北师版初三物理第18讲：电学综合(教师版)-黄庄李贺明

电学综合____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________本讲主要包含以下几种类型题目1.含有功率的图像问题常考的图像类型：P-I图像（电阻一定时，电压一定时两种）P-I2图像（电阻一定时，电阻随温度变化两种）P-U图像（电阻一定时，电流一定时两种）P-U2图像（电阻一定时，电阻随温度变化两种）P-R图像（电流一定，电压一定两种）2.含有功率的根据表格数据写关系式二次函数（因变量与自变量的商是定值）注：其它函数类型请参考第13讲，欧姆定律的综合训练3.含有功率的证伪实验注：类型请参考第13讲，欧姆定律的综合训练4.含有功率的设计实验5.家用电器计算题目6.综合计算题目类型一图像问题例1.（10年北京中考）定值电阻R消耗的电功率P随通过R的电流I变化的图像如图17所示。请根据图像判断：当通过R的电流I为0.3A时，电阻R消耗的电功率P为。图17图17P/WI/A解析:根据P=I2R可以得出，当电阻一定时，功率P跟电流I是二次函数的关系。则R=P/I2=100Ω，则电流等于0.3A时，根据P=I2R可以求出功率。答案:9W类型二表格问题例2.（11年北京中考）小林利用定值电阻R进行实验，记录的实验数据如下表所示。表中I为通过电阻R的电流，P为电阻R的电功率。请根据表中数据归纳电功率P与电流I的关系：在的条件下，P=。I/A0.20.30.40.50.60.7P/W1.22.74.87.510.814.7解析:根据P=I2R可知，当电阻一定时，功率跟电流是二次函数的关系。即P=kI2，通过数据可以验证函数关系成立。带入一组数据可以解得k=30W/A2答案:电阻R保持不变（30W/A2）·I2类型三证伪实验例3.（14年西城二模）小华利用如图22所示的电路，研究电功率跟电阻的关系。小华发现：“电阻值大的电阻两端的电压高，即消耗的电功率大”。于是他得出结论：连接在电路中的电阻值大的电阻消耗的电功率大。请你选用如图22所示电路中的元件，重新设计实验，证明小华的观点不正确。要求：画出实验电路图，简述实验现象并说明。解析:在并联电路中，电阻越大，功率越小答案:将R1与R2并联在电路中，将电流表分别接入两电阻的支路中，闭合开关，测出两个电阻的电压与电流，计算出两个电阻的阻值以及两个电阻的功率，发现电阻值大的电阻消耗的功率反而小。所以小华的观点不正确。类型四设计实验例4.（14年北京中考）实验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等的煤油、型号相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R，如图18所示．另外，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干．请利用上述实验器材，设计一个实验证明：保持电阻阻值不变，在相同时间内通过电阻的电流越大，电流通过电阻产生的热量越多”．实验设计中可用煤油升高的温度t的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少．请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格．答案:（1）首先电流表调零，观察各温度计待三瓶液体的初温相同，记为t0（2）如图连接电路，断开开关S，滑动电阻器调在最大阻值处（3）闭合开关S，调节滑片P使电流表示数为I1，同时按下停表，经过时间t之后，读取此时温度计示数为t1，将I1和t1记入表格。（4）断开开关S，拆掉烧瓶甲，然后把烧瓶乙再串联在电路中，滑动电阻器调在最大阻值处（5）再闭合开关S，调节滑片P使电流表示数I2，同时按下停表，经过时间t之后，读取此时温度计示数为t2，将I2和t2记入表格.（6）仿照步骤（4）和（5），拆掉烧瓶乙，把烧瓶丙串联在电路中，读取电流表示数I3和t3，记入表格中（7）由，，算出升高温度记入表格t/sI/At/℃类型五家用电器计算例5.（14年海淀二模）如图24所示是某煲汤用的电热锅的工作电路图，R1、R2是加热电阻。接通220V电源，闭合开关S1、S2，电热锅处于加热状态，此时电热锅的功率为1000W，通过R1的电流为I1；当锅内水沸腾时，S2自动断开，S1仍闭合，电热锅处于保温状态，此时通过R1的电流为I2，已知I1=5I2。求：（1）加热电阻R1的阻值；（2）电热锅处于保温状态时加热电阻的总功率；（3）某次使用电热锅做饭时，加热用了30min，保温用了30min。