初三物理专题：电功率知识精讲

清大学习指导中心1初三物理专题：电功率【本讲主要内容】专题：电功率1.知道电功及其单位，掌握电功的公式，知道电能表是测量电功的仪表。2.掌握电功率的概念，理解额定功率。3.理解焦耳定律，知道电热器的原理。4.会测小灯泡的电功率。【重点、难点】1.理解电功、电功率的概念2.运用电功、电功率的公式解决有关问题3.理解额定功率和实际功率的概念4.理解焦耳定律及有关计算【知识掌握】【知识点精析】一.电功：1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。2.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。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。3.规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。4.计算公式：W＝UIt＝UQ＝Pt（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：W＝I2Rt＝U2t/R①串联电路中常用公式：W＝I2Rt。W1:W2:W3:…Wn＝R1:R2:R3:…:Rn②并联电路中常用公式：W＝U2t/RW1:W2＝R2:R1③无论用电器串联或并联，计算在一定时间内所做的总功常用公式W＝W1+W2+…Wn5.单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kWh）1度＝1千瓦·时＝1kWh＝3.6×106J6.测量电功：（1）电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。（2）电能表上“220V”“5A”“3000R/kWh”等字样，分别表示：电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。（3）读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。清大学习指导中心2B、测量较小电功时，用表盘转数读数。如：某用电器单独工作电能表（3000r/kWh）在10分钟内转36转，则10分钟内电器消耗的电能是J。二.电功率：1.定义：电流单位时间内所做的功。2.物理意义：表示电流做功快慢的物理量，灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。3.电功率计算公式：P＝UI＝W/t（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：P＝I2R＝U2/R①串联电路中常用公式：P＝I2RP1:P2:P3:…Pn＝R1:R2:R3:…:Rn②并联电路中常用公式：P＝U2/RP1:P2＝R2:R1③无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式P＝P1+P2+…Pn4.单位：国际单位瓦特（W）常用单位：千瓦（kW）5.额定功率和实际功率：（1）额定电压：用电器正常工作时的电压。额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额＝U额I额＝U2额/R某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I＝P/U＝0.11A，灯丝阻值Ｒ＝U2额/Ｐ＝1936Ω。（2）当时，用电器正常工作（灯正常发光）当时，用电器不能正常工作（灯光暗淡）①实际功率随电压变化而变化，根据得②根据，如果减小为原来的则′如：当，长期使用影响用电器寿命（灯发光强烈）用电器烧坏（灯丝烧断）实额实额实额实额实额实额实额实额实额实额实UUPPUUPPPURPPUUPURUnPnURnRUUPPUUPPP222222211112140///（3）灯L1“220V100W”，灯L2“220V25W”相比较而言，L1灯丝粗短，L2灯丝细长。判断灯丝电阻口诀：“大（功率）粗短，小细长”（U额相同）两灯串联时，灯L2亮，两灯并联时，灯L1亮。判断哪个灯亮的口诀“串小（功率）并大”（U额相同）（4）“1度”的规定：1kW的用电器工作１h消耗的电能。Ｐ＝Ｗ/t可使用两套单位：“W、J、s”、“kW、kWh、h”6.测量：Ⅰ.伏安法测灯泡的额定功率：原理：P＝UI电路图：R′VAR清大学习指导中心3选择和连接实物时须注意：电源：其电压高于灯泡的额定电压。滑动变阻器：接入电路时要变阻，且调到最大值。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。电压表：并联在灯泡的两端，“”接线柱流入，“－”接线柱流出。根据额定电压选择电压表量程。电流表：串联在电路里，“”接线柱流入，“－”接线柱流出。根据额额额或额额选择量程。++I=P/UI=U/RⅡ.测量家用电器的电功率：器材：电能表秒表原理：P＝W/t三.电热1.实验目的：研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关？原理：根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；是绝缘体。2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。3.计算公式：Q＝I2Rt（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：Q＝UIt＝U2t/R＝W＝Pt①串联电路中常用公式：Q＝I2RtQ1∶Q2∶Q3∶…Qn＝R1∶R2∶R3∶…∶Rn并联电路中常用公式：Q＝U2t/RQ1∶Q2＝R2∶R1②无论用电器串联或并联，计算在一定时间所产生的总热量常用公式Q＝Q1+Q2+…Qn③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q＝U2t/R＝Pt4.应用——电热器：①定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。