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课时20电能电功率第七单元电与磁电能单位国际单位是;常用单位是;1度=1kW·h=J电功实质用电器消耗电能的过程实际是能转化为其他形式能的过程,也就是电流做功的过程考点知识聚焦焦耳(J)考点一电能及其测量千瓦时(kW·h)或度3.6×106电考点知识聚焦电压计算①用电器消耗的电能等于这段电路两端的、电路中的和的乘积,即W=;②W==(适用于所有电路);③对于纯电阻电路可推导出:W==计量工具电能表:测量用电器某一段时间内消耗电能多少的仪器方法①测量较大电能时用刻度盘读数,即W=W2-W1;(注意:电能表刻度盘上示数的最后一位是小数位)②测量较小电能时利用转盘转数读数,即W=kW·h(n表示电能表在某段时间内的转盘转数,N表示电能表铭牌上标着的转数)nN电流通电时间UItPtI2RtUIt𝑼𝟐𝑹t𝑾𝒕考点知识聚焦快慢考点二电功率1.电功率意义表示电流做功的,用符号表示单位国际单位:;常用单位:千瓦(kW),1kW=W大小用电器在1s内消耗的电能公式①P==(适用于所有电路);②对于纯电阻电路可推导出:P=I2R=U2RP瓦特(W)103UI考点知识聚焦正常工作2.额定电压与额定功率概念额定电压:用电器时的电压额定功率:用电器在下工作时的功率铭牌含义灯泡“PZ220V60W”:这个灯泡的额定电压为,额定功率为实际功率的计算①P实=U实I实;②电阻不变时,P=I实2R=U实2R额定电压220V60W考点知识聚焦考点三伏安法测量小灯泡的电功率原理P=UI实物图与电路图电路连接开关:连接电路时,开关要断开。滑动变阻:滑动变阻器“一上一下”接入电路,且开关闭合前,滑片要移到阻值最大处。电表:①电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联;②电流从正接线柱注入,负接线柱流出;③电压表的量程由小灯泡的额定电压决定,电流表的量程由小泡的额定电流决定考点知识聚焦滑动变阻器的作用改变灯泡两端的电压和保护电路。连接电路无误后,移动滑片的位置,同时眼睛观察电压表的示数,当电压表的示数达到额定电压时,停止移动滑片,并记下电流表的示数,利用公式即可求出灯泡的额定功率电路故障分析电表示数异常的原因:①电流表无示数:与电流表串联的电路断路(或电流表被短路或断路);②电流表指针满偏:电流表所选量程太小或与之串联的电路发生短路;③电压表无示数;小灯泡发生短路(或电压表短路或断路,或与电压表并联的电路以外部分断路);④电压表示数接近电源电压;小灯泡发生断路,或滑动变阻器短路。小灯泡不亮的原因:①电路完好,灯不亮;滑动变阻器连入电路的阻值太大,移动滑片观察小灯泡是否发光;②电路故障,灯不亮;小灯泡断路或短路,根据电表示数判断。移动滑片,电表示数不变的原因:滑动变阻器同时接两个上接线柱或同时接两个下接线柱多次测量的目的测出小灯泡在不同电压下的实际功率并比较、探究电功率与电压的关系及小灯泡亮度变化规律(小灯泡实际电压不同,小灯泡的实际功率理应不同,求平均值没有意义)设计表格考点知识聚焦序号U/VI/AP/W123考点知识聚焦图像分析实验绘制的小灯泡U-I图像是条曲线,原因是灯丝电阻随温度的升高而增大实验结论不同电压下,小灯泡的功率不同,实际电压越大,小灯泡的功率越大;小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮实验评估小灯泡额定电压为3.8V时,电压表读数不准确;若电源电压为6V,可将电压表并联在滑动变阻器两端,来减小实验误差例1如图20-1所示是小峰家中的电能表,小峰通过表盘信息得出下列一些结论,正确的是()A.家中用电器的总功率不能超过550WB.电能表示数为13625kW·hC.家里只有微波炉工作时,电能表在1min内转了50转,微波炉此时的电功率为1×103WD.这个电能表的标定电流是5A热点考向探究探究一电能及其测量C图20-1变式1[2017·鄂尔多斯]小龙家上月初电能表示数为,电能表的部分参数及上月末的示数如图20-2所示。表盘上“3200imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能,指示灯闪烁3200次。下列选项正确的是()A.