电功与电功率

1、12【抛砖引玉】本章是初中物理的重点章之一。本章内容有电功、电功率这两个重要概念和焦耳定律这对于学生来说，电功是一个比拟抽象的概念。为了帮助学生理解电流能做功，电功的大 小跟电流、电压以及通电时间的关系，应按教材做好给小电功机通电把砝码提高的演示实验。学生对额定功率的概念往往难于理解。为了使学生能够区别用电器的额定功率和实际功 率的不同，正确的理解额定功率的概念，一方面要通过日常生活中家用电器的实际例子来讲 解，还要通过功率计算的有关例题和习题来加深学生对这一概念的认识。并且要指导学生做 好测定小灯泡功率的实验， 通过实验让学生明白， 一个用电器消耗的功率并不是固定不变的, 而是随加在它两端的

2、电压而改变。同时，一个用电器也不是随便接入什么电路都能工作的，在讲授焦耳定律时，同样要以研究通电导体放出的热量跟电流、电阻、通电时间的关系此外，电功、电功率、焦耳定律与欧姆定律的综合题常常是各种考试中的考查重点。教在做电流做功把砝码提起的演示实验时，把教学用电功机模型，改用玩具电功机和一对减速用的齿轮，演示起来会更便捷，效果也更明显，演示 可参考图9 1来安装。实验可做三次。第一次，电压低、 电流弱砝码升得低；第二次，电压高、 电流强、砝码升得高；第三次，保持电 压和电流不变，通电时间越长，砝码升图9-1课本中研究焦耳定律的实验装置，也可做如图 92所示的改良。A B、C、D四个瓶中 的电阻阻

3、值分别为 2欧、2欧、4欧、4欧。Ra、RB、RC三个电阻串联后再和 RD电 阻并联。演示时，通过观察煤油在玻璃管里上升情况，比拟电流产生的热量。改良后的演示装置，演示效果较好，更容易使学生认识到，电流通过导体产【思维根底】电功就是电流通过用电器做的功。电流做功过程实际就是电能转化为其他形式的能的过电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘W = Ult1 焦耳=1牛顿米=1伏x1安x1 焦耳这个单位很小，平时常用度做电功单位。1度=3. 6 x 106应用 W Ult公式时，特别要注意的是U和I例题1 一个电热器所用的电压是220伏，电流是0.2安，通电时间

4、为10分钟。电流做的功是焦。W= Ult=220 伏X 0. 2 安x 10X 60=26400答：此题应填26400例题2用一节1.5伏的干电池点燃小灯泡，通过小灯泡的电量是 14库，那么电流做的功是 分析：此题未给出通过小泡泡的电流I和通电时间t，但给出了通过小灯泡的电量Q,因为电流1 = Q/tQ=ItW=Ult=UQ=1. 5 伏X 4=211焦=1伏X1库答：此题应填21例题3电路中一导体上的电压为2伏，导体中的电流为 0.2安，假设电流做功是 24焦,那么通电时间是分析：电功的计算公式W =UIT可知，通电时间为WUI 24焦2伏 0 2安 =60秒答：此题应填 60即 P =UI

5、电功率的单位是瓦特，简称为瓦。电功率的单位还有千瓦。1千瓦=1000电功率为1千瓦，电流在1小时内所做的功就是1千瓦时，千瓦时也就是前面提到的度。 1千瓦时=1000瓦X 36006=3. 6X 10用电器上标着的电压值是用电器正常工作时的电压，叫额定电压。用电器上标着的功率 值是用电器在额定电压的电功率，叫额定功率。应该特别注意的是，如果用电器两端的电压例题4 加在一个标有“ 220V、40W的灯泡上的电压为 200伏，通过的电流是 0. 165 安，那么这个灯泡的额定功率是 瓦，实际功率是 分析：灯泡上已标明了它的额定电压是220伏，额定功率是40P =UI=200 伏X 0. 165=3

6、3答：此题应填 40_、33_。例题5 实际小组自制一把“ 220V、22W的电烙铁，在额定电压下使用，通过电烙铁的 电流是分析：由电功率的公式 P =UII聖U22瓦220伏=0 1安答：此题应填01例题6 标有：“220V、800W的一个电炉正常工作 2小时，消耗的电能是 千瓦时。分析：此电炉的额定功率是0.8千瓦，正常工作2W = PT=0. 8千瓦X 2=1. 6答：此题应填1.6测定小灯泡的功率的实验。一般是用图93例题7用电流表和电压表测定小灯泡的额定功率。实验有如(A)图9-3(B)(C) 按电路图连接电路(注意选择电表量程)(D)(D) 调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数请把

