第十八章 第2节 电功率-【教材解读】2022-2023学年人教版物理九年级全册

第2节电功率
基础知识·细解读
知识点一 电功率 【重点】
1.实验探究：电流做功的快慢
实验过程 分别把一只24W的节能灯和一只500W的电吹风机接在两个相同的电路中，比较电能表铝盘转动的快慢
实验现象 500W的电吹风机接在电路中时，电能表铝盘转得快，即在相同的时间内，电能表铝盘转动的转数多
分析论证 电能表的铝盘转得快，说明用电器消耗电能快，即电流做功快；电能表的铝盘转得慢，说明用电器消耗电能慢，即电流做功慢
2.电功率
(1)物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。
(2)符号：电功率用P表示。
(3)单位：国际单位是瓦特，简称瓦，符号为w；常用单位还有千瓦(kw)、毫瓦(mw)。
换算关系：1 kw=103w；1 w=103mw。
(4)电功率的计算
①定义：电功率等于电功与时间之比。
②表达式
③计算式：
将代人公式中，可得。
④推导式：将代入可以推导出。
生活物理
电流做功的快与多
电功率越大，电流做功越快。而电流做功的多少还与时间有关。如图所示，“24 w”表示该灯泡的电功率为24 W，它和标注为1 000 W的用电器相比，正常工作时，电功率大的，电流做功快；经过相同的时间，电功率大的，电流做功多。
功率越大，消耗电能越快。
【拓展】 应用电功率公式时。应注意的问题
(1)由可知，电功率的大小等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，所以有1 w=1 V·A。在进行计算时，注意单位要统一。
(2)灵活选用公式或。解决实际问题时，要看使用哪个公式更为方便，就使用哪一个。其中，丁可变形为。
(3)和等，这两个公式仅适用于电能全部转化为内能的电路，例如：电灯、电炉、电饭锅、电熨斗等。
提醒
(1)电动机工作时电能主要转化为机械能，不能运用或计算电动机工作时的电功率，只能用计算电动机工作时的电功率。
(2)运用公式、、。及进行相关问题的计算时，单位一定要统一。
【例1】(吉林中考)如图所示的电路，电源电压3 V保持不变。闭合开关S1、S2，电流表的示数为0.3 A，则R1的阻值是 Ω；断开开关S2后，电流表示数变化了0.2 A，此时R2消耗的电功率是 W。
解析：由图可知，当两开关均闭合时，R2被短接，则；当断开开关S2时，两电阻串联，电路中的总电阻增大，电路中的电流要减小，此时电路中的电流,R2两端的电压，R 2消耗的电功率。
答案：10 0.2
注意：对串、并联电路中的电流、电压、电阻之间的关系，欧姆定律，电功及电功率进行综合命题是中考的热点。
知识点二 “千瓦时”的来历
从上图可以看出，在公式W=Pt中，若P取千瓦(kW)做单位，t取小时(h)做单位，则电功W的单位就是千瓦时(kW·h)。1 kw·h可以看作电功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。
【例2】(安徽中考)某电视机电功率为100 W，若每天使用4 h，则每月(按30天计)消耗的电能为 kw·h。
解析：100 W=0.1 kW，由得
答案：12
提醒
千瓦时是电功的单位
千瓦时是电功的单位，是由电功率的单位千瓦和时间的单位小时复合而成的。1 kW·h=1 kW×1 h，是电功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能，即kW·h是能量单位。
生活物理
普通灯泡的标识
知识点三 额定电压 额定功率 【重点】
1.几个概念
概念 定义 说明
额定电压 用电器正常工作时的电压 是唯一的，一般标注在用电器的铭牌上，常用表示
额定电流 用电器正常工作时的电流 是唯一的，有时标注在用电器的铭牌上，常用表示
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率 是唯一的，一般标注在用电器的铭牌上，常用表示
实际电压 用电器实际工作时的电压 可能与额定电压相等，也可能不相等，常用表示
实际功率 用电器在实际电压 下工作时的电功率 可能与额定功率相等，也可能不相等，常用表示
提醒
纯电阻类用电器电阻的求法纯电阻类用电器上标有“××V××W”字样，相当于告诉了用电器的电阻，计算公式为。
2.额定电压、额定功率、实际电压、实际功率之间的关系
(1)大小关系
用电器两端的电压 电功率 用电器的工作情况
= = 正常工作
＞ ＞ 容易损坏
＜ ＜ 不能正常工作
(2)比例关系(纯电阻类用电器)
