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18电功率

第十八章电功率

第一节电能电功

知识清单

1、电能:

电流通过电动机时,电动机转动,电能转化为动能;电流通过电炉时发热,电能转化为内能;电流通过电灯泡时,灯丝灼热发光,电能转化为内能和光能.电能可以转化成其他形式的能量,转化过程就是电流的做功过程.

2、电能表:

①电能表:

测量某一段时间内消耗的电能(用电器在某一段时间内所做的电功)右图

是一种电能表的表盘.

“220V”表示这个电能表的额定电压是220V,应该在220V的电路中使用.

“10(20A)”表示这个电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A.

“50Hz”表示这个电能表在50Hz的交流电中使用.

“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,电能表上的表盘转过600转.

②读数:

a.测量较大电功时用刻度盘读数:

电能表前后两次读数之差,即用月底读数减去月初读数.

b.测量较小电功时读表盘转数:

(N为电能表铭牌上每千瓦时转盘的转数,n为被测用电器工作时,t秒内转盘的转数).

3、电功:

①电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.

②电功或电能用符号W表示.

③电功或电能单位:

焦耳,简称焦,符号为J.电能的常用单位是度,即千瓦时(kW•h).1kW•h=3.6×106J.

④公式:

W=UIt.

4、串并联电路电功特点:

①在串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于各用电器电功之和;

②串联电路中,各用电器的电功与其电阻成正比,即W1/W2=R1/R2;

③并联电路中,各用电器的电功与其电阻成反比,即W1/W2=R2/R1.

说明:

各支路通电时间都相同.

实战演练

1、关于电功,下列说法不正确的是(D)

A.电功是表示电流做功多少的物理量B.电流做功越多,消耗的电能就越多

C.用电能表可以直接测量电流做功的多少D.电功就是电能,两者是一回事

2、下列家用电器正常工作10min,消耗电能最多的是(B)

A.电视机B.空调

C.洗衣机D.笔记本电脑

3、对发电机、电熨斗、洗衣机和汽油机在工作时能量转化的分析,正确的是(B)

A.发电机将电能转化为机械能B.电熨斗将电能转化为内能

C.洗衣机将机械能转化为电能D.汽油机在做功冲程时,将机械能转化为内能

4、电流通过一台电动机一段时间,产生的热量是12000J,得到的机械能是36000J,则电流做功至少为(D)

A.12000JB.36000J

C.24000JD.48000J

5、将A、B两根同种材料制成的导体串联接入电路,若长度LA=LB,而横截面积SA>SB,在相同时间内,下列叙述正确的是

A.电流通过A、B所做的功WAWB(A)

C.电流通过A、B所做的功WA=WBD.无法比较WA与WB的大小

6、R1、R2两电阻并联后接入电路,若R1

A.W1>W2B.W1

C.W1=W2D.无法判定

7、要使某用电器在相同时间内消耗的电能变为原来的2倍,以下措施可行的是(B)

A.仅使电压变为原来的2倍B.电压不变,而使用电器电阻变为原来的一半

C.仅使电流变为原来的2倍D.同时改变电压为原来的4倍,电阻为原来的2倍

8、小明想验证他家电能表盘上标注的每千瓦时的转数是否正确,于是他将标有“220V3A”的用电器单独接入电路中,当该用电器正常工作5min后,电能表的转盘正好转了110r,则该电能表每千瓦时的实际转数应是(B)

A.2400rB.2000r

C.1500rD.1200r

9、家用电能表的盘面上,标有3000r/(kW•h)的字样,当接入一个用电器正常工作时,1min内电能表的转盘转了30转,则该电器消耗的电能是(C)

A.1kW•hB.0.1kW•h

C.0.01kW•hD.0.001kW•h

10、一只电能表标有3000r/(kW•h)字样,现观察转盘转了45圈,那么用电器共消耗了多少电能(D)

A.1.35×105JB.1.35kW•h

C.0.15kW•hD.5.4×104J

11、如图所示,a、b端电压保持不变,已知R1:

