（湖南专版）2019届中考物理专题十三电功和电功率复习知识清单.pdf

专题十三 电功和电功率 专题十三 电功和电功率 知识结构 电功和电功率 电能表与电功 电能表 用途:用来测量电路消耗 电能 的多少 技术参数及其含义 计量单位是 千瓦时 电功 含义: 电流 所做的功叫作电功 影响因素: 电流 的大小、 电压 的高低、通电 时间 的长短 计算公式: 电功率 物理意义:描述电流做功的快慢 单位:瓦特() 计算公式: 测量:用伏安法测电功率用电能表和停表测电功率 电流的热效应 概念:导体中有 电流 通过时会发热将电能转化为 内能 的现象 影响因素: 电流 的大小、导体 电阻 的大小、通电 时间 的长短 焦耳定律:电流通过导体产生的热量与 电流 的平方成正比与导体的 电阻 成正比 与通电 时间 成正比 考点清单 考点一 电功和电能 一、电能 电能的应用 电能的单位 国际单位:焦耳()常用单位:(度) . 电能的优越性 ()电能的来源比较广泛自然界中存在着各种 形式的能如化学能、水能、风能、太阳能、核能 这 些能都能较方便地转化为电能如电池和发电机就 是实现这种转化的装置 ()电能便于输送 用电线就可以把电能送到 千百里以外的地方输送电能比输送煤、石油等燃料 方便得多 ()电能使用方便 电能能很方便地转化为其 他形式的能 ()用电器在管理和操作方面比较简单污染 少有利于环保 二、电能表参数的意义 电能表参数意义 电 能 表 示 数 的 单 位 为 俗称“度” 是指目前该用户已经消耗电 能为 . 表示 电 能 表 工 作 电 压 为 ( ) 表示这个电能表的标定电流 为 额定 最 大 电 流 为 工作电路交流电的频率为 / 用电器每消耗 的电 能 电 能 表 的 转 盘 转 过 转 年中考 年模拟 三、电功的计算 基本公式: 在利用公式进行计算时应注意:()同时性:对应 同一段时间的电流和电压 ()同一性:电流和电 压对应电路中的同一段导体 ()统一性:在利用 公式计算时所有的单位都要用国际单位电功的 单位才是 即电流的单位一定是 电压的单位 一定是 时间的单位一定是 推导公式: 推导过程如下: 使用范围:公式 只适用于纯电阻 电路(电灯、电炉、电饭煲等)中的电功计算不适 用于非纯电阻电路(电风扇、电冰箱、洗衣机等)中 的电功计算 例 ( 湖南长沙 分)为了节约能源我国制定 了彩电能效标准该标准规定彩电待机功率不得超过 若 每个家庭平均拥有 台电视机每天待机 则某家庭每天电 视机待机消耗的电能最多将达到 晚上婷婷一家人 坐在电视机前观看电视开机一段时间后当她用手去摸电视机 背面时感觉到有点热这是电流的 效应所致 解析 该家庭每天电视机待机消耗的电能 .电视机内的导体都有电阻电流流 过这些导体会产生热这是电流的热效应 答案 . 热 四、利用电能表测家庭电路中消耗的电能 .月底电能表示数月初电能表示数本月消耗电能 例 小明 月底看到家中电能表如图甲所示则他家同时 工作的用电器总电流不能超过 当他 月底再去观察 时发现电能表如图乙所示则他家 月份消耗的电能为 解析 () 表示该表标定电流为 额定最大电 流为 月底电能表读数为 . 月底电能表读数 为 . 故 月份共消耗电能 . . . 答案 . . 转盘转的圈数(指示灯闪烁次数) 表盘参数 / (/ ) 消耗电能多少 例 电子式电能表表盘上标有“ / ()”字 样将某用电器单独接在该表上工作 电能表指示灯闪烁 了 次 该用电器在上述时间内消耗的电能为 合 解析 / ()表示每消耗 电能表 盘指示灯闪烁 次观察到指示灯闪烁了 次故消耗电能 . . 答案 . . 考点二 电功率 一、有关计算电功率的公式及应用技巧 定义式: 表示电流在单位时间内所做的功具有普遍意义既可 以计算机械功率也可以计算电功率 基本公式: 只适用于计算电功率即计算任意电路或用电器所消 耗的电功率都适用 推导公式: ()推导过程: ()使用技巧 串联电路一般用公式 (原因:电流相同) 并联电路一般用公式 (原因:电压相同) ()适用范围:只适用于纯电阻电路(如电灯、电炉、电 热器、电饭煲等)中的电功率计算不适用于非纯电阻 电路(如电风扇、电冰箱等)中非纯电阻的电功率计算 二、串联电路和并联电路中电功率的特点及分配关系 串联电路并联电路 电路图 电功率分 配关系 各用电器的功率与其电阻 成正比 各用电器的功率与其电阻 成反比 电功率 的特点 ( ) ( ) 电路消耗的总功率等于各用电器消耗的功率之和即 例 ( 湖南郴州 分)如图所示的电路电源电 压保持不变的阻值为 只闭合开关 电流表的示数为 . 