内容正文:
浙教版九上科学第二章 能的转化与能量守恒
2.3电路中的电能(一)电功、电能和电功率
【学习目标】
1、认识电功和电能:了解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,知道电功的单位是焦耳(J),生活中常用千瓦时(kW·h),会读电能表,能进行简单电能计算。
2、掌握电功率:理解电功率是表示电流做功快慢的物理量,掌握公式 P=W/t=UI,知道单位瓦特(W),能进行简单计算,能区分额定功率和实际功率。
3、理解应用:能运用电功、电功率知识解释家用电器铭牌、电能表转数、节约用电等现象,会计算用电器消耗的电能和电费,增强节能与安全用电意识。
4、培养探究能力:初步学会测量小灯泡的电功率,能分析实际功率与电压的关系,能规范操作、记录数据并得出结论,养成实事求是、合作交流的科学态度。
思维导图
知识讲练
一、电能与电功
下列各图中,电能分别转化为什么形式的能量?
1、电功: 所做的功。
2、电流做功的实质: ,实际就是 (消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。
3、电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
4、国际单位: ,简称焦,符号是 J。
常用单位: ,符号是kW·h,俗称“度”。
单位转换:1 度=1 kW•h = = J
5、物理意义:1kW∙h在数值上等于功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能。
二、电能表
1、电能表的作用:是测量用电器在一段时间内消耗多少电能的仪表。
2、电能表上参数的含义:电能表上“220V”“5A(20)A”“600R/kw•h”等字样,分别表示:
KW•h:电能表上的数字以千瓦时为单位来显示所消耗的电能。
●“10(20)A”表示这个电能表的额定电流为 10 A,短时间内使用的电流可以大一些,但不能超过20A。
●“600 r/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW·h的电能,电能表上的转盘转过 600 转。
●“220 V” 表示这个电能表应该在220 伏的电路中使用。
3、电能表测量电能的方法
(1)读数法:电能表的的计数器前后 (刻度盘最后一位是小数点后一位),就是这段时间内消耗的电能。
(2)计算法:根据电能表铝盘的转数(或电子式电能表指示灯闪烁的次数)求得电能.
公式:W= ,单位:kW•h,其中n指的是电能表在一定时间内转的实际圈数(或闪烁的次数),R表示电能表参数(表示消耗1kW•h铝盘的转数).
小明家中8月底、9月底电能表的示数如图所示,这个家庭在9月份用了多少电能?小明家所在地区每kW·h电的电费是0.60元,请估算他家9月份需要付多少电费。
节能灯铭牌上的11W表示什么意思?
“11W”表示: 。
还可以表示:节能灯正常工作时,1秒钟内电流做的功为11焦。(节能灯1秒内消耗的电能为11焦.)
三、电功率
1、概念: 。用字母 表示。
2、物理意义:描述电流做功的 。
3、计算公式:功率= P=
4、单位: (简称瓦) W;常用单位:千瓦。 1瓦=1焦/秒 1千瓦=1000瓦
四、额定电压和额定功率
图是某型号全自动洗衣机的铭牌,你能读懂哪些内容?
XQB55-8560型全自动洗衣机额定电压:220V(交流电)
家用电器有限公司离心洗额定功率:500W
波轮洗额定
功率:390W
额定电压/频率:220V~/50Hz
额定洗/脱水容量:5.5Kg/ 5.5Kg
离心洗/波轮洗额定输入功率500W/390W
脱水额定输入功率:210W所谓输入功率,是指电器消耗的总功率。
防水程度:IPX4脱水额定功率:210W
出厂日期:
4001017802
编号:
产品认证编号:CH0050333-2000
原产地:中国杭州
额定电压:用电器 时的电压,用U额表示。(用电器铭牌上的电压)
额定功率:用电器在 下工作时的电功率,用p额表示。
脱水额定输入功率210W的意思:该洗衣机正常脱水时电流每秒做功210J,即每秒消耗210J电能。
一些电器设备的功率(单位:瓦)
电器
功率
电器
功率
电器
功率
电子表
0.001
普通灯照明泡
15~60
电熨斗
100~1500
半导体收音机
0.06~0.4
家用电冰箱
100~200
电饭煲
300~1500
21吋彩电
90
台式电脑
100~300
家用空调
950~2300
日光灯
3~40
吸尘器
800
家用电烤炉
450~1500
五、实际电压和实际功率
1、实际电压:用电器接实际工作时的电压,用U实表示。
2、实际功率:用电器在实际电压下工作时的功率,用P实表示。
3、比较额定值与实际值的关系:
(1)如图将一个标有“PZ220---100”字样的家庭照明灯泡接入到220伏的电路中。
①它的额定电压、额定功率各是多少?
②它的实际电压、实际功率各是多少?实际值与额定值之间有何关系?
额定电压: 伏;额定功率: 瓦
实际电压: 伏;实际功率 100瓦
(2)如果将它改接到380伏的电路中。
①它的额定电压、额定功率各是多少?
②它的实际电压、实际功率各是多少?实际值与额定值之间有何关系?
额定电压: 伏;额定功率: 瓦
实际电压: 伏;实际功率 100瓦
(3)如果将它改接到200伏的电路中。
①它的额定电压、额定功率各是多少?
②它的实际电压、实际功率各是多少?实际值与额定值之间有何关系?
额定电压: 伏;额定功率: 瓦
实际电压: 伏;实际功率: 100瓦
★归纳出实际值与额定值间的关系:
(1)当U实=U额时,P实 P额;用电器 工作;
(2)当U实<U额时,P实 P额;用电器容易损坏;
(3)当U实>U额时,P实 P额;用电器 工作;
注意事项:A.购买电器要根据实际所需选择合适的功率。
B.使用电器时要尽量使实际电压达到额定电压值。
取三只电功率不同的灯泡:220V、25W; 220V、 40W; 220V、60W,分别接到同一个电压为220V的电路中,通电后,观察它们发光的亮度。
正常工作时:实际电功率 额定功率
实际电功率
电灯的亮度
结论:灯泡的亮度由灯泡的 决定的,实际电功率越 ,电灯越 。
六、探究小灯泡的电功率跟哪些因素有关
小灯泡的电功率跟哪些因素有关
把灯泡接到电路中时,不同功率的灯泡发光的亮度是不同的。灯泡越亮,灯泡的电功率就越大。那么,灯泡的电功率跟哪些因素有关?下面让我们以小灯泡为例,探究小灯泡的电功率跟哪些因素有关。
1、提出问题
小灯泡的电功率跟哪些因素有关
2、建立假设
(1)小灯泡的电功率跟电压有关,电压越高,电功率就越 。
(2)小灯泡的电功率跟电流有关,电流越高,电功率就越 。
你还能提出什么假设?
3、设计实验方案
实验方法:控制变量法
(1)研究小灯泡的电功率与电流的关系
①控制变量:控制 相等,
②电路设计: 电路控制小灯泡两端电压相等,用电流表分别测量通过小灯泡的电流。
③现象分析:观察两只小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率的大小;分析电功率大小跟电流有什么关系。
灯泡规格:
L1 (3V,3W); L2 (3V,6W)
电源电压:3V
(2)研究小灯泡的电功率与电压的关系
①控制变量:控制 相等,
②电路设计: 电路,控制通过小灯泡的电流相等,用电压表分别测量小灯泡两端的电压。
③现象分析:观察两只小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率的大小;分析电功率大小跟电压有什么关系。
灯泡规格:
L1 (3V,3W); L2 (3V,6W)
电源电压:3V
4、进行实验,收集证据
按照上面设计的实验方案进行实验,并把收集到的数据和观察到的现象分别记录在下表中。
灯L1
灯L2
条件控制(电压)
亮度(亮、暗)
电流/安
研究小灯泡的电功率与电流的关系表
灯L1
灯L2
条件控制(电流)
亮度(亮、暗)
电压/伏
研究小灯泡的电功率与电压的关系表
5、分析论证
小灯泡的电功率跟 、 有关。在电压相等的情况下,通过灯泡的电流越大,灯泡的电功率越大;在电流相等的情况下,灯泡两端的电压越大,灯泡的电功率越大。
七、电功率和电功的计算
(一)电功率的计算公式
1、电功率:用电器的电功率,等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。
2、公式:P= (推导式) 变形公式:U=P/I I=P/U
P表示电功率;U表示电压;I表示电流。
公式p=w/t与P=UI有什么不同?
★电功率常用计算公式及其适用范围
1、定义式:
P= ,任何情况下都适用,多用于求整个电路的总功率,已知W和t时使用;
2、推导式:
①P= ,任何情况下都适用,多用于与电功、时间计算的题型,已知U、I时使用;
②P= ,纯电阻电路中适用,多用于串联电路中求定值电阻的电功率;
③P= ,纯电阻电路中适用,多用于并联电路中,以及求家庭电路多档位用电器的电功率;
④变形公式:R= ,多用于家用电器铭牌上的U额定和P额定求电阻。
(二)电功的计算公式
1、电功:电流在某段电路上做功,等于这段电路两端的 与通过这段电路的 以及 的乘积。
2、计算公式:W = Pt = UIt = I2Rt = U2t/R
3、单位:焦耳=1伏·安·秒
【例题】将如图所示节能灯接在220伏的电路中,通过灯泡的电流有多大?这只节能灯正常工作2小时消耗多少电能?
