第十八章《电功率》易错点整理及针对性练习 2026-2027学年人教版九年级全一册物理
2026-08-12
|
2份
|
94页
|
5人阅读
|
0人下载
普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版九年级全一册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第十八章 电功率 |
| 类型 | 学案-知识清单 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 22.77 MB |
| 发布时间 | 2026-08-12 |
| 更新时间 | 2026-08-12 |
| 作者 | 沈书禾 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-12 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59180953.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该初中物理《电功率》易错点精析清单全面覆盖第十八章核心内容,涵盖概念辨析、公式应用、单位换算、图像解读、实验操作及动态电路计算六大知识范畴,构建了从易错表现分析到正确结论推导再到针对训练巩固的递进式学习支架。
清单以17个易错点为核心,通过“易错表现-原因剖析-正确结论-针对训练”四步结构系统呈现知识体系,突出科学思维(如用控制变量法解析焦耳定律影响因素)和科学探究(如测量小灯泡电功率实验规范)。例如“电功与电功率混淆”易错点用“路程与速度”类比帮助理解,“额定功率与实际功率”明确亮度由实际功率决定,配套选择、填空、计算等多样化训练题,助力学生自主突破难点,教师可据此设计分层教学,提升复习效率。
内容正文:
第十八章《电功率》易错点精析
(含17个易错点)
一、概念易错点
易错点1:电功与电功率概念的混淆
易错表现:
①认为电功率大的用电器消耗的电能一定多(忽略时间因素)
②认为电流做功越多,电功率一定越大(忽略时间因素)
③认为电功就是电功率,将两个概念等同。
为什么容易错:电功(W)描述的是“消耗电能的多少”(过程量),电功率(P)描述的是“消耗电能的快慢”(速率量)。学生容易将“多少”与“快慢”混为一谈。
正确结论:
①电功(W):电流所做的功,表示消耗电能的多少,单位是焦耳(J)或千瓦时(kW·h)
②电功率(P):表示电流做功的快慢,即单位时间内消耗的电能,单位是瓦特(W)
③两者关系:W = Pt。电功率大只说明做功快,但不一定做功多——做功多少还取决于工作时间的长短
④类比理解:电功类似于“路程”,电功率类似于“速度”。
【针对训练】
1.关于电能、电功和电功率,下列说法正确的是( )
A.做功快的用电器电功率一定大
B.电功率大的用电器做功一定多
C.用电器消耗的电能越多,电功率越大
D.电流做功是把其他形式的能转化为电能的过程
2.在学习了电流做功与电功率这一章后,某同学对本章学习有以下几种认识,你认为正确的( )
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电流通过导体做功越少,电功率越小
C.在相同时间内,电流通过导体做功越快,电流做功越多
D.额定电功率大的用电器一定比额定电功率小的用电器做的功快
3.(多选)下列关于电功和电功率的说法中,正确的是 ( )
A.电流做功越多,电功率越大
B.相同时间内,电流做功越多,电功率越大
C.电功率越大,电流做功越快
D.电功率越大,电流做功越多
4.某家庭新买了一台空气炸锅,铭牌如图。小吕的爸爸说:“这台空气炸锅功率这么大,有1500W,所以非常费电。”他的说法( )
XX空气炸锅产品型号:AF-3202
额定频率:50Hz
额定功率:1500W
额定电压:220V
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.下列四只灯泡,各自在额定电压下正常发光,其中最亮的是( )
A.“220 V 25 W” B.“220 V 100 W”
C.“110 V 110 W” D.“36 V 40 W”
易错点2:额定功率与实际功率的混淆
易错表现:
①认为用电器的实际功率一定等于额定功率
②认为额定功率越大的灯泡接入电路后一定越亮
③认为额定功率大的用电器,电阻一定小。
为什么容易错:对“额定”和“实际”两个概念的区别认识不清。额定功率是唯一的(在额定电压下取得),而实际功率有无数多个(一个实际电压对应一个实际功率)。灯泡的亮度取决于实际功率,与额定功率无关。
正确结论:
①额定电压:用电器正常工作时的电压
②额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率,只有一个
③实际电压:用电器实际工作时的电压
④实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率,有无数多个
⑤灯泡的亮度由实际功率决定——实际功率越大,灯泡越亮
⑥由 P=U2/R 可知,额定电压相同的用电器,额定功率越大,电阻越小
额定功率越小,电阻越大。
【针对训练】
6.有两个家用白炽灯,甲灯上标有“220V 60W”,乙灯上标有“220V 40W”,以下说法正确的是( )
A.两灯正常工作时,甲灯消耗的电能比乙灯多
B.两灯正常工作时,甲灯消耗的电能比乙灯快
C.甲灯的电阻比乙灯的电阻大
D.甲灯的实际功率比乙灯实际功率大
7.(多选)小科做作业时,电灯突然变暗,其原因可能是( )
A.电灯的实际电压变小 B.电灯的额定电压变小
C.电灯的实际功率变小 D.电灯的额定功率变小
8.将两盏分别标有“12V,3W”和“12V,6W”字样的小灯泡L1和L2,串联后接入电压为12V的电路中,设灯泡电阻不变。下列说法中正确的是( )
A.两灯均能正常发光 B.L1的亮度比L2大
C.L1的实际功率比L2小 D.L1和L2的实际电功率之比为1:2
9.将“6V 3W”和“6V 6W”的两只灯泡L1和L2串联后接在电源两端,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
①电源电压为12V时,两只灯泡均能正常发光
②两个灯泡发光时,灯泡L2比灯泡L1暗一些
③灯泡发光时,电路中允许通过的最大电流为1A
④电源最高电压不能高于9V
A.①② B.②③ C.②④ D.①③
10.如图甲所示的电路中,电源电压恒为12V,两灯的额定电压均为6V,两灯的I-U图像如图乙所示。闭合开关S,调节滑动变阻器直至其中一个灯泡正常发光,另一个灯泡不损坏,此时,下列说法正确的是( )
A.正常发光的是L1灯泡
B.电压表示数为12V
C.L2的实际功率大于L1的实际功率
D.L1的额定功率等于L2的额定功率
易错点3:灯泡亮暗判断的依据错误
易错表现:
①认为灯泡的亮度由额定功率决定
②认为灯泡的亮度由通过的电流大小决定
③认为灯泡的亮度由两端的电压大小决定。
为什么容易错:受日常生活中“功率大就更亮”的直观印象影响,没有区分额定功率与实际功率
对决定灯泡亮度的本质因素理解不深。
正确结论:
①灯泡的亮度由它的实际功率决定——实际功率越大,灯泡越亮
②灯泡正常发光时,实际功率 = 额定功率,此时额定功率大的灯泡更亮
③灯泡非正常发光时,实际功率由实际电压和实际电流共同决定(P实=U实I实),与额定功率无关
④串联电路中,电阻大的灯泡分到的电压大,实际功率大,更亮(P=I2R,电流相同)
⑤并联电路中,电阻小的灯泡通过的电流大,实际功率大,更亮(P=U2R,电压相同)。
【针对训练】
11.将甲、乙两灯串联后接入电路中,甲灯较亮,那么______灯的电阻较大;将甲、乙两灯并联后接入电路中,______灯较亮。
12.现有两只小灯泡L1“12V 12W”、L2“12V 6W”,若将它们并联接入电源电压6V的电路中, 则___________(选填“L1”或者“L2”)发光更亮,若将它们与某电源连接成一个串联电路,保证元件安 全,电源电压最大值为___________V。
13.甲灯标有“220V 60W”、乙灯标有“220V 100W”字样,把它们并联在220V电路上时___________更亮,灯泡的亮度由___________决定。
14.(多选)将“6V 3W”和“6V 6W”的两只灯泡和串联后接在电源两端,若不考虑温度对灯丝电阻的影响,则下面分析正确的是( )
A.两个灯泡发光时,灯泡比灯泡暗一些
B.两个灯泡发光时,灯泡的电阻大于的电阻
C.灯泡发光时,电路中允许通过的最大电流为0.5A
D.电源电压为12V时,两只灯泡均能正常发光
易错点4:电功与电热的混淆
易错表现:
①认为电流通过任何用电器时,消耗的电能都等于产生的热量
②认为电功就是电热,电功率就是热功率
③计算电动机等非纯电阻电路时,误用 Q=UIt 或 Q=U2t/R 计算电热。
为什么容易错:对“纯电阻电路”和“非纯电阻电路”的区分不清楚。初中阶段接触的大多是纯电阻电路(电灯、电炉、电热器等),容易形成思维定势,忽略电动机等特殊用电器。
正确结论:
①纯电阻电路:电能全部转化为内能(如电灯、电炉、电热器)。此时 W=Q,即 UIt=I2Rt=U2t/R
②非纯电阻电路:电能部分转化为内能,部分转化为其他形式的能(如电动机——电能转化为机械能和内能)。此时 W>Q,即 UIt>I2Rt
③计算电功(消耗的总电能)用 W=UIt,适用于所有电路
④计算电热(产生的热量)用 Q=I2Rt,适用于所有电路
⑤Q=U2t/R 和 Q=UIt 只适用于纯电阻电路,不可用于电动机等非纯电阻电路。
【针对训练】
15.(多选)如图是小嘉同学进行“伏安法测小灯泡电阻”实验的实物图。关于该实验的下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑片P应当移至滑动变阻器的A端
B.小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的
C.多次改变电压,测量后求平均值,可以减小灯泡电阻的测量误差
D.利用该实物连接图不能探究“电流与电压的关系”
16.为了解决手机充电问题,市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”,如图所示是某品牌的充电宝,这个充电宝的充电和放电电压都是,电池容量为,当充电宝充满电后,可以储存的电能为______________J。
17.甲、乙两个电阻的U﹣I图线如图所示,当仅将甲、乙两电阻串联在电路中时,电路中的电流为0.4A,通过甲、乙两电阻的电流之比I甲:I乙=_________,电源电压为_________V;当仅将甲、乙两电阻改为并联接在相同的电路中时,则10s内消耗的总电能是________J。
18.某导体的电阻为10,通过它的电流为0.5A,10s内电流通过该导体做的功为______J,导体产生的热量为______J。
19.如图所示电路中,。当开关S闭合、S1断开时,电流表示数为0.2A;当开关S、S1都闭合时,电流表示数为0.5A。求:
(1)电源电压;
(2)R2的阻值;
(3)当开关S、S1都闭合时,整个电路通电5min电流所做的功。
20.如图甲是一款车载电热水杯,其简化电路如图乙所示。利用车上的12V电压即可正常工作,正常工作时通过发热电阻的电流为5A。求:
(1)发热电阻R的阻值;
(2)工作10秒,发热电阻R消耗的电能。
(3)工作10秒,发热电阻R产生的热量。
易错点5:焦耳定律中电流热效应影响因素的片面理解
易错表现:
①认为电阻越大,电流产生的热量一定越多(忽略电流和时间因素)
②认为电流越大,产生的热量一定越多(忽略电阻和时间因素)
③认为通电时间越长,产生的热量一定越多(忽略电流和电阻因素)。
为什么容易错:焦耳定律 Q=I2Rt 表明电热由三个因素共同决定(电流、电阻、时间),学生容易只关注单一因素而忽略控制变量。
正确结论:
①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:Q=I2Rt
②比较电热大小时,必须采用控制变量法——电流相同时,电阻越大、时间越长,产生热量越多
电阻相同时,电流越大、时间越长,产生热量越多
③串联电路中电流相同,电阻大的用电器产生的热量多(Q=I2Rt)
④并联电路中电压相同,电阻小的用电器产生的热量多(Q=U2t/R)。
【针对训练】
15.(多选)如图是小嘉同学进行“伏安法测小灯泡电阻”实验的实物图。关于该实验的下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑片P应当移至滑动变阻器的A端
B.小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的
C.多次改变电压,测量后求平均值,可以减小灯泡电阻的测量误差
D.利用该实物连接图不能探究“电流与电压的关系”
16.为了解决手机充电问题,市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”,如图所示是某品牌的充电宝,这个充电宝的充电和放电电压都是,电池容量为,当充电宝充满电后,可以储存的电能为______________J。
17.甲、乙两个电阻的U﹣I图线如图所示,当仅将甲、乙两电阻串联在电路中时,电路中的电流为0.4A,通过甲、乙两电阻的电流之比I甲:I乙=_________,电源电压为_________V;当仅将甲、乙两电阻改为并联接在相同的电路中时,则10s内消耗的总电能是________J。
18.某导体的电阻为10,通过它的电流为0.5A,10s内电流通过该导体做的功为______J,导体产生的热量为______J。
19.如图所示电路中,。当开关S闭合、S1断开时,电流表示数为0.2A;当开关S、S1都闭合时,电流表示数为0.5A。求:
(1)电源电压;
(2)R2的阻值;
(3)当开关S、S1都闭合时,整个电路通电5min电流所做的功。
20.如图甲是一款车载电热水杯,其简化电路如图乙所示。利用车上的12V电压即可正常工作,正常工作时通过发热电阻的电流为5A。求:
(1)发热电阻R的阻值;
(2)工作10秒,发热电阻R消耗的电能。
(3)工作10秒,发热电阻R产生的热量。
二、公式易错点
易错点6:电功率公式的适用条件混淆
易错表现:
①认为 P=I2R 和 P=U2R 适用于所有电路
②认为 P=UI 只适用于纯电阻电路
③在非纯电阻电路(如电动机)中,用 P=I2R 计算总功率。
为什么容易错:对四个电功率公式的适用条件不清楚。P=UI 是由实验得出的普遍公式,而 P=I2R 和 P=U2R 是由欧姆定律推导出来的,只在纯电阻电路中成立。
正确结论:
①P=Wt:定义式,适用于所有电路
②P=UI:基本计算式,由实验得出,适用于所有电路
③P=I2R 和 P=U2R:推导式,只适用于纯电阻电路
④非纯电阻电路(电动机等)中:总功率(输入功率)P总=UI,热功率(发热功率)P热=I2R,机械功率(输出功率)P机械=P总−P热。
【针对训练】
27.图甲为某品牌家用空气炸锅,空气炸锅在工作时通过电动机向内部吹风,借助空气的循环达到迅速升温的目的,电动机上标有“220 V,11 W”字样。空气炸锅内部部分简化电路如图乙所示,其额定电压为220 V。发热元件为和两个定值电阻,阻值分别为和。S为定时开关,通过调节开关和(是单刀双掷开关),可实现高温档、中温档和低温档三个挡位的切换。下列说法正确的是( )
A.电动机正常工作时的电阻是
B.闭合定时开关S,断开开关,接a端时为高温挡
C.闭合定时开关S,闭合开关,接a端时,电路1 min内产生的热量为27720 J
D.空气炸锅在正常工作时,电路中的总功率最大为1331 W
28.如图所示,电源电压为6V且保持不变,小灯泡L标有“6V 3.6W”字样,将滑片移到最右端,闭合开关S,电压表示数为2V,忽略温度对灯丝电阻的影响。
(1)求滑动变阻器的最大阻值。
(2)当滑片移到最右端时,小灯泡的实际功率是多少?
