中考物理一轮复习讲与练第13讲《电流做功与电功率》（含答案）

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第十三讲　电流做功与电功率　　　　　　,中考考点清单　电流做功 名称内容 实质电能发生了转化 影响因素__电压__、__电流__和__通电时间__ 计算公式W＝__UIt__ 推导式    的含义功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能 易错点提示电能表计数器上显示的数字是以kW·h为单位 电能表计数器上最右边的一位是小数 用电度数等于电能表计数器前、后两次读数之差 “2 500 r/kW·h”表示的含义是：接在这个电能表的用电器每消耗1 kW·h的电能，表盘转2 500转 【易错警示】1.应用公式W＝UIt解题时，公式中的W、U、I、t是指同一电路(或同一用电器)，各物理量的单位要统一。 2．公式W＝UIt适用于任何情况下电流做功的计算，而推导式W＝I2Rt和W＝Pt只适用于纯电阻电路中电流做功的计算(纯电阻电路是指电路消耗的电能全部转化为内能的电路，例如：电路中只有白炽灯、电阻、滑动变阻器、电烙铁等的电路；若电能只有一部分转化为内能，这样的电路就是非纯电阻电路，例如有电动机、电铃等的电路)。 　电功率 名称内容 表示的物理量电流__做功快慢__的物理量 定义式 推导式 1 W的含义电流在1 s内所做的功为1 J 易错点提示“千瓦”是电功率的单位，“千瓦·时”是电功的单位，二者不可相混 【易错警示】1.电功率大并不表示电流做功多，因为做功多少不但与电功率有关，还与做功的时间有关。电功率是指用电器单位时间里消耗的电能(电流做功的多少)，电功率大表示相同的时间内用电器消耗的电能多。2．不论应用P＝W,t或P＝UI计算时单位一定要统一。应用P＝W,t解题时单位要统一为W(瓦)、J(焦)、s(秒)或kW·h、kW、h。3．斜体W表示物理量电能，正体W表示电功率的单位瓦特。 【考点拓展】串、并联电路中电功率特点 串联关系串联电流一定时，由可知串联各电器消耗的电功率与电阻成正比并联关系并联电压一定时，由R可知并联各电器消耗的电功率与电阻成反比总分关系用电器无论串、并联，电路消耗的总功率等于各电器实际功率之和。推导： 方法点拨在串联电路中，电流处处相等，常用P＝I2R比较用电器的电功率大小；在并联电路中，各支路两端电压相等，常用比较用电器的电功率大小 　额定功率和实际功率(高频考点) 名称含义额定电压用电器__正常工作__时的电压额定功率用电器在额定电压下工作时的功率，额定功率是确定的、唯一的、不变的、__不随__实际工作电压的改变而改变实际电压用电器实际工作时的电压实际功率用电器在实际电压下的功率，实际功率是不确定的，__随__两端所加电压的改变而改变额定功率与实际功率的联系(1)若U实>U额，则P实>P额，用电器不能正常工作，有可能__被烧坏__(2)若U实＝U额，则P实＝P额，用电器__正常__工作(3)若U实<U额，则P实<P额，用电器__不能__正常工作易错点提示两灯泡串联，电阻__大__的灯泡较亮；两灯泡并联，电阻__小__的灯泡较亮 【考点拓展】实际功率与额定功率的区别和联系   额定电功率实际电功率区别概念在额定电压下的电功率在实际电压下的电功率是否变化是确定的、唯一的，不随实际电压的改变而改变是不确定的，随用电器两端实际电压的改变而改变联系用电器两端实际电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率 , 　测量电功率与测量电阻实验的比较(高频考点) 【考点拓展】在伏安法测电阻或测电功率的实验中常见故障分析： 故障现象故障原因及分析闭合开关，灯不亮，电流表、电压表无示数接线柱接触不良或导线断了或电源、电流表、电压表、开关损坏电流表示数几乎为零，灯泡不亮，电压表有示数灯泡L不发光，电流表示无示数，若电路中只有一处故障，则可判断电路某处断路；而电压表有示数，则应该是与电压表并联的用电器断路，导致电压表直接串联在电路中，电路总电阻太大，电流几乎为零，电压表几乎分担全部电源电源(即电压表示数为电源电压)电流表有示数，灯泡不亮，电压表无示数电流表有示数，电路是通路；灯泡不亮，电压表无示数，灯泡短路，分担电压为零  续表故障现象故障原因及分析调节滑片时小灯泡亮度不变且电流表和电压表有示数且不变滑动变阻器同时用了两上端接线柱(灯泡发光亮)或两下端接线柱(灯泡发光较暗，甚至不发光) 　焦耳定律(高频考点) 名称内容确定者英国物理学家__焦耳__影响电热因素__电流__、__电阻__和__通电时间__公式Q＝__I2Rt__推导式Q＝W　Q＝UIt　Q＝Pt  串联电路电功、电功率、电热的关系电功跟电阻成正比、电功率跟电阻成正比、电热跟电阻成正比  并联电路电功、电功率、电热的关系电功跟电阻成反比、电功率跟电阻成反比、电热跟电阻成反比 续表名称内容易错点提示研究电热影响因素的实验运用了控制变量法和转换法电动机工作时，W>Q，电热器(纯电阻电路)工作时，W＝Q电流和通电时间一定时，电热与电阻成正比，电压和通电时间一定时，电热与电阻成反比  【考点拓展】1.