典例分析
例1:(2026九上•绍兴期末)元旦三天假期,小柯一家外出旅游,出门前和回家后两次查看电能表示数(如图所示)。发现耗电量较大,检查后发现除电冰箱在正常工作外,还有一个电器忘记关闭。则下列说法正确的是( )
A. 电能表测量的是电路中电功率的大小
B. 电能表允许通过的最小电流为10A
C. 除了电冰箱在正常工作,忘记关闭的电器可能是空调
D. 小柯家在元旦三天假期内消耗的电能为820kW•h
例2:(2026九上•温州月考)如图所示,小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关
后,发现:灯泡L1较亮,灯泡L2较暗,这现象说明( )
A、通过两只灯泡的电流不相同 B、两只灯泡的电阻可能相等
C、两只灯泡两端的电压一定不相同 D、两只灯泡的额定功率一定不相同
例3:(2026九上•杭州月考)小华家电能表的表盘如图甲所示,它的示数是__________kW•h,该电能表所接用电器的总功率不得超过________W。小华关闭了家中的其他用电器,只让电热水壶工作5min,电能表的指示灯闪烁400次,则电热水壶的实际电功率为________W。
例4:(2026九上•杭州期中)如图所示,是小明家月初和月末电能表的示数,若每度电的电费是0.5元,则这个月小明家要交______元的电费。若他家正在工作的用电器总功率为1200W,______(选填“能”或“不能”)将额定功率为1500W的空调再接入电路。如果只让该空调单独正常工作2min,电能表的转盘转______圈。
例5:(2026九上•温州月考) 将灯L1(9V、9W)和灯L2(6V、6W)串联接入电源电压为15V的电路中,不考虑灯泡电阻的变化,闭合开关后,两灯都发光,下列说法正确的是( )
A.L1、L2消耗的电能相同 B.通过L1、L2的电流不同
C.L1、L2实际功率相等 D.L1、L2都能正常发光
例6:(2026九上•宁波月考)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是( )
A.两灯串联在220伏的电路中,甲灯比乙灯亮
B.两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
D.将乙灯接入110伏电路中,它的实际功率为50瓦
例7:(2026九上•金华期末)灯泡L和定值电阻R的电压-电流(U-I)特性如图甲所示。灯泡L和定值电阻R按图乙方式连在6V的电源两端。下列说法正确的是( )
A.此时灯泡L的实际阻值为10Ω
B.灯泡L此时的实际功率为0.8W
C.灯泡L的电阻随着电流的增大而均匀减小
D.定值电阻R在电路中的实际功率为2.4W
例8:(2026九上•杭州月考)小明在实验室发现两个分别标有“2V;10Ω”和“5V;5Ω”字样的电阻和一个电压可调的电源。在保证电路安全的前提下,若使两电阻串联,电源电压最大为________V;若两电阻并联,电路最大电功率为________W。
课后巩固
1、(2026中考•温州二模)如图为某电能表的面板部分信息,面板上的是哪个物理量的单位( )
A.电功 B.电功率 C.电压 D.电流
2、(2026九上•金华月考)一位电视台记者在报道某工厂“淘汰落后产能、促进新旧动能转换”仅上半年就节电15000kW•h的时候,手举一只理发用的电吹风说:“这只电吹风是1500W的,也就是1.5kW,这个厂节省的电力可以开动10000个这样的电吹风。”这位记者的报道中弄混了两个重要的电学概念。这两个概念是电能和( )
A.电流 B.电阻 C.电功率 D.电压
3、(2026九上•杭州期中)下列家用电器中,在正常工作时电功率为1000W的可能是( )
A.空调机 B.节能灯 C.电视机 D.笔记本电脑
4、(2026九上•杭州月考) 下列关于电功率的说法中正确的是( )
A. 电流做功越多,电功率越大
B. 电流做功时间越短,电功率越大
C. 在相等时间内,消耗电能越多的用电器功率越大
D. 电功率越大的用电器,消耗电能越多
5、(2026九上•金华月考) 小易家上次查看电能表示数为,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是( )
A.他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h
B.电能表是直接测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min,则电能表的圆盘转了300转
D.这个电能表的额定功率为2200W
6、(2026九上•温州月考)如图所示是小金家的电能表,下列说法正确的是( )
A. 每小时该电能表表盘转过600转
B. 该电能表显示消耗了电能3765度
C. 该电能表是测量电路电功率的仪器
D. 该表转盘转6转说明消耗电能0.01度
7、(2026九上•绍兴月考)一度电能为我们做什么?小明收集了家里的一些用电器的功率(如图)。则一度电可供下列电器持续工作时间最长的是( )
A.LED灯 B.洗衣机 C.电冰箱 D.电视机
8、(2026九上•嘉兴期中)一只电能表上有“1500r/kW・h”字样。若在1分钟内电能表的转盘转过15转,则在1分钟内电流做功是_______焦,此时用电器的电功率是_______瓦。
9、(2026九上•丽水期末)我市鼓励家庭使用峰谷电,具体收费方案如表所示。小科家使用的电子式电能表的铭牌上标有1200imp/(kW•h),即每消耗1kW•h电能,指示灯闪烁1200次。
时段
时间范围
电价(元/kW•h)
峰电
8:00-22:00
0.568
谷电
22:00-次日8:00
0.288
(1)小科使用电热水器将50千克的水温度升高 20℃,此过程中水至少吸收的热量为___________焦;
(2)小科家调整用电时段,每天将原本峰电时段的2kW•h用电调整到谷电时段,每月(以30天计)可省_____________元;
(3)小科观察电能表在5分钟内闪烁200次,这段时间内小科家消耗的电能是________焦。
10、(2026九上•丽水期末)小明研究家里新买的电能表,如图1所示,他发现:仅某一用电器工作时,经过时间5min,电能表转盘转过16r,则它的实际电功率是_______W;如图2是一种可移动式太阳能水上漂浮房,在屋顶直径4m,屋顶上安装了太阳能电池板,单位面积接收太阳能的功率为750W,能为该房供应热水和在水上移动提供能量。太阳能电池板将太阳能转化成电能,转化效率为20%,若只用来给水加热(不考虑热损耗,在一个标准大气压下)那么该电池板3.5min可以让1kg、初温为10℃的水温度升高_______℃[c水=4.2×103J/(kg•℃),π取3]。
11、(2026九上•宁波期末)小科观察到家用电能表的情况如图所示。从原来票据上查出上月电能表的示数是811.6kW•h。若按0.5元/(kW·h)计费,小科家本月应缴电费__________元;当小科家只有一盏电灯工作时,3min内转盘正好转过5圈,则该灯泡消耗的电能是_____J;若小科家中目前有200W的电视机一台,700W的电饭锅一只,根据电能表规格小科家最多还可接“220V,40W”的电灯_________盏。
12、(2026中考•宁波三模)某广告投影灯如图所示,被光源照射的广告片经镜头投射在地面上,形成广告图标。
(1)此时我们看到地面上的广告图标是广告片的倒立、_____的实像。现将广告投影灯调低一些,要使地面上的图标一样清晰,则广告片要_____(填“远离”或“靠近”)凸透镜。
(2)该投影灯使用2小时,电能表指示灯闪烁50次,则该投影灯实际功率为_____。
13、(2026中考•温州一模)用电高峰时期,小温观察到家中一只标有“220V 60W”的白炽灯比正常时暗。为探究原因,小温进行以下实验。
(1)小温观察灯泡,发现灯泡内壁发黑,根据所学知识推测:灯泡长时间使用后,灯丝升华变细,电阻变_______,导致功率变小。
(2)小温借助家庭电路中测量电能的工具(如题图所示),该工具名称为_______。
(3)小温想知道此时灯泡的实际功率,于是关闭家中其他用电器,让该灯单独工作120s,如图工具的转盘转了6转,则灯泡的实际功率为_______。
14、(2026九上•杭州月考)如表是某日部分用电器的使用情况,其中这天耗电量最大的用电器是( )
电视机
鱼缸增氧泵
电饭煲
电热水壶
额定功率(瓦)
200
10
1000
1500
一天累计工作时间(小时)
2
24
2
1.5
A. 电视机 B. 鱼缸增氧泵 C. 电饭煲 D. 电热水壶
15、(2026九上•杭州月考)图甲是一种钨丝灯泡,乙为该灯灯牌,丙是一种节能灯泡,丁是一种LED灯。理论上讲这三种灯的照明效果是:4瓦LED灯等于11瓦节能灯等于40瓦钨丝灯。下面说法正确的是( )
A.甲灯泡的实际功率是25瓦
B.钨丝灯长期使用后灯丝会变细,相同电压下灯会变亮
C.相同照明效果的节能灯和钨丝灯,消耗电能一定相等
D.理论上讲,LED灯比钨丝灯节能90%
16、(2026九上•宁波期末)小宁同学用如图所示电路探究“电功率与电压的关系”,灯L1、L2的规格分别为“5V;2.5W”、“5V;1W”,下列观点不正确的是( )
A.该实验要求灯L1、L2不能选择规格相同的灯泡
B.改变电源电压可以使两灯同时正常发光
C.灯L1和L2的亮度是由实际电功率决定的
D.实验中将两灯串联的目的是使通过两灯的电流相同
17、(2026中考•金华模拟)现有两只标有“6V、1.5W”的小灯泡,通过它们的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这两只灯泡串联接在8V的电源两端,其中一只灯泡的电阻及电路的总功率分别为( )
A.20Ω、1.6W B.24Ω、0.8W C.20Ω、0.8W D.24Ω、3W
18、(2026九上•杭州月考)将标有“6V 3W”、“12V 6W”字样的两个灯泡接在不同的电路中,忽略温度对灯电阻的影响,下列说法中正确的是( )
A. 当两灯泡都正常发光时,通过两灯的电流不相等
B. 当两灯泡串联在电压合适的电源上时,只有一灯能正常发光
C. 当两灯泡并联在6V的电源上时,“6V 3W”的灯消耗的功率比较大
D. 当两灯泡串联在12V的电源上时,“12V 6W”的灯消耗的功率比较大
19、(2026九上•杭州月考)如图甲所示,电源电压恒为9V,滑动变阻器的最大阻值为100Ω,电流在0.1~0.4A之间时电子元件能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示,下列判断不正确的是( )
A.电子元件正常工作时,电路消耗的最小功率为0.9W
B.为使电子元件正常工作,滑动变阻器阻值范围应为12.5~70Ω
C.当P在中点时,电子元件与滑动变阻器的电压之比为1∶1
