第16讲 电功率-人教版中考物理一轮复习(讲义)(含解析)
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这是一份第16讲 电功率-人教版中考物理一轮复习(讲义)(含解析),共16页。学案主要包含了电能与电能的计量,电功,利用电能表测量用电器的电功率,焦耳定律等内容,欢迎下载使用。
一、电能与电能的计量
二、电功
【例1】
1.王华家上次查看电能表示数为,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.他家在这段时间内消耗的电能为90.3kW·h
C.只将一盏标有“220V,100W”的电灯接在电路中,正常工作1h,转盘转3600圈
D.这个电能表的测量值是以“J”为单位
【变式1-1】
2.某充电宝上面标有5V、15000mA·h字样,给它充电时, 能转化为 能,充满电后,大约储存了 J的电能。
【变式1-2】
3.电能表是测量 的仪表。图中电能表刚接入电路时示数是0,两周后电能表的示数如图所示,则这段时间内消耗的电能是 kW·h,电能表中的铝质圆盘共转了 revs。
【变式1-3】
4.探究夏季同一台空调在制冷温度由26℃调高到28℃时节省的电能。
小强从网上看到:同一台空调制冷时将温度由26℃调高到28℃,可节省7%~10%的电能。为了验证这种说法的可靠性,小强利用家中的电能表进行了测算。
(1)实验器材:电能表、 ;
(2)测试步骤:
① ;
②观察到电能表此时的示数为 ;
③打开空调,将制冷温度设定为26℃,待其正常工作后,数出电能表的转盘在10min内转过的圈数n1;
④将制冷温度调为28℃,待其正常工作后,数出电能表的转盘在 min内转过的圈数n2;
(3)根据测量得到的数据和电能表上的参数,如何分析比较,得出结论 ?
一、电功率
二、额定电压、额定功率
1.额定电压和额定电功率的相关物理量
2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
3.额定功率与实际功率的计算
(1)纯电阻用电器,额定功率P额=U额I额=U额2R=I额2R,用电器的实际功率P实=U实I实=U实2R=I实2R。
(2)当用电器阻值不变时,由P=U2R可推出P实P额=U实2U额2。
(3)当用电器在额定电压U额下工作时,其功率为额定功率P额,故根据P=U2R可求出用电器在额定电压下工作时的电阻R=U额2P额。
【例2】
5.关于电功和电功率,下列说法正确的是( )。
A.电流做功的过程就是电能转化为光能的过程
B.电流做功越多,电流做功越快
C.电功率越大,单位时间内电流做功越多
D.额定功率大的灯泡一定比额定功率小的灯泡亮
【变式2-1】
6.如图所示为电子式单相电能表,其示数为 kW·h;由参数可得,该电能表允许接入的最大电功率是 W;关闭其他用电器,单独接入电热水壶工作1min,此过程中电能表一共闪了50次,则该电热水壶的实际功率是 W。
【变式2-2】
7.随着科技的进步,各种智能小家电产品已经充斥生活每个角落。如图所示为电热水壶。
(1)加热盘上的指示灯是发光二极管,它是由 (填“半导体”或“超导体”)材料做成的,它对水加热过程中,是通过 (填“做功”或“热传递”)的方式增加水的内能;
(2)当壶里装水量达到最大值时,水对壶底的压力 (填“大于”“小于”或“等于”)水的重力,关闭其他用电器只让电热水壶工作,把1.8L初温为20℃的水加热到80℃,用时20min,若电热水壶的加热效率为90%,则电热水壶的实际电功率是 W。铭牌为3600revs/(kW·h)的电能表转盘转了 圈。[已知c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【变式2-3】
8.如图1所示,电源电压不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”,灯泡L的额定电流为0.3A。图2是灯泡L的电流与电压关系图像。闭合开关S,当滑片P移至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.25A。
(1)求电源电压;
(2)在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,灯泡的最小功率是多少?
