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1、第七單元電功率 第1 7講電功電功率電熱 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理考點一電功1.定義:電流所做的功叫電功,用符號W表示。2.電流做功的實質(zhì)電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,電流做了多少功,就消耗了多少電能,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。3.公式:W=UIt。即電流在一段電路上所做的功,跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時間的乘積成正比。變形公式有4.單位:在國際單位制中,電功的單位是焦耳,符號是J。特 別 提 示 (1)公式W=UIt,適用于任何電路,而公式的變形式W=I 2Rt和只適用于純電阻電路,即將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電
2、路。(2)電功的多少等于用電器消耗電能的多少。 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理考點二電能1.定義:電流所具有的能量稱為電能。2.單位:國際單位是焦耳,簡稱焦,符號是J。電能的另一個單位是千瓦時,又稱“度”,符號是kWh。1度=1kWh=3.6106J。3.測量(1)工具:電能表,又稱電度表。(2)讀數(shù)方法:電能表計數(shù)器前后兩次讀數(shù)之差,就是用戶在這段時間內(nèi)消耗的千瓦時,即用電度數(shù)。(3)銘牌參數(shù)含義:A.220V表示電能表在額定電壓為220V的電路中使用。B.5(20)A表示電能表的標定電流為5A,在短時間內(nèi)允許通過的最大電流為20A。 C.3000
3、r/(kWh)表示用電1kWh電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)。D.03021表示電能表讀數(shù),此時讀數(shù)302.1kWh。 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理 規(guī) 律 總 結(jié) (1)電能表讀數(shù)的最后一位是小數(shù)位。(2)1kWh功率為1kW的用電器工作1h所消耗的電能。 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理考點三電功率1.物理意義:表示電流做功的快慢。2.定義:電功與時間之比。4.單位:瓦(W),千瓦(kW),且1kW=103W。 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理考點四額定功率與實際功率1
4、.額定電壓:用電器正常工作時的電壓。(一般都標在用電器的銘牌上)2.額定功率:用電器在額定電壓下的功率。(標在用電器的銘牌上)3.實際功率:用電器在實際工作下的電功率。用電器的實際功率可以等于額定功率,也可以不等于額定功率。特 別 提 示實際功率與額定功率的關(guān)系:當UU 額時,PP額,易燒壞;當UU額時,PP額;當U=U額時,P=P額,用電器正常工作,燈的亮暗是由實際功率決定的。 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理考點五焦耳定律1.電流的熱效應(yīng):電流通過導(dǎo)體時使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫作電流的熱效應(yīng),舉例:電流通過電爐絲時,爐絲會熱得發(fā)紅;電流通過燈泡內(nèi)的鎢絲時
5、,鎢絲會發(fā)熱至白熾狀態(tài)等。2.焦耳定律內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時間成正比,這個規(guī)律叫作焦耳定律。3.表達式:Q=I 2Rt,式中熱量Q、電流I、電阻R、時間t的單位分別是J、A、s,且1J=1A2s。 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理規(guī) 律 總 結(jié)電功與電熱的對比 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理 考 點 一 考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理 考 點 一
