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第七章 电功率第一节 电能【案例导入】腾腾是个爱思考的男孩,经常会问有各种各样的问题。一天,他帮着爸爸到邻居家收电费。突然之间,腾腾的脑子里出现了疑问: “我们用的电都是从哪里来的?”“那些家用电器,为什么都是通上电才能工作?他们的原理相同吗?”在本节的学习中,腾腾找到了答案。你想知道答案吗?请随腾腾一起来吧!原来,电是具有能量的,电能转化成其他形式能的过程是通过电流做功来完成的,电流作了多少功,就有多少电能转换成其他形式的能,而各家用电器的工作原理也是如此,例如:电褥子的工作是把电能转化成热能(内能)的过程;电动机工作是把电能转换成动能(机械能)的过程。我们使用的电能,都是从其他形式能转化而来的。【重点梳理】一、 本节的基本知识: 1、电是具有能量的,电能可以转换成其他形式的能,例如:电褥子的工作是把电能转化成热能(内能)的过程;电动机工作是把电能转换成动能(机械能)的过程。电能用字母W表示。它的国际制主单位是:焦耳,简称焦,符号是J;常用单位是千瓦时,符号是kmh ,千瓦时也叫度;它们之间的关系是1kwh3.6106 J 。 2、电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,电流作了多少功,就有多少电能变成了其他形式的能。电流做功比较抽象,我们可以通过电流的各种效应来判断电流做功的过程。电功也可用字母W表示,单位也是焦耳或者千瓦时。4、测量电能的仪表是电能表,接在电路中的电能表计数器上前后两次的示数差,就是这段时间内的用电量。其中注意:电能表上方框中的数字表示小数点以后的数字。5、关于电能表上的各种参数: (1)“220V”是说这个电表应该在220V的电路中使用; (2)“10(20)A”是说这个电表的额定电流是10 A,在短时间内使用时电流允许大些,但不能超过A 20; (3)“50Hz”是说这个电表能在50Hz的交流电电路中使用; (4)“600revs/kwh”是说接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的转盘转过600圈。二、 本节的知识结构: 电具有能量,用电器的工作是电能转化成其他形式能的过程 测量:用电能表 来测量电能。电能表上两次示数的差就是用电量。 单位:主单位是焦耳,常用单位是千瓦时 电能 它们的换算关系是 1 kwh3.6106 J 电能和电功的关系: 电能转化成其他形式的能是通过电流做功完成的,电流做了多少功就有多少电能转换成其他形式的能,电功是电能转换的量度。电能和电功都用字母W表示,单位都是焦耳、千瓦时(度)。【疑难点睛】 例1:腾腾家上月底电能表示数和本月底电能表示数分别如图1.7-1,我们从这两幅图上可以得到很多信息,其中正确的是: (图1.7-1)0 2678 0 3593 (上月底) (本月底) A、腾腾家本月用电量为91.5焦 B、电流在本月中共作功915度C、腾腾家本月用电量为91.5度 D、若每度电的费用是0.5元,则腾腾家本月需交的电费是183元 解疑: A项:电能表是以 焦耳 或 千瓦时 为单位的,不是焦耳,所以A项错误; B项:电能表最后一个格子表示小数点以后的数字,因此915这个数字是错误的,但消耗的电能等于电流所作的功,因此,B 项的叙述没有问题; D项:用电量为91.5度,若每度电的费用是0.5元,则电费应为0.5元91.5度45.75元,所以D项也错误。答案:本题选择C项。点睛:本例题主要考察电能的常用单位、电能表的使用、电流做功的实质等知识点。其中电能表的示数是以千瓦时(度)为单位的,不是焦耳;电能表上涂黑的部分是小数点以后的部分;电能变成其他形式能的过程是通过电流做功的来实现的。例题2:腾腾作了以下几道单位换算题,请你帮他批一批,其中正确的是: A、2J7.2106kwh B、2度7.2106kwh C、2J7.2106度 D、2 kwh7.2106 J 解疑:电能的主单位:焦耳,常用单位:千瓦时(度),他们的换算关系是: 1度=1千瓦时=3.6106焦耳 故:A项两个单位的大小颠倒,A项错误;B项度和千瓦时两个单位一样大,B项错误;C项两个单位的大小颠倒,C项错误。答案:本题选择D项。点睛:本例题主要考察电能单位之间的换算关系:1 kwh=1度3.6106 J 例题3:关于电能,以下说法中不正确的是:A、 电暖气在使用时,将电能转化成热能,是通过电流做功来完成的;B、 电能转化成其他形式能是通过做功来完成的,所以电能就是电功;C、 电功是一种量度,用它可以衡量有多少电能进转化成其他形式能。