第10讲 电能 电功率及测量
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第10讲 电能 电功率及测量
考生必背：基础知识
必记1：电能
1．电能的单位有千瓦时(kW·h)和焦耳(J)，它们之间的换算关系是：1 kW·h=3．6×10 J，千瓦时也叫“度”。 21世纪教育网
2．电能用电能表测量，某电能表上标有“220 V 10(20)A600 revs／kW·h”字样，其中220 V指该电能表应该在220 V的电路中使用；l0(20)A指这个电能表的标定电流为l0A，额定最大电流为20 A；600 revs／kW·h指接在该电能表上的用电器，每消耗l kW·h电能，电能表上的转盘转过600转。
3．电功率是表示消耗电能快慢的物理量，其定义是l s内所消耗的电能，公式是，单位有瓦(W)和千瓦(kW)，单位换算关系是l kW=10W。21世纪教育网
4．用电器正常工作时的电压叫额定电压，用电器在额定电压下的功率叫额定功率。
5．根据公式P=UI知，可以用电压表和电流表测出用电器的电功率。用电器的实际功率由实际电压决定。
Ⅱ考生必会：考点
一、基本考点
考点1：电能及计量(重点)
1．电能的单位：电能的单位有千瓦时(kW·h)和焦耳(J)，它们的换算关系是l kW·h=3．6×10 J，千瓦时(kW·h)也叫“度”。
2．电能的计量：电能用电能表(电度表)来计量。
3．电能表表盘上所标数字的含义：电压值是指电能表要在该电压的电路中使用；电流值是指电能表的标定电流和额定最大电流值；转数每千瓦时是指接在该表上的用电器每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘所转过的转数。
4．电能表的读数：(1)家庭用电能表的计数器上最右端的数字单位是十分之一千瓦时。(2)电能表的计数器上前后两次示数之差，就是某段时间内用电的度数。
【例1】如图l一10一1所示是一个同学家里的电能表，电能表上所显示的数值反映了他家5月初的用电情况，这时电能表的示数为_____kW·h；从电能表上可以看出，这个同学家接入用电器的电功率最多允许达到______W。21世纪教育网
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解：31．6；2 200 点拨：读电能表示数时要注意最后一位是十分位，其读数为31．6 kW·h；由电能表上所标参数知，此电能表的额定电压是220 V，允许通过的最大电流是10 A，因而允许接入用电器的最大功率P=UI=220 V×10 A=2 200 W。
考点2：电动率(重难点、热点) 21世纪教育网
考点归纳与拔高：
1．电功率：(1)物理意义：电功率是表示消耗电能快慢的物理量。(2)定义：电功率的大小等于1 s内所消耗的电能。(3)公式：①定义公式：；②决定公式：P=UI。(4)单位：电功率的单位是瓦特(W)和千瓦(kw)，换算关系是：1 kW=10W。
2．额定功率：(1)额定电压：用电器正常工作时的电压叫额定电压。(2)额定功率：用电器在额定电压下的功率叫额定功率。(3)用电器上所标的电压值和功率值就是该用电器的额定电压和额定功率。(4)实际功率：用电器实际工作时所消耗的电功率叫实际功率。用电器的实际功率随加在它两端电压的改变而改变，当用电器两端的电压等于它的额定电压时，用电器的实际功率等于它的额定功率。21世纪教育网
3．电功率的测量：(1)电功率与电压、电流的关系：P=UI，式中U为电压，用伏特(V)作单位；I为电流，用安培(A)作单位；P为电功率，用瓦(W)作单位。由该式可以知道，用电器实际消耗的功率由用电器两端的电压和通过它的电流决定。(2)测量方法：用电压表测出用电器两端的电压，用电流表测出通过用电器的电流，根据P=UI，则可算出用电器的电功率。
4．电能的计算：由公式得W=Pt，利用该式可计算出在t时间内所消耗的电能，式中P为电功率，用瓦(W)作单位；t为用电时间，用秒(s)作单位；W为消耗的电能，用焦耳(J)作单位[若在公式W=Pt中，P、t分别用千瓦(kW)和小时(h)作单位，则W的单位就是千瓦时(kW·h)]。
【例2】将标有“6 V 3 W”和“6 V 2 w”的甲、乙两只小灯泡串联起来，接在电压为6 V的电源两端，接通电路后，以下说法正确的是( )
