专题24 电功和电功率（原卷版）

专题24 电功和电功率（解析版） 【内容播报】 特别说明：典例主要是2023 年的中考真题，即时检测是最新的全国各地的模拟题，好题冲关 中的基础过关主要是2022 年的期末考试题，能力提升主要是2023 年的模拟考试题，真题感 悟主要2023 年的中考真题中，所有题型经过多次筛选。知识点以挖空的形式设计，便于学生 提前预习，考点通过方法总结，知识加工，便于学生理解和记忆，好题冲关分层设计，针对 于不同的学生。 知识点 考点 好题冲关 电能 电能表的相关计算（1 典例+2 即时检测） 基础过关（25） 电功率 电功率的计算（3 典例+6 即时检测） 能力提升（25） 测量小灯泡的电功率 额定功率和实际功率（1 典例+3 即时检测） 真题感悟（15 题） 动态电路功率的计算（3 典例+6 即时检测） 测量小灯泡的电功率（1 典例+3 即时检测） 1. 掌握电功和电功率的公式及变形公式及其相关的计算； 2. 掌握电能表相关的数据计算； 3. 理解额定值和实际值的差别，并能计算相关的题型； 4. 掌握动态电路中功率的相关计算； 5. 掌握测量小灯泡的电功率的实验； 知识点1：电能 1. 电能 （1）获取：___________提供电能； （2）使用：用电器将电能转化为其他形式的能； （3）单位： ①国际单位：__________ ②常用单位：_____________ ③换算关系：1 k•=_________ （4）测量工具 电能表 2 电能表的认识和使用 （1）作用：测量电路___________ （2）单位：_______________ （3）参数 220 V 额定__________为220 V 10（20） 标定__________为10 ，额定最大电流为20 600 r/k· 每用1 度电，表的铝盘转_________转 2 500 mp/k· 每用1 度电，表的指示灯闪___________次 （4）读数：计数器末尾数字表示小数位 （5）测量电能方法 ①较大的电能利用刻度盘示数测量，消耗的电能为前后两次示数差，即=2-1 ②较小的电能利用转盘圈数计量，消耗的电能为=/ k·（为某段时间转盘转的圈数，为表上参数） 知识点2： 电功率 1.电功率 （1）意义：表示用电器消耗电能的_______________ （2）单位：___________，符号；1 k=_______ （3）定义：用电器单位时间内______________ （4）公式：P=_____________ 【提示】用电器功率大，说明用电器消耗电能快，但不一定消耗电能多 2.电功和电功率常用公式 （1）电功 基本公式：= Pt =Ut (普遍适用) 导出公式：= (纯电阻电路) （2）电功率 基本公式：P=t =U (普遍适用) 导出公式：P = (纯电阻电路) 3.额定电压和额定功率 （1）额定电压 概念：用电器正常工作的电压 铭牌：灯泡“PZ220V 40 ”指灯泡的为_______220 V，_______为40 （2）额定功率 概念：用电器在额定电压下的功率 铭牌：灯泡“PZ220V 40 ”指灯泡的为_______220 V，_______为40 【提示】用电器额定功率与外加电压和通过的电流无关 知识点3：测量小灯泡的电功率 （1）原理：P=_________ （2）电路图 （3）滑动变阻器的作用 _______________ ① ；②改变_______和_________，从而实现多次测量 （4）实验记录 电压关系 功率关系 灯泡亮度 U 实>U 额 P 实 P 额 最亮 U 实>U 额 P 实 P 额 亮 U 实>U 额 P 实 P 额 暗 （5）结论 用电器两端电压不同，电功率就不同 小灯泡两端电压越高，功率越大，灯泡越亮 灯丝温度越高，灯丝电阻越大 （6）注意：不能将多次测得的电功率求平均值 【提示】 在测量小灯泡电功率的实验中，闭合开关后小灯泡不亮，不一定是小灯泡断路，还可能是由于滑动变 阻器连入了最大阻值，导致电路中的电流很小，小灯泡无法发光 考点一 电能表的相关计算 电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表。根据电能表上的有关参数，进行电功和电功率的计算是中 考中常见的题目，题型有填空题、选择题，常考的类型有： （1 ）由电能表转盘的转数和每消耗1k· 电能的转数，计算消耗的电能，即 ； （2）根据消耗的电能和时间t，计算用电器的功率P，即 ； （3）根据电能表的工作电压U 和允许通过的最大电流，计算这个电能表允许接入的用电器的最大功率 P=U。 