(共25张PPT)
第十八章 电功率
第1节 电能 电功
关键能力训练
素养分层评价
必备知识导学
学习任务清单
序号 学习任务 核心素养
1 了解电能和生产生活的关系,知道电能的单位 物理观念
2 会读家用电能表,会通过电能表计算家庭电费,有节约用电的意识 科学态度与责任
3 从能的转化角度认识电能,能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的 科学思维
4 通过实例理解电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关,能利用电功公式进行相关计算 科学思维
知识点一 电能
1.生活中常用的电能单位是“度”,学名叫作 ,符号是 。在物理学中,常用的能量单位是焦耳。千瓦时与焦耳之间的关系是 。
2.供电单位通过 来计量每家消耗的电能。
千瓦时
kW·h
1 kW·h=3.6×106 J
电能表
例1 某同学家的电能表月初的示数为786.9 kW·h,月末的示数如图所示,这个月他家消耗的电能是 kW·h,若他家所在地区每度电的费用是0.5元,则这个月应交电费 元。
80
40
知识点二 电功
1.电能转化为其他形式的能的过程也可以说是 的过程,有多少电能发生了转化就说 做了多少功,即电功是多少。
2.电功的符号是 ;常用单位为 、 。
3.电功的计算:当电路两端的电压为U,电路中的电流为I,通电时间为t时,电功W(或者说消耗的电能)为 。
电流做功
电流
W
焦耳
千瓦时
W=UIt
例2 随着电动汽车的普及,为电动汽车提供电能的充电桩数量迅速增加,当充电桩为电动汽车的电池充电时,电能转化为 能。若某台电动汽车电池上标明电压为100 V,容量为200 A·h(表示可以在200 A电流下工作1 h),则该汽车充满电时可存储 J的电能,合 kW·h。
化学
7.2×107
20
例3 如图所示的电路中,电源电压恒为2 V,电阻器甲的电阻R1=10 Ω,电阻器乙的电阻R2=20 Ω。闭合开关S,通电50 s,求整个电路消耗的电能。
30 J
知识点一 电能
1.电能表是用来计量家庭 的仪表。某同学家月初和月末电能表示数如图所示。若他家所在地区每度电的费用是0.5元,则这个月他家应交电费 元。
消耗的电能
30
2.如图所示,某同学家上个月电费通知单的部分信息被污染,其上次抄表示数应为 kW·h。某座年发电量可达1.5×109 kW·h的水电站可满足 户该同学这样的家庭一年的用电需求。
7 719
客户号 ******
抄表日期 9月2日
上次抄表示数/(kW·h)
本次抄表示数/(kW·h) 7 844
本月用电量/(kW·h) 125
1.0×106
知识点二 电功
3.关于电功,下列说法正确的是( )。
A.用电器两端的电压越大,电流做功一定越多
B.通过用电器的电流越大,电流做功一定越多
C.用电器通电时间越长,电流做功一定越多
D.用电器消耗的电能越多,电流做功一定越多
D
4.如图所示的帽子,帽檐顶部装有一个小型电风扇。电风扇工作时的电压为1.2 V,电流为50 mA。该电风扇正常工作1 h,电流做功 J。
216
5.如图所示,电源电压为6 V保持不变,电阻器甲的电阻R1=40 Ω,闭合开关后,电压表的示数为2 V。
(1)求电阻器乙的电阻R2。
(2)求通电5 min整个电路消耗的电能。
解:(1)由题图可知,闭合开关后,甲、乙两电阻器串联。
I1===0.05 A,
U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,
I=I1=I2=0.05 A,
R2===80 Ω。
(2)W=UIt=6 V×0.05 A×5×60 s=90 J。
1.单位是千瓦时的物理量是( )。
A.电流 B.电压 C.电阻 D.电能
2.关于电功,下列说法正确的是( )。
A.电功是表示电流做功多少的物理量
B.电流通过白炽灯做功时,电能全部转化为光能
C.电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能量的多少
D.某段时间内用电器消耗的电能就是电能表上计数器的示数
D
A
3.下列各组器材,不能直接或间接测量电功的是( )。
A.电能表
B.电压表、电流表、秒表
C.电压表、电流表、滑动变阻器
D.电流表、定值电阻、秒表
C
4.太阳能充电宝的上表面贴有太阳能电池板,可利用太阳能为内部锂电池充电。某款太阳能充电宝内锂电池容量为0.05 kW·h,合 J。在充足阳光下太阳能电池板产生5 V电压、0.2 A电流为锂电池充电,充电时太阳能电池板输出的电能转化成锂电池的化学能的效率为80%,现在将锂电池从无电状态下充满,太阳能电池板需要输出 J的电能。若每天有充足太阳光照射10 h,则需要 天才能将锂电池充满。
1.8×105
2.25×105
6.25
