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第十五章 从测算家庭电费说起（沪科版）一、一周知识概述 1、知道电功及其单位；掌握电功的公式，能进行简单的计算；知道电能表是测量电功的仪表。 2、掌握电功率的概念；理解额定电压、额定功率和实际功率的含义；记住电功的公式、单位，能进行简单的计算； 3、会正确测定小灯泡的额定功率和实际功率。 二、重难点知识归纳与讲解 （一）、关于电功的计算公式 W=UIt 1、适用范围：公式W=UIt适用于各种电路中电功的计算。 2、注意事项：W、U、I、t要一一对应，如计算R1在t1时间内的电功W1=U1I1t1，R2在时间t2内的电功W2=U2I2t2，而要计算某电路的总电功W总=U总I总t。 3、无论是在串联电路中还是在并联电路中，总电功都等于各个用电器所做的电功之和，即W总=W1W2 推导过程： R1、R2串联电路中： W1=U1It W2=U2It W总=UIt 又 U=U1U2 综合、可得： W总=W1W2 并联电路中： W1=U1I1t W2=U2I2t W总=UIt 又 U1=U2=U I=I1I2 综合、可得： W总=W1W2 4、由欧姆定律 及其变形公式，可得到电功的两个变形公式W=I2Rt或 ，注意这两个公式的适用条件是纯电阻电路，即只将电能转化为内能的电路。 例 1、若有两电阻R1=3，R2=6，把它们串联在6V的电源上，在1min内电流做的功各是多少？电路中的电功是多少？若把它们并联在这个电源上，在1min内电流所做的功各是多少？电路中的总功是多少？ 为： （2）当 R1 、 R2 并联时： 在 1min 内电流通过 R1 、 R2 所做的功 . 后评：通过此题，我们可看出，对于串联的纯电阻电路中，各电阻消耗的电功与电阻成正比，即 ；而对于并联的纯电阻电路中，各电阻消耗的电功与电阻成反比，即 。 （二）、电功率的计算 1、 （注意：、式适用于所有电路，而、只适用于纯电阻电路）。 2、实际电压与实际功率、额定电压与额定功率 当 U实U额时，P实P额，用电器容易烧坏； 当 U实=U额时，P实=P额，用电器正常工作； 当 U实U额时，P实P额，用电器不能正常工作。 3、运用用电器铭牌计算有关物理量 用电器铭牌上一般有额定电压、额定功率，如“ 220V、1000W”，还有的铭牌上有额定电流，如“6.2V，0.3A”等，根据欧姆定律 ，还可得 （纯电阻电路）。 例 2、某同学家有1台60W彩电，3盏60W的电灯，4台40W的电扇，每天各用电器平均少用1h，试计算1个月（以30天计算）共节约多少千瓦时电？这些电可供1台200W的洗衣机工作多少小时？ 分析：节约的电能，即为这些用电器在每天工作 1h 内消耗的电能的总和。 解： 对于洗衣机， P4=0.2kW ，则： 即节约 12kW h 电，这些电可供 1 台 200W 洗衣机工作 60h. 例 3、在如图所示电路中，当开关S闭合后，若电压 和 示数之比为13，则电阻R1和R2的阻值之比是多少？它们的电功率之比是多少？ 分析： R1 和 R2 串联， 测的是 R1 两端的电压， 测的是电路的总电压，根据串联电路的电压、电功率分别和电阻成正比的结论，即可求出。 解： . 即电阻 R1 和 R2 的阻值之比是 1 2 ，它们的电功率之比是 1 科学探究：电流做功与哪些因素有关练习题一、填空题1能量的转化，通常是通过_来实现的。电灯工作时，_做功，电能转化为_能；电风扇工作时，_做功，电能转化为_能。2电流做多少功，就消耗了多少的_。也就是就有多少的_转化为其他形式的能。3家用电能表是用来测量_的仪表。它计量的单位称作_。图26-1a是小红同学家8月30日显示的数字，图26-1b是9月30日显示的数字。小红家9月份消耗了_KWh的电能。如果每1KWh的电能价格是0.45元，小红家这个月的电费是_元。4在探究电流做功与哪些因素有关的实验中（如图26-2所示），二个相同的瓶中装了质量相同的煤油，这样就可以利用煤油升高的温度来间接表示有多少电能转化为_能。二个瓶子中的电阻丝是_（选填“串联”或“并联”）电路，这样做可以保持二瓶的_一致。这是用来研究电流所做的功跟_（选填“电流”或“电压”）的关系的，这种研究方法通常叫做_。