3.6电能的利用(1)
学习指要
一、知识要点
1．电流做功的过程，就是把电能转化为其他形式的能的过程。
2．电功率：表示电流做功的快慢，也即电能转化为其他形式的能的快慢，电功率的定义式为P=。
3．电功率的单位为瓦特，简称“瓦”，符号为“W”，还有千瓦(kW)。
4．额定电压：用电器正常工作时的电压，用U额表示。额定功率：用电器在额定电压下消耗的功率，用P额表示。
二、重要提示
1．实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率，用P实表示。
2．电灯的亮度是由电灯的功率来决定的，当电灯正常发光时，由额定功率来决定；若电灯不正常发光，则由它的实际功率来决定。
科学广场
生命之灯
人们早就发现，有些动物身上有电，非洲河里的电鲶，它发电时电压高达350伏，美洲电鳗的最大电压达886伏，海洋里的电鳐，虽然电压只有50～80伏，但电流可高达50安，它的电功率有3千瓦。
人们还发现，这些“电鱼”体内都有专门的发电器官，电是它们猎食和防御的武器。生物学家还发现，一些非电鱼也有着灵敏的电感觉，甚至依靠电来发现食物，例如鲨鱼就是凭电感觉来寻找比目鱼的。
大量事实说明，不论是动物或植物，还是单细胞生物，在静止状态和进行活动时，都有电现象，生理机能发生变化，就会发生相应的电变化。因此，电现象与生命状态密切相关，生物电现象是生命活动的基本过程之一。
解题指导
【例题】下列四只灯泡，各自在额定电压下正常发光，其中最亮的是 ( )
A．“220伏25瓦” B．“220伏40瓦”
C．“24伏100瓦” D．“36伏60瓦”
【解析】判断灯泡亮暗的实质是判断实际功率。当U实=U额时，P实=P额，题中每个灯泡都能正常工作，因此哪盏灯的额定功率大，哪盏灯就最亮。
【答案】C
同步训练 A组
1．如果某次闪电的能量为4×109焦，这次闪电持续的时间为0.1秒，则它的功率为 瓦。
2．根据灯泡铭牌(如图所示)所给信息判断，下列说法正确的是 ( )
A．灯泡适宜在25伏的电路中使用
B．灯泡在电压低于220伏时，就不发光
C．灯泡在任何情况下工作时，电功率都是25瓦
D．灯泡在220伏的电压下工作时，电功率是5瓦
3．某家用电器正常工作时的电流约为5安，则它可能是 ( )
A．电风扇 B．电视机 C．电热水器 D．白炽灯
4．小科做作业时，电灯突然变暗，其原因可能是( )
A．电灯的实际电压变大
B．电灯的额定电压变小 ·
C．电灯的实际功率变小
D．电灯的额定功率变小
5．下列用电器工作时，电能的转化与其他三种不同的是 ( )
6．根据电风扇铭牌上提供的信息，可以了解到电风扇 ( )
××电风扇KYTA一30A
额定电压：220 V 功率：50 w
工作频率：50 Hz 净重：4.1起
输出风量：>50 m3／min 毛重：5 kg
A．正常工作时的电压
B．在小于220伏电压下均能正常工作
C．在不同电压下的实际功率均为50瓦
D．每秒钟扇叶转动的圈数
同步训练 B组
7．下列说法正确的是 ( )
A．额定功率大的用电器，电流做的功一定多
B．白炽灯的实际功率决定灯泡的明暗程度
C．两盏灯分别标有“220V 40W”和“220V60W”，因为其正常工作的电压一样，所以电功率也一样
D．一只标有“220V 25W”的灯泡，其只能在220伏的电压下工作，且实际电功率也只是25瓦
8．2010年世博会全面使用一种名叫LED灯的新型节能灯。使用LED灯比旧式灯泡节能90％，且发出光的颜色会随电压的变化而变化(见下表)。图甲是世博会的吉祥物——“海宝”，夜晚在LED灯的照射下，能呈现出不同的颜色，形象十分可爱。
LED灯两端
电压(伏)
流过LED灯
的电流(毫安)
LED灯的颜色
1.8
20
红
2.4
20
黄
3.2
20
蓝
(1)根据表中数据，当LED灯发出红光时，消耗的电功率是 瓦。
(2)把一个LED灯接入如图乙所示的电路中，已知电源电压为5伏且保持不变，电阻R为90欧。闭合开关后，毫安表(比安培表更精确的电流表)的读数为20毫安，通过计算说明此的LED灯发出什么颜色的光?
