内容正文:
来源:由其他形式的能转化而来
电能
利用:用电器将电能转化为其他形式的能
“220V”表示这个
“10(20)A”表示这个
电能表应该在2201
电能表的标定电流
单位:】(焦耳)、kWh(千瓦时)
的电路中使用
W.L
600revs/kW·h)
6352
20A.电能表工作时的
表示接在这个电能
电流不应超过额定最
表上的用电器每消
0V102A0
大电流
计量电路在一段时间内消耗的电能
耗1kW,h的电能
单表
“50Hz”表示这个电
0
电能电功
电能表
能表上的转拉转
能表在率为50Hz的
t600转
交流电路中使用
段时间内前后两次示数之差
电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程
电功
公式:
W=UIt
推导公式:
r-U
t=Rt一只适用于纯电阻电路
R
表示电流做功的快慢
电功率
定义式:P=严
计算式:P=n一推导公式:
P=PR-V
单位:W、kW、mW
额定功率与额定电压:用电器正常工作时的电功率与电压
②电功率
额定电压额定功率
实际功率与实际电压:用电器实际工作时的电功率与电压
灯泡的亮暗由其实际功率决定,实际功率越大,灯越亮
U实=U颜—=题一
用电器正常工作
电功率
关系
U实>U领一>额一用电器不能正常工作,有可能损坏用电器
U实<U黄一实<P颜一
用电器不能正常工作
实验原理:
P=UI
保护电路
滑动变阻器的作用
改变小灯泡两端的电压
③测量小灯泡的电功率
在不同的电压下,同一个小灯泡的亮度不同,电功率也不一样
实验结论
小灯泡的电功率随着它两端的电压而改变
特殊方法测量小灯泡的额定功率一伏阻法、安阻法、等效替代法
电流的热效应一
电流通过导体时电能转化为内能
影响电热的因素一电阻、电流、通电时间
电流通过导体产生的热量,与电流的二次方成正比,与导体的电
阻成正比,与通电时间成正比
④
焦耳定律
焦耳定律
基本公式:
O=IRt
推导式:
0=PRt=UIt=
U2
一纯电阻电路
R
利用:电热毯、
电饭锅等
电热的利用与防止
防止:散热风扇、
散热孔等
专题17 电功率
目 录
01 锚・复习目标:指引复习方向,落实核心素养
02 理・思维导图:构建知识体系,呈现结构关系
03 盘・知识梳理:兼顾主干细节,夯实基础框架
知识点一 电能 电功
知识点二 电功率
知识点三 测量小灯泡的电功率
知识点四 焦耳定律
04 炼・方法总结:精炼方法技巧,精准突破难点
方法一 用电器实际功率的计算方法
方法二 测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
方法三 用电器挡位问题
05 辨・易混易错:警示常见误区,辨析细微差别
易错点一 纯电阻电路和非纯电阻电路计算
易错点二 非纯电阻电路能量、功率问题
06 究・考点命题:中考考点研析,全面应用提升
考点一 电功、电能、电功率的理解
考点二 电能、电功率简单计算
考点三 动态电路分析
考点四 动态电路计算
考点五 家用电器相关计算
考点六 电流热效应、焦耳定律
考点七 测量小灯泡的电功率
1.理解电能与电功的概念,记住电功公式,会进行电能单位换算,能计算用电器消耗的电能。
2.理解电功率的物理意义,掌握电功率公式,区分额定功率与实际功率,能进行相关计算。
3.掌握伏安法测小灯泡电功率的实验原理、操作步骤,会分析数据与故障问题。
4.理解焦耳定律内容,记住电热公式,能分析电热现象,计算电流产生的热量。
知识点一 电能 电功
一、电能
1.来源: 转化为电能。
2.利用:电能转化为其他形式的能量(如电动机把电能转化为机械能),消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。
3.单位
(1)符号:电能用符号W表示。
(2)单位:在国际单位制中,电能的单位是 ,简称焦,用符号J表示。电能的常用单位是 ,俗称度,用符号 表示。换算关系为 J。
二、电能表
1.作用:计量用电器在一段时间内 。
2.铭牌
(1)“220V”表示这个电能表应该在 的电路中使用。
(2)“10(20)A”表示这个电能表的 为10A, 为20 A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。
(3)“50Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。
(4)“600revs/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表上的转盘转过600转。
电子式电能表:电子式电能表独有的“3000imp/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁3000次。
3.读数
电能表在一段时间内前后两次示数的差值,就是这段时间内用电的度数,即这段时间内消耗的电能。最后一位框内数字为小数,例如,左图是4月初电能表的示数,右图为4月末电能表的示数。所以4月用电 kW·h。
三、电功
1.定义:电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流 的过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功,即电功,用符号W表示。
2.单位:与电能的单位相同,有焦(J)和千瓦时(kW·h)。
3.计算公式
(1)公式:
(2)推导式:(只适用于纯电阻电路);(任何情况均适用)。
3.与电能的关系
;即。
知识点二 电功率
一、电功率
1.定义: 与所用 之比,用符号P表示。
2.物理意义:表示电流做功的 。
3.单位: ,简称瓦,用符号W表示。常用单位还有千瓦(kW),它们的换算关系是1kW= W。
4.计算公式
(1)定义式:。
(2)常用公式:,适用于所有电路。
(3)推导公式:,只适用于纯电阻电路。
注意:电功率是表示电流做功快慢的物理量。用电器的电功率大,说明电流通过该用电器时做功快即消耗电能快,并不表示消耗电能多。
5.常考电功率
家用空调、电饭煲、微波率、烤箱
约1000 W
电吹风、洗衣机
约500 W
液晶电视机、电冰箱
约 100 W
热水器
约2000W
台式计算机
约 200 W
手电筒
约1W
二、额定电压 额定功率
1.定义
额定电压
用电器正常工作时的电压,用表示,是唯一的
额定功率
用电器 时的功率,用表示,是唯一的
实际电压
用电器实际工作时的电压,可能与额定电压相等,也可能不等,用表示,是变化的
实际功率
用电器 时的功率,可能与额定功率相等,也可能不等,用实表示,是变化的
2.额定电压、额定功率、实际电压、实际功率之间的关系
用电器两端电压
电功率
用电器工作情况
正常工作
用电器不能正常工作,有可能损坏用电器
用电器不能正常工作
3.影响灯泡亮暗的因素:灯泡的亮暗由其 决定,实际功率越大,灯越 。
知识点三 测量小灯泡的电功率
一、伏安法测量小灯泡的电功率
1.实验原理:。
2.实验电路
3.实验步骤
(1)按设计的电路图连接电路。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数分别等于、小于、大于小灯泡的额定电压,记下对应的电流表示数,并观察小灯泡的亮度(实际电压为额定电压 倍为宜,若实际电压过大可能烧坏小灯泡)。
(3)分别计算出相应的电功率。
4.滑动变阻器的作用:(1)保护电路;(2) 。
5.实验结论:在不同的电压下,同一个小灯泡的亮度不同,电功率也不一样;小灯泡的电功率随着它两端的电压而改变。
实验常考点和注意事项:
1.多次测量的目的:测量小灯泡在不同 下的电功率,得到普遍规律。
2.该实验不能求功率的平均值,因为不同电压下小灯泡实际功率不同,求平均值无意义。
3.闭合开关后小灯泡不亮,不一定是电路故障,可能是因为小灯泡实际功率太小,应先观察电表是否有示数,再移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光。
二、特殊方法测量小灯泡的额定功率
1.伏阻法
电路设计
实验步骤
表达式
(已知、)
①闭合S、S1,移动滑动变阻器滑片,使电压表的读数为;
②断开S1,闭合S2,读出电压表的示数为
(已知、)
①闭合S、S1,移动滑动变阻器滑片,使电压表的读数为;
②断开S1,闭合S2,读出电压表的示数为
2.安阻法
电路设计
实验步骤
表达式
(已知、)
①闭合S、S2,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为;②断开S2,闭合S1,读出电流表的示数为
(已知、)
①闭合S、S2,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为;②断开S2,闭合S1,读出电流表的示数为
3.等效替代法
电路设计
实验步骤
表达式
(已知、电阻箱阻值)
①只闭合S1,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为;
②断开S1,闭合S2,保持滑片P位置不变,调节电阻箱,当电流表的示数为时,读出电阻箱连入电路的电阻为R
知识点四 焦耳定律
一、电流的热效应
1.定义:电流通过导体时电能转化成 ,这种现象叫作电流的热效应。
2.影响因素:电流、电阻、通电时间。
3.电热的利用:电暖气、电烙铁、电热毯、电饭锅、养鸡场的电热孵化器等电热器。发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。
4.电热的防止:用电器的散热孔、电脑的微型风扇。
二、焦耳定律
1.内容
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。
2.公式:。
3.焦耳定律公式的理论推导
当电流做的功全部转化为电热时,即。对纯电阻电路(只存在电流热效应的电路),可用进行电热计算。
4.串、并联电路中电热的关系
(1)串联电路中,电热与电阻成正比,。
(2)并联电路中,电热与电阻成反比,。
三、 探究电流产生的热量与哪些因素有关
1.实验方法
(1)控制变量法;
(2)转换法:通过 反映电阻丝产生热量的多少。
2.实验步骤
(1)图甲:探究电流通过导体产生热量的多少与 的关系
把两个密封着等量空气的透明容器中的两个阻值不同的电阻丝 起来;通电一段时间,观察比较两个U形管中液面高度的变化。
(2)图乙:探究电流通过导体产生热量的多少与 的关系
两个密封容器中的电阻丝阻值一样大;在右边容器的外部,将一个阻值和容器内电阻丝阻值相等的电阻丝与容器内电阻丝 ;通电一段时间,观察比较两个U形管中液面高度的变化。
3.实验结论
电阻越大、通过电阻的电流越大、通电的时间越长,电阻产生的热量越 。
方法一 用电器实际功率的计算方法
1.利用电阻不变:若已知和,可根据求出用电器电阻,实际功率。
2.运用比例关系:,。
【典例】一个标有“6V 3W”的小灯泡,正常发光时的电流是 ______ A,电阻是 ______ Ω,若将它接在3V的电源上,它的实际功率是 ______ W(不考虑温度对电阻的影响)。
方法二 测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
故障现象
原因分析
灯泡不亮
电流表、电压表无示数
电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏,或接线柱接触不良
电压表、电流表有示数
①滑动变阻器接成定值电阻;②滑动变阻器滑片在最大阻值处还未调节;③电源电压太低
电流表指针几乎不偏转,而电压表示数却很大,接近电源电压
①电流表、电压表位置相互对换了;②灯泡处断路,即灯丝断了或灯座接触不良
电流表有示数,电压表无示数
灯泡短路
电表问题
闭合开关,电流表或电压表的指针反向偏转
电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关,电流表或电压表的指针偏转角度很小
①电流表或电压表量程选择过大;②电源电压太低;③滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关,电流表或电压表的指针偏转角度超过电表的量程
①电流表或电压表量程选择过小;②滑动变阻器接入电路的阻值太小;③电路中出现短路
【典例】如图所示的电路图,在“测量小灯泡的电功率”实验中,闭合开关后发现小灯泡不亮,电流表无明显示数,电压表有示数,移动滑动变阻器的滑片时,两表示数无明显变化,则电路故障可能是( )
A.小灯泡发生短路 B.小灯泡发生断路
C.滑动变阻器发生短路 D.滑动变阻器发生断路
方法三 用电器挡位问题
一、原理
通过改变总电阻R的大小来改变用电器的电功率P。根据,U不变,R最小→P最大→高温挡;R最大→P最小→低温挡。
二、常见用电器举例
类型
短路式
并联式()
单刀双掷开关
电路图
低温档
只闭合S,两电阻串联,
只闭合S、S2,只有接入电路,
S1断开,S2接 b,、串联,
中温档
无
只闭合S、S1,只有接入电路,
闭合S1,S2接b,只有接入电路,
高温档
闭合S、S0,只有接入电路,
S、S1、S2都闭合时,、并联,
闭合S1,S2接a,、并联,
【典例1】如图,是某饮水机内部电路简化图。该饮水机有加热、保温两个挡位,当其处于加热挡时耗电将更______(选填“多”、“快”),此时该饮水机开关的闭合情况为______(选填“只闭合S”、“只闭合S1”、“同时闭合S和S1”)。
【典例2】如图为烤火炉的简化电路图,电源电压 220 V,两个发热电阻阻值均为88Ω,该烤火炉有低温和高温两个挡位,则处于低温挡工作 1 min 产生的电热为_______J。
【典例3】如图甲所示是小强家中具有加热和保温两个挡位的电饭锅,图乙为其内部简化电路图,R1、R2为发热电阻,R1=110Ω,额定加热功率为1400W。当电饭锅处于保温状态时,通过电饭锅的电流为________A;处于加热状态时,通电5min电流通过R2产生的热量为________J。
易错点一 纯电阻电路和非纯电阻电路计算
一、电功计算
1.纯电阻电路是电能全部转化为内能的电路,如电炉、电熨斗,计算消耗的电能时,三个公式都能进行计算;
2.非纯电阻电路是电能只有一部分转化为内能的电路,如电动机、电视机,计算消耗的电能时,只能用计算。
二、电热计算
1.纯电阻电路中,,电热可用电能的所有公式计算。
2.非纯电阻电路中,,电热只能用计算,电能只能用计算。
