中考总复习物理（安徽）12-1第十二讲 第一节电路的简单计算和分析课件

这是一份中考总复习物理（安徽）12-1第十二讲 第一节电路的简单计算和分析课件，共60页。PPT课件主要包含了目录安徽·中考，考点1，欧姆定律，考点2，nR0，失分警示，电功和电能，考点3，千瓦时，kW·h等内容，欢迎下载使用。
第一节　电路的简单计算和分析
考点 1　电流与电压、电阻的关系考点 2　欧姆定律考点 3　电功和电能考点 4　电功率考点 5　焦耳定律
命题角度 1　欧姆定律的简单计算命题角度 2　电能和电功率的相关计算命题角度 3　含滑动变阻器的动态电路的分析
实验　探究电流产生的热量与哪些因素有关
1.电流与电压的关系:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成　　　　比. 2.电流与电阻的关系:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成　　　　比.
电流与电压、电阻的关系
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成　　　比,跟导体的电阻成______比. 2.公式:　　　　.其中U表示导体两端的电压,单位为V;R表示导体的电阻,单位为Ω;I表示通过导体的电流,单位为A. 3.变形公式:U=　　　　(求电压);R=　　　　(求电阻).
1.电能(1)电能的单位ⅰ.国际单位:　　　　,符号是　　　　. ⅱ.常用单位:　　　　,俗称度,符号是　　　　.1 kW·h=1 000 W×3 600 s=3.6×106 W·s=　　　　J.
(2)电能的计量ⅰ.计量工具:　　　　(如图),用于计量用电器在一段时间内消耗的电能. ⅱ.电能表读数方法:电能表计数器前后两次读数之差,就是被测用电器在这段时间内消耗的电能.电能表计数器的最后一位是十分位,图示电能表的读数为　　　　kW·h.
ⅲ.电能表面板数据a.“220 V”表示这个电能表应在电压为220 V的电路中使用.b.“10(40) A”表示这个电能表的标定电流是10 A,额定最大电流是40 A,电能表工作时的电流不应超过其额定最大电流.c.“50 Hz”表示这个电能表应在频率为50 Hz的交流电路中使用.d.“2 500 r/(kW·h)”叫电能表常数,表示接在这个电能表上的用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转过2 500转;“r/(kW·h)”也写作“revs/(kW·h)”.电子式电能表的电能表常数的单位是“imp/(kW·h)”,如“800 imp/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁800次.
ⅳ.利用电能表常数计算电能a.感应式电能表:若电能表常数为N r/(kW·h),电能表转盘转n r,说明用电器消耗的电能W=　　　　kW·h=　 　　　 J. b.电子式电能表:若电能表常数为N imp/(kW·h),电能表指示灯闪烁n次,说明用电器消耗的电能W=　　　　kW·h=　 　　　J.
(3)电能的应用:电能转化为其他形式的能.如:电饭锅工作,电能主要转化为　　　 能;电动机转动,电能主要转化为　　　 能;LED灯发光,电能主要转化为　　　 能.
2.电功(1)定义:电流通过导体所做的功叫作电功.(2)符号:　　　　. (3)本质:电流做功的过程就是将电能转化为其他形式的能的过程.有多少电能发生了转化,电流就做了多少功.(4)单位:国际单位是焦(J),常用单位是千瓦时(kW·h).
1.定义:　　　　和做功所用　　　　的比值.用符号　　　　表示. 2.物理意义:电功率是表示电流做功　　　　的物理量,在数值上等于单位时间内电流所做的功. 3.单位:　　　　,简称　　　 ,符号　　　 .1 W=　　　　J/s,1 kW=　　　　W,1 W=　　　　mW. 4.公式:P=　　　　.式中若电功W的单位是J,做功时间t的单位是s,则功率P的单位就是　　　　;若W的单位是kW·h,t的单位是h,则功率的单位就是　　　　.