D、 电池具有电能。解疑:电是有能量的,用电器的工作是电能转化成其他形式能的过程,而这一过程是通过做功来实现的,所以A项正确;电流做了多少功,就有多少电能转换成了其他形式能,C项正确。电池是电源,电源具有电能,因此D项正确,而B项错误。答案:本小题选择B项。点睛:本小题是对于电能和电功概念的区别。理解好“消耗电能的过程是通过电流做功的过程”这句话所包含的具体含义完成这道题目的关键。【考题前沿】 例1:(2003年 武汉卷) 在日常生活中,用电器在一段时间内消耗的电能,可以通过电能表计量来,电能表上有几个重要参数: (1)“220V 10A”中的“220V”是指这个电能表的额定电压为220V,“10A”是指这个电能表允许通过的最大电流为10A; (2)“600revs/kwh”是指接在这个电能表上的用电器,每消耗1kwh的电能,电能表上的转盘600转; (3)“50Hz”是指这个电能表应该接在频率为50Hz的电路中使用,该电路中电流方向改变100次。 剖析:本题考察的就是关于电能表各种字符的认识,是联系实际的题目,其中:“220V”是说这个电表应该在 220V的电路中使用;“10(20)A”是说这个电表的额定电流是 10 A,在短时间内使用时电流允许大些,但不能超过20A;“50Hz”是说这个电表能在50Hz的交流电电路中使用;)“600revs/kwh”是说接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的转盘转过600 圈。答案:(1)220V 10A (2)600转 (3)100拓展:腾腾家的电表标有“600revs/kwh”字样,腾腾想知道电能表转过100圈,消耗多少电能? 例2:(2003年 天津)一个同学家中的电能表,月初和月末的示数分别如图1.7-2所示:0 2731 0 2921 (月初) (月末)(图1.7-2)那么这个同学家本月的电能为 。剖析:本题是关于电能表用法的,题目非常简单,先要弄清“1”表示的是小数点之后的读数,然后用月末书减去月初数就得到本月的用电量。答案:292.1 kwh -273.1 kwh=19 kwh拓展:这些电能可以让电能表的表盘旋转 圈。(已知电能表上标有“1500revs/kwh”的字样)【探究延伸】 腾腾帮助爸爸到邻居家收电费。张阿姨家上月底的抄表数为365kwh,本月底的电能表示数如图1.7-3所示,若每度电的费用是0.5元,则张阿姨家本月要交的电费是多少元? 0 5678(图1.7-3)透析:我们要从物理走向生活,本小题是一道理论联系实际题目。解此类问题只需要将两月底电能表的示数差与单价相乘即可。答案:张阿姨家本月用电568kwh -365 kwh=203 kwh,则张阿姨家本月所交电费为:0.5203=101.5元(在实际收电费时电能表示数只读到整数位即可)预测:在今后的考试中,将大面积考察理论联系实际的题目。【随堂闯关】(10分钟)基础题:一、 选择题:1、( )腾腾看到以下这些单位,他想知道,这里面不是电功单位的是: A、焦耳 B、千瓦时 C、度 D、千瓦2、( )在我们生活中,用来测量电能的仪表是: A、万用表 B、电能表 C、电压表 D、电流表3、( )腾腾作了以下几道单位换算题,请你帮他找出不正确的是: A、7.2106J2kwh B、4度14.4106 JC、3J1.08106度 D、0.2 kwh0.72106 J 二、 解释实例题:1、腾腾在查阅资料的时候,发现很多途径都可以产生电能,能说出以下这些途径能量分别是怎么转化的吗? (1)太阳光通过很多大镜子收集起来,储存在太阳能电池里 (2)利用原子核分列时是放出的能量来发电 (3)在大坝和瀑布底部都安装有发电站,用水来发电 (4)地下水被岩浆加热变成蒸汽,推动发电机工作 (5)在发电厂里,通过燃烧煤、天然气和石油等产生能量发电 (6)潮涨潮落可以使水流动起来,流动的水可以发电 (7)风吹动风车的叶片,叶片也可以带动发电机发电 综上所述,各种各样发电原理都是把 能变成 能。 2、腾腾发现电能可以为我们做很多事情,请说出在以下各例中,能量是怎么转化的。(1) 爸爸手里的电动剃须刀在工作 (2) 妈妈正在用电熨斗烫衣服 (3) 姐姐正在做电解食盐水的实验 (4) 新装上的节能灯在发光 三、 填空题:1、腾腾家1月底电能表示数和2月底电能表示数分别如图1.7-4所示,腾腾家2月的用电量是 ,若1度电的电费是0.5元,则腾腾家2月要交的电费是 ,若3月份腾腾家用电为123.4度电,请你帮他标出3月底电能表的示数。