第十五章电能与电功率

1、第一部分教材梳理第十五章电能与电功率第十五章电能与电功率知识网络知识网络重点梳理与归纳重点梳理与归纳考点考点1电能和电功电能和电功1. 电能：用电器工作的过程就是把电能转化为其他形式能的过程. 2. 电功：(1)当电能转化为其他形式的能时，我们就说是电流做了电功，电功用符号 W W 表示. 电流做功的过程，实质就是电能转化为电能转化为其他形式的能其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能. (2)国际单位：焦耳焦耳，符号： J J ；常用单位：度，即千瓦时，符号：kWhkWh.换算关系：1 1度度1 kWh1 kWh3.63.610106 6

2、 J J.(3)计算公式：W W= =UItUIt= =PtPt（适用于任意电路），推导公式：W W= =I I2 2RtRt= =U U2 2t t/ /R R（只适用于纯电阻电路）.4. 电能表： (1)作用：测量电功测量电功( (电能电能) ). (2)铭牌上参数的意义：“220 V”是说该电能表接在220 V电路中使用.“10(20)A”是说该电能表的基本电流为10 A，短时短时间允许通过的最大电流不能超过间允许通过的最大电流不能超过20 A20 A.“600revs/(kWh)”表示用电器每消耗每消耗1 kWh1 kWh的电能，电能表的转盘就转过的电能，电能表的转盘就转过600600

3、转转. “50 Hz”是说该电能表在50 Hz的交流电路中使用. (3) 读数：电能表表盘上先后两次示数之差就是这段时间内消耗的电能，最后一位是小数位最后一位是小数位. W W= =n n/ /N N，如图1-16-1所示电能表，600 r/kWh表示每耗一度电，转盘转600圈. 转盘转n圈，消耗n/600 kWh(度)的电能. 考点考点2电功率电功率1. 电功率：(1)定义：电流在某段时间内所做的电功跟这段时间的比叫做电功率电功率，用字母P表示. 它是表示电流做功快慢表示电流做功快慢的物理量.(2)单位：瓦特瓦特，符号： W W ，其他常用单位有千瓦（千瓦（kWkW）, ,1 kW=1000

4、 W.1 kW=1000 W. (3)计算公式：P P= =W W/ /t t和和P P= =UIUI（适用于所有电路），推导公式：P=UP=U2 2/R/R、P P= =I I2 2R R（适用于纯电阻电路）. 2. 额定功率和实际功率： (1)额定电压：用电器正常工作时的电压.额定功率：用电器在额定电压下的功率.P P额额= =U U额额I I额额= =U U2 2额额/ /R R.某灯泡上标有“PZ 220-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220 V，额定功率25 W的灯泡. 若该灯“正常发光”可知：额定电流I=P/U=0.11 A ,灯丝阻值R=U额2/P=1 936 . (2)

5、实际功率：用电器在实际电压下工作时的功率叫做实际功实际功率率. 灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小. 当U实=U额时，P实=P额，用电器正常工作（灯正常发光）； 当U实U额时，P实P额，用电器不能正常工作（灯光暗淡）,有时会损坏用电器； 当U实U额时，P实P额，长期使用影响用电器寿命(灯发光强烈)，会导致用电器烧坏(灯丝烧断). 考点考点3测量小灯泡的电功率测量小灯泡的电功率1. 实验方法：伏安法伏安法. . 2. 原理：P P= =UIUI.3. 主要器材：小灯泡、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、导线、开关等. 4. 电路图与实物图（如图1-16-2）：5. 实验步骤：(1)根据电路图连接

6、实物.(2)检查电路无误后，闭合开关S，多次调节滑动变阻器，使灯泡两端电压分别是额定电压的 、额定电压和额定电压的 ，分别将电流表的示数与灯泡的亮度，填入记录表格.(3)根据多次测得的电压和电流值，分别计算对应的电功率. 6. 注意事项：(1)连接电路时开关要断开，开关闭合前变阻器阻值调最大. (2)在使小灯泡的电压高于额定电压时，要注意观察电压表示数，以免电压过高，烧坏小灯泡. (3)实验时根据灯泡的额定电压选择电压表的量程，根据IU/R或IP/U选择电流表的量程. 考点考点4焦耳定律焦耳定律1. 探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关？(1)实验方法：控制变量法和转换法控制变量法和转换法.