对于纯电阻的电路可以通过电功来计算电热：Q＝W＝Pt(纯电阻电路：用电器将全部的电能转化为内能；非纯电阻电路：用电器将电能转化其他形式的能和内能)。2．在非纯电阻电路中Q内＜W电。3．由Q＝I2Rt知，任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时，都会有电热产生；如果电阻为零(例如：超导体)，则没有电流的热效应。4．对于纯电阻电路，由P＝U2,R和Q＝W＝Pt，可得Q＝U2,Rt，如果加在导体两端的电压和通电时间一定，电热与导体的电阻成反比。在家庭电路中，电压一定，大功率的电热器电阻小。     ,中考重难点突破　电能及电功率计算(三年二考)【例1】(2012遵义中考)甲、乙两灯的额定电压均为9 V，测得其电流与电压变化的关系图像如图所示，则甲灯的额定功率为________W；若将甲、乙两灯串联接入9 V的电路中，通电10 s，两灯消耗的总电能为________J。【解析】甲灯泡的额定电压U甲＝9 V，由图像可知额定电流I甲＝0.8 A，甲灯泡的额定功率P甲＝U甲I甲＝9 V×0.8 A＝7.2 W；当甲、乙两灯串联接入9 V的电路中，则U＝U甲＋U乙＝9 V，I＝I甲＝I乙，由图像可知，当I＝0.4 A时符合；通电10 s两灯消耗的总电能W＝UIt＝9 V×0.4 A×10 s＝36 J。【答案】7.2；361.(潍坊中考)某型号电饭锅具有保温与加热两种功能，其简化电路如图所示，R1、R2均为电热丝。下列说法正确的是(　A　)A．S1、S2闭合时，电饭锅处于加热状态B．S1、S2闭合时，电饭锅处于保温状态C．S1闭合、S2断开时，电饭锅处于加热状态D．S1断开、S2闭合时，电饭锅处于保温状态2．(金乡一模)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是(　D　)A．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多B．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻C．将乙灯接入110 V的电路中，它的实际功率为50 WD．两灯串联在220 V的电路中，甲灯比乙灯亮3．(2015遵义中考)如图所示，电子式电能表表盘上标有“3 000 imp/kW·h”字样(“3 000 imp/kW·h”指接在这个电能表上的用电器消耗1 kW·h的电能，电能表上的指示灯闪烁3 000次)。现将若干盏规格都为“220 V　20 W”的节能灯接在该电能表上一起正常工作15 min，电能表的指示灯闪烁了135次，这些节能灯消耗的电能为__1.62×105__J，接入的节能灯共有__9__盏。 4．(遵义中考)在电学实验中，电流表的内阻几乎为零，但实验室中有一种小量程电流表，其内阻不为零，在处理这种电流表时，可看成是一个无内阻的电流表A和一个电阻RA串联(如图中虚线框所示)。现要测量一只这种电流表的内阻RA的阻值，电路设计如图所示，电源电压不变，R1∶R2＝1∶2，当S1闭合S2断开时，电流表示数为0.15 A，R1消耗的电功率为P1；当S1断开S2闭合时，RA消耗的电功率为0.1 W，R2消耗的电功率为P2；且P1∶P2＝9∶8，则S1断开S2闭合时电流表示数I2＝__0.1__A，电流表的内阻RA＝__10__Ω。 5．(遵义中考)有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示，该热水器设有高、中、低三档，已知电热丝R1＝55 Ω，高档加热功率为1 100 W，电热转化效率为80%，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求只闭合S、S2时，电热水器的电功率是多少。解：由电路图可知，闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，热水器处于高档，此时电热丝R1的功率P1＝U2,R1＝(220 V)2,55 Ω＝880 W，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，电热丝R2的功率P2＝P高－P1＝1 100 W－880 W＝220 W；只闭合S、S2时，电路为R2的简单电路，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，电热水器的电功率为220 W。　结合U－I的图像进行电功率的相关计算(三年二考)【例2】(凤冈一模)如图所示，是分别通过甲、乙两段导体的电流和导体两端电压的图线，如果将甲、乙两导体并联后接在同一电路中，则甲、乙导体各自消耗的电功率的比值P甲∶P乙为(　　　)　　 　　　　　　 　　　　　　 　　 A．