
解決專題問題策略
策略一:熟練掌握專題知識點是解決問題的關鍵
知識點1:電功率
(1)定義:電流在1秒內所做的功叫電功率。
(2)意義:表示消耗電能的快慢。
(3)單位:瓦特(瓦,W),常用單位為千瓦(kW),1kW=103W
(4)電功率的定義式:P= eq \f(W,t)
P——電功率——W;
W——電功——J;
t——通電時間——s。
(5)計算式:P=UI,此外常用的計算公式還有P=I2R,P=U2/R
知識點2:用電器的額定功率和實際功率
(1)額定電壓:用電器正常工作時的電壓叫額定電壓。
(2)額定功率:用電器在額定電壓下的功率叫額定功率。
(3)額定電流:用電器在正常工作時的電流叫額定電流。
(4)用電器實際工作時的三種情況:
①U實P額——用電器不能正常工作,有可能燒壞。(如果是燈泡,則表現(xiàn)為燈光極亮、刺眼、發(fā)白或迅速燒斷燈絲);
③U實=U額 P實=P額——用電器正常工作。
知識點3:電功、電功率重要公式
(1)電功: W=UIt(定義式) W=I2Rt= (只使用于純電阻電路)
(2)電功率:P=W/t(定義式) P=UI(計算式) P=I2R= (只使用于純電阻電路)
知識點4:焦耳定律
1.內容:電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比,這個規(guī)律叫做焦耳定律。
2.數(shù)學表達式:Q=IRt ,式中熱量Q、電流I、電阻R、時間t的單位分別是J、A、Ω、s,且1J=1A·Ω·s
策略二:把握電功率計算問題類型是決戰(zhàn)中考必勝的法寶
類型1:以電能表為素材,求解電功率的相關問題
類型2:與滑動變阻器相關的電功率計算
類型3:與串并聯(lián)電路特點及歐姆定律應用相關的電功率計算
類型4:考查與I-U圖像相關的電功率計算
中考典型例題解析
【例題1】(2020山東泰安)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R1為定值電阻,閉合開關S,當滑動變阻器R2的滑片P向右移動時,下列說法中( )
①電流表A的示數(shù)變小
②電壓表V的示數(shù)變大
③電壓表V與電流表A1的比值變小
④滑動變阻器R2消耗的電功率變小
A. 只有①④正確B. 只有②③正確C. 只有①③正確D. 只有②④正確
【答案】A
【解析】①由圖可知,電阻R1和變阻器R2并聯(lián),電流表A1測量通過R1的電流,電流表A測量干路中的電流,電壓表測量電源電壓,閉合開關S,當滑動變阻器R2的滑片P向右移動時,滑動變阻器R2連入電路的電阻變大,由I=可知通過變阻器的電流變小,由并聯(lián)電路的特點可知通過電阻R1的電流不變,即電流表A1的示數(shù)不變,由并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知干路中的電流變小,即電流表A的示數(shù)變??;故①的說法正確;
②電壓表測量電源電壓,電壓表V的示數(shù)不變,故②的說法錯誤;
③電壓表V的示數(shù)不變,電流表A1的示數(shù)不變,電壓表V與電流表A1的比值不變,故③的說法錯誤;
④變阻器兩端的電壓等于電源電壓,所以變阻器兩端的電壓不變,通過變阻器的電流變小,由P=UI可知滑動變阻器R2消耗的電功率變小,故④的說法正確。
【例題2】(2020黑龍江龍東農墾森工)小明家的電能表如圖所示,他要用電能表和秒表測某一用電器的實際電功率。在用電高峰時,他只讓規(guī)格為“220V 1000W”的電熱水壺單獨工作,測得在200s內電能表的轉盤恰好轉81圈。此時該電熱水壺的實際功率 W,實際電壓 V.(假設電水壺電阻不變)
【答案】810;198。
【解析】由P=可得:
電熱水壺的電阻:R===48.4Ω,
因為每消耗1kW?h的電能,電能表的轉盤轉1800轉,所以電能表的轉盤轉81轉消耗的電能為:
W==kW?h=×3.6×106J=1.62×105J,
電熱水壺的實際功率為:P實===810W,
所以實際電壓:U實===198V。
【例題3】(2021四川達州二模)如圖所示,電源電壓保持不變,R1、R2、R3均為定值電阻,R1:R2=2:3,S為單刀雙擲開關。當S接到1時,電流表的示數(shù)為0.4A,R1消耗的功率為P1,此時R3消耗的功率為1.6W;當S接到2時,R2消耗的功率為P2,已知P1:P2=32:27.則電源電壓為 V,R1為 Ω,R3為 Ω.
