2020年基于核心素养下的34个中考物理特色专题专题33中考电功率考法与解法解析

1专题33中考电功率考法与解法电功率计算是必考点，是初中物理重点，也是难点。命题题型有选择题、填空题、综合应用题，有时在探究题里也涉及。各地中考每年都要出现15分左右的电功率计算题。加大这方面复习训练的力度，掌握考题类型，应用不同的规律各个突破。所以同学们认真学习本文将会起到画龙点睛的作用。电功率问题得考法与解法有下列情况：1.考查以电能表为素材，求解电功率的相关问题2.利用串并联电路特点和和欧姆定律解决与电功率有关的计算3.考查开关的闭合与串并联电路特点及欧姆定律应用相关的电功率极值问题4.考查与I-U图像相关的电功率计算5.以焦耳定律和电功、电功率为考查点的计算题6.实验探究。【例题1】小天家电能表本月初的示数为821.6度，本月底的示数如图，小天家本月消耗的电能为kW•h。【答案】130【解析】利用电能表两次示数差求出消耗的电能，注意最后一位是小数，单位kW•h。由图可知，电能表本月初的示数W1=821.6kW•h，电能表本月末的示数W2=951.6kW•h，则小天家本月消耗的电能：W=W2﹣W1=951.6kW•h﹣821.6kW•h=130kW•h。【例题2】某同学为自己设计了一盏调光灯，其原理如下图所示，已知灯L的规格为”6V3W”（不考虑灯丝电阻的变化），滑动变阻器R的阻值范围为0~12Ω，电源电压恒为6V。2（1）当S闭合，滑片滑至最左端后，求灯丝中的电流。（2）求灯正常工作一分钟所消耗的电能。（3）闭合S，再将滑片从右向左移动，求灯L发光最暗时的实际功率。【解析】滑片移到最左端，滑动变阻器接入电路的阻值为0，因此电路中只有灯泡，根据欧姆定律求解；根据电能的计算公式W=Pt来计算；分析题意灯泡最暗，应是滑动变阻器接入阻值最大，根据欧姆定律求出电流，在计算L的功率。（1）因为电源电压为6V，所以此时小灯泡正常发光，即I=PU额额=3W6V=0.5A（2）W=P额t=3W×60s=180J（3）RL=2UP额额=2(6V)3W=12ΩI=LURR=6V1212=0.25AP实=UI=I2RL=(0.25A)2×12Ω=0.75W【例题3】小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计并接了如图甲所示的实物电路。（1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到动变阻器的（“A”或“B”）端。（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1=A；3（3）将开关S2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R=5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1=Ω，测量小灯泡电阻的方法是（选填“控制变量法”或“等效替代法”）；（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1=W；（5）若小灯泡的额定电流为I0=2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是。A．P0=2P1B．P0=3P1C．P0=4P1D．P0=5P1【答案】（1）B；（2）0.2；（3）5；等效替代法；（4）0.2；（5）D【解析】（1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处的B端。（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，I1=0.2A；（3）将开关S2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R=5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1=5Ω，测量小灯泡电阻的方法是等效替代法；（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1=I12RL=（0.2A）2×5Ω=0.2W；（5）若小灯泡的额定电流为I0=2I1，假设灯泡的阻值不变，则P额=I02R=（2I1）2R=4I12R=4P1。由于灯泡的阻值不是定值，且灯泡的阻值会随温度的升高而变大，所以，当灯泡在正常工作时，灯泡的阻值变大，则额定功率P0＞P额=4P1，所以最有可能的额定功率值为P0=5P1。一、选择题1.小明同学家的电能表上标有“3000revs/（kW•h）”的字样，他将家中的其它用电带都与电源断开，仅让电水壶在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45revs，则下列说法正确的是（）A．电水壶是利用电流的热效应来工作的B．烧水过程中消耗的电能为5.4×105JC．电水壶的额定功率为900WD．当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W【答案】ACD4【解析】A．电水壶工作时，将电能转化为内能给水加热，是利用电流的热效应工作的，故A正确；B．3000r/kW•h表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，转盘转了45r，则消耗的电能：W=kW•h=0.015kW•h=5.4×104J，故B错误；C．t=1min=60s，电水壶的额定功率：P===900W，故C正确；D．由P=可得，电水壶的电阻：R==，当实际电压只有额定电压的90%时，U实=90%U=90%×220V=198V，电水壶的实际功率：P实===729W，故D正确。2.如图所示的电路，电源电压为3V且保持不变，定值电阻R1=1Ω，滑动变阻器R2阻值范围为0～4Ω．闭合开关S，在滑片从左向右移动的过程中，下列说法正确的是（）A．滑动变阻器的最大功率为1.44WB．滑动变阻器的最大功率为2WC．滑动变阻器的最大功率为2.25WD．电压表示数从0V增大到2.4V【答案】C【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：I=U/(R1+R2)滑动变阻器消耗的电功率：P2=I2R2=[U/（R1+R2）]2R2=U2/[(R1-R2)2/R2+4R1]所以，当R2=R1=1Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，则P2大=U2/4R1=(3V)2/4×1Ω=2.25W，故AB错误、C正确；5（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端的电压，示数为3V，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，R1两端的电压最小，此时电路中的电流：I′=U/（R1+R2大）=0.6A，电压表的最小示数：U1=I′R1=0.6A×1Ω=0.6V，所以，在滑片从左向右移动的过程中，电压表示数从3V减小到0.6V，故D错误。