初中物理中考复习单元复习课件PPT总复习:第15章电功率课件(新人教版)(67张)

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初中物理中考复习单元复习课件PPT总复习:第15章电功率课件(新人教版)(67张)

第一部分 教材知识梳理 第十五章 电功率 常考类型剖析 类型一 电功和电功率的计算 【 命题解读 】 电功率的理解及其相关计算考查 44 次,是贵州的高频考点,其主要在计算题中考查,偶尔也会在选择题或填空题中涉及,试题以生活中常见的家用电器及其铭牌等为背景进行考查,试题难度稍大 . 1.6 W 【 解析 】 假设定值电阻为 R ,则根据题意有 =0.1 A ,解得 R = 40 Ω ,所以电阻 的电功率变化了 Δ P = =1.6 W. 例 1 (’ 12 烟台)如果加在某定值电阻两端的电压从 6 V 升高到 10 V ,通过该电阻的电流变化了 0.1 A ,则该电阻的电功率变化了 ______. 电功、电功率的计算 电功 电功率 适用条件 基本公式 ( 定义式 ) W = UIt P = UI 适用于各种电路中电 功、电功率的计算 电功 电功率 适用条件 推导 公式 W = P = 并联 电路 只适用于纯电阻电路(电能全部转化为内能),不适用于含电动机、电吹风等电路的计算 W = I 2 Rt P = I 2 R 串联 电路 电功 电功率 适用条件 解题 方法 ( 1 )首先认清电路的连接方式是串联还是并联,找出题中各物理量之间的关系 . ( 2 )选择合适的公式进行计算 . 纯电阻电路,串联电路一般选择公式 W = UIt = I 2 Rt , P = UI = I 2 R ;并联电路一般选择公式 W = UIt = t , P = UI = 电功 电功率 适用条件 解题注 意事项 ( 1 )首先要判断是否为纯电阻电路, 再选取合适的公式 . ( 2 )计算时要注意单位的统一 . ( 3 )要注意计算公式里面几个物理量 的同一性和同时性 变式题1 ( ’12潍坊 ) ( 多选 )今年入春以来,我市降水偏少,干旱较为严重.小华家利用晚上时间浇灌麦田,为了照明,他用长导线将电从家中接到田间,所接灯泡型号为“220 V 100 W”,通电后,发现该灯泡明显比家中相同型号的灯泡暗.他用电流表测得导线中的电流为0.4 A,由此可知(设灯泡电阻不变) ( ) A D A. 导线的发热功率为10.56 W B. 导线的发热功率为12 W C. 灯泡的实际功率为88 W D. 灯泡的实际功率为77.44 W 【 解析 】 根据灯泡的型号可知灯泡的电阻为 R L = = 484 Ω ,灯泡的实际电压 为 U 实 = IR L = 0.4 A×484 Ω=193.6 V ,则导线两端的电压为 U 导线 = U - U 实 = 220 V - 193.6V = 26.4 V ,则导线的发热功率为 P 导线 = U 导线 I = 26.4 V×0.4 A=10.56 W ,灯泡的实际功率为 P 实 = =77.44 W. 故 A 、 D 正确 . 类型二 结合 U - I 图像进行电功率的相关计算 【 命题解读 】 结合 U - I 图像进行电功率相关计算近三年考查两次,均在计算题中出现,涉及串联电路电流、电压、电阻和电功率的关系 . 例2 ( ’ 14临沂 )如图为一只“6 V 1.5 W”小灯泡的电流随电压变化的关系图像.若把这样的三只灯泡串联起来,接在12 V的电源两端,则此时每只灯泡的电阻及实际功率为 ( ) A. 24 Ω 0.67 W B. 20 Ω 0.8 W C. 24 Ω 0.96 W D. 20 Ω 0.67 W B 【 解析 】 三只灯泡串联且规格相同,它们的电流和电阻都相同,即这三只灯泡两端分得的电压都相同,三只灯泡串联接在12 V的电源两端时,每只灯泡两端的电压都为 U = 4 V;由图像可知,当 U = 4 V时, I = 0.2 A,则小灯泡的电阻: R = = 20 Ω,小灯泡的实际电功率: P = UI = 4 V×0.2 A=0.8 W. U - I 图像可用于研究一个导体的 U - I 关系,也叫外电阻的伏安特性曲线,其横坐标表示导体两端电压,纵坐标表示通过电阻的电流,某点的斜率表示该电阻的阻值大小( R = ),坐标的乘积表示该电阻消耗的电功率 . 图像形状仅仅由导体本身决定,与其两端电压和通过的电流无关 . 变式题2 ( ’ 14齐齐哈尔 )用如图甲所示电路进行实验探究,小灯泡 L 标有“6 V 3 W”字样,小灯泡的 I - U 关系如图乙所示, R 为10 Ω的定值电阻.当小灯泡电功率为0.3 W时,定值电阻 R 消耗的功率是 ____ W,电流表的示数为 ____ A. 0.1 0.4 【 解析 】 由电路图可知,灯泡与定值电阻并联,电流表测电路干路中的电流,电压表测电源的电压 . 