7、(2)实验原理：根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少.实验选用煤油的目的：煤油比热容比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；煤油是绝缘体绝缘体，对实验电路没有影响. (3)实验结论：通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流以及通电时间有关电流以及通电时间有关. 2. 焦耳定律:(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比. 这个规律叫做焦耳定律. (2)计算公式：Q=IQ=I2 2RtRt (适

8、用于所有电路)，推导公式：Q=UIt= Q=UIt= U U2 2t/Rt/R= =W W= =PtPt(适用于纯电阻电路).(3)适用范围：在仅有电流热效应存在的电路中（电能全部转化成了内能，而没有转化为其他形式的能）电流产生的热量等于电流所做的功，即Q=W=IQ=W=I2 2Rt = U Rt = U 2 2t/Rt/R. 用它解决纯电阻电路中的问题比较方便. 许多用电器除了产生电热外，还要产生其他能量，如电动机主要产生机械能，电镀槽会产生化学能，收音机要产生声能等，这些情况下：QW，即I2RtUIt，但QU2t/R；WU2t/R. 3. 电热器：(1)原理：焦耳定律焦耳定律，利用电流的热

9、效应电流的热效应而制成的发热设备. (2)组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻电阻率大、熔点高率大、熔点高的合金制成.(3)应用：电烙铁、电热毯、电饭锅、电热水壶等. (4)优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度. 中考真题再现与预测中考真题再现与预测考点考点1电能和电功电能和电功考题再现考题再现1.(2014广东)小林家5月底电能表示数如图1-16-3所示，6月底电能表示数为100.0 kWh，那么6月份他家消耗_kWh的电能，在某段时间内，转盘转过了400转，表示此段时间内他家用了_度电. 68.00.16考题预测考题预测2. 如图1-16-4所示，小明家的电能

10、表的转盘在10 min内转过400转,则接在该电能表上的用电器总功率为_W. 1 200考点归纳考点归纳本考点的常考角度有：1. 电能表铭牌上各参数表示的意义. 2. 读取电能表一段时间消耗电能的方法：W=（实际转数标定转数）kWh=现在电能表的示数以前电能表的示数.3. 利用电能表铭牌上的参数参与其他物理量运算. 考点考点2 2电功率电功率考题再现考题再现1. (2015广东) 如图1-16-5是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0. 该饮水机的部分参数已知：额定电压为220 V，加热时的总功率为880 W，保温时的功率为40 W，R1、R2为加热电阻丝. （假设它

11、们的阻值不变）求：（计算结果若不能整除，保留一位小数）（1）当S和S0闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路的总电流是多大？（2）在加热状态下，电阻丝R1的阻值为多少？（3）傍晚用电高峰期，若实际电压只有200 V时，饮水机加热的实际总功率是多大？（1 1）加热状态）加热状态. .I I= =4 A.= =4 A.（2 2）R R总总= =55 = =55 ， ，即即 ，解得解得R R1 157.6 .57.6 .（3 3）P P实实= 727.3 W.= 727.3 W.2. (2014广东)如图1-16-6是家用电热壶及铭牌，假设电热壶电阻丝电阻不变，水的比热容c水=4.2103 J/(kg

12、)，水的密度1.0103 kg/m3. 求（1）电热壶电阻丝的电阻.（2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1 L水从20 加热到100 所需要的时间.（3）当电压为198 V时，电热壶的实际功率.（1 1）电热壶的电阻）电热壶的电阻R= =48.4 .R= =48.4 .（2 2）水的质量）水的质量m m= =1 1V V=1.0=1.010103 3 kg/m kg/m3 31 11010-3-3m m3 3=1 kg,=1 kg,水吸收的热量水吸收的热量Q Q= =cmtcmt=4.2=4.210103 3 J/ J/（kgkg）1 kg1 kg（100 -20 100 -20 ）=3.

