（2年中考1年模拟）备战2020年中考物理专题18电功率（含解析）.doc

1 专题 18 电功率 本专题中考考点及要求（“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次） 知识性 目标 技 能 性 目标 体验性 目标 评价目标和评价水平 标准要求 了 解 认 识 理 解 独立 操作 经 历 认 同 内 化 1.结合实例理解电功和电功率。知道用电器的 额定功率和实际功率。 ▲ ▲ 2.通过实验探究，并了解焦耳定律，用焦耳定 律说明生产、生活中的一些现象。 ▲ ▲ ▲ 规律总结 1：解决电能表问题需要学习的基本知识 1.构造 2.铭牌数据物理含义 （1）“220V”是指电能表适用的 额定电压是 220V 。 （2）“10(20)A”其中 10A 表示平时允许流过电能表的最大电流；20A 表示短时间内允许流过电能表的最大 电流。前面数值是标定电流或称额定电流， 称 Ib。 括号内为最大负载电流 Imax ， 在使用中负载功率电2 流不能超过电能表的最大负载电流.反之会造成仪表损坏.严重时会造成仪表烧毁及安全事故. （3）“50Hz”表示所接电路交流电的频率为 50 赫兹 （4）“600revs/kWh”表示用电器消耗 1 度电，表中铝盘旋转 600 圈.3000R/KW•h 表示每消耗 1kW•h 的电能， 表盘转 3000 转。对于 电子式电能表，其参数为 imp/KW•h，每消耗 1KW•h 的电能，指示灯闪烁的次数； （5）读数:16.6KW•h 即 16.6 度(注意最后一格是小数点后一位) 规律总结 2：含有图像之电功率问题 1.考查与 I-U 图像相关的电功率计算 2.以焦耳定律和电功、电功率为考查点的计算题 3.考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用以及电功率的计算，从图象中获取有用的信息。 规律总结 3：电功率动态与最值以及范围问题 1.要熟练掌握串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定 电压相等。 2.理解电路结构变化时欧姆定律和电功率的理解和应用，解题的关键是要能够准确的分析电路的连接情况， 并且能够从图象提取有用信息。 3.灵活应用数学技巧。 规律总结 4：焦耳定律及其应用问题 1.内容：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.公式：Q=I2Rt 3.当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上 有电阻，根据 P=I2R 可知，电流越小时，在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时增大送电电压， 减少电能在输电线路上的损失。 规律总结 5：解决测量小灯泡电功率实验需要掌握的基础知识 ［实验目的］测量小灯泡在不同状态下的电功率。 ［实验要求］分别测量小灯泡在实际电压等于额定电压、略大于额定电压、小于额定电压时的电功率。 ［实验原理］根据公式 ，测出灯泡 和 ，就可以计算出小灯泡的电功率。 ［实验电路图］根据实验的目的和原理设计实验电路图，并按电路图连接实物。3 ［实验器材］小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。 实验数据（记录）表格：小灯泡的额定电压是 实验次数 发光情况 电流（A） 电压（V） 电功率（W） 1 2 3 ［实验步骤］ 1．按电路图连接实物电路。 2．合上开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压，观察小灯泡发光情况，记录电流表、电压 表示数。 3．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的 1.2 倍，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表 示数。 4．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录。 5．断开开关，整理实验器材。 ［注意事项］ 1．按电路图连接实物电路时注意： （1）连接过程中开关应始终处于断开状态。 （2）根据小灯泡的额定电压值，估计电路中电流、电压的最大值，选择合适的量程，并注意正负接线柱的 连接及滑动变阻器正确接法。 （3）连接好以后，每个同样检查一遍，保证电路连接正确。 2．合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并 调整。 3．调节滑动变阻器的过程中，要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小，怎么调能使小灯泡两 端电压变大或变小。 ［实验结论］由公式 P=IU 计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）4 （1）不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大。 （2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。 