R2=1:

4,则开关S闭合前后,通过R2的电流之比,相同时间内R2消耗的电功之比分别是(B)

A.4:

5,25:

16B.4:

5,16:

25

C.5:

4,16:

25D.5:

4,25:

16

12、小吴家的电能表11月1日的读数如图甲所示,12月1日的读数如图乙所示,若电价为0.5元/度,则小吴家11月份的应交电费是(B)

A.33.95元B.27.75元

C.277.5元D.30.62元

13、如图所示,灯泡和电阻串联后接在电压为U的电路中,已知电阻的阻值为R,通过电路的电流为I,则灯泡在t时间内消耗的电能是(D)

A.UItB.U2t/RC.I2RtD.UIt-I2Rt

R

S

U

第11题第12题第13题

14、如图是直流电动机提升重物的示意图,电源电压为110V且保持不变,电路中的电流是5A,重500N的物体在电动机带动下以0.9m/s的速度匀速上升,不计各处摩擦,则电动机线圈的电阻是(A)

A.4Ω

B.22Ω

C.10Ω

D.2Ω

15、一杯香浓的豆浆可以让我们的早上有一个精力充沛的开始.电动豆浆机在工作过程中,转动的叶轮将豆子打磨研碎,加热体将豆浆加热至煮熟.下面说法中正确的是(C)

A.通电后叶轮转动,电动机将机械能转化为电能

B.从开始加热到豆浆煮熟的过程中,豆浆的内能不变

C.叶轮打磨研碎豆子和加热豆浆时,电流都做了功

D.喝刚刚煮好的豆浆时,在它表面吹气可以加快豆浆的升华,使它凉得快些

16、某一型号的自动电热水器,额定容量30L,正常工作时的电流为13.6A,装满20℃的水,正常工作45min,将水加热到80℃,求:

①电热水器在正常工作时,能量是如何转化的?

②这段时间内水箱中的水吸收多少热量?

③这段时间内电热水器共消耗多少电能?

④电热水器的效率.

解:

①电能转化为内能

②水的质量

m=ρV=103×30×10-3kg=30kg

水吸收的热量

Q吸=cmΔt=4.2×103×30×(80-20)J=7.56×106J

③电热水器消耗的电能

W=UIt=220×13.6×45×60J=8.1×106J

④电热水器的效率

η=Q吸/W=(7.56×106)/(8.1×106)=93.6%

17、在如图所示的电路中,电源电压U=6V,且保持不变,R1=20Ω,R2=30Ω.问:

①若开关S1闭合,S2断开,当滑片P滑到a端时,电流表的示数为0.2A,此时滑动变阻器R的电阻值为多大?

②若开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,电流表的示数是多少?

③若开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,1min电路消耗的总电能为多少?

解:

①当开关S1闭合,S2断开,当滑片P滑到a端时,R与R1串联,电路中的总电阻

R总=U/I=6/0.2Ω=30Ω

滑动变阻器连入电路中的阻值

R=R总-R1=30-20Ω=10Ω

②当开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,R1与R2并联,电路中的总电阻

R′总=R1R2/(R1+R2)=20×30/(20+30)Ω=12Ω

电流表的示数I′=U/R′总=6/12A=0.5A

③当开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,1min电路消耗的总电能

W=UI′t=6×0.5×1×60J=180J

第二节电功率

知识清单

1、电功率:

①在物理学中,用电功率表示电流做功的快慢.

②电功率等于电功与时间之比.

③电功率公式:

a.定义式:

P=W/t;b.计算式:

P=UI,变形公式P=I2R、P=U2/R.

④电功率单位:

国际单位瓦特,简称瓦,符号W;常用单位千瓦,符号kW.

2、串并联电路电功率特点:

①在串联电路和并联电路中,总功率等于各用电器电功率之和.

②串联电路中,各用电器的电功率与其电阻成正比,即P1/P2=R1/R2.

③并联电路中,各用电器的电功率与其电阻成反比,即P1/P2=R2/R1.

