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1、專 題 七 測 電 功 率 研 題 型 解 易考 情 通 覽 類型一 伏安法測電功率題型特點分析山西省中考近五年的命題,對本專題涉及內容伏安法測電功率五年三考,題型的考查形式主要以實驗探究題形式出現。主要考查內容多見于:連接實物圖;電路故障分析;電表的讀數及電功率的計算(包含表達式書寫);I-U圖像的應用、判斷、作圖;實驗操作及注意事項;實驗步驟設計;實驗結論、實驗方案的評估;特殊測量方法等內容。伏安法測量電功率實驗是電學部分非常重要的實驗,其不僅考查電學基礎知識,還考查學生動手能力、分析故障的能力、發(fā)現并解決問題的能力。 解題策略伏安法測量電功率是山西中考的重點實驗,其基本原理是P=UI。(
2、1)對于連接實物圖,要注意電表量程的選擇、滑動變阻器接線柱的要求;(2)對于電路故障分析,若電壓表有示數、電流表無示數,是斷路故障;電壓表無示數、電流表有示數,則是短路故障。另還有滑動變阻器短路或閉合開關前沒有調到最大值、電壓表接在滑動變阻器兩端等情況的發(fā)生。 典例1(2018沈陽)如圖所示,在測量小燈泡電功率的實驗中,已知小燈泡的額定電壓為2.5 V,電源為兩節(jié)新干電池。(1)實驗原理: P=UI 。(2)正確連接電路并測量,得到如下數據: 實驗序號1 2 3 4 5電壓U/V 0.5 1.3 2.1 2.5 2.9電流I/A 0.16 0.22 0.26 0.28 0.30發(fā)光情況不發(fā)光較
3、暗較亮正常發(fā)光強烈發(fā)光 在第1組數據中,電壓表和電流表雖然都有示數,卻觀察到燈泡不發(fā)光,主要原因是 小燈泡的實際功率太小 ;由表格中的數據,計算出小燈泡的額定電功率P額= 0.7 W。(3)下表是實驗過程中出現的不正常現象及檢測結果,請分析導致該現象的可能原因,從下列選項中選擇一個原因,并將前面的字母填入表格。A.小燈泡燈絲斷了B.滑動變阻器斷路C.滑動變阻器下面兩個接線柱接入電路 現象檢測原因小燈泡不亮,兩表的示數均較小移動滑片,小燈泡仍不亮,兩表的示數均不變C小燈泡不亮,電壓表的示數接近電源電壓,電流表幾乎無示數取下小燈泡,兩表的示數均不變A 思路點撥(1)實驗原理:P=UI。(2)小燈泡
4、的亮度是由其實際電功率決定的,實際電功率越大,小燈泡越亮。只有當小燈泡的實際功率大到足以引起小燈泡發(fā)光時,小燈泡才能發(fā)光,小燈泡實際功率太小時不發(fā)光;小燈泡的額定電功率根據P額=U額I額可求。(3)電路故障主要有兩類:短路和斷路;電路短路時,短路部分無電壓,電流大;電路斷路時,斷路部分無電流,電壓大。 高分秘籍小燈泡不亮的原因:(1)若電路完好小燈泡不亮,則滑動變阻器連入電路的阻值太大。(2)若電路有故障燈不亮,則小燈泡斷路或者小燈泡串聯(lián)的電路斷路;小燈泡短路。具體發(fā)生故障的位置根據電表來確定。 1.(2018淮安)在“測量小燈泡的功率”實驗中,小燈泡標有“2.5 V”字樣。(1)圖甲中有一處
5、導線連接錯誤無法正常完成實驗,錯誤的導線是 (選填“”或“”)。 (2)正確連接電路并檢查無誤后,閉合開關,發(fā)現小燈泡不亮,兩電表均無示數。為了檢查故障,小華將電壓表拆下,在開關閉合狀態(tài)下,分別將電壓表接在電源、滑動變阻器及開關兩端,結果只有接在滑動變阻器兩端時,電壓表無示數,則肯定出現故障的元件是 B 。A.電源 B.開關C.小燈泡 D.滑動變阻器(3)排除故障后,使小燈泡正常發(fā)光,電流表示數如圖乙所示,電流為 0.26 A,小燈泡的額定功率為 0.65 W。(4)你認為利用本實驗電路能探究電流與電壓的關系嗎?答: 不能 ,理由是 小燈 泡的電阻隨溫度的變化而變化 。 類型二 電能表測電功率
