6.2 电功率 第二课时 电功率的大小 课件 2024-2025学年物理教科版九年级上册

第二课时　电功率的大小 知识点一 实验探究:电功率跟电流、电压的关系 1.研究方法:　控制变量法　和转换法。 可通过　灯泡的亮度　判断灯泡电功率的大小,保持电流(或电压)相等,测量灯泡的电压(或电流)。 2.实验电路图: (1)探究电功率跟电流的关系时,实验电路图为　图2　(选填“图1”或“图2”)。 (2)探究电功率跟电压的关系时,实验电路图为　图1　(选填“图1”或“图2”)。 3.实验结论: (1)用电器两端的电压相同时,通过用电器的电流越大,电功率　越大　。 (2)通过用电器的电流相同时,用电器两端的电压越大,电功率　越大　。 同学们通过实验探究“电功率跟电流、电压的关系”。 (1)小灯泡电功率的大小可通过　小灯泡的亮度　判断。 (2)一位同学用干电池作电源,把L1“2.5 V　0.3 A”和L2“3.8 V　0.3 A”两只灯泡连成如图甲所示电路。闭合开关进行实验。收集数据如下表: 灯泡 电压U/V 发光情况 L1 1.8 暗 L2 2.7 亮 请你分析现象及数据得出结论:　通过灯泡的电流相同时,灯泡两端的电压越大,电功率越大 　。 (3)这位同学又在原有器材基础上继续探究电功率与电流的关系,连接方式如图乙所示,得出的结论是　灯泡两端的电压相同时,通过灯泡的电流越大,电功率越大　。 同步变式拓展 1.小明同学选用了4.5 V的电源、两只灯泡L1“2.5 V　0.3 A”和L2“3.8 V　0.3 A”,设计了如图所示的电路图来探究电功率与电流的关系。小明同学认为,利用该电路只要通过移动滑动变阻器改变电流,观察灯L1或L2亮度的变化,即可得出结论。你认为小明的想法　不合理　(选填“合理”或“不合理”),理由是　没有保证灯泡两端的电压不变　。 知识点二 电功率的计算 1.电功率的计算公式 (1)电功率等于　电压　与　电流　的　乘积　,即P=　UI　。 (2)推导公式:对于纯电阻电路(即把电能都转化为内能的电路),结合欧姆定律可推导出计算电功率的另两个公式: 2.电功的计算公式 (1)电流在某段电路上所做的功,跟这段电路两端的电压、电路的电流和通电时间成　正比　,即W=　UIt　。 (2)推导公式:W=I2Rt=t(适用于纯电阻电路)。 在如图所示的电路中,电源电压为6 V,R1=4 Ω,闭合开关S后,电压表示数为4 V。求: (1)电流表的示数; 解:(1)电流表的示数: I=I1===1 A (2)电阻R2的电功率; (2)电阻R2两端的电压: U2=U-U1=6 V-4 V=2 V 则电阻R2的电功率:P2=U2I=2 V×1 A=2 W (3)此电路在1分钟内消耗的电能。 (3)此电路在1分钟内消耗的电能: W=UIt=6 V×1 A×60 s=360 J 如图所示,电源两端电压U=6 V保持不变。闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,电阻R2的阻值为 10 Ω。求: (1)电阻R1的阻值; 解:(1)电阻R1的阻值:R1===20 Ω (2)电阻R2工作10 s消耗的电能; (2)通过电阻R2的电流:I2===0.6 A 则电阻R2工作10 s消耗的电能: W2=UI2t=6 V×0.6 A×10 s=36 J (3)电路消耗的总功率。 (3)干路中的电流: I=I1+I2=0.3 A+0.6 A=0.9 A 则电路消耗的总功率: P=UI=6 V×0.9 A=5.4 W 同步变式拓展 2.当天空中空气的湿度很大,两块云之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电。某次闪电的放电电流约为1×104 A,电压约为1.8×108 V,放电时间约0.01 s,则这次闪电释放的电能约为　1.8×1010　J,合　5000　kW·h。 3.某品牌手机充电宝,上面标有电压为5 V,容量为12000 mA·h,它充满电后,可以储存的电能是　2.16×105　J,在充电过程中,将电能转化为　化学　能储存。 4.如图所示的电路中,定值电阻R1=40 Ω,R2=20 Ω,闭合开关S后,电压表的示数为 10 V。求: (1)通过R2的电流; 解:(1)通过R2的电流: I2===0.5 A (2)R1消耗的电功率; (2)I=I2=0.5 A R1消耗的电功率: P1=I2R1=(0.5 A)2×40 Ω=10 W (3)整个电路工作1 min消耗的电能。 (3)整个电路工作1 min消耗的电能: W总=I2R总t=I2(R1+R2)t=(0.5 A)2×(40 Ω+20 Ω)×60 s=900 J 第一阶 基础过关精练 (选择题为单选) 1.