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第16课时电能电功率思维导图构建体系考点梳理夯实基础考向探究逐个击破电功用电照明时,电能转化为能;用电取暖时,电能转化为能;电梯运行时,电能转化为能;电镀物品时,电能转化为能定义:当电能转化为的能时,我们就说电流做了功,用字母表示单位:焦(J),生活中常用千瓦时(俗称“度”)表示,符号是kW·h。单位换算:1kW·h=J计算:W=,推导公式:W=U2Rt,W=I2Rt(推导公式只适用于纯电阻电路)考点一电功与电能光内机械化学其他形式W3.6×106UIt考点梳理夯实基础考向探究逐个击破（续表）电能表用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表图甲中“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用;“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A;“2500r/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转过转2500考点梳理夯实基础考向探究逐个击破（续表）电能表计量方法某段时间内消耗的电能等于电能表前后两次示数之差,即W=,图乙所示上月消耗的电能为kW·h利用表盘转数计算,即W=kW·h(n为电能表某段时间的转数,n0为每消耗1千瓦时的电能电能表转盘的转数)W2-W1164.3𝒏𝒏𝟎考点梳理夯实基础考向探究逐个击破定义把电流在某段时间内跟这段的比叫电功率,用字母表示意义表示电流做功的物理量(或表示用电器消耗电能的物理量)单位瓦特,简称,符号为;1kW=W公式定义式P=计算式P=推导式P==考点二电功率所做的电功时间P快慢快慢瓦W1000UI𝑼𝟐𝑹I2R𝑾𝒕考点梳理夯实基础考向探究逐个击破常见的电功率家用空调的电功率约1000W;电吹风机的电功率约500W;洗衣机的电功率约300W;台式电脑的电功率约200W;液晶电视机的电功率约100W;日光灯的电功率约40W;手电筒的电功率约0.5W;计算器的电功率约0.5mW;电子表的电功率约0.01mW额定电压、额定功率额定电压:用电器工作时的电压,额定功率:用电器在_______电压下工作时的电功率;灯泡“PZ220V60W”表示这个灯泡的额定电压为V,额定功率为W实际功率的计算P实=I实U实;(续表)正常电阻不变时,P实=I实2R=U实2R,U额2P额=U实2P实额定22060考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点三焦耳定律1.电流的热效应电流通过导体时电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。利用的实例:电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗等。防止的实例:散热窗、散热片等。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.焦耳定律内容及公式内容电流通过导体产生的热量跟成正比,跟成正比,跟成正比基本公式Q=(普遍适用)推导公式Q=W=Pt=UIt=U2Rt(纯电阻电路中使用)电流的二次方导体的电阻通电时间I2Rt考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[点拨]串联电路中常用:Q=I2Rt,Q1∶Q2=R1∶R2;并联电路中常用:Q=𝑈2𝑅t,Q1∶Q2=R2∶R1。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究一电能与电能表1.(1)小明家中一周前、后电能表示数如图16-1甲所示,则他家这段时间内消耗的电能为kW·h。他要借助电能表测量家中电水壶的实际电功率,还需要用到的一种测量仪器是。(2)图乙是小明家中电能表的照片,小明发现当他家电路中只有一个电冰箱工作时,电能表的表盘3min转了15r,则电冰箱在这段时间内消耗的电能是_______kW·h,功率为W。图16-141.8停表0.005100考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.[2019·河南]在家用电器调查活动中,小亮让电热水器单独工作2min,测得家中如图16-2所示的电能表的转盘转了70r,则电热水器的实际功率为W;若不计能量损失,这段时间内电热水器中50L的水可升温℃。由于电热水器的功率远大于冰箱,从安全用电的角度考虑,电热水器的电源线比冰箱的要(选填“粗”或“细”)。[ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)]图16-2考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]21001.2粗[解析]由图可知,电路中每消耗1kW·h电能,电能表转盘转过1000转,电能表的转盘转70r,则电热水器消耗的电能W=70r1000r/(kW·h)=0.07kW·h=2.52×105J,工作时间t=2min=120s,则该电热水器的实际功率P=𝑊𝑡=2.52×105J120s=2100W。水的体积V水=50L=0.05m3,由ρ=𝑚𝑉可得,水的质量m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg,因不计能量损失,所以水吸收的热量Q吸=W=2.52×105J,由Q吸=cmΔt得,水升高的温度Δt=𝑄吸𝑐水𝑚水=2.52×105J4.2×103J/(kg·℃)×50kg=1.2℃。由于电热水器的功率远大于冰箱,根据P=UI可知,电热水器工作时的电流远大于冰箱,根据Q=I2Rt可知,为保证线路安全,电热水器应选择电阻较小,即较粗的电源线。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究二电功率综合计算3.[2019·临沂]如图16-3甲所示电路的电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,图乙是小灯泡的I-U图像。闭合开关S后,下列判断正确的是()A.滑动变阻器的滑片P向左滑动时,灯泡变暗B.电流表示数为0.4A时,灯泡的电阻是25ΩC.电压表示数为2.5V时,小灯泡的功率是1.25WD.