十五电功率.docx
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十五电功率
十五电功率
【复习指导】
本单元主要包括电功、电功率、电与热、安全用电等内容.重点在于电功和电功率的计算、电功率的测量、额定功率和实际功率的理解、焦耳定律和电热的计算、家庭电路和安全用电.中考命题日趋生活化、社会化，从生活中有关物理知识的现象和应用入手，注重物理与生活、社会的联系，加强了探究能力的考查力度.
1.电功和电功率的区别与联系
（1）电功与电功率所描述的物理概念不同:
电功是描述电流做功多少的物理量,而电功率则是描述电流做功快慢的物理量.电功率不仅跟电流做功的多少有关,还跟做功时间的长短有关,它是由上述两个因素决定的.
（2）电功与电功率的计算公式不同:
电功的基本计算公式W=UIt.由此可以看出,电流做功多少跟电压、电流和通电时间三个因素有关，是由它们三者的乘积来决定大小的.电功率的基本计算公式是P=UI,它表明电功率跟电压、电流两个因素有关,其大小由它们的乘积决定.
（3）电功与电功率的单位不同.
（4）电功与电功率的测量方法不同:
电功是用电能表来直接测量的,而电功率要用伏安法间接进行测量,即测出用电器两端的电压及通过用电器的电流大小,然后利用公式P=UI求出电功率.
电功与电功率的联系十分密切,得用公式
可得出W=Pt.
2.额定功率与实际功率的区别
一个用电器的电功率是随着它两端电压的改变而改变的.而且,一个用电器也不是接入什么电路都能工作的.设计电路时,需要确定它在正常工作时的条件（如电压、电流）、工作性能（如电功率），通常在用电器的铭牌上标出.正常工作时的电压叫做额定电压,在额定电压下的电功率叫做额定功率.一个用电器（如灯泡）生产出来了,其额定电压、额定功率是确定的.
实际功率是用电器在实际工作时的功率,是不确定的.如果用电器两端的实际电压等于它的额定电压时,则实际功率等于额定功率,这时用电器正常工作;如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压,则实际功率就小于额定功率,这时用电器不能正常工作;如果用电器两端的实际电压大于它的额定电压,则实际功率就大于额定功率,用电器也不能正常工作,甚至会烧坏用电器.为此,在使用电器时,应尽量保证用电器两端的电压等于或接近其额定电压,这样才能使用电器更好地发挥作用.
3.如何理解焦耳定律
焦耳定律是由大量的实验总结而得出的,它定量地描述了电能转化为内能的规律,用公式Q=I2Rt来表示,它适用任何电路.
在电流所做的功全部用来产生热量的情况下,焦耳定律可以根据电功公式W=UIt和欧姆定律I=
导出:
Q=W=UIt
.这里的条件是电功全部用来产热,则电流所做的功全部转化成热能的情况也只对纯电阻电路才成立,故上述导出公式只适用于纯电阻电路.例如在有电动机工作的电路里,虽然加在电动机两端的电压为U,通过它的电流为I,电动机线圈也有一定的电阻R,电流所做的功为W=UIt,但由于此时电流所做的功并未全部转化为电热,所以线圈产生的热量为Q=I2Rt,此时Q≠W,而是Q＜W,从能的转化和守恒定律角度分析,此时应有W=Q+E机.
由于初中阶段所研究的电路大多是纯电阻电路,如电灯、电烙铁等电路，所以W=Q成立.因此用公式Q=I2Rt,Q=UIt以及
来计算的结果都是一致的,而且在不同情况下选用不同的公式去解决问题会更简便.
【例题解析】
[例1]有一个电动机的额定电压是220V，测得正常工作时通过电动机的电流是20A，若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则电动机正常工作10min消耗的电能为
J；电动机内部线圈产生的热量为J.
解析：
本题考查的是一段电路中电流所做的功与产生的热量不相等时，如何计算电路消耗的电能和产生的热量。
电流通过电动机时消耗的电能就等于电流所做的功，因此，根据W=UIt可计算出电动机正常工作10min消耗的电能为2.64×106J.根据Q=I2Rt可计算电动机内部线圈产生的热量为4.8×105J.
