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第十五講電功率 考點一電能表的讀數(shù)及相關(guān)計算例1 2018 瀘州改編 小英家的電能表6月底的讀數(shù)為824 6kW h 7月底讀數(shù)如圖所示 則他家7月份用電kW h 耗電指示燈在1 2min中閃爍50次 則電路中的用電器消耗了J的電能 思路點撥 1 電能表的讀數(shù) 電能表的最后一位數(shù)是小數(shù) 單位是kW h 月末與月初的示數(shù)差即為本月消耗的電能 2 根據(jù)每消耗1kW h的電能 指示燈閃爍2500次 可求指示燈閃爍了50次消耗的電能 自主解答 1087 2 104 電能表相關(guān)計算的方法 1 2018 河北 小明一家外出旅游 出門時電能表示數(shù)為 回來時為 這期間消耗了 度電 這些電能可使標有 220V25W 的燈泡正常工作 h 3 120 考點二焦耳定律例2 2018 深圳 如圖為 探究焦耳定律 的實驗裝置 兩個相同的燒瓶中密封初溫相同 質(zhì)量相等的煤油 通電一段時間后 右側(cè)玻璃管中液面比左側(cè)高 下列說法正確的是 A 通過觀察玻璃管中液面高度的變化來判斷電流產(chǎn)生熱量的多少 這種方法是控制變量法B 右側(cè)電阻絲的阻值比左側(cè)小C 通過右側(cè)電阻絲的電流比左側(cè)小D 該裝置用于探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量多少與電阻大小的關(guān)系 思路點撥 1 根據(jù)裝置中的相同點 不同點 利用控制變量法分析 2 由焦耳定律Q I2Rt分析放出熱量的多少 3 通過觀察玻璃管中液面高度的變化來判斷電阻絲發(fā)熱的多少屬于轉(zhuǎn)換法 自主解答 D 考點三動態(tài)電路分析 涉及電功率 重 難點 例3如圖所示的電路 電源電壓保持不變 閉合開關(guān)S后 滑動變阻器滑片P向左移動的過程中 不考慮燈絲的電阻受溫度的影響 下列說法正確的是 A 電流表示數(shù)逐漸變小B 電壓表示數(shù)逐漸變大C 滑動變阻器兩端的電壓逐漸變大D 小燈泡的亮度逐漸變暗 思路點撥 由電路圖可知 燈泡L與變阻器R串聯(lián) 電壓表測燈泡L兩端的電壓 電流表測電路中的電流 根據(jù)滑片的移動可知接入電路中電阻的變化 根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和燈泡兩端電壓的變化 根據(jù)P UI可知燈泡實際功率的變化 進一步判斷亮暗的變化 根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知變阻器兩端的電壓變化 自主解答 B 2 2018 吉安市吉州區(qū)模擬 不定項 如圖所示的電路 電源電壓保持不變 當閉合開關(guān)S 滑動變阻器的滑片P向左移動時 下列說法正確的是 A 電流表示數(shù)變大 電壓表示數(shù)變小B 電流表示數(shù)變小 電壓表示數(shù)變大C R兩端的電壓和消耗的功率都變小D 電路消耗的總電功率變大 考點四電功率相關(guān)計算 重 難點 命題角度 結(jié)合簡單電路計算電功率例4 2018 攀枝花改編 如圖所示的電路中 電源電壓保持不變 當開關(guān)S閉合 S1斷開 甲 乙兩表為電流表時 R1和R2消耗的功率P1 P2 2 3 當開關(guān)S1和S都閉合 甲 乙兩表為電壓表時 兩電壓表示數(shù)U甲 U乙和R1 R2消耗的功率P1 P2 分別為 A 5 23 2B 2 34 3C 5 22 3D 2 39 4 思路點撥 1 分析電路結(jié)構(gòu) 判斷甲 乙均為電流表時各電路元件的連接方式 由電功率公式及并聯(lián)電路特點可求兩電阻的比值 2 根據(jù)電路圖判斷甲 乙均為電壓表時各電路元件的連接方式 兩電壓表各測哪部分電壓 由電路特點求出兩電壓表示數(shù)比和功率比 自主解答 A 解題技巧 3 2018 天津 如圖所示電路中 電源電壓保持不變 電阻R1與R2的阻值之比為2 1 開關(guān)S斷開時 R1與R2的電功率之比為 開關(guān)S閉合前后 電壓表兩次的示數(shù)之比為 2 1 2 3 4 2018 連云港 如圖所示 電源電壓恒為15V 定值電阻R的阻值為20 閉合開關(guān)后 使變阻器的阻值減小5 電流表示數(shù)變化了0 1A 則下列說法正確的是 A 電流表示數(shù)減小了0 1AB 電壓表示數(shù)減小了0 5VC 定值電阻的電功率增大了0 2WD 電路總功率增大了1 5W 命題角度 結(jié)合圖像計算電功率例5 2018 常州 