5.某同学家11月底抄表时,电能表的示数为9 551.6 kW·h,若他家12月份缴电费33元,每度电的费用是0.5元,则12月底电能表的示数应为 kW·h。
6.电路中某电阻丝两端电压为10 V,通过它的电流为1 A,在通电1 min内电流通过该电阻丝所做的功为多少
9 617.6
解:电流通过该电阻丝所做的功W=UIt=10 V×1 A×60 s=600 J。
7.某款手机电池的部分参数如下表所示,将该手机放在“无线快充”设备上充电,不到半小时就能把手机电池容量充至一半以上,极大地方便了人们的使用。下列说法不正确的是( )。
A.充电过程中,“无线快充”设备相当于电路中的用电器
B.充电过程中的能量转化是电能转化为化学能
C.手机充电的过程就是电流做功的过程
D.该手机充满电后电池能存储的电能为58 608 J
A
电池名称 锂离子电池
电压 3.7 V
容量 4 400 mA·h
8.李老师买了一辆电动自行车。早晨上班时,为了节约时间,李老师开启的是电动行驶模式,此种工作模式不用脚蹬车也可以快速前行。下午下班回家时,李老师开启的是自行脚踩模式,此种工作模式不仅能使自行车前行,还能带动内置的小型发电机给自行车的蓄电池充电。下列说法正确的是( )。
A.电动行驶模式的过程中机械能转化为电能
B.开启自行脚踩模式给蓄电池充电是将电能转化为机械能
C.开启电动行驶模式的过程中,车运动得越快说明电流做功越多
D.开启电动行驶模式的过程中,车运动得越快说明消耗电能越快
D
9.某用电器的能量流向如图所示,该用电器可能是( )。
A.电饭锅 B.电烤箱
C.电风扇 D.电热水器
C
10.一个电阻器的电阻为R,当它两端的电压为U、通电时间为t时,消耗的电能为W,若要使它消耗的电能为,则下面采用的方法正确的是( )。
A.电阻R不变,电压减半,通电时间t减半
B.电阻R不变,电压不变,通电时间t减半
C.电阻R不变,电压减半,通电时间t不变
D.电阻为,电压增大为原来的2倍,通电时间t不变
C
11.甲、乙两个电阻器的电阻之比为3∶1,若将它们串联在电路中,则通过甲、乙的电流之比为 ;若将它们并联在电路中,则相同时间内甲、乙消耗的电能之比为 。
1:1
1:3
12.如图甲所示电路中,电源电压恒为5 V,通过小灯泡L和电阻为R的电阻器的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。
(1)求电阻器的电阻R。
(2)求闭合开关后,小灯泡L在60 s时间内消耗的电能。
甲 乙
解:(1)由题图乙可知,电阻器两端的电压UR=2 V时,通过它的电流IR=0.2 A,根据欧姆定律可得电阻器的电阻
R===10 Ω。
(2)题图甲中,小灯泡和电阻器串联,电源电压为5 V,由题图乙可知,开关闭合后,通过的电流 IL=0.4 A,小灯泡两端电压UL=1 V,电阻器两端电压UR'=4 V时,满足串联电路的电压规律,则60 s内小灯泡消耗的电能W=ULILt=1 V×0.4 A×60 s=24 J。(共31张PPT)
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
关键能力训练
素养分层评价
必备知识导学
学习任务清单
序号 学习任务 核心素养
1 能通过生活实例,认识电流的热效应 物理观念
2 能在实验的基础上引出焦耳定律,会用焦耳定律进行计算 科学思维
3 通过学习电热的利用和防止,学会辩证地看待问题 科学态度与责任
知识点一 电流的热效应
1.电流通过导体时电能转化成 能,这种现象叫作电流的热效应。
2.实验梳理。
内
实验 目的 探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
实验 方法 控制变量法、转换法
实验 思路 (1)电热与电阻的关系 (2)电热与电流的关系
和通电时间相同,电阻不同 和通电时间相同,电流不同
实验 装置
实验 结论 在电流相同、通电时间相同的情况下,一段电阻丝的电阻越大,这段电阻丝产生的热量 在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一段电阻丝的电流越大,这段电阻丝产生的热量
电流
越多
电阻
越多
例1 下图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气,通电一段时间后,左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是( )。
D
A.U形管中液面高度差的变化反映了电阻丝产生热量的多少
B.通过左、右两个容器中电阻丝的电流相同
C.右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小
D.通电时间相同,两个容器中空气吸收的热量相同
知识拓展 实验中加热空气相比加热液体的好处:
①空气膨胀体积变大,实验效果明显。
②加热空气,耗电量少,实验时间短。
知识点二 焦耳定律