电阻不变时，额定电压、额定功率、实际电压、实际功率满足以下关系：。即对于一个给定的用电器(电阻不，变)，它的实际功率与额定功率之比等于实际电压与额定电压之比的二次方。
3.串、并联电路中的电功率
(1)不论用电器串联还是并联，所有用电器的总功率都等于各用电器的电功率之和，即。
(2)额定电压相同，额定功率不同的两个灯泡并联在同一电路中，额定功率小的灯泡的实际功率也小，其亮度也比较暗；额定电压相同，额定功率不同的两个灯泡串联在同一电路中，额定功率小的灯泡的实际功率大，其亮度也比较亮。
4.电功率的测量
(1)专业测量：用功率表。
(2)实验室测量：用电压表测用电器两端的电压，用电流表测通过用电器的电流，然后运用公式进行计算。
【例3】(江苏连云港中考)把标有“220 V 40 W”的灯泡L。和"220 V 60 W”的灯泡L2串联接人220 V电路两端，下列说法正确的是 ( )
A．两灯泡的额定电压都变小了
B．两灯泡的额定功率都变小了
C．灯泡L1两端的实际电压比L2两端的实际电压大
D．通过灯泡L1的实际电流比L2的实际电流大
解析：将两灯串联接入电路，两灯的额定电压和额定功率均不变，A、B 错误；串联电路中，各处的电流相等，D错误；根据电功率的计算公式，可得两灯的电阻R1>R 2，则L1两端的电压大于L2两端的电压，C正确。
答案：C
易错点再强调!额定电压、额定功率是由灯泡的规格决定的，与实际电压、实际功率无关。
灯泡的亮度取决于其实际功率，与其他因素无关。比较灯泡的亮度，就是比较灯泡的实际功率，实际功率大的灯泡亮。
常考题型·巧突破
题型一 电功率概念的理解
【例1】有几位同学对电功率这个概念有以下几种理解，你认为正确的是 ( )
A．电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量
B．电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量
C．电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多
D．电功率大的用电器工作时所用的时间一定短
解析：电功率是指电流在单位时间内做功的多少，是表示电流做功快慢的物理量，故A错误，B正确；消耗电能的多少或电流做功的多少是由电功率和时间共同决定的，单独说电功率大的用电器工作时消耗的电能多或用的时间短是不正确的，故C、D错误。
答案：B
针对训练
1．如图所示的几种家用电器正常工作时，消耗的电功率接近25 W的是 ( )
题型二 灯泡亮暗的比较
【例2】(湖南岳阳中考)将“2.5V 0.3A”和“3.8 V 0.3A”的两个小灯泡接在合适的电源上，小灯泡均没有烧坏，两灯相比较与事实相符的是 ( )
A．若两灯串联，“3.8 V 0.3 A”的灯更亮
B．若两灯串联，“2.5 V 0.3 A”的灯两端电压更大
C．若两灯并联，“3.8 0.3A”的灯更亮
D．若两灯并联，通过“3.8 V 0.3 A”的灯的电流更大
解析：灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，由欧姆定律的变形公式得，“2.5V 0.3 A”灯泡的电阻较小。因为串联电路电流处处相等，由和可知，电流一定时，电阻越大，电压越大，功率越大，因此“2.5 V 0.3 A”灯泡的两端电压较小，实际功率小于“3.8V 0.3 A”灯泡的实际功率，即3.8V 0.3 A”灯泡更亮，A正确，B错误。并联电路电压相等，电阻小的通过的电流较大，功率较大，因此，若两灯并联，通过“2.5 V 0.3 A”的小灯泡的电流更大，小灯泡更亮，C、D错误。
答案：A
规律总结
判断灯泡亮度的方法
针对训练
2．(四川广安中考)两只小灯泡上分别标有甲“6 V 3 W”、乙“4 V 2 W”字样，现在把它们按不同方式接在不同电路中。下列判断错误的是 ( )
A．若把它们串联在10 V电路中，两只灯泡恰好都能正常发光
B．若把它们串联在10 V电路中，两只灯泡都不能正常发光
C．若把它们并联在6 V电路中，只有甲灯泡能正常发光
D．若把它们并联在4 V电路中，只有乙灯泡能正常发光
题型三 关于电功率的综合计算
【例3】 (四川达州中考)灯泡L标有“6 V 6W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化关系如图甲所示，现把灯泡L接入图乙所示的电路中，若电源电压恒为10 V，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15 V”，则下列说法正确的是 ( )
A．灯泡L能正常发光，且电压表的示数为6 V