小龙家上月消耗的电能为680kW·hB.小龙家同时使用的用电器总功率不可超过2200WC.指示灯闪烁的次数越多,电能表所在电路接入的用电器总功率越大D.断开其他用电器,只让阻值是100Ω的电热棒单独工作3min,指示灯闪烁64次,此时小龙家的实际电压是200V热点考向探究图20-2热点考向探究［答案］D［解析］电能表表盘上数字的最后一位为小数位,则小龙家上月初电能表示数为704.3kW·h,月末为772.3kW·h,则小龙家上月消耗的电能为772.3kW·h-704.3kW·h=68kW·h,故A错误。由电能表表盘可知,该电路中允许通过的最大电流为20A,电压为220V,则小龙家同时使用的用电器总功率为P大=UI大=220V×20A=4400W,故B错误。指示灯闪烁的次数越多,说明接入的用电器消耗的电能越多,不能说明总功率的大小,指示灯闪烁得越快,则说明总功率越大,故C错误。指示灯闪烁64次时,W=64imp3200imp/(kW·h)=150kW·h,所用时间t=360h=120h,则P实=𝑊𝑡=150kW·h120h=0.4kW=400W,由P=𝑈2𝑅可知,小龙家实际电压U实=𝑃实𝑅=400W×100Ω=200V,故D正确。变式2[2017·邵阳]孝顺的芳芳为了让奶奶在冬天方便取暖,用自己的零用钱为老人家买了个烤火用的电热箱,电热箱的规格如下表。(1)求电热箱内发热丝的电阻。(2)求正常工作0.5h,电热箱消耗的电能。(3)某一天,芳芳断开家中其他所有用电器,只接通电热箱,发现家中如图20-3所示的电能表的表盘在5min内转了100转,则电热箱的实际功率是多少?热点考向探究额定电压/V220额定功率/W440频率/Hz50图20-3解:(1)发热丝电阻R=𝑈额2𝑃额=(220V)2440W=110Ω。(2)消耗的电能W=P额t=440×10-3kW×0.5h=0.22kW·h=7.92×105J。(2)求正常工作0.5h,电热箱消耗的电能。热点考向探究(3)某一天,芳芳断开家中其他所有用电器,只接通电热箱,发现家中如图20-3所示的电能表的表盘在5min内转了100转,则电热箱的实际功率是多少?(3)表盘转动100转消耗的电能W实=100r3000r/(kW·h)=130kW·h,工作时间t'=5min=112h,实际功率P实=𝑊实𝑡'=130kW·h112h=0.4kW=400W。例2将“2.5V0.3A”和“3.8V0.3A”的两个小灯泡接在合适的电源上,小灯泡均没有烧坏,两灯相比较与事实相符的是()A.若两灯串联,“3.8V0.3A”的灯更亮B.若两灯串联,“2.5V0.3A”灯的两端电压更大C.若两灯并联,“3.8V0.3A”的灯更亮D.若两灯并联,通过“3.8V0.3A”灯的电流更大热点考向探究探究二额定功率和实际功率热点考向探究［答案］A［解析］由灯泡的铭牌可知,两灯泡的额定电压不同,额定电流相等,由R=𝑈𝐼可知,3.8V灯泡的电阻较大,2.5V灯泡的电阻较小。两灯泡串联时,因串联电路中各处的电流相等,由U=IR可知,3.8V灯泡两端的电压较大,2.5V灯泡两端的电压较小,故B错误。因灯泡的亮度取决于实际功率的大小,由P=UI可知,3.8V灯泡的实际功率较大,灯泡较亮,故A正确。两灯泡并联时,因并联电路中各支路两端的电压相等,由I=𝑈𝑅可知,通过3.8V灯泡的电流较小,通过2.5V灯泡的电流较大,故D错误。由P=UI可知,2.5V灯泡的实际功率较大,灯泡较亮,故C错误。例3[2017·荆州改编]如图20-4所示的电路,闭合开关S后,下列说法正确的是()A.当滑片P向右移动时,电压表示数变小,灯变暗B.当滑片P向右移动时,电流表A2示数变小,灯变亮C.当滑片P向左移动时,电路消耗的总功率变大,电压表示数不变D.当滑片P向左移动时,电流表A1示数变小,灯亮度不变热点考向探究C图20-4变式1如图20-5所示,将标有“8V8W”的灯泡L1和“8V16W”的灯泡L2接在12V的电路中,闭合开关S,不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是()A.灯泡L1、L2都能正常发光B.灯泡L1、L2一样亮C.灯泡L2比灯泡L1亮D.灯泡L1比灯泡L2亮热点考向探究D图20-5变式2小琳同学在探究影响灯泡亮度的因素时,用甲、乙两个小灯泡连成如图20-6所示的电路。