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文档简介
电功和电功率1.电能、电功(1)电能可以转化为其他形式的能。(2)电功:电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程。公式:__________(普遍适用),W=__________=__________(仅适用于纯电阻电路)。
(3)电功的国际单位是________,符号是________。
W=UIt
I2Rt焦耳J知识梳理2.电能表(1)作用:用来测量电路消耗电能的多少。(2)读数:前后两次读数之差。(3)铭牌上的数据:“220V”表示电能表的____________________是220V。“10(20)A”表示这个电能表允许通过的____________________________是20A。“3000r/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能,电能表上的转盘转过3000转。
额定电压额定最大电流3.电功率(1)电功率表示电流做功的________。
(2)电功率的单位是________,简称______,符号是________。
(3)计算公式:①P=____________=____________(普遍适用)。②P=____________=____________(仅适用于纯电阻电路),多用于电路中电压相等或电流相等时比较功率的大小。快慢瓦特瓦W
UI
I2R(4)测量小灯泡的电功率①原理:__________________________。②器材:小灯泡、电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、导线。③实验电路图如图所示。P=UI④注意事项a.选择的器材规格要合适。b.连接电路时,开关应处于________状态,滑动变阻器调到阻值________处。
c.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。断开最大(5)额定功率与实际功率用电器在____________下工作时的电功率叫做额定功率。额定功率是唯一的。用电器在_____________下工作时的功率叫做实际功率。实际功率是变化的。
①当U实=U额时,P实=P额,用电器正常工作。②当U实>U额时,P实>P额,用电器容易烧坏。③当U实<U额时,P实<P额,用电器不能正常工作。额定电压实际电压4.电流的热效应(1)电流通过导体时电能转化成________的现象。
(2)电流热效应的影响因素:______________、______________和_____________。
内能电流的大小导体的电阻通电时间5.焦耳定律(1)内容:电流通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,跟通电时间成正比。(2)计算公式:_____________(普遍适用)。(3)当电流所做的功全部转化为内能时,电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,Q=W=Pt=_______=_______(仅适用于纯电阻电路)。
(4)电热的利用和防止①利用电热:所有电热器,如电饭煲、电熨斗、电烙铁等。②防止电热:计算机内的散热风扇,电视机外壳的散热窗等。Q=I2RtUIt
考点1.电能、电能表【例1】小东一家外出旅游,家中只有一个网络摄像头和一个路由器在工作,其功率分别为6W和10W。出发和回家时,电能表示数如图所示,这一次小东一家外出的时间约为________h。(电路其他元件损耗的电能不计)
考点突破
1.如图所示,电能表的示数是______kW·h。接在这种电能表上的用电器每消耗1kW·h电能,电能表上的转盘转过__________转。
第1题图520.32000变式练习考点2.电功率【例2】如图所示,电源电压恒定,R0为定值电阻,Rx为滑动变阻器。闭合开关S,把滑动变阻器的滑片P从B端移到A端,电压表示数的变化范围是0.6V~3V,电流表示数的变化范围是0.12A~0.6A。下列说法正确的是(
)。A.电源电压为6VB.R0的阻值为25ΩC.Rx的最大阻值为20ΩD.移动滑片P,电路总功率的最小值为0.72W解析
把滑动变阻器的滑片P移到A端时,电路为R0的简单电路,电压表测电源电压,故电源电压为3
V,A错误;当电压表的示数为3
V时,电流表的示数为0.6
A,由欧姆定律可得R0的阻值为5
Ω,B错误;当把滑片P移到B端时,电流表的示数为0.12
A,此时滑动变阻器两端电压为U2=3
V-0.6
V=2.4
V,由欧姆定律可得Rx的阻值为20
Ω,C正确;当滑片P移到B端时,电路的总电阻最大,电功率最小,故P=0.12
A×3
V=0.36
W,D错误。答案
C2.若将标有“12V
12W”“12V
6W”的灯L1和L2(假设灯丝电阻不变)串联在某电源上,两灯都发光,则下列说法正确的是(
