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第2节　电功率
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学习目标
课堂探究
课后巩固
学习目标
1.能说出电功率的物理意义、定义和单位,能利用电功率的公式进行相关计算。
2.能结合实际,说出用电器铭牌上的额定电压、额定功率所表示的含义,并能区分额定电压与实际电压、额定功率与实际功率。
3.能说出“千瓦时”的来历,知道“千瓦时”与“焦耳”之间的换算关系。
课堂探究
课前一问
分别将一只标有“24 W”的节能灯和一只标有“500 W”的电吹风接在同样的家庭电路中,观察电能表的铝盘转动的快慢,你有什么发现 这是为什么呢
知识点一　电功率
1.物理意义:在物理学中,用电功率表示　 　的快慢,电功率的符号是　 　。
2.国际单位:　 　,简称　 　,符号是　 　。常用单位还有
　 　、　 　 。
3.单位换算:1 kW=　 　W,1 W=　 　mW。
4.定义:电功率等于　 　与　 　之比,电功率的定义式是　　。
电流做功
重点整理
P
瓦特
瓦
W
千瓦(kW)
毫瓦(mW)
1×103
1×103
电功
时间
UI
I2R
电功
消耗的电能
J
电功率
W
时间
s
典型例题
例1　有几位同学对电功率这个概念,有以下几种理解,你认为正确的是(　 　)
A.电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量
B.电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量
C.电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多
D.电功率大的用电器工作时所用的时间一定少
B
例2　将阻值为10 Ω的电阻R接入某电路中,它在1 min内消耗的电能是36 J,则它的电功率是　 　W;当该电阻两端的电压为2.5 V时,它的电功率是　 　W;当它接到5 V的电压时,它的电功率是　 　W;当有0.4 A的电流通过R时,它的电功率是　 　W。
0.6
0.625
2.5
1.6
举一反三
空调的电功率比电视机大,则下列说法中,你认为正确的是(　　)
A.电流通过空调时做功比电视机快
B.电流通过空调时做功比电视机多
C.空调工作时消耗的电能比电视机多
D.空调工作时所用的时间比电视机少
A
知识点二　额定电压、额定功率
1.额定电压:用电器　 　时的电压。用电器的额定电压是唯一的、确定的,常用U额表示。
2.额定功率:用电器在　 　下工作时的电功率。用电器的额定功率是唯一的、确定的,常用P额表示。
3.实际电压:用电器　 时的电压。用电器的实际电压可能等于额定电压,也可能大于或小于额定电压,常用U实表示。
4.实际功率:用电器在　 　下工作时的电功率。用电器的实际功率是唯一的、确定的,常用P实表示。
正常工作
重点整理
额定电压
实际工作
实际电压
5.额定电压、额定功率、实际电压、实际功率之间的关系
=
<
>
电压 电功率 用电器工作情况
U实=U额 P实　　P额 正常工作
U实U实>U额 P实　　P额 不能正常工作,且容易损坏
例1　小萌在更换灯泡时发现上面标有“220 V　40 W”的字样。下列说法中正确的是(　 　)
A.该灯泡只能在220 V电压下工作 B.该灯泡的实际功率是40 W不变
C.该灯泡每秒消耗的电能是40 J D.该灯泡正常工作时的功率是40 W
例2　规格为“6 V　9 W”的小灯泡,它正常发光时的电流为　 　A,电阻为　 Ω,将它接入电压为4 V的电路中,小灯泡的额定功率为　 W。若忽略温度对电阻的影响,此时小灯泡的实际功率为　　W。
典型例题
D
1.5
4
9
4
1.一个标有“220 V　100 W”的电热器,当它接入电压为230 V的电路时,它的实际功率(　 　)
A.大于100 W B.等于100 W
C.小于100 W D.条件不足,无法判断
举一反三
A
2.两盏灯泡L1和L2分别标有“3 V　1.5 W”和“6 V　1.8 W”字样。
(1)将它们串联后接入电路使用,那么电路两端电压不能超过多少
(2)将它们并联后接入电路使用时,其中一盏灯能正常工作,正常工作的灯是
　　　　(选填“L1”或“L2”),求另一盏灯的实际功率和电路中的总实际功率。(忽略温度对电阻的影响)
课后释问
节能灯单独接入电路中时,电能表铝盘转得比较慢;电吹风单独接入电路中时,电能表铝盘转得比较快。这是因为电吹风的功率比节能灯的功率大,即消耗电能比较快。
课后巩固
建议用时:15分钟 实际用时: 分钟
基础题
1.下面为某用电器的铭牌,该用电器最有可能为(　 　)
A
正常工作电压:220 V
正常工作频率:50 Hz
正常工作功率:1 800 W
A.电热水壶 B.电饭煲
C.电视机 D.电脑
2.关于电功和电功率,下列说法中正确的是(　 　)
A.电流做功的过程就是电能转化为内能的过程
B.功率大的用电器总比功率小的用电器做功多
C.用电器的电功率越大,电流做的功一定越多
D.用电器消耗电能越多,电流做的功一定越多
D
3.灯泡L1、L2分别标有“220 V　100 W”“220 V　40 W”的字样,将它们接入220 V的电路中,则(　 　)
A.L1、L2并联时,L1比L2亮 B.L1、L2并联时,亮度相同
C.L1、L2串联时,L1比L2亮 D.L1、L2串联时,亮度相同
A
4.小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,两者的I-U关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是(　 　)
A.图乙中曲线 A表示电阻R的I-U关系图像
B.当电源电压为4 V时,电流表示数为0.5 A
C.当电源电压为4 V时,小灯泡L的实际功率为1.6 W
D.如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10 V的电源两端,电路的总功率为2 W