这次使用电热锅做饭需用的电费（电费按0．5元/度计算）。图24图24R2R1S2S1220VR2R1答案:闭合开关S1、S2，等效电路如答图4甲所示，此时电热锅处于加热状态；闭合开关S1，断开开关S2，等效电路如答图4乙所示。此时电热锅处于保温状态。PP2=87.5WI2I1PP′P1乙UR1R2甲R1UU1U2答图（1）根据题意有P加热= R1===48.4（2）电饭锅保温时的电功率为I1=== I2=I1/5=A P报温=I2U==200W（3）设消耗的电能为W总，则W总=P加热t加热+P保温t保温=1.0kW×0.5h+0.2kW×0.5h=0.6kWh做饭需用的电费为：0.5元/kWh×0.6kWh=0.3元类型六综合计算例6.（15年北京中考）实验桌上有一个电学器件，该器件由两个定值电阻R1、R2并联组成，且被封闭在一个透明的有机玻璃壳内，如图23甲所示。a、b是该器件的两个外露接线柱，电阻R1的阻值为20Ω，电阻R2的额定电压为6V。科技小组同学测得通过该器件的电流I和其两端电压U的数值，并绘制如图23乙所示的图像。求：（1）电阻的R2阻值；（2）电阻R2的额定电功率。答案:（1）解：由图乙可知，R1、R2的总电阻，由电阻并联公式，可求出（2）解：电阻R2的额定电功率为基础演练1．（14年朝阳二模）当导体两端电压一定时，电流通过导体做功的功率随导体电阻变化规律的图象如图22所示。请根据图象判断，当导体电阻为40Ω时，电流通过该导体做功的功率为W。2．（08年北京中考）小宣在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时，记录的实验数据如下表所示。请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻阻值之间的关系：。R/Ω102030506070I/A0.30.30.30.30.30.3U/V369151821P/W0.91.82.74.55.46.33．（15年北京中考）如图19所示，实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等，初温相同的煤油，完全相同的温度计，烧瓶内还分别装有阻值为10Ω的电阻丝R1和阻值为5Ω的电阻丝R2。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。小新的主要实验过程如下：将电阻箱、电流表及图19所示的装置甲等电路元件串联接入电路中，将电阻箱的阻值调为5Ω。闭合开关，同时按下停表开始计时，记录电流表的示数为0.3A，通电时间为2min时，停止计时，记录此时温度计的示数40℃，断开开关。用图19所示的装置乙替换电路中的装置甲，将电阻箱的阻值调为10Ω，闭合开关，同时按下停表开始计时，观察电流表示数仍未0.3A，当温度计示数为40℃时，停止计时，读出通电时间5min，记录数据，断开开关。于是小新认为“电流表通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。请根据以上叙述回答下列问题：小新实验过程中存在的问题：请你针尖对小新实验过程汇总存在的问题，写出改进措施：巩固提高4．（14年西城二模）如图23所示是家用电吹风机的工作原理图，电吹风工作时可以分别吹出凉风和热风。（1）当开关S置于图23甲中的哪个档位，电吹风可以吹出凉风？当开关S置于图23甲中的哪个档位，电吹风可以吹出热风？请画出电吹风两种工作状态的等效电路图。（2）某次用该电吹风将头发吹干的过程中，电吹风的功率随时间的变化关系如图23乙所示，求在该次吹干头发过程中电吹风所消耗的总电能。（3）求电吹风的电热丝在工作时的电阻值。5．（13年北京中考）如图18所示，电源两端电压不变。当闭合开关S、S1和S3，断开开关S2，滑动变阻器的滑片P滑至某一位置时，电压表的示数为U1，电阻R1的电功率P1=8W，电流表的示数为I1；当闭合开关S和S2，断开开关S1和S3，滑片P滑至另一位置时，电压表的示数为U2，电阻R1与滑动变阻器的总功率P2=3.5W，电流表的示数为I2；当闭合开关S，断开开关S1、S2和S3，滑片P滑到B端时，电阻R2的电功率为P3，电流表的示数为I3。已知：，求：（1）电流I1与I2之比；（2）电功率P3。6．（12年北京中考）如图17所示，电源两端电压不变。当只闭合开关S1时，电流表的示数为I1，电压表的示数为U1，电阻R1的电功率为P1；当开关S1、S2、S3都闭合时，电流表的示数为I2，电压表的示数为U；当只闭合开关S2时，电阻R3的电功率为0.64W，已知：，。