1、第 24 讲 电功和电功率电能电 功 电 流 做 功 的 实 质影 响 电 功 大 小 的 因 素 电 功 的 测 量电 流 的热 效 应 焦 耳 定 律 ： Q I2Rt电 热 器 ： 电 流 热 效 应 )电 功 率 定 义 和 物 理 意 义有 关 计 算 公 式 电 功 率 的 测 量 ), 分类一 电 功), 理解电功，知道电功的单位)【考点梳理】1电功的定义：指_电流_通过用电器时所做的功。2电功的单位：焦耳(J)，常用单位还有千瓦时(kWh)。31 焦耳_1_瓦秒_1_伏安秒；1 千瓦时_3.610 6_焦。【活学活用】1下列说法正确的是( C )A电功是表示电流做功快慢的物理量
2、B电功率越大，电流做的功就越多C电流做功越多，消耗的电能就越多D电功率是表示电流做功多少的物理量2下列单位中属于电功的单位的是( B )A伏特 B焦耳 C安培 D瓦特, 电功的测量)【考点梳理】1测量仪器：_电能表_(千瓦时计)，测量一段时间内电路所消耗的电能。2电能表的读数：一般家庭电路中的电能表的示数有 4 位数，分别是千位、百位、十位和个位。【活学活用】3小明家电能表上月底的示数为 ，本月底的示数如图所示，他家本月消0 8116耗的电能为_140_kWh。若按 0.5 元/(kWh)计费，本月应付电费_70_元。他家同时使用的用电器总功率不得超过_2200_W。第 3 题图第 4 题图4
3、小明家的照明电路中安装了一只新电能表，使用一段时间后，电能表的示数如图所示，小明家这段时间消耗的电能是( D )A2 W B2 JC20 kWh D2 kWh, 电功的大小决定的因素)【考点梳理】1影响电功大小的因素：_电压_、_电流_和_通电时间_。2电流做了多少功，就有多少的_电_能转化为_其他形式_的能。电功量度用电器消耗多少电能。【活学活用】5在探究“影响电流做功大小因素”时，(1)我们根据电灯的亮暗程度，比较相同时间内电流做功多少的方法称为_转换_法；保持其中的两个物理量不变，而通过改变另一个物理量来比较电流做功(电灯的亮度)情况，这种方法称为_控制变量_法。(2)通过图甲的实验我们
4、可以看出：在_电流和通电时间_相同时，电压越_大_，电流做功越多。(3)通过图乙的实验我们可以看出：在_电压和通电时间_相同时，电流越_大_，电流做功越多。, 电功的计算)【考点梳理】1电功的计算公式： W_ UIt_， W Pt。2在纯电阻电路中， W Q_ I2Rt_ ， Q I2Rt(焦耳定律)。U2tR【活学活用】6某导体中的电流是 0.2 A，通电 10 s 电流做功 18 J，则导体两端的电压是_9_V。7一只灯泡接在 4 V 电路中，通过它的电流为 0.4 A，通电 10 s，则下列说法中不正确的是( D )A灯泡此时的电阻为 10 B灯泡此时的电功率为 1.6 WC电流对灯泡做
5、的功为 16 JD灯丝放出的热量为 40 J, 分类二 电功率), 电功率的概念及单位)【考点梳理】1电功率的定义：_电流在单位时间内所做的功_。它反映_电流做功快慢_。电功率大表示电流做功快，表示电能转化为其他形式的能量快。2影响电功率大小的因素：_电压_和_电流_。3电功率的单位：瓦特(W)，1 瓦特_1_伏安1 焦/秒。4常用单位：1 千瓦_1000_瓦。【活学活用】8下列家用电器正常工作时做功最快的是( C )A台灯 B电视机 C空调 D微风电扇9下列单位不属于电功率单位的是( D )A千瓦 B瓦 C焦/秒 D千瓦时, 电功率的简单计算)【考点梳理】1电功率的计算公式： P ， P U
6、I。Wt2在纯电阻电路中， P I2R。U2R【活学活用】10(2014台州)智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生。移动充电宝就是一个可充电的锂聚合物电池。某品牌移动充电宝部分相关参数如表格所示。该充电宝的输出功率为_4_W。表中有明显不符合科学规范之处，请加以改正：_将重量改为质量_。重 量：145 g完全充电：150 mA/20 V/5 h输出电压：5 V输出电流：800 mA, 额定功率与实际功率的区分)【考点梳理】1额定电压：用电器_正常工作时_两端的电压。2实际电压：将用电器接入某一电路时，用电器_工作时_两端的电压。3额定功率：用电器在_额定电压_下工作时所消耗的电功率。4实际功率