实验的结果表明，相同时间内电压大的那瓶煤油温度升高的多，说明电流做功跟_有关。5在探究电流做功与哪些因素有关的实验中（如图26-3所示），二个瓶子中的电阻丝是_（选填“串联”或“并联”）电路，这样做可以保持二瓶的_一致。这是用来研究电流所做的功跟_（选填“电流”或“电压”）的关系，实验结果表明，相同时间内电流大的那瓶温度升高的多，说明电流做功跟_有关。6图26-2、图26-3的实验结果还表明，通电的时间越长，瓶中煤油的温度升得越高，这表明，电流做功还跟_有关系。7总结以上内容：电流做功跟电流的大小、电压的高低均_。通过用电器的电流越大，电流做功_；加在用电器上的电压越高，电流做功_。用电器通电时间越长，电流做功_。8电功的计算公式是_。其中_表示电功，_表示电压，_表示电流。9电功的基本单位是_，简称_，用_表示。电功还有一个常用单位，叫做_，用_表示。1KWh=_J。10小红房间用的台灯工作时灯光两端的电压是220V，通过灯泡的电流是0.273A，这只灯泡工作10s消耗的电能是_J，它工作1h要消耗_KWh的电能，如果每天工作4小时，每个月（以30天计）要消耗约_KWh的电能。二、选择题11下面的几种说法中，正确的是：（ ）A.电流通过电风扇做功时，电能全部转化为内能；B.电流通过白炽灯做功时，电能全部转化为光能；C.电流通过电风扇做功时，电能的一部分转化为机械能；D.电流通过白炽灯做功时，电能全部转化为内能。12下列说法中正确的是：（ ）A.电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能的过程；B.电能对于我们的生活是一种非常重要的能源，在所有的方面都可以利用电能；C.电流所做的功，跟电压和电流成正比；D.手电筒工作时，电池的化学能直接转化为光能。13关于电流做功，下列说法中正确的是（ ）A.导体两端的电压越大，通电时间越长，电流做功就越多；B.通过导体的电流越大，通电时间越长，电流做的功就越多；C.电流做功是电能转化为其他形式的能的过程；D.电流做功是电能转化为内能的过程。14关于电流做功，下面的说法中正确的是（ ）A.通过导体的电流越大，电流做的功越多；B.导体两端的电压越大，通过的电流越大，电流做的功越多；C.导体两端的电压和电流一定时，通电的时间越长，电流做的功越多；D.以上说法都不正确。15两根阻值不等的电热丝串联在电路中，在相等的时间内（ ）A.消耗的电能一样多；B.电阻大的电热丝消耗的电能多；C.电阻小的电热丝消耗的电能多；D.无法确定。三、实验与探究16根据图26-4所示的器材，可以做研究电流做功与哪个因素有关的实验？请画出电路图并连接实物图如果要研究电流做功和通电时间的关系，实验应该如何进行？请写出简单步骤并画出电路图。连线生活实践“冰箱节能小窍门1、将电冰箱摆放在环境温度低，而且通风良好的位置，要远离热源，避免阳光直射。摆放冰箱时顶部左右两侧及背部都要留有适当的空间，以利于散热。2、在平时存取食物时，尽量减少开门次数和开门时间。3、要待热的食品冷却后，才能放进电冰箱。4、冰箱存放食物要适量。” 以上内容摘录自某报纸的一篇文章。节约能源、保护环境是每个公民应尽的义务。你家使用冰箱时注意到了这些么？电流做功的快慢练习一、填空题1电流做功有快慢之分，可以用_来表示电流做功的快慢。电功率越大，表示电流做功越_，电功率越小，表示电流做功越_。2根据上节探究的结果（练习26题7），可以认为，电功率的大小跟_有关。电功率的计算公式是_，也可以用_来表示。在这两个公式中，电功率用_表示，电压用_表示，电流用_表示。3电功率的大小跟_、_成正比。4电功率的基本单位是_，简称_，用符号_表示。它表示当加在用电器上的电压为1V，通过电流为1A时，该用电器消耗的电功率是_。电功率的常用单位“千瓦”用符号_表示、“毫瓦”用符号_表示。5学校备用抽水机的电动机正常工作时的电功率是4.2kW=_W，小红的收音机正常工作时的电功率是150mW=_W。6一只标有“PZ220-40”字样的灯泡，其中的“220”表示的是该灯的_，“40”表示的是该灯的_。7小红家的电饭锅的铭牌如图27-1所示，小红家电饭锅正常工作时的电功率是_W，通过这个电饭锅的电流是_A。8上题中的电饭锅的电阻是_，由于小红家电源的电压不太稳定，傍晚时电压常常仅仅为198V，这时电饭锅的功率是_W。