《電能與磁》全章復(fù)習(xí)與鞏固——電功率（基礎(chǔ)）

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1、《電能與磁》全章復(fù)習(xí)與鞏固——電功率（基礎(chǔ)） 責(zé)編：武霞 【學(xué)習(xí)目標】 1、從能的轉(zhuǎn)化的角度認識電源和用電器的作用并能夠進行電能的計算： 2、理解電功率和電流、電壓之間的關(guān)系并能進行電功率的計算。能區(qū)別實際功率和額定功率: 3、串并聯(lián)電路電能電熱電功率的分配關(guān)系； 4、知道在電流一定時，導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體的電阻成正比： 5、掌握測量小燈泡電功率的方法； 6、簡單了解電熱的相關(guān)知識，知道焦耳定律。 【知識網(wǎng)絡(luò)】 「定義 公式 單位 「定義 物理意義 電功率 電功率/ 公式 單位 額定功率和實際功率 「電流的熱效應(yīng) 【電熱,焦耳定律 L電功和電熱的區(qū)別

2、 【要點梳理】 要點一、電功 1 .定義：電流所做的功叫做電功。 2 .計算：普遍適用公式W=UIt=Pt（適用于所有電路），即電流通過導(dǎo)體做的電功等于導(dǎo)體兩端的電壓、 通過導(dǎo)體的電流和通電時間的乘積。電壓的單位用V,電流的單位用A,時間的單位用s,電功的單位就 是J。 推導(dǎo)公式：W = I2Rt= — t （適用于純電阻電路） R 3 .單位：國際單位是焦耳，簡稱焦，符號J, U=lV.A.s°常用的單位是度，即千瓦時，符號kW-h, IkW - h=3.6X106J 4 .電能表: <1）作用：測量用電器在一段時間內(nèi)消耗的電能。 （2）計算方法：電能表的示數(shù)由四位整數(shù)和一

3、位小數(shù)組成。電能表的計量器上前后兩次讀數(shù)之差，就 是這段時間內(nèi)用電的度數(shù)。但要注意電能表的示數(shù)的最后一位是小數(shù)。 （3）重要參數(shù)的意義： “220V”：表示電能表應(yīng)該在220V的電路中使用； “10 （20A）”：表示這個電能表的標定電流為10A,在短時間應(yīng)用時電流可超過10A,但不能超 過 20A； “50Hz”：表示它在50赫的交流電路中使用： “600revs/kW-h"：表示接在這個電能表上的用電器，每消耗1千瓦時的電能，電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn) 過600轉(zhuǎn)。根據(jù)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)進行計算.如果電能表標有“600revs/kW-h”，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過n圈 時，消耗的電能為 嶼一蕓

4、一X W- hz-^-X3. 6X 10bJ ； 600x600 （4）新型電能表：IC卡電能表；沒有鋁盤，靠內(nèi)部的電子電路計算電能。 要點二、電功率 L定義：電流在單位時間內(nèi)所做的功，一個用電器電功率的大小等于它在1s內(nèi)所消耗的電能。 2 .物理意義：電功率是表示電流做功快慢的物理量。電流做功越快，電功率就越大，電流做功越慢，電 功率就越小。 3 .計算:普遍適用公式P=UI=W/t 推導(dǎo)公式P=FR=U2/R （適用于純電阻電路） 4 .單位:瓦（W）、千瓦（kW） lkW=103W 5、額定功率和實際功率 額定功率：用電器在額定電壓下的功率，（用電器在正常工作時的功率）

5、 實際功率：用電器在實際電壓下的功率， 6 ,測定小燈泡的電功率 （1）實驗原理：P = V1 <2）實驗器材：電源、電燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。 （3）電路圖: （4）實驗步驟 ①按電路圖連接好電路，斷開開關(guān)，將滑動變阻器的滑片置于阻值最大的位置： ②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使燈泡在額定電壓下發(fā)光，觀察電流表和電壓表的示數(shù)，記錄為晨、 Ue，記錄小燈泡的亮度； ③調(diào)fj滑動變阻器，使燈泡兩端的電壓為額定電壓的1.2倍，觀察電流表和電壓表的示數(shù)，記錄為L, 記錄小燈泡的亮度； ④調(diào)方滑動變阻器，使燈泡兩端的電壓低于額定電壓，觀察電流表和電壓

