2026年湖北省武汉市中考物理一轮课件：第15讲 电功率

第15讲　电功率 电能单位 国际单位是__________；常用单位是____________________；1度＝1 kW·h＝__________J 电功实质 用电器消耗电能的过程实际是____能转化为其他形式能的过程，也就是电流做功的过程 计算 ①电流做功的多少跟__________、____________、__________的长短都有关系，加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功就越多，写成公式为___________； ②W＝_____＝_______(适用于所有电路)； ③对纯电阻电路，可推导出：W＝________＝_____ 焦耳(J) 千瓦时(kW·h)或度 3.6×106 电 电流大小 电压的高低 通电时间 W＝UIt Pt UIt I2Rt t 知识点二　电功率 1.电功率 意义 表示电流做功的______，用符号____表示 单位 国际单位是__________；常用单位还有千瓦(kW)；1 kW＝_____W 大小 电功率等于______与______之比 公式 ①P＝＝UI；②对纯电阻电路，可推导出P＝＝I2R 快慢 P 瓦特(W) 103 电功 时间 2.额定电压和额定功率 概念 额定电压：用电器__________时的电压 额定功率：用电器在__________下工作时的电功率 铭牌含义 灯泡上标有“PZ220 V　60 W”，表明这个灯泡的额定电压为________，额定功率为_______ 实际功率的计算 ①P实＝U实I实；②电阻不变时，P实＝R＝ 正常工作 额定电压 220 V 60 W 知识点三　电功、电功率的计算 电功 ①W＝UIt；②W＝Pt；③W＝t；④W＝I2Rt。 ①②是普遍适用的，③④只适用于纯电阻电路 电功率 ①P＝；②P＝UI；③P＝；④P＝I2R。 ①②是普遍适用的，③④只适用于纯电阻电路 知识点四　电流的热效应 1.电流的热效应：电流通过导体时______转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。 2.探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关的实验 实验装置   探究方法 ____________、转换法 电能 控制变量法 实验设计 ①在电流和通电时间相同时，探究电热与电阻的关系(电路设计：两个阻值不同的电阻______，目的是控制电流和通电时间相同)； ②在电阻和通电时间相同时，探究电热与电流的关系(电路设计：将阻值相同的电阻串联，并在右边容器的外部______一个电阻分流) 结论 ①在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越____； ②在电阻、通电时间相同的情况下，通过的电流越大，产生的热量越____ 串联 并联 多 多 知识点五　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______ 公式 ____________(适用于所有电路) 说明 ①各物理量都对应同一段电路或同一个导体；②焦耳定律是对电流热效应规律的定量描述 正比 正比 正比 Q＝I2Rt 知识点六　电热与电能的关系 物理量 电能(电功) 电热 计算公式 W＝UIt Q＝I2Rt 快慢程度 P电＝UI P热＝I2R 关系 在纯电阻电路中，W＝Q，P电＝P热；在非纯电阻电路中，W＞Q，P电＞P热 知识点七　电热的利用和防止 1.电热的利用——电热器 原理 电流的热效应 组成 主要组成部分——发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘体材料上做成的 优点 ①清洁卫生；②热效率高；③可以方便地进行控制和调节温度 举例 电炉、电饭锅、电热毯等 2.电热的防止：利用散热窗、散热片、风扇吹风等方法加快散热。 考点一　电能、电功及其测量　电功率 【例1】在下列有关能量转化关系的描述中，不正确的是(　　) A.电热水壶工作时，电能主要转化为热能 B.风扇转动时，电能全部转化为机械能 C.给蓄电池充电时，电能转化为化学能 D.LED灯发光时，电能转化为光能和少量热能 B 【例2】小芳家有额定电压相同的电烤箱、电饭锅和电视机各一台。按照每度电0.5元的计费标准，将这三个用电器单独正常工作1小时的用电费用绘制成柱状图(如图所示)。由图可知，下列说法正确的是(　　) A.这1小时内电烤箱比电视机消耗的电能少 B.正常工作时通过这三个用电器的电流相等 C.三个用电器中电烤箱正常工作时的功率最大 D.在未来的一段时间里电烤箱的电费一定最多 C 考点二　电功、电功率的计算 【例3】如图所示为某型号的太阳能充电宝，表面贴有太阳能电池板，在阳光照射下为内部锂电池充电。 (1)此过程中的能量转化为：太阳能→____能→______能。 (2)该充电宝上标明电压为3.7 V，容量为10 000 mA·h，它充满电后储存了____________J的电能。 电 化学 1.332×105 【例4】(2024武汉元调)2023年我国某企业发布了独立研制的一款 5G手机，其各项性能均处于世界领先地位，下表是该手机的部分参数。 手机电池的电压 3.7 V 电池容量 4 750 mA·h 无线快充功率 50 W 有线超级快充功率 66 W (1)芯片的核心部件主要是利用________(选填“导体”“半导体”“超导体”或“绝缘体”)在导电性能上的特殊性来工作的。 