专题03 电功和电热（考点串讲）-2024-2025学年九年级物理上学期期末考点大串讲（苏科版）

专题03 电功和电热 九年级物理上学期·期末复习大串讲 知识串讲 方法模型归纳 巩固提升 苏科版 知识串讲 01 第15章 电功和电热 一、电能表与电功 1.电能：电源将其他 转化为电能。用电器可以把电能转化成其他形式的能。（将电能全部转化成内能的用电器称为纯电阻用电器。如电饭煲、电炉子等；非纯电阻电路是有一部分电能转化成除内能以外的其他形式的能，如洗衣机，电风扇等。） 2.电能的单位：国际单位是 ，简称焦，符号J，常用的单位是度，即千瓦时，符号kW·h，1kW·h =3.6×106J 形式的能 焦耳 知识串讲 01 3.电能表 作用：电能表是测量电功或者说是用户的用电器在某段时间内消耗 的仪表。 读数：电能表的计数器上前后两次的 就是用户在这段时间内用电的度数。 注意：计数器显示的数字中最后一位是小数。 表盘上的参数： 220V表示电能表应接到220V的电路中使用； 5A表示电能表允许通过的最大电流不超过5A； 2500r/kW·h表示消耗1kW·h的电能，电能表的表盘转2500转； 50HZ表示这个电能表应接在频率为50HZ的电路中使用。 电能多少 读数之差 知识串讲 01 4.电功与电能 电流做功的实质：电流做功的过程实质就是 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。电功的单位也是焦耳。 5.计算 普遍适用公式 (所有电路) 即电流在某段电路上所做的功等于这段电路两端的电压和电路中的电流，和通电时间的乘积。电压的单位用V，电流的单位用A，时间的单位用s，电功的单位就是J。 导出公式（纯电阻电路）： 电能 W=UIt=Pt 知识串讲 01 二、电功率 1.定义：电功与时间 。它是表示电流 的物理量。 2.单位：国际主单位 瓦特（W）；常用单位 千瓦（kW）；换算关系 1kW= W。 3.计算普遍适用公式： ；推导公式 P=I2R=U2/R (适用于纯电阻电路) 4.额定功率和实际功率 额定功率：用电器在 下的功率。（用电器在正常工作时的功率） 实际功率：用电器在 下的功率。 之比 做功快慢 1000 额定电压 实际电压 知识串讲 01 注意： 1.实际功率随电压的变化而变化： 当U实=U额时，P实=P额用电器正常工作。 当U实<U额时，P实<P额用电器不能正常工作。 当U实>U额时，P实>P额长期使用会影响用电器的寿命，有时会损坏用电器。 2.对某一用电器而言，额定电压和额定功率只有一个，而实际电压和实际功率却有无数个。灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。 3.若不考虑温度对用电器电阻的影响，则有 即电阻一定时，实际电压是额定电压的n倍，则实际电流也是额定电流的n倍，实际功率是额定功率的n2倍。 知识串讲 01 3、测量小灯泡的电功率 （1）实验原理：P=UI，测出小灯泡的电压U和电流I，利用公式P=UI计算求得电功率。 （2）实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡、灯座、导线等。 （3）实验电路图及表格： 次数 1 2 3 电压U/V 　 　 　 电流I/A 　 　 　 功率P/W 　 　 　 发光情况 　 　 　 知识串讲 01 （4）实验步骤： a实验前准备：检查仪器是否齐全，规格是否合乎要求，查看小灯泡的额定电压U额； b按电路图连电路，查无误，闭合开关，进行实验； c调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为U额，记录电流表示数I额； d调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压等于1.2U额，记下电压表、电流表的示数，并观察小灯泡发光情况； e调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压小于U额，记下电压表，电流表的示数，并观察小灯泡发光情况； f断开开关，计算电功率值填入表格。 知识串讲 01 （5）数据分析，总结结论 ①分析数据知，实际功率随实际电压改变而改变。 ②灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率越大灯泡越亮。 