1、第18讲 电功、电功率 本讲涉及的知识点有：电能及其测量,电功率及其计算,测量小灯泡的电功率。考查的题型有填空题、选择题、实验题、计算题,分值约810分。电能表的计量、电功、电功率的应用计算、电功率的测量、额定电压和额定功率、实际功率既是考查的重点,也是考查的难点。考点1 电能 电功 1.电能 电能单位 国际单位：_；常用单位：_；1度1 kWh_J 电功实质 用电器消耗电能的过程实际是_能转化为其他形式能的过程，也就是电流做功的过程 焦耳(J)千瓦时(kWh)或度 3.6106 电 计算(1)电流做功的多少跟_、_、_都有关系，加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做的功
2、越多，写成公式为_(2)W_(适用于所有电路)(3)对于纯电阻电路，可推导出：W_ 电流的大小 电压的高低 通电时间的长短 WUIt Pt UIt I2Rt 2UtR2.电能表 作用 测量电路_ 单位 _ 参数 220 V 表示_为220 V 10(20)A 表示_为10 A，额定最大电流为20 A 600 r/(kWh)每用1度电，表的铝盘转_转 2 500 imp/(kWh)每用1度电，表的指示灯闪_次 消耗的电能 千瓦时(kWh)额定电压 标定电流 600 2 500【注意】读数：前4位是整数位,最后1位数字表示十分位数字,例：表盘为 的电能表示数是_kWh。2 018.8读数 计数器末
3、尾数字表示十分位数字 测量电能方法 消耗的电能为前后两次示数差，即WW2W1 较小的电能利用转盘圈数计量，消耗的电能为W kWh(n为某段时间转盘转的圈数，N为电能表上的参数)nN考点2 电功率 1.电功率 意义 表示用电器消耗电能的_ 单位 _，符号W；1 kW+_W 定义 1_与2_的比 公式 P3_4_(适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出：PI2R 2UR快慢 瓦特 103 电流所做的功 所用时间 WtUI 常见用电器电功率估测 家用空调的电功率约为1 000 W 电吹风机的电功率约为500 W 洗衣机的电功率约为300 W 台式计算机的电功率约为200 W 液晶电视机的电功率约为1
4、00 W 日光灯的电功率约为40 W 2.额定电压和额定功率(1)额定电压：用电器5_时的电压。(2)额定电功率：用电器在6_下工作时的电功率。(3)铭牌：灯泡“PZ220 V 40 W”指灯泡的7_为220 V,8_ 为40 W。【注意】用电器额定功率与外加电压和通过的电流无关,实际电压偏低,用电器的实际功率低,用电器不能正常工作；实际电压等于额定电压时,实际功率等于额定功率,用电器正常工作；实际电压大于额定电压时,实际功率大于额定功率,有可能损坏用电器。正常工作额定电压额定电压额定功率3.串、并联电路的电功率的计算 串联电路并联电路电路图电功率P1()2R1P1P2()2R2P2P总P总1
5、2URR12URR122URR21UR22UR21UR22UR重难点1电能表的相关计算【例1】(2021泰州)小明用电水壶将质量为1.8 kg的水加热升温50，水吸收的热量为_J。若电水壶工作时功率为2 000 W，所消耗的电能全部被水吸收，则加热这壶水需要的时间是_s。小明家的电能表参数如图所示，若家中只有电水壶单独工作，则这段时间内电能表指示灯闪烁了_次。c水4.2103 J/(kg)3.78105 189 315【方法指导】电能表的“度数”与“次数(转数)”(1)“度”为电能表常用单位千瓦时(kWh)的俗称,它与电能的国际单位焦(J)的换算关系为：1 kWh1 kW1 h1 000 W3
6、 600 s3.6106 J。(2)利用电能表常数N imp/(kWh)或N r/(kWh)和一段时间内电能表指示灯闪烁的次数n或转盘转动的转数n,测算用电器消耗电能W的方法：W kWh或W kWh。）（hkW /impimpNnnN）（hkW /rrNnnN变式训练1(2021达州)小星学习了电功率知识后，想利用电能表测量家中电热水壶工作时的实际功率。他仔细观察了家中的电能表，表盘参数如图所示，则小星家允许加载的用电器的最大功率为_W。他关闭家中其他用电器，只让电水壶烧水，发现电水壶工作1 min，电能表转盘转过60转，则该电水壶的实际功率为_W。4 400 1 200 重难点2电功、电功率
7、的理解及计算A1 WB2 WC3 WD4 W【例2】(2021新疆)如图所示的电路中，电源电压恒为3 V，R1、R2均为定值电阻。若断开开关S1、S3，闭合开关S2，电路的总功率为0.5 W；若断开开关S2，闭合开关S1、S3，则电路的总功率不可能为()A【方法指导】任一段导体均有对应的四个电学量：电压、电流、电阻、电功率。由PUI和I 可知,知道四个量中的任意两个,均能计算出另两个。URABD【例3】(2020天门)(多选)如图甲的电路中，RA、RB的阻值分别为R1、R2，其电流与电压的关系如图乙所示。闭合开关，RA的电压为U1，电流为I1，电功率为P1；RB的电压为U2，电流为I2，电功率