(3)用定值电阻R1替换灯泡L,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50Ω,求定值电阻R1的可能值。
一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
2.实验注意事项
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
二、特殊方法测量小灯泡的电功率(用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路)
三、利用电能表测量用电器的电功率
(1)从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的转数N(或指示灯闪烁次数N);
(2)断开家里其他用电器的开关,只让待测用电器在正常负荷下稳定工作;
(3)用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n(或指示灯闪烁次数n)所用时间;
(4)断开待测用电器开关,计算其电功率。电能表转盘转数n(或指示灯闪烁次数n)时所消耗的电能为W=nNkW⋅ℎ=nN×3.6×106J,用电器的实际电功率P=n×3.6×106JNt。
【例3】
9.小明用如图甲的实验器材,测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。下列说法正确的是( )。
A.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最右端(B端)
B.闭合开关后,灯不亮,电压表有示数,电流表无示数,可能是灯泡开路
C.闭合开关后,灯不亮,电压表无示数,电流表有示数,可能是滑动变阻器断路
D.当小灯泡正常发光时,电流表示数如图所示,小灯泡的额定功率为0.75W
【变式3-1】
10.在测量标有额定电压为2.5V的某小灯泡的电功率实验中,选用的电源电压为4.5V,灯丝的电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,完成实物图连接;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,当电流表的示数如图丙所示时,其示数为 A;
(4)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,如下表所示,由表可知,随着电压的增大,小灯泡消耗的功率 (选填“增大”“不变”或“减小”)。当小灯泡正常工作时,其功率为 W,其电阻为 Ω(结果保留一位小数);
(5)根据表中数据,诗在图中画出U—I关系图象 ;
(6)根据表中的数据,画出的图象是 (选填“直线”或“曲线”),原因是在不同的电压下,灯丝的电阻随温度的升高而 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
【变式3-2】
11.某小灯泡的额定电流为0.3A,图1是测量该灯泡额定功率的实验电路。
(1)请用笔画线代替导线,将电路连接完整,使此时滑动变阻器接入电路阻值最大 。图中电源A端为电源的 极;
(2)闭合开关前检查电路,发现电流表如图2所示,接下来应该进行的操作是 ;
(3)闭合开关,调节滑片使电流表示数为0.3A,此时电压表示数如图3 所示,则该灯泡的额定功率为 W。
(4)完成实验后,断开开关,首先拆除 两端导线,然后整理器材;
(5)用图4所示电路来测量另一只额定电压为4V的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 6V,定值电阻R0的阻值为 5Ω。
①只闭合开关 S、S1,移动滑片,使电流表示数为 A,小灯泡正常发光;
②只闭合开关 S、S2,使滑片 (选填“向左移”、“保持不动”或“向右移”),读出电流表的示数为0.15A;
③小灯泡的额定电功率 P额= W。
【变式3-3】
12.某实验小组在做“测量小灯泡电功率”的实验中,所用电源电压为3V,待测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接,(要求:连线不得交叉,电流表量程要正确) ;
(2)检查电路连接无误后,闭合开关S,发现灯泡不亮,电压表有示数,电流表几乎无示数。产生这一现象的原因可能是____;
A.变阻器断路B.电压表短路C.电压表断路D.小灯泡断路
(3)故障排除后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时,电压表示数如图乙所示,此时的读数为 。要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;
(4)闭合开关,调节滑动变阻器换片P,使灯泡正常发光,此时电流表示数如图丙所示,则待测灯泡的额定功率为 W。
一、电流热效应
1.电流的热效应:由于导体有电阻,所以当有电流通过导体时,导体总会发热,将电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
二、焦耳定律
三、电热的利用与防止
1.电热的利用:电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体,发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器,都是将电能转化为内能来工作的。
电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止:在很多情况下,我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时,将电能转化其他形式能的过程中,总有一部分电能转化为内能,过多的电热如果不能及时散发,会产生安全隐患。因此,许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热,如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
