(共44张PPT)
模块四 电和磁
第25讲 电学基础(二)
——电功、电功率、电热
核心考点 年份及分值 考查频率
2020 2021 2022 2023 2024
1.电能表的读数和电能的计算 — 1 — — — ★
2.电功、电功率相关计算 9 9 2 4 4 ★★★★★
3.焦耳定律的理解和计算 — — 2 — — ★
4.探究影响电热大小的因素 3 3 — — — ★★
主要考点有:消耗电能的计算以及所需电费的计算、电能表上相关量的理解;命题中常结合电能表表盘、铭牌为背景出题。探究电流通过导体时产生的热量和哪些因素有关;结合焦耳定律分析电热在生产生活中的应用等;复习中要注意热学和电学模块的结合,培养分析计算能力、提取题干有用信息及读图识图能力。
1.结合实例了解电功和电功率,并能进行简单计算。能区分用电器的额定功率和实际功率。
2.会读家用电能表,会通过电能表计算电费。
【教材导航】人教教材九年级P87~95;粤沪教材九上P88~94
知识点1 电能和电功
1.电能:从能量转化的角度来看,电源的作用是把
〔1〕___________的能转化为〔2〕_____能,用电器的作用是把〔3〕_____能转化为〔4〕___________的能。
其他形式
电
电
其他形式
2.电功:电流做的功,叫电功。电流做功的过程就是电能转化为〔5〕___________的能的过程。电流做多少功,就消耗了多少电能。电能、电功都用符号W表示,国际单位是焦耳,用J表示;常用单位是千瓦时,生活中也叫“度”,符号是kW·h;单位换算关系:1 kW·h=〔6〕___________J。
3.计算电功的公式:〔7〕_________;〔8〕________。
其他形式
3.6×106
W=UIt
W=Pt
4.电能表:测量用电器一段时间内消耗电能
的仪表。表中几个参数的含义:
(1)“220 V”表示该电能表应接在电压为220 V
的电路中使用。
(2)“10 A”是标定电流;“20 A”是额定最大
电流,总电流不能超过20 A。
(3)“50 Hz”表示该电能表应接在频率为50 Hz的交流电路中使用。
(4)“2 500 r/(kW·h)”表示每消耗1 kW·h电能,该电能表转盘转过2 500转。
(5)该电能表的读数为〔9〕______________。
357.2 kW·h
知识点2 电功率
5.定义:在物理学中,用电功率表示电流做功的
〔10〕_______,也可以理解为消耗电能的快慢。
6.电功率用字母P表示。国际单位是瓦特,用W表示。
1 W=〔11〕____J/s。常用单位与其的关系是:2 kW=
〔12〕________W;2 MW=〔13〕_________W。
7.电功率等于〔14〕_______与〔15〕_______之比。公式
是〔16〕_________与〔17〕________。
快慢
1
2 000
2×106
电功
时间
P=
P=UI
知识点3 额定功率和实际功率
8.额定电压:用电器正常工作时的电压。
额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率。
实际电压:用电器实际工作时的电压。
实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率。测量用电器的实际功率常常利用公式〔18〕________。
P=UI
9.某用电器上标有“220 V 24 W”字样,表示该用电器的〔19〕___________为220 V,〔20〕___________为24 W。
(1)当用电器的实际电压等于额定电压时,实际功率将会
〔21〕_______额定功率。
(2)当用电器的实际电压大于额定电压时,实际功率将会
〔22〕_______额定功率,可能损坏用电器。
(3)当用电器的实际电压小于额定电压时,实际功率将会
〔23〕_______额定功率,用电器不能正常工作。
额定电压
额定功率
等于
大于
小于
知识点4 电热 焦耳定律
10.电流的热效应:电流通过导体时,电能转化为内能的现象,叫电流的〔24〕_________。
11.焦耳定律:电流通过导体产生的热量与〔25〕________ _______成正比,与导体的〔26〕_______成正比,与〔27〕___________成正比。写成公式为〔28〕__________。
热效应
电流的二次方
电阻
通电时间
Q=I2Rt
12.焦耳定律的推导公式:〔29〕_______与〔30〕_______。焦耳定律的推导公式是将欧姆定律公式代入焦耳定律公式整理而成的,欧姆定律仅适用于〔31〕____________________ _______,所以焦耳定律的推导公式也只适用于电能全部转化为内能的电路。
Q=t
Q=UIt
电能全部转化为内能的电路
13.多挡位问题的计算:电压一定时,电热器的电阻越
〔32〕_____,电流通过电热器产生的热量越多;电流一定时,电热器的电阻越〔33〕_____,电流通过电热器产生的热量越多。
小
大
小红用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,在相同烧瓶内装满了煤油,在烧瓶口塞一细管,与容器内煤油相连。
实验22 探究焦耳定律
