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1专题15电功率考点一：电能、电功1．电功：电流通过某段导体所做的功叫电功，消耗电能的过程即电流做功的过程，实质是将电能转化为其他形式能的过程，可用公式W＝UIt计算电功大小，推导式有W＝Pt＝I2Rt＝2UtR。2．电能(电功)：国际主单位是焦，符号是J，日常生活中常用单位是度，物理学中叫kW·h，1kW·h＝3．6×106J。3．电能表的认识作用测量电路消耗电能(电流做功)单位度(kW·h)读数计数器末尾数字的单位是十分位参数意义220V工作电压10A（20A）标定电流为10A，额定最大电流为20A600r/(kW·h)电路中每用1度电，表盘转600转4．拓展：○1计算电功公式W＝Pt＝UIt是普遍适用的公式；由定义式W＝UIt和欧姆定律I＝UR，可以推导两个式子：W＝U2Rt和W＝I2Rt适用于纯电阻电路（用电器只是电阻，如电饭锅、电熨斗、电烙铁、电褥子等）。○2无论串联还是并联，电路的总功W总＝W1＋W2＋…＋Wn。考点二：电功率及其测量1．电功率：（1）物理意义：反映电流做功快慢的物理量，（2）定义：电功率等于电流做的功与时间的比值。2．电功率公式： WPUIt＝＝，若是纯电阻电路，由欧姆定律可得变形公式P＝I2R或2UPR＝。3．单位：国际主单位是瓦(W)，另一个单位是千瓦(kW)，二者换算关系是1kW＝103W。4．额定电压和额定功率：额定电压是指用电器在正常工作时的电压，额定功率是指用电器在额定电压下的电功率，与实际电压、实际功率的关系如下：若U实＝U额时，则P实＝P额，用电器正常工作；2若U实＜U额时，则P实＜P额，用电器不能正常工作；若U实＞U额时，则P实＞P额，损坏用电器。灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的。5．伏安法测小灯泡电功率（1）原理是P＝UI。（2）电路图：（3）滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流，从而实现多次测量，便于比较灯泡的亮度与功率的关系。（4）注意事项：○1在测量小灯泡电功率的实验中，不能将多次测得的电功率求平均值。多次测量的目的：为了研究小灯泡亮度(或电功率)与小灯泡两端电压的关系。○2在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的：为了研究小灯泡的电阻是否与温度有关。○3在测量定值电阻的实验中，多次测量的目的是为了求平均值，以减小测量误差。○4在测量小灯泡电功率的实验中，选择滑动变阻器的最大阻与小灯泡阻值相差不大，调节效果明显。6．用电能表、秒表测用电器功率：（1）原理： WPt＝。（2）方法：用电能表测出用电器在某一段时间(t)消耗的电能W＝nn0kW·h＝nn0×3．6×106J(n、n0表示转数)，则用电器的电功率为P＝Wt＝3.6×106nn0tW。7．拓展：几种特殊测电功率方法(1)安阻法，如图所示：表达式为：P＝UI＝I2R0·I(2)伏阻法，如图所示：3表达式为：P＝U（URR0－U）R0(3)转换法，如图所示：表达式为：P＝（U源－U0）U0R08．电功、电功率的综合计算题一般涉及电路变化问题，解答此类题时，应先根据开关的通、断和滑动变阻器的移动情况，确定各时刻的电路结构，最好画出等效电路图，然后根据电阻的变化情况以及“灯泡正常发光”“串联”等关键字眼，逐步分析电流和电压的变化，再灵活选择合适的公式进行求解。9．拓展：（1）用电设备的P额、U额具有唯一性、对应性，而用电设备的U实、P实可有很多个，但U实、P实具有同体性，同时性；（2）串、并联电路，总功率P总＝P1＋P2＋…＋Pn，串联电路电功率与电阻关系：P1P2＝R1R2，并联电路电功率与电阻关系：P1P2＝R2R1。考点三：焦耳定律与电热1．电流的热效应：电流通过导体时电能转化为热能的现象。利用电热工作的用电器有电饭锅等。为了防止电热危害，可以加散热窗等。我们可以借助电流的热效应来判定电流的大小，这种方法叫转换法。2．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。用公式表示为Q＝I2Rt，单位是J。3．电功和电热的关系：(1)当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能全部转化为热能，即W＝Q。(2)当电路中接入的电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有一部分电能转化为热能，即W大于Q。此时，只能利用公式Q＝I2Rt计算电热。4．电热器的原理：电流的热效应。45．电热器的主要结构：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。电热器的优点：清洁环保，效率高，使用方便。6．几种材料的比较材料电阻熔点滑动变阻器的电阻线大高电热器的发热体大高保险丝大低7．电热的危害：由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。安装散热扇、散热窗加快散热。8．拓展：（1）由Q＝I2Rt和I＝UR可以推导Q＝U2Rt，Q＝I2Rt方便串联电路计算，Q＝U2Rt方便并联电路计算。（2）电热挡位的判定方法：由P＝U2R可知，在电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；（3）比例关系：串联电路：U1U2＝W1W2＝P1P2＝Q1Q2＝R1R2，并联电路：I1I2＝W1W2＝P1P2＝Q1Q2＝R2R1。考点一电能及其测量【典例】（2018•安徽）图中R1=4Ω，R2=6Ω，把它们并联在U=3V的电路中，则R1和R2并联后的总电阻为________Ω；通电30s，电阻R1消耗的电能为________J。【答案】2.4；67.5。【解析】已知R1和R2并联，则并联后的总电阻12111RRR，则11146R，解得R=2.4Ω，因为R1和R2并联，把它们并联在U=3V的电路中，则R1两端电压为3V，通电30s，电阻R1消耗的电能22133067.54VUWtsJR。5【点评】本题考查了并联电路的特点和电功的计算，关键能根据并联电路各支路两端的电压相等确定R1两端电压。【跟踪练习】1．（2018•济南）小亮想测量家中电视机待机状态下消耗的电能，需要选用的仪器是A．电流表B．电压表C．电能表D．变阻器【答案】C2．