中考物理第一轮复习专题18 电学微专题三(2考点+2考向)(讲义)(电学综合计算)(解析版)(全国通用)
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这是一份中考物理第一轮复习专题18 电学微专题三(2考点+2考向)(讲义)(电学综合计算)(解析版)(全国通用),共16页。
目录
考情分析 \l "_Tc3470" PAGEREF _Tc3470 \h 2
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc23086" 考点一 电路的综合分析与计算 PAGEREF _Tc23086 \h 3
夯基·必备基础知识梳理 \l "_Tc31876" PAGEREF _Tc31876 \h 3
\l "_Tc21714" 一、欧姆定律在串联电路中的应用 PAGEREF _Tc21714 \h 3
\l "_Tc17959" 二、欧姆定律在并联电路中的应用 PAGEREF _Tc17959 \h 4
\l "_Tc6874" 三、电能的计量 PAGEREF _Tc6874 \h 5
\l "_Tc7258" 四、电功 PAGEREF _Tc7258 \h 6
\l "_Tc27650" 五、电功率 PAGEREF _Tc27650 \h 6
\l "_Tc18369" 六、额定电压 额定功率 PAGEREF _Tc18369 \h 8
提升·必考题型归纳 \l "_Tc16076" PAGEREF _Tc16076 \h 9
\l "_Tc15235" 考向01 电路的综合分析与计算 PAGEREF _Tc15235 \h 9
\l "_Tc24010" 考点二 电热器具与电能的综合计算 PAGEREF _Tc24010 \h 13
提升·必考题型归纳 \l "_Tc13280" PAGEREF _Tc13280 \h 13
\l "_Tc10314" 考向01 电热器具与电能的综合计算 PAGEREF _Tc10314 \h 13
考情分析
电学综合计算是中考试卷压轴题主要考试题型,在全国各地中考物理试卷中,必然会有电学综合计算题。综合计算题分值高,综合性强,一般在5分-9分之间。考查内容主要有:电路的综合分析与计算、加热器具与电能的综合计算两大类型。
电学综合计算是考生备考的重点内容,中考复习中,应从欧姆定律在串并联电路中的应用、电功率及其相关计算、电路安全与极值、电路分析等方面,进行重点复习。
考点一 电路的综合分析与计算
一、欧姆定律在串联电路中的应用
1.串联电路中电流的计算
如图所示,根据串联电路中电流的规律,通过各个用电器的电流都相同,都是I。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,
根据串联电路电压规律U=U1+U2,有:,可得:。
总结:串联电路中,通过各个电阻的电流或串联电路的电流,等于电源两端电压除以各个电阻之和。
培养拓展:串联电路中电阻的变化对电流、电压的影响
(1)当串联电路中某一个电阻增大时,电路中的电流会减小,其他电阻两端电压会减小,该电阻两端电压会增大;
(2)当串联电路中某一个电阻减小时,电路中的电流会增大,其他电阻两端电压会增大,该电阻两端电压会减小。
2.串联电路的电阻关系
以两个电阻串联为例,如图所示,两个电阻阻值分别为R1、R2串联电路两端电压为U,电路中的电流为I,R1、R2串联后的总电阻为R。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,U=IR;
因为U=U1+U2,可得:IR=IR1+IR2,即:R=R1+R2。
结论:串联电路的总电阻等于各个电阻之和。
(1)多个电阻串联后,相当于增加了导体的长度,所以串联后的总电阻大于任何一个串联的电阻;
(2)当多个电阻串联时,总电阻R=R1+R2+R3+…+Rn;若n个阻值(R0)相同的电阻串联时,R=nR0。
3.串联电路中电阻的分压作用
如图所示,R1、R2串联,根据欧姆定律可知U1=IR1,U2=IR2,所以;
即,串联电路中各电阻两端电压与其阻值成正比。