7、以上步骤前的字母，按照合理的顺序填入下面空白处。， ， ，分析：连接好电路，在开关闭合前，为了不损坏仪器要先将滑动变阻器的阻值调到最大;在测量小灯泡的额定功率时，需用滑动变阻器调节小灯泡两端的电压，使之到达额定电 压。答：此题应填 J，_B_，A_，E_，D电流流过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时Q =I2RT热量Q电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。电热器的主要组成局部是发热体。发热体例题8某导体的电阻为5欧，当通过2安的电流时，30秒内这个导体产生的热量是 焦。Q =I2RT=(2安2汇5欧汇30秒 = 600 焦答：此题应填600_。例题1串联在照

8、明电路里的两盏电灯L,和L2，如果L,的电阻比L2电阻大，那么在相等的时间内，电流通过Li所做的功Wi和通过L2所做的功W2相比是()(A)Wi W2 (B)Wi = W2(C)Wiv W2 (D)分析：电流通过LiWUiIT电流通过l2W2 =u2itLi和L2串联，通过两灯里的电流 I相同。因电阻Ri R2，而串联电路里各个电阻两Ui U2,Wi W2答：此题应选(A)2有两个电阻，R, = i00欧，R2 = i40欧，把它们串联后，接在24伏的电源上经i分钟。电流通过 Ri做的功Wi =，电流通过 R2所做的功 W2，W* ：W2 = 。(图 94)分析：电流通过RW* nUJTUi

9、=IRi因此，电流通过Ri所做的功又可Ri 与 R2W =I2rtR 二 Ri R2=240UIR24伏-240欧欧=0 1安将电流I的值和RW, = I 2rt=0 . 1 安2 X 100 欧 X 60=60同法求电流通过r2W2 = I 2 r2t=0 . 1 安2 X 140 欧 X 60=84WW2I 2r1tI 2r2tRR2答：此题应填 60焦，84焦，5：7例题3两个电阻，R1 = 100欧，R2 = 140欧，把它们并联后，接在 24伏的电源上,经过1分钟，电流通过 R1所做的功 W1，电流通过R2所做的功W2 = , W1 :图9-5I1W2 二。图 9 5分析：电流通过

10、R所做的功W1 =U1ITR1因此，电流通过艮U 2_W1TR12=24 伏100 欧 X 60=345. 6同法求电流通过R2u2R2=24 伏2140 欧 X 60=246. 9u2U2W,W2R2R2R7答：此题应填 345.6焦，246.9焦,7 : 5例题4 一只“ 10V、5W的甲灯和一只“ 6V、1. 8W的乙灯串联后接入电路中，两灯 均能发光，比拟它们的实际功率(不考虑灯丝电阻随温度的变化)() 图96(A) 甲灯大些 (B)(C)两灯一样大(D)T |-0-0先用式，依照灯泡的额定电压和额定功率，找出 甲灯和乙灯的电阻是一定不变的。艮平图 9-610 伏=20欧=20欧因两灯

11、串联，通过它们的电流相同，再由两灯电阻相同，依公式来考虑，甲、乙两灯答：此题应选(C)例题5 把标有“ 9V、9W的甲灯和标有“ 6V、1W的乙灯，串联在15伏的电源上，下 列说法中正确的选项是()(A)(B)(C)(D)1*2乙R2=36欧图 9 7两灯串联在15伏的电源上，因两灯的电阻之比R甲 : R乙 = 1 : 4,两灯实际分配的电压-i 5 戏T1 U 甲 U5=3伏U乙二U = 12伏见图9 - 85图 9-8 U，甲右Pp1瓦R甲U乙2右P乙4瓦R乙计算结果甲灯实际功率小于额定功率，乙灯实际功率是其额定功率的4倍。两灯均不能正常发光，且乙灯丝可能被烧断。因此，选项D答：此题应选D

12、例题6 一台标有“ 200V、400W的电炉子，接在电源上，电炉恰能正常工作。现要使电炉子的功率降为额定功率的一半，应给电炉子串联一个多大的电阻后，再接在电源上电炉 丝电阻不变A100 欧 B50C41. 4 欧D82. 8-U氏分析：电炉子的电阻，可由其额定电压和额定电阻求出=220伏f-400瓦= 100 欧图 9-8串联电阻R。后电路如图9 8所示。设此时R与R。分配的电压为 U与U。，依题意此时电炉子的实际功率P 为其额定功率的一半，即为200U = . RP 二 100 200伏=141 42伏R。U 0 = 200 伏-141.42=58. 58因R。与R组成的串联电路， 在串联电