1.内容:电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比,跟导体的 成正比,跟通电时间成 比。
2.公式: 。
3.电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,那么电流产生的热量Q就 消耗的电能W,即 (用符号表示)。
二次方
电阻
正
Q=I2Rt
Q=W=UIt
等于
例2 玩具电动车工作时,电动机两端的电压为3 V,通过线圈的电流为2 A,线圈的电阻为0.5 Ω,则通电100 s电动机消耗的电能为 J,线圈产生的热量是 J。
例3 电阻R1=6 Ω的电阻器甲与电阻R2=9 Ω的电阻器乙串联。闭合开关,在相同通电时间内,电流通过甲、乙两电阻器产生的热量之比为 。
归纳总结 Q=I2Rt适用于一切电路中用电器产生热量的计算,而Q=W=UIt仅适用于纯电阻电路。对于非纯电阻电路,如含电动机的电路,电动机工作时,电能=机械能+内能,即W>Q。
200
600
2 ∶3
知识点三 电热的利用和防止
1.电热的利用:生活中和许多产业中都要用到电热,如家里的电热水器、电饭锅、电熨斗,养鸡场的鸡苗孵化器等。
2.电热的防止:过多的电热如果不能及时散失,会产生许多安全隐患,因此必须通过多种方式进行散热,如安装风扇,利用铜片、石墨散热片、热管等散热。
例4 下列事例,属于防止电流热效应产生危害的是( )。
A.养鸡场用鸡苗孵化器孵小鸡
B.家里使用电热水器烧水
C.用电熨斗熨衣服
D.电脑安装风扇散热
D
知识点一 电流的热效应
1.下列规格都是“220 V 120 W”的用电器,它们正常工作时,相同时间内产生热量最多的是( )。
A.洗衣机 B.电吹风
C.电风扇 D.电熨斗
D
2.电炉工作时,电炉丝通电一段时间后热得发红,而连接电炉的导线却几乎不发热,这主要是因为( )。
A.导线绝缘皮的导热效果好
B.导线散热比电炉丝快
C.电流通过电炉丝产生的热量远大于导线
D.通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
C
3.在探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关时,小天改进了教材实验装置,如图所示。
(1)实验中通过观察 来比较电流通过导体时产生热量的多少。
(2)对比甲、乙两部分装置可知,导体产生的电热与 有关。
(3)对比乙、丙两部分装置可得到的初步结论为
。
(4)此次实验中,电阻为 (填“R1”“R2”或“R3”)的电热丝产生的热量最多。
U形管内的液面高度差
电阻
在电阻和通电时间相同时,电流越大,产生的热量越多
R2
知识点二 焦耳定律
4.某款电风扇标有“220 V 220 W”字样,它正常工作时的电流为 A;若正常工作20 s,电流通过电动机产生的热量为40 J,则电动机的电阻为 Ω。
5.如图所示,R1=10 Ω,R2=20 Ω,电压U保持不变,开关S断开时电流表示数为0.1 A,则开关S闭合时,1 min内电路产生的热量为 J。
1
2
27
6.如图所示电路中,电源电压恒定,两电阻器的电阻之比R1∶R2=1∶2。开关S闭合后,通过两电阻器的电流分别为I1、I2,电功率分别为P1、P2,相同时间内电流通过电阻器所做的功分别为W1、W2,产生的热量分别为Q1、Q2。下列说法正确的是( )。
A.I1∶I2=1∶2
B.P1∶P2=1∶4
C.Q1∶Q2=4∶1
D.W1∶W2=2∶1
D
知识点三 电热的利用和防止
7.电流的热效应有时对我们有益,我们利用它;有时对我们有害,需要把电热及时散掉。下列描述属于利用电热的是( )。
A.计算机的主机内部装有小风扇
B.电动机外壳有散热片
C.大型爆破工程,利用电热装置引爆炸药
D.家庭电路中,导线连接处比别处容易发热
C
8.下列事例中,属于防止电热的是( )。
A.用电饭锅煮米饭
B.用电烙铁对电线进行焊接
C.用鸡苗孵化器孵小鸡
D.电视机后盖上有很多小孔
D
1.下列用电器利用电流热效应工作的是( )。
A.电风扇
B.电视机
C.吸尘器
D.电饭锅
D
2.将额定电压与额定功率均相同的电风扇和电烙铁分别接入家庭电路中,正常工作相同时间。关于两者消耗的电能和产生的热量,下列说法正确的是( )。
A.消耗的电能和产生的热量都一样多
B.消耗的电能一样多,但产生的热量不一样多
C.消耗的电能不一样多,但产生的热量一样多
D.消耗的电能和产生的热量都不一样多
B
3.在相同时间内,电流通过电阻丝甲产生的热量比通过电阻丝乙产生的热量多,则下列说法正确的是( )。
A.甲的电阻一定大于乙的电阻
B.甲两端的电压一定大于乙两端的电压
C.甲中的电流一定大于乙中的电流
D.甲的实际功率一定大于乙的实际功率
D
4.在验证焦耳定律的实验中,为了比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系,实验时应同时保持相同的物理量是( )。