D
5.现有L1“6 V　3 W”和L2“6 V　9 W”两只小灯泡,若将两灯串联接入电源电压为12 V的电路中,假设灯泡电阻不变。下列说法正确的是
(　 　)
A.两灯均能正常发光 B.两灯的额定电流相同
C.灯L1可能被烧毁 D.灯L2可能被烧毁
C
6.将电阻R1、R2、R3连接成如图所示电路,且R1=R3>R2,则通电后
(　 　)
A.R1的功率最大,R3的功率最小
B.R1的功率最小,R3的功率最大
C.R1的功率最小,R2的功率最大
D.R1的功率最大,R2、R3的功率相等
A
7.如图所示是某电饭锅内部加热器原理图,它有加热和保温两挡,开关S闭合时,电饭锅处于　 　挡,已知电阻R1的阻值为440 Ω,电阻R2的阻值为44 Ω,则电饭锅处于保温状态正常工作时的功率是　 　W,电饭锅处于加热状态正常工作时的功率是　 　W。
加热
110
1 210
8.将几十个小彩灯串联后接在照明电路上,形成一串五光十色的彩灯带,当其中一个小彩灯灯丝烧断后,彩灯带却不会熄灭,其原因是小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联。当灯丝正常发光时,金属丝与灯丝支架不导通;当灯丝烧断时,金属丝与灯丝支架瞬间导通,其他小彩灯仍能发光。为探究小彩灯的这一结构,小明找来额定电压为5 V的小彩灯进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,在甲图中将实物电路连接完整。
答案:(1)如图所示
(2)正确连接电路,闭合开关,发现灯不亮,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障的原因是　 　。
(3)排除故障,正确操作测得实验数据及现象记录如表。
小彩灯发生了短路
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
电压/V 0.3 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.5
电流/A 0.06 0.10 0.13 0.16 0.18 0.20 0.21 0
灯泡 亮度 不亮 发红 弱光→强光 灯丝烧断
①小彩灯的额定功率为　 　W;
②在图乙中,作出灯丝烧断前的I-U关系图像;
答案:(3)②如图所示
1
③分析图像可知,小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而　 　。
(4)实验中发现,灯丝烧断后,小彩灯并没有导通,其原因可能是　
　。
增大
没有
达到一定的电压,金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿
9.如图所示的电路中,电源两端电压为6 V并保持不变,电阻R1的阻值是10 Ω,闭合开关S后,电压表的示数为2 V。求:
(1)电阻R2的阻值。
(2)电阻R1的电功率。
解:(2)电阻R1的电功率P=U1I=4 V×0.4 A=1.6 W。
10.如图所示,R为定值电阻,L为标有“6 V 3 W”的小灯泡,灯丝阻值不变,电源电压恒定。闭合开关,小灯泡正常工作时,电流表读数为0.9 A。求:
(1)通过小灯泡的电流,以及小灯泡电阻。
(2)定值电阻R的阻值,以及它的电功率。
1.图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像,将它们按图乙所示接入电路中。已知该电路中电源电压恒为2 V,则下列结论错误的是
(　 　)
A.只闭合开关S,电路的功率是1 W
B.当再闭合S1后,电流表示数变化了0.2 A
C.当再闭合S1后,电路的总功率为1.2 W
D.当再闭合S1后,电路的功率将增大0.4 W
拓展题
C
2.如图所示,电源电压为4.5 V,电压表测量范围为0～3 V,电流表测量范围为0～0.6 A,滑动变阻器规格为“10 Ω　1 A”,小灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”(假设灯丝电阻不变),在保证通过小灯泡L的电流不超过额定电流的情况下,移动滑动变阻器的滑片,下列说法正确的是(　 　)
A.小灯泡的额定电流是0.6 A
B.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4～10 Ω
C.电压表示数变化范围是0～3 V
D.电路最大电功率为2.7 W
B
40
2∶1
4.如图所示的电路中,电源电压恒定,小灯泡L标有“6 V 3 W”字样,定值电阻R2的阻值为10 Ω,R1为滑动变阻器,开关S1、S2都闭合时,L恰好正常发光,电流表示数为1.1 A,求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻。
(2)S1、S2都闭合时,R1在10 min内消耗的电能。
(3)S1、S2都断开,调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍时,R2的电
功率。
5.如图甲所示的电路中,电源电压为12 V,R1标有“40 Ω　1 A”字样,电流表的测量范围是0～0.6 A,灯泡L标有“8 V”字样,通过灯泡的电流随它两端的电压变化的规律如图乙所示。求:
(1)灯泡的额定功率。
解:(1)由图像得UL=8 V时,IL=0.4 A,灯泡的额定功率P=ULIL=8 V×
0.4 A=3.2 W。
(2)只闭合S1,电流表示数为0.2 A时,R2的阻值。
(3)S、S1、S2都闭合时,滑动变阻器的最大功率。
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学 习 评 价
基础巩固
D
A.他家在这段时间内消耗的电能为992 kW·h
B.电能表是测量电功率的仪表
C.这个电能表的测量值是以“J”为单位
