人教版2020九年级物理上册第六章电功率分类综合训练(六)(新版)教科版

分类综合训练(六)
教材知识梳理
核心要点突破
1．电功
________所做的功叫电功，电流做功的实质就是把_______能转化为_____________能量的过程。

电功的国际单位是________，符号是________。

电功的测量仪表是__________。

在生活中常用的电功单位是__________，俗称________，1度＝1__________＝____________J。

2．电功率
(1)电功率是用来表示消耗电能________的物理量，物理学中将用电器消耗的电能与所用时间________叫电功率，定义式是__________；通过实验得出的电功率的计算公式是__________。

电功率的国际单位是________，符号是________；常用单位还有________。

(2)在串联电路中，常用来比较不同用电器实际功率大小的公式是__________；在并联电路中，常用来比较不同用电器实际功率大小的公式是__________。

当U实＞U额时，P实________P额；当U实＝U额时，P实________P额；当U实＜U额时，P实________P额。

(3)额定电压是指________________________，额定功率是指___________________________。

一个用电器有________个额定功率，有________个实际功率，用电器的工作情况是由________功率决定的。

(4)在电阻R1和R2串联的电路中，它们两端的电压分别是U1和U2，通过它们的电流分别是I1和I2，它们的电功率分别是P1和P2，则有U1∶U2＝__________，I1∶I2＝__________，P1∶P2＝_________；在电阻R1和R2并联的电路中，它们两端的电压分别是U1和U2，通过它们的电流分别是I1和I2，它们的电功率分别是P1和P2，则有U1∶U2＝__________，I1∶I2＝__________，P1∶P2＝____________。

3．焦耳定律
(1)我们把________能转化为________能的现象叫电流的热效应。

(2)英国物理学家________做了大量的实验后，最后确定了电流通过导体产生的热量跟______________________，跟________________________，跟______________________。

这个规律叫焦耳定律，表达式是____________。

(3)电热在生活中的利用：___________________；危害：___________________________________。

防止电热带来危害的方法是：________________________________________________________。

重点实验再现
实验一探究电功率与电压、电流的关系
(1)实验方案：探究电功率跟电流、电压的关系，应该采用____________法；实验中可通过观察灯泡的__________来判断灯泡电功率的大小。

(2)实验器材：规格为“2.5 V0.3 A”的灯泡L1和“3.8 V0.3 A”的灯泡L2，电压表、电流表各一个，电池3节，开关1个。

(3)实验过程：①探究电功率跟电流的关系
实验电路：实验表格：
②探究电功率跟电压的关系
实验电路：实验表格：
(4)实验结论：用电器两端的电压相同时，通过用电器的电流越大，用电器的电功率_______；通过用电器的电流相同时，用电器两端的电压越大，用电器的电功率________。

根据进一步的实验可得：电功率等于____________________。

用公式表示为__________。

实验二探究电流产生的热量与哪些因素有关
实验方案：实验中采用________________法来探究电热跟通过导体的电流、电阻和通电时间的关系。

电流产生的热量无法直接测量，可间接通过______________反映出来，又用到了________________________________________________________________________法。

如图6－F－1甲所示是用来探究电热与_______关系的装置，结论：在________、通电时间相同时，________越大，产生的热量越多；如图乙所示是探究电热与________关系的装置，结论：在________________________________________________________________________、通电时间相同时，________越大，产生的热量越多。

图6－F－1
实验三测量小灯泡的电功率
(1)实验原理： ____________________。

(2)实验电路图：
图6－F－2
(3)实验中滑动变阻器的作用：__________________________________。

(4)实验故障问题：①有的同学连好电路后，闭合开关发现电流表的指针向左边没有刻度的地方偏转，原因是___________________________。

②有的同学发现电压表的指针满偏，原因是_______________________。

③有的同学发现电流表无示数、灯泡不亮而电压表有示数，在电路连接都正确的条件下原因可能是_____________。

④有的同学发现电流表有示数而电压表无示数、灯泡不亮，在电路连接都正确的条件下原因可能是________________________________________________________________________。

⑤有一组同学做实验时出现了这样的情景：移动滑动变阻器的滑片时电流表的示数变大，电压表的示数却变小，原因是________________________________________________________________________。