②原理：焦耳定律。③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。④优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。【解题方法指导】例1.一台“220V、1000W”的电炉，想把它改装后接到110伏的电源上，但功率保持不变，以下哪个措施是正确的（）。A.将电炉丝截掉一半后接入电路B.将电炉丝截掉四分之三接入电路C.将电炉丝分成等长的两段，然后并联接入电路D.将电炉丝截掉四分之一后接入电路解：根据题意要求额实UU21时，P实＝P额。由RUP2可知要满足题设条件，只有改变电阻R，才能满足要求。由121212441RURURUP额额实实若时1241RR，P实才能等于P额。所以1241RR是选择答案的首要依据，在上述四个答案中可发现（B）（C）均满足条件，究竟两个答案谁更合理呢？我们还应该考虑当U变清大学习指导中心4化后，R也变时，I是否变化，对于一个能正常工作的电阻来说，它有一个额定电流，若实际电流超过它允许的额定电流，则它必将烧毁，所以接下来应判定（B）（C）中由实际电路中通过的电流大小。对B：额额实实实IIRURURUI22421122，而C选项每根电阻丝上的电流额额IRUI1221/21显然应排除B，而选择C。例2.标有“6V、3W”的灯L1和标有“6V、1W”的灯L2串联后接在12伏的电源上，求灯L1的实际功率。解：123)6(21211WWPUR额额361)6(22222WVPUR额额0,,,943,3413136121122212121PLLUUUUUURRUUL无法工作电路断路会烧毁伏伏串联额例3.今有“6V、6W”的电灯L1和“6V、1.5W”的电灯L2各一盏，把它们分别接到电压6伏的电源上，要求两灯具有同样的亮度，应在哪一盏灯的电路里串联一个电阻？阻值为多大？解：∵U＝伏额额621UU∴若L1、L2直接接入6伏电路上均能正常发光，即P1＝6瓦，P2＝1.5瓦。今要求两灯具有相同的亮度，即L1的实际功率与L2的额定功率相同：P1＝P2＝瓦额5.12PL1的电路中应串联一个电阻RX起分压作用，如图所示1L1P=1.5WxRU=6V66)6(212112WVPURRUPL额额欧由分压原理可得伏伏伏串联伏欧瓦6:336365.1112111LXLRRUUURPU清大学习指导中心5答：应给“6V、6W”的电灯串联一个6欧的电阻。例4.如图所示，两盏灯L1和L2串联接入电路，合上开关后两灯均正常发光，电压表和电流表均有示数，突然两灯先后熄灭，同时发现电压表示数变为零，电流表示数先增大后变为零，电路发生故障的首要原因是（）1LL2VASA.L1断路B.L2断路C.L1短路D.L2短路解：应选择C。电压表示数突然变零，有可能是L2断路，也可能是L1短路。由于题中两灯是先后熄灭，L2断路不会出现这种情况。如果L1短路，电路中电流增大，导致L2的消耗功率过大而烧毁，因而出现L1先熄灭L2紧接着熄灭的情况，所以本题只有选C才是正确的。【考点突破】【考点指要】这是电学出难题的部分，属于理解层次的考点占到6个。分别是：利用电功的公式解决有关问题、电功率的概念、用电器的额定电压和额定功率、运用电功率的公式解决有关问题、焦耳定律、运用焦耳定律解决有关问题。近几年中考试题对这部分的考查，基本以两种方式出现，一是综合性不高的选择题、填空题和常规实验题，侧重对基础知识的考查，分值一般在6分左右；一是综合性较高的计算题，分值一般在8分左右。要注意综合分析能力的培养，适当多做点练习，注意总结解题方法。【典型例题分析】例1.把一个小电热器接在电压为20V的电源上，它的功率是10W，通电5min产生多少热量？工作时它的电阻值是多少？分析与解：要依据焦耳定律计算出电阻产生的热量，除通电时间外，还必须知道通过电热器的电流和电热器的电阻值。我们可以根据题目给出的电压值和功率值，首先计算出它的工作电流和电阻值，然后计算出5min产生的热量。∵P＝UI，∴UPI＝V20W10＝0.5AIUR＝A5.0V20＝40Q＝I2Rt＝（0.5A）2×40×300s＝3000J答：该电阻器通电5min产生热量3000J，工作时的电阻值是40。提示：这种解题的方法思路简单顺畅，条理清晰。不足之处在于计算中间量多，尽管电阻值是题目的待求量，但在上述解法中，热量的计算离不开电阻值。如果在计算电流或电阻值时出错，就必然影响后面的计算结果。在有些题目的运算过程中，一些中间量无法回避，我们就要倍加小心，避免出错。在电学部分，一个问题，多种思路，多种解法是很常见的。应当充分利用学到的电学知识，认真审题，在几种方法中，选择最优方法解决问题。例2.1kW·h的电能可供1盏“PZ220－40”的白炽灯正常使用h。分析与解：这是一道计算型填空题，一般做法是W＝1kW·h＝3.6×106J，40W的白炽灯正常使用的功率P＝40W，清大学习指导中心6代入导出公式PWt＝W40J106.36＝90000s＝25h。更简便的方法是W＝1kW·h，P＝40W＝0.04kW代入公式进行运算，直接得到正常使用的小时数：PWt＝kW04.0hkW1＝25h提示：在第一种解法中，包含了两个单位变换：1kW·h＝3.6×106J和3.6×103s＝1h。任何一个变换过程的忽略，都可能导致错误。第二种方法优势就是回避了容易出错的单位变换，同时简化了数字运算。解答正确率更高一些。是否还有第三方案？例3.一把电烙铁上标有“220V55W”的字样，如果加在它两端的电压为200V，此时电烙铁的实际功率多大？分析与解：此题的正确解法应该首先利用额定电压和额定功率计算出电烙铁的电阻值，然后计算出实际功率。计算电阻值时，可以先求出电烙铁正常工作时的电流I，再求出电阻R，这样，此题要分三步：（1）UPI＝V220W55＝0.25A（2）IUR＝A25.0V220＝880（3）RUP2实实＝880V2002＝45.5W提示：电烙铁上标出了额定电压值和额定功率值，将它接到实际电压为200V的电源上时，由于实际电压U实低于额定电压U，它的实际功率P实一定小于额定功率P。值得注意的是，此时通过电烙铁的实际电流I实也小于额定电流I。唯一可认为不变的，是电烙铁的电阻值R。由于有些同学对这些问题认识不清，所以会出现下面的错误解法