第三章 第6节 电能的利用.docx
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第三章第6节电能的利用
第三章第6节电能的利用
【本讲教育信息】
一、教学内容
电能的利用
二、考点清单
（一）学习目标：
1、理解电功率的概念，知道电器额定功率的含义
2、理解电功率跟电流电压的关系，知道电功的概念，并能进行简单的计算
3、知道电能表是计算消耗电能的仪表，学会家用电能表的读数和计算电器消耗电能的方法
（二）重难点分析：
重点：
电功率和电功的相关计算，家用电能表的读数和计算电器消耗的电能
难点：
电功率和电功的相关计算
三、全面突破
【知识点1】电功和电功率简介：
1、电功简介：
电流通过对电器做功来转化电能。
电功——电流所做的功。
反映有多少电能转化为其它形式的能
（1）电能转化为内能的电器有：
电炉、电饭煲、电热水器、电烙铁等
（2）电能转化为机械能的电器有：
电动抽水机、电风扇、抽油烟机、电动车等
2、电功率
电功率――电流单位时间内所做的功。
描述电流做功的快慢。
单位：
瓦特或千瓦
额定电压――用电器正常工作时的电压。
额定功率――用电器在额定电压下消耗的功率。
灯泡的额定功率60瓦表示什么意义？
――表示电流通过白炽灯1秒内做的功为60焦。
读图：
如图所示洗衣机和电饭锅的铭牌，你能读懂哪些内容？
介绍以下名称：
输入功率――用电器消耗的总电功率。
输出功率――电动机（或发电机）输出的有用功率。
探究：
出示两个不同额定功率的灯泡，提问学生，灯泡的亮度与电功率有关吗？
1、作出假设：
功率越大，灯泡越亮
2、设计电路：
因为所提供的是三盏额定电压相同的电灯，所以要进行比较，则需要设计成一个并联电路，并画出电路图。
3、进行实验，并填表
4、交流并得出结论
【典型例题】
例1.闭合开关后，下图中的四个灯泡都正常发光，其中最亮的是（）
解析：
这四个灯泡都能正常发光，说明实际电压等于额定电压，所以实际功率也等于额定功率，而额定功率最大的为D灯泡，所以选择D。
答案：
D
例2.商场中，一位顾客和一位卖微波炉的售货员出现了不同意见。
售货员说微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费；顾客说微波炉很费电，他家的微波炉一开就“烧保险”。
他们是从不同角度来说的，其中顾客所说的角度是指微波炉加热食品时（填“电能”或“电功率”）比较大。
解析：
从他们的对话可以看出，售货员所讲的省电，是指加热相同质量的食品，微波炉消耗的电能少。
而顾客所说的费电，则是指微波炉的电功率大。
答案：
电功率
例3.在你家中，同时工作的用电器越多，干路中的电流越________；小灯泡的灯丝烧断了，把断了的灯丝搭在一起接入电路，灯会变得比原来更______.
