18.2 电功率(1)
【课时衔接】
1.(电能的计算)坤坤家新购了容量为1 L的电热水壶,待电热水壶装满水后,他关闭了家中的其他用电器,只让电热水壶工作,他记录到家里的电能表(如图)的指示灯在1 min内闪烁了35次,这段时间内电热水壶消耗的电能是 J;若消耗的电能全部被水吸收,则水的温度升高 ℃。
2.（新素材）(能量转化)华为公司推出新款折叠屏手机Pocket 5,该款手机采用向内折叠、可弯曲的屏幕,屏幕材料具有的特性是 ;给手机充电是把 能转化为化学能。
【基础通关】
3.在物理学中,用电功率表示 。电功率等于 。用公式 表示。电功率的单位是 ,简称瓦,符号是 。
4.物理实验中有一种小灯泡的额定功率是5 W,其表示的物理含义是 。
5.（教材变式练）如图所示,这是小明家的电能表,他家同时使用的用电器总功率不能超过
W。小明让一个用电器单独工作15 min,这段时间内电能表转盘刚好转了120转,则该用电器的实际功率为 W,电能表示数将变为 kW·h。
【素养提升】
6.分别标有“6 V 6 W”和“6 V 3 W”的甲、乙两只灯泡,经实验测得其I-U特性曲线如图所示。则乙灯正常发光时的电阻为 Ω。现将甲、乙两灯串联后接在8 V的电源上两只灯泡消耗的总功率是 W。
7.定值电阻R1和小灯泡R2的伏安特性曲线分别如图所示,若将R1和R2并联接在5 V的电源两端,2 min整个电路消耗的电能是 J,若将R1和R2串联后接在8 V 的电源两端,则R1与R2的电功率之比为 。
8.如图,电源电压为15 V,R=20 Ω,闭合开关后,移动滑片使变阻器的阻值减小5 Ω,电流表示数变化了0.1 A,则电压表示数减少 V,定值电阻R的功率增大 W。
9.家用空调的电功率最接近 ( )
A.1000 W B.100 W C.10 W D.1 W
10.某电视机接在220 V的电压上,其工作电流是300 mA。问:
(1)电视机每工作1小时消耗多少电能
(2)若每天平均观看5小时,一个月(30天)共消耗多少电能
11.（素养拓展练）如图所示,电源两端的电压保持不变。电阻R1的阻值为20 Ω,电阻R2的阻值为30 Ω,当闭合开关S时,电流表的示数为0.2 A。求:
(1)电源两端的电压U。
(2)电路消耗的总功率P。
参考答案
1.4.2×104 10
解析:3000 imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1 kW·h电能,电能表的指示灯闪烁3000次,则指示灯闪烁35次时,电热水壶消耗的电能W== kW·h=×3.6×106 J=4.2×104 J;由题意可知,水吸收的热量Q=W=4.2×104 J;由ρ=可知,电热水壶中水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg;由Q=cmΔt可知,水升高的温度Δt===10 ℃。
2.柔韧性 电
解析:(1)手机采用向外折叠、可弯曲的屏幕,屏幕材料具有的特性是柔韧性;(2)给手机充电,消耗电能,转化为化学能储存在电池内。
3.电流做功的快慢 电功与时间之比 P= 瓦特 W
4.小灯泡正常工作时每秒消耗电能为5 J
5.4400 800 2019.8
解析:(1)由图知,电能表的工作电压是220 V,允许通过的最大电流为20 A,所以他家同时使用的用电器最大总功率为P=UI=220×20 A=4400 W;(2)“600 revs/kW·h”表示每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转600 r,电能表的转盘转120 r消耗的电能为W= kW·h=0.2 kW·h,该用电器的电功率为P===0.8 kW=800 W;(3)由图示电能表可知,当时电能表示数为2019.6 kW·h,则后来电能表示数变为:2019.6 kW·h+0.2 kW·h=2019.8 kW·h。
6.12 4
7.480 3∶5
8.2 2.2
9.A
10.解:(1)由题知,电流I=300 mA=0.3 A,通电时间t=1 h=3600 s,电压U=220 V,电视机每工作1小时消耗的电能:
W=UIt=220 V×0.3 A×3600 s=2.376×105 J
(2)若每天平均观看5小时,一个月(30天)共耗电能:
W总=5×30×2.376×105 J=3.564×107 J=9.9 kW·h
11.解:(1)由电路图知,两电阻并联,电流表测R2支路电流,由并联电路电压特点和欧姆定律可得,电源电压:
U=U1=U2=I2R2=0.2 A×30 Ω=6 V
(2)由欧姆定律可得,通过R1的电流:
I1===0.3 A
由并联电路的电流特点可得,干路电流:
I=I1+I2=0.3 A+0.2 A=0.5 A
电路消耗的总功率:
P=UI=6 V×0.5 A=3 W
218.2 电功率(2)
【课时衔接】
1.(电功率的计算)标有“6 V 1.5 W”的小灯泡,通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12 V的电源两端,灯泡的电阻及实际功率约为 ( )
A.24 Ω 0.67 W
B.20 Ω 0.8 W
C.24 Ω 0.96 W
D.20 Ω 0.67 W
【基础通关】
2.如图所示的电路中,灯L标有“3 V 1.5 W”的字样,AB两端电压为U=6 V,灯L正常发光,则电路的总功率为 W。
第2题图
第4题图
3.灯泡L1标有“6 V 6 W”,灯泡L2标有“6 V
9 W”,不考虑温度影响,将它们串联在电路中,在保证电路安全的情况下,总电压最大为
