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文档简介
电功率第十八章知识梳理·夯基础精讲巧练·抓重点科学探究·理实验目录母题研究·破难点知识点1
电能电功1.电能(1)定义:电流所具有的能量称为电能。(2)单位及其换算A.国际单位:________,符号是J。
B.常用单位:________,也叫作度,符号是______。
C.单位换算:1kW·h=__________J。
焦耳
千瓦时kW·h3.6×106
W
其他形式的能
UIt
3.电能表类型转盘式电能表频闪式电能表示
意
图作用测量用电器在一段时间内消耗的_________主要参数“220V”表示电能表正常工作时的电压为220V“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为______A,额定最大电流为______A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流
电能
10
20类型转盘式电能表频闪式电能表主要参数“50Hz”表示电能表在频率为50Hz的交流电路中使用“600revs/(kW·h)”表示每消耗
1kW·h的电能,电能表转盘转过______“600imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能,电能表指示灯闪烁________读数电能表最右边格中显示的是小数部分,前面的格中是整数部分。消耗电能=前后两次电能表示数之差。如图所示,电能表的示数都为________kW·h
600r600imp2021.6知识点2
电功率1.电功率(1)物理意义:电功率是表示______________的物理量。
(2)定义:物理学中把电流___________与___________之比叫作电功率,用符号P表示。
(3)单位及其换算A.国际单位:瓦特,简称瓦,符号是____。
B.其他单位:千瓦(kW),毫瓦(mW)。C.单位换算:1kW=_____W,1mW=_____W。
电流做功快慢
所做的功
所用时间
W103
10-3(4)计算公式A.定义式:________。(普遍适用)
B.推导式:P=________=
。(只适用于纯电阻电路)
I2R2.额定功率与实际功率(1)概念A.额定电压:用电器正常工作时的电压。B.额定电流:用电器正常工作时的电流。C.额定功率:用电器在____________下工作时对应的功率。
D.实际功率:用电器在____________下工作时对应的功率。
额定电压
实际电压
(2)判断用电器是否正常工作的方法A.若U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作,如灯泡正常发光。B.若U实<U额,则P实<P额,用电器不能正常工作,如灯泡较暗。C.若U实>U额,则P实>P额,用电器可能被损坏,如灯丝被烧断。知识点3
焦耳定律1.电流的热效应(1)定义:电流通过导体时电能转化成________的现象叫作电流的热效应。
(2)电热的利用与防止A.利用:电暖器、电烙铁、电热毯、电饭锅等。B.防止:散热片、电脑的微型风扇等。
内能
2.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟_______________成正比,跟_____________成正比,跟___________成正比。
(2)计算公式:________。(普遍适用)
推导式:Q=W=_____=________=
____。
(只适用于纯电阻电路)
电流的二次方
导体的电阻
通电时间
Q=I2Rt
UIt
Pt
【温馨提示】在纯电阻电路(电热器)中,电流做的功全部转化为热量,即Q=W;在非纯电阻电路(电动机)中,电热是电流做功的一部分,即Q<W,只能用Q=I2Rt计算。【夯基辨疑】①电流做功的过程就是消耗电能的过程(
)②用电能表可以测量电流做功的多少(
)③电流越大,电流做功就一定越多(
)④电流做功的时间越短,电功率越大(
)⑤消耗电能越多的用电器,电功率就越大(
)⑥电路中发光越亮的电灯,它的额定功率就越大(
)⑦导体的电阻越大,电流通过导体产生的热量越多(
)⑧电流通过用电器产生的热量等于消耗的电能(
)√√××××××命题点1
电能表的读数及相关计算7地5考例1
【类题整合】
如图是小明家6月初和6月末的电能表表盘示意图。从表盘信息可知,他家同时使用的用电器总功率不能超过_______W,6月消耗的电能为______kW·h,若小明家所在地区每度电的电费是0.6元,这个月他家应交
____元电费。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min,电能表指示灯闪烁了32次,则该用电器在上述时间内消耗的电能为______kW·h,该用电器的电功率为______W。
4400
12575
0.02
400
