查补易混易错点09 电功率-中考物理三轮冲刺过关(全国通用)
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电功率是第十八章第二节的内容,该内容在电学部分占据非常重要的地位。通过对电功率的讲解,要求考生理解电功率的概念,熟悉电功率的计算和应用。本节内容综合性较强,涉及到的计算较多,涵盖初中整个电学公式计算。这就要求考生不仅要对电功率理解深刻,还要对之前的电学有很好的知识储备,才能解决电功率相关问题。
中考五星高频考点,难度中等偏上,在全国各地中考试卷中多次考查,主要考查题型有选择题、填空题、计算题和实验探究题四种类型,并以选择题形式出现居多。一般情况下,压轴题(计算题)必有一道此部分试题,并且分值很高、涉及知识面广、题目属于中等或较难。
易错01 KW和KW·h的区别
KW是电功率的单位,KW·h是电能的单位(出现在电能表上);KW·h是根据公式w=Pt,当电功率单位是KW,时间单位为h得出的。1KW·h=3.6×106J
易错02电功率的计算公式
(1)电功率公式:(适用于所有电路),推导公式:(适用于纯电阻电路)。当电路中出现电能不是主要转为内能的用电器,如电动机等,一般只能用计算。
(2)当考题中出现电压相等的条件,一般用分析和计算;当考题中出现电流相等的条件时一般用分析和计算。
(3)无论用电器串联或并联,计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn;串联电路中;并联电路中:。
(4)计算有关实际功率问题时,要注意用电器的电阻、电流和电压要和实际功率对应,不能把额定功率对应的电阻、电流和电压带入计算。实际功率计算公式:
易错03实际功率和额定功率
(1)灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小:①当U实=U额时,P实=P额灯正常发光;②当U实<U额 时,P实<P额灯光暗淡;③当U实> U额时,P实>P额灯发光强烈。
(2)同一用电器两端电压不同时,实际功率也不同,但是额定功率是确定的。当用电器电阻不变时,可以用计算出该灯的电阻。
(3)已知U额、P额、U实,可根据公式,由该式可知,当实际电压变为额定电压的1/n时,实际功率就变为额定功率的1/n2。
(4)P额相同时,U额越大,用电器电阻越小。当两个用电器P额相同时,串联在电源电压不变的电路中,在确保两用电器都安全的前提下,U额越大消耗的电功率越小。
一、单选题
1.(2023·安徽·校联考模拟预测)标有字样“6V,6W”灯泡L1和“6V,3W”灯泡L2。如图分别为L1和L2的电流—电压关系图像。在灯泡都安全情况下,下列说法正确的是( )
A.将L1、L2并联,接到电路中,L1与L2亮度一样
B.将L1、L2并联,接到3V电源上,两灯总功率为4.5W
C.将L1、L2串联,接到电路中,L1比L2亮一些
D.将L1、L2串联,接到8V电源上,两灯总功率为4W
【答案】D
【详解】A.将L1、L2并联,接到电路中,根据并联电路的电压特点可知两灯泡两端的电压相等,从图中可知通过L1的电流大于通过L2的电流,根据P=UI可知L1的实际功率更大,故L1较亮,故A错误;
B.将L1、L2并联,接到3V电源上,从图中可知通过L1的电流小于0.7A,通过L2的电流为0.3A,根据并联电路的电流特点可知干路电流小于
根据P=UI可知两灯总功率小于
故B错误;
C.将L1、L2串联,接到电路中,通过两灯泡的电流相等,从图中可知L1两端的电压小于L2两端的电压,根据P=UI可知L1的实际功率更小,故L1比L2暗一些,故C错误;
D.将L1、L2串联,接到8V电源上,从图中可知当电路中的电流0.5A时,两灯泡两端的电压分别为2V、6V,根据串联电路的电压特点可知灯泡两端的总电压
两灯总功率
故D正确。
故选D。
2.(2023·安徽·模拟预测)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为滑动变阻器,L为小灯泡且阻值不变。闭合开关S后,三个电表的指针均有适当偏转且小灯泡正常发光,若在保证电路安全的情况下,将滑片P向左滑动的过程中( )
A.电流表A1示数不变,电压表V示数不变
B.电流表A1示数变大,小灯泡L的亮度变亮
C.电流表A2与电流表A1的示数之差变大
D.电流表A2与电压表V示数的乘积变大
【答案】D
【详解】A.闭合开关S后,小灯泡L与滑动变阻器R并联,电流表A1测滑动变阻器所在支路的电流,电流表A2测干路电流,滑片P向左滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路总电阻变小,根据可知,电流表A1、A2的示数均变大,电压表测电源电压,示数不变,故A不符合题意;
