搜索
第一部分教材梳理第十五章电能与电功率★考点梳理★一、电能和电功1.电能可能由其他形式的能量转化而来，也可以转化为其他形式的能量.用电器工作的过程就是把电能转化为其他形式的能的过程.2.电能用W表示，常用单位是kW·h，在物理学中能量的国际单位是J，简称焦.1kW·h＝3.6×106J.计算公式：W＝UIt＝Pt，推导公式：(只适用于纯电阻电路).3.电能表是测量一段时间内消耗电能多少的仪器.读数方法：电能表表盘上先后两次示数之差就是这段时间内用电的千瓦数，即电流在这段时间内所做的功.电能表的重要参数：A.“220V”是指电能表的额定电压是220V；B.“10(20)A”指这个电能表的标定电流为10安，在短时间内最大电流不超过20安；C.“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；D.“600revs/kW·h”指这个电能表每消耗1度电表盘转600转.4.电功：电能转化为其他形式能的过程实际就是电流做功的过程，有多少电能发生了转化，就说电流做了多少功.实质上，说电流做了多少功也就是电功也用W表示，国际单位也是焦耳，常用单位是千瓦时.二、电功率1.电功率的物理意义：是表示电流做功快慢的物理量；电功率用P表示，单位是瓦特，简称瓦，符号是W.常用单位有kW.1kW＝1000W.电功率的定义：用电器在单位时间内做功的多少(或用电器在单位时间内消耗电能的多少).2.电功率的定义式：P＝W/t，在使用时，单位要统一：(1)电功率用瓦(W)，电能用焦耳(J)，时间用秒(s)；(2)电功率用千瓦(kW)，电能用千瓦时(kW·h度)，时间用小时(h).3.1千瓦时是功率为1kW的用电器使用1小时所消耗的电能.4.电功率变形公式：P＝UI、P＝U2/R、P＝I2R；单位：电功率用瓦(W)，电流用安(A)，电压用伏(V)，电阻用欧(Ω).5.额定功率与实际功率：用电器在额定电压下工作时的电功率(或者说用电器正常工作时的电功率)，叫做额定功率.当实际电压小于额定电压时，实际功率小于额定功率，用电器无法正常工作；当实际电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率；用电器可以正常工作；当实际电压大于额定电压时，实际功率大于额定功率；用电器可能被烧坏.三、电和热1.电流的热效应：电流通过导体时会使导体放热的现象叫电流的热效应.2.电流的热效应的应用：电烙铁、电热毯、电热水器、电烤箱等.电热器是利用电流的热效应工作的，它的发热体是用电阻较小、熔点较高的电阻丝制成的，是电热器的主要组成部分.3.焦耳定律：电流在导体上产生的热量与电流的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比.即：Q＝I2Rt.在研究焦耳定律时，采用“控制变量法”：①控制电阻和电流相同，改变通电时间，研究电热与通电时间的关系.(对同一根电阻丝进行通电，在不同时间观察煤油柱面的位置)②控制电阻和通电时间不变，改变电流的大小，研究电热与电流的关系.(对同一根电阻丝通电，用滑动变阻器控制电流的大小，在相同时间内做两次实验)③控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小，研究电热与电阻的关系.(把两根电阻不同的电阻丝串联，通电后观察煤油柱面变化情况)4.电流的热效应的防护：电流的热效应对人们有有利的一面(如电炉、电热水器、电热毯等)，也有不利的一面(如电视机、电脑、电动机在工作时产生的热量).我们要利用有利电热，减少或防止不利电热(如电视机的散热窗，电脑中的散热风扇，电动机的外壳铁片等).四、测量小灯泡的电功率1.原理：P＝UI.2.电路图：3.注意事项：①选择的器材要规格合适，例如小灯泡额定电压为2.5V时，要至少选用两节干电池串联做电源，电流表的量程要大于小灯泡的额定电流，电压表的量程要大于小灯泡的额定电压.滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流.②连接电路时开关处于断开状态，滑动变阻器调到阻值最大处.③在使小灯泡的电压高于额定电压时，要注意观察电压表示数的变化，以免电压过高，烧坏小灯泡.