专题15 电功率（解析版）

主题三 电学 专题15 电功率 考情概览：理解课标要求，把握命题方向，总结出题角度。 真题透视：精选真题，归类设置，完整展现中考试题的考查形式。 中考新考法：从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。 新题特训：选用最新优质题、创新题，巩固考点复习效果。 考点内容 课标要求 命题预测 电能、电功 结合实例，了 解电功 主要考查电能的计算和测量。题型主要是选择题和填空 题，有时也会出现在计算题中。主要命题点有：电能、电功的 计算，电能表的使用、读数等。 电功率 结合实例，了 解电功率。知道用 电器的额定功率和 实际功率。 电功率是电学考题中命题点较为集中的内容，主要考查电 功率的相关计算。常见考题类型是选择题、填空题和计算题， 有时也会出现在综合题中。命题点有：电功率概念的理解，电 功率的基本计算，额定功率和实际功率的计算，动态电路分析 与计算，电功率的范围、极值等问题。 测量电功率 测量电功率是 电学部分的重要实验之一。对测量电功率 的考查题型基本上是探究实验题。命题点有：测量电功率的电 路图及实物图连接、实验步骤，数据处理，故障分析及特殊测 量电功率的方法等。 焦耳定律 通过实验，了 解焦耳定律。能用 焦耳定律说明生产 生活中的有关现 象。 焦耳定律方面的考题题型多是选择题、填空题，有时也会 有实验探究题。命题点有：电流的热效应，探究电热与电流、 电阻的关系，焦耳定律的相关计算，电热器的相关计算等。 ►考向一 电能、电功 1．（2023·青岛）有一块手机用的电池，上面标明电压为 37V，容量为 4000 m·，它充满电后大 约储存的电能为（ ） ．53×104 B．53×107 ．148 D．148k· 【答】 【解析】根据电功的计算公式=Ut 可得电池充满电后大约储存的电能为 故符合题意，BD 不符合题意。 故选。 2．（2023·湘潭）如图是电能表表盘示意图，下列说法正确的是（ ） ．电能表是用来测电功率的仪器 B．此时电能表的读数为61985k· ．这个电能表通过的电流一定为 10 D．这个电能表应该在 220V 的电路中使用 【答】D 【解析】．电能表是用来测量电路消耗电能(电流做功)的仪器，故错误； B．电能表最后一位是小数，故电能表的读数为 ，故B 错误； ．10 表示电能表可以通过的最大电流为10，故错误； D．“220V”表示此电能表应该在220V 的电路中使用，故D 正确。 故选D。 3（2023·哈尔滨）小明家3 月末和4 月末电能表表盘示数如图所示，则小明家4 月份用电 k·， 若以当地电价05 元/度计算，小明家4 月份应缴纳电费 元。 【答】 240 120 【解析】[1]4 月末的电能表示数为62623 k·，3 月末的电能表示数为60223 k·，小明家4 月份用电 [2]小明家4 月份应缴纳电费 4（2023·烟台）如图甲所示，电源电压恒定不变， 的阻值为 ，图乙是小灯泡L 的电流与电压 关系的图像。当只闭合 时，电压表示数为 ，通过小灯泡的电流为 ，电源电压为 V；当只 闭合 时，电压表示数为 ，电路在 内消耗的电能为 。 【答】 06 8 384 【解析】[1]如电路图甲所示，当只闭合 时，灯泡与R1串联，电压表测灯泡两端电压，电压表 示数为 ，如图乙所示，当小灯泡电压为2V 时，通过电路的电流为06。 [2]串联电路中电流处处相等，则电阻R1两端的电压为 根据串联电路中电压规律，电路总电压等于各部分电压之和，故电源电压为 [3] 如电路图甲所示，当只闭合 时，灯泡与R2串联，电压表测灯泡两端电压，电压表示数为 ，如图乙所示，当小灯泡电压为4V 时，通过电路的电流为08。电路在 内消耗的电能为 解题技巧 （1）由电功公式 和欧姆定律公式 ，可推导出公式 和 。 适用于任何电路，而 和 只适用于纯电阻电路。 （2）用电能表所示的后一次示数减去前一次示数，就是用电器在这段时间内消耗的电能；弄清每 消耗1 k˙的电能，电能表转盘转多少转；用标定的电压乘以额定最大电流就是电能表允许接入的用电器 的最大功率。 ►考向二 电功率 5（2023·营口）如图所示，电源电压不变，闭合开关，在保证电路安全的情况下，变阻器的滑片由 中点向右移动的过程中，下列判断正确的是（ ） ．小灯泡亮度变暗 B．电压表示数变大 ．电流表示数不变 D．电路总功率变小 【答】D 【解析】B．由图可知，灯泡与滑动变阻器并联在电路中，电压表测电源的电压，电流表测通过滑动 变阻器的电流；并联电路中各个支路的用电器互不影响，滑片由中点向右移动的过程中，通过灯泡的电流 不变，小灯泡亮度不变，因电源电压保持不变，电压表的示数不变，故B 错误； D．滑片由中点向右移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据 可知，通过滑动变 阻器的电流减小，即电流表的示数减小，通过灯泡的电流不变，由并联电路的电流特点可知干路中的电流 减小；因电源电压不变，干路中的电流减小，则根据P=U 可知，整个电路的总功率小，故D 正确，错误。 