初中物理竞赛教程(基础篇)第27讲 电功 电功率

1、2第 27 讲电功电功率1 学习提要1.1 电功电流通过电动机时，电动机便会转动并发热，电能就转化为电动机的机械能和内能，在此过 程中电流做了功。电流在通过各种用电器时都做了功。1.电功电流所做的功叫做电功。电流做功的过程，就是电能转化成其他形式的能的过程；电流做了多少功，就有多少电能转 化成其他形式的能。若电路中的用电器是纯电阻元件，则电能全部转化成内能。2.电功的计算电流做功的多少与通过导体的电流、导体两端的电压以及通电时间有关。电流通过导体所做的电功等于导体两端的电压、通过导体的电流和通电时间的乘积。即W UIt，对于纯电阻电路，还可以采用W URt或 W I2Rt进行计算。.另外根据

2、W I2Rt，所以电流所做的功还可以用公式W UQ 。3.电功的单位在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称为焦（J）。1 焦（J）= 1 伏安秒(VAs)。生活中电功常用的单位是千瓦时（kWh）， 1 kWh = 3.6106J。通过家用手电筒内小电珠的电流，每秒钟所做的电功大约为 1J，这表明家用手电筒通电时， 每秒钟约有 1J 的电能转化为内能和光能。27. 1.2 电功率电流通过不同的用电器，做功的快慢程度是不同的。例如电风扇工作时，通过电动机的电流121h 可以做功十几万焦；而通过大型机床电动机的电流 10 s 就可以做功几十万焦。电流做功的快 慢不仅与做功的多少有关，还与做功的时间有

3、关。1.电功率 .电功率是表示电流做功快慢的物浬量，定义为单位时间内电流所做的功，即P WtUI 。对于纯电阻电路,则还可以使用 P UR或 P I 2R。2.电功率的单位在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称为瓦，记为 W。1W=1VA。常用单位还有千瓦： (kW)，lkW= 1000 W。3.额定电压、额定功率额定电压是用电器正常工作时的电压。如用电器上标有“220 V”字样，表示该用电器正常 工作时的电压为 220 V。额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率，如用电器上标有“40 W”宇样，表示该用电 器在正常工作时消耗的电功率为 40 W。如图 27-1 所示，用电器上标有“220

4、 V 40 W”表示用电器在 220 V 电压下可以正常工作， 它在 220 V 电压下消耗的电功率为 40 W。额定电功率与额定电压是在设计用电器时设定了的。一个用电器一般只有一个额定电压值、 一个额定电功率值。表 27- 1 为一些电器设备的额定电功率。表 27-1电 器日光灯电视机电冰箱电功率（W）840约 75约 250电 器白炽灯家用空调器电饭锅电功率(W)约:1560000 2000约 70027.1. 测3 定小灯泡电功率的实验21.实验原理根据公式 P = UI 可知需要测量的物理量为电压（U）和电流（I）。 2.实验器材电源，电流表，电压表，小灯泡，滑动变阻器，电键，导线若干

5、。 3.实验步驟（1）按图 27-2 连接电路；图 27-2滑动变阻器的滑片放在阻值最大的位置，闭合电键，接通电路调节滑动变阻器的滑片， 使小灯在额定电压下发光，在 表 27 - 2 中记录下电压表和电流表的示数；计算小灯的额定电功率；移动滑片，使小灯两端的电压比额定电压稍高和稍低，分别观察小灯发光的情况与额 定电压时的发光情况有什么不同，并记下电压表和电流表的示数；分别算出小灯泡的实际电功率并填人表 27 -2 中。表 27-2实验序号电压 U（V）电流 I（A）电功率 P(W)小灯的亮暗程度稍安正常稍亮注意：在测定小灯电功率实验中，小灯的电阻随温度的改变而改变,所以我们不可以用小灯的 电阻