6、表的示數(shù)，記錄為L, U， 記錄小燈泡的亮度； ⑤重復(fù)步驟4兩次，觀察電流表和電壓表的示數(shù)，記錄為L、U? I,. U：,記錄小燈泡的亮度； ⑥根據(jù)PRI,算出小燈泡的額定功率Pe和實際功率的電功率P：……P：； ⑦分析數(shù)據(jù)，整理器材。 （5）實驗結(jié)論: 小燈泡的實際功率越大，小燈泡越亮； 當(dāng)小燈泡的兩端的電壓等于額定電壓時，小燈泡的實際功率等于額定功率，小燈泡正常發(fā)光； 當(dāng)小燈泡的兩端的電壓大于額定電壓時，小燈泡的實際功率大于額定功率，小燈泡發(fā)光比正常情況 下亮； 當(dāng)小燈泡的兩端的電壓小于額定電壓時，小燈泡的實際功率小于額定功率，小燈泡發(fā)光比正常情況 下暗。 （6）注意事項

7、： A.連接時，開關(guān)斷開，防止因短路而損壞電源或燈泡。 B.閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑至滑動變阻器的最大阻值處，防止電路中的電流過大，將 燈燒壞。 C.電源電壓應(yīng)高于燈泡的額定電壓，防止無法調(diào)節(jié)到額定電壓。 D.電壓表的量程應(yīng)大于燈泡的額定電壓，電流表的量程應(yīng)大于燈泡正常工作時的電流。 E.滑動變阻器允許通過的最大電流要大于燈泡正常工作時的電流，滑動變阻器的最大電阻值應(yīng)與 燈泡的電阻差不多，以使調(diào)節(jié)效果明顯。 F.通過三次不同電壓下（額定電壓，1.2倍額定電壓和低于額定電壓）的測量，體會用電器的實際 功率并不一定等于額定功率，而是取決于加在用電器兩端的實際電壓。 G.在做第

8、二次實驗時（實際電壓不能超過額定電壓的1.2倍?）需要小心調(diào)節(jié)滑動變阻器，以免燒 壞燈泡。 H.實驗前，要檢查電路并試觸，實驗結(jié)束后，要先斷開開關(guān)，再整理器材。 要點詮釋： 1、實際功率隨電壓的變化而變化。 當(dāng)4 =/時，2=/用電器正常工作 當(dāng)4 V4時，鼻用電器不能正常工作，有時會損壞用電器。 當(dāng)時，%長期使用會影響用電器的壽命。 2、對某一用電器而言，額定電壓和額定功率只有一個，而實際電壓和實際功率卻有無數(shù)個。燈泡 的亮度是由它的實際功率決定的。 3、若不考慮溫度對用電器電阻的影響，則有殳空|，即電阻一定時，實際電壓是額定電壓 的n倍，則實際電流也是額定電流的n倍，實際功

9、率是額定功率的M倍。 要點三、焦耳定律 1、電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體要發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 2、焦耳定律： 內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟用電時間成 正比。 公式：Q=FRt （普遍適用） Q = UIi =——i=Pi （純電阻電路） R 3、電熱和電能的關(guān)系： 在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，Q=W。如電爐子。 在非純電阻電路中，電能只有部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電熱小于電能，即Q

10、: 弊：電流通過電動機線圈時線圈會發(fā)熱、輸電線上電流過大時導(dǎo)線會發(fā)熱。 【典型例題】 類型一、電功 V L如圖，對于電能表面板上的一些參數(shù)的理解，下列說法錯誤的是() 單相電度表 DD10 220V 10 ( 20 ) A 50Hz 600r-&vs/KWh. HO. 135892 XN市電裝廠 A.此時電能表的讀數(shù)為120.7度 B. “220V”是指這個電能表應(yīng)該在220伏的電路中使用 C. “10 (20) A”是指這個電能表使用時正常工作電流為10安或20安 D. “600r/kW?h”是指用電器每消耗1千瓦時電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過600轉(zhuǎn) 【答案】C 【解析

11、】A、此時電能表的讀數(shù)為120.7 kW?h,也可以為120.7度，說法正確，不符合題意: B.“220V”是指這個電能表應(yīng)該在220伏的電路中使用，說法正確，不符合題意： C、“10 (20) A”是指這個電能表使用時正常工作電流為10安或20安，說法錯誤，應(yīng)該是電能表允許 通過最大電流是10A,電能表短時間允許通過最大電流是20A,符合題意: D、“600r/kW?h”是指用電器每消耗1千瓦時電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過600轉(zhuǎn)，不符合題意。故選C 【總結(jié)升華】本題考查了電能表參數(shù)的理解和電能表是讀數(shù)方法。 舉一反三： 【變式】馬婷家電能表月初和月末的電能表的讀數(shù) 分別如下圖所示，

