第十一章 电能.docx

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第十一章电能

电　能

一、中考解读：

高频考点

常考题型

复习提示

电功、电能

选择、简答、分析计算

概述电功的概念，知道电功的单位，列举决定电功大小的因素，知道用电器消耗的电能可以用电功来量度，应用电功的公式计算用电器消耗的电能，根据电能表读数的变化估算消耗的电能。

其中电功的计算考查相对较多

电功率

选择、简答、实验与探究、分析计算

概述电功率的概念，知道电功率的单位，应用电功率的公式进行简单的计算，知道额定功率的概念，从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率。

说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理，绘制实验的电路图，测定小灯泡的额定功率和实际功率，收集和整理实验数据得出实验结论。

该考点历年必考，根据公式计算相对较多

二、考点聚焦：

考点1电功、电能

（1）电流做功的实质：

电能转化为其他形式的能。

电流做了多少功，就消耗了多少电能，就有多少电能转化为其他形式的能。

（2）公式：

W＝UIt，W＝Pt，

纯电阻电路中有：

W＝U2t/R，W＝I2Rt。

（3）单位：

焦（J）。

（4）测量：

家庭电路中用电能表测量消耗电能的多少，其单位是kW·h。

（5）换算：

1千瓦时＝3.6×106焦＝1度。

[提醒要点]电功是电能转化多少的量度。

即电流做多少功就有多少电能被消耗。

例：

用两节串接后的干电池给小灯泡供电，电压是3V，小灯泡发光时通过的电流为0.3A，此时小灯泡的电阻为________Ω，工作0.5min消耗的电功为________J。

考点2　电功率

（1）含义：

用电器在单位时间内消耗的电能叫做电功率。

电功率是表示用电器消耗电能快慢的量。

（2）公式：

P＝W/t，P＝UI，

纯电阻电路中有：

P＝U2/R，P＝I2R。

（3）单位：

瓦（W）。

1W＝1J/s＝1V·A。

（4）额定电压和额定功率

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工作时的功率。

实际电压：

用电器实际工作时的电压。

实际功率：

用电器在实际工作时的功率。

（5）测量方法：

伏安法。

测量小灯泡的电功率：

<1>实验原理：

P＝UI。

<2>实验电路图（如图所示）

<3>实验中滑动变阻器的作用是：

①保护电路；

②改变小灯泡两端的电压。

连接电路时开关应断开，闭合开关前应把滑动变阻器的滑片调至阻值最大位置处。

[提醒要点]只有当U实＝U额时，P实＝P额，用电器才能正常工作；当U实U额时，P实>P额，可能烧坏用电器。

例1：

小华用如图所示的电路测小灯泡的功率。

电路中电源电压恒为4.5V，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω　1A”，灯泡标有“2.5V　1.25W”字样。

若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（　　）

A．电流表示数的变化范围是0～0.5A

B．滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2.5～20Ω

C．灯泡的最小功率是0.162W.

D．该电路的最大功率为2.7W

【解析】灯泡和滑动变阻器组成串联电路，灯泡两端电压不允许超过额定值，电流表的示数最大不能超过灯泡的额定电流，即I最大＝

＝

＝0.5A，电灯的电阻RL＝

＝

＝5Ω，当滑动变阻器的阻值最大时，电流表的示数最小，I最小＝

＝

＝0.18A，故电流表示数的变化范围是0.18A～0.5A；滑动变阻器接入电路的最小值为R最小＝

＝

＝4Ω，故滑动变阻器的电阻允许调节的范围是4Ω～20Ω；小灯泡的最小功率为P小＝I2RL＝（0.18A）2×5Ω＝0.162W；该电路的最大功率R大＝U总I最大＝4.5V×0.5A＝2.25W。