8、为P2；电路的总电阻为R，总电压为U，总电流为I，总功率为P，则()A.RARB13 B.U1U211 C.II231 D.PP143【方法指导】巧解电功率比值题：(1)由推导公式PI2R可知,在串联电路中,电功率与电阻成正比,即 ；(2)由推导公式P 可知,在并联电路中,电功率与电阻成反比,即 。21PP21RRRU 221PP21RRA【例4】(2020郴州)小明设计了如图所示电路，电源电压不变，R为定值电阻。闭合开关S，当滑片P从a移到b的过程中，下列判断正确的是()A.电压表示数变小，电流表示数变大，灯变亮B.电压表示数变大，电流表示数变大，灯变亮C.电压表示数变小，电流表示数变小，灯
9、变暗D.电压表示数变大，电流表示数变小，灯变暗2.灯泡不正常发光(额定电压相同)(1)两灯泡串联 (2)两灯泡并联【方法指导】灯泡的亮暗程度是由它的实际功率决定的，实际功率越大，灯泡就越亮。1.灯泡正常发光【例5】(2021荆州)如图甲所示，小灯泡L的额定电压为5 V，滑动变阻器R的最大阻值为60，电流表量程为“00.6 A”，电压表量程为“015 V”，电源电压恒定。闭合开关S，在保证电路安全的前提下，最大范围调节滑动变阻器的滑片P，绘制了电流表示数与电压表示数关系图象如图乙所示，电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图象如图丙所示。则下列说法中正确的是()A电源电压为5 VB小灯泡
10、正常发光时电阻为2.5 C当电压表示数为1 V时，滑动变阻器消耗的电功率为2.5 WD当电压表示数为2 V时，小灯泡和滑动变阻器消耗的功率之比为14D【方法指导】要善于根据题中要求,顺藤摸瓜,在图象中找到有用的解题信息。变式训练A电源的电压为9 VB定值电阻R0的阻值为10 CR0的最大功率为0.4 WD当滑片在b端时，电路的总功率为1.2 W2(多选)(2021衡阳)如图甲所示的电路中，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断正确的是()BD 3.(2020武汉)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡L的IU图象如
11、图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是2 V，电流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3 V，电流表的示数是I3。已知I1I229，I2I331。当滑片P在最左端时，通过开关通断，可使电路消耗的功率最大，该最大值是()A.7.2 W B.8.1 WC.9.0 W D.9.9 WB重难点3有关电功率的“极值”“取值范围”的相关计算A电流表的变化范围是0.30.6 AB电压表的变化范围是1.53 VC滑动变阻器的阻值变化范围是520 D该电路的最大总功率是2.7 W【例
12、6】(多选)(2021齐齐哈尔)如图所示，电源电压4.5 V保持不变，电压表选择“03 V”量程，电流表选择“00.6 A”量程，电阻R1阻值为10，滑动变阻器R2规格为“20 1 A”，闭合开关S，在保证各元件安全的条件下，移动滑片P的过程中，下列说法正确的是()BC 变式训练 4.(2020咸宁)如图甲所示的电路，电源两端电压U不变，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片滑到a端，闭合开关时滑动变阻器R消耗的功率P1为1.8 W，断开开关时电流表的示数改变了0.3 A；当开关S断开后，滑动变阻器的滑片在滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值R与电流表示数的倒数的关系如图乙所示，
13、求：1I(1)电源两端的电压U和滑动变阻器最大的阻值Rm；解：将滑动变阻器的滑片滑到a端，闭合开关时，变阻器的最大阻值Rm与R0并联，滑动变阻器R消耗的功率P11.8 W，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且断开开关时电流表的示数改变了0.3 A，所以，通过滑动变阻器的电流I10.3 A，由PUI可得，电源电压：U6 V，由I可得，滑动变阻器最大的阻值：Rm20。111.8W0.3API UR1UI60.3VA(2)定值电阻的阻值R0；(3)电路消耗的最小功率P2。(2)当开关S断开后，滑动变阻器R与R0串联，由图乙可知，当R2 时，2 A1，即I0.5 A，此时电路的总电阻：R总12，所
