第24講電功和電功率

1、第 24 講電功和電功率電流做功的實(shí)質(zhì)電功電功的測(cè)量影響電功大小的因素電流的焦耳定律： QI 2Rt電能熱效應(yīng)電熱器：電流熱效應(yīng)定義和物理意義電功率電功率的測(cè)量有關(guān)計(jì)算公式,分類一電功),理解電功， 知道電功的單位)【考點(diǎn)梳理】1電功的定義：指_電流 _通過(guò)用電器時(shí)所做的功。2電功的單位：焦耳(J) ，常用單位還有千瓦時(shí) (kW·h) 。3 1 焦耳 _1_瓦·秒 _1_伏·安·秒； 1 千瓦時(shí) _3.6 × 106_焦?！净顚W(xué)活用】1下列說(shuō)法正確的是( C )A電功是表示電流做功快慢的物理量B電功率越大，電流做的功就越多C電流做功越多，消耗的

2、電能就越多D電功率是表示電流做功多少的物理量2下列單位中屬于電功的單位的是( B )A伏特B焦耳C安培D瓦特,電功的測(cè)量)【考點(diǎn)梳理】1測(cè)量?jī)x器：_電能表 _( 千瓦時(shí)計(jì) ) ，測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)電路所消耗的電能。2電能表的讀數(shù)：一般家庭電路中的電能表的示數(shù)有4 位數(shù)，分別是千位、百位、十位和個(gè)位?！净顚W(xué)活用】3小明家電能表上月底的示數(shù)為0 8116，本月底的示數(shù)如圖所示，他家本月消耗的電能為_(kāi)140_kW·h。 若按 0.5 元/(kW·h) 計(jì)費(fèi)， 本月應(yīng)付電費(fèi)使用的用電器總功率不得超過(guò)_2200_W。_70_元。 他家同時(shí)第3題圖第 4題圖4小明家的照明電路中安裝了一只新

3、電能表，使用一段時(shí)間后，電能表的示數(shù)如圖所示，小明家這段時(shí)間消耗的電能是( D )A2W B 2JC 20 kW· h D 2 kW·h,電功的大小決定的因素)【考點(diǎn)梳理】1影響電功大小的因素：_電壓 _、 _電流 _和 _通電時(shí)間 _。2電流做了多少功，就有多少的_電 _能轉(zhuǎn)化為 _其他形式 _的能。電功量度用電器消耗多少電能?！净顚W(xué)活用】5在探究“影響電流做功大小因素”時(shí)，(1) 我們根據(jù)電燈的亮暗程度， 比較相同時(shí)間內(nèi)電流做功多少的方法稱為_(kāi)轉(zhuǎn)換 _法；保持其中的兩個(gè)物理量不變， 而通過(guò)改變另一個(gè)物理量來(lái)比較電流做功 ( 電燈的亮度 ) 情況，這種方法稱為 _控制變量

4、 _法。(2) 通過(guò)圖甲的實(shí)驗(yàn)我們可以看出：在 _電流和通電時(shí)間 _相同時(shí)，電壓越 _大 _，電流做功越多。(3) 通過(guò)圖乙的實(shí)驗(yàn)我們可以看出：在 _電壓和通電時(shí)間 _相同時(shí)，電流越 _大 _，電流做功越多。,電功的計(jì)算)【考點(diǎn)梳理】1電功的計(jì)算公式：W_UIt_，W Pt 。2在純電阻電路中，WQ _I 2Rt _Ut R， QI 2Rt( 焦耳定律) ?！净顚W(xué)活用】6某導(dǎo)體中的電流是7一只燈泡接在4 V0.2 A ，通電 10 s 電流做功18 J ，則導(dǎo)體兩端的電壓是_9_V。電路中，通過(guò)它的電流為0.4 A ，通電 10 s ，則下列說(shuō)法中不正確的是 (D)A燈泡此時(shí)的電阻為10 B燈

