浙教版科学2021-2022学年上学期九年级“培优提高”讲义（二十七）：电能2【word，含答案】

一、探究小灯泡的电功率
探究小灯泡的电功率跟哪些因素有关
灯泡越亮，灯泡的电功率就越大。
1、提出问题：灯泡的电功率跟哪些因素有关呢？
2．建立假设：
(1)小灯泡的电功率跟电压有关，电压越高，电功率就越大
(2)小灯泡的电功率跟电流有关，电流越大，电功率就越大
3．设计实验方案
若要研究小灯泡的电功率跟电流和电压的关系，需要运用控制变量的方法进行实验研究。
(1)研究小灯泡的电功率与电流的关系
研究小灯泡的电功率跟电流的关系，就要控制小灯泡两端电压不变。为此，我们可以把
2
只不同的小灯泡按图所示方式并联在电路上，从而控制它们两端电压相等，用电流表分别测量通过小灯泡的电流。通过观察小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率大小，看看电功率大小跟电流有什么关系。
实验结论：在电压相等的情况下，通过灯泡电流越大，灯泡消耗的电功率越大。
(2)小灯泡的电功率与电压的关系
研究小灯泡的电功率跟电压的关系，就要控制通过小灯泡的电流不变。为此，我们可以把
2
只不同的小灯泡按图所示方式串联在电路上，从而控制通过它们的电流相等，用电压表分别测量小灯泡两端的电压。通过观察小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率大小，看看电功率大小跟电压有什么关系。
实验结论：在电流相等的情况下，灯泡两端的电压越大，灯泡消耗的电功率越大。
5．分析与论证：
小灯泡的电功率大小跟小灯泡两端的电压、通过小灯泡的电流有关。
在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大；
在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
二、电功率与电功的计算
1、进一步实验表明，用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积。
电功率计算公式可表示为：P
=IU
P:电功率，U:电压，I:电流
U的单位为伏，I的单位为安，则P的单位为瓦。
1瓦=1伏·安
2、公式：P=W/t=UI
适用于所有电路的电功率计算
3、变形公式：P=I2R
P=U2/R
只适用于纯电阻性电路的电功率计算
4、电功的计算
根据功率和功的关系：p=W/t，P=UI可以得到：
电功的计算式：
W=
Ult
这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。
根据公式W=
Ult，电功单位焦耳也可表示为：1焦=1伏·安·秒
3、电功的常用公式：
W=Pt
W=UIt
W=I2Rt
W=U2·t/R
例1、关于“8V?4W”的灯L1和“4V?2W”的灯L2，下列说法中错误的是（
）
A.
L1的电阻大于L2的电阻??????
B.
两灯均正常工作时，L1亮?????????????
C.
两灯并联时，两端最大可加8V电压??
D.
两灯串联在12V电源两端时都正常发光
例2、如图所示。电源电压保持不变。开关s闭合后。灯L1、L2都能正常工作，甲、乙两个电表的示数之比是4：5，此时灯L1、L2的电功率之比是（??
）
A.4：5??????B.4：1??????C.1：4??????D.5：4
例3、如图所示，电源电压U为10V并保持不变，滑动变阻器规格为“20Ω1A”。闭合开关S，当滑片P移至最左端时，灯泡正常发光，电流表示数为0.5A；当滑片P移至中点时，电流表示数为0.4A。则(???
)
A.电路消耗的最小功率为2.5W
B.滑片P在中点时，灯泡消耗的功率为2.4W
C.滑片P在中点时，灯泡消耗的功率为3.2W
D.滑片P在最左端时，2min内电流通过灯泡所做的功为10J
例4、LED灯是一种半导体新型节能灯．已知某LED灯在一定电压范围内的工作电流都是0.02A，只是在不同电压下发光颜色不同：当加在它上面的电压为1.8
V时，它发红光；当加在
它上面电压为1.4
V时，它发黄光；当加在它上面的电压为3.2
V时，它发蓝光．将该
LED灯与一定值电阻R串联后接在电压为5
V的电源两端时它发红光，则该LED灯的电功率是________W，定值电阻R阻值是________Ω.