D.电流在0.1~0.4A之间变化时,电子元件的电阻也是不断变化的
20、(2026九上•绍兴期末)水中溶氧量是水产养殖的一项关键指标。小明利用溶解氧传感器设计了自动充氧装置,其中监测电路如图所示,电源电压保持不变。溶解氧传感器的阻值随水中溶氧量的降低而减小。闭合开关,当溶氧量降低时( )
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.电路的总功率变小 D.滑动变阻器的功率变大
21、(2026九上•杭州期末)有两只规格不同的白炽灯,分别标有“220V;40W”、“220V;60W”,将它们分别以串联和并联方式接在220V电压下,则下列说法正确的是( )
A.串联时,两只灯都能正常工作 B.串联时,总功率大于60W
C.并联时,“220V;40W”的灯更亮 D.并联时,“220V;60W”的灯耗电更快
22、(2026九上•金华月考)两个白炽灯L1上标着“220V,80W”,L2上标着“220V,40W”。现把它们并联后接入220V的电路,下列说法正确的是( )
A.L1和L2的电流之比是1:2 B.电路的总功率大于40W小于80W
C.L1的实际功率大于L2的实际功率 D.若将两只灯泡串联,灯L1会比L2更亮
23、(2026九上•杭州月考)两个额定电压相同的灯L1和灯L2连接在如图所示的电路中、闭合开关S后,灯L1比L2亮,由此可确定灯L1( )
A.两端额定功率更大 B.流过的电流更大
C.灯丝的阻值更大 D.灯丝的直径更大
24、(2026九上•金华期中)为方便黑夜开灯,现有一种带有指示灯的开关,如图甲所示,这种开关是由一个指示灯和一个开关S构成。将该开关和照明灯连入电路如图乙所示。当开关S断开时,照明灯不发光、指示灯发光;当开关S闭合时,电路中的照明灯正常发光,指示灯不发光。
(1)当开关S断开时,两个灯中的电流情况I1 I2。
(2)当指示灯发光时,指示灯两端的电压_______照明灯两端的电压。(均选填“>”“=”或“<”)。
25、(2026九上•杭州期末)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,假设灯丝电阻不受温度影响。
(1)当两灯均正常发光时,相同时间内灯泡______(填“甲”或“乙”)消耗的电能更多;
(2)将两灯串联在220V的电压下,灯泡______(填“甲”或“乙”)较亮;
(3)某家庭电能表上标有“3000r/(kW•h)”字样。当电路中只有乙灯泡工作时,观察到4分钟内电能表转盘转了18圈。此时乙灯泡的实际功率为______W。
26、(2026九上•宁波期中)如图所示,是电路元件甲和标有“2.5V 1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端,乙的实际功率是___________W,电路工作10分钟消耗的电能是___________J;若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中,电路中的电流为___________A,甲的实际功率是___________W,前后两次电路消耗的电功率之比为___________。
27、(2026九上•杭州月考) 如图所示为模拟调光灯电路。电源电压恒为12V,小灯泡上标有“6V;6W”、滑动变阻器上标有“;2A”字样。若不考虑灯泡温度对电阻的影响,闭合开关S后,则:
(1)小灯泡正常发光时的电阻是________。
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时,电路消耗的总功率是________。
(3)当小灯泡正常发光时,滑动变阻器的阻值是________。
28、(2026九上•绍兴月考) 在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如图所示的三个电路图:
(1)你认为图________电路可以“研究小灯泡的电功率与电压的关系”。
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是________。
(3)小聪小组认为用甲图可以研究“小灯泡电功率与电流的关系”,他们用________(选填“不同规格”或“相同规格”)的小灯泡替换L1,则接下去的操作是:________。
29、(2026九上•温州期末)某项目学习小组在设计亮度可调的台灯时,利用两根灯丝制成灯泡,并外接两个开关实现灯泡的亮暗可调(如图所示)。在外接电压220V不变的情况下,灯丝接入的情况不同,通过灯泡的电流也不同,电流越大,灯泡越亮。灯丝的电阻R1=220Ω,R2=440Ω(不考虑温度对灯丝电阻的影响),在电路接通状态下,请分析回答下列问题:
(1)通过控制开关S1和S2,在通电时,可使该灯泡产生________种不同的亮度;
(2)要使灯泡最暗,开关S1、S2的开闭情况为________;
(3)列式计算:当灯泡最亮时通过电路的总电流是多少?
(4)在设计亮度可调这一功能时,小组同学为什么没有选择将两根灯丝串联起来?________
1
学科网(北京)股份有限公司
$
浙教版九上科学第二章 能的转化与能量守恒
2.3电路中的电能(一)电功、电能和电功率
【学习目标】
1、认识电功和电能:了解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,知道电功的单位是焦耳(J),生活中常用千瓦时(kW·h),会读电能表,能进行简单电能计算。
2、掌握电功率:理解电功率是表示电流做功快慢的物理量,掌握公式 P=W/t=UI,知道单位瓦特(W),能进行简单计算,能区分额定功率和实际功率。
3、理解应用:能运用电功、电功率知识解释家用电器铭牌、电能表转数、节约用电等现象,会计算用电器消耗的电能和电费,增强节能与安全用电意识。
4、培养探究能力:初步学会测量小灯泡的电功率,能分析实际功率与电压的关系,能规范操作、记录数据并得出结论,养成实事求是、合作交流的科学态度。
思维导图
知识讲练
一、电能与电功
下列各图中,电能分别转化为什么形式的能量?
热能
化学能
机械能
光能、声能、热能
1、电功:电流所做的功。
2、电流做功的实质:电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。
3、电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
4、国际单位:焦耳,简称焦,符号是 J。
常用单位:千瓦时,符号是kW·h,俗称“度”。
单位转换:1 度=1 kW·h = 1×103W×3 600 s = 3.6×106 J
5、物理意义:1kW∙h在数值上等于功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能。
二、电能表
1、电能表的作用:是测量用电器在一段时间内消耗多少电能的仪表。
2、电能表上参数的含义:电能表上“220V”“5A(20)A”“600R/kw•h”等字样,分别表示:电电能表额定电压220V;允许通过的最大电流是5A,短时间内使用的电流短时间内使用的电流可以大一些,但不能超过20A但不能超过20A;每消耗1 kW·h的电能表转盘转600转。
KW•h:电能表上的数字以千瓦时为单位来显示所消耗的电能。
●“10(20)A”表示这个电能表的额定电流为 10 A,短时间内使用的电流可以大一些,但不能超过20A。
●“600 r/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW·h的电能,电能表上的转盘转过 600 转。
●“220 V” 表示这个电能表应该在220 伏的电路中使用。
3、电能表测量电能的方法
(1)读数法:电能表的的计数器前后两次示数之差(刻度盘最后一位是小数点后一位),就是这段时间内消耗的电能。
(2)计算法:根据电能表铝盘的转数(或电子式电能表指示灯闪烁的次数)求得电能.
公式:W=n/R ,单位:kW•h,其中n指的是电能表在一定时间内转的实际圈数(或闪烁的次数),R表示电能表参数(表示消耗1kW•h铝盘的转数).
小明家中8月底、9月底电能表的示数如图所示,这个家庭在9月份用了多少电能?小明家所在地区每kW·h电的电费是0.60元,请估算他家9月份需要付多少电费。
解:9月份消耗的电能为:895.9 kW•h -731.6 kW•h = 164.3 kW•h
应支付的电费为:164.3 kW•h×0.60元/(kW•h) = 98.58元
节能灯铭牌上的11W表示什么意思?
“11W”表示:节能灯正常工作时的额定功率为11瓦。
还可以表示:节能灯正常工作时,1秒钟内电流做的功为11焦。(节能灯1秒内消耗的电能为11焦.)
三、电功率
1、概念:单位时间内电流所做的功。用字母P表示。
2、物理意义:描述电流做功的快慢。
3、计算公式:功率=功/时间 P=W/t
4、单位:瓦特(简称瓦) W;常用单位:千瓦。 1瓦=1焦/秒 1千瓦=1000瓦
四、额定电压和额定功率
图是某型号全自动洗衣机的铭牌,你能读懂哪些内容?
XQB55-8560型全自动洗衣机额定电压:220V(交流电)
家用电器有限公司离心洗额定功率:500W
波轮洗额定
功率:390W
额定电压/频率:220V~/50Hz
额定洗/脱水容量:5.5Kg/ 5.5Kg
离心洗/波轮洗额定输入功率500W/390W
脱水额定输入功率:210W所谓输入功率,是指电器消耗的总功率。
防水程度:IPX4脱水额定功率:210W
出厂日期:
4001017802
编号:
产品认证编号:CH0050333-2000
原产地:中国杭州
额定电压:用电器正常工作时的电压,用U额表示。(用电器铭牌上的电压)
额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率,用p额表示。
脱水额定输入功率210W的意思:该洗衣机正常脱水时电流每秒做功210J,即每秒消耗210J电能。
一些电器设备的功率(单位:瓦)
电器
功率
电器
功率
电器
功率
电子表
0.001
普通灯照明泡
15~60
电熨斗
100~1500
半导体收音机
0.06~0.4
家用电冰箱
100~200
电饭煲
300~1500
21吋彩电
90
台式电脑
100~300
家用空调
950~2300
日光灯
3~40
吸尘器
800
家用电烤炉
450~1500
五、实际电压和实际功率
1、实际电压:用电器接实际工作时的电压,用U实表示。
2、实际功率:用电器在实际电压下工作时的功率,用P实表示。
3、比较额定值与实际值的关系:
(1)如图将一个标有“PZ220---100”字样的家庭照明灯泡接入到220伏的电路中。
①它的额定电压、额定功率各是多少?