例2：

（2011·杭州）在计算电动机工作时所消耗的电功率时，小杰和小施产生了不同意见。

小杰利用公式P＝IU计算电动机所消耗的电功率，小施利用P＝I2R来计算电动机所消耗的电功率。

（已知：

电动机线圈电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I）

（1）请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由。

（2）求这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量。

（3）求电动机在时间t内所做的机械功。

【解析】电动机是非纯电阻电路，电流通过电动机做的功大部分转化为机械能，只有小部分转化为内能，从能量转化的角度考虑，电流通过电动机消耗的电功率包含机械功率和发热功率，小杰计算的电功率为总功率，而小施计算的电功率只是发热功率，电流通过电动机线圈产生的热量根据焦耳定律可得Q＝I2Rt，而电动机做的功可以通过W＝UIt来计算。

例3：

小林家住农村，他家的厕所离房子有一段距离，为了方便和节能，他用“220V　40W”的灯泡，阻值为1210Ω的电阻和开关S1、S2设计了一个电路，如图所示。

天黑后，S1处于闭合状态，当无人上厕所时，开关S2断开，灯光较暗，但能起到指示作用，此时灯泡消耗的电功率为______W；当有人上厕所时，闭合开关S2，灯泡正常发光，起到照明作用，此时灯泡消耗的电功率为______W。

三、易错易混淆点——实际功率和额定功率

例：

将灯L1接在电压为6V的电路中，功率为6W。

若保持电路电压不变，再在电路中连入L2，使电路的总功率是9W，在如图所示的四个电路中，连接方法正确的是（　　）

【解析】L1、L2并联，它们两端的电压都是6V，L1的功率仍是6W；L2正常发光，其额定功率为3W，则电路中的总功率：

P总＝6W＋3W＝9W。

四、实验探究

例：

（2012·杭州）某同学在“测定小灯泡额定功率”的实验中，所用电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，他按图甲所示的电路进行实验。

实验时，他调节滑动变阻器滑片的位置，观察小灯泡发光的情况，并记录电表的示数（如下表所示）。

请回答下列问题：

（1）请你用笔画线代替导线，根据图甲所示的电路图，将图乙所示实物图连接完整。

（2）分析表中实验数据，可知小灯泡L的额定功率为________W。

实验次数

表示数/V

表示数/A

1

2.0

0.17

2

2.5

0.20

3

3.0

0.22

（3）小施同学分析表中实验数据后，发现还能求得小灯泡的电阻，于是他分别算出了所给的三种情况下小灯泡的电阻并取平均值。

你认为小施同学的做法对吗？

请说明理由：

________________________________________________________________________________________________________________________________________。

【解析】本题主要考查测量小灯泡电功率的实验。

（1）由表格中电流数据可知，电流表应选择0～0.6A量程，连接电路时，应将滑动变阻器“一上一下”两个接线柱连入电路中；

（2）灯泡的额定电压为2.5V，查表知对应的电流值为0.2A，则可计算出灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；（3）灯丝电阻与温度有关，温度升高、灯丝电阻会变大，因此不能分别求阻值并取平均值。

五、综合突破

例：

我国对家用电冰箱、空调这两个产品率先实施能源效率标志制度，以后生产、销售、进口的空调、冰箱均应在显著位置粘贴“中国能效标志”的标签，如图所示。

能效标志将能效分为1、2、3、4、5五个等级，等级1表示产品最节能，等级5是市场准入指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售。

（1）图中所示的是两台空调的能效标志，按照图中所给的输入功率，试计算空调A在220V电压下工作时的电流是多少安培？

（计算结果保留两位小数）

（2）两台空调的制冷量相同，但能效比却不相同。

假设两台空调的使用寿命都为12年，平均每台每年使用500小时，试求出使用12年，高效节能空调A比一般节能空调B能节约多少千瓦时的电能？

[点评]本题主要考查了电功率公式和电功公式的应用。

体现了能力立意、联系生活等命题思想。

因此，复习时要注重核心知识在实际生活、生产中的综合应用。

变式题[2010·杭州]如图甲、乙所示为某型号电水壶的电路示意图及铭牌，R与R0产生的热能均能被水吸收，保温状态水温保持在80℃以上。

回答下列问题：

（1）保温状态下，开关S0、S分别处于什么状态？

（2）求电阻R0和R的阻值。

（3）80℃的一杯水，放在桌上自然冷却，每隔5分钟记录一次水温，得出丙图图线。

从图中可以得出什么降温规律？

（4）一满壶80℃的水，自然冷却到室温，水释放的热量为多少？

（水的比热c＝4.2×103J/（kg.℃）

六、中考题举例

1．（2012·金华）小金在做“测定小灯泡电功率”的实验时，所用电源电压为4.5伏，小灯泡额定电压为2.5伏。

（1）按电路图连接成图甲电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是；

（2）故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向（填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5伏；

