专题25　电功　电功率（原卷版）

专题25电功电功率【思维导图】【知识点回顾】一、电功eq\a\vs4\al(考点1概述电功的概念)电功的实质：电流做功的过程就是________转化为________的过程。eq\a\vs4\al(考点2知道电功的单位)单位为________(简称焦，符号为J)、千瓦时(kW·h)。换算：1kW·h＝________J。eq\a\vs4\al(考点3列举决定电功大小的因素)影响电功大小的因素有电压、________和通电________。eq\a\vs4\al(考点4知道用电器消耗的电能可以用电功来量度)电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流做了多少功就有多少________转化为其他形式的能。eq\a\vs4\al(考点5应用电功的公式计算用电器消耗的电能)电能计算公式为：________，对纯电阻性用电器，电功还可用公式________计算。eq\a\vs4\al(考点6根据电能表读数的变化估算消耗的电能)测量电功的仪表是________(电度表或千瓦时计)，计数器上前后两次读数之差就是这段时间内消耗的千瓦时数。二、电功率eq\a\vs4\al(考点7概述电功率的概念)电流在单位时间内所做的功叫________，是用来表示________的物理量。eq\a\vs4\al(考点8知道电功率的单位)单位：瓦特(简称瓦，符号为W)，千瓦(kW)。1kW＝1000W。eq\a\vs4\al(考点9应用电功率的公式进行简单的计算)电功率计算公式为：P＝________、P＝________。对于纯电阻性用电器，电功率还可用公式P＝________、P＝________计算。eq\a\vs4\al(考点10知道额定功率的概念)1．额定功率：用电器在________下工作时所消耗的电功率。2．用电器只有在额定电压下工作时，实际功率等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯的________电功率。eq\a\vs4\al(考点11从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率)以灯泡为例：PZ220V25WPZ表示普通照明灯泡，220V表示额定电压为220V，25W表示该灯泡的额定功率为25W。三、测定小灯泡的电功率eq\a\vs4\al(考点12说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理)原理为________。eq\a\vs4\al(考点13绘制实验的电路图)考点14测定小灯泡的额定功率和实际功率，收集和整理实验数据得出实验结论调节滑动变阻器，当电压表读数不等于额定电压时，可测实际功率；当电压表读数________额定电压时，可测额定功率。四、电流的热效应考点15知道电路具有热效应a；概述探究影响电流热效应因素实验的原理和涉及的科学方法1．电流热效应电流通过导体时，____________能转化为____________能，这种现象叫做电流的热效应。2．用控制变量法进行研究在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。考点16说出焦耳定律的内容和数学表达式；应用焦耳定律解决简单问题焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟____________的平方、导体的____________和通电时间成正比。表达式：Q＝____________【例题精析】（2022•宁波）盛夏，室外温度达36℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为28℃，发现空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作，5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000W。（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为J。（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会（填“大于”“等于”或“小于”）10min。（2022•金华）学习小组开展“测量小灯泡的功率”实验，实验电路如图甲，绘制出小灯泡的I﹣U关系曲线如图乙，已知小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压恒为6V。回答下列问题：（1）闭合开关后移动变阻器的滑片，当电压表示数为V时，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率；（2）实验时，变阻器的滑片向左移动过程中，电流表与电压表示数的比值将（选填“变大”“不变”或“变小”）。（2022•台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中的散失。（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。根据上述实验，可以得出结论：。（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。电流I/A0.20.30.40.50.6升高的温度ΔT/℃0.40.92.53.6请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。（2022•宁波）小宁用如图甲所示电路研究小灯泡的电学特性，所用小灯泡上标有“2.5V”字样。闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下（第4次实验时电流表指针位置如图乙所示）：实验次数12345电压表示数/V1.01.52.02.53.0电流表示数/A0.170.240.30☆0.37（1）该小灯泡的额定功率为W。（2）用描点法（实验数据对应的点用“×”表示）在图丙上画出该小灯泡灯丝的I﹣U曲线。（3）小宁计算小灯泡的灯丝电阻值时，发现灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。小宁反思：电阻是导体的一种性质，决定和影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素，那么导体两端电压的变化可能引起了某个因素发生变化！小宁思考后得出这个因素就是。（2022•杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/（kg•℃）]（2022•台州）某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，设计了发热部分的两种电路，如图甲、乙所示。