A.通过它们的电流和加在其两端的电压
B.通过它们的电流和它们的电阻
C.通过它们的电流和通电时间
D.通过它们的电流、加在它们两端的电压及通电时间
C
5.用电热丝烧水,当电压为U时,时间t内可将水烧开。若电压降为原来的,则同样烧开这些水所需的时间为( )。
A. B.
C.2t D.4t
D
6.关于电流通过导体时产生的热量,下列说法正确的是( )。
A.根据Q=I2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
B.根据Q= t可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少
C.根据Q=UIt可知,相同时间内,电流产生的热量与电阻无关
D.根据Q=I2Rt可知,电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
D
7.近些年,许多地区在进行家庭供电线路改造,改造的主要内容是更换更粗的电线。其目的是通过 电线的电阻,来 电流通过电线产生的热量。(均填“增大”或“减小”)
减小
减小
8.下图是电工师傅常用的导线连接方式,对该连接方式的作用分析错误的是( )。
A.防止导线松动脱落
B.增大连接处导线的电阻
C.减小连接处导线两端的电压
D.减少连接处导线产生的热量
B
9.某学校安装了速热式水龙头,其额定电压为220 V、额定功率为4 kW。同学们洗一次手的平均时间约为5 s。下列说法正确的是( )。
A.该速热式水龙头工作5 s,消耗2×103 J电能
B.该速热式水龙头的电阻为121 Ω
C.该速热式水龙头工作时,可将电能全部转化为水的内能
D.该速热式水龙头正常工作时,1 kW·h 电可供约180人用热水洗手
D
10.如图所示,探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关时,两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻为R1、R2的电阻器,其中R1=5 Ω,R2=10 Ω,容器外部电阻器的电阻R3=10 Ω。下列说法不正确的是( )。
C
A.只闭合S1,可以探究电热与电阻的关系
B.只闭合S1,若电路中的电流为0.2 A,则通
电1 min电阻为R1的电阻器产生的热量为12 J
C.闭合S1和S2,通过电阻为R1的电阻器的电流
是通过电阻为R2的电阻器的电流的
D.闭合S1和S2后,左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差不相同
11.将电能输送到几百千米之外的用户家,会由于输电线发热而产生能量的损耗。某段输电线路的总电阻为0.5 Ω,输送电流为100 A,每输电1 min这段线路便会损耗 J的电能。
12.某同学自制一盏调光小台灯,其电路原理如图所示。电源电压恒定不变,灯泡正常发光时,变阻器接入的电阻R为10 Ω。灯泡L标有“2.5 V 0.5 W”字样。忽略温度对灯泡电阻的影响。
(1)求灯泡L正常发光时的电阻。
(2)求灯泡L正常发光时,变阻器工作10 min产生的热量。
3×105
解:(1)灯泡正常发光时,由P=UI可得,
IL===0.2 A,
由I= 可得,RL===12.5 Ω。
(2)灯泡与变阻器串联,且灯泡正常发光,
IR=IL=0.2 A,QR=Rt=(0.2 A)2×10 Ω×10×60 s=240 J。(共18张PPT)
第十八章 电功率
第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议
素养分层评价
课标知识导学
项目式学习单
一、课标要求
1.从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
2.结合实例,了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
二、学以致用
1.根据图中给出的信息,计算该用户一周消耗的电能。
2.观察生活中有哪些浪费电能的现象。
项目主题:调查家中的用电情况,并提出节约用电的建议。
项目实施:
1.通过家用电能表示数,计算出自己家一天(或一周)的用电量。将电能表示数填入下图中。(若位数不够,只需填写后5位)
时间: 时间:
2.观察用电器铭牌,了解用电器的额定功率,根据实际情况记录各用电器一天的工作时长,并计算出各用电器一天的用电量。
3.根据调查结果,从用电器的工作时长、使用状态等角度,提出一些家庭生活中节约用电的建议。
展示交流:
1.下图是小明家安装的电能表。下列说法正确的是( )。
A.该电能表的示数为55 447 kW·h
B.该家庭电路的最大总功率为2 200 W
C.家中消耗电能0.5 kW·h,电能表指示灯
闪烁3 200次
D.电热水器在保温状态时也会消耗电能,
若长时间不使用,应关闭电源
D
2.小英家月初和月末电能表的示数如图所示。她家这个月消耗的电能为( )。
A.101.1 kW·h
B.101.1 kW/h
C.1 011 kW·h
D.101.1 J
3.小丽一家外出旅游,出发前,小丽关闭家中其他用电器,仅让电冰箱工作。出发时电能表的示数为1 342.0,回家时电能表的示数为1 356.8。该电冰箱这段时间耗电 kW·h;若每度电的费用是0.5元,则应交电费 元。
A
7.4
14.8
4.国庆节放假,小芳去看望奶奶,5天后返回家时,发现家中电能表的示数由317.4 kW·h 变为如图所示的示数。经检查,家中除电视机和机顶盒处于待机状态,其他用电器均已关闭,则在这5天内电视机和机顶盒消耗的电能是 J。若小芳外出的时间刚好5天整,则待机功率是 W。请说出一种节约用电的做法 。
4.32×106
10
空调温度不要设置太低(合理即可)