【典例】将规格都是“220V 500W”的电动机、电暖器各一个并联在的电路中,正常工作相同时间,下列说法正确的是( )
A.两个用电器产生的热量一样多 B.两个用电器消耗电能一样快
C.电暖器内部的电流更大 D.电动机消耗的电能更多
易错点二 非纯电阻电路能量、功率问题
一、非纯电阻电路能量问题计算
电功
电热
电功与电热关系式
效率
二、纯电阻电路功率问题的计算方法
电功率
热功率
电功率与热功率关系式
效率
【典例】有一台电动机,额定电压3V,额定电流1A,电动机线圈电阻0.5Ω,这台电动机正常工作1min,消耗的电能为______J,输出的机械能为______J。
考点一 电功、电能、电功率的理解
1.(2025·山东烟台·中考真题)电能是现代社会生活的重要资源,每个人都应该有节约用电的意识。下列用电器正常工作1小时所消耗的电能最接近1度电的是( )
A.台灯 B.智能手机 C.家用空调 D.笔记本电脑
2.(2025·山东·中考真题)某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”,其铭牌如图所示。顾客咨询:“该移动电源可以供2.5kW的用电器正常工作吗?”客服回复:“没问题,这是3kW·h的,3kW的用电器都可以正常使用。”该客服( )
XX移动电源
电源规格:3kW·h
输出电压:220V
最大输出电流:10A
A.说法正确 B.混淆了电功率和电能
C.混淆了电功率和电流 D.混淆了电功率和电压
3.(2025·上海·中考真题)小物同学家的一个电器上标有“220V 440W”,则此用电器正常工作时的电压为______伏,使用时将______转化为内能。
考点二 电能、电功率简单计算
4.(2025·四川巴中·中考真题)“地球一小时”活动,号召人们在每年3月最后一个星期六关灯一小时,以响应节能减排的环保要求,每节约一度电可以减少0.997kg的排放,在日常生活中1度电可以使( )
A.80W的电视机正常工作50h B.40W的日光灯正常工作60h
C.50W的电风扇正常工作20h D.1000W的电吹风机正常工作5h
5.(2025·四川达州·中考真题)如图所示为定值电阻R和灯泡L的图像,灯泡L额定电压为2.5V.将两用电器串联在电源两端,灯泡L正常发光。下列说法正确的是( )
A.电源电压为2.5V B.灯泡L额定功率为0.75W
C.R与灯泡L功率之比为 D.灯泡L的图像为图线B
6.(2025·四川自贡·中考真题)如图为某用电器的I-U图像,其额定电压为12V,则额定功率是( )
A.0.6W B.1.8W C.3.2W D.4.8W
7.(2025·天津·中考真题)将标有“6V 6W”的甲灯泡和“6V 3W”的乙灯泡串联后,接在电压为9V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.甲灯能正常发光 B.乙灯能正常发光
C.两灯均能正常发光 D.两灯均不能正常发光
8.(2025·山东济南·中考真题)(多选)如图为电阻的电流随电压变化的图像,下列说法正确的是( )
A.的阻值小于的阻值
B.将和并联接在电源上,的电流小于的电流
C.将和串联接在电源上,的电功率小于的电功率
D.将和并联接在电源上,的电功率大于的电功率
9.(2025·山东济宁·中考真题)将标有“6V;6W”的灯泡L接入电源电压恒为6V的电路中,如图甲所示。闭合开关,利用传感装置绘制出通过灯泡L的电流随时间变化的图像如图乙所示。闭合开关瞬间,灯泡的电功率为________W。灯泡在闭合开关瞬间的电阻为,正常发光时电阻为,________。
10.(2025·江苏盐城·中考真题)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。
11.(2025·黑龙江·中考真题)如图,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3A,则电源电压为______V;若再闭合开关S2时,发现电流表的示数变化了0.2A,则电路的总功率为______W。
12.(2025·黑龙江绥化·中考真题)如图所示,电源电压恒定,将定值电阻、按图甲、图乙两种方式接入电路,电阻在两电路中消耗的电功率分别为4W和9W,则______,乙图中电阻消耗的电功率为______W。
【电能表】
13.(2025·山东滨州·中考真题)在使用电能表测量电热水器实际功率的实践活动中,小滨无法做到关闭某些家用电器只让电热水器单独工作,于是他进行如下操作:首先让电热水器在高温挡和这些用电器同时工作1min,记录家用电能表脉冲灯闪烁次数为80imp;然后关闭电热水器,让这些用电器继续工作1min,记录家用电能表脉冲灯闪烁次数为16imp。电能表如图甲所示,电热水器简化电路图如图乙所示,已知电阻R1=R2,则下列说法正确的是( )
A.该电能表此时示数为20256kW·h
B.1600imp/(kW·h)的含义是电能表消耗1kW·h的电能时,脉冲灯闪烁的次数为1600imp
C.该电热水器的实际功率为2400W
D.电阻R1的阻值等于20.2Ω
14.(2025·四川遂宁·中考真题)小聪在家长的陪同下了解家庭电路,打开配电箱进行观察。配电箱的情况以及电能表的表盘如图所示,请根据安全用电常识以及图中信息选出正确的一项( )
A.可用湿抹布擦拭配电箱
B.发现空气开关跳闸后应立即重新将其合上
C.他家同时工作的用电器总功率不能超过
D.他只让一个电热水壶工作,10s内电能表指示灯闪烁了3次,则该电热水壶的电功率为900W
15.(2025·四川达州·中考真题)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
16.(2025·江苏淮安·中考真题)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。
17.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)小明家电能表如图所示,电能表的读数为___________kW·h;若小明家某月共消耗电能100kW·h,则电能表转盘转___________r。(3000r/kW·h表示:每消耗1kW·h的电能,电能表转盘转3000r)
18.(2025·黑龙江大庆·中考真题)潮汐发电产生的电能通过电网输送到小铁家,他家电能表上月末记录的示数是,本月末示数如图所示,这个月他家用电______,是______的单位。他将电饭煲单独接入电路中正常工作1min,发现电能表转盘转过10r,此过程中电饭煲的电功率为______W。
考点三 动态电路分析
19.(2025·山东·中考真题)水中溶氧量是水产养殖的一项关键指标。小红利用溶解氧传感器设计了自动充氧装置,其中监测电路如图所示,电源电压保持不变。溶解氧传感器的阻值随水中溶氧量的降低而减小。闭合开关,当溶氧量降低时( )
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.电路的总功率变小 D.滑动变阻器的功率变大
20.(2024·江苏连云港·中考真题)如图所示,电源电压不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动过程中( )
A.电流表示数变小,灯变暗 B.电流表示数变大,灯变亮
C.电压表示数不变,灯亮度不变 D.电压表示数变小,灯亮度变亮
21.(2025·青海·中考真题)“问天”兴趣小组设计的一种电子计重器的电路原理如图所示,M、N均为金属板,N固定不动,电源电压保持不变。要求:当体重增大时,计重器的示数也增大。下列说法合理的是( )
A.当计重器上物体质量越大时,滑动变阻器接入电路中的阻值越小
B.当计重器上物体质量越大时,电流表的示数越大
C.电压表示数的变化可间接反映体重的变化
D.当计重器上物体质量越小时,电阻R0的功率越小
22.(2025·江苏扬州·中考真题)如图,电源电压U可调,是阻值为5Ω的定值电阻,为敏感元件,其阻值随电流增大而减小。电源电压从零增大,电路中电流逐渐增大。当电流为0.3A时,两端电压为1.5V。的功率为,的功率为。则( )
A.时,可能等于 B.时,一定小于
C.时,一定等于 D.时,一定小于
23.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)(多选)如图所示的电路中,电源电压为且保持不变,定值电阻的阻值为,滑动变阻器上标有“”的字样,电压表所接量程均为,正常使用时元件完好。闭合开关S,在保证电路安全的情况下,移动滑动变阻器滑片的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑片向右移动时,电压表的示数变大
B.电压表示数的最大值为
C.滑动变阻器接入电路的最小阻值为
D.该电路总功率的最小值为
考点四 动态电路计算
24.(2025·江苏常州·中考真题)如图所示的电路,电源电压恒为,灯泡标有“”字样(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“”字样,电流表量程为,电压表量程为。闭合开关,在不损坏电路元件的前提下,移动滑动变阻器的滑片,则( )
A.滑动变阻器接入电路的阻值范围是
B.电流表示数的变化范围是
C.电压表示数的变化范围是
D.电路总功率的变化范围是
25.(2025·江苏南京·中考真题)如图所示,电源电压U恒定,R1是定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 2A”,灯L标有“6V 6W”。滑片P在阻值最大端时,闭合开关S,电压表V1示数为2V,电压表V2(未画出)示数为4V;P移到某一位置时,V2示数为10V,电流表示数为1A。上述滑片移动过程中,R2阻值的变化量为ΔR,电路总功率的变化量为ΔP。下列说法正确的是( )
A.U=16V B.R1=5Ω C.ΔR=12Ω D.ΔP=7W
26.(2025·重庆·中考真题)科技小组的同学按图甲所示的电路研究自制小台灯的调光效果,灯泡L标有“2.5V”字样,电源电压恒为,电压表量程为“”,电流表量程为“”。闭合开关S,在确保电路安全的情况下,最大范围移动变阻器的滑片P,观察灯泡的L亮暗,绘出灯泡L的图像如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.灯泡正常发光时电阻值为
B.灯泡随滑片P向端移动而变亮
C.变阻器接入的阻值范围为
D.电路消耗的最大电功率为0.625W
27.(2024·山东淄博·中考真题)如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中( )
①电源电压为6V
②定值电阻R的阻值为5Ω
③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④滑片P在b端时,通电1min电阻R产生的热量为27J
A.只有②③正确 B.只有①③正确 C.只有②③④正确 D.只有①②④正确
28.(2024·江苏淮安·中考真题)如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为。电压表量程为,电流表量程为。在保证电路各元件安全的前提下,电压表的示数随滑动变阻器阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为 B.定值电阻阻值为
C.电路的最小功率为 D.电流表示数变化范围为
29.(2025·四川泸州·中考真题)如图所示,电源电压不变,小灯泡L标有“6V3W”的字样,不考虑灯丝电阻变化,电流表量程为0~3A,滑动变阻器最大阻值为24Ω。闭合所有开关,移动滑片到中间位置,L正常发光,则电源电压为______V;保持滑片不动,闭合S,断开S1、S2,电流表示数变化了0.8A,则R0为______Ω;调节开关及滑动变阻器,使电路总功率达到允许的最大值,此时滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω。
30.(2023·山东枣庄·中考真题)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
(1)图乙中__________(选填“dc”或“ec”)表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像;
(2)滑片P从b点滑向a点的过程中,该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为__________。
考点五 家用电器相关计算
31.(2025·江苏徐州·中考真题)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
32.(2025·山东泰安·中考真题)某款电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位。如图所示是它电路原理图的一部分,是电阻丝,的阻值为,“保温”与“加热”的功率之比为。加热时,电热水壶正常工作10min将质量为1.5kg的水从20℃加热至100℃,水吸收的热量为,电流做的功为。已知水的比热容是。下列说法中( )
①加热时,开关闭合,断开 ②
③ ④
A.只有④正确 B.只有②③正确 C.只有②③④正确 D.只有①②④正确
33.(2025·湖北武汉·中考真题)如图所示是某电炖锅的简化电路图,旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘边缘有8个金属触点,绕中心轴转动的绝缘旋钮两端各有一个金属片,转动旋钮可将相邻金属触点连通。电炖锅通过旋转开关可以实现快炖、慢炖和保温功能,、和均为加热电阻,且。电炖锅的部分参数如下表所示。下列结论正确的是( )
A.电阻的阻值为968Ω
B.电阻的阻值为60.5Ω
C.电炖锅的慢炖功率为400W
D.旋转开关在如图所示位置时,通过电阻的电流约为1.82A
34.(2025·山东威海·中考真题)某汽车加热坐椅的工作原理如图所示,R1、R2均为发热电阻,通过控制开关通断,实现高、中、低三挡加热功能,其中高、中挡位的电功率分别为60W、30W,电源电压为12V。处于低挡位时开关的通断情况为___________,此时电路消耗的总功率为___________W。
