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第十三章 电功和电功率
第一节 电功和电能
一、学习要求
1．理解电功的概念；
2．知道电流做功的过程是电能转化成其他形式能的过程；
3．知道电能的单位kW·h与J的关系；
4．会用电能表测量家用电器消耗的电能；
5．了解一些我国水力发电站的发电能力。
二、思维训练
想一想
1．在下述情况发生的过程中，电能都转化成什么形式能？
(1)电动机转动；
(2)电熨斗熨衣服；
(3)发电机发电；
(4)蓄电池向外供电。

练一练
2.______所做的功叫电功。电功的国际单位是______，常用单位是______，它们之间的关系是______。
3．电流在某段电路上做的功，等于这段电路______、______和______的乘积。测得某用电器两端电压为220V，通过用电器的电流为0.5A，电流通过该用电器1min内做的功为______J。
4．电能表用来测量( )
(A)用电器消耗的电能 (B)电路中通过实际电流的强弱
(C)用电器用电时间 (D)用电器两端的电压
5．在选用电能表时要注意表盘上一些参数的意义。其中“220V”表示这个电能表应该在______电路中使用；“50Hz”表示这个电能表应该在______使用。
6．某电能表的表盘上标有“10(20)A”字样，则( )
(A)电能表的额定电流为20A
(B)通过电能表的电流不能超过10A
(C)电能表的额定电流为10A～20A
(D)电能表允许使用的最大电流为20A
7．电能转化为其他形式能的过程是通过______过程实现的。在日常生活中，我们常说消耗了多少电能，也可以说成是__________________。
8．马杰2003年9月10日从家中电能表上看到示数为，2003年10月10日电能表的示数为，若当地电费0.3元/kWh。请你帮马杰估算一下，他家在这一个月内要支付多少电费？

试一试
9．看一看在你家电路的干路上安装的电能表，根据表盘上所标的“xxxxr/kWh”数据，估算一下1kW的微波炉(或其他用电器)工作10min，电能表转盘需要转多少转？实际观察一下，数一数和你的估算有多大差别？

三、问题探究
10．调查一下自己的家庭、学校或附近熟悉的单位有没有浪费电能的情况。如果有，提出节约用电办法的建议。

第二节 电功率
一、学习要求
1．理解电功率的概念；
2．了解用电器上铭牌的含义；
3．知道用电器的额定功率与实际电功率的区别；
4．会用电压表、电流表测小灯泡的功率；
5．了解一些家用电器的功率。
二、思维训练
想一想
1．一个灯泡的灯丝断了，把断了的灯丝再搭在一起使用，灯泡会更亮，但寿命却缩短，请你解释这个现象？
练一练
2．在物理学中，用电功率表示______。电功率的计算式P＝______。
3．电功和电功率的单位分别是( )
(A)千瓦时和焦耳 (B)千瓦和瓦特
(C)焦耳和瓦特 (D)千瓦和焦耳
4．电流通过甲用电器时，2s消耗电能16J；而电流通过乙用电器时，10s消耗电能20J。下列说法正确的是哪一个？( )
(A)甲功率大，消耗电能也多 (B)乙消耗电能多，功率也大
(C)乙消耗电能多，甲功率大 (D)甲消耗电能多，乙功率大
5．某电炉上的铭牌上标着“220V 100W”字样，这个电炉的额定电压是______；额定功率是______；这个电炉在在额定电压下工作时，通过电炉丝的电流是______；正常工作时电炉丝的电阻是______。
6．标有“PZ220－60”和“36V 60W”的甲、乙两个用电器，都在额定电压下工作1h，消耗的电能( )
(A)甲用电器消耗的电能多 (B)乙用电器消耗的电能多
(C)一样多 (D)无法比较
7．一个电热器所用的电压是220V，电流是0.23A，这个电热器的功率是______W，通电5min，消耗的电能是______J。
8．一盏电灯25h耗电1kWh，这盏电灯的功率是______W；某条街道两旁共有220V400W”的路灯40盏，平均每天供电10h，则一天共消耗的电能______kW·h。
9．某教室里装着6盏40W的日光灯，由于注意节约用电，平均每盏灯每天少工作0.5h，那么1个月(按30天计算)可节约用电多少千瓦时？

