中考专题复习——电学（二）

中考专题复习——力学（二） 中考专题复习——电学（二） 一、电学计算 要点透析： （一）电功（W） 1. 概念： 电流通过导体时可以做功。电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。 2. 公式： 电功的基本公式是： 根据欧姆定律，对于纯电阻电路可推导出 由电功率的定义又推导出： 3. 单位： 焦耳： 千瓦时（度）： 4. 电能表：（俗称电度表）——电能表是测量电功（电能）的仪表，它表盘上的单位是度。 ⑴ 电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电能表额定电压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。 ⑵读数： A、 ①电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 ②最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。 如：电能表月初读数 月底读数是 3 2 4 6 8 3 2 6 5 4 这个月用电 度 ，合 J B、某用电器单独工作电能表（3000R/kwh）在10分钟内转36转则10分钟内电器消耗的电能是 J。 （二）电功率（P） 1. 概念： 电流在单位时间内所做的功叫做电功率。它是反映电流做功快慢的物理量。 2. 公式： 由电功率的定义得 （对于纯电阻电路可推导出） 3. 单位： 瓦特： 千瓦： 4. 额定电压和额定功率： ⑴ 额定电压：用电器正常工作时的电压。 额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R ​ 某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0.11A 灯丝阻值Ｒ＝U2额/Ｐ＝２９３６Ω。 ⑵ 当U实 =U额时，P实=P额 用电器正常工作（灯正常发光） 　当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡）,有时会损坏用电器　 当U实 > U额 P实 > P额 长期使用影响用电器寿命(灯发光强烈) 　 P实= 0 用电器烧坏(灯丝烧断) （三）实验——测定小灯泡的功率 (1) 伏安法测灯泡的功率：①原理：P=UI ②电路图： ③选择和连接实物时须注意： (2) 测量家用电器的电功率：器材：电能表 秒表 原理：P=W/t （四）焦耳定律 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。 2、计算公式：Q=I2Rt (适用于所有电路) 对于纯电阻电路可推导出：Q =UIt= U2t/R=W=Pt ①串联电路中常用公式：Q= I2Rt 。 并联电路中常用公式：Q= U2t/R ②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量 常用公式Q= Q1+Q2+…Qn ③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U2t/R=Pt （五）关于电功、电功率的计算 1. 在分析题意的基础上画出不同情况下的等效电路图，并在该电路图上注明已知条件及的物理量； 2. 运用串、并联电路的特点及求电功率的公式（可直接使用导出式）列出方程或方程组； 3. 求解方程。 主要公式： 　 【典型例题】 [例1] 电能表是测量________的仪表．1 kWh的电能可供标有“220V　40W”的灯泡正常工作________h。 　　精析　电能表是日常生活中常用的仪表．考查能否灵活利用W＝Pt进行计算。 　　正确选择合适的单位，可以简化计算。 　 电能表是测量电功的仪表．题目给出：W＝1kWh　P＝40W＝0.04kW 　　时间：t＝ ＝ ＝25h 　　如果选用国际单位，则计算要麻烦得多。 　