中考物理一轮复习讲义第15章电功电功率考点知识梳理例题满分必练

这是一份中考物理一轮复习讲义第15章电功电功率考点知识梳理例题满分必练，共45页。试卷主要包含了概念，单位，电功的计算，电能的测量，在测定标有“3.8V”小灯泡等内容，欢迎下载使用。
第15章电功、电功率
考点梳理
考点1　电能
1、概念：电能是能让用电器工作的一种能源，电能转化成其他形式能的过程就是电流做功的过程，电能的转化过程中电流所做的功叫电功，用符号W表示，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
2、单位：电能和电功的国际单位都是焦耳，简称焦，符号为J；常用单位是“度”，学名千瓦时，符号是kW·h；1 kW·h＝3.6×106 J。
3、电功的计算：
计算公式：W＝UIt＝Pt(普适公式)。
推导公式：由欧姆定律可推导出W＝I2Rt＝t(只适用于纯电阻电路)。
4、电能的测量：测量工具——电能表
(1)关于电能表的几个重要参数的意义：
“220 V”表示电能表应接在220_V的电路中使用，即额定电压为220 V。
“10(20) A”表示电能表的标定电流是10_A，在短时间内允许通过的最大电流不能超过20_A。
“50 Hz”表示电能表在50赫兹的交流电路中使用。
“600 r/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600转。
(2)电能表的读数：电能表计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。且最后一位为小数。
考点2　电功率
1、概念：用电器在1 s内消耗的电能叫做电功率，用符号P表示；电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量。
2、电功率的计算
计算公式：P＝＝UI(普适公式)。
推导公式：由欧姆定律可推导出，P＝＝I2R(只适用于纯电阻电路)。
3、单位：电功率的国际单位是瓦特，简称瓦(W)；常用单位还有千瓦(kW),1 kW＝103 W。
4、额定电压、额定功率和实际功率
额定电压：指用电器正常工作时的电压，即用电器上标着的电压；家用电器的额定电压通常是220_V。
额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率，即用电器上标着的功率。
实际功率：用电器在非额定电压下工作时实际消耗的电功率；实际功率随实际电压而变化，实际电压越高，实际功率越大。
5、串、并联电路的电功率
串联电路：①在串联电路中，总功率等于各用电器实际功率之和，即P总＝P1＋P2＋…＋Pn。
②在串联电路中电功率分配与电阻成正比，即＝。
并联电路：①在并联电路中，总功率等于各用电器实际功率之和，即P总＝P1＋P2＋…＋Pn。
②在并联电路中总功率分配与电阻成反比，即＝。
考点3　电流的热效应
电流通过导体时电能转化成热能的现象叫做电流的热效应。
根据电功率的公式P＝UI和U＝IR，可得P＝I2R，它表示电流通过导体时产生热能的快慢。这个公式表明：
(1)在电流相同的条件下，电能转化成热能的功率与导体的电阻成正比；
(2)在导体电阻相同的条件下，电能转化成热能的功率与电流的平方成正比。
在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，由于导体产生的热量Q与电路消耗的电能W相等，因此计算电热的功率可用如下导出公式P＝，P＝UI，P＝。
考点4　焦耳定律、电热器
1、电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式：Q＝I2Rt。
2、电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上做成的。其优点：①清洁卫生，②热效率高，③方便调控，缺点是非加热用电器工作时也产生热量。
考点5　伏安法测小灯泡的电功率
1、原理：P＝UI。
2、基本方法：用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，根据公式计算用电器的电功率。
3、器材：电压表、电流表、滑动变阻器、灯泡、开关、学生电源、导线。
4、实验电路图如图所示。
5、实验步骤：
①按设计电路图连接实物，设计实验表格；
②检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为额定电压，观察灯泡发光情况，并记下电流表的示数，算出额定功率；