7、：用电器在_实际电压_下工作时所消耗的电功率。5铭牌的主要内容有额定电压、额定功率或额定电流等。用电器生产出厂其额定电压、额定功率就是_确定的_，而实际电压和对应的实际功率是不确定的，它们随用电器工作条件的改变而_变化_，只有用电器两端实际电压_等于_(填“大于” “小于”或“等于”)额定电压时，实际功率才等于额定功率，用电器才能正常工作。6解读铭牌：(以右图为例)(1)PZ220100 中 P 表示普通， “Z”表示照明， “220”表示额定电压是 220 V， “100”表示额定电功率是 100 W。(2)泉城牌的灯泡是 2014 年 6 月生产的。【活学活用】11将一只标有“36 V 4
8、0 W”的灯泡接入某段电路时，测得通过它的电流是 1 A，那么它的实际功率( C )A大于 40 W B等于 40 WC小于 40 W D无法判断12灯泡的亮度主要取决于( C )A电功的大小 B电压的大小C实际功率的大小 D额定功率的大小13甲、乙两只灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是( D )甲 乙A灯泡正常发光时，甲灯灯丝的电阻较小B两灯都正常发光时，甲灯消耗的电能较少C甲灯的实际功率一定是 40 WD将乙灯接在 110 V 电路中，它的额定功率仍为 60 W, 实验测定小灯泡的电功率)【考点梳理】1伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理： P_ UI_。2实验器材：电池若干、导线若干、
9、开关、待测小灯泡、_电压表_、_电流表_、_滑动变阻器_。3按照实验电路图连接电路。4闭合开关，移动变阻器滑片的位置，直到电压表的读数等于额定电压，记录电流表和电压表的读数，观察小灯泡正常发光的亮度。5适当改变变阻器滑片的位置，使小灯泡两端的电压低于它的额定电压(如 额定电压)，45分别记下电压表和电流表的读数，并观察小灯泡的亮度变化。6再适当改变变阻器滑片的位置，使小灯泡两端的电压高于它的额定电压(如 额定电65压)，分别记下电压表和电流表的读数，并观察小灯泡的亮度变化。7根据测得的数据，计算出小灯泡的额定功率和低于或高于额定电压时的实际功率。【活学活用】14某同学要测一个额定电流为 0.3
10、 A 的小灯泡的额定功率，他设计了如图甲所示的电路图，请帮助该同学完成下列问题：甲 乙(1)在连接实物电路过程中，开关应处于_断开_状态。(2)经检查电路连接无误后，接通电路，观察到电流表指针位置如图乙所示，此时电路中电流为_0.1_A。(3)假设实验时电路连接正确，器材及各接线柱的连接完好，实验中无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电路中的电流总低于 0.3 A，其原因是 _电源电压小于灯泡的额定电压_。, 收集和整理实验数据)【考点梳理】1设计实验数据记录表格并记录实验数据。序号 U/V I/A P/W 小灯泡亮度变化1232.合作交流，分析说明，得出结论。(1)小灯泡只有在_额定电压下工作_时
11、才能正常发光。(2)_当实际电压额定电压_时，小灯泡实际消耗的功率小于额定功率。【活学活用】15图甲是小红同学在“测量小灯泡的电功率”实验中连接的实验电路，小灯泡的额定电压为 3.8 V，电源电压为 6 V。(1)当开关闭合，滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数_变大_，电压表示数_不变_。(均填“变大” “变小”或“不变”)(2)同组的小刚同学发现接线中有一处错误，所以才出现上述现象，而且只需改动一根导线的连接，就会符合实验要求，请你在需要改动的导线上打上“” ，并用笔画线代替导线画出正确的接线。(3)电路连接正确后，他们正常进行实验并将实验数据记录在下表中。若第二次测量时电流表的示数如图
12、乙所示，则此时电流为_0.38_A，小灯泡的额定功率为_1.444_W。实验次数 1 2 3电压 U/V 3.0 3.8 4.5电流 I/A 0.34 0.42, 专项一 电功的计算)【重点提示】用电器消耗多少电能，即电流做了多少功，可用公式 W UIt 或 W Pt 来计算，当用电器为纯电阻时，还可用公式 W I2Rt 来计算。在计算的时候要注意单位U2tR统一和各量的对应。【例 1】如图所示电路，电源电压为 6 V，灯泡 L 标有“6 V 2 W”的字样，设灯泡灯丝电阻不变。(1)若表 a 为电流表、表 b 为电压表，当 S 闭合时，电流表的示数为 1 A，求电阻 R 的阻值。(2)若表
13、a、表 b 均为电压表，闭合开关 S，求灯泡 L 的功率及其通电 4 min 消耗的电能。图 1图 2【点拨】(1)若表 a 为电流表、表 b 为电压表，等效电路图如图 1 所示，电阻 R 的阻值R 6 。(2)若表 a、表 b 均为电压表，等效电路图如图 2 所示，灯泡电阻 RLUI 6 V1 A 18 。此时电路电流 I 0.25 A，灯泡 L 的实际UL2PL （ 6 V） 22 W UR RL 6 V6 18 功率 P I2RL(0.25 A)218 1.125 W，通电 4 min 灯泡消耗的电能 W Pt1.125 W460 s270 J。【答案】(1)电阻 R 的阻值是 6 (2