知识串讲 01 三、电热器 电流的热效应 1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做 。 2.焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成 ，跟导体的电阻成 ，跟通电时间成 。 （1）公式： (普遍适用) （2）对纯电阻电路： 3.电热和电能的关系： 在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，Q=W。如电炉子。 在非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能，电热小于电能，即Q<W。 电流的热效应 正比 正比 正比 Q=I2Rt 知识串讲 01 四、家庭电路与安全用电 1．家庭电路的组成部分 ：进户线、电能表、总开关、保险丝、用电器、插座、灯座、开关等。 2．家庭电路的各部分的作用 （1）进户线：进户线有两条，一条是端线，也叫 ，一条是 。火线与零线之间的电压是 V。正常情况下，零线之间和地线之间的电压为 V。 （2）电能表：装在家庭电路的 上，这样才能测出全部家用电器消耗的电能。 （3）总开关：即闸刀开关或空气开关。安装在 后，控制整个电路的通断，以便检测电路更换设备。 火线 零线 220 0 干路 电能表 知识串讲 01 3.家庭电路的连接：各种用电器都是并联接入电路的，插座与灯座是 的，控制各用电器工作的开关与用电器是 的。 （1）插座的连接： ，上接地（接地是将用电器的外壳与大地连接起来，这样若用电器的外壳漏电，可使电流通过地线流入大地，不致对人造成伤害，起到保护作用）。 （2）开关、保险串联后接入火线， 接入零线。 （3）螺口灯座的螺旋套只允许接在零线上， 接在火线上。 4.测电笔（试电笔）：用来辨别火线和零线；种类：钢笔式，螺丝刀式。 使用方法：手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触被测导线，观察氖管是否发光（若发光则被测导线是火线）。 并联 串联 左零右火 不能 绝不允许 知识串讲 01 5.家庭电路中电流过大的原因有： （1）各种电器集中使用；接入电路 。 （2）线路的线径偏小，电阻增大，加大电耗。 （3）电路发生 。 （4）开关电器时瞬间电流增大。 总功率过大 短路或漏电 知识串讲 01 6、家庭电路触电类型 （1）单线触电：人站在地上碰到火线。 （2）双线触电：人同时碰到火线和零线。 7、高压电路触电类型 （1）高压电弧触电：人靠近高压带电体到一定距离时，带电体和人之间发生放电现象。 （2）跨步电压触电：高压输电线头落到地上，地面上与线头距离不同的各点存在电压，当人走近导线时两脚之间有电压。 知识串讲 01 8、触电急救 （1）处理原则：迅速 ，注意自身安全。 （2）具体做法：一是切断电源，或者用绝缘棒将电线挑开，尽快使触电者脱离电源；二是尽力抢救；三是发生火灾务必先切断电源再救； 9、安全用电原则 （1） 低压带电体。 （2） 高压带电体。 （3） 湿手触摸开关，不用湿布擦拭正在使用的用电器。 （4）三孔插座应接地，带金属外壳的用电器用三脚插头。 （5）不要在电线上晾衣物，不在高压线附近放风筝。 切断电源 不接触 不靠近 不用 方法模型归纳 02 1、与电能表有关的电功（能）的计算公式 （1）长时间消耗的电能：W=W2-W1（W1、W2是电能表在不同时间时的电能表计算器的示数） （2）短时间内电能表转过n转： （N是电能表标的Nr/kW·h或Nimp/kW·h） 2、电功大小的影响式：W=UIt。 3、推导式 （1）将U=It带入W=UIt中，可以推导出：W＝I2Rt。 （2）将 带入Ｗ＝UIt中，可以推导出： 一、电功的计算公式 方法模型归纳 02 4、各个公式适用范围 计算公式 W＝UIt W=I2Rt 适用范围 普适式 适用式 适用式 适用范围 任何电路都适用 适用适用于纯电阻电路 适用于纯电阻电路 方法模型归纳 02 例1.（23-24九年级上·湖北武汉·期末）下图是小明家里用的电能表，电能表的部分参数及上月末的示数如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．小明家上月消耗的电能为32386.1kW·h B．