半导体 (2)在给手机电池充电时，手机电池相当于电路中的________(选填“电源”“开关”或“用电器”)。该电池充满电时最多可储存电能____________J，若采用无线快充方式给该手机充电，不考虑能量损失，需要_________h就可以将电池从无电状态充至满电状态。 手机电池的电压 3.7 V 电池容量 4 750 mA·h 无线快充功率 50 W 有线超级快充功率 66 W 用电器 6.327×104 0.351 5 【例5】额定电压均为6 V的甲、乙两个小灯泡，其电流随电压变化的图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A.甲和乙串联接在电压为12 V的电源两端时，两个小灯 泡都能正常发光 B.甲和乙串联接在电压为8 V的电源两端时，甲灯泡的 功率为1 W C.甲和乙并联接在电源两端，甲灯泡的功率为1 W时，乙灯泡的电阻为0.1 Ω D.甲和乙并联接在电压为4 V的电源两端时，干路电流为0.8 A B 【例6】如图甲所示是某同学家安装的一款智能电动晒衣架，它既有晒衣杆升降和照明功能，又有风干和烘干的功能，其简化电路如图乙所示。S1可以控制驱动电机正转和反转，让晒衣杆上升和下降。S2是照明灯的开关，闭合后3 h自动关闭。开关S可置于“2和3”或“3和4”接线柱，实现风干和烘干功能，烘干功能关闭后风机延迟30 s散热后关闭。R1、R2是两根阻值相同的电热丝，下表所示是晒衣架的部分参数。 关于以下结论：①升降功能的驱动电机工作10 s，电流在电动机上产生的热量为500 J； ②电热丝R1的阻值为193.6 Ω；③风干时通过开关S的电流约为0.18 A；④仅使用烘干功能，烘干20分钟，电路消耗的电能最大为6.246×105 J。其中正确的是(　　) A.①② B.②③ C.②④ D.③④ C 额定电压 220 V 照明功率 14 W 升降功率 50 W 风干功率 20 W 烘干功率 520 W 【例7】图甲为某品牌家用空气炸锅，空气炸锅在工作时通过电动机向内部吹风，借助空气的循环达到迅速升温的目的，电动机上标有“220 V　22 W”字样。空气炸锅内部部分简化电路如图乙所示，其额定电压为220 V。发热元件为R1和R2两个定值电阻，阻值分别为55 Ω和110 Ω。S为定时开关，通过调节开关S1和S2(S2是单刀双掷开关)，可实现高温挡、中温挡和低温挡三个挡位的切换。下列说法正确的是(　　) A.设定好时间，开关S1断开，S2接a端时为高温挡 B.电动机的电阻是2 200 Ω C.开关S1闭合，S2接a端时，电路的总电流是2.1 A D.空气炸锅在高温挡正常工作1 min时，消耗电能79 200 J C 考点三　电流的热效应　焦耳定律　电热与电能的关系 【例8】小明同学用如图所示的实验装置，探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。 (1)通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过______(选填“做功”或“热传递”)方式改变的。 做功 (2)图甲实验表明，在________________相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。下列可以利用图甲实验结论解释的实例是______(填字母)。 电流与通电时间 AB (3)为了完成本实验，图乙的实验装置中右边透明容器中应该选用阻值为___Ω的电阻丝。 5 考点四　跨学科实践：为家庭节约用电提建议 【例9】(2025湖北中考)为了解家中用电情况并提出安全用电、节约用电的建议，某同学对家庭电器用电情况调查如下，家庭电路电压为220 V。 家用电器用电情况调查表 班级九(3)班　　姓名　　 时段18：00－19：00 位置 家用电器 功率/W 数量 使用时长/min 客厅 空调 2 750 1 60 客厅 电水壶 1 000 1 6 客厅 吊灯 80 1 60 客厅 筒灯 5 10 0 厨房 电饭煲 1 000 1 30 厨房 灯 40 1 60 厨房 抽油烟机 100 1 18 (1)求客厅空调正常工作时的电流。 解：由P＝UI得空调正常工作时电流：I＝＝＝12.5 A。 位置 家用电器 功率/W 数量 使用时长/min 客厅 空调 2 750 1 60 客厅 电水壶 1 000 1 6 客厅 吊灯 80 1 60 客厅 筒灯 5 10 0 厨房 电饭煲 1 000 1 30 厨房 灯 40 1 60 厨房 抽油烟机 100 1 18 (2)求电水壶正常工作时的电阻。 解：由P＝UI＝得电水壶正常工作时的电阻：R＝＝＝48.4 Ω。 位置 家用电器 功率/W 数量 使用时长/min 客厅 空调 2 750 1 60 客厅 电水壶 1 000 1 6 客厅 吊灯 80 1 60 客厅 筒灯 5 10 0 厨房 电饭煲 1 000 1 30 厨房 灯 40 1 60 厨房 抽油烟机 100 1 18 (3)表中的厨房电器在调查时段内总共消耗的电能为多少千瓦时？ 解：厨房中电饭煲消耗电能：W1＝P1t1＝1 kW× h＝0.5 kW·h，灯消耗电能：W2＝P2t2＝ kW× h＝0.04 kW·h，抽油烟机消耗电能：W3＝P3t3＝ kW× h＝0.03 kW·h，消耗的总电能：W总＝W1＋W2＋W3＝0.57 kW·h。 