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1、第二篇 物质科学(一),第25课时 电功 电功率,一、电功 考点1 概述电功的概念 b 电功的实质:电流做功的过程就是_转化为 _的过程。 考点2 知道电功的单位 a 单位为_(简称焦,符号为J)、千瓦时(kWh)。 换算:1 kWh_J。 考点3 列举决定电功大小的因素 a 影响电功大小的因素有电压、_和通电_。,电能,其他形式能,焦耳,3.6106,电流,时间,考点4 知道用电器消耗的电能可以用电功来量度 a 电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程,电流做了多少功就有多少_转化为其他形式的能。 考点5 应用电功的公式计算用电器消耗的电能 c 电能计算公式为:_,对纯电阻性用电
2、器,电功还可用公式_计算。 考点6 根据电能表读数的变化估算消耗的电能 b 测量电功的仪表是_(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,WUIt、WPt,W(U2/R)t,WI2Rt,电能表,1(2014德阳)下列家用电器正常工作20min消耗电能最多的是 ( ) A电饭煲 B电热毯 C电视机 D电风扇,A,2.(2015温州)某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型。 接通相应指示灯后, 该指示灯会亮、暗(微 弱发光)交替闪烁发光。 电路中电源电压恒为 6V,指示灯规格为 “6V 3W”,R0为定值 电阻,电磁铁线圈及 衔铁的阻值忽略不计。
3、,(1)若让左转、右转指示灯同时工作,转向开关应于触点_接通。(填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”) (2)当转向开关与触点“2和3”接通时,右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时,其两端实际电压为U实,消耗的实际功率为额定功率的1/25。求: 右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。 定值电阻R0的阻值。(指示灯的电阻不变) 【答案】32.4焦 48欧,3和4,二、电功率 考点7 概述电功率的概念 b 电流在单位时间内所做的功叫_,是用来表示_的物理量。 考点8 知道电功率的单位 a 单位:瓦特(简称瓦,符号为W),千瓦(kW)。1 kW1000W
4、。 考点9 应用电功率的公式进行简单的计算 c 电功率计算公式为:P_、P_。对于纯电阻性用电器,电功率还可用公式P_、P_计算。,电功率,电流做功快慢,W/t,UI,U2/R,I2R,考点10 知道额定功率的概念 a (1)额定功率:用电器在_下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,实际功率等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯的_电功率。 考点11 从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率 a 以灯泡为例:PZ220V 25W PZ表示普通照明灯泡,220V表示额定电压为220V,25W表示该灯泡的额定功率为25W。,额定电压,实际,3.(2015宁波)如图所示,电源电压不变,
5、R1是光敏电阻,其阻值大小随光照强度的增强而减小。闭合开关S后,当光照强度增大时 ( ) A通过R2的电流变大 B电路总电阻变大 CR1消耗的功率变小 D.要保持电流表示数不变,应将R2的滑片P向右移,D,4.(2015金华)夏天来临,为了避免蚊虫的侵扰,许多家庭都会使用电热灭蚊器。图甲为某品牌电热灭蚊器的简化电路,其中指示灯的电阻不随温度变化。 (1)电热灭蚊器是根据_原理制成的。 (2)某次使用时,通过热敏发热体的电流与使用时间的关系如图乙所示,则热敏发热体两端电压的变化情况为_。,电流的热效应,先变大后不变,三、测定小灯泡的电功率 考点12 说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理 b 原
