物理专题133电功率和电热安全用电讲练中考物理讲练测解析版.docx
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物理专题133电功率和电热安全用电讲练中考物理讲练测解析版
考向1电能
1.用电器工作的过程,实际上就是电流经过用电器时把电能转化为其他形式能的过程。
2.电能用电能表来测量,电能的国际单位是J,生活中常用单位是kW·h,1kW·h=3.6×106J。
3.电能表用前后两次的读数之差来表示某段时间内用电的度数。
测量较小电功时,用表盘转数读数。
4.电能计算公式:
W=UIt=Pt(适用于所有电路)
解读:
电能表铭牌上一些参数的含义:
(1)“220V”表示这个电能表在220V的电路中使用;
(2)“5(10)A”表示标定电流是10A,额定最大电流是20A,电流表工作时的电流不能超过额定最大电流;
(3)“2500R/kW·h”表示接上这块电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转。
典型例题小明观察家中的电能表(如图),下列说法正确的是()
A.此电能表应该接在220V的电路中使用
B.电能表的额定功率是220W
C.小明家已经消耗的电能为107J
D.此电能表转盘每小时转过3000转
【答案】A
针对练习1如图所示,是感应式电能表的示意图,与其技术参数有关的说法正确的是()
A.正常工作时额定功率为220V
B.每转2圈电路耗电为1kW•h
C.正常运行的最大电流为10A
D.电路消耗的电能是2486kW•h
针对练习2如图所示是家庭常用的电能表,下列说法正确的是()
A.这块电能表正常工作的电压是220V
B.“kW•h”是电功率的单位
C.只利用电能表就能测出用电器的电功率
D.图中电能表指示的读数为63280J
针对练习3如图四个用电器中,主要将电能转化为机械能的是()
考向2电功率:
定义:
电功率等于电功和时间之比。
意义:
表示消耗电能的快慢。
符号:
P
单位:
瓦特(瓦,W),常用单位为千瓦(kW),1kW=103W
电功率的定义式:
W=Pt
第一种单位:
P——电功率——瓦特(W);W——电功——焦耳(J);
t——通电时间——秒(s)。
第二种单位:
P——电功率——千瓦(kW);W——电功——千瓦时(kW·h);
t——通电时间——小时(h)。
电功率计算公式:
=UI(适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出:
P=I2R=
解读:
串联电路中电流处处相等,比较用电器消耗功率的多少一般采用P=I2R,并联电路各支路两端电压相等,比较用电器消耗功率的多少一般采用P=
。
典型例题如图所示,标有“8V,4W”的小灯泡L。
闭合开关,小灯泡且好正常发光,电流表的示数为1.5A。
则:
(1)由小灯恰好正常发光,说明电源电压为_________V;
(2)R0的阻值多大?
(3)小灯正常发光1分钟消耗电能多大?
【答案】
(1)8;
(2)8Ω;(3)240J
针对练习1如图所示,电源电压为12V,且保持不变,定值电阻R1为24Ω,小灯泡上标有“6V3W”字样.灯丝电阻不随温度改变.
(1)求灯泡的额定电流.
(2)求当S、S1、S2都闭合时,R1的电功率.
(3)当只闭合S,断开S1,S2,滑动变阻器滑片P移至中点时,小灯泡恰好正常发光,求滑动变阻器的最大阻值.
针对练习2某学校食堂有一个电水壶的铭牌如下表所示。
如图是电水壶的电路图,R为加热器,当温度较低时,温控开关S处于闭合状态,加热器加热;当水沸腾后,会自动断开进入保温状态,从而实现了自动温度开关控制。
若加热器电阻阻值不随温度变化而改变,且此时的大气压为1标准大气压,求:
额定电压
220V
额定功率
4400W
水壶装水质量
10kg
频率
50Hz
(1)电水壶正常工作时,其加热电阻的阻值是多大?
(2)若电水壶产生的热量的80%被水吸收,现将一满壶12℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间?
(水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)
(3)当电水壶处于保温状态时,通过加热器的电流是2A,此时电阻R0的电功率是多少?
