内容正文:
(
考点
概述
:
1、电能表(各参数含义、
根据电能表参数、表盘转动的圈数或电能表指示灯闪烁的次数n,求出该电路中消耗的电能
;
根据电能表的示数求电路中消耗的电能)
;
2、电功(电功实验、公式及计算)
;
3、电功率(电功率实验、公式、计算、故障的路分析)
;
4、电热器、电流的热效应(公式、计算)
;
5、家庭电路(组成、接法、安全用电)
)第十五章 电功和电热
一、基础知识梳理:
1、 所做的功叫电功,用字母 表示,电流做功的过程,就是 能转变为 能的过程(内能、光能、机械能)。计算电功的公式:W= = = = = ,电功的国际单位: 生活中还常用“ ”( )做电功的单位,1KW.h= J。测量电功的仪表是 表,可测量用电器消耗的 。根据电能表参数N,及电能表表盘转动的圈数或电能表指示灯闪烁的次数n,可以求出该电路中消耗的电能W= KW.h= J,电能表刻度盘示数由四位整数和一位 组成,根据刻度盘示数求电路中消耗的电能
2、电功率:电流在单位时间内做的功叫 ,它是描述电流做功 的物
理量。电功率的计算公式:P= = = = ,电功率的国际单位是: ,用符号 表示。由P=W/t得计算电功的另一公式W=P·t
3、测定灯泡的功率实验,其实验原理可用公式表示为: 。
连接电路时开关应 ,闭合开关前滑动变阻器滑片移到 。
4、用电器正常工作时的电压叫 ,用电器在额定电压下的功率叫 。用电器工作时实际加的电压叫 ,用电器在实际电压下的功率叫 ,每个用电器的额定功率只有 个,而实际功率有 个,电压不同,实际功率就 ,实际值和额定值的关系为:
(1)U实 U额时、P实 P额,灯泡正常发光;(2)U实 U额时、P实 P额,灯泡发暗(3)U实 U额时、P实 P额,灯泡很亮;且容易烧坏。
灯泡的亮暗程度决定于灯泡的 (选填额定功率或实际功率);根据U额、P额可求出R= ;P实、P额、U实、U额的关系公式: 。
5、焦耳定律:电流通过导体产生的热量,跟 成正比,跟导体的 成正比,跟通电 成正比。数学表达式为:Q= ,电流通过导体做功,若电能全部转化为内能则:Q W= = = = 。
串联电路中电热与电阻的关系: 。
并联电路中电热与电阻的关系: 。
求电动机工作时产生的电热只能用: 。
6、家庭电路:
(1)家庭电路连接方法:各盏灯、用电器、插座之间为 联关系;开关与灯是 联。
(2)家庭电路的主要部分:
①家庭电路由 、 、 、 、 、 、 等组成。
家庭电路电压为: ,人体安全电压为: 。
②电能表的作用:测出用户全部电器消耗的 。
③保险丝的作用:当电路中的 过大时,保险丝熔断,起到保护电路的作用。
④保险丝的材料选择:电阻率 、熔点 (铅锑合金)。 用铜丝或铁丝代替熔丝(选填能或不能)
⑤插座用于可移动的用电器供电,对于三孔插座,具体接法是
⑥测电笔使用时手接触 ,笔尖接触 ,如氖管发光,表明接触的是 线。
(3)家庭电路中电流过大的原因:(1) ;(2) 。
(4)安全用电:为了安全不要 低压带电体,不要 高压带电体。大功率用电器金属外壳必须 。
二、基础训练:
1.小明同学月初观察到家中电能表示数为 ,月末观察到电能表示数变为 ,则他家这段时间内消耗的电能为 kW·h. 他要借助电能表测量家中电水壶的实际电功率,还需要用到的一种测量仪器是 .
2.小王家中的电能表如图所示,从表盘信息可知,他家接入的用电器总功率不能超过 w。当家里只有电磁炉工作时,电能表在1min内转90转,则电磁炉在lmin内消耗的电能为 J,该电磁炉的功率为 W。
3.两电阻R1=30Ω,R2=50Ω,在相同时间内,若将它们串联在电路中,电流做功之比为 ,电功率之比为 ;若将它们并联在电路中,电流做功之比为 ,电功率之比
4.一只标有“220V 60W”的灯泡,若把它接在220V的电源上,则它的实际功率是 W.
