高中物理电功率 TWord格式.docx

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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