精选决胜中考物理分类命题解密专题17 电功率计算题.docx
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精选决胜中考物理分类命题解密专题17电功率计算题
决胜中考2019物理分类命题解密
专题十七电功率计算题(原卷)
计算题是物理中考的主要内容,在中考试卷中占有很大比例。
计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主,它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平,同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。
解答计算题应该首先明确它的特点,避免盲目和无从下手的尴尬,同时明确题目涉及的物理现象和物理知识,明确要解决的问题是什么,找准关系,有的放矢的按要求进行合理的计算。
计算题常以填空题、选择题和计算过程题型出现。
尤其是计算过程题是考查学生分析问题、解决问题和计算能力的题型,要求较高,分值较高,并要求有计算过程和步骤,每一步骤都有相应分值。
计算题在中考题中常被列为压轴题目。
计算题的特点是:
(1)结果合理性:
这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度.它要求学生用生活实践,社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断,留取合理的,舍弃不合理的。
(2)知识综合性:
这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起,利用各个过程或各种现象之间的相切点,解答要解决的问题。
它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。
(3)应用性:
这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中,它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感,同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。
1.计算题解题步骤
第一步:
认真审题。
明确现象和过程,确定给出的条件或题目中隐含的条件。
第二步:
找关系。
也就是针对题目内容分析综合,确定解决问题的方向,选择适合的规律和公式,找准相关物理量之间的关系。
第三步:
列出表达式。
这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系,根据公式或规律列出相应的表达式,并推导出待求物理量的计算式。
第四步:
代人数据求解。
这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后,把已知量的数据代人计算式中,通过正确运算,得出答案。
同时对答案进行合理化验证,最后确定正确答案。
2.解答方法
(1)简化法:
这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理,找出题目中的相关环节或相关点,使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。
这样使复杂得到简化,可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱,把要解答的问题解决。
(2)隐含条件法:
这种方法是通过审题,从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备等各个环节中,挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件,这种挖掘隐含条件能使计算环节减少,而且所得到的答案误差也小。
(3)探索法:
这种方法是在题目所给的实际问题或情境中抽象出来的。
判断出所涉及或应用的物理模型,然后运用相对应的物理概念、物理规律和物理公式,通过计算得出要求解的正确答案。
(4)极值法:
这种方法也叫端点法。
它对不定值问题和变化范围问题的解答有重要的实用价值。
用这种方法解答问题时,应改弄清要研究的是哪个变化的物理量的值或者是哪个物理量的变化范围,然后确定变化的规律或方向,最后用相对应的物理规律或物理概念,一个对应点一个对应点地计算取值。
(5)应用类分析法:
运用数学工具解决物理问题,是物理解题的重要手段。
许多设计、推理的应用题,都是建立在计算的基础上。
主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。
例如有两个未知物理量,我们可以根据题目的数据建立两个方程,然后求解未知量。
一、电功
1.电功:
电流通过某段电路所做的功叫电功。
2.电流做功的实质:
电流做功过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,也就消耗了多少电能。
3.电流做功的形式:
电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
4.规定电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压,电路中的电流和通电时间的乘积。
5.电功公式:
