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一轮复习讲义21 电功与电功率
【知识梳理】
1、电能表是用来测量电路消耗电能的仪表。电能表上的单位是千瓦时（kw·h），俗称度。电能表显示数字的框子最后一位是红色的，表示的是小数 。1kw·h=1度=3.6×106J，在数值上等于 功率为1kw的用电器工作1h所消耗的电能。
2、电能表的技术参数：① “220V”：表示电能表适用的额定电压（额定电压：用电器或电学仪表正常工作时的电压）；② “10（40）A”：10A表示基本电流，40A表示允许在长时间内通过电能表的最大电流；③每千瓦时转数（N）：“3000r/(kw·h)”表示用电1kw·h电能表转盘转动3000圈。 每千瓦时闪烁的次数：“6400imp/（kw·h）”表示用电1kw·h耗电指示灯闪烁6400次。④电能表测电能：a.长时间W=W2-W1；b.短时间W=n/N（n为短时间内转盘转动的圈数）。
3、电流所做的功叫做电功（W）。电流做了多少功，就表示把多少电能转化为其他形式的能。
4、探究影响电流做功的因素（控制变量法）：①实验中通过灯泡的亮度反映电流做功的多少（转化法）。
②研究电功跟电压的关系时，应该把两盏灯串联起来，保证通过两盏灯的电流和通电时间相同；现象：电压大的灯泡亮；结论：电流和通电时间相同时，电压越大，电流做的功就越多。③要研究电功跟电流的关系，应该将两灯并联起来，保证加在两灯泡两端的电压和通电时间相同；现象：电流大的灯泡亮；结论：电压和通电时间相同时，电流越大，电流做的功就越多。④结论：电功的多少跟电压、电流和通电时间有关。电压越高，电流越大，通电时间越长，电流做的功就越多。
5、电功计算公式： W=UIt，（W—电功，单位—J；U—电压，单位—V；I—电流，单位—A；t—时间，单位—s。），推导公式：W=U2t/R（I=U/R代入），W=I2Rt(U=IR代入)。
注意：（1）公式中的各物理量仍要具有“同—性”和“同时性”；（2）必须采用国际单位。
6、电功与电阻的关系：①串联W1:W2=R1:R2 ；②并联W1:W2 =R2:R1。
7、电功率是反映电流做功快慢的物理量，我们把电流做功与时间的比值称为电功率（P）；电功率的单位有瓦（w）、千瓦（kw）、毫瓦（mw）。
8、电功率的计算公式是P=W/t=UI（适用于所有电路）；推导公式：P=I2R=U2/R（纯电阻电路）。
9、（1）额定电压：用电器正常工作的电压；额定功率：用电器在额定电压下的功率；实际功率：用电器在实际电压下的功率。（2）P额=U额I额=U2额/R；P实=U实I实=U2 实/R。
10、某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W。
11、测量小灯泡的额定功率和实际功率：
（1）实验原理：P=UI；
（2）测量的物理量：灯泡两端的电压、通过灯泡的电流；
（3）实验电路图（如图所示），滑动变阻器在本次实验中的作用是：
①保护电路；②改变灯泡两端的电压。
（4）实验现象：
①当U实＝U额时，P实＝P额，灯正常发光（用电器正常工作）；
②当U实＜U额时，P实＜P额，灯光暗淡（用电器不能正常工作）；
③当U实＞U额时，P实＞P额，灯发光强烈 (易损坏用电器)。
（5）结论： ①灯泡的亮度取决于实际功率大小；
②不能 计算小灯泡电功率的平均值，因为 小灯泡实际电功率随实际电压的增大而增大 。
12、若电灯的电阻不变，根据R=U2/P，有：P实/P额=(U实/U额)2，若实际电压是额定电压的1/2，则实际功率就是额定功率的(1/2)2，即1/4。以此类推。
【精题精练】
命题1：电功与电能
1.一个电能表，表盘上标明“720revs/（kW.h）”，它的意思是______________
__________________，呼和浩特教研室某段时间用电，电能表两次示数如图所示，
该时间段该地区每度电电费1.2元，这段时间需要交付________元电费。
2.下列关于电能的说法正确的是（　　）
A．可以通过电流表把电能直接测量出来 B．电能的单位是“度”，学名叫做千瓦
C．消耗电能越多的用电器，电功率就越大 D．消耗电能相同的用电器，产生的热量不一定相同
2.为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的　 　。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为　 　kW h。
4. LED灯具有节能、环保的特点。一个“220V 5W”的LED灯与一个“220V 60W”的白炽灯亮度相当。若一个“220V 60W”的白炽灯每天正常工作4小时，30天消耗的电能是 kW·h，这些电能可供“220V 5W”的LED灯正常工作 小时。
5.小明家电能表上月底的示数为 (
2
2
80
182
8
)本月底的示数如图所示,他家本月消耗电能 kW·h.小明家同时工作的用电器总功率不得超过 W.小明将一个电风扇单独接入电路中,10min内电能表的指示灯闪烁了32次,此过程中电风扇消耗电能 J。
6．如图是某同学家的电子式电能表5月份月初、月末的表盘示数，电能表的表盘上标有“1600imp/（kW·h）”字样（表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次）。根据以上信息可知：该同学家5月份共用电＿＿＿＿kW·h。如果关闭家里其它用电器，只让微波炉单独工作，发现3min内指示灯闪烁160次，则微波炉在于3min内消耗的电能为＿＿＿＿J，微波炉的实际功率为＿＿＿＿W。
7．如图甲所示，是某兴趣小组在“伏安法测电阻”实验中分别作出R1、R2的U—I图象。小明利用R1、R2两个电阻设计了如图乙所示的实验电路，此时，电流表示数为0.6A，则：
（1）R1的阻值大小
（2）在图乙的实验中R2的阻值为多少
（3）此电路1min内R1、R2消耗的电能之和是多少
（4）如果小红将R1、R2串联，接入6V的电源两端，则通过R2的电流是多大
命题2：电功率
1.某房间原来只接有一只标有“PZ220﹣40”的灯泡，小明又用一只完全相同的灯泡，将它俩串联在一起，在电源电压不变的情况下，房间内的总亮度将（　　）
A．变亮 B．变暗 C．不变 D．无法确定
2.有两只灯泡L1、L2，分别标有“220V 100W”和“220V 40W”的字样。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是（　　）
A．两灯正常发光时，L1的电阻较大
B．两灯并联接入220V的电路，L1、L2消耗功率之比是2:5
C．两灯串联接入220V的电路，L1消耗的功率小于25W
D．两灯串联接入220V的电路，两灯泡消耗总功率大于40W小于100W
3．如图所示的电路中，电源电压为30V，定值电阻为60Ω，滑动变阻器标有“30Ω 1.5A”字样，在该电路正常使用的情况下，则（　　）