0 3689 0 4796 (1月底) (2月底) (3月底) (图1.7-4)2、腾腾看了看电能表,发现有很多参数,请帮他说出每个参数所表示的含义。 (1)“220V” (2)“5(10)A” (3)“1500revs/kwh” 能力题:腾腾看到飞转的电能表,想:1度电可以让我们家的电炉子工作多长时间呢?他找来了一块手表,用一个很简单的办法测出了时间。你知道他是怎么做的吗?(已知电能表上标有“1500revs/kwh”的字样)创新题:国家信息中心推出的中国行业年度报告(2004年版)指出,今年将是近一段时间中国电力供需形势最为严峻的时期。预测,2004年全国总体电力供需形势将比2003年更为严峻,持续拉限电的地区将有所增加。针对这一情况,在家庭生活中,你打算怎样节约用电? 二、 电功率【案例导入】 一天,琦琦放学回家,走在楼道里,看到各家各户的电能表,有的转得非常快,有的转得却很慢,琦琦想:“这是为什么呢?”电能表是测量消耗电能多少的仪器,消耗的电能越多,电能表的示数越大,而电能表转的快慢则表示在一定的时间内用电器消耗电能的多少,也就是表示电功率的大小,电能表转得越快,表示电功率越大,反之,则表示电功率越小。星期天,琦琦帮着妈妈收拾房间,在找东西的时候,琦琦发现了一张说明书,如图所示,琦琦问妈妈:我们从说明书上可以知道些什么呢?额定电源220 V50Hz功能蒸汽喷雾/干式熨烫功率1000W蒸汽生产方式下滴方式插头/电源线单相三极插头/1.9m,活动式自动控温器调温范围80200尺寸长约24cm,宽约11cm,高约14cm熨烫面积160cm2重量约1kg贮水量160ml放置方式自立式指示灯温控指示灯妈妈说:从这张说明书上,我们可以知道蒸汽式电熨斗的额定电压是220V、额定功率是1000W等。琦琦把家里所有用电器的说明书都找来,从说明书里他发现不同的用电器的额定功率差别很大,例如:微波炉约1000W,洗衣机约500 W,电冰箱约100 W,琦琦问妈妈“电功率相差这么大,说明了什么呢?” 妈妈又 告诉琦琦:各种用电器的额定电功率不同,是说用电器正常工作时,在一定的时间内消耗电能的多少不同,也就是不同的用电器消耗电能的快慢不同,电功率越大的用电器正常工作时消耗的电能快,而电功率小的用电器消耗的电能慢。【重点梳理】一、 基本知识和概念:1、 用电器在1秒钟内所消耗的电能叫电功率。电功率用字母 P表示。电功率是表示用电器 消耗电能快慢 的物理量,电功率大的用电器消耗的电能比较快,电功率小的用电器消耗的电能比较慢。2、电功率的定义式:P=/t. 指的是在t时间内消耗的电能。在电学计算中一般用公式 P=UI。3、电功率的国际制主单位是瓦特,简称瓦,用字母W 表示,常用单位是千瓦,用字母kW表示,它们的换算关系是: 1 kW=1000 W 在用公式P=/t进行计算时要注意将三个物理量的单位一一对应。(对应关系见下表) 字母 表示的物理量电能 国际制主单位焦耳常用单位千瓦时 P 电功率瓦特千瓦 t时间秒小时 4、额定功率指的是 用电器在额定电压下的功率 。额定电压和额定功率是用电器设计时的性能指标,用电器在制作之前,它的额定电压、额定电功率都已经设计好了。制作出来的用电器的额定电压、额定电功率已是确定的,不管这个用电器是否工作,怎样工作,它的额定值都是固定不变的。实际功率指的是用电器在实际电压下工作时的电功率。当用电器的实际电压比额定电压高时(U实=U额),它的实际功率大于额定功率(P实P额),当用电器的实际电压比额定电压低时(U实U额),它的实际功率小于额定功率(P实P额),当用电器的实际电压等于额定电压时(U实=U额),它的实际功率等于额定功率(P实=P额)。对于一个灯泡来说,它的亮度决定于它的 实际电功率 。二、 本节知识结构: 物理意义:表示消耗电能的快慢。 定义:1秒钟内消耗的电能 定义式:P=/t 公式 电功率 计算式:P=UI 单位: 国际单位 瓦 常用单位 千瓦 额定电压、额定功率的关系【疑难点睛】 例题1: 下列关于电功率的说法中正确的是: A、 电功率是表示用电器消耗电能多少的物理量B、 一定时间内,电功率大的用电器消耗的电能一定多C、 消耗电能快的用电器,其电功率不一定大D、 做功快的用电器,消耗的电能就多解疑:A项中电功率和电功的意义混淆了:电功是表示消耗电能的多少,而电功率则是表示消耗电能的快慢,因此,A项错误;C 项还是由于不理解电功率的物理意义造成的,电功率表示消耗电能的快慢,电功率大的用电器消耗的电能一定快,而电功率小的用电器消耗的电能一定慢,所以C 项错误;D项,是由于没有注意控制变量,“做功快”指的是电功率大及P大,“消耗的电能多”指的是W大,由公式P=W/t可知,本选项没有控制工作时间一定,所以D项错误。