(1)烧瓶中装入的煤油是_________(选填“导体”或“绝缘体”)。选用煤油不选用水的原因是______________________ ________________________________________。实验中,通过观察__________ ______________来比较导体放热的多少,用到的实验方法是_________。
绝缘体
煤油的比热容小,质量相同的煤油吸收相同的热量升高的温度更高
细管内煤油上升的高度
转换法
(2)请根据实物电路,在图2虚线框内画出对应的电路图。
(3)为达到实验目的,选用的两电阻丝R1与R2的阻值应_______;通过R1的电流_______通过R2的电流,利用的串、并联电路中的电流规律是___________ __________________________。
相同
小于
并联电路中干路电流大于每条支路电流
(4)通电一段时间后,乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大,说明:_____________________________________________ ____________________。
在电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多
(5)小红用如图3所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知,图4中能正确反映h-I关系的是____(选填“A”“B”或“C”)。
A
(6)邻组的小刚用如图5所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。
①连接好电路,将滑动变阻器的滑片移至____(选填“A”或“B”)端,分别标记两烧瓶内玻璃管中液面的起始位置;
B
②闭合开关,通电t0的时间后,分别标记此时两烧瓶内玻璃管内液面的位置;
③比较发现_____(选填“R1”或“R2”)电阻丝所在烧瓶内玻璃管中的液面上升的高度更大;
④在电流和通电时间相同时,电阻越大,导体产生的热量_______。
R1
越多
[例题] 如图所示是小明家的电能表,他家同时使用的用电器总功率不能超过________W。小明让他家的某用电器单独工作15 min,这段时间内电能表的转盘刚好转了300转,则这个用电器的实际功率为______W。
重难点 电能表和停表测用电器功率
4 400
800
[变式] (2024·江苏苏州)电热水器是利用电流的_____效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示,为__________kW·h。
热
3 023.6
现仅接通一台如图乙所示的电热水器,观察到电能表指示灯1 min内闪烁80次,则1 min内消耗电能为___________J,其两端电压_____(选填“高于”“等于”或“低于”)220 V。
9.0×104
等于
考查点1 电功与电能表
1.(2024·深圳二模)将一个标有“220 V 500 W”的冰箱单独接在家庭电路,正常工作1 min后,电能表示数如图所示。下列说法中正确的是( )
A.这段时间内冰箱消耗了1 123.4 J的电能
B.这段时间内电能表转盘共转了10转
C.此冰箱正常工作时的电流小于3 A
D.此时打开家中2 200 W的中央空调,电能表将立刻损坏
C
2.(2024·菏泽三模)如图所示,小明家电能表的示数是_______kW·h。按在这种电能表上只有一用电器工作时,电能表1 min转了60转,则这用电器电功率是________W。小明家同时使用的用电器的总功率不能超过________W。
30.6
1 200
4 400
3.(2024·清远三模)我国多项先进技术已达到世界领先水平:锂电池是一种由锂金属或锂合金为正、负极材料,使用非水电解质溶液制成的电池。随着科学技术的发展,锂电池已经成为主流。现在,我市许多小区安装了公共充电插座,采取扫码付费自动充电(如图所示),这些插座都是_______(选填“串联”或“并联”)的。假设某充电器输
出电压为48 V,输出电流为2 A,则它的输
出功率是_____W;若当地的商用电价为
1元/(kW·h),那么充电5小时所需的电费是_______元。
并联
96
0.48
4.(2024·珠海二模)用电源适配器通过数据线向充电宝充电的过程中,充电电压U随时间t变化的图像如图甲所示,充电电流I随时间t变化的图像如图乙所示。则在0~1 h内,电流做功为_________J;涓流充电过
程中,电功率_______(选填
“变大”“变小”或“不
变”);充电过程中,电能转
化为充电宝内电池的_______
能。
18 000
变小
化学
考查点2 额定功率与实际功率
5.(2024·广东二模)如图所示,把灯L1“6 V 6 W”和灯L2“6 V 4 W”串联在6 V的电源上,闭合开关,两盏灯都比正常发光时暗,这是因为每盏灯( )
A.额定电压变小
B.额定功率变小
C.实际功率小于额定功率
D.额定电压小于实际电压
C
6.(2024·广东模拟)如图所示,闭合开关,发现L1比L2亮。L1、L2两端的电压分别为U1、U2,通过L1、L2的电流分别为I1、I2,L1、L2的电阻分别为R1、R2,L1、L2的实际功率分别是P1、P2,下列判断正确的是( )
A.U1>U2
B.I1>I2
C.R1D.P1=P2
A
