最新初中物理电功率和家庭电路优秀名师资料.doc
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1、初中物理电功率和家庭电路专题8 电功率和家庭电路 知识点的把握 1.知道电功的概念,常识性了解电能表。 2.理解电功率和电流、电压之间的关系,并能进行简单计算。 3.能区分用电器的额定功率和实际功率。 4.通过实验探究,知道在电流一定时,导体消耗的功率与导体的电阻成正比。 5.了解家庭电路和安全用电常识,有安全用电的意识。 6.了解电能在人类社会的作用,认识节约用电的重要性。 7.通过参与科学探究活动,初步认识科学研究方法的重要性。 命题方向 根据物理课程标准的要求,中考对本专题知识考查的重点和热点一般是:电能的单位、电能表的读数方法,电功率的概念和单位、计算公式和应用,测量小灯泡的电功率的探
2、究实验,电和热及其应用,家庭电路的基本组成,电功率和安全用电。本专题综合性强,重点内容密集,知识应用面广,既是考查概念和规律的热点,又是考查能力的热点。在近年的中考中,考查这一专题各知识点的形式多样,既有填空、选择和作图题,也有实验题和计算题,并且计算题作为试卷压轴题的频率极高。在各地市中考试题中,本专题知识点约占试卷总分值的10,20,。 考试重点 一、电功及其测量 学习本考点,我们要明确的重要内容是:电能的产生过程,使用电能过程中,能量的转化,电能的单位、电能的测量和电能表的使用,电功的概念和单位等。同时还要了解电能在现代社会中的作用,增强节约用电的意识。其中利用电能表提供的信息解答实际问
3、题是中考的重点内容。 电能表在生活中应用广泛,它的作用就是测量消耗电能多少的仪表。电能表上的重要参数,都是电能表正常工作和避免电能表损坏时应注意的。在中考命题时,重点考查电能表的读数、电能表参数的运用,也常会利用电能表读数及电费的计算对学生有无节能意识进行考查。问题考查的形式有填空题或实验题。 【例1】 (2006山东济宁课改实验区) 物业工作人员来李明家收电费,他观察到李明家电能表的情况如图8-1所示。然后从记录本上查出上月电能表的示数是811.6 kW?h。若按0.5元, kW?h计费,李明家本月应缴电费_元。李明家同时使用的用电器总功率不得超过_W。 图8-1 解析:由图中可以读出,电能
4、表读数为931.6 kW?h,结合上月的数值,本月共消耗电能W=931.6 kW?h,811.6 kW?h,120 kW?h,应缴电费为120 kW?h0.5元, kW?h,60元;由图还可以看出,电能表允许通过的最大电流为5 A,李明家同时使用的用电器总功率最大为P=IU=5 A220 V=1 100 W。 答案:60 1 100 【例2】(2005四川)如图8-2所示,这是个家庭电路中的电能表示意图,根据图中的数据,你能得到哪些信息,请写出两条: 用心 爱心 专心 1 图8-2 (1)_。 (2) _。 解析:电能表俗称电度表,是家庭电路中常用测量用电器一段时间内消耗电功多少的仪表,对于电
5、能表,我们应掌握它的作用和重要参数。根据它的铭牌,我们可以获得很多信息:“V”表示它的使用电压,“()A”表示这个电能表长时间和短时间允许通过的最大电流,“50 Hz”表明它能在50 Hz的交流电路中使用。表盘上的最右边示数为小数点后读数。有的电能表还有“3 000 r/ kW?h”字样,表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW?h电能,电能表的转盘转过3 000转。此题是对新课程目标“能简单描述所观察物理现象的主要特征”的落实。另外,此类信息题为开放性试题,答案不唯一,只要表达的信息准确即可,同时也要注意表达时语言的简练。 答案:(1)电能表使用的电压是220 V (2)电能表此时的读数
6、是123.4度(或123.4 kW?h)等 二、电功率及其计算 学习本考点,我们要明确的重要内容是:电功率的物理意义、概念、单位及单位换算关 U2W 2系,电功率的计算公式P=t、P=UI及其变形式P=IR和P=R的应用。其中电功率计算公 式的应用是本考点乃至整个电学部分的考查重点。 电功率考点在应用时,往往要与欧姆定律整合在一起出现。当电能全部转化为热能时, U2 2根据欧姆定律可推导出电功率的下列计算公式:P=IU=IR=R。对于两个推导公式及用来 求解电阻、电流或电压时的变形式,要注意上面的应用条件。电功率这部分内容永远是中考的考查热点,它具有以下特点:一是考查题型多样化,选择题、填空题