电功，25 [例2] 某导体接到6V电压下，它消耗的功率是6W；将改接到3V的电压下，这个导体的功率是________W。 　　精析　一个导体，在额定电压下，电阻为R，同样一个导体，电压改变，电阻仍为R。 　　同样一个导体，电压改变，电阻仍为R。 　　∴　电功率的习题，往往从求解电阻入手。 　　解法1　导体电阻 　　R＝ ＝ ＝6Ω． 　　电压变了，导体消耗的功率改变 　　RL＝ ＝ ＝1.5W [例3] 小华家的电热水壶因使用不当而烧坏，他打算自己更换一根电阻丝把壶修好，但不知道电阻丝的阻值，他找出电热水壶的包装盒，上面印有如下的表格： ——电热水壶 220V 50Hz 型号 功率 容量 SPS—1.0L 800W 900W 1.0L SPS—1.5L 1200W 1500W 1.5L 根据表格中的资料你能帮小华算出此壶电阻丝的阻值吗？ 已知： ， 求： 解： [例8] 有两盏灯泡“220V，40W”、“220V，60W”，但它们的铭牌模糊不清，请你用两种方法分辨它们。 解析：两灯泡的额定功率不同，虽然额定电压相同，但带来的不同点至少有以下几个方面：电阻、实际功率等。 答案：至少有以下几种：① 目测比较灯丝粗细；粗的电阻小，为“220V，60W”；② 用万用表电阻档测量，电阻大为“220V，40W”；③ 用“伏安法”测定；④ 正常工作 比较亮度，亮度大的是“220V，60W”，任选两种。 [例4] 电阻R和灯泡L串联接到电压为10V的电路中，R＝10Ω，电路接通后，100s内电阻R上电流做的功为10J，已知灯L的额定功率为10W，灯的电阻不变．求：灯的额定电压。 　　解　画出灯L和电阻只串联的电路图1，并标明已知量和未知量． 　　串联电路，通过L和R电流相等，设为I。 　　则WR＝I2Rt 图1 　　I＝ ＝ ＝ A＝0.1A 　　R两端电压：UR＝IR＝0.1A×10Ω＝1V 　　灯L′两端电压：UL＝U－UR＝10V－1V＝9V 　　灯电阻：R＝ ＝ ＝0.9Ω 　　灯额定电压：UE＝ ＝ ＝30V 　　误解　有的同学在算完电流后，直接用：UE＝ ＝ ＝100V，是错误的．因为此时灯并不是正常发光，电路中的电流不是IE． 　　当然，有的同学把UL＝9V算为灯的额定电压，也是错误的． 　　答案　灯额定电压为30V [例5] 两只灯泡L1和L2分别标有“220V 40W”和“110V 100W”字样，若把它们串联在电路中，总功率最大不得超过多少瓦？若把它们并联在电路中，总功率最大不得超过多少瓦？ 已知： 求：串联时的最大总功率 并联时的最大总功率 分析：该题属“照顾弱者”一类典型题，即为了二者都不损坏，在串联时要使通过它们的电流等于二者中额定电流较小的；在并联时要使它们两端电压等于二者中额定电压较小的。 解： 串联时（如图1甲） ∵ 图1 ∴ 并联时（如图1乙） ∵ ∴ ∴ 　 [例6] 将分别标有“6V　9W”和“6 V　3W”的两个灯泡L1、L2串联接在12 V电源上，则　（　　）。 　　A．两灯都能正常发光　　 B．灯L2可能被烧毁 　　C．两灯都比正常发光时暗　　 D．灯L1比灯L2亮 　　精析　考查学生能否根据实际电压和额定电压的关系，判断灯的发光情况． 　先求出两盏灯的电阻 　　灯L1的电阻： R1＝ ＝ ＝4Ω 　　灯L2的电阻： R2＝ ＝ ＝12Ω 　　求出灯两端的实际电压U1′ 　　∵ R1、R2串联 　　 ＝ ＝ ＝ 　　U1′＝ U＝ ×12V＝3V 　　L2两端电压U2′＝U－U1′＝12V－3V＝9V 　　比较实际电压和额定电压 　　U1′＜U1，U2′＜U2 　　两灯都不能正常发光；灯L2可能会被烧毁 　　答案　B [例7] 图6，是供电设备向居民楼用户输电的示意图，为保证居民楼内的用户所有用电器都能正常工作，居民楼的输入导线间的电压必须保证为220V，当居民楼内消耗的功率为44 kW的时候　 图6 　　（1）通过输电线的电流为多少安? 　　（2）若输电线的总电阻为0.1Ω，供电设备的输出电压是多少伏？ 　　（3）居民楼内由于家用电器的增加，将向供电部分申请“增容”，即增加用电功率．当居民的用电器的额定功率由44 kW增加到88kW，所有用电器均在正常工作时，输电线路损失的功率比“增容”前增加了多少? 　　