安徽省2020年中考物理总复习 模块五 电磁学 专题三 电功率 家庭电路

专题三电功率家庭电路中考真题再现( 学用见p9798 )探究规律对接中考命题点1电能、电功的计算( 必考 )1.( 2019安徽第9题 )图示电路中,u=12 v,r1=6 ,r2=3 ,r3=4 。当s2断开、s1闭合时,电阻r1消耗的电功率为8.64w;当s1、s2都闭合时,6 s内电流通过r2产生的热量是32j。【解析】当s2断开、s1闭合时,r1和r3串联,此时电路中的电流i=ur1+r3=12v6+4=1.2 a,电阻r1消耗的电功率p1=i2r1=( ( a )26 =8.64 w。当s1、s2都闭合时,为r1和r2并联后与r3串联的电路。r1和r2并联的总电阻r12=r1r2r1+r2=636+3=2 ,电路中的总电阻r总=r12+r3=2 +4 =6 ,电路中电流i=ur总=12v6=2 a,r1和r2并联的电压u12=ir12=2 a2 =4 v,所以6 s内电流通过r2产生的热量q=w=u122r2t=( 4v )236 s=32 j。2.( 2018安徽第5题 )图中r1=4 、r2=6 ,把它们并联在u=3 v的电路中,则r1和r2并联后的总电阻为2.4;通电30 s,电阻r1消耗的电能为67.5j。3.( 2018安徽第8题 )某导体的电阻为20 ,当通过它的电流为2 a时,则其1 min产生的热量为4800j。4.( 2016安徽第9题 )某电视机电功率为100 w,若每天使用4 h,则每月消耗的电能为12kwh( 按30天计算 )。5.( 2016安徽第10题 )图中电源电压保持不变,灯泡标有“6 v3 w”字样,当开关s闭合时,灯泡l正常发光,电流表的示数为0.8 a,则电阻r=20。通电10 s,r产生的热量为18j。【解析】由题图可知,灯泡和电阻并联,电流表测的是总电流。当闭合开关s时,灯泡l正常发光,说明电源电压为灯泡的额定电压,即u=6 v,由p=ui可知,灯泡中的电流il=p额u额=0.5 a,根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知,电阻中的电流ir=i-il=0.8 a-0.5 a=0.3 a,所以电阻r的阻值是r=6v0.3a=20 ;通电10 s电阻r产生的热量q=uirt=6 v0.3 a10 s=18 j。6.( 2015安徽第7题 )当天空中空气的湿度很大、两块云之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电。某次闪电的放电电流约1104 a,电压约1.8108 v,放电时间约0.01 s,则这次闪电释放的电能约1.81010j,合5103kwh。命题点2电功率的计算( 常考 )7.( 2018安徽第22题 )一般家用电饭锅工作时有两种状态,分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状态。图示为该种电饭锅的电路原理图,图中r1是一个电阻,r2是加热用的电阻丝,u为电源电压( r1和r2的阻值不随温度变化 )。( 1 )请分析论证:当开关s闭合时,电饭锅处于加热状态;( 2 )要使r2在保温状态时的功率是加热状态时的19,求r1r2的值。解:( 1 )s闭合时,有p=u2r2s断开时,有p=ur1+r22r2由pp=r1+r2r221可知,pp所以开关s闭合时,电饭锅处于加热状态。( 说明:若写成p=u2r1+r2,通过相应的比较并得出正确的结论也可 )( 2 )由题意可知,p=19p则ur1+r22r2=19u2r2可得r1r2=28.( 2017安徽第10题 )车床照明灯的额定电压是36 v,它正常工作时灯丝的电阻是24 ,则该照明灯正常工作时,消耗的电功率是54w,工作30 min,电流通过灯丝产生的热量是9.72104j。9.( 2016安徽第17题 )图中电源电压保持6 v不变,灯泡l标有“6 v6 w”字样,开关s闭合后,在滑片p从b端向a端滑动的过程中,下列说法正确的是( a )a.灯泡两端的电压不断增大b.通过灯泡的电流不断减小c.灯泡消耗的电功率不断减小d.灯泡消耗的电功率恒定不变【解析】由题图可知,灯泡与bp部分并联后再与ap部分串联,开关s闭合后,滑片p从b端向a端滑动的过程中,由于ap部分的电阻越来越小,bp部分的电阻越来越大,因此灯泡与bp部分并联后的总电阻越来越大,此部分分得的电压越来越大,即灯泡两端电压越来越大,a项正确;因为灯泡两端电压越来越大,所以灯泡中的电流越来越大,b项错误;因为灯泡两端的电压增大、通过灯泡的电流增大,故灯泡消耗的电功率不断增大,c、d项错误。10.