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第18课时电功率基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四一、电能和电功1.电能(1)利用:把电能转化为其他形式的能。(2)国际单位:焦耳(J)。(3)常用单位:kW·h1kW·h=3.6×106J。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四(4)测量工具——电能表:用途测量用电器在一段时间内消耗的电能技术参数220V电能表应接在220V的电路中使用10(20)A10A表示电能表的标定电流为10A;20A表示电能表允许通过的最大电流为20A50Hz电能表在50Hz的交流电路中使用3000revs/(kW·h)接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表上的转盘转过3000转读数方法电能表前后两次的读数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四2.电功(1)实质:电能转化为其他形式的能。电功的多少等于电能转化为其他形式的能的多少。(2)大小:电流做功的大小与电流的大小、电压、通电时间有关,电压越高,电流越大,通电时间越长,用电器做功越多。(3)计算公式:W=UIt。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四二、电功率1.物理意义:表示电流做功快慢的物理量。2.定义:电功与时间之比。4.单位:瓦(W),千瓦(kW),1kW=103W。5.(1)额定电压:用电器在正常工作时的电压。(2)额定功率:用电器在额定电压下的功率。(3)实际电压:用电器在实际工作时的电压。(4)实际功率:用电器在实际电压下的功率。3.计算公式:P=𝑊𝑡=UI。推导式:(1)P=𝑈2𝑅;(2)P=I2R。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四三、测量小灯泡的电功率1.原理:P=UI。2.器材:电源、开关、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、导线。3.电路图:4.分析论证:(1)当U实U额时,P实P额,灯泡强烈发光;(2)当U实U额时,P实P额,灯泡发光暗淡;(3)当U实=U额时,P实=P额,灯泡正常发光。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试一二三四四、焦耳定律及其应用1.电流的热效应电流通过导体时电能转化为内能的现象。2.焦耳定律(1)内容: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。(2)公式:Q=I2Rt。3.电热的利用和防止(1)利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。(2)防止:用电器装有风扇、散热窗等,将产生的热散去。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试12341.右图是小明观察家中的电能表,下列说法正确的是()A.此电能表应该接在220V的电路中使用B.电能表的额定功率是220WC.小明家已经消耗的电能为107JD.此电能表转盘每小时转过3000转答案:A解析:此电能表应该接在220V的电路中使用,故选项A正确;电能表的额定电压为220V,故选项B错误;小明家已经消耗的电能为107kW·h,故选项C错误;“3000revs/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能,电能表上的转盘转过3000转,故选项D错误。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试12342.右图中电源电压保持6V不变,灯泡L标有“6V6W”字样,开关S闭合后,在滑片P从b端向a端滑动的过程中,下列说法正确的是()A.灯泡两端的电压不断增大B.通过灯泡的电流不断减小C.灯泡消耗的电功率不断减小D.灯泡消耗的电功率恒定不变答案:A解析:由串联电路电压规律可知,并联部分分得的电压越来越大,即灯泡两端电压越来越大,故A正确;由欧姆定律可知灯泡中的电流越来越大,故B错误;由P=UI可知,灯泡消耗的电功率不断增大,故C、D错误。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试12343.一个标着“220V1100W”的电炉,正常工作时电阻丝的电阻为Ω;当其两端电压为110V时,该电炉的实际功率为W。(不计温度对电阻的影响)答案:44275解析:电炉正常工作时的功率P=1100W,电压为220V,根据P=𝑈2𝑅可得,电阻丝的电阻R=𝑈2𝑃=(220V)21100W=44Ω;当电路中的电压降低到110V时,其实际功率P实=𝑈实2𝑅=(110V)244Ω=275W。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试12344.如图所示,电源电压不变,L是标有“12V6W”的小灯泡,且其电阻不随温度变化,R1=16Ω,滑动变阻器R2的最大电阻值为24Ω,只闭合S、S2时灯L恰能正常发光。(1)求电源电压;(2)同时闭合开关S、S1、S2,且滑片P位于最下端B时,求电流表的示数;(3)当闭合开关S时,求电路的最小总功率和此时电压表的示数。答案:(1)12V(2)1.25A(3)2.25W4.5V基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试1234解析:(1)只闭合S、S2时,电路为灯泡的基本电路;由于灯泡正常发光,所以电源电压等于灯泡的额定电压,即12V。(2)同时闭合开关S、S1、S2且滑片P位于最下端B时,R1与滑动变阻器并联,并且滑动变阻器的全部阻值接入电路,电流表测量干路电流;电路的总电阻R总=𝑅1𝑅𝑅1+𝑅=16Ω×24Ω16Ω+24Ω=9.6Ω电流表的示数I=𝑈𝑅总=12V9.6Ω=1.25A。