14、)灯泡 L 的功率是 1.125 W，通电 4 min 消耗的电能是 270 J1小华有 4 V 的蓄电池和规格为“3 V 3 W”的小灯泡各一只，为了能使小灯泡正常发光，他设计了如图所示的电路。求：(1)小灯泡正常发光时的电流；(2)小灯泡正常发光 1 min 消耗的电能；(3)定值电阻的阻值。解：(1) I 3 W/3 V1 APU(2)W Pt3 W60 s180 J(3)定值电阻电压： U4 V3 V1 V，定值电阻的阻值： R 1 V/1 A1 。UI, 专项二 电功率的计算)【重点提示】电功率表示电流做功的快慢，可用 P 、 P UI 来计算用电器消耗的电Wt功率大小，对于纯电阻用
15、电器，电功率还可用 P 、 P I2R 计算。只有当用电器两端的U2R电压等于额定电压时，用电器实际消耗的电功率才等于额定功率。【例 2】(2014台州)加在某电动机上的电压是 U，电动机消耗的电功率为 P，电动机线圈的电阻为 r，则电动机线圈上消耗的电热功率为( )A P B. C. D PU2r P2rU2 P2rU2【点拨】本题关键是要明确电动机为非纯电阻电路，电功率等于热功率与输出功率之和。因为电动机是非纯电阻电路，电功率为 P UI，所以电流为 I ，故电热功率 P 热PU I2R( )2r 。PU P2rU2【答案】C【例 3】(2012义乌)如图所示，已知电源电压保持不变，滑动变
16、阻器的阻值范围020 。闭合开关，当滑片 P 位于 A 端时，电压表的示数为 2 V；当滑片 P 位于 B 端时，电流表的示数为 0.3 A。求当滑片 P 位于 A 端时：(1)电流表的示数；(2)小灯泡的电功率。【点拨】等效电路图如右图所示：(1)当滑片 P 位于 A 端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，电流表的示数 I 0.1 A；UARAB 2 V20 (2)电源的电压 U I(RL RAB)0.1 A(RL20 )，当滑片 P 位于 B 端时，电路为灯泡的简单电路，电源的电压 U I RL0.3 ARL，由两式可得： RL10 ， U3 V，当滑片 P 位于 A 端时，小灯泡的电功率
17、： PL I2RL(0.1 A)210 0.1 W。【答案】(1)电流表的示数为 0.1 A (2)小灯泡的电功率为 0.1 W2(2014宁波)如图电路中，电源电压不变。当只闭合 S1时，电压表示数为 3 V，电流表示数为 0.2 A。(1)1 min 内电路消耗的电能为多少？(2)把两表的位置互换后，闭合 S1、S 2，电流表的示数为 0.5 A，此时 R2消耗的电功率P2为多少？解：(1) W UIt3 V0.2 A60 s36 J(2)R 15 ， R1 6 UI 3 V0.2 A U1I1 3 V0.5 AR2 R R115 6 9 P2 1 WU22R2 （ 3 V） 29 , 专
18、项三 测定小灯泡的电功率)【重点提示】用伏安法测定小灯泡消耗的电功率，其实验原理为 P UI。选择电路中各元件时，电源电压应大于小灯泡的额定电压；电压表量程应大于小灯泡的额定电压；电流表量程应大于小灯泡的额定电流。正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，可测得小灯泡工作时两端的电压和通过的电流，利用公式 P UI 可算出小灯泡实际消耗的电功率和额定功率。【例 4】某同学测量一只额定电压为 2.5 V 的小灯泡的电功率，他设计的电路图如图甲所示。甲 乙(1)请根据图甲将图乙中的实物电路连接完整(导线不允许交叉)。(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最_(填“左”或“右”)端，闭合开关后，调
19、节滑动变阻器，当电压表的示数为 2.5 V 时，电流表的示数为 0.28 A，小灯泡的额定功率为_W，继续调节滑动变阻器，当它连入电路的电阻值最小时，电压表的示数为 2.7 V，电流表的示数为 0.29 A，小灯泡的实际功率为_W。【点拨】(1)灯泡额定电压是 2.5 V，电压表选 3 V 量程，由题意知，灯泡在额定电压下的电流，即额定电流为 0.28 A，则电流表选 0.6 A 量程；灯泡与电流表串连接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示；(2)由电路图知，滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，因此闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最右端；灯泡的额定功率 P 额 U 额
