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高中物理电功率 TWord格式.docx

电功、电功率

电流、欧姆定律

电流、电阻、欧姆定律

电流、电阻和欧姆定律

一、电功:

1、定义:

电路中电场力对移动电荷做的功。

2、公式:

W=qU=UIt。

3、电流做功的实质:

电能转化成其他形式能的过程。

二、电功率:

单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢。

3、额定功率和实际功率

用电器正常工作时的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。

用电器的铭牌,有电压值、电流值、电阻值等,一般不同的用电器选择不同的两个物理量作为标注内容,揭示用电器的耐压值,或允许通过的电流值,或正常工作的电功率指,如手电筒的小灯泡标有“2.5V0.3A”等字样,它说明小灯泡的耐压值及正常工作的电流值。

用电器在实际使用时,用电器两端电压叫实际电压,它可能等于额定电压,也可能不等于额定电压,在实际电压下工作时,用电器的功率叫做实际功率,实际电压和实际电流可分别用电压表和电流表直接测量。

当实际电压偏离额定电压,用电器不能正常工作,所谓不能正常工作,有多种表现:

实际电压高于额定电压,其消耗的实际功率超过额定功率,用电器的使用寿命缩短,甚至烧坏;

如实际电压低于额定电压,它消耗的实际功率小于额定功率,白炽灯发光较弱,日光灯不能启动发光,电视机的图像、声音效果变差。

【练一练】有人说,标有“110V60W”和“110V10W”的两只电灯串联起来,接在220V的电路上使用时,它们都能正常发光,因为它们的额定电压之和是220V。

这种说法正确吗?

知识点二:

焦耳定律

焦耳是英国物理学家,出生于曼彻斯特,他在热力学、电学等方面都有着不俗的成绩。

焦耳的家庭条件比较富裕,父亲是酿酒师,有自己的酒厂。

但他从小便体弱多病,由于身体的原因,他不能去上学,只在家庭学校里学习过,没有经过正规的教育,可以说他是自学成才。

在青年时期,他认识了一位对他影响重大的人物,就是化学家道尔顿。

道尔顿很喜欢这个学生,一直悉心教导他。

教给了他数学、哲学、化学方面的知识,也由此激发了他对科学的兴趣。

这对他以后的研究有着深远影响。

焦耳在学习完成后,便进入家里的酿酒厂,当时还是蒸汽机发动,为了能进一步提高工作效率,他开始研究怎么样用电动机替换蒸汽机,最终成功研究出来。

他在研究的过程中注意到了热量的问题,并开始了这方面的研究。

第二方面,焦耳在研究电动机的过程中,注意到了热量的问题,于是开始研究电流。

他不断实验,最终发现了规律,并进行总结和整理,得出了焦耳定律。

这个定律提出电流通过导体,热量高低与电阻和通电时间成正比。

这一定律使电学有了很大的发展。

第三方面,他测定了热和机械功之间的当量关系,这也是他最大的贡献。

他设计了一系列的实验,不断更换设备和材料,可最终所得的结果却相差不大,并且随着精度的提高,结果越来越相近。

发现能量之间会发生转换,并且总的质量是不会变的。

在这样的研究结果下提出了能量守恒定律,这一定律的提出有着划时代的意义。

【概念解析】

一、焦耳定律:

1、电热:

电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。

2、计算式:

Q=I2Rt。

3、注意:

(1)电功是电能转化为其他形式能的量度,电热是电能转化为内能的量度。

计算电功时用公式W=UIt,计算电热时用公式Q=I2Rt

二、电功和焦耳热的区别和联系

从能量转化的角度来看,电功和焦耳热之间的数量关系是W≥Q、UIt≥I2Rt.

1、纯电阻电路:

如电炉等构成的电路,电流做功将电能全部转化为内能,此时有W=Q,计算时可任选一公式:

W=Q=Pt=I2Rt=UIt=

t

2、非纯电阻电路:

如含有电动机、电解槽等的电路,电流做功除将电能转化为内能外,还转化为机械能、化学能等,此时有W>

Q,电功只能用公式W=UIt来计算,焦耳热只能用公式Q=I2Rt来计算。

对于非纯电阻电路,欧姆定律不再适用.