7、、实验讨论、作图题和计算题都会涉及到;二是考查比重大,一般都会占中考分数的20%40%,三是考查内容难、中、易都有。 【例3】 (2006河北石家庄) 如图8-3所示,电源有两节新的干电池串联组成,电阻R=20 ,灯L标有“6 V 3.6W”字样,闭合开关S后,串联电路中的电流为_A,R两端电压为 _V,灯L消耗的功率为_W。 图8-3 解析:由题意知,电源为3 V不变,灯泡的额定功率为3.6 W,可求灯丝电阻为 U额 RL=2P额(6V)2?10?3.6W。开关闭合后,电路总电阻R总=R+RL=20 +10 =30 ,据欧姆定律,串联电路中电流I=0.1 A,电阻R两端电压 U=IR=0.1
8、 A20 =2 V。求解灯L消耗的功率有三种方法: (1)PL=IUL=I(U-U)=0.1 A(3 V-2 V)=0.1 W 用心 爱心 专心 2 U3V?R总30? (2)PL=IRL=(0.1 A)10 =0.1 W 22 UL(3V?2)2 ?10?=0.1 W (3)PL=RL 答案:0.1 2 0.1 (2006山东) 科学探究活动小组的同学们制作了一台家庭调 【例4】光灯模型。如图8-4所示是设计的电路图。其中小灯泡L标有“6 V 3 W”字样。当开关S扳到触点a时,小灯泡正常发光;当开关S扳向触点b时,通过小灯泡的电流减少了0.2 A。假定灯丝电阻及电源电压不变,求:(1) 小
9、灯泡L的电阻值;(2)R的电阻值;(3) 开关S扳向触点b时,电阻R消耗的功率。 2 图8-4 解析:本题解答思路如下:由小灯泡的额定电压和额定功率可求小灯泡的额定电流和电阻;电源电压等于小灯泡的额定电压;S扳向触点b时,小灯泡L与电阻R串联,由“通过小灯泡的电流减少了0.2 A”,可求串联电路的电流,进一步可求串联电路的总电阻和R的阻值;利用电功率的计算式及变形式,可有多种方法求解R消耗的功率. P额 U? 答案:(1)由 P=IU,得L的额定电流I额=额 =12 ; (2)当S扳到触点a时,由小灯泡正常发光,得电源电压U=6 V, 当S扳到触点b时,电路中的电流I=I额-0.2 A=0.5
10、 A-0.2 A=0.3 A, U额6V3W?I0.5A 6V=0.5 A,小灯泡L的电阻RL=额 U6V?0.3A=20 ,R=R总-RL=20 -12 =8 ; 电路总电阻R总=I (3)方法1:UR=IR=0.3 A8 =2.4 V,R消耗的功率PR=IUR=0.3 A2.4 V=0.72 W; 22方法2:R消耗的功率 PR=IR=(0.3 A)8 =0.72 W; UR(2.4)2 ?8?=0.72 W。 方法3:UR=IR=0.3 A8 =2.4 V,R消耗的功率PR=R 三、额定功率和实际功率 学习本考点,我们要明确的重要内容是:额定功率和实际功率的概念及二者的区别,常用家用电器
11、的额定功率,常用测量用电器实际功率的方法有电能表法、伏安法等。其中,用电器实际功率的测量和计算是中考的重要内容。 当用电器两端电压是额定电压时,其功率是额定功率,当电压改变时,其实际功率、电流都会改变。复习本专题知识时,应结合额定功率和实际功率的概念,切实弄清影响用电器实际功率的因素,会利用电功率计算公式计算。同时还要熟识一些常用家电的额定电压、额定功率。在中考命题时,一般会以填空、选择题的形式比较实际功率和额定功率的大小,或者比较在串(并)联电路中不同用电器的实际功率大小,分值约在25分。 【例5】 (2006四川攀枝花课改实验区) 将“6 V 3 W”的灯泡L1和“6 V 2 W”的灯泡L
12、2串联后接入6 V电路中,L1的实际电功率为_W,并联后接人6 V电路中,电路的总功率为_W。 2 (6V)2 ?12解析:根据L1和L2的额定电压及额定功率可求它们的电阻分别为:R1=3W, 用心 爱心 专心 3 (6V)26V R2=2W=18 .当两灯串联在6 V的电路中时,通过两灯的电流为12?18?=0.2 A, L1的实际电功率为(0.2 A)12 =0.48 W;当两灯并联后接在6 V的电路中,加在两灯两端的电压等于它们的额定电压,它们这时的功率均为额定功率,分别为3 W和2 W,电路总功率为5 W. 答案: 0.48 5 【例6】 (2005江苏泰州) 星期天,小明根据课本中有
