第十八章 电功率（第1课时 电能 电功率 焦耳定律）

第一部分第一部分 系统复习系统复习 成绩基石成绩基石 第第十十八八章电功率章电功率 第第1 1课时电能电功率焦耳定律课时电能电功率焦耳定律考点梳理考点梳理过关过关考点考点1 电能电功电能电功编者语编者语 本课时考点的主要内容有电能、电功、电功率及焦耳定律本课时是聊城市中考的热点和难点，聊城市中考题近六年来考查有关动态电路电功率的计算及焦耳定律1 1电能电能2.2.电功电功辨一辨辨一辨 1.给蓄电池充、放电时，电能转化为化学能()2.电压越高，电流越大，通电时间越长，电流做功越多()易错提示易错提示 蓄电池放电时，化学能转化为电能；充电时，电能转化为化学能.考点考点2 2 电功率电功率1 1电功率电功率辨一辨辨一辨 1.用电器功率大，说明用电器消耗电能快，消耗的电能一定多()2用电器做的功越多，电功率越大()2.2.电功和电功率常用公式电功和电功率常用公式3.3.额定电压和额定功率额定电压和额定功率辨一辨辨一辨 用电器额定功率与外加电压和通过的电流无关 ()考点考点3 3 焦耳定律焦耳定律辨一辨辨一辨 1.电功不一定等于电热，只有在电能完全转化为内能的电路中，电功才等于电热()2焦耳定律是计算电流通过导体时产生热量多少的，它能用来计算电能转化为其他形式的能的多少()【教材重点图片】【教材重点图片】重点难点重点难点突破突破类型类型1 1 动态电路的分析动态电路的分析动态电路的变化情况有两种：一种是通过断开或闭合电路中的开关来实现；一种是通过改变滑动变阻器的电阻来实现解决此类题目的关键：1通过改变滑动变阻器的电阻类的题目：搞清变阻器在移动过程中通过用电器的电流的变化范围，即两个端点，根据公式PI2R即可求得相应用电器的功率2通过断开或闭合电路中的开关类的题目：解决这类题目要做到“三分清，一利用”(1)分清开关断开或闭合时的电路连接状态；(2)分清每个过程中的已知量和所求量；(3)分清前后过程的不变量和变化量；(4)利用所学公式列方程求解.【例1 1】2017兰州中考如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S后向右移动滑片P，下列判断正确的是(C)A.电流表的示数变大，电压表V2的示数变大，灯泡L2变亮B.电流表的示数变大，电压表V1的示数不变，灯泡L1变亮C.电流表的示数变小，电压表V1的示数不变，灯泡L1变亮D.电流表的示数变小，电压表V2的示数变小，灯泡L2变亮思路点拨思路点拨 由电路图可知灯泡L1、滑动变阻器并联，然后再与灯泡L2串联，V1测电源电压，V2测灯泡L2两端的电压，电流表A测干路中的电流；当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的电阻变大，L1与滑动变阻器并联后的总电阻变大，整个电路的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，故电流表示数变小，由PI2R可知，灯泡L2的功率变小，灯泡L2变暗灯泡电阻的阻值不变，由欧姆定律I 得UIR可知，电压表V2的示数变小，由串联电路电压规律知灯泡L1电压变大，由P 可知，灯泡L1的功率变大，灯泡L1变亮. 变式运用变式运用 1.1.2017安徽中考如图所示，滑动变阻器的滑片P处于中间位置，闭合开关S，两个灯泡均能发光(假设灯丝电阻不变)，此时，将滑动变阻器的滑片P向右移动，则( )A.L1和L2都变亮 BL1变暗，L2变亮C.L1变亮，L2变暗 DL1和L2都变暗B分析电路图可知灯L2先与滑动变阻器并联后再与灯L1串联由于滑动变阻器的滑片在中间时两灯都能发光，当滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，和灯L2并联后的总电阻变大，整个电路的电阻变大，通过L1的电流减小，由于灯L1的电阻不变，灯L1两端的电压变小，L1的电功率也变小，亮度变暗，由于电源电压不变，灯L2的电压变大，又因灯L2的电阻不变通过灯L2的电流变大，灯L2的功率变大，亮度变亮综合上述分析选B.2.2.2017德州中考如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片向左移动时下列判断正确的是( )A.电路的总功率不变B.电压表与电流表示数的比值不变C.电压表的示数变大D.