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电电功功、、电电功功率率1．电功的概念电流通过用电器所做的功叫做电功．事实上，电流通过一段电路时，自由电荷在电场力的作用下发生了定向移动，是电场力对自由电荷做了功，通常说成电流做的功．根据能量转化守恒定律，电能也可以转化为其他形式的能，具体情况是电流通过各种不同的导体，导体会产生不同的效应．如：热效应、磁效应、化学效应，在这些过程中，电能多数会转化为内能、磁场能、化学能，电能的这些转化是通过电场力做功而实现的．理论和实践证明，电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．若用电器是“纯电阻型”的，如电炉、电热器、白炽灯等，电能就全部转化为内能，由电炉丝、灯丝及导线释放出来；若是“非纯电阻型”的用电器，如电动机、蓄电池、电解槽等，电能就分别转化为机械能、化学能等，只有一小部分转化为内能，由导体释放出来．2．电功的计算对于一般情况下，电功的计算式为WUIt；从式中可以看出，电功的大小与电压、电流的大小以及通电时间有关．根据电流的定义式QIt，可以得WUQ，对于纯电阻电路，利用欧姆定律UIR，代入WUIt可以得2UWtR，若将UIR代入WUIt可以得2WIRt．（1）WUIt：这是适用于计算一切电流做功的公式，它是由实验得出，但在具体计算中用得不太多．（2）WUQ：在（1）式中，将QIt代入即可得到该式．凡涉及由电量求电功的问题，由它直接求解较为方便．（3）2WIRt：这个公式仅适用于纯电阻电路，反映了在电流相同的情况下，电功与电阻成正比．因此在串联电路中，电流流经电阻大的那个用电器做功多．该公式常用于串联电路电功大小比较和计算．（4）2UWtR：这个公式与上式类似，也只适用于纯电阻电路，反映了在电压相同的情况下电功与电阻成反比．即在电压相同的情况下，电流流经电阻小的那个用电器做功多．这个公式常用于并联电路或不同电阻接入同一个电路中的比较或计算．对以上公式，尤其是（3）（4）的应用，首先注意电路中隐含的条件，是电流相同还是电压相同，然后再选用适当公式进行计算．此外，关于如何判断某一公式是否适用纯电阻电路，除了记忆以外，还可看其是否由欧姆定律推导而来．由于欧姆定律本身仅适用于纯电阻电路，所以凡由欧姆定律推出的公式也只适用于纯电阻电路．3．电功的单位电功的单位为焦耳，简称焦，用J表示．在实际应用过程中还经常用到千焦（kJ），度即千瓦时（kWh）等单位，其换算关系为：1kJ1000J，1度=61kWh3.610J4．电功的测量在日常生活中我们经常用电能表（又叫电度表）测量电功．消耗电能数等于前后两次计数器读数之差．右图是一个生活中常见的电能表的正面照片．电能表一般精确到小数点后一位，所以表盘上最后一位表示的是小数点后一位．在电能表铭牌上还可以看见“××V××A××r/kW·h”，它们分别表示电流表的额定电压，最大允许通过的电流，以及每消耗一度电转盘转过的圈数．例如某电能表铭牌上标明“220V10A3000r/kW·h”则表示电能表的额定电压为220V，允许电路中通过的电流不超过10A，用电器每消耗1千瓦时的电能时，电能表的表盘转3000转．【例1】以下四种情景中，能说明电能转化为机械能的是（）A．植物的光合作用B．电灯发光C．木材燃烧D．电风扇吹风【答案】D【例2】下列家用电器中，正常工作一小时耗电接近1.2kw•h的是（）A．空调B．电冰箱C．电视机D．台灯【答案】A【例3】小明家用的是IC卡电能表．他到供电公司买电，对售电人员说：“我买100度电”，接过发票一看，上面打印着“购电数量100kw•h”．那么，度和kW•h的关系是（）A．1度=1kW•hB．1度=3.6×106JC．1度=3.6×106kW•hD．1度=1kW【答案】A【例4】10秒内通过某导体横截面的电荷量为5库，通过它的电流为________安；若该导体两端的电压为6伏，其电阻为________欧；这段时间内，电流做功为________焦．