资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台新中考 核心考点复习 06 电功和电功率模块一 电功与电功率1. 电功(1)概念与实质:电流所做的功叫电功,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程,电能转化为其他形式能量的多少可以用电功来度量(2)单位:焦耳,符号J;常用单位千瓦时(kW·h),俗称度;1千瓦时=3.6×106焦耳(3)计算公式:W=Pt=UIt(4)推导公式:W=I2Rt=,只适用于纯电阻电路2. 电功率(1)概念与意义:电流在单位时间内做的功,用于描述电流做功的快慢(2)单位:瓦(W)或千瓦(kW),1kW=1000W(3)计算公式:P=UI(4)推导公式:P=I2R=,只适用于纯电阻电路(5)额定功率与实际功率① 额定功率:用电器在额定电压下工作时所对应的功率② 实际功率:用电器在实际电压下工作时所对应的功率(6)串并联电路的电功率规律① 串联电路:P总=P1+P2,② 并联电路:P总=P1+P2,3. 电流的热效应(1)电流的热效应:电流通过各种导体时,会使导体的温度升高的现象,实际上是电能转化为内能的过程(2)焦耳定律① 内容: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② 公式:Q=I2Rt(3)电功与电热① 纯电阻电路:电能全部转化为内能,如日常生活中的电炉、电饭锅、电熨斗等电热器,在使用中电功等于电热,即W=Q② 非纯电阻电路:电能转化为内能和其它形式的能,如电动机转动,电能一部分转化为机械能,一部分转化为内能,此时电功大于电热,即W>Q有两只灯泡L1、L2,分别标有“220V 100W”和“220V 40W”的字样。若不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是( )A.两灯正常发光时,L1的电阻较大B.两灯并联接入220V的电路,L1、L2消耗功率之比是2:5C.两灯串联接入220V的电路,L1消耗的功率小于25WD.两灯串联接入220V的电路,两灯泡消耗总功率大于40W小于100W甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象,将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中,只闭合开关S1时,小灯泡L的实际功率为1W。下列说法错误( )A.只闭合开关S1时,小灯泡L 的电阻为4ΩB.再闭合开关S2时,电流表示数增加0.2AC.再闭合开关S2时,电路总功率为1.4WD.再闭合开关S2后,在1min 内电阻R产生的热量为240J如图所示,闭合S1、S2、S3时,电压表示数为3V,电流表示数为0.5A,R1在10s内产生的热量是 J;闭合S1、S3,断开S2时,电压表示数为2V,此时R1与R2的功率之比为 。模块二 动态电路1. 动态电路分析的一般步骤(1)确定初始状态下的电路连接状态和各电表的测量对象(2)从整体电路中变化的部分入手,例如开关的闭合或断开、光敏或热敏电阻的变化、滑动变阻器滑片的移动等,根据串并联电路的电阻特点确定电路总电阻R总的变化情况(3)根据欧姆定律判断电路中的总电流I总的变化情况(4)根据欧姆定律及串并联电路的电流、电压特点,分析干路或支路中电压表、电流表的示数变化情况(5)依据电功率的相关计算公式,分析电路总功率及各用电器的功率变化情况2. 动态电路分析基础(1)总电阻R总的变化规律:电路中任何一个电阻增大(无电流通过的电阻除外),R总增大,任何一个电阻减小时,R总减小(2)串联分压与并联分流① 在简单的串联电路中,导体的电阻越大,它两端的电压越大② 在简单的并联电路中,导体的电阻越大,通过它的电流越小3. 典型动态电路(1)说明:R0为定值电阻,R为滑动变阻器,其最大阻值为Rmax,且Rmax>R0,在滑片由a端移动到b端的过程中,电路始终安全(2)电压的变化① 图1:电压表V1和V2的示数随电路中电流I的变化关系② 图2:电压表V1和V2的示数随滑动变阻器接入电路的阻值R的变化关系(3)电功率的变化① 图3:电路总功率P总、定值电阻的电功率P0和滑动变阻器的电功率P随电路中电流I的变化关系② 图4:滑动变阻器的电功率P随滑动变阻器接入电路的阻值R的变化关系如图的电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。下列说法正确的是( )A.开关闭合前,电压表和电流表均无示数B.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,电压表的示数变小C.