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第一节　电能　电功率　焦耳定律
第十四讲　电功率
1.电能与电功
电能 单位 国际单位：焦耳（J） 常用单位：千瓦时（符号：kW·h），俗称“度”
换算关系：1 kW·h＝ 　3.6×106　 J
电能表 作用 用来测量 　用电器消耗电能　 的仪表，又称电度表
参数 意义 “220 V”：表示应接在220 V的电路中工作
“20 A”：表示允许通过的 　最大电流　 是20 A
“kW·h”：表示测量结果记录的单位是kW·h
“50 Hz”：表示在50 Hz的交流电路中使用
“1 600 imp/（kW·h）”：表示 　用电器每消耗1 kW·h电能，电能表指示灯闪烁1 600次　
3.6×106　
用电器消耗电能　
最大电流　
用电器每消耗1
kW·h电能，电能表指示灯闪烁1 600次　
电能表 读数 方法 前后两次示数之差表示相应时间内电路消耗的电能，其中最后一位是小数
电功 定义 电流所做的功，用符号W表示，单位是焦耳（J）
实质 电流做功的过程就是把 　电　 能转化为 　其他形式　 能的过程
影响 因素 电压的高低、电流的大小、通电时间的长短
公式 基本公式：W＝ 　UIt　 （适用于所有电路）
变形公式：W＝I2Rt，W＝t（仅适用于纯电阻电路）
W总＝W1＋W2＋…＋Wn（电流做的总电功等于各部分电路电流所做的电功之和）
电　
其他形式　
UIt　
2.电功率
电功率 意义 表示电流做功的快慢
定义 电流在某段时间内所做的功跟这段时间的比值，用符号P表示
公式 P＝（定义式，适用于所有电路）
P＝UI（决定式，适用于所有电路）
P＝I2R，P＝（变形式，仅适用于纯电阻电路）
P总＝P1＋P2＋…＋Pn（适用于所有电路）
串联电路：＝；串联纯电阻电路：＝
并联电路：＝；并联纯电阻电路：＝
电功率 单位 国际单位：瓦（W）　
其他单位：千瓦（kW）
换算关系：1 kW＝ 　103　 W
103　
额定功率与实际功率 额定电压 用电器正常工作时的电压（U额）
实际电压 在实际使用时，加在用电器两端的电压（U实）
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率（P额）
实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率（P实）
铭牌意义 如“220 V　40 W”的灯泡，表示灯泡的额定电压为220 V，额定功率为40 W
关系 U实＞U额，P实 　＞　 P额（说明：如果U实过大，用电器可能损坏）
U实＝U额，P实 　＝　 P额
＞　
＝　
额定功率与实际功率 关系 U实＜U额，P实 　＜　 P额
＝（仅适用于纯电阻电路）
＜　
3.焦耳定律
电流的 热效应 定义 电流通过导体时，导体发热的现象
实例 电动机工作时，线圈发热；电热毯工作时，电阻丝发热；等等
影响因素 电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关
焦耳定律 内容 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
表达式 Q＝ 　I2Rt　 ， P热＝ 　I2R　 （用电器发热功率表达式）
Q＝W＝Pt＝UIt＝t（仅适用于纯电阻电路）
I2Rt　
I2R　
电热的利用与防止 利用 常见电热器有电炉、电饭锅、电热毯、电烤箱、电熨斗等
防护 常利用增大散热面积、安装散热窗、安装风扇等方法加快散热
1.5 kW·h＝ 　1.8×107　 J。
2.如图所示，电阻R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，把它们并联接在电源电压U＝3 V的电路中，则电阻R1、R2并联后的总电阻为 　2.4　 Ω；通电30 s，电阻R1消耗的电能为 　67.5　 J。
第2题图
1.8×107　
2.4　
67.5　
基础提升　
考点1　电能、电功、电功率
3.一台额定功率为2 000 W的电热水器，水箱内装有50 kg水，要把这箱水从20 ℃加热到60 ℃，电热水器正常工作需要 　4 200　 s；若水吸收的热量全部由天然气燃烧提供，则需要完全燃烧 　0.21　 m3天然气。[不计能量损失，c水＝4.2×103 J/（kg·℃），q天然气＝4.0×107 J/m3 ]
4.当天空中空气的湿度很大，两块云之间的电压很高时，本来不导电的空气就会变成导体，强大的电流可在瞬间通过天空，形成闪电。某次闪电的放电电流约1×104 A，放电电压约1.8×108 V，放电时间约0.01 s，则这次闪电释放的电能约 　1.8×1010　 J，合 　5 000　 kW·h。
4 200　
0.21　
1.8×1010　
5 000　
5.（2023·济南）商场中，卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说：微波炉很省电，用一次花不了多少电费。顾客说：我觉得微波炉很费电，我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看，售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时（　D　）
A.消耗较少的电能，消耗较多的电能
B.电功率较小，电功率较大
C.电功率较小，消耗较多的电能
D.消耗较少的电能，电功率较大
D
6.（2023·宿迁）关于图中所示的小明家的电能表，下列说法正确的是（　B　）
A.电能表的示数为2023.6 J
B.电能表能正常工作的最大电流是40 A
C.电能表是测量电功率的仪表
D.脉冲指示灯闪得越快，电路消耗的电能越多
第6题图
B
7.如图所示是甲、乙两个小灯泡的I－U图像，它们的额定电压均为6 V。下列说法错误的是（　C　）