④进行测量时，一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率，不能用求平均值的方法计算电功率，只能用小灯泡正常发光时的电功率.4.设计实验记录表格：实验次数灯泡亮度电压U/V电流I/A电功率P/W1过亮2正常发光3过暗5.结论①通过实验发现，用电器两端的电压不同，电功率就不同，小灯泡两端电压越高，实际功率越大，灯泡越亮；②用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率，P频＝U额I额.在实际电压下工作时的电功率叫做实际功率，P实＝U实I实.五、串、并联电路中，电流、电压、电功率与电阻的关系连接方式串联并联电路图电流与电阻的比例关系I1∶I2＝1∶1I1∶I2＝R2∶R1电压与电阻的比例关系U1∶U2＝R1∶R2U1∶U2＝1∶1电功率与电阻的比例关系P1∶P2＝R1∶R2P1∶P2＝R2∶R1总功率与用电器消耗功率关系P串＝P1＋P2P并＝P1＋P2★课堂精讲★考点1.电能和电能表【例1】（2011广东湛江）小鹏同学家的电能表如右图所示，则小鹏家已消耗的电能为___kW•h，转盘已转过______转；他发现家里只使用一只电水壶（其它用电器都关闭）时，观察到电能表转盘3分钟转过100转，电水壶工作时的实际电功率为______W．分析：本题考查的知识点是电能、电功率、电能表的读数、电能表表盘上各参数的意义及其应用，考查了学生运算的能力，解决本题的关键是理解表盘中“2000r/kW·h”的意义以及根据这个意义进行有关消耗电能的计算。电能表示数是从新安装到现在总共消耗的电能，示数的最后一位为小数，所以图中的示数是30kW·h，所以小鹏家已消耗的电能为30kW·h；表盘中“2000r/kW·h”的意义是接在这个电能表的用电器每消耗1kW·h的电能，表盘转过2000r。根据这个意义可知，转盘转过的圈数为30kW·h×2000r/kW·h=60000r。只使用一只电水壶时3分钟内消耗的电能W=100r2000r/kW·h=0.05kW·h，时间单位换算：t=3min=360h=120h；根据公式P=Wt=0.05kW·h120h=1kW=1000W解答：3060000r1000随堂演练：1．(2011鞍山)接在家庭电路里的电能表如图所示，其额定电压为______V若安装时此表示数为零，则从安装电能表后到现在为止，用电器已消耗了_______________J电能，电能表转盘已转了____________r(圈)。若测得转盘在12min内转动60r则所接用电器总功率为________________W。2207.2×1076×104100考点2.电功率【例2】（2011福州）如图甲所示电路，电源电压为6V不变，滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端，定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如图乙所示。问：(1)当R2为10Ω时，电压表的示数是多少？(2)当电压表示数为2V时，R1的阻值是多少？(3)滑动变阻器的滑片P在b端时，电阻R1的功率是多少？分析：解答本题时首先要对电路进行分析，然后根据电路的电流规律、电压规律、电阻规律，结合欧姆定律公式，电功率公式进行计算。根据图像当R2为10Ω时，电压表的示数是3V；电压表是测量R1的，要求出R1阻值，可根据串联电路电流相等特点求出I2,然后根据欧姆定律求出；再求电功率时，要看题中条件灵活运用电功率求解。解答：（1）当R2为10Ω时，电压表的示数是3V（2）当电压表的示数是2V时，U1=2V，R2=20Ω；因为R1与R2串联，所以U2=U-U1=6V-2V=4V，I1=I2=22RU=204V=0.2A；R1=11IU=AV2.02=10Ω(3)解法一：滑片P在b端时，U1/=1V，P1/=121RU=10)1(2V=0.1W。解法二：滑片P在b端时，R2/=50Ω；R/=R1＋R2/=10Ω＋50Ω=60Ω；I1/=I2/=/RU=606V=0.1A，P1/=I1/R1=（0.1A）2×10Ω=0.1W.随堂演练：2.