解析：
这是一道综合考查电学知识的题。
第一问重在对并联电路电流的理解，并联电路中干路的总电流等于各支路的电流之和，所以在你家中，同时工作的用电器越多，干路中的电流越大。
第二问重在对影响电阻大小的因素分析，小灯泡的灯丝烧断了，把断了的灯丝搭在一起接入电路，这时灯丝的长度短了，所以电阻减小，而电压不变，所通过灯丝的电流增大，最后导致电功率增大，所以灯会变得比原来更亮。
答案：
大亮
例4.家庭电路电压在用电高峰时段有时会降低到198V，在此电压下，一盏“220V100W”的灯泡工作时的实际功率将______________100W（选填“大于”或“小于”），灯泡的亮度会比正常发光时______________一些。
解析：
因为实际电压198V比额定电压220V要低，所以实际功率也将小于额定功率100W。
而决定灯泡亮暗的是实际功率，实际功率小了，所以灯泡也就会比正常发光时暗一些。
答案：
小于暗
【知识点2】电功率和电功的计算：
1、电功率的计算
猜测：
小灯泡的电功率与哪些因素有关？
根据所学的电学知识进行猜测。
（1）研究电功率与电流的关系
设计方案与电路。
组成并联电路。
结论：
在电压相等的情况下，通过灯泡的电流越大，灯泡消耗的电功率越大。
（2）研究电功率与电压的关系
设计方案与电路。
组成串联电路。
结论：
在电流相等的情况下，灯泡两端的电压越高，灯泡消耗的电功率越大。
通过上述两个实验得出电功率的决定因素。
实验中注意控制变量法的应用。
*电功率计算：
等于通过这个电器的电流与这个电器两端的电压的乘积。
P＝UI单位：
瓦特或伏·安
当然，之前所学的P=W/t也同样适用于电功率的计算。
想一想：
根据欧姆定律，还能够得到有关求P功率的计算公式有哪些？
P＝U2/R和P=I2R
注意：
这两个推导公式只能用于纯电阻电路（即电能只转化为内能）。
2、电功的计算
电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。
W＝UIt单位：
焦、伏·安·秒
当然，之前所学的W=Pt也同样适用于电功的计算。
根据欧姆定律可推导出：
W＝I2RtW=U2t/R
注意：
这两个推导公式只能用于纯电阻电路（即电能只转化为内能）。
3、电能的测量
电能表（又称“千瓦时计”，俗称“电度表”）
——可以直接测量某段时间家中消耗了多少电能。
计量单位：
千瓦时kW·h
1千瓦时＝3.6×106焦
使用方法：
联接在进户线上，计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用户的用电度数。
思考：
电能表上标注的“220V5（20）A”、“600revs/kW·h”等字样各表示什么意思？
“220V”表示这个电能表的额定电压是220伏。
“5（20）A”表示这个电能表的标定电流为5安，在短时间内使用电流最大不能超过20安。
“600revs/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600转。
介绍峰谷电能表，即按不同的时间段执行不同的电价。
*实验：
如何用电能表粗略地测量用电器的电功率：
（1）测量原理：
P＝W/t
（2）需要测量的数据：
时间t、电能表转盘的转数。
（3）需要的测量工具：
秒表
【典型例题】
例1.某37英寸液晶电视机的铭牌上有“220V200W”的字样，则该电视机正常工作1小时消耗千瓦时的电能。
解析：
当用电器正常工作时实际功率等于额定功率，所以消耗的电能W=Pt=200W×1h=0.2kW×1h=0.2kW·h。
答案：
0.2
例2.如图是一顶太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，帽沿装有一个小型电风扇。
电池板在太阳光的照射下，将能转化为电能，驱动电风扇工作。
电风扇工作时的电压为1.2V，电流为50mA，若电风扇正常工作了l小时，电流做功为焦。
解析：
第一问比较容易得出：
太阳能电池板是将太阳能转化为电能。
第二问可通过电功公式计算：
W＝UIt=1.2V×0.05A×3600s=216J。
答案：
太阳216
例3.如图所示的电饭煲，内部有两条电阻丝，每条电阻丝的阻值都为110欧（电阻丝的阻值恒定不变）。
