内容正文:
第2节 电功率
第1课时 认识电功率
基础夯实
知识点 1 电功率
1.新物理观念「2025陕西西安理工大附中月考」下列关于电功、电功率的说法,正确的是 ( )
A.电流越大,电流做功越多
B.电功率越大,电流做功越多
C.电流做功越快,电功率越大
D.电流做同样多的功,用的时间越长,电功率越大
「2024吉林长春中考」1 kW·h 的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是 ( )
A.节能灯 B.电饭煲 C.电视机 D.电烤箱
3.新科学题『2024北京西城期末』如图所示电路中,电源两端电压不变,定值电阻 ,闭合S₃时,电流表的示数为0.1A,三个开关不同时闭合。则下列说法正确的是 ( )
A.当只闭合S₃时,电路的总电功率为3W
B.当只闭合S₃时,电路的总电功率最大
C.当只闭合S₁、S₂时,电路的总电功率最小
D.当只闭合S₁、S₂时,电流表的示数为0.45 A
4.「2025江苏无锡江南中学月考」如图所示,是汽车用USB 便携充电设备,有A、B两个充电接口,额定输出电压均为5 V,输出电流分别为2.1A和1.0A。要快速给标配的手机充电,应选用 (选填“A”或“B”)接口,此接口的额定输出功率为 W。
5.「2024重庆开州期末」如图所示是小灯泡L和电阻 R中电流随电压变化的图像,若将它们串联在电路中,电路中的电流为0.15 A,则电源电压为 V,若将它们并联在电压为2 V的电源两端,电路消耗的总功率为 W。
6.跨日常生活「2024广东中考」某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能,其简化电路如图所示。发热电阻R=110 Ω,紫外灯L 规格为“220 V50 W”。闭合开关S₁ 和S₂,消毒柜正常工作,求:
(1)通过R的电流;
(2)R的电功率;
(3)L工作100s消耗的电能。
第2课时 额定电压与额定功率
基础夯实
知识点 2 额定电压和额定功率
1.如图所示,闭合开关S,两灯泡均正常发光,则两灯泡一定具有相同的 ( )
A.电流 B.额定电压
C.实际功率 D.电阻
2.新研学题【2024山东青岛中考」如图所示电路,开关S闭合,灯泡L₁和L₂均发光。若它们的阻值不同,忽略温度对电阻的影响,下列说法不正确的是 ( )
A.通过A、B两点的电流不相等
B. L₁和L₂两端的电压相等
C. L₁和L₂的实际功率不相等
D.若L₁断路,则L₂不会发光
3.小明家有一只白炽灯,铭牌上标有“220 V100 W”的字样,把这只白炽灯接在200 V的电压下工作1小时,如果忽略灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是 ( )
A.白炽灯接在200 V 的电压下不会发光
B.白炽灯接在200 V 的电压下正常发光
C.白炽灯的实际功率为100 W
D.白炽灯的实际功率为82.6 W
4.「2024吉林大安期末」甲灯泡标有“220 V 15 W”的字样,乙灯泡标有“220 V 100 W”的字样,则将两灯泡串联在220 V 的电路中, 灯更亮一些,若将两灯并联在220 V 的电路中, 灯更亮一些。
知识点3 电功率的测量
5.新教材要立「2024广东普宁期末」小刚假期外出时,断开家中的其他用电器,只让电视机处于待机状态,初始时电能表示数如图甲,60 h后电能表示数如图乙,则下列说法正确的是 ( )
A.该电能表的标定电流为10 A
B.测得该电视机待机功率为10 W
C.电能表转盘转过2 500转消耗电功率 1kW
D.小刚家用电器正常工作时的总功率不得超过1100 W
6.「2025北京北师大实验中学月考」小静用电压表和电流表测量标有“2.5V”字样的白炽灯的电功率。当白炽灯两端的电压为2.4V 时,电流表的示数如图所示,则此时白炽灯的电功率为 W。
能力提升
7.图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具,其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5 V,闭合开关后, “0.5 V 0.2 W”的指示灯正常发光,线圈电阻为0.5Ω的电动机正常工作,则 ( )
A.指示灯的灯丝电阻为0.8Ω
B.通过电动机的电流为8 A
C.电动机的额定功率为0.08 W
D.电路的总功率为1.8 W
8.如图所示是灯泡 L 的 I-U图像,结合图像分析,下列选项正确的是 ( )
A.当通过灯泡L的电流为0.2 A 时,工作1m in消耗的电能是0.24 J
B.当通过灯泡L 的电流为0.3A时,其电功率为0.72 W
C.将两个完全相同的灯泡L并联在3.6V的电源两端,电路的总功率为2.88 W
D.将灯泡L和6Ω的定值电阻串联在 6 V 的电源两端,电路的总电阻为18 Ω
9.新科学联系「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3.8V,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
