《电功率》全章复习与巩固(提高)-知识讲解--(2).doc

《电功率》全章复习与巩固（提高）

【学习目标】
1、知道电能的单位是焦耳，另一个单位是千瓦时，会读电能表的示数。
2、知道电功，电流做了多少功，就有多少电能转化成其它形式的能。
3、知道电功率表示消耗电能的快慢，会用电功率的计算公式及导出公式进行简单的计算。
4、加深对电功率概念的理解，能测量小灯泡的额定功率和实际功率。
5、知道焦耳定律。了解利用和防止电热的场合和方法。
【知识网络】

【要点梳理】
要点一、电功、电功率、焦耳定律
1.基本概念：
项目
物理量
定义
单位
普适公式
推导公式（适用于纯电阻电路）
电功
电流所做的功
焦（J）
千瓦时（kW·h）

电功率
电功与时间之比(表示电流做功快慢的物理量)
瓦（W）
千瓦（kW）

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。
焦（J）

电功和电热
纯电阻电路：W=Q(电能全部转化成内能)；非纯电阻电路：W>Q（电能部分转化成内能）。
2.串、并联电路中的特点：

电功、电功率、焦耳定律与电阻的关系
电路中总的电功、电功率、焦耳定律与各个用电器的电功、电功率、焦耳定律的关系
串联

并联

要点诠释：
1.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程，有多少电能发生转化就说电流做了多少功。电功是电能转化多少的量度，电功和电能的单位相同。
2.电功表示电流做功的多少，电功率表示电流做功的快慢。
3. 纯电阻电路就是指电能全部转化为热能，不转化为其他形式的能量的电路。例如电炉等。非纯电阻电路就是指电能不仅转化为热能，还转化为其他形式的能量的电路。例如电动机还转化成了动能。
要点二、额定电压 额定功率
1.额定电压：用电器正常工作时的电压。
2.额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率。 。
3.用电器的铭牌：如某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率
25W的灯泡。若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0.11A
灯丝阻值。
要点诠释：
1、 实际电压、实际功率与额定电压、额定功率：
当时， 用电器正常工作
当时， 用电器不能正常工作，有时会损坏用电器。
当时， 长期使用会影响用电器的寿命。
2、 对某一用电器而言，额定电压和额定功率只有一个，而实际电压和实际功率却有无数个。灯泡的亮
度是由它的实际功率决定的。
3、若不考虑温度对用电器电阻的影响，则有，即电阻一定时，实际电压是额定电压的n倍，则实际电流也是额定电流的n倍，实际功率是额定功率的n2倍。
要点三、测量、实验
1.电能表：
（1）作用：测量用电器在一段时间内消耗的电能。
（2）计算方法：电能表的示数由四位整数和一位小数组成。电能表的计量器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。但要注意电能表的示数的最后一位是小数。
（3）重要参数的意义：

2.测量小灯泡的电功率
（1）实验原理：
（2）实验器材：电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
（3）电路图：

（4）实验过程
①按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；
②闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为Ie、Ue，记录小灯泡的亮度；
③调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察电流表和电压表的示数，记录为I1，U1，记录小灯泡的亮度；
④调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为I2，U2，记录小灯泡的亮度；
⑤重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I3、U3，I4、U4，记录小灯泡的亮度；
⑥根据P=UI，算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1……P4；
⑦分析数据，整理器材。
（5）实验结论：
　　小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮；
　　当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光；
　　当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情况下亮；
　　当小灯泡的两端的电压小于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情况下暗。
（6）注意事项：
　　A．连接时，开关断开，防止因短路而损坏电源或灯泡。
　　B．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至滑动变阻器的最大阻值处，防止电路中的电流过大，将灯烧坏。
　　C．电源电压应高于灯泡的额定电压，防止无法调节到额定电压。
　　D．电压表的量程应大于灯泡的额定电压，电流表的量程应大于灯泡正常工作时的电流。
　　E．滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡正常工作时的电流，滑动变阻器的最大电阻值应与灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
　　F．通过三次不同电压下（额定电压，1.2倍额定电压和低于额定电压）的测量，体会用电器的实际功率并不一定等于额定功率，而是取决于加在用电器两端的实际电压。
G．在做第二次实验时（实际电压不能超过额定电压的1.2倍）需要小心调节滑动变阻器，以免烧坏灯泡。
H．实验前，要检查电路并试触，实验结束后，要先断开开关，再整理器材。
3.探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
（1）实验方法：控制变量
（2）实验过程：
①热量与电阻的关系：控制电流（I）相同，通电时间（t）相同,电阻（R）不同。
②热量与电流的关系：控制电阻（R）相同，通电时间（t）相同，电流（I）不同。
（3）电路图

