第十八章 《电功率》
第一节、电能 电功
1、用电器工作的过程就是消耗电能的过程。即：使电能转化为其他形式能量的过程。 2、电能的单位：能量的国际单位：焦耳（J） 生活中的电能单位：度、千瓦时（kW·h）
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1度=1kW·h=1×10W×3600s=3.6×10J
3、电能表（电度表）是测量用电器在一段时间内消耗多少电能的仪表。 电能表上“220V”“5A”“3000R/kW·h”等字样，分别表示： “220V”——电能表额定电压是220V； “5A”——允许通过的最大电流是5A；
“3000R/kwh”——每消耗一度电电能表转盘转3000转 4、电能表的读数： ①电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数 ②最后一位有标记的数字表示小数点后一位 如：
电能表月初读数 3 2 4 6 8 电能表月底读数 3 2 6 5 4 用电量（月底-月初） 3265.4-3246.8=18.6kW·h
5、电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘
积。计算公式：W=UIt（适用于所有电路）
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对于纯电阻电路可推导出：W=IRt=Ut/R
2
①串联电路中常用公式：W=IRt W1:W2=R1:R2
2
②并联电路中常用公式：W=Ut/R W1:W2=R2:R1
③无论用电器串联或并联。计算在一定时间所做的总功常用公式W=W1+W2 第二节、电功率
1、物理学中用电功率表示电流做功的快慢。电功率用P表示，它的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。常用单位：1kW=103 W 1W =103 mW 。“40 W”的灯泡和“800 W”的电吹风机比较，“800 W”比“40 W”灯泡消耗电能快。
2、如果在t这么长的时间内电流做功为W，那么，电功率P = W/ t W ——焦耳（J） t —— 秒（s） P ——瓦特（W）
又因为W=UIt，则P =UI，对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R 2
①串联电路中常用公式：P=IR P1:P2=R1:R2
2
②并联电路中常用公式：P=U/R P1:P2=R2:R1
③无论用电器串联或并联。计算总功率常用公式P=P1+P2 3、kW · h 和 kW 是两个不同物理量的单位 电功率P = W/ t→W=Pt
如果P和t的单位分别用 kW（千瓦）、h（小时），那么它们相乘之后，就得到电能的另一个单位：千瓦时（度）。1千瓦时可以看作功率为1kW 的用电器使用1h所消耗的电能。 Ｐ＝Ｗ/ t 可使用两套单位：“W（瓦）、J（焦）、s（秒）”；“kw（千瓦）、 kW · h（千瓦时）、h（小时）” 4、额定电压（U额）：用电器 正常工作时的电压 额定功率（P额）：用电器在额定电压下的功率 P额=U额I额=U2额/R
实际电压（U实）：实际加在用电器两端的电压 实际功率（P实）：用电器在实际电压下的功率 5、关于灯泡的相关知识点：
1当U实>U额时，则P实 ＞ P额 ；灯很亮 ，易烧坏 ○
当U实=U额时，则P实＝P额；灯正常发光
当U实 PZ——普通照明 22OV——额定电压220V 100W——额定功率100W 2 额定电流I=P/U=0.45A、灯丝阻值Ｒ＝U额/Ｐ＝484Ω 3灯L1“22OV 100W”○， 灯L2“220V 25W”相比较而言，L1灯丝粗，电阻小。L2灯丝细，电阻大。两灯并联时，灯L1亮，两灯串联时，灯L2亮，可见灯泡的亮暗程度是由实际功率决定，实际功率大的灯泡亮。 4当实际电压是额定电压的一半时，则实际功率就是额定功率的 1/4 。把“PZ22OV 100W”○ 的灯泡接在110伏的电路中，则实际功率是25W 第三节、测量小灯泡的电功率 1、测量小灯泡的电功率 实验原理：P = UI 实验器材：电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡 实验电路图： 实验步骤： （1）将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，调节滑动变阻器到阻值最大处（“滑片远离接线柱”）； （2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，依次记下电压表示数U和对应的电流表示数I，分别将U、I记录在表格中； （3）观察并比较三次小灯泡的发光情况，将现象记录在表格中。 