B.由可知,电源电压和小灯泡阻值均不变,小灯泡的电功率不变,即小灯泡亮度不变,故B不符合题意;
C.电流表A2与电流表A1的示数之差是通过小灯泡的电流,因小灯泡电阻不变,根据可得,通过小灯泡的电流不变,故C不符合题意;
D.A2的示数变大,电压表示数不变,所以电流表A2与电压表V示数的乘积会变大,故D符合题意。
故选D。
3.(2022·四川巴中·中考真题)如图甲所示的电路中,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。图乙中a、b两条曲线是根据图甲电路测得的两个电阻的U-I曲线。由图可知,下列说法正确的是( )
A.b曲线表示R1的U-I变化情况
B.电源电压为14V
C.R1消耗的最大功率为3.2W
D.滑动变阻器滑片P向左滑动时,电压表V2和电流表A示数的比值变大
【答案】C
【详解】A.图乙中,观察图线a,电压和电流成正比,由分析可知,图线a表示的电阻恒定,为定值电阻,所以a曲线表示定值电阻R1的U-I变化情况,b曲线表示滑动变阻器R2的U-I变化情况,故A错误;
B.当滑动变阻器R2接入电路的阻值为0时,滑动变阻器R2两端的电压为0,由图乙可知,此时电路电流为0.4A,定值电阻R1两端的电压为8V,即电源电压为8V,故B错误;
C.当滑动变阻器R2接入电路的阻值为0时,电路电流最大,为0.4A,定值电阻R1两端的电压为8V,此时R1消耗的功率为最大功率,即
故C正确;
D.滑动变阻器滑片P向左滑动时,滑动变阻器R2接入电路的阻值减小,电路电流增大;电压表V2和电流表A示数的比值为R2接入电路的阻值,所以电压表V2和电流表A示数的比值也减小,故D错误。
故选C。
4.(2023·广东广州·统考一模)小昕按照题甲电路图连接电路后,闭合开关,发现电压表与电流表的示数如题图乙所示;调节滑动变阻器后,电压表和电流表的示数如题图丙所示,则( )
A.R的功率变大 B.功率变大
C.滑动变阻器的阻值变大 D.R和的总功率变小
【答案】B
【详解】闭合开关,滑动变阻器和定值电阻并联接入电路,电流表A1测通过定值电阻的电流,电流表 A2测干路电流;因并联电路各支路两端的电压相等,所以电压表测并联电路两端的电压;由图乙可知,电压表选用的0量程,分度值为0.1V,两个电流表选用量程,分度值为0.02A,则调节滑动变阻器前,并联电路两端的电压,通过R的电流,干路电流;由并联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器的电流
R和的总功率
由图丙可知,调节滑动变阻器后,并联电路两端的电压,通过R的电流,干路电流,通过滑动变阻器的电流
C.比较可知,,则调节滑动变阻器后,滑动变阻器两端的电压变小,通过滑动变阻器的电流变大,根据欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的阻值变小,故C不符合题意;
A.比较可知,R两端的电压变小,通过R的电流变小,根据可知,R的功率变小,故A不符合题意;
D.调节滑动变阻器后R和的总功率
比较可知R和的总功率变大,故D不符合题意;
B.因,且R和的总功率变大,R的功率变小,所以的功率变大,故B符合题意。
故选B。
5.(2023·江苏常州·校考模拟预测)如图所示的电路板,正面只有一个开关和两个灯泡,电源及导线均在电路板背面。闭合开关,看见L1发光,L2不发光。用灯泡L3替换L1,发现L2和L3同时发光,忽略温度对灯丝的影响。下列判断正确的是( )
A.L1和L2的连接方式可能是并联的
B.L2不发光的原因可能是灯丝断了
C.L1灯丝的电阻小于L3灯丝的电阻
D.L3替换L1后,电路的总功率变大
【答案】D
【详解】AB.闭合开关,看见L1发光,L2不发光;用灯泡L3替换L1,发现L2和L3同时发光,因为替换的是发光的灯泡,替换后原来不发光的灯泡L2也发光了,说明灯泡L2的灯丝没有断;若原来L1和L2并联,用灯泡L3替换L1后,根据并联电路中各支路互不影响的特点可知,对L2支路无影响,L2应该仍然不发光,而替换后发现L2和L3同时发光,所以两灯泡不是并联,即原来L1和L2是串联的,则替换后L2和L3是串联的,原来L2不发光是因为L2的实际功率太小造成的,故AB错误;
CD.替换前后的电路图如图所示:
原来L2不发光是因为L2的实际功率太小,现在L2发光,说明L2的实际功率增大了,L2的阻值不变,则由P=I2R可知,替换后电路中电流增大了,电源电压不变,根据P=UI可知,电路的总功率变大;原来的总电阻
