开关改变电路总电阻,从而改变总功率(P = U²/R总,U不变)。
功率越大,电阻越小:高温档对应总电阻最小的连接方式(如并联)。
功率越小,电阻越大:低温档对应总电阻最大的连接方式(如串联或接入单个大电阻)。
2. 思维进阶:能量转化与效率分析
对于电热器(如热水壶),电能转化为内能,Q = W = Pt(纯电阻电路)。在计算实际问题(如加热水)时,要考虑热效率:η = Q吸 / W电,其中 Q吸 = cmΔt。
【教考衔接】某品牌电热水壶有“加热”和“保温”两挡,其简化电路如图所示(电路描述:电源电压220V,R₁、R₂为发热电阻,S为挡位开关。加热挡时,S闭合;保温挡时,S断开)。已知 R₁ = 48.4Ω,R₂ = 435.6Ω。
(1)开关S ______(选填“闭合”或“断开”)时,为加热挡。
(2)计算加热挡的额定功率。
(3)在加热挡下,将2kg水从20℃加热至100℃[注:加热所需的热量Q吸 = 6.72×10⁵ J],若热水壶的加热效率为84%,求完成这次加热所需的时间。[c水 = 4.2×10³J/(kg·℃)]
解题思路:
(1)挡位判断:根据 P = U² / R,电压不变时,总电阻越小,功率越大。S闭合时,R₂被短路,仅R₁工作,总电阻最小,为加热挡。S断开时,R₁与R₂串联,总电阻大,为保温挡。
(2)加热功率计算:P加热 = U² / R₁ = (220V)² / 48.4Ω = 1000W。
(3)效率与时间计算:
计算水吸收的热量:Q吸 = c水mΔt = 4.2×10³ J/(kg·℃)×2 kg×(100℃ - 20℃) = 6.72×10⁵ J。
根据效率计算消耗的电能:W电 = Q吸 / η = 6.72×10⁵ J / 0.84 = 8.0×10⁵ J。
计算所需时间:t = W电 / P加热 = 8.0×10⁵ J / 1000W = 800 s。
1. (2023·浙江衢州·中考真题)小科想购买一个电热水壶,已知他家中电路电压是 220V、室内插座额定电流是 5A,则下列规格的电热水壶适合他家的是( )
选项
额定电压/V
额定功率/W
A
220
1500
B
220
800
C
120
1500
D
120
800
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】该插座允许接入的用电器最大功率为
所以不能选购额定功率为1500W的电热水壶;B的额定电压为220V,符合我国家庭电路的电压,D的额定电压为120V,不能直接接入家庭电路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2. (2025·浙江杭州·一模)图甲是一种多档位加热杯垫,图乙是其内部简化电路图,电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时,对电路的分析正确的是( )
A.R1和R2串联
B.R1两端的电压小于R2两端的电压
C.此时电路处于保温档
D.流过R1的电流大于流过R2的电流
【答案】D
【详解】A.由图可知,当开关S1、S2都闭合时,R1、R2并联,故A错误;
B.根据并联电路的电压特点可知,R1、R2两端的电压相等,故B错误;
C.根据并联电路的电阻特点可知,R1、R2并联时,电路的总电阻最小,由可知,电路的总功率最大,电路处于高温挡,故C错误;
D.根据题意可知,电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻,R1、R2两端的电压相等,由欧姆定律可知,通过流过R1的电流大于流过R2的电流,故D正确。
故选D。
3. 如图所示是东阳市区公共充电插座,扫码付费即可自动充电。给电动自行车充电时,充电器将电压降为电动车蓄电池需要的充电电压,若某充电器的输出电压为48V,输出电流为2.5A。以下描述中符合事实的是( )
A.这些插座都是串联的
B.该充电器的输出功率为240w
C.充电时,化学能转化为电能
D.完成扫码付费相当于闭合电路的开关
【答案】D
【详解】A.这些插座可以单独工作,互不影响,因此都是并联的,故A不符合题意;
B.该充电器的输出功率为:,故B不符合题意;
C.充电时,消耗电能,将电能转化为化学能,故C不符合题意;
D.完成扫码付费后,开始给电动自行车充电,控制电路的通断,相当于闭合电路的开关,故D符合题意。
故选D。
4. (2024·浙江宁波·二模)如图所示,当开关S闭合后,两灯均能发光,且已知甲表的读数为1.0,乙表的读数为2.0(单位为V或A)。则可求得( )
A.灯的电阻为
B.灯的功率为
C.灯的电阻为1Ω
D.灯的功率为
【答案】D
【详解】当开关S闭合后,若甲是电压表,乙是电流表,灯泡L2被短路,灯泡L2不能发光, 电路为L1的简单电路,不符合题意;两灯均能发光,两灯泡并联,甲为电流表,读数为1A,乙为电压表,读数为2V,灯泡的电流为1A,则可得灯泡的电阻为
灯的功率为
由于不知道通过L1的电流,灯泡L1的电阻和电功率无法计算,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5. (2024·浙江·三模)小明进行了如图的科学探究实验,闭合开关S后,甲、乙两灯均正常发光,但甲灯比乙灯亮,下列说法不正确的是( )
A.两灯均正常发光时,甲灯功率大于乙灯功率
B.两灯均正常发光时,甲灯电阻小于乙灯电阻
C.若将两灯串联在该电源上,甲灯两端电压比乙灯两端电压大
D.若将两灯串联在该电源上,乙灯的亮度将比甲灯的亮度亮些
【答案】C
【详解】A.由于灯泡的亮度与灯泡的实际功率有关,所以两灯均正常发光时,甲灯比乙灯亮,说明甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,两灯泡并联,两灯的电压相等,由于甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率,由可知,甲灯电阻小于乙灯电阻,故B正确,不符合题意;
C.由于甲灯电阻小于乙灯电阻,则两灯串联接在该电源上,串联电路中处处电流相等,由U=IR可知,甲灯两端电压比乙灯两端电压小,故C错误,符合题意;
D.由于甲灯电阻小于乙灯电阻,两灯串联接在该电源上,串联电路中处处电流相等,由P=I2R可知,此时乙灯的实际功率较大,故乙灯的亮度将比甲灯的亮度亮些,故D正确,不符合题意。
故选C。
17 / 18
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。