⑥还有一组同学发现，他们把滑动变阻器的阻值调到零时也达不到小灯泡的额定电压，原因是____________________。

⑦同学们都发现，当滑动变阻器接入电路的阻值较大时，电流表和电压表都有示数但小灯泡不发光，原因是______________________________________。

⑧小明刚连好最后一根导线，小灯泡就发出明亮的光，原因是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

中考真题链接
►类型一电功的计算
1．2017·泰州以保证安全，夏天，为了节能，可将冰箱的设置温度适当调________(选填“高”或“低”)。

有一台冰箱铭牌上标有“220 V 150 W”字样，测得其一天消耗的电能为1.2 kW·h。

假设冰箱在压缩机停止工作时不消耗电能，估算该冰箱压缩机在一天内工作的总时间为________h。

图6－F－3
2．[2016·德州] 甲、乙两灯泡中的电流与电压变化的关系如图6－F－3所示，将甲、乙两灯泡串联后接在电压为________V的电源两端时，甲灯泡中通过的电流为0.5 A，此时乙灯泡1 min内消耗的电能是________J。

3．2017·重庆下表为某电烤箱的铭牌，高温挡额定功率模糊不清。

如图6－F－4虚线内所示是电烤箱内部的简化电路图。

R1和R2均为电热丝，R2＝72.6 Ω。

电烤箱开关接1时是低温挡，接2时是高温挡。

求：
(1)电烤箱在低温挡正常工作10 min电流做的功。

(2)R1的阻值。

(3)在某用电高峰期，若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作，发现标有“3000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁81次共用时2 min，此时家庭电路两端的实际电压。

图6－F－4
►类型二电流的热效应
4．2017·株洲一台电风扇通电后电流I随时间t变化的图像如图6－F－5所示，电流稳定后正常工作，设它正常工作一段时间线圈产生的热量为Q1，后因机械故障叶片停止了转动，仍通电相同时间，线圈产生的热量为Q2。

忽略温度对电阻的影响，则( )
图6－F－5
A．Q1＝Q2
B．Q1＞Q2
C．Q1＜Q2
D．条件不足，无法比较Q1和Q2的大小
5．2017·沈阳电热水器在工作过程中把电能转化成________能。

某电热水器的铭牌如图6－F－6所示，在该电热水器中装初温为25 ℃、质量为60 kg的水，在额定电压下工作1400 s，水温升高10 ℃，则水吸收的热量是________J，电热水器消耗的电能是________J。

[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
图6－F－6
6．[2016·安徽] 图6－F－7中，电源电压保持不变，灯泡标有“6 V 3 W”字样。

当开关S闭合时，灯泡L正常发光，电流表的示数为0.8 A，则电阻R＝________Ω。

通电10 s内R产生的热量为________J。

图6－F－7
7．[2016·泰安] 如图6－F－8所示是某型号电压力锅工作电路简图，下表是其部分参数。

接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，1挡加热器开始加热。

当锅内混合物质温度达到102 ℃时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，2挡加热器工作，此时锅内混合物质温度不变，保持锅内压强不变，进入保压状态。

现将质量为2.0 kg、初温为36 ℃的混合物质放入压力锅中，接通电路使其正常工作20 min。

假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收，混合物质的比热容为c＝4.0×103J/(kg·℃)。

求：
(1)R1、R2的阻值。

(2)电压力锅加热多少秒后开始保压。

(3)电压力锅最后2 min内消耗的电能。

6－F－8
►类型三电功率的计算
8．2017·绵阳电焊利用电流的热效应熔化焊条。

某型号的电焊机接在电压为220 V 的家庭电路上，输出电压40 V，输出功率2200 W。

编号为甲、乙、丙、丁的四种橡胶绝缘铜芯线在常温下安全载流量(长时间通电的对应安全电流)如下表。

从安全的角度考虑，该电焊机的输出导线应该选用( )
A.甲B．乙
C．丙D．丁
9．2017·兰州甲、乙两灯分别标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”字样，先将两灯串联后接在电压为U的电路中，甲灯的功率为P1；再将两灯并联后接在同一电压下，乙灯的功率为P2。