【答案】12;20;10。
【解析】S為單刀雙擲開關。當S接到1時,R1與R3串聯(lián),電流表測電路的電流,電流表的示數(shù)為0.4A,
P1=I12R1=(0.4A)2×R1﹣﹣﹣﹣﹣①,
P3=I12R3=(0.4A)2×R3=1.6W,R3=10Ω;
當S接到2時,R1與R3串聯(lián),電流表測電路的電流,R2消耗的功率為P2,
P2=I22R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
已知P1:P2=32:27,由①②得:
即=﹣﹣﹣﹣③
因R1:R2=2:3﹣﹣﹣﹣﹣④,由③④得:
I2=0.3A;
由電阻的串聯(lián)和電壓不變時,電流與電阻成反比有:
=;
即=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤,
由④⑤得:
R1=20Ω;
由電阻的串聯(lián)和歐姆定律,在第1次操作中,
電源電壓:
U=I1(R1+R3)=0.4A(20Ω+10Ω)=12V。
【例題4】(2021湖南邵陽一模)如圖甲所示的電路中,電源電壓不變,L是標有“6V 3W的電燈,當S1和S3閉合、S2斷開時,燈L正常發(fā)光,電流表的示數(shù)如圖乙所示。求:
(1)電源電壓。
(2)定值電阻R的值
(3)S1和S3斷開、S2閉合時,燈L的實際功率。(不考慮溫度對電阻的影響)
【答案】(1)電源電壓為6V;
(2)定值電阻R的值為12Ω;
(3)S1和S3斷開、S2閉合時,燈L的實際功率為0.75W。
【解析】(1)當S1和S3閉合、S2斷開時,燈泡L與電阻R并聯(lián),電流表測干路電流,
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,且燈L正常發(fā)光,
所以,電源電壓U=UL=6V;
(2)當S1和S3閉合、S2斷開時,燈泡L與電阻R并聯(lián),電流表測干路電流,
由P=UI可得,通過燈泡的電流:IL=0.5A,
由圖乙可知,電流表的量程為0~3A,分度值為0.1A,干路電流I=1A,
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,
所以,通過定值電阻R的電流:
IR=I﹣IL=1A﹣0.5A=0.5A,
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,
所以,由I可得,定值電阻R的值:R=12Ω;
(3)燈泡的電阻:RL=12Ω,
當S1和S3斷開、S2閉合時,燈泡L與定值電阻R串聯(lián),
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電路中的電流:I′=0.25A,
燈L的實際功率:PL′=(I′)2RL=(0.25A)2×12Ω=0.75W。
臨門一腳預測練
一、選擇題
1.(2020?棗莊模擬)如圖甲所示,額定電壓為6V的燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)接入電路,電源電壓一定?;瑒幼冏杵鞯幕瑥淖钣叶嘶阶钭蠖藭r,燈泡L的I﹣U圖象如圖乙所示,以下說法正確的是( )
A.燈泡正常發(fā)光時的電流為0.5A
B.燈泡兩端的電壓為3V時,它消耗的電功率為1.5 W
C.燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器接入電路的阻值為3Ω
D.當滑動變阻器接入電路的阻值為2.5Ω時,如果燈泡消耗的電功率為3.2 W,此時燈絲的阻值為5Ω
【答案】D