【例题 1】（2018 天津）小天家电能表本月初的示数为 821.6 度，本月底的示数如图所示，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】（2019 湖南岳阳）某电吹风工作 6min，能使如图所示的电能表的转盘转过 120 转，则该电吹风消 耗的电能为 kW•h，电功率为 W，这些电能可供一只“220V10W”的 LED 灯正常工作 h， 一只这样的 LED 灯与一只“220V100W”的白炽灯正常发光时亮度相当，若 LED 灯正常发光时的效率为 80%， 则白炽灯正常发光效率为 。 【答案】0.1；1000；10；8% 【解析】“1200r/kW•h”表示电路中每消耗 1kW•h 的电能，电能表转盘转过 1200r；据此求电能表转盘转 120r 消耗的电能，再利用 P=W/t 求出电吹风的功率；求出了电吹风消耗的电能，再利用 P=W/t 求可供 “220V10W”的节能灯正常工作的时间；节能灯与白炽灯在正常工作时发光效果相当，则两灯泡获得光能的5 功率相等，根据效率公式得出等式求解。 （1）因为“1200r/kW•h”表示电路中每消耗 1kW•h 的电能，电能表转盘转过 1200r， 所以电能表转盘转 120r，电吹风消耗的电能：W=120/1200kW•h=0.1kW•h， 电吹风的功率：P=W/t=0.1kW•h/（6/60h）=1kW=1000W； （2）由 P=W/t 可得，这些电能可供“220V10W”的节能灯正常工作的时间： t′=W/P′ =0.1kW•h/10×10-3kW=10h； （3）灯的发光效率等于转化为光能的功率与消耗电能的功率（灯的电功率）之比， 即 η=P 光/P ， 因 10W 的节能灯与 100W 的白炽灯在正常工作时发光效果相当， 所以两灯泡获得光能的功率相等， 则：P 白 η 白=P 节 η 节，即 100W×η 白=10W×80%， 解得该白炽灯的发光效率：η 白=8%。 【例题 3】（2018 山东泰安）小红用一个标有 2.5V 字样的小灯泡进行实验，连接了甲图所示的电路图进行 测试，电阻箱的电阻调节范围为 0﹣9999Ω，根据测试的数据画出了乙图的 I﹣U 图象，根据图象可知，小 灯泡正常发光时的功率为　　W，已知电源电压恒为 6V，电阻箱的电阻调节到　　Ω 小灯泡刚好正常发光， 若电阻箱的电阻调节为 55Ω，小灯泡发光的功率为　　W。 【答案】0.625；14；0.05。 【解析】由图甲可知，灯泡 L 与电阻箱串联，电压表测 L 两端的电压，电流表测电路中的电流。 （1）灯泡正常发光时的电压 UL＝2.5V，由图乙可知，通过灯泡的电流 IL＝0.25A， 则小灯泡正常发光时的功率： PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W； （2）因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，灯泡正常发光时电阻箱两端的电压： U 电阻箱＝U﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V，6 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由 I＝ 可得，电阻箱的电阻调节到的阻值： R 电阻箱＝ ＝ ＝ ＝14Ω； （3）因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和， 所以，U＝UL′+IL′R 电阻箱′， 当电阻箱的电阻调节为 55Ω 时，则有：6V＝UL′+IL′×55Ω， 由图乙可知，当 UL′＝0.5V、IL′＝0.1A 时符合， 此时小灯泡发光的功率 PL′＝UL′IL′＝0.5V×0.1A＝0.05W。 【例题 4】（2019 兰州）有一种亮度可以调节的小台灯，其电路如图甲。电源电压为 24V，灯泡 L 的额定电 压为 24V，通过灯泡 L 的电流跟其两端电压的关系如图乙。当灯泡正常发光时，灯丝的电阻为______Ω．调 节滑动变阻器 R，使灯泡的实际功率为 3.6W 时，灯泡两端的电压是______V，滑动变阻器 R 连入电路的阻值 是______Ω。 【答案】60 12 40 【解析】（1）灯泡两端的电压为 24V 时，灯泡正常发光，由图乙可知此时通过灯泡的电流 IL=0.4A， 根据欧姆定律可得，此时灯丝的电阻： RL= = =60Ω； （2）由图乙可知，当灯泡两端的电压为 12V，通过的电流为 0.3A 时，灯泡的实际功率为 3.6W， ∵串联电路中总电压等于各分电压之和， ∴滑动变阻器两端的电压 U 滑=U-UL′=24V-12V=12V， ∵串联电路中各处的电流相等， ∴滑动变阻器 R 连入电路的阻值 R 滑= = = =40Ω。 【例题 5】（2018 河南）如图电路，电源电压不变，闭合开关 S，当滑片 P 置于滑动变阻器 R2 的最右端 B 处7 时，电压表的示数为 4V，定值电阻 R1 的功率为 0.8W；当滑片 P 置于滑动变阻器 R2 的中点时，电压表的示数 变化了 1V．下列结果正确的是（　　） A．电源电压为 8V B．R1 的阻值为 20Ω C．电路前后电流之比为 1：3 D．