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电功率1．知道电功和电能，并能结合生活、生产中的实例进行说明，能运用关系式W＝UIt进行简单的计算。2．理解电功率的概念，并能运用关系式P＝UI进行简单的计算。3．能举例说明用电器的额定功率和实际功率的物理意义。4．理解电流的热效应，并能解释生产和生活中的现象；会用焦耳定律进行电热计算。一、电能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，实质上是将电能转化为________能的过程。2．电能(电功)：国际主单位是________，符号________，日常生活中常用单位是________，物理学中叫________，1kW·h＝________J。3．电能表：俗称电度表，是测量________的仪表，知道其铭牌上各物理量的含义。会计量消耗的电能。①电能表的表盘上某段时间的始、末两次读数之差即为这段时间内消耗的电能，单位是kW·h，表盘上最右一位数字是小数点后的数字；②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(适用于并联电路)和W＝I2Rt(适用于串联电路)。③无论串联还是并联，电路的总功W总＝W1＋W2＋…＋Wn。二、电功率4．电功率：反映电流做功________的物理量，电功率等于________与________之比。5．电功率公式：P＝________＝________，若是纯电阻电路，由欧姆定律可得变形公式P＝________或P＝________。6．单位：国际主单位是________，另一个单位是______，二者换算关系是____________。7．额定电压和额定功率：额定电压是指用电器在________时的电压，额定功率是指用电器在________电压下的电功率，与实际电压、实际功率的关系如下：P实＝(U实U额)2·P额若U实＝U额时，则P实________P额，用电器正常工作；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。①灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的；②用电器的P额、U额具有唯一性、对应性，而用电器的U实、P实有很多个，且U实、P实具有同体性、同时性。三、焦耳定律及其应用8．电流的热效应：电流通过导体时电能转化为热能的现象。例如利用电热工作的用电器有电饭锅等。9．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟________成正比，跟导体的________成正比，跟________成正比。用公式表示为：Q＝________，电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，则有：Q＝W。10．生活中要注意防止电热造成的危害。例如短路易引起火灾等。①电热挡位的判定方法：由P＝U2R，在电源电压U一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；②纯电阻电路，串联电路：U1U2＝W1W2＝P1P2＝Q1Q2＝R1R2，并联电路：I1I2＝W1W2＝P1P2＝Q1Q2＝R2R1。1．(2013，安徽)如图，小灯泡L1和L2均标有“1.5V0.3A”字样，AB两端的电压U＝1.5V。开关S断开时，通过L2的电流为0.3A。闭合开关S，两只小灯泡消耗的总功率为0.9W。2.(2013，阿坝州)如图所示，定值电阻R＝20Ω。断开开关S时，电流表示数为0.2A；闭合开关S时，电流表示数为0.6A，则灯泡L的电阻为40Ω；开关S断开时，通电10s，电流通过灯泡L所做的功为16J。3．(2013，眉山)如图所示，小灯泡规格为“6V3W”(灯丝电阻不变)，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P移至a端时，电流表示数为0.5A；当滑片P移至b端时，电压表示数为3V。则(D)A．小灯泡灯丝电阻是6ΩB．电源电压是12VC．滑动变阻器最大阻值是20ΩD．滑片P移至b端时，灯消耗的实际功率是0.75W4．(2013，凉山)如图所示的电路中，灯泡L标有“10V10W”字样，电源电压15V。(1)S1闭合S2断开，滑动变阻器的滑片P在R的中点位置，灯泡L恰能正常发光，求此时滑动变阻器连入电路的阻值；(2)S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P在R最右端，通电5min，求R产生的热量。解：(1)5Ω(2)6750J解：(1)5Ω(2)6750J5．某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图所示。表图上“1600imp/(kW·h)”表示每用电1kW·h指示灯闪烁1600次。根据表盘上的信息，回答下列问题：(1)该同学上个月共用电多少？(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少？(3)若只让一个标有“220V484W”的电热器工作3min，观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则该同学家的实际电压是多大？(设电热器的电阻不变)解：(1)95kW·h(2)2200W(3)200V6．(2013，岳阳)如图所示的电路中，电源电压恒为6V。(1)当开关S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为0.3A，求R的阻值；(2)闭合开关S1、S3，断开S2时，小灯泡正常发光，电流表示数为0.9A，求通电10s灯泡消耗的电能；(3)闭合开关S2，断开S1、S3时，求小灯泡实际的电功率(假设小灯泡的电阻不变)。解：(1)20Ω(2)36J(3)0.4W电能【例1】(2013，扬州)今年6月，我国空调“能效比”实行新的等级标准，空调制冷“能效比”EER是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率比。小明家需要一台制冷量为3200W的空调，若选“能效比”为3.2的空调，则制冷消耗的电功率为________W；若选“能效比”为4.0的空调，工作1h将比原空调节约电能________kW·h。【解析】根据能效比的含义，求出制冷量为3200W的空调制冷消耗的电功率P1＝3200W3.2＝1000W；再求出能效比为4.0空调的电功率P2＝3200W4＝800W；两者功率的差值即为节约的电功率，利用W＝Pt求出工作1h节约的电能△W＝△Pt＝(1000W－800W)×1h＝0.2kW·h。