故选：C。3.如图所示，电源电压保持6V不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1的规格为“10Ω0.5A”，滑动变阻器R2的规格为“20Ω1A”。闭合开关，为了保证电路安全，在变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（）①电阻R1消耗电功率允许的变化范围为0.4W～0.9W②电流表示数允许的变化范围为0.2A～0.5A③滑动变阻器R2允许接入电路阻值的变化范围为10Ω～20Ω④电路消耗总电功率允许的变化范围为1.8W～3WA．只有①和③B．只有①和④C．只有②和③D．只有②和④【答案】A【解析】①电压表示数为3V时，电路电流为I1=0.3A；而电流表选择的是0﹣0.6A量程，所以电路最大电流为I=0.3A。此时R1消耗的功率为P1最大=U1I1=3V×0.3A=0.9W；当滑动变阻器全部串联在电路中时，R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，此时电路电流为I′=U/R=0.2A，此时R1消耗的功率为P1最小=I′2R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W。所以阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W～0.9W．选项①正确；②由上知，电流表示数允许的变化范围为0.2A～0.3A．选项②错误；③当电路电流最大为I=0.3A时，电路总电阻为R最小=U/I=20Ω，所以滑动变阻器接入电路电阻为R2最小=R﹣R1=20Ω﹣10Ω=10Ω。所以R2接入电路的阻值允许变化范围为10Ω～20Ω．选项③正确；6④整个电路消耗的最小功率为P总小=UI最小=6V×0.2A=1.2W；最大功率为P总大=UI最大=6V×0.3A=1.8W。所以电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W～1.8W．选项④错误。4.为测量某电热杯的电功率，小明同学把家中其余用电器均从电源上断开，只将该电热杯接入电路，观察电能表，发现在1min内电能表转盘转动15圈．电能表的部分技术参数如表，该电热杯的电功率是（）A．300WB．30WC．150WD．200W【答案】A．【解析】电能表表盘上数据3000revs/（kW•h）的物理意义是每千瓦时的转数，换一句话就是指电能表表盘转3000revs，电路消耗的电能为1kW•h.这样转盘转动15转消耗电能：W=(15×1)/3000kW•h=0.005kW•h=1.8×104J，需要的时间为t=1min=60s，用电器的功率：P=W/t=1.8×104J/60s=300W．5.如图，电源电压为4.5V，定值电阻R的阻值为10Ω，电压表接入0～3V量程，电流表接入0～0.6A量程，滑动变阻器标有“20Ω1A”，闭合开关，在保证各元件安全的情况下，下列说法正确的是（）A．电流表示数变化范围0.3A～0.6AB．电压表示数变化范围1.5V～3VC．滑动变阻器阻值变化范围5Ω～20ΩD．电路总功率最大值2.7W【答案】BC．【解析】由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流．（1）当电压表的示数UR=3V时，电路中的电流，因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，7所以，电路中的最大电流I大=0.3A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路消耗的总功率最大，此时电路中的总电阻：R总=U/I大=4.5V/0.3A=15Ω因串联电路中总电阻等于各分电阻之和所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑=R总-R=15Ω-10Ω=5Ω则滑动变阻器阻值变化范围5Ω～20Ω，故C正确；电路消耗的最大功率：P大=UI大=4.5V×0.3A=1.35W，故D错误；（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电压表的示数最小，则电路中的最小电流：I小=U/(R+R滑大)=0.15A所以，电流表示数变化范围0.15A～0.3A，故A错误；电压表的最小示数：UR′=I小R=0.15A×10Ω=1.5V，所以，电压表示数变化范围1.5V～3V，故B正确．6.L1灯规格为“6V3W”，L2灯规格为“3V3W”，忽略灯丝电阻变化，正确的是（）A．L1与L2灯丝电阻之比为2：1B．两灯串联，当电路中电流为0.5A时，L2灯两端电压为3VC．两灯并联，当一个灯正常发光时，通过另一个灯的电流为1AD．两灯并联在3V电压下，L1灯与L2灯消耗的实际功率之比为1：4【答案】D．【解析】A．根据P=得：R1===12Ω，R2===3Ω，所以R1：R2=12Ω：3Ω=4：1，故A错误；B．两灯串联，当电路中电流为0.5A时，I=I1=I2=0.5A，由I=，U2=I2R2=0.5A×3Ω=1.5V，故B错误；C．两灯并联时，U=U1=U2，为使一个灯正常发光，另一灯又不能烧坏，所以电源U=U1′=U2′=3V，即L2可以正常发光，此时通过L1的电流，I1===0.25A，故C错误；8D．两灯并联在3V电压下，U1′=U2′P1实：P1实=：=R2：R1=1：4．故D正确．7.如图所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V，闭合开关S后，滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示，下列说法中正确的是（）A．电源电压为12VB．滑动变阻器的最大阻值为9ΩC．该电路总功率变化范围为12W～24WD．小灯泡的额定功率为12W【答案】ABC．【解析】（1）由电路图可知，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路为灯泡的简单电路，由图象可知，电源的电压U=UL=12V，电路中的电流I=2A，故A正确；则灯泡的额定功率：PL=ULI=12V×2A=24W，故D错