5、泡此時(shí)的電功率為1.6 WC電流對(duì)燈泡做的功為16 JD燈絲放出的熱量為40 J, 分類二電功率 ),電功率的概念及單位 )【考點(diǎn)梳理】1電功率的定義： _電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功_。它反映 _電流做功快慢 _。電功率大表示電流做功快，表示電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量快。2影響電功率大小的因素：_電壓 _和 _電流 _。3電功率的單位：瓦特(W)， 1 瓦特 _1_伏·安 1 焦 / 秒。4常用單位： 1 千瓦 _1000_瓦。【活學(xué)活用】8下列家用電器正常工作時(shí)做功最快的是( C )A臺(tái)燈B 電視機(jī)C 空調(diào)D 微風(fēng)電扇9下列單位不屬于電功率單位的是( D )A千瓦B 瓦C 焦 /秒 D

6、 千瓦時(shí),電功率的簡(jiǎn)單計(jì)算)【考點(diǎn)梳理】W1電功率的計(jì)算公式：P t ， P UI。U222在純電阻電路中，P R I R?！净顚W(xué)活用】10(2014 ·臺(tái)州 ) 智能手機(jī)耗電量大，移動(dòng)充電寶應(yīng)運(yùn)而生。移動(dòng)充電寶就是一個(gè)可充電的鋰聚合物電池。某品牌移動(dòng)充電寶部分相關(guān)參數(shù)如表格所示。該充電寶的輸出功率為_(kāi)4_W。表中有明顯不符合科學(xué)規(guī)范之處，請(qǐng)加以改正：_將重量改為質(zhì)量_。重量： 145 g完全充電： 150 mA/20 V/5 h輸出電壓： 5 V輸出電流： 800 mA,額定功率與實(shí)際功率的區(qū)分 )【考點(diǎn)梳理】1額定電壓：用電器_正常工作時(shí) _兩端的電壓。2實(shí)際電壓：將用電器接入某

7、一電路時(shí)，用電器_工作時(shí) _兩端的電壓。3額定功率：用電器在_額定電壓 _下工作時(shí)所消耗的電功率。4實(shí)際功率：用電器在_實(shí)際電壓 _下工作時(shí)所消耗的電功率。5銘牌的主要內(nèi)容有額定電壓、額定功率或額定電流等。用電器生產(chǎn)出廠其額定電壓、額定功率就是 _確定的 _，而實(shí)際電壓和對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率是不確定的，它們隨用電器工作條件的改變而 _變化 _，只有用電器兩端實(shí)際電壓_等于 _( 填“大于”“小于”或“等于”)額定電壓時(shí)，實(shí)際功率才等于額定功率，用電器才能正常工作。6解讀銘牌：( 以右圖為例 )(1)PZ220-100中 P 表示普通，“ Z”表示照明， “220”表示額定電壓是220 V，“ 100

8、”表示額定電功率是100 W。(2)泉城牌的燈泡是2014 年6 月生產(chǎn)的?！净顚W(xué)活用】11將一只標(biāo)有“36 V40 W”的燈泡接入某段電路時(shí)，測(cè)得通過(guò)它的電流是1 A，那么它的實(shí)際功率( C )A大于 40 W B 等于 40 WC小于 40 W D 無(wú)法判斷12燈泡的亮度主要取決于( C )A電功的大小B 電壓的大小C實(shí)際功率的大小D 額定功率的大小13甲、乙兩只燈泡的銘牌如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是( D )甲乙A燈泡正常發(fā)光時(shí)，甲燈燈絲的電阻較小B兩燈都正常發(fā)光時(shí)，甲燈消耗的電能較少C甲燈的實(shí)際功率一定是40 WD將乙燈接在110 V 電路中，它的額定功率仍為60 W,實(shí)驗(yàn)測(cè)定小燈泡的

9、電功率)【考點(diǎn)梳理】1伏安法測(cè)量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)原理：P _UI_。2實(shí)驗(yàn)器材：電池若干、導(dǎo)線若干、開(kāi)關(guān)、待測(cè)小燈泡、_電壓表_、 _電流表_、 _滑動(dòng)變阻器 _。3按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路。4閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片的位置，直到電壓表的讀數(shù)等于額定電壓，記錄電流表和電壓表的讀數(shù)，觀察小燈泡正常發(fā)光的亮度。5適當(dāng)改變變阻器滑片的位置，使小燈泡兩端的電壓低于它的額定電壓( 如 4額定電壓5) ，分別記下電壓表和電流表的讀數(shù)，并觀察小燈泡的亮度變化。6再適當(dāng)改變變阻器滑片的位置，使小燈泡兩端的電壓高于它的額定電壓( 如 6額定電5壓) ，分別記下電壓表和電流表的讀數(shù)，并觀察小燈泡的亮度變化。7根