[例2]灯L1和L2分别标有“6V3W”和“8V2W”字样.
（1）若两灯串联在电路中，使其中一个灯能正常发光，则加在串联电路两端的电压多大？
（2）若两灯并联在电路中，使其中一个灯能正常发光，则干路电流多大？
解析：
本题考查额定电压和额定功率的含义及判断灯泡正常工作的方法.根据欧姆定律I=
，忽略温度对电阻的影响，当灯两端的电压为额定电压时，通过灯的电流也应是确定的.所以判断灯泡是否正常发光可以有两种方法：
（1）灯两端的电压是否为额定电压.
（2）通过灯的电流是否为正常工作时的电流.
L1正常发光时的电流为：
灯L1的电阻为：
L2正常发光时的电流为：
灯L2的电阻为：
（1）当两灯串联时，由于通过两灯的电流相等，所以电路中允许通过的最大电流为
A
此时，电路两端的总电压为
（2）当两灯并联时，两灯两端电压相等，所以并联电路两端允许加的最大电压为U=U1=6V
此时，通过L1的电流为0.5A，通过L2的电流为
，所以干路电流
[例3]星期天，小明根据课本中有关“综合实践活动”的要求与提示，对家用电器进行相关观察和研究，他以一只电热水壶为观察研究对象，有关记录如下表：
观察对象
有关活动与相关记录
电热水壶铭牌
额定电压：
220V额定功率：
1kW
电能表铭牌
有关参数：
220V10（20）A50Hz3000r/kW·h
在电热水壶烧水时观察电能表
关闭家里其他用电器，只将电热水壶接入电路烧水，观察电能表，表盘在2min内转过90r
请你就小明在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题.
（1）若不考虑温度对电热水壶中电热丝电阻的影响，求电热丝的电阻值？
（2）在电热水壶烧水过程中，根据电能表表盘的转动情况，求2min内电热水壶消耗的电能和电热水壶的功率？
（3）将问题
（2）的求解结果与小明在活动中记录的有关数据进行比较，提出一个有待进一步研究的新问题.（注：
只提出问题，不要求作说明或解答）
解：
（1）电热丝的电阻：
（2）2min内（表盘转90r）电热水壶消耗的电能为：
电热水壶的电功率为：
（3）为什么计算的电功率小于电热水壶的额定功率？
（符合题意即可）
评析：
此题依托生活中的现象创设情景，结合电功率的有关知识进行探究活动.这样的题型面广、灵活性强，可以直接从生活中观察到的现象引发探究问题，能充分地体现物理学科的新理念——从生活走向物理，从物理走向社会.通过观察探索物理现象，激发学习兴趣，揭示隐藏其中的物理规律，培养良好的思维习惯和初步进行科学探究的能力.
【能力训练】
一、选择题（1—7小题为单项选择题；8—10小题为多项选择题）
1.在电源电压不变时，为了使电炉丝在相等的时间内发热多些，可采取的措施是
A.增大电热丝的电阻B.减小电热丝的电阻
C.在电热丝上并联电阻D.在电热丝上串联电阻
2.有两个电阻（R1＞R2）串联在电路中，以下说法不正确的是
A.电阻大的两端的电压大B.电阻小的通过的电流大
C.电阻大的消耗的电功率大D.相同时间内，电阻大的产生的热量多
3.小红晚上做作业前，先把台灯插头插入插座，当闭合台灯开关时，台灯不亮，并且正在工作的其它用电器也停止了工作，经检查发现，保险丝已熔断，则出现的故障是
A.开关短路B.插座短路
C.插头短路D.灯泡短路
4.额定电压相同的甲、乙两灯并联在电路中，甲灯比乙灯亮，那么下列说法正确的是
A.甲灯的额定功率比乙灯的大
B.甲灯的电阻比乙灯的大
C.通过乙灯的电流比甲灯大
D.甲灯两端电压比乙灯的大
5.甲、乙、丙三个灯泡分别标有“220V40W”“110V40W”和“36V40W”，让它们在各自的额定电压下工作，那么
A.甲灯的电阻最大，它最亮
B.乙灯工作的电压和电流都较大，它最亮
C.丙灯通过的电流最大，它最亮
D.三个灯一样亮
6.一幢楼的用电器全部使用时，电路中消耗的电功率是P，串联在干路里的保险丝每分钟产生的热量是Q，若只用部分用电器时，电路中消耗的电功率变成P/2，这时保险丝每分钟产生的热量是
A.Q/4B.Q/2C.QD.2Q