6、考 點 二 考 點 三 考 點 四 考 點 五 圖 解 物 理 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5考法1電能表參數(shù)的理解典 題 1(2017甘肅天水)某家庭電能表如圖所示。若該家庭單獨讓空調(diào)工作,測得1min內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn),則空調(diào)消耗的電能為kWh,空調(diào)的電功率是W。 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5答 案 :0.021 200解 析 :理解電能表參數(shù)3 000 r/(kWh)所表示的物理意義:電路中每消耗1 kWh的電能,電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3 000 r。因此計算出當電方 法 歸 納 有 關(guān) 電 能 表 的 計 算(1)電能表前后兩次讀數(shù)
7、之差,就是用電器在這段時間內(nèi)消耗的電能。 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5對 應(yīng) 練 1(2018四川內(nèi)江)如圖所示是用來測量電能的儀表,這只電表此時的讀數(shù)是231.6kWh,當電路中只有一個電飯煲接入電路,正常工作12min。發(fā)現(xiàn)此電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過了500轉(zhuǎn)。則這個電飯煲的額定功率是1 000W。 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5對應(yīng)練2電能表是測量用電器消耗電能的儀表,小華想驗證他家電能表表盤上標注的每千瓦時的轉(zhuǎn)數(shù)是否準確,于是,他將標有“220V3A”的用電器單獨接入電路中,當該用電器正常工作5min后,電能表的轉(zhuǎn)盤正好轉(zhuǎn)了110r,則
8、該電能表每千瓦時的實際轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)是(B)A.2400r B.2000rC.1500r D.1200r 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5考法2電功率的計算典 題 2(2018山東威海)如圖所示,R1的阻值為5,滑動變阻器R2的最大阻值為40,電源電壓保持4.5V不變,電流表量程為“00.6A”,電壓表量程為“03V”。為保證電路安全,R 2接入電路中的最小阻值為 ,R1消耗的最小功率為W。答 案 :2.50.45 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5解 析 :如圖電路,兩電阻串聯(lián),電壓表測量R2兩端的電壓,電流表測量電路中的電流。R2接入電路中的電阻越
9、小時,電流越大,根據(jù)電流表的量程可知,電流為0.6 A時,電阻最小,此時電路中的總電阻 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5對應(yīng)練3(2018山東臨沂)如圖所示的電路中,電源電壓恒為3V,燈泡L的電阻為10且保持不變。閉合開關(guān)S后,滑片P由b端向a端滑動的過程中,下列判斷正確的是(D)A.燈泡L亮度變暗B.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小C.電壓表與電流表示數(shù)的比值變小D.燈泡L的最大功率為0.9W 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5解 析 : 由圖知,燈泡與變阻器串聯(lián),電壓表測燈泡的電壓,
10、電流表測電路的電流;滑片P由b端向a端滑動的過程中,變阻器連入電路的電阻變小,根據(jù)電阻的串聯(lián),總電阻變小,由歐姆定律可知,電路中的電流變大,即電流表示數(shù)變大,故B錯誤;根據(jù)P=I2R可知,燈泡的實際功率變大,燈泡變亮,故A錯誤;由歐姆定律可知,電壓表與電流表示數(shù)的比值等于燈泡的電阻(且燈泡電阻不變),則該比值不變,故C錯誤;當變阻器連入電路中的電阻為0時,燈泡的電壓最大(等于電源電壓3 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5對應(yīng)練4(2018湖南岳陽)如圖所示,電源電壓恒為4.5V,電流表的量程為“00.6A”,電壓表的量程為“03V”,燈泡上標有“2.5V1.25W”(不