两次灯泡均安全，忽略温度对灯丝电阻的影响，则P1∶P2为( ) A．9∶2 B．2∶9
C．4∶9 D．1∶9
10．2017·威海如图6－F－9所示，电源电压12 V保持不变，小灯泡L的规格为“6 V 3 W”，滑动变阻器的最大阻值为12 Ω，电流表的量程为0～3 A。

当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为________Ω。

当开关S1、S2都闭合时，要保证电路各元件安全，整个电路电功率的变化范围是________W。

图6－F－9
11．2017·滨州如图6－F－10所示，将标有“6 V 3 W”字样的灯泡L1和标有“6 V 6 W”字样的灯泡L2串联在电路中，使其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过其额定功率，不考虑温度对电阻的影响。

求：
(1)灯泡L1正常工作时的电流。

(2)灯泡L2的电阻。

(3)电源电压。

(4)此电路工作2 min消耗的电能。

图6－F－10
12．2017·桂林如图6－F－11所示电路，电源电压恒为12 V，定值电阻R为12 Ω，灯泡L标有“12 V0.5 A”字样，假设灯丝电阻不随温度的变化而变化，求：
(1)灯泡L的额定功率是多少？
(2)当断开开关S2、闭合S1和S3时，电路中的总电流是多少？
(3)开关S1、S2、S3分别处于什么状态时，整个电路消耗的总功率最小，此时的总功率为多少？
图6－F－11
►类型四电功率的测量
13．2017·宿迁在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电池组(3 V不变)、电流表、电压表、小灯泡(额定电压2.5 V)、滑动变阻器、开关、导线若干，实物电路如图6－F－12甲所示。

(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

(2)连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器，发现小灯泡不亮，电压表示数始终为零，电流表示数变化明显，电路故障可能是________。

(3)排除故障后进行实验，图乙是由实验数据描绘得到的小灯泡的I－U图像，则小灯泡
的额定功率是________W。

小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是________Ω。

(4)分析小灯泡的I－U图像，发现小灯泡灯丝的阻值随电压变化而变化，从本质上讲，引起小灯泡灯丝阻值变化的因素是________。

图6－F－12
详解详析
教材知识梳理
【核心要点突破】
1．电流 电 其他形式 焦 J 电能表 千瓦时
度 kW ·h 3.6×106
2．(1)快慢 之比 P ＝W t
P ＝UI 瓦 W 千瓦(kW) (2)P ＝I 2
R P ＝U 2R ＞ ＝ ＜ (3)使用电器正常工作的电压 用电器在额定电压下工作时的功率 1 无数 实际
(4)R 1∶R 2 1∶1 R 1∶R 2 1∶1 R 2∶R 1 R 2∶R 1
3．(1)电 内 (2)焦耳 电流的平方成正比
导体的电阻成正比 通电时间成正比 Q ＝I 2
Rt
(3)各种电加热器(或电饭锅、电热水器、电烙铁等) 烧坏用电器，甚至引起火灾 给用电器加装散热片、散热孔、散热风扇等
【重点实验再现】
实验一 (1) 控制变量 亮度
(3)①如图、表所示
②如图、表所示
(4)越大越大电压与电流的乘积P＝UI
实验二控制变量温度计示数的变化转换电阻电流电阻电流电阻电流
实验三(1)P＝UI
(3)改变灯泡两端的电压、保护电路
(4)①电流表“＋”“－”接线柱接反了②电压表选择的量程太小③灯泡断路④灯泡短路
⑤电压表与滑动变阻器并联⑥电源电压太低
⑦滑动变阻器阻值太大，灯泡的实际功率太小
⑧连接电路过程中开关没有断开，且滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处
中考真题链接
1．高 8
2．8 180
3．(1)由P ＝W t
可得，电烤箱在低温挡正常工作10 min 电流做的功： W ＝P 低t ＝400 W ×10×60 s ＝2.4×105 J 。

(2)由题图可知，开关接1时，R 1与R 2串联，总电阻最大，由P ＝U 2R
可知总功率最小，电烤箱处于低温挡；开关接2时，只有R 1接入电路，电阻小，由P ＝U 2R
可知功率大，电烤箱处于高温挡。