35.(2025·江苏苏州·中考真题)如图是一款电水壶的电路简图,均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可实现加热与保温功能的切换。保温功率为88W,阻值为,加热时应将开关旋至_________(1/2)位置,加热功率为_________W,阻值为_________
36.(2025·山东淄博·中考真题)某款小型电火锅具有高、中、低三挡控温功能,如图是它的简化电路图。开关S2可接触点1或2,R1、R2为加热电阻且R1=R2(阻值不随温度的变化而变化)。电火锅的部分参数如下表所示,。求:
(1)R1的阻值;
(2)电火锅在低温挡工作时的电流;
(3)在标准大气压下,使用高温挡将质量为1kg、初温为20℃的水烧开需要的时间(不计热量损失,结果精确到1s)。
37.(2025·山东潍坊·中考真题)随着生活水平提高,人们对饮用水的温度需求不断提升。如图所示是物理兴趣小组设计的一款四挡位即热式热水器的简化电路图,电源电压、是用于加热的电热丝,。在热水器容器中倒入常温饮用水后,通过开关可控制相关电热丝工作,实现四个不同加热挡位的切换,加热挡位和对应的功率如表格所示,加热挡位1、2、3、4的功率依次增大,热水器的出水温度依次升高。已知只闭合开关时,热水器处于加热挡位1的工作状态;开关全部闭合时,热水器处于加热挡位4的工作状态。水的比热容,水的密度。
(1)求电热丝的阻值;
(2)求挡位2的加热功率;
(3)已知热水器处于挡位3的工作状态时,出水温度为,若水的初温为,出水0.88L用时105s,求挡位3工作的效率;
(4)若某款家用插排允许通过的最大电流为16A,分析说明此热水器能不能接入该插排实现挡位4的正常工作。
考点六 电流热效应、焦耳定律
38.(2025·山东济南·中考真题)现代社会人们的生活越来越离不开电,下列电器工作时主要利用了电流热效应的是( )
A.电风扇 B.电铃 C.电烤箱 D.电冰箱
39.(2025·江苏苏州·中考真题)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,电热丝的阻值大于的阻值,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.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.的电功率大于的电功率
40.(2025·四川眉山·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,的最大阻值为。闭合开关,当滑动变阻器的滑片在中点时,的功率为;将滑动变阻器的滑片移动到最右端,电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是。此过程中,下列判断正确的是( )
A.电压表示数为
B.滑片在中点时电流表的示数为
C.在中点时,内产生的热量
D.电路的最小功率为
41.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示电路中,电源电压恒定,R1、R2和R3是定值电阻。当X和Y均为电流表时,闭合开关,其示数之比为9∶5,此时R1、R2、R3的连接方式是________(选填“串联”或“并联”),若通电时间t,电路产生的总焦耳热为Q1;当X和Y均为电压表时,闭合开关,其示数之比为5∶3,若通电相同时间t,电路产生的总焦耳热为Q2。则Q1_______Q2。
42.(2025·宁夏·中考真题)如图是某款汽车后挡风玻璃的除雾除霜装置示意图。图中较宽的线条是导电条(电阻不计),较窄的线条是电阻丝。导电条A、B两端与汽车供电电路相连,供电电压为12V,电阻丝的总电阻是1Ω。正常工作时,通过导电条A处的电流为________A,电阻丝工作5min产生的热量为________J。图中P处电阻丝断裂,其他电阻丝还能工作,则这些电阻丝是________(选填“串联”或“并联”)的。
43.(2025·黑龙江·中考真题)如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置,实验中通过观察 ______________ 来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A,则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为 _______ J。
44.(2025·西藏·中考真题)如图所示,将两段电阻丝分别安装在甲、乙两个相同的装置中(装有等量同种液体),已知,通电一段时间后可以观测到______装置中的温度变化更大;为使两个装置中的温度变化更快,你可以采取什么方法:______(写出一种即可)。
考点七 测量小灯泡的电功率
45.(2025·上海·中考真题)物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验,现有2个电源(电源电压未知)、2个滑动变阻器分别标有A“10Ω 2A”、B“20Ω 2A”字样、以及待测小灯(标有“6.0V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路,将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,闭合开关S后,此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图。
(2)电压表所示示数为______伏。
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器,重新实验,记录数据如下表,其中有一组数据,小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率。(需写出主要推理和计算过程)
实验序号
电流表示数(安)
电压表示数(伏)
1
0.38
6.5
2
0.46
5.5
3
0.52
4.5
4
0.54
4.0
46.(2025·湖南·中考真题)小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求导线不得交叉;
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最______端;
(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W;
(4)进行相同实验的另一同学,检查电路发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时观察到______表的指针有明显偏转。
47.(2025·云南·中考真题)同学们测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。
(1)实验前,电流表指针位置如图甲所示,应对电流表进行______;
(2)同学们连接的电路如图乙所示,经检查发现A、E两点间的导线连接错误,应改接到______两点之间;更正错误后,将滑动变阻器的滑片置于最______(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不亮,经检查发现小灯泡灯丝断了,此时电压表______(选填“有”或“无”)示数。排除故障后继续实验,移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,继续调节滑动变阻器,使电压表示数低于、略高于小灯泡的额定电压。实验数据和现象记录如下表,表中a处的数据为______;
实验次数
小灯泡两端的电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
小灯泡的亮度
1
a
0.30
正常发光
2
2.0
0.26
较暗
3
3.0
0.32
较亮
(4)分析表格中的信息可知小灯泡的额定功率为______W,小灯泡的实际功率越______,小灯泡越亮。某同学通过计算不同电压下小灯泡电功率的平均值来减小误差,这种做法是______(选填“正确”或“错误”)的。
48.(2024·四川绵阳·中考真题)用如图甲所示的实验电路来测量小灯泡的额定功率。已知电源电压恒定,是滑动变阻器,是阻值为1Ω的定值电阻,小灯泡通过的电流为0.3A时正常发光。
(1)连接电路,在闭合开关前,应将的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,开关接b端,小灯泡不发光,电压表有示数,移动的滑片,电压表示数有变化,则电路中的故障是( )(选填序号)
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.定值电阻短路 D.定值电阻断路
(3)排除故障后,闭合开关,将开关接b端,移动的滑片,使电压表示数达到0.3V;保持的滑片位置不变,仅将接a端,电压表示数如图乙所示,则电压表的读数为______V;
(4)小灯泡的额定功率______W。
49.(2025·四川巴中·中考真题)实验室里有一小灯泡的铭牌模糊不清,只能看清小灯泡的额定电流,为了测出该小灯泡的额定功率,小明和小王分别设计了两种不同的测量方案,请你帮助完善。
(1)方案一:请用笔画线代替导线帮小明补全甲图的实物电路_____。(要求:只连一根导线且不交叉)
(2)甲图中,闭合开关前,滑片P应位于______(选填“A”或“B”)端。
(3)当滑动变阻器的滑片位于某位置时,电流表的示数为0.2A,为了测出小灯泡的额定功率,应向______(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片。
(4)当电流表的示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W。
(5)方案二:
小王同学设计了如图丙所示的电路图,电源电压不变,和为滑动变阻器,的最大电阻为,实验步骤如下:
①闭合开关S和,断开,调节,使电流表的示数为0.3A;
②保持不变,闭合开关S和,断开,调节,使电流表的示数仍为0.3A;
③保持不变,接着将的滑片P调至最左端,记下电流表的示数为,再将的滑片P调至最右端,记下电流表的示数为,则小灯泡额定功率的表达式______(用、、、表示)。
50.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验。现有器材:小灯泡,额定功率约为)、电压为且保持不变的电源、标有“”字样的滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物连接完整;(导线不允许交叉)
(2)①小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后。闭合开关,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误,正确的操作应是:______;
②正确操作后,继续实验的过程中,电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障,则故障可能是滑动变阻器______(选填“断路”或“被短接”);
(3)排除故障后,继续实验,获取实验数据。当电压表示数为时,电流表表盘如图丙所示,通过计算可知,小灯泡L的额定功率为______W;
(4)完成实验后,小明设计了如图丁所示的电路,想要用原有的实验器材和定值电阻,在不使用电流表的情况下,测量该小灯泡的额定功率。请你帮助他完成实验方案:
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关接,调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为______;
②保持滑片不动,再将开关接,读出电压表示数为;
③小灯泡L的额定功率______(用、、表示);
(5)小明找来了阻值为的定值电阻,按照该方案进行测量。你认为小明能否测出该小灯泡的额定功率?请说明你的判断依据:_____________________ 。
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专题17 电功率
目 录
01 锚・复习目标:指引复习方向,落实核心素养
02 理・思维导图:构建知识体系,呈现结构关系
03 盘・知识梳理:兼顾主干细节,夯实基础框架
知识点一 电能 电功
知识点二 电功率
知识点三 测量小灯泡的电功率
知识点四 焦耳定律
04 炼・方法总结:精炼方法技巧,精准突破难点
方法一 用电器实际功率的计算方法
方法二 测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
方法三 用电器挡位问题
05 辨・易混易错:警示常见误区,辨析细微差别
易错点一 纯电阻电路和非纯电阻电路计算
易错点二 非纯电阻电路能量、功率问题
06 究・考点命题:中考考点研析,全面应用提升
考点一 电功、电能、电功率的理解
考点二 电能、电功率简单计算
考点三 动态电路分析
考点四 动态电路计算
考点五 家用电器相关计算
考点六 电流热效应、焦耳定律
考点七 测量小灯泡的电功率
1.理解电能与电功的概念,记住电功公式,会进行电能单位换算,能计算用电器消耗的电能。
2.理解电功率的物理意义,掌握电功率公式,区分额定功率与实际功率,能进行相关计算。
3.掌握伏安法测小灯泡电功率的实验原理、操作步骤,会分析数据与故障问题。
4.理解焦耳定律内容,记住电热公式,能分析电热现象,计算电流产生的热量。
知识点一 电能 电功
一、电能
1.来源:其他形式的能量转化为电能。
2.利用:电能转化为其他形式的能量(如电动机把电能转化为机械能),消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。
3.单位
(1)符号:电能用符号W表示。
(2)单位:在国际单位制中,电能的单位是焦耳,简称焦,用符号J表示。电能的常用单位是千瓦时,俗称度,用符号kW·h表示。换算关系为。
二、电能表
1.作用:计量用电器在一段时间内消耗的电能。
2.铭牌
(1)“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用。