故选D。 6（2023·赤峰）如图所示，电源电压保持不变， ， 。当闭合开关S，断开开关 、 时，电压表的示数为4V，电流表示数为02，则电源电压为 V；当开关S、 、 都闭合时，则电 路消耗的总功率为 。 【答】 6 3 【解析】[1] 闭合开关S，断开开关 、 时，R1与R3串联，电压表测量的是R1两端的电压，所以 R1的电阻为 则电源电压为 [2] 当开关S、 、 都闭合时，R3被短路，R1与R2并联，所以R1与R2两端的电压等于电源电压， R1的电流为 R2的电流为 所以电路消耗的总功率为 7（2023·丹东）如图甲所示，电源电压保持不变，R1=10Ω。闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片 P 从b 端移动到端的过程中，电流表示数随滑动变阻器R2连入电路的阻值的变化关系如图乙所示。下列说 法正确的是（ ） ．电源电压为8V B．R1的最小电功率为16 ．滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω D．当滑片P 位于中点时，R1与R2的电功率之比为2 3 ∶ 【答】D 【解析】．由图甲可知，当滑动变阻器的滑片位于端时，电路为R1的简单电路，此时电路中的电流最 大，为08，则电源电压U=最大R1=08×10Ω=8V 故正确； B．由图甲可知，当滑动变阻器的滑片位于b 端时，两电阻串联，滑动变阻器全部接入电路，阻值为 30Ω，此时电路中电流最小为02，R1的电功率最小，R1的最小电功率P1 最小=2 最小R1=(02)2×10Ω=04 故B 错误，正确； D．当滑片P 位于中点时，变阻器接入电路的阻值为15Ω，R1与R2的电功率之比为 故D 正确。 故选D。 8（2023·本溪）（多选）如图所示电路，灯泡L1为“12V 12”、灯泡L2为“12V 6”，滑动变阻 器的最大阻值为48Ω，电压表的量程为“0~15V”。只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片从最右端向左移 动，当电压表示数为6V 时，灯泡L1正常发光。只闭合开关S2，保证所有元件安全的情况下，最大范围内 调节滑动变阻器的滑片。忽略温度对灯丝电阻的影响，下列有关该电路说法正确的是（ ） ．电源电压为18V B．只闭合开关S1，当灯泡L1正常发光时，滑动变阻器连入电路的阻值为6Ω ．只闭合开关S2，电压表示数的最大值为15V D．只闭合开关S2，电路总功率的变化范围为45～9 【答】BD 【解析】B．只闭合开关S1，L1与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。滑动变阻器的 滑片从最右端向左移动，当电压表示数为6V 时，灯泡L1正常发光，则电源电压为 通过灯泡L1的电流 滑动变阻器连入电路的阻值 故B 正确； D．灯泡L2的阻值 只闭合开关S2，L2与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电压表的示数最大，根 据串联电路的分压原理可得 则电压表示数的最大值为12V。此时电路的电流最小，最小电流为 电路的最小总功率 当小灯泡L2正常发光时，电路的电流最大 电路的最大总功率 故错误，D 正确。 故选BD。 9（2023·达州）小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为 k·，他家同时使用的用 电器总功率不能超过 ，家里新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5m，电能表的指示 灯闪烁了320 次，则该空调的实际电功率为 。 【答】 2196 2200 1200 【解析】[1]电能表最后一位读成小数，图中电能表的示数为2196 k·。 [2]由图知，电能表的额定电压为220V，允许通过的最大电流为10，由P=U 可知，他家同时使用 的用电器总功率不能超过 [3]空调单独工作5m 消耗的电能为 空调的实际电功率为 10（2023·营口）如图所示，电源电压恒为9V，电压表V1、V2完全相同，连入电路的量程也相同， 小灯泡L1“6V 6”、L2“6V 3”（灯丝电阻不变）。当开关都闭合时，电路中的电流为 ，此时只有一 个小灯泡正常发光，未正常发光的小灯泡的实际功率为 ；断开开关S1、S2，电压表V1的示数为 V。 