九年级科学部分 第4讲 电功与电功率 浙教版

“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线电功与电功率学员班级： 年 级：初三 课 时 数：3课时学员姓名： 辅导科目：科学 学科教师：教学主题电功与电功率教学目标电功和电功率的概念及计算教学要点重点：电功和电功率的计算 难点：档位问题，电动机计算授课日期及时段教学过程【作业讲评】1、 作业批改/学生互改，打分；错题本检查。2、 易错难点讲解；问题解答。【课堂导入】 你有见过你家的电能表吗？从这只表你能获得什么信息？ 【思考】一盏灯标有“36V40W”字样，将这盏灯接到某电路中，通过它的电流是1A，此时，这盏灯的电功率是_W解先判定灯是否正常发光灯正常发光时：IE1.1A因为灯的实际电流ILIE，所以灯不能正常发光，且PL应PER不变先求出灯的电阻R32.4灯的实际功率：PLIL2R（1A）232.432.4W答案灯的功率为32.4W【内容讲解】电功定义：公式：推导式：单位： 1KW*h=电能表“1KW*h”的含义（1）、（2）、“220V 5A”的含义：（1）：（2）：（3）：“3000r/KW*h”的含义：读数方法：电功率定义： 公式： 单位： 伏安法测电功率额定值与实际值的区别原理： 原理图：步骤： 多次测量的目的： 额定值由 决定实际值由 决定P实与P额的关系： 1、怎样理解电功这个物理量电流做功的过程就是电能转化为其它形式能，如：内能、机械能和化学能等的过程。电功基本计算公式：W=UIt 适用于任何电路根据W=Pt，也可以计算电功，但是，根据I=U/R推出的电功的两个计算公式：和只适用于计算将电能完全转化为内能的用电器的电功。电功的单位是焦耳，常用的电功单位是千瓦时（度）。 1千瓦时（kW.h）=焦耳2、怎样理解电功率这一物理量：电功和电功率是既有联系又有区别的两个物理量。电功率表示电流做功的快慢，即电流在单位时间内做的功。基本公式：P=UI 另两个公式P=I2R，P=U2/R，这两个公式是根据P=UI结合欧姆定律I=U/R推出的，仅适用于将电能完全转化为内能的用电器或电路。3、额定功率和实际功率用电器上标出的正常工作时，应接到的电压叫做额定电压。用电器在额定电压下工作（正常工作）时的功率称为额定功率。例如“220V、100W”表示这个用电器接在额定电压220V下工作时，发挥的功率是100W。实际功率是指用电器某一电压下工作时的功率，它随用电器的工作条件的变化而变化，当实际加在用电器两端的电压为额定电压时，实际功率就等于额定功率。当加在用电器两端的电压小于或大于额定电压时，实际功率就小于或大于额定功率，一般情况下这是不允许的，使用用电器时，必须使加在用电器两端电压等于或接近于额定电压，这样用电器才不至于损坏。4、焦耳定律焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。即：Q=I2Rt 它适用于任何用电器热量的计算。在仅有电流热效应存在的电路中，电能全部转化成了内能，而没有转化为其他形式的能，这时电流产生的热量等于电流所做的功。即Q=W。再根据W=UIt和U=IR可推导得出Q=I2Rt。焦耳定律的公式也可以表述为：用它解决某些问题比较方便，但必须注意它适用于只存在电流热效应的电路中。【经典例题】题型一:用电器要正常工作问题例1：将标有“6V 3W”的灯泡L1和标“4V 4W”的灯泡L2串联起来接入电路，欲使其中一盏灯能够正常发光，电源电压应是（）A12VB8VC10VD16V答案：例2：将一个标有“3V、3W”字样的灯泡接到9V的电源上，若要让它正常工作，应串联一个 的电阻。答案：6 例：如图236，电源电压不变，开关S由断开到闭合，电流表两次示数之比为27，则电阻R1R2_，电功率P1P2，电功率P1P1_，电功率P1P1_答案：R1R252，P1P225，P1P111，P1P27题型二：功率变化问题例1:如图所示的电路，电源电压为3V且保持不变，滑动变阻器R1标有“1A 10”的字样。