第十五章 电功和电热（单元复习）

第15章 电功和电热（单元复习）
【知识结构】
电功
电功率
家庭安全用电
【典型例题】
[例1]家用电热驱蚊器中的发热元件是由一种半导体材料制成的电阻器。其电阻R随温度t的变化关系如图所示。通电后，电阻器发热，温度上升，使药片散发出驱蚊药味。当电阻器产生的热量与向外散发的热量平衡时，电阻器的温度达到一个稳定值，并保持这个稳定的温度工作。由图可以判断，通电后该电阻器的功率变化情况是_________，稳定时的温度可能在______区间内。(选填“0～t1”、“t1～t2”或“t2～t3”)
分析：由于家庭电路中的电源电压保持220V恒定不变，根据Q＝(U2/R)t可知当电阻变小时，单位时间内电流产生的热量变大，电蚊器温度上升加快；反之，当电阻变大时，单位时间内电流产生的热量变小，电蚊器温度上升较慢。所以电热驱蚊器通电后，在t0～t1阶段，随着温度上升，电阻变小，电热变大，温度上升较快；到t1～t2阶段，随着温度上升，电阻变大，电热变小，温度上升减慢，当电流单位时间内产生的热量与电蚊器向周围散发的热量达到平衡时，电蚊器的发热元件温度就不再上升。
解答：先变大后变小。t1～t2
[例2] 下表为一台电冰箱的部分参数，如果将它单独接在3000r/（kW·h）的电能表上，让其正常工作。求：
（1）电能表转盘每分钟旋转多少转？
（2）从表中可以推算出该冰箱正常工作一个月（按30天计算）耗电多少度？
（3）如果电冰箱每次启动工作15min，那么该冰箱每天大约启动多少次？
使用环境 额定电压 输入总功率 耗电量
10℃～38℃ 220V 120W 1.1kW·h/24h
分析：（1）由铭牌可知，冰箱的使用环境为10℃～38℃，其额定电压为220V，冰箱工作时的功率为120W，每天耗电量为1.1kW·h。
（2）电能表表盘上标明“3000r/(kW·h)”的意思是，每消耗1kW·h的电能，表盘转动3000r。
（3）在计算电冰箱每天启动多少次时，不能简单地用24h除以15min，得96次，因为电冰箱每工作一段时间，使温度达到设定要求时，要休息一段时间，直到温度超出设定温度，再重新启动，使温度下降。即电冰箱的工作是断断续续的。
解答：（1）由于电能表每转过3000r耗电1kW·h，设冰箱正常工作时，电能表转盘每分钟旋转n转，则电冰箱正常工作1min消耗的电能为
W＝Pt＝0.12kW×h＝0.002kW·h，
n＝3000r/(kW·h)×0.002kW＝6r，即电能表转盘每分钟旋转6r。
（2）冰箱正常工作一个月消耗电能为：
W＝1.1kW·h/天×30天＝33kW·h。
（3）冰箱每次启动工作15min，消耗电能为：
W＝Pt＝0.12kW×h＝0.03kW·h。
由于电冰箱每天消耗电能为1.1kW·h，则一天内电冰箱启动次数为
N＝＝37次。
【模拟试题】
填空：
1. 电流做功的过程，就是＿＿＿＿能转化为＿＿＿＿＿能的过程。用电器单位时间内＿＿＿＿＿叫做电功率，它反映了＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2. 50毫安＝＿＿＿＿安，7.2×106焦＝＿＿＿＿千瓦时。
3. 使用测电笔辨别火线和零线时，要用手接触笔尾的＿＿＿＿，用笔尖接触电线（或与电线连通的导体），若氖管发光则表明笔尖接触的是＿＿＿＿。
4. 安装家庭电路时，电灯的开关必须＿＿＿联在＿＿＿＿线上；电灯与电灯（或其它用电器）必须＿＿＿＿；熔断器必须＿＿＿联在电路中。
5. 一千瓦时的电可供“220V 40W”的白炽灯正常工作＿＿＿小时。
6. 有2只定值电阻：R1＝30欧、R2＝60欧，每只电阻两端允许加的最大电压值均为6伏，则将R1与R2并联使用，电路中消耗的最大功率为＿＿＿＿；如将它们串联，则电路消耗的最大功率为＿＿＿＿。
7. 如图所示电路中，已知R1＝10欧，电源电压保持不变。当电键S闭合时，电压表读数为6伏，则电流表读数为＿＿＿，电阻R1消耗的电功率为＿＿＿＿；电键S断开时，电压表读数为4伏，则R2消耗的功率为＿＿＿＿。
8. 甲、乙两只灯泡串联在电路中，发现甲灯比乙灯亮，则R甲＿＿＿R乙；若甲、乙两灯并联后接入某一电路中均能工作，＿＿＿灯更亮些。