( 2015安徽第23题 )( 1 )如图甲,n个相同的电阻r并联,其总电阻可以用一个等效电阻r表示( 如图乙 ),请根据并联电路中电流、电压的规律和欧姆定律推证:r=1nr;( 2 )如图丙,a、b之间的电压u=220 v,通过导线为远处的m、n之间的用电器供电,由于距离很远,导线am和bn的电阻不可忽略,它们的总电阻用图中的r表示,r=4 。若m、n之间并联10个阻值为r=400 的相同电阻,求通过导线am的电流大小;( 3 )试分析说明:在图丙的电路中,m、n之间并联的用电器越多,每一个用电器的实际功率越小。解:( 1 )由欧姆定律可得,i=ur,i1=u1r由并联电路中电流、电压的规律可得,i=ni1,u=u1由上可得,ur=nur,故r=1nr( 2 )m、n之间的等效电阻r=1nr=110400 =40 通过导线am的电流i=ur+r=22040+4 a=5 a( 3 )m、n之间并联的用电器越多,其等效电阻r越小;r与r串联,根据串联电路电压的规律,u和r一定,r越小,m、n之间的电压umn越小;根据p=umn2r可得,每一个用电器的实际功率越小。命题点3测量小灯泡的电功率( 常考 )11.( 2016安徽第20题 )要求测量额定电压为2.5 v小灯泡的电功率。( 1 )按照电路图a,将图b中的实物连接成实验电路。【答案】如图所示( 2 )在电路连接过程中开关应处于断开状态;闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到最右端( 根据你连接的实物电路选填“最右端”或“最左端” )。( 3 )实验时某次电压表的示数为2.20 v,对应电流表示数如图c所示,则小灯泡此时的电功率为0.528w;要想测出小灯泡的额定电功率,接下来的操作是移动滑片,直到电压表的示数为2.5 v,记录对应的电流表示数。12.( 2015安徽第20题 )某同学要测量一个额定电压为2.5 v的小灯泡的额定功率,电路图如图甲所示。使用的电源电压约为6 v,滑动变阻器的规格“5 2 a”。( 1 )闭合开关前,滑动变阻器的滑片p应移至b( 选填“a”或“b” )端。( 2 )该同学将滑片移至正确位置后,闭合开关,观察到电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压为2.9v。为了保证小灯泡不被损坏,接下来应该进行的操作是断开开关。( 3 )为了能测出这个小灯泡的额定功率,请你写出一条改进措施:减小电源电压( 或更换最大阻值更大的滑动变阻器,合理即可 )。名师考点精讲( 学用见p99102 )学思结合高效突破考点一电能和电功电功定义电流所做的电功实质电流做功的过程就是把电能转化为其他形式的能的过程单位国际单位:焦耳( j ),常用单位:千瓦时( 俗称度,符号kwh )1 kwh=3.6106j公式基本公式:w=uit( 适用于所有电路 )变形公式:w=i2rt,w=u2rt( 仅适用于纯电阻电路 )w总=w1+w2+( 电流做的总电功等于各部分电路电流所做电功之和 )电能表作用用来测量电功的仪表或者说是测量用电器消耗电能的仪表参数意义“220 v”:表示应在220 v的电压下工作“20 a”:表示允许通过的最大电流是20 a“kwh”:表示测量结果记录单位是kwh“50 hz”:表示在50 hz的交流电路中使用“1600 imp/( kwh )”:表示用电器每消耗1 kwh电能,电能表指示灯闪烁1600次读数方法计数器两次示数之差表示相应时间内电路消耗的电能的度数,其中最后一位是小数典例1( 2019合肥高新区模拟 )小明家记录5月初电能表示数为1432.7度,电能表的部分示数及6月初的示数如图所示,下列说法正确的是( )a.电能表是测量用电器电功率的仪表b.此电能表适用于电流方向一秒钟改变50次的交流电路c.小明家5月初至6月初消耗的电能是105 kwhd.若电能表转盘在10 min内转过250转,则用电器的总功率为1 kw【解析】电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表,a项错误;频率为50hz的交变电流,周期t=0.02s,一个周期内电流方向改变2次,所以在1s时间内电流方向改变100次,b项错误;6月初,电能表的示数是1537.7kwh,5月初,电能表的示数是1432.7kwh,故小明家5月初至6月初消耗的电能是w=1537.7kwh-1432.7kwh=105kwh,c项正确;电能表的转盘转250转消耗的电能w=2502500kwh=0.1kwh,该电能表上用电器的功率p=wt=0.1kwh16h=0.6kw,d项错误。【答案】 c【类型突破】电能表的读数及相关计算针对训练1.