培养拓展:串联分压的两个重要推论
推论一:串联电路中任何两个电阻两端电压之比都等于其阻值之比,即:U1:U2:U3:…:Un=R1:R2:R3:…:Rn。
推论二:串联电路中,哪个用电器的电阻大,哪个用电器分得的电压就高,,。
应用:当电路中总电压大于用电器正常工作电压时,可在电路中串联一个合适的电阻分去多余的电压,用电器就可以正常工作了。
二、欧姆定律在并联电路中的应用
1.并联电路电流的计算
如图所示,根据并联电路电压的规律,电阻R1、R2两端电压都等于电源电压U。
由欧姆定律可知,;
当电阻R1的阻值发生变化,而电阻R2阻值不变时,因电源电压U不变,所以I1会变化,I2不变;
根据并联电路电流规律,有:I=I1+I2,干路电流也会变化。
总结:当并联电路的一个支路的电阻改变时,这个支路的电压不变,电流会变化,干路电流也会变化,但另一个支路的电流和电压都不变。
2.并联电路的电阻关系
以两个电阻的并联为例。如图所示,两个并联的电阻分别为R1、R2,并联电路两端电压为U,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,干路中电流为I,R1、R2并联后的总电阻(等效电阻)为R。
由欧姆定律可知,,
因为I=I1+I2,所以,即。
结论:并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。
培养拓展:(1)因为导体并联相当于增加了导体的横截面积,所以并联后的总电阻比任何一个分电阻都小;
(2)并联电路每增加一个并联支路,都相当于增大了一次导体的横截面积,并联电路总电阻就会减小;
(3)在只有两个电阻并联时,;
(4)若n各电阻并联,则;当n各相同电阻并联时,。
3.并联电路中电阻的分流作用
如图所示,R1与R2并联,根据欧姆定律可知,所以;
即:并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比。
三、电能的计量
1.电能的计量工具—电能表(也称为电度表)
(1)作用:计量用电器在一段时间内消耗的电能。
(2)读数方法:电能表在一段时间内前后两次示数的差值,就是这段时间内用电的度数,即这段时间内消耗的电能。
(3)电能表上所标参数的物理意义
2.其他电能表
(1)IC卡电能表:也称为IC卡预付费电能表、智能电表。IC卡电能表先买后用,不需要麻烦的人工抄表,解决了收费难的问题。
IC卡电能表 电子式电能表
(2)电子式电能表:如图所示电子式电能表,没有转动的铝盘,相较于带铝盘的机械式电能表,具有相应快、精度高、功耗低、重量轻、可远程抄表和网上缴费等优点,现正逐步代替机械式电能表。
3.用电能表测量电路消耗电能的方法
(1)方法一:电能表在一段时间内前后两次读数之差,就是这段时间内电路消耗的电能总量。
(2)方法二:可通过转盘所转过的圈数(或指示灯闪烁的次数)间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/(kW·h)”的电能表,转盘转过80转消耗的电能为:。
四、电功
1.电功
(1)当电能转化为其他形式能时,我们就说电流做了功,电功用“W”表示。
(2)电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能,电流也就做了多少功。所以,用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功,这两种说法的含义是一样的。
2.影响电功多少的因素:大量的实验表面,电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长,电流做的功就越多。
3.电功的计算
(1)计算式:W=UIt,即电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
(2)两个重要的推导公式
结合欧姆定律可导出电功的计算公式:;
结合欧姆定律可导出电功的计算公式:。以上两公式只适用于纯电阻电路。
五、电功率
1.电功率的计算