表盘上的1600imp/（kw·h）表示该电能表每消耗lkW·h的电能﹐指示灯闪烁1600次 C．指示灯闪烁得越快，表明接在此电能表上的用电器做功越多 D．指示灯闪烁得越快，表明接在此电能表上的用电器做功越快 D 方法模型归纳 02 例2.（23-24九年级上·河南南阳·期末）家庭电路中电能表要安装在总开关的 （选填“前面”或“后面”）。小聪家11月底和12月底电能表表盘的示数如图所示，则小聪家12月份消耗电能 kW·h；若电费标准为0.6元/（kW·h），小聪家12月份应交电费 元。 前面 125 75 方法模型归纳 02 二、电功率动态范围的计算 1、电路中用电器往往有额定电压或额定电流限制、电压表和电流表有量程限制、滑动变阻器有最大电流限制，当电路发生动态变化时，电流、电压表示数、滑动变阻器接入电路的电阻或电功率等物理量出现范围（或极值）问题。 2、为保证电路安全，首先从电流下手，找出各个用电器及电流表允许的电流值，取其中最小的作为电路中电流的最大值（此时滑动变阻器接入电阻最小），根据电压表的量程或滑动变阻器的最大阻值来确定电流的最小值，在此过程中就能确定电流的范围，电压表的范围和滑动变阻器阻值范围。在此过程中，一定要注意：（1）用电器两端的电压不高于额定电压或不高于额定电流、滑动变阻器所允许通过的最大电流；（2）电流不超过电流表的量程、电压不超过电压表的量程。 方法模型归纳 02 例3.（23-24九年级上·河北廊坊·期末）如图所示的电路，电源电压为6V保持不变，R1=4Ω。开关闭合，滑动变阻器R2的滑片置于a端时，电压表V1的示数为2V，将滑片从a端滑到b端时，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器R2的最大阻值为8Ω B．电压表V2的示数变化范围4V～2V C．整个电路的功率变化范围为3W～6W D．当滑片滑到b端时，通电1min电流对R1做的功为90J A 方法模型归纳 02 例4.（23-24九年级上·四川达州·期末）如图所示的电路中电源电压恒为9V保持不变，电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，灯泡标有“5V 2.5W”字样（不考虑灯丝电阻受温度的影响）。闭合开关后，为了保护电路安全，滑动变阻器的连入电路的电阻允许调节的范围是 Ω，灯泡的最小功率是 W。 8~20 0.9 方法模型归纳 02 三、电功率极值（最值）的计算 1、对特定条件下电路中电流、电压允许的最大值、最小值 确定出每个用电器的额定电流、电流表的量程和滑动变阻器的最大电流，以其中最小的电流作为电路的最大电流；最小电流则需滑动变阻器接入阻值最大（当滑动变阻器两端有电压限制时，需满足滑动变阻器两端电压达到最大），通过欧姆定律求解得到。通过最大电流和最小电流求得电压的最大值和最小值。 方法模型归纳 02 2、电路中可能出现的最大、最小功率 首先要判断：变阻器阻值从最小变到最大的过程中，相应的电压，电流的功率是否是单调变化（递增或递减）还是非单调变化，非单调变化就有最值（最大或最小）。在解题时，头脑里一定要呈数学函数图像，判断该图像的类型，性质等等。在求电功率的最大、最小值时，将电功率写成关于电阻的二次函数的形式，即P=（A-B）2+C，当A=B时有最值。 方法模型归纳 02 （1）电路中的最大电流I大：由“用电器额定电流、电流表量程、滑动变阻器的最大电流”中的小电流值决定，则 ，故R小滑=R总小-R定、U小滑=I大R小滑、P大=UI大。 （2）电路中的最小电流I小：由滑动变阻器接入最大阻值决定，则R总大=R定值＋R滑大、 ，U滑大=I小R滑大、P小=UI小。 （3）滑动变阻器分得最大电压U滑大：由电压表量程决定。 方法模型归纳 02 例5.（23-24九年级上·江苏苏州·期末）如图甲所示的电路中，电源电压不变，小灯泡L的阻值不变，滑动变阻器R的规格是“50Ω  1A”。闭合开关，在保证电路元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片，绘制了通过滑动变阻器的电流与其阻值关系的图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为3V B．小灯泡的电阻为5Ω C．滑动变阻器的最大功率为0.8W D．整个电路电功率最小时，10s内滑动变阻器消耗的电能为5J D 方法模型归纳 02 例6.