D.若只让一个标有“220 V　1 000 W”的电热水器正常工作20 min,则电能表的圆盘转1 200转
2.如图所示为一充电宝,其输出电压和输入电压都是5 V,电池容量为
1 000 mA·h,关于充电宝的下列说法正确的是(　 　)
A.当给充电宝充电时,电能主要转化为化学能
B.当充电宝充满电时,储存了0.5 kW·h的电能
C.当充电宝给手机充电时,手机电池相当于电源
D.充电宝的两个插孔是串联的连接关系
A
3.现代社会生活和生产几乎处处离不开电。用电,实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是(　 　)
A.用电器通过电流做功把电能转化为其他形式的能
B.发电站把电能转化为其他形式的能
C.电功和电能的单位都是瓦特
D.电功和电能是同一个物理量
A
4.2014年诺贝尔物理学奖颁给了发明蓝色二极管的三位科学家,他们的这项发明实现了利用二极管呈现白光,且发光效率高。LED灯(即发光二极管)不具有的特点是(　 　)
A.亮度高
B.能耗低
C.寿命长
D.发热多
D
C
5.甲、乙两盏灯,甲灯标有“220 V 100 W”字样,乙灯标有“220 V 25 W”字样,下列说法正确的是(　 　)
A.甲灯一定比乙灯亮
B.正常发光时,甲灯电阻大于乙灯电阻
C.正常发光时,甲灯电功率一定是乙灯电功率的4倍
D.正常发光时,甲灯消耗的电能一定是乙灯消耗的电能的4倍
6.灯L1的规格为“6 V　3 W”,灯L2的规格为“3 V　3 W”,忽略灯丝电阻变化,则下列说法正确的是(　 　)
A.L1与L2灯丝电阻之比为2∶1
B.两灯串联,当电路中电流为0.5 A时,灯L2两端的电压为3 V
C.两灯并联,当一个灯正常发光时,通过另一个灯的电流为1 A
D.两灯并联在3 V电压下,灯L1与灯L2消耗的实际功率之比为1∶4
D
7.某型号的电饭锅有加热和保温两挡,其原理如图所示,以下说法正确的是(　 　)
A.开关S断开时,只有电阻R1有电流通过
B.开关S断开时,电阻R1与R2并联
C.开关S闭合时为加热状态
D.开关S闭合时为保温状态
C
8.在“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中,三个透明容器中密封着等量的空气,容器内的电阻连接情况如图所示,通电后,观察U形管中液面高度的变化。则(　 　)
A.通过甲、乙、丙三个容器内导体的电流相等
B.通电一段时间后,U形管中液面高度变化最大的是乙
C.要探究电流产生的热量与电阻的关系,需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化
D.要探究电流产生的热量与电流的关系,需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化
B
9.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,闭合开关S,当滑片P从中点向右移时(　 　)
A.电流表A1的示数变小
B.电流表A2的示数变小
C.电压表的示数变大
D.R2的电功率变大
B
10.如图所示是小李同学家3月1日和3月31日的电能表表盘示意图,小李同学家3月消耗的电能为　 　kW·h,如果按 0.6元/(kW·h)的电价计费,上月应付电费　 　元。
125
75
上月
5 588.41 kW·h
3月1日
当前
5 713.41 kW·h
3月31日
11.在“怎样使两个灯泡都亮起来”的活动中,小明采用如图所示的方法连接,结果两个灯泡都亮了。这时,两灯的连接方式是　 　。若电源电压为3 V,灯泡的规格均为“2.2 V 0.22 A”,则每个灯泡的电阻是　 　Ω,每个灯泡的实际功率是　 　W。(不考虑温度对灯丝电阻的影响)
串联
10
0.225
12.某型号电饭锅有加热和保温两挡,其电路原理图如图所示,其加热挡功率为 1 100 W,保温挡功率为20 W。闭合开关S1、S2,电饭锅处于
　 　挡;电阻丝R1的阻值为　 　Ω,R2的阻值为　 　Ω;处于保温状态的电饭锅,20 min产生热量　 　J。
加热
44
2 376
2.4×104
13.智能家居中,很多用电器的设计利用了电流的热效应,通过控制电流、电阻和通电时间来实现智能化管理。小明学习完焦耳定律,决定动手探究一下。
(1)请写出利用电流热效应工作的一款家用电器:　 　。
电饭煲(合理即可)
(2)为了探究电流和电阻对电流通过导体产生的热量的影响,小明改进了探究焦耳定律的实验装置,如图所示,已知R1=5 Ω,R2=R3=10 Ω。
a.只闭合S1,通电一段时间后,小明发现其中一个U形管的液面高度差没有变化,则发生此现象的原因可能是:　 　。
b.故障排除后,重新通电一段时间,　 　(选填“左侧”或“右侧”)U形管内液柱的高度差更大。
c.闭合S1和S2,左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大,表明　 　(选填“电流”或“电阻”)对电流通过导体产生的热量有影响。
密闭装置漏气
右侧
电流
拓展提升
14.小琴从资料上得知:“220 V 11 W”的日光灯与“220 V 60 W”的白炽灯亮度相同。亮度与什么因素有关呢 小琴家有三盏灯:“220 V 40 W”日光灯A、“220 V 40 W”白炽灯B、“220 V 60 W”的白炽灯C。于是,她利用家里的照明电路进行了研究。
(1)小琴猜想:灯泡的亮度可能与灯泡的种类有关。为此小琴选择了灯泡A、B进行验证,发现 A灯比B灯亮得多,由此可得结论:　
;
请你再提出一个猜想:　 。
(2)在满足相同的照明亮度要求下,　 　(选填 “日光”或“白炽”)灯更节能,原因是　 　 。
在功率相同
时,灯泡的亮度与灯泡的种类有关　
灯泡的亮度可能与灯泡的功率大小有关　
日光
日光灯功率小,工作相同时间消耗的电能少
15.小明利用如图甲所示的实验装置研究A、B两种固体的熔化特点。瓶中的电热丝阻值R1=2R2,两种细小颗粒的质量相同。通电一段时间待两种物质都熔化完就断开开关,两种固体温度随时间的变化图像如图乙所示,忽略过程中的热损失。