(1)定义式:。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W,就可以用该公式计算用电器的电功率。
公式中各符号所代表的物理意义:
P—电功率,单位:瓦特(W);W—电功,单位:焦耳(J);t—时间,单位秒(s)。
(2)计算式:将W=UIt代入公式中,可得到P=UI,即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I,就可以用该公式计算出该用电器的电功率。
公式P=UI中各符号的物理意义:P—电功率,单位:瓦特(W);U—电压,单位:伏特(V);I—电流,单位安培(A)。
(3)导出式:、。
对于纯电阻电路,由P=UI及可推导出上述导出式。
培优拓展:电路中电功率关系的三个推论
(1)两个比例关系
推论一:对于纯电阻串联电路来说,由可知各电阻消耗的电功率与其阻值成正比,即P1:P2:…=R1:R2:…。
推论二:对于纯电阻比例电路来说,由可知各电阻消耗的电功率与其阻值成反比,即。
(2)电路的总电功率
推论三:无论是串联电路还是并联电路,整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和,即:。
2.对电功率的理解
3.电功和电功率的区别与联系
六、额定电压 额定功率
1.现象探究—用电器的电功率
2.额定电压和额定电功率的相关物理量
3.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
4.额定功率与实际功率的计算
(1)由欧姆定律可推导出,用电器的额定功率,用电器的实际功率。
(2)当用电器阻值不变时,由可推出。
(3)当用电器在额定电压U额下工作时,其功率为额定功率P额,故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。
5.串联电路和并联电路中电功和电功率的关系
考向01 电路的综合分析与计算
(一)利用欧姆定律解题时要注意:(1)上下标要统一。在实际电路中,往往有几个用电器,即使是同一个用电器,在不同时刻的I、U值也不同,因此在应用欧姆定律解题时应对同一用电器同一时刻的I、U值标上统一的上下标,以避免张冠李戴。(2)单位统一。欧姆定律中的各物理量的单位一定要统一。例如有kV、mA等单位时,要注意换成V、A。
(二)I-U关系图像:I-U关系图像是一条直线时,说明是定值电阻,阻值不发生变化;I-U图像是曲线的,说明是非定值电阻,阻值会发生变化,该图像上的每个点表示的都是在该位置时对应的电阻值,故计算时只能从图像中读出相应的电流、电流值代入计算。
(三)电路安全问题:分析电路元件的限流、限压问题时,主要结合欧姆定律,利用串、并联电路电压和电流的规律来分析、求解,分析问题时的切入点如下:(1)串联时:串联电路中电流处处相同,为了不损坏元件,电路中电流不能大于各元件允许通过的最大电流中的最小电流;(2)并联时:并联电路两端电压相等,为了不损坏元件,并联电路两端电压不能大于各元件两端允许最大电压中的最小电压。
(四)额定功率和实际功率的桥梁—电阻:当用电器的电阻大小不变时,可先由额定参数求出用电器的电阻,然后再结合实际工作时的电压、电流,利用公式或计算出实际功率。
(五)判断灯泡的亮度:比较灯泡的亮度实际上就是比较灯泡的实际功率的大小。(1)在串联电路中,由可知,电流相等,电阻大的灯泡实际功率大,亮度高;(2)在并联电路中,由可知,电压相等,电阻小的灯泡亮度高。
(六)电功率的极值:(1)对整体电路:应电源电压不变,由公式可知,电路中总电阻最大时,电路总功率最小;电路中总电阻最小时,电路总功率最大;
(2)对电路中某一用电器(电阻不变):由P=I2R可知,当通过它的电流最大时,其电功率最大;当通过它的电流最小时,其电功率最小。
【例1】(2024·贵州第一次模拟考试)如图所示,电源电压U=5V,定值电阻R1=10Ω,R2=20Ω,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,电压表的量程为3V,电流表的量程为0.6A。
(1)开关S1、S2、S3均闭合时,求电路消耗的总功率;