【答案】10000.2【变式题1】(2012，天津)如图是某同学家中的电能表，现用它测量一只灯泡的实际功率。他关掉其他用电器只让该灯泡工作，电能表转盘转过30转用时10min。这段时间灯泡消耗的电能是0.01kW·h，灯泡的实际功率是60W。和电功率有关的计算【例2】(2013，鄂州)“赛龙舟”是端午节里的传统节目。小安同学自制了一个卡通龙舟，她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。她选用规格为“12V6W”的红灯和“12V12W”的绿灯及“24Ω2A”的滑动变阻器等元件设计了如图电路。当闭合开关S、S1、S2，且滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光(电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化)。求：(1)两灯都正常发光时电流表的示数为多少？(2)该电路中最大电功率和最小电功率分别为多少？【解析】(1)当S、S1、S2都闭合，滑片P移至b端时，两灯并联且都正常发光，此时电源电压等于灯的额定电压，电流表的示数等于两灯中的电流之和，两灯的电流分别由P＝UI公式求得；(2)由P＝U2/R可知，U一定，电路中总电阻R最小时功率最大，两灯并联且滑片P在b端时电路的总电阻最小，此时两灯正常发光，最大功率为两灯的额定功率之和；R最大时，功率最小，电阻较大的红灯与滑动变阻器全值串联电阻最大，功率最小，由P＝计算出最小功率。【答案】(1)I＝I红＋I绿＝P红U红＋P绿U绿＝6W12V＋12W12V＝1.5A(2)两灯并联且滑片在b端时，电路总电阻最小，功率最大，最大功率Pmax＝P红＋P绿＝12W＋6W＝18W，电阻较大的红灯与滑动变阻器全值串联，电阻最大，功率最小，R红＝U红2P红＝（12V）26W＝24Ω，R＝R红＋R1＝48Ω，Pmix＝U2R＝（12V）248Ω＝3W。【变式题2】家用电器工作时往往达不到额定的电压和功率。某同学在家中做了如下实验：他首先查看自己家的电能表，表上标有“3600revs/(kW·h)”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一只标有“220V1210W”的电水壶盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘3min转过180r。假设电水壶的电阻保持不变，求：(1)电水壶的电阻。(2)电水壶工作时的实际电功率。(3)该同学家的实际电压。解：(1)40Ω(2)1000W(3)200V电热的利用【例3】(2013，扬州)右表是小明家电热水壶的铭牌。求：(1)电热水壶的电阻。(2)将1kg水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。(3)要放出这些热量，电热水壶正常工作的时间[不计热量损失，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]。【解析】(1)已知电热水壶的额定功率和额定电压，根据公式R＝U2/P可求电热水壶的电阻；(2)知道水的质量、水的比热容和水温的变化，利用Q吸＝cm(t－t0)求出水吸收的热量；(3)不计热量损失时，根据Q＝W＝Pt求出放出这些热量电热水壶工作的时间。【答案】(1)根据R＝U2/P可得，电热水壶的电阻R＝U2/P＝(220V)2/1000W＝48.4Ω(2)水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J(3)不计热量损失时，根据Q＝W＝Pt可得，电热水壶正常工作的时间t＝W/P＝Q吸/P＝3.36×105J/1000W＝336s。【变式题3】(2012，宿迁)某电饭锅内有R0＝44Ω、R＝2156Ω的两根电热丝，将它接入电路，如图。当S分别置于“1”挡和“2”挡时，1挡是保温状态；当S接“2”挡时，电路中的电流大小是5A，通电100s电路产生的热量是1.1×105J。探究电流产生的热量跟哪些因素有关①整个实验用到了控制变量法，也用到了转换法，通过温度计示数的变化来反映电热的多少；②实验中被加热的液体用煤油的目的是煤油的比热容小，在相同条件下吸热温度升高较快，便于进行电流放热多少的观察。【例】(2012，内江)如图所示，是“探究电流的热效应跟电阻大小的关系”的实验装置图。A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内的金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍铬合金丝，电阻较大。在实验中应使两瓶中盛装的煤油质量相等。那么，当开关S闭合，通电一段时间后，两瓶中温度上升较快的是________(选填“A”或“B”)瓶。【解析】本题是探究电流产生的热量跟电阻的关系，应用的是控制变量法。根据焦耳定律Q＝I2Rt，铜丝和镍铬合金丝是串联的，电流I和通电时间t相同，镍铬合金丝比铜丝的电阻大，所以产生电热多，故B瓶的温度上升较快。【答案】B【常见易错现象】①关于公式W＝Pt的计算单位易错(国际主单位分别是J、W、S；常用单位分别是千瓦时、千瓦、小时)；②应用公式不注意条件易错(根据P＝UI，P与U成正比的条件是I一定，如果R一定，根据P＝U2R可得出P与U2成正比)；③不能正确区分实际功率和额定功率易错(已知两灯的额定电压U额、额定功率P额，则电阻R＝U额2P额；两灯串联在U额的电路中，P实＜P额)；④在计算电热时，易得出Q＝W的错误结论(在纯电阻电路中，Q＝W；在非纯电阻电路中，Q＜W，计算电热只能用焦耳定律)。【例1】把标有“36V15W”的甲灯和标有“36V5W”的乙灯串联后接在电压是36V的电路中，则()A．因为甲灯额定功率较大，所以甲灯较亮B．因为通过它们的电流相等，所以一样亮C．因为甲灯的电阻较小，所以甲灯较亮D．因为乙灯实际功率较大，所以乙灯较亮【解析】由公式R＝可知，R甲＜R乙，甲、乙两灯串联接入36V的电路中，根据P＝I2R可知，电流相等，R甲＜R乙，所以P甲＜P乙，乙灯实际功率较大，所以乙灯较亮。【答案】D【例2】有一台“220V100W”的洗衣机，由于使用不当，造成电动机卡死，电动机由于温度升高而烧坏。已知这台电动机内的线圈阻值为2Ω，则这台洗衣机正常工作2min消耗多少电能？电动机被卡死时，2min内产生多少热量？【解析】由于电动机正常工作，其功率P＝100W，所以2min内消耗的电能W＝Pt＝100W×120s＝