电流表的示数变小D由题图可知，定值电阻R与滑动变阻器并联，电流表测干路中的电流，电压表测R两端或滑动变阻器两端的电压(电源电压)，当滑片向左移动时，接入电路的阻值变大，总电阻变大，由P得，电路的总功率变小，故A错误；电压表与电流表的比值是电路的总电阻，应变大，故B错误；电压表测电源电压，电源电压不变，故C错误；由I 得，电路中的电流变小，即电流表示数变小，故D正确类型类型2 2 电功、电功率的计算电功、电功率的计算【例2 2】2017枣庄中考图甲是智能怀旧灯，与灯串联的调光旋钮实质是滑动变阻器，图乙是简化的电路原理图灯L标有“12V3W”字样，当滑动变阻器的滑片P在最左端a时，灯L正常发光，电源电压不变，不考虑温度对灯丝电阻的影响问：(1)电源电压U是多少？ (2)当滑动变阻器接入电路中的电阻是12时，灯L消耗的实际功率是多少？(3)当滑片P位于中点b和最右端c时，灯L两端电压之比是32，则滑动变阻器的最大阻值是多少？思路点拨思路点拨 本题考查串联电路的电压特点、欧姆定律和电功率公式的灵活应用，关键是知道灯泡正常发光时，灯泡两端电压等于额定电压(1)根据电路图可知，当滑动变阻器的滑片P在a点时，电路为灯L的简单电路，由于灯L正常发光，根据灯泡的额定电压即可判断电源电压；(2)根据电路图可知，灯L与滑动变阻器串联，根据P 的变形公式可知灯泡的电阻，根据串联电路电阻的特点和欧姆定律求出电路中的电流，然后根据 求出灯泡的实际功率；(3)根据欧姆定律表示出滑片在中点b和最右端c时灯泡两端电压，根据灯泡两端电压之比即可求出滑动变阻器的最大阻值.变式运用变式运用 3.3.2017威海中考某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为220V，R1和R2是两个电热丝(不考虑温度对电阻的影响)，R230，L是标有“220V160W”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作10h，此时R1与R2的电功率之比为13，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能，灯泡正常发光，此状态下系统也需连续工作10h.(q沼气1.8107J/m3)请解答下列问题：(1)晚上工作时电路的总功率是多大？(2)若一天中工作的20h内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为50%，则每天需要完全燃烧多少m3的沼气？类型类型3 3 电能、电功率、电热的综合计算电能、电功率、电热的综合计算1电能、电功率、电热在计算时的公式比较如下：说明说明：选择公式的办法：先审题，明确已知的物理量和所求量，然后再分析电路的性质(是纯电阻电路还是非纯电阻电路)，看哪个公式的已知量多，就先考虑选用哪个公式，在计算时一定要注意各物理量单位之间的换算和统一2电热结合的综合计算(1)水吸收的热量：Qcmt；(2)用电器消耗电能放出的热量：QI2Rt(非纯电阻电路)、QWI2Rt t(纯电阻电路).【例3 3】2017天水中考某电饭锅简化电路如图甲所示，R1和R2均为定值电热丝，S、S1为自动开关，煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示求：(1)电饭锅工作时的最大功率和最小功率；(2)电热丝R2的阻值；(3)若电压降低，S1断开，这时电路中的电流始终为1A,10min内电饭锅产生的热量.变式运用变式运用 4.4.2017白银中考母亲为了给小林增加营养，买了一台全自动米糊机，如图甲所示米糊机的主要结构：中间部分是一个带可动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热如图乙所示是米糊机正常工作时，做一次米糊的过程中，电热管和电动机交替工作的“Pt”图象表格内是主要技术参数.请问：(1)米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大？(计算结果保留两位小数)(2)米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是多少？(3)米糊机在正常工作状态下做一次米糊，若各类原料和清水总质量为1.5kg，初温为20，米糊沸腾时温度是100，电热管的加热效率是多少？