(3)将滑动变阻器换成一根电阻丝和灯泡串联,电压表示数为1V,求电阻丝的电阻和电阻丝在1min内产生的热量。
29.某校师生自制了一台家用大功率电烘箱,正常工作时,100秒可产生的热量。已知家庭电路的电压为220V,求:
(1)电功率P;
(2)电流I。
易错点7:串并联电路中电功率的比例关系
易错表现:
①串联电路中,认为电阻大的用电器消耗的电功率小(说反了)
②并联电路中,认为电阻大的用电器消耗的电功率大(说反了)
③混淆串联和并联的功率分配规律。
为什么容易错:对串并联电路的电流、电压规律与电功率公式的结合应用不熟练。
正确结论:
①串联电路(电流相同):P=I2R,电功率与电阻成正比,即 P1:P2=R1:R2。电阻越大,电功率越大
②并联电路(电压相同):P=U2R,电功率与电阻成反比,即 P1:P2=R2:R1。电阻越大,电功率越小
③无论串联还是并联,电路总功率等于各用电器功率之和:总P总=P1+P2+⋯。
【针对训练】
30.灯泡和分别标有“”和“”的字样,若灯丝的长度相同,________灯丝粗些。若将两灯并联起来,接在某一电源上,则两灯的实际消耗的功率之比是________。若将两灯串联起来接在某一电源上,实际功率之比是________,此时较亮的灯是________(灯丝电阻不变)
31.如图所示,电源电压保持不变。当开关S闭合,S1断开,甲、乙两表为电流表时,电阻为R1和R2的定值电阻消耗的功率;当开关S和S1都闭合,甲、乙两表为电压表时,两电压表示数分别为和,则___________,电阻为R1和的定值电阻消耗的功率分别为和,则___________。
32.如图所示,闭合开关S后,电压表、的示数之比为,若电阻、消耗的电功率分别为、,则( )
A. B. C. D.
易错点8:电功率公式中“同一性”和“同时性”的忽视
易错表现:
①计算时将甲用电器的电压与乙用电器的电流相乘求功率
②开关通断变化后,将变化前后的物理量混用
③在混联电路中,分不清各物理量的对应关系。
为什么容易错:对公式中物理量的“同体性”和“同时性”要求认识不足。
正确结论:
①同体性:公式中的 P、U、I、R 必须针对同一段导体或同一用电器
②同时性:公式中的各物理量必须是同一时刻的物理量
③开关通断、滑片移动后,电路状态发生变化,应重新分析各物理量的对应关系。
【针对训练】
33.如图所示,与接入电源电压恒定的电路中,当闭合开关、时,电流表示数为0.3A,当闭合开关,断开开关时,电压表示数为4V。
(1)电源电压;
(2)的阻值;
(3)当闭合开关,断开开关时,电路中的总功率。
34.在综合实践活动中,小峰设计了一种具有加热和保温功能的电路,如图甲所示,图中和均为电阻丝,是电路控制开关,他将该电路接入220V家庭电路中,在30min内,该电路消耗的总功率随时间变化的图像如图乙所示,求:
(1)0~10min内通过的电流是多少;
(2)30min内该电路消耗的电能是多少焦耳。
35.图甲为小杰家的小太阳电暖器,其电路图如图乙所示,电阻器、均为发热电阻,该电暖器额定工作电压为220V,,该电暖器的低温挡电功率为550 W。求:
(1)低温挡工作时电路中的电流;
(2)电阻器的电阻;
(3)高温挡的电功率。
36.暑假小明随爸妈出国旅游,看见机场有规定:“严禁携带额定能量超过160 W·h的充电宝搭乘飞机。”我们知道W是功率的单位瓦,h是时间的单位时,所限定的160 W·h是指能量的大小。求:
(1)所限定的160 W·h能量的大小是多少焦耳?
(2)小明爸爸能否把“电池容量为20000 mA·h/3.7 V”充电宝搭乘飞机?
(3)假设把一个物体缓慢举高1 m所做的功恰好等于160 W·h,该物体的质量有多大?g取10 N/kg。
三、单位易错点
易错点9:电能(电功)单位的混淆与换算
易错表现:
①认为“度”是电功率的单位(实际上是电功/电能的单位)
②忘记 1kW·h=3.6×106J 的换算关系
③用 P=Wt 计算时,W用kW·h、t用秒,导致单位不匹配。
为什么容易错:电功有两个常用单位(J和kW·h),换算进率较大(3.6×106),容易遗忘或算错。千瓦时中的“千瓦”是功率单位,“时”是时间单位,容易误以为是功率单位。
正确结论:
①电功(电能)的国际单位:焦耳(J)
②电功(电能)的常用单位:千瓦时(kW·h),俗称“度”
③换算关系:1度 = 1kW·h = 3.6×10⁶J
④使用 P=Wt 时,单位必须配套:方案一:W用J,t用s,P得W
方案二:W用kW·h,t用h,P得kW
⑤注意:kW·h 是电功/电能的单位,不是电功率的单位。
【针对训练】
37.家庭电路中,某电炉单独工作5min,标有“1600imp/(kW·h)”的电能表指示灯闪烁160次,该电炉消耗电能_____kW·h,合______J。若电炉的电热丝烧断后截去一段,重新接好连入家庭电路,相同时间电流做的功______(选填“变多”、“变少”或“不变”)。
38.如图所示,随着新能源电动汽车销量增长,充电桩的安装率不断提高。利用充电桩给汽车电池充电的过程中,汽车电池相当于电路中的____________;据观察,某充电桩在给车辆充电时的平均充电电压为400 V,平均充电电流为200 A,则给车充电30 min,为车内电池充电____________度。
易错点10:电功率单位的混淆
易错表现:
①混淆电功率单位 W(瓦特)和电功单位 W(电功符号)
②忘记 1kW = 1000W 的换算关系
③认为 kW·h 是电功率的单位。
为什么容易错:电功率的符号是P,单位是W(瓦特)
电功的符号也是W。符号相同但含义不同,容易混淆。
正确结论:
①电功率的国际单位:瓦特(W)
②电功率的常用单位:千瓦(kW),1kW = 1000W
③kW·h(千瓦时)是电功/电能的单位,不是电功率的单位
④区分:电功率 P 的单位是 W 或 kW
电功 W 的单位是 J 或 kW·h。
【针对训练】
39.在发光亮度相当的情况下,和普通白炽灯相比,“220V 4.4W”的LED灯可以节约90%的电能,此LED灯与功率为______W的普通白炽灯亮度相当;家中电能表如图所示,如果断开家中所有用电器,只接通该LED灯,正常发光5小时消耗电能______kW·h,电能表指示灯闪烁______次。
40.某手机电池的容量为4000mA·h,可以理解为充满电的手机以4000mA的电流放电1h,该手机电池上标注着电压3.7V,充满电时该电池储存的电能为_____J;手机快没电时,往往会开启省电模式,可以延长手机的使用时间,“省电模式”实际减小的物理量是______(选填“电功”或“电功率”)。
41.某手机电池的容量为,可以理解为充满电的手机以4000mA的电流放电1h,该手机电池上标注着电压3.7V,充满电时该电池储存的电能为________;手机快没电时,往往会开启省电模式,可以延长手机的使用时间,“省电模式”实际减小的物理量是________(选填“电功”或“电功率”)。
四、图像易错点
易错点11:I−U 图像中电功率的读取
易错表现:
①不会从 I−U 图像中读取用电器的电功率
②认为 I−U 图像中某点的 U×I 的几何意义不清楚
③不会根据 I−U 图像比较不同用电器的电功率大小。
为什么容易错:对 P=UI 在 I−U 图像中的几何表示(矩形面积)不熟悉。
正确结论:
①在 I−U 图像中,某点对应的电压值与电流值的乘积(P=UI)即为该状态下用电器的电功率
②几何意义:I−U 图像中,某点与坐标轴围成的矩形面积在数值上等于该点的电功率
③定值电阻的 I−U 图像是过原点的直线,各点 P=UI 随电压增大而增大
④小灯泡的 I−U 图像是曲线(电阻随温度变化),电功率仍需用 P=UI 计算。
【针对训练】
42.如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,则电源电压为________V。当滑片在a点时通电100秒R消耗的电能为________J。
43.小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于_____(选填“A”或“B”)端。闭合开关后,移动滑片,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器_____(选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为_____;为了让小灯泡达到正常发光状态,此时滑动变阻器的滑片应向_____(选填“A”或“B”)端滑动;
(3)小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像。由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为_____,小灯泡的额定功率为_____。
44.如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中,其电流I与电压U的关系图像如图乙所示。(解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)求:
(1)滑动变阻器R的最大阻值;
(2)电源电压U;
(3)定值电阻R0消耗功率的范围。
45.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,小巴同学选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器规格为“40Ω 0.5A”。
(1)用笔画线代替导线,把电路连接完整,要求向右移动滑片时,电路中的电流变小;( )
(2)小巴连接好电路后闭合开关,发现小灯泡没有发光,他应该__________;
A.立即检查线路 B.立即更换灯泡
C.立即移动滑动变阻器滑片 D.迅速观察两电表示数情况后再针对性处理
(3)解决该问题后,小巴闭合开关,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向__________(选填“A”或“B”)端移动;
(4)实验数据记录如表格:
电压U/V
0.5
1.3
2
2.5
3
电流I/A
0.16
0.22
0.26
0.28
0.3
电功率P/W
0.08
0.286
0.52
0.7
0.9
发光情况
不发光
较暗
较亮
明亮
很亮
分析数据可知:小灯泡的额定功率为__________W;
(5)小巴将滑片P从最大阻值处移向阻值变小位置进行实验(灯未被烧坏),并依据实验数据,描出灯泡的I-U图象如图丙所示。任取I-U图像的一点构成如图丙所示的矩形(阴影部分),则矩形的面积表示的物理含义是__________;
A.小灯泡的功率 B.滑动变阻器的功率 C.总功率
(6)小巴继续检测小灯泡的额定功率,断开开关后(滑动变阻器滑片位置不变),用规格为“2.5V 1W”的小灯泡替换原有小灯泡。当再闭合开关后,该小灯泡的功率__________(选填“大于”、“小于”或“等于”)1W,为使其两端电压达到额定电压,应让滑动变阻器的滑片__________(选填“位置不变”、“向A端移动”或“向B端移动”);
(7)随着电流的增大,小灯泡温度会升高,其电阻也在增大,但是电路中滑动变阻器的阻值却在减小。那么小灯泡电阻的变化量△RL和滑动变阻器电阻的变化量△RP之间的关系应该为△RL__________△RP(选填“>”、“<”或“=”)。
五、实验易错点
易错点12:电能表的读数与计算
易错表现:
①电能表读数时,最后一位小数被忽略或误读
②不清楚电能表参数(如“600r/kW·h”)的物理意义
③用电能表测量用电器功率时,公式推导错误。
为什么容易错:对电能表的构造和参数不熟悉
对“转数/指示灯闪烁次数”与消耗电能的关系理解不清。
正确结论:
①电能表读数:前后两次示数之差即为这段时间内消耗的电能,最后一位为小数位
②电能表参数:“220V”:额定电压为220V
“10(20)A”:标定电流10A,额定最大电流20A
“600r/(kW·h)”:每消耗1kW·h电能,转盘转过600转
“3200imp/(kW·h)”:每消耗1kW·h电能,指示灯闪烁3200次
③利用电能表测功率:转盘式:W=NMkW·h(N为转数,M为“r/kW·h”参数),P=Wt
电子式:W=NMkW·h(N为闪烁次数,M为“imp/kW·h”参数)。
【针对训练】
46.9月初李芳家中的电能表的示数为。10月初电能表如图甲所示,本月她家共使用了__________度电。如果每度电的电费为0.6元,李芳家10月份的电费为__________元。如图乙所示是规格为“220 V,5 W”的LED灯,这只LED灯单独正常发光5小时,能使电能表表盘转__________转。
47.在对家庭用电的调查研究综合实践活动中,小明将家中其他用电器都关闭,只让干衣机单独工作,干衣机工作前,电能表的表盘如图所示,其示数为______。小明观察到内电能表指示灯闪烁了320次,干衣机在这6min内实际功率为______W。
48.小南随父母去延安进行红色研学之旅,需要提前给移动充电宝进行充电,充电宝容量为60000mA·h,充电电压为5V,充电时剩余电量为0,则充电宝充满电储存的电能为________kW·h。若关闭家中其它用电器,仅让充电宝接在家庭电路中充电,则此次充满电,如图所示的电能表转盘将转过________r,电能表的示数将变为________kW·h。由电能表表盘信息可知,小南家电器允许同时接入的最大功率为________W。
49.某电能表的表盘如图所示。关于该电能表,下列说法正确的是( )
A.若断开其他用电器,只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则该电饭煲消耗电能
B.电能表转盘转动越快说明用电器消耗电能越快
C.“600r/(kW•h)”表示电能表上的转盘转过1r消耗的电能是600kW•h
D.该电能表的示数是12150kW•h
易错点13:测量小灯泡电功率实验的操作与数据处理
易错表现:
①连接电路时开关未断开,滑动变阻器滑片未移到最大阻值处
②对小灯泡在不同电压下的电功率求平均值
③不知道如何使小灯泡正常发光(调节滑动变阻器使电压表示数等于额定电压)。
为什么容易错:对实验操作规范不熟悉
将“测电阻取平均值”的习惯迁移到“测功率”实验中。
正确结论:
①实验原理:P=UI
②连接电路时:开关应断开,滑动变阻器滑片移到最大阻值处
③使小灯泡正常发光:调节滑动变阻器,使电压表示数等于小灯泡的额定电压,此时读出电流表示数,P额=U额I额
④不能对不同电压下的电功率取平均值——小灯泡在不同电压下电阻不同,实际功率不同,取平均值没有物理意义
⑤实验中需测量三组数据(低于、等于、略高于额定电压),用于观察灯泡亮度与实际功率的关系,而非取平均值。
【针对训练】
50.小渝连接了如图甲所示的电路来测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。电源电压调为3V不变,当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为0.75W
B.要让灯泡正常发光应将滑片P向右移
C.右移滑片P的过程,电压表和电流表示数的比值不变
D.小灯泡正常发光时,灯泡电阻大于滑动变阻器的阻值
51.利用甲图所示的电路图测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率,已知电源电压为3 V,小灯泡正常发光时的电阻约为10 Ω。
(1)连接电路时,开关必须先________,滑动变阻器的滑片应移至___________________端;
(2)按照甲图所示的电路图,请用笔画线代替导线,在乙图中将实物图连接完整。(要求:滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变暗,导线不能交叉)
(3)在正确连接电路且操作正确的情况下,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和电压表均有较小示数,她接下来的操作最合理的是________(填字母);
A.更换小灯泡 B.更换电压表
C.更换电流表 D.移动滑动变阻器的滑片
(4)正确连接电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数且较大,电流表示数几乎为零,若电路只有一处故障,则故障原因可能是________;
A.L短路 B.L断路 C.R短路 D.R断路
(5)移动滑片,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如丙图所示的图像。根据图像信息可计算出小灯泡的额定功率是________W。该图像不是直线,主要原因是_________________。
52.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为,电源电压为4.5 V。
(1)为了使实验能顺利进行,他应选用规格为__________的滑动变阻器连入电路;
A.“5 Ω 0.5 A” B.“10 Ω 0.5 A” C.“20 Ω 0.5 A”
(2)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡额定功率为__________;
(3)小明打算只利用电流表来测量小灯泡的额定功率,他增加了一个阻值为10 Ω的定值电阻和两个开关,设计了如图丙所示电路,为能顺利完成实验,电阻、电流表和灯泡L在图丙的虚线框①②③中应依次填__________(用相应的字母表示)。
(4)紧接着小明进行了如下实验操作:
①闭合开关和,断开开关,移动滑动变阻器滑片,使电流表示数为=__________时小灯泡恰好正常发光;
②保持变阻器滑片位置不变,闭合开关,断开开关,记下电流表示数为,则小灯泡L的额定功率__________。(用、和表示)
易错点14:探究电流热效应与哪些因素有关实验中的控制变量
易错表现:
①实验中忘记控制电流相同或通电时间相同
②不知道如何通过实验装置判断产生热量的多少(转换法)
③不会根据实验现象归纳结论。
为什么容易错:对控制变量法的应用不熟练
对“转换法”(通过温度计示数变化或煤油膨胀高度反映热量多少)的原理理解不清。
正确结论:
①实验方法:控制变量法 + 转换法(通过温度计示数变化来反映产生热量的多少)
②探究电热与电阻的关系:控制电流和通电时间相同,改变电阻(串联不同阻值的电阻丝)
③探究电热与电流的关系:控制电阻和通电时间相同,改变电流(通过并联或改变滑动变阻器)
④探究电热与通电时间的关系:控制电流和电阻相同,改变通电时间
⑤实验结论: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。
【针对训练】
53.如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。
(1)实验中通过观察________来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
(2)由甲图所示的实验现象可以得到的结论是:____________________。
(3)乙图探究的是电流通过导体时产生的热量与________的关系,R3的作用是为了使R1和R2的________不同,在相同时间内,电流在左侧容器中通过电阻产生的热量与电流在右侧容器中通过电阻产生的热量之比是________________________。
(4)按照甲图的实验装置进行实验,发现随着通电时间的延长,玻璃管A、B中液面均逐渐上升,这表明在电阻和电流相同时,____________越长,电阻产生的热量越多。
(5)容器内电阻丝热得发红时,而与之连接的导线却不怎么热,这个问题可以用____________(选填“甲”或“乙”)图的结论来解释。
(6)生活中有很多用电器是根据电流的热效应制成的,请举一例:____________。
(7)科学家们称超导现象是当代科学的“明珠”,我国已研制出常温下的超导体,在电炉丝、输电导线、保险丝中,适合用超导材料制作的是____________。
(8)另一小组的小华利用如下图所示装置来探究该实验,已知A、B两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为和的电阻丝(),瓶中插入温度计。
①在A、B两玻璃瓶中加入质量和初温都相同的煤油。实验中煤油吸热的多少是通过____________(填“加热时间”或“温度升高的多少”)来反映的。采取串联的目的是为了控制____________相同;
②闭合开关,通电一段时间后,小华发现____________烧瓶中温度计的示数大。
54.小明通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。实验一:如图甲所示,在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材:电压恒为的电源,阻值为、、、、的定值电阻,电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)在检查电路时,他发现有一根导线连接错误,请你在甲图中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;(提示:电压表需测定值电阻)
(2)更换正常电阻后,、两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的图像,分析图像,你认为_____(选填“A”或“B”)同学的实验操作是错误的,他操作中的问题是:_____;
(3)根据乙图,要完成该实验选择的滑动变阻器应该是以下哪种规格:( )(填下列选项前的字母);