10、據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出小燈泡的額定功率和低于或高于額定電壓時(shí)的實(shí)際功率。【活學(xué)活用】14某同學(xué)要測(cè)一個(gè)額定電流為0.3 A 的小燈泡的額定功率，他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖，請(qǐng)幫助該同學(xué)完成下列問(wèn)題：甲乙(1) 在連接實(shí)物電路過(guò)程中，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于_斷開(kāi) _狀態(tài)。(2) 經(jīng)檢查電路連接無(wú)誤后，接通電路，觀察到電流表指針位置如圖乙所示，此時(shí)電路中電流為 _0.1_A 。(3) 假設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)電路連接正確，器材及各接線柱的連接完好，實(shí)驗(yàn)中無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電路中的電流總低于0.3 A ，其原因是 _電源電壓小于燈泡的額定電壓_。,收集和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))【考點(diǎn)梳理】1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

11、。序號(hào)U/VI /AP/W小燈泡亮度變化1232. 合作交流，分析說(shuō)明，得出結(jié)論。(1) 小燈泡只有在 _額定電壓下工作 _時(shí)才能正常發(fā)光。(2)_ 當(dāng)實(shí)際電壓額定電壓_時(shí)，小燈泡實(shí)際消耗的功率小于額定功率?！净顚W(xué)活用】15圖甲是小紅同學(xué)在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中連接的實(shí)驗(yàn)電路，小燈泡的額定電壓為 3.8 V ，電源電壓為6 V 。(1) 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)_變大 _，電壓表示數(shù) _不變_。 ( 均填“變大”“變小”或“不變”)(2) 同組的小剛同學(xué)發(fā)現(xiàn)接線中有一處錯(cuò)誤，所以才出現(xiàn)上述現(xiàn)象，而且只需改動(dòng)一根導(dǎo)線的連接，就會(huì)符合實(shí)驗(yàn)要求，請(qǐng)你在需要改動(dòng)的導(dǎo)線上

12、打上“×” ，并用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線畫(huà)出正確的接線。(3) 電路連接正確后，他們正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中。若第二次測(cè)量時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則此時(shí)電流為_(kāi)0.38_A ，小燈泡的額定功率為_(kāi)1.444_W。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123電壓 U/V3.03.84.5電流 I/A0.340.42,專項(xiàng)一電功的計(jì)算)【重點(diǎn)提示】用電器消耗多少電能，即電流做了多少功，可用公式W UIt或 WPt來(lái)2計(jì)算，當(dāng)用電器為純電阻時(shí)， 還可用公式 W URt I 2Rt 來(lái)計(jì)算。 在計(jì)算的時(shí)候要注意單位統(tǒng)一和各量的對(duì)應(yīng)?！纠?1】如圖所示電路，電源電壓為6 V絲電阻不變。(1) 若表 a 為電流表、表b

13、 為電壓表，當(dāng)，燈泡 L 標(biāo)有“ 6 V2 W”的字樣，設(shè)燈泡燈S 閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為1 A ，求電阻R的阻值。(2) 若表a、表b 均為電壓表， 閉合開(kāi)關(guān)S，求燈泡L 的功率及其通電4 min消耗的電能。圖 1圖 2【點(diǎn)撥】 (1)若表 a 為電流表、表 b 為電壓表，等效電路圖如圖1 所示，電阻 R的阻值2U6 VLULR I 1 A 6 。 (2) 若表 a、表 b 均為電壓表，等效電路圖如圖2 所示，燈泡電阻 R PL（6V）2 。此時(shí)電路電流I U6 V 0.25 A ，燈泡 L 的實(shí)際功率 P1818 2 WRR 6L2L (0.25 A)2× 18 1.125W，通