6、或电路的总电阻分析。27.2 难点释疑27. 2.1 关于纯电阻电路32U U222实22电流通过电阻(电阻器)时，电能全部转化为内能。当电路中的用电器都是“纯粹”的电阻时， 组成的电路称之为纯电阻电路。可以看作纯电阻的用电器有：电炉、电烙铁、电热水器、电饭锅、 电热毯、白炽灯等。而电动机、微波炉、电视机、电脑、日光灯等用电器则不是纯电阻用电器， 电流通过这类用电器时，一小部分电能转化成热量，大部分电能转化成机械能、光能、电磁能或 声能等。“学习提要”中电功和电功率的两个推导式只适合于纯电阻电路。27. 2. 2 正确理解额定电压、额定电功率、实际电压、实际电功率如果用电器两端的电压不等于额定

7、电压，用电器就不能正常工作，它的实际电功率也就不等 于它的额定电功率。用电器工作时的实际电功率取决于工作时的实际电压。当 U =U 时，P =P ，用电器正常工作；实 额 实 额当 U U 时，P P ，用电器不能正常工作,容易被烧坏；实 额 实 额当 U U 时，P ”、“”或“=”)。若并联后接在 110V 电路中，消耗电功率较 乙灯，此时甲、乙两灯消耗的电功率之比为 ；若串联后接在 220 V 电路中，消耗电功率较大的是灯，此时甲、乙两灯消耗的电功率之比为 。4、一个小灯泡与一个 5 的电阻串联后，接在电压为 10V 的电源上恰能正常发光，此时小灯泡的功率为 5 W，则小灯泡正常发光时的

8、电阻为 ，额定电压为V。5、有两个定值电阻，第一次将它们并联后接在电源两端，它们消耗的总功率为 P ，第二欠1将,它们串联后接在电源两端，它们消耗的总功率为 P 。设电源电压不变，则 P 与 P 的关系是2 1 2（ ）A、P P 1 2D、不能确定6 、 个断丝的灯泡经摇晃重新搭上后，再放回原来电路中使用时，要比原先亮些 , 是因为 （ ）15A、灯丝电阻变大，实际电功率变大C、灯丝电阻变大，实际电功率变小B、灯丝电阻变小，实际电功率变大D、灯丝电阻变小，实际电功率变小7、将一根阻值为 R 的电阻丝接在某一电路中，通电一段时间后，电流做功为W 。现将该电1阻丝拉长至原来的 2 倍后再接回到该

9、电路中，通电相同时间后，电流做功为 W ，则 W 与 W 之2 1 2比为（ ）A、1：2 B、2：1 C、4：1 D、1：48、根电阻丝两端电压为 U 时，消耗电功率为 P，若电阻丝被剪去一半后再接到两端电压 为的电路中，则消耗的电功率为 （ ）A、B、C、2PD、4P是9、如图 27- 11 所示电路，在滑动变阻器滑片 P 由 b 端向 a 端移动过程中，可以看到的现象（ ）电流表示数变小，电压表示数变大，灯变暗电流表示数变大，电压表示数变小，灯变亮电流表示数变小，电压表示数变小，灯变暗电流表示数变大，电压表示数变大，灯变亮10、在图 27-12 所示的电路中，电压 U 不变，R ：R =

10、 2：3，则电键 S 闭合和断开时，R1 2消耗的功率之比是 （）A、2：3 B、5：2 C、25：4 D、4：25116图 27-11图 27-12图 27-1311、在图 27-13 所示的电路中，当把电键 S 断开时 （ ） A、灯 L 变亮，电功率变大，电流表示数变大灯 L 变暗，电功率变小，电流表示数变小灯 L 亮度不变，电功率不变，电流表示数变小灯 L 亮度不变，电功率不变，电流表示数不变12、在图 27-14 所示的电路中，合上电键 S 后，L 和 L 都能发光。一段时间后，其中一灯1 2熄灭，电压表示数变大，电流表示数为 0。产生这种现象的原因可能是 （ ）A、L 短路1B、L