A. B.
(4)改正错误后,他们都正确完成了实验,并记录相关数据,描绘出合理的图像,据此得出结论:导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成_____;
(5)实验二:为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,设计了如图丙丁所示的实验装置。图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,探究_____对产生热量多少的影响;图丁是控制导体电阻和通电时间相同,探究_____对产生热量多少的影响。
55.某同学用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”,两个透明容器中封闭着电阻丝和等量的空气,初始时U形管内各液面均在同一水平面上。
(1)实验中通过观察两个U形管中液面____________的变化来比较电流通过导体产生热量的多少;
(2)观察图甲,发现在通电时间和___________相同时,B管中的液面高度差更大,表明电流通过导体产生热量的多少与___________有关;
(3)采用图乙中的实验装置探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时,右侧容器中应该选用阻值为__________Ω的电阻丝;通电相同时间后,乙图左右两侧容器中产生的热量之比为____________;
(4)将图乙中的实验装置冷却到室温,把右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内,通电一段时间后,___________(选填“左”或“右”)侧容器内电阻丝产生的热量多。
六、计算与动态电路易错点
易错点15:额定功率与实际功率的计算
易错表现:
①只知道额定功率,不会计算实际功率
②不知道“用电器正常工作”意味着什么(实际电压 = 额定电压,实际功率 = 额定功率)
③灯泡铭牌信息(如“220V 100W”)不会用——不知道如何由铭牌求电阻。
为什么容易错:对“正常工作”的隐含条件理解不深
不会利用铭牌信息进行推理计算。
正确结论:
①“用电器正常工作” ⇔ 实际电压 = 额定电压,实际功率 = 额定功率,实际电流 = 额定电流
②由铭牌(U额、P额)可求:额定电流:I额=P额U额,电阻:R=U额2/P额(适用于纯电阻用电器)
③实际功率计算(同一用电器,电阻不变):已知实际电压:P实=U实2/R(纯电阻),已知实际电流:P实=I实2R(纯电阻),或直接用 P实=U实I实(所有电路)
④同一用电器在不同电压下:P实:P额=(U实:U额)2(纯电阻,电阻不变)。
【针对训练】
56.如图所示的电路,闭合开关,观察到灯比灯亮,由此你能推断出________;________(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
57.灯泡L1标有“PZ 220-40”和灯泡L2标有“PZ220-100”,若把它们并联在220V的电源上,___________较亮;若把它们串联在220V的电源上,___________较亮。
58.如图所示,某同学买了一个课桌加热垫,规格为“12V 6W”,它的内部结构相当于一个定值电阻。求:
(1)加热垫的电阻。
(2)正常工作,加热垫消耗的电能。
(3)若加热垫两端的电压为,加热垫的实际电功率。
59.图甲是某型号电暖器,它有高温、低温两个挡位,其简化电路图如图乙所示。和均为发热电阻,其部分参数如下表所示。
额定电压
220V
额定功率
高温挡
2200W
低温挡
1100W
(1)当开关、均闭合时,电暖器处于________挡。
(2)在高温挡正常工作时,发热电阻的阻值是多少?
(3)在某次用电高峰期,小金测出该电暖器在低温挡工作时的实际电压为210V,假如的电阻不变,求此时的实际功率。(结果保留整数)
易错点16:动态电路中电功率的变化判断
易错表现:
①滑动变阻器滑片移动时,不知道电路中各用电器电功率如何变化
②混淆“总功率”和“某个用电器功率”的变化规律
③不知道滑动变阻器何时功率最大(R滑=R定时最大)。
为什么容易错:动态电路分析需要综合运用欧姆定律和电功率公式,逻辑链条较长
滑动变阻器功率最大值的条件是难点。
正确结论:
①分析动态电路电功率变化应遵循:先判断电路连接 → 分析电阻变化 → 判断电流变化 → 判断各用电器功率变化
②串联电路中:定值电阻功率:P=I2R,电流变化方向与功率变化方向相同(电流增大,功率增大)
滑动变阻器功率:P=I2R滑,需具体分析——当 R滑=R定 时,滑动变阻器消耗的功率最大
③电路总功率:P总=UI总,电源电压不变时,总功率与总电流成正比
④分析前先明确电路连接方式(串联/并联),画出简化电路图。
【针对训练】
60.现在大气环境越来越好,为了守护住这份美好,物理兴趣小组化身“大气小卫士”,积极投身大气检测行动。图为兴趣小组设计的大气检测仪电路图。其中电源电压不变,为定值电阻,R为气敏电阻,其阻值随污染物浓度的增加而减小。下列说法正确的是( )
A.污染物的浓度增加时,电压表的示数变大,电流表的示数变小
B.污染物的浓度增加时,电路消耗的总功率变小,但消耗的功率变大
C.污染物的浓度减小时,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变大
D.污染物的浓度减小时,电压表与电流表示数的比值不变
61.某小组设计了一台简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻,为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为,踏板重力不计,体重计空载时,电路中的电流为,下列描述正确的是( )
A.电源电压为 B.体重越小,电流表示数越大
C.体重越大,压敏电阻值越大 D.体重越大,电路的总功率越大
62.图甲所示为某小组测海拔的简易装置原理图,电源电压恒定,为定值电阻,压敏电阻R的阻值随外界大气压的变化情况如图乙所示,将R置于圆柱体绝缘容器底部,可自由滑动的活塞通过固定在其上的轻杆压在R上,容器内抽成真空且气密性良好。闭合开关S,当海拔升高时( )
A.通过的电流比R的大
B.压敏电阻R的阻值会减小
C.压敏电阻R两端电压会增大
D.电路中消耗的总功率会增大
63.(多选)(多选)如图甲是某科创小组设计的身高体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示其身高、体重。图乙是其原理图,其中是滑动变阻器,是压敏电阻,它的阻值随压力变化关系图像如图丙所示,a、b是显示身高和体重的电表,其测量范围确定。下列说法正确的是( )
A.a是显示身高的电压表,身高越高,a表的示数越大
B.b是显示体重的电流表,体重越大,b表的示数越大
C.测量体重大、身高高的体检者,电路的总电功率较小
D.减小电源电压,可增大该身高体重计的测量范围
易错点17:多挡位电热器的功率判断
易错表现:
①不知道哪个挡位对应高温挡、哪个对应低温挡
②不会分析开关通断对电路连接方式(串联/并联/短路)的影响
③在多挡位问题中,混淆各挡位对应的电阻和功率。
为什么容易错:多挡位问题需要根据开关状态判断电路连接方式,再根据 P=U2R 判断功率大小。电源电压不变时,总电阻越小功率越大。
正确结论:
①多挡位电热器判断原则(电源电压不变):总电阻越小,总功率越大,挡位越高
②常见电路连接与挡位关系:两电阻并联 → 总电阻最小 → 高温挡
只有一个电阻工作 → 总电阻居中 → 中温挡
两电阻串联 → 总电阻最大 → 低温挡
③解题步骤:分析各开关状态下的电路连接 → 计算各状态下的总电阻 → 由 P=U2/R 判断功率大小,确定挡位。
【针对训练】
64.某品牌电热饮水机具有加热和保温功能,其简化电路如图所示,其中为手动开关,为自动温控开关。表中为该电热饮水机铭牌上的部分参数,求:
额定电压
220 V
额定加热功率
1100 W
额定保温功率
22 W
(1)电热饮水机处于额定保温状态时,电路中的电流;
(2)电阻的阻值。
65.小明家新买的电饭煲如甲图所示,它有加热和保温两种功能,图乙是其简化电路图。已知:电源电压为220V,,保温功率176W。[]求:
(1)若电饭煲内装有1kg米饭,从加热到,米饭吸收多少热量?
(2)若把这些米饭加热500s,则电饭煲消耗的电能是多少?
(3)电阻的阻值为多少?