若把它接在110V的电源上,则它的实际功率是 W.
5.某街道两旁的标有“220V 60W”的灯泡共20盏,每天平均亮10小时,则每天共消耗的电能为 kW•h
6.某太阳能热水器装有100kg初温为20℃的冷水,经过一天的太阳照射,水温升高到65℃,则这些水吸收的热量等于完全燃烧________m3天然气所放出的热量;假如用功率为2kW的电热水器产生同样多的热量,则通电的时间为_______s。(已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃)、天然气的热值为4.2×107J/m3)
7.现在许多宾馆都利用房卡取电,如图10所示。只有把房卡插入槽中,房间内的用电器才能使用房卡的作用相当于家庭电路中的 ,房间里各用电器之间是 联的。开关必须接在 (零/火)线上.
8.电扇在工作过程中能量转化的情况,是( )
A、电能仅转化成机械能 B、电能仅转化成动能
C、电能仅转化成内能 D、电能转化成机械能和内能
9.某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率,下列说法错误的是( )
A.闭合开关前,滑片P应滑到B端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
C.当电压表示数为2.5V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率 D.实验还可得知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮
10.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关后,滑动变阻器滑片从左向右移动的过程中,下列说法正确的是
A.电流表示数逐渐变大B.电压表示数逐渐变小
C.电灯的亮度逐渐增强D.电路总功率逐渐变大
11.下列做法中符合安全用电规范的是 A
A.使用测电笔时,手要接触笔尾的金属电极 B.家庭电路中用铜丝代替熔丝
C. 控制电灯的开关接在零线上 D.家用电器金属外壳不要接地
12.如图所示的家庭照明电路,已知其中一只灯泡的灯头接线处存在故障.电工师傅为查明故障,在保险丝处接入一只“220V 40W”的灯泡L0.当只闭合开关S、S1时,灯泡L0和L1都呈暗红色(比正常发光状态暗得多);当只闭合开关S、S2时,灯泡L0正常发光,L2不发光.由此可以确定( )
A.L1灯头接线处断路 B. L1灯头接线处短路
C.L2灯头接线处短路 D. L2灯头接线处断路
(
图2
)13.如图2所示,R1=400Ω,R3 =20Ω电源电压为12V,当S1,S2断开时,电流表示数为0.1A,:
(1)R2的阻值(2)当S1,S2闭合时,电流表的示数
(3)当S1,S2闭合时,通电1min电路消耗的电能
额定电压
220V
加热功率
1100W
保温功率
44W
最大容积
3L
(
220V
S
R
1
R
2
)14、学习了电学知识后,小亮研究家中具有保温功能的电饭锅,画出电饭锅的电路原理图如图所示,电饭锅的铭牌上部分内容如下表。
(1)R1、R2中哪个是加热电阻?要使电饭锅加热,开关S闭合还是断开?
(2)电饭锅正常加热时,电路的电流是多大?
(3)电路中电阻R1、R2的阻值各是多大?保温时,R1、R2产生的电热之比是多少?
对比:电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制〕,从说明书上收集到如下数据及如图10所示的电路原理图当温控开关况断开时,饮水机处于 工作状态;电热饮水机在加热状态下的工作电流为 A。
15.如图4所示为测定小灯泡额定功率的不完整的电路图,已知小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω.
(1)这个实验的原理为 ,图 4中a为 表,b为 表.
(2)若用干电池做电源,至少应选择 节干电池串联使用;连接电路时,开关应处于 状态;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最 端.
(3)按图4所示的电路图,在图5中用笔画线代替导线,正确连接实物图.
(4)实验时应调整 使 的读数达到 ,再读出 的读数,就可计算出小灯泡的额定功率.
(5)实验时,如果发现电压表的示数为2V,则应把滑片向 端移动.
(6)实验中当电压表的示数为3.8V时,电流表的指针位置如图6 所示,则小灯泡的额定功率为 W.
(7)在小电灯正常发光时,再将滑片P 向B 端移动到另一位置,则小电灯的实际功率 (选填“大于”、“小于”或“等于”)额定功率.