再闭合开关 电流表的示数变为 . 则此时电路的总 功率为 的阻值是 解析 只闭合 时电路为 的简单电路. . 再闭合 时与 并联总. 所以 总 . 所以 . 总总 专题十三 电功和电功率 . . 答案 . 三、伏安法测小灯泡电功率与测小灯泡电阻的异同点 测小灯泡的电功率测小灯泡电阻 相 同 点 所测物理量灯泡两端的电压()和通过灯泡的电流() 电路图 连入电路时开关断开滑动变阻器滑片位于阻值最大处 不 同 点 原理 数据测量 调节滑动变阻器的滑片 测出灯泡两端电压依次等 于 额、低于 额、略高于 额及各自对应的电流 由于小灯泡的电阻随温 度的变化而改变故不 应该多次测量求平均值 补充 伏安法测功率 滑动变阻器的作用是保护电路和 控制灯泡两端电压 多次测量是为了测量不同电压下小灯泡的 实际功率不是为了多次测量求平均值 所以设计的表格中没 有“平均功率”这一栏 伏安法测小灯泡电阻时由于灯丝电阻大小与温度有关 在不同的工作状态下小灯泡温度不同灯丝电阻也不同 因此 测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中 的电流不是为了多次测量求平均值 例 ( 湖南衡阳 分)如图甲所示是测量额定 电压为. 小灯泡额定功率的电路实物图 甲 乙 ()请你在图甲中用笔画线代替导线将电路补充完整要 求:滑动变阻器连入电路的阻值最大导线不允许交叉 ()正确连接好电路后闭合开关 移动变阻器滑片 小 灯泡始终不发光电压表有明显示数电流表无示数导致这种 情况出现的可能原因是小灯泡 (选填“短路” 或“断 路”) ()排除故障后调节滑动变阻器使电压表示数达到额定 电压时电流表指针的位置如图乙所示则通过小灯泡的电流是 小灯泡的额定功率是 ()利用测出的几组数据算出小灯泡的电阻发现灯泡电 阻有较明显的变化说明灯丝的电阻与 有关 解析 ()该实验为测量小灯泡额定功率的实验该实验 需要用电压表测量小灯泡两端的电压要求电压表与小灯泡并 联需要通过调节滑动变阻器来使小灯泡两端电压达到额定电 压滑动变阻器接入电路中应该按“一上一下”的接法 ()正 确连接电路并闭合开关后移动滑片小灯泡始终不发光有可 能是通过小灯泡的电流很小或没有电流通过小灯泡(串联电路 中出现断路)电流表无示数说明故障为断路电压表有明显示 数说明与电压表并联的部分断路所以故障为小灯泡断路 () 排除故障后当电压表示数达到额定电压(. )时通过小灯 泡的电流由电流表测得 (图乙)为. 额定功率 额 额额. . . ()影响导体电阻大小的因素有 导体的材料、长度、横截面积和温度灯丝电阻的变化是由温度 变化引起的 答案 ()如图所示 ()断路 (). . ()温度 易错警示 当灯泡两端电压变化时灯泡的实际功率随 之改变最终导致灯丝电阻改变表面看来是电压的变化导致电 阻的变化但实际上引起电阻变化的原因是温度如果对于电阻 的概念(影响电阻大小的因素)掌握不牢固可能会得到错误的 结论 考点三 电热 一、电热和电功 电热和电功是两个完全不同的概念只有在纯电阻电路中 电流做功消耗的电能全部转化成内能时电热在数值上才与电 功相等/ 若导体不是纯电阻(如电动 机、电视机、电冰箱等)电功中只有一部分 转化为内能还有一部分转化为其他形式的能量 例 阻值为 的电热丝接到电源上 烧开一壶水 现在将两根同样的阻值为 的电热丝串联起来还接在原来的 电源上烧开同样一壶水需要的时间是( ) . . . . 解析 电热丝是纯电阻 烧开一壶水需要的热量是相同的故 答案 二、电热的利用率(热效率) 以电水壶为例电流通过时产生的热量 总而水吸 年中考 年模拟 收的热量 吸总所以利用率 吸 总 例 ( 湖南张家界 分)如图是我们家庭用的一 种电热饮水机的简化电路图其参数如下表、是发热电 阻丝 型号: 额定电压 加热功率 保温功率 水箱容积 频率 () 若饮水机正常工作的加热效率为 现将质量为 . 、初温为 的水在一标准大气压下加热至沸腾已知水 的比热容是 ./ ()求:水需要吸收的热量是多少? 