(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:
(1)串联电路:
;
(2)并联电路:
;
(3)在任何情况下,在一定时间所做的总功
。
6.电功单位:
在国际单位制中,电功单位是焦耳(J);常用单位还有度(kwh),1度=1千瓦时=1kWh=3.6×106J;“1度”的规定:
1kw的用电器工作1h消耗的电能。
7.电功的测量
⑴电能表:
是测量用户用电器在某一段时间内所做电功(某一段时间内消耗电能)的仪器。
⑵电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”等字样,分别表示:
电能表额定电压是220V;允许通过的最大电流是5A;每消耗一度电电能表转盘转3000转。
⑶读数时:
①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位;②电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。
二、电功率
1.电功率:
电流在单位时间内所做的功。
2.电功率物理意义:
表示电流做功快慢的物理量。
3.电功率公式:
(适用于所有电路),推导公式:
(适用于纯电阻电路)。
(1)①串联电路中
;
(2)并联电路中:
;
(3)无论用电器串联或并联,计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn。
4.功率单位:
在国际单位制中,功率单位是瓦特(W),常用单位:
千瓦(kW)。
5.额定功率
(1)某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示:
普通照明,额定电压(用电器正常工作时的电压)220V,额定功率(用电器在额定电压下的功率)25W的灯泡。
(2)已知U额、P额,①可根据公式I额=P额/U额计算出该灯的额定电流;②可根据公式
计算出该灯的电阻。
(3)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。
(4)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。
(5)灯L1“220V、100W”,灯L2“220V、25W”相比较而言,L1灯丝粗短,L2灯丝细长。
三、电热
1.焦耳定律:
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
3.计算公式:
Q=I2Rt(适用于所有电路),对于纯电阻电路可推导出:
。
一、填空题
【典例1】(2018·威海)如图所示,R1的阻值为5Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω,电源电压保持4.5V不变,电流表量程为“0-0.6A”,电压表量程为“0-3V”。
为保证电路安全,R2接入电路中的最小阻值为_____Ω,R1清耗的最小功率为W。
【解析】如图电路,两电阻串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。
R2接入电路中的电阻越小时,电流越大,根据电流表的量程可知,电流为0.6A时,电阻最小,此时电路中的总电阻为:
,
根据串联电路的电阻特点可得R2接入电路中的最小阻值为:
;
R2接入电路中的电阻越大时,电流越小,R1的功率越小,根据电压表的量程可知,电压表的示数为3V时,电流最小,此时R1两端的电压为:
,
R1清耗的最小功率为:
。
【答案】
(1)2.5;
(2)0.45。
二、选择题
【典例2】(2018·威海)(多选题)如图甲所示,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过种中,R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图象如图4乙所示,下列说法正确的是()。
A.R1的阻值为20Ω;B.R2的最大阻值为50Ω;
C.电源电压为6V;D.该电路消耗的最大电功率为0.9W
【解析】如图两电阻串联,电压表测量滑动变阻器R2的电压,电流表测量电路中的电流;
由乙图知,R2的电压2V时,功率为0.8W,根据
得:
此时电流为:
,
当R2的电压5V时,功率为0.5W,电流又为:
;
根据电源电压不变得:
,解得:
,故A错误;
电源电压为:
,故C正确;
R2的最大阻值为,
,故B正确;
当滑动变阻器滑片位于最左端时,只有R1接入电路工作,此时功率最大,所以该电路消耗的最大电功率为:
,故D错误;
故选BC。
三、综合计算题
【典例3】(2018·潍坊)某科技活动小组设计了如图所示的电路。
电源电压不变,当S1闭合、S2断开,变阻器R2的滑片P滑到a端时,电流表的示数为0.8A,定值电阻R1消耗的功率为6.4W;变阻器R2的滑片P滑到b端时,电流表的示数变为0.2A;当S1和S2都闭合,变阻器R2的滑片P滑到某点时,电流表的示数为0.6A,小灯泡L消耗的功率为0.9W。
求:
(1)电源电压;
(2)变阻器R2的最大阻值;
(3)小灯泡两端电压及此时变阻器R2连入电路的阻值。
【解析】
(1)当S1闭合、S2断开,变阻器R2的滑片P滑到a端时,电路中只有R1连入电路,电流表测R1的电流,根据P=UI可得电源电压:
U=
=
=8V;
(2)由欧姆定律可得R1的阻值:
R1=
=
=10Ω,