(2)S1闭合,S2、S3断开,为保证电路元件安全,求滑动变阻器R能接入电路的阻值范围。
【答案】(1)3.75W;(2)0~15Ω。
【解析】(1)S1、S2、S3均闭合时,R1、R2并联,滑动变阻器R、电压表、电流表被短接,电源电压U=5V,电路中定值电阻R1=10Ω,R2=20Ω,电路中的总电阻R总为
即推出
电路消耗的总功率
(2)S1闭合,S2、S3断开,R1与滑动变阻器R串联,电压表测量滑动变阻器R两端的电压,当滑动变阻器R接入电阻为0时,电路中总电阻最小,电路中的电流最大,此时电路中的电流为
由以上分析可知,电路中电流最大时并未超过电流表的量程,故滑动变阻器阻值可选取的最小值为Rmin=0。
根据串联电路中的电阻分压原理,滑动变阻器的电阻越大,其两端电压越大,电压表的示数也就越大,但电压表由于量程限制,最大示数只能到3V,此时是滑动变阻器达到电路安全允许的最大值,根据串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和
可知,当滑动变阻器R两端的电压达到电压表的量程Umax=3V时,定值电阻R1两端电压最小,此时电路中电流最小为
由以上分析可知,当时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,滑动变阻器接入电路中的最大阻值为
滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,所以可以取到15Ω,综上可总结出滑动变阻器R能接入电路的阻值范围是0~15Ω。
答:(1)开关S1、S2、S3均闭合时,电路消耗的总功率为3.75W。(2)S1闭合,S2、S3断开,为保证电路元件安全,滑动变阻器R能接入电路的阻值范围是0~15。
【变式1-1】(2024·河北省中考一模深度拓展仿真01) 如图所示的电路,电源电压可调,R为标有“1.5A”字样的滑动变阻器,a、c为其两端点,电流表量程为0~3A,电压表量程为0~15V,灯L1标有“6V 7.2W”字样,灯L2标有“6V 4.8W”字样,忽略温度变化对灯丝电阻的影响。试问:
(1)L1正常发光时的电流和电阻;
(2)闭合开关S,断开和,在不损坏电路的情况下,使其中一盏灯正常发光,电压表示数是多少?
(3)闭合开关S和,断开,将电源电压调至12V,当滑动变阻器滑片P滑到b点时,小灯泡正常发光,此时,则滑动变阻器的最大阻值是多少?
(4)闭合开关S和,断开,将滑片P由b滑动到c端的同时调节电源电压,使小灯泡正常发光,其它各元件均安全,此过程中电路的总功率变化的范围。
【答案】(1)1.2A,5Ω;(2)10V;(3)20Ω;(4)8W~17.6W。
【解析】(1)灯L1标有“6V 7.2W”字样,L1正常发光时的电流
L1正常发光时的电阻
(2)闭合开关S,断开和,两灯泡串联,电压表测量两灯泡的总电压,灯L2标有“6V 4.8W”字样,则L2正常发光时的电阻
由于串联分压可知,在不损坏电路的情况下,使其中一盏灯正常发光,由于L2正常发光时的电阻大于L1正常发光时的电阻,所以L2的电压先达到额定电压6V,能正常发光,此时L1两端电压
则电压表示数U4=U2+U3=6V+4V=10V
(3)闭合开关S和,断开,则L2被短路,L1与滑动变阻器串联,当滑动变阻器滑片P滑到b点时,则滑动变阻器Rab接入电路中,小灯泡正常发光,则L1的电压达到额定电压6V,电源电压调至12V,则滑动变阻器此时电阻
由于,则滑动变阻器的最大阻值
(4)闭合开关S和,断开,则L1被短路,L2与滑动变阻器串联,电压表测量L2两端电压,滑片P由b滑动到c端的同时调节电源电压,使L2小灯泡正常发光,则电压表安全,则电路中电流
则电路中电流表安全,滑片P在b端时,L2小灯泡正常发光,则电源电压
则电路的最小总功率
滑片P在c端时,L2小灯泡正常发光,则电源电压
则电路的最大总功率
所以此过程中电路的总功率变化的范围为8W--17.6W。