(1)若两根电热丝长度和材料都相同,则电热丝R1较　 　(选填“粗”或“细”)。
(2)由图像可知:熔化过程中 A吸收的热量　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)B吸收的热量。颗粒A、B固态时的比热容之比为
　 　。
(3)图甲装置还可以探究电热与　 　的关系。若实验中其他条件不变,调节滑动变阻器使电路中的电流变为原来的2倍,则固体 A的熔化时间将变为　 　min。
细
大于
2∶3
电流
2.5
16.如图是电饭锅工作原理的简化电路图,电饭锅有两挡,分别是高温烧煮和低温焖饭,S1为挡位自动控制开关,R0和R均为电热丝,R0的阻值为1 210 Ω,该电饭锅铭牌技术参数如表所示(低温焖饭挡额定功率模糊不清)。求:
某型号电饭锅
额定电压 220 V
高温烧煮 840 W
低温焖饭
电源频率 50 Hz
(1)电饭锅高温烧煮0.5 h消耗的电能。
解:(1)由表格数据可知,高温烧煮的功率为P1=840 W=0.84 kW,则高温烧煮0.5 h消耗的电能W=Pt=0.84 kW×0.5 h=0.42 kW·h 。
(2)电饭锅低温焖饭时的额定功率。
(3)电热丝R的阻值。
17.小波的妈妈为了改善早餐的营养,买了一台全自动豆浆机。下表是这台豆浆机的主要技术参数。豆浆机的主要结构:中间部位是一个带动刀头的电动机,用来将原料进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热管,用来对液体加热煮沸。如图所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作时的P-t图像。请解答下列问题:
型　号 SYL-624
额定电压 220 V
频　率 50 Hz
电动机功率 120 W
加热功率 1 210 W
容　量 1 000 mL
(1)豆浆机正常加热时的电流是多少
(2)豆浆机正常加热时电热管的电阻是多少
(3)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能是多少
解:(3)由题图可知,加热时间t1=9 min=540 s,电动机工作时间t2=
2 min=120 s,
加热消耗的电能W1=P1t1=1 210 W×540 s=653 400 J,
电动机工作消耗的电能W2=P2t2=120 W×120 s=14 400 J,
豆浆机正常工作做一次豆浆总共消耗的电能W=W1+W2=653 400 J+
14 400 J=667 800 J。
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第3节　跨学科实践:为家庭节约用电
提建议
电能是生产生活中所需要的重要能源,我们要从身边的点点滴滴做起,注意节约用电。同学们回顾自己在家的日常,想一想生活中有没有浪费电的现象,如果有,找出原因并提出家庭中节约用电的措施和建议。
用电器消耗电能的基本原理
1.原理:根据消耗电能的计算公式W=　 　,可知,用电器消耗电能的多少与用电器的　 　和消耗电能所用的　 　有关。
2.分析:要想节约用电,就应从用电器的　 　和消耗电能所用的
　 　考虑,在满足我们需求的前提下,尽量减小用电器的　 　和用电器的　 　。
Pt
电功率
时间
电功率
时间
电功率
工作时间
【活动准备】
1.周末在家了解家中的用电情况。利用不同的方法了解家中一周(或一个月)所消耗的电能。
2.了解用电器的耗电情况。查看用电器的铭牌或说明书,了解不同用电器每天工作的状态、时间,计算出消耗的电能。注意有不同挡位的热水器、电饭锅等用电器状态不同时的电功率不同,相同时间内消耗的电能不同。
3.针对发现的不同问题,提出对应的节约用电的建议。
【小组讨论】
1.小组个人汇报:每个同学汇报自己的调查情况,为了使展示效果更加清晰,可以用表格列出相关问题。
2.展示交流:把家中的用电情况、节电建议分享给其他小组同学,看看哪些小组同学的节电措施更全面、更有效。汇总同学们的发现、改进建议,形成一份综合性的研究报告,共同为家庭提供实用的节电建议。
【活动评估】根据总结的节约用电的建议,与家长商量后实施一段时间,看看家中消耗的电能是否减少,减少了多少。
【实践应用】
1.为了响应关于“全民动员共建节能型社会”的号召,小明提出了一些在生活中节约用电的小建议,下列建议中仍有不节能因素的是(　 　)
A.不看电视时,应及时用遥控器关电视机
B.教室中的电灯,做到人走灯灭
C.夏天用空调时,温度不要调得太低
D.尽量减少开关电冰箱门的次数
A
2.下列对节约用电的做法不合理的是(　 　)
A.不能使用大功率的家用电器 B.使用节能灯代替白炽灯
C.用太阳能热水器代替电热水器 D.随手关灯,不开无人灯
3.为了合理利用资源,减少能源消耗,国家积极推广使用节能电器。根
据我国的使用实际,家用节能电器的额定电压为　 　V。若以额定功率为25 W的节能灯代替额定功率为60 W的普通照明灯,假设每天开灯
4 h,则采用上述措施后,每盏灯每月(按30天计算)能节约用电　 W·h。
A
220
4.2
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第4节　焦耳定律
栏目导航
学习目标
课堂探究
课后巩固
学习目标
1.通过生活实例,认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上认识焦耳定律,会用焦耳定律进行计算。
课堂探究
课前一问
如图所示,电炉丝和导线通过的电流相同,为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热
知识点一　电流的热效应
1.电流的热效应
电流通过导体时　 　,这种现象叫作电流的热效应。
2.探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
(1)实验装置图
重点整理
电能转化为内能
甲　　　 乙