11、 短路2C、L 断路1D、L 断路2图 27-1413、标有“110V 40W”的甲灯和标有“110V 100W”的乙灯串联后接在 220V 的电路中， 则（ ）A、甲灯将被烧坏C、两灯都将被烧坏B、乙灯将被烧坏D、两灯都不会被烧坏14、把标有“12V 6W”和“6 V 3W”的甲、乙两个灯泡串联后接在 12V 的电源上，若灯丝 电阻不变，下面说法正确的是 （ ）A、两灯的实际功率相同 C、乙灯比较亮B、通过甲灯的电流较大D、两灯串联后的总功率是 4W1715、将灯 L 接到电压为 U 的电路上，灯的电功率为 25W，若将灯 L 与一个电阻 R 串联后仍接在原电路时，灯 （ ）L 消耗的电功率

12、为16W ，设灯丝电阻不变，则此电阻消耗的电功率是A、2W B、4W C、8WD、9W16、电阻 R 的阻值为 10 ，当电阻 R 与 R 以某种方式连接在电源两端时，通过 R 的电流1 1 2 1为 0.3 A；当两电阻以另一种方法连接在同一电源两端时，通过R 的电流为 0.9 A。求： （1）电1源的电压；（2）电阻 R 的阻值；（3）电阻 R 在两种连接方法中的较大功率。2 117、如图 27-15 所示电路，已知灯泡 L 上标有“4V 4W”字样，滑动变阻器阻值为 0 8 。 当滑动变阻器滑片 P 移至端点 a 时，灯泡能正常发光；当滑片 P 移至中点时，求此时灯泡的电阻 和实际电功率

13、（设此时灯丝电阻不变）。图 27-1518. 某同学用电源、电压表、电流表、标有“5 1A”字样的滑动变阻器、电键及导线若干做 “测定小灯泡电功率”的实验，小灯上标有“0.3 A”字样，估计小灯的额定功率为 1.2W 左右。 他正确连接电路，实验步骤正确。闭合电键 S，观察到电流表、电压表的示数分别如图 27-16 的 (a)和(b)所示。接着，他把电压表并在滑动变阻器两端，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯正常发18光，观察到电压表的指针仍如图27-16(b) 所示，则电源电压为V ，小灯的额定电压为V，额定电功率为W，小灯正常发光时滑动变阻器接入电路的电阻值为 。图 27-1619、某同学做“

14、测定小灯泡电功率”的实验，所用小灯的额定电压为 2.5V 或 4.5V。他正确 连接电路，实验步骤正确。闭合电键S，观察到电压表、电流表的示数分别为2V 和 0.2A。 过了 一会儿，小灯突然熄灭，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯都不亮，电压表的示数始终为 12V，则电源电压为V，滑动变阻器的最大阻值为 。他换用一个相同规格的小灯接入电路，重新进行实验，当小灯正常发光时，滑片的位置恰好在变阻器的中点上，电压表的示数如图 27-17所示，则小灯的额定电压为V，额定功率为W。图 27-1719作业参考答案与解析A 卷1、【答案】电，机械，内，机械，内【解析】略2、【答案】0.3，3【解析】略3、

15、【答案】镍铬合金丝，铁丝【解析】略4、【答案】电流做功快慢，3000【解析】略【答案】额定电压，额定电功率，220，0.27，600 【解析】略【答案】D【解析】略7、【答案】D【解析】略8、【答案】B【解析】略209、【答案】C【解析】略10、【答案】A【解析】略11、【答案】C【解析】略12、【答案】D【解析】略13、【答案】C【解析】略14、【答案】B【解析】略15、【答案】C【解析】略16、【答案】（1）0.5A，（2）4 ，（3）30【解析】略17、【答案】15 ，7.5【解析】略18、【答案】10【解析】略19、【答案】（1） P UI ，（2）见图，（3）断开，右端，电压表21【解析】略20、【答案】（1）电流表读错量程，电压表接在滑动变阻器两端；（2）2.5，2.2，2.8，（3）0.75 【解析】略B 卷【答案】乙，1:2，丙，1:4 【解析】略【答案】1:1，1:4，4:1，4:1 【解析】略【答案】=，乙，1:4，甲，4:1 【解析】略【答案】5,5【解析】略5、