6、理为_。 考点13 绘制实验的电路图 b 考点14 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 b 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_额定电压时,可测额定功率。,PUI,等于,5在今年的实验技能考试中,实验桌上准备的器材有:学生电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、待测小灯泡及导线若干,在做测量小灯泡的电功率实验时,小明在连接电路的过程中,由于疏忽,把两表的位置给颠倒了,其他连接正确无误,当开关闭合后,所产生的现象是 ( ) A电流表将被烧坏 B电压表将被烧坏 C电压表有读数、电流表的读数几乎为0 D电流表有读数、电压表的读数几乎为
7、0,C,【解析】当把电压表和电流表的位置给颠倒后,由于电压表串联在电路中,且电压表的阻值特别大,所以导致电路中的电流很小,所以电压表有读数,电流表的读数几乎为零。,6.(2015丽水)某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中,实验电路图如图甲所示。 (1)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移到 _;,阻值最大处(或最右端),(2)实验时,电压表和电流表读数记录在上表中。实验结束后,同学们想知道小灯泡的额定功率,却发现没有测小灯泡正常工作时的电流,能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率?有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R,再利用P额U /R求出小灯泡的额定功率。请判断是否可行并说明
8、理由 _; (3)有同学将表中数据转换为图乙的UI曲线,由图可知小灯泡的额定功率为_瓦。,2 额,不行,因为小灯泡的阻值随温度的变化而变化,0.5,高频点1 电功的计算 例1 (2013镇江)LED灯具有节能、环保特点。“220V 8.5W”LED灯泡和“220V 60W”白炽灯泡正常发光时的亮度相当,与白炽灯相比,LED灯泡可以节能约 ( ) A14.2% B85.8% C16.5% D83.5%,B,【解析】 设两种灯泡正常发光的时间为t, LED消耗的电能为W1P1t8.5Wt,白炽灯消耗的电能为W2P2t60Wt, LED灯可以节约,1. (2015湖州)20132017年中国风光互补
9、路灯行业发展前景与投资预测分析报告数据显示,我国现有城乡路灯总数约有2亿只,并以每年加20%的速度增长,我国有丰富的风能及太阳能资源。路灯作为户外装置,两者结合做成风光互补路灯,无疑给国家的节能减排提供了一个很好的解决方案。如图为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图,每套路灯的部分部件及参数如下表。,(1)该灯电路中,两只LED灯的连接方式是_(填“串联”或“并联”) (2)两只LED灯正常发光时,通过光控开关S的电流为多大?,并联,(3)国家发改委提供的数据显示,每燃烧1吨标准煤可以发电3000千瓦时,排放二氧化碳2.61吨。假如传统路灯消耗的电能来自燃烧标准煤发电,用此套路灯替
10、换400瓦、每天工作10小时的传统路灯,则每套路灯1年(365天)可减少多少吨二氧化碳的排放? 【答案】(2)5A (3)1.27t 【解析】(1)该灯电路中,两只LED灯的连接方式是并联,因为它们其中一只烧杯时,不会影响另一只; (2)两只LED灯正常发光时,电路消耗的总功率为120W,通过光控开关S的电流为IP/U120W/24V5A; (3)传统路灯1年(365天)消耗的电能是WPt0.4kW10365h1460kWh,可减少排放二氧化碳的质量为(1460kWh/3000kWh)2.61t1.27t。,高频点2 电功率的计算 例2 (2014金华、义乌)如表为某电烤箱铭牌,如图虚线框内所
11、示是其内部简化电路图,R1和R2均为电热丝。,求:(1)电烤箱在高温档工作10分钟所消耗的电能。 (2)电路中R2的阻值。 (3)若在电路中加一个“限高温开关”,当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路。该开关最好安装在A、B、C中的_点处。 【答案】(1)6.6105J (2)66 【解析】(1)WPt1100W1060s6.6105J; (2)高温档时,R1U2P高(220V)21100W44,低温档时,R总U2P低(220V)2440W110,R2R总R11104466;(3)如果把“限高温开关”接在零线上,即使把开关断开,电路中的火线还是接通的,也还是有电流存在,会电到人的。装在火线上,“