当S1闭合、S2断开,变阻器R2的滑片P滑到b端时,R1与R2的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,由欧姆定律可得此时的总电阻值:
R总=
=
=40Ω;
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得:
R2=R总﹣R1=40Ω﹣10Ω=30Ω;
(3)当S1和S2都闭合,变阻器R2的滑片P滑到某点时,R1与灯泡并联后与R2串联,电流表测干路电流,设灯泡两端的电压为UL,则根据串联电路的电流特点可得:
I′=I1′+IL,
根据I=
和P=UI可得:
I′=
+
,所以,0.6A=
+
,
解得:
UL=3V,根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得:
U2=U﹣UL=8V﹣3V=5V,
由欧姆定律可得R2连入电路的阻值:
R2连入=
=
≈8.3Ω。
答:
(1)电源电压为8V;
(2)变阻器R2的最大阻值为30Ω;(3)小灯泡两端电压为3V,此时变阻器R2连入电路的阻值为8.3Ω。
一、填空题
1.(2018•烟台)常温常压下,一台标有“220V2000W“的电热水壶正常工作时,将质量为1kg、初温为20℃的水烧开,需要的时间是 [假设该热水壶产生的热量完全被水吸收,c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
2.(2018•枣庄)如图所示,是某种电热器的电路图,电源电压220V,R1、R2的阻值分别为11Ω、22Ω,通过旋转扇形开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个档位的转换,电热器在低温工作时的电功率是 W,在高温档工作1min产生的热量是 J。
3.(2018·东营)物理科技小组用标有“1600imp/(kW·h)”(表示每消耗1kW·h的电能,电能表上的指示灯闪烁1600次)的电能表测量电视机的功率:
他们把电视机单独接入电路且使其正常工作6min,指示灯闪烁16次,该电视机的功率为_________kW。
4.(2018·黔南)一学生按照图甲所示电路图做实验。
此时两表示数如图乙所示,电压表的示数为V,则电热丝电阻Rx的阻值为 Ω。
已知电热丝Rx和滑动变阻器的最大阻值相等,滑片P在b端时,电热丝的发热功率为Pb,滑片P在a端时,电热丝的发热功率为Pa,那么Pa:
Pb= 。
(不考虑电热丝阻值随温度的变化)
5.(2018·龙东)小明家的电能表如图所示,当小明家只有一盏电灯工作时,15min内转盘正好转过25圈,则该灯泡消耗的电能是 kWh,它的电功率为 W。
6.(2018•岳阳)标有“6V3W”的小灯泡,它的电流——电压图像如图所示,则它正常工作10s消耗的电能是_______J;将它与一个10Ω的定值电阻串联在8V的电路中,则电路消耗的总功率为_______W。
7.(2018•广安)如图,灯泡L上标有“6V3W“字样,电源电压6V且保持不变,定值电阻R=80Ω(不计灯丝电阻的变化)。
只闭合S1和S3,电阻R在100s产生的热量是 J,电路在工作状态下,整个电路消耗的最小功率是 W。
二、选择题
1.(2018·滨州)如图甲电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻。
当开关S闭合,滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端,两电表示数变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )。
A.电源电压为14V;
B.R2的最大阻值是30Ω;
C.滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25W;
D.滑片P在a端时,2分钟内R2消耗的电能是144J
2.(2018·临沂)如图所示的电路中,电源电压恒为3V,灯泡L的电阻为10Ω且保持不变。
闭合开关S后,滑片P由b端向a端滑动的过程中,下列判断正确的是( )。
A.灯泡L亮度变暗;
B.电压表示数变大,电流表示数变小;
C.电压表与电流表示数的比值变小;
D.灯泡L的最大功率为0.9W
3.(2018·济宁)根据额定电压为2.5V小灯泡的I-U图像(如图所示)分析,下列结论正确的是()。
A.当小灯泡的电压为OV时,其电阻为0;
B.当小灯泡的电流为0.1A时, 其实际功率为0.1W;
C.通过小灯泡的电流与其两端的电压成正比;
D.小灯泡的额定功率为0.625W
4.(2018·德州)图是检测酒精浓度的测试仪原理图,图中电源电压恒定为8V,R1为定值电阻,酒精气体传感器R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小。
当酒精浓度为0时,R2=60Ω,此时电压表示数为2V。
以下说法错误的是()。
A.若酒精气体浓度越大,电压表和电流表示数都越大;
B.定值电阻R1的阻值为20Ω;
C.酒精浓度为0时,电路消耗的总功率为0.6W;
D.若电流表示数达到0.2A时,表示酒驾,此时R2消耗的电功率为0.8W
5.(2018•玉林)如图所示,电源电压U为10V并保持不变,滑动变阻器规格为“20Ω1A”。
闭合开关S,当滑片P移至最左端时,灯泡正常发光,电流表示数为0.5A;当滑片P移至中点时,电流表示数为0.4A.则( )。
A.电路消耗的最小功率为2.5W;
