内容正文:
电功率
一、电能
1.利用:电能可以转化成其他形式的能量。
2.单位及换算:1度= kW·h= J。
3.电能的计量: 。
知识梳理 夯基础
1
3.6×106
电能表
二、电功和电功率
项目 电功(W) 电功率(P)
意义 电流做功的多少 电流做功的
单位 焦耳(J) 瓦特(W)
公式 W= P=
UIt
快慢
正
反
3.实际功率与额定功率的关系
(1)U实=U额,P实 P额,用电器正常工作。
(2)U实<U额,P实 P额,用电器不能正常工作。
(3)U实>U额,P实 P额,用电器不能正常工作,易损坏。
4.电功率的测量:可以使用电力监测仪直接测量。
=
<
>
三、额定功率与实际功率
1.额定电压:用电器正常工作时的电压。
2.额定功率:用电器在 下工作时的电功率。
额定电压
四、焦耳定律
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化成 ,这种现象叫作电流的热效应。
2.焦耳定律
(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比,跟导体的 成正比,跟 成正比。
(2)公式: 。
内能
二次方
电阻
通电时间
Q=I2Rt
3.电热的利用和防止
(1)利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的鸡苗孵化器等。
(2)防止:电器装有散热风扇、散热窗等,将产生的热量散去。
注意:a.在纯电阻电路中,电流所做的功全部用来产生热量,有Q=W,P热 =
P电;b.在非纯电阻电路中,电流所做的功除一部分用来产生热量外,还转化为其他形式的能,有Q<W,P热<P电。
图说物理 扣教材
1.如图所示,在日常使用的节能灯上可以看到“220 V 24 W”字样,这说明该节能灯额定功率是 W,若接在200 V的电压下,节能灯
正常工作,此时它的实际功率 24 W。
24
不能
小于
2.如图所示,该装置可以探究通电导体产生的热量与 的关系,导体产生热量的多少是通过U形管中 反映出来的,在通
电时间相同的情况下,左、右密闭容器内的电阻丝产生的热量之比为
。
电流
液面高度差
4∶1
考点突破 炼方法
考点一 电能 电功的理解与计算(2025省考第7题C)
例1 (2025衡阳模拟)下列说法中正确的是( )
A.kW·h是电能的单位,但不是电功的单位
B.电能表是测量电功率的仪表
C.用电器消耗的电能越多,电流做的功就越多
D.电流越大,电流做的功就越多
C
变式1 如图所示的电路中,电源电压为6 V,电阻器R的阻值为8 Ω,灯L标有“6 V 3 W”字样,忽略温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)灯L正常工作时的电阻。
答案:(1)12 Ω
(2)闭合开关S和S1时,经过灯L的电流。
答案:(2)0.5 A
(3)只闭合开关S时,100 s内电路消耗的电能。
答案:(3)180 J
考点二 电功率的理解与简单计算
例2 (2025株洲模拟)如图所示是某品牌普通照明LED灯的外包装盒,盒子上的三个数据指的是LED灯的额定功率为“3.5 W”,当它正常工作时和“7 W”的节能灯或“32 W”的白炽灯正常发光的亮度一样。若包装盒上所标注的LED灯、节能灯、白炽灯均正常发光时,下列说法正确的是( )
A.LED灯实际功率最大
B.电流通过LED灯做功最慢
C.白炽灯消耗的电能一定最多
D.相同时间内LED灯消耗的电能最多
B
变式2 社会发展 如图所示是为电车快速充电的直流充电桩,给电车充电时,电车的蓄电池相当于 (选填“电源”或“用电器”);若某次充电时间为45 min,手机显示充电电费为28.8元[电费单价为
1.2元/(kW·h)],则该充电桩的充电功率为 kW。
用电器
32
变式3 如图是一款摄像机自主启动装置的简化电路图,电源电压恒为
12 V,R1是红外线探测电阻,R是定值电阻,阻值为8 Ω。当R两端的电压为8 V时,摄像机自主启动拍摄。求摄像机启动拍摄时:
(1)电路中的电流。
答案:(1)1 A
(2)R1的阻值及电功率。
答案:(2)4 Ω 4 W
考点三 电流的热效应与焦耳定律(2025省考第14题)
例3 (2025郴州一模)下列设备主要利用了电流的热效应来工作的是( )
C
A.司南 B.手持电风扇 C.电饭煲 D.风力发电机
变式4 小刚同学在探究“焦耳定律”的实验时,设计并连接了如图甲所示的电路,则他是为了探究电流产生的热量与 的关系。图乙是某电饭煲内部电路图,电饭煲有“加热”和“保温”两个挡位,当开关S1和S2都闭合时,电饭煲处于 挡。