③调节滑动变阻器，使电压为额定电压的1.2倍，观察小灯泡发光情况，记下电流表和电压表的示数，计算出此时小灯泡的实际功率；
④调节滑动变阻器，使电压低于额定电压，观察小灯泡的发光情况，记下电流表和电压表的示数，算出小灯泡的实际功率。
考点6　用电能表测小灯泡功率
1、电能表
(1)作用：测量电功率即记录电路中在一段时间内消耗电能的多少。
(2)铭牌：如图所示。
a．“220 V”表示这个电能表应该在220 V的电路中使用；
b．“10 A”表示这个电能表允许通过的最大电流是10 A；
c．“50 Hz”表示这个电能表应该在50赫兹的交流电路中使用；
d．“2 500 r/kW·h”表示每消耗1千瓦时的电能，电能表的转盘转2 500转。
(3)读数：W＝W2－W1(用电度数＝计数器上前后两次读数之差)
(4)说明：通过电能表转盘转数n计算电功方法：W＝1 kW·h×＝3.6×106 J×(由转盘转数n计算，n0为电能表铭牌标着的转盘转数)。
2、电能表测用电器的电功率
(1)步骤：
a．使室内其他用电器均停止工作，只让待测用电器工作；
b．记下电能表转盘转过一定转数n所用的时间t；
c．计算用电器的实际功率P＝＝3.6×106 J×。
家电功率：普通照明白炽灯泡15～60 W，电饭锅350～1 350 W，家用电冰箱100～140 W，家用空调1 000～2 000 W，复读机10～20 W，洗衣机200～400 W。
(2)说明：若知道电流值，也可根据公式P＝UI，U＝220 V求得家用电器的功率值。
典例·解读
正确区分额定功率和实际功率
1、一个用电器的电功率是随着它两端的电压的改变而改变的。而且，一个用电器也不是随便接入什么电路都能工作的。设计用电器时，需要确定它在正常工作时的工作条件(如电压、电流)、工作性能(如电功率)，通常在用电器的铭牌上标出。正常工作时的电压叫做额定电压，在额定电压下的电功率叫做额定功率。
2、实际功率是用电器在实际工作时的功率，是不确定的。如果用电器两端实际电压等于它的额定电压时，则实际功率等于额定功率，这时用电器正常工作；如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压，则实际功率小于额定功率，这时用电器不能正常工作；如果用电器两端的实际电压大于它的额定电压，则实际功率大于额定功率，用电器也不能正常工作，严重时会影响用电器的使用寿命。为此，在使用用电器时，应尽量保证用电器两端的电压等于或接近其额定电压，这样才能使用电器更好地发挥作用。
例1、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(　　)。
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．两灯串联在220 V的电路中，甲灯比乙灯亮
D．将乙灯接入110 V电路中，它的实际功率为50 W
解析：由题图可知，U甲＝U乙＝220 V，P甲＝25 W，P乙＝100 W。两灯均正常发光时，灯泡消耗的电能W＝Pt，灯泡乙的功率较大，但消耗的电能不一定多，所以选项A错。两灯均正常发光时，由R＝，U甲＝U乙，P甲R乙，所以选项B错。两灯串联在220 V的电路中，电流相同，由P＝I2R得，则甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率，所以甲灯比乙灯亮，选项C正确。将乙灯接入110 V电路中，若不考虑灯丝电阻变化，U实＝U乙，则P实＝P乙＝25 W，选项D错。
答案：C
巧用不变量妙解电功率问题
电功率的计算是同学们电学学习过程中的一道难关，如何利用不变量正确选用公式是解决此类问题的关键。
例2、如果加在某定值电阻两端的电压从6 V升高到10 V，通过该电阻的电流变化了0.1 A，则该电阻的电功率变化了（　　）
A．1.6 W B．4.0 W C．0.4 W D．3.4 W
解析：本题考查了电功率。设定值电阻为R，加6 V电压时通过的电流是，加10 V电压时通过的电流是，由于两次电流的变化是0.1 A，所以－＝0.1 A，解得R＝40 Ω。加6 V电压时通过的电功率是＝0.9 W，加10 V电压时通过的电功率是＝2.5 W，所以电功率的变化是2.5 W－0.9 W＝1.6 W。
答案：A
方法归纳利用不变量选择公式的方法有：（1）电流不变：在串联电路中，首选P＝I2R。串联电路中电流处处相等，电功率与电阻成正比，采用P＝I2R计算更简单。（2）电压不变：在并联电路中，首选P＝。并联电路中各支路两端的电压相等，电功率与电阻成反比，采用P＝计算更简单。（3）电阻不变：计算同一用电器在不同电压下的电功率时，首先利用导出公式R＝算出电阻后再求解其他量。