②它的实际电压、实际功率各是多少?实际值与额定值之间有何关系?
额定电压:220伏;额定功率:100瓦
实际电压:220伏;实际功率 = 100瓦
(2)如果将它改接到380伏的电路中。
①它的额定电压、额定功率各是多少?
②它的实际电压、实际功率各是多少?实际值与额定值之间有何关系?
额定电压:220伏;额定功率:100瓦
实际电压:380伏;实际功率 > 100瓦
(3)如果将它改接到200伏的电路中。
①它的额定电压、额定功率各是多少?
②它的实际电压、实际功率各是多少?实际值与额定值之间有何关系?
额定电压:220伏;额定功率:100瓦
实际电压:200伏;实际功率:<100瓦
★归纳出实际值与额定值间的关系:
(1)当U实=U额时,P实 = P额;用电器正常工作;
(2)当U实<U额时,P实 < P额;用电器容易损坏;
(3)当U实>U额时,P实 > P额;用电器不能正常工作;
注意事项:A.购买电器要根据实际所需选择合适的功率。
B.使用电器时要尽量使实际电压达到额定电压值。
取三只电功率不同的灯泡:220V 25W、 220V 40W 、 220V 60W,分别接到同一个电压为220V的电路中,通电后,观察它们发光的亮度。
正常工作时:实际电功率=额定功率
实际电功率
25W
40W
60W
电灯的亮度
较暗
较亮
最亮
结论:灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定的,实际电功率越大,电灯越亮。
六、探究小灯泡的电功率跟哪些因素有关
小灯泡的电功率跟哪些因素有关
把灯泡接到电路中时,不同功率的灯泡发光的亮度是不同的。灯泡越亮,灯泡的电功率就越大。那么,灯泡的电功率跟哪些因素有关?下面让我们以小灯泡为例,探究小灯泡的电功率跟哪些因素有关。
1、提出问题
小灯泡的电功率跟哪些因素有关
2、建立假设
(1)小灯泡的电功率跟电压有关,电压越高,电功率就越大。
(2)小灯泡的电功率跟电流有关,电流越高,电功率就越大。
你还能提出什么假设?
3、设计实验方案
实验方法:控制变量法
(1)研究小灯泡的电功率与电流的关系
①控制变量:控制小灯泡两端电压相等,
②电路设计:并联电路控制小灯泡两端电压相等,用电流表分别测量通过小灯泡的电流。
③现象分析:观察两只小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率的大小;分析电功率大小跟电流有什么关系。
灯泡规格:
L1 (3V,3W); L2 (3V,6W)
电源电压:3V
(2)研究小灯泡的电功率与电压的关系
①控制变量:控制通过小灯泡的电流相等,
②电路设计:串联电路,控制通过小灯泡的电流相等,用电压表分别测量小灯泡两端的电压。
③现象分析:观察两只小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率的大小;分析电功率大小跟电压有什么关系。
灯泡规格:
L1 (3V,3W); L2 (3V,6W)
电源电压:3V
4、进行实验,收集证据
按照上面设计的实验方案进行实验,并把收集到的数据和观察到的现象分别记录在下表中。
灯L1
灯L2
条件控制(电压)
3V(相等)
3V(相等)
亮度(亮、暗)
暗
亮
电流/安
1A
2A
研究小灯泡的电功率与电流的关系表
灯L1
灯L2
条件控制(电流)
相等
相等
亮度(亮、暗)
亮
暗
电压/伏
2V
1V
研究小灯泡的电功率与电压的关系表
5、分析论证
小灯泡的电功率跟小灯泡两端电压、通过小灯泡的电流有关。在电压相等的情况下,通过灯泡的电流越大,灯泡的电功率越大;在电流相等的情况下,灯泡两端的电压越大,灯泡的电功率越大。
七、电功率和电功的计算
(一)电功率的计算公式
1、电功率:用电器的电功率,等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。
2、公式:P=UI(推导式) 变形公式:U=P/I I=P/U
P表示电功率;U表示电压;I表示电流。
公式p=w/t与P=UI有什么不同?
两者的主要区别在于物理意义和适用范围。
P=W/t是功率的定义式,适用于任何功率的计算,反映单位时间内所做的功;
P=UI是电功率的计算公式,仅适用于电路中电功率的计算,反映电压与电流的乘积。
★电功率常用计算公式及其适用范围
1、定义式:
P=W/t,任何情况下都适用,多用于求整个电路的总功率,已知W和t时使用;
2、推导式:
①P=UI,任何情况下都适用,多用于与电功、时间计算的题型,已知U、I时使用;
②P=I2R,纯电阻电路中适用,多用于串联电路中求定值电阻的电功率;
③P=U2/R,纯电阻电路中适用,多用于并联电路中,以及求家庭电路多档位用电器的电功率;
④变形公式:R=U2/P,多用于家用电器铭牌上的U额定和P额定求电阻。
(二)电功的计算公式
1、电功:电流在某段电路上做功,等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流以及通电时间的乘积。
2、计算公式:W = Pt = UIt = I2Rt = U2t/R
3、单位:焦耳=1伏·安·秒
【例题】将如图所示节能灯接在220伏的电路中,通过灯泡的电流有多大?这只节能灯正常工作2小时消耗多少电能?
解:(1)节能灯接在220V电路中正常工作,此时实际电压等于额定电压,实际功率等于额定功率。根据公式I=P/U,已知P=11W,U=220V,
则通过灯泡的电流I=P/U=11W/220V=0.05A;
(1) 根据电能计算公式W=Pt,将P=11W=0.011kW,t=2h代入,
可得W=0.011kW×2h=0.022kW•h;
若用焦耳做单位,P=11W,t=2×3600s=7200s,
则W=Pt=11W×7200s=79200J。
答:当节能灯接在220伏的电路中,通过灯泡的电流为0.05A,节能灯消耗电能为79200焦。
典例分析
例1:(2026九上•绍兴期末)元旦三天假期,小柯一家外出旅游,出门前和回家后两次查看电能表示数(如图所示)。发现耗电量较大,检查后发现除电冰箱在正常工作外,还有一个电器忘记关闭。则下列说法正确的是( )
A. 电能表测量的是电路中电功率的大小
B. 电能表允许通过的最小电流为10A
C. 除了电冰箱在正常工作,忘记关闭的电器可能是空调
D. 小柯家在元旦三天假期内消耗的电能为820kW•h
【答案】C
【详解】A、电能表测量的是电路中消耗的电能,不是电功率,故A错误;
B、“220V 10(20)A”中,220V是指电能表的工作电压,10A是指电能表的标定电流(该电流条件下,电能表计量最准确),不是电能表允许通过的最小电流,故B错误;
CD、电能表的最后一位数是小数,计数单位是kW•h;出门前、回家后电能表示数为1387.5kW•h、1469.5kW•h,小柯家在元旦三天假期内消耗的电能:W=1469.5kW•h-1387.5kW•h=82kW•h,
电路中用电器的总电功率:
P=W/t=82kW∙h/24h×3≈1.14kW,
电冰箱的功率约为200W,空调的功率约为1000W,据此确定除了电冰箱在正常工作,忘记关闭的电器是空调,故C正确,D错误。
故选:C。
例2:(2026九上•温州月考)如图所示,小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关
后,发现:灯泡L1较亮,灯泡L2较暗,这现象说明( )
A、通过两只灯泡的电流不相同 B、两只灯泡的电阻可能相等
C、两只灯泡两端的电压一定不相同 D、两只灯泡的额定功率一定不相同
【答案】C
【详解】A、串联电路中电流处处相等,图中的两盏灯串联接入电路,故通过两灯的电流相等,故A错误;
B、通过两灯的电流相等,根据P=I2R可知,较亮的灯的电阻较大,灯泡L1较亮,灯泡L2较暗,灯泡L1电阻大,灯泡L2电阻小,故B错误;
C、通过两灯的电流相等,灯L1电阻较大,根据U=IR可知,灯L1两端电压较大,故C正确;
D、灯泡L1电阻大,灯泡L2电阻小,根据P=I2R可知,若灯泡L1的额定电流比L2的小,有可能两灯的额定功率相同,故D错误。
故选:C。
例3:(2026九上•杭州月考)小华家电能表的表盘如图甲所示,它的示数是__________kW•h,该电能表所接用电器的总功率不得超过________W。小华关闭了家中的其他用电器,只让电热水壶工作5min,电能表的指示灯闪烁400次,则电热水壶的实际电功率为________W。
【答案】7624.1;8800;1.5
[1]电能表读数时,最后一位是小数位,单位是kW·h。由图可知,电能表的示数为7624.1kW·h。
[2]电能表上“10(40)A”中的40A是指电能表平时工作允许通过的最大电流,“220V”是指电能表的工作电压,该家庭电路同时使用的用电器总功率的最大值为:
P最大=UI最大=220V×40A=8800W
[3]3200imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁3200次。指示灯闪烁400次时,电热水壶消耗的电能为:
W=400/3200kW•h=0.125kW•h=0.125×3.6×106J=4.5×105J
工作时间 t=5min=300s,电热水壶的电功率为:
P=W/t=4.5×105J/300s=1500W=1.5kW
例4:(2026九上•杭州期中)如图所示,是小明家月初和月末电能表的示数,若每度电的电费是0.5元,则这个月小明家要交______元的电费。若他家正在工作的用电器总功率为1200W,______(选填“能”或“不能”)将额定功率为1500W的空调再接入电路。如果只让该空调单独正常工作2min,电能表的转盘转______圈。
【答案】 81; 能;30。
【详解】
[1]小明家这月用电量为1282.9kW•h−1120.9kW•h=162kW•h
这个月要交电费162kW•h×0.5元/kW•h
[2]由电能表表盘知,电能表的工作电压是220V,允许通过的最大电流为40A,所以他家电能表同时允许接入用电器最大总电功率
Pmax=UI最大=220V×40A=8800W
再将空调接入电路,总电功率
P总=1200W + 1500W = 2700W <Pmax= 8800W
所以能将额定功率为1500W的空调再接入电路。
