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本章整合电功和电功率电能和电功电功:电流做的功电功的实质:电能转化为其他形式的能电功的计算:𝑊=𝑃𝑡=𝑈𝐼𝑡电功的单位:kW·h、J1kW·h=3.6×106𝐽测量:电能表电功率物理意义:表示电流做功快慢定义:电流做的功与完成这些功所用时间的比计算公式:𝑃=𝑊𝑡𝑃=𝑈𝐼单位:W、kW1kW=1000W测量用伏安法测功率用电能表测功率电流的热效应电流的热效应焦耳定律公式:𝑄=𝐼2𝑅𝑡单位:J生活用电家庭电路的组成熔丝的作用和选择安全用电安全电压:不高于36V测电笔的作用和使用触电:低压触电和高压触电安全用电的“四不”原则123456781.(2017·湖南长沙)下列关于家庭电路的说法正确的是()A.家庭电路中各用电器都是串联在电路中的B.发现触电事故时,应首先切断电源再想办法C.控制用电器的开关应接在该用电器和零线之间D.当干路中电流过大时,漏电保护器就会自动切断电路答案解析解析关闭在家庭电路中各用电器都互不影响,能独立工作,它们是并联的,故A错误;发现有人触电后,应该首先切断电源,然后再进行其他的救护措施,故B正确;开关应接在用电器和火线之间,这样在断开开关时,用电器才不会带电,故C错误;漏电保护器一般是在电路发生对地漏电现象时才会自动跳闸,而电路中电流过大不会跳闸,故D错误。答案解析关闭B123456782.(2017·北京)小玲家有额定电压相同的电烤箱、电饭锅和电视机各一个,按照每度电0.5元的计费标准,将这三个用电器正常工作1小时的用电费用绘制成了如图所示的柱状图。则下列四个选项中,判断正确的是()A.在这三个用电器中,电烤箱正常工作时的电压最高B.在这三个用电器中,电视机正常工作时的电压最低C.正常工作时,通过电烤箱的电流大于通过电视机的电流D.在一个月内,小玲家电烤箱的用电费用一定比电饭锅的用电费用多答案解析解析关闭这三个用电器正常工作时的电压等于额定电压,由于电烤箱、电饭锅和电视机的额定电压相同,所以这三个用电器正常工作时的电压一样大,故A、B错误;由柱状图可知,这三个用电器正常工作1小时的用电费用从高到低依次是电烤箱、电饭锅、电视机,而单价是一定的,所以它们消耗电能的关系为W电烤箱W电饭锅W电视机,根据P=𝑊𝑡可知,这三个用电器的电功率P电烤箱P电饭锅P电视机,由P=UI得,通过这三个用电器的电流I电烤箱I电饭锅I电视机,故C正确;虽然P电烤箱P电饭锅,但不知道一个月内电烤箱和电饭锅的实际工作时间,所以,根据W=Pt无法判断电烤箱和电饭锅消耗的电能,所以无法比较电费的多少,故D错误。答案解析关闭C123456783.(2017·四川眉山)如图所示,电源电压为6V且保持不变,R0=30Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω1A”,电流表的量程为“0~0.6A”,小灯泡上标有“3V1.5W”字样。不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全,则()A.当S闭合,S1、S2都断开时,滑动变阻器接入电路的阻值范围是4~20ΩB.当S闭合,S1、S2都断开时,电路消耗的最大功率是3.6WC.当S、S1、S2都闭合时,电路消耗的总功率最小值为2.4WD.当S、S1、S2都闭合时,滑动变阻器接入电路的最小阻值是15ΩD12345678解析:当S闭合,S1、S2都断开时,滑动变阻器与灯泡串联。由P=𝑈2𝑅可得,小灯泡电阻RL=𝑈额2𝑃额=(3V)21.5W=6Ω,由P=UI可得小灯泡正常发光时的电流I=𝑃额𝑈额=1.5W3V=0.5A,当电路中电流最大时,电阻最小,则滑动变阻器接入电路的最小阻值R小=𝑈-𝑈额𝐼=6V-3V0.5A=6Ω;滑动变阻器的规格为“20Ω1A”,则最大阻值R大=20Ω,故滑动变阻器接入电路的阻值范围是6~20Ω,故A错误;S闭合,S1、S2都断开,滑动变阻器与L串联,电阻最小时电流最大,其最大电流I最大=6V6Ω+6Ω=0.5A,电路消耗最大功率P最大=UI最大=6V×0.5A=3W,故B错误;S、S1、S2都闭合,滑动变阻器与R0并联,通过R0的电流I1=𝑈𝑅0=6V30Ω=0.2A,12345678当滑动变阻器的阻值最大时,此支路上的电流最小,则I2=𝑈𝑅最大=6V20Ω=0.3A,则干路上的电流I最小=I1+I2=0.2A+0.3A=0.5A,电路消耗的总功率最小值P最小=UI最小=6V×0.5A=3W,故C错误;由电流表的量程可知,干路中的最大电流为0.6A,则电路中的总电阻R总=𝑈𝐼=6V0.6A=10Ω,滑动变阻器与R0并联,则1𝑅总=1𝑅0+1𝑅滑,即110Ω=130Ω+1𝑅滑,解得R滑=15Ω,故D正确。