【典例1】（2023·四川南充·统考中考真题）小林家的电能表如图所示，此时电能表的读数为 k·，他关 闭了中的其它用电器，现用一台标有“220V，2000”的电热水壶烧水，正常工作5m，则电能表的转盘转了 转。 【即时检测1】（2022·广西南宁·南宁十四中校考三模）图是小明家的电能表表盘。他家同时使用的用电器 的总功率不能超过 。他想知道电能表是否准确，就将标有“220V 1000”的空调单独接入电路进行检 测，空调正常工作6m 时，电能表的转盘转了306r，则空调实际消耗的电能是 k·， 电能表转盘的转 速 （选填 偏快 、 偏慢 或 准确 ）。 “ ” “ ” “ ” [3]电能表的转盘应转的转数为=01k•×3000r/（k•）=300r＜306r，故电能表转盘的转速偏快。 【即时检测2】（2023·辽宁辽阳·校联考三模）如图所示是某用户家的电能表，根据电能表上提供的信息可 知，该用户同时使用的用电器总电流不能超过 ；单独将“220V 500”的电饭锅接入电路，正常工作 15m，电能表的转盘转过 转。 考点二 电功率的计算 串联 并联 电功 电功率 比例关系 角度1：电功率的计算公式P=U 及推导公式的应用 【典例2】（2023·四川德阳·统考中考真题）甲、乙两小灯泡铭牌上分别标有“4V 2”和“6V 6”，使用 过程中每个小灯泡的电阻均不变，若两灯都正常发光，则 灯会更亮一些；若把两灯串联在10V 的电压 下，则 灯会被烧坏。（选填 甲 或 乙 ） “ ” “ ” 【即时检测1】（2022·辽宁·统考模拟预测）如图所示电路，电源电压为3V 不变，L1标有“3V 3”，L2标 有“3V 15”，若使L1、L2都正常发光，需闭合开关 ，此时电路的总功率为 ；若只闭合开关S3时， 则灯 （选填“L1”或“L2”）更亮一些（不考虑灯丝电阻随温度的变化）。 【即时检测2】（2022·贵州毕节·统考模拟预测）如图所示的电路中，电源电压为12V。在、b 间接入灯 L1“4V 2”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P 使灯L1正常发光。断开开关取下灯L1，保持滑片P 的位置 不变，在、b 间接入灯 L2“4V 4”后闭合开关不考虑温度对灯丝电阻的影响，则下列说法正确的是（ ） ．灯L2正常发光 B．电压表的示数保持4V 不变 ．灯L2的实际功率为144 D．滑动变阻器接入电路的电阻为80Ω 角度2：结合欧姆定律计算动态电路的电功率 【典例3】（2023·四川巴中·统考中考真题）在如图所示的电路中，已知电源电压45V 且保持不变，电压 表的量程为0~3V，电流表的量程为0~06，定值电阻R1标有“25V 5Ω”字样，滑动变阻器R2标有“10Ω 1” 字样。在保证电路安全的前提下，下列判断正确的是（ ） ．电路中允许通过的最大电流为 B．滑动变阻器允许调节的最小阻值为 ．电压表的变化范围为15~3V D．滑动变阻器的最大电功率为 【即时检测1】（多选）（2023·辽宁铁岭·校联考三模）如图甲所示，电源电压不变，电压表 、 的量 程均为 ，电流表的量程为 ，闭合开关S，在保证所有元件安全的情况下，调节滑动变阻器 的滑片，电流表与电压表 、 示数关系的图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ） ．电源电压为9V B．定值电阻R 的阻值为 ．电路的最大功率为 D．滑动变阻器 的最大阻值为 【即时检测2】（2023·内蒙古呼伦贝尔·统考模拟预测）如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1的阻值 为5Ω，滑动变阻器R2的铭牌上标有“10Ω，2”的字样，电流表和电压表选用的量程分别为“0~06”和 “0~15V”。当闭合开关S，在保证电路中各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片P，则下列正确的 是（ ） ．电压表示数的最大值为2V B．定值电阻 两端的最大电压为4V ．滑动变阻器接入电路中的阻值变化范围是5~10Ω D．电路总功率的变化范围是20~36 角度3：结合图像计算不同状态下的电功率 【典例4】（多选）（2022·辽宁鞍山·统考中考真题）如图甲所示的电路中，电源电压恒定不变。电流表的 量程为0～06，电压表的量程为0～3V。当S1闭合、S2断开时，将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的 过程中，电流表随电压表示数变化的情况如图乙中的图象所示。