小明家中一周前、后电能表示数如图所示,小明家所在地区每度电的电费是0.5元,则本周小明家应付电费20元。1度电可使一盏“220 v20 w”的灯正常工作50h;这盏灯正常工作10 h,电能表的铝盘转120转。考点二电功率电功率意义表示电流做功的快慢定义电功与时间之比公式p=wt=ui( 定义式,适用于所有电路 )p=i2r,p=u2r( 变形式,仅适用于纯电阻电路 )p总=p1+p2+( 适用于所有电路 )串联电路:p1p2=u1u2串联纯电阻电路:p1p2=r1r2并联电路:p1p2=i1i2并联纯电阻电路:p1p2=r2r1单位国际单位:瓦( w ),千瓦( kw );1 kw=103w额定功率与实际功率额定电压用电器正常工作时的电压( u额 )额定电流用电器正常工作时的电流( i额 )额定功率用电器在额定电压下工作时的电功率( p额 )实际功率用电器在实际电压下工作时的电功率( p实 )铭牌意义如“220 v40 w”的灯,表示灯的额定电压为220 v,额定功率为40 w关系u实u额,p实p额( 说明:如果u实过大,用电器可能损坏 )u实=u额,p实=p额u实u额,p实p额p实p额=u实2u额2( 仅适用于纯电阻电路 )典例2( 2019四川眉山 )如图所示,电源电压恒为4 v,电压表量程为“03 v”,电流表量程为“00.6 a”,滑动变阻器规格为“20 1 a”,小灯泡l标有“2.5 v1.25 w”的字样( 灯丝电阻不变 )。若通过小灯泡l的电流不超过额定电流,电流表、电压表不能超过量程,则移动滑动变阻器的滑片,下列说法中正确的是( )电压表示数变化范围为1.53 v滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.60.75 w小灯泡的实际电功率变化范围为0.21.25 w滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为1020 a.b.c.d.【解析】由题图可知,小灯泡l与滑动变阻器r串联,电压表测滑动变阻器r两端的电压,电流表测电路中的电流。小灯泡正常发光时的电压为2.5v,功率为1.25w,因串联电路总电压等于各分电压之和,所以小灯泡正常发光时电压表的示数u滑=u-ul=4v-2.5v=1.5v,因1.5v3v,没有超出电压表的量程,所以电压表的最小示数为1.5v,则电压表的示数变化范围为1.53v,正确;此时小灯泡正常发光,即小灯泡的最大实际功率为1.25w,由p=ui可得,小灯泡正常发光时的电流il=plul=1.25w2.5v=0.5a,因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为00.6a,滑动变阻器允许通过的最大电流为1a,所以电路中的最大电流i大=il=0.5a,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,则滑动变阻器接入电路的最小阻值r滑小=u滑i大=1.5v0.5a=3,错误;小灯泡的电阻rl=ulil=2.5v0.5a=5,当电压表的示数最大为3v时,电路中的电流最小,小灯泡的实际功率最小,则小灯泡两端的最小电压ul=u-u滑大=4v-3v=1v,电路中的最小电流i小=ulrl=1v5=0.2a,小灯泡的最小功率pl小=i小2rl=( ( a )25=0.2w,所以小灯泡的实际电功率变化范围为0.21.25w,正确;滑动变阻器的电功率pr=( u-irl )i=( 4v-i5 )i=-5( i21-0.8vi )=-5( i21-0.8vi+0.16w-0.16w )=0.8w-( i-( a )25,因电路中的电流范围为0.20.5a,当i=0.4a时,滑动变阻器消耗的电功率最大,最大为pr大=0.8w,当i=0.2a时,滑动变阻器的电功率最小,最小为pr小=0.8w-( 0.2a-( a )25=0.6w,所以滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.60.8w,错误。综上可知,正确。【答案】 a【易错警示】灯的实际功率与额定功率灯的亮度是由实际功率决定的,只有正常发光时,灯的实际功率才会与额定功率相等,实际功率越大,灯越亮,一般会误认为额定功率大的灯泡亮。功率与电压:p=u2rp实p额=u实2ru额2r=u实2u额2p实=u实u额2p额对于同一只灯而言( 不考虑灯的电阻变化 ),其功率与两端电压的平方成正比。针对训练2.( 2019福建 )如图电路,闭合开关s,将滑动变阻器的滑片p从a端向b端移动过程中,示数减小的电表是v1( 选填“a”“v1”或“v2” ),电路的总功率增大( 选填“增大”“减小”或“不变” )。