14、電4 min 燈泡消耗的電能1.125 W×4× 60 sI RW Pt 270J 。【答案】 (1) 電阻 R的阻值是 6 (2) 燈泡 L 的功率是 1.125 W，通電 4 min 消耗的電能是 270 J1小華有 4 V 的蓄電池和規(guī)格為“ 3 V 3 W”的小燈泡各一只，為了能使小燈泡正常發(fā)光，他設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。求：(1) 小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流；(2) 小燈泡正常發(fā)光 1 min 消耗的電能；(3) 定值電阻的阻值。P解： (1) I U3 W/3 V 1 A(2) WPt 3 W×60 s 180 J(3) 定值電阻電壓： U 4 V 3 V1

15、 V ，U定值電阻的阻值：R I 1 V/1 A 1 。,專項(xiàng)二電功率的計(jì)算 )W【重點(diǎn)提示】 電功率表示電流做功的快慢，可用 P t 、P UI 來(lái)計(jì)算用電器消耗的電功U22率大小，對(duì)于純電阻用電器，電功率還可用P R 、P I R計(jì)算。只有當(dāng)用電器兩端的電壓等于額定電壓時(shí)，用電器實(shí)際消耗的電功率才等于額定功率?！纠?2】(2014 ·臺(tái)州 ) 加在某電動(dòng)機(jī)上的電壓是U，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r ，則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的電熱功率為()222UP rP rA PB. rC. U2D P U2【點(diǎn)撥】本題關(guān)鍵是要明確電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路，電功率等于熱功率與輸出功率之和

16、。P2P 2因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是非純電阻電路，電功率為 PUI，所以電流為 I U，故電熱功率 P 熱 I R( U) rP2rU2?！敬鸢浮?C【例 3】(2012 ·義烏 ) 如圖所示，已知電源電壓保持不變，滑動(dòng)變阻器的阻值范圍020 。閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑片P 位于 A 端時(shí)，電壓表的示數(shù)為2 V ；當(dāng)滑片 P 位于 B 端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.3 A 。求當(dāng)滑片 P 位于 A端時(shí)：(1) 電流表的示數(shù)；(2) 小燈泡的電功率?！军c(diǎn)撥】等效電路圖如右圖所示：(1) 當(dāng)滑片 P 位于 A 端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表的示數(shù)A2V0.1 A ；IURAB20(2) 電源的電壓 U

17、 I ( RLRAB) 0.1 A ×(RL 20 ) ，當(dāng)滑片 P 位于 B 端時(shí)，電路為燈泡的簡(jiǎn)單電路， 電源的電壓U I RL 0.3 A× RL，由兩式可得：RL10 ，U3 V，22【答案】 (1) 電流表的示數(shù)為0.1 A(2) 小燈泡的電功率為0.1 W2(2014 ·寧波) 如圖電路中，電源電壓不變。當(dāng)只閉合S1 時(shí)，電壓表示數(shù)為3 V，電流表示數(shù)為0.2 A 。(1)1 min內(nèi)電路消耗的電能為多少？(2) 把兩表的位置互換后，閉合S1、S2，電流表的示數(shù)為0.5 A ，此時(shí) R2 消耗的電功率P2 為多少？解： (1) W UIt 3 V

18、15;0.2 A ×60 s 36 JU3 VU3 V(2) 15 ， 11 60.5 ARI0.2 ARI 1R2 RR115 6 9 2（3 V）222U9 1 WP R2, 專項(xiàng)三測(cè)定小燈泡的電功率)【重點(diǎn)提示】用伏安法測(cè)定小燈泡消耗的電功率，其實(shí)驗(yàn)原理為UI。選擇電路中各P元件時(shí)， 電源電壓應(yīng)大于小燈泡的額定電壓；電壓表量程應(yīng)大于小燈泡的額定電壓；電流表量程應(yīng)大于小燈泡的額定電流。正確連接電路后， 閉合開(kāi)關(guān)， 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可測(cè)得小燈泡工作時(shí)兩端的電壓和通過(guò)的電流，利用公式UI可算出小燈泡實(shí)際消耗的電功率和額定P功率?！纠?4】某同學(xué)測(cè)量一只額定電壓為2.5V 的小燈泡的電