闭合开关S后,甲、乙两灯均正常发光,但甲灯亮度比乙灯亮度大。下列说法中正确的是()A.两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻B.两灯均正常发光时,甲灯的功率等于乙灯的功率C.若将两灯位置互换,则乙灯亮度比甲灯亮度大D.如果将两灯串联在该电源上,甲灯亮度仍然会大于乙灯亮度热点考向探究图20-6热点考向探究［答案］A［解析］由题图知,甲、乙两灯并联,甲、乙两端电压相等,甲灯亮度大,由P=𝑈2𝑅可知,甲灯电阻小,故A正确。灯泡亮度大则实际功率大,故正常发光时,甲灯的功率大于乙灯的功率,故B错误。两灯互换位置后,仍然为并联电路,各自亮暗程度不变,故C错误。甲灯电阻小,两灯串联时,由P=I2R得,甲灯实际功率小,亮度小,故D错误。变式3甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图20-7所示,下列说法中正确的是()A.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多B.两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻C.两灯串联在220V的电路中,甲灯比乙灯亮D.将乙灯接入110V电路中,它的实际功率为50W热点考向探究C图20-7解:(1)当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电压表测量电流表两端的电压,示数为零(或几乎为零)。例4如图20-8所示,电源电压保持不变,灯丝电阻不受温度影响,滑动变阻器的最大阻值为12Ω。当开关S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,电压表示数为6V;当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电流表的示数为2A。(1)当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,电压表的示数是多少?(2)电源电压是多少?(3)S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L在10min内消耗的电能是多少?热点考向探究探究三电能、电功率的有关计算图20-8(2)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量电路电流。I=IR=𝑈𝑅𝑅=6V12Ω=0.5A,则电源电压U=UR+IRL,即U=6V+0.5A×RL①,当S、S1都闭合,滑动变阻器的滑片P在b端时,灯L与R并联,电流表测量干路电流,I'=IL+IR,即𝑈𝑅L+𝑈12Ω=2A②,联立①②解得U=12V,RL=12Ω。(2)电源电压是多少?热点考向探究热点考向探究(3)S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L在10min内消耗的电能是多少?(3)当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片P在a端时,灯L与R串联,解法一:由(2)可知I=0.5A,W=I2RLt=(0.5A)2×12Ω×10×60s=1800J。解法二:W=(𝑈-𝑈𝑅)2𝑅Lt=(12V-6V)212Ω×10×60s=1800J。解法三:W=(U-UR)It=(12V-6V)×0.5A×10×60s=1800J。变式1[2017·滨州]如图20-9所示,将标有“6V3W”字样的灯泡L1和标有“6V6W”字样的灯泡L2串联在电路中,使其中一个灯泡正常发光,另一个灯泡的实际功率不超过其额定功率,不考虑温度对电阻的影响。求:(1)灯泡L1正常工作时的电流。(2)灯泡L2的电阻。(3)电源电压。(4)此电路工作2min消耗的电能。热点考向探究图20-9解:(1)灯泡L1正常工作时的电流I1=𝑃1𝑈1=3W6V=0.5A。(2)灯泡L2的电阻R2=𝑈22𝑃2=(6V)26W=6Ω。(2)灯泡L2的电阻。热点考向探究(3)电源电压。(3)灯泡L2的额定电流I2=𝑃2𝑈2=6W6V=1AI1,两灯泡串联,电流相