(2)转换思想:利用　 　来反映电阻丝产生热量的多少。
(3)控制变量:图甲是探究电流产生的热量与　 　的关系,应该控制
　 　和　 　相同。
图乙是探究电流产生的热量与　 　的关系,应该控制　
　和　 　相同。
U形管液面高度差
电阻
通过电阻丝的电流
通电时间
电流
电阻丝的
通电时间
阻值
(4)实验结论
① 在电流相同、通电时间相同的情况下,　 　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,　 　越大,这个电阻产生的热量越多。
③ 在电阻和电流相同的情况下,　 　越长,这个电阻产生的热量越多。
通过电阻的电流
通电时间
电阻
典型例题
例1　将规格都是“220 V 200 W”的一台电冰箱、一台电脑和一张电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是
(　 　)
A.电冰箱产生的热量最多 B.电脑产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
C
例2　如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油,通电一段时间后,右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是(　 　)
A.通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少,这种方法是控制变量法
B.右侧电阻丝的阻值比左侧小
C.通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D.该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
D
举一反三
1.某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系,设计了如下电路图,其中正确的是(　 　)
B
A B C D
2.在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关时,用如图所示的实验装置是探究电流通过导体产生的热量与(　　)
A.导体电阻大小的关系
B.通过导体的电流大小的关系
C.导体的长度的关系
D.通电时间的关系
B
知识点二　焦耳定律
1.内容:电流通过导体产生的热量跟　 　成正比,跟
　 　成正比,跟　 　成正比。
2.公式:　 　(普遍适用)。
3.导出公式:在纯电阻电路中Q=W=　 　=　 　=　 　=　 　。
电流的二次方
重点整理
导体的电阻
通电时间
Q=I2Rt
Pt
UIt
I2Rt
4.电热与电功的关系
物理量 电热 电功
计算公式 Q=I2Rt W=UIt
功率 P热=I2R P电=UI
关系 在纯电阻电路中:W=Q,P电=P热(电能全部转化为内能) 在非纯电阻电路中:W>Q,P电>P热(只有部分电能转化为内能,如电动机工作时,电能主要转化为机械能,有少量的电能转化为内能,所以有W=Q+W机)
例1　某公司在手机及其他通信设备的设计制造方面研发了诸多高新科技成果。以手机“超级快充”技术为例,配套的快充充电器以较强的电流不到半小时就能使电池充达一半以上,极大方便了人们的使用。但观察发现,“超级快充”的充电线比普通手机充电线要粗一些,请你从线路安全的角度来分析这样设计的好处。
典型例题
答案:在其他条件相同时,充电线越粗,即电线的横截面积越大,电阻越小,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,当电流和时间相同时,粗的充电线产生的热量较少,更安全一些。
例2　一台线圈电阻为0.3 Ω的电动机,接在12 V的电源上时,通过电动机的电流为0.5 A,在2 min内电流产生的热量是多少 消耗的电能是
多少
解:电流产生的热量
Q=I2Rt=(0.5 A)2×0.3 Ω×60×2 s=9 J,
电动机消耗电能
W=UIt=12 V×0.5 A×60×2 s=720 J。
1.如图所示,取口香糖锡纸,剪成如图乙的条状,将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,另一端接在电池的负极,很快发现纸条中间最窄处先开始冒烟起火,请从物理学的角度解释其原因。
举一反三
答案:将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,另一端接在电池的负极,形成了电源短路,电路中的电流较大。根据决定导体电阻的因素可知,在长度和材料相同时,横截面积越小,电阻越大,由Q=I2Rt可知,在通电时间和电流相同的情况下,最窄处的电阻最大,产生的热量最多,最先达到锡纸的着火点而使之冒烟起火。
2.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,电阻丝R1的阻值为20 Ω。当开关S闭合后,电压表的示数为4 V,电流表的示数为0.4 A。求通电10 s电阻丝R1产生的热量。
知识点三 　电热的利用和防止
1.电热的利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等。
2.电热的防止:散热片、散热扇等。
【注意】 电热器是利用电流的热效应来工作的,其主要部件是发热体,发热体由电阻大、熔点高的金属导体制作。
重点整理
例　下列如图所示的家用电器,利用电流的热效应工作的是(　 　)
典型例题
A
A.电暖器 B.洗衣机 C.电风扇 D.油烟机
下列属于防止电流热效应产生危害的实例是(　 　)
A.家里使用电热水壶烧水
B.电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭
D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
举一反三
B
课后释问
电炉是根据电流的热效应制成的;电炉在使用时,电炉丝和导线串联,