R=R1+R2
现在的总电阻
R′=R2+R3
因替换后电路中电流增大了,根据欧姆定律可知电路的总电阻减小了,所以
R3<R1
即L1的电阻大于L3的电阻,故C错误,D正确。
故选D。
6.(2023·福建·校联考模拟预测)如图所示。小灯泡规格为“12V 6W”(灯泡电阻不变),闭合开关,当滑动变阻器的滑片P移至a端时,电流表示数为0.25A;当滑片P至b端时,电压表示数为3V,则( )
A.小灯泡灯丝电阻是48Ω
B.电源电压是12V
C.滑动变阻器最大阻值是24Ω
D.滑片P移至b端时,灯消耗的实际功率是0.75W
【答案】C
【详解】A.小灯泡规格为“12V 6W”,则由得,小灯泡灯丝电阻
故A不符合题意;
B.闭合开关,当滑动变阻器的滑片P移至a端时,只有灯泡连入电路,电流表测电路中的电流,由欧姆定律得,电源电压为
故B不符合题意;
C.当滑片P至b端时,滑动变阻器连入电路的电阻最大,此时滑动变阻器和灯泡串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电压规律知,灯泡两端的电压为
电路中的电流
因为串联电路电流处处相等,所以通过滑动变阻器的电流
由欧姆定律得,滑动变阻器的最大阻值为
故C符合题意;
D.滑片P移至b端时,灯泡消耗的实际功率为
故D不符合题意。
故选C。
7.(2023·重庆巴南·二模)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,灯泡L的铭牌“6V★”,其中额定功率模糊不清,灯丝电阻不变。R为滑动变阻器,R的阻值范围为(0~20)、电流表的量程(0~0.6A),电压表的量程(0~3V)。闭合开关,移动滑片P的过程中,电压表示数与电流表示数的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.电源电压为3V
B.灯泡L铭牌上标的额定功率为3W
C.为了不烧坏电表,R2的取值范围为1~15
D.滑动变阻器R2消耗的最大功率为0.8W
【答案】D
【详解】如图所示,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测串联电路的电流;如图乙,当电流为0.2A时,电压表示数为3V,当电流为0.4A时,电压表示数为2V,则电源电压为
可解得电源电压为
灯丝电阻为
A.电源电压为4V,故A错误;
B.灯泡额定功率为
故B错误;
C.R2有最大值时,电压表示数为3V,此时灯泡两端电压为
电流为
R2有最大值为
R2有最小值时,电流表示数为0.6A,此时灯泡两端电压为
滑动变阻器两端电压为
R2有最小值为
故C错误;
D.滑动变阻器R2消耗的功率为
根据均值不等式,当滑动变阻器阻值与灯泡阻值相等时,滑动变阻器阻值有最大功率为
故D正确。
故选D。
二、填空题
8.(2023·山东枣庄·统考模拟预测)把“6V 3W”与“6V 1W”的电灯串联接入某一电路中,如果让其中一个灯泡正常发光,电路两端的电压应是 ___________V。不能正常发光的那个灯泡,实际功率为 ___________(灯丝电阻不随温度改变)
【答案】8;0.33
【详解】[1][2]两灯正常发光时的电流分别为
把“6V 3W”与“6V 1W”的电灯串联接入某一电路中,串联电路各处电流相等,则电路中的电流是灯泡正常工作时电流较小的,即,则“6V 1W”的灯泡正常发光,灯泡两端的电压等于额定电压;“6V 3W”灯泡的电阻为
该灯泡的实际功率为
串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律可得电路两端电压为
9.(2022·四川宜宾·统考中考真题)根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小这一特性。小梅自制一电子温度计,其原理图如图甲。已知电源电压恒为6V,R0为定值电阻,R1为热敏电阻,其阻值R1随温度t变化的规律如图乙、当环境温度是40℃时,电流表示数为0.2A,此时R1消耗的电功率是______W;电流表量程为0~0.3A,该温度计能测量的最高温度是______℃。
【答案】1;90
【详解】[1]由图甲可知,R0和R1串联,电流表测量电路中的电流,由图乙可知,当环境温度为40℃时,R1的阻值为25Ω,此时电路中的电流为0.2A,此时R1消耗的电功率为
[2]由可知,R1两端的电压为
根据串联电路的电压特点可知,R0两端的电压为
由可知,R0的阻值为
根据电流表量程可知,电路中的最大电流为
由可知,电路中最小总电阻为
根据串联电路的电阻特点可知,R1的最小阻值为