处于低温挡时，电路的总电阻R ＝U 2P 低＝（220 V ）2400 W
＝121 Ω， 则R 1的阻值：R 1＝R －R 2＝121 Ω－72.6 Ω＝48.4 Ω。

(3)指示灯闪烁81次，电烤箱消耗的电能W ′＝81×
13000 kW ·h ＝0.027 kW ·h ， 工作时间t ′＝2 min ＝130
h ， 则电烤箱在高温挡的实际功率：P ＝W ′t ′＝0.027 kW ·h 130 h ＝0.81 kW ＝810 W ； 根据P ＝U 2R
可得，此时家庭电路两端的实际电压：U ＝PR 1＝810 W ×48.4 Ω＝198 V 。

4．C
5．内 2.52×106 2.8×106
[解析] 电热水器工作时，消耗电能转化为水的内能； 水吸收的热量：Q ＝ cm (t －t o )＝4.2×103 J/(kg·℃)×60 kg ×10 ℃＝2.52×106 J ； 由铭牌上的数据，可知电热水器的功率P ＝2000 W ， 由P ＝W t 可得，消耗电能：W ＝Pt ＝2000 W ×1400 s ＝2.8×106
J 。

6．20 18
7．(1)由题可知，开关S 与触点a 、b 接通时，R 1与R 2并联，电饭锅处于1挡加热状态；
开关S 与a 、b 断开并与触点c 接通时，电路为R 2的简单电路，电饭锅处于2挡加热状态，
因电路的总功率等于各用电器功率之和，
所以1挡加热时，R 1的电功率：P 1＝P 加热1－P 加热2＝550 W －110 W ＝440 W ，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以由P ＝U 2R
可得，R 1、R 2的阻值分别为 R 1＝U 2P 1＝（220 V ）2440 W ＝110 Ω，R 2＝U 2P 加热2＝（220 V ）2110 W
＝440 Ω。

(2)当锅内混合物质的温度达到102 ℃时，开始保压，则混合物质的温度升高到102 ℃时所吸收的热量为
Q 吸＝cm (t －t 0)＝4.0×103 J/(kg ·℃)×2 kg ×(102 ℃－36 ℃)＝5.28×105 J ， 因加热器产生的热量全部被混合物质吸收，
所以，由W ＝Q 吸＝Pt 可得，从加热到保压的时间：
t ＝Q 吸P 加热1＝5.28×105 J 550 W
＝960 s 。

(3)由于电压力锅正常工作时间为20 min ，其加热的时间为960 s ，即16 min ，所以电压力锅最后2 min 处于保压状态，
则其消耗的电能：W ＝P 加热2t ′＝110 W ×2×60 s ＝1.32×104
J 。

8．D [解析] 由P ＝UI 得，电焊机工作时的输出电流I ＝P U ＝2200 W 40 V
＝55 A ，导线的安全载流量必须大于55 A 才行，由表可知，应选横截面积为10 mm 2
的导线 J 。

9．B [解析] 两灯的额定电压相同，由P ＝U 2R 可得两灯电阻之比为R 甲R 乙＝U 额2
P 甲U 额2P 乙
＝P 乙P 甲＝6 W 3 W
＝21
，
串联电路中电流处处相等，所以当两灯串联时I 甲＝I 乙，
由欧姆定律可得U 串甲R 甲＝U 串乙R 乙，所以U 串甲：U 串乙＝21
， 由串联电路电压特点知U 串甲＝23
U 。

由并联电路电压特点知，两灯并联时U 并乙＝U ，
由P ＝U 2R 可得：P 1P 2＝（U 串甲）2
R 甲（U 并乙）2R 乙
＝(U 串甲U 串乙)×R 乙R 甲＝(2U 3U )2×12＝29。

10．12 24～36 [解析] 当S 1、S 2都断开时，R 1与L 串联，灯泡L 正常发光时U L ＝6 V ，
功率P L ＝3 W ，电流I L ＝P L U L ＝3 W 6 V
＝0.5 A 。

