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15._电能与电功率

发布时间:2014-01-14 09:51:24  

第一部分 教材梳理
电能与电功率

★中考导航★

⊙考纲要求⊙ 1. 电功率和电流、 电压之间的关系及其简单的计算; 用电器的额定功率和实际功 率。 (理解) 2. 电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系。 (探究) ⊙命题趋势⊙ 2007—2011 年广东省中考题型及分值统计 年份 试题类型 知识点 分值 2007 计算题 电功和电功率的计算 6分 2008 实验题、计算题 测量小灯泡电功率;电功的计算 6+3=9分 2009 计算题 电功和电功率的计算 7分 2010 选择题、实验题、计 简单电路分析和电功率计算; 测量 3+7+7+6=23分 算题、综合能力题 小灯泡电功率; 电功率的计算; 电 功率的计算 2011 计算题 电功率的计算 2分 1. 本章考查重点: 电功的概念; 电功率与焦耳定律; 实际功率与额定功率的概念; 测定小灯泡的电功率;电功和电功率的计算. 2.题型以填空题、选择题、实验题、计算题为主. 3.2012 年考查重点可能是电功、电功率和电热的计算;伏安法测功率及电流的 热效应的探究实验.

★考点梳理★ 一、电能和电功 1.电能可能由其他形式的能量转化而来,也可以转化为其他形式的能量 .用 电器工作的过程就是把 电能 转化为 其他形式的能 的过程. 2.电能用 W 表示,常用单位是 kW· h ,在物理学中能量的国际单位是 J ,简称焦.1kW· h= 3.6× 106J . 计算公式: W=UIt=Pt, 推导公式: (只适用于纯电阻电路).

3.电能表是测量一段时间内 消耗电能 多少的仪器. 读数方法: 电能表表盘上先后两次示数之差就是这段时间内用电的千瓦数, 即电流在这段时间内所做的功. 电能表的重要参数: A.“220V”是指 电能表的额定电压是 220V ; B.“10(20)A”指这个电能表的 标定电流 为 10 安,在短时间内 最 大电流 不超过 20 安; C.“50Hz”指这个电能表在 50 赫兹的交流电路中使用; D.“600revs/kW· h”指这个电能表 每消耗 1 度电表盘转 600 转 . 4.电功:电能转化为其他形式能的过程实际就是 电流做功 的过程,有 多少电能发生了转化,就说电流做了多少功.实质上,说电流做了多少功也就是

电功也用 W 表示,国际单位也是焦耳,常用单位是千瓦时. 二、电功率 1.电功率的物理意义:是表示 电流做功快慢 的物理量;电功率用 P 表示,单位是 瓦特 ,简称 瓦 ,符号是 W .常用单位有 kW .1kW= 1000W . 电功率的定义: 用电器在单位时间内 做功的多少 (或用电器在单位 时间内 消耗电能的多少 ). 2.电功率的定义式: P=W/t ,在使用时,单位要统一: (1)电功率用瓦(W),电能用焦耳(J),时间用秒(s); (2)电功率用千瓦(kW),电能用千瓦时(kW· h 度),时间用小时(h). 3.1 千瓦时是功率为 1kW

的用电器使用 1 小时 所消耗的电能. 4.电功率变形公式: P=UI 、 P=U2/R 、 P=I2R ; 单位:电功率用瓦(W),电流用安(A),电压用伏(V),电阻用欧(Ω). 5.额定功率与实际功率:用电器在 额定电压 下工作时的电功率(或者说用 电器正常工作时的电功率),叫做额定功率. 当实际电压小于额定电压时, 实际功率小于额定功率, 用电器无法正常工作; 当实际电压等于额定电压时, 实际功率等于额定功率; 用电器可以正常工作; 当实际电压大于额定电压时,实际功率大于额定功率;用电器可能被烧坏 .