13、36=3.3610105 5 J, J,由于不考虑热量损失由于不考虑热量损失W W电电= =Q Q, ,t t= = =336 s.= = =336 s.（3 3）当电压为）当电压为198 V198 V时，电热壶的实际功率时，电热壶的实际功率P P实实= = =810 W. 810 W. 考题预测考题预测3. 灯泡L的额定电压为6 V，小明通过实验测得灯泡的电流随电压变化的曲线如图1-16-7所示. 由图可知，当灯泡L正常发光时，通过其灯丝的电流是_A，此时灯泡L的电阻是_；通过调节滑动变阻器，使灯泡L两端的电压为3 V，则此时灯泡L消耗的实际功率为_W.0.6101.54. 如图1-16-8

14、甲所示是R1、R2的电流与电压的变化关系图像，乙图中电压表的示数为4 V，回答下列问题：(1)求R1、R2的阻值. (2)求电源电压. (3)求R1、R2的总功率. (1)(1)R R1 1 20 20 ，R R2 2 10 .10 .(2)(2)I I1 1 0.2 A0.2 A，U UIRIRI I1 1( (R R1 1R R2 2) )0.2 A0.2 A(10 (10 20 )20 )6 V.6 V.(3)(3)P PUIUI6 V6 V0.2 A0.2 A1.2 W.1.2 W.5. 小明用如图1-16-9甲所示的电路测额定电压为6 V的灯泡的电功率，保护电阻R02 . 闭合开关S

15、，滑动变阻器的滑动触片从最右端向最左端移动过程中，通过灯泡的电流I与其两端电压U的关系如图1-16-9乙所示. 求：(1)灯泡的额定功率. (2)电源的电压. (3)滑动变阻器的最大电阻值. (1)(1)由图像知当电压表示数为由图像知当电压表示数为6 V6 V时，通过灯泡的额定电流时，通过灯泡的额定电流I I额额1.0 A1.0 A，灯泡的额定功率灯泡的额定功率P P额额U U额额I I额额6 V6 V1.0 A1.0 A6 W.6 W.(2)(2)滑片在最左端时，灯泡滑片在最左端时，灯泡L L与与R R0 0串联，由图可知此时通过灯串联，由图可知此时通过灯泡的电流和灯泡两端电压分别为泡的电流

16、和灯泡两端电压分别为I I1.0 A1.0 A，U UL L6.0 V6.0 V，由由I I 得，得，R R0 0两端电压两端电压U UR0R0IRIR0 01.0 A1.0 A2 2 2 V2 V，则电源电压则电源电压U UU UL LU UR0R06 V6 V2 V2 V8 V.8 V.(3)(3)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小由图像可知，此时灯泡两端的电压最小由图像可知，此时灯泡两端的电压U UL L1.0 V1.0 V，电路，电路中的电流中的电流I I0.5 A0.5 A，灯泡的电阻，灯泡的电阻RLRL 2 2 ，电

17、路中的总电阻电路中的总电阻R R总总 16 16 ，滑动变阻器最大阻值滑动变阻器最大阻值R RR R总总R R0 0R RL L16 16 2 2 2 2 12 . 12 . 考点归纳考点归纳本考点的常考角度有：1. 电功和电功率的区别与联系：(1)电功与电功率所描述的物理概念不同：电功是描述电流做功多少的物理量，而电功率则是描述电流做功快慢的物理量. 电功率不仅跟电流做功多少有关，还跟做功时间的长短有关，它是由上述两个因素决定的. (2)电功与电功率的计算公式不同：电功的基本计算公式为W=UIt，由此可以看出，电流做功多少跟电压、电流强度和通电时间三个因素有关，是由它们三者的乘积来决定大小的