【答案】0.5；12；30．【例5】如图10所示，电源电压U=6V，电阻R2=30Ω．闭合开关后，通过R1的电流I1=0.1A．求：（1）通过电阻R2的电流．（2）通电100S电阻R1消耗的电能．【答案】（1）0.2A（2）60J【例6】两根导线的电阻之比是3∶4，通过的电流之比为4∶3，在相同时间内，电流通过两根导线所做的功之比是（）A．1∶1B．4∶3C．16∶9D．9∶16【答案】B【例7】如图是电能表：（1）请写出表盘上有关数字的含义．①02860：；②220V：；⑧5A：；④10A：；⑤2500R／kW・h：．（2）若该电能表在10分钟内转盘转过了500转，则电路所消耗的电能为kW・h，电路中用电器的总功率为W．【答案】（1）该用户已使用了电能为286kW・h，该电能表的额定电压为220V该电能表的额定电流为5A；短时间内通过的电流允许大些，但不能超过10A用电器每消耗1kW・h的电能，电能表上的转盘转过2500圈（2）0.2；1200【例8】小刚同学留意观察他家的电能表，发现3月20日时电表的示数为1057.4，到4月20日时，他家的电能表示数为1131.4，关于他家这个月消耗的电能，下列说法中正确的是（）A．74度B．126度C．74kW·hD．74J【答案】AC【例9】小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示，他仔细观察照片后，得到下列四个结论，你认为正确的是（）A．电能表的额定功率为2500WB．电能表适用的额定电压为220VC．拍照片时，小明家已消耗的电能为9316kW•hD．拍照片时，小明家已消耗的电能为931.6J【答案】B【例10】电能表的表面如图，这几位同学发表了以下几种意见，你认为正确的是（）A．这个电能表接在照明电路中通过的电流是10AB．这个电能表接在照明电路中通过的最大电流是10AC．这个电能表每小时消耗的电能是300kW·hD．这个电能表中间铝盘转过3转，所计量的用电器消耗的电能是3.6×104J【答案】D【例11】如图所示是苹果公司推出的iphone手机．Iphone待机时电流约10mA，电压5V，则iphone待机时的电功率为W；一块原装iphone电池板充满电可供其待机工作200h，则该电池板充满电时储存的电能为J．【答案】0.05；3.6×104【例12】一个家用电能表的盘上标有“3000revs／kW・h”字样，它表示．若用这个电能表测某用电器的功率时，转盘在3min内转了15转，则电流所做的功是J．这个用电器的功率是W．【答案】接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过3000转；1.8×104；1001．电功率的物理意义电功率是表示电流做功快慢的物理量．2．电功率的定义类似于功率的定义，我们将单位时间内电流做的功定义为电功率．注意：电功率的大小不仅与做功的多少有关，还与所用时间有关．一定时间内电流做的功越多，则电功率越大；做一定量的功，所用时间越短，电功率也越大．同样，电功率越大，一定时间内做的功就越多，做一定量的功所需要的时间也就越少．3．电功率的计算（1）WPt，WUItPUItt，这两个公式对一切电路都适用；（2）2PIR，2UPR以上两个公式只适用于纯电阻电路．4．电功率的单位电功率的国际单位为瓦特，简称瓦，用W表示，常用单位有千瓦（kW），其换算关系为1kW=1000W．5．电功率的测量一般情况下我们是间接测量电功率的．利用电功率的计算式PUI可以知道，只要测出了流过用电器的电流和用电器两端的电压就可以知道电功率的大小了．因此测量电功率的大小只需要利用电流表和电压表就可以了．6．额定功率和实际功率（1）额定电压一个用电器在正常工作时的电压．若低于此电压，用电器不能正常工作，高于此电压，将缩短用电器的使用寿命，甚至烧坏．我国大多数用电器额定电压与生活用电电压相同，均为220V．（2）额定功率和实际功率用电器在额定电压下的功率叫额定功率．但往往并不能保证一切情况下用电器都能在额定电压下工作．