【解析】A.由題意知,燈泡的額定電壓為6V,由圖乙知,當燈泡兩端的電壓為6V時,燈泡的電流為1A,A錯誤;
B.由圖乙知,當燈泡兩端的電壓為3V時,燈泡中的電流大于0.5A,由P=UI可知,此時燈泡消耗的電功率大于1.5W,B錯誤;
C.由圖知,當變阻器滑片在最左端時,燈泡兩端的電壓等于6V,可知此時變阻器的阻值為零,C錯誤;
D.當變阻器阻值為零時,燈泡兩端的電壓等于6V,可知電源電壓為6V;
設燈泡兩端的電壓為U,此時電阻為R,根據(jù)題意可知:
= , =①
=3.2W ②
聯(lián)立①②解得U=2V或U=4V,根據(jù)燈泡的實際功率,U=2V時,其實際功率小于3.2W,不符合題意,所以U=4V,代入②得R=5Ω,D正確。
2.(2020四川成都)如圖所示電路,電源電壓U恒定。當A、B間接入標有“3V、1.5W”字樣的燈泡L(忽略燈絲電阻變化),閉合S、S1、S2,斷開S3,滑片P移到某一位置時電流表示數(shù)為I,再向上移動一段距離,R的阻值變化了5Ω,電流表示數(shù)變化了0.1A,L恰好正常發(fā)光;當A、B間換接為R3,閉合S、S3斷開S1、S2,電壓表示數(shù)為U2,R1的功率為P1,R2的功率為P2,P1≠P2,電路的總功率為5W。R1、R2、R3均為定值電阻,每個電阻的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω這四種可能。下列結論正確的是( )
A. I=0.4AB. U=12V
C. U2可能是2.5VD. P1可能是2.25W
【答案】AD
【解析】AB.當A、B間接入標有“3V、1.5W”字樣的燈泡L(忽略燈絲電阻變化),閉合S、S1、S2,斷開S3,燈泡和變阻器串聯(lián),電壓表測量變阻器兩端的電壓,電流表測量電路中的電流,燈泡的電阻
RL==6Ω
燈泡正常發(fā)光的電流
IL==0.5A
向上移動一段距離,變阻器連入電路的電阻變小,電路的總電阻變小,由歐姆定律可知通過電路的電流變大,由題意可知
R′=R-5Ω①
IL-I=0.1A
0.5A-I=0.1A
I=0.4A
②
③
由①②③得到
R=19Ω,U=10V
故A正確,B錯誤;
CD.當A、B間換接為R3,閉合S、S3斷開S1、S2,電阻R1、變阻器R2和電阻R3串聯(lián),電壓表測量變阻器兩端電壓,電流表測量電路中的電流,電路的總功率為5W,電路中的電流
I總=
總電阻
R總==20Ω
R1的功率為P1,R2的功率為P2,P1≠P2,串聯(lián)電路中各處的電流相等,由P=I2R可知R1和R2的阻值不相等,每個電阻的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω這四種可能,由串聯(lián)電路電阻的規(guī)律可知要得到
R總=R1+R2+R3=20Ω
可知
R1=2Ω或R1=9Ω
R2=9Ω或R2=2Ω
R3=9Ω
電壓表示數(shù)為U2的示數(shù)
U2=I總R2=0.5A×9Ω=4.5V
或U2=I總R2=0.5A×2Ω=1V
R1的功率為P1=I總2R1=(0.5A)2×2Ω=0.5W
或P1=I總2R1=(0.5A)2×9Ω=2.55W
故C錯誤,D正確。
3.(2021湖南婁底二模)如圖所示,電源電壓保持不變,小燈泡L1、L2分別標有“6V 3W”和“6V 6W”的字樣,滑動變阻器R的阻值變化范圍為0~12Ω,當S1、S2和S3都閉合,滑動變阻器的滑片滑到a端時,兩燈都正常發(fā)光.不考慮溫度對燈泡電阻的影響,則( )
A.電源電壓為12 V
B.兩燈都正常發(fā)光時電流表的示數(shù)為3A
C.整個電路的最小功率2.25W
D.整個電路的最大功率9 W
【答案】D.