3、用电器的额定功率和实际功率:

额定电压:

用电器正常工作时的电压叫额定电压.

额定功率:

用电器在额定电压下的功率叫额定功率.

额定电流:

用电器在正常工作时的电流叫额定电流.

用电器实际工作时的三种情况:

①U实

②U实>U额P实>P额——用电器不能正常工作,有可能烧坏.(如果是灯泡,则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝).

③U实=U额P实=P额——用电器正常工作.

电灯泡上的“PZ22025”表示额定电压是220V,额定功率是25W.

灯泡的亮度是由其所消耗的实际电功率决定的,与额定电压和额定功率无关.

额定电压相同,额定功率不同的灯泡,灯丝越粗,功率越大.

将这两个灯泡串联,额定功率大的,实际功率小;将这两个灯泡并联,额定功率大的,实际功率大.

实战演练

1、下列说法中,正确的是(B)

A.电功率是表示电流做功多少的物理量B.电功率是表示电流做功快慢的物理量

C.用电器的电功率越大,做功就越多D.用电器的电功率越大,消耗的电能就越多

2、某家用电器正常工作时电功率为1000W,此用电器可能是(A)

A.空调机B.日光灯

C.电冰箱D.电风扇

3、把电阻R1和R2串联在电路中,已知R1>R2通电时,通过它们的电流强度分别为I1和I2,它们的电功率分别是P1和P2,则

A.I1>I2,P1>P2B.I1=I2,P1

C.I1=I2,P1>P2D.I1

4、现有四个小灯泡L1、L2、L3、L4,分别标有“12V20W”、“12V10W”、“6V5W”、“6V10W”的字样,小明想把其中的两个小灯泡接在两端电压为18V的电源上,使两个小灯泡都能正常发光,则下列做法正确的是(D)

A.把L1和L4并联后接入电路B.把L2和L4串联后接入电路

C.把L1和L3串联后接入电路D.把L2和L3串联后接入电路

5、一个“220V1000W”的电炉子,将它改装后接在110V的电源上,但功率保持不变,可行的办法是(A)

A.将电炉丝分成等长的两段,并联后接入电路中B.将电炉丝分成等长的两段,取其中一段接入电路中

C.将电炉丝分成等长的四段,并联后接入电路中D.将电炉丝分成等长的四段,取其中两段并联后接入电路中

6、甲用电器标着“220V60W”,乙用电器上标着“36V60W”,它们都在额定电压下工作,则下列判断中正确的是

A.甲用电器做功一定多B.乙用电器做功一定慢(D)

C.完成相同的功,甲用电器用时间一定多D.相同时间内,甲乙用电器消耗的电能一样多

7、将标有“220V200W”和“220V40W”的两灯泡串联后,接入380V的电路中,将会烧坏的是(A)

A.“40W”的灯泡B.“200W”的灯泡

C.“40W”和“200W”的灯泡D.无法确定

8、有三个灯泡L1、L2、L3,它们的额定电压分别是3V、6V、9V,将它们串联到9V电源上时,它们的实际功率相同.将它们并联到3V稳压电源上时,下列说法错误的是(B)

A.灯Ll能正常发光B.三灯都不能正常发光

C.灯L3的额定功率最大D.三灯实际功率仍然相等

9、将分别标有“12V20W”、“6V10W”字样的灯L1、L2串联使用.当灯L1正常发光时,灯L2会(A)

A.正常发光B.比正常发光暗

C.比正常发光亮D.无法判断

10、如图所示,电源电压U=12V且保持不变,电阻R为定值电阻.当开关S闭合后,如果要使电路消耗的总功率稍稍变化一些,则可行的办法是(C)

A.给R并联一个较小的电阻

B.给R串联一个较大的电阻

C.给R串联一个较小的电阻或并联一个较大的电阻

D.无法确定

11、将一个标有“6V1.5W”的小灯泡L1和另一小灯泡L2串联后,接在电压为18V的电源上,两灯都正常发光,那么L2的额定电压和额定功率分别是(D)