5.某家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲所示。它有加热挡和保温挡。图乙是电饭锅工作时电流I随时间t的变化图像,求:
(1)电阻R1的阻值。
55 Ω
(2)加热功率和保温功率。
加热功率880 W
保温功率220 W
(3)30 min内电饭锅消耗的电能。
7.92×105 J
6.在跨学科实践课上,某小组同学开展了“节约一度电”的项目式学习活动。下面是该小组同学实践的过程,请帮助完成下列内容:
【项目内容】
(1)调查生活中浪费电的现象。
(2)讨论该如何节约用电。
【项目实施】
(1)调查生活中浪费电的现象。
该小组同学了解到,家里和学校教室里的电灯不能及时关闭,是一种很普遍的浪费电的现象。另外,学校和家庭生活中的用电器待机耗电问题也常常被忽视,待机通常是指电器关闭遥控器并不关闭电源开关或是没有拔掉电器插头,让电源指示灯一直亮着。
该小组同学所在城市的家庭约有7×105户,用电器平均每天待机20 h。根据下表数据,估算每天该城市的家庭因用电器待机而浪费电的总量约为 kW·h。
3.92×105
常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑
数量(台) 1 1 2 1
待机功 耗(W/台) 10 2 3 10
(2)讨论该如何节约用电。
该小组同学认为,节约用电应该从点滴做起,以下措施切实可行。
①随手关灯:根据公式W=Pt可知,这样可以节约用电的理由是:
。
②不让用电器处于待机状态。
③尽量使用节能灯。根据公式W=Pt可知,这样可以节约用电的理由是: 。
(3)该小组同学所在的学校共有电灯300盏,功率都为60 W,如果都改用20 W的节能灯,按平均每天用电4 h,那么该学校更换节能灯后一天可节约用电 kW·h。
减小通电时间
减小用电器的电功率
48
7.某小组在跨学科实践活动中,对电热水器的类型进行了对比研究。调查发现,家庭常用电热水器分为储水式电热水器和快热式电热水器两类。某款储水式电热水器有一个大容积的水箱,如果水箱中被加热的水没用完,那么这些热水会慢慢冷却,其铭牌上的部分信息如表1所示;某款快热式电热水器没有水箱,能快速加热流水,其铭牌上的部分信息如表2所示。
额定升数 50 L
产品尺寸 760×485×455 mm3
额定功率 2 200 W
能效等级 1级
额定功率 7 000 W
额定压强 0.6 MPa
产品尺寸 266×78×448 mm3
表1 表2
(1)对照两种电热水器的铭牌可知:快热式电热水器之所以“快”,是因为它的 明显大一些。
(2)该小组还得出了以下结论,你认为不合理的是 (填字母代号)。
A.储水式电热水器安装在承重墙上更安全
B.长期使用过程中,储水式电热水器对水电的浪费较大
C.安装快热式电热水器要用更粗的电线
D.用电高峰时段,电热水器的实际功率大于额定功率
额定功率
D
(3)“碳达峰”和“碳中和”对常用家电产品的研发提出了更高要求。已知每节约1度电相当于减少排放1.1 kg的二氧化碳。小利家将储水式电热水器更换为快热式电热水器后,发现一个月仅此一项就比原来节省电能8 kW·h,相当于减排二氧化碳约 kg。
(4)若题中这款快热式电热水器的加热效率是90%,洗澡时每秒的出水量是50 mL,进入热水器的水温为12 ℃,则出水温度可达到 ℃。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
8.8
42
8.阅读短文,回答问题。
电能的利用率是选取灯泡的重要指标,电能的利用率等于输出有效能量与输入能量的比值,即灯泡的电能利用率指灯泡转化的光能占消耗的电能的百分比。20 W的高效节能灯的亮度大约相当于100 W的白炽灯。
(1)求一盏“220 V 100 W”的白炽灯正常工作时的电阻。
484 Ω
(2)①假设每户用两只这样的节能灯,以每天使用5个小时计,每年(360天)可节电多少千瓦时
288 kW·h
②若每度电的费用是0.5元,则可节省电费约多少元
144元
(3)结合生活中的经历,请列举一例实际生活中节约用电的做法。
及时关闭冰箱门(合理即可)(共32张PPT)
第十八章 电功率
第2节 电功率
关键能力训练
素养分层评价
必备知识导学
学习任务清单
序号 学习任务 核心素养
1 能说出电功率的物理意义、定义和单位,能利用电功率的公式进行相关计算 科学思维
2 能结合实际,说出用电器铭牌上额定电压、额定功率所表示的含义,并能区别额定电压和实际电压、额定功率和实际功率 科学思维
3 会利用电流表和电压表测量用电器的电功率 科学探究
知识点一 电功率
1.物理意义:电功率是表示 的物理量。
2.定义:电功率等于 与完成这些电功所用的 之比。
3.单位:电功率的国际单位是 ,简称 ,符号是 。工农业中使用的用电器的电功率往往很大,这时就要用更大的单位
—— 来表示,它的符号是 。
4.公式:如果电功用W表示,完成这些电功所用的时间用t表示,电功率用P表示,则有 ;将电功W=UIt代入上式得 。
电流做功快慢
电功
时间
瓦特
瓦
W
kW
千瓦
P=
P=UI
例1 关于电功率,下列说法正确的是( )。
A.做功多的用电器电功率一定大
B.电功率大的用电器消耗电能一定多
C.电流做功快的用电器电功率不一定大
D.相同时间内,电流通过导体做功越多,电功率越大
知识拓展 将公式P=变形后,可得到W=Pt,故电功率为1 kW 的用电器工作1 h所消耗的电能就是1 kW·h。
D
知识点二 额定电压 额定功率
1.用电器正常工作时的电压叫作 ,用电器在额定电压下工作时的电功率叫作 。实际电压偏低,用电器的电功率 ,不能正常工作。实际电压偏高,有可能损坏用电器。
2.小灯泡的亮度由 决定, 越大,灯越亮。
额定电压
额定功率
实际功率
低
实际功率
例2 将标有“6 V 6 W”和“3 V 6 W” 的L1、L2两盏灯并联接在电源电压为3 V 的电路中,下列说法正确的是( )。