试一试
10．用你家的电能表和手边计时器，测量你家某个用电器的功率。先写出设计方案，再写出操作步骤，最后写出结论。

三、问题探究
11．有两个额定电压相同的白炽灯，其中灯L1的铭牌上标有“PZ220－25”，灯L2的铭牌字迹模糊不清。想想看，怎样判断灯L2的额定电功率比L1的额定电功率哪个大？说出你的方法和理由。(至少说出两种方法)

第三节 探究——测量小灯泡的电功率
一、学习要求
1．会设计和连接用电压表、电流表测小灯泡电功率的实验电路；
2．学会制定解决问题的计划，会收集证据；
3．会写实验报告并与同学交流。
二、思维训练
想一想
1．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，某同学在连接滑动变阻器时，由于接线错误使得滑动变阻器滑片移动时不能改变小灯泡的亮、暗程度。现就下面两种情况，请你判断该同学是如何连接的？
(1)小灯泡较亮时，他把两导线的端点分别与滑动变阻器的哪两个接线柱相连？

(2)小灯泡较暗时，他把两导线的端点分别与滑动变阻器的哪两个接线柱相连？

练一练
2．“测量小灯泡额定功率”的原理是__________________。该实验所需器材除电源、电压表、电流表、小灯泡外，还需要______、______、______。
3．在测量一个小灯泡额定功率的实验中，若小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10W，电源是4节干电池串联成的电池组，另配有实验室常用的两个量程电压表、电流表，最大阻值为20W的滑动变阻器，则在这个实验中，电表应选用的量程是( )
(A)电流表选0～0.6A，电压表选0～15V
(B)电流表选0～0.6A，电压表选0～3V
(C)电流表选0～3A，电压表选0～3V
(D)电流表选0～3A，电压表选0～15V
4．测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
(1)用笔画线代表导线，在图13－1中将所给实物连接成测量电路(电池组和开关已连好)。

图13－1
(2)接通电路后，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数U＝2.5V，电流表的示数如图13－2所示，小灯泡的额定功率是______W。

图13－2
5．图11－3是某同学连接的测量小灯泡额定功率的实物接线图。请你指出图中接线的两处错误。

图13－3
一是______________________________；
二是______________________________。
6．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压值，原因可能是下列叙述的哪一种？( )
(A)变阻器总阻值太大 (B)电压表的量程选得太大
(C)电源电压太低 (D)通过灯泡灯丝的电流太小
7．某同学在“测量小灯泡的电功率”实验中，所用电源电压为6V，滑动变阻器上标有“20W2A”字样，灯泡上标的字样模糊，但其额定电压可能是2.2V或3.8V，他按图13－4所示的电路进行实验。实验时，他调节滑动变阻器的滑片观察小灯泡的发光情况。当滑动变阻器的滑片的位置恰好在中点上(即变阻器连入电路的阻值为10W)时小灯泡接近正常发光，观察电压表、电流表示数，如图13－5所示。该同学经过思考、分析后，重新进行实验，又使小灯泡正常发光。

图13－4

图13－5
(1)简述产生图13－5所示现象的原因；
(2)求出小灯泡的额定功率。
试一试
8．家庭电路中有一只标有铭牌的灯泡正在发光，现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表，请你用两种方法判断出这只小灯泡此时的功率，说明理由并写出表达式。

三、问题探究
9．一位同学手边没有电流表，只有如下一些器材：电源、电压表、滑动变阻器、已知阻值为R0的定值电阻、开关及导线若干。他利用这些器材完成了测量小灯泡(额定电压为UL)的额定功率实验。请你想一想，画出它的实验电路，写出实验步骤，需要测量的物理量和计算结果表达式。

第四节 电流的热效应
一、学习要求
1．知道电流通过导体时会产生热量；
2．掌握电热的计算——焦耳定律；
3．体会用控制变量的方法研究电热与通过的电流、电阻的大小、通电时间的关系；
4．了解电流热效应在家用电器中的应用。
二、思维训练
想一想
1．根据P＝I2R，有人说，“电流通过导体产生的热量的功率，跟导体的电阻成正比。因此，要想使电热器在一定时间里产生的热量增多，就应当增大这个电热器的电阻。”请你想一想，这种说法对吗？为什么？