10.新闻科学思维「2024四川南充中考,「※」如图所示,电源电压不变,电流表的测量范围为0~0.6A,定值电阻R₁=30 Ω,R₂为滑动变阻器,其最大阻值为 50 Ω,滑动变阻器的滑片 P 在 b 端时,电流表的读数为0.3A,则电源电压为 V,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器的功率范围为 。
微专题 小灯泡的亮暗问题
11.(多选)如图所示的电路中,电源电压恒为9 V,灯泡L标有“6V 6 W”,滑动变阻器标有“30Ω 2 A”,下列说法正确的是 ( )
A.灯泡正常发光时的电阻为6Ω
B.电路中的电流不超过2 A时,电路一定是安全的
C.当灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率为9 W
D.当滑动变阻器的滑片 P 向右滑动时,小灯泡变暗
第3课时 测量小灯泡的电功率
基础夯实
实验 测量小灯泡的电功率
1.新科学反见「2025江苏无锡江南中学月考」如图所示,是电学中常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中画波浪线的元件,并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是 ( )
A.探究 电 流 与电压的关系———保持定值电阻两端电压不变
B.探究电流与电阻的关系————调节电阻两端电压成倍数变化
C.测量定值电阻的阻值————多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电功率————改变小灯泡两端电压,求平均电功率
2.在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,灯泡发光。但实验过程中无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数都达不到灯泡的额定电压值,原因可能是下述的哪种 ( )
A.变阻器阻值太大
B.电压表测量范围太大
C.灯泡灯丝断开
D.电源电压太低
3.新移区区「2025北京北师大实验中学月考」为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡亮度与实际功率的关系,某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω,电源电压为6 V,可供选用的滑动变阻器有“10 Ω 1 A”的 R₁ 和“20 Ω1 A”的R₂。
(1)该实验的原理是 ;
(2)为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是 (选填“R₁”或“R₂”);
(3)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整;(要求:滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮)
(4)电路正确连接后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针明显偏转,你认为造成这一现象的原因可能是 ;(选填字母)
A.电流表断路 B.小灯泡短路
C.小灯泡灯丝断了 D.滑动变阻器短路
(5)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0~15 V”测量范围的刻度线看出指针停在 10 V 处,此时发现小灯泡亮度较 ;若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(6) 根据收集到的实验数据,同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中,勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下,它两端的电压与电流的比值不一样,你认为其主要原因是 。
第2节 电功率
第1课时 认识电功率
基础夯实
1. C由电功的计算公式 W=UIt可知,电流大,电流做功不一定多,A错误;电功率是表示电流做功快慢的物理量,C正确;由W=Pt可知电功率大,电流做功并↗ 一定多,B错误;由 电流做同样多的功,用的时间越长,电功率越小,D错误。故选 C。
易错易混
电功
电功率
定义
电流通过导体或用电器所做的功
1s内所消耗的电能
物理意义
描述 电 流 做 功 的多少
描述 消 耗 电 能 的快慢
实质
电能转化为其他形式能的过程中,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能
电流通过导体或用电器时,每秒消耗电能的多少
续表
电功
电功率
计算公式
W=UIt,由此可以看出,电流做功多少跟电压、电流和通电时间三个因素有关,是由它们三者的乘积决定的
P=UI,它表明电功率跟电压、电流两个因素有关,其大小由它们的乘积决定
测量方法
用电能表直接测量
用伏安法间接测量,即测出用电器两端的电压及通过用电器的电流,然后利用公式P=UI求出电功率
联系
利用公式 P=W/t可得出 W= Pt