如圖甲所示電路中 電源電壓可調(diào) 燈L1 L2的額定電壓均為6V L1 L2的I U圖像如圖乙所示 閉合開關(guān)S 逐步調(diào)大電源電壓至電路允許的最大值 此時 A L1正常發(fā)光B 電源電壓為12VC 電路總電阻為30 D 電路總功率為2 4W 思路點撥 由圖乙可知兩燈泡額定電流 根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知電路中的最大電流為兩燈泡額定電流中較小的電流 即額定電流較小的燈泡能正常發(fā)光 根據(jù)圖像讀出兩燈泡兩端的電壓 根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓 根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻 利用電阻的串聯(lián)特點求出電路的總功率 自主解答 D 結(jié)合圖像計算電功率第一步 分析求解法 正推法 從已知量出發(fā) 交替應用歐姆定律和電路特點 逐漸把未知量求出 逆推法 從未知量出發(fā) 根據(jù)歐姆定律和電路特點 逐漸建立已知量和未知量的關(guān)系 然后根據(jù)已知量把未知量求出 第二步 不變量求解法 又叫等量法 運用電學規(guī)律和電路特點求一個 等量關(guān)系 根據(jù)串 并聯(lián)電路的特點 建立方程 或方程組 求解 即以電路中的不變量為條件列等式 例如 以電源電壓不變 或定值電阻阻值不變或串聯(lián)電路電流相等 為條件列出等式求解 第三步 比例求解法 根據(jù)電路中的比例關(guān)系列等式 或利用電路的特點為條件求解 常用的比例關(guān)系有 串聯(lián)電路中 并聯(lián)電路中 命題角度 結(jié)合動態(tài)電路計算電功率例6 2018 南通改編 如圖所示 電源電壓恒定 小燈泡L標有 6V3W 字樣 定值電阻R2的阻值為10 R1為滑動變阻器 開關(guān)S1 S2都閉合時 L恰好正常發(fā)光 電流表示數(shù)為1 1A 求 1 小燈泡正常發(fā)光時的電阻 2 S1 S2都閉合時 R1在10min內(nèi)消耗的電能 3 S1 S2都斷開 調(diào)節(jié)滑片使R2的電功率為R1電功率的2倍時 R2的電功率 思路點撥 1 小燈泡L標有 6V3W 字樣 根據(jù)P 求燈的電阻 2 分析電路的連接 根據(jù)燈正常發(fā)光確定電源電壓 根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律得出變阻器的電流 根據(jù)W UIt求在10min內(nèi)消耗的電能 3 分析電路的連接 根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律 結(jié)合P I2R 電功率與對應的電阻成正比 求出R1 根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律 求電路的電流 根據(jù)P I2R求R2的功率 自主解答 解 1 小燈泡的額定電壓為6V 額定功率為3W 根據(jù)P 可得 小燈泡的電阻 2 S1 S2都閉合時 R2短路 小燈泡L與滑動變阻器并聯(lián) 電流表測電路的總電流 因L恰好正常發(fā)光 故電源電壓為U 6V 小燈泡正常發(fā)光時的電流 電流表示數(shù)即為干路的總電流 I 1 1A 根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律可得 通過滑動變阻器的電流 I1 I IL 1 1A 0 5A 0 6AR1在10min內(nèi)消耗的電能 W UI1t 6V 0 6A 10 60s 2160J 3 S1 S2都斷開 R1與R2串聯(lián) 調(diào)節(jié)滑片使R2的電功率為R1電功率的2倍 根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律 結(jié)合P I2R可知 電功率與對應的電阻成正比 根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律可得 電路的電流 R2的電功率 P2 U2I I 2R2 0 4A 2 10 1 6W 5 2018 南充 如圖 電源電壓一定 已知燈泡L標有 6V7 2W 字樣 燈電阻不受溫度影響 R1 10 當S S1閉合 且滑片P在a端時 燈正常發(fā)光 當S S2閉合 且P在滑動變阻器中點處時 電流表示數(shù)為0 2A 1 求燈泡L電阻阻值 2 求滑動變阻器Rx的最大值 3 通過對S S1 