66.电路计算:
小明家购买了一个多挡位电热锅,其内部电路如图所示,部分参数如表所示,、、均为发热电阻,的阻值为。旋转开关,让其和触点1和2、2和3或3和4接触时,可实现不同挡位的转换。
(1)当旋转开关S跟触点3和4接触时,求通过电阻的电流大小。
(2)分析说明旋转开关S跟触点3和4接触时,电热锅处于什么挡位。
(3)求高温挡模式下电热锅的电功率。
物理量
参数
额定电压
220V
中温挡功率
1100W
低温挡功率
440W
67.物理学科实践小组模拟工程师做“钢梁承重下垂”的测试,用钢片模拟“桥梁”,如图甲所示,钢片下垂量h与力敏电阻R所受压力F满足关系h=kF,k=1×10﹣3m/N。测试电路设计如图乙,力敏电阻R与其受到的压力F的关系如图丙。已知电源电压恒为12V,定值电阻R0=10Ω,电流表量程为0~0.6A。忽略传感器与钢梁自重产生的影响,求:
(1)当压力F=0N时,电路中的电流;
(2)当压力F=20N时,R0的电功率;
(3)为了将下垂量h的测量范围扩大1.6cm,需用多大的电阻替换R0。
第 1 页 共 16 页
学科网(北京)股份有限公司
$
第十八章《电功率》易错点精析
(含17个易错点)
一、概念易错点
易错点1:电功与电功率概念的混淆
易错表现:
①认为电功率大的用电器消耗的电能一定多(忽略时间因素)
②认为电流做功越多,电功率一定越大(忽略时间因素)
③认为电功就是电功率,将两个概念等同。
为什么容易错:电功(W)描述的是“消耗电能的多少”(过程量),电功率(P)描述的是“消耗电能的快慢”(速率量)。学生容易将“多少”与“快慢”混为一谈。
正确结论:
①电功(W):电流所做的功,表示消耗电能的多少,单位是焦耳(J)或千瓦时(kW·h)
②电功率(P):表示电流做功的快慢,即单位时间内消耗的电能,单位是瓦特(W)
③两者关系:W = Pt。电功率大只说明做功快,但不一定做功多——做功多少还取决于工作时间的长短
④类比理解:电功类似于“路程”,电功率类似于“速度”。
【针对训练】
1.关于电能、电功和电功率,下列说法正确的是( )
A.做功快的用电器电功率一定大
B.电功率大的用电器做功一定多
C.用电器消耗的电能越多,电功率越大
D.电流做功是把其他形式的能转化为电能的过程
【答案】A
【详解】A.电功率是表示电流做功快慢的物理量,做功越快的用电器,其电功率一定越大,故A正确;
BC.根据 可知,电功的大小由电功率和时间共同决定,电功率大的用电器做功不一定多,用电器消耗的电能越多,其电功率不一定越大,故BC错误;
D.电流做功的过程实质是电能转化为其他形式能的过程,故D错误。
故选A。
2.在学习了电流做功与电功率这一章后,某同学对本章学习有以下几种认识,你认为正确的( )
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电流通过导体做功越少,电功率越小
C.在相同时间内,电流通过导体做功越快,电流做功越多
D.额定电功率大的用电器一定比额定电功率小的用电器做的功快
【答案】C
【详解】A.电功是表示电流做功多少的物理量,而电功率才是表示电流做功快慢的物理量,故 A错误;
B.电功率的公式是,电流做功少,但如果时间也很短,电功率不一定小,故B错误;
C.相同时间内,电流做功越快即电功率越大,根据,电流做功就越多,故C正确;
D.额定功率是用电器在额定电压下的功率,实际功率才决定做功的快慢。如果额定功率大的用电器实际电压低于额定电压,实际功率可能比额定功率小的用电器更小,故D错误。
故选C。
3.(多选)下列关于电功和电功率的说法中,正确的是 ( )
A.电流做功越多,电功率越大
B.相同时间内,电流做功越多,电功率越大
C.电功率越大,电流做功越快
D.电功率越大,电流做功越多
【答案】BC
【详解】A.根据,如果电流做功越多,但做功时间很长,电功率不一定大,故A错误;
B.根据,相同时间内,电流做功越多,电功率越大的说法是正确的,故B正确;
C.电功率的物理意义就是表示电流做功的快慢,所以电功率越大,电流做功越快,故C正确;
D.根据,当电功率越大时,如果电流做功时间很短,那么电流做功不一定多,故D错误。
故选BC。
4.某家庭新买了一台空气炸锅,铭牌如图。小吕的爸爸说:“这台空气炸锅功率这么大,有1500W,所以非常费电。”他的说法( )
XX空气炸锅产品型号:AF-3202
额定频率:50Hz
额定功率:1500W
额定电压:220V
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
【详解】“费电”指的是消耗的电能多,1500W表示电功率较大,由可知,空气炸锅使用的时间未知,消耗的电能不一定越多,爸爸混淆了电功率和电能,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.下列四只灯泡,各自在额定电压下正常发光,其中最亮的是( )
A.“220 V 25 W” B.“220 V 100 W”
C.“110 V 110 W” D.“36 V 40 W”
【答案】C
【详解】灯泡在额定电压下正常发光时,实际功率等于额定功率,而灯泡的亮度由实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮。A选项中灯泡额定功率为25W,正常发光时实际功率为25W; B选项中灯泡额定功率为100W,正常发光时实际功率为100W; C选项中灯泡额定功率为110W,正常发光时实际功率为110W; D选项中灯泡额定功率为40W,正常发光时实际功率为40W。比较可知,所以C选项的灯泡实际功率最大,因此最亮。
故选C。
易错点2:额定功率与实际功率的混淆
易错表现:
①认为用电器的实际功率一定等于额定功率
②认为额定功率越大的灯泡接入电路后一定越亮
③认为额定功率大的用电器,电阻一定小。
为什么容易错:对“额定”和“实际”两个概念的区别认识不清。额定功率是唯一的(在额定电压下取得),而实际功率有无数多个(一个实际电压对应一个实际功率)。灯泡的亮度取决于实际功率,与额定功率无关。
正确结论:
①额定电压:用电器正常工作时的电压
②额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率,只有一个
③实际电压:用电器实际工作时的电压
④实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率,有无数多个
⑤灯泡的亮度由实际功率决定——实际功率越大,灯泡越亮
⑥由 P=U2/R 可知,额定电压相同的用电器,额定功率越大,电阻越小
额定功率越小,电阻越大。
【针对训练】
6.有两个家用白炽灯,甲灯上标有“220V 60W”,乙灯上标有“220V 40W”,以下说法正确的是( )
A.两灯正常工作时,甲灯消耗的电能比乙灯多
B.两灯正常工作时,甲灯消耗的电能比乙灯快
C.甲灯的电阻比乙灯的电阻大
D.甲灯的实际功率比乙灯实际功率大
【答案】B
【详解】A.电能的计算公式为,消耗电能多少由功率和时间共同决定。两灯正常工作时,甲灯功率大,但如果工作时间未知,无法比较消耗电能的多少,故A错误;
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量。两灯正常工作时,实际功率等于额定功率,甲灯额定功率60W > 乙灯40W,因此甲灯消耗电能更快,故B正确;
C.根据公式,额定电压相同时,额定功率越大,电阻越小。 甲灯额定功率60W > 乙灯40W,因此甲灯电阻小于乙灯电阻,故C错误;
D.实际功率由实际电压决定,题目未给出两灯的实际工作电压,无法比较实际功率大小,故D错误。
故选 B。
7.(多选)小科做作业时,电灯突然变暗,其原因可能是( )
A.电灯的实际电压变小 B.电灯的额定电压变小
C.电灯的实际功率变小 D.电灯的额定功率变小
【答案】AC
【详解】AC.家庭电路中接入大功率用电器时,线路分压变大,灯泡两端实际电压变小,灯丝电阻近似不变,根据公式,实际电压变小时,实际功率会随之减小,电灯就会变暗,故AC符合题意;
BD.额定电压、额定功率是用电器本身固定的固有属性,是出厂标定的参数,不会随意改变,故BD不符合题意。
故选AC。
8.将两盏分别标有“12V,3W”和“12V,6W”字样的小灯泡L1和L2,串联后接入电压为12V的电路中,设灯泡电阻不变。下列说法中正确的是( )
A.两灯均能正常发光 B.L1的亮度比L2大
C.L1的实际功率比L2小 D.L1和L2的实际电功率之比为1:2
【答案】B
【详解】根据公式 ,可得:
因此
串联电路电流处处相等,实际功率公式为 ,因此实际功率之比
即
A.两灯串联后总电压为,根据串联分压规律,每个灯泡的实际电压都小于额定电压,都不能正常发光,故A错误;
B.灯泡亮度由实际功率决定,,因此更亮,故B正确;
C.,故C错误;
D.和的实际功率之比为,不是,故D错误。
故选B。
9.将“6V 3W”和“6V 6W”的两只灯泡L1和L2串联后接在电源两端,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
①电源电压为12V时,两只灯泡均能正常发光
②两个灯泡发光时,灯泡L2比灯泡L1暗一些
③灯泡发光时,电路中允许通过的最大电流为1A
④电源最高电压不能高于9V
A.①② B.②③ C.②④ D.①③
【答案】C
【详解】①②灯L1的额定电流为
灯L1的电阻为
灯L2的额定电流为
灯L2的电阻为
串联电路中电流处处相等,两灯额定电流不相等,因此电源电压为12V时,不可能同时正常发光,由,可知的实际功率更大,所以比暗一些,故①错误,②正确;
③④串联电路允许的最大电流为两灯额定电流中的较小值,即,此时电源最高电压为
故③错误,④正确。
故选C。
10.如图甲所示的电路中,电源电压恒为12V,两灯的额定电压均为6V,两灯的I-U图像如图乙所示。闭合开关S,调节滑动变阻器直至其中一个灯泡正常发光,另一个灯泡不损坏,此时,下列说法正确的是( )
A.正常发光的是L1灯泡
B.电压表示数为12V
C.L2的实际功率大于L1的实际功率
D.L1的额定功率等于L2的额定功率
【答案】C
【详解】AB.由图甲可知,灯L1、L2与滑动变阻器串联,电压表测量灯L1和L2两端的总电压;两灯的额定电压均为6V,由图乙可知,L1的额定电流为0.6A,L2的额定电流为0.3A,根据串联电路电流处处相等的特点可知,为了保证其中一个灯泡正常发光且另一个不损坏,电路中的最大电流只能取两灯额定电流中较小的一个,即0.3A,此时灯L2正常发光,且两端电压为其额定电压6V,L1不能正常发光;由图乙可知,当通过的电流为0.3A时,L1两端的电压为2V,故电压表示数为
故AB错误;
C.当通过的电流为0.3A时,L1的实际功率为
L2的实际功率为
即L2的实际功率大于L1的实际功率,故C正确;
D.L1的额定功率为
L2的额定功率为
即L1的额定功率大于L2的额定功率,故D错误。
故选C。
易错点3:灯泡亮暗判断的依据错误
易错表现:
①认为灯泡的亮度由额定功率决定
②认为灯泡的亮度由通过的电流大小决定
③认为灯泡的亮度由两端的电压大小决定。
为什么容易错:受日常生活中“功率大就更亮”的直观印象影响,没有区分额定功率与实际功率
对决定灯泡亮度的本质因素理解不深。
正确结论:
①灯泡的亮度由它的实际功率决定——实际功率越大,灯泡越亮
②灯泡正常发光时,实际功率 = 额定功率,此时额定功率大的灯泡更亮
③灯泡非正常发光时,实际功率由实际电压和实际电流共同决定(P实=U实I实),与额定功率无关
④串联电路中,电阻大的灯泡分到的电压大,实际功率大,更亮(P=I2R,电流相同)
⑤并联电路中,电阻小的灯泡通过的电流大,实际功率大,更亮(P=U2R,电压相同)。
【针对训练】
11.将甲、乙两灯串联后接入电路中,甲灯较亮,那么______灯的电阻较大;将甲、乙两灯并联后接入电路中,______灯较亮。
【答案】 甲 乙
【详解】串联电路中电流处处相等,灯泡亮度由实际功率决定,甲灯更亮说明甲的实际功率更大,根据公式,电流相同时,实际功率与电阻成正比,因此甲灯的电阻较大;
并联电路中各支路两端电压相等。由串联结论可知,根据公式,电压相同时,实际功率与电阻成反比,因此乙灯的实际功率更大,乙灯较亮。
12.现有两只小灯泡L1“12V 12W”、L2“12V 6W”,若将它们并联接入电源电压6V的电路中, 则___________(选填“L1”或者“L2”)发光更亮,若将它们与某电源连接成一个串联电路,保证元件安 全,电源电压最大值为___________V。
【答案】
L1
18
【详解】根据公式变形得,可得L1的电阻
L2的电阻
两灯并联时实际电压相等,根据,电压相同时电阻越小,实际功率越大。因,故L1的实际功率更大,发光更亮。
根据公式,可得L1的额定电流
L2的额定电流
串联电路电流处处相等,为保证元件安全,电路最大电流取两灯额定电流的较小值,即
串联总电阻
根据,电源最大电压
13.甲灯标有“220V 60W”、乙灯标有“220V 100W”字样,把它们并联在220V电路上时___________更亮,灯泡的亮度由___________决定。
【答案】
乙灯
实际功率
【详解】两灯并联在220V电路中,两端电压等于额定电压,此时灯泡实际功率等于额定功率,乙灯额定功率(100W)大于甲灯额定功率(60W),实际功率越大灯泡发光越亮,因此乙灯更亮;灯泡的亮度由实际功率决定,实际功率是灯泡实际工作时消耗的功率,实际功率越大,灯泡发光越亮。
14.(多选)将“6V 3W”和“6V 6W”的两只灯泡和串联后接在电源两端,若不考虑温度对灯丝电阻的影响,则下面分析正确的是( )
A.两个灯泡发光时,灯泡比灯泡暗一些
B.两个灯泡发光时,灯泡的电阻大于的电阻
C.灯泡发光时,电路中允许通过的最大电流为0.5A
D.电源电压为12V时,两只灯泡均能正常发光
【答案】BC
【详解】根据,可得的额定电流
的额定电流
根据,可得的电阻
的电阻
A.两灯串联时电流处处相等,根据,电阻越大实际功率越大,灯泡越亮。因为,所以的实际功率更大,比更亮,故A错误;
B.上面计算得出,,的电阻大于的电阻,故B正确;
C.串联电路电流处处相等,为了保证两个灯泡都不被烧坏,电路最大电流不能超过两个灯泡额定电流的较小值,也就是0.5A,故C正确;
D.两灯正常发光需电流均等于各自额定电流,串联电流相同,两灯额定电流不同,不可能同时正常发光,故D错误。
故选BC。
易错点4:电功与电热的混淆
易错表现:
①认为电流通过任何用电器时,消耗的电能都等于产生的热量
②认为电功就是电热,电功率就是热功率
③计算电动机等非纯电阻电路时,误用 Q=UIt 或 Q=U2t/R 计算电热。
为什么容易错:对“纯电阻电路”和“非纯电阻电路”的区分不清楚。初中阶段接触的大多是纯电阻电路(电灯、电炉、电热器等),容易形成思维定势,忽略电动机等特殊用电器。
正确结论:
①纯电阻电路:电能全部转化为内能(如电灯、电炉、电热器)。此时 W=Q,即 UIt=I2Rt=U2t/R
②非纯电阻电路:电能部分转化为内能,部分转化为其他形式的能(如电动机——电能转化为机械能和内能)。此时 W>Q,即 UIt>I2Rt
③计算电功(消耗的总电能)用 W=UIt,适用于所有电路
④计算电热(产生的热量)用 Q=I2Rt,适用于所有电路
⑤Q=U2t/R 和 Q=UIt 只适用于纯电阻电路,不可用于电动机等非纯电阻电路。
【针对训练】
15.(多选)如图是小嘉同学进行“伏安法测小灯泡电阻”实验的实物图。关于该实验的下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑片P应当移至滑动变阻器的A端
B.小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的
C.多次改变电压,测量后求平均值,可以减小灯泡电阻的测量误差
D.利用该实物连接图不能探究“电流与电压的关系”
【答案】BD
【详解】A.滑片在A端时,变阻器电阻最小,不符合其使用要求。故A错误;
B.实际功率越大,单位时间内电能转化的光能越多,小灯泡越亮。故B正确;
C.当小灯泡两端电压变化时,其实际功率发生变化,灯丝温度发生变化,灯丝的电阻也发生变化。故不能对不同电压下的小灯泡灯丝电阻求平均值。故C错误;
D.探究电流与电压的关系,需控制电阻不变,但小灯泡电阻随温度变化而变化,故此电路不能探究电流与电压关系。故D正确。
故选BD。
16.为了解决手机充电问题,市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”,如图所示是某品牌的充电宝,这个充电宝的充电和放电电压都是,电池容量为,当充电宝充满电后,可以储存的电能为______________J。