A．两只小灯泡都不能正常工作，甲灯比乙灯亮
B．两只小灯泡都能正常发光
C．通过乙灯的电流较大，所以乙灯较亮
D．两只小灯泡的总功率小于2 W
解：D 点拨：,即R
考点归纳与拔高：
1．测量原理：P=UI。
2．测量方法：用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，根据P=UI算出小灯泡的功率。
3．电路图：如图1—10-2所示。
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4．测量时应注意的问题：(1)选择器材时既要考虑用哪些器材，还要考虑所用器材的规格和性能，例如：所选电源电压应稍大于小灯泡的额定电压。(2)连接电路时，开关应断开，滑动变阻器、电流表、电压表接线要正确。电流表、电压表的量程选择要合适。(3)闭合开关前，要检查电路，要使滑动变阻器的滑片位于使电路中电阻最大位置处，确认无误后闭合开关。(4)加在小灯泡两端的电压不能高于其额定电压太多。(5)移动滑片P改变小灯泡两端的电压时要紧盯电压表示数，并留意电流表示数的变化情况。21世纪教育网
【例3】在“测定小灯泡功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3．8 V，灯丝的电阻约为5Ω，如图1一l0一3是小明同学做这个实验连好的电路，请指出图中存在的三处错误。
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解：(1)滑动变阻器接线柱接错；(2)电流表量程选错；(3)电压表正负接线柱接反
点拨：此类题主要从电表的量程选择及仪器的使用规则方面人手分析。
二、综合运用考点
考点4：用电器实际功率的计算(学科内综合考点)
考点归纳与拔高：
1．大多数用电器上都标有额定电压和额定功率，在实际应用中，有时用电器两端的实际电压与其额定电压不相等，这种情况下，用电器的实际功率就不等于额定功率，因此，计算用电器的实际功率具有一定的实际意义。
2．计算用电器的实际功率时一般不考虑温度对电阻的影响，即认为用电器的电阻是不变的。
3．计算用电器的实际功率时，要注意所用公式中各物理量的对应关系。
【例4】某电炉的额定功率是l．1 kW，额定电压是220 V，接人某电路时，测得通过它的电流为4 A，求：21世纪教育网
(1)电炉的电阻是多少
(2)电炉的实际功率是多少
解：(1)该电炉正常工作时，通过它的电流是，电炉的电阻是R。
(2)当电炉中通过的电流为4 A时，电炉两端的实际电压为U′=I′R=4A×44Ω=176V，则电炉的实际功率为P′=U′I′=176V×4A=704W。
点拨：本题考查电功率的有关计算，侧重于基础知识的掌握，注重培养同学们灵活应用公式解题的能力。解答该类题目时，一定要注意用电器在不同工作状态时电压与电流的对应
关系。
三、实际应用考点21世纪教育网
考点5：电能、电功率、电热知识在家用电器中的应用
考点归纳与拔高：
随着社会的发展，人们生活水平的提高，有越来越多的家用电器进了家庭中，为了更好地落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课标理念，在近几年的中考试题中，经常会见到有关电能、电功率、电热等知识在家用电器中应用的题目。该类题目常见的题型有：(1)计算家用电器消耗的电能，计算家用电器的实际功率。(2)与电能表综合在一起，考查电能表的读数，电费的计算，家用电器的功率，节约用电等。(3)与热量综合在一起，考查电能转化为内能的有关计算。(4)根据家用电器上的铭牌内容进行有关计算。
【例5】清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器。有一种CC5020型清洗机的铭牌如下表所示，请回答：
型号 CC502 额定压力 5Mpa
电源 220V 50Hz 额定流量 20L/min
额定功率 2.2kW 防护等级 IP25
(1)从物理学的角度看，铭牌中有一个物理量名称与单位不一致，请你指出。
(2)清洗机正常工作时，通过清洗机的电流是多少
(3)某汽车清洗行用该清洗机一天平均正常工作4小时，则一天需要用水多少立方米 耗电多少千瓦时 21世纪教育网