当滑动变阻错的滑片P在最右端时闭合开关S，通过灯泡L的电流为0.5A，移动滑动变阻器的滑片P，在电路安全工作的情况下，下列说法正确的是A向左移动滑动变阻器的滑片P时灯泡变亮B滑片P在最右端时通过干路中的电流是0.9ACR1消耗的电功率范围是1.5W-3WD电路消耗的总功率范围是2.4w4.5w答案：D例2：如图4所示电路，电源电压保持不变，闭合开关后，滑动变阻器滑片从左向右移动的过程中，下列说法正确的是A电流表示数逐渐变大B电压表示数逐渐变小C电灯的亮度逐渐增强D电路总功率逐渐变大答案：B练习1：如图所示的电路中，电源的电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，滑片P向右移动时，则（）A电流表A的示数变大B电压表V的示数不变C电路消耗的总功率增大DR1消耗的电功率减小答案：D练习2：如图所示电路，电阻R1=10，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.5A下列说法正确的是（）A通过电阻R2的电流为0.5A B电阻R2的阻值为15C电源电压为4.5V D电阻R1消耗的电功率为3W答案：B题型三、灯泡亮度问题例1：小明观察到傍晚时候家里的白炽灯比较暗，而在早晨时较亮，他进一步观察发现：傍晚电能表转盘转动比早晨还快一些，这是什么原因呢？A傍晚时家里的同盏白炽灯的额定功率比早晨时的小B傍晚时家里的同盏白炽灯电阻比早晨的大，实际功率小C傍晚时家里的同盏白炽灯实际电压比早晨的小D傍晚时家里的用电器总功率比早晨的小答案：C例2：对于L1、 L2（额定电压相同，电阻）两个小灯泡连接到电路中谁更亮的问题，两位同学产生了争议：甲认为：电功率与电阻成正比，因为较大，所以，灯泡更亮；乙认为：电功率与电阻成反比，因为较小，所以，灯泡更亮.（1）你认为甲乙两位同学观点各自成立的条件是什么？ (2)请你画出电路图，分别对两位同学的观点做出正确的解释（要有必要的文字说明、公式推证）。答案：（1）甲同学观点成立的条件：甲同学观点成立的条件是：I1=I2（流过两只小灯泡的电流相同）乙同学观点成立的条件是：U1=U2（加在小灯泡两端的电压相等）（2）方法一：针对甲同学的观点，设计如图A所示的电路推证如下：根据 P =IU I=UR 可得： P1实= I1 (I1 R1)= I12 R1 P2实= I2 (I2 R2)= I22 R R1R2 I1=I2 P1实P2实 灯泡的实际功率越大灯泡越亮由此得出：通过两只灯泡的电流相同时，电功率与电阻成正比，因R1较大，所以灯泡L1更亮。针对的乙同学观点，设计如图B所示的电路： 推证如下：根据 P =IU I=UR可得： P1实=( U1R1) U1= U12 R1 P2实=( U2R2) U2= U22 R2 R1R2 U1=U2 P1实P2实由此得出：两只灯泡两端的电压相同时，电功率与电阻成反比，因R1较大，所以灯泡泡R2更亮； 题型四、电功率与串并联电路问题例1：如图11所示，电源电压保持不变，电阻R1:R2=1：2,当开关S接触a时，电流表的示数为0.3A，R2消耗的功率为P1；当开关S接触b时，R0消耗的功率是0.8w，R2消耗的功率为P2。且P1:P2=9:8,则R1= ，电源电压U= V。答案：20,12例2：如图2312所示，电路两端电压保持不变，当只闭合开关S1时，通过电阻R1的电流是I1；当只闭合开关S2时，通过电阻R2的电流是I2；电阻R2消耗的功率是20W，I1I232，当只闭合开关S3时，电阻R3消耗的功率是15W图2312求：（1）只闭合S1时，R1消耗的功率；（2）只闭合S3时，R1消耗的功率精析 只闭合开关S1，只有R1，如图2313（a）当只闭合S2时，R1、R2 串，如图2313（b）；当只闭合S3时，R1、R2 、R3串，如图2313（c）（a）（b）（c）图2313解图（a）UI1R1图（b）UI2（R1R2）U不变，3R12（R1R2）图（b）R1、R2串P12P2220W40W如图（a）和（b）同一电阻R1（）2P140W90W如图（b）P2I22R2（）2R2（1）如图（c）P3I32R3（）2R3（2）（1）（2）将R12R2代入R326R2R39R220（R33 R2）20R33 R2，又R12 R2如图（c），串联电路P115W10W答案图（a）中，R1功率为90W，图（c）中，R1功率为10W例：电能表是测量_的仪表1 kWh的电能可供标有“220V40W”的灯泡正常工作_h答案：电功，25练习1：如图6所示，电源电压不变，小灯泡上标有“6V 3W”的字样（小灯泡电阻不变），当开关S1、S2、S3都闭合，滑动变阻器R2的滑片P滑到a时，小灯泡正常发光，电流表的示数为1.5A，则电源电压为 V，R1的电阻为 ；当S1、S3闭合，S2断开，滑动变阻器滑片P滑到b端时，电压表示数3V，电流表的示数为 A。