由图像可知,当灯泡两端的电压 U L =1 V ,通过的电流 I L = 0.3 A 时,灯泡消耗的电功率为 0.3 W ,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过定值电阻 R 的电流: I R = = 0.1 A ;定值电阻 R 消耗的电 功率: P R = U R I R = U L I R = 1 V×0.1 A = 0.1 W , 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电流表的示数: I = I L + I R = 0.3 A+0.1 A = 0.4 A. 类型三 焦耳定律 【 命题解读 】 焦耳定律近 3 年考查 8 次,选择题和简答题中主要考查焦耳定律的理解和应用,常结合电饭煲、电风扇、电视机、电烙铁等来考查,难度较小 . 考查焦耳定律的计算时主要是在填空题中考查,其中涉及到焦耳定律的相关计算时难度稍大 . 例 3 某电热器的电阻是 10 Ω ,通过 2 A 的电流, 1 min 产生的热量是 ______J ,若电流变为原来的 2 倍,则相同时间内产生的热量变为原来的 ___ 倍 . 【 解析 】 电热器在 1 min 内产生的热量: Q = I 2 Rt = ( 2 A ) 2 ×10 Ω×60 s = 2 400 J ;由 Q = I 2 Rt 可知,电流变化前后产生的热量之 比 ,即变为原来 的 4 倍 . 2 400 4 变式题3 ( ’ 14威海 )如图所示,电源电压恒为12 V,闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10 Ω时,电压表的示数为10 V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是 ____ W;若电动机内部线圈 的电阻为2 Ω,则通电 5 min电流通过电动机内 部线圈产生的热量是 ________ J. 0.4 1.5×10 4 【 电路图分析 】 图中电动机和滑动变阻器串联,电压表测电动机电压,电流表测电路电流. 【 解析 】 滑动变阻器两端的电压: U R = U - U M = 12 V - 10 V= 2 V;滑动变阻器的功率: P = = 0.4 W;线圈产生的热量: Q = W = ×300 s = 1.5×10 4 J. 类型四 电学计算中的比值问题 例 4 ( ’ 14 烟台 )两定值电阻甲、乙的电流与电压关系如图所示 . 现将甲和乙并联后接在电压为 6 V 的电源两端, 则通过甲、乙两电阻的 电流之比为 _____ ,甲、 乙两电阻两端电压之比 为 _____ ,甲、乙两电阻 消耗的功率之比为 _____. 2∶1 1∶1 2∶1 【 图像信息解读 】 【 解析 】 由图像可知,当电流为 0.3 A 时, 甲电阻两端的电压为 1.5 V ,则 R 甲 = = 5 Ω ;乙电阻两端电压为 3 V ,则 R 乙 = = 10 Ω. 因为将甲电阻和乙电阻并联后接在电压为 6 V 的电源两端,所以甲、乙两电阻两端电压相等,即电压之比为 1∶1. 根据并联电路特点和公式 U = IR 可知,并联电路中通过各支路的电流与各支路的电阻成反比,因为甲、 乙的电阻之比是 5 Ω∶10 Ω=1∶2 ,所以通过甲、乙两电阻的电流之比为 2∶1 ; 当电路两端电压为 6 V 时,甲电阻消耗的功率为 P 甲 = = 7.2 W ;乙电阻消耗的功率为 P 乙 = = 3.6 W ,所以甲、乙两电阻消耗的功率之比为 7.2 W∶3.6 W = 2∶1. 串联电路电流处处相等,相同时间消耗的电能之比等于电阻之比;并联电路电压相等,相同时间产生的热量之比等于电阻之比的倒数 . 电学方面比值的规律总结如下: 比 值 问 题 串 联 电 路 电路中各电阻的功率与电阻 的阻值成正比,这表明阻值 大的电阻功率大,阻值小的 电阻功率小 . W 1 ∶ W 2 = P 1 ∶ P 2 = U 1 ∶ U 2 = R 1 ∶ R 2 电路中的总功 率等于各电阻 的功率之和 . P 总 = P 1 + P 2 电路中电流的 总功等于电流 流经各电阻所 做电功之和 . W 总 = W 1 + W 2 并联电路 电路中各个电阻的功率与阻 值成反比,表明阻值大的电 阻功率小,阻值小的电阻功 率大 . W 1 ∶ W 2 = P 1 ∶ P 2 = I 1 ∶ I 2 = R 2 ∶ R 1 变式题4 ( ’ 14兰州 )有两个电阻: R 1 = 3Ω, R 2 = 4 Ω,若将它们串联在电路中,则在相同时间内消耗的电能之比 W 1 ∶ W 2 = ______ ;若将它们并联在电路中,则在相同时间内产生的热量之比 Q 1 ∶ Q 2 = ______ . 