B．当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为1 V
C．灯泡L的电阻值随电压表示数的增大而增大
D．为了保证电路安全，整个电路用电器消耗的最大功率为6 w
解析：本题考查电功率的综合计算。
选项 结论 分析
A × 电路中灯泡与电流表串联，由题意可知灯泡正常发光时的电流'因为电流表的量程为0～0.6A，所以小灯泡在此电路中不能正常发光
B × 由图象可知，当电路中的电流为0.4A时，小灯泡两端的电压为1 V，此时滑动变阻器两端的电压，即电压表的示数为9 V
C × 由图象可知，灯泡L的电阻随着灯泡两端电压的增加而增大，根据串联分压的特点可知，当灯泡两端电压变大时，滑动变阻器两端的电压在减小，即电压表示数在减小，因此灯泡的电阻随着电压表示数的减小而增大
D √ 当电路中的电流最大时，电路中用电器消耗的功率最 大，即
答案：D
规律总结
解决电功率综合问题的方法——综合法
针对训练
3．(山东枣庄中考)如图甲所示，额定电压为6 V的灯泡L与滑动变阻器R串联接入电路，电源电压一定。当滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端时，灯泡L的I—U图象如图乙所示，下列说法正确的是 ( )
A．灯泡正常发光时的电流为 0.5 A
B. 灯泡两端的电压为3 V时，它消耗的电功率为1.5 w
C．灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω
D．若已知当滑动变阻器接人电路的阻值为2.5 Ω时，灯泡消耗的电功率为3.2 w，则此时灯丝的阻值为5Ω
易误易混·精辨析
易错点：区分额定功率与实际功率时易出错
【例题】电阻尺和灯泡L串联接到电压为10 V的电路中，R=10 Ω，电路接通后，100 s内电流通过电阻R做的功为10 J，已知灯L的额定功率为10 W，灯泡的电阻不变，则灯泡的额定电压为 V。
正解电阻R和灯泡L串联，由公式得，电路中的电流揣,R两端的电压，灯L两端的电压。灯L的电阻，所以灯L的额定电 压。
答案30
【防错妙招】有的同学在算完电流后，直接用计算灯泡的额定电压，这是错误的。因为此时灯L并不是正常发光，电路中的电流也不是额定电流。也有的同学把U。一9 V当作灯的额定电压，这也是错误的。对于这类题，要注意代入公式的几个量一定是同时的，要分清哪些是变量，哪些是不变量，其中变量是不是同一时刻的量，若不是，不能代入一个公式中。
高效训练·速提能
1．(山东临沂中考)一个标有“220 V 440 W”的电热器，当通过它的电流为1 A时，它的实际功率 ( )
A．等于额定功率
B．大于额定功率
C．小于额定功率
D．无法判断
2．小萌在更换灯泡时发现灯泡上标有“220 V 40 w”的字样。下列说法正确的是 ( )
A．该灯泡只能在220 V电压下工作
B．该灯泡的实际功率是40 w不变
C．该灯泡每秒消耗的电能是40 W
D．该灯泡正常发光时的功率是40 W
3．(江苏连云港中考)智能手机在现代生活中的作用越来越重要，频繁地使用会导致它的电能消耗很快，当手机“电量”所剩无几时，通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间。这是通过以下哪种方式实现的 ( )
A．增大电池电压 B．增加总功率
C．减小总功率 D．降低散热能力
4.如图所示，电源电压保持不变，灯L标有“6 V 0.6w”字样。不考虑温度对灯丝电阻的影响，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移动到中点时，灯L正常发光，电压表示数为4 V，当滑片P移到最大阻值位置时，灯L与滑动变阻器的电功率之比为 ( )
A.4：3 B．3：4
C．3：2 D．2：3
5. (广西贺州中考)将阻值为R1=80Ω、R2=20Ω的两个电阻串联接人电路中，闭合开关，则电阻R1、R2两端的电压之比U1：U2 ，它们的电功率之比P1：P 2 。
6. (四川攀枝花中考)如图所示，小灯泡L上标有“10 V 10W”字样，闭合开关S后，电流表的示数为0.5 A，若不考虑小灯泡电阻随温度的变化，则此时小灯泡的电功率是 W，小灯泡在1 min内消耗的电能是 J。
【能力锤炼】
7．(四川巴中中考)如图甲所示的电路中，在滑动变阻器R1的滑片从A向B滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，下列说法正确的是 ( )
A．R2的阻值为10Ω
B．电源电压为16 V
C．当电流表示数为0.2A时，R1接入电路的阻值为20Ω