（4）实验结论：
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多；在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
【典型例题】
类型一、基础知识
1.如图所示为某型号电能表的表盘，关于这个电能表，下列说法不正确的是（　　）

A．它是测量电功率的仪表
B．它当前的示数为7148.0kW•h
C．在使用这个电能表的家庭电路中，每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转720转
D．在使用这个电能表的家庭电路中，同时使用的用电器总功率不应超过2200W
【答案】A
【解析】电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，不能直接测量电功率，A说法错误；当前电能表的读数为7148.0kwh，B说法正确；720r/kw•h，表示每消耗1kw•h的电能，电能表的转盘转720转，C说法正确；同时使用的用电器总功率不能超过P=UI=220V×10A=2200W，D说法正确。故选A。
【总结升华】本题考查对电能表参数的理解，关键是理解电能表各参数的物理意义
2.一个电熨斗的功率是500W，下列表述中正确的是（ ）
A．这个电熨斗消耗的电能是500J
B．这个电熨斗每秒钟完成500J/s的功
C．这个电熨斗1秒钟内消耗的电能是500J
D．这个电熨斗1秒钟内完成500W的功
【答案】C
【解析】根据功率的物理意义，功率是500W表示1秒内做功（或消耗电能）500J，故选C。
【总结升华】本题考查了功率的物理意义
举一反三：
【变式】下列说法中错误的是（ ）
A.电功率是表示电流做功快慢的物理量
B.kW，W都是电功率的单位
C.消耗电能多的用电器功率大
D.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程
【答案】C
3、把“PZ110—100”和“PZ110—25”的两只灯泡串联接到220V的电路上，则
A.25W的灯泡被烧坏 B.100W的灯泡被烧坏
C.两只灯泡均被烧坏 D.两只灯泡均正常发光
【思路点拨】根据灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，根据R=U2/P可知灯泡电阻，利用串联分压可以求出两电阻两端的电压，再和灯泡的额定电压去比较，就可判断出灯泡是否会被烧坏。
【答案】A
【解析】由可得：灯泡“PZ110-100”的电阻，灯泡“PZ110-25”的电阻，当两只灯泡串联接到220V的电路上，电流相等，所以，又，解得：，，
所以，，因为灯泡“PZ110-25”两端的实际电压超过其额定电压，所以灯泡“PZ110-25”会被烧坏。选项A正确。
【总结升华】本题考查了欧姆定律和电功率公式的灵活运用，关键是根据串联后电路的实际电压与额定电压相比较得出灯泡的变化情况。
举一反三：
【变式】电灯甲、乙额定电压相等，串联后接在某电路中，甲灯比乙灯亮，则下列说法正确的是
A. 甲灯的额定功率和实际功率都大
B. 乙灯的额定功率和实际功率都大
C. 甲灯的额定功率小，实际功率大
D. 乙灯的额定功率小，实际功率大
【答案】C
【解析】对于同一类型灯泡，比灯泡亮度，其实比的是实际功率，因为两灯串联在电路中，由可知，谁的电阻大，谁的实际功率就大，谁就亮，所以甲灯的实际功率大，其电阻也大。由题可知，两灯泡额定电压相同，由可知，当额定电压相同时，谁的电阻大，谁的额定功率小，所以甲的额定功率小。C选项正确。
4、一个额定电压为2.5V的小灯泡，正常发光时通过灯丝的电流为0.2A，求
　　（1）小灯泡的额定功率；
　　（2）小灯泡正常发光时的灯丝电阻；
　　（3）小灯泡正常发光时，通电1min小灯泡消耗多少电能？
【答案与解析】
（1）小灯泡在额定电压下正常发光时的功率即为小灯泡的额定功率。所以由题知：
　　 P额=U额·I额=2.5V×0.2A=0.5W。
（2）由欧姆定律可得，所以小灯泡正常发光时的灯丝电阻为：
　　　 　。
（3）电灯1s内消耗的电能叫小灯泡的电功率，由可知，通电1min小灯泡消耗的电能为：
　　　 。
【总结升华】一切额定的条件都只有在题中出现“正常工作”时才能使用，否则只能用来求额定的电流、电功率、电压。还可以用来求电阻。
举一反三：
【变式】把一个标有“220V 100W”的照明灯泡接到110V的电路上，忽略温度对灯丝电阻的影响，则此灯泡的实际功率为多少？
【答案与解析】由额定条件可知