9教学楼走廊的灯标有“220V，40W”，办公室里的台灯标有“220V，60W”，这两盏灯正常工作时_灯比较亮。因为它的_比较大。通过_灯的电流比较小。如果电源电压是200V，这两盏灯都比原来_（选填“亮”或“暗”）。这时台灯的实际功率_（选填“大于”、“小于”或 “等于”）它的额定功率。二、选择题10关于额定功率和实际功率的说法，正确的是：（ ）A.额定功率跟用电器工作时的电压有关；B.额定功率跟用电器的额定电压无关；C.实际功率跟用电器工作时的电压有关；D.实际功率跟用电器工作时的电压无关。11工厂机床上使用的白炽灯上标有“PZ36-100”，家里厨房使用的白炽灯标有“PZ220-100”，他们正常工作时：（ ）A.机床的照明灯比较亮； B.厨房的白炽灯比较亮；C.额定电压不同，无法比较； D.二灯一样亮。12小红家电风扇的铭牌上标明“额定电压220V，额定功率60W”；小红的电动玩具小熊的电动机上标明“额定电压6V，额定电流0.5A”。这二个电动机：（ ）A.电风扇电机做的功比较多； B.电风扇电机做的功比较少；C.玩具电动机可能做的功比较少； D.玩具电动机做的功比较少。13校门口的路灯原来使用的是“220V，60W”的灯泡，现在改用“220V，100W”的灯泡：（ ）A.原来的灯泡做功比较快，所以比较暗； B.原来的灯泡做功比较慢，所以比较亮；C.现在的灯泡做功比较快，所以比较亮； D.现在的灯泡做功比较慢，所以比较暗。14关于额定功率与实际功率，下列说法正确的是（ ）A.额定功率大的用电器工作时电流做功快；B.实际功率大的用电器工作时电流做功快；C.额定功率大的用电器工作时消耗电能多；D.实际功率大的用电器工作时消耗电能多。15甲灯标有“220V100W”，乙灯标有“36V100W”。当他们正常工作时，在相同的时间内（ ）A.甲灯消耗的电能多； B.乙灯消耗的电能多； C.一样多； D.无法确定。16二盏电灯分别连接在二个不同的电路中，甲比乙灯亮，这是因为（ ）A.甲灯的电功率比较大；B.甲灯上电流做的功多；C.甲灯的电压比较大；D.甲灯的电流比较大。17甲、乙两盏电灯的额定电压相同，把他们串联在某电路中时，甲灯比乙灯亮。则下列说法中正确的是（ ）A.通过甲灯的电流比乙灯小； B.通过甲灯的电流比乙灯大；C.甲灯的实际功率比乙灯小； D.甲灯的额定功率比乙灯小。18两只电阻串联时电功率之比是2：3，当他们并联时，电功率之比是（ ）A.3：2； B.2：3； C.3： ； D. ：3。三、实验与探究19要把一只标有“12V、0.5A”字样的小灯泡接在18V的电源上，必须串联一只多大的电阻才能使灯泡正常发光？这个电阻的功率多大？你认为这样做有哪些好处与不足的地方？209年级（1）班的教室共装了8盏标有“220V，40W”的日光灯。为了节约用电，课间操时同学们都把电灯关了。已知课间操时间是20min，每个月上课的时间是24天。这个班级每个月可节约用电多少KWh？21电冰箱的工作是间断的。通过“工作时间系数（在一段时间内冰箱实际工作时间与这段时间的比值）”可以反映冰箱的性能。小红同学测得家里的冰箱每40min内持续工作10min。从冰箱的铭牌可知冰箱的额定功率是150W。求这台冰箱的工作时间系数，并由此推算它每天大约工作多少h、它每天大约消耗多少电能？连线生活实践22有些家用电器生产厂家为了扩大其产品的销路，在做广告时会有意夸大其产品的性能，如节能效果非常显著等等。我们只要应用科学知识仔细分析就能避免上当受骗。某品牌电水壶的广告上称烧开一壶水只需2min。而它的铭牌标有“额定电压220V，额定功率500W，有效容积1L”。如果室温是20，实际烧开一壶水约需多少min？测量电功率练习一、填空题17在生产和生活中，经常需要知道用电器的电功率。我们可以通过观察用电器上的铭牌标注的_功率，可以知道用电器在额定电压下的功率。也可以根据电功率公式，测量用电器的_和_，计算出用电器的功率。18在测量小灯泡电功率的实验中，滑动变阻器通常是_（选填“串”或“并”）联在电路中。它作用是_。19在测量小灯泡电功率的实验中，连接电路时，必须_（选填“断开”或“闭合”）开关，而且滑动变阻器的滑片必须先调到阻值_（选填“最大”或“最小”）的位置。