三、电和热 1.电流的热效应: 电流通过导体时会使导体放热的现象叫电流的 热效应. 2.电流的热效应的应用: 电烙铁 、电热毯、 电热水器 、电烤箱等. 电热器是利用电流的热效应工作的, 它的发热体是用 电阻较小 、 熔点较 高 的电阻丝制成的,是电热器的主要组成部分. 3.焦耳定律:电流在导体上产生的热量与电流的平方成正比,与电阻成正 比,与通电时间成正比.即: Q=I2Rt . 在研究焦耳定律时,采用“控制变量法”: ①控制 电阻 和 电流 相同, 改变 通电时间 , 研究电热与通电时 间的关系.(对同一根电阻丝进行通电,在不同时间观察煤油柱面的位置) ②控制 电阻 和 通电时间 不变, 改变 电流 的大小, 研究电热与 电流的关系.(对同一根电阻丝通电,用滑动变阻器控制电流的大小,在相同时 间内做两次实验) ③控制 电流 和 通电时间 不变, 改变 电阻 的大小, 研究电热与 电阻的关系.(把两根电阻不同的电阻丝串联,通电后观察煤油柱面变化情况) 4.电流的热效应的防护:电流的热效应对人们有有利的一面(如电炉、电 热水器、电热毯等),也有不利的一面(如电视机、电脑、电动机在工作时产生 的热量).我们要利用有利电热,减少或防止不利电热(如电视机的散热窗,电脑 中的散热风扇,电动机的外壳铁片等).

四、测量小灯泡的电功率 1.原理: P=UI . 2.电路图: 3.注意事项: ①选择的器材要规格合适,例如小灯泡额定电压为 2.5V 时,要至少选用 两节干电池串联做电源,电流表的量程要 大于 小灯泡的额定电流,电压表 的量程要 大于 小灯泡的额定电压.滑动变阻器允许通过的最大电流要 大于 小灯泡的额定电流. ②连接电路时开关处于 断开 状态,滑动变阻器调到阻值 最大处 . ③在使小灯泡的电压高于额定电压时,要注意观察电压表示数的变化,以 免电压过高,烧坏小灯泡. ④进行测量时,一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电 功率, 不能 用求平均值的方法计算电功率,只能用小灯泡正常发光时的电 功率. 4.设计实验

记录表格: 实验次数 灯泡亮度 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W 过亮 1 正常发光 2 过暗 3

5.结论 ①通过实验发现,用电器两端的电压不同,电功率就不同,小灯泡两端 电压越高,实际功率 越大 ,灯泡 越亮 ; ②用电器在额定电压下工作时的电功率叫做 额定功率 , P 频=U 额 I 额.在实际电压下工作时的电功率叫做 实际功率 ,P 实=U 实 I 实. 五、串、并联电路中,电流、电压、电功率与电阻的关系 连接方式 串联 并联 电路图 电流与电阻的比例关系 I1∶I2=1∶1 电压与电阻的比例关系 U1∶U2=R1∶R2 电功率与电阻的比例关系 P1∶P2=R1∶R2 总功率与用电器消耗功率 P 串=P1+P2 关系 I1∶I2=R2∶R1 U1∶U2=1∶1 P1∶P2=R2∶R1 P 并=P1+P2

★课堂精讲★ 考点 1. 电能和电能表 【例 1】 (2011 广东湛江)小鹏同学家的电能表如右图所示,则小 鹏家已消耗的电能为___kW?h,转盘已转过______转;他发现家里 只使用一只电水壶(其它用电器都关闭)时,观察到电能表转盘 3 分钟转过 100 转,电水壶工作时的实际电功率为______W.