解：(1)额定压力的单位与物理量名称不一致(指出额定压力或5 MPa均可)。
(2)。
(3)V=20L／rain×4×60 min=4 800 L=4.8 m；
W=Pt=2.2 kW×4 h=8.8 kW·h。
点拨：本题结合对用电器铭牌的认识，考查电功率和电能的计算。明确铭牌上各技术参数的含义是解题的关键。
Ⅲ 考生必知：课标新题型
课标新型题一：评估题
【例1】小华同学查阅课外资料时，获得一幅“220 V 40 W”白炽灯泡的电流和电压的关系图象，如图1—10—4所示。从图象上能推知白炽灯泡在不同电压下的实际电阻值。小华想：若将两只相同的这种灯泡串联在220 V的电源上，两只灯泡实际消耗的总电功率会是多少呢 小华与小明同学交流了这一想法。
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小明给出以下解答：
一只灯泡的电阻
两只灯泡串联接在220 V的电源上，消耗的总电功率为。
你认为小明同学的解答是否正确 若不正确，请你说明不正确的原因，并给出正确的解答。
解：小明同学的解答不正确，灯泡的电阻会随温度的变化而变化，每只灯泡两端的实际电压是110 V，由图象分析可知，在110 V电压下工作，通过灯泡的实际电流为0.155 A(0.153～0.158 A)，每只灯泡的实际功率P=UI=110 V×0．155 A=17．O5 W(16.8～17.4 W)。
P总=2P=2×17．05W=34.1 W(33．6～34.8 W)。
点拨：弄清题图的意义，计算时明确各物理量的对应关系，是解答本题的关键。由题图知，灯泡的电阻随灯泡两端电压的升高而增大，小明算出的灯泡电阻是灯泡在220 V时的电阻值，当灯泡两端的电压为110 V时，灯泡的电阻将小于该值，所以小明的算法是错误的。同一电路中的用电器不论是串联还是并联，它们的总功率都等于每个用电器的功率之和。
课标新型题二：信息提炼题
【例2】手机、数码相机等常用充电电池作为电源，如图1—10—5所示是某手机电池铭牌，观察可知该电池的电压是______V。它充足电后所储存的电能是_______J。
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解：3．6；9.72×10 点拨：解答本题的关键是从手机电池铭牌中正确提取相关的数据：750 mA·h、3.6 V等。“750 mA·h”的含义是：750 mA×1 h，即手机工作电流为750 mA时，它连续工作1 h，电池的电能全部耗尽，那么它充足电后所储存的电能W=Uit=3．6 V×0．75 A×3 600 s=9.72×10J。21世纪教育网
Ⅳ 考生必试：中考题
1．有两只定值电阻和，各自的电流与电压关系如U-1图象中的A、B(图1—10—6)。则( ) 21世纪教育网
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A．若将它们串联接在电源两端，的电流是的2倍
B．若将它们并联接在电源两端，的电压是的2倍
C．若将它们串联接在电源两端，的电功率是的2倍
D，若将它们并联接在电源两端，的电功率是的2倍
2．李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”，他找来额定电压均为6 V的L、L两只灯泡。将两灯串联起来，按照图1—10—7所示的电路开始了实验探究，闭合开关后， 看见灯L微微发光，灯L几乎不发光，则关于两灯的电阻R和R两灯的额定功率P和P的大小关系成立的是(不考虑灯丝电阻值随温度的变化)( ) 21世纪教育网
A．R>R，P>P B．R
P
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3．家庭中的电灯、电视机、电风扇等用电器都是______联在电路中的。小林家4月底电能表读数为 2 708．7 kW·h，5月底电能表读数如图1—10—8所示，那么5月份他家消耗了 ______kW·h的电能。
4．某同学发现深夜家里的台灯比傍晚时要亮，学习了电功率的知识后，他知道这与电灯两端的电压有关系。但家中没有电压表，他借助家中的电能表测得，傍晚只亮这盏台灯时，在4 min l0 s内电能表的转盘转了2转，电能表的铭牌如图1—10—9所示，电灯的铭牌上标有“220 V 25 W”的字样。请你帮他估算出此时：