电路总功率变化了 1.2W 【答案】D 【解析】（1）由电路图可知，R1 与 R2 串联，电压表测滑动变阻器 R2 两端的电压， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，当滑片在 B 处时，电路中的电流： I1＝ ， 则滑动变阻器两端的电压： U2＝I1×R2＝ ×R2＝4V﹣﹣﹣﹣① 由图知，当滑片 P 置于滑动变阻器 R2 的中点时，滑动变阻器的电阻减小，由串联分压的规律可知，电压表 的示数减小，即此时滑动变阻器两端电压为 U2＝4V﹣1V＝3V， 同理可得，此时滑动变阻器两端的电压：U2′＝ × ＝3V﹣﹣﹣﹣② 用①式比②式可得： ＝ ， 解得：R2＝2R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 将③代入①式可得： ＝4V， 解得：U＝6V，故 A 错误； （2）当滑片 P 置于滑动变阻器 R2 的最右端 B 处时，电压表的示数为 4V，定值电阻两端的电压为 U1＝6V﹣4V ＝2V，8 此时定值电阻 R1 的功率为 0.8W，即；P1＝ ＝ ＝0.8W， 解得：R1＝5Ω， 则 R2＝2R1＝2×5Ω＝10Ω，故 B 错误； （3）电路前后电流之比为 I1：I2＝ ： ＝ ： ＝ ，故 C 错误； （4）电路总功率变化了： △P＝P2 总﹣P1 总＝ ﹣ ＝ ﹣ ＝1.2W，故 D 正确。 【例题 6】（2019 连云港）如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸 没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片 P 上下移动，电源电压保持 4.5V 不变，电流表量程为 0～0.6A， 电压表量程为 0～3V，定值电阻 R1 阻值为 5Ω，滑动变阻器 R2 的规格为“15Ω，1A”。闭合开关 S，随着水 流速度的改变，下列说法正确的是（　　） A．当水流速度增大时，电压表的示数变大 B．当水流速度减小时，电压表与电流表的示数之比变大 C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为 2.5Ω～10Ω D．电路消耗总电功率的变化范围为 1.35W～4.05W 【答案】BC 【解析】A.流体的压强跟流速有关，流速越大的位置，压强越小。水流速度增大时，机翼状的探头上下表面 的压强不同，下表面压强大于上表面压强，R2 滑片上移，阻值减小，R1 与 R2 串联，根据串联分压可知，电 压表示数减小；故 A 错误； B.机翼状的探头上下表面的压强不同，下表面压强大于上表面压强，水流速度减小时，上下表面的压强差减 小，R2 滑片下移，阻值增大，电压表与电流表的示数之比就是 R2 的阻值，故 B 正确；9 C.串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为 0～0.6A， 所以电路中的最大电流为 Imax＝0.5A， 由 I＝ 可得：电路中的总电阻 R 总＝ ＝ ＝7.5Ω， 串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 滑动变阻器接入电路中的最小阻值： R2＝R﹣R1＝7.5Ω﹣5Ω＝2.5Ω， 根据电压表量程可知滑动变阻器接入电路中的电阻两端的电压最大为 3V，即 U2＝3V， 根据串联电路的电压特点，R1 的电压：U1＝U﹣U2＝4.5V﹣3V＝1.5V， 此时电路中的电流最小：Imin＝ ＝ ＝0.3A， 滑动变阻器接入电路中的最大阻值：R2′＝ ＝ ＝10Ω， 滑动变阻器允许接入电路的取值范围为 2.5Ω～10Ω，故 C 正确； D.电阻消耗功率的最大值： Pmax＝UImax＝4.5V×0.6A＝2.7W， 电阻消耗功率的最小值： Pmin＝UImin＝4.5V×0.3A＝1.35W， 电路消耗总电功率的变化范围为 1.35W～2.7W，故 D 错误。 【例题 7】（2018 成都）如图所示的电路中，定值电阻 R1=150Ω、R2=300Ω．闭合开关 S 后，电流表 A2 的示 数为 5mA．求：（1）电阻 R1 两端的电压为多少 （2）电流表 A1 的示数为多少 （3）电路工作 5min，R1 产生的焦耳热是多少． 【答案】（1）1.5V；（2）15mA；（3）是 4.5J． 【解析】由电路图可知，R1 与 R2 并联，电流表 A1 测干路电流，电流表 A2 测 R2 支路的电流．根据并联电路的10 电压特点和欧姆定律求出电阻 R1 两端的电压；根据欧姆定律求出通过 R1 的电流，再根据并联电路的电流特 点求出电流表 A1 的示数；电路工作 5min，根据 Q=I2Rt 求出 R1 产生的焦耳热． 由电路图可知，R1 与 R2 并联，电流表 A1 测干路电流，电流表 A2 测 R2 支路的电流． （1）因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，由 I= 可得，电阻 R1 两端的电压： U1=U2=I2R2=5×10﹣3A×300Ω=1.5V； （2）通过 R1 的电流： I1= = =0.01A=10mA， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，电流表 A1 的示数：I=I1+I2=10mA+5mA=15mA； （3）电路工作 5min，R1 产生的焦耳热：Q1=I12R1t=（0.01A）2×150Ω×5×60s=4.5J． 【例题 8】（2019 上海）如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝 R1 的阻值为 10Ω．当开关 S 闭 合后，电压表的示数为 2V，电流表的示数为 0.4A．求： （1）通电 10s 电阻丝 R1 产生的热量； （2）电源两端的电压。 【答案】（1）16J；（2）6V。 【解析】（1）通电 10s 电阻丝 R1 产生的热量： Q＝I2R1t＝（0.4A）2×10Ω×10s＝16J。 （2）由 I＝ 得，R1 两端的电压： U1＝IR1＝0.4A×10Ω＝4V， 根据串联电路电压规律可知，电源电压： U＝U1+U2＝4V+2V＝6V。11 【2019 年题组】 一、填空题 1．(2019 福建)某校为师生饮水方便，安装了电热水器。为测定热水器消耗的电能，关闭其他用电器，只用 电热水器给水加热，一段时间后，电能表的示数，由图甲示数变为图乙示数，则该电热水器在这段时间内消 耗的电能为　　kWh，等于　　J．若消耗电能的 87%被水吸收，则可把　　kg 初温为 13℃的水加热至 100℃ 【水的比热容 c=4.2×103J/（kg℃）】。 【答案】2.1；7.56×106；18。 【解析】（1）关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，电热水器在这段时间内消耗的电能： W=7626.9kWh﹣7624.8kWh=2.1kWh=7.56×106J； （2）消耗电能的 87%被水吸收，即：Q 吸=87%W， 由 Q 吸=cm△t 有：cm△t=87%W， 所以水的质量：m=87%W/ cm△t =18kg。 2．(2019 娄底)如图电路中，U＝12V，R1＝6Ω，R2＝3Ω，R3＝4Ω．当 S2 断开，S1 闭合时，电阻 R1 消耗的 电功率为________W；当 S1、S2 都闭合时，6s 内电流通过 R2 产生的热量是________J。 【答案】 8.64；32 【解析】（1）当 S2 断开，S1 闭合时，电阻 R1 和 R3 串联， 电路的电流：I＝U/（R1+R3）＝12V/（6Ω+4Ω）＝1.2A， 电阻 R1 消耗的电功率：P＝I2R1＝（1.2A）2×6Ω＝8.64W；12 （2）当 S1、S2 都闭合时，电阻 R1 和 R2 先并联，再和 R3 串联， R1 和 R2 并联的总电阻：R＝R1R2/（R1+R2）＝2Ω， 干路中的电流：I′＝U/（R+R3）＝2A， 则电阻 R2 两端的电压：U2＝I′R＝2A×2Ω＝4V， 6s 内电流通过 R2 产生的热量：Q＝W＝U22/R2t＝（4V）2/3Ω×6s＝32J。 二、选择题 3．(2019 泰安)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡上标有 4v“字样，电流表的量程为 0～0.6A 图乙是 小灯泡的电流随其电压变化的图象。滑动变阻器 R1 的最大阻值为 20Ω，定值电阻 R2 的阻值为 10Ω．当闭合 S 和 S2，断开 S1，滑片移到中点时，小灯泡 L 恰好正常发光则下列说法正确的是（　　） A．电源电压为 5V B．闭合 s 和 S2，断开 S1，滑片移到中点时，用一个“4V 0.5W“的灯泡 L′替换 L，则将正常发光 C．闭合 S 和 S2，断开 S1，当小灯泡的功率为 0.8w 时，滑动变阻器的阻值是 17.5Ω D．闭合 S 和 S1，断开 S2，为保证电路安全，电阻 R2 的最大功率为 8.1W 【答案】C 【解析】 A.闭合 S 和 S2，断开 S1，此时小灯泡和滑动变阻器是串联的，此时灯泡正常发光，可以从图象上得到灯泡的 额定电流是 0.5A，13 灯泡电阻是：RL＝ ＝ ＝8Ω， 所以，串联电路的电阻：R＝R1+RL＝10Ω+8Ω＝18Ω 所以电源电压为：U＝IR＝0.5A×18Ω＝9V，选项 A 错误。 B.“4V 0.5W”灯泡的电阻为：R'＝ ＝ ＝32Ω， 在滑动变阻器的滑片在中点时，原来灯的电阻是 8Ω，现在灯的电阻是 32Ω，灯的电阻变大，分担的电压就 变大，电压会超过 4V，所以灯不能正常工作。选项 B 错误。 C.闭合 S 和 S2，断开 S1，当小灯泡的功率为 0.8w 时，由图乙知，电灯两端的电压是 2V，电灯的电流是 0.4A， 所以电路电阻为：R 总＝ ＝ ＝22.5Ω， 此时灯的电阻为：R'L＝ ＝ ＝5Ω， 滑动变阻器的阻值是：R 滑＝22.5Ω﹣5Ω＝17.5Ω， D.闭合 S 和 S1，断开 S2，此时定值电阻和滑动变阻器是串联的，电路最大电流是 0.6A，电阻 R2 的最大功率 为：P＝I2R＝（0.6A）2×10Ω＝3.6W．故选项 D 错误。 4．(2019 山西)如图所示，电源电压不变，下列说法正确的是（ ） A．只闭合 S1，将 P 向左移动，电流表示数变小，电压表示数变大 B．闭合 S1、S2，断开 S3，将 P 向左移动，R1 消耗的功率增大 C．开关都闭合，将 P 向左移动，电压表的示数为零，电流表示数变小 D．开关都闭合，将 P 向左移动，L 消耗的功率不变，R2 消耗的功率变小 【答案】B 【解析】（1）只闭合 S1，两电阻串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，将 P 向左移动，变 阻器连入电路中的电阻变小，由串联电阻的规律，总电阻变小，由欧姆定律，电流表示数变大，根据 U=IR， R1 电压变大，由串联电路电压的规律，电压表示数变小，A 错误；14 （2）闭合 S1、S2，断开 S3，R1 与灯并联后与 R2 串联，将 P 向左移动，变阻器连入电路中的电阻变小，根据 分压强原理，R2 的电压变小，根据串联电路电压的规律，并联部分的电压变大，根据 P=U2/R，R1 消耗的功率 增大，B 正确； （3）（4）开关都闭合，变阻器短路，R1 与灯并联，电压表的示数为零；将 P 向左移动，对电路没有影响； 电流表示数不变，C 错误； L 的电压和电流都不变，根据 P=UI，消耗的功率不变，R2 消耗的始终为 0，不变，D 错误。 