7.额定功率和实际功率(1)额定电压和额定功率:用电器　　　　时的电压称作额定电压,用电器____________________时的电功率称作额定功率.用电器铭牌上一般会标注额定电压和额定功率. (2)实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率称作实际功率.实际功率反映了电流做功的快慢.
(3)实际功率与额定功率的关系
3.电功率的物理意义:对于用电器来说,电功率反映了用电器消耗电能的快慢,电功率大的用电器,单位时间内消耗的电能多(大功率用电器“费电”);或者说电功率反映了用电器将电能转化为其他形式的能的快慢,电功率大的用电器,单位时间内将电能转化为其他形式的能多(实际功率越大的灯泡越亮).
4.一般认为,灯泡的亮度由其实际功率决定.两只额定电压相同的灯泡,额定功率大的灯泡电阻小,当它们串联时,额定功率大的灯泡两端的实际电压小,因而实际功率小、亮度低;同理可推,当它们并联时,额定功率大的灯泡的亮度高.两只额定功率相同的灯泡串联时,额定电压大的亮度高;并联时,额定电压大的亮度低.(以上讨论忽略了灯泡电阻的变化和灯丝被烧断的情形)
1.电流的热效应(1)定义:电流通过导体时　　　　能转化成　　　　能的现象. (2)影响因素:电流、电阻、通电时间.电流越大、电阻越大、通电时间越长,导体产生的热量就越多.(3)电热与电功的关系:纯电阻电路将电能全部转化为内能,因此纯电阻电路中,电流做了多少功,就产生多少热量,即W=Q.(4)利用和防止:利用电流的热效应——电热器;防止电流的热效应带来的损害——散热.
类型1　欧姆定律在串、并联电路中的应用例1 [2019合肥45中三模]如图所示,开关断开时,电压表示数为9 V,开关闭合时,电压表示数为6 V,已知R1的阻值为30 Ω,则R2的阻值为　　　　　Ω.【思路分析】　安徽中考的电路计算类填空题常常可以利用串联电路分压规律,并联电路分流规律或串、并联电路的总电阻公式进行计算,会使计算更便捷.
例2 [2019合肥50中二模]在如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R1的最大阻值为20 Ω.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P移到a端时,电流表的示数为0.6 A,此时电阻R两端的电压为　　　　　V;当滑动变阻器的滑片P移到b端时,电流表的示数为1.2 A,则电阻R的阻值为　　　　　Ω.
例3 [2019合肥蜀山区一模]如图所示,电源电压为4.5 V,电流表的量程为“0~0.6 A”,电压表的量程为“0~3 V”,滑动变阻器的规格为“15 Ω　1 A”,小灯泡L上标有“2.5 V　0.5 A”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响).在保证电路各元件安全的情况下,滑动变阻器连入电路的阻值的变化范围是　　　　　.
A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻B.通过导体乙的电流与其两端的电压成正比C.当导体甲两端的电压为2 V时,通过导体甲的电流为0.2 AD.将导体甲、乙并联后接在电压为3 V的电源上时,干路中的电流为0.6 A
类型2　I-U 图像的理解和相关计算例4　在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用实验数据作出了如图所示的图像.下列说法正确的是 (　 )
例5　[2019福建]如图为某种灯泡的电流I与电压U的关系图像.若有6只这种灯泡串联接在电压为6 V的电源上,通过灯泡的电流为　　　A;若把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6 V的电源上,总电流为1.5 A,则该电阻的阻值为　　　Ω.
I-U 图像的理解和应用1.I-U图像表示电流随电压变化的规律,图像中,横轴表示电压U,单位一般是V;纵轴表示电流I,单位一般是A.
2.如图甲,图线b中的电流值与电压值成正比,说明电阻不变,这是定值电阻的I-U图线;图线a随电压的增大有向下弯曲的趋势,说明随着电压的增大,U与I的比值变大,即电阻变大,小灯泡灯丝的I-U图像一般是这种形式的;图线c随电压的增大有向上弯曲的趋势,说明随着电压的增大,U与I的比值变小,即电阻变小.