A.6V、6WB.6V、3W

C.12V、6WD.12V、3W

12、甲灯标有“36V60W”,乙灯标有“100V60W”,它们如在各自的额定电压下工作,则发光的情况是(C)

A.甲灯亮B.乙灯亮

C.一样亮D.不知道

13、甲、乙两盏电灯的额定电压相同,把他们串联在某电路中时,甲灯比乙灯亮.则下列说法中正确的是(D)

A.通过甲灯的电流比乙灯小B.通过甲灯的电流比乙灯大

C.甲灯的实际功率比乙灯小D.甲灯的额定功率比乙灯小

14、由电压为220V的电源向远处某工地的一盏标着“PZ220V100W”的电灯供电,由于距离较远,导线的电阻不能忽略,灯泡消耗的实际电功率为96W.则导线消耗的电功率(A)

A.小于4WB.等于4W

C.大于4WD.为0

15、把标有“6V3W”和“12V3W”字样的两个灯泡L1、L2串联在15V的电源上,下列说法正确的是(B)

A.灯L1正常发光B.灯L2正常发光

C.两灯都能正常发光D.两灯都不能正常发光

16、在晚上用电高峰时,居民集中区用户的电灯没有正常发光时亮.其原因主要是(A)

A.用户电灯两端的电压变低了B.供电干线上的电流变小了

C.用户电灯的电阻变小了D.发电厂提供的电能变少了

17、在一个由电源、开关、导线和两个小灯泡组成的电路中,用电压表测量时发现,两灯泡两端电压相等,观察发现两灯泡的亮度不同,则两个小灯泡的连接(A)

A.一定是并联B.一定是串联

C.可能是并联,也可能是串联D.无法判断

18、甲、乙两个灯泡分别标有“220V60W”和“220V100W”字样,现将它们串联接在220V的电路中,它们的实际电功率之比为(C)

A.1:

1B.3:

5

C.5:

3D.2:

5

19、两只灯泡分别标有“6V12W”和“12V48W”的字样,如果把它们并联接入电路中,干路最大允许通过的电流,和把它们串联接入电路中最大允许加的电压分别为(C)

A.6A,18VB.6A,12V

C.4A,12VD.4A,18V

20、如图所示的电路,电源电压为3V且保持不变,滑动变阻器R1标有“10Ω1A”的字样.当滑动变阻器的滑片P在最右端时闭合开关S,通过灯泡L的电流为0.5A,移动滑动变阻器的滑片P,在电路安全工作的情况下,下列说法正确的是

A.向左移动滑动变阻器的滑片P时灯光变亮B.滑片P在最右端时通过干路中的电流是0.9A(D)

C.R1消耗的电功率范围是1.5W~3WD.电路消耗的总功率范围是2.4W~4.5W

21、如图所示电路,电源电压不变,当开关S2闭合、S1断开时,电流表示数为0.3A,电压表示数为9V;若将两表互换位置,并同时闭合S1和S2时,电流表示数为0.5A.则下列说法中错误的是(C)

A.电压表示数仍为9VB.R1的阻值为18Ω

C.电路的总功率12WD.R2消耗的功率为6.75W

22、如图所示,电源电压保持6V不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻R1的规格为“10Ω0.5A”,滑动变阻器R2的规格为“20Ω1A”.闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片P移动过程中,下列说法正确的是

A.电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W~0.9WB.电流表示数允许的变化范围为0.2A~0.5A(A)

C.变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2Ω~20ΩD.电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W~3W

23、如图是某人家里电热锅的工作原理图,电热锅有高中低三档功率.则下列判断正确的是(C)

A.将一壶水烧开,将开关S1接b,将S2断开,所需时间最短

B.将与A相同的一壶水烧开,将开关S1接a,将S2闭合,所需时间最长

C.若三档中只有一档因某只开关发生故障而不能工作,则中温档一定都能工作

D.若三档中只有一档因某只开关发生故障而不能工作,则低温档和中温档一定能工作

 

第20题第21题第22题第23题

24、实验室有甲、乙两只灯泡,甲标有“6V6W”字样,乙标有“10V5W”字样.现把它们串联起来,则该串联电路允许的最大功率是(不考虑温度对灯泡电阻的影响)(C)

A.11WB.7.8W

C.6.5WD.1W

25、小刚设计了一种小鸡孵化器的电路模型,如图所示,在一般情况下,只需灯光照明,温度较低时,则需要加热.电源电压为72V,R1为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有“200Ω3A”的字样,电流表A1的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“12V3W”的字样.

