初级中学科学电功率电功.doc

►知识点一：电能、电功 ◄
Ø 知识梳理
1、 电功：电流通过某段导体所做的功叫电功，消耗电能的过程即电流做功的过程，实质是将电能转化为__
__能的过程，可用公式W＝UIt计算电功大小，推导式有W＝ ___＝_ __＝__ __。电功的大小一般在家庭电路中用电能表来测量。
2、 计算电功公式W＝Pt＝UIt是普遍适用的公式，由定义式W＝UIt和欧姆定律I＝，可以推导两个式子：W＝t(方便用于并联电路)和W＝I2Rt(方便用于串联电路)。
3、 无论串联还是并联，电路的总功W总＝W1＋W2＋…＋Wn。
4、 电能(电功)：国际主单位是___ _，符号是_ ___，日常生活中常用单位是__ __，物理学中叫_ __，1 kW·h＝__ __J。电能表表盘上标有“220 V 50Hz”表示的意义是 ___________________________________________，10(20)A 的意义是 ________________________________________，1500 r/kW·h 的意义是 ______________________________________________．
Ø 典例分类
【题型一】
【典例】1、（天津市中考试题）电能表是测量________的仪表．1 kWh的电能可供标有“220V 40W”的灯泡正常工作________h．

2、如图是某校科技兴趣小组设计的一个简易电子压力测量仪的示意图．其中，电源电压保持不变，R是一只固定着的、竖直放置的硬电阻棒。下列判断正确的是  （ 　）
A.该电路中的压力表可用电流表改装
B.电路中的R0是没有作用的
C.对金属片的压力越大，压力表的示数增大
D.对金属片的压力越小，电路消耗的电能越少

3、图是“光电互补型”太阳能热水器，晴天以吸收太阳能作为加热方式，阴雨天可用电加热方式．某该种太阳能热水器水箱内的水为120kg，当水温由15℃升高到45℃时，求：
（1）、这些水吸收的热量是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）、若在阴雨天，采用电加热方式进行工作时的效率为70%，则要消耗的电能是多少千瓦时？

4、 在图中，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大，当S闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（　　）
A． 电流通过A、B所做的功是WA＞WB
B． 电流通过A、B所做的功是WA＜WB
C． 电流通过A、B所做的功是WA=WB
D． 无法比较电流通过A、B时做功的大小

5、在如图所示的电路中，电源电压不变，闭合开关S，电压表V1与V2示数之比为3：4，电流表A的示数为1A，电阻R1的功率是4W．若将电压表V2换成电流表A2，电流表A2的示数为3A．则下列计算结果正确的是（　　）
A． 电阻R1与R2之比是3：4 B． 电阻R2的阻值是2Ω
C． 电源电压是8V D． 在如图所示的电路中，若通电1min，电阻R2消耗的电能是720J

►知识点二：电功率◄
Ø 知识梳理
1、电功率：反映电流做功 的物理量，等于 与 的比值。
2、电功率公式：P＝ ＝ ，若是纯电阻电路，由欧姆定律可得变形公式P＝
或P＝ 。
3、单位：国际主单位是 ，另一个单位是 二者换算关系是 。
4、额定电压和额定功率：额定电压是指用电器在 时的电压，额定功率是指用电器在 电压下的电功率，与实际电压、实际功率的关系如下：P实＝()2·P额
若U实＝U额时，则P实____P额，用电器正常工作；
若U实＜U额时，则P实____P额，用电器不能正常工作；
若U实＞U额时，则P实____P额，损坏用电器。
灯泡的亮度是由灯泡的 决定的。

【补充】：实际生活中的照明电路是并联电路，如果并联的用电器越多，并联部分的总电阻就越小，在总电压不变的条件下，电路中的总电流就越大，因此输电线上的电压降就越大，这样，分给用电器的电压就越小，每个用电器消耗的功率也就越小。所以灯开的少时比灯开的多时要亮些。晚上七八点钟，大家都用电灯照明，所以电灯发的光就比深夜时的暗。

Ø 典例分类
【题型一】
1、如图所示，电源电压不变，当开关S1、S2同时闭合时，电流表的示数是0.3A，电压表示数是6V．若两表互换位置，当开关S2闭合、S1断开时，电流表示数是0.2A，则下列说法不正确的是（     ）
A．R1和R2的阻值之比是1：2      B．R1的阻值是20Ω
C．电压表示数仍是6V            D．R2消耗的功率为0.4W