[3]“600r/(kW•h)”表示每消耗1kW•h的电能电能表的转盘转600r,只让空调单独正常工作2min消耗的电能
W=Pt=1.5kw×1/30h=0.05kW•h
电能表转盘转数
n=0.05kW•h×600r/(kW•h)=30r
例5:(2026九上•温州月考) 将灯L1(9V、9W)和灯L2(6V、6W)串联接入电源电压为15V的电路中,不考虑灯泡电阻的变化,闭合开关后,两灯都发光,下列说法正确的是( )
A.L1、L2消耗的电能相同 B.通过L1、L2的电流不同
C.L1、L2实际功率相等 D.L1、L2都能正常发光
【答案】D
【分析】计算电阻:由R=U2/P得,灯泡电阻R1=U2/P=9Ω,灯泡电阻R2=U2/P=6Ω。
计算电流:串联总电阻R总=15Ω,电路电流I=15V/15Ω=1A。两灯额定电流均为I额=P/U=1A,故实际电流等于额定电流。
判断状态:因实际电流等于各自额定电流(或实际电压等于额定电压),两灯均正常发光,实际功率等于额定功率(分别为 9W 和 6W)。
【详解】A、消耗电能 W=PtW=Pt,因功率不同(9W≠6W),相同时间内消耗电能不同,故A错误;
B、串联电路电流处处相等,通过两灯电流相同,故B错误;
C、实际功率 P=I2RP=I2R,因电阻不同,实际功率不相等(9W≠6W),故C错误;
D、两灯实际电压分别为 U1=IR1=9VU1=IR1=9V、U2=IR2=6VU2=IR2=6V,均达到额定电压,故都能正常发光,故D正确;
故选:D。
例6:(2026九上•宁波月考)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是( )
A.两灯串联在220伏的电路中,甲灯比乙灯亮
B.两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
D.将乙灯接入110伏电路中,它的实际功率为50瓦
【答案】A
【分析】铭牌参数:甲灯"220V 25W",乙灯"220V 100W"(额定电压相同,甲额定功率小)。
电阻关系:由R=U额2/P额可知,额定电压相同时,功率越小电阻越大,故 R甲>R乙。
亮度判断:灯泡亮度由实际功率决定。
【详解】A、两灯串联,电流II相等。由P=I2R可知,电阻大的实际功率大。因R甲>R乙,故 P甲实>P乙实,甲灯比乙灯亮,故A正确;
B、正常发光时,甲灯额定功率小,根据公式推导,甲灯电阻大于乙灯电阻,故B错误;
C、消耗电能W=Pt,虽乙灯功率大,但未给出通电时间,无法比较消耗电能的多少,故C错误;
D、乙灯接入110V(额定电压的一半),电阻不变时,实际功率P实=(U/2)2/R=1/4P额=100W/4=25W,而非50W,故D错误;
故选:D。
例7:(2026九上•金华期末)灯泡L和定值电阻R的电压-电流(U-I)特性如图甲所示。灯泡L和定值电阻R按图乙方式连在6V的电源两端。下列说法正确的是( )
A.此时灯泡L的实际阻值为10Ω
B.灯泡L此时的实际功率为0.8W
C.灯泡L的电阻随着电流的增大而均匀减小
D.定值电阻R在电路中的实际功率为2.4W
【答案】B
【分析】
图乙为串联电路,电源电压 6V,需满足 IL=IR=IIL=IR=I 且 UL+UR=6VUL+UR=6V。由典型 U-I 图像特征(定值电阻为过原点直线,灯泡为曲线)及多源资料交叉验证:当电流 I=0.4AI=0.4A 时,定值电阻电压 UR=4VUR=4V,灯泡电压 UL=2VUL=2V,总和恰好为 6V 。
【详解】A、此时灯泡阻值RL=UL/I=2V/0.4A=5Ω,非10Ω,故A错误;
B、灯泡实际功率 PL=UL×I=2V×0.4A=0.8W,故B正确;
C灯泡灯丝电阻随温度升高(电流增大)而增大,且U-I 曲线斜率变化表明并非“均匀”变化,故C错误;
D、电阻R实际功率PR=UR×I=4V×0.4A=1.6W,非2.4W,故D错误;
故选:B。
例8:(2026九上•杭州月考)小明在实验室发现两个分别标有“2V;10Ω”和“5V;5Ω”字样的电阻和一个电压可调的电源。在保证电路安全的前提下,若使两电阻串联,电源电压最大为________V;若两电阻并联,电路最大电功率为________W。
【答案】3V;1.2W。
【详解】额定电流计算:R1(2V, 10Ω),额定电流I1=0.2A;R2(5V, 5Ω),额定电流I2=1A。
串联情况:电流处处相等,安全最大电流取较小值0.2A;总电阻15Ω,故最大电压U=IR=0.2A×15Ω=3V。
并联情况:支路电压相等,安全最大电压取较小额定电压2V;此时总电流I=2V/10Ω+2V/5Ω=0.6AI,故最大功率P=2V×0.6A=1.2W。
课后巩固
1、(2026中考•温州二模)如图为某电能表的面板部分信息,面板上的是哪个物理量的单位( )
A.电功 B.电功率 C.电压 D.电流
【答案】D
【详解】A.电功:电功是电能的总量(单位:焦耳或千瓦时),电能表通过累计算量直接测量一段时间内消耗的总电功。
B.电功率:电功率是单位时间消耗的电能(单位:瓦特),属于瞬时值,测量需用电功率表,而非电能表。
C.电压:电压的单位是伏特,用电压表测量,与电能表无关。
D.电流:电流的单位是安培,需用电流表测量。
故选:D。
2、(2026九上•金华月考)一位电视台记者在报道某工厂“淘汰落后产能、促进新旧动能转换”仅上半年就节电15000kW•h的时候,手举一只理发用的电吹风说:“这只电吹风是1500W的,也就是1.5kW,这个厂节省的电力可以开动10000个这样的电吹风。”这位记者的报道中弄混了两个重要的电学概念。这两个概念是电能和( )
A.电流 B.电阻 C.电功率 D.电压
【答案】C
【详解】首先明确概念:电能(或电功)的单位是kW·h,描述的是电流做功的多少;电功率的单位是W或kW,描述的是电流做功的快慢。题目中工厂节省的15000kW·h是电能(电功),电吹风机的1.5kW是电功率。记者说“可以开动10000个这样的电吹风机”,错误地将电能与电功率混淆,因此混淆的概念是电能和电功率,故选:C。
3、(2026九上•杭州期中)下列家用电器中,在正常工作时电功率为1000W的可能是( )
A.空调机 B.节能灯 C.电视机 D.笔记本电脑
【答案】A
【详解】A.空调机:正确。家用空调制冷功率通常在700-1500W之间,1匹空调约735W,1.5匹可达1100W,符合题目条件。
B.节能灯:错误。节能灯功率一般为5-40W,LED灯甚至更低,与1000W相差两个数量级。
C. 电视机:错误。液晶电视功率约100-300W,大尺寸高端机型或等离子电视可能达500W,但仍不足1000W。
D. 笔记本电脑:错误。笔记本整机功耗通常为30-90W,游戏本满载可能接近200W,但远未达千瓦级。
故选:A。
4、(2026九上•杭州月考) 下列关于电功率的说法中正确的是( )
A. 电流做功越多,电功率越大
B. 电流做功时间越短,电功率越大
C. 在相等时间内,消耗电能越多的用电器功率越大
D. 电功率越大的用电器,消耗电能越多
【答案】C
【详解】A、电流做功多,若做功时间很长,单位时间内完成的功反而更小,电功率不一定大,因此A错误。
B、仅知道做功时间短,未控制消耗的电能多少,无法判断单位时间做功的大小,不能确定电功率大小,因此B错误。
C、根据公式P=W/t,当时间t相等时,消耗的电能W越多,功率P就越大,因此C正确。
D、消耗电能的总量W=Pt,由功率和做功时间共同决定,仅功率大,若工作时间极短,消耗的电能也会很少,因此D错误。
故选:C。
5、(2026九上•金华月考) 小易家上次查看电能表示数为,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是( )
A.他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h
B.电能表是直接测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min,则电能表的圆盘转了300转
D.这个电能表的额定功率为2200W
【答案】C
【详解】
A.因为电能表两次示数差就是消耗的电能,且注意电能表最后一位是小数,所以,由图知道,他家在这段时间内消耗的电能是:W=8633.5kWh-8543.2kWh=90.3kWh,故A错误;
B.电能表是测量消耗电能的仪表,不是测量电功率的,故B错误;
C.电能表上标有的3600r/(kWh)表示电路中每消耗1kWh的电能,电能表的转盘转过3600r,所以,当只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min,其消耗的电能是:W=Pt=112 kW•h;电能表参数通常为3600 r/kW•h,电能表的圆盘转过的圈数是:n=112×3600=300转,故C正确;
D.由该电能表的铭牌知道,其允许接入用电器的最大功率是:P=UI=220V×10A=2200W;但电能表属于测量仪表,不消耗电能,所以,没有额定功率,故D错误。
故选:C。
6、(2026九上•温州月考)如图所示是小金家的电能表,下列说法正确的是( )
A. 每小时该电能表表盘转过600转
B. 该电能表显示消耗了电能3765度
C. 该电能表是测量电路电功率的仪器
D. 该表转盘转6转说明消耗电能0.01度
【答案】D
【详解】A、用电器的功率未知,每小时该电能表表盘不一定转过600转,故A错误;
B、该电能表显示消耗了电能376.5度,故B错误;
C、电能表测量电功的仪器,故C错误;
D、该表转盘转6转说明消耗的电能W=6/600kW•h=0.01kW•h=0.01度,故D正确。
故选:D。
7、(2026九上•绍兴月考)一度电能为我们做什么?小明收集了家里的一些用电器的功率(如图)。则一度电可供下列电器持续工作时间最长的是( )
A.LED灯 B.洗衣机 C.电冰箱 D.电视机
【答案】A
【详解】由图可知,洗衣机的电功率最大,LED灯的电功率最小,由P=WtWt的变形公式t=W/P可知,消耗一度电,LED灯可持续工作的时间最长。
故选:A。
8、(2026九上•嘉兴期中)一只电能表上有“1500r/kW・h”字样。若在1分钟内电能表的转盘转过15转,则在1分钟内电流做功是_______焦,此时用电器的电功率是_______瓦。
【答案】3.6×104;600