A．滑动变阻器消耗的最小功率为45W
B．电流表的最大示数为1.5A
C．电路消耗的最大功率为60W
D．当滑片P滑到最右端时，定值电阻R消耗的功率为75W
4.小明发现家中图示电能表的转盘在40min内转动了3600圈，则他家中用电器实际消耗的电能为 kW h，实际功率为 kW；若该电能表能正常工作的最大电流为10A，则小明家中还能接入额定功率为
W的用电器。
5．如图所示电路，电源电压不变，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电压表的示数将＿＿＿＿，小灯泡的电功率将＿＿＿＿（均填“变大”、“变小”或“不变”）。小灯泡的亮度将＿＿＿＿（填“不变”“变亮”或“变暗”）。
6．如图所示，电源电压为18V且保持不变，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器的最大阻值100Ω，小灯泡L标有“6V 3W”字样，闭合开关S，当灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为＿＿＿W，若灯泡的电阻不变，在保证电路各元件安全的情况下，滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为＿＿＿＿＿＿＿。
7.在测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是　 　，经分析有一根导线链接错误，请在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路。
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I﹣U图象如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　 　W，由图可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而　 　，滑动变阻器的规格应选择　 　。
A.10Ω 1A B.15Ω 1A C.25Ω 1A D.30Ω 1A
（3）有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，你认为这种说法　 　（选填“合理”或“不合理”），理由是　 　。
8.小军同学在“测定小灯泡电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材和电路，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）
（1）为了能够顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用　 　（选填“A”或“B”）。
A．“10Ω 5A”的滑动变阻器 B．“50Ω 0.5A”的滑动变阻器
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是　 　。
（3）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图乙所示），分析图象可知：小灯泡的额定功率为　 　W。
（4）完成上面实验后，小军同学又想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率，但发现电流表已经坏，于是他又找来了两个开关和一定值电阻，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压恒为U，定值电阻的阻值为R0，请你完成下面实验步骤：
① （填写S、S1、S2的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为　 　；
②　 　　　　 　（填写S、S1、S2的通断情况），保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表示数为U1；
③灯泡额定功率的表达式为P额＝　 　。
9．小刚设计了一种小鸡孵化器的电路模型，如图所示，在一般情况下，只需灯光照明，温度较低时，则需要加热。电源电压为72V，R1为定值电阻，R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“200Ω 3A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡上标有“12V 3W”的字样。
（1）灯泡正常工作时的电流是多大？
（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡正常工作，求R1的阻值。
（3）S、S1、S2均闭合时，求R2上消耗电功率的最小值和最大值。
参考答案：
1.每消耗1kW h的电能，电能表上的转盘转过720转；383.64元
2. D 3.电阻；76 4. 7.2 1.44×103 5.100.5 8800 3.6×104
6：151.9 3.6×105 2000
7：（1）
（2）U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V
（3）I=I1+I2=0.6A+0.5A=1.1A W=UIt=6V×1.1A×60s=396J
（4）由图甲可知，当电流为0.4A时，R1、R2上电压U1＋U2=6V，所以R1、R2串联在6V电路中时，通过R2的电流为0.4A。（其它方法正确即给分）
命题2：电功率
1. B 2.C 3：C
4. 1.2 1.8 400 5：变大 变小 变暗
6：6 24Ω～60Ω
7. （1）电压表串联在电路中（2）0.625；增大； C
（3）不合理； 灯丝电阻是变化的，无法得到电流与电压成正比。
8. （1）B；（2）小灯泡断路；（3）0.625；（4）①闭合开关S、S1；U－U额；②闭合开关S、S2；③。
9：（1）
（2）
R1===240Ω
（3）S、S1、S2均闭合时，灯泡被短路，电阻R1和滑动变阻器R2并联，电源电压为U=72V，则U1=U2=U=72V，而滑动变阻器的最大电阻为R大=200Ω，
∴R2消耗电功率的最小值为：Pmin===25.92W．
电阻R1的阻值为240Ω，而U1=U2=U=72V，
∴电流表A1测的通过电阻R1的电流I1===0.3A
而电流表A2测干路中的总电流，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，A2允许通过的最大电流为3A
∴通过R2的最大电流为：I2max=3A－0.3A=2.7A
Pmax=UImax=72V×2.7A=194.4W

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