)。A.通过灯L1和L2的电流之比为2∶1B.灯L1和L2的电阻之比为2∶1C.灯L2比灯L1亮D.灯L1和L2的实际功率之比为2∶1C变式练习考点3.电流的热效应、焦耳定律【例3】标有
“220V
40W”
的电风扇、电烙铁、日光灯各自在额定电压下正常工作相同的时间,比较它们产生热量的多少,结果是(
)。A.一样多 B.电风扇最多
C.电烙铁最多 D.日光灯最多解析
虽然三种用电器正常工作相同的时间消耗的电能一样多,而且工作时都会发热,但是电风扇和日光灯工作时只是将少部分电能转化为内能。而电烙铁工作时是将全部电能转化为内能,所以电烙铁产生的热量最多。答案
C3.如图所示,该实验装置是用来探究电流通过导体产生的热量与__________的关系,实验中用U形管内液面的________反映导体产生热量的多少。通电一段时间后,容器________(填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
第3题图电流大小高度差甲变式练习考点4.测量小灯泡的电功率【例4】小军做“测量小灯泡的电功率”实验,所用器材有:标有“2.5V”字样、正常发光时阻值约为13Ω
的完全相同的小灯泡两个,电压恒为3V的学生电源,标有“20Ω
1A”的滑动变阻器,电流表,电压表,开关及导线若干。(1)图甲是实验电路图,
图乙是小军的实物连接图,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)小军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,电流表指针如图丙所示,出现这种现象的原因是______________________________。
(3)按电路图正确连接后,闭合开关,发现灯不亮,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________。(填字母代号)
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的位置,将电压表和电流表的示数填入下表(见下页)中。从表中可知小灯泡的额定功率为______W。
实验次数电压表的示数U/V电流表的示数I/A小灯泡的功率P/W11.50.16?22.50.20?32.80.22?(5)若将两个完全相同的小灯泡串联后直接接在3V电源的两端,则两个小灯泡消耗的总电功率为________W。
解析
(1)滑动变阻器应按一上一下的原则串联在电路中,使滑动变阻器接入电路的电阻最大说明此时电阻丝完全接入电路。(2)使用前,检查电流表和电压表的指针是否指在零刻度线处,如果不是,那么需要调零。(3)电路故障分两类:短路和断路。电路短路时,短路部分无电压,电流大;电路断路时,断路部分无电流,电压大。(4)根据表格可知小灯泡两端的电压为额定电压时通过小灯泡的电流,根据
P=UI求出小灯泡的额定功率。(5)根据两个相同的电阻串联时的电压特点,当把两个完全相同的小灯泡串联接入3
V的电路时,小灯泡两端的电压为1.5
V,然后由表格数据找出电路中的电流值为0.16
A,即可根据P=UI求出两个小灯泡消耗的总电功率。答案
(1)图略(2)电流表使用前没有将指针调到零刻度线处(3)C
(4)0.5
(5)0.484.如图甲所示,在
“测量小灯泡的电功率”
实验中,选用的电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V。甲
乙第4题图(1)连接电路时开关必须__________。(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表、电流表均无示数,原因可能是________。(填字母代号)
A.小灯泡断路
B.电压表短接C.灯泡短接
D.滑动变阻器断路断开D(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片至某一位置时,电压表的示数如图乙所示,其读数为________V;要获得小灯泡额定功率的数据,滑片应向______(填“左”或“右”)端移动。
(4)改变滑片的位置,获得下表所示的多组对应的电压、电流值。由表格可知,小灯泡的额定功率是________W。
实验次数电压表的示数/V电流表的示数/A1
1.5
0.152
2.5
0.203
3.0
0.222.2右0.5一、选择题。1.下列用电器利用电流的热效应工作的是(
)。A.电视机 B.电热水杯C.电风扇 D.电脑B课堂练习2.智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户启用
“省电模式”,这种模式可延长电池的供电时间,原因是(
)。A.降低了电池的输出电压B.减小了电池的输出电流C.减小了电子线路的电阻D.增大了电池的输出功率B3.某款充电宝容量为10000mA·h,给手机充电时充电电压为5V。下列说法正确的是(