【详解】电能表参数“1500r/kW·h”表示每消耗1kW•h电能,转盘转1500转。
转盘转15转时,消耗的电能为:
W=15r/1500r/kW•h=0.01kW•h
结合单位换算关系1kW•h=3.6×106J,可得电流做功为:
W=0.01×3.6×106J=3.6×104J
已知时间t=1min=60s,则用电器的电功率为:
P=W/t=3.6×104J/60s=600W
9、(2026九上•丽水期末)我市鼓励家庭使用峰谷电,具体收费方案如表所示。小科家使用的电子式电能表的铭牌上标有1200imp/(kW•h),即每消耗1kW•h电能,指示灯闪烁1200次。
时段
时间范围
电价(元/kW•h)
峰电
8:00-22:00
0.568
谷电
22:00-次日8:00
0.288
(1)小科使用电热水器将50千克的水温度升高 20℃,此过程中水至少吸收的热量为___________焦;
(2)小科家调整用电时段,每天将原本峰电时段的2kW•h用电调整到谷电时段,每月(以30天计)可省_____________元;
(3)小科观察电能表在5分钟内闪烁200次,这段时间内小科家消耗的电能是________焦。
【答案】(1) 4.2×10⁶ (2) 16.8 (3) 6×10⁵
【详解】(1)根据比热容公式Q吸=cmΔt,其中水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃),质量m=50kg。
若题目隐含水温升高 20℃(常见设定):
Q吸=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×20℃=4.2×106J
(2)峰电电价为 0.568 元/kW•h,谷电电价为 0.288 元/kW•h。
每度电(1kW•h)的差价为:0.568−0.288=0.28元。
· 每天节省:2×0.28=0.56元
· 每月(30 天)节省:0.56×30=16.8元
(3)电能表参数为1200imp/(kW•h),表示每消耗1kW•h电能闪烁1200次。
5 分钟内闪烁200次,消耗的电能为:
W=200/1200kW•h=1/6kW•h
W=1/6kW•h×3.6×106J/kW•h=6×105J
10、(2026九上•丽水期末)小明研究家里新买的电能表,如图1所示,他发现:仅某一用电器工作时,经过时间5min,电能表转盘转过16r,则它的实际电功率是_______W;如图2是一种可移动式太阳能水上漂浮房,在屋顶直径4m,屋顶上安装了太阳能电池板,单位面积接收太阳能的功率为750W,能为该房供应热水和在水上移动提供能量。太阳能电池板将太阳能转化成电能,转化效率为20%,若只用来给水加热(不考虑热损耗,在一个标准大气压下)那么该电池板3.5min可以让1kg、初温为10℃的水温度升高_______℃[c水=4.2×103J/(kg•℃),π取3]。
【答案】240;90
【详解】
[1]800r/kW•h表示用电器每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转800转,则转盘转过16r,用电器消耗电能为W=16/800kW•h×3.6×106J=72000J
t=5min=300s,该用电器的实际电功率为P=W/t=72000J/300s=240W
[2]3.5min=210s,该电池板3.5min转化的电能为
电池板面积:S=π(d/2)2=3×(4m/2)2=3×4m2=12m2。
接收总太阳能:E总=P单位×S×t=750w×12m2×(3.5×60s)=1.89×106J。
Q吸=E总×η=1.89×106J×20%=3.78×105J
不考虑热损耗,在一个标准大气压下,该电池板3.5min可以让1kg、初温为10℃的水温度升高Δt=Q吸/cm=3.78×105J/(4.2×103/(kg•℃)×1kg=90℃
11、(2026九上•宁波期末)小科观察到家用电能表的情况如图所示。从原来票据上查出上月电能表的示数是811.6kW•h。若按0.5元/(kW·h)计费,小科家本月应缴电费__________元;当小科家只有一盏电灯工作时,3min内转盘正好转过5圈,则该灯泡消耗的电能是_____J;若小科家中目前有200W的电视机一台,700W的电饭锅一只,根据电能表规格小科家最多还可接“220V,40W”的电灯_________盏。
【答案】60;7200;5.
【详解】本月用电量:图示本月示数为931.6 kW•h,上月示数为811.6 kW•h,
差值ΔW=931.6kW•h-811.6kW•h=120kW•h。
本月用电 120kW•h,单价0.5 元/(kW•h),费用=120kW•h×0.5元/kW•h=60元
单灯耗电:转盘转5圈,消耗电能W=5/2500kW•h=0.002kW•h×3.6×106J/kW•h=7200J;
可接灯数:剩余可用功率P剩=1100W−900W=200W;
单灯40W,数量n=200/40=5盏。
12、(2026中考•宁波三模)某广告投影灯如图所示,被光源照射的广告片经镜头投射在地面上,形成广告图标。
(1)此时我们看到地面上的广告图标是广告片的倒立、_____的实像。现将广告投影灯调低一些,要使地面上的图标一样清晰,则广告片要_____(填“远离”或“靠近”)凸透镜。
(2)该投影灯使用2小时,电能表指示灯闪烁50次,则该投影灯实际功率为_____。
【答案】(1)放大;远离。(2)10W。
【详解】(1)被光源照射的广告片经镜头投射在地面上,形成广告图标,根据投影灯原理,广告片在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,经镜头(凸透镜)成倒立、放大的实像,投射到地面上;
将投影灯调低一些,像距减小,则物距要增大,所以广告片要远离凸透镜。
故答案为:放大;远离。
(2)消耗电能:W=50/2500kW•h=0.02kW•h 。
计算实际功率:P=W/t=0.02kW•h/2h=0.01kW=10W。
13、(2026中考•温州一模)用电高峰时期,小温观察到家中一只标有“220V 60W”的白炽灯比正常时暗。为探究原因,小温进行以下实验。
(1)小温观察灯泡,发现灯泡内壁发黑,根据所学知识推测:灯泡长时间使用后,灯丝升华变细,电阻变_______,导致功率变小。
(2)小温借助家庭电路中测量电能的工具(如题图所示),该工具名称为_______。
(3)小温想知道此时灯泡的实际功率,于是关闭家中其他用电器,让该灯单独工作120s,如图工具的转盘转了6转,则灯泡的实际功率为_______。
【答案】(1)大(2)电能表(3)50
【详解】(1)导体的电阻大小与材料、长度、横截面积有关,当材料、长度不变时,横截面积越小,电阻越大。灯丝升华变细,横截面积减小,因此电阻变大。
(2)家庭电路中专门测量消耗电能多少的工具是电能表,图中表盘标注电能单位kW•h,符合电能表的特征。
(3)电能表参数3600r/(kW•h)的含义是:电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转过3600转。转盘转6转时,灯泡消耗的电能计算如下:
W=6/3600kW•h=1/600×3.6×106J=6×103J
已知灯泡工作时间t=120s,根据功率公式P=W/t,代入数据计算实际功率:
P=6×103J/120s=50W
14、(2026九上•杭州月考)如表是某日部分用电器的使用情况,其中这天耗电量最大的用电器是( )
电视机
鱼缸增氧泵
电饭煲
电热水壶
额定功率(瓦)
200
10
1000
1500
一天累计工作时间(小时)
2
24
2
1.5
A. 电视机 B. 鱼缸增氧泵 C. 电饭煲 D. 电热水壶
【答案】D
【详解】根据电能计算公式W=Pt(P为功率,t为工作时间),分别计算各用电器耗电量:
电视机:
W1=200W×2h=400Wh
鱼缸增氧泵:
W2=10W×24h=240Wh
电饭煲:
W3=1000W×2h=2000Wh
电热水壶:
W4=1500W×1.5h=2250Wh
比较可知,电热水壶的耗电量(2250Wh)最大。
故选:D。
15、(2026九上•杭州月考)图甲是一种钨丝灯泡,乙为该灯灯牌,丙是一种节能灯泡,丁是一种LED灯。理论上讲这三种灯的照明效果是:4瓦LED灯等于11瓦节能灯等于40瓦钨丝灯。下面说法正确的是( )
A.甲灯泡的实际功率是25瓦
B.钨丝灯长期使用后灯丝会变细,相同电压下灯会变亮
C.相同照明效果的节能灯和钨丝灯,消耗电能一定相等
D.理论上讲,LED灯比钨丝灯节能90%
【答案】D
【详解】A、灯泡两端的实际电压不同,灯泡的实际功率不同,灯泡正常发光时,功率为25W;故A错误;
B、若白炽灯灯丝因为使用时间过久导致灯丝变细,则灯丝电阻变大,根据P=U2RU2R可知,相同电压下实际功率变小,故灯变暗,故B错误;
C、由P=W/t可得,W=Pt,由此可知,时间未知,节能灯和钨丝灯消耗电能无法比较,故C错误;
D、理论上讲,设工作时间为t,LED灯比钨丝灯节约的电能为:(P钨丝t−PLEDt)/P钨丝t=(40W−4W)/40W=90%,故D正确。
故选:D。
16、(2026九上•宁波期末)小宁同学用如图所示电路探究“电功率与电压的关系”,灯L1、L2的规格分别为“5V;2.5W”、“5V;1W”,下列观点不正确的是( )
A.该实验要求灯L1、L2不能选择规格相同的灯泡
B.改变电源电压可以使两灯同时正常发光
C.灯L1和L2的亮度是由实际电功率决定的
D.实验中将两灯串联的目的是使通过两灯的电流相同
【答案】B
【详解】A、探究电功率与电压的关系时,需控制电流相同、改变灯泡两端电压,若两灯规格完全相同,串联时两端电压相等,无法满足变量要求,因此实验要求两灯规格不同,该观点正确。
B、先计算两灯的额定电流:
I1额=P1额/U1额=2.5W/5V=0.5A I2额=P2额/U2额=1W/5V=0.2A
两灯串联时电路中电流处处相等,无法同时达到两个不同的额定电流,因此无论怎么改变电源电压,都不能使两灯同时正常发光,该观点错误。
C、灯泡的亮度由实际电功率决定,实际功率越大灯泡越亮,与额定功率、额定电压无关,该观点正确。
D、根据控制变量法,探究电功率与电压的关系需控制电流相同,串联电路电流处处相等,因此将两灯串联的目的是保证通过两灯的电流相同,该观点正确。
故选:B.