三、四个概念的比较

意义

公式

联系

电功

电流在一段电路中所做的功

W=UIt

对纯电阻电路,电功等于电热,W=Q=UIt=I2Rt;

对非纯电阻电路,电功大于电热,W>Q

电热

电流通过导体产生的热量

Q=I2Rt

单位时间内电流所做的功

P=UI

对纯电阻电路,电功率等于热功率,P电=P热=UI=I2R;

对非纯电阻电路,电功率大于热功率,P电>P热

热功率

单位时间内导体产生的热量

P=I2R

【练一练】下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()

A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多

B.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=

t只适用于纯电阻的电路

C.在非纯电阻的电路中,UI>

I2R

D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路

【难度】★

【答案】B

考点一:

电功、电功率、热量的概念

【例1】两只灯泡分别接在两个电路中,下列判断正确的是()

A.额定电压高的灯泡较亮

B.额定功率大的灯泡较亮

C.接在电压高的电路两端的那盏灯较亮

D.在电路中实际功率大的灯较亮

【答案】D

【变式训练】

1、下列家用电器中,主要利用电流热效应的是()

A.电冰箱B.洗衣机C.电热毯D.电视机

【答案】C

2、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈的电阻相等,都是R,设通过的电流强度相同,则在相同的时间内,关于这只电炉和这台电动机的发热情况,下列说法中正确的是()

A.电炉产生的热量少于电动机产生的热量

B.电炉产生的热量多于电动机产生的热量

C.电炉和电动机产生的热量相等

D.无法判断

1、如图所示的电路中,电源的输出电压恒为U,电动机M线圈电阻与电炉L的电阻相同,电动机正常工作,在相同的时间内,下列判断正确的是()(多选)

A.电炉放出的热量与电动机放出的热量相等

B.电炉两端电压小于电动机两端电压

C.电炉两端电压等于电动机两端电压

D.电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率

【难度】★★

【答案】AB

【解析】电炉是纯电阻,电动机是非纯电阻,由于电炉和电动机构成串联电路,二者的电流相等,则电炉两端电压小于电动机两端电压,又Q=I2Rt,故A、B正确,C、D错误.

考点二:

电功、电功率的计算

【例1】如图所示电路中,各灯额定电压和额定功率分别是:

A灯“10V,10W"

,B灯"

60V,60W”,C灯"

40V,40W"

,D灯"

30V,30W"

在a、b两端加上电压后,四个灯都能发光。

比较各灯消耗功率的大小,正确的是()

A.PB>PD>PA>PC

B.PB>PA>PD>PC

C.PB>PD>PC>PA

D.PA>PC>PD>PB

【例2】R1和R2分别标有“2Ω,1.0A”和“4Ω,0.5A”,将它们串联后接入电路中,如图4所示,则此电路中允许消耗的最大功率为()

A.1.5WB.3.0W

C.5.0WD.6.0W

【答案】A

【解析】R1和R2串联后的总电阻为R=R1+R2=6Ω,电路中的电流不能超过R2的额定电流,即0.5A.根据P=IU和I=

得P=I2R=1.5W,故A正确.

1、室内有几种用电器:

1.5kW的电饭煲、200W的电灯、750W的取暖器、250W的电视机和2kW的空调器.如果进线处只有13A的保险丝,供电电压为220V,为用电安全,下列情况下不能同时使用的是()

A.电饭煲和电灯B.取暖器和空调嚣

C.电饭煲和空调器D.电灯、电视机和空调器

2、如图所示,M,N接稳压电源,a、b间断开时,Uab=120V,a、b间接入“220V,100W”的灯泡时,Uab=110V。

则此时电源输入M、N的电功率为()

A.25WB.27.27W

C.102.27WD.2.27W

3、电阻R1=4Ω,R2=16Ω。

现将R1和R2串联或并联后接入电路中,要使R1与R2消耗的电功率相等,则()

