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2024浙江省中考科学
复习课件
第23讲　电功与电功率
电功（九上教材P110）
1.电流所做的功叫电功。电功的实质：电流做功的过程就是
　电能　 转化为 　其他形式能　 的过程，电流做了多少功就有多少 　电能　 转化为其他形式的能。
2.公式：W＝ 　UIt　 ，单位为 　焦耳　 （简称焦，符号为J）、千瓦时（kW·h）。
1 kW·h＝ 　3.6×106　 J。
电能
其他形式能
电能
UIt
焦耳
3.6×106
3.对于纯电阻性用电器，电功还可用公式 　W＝I2Rt　 计算。
4.影响电功大小的因素有电压、 　电流　 和通电 　时间　 。
W＝I2Rt
电流
时间
5.测量电功的仪表是 　电能表　 （又称电度表或千瓦时计），计数器上前后两次读数之差就是这段时间内消耗的千瓦时数。
电能表
电功率（九上教材P111）
1.概念：电流在单位时间内所做的功叫 　电功率　 ，是用来表示 　电流做功快慢　 的物理量。
2.单位：瓦特（简称瓦，符号为W）、千瓦（kW）。
1 kW＝1000 W。
电功率
电流做功快慢
3．电功率的计算公式：P＝________、P＝________，对于纯电阻性用电器，电功率还可用公式P＝______、P＝_______计算。
UI
I2R
4.额定功率
（1）用电器在 　额定电压　 下正常工作时所消耗的电功率。
（2）用电器只有在额定电压下工作时，实际功率才等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯泡的 　实际　 电功率。
5.识别用电器的额定功率
以灯泡为例：PZ220 V　40 W。
PZ表示 　普通照明灯泡　 ，
220 V表示 　额定电压为220 V　 ，
40 W表示 　额定功率为40 W　 。
额定电压
实际
普通照明灯泡
额定电压为220 V
额定功率为40 W
电流的热效应（九上教材P117）
1.定义：电流通过导体时， 　电　 能转化为 　内　 能，这种现象叫做电流的热效应。
电
内
2.电流热效应的影响因素——用控制变量法进行研究
（1）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。
（2）在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
3.焦耳定律
（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟 　电流　 的平方、导体的 　电阻　 和通电时间成正比。
（2）表达式：Q＝ 　I2Rt　 。
电流
电阻
I2Rt
1.电功的计算
　　用电器消耗多少电能，电流就做了多少功。电能表是测量电功的仪表，电路中消耗了多少电功不仅可以从计数窗中读出，也可根据计数窗中数据结合电能表转盘转过的转数来测定。
例1　如图所示，是小静同学观察到自家电能表的情况，其显示的示数为 　1919.8　 kW·h。他关掉其他用电器，只让电饭锅处于加热状态工作，观察到电能表的转盘在8 min内转动了72转。则他家的电饭锅加热时的电功率为 　900　 W。
1919.8
900
变式1　电冰箱使用时外壳一定要 　接地　 ，以保证安全。夏天，为了节能，可将冰箱的设置温度适当调 　高　 （选填“高”或“低”），有一台冰箱铭牌上标有“220 V　150 W”字样，测得其一天消耗的电能为1.2 kW·h。假设冰箱在压缩机停止工作时不消耗电能，估算该冰箱压缩机在一天内工作的总时间为 　8　 h。
接地
高
8

2.电功率的计算
例2　(2023，杭州)用两种不同充电桩，对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如表所示，不计充电过程中的能量损失。
充电桩 电池初始状态 充电电压/V 充电电流/A 充满电的时间/h
普通充电桩 相同 220 30 10
快充充电桩 600 100 __待填__
(1)用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时？
(2)用快充充电桩充满电，需要多少小时？
(3)目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。为解决此问题，除用快充充电桩充电外，再提出一种设想。
变式2－1　将两只额定电压相同的小灯泡L1、L2串联在如图所示的电路中，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，其原因可能是( )
A．灯L1额定功率较大
B．灯L2两端电压较大
C．灯L1的电阻较大
D．通过灯L1的电流较大
C
变式2－2　如图所示，标有“220 V　40 W”的L1和“220 V　60 W”的L2串联在220 V的电路中。闭合开关，则( )
A．L1较亮
B．L2较亮
C．串联电流相等，两灯一样亮
D．两灯都不正常发光，无法比较亮度
A
3.电流的热效应
　　电流通过导体产热的多少不易直接比较，实验时常把它转换为给一定质量的物体加热，比较升温的多少、气球的膨胀程度、U形管内两侧液面的高低等定性或定量的观测方法；另外，因电流的大小、电阻的大小、通电时间的长短等多个因素会影响产热的多少，实验时需采用控制变量法，常通过串联滑动变阻器、更换阻值不同的电阻丝来改变电阻大小。
例3　某小组同学猜想电流通过导体产生的热量跟下列因素有关：
猜想A：与电流大小有关；猜想B：与电阻大小有关；猜想C：与通电时间长短有关。
于是他想用如图1和图2所示的实验装置进行探究。
(1)图1实验烧瓶中装的煤油是_________(选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)小金同学设计并连接了如图2所示的电路，则他是为了探究猜想_______(填字母即可)。
(3)通过焦耳定律的学习，小金知道：图1中______(选填“A”“B”或“C”)温度计液面高度最低；图2中_____
(选填“甲”“乙”或“丙”)U形管两边液面高度差最小。
绝缘体
A
C
乙
变式3　如图所示是科学实验小组探究“电流通过导体产生热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。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 　属于　 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
属于
（2）图甲是探究在通电时间相同和 　电流　 相同的情况下，导体产生的热量与 　电阻　 大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察 　U形管液面高度　 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用的研究方法与此相同的是 　BD　 。
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.用铁屑显示磁体周围磁场分布
C.研究光的传播时，引入“光线”
