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1、第十五讲电功率 考点一电能表的读数及相关计算例1 2018 泸州改编 小英家的电能表6月底的读数为824 6kW h 7月底读数如图所示 则他家7月份用电kW h 耗电指示灯在1 2min中闪烁50次 则电路中的用电器消耗了J的电能 思路点拨 1 电能表的读数 电能表的最后一位数是小数 单位是kW h 月末与月初的示数差即为本月消耗的电能 2 根据每消耗1kW h的电能 指示灯闪烁2500次 可求指示灯闪烁了50次消耗的电能 自主解答 1087 2 104 电能表相关计算的方法 1 2018 河北 小明一家外出旅游 出门时电能表示数为 回来时为 这期间消耗了 度电 这些电能可使标有 220V2
2、5W 的灯泡正常工作 h 3 120 考点二焦耳定律例2 2018 深圳 如图为 探究焦耳定律 的实验装置 两个相同的烧瓶中密封初温相同 质量相等的煤油 通电一段时间后 右侧玻璃管中液面比左侧高 下列说法正确的是 A 通过观察玻璃管中液面高度的变化来判断电流产生热量的多少 这种方法是控制变量法B 右侧电阻丝的阻值比左侧小C 通过右侧电阻丝的电流比左侧小D 该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 思路点拨 1 根据装置中的相同点 不同点 利用控制变量法分析 2 由焦耳定律Q I2Rt分析放出热量的多少 3 通过观察玻璃管中液面高度的变化来判断电阻丝发热的多少属于转换法 自主解答
3、 D 考点三动态电路分析 涉及电功率 重 难点 例3如图所示的电路 电源电压保持不变 闭合开关S后 滑动变阻器滑片P向左移动的过程中 不考虑灯丝的电阻受温度的影响 下列说法正确的是 A 电流表示数逐渐变小B 电压表示数逐渐变大C 滑动变阻器两端的电压逐渐变大D 小灯泡的亮度逐渐变暗 思路点拨 由电路图可知 灯泡L与变阻器R串联 电压表测灯泡L两端的电压 电流表测电路中的电流 根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化 根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端电压的变化 根据P UI可知灯泡实际功率的变化 进一步判断亮暗的变化 根据串联电路的电压特点可知变阻器两端的电压变化 自主解答 B 2 20
4、18 吉安市吉州区模拟 不定项 如图所示的电路 电源电压保持不变 当闭合开关S 滑动变阻器的滑片P向左移动时 下列说法正确的是 A 电流表示数变大 电压表示数变小B 电流表示数变小 电压表示数变大C R两端的电压和消耗的功率都变小D 电路消耗的总电功率变大 考点四电功率相关计算 重 难点 命题角度 结合简单电路计算电功率例4 2018 攀枝花改编 如图所示的电路中 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 R1和R2消耗的功率P1 P2 2 3 当开关S1和S都闭合 甲 乙两表为电压表时 两电压表示数U甲 U乙和R1 R2消耗的功率P1 P2 分别为 A 5 23 2B
5、2 34 3C 5 22 3D 2 39 4 思路点拨 1 分析电路结构 判断甲 乙均为电流表时各电路元件的连接方式 由电功率公式及并联电路特点可求两电阻的比值 2 根据电路图判断甲 乙均为电压表时各电路元件的连接方式 两电压表各测哪部分电压 由电路特点求出两电压表示数比和功率比 自主解答 A 解题技巧 3 2018 天津 如图所示电路中 电源电压保持不变 电阻R1与R2的阻值之比为2 1 开关S断开时 R1与R2的电功率之比为 开关S闭合前后 电压表两次的示数之比为 2 1 2 3 4 2018 连云港 如图所示 电源电压恒为15V 定值电阻R的阻值为20 闭合开关后 使变阻器的阻值减小5