(2)“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20 A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。
(3)“50Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。
(4)“600revs/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表上的转盘转过600转。
电子式电能表:电子式电能表独有的“3000imp/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁3000次。
3.读数
电能表在一段时间内前后两次示数的差值,就是这段时间内用电的度数,即这段时间内消耗的电能。最后一位框内数字为小数,例如,4月初电能表示数为741.5kW·h,4月末示数为781.5kW·h。所以这个月用电781.5kW·h-741.5kW·h=40kW·h。
三、电功
1.定义:电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功,即电功,用符号W表示。
2.单位:与电能的单位相同,有焦(J)和千瓦时(kW·h)。
3.计算公式
(1)公式:
(2)推导式:(只适用于纯电阻电路);(任何情况均适用)。
3.与电能的关系
;即。
知识点二 电功率
一、电功率
1.定义:电流做功与所用时间之比,用符号P表示。
2.物理意义:表示电流做功的快慢。
3.单位:瓦特,简称瓦,用符号W表示。常用单位还有千瓦(kW),它们的换算关系是1kW=1000W。
4.计算公式
(1)定义式:。
(2)常用公式:,适用于所有电路。
(3)推导公式:,只适用于纯电阻电路。
注意:电功率是表示电流做功快慢的物理量。用电器的电功率大,说明电流通过该用电器时做功快即消耗电能快,并不表示消耗电能多。
5.常考电功率
家用空调、电饭煲、微波率、烤箱
约1000 W
电吹风、洗衣机
约500 W
液晶电视机、电冰箱
约 100 W
热水器
约2000W
台式计算机
约 200 W
手电筒
约1W
二、额定电压 额定功率
1.定义
额定电压
用电器正常工作时的电压,用表示,是唯一的
额定功率
用电器正常工作时的功率,用表示,是唯一的
实际电压
用电器实际工作时的电压,可能与额定电压相等,也可能不等,用表示,是变化的
实际功率
用电器实际工作时的功率,可能与额定功率相等,也可能不等,用实表示,是变化的
2.额定电压、额定功率、实际电压、实际功率之间的关系
用电器两端电压
电功率
用电器工作情况
正常工作
用电器不能正常工作,有可能损坏用电器
用电器不能正常工作
3.影响灯泡亮暗的因素:灯泡的亮暗由其实际功率决定,实际功率越大,灯越亮。
知识点三 测量小灯泡的电功率
一、伏安法测量小灯泡的电功率
1.实验原理:。
2.实验电路
3.实验步骤
(1)按设计的电路图连接电路。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数分别等于、小于、大于小灯泡的额定电压,记下对应的电流表示数,并观察小灯泡的亮度(实际电压为额定电压1.2倍为宜,若实际电压过大可能烧坏小灯泡)。
(3)分别计算出相应的电功率。
4.滑动变阻器的作用:(1)保护电路;(2)改变小灯泡两端的电压。
5.实验结论:在不同的电压下,同一个小灯泡的亮度不同,电功率也不一样;小灯泡的电功率随着它两端的电压而改变。
实验常考点和注意事项:
1.多次测量的目的:测量小灯泡在不同电压下的电功率,得到普遍规律。
2.该实验不能求功率的平均值,因为不同电压下小灯泡实际功率不同,求平均值无意义。
3.闭合开关后小灯泡不亮,不一定是电路故障,可能是因为小灯泡实际功率太小,应先观察电表是否有示数,再移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光。
二、特殊方法测量小灯泡的额定功率
1.伏阻法
电路设计
实验步骤
表达式
(已知、)
①闭合S、S1,移动滑动变阻器滑片,使电压表的读数为;
②断开S1,闭合S2,读出电压表的示数为
(已知、)
①闭合S、S1,移动滑动变阻器滑片,使电压表的读数为;
②断开S1,闭合S2,读出电压表的示数为
2.安阻法
电路设计
实验步骤
表达式
(已知、)
①闭合S、S2,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为;②断开S2,闭合S1,读出电流表的示数为
(已知、)
①闭合S、S2,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为;②断开S2,闭合S1,读出电流表的示数为
3.等效替代法
电路设计
实验步骤
表达式
(已知、电阻箱阻值)
①只闭合S1,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为;
②断开S1,闭合S2,保持滑片P位置不变,调节电阻箱,当电流表的示数为时,读出电阻箱连入电路的电阻为R
知识点四 焦耳定律
一、电流的热效应
1.定义:电流通过导体时电能转化成内能,这种现象叫作电流的热效应。
2.影响因素:电流、电阻、通电时间。
3.电热的利用:电暖气、电烙铁、电热毯、电饭锅、养鸡场的电热孵化器等电热器。发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。
4.电热的防止:用电器的散热孔、电脑的微型风扇。
二、焦耳定律
1.内容
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。
2.公式:。
3.焦耳定律公式的理论推导
当电流做的功全部转化为电热时,即。对纯电阻电路(只存在电流热效应的电路),可用进行电热计算。
4.串、并联电路中电热的关系
(1)串联电路中,电热与电阻成正比,。
(2)并联电路中,电热与电阻成反比,。
三、 探究电流产生的热量与哪些因素有关
1.实验方法
(1)控制变量法;
(2)转换法:通过U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少。
2.实验步骤
(1)图甲:探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
把两个密封着等量空气的透明容器中的两个阻值不同的电阻丝串联起来;通电一段时间,观察比较两个U形管中液面高度的变化。
(2)图乙:探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系
两个密封容器中的电阻丝阻值一样大;在右边容器的外部,将一个阻值和容器内电阻丝阻值相等的电阻丝与容器内电阻丝并联;通电一段时间,观察比较两个U形管中液面高度的变化。
3.实验结论
电阻越大、通过电阻的电流越大、通电的时间越长,电阻产生的热量越多。
方法一 用电器实际功率的计算方法
1.利用电阻不变:若已知和,可根据求出用电器电阻,实际功率。
2.运用比例关系:,。
【典例】一个标有“6V 3W”的小灯泡,正常发光时的电流是 ______ A,电阻是 ______ Ω,若将它接在3V的电源上,它的实际功率是 ______ W(不考虑温度对电阻的影响)。
【答案】0.5 12 0.75
【解析】[1]小灯泡正常发光时,电压为额定电压,功率为额定功率,可得正常发光时的电流为
[2]小灯泡的电阻为
[3]接在电源上,电阻不变,实际功率为
方法二 测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
故障现象
原因分析
灯泡不亮
电流表、电压表无示数
电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏,或接线柱接触不良
电压表、电流表有示数
①滑动变阻器接成定值电阻;②滑动变阻器滑片在最大阻值处还未调节;③电源电压太低
电流表指针几乎不偏转,而电压表示数却很大,接近电源电压
①电流表、电压表位置相互对换了;②灯泡处断路,即灯丝断了或灯座接触不良
电流表有示数,电压表无示数
灯泡短路
电表问题
闭合开关,电流表或电压表的指针反向偏转
电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关,电流表或电压表的指针偏转角度很小
①电流表或电压表量程选择过大;②电源电压太低;③滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关,电流表或电压表的指针偏转角度超过电表的量程
①电流表或电压表量程选择过小;②滑动变阻器接入电路的阻值太小;③电路中出现短路
【典例】如图所示的电路图,在“测量小灯泡的电功率”实验中,闭合开关后发现小灯泡不亮,电流表无明显示数,电压表有示数,移动滑动变阻器的滑片时,两表示数无明显变化,则电路故障可能是( )
A.小灯泡发生短路 B.小灯泡发生断路
C.滑动变阻器发生短路 D.滑动变阻器发生断路
【答案】B
【解析】该实验的电路属于串联电路,电流表与小灯泡和滑动变阻器串联;当小灯泡不发光,电流表无明显示数,说明电路中发生了断路;电压表有示数,说明电压表与电源接通,且移动滑动变阻器滑片P时,两表示数无明显变化,说明电压表串联在电路中,则原因是与电压表并联的小灯泡发生了断路,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
方法三 用电器挡位问题
一、原理
通过改变总电阻R的大小来改变用电器的电功率P。根据,U不变,R最小→P最大→高温挡;R最大→P最小→低温挡。
二、常见用电器举例
类型
短路式
并联式()
单刀双掷开关
电路图
低温档
只闭合S,两电阻串联,
只闭合S、S2,只有接入电路,
S1断开,S2接 b,、串联,
中温档
无
只闭合S、S1,只有接入电路,
闭合S1,S2接b,只有接入电路,
高温档
闭合S、S0,只有接入电路,
S、S1、S2都闭合时,、并联,
闭合S1,S2接a,、并联,
【典例1】如图,是某饮水机内部电路简化图。该饮水机有加热、保温两个挡位,当其处于加热挡时耗电将更______(选填“多”、“快”),此时该饮水机开关的闭合情况为______(选填“只闭合S”、“只闭合S1”、“同时闭合S和S1”)。
【答案】快 同时闭合S和S1
【解析】[1]加热挡比保温挡的功率大,电流做功快,所以加热挡时耗电将更快。
[2] 根据 可知,电压一定时,功率越大,电路的总电阻越小。为了达到加热挡,需要使电路的总电阻最小,因此应同时闭合S和S1。
【典例2】如图为烤火炉的简化电路图,电源电压 220 V,两个发热电阻阻值均为88Ω,该烤火炉有低温和高温两个挡位,则处于低温挡工作 1 min 产生的电热为_______J。
【答案】
【解析】由电路图可知,只闭合开关S时,电路为R的简单电路,开关S、S1都闭合时,两个电阻并联,并联时电流较大,故总功率较大,为高温挡;根据并联电路的特点可知,每个电阻的电压都是220V, 则每个电阻工作时的电功率
低温挡只有一个电阻工作,故
【典例3】如图甲所示是小强家中具有加热和保温两个挡位的电饭锅,图乙为其内部简化电路图,R1、R2为发热电阻,R1=110Ω,额定加热功率为1400W。当电饭锅处于保温状态时,通过电饭锅的电流为________A;处于加热状态时,通电5min电流通过R2产生的热量为________J。
【答案】2
【解析】[1]由图可知,当开关S接触点0、1时,R1工作,此时电路电阻较大,根据可知,电饭锅处于保温状态;当开关S接触点1、2时,R1、R2并联,此时电路电阻较小,根据可知,电饭锅处于加热状态。处于保温状态时,通过电饭锅的电流
[2]当开关S接触点1、2,电饭锅处于加热状态时,电阻R1的电功率
电阻R2的电功率
通电5min电流通过R2产生的热量
易错点一 纯电阻电路和非纯电阻电路计算
一、电功计算
1.纯电阻电路是电能全部转化为内能的电路,如电炉、电熨斗,计算消耗的电能时,三个公式都能进行计算;
2.非纯电阻电路是电能只有一部分转化为内能的电路,如电动机、电视机,计算消耗的电能时,只能用计算。
二、电热计算
1.纯电阻电路中,,电热可用电能的所有公式计算。
2.非纯电阻电路中,,电热只能用计算,电能只能用计算。
【典例】将规格都是“220V 500W”的电动机、电暖器各一个并联在的电路中,正常工作相同时间,下列说法正确的是( )
A.两个用电器产生的热量一样多 B.两个用电器消耗电能一样快
C.电暖器内部的电流更大 D.电动机消耗的电能更多
【答案】B
【解析】ABD.两个用电器并联在220V的电路中,它们两端的电压等于额定电压,实际功率都是500W,功率表示电流做功的快慢,所以消耗电能一样快。由可知,通电时间相同,两个用电器消耗的电能一样多。电动机消耗的电能大部分转化为机械能,少部分转化为内能,而电暖器消耗的电能全部转化为内能,所以电暖器产生的热量较多,故B正确,AD错误;
C.电动机和电暖器实际电压和实际功率都相等,由知,两者内部的电流一样大,故C错误。
故选B。
易错点二 非纯电阻电路能量、功率问题
一、非纯电阻电路能量问题计算
电功
电热
电功与电热关系式
效率
二、纯电阻电路功率问题的计算方法
电功率
热功率
电功率与热功率关系式
效率
【典例】有一台电动机,额定电压3V,额定电流1A,电动机线圈电阻0.5Ω,这台电动机正常工作1min,消耗的电能为______J,输出的机械能为______J。
【答案】180 150
【解析】[1]电动机消耗的电能为
[2]电动机线圈中电阻产生的热量为
输出的机械能为
考点一 电功、电能、电功率的理解
1.(2025·山东烟台·中考真题)电能是现代社会生活的重要资源,每个人都应该有节约用电的意识。下列用电器正常工作1小时所消耗的电能最接近1度电的是( )
A.台灯 B.智能手机 C.家用空调 D.笔记本电脑
【答案】C
【解析】正常工作1小时所消耗的电能最接近1度电的用电器电功率约为
A.台灯电功率约为30W,故A不符合题意;
B.智能手机电功率约为5W,故B不符合题意;
C.家用空调电功率约为1000W,故C符合题意;
D.笔记本电脑电功率约为80W,故D不符合题意。
故选C。
2.(2025·山东·中考真题)某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”,其铭牌如图所示。顾客咨询:“该移动电源可以供2.5kW的用电器正常工作吗?”客服回复:“没问题,这是3kW·h的,3kW的用电器都可以正常使用。”该客服( )