针对练习3某电热饮水机有加热和保温两种功能,可由机内温控开关S0进行自动控制,如图为其电路原理图。
通电开关S0闭合时,饮水机处于_______状态,开关S0断开时,饮水机处于_______状态。
已知饮水机的保温功率为40W,加热功率为920W,则R1与R2之比是_______。
考向3额定功率和实际功率:
电灯泡上的“PZ22025”表示额定电压是220V,额定功率是25W。
(1)额定电压U额是用电器正常工作时的电压,也就是用电器上标着的电压值。
额定功率P额是用电器在额定电压下的功率,也就是用电器上标着的功率值。
用电器上标出的电流是当用电器两端加上额定电压时通过它的电流。
P额=U额I额。
额定功率是用电器的重要性能指标,在设计用电器时必须确定它的性能和工作条件。
(2)实际功率是用电器在非额定电压下实际消耗的功率,灯炮的亮度就由实际功率决定。
由公式P=UI可知实际功率的大小随用电器两端电压的变化而变化。
(3)实际功率和额定功率的关系:
①U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作;
②U实
③U实>U额,则P实>P额,可能损坏用电器。
解读:
①对某个用电器而言,其额定电压、额定功率的值只有一个,实际功率随电压变化而变化,实际电压、实际电功率的值有无数个。
②若用电器电阻R不变,根据
,如果U减小为原来的
,则P变为原来的
。
③灯L1“220V100W”,灯L2“220V25W”,由
可知,L1灯丝电阻小,L1灯丝粗短,L2灯丝细长。
判断灯丝电阻口诀:
“大(功率)粗短,小细长”(U额相同)。
两灯串联时,由
,可知灯L2亮,两灯并联时,由
可知灯L1亮。
项目
串联电路
并联电路
P实与R的关系
串联电路中电阻越大的用电器消耗的电功率越大
并联电路中电阻越小的用电器消耗的电功率越大
灯泡发光亮度
实际电压大的P实越大,因此实际电压大的灯泡较亮
通过电流大的P实越大,因此通过电流大的灯泡较亮
电阻大的P实越大,因此电阻大的灯泡较亮
电阻小的P实越大,因此电阻小的灯泡较亮
串接上滑动变阻器的小灯泡,变阻器阻值增大时分压也大,小灯泡实际电压减小,小灯泡发光较暗
并接上滑动变阻器的电灯,由于并联电路中各部分互不干扰,所以通过小灯泡所在支路的电流不变,小灯泡发光情况不变
典型例题标有“12V12W”、“12V6W”的灯L1和L2(假设灯丝电阻不变),若将它们串联在某电源上,两灯都发光,下列说法正确的是()
A.通过灯L1和L2的电流之比为2︰1
B.灯L1和L2的电阻之比为2︰1
C.灯L2比灯L1亮
D.灯L1和L2的实际功率之比为2︰1
【答案】C
针对练习1甲、乙两只灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是()
A.灯泡正常发光时,甲灯灯丝的电阻较小
B.两灯都正常发光时,甲灯消耗的电能较少
C.甲灯的实际功率一定是40W
D.将乙灯接在110V电路中,它的额定功率仍为60W
针对练习2标有“12V,3W”的甲灯和“6V,3W”的乙灯,串联在15V的电源上,那么能正常发光的是()
A.甲灯
B.乙灯
C.两灯都能正常发光
D.两灯都不正常发光
针对练习3将额定功率相同的L1、L2两灯串联接在电路中,闭合开关后,灯L1正常发光而L2却几乎不亮,对于这一现象,下列分析正确的是()
A.L1中的实际电流比L2中的实际电流大
B.L1的额定电流比L2的额定电流大
C.L2的电阻比L1小,L2的实际电压小于它的额定电压
D.L1的电阻比L2大,L1的实际电压大于它的额定电压
考向4焦耳定律
1.电流的三种效应分别是热效应、磁效应、化学效应。
2.焦耳定律的内容:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
计算公式:
Q=I2Rt(适用于所有电路)。
利用电热的例子:
热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子:
电视机外壳的散热窗;计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
解读:
对于纯电阻电路,电流做功消耗的电能全部转化为内能(Q=W),这时以下公式均成立Q=UIt,Q=
t,Q=Pt;对于非纯电阻电路,电能除了转化为内能,还要转化为其他形式的能量。
求Q时只能用Q=I2Rt。
1在串联电路和并联电路中,电流产生的总热量等于部分电热之和;
2串联电路中,各部分电路的热量与其电阻成正比,即
=
;
并联电路中,各部分电路的热量与其电阻成反比,即
=
。
典型例题用如图所示的实验装置探究“电流相同时,通过导体产生的热量与电阻大小的关系”(图中甲、乙是完全相同的密闭容器,实验前,A、B两“U”形管内液面是相平的).
(1)请你用笔画线代替导线,将电路连接完整.
(2)电流产生的热量不易直接测量,因此,在这个实验中是通过观察“U”形管中液面的_________来显示甲、乙容器内空气温度的变化.通过对比观察,你认为(选填“甲”或“乙”)容器中的电阻产生的热量多.由此可知:
在电流相同、通电时间相同的情况下,越大,电流产生的热量越多.
(3)当密闭容器中的空气温度升高时,空气的内能将会(选填“变大”或“变小”或“不变”).
(4)根据你得出的结论,简要解释:
电炉工作时,电炉丝热得发红,而与电炉丝连接的导线却几乎不发热,这是为什么?