D.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
电流
电阻
U形管液面高度
BD
（4）如图乙所示，电流表的示数为 　2　 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10 s内产生的热量是 　200　 J。
2
200
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 　透明容器密闭性不好　 。
透明容器密闭
性不好
　电功和电功率的计算
1.（2022，宁波）盛夏，室外温度达36℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为28℃，发现空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作，5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000W。
（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为 　1.2×106　 J。
（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会 　小于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）10min。
1.2×106
小于
2.（2022，丽水）空气炸锅是一种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅，其内部电路可简化为图乙，部分参数和食品加热时间如表所示，其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。
部分参数
风扇额定功率/W 80
发热管额定功率/W 1320
额定电压/V 220
食品加热时间
薯条/分钟 12～15
鸡翅/分钟 18～20
（1）正常工作时，求通过发热管的电流。
（2）某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟，求所消耗的电能。
（3）根据空气炸锅的工作原理，发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是 　风扇、发热管、盛放篮　 。
风扇、发热管、盛放篮
3.（2022，台州）某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，设计了发热部分的两种电路，如图甲、乙所示。
（1）图甲中，当开关S闭合、S1断开时，R1和R2的连接方式是 　串联　 ，此时处于 　低温　 挡工作状态。
（2）若选用图乙所示电路，电源电压为24伏，想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦，则选用R3的阻值应为多少？
串联
低温
（3）按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦，在高温挡工作600秒，暖风机所消耗的电能是多少？
（3）暖风机消耗的电能：W＝Pt＝200瓦×600秒＝1.2×105焦。
答：暖风机消耗的电能是1.2×105焦。
4.（2022，金华）图甲为市面上的某款电热毛巾架，额定电压220V，简化的工作电路如图乙，该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切换，图丙为该毛巾架在正常工作30分钟内功率的变化情况。
回答下列问题：
（1）加热状态下，毛巾架正常工作时的电流为多大？
（2）图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为多少欧？
（3）毛巾架正常工作30分钟总共消耗多少电能？
　 测量电功率
5．(2023，宁波)图甲是小宁的哥哥测定小灯泡额定功率的电
路，小灯泡上标有“3.8 V”字样。
(1)测小灯泡电压的电压表有“0～3 V”“0～15 V”两个量程，小宁的哥哥正确选用了“____________”量程。
0～15 V
(2)闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8 V，此时，电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为_______W。
(3)小宁发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线。这根导线是______。(用图甲中导线旁的字母表示)
1.14
b
6．(2023，金华)在“测量小灯泡额定功率”实验中，同学们进行如下研究。
【实验器材】干电池3节，小灯泡(额定电压为3.8 V、电阻约为15 Ω)，滑动变阻器(4 Ω　1 A)，电流表，电压表，开关，导线若干(所有器材均完好)。
【实验方案】将量程为0～15 V的电压表并联到小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光，读出并记录电流表的示数。
(1)实验时若闭合开关，发现灯泡不亮，接下来最合理的操作是____。
A．更换小灯泡
B．检查电路是否短路
C．观察电流表和电压表的示数
(2)当电压表读数为3.8 V时，电流表示数如图乙所示，该小灯泡的额定功率为________W。
【实验反思】小金认为，电压表选用0～15 V量程进行实验，因该量程下每一小格为0.5 V，3.8 V读数不够精确，导致计算得到的额定功率误差较大。若电压表换用0～3 V的量程，将其并联到滑动变阻器两端，调节滑片使电压表示数为0.7 V，即可减小误差。
C
1.064
【实验改进】于是小金设计了如图丙所示电路图，电压表V1选用0～15 V量程，电压表V2选用0～3 V量程。进行实验，移动滑动变阻器滑片，得到三次实验数据记录如下表。
实验次数 小灯泡两端电压/V 变阻器两端电压/V 电流/A
1 3.0 1.1 0.24
2 3.4 0.7 0.26
3 3.8 0.3 0.28
(3)小金按反思后的思路，利用滑动变阻器两端电压为0.7 V时所测的数据，计算得到的小灯泡“额定功率”比真实的小灯泡额定功率__________(选填“偏大“偏小”或“相等”)。
【反思交流】小金发现测得的小灯泡两端电压与滑动变阻器两端的电压之和小于电源电压。带着这一疑问，继续探究……
偏小
　电流的热效应
7.某科学小组对电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大，电热越多。
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大，电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
②断开开关，当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想，为比较电阻丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有
　通过玻璃管内液面上升的高度来反映电阻丝产生热量的多少　（写出一条即可）。
