专题03电功及电功率.doc

Dfzx_zyf 第 4 页 2025/1/27
电功和电功率
一、电功:
1．电流做功的实质：电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程，电功是电能转化的量度。电功是过程量，电流做功时，总伴随着能量状态的变化。电流通过用电器所做的功的数值与该用电器此时消耗的电能数值完全相同。
2．电功的公式及其变换式：W＝UIt（变换式W＝U2t/R，W＝I2Rt），即电流在某段电流上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
3．电功的单位；焦耳（J）、千瓦时（kwh）
4．电功测量：电能表是测量电功的仪表。
二、电功率:
1．定义及意义：电流在单位时间内所做的功叫电功率。电流做功不仅有大小而且有快慢之分。用电器的功率表示做功的快慢。电功率大的用电器只能说明用电器电流做功快，并不表示电流做功的多少。
2．公式：P＝W/t＝UIt＝UI，该公式适用于任何电器。
3．单位：瓦特（W），千瓦（kw）
4．额定电压与额定功率：额定电压是用电器正常工作时的电压，额定功率是用电器在额定电压下的功率。
5.测小灯泡的电功率：（1）实验原理；（2）实验电路图；（3）实验步骤；（4）数据处理。
【例题1】如图3所示是测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率的
图3
电路图（1）a是 表，b是 表。
（2）按图连接好器材，测量前开关应 ，滑片P应滑到 点。
（3）如果小灯泡的阻值约为10Ω，电源有两节干电池串联组成，电流表有量程0∽0.6A和0∽3A两档，那么a表量程应选 档，b表量程选 档。
（4）闭合开关，发现小灯泡两端电压只有1.8V，滑动变阻器的滑片P向 端移动，才能使电压表示数为 V，此时灯泡实际功率就是额定功率。
（5）要测量的数据是 和 ，计算灯泡的额定功率公式为 。
三、焦耳定律
1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2．焦耳定律的数学表达式：Q=I2Rt
【方法提示】电功公式的正确使用：
图1
1．电功公式W＝UIt是计算电功普遍适应的公式，对于任何电器（或电路）都通用。
2．变形公式W＝U2t/R，W＝I2Rt只适用于电炉、白炽灯、电烙铁等纯电阻电器，而电动机及給蓄电池充电等电路则不适用。
【例题2】如图所示，R1的阻值是2Ω，两端的电压是3V，R2的阻值是4Ω，则2s内在R3上所消耗的电能是多少？
电能表的问题
1．电能表是测量电功或者说是测量用户的用电器在一段时间内消耗电能的多少。
图2
2．读数：窗口两次之差就是这段时间内使用的千瓦时数，最后一位是小数。
3．铭牌如图2所示的物理意义：
①“220V”表示电能表的额定电压是220V。
②“20A”表示允许通过这只电能表的最大电流是20A。
③“kWh”表示电能表测量电功所用的单位是kWh，即“度”。
④“2500R/kWh”表示每消耗1度电，电能表的表盘旋转2500转。
三、额定电压与额定功率
U实＞U额，则P实＞P额 U实＝U额，则P实＝P额
U实＜U额，则P实＜P额
五、熟记电学中基本量的规律和特点，进行电功、电功率和电热的计算
物理量
（符号）
公 式
单位
（符号）
测量仪器
串联电路特点
并联电路特点
电功（W）
W=UIt
焦耳
（J）
电能表
W=W1+W2
W1: W2= R1: R2
W=W1+W2
W1: W2= : R2 : R1
电功率（P）

P = W /t
P＝UI
瓦特
（W）
电流表
电压表滑动变阻器（伏安法）
P＝P1+P2
P1: P2= R1: R2
P＝P1+P2
P1: P2= R2 : R1
电热
（Q）
Q=I2Rt
焦耳
（J）

Q=Q1+Q2
Q=Q1+Q2
Q1: Q2=R1: R2
【例题3】同为“36V 40W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5min，它们产生热量是：
A.一样多 B.电灯最多 C.电扇最多 D.电烙铁最多