【例4】
13.如图所示,下列四种用电器,其中主要是利用电流的热效应来工作的是( )
A.电脑B.节能灯
C.电烤箱D.电风扇
【变式4-1】
14.将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电熨斗分别接入家庭电路中,通电时间相同,下列说法正确的是( )
A.电风扇产生的热量最多B.电视机产生的热量最多
C.电熨斗产生的热量最多D.三个用电器产生的热量一样多
【变式4-2】
15.小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时,采用了如图所示的实验装置,其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量的空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法不正确的是( )。
A.实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少
B.装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的
C.想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系,应该选用甲图所示的实验装置
D.将d图中容器外的电阻换成10Ω,不能达到实验目的
【变式4-3】
16.甲图是某种型号的家用踢脚线取暖器,冷空气从进风框B进入取暖器内部被加热,热空气会从出风框A散出。乙图是它的简化电加热原理图,手动控制开关可实现多挡温度调节。已知R1>R2,电加热部分的参数如表格所示。
(1)如图甲,电流通过铝片时发热是通过 方式改变的;
(2)如图乙,该取暖器可实现 挡温度调节。当取暖器倾倒,倾倒开关断开切断电路,取暖器停止工作,据此判断:倾倒开关是 (选填“S”、“S1”或“S2”);
(3)请计算电阻R1的大小和高温挡工作时的功率 ;
(4)断开家里其它用电器,取暖器单独以高温挡连续工作0.5小时,则电能表铝盘会转多少圈 。(使用图丙所示的电能表计量耗电)
01 电能表及其计算
17. 小强上次查看家里的电能表显示为,本次查看时电能表示数如图所示,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.在这段时间内消耗的电能为792kW·h
C.小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
D.只将一台标有“220V 1000W”的电热水器接入电路中,正常工作5min,电能表的指示灯闪烁300次
18. 如图所示,小欣同学家电能表4月底的示数是 kW·h;若关闭家中其他用电器,只有电热水壶工作,电能表的指示灯闪烁300次时,刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃,则电热水壶的加热效率为 %。[c水=4.2×103 J/(kg⋅℃)]
02 电功及其计算
19.家中应急手电筒的电路图如图所示,电源电压为3V,闭合开关,通过灯泡的电流为0.6A,忽略灯泡电阻的变化。求灯泡电阻R
(1)电路工作1min消耗的电能W;
20. 某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能,其简化电路如图所示。发热电阻R=110Ω,紫外灯L规格为“220V 50W”。闭合开关S1和S2,消毒柜正常工作,求:
(1)通过R的电流;
(2)R的电功率;
(3)L工作100s消耗的电能。
03 电功率与电功
21.中药煎煮方式分为“文火”和“武火”,小明受此启发,用手动开关S1、温控开关S2、水量开关S3、加热电阻R1和限流电阻R2(R1、R2阻值不随温度变化),设计了煎药壶电路,其中S1为总开关,电源电压为220V。闭合开关S1,能实现下表所示的功能,下列关于此电路的分析正确的是( )。
A.温控开关S2与水量开关S3是串联的
B.加热电阻R1的阻值是484Ω
C.若壶内水量小于0.2L,煎药壶工作时无法进行“武火”加热
D.若限流电阻R2断路,煎药壶工作时只能进行“武火”加热
22. 为研究调光灯的工作原理,某小组设计了如图甲所示的模拟电路进行探究。已知小灯泡L标有“12V 12W”字样,电源电压恒定不变。在保证电路安全的情况下,通过调节滑动变阻器,分别记录三个电表的示数,并将电表示数绘制成如图乙所示的关系图象,求:
(1)灯泡L正常发光时的电流。
(2)灯泡L正常发光10s消耗的电能。
(3)电源电压。
(4)滑动变阻器阻值的变化范围。
04 额定功率与实际功率
23.如图甲所示的电路,电源电压为12V且保持不变,R2为阻值未知的定值电阻,图乙是小灯泡L和定值电阻R1的电流随它们两端电压变化的图像。当同时闭合开关S1、S2和S3时,小灯泡L的实际功率为P,定值电阻R1的功率为P1,则P:P1= ;当闭合开关S1、断开开关S2和S3时,小灯泡的实际功率为0.6W,此时灯丝电阻为R,则R:R2= 。
24. 如图甲所示是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的家用便携式挂烫机,它的正常工作电压为220V。有高温、低温两个加热档位,其内部简化电路如图乙所示,当双触点开关S接触1和2时为关机状态。R1、R2是两个阻值不变的电热丝,R1=R2=48.4Ω。求:
(1)挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为多少?