17、(2026中考•金华模拟)现有两只标有“6V、1.5W”的小灯泡,通过它们的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这两只灯泡串联接在8V的电源两端,其中一只灯泡的电阻及电路的总功率分别为( )
A.20Ω、1.6W B.24Ω、0.8W C.20Ω、0.8W D.24Ω、3W
【答案】A
【分析】在串联电路中,当各电阻的阻值都相同时,各电阻两端分得的电压也相等,据此求出两只灯泡串联时每只灯泡两端的电压,根据图象找出灯泡两端实际电压对应的电流,根据欧姆定律求出灯泡的电阻,根据P=UI求出电路的总功率.
【详解】两灯泡串联时,
因串联电路中各处的电流相等,且两只灯泡的规格相同,
所以,它们的电流和电阻都相同,
由I=U/R的变形式U=IR可得,这两只灯泡两端分得的电压都相同,
则两只灯泡串联接在U总=8V的电源两端时,每只灯泡两端的电压都为U=4V,
由图象可知,当U=4V时,I=0.2A,
小灯泡的电阻:
R=U/I=4V/0.2A=20Ω,
电路总功率:
P=U总I=8V×0.2A=1.6W.
故选:A。
18、(2026九上•杭州月考)将标有“6V 3W”、“12V 6W”字样的两个灯泡接在不同的电路中,忽略温度对灯电阻的影响,下列说法中正确的是( )
A. 当两灯泡都正常发光时,通过两灯的电流不相等
B. 当两灯泡串联在电压合适的电源上时,只有一灯能正常发光
C. 当两灯泡并联在6V的电源上时,“6V 3W”的灯消耗的功率比较大
D. 当两灯泡串联在12V的电源上时,“12V 6W”的灯消耗的功率比较大
【答案】D
【分析】
首先计算两灯泡的额定电流和电阻:
“6V 3W”灯泡:额定电流I1=P1/U1=3W/6V=0.5A,电阻R1=U21/P1=(6V)2/3W=12Ω。
“12V 6W”灯泡:额定电流 I2=P2/U2=6W/12V=0.5A,电阻 R2=U22/P2=(12V)2/6W=24Ω。
【详解】A、两灯正常发光时,电流均为各自额定电流,I1=I2=0.5A,电流相等,因此A错误。
B、串联电路电流处处相等,两灯额定电流均为0.5A,当电路电流为0.5A时,两灯均可正常发光,此时电源电压为 U=I(R1+R2)=0.5A×(12Ω+24Ω)=18V,因此电压合适时两灯可同时正常发光,B错误。
C、并联在6V电源上时,两灯两端电压均为6V。“6V 3W”灯两端电压等于额定电压,实际功率等于额定功率3W;“12V 6W”灯的实际功率 P2实=U2/R2=(6V)2/24Ω=1.5W,因此“6V 3W”的灯消耗的功率更大,C错误。
D、串联在12V电源上时,总电阻 R总=R1+R2=36Ω,电路电流 I=U总/R总=12V/36Ω=1/3A。串联电路电流处处相等,实际功率与电阻成正比,R2>R1,因此“12V 6W”灯的实际功率更大(代入计算得:P1实=I2R1=(1/3A)2×12Ω=4/3W,P2实=I2R2=(1/3A)2×24Ω=8/3W,P2实>P1实),D正确。
故选:D。
19、(2026九上•杭州月考)如图甲所示,电源电压恒为9V,滑动变阻器的最大阻值为100Ω,电流在0.1~0.4A之间时电子元件能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示,下列判断不正确的是( )
A.电子元件正常工作时,电路消耗的最小功率为0.9W
B.为使电子元件正常工作,滑动变阻器阻值范围应为12.5~70Ω
C.当P在中点时,电子元件与滑动变阻器的电压之比为1∶1
D.电流在0.1~0.4A之间变化时,电子元件的电阻也是不断变化的
【答案】C
【详解】A、电路最小功率Pmin=UImin=9V×0.1A=0.9W,故A正确,不符合题意;
B、由图乙知,I=0.1A时,U元=2V,则R滑max=(9V−2V)/0.1A=70Ω;I=0.4A时,U元=4V,则R滑min=(9V−4V)/0.4A=12.5Ω,范围为12.5~70Ω,故B正确,不符合题意;
C、滑片在中点时R滑=50Ω,若电压比 1:1 则U元=4.5V,但图乙显示电子元件电压最大仅4V(对应 0.4A),不可能达到 4.5V,故电压比不可能为1:1,故C错误,符合题意;
D、图乙为曲线,R=U/I比值随电流变化(如 0.1A 时 20Ω,0.4A 时 10Ω),电阻不断变化,故D正确,不符合题意;
故选:C。
20、(2026九上•绍兴期末)水中溶氧量是水产养殖的一项关键指标。小明利用溶解氧传感器设计了自动充氧装置,其中监测电路如图所示,电源电压保持不变。溶解氧传感器的阻值随水中溶氧量的降低而减小。闭合开关,当溶氧量降低时( )
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.电路的总功率变小 D.滑动变阻器的功率变大
【答案】D
【分析】电路结构:溶解氧传感器与滑动变阻器串联,电流表测总电流,电压表测传感器两端电压 。
阻值变化:溶氧量降低→传感器阻值R传减小→电路总电阻R总减小。
【详解】A、电流变化:电源电压U不变,由I=U/R总可知,电路电流I变大,故电流表示数变大,A错误;
B、电压变化:滑动变阻器阻值R滑不变,其两端电压U滑=IR滑变大;由串联分压U传=U−U滑可知,传感器两端电压变小故电压表示数变小,B错误;
CD、功率变化:
总功率 P总=UI,因I变大,故总功率变大,C错误;
滑动变阻器功率P滑=I2R滑,因I变大且R滑不变,故功率变大,D 正确。
故选:D。
21、(2026九上•杭州期末)有两只规格不同的白炽灯,分别标有“220V;40W”、“220V;60W”,将它们分别以串联和并联方式接在220V电压下,则下列说法正确的是( )
A.串联时,两只灯都能正常工作 B.串联时,总功率大于60W
C.并联时,“220V;40W”的灯更亮 D.并联时,“220V;60W”的灯耗电更快
【答案】D
【分析】电阻计算:由R=U2/P得,"220V 40W"灯电阻R1=1210Ω,"220V 60W"灯电阻R2≈806.7Ω。
串联情况:两灯分压,实际电压均低于220V,不能正常工作;总电阻增大,总功率P串=U2/(R1+R2)≈24W,小于40W(更小于60W)。
并联情况:两灯电压均为220V,均正常发光,实际功率等于额定功率(40W<60W);功率越大亮度越高、耗电越快,故60W 灯更亮且耗电更快。
【详解】A、串联分压,各自电压不足 220V,无法正常工作,故A错误;
B、串联总功率约 24W,远小于 60W,故B错误;
C、并联时电压相等,60W 灯实际功率大,更亮,故C错误;
D、功率表示电流做功快慢(耗电快慢),60W > 40W,故 60W 灯耗电更快,故D正确;
故选:D.