12、限高温开关”断开,火线也就断开了,就没有电了,能够保证安全。故装在B点。,B,2.(2015金华)小伟是一个科学迷,在课余时间他利用一个规格为“2.2V 0.01A”的发光二极管设计了如图甲所示的电路。晚间关闭照明灯L后,利用二极管D发出的光指示开关所在的位置。S为单刀双掷开关、R为限流电阻。 (1)关闭照明灯后,为使二极管D正常工作,限流电阻R的阻值为多少欧?此时,电路消耗的总功率为多少瓦?,(2)从安全用电考虑,该电路存在安全隐患,应将单刀双掷开关S接在照明灯L与_间; (3)不管照明灯关闭还是打开,该电路都要消耗电能。为节约电能,可以再接入一个光控开关(光照弱时自动闭合,光照强时自动断开
13、),你认为应将光控开关接在图乙中a、b、c三处的_处。 【答案】(1)URUUD220V2.2V217.8V, IRID0.01A, RUR/IR217.8V/0.01A21780, PUI220V0.01A2.2W,火线,c,高频点3 小灯泡功率的测定 例3 (2015内江)育才中学初3.1班学生在探究“测量小灯泡的电功率”的实验后,某兴趣小组欲进一步探究学习,现将其改变为“探究小灯泡的电功率P与电压U之间的关系”的实验,实验中提供了以下实验器材: A待测小灯泡L(额定电压3.0V,额定功率1.8W) B电压表V(量程03V,量程015V) C电流表A(量程00.6A,03A) D滑动变阻器
14、R(010) E定值电阻R015,R0210,R0315 F蓄电池,电压U12V G开关S一个,导线若干。,(1)为了比较精确的测量小灯泡的功率,电流表的量程应选_。 (2)为了保证电路安全,实验中定值电阻R0应选_。(填“R01”、“R02”或“R03”) (3)请用铅笔画线代替导线,将实验器材连接起来,使之成为准备使用的实物电路。 (4)测量结束后,应先断开开关,拆除_两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。 (5)该小组同学在处理实验数据时,将电功率P作为纵坐标,U2作为横坐标,采用描点法,在坐标纸上作出了PU2图像,并画出该图像是一条直线(如图所示)。根据图像,请你指出:所作图像的
15、错误之处是_ _;作图时,坐标取值不恰当之处是_ _。,00.6A,R03,电源,图线不应画成直线,横坐标的标度取值不恰当,(6)假设实验中所给的实验器材电流表已损坏,老师又给了一只电压表,该组同学仍完成了实验。请你帮他们在虚线框内画出实验的电路图。 【答案】(3) (6),【解析】(1)因为灯泡的额定电压为3.0V,额定功率为1.8W,所以灯泡的额定电流为IP/U1.8W/3.0V0.6A;故为了比较精确的测量小灯泡的功率,电流表的量程应选00.6A; (2)为了保证电路安全,电流最大值为0.6A,电源电压为12V,所以电路最小电阻RU/I12V/0.6A20,灯泡正常发光电阻为R灯U灯/I
16、灯3.0V/0.6A5,所以定值电阻最大值为20515,定值电阻R0应选R03; (3)连接电路时注意滑动变阻器一上一下连接,电流表中电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,用小量程;,(4)电学实验测量结束后,应先断开开关,拆除电源两端的导线,防止因拆除而导致电路的短路,然后再拆除其他导线,最后整理好器材; (5)在作PU2之间关系图像时,因小灯泡的电阻随温度升高而增大,所以图像不应该是一条直线;作图时,坐标取值不恰当之处是横坐标的标度取值不恰当,应当改为自然数的平方数递增; (6)没有电流表可以用电压表与定值电阻并联来替代电流表,因为电压与电阻的比值等于电流。,【提醒】本题要用到二次函数的知识
17、才能真正解决问题。 例4 (2014绍兴)把滑动变阻器R和定值电阻R1连接成如图电路,变阻器最大电阻R2 R1。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片向左移动时,下列叙述正确的是 ( ) A电路总功率逐渐减小 B变阻器的功率逐渐减小 C变阻器滑片在左端与右端时的电路总功率之比为91 D电阻R1的功率与电路总功率的比值逐渐增加,D,【解析】A.P总U2/(R1R),当滑片向左滑动时,R变小,总功率变大。B.可设总功率为UI,R1消耗的功率为I2R1,滑动变阻器消耗的功率为P,三者有如下关系:UII2R1P。PR1I2UI,其中R1、U为常数,P与I为二次函数关系。由此可知,当Ib/2aU/2R1时,P达