练1(2024·聊城)为了测量家中路由器的电功率,小慧利用五一假期外出期间,关闭家里的其他用电器,用电能表测出一台路由器所消耗的电能,数据见表,计算可得路由器的电功率为_____W。若小慧所在小区有1000户家庭,按每户家庭只使用一台这样的路由器且全天开机、每度电0.6元计算,则小区用户每月(30天)为路由器支付的总电费为________元。
时间2024年5月1日上午7点2024年5月6日上午7点电能表示数/(kW·h)104320命题点2
电能、电功率的估测例2
【类题整合】
下列是对日常生活中一些物理量的估测,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)家用电冰箱一天消耗的电能约为24kW·h(
)(2)日光灯的额定功率约为500W(
)(3)电吹风的电功率约为5W(
)(4)台式计算机的电功率约为2000W(
)(5)液晶电视机的电功率约为100W(
)(6)家用空调的电功率约为1000W(
)××××√√练2
【新素材·电子工具】(2024·潍坊)手机是常用的电子工具。图示是某款国产手机,使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测,最符合实际的是(
)A.质量约为500gB.正常使用时,后壳温度约为65℃C.充满一次电消耗的电能约为0.3kW·hD.长度约为1.2dmD命题点3
焦耳定律的理解与计算7地2考考法❶电流的热效应例3(2024·菏泽)下列家用电器,利用电流的热效应工作的是(
)A.电冰箱
B.洗衣机C.电脑
D.电饭煲D练3(2024·济南高新一模)取口香糖锡纸,中间剪掉一些(图乙),将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,另一端接在电池的负极,很快发现锡纸条开始冒烟、着火(图甲),这是利用了电流的
效应。锡纸条上ab、bc、cd段长度相等,ab段的
(选填“电阻”或“电流”)大导致此处最先着火。
热电阻考法❷焦耳定律的相关计算例4(2023·聊城)熔断器是根据电流超过规定值一定时间后,以本身产生的热量使其熔断的原理制成的。测得某熔断器在不同电流下的熔断时间如表所示。若通过的电流为2.0A,熔断器的电阻为1Ω,则通电时间为_____s时熔断器熔断,此过程中熔断器产生的热量是_______J。
电流I/A1.22.02.53.04.0熔断时间t/s不会熔断4084.52.5【解题关键】
焦耳定律Q=I2Rt。40160练4
(2025·德州天衢新区二模)如图为一台“3V
3W”的手持迷你型小风扇,电动机线圈阻值为0.2Ω。则小风扇正常工作1min消耗的电能为________J,电动机线圈1min产生的热量为
J。
18012命题点4
额定功率与实际功率的辨析7地1考例5
【类题整合】
有两只灯泡,灯泡L1标有“220V100W”字样,灯泡L2标有“220V
40W”字样,假设两灯的灯丝电阻不受温度影响。判断下列说法正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)L1的电阻大于L2的电阻(
)(2)若两灯串联,则通过L1的电流比通过L2的电流大(
)(3)若两灯串联,则两灯的额定功率都不变(
)(4)若两灯串联,则L1的实际功率比L2的实际功率大(
)××√×(5)若两灯串联在440V的电路中,则两灯均正常工作(
)(6)若两灯串联在220V的电路中,则两灯的实际功率之和大于40W(
)(7)若L1两端的电压变为110V,则实际功率为50W(
)(8)若两灯并联,则L1比较亮(
)(9)若两灯并联,则L1消耗的电能一定比L2多(
)×××√×练5(2025·临沂)将一只“6V
3W”的小灯泡与一个阻值为12Ω的电阻串联后接到12V的电源上,闭合开关后,小灯泡的实际功率(
)
A.大于3W B.等于3WC.小于3W D.无法确定B命题点5
电功、电功率的相关计算7地7考【核心母题】
有两只灯泡,灯泡L1标有“6V
3W”字样,灯泡L2标有“6V
6W”字样,假设两灯的灯丝电阻不受温度影响,则:(1)灯泡L1的额定电压为____V,额定功率为____W。
(2)灯泡L1的额定电流为_____A,正常发光时的电阻为_____Ω。
(3)将灯泡L1接到电压为3V的电源上,该灯泡的实际功率为______W。
(4)灯泡L1正常发光1min消耗的电能为______J。
6
3
0.5
12
0.75
180(5)1.2度电可供一个灯泡L1正常发光______h。
(6)将灯泡L1与灯泡L2串联接在6V的电源上,灯泡____更亮一些,灯泡L1两端的电压为____V。
(7)将灯泡L1与灯泡L2并联接在4V的电源上,灯泡____更亮一些。
(8)若将灯泡L1与灯泡L2串联接在某电源两端,在保证电路安全且其中一只灯泡正常工作的条件下,电路中的电流为_____A,电源电压为____V,不能正常发光的那个灯泡的实际功率为_____W。