电饭煲的额定功率从大到小有高、中、低三挡，额定电压是220伏。
把电饭煲接在220伏的电源上，求：
（1）把电饭煲的额定功率打到中档时，内部是一条电阻丝接入电路，通过它的电流多大？
（2）把电饭煲的额定功率打到低档时，内部是两条电阻丝串联接入电路，电饭煲的电功率多大？
解析：
这道题综合考查了电功率的有关计算，具体见答案解析。
答案：
（1）根据I=
=
＝2安
（2）根据串联电路的特点
根据
＝220瓦
答：
（1）电饭煲的额定功率打到中档时，通过它的电流为2安，
（2）电饭煲的额定功率打到低档时，电功率为220瓦。
例4.小明家住农村，他家的厕所离房子有一段距离，家人上厕所前都要带上手电筒，很不方便，若灯整夜开着又很浪费电。
他想利用所学的知识对厕所的照明电路进行适当改装，将“220V40W”的灯泡、阻值为990Ω的电阻和开关S、S1连成如图所示的电路。
天黑后，S处于闭合状态，当无人入厕所时，开关S1断开，此时灯较暗，但能起到指示作用；当有人入厕所时，闭合开关S1，灯泡正常发光，起到照明作用。
（1）当S、S1都闭合时，电阻R处于状态（填“短路”、“断路”或“通路”）；
（2）当灯起指示作用时，通过电阻R的电流是多少安？
（3）通过计算说明无人入厕所时和有人入厕所时，电路消耗的功率哪个大？
解析：
这道题也综合考查了电学的各方面知识，同学们要从整体的角度对电学有一个深入的理解，具体见答案解析。
答案：
（1）短路
（2）当灯起指示作用时，R与L串联
RL=UL2/PL=（220V）2/40W=1210Ω
R总=R+RL=990Ω+1210Ω=2200Ω
通过R的电流
I=U/R总=220V/2200Ω=0.1A
（3）无人入厕所时，R与L串联，电路中消耗的总功率为
P1=UI=
=22W
有人入厕所时，L正常发光，电路中消耗的总功率为
P2=PL=40W
∵P1＜P2
∴有人入厕所时，电路中消耗的功率大
答：
略
例5.5月20日是“中国学生营养日”，学生的膳食结构越来越受到学校、家庭和社会的重视。
妈妈为了改善小红的早餐营养，买了一台全自动豆浆机，豆浆机的工作原理示意图和铭牌如下：
（1）计算豆浆机正常工作时的最大电流。
（2）豆浆机做一次豆浆，若电动机累计工作3分钟，电阻丝累计加热12分钟，则总共消耗多少电能？
（3）豆浆中富含的是细胞生长及修补组织的主要原料，食用豆浆能为青少年提供生长发育所需的重要营养素。
解析：
这道题综合考查了电学和生物学方面的知识，具体见答案解析。
答案：
（1）由P=UI得：
I＝
＝
＝3.64A
（2）由P＝
得：
W＝Pt
加热时消耗的电能：
W1＝P1t1＝800W×l2×60s＝576000J
电动机工作时消耗的电能：
W2＝P2t2＝150W×3×60s＝27000J
总共消耗的电能：
W总＝W1+W2＝576000J+27000J＝603000J
答：
正常工作时，通过豆浆机的最大电流为3.64A，做一次豆浆总共消耗603000J电能。
（3）蛋白质
四、应考锦囊
本讲的知识点是中考的必考内容，其中电功率和电功的计算一般都出现在后面较难的计算上，是需要同学们熟练掌握的知识点，我们例题中所讲解的都是今年浙江省各个地市中考卷的真题，从这些题中不难看出，熟练运用我们在课中所讲的推导公式对于提高同学们的解题速度显得非常重要。
希望同学们能在课后更多地进行这方面的训练，从而使自己在中考中把这部分知识的分拿稳。
五、本讲小结
1、明确电功率和电功的概念以及相关的分析。
2、明确额定电压、额定功率和实际电压、实际功率间的差异。
3、理解电功率和电功公式的意义，计算过程，思维步骤和注意事项。
4、理解与电能表有关的知识点。
六、超前思维
下次上课前请同学们做好以下准备：
电热器
（一）学习目标：
1、熟悉常用的电热器，知道电热器是利用电流热效应工作的
2、理解电流通过导体发出的热量跟哪些因素有关，理解焦耳定律
3、初步学会运用焦耳定律进行简单的计算
（二）阅读内容：
课本107~109页
（三）带着问题上课堂：
1、电流通过导体发出的热量跟哪些因素有关？
2、列举生活中常见的利用电流热效应工作的用电器？
（四）牛刀小试：
1、电流通过各种导体时，会使导体的温度_________，这种现象叫做电流的_________。
2、从能量转化看，电流通过导体发热的过程实质上是_________能转化为_________能的过程。