14、以，定值电阻的阻值：R0R总R12 2 10。1I6V0.5AUI(3)当开关S断开后，滑片位于b端时，Rm与R0串联，此时电路的总电阻最大，总功率最小，则电路消耗的最小功率：P21.2 W。220(6V)2010mURR 实验：伏安法测小灯泡的电功率【命题点】1.实验原理：P_。2.实验电路图如图所示。3.连接实物电路时,开关应_,变阻器的滑片移到_。4.滑动变阻器的作用：保护电路；改变_。UI断开阻值最大处灯泡两端的电压5.电路故障分析：断路：有示数,无示数；短路：无示数,有示数；R断路：均无示数。6.数据与误差分析。7.多次测量的目的：研究小灯泡亮度(或电功率)与_的关系,_(选填“能”
15、或“不能”)将多次测量的灯泡电功率求平均值。8.实验结论：灯泡两端电压越大,灯泡的实际功率_,灯泡越_。灯泡两端电压不能越大亮9.伏阻法、安阻法测小灯泡的额定功率。【例】(2021苏州)在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，电源电压为4.5 V。(1)用笔画线代替导线，将电路连接完整。(2)连接好电路、闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，则接下来的操作应是_。移动滑片，观察灯泡是否发光(3)问题解决后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.3 V时，为了使灯泡正常发光，此时应将滑片向_(选填“左”或“右”)侧移动。(4)当灯泡正常发光时，电流表
16、示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为_W。右 0.75(5)下表是实验中测量的几组数据，其中一个电流数据有误，此数据为_。U/V1.01.52.02.53.0I/A0.20.250.280.370.37(6)要完成上述表中数据测量，实验中滑动变阻器的总阻值至少为_。(7)小明打算只利用两电表中的电流表来测量小灯泡的额定功率。他增加了一个阻值为10 的定值电阻R0和两个开关。设计了如图丙所示电路，请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。17.5【补充设问】(8)不用电流表,另增加两只开关和一个阻值为R0的定值电阻,该小组设计了如图3所示的电路图测量小灯泡的额定功率。正确连接电路
17、后,断开S3,闭合S1、S2,调节滑动变阻器,使电压表示数为U额；然后_(填开关的通断情况),读出电压表示数为U,则测得小灯泡的额定功率是 _(用U额、U和R0表示)。只断开S2，再闭合S3UUUR额额01(2021鄂州)如图所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动过程中，小灯泡L始终发光(忽略温度对小灯泡电阻的影响)。下列说法正确的是()A电流表示数变小B电路的总功率变大C电压表V1示数与电流表示数的比值变小D电压表V2示数与电流表示数的比值变大命题点1 电功、电功率及其相关计算B 2.(2020邵阳)甲、乙两个普通白炽灯泡铭牌上分别标着“220 V 40
18、 W”“110 V 40 W”字样，正常发光相同时间，它们消耗的电能()A.甲灯的多B.乙灯的多C.一样多D.不能确定C3(2021荆门)将灯泡L和定值电阻R以图甲方式连在电压为6 V的电源上，图乙是L和R的UI图象，结合图中信息可知()A灯泡L的电阻随着电流的增大而减小B灯泡L的实际阻值为10 C灯泡L的实际功率为0.8 WD定值电阻R的实际功率为6.4 WC 4(2021娄底)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是()A电源电压为4 VBR2的最大阻值为10 CR1的阻值为20 D
19、R1电功率的最小值为0.4 WD 5.(2020湘潭)如图是小明家电能表的表盘。小明将家中所有其他用电器关闭，只让暖风机单独工作，观察到1 min内电能表指示灯闪烁了32次。暖风机在这1 min内消耗的电能为_kWh，它的实际功率是_W。0.0212006(2021恩施州)如图所示，电源电压6 V保持不变，R110，R220，R330，若只闭合S2，R1与R2两端电压之比为_；若同时闭合三个开关，R2与R3电流之比为_；电路中的最大功率可达_W。12 32 3 7.(2020黄冈)如图甲所示，电源电压可调，R1、R2为定值电阻，灯泡的额定电压为2.5 V，图乙是该灯泡的IU图象。闭合开关S，把
20、电源电压调到4 V，R2的功率为0.8 W。求：(1)通过R2的电流；解：(1)由PUI可得，通过R2的电流：I20.2 A。23PU 0.8W4V(2)若小灯泡正常发光，则1 min内电流在R1上做的功是多少？由图乙可知，当小灯泡正常发光时，U灯2.5 V，此时I灯0.30 A，R1两端的电压：U1UU灯4 V2.5 V1.5 V，通过R1的电流I1I灯0.30 A，1 min内电流在R1上做的功：WU1I1t1.5 V0.30 A60 s27 J。(3)现把电源电压调到某一值时，通过R2的电流为0.1 A，灯泡与R2两端的电压之比为12，则灯泡的实际功率是多少？由P可得，R220，R2两端