13、关“综合实践活动”的要求与提示, 2(1)若不考虑温度对电热水壶中电热丝电阻的影响,求电热丝的电阻值。 (2)在电热水壶烧水过程中,根据电能表表盘的转动情况,求2 min内电热水壶消耗的电能和电热水壶的功率。 (3)将问题(2)的求解结果,与小明在活动中记录的有关数据进行比较,提出一个有待进一步研究的新问题。(注:只提出问题,不要求作说明或解答) 解析:本题可利用电功率的计算公式结合欧姆定律来进行解答,在纯电阻电路中,电阻丝的 U2 阻值R=P;电能表测量电能方法有两种,本题中未给出电能表的读数,故不能采用读数直接相减法,可利用所提供的参数“300 r/kW?h”和电能表在2 min转过了“9
14、 r”计算电 W 热水壶消耗的电能;再利用P=t计算烧水壶的功率。计算出的电能和电功率“与小明在活动中记录的有关数据进行比较”,提出的新问题应与计算结果有关,只能是烧水壶的实际功率与额定功率的不同。解答过程中,应注意单位的统一和计算技巧,如在计算电功率时用J和s为单位,得到的结果就没有用kW?h和h直接计算出来更容易比较。本题是对新课程“能在物理学习过程中发现一些问题”目标的落实。 U2(220V)2 ?48.4?1000W答案:(1)R=P W0.03kW?h?0.9kW9t 30h(2)W=3001 kW?h=0.03 kW?h P= (3)为什么计算的电功率小于(或“不等于”)电热水壶的
15、额定功率,或计算的功率变小(或“计算的功率不等于热水壶额定功率”)的原因是什么,或计算的电功率变小(或“不等于热水壶的额定功率”)是由于热水壶不正常工作吗? (围绕计算的功率与额定功率所提出的问题,只要基本合理就可,其他毫不相干的问题错误) 四、电流的热效应与电流的关系 学习本考点,我们要明确的重要内容和方法是:什么是电流的热效应,电热和电功的关系,电流的热效应跟电阻大小的关系,探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”时用到的控制变量法,电热的利用和防止。 电流通过导体时电能要转化为内能,这是电流的热效应。在电流相同的条件下,电能转 2化成热时的功率跟导体的电阻成正比,有P=IR。电热要科学利用,
16、也应防止电热带来的危 害。这部分内容在中考中以填空、选择、探究题为主,有时也会与热学知识结合,组成热学、电学综合题,分值在210分不等。 【例7】 (2006吉林长春课改实验区) 小明家的插座由于使用次数过多,造成与插头接触不 用心 爱心 专心 4 良,使接触处电阻变大。在使用这个插座时,小明发现插头处很热,而与插头相连的导线却不怎么热。他的猜想是:在这种情况下,电阻越大,电流产生的热量越多。为了验证自己的猜想,他从实验室找来一段阻值较大的电阻丝R1、一段阻值较小的电阻丝R2、相同的烧瓶和温度计各两个、足够多的煤油、新干电池和导线若干,进行了实验。 (1)他在两个烧瓶中装入质量和初温都相同的煤
17、油,按图8-5甲和乙组成两个电路,保证通电时间相同,通过观察_来比较电流产生热量的大小。 图8-5 (2)他发现电流通过R2产生的热量多,这与他的猜想不一致,原因是什么, (3)利用以上器材,改进实验电路,可以验证小明的猜想。请你在上面右侧方框中画出改进后的电路图。 解析:小明能在观察物理现象中发现一些问题,并拟定了简单的科学探究计划和实验方案,具有初步的发现问题和收集信息的能力。他所设计的实验采用了控制变量法和转化法:在加在电阻丝两端电压不变的情况下,比较在相同时间内导体产生的热量;导体产生的热量无法直接比较,用便于观察和测量的煤油升高的温度来表示 .但是在他设计实验时,忽略了这样一个重要条