1改变小灯泡两端的电压○2保护电路 2、实验中，滑动变阻器的作用：○3、家用电器电功率的测量 器材：电能表 秒表 原理：P=W/t 第四节、焦耳定律 1、电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 2、实验1：研究电热与电阻关系 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 实验2：研究电热与电流关系 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多。 3、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。单位：焦耳（J） 2 4、计算公式：Q=IRt (适用于所有电路，式中单位Q→焦；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒） 2 ①串联电路中常用公式：Q=IRt Q1:Q2=R1:R2 2 并联电路中常用公式：Q=Ut/R Q1:Q2=R2:R1 ②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量常用公式Q=Q1+Q2 5、当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那 2 么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt=IRt如：电暖器、电饭锅、电炉等。 当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能=内能+机械能，即：W＞Q热 6、电热器是利用电流的热效应的设备，家用电器中属于电热器的有电饭煲、电熨斗、电炉、电热水器等。 走进中考 1、（3分）（2012•保山）下列数据中最接近实际的是（ ） A．一个鸡蛋的质量约为50N B． 一张课桌的高度约1.2m 家庭电路的电压为220V C．D． 一盏台灯的功率约为500W 考点：质 量的估测；长度的估测；家庭电路工作电压、零线火线的辨别方法；电功率。 专题：估 算题。 分析：首 先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案． 解答：解 ：A、一个鸡蛋的质量约为50g，其重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N；故A错误； B、一张课桌的高度约0.7——0.8m；故B错误； C、家庭电路的电压为220V；故C符合实际，正确； D、一盏台灯的功率约为40W；故D错误； 故选C． 点评：此 题考查对生活中常见物理量的估测，结合对生活中物理量的了解和对物理单位的认识，找出符合实际的选项即可． 2、（3分）（2012•保山）标有“6V 1.5W”的小灯泡，通过它的电流随电压变化的关系如图所示．若把这样的两只灯泡串连接在8V的电源上，则此时每只灯泡的电阻及功率为（ ） 24Ω 0.67W 24Ω 0.8W 20Ω 0.96W 20Ω 0.8W A．B． C． D． 考点：欧 姆定律的应用；串联电路的电流规律；串联电路的电压规律；电功率的计算。 专题：计 算题；图析法。 分析：两 只完全相同的灯泡串联，灯泡的电阻相等，通过的电流相等，根据欧姆定律可知，两只灯泡两端的电压相等；知道了灯泡两端的电压以后，我们就可以根据图象找出灯泡两端实际电压对应的实际电流，然后就可以根据公式R=和公式P=UI计算出灯泡的电阻和灯泡的实际功率． 解答：解 ：∵两只灯泡串联且规格相同， ∴它们的电流和电阻都相同，即这两只灯泡两端分得的电压都相同， 因此两只灯泡串连接在8V的电源两端时，每只灯泡两端的电压都为U=4V； 由图象可知，当U=4V时，I=0.2A， ∴小灯泡的电阻为：R===20Ω， 小灯泡的实际电功率：P=UI=4V×0.2A=0.8W． 故选D． 点评：本 题考查电阻和电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是根据图象得出相应的数据，重点记住串联电路电流、电压和电阻的规律，本题最容易出错的是根据灯泡的额定电压和额定功率求灯泡的电阻，因为灯泡的电阻是变化的，不是固定不变的． 3、（2分）（2012•保山）如图所示电路中，L标有“3V 1.5W”字样．当S1、S3闭合，S2断开时，L正常发光；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为0.2A．则R的电阻为 Ω，此时灯L两端的电压时 V． 