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一輪復習講義21 電功與電功率
【知識梳理】
1、電能表是用來測量電路消耗電能的儀表。電能表上的單位是千瓦時（kw·h），俗稱度。電能表顯示數字的框子最后一位是紅色的，表示的是小數 。1kw·h=1度=3.6×106J，在數值上等于 功率為1kw的用電器工作1h所消耗的電能。
2、電能表的技術參數：① “220V”：表示電能表適用的額定電壓（額定電壓：用電器或電學儀表正常工作時的電壓）；② “10（40）A”：10A表示基本電流，40A表示允許在長時間內通過電能表的最大電流；③每千瓦時轉數（N）：“3000r/(kw·h)”表示用電1kw·h電能表轉盤轉動3000圈。 每千瓦時閃爍的次數：“6400imp/（kw·h）”表示用電1kw·h耗電指示燈閃爍6400次。④電能表測電能：a.長時間W=W2-W1；b.短時間W=n/N（n為短時間內轉盤轉動的圈數）。
3、電流所做的功叫做電功（W）。電流做了多少功，就表示把多少電能轉化為其他形式的能。
4、探究影響電流做功的因素（控制變量法）：①實驗中通過燈泡的亮度反映電流做功的多少（轉化法）。
②研究電功跟電壓的關系時，應該把兩盞燈串聯起來，保證通過兩盞燈的電流和通電時間相同；現象：電壓大的燈泡亮；結論：電流和通電時間相同時，電壓越大，電流做的功就越多。③要研究電功跟電流的關系，應該將兩燈并聯起來，保證加在兩燈泡兩端的電壓和通電時間相同；現象：電流大的燈泡亮；結論：電壓和通電時間相同時，電流越大，電流做的功就越多。④結論：電功的多少跟電壓、電流和通電時間有關。電壓越高，電流越大，通電時間越長，電流做的功就越多。
5、電功計算公式： W=UIt，（W—電功，單位—J；U—電壓，單位—V；I—電流，單位—A；t—時間，單位—s。），推導公式：W=U2t/R（I=U/R代入），W=I2Rt(U=IR代入)。
注意：（1）公式中的各物理量仍要具有“同—性”和“同時性”；（2）必須采用國際單位。
6、電功與電阻的關系：①串聯W1:W2=R1:R2 ；②并聯W1:W2 =R2:R1。
7、電功率是反映電流做功快慢的物理量，我們把電流做功與時間的比值稱為電功率（P）；電功率的單位有瓦（w）、千瓦（kw）、毫瓦（mw）。
8、電功率的計算公式是P=W/t=UI（適用于所有電路）；推導公式：P=I2R=U2/R（純電阻電路）。
9、（1）額定電壓：用電器正常工作的電壓；額定功率：用電器在額定電壓下的功率；實際功率：用電器在實際電壓下的功率。（2）P額=U額I額=U2額/R；P實=U實I實=U2 實/R。
10、某燈泡上標有“PZ22OV-25”字樣分別表示：普通照明，額定電壓220V，額定功率25W。
11、測量小燈泡的額定功率和實際功率：
（1）實驗原理：P=UI；
（2）測量的物理量：燈泡兩端的電壓、通過燈泡的電流；
（3）實驗電路圖（如圖所示），滑動變阻器在本次實驗中的作用是：
①保護電路；②改變燈泡兩端的電壓。
（4）實驗現象：
①當U實＝U額時，P實＝P額，燈正常發光（用電器正常工作）；
②當U實＜U額時，P實＜P額，燈光暗淡（用電器不能正常工作）；
③當U實＞U額時，P實＞P額，燈發光強烈 (易損壞用電器)。
（5）結論： ①燈泡的亮度取決于實際功率大小；
②不能 計算小燈泡電功率的平均值，因為 小燈泡實際電功率隨實際電壓的增大而增大 。
12、若電燈的電阻不變，根據R=U2/P，有：P實/P額=(U實/U額)2，若實際電壓是額定電壓的1/2，則實際功率就是額定功率的(1/2)2，即1/4。以此類推。
【精題精練】
命題1：電功與電能
1.一個電能表，表盤上標明“720revs/（kW.h）”，它的意思是______________
__________________，呼和浩特教研室某段時間用電，電能表兩次示數如圖所示，
該時間段該地區每度電電費1.2元，這段時間需要交付________元電費。
2.下列關于電能的說法正確的是（　　）
A．可以通過電流表把電能直接測量出來 B．電能的單位是“度”，學名叫做千瓦
C．消耗電能越多的用電器，電功率就越大 D．消耗電能相同的用電器，產生的熱量不一定相同