各种各样的电热器都是利用电流的_________工作的。
3、电流通过导体产生的热量跟_________的二次方成正比，跟导体的_________成正比，跟通电_________成正比。
这个规律叫做_________，它最先是由_________国科学家_________发现的，用公式可以表示为：
__________________。
【模拟试题】（答题时间：
40分钟）
一、选择题
1.三峡工程举世瞩目，其水电站的年发电量在847亿千瓦时以上。
“千瓦时”是下列哪种科学量的单位？
（）。
A.时间B.电荷量C.电功率D.电功
2.根据灯泡铭牌（如图）所给信息判断，下列说法中正确的是（）
A.灯泡适宜在25V的电路中使用
B.灯泡在电压低于220V时，就不发光
C.灯泡在任何情况下工作时，电功率都是25W
D.灯泡在220V的电压下工作时，电功率是25W
3.1千瓦时的电能可供标有“PZ220－40”的灯泡正常工作（）
A.4.5小时；B.0.025小时；C.1小时；D.25小时
4.一盏电灯上标着“220V100W”，若将它接入110V的电源的两端，下面说法中正确的是（）
A.它的额定功率变为原来的一半；B.通过它的电流强度变为原来的
；
C.它的实际功率变为原来的
；D.它的实际功率变为原来的
5.一个灯泡标有“220V40W”的字样，当把它接到110V的电路上时，它的实际电功率是：
（）
A.40WB.19.8WC.10WD.无法确定
6.有两个分别标有“6V2W”和“12V8W”字样的电灯泡，如果将它们串联在电路中，使其中一个灯光恰能正常发光，则加在串联电路两端的电压是（）
A.6伏特B.12伏特C.18伏特D.24伏特
7.把两个灯泡串联后接到电源上，闭合开关后，发现灯L1比灯L2亮，下列说法中正确的是（）
A.通过L1的电流大B.通过L2的电流大
C.L1两端的电压大D.L2两端的电压大
8.现有两个不同规格的灯泡L1“PZ220V-40W”和L2“PZ220V-60W”，把它们接入电路.正常发光时的电阻分别为R1、R2，则（）
A.R1>R2.B.R1=R2C.R19.有5Ω和10Ω的两个定值电阻，先将它们串联，后将它们并联接在同一个电源上，则关于它们两端的电压和消耗的电功率的关系是（）
A.串联时，电压之比是1：
2，电功率之比是2：
1
B.串联时，电压之比是2：
1，电功率之比是1：
2
C.并联时，电压之比是1：
1，电功率之比是2：
1
D.并联时，电压之比是1：
1，电功率之比是1：
2
*10.如果加在定值电阻两端的电压从8伏增加到10伏时，通过定值电阻的电流相应变化了0.2A，则该定值电阻所消耗的电功率的变化量是（）
A.0.4瓦B.2.8瓦C.3.2瓦D.3.6瓦
11.如图所示电路中，电源电压保持不变，开关S由断开到闭合，下列表述中正确的是（）
A.电路总电阻变大B.电路总功率变小
C.电压表示数变小D.电流表示数变大
12.已知R1：
R2=2：
1，则（）
A.串联时，它们的电流之比为2：
1
B.串联时，它们的功率之比为1：
1
C.并联时，它们的电流之比为2：
1
D.并联时，它们的电压之比为1：
1
13.对于下图电能表中的各种数据，说法不正确的是（）
A.电能表正常工作时的电压一定为220V，电流一定为10A
B.每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000r
C.同时使用的用电器总功率不能超过2200W
D.电能表读数的单位是kW·h
14.下列几种电器铭牌的标示都涉及到“2A”字样，其中表示额定电流的是（）
A.滑动变阻器上标有“10Ω2A”B.家用电熨斗上标有“220V2A”
C.电能表上标有“220V2A”D.某汽车用蓄电池标有“2A10h”
15.两盏灯标有“220V60W”和“110V60W”字样，当它们都正常发光时（）
A.220V60W的灯较亮B.110V60W的灯较亮
C.两盏灯一样亮D.无法比较
二、填空简答题
1.如图所示，电源电压是6伏，灯泡L的电阻是12欧（其阻值不随温度变化），滑动变阻器的最大阻值是12欧.当滑片P移到最左端时，灯泡L正常发光，则灯泡L的额定功率是______瓦.若滑片P移到最右端时，通过灯泡的电流是______安.