由图乙可知,当R1的阻值为15Ω时,环境温度为90℃,故该温度计能测量的最高温度为90℃。
10.(2022·江苏淮安·统考中考真题)如图所示,一台家用电器单独接进家庭电路工作 10min,电能表的表盘旋转 120r。这段时间用电器消耗的电能为______kW·h,用电器的实际功率是______W。
【答案】 0.1; 600
【详解】[1]表示每消耗的电能,电能表的转盘转1200r,据此求出转盘转120r用电器消耗的电能,电能表的转盘转过120r,则该用电器消耗的电能为
[2]该用电器消耗的电功率为
11.(2022·四川巴中·中考真题)在如图甲所示的电路中,灯泡L1标有“6V 3W”,灯泡L2标有“6V 6W”,两灯泡的U-I图像如图乙所示。在a、b间接入电源,为保证两灯均不损坏,则允许接入的最大电源电压为___________V,此时电压表V2的示数为___________V。
【答案】8 ;6
【详解】[1][2]两个灯泡串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测灯泡L1两端的电压,灯泡L1的额定电流为
灯泡L2的额定电流为
因此电路中允许通过的最大电流为0.5A,由图乙可知,当电路中的电流为0.5A时,灯泡L1两端的电压为6V,即电压表V2的示数为6V,灯泡L2两端的电压为2V,串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和,因此电路中允许接入的最大电源电压为
U=6V+2V=8V
12.(2023·广东广州·统考一模)题图甲是某电热水壶,内部电路简化图如图乙所示。小昕将初温为20℃、质量为1.5kg的水倒入电热水壶,仅把该电热水壶接入220V家庭电路中,加热5min后水温升高到60℃,电能表指示灯闪烁了160次,如图丙所示。[不考虑温度对电热丝电阻的影响,]
(1)当开关S接_______(选填“a”或“b”)时,电热水壶处于加热状态,请写出判断的依据_______;
(2)求电热水壶的实际电功率_______;
(3)求电热水壶本次烧水的效率_______。
【答案】a ;见解析 ;1200W;70%
【详解】(1)[1][2]由图乙可知,当开关S接a 时,只有R1工作,当开关S接b时,R1、R2串联;根据串联电路的电阻特点可知,当开关S接a 时,只有R1工作,电路中的电阻最小,由可知,电路中的总功率最大,电热水壶处于加热状态。
(2)[3] 1600imp/(kW•h)表示电路中用电器每消耗1kW•h电能,电能表的指示灯闪烁1600次;则电能表指示灯闪烁160次,电热水壶消耗的电能
电热水壶的实际功率
(3)[4]水吸收的热量
电热水壶的烧水效率
三、计算题
13.(2022·四川宜宾·统考中考真题)如图,电路中电源电压保持不变,小灯泡L标有“2.5V 0.625W”字样,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,R0为定值电阻,电流表的量程为0~0.6A。
(1)求小灯泡正常发光时的电阻RL?
(2)求10s内,小灯泡正常发光时消耗的电能W?
(3)只闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P调至中点,此时小灯泡恰好正常发光,求电源电压U?
(4)将滑动变阻器的滑片P调至最右端b并保持不动。第一次闭合开关S1、S,第二次闭合开关S1、S2和S,两次电流表的示数变化了0.2A,求定值电阻R0的阻值?
【答案】(1)10Ω;(2)6.25J;(3)5V;(4)25Ω
【详解】解:(1)由知道,小灯泡正常发光时的电阻为
(2)10s内,小灯泡正常发光时消耗的电能为
W=PLt=0.625W×10s=6.25J
(3)小灯泡正常发光的电流为
只闭合开关S,小灯泡与滑动变阻器串联,将滑动变阻器的滑片P调至中点,此时小灯泡恰好正常发光,电源电压为
(4)将滑动变阻器的滑片P调至最右端b并保持不动。第一次闭合开关S1、S,电路中只有滑动变阻器R的最大阻值接入电路,第二次闭合开关S1、S2和S,滑动变阻器R的最大阻值与定值电阻R0并联,由于滑动变阻器的电阻和电源电压不变,所以通过滑动变阻器的电流不变,电流表示数变化值就是通过定值电阻R0的电流,定值电阻R0的阻值为
答:(1)小灯泡正常发光时的电阻RL为10Ω;
(2)10s内小灯泡正常发光时消耗的电能W为6.25J;
(3)电源电压U为5V;
(4)定值电阻R0的阻值为25Ω。
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