【答案】64800
【详解】充电宝储存的电能为
17.甲、乙两个电阻的U﹣I图线如图所示,当仅将甲、乙两电阻串联在电路中时,电路中的电流为0.4A,通过甲、乙两电阻的电流之比I甲:I乙=_________,电源电压为_________V;当仅将甲、乙两电阻改为并联接在相同的电路中时,则10s内消耗的总电能是________J。
【答案】 1∶1 6 108
【详解】[1]根据串联电路中的电流规律可知,通过两电阻的电流相等,故通过两电阻的电流之比为
[2]根据题图可知甲的电阻为R甲为
乙的电阻为
此时电路中的总电阻为
电源电压为
[3]当甲、乙两电阻并联时,在10s内甲电阻消耗的电能为
乙消耗的电能为
电路消耗的总电能为
18.某导体的电阻为10,通过它的电流为0.5A,10s内电流通过该导体做的功为______J,导体产生的热量为______J。
【答案】 25 25
【详解】[1]纯电阻电路中,电流做功
[2]该导体属于纯电阻,电流通过它产生的热量等于电流做的功,即
19.如图所示电路中,。当开关S闭合、S1断开时,电流表示数为0.2A;当开关S、S1都闭合时,电流表示数为0.5A。求:
(1)电源电压;
(2)R2的阻值;
(3)当开关S、S1都闭合时,整个电路通电5min电流所做的功。
【答案】(1)6V
(2)
(3)900J
【详解】(1)当开关S闭合、S1断开时,电路中只有R1工作,电源电压
(2)当S、S1都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,因并联电路各支路独立工作,故通过R1的电流仍为,通过R2的电流
由并联电路电压的规律可知R2两端的电压
R2的阻值
(3)当开关S、S1都闭合时,电路为R1与R2并联,电流表测干路电流,干路电流,整个电路通电5min电流所做的功
20.如图甲是一款车载电热水杯,其简化电路如图乙所示。利用车上的12V电压即可正常工作,正常工作时通过发热电阻的电流为5A。求:
(1)发热电阻R的阻值;
(2)工作10秒,发热电阻R消耗的电能。
(3)工作10秒,发热电阻R产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图乙可知,发热电阻与指示灯并联,根据并联电路电压规律,发热电阻两端电压等于电源电压,即 ,已知通过发热电阻的电流,发热电阻R的阻值
(2)发热电阻R消耗的电能
(3)发热电阻为纯电阻用电器,工作时消耗的电能全部转化为内能,根据焦耳定律,电流通过发热电阻产生的热量等于消耗的电能,即产生的热量
易错点5:焦耳定律中电流热效应影响因素的片面理解
易错表现:
①认为电阻越大,电流产生的热量一定越多(忽略电流和时间因素)
②认为电流越大,产生的热量一定越多(忽略电阻和时间因素)
③认为通电时间越长,产生的热量一定越多(忽略电流和电阻因素)。
为什么容易错:焦耳定律 Q=I2Rt 表明电热由三个因素共同决定(电流、电阻、时间),学生容易只关注单一因素而忽略控制变量。
正确结论:
①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:Q=I2Rt
②比较电热大小时,必须采用控制变量法——电流相同时,电阻越大、时间越长,产生热量越多
电阻相同时,电流越大、时间越长,产生热量越多
③串联电路中电流相同,电阻大的用电器产生的热量多(Q=I2Rt)
④并联电路中电压相同,电阻小的用电器产生的热量多(Q=U2t/R)。
【针对训练】
15.(多选)如图是小嘉同学进行“伏安法测小灯泡电阻”实验的实物图。关于该实验的下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑片P应当移至滑动变阻器的A端
B.小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的
C.多次改变电压,测量后求平均值,可以减小灯泡电阻的测量误差
D.利用该实物连接图不能探究“电流与电压的关系”
【答案】BD
【详解】A.滑片在A端时,变阻器电阻最小,不符合其使用要求。故A错误;
B.实际功率越大,单位时间内电能转化的光能越多,小灯泡越亮。故B正确;
C.当小灯泡两端电压变化时,其实际功率发生变化,灯丝温度发生变化,灯丝的电阻也发生变化。故不能对不同电压下的小灯泡灯丝电阻求平均值。故C错误;
D.探究电流与电压的关系,需控制电阻不变,但小灯泡电阻随温度变化而变化,故此电路不能探究电流与电压关系。故D正确。
故选BD。
16.为了解决手机充电问题,市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”,如图所示是某品牌的充电宝,这个充电宝的充电和放电电压都是,电池容量为,当充电宝充满电后,可以储存的电能为______________J。
【答案】64800
【详解】充电宝储存的电能为
17.甲、乙两个电阻的U﹣I图线如图所示,当仅将甲、乙两电阻串联在电路中时,电路中的电流为0.4A,通过甲、乙两电阻的电流之比I甲:I乙=_________,电源电压为_________V;当仅将甲、乙两电阻改为并联接在相同的电路中时,则10s内消耗的总电能是________J。
【答案】 1∶1 6 108
【详解】[1]根据串联电路中的电流规律可知,通过两电阻的电流相等,故通过两电阻的电流之比为
[2]根据题图可知甲的电阻为R甲为
乙的电阻为
此时电路中的总电阻为
电源电压为
[3]当甲、乙两电阻并联时,在10s内甲电阻消耗的电能为
乙消耗的电能为
电路消耗的总电能为
18.某导体的电阻为10,通过它的电流为0.5A,10s内电流通过该导体做的功为______J,导体产生的热量为______J。
【答案】 25 25
【详解】[1]纯电阻电路中,电流做功
[2]该导体属于纯电阻,电流通过它产生的热量等于电流做的功,即
19.如图所示电路中,。当开关S闭合、S1断开时,电流表示数为0.2A;当开关S、S1都闭合时,电流表示数为0.5A。求:
(1)电源电压;
(2)R2的阻值;
(3)当开关S、S1都闭合时,整个电路通电5min电流所做的功。
【答案】(1)6V
(2)
(3)900J
【详解】(1)当开关S闭合、S1断开时,电路中只有R1工作,电源电压
(2)当S、S1都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,因并联电路各支路独立工作,故通过R1的电流仍为,通过R2的电流
由并联电路电压的规律可知R2两端的电压
R2的阻值
(3)当开关S、S1都闭合时,电路为R1与R2并联,电流表测干路电流,干路电流,整个电路通电5min电流所做的功
20.如图甲是一款车载电热水杯,其简化电路如图乙所示。利用车上的12V电压即可正常工作,正常工作时通过发热电阻的电流为5A。求:
(1)发热电阻R的阻值;
(2)工作10秒,发热电阻R消耗的电能。
(3)工作10秒,发热电阻R产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图乙可知,发热电阻与指示灯并联,根据并联电路电压规律,发热电阻两端电压等于电源电压,即 ,已知通过发热电阻的电流,发热电阻R的阻值
(2)发热电阻R消耗的电能
(3)发热电阻为纯电阻用电器,工作时消耗的电能全部转化为内能,根据焦耳定律,电流通过发热电阻产生的热量等于消耗的电能,即产生的热量
二、公式易错点
易错点6:电功率公式的适用条件混淆
易错表现:
①认为 P=I2R 和 P=U2R 适用于所有电路
②认为 P=UI 只适用于纯电阻电路
③在非纯电阻电路(如电动机)中,用 P=I2R 计算总功率。
为什么容易错:对四个电功率公式的适用条件不清楚。P=UI 是由实验得出的普遍公式,而 P=I2R 和 P=U2R 是由欧姆定律推导出来的,只在纯电阻电路中成立。
正确结论:
①P=Wt:定义式,适用于所有电路
②P=UI:基本计算式,由实验得出,适用于所有电路
③P=I2R 和 P=U2R:推导式,只适用于纯电阻电路
④非纯电阻电路(电动机等)中:总功率(输入功率)P总=UI,热功率(发热功率)P热=I2R,机械功率(输出功率)P机械=P总−P热。
【针对训练】
27.图甲为某品牌家用空气炸锅,空气炸锅在工作时通过电动机向内部吹风,借助空气的循环达到迅速升温的目的,电动机上标有“220 V,11 W”字样。空气炸锅内部部分简化电路如图乙所示,其额定电压为220 V。发热元件为和两个定值电阻,阻值分别为和。S为定时开关,通过调节开关和(是单刀双掷开关),可实现高温档、中温档和低温档三个挡位的切换。下列说法正确的是( )
A.电动机正常工作时的电阻是
B.闭合定时开关S,断开开关,接a端时为高温挡
C.闭合定时开关S,闭合开关,接a端时,电路1 min内产生的热量为27720 J
D.空气炸锅在正常工作时,电路中的总功率最大为1331 W
【答案】D
【详解】A.若电动机是纯电阻,正常工作时的电阻是,但电动机是非纯电阻,电能转化为机械能和内能,欧姆定律不使用,则,因此电阻不是,故A错误;
BC.闭合定时开关,断开开关,接端时,和串联,总电阻最大;闭合定时开关,断开开关,接端时,和都没有接入电路;闭合定时开关,闭合开关,接端时,被短路,只有接入电路;闭合定时开关,闭合开关,接端时,和并联,总电阻最小,电源电压不变,由可知,总电阻越大,功率越小,闭合定时开关,断开开关,接端时为低温挡;
闭合定时开关,闭合开关,接端时,与电动机并联,产生的热量
电动机消耗的电能
电路消耗的电能
由于电动机为非纯电阻,电路产生的热量小于,故BC错误;
D.由前面分析可知,闭合定时开关,闭合开关,接端时,和并联,电路的总电阻最小,由可知,总功率最大,电路中的总功率最大为,故D正确。
故选D。
28.如图所示,电源电压为6V且保持不变,小灯泡L标有“6V 3.6W”字样,将滑片移到最右端,闭合开关S,电压表示数为2V,忽略温度对灯丝电阻的影响。
(1)求滑动变阻器的最大阻值。
(2)当滑片移到最右端时,小灯泡的实际功率是多少?
(3)将滑动变阻器换成一根电阻丝和灯泡串联,电压表示数为1V,求电阻丝的电阻和电阻丝在1min内产生的热量。
【答案】(1)20Ω
(2)0.4W
(3)50Ω,30J
【详解】(1)由可得,小灯泡的电阻
滑片移到最右端时,滑动变阻器的全部电阻接入电路中,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端的电压。
电路中的电流
滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器最大阻值
(2)当滑片移到最右端时,小灯泡的实际功率
(3)电阻丝与灯泡串联,电压表示数即小灯泡两端的电压
电路中的电流
电阻丝两端的电压
电阻丝的电阻
电阻丝1分钟产生的热量
29.某校师生自制了一台家用大功率电烘箱,正常工作时,100秒可产生的热量。已知家庭电路的电压为220V,求:
(1)电功率P;
(2)电流I。
【答案】(1)2200W
(2)10A
【详解】(1)电烘箱工作时消耗电能转化为内能,所以电功率
(2)家用大功率电烘箱工作电压220V,由可得,电流
易错点7:串并联电路中电功率的比例关系
易错表现:
①串联电路中,认为电阻大的用电器消耗的电功率小(说反了)
②并联电路中,认为电阻大的用电器消耗的电功率大(说反了)
③混淆串联和并联的功率分配规律。
为什么容易错:对串并联电路的电流、电压规律与电功率公式的结合应用不熟练。
正确结论:
①串联电路(电流相同):P=I2R,电功率与电阻成正比,即 P1:P2=R1:R2。电阻越大,电功率越大
②并联电路(电压相同):P=U2R,电功率与电阻成反比,即 P1:P2=R2:R1。电阻越大,电功率越小
③无论串联还是并联,电路总功率等于各用电器功率之和:总P总=P1+P2+⋯。
【针对训练】
30.灯泡和分别标有“”和“”的字样,若灯丝的长度相同,________灯丝粗些。若将两灯并联起来,接在某一电源上,则两灯的实际消耗的功率之比是________。若将两灯串联起来接在某一电源上,实际功率之比是________,此时较亮的灯是________(灯丝电阻不变)
【答案】
【详解】两灯额定电压相同,由 可得电阻比
灯丝材料、长度相同,电阻越小横截面积越大,电阻更小,故灯丝粗些。
两灯并联时电压相等,由 ,实际功率与电阻成反比,故实际功率比为 。
两灯串联时电流相等,由 ,实际功率与电阻成正比,故实际功率比为 。
灯泡亮度由实际功率决定,串联时实际功率更大,故较亮的灯是。
31.如图所示,电源电压保持不变。当开关S闭合,S1断开,甲、乙两表为电流表时,电阻为R1和R2的定值电阻消耗的功率;当开关S和S1都闭合,甲、乙两表为电压表时,两电压表示数分别为和,则___________,电阻为R1和的定值电阻消耗的功率分别为和,则___________。
【答案】 7:2 5:2
【详解】当开关S闭合,断开,甲、乙两表为电流表时,两电阻并联。两电阻电压相同,则
则
当开关S和都闭合,甲、乙两表为电压表时,两电阻串联,甲测电源电压,乙测两端电压。根据串联电路电压分配规律
则
此时两电阻串联,电流相等,则
32.如图所示,闭合开关S后,电压表、的示数之比为,若电阻、消耗的电功率分别为、,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由图分析可知,与串联,串联电路中电流处处相等,即
电压表测两端电压,测电源总电压
即,整理得
由,可得电阻、消耗的电功率之比为,故选A。
易错点8:电功率公式中“同一性”和“同时性”的忽视
易错表现:
①计算时将甲用电器的电压与乙用电器的电流相乘求功率
②开关通断变化后,将变化前后的物理量混用
③在混联电路中,分不清各物理量的对应关系。
为什么容易错:对公式中物理量的“同体性”和“同时性”要求认识不足。
正确结论:
①同体性:公式中的 P、U、I、R 必须针对同一段导体或同一用电器
②同时性:公式中的各物理量必须是同一时刻的物理量
③开关通断、滑片移动后,电路状态发生变化,应重新分析各物理量的对应关系。
【针对训练】
33.如图所示,与接入电源电压恒定的电路中,当闭合开关、时,电流表示数为0.3A,当闭合开关,断开开关时,电压表示数为4V。
(1)电源电压;
(2)的阻值;
(3)当闭合开关,断开开关时,电路中的总功率。
【答案】(1)6V
(2)
(3)1.2W
【详解】(1)当闭合开关、时,被短路,电路为的简单电路,电流表测电路电流。
根据欧姆定律得,电源电压
(2)当闭合开关,断开开关时,与串联,电压表测两端电压,即
串联电路电流处处相等,根据欧姆定律得电路电流
串联电路总电压等于各部分电压之和,得两端电压
根据欧姆定律得,的阻值
(3)当闭合开关、断开时,、串联,电源电压,电路电流,所以电路总功率
34.在综合实践活动中,小峰设计了一种具有加热和保温功能的电路,如图甲所示,图中和均为电阻丝,是电路控制开关,他将该电路接入220V家庭电路中,在30min内,该电路消耗的总功率随时间变化的图像如图乙所示,求:
(1)0~10min内通过的电流是多少;
(2)30min内该电路消耗的电能是多少焦耳。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)如图乙,0~10min内,是加热挡,根据,电路中电阻小,功率大,S1、S2均闭合,R2被短路,电路中只有接入,总功率,由得,通过的电流
(2)30min内,电路加热时间,保温时间,加热阶段消耗的电能
保温阶段消耗的电能
总电能
35.图甲为小杰家的小太阳电暖器,其电路图如图乙所示,电阻器、均为发热电阻,该电暖器额定工作电压为220V,,该电暖器的低温挡电功率为550 W。求:
(1)低温挡工作时电路中的电流;
(2)电阻器的电阻;
(3)高温挡的电功率。
【答案】(1)2.5A
(2)40Ω
(3)1210W
【详解】(1)由图可知,开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,此时总电阻最小,根据可知总功率最大,则电暖器处于高温挡;当只有S2断开时,两电阻串联,总电阻较大,根据可知总功率较小,电暖器处于低温挡,此时电路中的电流
(2)低温挡时,电路的总电阻
电阻器的电阻
(3)S₁、S₂都闭合时,被短路,电路中只有工作,电暖器处于高温挡,此时的电功率
36.暑假小明随爸妈出国旅游,看见机场有规定:“严禁携带额定能量超过160 W·h的充电宝搭乘飞机。”我们知道W是功率的单位瓦,h是时间的单位时,所限定的160 W·h是指能量的大小。求:
(1)所限定的160 W·h能量的大小是多少焦耳?
(2)小明爸爸能否把“电池容量为20000 mA·h/3.7 V”充电宝搭乘飞机?
