内容正文:
考点20 电功 电功率
基础过关
1.(2025·山东烟台中考)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:用电器正常工作1小时所消耗的电能接近1度电,功率P==1 kW。台灯的功率大约20 W,选项A不符合题意。智能手机的功率只有几瓦,选项B不符合题意。家用空调的电功率大约1 kW,选项C符合题意。笔记本电脑的功率100 W左右,选项D不符合题意。
2.图中仪表可以用来计量( )
A.导体的电阻
B.电路中的电流
C.用电器两端的电压
D.用电器在一段时间内消耗的电能
答案:D
解析:由题图可知该仪表为电能表,电能表是用来测量电路中一段时间消耗电能多少的工具。
3.(2025·山东中考)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:从题图中信息可知,溶解氧传感器与滑动变阻器串联,电压表测溶解氧传感器,当水中溶氧量降低时,溶解氧传感器的阻值减小。根据串联电路电阻特点可知,电路中总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,电压表示数变小,选项A、B错误。根据P=UI可知,电压不变时,电流变大,电路的电功率也变大,选项C错误。因为总电压不变,溶解氧传感器的电压变小,故滑动变阻器的电压变大,电路电流变大,故滑动变阻器的功率变大,选项D正确。
4.(2025·山东中考)某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”,其铭牌如表所示。顾客咨询:“该移动电源可以供2.5 kW的用电器正常工作吗?”客服回复:“没问题,这是3 kW·h的,3 kW的用电器都可以正常使用。”该客服( )
××移动电源
电源规格:3 kW·h
输出电压:220 V
最大输出电流:10 A
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:根据铭牌数据可知,移动电源的最大输出功率为P=UI=220 V×10 A=2 200 W=2.2 kW<2.5 kW,所以不能供2.5 kW的用电器正常工作。电功率是表示电流做功快慢的物理量,电能表示电流做功的多少,是两个不同的物理量,所以该客服混淆了电功率和电能的概念,选项B正确,A、C、D错误。
5.(2025·四川自贡中考)某用电器的I-U图像如图所示,其额定电压为12 V,则额定功率是( )
A.0.6 W B.1.8 W
C.3.2 W D.4.8 W
答案:D
解析:由题图可知,额定电压为12 V时,额定电流为0.4 A,用电器的额定功率为P=UI=12 V×0.4 A=4.8 W。
6.(2025·山东德州中考)某班级使用的一体机的铭牌的部分数据如表所示。学校每节课时长45 min,若整节课使用一体机消耗 kW·h的电能;某天放学后,一体机忘记关机导致处于熄屏待机状态长达10 h,此过程消耗的电能相当于完全燃烧 kg煤所产生的热量(q煤=3.4×107 J/kg)。
工作电压/V
220
电源功率/W
280
待机功率/W
1.7
答案:0.21 1.8×10-3
解析:已知一体机的功率为P=280 W=0.28 kW,使用时间为t=45 min=45× h=0.75 h,根据W=Pt可得整节课使用一体机消耗的电能为W=Pt=0.28 kW×0.75 h=0.21 kW·h。根据电功公式W=Pt可得一体机熄屏待机10 h消耗的电能为W=Pt=1.7 W×10×3 600 s=6.12×104 J。根据公式W=Q=mq可得此过程消耗的电能相当于完全燃烧煤的质量为m==1.8×10-3 kg。
7.(2024·江苏无锡中考)用如图所示的电路测量小灯泡的功率,实验原理是 。闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8 V,观察小灯泡的亮度,读出电压表、电流表的示数记录在表中,则小灯泡L的额定功率为 W,小灯泡的亮度由 决定。
实验序号
电压U/V
电流I/A
小灯泡的亮度
①
3.0
0.28
较亮
②
3.8
0.30
正常发光
③
4.2
0.32
过亮
答案:P=UI 1.14 实际功率
解析:要测量该小灯泡的额定功率和实际功率,应用电压表测出灯泡两端的电压,用电流表测出通过灯泡的电流,根据公式P=UI计算功率的大小,故实验中需要测量的物理量有灯泡两端的电压和通过的电流,实验原理是P=UI。由题表中数据可知,当灯泡两端电压为3.8 V时,通过灯泡的额定电流为0.30 A,则小灯泡额定功率为PL=ULIL=3.8 V×0.30 A=1.14 W。由题表可以看出随灯泡消耗的实际功率增大,灯泡的亮度变亮,由此可知小灯泡的亮度由其实际功率决定。