11、考慮燈絲電阻變化),滑動變阻器R的規(guī)格為“201A”。閉合開關(guān),在保證電路安全的情況下,移動滑片P的過程中(D)A.電流表的示數(shù)最大為0.6AB.燈泡消耗的最小功率為0.12WC.電路消耗的最大電功率為2.7WD.滑動變阻器接入電路的最小電阻為4 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5考法3電流的熱效應(yīng)典 題 3(2017北京)下列家用電器中,將電流熱效應(yīng)作為工作原理的是()A.電視機B.電熱水器C.抽油煙機D.電冰箱 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5思 路 導(dǎo) 引審 通讀題干,知道此題要
12、考查電流的熱效應(yīng)和電能的轉(zhuǎn)化問題。析 電視機主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能,不是利用電流的熱效應(yīng)工作的;電熱水器主要是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,是利用電流的熱效應(yīng)工作的;抽油煙機是利用電動機帶動工作的,應(yīng)用了電流的磁效應(yīng);電冰箱利用電動機帶動工作,利用了電流的磁效應(yīng)。判 通過以上分析可知,選項A、C、D錯誤,正確選項的是B。答 案 :B 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5方 法 歸 納當電流通過電阻時,電流做功而消耗電能,產(chǎn)生了熱量,這種現(xiàn)象叫作電流的熱效應(yīng)。電流的熱效應(yīng)與通電的時間、電流、電阻有關(guān),通過導(dǎo)體的電流越大,導(dǎo)體的電阻越大,通電時間越長,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多;通有電流的
13、導(dǎo)線,可以在其周圍產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象,稱為電流的磁效應(yīng)。電流通過導(dǎo)電的液體會使液體發(fā)生化學(xué)變化,產(chǎn)生新的物質(zhì)。電流的這種效果叫作電流的化學(xué)效應(yīng)。 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5對 應(yīng) 練 5(2017遼寧大連)下列措施中,屬于利用電流熱效應(yīng)的是(B)A.電視機的后蓋有很多孔B.電飯鍋的發(fā)熱板裝在底部C.與空調(diào)器相連的導(dǎo)線很粗D.電腦的主機中安裝微型風(fēng)扇對應(yīng)練6(2018福建)新的國家標準對延長線插座配用電纜的導(dǎo)線橫截面積要求進行了修改,額定電流16A的延長線插座,導(dǎo)線最小標稱橫截面積由1mm 2提升到1.5mm2。增大導(dǎo)線橫截面積的目的是 (D)A.增大導(dǎo)線的電阻B.減
14、小通過導(dǎo)線的電流C.增大導(dǎo)線的電壓D.減小導(dǎo)線發(fā)熱的功率 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5考法4電熱的計算典 題 4(2018四川德陽)兩個發(fā)熱電阻R1 R2=1 4,當它們串聯(lián)在電路中時,R1、R2兩端的電壓之比U1 U2=;已知R1=10,那它們并聯(lián)在4V電路中,兩個電阻在100s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是J。答 案 :1 4200方 法 歸 納串聯(lián)電路中,由Q=I 2Rt可知:(通電時間相同時)電熱之比等于電阻之比;并聯(lián)電路中,由可知:(通電時間相同時)電熱之比等于電阻的反比(或倒數(shù)比);無論串、并聯(lián)電路,總熱量都等于各電阻產(chǎn)生熱量之和。 考 法 1 考 法 2 考 法 3
15、 考 法 4 考 法 5對應(yīng)練7(2017山東濰坊)某型號電飯鍋具有保溫與加熱兩種功能,其簡化電路如圖所示,R1、R2均為電熱絲。下列說法正確的是 (A)A.S1、S2閉合時,電飯鍋處于加熱狀態(tài)B.S1、S2閉合時,電飯鍋處于保溫狀態(tài)C.S1閉合、S2斷開時,電飯鍋處于加熱狀態(tài)D.S1斷開、S2閉合時,電飯鍋處于保溫狀態(tài)對應(yīng)練8(2018四川攀枝花)額定功率均為“220V500W”的電吹風(fēng)和電熨斗,都在額定電壓下工作兩分鐘,電熨斗產(chǎn)生的熱量多,產(chǎn)生的熱量為60 000J。解 析 : 電吹風(fēng)和電熨斗的額定功率相同,在額定電壓下它們的實際功率相等,由W=Pt可知,工作相同時間時,消耗的電能相同,電
