2023年浙江省初中科学 一轮复习 第二部分 第25讲　电功和电功率 专题练习

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重难点突破
电功的计算
【例1】(2022·宁波)盛夏,室外温度达36 ℃,小宁将客厅空调的温度设置为28 ℃,发现空调正常工作时的工作周期:工作10 min后会停止工作,5 min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉,空调的制冷额定功率为2 000 W。
(1)空调正常工作时,一个工作周期内消耗的电能为 J。
(2)为了节能减排,小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下,空调新的一个工作周期内,工作时间会 (选填“大于”“等于”或“小于”)10 min。
变式训练
1.(2022·丽水中考)空气炸锅是一种新型家电,如图甲是某型号空气炸锅,其内部电路可简化为图乙,部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气,利用大功率风扇形成循环的热流,使盛放篮内的食品均匀受热,不放油也能达到类似煎炸的效果。
(1)正常工作时,求通过发热管的电流;
(2)某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15 min,求所消耗的电能;
(3)根据空气炸锅的工作原理,发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是 。




多挡位家用电器的计算
【例2】(2021·丽水)智能家居带给我们健康、舒适的生活,如智能马桶(图甲),某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示,电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b,再通过开关S1的通断,实现“高、中、低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20 W,电阻R2为1 210 Ω。
(1)座圈加热时,把电能转化为 能;
(2)当开关S1闭合、S2接a时,该座圈的电路相当于下列选项中的 ;
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时?
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少?
答:

变式训练
2.(2022·绍兴中考)图甲是某款电火锅,其内部简化电路如图乙所示,S1是旋钮开关,S2是温控开关(当锅体温度达到设定值时自动断开,当锅体温度低于一定值时自动闭合),R是指示灯的分压电阻,不起到加热作用,发热管内部结构如图丙所示,滑片转动时只能与滑动触头接触,0挡为断开状态,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位,电热丝被均分为四段接入电路,其他元件的电阻均忽略不计。
(1)S1从0挡转到Ⅰ挡开始工作,温控开关S2的状态是 (选填“断开”或“闭合”)。
(2)加热时,锅内水温逐渐升高,其中改变水的内能的方式是 (选填“做功”或“热传递”)。
(3)图丙中,滑片顺时针转动,发热管的加热功率增大,Ⅳ挡时功率最大,则接线柱a、b、c中连入电路的应该是 。
(4)已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1 000 W,若电火锅在Ⅲ挡工作5 min,求发热管消耗的电能。
答:
测量灯泡的电功率
【例3】(2021·绍兴)在“测量小灯泡的功率”实验中,电源为2节干电池,小灯泡标有“2.5 V”字样。
(1)按图甲方式连接好电路,小敏刚要闭合开关时,同组同学提醒他的操作有一个不妥之处,请你帮他指出: 。
(2)闭合开关后,无论怎样调节滑动变阻器,小敏发现小灯泡始终不发光,电压表示数接近于3V保持不变,电流表示数始终为零,则故障原因可能是 。
(3)排除故障后,小敏闭合开关进行实验,当电压表示数为2.5 V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)实验结束后,小组同学对测量结果进行误差分析,考虑到电压表中也有电流通过,该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
变式训练
3.(2021·金华)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。图中电源电压恒为4 V,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1.0 V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关系图象(如图乙所示)。请分析判断,图中线段AA'表示的含义是 。
研究电热跟哪些因素有关
【例4】某科学小组对电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图,2个烧瓶内装满煤油,瓶塞上各插1根玻璃管,瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一:电热跟电流的大小有关,电流越大电热越多;
猜想二:电热跟导体的电阻大小有关,电阻越大电热越多。
为验证猜想一,设计以下方案:
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中,标出2根玻璃管内液面的位置,闭合开关记下电流表的读数I1,经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后,减小滑动变阻器的阻值,闭合开关记下电流表的读数I2,经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题:
(1)为使实验现象明显,经常会采用转换或放大的思想,为比较电阻丝产生热量的多少,实验中体现这些思想的设计有 (写出一条即可)。
(2)为验证猜想一:必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度,原因是 。
(3)科学研究倡导有依据的猜想,请说出生活中支持猜想二的一个实例: 。
变式训练
4.(2022·宜昌)小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中,在两个透明容器中密封等量的空气,各放置一段电阻丝,并连接一个装水的U形管,通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好,电源电压为6 V。
(1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时, ,电阻产生的热量越多”的结论。
(2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是 。
A.正常工作时,“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热
(3)为了验证猜想,小芳选用了5 Ω和100 Ω的电阻丝进行实验,如图乙所示,请你用笔画线把电路连接完整。
答:
闭合开关,她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显,原因是 ,请你提出改进办法: 。