12、這個月她家用電kW h, 即電流做的功為 J，這個月有 J的 轉(zhuǎn)化為 能。她家一盞100W的燈連續(xù)工作一小時耗電 J ,可以使電表的表盤轉(zhuǎn)動 圈，消耗的電能可以使1000W的微 波爐工作 分鐘。 【答案】200； 7.2x10s； 7.2x10s；電能：其他形式：3.6x10s： 72； 6 ?>2、有兩個電阻R,和兄，已知瓦>兄.將它們串聯(lián)在電路中時， 兩端的電壓較大，相同時間 內(nèi)電流通過 做的功較多：若將它們并聯(lián)在電路中，通過 的電流較大，相同時間內(nèi)， 消耗電能較多。 【答案】L, R：,兄，R: 【解析】在串聯(lián)電路中，電流處處相等，工＞尺，由公式U=IR、W=FRt可知R：

13、兩端的電壓較大，相同時 間內(nèi)電流通過R：做的功較多：在并聯(lián)電路中，各支路兩端的電壓相等，兄，由公式I二U/R、W = R 可知通過R二電流較大，相同時間內(nèi)兄消耗的電能較多。 【總結(jié)升華】規(guī)律：在串聯(lián)電路中，除電流相等外，電壓、電功、電功率、電熱都與電阻成正比：在并 聯(lián)電路中，除電壓相等外，電流、電功、電功率、電熱都與電阻成反比。 類型二、焦耳定律 ▼ 3.如圖所示，是研究電流熱效應(yīng)的部分實驗電路，甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值.比較通 電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U甲、U/.以及它們在相同時間內(nèi)分別產(chǎn)生的熱量Q甲、Q乙的大小，下面 關(guān)系中正確的是（ ） 甲乙 A. U產(chǎn)

14、U乙,Q產(chǎn)Q乙B. U里VU乙,Q 乙 C. U甲VU乙,Q甲VQ乙 D.U即＞U乙,Q中VQ乙 【思路點撥】兩電阻絲串聯(lián)，流過它們的電流I相等，通電時間t相等，由U=IR判斷它們間的電壓關(guān) 系，由Q二I：Rt判斷它們產(chǎn)生的熱量關(guān)系。 【答案】C 【解析】由于兩電阻絲串聯(lián)，流過它們的電流I相等，通電時間t相等，由題意知：R.t.＜Ro由U=IR 知：U甲VU乙;由Q二FRt知：Q中VQ乙：故選C。 【總結(jié)升華】本題考查了串聯(lián)電路的特點、歐姆定律、焦耳定律，熟練掌握基礎(chǔ)知識是正確解題的關(guān)鍵。 舉一反三： 【變式】（2014?武漢模擬）如圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與哪些因素有關(guān)的

15、實驗裝置。兩 個密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個容器的外部，將一個電阻和這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，通電后， 觀察兩個U形管中液而高度的變化。根據(jù)以上實驗過程，可以得出的實驗結(jié)論是（） A.在通過電流和時間一定時，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多 B.在通過電流和時間一定時，電阻越小，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多 C.在電阻和通過電流一定時，通電時間越長，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多 D.在電阻和通電時間一定時.通過電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多 【答案】D 【解析】由圖知，外置的5Q電阻和容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，則通過左邊容器內(nèi)電阻的電流大于通過右邊容 器內(nèi)電阻的電流：而兩側(cè)容器內(nèi)的電阻相同，通電時

16、間相同，左側(cè)液面高度較高，說明左側(cè)產(chǎn)生的熱量 較多，可得在電阻和通電時間相同時，通過電阻的電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。故選D. 類型三、燈泡的功率問題 ▼ 4、把“PZ110—100”和“PZ110—25”的兩只燈泡串聯(lián)接到220V的電路上，則（） A. 25W的燈泡被燒壞B. 100W的燈泡被燒壞 C.兩只燈泡均被燒壞D.兩只燈泡均正常發(fā)光 【答案】A u1U21OV）2 【解析】由。=—— 可得：燈泡“PZ110-100”的電阻凡=，=^L = 121C,燈泡“PZ110-25” R耳 1OOW 的電阻凡=484Q,當(dāng)兩只燈泡串聯(lián)接到220V的電路上，電流相等，所以 - P