I电炉=I导线,通电时间t相同,因为Q=I2Rt,R电炉>R导线,所以电流产生的热量Q电炉>Q导线,从而出现电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。
课后巩固
建议用时:15分钟 实际用时: 分钟
基础题
1.以下用电器是利用电流的热效应工作的是(　 　)
C
A.扫地机器人 B.抽油烟机 C.空气炸锅 D.手机
2.如图,电阻R和电动机M串联接到电路中,已知电阻R与电动机线圈的电阻值相等,开关接通后,电动机正常工作,经过时间t电流通过电阻R做功为W1,产生热量为Q1,电流通过电动机做功为W2,产生热量为Q2,则有
(　 　)
A.W1C.W1=W2　Q1>Q2 D.W1A
3.将R1、R2两电阻丝按如图所示方式接在电路中,若R1=3R2,则先被点燃的火柴是(　 　)
A.R1上的火柴
B.R2上的火柴
C.同时点燃
D.无法确定
A
4.在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中,某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置(两个透明容器中封闭着等量的空气)。下列说法正确的是(　 　)
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10 Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
C
5.如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置。通电前,两个U形管内的液面相平,通电一定时间后,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,则下列说法正确的是(　 　)
A.I1=I2,A管中的液面比B管中的液面低
B.I1=I2,A管中的液面比B管中的液面高
C.I1>I2,A管中的液面比B管中的液面低
D.I1>I2,A管中的液面比B管中的液面高
D
6.在相等的时间内,电热丝甲比电热丝乙放出的热量多,则(　　)
A.通过甲的电流一定比通过乙的电流大
B.甲两端的电压一定比乙两端的电压大
C.甲的电阻一定比乙大
D.甲消耗的电功率一定比乙消耗的电功率大
D
7.两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为
(　 　)
A.2∶1 B.1∶2
C.4∶1 D.1∶4
A
8.如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置。若探究电流通过导体产生热量与电流的关系,实验前应选择　 　(选填“甲”或“乙”)装置。如果甲装置中通过5 Ω电阻丝的电流为 0.6 A,则甲装置中10 Ω电阻丝在1 min内产生的热量是　 　J。
乙
216
9.如图所示,甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝,瓶中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,在两瓶中加入质量、初温相同的煤油,且电阻丝的阻值R甲>R乙,闭合开关一段时间,可以通过观察　 　情况,判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究　 　和　 　相同时,电流通过电阻丝产生的热量与　 　大小的关系。
温度计示数变化
电流
通电时间
电阻
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体,且电阻丝的阻值
R甲　 　(选填“等于”或“不等于”)R乙时,可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后,小希观察到乙瓶温度计b示数高一些,则甲瓶内液体吸收的热量　 　乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同),甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲　 　c乙。(后两空均选填“大于”“小于”或“等于”)
等于
等于
大于
1.一台电风扇通电后电流I随时间t变化的图像如图所示,电流稳定后正常工作,设它正常工作一段时间线圈产生的热量为Q1。后因机械故障叶片停止了转动,仍通电相同时间,线圈产生的热量为Q2。忽略温度对电阻的影响,则(　 　)
A.Q1=Q2
B.Q1>Q2
C.Q1D.条件不足,无法比较Q1和Q2的大小
拓展题
C
2.某型号电吹风的电动机和电热丝串联。电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风,电动机线圈电阻为R1,电热丝电阻为R2。将电吹风接入电压为U的电源后,通过的电流为I,消耗的电功率为P,同学们得到了四个关系式。下列关系式均正确的是(　 　)
①UI>P　　　　②P=I2(R1+R2)　　　　
③UI=P　　　　④P>I2(R1+R2)
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
D
3.一台电动机的额定电压是220 V,其电阻是1 Ω,正常工作时通过的电流为5 A,则电动机消耗电能的功率是　 　W,工作10 s后电动机产生的热量是　 　J。
1 100
250
4.某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位,其简化电路如图所示,R1、R2是电热丝,R1=48.4 Ω,额定保温功率是220 W。电热壶的加热效率为70%,已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)电热壶的正常加热功率。
(2)电热壶将1 kg的水从25 ℃加热到75 ℃,需要正常工作的时间。