16、吹風(fēng)工作時消耗電能大部分轉(zhuǎn)化為機械能,產(chǎn)生很少的熱量;電熨斗工 作時消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱量,電流通過電熨斗產(chǎn)生的熱量最多;產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=500W120s=60000J。 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5考法5電學(xué)綜合典 題 5如圖甲所示,L上標有“6V3W”字樣,電流表量程為00.6A,電壓表量程為015V,滑動變阻器R的最大電阻為100。只閉合開關(guān)S1,滑片置于a點時,變阻器連入電路中的電阻為Ra,電流表示數(shù)為Ia;只閉合開關(guān)S2,移動滑片P,變阻器兩端電壓與其連入電路的電阻關(guān)系如圖乙所示,當滑片P置于b點時,電壓表示數(shù)Ub=8V,電流表示數(shù)為Ib。已知
17、Ra R0=12 5,Ia Ib=3 5(設(shè)燈絲電阻不隨溫度變化),a,b未在圖中畫出。求:(1)小燈泡的電阻;(2)定值電阻R 0和電源電壓U;(3)只閉合開關(guān)S1時,在電表的示數(shù)不超過量程,燈泡兩端的電壓不超過額定電壓的情況下,電路消耗的功率范圍。 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5答 案 :(1)12 (2)20 18 V(3)4.5W9 W解 析 :當開關(guān)S1閉合、S2斷開,滑片P置于a點時,等效電路如圖甲所示;當只閉合S 2,滑片P置于b點時,等效電路如圖乙所示: 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5則電源電壓:U=I a(Ra+RL)=
18、0.3 A(Ra+12 )又Ra R0=12 5,所以R0=20 ,則電源電壓:U=Ib(Rb+R0)=0.5 A(16 +20 )=18 V。 考 法 1 考 法 2 考 法 3 考 法 4 考 法 5(3)只閉合開關(guān)S1時,燈泡與R串聯(lián),電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流;由于燈泡的正常工作電流為IL=0.5 AU額,P實P額,比正常發(fā)光更亮;U實U額,P實I內(nèi),燒瓶內(nèi)的電阻值都是5 ,阻值相等,通電時間相等,電流不同,運用控制變量法,探究電流產(chǎn)生熱量跟電流的關(guān)系;通過一段時間,c容器中電流產(chǎn)生的熱量多。 1 2 3 4 51.(2018甘肅蘭州)將規(guī)格分別為“6V6W”和“6V3
19、W”的甲、乙兩只小燈泡串聯(lián)后接到電壓為6V的電源上,兩燈均發(fā)光,忽略燈絲電阻的變化,則下列說法中正確的是(D)A.甲燈兩端電壓較大B.通過乙燈的電流較大C.甲燈較亮D.乙燈較亮6 7解 析 : 額定功率相同的兩個燈泡串聯(lián)在同一電路中,額定功率大的,實際功率反而小,故D正確。 1 2 3 4 52.(2017甘肅蘭州)甲、乙兩燈分別標有“6V3W”和“6V6W”字樣,先將兩燈串聯(lián)后接在電壓為U的電路中,甲燈的功率為P1;再將兩燈并聯(lián)接在同一電壓下,乙燈的功率為P2。兩次操作小燈泡均安全,忽略溫度對燈絲電阻的影響,則P1 P2為(B)A.9 2 B.2 9 C.4 9 D.1 96 7 1 2 3
20、 4 5 6 7 1 2 3 4 53.(2018甘肅蘭州)如圖甲所示,已知電流表的量程為00.6A,電壓表的量程為015V,滑動變阻器R2的規(guī)格為“200.5A”。閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P,得到電流表與電壓表的示數(shù)關(guān)系如圖乙所示。在保證電路安全的前提下,下列說法中正確的是(C)A.電源電壓為9VB.R 1的阻值為20C.滑動變阻器的取值范圍是220D.電路總功率的變化范圍是2W3W 6 7 1 2 3 4 54.(2017甘肅蘭州)如圖甲所示的電路中,電源電壓保持不變。閉合開關(guān),將變阻器滑片從一端移動到另一端的過程中,兩只電壓表與電流表示數(shù)的變化關(guān)系圖線如圖乙所示,則電源電壓為1