通过玻璃管内液面上升的高度来反映电阻丝产生热量的多少
请回答下列问题：
（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 　保持前后两次电阻的大小相同　 。
（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 　相同时间内电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多　 。
保持前后两次电阻的
大小相同
相同时间内电水壶中的发热体放热比连接电水
壶的导线放热多
8．(2023，温州)用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下。
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录________________。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt(Δt可反映电热的多少)，整理Δt、I2的数据如图丙。
(1)将步骤③补充完整。
(2)在图丙中画出Δt与I2的关系图像。
煤油的温度
(3)小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
不合理；由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拨至
“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响
9.（2022，台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置。有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中 　热量　 的散失。
热量
（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。根据上述实验，可以得出结论： 　当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比　 。
（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。
电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度ΔT/℃ 0.4 0.9 　1.6 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补充完整。
当电流和通电时间
一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比
1.6　
测量小灯泡的功率
一、实验原理与器材
1.实验原理： 　P＝UI　 。
2.测量器材：电压表（测电压）、电流表（测电流）。
3.实验电路图如图所示。
P＝UI
二、实验设计与实施
1.把电压表并联在小灯泡两端，把电流表串联在电路中。
2.移动滑动变阻器的滑片，分别使电压表的示数小于、等于和略大于（约为额定电压的1.2倍）小灯泡的 　额定电压　 ，观察 　小灯泡的亮度　 ，读出每次 　电流表　 和 　电压表　 的示数，并将观察到的现象和对应的测量数据记录在表格中。
3.测定小灯泡的额定功率和实际功率，收集和整理实验数据得出实验结论。调节滑动变阻器，当电压表读数不等于额定电压时，可测实际功率；当电压表读数 　等于　 额定电压时，可测额定功率。
额定电压
小灯泡的亮度
电流表
电压表
等于
三、分析数据和现象
1.额定功率计算（P＝UI）。
2.绘制U- I图像以及对U- I图像的理解。
（1）根据U- I图像计算小灯泡的额定功率。
（2）U -I图像不符合实际的理由： 　实际电压大于小灯泡的额定电压，小灯泡会烧坏　 。
（3）根据U -I图像比较电阻变化量的大小并给出理由。
3.根据实验数据总结规律。
实际电压大于小灯泡的
额定电压，小灯泡会烧坏
四、交流与反思
1.小灯泡的额定功率不能求平均值的原因。
2.过了用电高峰期，家中的电灯功率变大，亮度增加，其原因： 　实际电压接近额定电压　 。
3.在输电线路中，为了减少电能的损耗，应尽量选择短而粗的导线。
4.实验结束后，是否可以利用本实验装置探究电流与电压的关系？ 　不能，因为小灯泡电阻随温度的升高而增大　 。
5.用定值电阻替换小灯泡，根据I R图像计算滑动变阻器的最大阻值。
实际电压接近额定电压
不能，因为小灯泡电阻随温度的升高而增大
6.注意事项
（1）电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源。
（2）电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流。
（3）滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
（4）根据串联分压原理进行判断，准确熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压和低于额定电压三种条件下发光。尤其在做第二次实验时，需小心调节滑动变阻器，以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。
（5）开始连接电路时，要使开关断开，闭合开关前，要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处。
（6）开始实验前，要检查电路并试触，实验结束，要先断开开关，再整理电路。
【例】　在“测量小灯泡的额定功率”实验中，所用小灯泡上标有“2.5 V”字样，滑动变阻器标有“20 Ω　1 A”字样。
(1)请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接。(要求：滑动变阻器的滑片P向右滑动时，小灯泡变亮；连线不得交叉)
(2)闭合开关，通过移动滑片P记录了多组数据如下表，请在图乙中，描点作出I U的关系图线，则小灯泡的额定功率为______W，旋转学生电源旋钮，使电源电压为3 V；闭合开关，调节滑片P使滑动变阻器的阻值为10 Ω，此时小灯泡的实际功率是________W。
0.75
序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.12 0.20 0.24 0.28 0.30
0.2
(3)若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小虎选用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置，设计了图丙所示的电路，实验方案如下：旋转学生电源旋钮，使电源电压为7 V；调节滑动变阻器滑片P使电压表的示数为小灯泡额定电压U额；保持滑片P位置不变，将电压表正确接在bc之间，测量R0两端的电压U0。则小灯泡的额定功率可表示为：P额＝____________(用R0和所测量的符号表示)。
U额U0/R0

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