已知原料和清水的混合物的比热容及米糊的比热容均为4.0103J/(kg)，计算结果保留百分数整数重点实验重点实验聚焦聚焦实验实验2323：电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关：电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关【实验装置及结论】实验结论：在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多【命题点全梳理】1比较电流产生热量的多少：比较U形管内液面的高度差，U形管内液面高度差越大，产生的热量越多2使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能原因是：装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好3实验中加热空气与加热液体相比的优点：空气膨胀体积变大，实验效果明显；加热空气，耗电量少.【例例】2016昌邑期末用如图所示的装置做“探究电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实验(甲、乙是完全相同的密闭容器闭合开关前，A、B两U形管内液面相平)(1)由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了转换法.(2)通过对比观察，乙(选填“甲”或“乙”)容器中导体的电阻产生的热量较多由此可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多思路点拨思路点拨 (1)实验中是通过观察U形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化；像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法(2)探究可得B液面高度差较大，可知乙容器中的电阻产生的热量多；由此可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多.命题挖掘命题挖掘 已知电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关在探究“电流通过导体产生的热量跟电流的关系”时，可供选择的器材有：8V稳压电源一个；20和50的滑动变阻器各一个；停表和开关各一个；塑料盒与U形管相连的实验装置一个，盒内密封着空气，盒内电阻丝的阻值为20；导线若干.(3)该实验选用50的滑动变阻器更好.(4)连接好的实验装置图如图所示每次实验(即获得一组数据)后，都要断开开关，打开盒盖上的通气孔，U形管内两液面迅速回到原位，等片刻后，关闭通气孔，再进行下一次实验请画出实验用的表格，表中要有必要的信息.(5)某同学对实验方案进行了重新设计：第一次实验记录高度差后，立即移动滑片增大电流做第二次实验.每次实验加热时间相同，记录的U形管内两液面高度差依次为h1、h2.在处理数据时，该同学想用h2来间接反映第二次实验电流通过导体产生的热量，他这样处理数据是否正确？不正确.理由是h2间接反映了第一次和第二次实验电流通过导体产生的热量的和，不是第二次实验电流通过导体产生的热量.(3)选用50的滑动变阻器，电压的调节范围更大；(4)设计表格时要注意包括3次实验，保持通电时间一定，改变电流的大小，并有记录液面的高度差和反映吸热多少的栏目；(5)这种方法不正确，因为这样就间接地反映了第一次和第二次实验电流通过导体产生的热量的和，不是第二次实验单独产生的热量，应该断开开关，打开盒盖上的通气孔，U形管内两液面迅速回到原位，等片刻后，关闭通气孔，再进行下一次实验六年真题六年真题全练全练命题点命题点1 1理解灯泡的额定电压、额定电功率理解灯泡的额定电压、额定电功率此类试题通过灯泡的串联与并联，考查灯泡的亮度比较一般以选择题形式出现12012聊城中考(多选)把标有“12V36W”的灯泡L1和“8V16W”的灯泡L2串联后接在电源的两端，其中一只灯泡正常发光，另一只灯泡没有达到额定功率，则下列选项正确的是( )A该电源的电压为24VB电路中的电流为2AC两灯泡的总功率为32WD灯L1的实际电压大于灯L2的实际电压猜押预测猜押预测 1.2017乐山中考如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L1、L2分别标有“6V3W”和“6V6W”字样，滑动变阻器R的阻值变化范围为012，当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，两灯都正常发光不考虑温度对灯泡电阻的影响，则( )A电源电压为12VB两灯都正常发光时电流表的示数为3AC整个电路的最小功率为2.25WD整个电路的最大功率为9W2.2015聊城中考如图是研究“电流通过导体产生的热量和什么因素有关”的实验，通电一段时间后，由现象可判断电阻R2产生的热量较多在此实验中用到的物理科学方法是转换法(或控制变量法)(写出一种即可)观察题图电路知，两电阻串联在电路中，故通过两电阻的电流相等，右边U形管中的液面的高度差比左边大，说明右边电阻R2产生的热量多；实验中控制电流和通电时间不变，研究电流产生的热量与电阻的关系，运用了控制变量法，通过U形管中液面的高度差来反映电流产生热量的多少，运用了转换法命题点命题点2 