答案:本题选择B项点睛:本例题重点考察对电功率的物理意义和定义的理解。做题时,应把握住电功率物理意义中“快慢”的理解,电功率大的用电器消耗的电能快,而电功率小的用电器消耗的电能慢,“快慢”概念具体表现为电功率的定义中的“单位时间内消耗的电能” ,即在一定的时间内,电功率大的消耗的电能多,电功率小的消耗的电能少。 例题2: 琦琦有一个灯泡,上面标有“220V 40W”的字样,琦琦想:如果把这个灯泡接在110 V 的电路中,那么这个灯泡的实际功率会是多大呢?于是琦琦找来笔和纸,写出如下计算过程, 解:由P=UI的变形式可知: P额 40 WI= = =0.18A U额 220 V接到110 V的电路中的实际功率为P=UI=110V0.18 A=19.8 W妈妈看到了,说琦琦做错了。你知道他错在哪儿吗?该怎样正确计算呢?解疑:当灯泡两端的电压发生变化时,流过灯泡的电流也相应改变。根据欧姆定律知道,当电阻一定时,流过导体的电流与导体两端的电压成正比,我们忽略温度对电阻的影响,电流发生变化,因此琦琦认为电流相等是不正确。正确的做法见下:解:由P额=U额2/R 的变形式可知: U额2 (220 V)2 R = = =1210 P额 40 W U额2 (110 V)2P是= = = =10W R 1210点睛:解这种题目,由于我们知道额定电压和额定功率,因此应该进行如下讨论:(1) 若用电器正常工作,则实际电压U实=U额,实际功率P实=P额,此时根据已知条件,不仅可以求出改用电器的电阻,还可以计算出通过改用电器的额定电流。(2)若用电器不能正常工作,则U实U额,P实P额,同时在两种状态下,通过用电器的电流也不相等,因此不能利用电流相等来计算. 例题3:妈妈手里有两个灯泡,灯泡的铭牌看不清楚了,只知道其中一个的额定功率是40瓦的,而另一个的额定功率是100瓦,妈妈不知道该如何区分,琦琦帮妈妈想了好几个办法,你知道琦琦都是怎么做的吗?解疑:本例题是判断灯泡的额定功率问题。(1)电功率是表示消耗电能的快慢物理量。电功率越大,消耗的电能越快,电功率越小,消耗电能越慢。我们可以采取观察电能表旋转快慢来确定电功率的大小,电能表旋转的越快,灯泡的电功率大,电能表旋转的慢,电灯泡的电功率小。(2)由于小灯泡的亮度由灯泡的实际电功率决定的,而灯泡在额定电压下工作是的实际功率就是额定功率,因此可以让小灯泡正常工作,通过观察小灯泡亮度的办法来比较。灯泡越亮,说明灯泡的额电功率越大。(3)灯泡额定功率的大小是由它的电阻决定的,根据公式P额=U额2/R可知,在额定电压一定的情况下,额定电功率与电阻成反比,电阻越大,灯泡的电功率越小。而对于用同种材料做的灯丝来说,在长度一定时,灯丝越粗,电阻越小,灯丝越细,电阻越大。将以上两点联系起来,可知道灯丝越粗的额定功率越大,灯丝越细的,额定功率越小。答案:(1)将其他用电器关掉,只将这两个灯泡接入家庭电路中,观察电能表铝盘旋转的快慢。电能表铝盘旋转的快的灯泡是100瓦的,电能表铝盘旋转的慢的电灯泡是40瓦的。理由:电功率是表示消耗电能的快慢物理量,电功率越大,消耗的电能越快,电功率越小,消耗电能越慢。(2)分别将这两盏灯泡接在家庭电路中,观察灯泡的亮度,灯泡亮的是100瓦的,暗的是40瓦的。理由:小灯泡的亮度由灯泡的实际电功率决定的,而灯泡在额定电压下工作是的实际功率就是额定功率。(3)比较灯丝的粗细,灯丝粗的是100瓦的,灯丝细的是40瓦的。理由:灯泡额定功率的大小是由它的电阻决定的,根据公式P额=U额2/R 可知,在额定电压一定的情况下,额定电功率与电阻成反比,电阻越大,灯泡的电功率越小。而对于用同种材料做的灯丝来说,在长度一定时,灯丝越粗,电阻越小,灯丝越细,电阻越大。因此,灯丝细的是40瓦的,粗的是100瓦的。点睛:本例题是利用电功率知识解决实际问题。做题的时候应该从电功率的物理意义、定义、测量方法以及额定功率与实际功率等等因素出发,进行思考。在解答本类型的题目时应该注意方法和理由是有具体区别的。方法指的是具体的做法,而理由则指的是这样操作具体应用了什么物理道理。例题4:邻居给琦琦拿来了一个旧的电吹风机,电吹风机的铭牌上标有“220V”字样,但额定功率看不清楚了,想知道这个电吹风机的额定电功率大约是多大。琦琦拿来了一块手表,用很简单的方法解决的这个问题。