分析:本题考查的知识点是电能、电功率、电能表的读数、电 能表表盘上各参数的意义及其应用,考查了学生运算的能力, 解决本题的关键是理解表盘中“2000r/ kW·h”的意义以及根 据这个意义进行有关消耗电能的计算。电能表示数是从新安装 到现在总共消耗的电能,示数的最后一位为小数,所以图中的 示数是 30kW·h,所以小鹏家已消耗的电能为 30kW·h;表 盘中“2000r/ kW·h”的意义是接在这个电能表的用电器每消 耗 1 kW·h 的电能,表盘转过 2000r。根据这个意义可知,转 盘转过的圈数为 30 kW·h×2000r/ kW·h=60000r。只使用一 100r 只电水壶时 3 分钟内消耗的电能 W= =0.05 2000 r/kW·h 3 1 kW·h,时间单位换算:t=3min= h= h ;根据公式 P = 60 20 0.05 kW·h W = =1kW=1000W 解答:30 60000r t 1 h 20

随堂演练: 1.(2011 鞍山)接在家庭电路里的电能表如图所示,其额定电压

220 为______V 若安装时此表示数为零,则从安装电能表后到现在 7.2×107 为止,用电器已消耗了_______________J 电能,电能表转盘已 6×104 转了____________r( 圈)。若测得转盘在 1 2 min 内转动 6 0r 则

100 所接用电器总功率为________________W 。

考点 2. 电功率 【例 2】 (2011 福州)如图甲所示电路,电源电压为 6V 不变,滑动变阻 器的滑片 P 从 a 端移动到 b 端,定值电阻 R1 两端的电压随滑动变阻器 R2 阻值变化的图像如图乙所示。问:

(1)当 R2 为 10Ω 时,电压表的示数是多少? (2)当电压表示数为 2V 时,R1 的阻值是多少? (3)滑动变阻器的滑片 P 在 b 端时,电阻 R1 的功率是多少?

分析: 解答本题时首先要对电

路进行分析, 然后根据电路的电流规律、 电压规律、电阻规律,结合欧姆定律公式,电功率公式进行计算。根 据图像当 R2 为 10Ω 时,电压表的示数是 3V;电压表是测量 R1 的,要 求出 R1 阻值,可根据串联电路电流相等特点求出 I2,然后根据欧姆定 律求出;再求电功率时,要看题中条件灵活运用电功率求解。 解答: (1)当 R2 为 10Ω 时,电压表的示数是 3V (2)当电压表的示数是 2V 时,U1=2V,R2=20Ω ;因为 R1 与 R2 串联, U1 2V U 2 4V 所以 U2=U-U1=6V-2V=4V,I1=I2= R = 20 ?=0.2A;R1= I 1 = 0 .2 A =10Ω 2

U 12 (1V ) 2 / (3)解法一:滑片 P 在 b 端时,U1 =1V,P1/= R1 = 10? =0.1W。
6V / / / 2 I1 =I2 = R / = 60 ? =0.1A,P1/= I1 R1=(0.1A) ×10Ω =0.1 W.
U

解法二:滑片 P 在 b 端时,R2/=50Ω ;R/=R1+R2/=10Ω +50Ω =60Ω ;

随堂演练: 2.(江苏连云港市)把标有“6V 3W”的灯泡 L1 和标有“12V 3W”的 灯泡 L2 串联接在电压为 6V 的电源两端, 通过它们的电流为________A , 0.1

1∶4 ;若将它们并联接在该电源上,消耗 它们消耗的功率之比为__________ 3.75 的总功率为__________W 。

考点 3.电热及其应用 【例 3】 (2011 广东湛江)一只电烙铁的规格为“220V 答下列问题: (1)该电烙铁正常工作的电流为多少? (2)该电烙铁的电阻为多少? (3)在额定电压下通电 10min 产生多少热量? 110W” 请回

分析:本题考查了额定电压、额定功率、用电正常工作时通过的电流、电阻、 焦耳定律。解决本题的关键点是熟练运用电功率的各个公式。只有在用电器 两端的实际电压等于额定电压时,用电器才能正常工作,用电器在额定电压 下消耗的功率为额定功率。已知用电器的额定电压和额定功率,根据公式 I= P U2 可求出它正常工作的电流,根据公式 R= 可求出它的电阻;电烙铁是纯 U P 电阻电器, 它工作时消耗的电能全部转化为热, 所以求额定电压下通电 10min 产生的热量可以利用公式 Q=W=Pt 计算,也可利用公式 Q=I2Rt。

110 W P 解: (1)电烙铁正常工作的电流 I= U = 220 V =0.5A

( 220 V ) U (2)电烙铁的电阻 R= P = 110 W =440Ω
2

2



R?

