中考复习学案_电功和电功率.doc

电功和电功率

一、电功和电功率
（1）电功和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，还跟做功的时间有关。
（2）电功和电功率的计算公式不同：电功的基本计算公式是W=UIt，由此可以看出，电流做功多少跟电压、电流强度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）电功和电功率的单位不同：电功的单位是J和kW·h而电功率的单位是W和kW。
（4）电功和电功率的测量方法不同：电功用电能表来直接测量的，而电功率有两种测量方法，第一种方法是用伏安法间接进行测量，即测出用电器两端的电压及通过的电流，然后根据P=UI求出电功率。第二种方法是用电能表和秒表间接测量，即测出某一段时间用电器所做的功，然后根据可得用电器电功率。
（5）电功和电功率的联系密切，利用公式可得出W=Pt。
二、额定功率和实际功率
一个用电器的电功率是随着它两端电压的改变而改变的，一个用电器不是随便接入任何一个电路都能正常工作。设计用电器时，需要确定它在正常工作时的条件（如电压、电流、电功率）。通常在用电器的铭牌上标出。正常工作时的电压叫额定电压，在额定电压下的电功率叫额定功率。一个用电器一但生产出来，其额定电压和额定功率是确定的。
实际功率是用电器在实际工作时的电功率，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，那么实际功率就等于额定功率，这是用电器正常工作；如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压，那么实际功率就小于它的额定功率，这时用电器不能正常工作；如果用电器两端的电压大于额定电压，那么实际功率就大于额定功率，用电器不仅不能正常工作，严重时还会烧坏用电器。为此，在使用用电器时，应保证用电器两端的电压等于它的额定电压，这样才能使用电器更好地发挥作用。
三、理解焦耳定律
焦耳定律是在大量实验的基础上总结得出的，它定量地描述了电能向内能转化的规律。用公式Q=I2Rt表示，它适用于任何电路。
当电流所做的功全部用来产生热量时，焦耳定律可以根据电功的公式W=UIt和欧姆定律导出：。这里的条件是电流所做的功全部用于产生热量，而电流做功全部转化成热的情况也只对纯电阻电路才成立。所以上述导出公式只适用于纯电阻电路。例如在电动机工作的电路中，加在电动机两端的电压是U，通过的电流是I，电动机的线圈也有一定的电阻R，此时电流做的功W=UIt，而电流做的功并没有全部转化为热，绝大部分转化为机械能了，通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，产生的热量为Q=I2Rt，但此时，而是Q＜W，此时W＝Q＋机械能。
初中阶段所研究的电路仅限于纯电阻电路，如电灯、电炉、电烙铁等电路。故W＝Q成立。所以我们用公式来计算的结果都一样，在不同情况下选用不同的公式进行计算问题会更简单。
【典型例题透视】
例1. 关于电热和电功，以下说法正确的是（ ）
A. 电流在电路中所做的功一定等于电热 B. 电流在电路中所做的功一定大于电热
C. 在电路中包含有电动机时，电流做的功将转化为机械能、内能，此时，电功必大于电热
D. 在电路中仅有电阻时，电功等于电热
例2. 照明电路的电压是220V，如果在某电灯并联接入一个大电炉，发现灯的亮度变暗，其原因是（ ）
A. 干路上的电流减小了B. 电炉从灯那里分出了部分电流
C. 干路中的电流变大，干路上导线分担电压增多D. 干路上消耗的电压不变，但电灯两端的电压变小了
例3. 有两个定值电阻R1和R2，将它们并联到电源上，它们消耗的电功率分别为P1和P2，如果把它们串联起来再接到同一电源上，它们消耗的总功率应为多大？
解：设电源电压为U，当R1与R2并联时，每个电阻两端的电压均为U，所以R1和R2消耗的电功率P1和P2分别为：

则可以求得定值电阻R1和R2的阻值为：

将R1与R2串联起来接在电压U两端时，它们消耗的总功率为：

将定值电阻阻值代入上式得：

例4. 如图1所示电路，灯L上标有“12V 9W”字样，当开关S和S1都闭合，变阻器的滑片P移到a端时，灯恰好正常发光，电流表示数是1.25A，求：
（1）变阻器的最大阻值是多少？
（2）当开关S闭合，S1断开，变阻器的滑片P移到b端时，灯消耗的功率是多少？

图1

例5. 某同学利用电源、电流表、电压表、开关，标有“50Ω 2A”字样的滑动变阻器和若干导线测定小灯泡的额定功率。其中灯泡上所标“0.3A”字样清晰可见，电压表0～15V挡损坏，小灯泡的额定功率估计为1.5W左右。该同学实验步骤正确。当闭合开关时，电压表和电流表的示数分别为2V和0.2A，接着他边思考边实验，直至灯正常发光，这时滑动变阻器的滑片恰好在中点上（即变阻器连入电路的电阻为25Ω）。
（1）画出灯正常发光的电路图，并简述判定灯正常发光的理由；
（2）求出灯的额定功率。

例6. 如图3所示是一个电热毯的示意电路图，是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯电阻丝串联的电阻，电热毯上标有“220V 100W”字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关。
（1）用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态？
（2）若要求在保温时电流通过电阻丝每分钟有60J的电能转化为内能，电阻R的阻值是多大？