【对应训练】
1、“220V 100W”的灯泡接入电压为210V的电路,则该灯泡的实际电功率 〔 〕
A．大于100W B．等于100W C．小于100W D．条件不足,无法判断
2、在测定一个小灯泡额定电功率的实验中,若小灯泡额定电压为2.5V,允许通过的最大电流为0.4A.电源是4节干电池串联成的电池组.另配有0-0.6A、0-3A两量程的电流表一个,0-3V、0-15V两量程的电压表一个,最大阻值为20Ω的滑动变阻器等,则在这个实验中电流表、电压表的量程分别应选用的量程是
A．电流表选0-0.6A,电压表选0-3V B．电流表选0-0.6A,电压表选0-15V
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
3、在测定小灯泡电功率的实验中:
(1)电源电压要_______小灯泡的额定电压,串联一个滑动变阻器是为了_______;
(2)闭合开关前,滑动变阻器应放在_______位置上,这样做的好处是_______;
(3)为了测定有“4.5V”字样的小灯泡的功率,除了要用电压表、电流表、小灯泡、开关、滑动变阻器、导线外，还应在下列器材中选用_______。
A.三节干电池 B.三节蓄电池 C.两节干电池 D.两节蓄电池
次数
1
2
3
4
5
U/V
3.0
3.5
3.8
4.0
4.5
I/A
0.28
0.30
0.31
0.32
0.34
亮度
增加
4、按图5所示电路对额定电压为3.8V的小灯泡进行实验时,测得5组实验数据,并记录在表中,同时记录了小灯泡亮度变化的情况.
请你仔细分析实验数据和实验现象,回答下列问题:

(1)灯泡的额定功率是___.
(2)小灯泡的亮度变化规律是____________________.
(3)除了表格中列出的数据和现象外,你还能发现的问题是____________________.
5、电阻R1=100Ω，R2=300Ω，把它们并联在同一电路中，在通电时间相同的情况下，通过两电阻的电流之比是多少？两电阻消耗的电能之比是多少？
6、某航天器上装有光电池板，其面积S＝8m2，正对太阳能产生U＝120V的电压，为工作舱提供I＝10A的电流。若太阳光照射处每1m2面积上每1s获得的太阳辐射能量是E=1×103J，试计算该光电池的光电能量转换效率η=?
7、在“测定小灯泡额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数虽然有变化，但始终达不到灯泡的额定电压，其原因可能是下述的哪一种？
A．变阻器的总电阻太大 B．电压表的量程太大
C．电源电压太低 D．电流表的量程太大
图16-4
8、在“测定小灯泡额定功率”的实验中，某同学电路连接正确。闭合开关，灯泡发光较暗，但无论怎样调节滑动变阻器，总不能改变灯泡的亮度，且电流表和电压表的示数也不发生变化。造成这一现象的原因可能是下述的哪一种？（ ）
A．电源电压太低 B．变阻器的总电阻太大
C．变阻器接成了定值电阻 D．变阻器接入电路时，接的是上面两接线柱
9、如图16-4所示的电路，电源电压保持不变，当滑动变阻器的滑片向b端滑动时，则（ ）。
A．电压表的示数减小，电灯的功率变大 B．电压表的示数变大，电灯的功率变大
C．电压表的示数减小，电灯的功率变小 D．电压表的示数变大，电灯的功率变小
10、电路两端的电压变为原来的2倍，电路的电阻变为原来的3/4，则电路消耗的功率为原来的（ ）。
A．4/3倍 B．3/4倍 C．3/16倍 D．16/3倍
11、A灯标有“220V 100W”，B灯标有“220V 60W”，两灯正常工作时的电阻分别是RA与RB，则（ ）。
A．RA＞RB B．RA=RB C．RA＜RB D．无法确定RA、RB的大小
图16-6
12、把R1＝2Ω的电阻和R2＝4Ω的电阻，串联后接在电源上，已知R1两端的电压是1V。求（1）电源电压；（2）R1、R2消耗的电功率各是多少？
13、如图16-6所示，灯泡的电阻RL＝40Ω，R是标有“20Ω 5A”的变阻器，电源是由四节干电池串联而成的电池组。试求灯的功率变化范围。
14、标有“220V 75W”字样的电铬铁，正常工作时通过它的电流多大？它正常使用8小时消耗多少电能？1kWh的电能可供它正常工作多长时间
15、有一只小灯泡，它的额定电压是6V，当加在它两端的电压是4V时，通过灯泡的电流为0.2A，则灯泡的额定功率是多少？若所加电压为5V时，灯泡的实际功率是多少？
16、把“220V 900W”的电热水壶接在220V的电源上。求（1）通电10min，通过导体的电量是多大？（2）若电热水壶放出的热量全部被水吸收，将5kg、15℃的水加热到100℃需要多长时间？
17、一个标有“6V 4W”字样的灯泡，将接在电压是9V的电源上，要想使它正常发光，还应串联一只阻值为 Ω的电阻，接好后该电阻消耗的功率是 W。
18、一只标有“220V 5A”字样的电能表，最多能安装“220V 60W”的电灯 盏。若这些电灯平均每天开2小时，一个月（30天）要消耗 度电。
19、两只阻值不同的电阻并联在同一电源的两极上，下列说法正确的是（ ）。
A．电阻较大的发热较多 B．电阻较小的发热较多
图16-9
C．通电时间长的发热较多 D．通电时间相同，电阻较小的发热多
20、如图16-9所示的电路，R=3Ω，L标有“6V 0.5A”字样，当小灯泡正常发光时，在相同的时间内电流流过灯泡L和电阻R做功之比。
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶4 D．4∶1
21、电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热。这是因为（ ）。
A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
B．铜导线的电阻小，所以消耗的电能少。电炉丝的电阻大，消耗的电能多，所以热得发红
C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
D．铜导线比电炉丝传热快，所以不怎么热
22、电炉丝坏了，去掉1/4后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为
A．4∶3 B．3∶4 C．4∶1 D．1∶4
23、两根电阻丝的电阻为R1的R2，且R1＞R2，接在一电压不变的电源上，用来加热一壶水。欲使水的温度升高得快，应采取的办法是（ ）。
A．先把两根电阻丝串联后接到电源两端B．先把两根电阻丝并联后接到电源两端
C．单独使用电阻较小的电阻丝R2接在电源两端D．单独使用电阻较大的电阻丝R1接在电源两端
24、要使电热器在单位时间内供热减少一半，以下方法中正确的是（ ）。
A．电阻丝不变，把加在它两端的电压减少一半 B．电阻丝不变，把通过它的电流减少一半
C．保持电压不变，把电阻丝的电阻减小一半 D．把电热器的电阻和加它两端的电压均减小一半
25、电热水器中有两根电阻丝，其中一根通电时，热水器中的水经15min沸腾；另一根单独通电时，热水器中的水经30min沸腾。如果把两根电热丝分别串联和并联，问通电后各需要多少时间才能使热水器中的水沸腾？（设电热丝电阻不变）
图5-12
26、如图5-12所示，甲灯为“6V 6W”，乙灯为“6V 4W”，用一个输出电压恒为12伏的电源对两灯供电，要使这两个灯能同时正常发光，则应选择哪个电路？ [　　]
27、两个电阻的规格分别为“50Ω，0.5W”和“25Ω，1W”，如果将它们串联后接入电路中，则电路允许通过的最大电流是
A．0.l安 B．0.2安 C．0.3安 D．0.4安
R2
16伏
乙
图5-15
R1
8伏
甲
28、某电度表盘上标有“3000R/kWh”，单独开动某一用电器时，电度表的转盘在100秒内转5转，由此可知，该用电器的功率为： [　　]
A．40瓦 　　B．60瓦　　　　C．20瓦 　　D．100瓦
29、如图5－15所示，把两个相同的电灯，分别接成甲、乙两种电路，甲电路总电压为8伏，乙电路总电压为16伏，调节变阻器使两灯都正常发光。此时，两电路消耗的总功率分别为P甲、P乙，则下列关系中正确的是 （　　）
A．P甲＞ P乙 　　B. P甲＜P乙
C. P甲= P乙 　　D. 无法确定
A
R1
R2
S1
S2
S3
图5-19

30、如图5-19所示，电源电压保持不变，当开关S1闭合，S2、S3
断开时，电阻R1的电功率为1.8W，电流表的　　
示数为0.3A；然后再把开关S2闭合，电流表
示数为0.9A。求：
（1）电源电压是多少伏？
（2）R1、R2的电阻各是多少欧？
（3）当开关S1与S2断开、S3闭合时，在3分钟内R2上产生的热量是多少焦？