5∶2  B．2∶5  C．4∶25  D．25∶4【解析】由图像可知，通过两电阻的电流和电阻两端的电压成正比，即两电阻为定值电阻，由图像可知，当U甲＝U乙＝4 V时，I甲＝0.4 A，I乙＝1.0 A，根据欧姆定律可得两电阻的阻值分别为：R甲＝U甲,I甲＝4 V,0.4 A＝10 Ω，R乙＝U乙,I乙＝4 V,1.0 A＝4 Ω；所以，R甲∶R乙＝10 Ω∶4 Ω＝5∶2，将甲、乙两导体并联后接在同一电路中，由并联电路的电压特点可知，两导体两端的电压相等，根据P＝U2,R可得，甲、乙消耗电功率的比值：P甲,P乙＝U2,R甲,U2,R乙＝R乙,R甲＝2,5。【答案】B6.(凤冈中考模拟)有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中，如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.4 A，则电源电压和元件B的电功率分别是(　C　)　　A．2.0 V　0.8 W  B．2.5 V　1.0 WC．4.5 V　1.0 W  D．4.5 V　1.8 W7．(2016遵义中考)如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R′的滑片P在a点时，电流表示数为0.5 A，将滑片P从a点移动到最右端的过程中，通过滑动变阻器的电流随电阻变化图像如图乙所示，则R＝__15__Ω，电路消耗的最小功率为P＝__0.9__W。8．(正安中考模拟)甲、乙两只灯泡，其I－U关系图像如图所示，现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端的电压为2 V时，乙灯消耗的功率是(　A　)A．1.2 W  B．0.8 W  C．2 W  D．3 W,(第8题图)　　　,(第9题图)9．(余庆二模)如图所示，是通过灯泡L1(规格为“6 V　6 W”)、L2(规格为“6 V　3 W”)的电流随两端所加电压变化的曲线，根据该曲线可确定将L1、L2两灯串联接在8 V电源上时，两灯的实际功率之比为(　D　)A．2∶1  B．1∶2  C．3∶1  D．1∶3　焦耳定律的运用(三年一考)【例3】(烟台中考)甲、乙两只电炉标有“220 V　500 W”和“220 V　1 000 W”字样，把它们串联在220 V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是________(选填“甲”或“乙”)，将它们并联在电路中，产生热量较多的是________(选填“甲”或“乙”)。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为________。【解析】(1)由P＝U2,R得，电炉的电阻R＝U2,P，因为甲、乙两只电炉的额定电压相同，额定功率P甲＜P乙，所以甲、乙两只电炉的电阻：R甲＞R乙，又因为串联电路中的电流处处相等，即通过甲、乙两只电炉的电流：I甲＝I乙，根据Q＝I2Rt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＞Q乙，故串联时产生热量较大的是甲；将它们并联在220 V电路上，根据并联电路中各支路两端的电压相等，即U甲＝U乙＝220 V，则两电炉的实际功率等于额定功率，即：P甲＝500 W；P乙＝1 000 W，根据Q＝W＝Pt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＜Q乙，故并联时产生热量较大的是乙；(2)甲电炉的电阻为R甲＝U2额,P额甲＝(220 V)2,500 W＝96.8 Ω，乙电炉的电阻为R乙＝U2额,P额乙＝(220 V)2,1 000 W＝48.4 Ω，串联在220 V电路中甲消耗的实际功率为：P实甲＝I2实R甲＝U,R甲＋R乙2×R甲＝220 V,96.8 Ω＋48.4 Ω2×96.8 Ω＝2 000,9 W；当甲电炉并联在220 V电路中，P实甲′＝P额甲＝500 W，所以两种情况下甲消耗的功率之比为P实甲：P实甲′＝2 000,9 W∶500 W＝4∶9。【答案】甲；乙；4∶910.(湄潭中考模拟)小新想探究“电流通过电阻产生的热量跟电阻大小关系”，如图所示的装置，完全相同的烧瓶中装有质量相等，初温相同的煤油，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，先将电阻箱、电流表、装置甲及可调电压电源等电路元件串联接入电路中，将电阻箱的阻值R调为5 Ω。闭合开关，电流表的示数为0.3 A，当温度计的示数为40 ℃，通电时间为2 min。接着装置乙替换装置甲，将电阻箱的阻值R调为10 Ω。闭合开关，电流表的示数为0.3 A，当温度计的示数为40 ℃，通电时间为5 min。在此过程中，下列判断正确的是(　D　)A．前后两次R1与R2产生的热量之比为1∶4B．第一次R1与R产生的热量之比为1∶4C．