小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率是0.25W图16-3考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]D[解析]由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路总电阻变小,则电路中电流变大,灯泡变亮,故A错误;由图乙可知,当电流为0.4A时,灯泡两端电压为1V,由欧姆定律可得灯泡此时电阻为RL=𝑈L𝐼=1V0.4A=2.5Ω,故B错误;电源电压为U=3V,则当电压表示数为UR=2.5V时,灯泡两端电压为UL'=U-UR=3V-2.5V=0.5V,由图乙可知此时电流为I'=0.3A,则小灯泡功率P=UL'I'=0.5V×0.3A=0.15W,故C错误;小灯泡正常发光时电压为U额=2.5V,由图乙得此时电流为IR=I额=0.5A,则滑动变阻器两端电压为UR'=U-U额=3V-2.5V=0.5V,其功率为PR=UR'IR=0.5V×0.5A=0.25W,故D正确。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破4.[2019·宿迁]如图16-4所示,电源电压为3V保持不变,闭合开关S,电压表示数为2V。下列选项符合题意的是()A.电压表测R2两端电压B.R1、R2组成并联电路C.若开关断开,电压表示数为0D.R1、R2电阻之比为2∶1图16-4考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]D[解析]根据电路图可知R1和R2串联,电压表测量R1两端的电压,故A、B错误;若开关S断开,电压表示数为电源电压3V,故C错误;根据串联电路电压规律可知,R1两端电压为2V,则R2两端电压为U2=U-U1=3V-2V=1V,再根据串联电路分压规律𝑈1𝑈2=𝑅1𝑅2可得,𝑅1𝑅2=2V1V=21,故D正确。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破5.[2019·南充]如图16-5是电热饮水机电路原理图,已知R1=100Ω,R2=20Ω,当开关S1、S2闭合时,饮水机处于(选填“保温”或“加热”)状态,饮水机的保温功率与加热功率之比为。图16-5加热5∶6考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.[2019·枣庄]在如图16-6甲所示的电路中,电源电压保持不变,R为滑动变阻器,其规格为“20Ω1.5A”,闭合开关S,当滑片P从一端滑到另一端的过程中,测到R的电功率与通过它的电流关系图像如图乙所示,则电源电压为V,定值电阻R0的电阻值为Ω。图16-6考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]1210[解析]由电路图可知R、R0串联。当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电流为Imin=0.4A,根据欧姆定律I=𝑈𝑅+𝑅0可得0.4A=𝑈20Ω+𝑅0①;当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时,电流为Imax=1.2A,根据欧姆定律I=𝑈𝑅0可得1.2A=𝑈𝑅0②;联立①②解得,U=12V,R0=10Ω。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破7.[2019·枣庄]如图16-7所示是某款电养生壶,其铭牌的部分参数如表所示,当养生壶正常工作时:(1)求养生壶正常工作时的电阻。(2)若该养生壶的加热效率为80%,在标准大气压下,将初温是12℃的一壶水烧开,求需要的时间。[c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3]图16-7额定电压220V频率50Hz额定功率1100W容量1L考点梳理夯实基础考向探究逐个击破(3)在物理综合实践活动中,小明和小丽同学利用所学习的物理知识,合作测量养生壶的实际功率,电能表上标着“1200r/(kW·h)”字样,他们把家中的其他用电器都与电源断开,仅让养生壶接入电路中烧水,2min内电能表的转盘转了40r,求该养生壶的实际功率。图16-7额定电压220V频率50Hz额定功率1100W容量1L解:(1)由P=𝑈2𝑅可得,该养生壶正常工作时的电阻R=𝑈2𝑃=(220V)21100W=44Ω。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破7.[2019·枣庄]如图16-7所示是某款电养生壶,其铭牌的部分参数如表所示,当养生壶正常工作时:(2)若该养生壶的加热效率为80%,在标准大气压下,将初温是12℃的一壶水烧开,求需要的时间。[c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3]图16-7额定电压220V频率50Hz额定功率1100W容量1L考点梳理夯实基础考向探究逐个击破(2)水的质量为m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-12℃)=3.696×105J,由η=𝑄吸𝑊可得,养生壶消耗的电能W=𝑄吸𝜂=3.696×105J80%=4.62×105J;由P=𝑊𝑡可得,养生壶需要的时间t时=𝑊𝑃=4.62×105J1100W=420s。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破7.[2019·枣庄]如图16-7所示是某款电养生壶,其铭牌的部分参数如表所示,当养生壶正常工作时:(3)在物理综合实践活动中,小明和小丽同学利用所学习的物理知识,合作测量养生壶的实际功率,电能表上标着“1200r/(kW·h)”字样,他们把家中的其他用电器都与电源断开,仅让养生壶接入电路中烧水,2min内电能表的转盘转了40r,求该养生壶的实际功率。图16-7额定电压220V频率50Hz额定功率1100W容量1L考点梳理夯实基础考向探究逐个击破(3)电能表转盘转了40r时,该养生壶消耗的电能W'=40r1200r/(kW·h)=130kW·h,则养生壶的实际功率P'=𝑊'𝑡'=130kW·h260h=1kW=1000W。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究三基于数据和真实情境的电路设计及计算8.[2019·泸州]小明家电热水器铭牌标识为“220V1000W”。由于使用了多年,该电热水器中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化,为准确测量氧化电热丝的实际电阻值,小明在家中把该电热水器单独接入220V的家庭电路中工作5min,发现电能表指示灯闪烁了242次,电能表规格如图16-8所示。问:(1)小明测得该电热水器的实际电功率是多少?(2)该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是多少?(3)为恢复该电热水器的铭牌功率,可与氧化电热丝并联一段新的电热丝,则并联的这段电热丝的电阻值为多少?图16-8考点梳理夯实基础考向探究逐个击破解:(1)电路消耗的电能W=242r3000r/(kW·h)=1211500kW·h=2.904×105J,该电热水器的实际电功率P实=𝑊𝑡=2.904×105J5×60s=96