图乙中的B 图象为小灯泡的﹣U 图象，小 灯泡的额定电压为25V。当S2闭合、S1断开时，为保证电路中的各元件都不会损坏，下列说法中正确的是 （ ） ．电源电压为45V B．小灯泡的最小功率为06 ．电路的最大功率为27 D．R2连入电路的阻值范围为4Ω～75Ω 【即时检测1】（2023·江苏无锡·江苏省锡山高级中学实验学校校考一模）图甲中R0为定值电阻，电源电 压保持不变。滑动变阻器R1标有“20Ω，1”字样，电流表量程0～06，灯泡L 的额定电流是05．当开关 S1、S2都断开或都闭合两种情况中，移动滑片P（所有元件都安全）得到了两次电流表示数与R1阻值变化 关系的图像（如图乙所示），灯泡在工作时正常发光。下列说法正确的是（ ） ．电源电压为12V B．电阻R0的阻值为20Ω ．小灯泡L 的额定功率为5 D．开关都断开与都闭合时，电路最大功率之比为6：11 【即时检测2】（多选）（2023·山东日照·日照市新营中学校考三模）如图甲所示电路中，R0为定值电阻， R1为滑动变阻器。当滑片P 移动时，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则以下说法 正确的是（ ） ．电源电压为8V B．滑动变阻器的最大阻值是25Ω ．定值电阻R0的最大功率是72 D．滑动变阻器R1的最大功率是18 考点三 额定功率和实际功率 进行额定功率和实际功率计算时，一般可认为用电器的电阻不随温度的变化而变化。此类题目常常结 合用电器的铭牌或说明书，给出了额定电压、额定功率等条件，要注意运用 和 来计算额 定电流和用电器的电阻；若给出了实际，则实际功率为 。 【典例5】（2023·四川内江·统考中考真题）有一只小灯泡上标有“36V 03”字样，灯泡正常发光时的电流 是 。如果我们只有电压为6V 的电源，要使小灯泡正常发光，需要串联一个 Ω 的电阻。 【即时检测1】（2023·江西上饶·统考一模）将标有“220V 100”和“220V 40”的甲、乙两盏灯并联在 220V 的电路中，则 （选填 甲灯 或 乙灯 ）比较亮。由此可以得到结论：并联电路中，电阻比较 “ ” “ ” 大的灯，它比较 （选填 亮 或 暗 ）。 “ ” “ ” 【即时检测2】（2022·云南昆明·统考模拟预测）将标有“8V 4”的小灯泡 和“16V 16”的小灯泡 ，接 入图中所示的电路中，忽略温度对灯丝电阻的影响，只闭合 时，小灯泡发光情况是 （选填“ 更 亮 、 ” “ 更亮 或 一样亮 ）；闭合 ” “ ” 和 、断开 时，保证电路安全的前提下，干路中允许通过 的最大电流为 。 考点四 动态电路电功率的计算 动态电路分析是电学考查的重要内容之一。它主要是由于开关的闭合（或断开）、滑动变阻器滑片移 动而引起的电路中各物理量的变化。中考中，常以选择题、填空题的形式出现，也会以压轴题的形式出现 在解答题中，常考的类型有：电路中电流表、电压表示数的变化、电阻电功率的变化、小灯泡亮度的变化。 试题难度一般较大。 角度1：动态电路中电功率的变化趋势 【典例6】（2023·江苏扬州·统考中考真题）如图所示，在 探究电流与电阻的关系 时，电源电压恒为 “ ” ， 可选用 、 、 的电阻，滑动变阻器 规格为“ ，电压表（量程为 ” ），电流表（量程为 ）。下列说法正确的是（ ） ．将 由 换成 ，不需要调节滑动变阻器 B．调节滑动变阻器的过程中，应观察电流表的示数 ．实验中可保持 两端电压为 D．将 由 换成 ，正确操作后滑动变阻器的功率将变小 【即时检测1】（2023·广西贺州·统考一模）如图所示，电路中电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变 阻器的滑片P 从b 端移向中点的过程中（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。下列说法正确的是（ ） ．电压表示数变大，电流表示数变大 B．灯泡的亮度不变，电路总功率变大 ．电压表示数与电流表示数的比值变大 D．灯的功率变大 【即时检测2】（多选）（2023·广西南宁·南宁市第二十六中学校考三模）一款可测量身高和体重的仪器其 原理图如图所示。已知电源电压恒定，R1为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小，R2为粗细均匀的电阻丝， 测量时电压表、电流表均未超过所选量程。下列说法中正确的是（ ） ．被测者身高越高，电压表的示数越小 B．