位置 家用电器 功率/W 数量 使用时长/min 客厅 空调 2 750 1 60 客厅 电水壶 1 000 1 6 客厅 吊灯 80 1 60 客厅 筒灯 5 10 0 厨房 电饭煲 1 000 1 30 厨房 灯 40 1 60 厨房 抽油烟机 100 1 18 (4)该同学利用掌握的电学知识，积极参与街道安全用电、节约用电宣传工作，请帮他完成如图宣传栏中①或②的提示语。 解：①不同时使用多个大功率用电器；②不用湿手触摸开关和正在工作的用电器 ◉基础巩固 1.如图所示为甲、乙两导体的电流随电压变化的图像。 下列说法正确的是(　　) A.两导体串联在某电路中，电流为0.1 A时，甲导体的 电阻为10 Ω B.两导体串联在电源电压为3 V的电路中，甲、乙两导体的功率之比为1∶2 C.两导体并联在电源电压为2 V的电路中，干路电流为0.5 A D.两导体并联在电源电压为2 V的电路中，甲、乙两导体的电阻之比为5∶4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B 2.(2025武汉期末)某科学小组设计了如图所示的豆浆机简化电路，L1亮表示正在加热或打浆，L2亮表示正在保温。经测试，加热时L1能正常发光，打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变，R1是电热丝，R2是限流电阻，电动机标有“20 V　16 W”，L1、L2均标有“5 V　5 W”且电阻不变，加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。下列说法正确的是 (　　) A.电源电压为25 V B.限流电阻R2的阻值为24 Ω C.加热时，电热丝R1的功率为25 W D.保温1 min，电热丝R1产生的热量为300 J B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3.如图是某型号充电桩(慢充)为电动车充电的情景，下表为该充电桩的部分参数。在正常电压下充电且不计充电过程中的能量损耗，下列说法正确的是(　　)　 A.对电池充电时是将化学能转化为电能 B.输入电流约为31.4 A C.在1 s内最多能对电动车充电7 000 J D.充电8小时可最多消耗电能70 kW·h 输入电压 220 V 输出电压 220 V 充电功率 7 kW 充电时间 8～10 h C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4.一个有多种充电方式的超大容量户外电源是人们在户外露营时必备装备之一；可为照明和各种电器使用提供电能。如图所示为一款户外电源，可用太阳能电池对其充电，该户外电源部分参数如下表所示。 额定能量 1 950 W·h 光能输入 10～100 V 输出电压 220 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (1)太阳能电池工作时将太阳能转化为____能，若最快3小时能将户外电源充满，不考虑能量损失，太阳能电池的最大输出功率为_____W。 (2)户外电源电量充满后，可供一盏户外灯正常工作50 h，该户外灯正常工作电流约为______A(结果保留两位小数)。 额定能量 1 950 W·h 光能输入 10～100 V 输出电压 220 V 电 650 0.18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5.(1)如图甲所示是武汉市区一交通道路上使用的风光互补LED路灯的外形图和电路原理图，该电路中两只LED灯是______的，它们是由________材料做成的。每个LED灯上都标有“24 V　60 W”字样，则两个LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为___A；如果用这种路灯替换发光亮度相同的420 W的传统路灯，那么500套风光互补路灯每天工作10小时可节约电能_______kW·h。 甲 乙 并联 半导体 5 1 500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (2)小灯泡L和电阻R上分别标有“6 V　4.8 W” 和“6 V　0.6 A”字样，它们的电流随电压变化规律如图乙所示。现将小灯泡L和电阻R连入电路中，若要确保电路中的元件不烧坏，L和R串联时电源电压不超过___V，L和R并联时电路的总功率最大可达到_____W。 甲 乙 9 8.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ◉能力提升 6.(2024武汉元调)如图是探究电流产生热量跟哪些因素有关的实验装置。下列说法错误的是(　　) A.甲实验表明，在电流、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 B.乙实验表明，在电阻、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多 C.甲实验中，相同时间内，电流通过左、 右容器中电阻丝产生的热量之比为2∶1 D.乙实验中，相同时间内，电流通过左、 右容器中电阻丝产生的热量之比为4∶1 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7.某学习小组利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻，已知待测小灯泡的额定电压为2.5 V，电源电压4.5 V保持不变。 