【答】 05 15 45 【解析】[1][2]由图可知，当开关都闭合时，两个灯泡串联，电压表V1测量灯泡L1两端的电压，电 压表V2测量灯泡L2两端的电压，两个灯泡电阻分别为 ， 两个灯泡的额定电流分别为 ， 电路中的电流为 此时电路中的电流=2=05 L2小灯泡正常发光，L1小灯泡的实际功率为 [3]断开开关S1、S2，两个电压表串联在电路中，电压表V1、V2完全相同，它们的电阻相同，由串联 分压可知，它们两端的电压相等，由串联电路电压的规律可知电压表V1的示数为 11（2023·抚顺）如图甲所示的电路，电源电压不变，电流表量程为0~06，电压表量程为 0~15V。闭合开关S、 ，断开 ，滑动变阻器的滑片P 从最右端向左移动，直至灯泡正常发光，电流 表示数和电压表示数关系图像如图乙所示，灯泡正常发光时，某块电表的示数恰好达到最大值；再断开 ， 闭合 ，将滑片P 调回至最右端，电压表示数和滑动变阻器连入电路的阻值关系图像如图丙所示。则电源 电压为 V，变化过程中，灯泡的最小电阻为 ，灯泡的额定功率为 。 【答】 9 10 54 【解析】[1][2]闭合开关S、 ，断开 ，灯L 与滑动变阻器R 串联，电流表测电路中的电流，电压 表测灯L 两端电压，再断开 ，闭合 ，灯L 与滑动变阻器R 串联，电流表测电路中的电流，电压表测电 源两端电压，由图丙可知，滑动变阻器R 的最大阻值为20Ω；闭合开关S、 ，断开 ，滑片P 在最右 端时，电路中的电阻最大，电流最小，由图乙可知=03，此时灯L 两端的电压 ，变阻器R 两端的 电压为 则电源电压为 当滑动变阻器接入的阻值最大时，灯L 的电阻最小，则灯L 的最小阻值为 [3]当滑片P 从最右端向左移动时，电路总电阻变小，电流变大，由串联电路的分压规律可知，电压 表的示数变小，电路的总电阻最小（即R=0）时，电流表的示数达到最大值 ，此时灯L 刚好正 常发光，两端的电压为 则灯L 的额定功率为 12（2023·营口）如图所示，电源电压恒为18V，电流表量程为0~06，电压表量程为0~15V。闭 合开关，移动变阻器的滑片，当电压表示数为12V 时，电流表示数为05，求： （1）电阻R1的阻值以及R1通电60s 消耗的电能； （2）在保证元器件安全的前提下，电阻R1的最大功率。 【答】（1）12Ω，180；（2）432 【解析】解：（1）由图可知，电阻R1和变阻器R2串联，电压表测量变阻器两端的电压，电流表测 量电路中的电流，当电压表示数为12V 时，电流表示数为05，由串联电路电流的规律可知电阻R1两端的 电压U1=U-U2=18V-12V=6V 由串联电路电流的规律和欧姆定律得到电阻R1的阻值 R1通电60s 消耗的电能1=U1t=6V×05×60s=180 （2）电流表量程为0~06，电路中的最大电流是06，电阻R1的最大功率P1=大 2R1=(06)2×12Ω=432 13（2023·德州）如图甲所示，电源电压U 保持不变，当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片从最右 端滑向中点过程中得到电压表与电流表示数的变化图像如图乙所示。闭合开关S1、S3，断开S2，滑动变 阻器的滑片在最左端时，电路的总功率为15。已知R2=2R1，求： （1）定值电阻R1的阻值； （2）R0的最大阻值和电源电压U； （3）定值电阻R3的阻值及整个电路的最大功率。 【答】（1）10Ω；（2）10V；（3）20 【解析】（1）只闭合S1时，R0与R1串联，电压表V 测R1两端的电压，电流表测串联电路中的电流， 由乙图可知，R1的阻值 （2）只闭合开关 ，滑片位于最右端时，电源电压 ……① 滑片位于R0中点时，电源电压 ……② 联立①②两式解得 ， 即R0的最大阻值为30Ω，电源电压为10V。 （3）由题意可知 闭合开关S1和S3，断开开关S2，滑动变阻器滑片滑到最左端时，R1和R3并联，则 所以R3的阻值 当滑片位于最左端，开关S1、S2、S3都闭合时，R1、R2、R3并联，此时电路总电阻最小，电路总功 率最大，整个电路的最大功率 解题技巧 （1）每个用电器的额定电压值和额定功率值只有一个，而实际电压和实际功率可以有无数个。 （2）额定电压和额定功率与实际电压和实际功率的关系 电压关系 电功率关系 用电器工作情况 用电器正常工作 用电器不能正常工作 易损坏用电器 （3）电路中（不论是串联电路还是并联电路）所有用电器的总功率都等于各用电器的电功率之 和，即 ；对于同一用电器而言，它在不同电压下的电功率之比，等于它相应的电压的二 次方之比，即 。 （4）额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡并联在同一电路中，额定功率小的灯泡的实际功率 小，其亮度较小；额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡串联在同一电路中，额定功率小的灯泡的实 际功率大，其亮度较大。 ►考向三 测量电功率 14（2023·兴安盟）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，老师给同学们提供的器材有：电压恒为 的电源、额定电压为 的小灯泡（灯丝电阻约为 ），电流表、电压表、开关各一个，导线若干， 三种规格的滑动变阻器 、 、 可供选择。 （1）通过估算，滑动变阻器应选择 （选填“R1”“ R2”或“R3”）。选择合适变阻器后，请用笔 画线表示导线将电路连接完整 。要求：变阻器的滑片P 向B 端移动时，灯泡变暗； （2）滑片P 置于阻值最大处，闭合开关试触时，发现电压表示数很大，电流表几乎无示数，出现的 电路故障原因可能是 ； （3）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P 到某一位置时，电压表示数如图乙所示为 ；若要 测量小灯泡的额定功率，应将滑片P 向 （选填“”或“B”）端移动。根据图丙图象信息，可计算出 小灯泡的额定功率是 。 【答】 灯泡断路 22 05 【解析】（1）[1]灯泡正常发光时的电压UL=25V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，由欧姆定律， 灯的额定电流约为 电源电压恒为6V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，灯正常发光时，滑动变阻器两端 的电压U 滑=U-UL=6V-25V=35V 由欧姆定律知道，灯正常发光时，变阻器连入电路的电阻为 考虑到电流因素，则滑动变阻器选R2。 [2]滑动变阻器按“一上一下”的方式串联接入电路，滑片向右移动，灯泡变暗，表明电路中的电流减 小，电路的总电阻变大，滑动变阻器电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中 （2）[3]闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路出现了断路现象，电压表有示数，说明 电压表与电源之间是接通的，出现故障的原因可能是灯泡断路。 （3）[4]P 到图甲中某一位置时，电压表示数（如图乙所示），电压表选用小量程，分度值为01V， 电压为22V。 [5]因22V 小于灯的额定电压25V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电 压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向端移动，直到电压表示数为额定电压。 [6]根据图丙信息知道，灯在额定电压下的电流为02，可计算出小灯泡的额定功率是 15（2023·锦州）小明利用4 节新干电池，阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω 的定值电 阻，铭牌上标有“20Ω 1”的滑动变阻器等实验器材“探究电流与电阻关系”。 （1）小明连接好如图甲所示的电路，检查时发现电路中有一处连接错误，请你在错误的导线上画 “×”，并用笔画线代替导线，将电路连接正确 （2）电路改接正确后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最 （选填“左”或“右”）端； （3）小明将10Ω 的定值电阻接入电路中，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压 为4V，读出并记录电流表示数；保持滑动变阻器的滑片位置不变，把10Ω 的定值电阻换成20Ω 的定值 电阻后，直接闭合开关，电压表的示数将 （选填“大于”、“小于”或“等于”）4V，此时应将滑 动变阻器的滑片在原来基础上向 （选填“左”或“右”）端移动，直到电压表的示数再次达到4V， 记录电流表的示数； （4）当小明将50Ω 定值电阻接入电路时，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都无法使定值电阻两端 电压为4V，则原因可能是 （写出一条即可）； （5）完成实验探究后，小明得出结论：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 ； （6）完成上述实验后，小明又利用原实验器材，设计了如图乙所示的电路，测出了额定电压为25V 的小灯泡的额定功率。请帮他将实验步骤补充完整： ①闭合开关S、S1和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 V 时，小灯泡正常发光； ②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑片位置不变，读出电压表示数为25V； ③闭合开关S、S2，断开S1，读出电压表的示数为4V； ④小灯泡的额定功率 。 【答】 左 大于 左 所选滑动变阻器的最大阻值 太小或电源电压过大（其他答合理即可） 反比 35 07 【解析】（1）[1]小明连接好如图甲所示的电路，该电路有一处故障是：电阻与电