2、如图所示，电源电压恒定，R1=20Ω．闭合开关S，断开开关S1，电流表示数是0.3A；若再闭合S1，发现电流表示数变化了0.2A，则电源电压为       V，R2的阻值为       Ω．控制开关的通断，该电路中消耗的最大功率为         W，最小功率为       W．

3、如图是某一温度下两个电路元件甲和乙的I- U关系图，将甲、乙两元件并联接入电源两端，测得其消耗的电功率之比为3：1，则电源电压为______V，元件甲的电阻为______Ώ，元件乙的电功率为______．若把它们串联在3V的电路中，此时电路中的电功率是______．
4、某同学在做电学实验时，连成的电路如图所示，已知他所使用的电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω，定值电阻R1为20Ω，电源电压为6V且保持不变．S闭合后，在实验操作正确的情况下，下列说法正确的是（　　）
A． 滑片向右移动时，电流表示数变小，电压表示数变大
B．  电压表的最小示数是2V，电流表最大示数为0.2A
C． 滑动变阻器消耗的最小电功率为0.4W     
D． 滑动变阻器的变化范围为10Ω～40Ω

5、如图所示电路，电源电压不变，R1=12Ω，小灯泡R3上标有“6V 12W”（电阻不变）．求：（画出下列每小题的等效电路图）
（1）、只闭合S1时，电流表示数为0.8A，则电源电压为多大？
（2）、只闭合S2时，移动滑片P至b点时，使滑动变阻器所消耗的功率为9W；当S1、S2、S3都闭合时，移动滑片移至距a点处，滑动变阻器消耗的功率为多大？

5、 串、并联电路，总功率P总＝P1＋P2＋…＋Pn，串联电路电功率与电阻关系：＝，并联电路电功率与电阻关系：＝。

6、电功率的极值问题（经常在选择题考到灯泡亮暗的变式；计算题也会有涉及）：
（1）、当变阻器和某定值电阻R0串联时，随着变阻器的阻值增大，电路中的电流持续减小，此过程中：
①、对定值电阻：其消耗的电功率随着电流的减小而持续减小。所以：最大电流对应着最大功率；最小电流对应着最小功率。最佳计算公式：P=I2R0 。（重点就是分析清楚电流的浮动范围）
②、对变阻器：其消耗的电功率随着电流的减小，将先增大后减小。当变阻器连入的阻值越接近定值电阻的阻值时，变阻器的功率就越大；当二者相等时，变阻器的功率最大。(可以根据P=I2R0画2次函数图得出结论）
③、 对整个电路：总功率随着电流的减小而持续减小。所以：最大电流对应着最大功率；最小电流对应着最小功率（和定值电阻一样） 。 最佳计算公式：P=U总I

【注意】当串联电路中有限制条件时（电表的量程限制以及灯泡的额定电流限制等），最大电流和最小电流就不一定出现在“滑片滑在变阻器两端”的两个端点位置。此时变阻器只能允许使用其中的一段范围。

Ø 典例分类
【题型一】
例题：王霖同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0～3V”，滑动变阻器规格“20Ω lA”，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化)，在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（ ）
A.电路中电流变化的范围是0.18A一0.5A B.滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω～10Ω
C.灯泡的最小功率是0.162W D.该电路的最大功率是2.25W

（2）、当变阻器和某定值电阻R0并联时，随着变阻器的阻值增大，变阻器所在支路中的电流将持续减小，定值电阻所在支路中的电流将保持不变，但干路中的电流也将持续减小。此过程中：
①、 对定值电阻：其消耗的电功率将保持不变。
②、对变阻器：其消耗的电功率随着电流的减小而持续减小。
③、对整个电路：其消耗的总功率随着干路电流的减小而持续减小。所以：最大电流对应着最大功率；最小电流对应着最小功率。

Ø 典例分类
【题型一】
S2
如图所示，电源电压为12V，且保持不变，已知滑动变阻器的最大值为18Ω，定值电阻R0为24Ω，小灯泡上标有“6V 3W”字样．忽略温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）、S闭合，S1、S2都断开，变阻器连入电路的阻值为多少时，变阻器消耗的功率最大？最大值是多少？此时，灯泡的实际功率等于多少？将灯泡换成“6V 1.8W”，结果又如何？
（2） 、S、S1、S2都闭合时，调节滑动变阻器滑片到何处时，整个电路消耗的总功率最小？这个最小功率是多少？
S2