18、. 电功率的基本计算公式是P=UI，它表明电功率跟电压、电流两个因素有关，其大小由它们的乘积决定. (3)电功与电功率的单位不同：电功的单位是焦耳和千瓦时，而电功率的单位则是瓦特和千瓦. (4)电功与电功率的测量方法不同：电功是用电能表来直接测量的；而电功率要用伏安法间接进行测量，即测出用电器两端电压及通过用电器的电流强度，然后利用公式P=UI求出电功率. 电功与电功率的联系十分密切，利用公式P=W/t可得出W=Pt. 2. 额定功率与实际功率的区别：一个用电器的电功率是随着它两端电压的改变而改变的. 而且一个用电器也不是随便接入什么电路都能工作的. 设计用电器时，需要确定它在正常工作时的工作

19、条件(如电压、电流)、工作性能(如电功率)，通常在用电器的铭牌上标出. 正常工作时的电压叫做额定电压，在额定电压下的电功率叫做额定功率. 一个用电器(如灯泡)生产出来了，其额定电压、额定功率是确定的. 实际功率是用电器在实际工作时的功率，是不确定的. 如果用电器两端的实际电压等于它的额定电压时，则实际功率等于额定功率，这时用电器正常工作；如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压，则实际功率就小于额定功率，这时用电器不能正常工作；如果用电器两端的实际电压大于它的额定电压，则实际功率就大于额定功率，用电器也不能正常工作，严重时会影响用电器的使用寿命. 为此，在使用用电器时，应尽量保证用电器两端的电

20、压等于或接近其额定电压，这样才能使用电器更好地发挥作用. 3. 电功率计算题的解题思路：(1)对于只有一种状态(无开关通断或变阻器滑片移动等)的电路，首先要结合题目给出的条件对电路图进行分析，弄清电路的连接方式，挖掘题目中的隐含条件. 例如灯泡正常发光，隐含灯泡两端的电压等于灯泡的额定电压，功率等于灯泡的额定功率，利用额定电压和额定功率可以求出灯泡的电阻等. 然后可利用欧姆定律和串、并联电路的特点及电功、电功率的计算式等采用分析法(从求解量到已知量)或综合法(从已知量到求解量)求解. 一般串联电路应抓住电流相等这一桥梁，而并联电路应充分利用各支路互不影响及各支路两端的电压相等的条件，还可以利用

21、中间量，列比例式求解. (2)对于有两种或两种以上状态的电路综合计算题，首先要针对每一种电路状态用文字说明并画出相应的电路图；然后利用电源电压、定值电阻等不变的量或者电流关系、电压关系等列出对应的方程；最后利用数学方法解出这些方程，列方程和解题时要严格做到“对应”，不但同一导体(或同一段电路)上各物理量要“对应”，而且要做到同一状态下各物理量的“对应”. 考点考点3测量小灯泡的电功率测量小灯泡的电功率考题再现考题再现1. (2014广东)下图中“”“”分别表示电表的正负接线柱，可以测量R消耗的电功率的电路图是( )B2. (2013广东)小王做“测量小灯泡电功率”的实验所用器材有：标有“2.5

22、 V ”字样、正常发光时阻值约为13 的完全相同的小灯泡两个，电压恒为3 V 的学生电源，标有“20 1 A ”的滑动变阻器，电流表，电压表，开关及导线若干. （1） 图1-16-10甲是实验电路图， 图1-16-10乙是他的实物连接图，接线过程中有一处连接错误，请在错误的接线上打“”并用笔画线代替导线进行改正，要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大. （2）小王在实验之前检查仪表时发现：电流表有电流通过时能自由偏转；电流表未接入电路时，电流表指针如题图1-16-11所示，出现这种现象的原因是_.如答图如答图1-16-11-16-1所示所示. .电流表的正负接线电流表的正负接线柱接反了柱接反了

