2018年中考物理总复习 课件小专题九 电功 电功率计算 (共18张)

(3)移动滑片 P，设当变阻器的电压为 U′时，滑动变阻器消耗的电功率为2176 W，灯与 R 的电压 ULR＝U－U′，通过灯与 R 的电流：I＝RUL＋LRR＝69ΩV＋－3UΩ′ ，通 过变阻器的电流：I 滑＝I＝69 VΩ－＋U3′Ω……①，根据 P＝UI 可得，变阻器消耗的电
功率为：2176W＝U′I……②，将①代入②解得：U′＝6.75 V 或 U′＝2.25 V，根 据 P＝UR2可得 U＝ PR，所以有：6.75 V＝ 2176W×R滑或 2.25 V＝ 2176W×R滑， 分别解之得 R 滑＝27 Ω 或 R 滑＝3 Ω。(因当滑片 P 移到最右端时，电流表的示数 为 1 A，不超过灯的额定电流，故两个电阻均符合题意)
(3)移动滑片 P，当滑动变阻器消耗的电功率 为2176 W 时，滑动变阻器接入电路的阻值是多 少？
(2)当滑片 P 移到最右端时，变阻器连入电路中的电阻为 0，灯 L 与电阻 R 串联，电流表的示数为 I1＝1 A，根据电阻的串联可得总电阻：R 总 1＝RL＋R＝6 Ω＋R；当滑片 P 移到最左端时，变阻器 R′、灯 L 和电阻 R 串联，此时电流表 的示数为 I2＝0.2 A，此时的总电阻：R 总 2＝R′＋RL＋R＝36 Ω＋6 Ω＋R＝42 Ω＋ R，则有：RR总总21＝II12，即462ΩΩ＋＋RR＝01.2AA，解得 R＝3 Ω；则电源电压：U＝I1R 总 1 ＝1 A×(6 Ω＋3 Ω)＝9 V
(1)求灯泡正常工作时通过的电流和电源电压。 (2)R0是如图2示的Ra与Rb之间任意取值的电阻，当在AB间接入电阻R0后，闭合 开关，在保证电路安全的情况下，将滑片P从最右端向左滑动的过程中，电流 表示数均出现过0.4 A(电流表选择0～0.6 A量程)，求R0的取值范围及电压表示 数的最大值和最小值。
请在图2虚线框中画出内部改装电路图，并通过计算说明。
解：(1)若图 1 中两电阻串联，S1 与其中一电阻并联，由题意，可求得两电
阻 R 总＝UI′＝0.624VA＝25 Ω，R″＝IU″＝0.684VA≈7.1 Ω，R′＝R 总－R″＝17.9 Ω 不
合题意；若两电阻并联，开关 S1 与其中一电阻串联。由题意可求得两电阻 R′
U 源＝U1 大＝10 V，此时电路最大功率 P 总大＝P1 大＋P2 大＝U1 大·I1 大＋UR1大2 2＝10 V×1
A＋（2150 VΩ）2＝14 W
(3)水吸收热量 Q 吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×7.2 ℃＝3024 J，由 W＝Q
得高温挡电阻
R
高＝UW2t＝（6
＝UI′＝0.624VA＝25
Ω，R″＝IU″＝0.84
6V A－0.24
A＝10
Ω＝R1
符合题意，故两电阻
并联 R1＝10 Ω，R2＝R′＝25 Ω
(2)为保证电路安全，R1、R2 允许的最大电压分别是 U1 大＝I 大·R1＝1 A×10 Ω＝10 V，U2 大＝I 大·R2＝1 A×25 Ω＝25 V，由并联电压特点，电源最大电压
V）2×14×60 3024 J
s＝10
Ω＝R1，低温挡
R
总＞R1＝10
Ω，
故改装后两电阻串联，开关 S1 与 R2 并联，如图所示
4．(2017，河北)如图1示，电源电压恒定，滑动变阻器的规格为“30 Ω 1 A” ，在AB间接入规格为“12 V 12 W”的灯泡，闭合开关，当变阻器的五分之 一阻值连入电路时，灯泡正常发光。(导学号 14184142)
(1)电阻丝R2的阻值为________Ω。 (2)若电源电压可调，闭合S1和S2后，为保证电路安全，求此电加热器允许消耗 的最大电功率。
(3)张老师指导小军仅利用原有元件对该电加热器的内部电路进行改装，要求 改装后的电加热器须同时满足下列两个条件： ①具备高、低温两挡调节功能。 ②在6 V电源电压下，用高温挡给0.1 kg的水加热14 min，可使水温升高7.2 ℃ ，设电加热器消耗的电能全部转化为水的内能。
人教版
小专题九 电功 电功率计算
物理
电功、电功率的计算是中考的重点，这类题往往知识覆盖面广，题目难度大， 综合性强，分值也较高。
解答这类题需注意以下几点：(1)正确分析电路结构，能准确画出各状态的等 效电路图；(2)能熟练掌握串、并联电路的特点，灵活应用电学公式列出方程或方 程组；(3)要正确理解下列公式的物理含义及适用条件，电功公式 W＝UIt＝Pt＝ I2Rt＝UR2t，电功率公式 P＝Wt ＝UI＝I2R＝UR2，当电路是纯电阻电路时，电功、电 功率及其变形式都可以等效使用，焦耳定律公式 Q＝I2Rt，在计算导体通电产生 热量时普遍适用；(4)P、W、U、I、R、t 等物理量，在运用公式计算时要严格遵 守同一性和同时性，单位统一。