练一练
2．电流通过导体时电能要转化成热，这个现象叫做__________________。在电流相同的条件下，电流转化成热时的功率跟__________________成正比。
3．在如图13－6的实验中，为了比较电流通过两段不同的金属丝产生的热量跟电阻的关系，实验时应保持相同的物理量是( )

图13－6
(A)通过它们的电流和加在它们两端的电压
(B)通过它们的电流和它们的电阻
(C)通过它们的电流和通电时间
(D)通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间
4．某同学用图13－7所示的装置研究电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系。实验时，该同学想把两段金属丝串联接入电路。

图13－7
(1)请你用笔画线代替导线，帮他完成电路连接；
(2)这样连接的目的是________________________。
(3)若实验过程中观察到A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数，这说明______
________________________。
5．某导体的电阻是20W，通过2A的电流时，产生热量的功率是______W，1min产生的热量是______J。
6．设通过某用电器的电流为2A时，在某一时间内产生的热量为Q。如果电流增大到4A(用电器未烧坏)，在相同的时间内产生的热量为( )
(A)2Q (B)4Q (C)8Q (D)16Q
7．某课外小组的同学自制了一只电烙铁。这只电烙铁正常工作时的电阻是1210W，它的额定电压是220V，它产生热量的功率是多大？通电10min产生多少热量？

试一试
8．观察电热器——“热得快”，看一看它的铭牌，记下它的额定电压、额定功率，用它加热2kg水，用温度计测出水的初温，记下水的初温，用温度计测出水沸腾时的温度，记下水的末温。用时钟测定把水加热到沸腾用的时间，算出水加热到沸腾吸收的热量Q。用类比的方法可以知道用煤气把同样质量、同样初、末温的水的水加热到沸腾所需要的热量。

三、问题探究
9．普通电熨斗加热元件可以看成一根电热丝，通电加热即可使用。刘老师把电熨斗串联一只“220V 100W”的灯泡，用来调节电熨斗的温度，方便熨烫不同衣物，如图13－8所示。电熨斗的额定电压和额定功率分别为220V、100W。

图13－8
(1)用物理知识分析开关S的接通、断开对电熨斗温度的影响；
(2)计算在开关通、断两种状态下电熨斗的发热功率。

第五节 家庭电路
一、学习要求
1．知道家庭电路的结构，了解各种器件的作用；
2．知道我国家庭电路的电压值；
3．知道熔丝的作用，了解空气开关的作用；
4．知道插孔、插座的结构，会正确使用。
二、思维训练
想一想
1．家庭电路中为什么不能用铜丝、铁丝代替保险丝？

练一练
2．家庭电路中的电压U＝______V是一定的，所以，当用电功率越大时，电路中的电流______。
3．某家庭电路中，已有两盏灯正常发光，如果再使用一个电熨斗，则该电路的( )
(A)干路电流变大 (B)总电压变大 (C)总电阻变大 (D)总功率变小
4．刘明家的电能表标有“220V10A”的字样，他家同时使用的家用电器的总功率不能超过____________W。如果他家现有的家用电器同时使用的功率为2.0kW，他想再装电灯照明，至多再装______盏40W的电灯。
5．某宿舍楼的保险丝经常被烧断，原因可能是( )
(A)保险丝的额定电流太大 (B)保险丝用的是铜丝代替
(C)宿舍中的某根电线开路 (D)有几家人经常使用大功率用电器
6．电路中并联两盏“PZ220－25”的灯泡，干路中的电流是______A，若电路中并联10盏这样的电灯，干路的电流是______A。
试一试
7．某家庭有45W的电灯四盏，90W的电视机一台，300W的洗衣机一台，150W的电冰箱一台，请你选用额定电流为多大的保险丝？

三、问题探究
8．观察家中各种用电器的铭牌或说明书，记下它们的额定功率，估算出家里用电器平均每天的用电时间，再了解一下本地每度电的价钱，算出一个月应付的电费。你将发现，算出的电费同按照电能表的计数实际付出的电费相差较大。想一想，这是什么原因？

第六节 安全用电
一、学习要求
1．知道对人体的安全电压数值范围；
2．会正确使用测电笔检查电路和用电器是否带电；
3．掌握安全用电常识。
二、思维训练
想一想
1．一个家庭电路中安装有“220V5A”字样的电能表。若家中有6盏25W的电灯、一台耗电70W的电视机和耗电100W的电冰箱都在工作。现在又要用功率为900W的电饭锅煮饭，为了正常安全用电，他应该停止使用哪些用电器？