因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流I ＝I L ＝0.5 A ，
因串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，所以，R 1两端的电压U 1＝U －U L ＝12 V －6 V ＝6 V ，
由I ＝U R 可得，R 1的阻值R 1＝U 1I ＝6 V 0.5 A
＝12 Ω。

当S 1、S 2均闭合时，L 被短路，R 1、R 2并联，电流表测量的是干路中的电流，因电流表的量程为0～3 A ，所以，电路中的最大电流为3 A ，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，整个电路的最大电功率P 大＝UI 大＝12 V ×3 A ＝36 W ；
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，
电路中的总电阻R ＝R 1R 2R 1＋R 2＝12 Ω×12 Ω12 Ω＋12 Ω
＝6 Ω， 电路消耗的最小总功率P 小＝U 2R ＝（12 V ）2
6 Ω
＝24 W ， 所以，整个电路电功率的变化范围是24～36 W 。

11．(1)由P ＝UI 可知，灯泡L 1正常工作时的电流为I 1＝P 1U 1＝3 W 6 V
＝0.5 A 。

(2)由P ＝U 2R 可知，灯泡L 2的电阻为R 2＝U 22P 2＝（6 V ）26 W
＝6 Ω。

(3)灯泡L 2的额定电流为I 2＝P 2U 2＝6 W 6 V
＝1 A ，两灯泡串联，电流相等，一灯泡正常发光，另一灯泡不超过其额定功率，则一定是“6 V 3 W 的灯泡L 1正常发光，
则灯泡L 2两端的电压为U ′2＝I 1R 2＝0.5 A ×6 Ω＝3 V ，
电源电压为U ＝U 1＋U ′2＝6 V ＋3 V ＝9 V 。

(4)此电路工作2 min 消耗的电能为W ＝UIt ＝9 V ×0.5 A ×120 s ＝540 J 。

12．(1)灯泡L 标有“12 V 0.5 A ”字样，表示灯的额定电压为12 V ，额定电流为0.5 A ，则灯的额定功率：P L ＝U L I L ＝12 V ×0.5 A ＝6 W 。

(2)当断开开关S 2、闭合S 1和S 3时，灯L 与R 并联，因电源电压为12 V ，故灯L 正常发光，通过灯泡的电流为0.5 A ；根据欧姆定律得通过R 的电流：I R ＝U R ＝12 V 12 Ω
＝1 A ， 根据并联电路电流的规律，电路中的总电流是I ＝I L ＋I R ＝0.5 A ＋1 A ＝1.5 A 。

(3)由欧姆定律I ＝U R 可知，灯L 的电阻为R L ＝U L I L ＝12 V 0.5 A ＝24 Ω；由P ＝UI ＝U 2R
可知，当电路的总电阻最大时，电路的总功率最小；根据并联电路的总电阻小于其中任一电阻，串联电路的总电阻大于任一电阻，可知当灯L 与R 串联时，即S 1、S 3断开，S 2闭合时，电路总电阻最大，此时电路的总电阻：R 串联＝R L ＋R ＝24 Ω＋12 Ω＝36 Ω，
电路的最小电功率：P 最小＝U 2R 串联＝（12 V ）2
36 Ω
＝4 W 。

13．(1)如图所示
(2)小灯泡短路 (3)0.625 2 (4)温度
[解析] (1)将电压表与灯泡并联，电源电压为3 V ，所以电压表应选择0～3 V 的量程。

(2)小灯泡不亮，电流表示数变化明显，电路中无断路，电压表示数为0，则可能是灯泡短路造成的。

(3)由图像知，当灯泡两端电压为2.5 V 时，通过灯泡的电流为0.25 A ，小灯泡的额定功率为P L ＝U L I L ＝2.5 V ×0.25 A ＝0.625 W ；滑动变阻器两端的电压U R ＝U －U L ＝3 V －2.5 V ＝0.5 V ，
滑动变阻器接入电路的电阻：R ＝U R I L ＝0.5 V 0.25 A
＝2 Ω。

(4)灯丝的电阻是变化的，因为不同电压下灯泡中电流不同、灯丝的温度不同，小灯泡灯丝的电阻受温度的影响。