D．该电路的最大功率为4.05 W
8.如图所示，电源电压不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P位于B端，此时电阻R1和R2的功率相等。将滑动变阻器的滑片P从B端滑到中点，下列说法错误的是 ( )
A．电路的总电阻变小
B．电阻R1的功率小于R2的功率
C．电阻R1的电流变化量小于电阻R2的电流变化量
D. 滑动变阻器的电流变化量小于电阻R。的电流变化量
9.灯泡L1、L2分别标有“4 V 4 W”和“3 V 3 W”的字样，将它们并联连接起来使用，干路中允许的最大电流为 A，此时L1消耗的电功率为 W。
10. (河南中考)在如图所示的电路中，电阻R。为6Ω，电源电压不变。把“6 V 3 W”的小灯泡接在AB间，CD间接电流表，闭合开关s，小灯泡正常发光，则电源电压为 V，电流表的示数为 A。如果把这个小灯泡接在CD间，AB间接电压表，闭合开关S，若灯丝电阻与正常发光时相同，则电压表的示数为 V。
【素养提升】
11.小莉在实践活动中设计的模拟调光灯电路如图所示。她选用的电源电压恒为12 V，小灯泡上标有“6 V 6 W”、滑动变阻器上标有“20Ω 2 A”字样。若不考虑灯泡温度对电阻的影响，闭合开关S后，问：
(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时，电压表的示数以及电路消耗的总功率是多？
(3)当滑动变阻器的滑片P移到n端时，会出现的情况是什么
12. (湖北襄阳中考)如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“4 V 2 W”字样，R0的阻值为16Ω。当S1、S2断开，S3闭合，滑片P从B端滑到某一位置时，滑动变阻器R接入电路的电阻减小了8Ω，此过程中电压表的示数由3.2 V变为4.0 V。不考虑温度对灯丝电阻的影响。
(1)灯泡的电阻为 Ω；灯泡正常工作时的电流为 A。
(2)电源电压和滑动变阻器的最大阻值各为多少
(3)当S1、S2闭合，S3断开时，电路消耗的最小功率是多 (符合电路操作规范要求)
本书参考答案
第2节电功率
常考题型·巧突破
1.B解析：电饼铛的功率为800～1 000 W，A不符合题意；台灯的功率约为25 w，B符合题意；电饭锅的功率为800～1()00 W，C不符合题意；电暖器的功率在1000 w以上，D不符合题意。
2．B 解析：两灯泡的电阻分别为把灯泡串联接在10 V电路中时，,由于两灯用均在额定电压下工作，所以都能正常发光，A正确，B错误；两灯泡并联在6 V电路中时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以只有甲灯泡能正常发光，C正确；同理可知，两灯泡并联在4V电路中时，只有乙灯泡能正常发光，D正确。
3．D解析：由题意知，灯泡的额定电压为6 V，由图乙知，当灯泡两端的电压为6 V时，通过灯泡的电 流为1 A，A错误；由图乙知，当灯泡两端的电压为3 V时，灯泡中的电流大于0.5A，由可知,此时灯泡消耗的电功率大于1．5 w，B错误；灯泡 正常发光时，灯泡两端的电压等于6 V，由图知，此时变阻器滑片在最左端，即变阻器接入电路的阻值为0，C错误；当变阻器接入电路的阻值为0时，灯泡两端的电压等于6 V，可知电源电压为6 V，设灯泡两端的电压为U，此时电阻为RL，据题意可知①，②，联立①②式解得U=2 V或U=4 V，根据灯泡的实际功率，当U=2 V时，由题图乙中的图象知，即其实际功率小于3.2 W，不符合题意，所以，代入②式得RL=5 Ω，D正确。
高效训练·速提能
1.C解析：由电热器的规格可得，电热器的额定电流为由于实际电别、于额定电流，所以实际功率小于额定功率，C正确。
2．D解析：“220 V”指的是灯泡的额定电压，它也可以在电压低于或略高于额定电压情况下发光。当其两端电压等于额定电压时，其功率是40 w，即正常发光时，其功率等于40 w。每秒消耗的电能由其实际功率而定。A、B、C错误，D正确。
3．C解析：将手机设置成“省电模式”．不会增大电池电压，故A错误；根据可知，减小总功率可延长使用时间，故B错误，C正确；降低散热能力，会使手机温度升高，不能延长使用时间，故D 错误。
4．B解析：由题意知，灯泡的额定电压为6 V，额定功率为0.6 w，则灯泡正常发光时的电流，灯泡的电阻；灯泡正常发光时，变阻器的阻值，所以变阻器的最大阻值为80Ω；由知，当滑动变阻器的阻值最大时，二者电功率之比 ,B正确。
5. 4：1 4：1解析：本题考查了串联电路电压、电 功率的分配关系。由串联电路各电阻的电压与电 阻成正比知，；串联电路 各电阻的电功率与电阻成正比，所以P1：P2= R1：R 2=4：1。