(3)电阻R2的大小。
5.小华家买了一个家用电吹风(如图甲),其简化电路如图乙所示,主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作,请解答如下问题:
热风温度 50～75 ℃
额定功率 热风时:990 W
冷风时:110 W
额定电压 220 V
质量 0.5 kg
(1)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流是多大
(2)正常工作时电热丝的电阻是多大
(3)电吹风内电动机的线圈电阻是0.8 Ω,电吹风吹冷风10 min线圈产生的热量是多少
解:(3)电吹风吹冷风10 min线圈产生的热量Q=I2Rt=(0.5 A)2×0.8 Ω×
10×60 s=120 J。
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第1节　电能　电功
第十八章 电功率
栏目导航
学习目标
课堂探究
课后巩固
学习目标
1.了解电能和我们生活的关系,认识电能的单位。
2.会读家用电能表,会通过电能表计算家庭电费,增强节约用电的意识。
3.从能的转化角度认识电能,能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的。
4.通过实例理解电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关,能利用电功公式进行相关计算。
课堂探究
课前一问
每个月我们都要交电费,那你们家每个月的电费是如何计算的呢
知识点一　电能及其单位
1.电能的利用
用电器利用电能工作的过程就是把　 　能转化为其他形式能量的过程。例如:
电灯:把电能转化为　 　能和　 　能。
电力机车:把电能转化为　 　 能。
电热器:把电能转化为　 　能。
电
重点整理
光
内
机械
内
2.电能的单位
(1)在国际单位制中,电能的单位是　 　,符号是　 　。
(2)日常生活中,人们常用的电能单位是　 　,学名叫　 　,符号是
　 　。
(3)单位换算:1 kW·h=　 　J。
焦耳
J
度
千瓦时
kW·h
3.6×106
3.如图所示是一个电能表,也叫电度表,它是用来测量　
　的仪表。
用电器在一段
时间内消耗多少电能
4.电能表的读数方法
(1)电能表的示数单位是　 　,示数的最后一位是小数。如图所示的示数为　 　。
(2)在计算某段时间内用电器所消耗的电能时应该读出电能表前后两次示数之　 　。
kW·h
314.5 kW·h
差
典型例题
例1　生活中我们用到各种电器,以下的用电器中,工作时能量转化的主要形式与其他不同的是(　 　)
A.电饭煲 B.电风扇
C.电水壶 D.电烙铁
B
例2　家住广州的小华家里10月31日和11月30日电能表的示数分别如图甲、乙所示,他家里11月份消耗的电能是　 　kW·h。已知该地区每度电电费为0.6元,他家本月需要缴纳　 　元电费。小华计算了一下跟妈妈说:“我们家一年的电费支出一共是1 183元。”可妈妈却说不对,你认为原因是　
　(答案不唯一,合理即可)。
164.3
98.58
不同月份气温不同,家里使用空调的频率不同,
会导致耗电量产生较大的波动
当前
732.31 kW·h
10月31日
当前
896.61 kW·h
11月30日
举一反三
1.关于电能,下列说法不正确的是(　 　)
A.电能是一种能源,可以与其他形式的能相互转化
B.各种电器的使用都离不开电能
C.电能的国际单位是度
D.电能可以由电源提供
2.单位换算:1.44×107 J=　 　kW·h=　 　度。
C
4
4
3.小明家的电能表月初示数如图所示,月底示数为5 746.2 kW·h,若用电价格为0.7元/度,则小明家该月电费为　 　元。
140
知识点二　电功
1.电能转化为其他形式的能的过程就是　 　做功的过程,这个过程中消耗了　 　能,电流做功的过程是　 　能转化为　 　的能的过程。
2.电流做的功,简称为　 　。电流做了多少功,就有多少　 　能转化为其他形式的能。
3.电流做功的多少跟　 　、　 　、　 　有关。
电流
重点整理
电
电
其他形式
电功
电
电压
电流
通电时间
4.计算电功(或者消耗的电能)公式:　 　。
W=UIt
电功
消耗的电能
J
电压
V
电流
A
时间
s
例1　如图所示的电路中,定值电阻R1=40 Ω,R2=20 Ω,闭合开关后,电压表示数为10 V。求:
(1)通过R2的电流。
典型例题
(2)通电300 s,电流通过R1所做的功。
解:(2)根据串联电路关系可得I1=I2=0.5 A,R1两端电压U1=I1R1=0.5 A×
40 Ω=20 V,
通电300 s,电流通过R1所做的功W1=U1I1t=20 V×0.5 A×300 s=3 000 J。
例2　小芳所使用的台灯正常工作1 h消耗了0.04度电,这段时间内电流所做的功为　 　J,通过灯丝的电流约为　 　A(结果保留两位有效数字)。
1.44×105
0.18
1.在如图所示的电路中,电阻R2=20 Ω。S闭合后,电流表A1、A2的示数分别为0.2 A和0.5 A。求:
(1)通电10 s内,电流经过R1、R2时所做的电功W1、W2。
(2)通电10 s内,整个电路消耗的电能。
举一反三
解:(1)由题图可知R1与R2并联,根据并联电路电流规律可得,
I2=I-I1=0.5 A-0.2 A=0.3 A,U2=I2R2=0.3 A×20 Ω=6 V,U=U1=U2=6 V,
则W1=I1U1t=0.2 A×6 V×10 s=12 J,
W2=I2U2t=0.3 A×6 V×10 s=18 J。
(2)W=W1+ W2=12 J+18 J=30 J。
2.小方家有一个正常工作时电压为220 V的电水壶,它正常工作6 min可烧开一壶水。若烧开一壶水耗电0.11 kW·h,则正常工作时通过电热水壶的电流为　 　A。
5
课后释问
利用电能表测量家里的用电器一个月内消耗的电能,分别记录月初和月末时电能表上的示数,计算月初和月末示数之差,就是这个月内用电器消耗的电能。用该电能乘以电费单价,就是这段时间应缴纳的电费。