(1)台灯两端的实际电压和实际功率。
(2)说明在此估算过程中用到了哪些近似
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Ⅴ 考生必闯：过关测验题
一、选择题
1．如图1—10—10所示，是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案，你认为可能达到目的的方案是( )
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2．田甜同学在家发现客厅白炽灯的发光比房间白炽灯的发光亮，对这种现象判断正确的是( )
A．客厅白炽灯灯丝的电流大21世纪教育网
B．客厅白炽灯灯丝的电阻大21世纪教育网
C．客厅自炽灯两端的电压大21世纪教育网
D．以上判断都有可能
3．把一只标有“6 V 12 W”的小灯泡接在某电路中，用电流表测得通过灯丝的电流为1 A，则该灯泡的实际功率为(设灯丝电阻不随温度变化)( )
A．3 W B．12 W C．6 W D．9 W
4．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 min内，消耗电能0.3 kW·h，这个用电器可能是( )
A．空调器 B．电冰箱 C．电视机 D．收音机
二、填空题
5．在实验室里常用______直接测物体的质量；在生活实际中用______测物体的冷热程度；在家庭电路中用______测量消耗的电能。
6．如图1—10—11是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4 Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6 V和2 V，则电路中的电流为______A，电动机的功率为______W。
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7．节约能源可以从我们身边的小事做起。例如小强家的电视机待机(没有切断电源，电源指示灯还亮着)时的功率为5 W，每天都有20 h处于待机状态。如果每次看完电视后就切断电 源，那么一个月(30天)可节约的电能为______kW·h。
8．小华同学用电池组(电压为3 V)、电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材，测量标有“2．5 V”字样小灯泡的电功率。
三、实验题
(1)如图l—10一12所示是小华连接的实物连接图，其中有一处连接错误，请在错误连线上打“×”，并用笔画线代替导线画上正确的连线。
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(2)电路错误改正后，小华闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮，且电压表有示数、电流表示数始终为零。造成这种故障的原因是___________________________。
(3)排除故障后，小华通过实验得到的实验数据如下表。请你帮助小华计算、分析实验数据。
实验序号 1 2 3 4 5 6
小灯泡两端的电压U／V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
通过小灯泡的电流I／A 0.08 0.10 0.14 0.18 0.20 0.22
小灯泡消耗的功率P/W
小灯泡的发光亮度 不发光 很暗 较暗 较亮 正常发光 很亮
①小灯泡L的额定功率为_____W。21世纪教育网
②小灯泡消耗的功率与其发光亮度之间的关系是______________________________。
③小华通过表中的数据，求出了灯泡在不同发光状态下的电阻值，发现这几个电阻值相差较大。其主要原因是______________________________。
四、课标新型题
9．如图1—10一13所示的电路中，电源电压为3 V，电阻R的阻值是10Ω，开关闭合后，通过电阻R的电流是0．5 A。
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(1)请参考下面方框内的示例，自主设问并解答两个相关物理量(所求的量不能与示例相同)。