考点三电流的热效应电流的热效应定义电流通过导体时电能转化成内能的现象实例电动机工作时,线圈发热;电热毯工作时,电阻丝发热等焦耳定律内容电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比表达式q=i2rt,p热=i2r( 用电器发热功率表达式 )q=w=pt=uit=u2rt( 仅适用于纯电阻电路 )电热的利用与防止利用常见电热器有电炉、电饭锅、电热毯、电烤箱、电熨斗等防止常利用增大散热面积、安装散热窗、装风扇等方法加快散热典例3( 2019长沙 )如图,两个透明容器中密封着等量的空气,u形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,小海用此电路来探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关。由图可知,在电流大小和通电时间相等的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越;若通过电阻的电流为0.5 a,通电时间10 s,阻值为10 的电阻产生的热量是j。【解析】由题图可知,两个电阻丝串联,10电阻对应的u形管中液面高度差较大,说明10电阻产生的热量较多。根据焦耳定律,q=i2rt=( ( a )21010s=25j。【答案】多25针对训练3.( 2019四川乐山 )如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,u形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝r1、r2串联在电路中,且r1r2。下列说法正确的是( c )a.该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时,电热与电阻的关系”b.闭合开关后,通过r1的电流大于r2的电流c.闭合开关后,甲管中液面上升比乙慢d.闭合开关后,要使电流增大,应将滑动变阻器滑片p向左移动考点四家庭电路1.家庭电路的组成组件说明备注进户线火线火线与大地之间有220v电压,零线与大地之间电压为0,火线与零线之间电压为220v,可看成家庭电路电源三孔插座要有接地线,地线与大地相通,与火线之间有220 v电压,与零线电压为0零线电能表作用测量用户消耗电能的多少家庭电路可用总功率:pu额i额,如电能表标有“220 v20 a”,则p4400 w,若超过则引起电能表的计数不准确,严重时,会烧坏电表连接如上图,a、c接进户线,b、d接入家庭电路( ab为火线,cd为零线 )闸刀开关作用控制电路通断,以便检修电路、更换元件安装时,要使静触点在上,动触点在下连接电能表后,保险装置前保险丝作用当电路中电流过大时,保险丝自动熔断,切断电路,能保护电路但不能保护人保险丝是用电阻较大、熔点较低的铅锑合金制作的,家庭电路中千万不要用铁丝或铜丝代替保险丝;现在使用的保险装置叫自动空气开关,过载或短路时能自动切断电路连接安装在闸刀开关后,零、火线各一根;与大功率插座串联的保险丝要接在火线上灯和开关连接灯与灯( 用电器 )并联,控制灯的开关与灯串联,且接在火线上白炽灯有卡口灯泡和螺口灯泡两类,螺口灯泡的尾部接开关,再接火线,螺旋接零线插座作用便于电器使用三孔插座的中间孔接地线,三脚插头的长脚接家用电器金属外壳,两者相连,可防触电连接各插座间并联2.试电笔作用辨别家庭电路火线与零线结构金属笔卡、电阻、氖管、弹簧等原理如果被测导线是火线,那么火线、测电笔、人体、大地构成了一个闭合回路,火线与大地有220 v的电压,所以会有电流通过试电笔和人体,氖管发光。但这个电流比较小,人体是可承受的,只要正确使用试电笔是不会触电的使用方法人的手要握住试电笔的绝缘杆部分,同时手指要接触金属笔卡,笔尖接触待测导线,氖管发光的是火线,不发光的是零线。一定不能接触到笔尖,否则会有触电的危险典例4( 2019山东潍坊 )在如图所示家庭电路中,将插头插入插座,打开电视,电视不工作;闭合开关,灯泡不亮;保持开关闭合,拔出插头,将试电笔分别插入插座两孔时氖管均发光。若电路中只有一处故障,则故障可能是( )a.零线上保险丝烧断b.火线上保险丝烧断c.灯丝烧断d.插座短路【解析】将插头插入插座,打开电视,电视不工作;闭合开关,灯泡不亮,说明电路中存在断路故障;保持开关闭合,拔出插头,将试电笔分别插入插座两孔时氖管均发光,插座的左孔能使氖管发光,说明插座左孔灯泡开关火线是通的( 即插座的左孔通过灯泡、开关与火线相连 );插座的右孔能使氖管发光,说明插座右孔火线是通的( 即火线是完好的 ),综合分析可知,灯泡与零线相接点左侧的零线断路( 可能是零线上保险丝烧断 )。