考点：欧 姆定律的应用；并联电路的电压规律；电阻的串联；电功率的计算。 专题：计 算题；应用题；动态预测题。 分析： 1）当S1、S3闭合，S2断开时，灯泡与电阻R并联，电流表测干路电流；根据额定（电压下灯泡正常工作可知电源的电压． （2）由灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，根据R=求出灯泡的电阻；当S2闭合，S1、S3断开时，灯泡与电阻R串联，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，再根据电阻的串联求出电阻R的阻值，最后根据欧姆定律求出此时灯L两端的电压． 解答： ：解（1）当S1、S3闭合，S2断开时，等效电路图如下图所示： ∵灯泡正常工作， ∴电源的电压U=UL额=3V； （2）灯泡的电阻： RL===6Ω， 当S2闭合，S1、S3断开时，等效电路图如下图所示： 电路的总电阻： R总===15Ω， ∴R=R总﹣RL=15Ω﹣6Ω=9Ω， 灯泡两端的电压： UL=IRL=0.2A×6Ω=1.2V． 故答案为：6；1.2． 点评：本 题考查了并联电路和串联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是画出两种情况的等效电路图以及知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等． 4、（8分）（2012•保山）小雨同学家买了一台新的某品牌电磁炉，她想测一下这台电磁炉的实际功率，做了如下研究：用它把2kg温度为25℃的水，加热到75℃，用时5min．[c水=4.2×10J/（kg•℃）]求： （1）加热过程中，水吸收的热量是多少？ （2）如果加热过程中有70%的热量被水吸收，则此电磁炉的实际功率是多少？ （3）测试完成后，小雨观察到此电磁炉的铭牌标有“220V 2200W”字样，发现这与第（2）问中算出的数据不符，请分析原因．（写出一种情况即可） 考点：电 功率的计算；热量的计算。专题：计算题。 分析： 1）知道水的质量、水的密度、水温度的变化，利用吸热公式Q吸=cm△（t求水吸收的热量； 3 （2）知道加热过程中有70%的热量被水吸收，即Q吸=W电×70%，据此求消耗的电能，知道加热时间，利用P=求电磁炉的实际功率； （3）将电功率的计算结果和表中额定功率比较，根据P=解答：解 ： （1）Q吸=cm△t=4.2×10J/（kg•℃）×2kg×（75℃﹣25℃）=4.2×10J； （2）由题知，Q吸=W电×70%， 电磁炉消耗的电能： W电===6×10J， 535 分析判断． 电磁炉的功率： P===2000W； 可（3）对照电磁炉的铭牌“220V 2200W”，可知电磁率的实际功率P＜P额，由P=知，这是因为电磁炉两端的实际电压小于额定电压造成的． 5答：（1）加热过程中，水吸收的热量是4.2×10J； （2）如果加热过程中有70%的热量被水吸收，则此电磁炉的实际功率是2000W； （3）因电磁炉的实际电压低于额定电压，实际功率小于额定功率． 点评： 本题为电学和热学的综合计算题，考查了热量的计算、电功率的计算，利用好Q吸=W电×70%求电磁炉消耗的电能是本题的关键． 5、（9分）（2012•保山）将光敏电阻R和定值电阻R0、电流表、电压表连接成电路，接在9V的电源上，如图．光敏电阻阻值随光强变化关系如下表：（“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉，即cd） 1 2 3 4 5 6 光强（cd） 7.2 6 光敏电阻R（Ω） 36 18 12 9 （1）若电流表的示数增大，表示光强在 （填“增大”、“减小”或“不变”）． （2）由表中数据可知当光强E=2cd时，电流表的示数为0.3A，则定值电阻R0为多少Ω？通电1min，R0上产生的热量为多少？ （3）结合表中数据分析，当光强E=1.5cd时，电流表示数是多少？ 考点：焦 耳定律。专题：计算题；信息给予题。 分析：（ 1）从电路图可知，光敏电阻与定值电阻串联，电压表测量光敏电阻两端的电压，电流表测量总电流， 若电流表的示数增大，根据公式I=可知电路电阻的变化，根据表中数据可进一步判断出光强的变化； （2）由表中数据求出光强E=2cd时光敏电阻的阻值，由欧姆定律求出电路的总电阻， 然后由串联电路特点求出定值电阻阻值；由焦耳定律求出定值电阻产生的热量； （3）分析表中数据可知，光强与光敏电阻的乘积保持不变，已知光强的大小，可求出光敏电阻的阻值； 然后由串联电路特点及欧姆定律可以求出电流表示数． 