9. 电能表盘上标有3000r／kWh，它表示电流通过用电器每做＿＿＿焦的功，这只电能表的转盘转过＿＿＿转。标有耗电功率为1200W的空调，连续工作了3小时，则电能表的计数器上的显示数将从甲变为多少（请在乙图中标出）；若它连续工作10分钟，电能表的转盘将转＿＿＿＿。
选择：
1. （ ）标有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 25W”字样的三盏灯，若各自在额定电压下工作，则它们的亮度：
A. “220 25W”的最亮。 B. “110V 25W”的最亮。
C. “36V 25W”的最亮。 D. 三盏灯一样亮。
2. （ ）下面四个单位中，哪一个不是电功率的单位：
A. 千瓦时。 B. 焦耳／秒。 C. 伏·安。 D. 瓦特。
3. （ ）下列电器中，不属于电热器的是：
A. 电饭锅。 B. 电热水器。 C. 空调。 D. 电熨斗。
4. （ ）如图所示电路，当滑动变阻器的滑片P从B向A端滑动时：
A. 定值电阻的电功率变大，滑动变阻器的电功率变小。
B. 定值电阻的电功率变小，滑动变阻器的电功率变大。
C. 定值电阻的电功率变小，滑动变阻器的电功率变小。
D. 定值电阻的电功率变大，滑动变阻器的电功率不能确定。
5. （ ）电阻R1与R2阻值之比是2∶3，把它们串联后接入电路，则在相同时间内电流通过R1、R2产生的热量之比是：
A. 2∶3。 B. 3∶2。 C. 9∶4。 D. 4∶9。
6. （ ）甲、乙两个电热杯，甲的电阻是乙的3倍，并联在220伏的电路上，要使它们产生的热量相等，甲杯所需的时间是乙杯的：
A. 9倍。 B. 3倍。 C. 1／3倍。 D. 1／9倍。
7. （ ）标有“110V 60W”和“110V 40W”字样的甲、乙两个灯泡，串联后接在220V的电路中（设灯丝电阻恒定不变）：
A. 两灯都不能正常发光，且都可能被烧坏。 B. 两灯实际电压都为110V。
C. 60W的可能被烧坏。 D. 40W的可能被烧坏。
8. （ ）小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率不超过1W，在测定这个小灯泡的额定功率的实验中，电压表、电流表的量程应选用：
A. 3V、3A。 　　　 B. 15V、0.6A。
C. 15V、3A。 　　　 D. 3V、0.6A。
9. （ ）某同学观察两只额定电压相同，但额定功率字样模糊不清的白炽灯，发现甲灯丝较粗较短，乙灯丝较细较长，则这两只灯泡的额定功率：
A. 甲灯大。 B. 乙灯大。
C. 一样大。 D. 条件不足，无法判断。
10. （ ）一千瓦时电可供“220V 15W”电灯L1正常发光的时间为t1，可供“36V 15W”的电灯L2正常发光的时间为t2，则：
A. t1＞t2。 B. t1＜t2。 C. t1＝t2。 D. 不能确定。
11. （ ）将“8V 4W”和“6V 3W”的两只小灯泡分别接在6V电源上，则（设灯丝电阻恒定不变）：
A. “6V 3W”的灯亮。 B. “8V 4W”的灯亮。
C. 一样亮。 D. 无法判断。
12. （　　）电工师傅常用一只标有“220V 40W”的灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝来检查新安装的照明电路中每个支路的情况，如图所示。当只闭合S、S1时L0不亮；当只闭合S、S2时，L0和L2都呈暗红色；当只闭合S、S3时，L0正常发光。下列判断正确的是：
A．L1所在的支路短路
B．L2所在的支路断路
C．L3所在的支路短路
D．各支路均完好。
实验：
1. 将灯泡正确连入电路，并标出火线和零线。
2. 空气开关是现在家庭电路中常用的用于替代闸刀开关和熔断器的一种电器元件，小华家安装的空气开关的铭牌如图所示。周末，小华在家开着空调看电视。他妈妈打开电饭锅做饭时，家里的自动空气开关“跳闸”了，则“跳闸”的原因可能是（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3. 给你滑动变阻器一只，定值电阻（已知电阻值为R0）一只，电压表、电源、电键各一个，导线若干，你能测出额定电压为2.5伏的小灯泡的额定功率吗？如能，则：（1）画出测量的电路图。（2）简述测量步骤和所需测的物理量。（3）写出小灯泡的额定功率的计算公式。
