备战2023年中考科学二轮专题导练 考点25 电功和电功率

考点25 电功和电功率

考点精讲

一、电功

1．电流通过某段电路所做的功叫电功。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量(消耗电能)的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。

2．公式：W＝UIt＝Pt(适用于所有电路)。

3．单位：焦耳(J)，常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称“度”。

1度＝1千瓦时＝1kW·h＝3.6×106J

4．电功或电能测量

二、电功率

1．含义：电功率是电流在单位时间内做的功。电功率是表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率(而不是其额定功率)。

2．公式：P＝＝UI＝I2R＝。

3．单位： 瓦特(W)，常用单位：千瓦(kW)。

①串联电路中常用公式：P＝I2R　P1∶P2＝R1∶R2

②并联电路中常用公式：P＝　P1∶P2＝R2∶R1

③无论用电器串联或并联，计算总功率可用公式：P＝P1＋P2 。

4．额定功率和实际功率

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消耗的电功率。

P额＝U额I额＝　R＝

三、伏安法测量小灯泡的额定功率

原理：P＝UI

电路原理图如图所示。

多次测量观察小灯泡在不同功率时的亮度变化。计算额定功率时要选取额定电压那一组数据进行计算。伏安法测功率不需要计算三次实验的平均功率。

四、电热器

1．电流的热效应的探究实验

该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。

2．焦耳定律

电流通过导体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。

计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)，对于纯电阻电路可推导出：Q ＝UIt＝＝W＝Pt。

3．电热器

利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。

真题解析

例题

1．在探究电功率与哪些因素有关的活动中，某科学小组设计了如图所示的两种电路，其中能研究电功率与电压关系的电路图是（　　）

A．只有甲 B．只有乙

C．甲和乙都行 D．甲和乙都不行

答案

1．B

【解析】

【详解】

由于影响电功率的因素有：电流、电压，要研究电功率与电压关系时应控制电流不变，由图甲可知，两灯泡并联，它们两端的电压相等，不能研究电功率与电压的关系；由图乙可知，两灯泡串联，通过它们的电流相等，两灯泡的电阻不同时两端的电压不同，能研究电功率与电压的关系。

故选B。

2．小柯说：微波炉很省电，用它加热食物花不了多少电费。小薛说：微波炉很费电，他家的微波炉一使用空气开关就“跳闸”。上述争论中，混淆的两个概念是（　　）

A．电功率和电流 B．电能和电功率

C．电功和电压 D．电能和电功

答案

2．B

【解析】

【详解】

小柯认为微波炉很省电，是说微波炉的电功率大，但加热食物用时很短，消耗的电能并不多，所以“微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费”，即小柯是从电能角度说的；

小薛是从电功率角度考虑的，因为微波炉属于大功率用电器，工作时电路中电流很大，空气开关会跳闸，相同时间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。

故选B。

3．某兴趣小组用一个88的电阻R1、开关和导线等器材制作了一个电烤箱，将电烤箱接入电压为220V的家庭电路，简化电路如甲所示。

（1）求通过R1的电流__________；

（2）求R1消耗的电功率__________；

（3）该小组发现用甲图的方式烘烤蛋糕耗时过长，同学们找来一个相同规格的电阻R2进行改装。

①你认为应按照图__________（填“乙”或“丙”）进行改装；

②闭合开关S后，通电10min，求改装后电烤箱产生的热量__________。

答案

3．     2.5A     550W     乙     660000J

【解析】

【详解】

解：（1）[1]通过R1的电流

（2）[2]R1消耗的电功率

（3）[3][4]①图乙是两电阻并联，总电阻更小，图丙是两电阻串联，总电阻更大，根据

可得乙图功率更大，符合要求。

②闭合开关S后，通电10min，改装后电烤箱产生的热量

答：（1）通过R1的电流2.5A；

（2）R1消耗的电功率550W；

（3）应按照图乙进行改装，闭合开关S后，通电10min，改装后电烤箱产生的热量6.6×105J。

4．小华家买了一个家用电吹风，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，主要技术参数如图丙所示。请解答如下问题：   

（1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是多少？       

（2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？此时电路中的总电流是多大？       

（3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？（计算结果保留一位小数）       

答案

4．（1）3.6×104J ；（2）当选择开关旋至AB处时，电吹风正常工作的功率最大，此时电路中的总电流是4.5A；4.55A；（3）727.3W

【解析】

【分析】

【详解】

（1）当开关旋至B、C时，只有电动机工作吹冷风，P动=120W ，电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是