三、实验题 5．(2019 荆州)用如图甲所示电路测量小灯泡的额定功率，小灯泡上标有“3.8V”的字样，额定功率约 1W， 滑动变阻器 R0 的规格是“20Ω1A”，电源电压恒为 6V． ①连接不完整的电路如图甲所示，请用笔画线代替导线，将实物电路连接完整（要求导线不交叉，滑片向右 移，灯光变亮） ②连接好电路后，为了保证电路安全，应将滑动变阻器滑片移至　　（选填“A”或“B”）端，才能闭合开 关； ③电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数．接下来应进行的操作是　　 A．更换小灯泡 B．检查电路是否断路 C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光 ④当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 W ⑤小华刚准备拆除电路结束实验时，同组的小红提出，在调节滑片要使灯正常发光过程中，电压表的示数很 难准确显示 3.8V，可能因此造成一定的测量误差．她认为可以在小华第③步实验的基础上，对电路稍作改 动，能提高测量数据的精确度．请帮小红补全测量步骤（补全步骤时必须准确阐述接法和操作要点）： a．断开开关，　 　； b．闭合开关，　 　，并读出此时电流表的示数； c．计算出灯的额定功率．15 【答案】①见下图；②A；③C；④1.14；⑤a．电压表换用“﹣”“3”两接线柱并从灯泡两端换接到滑动变 阻器两端；b．调节滑动变阻器至电压表的示数为 2.2V． 【解析】（1））①变阻器要选择右下方接线柱，这样滑片向右滑动时，接入电路的电阻变小，电流变大，则 灯泡变亮，如图所示． ②连接好电路后，为了保证电路安全，应将滑动变阻器滑片移至 A 端即阻值的最大处； ③电压表内阻很大相当于断路，若电压表与电流表位置接反了，由于电压表串联在电路中，故电路中电流会 非常小，接近于零，电压表相当于测电源电压，因此，只有电压表有示数，灯不亮．故 C 符合题意． ④读图可知，电流表的量程为 0～0.6A，分度值为 0.02A，其示数为 0.3A． 则小灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W． ⑤由于小灯泡的额定电压为 3.8V，所以电压表必须选择大量程，这样造成电压测量不精确，为了使测量误 差更小，可将电压表并联在滑动变阻器的两端，改接小量程． 因为电源电压为 6V，则变阻器两端电压为 6V﹣3.8V=2.2V 时，此时小灯泡恰好正常好光． 因此，补充的步骤为：a．断开开关，将电压表并联在滑动变阻器的两端（此时选择小量程）； b．闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 2.2V，并读出此时电流表的示数； c．计算出灯的额定功率． 四、综合计算题 6．(2019 呼和浩特)如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关 S，滑动变阻器滑片从 b 点滑到 a 点过程中， 两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。 （1）图乙中________（填“dc”或“ec”）表示电压表 的示数随电流表示数变化的图像。2V16 （2）该过程中电路消耗的总功率最大值为多少 W。 【答案】（1）dc （2）36。 【解析】由电路图知，滑动变阻器 R 和电阻 R0 串联，电压表 V1 测 R0 两端电压，V2 测 R 两端电压，电流表测 电路中电流。 （1）滑动变器的滑片 P 从 b 点滑到 a 点的过程中，滑动变阻器 R 连入电路的电阻变小，电路中的电流变大， 根据串联电路的分压原理可知：滑动变阻器两端的电压变小，R2 两端的电压变大；所以图乙中 dc 是表示电 压表 V2 的示数随电流表示数变化的图线，ec 是表示电压表 V1 的示数随电流表示数变化的图线； （2）由电路图知，P 在 b 点时，电路中电阻最大，电流最小， 由图象可以看出，滑片 P 在 b 点时电流 Ib=1A，U1=2V、U2=10V； 滑片 P 在 a 点时，电路中电阻最小，电流最大，所以电流 Ia=3A，U1′=6V、U2′=6V； 根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得电源电压： U=U1+U2=IbR0+U2，U=U1′+U2′=IaR0+U2′， 电源电压不变，则：IbR0+U2=IaR0+U2′′， 即：1A×R0+10V=3A×R0+6V， 解得：R0=2Ω，则 U=1A×2Ω+10V=12V； 所以电路消粍的总功率最大值 P=UIa=12V×3A=36W。 【2018 年题组】 一、填空题 1．(2018 深圳)如图为电能表的实物图，小文只让家里的空调单独工作，测出 36s 内电能表转盘转过 25r， 则空调这段时间内消耗的电能是　　J，空调的实际功率为　　W。 【答案】3.6×104；1000。 【解析】2500r/kW•h 表示的是电路中每消耗 1kW•h 的电能，电能表的转盘转 2500r， 空调工作时，电能表转盘转动 25r 消耗的电能：17 W= kW•h=0.01kW•h=0.01×3.6×106J=3.6×104J； 空调工作的时间 t=36s， 空调的实际功率： P= = =1000W。 2．