(2)若某次使用时,用高温档位正常工作,将0.2kg的水从20℃加热到100℃,水吸收的热量是多少?
(3)若(2)问中用高温档位正常工作,加热过程共用时80s,则此次加热过程,该挂烫机的加热效率是多少?
05 小灯泡亮度问题
25. 用如图所示的电路测量小灯泡的功率,实验原理是: 。闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8V,观察小灯泡的亮度,读出电压表、电流表的示数记录在下表中。则小灯泡L的额定功率为 W,小灯泡的亮度由 决定。
26.在“练习使用滑动变阻器”的实验中,连接了如图所示电路。闭合开关,当滑片P向 移动时小灯泡变亮;已知电源电压为9V,小灯泡标有“6V 3W”的字样,当小灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的电阻为 Ω。
06 动态电路中电功率问题
27. 如图所示电路,电源电压为18V保持不变,R1、R2为定值电阻,滑动变阻器最大阻值为30Ω。当滑片P位于最右端,同时闭合S1、S2时,滑动变阻器功率P1=7.5W,电压表示数为U1,电流表示数为I1;P位于最右端,只闭合S1时,滑动变阻器功率为P2,电压表示数为U2,电流表示数为I2;将滑片P移至中点,只闭合S1时,滑动变阻器功率为P3,电压表示数为U3,电流表示数为I3。若P2:P3=8:9,下列说法正确的是( )
A.R1=6ΩB.U2:U3=3:2C.I1:I3=5:6D.P3=4W
28. 如图甲所示,将定值电阻R1与规格为“40Ω 2A”的滑动变阻器R2连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P,R2的电功率P与其连入电路电阻R之间的变化图像如图乙所示。则电源电压U= V,R1的阻值为 Ω,电路的最大电功率为 W。
07 实验器材的选择与电路故障
29.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压6V恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5V(电阻约为10Ω)。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整 (滑片向左移动时电压表示数变大);
(2)闭合开关前,应将滑片移到 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,电压表示数超量程,出现这种故障的原因是____;
A.开关短路B.灯泡短路C.电压表断路D.灯泡开路
(4)排除故障,再次闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(5)现有规格为“10Ω 2A”、“20Ω 1A”和“50Ω 0.2A”的甲、乙、丙三个滑动变阻器,为了实验的顺利进行,小明应在其中选择 (选填“甲”“乙”或“丙”)滑动变阻器接入电路;
(6)小明利用图甲装置 (选填“能”或“不能”)做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系”的实验。
30.在“测定小灯炮的电功率”实验中,连接了如图所示的电路.当闭合开关S后,若发现:
(1)灯泡发光,电流表无示数,电压表指针有明显偏转,则故障原因是 ;
(2)灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因是 ;
(3)灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数均不变,故障原因是 。
08 测量小灯泡的电功率
31.在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用的小灯泡上标有“2.5V”字样,额定电流约为0.3A,电源电压恒为6V,实验电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整 ;(导线不允许交叉)
(2)现有规格为A“10Ω2A”、B“20Ω1A”和C“50Ω0.2A”的三个滑动变阻器可供选择,应选择 (选填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是 和调节小灯泡两端的电压及通过的电流;
(3)电路连接完成后,闭合开关,发现小灯泡发光很暗,这时眼睛应该看着 (选填“电流表”或“电压表”)移动滑动变阻器的滑片,当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;
(4)实验中改变小灯泡两端的电压,多次测量的目的是 ;
(5)测得小灯泡的额定功率后,把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的功率大于其额定功率的四分之一,请对其加以分析:
。