你知道琦琦是怎么做的吗?(琦琦家的电表上有600revs/kwh的字样)解疑:本例题是粗略测量电功率的问题。根据电功率的定义式P=W/t,要测量电功率就要知道消耗的电能和所用的时间,所用的时间用手表直接测量出来,而消耗的电能通过间接测量和计算得到。题目上给出提示:电表上有600revs/kwh的字样,其含义是指该电能表每消耗1度电,电能表的表盘转过600转。如果我们能测出转过的圈数就可以知道消耗的电能了。答案:将其他用电器关掉,只将这个电吹风机联入家庭电路中,记下电能表转过n圈所用的时间t,则消耗的电能=(3.6106J)n /600,因此P=/t=(3.6106J)n /600t(时间t用秒作单位)。点睛:本例题是粗略测量电功率的问题。做题之前,要考虑测量电功率的方法从定义式P=/t入手,然后依次找出在现有的仪器中,测量和t的具体方法。 【考题前沿】例题2:(2003年 黑龙江省哈尔滨市)如图1.7-5所示,保持电源电压不变,小灯泡标有“6V 3W”的字样,滑动变阻器的滑片在中点时,灯正常发光,当滑片向b端移动时,下列说法正确的是: (图1.7-5)A、电流表的示数变大 B、电压表的示数变小C、灯的实际功率大于3W D、电路中的总功率变小剖析:滑动变阻器的滑片向b端移动时,连入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律I=U/R可知,当电压一定时,电流与电阻成反比,电路中的总电流变小,所以,A项错误。电路中的总电流变小,则流过灯泡的电流也变小,根据U灯=I灯R灯可知,灯泡两端的电压也变小;在串联电路中,电压关系满足:“总电压等于各用电器两端电压之和” 对于滑动变阻器来说,UP=U-U灯,电源电压保持不变,U灯变小,UP则变大,所以B项错误。对于灯泡来说P灯=I灯U灯,灯泡的电功率也变小,小于3W,所以C项错误。对于整个电路来说,当电源电压保持不变时,电流减小,根据公式P=UI,则消耗的总电功率减小。答案:选择D项拓展:有可能进行更为复杂的电路的分析。(图1.7-6)例如:在图1.7-6中,当滑片P向左移时,电压表的示数增大,当电阻R的阻值由10欧变为5欧时,保持滑动变阻器的滑片不动,电压表的示数怎么变?电阻R消耗的电功率怎么变?例题3:如图1.7-7所示,灯泡标有“12V 4W”的字样,当开关S闭合时,灯泡L正常发光;当开关S断开时,通过灯泡L的电流为0.25A,求:(1)电源电压;(2)电阻R的阻值。 (图1.7-7)剖析:这个电路存在两种状态:当开关S闭合时,电阻R被短路,整个电路是有灯泡L的简单电路,所以,可以使用的解题的途径只有欧姆定律;当开关S断开时,电路是由灯泡L和电阻R组成的串联电路,解题途径除了欧姆定律外,还有串并联电路的关系。当开关处于这两种情况的切换时,要注意解题途径的转换,以及各物理量所对应的导体的一致性。答案:解:当开关S闭合时,电阻R被短路,整个电路是有灯泡L的简单电路 因为 灯泡L正常发光 所以 U=U灯=12V 当开关S断开时,电路是由灯泡L和电阻R组成的串联电路 由欧姆定律I=U/R的变形式,得 U 12VR= = = 48 I 0.25A由灯泡的铭牌,可知: U额2 (12 V)2R= = = =36 P等 4W所以,电阻的阻值R阻=R- R灯= 48-36=12拓展:在解电路题的基础上,可以和实际相结合,变成类似于“电饭锅的两档情况”等实际问题。【探索延伸】琦琦找出了电暖器的说明书,(见下)型号DM100B额定电压220V频率50/60Hz额定功率1500W净重25kg 根据这张说明书,琦琦想出了很多问题,想到学校去考考大家,你来试试吧!(1) 额定电压指的是 ;(2) 试计算出电暖器工作时的工作电流和电阻。 透析:这是一道知识与技能的综合题目,是目前考试的新题型,把各种考察的内容综合起来,在一个情景下统一考察。但是不管怎样,接到题目的时候还是要考虑题目所涉及的各种知识点,最终题目的落脚点还是基本知识,基本技能。答案:(1)额定电压指的是 用电器正常工作时的电压 ; (2) 解:由P=UI的变形式可知: P额 1500 WI= = =6.82A U额 220 V 由P额=U额2/R 的变形式可知: U额2 (220V)2R= = = =32.27 P等 1500W预测:在以后的考试中,可能会在一个场景下涉猎不同的物理知识,例如:力学和电学综合、热学和光学综合等。【随堂闯关】 基础题:一、 选择题: ( ) 1、关于电功率的概念,琦琦写了几句话,其中有一句写错了,请你帮他找出来。 