类型二、综合应用
5.在图所示的电路中，电源电压保持不变，开关S闭合后，调节滑动变阻器滑片P的位置，当灯泡L恰好正常发光时，电流表A的示数为0.5A，电压表V的示数为2V，则关于该电路，下述判断正确的是
A.电源电压是2V
B.灯泡的额定功率是1W
C.若滑片再向右滑动，灯泡有可能被烧毁
D.若滑片再向右滑动，A表示数将减小，V表示数将增大
【思路点拨】分析电路可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电流表测的是电路中的电流，电压表并联在灯L两端，测的是灯L两端的电压。然后根据串联电路的特点和欧姆定律、功率的公式即可进行判断或计算。
【答案】B
【解析】分析电路可得：滑动变阻器和灯泡L串联，电压表测灯泡两端电压UL=2V，所以电源电压肯定大于2V，所以A错，灯泡的额定功率PL=ULI=2V×0.5A=1W，所以B正确。若滑片再向右滑动，其阻值变大，电路中电流变小，所以灯泡不会被烧坏，由U=IR可得灯泡两端电压变小，即电压表示数变小，C、D错误。
【总结升华】该题考查了变化电路的分析、欧姆定律的应用及功率的计算，其前提是先搞清楚电路的连接情况，尤其容易出错的是，学生会误认为电压表测的是滑动变阻器两端电压。
举一反三：
S
P
V
A
L
【变式】如图所示，电源电压4.5V保持不变，灯L上标有“2.5V 1.25W”字样，电流表的量程为（0～0.6）A，电压表的量程为（0～3）V，滑动变阻器的最大阻值是20Ω。当开关S闭合后，移动滑动变阻器的滑片P，在保证电路安全的情况下，则下述判断正确的是
A．电流表的最大示数为0.6A
B．电压表的最小示数为0V
C．滑动变阻器消耗的功率可能为2W
D．灯L消耗的最小功率0.45W
【答案】D
【解析】A.灯泡的额定电流：，所以电路中的最大电流只能为0.5A，如果为0.6A则会烧坏灯泡，所以电流表的最大示数为0.5A，故选项A是错误的；
B.如果电压表的最小示数为0V，则此时灯泡两端的电压为4.5V，超过了灯泡的额定电压，灯泡会烧坏，所以选项B是错误的；
C.当Rp增大，电压表示数增大，则在电压表3V时，滑动变阻器Rp取最大值，同时灯L消耗的功率最小；当Rp减小，电流表示数增大，同时注意通过灯L上标有“2.5V 1.25W”字样，可得灯正常发光电流为0.5A，也是不能超过的，则在电流表示数为0.5A时，Rp取最小值；Rp的最大电流0.5A，电压最大3V，且不是同时出现，通过P=UI，可知功率不可能为2W，C错误。
D.当滑动变阻器两端电压为3V时，此时灯泡两端的电压是最小的为1.5V，灯泡消耗的功率是最小的，灯泡的电阻，灯泡的最小功率：，所以选项D是正确的。
6、（2012•南充）小华同学做“测量小灯泡额定功率”的实验，选用额定电压是2.5V的小灯泡

（1）如图是他实验的电路，但连接不完整，请你用笔画线代替导丝帮他完成电路的连接；
（2）小华正确连接电路后，闭合开关，发现灯不亮，但电压表有较大读数，则故障原因可能是 ；
（3）排除故障后，小华调节滑动变阻器使电压表的读数为 V时，小灯泡正常发光，此时，电流表的读数如图所示，则小灯泡的额定功率是 W。