32.小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“a”或“b”)端,闭合开关后,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω,小灯泡的额定功率为 W;
(3)图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(4)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下:将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表?请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。
答:
33.如图是探究电流热效应的实验装置,两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻R1、R2,其中R1=5Ω,R2=R3=10Ω。下列说法正确的是( )
A.只闭合S1,可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B.只闭合S1,若电路中的电流为0.2A,通电1min电阻R1产生的热量为12J
C.闭合S1和S2,通过R1的电流是R2电流的0.5倍
D.闭合S1和S2后,左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
10 电功与电热的简单计算
34. 如图所示,电源电压恒定不变,甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时,甲、乙两电表示数之比为5∶3,则两电表均为 (选填“电压表”或“电流表”)。一段时间后,电阻R1产生的热量为Q1;现同时更换两电表种类,并调整开关状态,使两电表均有正常示数,经过相同的时间,电阻R1产生的热量为Q2,则Q1∶Q2为 。
35. 小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器,其电路图如图所示,电源电压为220V,R1、R2是电热丝,开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝,R1=242Ω,另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω,R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时,通电1min,电流产生的热量是 J。
11 多挡电器电热的计算
36. 如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图,其中R1的阻值为48.4Ω,R1和R2均为阻值不变的电热丝,饮水机有加热和保温档,正常工作时,保温档功率为110W。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)求饮水机在保温档正常工作时的电流;
(2)当只有饮水机工作时,将3kg水从10℃加热到100℃,加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示,求饮水机的加热效率η;
(3)为节能减排,相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h,要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h,保温时间计为8h,求至少要安装多大面积的太阳能电池。
37.如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙,额定电压为220V,具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100W,双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件,其中R2=60.5Ω。现将此电热水壶装入0.45L初温为20℃的水,接到220V的家庭电路中,选用加热挡加热至100℃。已知该电热水壶加热效率为80%,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg⋅℃)。求:
(1)电热水壶中水吸收的热量;
(2)加热挡的电功率;
(3)需要的加热时间。
12 生活中的电流热效应(电热的利用与防止)
38. 芯片体积小,元件密集。当芯片中有电流通过时,由于芯片元件有 ,不可避免地会产生热量,这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能,通常让散热部件与芯片紧密结合,来降低芯片的温度,这是通过 的方式改变芯片内能。
答案解析部分
1.【答案】B
2.【答案】电;化学;2.7×105
【解析】【解答】充电宝充电时,消耗电能,转化为化学能。
充满电后,大约储存的电能为:W=UIt=5V×15000×10-3A×1×3600s=2.7×105J
【分析】1.充电宝充电时将电能转化为化学能;