3∶4 4∶3 【 解析 】 串联电路中的电流处处相等, R 1 与 R 2 在相等的时间内消耗的电能之比 W 1 ∶ W 2 = U 1 It ∶ U 2 It = I 2 R 1 t ∶ I 2 R 2 t = R 1 ∶ R 2 =3 Ω∶4 Ω=3∶4 ;并联电路的电压相等, R 1 与 R 2 在相等的时间内产生的热量之比 Q 1 ∶ Q 2 = I 1 2 R 1 t ∶ I 2 2 R 2 t = = R 2 ∶ R 1 =4 Ω∶3 Ω=4∶3. 易错点剖析 易错点:对实际功率、额定功率的理解 ( 1 )两者关系:① U 实 = U 额 ,则 P 实 = P 额 ,用电器正常工作;② U 实 > U 额 ,则 P 实 > P 额 ,用电器不能正常工作,易损坏;③ U 实 < U 额 ,则 P 实 < P 额 ,用电器不能正常工作 . 注意 :( 1 )对于确定的用电器来说,额定功率只有一个值,而实际功率可以有无数个值 . ( 2 )电阻一定时,若实际电压是额定电压的 n 倍,实际功率就是额定功率的 n 2 倍,即 = n 2 . ( 3 )灯泡的亮暗程度由实际电功率来决定 . 实验突破 实验一 测量小灯泡的电功率 ( 2014 年:遵义 34 题、毕节 37 题、黔东南州 18 题; 2013 年: 黔南州 20 题、黔西南州 19 题、六盘水 28 题、铜仁 39 题; 2012 年:黔南州 20 题、黔东南州 21 题、黔西南州 20 题、铜仁 39 题 ) 1. 实验原理( P = UI ) 2. 实物图的连接 ①电压表量程的选择和连接 ②电流表量程的选择和连接 ③滑动变阻器的连接( 一上一下 ) 3. 电路连接时开关要断开,滑动变阻器的滑片移到最大阻值处( 目的是防止因为操作失误造成在接线时,电路接通且电流过大烧坏灯泡,甚至烧坏电流表 ) 4. 滑动变阻器的作用(① 保护电路 ;② 在电阻 R 不变时,用来改变电阻 R 两端的电压 ) 5. 电流表和电压表的读数 6. 电路故障分析 7. 数据或 U - I 图像的分析 8. 电功率的计算 9. 多次测量的目的( 减小误差,电功率与电压的关系 ) 10. 用特殊方法测量电功率 例1 ( ’14重庆 B 卷 )某校两个实验小组在测定小灯泡电功率的实验中,被测小灯泡的额定电压为2.5 V.实验桌上提供有如下器材:电源(电压6 V且恒定不变)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(50 Ω 1 A)各一只,导线若干. ( 1 ) 晓松同学所在实验小组利用如图1甲所示的电路进行实验. ①用笔画线代替导线,将图1甲所示的实物电路连接完整. 例 1 题答图 如答图所示 ②连接电路时,开关应该 _____ . ③闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P 的过程中,观察到电流表示数几乎接近最大值时,小灯泡仍然不亮,且电压表无示数,其原因可能是 ___________ . ④排除故障后,闭合开关,移动滑片 P 至电压表的示数如图乙所示,其读数为 ___ V.要使小灯泡正常发光,滑片 P 应向 ___ (选填“ A ”或“ B ”)端移动. 断开 小灯泡短路 1.1 A ⑤多次改变滑片 P 的位置,获得多组对应的电压、电流值,并绘制出如图丙所示的图像.由图像可知,小灯泡的额定功率是 ____ W. ( 2 ) 晓丽同学所在的实验小组的滑动变阻器已损坏(其他器材和规格不变),老师提供了另一只滑动变阻器(10 Ω 1 A),小组同学讨论后发现,若要继续用已连接完整的图甲所示电路来测出小灯泡的额定功率,至少还要在原电路中 ___ 联(选填“串”或“并”)一个 ____ Ω的电阻. 0.5 7.5 串 【 解析 】 ( 1 )①电压表应测小灯泡两端的电压,故与小灯泡并联,还要注意电流应“ + 进 - 出” .② 为保护电路,在连接电路时开关应断开 .③ 由于电流表有示数,则说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联的那部分电路发生了短路;故原因可能是小灯泡短路 .④ 由图乙可知,电压表所选量程为 0 ~ 3 V ,分度值为 0.1V ,故其示数为 1.1 V.⑤ 已知小灯泡的额定电压为 2.5 V ;由图丙可知,当小灯泡两端的电压 U = 2.5 V 时,通过小灯泡的电流 I = 0.2 A ;故小灯泡的额定功率 P = UI = 2.5 V×0.2 A = 0.5 W. ( 2 )由第( 1 )题第⑤小问可知,小灯泡的额定电压为 2.5 V ,额定电流为 0.2 A ;要使小灯泡正常发光,滑动变阻器接入电路的电阻为 R P = = 17.5 Ω ;由于本题所提供的滑动变阻器的最大阻值只有 10 Ω ,故应在原电路中串联一个电阻,其阻值为 17.5 Ω - 10 Ω= 7.5 Ω. ( 1 )如图 2 是小丽同学重新连接的电路实物图,细心的晓丽同学发现一处连接错误 . 