XX移动电源
电源规格:3kW·h
输出电压:220V
最大输出电流:10A
A.说法正确 B.混淆了电功率和电能
C.混淆了电功率和电流 D.混淆了电功率和电压
【答案】B
【解析】客服回复中提到的“3kW·h”是电能(即电量)的单位,而“3kW的用电器”中的“kW”是电功率的单位。客服错误地将电能与电功率混淆,认为3kW·h的移动电源可以直接支持3kW的用电器,忽略了电功率的实际限制。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
3.(2025·上海·中考真题)小物同学家的一个电器上标有“220V 440W”,则此用电器正常工作时的电压为______伏,使用时将______转化为内能。
【答案】220 电能
【解析】[1]电器上标有“220V 440W”,则此用电器额定电压为220V,即正常工作时的电压为220V。
[2]用电器工作时将电能转化为其它各种形式的能量,则此用电器使用时将电能转化为内能。
考点二 电能、电功率简单计算
4.(2025·四川巴中·中考真题)“地球一小时”活动,号召人们在每年3月最后一个星期六关灯一小时,以响应节能减排的环保要求,每节约一度电可以减少0.997kg的排放,在日常生活中1度电可以使( )
A.80W的电视机正常工作50h B.40W的日光灯正常工作60h
C.50W的电风扇正常工作20h D.1000W的电吹风机正常工作5h
【答案】C
【解析】A.一度电可以供80W的电视机正常工作的时间,故A不符合题意;
B.一度电可以供40W的日光灯正常工作的时间,故B不符合题意;
C.一度电可以供50W的电风扇正常工作的时间,故C符合题意;
D.一度电可以供1000W的电吹风机正常工作的时间,故D不符合题意。
故选C。
5.(2025·四川达州·中考真题)如图所示为定值电阻R和灯泡L的图像,灯泡L额定电压为2.5V.将两用电器串联在电源两端,灯泡L正常发光。下列说法正确的是( )
A.电源电压为2.5V B.灯泡L额定功率为0.75W
C.R与灯泡L功率之比为 D.灯泡L的图像为图线B
【答案】B
【解析】AD.由题意可知,两用电器串联时灯泡正常发光,此时灯泡两端电压为额定电压2.5V。定值电阻的阻值不变,故图线为直线段,故B图线为定值电阻的图线。灯泡的电阻受温度的影响而不断变化,图线为曲线,故A图线为灯泡的图线。故根据定值电阻的U-I图像经过(1.5V,0.3A)点,可计算其阻值
串联电路中电流相等,当电流为0.3A时,定值电阻两端电压为1.5V,因此电源电压应为U总=2.5V+1.5V=4V
故AD错误;
B.灯泡在额定电压2.5V、电流0.3A时的功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
故B正确;
C.定值电阻的功率P定=I²R=(0.3A)²×5Ω=0.45W
灯泡功率为0.75W,两者功率之比为
故C错误;
故选B。
6.(2025·四川自贡·中考真题)如图为某用电器的I-U图像,其额定电压为12V,则额定功率是( )
A.0.6W B.1.8W C.3.2W D.4.8W
【答案】D
【解析】由图可知,某用电器额定电压为12V,对应的额定电流是0.4A,额定功率P=UI=12V×0.4A=4.8W
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
7.(2025·天津·中考真题)将标有“6V 6W”的甲灯泡和“6V 3W”的乙灯泡串联后,接在电压为9V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.甲灯能正常发光 B.乙灯能正常发光
C.两灯均能正常发光 D.两灯均不能正常发光
【答案】B
【解析】甲灯的电阻为
乙灯的电阻为
两灯串联,串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,则电路中的总电阻为R=R甲+R乙=6Ω+12Ω=18Ω
电路中的电流为
甲灯的额定电流
甲灯不能正常发光,乙灯的额定电流
所以乙灯能正常发光,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.(2025·山东济南·中考真题)(多选)如图为电阻的电流随电压变化的图像,下列说法正确的是( )
A.的阻值小于的阻值
B.将和并联接在电源上,的电流小于的电流
C.将和串联接在电源上,的电功率小于的电功率
D.将和并联接在电源上,的电功率大于的电功率
【答案】ACD
【解析】A.由图可知,电压相同时,的电流较大,根据可知的阻值小于的阻值,故A正确;
BD.将和并联接在电源上,根据并联电压规律,电压相同,由于的阻值小于的阻值,根据可知的电流大于的电流,根据,的电功率大于的电功率,故B错误,D正确;
C.将和串联接在电源上,根据串联电流规律,的电流等于的电流,由于的阻值小于的阻值,根据,的电功率小于的电功率,故C正确。
故选ACD。
9.(2025·山东济宁·中考真题)将标有“6V;6W”的灯泡L接入电源电压恒为6V的电路中,如图甲所示。闭合开关,利用传感装置绘制出通过灯泡L的电流随时间变化的图像如图乙所示。闭合开关瞬间,灯泡的电功率为________W。灯泡在闭合开关瞬间的电阻为,正常发光时电阻为,________。
【答案】36
【解析】[1]闭合开关瞬间,电源电压恒为6V,由图乙可知此时电流为6A,根据电功率公式P=UI,可得此时灯泡的电功率为P=UI= 6V×6A=36W。
[2]闭合开关瞬间,根据欧姆定律,灯泡电阻
灯泡正常发光时,其额定电压为6V,额定功率为6W,此时电流为额定电流
正常发光时电阻
因此
10.(2025·江苏盐城·中考真题)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。
【答案】变小 变大 0.3 0.75
【解析】[1][2]闭合开关,将回形针向左滑动,铅笔芯接入电路长度变短,铅笔芯接入电路的阻值变小;电路中总电阻变小,电源电压不变,则电路中电流变大,电流表测量电路中的电流,则电流表的示数变大。
[3]小灯泡标有“2.5V 0.3A”字样,由图可知为串联电路,电流处处相等,则当电流表的示数为0.3A时,小灯泡正常发光。
[4]小灯泡正常发光,此时小灯泡的实际功率为
11.(2025·黑龙江·中考真题)如图,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3A,则电源电压为______V;若再闭合开关S2时,发现电流表的示数变化了0.2A,则电路的总功率为______W。
【答案】3 1.5
【解析】[1]只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路电流。由欧姆定律可得,电源电压U=I1R1=0.3A×10Ω=3V
[2]当同时闭合开关S1、S2时,两电阻并联,电流表测干路电流,因为并联电路各支路独立工作、互不影响,所以通过R1的电流不变,仍为0.3A,电流表的示数变化了0.2A,则通过R2的电流为0.2A;根据并联电流规律,干路电流为I=I 1+I 2=0.3A+0.2A=0.5A
则电路消耗的总功率P=UI=3V×0.5A=1.5W
12.(2025·黑龙江绥化·中考真题)如图所示,电源电压恒定,将定值电阻、按图甲、图乙两种方式接入电路,电阻在两电路中消耗的电功率分别为4W和9W,则______,乙图中电阻消耗的电功率为______W。
【答案】 18
【解析】[1]由图甲,、串联,两端电压为,消耗的功率为,两端电压为,则
由图乙,、并联,此时两端电压为电源电压,消耗的功率为,则
则 则 则
在图甲串联电路中,根据串联电路电压规律及比例性质,则
根据串联电路电流规律及欧姆定律,则
[2]由图乙,、并联,根据并联电路电压规律,、两端电压均为电源电压,此时消耗的功率为,消耗的功率为,,
则
则乙图中电阻消耗的电功率
【电能表】
13.(2025·山东滨州·中考真题)在使用电能表测量电热水器实际功率的实践活动中,小滨无法做到关闭某些家用电器只让电热水器单独工作,于是他进行如下操作:首先让电热水器在高温挡和这些用电器同时工作1min,记录家用电能表脉冲灯闪烁次数为80imp;然后关闭电热水器,让这些用电器继续工作1min,记录家用电能表脉冲灯闪烁次数为16imp。电能表如图甲所示,电热水器简化电路图如图乙所示,已知电阻R1=R2,则下列说法正确的是( )
A.该电能表此时示数为20256kW·h
B.1600imp/(kW·h)的含义是电能表消耗1kW·h的电能时,脉冲灯闪烁的次数为1600imp
C.该电热水器的实际功率为2400W
D.电阻R1的阻值等于20.2Ω
【答案】C
【解析】A.电能表计数器最后一位是小数,所以电能表此时示数为2025.6kW·h,故A错误;
B.电能表是记录电路消耗电能的仪表,1600imp/(kW·h)的含义是电路消耗1kW·h的电能时,脉冲灯闪烁的次数为1600imp,并不是电能表消耗1kW·h的电能时,脉冲灯闪烁的次数为1600imp,故B错误;
C.根据题意可知,热水器在高温挡工作1min消耗的电能为
热水器在高温挡的功率为,故C正确;
D.由乙图可知,当两开关全部闭合时,两电阻并联,电阻最小,根据可知,电路处于高温挡。此时功率为2400W,又R1=R2,每个电阻消耗的功率为1200W,所以电阻,故D错误。
故选C。
14.(2025·四川遂宁·中考真题)小聪在家长的陪同下了解家庭电路,打开配电箱进行观察。配电箱的情况以及电能表的表盘如图所示,请根据安全用电常识以及图中信息选出正确的一项( )
A.可用湿抹布擦拭配电箱
B.发现空气开关跳闸后应立即重新将其合上
C.他家同时工作的用电器总功率不能超过
D.他只让一个电热水壶工作,10s内电能表指示灯闪烁了3次,则该电热水壶的电功率为900W
【答案】D
【解析】A.湿抹布是导体,用湿抹布擦拭配电箱容易发生触电事故,故A错误;
B.空气开关跳闸后,应先排查故障,再合上开关,否则可能再次跳闸或引发危险,故B错误;
C.电能表参数 “220V 40A”,根据P=UI,最大总功率
不是8800kW·h(kW·h是电能单位 ),故C错误;
D.电能表 “1200imp/(kW·h)” 表示每消耗1kW·h电能,指示灯闪烁1200次。闪烁3次,消耗电能
根据,该电热水壶的电功率为,故D正确。
故选D。
15.(2025·四川达州·中考真题)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
【答案】D
【解析】A.由电热水壶的铭牌“220V 1000W”可知,其额定电压为220V,额定功率为1000W。根据电功率公式,可计算电热水壶的电阻
故A错误;
B.电热水壶正常工作30分钟(1800秒),消耗的电能W=Pt=1000W×1800s=1.8×106J=1.8×106J
故B错误;
C.电路中每消耗1kW·h的电能,电能表指示灯闪烁3000次,电热水壶消耗的电能为1.8×106J,即,因此指示灯闪烁次数为
故C错误;
D.电能表读数时,最后一位数是小数,则初始电能表示数为1234.5度,电热水壶消耗0.5度电后,表盘示数应增加至01235.0度,故D正确。
故选D。
16.(2025·江苏淮安·中考真题)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。
【答案】120 60
【解析】[1]电能表的读数最后一位是小数位。3月底示数为2158.2kW·h,4月底示数为2278.2kW·h。4月份用电量为2278.2kW·h−2158.2kW·h=120kW·h
[2]已知电费每千瓦时0.5元,4月份应交电费为120kW·h×0.5元/kW·h=60元
17.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)小明家电能表如图所示,电能表的读数为___________kW·h;若小明家某月共消耗电能100kW·h,则电能表转盘转___________r。(3000r/kW·h表示:每消耗1kW·h的电能,电能表转盘转3000r)
【答案】2562.5 3×105
【解析】[1]从表盘图可以看到:最后一位是小数位,所以读数应为2562.5kW·h。
[2]已知每消耗1kW·h电能,转盘转3000转。则消耗电能100kW·h,转盘转过的转数为
18.(2025·黑龙江大庆·中考真题)潮汐发电产生的电能通过电网输送到小铁家,他家电能表上月末记录的示数是,本月末示数如图所示,这个月他家用电______,是______的单位。他将电饭煲单独接入电路中正常工作1min,发现电能表转盘转过10r,此过程中电饭煲的电功率为______W。
【答案】101 电能 1000
【解析】[1]电能表的单位是,最后一位是小数位。本月末电能表示数如图所示为,则这个月用电为
[2]是电能的单位,俗称“度”。
[3]电饭煲消耗的电能为
则电饭煲的电功率为
考点三 动态电路分析
19.(2025·山东·中考真题)水中溶氧量是水产养殖的一项关键指标。小红利用溶解氧传感器设计了自动充氧装置,其中监测电路如图所示,电源电压保持不变。溶解氧传感器的阻值随水中溶氧量的降低而减小。闭合开关,当溶氧量降低时( )
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.电路的总功率变小 D.滑动变阻器的功率变大
【答案】D
【解析】A.由图可知,溶解氧传感器与滑动变阻器串联,电压表测量溶解氧传感器的电压,电流表测电路中的电流。当水中溶氧量降低时,传感器电阻减小,总电阻减小。根据欧姆定律,电源电压不变,总电阻减小,电路中的电流增大,即电流表的示数变大,故A不符合题意;
B.根据串联分压规律,传感器电阻减小,传感器分得电压减小,即电压表的示数变小,故B不符合题意;
C.电源电压保持不变,电路中的电流增大,根据,电路的总功率变大,故C不符合题意;
D.电路中的电流增大,滑动变阻器阻值不变,根据可知,滑动变阻器的功率变大,故D符合题意。
故选D。
20.(2024·江苏连云港·中考真题)如图所示,电源电压不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动过程中( )
A.电流表示数变小,灯变暗 B.电流表示数变大,灯变亮
C.电压表示数不变,灯亮度不变 D.电压表示数变小,灯亮度变亮