1．(2017，黄冈)如图甲所示是某型号的电热炉，图乙是其电路结构简图，通 过控制挡位开关Sa、Sb可以获得四挡加热功率，已知电阻丝R1的阻值为44 Ω， 不计温度对R1、R2阻值的影响。
(1)当开关Sb断开，Sa与触点1接通时，求通过开关Sa的电流； (2)当开关Sb断开，Sa与触点2接通时，电热炉对1 kg水加热7 min，水温升高30 ℃ ， 求 电 热 丝 R2 的 阻 值 。 [ 已 知 消 耗 的 电 能 有 75% 被 水 吸 收 ， 水 的 比 热 容 为 4.2×103 J/(k·℃)]
解：(1)在 AB 之间接入灯泡时，灯泡 L 与15R 串联时，灯泡正常发光，I＝IL ＝UPLL＝1122 WV ＝1 A；滑动变阻器两端的电压；UR＝I×15R＝1 A×15×30 Ω＝6 V， 电源的电压：U＝UL＋UR＝12 V＋6 V＝18 V
(2)由图 2 可知，当 Ia＝Ib＝2 A 时，Ua＝20 V，Ub＝50 V，则两电阻的阻值
2．(2017，襄阳)如图所示，电源电压恒定，R为定值电阻，灯泡L标有“6 V 6 W”的字样，滑动变阻器R′最大阻值为36 Ω。闭合开关S。当滑片P移到最右 端时，电流表的示数为1 A；当滑片P移到最左端时，电流表的示数为0.2 A。( 不考虑灯丝电阻变化)(导学号 14184140) (1)该电路是_____串___联电路，灯泡L的电阻是_______6_Ω。 (2)电源电压是多少？定值电阻R的阻值是多少？
分别为：Ra＝UIaa＝220AV＝10 Ω，Rb＝UIbb＝520AV＝25 Ω，当电流表的示数为 0.4 A
时，电路中的总电阻：R 总＝UI′＝01.84VA＝45 Ω，当滑动变阻器的滑片位于最右端 时，R0 的阻值最小，所以，R0 的最小阻值：R0 小＝R 总－R＝45 Ω－30 Ω＝15 Ω， 又因为 R0 是 Ra 和 Rb 之间任意取值，所以 R0 的最大阻值 R0 大＝Rb＝25 Ω，所以 R0 的取值范围为 15～25 Ω；当 R0＝15 Ω，滑动变阻器的滑片位于最右端时(变阻 器接入阻值最大)，电压表的示数最大，则电压表的最大示数 UR 大＝I′R＝0.4 A×30 Ω＝12 V；当 R0＝25 Ω，电路中的电流最大为 0.6 A 时，R0 两端的电压最大，电 压表的示数最小，此时 R0 两端的最大电压 U0 大＝I 大 R0＝0.6 A×25 Ω＝15 V，则 电压表的最小示数 UR 小＝U－U0 大＝18 V－15 V＝3 V。
＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×30 ℃＝1.26×105 J，由η＝QW吸×100%可得， 消耗的电能 W＝Qη吸＝1.267×5%105 J＝1.68×105 J，由 W＝UIt＝UR2t 得电路的总电
阻：R＝U2Wt′＝（2201.V68）×2×1075 ×J 60 s＝121 Ω，电热丝 R2 的阻值：R2＝R－R1 ＝121 Ω－44 Ω＝77 Ω；
(3)若开关 Sb 闭合，当 Sa 接 2 时电路为 R2 简单电路，当 Sa 接 1 时 R1 和 R2 并联，则当 Sa 接 2 时电路中的总电阻最大，电路的总功率最小，即 Pb 闲小＝UR22； 若开关 Sb 闭合，当 Sa 接 1 时电路为 R1 简单电路，当 Sa 接 2 时 R1 与 R2 串联，则 当 Sa 接 1 时电路的总电阻最小，电路的总功率最大，即 Pb 断开＝UR12，因开关 Sb 闭合时，电热炉的电功率总比 Sb 断开时大，所以，Pb 闭小＞Pb 断开，即UR22＞UR12，则 R1＞R2。
(3)若开关Sb闭合时，电热炉的电功率总比Sb断开时大，请比较R1、R2阻值的大 小关系，并写出分析过程。(导学号 14184139)
解：(1)当开关 Sb 断开，Sa 与触点 1 接通时，电路为 R1 的简单的电路，通 过开关 Sa 的电流：Ia＝RU1＝24240ΩV＝5 A；
(2)当开关 Sb 断开，Sa 与触点 2 接通时，R1 与 R2 串联，水吸收的热量：Q 吸
3．(2016，镇江)张老师向同学们展示了一只具有高、低温两挡调节功能的自 制电加热器，并告知其内部电路 A，R1＝10 Ω，在不拆解加热器的情况下， 小军用图1电路对其进行探究：他先闭合S2，电流表的示数为0.24 A；再闭合S1 ，电流表的示数变为0.84 A，所用电源电压为6 V。