18、件:插头与导线串联在电路中,电流相等。在探究实验中,应该使通过R1和R2的电流相等,而不是加在它们两端的电压相等。因此,他也得出了与猜想不相符的结论.本题是考查了学生是否具有初步的信息收集能力和信息处理能力。 图8-6 答案:(1)温度计(或温度计的示数) (2)他设计的实验没有保持通过R1和R2的电流相等 (3)如图8-6所示 【例8】 (2005江苏泰州) 在图8-7所示的实验电路中,R1、R2是两个电阻圈,R1的阻值大于R2的阻值,电阻圈上各夹一根火柴。接通电路,一会儿观察到两电阻圈上的火柴先后被点燃,这说明电流通过电阻时会产生热,将_能转化为_能。若继续进行以下实验: 图8-7 用心
19、爱心 专心 5 (1)断开开关,待两个电阻圈完全冷却,再重新各夹一根火柴,使变阻器接入电路的阻值较大。接通电路,经历时间t1,R1上的火柴先被点燃。这说明,在电流和通电时间相同的情况下,_越大,产生的_越多。 (2)断开开关,待两个电阻圈完全冷却,再重新各夹一根火柴,使变阻器接入电路的阻值较小。接通电路,经历时间t2,R1上的火柴先被点燃,比较发现t2小于t1。由此推理,在电阻和通电时间相同的情况下,_越大,产生的_越多。 解析:本题要探究的是“影响电流的热效应的因素”。从图中看出,R1、R2两个电阻圈串联在同一电路中,通电一段时间后,电阻圈上的火柴被点燃说明电阻发热,是电能转化为内能。R1的
20、阻值大于R2,在通电时间和电流相同的情况下,R1上的火柴先被点燃,说明R1上产生的热量多。在改变变阻器连入电路阻值变小,电流变大,t2小于t1,说明电流越大,产生的热量越多。从结论看,影响电流的热效应的因素有电阻、电流和通电时间;从方法上看,本实验用到了转换法和控制变量法等研究问题的科学方法。本题是对新课程“有初步的信息处理能力”的落实。 答案:电内(或“热”) (1)电阻热量 (2)电流热量 五、伏安法测功率 学习本考点,我们要明确的重要内容是:测量小灯泡电功率的实验原理,实验器材的选择依据,实验过程中应注意的问题,实验电路的常见故障及其排除办法,用电器实际功率随两端电压变化的规律等。“测量
21、小灯泡电功率”的实验是电学中极为重要的实验,上述知识点均会单独或综合命题。 伏安法测定小灯泡的电功率是初中电学中最重要的实验之一,中考命题经常考查:完成实物图的连接、设计并画出电路图、电压表和电流表的使用、滑动变阻器在电路中的使用、用电器的开路、短路等电路故障对电流表和电压表示数的影响、根据测量计算电功率等多个知识点。解答此类问题,一定要亲身经历过探究过程,熟知实验过程中可能出现的问题,还要具备利用欧姆定律和电功率的知识和技能解决实际问题的能力。 【例9】 (2006江苏南通课改实验区) 在“测量小灯泡电功率”的实验中,已知电源为两节铅蓄电池,小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为10 ,滑动
22、变阻器上标有“20 1 A”字样,某同学已连接的部分电路如图8-8甲。 图8-8 (1)该同学连接的电路中有错误,请用笔在错误处划“”标明。 (2)错误改正后,请你用笔画线代替导线,在图88甲中把电路连接完整。 (3)闭合开关,将变阻器的滑片移到某位置时,电压表示数为2.5 V,电流表示数如图8-8乙所示,则此时小灯泡中的电流是_A,小灯泡的额定功率是_W。 (4)另一同学连好电路闭合开关后,发现小灯泡先很亮后熄灭,你认为他在连接电路时可能出现的问题是_。 解析:由图甲可知,该同学连接电路时的错误是闭合了开关;由图乙可知,电流表使用“00.6 A”量程,在电压表示数等于灯泡额定电压2.5 V时
23、,电流表示数为0.20 A,此时小灯泡消耗的功率等于灯泡的额定功率,P额=IU=0.20 A2.5 V=0.5 W。当灯泡出现很亮后熄灭的现象时,说明闭合开关后通过小灯泡的电流过大,小灯泡的实际功率超过额定功率过多, 用心 爱心 专心 6 原因可能是滑动变阻器连接错误,导线都接在上方接线柱,或者虽然连接方法正确,滑片却调到了阻值为零处,没有起到保护作用。 答案:(1)(2)如图8-9所示 (3)0.20(或0.2) 0.5 (4)滑动变阻器同时连接上方两个接线柱 图8-9 【例10】 (2004辽宁) 如图8-10所示,是测定小灯泡额定功率的实物连接图,其中电源是三节新的干电池,灯泡额定电压是
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