17、2 25W U D 1 手=」二一，又功：=22OV,解得：U「J=44V, &突=176丫， % 實 R? 4 所以q實＞U2 ,因為燈泡“PZ110-25”兩端的實際電壓超過其額定電壓，所以燈泡 “PZ110-25”會被燒壞。選項A正確。 【總結(jié)升華】本題考查了歐姆定律和電功率公式的靈活運用，關(guān)犍是根據(jù)串聯(lián)后電路的實際電壓與額 定電壓相比較得出燈泡的變化情況. 舉一反三： 【變式】電燈甲、乙額定電壓相等，串聯(lián)后接在某電路中，甲燈比乙燈亮，則下列說法正確的是 A.甲燈的額定功率和實際功率都大 B.乙甲燈的額定功率和實際功率都大 C.甲燈的額定功率小，實際功率大 D.乙

18、燈的額定功率小，實際功率大 【解析】對于同一類型燈泡，比燈泡亮度，其實比的是實際功率，因為兩燈串聯(lián)在電路中，由P = /2R 可知，誰的電阻大，誰的實際功率就大，誰就亮，所以甲燈的實際功率大，其電阻也大。由題可知， 兩燈泡額定電壓相同，由p=——可知，當(dāng)額定電壓相同時，誰的電阻大，誰的額定功率小，所以甲 R 的額定功率小0 C選項正確。 勤 V 5、某同學(xué)做“測量一個小燈泡的電功率”實驗，所用燈泡的額定電壓是2.2V。 （1）如圖是他實驗的電路，但連接不完整，請你幫他完成電路的連接。 （2）電路連接完整后，當(dāng)向右移動滑動變阻器的滑片P時，電壓表的示數(shù)將,電流表的 示數(shù)

19、將 （3）實際實驗的有關(guān)記錄與計算如下表 實驗次數(shù) 1 2 3 電壓（V） 2.20 1.50 2.50 電流（A） 0.22 0.16 0.24 功率（W） 0.484 0.24 0.60 該同學(xué)注意到燈的亮度變化是：第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮.你認為，根據(jù)他觀察的 現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)分析，可得出一些什么結(jié)論呢？請你說出兩點（這兩點的意思應(yīng)不同）： ② （4）他還注意到，這個實驗記錄也可以用來計算燈絲的電阻，并完成了有關(guān)計算如下表格： 實驗次數(shù) 1 2 3 電壓（V） 2.20 1.50 2.50 電流（A） 0.22 0

20、.16 0.24 燈絲電阻（Q） 10.00 9.38 10.42 這位同學(xué)有些納悶兒：導(dǎo)體的電阻不是與電壓、電流無關(guān)嗎？怎么三次計算的燈絲電阻卻不一樣呢? 請你對此做出兩種可能性的解釋：①② 【答案】（1）如圖 （2）變大：變大 （3）①燈泡兩端電壓越大，燈越亮， ②功率越大燈越亮。 （4）①可能實驗有誤差，②可能電阻與溫度有關(guān)。 【解析】（1）小燈泡額定電壓是2. 2V,電壓表量程選0—3V,電壓表“3”接在燈泡另一端，滑動變阻 器C或D接成柱應(yīng)接在燈炮的另一端與燈泡串聯(lián)。 （2）當(dāng)滑片P右移時，接入電路中的電阻變小，電流變大⑧示數(shù)變大，依據(jù)U=IR知

21、電壓表的示數(shù) 也變大。 （3）可以得出如下結(jié)論： ①燈泡兩端電壓越大，燈泡所消耗的電功率也越大； ②燈泡的亮度取決于燈泡所消耗的實際功率，或燈泡的實際功率越大，燈泡的亮度越大。 （4）由表格中的數(shù)據(jù)不難看出當(dāng)燈泡兩端電壓越大，則燈泡燈絲的電阻也越大，而燈泡所消耗的 電功率也越大，則燈泡的亮度越強。當(dāng)燈泡亮度強時，燈絲的溫度高，這就使燈絲的電阻大，因此可以 得出燈絲電阻可能與溫度有關(guān)。造成燈泡燈絲電阻變化的另一個原因還有可能是在實驗過程中的誤差。 【總結(jié)升華】本題主要考查①線路連接問題：②數(shù)據(jù)分析問題：③電流、電壓變化問題。 舉一反三： 【變式】在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老

22、師給出了下列器材：額定電壓為1.5V的小燈泡、合適 的電源、一個阻值為心的電阻、一個滑動變阻器、一只電壓表、3個開關(guān)、導(dǎo)線若干。 （1）小利同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖所示，請你寫出本實驗主要測量步驟及所測的物理量。 ①將電壓表調(diào)零，按照電路圖連接實物，滑動變阻器阻值位于最大處，此時開關(guān)斷開，試觸確定量程： ②； ③O （2）本實驗中，計算小燈泡額定功率的表達式P?= 【答案】（1）②閉合S八S”斷開S：,移動滑動變阻器滑片，觀察電壓表的示數(shù)為Uki. 5V時為止，將 UfI. 5V記錄在表格中： ③斷開S,，閉合S：,保持滑片為止不動，讀出電壓表示數(shù)并記錄在表格中。 R。