2. 节能灯、电饭煲、电视机和电烤箱四个用电器中,节能灯的电功率最小,根据 可知,1 kW·h的电能可供节能灯正常工作的时间最长,故选A。
只闭合S₃时,两电阻串联接入电路,电流表测通过电路的电流,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得电源电压: 0.1 A×(10 Ω+20 Ω)= 3 V,电路的总电功率为 P=UI=3 V×0.1 A=0.3 W,故 A错误;只闭合S₃时,两电阻串联接入电路,此时通过电路的电流最小,根据P=UI可知此时电路总电功率最小,故B错误;当只闭合S₁、S₂时,两电阻并联接入电路,此时通过电路的电流最大,根据P=UI可知电路总电功率最大,故C 错误;并联电路各支路两端电压相等,并联电路干路电流等于各支路电流之和,根据欧姆定律可得只闭合S₁、S₂时通过电流表的电流: 0.45 A,故 D 正确。选D。
4.答案 A 10.5
解析 由题意可知,A、B两个充电接口,A口的输出电流大,输出电压相同,根据P=UI可知,A口的输出功率大,要快速给标配的手机充电,应选用电流较大的A 接口。此接口的额定输出功率 P=UI=5 V×2.1 A=10.5 W。
5.答案4 0.7
解析 小灯泡L 和电阻 R 串联在电路中,电流为0.15 A时,由图像可知,小灯泡L两端的电压为 1V,电阻 R 两端的电压 ,则电源电压 ;小灯泡L和电阻R 并联在电压为2 V的电源两端时,由图像可知,通过它们的电流分别为 电路中的总电流: 总功率为P=U'I'=2 V×0.35 A=0.7 W。
解析 (1)通过R 的电流
(2)R的电功率 P=UI=220 V×2 A=440 W;
(3)L 工作 100 s消耗的电能 W= Pt=50 W×100 s=5000 J。
第2课时 额定电压与额定功率
基础夯实
1. B根据电路图可知,两灯泡并联;因为并联电路各支路两端电压相等,所以两灯泡的实际电压相等,又因为两灯都正常发光,实际电压等于额定电压,所以两灯的额定电压相等,但实际功率、电流、电阻不一定相同。
2. D图中两个灯泡并联,根据并联电路的电压特点知,L₁和L₂两端的电压相等,由于它们的阻值不同,根据欧姆定律知,通过L₁、L₂支路的电流不相等,故A、B正确;根据P=UI知,电压相等,电流不等,实际功率不等,故C正确;并联电路中各支路互不影响,若L₁ 断路,L₂会发光,故D错误。故选 D。
3D 把这只白炽灯接在200 V 的电压下工作时,白炽灯会发光,但由于实际电压低于额定电压,所以其实际功率小于额定功率,白炽灯会比正常发光暗一些,A、B错误;白炽灯的电阻 忽略灯丝电阻随温度的变化,白炽灯在200 V 电压下的实际功率 C错误,D正确,故选 D。
4.答案 甲 乙
解析 由灯泡的铭牌可知,两灯泡的额定电压相等,甲灯泡的额定功率较小,由 可知,甲灯泡的电阻较大;两灯串联在电路中时,通过的电流相等,则由P=I²R可知,电阻较大的甲灯泡的实际功率较大,因此甲灯更亮一些;并联电路中各支路两端的电压相等且等于电源电压,在额定电压下灯泡均正常发光,所以,两灯并联在220 V电路中时,乙灯泡的实际功率较大,乙灯泡较亮。
5. B由电表参数知道,该电能表的标定电流为5 A,故A错误;60 h消耗的电能 W=853.1 kW·h-852.5 kW·h=0.6kW·h,待机功率: 10 W,故 B 正确;电能表转盘转过2 500 转消耗的电能为1kW·h,不知道时间,不能得出消耗的电功率,故 C错误;小刚家电能表工作时允许通过的最大电流为10 A,用电器正常工作时的总功率最大值 P'=UI=220 V×10 A=2200 W,故 D错误。
6.答案 0.72
解析 电流表选用的测量范围是0~0.6A,示数为0.3 A。白炽灯的电功率P=UI=2.4 V×0.3 A=0.72 W。
能力提升
7C 由 可知,指示灯的灯丝电阻 A 错误;由图乙可知,电动机和指示灯串联,电路中的电流 0.4A,B错误;电动机两端的电压 0.5 V=4 V,电动机的额定功率 0.4 A=1.6 W,C错误;电路的总功率 P=UI=4.5 V×0.4 A=1.8 W,D正确。故选 D。
8. C由图像知,当通过灯泡L的电流为0.2A 时,灯泡两端的电压为 U=1.2 V,工作 1 min 消耗的电能是W=UIt=1.2 V×0.2 A×60s=14.4 J,A 错误;当通过灯泡L的电流为0.3A时,灯泡两端的电压 其电功率 B错误;将两个完全相同的灯泡L并联在3.6V的电源两端,每个灯泡两端的电压为3.6V,通过灯泡的电流都为0.4A,干路电流为0.8A,电路的总功率 0.8 A=2.88 W,C正确;将灯泡L和6Ω的定值电阻串联在6 V的电源两端,当电路中的电流为0.4A 时,灯泡两端的电压为3.6V,定值电阻两端的电压 IRR=0.4 A×6Ω=2.4 V,两者的电压之和为2.4 V+3.6V=6V,恰好符合电源电压,则此时灯泡的电阻 电路的总电阻为 9Ω+6Ω=15Ω,D错误。故选 C。
9.答案 P=11 1.14 实际功率
解析 测量小灯泡的功率的实验原理是 P=UI;根据表中第②组实验数据可知,小灯泡的额定功率为 P=UI=3.8 V×0.3 A=1.14 W;由实验数据及现象可知,小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定。