请你在图甲中需要改动的 导线上打“ ×” ,并 用笔画线代替导线 画出正确的接线 . × ( 2 )由图像可知,小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 _____ (选填“增大”“变小”或“不变”),这是因为 _______________________ _____________________. ( 3 )测量小灯泡额定功率时 _______ (选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值, 原因是 _______________________________________ _________________________. 通过小灯泡的电流随灯泡 两端的电压增大而增大 增大 电压改变后小灯泡的功率也改变,不能将平 均值作为小灯泡的额定功率 不需要 【 解析 】 ( 1 )本实验是利用伏安法测小灯泡电功率,根据公式 P = UI 计算电功率;( 2 )由图像可知,随着电压的增大,通过小灯泡的电流逐渐增大,根据 P = UI 可知电功率逐渐增大;( 3 )多次测量不是为了减小误差,是为了找电功率与电压的关系及小灯泡的亮度规律,因为电压改变后小灯泡的功率也改变,不能将平均值作为小灯泡的额定功率 . 针对训练 1 ( ’ 14 辽阳 )在“探究小灯泡的电功率”实验中,小灯泡标有“ 2.5 V” 的字样 . ( 1 )请将图 3 甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向右滑时,电路中电流变小(导线不允许交叉 ). 如答图所示 ( 2 )电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表都有示数,造成这种现象的原因可能是 ___________________. ( 3 )改变滑动变阻器滑片的位置,测得几组对应的电压与电流值,作出了如图 3 乙所示的 U - I 图像 . 从图像可知小灯泡的额定功率是 _____W ,小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 _____ ;从图像还可以发现通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,造成这种现象的原因是 ___________________________. 灯丝电阻随温度的升高而增大 滑动变阻器阻值过大 0.625 增大 ( 4 )实验结束后,老师给同学们一个 10 Ω 的定值电阻 R 0 和两只电流表,让他们测出标有“ 3.8 V” 字样的小灯泡正常发光时的电阻 . 电路图如图 3 丙所示,请你将实验过程补充完整; 闭合开关,调节变阻器的滑片,使电流表 的示数为 _____A ,此时小灯泡正常发光,电流表 的示数如图 3 丁所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 _____Ω (保留一位小数 ). 0.38 11.9 A 1 A 2 【 解析 】 ( 1 )电压表与灯泡并联,灯泡的额定电压为 2.5 V ,电压表可选择 0 ~ 3 V 的量程;滑动变阻器与灯泡串联,将滑片向右移动灯泡变暗,则滑动变阻器的阻值变大,电路中电流变小,应接下面左边的接线柱; ( 2 )电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表都有示数,说明电路连接完好,灯泡不发光说明灯泡的实际功率过小,滑动变阻器连入电路中的阻值过大; ( 3 )从图像可知小灯泡的额定电压为 2.5 V 时,通过的电流为 0.25 A ,则额定功率是 P = UI = 2.5 V×0.25 A = 0.625 W ;从图像中还可以看出小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大;灯泡电阻随温度的升高而增大; ( 4 )要测出标有“ 3.8 V” 字样的小灯泡正常发光时的电阻,没有电压表,需要等效出小灯泡两端的电压,即 I 1 R 0 = 3.8 V ,解得 I 1 = 0.38 A. 由题图丁知电流表 的示数为 0.7 A ,则小灯泡正常发光时的电流是 I L = I 2 - I 1 = 0.7 A - 0.38 A=0.32 A ,电阻是 R = ≈11.9 Ω (保留一位小数) A 2 实验二 探究导体产生热量与电流、 电阻的关系 ( 2013 年安顺 14 题 ) 1. 