解答： 解：（1）若电流表的示数增大，根据公式I=可知电路电阻变小，光敏电阻的阻值变小，由表中数据可知光强增大； 故答案为：增大． （2）由表中数据可知当光强E=2cd时，光敏电阻阻值R=18Ω，此时电路总电阻R总===30Ω， 定值电阻阻值R0=R总﹣R=30Ω﹣18Ω=12Ω， 通电1min，R0上产生的热量： 22Q=IR0t=（0.3A）×12Ω×60s=64.8J， 答：定值电阻R0为12Ω；通电1min，R0上产生的热量64.8J． （3）由表中数据可知：光强与光敏电阻的乘积保持不变， 光敏电阻阻值与光强成反比，由表中数据知：1cd×36Ω=1.5cd×R，则R=24Ω， 此时电流表示数I===0.25A， 答：当光强E=1.5cd时，电流表示数是0.25A． 点评：本 题考查了学生对欧姆定律、焦耳定律、串联特点的掌握和运用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是分析电路的组成和根据题目所给的表格数据得出规律． 6、（6分）（2013•云南）如图所示是某同学“测定小灯泡电功率”时连接的电路，小灯泡额定电压为2.5V，所用电源电压恒为3V． （1）连接电路时开关应 ，闭合开关前滑动变阻器滑片应移动到 端（选填“A”或“B”）． （2）电路中， 表连接不当，为减少读数误差必须改接到量程为 ． （3）该同学重新正确连接电路后，实验得到的数据见下表．根据表中记录可得小灯泡的额定功率为 W，其亮度随实际功率增加而 ． 实验次数 电压表示数U/V 电流表示数I/A 小灯泡亮度 1 2.0 0.17 较暗 2 2.5 0.20 正常 3 3.0 0.22 很亮 考点：电功率的测量．专题：测量型实验综合题． 分析：（1）在连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片移至最大阻值处； （2）根据电源电压的值及灯泡的额定电压判断电压表的量程，选择电压表量程的依据是不超量程的情况下，选择较小的量程，测量误差小； （3）根据表格中数据确定额定电压和电流，根据公式P=UI计算出额定电功率； 根据表格中数据判断出小灯泡亮度与灯泡功率的关系； 解答：解： （1）在连接电路时，为保证电路安全，开关应断开； 由图知，滑动变阻器接了下面右边的接线柱B，所以在闭合开关前，滑片应移至最左端即A端，使其阻值最大； （2）小灯泡额定电压为2.5V，所用电源电压恒为3V，为减小误差，电压表应选择0～3V的量程，由图知，电压表选择了0～15V的量程，这样测量误差会比较大； （3）由表格中数据知，当电压为2.5V时，电流为0.2A，所以P额=UI=2.5V×0.2A=0.5W； 根据表格中数据知，随着电压、电流值的增大，小灯泡的功率在增大，小灯泡变亮． 故答案为：（1）断开；A；（2）电压；0～3V；（3）0.5；变亮． 点评：此题是测量小灯泡额定功率的实验，考查了电路连接中应该注意的问题、电压 表量程的选择及电功率的计算，同时考查了有关滑动变阻器的使用． 7、（9分）（2013•云南）如图1所示为一恒温箱温控电路，包括工作电路和控制电路两部分，R为热敏电阻（置于恒温箱内），阻值随温度变化的关系如图2所示，恒温箱温控电路工作原理是：加热过程中，恒温箱温度升高到一定值时，控制电路中电流会达到一定值，继电器的衔铁被吸合，工作电路停止加热． （1）图中所示状态，电路处于加热还是未加热？ （2）恒温箱的温度为100℃时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率是多少？ （3）电阻R′有什么作用？ 考点： 电功率的计算；滑动变阻器的使用．专题：应用题；电能和电功率． 分析： （1）根据被控制电路中电热丝是否工作判断被控电路的工作状态； 2（2）根据图2读出100℃时热敏电阻的阻值，再根据P=IR求出此时热敏电阻R消耗的功率； （3）图中电阻R′为滑动变阻器，滑动变阻器的作用一是保护电路，二是可以调节热敏电阻的阻值达到调节温控箱的控制温度． 解答： 解：（1）由图1可知，电热丝通路，处于加热状态； （2）由图2可知，恒温箱的温度为100℃时，热敏电阻的阻值R=50Ω， 热敏电阻R消耗的功率： 22P=IR=（0.02A）×50Ω=0.02W； （3）图中电阻R′为滑动变阻器，其作用有：一是保护电路，二是调节温控箱的控制温度． 点评： 本题考查了电功的计算和滑动变阻器的作用，明白恒温箱温控电路工作的原理是关键，同时注意滑动变阻器在不同电路中的作用． 8、（3分）（2014•云南）小红同学家的电冰箱正常工作时电流大约是1A，则它正常工作10h所消耗的电能是（ ） 556 A． 2200J B． 1.32×10J C． 7.92×10J D． 7.92×10J 考点：电 功的计算．专题：电能和电功率． 