电流
加热
变式5 艾灸疗法是中医学的重要组成部分,如图甲所示是一款额定电压为220 V的发热艾灸坐垫。有高温和低温两挡功能,图乙为该坐垫简化电路原理图,R1为电热丝,R2位于坐垫外部,R2的阻值为1 100 Ω,高温挡功率为44 W,不考虑温度对阻值的影响,求:
(1)电热丝R1的阻值。
答案:(1)1 100 Ω
(2)低温挡工作时,通过R1的电流。
答案:(2)0.1 A
(3)发热艾灸坐垫在低温挡工作10 min产生的热量。
答案:(3)6.6×103 J
核心实验 培素养
实验 测量小灯泡的电功率
例 小军在“测量小灯泡的电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材和电路,其中电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为2.5 V(灯丝电阻约为
12 Ω)。
基础设问
(1)该实验的原理是 。
(2)为了能够顺利完成该实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用
(选填“A”或“B”)。
A.“10 Ω 5 A”的滑动变阻器
B.“50 Ω 0.5 A”的滑动变阻器
P=UI
B
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是
。
(4)根据实验测得的数据,绘制出通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像(如图乙所示),分析图像可知,小灯泡的额定功率为 W。
小灯泡
0.625
断路
拓展设问
(5)小明也按图甲进行电路连接,当他接好最后一根导线时,小灯泡立即发出耀眼的光,接着小灯泡烧坏。请指出小明在连接电路时的错误操作:① ;②滑动变阻器的滑片P没有调到最
端。
连接电路时开关没有断开
左
(6)小明纠正了错误,并换同规格小灯泡后闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,请分析出现这种现象的原因是
。为测量小灯泡的额定功率,接下来的操作应该是 ,读出并记录电流表的示数。
(7)数据处理 小明计算出了不同电压下小灯泡的电功率,并求出电功率的平均值,这样处理数据合理吗? ,理由是
。
小灯泡实际
功率太小,不足以让小灯泡发光
调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压为2.5 V
不合理
不同电压下小灯泡的
电功率不同,求平均值没有意义
小灯泡的电阻随温度的变化而变化
聚焦湖南 明考向
1.(2025长沙一模)如图甲是某型号可充电台灯风扇,图乙是台灯风扇经历充电和工作时的主要能量流向图。下列说法正确的是( )
A.电池在充电时相当于电源
B.图乙中a、b均为电能
C.图乙中d为机械能
D.风扇单独工作时,将消耗的电能全部转化为机械能
B
2.(2025常德一模)有一只标有“6 V 3 W”字样的灯泡A和一只定值电阻B,A和B的电流随两端电压变化关系的图像如图甲所示。则下列判断正确的是( )
A.定值电阻B两端电压与电流成正比
B.将A、B串联接在9 V电源两端,灯泡A正常发光
C.将A、B并联接在6 V电源两端,10 s内电路消耗的电能是30 J
D.将A与一个滑动变阻器串联接在6 V电源两端,如图乙所示,当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻器的功率为3 W
B
3.(2025长沙一模)小雅同学利用家庭实验室中的器材,设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”,如图所示,电源电压为9 V,电阻丝R1=6 Ω,
R2=18 Ω,a、b是两个触点。闭合开关S,当开关S1接通触点 (选填“a”或“b”)时,“电饭锅”的功率更小。将R1接入电路工作1 min产生的热量是 J。
b
810
4.(2025湖南)小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3 V且保持不变,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求导线不得交叉。
答案:(1)如图所示
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最
端。