S2的控制和調(diào)節(jié)滑動變阻器 可使電路所消耗的總功率最小 請求出電路總功率的最小值 解 燈泡L標有 6V7 2W 字樣 由P 可得 燈泡L的電阻阻值 2 由電路圖可知 當S S1閉合 且滑片P在a端時 電路為L的簡單電路 燈正常發(fā)光 所以電源電壓 U U額 6V 當S S2閉合 R1與Rx串聯(lián) P在滑動變阻器中點處時 電流表測電路中的電流 由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得總電阻 R1 Rx 即 10 解得 Rx 40 3 因為RL R1 所以當閉合S S2 并且滑片在b端時 R1與Rx的最大阻值串聯(lián) 電路的總電阻最大 總功率最小 電路總功率的最小值 命題角度 結(jié)合銘牌計算電功率例7 2018 遵義 小華家買了一個家用電吹風 其簡化電路如圖所示 主要技術(shù)參數(shù)如下表 電吹風在額定電壓下工作 請解答如下問題 1 電吹風吹冷風時 通過電動機的電流是多大 2 電熱絲工作時的電阻是多大 3 電吹風內(nèi)電動機的電阻是1 電吹風吹冷風30min產(chǎn)生的熱量是多少 思路點撥 1 當吹冷風時 只有電動機工作 根據(jù)P UI求出通過電動機的電流 2 當電吹風吹熱風時 電動機和電熱絲同時工作 電動機與電熱絲并聯(lián) 電熱絲的功率等于電吹風吹熱風時的功率減去吹冷風時的功率 根據(jù)P 求出電熱絲R的電阻值 3 根據(jù)Q I2Rt求出30min內(nèi)電流通過電動機產(chǎn)生的熱量 自主解答 解 1 當吹冷風時 只有電動機工作 P1 110W 由P UI可得 通過電動機的電流 2 當電吹風吹熱風時 電動機和電熱絲同時工作 電動機與電熱絲并聯(lián) 電熱絲R2的電功率 P2 P P1 990W 110W 880W由P 可得電熱絲R2的電阻值 3 30min 1800s內(nèi)電流通過電動機產(chǎn)生的熱量 Q1 I12R1t 0 5A 2 1 1800s 450J 實驗一測量小燈泡的電功率 6年3考 實驗原理 P UI重點實驗器材及作用1 電表的使用和讀數(shù) 2 電表異常偏轉(zhuǎn)的原因 電表反向偏轉(zhuǎn) 說明正負接線柱接反了 正向偏轉(zhuǎn)幅度過小 說明量程選擇過大 正向偏轉(zhuǎn)幅度過大 到達右邊沒有刻度處 說明量程選擇過小 3 滑動變阻器的作用 保護電路 改變小燈泡兩端的電壓 4 電表量程及滑動變阻器規(guī)格的選取 電壓表的量程一般根據(jù)題干已知的電源電壓 燈泡的額定電壓或?qū)嵨飯D中電池的節(jié)數(shù)來判斷 電流表的量程由決定 滑動變阻器的規(guī)格利用選取 實驗操作5 電路連接時注意事項 開關(guān)斷開 滑動變阻器滑片移至阻值最大處 6 使小燈泡正常發(fā)光的操作 移動滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)等于小燈泡的額定電壓 7 實驗中多次測量 測量小燈泡在不同電壓下的不同電功率 并進行比較 8 實驗電路圖連接 9 根據(jù)實物圖畫電路圖 10 電路圖中元件的補充 實驗分析及計算11 實際功率與燈泡亮暗的關(guān)系 實際功率越大 燈泡越亮 12 相同額定電壓下LED燈比小燈泡亮的原因 LED燈的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率比白熾燈的要高得多 13 溫度對燈泡燈絲電阻的影響 溫度越高 燈絲電阻越大 14 表格數(shù)據(jù)分析 15 電路故障分析 16 動態(tài)電路分析 17 測量小燈泡的額定功率時 不能用多次測量求電功率平均值的原因 電壓改變 功率也改變 所求電功率的平均值不是額定功率 18 計算電功率 例1小明同學在 測量小燈泡電功率 的實驗中 已知電源電壓是6V 小燈泡的額定電壓是3 8V 電阻約為8 設(shè)計實驗與制定計劃 1 請你用筆畫線代替導線幫他將圖甲中的實物圖連接完整 2 正確連接電路后 閉合開關(guān)前 滑動變阻器的滑片應該置于 選填 A 或 B 端 3 小明同學調(diào)節(jié)滑動變阻器 進行了幾次實驗 得到部分U和I的數(shù)據(jù)如下表所示 B 燈泡正常發(fā)光時 電流表的示數(shù)如圖乙所示 則燈泡的額定功率為 W 4 小明同學在對數(shù)據(jù)進行分析時發(fā)現(xiàn) 小燈泡燈絲電阻隨電壓的增大而 選填 增大 減小 或 不變 在第1次實驗中 小燈泡不亮的原因是 1 9 增大 小燈泡的實際功率太 小 或小燈泡的實際電壓太小 小燈泡的實際電流太小 滑 動變阻器的阻值太大 5 