加热这些水消耗了多少电能? ()当饮水机处于保温状态时的电阻值是多大? 解析 ()吸 水水 . / (). ( ) . 电 吸 . . ()加热时 热 ( ) 保温时 总 温 ( ) 所以 总 答案 (). . () 易混清单 一、电功和电功率的单位 电功电功率 国际单位焦耳()瓦特() 常用单位(千瓦)、(兆瓦)、(毫瓦) 导出单位 / 二、额定功率和实际功率 .额定电压:用电器正常工作时的电压或用电器上标明的 电压常用 额来表示 用电器两端电压低于额定电压时用电 器不能正常工作高于额定电压时用电器易被烧坏 .额定功率:用电器在额定电压下正常工作时的功率叫额 定功率用 额来表示 用电器上所标出的功率一般为额定 功率 .实际电压:用电器实际工作时的电压常用 实来表示 .实际功率:用电器实际消耗的电功率常用 实来表示 说明 每个用电器的额定电压值和额定功率值只有一个 而实际电压和实际功率可以有无数个 额定电压和额定功率与 实际电压和实际功率的关系如下: 电压关系功率关系用电器工作情况 实 额 实 额 用电器正常工作 实额实额实额易损坏用电器 三、电功和电热的区别 纯电阻电路非纯电阻电路 特点 电流做的功完全转化为 热电热等于电功 电热为电功的一部分电能转化 为内能和其他形式的能此时电 功大于电热即 公式 计算电功用 计算电热用 举例电饭锅、电烙铁、电暖器 电流通过电风扇电能转化为内 能和机械能 说明 应用公式时一定要先确定研究的电路是纯电阻电路 还是非纯电阻电路然后结合题中所给条件和每个公式的适用 范围正确应用 例 一台“ ”的电风扇一只“ ”的 白炽灯一只“ ”的电热器将它们并联在 的 电路中在相同的时间内它们产生的热量( ) .电风扇最多 .白炽灯最多 .电热器最多 .都一样多 解析 只有在电热器中电流做的功才完全转化为内能 而在电风扇和白炽灯中只有部分电能转化为内能故选 答案 专题十三 电功和电功率 方法一 家庭电路中测量用电器功率的方法 根据电能表转盘的转数可以求出家用电器在某段时间内电 流做的功或消耗的电能 在计算时通常有三种方法: .先根据每 的转数求出转盘转一转消耗的电能再 看转盘在这段时间内转了多少转用上面两个数据相乘就是用 电器在这段时间内消耗的电能 .由于电能表的转盘的转数与电流做的功(或消耗的电能) 成正比因此可以先统一单位然后列出比例式再求解答案 .用公式 求 例 ( 湖南娄底 分)小明家记录 月初电能表 示数为 . 度电能表的部分参数及 月初的示数如图所示 下列说法正确的是( ) .电能表是测量用电器电功率的仪表 .此电能表适用于电流方向一秒改变 次的交流电路 .小明家 月初至 月初消耗的电能是 .若电能表转盘在 内转过 转则用电器的总功 率为 解析 电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表故 错误频率为 的交变电流周期 . 一个周期内电 流方向改变 次所以在 时间内电流方向改变 次故 错误小明家中的电能表 月初的示数 . 月初的 示数 . 故小明家 月初至 月初消耗的电能是 . . 故 正确电能 表的转盘转 转消耗的电能为 . 用电器的总功率 . . 故 错误 答案 变式训练 ( 黑龙江哈尔滨 分)电能表是用来 测量 的仪表 荣荣家的电能表的表盘如图所示 她想 知道电能表是否准确于是将一只标有“ ”的白炽灯 单独接入电路此时灯泡正常发光检测中发现 电能表的 转盘转了 转由此判断转盘转速偏 答案 电功 快 解析 电能表是测量电功的仪表灯泡 消耗的电能 . 按照电能表表盘的信 息转盘 应转的转数:. / 由 题意“ 电能表的转盘转了 转”可知转盘转速偏快 方法二 测量小灯泡额定电功率的特殊方法 主要器材设计电路主要步骤表达式 两表定 值电阻 滑 动 变 阻器 闭合开关 移动滑 片使电压表 的示 数等于灯泡的额定电 压 额同时记下电压 表 的示数 额 额 闭合开关 移动滑 片使电流表 的 示数等于 额 同时 记下电流表 的示 数 额 额 单表定 值电阻 两开关 滑 动 变 阻器 断开 、闭合 移动滑片使电压表 示数等于灯泡的额 定电压 额 保持滑片位置不 变闭合 、断开 记下电压表示数 额 额(额) 闭合 、断开 移动滑片使电流表 示数等于 额 保持滑片位置不 变断开 、闭合 