A.灯L1两端的电压大于灯L2
B.两盏灯的实际功率相等
C.两盏灯都能正常发光
D.灯L2比灯L1亮
D
规律总结 (1)灯泡的亮度由实际功率决定,而实际功率随实际电压的增大而增大,即:
①U实>U额,P实>P额,灯泡发光较亮或烧坏。
②U实=U额,P实=P额,灯泡正常发光。
③U实
(2)无论额定电压如何,额定功率如何,在灯泡没有损坏的前提下,实际功率相等,灯泡发光的亮度就相同。
①当灯泡都正常发光时,额定功率大的灯泡亮。
②当灯泡不是正常发光时,若灯泡串联,则由P=I2R知电阻大的灯泡亮;若灯泡并联,则由P=知电阻小的灯泡亮。
知识点三 电功率的测量
1.直接测量:电功率可以使用电力监测仪直接测量。
2.间接测量:测量用电器两端的电压和通过用电器的电流,由电功率公式 计算得出。
例3 为测量标有“2.5 V”字样的小灯泡的额定功率,某同学设计了如图甲所示的电路图。
P=UI
甲 乙
(1)按照如图甲所示电路图连接好实物元器件后,该同学将滑动变阻器的滑片移至 端。
(2)试触开关时,他发现电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则电路故障可能是电压表 。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,直至 ,电流表的示数如图乙所示,为 A,则该小灯泡的额定功率为 W。
方法技巧 鉴别电路故障时,如果电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数说明电压表断路或被短路;小灯泡发光,说明电压表没有被短路。
B
0.40
断路
1
电压表的示数为2.5 V
知识点一 电功率
1.关于电功和电功率,下列说法正确的是( )。
A.用电器消耗的电能越多,电功率越大
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量
C.单位时间内电流做功越多,电功率越小
D.千瓦时是电功率的单位,千瓦是电功的单位
B
2.电阻器甲、乙并联在电路中,通过它们的电流I随其两端电压U变化的关系图像如图所示。闭合开关S,则电阻器甲、乙的电功率之比为( )。
A.1:2 B.2:1
C.1:4 D.4:1
B
3.某台电功率为140 W的电视机正常工作2 h,消耗的电能为 kW·h。
4.某电阻器的电阻为10 Ω,将其接在电压为2 V 的电路中,通过它的电流为 A,该电阻器的电功率为 W。
0.28
0.2
0.4
知识点二 额定电压 额定功率
5.灯泡L1、L2分别标有“220 V 60 W”和“220 V 25 W”字样,将它们串联在电路中, 下列说法正确的是( )。
A.灯泡L1较亮
B.灯泡L2较亮
C.额定功率大的灯泡较亮
D.两灯泡亮度相同
B
6.一只电烙铁的铭牌上标有“220 V 110 W” 字样,将这只电烙铁接在110 V的电源两端。
(1)求该电烙铁的电阻。
(2)求该电烙铁的实际功率。
解:(1)电烙铁正常工作时,
通过的电流I===0.5 A,R===440 Ω。
(2)电烙铁接在110 V的电源两端,通过的电流I'===0.25 A,实际功率P'=U'I'=110 V×0.25 A=27.5 W。
知识点三 电功率的测量
7.校园板报上有一篇题为《电器待机“偷电”多少,你知道吗 》的文章,文章旁边配有如图所示的一幅插图。图中正在使用一种叫“电力监测仪”的测量工具对计算机显示器进行测量。小文注意到插图边的文字说明存在科学性错误,这个错误混淆的两个概念是( )。
A.电压和电流
B.电流和电功率
C.电能和电功率
D.电能和电功
C
8.为测量标有“2.5 V”字样的小灯泡的额定功率,某实验小组设计并连接了如图甲所示的电路。
甲 乙
(1)请用笔画线表示导线,将图甲所示的电路连接完整。
(2)连接完整后,闭合开关S,移动滑片P,同时眼睛要观察 表的示数,直到小灯泡两端电压为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
如图所示
电压
2.5
0.75
1.关于电功、电功率,下列说法正确的是( )。
A.电流做功越快,电功越大
B.电流做功时间越长,电功率越小
C.用电器消耗电能越多,电功越大
D.用电器消耗电能越多,电功率越大
C
2.如图所示,闭合开关S,两灯泡均正常发光,则两灯泡一定具有相同的( )。
A.实际功率 B.额定电压
C.额定功率 D.电阻
B
3.如图所示电路中,电源电压及灯泡电阻均不变,闭合开关,向右移动滑动变阻器的滑片,下列说法正确的是( )。
A.电流表示数变大 B.电压表示数不变
C.电路的总功率变小 D.灯泡变亮
C
4.如图所示,甲、乙两电阻器的电阻分别为R甲=10 Ω、R乙=5 Ω,开关闭合后,甲和乙消耗的电能之比为 ;电功率之比为 。
5.一个标有“220 V 40 W”的灯泡接入某电路,测得通过它的电流是0.15 A,则灯泡的实际功率 (填“大于”“小于”或“等于”)40 W。
2 : 1
2 : 1
小于
6.在如图所示的电路中,两电阻器的连接方式为 联。电源电压为3 V,电流表A示数为0.5 A,A1示数为0.3 A,则流过电阻为R2的电阻器的电流为 A。此时电路中的总功率为 W。
并
0.3
1.5
7.将标有“220 V 40 W”的灯泡L1和标有“220 V 100 W”的灯泡L2并联后接到220 V的电路中。
(1)求灯泡L1的实际功率。
(2)求电路消耗的总功率。
解:(1)灯泡L1和灯泡L2的额定电压都为220 V,两灯泡并联后接到 220 V 的电路中,根据并联电路各支路两端的电压相等可知,灯泡L1两端的实际电压为220 V,与灯泡L1的额定电压相等,灯泡L1正常工作,灯泡L1的实际功率P1==40 W。