當小明同學繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器測量時 把燈絲燒斷了 其余元件完好 則此時電壓表示數(shù)約為 V 6 小明同學在實驗室借了甲 10 1 5A 乙 20 1 2A 和丙 30 1A 三個滑動變阻器 你認為他完成上表實驗所使用的滑動變阻器是 選填 甲 乙 或 丙 理由是 6 丙 為完成第1次實驗 滑動 變阻器接入電路的電阻至少為25 或滑動變阻器最大阻值 大于25 時才能完成第1次實驗 補充設(shè)問 1 實驗中電壓表損壞 用一個已知阻值的定值電阻R0利用如圖丙所示電路也能測出小燈泡的額定功率 請完成下列實驗步驟 閉合開關(guān)S S1 斷開開關(guān)S2 移動滑片 使電流表的示數(shù)為 保持滑片位置不變 讀出電流表示數(shù)為I 燈泡額定功率的表達式P額 閉合開關(guān)S S2 斷開開關(guān)S1 2 測量結(jié)束后 應先斷開開關(guān) 拆除 兩端的導線 再拆除其他導線 最后整理好器材 整理器材時發(fā)現(xiàn)滑動變阻器滑片左邊部分比右邊部分的電阻絲熱 原因是 電源 電流有 熱效應 實驗二探究影響電流熱效應的因素 近6年未考 1 選擇加熱物質(zhì)的要求 物質(zhì)種類相同 質(zhì)量相同 初溫相同 均選填 相同 或 不同 2 被加熱的物質(zhì)選用空氣的好處 利用空氣的比熱容小 效果明顯且安全 3 電熱絲的選擇 根據(jù)探究要求 如果探究電熱與電阻的關(guān)系 應選用阻值不同的電阻絲串聯(lián)在電路中 若要探究電熱與電流的關(guān)系 兩電阻絲的阻值相同 均選填 相同 或 不同 4 轉(zhuǎn)換法的應用 通過氣體或液體的膨脹程度 U形管兩側(cè)液柱高度差或液柱上升的高度 顯示電熱的多少 5 控制變量法的應用 1 探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系時 應控制電流和電阻大小相同 2 探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系時 應控制通電時間和電阻大小相同 3 探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系時 應控制通電時間和電流大小相同 6 將阻值相同的兩電阻絲并聯(lián)的目的是改變通過電阻絲的電流 探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系 7 實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析 8 實驗結(jié)論 1 在電阻和通電時間相同的情況下 通過電阻的電流越大 產(chǎn)生的熱量越多 2 在電流和通電時間相同的情況下 電阻越大 產(chǎn)生的熱量越多 3 在電阻和通過電阻的電流相同的情況下 通電時間越長 產(chǎn)生的熱量越多 例2用如圖所示的實驗裝置探究 電流相同時 通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系 圖中甲 乙是完全相同的密閉容器 實驗前 A B兩U形管內(nèi)液面是相平的 1 請你用筆畫線代替導線 將電路連接完整 2 電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量 因此 在這個實驗中是通過觀察U形管中液面的 來顯示甲 乙容器內(nèi)空氣溫度的變化 通過對比觀察 你認為 選填 甲 或 乙 容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多 由此可知 在電流相同 通電時間相同的情況下 越大 電流產(chǎn)生的熱量越多 高度差 乙 電阻 3 當密閉容器中的空氣溫度升高時 空氣的內(nèi)能將會 選填 變大 變小 或 不變 4 根據(jù)你得出的結(jié)論 簡要解釋電爐工作時 電爐絲熱得發(fā)紅 而與電爐絲連接的導線卻幾乎不發(fā)熱的原因 變大 答 電爐絲與導線是串聯(lián)的 電流和通電時間相等 而電爐 絲的電阻較大 產(chǎn)生的熱量較多 所以電爐絲熱得發(fā)紅 而 與電爐絲連接的導線卻幾乎不發(fā)熱 補充設(shè)問 1 如圖所示 讓兩個密閉容器中的電阻一樣大 在乙容器的外部并聯(lián)一個等值電阻 重新做這個實驗 此時通過兩容器中電阻的 不同 在通電時間相同的情況下 觀察U形管中液面高度變化 由此得到的結(jié)論是 電流 在電阻和時間相同的情況下 電流越大 產(chǎn)生的熱量越多 2 如果熱量用Q表示 電流用I表示 電阻用R表示 時間用t表示 則Q I2Rt