2研究研究“电流通过导体产生的热量和什么因素有关电流通过导体产生的热量和什么因素有关”的实验的实验32013聊城中考如图所示是探究“电流产生的热量与电阻关系”的实验装置已知R甲R乙，其余条件均相同将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过两电阻丝的电流及通电时间相等实验发现，甲瓶温度计示数升高快，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越多.观察题图电路知，两电阻串联在电路中，故通过两电阻的电流相等，右边U形管中的液面的高度差比左边大，说明右边电阻R2产生的热量多；实验中控制电流和通电时间不变，研究电流产生的热量与电阻的关系，运用了控制变量法，通过U形管中液面的高度差来反映电流产生热量的多少，运用了转换法猜押预测猜押预测 2.2017衡阳中考小华利用下图的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正确的是( )A甲图实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系B乙图实验装置是控制电压、通电时间一定时，探究电热与电流的关系C甲图中闭合开关后，a管中液面上升比b快D乙图中闭合开关后，c管中液面上升比d快ADADA甲图中，控制了电流和时间变量，让电阻不同，所以探究的是电热与电阻的关系；乙图电阻和时间相同，左边电阻在干路，右边电阻在支路，电流右边的要小一些，所以探究的是电热与电流的关系，并没有控制电压相同；根据焦耳定律，电流和通电时间相同时，电阻越大，产生电热越多，所以甲图右瓶产生的电热多，b管液面升高较快；根据焦耳定律，电阻和通电时间相同时，电流越大产生电热越多，乙图中左瓶中电流较大，产生电热较多，c管中液面上升快；故选AD.考查重点是分析串、并联电路的电功率公式选择及对电功率计算公式的整体把握与理解，一般以选择题形式出现42015聊城中考如图所示，电源电压为3V保持不变，两灯泡都标有“3V0.9W”字样，要使两灯泡都能正常发光，以下说法正确的是( )A只闭合S1B同时闭合S1和S3，断开S2C同时闭合S1和S2，断开S3D只闭合S2B电源电压为3V，两灯泡都标有“3V0.9W”字样，要使两灯泡都能正常发光，必须使它们的电压都为3V，所以两灯必须并联才能满足要求由图可知，当闭合开关S1和S3，断开S2时，两灯并联命题点命题点3 3动态电路的分析动态电路的分析52016聊城中考如图所示，闭合开关S，在滑动变阻器滑片P向右滑动过程中，下列说法正确的是( )A电压表V1示数变大，灯泡L的实际功率变小B电压表V2示数变大，灯泡L的亮度变亮C电流表A示数变大，灯泡L的亮度变暗D电压表V1与电流表A示数比值变大，灯泡L的亮度变暗D由图知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表V1测电源电压，电压表V2测R两端的电压，电流表测电路中的电流，滑动变阻器滑片P向右滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路中的总电阻变大，电流变小，电流表的示数变小，故C错误；由UIR知，灯泡L两端的电压变小，滑动变阻器两端的电压变大，即V2的示数变大，V1测电源电压，示数不变，V1与电流表A示数比值变大，灯泡L两端的电压变小，由P 知，灯泡L的实际功率变小，亮度变暗，故A、B错误，D正确62014聊城中考如图所示的电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器闭合开关S后，滑动变阻器滑片P自b向a移动的过程中( )A电流表A的示数变大，电压表V1的示数变小B电流表A的示数变小，电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小C电压表V1的示数不变，电路消耗的总功率变大D电压表V2的示数变小，电路消耗的总功率变大D分析电路可知，该电路是由R1、R2组成的串联电路，电流表测量该电路的电流，电压表V1测量R1两端的电压，电压表V2测量R2两端的电压当滑片自b向a移动时，R2接入电路的电阻变小，所以电路中的电流变大，即电流表A的示数变大R1两端的电压变大，则电压表V1示数变大，电压表V2示数变小，电路消耗的总功率变大猜押预测猜押预测 