（江苏连云港市）把标有“6V3W”的灯泡L1和标有“12V3W”的灯泡L2串联接在电压为6V的电源两端，通过它们的电流为________A，它们消耗的功率之比为__________；若将它们并联接在该电源上，消耗的总功率为__________W。0.11∶43.75考点3.电热及其应用【例3】（2011广东湛江）一只电烙铁的规格为“220V110W”请回答下列问题：（1）该电烙铁正常工作的电流为多少？（2）该电烙铁的电阻为多少？（3）在额定电压下通电10min产生多少热量？分析：本题考查了额定电压、额定功率、用电正常工作时通过的电流、电阻、焦耳定律。解决本题的关键点是熟练运用电功率的各个公式。只有在用电器两端的实际电压等于额定电压时，用电器才能正常工作，用电器在额定电压下消耗的功率为额定功率。已知用电器的额定电压和额定功率，根据公式I=PU可求出它正常工作的电流，根据公式R=U2P可求出它的电阻；电烙铁是纯电阻电器，它工作时消耗的电能全部转化为热，所以求额定电压下通电10min产生的热量可以利用公式Q=W=Pt计算，也可利用公式Q=I2Rt。解：（1）电烙铁正常工作的电流I＝UP＝V220W011＝0.5Ａ（2）电烙铁的电阻R=PU2=W011)V220(2=440Ω或4405A.0V220IUR（3）产生热量Q=W=Pt=110W×10×60s=6.6×104J答：（1）电烙铁正常工作的电流为0.5A．（2）电烙铁的电阻为440Ω．（3）产生的热量6.6×104J．随堂演练：3.（2011山东临沂）右表是一种家庭厨房用电热水器的铭牌，该电热水器具有加热速度快的特点。（1）5kg初温是20℃的水被加热到60℃所吸收的热量是多少？（2）该电热水器正常工作时通过的电流是多少？（结果保留一位小数）执行标准：GB4706.1-1998GB4706.12-2006产品名称：密闭型储水式电热水器产品型号：F05-15A(X)额定容量：5L额定压力：6.7MPa额定功率：1500W额定电压：220V额定频率：50Hz防水等级：IPX4解：(1)5kg水吸收的热量Q＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(60℃－20℃)＝8.4×105J(2)读表知：额定功率P＝1500W，额定电压U＝220V根据P＝UI得I＝PU＝1500W220W＝6.8A考点4.伏安法测电功率【例4】（2011江苏南京）在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω，实验器材如图甲所示．(1)在图甲中，请你用笔画线代替导线将电路连接完整(导线不得交叉)；(2)在连接电路时开关应，滑动变阻器的滑片应放在(选填“A”或“B”)端；(3)某次实验中，电压表读数为l.8V.要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向(选填“A”或“B”)端滑动，小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W.分析：本题考查测量小灯泡的电功率。注意：小灯泡正常发光即为小灯泡两端的电压为额定电压。（2）闭合开关前，应将滑动变阻器调到最大值，保护电路，滑片移到B端，阻值最大。（3）小灯泡两端的电压为1.8V时，小于小灯泡的额定电压，要提高小灯泡两端的电压可以通过增大电路中电流方法，即须减小电路中的总电阻，滑片向A端移动时，滑动变阻器连入电路中的阻值减小，电路中的总电阻减小。根据P=UI计算小灯泡的电功率。解答：(1)如右图(2)断开B(3)A0.75随堂演练：4.（2011浙江温州）小明设计了如图甲所示的电路图，用来测定额定电压为“2.5伏”的小灯泡的电功率。各元件都完好，电源电压保持不变。(1)小明将各元件连接成如图乙所示的电路，请指出其中的错误：.(2)电路调整正确后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到时，表明小灯泡正常发光，并记录电流表的示数.(3)为了进一步探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系，小明继续调节滑动变阻器的滑片，并记录数据如下表，发现第2次实验小灯泡最亮，此时小灯泡的实际电功率为