2017届中考科学培优讲义专题集训第17讲电功和电功率试题

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1、第17 讲 电功和电功率知识梳理【复习重点】1. 电功( 电能)电流所做的功叫电功。电流在某段电流上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。电流做功的实质：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功是电能转化的量度。电功( 电能) 的计算公式： W=UIt=2UtR=I2Rt ，电功的单位： 焦耳(J) 、千瓦时 (kWh) ，1kWh=3.6 10 6 J。电功的测量常用电能表。注意电能表的重要参数：电能表用电量的读数 ( 一般为两次月末读数之差) 、额定电压、额定电流与最大允许通过电流、每千瓦时转盘转数或指示灯闪亮次数等。2. 电功率电流在单位时间内所做的功

2、叫电功率。用电器的功率表示做功的快慢。电功率大的用电器只能说明通过用电器的电流做功快，并不表示电流做功的多少。W t电功率的计算公式： P=UI，该公式适用于任何电器。单位：瓦特 (W)，千瓦 (kW)。U注意电功率的推导公式： P=t2=I2R，在串、并联电路中的不同应用各有其方便之处。3. 额定电压与额定功率额定电压是用电器正常工作时的电压，额定功率是用电器在额定电压下的功率。灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的。灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。而用电器工作时消2U耗的实际功率等于通过用电器的电流和用电器两端电压的乘积 ( 即：P=UI=R=I2R)。注意：解题中经常需根据额定电压与额定功率先

3、求出用电器的电阻： R=U2额 R额。4. 用电器功率的测量用电器功率的测量原理是 PUI，也称为伏安法测功率。分别用电流表测出通过用电器的电流，电压表测出用电器两端的电压，再通过用电功率公式计算即可得其电功率。当用电器两端的电压等于额定电压时，测出的功率即为额定功率。注意：伏安法测小灯泡的额定功率实验中不能求其平均值，这一点与伏安法测电阻不同。5. 电流的热效应与电热器电流流过电热器的导体时，导体会发热 ( 升温) ，这种现象叫电流的热效应。常见的电热器就是利用这一原理制成的。从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质是电能转化为内能的过程。电热器的主要部件是发热体， 其材料为电阻率大、 熔

4、点高的合金材料 ( 保险丝的材料要求是电阻率较大、熔点较低的合金材料，这点有所不同 ) 。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。注意探究和验证焦耳定律的实验中的方案设计及变量的控制。焦耳定律数学表达式： Q=I 2Rt。若电流通过导体时，电能全部转化为内能，则 W=Q。6. 电动机 ( 非纯电阻电路 ) 的计算所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。 电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。电动机的耗电功率即为总功： W总=UIt ，额外功指的是其转化的内能： Q=I 2Rt，有用功指

5、的是所转化的 机 械 功 ， 不 能 直 接 求 得 而 只 能 将 前 两 者 相 减 ： W有 =W 总 -Q 。 所 以 电 动 机 的 效 率 =W 2 2W Q UIt I Rt UI I R有 总 100%。100% 100% 100%W W UIt UI总 总【复习难点】1. 影响电功大小的因素及综合运用学过的知识进行有关电功的计算2. 区分用电器的额定功率和实际功率，并能进行简单的计算；根据测量电功率的实验需要，能正确选择器材、设计电路和确定实验步骤。【易考点】1. 电功、电功率的计算，用电压表和电流表测小灯泡功率的探究实验。2. 用电器额定功率与实际功率的区别与计算。3. 焦

6、耳定律的计算与应用。考点精析考点一 电功及电功率的概念理解例 1、下列有关电功、电功率、电能、热量的说法中，正确的是 ()A. 电流通过一段电路做的功越多，这段电路消耗的热量就一定越多B. 电流通过一段电路做的功越多，这段电路产生的电能就一定越多2C.电流通过一段电路做的功越多，电流做功的功率就一定越大D.用电器两端的电压一定，通过电阻越小的用电器，消耗的电功率就越大【解题思路】 电流通过一段电路做的功越多，说明转化为其他形式的能多，消耗的电能越多，但这段电路产生的热量就不一定越多；电功率与做功的多少和时间有关，由于不确定做功时间的长短，2U因此仅凭做功的多少无法确定功率大小；根据 P=R可知

7、，用电器两端的电压一定，通过电阻越小的用电器，消耗的电功率就越多。【参考答案】 D【方法归纳】 电流做功的过程实质上是电能转化为其他形式能的过程。电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量，消耗电能越快，电功率越大，本题可根据电功率公式及其变形公式分析答题。【易错误区】 电流通过一段电路做的功越多，说明消耗的电能越多，但产生的热量不一定多，因为电能有可能转化为其他能量，如机械能等。考点二有关电功、电功率的电路分析计算例 2、【连云港】如图所示为某电器设备内的 一部分电路，电源电压恒为 12V，R1 为定值电阻， R2 为标有“ 100 0.5A ”字样的滑动变阻器， R3 为标 有“3V 0.9W