9．某小组同学探究灯泡发光时的亮度与哪些因素有关。他们将9只不同规格的灯泡分别接入电路，使它们都正常发光，并用电压表和电流表分别测得灯泡正常发光时的电压和电流。该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度，把9只灯泡分成三组，同组的亮暗程度相同，且第一组最亮，第二组次之，第三组最暗，实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。
表一（第一组） 表二（第二组） 表三（第三组）
实验
序号
电压
(伏)
电流
(安)
1
6
2.O0
2
12
1.O0
3
24
0.50
实验
序号
电压
(伏)
电流
(安)
4
6
1.OO
3
12
0.50
6
24
0.25
实验
序号
电压
(伏)
电流
(安)
7
3
1.O0
8
6
0.50
9
12
0.25
(1)分析比较实验l与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是
。
(2)分析比较实验 的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡越亮。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，归纳得出结论：
① ；
② 。
参考答案
3.6 电能的利用(1)
1．4×1010 2．D 3．C 4．C 5．D 6．A 7．B[解析：根据W=Pt，P越大，W不一定越大，还需要考虑时间，选项A错误；两灯正常工作时电压相等，但功率不同，选项C错误；用电器的额定电压与额定功率只有一个，而实际电压与实际功率有无数个，选项D错误。] 8．(1)3.6 X 10一2瓦 (2)蓝光 9．(1)当灯泡两端电压相等时，通过灯泡的电流越大，灯泡越亮 (2)4与7、5与8、6与9 (3)①灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积相等，灯泡的亮度相同 ②灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积越大，灯泡越亮
3.6电能的利用(2)
学习指要
一、知识要点
1．电功率等于通过这个用电器的电流与这个用电器两端电压的乘积。
2．电功率的公式：P=UI。
3．电功：电流在某段电路上做的功，公式为W=UIt。
4．电功的单位：焦耳，l焦=l伏·安·秒。
二、重要提示
1．电流做功的实质：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。
2．电功的单位与机械功的单位一样，都是焦耳。
科学广场
便宜的闪电，巨大的宝藏
风、雷、电在古代被人们认为是天神，《西游记》中雷公电母的形象更是在同学们的脑海里留下了深刻的印象。在科学迅猛发展的今天，闪电已不再神秘。从美国科学家富兰克林冒着生命危险从空中捕捉到闪电的那一刻起，人们渐渐认识到闪电和我们平日里所接触到的电是一样的，并且具有巨大的能量。在商品经济的今天，有人提出了一次闪电值多少钱的问题，问题看似好笑，但却很有现实意义。
那么如何进行计算呢?按照供电部门计算用户电费的方法，只要计算出一次闪电放电时所消耗的电能，然后按当地照明电的价格就可以计算出它值多少钱。依据最新资料，平均一次闪电开始放电时的电压约为5×107伏，电流大约是1×105安。据科学统计，虽然闪电放电时的电压、电流都很大，但是每次闪电持续放电的时间却很短，平均约为秒，在这段时间里，消耗的电能是多少呢?我们来计算一下，W=UIt=5×107伏×l×105安×秒=5×109焦≈l389千瓦时，如果按0.50元／千瓦时来计算，则可以得出一次闪电的价钱约为695元。结果跟人们预想的差很多，能量如此巨大的闪电，价钱却如此的便宜。
地球上每秒钟大约发生l00次闪电和雷击，即每天约有860万次闪电释放着巨大的能量。如果能够在减小雷电灾害的同时将每一次闪电的能量都收集起来，那也将是一个取之不尽、用之不竭的能源宝库。
解题指导
【例题】小刚同学的家里有一台电热水器，铭牌如
下表所示：
××牌XCD--508型全自动电热水器
额定功率(kW)
2
加热方式
电加热器
额定电压(V)
220
类别
防触电保护一类
温度设定范围(℃)
20～90
净重(kg)
20
容量(L)
50
整机外形尺(mm)
530×φ400
根据铭牌所提供的信息计算：
(1)该电热水器电热丝正常工作时的电阻是多大?