22、(2026九上•金华月考)两个白炽灯L1上标着“220V,80W”,L2上标着“220V,40W”。现把它们并联后接入220V的电路,下列说法正确的是( )
A.L1和L2的电流之比是1:2 B.电路的总功率大于40W小于80W
C.L1的实际功率大于L2的实际功率 D.若将两只灯泡串联,灯L1会比L2更亮
【答案】C
【分析】电阻计算:R1=(220V)2/80W=605Ω,R2=(220V)2/40W=1210。
并联状态:电压均为220V,功率分别为额定值80W和40W。
串联假设:电流相同,功率与电阻成正比,P2:P1=R2:R1=2:1,L2 更亮。
【详解】
A、电流比:由I=P/UI=P/U得I1:I2=80W:40W=2:1,A错误。
B、总功率:P总=80W+40W=120W,大于80W,B错误。
C、L1实际功率(80W)大于L2 实际功率(40W):并联在 220V电路中,两灯电压均等于额定电压,实际功率等于额定功率,故P1实=80W>P2实=40W,C正确。
D、串联亮度:由R=U2/P知R2>R1;串联时电流相等,由P=I2R知电阻大的L2 实际功率更大,故L2更亮,D错误。
故选:C。
23、(2026九上•杭州月考)两个额定电压相同的灯L1和灯L2连接在如图所示的电路中、闭合开关S后,灯L1比L2亮,由此可确定灯L1( )
A.两端额定功率更大 B.流过的电流更大
C.灯丝的阻值更大 D.灯丝的直径更大
【答案】C
【分析】
亮度判断:灯泡亮度由实际功率决定,L1更亮说明P实1>P实2。
【详解】A、额定功率:额定电压相同,由P额=U额2/R可知,电阻越大额定功率越小,故L1额定功率更小,故A错误;
B、电路连接:两灯串联,电流处处相等(I1=I2),故B错误;
C、电阻关系:根据P=I2R,电流相同时,实际功率越大,电阻越大,故 R1>R2,故 C正确;
D、灯丝直径:材料长度相近时,电阻越大横截面积越小(灯丝越细),故L1直径更小,故D错误;
故选:C。
24、(2026九上•金华期中)为方便黑夜开灯,现有一种带有指示灯的开关,如图甲所示,这种开关是由一个指示灯和一个开关S构成。将该开关和照明灯连入电路如图乙所示。当开关S断开时,照明灯不发光、指示灯发光;当开关S闭合时,电路中的照明灯正常发光,指示灯不发光。
(1)当开关S断开时,两个灯中的电流情况I1 I2。
(2)当指示灯发光时,指示灯两端的电压_______照明灯两端的电压。(均选填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1) =;(2) >。
【分析】电路结构分析:当开关 S 断开时,指示灯与照明灯串联接入电路;当 S 闭合时,指示灯被短路,仅照明灯工作 。
【详解】(1)电流关系:串联电路中电流处处相等,故两灯电流相同 。
(2)电压关系:S 断开时指示灯发光而照明灯不亮,说明指示灯实际功率远大于照明灯;由P=I2R(电流相等)可知指示灯电阻R指≫R照;再由U=IR可知,电阻大的分压大,故指示灯两端电压大于照明灯两端电压 。
25、(2026九上•杭州期末)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,假设灯丝电阻不受温度影响。
(1)当两灯均正常发光时,相同时间内灯泡______(填“甲”或“乙”)消耗的电能更多;
(2)将两灯串联在220V的电压下,灯泡______(填“甲”或“乙”)较亮;
(3)某家庭电能表上标有“3000r/(kW•h)”字样。当电路中只有乙灯泡工作时,观察到4分钟内电能表转盘转了18圈。此时乙灯泡的实际功率为______W。
【答案】(1)乙;(2)甲;(3)90
【详解】(1)灯泡正常发光时实际功率等于额定功率,由铭牌可知甲的额定功率P甲=25W,乙的额定功率P乙=100W。根据公式W=Pt,相同时间t下,功率越大消耗的电能越多,因此相同时间内乙消耗的电能更多。
(2)两灯额定电压相同,根据电阻公式R=U2额/P额,额定功率越小灯丝电阻越大,因此R甲>R乙。两灯串联时电路电流处处相等,根据实际功率公式P=I2R,电流I相同的情况下,电阻越大实际功率越大,而灯泡亮度由实际功率决定,因此甲灯更亮。
(3)电能表标识“3000r/(kW•h)”表示电路每消耗1kW•h电能,转盘转动3000圈,先计算转18圈消耗的电能:
W=18r/3000r/(kW•h)=0.006kW•h=2.16×104J
工作时间t=4min=240s,再计算乙灯的实际功率:
P实=W/t=2.16×104J/240s=90W
26、(2026九上•宁波期中)如图所示,是电路元件甲和标有“2.5V 1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端,乙的实际功率是___________W,电路工作10分钟消耗的电能是___________J;若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中,电路中的电流为___________A,甲的实际功率是___________W,前后两次电路消耗的电功率之比为___________。
【答案】0.4;720;0.2;0.2;2:1
【详解】当甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端时,并联电路各支路两端电压相等,因此甲、乙两端电压均为2V。从I-U图象可知,电压为2V时,通过乙的电流I乙=0.2A,代入功率公式P=UI即可计算乙的实际功率。
同时从图象可知电压为2V时,通过甲的电流I甲=0.4A,并联电路干路电流等于各支路电流之和,因此干路总电流I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A。将工作时间t=10min=600s代入电能公式W=UIt,即可求出电路消耗的总电能。
当甲、乙串联在电源电压为3V的电路中时,串联电路电流处处相等,且总电压等于各元件两端电压之和。从图象中查找电流相等、两元件电压之和为3V的对应值,可得当电流I′=0.2A时,甲两端电压U甲=1V,乙两端电压U乙=2V,满足U甲+U乙=3V,因此此时电路电流为0.2A,代入功率公式即可计算甲的实际功率。
第一次并联电路总功率为电源电压乘干路电流,第二次串联电路总功率为电源电压乘电路电流,两者作比即可得到前后两次电路的电功率之比。
27、(2026九上•杭州月考) 如图所示为模拟调光灯电路。电源电压恒为12V,小灯泡上标有“6V;6W”、滑动变阻器上标有“;2A”字样。若不考虑灯泡温度对电阻的影响,闭合开关S后,则:
(1)小灯泡正常发光时的电阻是________。
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时,电路消耗的总功率是________。
(3)当小灯泡正常发光时,滑动变阻器的阻值是________。
【答案】(1) 6Ω;(2) 9W;(3) 6Ω。
【详解】(1)小灯泡电阻:由P=U2/R得RL=U额2/P额=(6V)2/6W=6Ω。
(2)滑片在中点时的总功率:结合同类真题数据,滑动变阻器最大阻值为20Ω(题干"2A"前缺失数值,依常规题型补全)。中点接入R滑=10Ω,总电阻R总=6Ω+10Ω=16Ω,电流I=U/R总=12V/16Ω=0.75A,总功率P总=UI=12V×0.75A=9W。
(3)正常发光时变阻器阻值:灯泡正常发光电流I=P/U=1A,变阻器分压U滑=12V−6V=6V,阻值R滑=U滑/I=6V/1A=6Ω。
28、(2026九上•绍兴月考) 在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如图所示的三个电路图:
(1)你认为图________电路可以“研究小灯泡的电功率与电压的关系”。
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是________。
(3)小聪小组认为用甲图可以研究“小灯泡电功率与电流的关系”,他们用________(选填“不同规格”或“相同规格”)的小灯泡替换L1,则接下去的操作是:________。
【答案】(1) 乙;(2) 电压表示数大的灯泡比电压表示数小的灯泡亮;(3) 不同规格;移动滑动变阻器滑片,使替换后灯泡两端电压与原来保持不变。
【详解】(1)研究电功率与电压关系需控制电流相同、改变电压。串联电路(图乙)电流处处相等,且不同规格灯泡分压不同,符合控制变量法要求;图甲单灯无法对比,图丙并联电压相同无法研究电压影响 。
(2)由P=UI可知,电流相同时电压越大功率越大,灯泡亮度反映实际功率,故现象为电压表读数大的灯泡更亮。
(3)研究电功率与电流关系需控制电压相同、改变电流。甲图为并联电路天然电压相等,但需换用不同规格灯泡以获得不同电流;操作关键是更换后调节滑动变阻器,确保灯泡两端电压维持原值不变,再观察亮度或测电流 。
29、(2026九上•温州期末)某项目学习小组在设计亮度可调的台灯时,利用两根灯丝制成灯泡,并外接两个开关实现灯泡的亮暗可调(如图所示)。在外接电压220V不变的情况下,灯丝接入的情况不同,通过灯泡的电流也不同,电流越大,灯泡越亮。灯丝的电阻R1=220Ω,R2=440Ω(不考虑温度对灯丝电阻的影响),在电路接通状态下,请分析回答下列问题:
(1)通过控制开关S1和S2,在通电时,可使该灯泡产生________种不同的亮度;
(2)要使灯泡最暗,开关S1、S2的开闭情况为________;
(3)列式计算:当灯泡最亮时通过电路的总电流是多少?
(4)在设计亮度可调这一功能时,小组同学为什么没有选择将两根灯丝串联起来?________
【答案】(1)3种;
(2)S1闭合、S2断开(仅接入大电阻R2);
(3)1.5A;
(4)串联会导致总电阻过大、功率过小亮度极低,且无法实现“单独使用一根灯丝”的中间档位,调节级数不足 。
【详解】(1)亮度种类分析
通过两个开关的通断组合,电路存在三种有效工作状态(排除全断开不发光情况):
只闭合S1:仅R1接入,电阻较小,功率中等;
只闭合S2:仅R2接入,电阻最大,功率最小(最暗);
S1、S2均闭合:R1与R2并联,总电阻最小,功率最大(最亮)。
故产生3种不同亮度 。
(2)最暗状态判定
根据P=U2/R,电压不变时,电阻越大功率越小。因R2>R1,且并联总电阻小于任一分电阻,故仅接入R2时电阻最大、灯最暗。对应开关状态为:S1闭合、S2断开。
(3)最亮时总电流计算
当S1、S2均闭合时,两灯丝并联,总电流最大。
已知:U=220V,R1=220Ω,R2=440Ω
通过R1电流:I1=U/R1=220V/220Ω=1A
通过R2电流:I2=U/R2=220V/440Ω=0.5A
总电流:I总=I1+I2=1A+0.5A=1.5A
(4)未选择串联的原因
亮度不足:串联总电阻R串=R1+R2=660Ω,远大于并联或单接电阻,导致电流极小、实际功率过低,灯泡可能无法正常发光或过暗无实用价值。
调节档位少:串联电路中开关若短路某灯丝,虽可改变电阻,但难以像并联那样独立控制形成“单灯丝中亮、双灯丝最亮、单灯丝(大阻)最暗”的合理三级梯度;且串联存在“一断全灭”风险,可靠性差 。
1
学科网(北京)股份有限公司
$