【解析】(1)當S1、S2、S3都閉合,滑動變阻器滑到a端時,燈泡L1和燈泡L2并聯(lián),因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,且兩燈都正常發(fā)光,
所以,電源的電壓U=U1=U2=6V,故A錯誤;
(2)由P=UI可得,兩燈泡都正常發(fā)光時通過的電流:
I1===0.5A,I2===1A,
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,
所以,兩燈都正常發(fā)光時電流表的示數(shù):
I=I1+I2=0.5A+1A=1.5A,故B錯誤;
(3)由I=可得,兩燈泡的電阻:
R1===12Ω,R2===6Ω,
當S1、S3閉合且滑片位于b端時,R1與R的最大阻值串聯(lián),電路中的總電阻最大,電路的總功率最小,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電路的最小總功率:
P小===1.5W,故C錯誤;
(4)當S1、S2、S3都閉合且滑片位于a端時,兩燈泡并聯(lián),電路中的總電阻最小,電路的總功率最大,
因此時兩燈泡均正常發(fā)光,
所以,整個電路的最大功率:
P大=P1+P2=3W+6W=9W,故D正確.
4.(2019湖北荊州)如圖電路,電源電壓不變,閉合開關S,當滑片P置于滑動變阻器R2的最右端B處時,電壓表的示數(shù)為4V,定值電阻R1的功率為0.8W;當滑片P置于滑動變阻器R2的中點時,電壓表的示數(shù)變化了1V.下列結果正確的是( )
A.電源電壓為8V B.R1的阻值為20Ω
C.電路前后電流之比為1:3D.電路總功率變化了1.2W
【答案】D
【解答】(1)由電路圖可知,R1與R2串聯(lián),電壓表測滑動變阻器R2兩端的電壓,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,當滑片在B處時,電路中的電流:
I1=,
則滑動變阻器兩端的電壓:
U2=I1×R2=×R2=4V﹣﹣﹣﹣①
由圖知,當滑片P置于滑動變阻器R2的中點時,滑動變阻器的電阻減小,由串聯(lián)分壓的規(guī)律可知,電壓表的示數(shù)減小,即此時滑動變阻器兩端電壓為U2=4V﹣1V=3V,
同理可得,此時滑動變阻器兩端的電壓:
U2′=×=3V﹣﹣﹣﹣②
用①式比②式可得:
=,
解得:R2=2R1﹣﹣﹣﹣﹣③
將③代入①式可得:
=4V,
解得:U=6V,故A錯誤;
(2)當滑片P置于滑動變阻器R2的最右端B處時,電壓表的示數(shù)為4V,定值電阻兩端的電壓為U1=6V﹣4V=2V,
此時定值電阻R1的功率為0.8W,即;
P1===0.8W,
解得:R1=5Ω,
則R2=2R1=2×5Ω=10Ω,故B錯誤;
電路前后電流之比為
I1:I2=:=:=,
故C錯誤;
電路總功率變化了:
△P=P2總﹣P1總=﹣=﹣=1.2W,故D正確。
二、填空題
5.(2020四川南充)將一段電阻絲接入電路中,測得其兩端電壓為12V,通過的電流為3A,則該電阻絲電阻為________Ω;若將該電阻絲兩端電壓由12V降至6V,則電功率變化了________W。
【答案】 (1) 4 (2) 27
【解析】(1)電阻絲的電阻
R==4Ω
(2)將該電阻絲兩端電壓由12V降至6V,則電功率變化
ΔP=
6.(2021江西一模)如圖所示電路,電源電壓不變,滑動變阻器的規(guī)格“20Ω 2A”,L1的規(guī)格“10V 5W“,L2的規(guī)格“15V 15W”,不考慮溫度對燈絲電阻的影響。(1)只閉合開關S,當滑動變阻器接人電路的阻值為4Ω時,燈泡L1正常發(fā)光,則電源電壓為 V。(2)閉合開關S、S1、S2,滑動變阻器滑片置于中點,通電1min整個電路產生的熱量是 J。