A.若串联接入电路中,应在R2两端并联一个4Ω的电阻

B.若串联接入电路中,应在R2两端并联一个16Ω的电阻

C.若并联接入电路中,应在R1支路中串联一个4Ω的电阻

D.若并联接入电路中,应在R1支路中串联一个12Ω的电阻

4、如图所示,电源电压恒定,滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω,定值电阻R3=10Ω、R1=1Ω。

当电键S闭合、滑动变阻器接入电路的电阻值为5Ω时,电路的总功率为24W,R1的功率为4W,此时灯L正常发光。

求:

(1)此时电流表的示数和电压表的示数;

(2)电灯L正常发光时的阻值;

(3)当电键S断开时,要使灯L仍正常发光,则滑动变阻器接入电路的阻值应为多少?

A

V

R1

R3

R2

L

S

电源

【难度】★★★

【答案】

(1)2A;

10V

(2)5Ω(3)6Ω

【解析】

(1)IA=I1=

=2A

UV=U总-U1=U总-I1R1=12-2×

1=10V

(2)RL=

=5Ω

(3)R2′=

=6Ω

5、把灯L1接到一个电压恒定的电源上,L1的电功率是100W。

如果把它与另一个灯L2串联起来,再接到电源上,L2的电功率是9W。

此时灯L1的功率是多少?

(假定灯泡的电阻恒定不变)

【答案】1W或81W

考点三:

额定功率和实际功率

【例1】三个阻值相同,额定电压也相同的电阻,将其中两个并联再与第三个串联,共同能承受的最大总电压为U1,最大总功率为P1;

若将两个串联后再与第三个并联,则共同能承受的最大总电压为U2,最大总功率为P2;

,则U1︰U2=_______,P1︰P2=______。

【答案】3:

2;

1:

1、两只额定电压均为110V的灯泡A和B,额定功率分别为100W和40W,为了使它们接到220V电源上能止常发光,同时电路消耗的电功率最小,如图所示电路中最合理的是图()

2、机动车的尾气含有铅等大量有害物质,并且也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。

电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素,正在逐渐被人们接受。

某国产品牌电动汽车的铭牌如下,已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压,则下列说法正确的是()

规格

后轮驱动直流电动机

车型:

60″电动汽车

电动机额定输出功率:

1675W

整车质量:

400kg

额定转速:

600r/min

蓄电池(容量It=800Ah,输出电压:

U≥36V)

额定工作电压/电流:

36V/50A

A.电动汽车正常工作时消耗的电功率1675W

B.电动机的内阻为0.5Ω

C.蓄电池充满电后储存的电能不小于2.88×

104J

D.充满电后在额定功率下连续行驶的时间不小于16h

3、如图所示,把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中,甲电路两端的电压为8V,乙电路两端的电压为16V。

调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2,两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙,则下列关系中正确的是()

A.P甲<P乙B.P甲>P乙

C.P1>P2D.P1=P2

4、三个标有"

100Ω4W”、“12.5Ω8W”、“90Ω10W"

字样的电阻,当它们串联时允许加的最大总电压是______V,并联时允许通过的最大总电流是______A

【答案】40.5;

1.01

5、如图甲所示,三个电阻的阻值均为R,额定功率为18W,在每个电阻耗电功率均不超过额定功率的条件下,此电路最大耗电功率为_______W。

若改为图乙所示电路,仍满足上述要求,这个电路最大耗电功率为______W。

【答案】27;

27

挑战自我

1、如图所示的电路中,电源电压恒定,定值电阻为r,变阻器阻值变化范围为0——R,且R>

r,闭合开关S后,将变阻器的滑片P缓慢地从a端向b端,那么通过变阻器的电流和变阻器消耗的功率将()(多选)

A.电流逐渐变大

B.电流逐渐变小

C.功率逐渐变大

D.功率先增大后减小

【答案】AD

2、有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电动机不转,此时测得流过电动机的电流是0.4A;