往往电压高于或低于额定电压，即为实际电压，此时对应另一个功率，在实际电压下的功率——实际功率．对同一用电器而言，不同的工作电压，都对应一个功率，只有在额定电压下的功率才是额定功率．电压变化，其功率也随之变化，但其电阻始终不变．我们在解决实际问题时，往往就是利用电阻不变这一等量关系找到突破口的，即我们可利用如下的等量关系：22UURPP额实额实．注意：额定电压和额定功率是在用电器设计、生产的过程中决定的，给定了一个用电器，其额定电压，和额定功率都是一定的．无论是否使用，使用情况如何，用电器的额定电压和额定功率都是不变的．7．利用电能表间接测电功率电能表（电度表）是计量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表．根据电能表上转盘的转动，还可以较为精确的计量某段时间内消耗的电能，如电能表上标有600r/kWh字样，已知某段时间内转盘转过n转，那么这段时间内消耗的电能为：kWh600r/kWh600nrnW；若知道具体的时间为t，还能求出电能表的功率为：/kW600r/kWh600nrnPWttt．【例13】如图所示，下列用电器的额定电流最接近4A的是（）【答案】D【例14】图中几种电器的额定功率最接近1000W的是（）【答案】D【例15】判断电灯亮度的主要依据是（）A．实际电压B．实际功率C．额定功率D．额定电压【答案】B【例16】两个定值电阻R1和R2，阻值分别为10Ω和20Ω，允许通过的电流分别为1A和0.5A，将它们串联在电路中，下列说法中正确的是（）A．加在它们两端的电压最大值为20VB．通过电路的电流最大值为1AC．通过电路的电流最大值为0.5AD．他们的总功率最大值是15W【答案】C【例17】把甲乙两灯并联在电路中，甲灯较亮，把它们串联后，接到原来电路中，则（）A．甲灯较亮B．乙灯较亮C．两灯一样亮D．条件不足，无法判断【答案】B【例18】三盏电灯甲、乙、丙分别标有220V40W、110V40W和36V40W字样，当它们都正常工作时，则（）A．甲较亮B．乙较亮C．丙较亮D．一样亮【答案】D【例19】一只标有“36V24W”的灯泡，接入9V电源两端时，其功率为W．【答案】1.5【例20】将两个“220V--60W”的白炽灯串联接在家庭电路中，两灯发光的总功率为（）A．120WB．60WC．30WD．15W【答案】C【例21】一个“220V60W”的灯泡，如果接在110V的电源上，灯泡的实际功率为（）A．30WB．15WC．20WD．40W【答案】B【例22】有一电炉正常工作时的电功率为P，当把电炉丝用拉线机均匀拉长为原来的2倍时，再接入原来的电路中，电炉的功率为（）A．等于1/4PB．等于2PC．等于P/2D．等于P【答案】A【例23】（多选）灯泡L1和L2分别标有“6V、3W”、“9V、3W”的字样，把它们串联后接在电源上则（）A．闭合开关后，若只有一个灯泡正常发光，另一个较暗，则正常发光的是L2B．闭合开关后，若只有一个灯泡正常发光，另一个较暗，则正常发光的是L1C．闭合开关后，L2两端电压大D．闭合开关后，L1两端电压大【答案】AC【例24】（多选）一个“220V1000W”的电炉，想在不增加其他材料和设备的情况下，把它改装成接在110V的电路中使用，功率仍为1000W，下列措施中可行的是（）A．将电炉丝剪成等长的两段，并联后接在110V的电路中B．将电炉丝剪去一半后接入110伏电路C．将电炉丝剪去34，把剩下的14接入110V电路D．将电炉丝剪去14，把剩下的34接入110V电路【答案】AC提高班【拓展1】灯泡Ll标有“6V3W”的字样，灯泡L2标有“6V6W”的字样，将它们串联在电路中，要使每个灯泡都不损坏，这段电路两端所加最大电压为________V，灯________更亮．【答案】9；Ll【拓展2】家庭电路中，照明灯泡与控制它的开关之间的连接方式是联．一只标有“PZ220—100”字样的白炽灯泡，正常工作5h消耗的电能是kWh．【答案】串0.5【拓展3】某家