W=Pt=120w×5×60s=3.6×104J

（2）当开关旋至A、B时，电阻丝与电动机并联且同时工作，电吹风功率最大，此时P热=1000W

电路中的总电流是

I=≈4.55A

（3）电热丝的额定功率为

PR=P总﹣P动=1000W﹣120W=880W

所以电热丝的电阻为

电热丝的实际功率为

答：（1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是3.6×104J；

（2）当选择开关旋至AB处时，电吹风正常工作的功率最大，此时电路中的总电流是4.5A；

（3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为727.3W。

5．小科同学在利用图甲连接的实物图进行“测量小灯泡的电功率”实验。小灯泡上标有“2.5V”字样，电为两节新干电池。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整________。

（2）小科闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是________。

A．小灯泡断路　　B．小灯泡短路　　C．滑动变阻器断路

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，测得多组数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像，如图乙所示。分析图像可知，小灯泡的额定功率为________W。

（4）仅用图甲电路和元件，不能探究电流与电压的关系，其理由是________。

答案：

5．          A     1     小灯泡的电阻会随温度的改变而改变

【解析】

【详解】

（1）[1]滑动变阻器采用一上一下串联在电路中，如图所示：

（2）[2]电流表无示数，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，与电压表并联的小灯泡断路了，故选A。

（3）[3]根据图乙所示的小灯泡电流随电压变化的关系图象知，灯在额定电压2.5V时的电流为0.4A，则小灯泡的额定功率是

P额=U额I额=2.5V×0.4A=1W

（4）[4]探究电流与电压的关系，需要保持电阻不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，所以不能用小灯泡做此实验。

 突破提升

一、选择题

1．如图所示，电电压为12V且保持不变，为定值电阻，为滑动变阻器（a、b为其两端点）。闭合开关S，当滑片P在某一端点a时，电流表示数为0.1A，消耗的电功率为1W；当滑片P移动至某一位置c时，电压表示数为4V，消耗的电功率为3.2W。下列说法正确的是（       ）

A．滑片P在a点时，消耗的电功率为2W

B．滑片P在b点时，消耗的电功率为0.6W

C．滑片P在c点时，消耗的电功率为1.6W

D．滑片P在c点时，电路消耗的总功率为4W

2．在“测定小灯泡电功率”实验中，小温将一个滑动变阻器与小灯泡串联，电电压保持不变，灯泡电阻的变化忽略不计，则变阻器滑片从端移向端过程中小灯泡功率随变阻器阻值变化的图像是（　　）

A． B．

C． D．

3．家用柜式空调正常工作时的电功率约为（　　）

A．2000W B．200W C．20W D．2W

二、填空题

4．在科技周活动中，某同学设计了如所示的喷泉控制电路，可变电EF两端提供的电压随时间的周期性变化关系如图乙所示，R为5Ω的定值电阻，A为一特殊电子元件，其两端的电压恒为电电压的，当R的电功率满足时，水泵启动喷水。则时电阻R的电功率为___________W；该电路持续工作6min，喷水时间共为___________s。

三、简答题

5．近视已经成为我国青少年高发眼病之一，相关的护眼产品逐渐增多。如图是一款市面上销售的护眼仪，其工作原理是通过调节眼罩内压强，再通过调节电路实现热敷和震动，从而对眼部进行按摩。小明查阅使用说明书，其相关参数如图甲，简易电路图如图乙。

（1）小丽同学最近感觉视力有点下降，医生检查后确定她为轻度近视眼，嘱咐她要少看手机电脑，注意用眼卫生，并给她佩戴了___________（选填“凹透镜”或“凸透镜”）。

（2）如果护眼仪处于“活力模式”，则开关S应连接___________（选填AB、BD或BC）。

（3）小明查阅资料发现，自动模式耗时10分钟，电路中电流大小如图丙规律性变化。求：

①该护眼仪一次自动模式工作10分钟消耗多少电能？___________

②计算该护眼仪中电热丝工作时的电功率（不考虑温度对阻值的影响）。___________

四、探究题

6．小明测量小灯泡的电功率中，提供的实验器材有：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电（二节新干电池）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。

（1）小明通过移动滑片记录了五组数据，描点并绘出了如图乙所示的I—U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为__________W。