13、路中电压按电阻成正比分配。因此,R0- R58.58伏100欧=41 42伏U 141 42伏答：此题应选CP向右滑动时例题7在图99所示电路中，电路两端电压不变，当滑动变阻器滑片(A)电压表示数变大，灯L(B)电压表示数变小，灯L(C)电压表示数变大，灯L(D)电压表示数变小，灯L分析：滑动变阻器的滑片P向右滑动，它的阻值增大。滑动变阻器与L灯组成串联电路，在串联电路中, 电压按电阻成正比的进行分配。当滑动变阻器电阻增大时，它两端的电压亦增大。所以，电压表示数应变大。(B)、(C)滑片向右移，使电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路里的电流应变小。电灯的电阻是不变的，由P= I2R来判断，灯

14、的实际功率将变小，灯会变暗。(A)选项亦被排除。(图 9-10 )答：此题应选_C。例题8如图9 10所示的电路，电源电压不变。 试用“变大、变小、变亮、变暗、变为0、不变回(1) 当滑片向右滑动时，电压表V/勺示数，电压表的示数，电流表 A的示数，灯 L1和L2的亮度。 当开关S断开时，电压表V 1的示数 ,电压表V2的示数分析：由于电源电压不变，V1的示数也就不变。滑动变阻器与灯L1、L2组成串联电路,当滑片向右滑动时，电路的总电阻变大，根据欧姆定知电路里电流变小。因此，电流表A的两灯电阻不变，当电流变小时，灯上的电压，灯的实际功率，依照U = IR和P = |2R这 两个公式判断，都将变

15、小。即两灯要变暗，与L2灯并联的电压表 V2当开关S断开时，电路处于开始状态，电压表示数仍不变，电压表V2示数为0答：此题应填(1)不变，变小，变小，变暗； (2) 例题9为了测定电压为2. 5(1) 在图911上标出电流表和电压表，并标明“+、“-(2) 在开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应移到a端还是b端？ (3) 假设电源由两节干电池组成，所用电流表的量程有0. 6安和3安；电压表的量程有 3伏和15伏。估计小灯泡的电阻为8欧左右，那么电流表的量程( 图9- 11 )应选 ,电压表的量程应选 。(4) 记录下和的示数，应用公 式分析：电路图画完整后应如图 911所示。“+、“- 接线柱的符

16、号已在电表上标注清楚。因电源电压为3伏，灯泡电阻为8欧左右，所以电路里最大的电流值约为0 38安。电流表量程应稍大于 0. 38安。故电流表量程选 0. 6安，电压表量程选 3伏。4答：此题应填(2)b , (3)06安，3伏，(4)电压表，电流表，P= UI例题10 如图9 12所示，电路两端电压保持不变，电阻 R1= 60欧，电阻 R2= 40欧，当开关 S断开时，电流表示数为0.3安，那么开关S闭合后，分析：当开关S断开时，电路里只有 R2 一个电50秒内电流通过两电阻产生的热量总共是U = IR2=0. 3 安X 40=12当开关S闭合后，电阻R1和R2组成并联电路。电路的总电阻为R

17、= R1R2 R1+R2( 图 9 12 )= 60 欧 X 40 欧 60 欧 +40=24欧I=UR=12 伏 24=0. 5Q=I2Rt=0 . 5 安2 X 24 欧 X 50 秒=300答：此题应填300。图 9 13 下面选几个电功率与欧姆定律的综合题来分析一下。这类题有一定难度，但对培养思维例题1如图9 13所示的电路中，电源电压保持不变，变阻器滑片P滑到C点时，电压表为4伏，灯L正常发光；当滑片 P滑到b点时，电压表示数为 8伏。灯L的电阻为 4欧，电阻Rag 1 4Rab，那么灯L(A) 16 瓦(B)8C4 瓦D2Pb,那么它们的电阻关系是A RaRb B Ra=Rb C

