新人教版初三物理第十八章-电功率知识点+练习

同学们，当我们按下开关，电灯就会发光，电扇就能转动，这些日常现象背后都离不开“电”的功劳。而我们这一章要学习的“电功率”，正是描述电流做功快慢的物理量，它在我们的生活和生产中有着极为广泛的应用。理解电功率，不仅能帮助我们更好地使用电器，还能为后续更复杂的电学知识打下坚实基础。下面，我们就一同深入探究这一章的核心内容，并通过练习来巩固所学。一、知识点梳理1.电能与电功我们知道，电流通过用电器时，用电器会工作，这说明电流做了功，我们称之为电功，通常用符号W表示。电流做功的过程，实质上是电能转化为其他形式能的过程。例如，电流通过灯泡，电能转化为光能和内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。电功的大小与哪些因素有关呢？实验表明，电流所做的功，与电路两端的电压、通过电路的电流以及通电时间成正比。其计算公式为：W=UIt其中：*W表示电功，单位是焦耳（J），常用单位还有千瓦时（kW·h），俗称“度”。*U表示电压，单位是伏特（V）。*I表示电流，单位是安培（A）。*t表示时间，单位是秒（s）。单位换算：1kW·h=1kW×1h=1000W×3600s=3.6×10^6J。这个换算关系在解决实际问题时非常重要。2.电功率不同的用电器，在相同时间内消耗的电能多少往往不同，也就是说电流做功的快慢不同。为了描述电流做功的快慢，我们引入了电功率的概念，用符号P表示。电功率的定义是：电流在单位时间内所做的功。其定义式为：P=W/t其中：*P表示电功率，单位是瓦特（W），常用单位还有千瓦（kW）。1kW=1000W。*W表示电功，单位是焦耳（J）或千瓦时（kW·h）。*t表示时间，单位是秒（s）或小时（h）。将电功的计算公式W=UIt代入P=W/t，可得到电功率的另一个基本计算公式，也是我们计算电功率时最常用的公式之一：P=UI这个公式表明，电功率等于电压与电流的乘积。它适用于任何电路（用电器）。在纯电阻电路中（即电能全部转化为内能的电路，如电炉、电烙铁、白炽灯等），我们还可以结合欧姆定律I=U/R，推导出电功率的另外两个表达式：P=I²R（由P=UI和U=IR推导得出）P=U²/R（由P=UI和I=U/R推导得出）这两个公式只适用于纯电阻电路，使用时要特别注意电路的性质。3.额定功率与实际功率用电器上通常会标明其正常工作时的电压和电功率，这就是额定电压（U额）和额定功率（P额）。例如，一个灯泡上标有“220V40W”，表示这个灯泡的额定电压是220V，额定功率是40W，即当灯泡两端的电压为220V时，它消耗的电功率是40W，此时灯泡能正常发光。然而，用电器实际工作时的电压并不总是等于额定电压。当用电器两端的电压不等于额定电压时，它消耗的电功率就叫做实际功率（P实）。*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，用电器可能会损坏，不建议长时间使用。*当U实<U额时，P实<P额，用电器不能正常工作（如灯泡发光较暗）。对于一个给定的纯电阻用电器，其电阻R可以认为是不变的（忽略温度对电阻的影响）。因此，我们可以根据额定电压和额定功率求出其电阻R=U额²/P额。知道电阻后，就可以根据实际电压计算实际功率，或者根据实际功率计算实际电压。这一点在解题时尤为关键。4.电流的热效应与焦耳定律电流通过导体时，导体往往会发热，这种现象叫做电流的热效应。这是电能转化为内能的过程。英国物理学家焦耳通过大量实验，总结出电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。其公式为：Q=I²Rt其中：*Q表示热量，单位是焦耳（J）。*I表示电流，单位是安培（A）。*R表示电阻，单位是欧姆（Ω）。*t表示时间，单位是秒（s）。在纯电阻电路中，电流所做的功全部转化为内能，此时Q=W=UIt=U²t/R=Pt。但在非纯电阻电路中（如含有电动机的电路），电流所做的功大部分转化为机械能，只有一小部分转化为内能，此时Q<W，焦耳定律仍然成立，但Q≠W。二、练习题精选（一）选择题1.下列关于电功和电功率的说法中，正确的是（）A.电流做的功越多，电功率就越大B.用电器消耗的电能越多，电功率就越大C.用电器的电功率越大，消耗的电能就越多D.相同时间内，电流做的功越多，电功率就越大2.一个标有“220V100W”的灯泡，下列说法正确的是（）A.该灯泡只能在220V电压下工作B.该灯泡的实际功率一定是100WC.该灯泡正常发光时的电流约为0.45A（保留两位小数）D.该灯泡两端的电压为110V时，其实际功率为50W（假设电阻不变）（二）填空题3.某用电器在10分钟内消耗的电能为0.2kW·h，则该用电器的电功率是______W。4.一个电阻为10Ω的导体，通过它的电流为2A，通电5秒钟，导体产生的热量是______J，电流做的功是______J（假设为纯电阻电路）。（三）计算题5.一个“220V60W”的电风扇，接在家庭电路中正常工作。求：（1）通过电风扇的电流是多少？（2）电风扇的电阻是多少？（假设电动机线圈电阻不变，结果保留一位小数）（3）电风扇正常工作1小时消耗多少电能？6.把一个标有“6V3W”的小灯泡接在电压为9V的电源上，为了使小灯泡能正常发光，需要串联一个多大的电阻？这个电阻在1分钟内产生多少热量？---参考答案及解析：（一）选择题1.D解析：电功率是表示电流做功快慢的物理量，等于单位时间内电流做的功。电流做功多，但若时间很长，电功率不一定大，A错；消耗电能多，即电功大，同理电功率不一定大，B错；电功率大，若时间短，消耗电能也不一定多，C错；相同时间内做功越多，功率越大，D正确。2.C解析：“220V”是额定电压，灯泡在额定电压下正常工作，实际电压略高或略低也能工作，但功率不是额定功率，A、B错；正常发光时电流I=P额/U额=100W/220V≈0.45A，C正确；灯丝电阻R=U额²/P额=(220V)²/100W=484Ω，当U实=110V时，P实=U实²/R=(110V)²/484Ω=25W，D错。（二）填空题3.1200解析：t=10min=10/60h=1/6h，P=W/t=0.2kW·h/(1/6h)=1.2kW=1200W。4.200，200解析：Q=I²Rt=(2A)²×10Ω×5s=200J；纯电阻电路中，W=Q=200J。（三）计算题5.解：（1）家庭电路电压U=220V，P额=60W，由P=UI得I=P额/U=60W/220V≈0.27A。（2）由P=U²/R得R=U额²/P额=(220V)²/60W≈806.7Ω。（3）t=1h，W=P额t=0.06kW×1h=0.06kW·h。答：（1）通过电风扇的电流约是0.27A；（2）电风扇的电阻约是806.7Ω；（3）正常工作1小时消耗0.06kW·h电能。6.解：灯泡正常发光时的电压U灯=6V，功率P灯=3W。（1）串联电阻R分去的电压U_R=U总-U灯=9V-6V=3V。灯泡正常发光时的电流I=I灯=P灯/U灯=3W/6V=0.5A。串联电阻的阻值R=U_R/I=3V/0