（3）小金同学移动滑片P记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图像。

根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是瓦。

该图像不是直线，主要原因是。

2．（2011·宁波）小科做作业时，电灯突然变暗，其原因可能是（　　）

A．电灯的实际电压变大B．电灯的额定电压变小

C．电灯的实际功率变小.D．电灯的额定功率变小

3．（2010·嘉兴）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（　　）

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

4．（2012·衢州）甲同学发现家中接在电路中的电器不开机也不待机却还在耗电。

在家长的指导下，甲、乙、丙三位同学把一台家用电器插头插在计量插座（如图所示）上，使它处于不开机也不待机的状态，接入家庭电路的计量插座就能显示用电器该状态下的实际功率。

测量数据如下表所示（单位：

瓦）：

请回答下列问题：

（1）家庭电路的电压是220V，家庭电路中各用电器之间的连接方式是________。

（2）在上述测量过程中，通过丙同学家空调的电流是多少安？

（3）同学们由此得到启发，电器使用后及时拔掉插头。

若一天按20小时计算，甲同学家（表中用电器各一台）每天至少可节约多少电能？

七、模拟预测

1.如图所示是A、B两定值电阻的U－I图象，由图象中信息可知（　　）

A．若将A、B两电阻串联在某电源两端，则B两端的电压大

B．若将A、B两电阻串联在某电源两端，则B的实际功率大

C．若将A、B两电阻并联在某电源两端，则通过A的电流大

D．若将A、B两电阻并联在某电源两端，则A的实际功率小.

2．小明同学月初观察到家中电能表示数为

，月末观察到电能表示数变为

，则他家这段时间内消耗的电能为kW·h。

他要借助电能表测量家中电水壶的实际电功率，还需要用到的一种测量仪器是。

3．一盏电灯未接入电路时的灯丝电阻为55Ω，接到220V的电源上正常发光时通过的电流为0.5A。

则该电灯的额定功率为W；从刚接通电源到正常发光过程中，电灯的最大功率为W。

4．如图是某电器设备内的一部分电路，电源电压恒为12V，R1为定值电阻，R2为标有“100Ω　0.5A”字样的滑动变阻器。

R3为标有“3V　0.9W”字样的定值电阻。

（1）当闭合S、S1、S2时，电流表的示数为0.3A，求R1的阻值及这种情况下整个电路可能消耗的最小功率。

（2）当闭合S，断开S1、S2时，为保证整个电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围。

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。

八、练习

一、选择题

1．下图是惠农政策中“家电下乡”部分家用电器，其中正常工作时电流最大的是（　　）

2．（2011·衢州）小明同学站在匀速上行的自动扶梯上由一楼升到二楼的过程中。

下列说法中正确的是（　　）

A．小明相对于地面是静止的B．小明的动能大小保持不变.

C．小明的机械能总量保持不变D．自动扶梯把机械能转化为电能

3．如图甲所示的两个电流表均为学校实验室里常用的电流表，如图乙所示。

闭合开关后，两电流表的指针都正常偏转且偏转角度相同，此时灯L1和L2所消耗的电功率P1和P2的比值为（　　）

A．4∶1.　　　B．1∶4　　　C．5∶1　　　D．1∶5

4．在如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时（　　）

A．电压表示数变大，电流表示数变小，灯泡变暗

B．电压表示数变小，电流表示数变大，灯泡变亮

C．电压表示数变大，电流表示数变大，灯泡变亮.