A、电功率等于电压和电流的乘积 B、消耗电能慢的灯泡电功率就小C、单位时间内电流所作的功叫电功率 D、电功率是表示消耗电能多少的物理量( )2、琦琦有一个普通手电筒,它的电功率最接近: A、0.3W B、3W C、1W D、10W( )3、琦琦家有下列四样的用电器,其中工作电流最大的是: A、电暖器 B、电风扇 C、电视机 D、电脑( )4、一个灯泡的亮度决定于灯泡的A、灯泡电阻 B、实际功率 C、额定电压 D额定功率( )5、琦琦在实验室里做实验,他发现两盏灯消耗电能的比是3:2,工作时间的比是1:2,则这两盏灯泡的电功率的比是: A、1:3 B、3:1 C、6:1 D、1:6( )6、1度电可以让“220V40W”的灯泡正常工作 A、25h B、40h C、50h D、100h( )7、琦琦手里有两盏灯,一盏是家用照明灯,上面标有“220V40W”的字样,另一盏灯是车床照明用灯,上面标有“36V 40W”字样,两灯都正常工作,则A、家用照明灯亮 B车床照明用灯亮 C、两灯一样亮 D、无法判断亮暗( )8、妈妈让琦琦到超市里买一个60W的灯泡,“60W”指的是灯泡的 A、额定功率 B、实际功率 C、额定电压 D、实际电压二、 计算题: 1、电车的电功率是60kW,电压是600V,它的工作电流多大? 2、甲、乙两灯两端加相同的电压时,通过的电流分别是0.2A和0.27A,若乙的电功率是60W,则甲的电功率是多大? 3、琦琦家由一个飞利浦电吹风机,电吹风机上写着以下字样:型号HP4812额定电压220V额定频率50Hz额定输入功率1000W(1) 请计算出电吹风机正常工作时的电流和电阻。(2) 若该吹风机工作半小时,可以消耗多少电能?能力题: 琦琦家有一只“220V 1000V”的电炉子,欲将它改装后接到110V的电源上,但功率仍要保持1000W,不能增加其他材料或设备,应如何改装?并说明理由。(绝对不允许实际操作,从理论说明即可) 创新题: 又要交电费了,这个月琦琦家的电费很多。看着这么多的电费清单,琦琦想:哪个用电器在一个月内消耗的电能最多呢?琦琦决定要研究一下。如果你是琦琦,你打算怎样研究?写出测量计划。 三、 测量小灯泡的电功率【案例导入】叶子在做电学实验的时候,她发现实验用小灯泡上标有2.5V的字样,叶子想:小灯泡的额定电压用电压表可以测出来,那么小灯泡的额定功率是如何测量出来的呢?叶子带着这个问题去请教了老师。老师告诉叶子,由电功率的计算式“P=UI”可知,灯泡的电功率等于灯泡两端的电压和流过灯泡的电流的乘积,因此,我们要知道小灯泡的电功率,只要测出灯泡的电压和电流就可以了。测量小灯泡的电功率的方法与测量灯泡电阻的方法基本相同。【重点梳理】 1、实验的原理是:P=UI;2、实验器材:电源、灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。3、实验电路图: (图1.7-8)4、实验步骤:(1) 按照电路图连接电路。(2)检查无误后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,分别使电压表的示数等于小灯泡的额定电压,等于额定电压的1.2倍,使小灯泡两端的电压低于额定电压,记下电流表示数,利用公式P=UI计算出小灯泡的额定功率,填入表格。实际电压(V)实际电流(A)实际电功率(W)实际电压等于额定电压时实际电压高于额定电压时实际电压低于额定电压时6、 注意事项:为了防止电路中电流过大,烧坏电路元件,在连接电路的时候,开关应该处于断开状态,滑动变阻器应在阻值最大处,检查无误后再闭合开关。7、知识结构:实验原理实验器材 伏安法测电功率 实验电路实验步骤 注意事项【疑难点睛】 例题1:图1.7-9是叶子同学在“测量小灯泡的电功率”的实验室的连接的电路,要求“滑片向右移,灯泡变亮”请你帮她检查一下,看看她的连接是否正确?如果有错误的话,请你指出错误之处,在错误的地方打上“”,加以改正,并将电路图画在方框内。(图见下) (图1.7-9)解疑:本小题考察的是电路的连接情况。从电路的整体情况看,滑动变阻器的接法错误,这是最明显的错误;要求“滑片向右移,灯泡变亮”,所以连入电路的电阻应该是“PB”段电阻丝。电压表的两个接线柱连接颠倒了,电压表的正接线柱靠近电源负极,而负接线柱靠近电源的正极了;另外,从图上看,用两节电池做电源,电压表选择“03V”这个量程就可以了。 