易错剖析
易错点　有关电功率的计算
例3、某工地的一只“220 V　100 W”的灯泡亮度较暗，测得该灯泡的实际功率只有81 W，而电源电压却为220 V。输电导线上消耗的功率约为多大？你在计算中用到了什么近似？
错解：灯泡的实际功率81 W，所以输电线上消耗的功率为100 W－81 W＝19 W。
错因：认为电路中的总功率100 W不变。
解析：＝（）2＝，因此＝，导体上分得的电压为总电压的，所以＝＝，导线上消耗的功率为灯泡实际功率的，即9 W。计算中用到的近似：不考虑灯丝电阻随实际功率的变化。
方法归纳在利用电功率公式进行计算时，必须将同一个导体或同一段电路中的电压、电流、电阻和时间代入计算，所有物理量要一一对应；即使是同一段电路，由于开关的闭合、断开、滑动变阻器的滑动等外部条件的变化，也会引起电路中的电流、电压、电阻的变化，因此必须保证公式中的所有物理量是同一时间的值，切不可混淆电路状态变化前后I、U、R的对应关系。

控制变量法在探究焦耳定律中的应用
焦耳定律是初中阶段所学的一个非常重要的定律，是中考考查的热点问题，探究影响电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关，主要采用的是控制变量法。
例4、为了探究影响电热的因素，实验室准备了两个装满煤油的烧瓶，两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等。两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了如图甲、乙所示的两个方案。
　　甲乙
(1)这两个方案是通过观察什么知道电热的多少？_____________________________________.
(2)甲方案探究的问题是什么？_____________________________________.
(3)乙方案探究的问题是什么？_____________________________________.
解析：实验中用煤油升高的高度来体现煤油温度的变化，从而体现出煤油吸收热量的多少，最终反映出电流产生热量的多少。在甲图中两根电热丝串联，利用串联电路中电流相等的特点来探究在时间、电流一定时，电热与电阻的关系；在乙图中两根电热丝并联，利用并联电路中各支路两端的电压相等的特点来探究在时间、电压一定时，电热与电阻的关系。
答案：(1)观察玻璃管中液面升高的高度
(2)在时间、电流一定时，探究电热与电阻的关系
(3)在时间、电压一定时，探究电热与电阻的关系
易错剖析
易错点　对焦耳定律的理解
例5、关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（　　）
A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q＝t可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
错解：A、B或C
错因：不能正确理解焦耳定律公式运用的条件，片面地利用数学知识去讨论问题。[来源:Z+xx+k.Com]
解析：在理解电流通过导体产生的热量与电阻之间的关系时，要注意成立的条件，如根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间产生的热量越多，故选项A错误，选项D正确；根据Q＝t可知，在电压一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越少，故选项B错误；根据Q＝UIt可知，电流产生的热量等于电压、电流与通电时间的乘积，这不是电流产生热量的决定式，所以不能说电流产生的热量与电阻无关，故选项C错误。
答案：D
测量小灯泡电功率应注意的问题
(1)电源电压应高于小灯泡的额定电压。
(2)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作时的电流。
(3)滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流，而滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
(4)实验前，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表或电源。
(5)实验时，首先将滑动变阻器滑片滑至阻值最大处，目的是防止电路中电流过大，起到保护作用。