(8)若某位同学连接好电路,在闭合开关时发现小灯泡不亮,电流表无示数,但电压表有示数,该电路可能出现的故障是 。
(9)若某位同学连接好电路,在闭合开关时发现小灯泡不亮,电流表有示数,但电压表无示数,该电路可能出现的故障是 。
(10) 若某位同学连接好电路,在闭合开关时发现小灯泡特别亮,该电路可能出现的故障是 。
(
图4
) (
图5
) (
图6
)
【挑战中考】
三、挑战中考:
1.(2023·江苏南通)某智能手机的锂电池上标有“”字样,该手机搭配了超级快充功能,快充时保持充电电压3.7V不变,增大充电的电流。若给锂电池充入80%的电能,需要充电40min,此时手机的快充电流大小跟哪种用电器正常工作时的电流最接近( )
A.节能灯 B.电风扇 C.电饭锅 D.电冰箱
2.(2025·四川达州)小芳家有一只标有“220V 1000W”字样的电热水壶。使用前,家中电能表示数如图所示;关闭其它用电器,只让电热水壶正常工作30分钟。下列说法正确的是( )
A.电热水壶的电阻为484Ω B.电热水壶消耗的电能
C.此过程电能表指示灯闪烁了3000次 D.30分钟后电能表表盘示数为
3.(2023·江苏淮安)如图所示的电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为电阻箱。闭合开关,调节R2的阻值,下列关于电流表示数I、电压表示数U、R1的功率P及R2的阻值之间的关系图像正确的是( )
A. B. C. D.
4.(2025·江苏苏州)如图甲,两个相同的容器中分别装有液体a、b,液体a的质量大于b的质量。用两个电热丝分别对液体a、b加热,电热丝R1的阻值大于R2的阻值,工作电压相同,且电热丝产生的热量均被液体吸收,液体a、b温度随时间的变化关系如图乙。下列说法正确的是( )
A.a、b为同种物质
B.B.a的比热容小于b的比热容
C.相同时间内a、b吸收的热量相等
D.D.R1的电功率大于R2的电功率
5.(2025·江苏徐州)如图是电饭锅的简化电路,开关S控制“1”、“2”两个挡位。做饭时先高温烧煮,后焖饭、保温。则做饭过程中,开关S所处的挡位( )
A.一直在“1”挡 B.一直在“2”挡
C.先在“1”挡,后在“2”挡 D.先在“2”挡,后在“1”挡
6.(2025·江苏南通)如图为家庭电路的示意图,下列说法正确的是( )
A.电能表是用来测量电功的仪表
B.空气开关能起到漏电保护作用
C.照明灯与它所在支路开关并联
D.三线插座的中间插孔连接零线
7.(2023·江苏徐州)对于如图所示的部分家庭电路,下列说法正确的是( )
A.a是零线
B.bc之间的电压为 220V
C.灯泡和接在插座上的用电器串联
D.测电笔测试插座右孔,氖管会发光
8.(2025·江苏盐城)下列行为符合安全用电要求的是( )
A.在电暖器上烘衣服
B.在高压线下放风筝
C.用湿布擦拭用电器
D.发现用电器失火时,先切断电源
9.(2025·江苏淮安)小明家电能表3月底的示数为,4月底的示数为。小明家4月份用电 kW·h。若电费按每千瓦时0.5元计算,则小明家4月份应交电费 元。
10.(2024·江苏盐城)在“对家庭用电的调查研究”综合实践活动中,小明发现家中电能表表盘如图所示,该电能表的示数为 kW·h,他家同时工作的用电器总功率不能超过 W。小明想测家中电水壶的功率,只让电水壶在电路中工作,当指示灯闪烁了48次,用时1min,则该电水壶的功率为 W。
(
第
10
题
) (
第
11
题
)
11.(2025·江苏南京)如图所示,电源电压U=6V,R1=5Ω,R2=10Ω;仅闭合S2,电路的总电阻为 Ω;仅闭合S3,电压表示数为4.5V,R3= Ω;当S1、S2、S3均闭合时,电流表的示数为 A。R2消耗的功率为 W。
12.(2025·江苏盐城)小华制作的模拟调光灯电路如图所示,小灯泡标有“2.5V 0.3A”字样。闭合开关,将回形针向左滑动,铅笔芯接入电路的阻值 ,电流表的示数 。当电流表的示数为 A时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的实际功率为 W。
(
第
13
题
) (
第
12
题
)