123456784.(2017·山东威海)炎炎夏日,同时使用过多的大功率用电器往往会引起空气开关“跳闸”,其原因是。请写出一条安全用电的注意事项:。答案解析解析关闭根据I=𝑃𝑈可知,在电压一定时,大量的用电器同时使用会使电路的总功率过大,干路总电流过大,引起空气开关“跳闸”;安全用电的注意事项:不要同时使用大功率用电器(不要用湿手碰开关、有金属外壳的用电器要使用三脚插头等)。答案解析关闭总功率过大不要同时使用大功率用电器123456785.(2017·甘肃天水)某家庭电能表如图所示。若该家庭单独让空调工作,测得1min内电能表转盘转了60转,则空调消耗的电能为kW·h,空调的电功率是W。答案解析解析关闭空调消耗的电能W=13000kW·h×60=0.02kW·h;空调的功率P=𝑊𝑡=0.02kW·h160h=1.2kW=1200W。答案解析关闭0.021200123456786.(2017·黑龙江绥化)小明同学手里有一个标有“3.8V”字样的小灯泡,他想知道小灯泡正常工作时的电功率,于是在学校实验室借来一些实验器材,连接了如图甲所示的实验电路,电源电压恒定不变。甲乙12345678(1)在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确(所画的导线要用实线,不可用虚线)。(2)该实验的原理是。(3)连接电路时,开关应该。(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,他发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数。则故障原因可能是。(5)在实验时,电压表出现了故障不能使用。小明向老师借了一只定值电阻R0(R0阻值已知),设计了如图乙所示的电路,继续测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率。测量时,应先闭合开关S和S1,调节滑动变阻器,当电流表的示数为时,小灯泡正常发光;接着将S1断开,S2闭合,读出电流表的示数为I,则小灯泡的额定功率P额=(用I、U额和R0表示)。12345678解析:(1)要测量额定电压为3.8V的小灯泡的电功率,应将电压表的量程选择“0~15V”,把电压表量程改过来;(2)测量小灯泡的电功率的实验原理是P=UI;(3)为了保护电路,在连接电路时开关应该处于断开状态;(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,说明电路是通路,小灯泡或电压表发生短路,故障原因可能是小灯泡短路;(5)①要使小灯泡正常发光,则灯泡两端的电压等于额定电压,应断开S2,闭合S1、S,此时电流表的示数应为I0=𝑈额𝑅0;②要测通过灯泡的电流,在不拆电流表的情况下,则应闭合S2、S,断开S1,此时电流表测干路电流,则灯泡的电流I额=I-I0=I-𝑈额𝑅0;③根据功率公式P额=U额I额=U额𝐼-𝑈额𝑅0。12345678答案:(1)如图所示(2)P=UI(3)断开(4)小灯泡短路(5)𝑈额𝑅0U额𝐼-𝑈额𝑅0123456787.(2017·山东威海)根据下列两个实验,回答相关问题:图1图212345678(1)电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程,一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出。小明同学为了“探究影响电流做功的因素”,设计了如图1所示的实验,通过此实验可以较形象地比较出电流做功的多少。该实验是通过观察比较电流在不同情况下做功多少的,此过程中是把电能转化为能;将滑动变阻器的滑片P向左调节时,电流表和电压表的示数都变大,相同时间内物体被吊起的高度也变大了,这说明。