(2)若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有198伏，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水器在用电高峰时的实际功率是多少?
【解析】在已知U额和P额时可求出
(1)R====24.2欧
(2)由于电热水器是一个纯电阻性用电器，故可用公式P=专，当实际电压为198伏时，电阻仍不变。所以P实===1620瓦
【答案】(1)24．2欧(2)1620瓦
同步训练 A组
1．商场中，一位顾客和一位卖微波炉的售货员产生了不同意见。售货员说微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费；顾客说微波炉很费电，他家的微波炉一开就“烧保险”。他们是从不同角度来说的，其中顾客所说的角度是指微波炉加热食品时 (填“电能”或“电功率”)比较大。
2．如图所示是一顶太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，帽檐装有一个小型电风扇。电池板在太阳光的照射下，将 能转化为电能，驱动电风扇工作。电风扇工作时的电压为l.2伏，电流为50毫安，若电风扇正常工作了1小时，电流做功为 焦。
3．如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关后，在滑动变阻器滑片从左端向右端移动的过程中，下列说法正确的是( )
A．电压表示数逐渐变大
B．电流表示数逐渐变小
C．电灯的亮度逐渐增大
D．电路总功率逐渐变小
4．将一只标有“PZ220—40”的灯泡接在220伏的电路上工作时，通过灯泡的电流为 ，改接在110伏的电路上，实际功率为 ，额定功率为 。
5．人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现，下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同。根据以上内容，下列说法错误的是 ( )
LED灯
白炽灯
发光原理
二极管发光
钨丝高温发光
额定电压
24伏
220伏
响应时间
10一9秒
10一3秒
额定功率
12瓦
100瓦
A．在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化为光能，因而发光效率高
B．LED灯的额定电压低，人直接接触不会触电
C．LED灯响应时间短，也就是从开始发光到正常发光所用的时间短
D．LED灯额定功率小，消耗的电能肯定比白炽灯少
6．对于“电流做功与哪些因素有关”的问题，刘星同学做了如下猜想。
猜想A：电流做功可能与电压有关。
猜想B：电流做功可能与电流有关。
猜想C：电流做功可能与通电时间有关。
为了验证自己的猜想，他选择了如图甲所示的装置(除电阻丝阻值不同外，其余条件均相同)及电源、开关、电压表、导线若干。他将两电阻丝串联后接入电路，如图乙所示。
(1)将两电阻丝串联接人电路的目的是为了控制通过电阻丝的 和通电时间相同，他采
用的科学探究方法是 。
(2)接通电路前他想：通电一段时间后观察温度计示数的变化，若两只温度计示数变化不同，则说明电流做功与电阻丝两端的 有关，这就验证了猜想 。
7．如图所示是某市马路边的太阳能路灯，其顶部是太阳能电池板，下方是标有“220V 40W”的电子节能灯。夏天，太阳光照射一天可使节能灯正常工作l0小时。计算：
(1)节能灯正常工作时的电流为多大?(计算结果保留两位小数)
(2)夏天，太阳光照射一天，该路灯将太阳能转化成的电能是多少?