【答案】
(1)如下图所示;
(2)高度差;乙;电阻;(3)变大;(4)电炉丝与导线是串联的,电流和通电时间相等,而电炉丝的电阻较大,产生的热量较多,所以电炉丝热得发红,而与电炉丝连接的导线却几乎不发热.
针对练习1电炉丝通电后热得发红,而与之相连的导线却不怎么热,由焦耳定律可知,造成上述现象的主要原因是:
()
A.通过电炉丝的电流比导线的电流小得多
B.通过电炉丝的电流比导线的电流大得多
C.电炉丝的电阻比导线的电阻小得多
D.电炉丝的电阻比导线的电阻大得多
针对练习2标有“220V40W”字样的电视机、电风扇、电热毯和日光灯四种用电器,都在额定电压下工作相同的时间,则产生热量最多的是:
()
A.日光灯
B.电风扇
C.电视机
D.电热毯
针对练习3如图甲是某学校使用的电开水器,乙图是简化电路(R1、R2都是加热电阻).当加入冷水后,开关接1位置,电开水器处于加热状态,将水烧开后,开关自动跳转到2位置,电开水器处于保湿状态,电开水器额定电压为220V,容量为50L,加热功率为5.5kW.[c水=4.2×103J/(kg•℃)],求:
(1)R1的电阻;
(2)将水箱装满20℃的水加热到沸腾(标准大气压下),水吸收的热量;
(3)加满水烧开后,电开水器处于保温状态时,若无人接水,水每分钟放出的热量为6×104J,为保持水温不变,计算电阻R2的阻值.
考向5电功率的测量
1、伏安法测小灯泡的额定功率。
器材:
电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线,小灯泡(标有2.5V字样)
步骤:
①所示连接电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数U=2.5V,同时记下电流表的示数
②计算小灯泡的额定功率P=UI。
测定用电器的功率时,调节滑动变阻器滑片P,观察电流表和电压表的示数,即可求出用电器的实际功率。
次数
电压/V
电流/A
电功率/W
发光情况
1
2
3
由实验可得出:
灯泡的亮度由实际功率决定。
2、伏安法测导体电阻实验和伏安法测小灯泡的电功率实验区别。
实验所用器材相同,电路图基本相同,测量方法相同,记录的数据也基本相同。
区别:
①原理不同R=U/I,P=UI;②测电阻时,为了减小误差而应多次测量求平均值;测电功率时,通过每组实验的数据求出的都用电器在不同电压下的实际功功率,所以绝对不能求几次实验结论的平均值(滑动变阻器的调节作用不同)。
(2)电能表测用电器的电功率
步骤:
①使室内其他用电器均停止工作,只让待测用电器工作;②记下电能表转盘转过一定转数n所用的时间t;③计算用电器的实际功率
典型例题在“测定小灯泡的电功率”实验中,电源由两节新干电池组成,小灯泡L标有“2V”字样,滑动变阻器标有“20Ω1Α”字样。
①本实验的原理是。
②请用笔画线代替导线,将图中实物电路正确连接完整。
要求:
闭合电键S前,移动变阻器的滑片P至左端时,变阻器连入电路的阻值最大。
③连接好电路,闭合电键,观察到灯泡L不发光,电压表示数为零。
将电压表分别正确并联在AB、AC、AD两端,发现UAB=UAC=0,UAD>0。
请判断,发生故障的是。
④排除故障后,继续实验,测定灯泡L的额定功率。
当移动变阻器的滑片P时,眼睛应先观察表的示数,然后读出另一个电表的示数。
当灯泡L正常发光时,电流表的示数如图所示,则灯泡L的额定功率为瓦,此时变阻器接入电路中的电阻为欧。
针对练习1下表是小华在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率实验中所得的部分数据。
次数
电压/V
电流/A
灯泡功率/W
灯泡亮度
1
1.6
0.20
0.32
暗
2
2.5
亮
3
2.8
0.26
0.73
很亮
(1)当灯泡两端电压为2.5V时,电路中电流表示数如图所示,则通过灯泡的电流____A。
小华认为用三次实验所得功率的平均值作为灯泡的额定功率,可减小实验误差。
你认为该灯泡的额定功率为____W。
(2)分析表中数据可以发现小灯泡亮度是变化的,小灯泡的亮度是由____(选填“实际功率”或“额定功率”)决定的。
(3)分析上表中的数据,发现通过灯泡的电流与灯泡两端电压____(选填“一定”或“不是”)成正比,造成这一现象的原因是灯丝电阻随____而变化。
针对练习2在“测定小灯泡的功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω.