8、 ”字样的定值电 阻。(1) 当闭合 S、S1、S2 三开关时，电流表的示数为 0.3A ，求电阻 R1 的阻值及这种情况下整个电路可能消耗的最小功率。(2) 当闭合开关 S，断开 S1、S2 两开关时，为保证整个电路安全， 求滑动变阻器接入电路的阻值范围。【解题思路】 (1) 当开关同时闭合时， R1、R2 两电阻并联，电流表测电阻 R1支路的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出 R1 的阻值。当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路消耗的总32U功率最小， 根据并联电路的电压特 点和 P=R分别求出 R1 和 R2 两电阻消耗的电功率， 两者之和即为整个电路可能消耗的最小功率。 (2)

9、 根据 I=P/U 求出 R3 允许通过的电流， 然后结合滑动变阻器允许通过的最大电流确定串联电路中的最大电流。根据欧姆定律求出 R3 的阻值，根据欧姆定律求出电路的最小电阻，根据串联电路中导体的电阻的计算公式求出滑动变阻器接入电路的最小阻值，进一步得出滑动变阻器接入电路的阻值范围。【参考答案】 (1) 当闭合 S、S1、S2 三开关时， R1、R2 两电阻并联，等效电路如图甲所示，电流表测电U I阻 R1 支路的电流，电阻 R1 的阻值： R1=112V0.3 A=40 。甲当滑动变阻器接入电路的电阻最大时整个电路消耗的 功率最小，电阻 R1 消耗的电功率：P1=UI1=12V 0.3A=3

10、.6W，电阻 R2 消耗的最小功率： P2=2 VU(122R100)2=1.44W ，电路的总功率： P=P1+P2=3.6W+1.44W=5.04W。(2) 当闭合开关 S，断开 S1、S2 两开关时， R2、R3 两电阻串联， 等 效 电路 如 图 乙 所 示 ， 电 阻 R3 允 许 通 过 的 最 大 电 流 ：I=P 0. 9W3 =0.3A ，U 3V3R2 允许通过的最大电流为 0.5A ，为保证整个电路安全，电路中 的电流为 0.3A ，则： R3=UI333V0.3 A=10，电路的最小电阻： R总=UI31 2V0.3 A=40 ，滑动变阻器接入的最小阻值为： R2=R总

11、-R3=4010=30，所以滑动变阻器接入电路的阻值范围是 30100。【方法归纳】 掌握串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的应用，关键是开关断开、闭合时电路串、并联的辨别和对电路允许通过的最大电流的判断。【易错误区】 电路分析时，面对开关断开和闭合的不同情形，对电路串、并联的辨别易出错。4考点三 有关电能表的分析与计算例 3 、 (1) 小 刘 家 的 电 能 表 10 月 底 的 示 数 为8433.5kW h，11 月底的示数如图所示，若每千瓦时电的电 费为 0.7 元，他家 11 月要缴电费元 。(2) 从表盘信息可知，小刘家的用电器总功率不能超过W 。(3) 当家里只有

12、电磁炉工作时，电能表的铝盘在 3min 内转 60转，则电磁炉的电功率为 W 。(4) 把一只“ 220V24W”的节能灯和一个“ 220V484W”的电炉分别单独接在家庭电路中，发现电炉接入电路时，电能表铝盘转动较 ( 填“快”或“慢” ) 。(5) “220V484W”的电炉正常工作时，电阻丝的电阻为 ，在用电高峰期，小刘家中 实际电压降低到 200V，若电阻丝的电阻不变，这时电炉的实际功率是 W 。【解题思路】 (1) 本月消耗的电能 W=8633. 5kW h-8433.5kW h=200kW h，本月应缴纳的电费为：0.7 元/kW h 200kW h=140 元。(2) 电能表允许

13、接的最大电功率 P=UI=220V 20A=4400W。(3) 电能60r表 的 转 盘 转 60 转 消 耗 的 电 能 W= =0.1kW h ， 用 电 器 的 总 功 率600r /kW h WP= =0.1kW h/0.05h=2kW=2000W。(4) 因为电炉的功率大于节能灯的功率，所以将它们单独接在家t庭 电 路 中 ， 电 炉 接 入 电 路 时 ， 电 能 表 铝 盘 转 动 较 快 。 (5) 电 炉 正 常 工 作 时 的 电 阻2UR=P(200V)484W2=100，电炉丝的电阻不变，则当电炉两端电压为 200V 时，电炉的实际功率 P实=2 VU 实 ( 200R

14、 100)2=400W。【参考答案】 (1)140 (2)4400 (3)2000 (4) 快 (5)100 400W t【方法归纳】 利用电能表估测用电器的电功率时，要抓住“ P=”这个思路，计算时用“ kW h”和“h”作单位比较方便。【易错误区】 电能表月用电量的读数方法是月末的示数减去月初的示数，注意最后一位是小数，单位是千瓦时。5考点四 关于电热器的分析计算 ( 焦耳定律 )例 4、如图甲所示为一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。请回答下列各题：(1) 若给电热水袋通电达到断电温度时，水共吸收了 2.1 10 5J 热量，则袋内水的初温是多少？(2) 若电热水袋此次在额定电压下通电 10min 后指示灯熄灭，则电热水袋的发热效率是多少？【解题思路】 (1) 根据热量的计算公式 Q=cmt 计算出水吸收的热量。 (2) 根据 W=Pt计算出消耗的电能，再根据 =Q吸W 100%就可以求出电热水袋的发热效率。【 参 考 答 案 】 (1) 根 据 Q=cm(t-t 0) 可 得 袋 内 水 的 初 温 t 0=t-Qcm=65 -4.22.1310J