6、电流表示数变化了0 1A 则下列说法正确的是 A 电流表示数减小了0 1AB 电压表示数减小了0 5VC 定值电阻的电功率增大了0 2WD 电路总功率增大了1 5W 命题角度 结合图像计算电功率例5 2018 常州 如图甲所示电路中 电源电压可调 灯L1 L2的额定电压均为6V L1 L2的I U图像如图乙所示 闭合开关S 逐步调大电源电压至电路允许的最大值 此时 A L1正常发光B 电源电压为12VC 电路总电阻为30 D 电路总功率为2 4W 思路点拨 由图乙可知两灯泡额定电流 根据串联电路的特点可知电路中的最大电流为两灯泡额定电流中较小的电流 即额定电流较小的灯泡能正常发光 根据图像读出
7、两灯泡两端的电压 根据串联电路的电压特点求出电源的电压 根据欧姆定律求出电路中的总电阻 利用电阻的串联特点求出电路的总功率 自主解答 D 结合图像计算电功率第一步 分析求解法 正推法 从已知量出发 交替应用欧姆定律和电路特点 逐渐把未知量求出 逆推法 从未知量出发 根据欧姆定律和电路特点 逐渐建立已知量和未知量的关系 然后根据已知量把未知量求出 第二步 不变量求解法 又叫等量法 运用电学规律和电路特点求一个 等量关系 根据串 并联电路的特点 建立方程 或方程组 求解 即以电路中的不变量为条件列等式 例如 以电源电压不变 或定值电阻阻值不变或串联电路电流相等 为条件列出等式求解 第三步 比例求解
8、法 根据电路中的比例关系列等式 或利用电路的特点为条件求解 常用的比例关系有 串联电路中 并联电路中 命题角度 结合动态电路计算电功率例6 2018 南通改编 如图所示 电源电压恒定 小灯泡L标有 6V3W 字样 定值电阻R2的阻值为10 R1为滑动变阻器 开关S1 S2都闭合时 L恰好正常发光 电流表示数为1 1A 求 1 小灯泡正常发光时的电阻 2 S1 S2都闭合时 R1在10min内消耗的电能 3 S1 S2都断开 调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍时 R2的电功率 思路点拨 1 小灯泡L标有 6V3W 字样 根据P 求灯的电阻 2 分析电路的连接 根据灯正常发光确定电源电压 根
9、据并联电路电流的规律得出变阻器的电流 根据W UIt求在10min内消耗的电能 3 分析电路的连接 根据串联电路电流的规律 结合P I2R 电功率与对应的电阻成正比 求出R1 根据电阻的串联和欧姆定律 求电路的电流 根据P I2R求R2的功率 自主解答 解 1 小灯泡的额定电压为6V 额定功率为3W 根据P 可得 小灯泡的电阻 2 S1 S2都闭合时 R2短路 小灯泡L与滑动变阻器并联 电流表测电路的总电流 因L恰好正常发光 故电源电压为U 6V 小灯泡正常发光时的电流 电流表示数即为干路的总电流 I 1 1A 根据并联电路电流的规律可得 通过滑动变阻器的电流 I1 I IL 1 1A 0 5
10、A 0 6AR1在10min内消耗的电能 W UI1t 6V 0 6A 10 60s 2160J 3 S1 S2都断开 R1与R2串联 调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍 根据串联电路电流的规律 结合P I2R可知 电功率与对应的电阻成正比 根据电阻的串联和欧姆定律可得 电路的电流 R2的电功率 P2 U2I I 2R2 0 4A 2 10 1 6W 5 2018 南充 如图 电源电压一定 已知灯泡L标有 6V7 2W 字样 灯电阻不受温度影响 R1 10 当S S1闭合 且滑片P在a端时 灯正常发光 当S S2闭合 且P在滑动变阻器中点处时 电流表示数为0 2A 1 求灯泡L电阻阻值
11、2 求滑动变阻器Rx的最大值 3 通过对S S1 S2的控制和调节滑动变阻器 可使电路所消耗的总功率最小 请求出电路总功率的最小值 解 灯泡L标有 6V7 2W 字样 由P 可得 灯泡L的电阻阻值 2 由电路图可知 当S S1闭合 且滑片P在a端时 电路为L的简单电路 灯正常发光 所以电源电压 U U额 6V 当S S2闭合 R1与Rx串联 P在滑动变阻器中点处时 电流表测电路中的电流 由串联电路特点和欧姆定律可得总电阻 R1 Rx 即 10 解得 Rx 40 3 因为RL R1 所以当闭合S S2 并且滑片在b端时 R1与Rx的最大阻值串联 电路的总电阻最大 总功率最小 电路总功率的最小值