课后巩固
建议用时:15分钟 实际用时: 分钟
基础题
1.关于电功,下列说法正确的是(　 　)
A.电流通过电灯做功时,电能只转化为光能
B.电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能量的多少
C.通过导体的电流越大,电流做的功一定越多
D.电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能
D
2.把电阻R1和R2串联在电源电压为6 V的电路中时,其两端电压与通过它们的电流的变化关系图像如图所示。当通过的电流为0.1 A时,在
5 min内电流通过R1、R2所做功之比是(　 　)
A.2∶1 B.1∶2
C.1∶4 D.4∶1
A
3.如图所示,导体A、B由同种材料制成,A、B等长,但A比B的横截面积大。开关闭合后,下列叙述正确的是(　 　)
A.在相同时间内,电流通过A、B做的功WA>WB
B.在相同时间内,电流通过A、B做的功WA=WB
C.在相同时间内,电流通过A、B做的功WAD.无法比较电流通过A、B时所做功的大小
C
4.家庭电路中,电能表是用来测量电路消耗　 　的仪表,小华家电能表4月底的示数为 ,5月底的示数为 ,则小华家5月份消耗的电能为　 　kW·h,应付电费　 　元。(按每度电均价0.5元计算)
5.某导体的电阻为10 Ω,电阻两端的电压为4 V,通电1 min电流所做的功为　 　J,消耗的电能为　 　J。
电能
40
20
96
96
6.某品牌手机充电宝,其电压为5 V,容量为12 000 mA·h,它充满电后,可以储存的电能是　 　J,在充电过程中,将电能转化为
　 　能储存。
7.甲、乙两灯泡中的电流与电压的变化关系如图所示,将甲、乙两灯泡串联后接在电压为　 　V的电源两端时,甲灯泡中通过的电流为0.5 A,电流通过乙灯泡1 min做的功是　 　J。
2.16×105
化学
8
180
8.一个电热水壶装满水后接在220 V的电源上,通过它的电流是1.2 A。若通电 10 min将水烧开,则电流做功　 　J,消耗电能
　 　J。若将该电热水壶接在 110 V 的电源上,则在相同时间内消耗电能　 J。
1.584×105
1.584×105
3.96×104　
1.某台笔记本电脑的电池容量为7 800 mA·h,输出电压为15 V,充满电
后,若工作时的平均电流为1.5 A,那么,电池充满后最多可对外做功
　 　J,可让电脑连续工作　 　小时。
拓展题
4.212×105
5.2
2.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片从a端向左滑动的过程中,电流表示数与电压表示数的关系如图乙所示,定值电阻R1的阻值为　 　Ω,电源电压为　 　V。当滑片P位于中点时,R1在5 s内消耗的电能为　 　J。
10
3
1.125
3.为了探究影响电流做功的因素,小华设计了如图所示的实验,通过此实验可以较形象地比较出电流做功的多少。
(1)他是通过　 　比较电流在不同情况下做功的多少,此过程中是把　 　能转化为　 　能。
观察物体升高的高度
电
机械
(2)他改变滑动变阻器接入电路中阻值的大小,当滑片向左调节时,电流表和电压表的示数都变大,物体被吊起的速度变大了,这说明
　 　。
(3)闭合开关后小华发现,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表指针几乎不动,电压表指针有示数且不变,如果故障只出现在电动机和滑动变阻器上,则原因是　 　。
电流做的功越多
电动机断路
(4)为了探究通过导体的电流与导体的电阻的关系,接着小华取来阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻各一个,当电压表的示数为2 V时,他将10 Ω的电阻换成20 Ω的,接下来的操作是　
　。若电源电压为3 V,以下不能用来完成本次实验的滑动变阻器是　 　(填字母)。
A.10 Ω B.20 Ω
C.30 Ω D.60 Ω
调节滑动变阻器,使电
压表的示数为2 V
A
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章 末 小 结
电功率
电功率
电功率
谢谢观赏！
产生：电源将其他形式的能转化为电能
单位：国际单位为焦(J),常用单位为千瓦时(kW·h)
电能
单位换算：1kW·h=3.6×10J
计量：电能表
定义：电流所做的功
电功和电能的关系：电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程，即消耗
电功
多少电能就等于电流做了多少功
公式：W=UIt
U
推导公式：W=
R1,W=IR:(只适用于纯电阻电路)
意义：表示电流做功的快慢
定义：电功与时间之比
定义式：P=
W
单位：瓦特(W)、千瓦(kW)、毫瓦(mW)
电功率
单位换算：1kW=103W=10mW
P=UI
推导公式
P=I'R,P-4
(只适用于纯电阻电路)
额定电压：用电器正常工作时的电压
额定电压与额定功率
额定功率：用电器在额定电压下工作的电功率
电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象
影响电流通过导体时产生热量多少的因素：电流、电阻、通电时间
焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，
跟通电时间成正比
公式：Q=I2Rt
焦耳定律
U2
推导公式：Q=UI=Rt(只适用于纯电阻电路)
纯电阻电路：Q=W
电热Q与电功W的关系
非纯电阻电路：Q电热的利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等
电热的防止：散热片、散热扇等

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