【答案】(1)12;(2)1440。
【解析】(1)根據(jù)燈泡L1正常發(fā)光,可得流經燈泡的電流I1===0.5A,
燈泡L1正電阻R1===20Ω,
由圖可知,只閉合開關S,燈泡L1與滑動變阻器串聯(lián),串聯(lián)電路中電流處處相等,
即電路中的電流I=I1=0.5A,
由I=可得,電源電壓U=IR總=0.5A×(4Ω+20Ω)=12V;
(2)由P=可得,
L2的電阻R2===15Ω,
閉合開關S、S1、S2,燈泡L2、滑動變阻器并聯(lián),燈泡L1被短路,滑動變阻器滑片置于中點,
根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點可得,
總電阻=+,
則=+,
解得R并=6Ω,
通電1min整個電路產生的熱量:Q=W=UIt=t=×60s=1440J。
7.(2020遼寧撫順) 如圖所示是小飛家的電能表,他家同時使用的用電器總功率不能超過______。他讓一個電暖氣單獨接入電路,使用高溫擋工作,電能表轉盤剛好轉了100轉,電暖氣高溫擋的實際功率為______。電暖氣換用低溫擋加熱時,電能表的轉盤轉速會變______(填“快”或“慢”)。
【答案】 8800 1500 慢
【解析】電能表的工作電壓是220V,允許通過的最大電流為40A,則他家同時使用的用電器最大總功率
P=UI=220V×40A=8800W
電能表的轉盤轉100r,則用電器消耗的電能
=0.05kW·h
電暖氣高溫擋的實際功率
=1.5kW=1500W
電暖氣換用低溫擋加熱時,電功率減小,電能表的轉盤轉速會變慢。
8.(2020遼寧阜新) 吸塵器正常工作一段時間后,機身的溫度會升高,這是電流的______效應,一個“220V、440W”的吸塵器,線圈電阻是10Ω,工作1min消耗的電能是_______J,產生的熱量是______J。
【答案】 熱 2.64×104 2.4×103
【解析】吸塵器正常工作一段時間后,由于電流的熱效應,機身的溫度會升高。
吸塵器工作1min消耗的電能
W=Pt=440W×60s=2.64×104J
通過吸塵器的電流
I==2A
產生的熱量
Q=I2Rt=(2A)2×10Ω×60s=2.4×103J
9.(2020四川廣安)燈泡L1標有“12V,12W”,L2標有“12V,6W”,當它們串聯(lián)時,電路兩端允許加的最大電壓是______?如果把兩燈泡分別串聯(lián)或并聯(lián)接入同一電源下(電源電壓不變),L1和L2串聯(lián)時兩燈泡的總功率記為P1,并聯(lián)時兩燈泡的總功率記為P2,那么P1∶P2=______。(忽路燈絲電阻的變化,燈泡的實際電壓不能超過額定電壓)
【答案】 18V 2∶9
【解析】兩燈泡的額定電流分別為
,
兩燈泡的電阻分別為
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以,兩燈串聯(lián)時,電路中的最大電流I=I2=0.5A,因串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和,所以,電路兩端允許加的最大電壓
U=I(R1+R2))=0.5A×(12Ω+24Ω)=18V
L1和L2串聯(lián)時兩燈泡的總功率
并聯(lián)時兩燈泡的總電阻
總功率
10.(2020湖北宜昌)兩只定值電阻R1和R2的I-U圖像如下圖所示?當把這兩只電阻并聯(lián)接在3V電源上時,通過干路的電流是____A,在相同時間內,產生的熱量更多的是___ (選填“R1”或“R2”)
【答案】 (1) 045 (2)R1