V,此时灯泡 更亮,若两灯丝材料、长度相等, (选填“L1”或“L2”)的灯丝更粗。
4.如图所示的电路中,电源电压恒定不变,小灯泡L标有“12 V 6 W”字样,R为定值电阻。只闭合开关S时,小灯泡正常发光;若再闭合开关S1,发现电流表示数变化了0.3 A。电源电压是
V,R的阻值是 Ω,电路消耗的总功率是 W。
5.（教材变式练）灯泡L的电流随电压变化的图像如图甲所示,将此灯泡与定值电阻R接入图乙所示的电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为0.5 W,则电源电压是 V;再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.2 A,则R的阻值是 Ω;通电1 min,定值电阻R消耗的电能是 J。
【素养提升】
6.如图所示,灯L1“3 V 3 W”、灯L2“3 V 1.5 W”串联在电路中。若灯丝电阻不变,电源电压为3 V,开关S闭合后,下列说法正确的是 ( )
A.L1两端电压是3 V
B.两灯消耗的总功率是1 W
C.通过L1和L2的电流之比是1∶2
D.L1和L2的电阻之比是2∶1
7.如图所示的电路中,灯泡L标有“6 V 3 W”字样。当开关S1、S2均闭合,滑动变阻器的滑片P在最左端时,电流表示数为1.5 A,并且灯泡L正常发光;当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P在中点时,电流表的示数为0.25 A。求:(不计温度对灯丝电阻的影响)
(1)灯泡L的额定电流。
(2)定值电阻R的阻值。
(3)开关S1闭合后,电路中的最小功率。
8.如图甲所示的电路中,R0为定值电阻,R1为滑动变阻器,图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。求:
(1)该滑动变阻器的最大电阻值。
(2)电源电压。
甲 乙
9.（素养拓展练）如图所示的电路中,S1闭合、S2断开时,甲、乙是电流表,I甲∶I乙=1∶3,此时电路的总功率为P1;当S1、S2都闭合时,甲、乙是电压表,此时电路的总功率为P2,试求:
(1)。(2)。
1.B 解析:因为三只灯泡串联且规格相同,则它们的电流和电阻都相同,所以这三只灯泡两端的电压都相同,根据串联电路电压规律可知,每只灯泡两端的电压都为4 V;由图像可知,当U=4 V时,I=0.2 A,则小灯泡的电阻R===20 Ω,小灯泡的电功率P=UI=4 V×0.2 A=0.8 W。
2.3
3.10 L1 L2
4.12 40 9.6
5.2 10 24
6.B
7.解:(1)当开关S1、S2均闭合,滑动变阻器的滑片P在最左端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,灯泡和定值电阻并联,电流表测量干路电流,灯泡L正常发光,并联电路各支路两端的电压相等,根据并联电路的电压特点可知,电源电压:
U=UR=UL=6 V
灯泡L的额定电流:
IL===0.5 A
(2)由于电流表示数为1.5 A,且并联电路干路电流等于各支路的电流之和,根据并联电路的电流特点可知,通过R的电流:
IR=1.5 A-0.5 A=1 A
由I=可知,定值电阻R的阻值:
R===6 Ω
(3)当只闭合开关S1时,灯泡L和滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,滑动变阻器的滑片P在中点时,电流表的示数为0.25 A,此时电路中总电阻:
R总===24 Ω
不计温度对灯丝电阻的影响,灯泡的电阻:
RL===12 Ω
因串联电路的总电阻等于各部分电阻之和,所以滑动变阻器的总电阻:
R滑=2×(R总-RL)=2×(24 Ω-12 Ω)=24 Ω
电源电压不变,根据P=UI=可知,电路中总电阻最大时,总功率最小,所以当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路总电阻最大,电路总功率最小,则电路最小总功率:
P小===1 W
8.解:(1)由电路图可知,R0与R1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最大时,电路中的电流最小,由图像可知,电路中的最小电流I=0.2 A时,此时R1的电功率P1=2 W,由P=I2R可得,滑动变阻器的最大阻值:
R1===50 Ω
(2)由图像可知,当电路中的电流I'=0.4 A时,R1的电功率P1'=3.2 W,此时R1接入电路的电阻:
R1'===20 Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由欧姆定律可得,电源的电压:
U=I'(R0+R1')=0.4 A×(R0+20 Ω)
当电路中的电流I=0.2 A时,电源的电压:
U=I(R0+R1)=0.2 A×(R0+50 Ω)
因电源的电压不变,所以0.4 A×(R0+20 Ω)=0.2 A×(R0+50 Ω)
解得:R0=10 Ω
则电源的电压:
U=I(R0+R1)=0.2 A×(10 Ω+50 Ω)=12 V
9.解:(1)当S1闭合S2断开时,甲、乙是电流表,此时R1、R2并联,甲测R2支路电流,乙测干路电流,则
I甲=I2,I乙=I1+I2
因为=,即=
所以=
因为U1=U2,所以由欧姆定律得:
===
(2)当S1、S2都闭合时,甲、乙是电压表,两电阻串联,电压表甲测量电源电压,电压表乙测量R2两端的电压。根据P=可得:
P1=+
P2=
则:===
2