1.[2009安徽,6]如图所示的电路中,电压U保持不变,电阻R1=R2.开关S断开时,电流表的示数为I1;开关S闭合时,电流表的示数为I2.则I1∶I2=　　　　.
2.在如图所示的电路中,R=4 kΩ,电源电压不变,内阻不计.当S1闭合、S2断开时,电压表的示数为1 V;当Sl和S2都闭合时,电压表的示数为3 V.则电源电压为________V,电压表的电阻为　　　　kΩ.
3.[2020合肥50中东校三模]如图所示,电源电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从某一位置移动到另一位置,电压表的示数由2 V变为1 V,电流表的示数由0.1 A变为0.2 A,则电阻R的阻值是　　　　Ω.
4.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1=10 Ω.闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系如图乙所示,则R2的最大阻值为_________Ω,电源电压为　　　　V.
5.[2019内蒙古呼和浩特]用电器甲和乙,其电流与其两端电压的关系如图所示,其中直线表示用电器甲的电流与其两端电压的关系.下列说法正确的是 (　　)
A.用电器甲电阻不变,大小为0.1 ΩB.用电器乙的电阻随着电流增大而变大,最大值为10 ΩC.如果把这两个用电器串联接在6 V的电源上,电路中的电流是0.43 AD.如果把这两个用电器并联接在4 V的电源上,干路中的电流是0.65 A
6.[2020合肥寿春中学三模]在如图所示的电路中,电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω,不计电流表内阻,在B、C两点间加上6 V的电压时,下列计算错误的是 (　　)A.电流表示数为1 AB.R2和R3两端的电压之比为1∶1 C.通过R1和R3的电流之比为1∶1D.电路中的总电阻为3 Ω
电能和电功率的相关计算
类型1　实际情景中电能和电功率的相关计算例6　[2020福建]民航局规定:严禁乘客携带超过160 W·h(瓦·时)的锂电池上飞机.某品牌笔记本电脑的电池铭牌标有“10.8 V　10 A·h”字样,充满电后,存储的电能为　　　　kW·h,该笔记本电脑　　　　(选填“能”或“不能”)带上飞机.
例7　[2020合肥寿春中学三模]小丽同学家电饭煲上的铭牌模糊不清,她想利用标有“3 000 revs/(kW·h)”字样的电能表测量电饭煲的功率,她断开家中的其他电器,只将电饭煲接入电路中工作,测得电能表的转盘1 min转了30转,则电饭煲的电功率是　　　　W.
例8　[2009安徽,7]大多数家用电器在待机状态(关机但未拔掉电源插头)时也会消耗电能.以有1 000个家庭的社区为例,假设每个家庭所有用电器待机时的总功率约为20 W,每天处于待机状态的时间约为20 h,则该社区每天因用电器待机而浪费的总电能约为　　　　kW·h.
类型2　电路中电能和电功率的相关计算例9　[2020安庆模拟]在如图所示的电路中,R1=10 Ω,R2=20 Ω.闭合开关,电流表的示数为0.3 A,则通电 1 min,R1和R2共产生　　　　J的热量.
例10　[2020合肥寿春中学二模]如图是电热饮水机的电路原理图,其中R1、R2均为发热电阻,已知R1=435.6 Ω,R2=48.4 Ω.则此饮水机的保温功率与加热功率之比为　　　　.
例11　[2019合肥168中学一模]下表为某品牌取暖器的铭牌,其内部电路如图所示,R1和R2均为电热丝,其中S1是温度自动控制开关,温度升高到一定值时会自动断开.闭合开关S、S1,120 min内取暖器消耗的电能为3.52 kW·h,求:(1)通过R1的电流;(2)电热丝R2的电阻;(3)120 min内开关S1闭合的时间.
电能、电功率、电热的相关计算1.电能、电功率、电热的计算公式总结
2.电流、电压、电阻与电功率的关系
7.[2019合肥瑶海区模拟]电流的大小可以用单位时间内通过导体横截面的电荷量表示,单位是C/s,1 C/s=1 A.某次发生闪电时,云层和地面之间的电压约为1.0×109 V,云地间转移的电荷量约为6 C,持续的时间约为60 μs.则这次闪电过程中的电流约为　　　　A,向外释放的能量约为　　　　J.