图3
例7. 某课外活动小组，找出了“10Ω 1A”的滑动变阻器、“6V 3.6W”的灯泡、电压恒为12V的电源、开关、导线以及电阻为1Ω/cm的足够长的电阻丝（用“”表示），准备自制一个亮度可调的玩具台灯，要求开关闭合以后，将滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端时，电灯逐渐变亮直至正常发光，他们利用上述器材，设计出如图所示的电路图，请你解决下列问题：
（1）这样设计存在的问题是，当滑片移近a端时，发生_____________现象；
（2）画出符合要求的电路图，并计算此电路中灯泡有耗的最小动率。（假定灯丝电阻不变）

图4
例8. 在如图6所示的电路中，电源电压和灯泡电阻不变，电阻R1=12Ω，灯L标有“6V 12W”的字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R2上标有“2.5A”的字样。
（1）只闭合S1，电流表的示数为0.6A，求电源电压；
（2）当闭合S1、S2和S3，并将滑片P移到b端时，电流表的示数为1.2A，求滑动变阻器R2的最大阻值；
（3）只闭合S2时，求电路总功率的最大值。

图6

例9. 图7是SD—600全自动豆浆机的结构示意图，下表是铭牌。

额定电压
220V
电机功率
260W
额定频率
50Hz
干豆容量
60±5g
电热功率
600W
外形尺寸
215×190×347 mm
制浆过程：先将90g泡好的黄豆装入滤杯内，再往制浆杯内加入1000 mL的水。

第一步：加热，接通电源，加热管开始加热，加热6 min杯内水温升至80℃；
第二步：打浆，加热停止，电机开始打浆，按工作10s停8s方式循环，经1.2min停止；
第三步：再加热，打浆结束后，加热管继续加热，加热3min豆浆由80℃升温至100℃。根据以上信息计算：
（1）在“第三步，再加热”的过程中，豆浆吸收的热量（设豆浆与水的比热容相等）；
（2）豆浆机在“加热——打浆——再加热”的全过程中，共消耗的电能。

例10. 如图8所示，家庭用电是通过设立在附近的“变电站”提供的。为了保证居民用户所有用电器都能在220V的电压下正常工作，变电站的输出电压一般都高于220V。
（1）居民楼用电器的总功率为44kW，当这些用电器全部正常使用时，通往居民楼的输电线路中的电流是多少？
（2）若输电线的总电阻为，“变电站”输出的电压是多少？
（3）居民楼由于家电增加，向供电部门申请“增容”，即增加功率。当用电器的总功率由44kW增加到88kW，用电器两端电压仍保持在220V时，输电线路的功率损失比“增容”前增加了多少？
（4）若想在不减小功率的前提下减小输电线路的损失，应采取什么措施？

图8
例11. 在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化。
（1）小张同学设计的实验电路图如下，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线。

图9
（2）实验中所需要的物理量__________________________。
（3）本实验中，小灯泡额定功率的表达式___________。
（4）若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤）。

例12. 学校淋浴用的简易太阳能热水箱中的水在冬天往往温度不够高，同学们在水箱中加装了一个“220V 2000W”的电热器，并利用一个“6V 1W”的小灯泡和一段10Ω/m的电阻丝为电热管安装了一个指示灯。
（1）画出电热管及指示灯的电原理图。
（2）在同学们的方案中，小灯泡两端的电压是按5V设计的，对于有指示灯来说，这样设计有什么好处？
（3）按上述设计，电阻丝需截用多长一段？
（4）安装指示灯后，电热管的实际功率是额定功率的百分之几？

【常见失误分析】
例1. 输电线电阻是0.5Ω，输送的电功率为100kW，用1kV的电压输电时，输电线路上的电流和消耗的电功率为（ ）
A. 2000A，100kW B. 100A；5kW
C. 100A，100kW D. 2000A，2000kW
例2. 关于电功和电功率，下述说法正确的是（ ）
A. 电功率的大小决定于电流做功的多少
B. 电功与电功率都表示了电能转化为其他形式的能的多少
C. 电功与电功率都表示了电能转化为其他形式的能的快慢
D. 电功率等于用电器在单位时间里所消耗的电能
例3. 电炉的电阻丝热得发红，而与它串联的铜导线却不发烫，这是因为铜导线（ ）
A. 电阻较大 B. 电阻较小
C. 通过的电流较大 D. 通过的电流较小
例4. 标有“6V 6W”和“6V 3W”的灯泡L1和L2串联接在某电源上，设灯丝电阻不变，则（ ）
A. 通过灯L1、L2的电流之比为2：1
B. 灯L1、L2的实际功率之比为1：2
C. 电源电压为12V时，L1、L2均正常发光
D. 电源电压为9V时，L2正常发光
例5. 现有L1为“12V 8W”和L2为“6V 2W”的两盏电灯，把它们与“20Ω 1A”的滑动变阻器串联后，接在18V的电源上，如图1所示，开关闭合后，当滑动变阻器R'的滑片P从a端向b端滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 两灯都变亮，且L2首先正常发光
B. 两灯灯丝电阻不同
C. 因为L1的额定功率大，所以L1比L2更亮
D. 两灯都变亮，且L2可能先烧毁
例6. 如图2所示，已知电源电压保持4.5V不变，电压表的量程为0—3V，滑动变阻器R的最大阻值是20Ω，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”的字样，闭合开关后，当小灯泡下正常发光时，它的阻值为____________Ω，滑动变阻器接入电路的阻值为____________Ω。若小灯泡的电阻不变，在此电路中小灯泡工作时的最小功率为____________W。

图2

例7. 一盏白炽灯在灯丝烧断之后，搭接起来，不久，灯泡就又在搭接处烧断了，为什么？

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