分析：已 知家庭电路电压为220V，电冰箱正常工作时电流大约是1A，利用公式P=UI可求得其功率，再利用公式W=Pt得到消耗的电能． 解答：解 ：已知U=220V，I=1A， P=UI=220V×1A=220W， 由P=W/t可得： 6W=Pt=220W×10×3600s=7.92×10J． 故选D． 点评：本 题是一道基础题，熟练应用电功率的变形公式、电功公式即可正确解题． 9、（3分）（2014•云南）冬天来临，小王给奶奶买了一个“暖手宝”．该“暖手宝”加热过程中所产生的电热与时间的关系如图所示，由此可知该“暖手宝”加热时的功率约为（ ） A． 2400W B． 400W C． 40W D． 24W 考点：电 功率的计算．专题：图析法；电能和电功率． 分析：根 据图象可知一组产生的电热与时间，根据P=求出加热功率． 3解答：解 ：由图象可知：t=2min=120s，Q=48×10J； ∵W=Q， ∴功率P===400W． 故选B． 点评：本 题考查图象的分析和电功率的计算，知道“暖手宝”加热时消耗的电能全部转化为热量． 10、（2分）（2014•云南）如图所示的电路，闭合开关S，滑动变阻器滑片向左移动时，灯泡亮度会 （选填“变亮”、“变暗”或“不变”），电压表示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）． 考点：电 路的动态分析．专题：电路变化分析综合题． 分析：分 析电路，灯泡与变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，判断滑片移动时，变阻器阻值的变化，得出灯泡的亮暗变化，根据欧姆定律判断变阻器两端的电压的变化． 解答：解 ：由图知，灯泡与变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，当滑片向左移动时，变阻器的阻值变大，电路中的电流变小，灯泡两端的电压变小，根据P=UI，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗； 由于灯泡两端的电压变小，总电压不变，所以滑动变阻器两端的电压变大． 故答案为：变暗；变大． 点评：此 题是动态电路的分析，主要考查了滑动变阻器的应用及欧姆定律在串联电路中的应用，难度不是很大． 11、（2分）（2014•云南）如图所示，电能表的读数为 kW•h． 考点：电能表参数的理解与电能的求法专题：基本仪器的使用专题． 分析：电能表是测量电路一段时间内消耗的电能的仪表，上面有五个数字窗口，最后一位是小数位，单位是kw•h． 解答：解：从电能表上可以看出电能表的显示的数字为7468，因最后一位是小数，单位是kw•h，故电能表的读数为746.8kw•h． 点评：本题考查了电能表的读数．在物理学中，不同测量工具的读数都有它自己的特点，有的要看清分度值，有的要进行估读，有的要了解结构，当然，还都要明确记录数据的单位等． 12、（8分）（2014•云南）电信公司机房接到某用户反映，他家的电话不能使用．经过机房人员初步测试，判断为接入该用户的电话线某处短路．为了确定短路的具体位置，机房人员利用测量仪器接成如图所示的电路进行测量．已知电话线由两根导线并排而成，该用户家到 ﹣3 机房的电话线长5km，设单根电话线每米的电阻为3×10Ω，测量时电压表示数为12V，电流表示数为1A，若只考虑电话线的电阻，求： （1）该用户到机房单根电话线的电阻值； （2）短路位置到机房的距离s； （3）测量时电路消耗的功率． 考点：欧 姆定律的应用；电功率的计算．专题：计算题；电路和欧姆定律． 分析：（ 1）已知用户家到机房的电话线长5km，则根据电话线每米的电阻可求电话线的电阻； （2）已知导线两端的电压和通过的电流，根据欧姆定律可求此时导线的电阻，从而根据电话线每米的电阻可求电话线长度，继而判断出短路位置到机房的距离． （3）根据P=UI即可求消耗的功率． ﹣3解答：解 ：（1）已知用户家到机房的电话线长5km，R0=3×10Ω/m， ﹣3即R=LR0=5000m×3×10Ω/m=15Ω； （2）出现短路现象时， 导线的电阻R′===12Ω， ==4000m， 所以导线的长度为L′=导线的长度是两地距离的2倍，所以两地的距离是导线长度的一半， 两端距离为s=1/2×L′=1/2×4000m=2000m． （3）消耗的功率P=UI=12V×1A=12W． 答：（1）该用户到机房单根电话线的电阻值为15Ω； （2）短路位置到机房的距离s=2000m； （3）测量时电路消耗的功率为12W． 点评：本 题考查电阻与长度的关系、欧姆定律的应用和功率计算，知道导线的长度是两地距离的2倍． 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容