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,R的功率变大D.开关闭合后,滑片P向右移动的过程中,电压表与电流表示数的比值变小如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S1和S2,灯L正常发光,则断开开关S2时( )A.电流表示数变大,灯L变亮B.电压表示数变大,灯L的实际功率变小C.电流表示数变小,灯L仍然正常发光D.电压表示数不变,电路的总功率变大如图1所示,R是压敏电阻,其阻值随压力的变化而改变,R0为定值电阻,闭合开关S,改变R上压力大小,两电表示数之间的关系图象如图2所示。下列判断错误的是( )A.电源电压为6VB.当R0消耗的电功率为0.4W时,R的电阻为20ΩC.R0的阻值为10ΩD.当电压表示数为1V时,R0的电功率为0.5W如图所示,电源电压为10V并保持不变,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。闭合开关S,当滑片P移至最左端时,灯泡正常发光,电流表示数为0.5A;当滑片P移至中点时,电流表示数为0.4A。则下列说法正确的是(注意:需要考虑小灯泡电阻的变化)( )A.电路消耗的最小功率为2.5WB.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为2.4WC.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为3.2WD.滑片P在最左端时,2min内电流通过灯泡所做的功为10J模块三 用电器计算1. 电热器相关计算(1)能量转化:电能转化为内能(2)基本分析思路:,为电能转化为内能的效率2. 电热器的高低温档(1)串联电路:如图所示,R1和R2均为发热电阻① 高温档:开关S1、S2都闭合,电阻R2被短路,此时只有R1接入电路,电路总功率为,单位时间内产热多② 低温档:开关S1闭合,S2断开,此时电阻R1和R2串联接入电路,电路的总功率为,单位时间内产热少(2)并联电路:如图所示,R1和R2均为发热电阻① 高温档:开关S1、S2都闭合,此时电阻R1和R2并联接入电路,电路的总功率为,单位时间内产热多② 低温档:开关S1闭合,S2断开,此时只有R1接入电路,电路的总功率为,单位时间内产热少2. 电动机相关计算(1)能量转化:电能转化为机械能和内能(2)基本分析思路:,为电能转化为机械能的效率(3)含电动机的电路分析① 说明:如图所示,电动机正常工作,电动机两端电压为U,通过电动机的电流为I,电动机内部线圈电阻为R② 电功与电热关系:W总=W机+Q,即W机=UIt-I2Rt③ 功率关系:P总=P机+P热,即P机=UI-I2R养生壶的原理如图所示,它有加热和保温两档。当加热到设定温度时,养生壶自动切换为保温档。(养生壶的部分参数如表所示)壶的容积 1.5L额定电压 220V加热功率 1000W保温功率 44W(1)R1和R2的阻值分别为 Ω和 Ω。(2)如果养生壶的效率为70%,那么在标准大气压下要将满壶的水从20℃加热至沸腾,需要 分钟。同学们发现电饭锅、电高压锅等用电器的功率都是可以调节的,于是他们利用实验室中的器材,设计了一个功率可以调节的电路(如图所示)来模拟上述电器的工作状况。已知R1=10Ω,学生电源提供的电压为12V且保持不变,R1、R2电阻保持不变。(1)开关S1闭合且开关S2接a时,电路的总功率为21.6W,则R2阻值为 Ω。(2)开关S1断开且开关S2接b时,则10s内电流通过整个电路做的功为 J。电动汽车比燃油汽车低碳环保并且能源利用率高,是今后交通工具的发展方向。某款新型家用电动汽车蓄电池提供电压150V,电动机正常工作时电流为10A,可以使汽车获得240N的牵引力,保证汽车以5m/s的速度在水平路面上匀速行驶。(1)电动机汽车以5m/s的速度匀速行驶5min牵引力所做的功为 J。(2)以5m/s的速度匀速行驶时,电动汽车的电能转化为机械能的效率为 。小红家正在新建楼房,她看到工人师傅用电动机把220kg建筑材料从地面匀速提升到与3楼地板同一高度时所用时间为20s。已知楼层高3m,电动机的铭牌如下表,忽略材料自身高度的影响,g取10N/kg。某型号电动机 ZGZ007额定电压 220V额定功率 1100W频率 50Hz(1)装置中电动机正常工作时的电流为 A。(2)拉力F所做的功为 J。(3)该装置的效率为 。例1.C解:(1)由P=UI=可得,两灯泡正常发光时的电阻分别为:R1===484Ω,R2===1210Ω,则R1<R2,即L1的电阻较小,故A错误;(2)两灯并联接入220V的电路,它们两端的电压等于220V,均能正常发光,则L1、L2消耗功率之比P1:P2=100W:40W=5:2,故B错误;(3)两灯串联接入220V的电路时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流I===A,L1消耗的功率P1′=I2R1=(A)2×484Ω≈8.2W<25W,故C正确;两灯泡消耗总功率P=UI=220V×A≈28.6W<40W,故D错误。