)。A.充电宝给手机充电时,充电宝将电能转化为化学能B.给充电宝充满电,可以存储1.8×105kW·h的电能C.充电宝上的二极管指示灯是利用半导体材料制作的D.给充电宝充电时,充电宝相当于电路中的电源C4.定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示,现将甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,下列分析不正确的是(
)。A.乙消耗的电功率为7.2WB.甲消耗的电功率为3.6WC.甲中的电流小于乙中的电流
D.甲的电阻值小于乙的电阻值第4题图D5.在“测量小灯泡的电功率”实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V,小丽通过正确的实验得到的数据如下表,则下列结论正确的是(
)。电压U/V1.52.02.53.0电流I/A0.250.290.320.35A.灯丝的电阻随电压增大而减小B.小灯泡的额定功率为0.8WC.小灯泡的额定功率为四次功率的平均值D.通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比B6.商场里的自动扶梯无人乘坐时,运行速度缓慢;有人乘坐时,“感应开关”自动闭合,速度增大。自动扶梯的出、入口处各有一个“紧急制动开关”,断开任何一个,都能使自动扶梯停止,模拟电路如图所示。下列说法错误的是(
)。A.S1、S2是“紧急制动开关”,S3是“感应开关”B.有人乘坐时,S1、S2、S3均闭合C.有人乘坐时,电动机两端电压小于电阻R两端电压D.无人乘坐时,电阻R可以起到节约电能的作用第6题图C7.有额定电压相同的电热水壶甲和乙,甲的额定功率为1800W,乙的额定功率为1200W。两个电热水壶都正常工作时,下列说法正确的是(
)。A.甲电热水壶两端的电压较高B.电流通过甲电热水壶做功较快C.通过两个电热水壶的电流相等D.相同时间内,两个电热水壶消耗的电能一样多B8.某种电暖器的电路图如图所示,电暖器说明书的部分数据如下表。已知R1=55Ω,R2=44Ω,下列说法正确的是(
)。第8题图额定电压/V挡位数/挡额定功率/W低温中温高温22038801
1001
980A.使用“低温挡”只需要闭合S2B.使用“高温挡”只需要闭合S1C.闭合S1、S2时,通过R1、R2的电流之比为5∶4D.中温挡正常工作1分钟,产生的热量为6.6×104JD9.如图所示,电源电压不变,只闭合开关S1,电流表的示数为0.3A;再闭合开关S2,电流表示数变化了0.4A。则同时闭合S1、S2后,相同时间内R1、R2消耗的电能之比是(
)。A.3∶4B.4∶3C.7∶3D.4∶7第9题图A二、填空题。10.如图所示,该实验装置是用于“探究电流通过导体产生的热量跟__________的关系”。实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫__________(填“控制变量”或“转换”)法。通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量比右侧的______(填“多”或“少”)。
第10题图电阻大小转换少11.如图所示,灯L1标有“4V
4W”字样,灯L2标有“4V
2W”字样。闭合开关,从右向左缓慢移动滑动变阻器的滑片P,直到其中一盏灯恰好正常发光,此时电压表的示数是______V,灯L1和灯L2的总功率是______W。
第11题图6312.小星测电阻电功率的实验电路如图所示。闭合开关,滑动变阻器滑片向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻值________,电压表的示数________,电路消耗的电功率________。(填“变大”“变小”
或“不变”)
第12题图变小变大变大13.如图所示,电源电压为
6V,电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S后,电流表的示数为0.9A,则通过电阻R1的电流为________A,R2的电功率为________W。
第13题图0.61.814.已知R1∶R2=3∶4,当电阻R1、R2并联接在电路中时,在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q1∶Q2=__________。
15.某品牌电烤箱在额定电压下,功率从大到小有高挡、中挡和低挡。电烤箱在不同挡位工作时的电路图如图所示,R1、R2为发热电阻丝,且R1>R2,则高挡、中挡和低挡对应的电路图分别是图________、图________和图________。(填
“甲”
“乙”
或
“丙”)
第15题图4∶3丙乙甲(1)定值电阻R1和R2分别加热容器内的油(甲瓶中的油比乙瓶中的多)。两个电阻工作相同时间,油均未沸腾,观察到甲温度计升温比乙温度计多。该过程电阻产生的热量全部被油吸收。根据上述实验可得“R1产生的热量比R2多”,依据是______________________________________。
(2)根据上述信息,可判断R1______R2。(填“>”“<”或“=”)
三、实验题。16.用如图所示的装置进行实验,根据现象可推断定值电阻R1和R2的大小关系。甲瓶中的油吸热更多>17.小明连接了如图甲所示的电路,灯泡上标有