20小琳家的电能表的规格是“220V，10A”，现在她家全部用电器的总功率大约是1500W，她家_（选填“可以”或“不可以”）再安装一台额定功率为1500W的电热水器，她家全部用电器正常工作10h消耗的电能是_KWh。21小红按图28-1连接电路测量小灯泡的额定功率，当她闭合开关后，发现灯泡不亮，不论滑动变阻器的滑片移到什么位置，电压表和电流表的示数总是不会改变。电路可能的故障原因是_，如果电流表示数为_，就可以肯定上述的判断。二、选择题22家用灯泡的额定功率接近于（ ）A.100W； B.1W； C.1000W； D.500W 。23教学楼有12间教室，每间安装8盏40W的日光灯。教室楼总的空气开关的规格是“220V，20A”。最近空气开关经常跳闸，你认为（ ）A.电路故障，应该检查、维修；B.空气开关规格不对，应该更换额定电流较大的空气开关；C.空气开关规格不对，应该更换额定电流较小的空气开关；D.关掉一部分电灯。24小李同学用二只电流表和一只阻值已知（R1=11）的定值电阻测量小灯泡的功率。A1、A2的示数分别是0.2A和0.15A。小灯泡的功率是（ ）A.0.44W；B.0.22W；C.0.11W；D.0.33W三、实验与探究25在测量小灯泡电功率的实验中，应当如何选择电源的电压才是合适的？为什么？如果小灯泡的额定电压是2.2V，你认为最少应当选择几节干电池串联成电池组做电源？26在“测量小灯泡功率”实验中，电池组是由4节一号干电池串联而成的，小灯泡的额定电压是3.8V。刚好电压表的015V档量程损坏了，聪明的小明同学想出了一个办法，就是将03V的那档量程的电压表按图28-3的方法连接起来。闭合开关时，电压表的示数是2.5V。这时应将滑动变阻器的滑片P向_方向移动。这时电流表的示数_（填：“变大”或“变小”）。27家用电器的功率可以使用电能表来测量。小琳家的电能表的转盘下标“220V，10A，3000RKWh”。小琳测得家里的空调机正常工作时在6min内电能表的转盘转动了300转，这台空调机的额定功率大约是多少W？28小红在测量小灯泡功率的实验时，电路的连接如图28-4所示。滑动变阻器的滑片从A点移动B点的过程中，小灯泡的亮度变化规律是_。改动一处电路就可以使滑片从A到B移动时灯泡是由暗变亮的。所做的改动是_。29小红家台灯和走廊照明灯的灯泡的外形相同、额定电压相同，但他们的标志已经模糊不清了。请简要写出判断灯泡额定功率的二种方法。30（1）请你在图28-5的方框中画出测量额定电压2.5V的小灯泡额定功率的实验电路图；（2）根据电路图在图28-6中连接实物；（3）灯泡正常工作时电流表的示数如图28-7所示，求小灯泡的额定功率；（4）实验时小灯泡突然不亮，它两端的电压变为4.5V，可能的故障原因是什么？31为了探究串联电路总功率与各个用电器实际功率之间的关系，请你设计一个电路（在图28-8的方框中画出电路图）及一个用来记录数据的表格。从测算家庭电费说起单元检测一、填空题32电流通过电饭锅，_能转化为_；电流通过电风扇，_转化为_能；对蓄电池充电时，_能转化为_能。电流做功的过程就是电能转化为_能的过程。33摩托车前大灯的灯泡上标有“12V，15W”字样。“12V”是该灯泡的_电压，“15W”是该灯泡的_功率。这个灯泡正常工作时，1min电流所做的功是_J。34一个额定功率是750W的电饭锅，在220V额定电压下使用，用来烧水。在水烧开之前，1min要消耗_J的电能。通过它的电流约是_A。35小红用二节干电池串联成的电池组作电源，用来测量“PZ220-100”的白炽灯泡的灯丝电阻。她所测量的结果_（选填“大于”、“小于”或“等于”）484。因为这时灯丝的温度较_（选填“低”或“高”），它的电阻较_（选填“小”或“大”）。36实验室用来焊接导线的电烙铁的功率是100W，工作时通过它的电流是454mA。这时电烙铁两端的电压是_V。37小琳测量小灯泡额定功率时将电路连接成图29-1所示的样子。闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于_端灯泡最暗，这时电流表和电压表的示数分别是_和_。38学校、家庭消耗的电能是通过安装在供电线路中的电能表来计量的。电能表盘上标有“220V10A”，它可以用在最大功率为_W的家庭电路中，“1200R/KWh”是指接在这个电能表上的用电器每消耗1KWh的电能，电能表的转盘就_。