23、 ▼ 6、標有“6V、3曠的燈L和標有“6V、1昭的燈L串聯(lián)后接在12伏的電源上，求燈L的實際功率。 【思路點撥】已知燈L和燈L：的額定電壓和額定功率，可利用公式R=U：/P求得兩燈的電阻，燈L和燈 L串聯(lián)，利用串聯(lián)電路電阻的特點，可以求出總電阻，知道電源電壓，由歐姆定律FU/R求得兩燈的實 際電流，已求出Li的電阻，可利用公式P二I：R求得實際功率。 【答案與解析】 口= 36。 1VV ? ?—聯(lián)一 / _ 12 - 1 ? 11 1 U.凡 36 3 1 4 .?.以 =±U=3 伏,U,=二。=9 伏 4" 4 -uL>u^：. 人會燒毀，電路斷路4無法工作，

24、匕=0 【總結(jié)升華】本題考查了串聯(lián)電路電流和電阻的特點，并可以利用電功率計算。 舉一反三： 【變式】今有“6V、6y的電燈L,和“6V、L5曠'的電燈J各一盞,把它們分別接到電壓6V的電源上,要 求兩燈具有同樣的亮度，應(yīng)在哪一盞燈的電路里串聯(lián)一個電阻？阻值為多大？ 【答案與解析】 7U=U?!=U^=6V .??若L、L直接接入6伏電路上均能正常發(fā)光，即H=6W, PfI. 5Wo 今要求兩燈具有相同的亮度，即Li的實際功率與L：的額定功率相同： Pi=P3=P?==l. 5W L的電路中應(yīng)串聯(lián)一個電阻&起分壓作用，如圖所示 P2=1.6W R2 Lz - *U=6V?

25、 u2 ~R “5j G == Jl.5Wx 6c = 3V ;串聯(lián) A = U = % = 6V — 3V = 3V 由分壓原理可得：3SO .??應(yīng)給”6V、6曠的電燈串聯(lián)一個6Q的電阻。 類型四、變化電路中的比例計算 @17、（2015?安慶模擬）RJ『R二并聯(lián)在電路中，消耗的功率之比為4： 3,如果把R：、兄串聯(lián)起來，仍 接在同一電路中，則R：、R二消耗的功率之比是（） A. 9： 16 B. 16： 9 C. 3： 4 D. 4： 3 【思路點撥】電阻兄、兄并聯(lián)起來接在電路中，電阻兩端的電壓U相等，已知兩電阻功率之比，由P=U：/R 求出兩電阻阻值之比；電阻瓦、

26、R：串聯(lián)在電路中，流過電阻的電流I相等，已知電阻之比，由P=I：R可 求出兩電阻的功率之比。 【答案】C U1 U2U1R下p% 【解析】兩電阻并聯(lián)時，u二uk1,。= _丁可得/?==，所以」=《 =二=二，兩電阻串聯(lián)時， RP&￡q4 U1 R下 P3p'I2RR3 I=L=L,兩電阻消耗的電功率之比：」=3===二，則，=1=」=二，故選C。 &[4p；廣&g4 22 【總結(jié)升華】本題考查了并聯(lián)電路與串聯(lián)電路的特點、電功率公式，是一道基礎(chǔ)題；知道串、并聯(lián)電路 的特點，熟練應(yīng)用功率公式是解題的關(guān)鍵。 舉一反三： 【變式】如圖所示，電源電壓不變，開關(guān)S由斷開到閉合，電

27、流表兩次示數(shù)之比為2： 7,則電阻R,：尺 =,電功率1\：2=，電功率H：PJ =.電功率P：：P=. （H、 巴分別是開關(guān)閉合時兄、R二的電功率，P是開關(guān)閉合時兄、尺的總電功率，PJ是指開關(guān)斷開時瓦的電功 率） R\ 【答案。解析】開關(guān)斷開時，等效電路如圖甲所示，開關(guān)閉合時，等效電路如圖乙所示。 在圖甲和圖乙中，因為R阻值不變，其兩端電壓等于電源電壓不變，所以通過R,的電流不變，開關(guān)斷 開時，電流表測通過R,的電流L,開關(guān)閉合時， 電流表測干路電流I, I 2 由題可得-L =二，所以 / 7 U_ U2 _2 4_耳」 ■ _孫__2 人 5R, U I、2 p, UI,人 54 U2 1 P UI I 7 ■ 圖乙