D．电压表示数变小，电流表示数变小，灯泡变暗

5．（2012·衢州兴华中学模拟）如图所示，电源电压恒为12V不变，RL、R1及滑动变阻器的最大阻值分别是10Ω、40Ω、50Ω，灯的额定电压为12V，忽略温度对灯丝电阻的影响，则下列说法正确的是（　　）

A．当S闭合，S1断开，滑片P在b端时，灯泡的功率为0.4J

B．当S闭合，S1断开，滑片P在b端时，电流表的示数为0.2A.

C．当S闭合，S1断开，滑片P在a端时，灯每秒钟消耗的电能为14.4W

D．当S、S1均闭合，滑片P在a端时，电路总功率为14.4W

6．（2011·温州）我市即将迎来夏季用电高峰，为了节约和有序用电，下列做法可行的是（　　）

A．多开城市亮丽工程的景观灯和霓虹灯

B．停止向所有工厂、企业和商店供电

C．让长期不使用的家用电器处于待机状态

D．离开教室后及时关掉电灯和电风扇.

7．（2012·杭州市学军中学调研）甲、乙两个相同的灯泡串联后接上电压恒定的电源，每个灯泡消耗的功率为P0。

突然，乙灯泡灯丝烧断，搭接灯丝后，甲消耗的功率为P1，乙消耗的功率为P2，则P0、P1、P2的关系为（不考虑温度对电阻的影响）（　　）

A．P1＞P0＞P2.B．P0＞P2＞P1C．P1＞P2＞P0D．P2＞P0＞P1

8．2012年入春以来，北方降水偏少，干旱较为严重。

小华家利用晚上时间浇灌麦田，为了照明，他用长导线将电从家中接到田间，所接灯泡型号为“220V　100W”，通电后，发现该灯泡明显比家中相同型号的灯泡暗。

他用电流表测得导线中的电流为0.4A，由此可知（灯泡的电阻不变）（　　）

A．导线的发热功率为100WB．导线的发热功率为12W

C．灯泡的实际功率为88WD．灯泡的实际功率为77.44W.

二、简答题

9．（2012·湖州）“‘220V　11W’的节能灯与‘220V　60W’的白炽灯正常工作时光照强度相当。

”小明对此有疑问，查阅资料得到以下信息：

①光敏电阻遵循欧姆定律。

②实验用的光敏电阻阻值随光照强度变化，如图甲。

③为了节能，我国正在逐步淘汰白炽灯。

小明设计实验装置如图乙，在暗室中把“220V　11W”的节能灯与“220V　60W”的白炽灯分别安装在与光敏电阻距离30厘米的台灯上，每次通电后调节滑动变阻器使电压表读数恒为3伏，记录电流表读数。

（1）实验发现，正常工作时节能灯照射下电流表读数较大，光照强度较（填“强”或“弱”）。

（2）正常工作相同时间后发现白炽灯温度远高于节能灯，说明白炽灯把更多的电能转化为能。

三、实验探究题

10．（2012·台州）某同学利用如图所示电路，测定额定电压为3.8伏的小灯泡电功率。

（1）连接电路时，开关S应处于状态。

（2）实验数据记录如下表

该灯泡的额定功率为瓦。

（3）结合表中数据判断：

在不拆开电路的情况下，能否继续研究“电流与电压的定量关系”?

并说明理由。

答：

。

四、分析计算题

11．（2012·义乌）如图所示，已知电源电压保持不变，滑动变阻器的阻值范围0～20欧。

闭合开关，当滑片P位于A端时，电压表的示数为2伏；当滑片P位于B端时，电流表的示数为0.3安。

求当滑片P位于A端时：

（1）电流表的示数；

（2）小灯泡的电功率。

12.（2012·绍兴）如图甲是小敏设计的一个红、绿两灯能交替发光的未完成电路，电源的电压是可以变化的，两灯规格相同，额定电压是2.5V，灯的电阻R1和保护电阻R2的电流和两端电压的关系如图乙所示。

电路连接完成后，两灯交替工作时的任一电路如图丙所示。

电磁铁电阻不计。

为方便计算，不计衔铁在触点间来回时间。

求：

（1）灯在额定电压时的电阻值；

（2）灯的额定功率；

（3）请完成电路的连接；

（4）闭合开关S，灯正常工作5min，电路消耗的总电能。