数据序号 1 2 3 4 5 6 7 电压U/V 3.0 2.5 2.1 1.7 1.3 0.9 0.5 电流I/A 0.32 0.28 0.26 0.24   0.19 0.16 (1)电路中有一根导线接错，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (2)正确连接电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮且电流表无示数，而电压表有示数。分析可知，电路中发生的故障可能是__________。 灯泡断路 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (3)排除故障后，闭合开关，移动滑片，记录实验数据如表格所示。 ①为完成7次实验，滑动变阻器最大阻值不得小于____Ω； ②由表格数据可知该灯泡正常工作时阻值为_____Ω；(保留一位小数) ③当灯泡两端电压为1.3 V时，其功率可能为_________(选填“0.32 W”“0.27 W”“0.23 W”或“0.18 W”)。 25 8.9 0.27 W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8.如图甲所示为某款电烤盘，其简化电路如图乙所示，旋钮开关转动到4个不同位置可将标有相同数字的触点相连，使烤盘能调至“关”“小火”“中火”和“大火”四个挡位。R1是限流电阻，R2、R3、R4是由电阻丝制成的发热管，已知“小火”时发热管R2的功率是“中火”时发热管R2的功率的0.64倍，“大火”时的功率是1 760 W，R3＝R4且R2＝0.8R3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (1)“中火”时的功率是多少？ 解：由P＝可知，电路中电阻越大，功率越小，当旋钮开关接“1”时，为关；当旋钮开关接“2”时，R1、R2串联接入电路，电阻最大，为“小火”挡；当接“3”时，只有R2接入电路，电阻较大，为“中火”挡； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 当接“4”时，R3、R4并联接入电路，电阻最小，为“大火”挡。大火时P大＝1 760 W，则P3＝P4＝＝880 W，所以R3＝R4＝＝＝55 Ω。所以R2＝0.8R3＝44 Ω。由P＝得“中火”挡功率，P中＝＝＝1 100 W。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (2)限流电阻R1的阻值是多少？ 解：“小火”时R2功率是“中火”时R2功率的0.64倍，则有＝0.64， I中＝＝＝5 A，则I小＝4 A，R小总＝R1＋R2＝＝＝55Ω，所以R1＝R小总－R2＝55 Ω－44 Ω＝11 Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9.如图为小李家某品牌电饭锅的简化电路图。下表为其铭牌上部分参数信息。小李利用该电饭锅做了一些有意义的实验探究。 型号 SR－CHB15 电压/额定频率 220 V～50 Hz 额定功率 880 W 煮饭时 100 W 保温时 内锅的额定容量 4 L 热效率值   1 2 3 4 5 6 7 8 9 (1)小李在电饭锅内注入水位达到内锅额定容量，使用煮饭挡位加热。水的初温为12 ℃，约35分钟后水刚好沸腾了(标准大气压下)，锅内水吸收的热量为多少？通过计算说明铭牌上电饭锅的热效率值应为多少？ 解：锅内水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×4×10－3 m3＝4 kg， 锅内水吸收的热量：Q＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(100 ℃－12 ℃)＝1.478×106 J， 消耗的电能：W＝P1t1＝880 W×35×60 s＝1.848×106 J， 热效率η＝＝＝80％。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (2)根据参数信息，求出R1的电阻的阻值。 解：开关S1、S2均闭合时，只有R2接入电路，为煮饭挡；开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联接入电路，为保温挡，由P＝得R2＝＝＝55 Ω， 保温时总电阻：R总＝＝＝484 Ω， 则R1阻值：R1＝R总－R2＝484 Ω－55 Ω＝429 Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (3)小李了解到该品牌出品了电磁加热电饭锅，该系列改 变了传统电饭锅利用电流热效应的加热原理，改为利用 电磁炉原理使铁制内锅自身发热，热效率可提高至90％， 若小李家每天使用原电饭锅做饭消耗1.8度电，改用电 磁加热电饭锅后每年(按365天计)可节约多少度电？ 解：电磁加热锅每天消耗的电能：W2＝＝＝1.6 kW·h， 每天节约电能：W'＝W1－W2＝1.8 kW·h－1.6 kW·h＝0.2 kW·h， 每年节约用电量：W总＝nW'＝365×0.2 kW·h＝73 kW·h＝73度。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 $