(6)移动滑动变阻器使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，否则容易烧坏小灯泡。
例6、在测定标有“3.8V”小灯泡（阻值约为10Ω）额定功率的实验中，所给器材如下：学生电源（有3V、6V、9V三档）、电阻R1=5Ω、两块电流表（0-0.6A-3A）、两只滑动变阻器（A.“5Ω2A”,B.“10Ω1A”）。请完成下列实验：
(1)根据图甲中的电路，将图乙中实物电路补充完整。

甲乙丙
(2)在这个实验中，你将选用学生电源的________V挡，选择________(选填“A”或“B”)滑动变阻器。
(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片要置于________端(选填“A”或“B”)。调节变阻器，灯泡正常发光时电流表A1的示数如图丙，则小灯泡的额定功率是________W。
解析：本题考查伏安法测小灯泡的额定功率。根据电路图连接实物图时，应注意电流表的正确使用方法及量程的选择，A1应选小量程，A2应选大量程；在这个实验中，由于小灯泡的额定电压是3.8 V，所以应该选用学生电源的6 V挡，B滑动变阻器的额定电流太小，所以选择A滑动变阻器；小灯泡正常发光时的电流约为＝0.38 A。闭合开关前，滑动变阻器的滑片要置于阻值最大的一端即A端，灯泡正常发光时电流表A1的示数I＝0.4 A，则小灯泡的额定功率P＝UI＝3.8 V×0.4 A＝1.52 W。
答案：(1)如图所示：
(2)6　A　(3)A　1.52
电能表技术参数识别
例7、小明观察家中的电能表(如图)，下列说法正确的是(　　)
A.此电能表应该接在220V的电路中使用
B.电能表的额定功率是220W
C.小明家已经消耗的电能为107J
D.此电能表转盘每小时转过3000转
【解析】选A。本题考查对电能表技术参数的了解。此电能表的额定电压是220V，它应该接在220V的电路中使用，故A正确、B错误；小明家已经消耗的电能为107kW·h，故C错误；“3000r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000转，故D错误。
电功率图像问题
例8、如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。则该滑动变阻器的最大电阻值是________Ω，电源电压是________V。
【解析】本题考查电功率的有关计算。由图甲可知，R0与R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。由图乙可知，当电路中的电流I=0.2A时，R1的电功率P1=2W，由P=I2R可得，R1接入电路的电阻R1=P1I2=2 W(0.2 A)2=50Ω，电源电压U=I(R0+R1)=0.2A×(R0+50Ω)；当电路中的电流I′=0.4A时，R1的电功率P′1=3.2W，此时R1接入电路的电阻R′1=P'1I'2=3.2 W(0.4 A)2=20Ω，电源电压U=I′(R0+R′1)=0.4A×(R0+20Ω)，解得R0=10Ω，电源电压U=I(R0+R1)=0.2A×(10Ω+50Ω)=12V。
答案：50　12
例9、当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为2Q，下列办法中可行的是(　　)
A.将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的12
B.将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的12
C.将电阻变为原来的12，通电时间变为原来的2倍
D.将电压变为原来的12，电阻变为原来的2倍
【解析】选A。本题考查电热公式的理解和应用。设电阻两端的电压为U，电阻的阻值为R，通电时间为t，则产生的热量Q=I2Rt=U2Rt。
A项中，QA=(2U)2R×12t=2U2Rt=2Q，正确；B项中，QB=U22R×12t=14U2Rt=14Q，错误；
C项中，QC=U212R×2t=4U2Rt=4Q，错误；D项中，QD=12U22Rt=18×U2Rt=18Q，错误。
满分·必练
练习一电功　电功率的理解及简单计算
一、单项选择题
1.(北京)下列用电器中，利用电流热效应工作的是(　　)
A. 计算器 B. 电热水壶C. 收音机 D. 电冰箱
2. (沈阳)如图所示，电源电压保持不变，R1＝15 Ω，闭合开关S1，断开开关S2，电流表示数为0.2 A；同时闭合开关S1、S2，电流表示数为0.5 A，此时R1、R2的电功率分别为P1、P2.下列判断正确的是(　　)