2.為提倡節能環保，攀枝花市引進大量新能源電動公交車。為新能源公交車充電的導線較粗是為了減小導線的　 　。若充電過程中充電電流為100A，充電電壓為380V，則新能源電動公交車充電2h消耗的電能為　 　kW h。
4. LED燈具有節能、環保的特點。一個“220V 5W”的LED燈與一個“220V 60W”的白熾燈亮度相當。若一個“220V 60W”的白熾燈每天正常工作4小時，30天消耗的電能是 kW·h，這些電能可供“220V 5W”的LED燈正常工作 小時。
5.小明家電能表上月底的示數為 (
2
2
80
182
8
)本月底的示數如圖所示,他家本月消耗電能 kW·h.小明家同時工作的用電器總功率不得超過 W.小明將一個電風扇單獨接入電路中,10min內電能表的指示燈閃爍了32次,此過程中電風扇消耗電能 J。
6．如圖是某同學家的電子式電能表5月份月初、月末的表盤示數，電能表的表盤上標有“1600imp/（kW·h）”字樣（表示每消耗1kW·h的電能，指示燈閃爍1600次）。根據以上信息可知：該同學家5月份共用電＿＿＿＿kW·h。如果關閉家里其它用電器，只讓微波爐單獨工作，發現3min內指示燈閃爍160次，則微波爐在于3min內消耗的電能為＿＿＿＿J，微波爐的實際功率為＿＿＿＿W。
7．如圖甲所示，是某興趣小組在“伏安法測電阻”實驗中分別作出R1、R2的U—I圖象。小明利用R1、R2兩個電阻設計了如圖乙所示的實驗電路，此時，電流表示數為0.6A，則：
（1）R1的阻值大小
（2）在圖乙的實驗中R2的阻值為多少
（3）此電路1min內R1、R2消耗的電能之和是多少
（4）如果小紅將R1、R2串聯，接入6V的電源兩端，則通過R2的電流是多大
命題2：電功率
1.某房間原來只接有一只標有“PZ220﹣40”的燈泡，小明又用一只完全相同的燈泡，將它倆串聯在一起，在電源電壓不變的情況下，房間內的總亮度將（　　）
A．變亮 B．變暗 C．不變 D．無法確定
2.有兩只燈泡L1、L2，分別標有“220V 100W”和“220V 40W”的字樣。若不考慮溫度對燈絲電阻的影響，下列說法中正確的是（　　）
A．兩燈正常發光時，L1的電阻較大
B．兩燈并聯接入220V的電路，L1、L2消耗功率之比是2:5
C．兩燈串聯接入220V的電路，L1消耗的功率小于25W
D．兩燈串聯接入220V的電路，兩燈泡消耗總功率大于40W小于100W
3．如圖所示的電路中，電源電壓為30V，定值電阻為60Ω，滑動變阻器標有“30Ω 1.5A”字樣，在該電路正常使用的情況下，則（　　）
A．滑動變阻器消耗的最小功率為45W
B．電流表的最大示數為1.5A
C．電路消耗的最大功率為60W
D．當滑片P滑到最右端時，定值電阻R消耗的功率為75W
4.小明發現家中圖示電能表的轉盤在40min內轉動了3600圈，則他家中用電器實際消耗的電能為 kW h，實際功率為 kW；若該電能表能正常工作的最大電流為10A，則小明家中還能接入額定功率為
W的用電器。
5．如圖所示電路，電源電壓不變，閉合開關后，當滑動變阻器的滑片向左移動時，電壓表的示數將＿＿＿＿，小燈泡的電功率將＿＿＿＿（均填“變大”、“變小”或“不變”）。小燈泡的亮度將＿＿＿＿（填“不變”“變亮”或“變暗”）。
6．如圖所示，電源電壓為18V且保持不變，電壓表的量程為0～15V，電流表的量程為0～0.6A，滑動變阻器的最大阻值100Ω，小燈泡L標有“6V 3W”字樣，閉合開關S，當燈泡正常發光時，滑動變阻器的功率為＿＿＿W，若燈泡的電阻不變，在保證電路各元件安全的情況下，滑動變阻器連入電路中的阻值變化范圍為＿＿＿＿＿＿＿。
7.在測量小燈泡的電功率時，電源電壓為3V，小燈泡上標有“2.5V”字樣。
（1）在如圖甲所示的電路中，閉合開關移動滑片，發現小燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數，原因是　 　，經分析有一根導線鏈接錯誤，請在連接錯誤的導線上打“×”，并補畫出一根導線連接成正確的電路。
（2）電路連接正確后，從滑動變阻器接入電路的最大阻值開始記錄數據，得到小燈泡的I﹣U圖象如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是　 　W，由圖可知，小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而　 　，滑動變阻器的規格應選擇　 　。