B.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为2.4W;
C.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为3.2W;
D.滑片P在最左端时,2min内电流通过灯泡所做的功为10J
6.(2018·龙东)(多选题)如图甲所示,电源两端电压不变,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻。
当开关S闭合后,逐步改变滑动变阻器接入电路的电阻值,根据电压表与电流表的示数,绘制的图象如图乙所示。
下列判断正确的是( )。
A.电源两端电压为10V;
B.定值电阻R2的电阻值为40Ω;
C.变阻器R1接入电路的最大阻值为100Ω;
D.电路消耗电功率的最大值为7.2W
7.(2018•岳阳)如图,电源电压恒为4.5V,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”,灯泡上标有“2.5V1.25W”(不考虑灯丝电阻变化),滑动变阻器R的
规格为“20Ω1A”。
闭合开关,在保证电路安全的情况下,移动滑片P的过程中()。
A.电流表的示数最大为0.6A;
B.灯泡消耗的最小功率为0.12W;
C.电路消耗的最大电功率为2.7W;
D.滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω
三、综合计算题
1.(2018•玉林)如图所示,R0是阻值为10Ω的定值电阻,R为滑动变阻器,灯泡上标有“4V2W“字样,且小灯泡的阻值始终保持不变。
当断开S2,闭合S、S1时,灯泡恰好正常发光,电压表示数为U1;断开S1,闭合S、S2,将滑动变阻器的滑片P置于中点时,电压表数为U2,已知U2与U1相差1V,求:
(1)灯泡的额定电流;
(2)电源的电压;
(3)滑动变阻器最大阻值;
(4)该电路消耗的最小电功率。
2.(2018·滨州)图甲是一家用电器,有“低温”,“中温”,“高温”三档,铭牌见下表(“高温”档功率空出),图乙为其简化的电路原理图,S是自我保护开关,电暖器跌倒时,S自动断开,切断电源,保证安全,闭合S1为“低温”档。
请完成下列问题:
××牌电暖器
额定电压
220V
额定功率
低温档
550W
中温档
1100W
高温档
频率
50Hz
(1)“低温”档正常工作时的电阻是多少?
(2)“高温”档正常工作时的总电流是多少?
(3)若某房间内空气质量为60kg,空气温度为10℃,设定空气的比热容为1.1×103J/(kg•℃)且保持不变,用该电要器的“高温”档正常工作20分钟,放出热量的50%被房间内的空气吸收,那么可使此房间的空气温度升高多少℃?
3.(2018·临沂)小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆(如图所示),内部由加热系统和按摩系统两部分组成。
加热系统的加热电阻额定电压220V,额定功率605W。
问:
(1)小明帮奶奶泡脚时,向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水,加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃,此加热过程中水吸收的热量是多少?
消耗的电能是多少?
[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(2)当小明家的实际电压是200V时,加热电阻工作的实际功率是多少?
(3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V(按摩系统将交流电压转换为12V),工作电流为4A,其电阻为0.5Ω,电动机工作中因发热损失的功率是多少?
4.(2018·黔南)图甲为某款新型电饭煲,额定电压为220V,它采用了“聪明火”技术,智能化地控制不同时间段的烹饪温度,以得到食物最佳的营养和口感。
图乙为其电路原理图,R1和R2为电阻不变的电热丝,S是自动控制开关。
将电饭煲接入220V电路中,在电饭煲工作的30min内,它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。
求:
(1)5~10min,电饭煲的功率。
(2)20~30min,电饭煲产生的总热量。
5.(2018·黔南)如图所示的电路,电源电压U=4.5V且保持不变,R1=5Ω,R2标有“50Ω
0.5A”字样的滑动变阻器,电流表的量程为0﹣0.6A,电压表的量程为0~3V,则:
(1)在接入电路之前,滑动变阻器R2两端允许加载的最大电压是多少?
(2)电路的最大总功率为多少?
(3)为了保护电路,滑动变阻器接入电路的电阻值的变化范围是怎样的?
6.(2018·龙东)如图为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,它的正常工作电压为220V,水箱最多装水0.2kg。
它有大小两个加热挡位,其内部电路如图所示,电热丝R1=56Ω,R2=44Ω,求:
(1)大功率挡的额定功率。
(2)若用大功率挡将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃,需要吸收多少热量?
(3)若用大功率挡加热这些水,所需时间为1分10秒,求熨烫机的加热效率。
(结果保留一位小数)
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