基础自主导学基础自主导学知识梳理自主测试1234(3)当闭合开关S时,R1、滑动变阻器以及灯泡串联;由P=𝑈2𝑅可知,灯丝的阻值RL=𝑈L2𝑃L=(12V)26W=24Ω电路中最小电流I最小=𝑈𝑅1+𝑅+𝑅L=12V16Ω+24Ω+24Ω=0.1875A电路的最小总功率P=UI最小=12V×0.1875A=2.25W由欧姆定律可知,电压表的示数U'=I最小RL=0.1875A×24Ω=4.5V。基础自主导学规律方法探究1231.关于电能表的计算问题电能表的基本应用主要表现在两个方面,一是根据电能表计算电费,二是根据电能表盘面上的参数计算电能。(1)计算电费:基础自主导学规律方法探究123【例1】小明家电能表上月底的示数为08116,本月底的示数如图所示,他家本月消耗的电能为kW·h。若按0.5元/(kW·h)计费,本月应付电费元。他家同时使用的用电器总功率不得超过W。解析:消耗电能为W=W1-W2=951.6kW·h-811.6kW·h=140kW·h;电费的单价为0.5元/(kW·h),所以应交电费为140kW·h×0.5元/(kW·h)=70元;U=220V,I=10A,则使用的用电器总功率不得超过P=UI=220V×10A=2200W。答案:140702200基础自主导学规律方法探究123基础自主导学规律方法探究123(2)根据盘面参数计算电能:【例2】下图是某电能表表盘的部分数据(imp表示电能表指示灯闪烁的次数)。当电路中某用电器单独工作6min时,电能表指示灯闪烁了320次,则该用电器消耗的电能是kW·h,它的功率是W。答案:0.11000单相电子式电能表DDS8793200imp/(kW·h)220V5(20)A50Hz解析:因为电路中每消耗1kW·h的电能,指示灯闪烁3200次。所以当指示灯闪烁320次时,消耗的电能为W=320imp3200imp/(kW·h)=0.1kW·h,t=6min=0.1h,用电器的功率P=𝑊𝑡=0.1kW·h0.1h=1kW=1000W。基础自主导学规律方法探究123基础自主导学规律方法探究123某城市实施阶梯电价,具体方案如下表:小刚留心观察了一下自家电能表,分别记录了他家第一天早8:00,晚21:00和第二天早8:00这三个时刻的读数,如图所示。则他家这一天共消耗电能kW·h,应付电费元。用电时段时段范围电价高峰期第一天8:00~21:000.55元/(kW·h)低谷期21:00~第二天8:000.30元/(kW·h)基础自主导学规律方法探究123答案:62.8解析:第一天早8:00、晚21:00和第二天早8:00这三个时刻电能表的示数分别为1359.0kW·h、1363.0kW·h、1365.0kW·h,则高峰期消耗的电能为1363.0kW·h-1359.0kW·h=4kW·h,低谷期消耗的电能为1365.0kW·h-1363.0kW·h=2kW·h,这一天共消耗电能4kW·h+2kW·h=6kW·h;需要缴纳的电费为0.55元/(kW·h)×4kW·h+0.3元/(kW·h)×2kW·h=2.8元。基础自主导学规律方法探究1232.巧用不变量妙解电功率问题电功率的计算是同学们在电学学习过程中的一道难关,如何利用不变量正确选用公式是解决此类问题的关键。【例3】如图所示,电源电压不变。将定值电阻R1和R2串联后接在电源上,R1消耗的功率为3W,R2消耗的功率为6W,则R1=R2;若将它们并联后仍接在该电源上,则电路消耗的总功率为W。基础自主导学规律方法探究123解析:R1和R2串联时,通过两电阻的电流相同,P1=I2R1,P2=I2R2,则𝑅1𝑅2=𝑃1𝑃2=3W6W=12,所以R1=0.5R2。当两电阻串联时,电路中消耗的总功率P串=P1+P2=𝑈2𝑅1+𝑅2=𝑈23𝑅1=9W,整理得𝑈2𝑅1=27W,两电阻并联时,总电阻R=𝑅1𝑅2𝑅1+𝑅2=𝑅1×2𝑅1𝑅1+2𝑅1=23R1,消耗的功率P=𝑈2𝑅=𝑈223𝑅1=32×𝑈2𝑅1=32×27W=40.5W。答案:0.540.5基础自主导学规律方法探究123基础自主导学规律方法探究123在如图所示的电路中,灯泡L上标有“6V3W”字样。当只闭合开关S1时,灯泡L恰能正常发光,电阻R1的功率为P1;当只闭合开关S2时,电流表的示数为0.3A,电阻R2的功率为P2。已知P1∶P2=20∶9,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则电阻R1与R2的比值为。答案:4∶5基础自主导学规律方法探究123解析:当只闭合开关S1时,灯泡L与电阻R1串联,电流表测电路中的电流。因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,所以,由P=UI可得,电路中的电流I1=P𝐿U𝐿=3𝑊6𝑉=0.5A。当只闭合开关S2时,灯泡L与电阻R2串联,电流表测电路中的电流,此时电路中的电流I2=0.3A。由P=I2R可得,R1与R2的功率之比P1P2=I12R1I22R2=(I1I2)2·R1R2=(0.5𝐴0.3𝐴)2×R1R2=209,解得R1R2=45。基础自主导学规律方法探究1233.与实际有关的电功率问题解题方法探究电功率问题往往与生活科技联系非常密切,因此许多创新题目都是从人们的生活和生产实际中挖掘出来的,使所学知识能灵活地应用到生活实际中来解决实际问题。主要涉及电路的串联和并联、电能表、电功、电功率等内容,题型多为计算题。基础自主导学规律方法探究123【例4】小杨家买了一个家用电吹风,如图甲所示,简化电路如图乙所示,主要参数如表格中所示,则(不考虑温度对电阻的影响):热风温度45~75℃额定功率热风1200W冷风200W额定电压220V质量0.66kg基础自主导学规律方法探究123(1)选择开关应旋至何处时,吹风机工作的功率最大?此时电路中的总电流多大?(计算结果保留一位小数)(2)当电路供电电压为110V时,吹风机电热丝的实际功率为多大?解析:(1)开关旋至AB处时,电吹风处于吹热风状态,此时功率最大。电路中的电流I=𝑃总𝑈=1200W220V≈5.5A。(2)P2=P总-P1=1200W-200W=1000W,电热丝的电阻R=𝑈2𝑃2=(220V)21000W=48.4Ω当电路供电电压为U实=110V时,吹风机电热丝的实际功率P2'=𝑈实2𝑅=(110V)248.4Ω=250W。答案:(1)AB处5.5A(2)250W基础自主导学规律方法探究123基础自主导学规律方法探究123图甲、乙、丙分别是江涛网购的速热式电热水器实物图、说