【答案】（1）如图所示：

（2）灯泡断路
（3）2.5；0.75
【解析】（1）由已知实物图可知，电压表连接不完整，灯泡额定电压是2.5V，则电压表应选3V量程，电压表并联在灯泡两端。
（2）灯不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或灯泡之外电路存在断路，或电路电阻太大，电路电流太小，小灯泡的实际功率太小，不足以引起灯泡发光；电压表有较大示数，则灯泡不可能短路，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外不存在断路，如果电路电流太小，则灯泡两端电压较小，电压表示数较小，电压表不可能有较大示数；综合分析可知：电路故障是：灯泡断路；
（3）调节滑动变阻器当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，灯泡正常发光；电流表的量程是0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数是0.3A；灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
【总结升华】本题考查了连接实物图、电路故障分析、电流表读数、求灯泡的额定功率，连接实物图时，注意电压表量程的选择；分析电路故障时，考虑问题要全面，分析各种可能的故障原因，然后综合分析得出结论；对电表读数时，应先确定电表的量程与最小分度值，然后根据指针位置读出电表的示数，读数时，视线应与刻度线垂直。
举一反三：
【变式】如图所示是测额定电压为2.5V的小灯泡A的额定功率的电路连接图。

图甲
（1）请用铅笔画线代替导线，补充完整图甲中的实验电路；
（2）若小灯泡A正常发光时电流表的示数如图乙所示，小灯泡A的额定功率是 W。
图乙
（3）上一个实验结束后，小华手上还有一个标有“2.5V 0.■W”字样的小灯泡B，灯泡上“■”部分字迹模糊无法辨认。小华想用前面的实验电路继续测出灯泡B的额定功率（电路和滑动变阻器还保持在第2小题的状态）。他将开关S断开后把小灯泡A拆下，再将小灯泡B装上，此时如果想使灯泡B正常发光，闭合开关后应将滑片P向_______端移动。（选填“A”或“B”）
（4）在此实验过程中，小华发现滑动变阻器的滑片P分别位于A、B两端时，电压表的示数分别为2.9V和2.6V。此时小华应采取的措施是 。（选填序号）
A．断开开关，去掉一节干电池
B．断开开关，增加一节新的干电池
C．断开开关，将原滑动变阻器更换为最大阻值更大的滑动变阻器
D．断开开关，将原滑动变阻器更换为最大阻值稍小的滑动变阻器
【答案】（1）如图所示

（2）1
（3）A
（4）C
A
V
S
L
P
a
b

7、如图所示，电源电压不变，灯泡标有“3V 1.5W”且电阻不变，滑动变阻器的最大阻值为R。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动，当滑片P滑到某点c时（c点未标出），滑动变阻器接入电路的电阻值为R，电流表的示数变化了0.1A，灯泡此时刚好正常发光。求：⑴灯泡的电阻RL；⑵电源电压；⑶在滑片P从a端滑到某点c的过程中，滑动变阻器功率的变化范围。
【思路点拨】（1）根据题意，要先画出等效电路图，已知灯泡的额定电压和额定功率，且灯泡的电阻不变，所以就可以根据I=P/U得出电路中的电流，再根据R=U/I即可求出灯泡的电阻。
（2）滑片位置不同时，电路中的电流也不同，可以根据已知条件，将两种状态的电流计算出来，再根据电源电压不变，列出等式，可求出滑动变阻器全部接入电路时的电阻，根据欧姆定律的变形式即可求出电源电压。
（3）根据P=I2R分别求出滑片在a端和c点时滑动变阻器的功率，就可得出滑动变阻器功率的变化范围。
【答案与解析】
当滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路的电阻为R，等效电路为图甲，当滑片P在c点时，滑动变阻器接入电路的电阻为,灯泡正常发光，其两端电压为灯泡的额定电压UL=3V，灯泡的功率也为额定功率PL=1.5W，等效电路为图乙,因为滑片从a向c滑动时，其电阻会变小，所以电路中的电流会变大。

（1） 在图乙中，由P=UI可得：
所以灯泡的电阻
(2)因为
所以
因为电源电压不变，所以:
代值解得：
所以电源电压:
(3)滑片P在a端时，滑动变阻器的功率:
滑片P在c点时，滑动变阻器的功率
所以在滑片P从a端滑到某点c的过程中，滑动变阻器功率的变化范围1.44W~1.5W
【总结升华】根据电路的不同变化画出等效电路图，是解决本题的有效途径之一，这是我们在平时的解题当中应该加强的。同时，本题应用了欧姆定律、电功率的相关知识，要求我们对电路的分析、公式的运用都要相当熟练，而且一定要保证各个物理量的对应性，是一道很有挑战性的题目。
丫丫数学库