例5、目前，许多城市的十字路口都安装了太阳能红绿灯，白天太阳能电池板给红绿灯供电，同时多余的电能又给蓄电池充电，在阴雨天和晚上，蓄电池又给红绿灯供电，使红绿灯能连续工作。其主要参数见下表：
光电转换效率η
有效受光面积S
灯泡额定电压U
40%
0.5
m2
24
V
(1)若每天有效受光时间为6
h，每平方米的面积上太阳辐射的功率为1000
W，求这种太阳能电池板每天获得的电能。
(2)若太阳能红绿灯由红、黄、绿三灯组成，每天获得的电能可使它连续正常工作40
h，求太阳能红绿灯正常工作时的功率。
1．甲、乙两只白炽灯的铭牌如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．甲灯的额定功率一定比乙灯大
B．两灯都正常发光时，甲灯消耗的电能较少
C．两灯都正常发光时，甲灯电阻小于乙灯电阻
D．两灯串联后，接在220V电路中，甲灯比乙灯亮
2.如图所示，A、B为两盏白炽灯，A灯型号是“110V
25W”，B灯型号是“110V
100W”，R是一个未知电阻。若把它们接到电压为220V的电路上，下面四种接法中可能让两盏灯都正常发光的电路是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．小哲同学用甲、乙两个小灯泡连接如图所示电路，闭合开关S后，甲、乙两灯均正常发光，但甲灯比乙灯亮，下列说法不正确的是（　　）
A．两灯均正常发光时，甲灯功率等于乙灯功率
B．两灯均正常发光时，甲灯电阻小于乙灯电阻
C．若两灯位置对换，甲灯仍比乙灯亮
D．如果将两灯串联在该电源上，则乙灯比甲灯亮
4.小灯泡的额定电压为6V，额定功率估计在7~12w之问，某同学要测定它的额定功率和不在额定电压下的功率，采用如图a所示的电路，所用的电流表有0~0.6A和0~3A两个量程，电压表有0~3V和0~15V两个量程，该同学将它们连入电路时都做了正确的选择。当滑动变阻器的滑片调节到某位置时，电流表和电正表的示数分别如图b和所示，由此可知（在不同电压下小灯泡的电阻不同）（??
）
A.在1V电压下小灯泡的功率为1.5W????????B.在1V电压下小灯泡的功率为0.3W
C.在5V电压下小灯泡的功率为1.5W????????D.在5V电压下小灯池的功率为7.5W
5.如图所示电路图，灯泡标有“12V
6W”，滑动变阻器R1标有“100Ω??
1A
”，电压表量程为0-15V，电流表量程为0-0.6A，只闭合开关S1、S2，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光；只闭合S1、S3，A示数为0.2A，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法不正确的是（??
）
A.电源电压为20V
B.R2的电阻为76Ω
C.只闭合S1、S2时，灯泡的最小功率约为1.04W
D.只闭合S1、S2时,为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是0-72Ω
6.已知小灯泡的额定电压，小明打算增加一个定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作开关来测量小灯泡的额定功率。如图是小明设计的四种不同方案的电路图。其中能够测出小灯泡额定功率的是（　　）
A．甲和丙
B．乙和丙
C．乙和丁
D．丙和丁
7.某同学设计了如图所示的双向开关电路，电源电压保持不变，灯
L1?标有“3V??
3W”的字样，灯
L2?标有“6V?
3W”的字样．当开关拨至
2
位置且滑片滑到
a
端时，灯
L2?恰好正常发光，
（不计灯丝电阻随温度的变化），则
L2?正常发光时，电路中的电流为________．当L1、L2分别正常发光时，两种电路中的总功率之比为________。
8.如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点滑到a点过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
?
（1）图乙中________?(填“dc”或“
ec”)表示电压表
随电流表示数变化的图像。
（2）该过程中电路消耗的总功率最大值为________?W。
1．标有“6?V-6?W”和“6?V-3?W”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L1,L2的电流之比为2∶1???????????
B.灯L1,L2的实际功率比为1∶2
C.电源电压为12?V时,L1,L2均正常发光???????