8.(2024·江苏淮安中考)小明在家长陪同下进行“综合实践活动”,利用家中的电能表测量家中空气炸锅的实际功率。小明把家中其他用电器全部断开后,将空气炸锅单独接入电路,观察到标有“3 000 imp/(kW·h)”字样的电能表指示灯闪烁60 imp,用时1 min,则空气炸锅在这1 min内消耗的电能为 kW·h,实际功率为 W。
答案:0.02 1 200
解析:根据参数3 000 imp/(kW·h)知,电路中用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁3 000次,所以闪烁60次消耗的电能为W= kW·h=0.02 kW·h=0.02×3.6×106 J=7.2×104 J,电水壶的功率为P'==1 200 W。
9.(2025·河南中考)某电热水壶的额定电压为220 V,额定功率为1 100 W,将它接入家庭电路中正常工作。在标准大气压下,将壶内质量为1 kg、初温为23 ℃的水烧开,不计热量损失,至少需要的时间为 s,此过程中通过电热水壶的电流为 A。
[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:294 5
解析:1个标准大气压下,水的沸点是100 ℃,水吸收的热量为Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-23 ℃) =3.234×105 J ,不计热量损失,消耗的电能为W=3.234×105 J,由P=可知,需要加热的时间为t==294 s。由P=UI可知,将该电热水壶接入220 V的家庭电路中工作时,通过电热水壶的电流为I==5 A。
10.(2025·四川成都中考)小彬想制作一款有“低温”“中温”“高温”三个挡位的电加热器,电路如图所示。电源电压为24 V,S2为单刀多掷开关,R1是阻值为12 Ω的电热丝,R2为某种材料制成粗细均匀的电热丝,最大阻值为24 Ω,触点2为R2的中点位置。当S1闭合,S2拨到触点3时,电加热器处于 挡;电加热器在“中温”挡下工作1 min,电路消耗的总电能是 J。
答案:高温 1 440
解析:由题图可知,当S1闭合,S2拨到触点3时,只有R1工作,此时电路的电阻最小,由P=可知,电路的总功率最大,电加热器处于高温挡。当S2拨到触点1时,R1、R2串联,电路的总电阻最大,总功率最小,电加热器处于低温挡。当S2拨到触点2时,触点2为R2的中点位置,R1与R2串联,电路的总电阻较小,总功率较大,电加热器处于中温挡,此时电路中的总电阻为R总=R1+R2=12 Ω+×24 Ω=24 Ω,电加热器消耗的电能在中温挡工作1 min消耗的电能为W=t=×1×60 s=1 440 J。
能力提升
11.(2025·青海西宁中考)电阻甲和乙的I-U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.乙是一个定值电阻
B.只将甲、乙并联在2.5 V的电路中,甲、乙的电功率之比为4∶5
C.只将甲、乙串联在电路中,两者电阻相同时,电源电压是3 V
D.只将甲、乙串联在电路中,总功率是1.8 W时,电源电压是4.5 V
答案:D
解析:由题图可知,乙的图像是一条曲线,电流与电压不成正比,因此乙不是定值电阻,选项A错误。只将甲、乙并联在2.5 V的电路中,由图像可知通过甲、乙的电流为I甲=0.5 A、I乙=0.4 A,甲的电功率为P甲=UI甲=2.5 V×0.5 A=1.25 W,乙的电功率为P乙=UI乙=2.5 V×0.4 A=1 W,甲、乙的电功率之比为P甲∶P乙=1.25 W∶1 W=5∶4,选项B错误。只将甲、乙串联在电路中,两者电阻相同时,由欧姆定律可知,两者的电压也相等,由图像可知此时两者电压值均为3 V,则电源电压为U=U甲+U乙=3 V+3 V=6 V,选项C错误。总功率是1.8 W时,电源电压是4.5 V,此时电路中的电流为I==0.4 A,由图像可知,甲、乙电流为0.4 A时,甲、乙的电压分别为2 V和2.5 V,电源电压刚好为4.5 V,选项D正确。
12.(2024·江苏苏州中考)电热水器是利用电流的 效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示为 kW·h,现仅接通一台如图乙所示的电热水器,观察到电能表指示灯1 min内闪烁80次,则1 min内消耗电能为 J,其两端电压 (选填“高于”“等于”或“低于”)220 V。
答案:热 3 023.6 9.0×104 等于
解析:电热水器根据电流的热效应工作。题图甲所示的电能表示数为3 023.6 kW·h,1 min内电热水器消耗的电能为W=×3.6×106 J=9.0×104 J,它的实际电功率为P==1 500 W,此时它的实际电功率等于它的额定电功率,故它的实际电压也等于它的额定电压。