计算：
1. 如图所示，开关S打开和闭合时，电压表的示数分别为2伏和6伏，且已知R2＝10欧。求：
（1）S打开时，R1的电功率是多少？
（2）S闭合时，通电1小时，R1放出多少热量？
2. 为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，降低居民的用电费用，我市部分地区使用了分时电（能）表，电费价目表如下：
原电表计费方法 分时电表计费方法
时间范围 全天 高峰期 低谷期
8：00～21：00 21：00～次日8：00
单价（元/度） 0.52 0.55 0.30
小明家每天要用电水壶将质量为4kg、初温为20℃的水烧开，已知气压为1标准大气压，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）. 求：
（1）烧开的这些水吸收了多少热量？
（2）使用分时电表后，小明把烧水时间安排在低谷期，若不计热量损失，仅此一项，一个月（以30天计）比原来节省多少元电费？
3. 武汉市“两江四岸”（长江、汉江）亮化工程已初见成效，每到夜晚，五光十色的小彩灯、霓虹灯将该市装扮得绚丽多彩，如图所示。小明和小婷为了探究小彩灯的发光情况，他们通过观察发现，每个小彩灯上标有“2.5V 0.25A”字样。
（1）要使这些小彩灯正常发光，应将　　　　个这样的小彩灯　　　联在家庭电路的供电线路上（填“串”或“并”）。
（2）他们发现，当其中的一个小彩灯的灯丝断了，其余的小彩灯还能发光，这是为什么呢？他们找来一个小彩灯，砸破玻璃外壳，发现灯丝（设阻值为R1）上并排接有一不发光的电阻R2，如图所示。关于R1 与R2的大小，小明和小婷发生了争论：
小婷认为R2比R1小很多，灯丝R1发光时，由于R2与R1的接触处有一薄的绝缘层，电流只能从R1中通过。当灯丝R1断了，电路电压将击穿绝缘层，R2使电路导通，其余小彩灯还能发光，其亮度与原来相比　　　（填“不变”、“变亮”或“变暗”），原因是电路中的电流　　　　　，灯丝R1的实际功率　　　（填“不变”、“变大”或“变小”）。
小明则认为R2比R1大很多，灯丝R1发光时流过R2的电流可以忽略不计，当灯丝R1断了，R2使电路导通，其余小彩灯还能发光，其亮度与原来相比　　　（填“不变”“变亮”或“变暗”）。
（3）你认为他（她）们两位谁的说法较合理？如果让你来设计这种彩灯，你将如何设计？
请做完题后再看答案
【试题答案】
一.
1. 电，其它形式，消耗的电能，电流做功的快慢。
2. 0.05，2。
3. 金属，火线。
4. 串，火，并联，串。
5. 25。
6. 1.8W，0.9W。
7. 0.6A，3.6W，0.8W。
8. 大于，乙。
9. 3.6×106,3000,0830.1，600转。
二.
1. D。 2. A。 3. C。 4. D。 5. A。 6. B。 7. D。
8. D。 9. A。 10. C。 11. A。 12. C。
三.
1.
2. 答：
① 电饭锅和空调、电视等总功率过大，使空气开关中的总电流超出了10A；
　　② 电饭锅内部电路短路，即内部火线和零线相碰；
　　③ 电饭锅内部漏电，即内部绝缘部分损坏，使电线与锅的外壳相碰，从而与地线相连，造成漏电。
3. （1）电路如图。
（2）步骤是：①如图连接电路，将P调至A端。
　　　②闭合开关S，移动滑片P，使的示数为U额＝2.5V。
　　　③保持P的位置不变，将改接至虚线位置，读出的示数记为U0。
（3）P额＝U额·U0/R0。
四.
1. （1）0.8W；（2）25920J。
（1）1.344×106J。（2）2.44元。
3. （1）88，串。
（2）变亮，变小，变小；变暗；
（3）小婷的说法较合理。但我会使R2的阻值等于R1的阻值。这样当灯丝完好时，由于R2表面的绝缘层，使电流通过R1，灯泡正常发光；当灯丝断时，220V的电压将绝缘层击穿，使R2接入电路，由于R2和R1的阻值相等，电路中的电流不变，其他灯泡仍然正常发光。