13.(2025·江苏镇江)某电蚊香器中所用加热片的电阻与温度的关系图像如图所示,将此加热片接在电压恒定的电源两端,初温为25℃,刚开始时,随着温度的升高,加热片中的电流不断 ,温度达到 ℃时功率达到最大值。若该电蚊香器的实际功率为10W,则工作12h,可使标有“”字样的电能表指示灯闪烁 次。
14.(2025·江苏镇江)某种灯泡的电阻R与电流I关系图像如图1所示,当两个该种灯泡串联接在电压恒为U0的电源上时,通过灯泡的电流为1A,此时灯泡的电阻为 Ω,U0为 V。若将该种灯泡L按图2的方式接在电压为3V的电源上,其中定值电阻R0的阻值为3.5Ω,闭合开关后,电阻R0两端的电压为 V,灯泡L的电功率为 W。
15.(2025·江苏盐城)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,但连接电炉的导线却不怎么热。电路中,通过导线与电阻丝的电流 ,而导线电阻远 电阻丝电阻,使导线在相同时间内产生的热量很 。
16.(2023·江苏泰州)小华将电阻丝R1和R2(R1>R2)分别浸没在质量和初温均相同的煤油中,按如图所示接入电路,开关闭合后,通过两电阻丝的 相等,根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生 的多少,通电一段时间,发现甲瓶中温度计的示数上升 。
(
第
17
题
) (
第
16
题
)
17.(2025·江苏无锡)一种简易的泡沫塑料切割装置电路如图所示,电源电压为6V,用以切割的金属电热丝R的阻值为1Ω,闭合开关S后,电路中电流为 A,10s内电热丝R产生的热量为 J。若要减小电热丝R的发热功率,请写出一种合理做法: 。
18.(2025·江苏宿迁)某型号电水壶如图所示,它正常工作时电流是 A,5min内电流做功 J,如果电水壶的三线插头中间较长的插脚损坏,为确保安全用电,该插头 (选填“能”或“不能”)继续使用。
品名 电水壶
型号 ***
额定电压 220V
额定频率 50Hz
额定功率 1100W
19.(2025·江苏镇江)测电笔由氖管和高电阻串联构成,可以辨别火线与零线。正确使用时,手要接触测电笔 部的金属电极,笔尖与 线接触时氖管发光;氖管发光时其两端电压为70V,通过测电笔的电流不得超过0.1mA,则高电阻的阻值至少为 Ω(不计人体的电阻)。
20.(2025·江苏南京)如图,用笔画线表示导线,将三孔插座正确接入家庭电路。
(
第
20题
) (
第
21题
)
21.(2025·江苏连云港)按照题目要求作图。如图甲所示,请用笔画线代替导线将电灯和开关接到电路中;
22.(2023·江苏南京)某型号的电热水器有高、中、低三挡位,其简化电路如图所示,R1和R2为电热丝,闭合开关S、S1,S2接b,电流表示数为10A,再断开S1,电流表示数变化了8A。则
(1)R1= ;
(2)低温挡工作2min产生的热量是 J;
(3)高温挡功率为 W。
23.(2025·江苏南通)如图为某家用电热器的简化电路图,R1、R2是电热丝,R1=110Ω,虚线框内是温控开关,能在低温档和高温档间自动切换。当触点“1”与“2”接通时,处于低温档;当触点“1”与“2”“3”同时接通时,处于高温档。高温档功率是低温档功率的3倍。求:
(1)低温档时,R1中通过的电流及10s内放出的热量;
(2)高温档时,电阻R2的功率。
24.(2025·江苏苏州)如图所示电路中,灯泡L的规格为“”,闭合开关S,灯泡正常发光,电流表示数为。求:
(1)通过灯泡L的电流;
(2)电阻R的电功率;
(3)通电,电路消耗的电能。
25.(2025·江苏徐州)如图所示电路,电源电压保持不变,小灯泡上标有“9V 0.9A”字样,小灯泡电阻不变。电阻箱处于某一阻值,闭合开关,电路的总功率为7.2W;将电阻箱阻值调为原来的3倍,电路的总功率变为4.8W。求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)电源电压。
26.(2024·江苏宿迁)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)如图甲所示电路,有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“”,用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)连接电路时,开关应 ,试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则电压表发生了 故障;