(2)灯泡L2两端的实际电压为220 V,与灯泡L2的额定电压相等,灯泡L2正常工作,灯泡L2的实际功率P2==100 W,
所以,电路消耗的总功率P=P1+P2=40 W+100 W=140 W。
8.标有“6 V 3 W”“6 V 6 W”字样的两个小灯泡L1和L2分别串联和并联接入电源电压恒为6 V的电路中,假设小灯泡的电阻不随温度变化,下列说法正确的是( )。
A.串联接入电路,两灯都能正常发光
B.并联接入电路,消耗的总电功率为9 W
C.无论串联还是并联,都是L1较亮
D.串联接入电路消耗的总电功率大于并联接入电路消耗的总电功率
B
9.如图所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,调节滑动变阻器,发现电流表示数从0.1 A变为0.2 A,电压表示数改变了2 V,由此可判断这一过程中滑动变阻器连入电路的电阻 ,电压表示数 ,定值电阻的电功率变化了 W。(前两空均填“变大”或“变小”)
变小
变小
0.6
10.某同学进行了如下实验。
(1)用如图甲所示的电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡L1的额定功率,电源两端电压保持不变。
甲 乙
①闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应放置在 端。
②闭合开关后,应 , 以使小灯泡L1正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则L1的额定功率P1= W。
(2)该同学想比较另一个额定电压为2.5 V 的小灯泡L2的额定功率P2与P1的大小关系,他断开开关,保持滑动变阻器滑片位置不变,将L1替换为L2,闭合开关后,发现电压表示数为2.3 V。依据上述现象,可推断出P1 (填“>”“<”或“=”)P2,他继续完成了额定功率P2的测量后,验证了推断。
A
调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5 V
0.75
＜
11.如图所示电路中,灯泡L标有“6 V 1.2 W”字样,不考虑灯丝电阻的变化,闭合开关S,灯泡L恰好正常发光,电流表的示数为0.8 A。
(1)求通过灯泡L的电流。
(2)求电阻器的电功率。
解:(1)灯泡正常发光时,由P=UI得IL===0.2 A。
(2)闭合开关S,小灯泡与电阻器并联,且小灯泡正常发光。U=UR=UL=6 V,IR=I-IL=0.8 A-0.2 A=0.6 A,PR=URIR=6 V×0.6 A=3.6 W。
12.一只标有“220 V 40 W”的灯泡接在电路中,测得通过它的电流是 0.2 A,不考虑灯丝电阻的变化,这个灯泡的实际功率是多少 假设灯泡不被损坏。
解:由P=UI=知,灯泡的电阻RL===1 210 Ω,该灯泡的实际功率P'=I'2RL=(0.2 A)2×1 210 Ω=48.4 W。(共26张PPT)
章末总结
知识整合
专题归纳
专题训练
第十八章 电功率
电功率
电功率
电功率
专题1 用电器高、低温挡的判断
例1 一种家用电烤箱内部结构电路简图如图所示,它有高、中、低三个挡位,已知R1=120 Ω,R2=240 Ω。
(1)闭合开关S1、S3,断开S2时,电烤箱处于什么挡位 电路中的电流是多大
高温挡 2.75 A
(2)闭合开关S3,断开S1、S2时,通电1 min电路中电流产生的热量是多少
24 200 J
(3)电烤箱处于低温挡时的电功率是多大 (结果保留一位小数)
134.4 W
有的用电器分高温挡与低温挡,不同的挡位用电器的功率不同。当电源电压不变时,由P=可知:当电路的总电阻小时,电路的总功率大,相同时间内电流做的功多,为用电器的高温挡;当电路的总电阻大时,电路的总功率小,相同时间内电流做的功少,为用电器的低温挡。
1.一款有高、低温两挡的电熨斗的电路原理图如图所示,R1、R2为两电热丝的电阻,其额定电压均为 220 V。电路的工作原理是:当开关S1闭合、S2断开时,电熨斗处于低温挡;当开关S1、S2都闭合时,电熨斗处于高温挡。正常工作时高温挡的电功率为 1 980 W。电源电压保持不变,电热丝电阻不随温度变化。
(1)电熨斗正常工作时,在高温挡状态下
电路中的总电流是多大
(2)若R2=44 Ω,则电阻R1为多少
解：(1)当S1、S2都闭合时,两电热丝并联,电熨斗处于高温挡。
由P=UI可得,在高温挡状态下电路中的总电流I===9 A。
(2)因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过电阻为R2的电热丝的电流I2===5 A,
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电阻为R1的电热丝的电流I1=I-I2=9 A-5 A=4 A,
则R1===55 Ω。
2.某电吹风的简化电路图如图所示,R1、R2是两发热电阻丝的电阻, 是电动机。开关S1闭合后,S2接1、2时吹冷风,通过电动机的电流为0.1 A;S2接2、3时吹温风,R1=110 Ω;S2接3、4时吹热风,电吹风的总功率为1 100 W,电源电压为220 V。
(1)吹冷风时,电动机的功率是多少
(2)吹温风时,通过电阻为R1的发热电阻
丝的电流是多少
(3)电阻R2是多少 (结果保留两位小数)
解:(1)吹冷风时,开关S1闭合,S2接1、2,此时电路为电动机的简单电路,则电动机的功率PM=UIM=220 V×0.1 A=22 W。
(2)吹温风时,开关S1闭合,S2接2、3,电动机M和电阻为R1的发热电阻丝并联。
因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过电阻为R1的发热电阻丝的电流
I1===2 A。