（23-24九年级上·陕西西安·期末）如图-1所示的电路中．电源电压保持不变，R1为定值电阻。当滑动变阻器R2的滑片P从a点移到b点时，滑动变阻器的U-I图像如图-2所示。在滑片P移动过程中，电压表的示数与电流表的示数比值 （选填“变大”“变小”或“不变”）；电源电压为 V；定值电阻R1的阻值为 Ω，该电路消耗的最大电功率为 W。 变小 18 30 10.8 方法模型归纳 02 四、多挡位电热器挡位判断 1、多挡位电热器是利用电流的热效应工作的。电热器电路是纯电阻电路，一般接在家庭电路，电压为220V，是个常量，依据 可知： （1）当电路中电阻最大，电功率最小，为低挡位（保温挡）工作。 （2）当电路中电阻最小，电功率最大，为高挡位（加热挡）工作。 （3）当电阻介于最大电阻和最小电阻之间时，为中挡位（中温挡）工作。 2、通常家用多挡电热器是通过改变开关状态，改变工作电路结构，从而改变用电器消耗的电功率，实现高温挡、中温挡和低温挡的转换的。 方法模型归纳 02 例7.如图为一款电火锅的内部简化电路，开关S闭合后，通过挡位开关S1可以实现高、中、低三挡加热的转换。已知电阻R1=60.5Ω，高温挡功率为2400W，下列说法正确的是（　　）    A．当S闭合、S1转到位置2时，只有R2工作，为低温挡 B．当S闭合、S1转到位置1时，R2、R3串联，为高温挡 C．中温挡加热的功率为1600W D．当S闭合、S1由位置2转到位置3时，总电阻变大，总功率减小 C 方法模型归纳 02 例8.（24-25九年级上·全国·课后作业）如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位，图乙是其内部简化电路图。当处于高温挡时，煎饼锅的加热功率为968W，则R1 Ω；处于低温挡时，煎饼锅的工作电流为1A，通电1min产生热量为 J。 50 13200 方法模型归纳 02 五、家庭电路的常见故障 （1）断路，又叫开路 当电路某处断开，电路中无电流通过，用电器不能工作，就是断路。包括：用电器内部断路、火线断路、零线断路。造成断路的主要原因：电线断开、线头脱落、接触不良、用电器烧坏等等。 （2）短路 电流没有经过用电器而直接构成通路就是短路。包括：用电器外导线的短路和用电器内部的短路。造成短路的主要原因：火线和零线用导线直接连接。 方法模型归纳 02 （3）过载 当同时使用的用电器过多，用电器的总功率过大，使电路中的电流过大，超过电路允许通过的电流，致使保险丝熔断或烧坏电能表或造成用电器两端电压低于额定电压而不能正常工作。 （4）漏电 用电器由于长期使用或接线不当，造成火线和其他不能带电的导体直接或间接接触，就是漏电，容易造成触电事故。如果导线外层或用电器绝缘性能下降，则有电流不经用电器而直接漏入地下，漏电会造成用电器实际功率下降，也能造成人体触电，使用漏电保护器能预防漏电的发生。 方法模型归纳 02 例9.（23-24九年级上·福建三明·期末）如图是家庭电路的示意图，闭合开关S，灯L不亮，检查发现保险丝完好，用测电笔测a、b、c三点气的发光，测d点氛管不发光，则故障可能是（　　） A．bc间断路 B．cd间断路 C．灯L短路 D．开关S接触不良 B 方法模型归纳 02 例10.（24-25九年级上·全国·课后作业）如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位，图乙是其内部简化电路图。当处于高温挡时，煎饼锅的加热功率为968W，则R1 Ω；处于低温挡时，煎饼锅的工作电流为1A，通电1min产生热量为 J。 50 13200 方法模型归纳 02 六、安全用电原则 （1）家庭电路的安装要符合安全用电的要求；控制电灯的开关要接在火线上；螺口灯泡的螺旋套一定要接在零线上，其顶部的金属片接火线；有金属外壳的用电器要使用三线插头及对应的三孔插座等。 （2）不接触低压带电体，这里的低压不包括不高于36V的安全电压；不靠近高压带电体，这里的高压通常指1kV或1kV以上的电压。 （3）在用电过程中，要特别警惕本来绝缘的物体变成导体，本来不带电的物体带了电。 方法模型归纳 02 例11.（24-25九年级上·云南曲靖·期中）下列做法符合安全用电原则的是（　　） A．夏天可以在电线上晾衣服 B．高压线掉落在地面时，我们不能靠近落地处 C．使用试电笔时应用手捏住笔尖金属体 D．