小明的新家中有150 W的电视机一台,300 W 的洗衣机一台,100 W的电冰箱一台,2200 W的柜式空调机一台,250 W的电脑一台,800 W的电饭锅一个,40 W的照明灯8盏,则安装电能表时,下列规格最合适的是 (　C　) A.220 V　5 A B.220 V　15 A C.220 V　20 A D.220 V　10 A 2.(2024·自贡期末)智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁使用会导致它的电能消耗得很快,当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间,这是通过以下哪种方式实现的 (　B　) A.降低散热能力 B.减小总功率 C.增大电池电压 D.增大电流 3.(2024·成都高新区期末)夏天同学在探究电功率影响因素的实验中,做了如图甲所示探究电功率与电压关系的实验与如图乙所示探究电功率与电流关系的实验,下列关于实验及结论说法正确的是 甲 乙 (　B　) A.甲图实验中,是通过电压表的示数大小反映电功率的大小 B.甲图实验中,应选择阻值不同的灯泡L1与L2来进行实验 C.乙图实验中,将两灯泡并联的目的是控制两灯的电流相同 D.通过实验可得结论,电功率与电流、电压、通电时间有关 4.如图所示,电路中电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器滑片P向左移动时,下列说法正确的是(　D　) A.电流表示数变小 B.电压表示数变大 C.小灯泡变得更亮 D.电路的总功率变大 5.小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,两者的I-U关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是 (　D　) A.图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图像 B.当电源电压为4 V时,电流表示数为0.5 A C.当电源电压为4 V时,小灯泡L的实际功率为1.6 W D.如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10 V的电源两端,电路消耗的总功率为2 W 6.一台家用电脑处于待机状态下的电功率大约是10 W,它表示1 s内电流做的功是　10　J。如果这台电脑平均每天的待机时间以10 h计算,那么待机的状态下100天消耗的电能是　10　kW·h。 7.小奕看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7 V,容量为3000 mA·h,则它充满电后存储的电能为　39 960　J。该手机的待机电流为15 mA,则该手机最长待机时间为　200　h。 8.两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示。若将甲和乙串联在同一电路中,则甲、乙两端电压之比为　2∶1　,甲、乙两电阻消耗的功率之比为　2∶1　;若将甲和乙并联后接在同一电路中,则通过甲、乙两电阻的电流之比为　1∶2　,甲、乙两电阻消耗的功率之比为　1∶2　。 9.如图所示的电路,R1的阻值为15 Ω,闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,电压表的示数为3 V,则R2的阻值为　10　Ω,电路总功率为　1.5　W。 (1)我们根据灯泡的亮暗程度,判断灯泡的电功率大小的方法称为　转换　法;保持其中的一个物理量不变,通过改变另一个物理量来比较灯泡的功率大小,这种方法称为　控制变量　法。 10.在探究“电功率跟电流、电压的关系”时,设计了如下电路: (2)通过图甲的实验我们可以得出:在　电流　相同时,　电压　越大,电功率越大。 (3)通过图乙的实验我们可以得出:在　电压　相同时,　电流　越大,电功率越大。 (4)经过讨论,认为图乙电路存在一个缺陷,请你说说问题可能是　干路上缺少滑动变阻器,无法进行多次测量　。 11.(2023·云南)在如图所示的电路中,电源电压6 V保持不变,电阻R1的阻值为20 Ω。当开关S闭合时,电流表的示数为0.2 A。求: (1)R2的阻值; 解:(1)由图可知:当开关S闭合时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流, R1两端的电压: U1=IR1=0.2 A×20 Ω=4 V R2两端的电压:U2=U-U1=6 V-4 V=2 V 则R2的阻值:R2===10 Ω (2)通电1 min,电流通过R1做的功; (2)通电1 min,电流通过R1做的功: W1=U1It=4 V×0.2 A×60 s=48 J (3)电路消耗的电功率。 (3)电路消耗的电功率:P=UI=6 V×0.2 A=1.2 W 12.如图所示,R1的电阻为5 Ω,闭合开关S后,通过电阻R1和R2的电流分别为0.6 A和0.3 A。求: (1)电源电压; 解:(1)由电路图可知:R1和R2并联 R1两端的电压:U1=I1R1=0.6 A×5 Ω=3 V 则电源电压:U=U1=3 V (2)整个电路消耗的总功率。 (2)并联电路的总电流: I总=I1+I2=0.6 A+0.3 A=0.9 A 则整个电路消耗的总功率: P总=UI总=3 V×0.9 A=2.7 W 第二阶 能力拓展训练 (选择题为单选或双选) 13.(2023·深圳)已知R1=2 Ω,R2=3 Ω,某同学分别按照图甲和图乙两种方式将电阻连接在一起,则 (　C　) A.图甲中R1与R2的电流比I1∶I2=2∶3 B.图乙中R1与R2的电压比U1∶U2=3∶2 C.图甲与图乙的总功率比P1∶P2=6∶25 D.图甲与图乙的总功率比P1∶P2=25∶6 14.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变。图乙是通过小灯泡L的电流I随小灯泡两端的电压U变化的图像。下列说法中正确的是 (　CD　) A.滑动变阻器滑片P向右移动,小灯泡变亮 B.小灯泡两端电压增大时,小灯泡电阻变小 C.滑动变阻器滑片P向左移动,电流表示数变大 D.小灯泡电压为2.5 V时,小灯泡的电功率为0.70 W 15.如图甲所示,电源电压保持不变,m、n是滑动变阻器上两点。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从n点滑到m点的过程中,两电压表示数随电流变化的图像如图乙所示,下列叙述正确的是 (　C　) A.图乙中ab是表示电压表V1的示数随电流变化的图像 B.R2的阻值为16 Ω C.滑片从n点滑到m点的过程中,电源消耗的最大功率是12 W D.滑片在n点时,5 s内电阻R消耗的电能是20 J 16.(2024·自贡期末)如图所示,电源电压恒定,开关S闭合后,当滑动变阻器的滑片P向a端滑动过程中,电压表示数　变大　,灯泡的实际功率　不变　。(均选填“变大”“变小”或“不变”) 17.(2023·西宁)如图所示的电路中,电源电压恒定,电阻R1=6 Ω,R2=24 Ω,当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表示数为0.2 A,则电源电压为　6　V;当开关S1、S2闭合,S3断开时,R1和R2　并　联,此时电路中的总功率为　7.5　W。 18.(2023·达州)如图所示,电源电压不变,只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3在10 s内消耗电能80 J;只闭合S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表A1读数为1 A;只闭合S、S2,滑动变阻器滑片位于最左端时,电流表A2读数为3 A。已知滑动变阻器的最大阻值是R3的4倍,求: (1)只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3的电功率; 解:(1)只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R1、R3和R2的最大阻值串联; R3的电功率:P3===8 W (2)定值电阻R1与R3的比值; (2)只闭合S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,R2、R3被短路,电路为R1的简单电路,电流表A1测电路的电流; 只闭合S、S2,滑动变阻器滑片位于最左端时,R1、R2被短路,电路为R3的简单电路,电流表A2测电路的电流; 由欧姆定律可知,定值电阻R1与R3的比值: =====3 (3)电路消耗的最小电功率。 (3)由P=UI可知,电源电压一定,电路中的电流最小时,电路消耗的电功率最小,由欧姆定律可知此时电路中的电阻最大, 由电路图可知,只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R1、R3和R2的最大阻值串联,此时电路中的总电阻最大, 由(2)和题意可知R1=3R3、R2=4R3,且串联电路中电流处处相等, 由P=I2R可知,电路消耗的最小电功率与R3消耗功率之比: ===== 所以电路消耗的最小电功率: P总小=8P3=8×8 W=64 W $$