391KWh的电能可以供规格为“PZ220-100”的灯泡工作_h。或者供“PZ220-25”的灯泡工作_h。40要将标有“6.3V，0.12A”的小灯泡连接到电压为9V的电源上，必须_（选填“串”或“并”）联一个_的电阻。灯泡正常工作时这个电阻消耗的功率是_W。41把电阻R1接在某电路中，消耗的电功率为P1；把另一电阻R2与R1的串联后接入同一电路，R2消耗的功率为P2。若P1：P24：1，则R1_（选填“大于”、“小于”或“等于”）R2。42据闽南日报报道，最近交通管理部门将市区一处十字路口红、黄、绿三种颜色的交通指示灯从原来的白炽灯改为新型的LED灯。白炽灯的额定功率是300W，LED灯的额定功率是100W。改造后的这组灯每天（24h）可以节约电能_KWh。二、选择题43关于电流做功的说法，下面选项中正确的是（ ）A.电流通过用电器时，只有把电能转化为机械能时才做了功；B.电流通过用电器所做的功决定于用电器两端的电压、通过用电器的电流和用电器电阻的大小；C.用电器两端的电压越大，通过用电器的电流越大，通电的时间越长，电流的功就越大；D.电流做功的过程，实际上就是把其他形式的能转化为电能的过程。44根据你的生活经验，电子手表、教室使用的日光灯、可以放入口袋中的小收音机、电熨斗这几种电器中电功率最大的是：（ ）A.电熨斗；B.小收音机；C.日光灯；D.电子手表。45电功和电功率的单位分别是（ ）A.KWh、J；B.KW、W；C.J、W；D.KWh、KW。46决定电灯亮度的物理量是（ ）A.电压；B.电流； C.电功；D. 电功率。47将断了的灯丝搭在一起（ ）A.灯丝电阻变大了，灯泡变亮了；B.灯丝电阻变大了，灯泡变暗了；C.灯丝电阻变小了，灯泡变亮了；D.灯丝电阻变小了，灯泡变暗了。48电热器是利用电能转化为内能来加热物体的用电器。下列用具中是电热器的是（ ）A.电风扇；B.电视机；C.洗衣机；D.电饭锅。49学校电工师傅在布置晚会的会场时，不小心将二个“PZ220-40”的灯泡串联后再接入220V的电路中，这二个灯泡工作时的亮度及每个灯泡的功率是（ ）A.比正常时暗，20W；B.比正常时暗，10W；C.亮度不变，40W；D.比正常时亮，80W。50将“PZ220-100”的灯泡L1与“PZ220-40”的灯泡L2串联后接入电压220V的电路中（ ）A. L1比L2亮；B. L1比L2暗；C.二灯一样亮；D.无法确定。51在图29-2中，电阻R1和R2以不同的方式连接到一个相同的电路中。若R1R2，电流做功快的是（ ） A.B. C.D52下列说法中正确的是（ ）A.用电器并联时，电路的总功率总是等于各用电器的额定功率之和；B.电器串联时，电路的总功率总是小于各用电器的额定功率之和；C.用电器并联时，电路的总功率总是等于各用电器的实际功率之和；D. 用电器串联时，电路的总功率总是小于各用电器的实际功率之和。53小李实验时误将一只标有“6.3V，1.5W”的小灯泡连接到12V的电源上。电路稳定后这只灯泡的实际功率是（ ）A.略小于1.5W；B.等于1.5W；C.略大于1.5W；D.0W。三、实验与探究54小琳在做“测量小灯泡功率”的实验时，将测量得到的数据（小灯泡两端电压及通过它的电流）记录在下面的表格里：12345UV1.41.82.22.62.8IA0.100.120.140.160.17RPW（1）计算出小灯泡的电阻及功率并填入上表（2）根据上表可以得出结论： 1）小灯泡的功率随着电压增加而_； 2）小灯泡的电阻是_（选填“不”或“可”）变的。 3）随着电压升高，灯泡功率增大，灯丝温度也随之_，它的电阻_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。这说明小灯泡电阻的大小跟_有关系。55图29-3是小李连接的测量额定电压为2.2V的小灯泡功率的电路。（1）闭合开关后，灯泡_（选填“亮”或“不亮”）（2）这个电路_（选填“能”或“不能”）测出小灯泡的额定功率（3）请在图29-3的方框中，画出能够测量小灯泡额定功率的电路图56在上题中，当电压表示数为_V时，小灯泡正常工作，这时电流表的示数如图29-4所示。小灯泡的额定功率是_W。57