A.10Ω 1A B.15Ω 1A C.25Ω 1A D.30Ω 1A
（3）有同學認為利用該電路還可以探究出導體中電流和導體兩端電壓成正比，你認為這種說法　 　（選填“合理”或“不合理”），理由是　 　。
8.小軍同學在“測定小燈泡電功率”的實驗中，選用如圖甲所示的器材和電路，其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）
（1）為了能夠順利完成該實驗探究，下列兩種規格的滑動變阻器應選用　 　（選填“A”或“B”）。
A．“10Ω 5A”的滑動變阻器 B．“50Ω 0.5A”的滑動變阻器
（2）閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不發光，電壓表有示數，電流表無示數，若電路只有一處故障，則故障原因是　 　。
（3）根據實驗測得的數據，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象（如圖乙所示），分析圖象可知：小燈泡的額定功率為　 　W。
（4）完成上面實驗后，小軍同學又想測量額定電壓為U額的小燈泡的額定功率，但發現電流表已經壞，于是他又找來了兩個開關和一定值電阻，設計了如圖丙所示的電路，已知電源電壓恒為U，定值電阻的阻值為R0，請你完成下面實驗步驟：
① （填寫S、S1、S2的通斷情況），調節滑動變阻器的滑片使電壓表示數為　 　；
②　 　　　　 　（填寫S、S1、S2的通斷情況），保持滑動變阻器的滑片不動，讀出電壓表示數為U1；
③燈泡額定功率的表達式為P額＝　 　。
9．小剛設計了一種小雞孵化器的電路模型，如圖所示，在一般情況下，只需燈光照明，溫度較低時，則需要加熱。電源電壓為72V，R1為定值電阻，R2為發熱電阻絲改成的滑動變阻器，其上標有“200Ω 3A”的字樣，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，燈泡上標有“12V 3W”的字樣。
（1）燈泡正常工作時的電流是多大？
（2）閉合S，斷開S1、S2，燈泡正常工作，求R1的阻值。
（3）S、S1、S2均閉合時，求R2上消耗電功率的最小值和最大值。
參考答案：
1.每消耗1kW h的電能，電能表上的轉盤轉過720轉；383.64元
2. D 3.電阻；76 4. 7.2 1.44×103 5.100.5 8800 3.6×104
6：151.9 3.6×105 2000
7：（1）
（2）U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V
（3）I=I1+I2=0.6A+0.5A=1.1A W=UIt=6V×1.1A×60s=396J
（4）由圖甲可知，當電流為0.4A時，R1、R2上電壓U1＋U2=6V，所以R1、R2串聯在6V電路中時，通過R2的電流為0.4A。（其它方法正確即給分）
命題2：電功率
1. B 2.C 3：C
4. 1.2 1.8 400 5：變大 變小 變暗
6：6 24Ω～60Ω
7. （1）電壓表串聯在電路中（2）0.625；增大； C
（3）不合理； 燈絲電阻是變化的，無法得到電流與電壓成正比。
8. （1）B；（2）小燈泡斷路；（3）0.625；（4）①閉合開關S、S1；U－U額；②閉合開關S、S2；③。
9：（1）
（2）
R1===240Ω
（3）S、S1、S2均閉合時，燈泡被短路，電阻R1和滑動變阻器R2并聯，電源電壓為U=72V，則U1=U2=U=72V，而滑動變阻器的最大電阻為R大=200Ω，
∴R2消耗電功率的最小值為：Pmin===25.92W．
電阻R1的阻值為240Ω，而U1=U2=U=72V，
∴電流表A1測的通過電阻R1的電流I1===0.3A
而電流表A2測干路中的總電流，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，A2允許通過的最大電流為3A
∴通過R2的最大電流為：I2max=3A－0.3A=2.7A
Pmax=UImax=72V×2.7A=194.4W

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