同步训练 B组
8．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
B．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C．两灯串联在220伏的电路中，甲灯比乙灯亮
D．将乙灯接入110伏电路中，它的实际功率为50瓦
9．某同学在检修一只标有“220伏800瓦”的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用一截同种材料但较细的电炉丝，将断了的那一截补接至原长，再接入220伏的原电路中使用，那么它的实际功率将 ( )
A．大于800瓦 B．等于800瓦
C．小于800瓦 D．以上三种情况都有可能
10．太阳能路灯是目前大力推广的高效节能灯。只要将我国总数l亿盏路灯中的6000万盏改成太阳能路灯，每年就可节省相当于一个三峡水电站的发电量。图甲是某小区安装的太阳能路灯及其能量流程图，图乙是这种路灯中LED发光二极管的伏安特性曲线。
(1)LED发光二极管的额定电压为3.5伏，请根据曲线计算它的额定功率。
(2)从LED发光二极管的伏安特性曲线可知，当它的电压在2.5～3.6伏之间发生微小变化时，LED的电功率大约要变化几百倍。设计者在电路中接入了PWM控制器，请你猜想：PWM控制器在电路中的作用是通过 让路灯稳定发光的。
(3)与太阳能电池板配套的蓄电池，既要防止阴雨期容量不足，达不到供电需求，又要避免容量过大，造成浪费。现有5支2瓦的LED发光二极管由同一蓄电池供电，每天照明8小时，为保证3个连续阴雨天的供电，根据表中信息，请通过计算选择最佳的蓄电池。(注：
为了延长蓄电池寿命，连续阴雨天的用电量不能超过蓄电池容量的50％)
蓄电池
容量(注：Ah表示安·小时)
甲
12 V 25 Ah
乙
12 V 45Ah
丙
12 V 65 Ah
11．热敏电阻的阻值随温度的改变而改变，且对温度变化很敏感。热敏电阻的阻值在特定温度时会发生急剧变化，它在笔记本电脑、自动控制系统等方面有多种用途。如图甲所示电路，电源电压是9伏，当闭合开关S，电压表示数如图乙所示。通过热敏电阻的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示。计算：
(1)热敏电阻两端的电压；
(2)电阻R的阻值；
(3)电阻R上消耗的功率。
参考答案
3.6 电能的利用(2)
1．电功率 2．太阳 216 3．C 4．安10瓦40瓦 5．D 6．(1)电流控制变量法 (2)电压A 7．(1)0.18安 (2)1.44×106焦 8．C[解析：A中根据W=Pt，虽然P甲
R乙，所以P甲＞P乙，甲灯亮；D中，根据R=所以P实=·P额=×l00瓦=25瓦，所以选C。] 9．C[解析：材料相同但较细，意味着阻值增大，则由P=苦可知，电功率将减小。] 10．(1)2.1瓦 (2)稳定电压(或调节电压、稳定电流、调节电流等) (3)蓄电池乙 11．(1) 5伏 (2)133.3欧 (3)0.12瓦
3.6电能的利用(3)
学习指要
一、知识要点
1．电能表：计量用电器在一段时间内消耗的电能大小的仪器，也叫电度表。
2．电能单位之间的换算关系：1千瓦时=3.6 x106焦。
二、重要提示
1．电能表的规格“220V 10A”表示电能表的额定电压是220伏，允许通过的额定电流是l0安。
2．电能表上标有l800 r／kW·h，它表示电路每消耗1千瓦时的电能，该电能表的转盘转过l800转。
科学广场
电磁炉
电磁炉(又名电磁灶)是现代厨房革命的产物，是无需明火或传导式加热的无火煮食厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具(炉具)。
电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具，它打破了传统的明火烹调方式，采用磁场感应电流(又称为涡流)的加热原理，如图3—17所示。电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当铁制锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流(即涡流)，涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能(故电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有其他炊具的效率高出近一倍)使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外表美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。