【变式1-2】(2023·德阳)如图甲所示,电路中电源电压保持不变,电压表量程可选,电流表量程0~1.2A,滑动变阻器R2(最大阻值未知),定值电阻R3=100Ω。闭合开关S1、S3,断开开关S2,将滑动变阻器R2的滑片从b端移动到a端,流过定值电阻R1的电流与其两端的电压关系图像如图乙所示。求:
(1)定值电阻R1的阻值和滑动变阻器R2的最大阻值;
(2)若闭合开关S2、S3,断开开关S1,使R2的滑片位于滑动变阻器的中点位置c,整个电路通电100s产生的电热;
(3)若闭合开关S1、S3,断开开关S2,若电压表的量程为0~15V,在保证电路元件都安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,电路总功率的变化范围。
【答案】(1)10Ω,50Ω;(2)720J;(3)2.4W~14.4W。
【解析】(1)闭合开关S1、S3,断开开关S2,滑动变阻器R2的滑片在a端时,此时只有定值电阻R1接入电路,由乙图可知,此时电路中的电流最大,故流过定值电阻R1的电流为I1=1.2A,此时电压表的示数等于电源的电压为U1=12V;定值电阻R1的阻值
滑动变阻器R2的滑片在b端时,滑动变阻器最大值R2与R1串联,此时流过定值电阻R1的电流最小,由乙图可知,流过定值电阻R1的电流为I2=0.2A,R1两端的电压为U'=2V,滑动变阻器的电压
U2=U-U'=12V-2V=10V
滑动变阻器的最大阻值
(2)电源电压保持不变,若闭合开关S2、S3,断开开关S1,电阻R2与R3并联,电流表测干路电流,使R2的滑片位于中间位置c点,滑动变阻器接入电路的电阻为R'=25Ω,此时通过滑动变阻器R2的电流
通过R3的电流
干路中的电流I干=I3+I'2=0.12A+0.48A=0.60A
整个电路通电100s产生的电热为Q=UI干t=12V×0.60A×100s=720J
(3)若闭合开关S1、S3,断开开关S2,滑动变阻器R2的滑片在b端时,滑动变阻器R2与R1串联,变阻器连入电路的电阻最大,此时R1两端的电压为2V,电流为0.2A,电路中的电流最小,电路的功率最小,最小功率为Pmin=UImin=12V×0.2A=2.4W
滑动变阻器R2的滑片在a端时,接入电路的电阻最小,电路中的电流最大,尽管电压表的量程0~15V,但电源电压为12V,此时电压表的示数最大值为12V,根据图像知,此时电流为1.2A;电路的最大功率
Pmax=UImax=12V×1.2A=14.4W
电路总功率的变化范围为2.4W~14.4W。
答:(1)定值电阻R1的阻值是10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值50Ω;(2)若闭合开关S2、S3,断开开关S1,使R2的滑片位于滑动变阻器的中点位置c,整个电路通电100s产生的电热720J;(3)若闭合开关S1、S3,断开开关S2,若电压表的量程为0~15V,在保证电路元件都安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,电路总功率的变化范围是2.4W~14.4W。
考点二 电热器具与电能的综合计算
考向01 电热器具与电能的综合计算
(一)利用电能表计算电能:因为电能表的参数Nr(kW·h)表示转盘转N转电流消耗1kW·h的电能,故电能表参数Nr(kW·h)与电能表转盘转过的圈数n、电路消耗的电能W的关系为:。
(二)额定功率和实际功率的桥梁—电阻:当用电器的电阻大小不变时,可先由额定参数求出用电器的电阻,然后再结合实际工作时的电压、电流,利用公式或计算出实际功率。
(三)对电路中某一用电器(电阻不变):由P=I2R可知,当通过它的电流最大时,其电功率最大;当通过它的电流最小时,其电功率最小。
【例2】(2024·安徽省黄山市学校中考物理综合检测)某品牌电热水壶的铭牌如图甲所示,该电热水壶内部有一个发热电阻 R(电阻和阻值不变),一个定值电阻R0。温控器S是一个双金属片温控开关,当温度较低时,其处于闭合状态,发热电阻R加热。当水沸腾后,S会自动断开进入保温状态,从而实现了自动控制。【c水 = 4.2×103 J/(kg·℃)】
(1)请根据题意画出电热水壶内部的电路图;
(2)将一满壶初温为25℃的水加热到75℃,水吸收的热量是多少?