21、5V,滑片移至最左端時,10s內(nèi)電流通過R1產(chǎn)生的熱量為6J。6 7 1 2 3 4 5 6 7解 析 : 由電路圖可知,電阻R1、電阻R2、滑動變阻器串聯(lián)在電路中,電壓表V1測量R2兩端的電壓,電壓表V2測量R2和變阻器兩端的總電壓,電流表測量電路中的電流。(1)當滑片P向右移動時,滑動變阻器連入的電阻變小,從而使電路中的總電阻變小,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流變大,R1和R2兩端的電壓變大,由串聯(lián)電路電壓的特點可知,R2和變阻器兩端的總電壓變小,由此可知圖象中上半部分為電壓表V2示數(shù)變化圖線,下半部分為電壓表V1示數(shù)變化圖線;(2)由圖象可知,當滑片P移至最右端,滑動變阻器連入電阻為0,
22、此時電路中的總電阻最小,電路中的電流最大為0.6A,此時兩電壓表的示數(shù)都為6V,根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律表示出電源的電壓;當電壓表V 2的示數(shù)(R2和變阻器兩端的電壓)為12V時,電壓表V1的示數(shù)(R2兩端的電壓)為2V,電路中的電流為0.2A,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律表示出電源的電壓,利用電源的電壓不變得出等式即可求出R1的阻值和電源的電壓,根據(jù)Q=I2Rt求出滑片移至最左端時10s內(nèi)電流通過R1產(chǎn)生的熱量。 1 2 3 4 5 6 75.(2018甘肅蘭州)如圖甲所示為測量小燈泡電功率的實物圖,所選小燈泡的額定電壓為2.5V,電路連接完成后:(1)閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光且電流
23、表無示數(shù),但是電壓表的示數(shù)很大且接近電源電壓。經(jīng)檢查導(dǎo)線連接無誤,則出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是B。A.電流表斷路B.小燈泡斷路 C.電壓表斷路D.變阻器斷路 1 2 3 4 5 6 7(2)排除電路故障后繼續(xù)實驗。當電壓表示數(shù)為2V時,電流表的示數(shù)如圖乙所示。此時通過小燈泡的電流為0.32A,小燈泡消耗的電功率為0.64W。為了測量小燈泡的額定功率,則應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向B(選填“A”或“B”)端移動。(3)圖丙是根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)描繪出的I-U關(guān)系圖象,分析通過燈泡的電流與其兩端電壓不成正比的原因是小燈泡燈絲電阻變化。 1 2 3 4 5 6 76.(2018甘肅蘭州)一款電熱水壺工作時有兩
24、擋,分別是加熱擋和保溫擋。其工作原理如圖所示(虛線框內(nèi)為電熱水壺的發(fā)熱部位)。已知R1=44,R2=2156,外界氣壓為一個標準大氣壓,g取10N/kg,水=1.0103kg/m3,c水=4.2103J/(kg ),求:(1)當開關(guān)S置于(選填“1”或“2”)時電熱水壺處于加熱擋,它的功率是多大?(2)保溫狀態(tài)下電路中的電流是多大?(3)若將體積為1L,初溫為20的水燒開需要7分鐘,求電水壺的加 熱效率。(結(jié)果保留一位小數(shù)) 1 2 3 4 5 6 7答 案 :(1)21 100 W(2)0.1 A(3)72.7% 1 2 3 4 5 6 77.(2018甘肅省卷)如圖所示為某品牌四旋翼無人機
25、,該無人機具有一鍵起降和返航、空中懸停、高清拍攝、GPS定位等功能,下表是該無人機的部分參數(shù): 1 2 3 4 5 6 7在某次火災(zāi)中,該無人機參與火情的勘測,它先以最大速度勻速直線上升,且達到60m高處時,再以最大速度水平勻速直線飛行到達1.6km遠處的火場上空。若無人機整個過程四個電動機同時工作,電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為90%,假設(shè)無人機以最大速度勻速直線上升時,受到的阻力大小為10N,通過計算回答下列問題:(g取10N/kg)(1)無人機從起飛到火場上空,這一過程共耗時多少秒?(2)無人機到達火場上空后,懸停觀測10分鐘,則10分鐘內(nèi)電動機消耗多少電能?(3)無人機以最大速度勻速直線上升60m,這個過程中消耗多少電能? 1 2 3 4 5 6 7答 案 :(1)110 s(2)1.2105 J(3)2 000 J
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