(2018 安徽)如图所示，电热水壶上标有“220V1800W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变 热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻　 　。在额定电压下，烧开一壶水用时 3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为　 　J。 【答案】小；3.6×104。 【解析】热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻 大得多，由焦耳定律 Q=I2Rt 可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之 相连的电线却不怎么热； 在额定电压下，烧开一壶水用时 3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量： Q=Pt=1800W×（3×60s+20s）=3.6×104J。 二、选择题 3．(2018 广东)根据额定电压为 2.5V 小灯泡的 I﹣U 图象（如图）分析，下列结论正确的是（ ） A．当小灯泡的电压为 0V 时，其电阻为 0 B．当小灯泡的电流为 0.1A 时，其实际功率为 0.1W C．通过小灯泡的电流与其两端的电压成正比 D．小灯泡的额定功率为 0.625W18 【答案】D 【解析】（1）电阻是导体的属性，跟电压无关； （2）由图分析，P=UI 可得实际功率； （3）分析图象可得灯泡的电流与其两端的电压的关系； （4）根据 P=UI 可求。 A．电阻是导体本身的一种属性，跟导体的材料、长度、横截面积有关，跟导体两端的电压通过的电流无关， 故 A 错误； B．由图可知，小灯泡的电流为 0.1A 时，其实际电压小于 1V，根据 P=UI 可知，实际功率小于 0.1W，故 B 错 误； C．由图可知，灯泡的电流与其两端的电压图象，不是正比例函数，故不成正比，故 C 错误； D．由图可知，小灯泡在额定电压为 2.5V 时，电流为 0.25A， 额定功率，P=UI=2.5V×0.25A=0.625W，故 D 正确。 4．(2018 新疆)如图所示，电路中电源电压保持不变，小灯泡标有“3V 1.5W 字样，不考虑灯泡电阻随温度 的变化，滑动变阻器 R 的最大阻值为 24Ω，电流表量程为 0﹣0.6A，电压表量程为 0﹣3V．当开关 S 闭合后， 滑动变阻器 R 接入电路的电阻为 3Ω 时小灯泡正常发光。为了保证电路安全，小灯泡电压不超过额定电压， 两电表的示数均不超过所选量程。在滑片 P 滑动过程中，下列说法（　　） ①电源电压为 4.5V ②变阻器接入电路的阻值范围是 3Ω﹣12Ω ③小灯泡的最小功率为 0.135W ④电路的最大功率 2.25W A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①②④正确 D．①②③④都正确 【答案】C 【解析】由图知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的 电流；19 （1）由 P＝ 可得灯泡的电阻： RL＝ ＝ ＝6Ω， 由 P＝UI 可得，灯泡正常发光时通过的电流： I 额＝ ＝ ＝0.5A， 由题知，当开关 S 闭合后，滑动变阻器 R 接入电路的电阻为 3Ω 时，小灯泡正常发光， 由欧姆定律和电阻的串联可得电源电压： U＝I 额 R 串＝I 额×（R+RL）＝0.5A×（3Ω+6Ω）＝4.5V；故①正确； （2）因串联电路中电流处处相等，且电流表量程为 0﹣0.6A，灯泡的额定电流为 0.5A， 所以为了保证电路中各元件安全工作，电路中的最大电流 I 最大＝I 额＝0.5A， 电路中的总电阻：R 最小＝ ＝ ＝9Ω， 滑动变阻器连入电路中的最小阻值：R 最小＝R 总﹣RL＝9Ω﹣6Ω＝3Ω， 由于电压表量程为 0﹣3V，当电压表的示数最大为 U 滑′＝3V 时，滑动变阻器接入电路的电阻最大； 此时灯泡两端的电压为：UL′＝U﹣U 滑′＝4.5V﹣3V＝1.5V， 此时电路的电流为：I 最小＝ ＝ ＝0.25A， 滑动变阻器接入电路的最大阻值： R 最大＝ ＝ ＝12Ω， 所以为保护电路，变阻器接入电路的阻值范围是 3Ω﹣12Ω；故②正确； （3）小灯泡的最小功率： PL 最小＝I 最小 2RL＝（0.25A）2×6Ω＝0.375W；故③错误； （4）电路的最大功率： P 最大＝UI 最大＝4.5V×0.5A＝2.25W，故④正确。 综上可知，只有①②④正确。 三、实验题 5．(2018 镇江)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。20 （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）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=3P1 C．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。21 四、综合计算题 6．(2018 沈阳)在如图电路中，电源电压恒定，滑动变阻器的规格为“40Ω 1A”。当在 AB 间接入灯泡 L 时， 闭合开关，当滑片位于中点，灯泡 L 正常发光，此时灯泡 L 的电阻值与图乙的电阻 Ra 阻值相等，电流表示 数为 0.5A．若将图乙中电阻 Ra 和 Rb 以不同的连接方式接入 AB 间时，闭合开关，并调节滑片 P，则 Ra 的最 小功率为 0.4W：而在通电时间相同情况下，电阻 Rb 消耗的最小电能为 W1，消耗的最大电能为 W2．