若把电动机接入2.0V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0A.求:

(1)电动机线圈的电阻;

(2)电动机正常工作时的输出功率;

(1)0.5Ω

(2)1.5W

(1)电动机不转时,电动机电路为纯电阻电路,

根据欧姆定律可得线圈的电阻R=

=0.5Ω;

(2)电动机正常工作时的输入功率P输入=UI=2.0×

1.0W=2W,

此时线圈的发热功率为P热=I2R=0.5W,

电动机的输出功率P输出=P输入-P热=2W-0.5W=1.5W;

3、一个电热器由两条不同的电阻丝R1、R2并联构成.这个电热器与一个阻值固定的电阻R0串联后接在电压U恒定的电源上,如图所示,若由于某种原因,电热器中电阻丝R1烧断,另一根电阻丝R2仍完好,电阻丝R1烧断前后电热器的发热功率不变。

已知固定电阻R0=12欧,电热器完好时,固定电阻R0的发热功率与电热器烧断一根电阻丝后R0的发热功率之比为4:

1。

设电阻R0及电阻丝的阻值不随其中电流的变化而变化.求电热器完好时电阻丝R1、R2的阻值.

【答案】8Ω或24Ω

1、简述电功和电热的区别,在什么情况下,两者大小相等?

2、对于多个不同规格的用电器串联或并联的电路,如何求解允许工作的总电压和总电流?

3、电炉丝断了,有人将它搭起来使用,这时发现功率增大,而且用不了多久搭接处又会断开,为什么?

因为搭接后电炉丝的电阻减小,当还接在原电源上使用时,根据

可知电功率增大,又因为搭接处有较大的接触电阻,搭接部分和其余部分串联,所以这部分的功率比同样长度的其他部分要大,这部分功率往往超过额定功率,因此更易损坏。

1、三盏灯泡L1(110V、100W)、L2(110V、60W)和L3(110V、25W),电源所能提供的电压为220V,在图示的四个电路中,能通过调节变阻器R使电路中各灯泡均能够正常发光且最省电的一种电路是()

L1

L2

L3

R

B

C

D

2、一根电阻丝在通过2C的电量时,消耗电能是8J。

若在相同时间内通过4C的电量,则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为()(多选)

A.U=4VB.U=8VC.E=16JD.E=32J

【答案】BD

3、下表为一台电热水器的铭牌(有一项内容模糊不清),电热水器内部电路可简化为如图所示电路,R1和R2均为电热丝.则下列说法中不正确的是(  )

某电热水器的简介

简化电路

额定电压

220V

额定

电流

高温挡

中温挡

5A

低温挡

2A

电源频率

50Hz

A.低温挡正常工作时的额定功率是440W

B.中温档正常工作1分钟产生的热量是6.6×

C.高温挡正常工作时的额定电流是8.3A

D.电热丝R2的电阻是44Ω

4、三个阻值相同,额定电压也相同的电阻,将其中两个并联再与第三个串联,共同能承受的最大总电压为U1,最大总功率为P1;

,则U1︰U2=_______,P1︰P2=_______。

5、如图所示电路中,滑动变阻器R1的最大阻值为24Ω,滑片位于中点。

定值电阻R2的阻值为4Ω,小灯泡L规格“12V6W”电流表A为理想电表,闭合电键S,小灯泡正常发光,求:

(1)电流表的读数I;

(2)电源电压U;

(3)若滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω,不考虑小灯泡L阻值的变化,求小灯泡的实际功率P。

(1)1.5A

(2)18V(3)4.86W

6、在图示电路中,稳压电源的电压U=9V,电阻R1=9Ω,R2为滑动变阻器,电流表为理想电表。

小灯泡L标有“6V,6W”字样,电阻随温度变化不计。

电键S断开时,求:

(1)电流表的示数I;

(2)小灯泡L的实际功率PL;

(3)闭合电键S,为使小灯泡L正常发光,滑动变阻器R2接入电路的电阻值是多少?

(1)0.6A

(2)2.16W(3)4.5Ω

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