“2.5V
0.3A”。
甲
第17题图(1)在方框内画出实物图甲对应的电路图。如图所示:(2)闭合开关,看不到灯亮,电流表有示数。小明认为灯不亮的原因是灯丝断了,你认为他的说法是否正确?________,依据是_____________________________________________________________。不正确电流表有示数说明电路是通路,如果灯丝断了,电流表不可能有示数乙(3)小芳想通过测量ab接线柱间、cd接线柱间的电压找出灯不亮的原因。请在图乙中把用电压表测ab接线柱间的电压时的实物图补充完整。如图所示:测量时若出现下表中的情况,请根据数据判断可能导致看不到灯亮的原因。测量时的情况Uab/VUcd/V电流表示数I/A看不到灯亮的原因情况一2.1000.30
情况二2.200.400.14
情况二中,看不到灯亮,通电10s灯消耗的电能为________J。灯泡短路灯泡的实际功率过小0.5618.小刚家的台灯是通过电位器来调节亮度的。他猜想:台灯变亮时电位器消耗电能的功率会变小。为此他设计了如图甲所示的电路进行探究,已知电源电压为4V并保持不变,电压表(0~3V)有两个,电流表(0~0.6A)有一个,滑动变阻器规格为“20Ω
1A”,小灯泡L上标有“2.5V
1.25W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)。甲
乙第18题图
电流电压0.5先变大后变小0.21.8四、计算题。19.汽车启动时,蓄电池向启动电动机M供电,设M两端电压为U,通过M的电流为I,测得U-t和I-t图象如图甲所示。第19题图(1)求t1时M的电功率。(2)如图乙所示,M仅通过导线a、b接入电路,a的电阻为0.001Ω,若通过M的电流为200A。持续0.5s,求此过程:①a两端电压。②a产生的热量。(3)一般采用电磁继电器控制M的通断电,利用实验器材模拟汽车启动,简易电路如图丙所示。A与B接触时M通电,请用笔画线代替导线完成电路的连接。
20.某种电热水器的电路图如图所示,R1为发热板,R2为保温电阻,S1是温控开关。当电热水器处于加热状态时水被加热,达到设定温度时,S1自动断开,热水器处于保温状态。电阻R1=50Ω,R2=450Ω。(1)当电热水器处于加热状态时,电路中的电流是多大?(2)当电热水器处于保温状态时,R1的电功率是多少?第20题图
21.小瑞设计了如图甲所示的模拟智能测温报警电路,电源电压为12V,报警器(不计电阻)通过的电流超过10mA时就会报警,热敏电阻RT的阻值随温度T的变化关系如图乙所示。要求:当所测温度达到或超过37.3℃时,系统报警。(1)计算R0。(2)38℃时电流约为多少?(结果保留两位有效数字)(3)36℃到40℃的过程中,电路最大总功率是多少?第21题图
五、综合能力题。22.某太阳能百叶窗既能遮阳,又能发电,它的构造特点是百叶窗的叶片为太阳能电池板(以下简称电池板),其工作电路图如图所示。电池板将太阳能转化为电能(转化效率为10%),为蓄电池充电,蓄电池再向节能灯供电。设太阳每秒辐射到每平方米电池板上的能量为1.2×103J(即辐射照度为1.2×103W/m2),电池板对蓄电池充电的功率为60W。蓄电池充满电后,能够让10盏
“12V
3W”
的节能灯正常工作6h,不考虑蓄电池充电和供电时的电能损耗。则:(l)电池板对蓄电池充电,是将电能转化为________能的过程。
(2)白天蓄电池处于充电不供电状态,在图中应闭合开关________。
化学S1(3)10盏
“12V
3W”
节能灯正常工作时的总电功率为________W。
(4)要将剩余一半电量的蓄电池充满电,电池板需对蓄电池充电________h。若充电电压为20V,则充电电流为________A。
(5)该百叶窗电池板的面积为________m2。第22题图301.530.51.(2021·广东)在如图所示的电路中,灯泡L1、L2分别标有“6V
3W”“6V
6W”字样,电源电压不变,开关S闭合。①只闭合开关S1,灯泡L1、L发光;②只闭合开关S2,灯泡L2、L发光。灯泡L(设灯丝电阻不变)在②中比在①中(
)。A.电功率较大,亮度较亮B.电功率较小,亮度较暗C.电功率相同,亮度相同D.电功率较大,亮度较暗第1题图A强化练习2.(2021·广东)小敏家电能表月初示数如图所示,月底示数为941.4kW·h,若用电价格为0.7元/度,则小敏家该月电费为________元。
第2题图1403.(2023·广州)把一个可变电阻R接在电压恒为12V的电源两端,通电后,同时记录R的温度-时间图线、流过R的电流-时间图线如图所示。第3题图(1)根据图线,R的温度为50℃时,流过R的电流为________A。
(2)求在30s时R的阻值和电功率。0.08
(3)30s~40s时间段内R产生的热量为Q1,90s~100s时间段内R产生的热量为Q2。Q1____(填“>”“<”或“=”)Q2,写出判断依据:______
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