求： （1）灯泡正常工作时，电压表的示数； （2）灯泡的额定功率； （3）电阻 Rb 消耗的电能 W1 和 W2 之比。 【答案】见解析 【解析】（1）由乙图可知，Ra、Rb 的阻值分别为：Ra=10Ω，Rb=25Ω； 当在 AB 间接入灯泡 L 时，闭合开关，R 与灯泡串联，当滑片位于中点即 R=20Ω，此时电流表测电路电流 I=0.5A，电压表测 R 两端电压， 可得电压表示数：U 滑=IR=0.5A×20Ω=10V； （2）灯泡正常发光，其额定功率与实际功率相等： 根据题意，此时灯泡的电阻：R 灯=Ra=10Ω， 则灯泡的额定功率：P 额=P 灯=I2R 灯=（0.5A）2×10Ω=2.5W； （3）由 P=UI=I2R 可知，当电路中电流最小时，定值电阻消耗的电功率最小， 可得当调节滑片 P，则 Ra 的最小功率为 Pa 小=0.4W 时，电阻 Ra 和 Rb 是串联方式接入 AB 间的，由 P=UI 可知， 此时变阻器接入电路中的电阻最大， 此时电路中的电流：I 小= = =0.2A； 电阻 Rb 消耗的最小电能为：W1=I 小 2 Rbt=（0.2A）2×25Ω×t……①， 电源电压：U=I 小 R 串=0.2A×（10Ω+25Ω+40Ω）=15V； 电阻 Ra 和 Rb 以并联方式接入 AB 间，由滑动变阻器的规格为“40Ω 1A”，所以电路中最大电流不能超过 1A，22 即当 I 大=1A 时，此时 Rb 消耗的电功率最大，在相同时间内消耗的电能最大；由于 Ra 与 Rb 并联，根据分流 原理可得： Ia/Ib =Rb/Ra=25Ω/10Ω=5/2， 而 Ia+Ib=I 大=1A，故可得 Ib=2/7A 【2020 年模拟压轴题组】 一、填空题 1．(2020 深圳模拟)小明家电能表本月初的示数为 821.6KWh，本月底的示数如图所示，小明家本月消耗的电 能为　 　kw•h，如果按 0.5 元/（kw•h）的电价计费．本月应付电费　 　元，该电能表的参数表明， 小明家能同时使用的用电器总功率不得超过　 　W． 【答案】130；65；2200． 【解析】（1）电能表的读数方法： ①月末的减去月初的示数； ②最后一位是小数； ③单位 kW•h． （2）已知每度电的价格和本月消耗的电能可求出本月应交电费． （3）明确电能表每一个参数的含义，知道电能表的额定电压和额定电流，可利用公式 P=UI 计算出最大的电 功率． 消耗电能为：W=W1﹣W2=951.6kW•h﹣821.6kW•h=130kW•h． 电费的单价为：0.5 元/（kW•h）， 应交电费为：130kW•h×0.5 元/（kW•h）=65 元． 已知 U=220V，I=10A， 使用的用电器总功率不得超过；P=UI=220V×10A=2200W． 2．(2020 石家庄一模)一只标有”8V0.4A”的小灯泡，接在电源电压为 12V 的电路中，为使其正常发光，应23 串联一个　　Ω 的电阻；该电阻通电 10s 所产生的热量是　　J。 【答案】10；16。 【解析】根据串联电路中总电压等于各分电压之和，则串联电阻 R 两端电压： UR=U﹣UL=12V﹣8V=4V， 因串联电路中各处的电流相等，所以灯泡正常工作时电路中的电流： I=0.4A， 由 I=U/R 可得，串联电阻 R 的阻值： R=UR/I=10Ω； 此时该电阻通电 10s 产生的热量为： QR=I2Rt=（0.4A）2×10Ω×10s=16J。 二、选择题 3．(2020 天津模拟)如图甲所示，电源电压保持不变，R1 为定值电阻，滑动变阻器 R2 的最大阻值为 30Ω， 电压表的量程为 0～15V．电压表的示数与滑动变阻器 R2 的关系如图乙所示。则下列结果正确的是（　　） A．电源电压为 20V B．R1 的阻值为 5Ω C．为了保证电压表不被烧坏，滑动变阻器的阻值变化范围为 4～30Ω D．开关 S 闭合后电路消耗的最小功率为 14.4W 【答案】D 【解析】由电路图可知，R1 与 R2 串联，电压表测 R1 两端的电压。 （1）由图乙可知，当 R2＝10Ω 时 U1＝12V，当 R2′＝20Ω 时 U1′＝8V， 因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流分别为： I＝ ＝ ，I′＝ ＝ ， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，且电源电压保持不变，24 所以，电源的电压： U＝I（R1+R2）＝I′（R1+R2′），即 （R1+10Ω）＝ （R1+20Ω）， 解得：R1＝10Ω，故 B 错误； 电源的电压 U＝I（R1+R2）＝ ×（10Ω+10Ω）＝24V，故 A 错误； （2）当电压表的示数 U1″＝15V 时，电路中的电流最大，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，此时电路中 的电流： I 大＝ ＝ ＝1.5A， 此时滑动变阻器两端的电压： U2 小＝U﹣U1″＝24V﹣15V＝9V， 则滑动变阻器接入电路中的最小阻值： R2 小＝ ＝ ＝6Ω， 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， 所以，滑动变阻器接入电路中的阻值范围为 6Ω～30Ω，故 C 错误； （3）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，电路消耗的功率最小， 则 P 小＝ ＝ ＝14.4W，故 D 正确。 4．