答案:错误1:滑动变阻器的接线柱接法错误; 错误2:电压表的正负接线柱连接错误 错误3:电压表的量程选择错误 改正图如下: (图1.7-10)点睛:作本题,首先看清楚题目的要求,然后先从整体考察电路的连接情况,例如:滑动变阻器的接线柱接法是否正确;电压表有没有和用电器并联;电流表有没有和用电器串联;导线有没有交叉等。最后再检查电路连接的细节,例如:滑动变阻器连入电路的部分有没有符合题目的要求;电压表和电流的正负接线柱是否连接正确;电压表和电流表的量程选得是否合适等。 例题2:请帮助叶子完成下面测量小灯泡电功率的实验。 (1)为了测定小灯泡的额定功率,实验所需要的器材除电源、开关、灯泡、导线外,还需要 、 和 。 (2)如图1.7-11所示,要求滑动变阻器的滑片向右移动时,灯泡变暗,请按照实物所放置的位置将实物图连接好,并在方框内画出实验电路图。 (图1.7-11) (3)实验时发现电压表的示数如图1.7-12所示,若电流I=0.1A,请在图中标出电流指针的位置,电压U= ,则小灯泡的电功率 W。(1) 叶子同学的实验报告册不小心被同学弄脏了,有几个数字看不清楚了,请你帮他填上。序号灯泡电端的电压(V)通过灯泡的电流(A)灯泡消耗的电功率(W)1 2.4 0.962 0.25 0.7531.50.3(图1.7-12)解疑:本例题的第一小题是基本知识题;第二小题是连接电路题目,要求及注意问题在例题1中已经有明确的说明,这里不再继续讲解;第三小题中,首先要读出电压表的示数,得到电压之后,再根据公式电功率计算式的变形式“I=P/U”,求出电流,最后再将电流值标在表盘上,第四小题根据公式“P=UI”可知,在电流、电压和电功率中,知道其中的两个即可求出第三个量。答案:(1) 电流表、 电压表、滑动变阻器 (2)实物图如下: (图1.7-13) 电路图如下: (图1.7-14) (3)1.2V,0.12,电流表指针如下: (图1.7-15) (4)序号灯泡电端的电压(V)通过灯泡的电流(A)灯泡消耗的电功率(W)1 2.4 0.4 0.962 3 0.25 0.753 1.5 0.3 0.45点睛:这是一道关于测量电功率的综合性题目,应该按照题目的顺序一一做答。在连接电路时应注意:电压表要与被测灯泡并联,电流表要串联在电路中,两表的正负接线柱应该连接正确,量程的选择要合适,首先考虑待测电流或电压是否在表的量程之内,若两个量程都可以测量,则选择小量程,可以使测量更加准确。读表和标刻度时应注意:先看量程,后看表盘;最后一小题利用公式“P=UI”可以直接求算。【考题前沿】例题1:(2003年辽宁省)在“测定小灯泡额定功率”的实验中,电路如图1.7-16所示,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10,电源为2节干电池。(图1.7-16)(1) 请用笔画线代替导线,将图1.7-17中的元件连成符合这个实验要求的电路(连线不能交叉)(图1.7-17)(2)正确连好电路后,闭合开关S,发现灯L不发光,故障的原因可能是: A、电流表处有开路 B、电压表正负接线柱处开路C、小灯泡L短路 D、小灯泡L的灯丝断了 (3)排除故障后,当灯泡L正常发光时,电流表的指针位置如图1.7-18所示,则小灯泡L的额定功率为 瓦。(图1.7-18)剖析:本题目共三小题,第一小题是连接电路题目,只要注意电流表和电压表不要超过量程、电流从正接线柱进,负接线柱出,滑动变阻器上下各接一个接线柱。第二小题“电路检修”题目,电路中用电器(小灯泡)不工作,可能有以下两个方面的原因:短路和断路。灯泡被短路是一种常见的情况,因此答案C是由可能的;整个电路的串联部分有断路的情况也会造成用电器不工作,属于这一情况的有A项和D项。关于B项,由于电压表与灯泡并联,电压表接线柱处是否断开,并不影响整个电路的通断,因此B项是不可能的。第三小题考察的是电流表的读数以及电功率的计算,但从图上看,电流表的量程并没有给出,需要自己根据已知条件判断。已知小灯泡正常工作,说明灯泡在额定电压下工作,所以它的电流就应该是额定电流,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10,因此根据欧姆定律I=U/R可知,灯泡的额定电流约为0.25A,因此本电流表应该选择00.6A的量程,所以额定电流为0.26A,由公式P=UI=2.5V0.26A=0.65W。答案:(1)答案在图1.7-19:(图1.7-19) (2)ACD (3)0.65拓展:在本例题的基础上,可以做以下两个拓展。