21、的电压：U2I2R20.1 A20 2 V，由可得，U灯U2 2 V1 V。由图乙可知，当U灯1 V，此时I灯0.20 A，灯泡的实际功率：P灯U灯I灯1 V0.20 A0.2 W。2UR2222(4V)0.8WUP 212UU 灯12128(2021十堰)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。求：解：当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在a端时，滑动变阻器接入的阻值最大，由图甲可知，滑动变阻器最大阻值、R0与灯泡串联接入电路中，电路中电流最小，由于串联电路电流处处相等，
22、由图乙可知，此时电路中的电流：I0.2 A，电压表V1测量L两端的电压，示数为1 V，电压表V2测量R0和L两端的总电压，示数为3 V，故L两端的电压：UL1 V，R0两端的电压：U02 V；当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，滑动变阻器接入电路中阻值为0，此时R0与灯泡串联接入电路，根据欧姆定律可知，此时电路中电流最大，根据图乙可知此时电流：I0.4 A，电压表V1示数为4 V，电压表V2示数为8 V；所以此时L两端的电压：UL4 V，R0两端的电压：U04 V。(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值；当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，根据欧姆定律可得，此时灯泡L的电阻：R
23、L 10，根据题意，此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定功率：P额ULI4 V0.4 A1.6 W，R0 10。LUI 4V0.4A0UI 4V0.4A(2)滑动变阻器的最大阻值；当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在a端时，此时滑动变阻器接入阻值最大，此时滑动变阻器、R0与灯泡串联接入电路中，当滑片P在b端时，电路可看作R0与L的串联电路，则U电ULU04 V4 V8 V，U滑U电U0UL8 V2 V1 V5 V，根据欧姆定律可得，R滑 25。UI滑5V0.2A(3)电路总功率的最大值和最小值。电路总功率的最大值：P大U电I8 V0.4 A3.2 W，电路总功率的最小值：P小U电I8 V0.2 A1
24、.6 W。命题点2 测量小灯泡的电功率(1)根据实际情况，电压表的量程应选择_(选填“03 V”或“015 V”)，请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。9(2021恩施州)某同学做测定小灯泡的电功率实验时，用三节干电池供电，灯泡额定电压为2.5 V。“03 V”(2)按照原理图连接好电路，如果使用了旧灯泡(灯丝已烧断且不知晓)，闭合开关准备继续实验，这样操作很容易造成_损坏，为避免此事故发生，可以采用的办法是_。(3)更换灯泡后，调节电路使灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为_W。电压表 电压表试触 0.7 10.(2020岳阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中，选用器材如下
25、：2节干电池、额定电压为2.5 V的小灯泡(额定功率小于1 W)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。(2)正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于_(选填“A”或“B”)端。(3)闭合开关后，移动滑片，发现小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数，则该电路的故障可能是_(选填序号)。A.小灯泡短路B.小灯泡开路C.电流表开路AB(4)排除故障后，通过正确操作使小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为_W。(5)实验时，小明组的电流表坏了，他找来了一个已知阻值的定值电阻R0，设计了图丙电路测小灯泡的额定功率，连好电路后，操作步骤如下：断开S1、闭合S2，移动滑片，使电压表示数等于灯泡的额定电压U额；保持滑片位置不变，断开S2、闭合S1，记下电压表示数U。则小灯泡额定功率表达式：P额_(用U额、U、R0表示)。0.65U额0UUR额
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