6、題型特點分析山西省中考近五年的命題,對本專題涉及內容電能表測電功率五年三考,題型的考查形式主要以綜合應用形式出現,或計算題或填空題。主要考查內容為利用電能表測家用電器的實際電功率和額定電功率。 解題策略利用電能表測量電功率的方法利用電能表來測算用電器的電功率是間接測量法,其實驗原理是P=。測算電功率時,先看清電能表的銘牌標有多少r/(kWh),再根據所測量的時間內轉盤轉過的轉數計算出這段時間內消耗的電能,利用P=計算出電功率。WtWt 典例2(2018聊城)(多選)小明同學家的電能表上標有“3 000 r/(kWh)”的字樣,他將家中的其他用電器都與電源斷開,僅讓電水壺在額定電壓下工作,觀察1
7、 min內電能表的轉盤轉了45 r,則下列說法正確的是( ACD )A.電水壺是利用電流的熱效應來工作的B.燒水過程中消耗的電能為5.4105 JC.電水壺的額定功率為900 WD.當實際電壓只有額定電壓的90%時,電水壺的實際功率為729 W 思路點撥本題考查了電能表的參數的理解與電能的求法以及電功率的計算,關鍵是要將公式掌握好。當電流通過電阻時,電流做功而消耗電能,產生了熱量,這種現象叫做電流的熱效應。3 000 r/(kWh)表示的是電路中每消耗1 kWh的電能,電能表的轉盤轉3 000 r,或者表示電能表每轉1 r,電路中消耗 kWh的電能,求出轉盤轉45 r電路中消耗的電能,然后根據
8、P=求出用電器的功率。根據P=求出電水壺的電阻;利用實際電壓,根據P=求出電水壺的實際功率。13 000Wt2UR 2UR 高分秘籍利用電能表測量電功率,分兩步進行。首先利用電能表的參數計算電能。用N(電能表的參數)表示接在該電能表上的用電器每消耗1 kWh的電能轉盤轉的轉數,用n表示只讓某一用電器工作一段時間對應電能表的轉盤實際轉的轉數,則這一用電器在這段時間內消耗的電能W=再利用P=計算實際電功率。rr/(kW h)nN Wt 2.(2017涼山州)某城市實施電網改造后,換用了脈沖式電能表。有一個脈沖式電能表表盤上標有“600 imp/(kWh)”、“220 V10 A”等信息,說明該電能
9、表指示燈每閃爍600次,電路中消耗的電能是1 kWh。某同學家接入一盞“220 V40 W”的電燈,使其單獨工作2 h,則該電燈消耗的電能是 2.88105 J,指示燈閃爍了 48 次。 類型三 特殊方法測電功率題型特點分析山西省中考近五年的命題,本專題所涉及的內容特殊方法測電功率的考查往往是融于伏安法測電功率的考查中,在五年三考伏安法測電功率的實驗中,考查特殊方法測電功率一次。主要考查內容:缺少電流表或電壓表的情況下對實驗方案設計。解題策略測電功率的特殊方法 1.有電壓表、定值電阻,缺電流表的具體的實驗方法及實驗步驟如下表所示:方法電路圖實驗步驟表達式伏阻法(缺電流表,給定一只電壓表,一只阻
10、值為R0的定值電阻) 閉合S、S1,移動滑動變阻器滑片,使電壓表的讀數為U額(U額已知);斷開S1、閉合S2,讀出電壓表的示數為U1 P額=U額閉合S、S 1,移動滑動變阻器滑片,使電壓表的讀數為I額R0(I額已知);斷開S1,閉合S2,讀出電壓表的示數為U1 P額=(U1-I額R0)I額1 0U UR額 2.有電流表、定值電阻,缺電壓表的具體的實驗方法及實驗步驟如下表所示: 方法電路圖實驗步驟表達式安阻法(缺電壓表,給定一只電流表、一只阻值為R 0的定值電阻) 閉合S、S2,移動滑動變阻器滑片,使電流表的讀數為(U額已知);斷開S2,閉合S1,讀出電流表的示數為I1 P額=U額閉合S、S2,