（2018•盘锦）用电热水器（铭牌如图甲所示）把质量为50kg的水由20℃加热到50℃，水吸收的热量是________J，电热水器是利用电流的________工作的。图乙所示的电能表读数是________kW•h；若只有电热水器接入电路且正常工作12min，电能表的转盘转过________转。（c水=4.2×103J/（kg•℃））【答案】6.3×106；热效应；2014.1；1200。【解析】水吸收的热量Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（50℃-20℃）=6.3×106J。电热壶工作时把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，电能表上的示数，最后一位是小数，单位是kW•h；从表盘上可以看出此时的读数为2014.1kW•h，由电饭锅铭牌知，电热水器的额定功率P=2000W=2kW，因为电热水器正常工作，所以电热水器的电功率：P=P额=2kW，1125tminh，由WPt得，电热水器消耗的电能：120.45WPtkWhkWh，电能表的转盘转过的圈数：n=3000r/kW•h×0.4kW•h=1200r。3．（2018•重庆）如图所示的电路中，定值电阻R1=40Ω，R2=20Ω，电压表示数为10V．求：（1）通过R2的电流；（2）通电300s，电流通过R1所做的功。6【答案】（1）通过R2的电流为0.5A；（2）通电300s，电流通过R1所做的功为3000J。考点二额定功率与实际功率【典例】（2018•济南）如图所示电路中，灯泡L上标有“12V0.2A”字样，R为定值电阻。闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电压表的示数为3V，通过计算回答：（1）灯泡L的额定功率是多少瓦？（2）定值电阻R的阻值是多少欧？（3）整个电路在5min内消耗的电能是多少焦？【答案】（1）灯泡L的额定功率是2.4W；（2）定值电阻R的阻值是15Ω；（3）整个电路在5min内消耗的电能是900J。【解析】（1）灯泡L的额定功率：PL=ULIL=12V×0.2A=2.4W；（2）电压表测量定值电阻两端的电压：UR=3V，灯泡L恰好正常发光，串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I=0.2A，由欧姆定律得，定值电阻R的阻值：3150.2RUVRIA；（3）电路总电压：U=UL+UR=12V+3V=15V，整个电路在5min内消耗的电能：W=UIt=15V×0.2A×5×60s=900J。【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。【跟踪练习】1．（2018•青岛）某电视机的额定功率是l10w，则它正常工作时，电流是________；1kW•h的电能可供它止常工作的时间是________（至少保留一位小数）7【答案】0.5A；9.1h。【解析】家庭电路的电压是220V，电视机的额定功率是l10W，则它正常工作时，通过电视机的电流为：1100.5220PWIAUV；1kW•h的电能可供它正常工作的时间：1?9.10.11WkWhthPkW。2．（2018•凉山州）将一个标有“36V10W”字样的灯泡，接到电压为18V的电源上，此时该灯泡的实际功率为________W（灯丝电阻不随温度改变）。由三节新干电池串联组成的电池组的电压为________V。【答案】2.5；4.5。3．（2018•大连）如图是某电火锅加热器的简化电路图，电源电压是220V，R1、R2是发热电阻，开光接“1”时为低温挡，此时R1的功率是11W，R2的功率是99W，开关接“2”时为高温挡，试求：（1）低温挡工作时，电路中的电流是多少？（2）低温挡工作10min，消耗的电能是多少？（3）高温挡的功率是多少？【答案】（1）低温挡工作时，电路中的电流是0.5A；（2）低温挡工作10min，消耗的电能是6.6×104J；（3）高温挡的功率是1100W。考点三伏安法测电功率8【典例】（2018•鞍山）王同学想测量额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，他使用了三节新干电池、“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线，连接了如图甲所示的电路。（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑动到最________（选填“左”或“右”）端，这样做的目的是________。（2）他闭合开关后，又立即断开了开关，否则会损坏________（选填“灯泡”、“电流表”或“电压表”）（3）他检查电路，发现一处连接错误，只改变了一根导线的连接就将电路修改正确，请你在错误的导线上打“×”，并补画上正确的连线。（4）实验中，他调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数从1.5V变化到3V，画出了如图乙所示的图象，由于灯丝的电阻随温度的升高而可以判断图象的横坐标为________（选填“电压”或“电流”）。（5）当电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是________。（6）取下小灯泡，将阻值为5Ω、10Ω、15Ω的三个定值电阻分别接入电路中原小灯泡位置，可利用该电路探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。控制电压一定时，不可以选取的电压值是________.A.1.5VB.2VC.2.5VD.3V【答案】（1）右；保护电路；（2）电压表；（3）如上图所示；（4）电流；（5）0.7W；（6）A。【解析】（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑动到阻值最大处的最右端，这样做的目的是保护电路；（2）电源为三节新干电池串联，电源电压为4.5V；原电路中，电压表串联在电路中，电流表将灯短路，电路中几乎没有电流，电压表（量程为0-3V）测电源电压，故他闭合开关后，又立即断开了开关，否则会损坏电压表；（3）电流表应串联在电路中，电压表应与灯并联，改正后如下左图所示：9【点评】本题测量额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，考查注意事项、电路连接