被测者体重越重，电流表的示数越大 ．被测者身高越高，R2消耗的电功率越大 D．被测者体重越重，R1消耗的电功率越大 角度2：动态电路中电功率的最值问题 【典例7】（2023·内蒙古呼和浩特·统考中考真题）在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。R1为定值 电阻。闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片P 从最左端滑到最右端，两电压表示数随电流表示数变化的完 整图像如图乙所示。求： （1）电源电压和定值电阻R1的阻值； （2）滑动变阻器R2的最大值和它消耗的最大功率。 【即时检测1】（2023·内蒙古呼伦贝尔·统考一模）如图甲所示电路中，电源电压恒定，闭合开关S，调节 滑动变阻器的滑片从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表与两电压表示数变化关系图象如图乙所示，则 下列说法不正确的是（ ） ．电源电压为9V B．滑动变阻器的最大阻值为40Ω ．此过程中灯泡的最小功率为12 D．灯泡的额定功率为42 【即时检测2】（2023·重庆·重庆一中校考二模）如图甲所示，电源电压恒定不变， 为定值电阻，电流 表的量程为“0～06”，电压表的量程为“0～15V”，滑动变阻器 上标有“120Ω 05”。在保证电路元件安 全的情况下，小心移动滑片， 的电功率P 与电压表示数U 的部分关系图像如图乙所示，下列说法正确的 是（ ） ．电压表的最小示数为6V B．滑动变阻器 的最小阻值为10Ω ．定值电阻 的最小功率为0288 D．滑动变阻器 的电功率的最大变化量为18 角度3：利用U—图像计算用电器的电功率 【典例8】（2023·辽宁抚顺·统考中考真题）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 。 【即时检测1】（2023·山东泰安·统考二模）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0~06，图乙是小灯泡的电流随其电压变化的图像，滑动变阻器 的最大阻值为20Ω，定值 电阻 的阻值为10Ω，现闭合S 和S2、断开S1、将滑片移到中点，小灯泡L 恰好正常发光，在此状态下， 下列说法中（ ） ①电源电压为9V ②若用一个“ 的灯泡 ” L'替换L，则L'将会烧毁 ③若滑动滑片，当小灯泡的功率为08 时，滑动变阻器的阻值是175Ω ④若闭合S 和S1，断开S2，为保证电路安全，电阻 的最大功率为36 ．只有①②正确 B．只有② 正确 ④ ．只有①②③正确 D．①②③ 都正确 ④ 【即时检测2】（2023·山东临沂·统考二模）如图所示电路的电源电压为 ，小灯泡的额定电压为 ， 将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动的过程中，电压表和电流变的示数变化关系如图乙所示。下列判断 正确的是（ ） ．变阻器的最大阻值为 B．灯泡的额定功率为1 ．灯泡的灯丝阻值逐渐减小 D．电路的最小功率为 考点五 测量小灯泡的电功率 测量小灯泡电功率实验主要考查的内容有：实验原理（P=U）、实验器材、实验电路图和实物电路图 的连接、各仪器的用法、电路故障的分析与排除、数据处理等。 实验过程中应注意的问题有：要按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则，将它们正确地接入电 路；在利用滑动变阻器改变小灯泡两端电压时，要看着电压表的示数，调节滑动变阻器滑片，以免烧坏小 灯泡。 特别注意的是：在测量小灯泡电功率的实验中，需在不同电压下多次测量小灯泡的实际功率，而不是 取平均值来减小误差。 【典例9】（2023·内蒙古兴安盟·统考中考真题）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 。 【即时检测1】（2023·内蒙古赤峰·校考三模）小强在进行 测定小灯泡的电功率 的实验，已知电源电压 “ ” 为3V，小灯泡的额定电压为25V，他已连接了部分电路，如图甲所示，请你接着完成下列步骤： （1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整 ； （2）连完电路后闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应置于 （选填 左端 或 右端 ）。连接好电