求：（1）电阻R2与R3之比；（2）电阻R1的电功率P1。S2S2R3R2R1S1S3图177．（11年北京中考）如图所示，电源两端电压U保持不变。当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时，电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，电阻R1的电功率为P1，电阻RA的电功率为PA；当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，电压表的示数U2为2V，电流表的示数为I2，电阻RB的电功率为PB；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器滑片P位于最右端时，电阻R2的电功率为8W。已知：R1:R2=2:1，P1:PB=1:10，U1:U2=3:2。求：（1）电源两端的电压U；（2）电阻R2的阻值；（3）电阻RA的电功率PA。参考答案1．0.4 2．当通过电阻的电流一定时，电阻消耗的电功率跟该电阻的阻值成正比3．（1）没有控制时间一定；（2）加热相同的时间，观察温度计示数变化。4．（1）S在2档位，吹凉风；S在3档位，吹热风（2）156120J（3）100Ω5．（1）4:1（2）10W6．（1）U1：U2=R1：R2=3：1 （2）P1=0.5W7．（1）12V（2）2Ω（3）4.5W1．（14年朝阳二模）小阳利用定值电阻R进行实验，记录的实验数据如下表所示。表中U为电阻R两端的电压，P为电阻R的电功率。请根据表中数据归纳电功率P与电压U的关系：P＝。U/V0123456P/W00．10．40．91．62．53．62．（14石景山一模）图28甲为一款有高温、低温两档的家用蒸汽电熨斗，其工作原理电路如图28乙所示，其中R1、R2为电热丝。电源电压恒定不变，电熨斗的部分参数见下表，不计电热丝电阻随温度的变化，求：（1）电熨斗在低温档正常工作10s，电流所做的功（2）电路中电阻R2的阻值（3）假设在用电高峰时，家庭电路实际电压为200V，电熨斗在高温档的实际功率是多少？（结果保留一位小数）3．（14年北京中考）冬季，养鸡场为了提高产蛋量，夜间需要在鸡舍里用电热器加热并用灯泡照明；白天只需要在鸡舍里用电热器加热，不需要用灯泡照明。小阳根据上述要求设计了一种加热照明装置，这个装置的电路图如图19所示，电阻R1和R2是两个用来加热且阻值不变的电阻丝，灯L是标有“220V160W”的照明灯泡，开关S1、S2的通断只有两种状态，一种是同时断开，另一种是同时闭合。该装置从早晨7∶00至17∶00处于白天工作状态，连续正常工作10h，这段时间内电流表的示数为5.5A，电阻R1的电功率为P1，电阻R2的电功率为P2，电路的总电功率为P；该装置从17∶00至第二天早晨7∶00处于夜间工作状态，连续正常工作14h。已知：电源两端的电压U恒为220V，P1:P2=1:3。求：（1）总电功率P；（2）电阻R2的阻值；（3）从早晨7∶00到第二天早晨7∶00的24h内，该加热照明装置共消耗电能多少千瓦时。参考答案：1．0.1（W/V2)U22．（1）11000J（2）55Ω（3）1636.4W3．（1）1210W（2）30Ω（3）82.1kW·h__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．（14海二）小林利用定值电阻R进行实验，记录的实验数据如下表所示。表中I为通过电阻R的电流，P为电阻R的电功率。请根据表中数据归纳电功率P与电流I的关系：在的条件下，P=。I/A0．20．30．40．50．60．7P/W1．22．74．87．510．814．72．（14东二）下表是某同学研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时记录的实验数据，请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻的关系式。R/Ω101520305060U/V121212121212I/A1．20．80．60．40．240．2P/W14．49．67．24．82．882．43．（14昌一）小波的妈妈买了一台全自动豆浆机（如图20甲所示）。下表是这个豆浆机的主要技术参数。豆浆机的中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热煮沸。图20乙是豆浆机正常工作时做一次豆浆的过程中电热管和