故选:C。练1.1.D解:A、只闭合 S1时,电路为小灯泡L的简单电路,L 的实际功率为 1W,根据P=UI可知,在甲图L的图线上找符合U、I乘积为 1W 的坐标,则有:UL=2V,IL=0.5A,则小灯泡 L 的电阻:RL===4Ω,故 A 正确;B、由 A 选项分析得,电源电压U=UL=2V,再闭合 S2后,此时R、L并联接入电路,电流表测干路中的电流,电压为 2V,在甲图中找出 R 此时对应电流为0.2A,则电流表示数增大0.2A,故B正确;C、电源电压为 2V,R的电流为 IR=0.2A,L 的电流为IL=0.5A,电路中总电流为 I=IR+IL=0.2A+0.5A=0.7A,则电路总功率:P=U总I总=2V×0.7A=1.4W,故 C 正确;D、再闭合 S2时,电阻R的电压为 2V,电流为 0.2A,通电 1min 产生热量:Q=W=UIt=2V×0.2A×60s=24J,故D错误。故选:D。练1.2. 15;2:1解:(1)由图知,闭合S1、S2、S3时,只有R1连入电路中,电压表测电源电压,电流表测电路中电流,所以电源电压为3V,R1在10s内产生的热量:Q=W=UIt=3V×0.5A×10s=15J;(2)闭合S1、S3,断开S2时,两电阻串联,电压表测R1两端电压,即U1=2V,由串联电路特点可知R2两端电压:U2=U﹣U1=3V﹣2V=1V,由P=UI可得两电阻的功率比:====。故答案为:15;2:1。例2.B解:(1)开关闭合前,电路处于开路状态,则电流表没有示数;但电压表的两个接线柱通过变阻器与电源的正负极相连通,此时电压表测量电源电压,所以电压表有示数;故A错误;(2)开关闭合后,定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表A测电路中的电流,电压表测定值电阻R两端的电压;滑片P向右移动的过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小;根据U=IR可知,定值电阻R两端的电压变小,即电压表的示数变小,故B正确;定值电阻两端的电压减小,电路中电流减小了,根据P=UI知,R的功率变小,故C错误;由欧姆定律可知,电压表与电流表示数的比值为定值电阻的阻值,所以,电压表与电流表示数的比值不变,故D错误。故选:B。练2.1.C解:由电路图可知,闭合开关S1和S2时,定值电阻R与灯泡L并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流,当断开开关S2时,电路为灯泡L的简单电路,电压表测电源两端的电压,电流表测通过L的电流,因电源电压保持不变,所以,电压表的示数不变,故B错误;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过灯泡L的电流不变,灯L仍然正常发光,故A错误;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电路的总电流变小,即电流表的示数变小,故C正确;由P=UI可知,电路的总功率最小,故D错误。故选:C。例3.D解:由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流:AC、由图象可知,当电路中电流I1=0.2A时,压敏电阻两端的电压U1=4V;当电路中电流I2=0.5A时,压敏电阻两端的电压U2=1V,根据串联电路的规律及欧姆定律,由电源的电压不变得:U=I1R0+U1,即U=0.2A×R0+4V﹣﹣﹣﹣①U=I2R0+U2,即U=0.5A×R0+1V﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,由①②得:R0=10Ω,U=6V;故A、C正确;B、当R0消耗的功率为0.4W时,根据P=I2R,电路的电流为:I===0.2A;由欧姆定律和电阻的串联可得此时R的电阻为:R=﹣R0=﹣10Ω=20Ω,故B正确;D、由图2知,当电压表示数为1V时,电路的电流为0.5A,R0的电功率为:P0=I′2×R0=(0.5A)2×10Ω=2.5W,故D错误。故选:D。