A. P1∶P2＝2∶3　　R1∶R2＝2∶5 B. P1∶P2＝2∶3 R1∶R2＝3∶2
C. P1∶P2＝3∶2 R1∶R2＝2∶5 D. P1∶P2＝3∶2 R1∶R2＝3∶2
3.(贵阳)灯泡L与定值电阻R的I－U图像如图所示．若将L与R串联在8 V的电源上，下列说法正确的是(　　)
A. 灯泡的电阻是10 Ω B. 灯泡两端的电压是8 V
C. 电路中的电流是1.5 A D. 电路消耗的总功率是4 W
4.(牡丹江改编)现有“12 V　6 W”的灯泡L1和“12 V　12 W”的灯泡L2，将它们接入电路中，不考虑灯丝电阻的变化．下列说法正确的是(　　)
A. 并联接到电压是12 V电路的两端，L1灯不能正常发光
B. 串联接到电压是24 V电路的两端，两灯均能正常发光
C. 两灯并联工作时，L1和L2中的电流之比为2∶1
D. 两灯串联工作时，L1和L2两端的电压之比为2∶1
5. (德州)如图所示的电路中，a、b、c是三只电表(电压表或电流表)，闭合开关S，标有“3 V　1.5 W”的灯泡L1正常发光，标有“6 V　3 W”的灯泡L2发光较暗．若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是(　　)
A．电表a为电流表，且示数为1 A B．电表b为电压表，且示数为3 V
C．电表c为电流表，且示数为0.25 A D．闭合开关S，电路消耗的总功率为2.25 W
6.小龙家上月初电能表示数为，电能表的部分参数及上月末的示数如图所示，表盘上“3 200 imp/(kW·h)”表示每消耗1 kW·h的电能，指示灯闪烁3 200次，下列选项正确的是(　　)
A. 小龙家上月消耗的电能为680 kW·h
B. 小龙家同时使用的用电器总功率不可超过2 200 W
C. 指示灯闪烁的次数越多，电能表所在电路接入的用电器总功率越大
D. 断开其他用电器，只让阻值是100 Ω的电热棒单独工作3 min，指示灯闪烁64次，此时小龙家的实际电压是200 V
二、双项选择题
7.(贵阳改编)如图所示是加热器的电路图．设电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，通过开关S1和S2的通断组合，可得到不同加热挡位．该加热器最大电功率是12 W，只闭合开关S1时，加热器的电功率是8 W．则下列判断正确的是(　　)
A. 该加热器只有两个加热挡位
B. 加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2＝1∶2
C. 加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为2∶1
D. 该加热器功率最小电功率是8 W
8.(南通改编)如图甲，电源电压恒定，R0为定值电阻，电阻R的阻值随环境温度变化而改变，改变环境温度，定值电阻R0两端的电压U0随温度t变化的关系如图乙所示，则下列描述R两端的电压U，电路消耗的总功率P随温度t变化的关系图线中，可能正确的是(　　)

三、填空题
9.(德阳)如图所示，电源电压为9 V且保持不变，闭合S时，电压表的示数为5.4 V，电流表的示数为0.6 A，则R1＝________Ω，R1、R2消耗的电功率之比为________．
10.(哈尔滨)在安全工作条件下，将“2.5 V 　0.3 A”小灯泡Ll和“3.0 V　0.3 A”小灯泡L2串联在电路中工作，通过两灯的电流之比为______；若将L1和L2并联在另一电源下工作，则L1和L2能消耗的总功率最大值为________W．(设灯丝电阻不变)
11.(贵港)家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如下表．则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是________Ω，正常工作吹热风5 min电热丝产生的热量是________J.
热风温度
50～75 ℃
额定功率
热风时：1 000 W；冷风时：120 W
额定电压
220 V

四、实验探究题
12. (长春)在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中：
(1)如图所示，两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气，两个容器中的电阻丝R1、R2(R1