(2020 武汉模拟)图甲是小灯泡的电压——电流图像。将此灯泡 L 与滑动变阻器 R 串联在电压为 4.5V 的 电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片 P，当小灯泡的功率为 0.75W 时，（ ） A．电流表的示数为 0.2A B．滑动变阻器 R 接入电路中的电阻为 15Ω25 C．电路消耗的总功率为 1.35W。 D．10s 内滑动变阻器 R 产生的热量为 13.5J 【答案】C 【解析】当小灯泡的功率为 0.75W 时，根据图甲，可知，灯泡 L 两端的电压为 2.5V，通过灯泡的电流为 0.3A，电路中的等效电阻 15Ω. 电路消耗的总功率 P=IU 总=4.5V╳0.3A=1.35W。 变阻器 R 在 10s 产生的热量 Q=W=UIt=2V╳0.3A╳10s=6J。 A．电流表的示数为 0.2A ，错误。 B．滑动变阻器 R 接入电路中的电阻为 15Ω，错误。 C．电路消耗的总功率为 1.35W，正确。 D．10s 内滑动变阻器 R 产生的热量为 13.5J，错误。 三、实验题 5．(2020 上海虹口区模拟)小军做测量小灯泡电功率的实验中，所用小灯泡的额定电压为 2.5V． （1）请用笔画线代替导线，将如图甲所示的实验电路连接完整． （2）丙图中阴影部分面积表示的物理量是_______． （3）实验时闭合开关，小军发现小灯泡不发光，且电流表有示数，而电压表无示数，则电路的故障可能是： _______． （4）故障排除后，闭合开关，小军发现电压表的示数为 2V，若想测量小灯泡的额定电功率，应再调节滑动 变阻器的滑片 P，使 P 向_______移动（选填“左”或“右”），当电压表的示数为 2.5V 时，对应电流表的示 数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是______W．这时小灯泡正常发光 20s，产生的焦耳热为________J. 【答案】（1）如图所示（2）灯两端电压（3）小灯泡短路（4）右 0.75。 15J 【解析】（1）灯泡的额定电压为 2.5V＜3V，所以选择电压表的量程为 0～3V 读数精度高，且与灯泡并联， 滑动变阻器按一上一下的原则与灯泡串联。具体做法是将灯泡右接线柱与滑动变阻器的 A 接线柱相连，再与26 电压表的“3”接线柱相连，如图所示。 （2）由图可知：横坐标表示通过电阻的电流，纵坐标表示该电阻的阻值．由 U=IR 得阴影部分面积表示的物 理量为电流和电阻的乘积，应该为定值电阻两端的电压值。 （3）由实验现象，开关闭合后，灯泡不亮，电流表有示数，说明电路没有断路；电压表无示数，说明与电 压表并联的灯泡短路。因此只能是灯泡处出现短路。 （4）要测灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压为 2.5V，根据欧姆定律可知应增大电路中的电流，减小滑 动变阻器接入电路的电阻，故滑片应向右移动；电流表的量程为 0～0.6A，分度值为 0.02A，灯泡的额定电 流为 0.3A；灯泡的额定功率 P=UI=2.5V×0.3A=0.75W． Q=Pt=0.75W×20s=15J 四、综合计算题 6．(2020 大庆模拟)小谦根据如图甲所示的电路组装成调光灯，并进行测试。电源电压保持不变，小灯泡的 额定电压是 6V，小灯泡的 I—U 图像如图乙所示。求： （1）小灯泡正常发光时的电阻。 （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能。 （3）经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率 50%，如果把灯光调暗，使小灯泡两端电压为 3V，小 灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是多少？ （4）小谦认为这个调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，请写出一种出现这种情况的 原因。27 【答案】见解析。 【解析】由图甲知，小灯泡 L 与滑动变阻器串联接在电路中，电压表测 L 两端电压 （1）由图乙知，当 U=U 额=6V 时，通过灯泡的电流 I=I 额=1.0A 由小灯泡正常发光时的电阻为 （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能为 （3）当小灯泡正常发光时，消耗的电功率为 设电源电压为 U 总，电路消耗的总功率为 P 总 由 得 解得 U 总=12V 由图乙知，当灯泡两端的电压为 U=3V 时，电路中的电流为 I=0.7A 此时小灯泡消耗的电功率为 此时电路消耗的总功率为 小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比为 （4）通过计算知，小灯泡的额定电压只有电源电压的一半，所以灯泡发光时的电压比电源电压小太多应该 是小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低的主要原因之一。 R UI = Ω=== 6A0.1 V6 I UR L 额 额 J360060s10A1V6tIU =×××== 额额W W6A1V6IUP =×== 额额额 总额 50%PP = 额总额额 IU5.0IU = W1.2A7.0V3UIPL =×== W4.8A7.0V12IUP =×==′ 总总 %25%100W4.8 W1.2%100P PL =×=×′总