(3)吹热风时,开关S1闭合,S2接3、4,电动机M和两发热电阻丝并联,此时电路中的总电流I===5 A,
因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过电动机M和通过电阻为R1的发热电阻丝的电流不变,
而并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过电阻为R2的发热电阻丝的电流I2=I-I1-IM=5 A-2 A-0.1 A=2.9 A,则R2===75.86 Ω。
专题2 串、并联电路中电功率的分配
例2 将分别标有“6 V 9 W”和“6 V 3 W”的两个灯泡L1、L2串联接在8 V的电源上,下列关系式正确的是( )。
A.P1∶P2=3∶1
B.P1∶P2=1∶3
C.P1∶P2=1∶1
D.P1∶P2=2∶3
B
无论用电器串联还是并联,电路消耗的总功率都等于各用电器消耗的功率之和,即P=P1+P2。当用电器串联时,通过用电器的电流相同,由P=I2R可得,P1∶P2=R1∶R2;当用电器并联时,用电器两端的电压相同,由P=可得,P1∶P2=R2∶R1。
3.两个定值电阻的电阻分别为R1、R2,将它们并联在某电路中,它们的功率之比P1∶P2=1∶3;将它们串联在同一电路中,它们的功率之比为( )。
A.1∶3 B.3∶1 C.3∶4 D.4∶3
4.三个相同的定值电阻都标有“10 W 10 Ω”字样,它们的连接情况如图所示。将它们接入电路,在保证三个电阻都安全的前提下,A、B两端的电压最高不能超过( )。
A.20 V B.15 V
C.10 V D.5 V
B
B
专题1 用电器高、低温挡的判断
1.某型号的电饭锅有加热和保温两挡,其原理如图所示,下列说法正确的是( )。
A.开关S断开时,电路为电阻为R2的电阻器的简单电路
B.开关S断开时,两电阻器并联
C.开关S闭合时为加热状态
D.开关S闭合时为保温状态
C
2.某同学家中有一个标有“220 V 1 100 W”的即热式水龙头,其电阻为R0。他发现冬天水温较低,春秋两季水温较高,于是他改装了电路,增加了两个相同的发热电阻、两个指示灯(指示灯电阻不计)和单刀双掷开关S2。其中,开关S2可以同时与a、b相连,或只与c相连,使其有高温和低温两挡,如图所示。正常工作时高温挡和低温挡工作的总电流之比为4∶1,下列说法正确的是( )。
A.改装前,正常加热1 min产生的热量是6.6×103 J
B.改装后,高温挡工作时绿灯发光
C.发热电阻的阻值为44 Ω
D.改装后,低温挡的电功率为275 W
C
3.智能多功能热菜板有“高温挡”“中温挡”“低温挡”三种挡位,其电路原理如图所示,加热电阻的阻值恒为R1、R2。已知“高温挡”的功率为440 W,“中温挡”的功率为220 W。当开关S1闭合、S2接b时,热菜板处于“ 挡”;热菜板在“低温挡”正常工作时的功率是 W。
中温
110
4.某款饮水机具有加热和保温两挡,额定电压为220 V。图甲是其电路原理图。S0为温控开关,两电热丝的电阻分别为R1、R2,该饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图乙所示。
(1)求饮水机处于加热挡阶段消耗的电能。
(2)求饮水机处于保温挡时,通过电阻为R1
的电热丝的电流。
(3)求电阻R2。
解:(1)由题图乙可得,加热功率P加热=484 W,加热时间t加热=5 min=300 s,
加热挡阶段消耗的电能W加热=P加热t加热=484 W×300 s=1.452×105 J。
(2)只闭合S时,饮水机处于保温挡,由题图乙可知,保温功率为P保温=44 W,根据P=UI得流过阻值为R1的电热丝的电流I1===0.2 A。
(3)处于加热挡时,阻值为R2的电热丝的功率P2=P加热-P保温=484 W-44 W=440 W,根据P=得R2===110 Ω。
专题2 串、并联电路中电功率的分配
5.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯泡L1、L2都能正常发光,甲、乙两只电表的示数之比为3∶5,则L1、L2的额定功率之比是( )。
A.2∶3 B.3∶2 C.5∶3 D.3∶5
A
6.如图所示,电源电压为12 V保持不变,小灯泡标有“4 V 1.6 W”字样(灯丝电阻不受温度影响),滑动变阻器标有“50 Ω 1 A”字样,电流表测量范围为0~0.6 A,电压表测量范围为0~3 V。闭合开关,保证各元器件不损坏,下列说法正确的是( )。
A.移动滑动变阻器滑片,小灯泡可能正常发光
B.电路中消耗的最大功率为4.8 W
C.滑动变阻器两端电压变化范围为9~10 V
D.当滑动变阻器滑片P置于b端时,滑动变阻器
通电1 min产生的热量为140 J
C
7.如图所示的电路,电源电压恒为6 V。闭合开关S,滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω时,电流表的示数为1.8 A。下列说法不正确的是( )。
A.通过定值电阻的电流是1.2 A
B.定值电阻的阻值是5 Ω
C.当R为20 Ω时,其电功率是7.2 W
D.当R为30 Ω时,电路总功率是8.4 W
C
8.如图所示电路,电源电压保持不变,灯泡L标有“6 V 6 W”的字样。闭合开关S,灯泡正常发光,定值电阻两端的电压是12 V。
(1)求灯丝的电阻RL。
(2)求电路中的电流I。
(3)求电路消耗的总功率P。
解:(1)由P=可知,灯泡正常发光时灯丝的电阻RL===6 Ω。
(2)由P=UI可知,灯泡正常发光时通过的电流IL===1 A,
根据串联电路的电流特点可知,电路中的电流I=IL=1 A。
(3)根据串联电路的电压特点可知,电源电压
U=UL+UR=6 V+12 V=18 V,
电路消耗的总功率P=UI=18 V×1 A=18 W。