【答案】 a【拓展延伸】家庭电路故障的判断故障类型故障原因故障表现电流过大短路火线与零线直接接触电路中电流很大但用电器没有电流流过,用电器不工作,部分导线发热,保险丝会熔断,空气开关会跳闸,严重时会引起火灾过载电路中用电器过多或使用大功率电器导致总功率过大电路电流过大,导线发热,保险丝自动熔断,跳闸,严重时会烧毁线路引起火灾断路火线或零线断开用电器不工作故障检测:试电笔检测氖管不发光( 火线断路 );试电笔检测两线都发光( 零线断路 )漏电火线电流与零线电流不等,有电流流向大地漏电会导致用电器实际功率下降,也可能使人体触电针对训练4.( 2019广东 )如图为家庭部分电路示意图,正常发光的电灯突然熄灭,检查保险丝发现完好,再用试电笔先后检测插座的两孔,氖管均发光。由此判断电路故障的原因可能是( c )a.插座短路b.进户的火线断路c.进户的零线断路d.电灯的灯丝断路【解析】电灯突然熄灭,检查保险丝发现完好,氖管发光,说明火线正常;用试电笔先后检测插座的两孔,氖管均发光,说明进户的零线断路,后面的零线通过灯丝与火线相连。考点五安全用电电路中电流过大的原因过载电路接入过多用电器或接入大功率电器,导致用电器的总功率过大,超过额定值短路电路中火线与零线未经用电器直接接触,电流特别大保证电路安全的用电措施防止过载电路中的大功率电器应尽可能错开使用,大功率电器应设置独立供电电路安装保险装置熔断器和自动空气开关可在电流过大时切断电路,保护用电设备触电形式四种类型安全用电原则不接触低压带电体不碰触插座的插孔,不在家庭电路的导线上晾晒衣物,移动用电器时要断开电源不靠近高压带电体远离变压器等高压设备,不在高压电线下钓鱼等不损坏绝缘层让电线远离火源,避免强力挤压、拉伸等不弄湿用电器不用湿手插拔插头、按压开关典例5( 2019湖南衡阳 )关于家庭电路及安全用电,下列说法正确的是( )a.为了防止因漏电而造成触电事故,微波炉的金属外壳应该与大地相连b.使用试电笔时,手指不能接触笔尾金属体,以免发生触电事故c.为了防止触电,必须把用电器的开关接在零线上d.家庭电路中,空气开关跳闸一定是因为电路发生了短路【解析】微波炉的金属外壳与大地相连,如果微波炉漏电,电流会通过金属外壳流入大地,避免触电事故,a项正确;使用试电笔时,手指不能接触笔尖金属体,必须接触笔尾金属体,这样才能使人体、氖管、高阻值电阻、弹簧等构成回路,b项错误;用电器的开关必须接在火线上,确保用电器不工作时与火线断开,避免触电事故,c项错误;家庭电路中,空气开关跳闸的原因可能是短路,也可能是电路中总功率过大,d项错误。【答案】 a针对训练5.“珍爱生命,安全用电”是同学们日常生活中必须具备的安全意识。在家庭电路中,为了防止触电,必把用电器的开关装在火线上;当发现家用电器或电线失火时,必须先切断电源,再救火。( 学用见p103104 )实验一:测量小灯泡的电功率实验原理p=ui实验器材电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、导线若干实验电路图实物图操作主要步骤( 1 )对照电路图,连接电路( 2 )分别在小灯泡的电压低于额定电压、等于额定电压、略高于额定电压下测算出小灯泡的电功率滑动变阻器的作用( 1 )保护电路;( 2 )改变小灯泡两端的电压,测不同发光情况下的电功率注意事项器材选择电源电压要高于小灯泡的额定电压滑动变阻器能将小灯泡的电压调到额定电压电路连接开关连接电路时开关要断开滑动变阻器闭合开关前电阻要调到最大值电流表串联,电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出电压表并联,电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出数据处理不同电压下小灯泡的实际电功率不同,所以不能求平均值用电能表测家用电器的功率实验原理p=wt实验器材电能表、手表直接测量的物理量1.用电器工作时间t2.电能表转数( 表盘指示灯闪烁次数 )n实验操作仅让待测用电器工作,其他用电器关闭,记下时间t内电能表转盘转过的转数( 电能表指示灯闪烁的次数 )n表达式p=nnt3.6106 w( 用n表示电能表每kwh标注转数或指示灯每kwh闪烁次数 )针对训练1.小科想知道标有“3.8 v”字样的小灯泡正常工作时的电功率,于是连接了如图所示的实验电路。电源电压6 v恒定不变,滑动变阻器规格为“50 1 a”。( 1 )请你用笔画线代替导线,将电路连接完整。【答案】如图所示( 2 )正确连接电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,小