【答案】A
【解析】由图可知滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流;将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,根据知,电源电压不变,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;串联电路电流处处相等,通过小灯泡的电流也减小,故又根据可知,灯泡两端的电压变小,电压表的示数变小,而且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,故灯泡的实际功率变小,灯泡变暗。
故选A。
21.(2025·青海·中考真题)“问天”兴趣小组设计的一种电子计重器的电路原理如图所示,M、N均为金属板,N固定不动,电源电压保持不变。要求:当体重增大时,计重器的示数也增大。下列说法合理的是( )
A.当计重器上物体质量越大时,滑动变阻器接入电路中的阻值越小
B.当计重器上物体质量越大时,电流表的示数越大
C.电压表示数的变化可间接反映体重的变化
D.当计重器上物体质量越小时,电阻R0的功率越小
【答案】C
【解析】AB.由图可知,电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器两端电压。当计重器上物体质量越大时,滑动变阻器接入电阻变大,电路中总电阻变大,电流表示数变小,故AB不符合题意;
C.当计重器上物体质量越大时,滑动变阻器接入电阻变大,根据串联分压的关系可知,电压表示数越大,故C符合题意;
D.当计重器上物体质量越小时,滑动变阻器接入电阻越小,电路中总电阻越小,电流表示数越大,由可知,电阻R0的功率越大,故D不符合题意。
故选C。
22.(2025·江苏扬州·中考真题)如图,电源电压U可调,是阻值为5Ω的定值电阻,为敏感元件,其阻值随电流增大而减小。电源电压从零增大,电路中电流逐渐增大。当电流为0.3A时,两端电压为1.5V。的功率为,的功率为。则( )
A.时,可能等于 B.时,一定小于
C.时,一定等于 D.时,一定小于
【答案】B
【解析】当电流为0.3A时,分析电路,此时两端电压为1.5V。由欧姆定律可得
是阻值为5Ω的定值电阻,因此总电阻
此时电源电压为
此时两电阻阻值相等,串联电路电流相等,根据功率计算公式 可得
当时
A.时,电源电压小于3V,电路中总电流减小,因R为敏感元件,阻值随电流增大而减小;反之,其阻值随电流减小而增大。则此时的阻值大于5Ω,故,两电阻阻值不相等,电流相等,则,P1不可能等于P2,故A不符合题意;
B.时,电源电压小于3V,电路中总电流减小,因R为敏感元件,阻值随电流增大而减小;反之,其阻值随电流减小而增大。则此时的阻值大于5Ω,故,则两电阻阻值不相等,电流相等,则,P1一定小于P2,故B符合题意;
C.时,电源电压大于3V,电路中总电流增大,因R为敏感元件,阻值随电流增大而减小,则此时的阻值小于5Ω,故,电流相等,则,P1一定大于P2,不可能相等,故C不符合题意;
D.时,电源电压大于3V,电路中总电流增大,因R为敏感元件,阻值随电流增大而减小,则此时的阻值小于5Ω,故,电流相等,则,P1一定大于P2,故D不符合题意。
故选B。
23.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)(多选)如图所示的电路中,电源电压为且保持不变,定值电阻的阻值为,滑动变阻器上标有“”的字样,电压表所接量程均为,正常使用时元件完好。闭合开关S,在保证电路安全的情况下,移动滑动变阻器滑片的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑片向右移动时,电压表的示数变大
B.电压表示数的最大值为
C.滑动变阻器接入电路的最小阻值为
D.该电路总功率的最小值为
【答案】ACD
【解析】A.分析电路可知,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测电压,电压表测电压。滑片向右移动时,滑动变阻器阻值变大,根据串联分压原理,电压表的示数变大,故A正确;
BC.滑动变阻器上标有“”的字样,则电路最大电流为2A。定值电阻的阻值为,则电压表示数的最大值为
此时滑动变阻器接入电路的阻值最小为
故B错误,C正确;
D.电压表所接量程均为,滑动变阻器阻值变大时,根据串联分压原理,电压表的示数变大,所以当电压表示数最大为15V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据串联分压原理则有
解得滑动变阻器接入电路的阻值最大值,所以该电路总功率的最小值为
故D正确。
故选ACD。
考点四 动态电路计算
24.(2025·江苏常州·中考真题)如图所示的电路,电源电压恒为,灯泡标有“”字样(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“”字样,电流表量程为,电压表量程为。闭合开关,在不损坏电路元件的前提下,移动滑动变阻器的滑片,则( )
A.滑动变阻器接入电路的阻值范围是
B.电流表示数的变化范围是
C.电压表示数的变化范围是
D.电路总功率的变化范围是
【答案】D
【解析】AB.由图知道,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压,由于灯泡标有“”字样,由知道,灯泡的额定电流
灯泡的电阻
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流为
此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值
当电压表的示数为3V时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,灯泡的功率最小,此时灯泡两端的电压
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的最小电流
滑动变阻器接入电路中的最大阻值
所以,滑动变阻器允许的调节范围是4Ω~10Ω,电流表的变化范围是,故AB错误;
C.滑动变阻器接入电路中的电阻最小时,电压表的示数
则电压表示数的变化范围是,故C错误;
D.由知道,电路最小总功率
电路最大总功率
即电路总功率的变化范围是,故D正确。
故选D。
25.(2025·江苏南京·中考真题)如图所示,电源电压U恒定,R1是定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 2A”,灯L标有“6V 6W”。滑片P在阻值最大端时,闭合开关S,电压表V1示数为2V,电压表V2(未画出)示数为4V;P移到某一位置时,V2示数为10V,电流表示数为1A。上述滑片移动过程中,R2阻值的变化量为ΔR,电路总功率的变化量为ΔP。下列说法正确的是( )
A.U=16V B.R1=5Ω C.ΔR=12Ω D.ΔP=7W
【答案】D
【解析】AB.灯L标有“6V 6W”,灯正常工作时的电流
滑片P由最大值移到某一位置时,变阻器的电阻变小,根据串联分压可知滑动变阻器两端的电压变小,电压表V2示数由4V增大为10V,确定电压表V2测灯L和定值电阻R1的电压;电流表示数为1A,此时灯正常发光,定值电阻R1的电压
定值电阻R1的电阻
当滑片P在阻值最大端时:电压表V1示数为2V,定值电阻R1的电压为U1′=2V,通过定值电阻R1的电流
串联电路各处电流相等,滑动变阻器R2两端的电压
电源电压U=10V+4V=14V
故AB错误;
C.当滑片P在阻值最大端时,R2阻值为20Ω;当P移到某一位置时
R2阻值的变化量
故C错误;
D.当滑片P在阻值最大端时,电路总功率
当P移到某一位置时,电路总功率
电路总功率的变化量为
故D正确。
故选D。
26.(2025·重庆·中考真题)科技小组的同学按图甲所示的电路研究自制小台灯的调光效果,灯泡L标有“2.5V”字样,电源电压恒为,电压表量程为“”,电流表量程为“”。闭合开关S,在确保电路安全的情况下,最大范围移动变阻器的滑片P,观察灯泡的L亮暗,绘出灯泡L的图像如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.灯泡正常发光时电阻值为
B.灯泡随滑片P向端移动而变亮
C.变阻器接入的阻值范围为
D.电路消耗的最大电功率为0.625W
【答案】C
【解析】A.由图乙可知,灯泡电压为2.5V时,电流为0.25A,则灯泡正常发光时电阻值为
故A错误;
B.分析电路可知,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测灯泡电压,电流表测电路电流。滑片P向端移动时,变阻器阻值变大,则总电阻变大,根据,电路中电流变小,由图乙可知,灯泡电压变小,根据,灯泡实际功率变小,灯泡变暗,故B错误;
C.由图乙可知,灯泡电压为2.5V时,电流最大为0.25A,此时变阻器阻值最小为
灯泡电压为0.5V时,电流最小为0.1A,此时变阻器阻值最大为
所以变阻器接入的阻值范围为,故C正确;
D.电流最大为0.25A,则电路消耗的最大电功率为
故D错误。
故选C。
27.(2024·山东淄博·中考真题)如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中( )
①电源电压为6V
②定值电阻R的阻值为5Ω
③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④滑片P在b端时,通电1min电阻R产生的热量为27J
A.只有②③正确 B.只有①③正确 C.只有②③④正确 D.只有①②④正确
【答案】C
【解析】①②由图甲可知,定值电阻R与滑动变阻器RP串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻R两端的电压。当滑片P在a端时,RP连入电路的电阻为0,电路中只有R工作,则电压表示数最大且等于电源电压,由图乙可知,电源电压
此时电路中的电流,根据欧姆定律可得,定值电阻R的阻值
故①错误,②正确;
③④当滑片P在b端时,由图乙可知,R两端的电压,此时电路中的电流,根据串联电路的电压规律,RP两端电压
根据欧姆定律可得,滑动变阻器的最大阻值
通电1min电阻R产生的热量
故③④正确。综上,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
28.(2024·江苏淮安·中考真题)如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为。电压表量程为,电流表量程为。在保证电路各元件安全的前提下,电压表的示数随滑动变阻器阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为 B.定值电阻阻值为
C.电路的最小功率为 D.电流表示数变化范围为
【答案】D
【解析】AB.分析电路可知,、串联,电压表测电压,电流表测电路电流。由乙图可知,当时,电压表示数为3V,根据串联分压原理则有
①
当时,电压表示数为2V,根据串联分压原理则有
②
联立①②解得,电源电压。故AB错误;
CD.电路中电流最小为
则电路的最小功率为
电压表量程为,则当电压表示数最大为3V时,电流最大为
所以电流表示数变化范围为,故C错误,D正确。
故选D。
29.(2025·四川泸州·中考真题)如图所示,电源电压不变,小灯泡L标有“6V3W”的字样,不考虑灯丝电阻变化,电流表量程为0~3A,滑动变阻器最大阻值为24Ω。闭合所有开关,移动滑片到中间位置,L正常发光,则电源电压为______V;保持滑片不动,闭合S,断开S1、S2,电流表示数变化了0.8A,则R0为______Ω;调节开关及滑动变阻器,使电路总功率达到允许的最大值,此时滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω。
【答案】6 18 2.4
【解析】[1]当闭合所有开关,移动滑片到中间位置,L 正常发光。此时灯泡 L 与滑动变阻器并联,因为灯泡正常发光,其额定电压为6V,在并联电路中各支路电压等于电源电压,所以电源电压为。
[2]灯泡正常发光时的电流
闭合所有开关,移动滑片到中间位置时,电流表测干路电流,此时通过滑动变阻器的电流
所以
保持滑片不动,闭合S,断开S1、S2,此时和滑动变阻器串联,电流表示数变化了0.8A,此时电流
此时电路总电阻
则
[3]要使电路总功率达到允许的最大值,需要总阻值最小,应闭合所有开关,此时灯泡 L 与滑动变阻器并联。电流表量程为0~3A,即干路电流最大电流为。通过灯泡的电流不变,通过滑动变阻器的最大电流为
此时滑动变阻器接入电路的阻值
30.(2023·山东枣庄·中考真题)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
(1)图乙中__________(选填“dc”或“ec”)表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像;
(2)滑片P从b点滑向a点的过程中,该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为__________。
【答案】ec 3∶1
【解析】(1)[1]由甲图可知,R0与R串联,电压表V1测R0两端的电压,电压表V2测R两端的电压,电流表测电路中的电流,滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中,滑动变阻器R接入电路的阻值变小,电路中的电流变大,根据串联分压原理可知,滑动变阻器两端的电压变小,R0两端的电压变大,所以图乙dc表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图像,ec表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像。
(2)[2]滑片P在a点时,电路中的电阻最小,电流最大,电流,由可知,电路总功率最大,滑片P在b点时,电路中的电阻最大,电流最小,电流,由可知,电路总功率最小,则该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为
考点五 家用电器相关计算