12、命题角度 结合铭牌计算电功率例7 2018 遵义 小华家买了一个家用电吹风 其简化电路如图所示 主要技术参数如下表 电吹风在额定电压下工作 请解答如下问题 1 电吹风吹冷风时 通过电动机的电流是多大 2 电热丝工作时的电阻是多大 3 电吹风内电动机的电阻是1 电吹风吹冷风30min产生的热量是多少 思路点拨 1 当吹冷风时 只有电动机工作 根据P UI求出通过电动机的电流 2 当电吹风吹热风时 电动机和电热丝同时工作 电动机与电热丝并联 电热丝的功率等于电吹风吹热风时的功率减去吹冷风时的功率 根据P 求出电热丝R的电阻值 3 根据Q I2Rt求出30min内电流通过电动机产生的热量 自主解答
13、解 1 当吹冷风时 只有电动机工作 P1 110W 由P UI可得 通过电动机的电流 2 当电吹风吹热风时 电动机和电热丝同时工作 电动机与电热丝并联 电热丝R2的电功率 P2 P P1 990W 110W 880W由P 可得电热丝R2的电阻值 3 30min 1800s内电流通过电动机产生的热量 Q1 I12R1t 0 5A 2 1 1800s 450J 实验一测量小灯泡的电功率 6年3考 实验原理 P UI重点实验器材及作用1 电表的使用和读数 2 电表异常偏转的原因 电表反向偏转 说明正负接线柱接反了 正向偏转幅度过小 说明量程选择过大 正向偏转幅度过大 到达右边没有刻度处 说明量程选择
14、过小 3 滑动变阻器的作用 保护电路 改变小灯泡两端的电压 4 电表量程及滑动变阻器规格的选取 电压表的量程一般根据题干已知的电源电压 灯泡的额定电压或实物图中电池的节数来判断 电流表的量程由决定 滑动变阻器的规格利用选取 实验操作5 电路连接时注意事项 开关断开 滑动变阻器滑片移至阻值最大处 6 使小灯泡正常发光的操作 移动滑动变阻器滑片使电压表示数等于小灯泡的额定电压 7 实验中多次测量 测量小灯泡在不同电压下的不同电功率 并进行比较 8 实验电路图连接 9 根据实物图画电路图 10 电路图中元件的补充 实验分析及计算11 实际功率与灯泡亮暗的关系 实际功率越大 灯泡越亮 12 相同额定电
15、压下LED灯比小灯泡亮的原因 LED灯的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多 13 温度对灯泡灯丝电阻的影响 温度越高 灯丝电阻越大 14 表格数据分析 15 电路故障分析 16 动态电路分析 17 测量小灯泡的额定功率时 不能用多次测量求电功率平均值的原因 电压改变 功率也改变 所求电功率的平均值不是额定功率 18 计算电功率 例1小明同学在 测量小灯泡电功率 的实验中 已知电源电压是6V 小灯泡的额定电压是3 8V 电阻约为8 设计实验与制定计划 1 请你用笔画线代替导线帮他将图甲中的实物图连接完整 2 正确连接电路后 闭合开关前 滑动变阻器的滑片应该置于 选填 A 或 B 端 3 小明
16、同学调节滑动变阻器 进行了几次实验 得到部分U和I的数据如下表所示 B 灯泡正常发光时 电流表的示数如图乙所示 则灯泡的额定功率为 W 4 小明同学在对数据进行分析时发现 小灯泡灯丝电阻随电压的增大而 选填 增大 减小 或 不变 在第1次实验中 小灯泡不亮的原因是 1 9 增大 小灯泡的实际功率太 小 或小灯泡的实际电压太小 小灯泡的实际电流太小 滑 动变阻器的阻值太大 5 当小明同学继续调节滑动变阻器测量时 把灯丝烧断了 其余元件完好 则此时电压表示数约为 V 6 小明同学在实验室借了甲 10 1 5A 乙 20 1 2A 和丙 30 1A 三个滑动变阻器 你认为他完成上表实验所使用的滑动变阻器是 选填 甲 乙 或 丙 理由是 6 丙 为完成第1次实验 滑动 变阻器接入电路的电阻至少为25 或滑动变阻器最大阻值 大于25 时才能完成第1次实验 补充设问 1 实验中电压表损坏 用一个已知阻值的定值电阻R0利用如图丙所示电路也能测出小灯泡的额定功率 请完成下列实验步骤 闭合开关S S1 断开开关S2 移动滑片 使电流表的示数为 保持滑片位置不变 读出电流表示数为I 灯泡额定功率的表达式P