7.假如白炽灯的灯丝、电动机线圈、电饭锅和电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变成零，则仍能工作的是
A.白炽灯B.电动机C.电饭锅D.电熨斗
8.关于电功、电功率和电热，以下说法正确的是
A.电流通过导体所做的功越多，导体消耗的电能就越多
B.用电器上标明的额定电功率越大，其消耗的电能就一定越多
C.额定电功率越大的用电器，正常工作的时间越长，消耗的电能就一定越多
D.用电器消耗的电能越多，用电器上产生的电热（热量）就一定越多
9.在图15-1所示电路中，电源电压保持不变，开关S闭合后，调节滑动变阻器滑片P的位置，使灯泡L恰好正常发光时，当滑片P向右滑动时，下述判断正确的是
A.电流表示数变小，电压表示数变小
B.灯泡变亮
C.电路中的总功率变小
D.电路消耗的总电能变大
10.标有“220V500W”的电热器和电风扇均在额定电压下工作，则下列说法正确的是
A.1s内电流通过它们做的功都是500J
B.相同时间消耗的电能一样多
C.相同时间内电热器产生的热量多
D.相同时间内电流通过电热器做功多
二、填空题
11.把两个电阻R1、R2串联在电路中，R1=6Ω，R2=9Ω.通过R1、R2的电流之比为；在相同通电时间内，电流通过R1、R2产生的热量之比为.
12.有一种车床用的照明灯泡，它的额定电压是36V，正常工作时灯丝的电阻为36Ω，该灯泡正常工作时消耗的电功率为W.如果将该灯泡接在220V的电源上并使其正常发光，需要给灯泡联一个电阻值为Ω的电阻
13.手机上使用的锂电池标有“3.6V900mA·h”,请估算这种电池可储存的电能是 Ｊ
14.某台电饭锅说明书上所列主要数据如表所示：
额定电压
220V
容积
2.0L
额定功率
440W
额定煮米量
0.7kg
（1）这台电饭锅在额定电压下使用，通过的电流是A.
（2）电饭锅正常工作15min消耗的电能是kW·h，产生的热量是
J.
15.据报道：
近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良所造成的，教训十分深刻.线路连接处接触不良引起火灾的原因是：
当线路连接处接触不良时，该处的电阻将（选填“减小”“增大”或“不变”），在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而（选填“减小”“增大”或“不变”），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾.
16.下表为电冰箱的部分参数，现将该电冰箱接在220V的电路里，让其单独工作，当它连续制冷1min时，电路里标有“3000R/kW·h”电能表的转盘转过
转，从表中提供的数据可以推算出该电冰箱工作一个月（30天）耗电度.
使用环境
10℃—38℃
额定电压
220V
输入电功率
120W
耗电量
1.1kW·h/24h
17.一台洗衣机的电动机功率为120W，在220V电压下工作，那么通电10min它消耗J的电能，（选填“能”或“不能”）算出在10min内产生的热量．
18.两个灯泡分别标有“6V3W”和“12V12W”的字样。
若将它们并联使用，允许加在它们两端电压的最大值是V；若将它们串联使用，允许加在它们两端电压的最大值是V.
19.将电阻R1、R2以某种方式接入某一电路中，R1、R2两端电压之比是2:
3，则R1:
R2=，将它们以另一种方式接入电路时，R1的功率是6W，则R2的功率是W.
三、作图与实验探究题
20.如图15-2所示，有一个标有“2.5V”的小灯泡,为了用实验测出它的额定功率
（1）请在虚线框内画出实验电路图.
（2）请按电路图连接实物图.
（3）实验时电压表量程应选用.
（4）在连接电路过程中,开关应，在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应置于.
（5）如果闭合开关后,发现小灯泡两端电压只有2V,那么这时变阻器的滑片应向移动，使电压表的示数为，若此时电流表的示数为0.24A，则该灯泡的额定功率是W.