2.电阻R1：
R2=3：
1，若将它们串联在电源两端，相同时间内电流做功之比W1：
W2=；电功率之比P1：
P2=。
3.将一个标有“36V18W”的灯泡接入电路中，测得通过灯泡的电流是0.4安，那么灯泡的实际功率额定功率（填“大于”或“小于”）。
*4.一只电能表的表盘上标有“3000R/kW·h”字样，它表示______________，若只让一个待测电灯单独工作，测出180s内转盘转了15转，则电流做的功是______kW·h=_______J。
待测电灯的电功率是_________W，若电灯两端的电压减半，720s内转盘将转_______转.
5.一只电烙铁标有“220Ｖ、75Ｗ”字样，其中“220Ｖ”表示，“75Ｗ”表示。
该电烙铁正常工作时通过的电流强度是，电阻是，正常工作30分钟，消耗电能度。
若实际加在该电烙铁上的电压是200伏，则它的实际功率是。
6.电流在1s内做的功叫做，是反映电流做功的物理量。
某段电路两端电压为3V，5s内电流做功20J，这段电路消耗的电功率是；这段电路的电阻是。
三、分析计算题
*
1.一个“12V7.2W”的灯，接入电路正常工作5分钟。
求：
（1）灯的额定电流；
（2）灯丝电阻；（3）电流所做的功。
**
2.发光二极管（LED）具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用。
如图甲所示是LED的实物图和元件符号。
把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，如图乙所示。
（1）闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED却不发光，可见，LED具有（填“单向”或“双向”）导电性；
（2）移动滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示。
当该LED正常工作时，消耗的电功率多大？
此时变阻器R＇接入电路的阻值多大？
**
3.妈妈买了一辆电动车，回家后却发现一个难题：
车库里只有一盏灯，但没有充电用的插座.爸爸打开灯的开关盒，看到里面有两个接线柱，于是他从这两个接线柱上引出两根导线，接上一个插座.接好后插上电器，却发现电灯亮了，但亮度明显偏暗.
（1）造成这一现象的原因是由于连接错误而导致充电器与电灯联.
（2）正确连接后充电器与电灯都能正常工作了.爸爸发现充电器上标有“输入电压220V，输出功率100W”.电动车一次充电需要6小时.请计算一次充电消耗的电能为多少千瓦时？
【试题答案】
一、选择题：
1.D2.D3.D4.C5.C6.B7.C8.A9.C
10.D解析：
R=U/I=（10V-8V）/0.2A=10Ω
P1＝U12/R=（10V）/10Ω=10WP2＝U22/R=（8V）/10Ω=6.4W
所以电功率的变化量=10W-6.4W=3.6W
11.D12.D13.A14.B15.C
二、填空简答题：
1.30.25
2.3：
13：
1
3.小于
4.接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上转盘转过3000转
5×10-31.8×10410015
解析：
第一问很简单，第二问开始解答：
W=15R/3000R/kW·h=5×10-3kW·h=1.8×104J
P=W/t=1.8×104J/180s=100W
最后一问，当电压减半，则电功率变为原来的四分之一，所以在720s内转盘将转15转。
5.这只电烙铁的额定电压是220V额定功率是75W
0.34A645.33欧0.037561.98W
6.电功率快慢4W2.25欧
三、分析计算题：
1.解：
（1）由P=UI得：
I=P/U=7.2W/12V=0.6A
（2）由I=U/R得：
R=U/I=12V/0.6A=20Ω
（3）由P=W/t得：
W=Pt=7.2W×300s=2160J
答：
略
2.解：
（1）单向
（2）解：
该LED正常工作时，通过的电流为20mA
答：
LED消耗的电功率是0.06W，变阻器接入电路的阻值为75Ω
3.解：
（1）串
（2）方法一：
W=Pt=0.1千瓦×6小时=0.6千瓦时
方法二：
I=P/U=l00瓦/220伏=0.455安
W=UIt=220伏×0.455安×6×3600秒=2.16×106焦=0.6千瓦时
答：
一次充电消耗的电能为0.6千瓦时.
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