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整;
(2)连接电路时开关应;
(3)闭合开关前,变阻器的滑片P应位于(A/B)端;
(4)小明闭合开关,移动滑片P到某点时,电压表示数如图乙所示为V,则此时灯泡消耗的实际功率额定功率(>/=);
(5)小明继续移动滑动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成IU图像(图丙),根据图像,可计算出小灯泡的额定功率是W;
图23
(6)进一步分析图像可知,随着灯泡两端电压的增大,灯丝电阻逐渐(增大/减小/不变).
针对练习3同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。
电路中电源电压保持4.5V不变,灯泡上标有“3V,1W”字样。
闭合开关,将滑片P滑到某一位置时,电压表的指针指示的位置如图乙所示。
下列说法错误的是()
A.灯泡的额定功率为1WB.灯泡正常发光时的电阻为9Ω
C.灯泡的实际功率为0.64WD.此时灯泡和滑动变阻器的阻值之比为8:
7
【参考答案:
1.
(1)0.240.6
(2)实际功率(3)不是温度
考向6家庭电路:
一、家庭电路的组成:
家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、电灯、插座、导线等组成。
家庭电路中各部分电路及作用:
1、进户线:
进户线有两条,一条是端线,也叫火线,一条是零线。
火线与零线之间的电压是220V。
火线与地面间的电压为220V。
正常情况下,零线之间和地线之间的电压为0V。
2、电能表:
电能表安装在家庭电路的干路上,这样才能测出全部家用电器消耗的电能。
3、闸刀开关:
闸刀开关安装在家庭电路的干路上,控制整个电路的通断。
4、保险丝:
电路符号:
材料:
保险丝是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的。
(原因:
保险丝电阻较大,使得电能转化为热的功率比较大,保险丝温度易升高,达到熔点后就自动熔断。
)现在居民楼一般选择空气开关代替保险丝。
电能表、闸刀开关和保险丝是按照顺序依次连接在家庭电路干路上的。
5、插座
种类:
常见的插座有二孔插座和三孔插座。
安装:
把三脚插头插在三孔插座里,在把用电部分连入电路的同时,也把用电器的金属外壳与大地连接起来,防止了外壳带电引起的触电事故。
(万一用电器的外壳和电源火线之间的绝缘损坏,使外壳带电,电流就会流入大地,不致对人造成伤害。
)
6、用电器(电灯)和开关:
家庭电路中各用电器是并联的。
开关和用电器串联,开关必须串联在火线中。
与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。
7、测电笔:
用试电笔可以辨别火线和零线。
使用时笔尖接触被测的导线,手必须接触笔尾的金属体。
用试电笔测火线时氖管会发光;测零线时不会发光。
8、家庭电路中触电的原因:
一是站在地上的人触到火线(单线触电),二是站在绝缘体上的人同时接触到火线和零线(双线触电)。
9、触电急救常识:
发现有人触电,不能直接去拉触电人,应首先切断电源或用绝缘棒使触电人脱离电源。
发生火灾时,要首先切断电源,决不能带电泼水救火。
为了安全用电,要做到不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
10、家庭电路中电流过大的原因:
①发生短路;②接入电路中的总功率过大。
典型例题1请用笔画线表示导线,将如图中的电灯、开关和插座接入家庭电路中.
【解析】两孔插座的接法:
左孔接零线;右孔接火线;三孔插座的接法:
上孔接地线;左孔接零线;右孔接火线;灯泡应与开关串联,开关接火线,灯泡的螺旋套接零线。
如下图
【答案】如图所示。
典型例题2下列操作中,符合用电规范的是:
()
A.甲图中,手握测电笔的金属杆判断插座中是否有电
B.乙图中,多个大功率用电器同时使用一个插座
C.丙图中,直接用湿手去拔插头
D.丁图中,有人触电无法切断电源时,立即用绝缘干木棍挑开电线
【答案】D
针对练习1如图所示,闭合开关S后,发现电灯L不亮,且保险丝没有熔断.某同学用试电笔测试灯头的两根电线C、D,发现这两处都能使试电笔的氖管发光,再用试电笔测试火线上的A和零线上的B时,氖管在测试火线上的A时能发光,在测试零线上的B时不能发光.那么可以判定故障是()
A.火线和零线短路
B.电灯L短路
C.电线BD段某处断路
D.电线AC段某处断路
针对练习2家庭电路中,电冰箱与电视机是________(填写连接方式)的;家庭电路因短路或超负荷运行很容易引发火灾,为了避免此类事故的发生,家庭电路中必须安装;如果家用电器内部导线的绝缘皮破损,人体接触家用电器金属外壳时容易发生触电事故,为防止此类事故的发生,家用电器的金属外壳应该.
针对练习3小明同学想在家里安装一盏照明灯,如图所示是他设计的电路。
图中虚线框1和2应连入开关和电灯,则开关应装在方框中。
当闭合开关S时,灯L闪亮一下后熄灭,而室内其它用电器仍正常工作,则灯L处(填“断路”或“短路”)。