18、RaP1 B P1=P1 C P1P1 D无法判断_fa：图 9-20365个“ 36V 40W 的电灯，接入电路中时，测得通过它的电流是 1安，那么此灯的实际 功率A大于40WC小于40W6有甲、乙两盏灯， 那么两灯的亮度B等于40WD无法判断甲灯的电阻大于乙灯的电阻，假设把这两盏灯串联后接入电路中，A甲灯比乙灯亮B乙灯比甲亮C甲、乙两盏灯一样亮D 缺少条件，无法判断7如图9-21所示，电源电压保持不变，开关S闭合，滑动变阻器的滑片P向左移动时,灯L的亮度将A 变亮B 保持不变B 变暗D 无法判断丄严1f图 9-21当开关S闭合时，可以S8电路如图9-22所示，假设电阻R的阻值和电表的读数均

19、, 闭合时，可以根据 R、U、丨计算出灯泡L电功北的是图生加Cl图 9-22三、计算题1.导体两端的电压是 6伏，1分钟内电流通过导体所做的功是360焦，问这段时间内通 过导体的电量是多少？通过导全的电流是多少？2如果灯两端的电压是 8伏，通过灯的电流是 0.4安，那么此灯工作 1小时消耗的电能 是多少？3. 一个500瓦的电炉，平均每天用电1小时，一个月30天消耗多少度电？4用电器的工作电流是 0.5安，在10分钟内消耗电能66 000焦，试求：1用电器的实际功率；2用电器两端的电压。5. 如果将标有“ 6V 4W的灯泡，接在3伏的电源上使用，这时灯泡的实际功率是多大？ 不考虑温度对电阻的影

20、响B组一、填空题1. 电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟成正比，跟 成正比，这个规律叫焦耳定律。可用公式表示为，式中各量的单位依次2. 常见的电热器有、。3. 电热器的主要组成局部是 。它是由电阻率 、熔点的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。4. 某电热器的电阻是 220欧，通过它的电流是 2安，在10秒内这个电热器放出的热量 是焦。5. 甲灯标有“ 220V 100W ，乙灯标有“ 220V 25W，把它们串联接到 220V的电路中， 甲灯的电压是 伏，乙灯的电压是 伏，甲灯的实际功率是 瓦，乙灯的实际功率是 瓦。10分钟内甲灯产生的热量是 焦，乙灯产生的热量是 焦。6. 电熨斗工作时，电能转化

21、为 能。电动机工作时电能转化为 能。7. 小灯泡的额定电压是 2.5伏，正常工作时，通过的电流是0.25安，它正常工作1分钟， 通过灯丝的电量是 库，它的功率是 瓦，产生的热量是 焦。8. 个电热器上标有“ 220V 450W，在额定电压下使用，每分钟产生焦的热量，这个电热器的电阻是欧。9. 一个电阻通过它的电流是1安，在1分钟内放热100焦，那么这个电阻通过 0.5安的电流时，在1分钟内放出 焦的热量。10. 在串联电路中，电压、电功、电功率、电流生热的分配都跟它的电阻成；在并联电路中，电流、电功、电功率、电流生热的分配都跟它们的电阻成。填“正比或“反比二、选择题1有甲、乙两个电阻并联后接入

22、电路中，同时通电，两个电阻产生的热量之比是4:1 ,假设甲的电阻是8欧，那么乙的电阻是A32 欧B4 欧 C16 欧D2 欧2两个电热器的电阻之比是3:2，把它们串联起来，在相同的时间内，它们入出的热量之比是A3:2 B2:3 C9:4 D4:93两个电热器的电阻之比是3:2，把它们并联起来，在相同的时间内放出的热量之比是A3:2 B2:3 C9:4 D4:94电热器中电阻丝的材料应选用A 电阻率小，熔点高B 电阻率大，熔点高C电阻率大，熔点低D只要是导体就可以5. 为使电热器的功率变为原来的一增，以下说法正确的选项是A保持电压不变，电阻变为原来的一半B保持电阻不变，电压变为原来的一半C电压和

23、电阻都变为原来的一半D使电压变为原来的 1/4，电阻变原来的一半6. 电炉丝烧断了，假设剪去一半再接入原电路中，在相同时间产生的热量跟原来相比拟， 那么A增多了 B减少了 C 一样多D无法判断三、计算题1. 有两个电阻R1=100欧，R2=140欧，电源电压为 24伏，求：1 当这两个电阻串联在电路中，通电 1分钟，电流通过 R1和R2各做多少功？电流 通过R1放出多少热量？2 当这两个电阻并联在电路中，通过 1分钟，电流通过 R1和R2各做多少功？电流 通过R1的电量是多少？2. 一个电热器两端的电压为120伏，100秒内通过的电量是 500库，求通过这个电热器 的电流是多少？电阻多大？在这