前后两次电路的总功率之比为1∶1D．本实验不能得出电阻产生的热量跟电阻的大小关系11．(2014遵义中考)一台电炉通电后，电炉丝热得发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电压为220 V，额定功率为1 100 W，与电炉丝连接的导线的电阻为0.1 Ω，电炉正常工作10 min，通过导线的电流为__5__A，导线上产生的热量是__1__500__J。        ,中考实验突破　测量小灯泡的电功率(三年一考)命题点：1．实物图与电路图：根据实物图画出电路图、根据电路图连接实物图，注意选择合适的电流表、电压表量程。2．滑动变阻器的作用：保护电路(开关闭合前应使滑动变阻器接入电路中的阻值是最大值)，调节小灯泡两端电压。3．会处理电路故障。4．灯丝的电阻会随着温度的变化而变化。5．在测量小灯泡额定电功率时，手移动滑片，同时眼睛观察电压表的示数，当示数达到额定电压时，停止移动滑片。6．不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率，因为额定电压下小灯泡的功率才是额定功率，故不能求平均值。7．会分析U—I图像并能计算电阻R和功率P。实验拓展：1．连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应放在电阻值最大的位置。 2.电流表应串联在干路上，电压表要与小灯泡并联。两电表的正、负接线柱要连接正确，并选择合适的量程。3．利用滑动变阻器调节小灯泡在三种情况下的电功率：额定电压下、低于额定电压时、高于额定电压时(一般不能超过额定电压的1.2倍，小灯泡工作时间不宜过长，否则小灯泡会烧坏)。4．不能求几次测量电功率的平均值当作小灯泡的额定电功率，因为小灯泡在不同电压下消耗的电功率是不同的，求平均值没有意义。5．小灯泡的电功率增大时，灯丝电阻增大，这是因为灯泡的实际电功率越大，灯丝温度越高，电阻增大。6．电路中小灯泡不发光的原因有三种情况：①小灯泡所在电路出现断路；②小灯泡短路；③小灯泡的实际功率太小。【例】(2012遵义中考)小明所在的实验小组到实验室做“测定小灯泡电功率”的实验，被测小灯泡的额定电压为3.8 V。(1)请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接。(连线时导线不能交叉)(2)检查电路连接无误，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________(选填“A”或“B”)端。(3)实验中，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率为________W。(4)小明想换用其他规格的小灯泡再做该实验，但他却操作有误，在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出后电压表、电流表的示数变化情况是________________________________________________________________________。【解析】(1)小灯泡额定电压是3.8 V，则电压表应选15 V量程，小灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在小灯泡两端，电路图如图所示。(2)由实物电路图知，当滑片位于B端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，因此闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于B端。(3)由图乙可知电流表量程是0.6 A，最小分度值是0.02 A，电流表示数是0.32 A，故小灯泡的额定功率P＝UI＝3.8 V×0.32 A＝1.216 W。(4)直接将小灯泡拔出后，电路开路，电路中没有电流，电流表示数为零；电压表直接接在电源两端，电压表示数等于电源电压。【答案】(1)(2)B；(3)1.216；(4)电流表示数为零；电压表示数等于电源电压11．(红花岗二模)小阳在实验室测量小灯泡的电功率。当小灯泡两端电压为3 V时，通过小灯泡的电流如图所示，此时通过小灯泡的电流为__0.3__A，小灯泡的电功率为__0.9__W。12．(2014遵义中考)某兴趣小组用如图甲所示的实验仪器，测量一只额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率。(1)图甲中的电路未连接完整，请用笔画线代替导线，在相应的图中将电路连接完整。　略　(2)电路连接好后，闭合开关，发现灯泡发光，电压表的指针有明显偏转，但电流表的指针却没有偏转，请问发生这种现象的原因是__电流表短路__。(3)排除故障后，它们根据测量出的实验数据画出了如图乙所示的I－U图像，由此可知小灯泡的额定功率为__0.75__W。