答案：6；6；0.25；题型五、发热档位问题例1：图2315是一个电热毯示意电路图R0是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯与电阻丝串联的电阻电热毯上标有“220V 100W”字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关图2315（1）用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态？（2）若要求在保温时电流通过电阻丝R0每分钟有60J的电能转化为内能，电阻R的阻值是多大？解（1）根据公式PI2RR0一定，t一定时，电热毯功率大时，处于加热状态S闭合时，R0发热功率：P0I2R 0（）2R0 S断开时，R0I2R 0（）2R0 比较两式得P0P0S闭合，电热毯处于加热状态S断开，电热毯处于保温状态（2）R0484保温时：电阻R0两端电压为U0Q0t已知：Q060Jt1 min60 sQ022V电路中电流：IAR4356答案（1）闭合S，电热毯处于加热状态（2）R4356例2：小明设计了一个电加热器，有加热状态和保温状态，如图2314，发热体AB是一根阻值500的电阻丝，C、D是电阻丝AB上的两点，S是一个温度控制控制开关当开关S闭合，开关S接通C点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q1；当S闭合，S接通D点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q2；当S断开时，电阻丝每分钟放出的热量是Q3，此时测得C、D两点间的电压是33V图2314（1）按大小排列出Q1、Q2和Q3的顺序是:_ _ _（2）将上述热量由大到小的顺序排列，其比值是20103，求电源电压U和电热器处于保温状态时，每分钟放出的热量精析对于联系实际的问题，首先把它和所学的物理知识对应起来，本题用到的是焦耳定律的知识从图中看出，不论使用哪一段电阻丝，电压均为U电热丝放热公式：Qt（1）可以将AB段电阻分成三部分：第一次，S闭合，S接C，使用的是电阻丝CB段，电阻为RCB，电阻丝1min放热Q1t第一次，S闭合，S接D，使用的是电阻丝DB段，电阻为RDB，电阻丝1min放热Q2t第三次，S断开，电阻丝1min放热Q3tRDB RCB RABQ1Q2Q3开关位于D，是加热状态，断开S，电阻为RAB，是保温状态（2）已知RAB500UCD33V，Q2Q1Q320103t一定， RDBRAB50075t一定，U一定， RCBRAB500150RCD1507575I0.44AUIRAB0.44500220V保温时，电阻为RAB，t1 min60sQ3t60s5808J答案 （1）Q2Q1Q3，电源电压220V，保温：Q35808J题型六、与图像结合问题例1：如图13所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的IU关系图像如图14所示。则小灯泡的额定功率为 W，电源电压为 V，滑动变阻器的最大阻值为 。答案：24 12 9例2：如图甲所示电路，电源电压恒为1.5V，闭合开关后，把滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动由于滑动变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后，电流表才有读数，此时电压表的示数为1.35V且电流表读数I与滑片P移动的距离x的关系如图乙所示求：（1）当电流表开始有读数时，滑片P移动的距离x的值和R2接入电路的阻值；（2）电阻R1的阻值；（3）当滑片P移到x等于10cm处时，R2消耗的电功率 答案：解：（1）由电路图可知，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压；由图乙当电流表开始有读数即I=0.15A时，滑片P移动的距离x=5cm；R2接入电路的阻值：R2=U2/I=1.35V/0.15A=9（2）R1两端的电压：U1=U-U2=1.5V-1.35V=0.15A，R1=U2/I=0.15V/0.15A=1（3）由乙图可知，当滑片P移到x等于10cm处时，电路中的电流I=0.3A；R1两端的电压：U1=IR1=0.3A1=0.3V，R2两端的电压：U2=U-U1=1.5V-0.3V=1.2V，R2消耗的电功率：P2=U2I=1.2V0.3A=0.36W答：（1）当电流表开始有读数时，滑片P移动的距离x的值为5cm，R2接入电路的阻值为9；（2）电阻R1的阻值为1；（3）当滑片P移到x等于10cm处时，R2消耗的电功率为0.36W【问题讨论】怎样测小灯泡的额定功率？