（4）若要求减小输电线损失的功率，用学过的公式及知识说明应采取的。 　　精析　将实际问题转化为电路图． 　　画出图7 　　解　（1）已知U0＝220V 　　P0＝44Kw＝4.4×104W 　　I＝ ＝ ＝220 　　（2）U＝U线＋U0＝IR线＋U0 　　＝220A×0.1Ω＋220V＝240V 　　（3）I′＝ ＝ ＝400 　　P线′＝I′2R线＝（400A）2×0.1Ω＝16000W 　　增容前：P线＝I′2R线＝（200A）2×0.1Ω＝4000W 　　△P线＝P线′－P线＝16000W－4000W＝12000W 　　（4）分析：在U0，P0一定时，I不能减少，使P线＝I2R线减小的方法，应减小R线．　　 　　∵　导线电阻与材料、长度、横截面积有关 　　∴　长度一定，可换用电阻率小的导线或适当增加线的横截面积，这样可以减小电阻． 　　答案　（1）220A　（2）240V　（3）12000 W 针对练习： 1、有三盏白炽灯，甲标有“PZ220－15”，乙标有“PZ220－40”，丙标有“PZ220－100”，将它们接在家庭电路中，正常工作时的发光情况是　（ C ） A．甲灯最亮 B．乙灯最亮 C．丙灯最亮 D．一样亮 2. 把同样长短和同样粗细的一根铜导线和一根镍铬合金导线串联在电路中，下列说法中正确的是（ D ） A. 铜导线两端电压大，通过的电流大 B. 镍铬合金两端电压大，通过的电流大 C. 铜导线两端电压大，但两根导线通过的电流一样大 D. 镍铬合金两端电压大，但两根导线通过的电流一样大 3、两个灯泡，其中L1标有“6伏　3瓦”，L2没有标记，但测得它的电阻是4欧，把它们串联后接在某一电路时，两灯L1、L2均能正常发光，这个电路两端的电压和灯L2的电功率分别是　（B） A．6伏　3瓦 B．8伏　1瓦 C．12伏　3瓦 D．6伏　1瓦 4、如图2，电源电压和电灯L的电阻均保持不变．当开关S闭合后，在变阻器的滑片P从中点向下滑动的过程中，下列说法正确的是　（　　）。 　　A．电压表的示数变大 B．电灯L的亮度变暗 　　C．电流表A1的示数不变 D．电流表A2的示数变小 图2 　　精析　考查学生识别电路的能力．能否根据欧姆定律分析电路中电流变化，灯的亮度变化． 　　分析 电路是由灯和变阻器并联而成． 　　 测的是干路电流 　　 测的是流过变阻器的电流 　　 测的是电路两端电压 　　当变阻器的滑片P由中点向b端移动时，变阻器的电阻增大，通过变阻器电流减小， 示数变小，D选项正确． 　　并联电路，U一定，灯电阻不变，则流过灯的电流不变，灯的亮度不变． 　　 示数变小． 答案　D 5、家庭电路中正在使用的两白炽灯，若甲灯比乙灯亮，则　（　　）。 　　A．甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大 　　B．甲灯两端的电压一定比乙灯的大 　　C．通过甲灯的电量一定比乙灯的多 　　D．甲灯的实际功率一定比乙灯的大 　　精析　考查家庭电路中灯的连接方式，并由灯的亮度判断电阻的大小． 　　分析　家庭电路，灯的连接方式是并联．甲、乙两灯两端电压相同．甲灯比乙灯亮，说明甲灯实际功率比乙灯大．D选项正确．甲灯比乙灯亮，在并联电路中，R甲＜R乙．U相同，I甲＞I乙 　　电量Q＝It，若两灯同时使用，因为t相同，I甲＞I乙，则Q甲＞Q乙，C选项正确． 　　答案　C、D 二、填空题 1、有一标有“6伏　12瓦”的小灯光，当小灯炮正常发光时，电流通过小灯泡1分钟做的功是__720___焦．若接在电压为1.5伏的电源上，通过小灯泡的电流为0.5安，此时小灯泡的功率是___0.75_____瓦． 2、将标有“12伏　6瓦”的灯泡接在9伏的电路中时，灯泡消耗的功率是__3.375_____瓦．若要将其接入36伏的电路中并使它能正常发光，则应给它串联一个阻值是__48____欧的电阻． 3、李刚家的电能表标有“220伏　10安”的字样，他家同时使用的家用电器的总功率不能超过___2200 ____瓦，如果超过，则保险丝会自动___熔断____． 4. 