(3)假设把一个物体缓慢举高1 m所做的功恰好等于160 W·h,该物体的质量有多大?g取10 N/kg。
【答案】(1)
(2)
可以携带,该充电宝额定能量为,小于规定的
(3)
【详解】(1)由题可得
(2)由题可知,电池容量
故符合携带规定
(3)根据题意可知,克服重力做功等于限定能量,由得
三、单位易错点
易错点9:电能(电功)单位的混淆与换算
易错表现:
①认为“度”是电功率的单位(实际上是电功/电能的单位)
②忘记 1kW·h=3.6×106J 的换算关系
③用 P=Wt 计算时,W用kW·h、t用秒,导致单位不匹配。
为什么容易错:电功有两个常用单位(J和kW·h),换算进率较大(3.6×106),容易遗忘或算错。千瓦时中的“千瓦”是功率单位,“时”是时间单位,容易误以为是功率单位。
正确结论:
①电功(电能)的国际单位:焦耳(J)
②电功(电能)的常用单位:千瓦时(kW·h),俗称“度”
③换算关系:1度 = 1kW·h = 3.6×10⁶J
④使用 P=Wt 时,单位必须配套:方案一:W用J,t用s,P得W
方案二:W用kW·h,t用h,P得kW
⑤注意:kW·h 是电功/电能的单位,不是电功率的单位。
【针对训练】
37.家庭电路中,某电炉单独工作5min,标有“1600imp/(kW·h)”的电能表指示灯闪烁160次,该电炉消耗电能_____kW·h,合______J。若电炉的电热丝烧断后截去一段,重新接好连入家庭电路,相同时间电流做的功______(选填“变多”、“变少”或“不变”)。
【答案】 0.1 3.6×105 变多
【详解】[1]电能表参数表示每消耗电能,指示灯闪烁次。由此计算电炉消耗的电能
[2]根据电能单位换算关系,可得
[3]电热丝截去一段后,长度变短,电阻变小;家庭电路电压恒定,根据电功公式
可知,在相同时间内,电阻减小,电流做的功变多。
38.如图所示,随着新能源电动汽车销量增长,充电桩的安装率不断提高。利用充电桩给汽车电池充电的过程中,汽车电池相当于电路中的____________;据观察,某充电桩在给车辆充电时的平均充电电压为400 V,平均充电电流为200 A,则给车充电30 min,为车内电池充电____________度。
【答案】 用电器 40
【详解】在给汽车电池充电的过程中,汽车电池消耗电能,在电路中相当于用电器。
某充电桩在给车辆充电时的平均充电电压为400V,平均充电电流为200A,则给车充电30min,为车内电池充电的电能为
因此车内电池充电40度。
易错点10:电功率单位的混淆
易错表现:
①混淆电功率单位 W(瓦特)和电功单位 W(电功符号)
②忘记 1kW = 1000W 的换算关系
③认为 kW·h 是电功率的单位。
为什么容易错:电功率的符号是P,单位是W(瓦特)
电功的符号也是W。符号相同但含义不同,容易混淆。
正确结论:
①电功率的国际单位:瓦特(W)
②电功率的常用单位:千瓦(kW),1kW = 1000W
③kW·h(千瓦时)是电功/电能的单位,不是电功率的单位
④区分:电功率 P 的单位是 W 或 kW
电功 W 的单位是 J 或 kW·h。
【针对训练】
39.在发光亮度相当的情况下,和普通白炽灯相比,“220V 4.4W”的LED灯可以节约90%的电能,此LED灯与功率为______W的普通白炽灯亮度相当;家中电能表如图所示,如果断开家中所有用电器,只接通该LED灯,正常发光5小时消耗电能______kW·h,电能表指示灯闪烁______次。
【答案】 44 0.022 66
【详解】[1]在发光亮度相当的情况下,LED灯节约90%电能,意味着白炽灯消耗电能是LED灯的10倍。根据公式(相同时间内),功率与电能成正比,所以白炽灯功率是LED灯功率的10倍。已知,则
[2]LED灯的电功率
LED灯正常发光5小时消耗电能
[3]已知电能表参数为,即每消耗电能指示灯闪烁3000次。由问题2知消耗电能
则闪烁次数
即电能表指示灯闪烁66次。
40.某手机电池的容量为4000mA·h,可以理解为充满电的手机以4000mA的电流放电1h,该手机电池上标注着电压3.7V,充满电时该电池储存的电能为_____J;手机快没电时,往往会开启省电模式,可以延长手机的使用时间,“省电模式”实际减小的物理量是______(选填“电功”或“电功率”)。
【答案】 电功率
【详解】[1]充满电时该电池储存的电能
[2]省电模式的原理是降低手机的功率消耗,从而延长使用时间,因此“省电模式”实际减小的物理量是电功率。
41.某手机电池的容量为,可以理解为充满电的手机以4000mA的电流放电1h,该手机电池上标注着电压3.7V,充满电时该电池储存的电能为________;手机快没电时,往往会开启省电模式,可以延长手机的使用时间,“省电模式”实际减小的物理量是________(选填“电功”或“电功率”)。
【答案】 电功率
【详解】[1]由题可知,充满电时该电池储存的电能
[2]“省电模式”表示相同时间消耗的电能减小,由可知,实际减小的是电功率。
四、图像易错点
易错点11:I−U 图像中电功率的读取
易错表现:
①不会从 I−U 图像中读取用电器的电功率
②认为 I−U 图像中某点的 U×I 的几何意义不清楚
③不会根据 I−U 图像比较不同用电器的电功率大小。
为什么容易错:对 P=UI 在 I−U 图像中的几何表示(矩形面积)不熟悉。
正确结论:
①在 I−U 图像中,某点对应的电压值与电流值的乘积(P=UI)即为该状态下用电器的电功率
②几何意义:I−U 图像中,某点与坐标轴围成的矩形面积在数值上等于该点的电功率
③定值电阻的 I−U 图像是过原点的直线,各点 P=UI 随电压增大而增大
④小灯泡的 I−U 图像是曲线(电阻随温度变化),电功率仍需用 P=UI 计算。
【针对训练】
42.如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,则电源电压为________V。当滑片在a点时通电100秒R消耗的电能为________J。
【答案】
6
0
【详解】图甲中定值电阻和滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测两端电压,电压表测滑动变阻器两端电压。
电源电压:由串联电路电压规律可知,电源电压等于两电压表示数之和。取电流为0.5A时,两电压表示数分别为1V、5V,因此电源电压
滑片在a点时R消耗的电能:滑片在a点时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,由可知,R消耗的电能为0J。
43.小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于_____(选填“A”或“B”)端。闭合开关后,移动滑片,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器_____(选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为_____;为了让小灯泡达到正常发光状态,此时滑动变阻器的滑片应向_____(选填“A”或“B”)端滑动;
(3)小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像。由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为_____,小灯泡的额定功率为_____。
【答案】(1) B 断路
(2) 1.2 A
(3) 6.25 1
【详解】(1)闭合开关前,滑动变阻器要调到最大阻值处保护电路,由甲图可见,滑片移到B端时接入电路的电阻丝最长,所以滑片置于B端;
若滑动变阻器短路,电路是通路,小灯泡会发光;若滑动变阻器断路,整个电路断开,没有电流,小灯泡不亮,符合题意,因此故障是断路。
(2)小灯泡额定电压为2.5V,电压表选用的是0~3V量程,该量程分度值为0.1V,指针指向1.2V;
此时灯泡电压1.2V小于额定电压2.5V,需要减小滑动变阻器的分压、增大小灯泡的电压,因此要减小滑动变阻器接入的阻值,滑片向A端滑动。
(3)从丙图的U-I图像可知,当小灯泡电压为额定电压2.5V时,对应的额定电流为0.4A。 根据欧姆定律,正常发光的电阻
额定功率
44.如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中,其电流I与电压U的关系图像如图乙所示。(解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)求:
(1)滑动变阻器R的最大阻值;
(2)电源电压U;
(3)定值电阻R0消耗功率的范围。
【答案】(1)10Ω
(2)6 V
(3)0.9W∼3.6W
【详解】(1)根据电路图可知,和R串联,电流表测量电路中电流,电压表测量R两端电压;当滑动变阻器R的滑片P滑到b端时,变阻器R阻值最大,电路中的电流最小,是0.3A,电压是3V,变阻器R的最大阻值是
(2)当滑动变阻器R的滑片P滑到a端时,电路中只有,变阻器R阻值最小,电路中的电流最大,是,电源电压为
当滑动变阻器R的滑片P滑到b端时,电源电压为
联立两式解得,
(3)根据
消耗的最小功率
电阻消耗的最大功率为
电阻消耗功率的范围为
45.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,小巴同学选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器规格为“40Ω 0.5A”。
(1)用笔画线代替导线,把电路连接完整,要求向右移动滑片时,电路中的电流变小;( )
(2)小巴连接好电路后闭合开关,发现小灯泡没有发光,他应该__________;
A.立即检查线路 B.立即更换灯泡
C.立即移动滑动变阻器滑片 D.迅速观察两电表示数情况后再针对性处理
(3)解决该问题后,小巴闭合开关,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向__________(选填“A”或“B”)端移动;
(4)实验数据记录如表格:
电压U/V
0.5
1.3
2
2.5
3
电流I/A
0.16
0.22
0.26
0.28
0.3
电功率P/W
0.08
0.286
0.52
0.7
0.9
发光情况
不发光
较暗
较亮
明亮
很亮
分析数据可知:小灯泡的额定功率为__________W;
(5)小巴将滑片P从最大阻值处移向阻值变小位置进行实验(灯未被烧坏),并依据实验数据,描出灯泡的I-U图象如图丙所示。任取I-U图像的一点构成如图丙所示的矩形(阴影部分),则矩形的面积表示的物理含义是__________;
A.小灯泡的功率 B.滑动变阻器的功率 C.总功率
(6)小巴继续检测小灯泡的额定功率,断开开关后(滑动变阻器滑片位置不变),用规格为“2.5V 1W”的小灯泡替换原有小灯泡。当再闭合开关后,该小灯泡的功率__________(选填“大于”、“小于”或“等于”)1W,为使其两端电压达到额定电压,应让滑动变阻器的滑片__________(选填“位置不变”、“向A端移动”或“向B端移动”);
(7)随着电流的增大,小灯泡温度会升高,其电阻也在增大,但是电路中滑动变阻器的阻值却在减小。那么小灯泡电阻的变化量△RL和滑动变阻器电阻的变化量△RP之间的关系应该为△RL__________△RP(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 D A 0.7 B 小于 向A端移动 <
【详解】(1)[1]在测量小灯泡的电功率实验中,将电源、开关、灯泡、滑动变阻器、电流表依次串联,然后将电压表并联在灯泡两端,要求向右移动滑片时,电路中的电流变小,即滑动变阻器阻值增大,如图所示:
(2)[2]接好电路后闭合开关,发现小灯泡没有发光,为了保护电路,闭合开关前滑动变阻器在最大阻值处,因此可能是电流中电阻过大,因此应当迅速观察两电表示数情况后再针对性处理。
故选D。
(3)[3]由题可知,小灯泡的额定电压为2.5V,而此时电压表的示数小于2.5V,因此根据串联分压应当减小滑动变阻器的阻值,使灯泡两端电压达到2.5V,故滑动变阻器滑片向A端移动。
(4)[4]由数据可知,当灯泡两端电压为2.5V时,其功率为0.7W,因此其额定功率为0.7W。
(5)[5]图中横坐标表示灯泡电压,阴影部分宽即电压为
UL'-UL =U滑
纵坐标表示电流,阴影部分长即电流为I,图中阴影部分面积等于通过滑动变阻器的电流与其两端电压的乘积,由P=UI知,故矩形面积表示的物理含义是滑动变阻器的电功率。
故选B。
(6)[6][7]根据,由题意可知,原灯泡的电阻为
“2.5V 1W”的小灯泡的电阻为
根据串联分压可知,灯泡电阻变小,分压变小,因此实际电压小于2.5V,所以实际功率小于1W;为了使灯泡两端电压回到2.5V,应当减小滑动变阻器的阻值,因此滑动变阻器滑片向A端移动。
(7)[8]灯泡两端电压增大,通过电路的电流也随之增大,灯泡温度升高,电阻增大,而电源电压不变,由知,电路的总电阻减小,由串联电路的电阻特点可知,只有当滑动变阻器阻值的减小量大于灯泡电阻的增加量才会让总电阻变小,所以△RL<△RP。
五、实验易错点
易错点12:电能表的读数与计算
易错表现:
①电能表读数时,最后一位小数被忽略或误读
②不清楚电能表参数(如“600r/kW·h”)的物理意义
③用电能表测量用电器功率时,公式推导错误。
为什么容易错:对电能表的构造和参数不熟悉
对“转数/指示灯闪烁次数”与消耗电能的关系理解不清。
正确结论:
①电能表读数:前后两次示数之差即为这段时间内消耗的电能,最后一位为小数位
②电能表参数:“220V”:额定电压为220V
“10(20)A”:标定电流10A,额定最大电流20A
“600r/(kW·h)”:每消耗1kW·h电能,转盘转过600转
“3200imp/(kW·h)”:每消耗1kW·h电能,指示灯闪烁3200次
③利用电能表测功率:转盘式:W=NMkW·h(N为转数,M为“r/kW·h”参数),P=Wt
电子式:W=NMkW·h(N为闪烁次数,M为“imp/kW·h”参数)。
【针对训练】
46.9月初李芳家中的电能表的示数为。10月初电能表如图甲所示,本月她家共使用了__________度电。如果每度电的电费为0.6元,李芳家10月份的电费为__________元。如图乙所示是规格为“220 V,5 W”的LED灯,这只LED灯单独正常发光5小时,能使电能表表盘转__________转。
【答案】 80 48 75
【详解】本月她家共用电为
应交电费为
LED灯单独正常发光5小时消耗的电能为
由图可知,电能表每转3000r消耗电能,则此时表盘转的圈数为
47.在对家庭用电的调查研究综合实践活动中,小明将家中其他用电器都关闭,只让干衣机单独工作,干衣机工作前,电能表的表盘如图所示,其示数为______。小明观察到内电能表指示灯闪烁了320次,干衣机在这6min内实际功率为______W。
【答案】 318.6 1000
【详解】电能表最后一位是小数位,图中电能表示数为318.6kW·h。电能表表盘标有3200imp/(kW·h),指示灯闪烁320次,消耗的电能
工作时间,干衣机的实际功率
48.小南随父母去延安进行红色研学之旅,需要提前给移动充电宝进行充电,充电宝容量为60000mA·h,充电电压为5V,充电时剩余电量为0,则充电宝充满电储存的电能为________kW·h。若关闭家中其它用电器,仅让充电宝接在家庭电路中充电,则此次充满电,如图所示的电能表转盘将转过________r,电能表的示数将变为________kW·h。由电能表表盘信息可知,小南家电器允许同时接入的最大功率为________W。
【答案】 0.3 300 2019.6 4400/
【详解】充电宝充满电储存的电能
电能表转盘转过的圈数
电能表原来示数为 2019.3kW⋅h ,则电能表的示数将变为
由电能表额定最大电流 ,可得小南家电器允许同时接入的最大功率为
49.某电能表的表盘如图所示。关于该电能表,下列说法正确的是( )
A.若断开其他用电器,只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则该电饭煲消耗电能
B.电能表转盘转动越快说明用电器消耗电能越快
C.“600r/(kW•h)”表示电能表上的转盘转过1r消耗的电能是600kW•h
D.该电能表的示数是12150kW•h
【答案】B
【详解】A.转盘转10转时,电饭煲消耗电能
故A错误;
B.电能表转盘转动的快慢反映单位时间消耗电能的多少,转动越快说明用电器电功率越大,即消耗电能越快,故B正确;
C.“”表示每消耗电能,转盘转过600转,故C错误;
D.电能表读数的最后一位是小数位,单位为kW⋅h,该电能表的示数是1215.0kW⋅h,故D错误。
故选B。
易错点13:测量小灯泡电功率实验的操作与数据处理
易错表现:
①连接电路时开关未断开,滑动变阻器滑片未移到最大阻值处
②对小灯泡在不同电压下的电功率求平均值
③不知道如何使小灯泡正常发光(调节滑动变阻器使电压表示数等于额定电压)。
为什么容易错:对实验操作规范不熟悉
将“测电阻取平均值”的习惯迁移到“测功率”实验中。
正确结论:
①实验原理:P=UI
②连接电路时:开关应断开,滑动变阻器滑片移到最大阻值处
③使小灯泡正常发光:调节滑动变阻器,使电压表示数等于小灯泡的额定电压,此时读出电流表示数,P额=U额I额
④不能对不同电压下的电功率取平均值——小灯泡在不同电压下电阻不同,实际功率不同,取平均值没有物理意义
⑤实验中需测量三组数据(低于、等于、略高于额定电压),用于观察灯泡亮度与实际功率的关系,而非取平均值。
【针对训练】
50.小渝连接了如图甲所示的电路来测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。电源电压调为3V不变,当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为0.75W
B.要让灯泡正常发光应将滑片P向右移
C.右移滑片P的过程,电压表和电流表示数的比值不变
D.小灯泡正常发光时,灯泡电阻大于滑动变阻器的阻值
【答案】D
【详解】首先分析电路:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡电压,电流表测电路电流,电源电压,灯泡额定电压,电压为时,电流表量程,分度值,电流。逐个分析选项:
A.0.3A是灯泡两端电压为 2V 时的电流,不是额定电压 2.5V 下的额定电流。 灯丝电阻随温度升高而变大,2.5V 时灯丝温度更高,电阻比2V时更大,额定电流≠0.3A,不能用计算额定功率,故A错误;
B.要让灯泡电压从升高到,需要减小滑动变阻器接入电阻,本题滑动变阻器接左下接线柱,滑片左移才会减小电阻,右移电阻增大,故B错误;
C.电压表和电流表示数的比值等于灯泡电阻,灯泡电阻随温度变化,右移滑片时,电流减小,灯泡温度降低,电阻减小,比值变小,故C错误;