铜、铝、陶、玻璃材料的锅和容器不适用于电磁炉，因为它们的分子都不是磁性分子，不能在磁场的作用下产生碰撞。磁性分子包括铁、钴、镍及其氧化物。
解题指导
【例题】小颖家的电冰箱铭牌如下表所示，小颖在家用电器只有冰箱工作时，观察冰箱从启动到停止工作用了6分钟，电能表转盘转了l8圈，则该冰箱以标定耗电量工作时，一天实际工作 小时，启动 次，每消耗1千瓦时电能，电能表转盘转 圈。
耗电量
0.72 kW·h／24 h
额定电压
220 V
冷冻量
4 kg
输入功率
120 W
制冷剂
R600a
气候类型
N·ST
【解析】根据电冰箱的铭牌标记，此电冰箱的耗电量是0.72 kW·h／24 h，表示电冰箱工作24小时，耗电量为0.72千瓦时，由于电冰箱的输入功率为120瓦，根据W=Pt，可知冰箱的实际工作时间P===6时；因为冰箱每工作一次用时6分钟，那么一天实际启动次数应为n== 60次；电冰箱每工作一次，耗时6分钟，电能表转盘转了18圈，则耗电0.72千瓦时，转盘转过圈数为18×60圈=l080圈，耗电l千瓦时，电能表转盘转过的圈数为×1千瓦时=1500圈。
【答案】6 60 1500
【回顾】用电器在消耗电能时，电冰箱、空调等制冷设备与电风扇、电热水器等用电器明显不同的是电冰箱、空调工作一段时间后，将会停止工作一段时间，它们的工作是不连续的。因此，在计算用电量时，不能利用W=Pt来进行计算，而应按其24小时内的耗电量来计算，也可以按实际的工作时间来计算，即实际工作时间(制冷时间)乘以实际功率来计算。
同步训练 A组
1．如图所示是一只电能表。对于其中的重要参数，下列说法错误的是 ( )
A．“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用
B．“l0(20)A”是说这个电能表使用时允许通过的电流为20安
C．“50Hz”是说这个电能表应接在50赫的交流电路中使用
D．“600r／kW～h”是说接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电 能，电能表上的转盘转过600圈
2．小刚利用电能表测某家用电器的电功率。当电路中只有这个用电器工作时，测得在15分钟内，消耗电能0.3千瓦时，这个用电器可能是 ( )
A．空调器 B．电冰箱 C．电视机 D．收音机
3．你知道到底什么是3G通信吗?所谓3G，其实它的全称是3rdGeneration，中文含义就是指第三代数字通信。第三代与前两代的主要区别在于：传输声音和数据的速度有了很大提升，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。以下为某3G手机的主要参数：用该手机通话5分钟，消耗的电能是 焦。
4．下表列出了小王家两件家用电器铭牌上的主要参数。
BC一658电冰箱
FS一69电扇
额定电压 220V
工作频率 50Hz
额定功率 70W
耗电量 0.50(kw·h)／24h
规格 400mm
额定电压 220V
工作频率 50Hz
额定功率 65W
(1)根据铭牌上提供的信息，可以算出电扇连续正常运转10小时消耗的电能为 千
瓦时；
(2)5月3 日1上午8：00，小王看了一下家中的电能表，示数如图所示。然 后 他们一家外出旅游，其问家中只有电冰箱正常使用。他们于5月4日上午
8：00回家时，电能表示数变为：
5．人民的生活水平有了较大提高后，电冰箱、空调、电视机等家用电器普遍进入家庭。观察下图所示 四种家用电器的铭牌，下列说法正确的是( )
A．除彩色电视机外，其他用电器在220伏电压时均能正常工作
B．四种用电器都标有频率50赫，说明它们工作时产生的噪声都相同
C．KFR一33GW空调机制冷和制热两种工作状态消耗的电功率相同
D．BC一65B电冰箱每小时消耗的电能为0.5千瓦时
6．李明家5月1日电能表读数为9001.2千瓦时，6月1日电能表读数如图所示则5月份他家用电量是 千瓦时，转盘转了 圈。他家中有150瓦的电视机一台，300瓦的洗衣机一台，100瓦的电冰箱一台，2200瓦的柜式空调机一台，250瓦的电脑一台，800瓦的电饭锅一只，40瓦的照明灯8盏，则他家的用电器 (填“能”或“不能”)同时工作。
7．我国对家电实施能源效率标识制度，能效标识将能效分为五个等级，等级1为最节能，等级5是市场准入，低于该等级不允许生产和销售。
(1)图中所示的是两台空调的能效标识，按照图中所给的输人功率，试计算空调A在220伏电压下工作时的电流是多少?(计算结果保留两位小数)
(2)假设两台空调的使用寿命都为12年，平均每台每年使用500小时，试求出使用l2年，高效节能的空调A比一般节能的空调B能节约多少千瓦时的电能?