记下电流表示数 额 额 额 () 单表定 值电阻 单 刀 双 掷开关 滑 动 变 阻器 将 拨到 移动 滑片使电压表示数 等于灯泡的额定电 压 额 保持滑片位置不 变将 拨到 记下 电压表示数 额 额(额) 将 拨到 移动 滑片使电流表示数 为 额 保持滑片位置不 变将 拨到 记下 电流表示数 额 额 额 () 例 在“测量小灯泡的额定功率” 实验中灯泡上标有 年中考 年模拟 “. ”字样电源电压恒定 ()请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整 甲 ()连接完实验电路后开关试触时发现灯泡不亮电流表 无示数电压表的示数接近电源电压其故障原因可能是: ()故障排除后开始实验在移动变阻器滑片的过程中眼 睛应注视 的示数直至灯泡正常发光此时电流表的示 数如图乙所示则灯泡的额定功率为 乙 ()完成上述实验后小聪向老师要了一个已知阻值为 的电阻和一个单刀双掷开关借助部分现有的实验器材设计了 如图丙所示的电路也测出了灯泡的额定功率 请完成下列实 验步骤: 丙 闭合开关 将 拨到触点 (选填“”或“”)移动 滑片使电压表的示数为 再将开关 拨到触点 (选填“”或“”)保持滑片 的位置不动读出电压表的示数 灯泡额定功率的表达式为 额 (用已知量和测 量量表示) 解析 ()电压表的测量对象是小灯泡小灯泡的额定电 压是 . 所以应选择 量程滑动变阻器要控制通过小 灯泡的电流所以应与其串联并且接线柱要遵循“一上一下”的 原则 ()灯泡不亮说明灯泡被短路或断路由电流表无示数 而电压表的示数接近电源电压可知电压表直接连接在电源两 端所以可判断灯泡断路 ()灯泡在额定电压 额 . 时处 于正常发光状态此时的功率为额定功率实物图中电流表连接 的是 . 的量程所以 额 . 额 额 额 . . . ()新设计的电路中加入了定值电阻但没有电 流表判断设计思路应是根据欧姆定律 / 来间接求灯泡正 常发光时的电流大小应先测量灯泡正常发光时的电压所以将 开关拨到 然后通过改变变阻器连入电路阻值大小使灯泡达到 正常发光再将开关拨至 测出灯泡与定值电阻的总电压 两 者之差为定值电阻的电压 . 电路中的电流 . 小灯泡的额定功率 额 额 . (. ) 答案 ()如图所示 ()灯泡处断路(或灯泡的灯丝断路、灯泡与底座接触不 良等) ()电压表 . () . . (. ) 变式训练 ( 湖南长沙模拟)小明探究“电流一 定时导体消耗的电功率与导体电阻的关系”现有实验器材:稳 压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱(符号为)、开 关及若干导线 ()为了完成此探究实验请你在图甲的虚线框内将实验电 路图补充完整若连接电路后闭合开关发现电压表的指针偏 转如图乙所示其原因可能是 ()实验中利用公式 计算电阻箱阻值不同时消耗 的电功率实验过程需要记录的物理量有:电阻箱两端电压 、 通过电阻箱的电流 和 ()在实验中小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量每 改变一次阻值都必须移动滑动变阻器的滑片来控制 多次改变电阻箱阻值的目的是 ()完成上述实验后小明又从实验室借了一个额定功率为 . 的小灯泡和一个单刀双掷开关设计了图丙所示实验电路 图来测量小灯泡的额定功率实验如下:闭合开关 将开关 拨到触点 把电阻箱调到 刚好使电压表的示数为 . 再将开关 拨到触点 读出电压表的示数为 . 小灯泡额 定功率 答案 ()电路图见解析 电压表正负接线柱接反了 () 电阻箱接入电路的阻值 ()电流不变 多次进行实验使实验结论更具普遍性(避免 偶然性) (). 解析 ()电阻箱与滑动变阻器串联电压表测电阻箱两 端电压电流表测电路电流电路图如图所示: 专题十三 电功和电功率 连接电路后闭合开关由图乙可知电压表的指针反向偏 转其原因可能是电压表正负接线柱接反了 ()该实验是利用 计算阻值不同时电阻箱的功率然 后进行比较分析因此需要记录的物理量有:电压表示数 、电 流表示数 、电阻箱接入电路的阻值 ()本实验是探究“电流一定时导体消耗的电功率与导体 电阻的关系”改变电阻箱的阻值时需调节电路中的电流使每 次流过 的电流相等故必须移动滑动变阻器的滑片来