武林外传奇遇家徒四壁:物理 电功率总复习

【物理 电功率总复习】 电功率总复习
知识网络
重、难点聚焦
（一）电功率
1．三个物理量
① 电能 （W）：国际单位制中的单位是焦耳（J），常用单位是千瓦时 （kW·h）俗称度，
1度=1kW·h=
② 电功率（P）：电流在单位时间内所做的功。它是表示电流做功快慢的物理量。
国际单位制中单位是瓦特（W）常用单位是千瓦（kW）。
③ 电热（Q）：电流通过导体产生的热。国际单位制中单位是焦耳（J）。
2．两个重要实验
① 测量小灯泡的电功率
测量原理
电路设计
操作步骤
注意事项：
A．连接时，开关断开，防止因短路而损坏电源或灯泡。
B．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至滑动变阻器的最大阻值处，防止电路中的电流过大，将灯烧坏。
C．电源电压应高于灯泡的额定电压，防止无法调节到额定电压。
D．电压表的量程应大于灯泡的额定电压，电流表的量程应大于灯泡正常工作时的电流。
E．滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡正常工作时的电流，滑动变阻器的最大电阻值应与灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
F．通过三次不同电压下（额定电压，1.2倍额定电压和低于额定电压）的测量，体会用电器的实际功率并不一定等于额定功率，而是取决于加在用电器两端的实际电压。
G．在做第二次实验时（实际电压不能超过额定电压的1.2倍）需要小心调节滑动变阻器，以免烧坏灯泡。
H．实验前，要检查电路并试触，实验结束后，要先断开开关，再整理器材。
② 探究影响电热大小的因素
研究方法：控制变量法
电路设计：根据煤油的温度变化来判断电流通过电阻丝产生电热的多少。
操作步骤：
实验结论：
3．一个定律——焦耳定律
①内容：电流通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表达式： 。
4．三个基本公式及其推导公式
① （所有电路），推导公式： （纯电阻电路）
② （所有电路），推导公式： （纯电阻电路）
③ （所有电路），推导公式： （纯电阻电路）
5．两个比例（纯电阻电路）
（1）串联电路　 （成正比）
（2）并联电路　 （成反比）
（二）安全用电
1．家庭电路的电压
火线和零线之间的电压是220V，火线和地线之间的电压是220V。
2．家庭电路中电流过大的原因
① 原因：发生短路。用电器总功率过大。
② 家庭电路保险丝烧断的原因：发生短路，用电器功率过大，选择了额定电流过小的保险丝。
3．安全用电
① 安全事故：人体触电是人直接接触火线，一定强度的电流通过人体所引起的伤害。
② 用电器功率过大或者电路中发生短路而使电流过大，线路过热引起火灾。
规律方法整合
1．分析法
分析法是围绕物理概念和规律直接命题，试题所考查的知识点明确，所创设的物理情景一般比较简单紧扣教材
1．如图所示为小明所连的两盏白炽灯和两个插座的电路图。
下列说法正确的是（　 ）
A．拆掉灯丙，两线头连在一起会造成短路
B．拆掉插座甲，两线头连在一起会造成短路
C．拆掉 ，两线头连在一起会造成短路
D．拆掉 ，两线头连在一起会造成短路
解析：选项C、D描述情况正好是把灯丙，插座丁连入电路，不会造成短路，故C D错误。插座甲串联在火线上，当此处连通时灯乙正常工作。若同时将甲与丁连通，再闭合 时才能造成短路，故选项B错误。
答案：（A）
2．排除法
排除法是从剖析题设条件入手，只要找出一个例子或一条理由跟备选答案明显不符，就可将该选项排除。通过这种方法便能获得符合题意的正确答案。
2．随着人们生活水平的逐步提高，家用电器的不断增多，在家庭电路中，下列说法正确的是(　)
A．灯与控制它的开关是并联的，与插座是串联的
B．使用试电笔时，不能用手接触到笔尾的金属体
C．电路中电流过大的原因之一是使用的用电器的总功率过大
D．增加大功率用电器时，只需要换上足够粗的保险丝即可
解析：在家庭电路中，灯与控制它的开关是串联的，故A错；使用试电笔的要点之一就是要用手接触笔尾的金属体，否则即使笔尖接触到火线，氖管也不会发光，根本就起不到辨别作用，故B错。家庭电路中电流过大的原因有两个，一是发生短路，二是用电器总功率过大，故C对。当增加大功率用电器时，要同时更换电能表、导线及保险丝，故D错。
答案：（C）
3．推理法
推理法是依据所给条件，运用有关概念规律或原理进行逻辑推理，作出正确的选择。
3．小明晚上在白炽灯下做作业时，突然白炽灯的灯丝断了，他把断了的灯丝搭在一起接入电路，灯泡比原来更亮了，这是因为（　）
A．搭接后灯泡电阻变小了，实际功率变大了
B．搭接后灯泡电阻变小了，实际功率变小了
C．搭接后灯泡电阻变大了，实际功率变大了
D．搭接后灯泡电阻变大了，实际功率变小了