1、(2003年 江西)平平同学连接好“测量小灯泡电功率”实验电路,检查无误后,闭合开关,发现电流表指针偏转,电压表指针几乎不动,该故障的原因是: A、灯泡灯丝断了 B、电流表接线短路 C、电源接触不良 D、灯座拉线短路2、叶子同学连接好“测量小灯泡电功率”实验电路,检查无误后,闭合开关,发现电流表指针几乎不动,电压表指针迅速偏转,该故障的原因是: A、开关处出现开路状态 B、电源接触不良 C、灯丝断了 D、滑动变阻器处出现开路例题2:(2003年 吉林省) 要测出一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率,器材有电源(电压恒为6V)、阻值合适的滑动变阻器一个、开关一个、导线若干,电流表、电压表各一块,其中电流表的量程完好,电压表的量程只有03V档可以用,请在下面的方框内滑出实验电路,并回答:闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数达到 V时,小灯泡恰好正常发光,此时电流表的示数如图1.7-20所示为 A,则小灯泡的额定电功率为 W。 (图1.7-20)剖析:小灯泡的额定电压为3.8V,但电压表只有03V的量程可以用,这就说明电压表不能直接测量小灯泡的电压,怎么办呢?经电路分析可以知道,小灯泡和滑动变阻器是串联关系,所以灯泡的电压等于电源总电压减掉滑动变阻器的电压,即UL=U-UP=6V-3.8V=2.2V,因此测量小灯泡的电压就转化为测量滑动变阻器的电压了。答案:电路图如下: (图1.7-21) 0.3 1.14拓展:利用本例题的核心内容间接测量电压的方法和思路可以用来解决电路分析题目。 例如:由图1.7-21,若滑动变阻器的滑片向左移动则电压表的示数如何变化?【探索延伸】例题1:在一次测定小灯泡额定功率实验中,老师给出了下列器材:额定电压为U0的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关(单刀双掷开关的掷刀可以绕轴转动,可以跟两个触点分别相连)和若干导线,实验时不能忽略电阻随温度而发生的变化。(1) 叶子同学设计的实验电路图1.7-22如下,请你根据电路图用笔划线连接未完成的实物连线。(图1.7-22)(2) 请你帮助叶子写出用以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量。(物理量用字母表示) (3) 在本实验中,小灯泡额定功率的表达式P= .(4) 若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表,请你重新设计一个实验电路图,测量小灯泡的额定功率(将实验电路图画在下面的方框内,部需要说明实验步骤)透析:这是一道比较相对复杂的实验题目,它将伏安法测电功率和电路的串并联规律、单刀双掷开关的使用结合在一起。在第一小题中,从电路图中看出灯泡L与电阻R是并联的,因此并联电路的电压规律(U=U1=U2)和电流规律(I=I1+I2)都是隐含的条件,可以用来构建解题的桥梁,而在第三小题中,灯泡L与电阻R是串联关系,同样道理串联电路的电压规律(U=U1+U2)和电流规律(I=I1=I2)也都是隐含的条件另外数字的运算也是本题的一个难点,学生们在运算式切记:将直接测量出的物理量当成已知数字来使用就可以了。答案:(1)实物连接如图1.7-23: (图1.7-23)(2) 第一步:计算当R两端的电压为U0时,通过它的电流:I=U0/R;第二步:S掷向接线柱1,调节滑动变阻器,使电流表读数为U0/R,此时电阻R两端的电压就是灯泡的额定电压U0;第三步:保持滑动变阻器滑片不动,S掷向接线柱2,读出电流表读数I,则流过灯泡的电流为IL= I- U0/R(3) P= U0 (I- U0/R)(4) 电路图如下(图1.7-24)预测:电路的变形、多只开关的使用以及生活中常见的电路的分析将有可能成为考察的方向。【随堂闯关】基础题:叶子在测定一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率的实验时,连接电路如图1.7-25所示。(1) 她的连接是否正确?如果有错误的话,请你指出错误之处,并加以改正。(2) 根据连好的实物图画出电路图。 (图1.7-25)(3)在连接电路时,开关应处于 状态,在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应调至 位置。(4)测定小灯泡的电功率时,直
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