实验方法( 控制变量法、转换法 ) 2. 选择加热物质的要求( 物质相同、质量相同、初温相同 ) 3. 被加热的材料选用煤油或空气( 利用其比热容小,效果明显且安全 ) 4. 电热丝的选择( 根据题中探究要求,如果是探究电热与电阻关系时,要求选用不同阻值的电阻;探究电热与电流关系时,两电阻丝要相同 ) 5. 通过气体或液体热胀的程度来显示( 通过转换法来显示电热的多少 ) 6. 控制变量法的应用 ( 1 )探究电热与通电电流的关系,控制电热丝阻值和通电时间相同,改变通过两电热丝的电流大小 . ( 电路设计:将阻值相同的电热丝并联在电路中 ) ( 2 )探究电热与电阻的关系,控制通过电热丝的电流和通电时间相同,选择两个电阻不同的电阻丝 . ( 电路设计:将阻值不同的电热丝串联在电路中 ) ( 3 )探究电热与通电时间的关系,控制电热丝的阻值和通过电热丝的电流相同,改变通电时间的长短 . 实验结论: 在电阻和通电时间都相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多 . 例2 ( ’14郴州 )用如图4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 . 高度差 乙 电阻 ( 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”、“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:电炉丝和导线串联,通过它们的电流相等,电炉丝的电阻比导线的电阻大的多;在其他条件 相同时,电阻越大,产生的热量越多 . 变大 【 解析 】 ( 1 )研究导体产生的热量与电阻的关系,必须控制通过它们的电流和通电时间相同,所以根据串联电路各处的电流相等,可以将两个电阻串联 . ( 2 )这里采用了转换法,空气受热膨胀,使 U 形管内的液柱发生变化, U 形管内的液柱变化越大,表示空气吸收的热量越多,受热膨胀越厉害 . 从图可以看出,乙容器产生的热量较多,由此知电阻越大,电流产生的热量越多 . ( 3 )物体的内能随着温度的升高而增大 . ( 4 )电炉丝和导线串联,通过它们的电流相等;电阻与导体的材料有关,电炉丝是用镍铬合金等制成,它的电阻比导线的电阻大的多;在其他条件相同时,电阻越大,产生的热量越多 . (1)若将图4中所示装置改装成如图5装置,通电时间相同 , 发现 A 管液面上升较高,这表明在电阻和通电时 间相同的条件下,通 过导体的 _____ 越大, 产生的热量越多. (2)生活中有很多 家用电器是根据这一原 理制成的,请举一例: _______ . 电流 电热毯 【 解析 】 (1)左右两组电阻串联,而乙烧杯的两个电阻并联,故乙烧杯的电阻电流为甲烧杯的一半,通电时间相同时 A 管液面上升较高,所以在电阻和通电时间相同的条件下,通过导体的电流越大,产生的热量越多; (2)电热毯就是在阻值相同的条件下,通过增大电压而使电流增大,从而增加 发热 . 针对训练 2 ( ’ 14 娄底 )圆圆同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图 6 所示的实验装置 . 请仔细观察甲、乙两图 . ( 1 )实验中通过观察两个 U 形管中 _________ 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少 . ( 2 )你认为图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 _____ 的关系 . ( 3 )由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下 , 通过电阻的 _____ 越大 , 电阻产生的热量越多 . ( 4 )该实验采取的探究方法是 __________ ___________. 控制变量法 液面高度 电阻 电流 转换法和 【 解析 】 ( 1 )实验采用转换法,通过观察 U 形管中液面高度的变化来比较电阻产生的热量 . ( 2 )图甲将两个不同的电阻串联,目的是使通过它们的电流和通电时间相同,这里采用的是控制变量法,所以研究的是电阻产生的热量与电阻大小的关系 . ( 3 )从图乙可以看出,左边的 U 形管中液面高度差大些,说明左边电阻产生的热量多些;右边两个相同的电阻并联后和左边电阻串联,所以通过右边容器内的电阻的电流是干路电流 的 , 比通过左边电阻的电流小,它产生的热量 少,说明了电阻产生的热量与电流的大小有关 .
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