400L1
4L2
0.5
9
1.5【解题模板】【变式1】
铭牌类问题分析与计算(2024·济南)如图所示,是“220V
15W”的LED灯和“220V
15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法正确的是(
)A.灯两端的实际电压:LED灯低于白炽灯B.相同时间产生的内能:LED灯多于白炽灯C.相同时间消耗的电能:LED灯少于白炽灯D.电能转化为光能的效率:LED灯高于白炽灯D【变式2】
简单电路类分析与计算(2024·济宁)在如图所示的电路中,电源电压为6V,当开关S闭合后,电路总功率变化了1.8W,则电流表示数变化了________A,电阻
R=________Ω。
0.30.3【变式3】
图像类问题分析与计算(2024·济宁)如图是一个灯泡L和一个定值电阻R的I-U图像。下列分析正确的是(
)A.甲为灯泡L的图线B.当电压为0时,L与R的阻值均为0C.将L和R并联在6V的电源两端,电路总电阻为36ΩD.将L和R串联在6V的电源两端,L的功率为0.24WD【变式4】
动态电路类分析与计算(2024·枣庄)如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L标有“6V
3W”字样,滑动变阻器的规格“20Ω
1A”,电流表量程为0~0.6A。当开关S1、S2同时闭合时,小灯泡正常发光,则小灯泡正常发光的电阻RL为________Ω,滑动变阻器滑片P向右移动时,小灯泡的亮度将________(选填“变亮”“变暗”或“不变”);保持开关S1始终闭合,通过调节电路,使电路消耗的最大功率为P1,最小功率为P2,则P1∶P2=________。
12不变11∶3【变式5】
动态电路+图像分析与计算(2023·枣庄)如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L的阻值不变,滑动变阻器R的规格是“100Ω
1A”。闭合开关,在保证电路元件安全且能使小灯泡正常发光的前提下,最大范围内移动滑片,绘制了通过滑动变阻器的电流与滑动变阻器阻值关系的图像,如图乙所示。下列说法正确的是(
)A.电源电压为6VB.小灯泡的电阻为10ΩC.小灯泡的额定功率为1.8WD.整个电路电功率最小时,20s内滑动变阻器消耗的电能为12JC【变式6】
家用电器类分析与计算(2024·临沂)水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯,其简化电路如图乙所示,其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A;高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),求该款电热毯:(1)加热电阻的阻值。(2)高温挡正常工作时的加热效率。
实验25测量小灯泡的电功率1.实验原理:
P=UI
。
2.实验器材:小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。3.实验装置4.实验步骤(1)按电路图连接实物电路。(2)闭合开关S,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。(3)调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压高于额定电压,为额定电压值的1.2倍,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。(4)调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压,为额定电压值的0.8倍,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。(5)断开开关,整理实验器材。5.实验分析(1)电路作图:画电路图、连接实物图或实物图纠错。(2)连接实物电路时的注意事项:开关应
断开
,滑动变阻器的滑片移到
阻值最大处
。
(3)滑动变阻器的作用:
保护电路,改变小灯泡两端的电压
。
(4)电流表和电压表的使用与读数。
(7)测量小灯泡的电功率
不需要
多次测量求平均值,原因是
小灯泡在不同电压下的功率不同
。
(8)使小灯泡正常发光的操作:
移动滑动变阻器的滑片使电压表示数等于小灯泡的额定电压
。
(9)小灯泡亮暗与实际功率的关系:实际功率越大,小灯泡越
亮
。
(10)小灯泡的U-I图像不是直线的原因:
灯丝的电阻随温度的升高而增大
。
(11)计算小灯泡的电功率:
P=UI
。
【实验分层训练】1.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。【基础设问】(1)请根据图甲,将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整。如图所示(2)在连接电路时,开关应_______,滑动变阻器的滑片P应置于___(选填“A”或“B”)端。
