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第20课时电能电功率焦耳定律考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点一电能及其测量电能单位国际单位是;常用单位是,俗称;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计算①W==(适用于所有电路);②对于纯电阻电路,可推导出W=(串联、同一电流)=(并联、家庭电路、同一电压)焦耳(J)千瓦时度3.6×106电PtUItI2Rt𝑼𝟐𝑹t考点梳理夯实基础考向探究逐个击破(续表)计量工具电能表:测量用电器在一段时间内消耗的方法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=𝐧𝐍kW·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);③单独工作时P实=𝐧𝐍𝒌𝑾·𝒉𝐭𝒉电能考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点二电功率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大小电功率等于与之比公式①P==(适用于所有电路);②对于纯电阻电路,可推导出P=I2R=𝐔𝟐𝐑快慢P瓦特(W)103电功时间𝑾𝒕UI考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.额定电压和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电功率铭牌含义灯泡“PZ220V60W”:这个灯泡的额定电压为,额定功率为正常工作额定电压220V60W考点梳理夯实基础考向探究逐个击破(续表)实际功率的计算①P实=U实I实;②电阻不变时,P实=𝐈实𝟐R=𝐔实𝟐𝐑;③小灯泡的亮暗由P实决定串:𝐏实=𝐈𝟐𝐑,𝐈一定,𝐑↑,𝐏实↑,亮并:𝐏实=𝐔𝟐𝐑,𝐔一定,𝐑↓,𝐏实↑,亮考点梳理夯实基础考向探究逐个击破(续表)实际功率的计算④铭牌的作用a.计算电阻R=𝐔额𝟐𝐏额⇒P实=𝐔实𝟐𝐑𝐑=𝐔额𝟐𝐏额=𝐔实𝟐𝐏实计算𝐔实=𝐏实𝐑b.计算I额=𝐏额𝐔额⇒安全问题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,这种现象叫电流的热效应。利用:电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗等。防止:散热窗、散热片等。2.焦耳定律内容电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成,跟导体的电阻成,跟通电时间成。3.焦耳定律公式(1)数学表达式:(适用于所有电路)。(2)对于纯电阻电路,可推导出:Q=I2Rt=UIt=t。𝑈2𝑅正比正比正比Q=I2Rt考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点四电热与电能的关系物理量电能(电功)电热计算公式W=UItQ=I2Rt快慢程度P电=UIP热=I2R关系在纯电阻电路中:W=Q,P电=P热;在非纯电阻电路中:WQ,P电P热考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究一电能表及相关计算1.[2019·石家庄二模]本月末,某同学家的电能表表盘如图20-1所示。已知家庭电路电压为220V,他家允许接入电路连续工作的用电器的总功率最大为W。他只将一台额定功率为100W的用电器接入电路,在该用电器正常工作2h的时间内,电能表的转盘应转过转。若该同学家本月内用电100度,则上月末电能表的示数为kW·h。图20-144005001915.1考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.[2019·藁城区模拟]小明观察到家里的电能表的表盘如图20-2所示,他想检测该电能表是否准确,他用电压表测得电路电压为220V,将标有“220V500W”字样的用电器接入电路中,只让这个用电器工作,通过计算可知1h后电能表示数应为,而小亮则认为所用时间太长,他用3min测出电能表转盘转过80转,据此判断该电能表所测数值是(选填“偏大”“偏小”或“准确”)的。图20-2108.1kW·h偏大考点梳理夯实基础考向探究逐个击破3.[2019·石家庄二模]如图20-3所示是小宇家的电子式电能表。有一天他洗澡时,关闭了家里其他用电器,只让家里标有“2000W”的电热沐浴器正常工作,发现电能表指示灯闪烁了900imp时,沐浴器内满箱水的温度从23℃升高到43℃,则消耗的电能是kW·h,通电时间是min;如果水吸收的这些热量由完全燃烧0.021m3的天然气提供,不计热量的损失,则水箱内水的质量是kg。[q天然气=4.0×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)]图20-30.3910考点梳理夯实基础考向探究逐个击破4.[2017·牡丹江改编]小红家新购买了一台电热水壶,用它烧水时发现水烧开了而导线却几乎不热,这是由于电热水壶内部电热丝的电阻比导线的(选填“大”或“小”)。查看铭牌,小红了解到电热水壶的额定功率为1500W。若加热效率为90%,标准大气压下,电热水壶正常工作7min,可将kg、初温是25℃的水烧开。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]大1.8[解析]电热水壶在使用时,电热丝和导线串联,通过它们的电流和通电时间相等,水烧开了而导线几乎不热,说明电热水壶内部电热丝产生的热量多,由Q=I2Rt可知,电热水壶内部电热丝的电阻比导线的大。电热水壶正常工作7min消耗的电能W=Pt=1500W×7×60s=6.3×105J,由η=𝑄吸𝑊可得,水吸收的热量Q吸=Wη=6.3×105J×90%=5.67×105J,标准大气压下水的沸点为100℃,由Q吸=cm(t-t0)可得,水的质量m=𝑄吸𝑐水(𝑡-𝑡0)=5.67×105J4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-25℃)=1.8kg。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究二动态电路中的电功率变化问题5.[2019·菏泽]如图20-4所示电路(电源电压保持不变),闭合开关S,当滑动变阻器的滑片向右端移动时,下列说法正确的是()A.电压表示数不变,电流表示数变大B.电压表示数变大,电流表示数变小C.电压表示数变小,电流表示数变小D.电压表示数变大,电阻R1的电功率变大图20-4考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]D[解析]由图可知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表测量电阻R1两端电压,电流表测量电路中电流。