18、到最大值。2R1R1R,RR1。即当滑动变阻器的阻值与定值电阻相等时,滑动变阻器消耗的功率达到了最大值。由此可知滑片向左滑动时,滑动变阻器消耗的功率是先变大,再变小,B错。C.最左端是PU2/R1,最右端是PU2/(R1R)U2/3R1。两者比值为31。D.电阻R1的功率:P1I2R1,P总I2(R1R),P1P总R1(R1R),当向左滑时,R变小,故比值变大。,例5 (2015广东)如图是一种光控电路,它主要由工作电路和控制电路两部分组成。工作电路由工作电源U1、发热电阻R1和R2等组成;控制电路由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U2等组成。当磁控开关L线圈中的电流等于或大于15m
19、A时,磁控开关的磁性簧片相互吸合(簧片电阻忽略不计);当L线圈中的电流小于15mA时,簧片断开。已知U124V,R110,R220,光敏电阻R的阻值随照射在它上面的光强E(表示光照射强弱的物理量,单位是坎德拉,符号是cd)变化的关系如图所示。当开关S闭合时,则:,(1)当L线圈中的电流小于15mA时,工作电路的总电阻R总_。 (2)当L线圈中的电流等于25mA时,工作电路中通过R1的电流I1_A。 (3)若控制电路中R094、U21.5V(线圈阻值忽略不计),当照射到光敏电阻的光强达到某一个值时,磁控开关L的磁性簧片恰好吸合,此时光照强度E_cd。若10s后开关S断开,且断开时间也为10s,则
20、前后两段时间电阻R1所产生的热量变化了_J。,30,2.4,3,512,【解析】(1)“当L线圈中的电流小于15mA时,簧片断开”,此时工作电路中R1和R2串联,串联电路中的总电阻等于各串联电阻之和。R总R1R2102030; (2)“当磁控开关L线圈中的电流等于或大于15mA时,磁控开关的磁性簧片相互吸合(簧片电阻忽略不计)”,已知通过L线圈的电流等于25mA,所以磁控开关是闭合的,此时工作电路中的R2被短路,只有R1工作。已知电源电压和R1的电阻可求出此时电路中的电流:,(3)“当照射到光敏电阻的光强达到某一个值时,磁控开关L的磁性簧片恰好吸合”说明控制电路中的电流恰好等于15mA,要求光
21、照强度,要先求出光敏电阻的阻值,再根据图2找出对应的光照强度。控制电路中R0与 R串联的总电阻:R总控 光敏电阻R的大小:R100946,由图可知,当R6时,光照强度是3cd。分析题意可知:前10s,工作电路中只有R1工作,此时R110s产生的热量: 后10s,工作电路中 R1与R2串联,此时R110s产生的热量: I1U/R总24V/300.8A,Q2 R1t(0.8A)21010s64J,前后两次热量的变化量:QQ1Q2576J64J512J。,(友情提示:本栏目建议午休时间完成) 1.(2015潍坊)下列图所示的家用电器中,利用电流热效应工作的是 ( ),A,2(2014达州)分别标有“
22、6V 6W”和“6V 3W”的甲、乙两只灯泡,经实验测得其IU特性曲线如图所示。现将甲、乙两灯并联在电路中,当两只灯泡的总电流为1A时,两只灯泡消耗的总功率是 ( ) A3W B4W C4.5W D6W,第2题图,A,3. (2015连云港)现有“6V 3W”的灯泡L1和“6V 6W”的灯泡L2,将它们接入电路中,不考虑灯丝电阻的变化。下列关于两只灯泡的说法正确的是 ( ) A.串联后接到12V电源的两端,两灯均能正常发光 B.串联工作时,L1和L2两端的电压之比为12 C.并联工作时,L1和L2中的电流之比为21 D.并联工作时,L1和L2的功率之比为12,D,【解析】由小灯泡额定电压、额定
23、功率可知,灯泡L1的电阻R1U2/P12,额定电流I10.5A,灯泡L2的电阻R2U2/P6,额定电流I21A。两灯泡串联工作时,L1和L2两端的电压之比U1U2R1R221,串联后接到12V电源两端时,L1两端的电压U18V,高于其额定电压,不能正常工作,故A、B错误。两灯泡并联工作时,L1和L2两端的电流之比I1I2R2R112,L1和L2的功率之比P1P2I1I212,故C错误,D正确,答案为D。,4(2014德阳)如图所示的电路,闭合开关S后发现L1正常发光,L2只能微弱发光,以下对于这一现象产生原因的分析中,合理的是 ( ) A灯泡L2发生了断路 B灯泡L2发生了短路 C由于灯泡L2
24、的电阻较 大,其实际功率较小 D由于灯泡L2的电阻较小, 其实际功率较小,D,第4题图,【解析】A.当电路中发生断路时,串联电路中没有电流,灯泡都不亮,不符合题意。B.当灯泡L2发生了短路,L2会不亮,不符合题意。C、D.串联电路中的电流相同,根据公式PI2R,L2电阻越小,功率越小,灯泡越暗,C错D对。,5.(2015山西)如图为一种握力计和它的工作原理图。电源电压保持不变。握力显示表是由电流表改装而成,定值电阻R2起保护电路作用,其电阻值为5,弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端时不施加力,移动到最下端时施加的力最大(弹簧的电阻不计)。握力计测量范围为0300N,电路中电流表变化范围为0.1