示例：求：电阻R两端的电压U解：由并联电路特点可知：U=U=3 V
求：______________________________。
解：______________________________。
(2)若通电时间为lO s，求这段时间内电路所消耗的电能。
10．某同学家的电能表本月末抄表时的示数如图l—10—14所示，若本月应交电费45元，且电价为0．5元／度，则上次抄表时的示数应为______kW·h；从此电能表面板上你还能看到哪些信息：________________________(只要写出一条即可)。
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参考答案：
第10讲 电能 电功率及测量
Ⅳ．1．C点拨：由题图知，当U=2U时，I=I，I=2 I，故R=2R。若将它们串联接在电源两端，则I=I，由P=IR知，P=2P，A错误，C正确。若将它们并联接在电源两端，则U=U，由知，P=1/2 P，故B、D错误。
2．D 点拨：灯的亮度由其实际功率决定，灯L微微发光，灯L几乎不发光，则P
3．并；110 点拨：家庭中各用电器都是并联的；电能表的读数为2 818．7 kW·h，故5月份所用电能W=2 818．7 kW·h一2 708.7 kW·h=110 kW·h。
4·解：(1)W=2××3·6×10 J=4 000 J，
；
，
。
(2)计算时没有考虑温度对灯丝电阻的影响，认为灯丝电阻不变；没有考虑电路电压对电能表工作的影响。
V．一、1．C点拨：A图中灯泡被短路，无论怎样调节滑动变阻器，灯泡都不发光；B图中滑动变阻器与灯泡并联，起不到调节灯泡亮度的作用；D图中滑动变阻器和灯泡都被短路， 也不能调节灯泡的亮度。
2．A点拨：灯泡的亮度由实际功率决定，家庭中的电灯都是并联的，即各灯两端的电压相等，由公式P=UI及I=知，较亮的灯丝电流大，电阻小，故A正确。
3．A点拨：该灯泡正常工作时的电流，则，灯泡两端的实际电压为，实际功率，故A 正确。
4．A点拨：W=0．3 kW·h，t=15 min=1/4h，，所以A正确。了解家用电器的功率是解该类题目的关键。
二、5．天平；温度计；电能表
6．0．5；2 点拨：解答本题时要明确电路的连接情况及电压表测的是哪段电路两端的电压，解题时注意各物理量的对应性。
7．3
三、8．解：(1)如答图1—10—1甲或乙所示。(2)灯泡处开路
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(3)①0．5；②小灯泡消耗的电功率越大，小灯泡越亮；③灯丝的温度对灯丝电阻大小有影响
点拨：(1)滑动变阻器在接入电路时，为了能够改变连入电路的电阻值大小，应“一上一下”接入电路中，故该实物连接图中滑动变阻器的接法不正确。(2)灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路中有开路，而电压表有示数，故是灯泡处开路。
(3)①小灯泡的额定功率P=UI=2．5×0.20 W=0.5 W；②根据P=UI计算小灯泡消耗的功率可以看出，小灯泡消耗的功率越大，小灯泡越亮；③导体的电阻跟温度有关，温度不同时，导体的电阻不同。
四、9．解：(1)求：电阻R两端的电压U和电阻R的阻值解：因为R、R为并联，则U=U=3 V，所以 (答案不唯一，其他正确即可)
(2)通过电阻R的电流为：21世纪教育网
，
则电路中的总电流为：
I=I+I=0．3 A+0．5 A=0．8 A，
所消耗的电能为：
W=Uit=3 V×0．8 A×10 s=24 J。
10．841．6；该电能表应该在220 V的电路中使用(其他答案合理即可)
点拨；由题意可知，本月消耗的电能为W= kW·h=90 kW·h，由于本月消耗的电能是电能表两次示数的差，故可得上次抄表时的示数为931．6 kW·h-90 kW·h=841.6 kW·h；从电能表面板上可以看出，该电能表应该在220 V的电路中使用、允许通过的最大电流为5 A、消耗1度电电能表表盘转动2 500转等。21世纪教育网
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