(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)进行相同实验的另一同学,检查电路发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时观察到 的指针有明显偏转。
左
0.75
电压表
5.(2025湖南模拟)如图所示,电源电压恒为6 V,R是定值电阻,闭合开关S,电流表示数为0.5 A;断开开关S,电流表示数为0.3 A;当开关S与电源互换位置,且开关S闭合时,灯泡L正常发光,不考虑灯丝电阻的变化。求:
(1)R的阻值为 Ω。
答案:(1)12
(2)灯泡L的额定电流。
答案:(2)0.75 A
(3)当开关S与电源互换位置,且开关S闭合时,电路的总功率。
答案:(3)7.5 W
解析:(3)当开关S与电源互换位置,且开关S闭合时,根据并联电路的特点可知通过定值电阻的电流为0.5 A不变,干路电流I′=IR+IL=0.5 A+
0.75 A=1.25 A,
根据P=UI可知电路的总功率P=UI′=6 V×1.25 A=7.5 W。
6.(2024湖南)小明给爷爷房间设计了一个夜灯工作的电路模型,如图所示。电源电压恒为6 V,地灯L1标有“6 V 3 W”字样,床灯L2标有“6 V 6 W”字样。
(1)闭合开关S1,断开开关S2,灯 发光。
答案:(1)L1
解析:(1)当闭合开关S1,断开开关S2时,电路中只有L1发光。
(2)求L2正常工作时的电阻。
答案:(2)6 Ω
(3)闭合开关S1、S2,求整个电路工作1 min消耗的电能。
答案:(3)540 J
解析:(3)闭合开关S1、S2,灯L1、L2并联,灯两端的电压等于其额定电压,实际功率等于其额定功率,则L1的实际功率P1=P1额=3 W,L2的实际功率P2=P2额=6 W,整个电路工作1 min消耗的电能W=W1+W2=P1t+P2t=3 W×60 s+
6 W×60 s=540 J。
推导公式
W=Pt(适用于所有电路)
W=I2Rt(适用于纯电阻电路)
W=t(适用于纯电阻电路)
P=UI(适用于所有电路)
P=I2R(适用于纯电阻电路)
P=(适用于纯电阻电路)
分配关系
串联电路中,电功、电功率及电压均与电阻成 比;
并联电路中,电功、电功率及电流均与电阻成 比;
串、并联电路中的总功及总功率都等于各用电器的电功、电功率之和
解析:(1)灯L正常工作时的电阻为RL==12 Ω。
解析:(2)由电路图可知,闭合开关S和S1时,只有灯L工作,此时灯L正常工作,经过灯L的电流为IL==0.5 A。
解析:(3)只闭合开关S时,L与R串联,电路中的电流为I==
0.3 A,
100 s内电路消耗的电能为W=UIt=6 V×0.3 A×100 s=180 J。
解析:由图可知,定值电阻R与红外线探测电阻R1串联,电压表测R两端的电压。
(1)由串联电路的电流特点可知,电路中的电流
I=IR==1 A。
解析:(2)由串联电路的电压特点可知,R1两端的电压U1=U-UR=12 V-8 V=4 V,
由欧姆定律可知,R1的阻值R1==4 Ω,R1的电功率P=U1I=4 V×1 A=4 W。
解析:(1)由电路图可知,当S接1时,只有R1连入电路中,电路的电阻最小,电源电压一定,由P=可知,此时功率最大,为高温挡,
所以R1==1 100 Ω。
解析:(2)当S接2时,R1、R2串联,电路中的电阻最大,为低温挡,根据串联电路特点和欧姆定律可得,通过R1的电流I1==0.1 A。
解析:(3)由题知,R1为电热丝,R2位于坐垫外部,
发热艾灸坐垫在低温挡工作10 min产生的热量
Q=R1t=(0.1 A)2×1 100 Ω×10×60 s=6.6×103 J。
(8)测出小灯泡的额定功率后,小明又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半,发现测得的功率不等于其额定功率的,这是由于
。
解析:(1)闭合开关S,电路为定值电阻的简单电路,电流表测量电路电流,电流表示数为0.5 A,根据欧姆定律可知R的阻值R==12 Ω。
解析:(2)断开开关S,灯泡和定值电阻串联,电流表测量电路电流,电流表示数为0.3 A;根据欧姆定律可知总电阻R总===20 Ω,根据电阻串联的特点可知灯泡电阻RL=R总-R=20 Ω-12 Ω=8 Ω;当开关S与电源互换位置,且开关S闭合时,灯泡和定值电阻并联,电流表测量通过定值电阻的电流,灯泡L正常发光,则灯泡两端电压等于电源电压6 V,不考虑灯丝电阻的变化,根据欧姆定律可知灯泡L的额定电流IL===0.75 A。
解析:(2)灯L2的额定电压为6 V、额定功率为6 W,
由P=得L2正常工作时的电阻
R2==6 Ω。
$