13.(2025·江苏南京中考)如图所示,电源电压为U=6 V,R1=5 Ω,R2=10 Ω;仅闭合S2,电路的总电阻为 Ω;仅闭合S3,电压表示数为4.5 V,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。
答案:15 15 1 3.6
解析:仅闭合S2,R1、R2串联,则电路的总电阻为R总=R1+R2=5 Ω+10 Ω=15 Ω。仅闭合S3,R1、R3串联,电压表测R3两端电压为4.5 V,根据串联电路电压规律可知,R1两端电压为U1=U-U3=6 V-4.5 V=1.5 V,由分压原理可知,,即,解得R3=15 Ω。当S1、S2、S3均闭合时,R2、R3并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流,则通过R2的电流为I2==0.6 A,通过R3的电流为I3==0.4 A,干路电流为I=I2+I3=0.6 A+0.4 A=1 A,即电流表示数为1 A。R2消耗的功率为P2=UI2=6 V×0.6 A=3.6 W。
14.(2025·山东济宁中考)将标有“6 V 6 W”的灯泡L接入电源电压恒为6 V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R1,正常发光时电阻为R2,R1∶R2= 。
答案:36 1∶6
解析:灯泡正常发光时的电压为6 V,功率为6 W,由P=UI可得,正常发光时的电流为I==1 A,此时的电阻为R==6 Ω。闭合开关的瞬间,由题图可知,当t=0时的电流为I0=6 A,灯泡的实际功率为P0=UI0=6 V×6 A=36 W。灯泡正常发光时的电流为1 A,由题图可知,从t=6×10-2 s开始,灯泡正常发光,合上开关的瞬间灯泡的电阻为R1==1 Ω,灯泡正常发光时的电阻R2=R=6 Ω,则。
创新拓展
15.(2024·江苏盐城中考)图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路,受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28 ℃时冷却系统开始工作,当室温降至23 ℃时停止工作。Rt为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,当控制电路中的电流为0.15 A时,衔铁刚好被吸下,控制电路电源电压恒为3 V。定值电阻R0为100 Ω,线圈电阻忽略不计。求:
(1)受控电路30 min内消耗的电能。
(2)受控电路工作时,通过电阻R0的电流。
(3)热敏电阻Rt的变化范围。
答案:(1)1.44×106 J
(2)0.03 A
(3)20~25 Ω
解析:(1)由题图乙可知受控电路的冷却系统30 min内实际工作20 min,即t=20 min=1 200 s,其工作功率为P=1 200 W,则所消耗的电能为W=Pt=1 200 W×1 200 s=1.44×106 J。
(2)当控制电路中的电流为0.15 A时,衔铁刚好被吸下,受控电路工作,控制电路中R0和Rt并联,则R0两端电压为U0=U=3 V,R0=100 Ω,则通过R0的电流为I0==0.03 A。
(3)当控制电路中的电流为0.15 A时,衔铁刚好被吸下(或衔铁即将被吸下),冷却系统工作,由题图甲可知此时控制电路为热敏电阻Rt的简单电路,根据题意可知此时室温升至28 ℃,且此时热敏电阻Rt的阻值最小,热敏电阻两端电压为Ut=U=3 V,则热敏电阻的最小阻值为Rtmin==20 Ω。由题意和题图甲可知,冷却系统工作后,控制电路中热敏电阻Rt和定值电阻R0并联,在降温过程中热敏电阻Rt的阻值会增大,则通过热敏电阻Rt的电流会减小,但此过程中衔铁一直被吸下,说明此过程中控制电路的总电流为0.15 A,当室温降至23 ℃ 时,热敏电阻R t 的阻值最大,控制电路的总电流仍为0.15 A,则此时通过热敏电阻的电流为I t '=I-I0= 0.15 A-0.03 A=0.12 A ,热敏电阻两端电压为U t =U=3 V ,所以热敏电阻的最大阻值为R tmax ==25 Ω,由此可知热敏电阻的阻值变化范围为20~25 Ω。
学科网(北京)股份有限公司
$
考点20 电功 电功率
基础过关
1.(2025·山东烟台中考)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.图中仪表可以用来计量( )
A.导体的电阻
B.电路中的电流
C.用电器两端的电压
D.用电器在一段时间内消耗的电能
3.(2025·山东中考)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
4.(2025·山东中考)某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”,其铭牌如表所示。顾客咨询:“该移动电源可以供2.5 kW的用电器正常工作吗?”客服回复:“没问题,这是3 kW·h的,3 kW的用电器都可以正常使用。”该客服( )