①灯泡正常工作时的电流是多大?

②闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,求R1的阻值.

③S、S1、S2均闭合时,求R2上消耗电功率的最小值和最大值.

解:

①灯泡正常工作时的电流

I0L=P0L/U0L=3/12A=0.25A

②闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,R1两端电压

U1=U-U0L=72-12V=60V

R1的阻值

R1=U1/I0L=60/0.25Ω=240Ω

③S、S1、S2均闭合时,灯泡L被短路,当滑片移至最右端时,滑动变阻器消耗的电功率最小

P2min=U2/R2max=722/200W=25.92W

干路中允许通过的最大电流为3A

电阻R1的电流I1=U/R1=72/200A=0.3A

为了不损坏电流表,R2通过的最大电流为

I2max=I-I1=3-0.3A=2.7A

滑动变阻器的最大电功率

P2max=UI2max=72×2.7W=194.4W

26、在如图所示的电路中,L1、L2分别标有“6V3W”和“6V6W”的字样,L3额定电压的字样看不清,而额定功率为4W清晰可见.

①求L1、L2正常发光时的电阻R1、R2.

②当开关S1断开、S2闭合时,恰有一只灯泡正常发光,此时,电流表和电压表的示数分别为多大?

③当开关S2断开,S1闭合时,若发光灯泡的实际功率为1W,则此时电流表的示数是多大?

灯L3的额定电压是多大?

解:

①根据L1、L2标有“6V3W”和“6V6W”的字样得

L1的阻值是R1=U201/P01=36/3Ω=12Ω

L2的阻值是R2=U202/P02=36/6Ω=6Ω

②当开关S1断开、S2闭合时,L3被短路,L1、L2两灯串联

L1正常发光时的电流为I1=P01/U01=3/6A=0.5A

L2正常发光时的电流为I2=P02/U02=6/6A=1A

由I1

所以,此时电路中的电流为I1=0.5A,即电流表的示数为0.5A

电压表的示数

U2=I1R2=0.5×6V=3V

③由上分析可知,电源电压为

U=U1+U2=6+3V=9V

当开关S2断开,S1闭合时,L1、L2被短路,只有L3连入电路

电流表的示数

I3=P3/U=1/9A≈0.11A

灯泡L3的阻值

R3=U2/P3=81/1Ω=81Ω

灯泡L3的额定电压

V=18V

第三节测量小灯泡的电功率

知识清单

1、伏安法测小灯泡的功率:

实验原理:

P=UI

实验器材:

电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器.

实验电路图:

实验步骤:

①按电路图连接实物.

②检查无误后,闭合开关.移动滑片,使小灯泡在额定电压下发光,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率.

③调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率.

④调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压小于额定电压,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率.

实验表格:

次数

电压U/V

电流I/A

电功率P/W

发光情况

1

2

3

注意事项:

①接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大;

②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程;

③滑动变阻器的作用:

改变电阻两端的电压和通过的电流;保护电路;

④不需要计算电功率的平均值.

实战演练

1、在“测定小灯泡额定功率”的实验中,当手移动变阻器滑片时,眼睛应观察(C)

A.灯泡的发光情况B.变阻器滑片的位置

C.电压表的示数D.电流表的示数

2、在测小灯泡电功率的实验中电路连接无误,可是闭合开关后,电流表示数为零,灯不亮,而电压表有示数,则电路的故障可能是(A)

A.小灯泡内

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