(3)纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡额定功率为 W;
(4)利用原有电路,将小灯泡替换为定值电阻(、、、,各一个)探究电流和电阻关系,为了能完成实验,控制电压表示数可能是 。
A.1.7V B.2.2V C. 2.7V
答案:
一、基础知识梳理:
1、电流,W,电能,其他形式,UIt,I2Rt,,Pt,焦耳(J),度,千瓦时,3.6×106,电能,电能,,×3.6×106,小数,W=W末-W初;
2、电功率,快慢,,UI,I2R,,瓦特,W;
3、P=UI,断开,最大阻值处;;
4、额定电压,额定功率,实际电压,实际功率,1,无数,不同,(1)=,=,(2)<,<,(3)>,>,实际功率,;2;
5、电流的平方,电阻,时间,I2Rt,=,UIt,I2Rt,,Pt,串联电路中,电热与电阻成正比(Q1:Q2 = R1:R2),并联电路中,电热与电阻成反比(Q1:Q2 = R2:R1),Q=I2Rt,
6、 (1)并,串;
(2)①进户线,电能表,总开关,保险丝,用电器,开关,插座,220V,不高于36V;②电能;③电流;④大,低,不能;⑤左零右火上接地;⑥笔尾金属体,被测导线,火
(3)短路,用电器总功率过大;
(4)接触,靠近,接地。
二、基础训练:
1、96.3,秒表;
2、2200,9×104,1500;
3、3:5,3:5,5:3,5:3;
4、60,15;
5、12;
6、0.45,9450;
7、 开关,并,火;
8、 D;9、B;10、B;11、A;12、C;
13、100Ω,0.15A,18J;
14、 R1,闭合,5A,44Ω,1056Ω,1:24;保温,2;
15、 (1)P=UI,电压,电流;(2)3,断开,左;
(3) (
图5
) (4)滑片,电压表,3.8V,电流表;
(5)右;(6)1.14;(7)小于;(8)小灯泡断路;(9)小灯泡短路;(10)滑动变阻器短路。
三、挑战中考:
1、C;2、D;3、B;4、B;5、C;6、A;7、D;8、D;
9、120,60;
10、326.6,8800,1800;
11、15,15,1,3.6;
12、变小,变大,0.3,0.75;
13、变大,180,360;
14、4.5,9,1.75,0.625 ;
15、相等,小于, 少;
16、电流, 热量,高;
17、6,360,减小电源电压;
18、5,3.3×105,不能;
19、尾,火,1.5×106;
20.21.
22. (1)闭合开关S、S1,S2接b,电路为R1的简单电路,电流表示数为10A,则R1的电阻为
(2)当开关S、S1断开,S2接b时,电路中电阻最大,根据可知,为低温挡,此时电路中的电流为
低温挡工作2min产生的热量是
(3)保温当时,两电阻串联,电路的总电阻为
则R2的电阻为
闭合开关S、S1,S2接a时,两电阻并联,电路中的总电阻最小,根据可知,为高温挡,高温挡功率为
23.(1)当触点“1”与“2”接通时,电路为R1的简单电路,处于低温档。根据欧姆定律,可得R1中通过的电流
根据焦耳定律Q=I2Rt,10s内R1放出的热量
(2)低温档功率
因为高温档功率是低温档功率的3倍,所以高温档功率
当触点“1”与“2”“3”同时接通时,R1与R2并联,处于高温档。并联电路各支路电压相等,都等于电源电压220V,R1的功率
根据并联电路功率关系P高=P1+P2
可得R2的功率
24.(1)闭合开关S,灯泡和电阻R并联,电流表测干路电流。此时灯泡正常发光,则通过灯泡L的电流
(2)根据并联电流规律,电阻R的电流
则电阻R的电功率
(3)通电,电路消耗的电能
25.(1)小灯泡上标有“9 V 0.9 A”字样,且灯丝电阻不变,可得小灯泡的电阻
(2)设小灯泡电阻为Rₗ(Ω),电阻箱在第一次调节时的阻值为R(Ω),第二次调节为3R,电源电压为U(V)。由题意可得电路总功率分别为P₁=7.2 W和P₂=4.8 W。则有:
联立解得U= 6V。
26. 断开 断路 0.24 0.6 C
1
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