(3)用如图乙所示的电能表单独测量该电热水壶的实际电功率。电热水壶单独加热时,3min电能表中间的铝质圆盘转动了24转,此时电热水壶的实际电功率是多少?
【答案】(1)如图;(2)5.25×105J;(3)800W。
【解析】(1)温控器S是一个双金属片温控开关,当温度较低时,其处于闭合状态,发热电阻R加热。当水沸腾后,S会自动断开进入保温状态,从而实现了自动控制。因发热电阻为R,根据可知,当电压较高时,电功率较大,为加热状态,当电压较低时,电功率较小,为保温状态;根据串联电路电压的规律结合题意可知,发热电阻 R与定值电阻R0串联,且温控器S与R0并联,当温度较低时,其处于闭合状态,则R0短路,电路为发热电阻R的简单电路,其电压为电源电压;当水沸腾后,S会自动断开进,此时两电阻串联,电阻R的电压小于电源电压,电热水壶内部的电路图如下所示:
(2)由密度公式可知,电热水壶中水的质量
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2.5×10-3m3=2.5kg
水吸收的热量
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(75℃﹣25℃)=5.25×105J
(3)600r/(kW·h) 表示电路中用电器每消耗1 kW·h 的电能,电能表的铝质圆盘转过600转;电能表中间的铝质圆盘转动了24转,电热水壶消耗的电能
电热水壶的实际电功率
答:(1)电路图如上所示;(2)将一满壶初温为25℃的水加热到75℃,水吸收的热量是5.25×105J;(3)此时电热水壶的实际电功率是800W。
【变式2-1】(2024·包头中考第一次模拟)某电热水器内部简化电路如图甲所示,由控制电路和加热电路组成。控制电路中电源电压恒为12 V,R0为定值电阻,Rt为热敏电阻,其阻值随水温的变化关系如图乙所示,电流鉴别器相当于电流表;加热电路中电源电压为220V,加热电阻R1阻值为48.4 Ω。当热水器中水温降到40℃时,鉴别器中电流减小到30 mA,开关S2闭合,加热电路开始加热;当水温升至某温度时,鉴别器中电流增大到40 mA,开关S2断开,加热电路停止加热。
(1)开关S2闭合,求加热电路的电功率;
(2)求定值电阻R0的阻值;
(3)求加热电路停止加热时水的温度。
【答案】(1)1000W;(2)250Ω;(3)80℃。
【解析】(1)开关S2闭合,加热电路的电功率:P==1000W;
(2)当热水器中水温降到40℃时,鉴别器中电流减小到30mA,开关S2闭合,加热电路开始加热,控制电路的总电阻:R总==400Ω,
当t=40℃时,由图乙可知,Rt=150Ω,R0的阻值:R0=R总﹣Rt=400Ω﹣150Ω=250Ω;
(3)当水温升至某温度时,鉴别器中电流增大到40mA,开关S2断开,加热电路停止加热,控制电路的总电阻:R′总==300Ω,
热敏电阻的阻值:R′t=R′总﹣R0=300Ω﹣250Ω=50Ω,
由图乙可知,当R′t=50Ω,水的温度是80℃。
答:(1)开关S2闭合,加热电路的电功率是1000W;(2)定值电阻R0的阻值是250Ω;(3)加热电路停止加热时水的温度是80℃。
【变式2-2】(2023·龙东)图甲是一款紫砂电饭锅,其简化电路如乙图所示,R1和R2是电热丝,通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换,低温挡功率为440W,高温挡功率为880W,已知粥的比热容c粥=4.0×103J/(kg·℃)。求:
(1)当电饭锅正常使用时,处于低温挡时的电流;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)若不考虑能量损失,正常使用高温挡将2kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间;
(4)若实际正常使用高温挡加热的时间为800s,该电饭锅的加热效率。
【答案】(1)2A;(2);(3)600s;(4)75%。
【解析】(1)当电饭锅正常使用时,处于低温挡时的电流
(2)由图乙可知,当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由可知,电路中的总功率最大,电饭锅处于高温挡;当只闭合S1时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,由可知,电路的总功率最小,电饭锅处于低温挡;R2的电功率
R2的阻值
(3)粥吸收的热量
不考虑热量损失,电饭锅消耗的电能
电饭锅工作的时间
(4)电饭锅实际消耗的电能
该电饭锅的加热效率