20、 I 额 2.5 V0.28 A0.7 W，灯泡的实际功率 P 实 U 实 I 实 2.7 V0.29 A0.783 W。【答案】(1)电路图如图所示。 (2)右 0.7 0.7833(2013宁波)在“测定小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡上标有“2.5 V”字样。实验序号 1 2 3U/V 2.0 2.5 3.0I/A 0.22 0.26 0.30P/W小灯泡的亮度(1)如图甲所示的实验电路中，尚缺少一根导线，请用笔画线代替导线，将电路连接完整。(2)小科同学正确连接电路后进行实验，记录实验数据如表所示。当他断开开关整理器材时，才发现电表如图乙所示。小科同学应重新实验，实验前他应该进行的实验
21、操作是_电压表调零_。小科补上了这一操作后，重新实验并正确操作，他测得小灯泡的额定功率将_大于_(填“大于” “小于”或“等于”)0.65 W。, 探究 电流的热效应与电阻的关系)【例 1】如图甲所示，两只相同的烧瓶里装有同样的煤油，它们的初温相同，实验小组的同学利用该装置探究“电流的热效应与电阻的关系” 。(1)请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整(要求两电阻串联、通过电阻丝的电流可以改变且连线不得交叉)。(2)两烧瓶中电阻丝的材料、横截面积均相同，由图可知：两电阻丝的阻值 Ra_(填“” “”或“”) Rb。(3)通电一段时间后， a、 b 两支温度计的示数如图乙所示，则 b 的示数是
22、_，由此可知：在相同的时间内，电流一定时，电阻越_，它产生的热量越_。(4)若将图甲的电路改成图丙所示，通电一段时间后，_(填“ a”或“ b”)温度计的示数较大。【点拨】(1)滑动变阻器、两电阻丝串连接入电路，电路图如图所示。(2)由图甲可知，电阻 Rb的电阻丝长，又因为电阻丝的材料、横截面积均相同，所以 Ra Rb。(3)由图乙 b所示温度计可知，温度计分度值是 1 ，温度计示数是 35 ；由图乙可知，温度计 b 的示数大于温度计 a 的示数，则 Rb产生的热量大于电阻 Ra产生的热量，已知两电阻串联，Ra Rb，通过两电阻的电流 I、通电时间 t 都相等，由此可见：在相同的时间内，电流一
23、定时，电阻越大，它产生的热量越多。(4)由图丙可知，两电阻并联，电阻两端的电压 U 相等，已知 Ra Rb，由 Q 可知， Qa Qb，所以通电一段时间后， a 温度计的示数较大。U2tR【答案】(1)电路图如图所示 (2) (3)35 大 多 (4) a1小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系” 。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。(1)实验中煤油吸热的多少是通过_温度计示数_(填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油的比热容_小于_(
24、填“大于”或“小于”)水的比热容。(3)通电一段时间后，乙瓶中的温度计示数升高得快，由此得出的实验结论是_在电流和通电时间相同时，导体电阻越大产生的热量越多_。(4)该实验中用到的研究物理问题的方法是_控制变量法(或转换法，填对一个即可)_。【常见误区】1实际功率与额定功率、实际电压与额定电压混淆不清。2灯泡发光的明亮程度不是决定于通过灯泡的电流或在灯泡两端的电压，而是决定于灯泡的实际功率。【例 2】如果加在某定值电阻两端的电压从 8 V 升高到 10 V，通过该电阻的电流变化了 0.1 A，则该电阻的电功率变化了( )A0.2 W B1.8 W C2.0 W D8.0 W【错解】A【点拨】错选 A 是错误地分析成电压变化了 2 V，电流变化了 0.1 A，电功率变化为 2 V0.1 A0.2 W。分析中忽略了电压变化、电流变化过程中电阻不变。应先计算定值电阻的阻值为 20 ，再计算功率变化值。【答案】B2将灯 L1接在电压为 6 V 的电路中，功率为 6 W。若保持电路电压不变，再在电路中连入 L2，使电路的总功率是 9 W，在如图所示的四个电路中，连接正确的是( B )