19、功率，他設(shè)計(jì)的電路圖如圖甲所示。甲乙(1) 請(qǐng)根據(jù)圖甲將圖乙中的實(shí)物電路連接完整( 導(dǎo)線不允許交叉 ) 。(2) 閉合開(kāi)關(guān)前， 滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到最 _( 填“左”或“右” ) 端， 閉合開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5 V時(shí)，電流表的示數(shù)為0.28 A ，小燈泡的額定功率為 _W，繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)它連入電路的電阻值最小時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.7 V ，電流表的示數(shù)為0.29 A ，小燈泡的實(shí)際功率為_(kāi)W?！军c(diǎn)撥】 (1) 燈泡額定電壓是2.5 V ，電壓表選3 V 量程，由題意知，燈泡在額定電壓下的電流，即額定電流為0.28 A ，則電流表選0.6 A量程；燈泡與電流表

20、串連接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示；(2) 由電路圖知，滑片在最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大阻值，因此閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于最右端；燈泡的額定功率 P 額 U額 I 額2.5 V ×0.28 A 0.7 W，燈泡的實(shí)際功率P實(shí) U實(shí) I 實(shí)2.7 V ×0.29 A 0.783 W 。【答案】 (1) 電路圖如圖所示。(2) 右 0.7 0.7833(2013 ·寧波 ) 在“測(cè)定小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡上標(biāo)有“2.5 V ”字樣。實(shí)驗(yàn)序號(hào)123/V2.02.53.0UI /A0.220.260.30P/W小燈泡的亮度

21、(1) 如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路中，尚缺少一根導(dǎo)線，請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將電路連接完整。(2) 小科同學(xué)正確連接電路后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。當(dāng)他斷開(kāi)開(kāi)關(guān)整理器材時(shí)，才發(fā)現(xiàn)電表如圖乙所示。小科同學(xué)應(yīng)重新實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前他應(yīng)該進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是壓表調(diào)零 _。小科補(bǔ)上了這一操作后，重新實(shí)驗(yàn)并正確操作，他測(cè)得小燈泡的額定功率將大于 _( 填“大于”“小于”或“等于”)0.65 W 。_電_,探究電流的熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系 )【例 1】如圖甲所示，兩只相同的燒瓶里裝有同樣的煤油，它們的初溫相同，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用該裝置探究“電流的熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系”。(1) 請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線， 將圖甲的電路連接完整 (

22、 要求兩電阻串聯(lián)、 通過(guò)電阻絲的電流可以改變且連線不得交叉 ) 。(2) 兩燒瓶中電阻絲的材料、橫截面積均相同，由圖可知：兩電阻絲的阻值Ra_( 填“”“”或“”)b。R(3) 通電一段時(shí)間后， a、b 兩支溫度計(jì)的示數(shù)如圖乙所示，則b 的示數(shù)是 _，由此可知：在相同的時(shí)間內(nèi)，電流一定時(shí)，電阻越_，它產(chǎn)生的熱量越 _。(4) 若將圖甲的電路改成圖丙所示，通電一段時(shí)間后，_( 填“ a”或“ b” ) 溫度計(jì)的示數(shù)較大?！军c(diǎn)撥】 (1)滑動(dòng)變阻器、兩電阻絲串連接入電路，電路圖如圖所示。(2) 由圖甲可知，電阻 Rb 的電阻絲長(zhǎng)，又因?yàn)殡娮杞z的材料、橫截面積均相同，所以Ra Rb。 (3) 由圖乙 b 所示溫度計(jì)可知，溫度計(jì)分度值是1 ，溫度計(jì)示數(shù)是35 ；由圖乙可知，溫度計(jì)b 的示數(shù)大于溫度計(jì) a 的示數(shù)，則 R 產(chǎn)生的熱量大于電阻R 產(chǎn)生的熱量，已知兩電阻串聯(lián)，RR，baab通過(guò)兩電阻的電流I 、通電時(shí)間t 都相等，由此可見(jiàn)：在相同的時(shí)間內(nèi)，電流一定時(shí)，電阻越大，它產(chǎn)生的熱量越多。(4)由圖丙可知，兩電阻并聯(lián)，電阻兩端的電壓U相等，已知aRbU2taba 溫度