（2）测出小灯泡的额定功率后，同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的四分之一。此时它的实际功率_________0.1875W（选填“大于”“小于”或“等于”）。

（3）小华利用小明的实验器材，只增加了一个阻值为10见定值电阻R1，如图丙是她设计的电路图，则她_______（选填“能”或“不能”）测出小灯泡的额定功率。

（4）实验结束后，小明将该小灯泡单独与一个10的定值电阻串联后接入电压为3V的电两端，此时的功率是_________W。

7．如图所示，在测量小灯泡电功率实验中，已知小灯泡的额定电压为，电为两节新干电池。

（1）正确连接电路并测量，得到如表数据：在第1组数据中，电压表和电流表虽然都有示数，却观察到灯泡不发光，主要原因是：___________。

（2）用所给电路测量出小灯泡的额定功率后，他们对测量结果进行了误差分析。考虑电表本身对电路的影响，该电路由于所测___________（填“电压”或“电流”）值偏大导致所测小灯泡电功率偏大。

（3）很多电学实验中用到滑动变阻器，并多次测量电压和电流值，但对S测量数据的处理方式以及滑动变阻器的作用并不相同，下列说法正确的是___________。

A．探究电流与电压的关系实验，多次测量是为了求平均值来减小误差，）滑动变阻器的作用主要是保护电路

B．伏安法测电阻实验中，多次测量是为了寻找普遍规律，滑动变阻器的作用主要是改变电阻两端的电压

C．伏安法测电功率实验中，多次测量是为了比较实际功率与额定功率，滑动变阻器的作用主要是改变灯泡两端的电压

8．小科做测量“小灯泡电功率”实验时，连接的电路如图所示，所用器材：电压为的电，额定电压为的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。

（1）小科正确连线后，闭合开关，发现灯不亮。你认为他接下来的实验操作是：______

（2）实验中通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图乙所示的U-I图像。根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是______。

（3）实验结束后，小科仅将小灯泡换成定值电阻，来探究电流与电阻的关系。准备的定值电阻有、、、。先将的电阻连接到电路后，闭合开关，移动变阻器的滑片P，达到控制电压时电流表的示数如图丙所示。为完成此四组实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于______。

9．研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图注电电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据如下表：

（1）完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向___________（选填“左”或“右”）移动到适当位置；

（2）小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。他们的结论正确的是：___________

A．定值电阻的电功率与电流成正比             B．定值电阻的电功率与电流的平方成正比

（3）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为___________瓦；

（4）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段表示的含义是___________。

10．小科开展了课外探究活动：串联电路中滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。

【建立猜想】猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；

猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大减小；

猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小

【进行实验】将5欧的定值电阻R、“10欧姆 23A”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电、数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。

（1）图甲中电压表测___________两端的电压；

（2）实验中，将滑动变阻器滑片向移动___________（填“左”或右”），电流表示数变小；

（3）实验中，R分别取0欧、1欧…10欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表。请将表中缺失的数据补充完整；

【得出结论】根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线（如图乙），小科得出结论：猜想3成立，当R=R0时，滑动变阻器的电功率最大。

【交流评价】

（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理___________。

11．手机内的磁传感器软件，可以检测周围磁场强弱，并能显示相应的数值。图甲手机上显示的数值“50”为实验前的周围磁场强度。研究发现，将手机固定在导线附近，增大通过电阻的电流I，表示磁场强度的数值B随之增大，且数值增加值ΔB与通过电阻的电流大小I成正比。小明利用该手机研究电流与电压的关系，步骤如下：

①手机屏幕设置为常亮，打开磁传感器软件，将手机放在实验台上保持不动；

②断开开关，将学生电、定值电阻R按图甲接入电路，记录周围环境的磁场数值B0；

③将电电压调至1.5V，闭合开关，记录此时的磁感应强度B1，求出磁传感器读数增加值ΔB1=B1-B0；

④______ ，求出磁传感器读数增加值ΔB2、ΔB3；

⑤分析ΔB、U、I三者关系，进而得出电流I与电压U成正比。

实验数据记录表如下：

回答以下问题：

（1）实验中使用如图乙所示的学生电，使用该电的优点有_______；（写出一点）

（2）根据实验数据记录表信息，推测步骤④的具体操作；

（3）实验中得出电流I与U成正比，写出简要的推导过程：_______。