当堂检测
1.(2021·绍兴)以可靠的实验事实为基础,通过推理得出结论的研究方法称为科学推理法。下列结论通过这种方法得出的是( )
A.①电流产生的热量与电阻大小有关
B.②可燃物燃烧需要温度达到着火点
C.③叶片的下表面一般气孔数目较多
D.④牛顿第一定律
2.(2022·新疆中考)某人习惯晚上睡觉前开始为手机充电,第二天早晨拔掉充电线插头。手机充满电后,会自动停止充电并处于待机状态,当电能消耗到一定程度后,又会自动充满……在待机和自动充电的循环过程中,待机时间为自动充电时间的50倍。已知手机在待机状态下消耗电能的功率为0.2 W,充电器的充电电流为2.0 A,则充电器的充电电压为( )
A.2 V B.3 V
C.4 VD.5 V
3.(2021·金华模拟)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P向右移动,下列说法中正确的是( )
A.电路消耗的总电功率变大
B.电流表的示数变小,电压表的示数不变
C.电压表与电流表的示数之比变小
D.灯泡的亮度将变暗
4.(2022·金华)学习小组开展“测量小灯泡的功率”实验,实验电路如图甲,绘制出小灯泡的I-U关系曲线如图乙,已知小灯泡的额定电压为3.8 V,电源电压恒为6 V。回答下列问题:
(1)闭合开关后移动变阻器的滑片,当电压表示数为 V时,读出电流表示数,即可计算小灯泡的额定功率;
(2)实验时,变阻器的滑片向左移动过程中,电流表与电压表示数的比值将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
5.(2022·天津)小明同学依据教材内容编写了一道习题:某工厂上半年共节电5 000 kW•h,可供一个功率为500 W的电吹风工作多少小时?其中“kW•h”是 的单位(填物理量名称);“5 000 kW•h”在实际生活中又可记为5 000 (填单位)。
6.(2022·南充)小张用家中的电能表来测量家中电热水壶的实际功率,他关闭其他所有用电器,只打开电热水壶,观察如图所示的电能表转盘在3 min时间转动了110转,则电热水壶的实际功率是 W,电热水壶正常工作时电流是 A。
7.(2022·宁波模拟)如图甲所示,电源电压U恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,两电压表V1、V2的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)图乙中“ac”段表示电压表 的示数随电流表示数变化的图象。
(2)调节滑片P的过程中,滑动变阻器R的最大电功率为 W。
8.(2022·泸州)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3.0 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。
(1)电学兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“M”或“N”)。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表示数为0,电压表示数为3.0 V,你认为产生该现象的原因是 发生了断路。
(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定电功率,手在移动滑动变阻器的滑片时,眼睛应观察 。
(4)小明移动滑动变阻器的滑片过程中,测量出了4组实验数据,描点并绘制出了通过滑动变阻器的电流I随其两端电压U变化的图象,如图乙所示。当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的功率为 W。
(5)同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中, 点并不是实验直接测得的数据,她的理由是 。
9.(2021·丽水)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而减小;
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R0、“10 Ω 3 A”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源,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(选填“左”或“右”),电流表示数变小;
(3)实验中,R分别取0欧、1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。
(4)[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,且当R=R2时,滑动变阻器的电功率最大。
[交流评价]小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗?并说明理由 。
10.(2022·金华)图甲为市面上的某款电热毛巾架,额定电压220 V,简化的工作电路如图
乙,该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切换,图丙为该毛巾架在正常工作30 min内功率的变化情况。完成下列问题:
(1)加热状态下,毛巾架正常工作时的电流为多大?
(2)分析计算图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为多少?
(3)毛巾架正常工作30 min总共消耗多少电能?


部分参数
风扇额定功率/W
80
发热管额定功率/W
1 320
额定电压/V
220
食品加热时间
薯条/min
12—15
鸡翅/min
18—20
实验次数
1
2
3
4
5
电流( )
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
电压(V)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
R0的电
功率(W)
0.10
0.225
0.40
0.625
0.90
R阻值/欧
0
1
2
3
4
电流/安
3.00
2.50
2.14
1.88
1.67
电压/伏
0.00
2.50
4.28
5.64
6.68
电功率/瓦
0.00
6.25
9.16
10.06
11.16
R阻值/欧
5
6
7
8
9
10
电流/安
1.50
1.36
1.24
1.14
1.06
1.00
电压/伏
7.50
8.16
8.68
9.12
9.54
10.00
电功率/瓦

11.10
10.76
10.40
10.11
10.00