练一练
2．经验证明，只有不高于______V的电压才是安全的。某人的身体电阻约在3000～4000W之间，为了安全，要求通过人体的电流不超过5mA，那么，此人身体两端的电压不能超过______V。
3．如果通过人体电流超过8mA时，人手就很难摆脱带电体，致使电流长时间通过人体，引发严重的触电事故。若人体接触36V安全电压，不会引发严重触电事故，试估算人体的电阻至少应为______W。
4．下列几种做法，不符合安全用电要求的是( )
(A)不准用没有绝缘手柄的剪刀剪断电线
(B)不准在电线上晒衣服
(C)不准走近落在地面上的高压线头
(D)发现有人触电，应立即用手把他拉开带电体
5．发现用电器着火，正确的处理方法是( )
(A)泼水灭火 (B)用剪刀迅速将电线剪断
(C)断开总开关 (D)关闭所有用电器
6．更换或检修用电设备时，最佳的操作是( )
(A)站在木凳上操作 (B)断开总开关操作
(C)等上级停电时再操作 (D)带绝缘手套操作
7．下列做法中，符合安全用电原则的是( )
(A)用铜丝代替保险丝 (B)在有绝缘皮的电线上晒衣服
(C)家用电器的外壳接地 (D)居民小区突然停电，利用这个机会抢修用电设备
8．如图13－9所示，在安装插座时，顶上的插空应接______，左边的插空应接______，右边的插空应接______。

图13－9
9．照明电路中，开关必须接到______线上，螺丝口灯泡的螺丝套只允许接与______线相连接。
试一试
10．请你到物理实验室找一根测电笔，在老师的指导下，检查一下墙壁上的插孔，哪个是火线，哪个是零线？检查一下自己家里其他用电器哪些部位带电？哪些部位不带电？

三、问题探究
11．保险丝的规格常用额定电流来表示，选用保险丝时，应使它的额定电流等于或略大于电路中的最大工作电流。下表所列是常用的铅锑合金保险丝的规格。
直径/mm
额定电流/A
熔断电流/A
直径/mm
额定电流/A
熔断电流/A
0.28
1
2
0.71
3
6
0.32
1.1
2.2
0.81
3.75
7.5
0.35
1.25
2.5
0.98
5
10
0.36
1.35
2.7
1.02
6
12
0.40
1.5
3
1.25
7.5
15
0.46
1.85
3.7
1.51
10
20
0.52
2
4
1.67
11
22
0.54
2.25
4.5
1.75
12.5
25
0.60
2.5
5
1.98
15
30
(1)由表中的数据你能得到哪些有关保险丝的知识。(写出两条)
(2)小华的家庭电路中有“PZ220－40”的电灯4盏，功率为60W的电风扇一台，1000W的电热水器一个，请你帮他正确选择一种规格的保险丝。
参考答案
第十三章 电功 电功率
第一节 电功和电能
思维训练
1．(1)电能转成机械能 (2)电能转化成内能 (3)机械能转化成电能 (4)化学能转化成电能 2．电流通过用电器，焦尔(J)，千瓦时(也叫度)(kWh)，1kWh＝3.6×106J 3．电压、电流，通电时间，6600 4．A 5．220V，交流电频率为50Hz的电源上 6．D 7．电流做功，电流作了多少功 8．15.3元 9．略
问题探究
10．略
第二节 电功率
思维训练
1．灯丝变短，电阻减小，电流增大，灯泡小功率增大，产生的热量增多，灯丝就被烧断了。另外还有在灯丝搭接处电阻变大，产生的热量多，也是烧断的一方面原因。 2．电流做功快慢，UI 3．C 4．C 5．220V，100W，0.45A，484W 6．C 7．50.6，15180 8．40，160 9．3.6kWh 10．略
问题探究
11．方法1：观察比较灯丝粗细，若灯L2的灯丝比灯L1的灯丝粗，则灯L2的额定功率比灯L1的额定功率大。理由是：灯丝较粗的电阻小，而在相同的额定电压下，电阻小的灯泡通过的电流大(根据欧姆定律)，因此它的额定功率大(根据电功率公式) 方法2：观察比较灯泡亮度，把灯L1、L2并联在220V(额定电压)的电路中，若灯L2比L1发光亮，则灯L2的额定功率比灯L1的额定功率大。理由是：灯L2和L1在额定电压下都能正常发光，而发光较亮的，其额定功率较大。
第三节 探究——测量小灯泡的电功率
思维训练
1．(1)金属杆两端接线柱，(2)滑动变阻器电阻丝两端接线柱 2．P＝UI，滑动变阻器，开关，导线 3．B 4．(1)略 (2)3.75 5．一是滑动变阻器接错，二是电流表接线柱接错 6．C 7．(1)电流表指针反向偏转，原因是电流表正、负接线柱接反；电压表指针虽然是正方向偏转，但指针偏转超过电压表量程，原因是电压表量程错选0～3V。(2)小灯泡的额定电压为3.8V，通过变阻器的电流I＝U变/R变＝(6V～3.8V)/10W＝0.22A，灯泡额定电功率为PL＝IUL＝0.22A×3.8V＝0.836W 8．方法1：关闭家中其他用电器，用电能表和钟表测一定时间内该灯泡消耗的电能，根据P＝W/t可知其功率；方法2：用电流表和电压表测通过灯泡的电流和灯泡两端的电压，根据P＝UI可知其功率。
问题探究
9．(1)实验电路图如图答6所示，电压表并连在L两端，滑动变阻器滑片放在阻值最大位置上。(2)闭合开关S，调节画片的位置，使电压表的示数为UL。(3)不改变滑片的位置，将电压表并联接在定值电阻R0的两端，记下电压表的示数U0。(4)计算小灯泡的额定功率为P＝U0UL/R0。