【解析】并聯(lián)時電壓相等,由圖可知:當電壓等于3V時,R1中的電流為0.3A,R2中的電流為0.15A,所以干路上的電流為0.3A+0.15A=0.45A
根據(jù)公式Q=W=UIt可知:電壓和時間相同,R1中的電流大于R2中的電流,所以R1中產生的熱量更多。
11.(2020齊齊哈爾)小剛同學進行科學實踐活動,利用手表和電能表測量家中空調的實際功率,電能表的表盤如圖所示。他只讓空調工作,觀察到5min內電能表的表盤轉過300轉,則空調消耗的電能是 kW?h,空調的實際功率為 kW。
【答案】0.1;1.2。
【解析】3000r/kW?h表示的是電路中每消耗1kW?h的電能,電能表轉盤轉3000轉,
電能表轉盤轉動300轉消耗的電能:
W=kW?h=0.1kW?h,
t=5min=h,
空調的電功率:
P===1.2kW。
三、綜合計算題
12.(2021云南一模)某同學為自己設計了一盞調光燈,其原理如下圖所示,已知燈L的規(guī)格為”6V3W”(不考慮燈絲電阻的變化),滑動變阻器R的阻值范圍為0——12Ω,電源電壓恒為6V。
(1)當S閉合,滑片滑至最左端后,求燈絲中的電流。
(2)求燈正常工作一分鐘所消耗的電能。
(3)閉合S,再將滑片從右向左移動,求燈L發(fā)光最暗時的實際功率。
【解析】滑片移到最左端,滑動變阻器接入電路的阻值為0,因此電路中只有燈泡,根據(jù)歐姆定律求解;根據(jù)電能的計算公式W=Pt來計算;分析題意燈泡最暗,應是滑動變阻器接入阻值最大,根據(jù)歐姆定律求出電流,在計算L的功率。
(1)因為電源電壓為6V,所以此時小燈泡正常發(fā)光,即
I== =0.5A
(2)W=P額t=3W×60s=180J
(3)RL== =12Ω
I= ==0.25A
P實=UI=I2 RL =(0.25A)2×12Ω=0.75W
13.(2020江蘇連云港)連云港興起的“廁所革命”極大地提升了市民的生活品質。為解決冬天如廁時馬桶座冰冷的問題,某興趣小組為一公廁設計了簡易電熱馬桶座,其電路如圖所示,定值電阻R1和R2為兩電熱絲,單刀雙擲開關S2可接a或b。已知電阻R2 =550Ω,所加電源電壓為220V。當S1閉合,S2接a時,電路發(fā)熱的功率為22W。
(1)求R1的阻值;
(2)分別求出①S1斷開、S2接a;②S1閉合、S2接b兩種情況下電路的發(fā)熱功率。
(3)小明同學對此電路設計進行評估,發(fā)現(xiàn)該電路一直處于工作狀態(tài),不利于節(jié)能環(huán)保,建議在電路中增加定時開關。老師認為該電路設計還有不足,請你指出所存在的不足。
【答案】(1)2200Ω;(2)17.6W,110W;(3)見解析
【解析】(1)當S1閉合,S2接a時,只有R1接入電路,R1的阻值
R1==2200Ω
(2)①S1斷開、S2接a時,兩個電阻串聯(lián),電路的發(fā)熱功率
②S閉合,S2接b時,兩個電阻并聯(lián),R1的發(fā)熱功率
R2的發(fā)熱功率
電路的發(fā)熱功率P總=P1+P2=88W+22W=110W
當S1斷開、S2接a時,電路消耗的功率為17.6W,該擋位電路消耗的功率與另一擋位22W相差不大,沒有實際意義。建議根據(jù)需要改變R1和R2的阻值,使三個擋位電路的功率適當拉開差距。
這是一份2021年中考物理三輪沖刺過關 專題26 含有電磁繼電器的冷門計算題對策(教師版含解析),共12頁。
這是一份2021年中考物理三輪沖刺過關 專題25 熱電力綜合計算題對策(教師版含解析),共11頁。
這是一份2021年中考物理三輪沖刺過關 專題24 力電綜合計算題對策(教師版含解析),共12頁。
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