例：为了测定一只额定电压为2.5V的小灯泡的功率，用如下电路：问：（1）图中甲是表，乙是表；（2）连接电路时，滑片P应位于端，开关S要处于状态；（3）闭合开关，发现电压表的示数只有2V，那么滑动变阻器的滑片P应向端移动；（4）如果估计小灯泡的电阻为10，电源由2节干电池组成，那么电压表的量程应选V，电流表的量程应选A；（5）要记录的数据有和，由公式计算小灯泡的额定功率答案：（1）电压；电流；（2）b；断开；（3）a；（4）03；00.6；（5）灯泡两端的电压；流过小灯泡的电流；P=UI例：如图1是测量小灯泡额定功率的实验电路，已知小灯泡的额定电压为2.5V（1）在图中用笔画线代替导线完成电路连接要求：使滑动变阻器滑片P向右滑时，变阻器阻值变小；（2）实验中，当滑动变阻器滑片在某一位置时，电压表、电流表的示数如图2所示，请读出它们的示数并将其数据填入表中（表中已有另外两次实验的数据）；实验次数123电压/V2.53O电流/AO140.16（3）根据表中的数据可算出该小灯泡的额定功率是w解：（1）题意要求滑片P向右滑时，变阻器阻值变小，所以滑动变阻器下接线柱接B，上面接线柱任意选择，选择C或D，如下图：（2）电流表的量程为00.6A，分度值为0.02A，因此电流表的示数为0.12A；电压表的量程为03V，分度值为0.1V，则电压表的示数为2.1V；（3）从表格数据中可以看出，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.14A，故灯泡的额定功率为P=UI=2.5V0.14A=0.35W故答案为（2）0.12A，2.1V；（3）0.35W【课堂小结】总结本节课重难点，易错点，解题方法和技巧【布置作业】1.如右图7所示，电源电压恒为12V不变，RL、R1及滑动变阻器的最大阻值分别是10、40、50，灯的额定电压为12V，忽略温度对灯丝电阻的影响，则下列说法正确的是（ ）A.当S闭合，S1断开，滑片P在b端时，灯泡的功率为0.4JB.当S闭合，S1断开，滑片P在b端时，电流表的示数为0.2AC.当S闭合，S1断开，滑片P在a端时，灯每秒钟消耗的电能为14.4WD.当S、S1均闭合，滑片P在a端时，电路总功率为14.4W答案：B2.如右图所示，电源电压和灯L的电阻不变，灯L上标有“6V 3W”字样。当开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为1.0A，灯L正常发光；当开关S断开，滑片P移至b端时，电源电压U和灯L消耗的电功率P为A 6V 1.5W B. 6V 0.75W C. 3V 1.5W D. 3V 0.75W答案：B3.两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如右图所示，现将甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端，下列分析正确的是A乙消耗的电功率为36 W B甲消耗的电功率为3.6W C甲中的电流小于乙中的电流 D甲的电阻值小于乙的电阻值答案：A4.某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是( )A闭合开关前，滑片P应滑到B端B闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C当电压表示数为2.5V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率D实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮答案：B5.某同学设计了如图所示的双向开关电路，电源电压保持不变，灯Ll标有“3V 3W”字样，灯L2标有“9V 4.5W”字样.当开关拨至2位置且滑片滑到A端时，灯L2恰好正常发光下列说法正确的是（不计灯丝电阻随温度的变化）( ） A电源电压为12VBL2正常发光时，电路中的电流为2AC要使L1正常发光，滑动变阻器接入电路的阻值应为6D当灯L1、L2分别正常发光时，两次电路的总功率之比