8．下课后，王老师去关闭机房的总电闸时，发现如图所示的电能表转盘在缓慢地转动，他利用手表估测了一下，2分钟内转盘转动了5圈，那么2分钟内消耗了多少电能?经检查发现，机房内有20台型号相同的电脑显示器处于待机状态，则一台电脑显示器的待机功率约为多少瓦?
同步训练 B组
9．如图所示是一种多功能蒸汽电熨斗，其说明书的部分内容如下：请回答下列问题：
技术参数
自身质量：1.6kg熨烫温度：90土15℃～200土20℃
额定功率：880w额定电压：220v在额定电压下工作时能达到的最大喷气量：15g／min
使用注意本产品是工类电器，请确认您使用的电源接地良好；请勿在同一线路上使用大功率电器。
(1)为了确保安全用电，该电熨斗的电源线插头应选图中的 (填“A” 或“B”)。
(2)该电熨斗正常工作时的电流是多少安?
(3)该电熨斗正常工作10分钟消耗多少电能?
(4)一般来说，用电器的实际电压与额定电压不相等，可借助电能表来测用电器的实际工作电压。现在电路中只接人这个电熨斗，用标有“2500r／kW·h”字样的电能表测得225秒内转盘转了l25圈。
①该电熨斗的实际功率为多少瓦?
②该电熨斗的实际电压为多少伏?
10．为了解不同照明灯的性价比，小柯制作了如图甲所示的装置，在正对观察孔的纸箱内平放一张写有“E”字的卡片，移动照明灯，使从观察孔恰能看清“E”字，测出灯与箱之间的距离，以比较灯的照明效果；实验后，他又查阅了相关资料。数据如
下表。
实验
次数
灯泡
类型
功率
／瓦
灯与纸箱之间
的距离／厘米
灯泡寿命
／小时
单价／元
l
白炽灯
60
90
1000
2
2
白炽灯
25
60
1000
2
3
节能灯
11
90
3000
30
(1)分析实验数据，你可以发现灯的照明效果与灯本身的 和功率有关。
(2)白炽灯工作时的能量转化情况如图乙所示，试推测60瓦白炽 灯与11瓦节能灯照明效果相同的可能原因： 。
(3)若当地的电价为0.56元／度，请通过计算判断家庭长期(按3000 小时计)使用哪种灯更经济?(1度=l千瓦时)
参考答案
3.6 电能的利用(3)
1．B 2．A 3．444 4．(1)0．65 (2)09321 5．C 6．61.2 153000 能 7． (1)4.55安 (2)1880千瓦时 8．7.2×103焦3瓦 9．(1)A (2)4安 (3)5．28×105焦 (4)①800瓦②210伏 10．(1)类型 (2)白炽灯所消耗的电能大部分转化为内能 (3)节能灯更经济(计算略)