8.[2020安徽省六区联考二]如图甲所示是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像.将它们接入图乙电路中,当只闭合开关S时,小灯泡的实际功率为1 W;若同时闭合开关S、S1,则电路的总功率为　　　　W.
9.[2020合肥45中三模]将一只“220 V　484 W”的浴霸灯泡接在家庭电路中,灯泡可正常发光.如图,若用输电线把该灯泡由家引到较远的工地时,发现灯泡变暗,测得灯泡的实际功率为 400 W,则输电线上损耗的功率为　　　　W(忽略温度对灯丝电阻的影响).
10.[2020湖北天门]如图是多功能汤锅加热的测试电路图,使用时通过旋钮开关(虚线圆圈部分)可实现保温、慢炖、快炖三种功能的切换,且保温、慢炖、快炖状态的加热功率依次增大.已知四个发热电阻的阻值相等,测试电源电压为220 V,慢炖状态的功率为550 W.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求:
(1)R1的阻值;(2)保温状态的功率;(3)若把1.1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,快炖需要6 min 40 s,则加热的效率是多少?
含滑动变阻器的动态电路的分析
例12　如图所示的电路中,电源电压不变,灯泡L电阻不变,闭合开关,滑动变阻器R的滑片向右移动一段距离,则 (　　)A.电流表的示数减小 B.电压表V1的示数减小C.灯泡L变亮 D.滑动变阻器R的功率减小
例13　在如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P向右移动时,不变的是 (　　)A.电流表A的示数B.电压表V的示数与电流表A的示数的比值C.电流表A的示数与电流表A1的示数的差值D.电压表V的示数与电流表A1的示数的比值
例14　如图所示的电路中,闭合开关后,在滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动的过程中(忽略灯丝电阻的变化) (　　)A.电路的总电阻逐渐变大B.通过乙灯的电流逐渐变大C.滑动变阻器两端的电压逐渐变小D.甲灯逐渐变暗
例15　[2021预测]如图所示,电源电压U保持不变,R′的最大阻值大于R0,闭合S后,电流表的示数为I,电压表V1、V2的示数分别为U1、U2,将滑动变阻器R′的滑片从一端移动到另一端,下列有关定值电阻R0的电功率P0和滑动变阻器R′的电功率P′的图像中可能正确的是 (　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　　D
【思路分析】　以分析P'-U2图像为例:1.分析电路:①电路中的元件如何连接——定值电阻R0和滑动变阻器R'串联;②电表分别测哪个物理量——V1测R0两端的电压U1,V2测R'两端的电压U2,A测电路中的电流I.2.分清变量和常量:①常量:电源电压U,定值电阻R0的阻值;②变量:I、U1、U2、P0、P'.
动态电路分析 由滑动变阻器滑片的移动引起的电路变化问题要紧抓“两个不变”,用好“三个技巧”. 两个不变:电路中总电压不变、定值电阻阻值不变. 三个技巧:1.越串联,总电阻越大,越并联,总电阻越小;2.可将电路看成由“定值部分”和“可变部分”串联或并联而成,则可变部分电阻变大,总电阻就变大,可变部分电阻变小,总电阻就变小;3.串联电路分压规律和并联电路分流规律可以定性使用,即定值电阻和可变电阻串联时,可变电阻阻值变大,可变电阻两端电压也变大;定值电阻和可变电阻并联时,可变电阻阻值变大,通过可变电阻的电流变小.