解析：当断了的灯丝重新搭在一起后，灯丝的长度会变短，电阻随之减小，根据公式 可知，在电压U一定时，电阻R减小，通过灯丝的电流增大，而由P=UI可知，灯泡的实际功率P将增大，因此灯泡会更亮些。
4．比例法
比例法是一种数学处理方法。此法可以简化运算过程，这种方法大致分以下几个步骤；分析物理过程；列出方程；采用相除算法；消去某些未知量，得出所求物理量的表达式；代入已知条件求解。
4．如图所示， ，电源电压U保持不变，当开关断开时，电阻 的功率 为 ，当开关闭合时，电阻 的功率是 ，则 为（　）
A．2:3
B．2:1
C．4:9
D．9:4
解析：当开关断开和闭合时，研究的都是电阻 的功率，不变量是电阻 的阻值，改变量是它两端的电压 ，可以确定用 去分析。
当开关断开时，利用串联中电压分配跟电阻成正比，有 ，则 ，当开关闭合时，电阻 被短路， ，根据 有：
答案：C
4、赋值法
赋值法是指有些题目按常规思路求解时无从入手或运算过程烦琐，如果按题中要求给出特殊值试探求解，往往会使解题过程简化，达到事半功倍的效果。
5．两个定值电阻 和 ，且 > 。若将它们串联后接在电压为U的电路上， 和 消耗的功率分别为 和 ；若将它们并联后仍接在电压为U的电路上， 和 消耗的电功率分别为 和 ，下列关系式中正确的是（　 ）
A． 　　　　　　　 B．
C． 　　　　　　　 D．
解析：题中“U”不变，可任取一值，题中有“ > ”，赋值时必须满足这一条件。设U=3V， ， ，则串联时，根据欧姆定律可知 和 消耗的功率分别为2W和1W；并联时， 和 消耗的电功率分别为4.5W和9W，所以有 选项A、B、C均错误。
知识点回扣
计算公式
有关电功率，电热的计算是本章的重点，也是难点；同时也是各地中考的要点和热点，正确解答电学计算题，首先要对电学基本计算公式和变形公式和串联并联电路的特点准确掌握，并加以灵活运用，现将公式总结如下：
1．欧姆定律：
2．电功率
3．消耗的电能：
4．焦耳定律：
1．科学探究活动小组的同学们制作了一台家庭调光灯模型，如图是设计的电路图，其中小灯泡 标有“6V 3W”字样，当开关S扳到触点a时，小灯泡正常发光，当开关S反向触点b时，通过小灯泡的电流减少了0.2A，假定灯丝电阻及电源电压不变，求：①小灯泡L的电阻值；②R的电阻值；③开关S扳向触点b时，电阻R消耗的功率。
解析：
①
② 当S扳到a点时灯L正常发光，知电源电压 ，电路中电流为
当S扳到b点时，灯L与R串联，电阻变大，电流变小
电路中电流
总电阻　 ，
③
答案：12 　 8 　 0.72W
总结升华：电学计算题可求的物理量较多，综合性较强，类型多类，但百变不离其宗，只要理解计算公式，最终都将化繁为简。
举一反三
1、保温箱的简化电路如图所示，A为温度传感器，它的作用相当于开关，达到设定温度时自动断开电路，低于设定温度时，自动接通电路。S是保温箱的温度设定开关，它有三个档，分别为60℃、50℃和40℃，加热功率分别为90W、72W和45W。电源电压为36V， 、 、 都是发热体。求：
（1）当S拨至位置1时，加热功率是多少？ 的阻值是多少？
（2）当S拨至位置3时，电路中的电流是多少？
（3）当S拨至位置2时， 的阻值是多少？
解析：
（1） 、 、 都是发热体， 可知：
一定时，串联电阻越多时， 越大， 越小，是低温档。
所以当S拨至位置1时，加热功率为90W，是60℃高温档：
电路中只有 工作，
（2）当S拨至位置3时， 、 、 是串联，总功率是45W，利用
（3）当S拨至位置2时，根据前面求出的 和此时功率72W，
知
答案：① 90W，14.4Ω　 ② 1.25A　 ③ 3.6Ω
电功率动态变化题
由于开关通断时，电路的连接会发生变化，或变阻器滑片移动，都会引起电路中的基本物理量的改变，使电路元件和整个电路的电功率发生改变，此类问题被称做电路的动态变化题。
2．如图所示的电路中，灯泡L标有“6V　 3W”字样，滑动变阻器最大阻值 ，闭合 ，断开 ，将滑动变阻器滑片P滑至最左端，此时灯泡L正常发光，问：
（1）电源电压是多少？灯泡L正常发光时的电阻是多少？
（2）保持滑片P在最左端不动，又闭合 ，电流表示数为0.3A，则此时电阻 的电功率多大？
（3）断开 ，将滑片P移至中点时，灯泡L两端的实际电压多大？
解析：
（1） 闭合， 断开，滑片P位于最左端，电路中只有灯泡L，且正常工作，所以此时灯泡L两端的电压为额定电压且等于电源电压，U=6V，灯L正常发光时的电阻 。
（2） 闭合　 滑片位于最左端，L与 并联，电阻 的电功率 。
（3） 闭合， 断开，滑片P位于中点，电路中的总电阻 ，电路中的电流 ；灯泡L两端的实际电压 。
答案：①6V　 12Ω　 ②1.8W 　③3V
总结升华：解答此类题的关键是：①结合图形，搞清楚引起电路变化的原因及电路变化前后的连接方式；②疏理条件，抓住不变量，找到突破口；③明确解题思路，综合运用公式进行定性分析或定量计算。
2．如图所示，电源电压保持不变，只闭合开关 ，灯泡L正常发光，再闭合开关 则