25、0.6A,则下列说法正确的是 ( ) A.握力300N时电路中电流为0.6A B.握力计工作电路中的电源电压为3V C.R1连入电路阻值变化的范围是030 D.R2消耗的最小功率为0.5W,第5题图,B,6(2013安顺)某电饭锅设有“加热”和“保温”两档,其内部简化电路如图所示,当开关S置于“1”档时,电饭锅处于_ (填“加热”或“保温”)状态;若电饭锅保温和加热时总功率之比为150,则电阻R0和R1的比值为_。,第6题图,保温,149,7(2014温州)小刚观察了市场上的“测重仪”后,画出了如图所示的原理图:A为托盘,P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上,并能随轻质弹簧一起上下滑动,当托
26、盘中不放物体时,P位于R的最上端。已知R05,R的最大阻值为25,电源电压恒为3V。 (1)小刚根据图判断,质量表是电流表改装的,其判断的依据是_;,第7题图,图中的质量表串联在电路中,(2)当称量物体质量达到最大值时,R0消耗的功率是多少? 解:当称量物体质量达到最大时,金属滑片P在R的最下端,U03V,I0U0/R03V/50.6A,P0U0I03V0.6A1.8W (3)当托盘A中所放物体质量增加时,质量表的示数也随之增大,请结合图分析其原因:_ _。,当称量物体质量增加时,托盘对弹簧的压力增大,弹簧缩短,滑片向下滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,总电阻也变小,而总电压不变,总电流变大
27、,电流表(即质量表)的示数变大,8.(2015济宁)在学习电学时,小夏利用如图所示的电路图,做了不少实验,其中电阻R可选用阻值分别为10、20、30的定值电阻。 (1)在做“探究电流与电阻的关系”的实验时,小夏先把10的电阻连入电路,闭合开关,把电流表的读数填在表格中,然后把10电阻分别换成20、30电阻,将相应的电流值记录到表格中。 小夏的错误做法是_。,没有控制定值电阻两端电压不变,(2)在做“伏安法”测电阻的实验时,小夏根据电路图连接的电路如图所示,图中尚有一根导线未连接,请用笔画线代替导线完成电路连接,要求滑动变阻器连入电路中的阻值最大。实验中小夏测得的结果如下表。由此可以判断,小夏同
28、学选用的定值电阻的阻值为_9.89_。,第8题图,(3)在做“测量小灯泡额定功率”的实验时,小夏用额定电压为“3V”的小灯泡代替电路图中的电阻R,连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图所示,则电流表的读数是_A,小灯泡的额定功率为_W。,0.24,0.72,【答案】(2)如图,9(2013宁波)如图所示,黑匣子上有A、B、C三个接线柱,内部只有一个电压恒为6V的电源和两个定值电阻R1、R2(R1R2)。当电流表分别连接到接线柱AB、AC、BC时,电流表示数如表所示:,15,10,(1)请将表格填写完整。_ (2)第3次实验时,电流为零,说明BC之间
29、_(填“有”或“没有”)电源。 (3)若用导线同时把AB、AC连接起来,电路可能消耗的总功率为多大?,第9题图,见表,没有,解:如甲所示电路,用导线同时将AB、AC连接起来,导线将R2短路, 如乙图所示,用导线同时将AB、AC连接起来,R1、R2并联,10.(2015宁波)如图所示是某规格的小灯泡L和定值电阻R的UI图像。 (1)图中表示小灯泡UI图像的是_(填序号)。,(2)若它们串联、并联时总电阻的值分别为R串和R并,请在对应的图上坐标区域内画出它们的UI图像(R串、R并的UI图像分别用和表示)。 (3)当它们分别以串联和并联两种方式接在同一稳压电源(已知电源电压不高于10V)两端时,从电源流出的电流变化了0.45A。求该稳压电源的电压及并联时电路消耗的总功率。 【答案】(2)如图 (3)5V 3W,【解析】(1)图中表示小灯泡UI图像的是,因为小灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化,UI图像不是一条直线;(2)串联电路的等效电阻大于其中任何一个串联电阻,并联电路的等效电阻小于其中任何一个并联电阻。由此可知,电流一定的情况下,R串和R并两端的电压关系为U串U并。即在的上方,在的下方;(3)比较图像和可知,电压相同且不高于10V时,I并I串0.45A仅有一种情况,即U5V,此时I并0.6A,并联时电路消耗的总功率P并UI并5V0.6A3W。,
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