2.已知充电宝的额定电压和安时容量,根据W=UIt求出储存的电能。
3.【答案】消耗电能;16.6;9960
【解析】【解答】电能表是测量消耗电能的仪表。
两周内消耗的电能为:W=16.6kW·h-0kW·h=16.6kW·h,
电能表的参数为“600r/kW·h”,则铝制圆盘转过的圈数为:
n=16.6kW·h×600r/(kW·h)=9960revs
【分析】1.电能表是测量消耗电能的仪表,根据两次示数之差求出一段时间内消耗的电能;
2.由电能表的参数“600r/kW·h”及消耗的电能求出铝盘转过的圈数。
4.【答案】(1)秒表
(2)断开家中其他用电器;2014.1kW·h;10
(3)见解析
【解析】【解答】(1)实验中需要测量用电器工作的时间,才能计算出功率的问题,故需要用到秒表。
(2)①:要断开家中其他用电器。确保家中只有空调在工作。
②:电能表此时的示数为2014.1kW·h。
④:将制冷温度调为28℃,待其正常工作后,数出电能表的转盘在10 min内转过的圈数n2。和 26℃ 时比较一下在相同时间里消耗电能的多少。
(3)空调制冷温度为26℃时正常工作10 min消耗的电能;空调制冷温度为28℃时正常工作10min消耗的电能;最后再比较空调两次工作消耗的电能,从而计算出能节省电能的比率
η=n13000kW·h−n23000kW·hn13000kW·h=n1−n2n1
据此可验证同一台空调制冷时将温度由26℃调高到28℃,是否可节省7%~10%的电能。
综上第1空为秒表;第2空为断开家中其他用电器;第3空为2014.1kW·h;第4空为10;第5空见解析
【分析】本题要求我们探究夏季同一台空调在制冷温度由26℃调高到28℃时节省的电能。首先,我们需要理解空调制冷的基本原理,即空调通过制冷剂的蒸发和冷凝过程,将室内的热量转移到室外,从而降低室内温度。其次,我们需要了解空调的能效比(COP),即空调制冷量与输入功率的比值,这是衡量空调节能性能的重要指标。最后,我们需要根据题目给出的条件,利用家中的电能表进行测算,以验证空调在制冷温度由26℃调高到28℃时节省的电能。
5.【答案】C
【解析】【解答】A.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程,故A错误;
BC.根据P=Wt可知,电功率越大,单位时间内电流做功越多;但若电流做功越多,但不知做功的时间,所以无法比较电流做功的快慢,故B错误,C正确;
D.灯泡的亮暗由灯泡的实际电功率决定,与灯泡的额定电功率无关,故D错误。
故选C。
【分析】1.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程;
2.电功率表示用电器做功的快慢,根据P=Wt进行分析比较;
3.灯泡的亮暗由灯泡的实际电功率决定。
6.【答案】5387.5;8.8×103;1000
【解析】【解答】(1)电能表上最后一个数字为小数部分,因此示数为5387.5kW·h ;
(2)电能表承载的最大电流为40A,则承载的最大电功率P=UI=220V×40A=8800W;
(3)电水壶消耗的电能W=nn表kW·ℎ=503000kW·ℎ=160kW·ℎ;
则电水壶的实际功率为:P=Wt=160kW·ℎ160ℎ=1kW=1000W。
【分析】(1)根据图片督促电能表的示数,根据P=UI计算电能表承载的最大电功率;
(2)根据W=nn表kW·ℎ计算电水壶消耗的电能,再根据P=Wt计算电水壶的电功率。
7.【答案】(1)半导体;热传递
(2)大于;420;504
【解析】【解答】(1)加热盘上的指示灯是发光二极管,它是由半导体材料做成的,它对水加热过程中,水吸收热量,温度上高,内能增大,是通过热传递的 方式增加水的内能。
(2)由图可知,水壶的形状是上窄下宽的可知,当壶里装水量达到最大值时,水对壶底的压力大于水的重力;
水壶内1.8L水的质量为:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10-3m3=1.8kg
水吸收的热量为:
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.8kg×(80℃-20℃)=4.536×105J
若电热水壶的加热效率为90%,则电热水壶实际消耗的电能为:
W=Q吸η=4.536×105J90%=5.04×105J=0.14kW·ℎ
电热水壶的实际电功率为:
P实=Wt=5.04×105J20×60s=420W
铭牌为3600revs/(kW·h)的电能表转盘转的圈数为:
n=3600revs/(kW·h)×0.14kW·h=504revs
【分析】(1)半导体:在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料;
做功和热传递都可以改变物体的内能;
(2)1.竖直壁容器:液体对容器底部的压力等于液体自身的重力,即F = G;
敞口容器(上宽下窄容器):液体对容器底部的压力小于液体自身的重力,即F < G;
窄口容器(上窄下宽容器):液体对容器底部的压力大于液体自身的重力,即F > G。;