A.甲、乙的电流与电压不成正比，是因为它们的电阻随温度的变化而变化
B.甲、乙的额定功率之比为2∶1
C.将甲、乙串联在8 V的电压下，甲可以正常工作
D.将甲、乙并联在2 V的电压下，干路的总电流为0.5 A
第7题图
C
8.如图所示，两个小灯泡L1、L2串联，闭合开关S，小灯泡L1发光，小灯泡L2不发光。发生这一现象的原因不可能的是（　B　）
A.电源电压较低
B.小灯泡L2发生了断路
C.小灯泡L2发生了短路
D.小灯泡L2的实际功率很小
第8题图
B
9.如图所示，R1是定值电阻，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，下列说法正确的是（　C　）
A.电流表、电压表的示数都变小
B.电压表的示数与电流表的示数的比值不变
C.R1消耗的电功率减小
D.电路消耗的总功率增加
第9题图
C
10.（2022·安徽）如图甲所示是某电火锅的铭牌，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2为阻值一定的电热丝，且R1＜R2。通过控制开关S1、S2的断开或闭合状态，可以让电火锅在不同挡位工作。
　　
第10题图
（1）电火锅在低温挡工作时，开关S1、S2分别处于什么状态？
解：（1）根据P＝可知，在U一定时，P与R成反比。
由电路图可知，只闭合开关S1时，电路消耗的功率P1＝；只闭合开关S2时，电路消耗的功率P2＝；闭合开关S1、S2时，R1、R2并联，并联电路中的总电阻比任何一个并联电阻都小，电路消耗的功率P3＝。因为
R总＜R1＜R2，所以P总＞P1＞P2，则电火锅在低温挡工作时，开关S1断开，开关S2闭合。
答：（1）电火锅在低温挡工作时，开关S1断开，开关S2闭合。
（2）求R1∶R2的值。
解：（2）断开开关S1，闭合开关S2，是低温挡，由P低＝得，R2＝＝＝96.8 Ω。
断开开关S2，闭合开关S1，是中温挡，由P中＝得，R1＝＝＝48.4 Ω，
则R1∶R2＝48.4 Ω∶96.8 Ω＝1∶2。
答：（2）R1∶R2的值为1∶2。
（3）家庭电路的电压是220 V，某插座的额定电流是5 A，用该插座仅给电火锅供电。从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择哪个挡位？说明理由。
解：（3）某插座的最大功率Pmax＝UImax＝220 V×5 A＝1 100 W，则功率之间的关系为P低＜P中＜Pmax＜P高，所以从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择中温挡。
答：（3）从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择中温挡。
1.（2023·泰州）小华将电阻丝R1和R2（R1＞R2）分别浸没在质量和初温均相同的煤油中，按如图所示接入电路，闭合开关后，通过两电阻丝的 　电流　 相等。根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生 　热量　 的多少。通电一段时间，发现甲瓶中温度计的示数上升较 　高　 （选填“高”或“低”）。
第1题图
电流　
热量　
高　
考点2　焦耳定律及其应用
2.（2020·安徽）如图所示，电源电压U＝9 V，电阻R1＝20Ω，R2＝10Ω，则通电1 min该电路产生的热量为 　162　 J。
第2题图
162　
3.如图所示，电源电压U＝12 V，电阻R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，R3＝4 Ω。当断开开关S2，闭合开关S1时，电阻R1消耗的电功率为 　8.64　 W；当闭合开关S1、S2时，6 s内电流通过电阻R2产生的热量为 　32　 J。
第3题图
4.某导体的电阻为20 Ω，当通过它的电流为2 A时，则其1 min产生的热量为 　4 800　 J。
8.64　
32　
4 800　
5.（2022·安徽）如图所示，电源电压为3 V，且保持不变，电阻R1＝10 Ω、R2＝20 Ω。闭合开关S，则通电100 s，电阻R1产生的热量为 　10　 J。
第5题图
10　
【变式设问】
（1）R2的功率为 　0.2　 W。
（2）R1与R2消耗电能的比值为 　1∶2　 。
0.2　
1∶2　
6.（2023·福建）下列利用电流热效应工作的用电器是（　D　）
A.电视机 B.电风扇 C.电脑 D.电炉
D
7.（2023·广西）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（　C　）
A.电阻变小
B.电流比别处的电流小
C.电阻变大
D.电流比别处的电流大
C
8.（2023·安徽）在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为12 Ω的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置与12 V的汽车电池接通工作1 min，产生的总热量为 　3600　 J。
第8题图
3600　
9.（2023·无锡）如图所示是超市常用的塑料袋封口夹的电路原理图，电源电压为5 V，电热丝R阻值为1Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 　热　 效应实现高温封口，3 s内产生的热量为 　75　 J。若使用时总把塑料袋烫坏，则可以 　增大　 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。
第9题图
热　
75　
增大　

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