图答6
第四节 电流的热效应
思维训练
1．这种说法不对。因为P与R成正比是有条件的，电热器应在额定电压下工作，如果电热器的电阻增加，再根据P＝U2/R电功率减小，在一定的时间内，产生的热量就减小。 2．电流的热效应，电阻 3．C 4．(1)略 (2)通过两金属丝的电流相等 (3)在相同的时间内，A瓶中金属丝产生的热量小于B瓶中金属丝产生的热量 5．80，4800W 6．B 7．40W，2.4×104J 8．略
问题探究
9．(1)开关S断开时，灯泡和电熨斗串联接在220V电路中，这时R总较大，I较小，电熨斗产热量的功率较小，电熨斗温度较低；开关S闭合时，灯泡被短路，这时R总较小，I较大，电熨斗产热量的功率较大，电熨斗温度较高。(2)开关闭合时，电熨斗正常工作它产生热量的功率为100W，开关断开时，灯泡与电熨斗串联，电熨斗产生热量的功率为25W。
第五节 家庭电路
思维训练
1．选作保险丝的材料必须具备电阻率较大和熔点较低这两个条件。而铜丝、铁丝这两种材料，不但电阻率较小而且熔点过高，不适合作保险丝。如果电路中用铜丝、铁丝代替保险丝，就埋下了事故的隐患，因为当电路中电流过大时，铜丝、铁丝熔不断，不能起到有效的保险作用。据消防人员讲，用铜丝、铁丝代替保险丝是引起用电事故，甚至引起火灾的一个重要原因。 2．220V，越大 3．A 4．2200，5 5．D 6，0.23，1.15 7．3.27A
问题探究
8．家里用电器每天工作时间很难估计准确；另外家庭电路实际电压有时不是220V(额定电压)，使用电器的实际功率不等于额定功率。
第六节 安全用电
思维训练
1．标有“220V5A”的电能表，可以用在最大功率是5A×220V＝1100W的家用电器上，如果同时使用的家用电器的总功率超过这个数值，电能表的计数会不准甚至烧坏电表。为了正常安全用电，他应该停开电视机和两盏电灯，或者熄灭5盏电灯。 2．36，20 3．4500 4．D 5．C 6．B 7．C 8．地线，零线，火线 9．火，零 10．略
问题探究
11．(1)保险丝的直径越大，额定电流就越大；保险丝的熔断电流是熔断电流的2倍。(2)R总＝40W×4＋60W＋1000W－1220W，通过保险丝的电流为I＝P总/U＝1220W/220V＝5.55A，选取直径为1.02mm，额定电流为6A的保险丝。

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