D.灯泡正常发光时,,滑动变阻器电压
串联电流相同,由得:
灯泡电阻大于滑动变阻器阻值,故D正确。
故选D。
51.利用甲图所示的电路图测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率,已知电源电压为3 V,小灯泡正常发光时的电阻约为10 Ω。
(1)连接电路时,开关必须先________,滑动变阻器的滑片应移至___________________端;
(2)按照甲图所示的电路图,请用笔画线代替导线,在乙图中将实物图连接完整。(要求:滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变暗,导线不能交叉)
(3)在正确连接电路且操作正确的情况下,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和电压表均有较小示数,她接下来的操作最合理的是________(填字母);
A.更换小灯泡 B.更换电压表
C.更换电流表 D.移动滑动变阻器的滑片
(4)正确连接电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数且较大,电流表示数几乎为零,若电路只有一处故障,则故障原因可能是________;
A.L短路 B.L断路 C.R短路 D.R断路
(5)移动滑片,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如丙图所示的图像。根据图像信息可计算出小灯泡的额定功率是________W。该图像不是直线,主要原因是_________________。
【答案】(1) 断开 最大阻值
(2)
(3)D
(4)B
(5) 0.5 灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)为保护电路,连接电路时,开关必须先断开;滑动变阻器接入电路时应使其阻值最大,所以滑片应移至阻值最大端。
(2)滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变暗,说明通过电路的电流在变小,滑动变阻器连入电路的阻值在变大,应把开关右侧接线柱与滑动变阻器的A端连接,如图所示:
(3)连好电路后,闭合开关,电流表、电压表均有较小示数,说明电路为通路,发现小灯泡不亮,是因为电路中的电流过小,接下来应移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(4)小灯泡不亮,电流表示数几乎为零,说明电路可能断路;电压表有示数且较大,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,所以故障原因可能是与电压表并联的小灯泡L断路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(5)根据丙图所示的图像,当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时,对应的电流为0.2A,则小灯泡的额定功率
该图像不是直线,是因为灯泡的电阻随温度的升高而增大,通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不成正比。
52.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为,电源电压为4.5 V。
(1)为了使实验能顺利进行,他应选用规格为__________的滑动变阻器连入电路;
A.“5 Ω 0.5 A” B.“10 Ω 0.5 A” C.“20 Ω 0.5 A”
(2)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡额定功率为__________;
(3)小明打算只利用电流表来测量小灯泡的额定功率,他增加了一个阻值为10 Ω的定值电阻和两个开关,设计了如图丙所示电路,为能顺利完成实验,电阻、电流表和灯泡L在图丙的虚线框①②③中应依次填__________(用相应的字母表示)。
(4)紧接着小明进行了如下实验操作:
①闭合开关和,断开开关,移动滑动变阻器滑片,使电流表示数为=__________时小灯泡恰好正常发光;
②保持变阻器滑片位置不变,闭合开关,断开开关,记下电流表示数为,则小灯泡L的额定功率__________。(用、和表示)
【答案】(1)C
(2)0.75
(3)L、、A
(4) 0.25
【详解】(1)小灯泡额定电压2.5V,正常发光时电流约为
电源电压4.5V,灯泡正常发光时滑动变阻器需要分担的电压
此时滑动变阻器接入的最小阻值
若选用“10Ω 0.5A”,调节范围较小,则不便于调节和操作,所以为了操作方便、便于调节,选用规格为“20Ω 0.5A”的滑动变阻器连入电路更为合适,即他应选用规格为C的滑动变阻器连入电路。
(2)电流表接的是0~0.6A量程,分度值0.02A,图乙指针指向0.3A。小灯泡额定功率
(3)该设计利用并联电路电压相等的特点,要先让定值电阻的电压等于灯泡的额定电压,间接让灯泡正常发光:因此①位置放灯泡L,②位置放,③位置放电流表,通过两个开关的切换,既可以单独测的电流,也可以测灯泡和的总电流,符合实验要求。
(4)闭合开关和,断开开关,和电流表串联后与灯泡L并联,调节滑片让电流表示数为
此时两端电压为2.5V,并联的灯泡两端电压也等于额定电压,灯泡正常发光。
保持滑片不动,闭合开关,断开开关时,电流表测的是灯泡和的总电流,因为并联电路各支路互不影响,通过灯泡的额定电流为,因此灯泡额定功率
易错点14:探究电流热效应与哪些因素有关实验中的控制变量
易错表现:
①实验中忘记控制电流相同或通电时间相同
②不知道如何通过实验装置判断产生热量的多少(转换法)
③不会根据实验现象归纳结论。
为什么容易错:对控制变量法的应用不熟练
对“转换法”(通过温度计示数变化或煤油膨胀高度反映热量多少)的原理理解不清。
正确结论:
①实验方法:控制变量法 + 转换法(通过温度计示数变化来反映产生热量的多少)
②探究电热与电阻的关系:控制电流和通电时间相同,改变电阻(串联不同阻值的电阻丝)
③探究电热与电流的关系:控制电阻和通电时间相同,改变电流(通过并联或改变滑动变阻器)
④探究电热与通电时间的关系:控制电流和电阻相同,改变通电时间
⑤实验结论: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。
【针对训练】
53.如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。
(1)实验中通过观察________来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
(2)由甲图所示的实验现象可以得到的结论是:____________________。
(3)乙图探究的是电流通过导体时产生的热量与________的关系,R3的作用是为了使R1和R2的________不同,在相同时间内,电流在左侧容器中通过电阻产生的热量与电流在右侧容器中通过电阻产生的热量之比是________________________。
(4)按照甲图的实验装置进行实验,发现随着通电时间的延长,玻璃管A、B中液面均逐渐上升,这表明在电阻和电流相同时,____________越长,电阻产生的热量越多。
(5)容器内电阻丝热得发红时,而与之连接的导线却不怎么热,这个问题可以用____________(选填“甲”或“乙”)图的结论来解释。
(6)生活中有很多用电器是根据电流的热效应制成的,请举一例:____________。
(7)科学家们称超导现象是当代科学的“明珠”,我国已研制出常温下的超导体,在电炉丝、输电导线、保险丝中,适合用超导材料制作的是____________。
(8)另一小组的小华利用如下图所示装置来探究该实验,已知A、B两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为和的电阻丝(),瓶中插入温度计。
①在A、B两玻璃瓶中加入质量和初温都相同的煤油。实验中煤油吸热的多少是通过____________(填“加热时间”或“温度升高的多少”)来反映的。采取串联的目的是为了控制____________相同;
②闭合开关,通电一段时间后,小华发现____________烧瓶中温度计的示数大。
【答案】(1)U形管两侧液面高度差
(2)在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,电流通过导体产生的热量越多
(3) 电流 电流 4:1
(4)通电时间
(5)甲
(6)电热水壶
(7)输电导线
(8) 温度升高的多少 电流和通电时间 A
【详解】(1)电流通过导体会产生热量,密封容器内空气吸收热量后膨胀,会推动U形管液面出现高度差,产生的热量越多液面高度差越大,所以通过U形管两侧液面高度差来反映电流通过电阻产生热量的多少。
(2)甲图中两个不同阻值的电阻丝串联,通过的电流、通电时间均相等;右侧较大的电阻对应的U形管液面高度差更大,说明电流通过该电阻产生的热量更多,由此得出结论:在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,电流通过导体产生的热量越多。
(3)乙图中两个容器内电阻阻值相同、通电时间相同,右侧容器外并联了,由串联和并联电流特点可知,通过R1的电流等于通过R2和R3的电流之和,通过和的电流不同,因此是探究产生的热量与电流的关系。
与并联后,会有一部分电流通过,起到分流的作用,使得通过和的电流不同。
根据并联电路电流规律,左侧的电流是干路电流;右侧和的阻值相同,所以通过右侧的电流为;由焦耳定律,、相同时,热量之比为
(4)在电流、电阻都相同时,通电时间越长,液面上升越明显,说明产生的热量随通电时间延长而增多。
(5)电阻丝和导线串联,电流、通电时间相同,但电阻丝电阻远大于导线,电阻丝产生的热量远多于导线,对应甲图“电流、通电时间相同时,电阻越大产热越多”的结论。
(6)电热水壶在工作时利用电流热效应,将电能主要转化为内能,用来加热水。
(7)超导体电阻为零,电流通过时不会产生热量,电炉丝需要靠电流热效应发热、保险丝靠电流热效应熔断,都不能用超导体;用超导体做输电导线,可以避免输电线上的电能损耗,适合使用。
(8)质量、初温相同的煤油,吸收热量越多,升高的温度越大,因此用温度升高的多少反映吸热多少。
根据串联电路电流规律可知,串联电路中电流处处相等,且两个电阻丝同时通断电,串联可以控制通过两个电阻的电流和通电时间相同。
由题意可知,A瓶中电阻更大,在电流和通电时间均相同时,电阻越大产生的热量越多,因此A瓶内煤油温度升高得更多,温度计示数更大。
54.小明通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。实验一:如图甲所示,在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材:电压恒为的电源,阻值为、、、、的定值电阻,电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)在检查电路时,他发现有一根导线连接错误,请你在甲图中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;(提示:电压表需测定值电阻)
(2)更换正常电阻后,、两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的图像,分析图像,你认为_____(选填“A”或“B”)同学的实验操作是错误的,他操作中的问题是:_____;
(3)根据乙图,要完成该实验选择的滑动变阻器应该是以下哪种规格:( )(填下列选项前的字母);
A. B.
(4)改正错误后,他们都正确完成了实验,并记录相关数据,描绘出合理的图像,据此得出结论:导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成_____;
(5)实验二:为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,设计了如图丙丁所示的实验装置。图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,探究_____对产生热量多少的影响;图丁是控制导体电阻和通电时间相同,探究_____对产生热量多少的影响。
【答案】(1)
(2) A 没有控制定值电阻两端的电压相同
(3)B
(4)反比
(5) 电阻大小 电流大小
【详解】(1)电压表测量定值电阻两端的电压,需要将电压表与定值电阻并联;把电压表的负接线柱改接到定值电阻的左端接线柱上,让电压表并联在定值电阻两端,同时保证电流表串联在电路中,如图所示:
(2)探究电流与电阻关系时要控制电阻的电压不变,由图乙A的图像知道,定值电阻两端的电压
由图B的图像知道,定值电阻两端的电压
即A同学没有控制定值电阻两端的电压不变,B同学控制定值电阻两端的电压不变,因此A同学的实验操作是错误的。
(3)由B的正确图像可知,实验控制定值电阻两端电压为
电源电压为6V,因此滑动变阻器需要分担的电压为
当接入最大的25Ω定值电阻时,电路电流
此时滑动变阻器需要的阻值为
因此滑动变阻器需要选最大阻值不小于50Ω的B规格。
故选B。
(4)由图乙B的图像可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:在电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
(5)图丙中两个电阻丝串联,电流和通电时间相同,电阻阻值不同,因此探究电阻大小对电热的影响;
图丁中两个相同阻值的电阻丝,通电时间相同,但通过的电流不同(右侧电阻和外置电阻并联,分流后通过容器内电阻的电流更小),因此探究电流大小对电热的影响。
55.某同学用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”,两个透明容器中封闭着电阻丝和等量的空气,初始时U形管内各液面均在同一水平面上。
(1)实验中通过观察两个U形管中液面____________的变化来比较电流通过导体产生热量的多少;
(2)观察图甲,发现在通电时间和___________相同时,B管中的液面高度差更大,表明电流通过导体产生热量的多少与___________有关;
(3)采用图乙中的实验装置探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时,右侧容器中应该选用阻值为__________Ω的电阻丝;通电相同时间后,乙图左右两侧容器中产生的热量之比为____________;
(4)将图乙中的实验装置冷却到室温,把右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内,通电一段时间后,___________(选填“左”或“右”)侧容器内电阻丝产生的热量多。
【答案】(1)高度差
(2) 电流 电阻
(3) 5 4∶1
(4)左
【详解】(1)电流通过导体产生的热量无法直接观察,因此通过观察两个U形管中液面高度差的变化来比较热量多少。
(2)[1][2]图甲中,两个电阻丝(5Ω、10Ω)串联,因此通电时间和电流相同,B管对应的是10Ω电阻丝,液面高度差更大,说明电流通过导体产生的热量与电阻大小有关。
(3)[1]探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时,需要控制电阻和通电时间相同,改变电流大小,因此右侧容器中应该选用阻值为5Ω的电阻丝。
[2]右侧两个5Ω电阻并联,再与左侧电阻丝串联,并联电路干路电流等于各支路电流之和,因此,根据,在电阻R和时间t相同时,左右两侧容器中产生的热量之比为
(4)将右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内,通电后,右侧两个5Ω电阻的总热量
左侧
,因此左侧容器内电阻丝产生的热量多。
六、计算与动态电路易错点
易错点15:额定功率与实际功率的计算
易错表现:
①只知道额定功率,不会计算实际功率
②不知道“用电器正常工作”意味着什么(实际电压 = 额定电压,实际功率 = 额定功率)
③灯泡铭牌信息(如“220V 100W”)不会用——不知道如何由铭牌求电阻。
为什么容易错:对“正常工作”的隐含条件理解不深
不会利用铭牌信息进行推理计算。
正确结论:
①“用电器正常工作” ⇔ 实际电压 = 额定电压,实际功率 = 额定功率,实际电流 = 额定电流
②由铭牌(U额、P额)可求:额定电流:I额=P额U额,电阻:R=U额2/P额(适用于纯电阻用电器)
③实际功率计算(同一用电器,电阻不变):已知实际电压:P实=U实2/R(纯电阻),已知实际电流:P实=I实2R(纯电阻),或直接用 P实=U实I实(所有电路)
④同一用电器在不同电压下:P实:P额=(U实:U额)2(纯电阻,电阻不变)。
【针对训练】
56.如图所示的电路,闭合开关,观察到灯比灯亮,由此你能推断出________;________(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 大于 大于
【详解】由图可知,两灯串联,则,观察到灯比灯亮,则灯的实际功率,由可知,电流相同时,实际功率越大,灯泡两端电压越大,故大于;由可知,电流相同时,实际功率越大,灯泡电阻越大,故大于。
57.灯泡L1标有“PZ 220-40”和灯泡L2标有“PZ220-100”,若把它们并联在220V的电源上,___________较亮;若把它们串联在220V的电源上,___________较亮。
【答案】 L2 L1
【详解】[1]灯泡L1的额定电压为220V,额定功率为40W;灯泡L2的额定电压为220V,额定功率为100W;若把它们并联在220V的电源上,两个灯泡都能正常发光,L2的功率大,因此L2较亮。
[2]灯泡L1的电阻
灯泡L2的电阻
若把它们串联在220V的电源上,通过两个灯泡的电流相同,由可知,灯泡L1的实际功率较大,因此灯泡L1较亮。
58.如图所示,某同学买了一个课桌加热垫,规格为“12V 6W”,它的内部结构相当于一个定值电阻。求:
(1)加热垫的电阻。
(2)正常工作,加热垫消耗的电能。
(3)若加热垫两端的电压为,加热垫的实际电功率。
【答案】(1)24Ω
(2)
(3)3.375W
【详解】(1)加热垫的规格为“”,加热垫的电阻为
(2)正常工作时间
加热垫消耗的电能为
(3)加热垫两端的实际电压为,加热垫的实际电功率为
59.图甲是某型号电暖器,它有高温、低温两个挡位,其简化电路图如图乙所示。和均为发热电阻,其部分参数如下表所示。
额定电压
220V
额定功率
高温挡
2200W
低温挡
1100W
(1)当开关、均闭合时,电暖器处于________挡。
(2)在高温挡正常工作时,发热电阻的阻值是多少?