当滑动变阻器的滑片向右端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,则电路总电阻变小,根据I=𝑈𝑅可知,电路中电流变大,即电流表示数变大,故B、C错误;电阻R1阻值不变,由U=IR可知,R1两端电压变大,即电压表示数变大,故A错误;由P=UI=I2R可知,电阻R1消耗的电功率变大,故D正确。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究三电功率相关的计算问题6.(多选)[2018·德阳改编]图20-5甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像,将它们按图乙所示方式接入电路中,已知该电路中电源电压是2V,则下列结论正确的是()A.只闭合开关S时,电路消耗的功率是1WB.先闭合开关S,再闭合S1,电流表示数变化了0.2AC.先闭合开关S,再闭合S1,电路消耗的总功率为1.2WD.先闭合开关S,再闭合S1,电路消耗的功率将增大0.4W图20-5考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]ABD[解析]由图乙可知,只闭合开关S时,电路为小灯泡L的简单电路,电流表测电路中的电流,电源电压是2V,则灯泡两端的电压为2V,由图甲可知,此时通过灯泡L的电流为0.5A,则电路消耗的功率P=UIL=2V×0.5A=1W,故A正确;再闭合开关S1时,灯泡L与定值电阻R并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,此时R两端的电压为2V,由图甲可知此时IR=0.2A,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过灯泡L的电流不变,则电流表示数的变化量ΔI=IR=0.2A,故B正确;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流I'=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A,此时电路消耗的总功率P'=UI'=2V×0.7A=1.4W,故C错误;电路消耗功率的增加量ΔP=P'-P=1.4W-1W=0.4W,故D正确。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破7.(多选)灯泡L上标有“6V6W”字样,测得该灯泡的电流随电压变化的关系如图20-6甲所示。现把灯泡L接入如图乙所示的电路中,若电路电压为10V不变,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”,则下列说法正确的是()A.灯泡L正常发光时,电压表的示数为6VB.当电流表示数为0.4A时,电压表的示数为9VC.灯泡L的电阻值随电压表的示数的增大而增大D.为了保证电路安全,整个电路消耗的最大功率为6WBD图20-6考点梳理夯实基础考向探究逐个击破8.(多选)如图20-7甲所示,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中,电压表和电流表的示数与R接入电路的阻值的关系分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是()A.电源电压为6VB.滑动变阻器R的最大阻值是20ΩC.R0的最小电功率为0.4WD.当滑片P置于中点时,R的电功率为0.8W图20-7考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]ABC[解析]由电路图可知,滑动变阻器R与电阻R0串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。由图甲、乙可知,当R接入电路的阻值为0,即只有R0连入电路中时,电压表示数最大为6V,即电源电压U=6V,故A正确。由图丙知,当R接入电路的阻值为0时,电路中电流I0=I=0.6A,由欧姆定律可得R0的阻值R0=𝑈𝐼0=6V0.6A=10Ω。由图乙知,当滑动变阻器连入阻值最大时,电压表示数为2V,即U0=2V,此时电路中电流最小,由图丙可知I最小=I'=0.2A,由串联电路特点和欧姆定律可得,此时滑动变阻器两端电压UR=U-U0=6V-2V=4V,由欧姆定律可得滑动变阻器的最大阻值R=𝑈𝑅𝐼最小=4V0.2A=20Ω,故B正确。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破R0的最小功率P=U0I最小=2V×0.2A=0.4W,故C正确。当滑片P置于中点时,电路中的电流I2=𝑈𝑅0+12𝑅=6V10Ω+12×20Ω=0.3A,此时R的功率PR=𝐼22×12R=(0.3A)2×12×20Ω=0.9W,故D错误。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破9.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图20-8所示,电源电压恒为4.5V,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω1A”,灯泡L标有“2.5V1W”字样(忽略灯丝电阻变化),在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是()A.该电路的最大功率是2.25WB.灯泡的最小功率是0.162WC.电路中电流变化的范围是0.4~1AD.滑动变阻器阻值变化的范围是5~12.5ΩD图20-8考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究四焦耳定律及其应用10.当电路中有电流流过时,导体就会发热,这种现象叫电流的效应。在洗衣机、电饭锅中,就是利用电流的热效应工作的。某导体电阻为10Ω,通过的电流为2A,这个导体通电5min放出的热量是J。热电饭锅1.2×104真题回顾把握考向考点一电能表及其相关计算1.[2018·河北23题2分]小明一家外出旅游,出门时电能表示数为,回来时为,这期间消耗了度电。这些电能可使标有“220V25W”的灯泡正常工作h。3120真题回顾把握考向2.[2017·河北23题2分]一天小明家中的IC电能表上的余额用完了,电能表便切断了电路,小明的父亲将存有300元的IC卡插入电能表,电路又接通了,此时电能表的示数为,小明家所在地每度电的电费是0.6元,300元电费可用电kW·h,为防止电能表再次切断电路,小明家应在电能表的示数为前为IC卡电能表充值。500真题回顾把握考向3.[2016·河北25题2分]小明家新买了一个电热水器,刚接入电路,家里的空气开关就断开了。他猜想造成空气开关断开的原因是:①连入电路中的用电器总功率过大;②电热水器或插头处短路。于是他请电工师傅检修后,将空气开关复位,只让电热水器单独工作,家里标有“2000r/(kW·h)