多个大功率用电器可以同时接在一个插座上使用 B 方法模型归纳 02 例12.家庭电路中为了用电安全，洗衣机应选用 孔的插座。若人体不小心触碰到火线裸露处，家庭电路中的 （选填“漏电保护器”或“空气开关”）会自动断开，切断电路，起到保护作用。 三 漏电保护器 巩固提升 03 1. （23-24九年级上·黑龙江大庆·期末）如图所示的电路中，电源电压不变，移动滑动变阻器R1的滑片P，当电流表的示数变化范围为1~1.3A时，电压表的示数变化了3V，则该定值电阻R2所消耗功率的变化范围是（　　） A．3~3.9W B．3~5.07W C．3.9~10W D．10~16.9W D 巩固提升 03 2. （23-24九年级上·安徽亳州·期末）如图所示的电路中，电源电压保持4.5V不变，定值电阻R1的规格为“5Ωㅤ0.5A”，滑动变阻器R2的规格为“20Ωㅤ1A”，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A，为了保证电路安全，下列说法中正确的是（　　） A．电流表示数变化范围为0.18A~0.5A B．电压表示数变化范围为1.5V~3V C．R2的电阻变化范围为4Ω~10Ω D．电路消耗的电功率变化范围为1.35W~2.7W C 巩固提升 03 3. （23-24九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示，电源电压保持不变。当在a、b间接“6V，3W”的灯泡时，闭合开关，灯L恰能正常发光；断开开关，在a、b间换接入一个“6V，6W”的灯泡后，再闭合开关，下列说法中正确的是（　　）（不计温度对灯丝电阻的影响） A．换接的灯泡可能烧坏 B．灯泡L可能烧坏 C．灯泡L的实际功率变小 D．电路总功率变小 B 巩固提升 03 4. （23-24九年级上·河北石家庄·期末）小雨同学把标有“5V　1A”的手机充电器接通电路的瞬间，发现空气开关断开了，下列说法正确的是（　　） A．电能表直接测量的是家中正在使用用电器的总电功率 B．插座之间彼此并联，开关与对应用电器串联 C．这次的空气开关断开，很可能是总功率过大导致的 D．家庭电路同时工作的用电器越多，总电阻越大 B 巩固提升 03 5.（23-24九年级上·河北石家庄·期末）下列估测最不符合实际情况的是（　　） A．家用空调的电流大约5A B．我国家庭电路电压为220V C．电冰箱一天耗电大约1kW·h D．家用热水器功率约为20W D 巩固提升 03 6. （23-24九年级上·四川眉山·期末）李明同学购买的“电热驱蚊器”的额定功率是5W，当它正常工作100s消耗的电能是 J；把电蚊香片放在通电的驱蚊器上，过一会儿整个房间都充满了香味，这是分子 的结果。 500 运动 巩固提升 03 7. （23-24九年级上·安徽亳州·期末）某电水壶在电压为220V的家庭电路中正常工作时，电阻丝的电阻为48.4Ω，将一壶水烧开需要10min，则这段时间内电阻丝上产生的热量为 J。 6×105 巩固提升 03 8. （23-24九年级上·江苏盐城·期末）在图虚框内接一个保险丝，另一处用导线连接，并将插座连接补充完整。 巩固提升 03 9. （23-24九年级上·河南周口·期末）宾馆的客房一般都配有房卡，只有把房卡插入电槽中，房间的电路才能工作，再闭合开关，房间内的灯才能亮．请将房间内的简化电路（如图所示）补充完整。 巩固提升 03 10. （23-24九年级上·海南省直辖县级单位·期末）如图所示是某家用电饭煲的原理图，其额定电压为220V，在额定电压下有加热和保温两挡，通过开关S进行调节，加热挡的额定功率为1210W，保温挡的额定功率为44W（温度对电阻的影响忽略不计）求： （1）当电饭煲在额定电压下处于保温挡时，电路中的实际电流是多少？ （2）当电饭煲在额定电压下处于加热挡时，加热5min产生的热量是多少？ （3）电热丝R1、R2的阻值是多少？ 巩固提升 03 解：（1）当电饭煲在额定电压下处于保温挡时，根据P=UI可知，电路中的实际电流 （2）当电饭煲在额定电压下处于加热挡时，加热5min产生的热量 W=P加热t=1210W×5×60s=3.63×105J （3）当开关S闭合时，R1被短路，电路为R2的简单电路，且电饭煲处于加热，根据， 可知，电热丝R2的阻值 当开关S断开时。电路为R1、R2串联的简单电路，且电饭煲处于保温，根据 可知，电热丝R1、R2串联的阻值 课堂小结