两盏电灯L1和L2，L1的电阻比L2的电阻大；若将它们串联接入电路中时，加在 L1 灯两端的电压较大，在相等时间里，电流流过 L1 灯所做的功较多。 5. 两个相同的电阻，并联在电路中t分钟放出热量为Q焦耳，若把这两个电阻串联起来接在电压不变的同一电路中，则t分钟内放出的热量为 J。 三、实验题 1.如图14所示是“测定小灯泡的电功率”实验的电路图，图15是即将连接完成的实验电路，其中电源为三节新的干电池，灯泡的额定电压为3.8V，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“10Ω 1A”字样。 （1）对照电路图，用笔画线代替导线，将图15中为完成部分连接好。 （2）当闭合电路的开关时，若出现以下不正常现象（见表） 请你从下列选项中选择可能的原因填入上表中（只要填选项代号） A．电路中a、b间断路；B.电路中a、b间短路 C.滑动变阻器连入电路中的电阻太小。 （3）为了测出小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表示数为 3.8 V，若此时电流表示数如图16所示，则通过灯泡的电流为 0.38 A，该灯泡的额定功率是 1.44 W。 四、计算题 1、一天，小明妈妈要用电吹风机时，发现家里的电吹风只能吹冷风不能吹热风．经检查，原来是机内的电热丝已经烧坏了．小明想用一根阻值相同的电热丝来替换，为此： （1)他从铭牌上查到电吹风机的额定功率为600W；又认真研究了电吹风机的电路（如图），弄清了当选择开关放在“冷”时，就把—连入了电路，当选择开关放到“热”时，就把连入了电路． (2）小明关掉家中的所有用电器，只打开电吹风机，观测出家中的电能表2min内转了20转．结合电能表铭牌上的"3000r/kW·h"字样，他求出了吹风机吹冷风时的功率为＿W. (3）在上述基础上，小明算出了应选配的电热丝的阻值，修好了电吹风机．他为自己能运用所学知识解决实际问题而感到高兴．请你写出电热丝阻值的计算过程． 答案：（1）电动机 电动机和电热丝 (2)200W (3)电热丝的功率应为 P丝＝P总－P电动机＝600W－200W＝400W 电热丝的电阻为 2. 如图11所示的电路中，电源电压为9V，且保持不变，将S闭合，滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，灯泡L正常发光，A1，A2示数分别为0.2A和0.8A，定值电阻R的阻值为 。求： （1）灯泡L的额定电压和额定功率； （2）滑片P移到另一位置时，灯泡L的实际功率与额定功率的比值为16/25，则此时A2的示数为多少？ （1）由并联电路特点，R中的电流 ，又因 ，灯泡电阻 灯泡额定电压 额定功率： （2）据公式 可知： 灯泡： 流过R的电流： A2示数： 3、如图16是家用电饭锅的简化电路示意图，S1是限温开关，靠手动闭合，当温度达到103℃时自动断开，不能自动闭合．S2是自动开关，当温度超过80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合．电阻R2的阻值是1886欧，R1是工作电阻，阻值为50欧．锅中放好适量的米和水，接入家庭电路，闭合手动开关S1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温．试求： （1）加热过程中电饭锅消耗的电功率P1是多大? （2）保温过程中电饭锅消耗的电功率P2是在哪两个值之间跳动? 　 （1）电饭锅加热时，R2被短路只有R1工作，加热过程电饭锅消耗的功率为P1＝ ＝ ＝968瓦 （2）电饭锅的保温状态由开关S2控控制． 当温度超过80℃时，S2自动断开，此时R1与R2串联， 电饭锅消耗功率 ＝ ＝50 ＝25瓦 当温度低于70℃时，S2自动闭合，R2串被短路， 电饭锅消耗功率 ＝P1＝968瓦 所以，电饭锅保温时消耗电功率在25瓦和968瓦两个值之间跳动． 答：（1）加热过程中电饭锅消耗的电功率是968瓦；（2）保温过程中电饭锅消耗的电功率在968瓦与25瓦两个值之间跳动．