A．电流表示数变大，灯变亮
B．电流表示数变小，灯变暗
C．小灯泡的额定功率变大
D．电路中的总功率变大
解析：当只闭合开关 时，灯泡单独接在电源两端正常发光；再闭合开关 ，电阻R与灯泡L并联，灯泡两端电压不变，实际功率不变，亮度不变，因为多了一个支路，电流表的示数增大，电路的总功率变大。
答案：（D）
测小灯泡的电功率实验
有关小灯泡的电功率测量在电学中占有很重要地位。它涉及多方面的电学规律的应用及相关电学器材的交叉应用，始终是中考命题者关注的热点。
3．某同学做“测量一个小灯泡的电功率”实验，所用灯泡的额定功率是2.2V。
（1）如图是他实验的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接。
（2）电路连接完整后，当向右移动滑动变阻器的滑片P时，电压表的示数将_________，电流表的示数将________
（3）实际实验的有关记录与计算如下表
实验次数
1
2
3
电压（V）
2.20
1.50
2.50
电流（A）
0.22
0.16
0.24
功率（W）
0.484
0.24
0.60
该同学注意到灯的亮度变化是：第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮。你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？请你说出两点（这两点的意思应不同）：
①________　 ②________
（4）他还注意到，这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻，并完成了有关计算如下表格：
实验次数
1
2
3
电压（V）
2.20
1.50
2.50
电流（A）
0.22
0.16
0.24
灯丝电阻（Ω）
10.00
9.38
10.42
这位同学有些纳闷儿：导体的电阻不是与电压、电流无关吗？怎么三次计算的灯丝电阻却不一样呢？
请你对此作出两种可能性的解释： ①________　　 ②________
解析：
（1）小灯泡额定电压是2.2V，电压表量程选0—3V，电压表“3”接在灯泡另一端，滑动变阻器C或D接成柱应接在灯炮的另一端与灯泡串联。
（2）当滑片P右移时，接入电路中的电阻变小，电流变大 示数变大，依据U=IR知电压表的示数也变大。
（3）可以得出如下结论:
①灯泡两端电压越大，灯泡所消耗的电功率也越大;
②灯泡的亮度取决于灯泡所消耗的实际功率，或灯泡的实际功率越大，灯泡的亮度越大。
（4）由表格中的数据不难看出当灯泡两端电压越大，则灯泡灯丝的电阻也越大，而灯泡所消耗的电功率也越大，则灯泡的亮度越强。当灯泡亮度强时，灯丝的温度高，这就使灯丝的电阻大，因此可以得出灯丝电阻可能与温度有关。造成灯泡灯丝电阻变化的另一个原因还有可能是在实验过程中的误差。
答案：
（1）如图
（2）变大　 变大
（3）①灯泡两端电压越大，灯越亮，
②功率越大灯越亮。
（4）①可能实验有误差，②可能电阻与温度有关。
总结升华：本题主要考查①线路连接问题； ②数据分析问题；③电流、电压变化问题。
举一反三
在用电流表、电压表测小灯泡的电功率的实验时，灯泡上标有“3.4V”字样。小红设计了实验电路图如左图，并连接了部分实验电路，如右图所示。
（1）请帮助小红完成实验电路的连接。
（2）连接完实验电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因。___________________。
（3）排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图所示，读数为________，则小灯泡的额定功率为________W。
（4）假如电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为应该如何操作？
解析：
（1）线任选一个即可。
（2）当开关闭合后，出现了灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压的现象。造成这一电路故障的原因可能是电压表所并联的灯泡处发生断路（即灯丝断了或灯泡处的接线柱接触不良）则相当于电压表与滑动变阻器串联，电压表电阻很大，电流很小，不能使电流表指针偏转，造成电流表无示数，根据串联电路分压特点，电压表分担电压即为电源电压。
（3）电流表读数为0.3A，此时灯泡的电压为额定电压，则0.3A为灯泡正常工作时的电流，则灯炮的额定功率：
（4）因为电压表的15V量程已损坏，只能使用3V量程，但是，3V的量程不能测3.4V的电压，而滑动变阻器与灯泡串联，当灯泡电压为额定电压时，滑动变阻器电压为 ，故用电压表测出滑动变阻器两端电压为2.6V，即可。
答案：
（1）如图
（2）灯丝断了，灯泡接线柱接触不良
（3）0.3　 1.02
（4）将电压表改接到滑动变阻器两端即可。