（1）图甲中，当开关S闭合、S1断开时，R1和R2的连接方式是，此时处于挡工作状态。（2）若选用图乙所示电路，电源电压为24伏，想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦，则选用R3的阻值应为多少？（3）按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦，在高温挡工作600秒，暖风机所消耗的电能是多少？（2022•宁波）电动汽车正在走进千家万户。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一辆电动汽车从A地匀速运动到B地用时0.05h，这一行程中电动汽车的平均能耗为0.22kW•h/km。（1）从A地到B地，电动汽车的速度为km/h。（2）从A地到B地，电动汽车消耗的电能为kW•h。（3）不同能源的单位能耗的碳排放量不同，其中电能的CO2排放系数为：1.00kg/kW•h（消耗1kW•h的电能相当于排放1.00kg的CO2）。求汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放多少千克的碳元素？（4）从A地到B地的行程中，电动汽车消耗电能的75%用于驱动车轮推动汽车前进，求汽车受到的阻力大小。（2022•绍兴）图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合），R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用，发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0挡为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位，电热丝被均分为四段接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。（1）S1从0挡转到Ⅰ挡开始工作，温控开关S2的状态是（选填“断开”或“闭合”）。（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是（选填“做功”或“热传递”）。（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大。则接线柱a、b、c中连入电路的应该是。（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000瓦，若电火锅在Ⅲ挡工作5分钟，求发热管消耗的电能。（2022•金华）图甲为市面上的某款电热毛巾架，额定电压220V，简化的工作电路如图乙，该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切换，图丙为该毛巾架在正常工作30分钟内功率的变化情况。完成下列问题：（1）加热状态下，毛巾架正常工作时的电流为多大？（2）分析计算图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为多少欧？（3）毛巾架正常工作30分钟总共消耗多少电能？（2022•丽水）空气炸锅是一种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅，其内部电路可简化为图乙，部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。部分参数风扇额定功率/瓦80发热管额定功率/瓦1320额定电压/伏220食品加热时间薯条/分12﹣15鸡翅/分18﹣20（1）正常工作时，求通过发热管的电流；（2）某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟，求所消耗的电能；（3）根据空气炸锅的工作原理，发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是。

【习题巩固】一．选择题（共9小题）1．（2022•常山县模拟）科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是（）A．压强 B．电功率 C．电流 D．速度2．（2022•杭州二模）甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体产热的多少，正确的是（）A．甲导体的产热比乙导体多 B．乙导体的产热比甲导体多 C．甲、乙导体产热相等 D．条件不足，无法判断3．（2022•临平区一模）将灯L1（9V9W）和L2（6V6W）串联接入电源电压为15V电路中，闭合开关后，两灯都发光。下列关于L1、L2的说法正确的是（）A．L1实际功率小于额定功率 B．L2实际功率小于额定功率 C．L1、L2实际功率相等 D．L1、L2都能正常发光4．（2022•杭州模拟）为了研究电热跟哪些因素有关，小明将阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。已知电源电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等，下列有关此研究的各种表述，正确的是（）A．因为水的比热大，若将煤油换成水，实验效果更明显 B．乙装置可探究电热与电阻是否有关 C．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多 D．比较相同通电时间内a、c温度计示数变化，可探究电流产生热量与电流是否有关5．（2022•宁波模拟）如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象，则下列说法不正确的是（）A．滑动变阻器最大阻值为50Ω B．电源电压为10V C．R0阻值为10Ω D．滑动变阻器R1最大功率3.6W6．（2022•苍南县模拟）标有“6V1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的两只灯泡串联起来，接在8伏的电源两端，则电路的总功率为（）A．0.8W B．1.6W C．2.4W D．3.2W7．（2022•普陀区校级模拟）目前城市公共区域、小区等都安装了公共充电插座，采取扫码付费自动充电（如图所示）。给电动自行车充电时，充电器将220V家庭电路电压降为电动车蓄电池需要的充电电压。假设某充电器输出电压为48V，输出电流为2.5A，当地的商用电价为1元/（kW•h），以下描述中符合事实的是（）A．这些插座都是串联的 B．该充电器的输出功率为550W C．它充电6小时的用电成本是0.72元 D．手机照相机扫码时，影像传感器上所成的像为正立放大的虚像8．