24、段时间内电热器消耗多少电能？电流通过电热器产生多少热量？3. 接在电压为220伏的电路中的一段电阻丝，通电10分钟后产生的热量是 26 400焦, 那么通过这段电阻丝的电流是多少安？4. 电路如图9-23所示，R=R2，电压U保持不变。当开关断开时，整个电路消耗的电功率为P;当开关闭合时，整个电路消耗的功率为P1,那么P:P1是多少？C组综合一、填空题1电流做功的过程，实际上就是 转化为的过程。2. 电功率是表示 的物理量。3假设某家用电能表允许通过的最大电流为5安，那么家中电灯和全部家用电器的总功率不得超过瓦。4从电流的热效应知道，当电流通过导体的时候， 导体要，英国物理学家 通过实验得出：

25、电流通过导体产生的热量Q=。5灯泡正常工作时的电流是0.25安，1分钟内产生的热量是 37.5焦，那么灯泡正常发光时的灯丝电阻是 欧，电压是 伏，功率是 瓦。6. “220V 1000W 的电热水壶，正常工作半小时，它消耗了 度电，能产生焦的热量。7. 用电器上标着的电压值是用电器正常工作时的电压，叫 ;用电器上标着的功率值用电器 下的电功率，叫 。如果用电器两端的电压小于它的额定电压，它的实际功率比它的额定功率 。如果一个电器正常工作的电压是6伏，电流为0.2安，那么这个用电器的额定电压是 伏，它的额定功率是 瓦。8. 个标有“ 220V 60W 的灯正常工作4小时，消耗的电能量 焦。这个灯

26、泡正常工作时的电流是 安；灯丝电阻是 欧。假设用6长，说明灯正常工作了 小时。二、选择题1. 电能表在电路中的作用是A 记录电路中电流的大小B记录电流做功的多少C记录电路中用电器的电功率D记录电路中用电器的电阻2. 比拟灯泡亮、暗主要依据的物理量是A电流强度B电功率C电阻 D电功3. 每秒钟通过4欧电阻的电量是 5库，那么该电阻的实际功率是A 1.2 瓦B 20 瓦C 100 瓦D 90 瓦4. 以下说法中正确的选项是A在串联电路中，电阻相同的用电器，其额定功率一定相同B电功率大的用电器一定比电功率小的用电器消耗的电能多C电能的单位是瓦D标有“ 220V 60W 的电热器、电风扇，并联接在照明

27、电路上，在相同的时间内它 们产生的热量不一样多。5. 常用电热器中，制造发热体的材料是A 电阻率大、熔点低的电阻丝B 电阻率大，熔点高的电阻丝C电阻率小、熔点低的电阻丝D电阻率较小、熔点较低的电阻丝6. 有甲、乙两只电烙铁，甲通电4小时，消耗电能 3.6 M05焦；乙通电3小时，消 耗电能2.7 XI05焦，那么它们的电功率 P甲、P乙的关系是A P甲P乙B P甲=卩乙C P甲R2R3,在图9-24所示的电路中，总功率最大的电路是掐Rz图 9-249将标有“ 220V 100W 的灯泡L与最大阻值为484欧的滑动变阻器 R串联后接入电压为220伏的电路上，如图9-25所示。当滑片P从左向右移动

28、时，灯L的功率变化范围是A10075W B10025WC 10050W D 1000W10.两个阻值相同的电阻，先串联后并联，分别接在同一电源上，假设要得到相同的热量, 串联和并联时的通电时间分别为t串和t并，贝U t串：t并为A 1:4 B 4:1C 1:2D 2:1三、实验题1. 根据图9-26所给实物，在方框中画出实验电路图。电压表图 9-262. 按电路图将图9-26中的实物连成实验电路。3. 如图9-27所示，在实验中测得电流表的示数为 安，电压表的示数为 安,根据这些数据可计算出小灯泡的电阻是 欧，小灯泡的实际功率是 瓦。图 9-27四、计算题1将两个电阻Ri和R2串联在电压是6伏的电路中，通过它们的电流是0.5安，R2的电功率为2.5瓦。求R2两端的电压和 Ri的电功率各是多大？2有一个小灯泡，当它与 35欧的电阻串联后接入电压是6伏的电路中，灯可以正常发光，这时