21.一个小灯泡标有“6.2V*W”的字样（额定功率约为1.5W左右）.现利用该灯泡进行实验来探究小灯泡工作时的亮度与实际消耗电功率的关系，并测定出小灯泡的额定功率.整个实验过程操作准确，观察到的现象以及测得的数据如下表.
实验次序
１
２
３
４
５
灯泡两端的电压Ｕ／Ｖ
３
４
５
6.2
7
通过灯泡的电流Ｉ／Ａ
0.16
0.12
0.22
0.24
0.28
灯泡消耗的电功率Ｐ／Ｗ
灯泡的亮度
逐渐变亮
请你根据小宏同学记录的情况，解答下列问题：
（1）选取一组实验数据，将灯泡实际消耗的电功率求出并填写在表格中；
（2）小灯泡的亮度与实际消耗电功率的关系是.
（3）确定小灯泡是否正常发光依据的是.
（4）小灯泡的额定功率为W.
（5）根据表中的数据，还可以求出的物理量是，其变化特点是，由此可以得出的一般性结论是。
22.如图15-3所示，一个学生安装的照明电路，你看图中有没有错误？
如有，请用“×”标出，并画出正确的.
四、创新应用与计算题
23.在图15-4所示电路中，电源电压为3V且保持不变，开关S闭合后，调节滑动变阻器滑片P的位置，使灯泡L恰好正常发光，此时电流表A的示数为0.5A，电压表V的示数为2V，求:
（1）灯泡的额定功率.
（2）当滑动变阻器的阻值为4Ω时，灯泡的实际功率和电路消耗的总功率分别是多少W？
24.有两个灯泡，L1标有“6V3W”字样，L2没有标记，测得L2的电阻为6Ω，把它们串联接入某一电路，两个灯泡均能正常发光，求:
（1）电路两端的电压.
（2）灯泡L2的电功率.
25.如图15-5所示的电路中，电源电压保持不变，L为标有“6V3W”字样的灯泡，R2的阻值为12Ω.
（l）开关S1、S2都断开时，L恰好正常发光，这时电流表的示数是多少？
（2）开关S1、S2都闭合时，电流表的示数为1.1A，求电阻R1的阻值.
26.如图15-6所示，电源的电压保持不变，R2＝6Ω.当S、S1、S2都闭合时，标有“6V3W”字样的小灯泡正常发光.当S闭合，S1、S2断开时，电流表的示数为0.8A.求:
（1）当小灯泡正常发光时，电流表的读数是多少？
（2）R1的阻值是多少？
（3）当S闭合，S1、S2断开时，电源消耗的电功率是多少？
27.如图15-7所示是自动测定油箱内油量的装置图，其中R′是一个定值电阻，R是滑动变阻器，它的金属滑片P是杠杆的一端，A是油量表（实际是电流表），电源电压为12V.当油面达到最高和最低位置时，滑动变阻器的滑片P恰好滑至变阻器的两个端点处，A的示数分别为0.12A、0.6A.
⑴简要说明该装置的工作原理.
⑵当油箱中的油量为1.4m3时，滑片P恰好在中点，此时电流表的示数和R′消耗的功率分别是多少？
28.某学校物理课外活动小组的同学在老师的指导下，利用所学的知识设计并制作了一个带有自动控制装置的家用电热水器，其原理如图15-8所示.水箱的容积为10L，R1是一个热敏电阻（置于热水器水中），其阻值随温度的变化关系见表格.选用的发热电阻上标明的参数为“220V2100W”,继电器线圈电阻R2为10Ω，继电器使用的直流电源的电压保持6V不变.当继电器线圈R2中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，电热水器电路断开；当继电器线圈中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被释放，电热水器电路闭合，开始工作.
请解答：
（1）仔细观察原理图，可以发现设计制作该自动电热水器用到了很多物理知识，请你写出其中的3条.
（2）电热水器正常工作时，将整箱水从40℃加热到60℃需要多长时间？
[c水=4.2×103J／（kg•℃）,不计热损失]
（3）若通过电磁铁的电流达到0.3A时衔铁被吸下，通过电磁铁的电流减小到0.2A时，触点又被接通，求电热水器内的水温控制的范围是多少？
图15-8
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