（2022•鹿城区模拟）下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是（）A． B． C． D．9．（2022•温州模拟）图甲是一款车载USB充电器，工作原理如图乙，闭合S后稳压元件两端电压恒为U，可为手机等提供稳定的充电电压，汽车电源电压为U总（U总＞U），R为定值电阻，其消耗的电功率为P，则下列关于P﹣U总图象的变化正确的是（）A． B． C． D．二．填空题（共8小题）10．（2022•鄞州区模拟）图甲为升降机电路的部分原理图，电源电压恒为6V，R0为定值电阻，电压表量程为0～3V，压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。（1）压敏电阻所受压力为0时，电压表示数为2V，此时电路工作10min电阻R0消耗的电能为J。（2）在不改变电表量程的条件下，要增大压敏电阻的承压范围，可以适当（填“增大”或“减小”）定值电阻R0的阻值。11．（2022•常山县模拟）电热水壶由底座和壶身两个部分组成。底座由电源线和供电插座组成，内部简化电路如图甲所示。电热丝R1和R2的阻值均为48.4欧。（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是（选填“绝缘体”或“导体”）。（2）某课外兴趣小组在原有电路的基础上，设计了图乙和图丙所示的电路，实现了加热时，高、中、低三挡调节，低温挡功率为瓦.（3）从安全角度分析，使用电热水壶时应注意。（写出一点）12．（2022•柯桥区一模）近年来，越来越多人追求健康的生活，饮茶也成为人们的一种生活习惯，市场上出现了一种用来煮茶的家电产品——煮茶器，类似于电热水壶具有加热和保温功能，如图1所示是其电路原理简图，R1、R2为发热电阻（阻值不随温度的变化而变化），且R2＝4R1，S2为自动温控开关，下表为煮茶器的部分参数。求：型号ZCQ﹣1000额定电压U/V220额定加热功率P额/W1000容量V/L1.0（1）在闭合开关S1和S2时，煮茶器处于状态；（2）求煮茶器处于保温状态时的额定功率；（3）若将煮茶器单独接入电路中在加热状态煮茶10min，发现如图2所示的电能表转盘转动81r，求煮茶器的实际功率和电路的实际电压。13．（2022•台州模拟）某品牌酸奶机的部件如图甲所示，工作电路如图乙所示，其中R1与R2为电热丝。接入电路，闭合开关S1、S2，此时酸奶机的功率为20W；当温度达到42℃时，温控开关S2自动断开，功率减小到4W，此后设备达到热平衡，温度保持42℃不变（不考虑温度对电阻的影响）。（1）组成酸奶机部件的材料中，属于金属材料的是。（填“玻璃”、“塑料”或“不锈钢”）（2）该酸奶机电热丝R2的阻值为Ω；若加热时的效率为75%，则将240g的混合牛奶（鲜奶和酸奶的混合物）从22℃加热到42℃大约需要s。[混合牛奶的比热容始终为2.5×103J/（kg•℃）；不考虑加热过程中热量散失的影响]14．（2022•温州模拟）为了验证通电导体产生的热量和导体的电阻之间的关系，某兴趣小组选择5欧、10欧、15欧三个定值电阻，将电阻封闭在塑料盒中，通过温度传感器记录塑料盒中空气温度值（塑料盒中空气升高的温度与电阻产生的热量成正比）。兴趣小组设计如下两种方案：电阻塑料盒中温度值（℃）01分钟2分钟3分钟4分钟5欧2626.527.127.728.410欧2627.128.229.630.815欧2627.529.331.533.2方案一：如图甲，先接入R1，闭合开关，记录4分钟内温度值，换用R2和R3，记录温度值。方案二：如图乙，直接将三个电阻同时接入电路，闭合开关，记录4分钟内温度值。（1）请从两个方案中选出你认为合理的方案并说明理由。（2）选择正确的方案后，兴趣小组得到的实验结果如上表。得出结论：当其他条件相同时，导体产生的热量与电阻成正比。结合表中数据说明其证据是。（3）为了让实验结果更具有普遍性，你的做法有。（写出一点）15．（2022•宁波模拟）小明设计了一个多挡位节能电烧水壶。其中开关S为防干烧温控开关，通常情况闭合；定值电阻R1、R2为加热电阻，R1电阻为48.4Ω，R2电阻是R1的两倍。通过滑动金属滑杆上的滑块P可实现“高功率挡”、“中功率挡”、“低功率挡”和“断开挡”之间的转换。用电高峰时，他请父母断开家中除烧水壶外的全部用电器，用烧水壶“中功率挡”加热60s，观察到电能表在这60s内闪烁了24次（电能表表盘如图3）。（1）“高功率挡”时，滑块P位置应在图（选填“①”、“②”、“③”或“④”）的位置。（2）在这60s内消耗的电能是。16．（2022•温州模拟）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。（1）已知该电路电源电压为12伏，指示灯L工作时的阻值为5欧，滑动变阻器接入电路的阻值为15欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，指示灯的功率为瓦。（2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法：。17．（2022•绍兴模拟）某品牌的电加热器工作电路如图所示，其额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为44W。单刀双掷开关S接b时，电加热器处（选填“保温”或“加热”）状态；电路中定值电阻R1的阻值为Ω。单刀双掷开关S接a时，若电路中电压只有200V，则R2实际消耗的功率为。三．实验探究题（共2小题）18．（2022•拱墅区一模）在“测量小灯泡的电功率”实验中，所用小灯泡上标有2.5V字样，滑动变阻器标有“20Ω1A”字样。（1）请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接。（要求，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，小灯泡变亮，连线不得交叉）（2）闭合开关，通过移动滑片P记录了多组数据如表，请在图乙中，描点作出I﹣U的关系图线。序号12345电压U/V0.51.01.52.02.5电流VA0.120.200.240.280.30（3）旋转学生电源旋钮，使电源电压为3V；闭合开关，调节滑片P使滑动变阻器的阻值为10Ω，此时小灯泡的实际功率是瓦。19．（2022•瓯海区一模）为了测定小灯泡的电功率，小明利用电压恒为3伏的电源、合适规格的滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材按图甲方式连接电路进行实验（1）当小灯泡两端电压为2.5V时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的电功率为瓦。（2）实验过程中，小灯泡忽然熄灭，若故障为小灯泡短路，则