11、移動滑動變阻器滑片,使電流表的讀數為I額(I額已知);斷開S2,閉合S1,讀出電流表的示數為I 1 P額=(I1-I額)R0I額 0UR額1 0UI R 額 典例3(2018南充)在“測量小燈泡額定功率”的實驗中,小燈泡的額定電壓為2.5 V。(1)將圖甲中電路連接完整。(要求滑動變阻器滑片P向右移小燈泡變亮) 答案如圖所示 (2)正確連接電路后,閉合開關S,移動滑片P,小張發(fā)現小燈泡始終不亮,電流表無示數,電壓表示數始終為3 V,則故障原因為 小燈泡斷路 。(3)電路故障排除后,閉合開關,移動滑片P,直到電壓表示數為2.5 V,此時電流表示數如圖乙所示,則小燈泡的額定功率為 0.75 W。(
12、4)小張設計了如圖丙所示的電路也完成了該實驗(電源電壓不變,R阻值已知)閉合開關S和S 1,斷開S2,并調節(jié)滑動變阻器使電壓表示數為U額;閉合開關S和S2,斷開S1,滑動變阻器滑片P不動,讀出此時電壓表示數為U;則小燈泡額定功率的表達式P額=。(用U額、R、U表示)( )U U UR額額 思路點撥本題考查了實物連接、故障分析、應用功率公式P=UI計算以及特殊方法測量電功率。(1)根據滑片P向右移燈泡變亮確定滑動變阻器的接線柱。(2)電流表無示數,小燈泡不亮,說明電路中有斷路;電壓表有示數,說明電壓表與電源連通,則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,故與電壓表并聯(lián)的小燈泡斷路了。(3)額定電壓
13、下小燈泡的實際功率和額定功率相等,根據電流表的量程和分度值讀出示數,根據P=UI求出小燈泡的額定功率。(4)測小燈泡額定功率需要測出小燈泡額定電壓對應的額定電流,首先使通過 小燈泡的電壓為額定電壓,則小燈泡正常發(fā)光,根據串聯(lián)電路電流的規(guī)律和歐姆定律,通過開關的轉換使電壓表測小燈泡的電壓,使電壓表示數為2.5 V,保持滑片的位置不動,通過開關的轉換使電壓表測小燈泡與R的電壓,因電路的連接沒有改變,各電阻的電壓不變,由串聯(lián)電路電壓和電流的規(guī)律求出小燈泡正常工作時的電流,根據P=UI寫出額定功率的表達式。 高分秘籍1.有電壓表、定值電阻,缺電流表,完成電功率的測量設計思路:由于無法用電流表直接測量電
14、流,所以利用電壓表和定值電阻間接得出流過小燈泡的電流。2.有電流表、定值電阻,缺電壓表,完成電功率的測量設計思路:由于無法用電壓表直接測量電壓,所以利用電流表和定值電阻來間接得出小燈泡兩端的電壓。 3.(2018綿陽)在“測量小燈泡的電功率”實驗中,已知待測小燈泡的額定電壓為3.8 V,額定電功率估計在0.9 W左右,可供選擇的電流表有:A1(量程00.3 A),A2(量程03 A)。(1)連接電路時,應選用的電流表是A1(選填“A1”或“A2”)。(2)圖甲是某小組連接的實物電路圖。圖中有一根導線連接錯誤,請在這根導線上打“”,并在圖中改正。 答案如圖所示 (3)改正錯誤后,閉合開關,移動滑動變阻器滑片,當電壓表示數為0.3 V時,電流表示數如圖乙所示,此時小燈泡的電功率是 0.054 W。 (4)不用電流表,另增加兩只開關和一個阻值為12 的定值電阻R0,該小組設計了如圖丙所示的電路圖,測量小燈泡的額定功率。正確連接電路后,斷開S3,閉合S1、S2,調節(jié)滑動變阻器,讓電壓表示數為3.8 V;然后只斷開S2,再閉合S3,讀出電壓表示數為6.5 V,則測得小燈泡的額定功率是 0.855 W。
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