7.(2024·广州一模)如图所示,小灯泡L的额定电压为3.8 V,定值电阻R阻值为20 Ω,闭合开关,流过R的电流为0.1 A,流过L的电流为0.2 A。下列说法中正确的是( )
A.灯泡此时的电阻为19 Ω
B.灯泡此时两端电压为2 V
C.定值电阻两端电压为3.8 V
D.灯泡的实际功率为0.76 W
B
8.(2024·广东三模)如图所示,R为5 Ω的定值电阻,若在a、b间接一个“2.5 V 0.5 A”的小灯泡时恰能正常发光,则小灯泡的额定电功率为_______W,此时电源电压U为____V,若在a、b间换接一个“2.5 V 0.6 A”的小灯泡时,则通过小灯泡的电流_______(选填“大于”“小于”或“等于”)0.6 A。
1.25
5
小于
考查点3 电热 焦耳定律
9.(2024·珠海二模)小明回到家中,看到家里有各种家用电器,其中主要是利用电流热效应工作的是( )
A.电热毯 B.电冰箱
C.电风扇 D.笔记本电脑
A
10.(2024·佛山二模)家用电灭蚊器的发热体是PTC材料,其电阻随温度的变化如图所示,通电时发热体产生热量,属于电流的_____效应,与其连接的导线
却几乎不发热是因为导线的_______
比较小;发热体温度从20 ℃升高到
60 ℃的过程中,其电功率的大小变
化情况是_______________。
热
电阻
先变大后变小
11.(2024·广州三模)如图所示为导线的两种接法,连接段电阻较大的是_____图;在相同电路中,更容易出现故障的是_____图;若图乙连接段导线电阻为2.5×10-4 Ω,电路电流为0.2 A,则1 min内此连接段产生的热量为__________J。
甲
甲
6×10-4
12.(2024·佛山三模)如图所示的装置,两段阻值不同的电阻丝R1和R2(R1装置可探究电流产生的热量与_______
的关系,电流产生的热量多少可通过
观察_________________来判断。电阻
使烧瓶内气体内能变大是通过_________
的方式来实现的。
电阻
气球的膨胀程度
热传递
13.(2024·广州三模)如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端,该实验中甲图所示的装置在
通电一段时间后,____(选
填“a”或“b”)容器中电
流产生的热量较多,
a
理由是______________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________
_______________________
_______________________
___;
甲图中,右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,容器内两电阻大小相等,根据并联和串联电路电流的规律,通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流,而通电时间相同,根据Q=
I2Rt,该实验中甲图所示的
装置在通电一段时间后,
a容器中电流产生的热量较
多
如果甲图通过1的电流为2 A,右侧容器b中定值电阻在10 s内产生的热量为_____J;通过观察乙图中的实验现象,可知____(选填“c”或“d”)容器中电阻丝的阻值大。
50
d
14.(2024·甘肃兰州)小亮用电热水壶将质量为1.5 kg、初温为20 ℃的水加热到80 ℃,在只有电热水壶工作的情况下,他观察到家中标有“1 200 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯在240 s内闪烁了144次,已知水的比热容为c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)水吸收的热量;
解:(1)水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×
(80 ℃-20 ℃)=3.78×105 J
答:(1)水吸收的热量为3.78×105 J;
14.(2024·甘肃兰州)小亮用电热水壶将质量为1.5 kg、初温为20 ℃的水加热到80 ℃,在只有电热水壶工作的情况下,他观察到家中标有“1 200 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯在240 s内闪烁了144次,已知水的比热容为c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(2)电热水壶的实际功率;
解:(2)给水加热过程中,电热水壶消耗的电能W=×144 imp=0.12 kW·h=4.32×105 J
电热水壶的实际功率P==1 800 W
答:(2)电热水壶的实际功率为1 800 W;
14.(2024·甘肃兰州)小亮用电热水壶将质量为1.5 kg、初温为20 ℃的水加热到80 ℃,在只有电热水壶工作的情况下,他观察到家中标有“1 200 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯在240 s内闪烁了144次,已知水的比热容为c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(3)电热水壶的工作效率。
解:(3)电热水壶的工作效率η=×100%=×100%=87.5%
答:(3)电热水壶的工作效率为87.5%。