串联电路动态分析的一般思路(定值电阻R0与滑动变阻器RP串联): 并联电路动态分析的一般思路(定值电阻R0与滑动变阻器RP并联):
对混联电路进行分析时,通常的思路是利用等效替代法对电路进行“分层”.以例14的电路为例,可以将滑动变阻器和灯泡乙并联的部分称为“内层电路”,把这个“内层电路”等效为一个电阻R并,则电路就化简为灯泡甲与R并的串联电路,
这个串联电路可称为“外层电路”;则对这个混联电路的动态分析就变成了对“内层”的并联电路和“外层”的串联电路的分析.从内层转向外层的关键是分析滑动变阻器的阻值变化对R并的影响,进而分析外层电路的其他物理量的变化;从外层转向内层的关键是分析干路电流的变化对内层电路各物理量的影响.
11.[2019合肥包河区二模]如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,在滑动变阻器的滑片P向b端滑动的过程中,下列关于电表示数变化的说法正确的是 (　　)A.电流表示数变大 B.电流表示数变小C.电压表示数变大 D.电压表示数变小
12.[2020合肥45中三模]如图所示,电源电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从中点向右滑动.关于该过程,下列说法中正确的是 (　　)A.电流表A1的示数变小B.电压表V的示数变大C.电流表A2与电流表A1的差值变大D.电压表V的示数与电流表A2的示数的比值变大
13.[2021预测]如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源、电流表和电压表的内阻对电路的影响忽略不计.闭合开关S后,将R2的滑片自a端向b端逐渐移动,下列说法正确的是 (　　)A.电压表V1和电流表A示数的比值变大B.电压表V2和电流表A示数的比值变小C.电压表V1和电流表A示数的变化量的比值变大D.电压表V2和电流表A示数的变化量的比值不变
14.[2019合肥45中三模]如图所示,电源电压保持不变,灯泡灯丝的电阻不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列说法正确的是 (　　)A.电流表示数变小,电压表示数变大B.通过小灯泡的电流及其两端的电压都保持不变C.电流表的示数变大,电压表的示数变小D.电流表和电压表的示数都逐渐变大
探究电流产生的热量与哪些因素有关
例16　用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”.相同烧瓶内装满了煤油.(1)烧瓶中装入的煤油是　　　　(选填“导体”或“绝缘体”).
(2)请根据实物电路,在虚线框内画出对应的电路图.(3)为达到实验目的,选用的两根电阻丝R1与R2的阻值应　　　　.通过R1的电流 _________(选填“大于”“小于”或“等于”)通过R2的电流. (4)通电一段时间后,乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大.说明_____________________________________________________________________.
在通电时间和电阻相同的情况下,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多
(5)小红用如图2所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”.经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像.根据焦耳定律可知,图3中能正确反映h-I关系的是　　　　.
(6)用Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量,能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗?请用实例说明原因.
不能.电动机工作时,消耗的电能为W=UIt,但其消耗的电能转化为机械能和内能,则W＞Q=I2Rt,所以当电流通过有些用电器时,其产生的热量是不能用Q=UIt来计算的.(合理即可)
(7)若用图1中的实验器材探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”,则需要对实验装置进行的调整是______________________________________________________________________.
拆去R0,将甲、乙两烧瓶中其中一根电阻丝换成阻值不同的电阻丝(合理即可)
实验器材与装置1.被加热的物质选用煤油或空气的原因:①不导电,对实验结果影响较小;②比热容小,实验现象明显.2.对被加热物质的要求:物质的种类、质量、初温均相同.实验操作要点3.转换法的应用:利用U形管中液面高度变化、温度计示数变化、玻璃管中液面高度变化或气球体积变化等反映电阻丝产生热量的多少.
4.控制变量法的应用(1)探究电热与电流的关系时,将两根阻值相同的电热丝分别接在一个并联电路的干路和支路上,或使用同一根电热丝在电流不同的情况下进行实验并记录相关物理量随时间变化的规律,即控制电热丝阻值和通电时间相同,只有通过电热丝的电流不同;(2)探究电热与电阻的关系时,将两根阻值不同的电热丝串联,即控制通过电热丝的电流和通电时间相同,只有电热丝的阻值不同;(3)探究电热与通电时间的关系时,控制电热丝的阻值和通过电热丝的电流相同,只有通电时间不同.5.多次测量的目的:使实验结论具有普遍性.