12345678(2)实际生活中,用电器接通电源后,都伴有热量的产生,小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时,采用了如图2所示的实验装置,其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连,实验前U形管两端液面相平,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。在实验过程中,通过观察U形管中的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少:图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与的关系,图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与的关系,综合分析图甲、乙两装置的实验现象,可以得出的结论是。12345678解析:(1)题图1所示的实验是通过观察物体被提升的高度来比较电流在不同情况下做功多少的;由W=UIt可知,当时间相同时,电压越大,通过的电流越大,物体被吊起的高度也越大,说明电能转化为物体的机械能越大,即电流做功越多;(2)由题图甲,两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,根据控制变量法可知,这是探究电流产生热量跟电阻的关系;通电一段时间后,b容器中U形管液面高度差大,电流产生的热量较多;图乙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联,由串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端电阻的电流相等,即I右=I左;12345678两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I左=I内+I外,所以,I左I内,容器内的电阻值都是5Ω,阻值相等,通电时间相等,电流不同,根据控制变量法可知,这是探究电流产生热量跟电流的关系;通电一段时间,c容器中U形管液面高度差大,电流产生的热量多;综合分析图甲、乙两装置的实验现象,可以得出的结论是:电流通过导体产生的热量与通过导体的电流和电阻大小有关,通过导体的电流越大,导体的电阻越大,产生的热量越多。答案:(1)物体被提升的高度机械当时间相同时,电压越大,通过的电流越大,电流做功越多(2)液面高度电阻大小电流大小电流通过导体产生的热量与通过导体的电流和电阻大小有关,通过导体的电流越大,导体的电阻越大,产生的热量越多123456788.(2017·重庆)下表为某电烤箱的铭牌,高温挡额定功率模糊不清。下图虚线内是电烤箱内部的简化电路图。R1和R2均为电热丝,R2=72.6Ω。电烤箱开关接1时是低温挡,接2时是高温挡。求:(1)电烤箱在低温挡正常工作10min电流做的功;(2)R1的阻值;(3)在某用电高峰期,若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作,发现标有“3000imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁81次共用时2min,求此时家庭电路两端的实际电压。××牌电烤箱额定电压220V额定功率高温挡×××W低温挡400W12345678解析:(1)由P=𝑊𝑡可得,电烤箱在低温挡正常工作10min电流做的功W=P低t=400W×10×60s=2.4×105J(2)由题图可知,开关接1时,R1与R2串联,总电阻最大,由P=𝑈2𝑅可知总功率最小,电烤箱处于低温挡;开关接2时,只有R1接入电路,电阻小,由P=𝑈2𝑅可知功率大,电烤箱处于高温挡;处于低温挡时,电路的总电阻R=𝑈2𝑃低=(220V)2400W=121Ω则R1的阻值R1=R-R2=121Ω-72.6Ω=48.4Ω12345678(3)指示灯闪烁81次,电烤箱消耗的电能W=81×13000kW·h=0.027kW·h工作时间t=2min=130h则电烤箱在高温挡的实际功率P=𝑊𝑡=0.027kW·h130h=0.81kW=810W根据P=𝑈2𝑅可得,此时家庭电路两端的实际电压U=𝑃𝑅1=810W×48.4Ω=198V答案:(1)2.4×105J(2)48.4Ω(3)198V