10.答案 24 3.6~4.8 W
解析 当滑动变阻器的滑片 P 在 b 端时,变阻器接入电路中的电阻为50 Ω,电路的总电阻为 R₂=30Ω+50Ω=80Ω,电流表测电路中的电流,I=0.3 A,电源电压U=IR=0.3 A×80 Ω=24 V;电源电压不变,电流表的测量范围为0~0.6A,电路中的最大安全电流为0.6A,由数学知识知,当电流为电路最大电流时,滑动变阻器消耗的电功率最小,此时R₁两端的电压 两端的电压 滑动变阻器消耗的最小电功率 当 时,滑动变阻器消耗的电功率最大,R₂两端的电压 滑动变阻器消耗的最大电功率 故在保证电路安全的情况下,滑动变阻器的功率范围为3.6~4.8 W。
11. AD 灯泡正常发光时的电阻 6Ω,故A正确;灯泡正常发光时的电流为 电路中的电流超过1 A 时,灯泡不能正常工作,可能会损坏,故B错误;当灯泡正常发光时,灯泡两端电压为 滑动变阻器两端的电压 此时电路中的电流I= 滑动变阻器的电功率 3 W,故C 错误;当滑动变阻器的滑片P 向右滑动时,变阻器连入电路的电阻变大、电压变大,小灯泡两端的电压变小,灯泡变暗,故D 正确。故选 A、D。
第3 课时 测量小灯泡的电功率
基础夯实
1. C探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用是保护电路和改变被测电阻两端电压,故A 错误;探究电流与电阻的关系时滑动变阻器的作用是保护电路和保持定值电阻两端电压不变,故B 错误;测量定值电阻的阻值时,通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,改变待测电阻两端的电压和通过它的电流,多测几组数据,通过求平均值来减小误差,故C 正确;在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中,滑动变阻器的作用是通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流,探究小灯泡电功率与电压的关系,不需要测量平均功率,故D错误。故选 C。
2. D在其他元件规格符合要求的情况下,如果滑动变阻器阻值太大,当滑动变阻器阻值变小时,电压表示数能达到灯泡的额定电压值,A不符合题意。电压表测量范围太大,只是指针偏转角度小,电压表示数能达到灯泡的额定电压值,B不符合题意。灯泡灯丝断开,电路断路,灯泡不发光,C不符合题意。如果电源电压低于灯泡的额定电压,即使滑动变阻器连入电路的阻值为0,电压表示数也不会达到灯泡的额定电压值,D符合题意。故选 D。
3.答案 (1)P=UJ (2)R₂ (3)如图所示
(4)C (5)暗 右 0.65 (6)见解析
解析 (1)该实验采用伏安法测量灯泡的电功率,原理是P=UI;(2)标有“2.5 V”字样的小灯泡的电阻约为10Ω,其额定电流约为 电源电压为6 V不变,灯泡正常发光时,变阻器连入电路的电阻约为 所以应选用的滑动变阻器是R₂;(3)变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮,即电路中电流变大,变阻器连入电路电阻变小,故滑动变阻器的右下接线柱连入电路中;(4)电路正确连接后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路中某处断路,电压表指针明显偏转,说明电压表与电源之间连接正常,则故障可能是小灯泡断路,即小灯泡灯丝断了,故选 C;
(5)灯泡在额定电压下正常发光,排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0~15 V”测量范围的刻度线看指针停在10 V 处,则对应小测量范围的电压为2 V,小于小灯泡的额定电压2.5V,此时小灯泡亮度较暗,若要测量小灯泡的额定功率,应增大小灯泡两端的电压,减小变阻器连入电路中的电阻,故滑片应向右移动,直到电压表的示数为小灯泡的额定电压;小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,即电流大小为0.26 A,则小灯泡的额定功率为 ;(6)小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮,小灯泡的温度越高,因小灯泡的电阻随温度的升高而变大,故灯丝的电阻越大,由欧姆定律,小灯泡两端的电压与电流的比值在不同亮度下不一样。
特别提醒 实验过程中的注意事项:①连接电路时开关一定要断开,并且滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处,以保护电路;②电压表和电流表的最大测量值应大于小灯泡的额定电压和额定电流,以免烧坏电表;③滑动变阻器的选择:通过它的最大电流应大于小灯泡的额定电流,它的最大阻值应使连入滑动变阻器后电路的电流不超过小灯泡的额定电流太大,最好和小灯泡的电阻差不多,这样调节效果更明显;④在移动滑动变阻器的滑片使小灯泡两端电压高于额定电压时,要注意实际电压不能超过额定电压的1.2倍,同时时间不能过长,否则易烧坏小灯泡。
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