U 220 V ? ? 440 ? I 0.5A

(3)产生热量 Q=W=Pt=110W×10×60s=6.6×104J 答: (1)电烙铁正常工作的电流为 0.5A . (2)电烙铁的电阻为 440Ω . (3)产生的热量 6.6×104J.

随堂演练: 执行标准: 3.(2011 山东临沂)右表是一 GB4706.1-1998GB4706.12-2006 种家庭厨房用电热水器的铭 产品名称:密闭型储水式电热水器 牌,该电热水器具有加热速度 产品型号:F05-15A(X) 快的特点。 额定压力:6.7MPa (1)5kg 初温是 20℃的水被加 额定容量:5L 额定功率: 额定电压:220V 热到 60℃所吸收的热量是多 1500W

少? 50Hz 防水等级:IPX4 (2)该电热水器正常工作时通 额定频率: 过的电流是多少?(结果保留一位小数)

解:(1)5kg 水吸收的热量 Q=cm(t-t0)=4.2× 103J/(kg· ℃)× 5kg× (60℃-20℃)=8.4× 105J (2)读表知:额定功率 P=1500W,额定电压 U=220V 根据 P=UI 得 P 1500W I=U= =6.8A 220W

考点 4. 伏安法测电功率 【例 4】 (2011 江苏南京)在“测量小灯泡电功率”的实验中,已知电源电压 为 3V,小灯泡的额定电压为 2.5V,正常发光时的电阻约为 8Ω ,实验器材如 图甲所示. (1)在图甲中,请你用笔画线代替导线将电路连接完整(导线不得交叉);

(2)在连接电路时开关应 ,滑动变阻器的滑片应放在 (选填“A”或“B”)端; (3)某次实验中,电压表读数为 l.8V.要测量小灯泡的额定功率,应将滑片 向 (选填“A”或“B”)端滑动,小灯泡正常发光时电流表的示 数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W.

分析:本题考查测量小灯泡的电功率。注意:小灯泡正常发光即为小灯泡 两端的电压为额定电压。 (2)闭合开关前,应将滑动变阻器调到最大值, 保护电路,滑片移到 B 端,阻值最大。 (3)小灯泡两端的电压为 1.8V 时, 小于小灯泡的额定电压, 要提高小灯泡两端的电压可以通过增大电路中电 流方法,即须减小电路中的总电阻,滑片向 A 端移动时,滑动变阻器连 入电路中的阻值减小,电路中的总电阻减小。根据 P=UI 计算小灯泡的电 功率。 解答:(1)如右图 (3)A 0.75 (2)断开 B

随堂演练: 4. (2011 浙江温州) 小明设计了如图甲所示的电路图, 用来测定额定电压为 “2.5 伏”的小灯泡的电功率。各元件都完好,电源电压保持不变。

(1)小明将各元件连接成如图乙所示的电路,请指出其中的错误:

电流表没有与小灯泡串联,电压表没有与小灯泡并联

.

(2)电路调整正确后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当观察到 电压表示数为2.5伏 时,表明小灯泡正常发光,并记录电流表的示数. (3)为了进一步探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系, 小明继续调节滑动 变阻器的滑片,并记录数据如下表,发现第 2 次实验小灯泡最亮,此时小灯泡 的实际电功率为 0.98 瓦. 实验次数 1 2 3 电压表示数/伏 2.5 2.8 2.0 电流表示数/安 0.32 0.35 0.27


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