7、 电功率的测量问题（计算题、实验题经常会考到）：
（1）、方法一：根据P=UI测量（伏安法）

V
A
L
P
S

（2） 、操作要点：
A、 连接电路时，开关处于断开状态
B、 闭合开关前，滑片滑到阻值最大处（即右端）
C、 调节滑片，使电压表示数等于U额，即可保证灯泡正常工作，此时的功率即为P额。（会判断滑片的有效接入部分，移动划片，接入电路的电阻怎么变化）
（3）、滑动变阻器的作用：
①、 ；
②、 和 ，从而实现多次测量。
【注意】注意：在测量小灯泡电功率的实验中，不能将多次测得的电功率求平均值。选择滑动变阻器的最大阻与小灯泡阻值相差不大，调节效果明显。
（4） 、误差分析：由于电表具有内阻，且外接，所以电流表的示数等于电压表和灯泡电流之和。大于灯丝中的真实电流，所以测量结果偏大。

Ø 典例分类
【题型一】
小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（小灯泡的额定功率小于1W）、滑动变阻器（50Ω 1A）、以及符合实验要求的电表、开关和导线．如图（甲）是小亮同学没有连接完整的电路．
（1）、本实验的实验原理是　　
（2）、请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．
（3）、小亮同学连接电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数且不改变，则故障是 ．
（4）、小亮同学排除故障后闭合开关，为了电路安全，应该      移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视　  （选填序号）．
（5）、小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率时，应将滑片P向　　 端移动（选填“A”或“B“）．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图（乙）所示，则小灯泡的额定功率是　　W，此时小灯泡的电阻是　 Ω．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有　　
的作用．
（6）、小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为如图（丙）所示，多次更换阻值不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于　  Ω．

（2）、方法二：根据P=W / t 测量（电能表法）
操作要点：
1、只接通待测用电器，而其它所有用电器均关闭。
2、用秒表测量铝盘转动一定的圈数 n 所用的时间 t 。
计算要点：
1、W = n / N（N表示电能表每消耗1千瓦时电能时转过的圈数，n表示实际转过的圈数）
2、P = W / t
Ø 典例分类
【题型一】
某家庭用的一只电能表的盘面上标着3000r/（kW•h），用它来测定一个电钣锅的电功率时，在18秒钟内，电能表上的小铝盘转动了15转，则这个电饭锅的电功率是多少？

8、 电-热转换问题：
有用能量：水吸收的热量 Q吸= cm△t
总能量：消耗的电能 W = P t
Ø 典例分类
【题型一】
1、 （2013•南安市）某微电脑电热水壶具有温度可控、自动抽水等优点，下表是该电热水壶的铭牌．
（1）、如图所示，小电动机将l.2kg的水从桶中提升了0.5m，电动机对水做的功至少是多少？（g=10N/kg）
（2）、将水从25℃加热到85℃，则1.2kg的水需吸收热量是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（3）、若加热题（2）中的水需用时315s，电热水壶加热效率为96%，则它的实际工作电压是多少？

2、如图甲是电热水龙头，即开即热、冷热兼用．如图乙是它的电路原理图，R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S在1、2、3之间接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换．它的有关技术参数如下表．请回答下列问题：
（1）、开关处于位置2时，它放出的是热水还是温水？并求出电热丝R1的阻值？
（2）、如果进水口的水温是14℃，水龙头1min流出1kg的水，放出热水的水温能达到50℃，此时该水龙头的电热效率是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
  额定
  功率
   温水
2kW
   热水
2.8kW
    额定电压
220V
    额定频率
50Hz

9、 电-力转换问题
有用能量：输出的机械能 W机=F牵s 或 W机=P机t （P机=Fv）
总能量：消耗的电能 W总 = UIt 或 W 总= P总t
Ø 典例分类
【题型一】
（2014•丹东）小明买了一辆电动自行车，该车电动机的工作电压为32V，电能转化为机械能的效率为75%，车轮与地面接触的总面积为40cm2．小明骑电动自行车在水平公路上以6m/s的速度匀速直线行驶了10min，牵引力为20N，人和车的总质量为100kg，在此过程中：
（1）、电动自行车对水平地面的压强是多少？ （g=10N/kg）
（2）、电动自行车通过的路程是多少？牵引力做功为多少？
（3）、电动自行车匀速行驶时，电动机的工作电流为多少？

2、（2014.泰安）电动汽车以蓄电池为驱动能源，汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力．某辆电动汽车的总质量（含驾驶员）为2.5×103kg，汽车车身长3.5m．当它在水平路面以某一速度v匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为400V，电动机的能量转换效率为75%，汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍（g取10N/kg）．
（1）、求电动汽车匀速前进的速度v多大？
（2）、若汽车以10m/s的速度通过9.5m长的桥梁，求汽车通过桥梁的时间．

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