(3)移动滑片P,当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图丙所示,其示数为______A,小灯泡此时的电功率为______W。要测量小灯泡的额定功率,需将滑片P向____(选填“A”或“B”)端移动,直到电压表的示数为
2.5V。
断开
B
0.24
0.36
A
(4)将下表数据填完整后进行分析,发现小灯泡亮度是变化的,小灯泡的亮度是由其___________(选填“实际功率”或“额定功率”)决定的。
实验次数小灯泡两端的电压U/V通过小灯泡的电流I/A小灯泡的亮度小灯泡的电功率P/W110.2微弱0.221.5
较暗
32.50.28明亮0.7实际功率进一步分析还发现:①__________________越大,小灯泡的实际功率越____,小灯泡越亮。
②虽然是同一小灯泡,但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比,其原因是________________________________。
③实验设计中存在不完善的地方是__________________________。
小灯泡两端的电压大小灯泡的电阻随温度的变化而变化实际电压都不大于额定电压(5)实验中多次测量的目的是
。
A.测不同电压下小灯泡的实际功率B.多次测量求平均值,减小误差(6)实验中,小灯泡突然熄灭,电流表示数为零,电压表示数变大,电路中的故障可能是
。
A小灯泡断路
小于>
不能
在探究导体中电流和导体两端电压关系时应保持电阻不变,但小灯泡的电阻是随温度变化的(10)另一同学利用相同的器材做实验,当他连接好最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭,他连线过程中肯定出现的错误是____________,还可能出现了以下错误中的___(填字母序号)。
A.电压表串联在了电路中B.电流表并联在了小灯泡两端C.连接滑动变阻器时,用了C、D两个接线柱D.连接滑动变阻器时,用了A、B两个接线柱
未断开开关C(11)若考虑电压表的电阻(即电压表中有电流通过),图甲电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比______
(选填“偏大”或“偏小”)。
(12)若电压表损坏,某同学利用一个定值电阻R0和两个开关,设计了如图丁所示的电路,并进行实验:①只闭合开关S和S1,调节滑片P,使电流表示数为________
;
②保持滑片P位置不动,断开开关____,闭合其他开关,读出电流表示数为I;
③小灯泡的额定功率表达式为P额=_______________(用已知量和测量量表示)。
偏大
S1
实验26探究影响电流热效应的因素1.实验器材:电源、电阻丝、滑动变阻器、开关、空气盒、U形管、导线。2.实验装置3.实验步骤(1)探究电流通过导体时产生的热量与
电阻
的关系:将图甲装置接入电路,一段时间后观察U形管中液面的高度变化。
(2)探究电流通过导体时产生的热量与
电流
的关系:将图乙装置接入电路,一段时间后观察U形管中液面的高度变化。
4.实验分析(1)被加热物质的要求:
物质种类、质量、初温均相同
。
(2)被加热物质选用空气的原因:
空气的比热容小,可以使实验现象更明显
。
(3)实验方法①转换法的应用:通过观察
U形管中液面高度的变化
来比较电流通过导体时产生热量的多少。
②控制变量法的应用:A.探究电热与电流的关系时,控制
电阻丝的阻值
和
通电时间
相同,改变
通过两电阻丝的电流大小
。
B.探究电热与电阻的关系时,控制
通过电阻丝的电流
和
通电时间
相同,选择两个阻值不同的电阻丝。
C.探究电热与通电时间的关系时,控制
电阻丝的阻值
和
通过电阻丝的电流
相同,改变
通电时间的长短
。
(4)焦耳定律的相关计算:
Q=I2Rt
。
5.实验结论:电流通过导体时产生的热量与
电流
、
电阻
和
通电时间
有关。在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,产生的热量
越多
。在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量
越多
。在电阻相同、通过电阻的电流相同的情况下,通电时间越长,产生的热量
越多
。
【实验分层训练】2.图甲是物理实验小组探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气,且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连,接入电路。【基础设问】(1)组装之前,U形管内注入
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