××移动电源
电源规格:3 kW·h
输出电压:220 V
最大输出电流:10 A
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
5.(2025·四川自贡中考)某用电器的I-U图像如图所示,其额定电压为12 V,则额定功率是( )
A.0.6 W B.1.8 W
C.3.2 W D.4.8 W
6.(2025·山东德州中考)某班级使用的一体机的铭牌的部分数据如表所示。学校每节课时长45 min,若整节课使用一体机消耗 kW·h的电能;某天放学后,一体机忘记关机导致处于熄屏待机状态长达10 h,此过程消耗的电能相当于完全燃烧 kg煤所产生的热量(q煤=3.4×107 J/kg)。
工作电压/V
220
电源功率/W
280
待机功率/W
1.7
7.(2024·江苏无锡中考)用如图所示的电路测量小灯泡的功率,实验原理是 。闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8 V,观察小灯泡的亮度,读出电压表、电流表的示数记录在表中,则小灯泡L的额定功率为 W,小灯泡的亮度由 决定。
实验序号
电压U/V
电流I/A
小灯泡的亮度
①
3.0
0.28
较亮
②
3.8
0.30
正常发光
③
4.2
0.32
过亮
8.(2024·江苏淮安中考)小明在家长陪同下进行“综合实践活动”,利用家中的电能表测量家中空气炸锅的实际功率。小明把家中其他用电器全部断开后,将空气炸锅单独接入电路,观察到标有“3 000 imp/(kW·h)”字样的电能表指示灯闪烁60 imp,用时1 min,则空气炸锅在这1 min内消耗的电能为 kW·h,实际功率为 W。
9.(2025·河南中考)某电热水壶的额定电压为220 V,额定功率为1 100 W,将它接入家庭电路中正常工作。在标准大气压下,将壶内质量为1 kg、初温为23 ℃的水烧开,不计热量损失,至少需要的时间为 s,此过程中通过电热水壶的电流为 A。
[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
10.(2025·四川成都中考)小彬想制作一款有“低温”“中温”“高温”三个挡位的电加热器,电路如图所示。电源电压为24 V,S2为单刀多掷开关,R1是阻值为12 Ω的电热丝,R2为某种材料制成粗细均匀的电热丝,最大阻值为24 Ω,触点2为R2的中点位置。当S1闭合,S2拨到触点3时,电加热器处于 挡;电加热器在“中温”挡下工作1 min,电路消耗的总电能是 J。
能力提升
11.(2025·青海西宁中考)电阻甲和乙的I-U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.乙是一个定值电阻
B.只将甲、乙并联在2.5 V的电路中,甲、乙的电功率之比为4∶5
C.只将甲、乙串联在电路中,两者电阻相同时,电源电压是3 V
D.只将甲、乙串联在电路中,总功率是1.8 W时,电源电压是4.5 V
12.(2024·江苏苏州中考)电热水器是利用电流的 效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示为 kW·h,现仅接通一台如图乙所示的电热水器,观察到电能表指示灯1 min内闪烁80次,则1 min内消耗电能为 J,其两端电压 (选填“高于”“等于”或“低于”)220 V。
13.(2025·江苏南京中考)如图所示,电源电压为U=6 V,R1=5 Ω,R2=10 Ω;仅闭合S2,电路的总电阻为 Ω;仅闭合S3,电压表示数为4.5 V,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。
14.(2025·山东济宁中考)将标有“6 V 6 W”的灯泡L接入电源电压恒为6 V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R1,正常发光时电阻为R2,R1∶R2= 。
创新拓展
15.(2024·江苏盐城中考)图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路,受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28 ℃时冷却系统开始工作,当室温降至23 ℃时停止工作。Rt为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,当控制电路中的电流为0.15 A时,衔铁刚好被吸下,控制电路电源电压恒为3 V。定值电阻R0为100 Ω,线圈电阻忽略不计。求:
(1)受控电路30 min内消耗的电能。
(2)受控电路工作时,通过电阻R0的电流。
(3)热敏电阻Rt的变化范围。
学科网(北京)股份有限公司
$