练3.1.B解:(1)当滑片P移至最左端时,电路为灯泡的简单电路,电流表测电路中的电流,此时灯泡正常发光,由I=可得,灯泡正常发光时的电阻:RL===20Ω;当滑动变阻器连入电路的电阻最大时,电路消耗的功率最小,若不考虑灯泡电阻随温度的变化,根据串联电路的电阻特点可得,最小总功率:P最小===2.5W;由于灯泡不正常工作时的电阻低于正常工作时的电阻,所以,电路消耗的最小功率不是2.5W;故A错误;(2)滑片P在中点时,电流表示数为0.4A,根据I=可得,此时滑动变阻器两端的电压:U滑=IR滑=0.4A××20Ω=4V,因串联电路中总电压等于各电压之和,所以,此时灯泡两端的电压:UL′=U﹣U滑=10V﹣4V=6V,灯泡的实际功率:PL=UL′I=6V×0.4A=2.4W;故B正确,C错误;(3)滑片P在最左端时,2min内电流通过灯泡做的功:WL=UILt=10V×0.5A×2×60s=600J,故D错误。故选:B。例4. (1)48.4,1051.6;(2)12解:(1)养生壶处于加热状态时,电路的总功率最大,由P=UI=可知,电源的电压一定时,电路的总电阻最小,由电路图可知,当开关S1、S2闭合时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,养生壶处于加热状态;(2)在保温档正常工作时,由P=UI可得,电路中的电流:I===0.2A;(3)养生壶处于加热状态时,电路为R1的简单电路,则R1的阻值:R1===48.4Ω,当开关S1闭合、S2断开时,R1与R2串联,电路的总电阻最大,总功率最小,养生壶处于保温状态,由I=可得,此时电路中的总电阻:R总===1100Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R2的阻值:R2=R总﹣R1=1100Ω﹣48.4Ω=1051.6Ω;(4)满壶水的体积:V=1.5L=1.5dm3=1.5×10﹣3m3,由ρ=可得,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg,在标准大气压下水的沸点为100℃,则水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg ℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)=5.04×105J,由η=×100%可得,消耗的电能:W===7.2×105J,由P=可得,需要的加热时间:t′===720s=12min。答:(1)闭合;(2)在保温档正常工作时,电路中的电流是0.2A;(3)R1的阻值为48.4Ω,R2的阻值为1051.6Ω;(4)如果养生壶的效率为70%,那么在标准大气压下要将满壶的水从20℃加热至沸腾需要12min。练4.1. (1)20;(2)48解:(1)由图知,开关S1闭合且开关S2接a时,R1、R2并联,根据P=UI可得总电流:I===1.8A,通过R1的电流:I1===1.2A,因并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以通过R2的电流:I2=I﹣I1=1.8A﹣1.2A=0.6A;由I=可得,R2的阻值:R2===20Ω;(2)开关S1断开且开关S2接b时,R1、R2串联,则总电阻:R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω,所以,10s时间内电流通过整个电路做的功:W=t=×10s=48J。答:(1)①并;②电路中总电流为1.8A,R2阻值为20Ω;(2)10s时间内电流通过整个电路做的功是48J。例5. (1)3.6×105J;(2)80%解:(1)汽车的速度v=5m/s,行驶时间t=5min=300s,由v=得,汽车行驶的路程:s=vt=5m/s×300s=1500m,汽车匀速行驶牵引力所做的功:W=Fs=240N×1500m=3.6×105J;(2)电动机正常5min消耗的电能:W总=UIt=150V×10A×300s=4.5×105J,电动汽车的电能转化为机械能的效率:η=×100%=×100%=80%。答:(1)汽车匀速行驶5min牵引力所做的功为3.6×105J;(2)电能转化为机械能的效率为80%。练5.1. (1)5;(2)13200;(3)60%解:(1)由P=UI可得,电动机正常工作时的电流:I===5A;(2)物体的重力:G=mg=220kg×10N/kg=2200N;图中为定滑轮,使用时不能省力,且匀速提升物体,则拉力F=G=2200N,将建筑材料提升到3楼地板上,拉力F所做的功:W机=Fs=2200N×3m×2=13200J;(3)电动机工作20s消耗的电能:W电=Pt=1100W×20s=22000J,装置的效率:η==×100%=60%。答:(1)装置中电动机正常工作时的电流为5A。(2)拉力F所做的功13200J。(3)该装置的效率60%。21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源预览