D.电源电压为9?V时,L1正常发光
2.有两只小灯泡，只标有额定电压都是6.3V，将它们串联起来接在电路中，亮度不同。在回答哪个灯泡的额定功率比较大时，要用到以下六句话：a.较亮的灯泡电阻较大；b.从关系式P＝I2R可以知道；c.串联时流过两灯的电流相同；d.从关系式P=U2/R可以知道；e.在相同的电压下工作时，灯泡的电功率和它的电阻成反比；f.所以串联时较暗的额定功率大。按照下列顺序排列这六句话，可以把问题讲得最清楚的是(???
)
A.cbadef??????B.debacf??????C.bacdef??????D.以上都不行
3.如图甲所示电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为R。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从一端移动到另一端的过程中，电流表示数I与电压表示U的关系如图乙所示，则定值电阻R0的阻值为________Ω；当滑动变阻器接入电路的阻值分别为R/4和R时，电路消耗的总功率分别为P1，P2，则P1：P2
=________。
4.如图所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器两端。他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑片测得多组数据，描绘出的U－I图像如图所示。已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5
V。可求得小灯泡正常发光时的阻值为________Ω，额定功率为________
W，变阻器最大阻值为________Ω。为使实验中小灯泡两端电压不超过3
V，则滑动变阻器接入电路的最小阻值为________Ω(保留一位小数)。
5.小王同学做“测定小灯泡的电功率”实验，现有额定电压为“2.5伏”、“2.2伏”的小灯各一个．他选取一个小灯并正确连接电路，刚闭合电键时，观察到电压表、电流表的示数分别为1伏和0.14安．他移动滑动变阻器的滑片，观察到小灯泡逐渐变亮．突然，小灯熄灭，无论他怎样移动变阻器的滑片，小灯都不亮，电压表的示数始终如图（a）所示，则电源电压为________?伏，变阻器的最大阻值为________?欧．他将另一小灯接入该电阻中，重新进行试验，发现当小灯正常发光时，滑片的位置恰好在变阻器的中点上，电压表的示数如图（b）所示，则此小灯的额定电压为________?伏，额定功率为________?瓦．
6.家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫需要，设计了调整温度的多档开关。使用时，转动旋钮即可使电熨斗达到需要的低温、中温或高温。图（甲）是电熨斗的电路图，图中电热丝
R1=R2=110Ω。旋转开关可以改变
1、2、3、4
四个接点的连接情况，如图（乙）中的
A、B、C
所示。问：
（1）图（乙）中________图表示电熨斗处于中温档；
（2）电熨斗在低温档工作时消耗的电功率
P低=________；
（3）电熨斗在高温档工作时的等效电阻
R高=________。
参考答案
例1、C
例2、C
例3、B
例4、0.036；180
例5、1.2
kW·h
30
W
【解析】(1)太阳能电池板每天获得的能量：W总＝Pt＝1
kW/m2×0.5
m2×6
h＝3
kW·h，
根据效率公式得，太阳能电池板每天获得的电能：W电＝W总×η＝3
kW·h×40%＝1.2
kW·h。
(2)太阳能红绿灯正常工作时的功率：P＝＝＝0.03
kW＝30
W。
1．D
2.C
3．A
4.D
5.D
6.B
7.0.5A；2:1
8.（1）dc（2）36
【解析】（1）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，即电阻越大，两端的电压越大；
（2）在串联电路中，总电压等于各处电压之和，从乙图中找到一组对应的电压值相加就是电源电压；再从乙图中找到电路的最大电流，根据公式P=UI计算总功率的最大值即可。
【解答】（1）据甲图可知，定值电阻R0与变阻器R串联；根串联电路中，电压的分配与电阻成正比可知，当滑片从bd点滑到a点时，R的阻值变小，那么电压表V2的示数变小，因此乙图中的dc是电压表V2的图像，ec是电压表V1的图像；
（2）根据乙图可知，电路中的最大电流是3A，这时两个电压表的示数都是6V，
那么电源电压为：U总=U0+U=6V+6V=12V；
那么电路的最大电功率为：P总=U总I=12V×3A=36W。
1．B
2.A
3.40；2:1
4.12.5；0.5；40；6.8
5.8；50；2.5；0.55
6.（1）B（2）220W（3）55Ω
2021-2022学年上学期浙教版科学九年级“培优提高”讲义（二十七）
电能2