31.(2025·江苏徐州·中考真题)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
【答案】C
【解析】由图可知,当开关S在“1”挡时,R2被短路,电路为R1的简单电路,此时电路电阻较小,根据公式可知,电路功率较大,为高温挡;当开关S在“2”挡时,两电阻串联,此时电路电阻较大,功率较小,为保温挡,所以开关S先在“1”挡,后在“2”挡,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
32.(2025·山东泰安·中考真题)某款电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位。如图所示是它电路原理图的一部分,是电阻丝,的阻值为,“保温”与“加热”的功率之比为。加热时,电热水壶正常工作10min将质量为1.5kg的水从20℃加热至100℃,水吸收的热量为,电流做的功为。已知水的比热容是。下列说法中( )
①加热时,开关闭合,断开 ②
③ ④
A.只有④正确 B.只有②③正确 C.只有②③④正确 D.只有①②④正确
【答案】C
【解析】①由图可知,当开关、都闭合时,并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由可知,电路中的总功率最大,电热壶处于加热挡,故①错误;
②开关闭合,断开时为保温挡,此时为的简单电路,消耗的电功率为
“保温”与“加热”的功率之比为,则加热挡的功率为
则电热壶处于加热挡时,消耗的电功率为
由可知,的阻值为
故②正确;
③加热时,电热水壶正常工作10min,电流做的功为
故③正确;
④根据可知,1.5kg的水从20℃加热至100℃,水吸收的热量为
故④正确;
综上所述,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
33.(2025·湖北武汉·中考真题)如图所示是某电炖锅的简化电路图,旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘边缘有8个金属触点,绕中心轴转动的绝缘旋钮两端各有一个金属片,转动旋钮可将相邻金属触点连通。电炖锅通过旋转开关可以实现快炖、慢炖和保温功能,、和均为加热电阻,且。电炖锅的部分参数如下表所示。下列结论正确的是( )
A.电阻的阻值为968Ω
B.电阻的阻值为60.5Ω
C.电炖锅的慢炖功率为400W
D.旋转开关在如图所示位置时,通过电阻的电流约为1.82A
【答案】A
【解析】AB.由图可知,当开关上端接到⑤⑥,下端接①②,R1、R2和R3串联,电路的总电阻最大,由可知电路的总功率最小,为保温挡,电路的总电阻
当开关上端接到③④,下端接⑦⑧,R1和R3并联,电路的总电阻最小,由可知电路的总功率最大,为快炖挡,电路的总电阻
因为R1=R3,所以
即R1=R3=121Ω
R2的阻值R2=R-R1-R3=1210Ω-121Ω-121Ω=968Ω
故A正确,B错误;
C.当开关上端接到②③,下端接⑥⑦,R1和R3串联,电路的总电阻较小,由可知电路的总功率较大,为慢炖挡,慢炖的功率
故C错误;
D.旋转开关在如图所示位置时,电路中出现断路,通过电阻的电流为零,故D错误。
故选A。
34.(2025·山东威海·中考真题)某汽车加热坐椅的工作原理如图所示,R1、R2均为发热电阻,通过控制开关通断,实现高、中、低三挡加热功能,其中高、中挡位的电功率分别为60W、30W,电源电压为12V。处于低挡位时开关的通断情况为___________,此时电路消耗的总功率为___________W。
【答案】S1断开,S2接2 15
【解析】[1]由图可知开关S1闭合,S2接1,两个电阻并联,电路中电阻最小,根据可知为功率最大,为高温挡;开关S1闭合,S2接2,电路中只有电阻R1,电路中电阻较小,根据可知为功率较大,为中温挡;开关S1断开,S2接2,两个电阻串联接入电路,电路中电阻最大,根据可知为功率最小,为低温挡。
[2]中挡位的电功率为30W,则R1的阻值为
高挡位的电功率为60W,则R2消耗的功率为
R2的阻值为
则低温挡功率为
35.(2025·江苏苏州·中考真题)如图是一款电水壶的电路简图,均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可实现加热与保温功能的切换。保温功率为88W,阻值为,加热时应将开关旋至_________(1/2)位置,加热功率为_________W,阻值为_________
【答案】2 1100 506
【解析】[1]根据可知,在电源电压U一定时,电阻R越小,电功率P越大。由图可知,当开关旋至1位置时,R1与R2串联,此时电路中的总电阻R总=R1+R2。当开关旋至2位置时,只有R1接入电路,此时电路中的总电阻R总′=R1。因为R1+R2>R1,所以开关旋至2位置时,电路中的电阻最小,电功率最大,电水壶处于加热状态。
[2]根据可得加热功率
[3]当开关旋至1位置时,R1与R2串联,此时电水壶处于保温状态,保温功率P保温=88W。此时电路中的总电阻
R2的阻值R2=R串−R1=550Ω−44Ω=506Ω
36.(2025·山东淄博·中考真题)某款小型电火锅具有高、中、低三挡控温功能,如图是它的简化电路图。开关S2可接触点1或2,R1、R2为加热电阻且R1=R2(阻值不随温度的变化而变化)。电火锅的部分参数如下表所示,。求:
(1)R1的阻值;
(2)电火锅在低温挡工作时的电流;
(3)在标准大气压下,使用高温挡将质量为1kg、初温为20℃的水烧开需要的时间(不计热量损失,结果精确到1s)。
【答案】(1)88Ω (2)1.25A (3)305s
【解析】(1)由电路图可知,当开关S1闭合、S2接2时,R1与R2并联,电路总电阻最小,由可知,此时电功率最大,为高温挡;当S1闭合、S2接1时,只有R1接入电路,由可知,此时电火锅为中温挡;即电火锅处于中温挡时,只有电阻R1工作,则R1的阻值
(2)当S1断开、S2接1时,R1与R2串联,电路总电阻最大,由可知,此时的电功率最小,为低温挡;则低温挡的总电阻R低=R1+R2=2R1=2×88Ω=176Ω
低温挡工作时的电流
(3)在标准大气压下,水的沸点是100℃。
将水烧开需吸收的热量
因为不计热量损失,电火锅消耗的电能 W = Q吸 = 3.36×105J
使用高温挡加热时,加热所需的时间
37.(2025·山东潍坊·中考真题)随着生活水平提高,人们对饮用水的温度需求不断提升。如图所示是物理兴趣小组设计的一款四挡位即热式热水器的简化电路图,电源电压、是用于加热的电热丝,。在热水器容器中倒入常温饮用水后,通过开关可控制相关电热丝工作,实现四个不同加热挡位的切换,加热挡位和对应的功率如表格所示,加热挡位1、2、3、4的功率依次增大,热水器的出水温度依次升高。已知只闭合开关时,热水器处于加热挡位1的工作状态;开关全部闭合时,热水器处于加热挡位4的工作状态。水的比热容,水的密度。
(1)求电热丝的阻值;
(2)求挡位2的加热功率;
(3)已知热水器处于挡位3的工作状态时,出水温度为,若水的初温为,出水0.88L用时105s,求挡位3工作的效率;
(4)若某款家用插排允许通过的最大电流为16A,分析说明此热水器能不能接入该插排实现挡位4的正常工作。
【答案】(1) (2) (3) (4)见解析
【解析】(1)已知挡位1工作时只有电阻R接入电路,功率P₁= 220 W,电源电压U = 220 V,由公式得:
(2)挡位2时根据电路可知R与R₂并联,总阻值
所以
(3)挡位3时,R与R1并联,并联电路互不影响,此时R1的功率
那么此挡位的电功率为
水的质量m = ρV = 1.0×103 kg/m3 × 0.88×10-3 m3= 0.88 kg
温度的变化Δt= 80 °C - 25 °C = 55 °C
水吸收的热量Q = cmΔt = 0.88 kg × 4.2×103J/(kg · °C) × 55 °C = 2.03×105J
电阻丝在t =105s内提供的电能W = P3t =2420 W × 105 s = 2.54×105J
工作的效率
(4)挡位4时,开关全部闭合,此时三个电阻并联,此时R3的功率
那么总功率
对应电流
因此可以接入该插排正常工作。
考点六 电流热效应、焦耳定律
38.(2025·山东济南·中考真题)现代社会人们的生活越来越离不开电,下列电器工作时主要利用了电流热效应的是( )
A.电风扇 B.电铃 C.电烤箱 D.电冰箱
【答案】C
【解析】A.电风扇工作时,主要是将电能转化为机械能,使风扇转动,不是利用电流的热效应,故A不符合题意;
B.电铃工作时,主要是利用电流的磁效应产生磁性,吸引衔铁带动铃锤发声,不是利用电流的热效应,故B不符合题意;
C.电烤箱工作时,主要是将电能转化为内能,通过发热元件发热来烘烤食物,是利用电流的热效应,故C符合题意;
D.电冰箱工作时,主要是通过压缩机将电能转化为机械能,使制冷剂循环实现制冷,不是利用电流的热效应,故D不符合题意。
故选C。
39.(2025·江苏苏州·中考真题)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,电热丝的阻值大于的阻值,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.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.的电功率大于的电功率
【答案】B
【解析】A.由图像可知,a、b沸点不同,所以a、b不是同种物质,故A错误;
CD.电热丝的阻值大于的阻值,工作电压相同,根据,的电功率小于的电功率,因为是纯电阻电路,根据可知相同时间产生的热量少于产生的热量,电热丝产生的热量均被液体吸收,所以相同时间内a吸收的热量少于b吸收的热量,故CD错误;
B.相同时间内a吸收的热量少于b吸收的热量,由图像可知,沸腾前相同时间内a升高的温度大于b升高的温度,且液体a的质量大于b的质量,根据可知a的比热容小于b的比热容,故B正确。
故选B。
40.(2025·四川眉山·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,的最大阻值为。闭合开关,当滑动变阻器的滑片在中点时,的功率为;将滑动变阻器的滑片移动到最右端,电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是。此过程中,下列判断正确的是( )
A.电压表示数为
B.滑片在中点时电流表的示数为
C.在中点时,内产生的热量
D.电路的最小功率为
【答案】D
【解析】A. 的最大阻值为,滑动变阻器的滑片在中点时,的阻值为,设电源电压为,电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是,则有
解得。闭合开关,当滑动变阻器的滑片在中点时,的功率为,由得
又由于并联电路,则电源电压等于两端电压,即
故A错误;
B.由电路图可知测所在支路的电流,则滑片在中点时电流表的示数为
故B错误;
C.在中点时,内产生的热量
故C错误;
D.由可知,电压一定,电阻最大时,功率最小,滑动变阻器的滑片移动到最右端时,电阻最大。最小功率为
故选D。
41.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示电路中,电源电压恒定,R1、R2和R3是定值电阻。当X和Y均为电流表时,闭合开关,其示数之比为9∶5,此时R1、R2、R3的连接方式是________(选填“串联”或“并联”),若通电时间t,电路产生的总焦耳热为Q1;当X和Y均为电压表时,闭合开关,其示数之比为5∶3,若通电相同时间t,电路产生的总焦耳热为Q2。则Q1_______Q2。
【答案】并联 >
【解析】[1]若当X和Y均为电流表时,分析电路知,电流表X测R2、R3的总电流,电流表Y测R1、R2的总电流,闭合开关,等效电路如图所示,故此时R1、R2、R3并联,由并联电路电阻规律可知,总电阻越并越小,并联电路的总电阻会小于任何一个分电阻。
[2] 当X和Y均为电压表时,闭合开关,则电路是一个串联电路,由串联电路电阻规律可知,总电阻越串越大,串联电路的总电阻会大于任何一个分电阻。综上可得
电源电压不变,由可知,在相同时间t内电路产生的总焦耳热,电阻小的产生的热量多,故
42.(2025·宁夏·中考真题)如图是某款汽车后挡风玻璃的除雾除霜装置示意图。图中较宽的线条是导电条(电阻不计),较窄的线条是电阻丝。导电条A、B两端与汽车供电电路相连,供电电压为12V,电阻丝的总电阻是1Ω。正常工作时,通过导电条A处的电流为________A,电阻丝工作5min产生的热量为________J。图中P处电阻丝断裂,其他电阻丝还能工作,则这些电阻丝是________(选填“串联”或“并联”)的。
【答案】12 并联
【解析】[1]根据欧姆定律,已知电压,电阻,则通过导电条A处的电流
[2]根据焦耳定律,电阻丝工作5min产生的热量
[3]因为P处电阻丝断裂,其他电阻丝还能工作,说明各电阻丝之间互不影响,能独立工作,所以这些电阻丝是并联的。
43.(2025·黑龙江·中考真题)如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置,实验中通过观察 ______________ 来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A,则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为 _______ J。
【答案】U形管中液面高度差 12
【解析】[1]实验中通过观察U形管中液面高度差来比较电阻产生的热量,这是转换法的应用。
[2],,,则产生的热量
44.(2025·西藏·中考真题)如图所示,将两段电阻丝分别安装在甲、乙两个相同的装置中(装有等量同种液体),已知,通电一段时间后可以观测到______装置中的温度变化更大;为使两个装置中的温度变化更快,你可以采取什么方法:______(写出一种即可)。
【答案】甲 增大电源电压
【解析】[1]由图可知,两段电阻丝R1、R2串联,根据串联电路的电流特点可知,通过它们的电流I相等,通电时间t也相等,R1>R2,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,R1产生的热量Q1大于R2产生的热量Q2。 因为两个装置中装有等量同种液体,根据Q=cmΔt可知,在c、m相同的情况下,Q越大,Δt越大,所以甲装置中的温度变化更大。