23、（3）按电路图正确连接后，闭合开关，灯不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数造成这种现象的原因可能是_（填正确选项前的字母）.A. 滑动变阻器断路B. 开关接触不良C. 小灯泡与灯座接触不良D. 电流表断路（4）排除故障后，闭合开关，改变滑动变阻器滑片位置，将电压表和电流表的示数填入右表中. 从表中可知小灯泡的额定功率为_W. （5）若将两个小灯泡串联后直接接在3 V 电源的两端，两灯消耗的总电功率为_W. C0.50.48考题预测考题预测3. 为测量某电热杯的电功率，小明同学把家中其余用电器均从电源上断开，只将该电热杯接入电路，观察电能表，发现在1 min内电能表转盘转动15圈. 电能表

24、的部分技术参数如表，该电热杯的电功率是( )A. 300 WB. 30 WC. 150 W D. 200 WA4. 小明利用电能表测某一家用电器的电功率，当电路中只有这个用电器连续工作时，测得在1 h内，该用电器消耗的电能为1.2 kWh，那么这个用电器是( )A. 空调B. 电冰箱C. 电视机D. 台灯5. 如图1-16-12甲所示，在测定小灯泡电功率的实验中，选用的电源电压为4.5 V，小灯泡的额定电压为2.5 V. A(1)连接电路时开关_. (2)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表均无示数，原因可能是下列中的哪一种？( )A. 灯泡断路B. 电压表短路

25、C. 灯泡短路D. 滑动变阻器断路(3)排除故障后，闭合开关，移动滑片P至某一位置时. 电压表的示数如图乙所示，其读数为_；要获得小灯泡额定功率的数据，滑片P应向_(填“A”或“B”)端移动. (4)改变滑片P的位置，获得如下表所示的多组对应的电压、电流值. 由表格可知，灯泡的额定功率是_W. D2.2 VB0.5 断开断开6. 在“伏安法测小灯泡的额定功率”实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5 V，实验电路图如图1-16-13甲所示：(1)E、F两表分别是( )A. 电压表、电流表B. 电流表、电压表(2)实验时测得电压表示数如图乙所示：要使小灯泡正常发光，滑动变阻器往_(填“a”或“b”)

26、端移动. Ab(3)实验过程中，测得电压表和电流表的实验数据如下：小灯泡的额定功率为_W.7 在测定“小灯泡电功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5 V、电阻约为10 .0.75（1）连接电路时开关应_，图1-16-14中的电流表尚未接入电路，连接时电流表应选0_A的量程（2）连好电路后，闭合开关，发现电流表、电压表的指针反偏(即逆时针偏转)，原因是_(写出一种即可)（3）聪聪同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数为2.2 V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向 _ (填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为_V.（4）聪聪移动滑片使小灯泡正常发光，此时电流表的读数为0.2

27、7 A，小灯泡正常发光的电阻是_(结果保留一位小数)，小灯泡的额定功率是_W.断开断开0. 6电源正负极接反电源正负极接反( (或电流表和电或电流表和电压表的正负接线柱接反压表的正负接线柱接反) )A2.59.30.675考点归纳考点归纳1. 测小灯泡电功率实验电路图的连接.2. 实物连接中电压表、电流表、开关、滑动变阻器的注意点.3. 电路故障判定及对U-I图像的理解. 考点考点4焦耳定律焦耳定律考题再现考题再现1. (2015广东)用图1-16-15所示的装置做“探究电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实验. （甲、乙是完全相同的密闭容器. 闭合开关前，A、B两U形管内液面相平）（1）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的_来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了_的探究方法. 高度差高度差转换法转换法(2) 通过对比观察，_（填“甲”“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多. 由此可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越_，导体产生的热量越多. 2. (2014广东)如图1-16-16所示，电源电压为12 V，灯泡上标有“12 V 12 W”.ae和bf是同种型号电阻丝，每1 m的电阻丝的电阻均为0.5 ，其他导线电阻不计. c、d两点始终保