3.2017临沂中考如图所示电路的电源电压保持不变，将滑动变阻器的滑片P从中点移到b端的过程中( )A灯泡变暗B电压表示数变大C电流表示数变小D电路总功率变小D由图可知，灯泡与滑动变阻器并联，电压表测量电源电压，所以电压表示数不变，B错误；灯泡与滑动变阻器并联接入电路中，电流表测量通过灯泡的电流；在并联电路中，各支路互不影响，所以滑动变阻器滑片移动时对另一条支路无影响，则灯泡的电流不变，即电流表示数不变，C错误；因为灯泡的电压和电流不变，所以灯泡的实际功率不变，亮度不变，A错误；滑片P从中点移向b端的过程中，接入电路的电阻变大，总电阻增大，故总电流减小，根据PUI可知，电源电压不变，总电流减小，总功率减小，D正确72017聊城中考如图所示，电源电压保持12V不变，电阻R150，只闭合开关S3，将滑动变阻器滑片P移到中点时，电流表示数为0.2A，小灯泡L的实际功率为1.8W；电流表的量程为00.6A，电压表的量程为03V.(不考虑温度对灯丝电阻的影响)求：(1)当开关S1、S2、S3都闭合时，通过R1的电流是多少？(2)小灯泡的电阻是多少？只闭合开关S3，滑片P在中点时，电压表的示数是多少？(3)在保证电路安全的条件下，电路消耗的最小功率是多少？命题点命题点4 4电学的综合计算电学的综合计算82017聊城中考(多选)如甲图所示的电路中，电源电压为16V恒定不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S后，在滑片P滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，根据图象信息可知，下列判断正确的是( )AR0的阻值是10B电路的最大总功率是25.6WCR0的最小功率是3.2WD滑动变阻器的最大阻值是70命题点命题点5 5欧姆定律的应用；电功率的计算欧姆定律的应用；电功率的计算92012聊城中考如图所示，电源电压U12V，小灯泡L标有“6V3W”字样，R212.当S闭合，S1、S2断开，R1的滑片在变阻器的中点时，L正常发光求：(1)L正常发光时的电阻(2)滑动变阻器的最大阻值(3)S、S1、S2都闭合时，调节滑动变阻器，整个电路消耗电功率的最小值102013聊城中考某电热淋浴器的铭牌如图所示小军同学按铭牌要求给淋浴器装满水，正常工作100min，观察到淋浴器上温度计示数由15上升到65.已知水1.0103kg/m3，c水4.2103J/(kg)求：(1)在加热过程中，水箱中水吸收的热量(2)电热淋浴器加热过程中消耗的电能(3)淋浴器加热时的效率112015聊城中考如图所示电路，电源电压为6V保持不变，R112，滑动变阻器R2的最大阻值为20.当开关S闭合，S1、S2断开时，调节滑动变阻器的滑片至中点，恰好使灯泡正常发光，此时电流表示数为0.3A.灯泡电阻按不变计算求：(1)灯泡的电阻和额定电压(2)灯泡在这种情况下通电1min，电流所做的功(3)将滑动变阻器的滑片滑至最右端，仍然使开关S闭合，S1、S2断开，整个电路消耗的电功率为P；保持滑片在最右端位置不动，当S、S1、S2都闭合时，且电流表使用03A量程，整个电路消耗的电功率为P.求PP的值122016聊城中考如图所示，小灯泡L标有“6V3W”的字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器的最大阻值R为24，电源电压保持不变当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时，小灯泡恰好正常发光保持滑片P的位置不变，闭合S、S1、S2，发现电流表的示数变化了1A.求：(1)小灯泡正常发光时的电流(2)电源电压(3)当开关S、S1、S2都闭合时，电路消耗总功率的最小值猜押预测猜押预测 4.2017宿迁中考冬天，人们常用电热毯来取暖如图所示，是某品牌电热毯的等效电路，有高温挡和低温挡，低温挡电功率为25W，已知电阻R484.求：(1)开关S闭合时电热毯处于高温挡；(2)电热毯在低温挡下工作1小时所消耗的电能；(3)电阻R0的阻值5.2017六盘水中考如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯L标有“12V12W”的字样，R212，当S1、S2都闭合时，电流表示数为1.2A.这时灯L正常发光(忽略温度对灯丝电阻的影响)，求：(1)电源电压；(2)电阻R1的阻值；(3)若将开关S1、S2都断开，此时灯L实际消耗的功率是多少？