6．2.5 150 解析：由得灯泡阻值为;当时，灯泡的实际功率；在1min内消耗的电能W。
7．D解析：由电路图可知，R1与R 2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图乙可知A，由可得，电源的电压；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图乙可知，，则滑动变阻器的最大阻值尺，因串联电路中总电压等于各电阻两端电压之和。所以电源的电压。因电源的电压不变，所以0.45 A×R2=7 V+0．1 A×R2，解得R2=20Ω，故A错误；电源的电压，故B错误；电路的最大功率，故D正确；当电流表示数为0.2 A时，由题图乙知R1两端电压为5 V，所以R1接入电路的阻值，故c错误。
8．D解析：分析电路图，电阻R1与滑动变阻器并联，电阻R2在干路上，当滑片P从B端滑到中点时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，所以总电阻变小，故A说法正确；因为滑动变阻器的滑片P位于B端时电阻R1和R2的功率相等，又因为滑片P从B端滑到中点时，滑动变阻器连入电路的电阻变小．所以R1与滑动变阻器的总电阻变小，根据串联电路的分压特点可知，R1与滑动变阻器的分压减小，电阻R2分压变大，根据可知，R1与R2阻值没变，而R1两端的电压变小，R 2两端的电压变大，所以R 2的电功率大于R1的电功率， 故B说法正确；滑动变阻器的滑片P位于B端时，电阻R1和R 2的功率相等，即 。因为，所以R29．1.75 2.25 解析：当灯泡L1、L2并联起来时，电路中的电源电压只能取灯泡L2的额定电压3 V。由可得，灯泡L1的电阻,灯泡L2的电阻：。由可得，R1中的电流中的电流，则并联电路的总电流； 此时L1消耗的电功率。
10．6 1.5 2
解析：灯泡接在AB之间，电路为并联电路，此时小灯泡正常发光，所以电源电压为灯泡的额定电压6 V。电流表接在CD之间，测量干路电流，其中通过R0的电流，通过小灯泡的电流为，所以干路电流，电流表的示数为1.5A。AB间接电压表，CD间接小灯泡时，小灯泡和电阻R0串联，电压表测量R0两端的电压，小灯泡的电阻由串联分压可得，并且，由此可得，电压表的示数为2 V。
11．(1)6Ω (2)4.5 V 9 W (3)见解析。
解析：(1)小灯泡正常发光时的电阻
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时，R=10 Ω，且RL与R串联
电压表示数，
总功率。
(3)当滑动变阻器的滑片P移到a端时，，小灯泡会被烧坏。
12．(1)8 0.5 (2)16 V 16Ω(3)32 W
解析：(I)灯泡正常发光时的电压为4 V，电功率为2 w，根据可得，灯泡正常发光时的电流，根据欧姆定律可得，灯泡的电阻。
(2)当S1、S2断开，S3闭合时，等效电路图如图甲所示。由题意知，当滑片P在B端时，电压表的示数为3.2 V，电路中的电流为，根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压①；当滑片P在某一位置时，电压袁的示数为4 V，由于灯泡的实际电压与额定电压相等，所以灯泡正常发光，电路中的电流为，根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压②；已知③。联立①②③式解得，。
(3)当S1、S2闭合，S3断开时，等效电路图如图乙所示。当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，则,所以并联电路中干路电流，电路的最小功率。
教材参考答案
第2节电功率
教材第93页【想想议议】
“这个厂节省的电力可以开动10 000个这样的电吹风”的说法是错误的。因为该记者不明白电功(电能)和电功率的物理意义。5 000 kW·h表示的是电功(电能)的多少，500 w是电功率，它们之间没有数量关系，个是不成立的。
教材第95页【想想议议】
假设彩色灯泡正常工作，灯泡两端的电压需要达到其额定电压，根据串联电路的电压规律可知，当n个彩色灯泡串联时，有，则。为保证彩色灯泡不被烧坏，灯泡两端的电压不能超过其额定电压，所以需要7个灯泡串联。
教材第95页【动手动脑学物理】
1．解：由，可得电热水壶正常工作时的电流，。
2．解：这盏电灯的电功率
。
3．解：由电功率公式可得
电压为200 V时的实际功率为。
4．解：雷电的电功率
雷电释放的能量
。