[2]根据焦耳定律Q=I2Rt,要使两个装置中的温度变化更快,即要让电阻丝产生的热量更多。 在电阻R和通电时间t不变时,可以增大电路中的电流I;根据欧姆定律,增大电源电压U可以增大电流I,从而使电阻丝产生的热量更多,温度变化更快。
考点七 测量小灯泡的电功率
45.(2025·上海·中考真题)物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验,现有2个电源(电源电压未知)、2个滑动变阻器分别标有A“10Ω 2A”、B“20Ω 2A”字样、以及待测小灯(标有“6.0V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路,将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,闭合开关S后,此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图。
(2)电压表所示示数为______伏。
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器,重新实验,记录数据如下表,其中有一组数据,小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率。(需写出主要推理和计算过程)
实验序号
电流表示数(安)
电压表示数(伏)
1
0.38
6.5
2
0.46
5.5
3
0.52
4.5
4
0.54
4.0
【答案】(1)见解析 (2)6.5 (3)见解析
【解析】(1)“测定小灯泡的电功率”实验中,将电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联,由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V;由图可知,电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.54A;滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,最大阻值为10Ω,则滑动变阻器两端电压
则电压表示数为6.5V,测量的是灯泡两端电压,如图所示:
(2)由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V。
(3)电压表示数为6.5V,电流表示数为0.54A时,灯泡电压超过小灯泡的额定电压;由表中数据可知,电流表示数为0.54A时,电压表示数为4V,由于通过灯泡的电流为0.54A时,灯泡两端电压为6.5V,则电压表测量滑动变阻器两端电压,则电源电压
由表中数据可知,电压表示数为4.5V时,灯泡两端电压为6V,电流表示数为0.52A,小灯泡正常发光,则小灯泡的额定功率
46.(2025·湖南·中考真题)小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求导线不得交叉;
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最______端;
(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W;
(4)进行相同实验的另一同学,检查电路发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时观察到______表的指针有明显偏转。
【答案】(1)见解析 (2)左 (3)0.75 (4)电压
【解析】(1)测量小灯泡的额定功率实验中,小灯泡、电流表、滑动变阻器、开关串联在电路中,电压表与灯泡并联,图中把电流表负接线柱与电源负极连接起来即可,如图所示:
(2)正确连接好电路,闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器阻值调至最大,即滑片P移到最左端。
(3)由图乙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值0.02A,示数为0.3A,灯泡额定功率为
(4)灯座上没有安装灯泡,因此电路处于断路状态,电流表指针不会偏转,电压表此时相当于直接接在电源两端,因此电压表指针会有明显偏转。
47.(2025·云南·中考真题)同学们测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。
(1)实验前,电流表指针位置如图甲所示,应对电流表进行______;
(2)同学们连接的电路如图乙所示,经检查发现A、E两点间的导线连接错误,应改接到______两点之间;更正错误后,将滑动变阻器的滑片置于最______(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不亮,经检查发现小灯泡灯丝断了,此时电压表______(选填“有”或“无”)示数。排除故障后继续实验,移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,继续调节滑动变阻器,使电压表示数低于、略高于小灯泡的额定电压。实验数据和现象记录如下表,表中a处的数据为______;
实验次数
小灯泡两端的电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
小灯泡的亮度
1
a
0.30
正常发光
2
2.0
0.26
较暗
3
3.0
0.32
较亮
(4)分析表格中的信息可知小灯泡的额定功率为______W,小灯泡的实际功率越______,小灯泡越亮。某同学通过计算不同电压下小灯泡电功率的平均值来减小误差,这种做法是______(选填“正确”或“错误”)的。
【答案】(1)调零 (2)B、E 右 (3)有 2.5 (4)0.75 大 错误
【解析】(1)由图甲可知,实验前电流表的指针未指在零刻度线处,故应对电流表进行调零。
(2)[1]由图乙可知,A、E两点间的导线将小灯泡短路,故应将导线改接到B、E两点间。
[2]为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即应将滑片移至最右端。
(3)[1]若小灯泡灯丝断了,则电压表直接并联在电源两端,测量电源电压,故电压表有示数。
[2]小灯泡正常发光时的电压为其额定电压,故表中a处的数据应为其额定电压2.5V。
(4)[1]在额定电压下的消耗的功率为额定功率,由表格中数据可知,小灯泡的额定功率为
[2]由表格中数据可知,灯泡两端电压越大,电流越大,小灯泡的实际功率越大,小灯泡就越亮。
[3]用电器在不同电压下对应的实际功率不同,故通过计算不同电压下小灯泡电功率的平均值来减小误差,这种做法是错误的。
48.(2024·四川绵阳·中考真题)用如图甲所示的实验电路来测量小灯泡的额定功率。已知电源电压恒定,是滑动变阻器,是阻值为1Ω的定值电阻,小灯泡通过的电流为0.3A时正常发光。
(1)连接电路,在闭合开关前,应将的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,开关接b端,小灯泡不发光,电压表有示数,移动的滑片,电压表示数有变化,则电路中的故障是( )(选填序号)
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.定值电阻短路 D.定值电阻断路
(3)排除故障后,闭合开关,将开关接b端,移动的滑片,使电压表示数达到0.3V;保持的滑片位置不变,仅将接a端,电压表示数如图乙所示,则电压表的读数为______V;
(4)小灯泡的额定功率______W。
【答案】(1)右 (2)A (3)2.8 (4)0.75
【解析】(1)闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片要处于最大阻值处,由图甲可知为最右端。
(2)闭合开关,开关接b端,电路为串联电路,电压表有示数,说明电压表与电源两极接通;移动的滑片,电压表示数有变化,说明定值电阻没有故障;小灯泡不发光,则故障可能是小灯泡短路了。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(3)由图乙可知电压表接小量程,分度值为0.1V,其示数为2.8V。
(4)电压表示数为0.3V,则电路中电流为
根据题意可知此时小灯泡正常发光。闭合开关,将开关接b端,电压表测定值电阻两端电压为0.3V;保持的滑片位置不变,仅将接a端,电压表测定值电阻和小灯泡两端总电压,则根据串联电路电压规律可得小灯泡正常发光时两端电压为
小灯泡的额定功率为
49.(2025·四川巴中·中考真题)实验室里有一小灯泡的铭牌模糊不清,只能看清小灯泡的额定电流,为了测出该小灯泡的额定功率,小明和小王分别设计了两种不同的测量方案,请你帮助完善。
(1)方案一:请用笔画线代替导线帮小明补全甲图的实物电路_____。(要求:只连一根导线且不交叉)
(2)甲图中,闭合开关前,滑片P应位于______(选填“A”或“B”)端。
(3)当滑动变阻器的滑片位于某位置时,电流表的示数为0.2A,为了测出小灯泡的额定功率,应向______(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片。
(4)当电流表的示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W。
(5)方案二:
小王同学设计了如图丙所示的电路图,电源电压不变,和为滑动变阻器,的最大电阻为,实验步骤如下:
①闭合开关S和,断开,调节,使电流表的示数为0.3A;
②保持不变,闭合开关S和,断开,调节,使电流表的示数仍为0.3A;
③保持不变,接着将的滑片P调至最左端,记下电流表的示数为,再将的滑片P调至最右端,记下电流表的示数为,则小灯泡额定功率的表达式______(用、、、表示)。
【答案】(1)见解 (2)B (3)A (4)0.75 (5)
【解析】(1)滑动变阻器与灯泡串联且一上一下的接入电路,如图所示:
(C、D点均可)
(2)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,以保护电路,故滑片P应位于B端。
(3)电流表的示数为0.2A小于小灯泡的额定电流0.3A,如果要测量小灯泡的额定功率,应增大电路的电流,所以应减小滑动变阻器连入电路的电阻,则滑片P应向A端移动。
(4)当电流表的示数为0.3A时,此时为小灯泡的额定电流,电压表示数如图乙所示为2.5V,此时为小灯泡的额定电压,该小灯泡的额定功率
(5)在①中,R2与灯串联,灯正常发光;在②中,R1与R2串联,因为电路中电流仍为I额,所以;在③中,将R2的滑片移到最左端时,只有电阻R1连入电路,此时的电源电压为
将R2滑片的移到最右端,连入电路中的阻值最大,此时R2的阻值为R0,此时的电源电压为
电源电压不变,则解得
则额定功率为
50.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验。现有器材:小灯泡,额定功率约为)、电压为且保持不变的电源、标有“”字样的滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物连接完整;(导线不允许交叉)
(2)①小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后。闭合开关,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误,正确的操作应是:______;
②正确操作后,继续实验的过程中,电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障,则故障可能是滑动变阻器______(选填“断路”或“被短接”);
(3)排除故障后,继续实验,获取实验数据。当电压表示数为时,电流表表盘如图丙所示,通过计算可知,小灯泡L的额定功率为______W;
(4)完成实验后,小明设计了如图丁所示的电路,想要用原有的实验器材和定值电阻,在不使用电流表的情况下,测量该小灯泡的额定功率。请你帮助他完成实验方案:
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关接,调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为______;
②保持滑片不动,再将开关接,读出电压表示数为;
③小灯泡L的额定功率______(用、、表示);
(5)小明找来了阻值为的定值电阻,按照该方案进行测量。你认为小明能否测出该小灯泡的额定功率?请说明你的判断依据:______。
【答案】(1)见解析 (2)先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,再闭合开关 断路
(3)0.75 (4)0.5 (5)见解析
【解析】(1)小灯泡正常发光时电流约为
所以电流表选择小量程串联到电路中,作图如下:
(2)[1]为保护电路,应在闭合开关前,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处。
[2]如图乙,电压表无示数,只有变阻器出问题,则故障可能是滑动变阻器断路,使得电压表的两端无法与电源相通。
(3)当电压表示数为时,电流表表盘如图丙所示,由(1)可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则示数为0.3A,则小灯泡L的额定功率为
(4)[1][2]①检查电路无误后,闭合开关S,将开关接,灯泡、和变阻器串联,电压表测和变阻器总电压,调节滑动变阻器的滑片直至灯泡正常发光(2.5V),根据串联电压规律,电压表示数为
②保持滑片不动,再将开关接,连接方式不变,电压表改测电压,读出电压表示数为,则电路中电流为;
③小灯泡L的额定功率
(5)由前面实验可知,若小灯泡正常发光时,额定电流为0.3A。若定值电阻阻值为,则灯泡正常发光时,两端的电压
两端的电压大于电源电压。电源实际电压为,不能满足实验要求。所以不可行。
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