答:(1)当电饭锅正常使用时,处于低温挡时的电流为2A;(2)电热丝R2的阻值为110Ω;(3)若不考虑能量损失,正常使用高温挡将2kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间为600s;(4)若实际正常使用高温挡加热的时间为800s,该电饭锅的加热效率为75%。
参数
物理意义
220V
表示该电能表应该在220V的电路中使用
10(20)A
表示电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A,该电能表工作时的电流不应超过20A
kW·h
表示该电能表上示数的单位为千瓦时,kW·h=1度=3.6×106J
50Hz
表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用
1500r/(kW·h)
表示接在该电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,该电能表的转盘转过1500转
P与U、I不是简单的正比关系
由公式P=UI可知,电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比,因为加在电路两端的电压变化时,通过电路的电流也会随之变化。
可反映电功的效果
例如,同一个灯泡其电功率越大,说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多,则灯泡的亮度就越大。
比值定义法
电功率是电功和时间的比来定义的,而用比值定义法来定义一个物理量在物理学中是比较常见的,还有速度、密度、压强等。
电功
电功率
区别
定义
电流通过导体或用电器所做的功
电功与时间之比
物理意义
表示电流做功多少的物理量
表示电流做功快慢的物理量
实质
电流做功过程就是电能转化为其他形式能的过程,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能
电流通过导体或用电器时,单位时间内消耗的电能
计算公式
W=Pt,W=UIt
P=UI,
决定因素
由电压、电流和通电时间三个因素的乘积决定
由电压、电流的乘积决定
单位
kW·h、J
kW、W、mW
联系
利用公式的变形公式W=Pt可知,电功由电功率和电流做功的时间决定。
注意
电功率大,电流做功不一定多;电功率小,电流做功不一定少。
实验过程
取一个标有“36V、25W”的小灯泡,把它接在36V的电源上,观察它的发光情况;再把它接在24V、40V的电源上,观察它的发光情况
实验现象
该灯泡接在36V的电路中,正常发光;接在24V的电路中,发光较暗;接在40V电路中,发光强烈
现象分析
该灯在36V电压下处于正常工作状态,所观察到的亮度是功率为25W时的发光情况,而在24V和40V电压下它都不能正常发光,其功率分别低于和高于25W。
实验结论
在不同电压下,同一用电器的电功率不一样大;用电器实际电功率随着它两端电压的变化而变化。
额定电压
用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压,常用U额表示。
额定功率
用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率,常用P额表示。
额定电流
用电器在额定电压下工作时的电流,常用I额表示。
实际电压
用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压,与额定电压可能相同,也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时,用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示。
实际功率
用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同,也可能不相同。实际功率用P实表示。决定灯泡亮度的是实际功率。
额定功率
实际功率
区别
概念
用电器在额定电压下工作时的电功率
用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化
是唯一的,不随实际电压的变化而变化
不是唯一的,不同的电压值,对应的实际功率不同
联系
当U实=U额时,I实=I额,则P实=P额,用电器正常工作;
当U实>U额时,I实>I额,则P实>P额,用电器不能正常工作,且可能被损坏;
当U实
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