(3)在某次用电高峰期,小金测出该电暖器在低温挡工作时的实际电压为210V,假如的电阻不变,求此时的实际功率。(结果保留整数)
【答案】(1)高温
(2)
(3)1002W
【详解】(1)当开关、均闭合时,与并联,电路总电阻最小;电源电压不变,根据,总功率最大,因此电暖器处于高温挡。
(2)低温挡时只有接入电路,功率
高温挡总功率。 并联电路总功率等于各支路功率之和,因此的功率
则的阻值
(3)的阻值
实际电压,电阻不变,低温挡实际功率
易错点16:动态电路中电功率的变化判断
易错表现:
①滑动变阻器滑片移动时,不知道电路中各用电器电功率如何变化
②混淆“总功率”和“某个用电器功率”的变化规律
③不知道滑动变阻器何时功率最大(R滑=R定时最大)。
为什么容易错:动态电路分析需要综合运用欧姆定律和电功率公式,逻辑链条较长
滑动变阻器功率最大值的条件是难点。
正确结论:
①分析动态电路电功率变化应遵循:先判断电路连接 → 分析电阻变化 → 判断电流变化 → 判断各用电器功率变化
②串联电路中:定值电阻功率:P=I2R,电流变化方向与功率变化方向相同(电流增大,功率增大)
滑动变阻器功率:P=I2R滑,需具体分析——当 R滑=R定 时,滑动变阻器消耗的功率最大
③电路总功率:P总=UI总,电源电压不变时,总功率与总电流成正比
④分析前先明确电路连接方式(串联/并联),画出简化电路图。
【针对训练】
60.现在大气环境越来越好,为了守护住这份美好,物理兴趣小组化身“大气小卫士”,积极投身大气检测行动。图为兴趣小组设计的大气检测仪电路图。其中电源电压不变,为定值电阻,R为气敏电阻,其阻值随污染物浓度的增加而减小。下列说法正确的是( )
A.污染物的浓度增加时,电压表的示数变大,电流表的示数变小
B.污染物的浓度增加时,电路消耗的总功率变小,但消耗的功率变大
C.污染物的浓度减小时,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变大
D.污染物的浓度减小时,电压表与电流表示数的比值不变
【答案】D
【详解】由图可知,气敏电阻R和定值电阻R0串联,电压表测量定值电阻R0两端的电压,电流表测量电路电流。
A.由题意可知,污染物浓度增加时,气敏电阻阻值减小,电路总电阻减小,由可知电路电流变大,即电流表示数变大;由可知两端电压变大,即电压表示数变大,故A错误;
B.污染物浓度增加时,电路电流变大,由可知电路消耗的总功率变大,由可知消耗的功率也变大,故B错误;
C.设电路中两个状态的电流分别为、,对应的电压为、,电压变化量
可得,是定值电阻,该比值始终不变,故C错误;
D.污染物浓度减小时,电压表与电流表示数的比值,因为定值电阻,故该比值不变,故D正确。
故选D。
61.某小组设计了一台简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻,为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为,踏板重力不计,体重计空载时,电路中的电流为,下列描述正确的是( )
A.电源电压为 B.体重越小,电流表示数越大
C.体重越大,压敏电阻值越大 D.体重越大,电路的总功率越大
【答案】D
【详解】 A.由图甲可知,压敏电阻与定值电阻串联,电流表测量电路电流。体重计空载时压力为0,由图乙得此时,已知此时电流,,根据欧姆定律计算电源电压
故A错误;
B.体重越小,压敏电阻受到的压力越小,由图乙可知,压敏电阻阻值越大,电路总电阻越大;电源电压不变,根据欧姆定律,电路电流越小,即电流表示数越小,故B错误;
C.体重越大,压敏电阻受到的压力越大,由图乙可知,压敏电阻的阻值随压力增大而减小,故C错误;
D.体重越大,压敏电阻阻值越小,电路总电阻越小,电源电压不变,根据可知电路电流越大;电路总功率,不变,越大,总功率越大,故D正确。
故选D。
62.图甲所示为某小组测海拔的简易装置原理图,电源电压恒定,为定值电阻,压敏电阻R的阻值随外界大气压的变化情况如图乙所示,将R置于圆柱体绝缘容器底部,可自由滑动的活塞通过固定在其上的轻杆压在R上,容器内抽成真空且气密性良好。闭合开关S,当海拔升高时( )
A.通过的电流比R的大
B.压敏电阻R的阻值会减小
C.压敏电阻R两端电压会增大
D.电路中消耗的总功率会增大
【答案】C
【详解】A. 与 串联,根据串联电路电流处处相等的特点,通过 的电流和通过 的电流大小相等,故A不符合题意;
B.海拔升高时外界大气压减小,由图乙可知压敏电阻 的阻值随气压减小而增大,所以 的阻值会增大,故B不符合题意;
C. 阻值增大,根据串联分压原理, 在总电阻中所占比例增大,其两端电压会增大,故C符合题意;
D. 阻值增大使电路总电阻增大,电源电压恒定,由 可知总功率会减小,故D不符合题意。
故选C。
63.(多选)(多选)如图甲是某科创小组设计的身高体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示其身高、体重。图乙是其原理图,其中是滑动变阻器,是压敏电阻,它的阻值随压力变化关系图像如图丙所示,a、b是显示身高和体重的电表,其测量范围确定。下列说法正确的是( )
A.a是显示身高的电压表,身高越高,a表的示数越大
B.b是显示体重的电流表,体重越大,b表的示数越大
C.测量体重大、身高高的体检者,电路的总电功率较小
D.减小电源电压,可增大该身高体重计的测量范围
【答案】BD
【分析】分析乙图可知,改变身高,接入电路的阻值发生改变,改变体重,压敏电阻的阻值发生改变,因此,、应该并联在电路中,a、b都为电流表,电流表a测量支路电流,电流表b测量支路电流。
【详解】
A.a为显示身高的电流表,由乙图,身高越高,接入电路的阻值越小,由,电源电压一定,越小,越大,电流表a的示数越大,故A错误;
B.b是显示体重的电流表,由图丙,体重越大,F越大,越小,由,电源电压一定,越小,越大,电流表b示数越大,故B正确;
C.体重越大,越小,身高越高,越小,电路总功率,电源电压U一定,、越小,电路总功率P越大,故C错误;
D.减小电源电压之前,若达到身高的最大测量值,此时电流表a示数最大,设最大电流为,此时接入电路的阻值最小,由,减小电源电压,若要使电流表示数再次为,则需要让接入电路的阻值更小,结合图乙,此时测量的身高更高,因此,减小电源电压,可增大身高计的测量范围;同样的,减小电源电压之前,若达到体重的最大测量值,b表示数最大,此时最小,减小电源电压,若仍使b表示数再次最大,根据,需要更小,由图丙,更小,F更大,则体重的测量范围更大,故D正确。
故选BD。
易错点17:多挡位电热器的功率判断
易错表现:
①不知道哪个挡位对应高温挡、哪个对应低温挡
②不会分析开关通断对电路连接方式(串联/并联/短路)的影响
③在多挡位问题中,混淆各挡位对应的电阻和功率。
为什么容易错:多挡位问题需要根据开关状态判断电路连接方式,再根据 P=U2R 判断功率大小。电源电压不变时,总电阻越小功率越大。
正确结论:
①多挡位电热器判断原则(电源电压不变):总电阻越小,总功率越大,挡位越高
②常见电路连接与挡位关系:两电阻并联 → 总电阻最小 → 高温挡
只有一个电阻工作 → 总电阻居中 → 中温挡
两电阻串联 → 总电阻最大 → 低温挡
③解题步骤:分析各开关状态下的电路连接 → 计算各状态下的总电阻 → 由 P=U2/R 判断功率大小,确定挡位。
【针对训练】
64.某品牌电热饮水机具有加热和保温功能,其简化电路如图所示,其中为手动开关,为自动温控开关。表中为该电热饮水机铭牌上的部分参数,求:
额定电压
220 V
额定加热功率
1100 W
额定保温功率
22 W
(1)电热饮水机处于额定保温状态时,电路中的电流;
(2)电阻的阻值。
【答案】(1)0.1A
(2)2156Ω
【详解】(1)由题意,由可得,电热饮水机处于额定保温状态时,电路中的电流
(2)开关和均闭合时,电路为只有的简单电路,电热饮水机处于加热状态。由可得,的电阻
开关闭合、断开时,和串联,电热饮水机处于保温状态,电路总电阻
由串联电路的电阻特点可得,电阻的阻值
65.小明家新买的电饭煲如甲图所示,它有加热和保温两种功能,图乙是其简化电路图。已知:电源电压为220V,,保温功率176W。[]求:
(1)若电饭煲内装有1kg米饭,从加热到,米饭吸收多少热量?
(2)若把这些米饭加热500s,则电饭煲消耗的电能是多少?
(3)电阻的阻值为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)米饭升高的温度
米饭吸收的热量
(2)S接a时,电路为的简单电路,电路的电阻较小,由可知,电功率较大,电饭煲处于加热挡,加热挡功率
电饭煲消耗的电能
(3)S接b时,与串联,电路的电阻较大,电功率较小,电饭煲处于保温挡,电路总电阻
由串联电阻规律得
66.电路计算:
小明家购买了一个多挡位电热锅,其内部电路如图所示,部分参数如表所示,、、均为发热电阻,的阻值为。旋转开关,让其和触点1和2、2和3或3和4接触时,可实现不同挡位的转换。
(1)当旋转开关S跟触点3和4接触时,求通过电阻的电流大小。
(2)分析说明旋转开关S跟触点3和4接触时,电热锅处于什么挡位。
(3)求高温挡模式下电热锅的电功率。
物理量
参数
额定电压
220V
中温挡功率
1100W
低温挡功率
440W
【答案】(1)5A
(2)高温挡
(3)2200W
【详解】(1)当开关S接3、4触点时,R2和R3并联,两端电压均为220V。通过电阻的电流为
(2)电热锅的挡位由总功率决定,电源电压固定为220V,根据电功率公式,电路总电阻越小,总功率越大,挡位越高。 当S接3、4触点时,R2和R3并联,总电阻最小,处于高温挡。
(3)当S接1、2触点时,R1和R2串联,总电阻最大,处于低温挡;当S接2、3触点时,R2单独接入电路,总电阻较大,处于中温挡,此时功率
可得R2的阻值为
高温挡功率为
67.物理学科实践小组模拟工程师做“钢梁承重下垂”的测试,用钢片模拟“桥梁”,如图甲所示,钢片下垂量h与力敏电阻R所受压力F满足关系h=kF,k=1×10﹣3m/N。测试电路设计如图乙,力敏电阻R与其受到的压力F的关系如图丙。已知电源电压恒为12V,定值电阻R0=10Ω,电流表量程为0~0.6A。忽略传感器与钢梁自重产生的影响,求:
(1)当压力F=0N时,电路中的电流;
(2)当压力F=20N时,R0的电功率;
(3)为了将下垂量h的测量范围扩大1.6cm,需用多大的电阻替换R0。
【答案】(1)0.3A
(2)1.6W
(3)18Ω
【详解】(1)由图丙可知,当压力时,力敏电阻R的阻值为30Ω;力敏电阻R与定值电阻R0串联,所以电路的总电阻
因此电路中的电流
(2)由图丙可知,力敏电阻R与压力F的关系为一次函数,设R与F的关系式为
如图所示,当时,,所以有①
当时,,所以有②
①②联立解得,,,因此R与F的关系式为
所以当时,力敏电阻阻值
此时电路中的总电阻
电路中的电流
所以R0的电功率
(3)所以钢片下垂量h越大,力敏电阻R所受压力F就越大,力敏电阻R阻值就越小;当力敏电阻R阻值最小时,电路中的总电阻阻值最小,电路中的电流最大;已知电流表量程为0~0.6A,所以,因此电路中的最小总电阻
扩大测量范围前,力敏电阻的最小阻值
力敏电阻R所受最大压力
原钢片最大下垂量
将下垂量h的测量范围扩大1.6cm后,钢片最大下垂量
扩大测量范围后的力敏电阻R受到最大压力应为
此时力敏电阻阻值
电路中的可通过的最大电流依旧为,所以电路最小总阻值依旧为
所以应替换R0的阻值
第 1 页 共 16 页
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。