2.已知水的体积,根据m=ρV求出水的质量;已知水的质量、初温及末温,根据Q吸=c水mΔt求出水吸收的热量,再结合电热水壶的加热效率,求出电热水壶实际消耗的电能,结合电能表的铭牌求出电能表转盘转过的圈数;已知电热水壶工作的的时间,根据P实=Wt求出电热水壶的实际电功率。
8.【答案】(1)解: 闭合开关S,灯L与滑动变阻器R串联,当I=0.25A时,U滑=2.5V,由图2可知,当I=0.25A时,UL=2V,根据串联电路电压的特点得:
U电源=UL+U滑=2V+2.5V=4.5V
答:电源电压为4.5V;
(2)解: 由题意知,电压表测滑动变阻器两端电压,当电压表示数最大为3V时,此时灯L的电压最小,功率最小,故灯L两端最小电压为:
UL小=U电源−U滑'=4.5V−3V=1.5V
由图2知,灯L的最小电流I小=0.2A,灯L的最小功率为:
PLmin=UL小I小=1.5V×0.2A=0.3W
答: 在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,灯泡的最小功率是0.3W;
(3)解:滑动变阻器与定值电阻R1串联,电压表测变阻器的电压,电压表量程为0~3V,变阻器的最大电压不能超过3V,当滑动变阻器的电压最大为3V时,此滑动变阻器接入电路电阻最大,电路电流最小,此时定值电阻R1两端电压为:U1=U电源﹣U滑max=4.5V﹣3V=1.5V
此时电路电流为:
I小=U1R1=1.5VR1
若R1阻值较小,调节滑动变阻器的滑片P,电流表能达到最大示数0.6A,已知电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A,则当电流表示数为0.6A时,有:
I大−I小=0.6A−1.5VR1=0.3A
解得:R1=5Ω
若R1阻值较大,调节滑动变阻器的滑片P,电流表不能达到最大示数0.6A,则滑动变阻器连入电路的电阻为0时,电路的电流最大,即:
I大'=U电源R1=4.5VR1
则I大'−I小=4.5VR1−1.5VR1=0.3A
解得:R1=10Ω
答:定值电阻R1的可能值为5Ω和10Ω。
【解析】【分析】(1) 闭合开关S,灯L与滑动变阻器R串联,由题意可知,当I=0.25A时,U滑=2.5V,由图2可知,当I=0.25A时,UL=2V,根据串联电路电压的特点求出电源电压;
(2)由题意知,电压表测滑动变阻器两端电压,当电压表示数最大为3V时,此时灯L的电压最小,功率最小,根据串联电路电压规律求出灯L两端最小电压,由图2知,灯L的最小电流,根据P=UI求出灯L的最小功率;
(3)滑动变阻器与定值电阻R1串联,电压表测变阻器的电压,电压表量程为0~3V,变阻器的最大电压不能超过3V,当滑动变阻器的电压最大为3V时,此滑动变阻器接入电路电阻最大,电路电流最小,根据串联电路电压的特点求出此时定值电阻R1两端电压,根据欧姆定律表示出此时电路电流;若R1阻值较小,调节滑动变阻器的滑片P,电流表能达到最大示数0.6A,已知电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A,据此列等式求出R1的阻值;若R1阻值较大,调节滑动变阻器的滑片P,电流表不能达到最大示数0.6A,则滑动变阻器连入电路的电阻为0时,电路的电流最大,根据欧姆定律求出电路中的最大电流,根据最大值与最小值之差恰好为0.3A,据此列等式求出R1的阻值。
9.【答案】A,B,D
【解析】【解答】A.闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大位置,由图可知,即将滑动变阻器的滑片移到最右端(B端),故A正确;
B.由图可知,变阻器与定值电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表测量定值电阻两端的电压。闭合开关后,灯不亮,电压表有示数,电流表无示数,说明电压表与电源之间是通路,是与电压表并联的灯泡发生了断路,故B正确;
C.闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,灯不亮,电压表无示数,可能是与电压表并联的灯泡发生了短路,故C错误;
D.当小灯泡正常发光时,即灯两端的电压为2.5V;由图乙可知,电流表的分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W,故D正确。
故选ABD。
【分析】1.闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大位置;
2.变阻器与定值电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表测量定值电阻两端的电压;若灯不亮,电压表有示数,电流表无示数,说明电压表与电源之间是通路,是与电压表并联的灯泡发生了断路;电流表有示数,说明电路是通路,灯不亮,电压表无示数,可能是与电压表并联的灯泡发生了短路;
4.已知灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,根据P=UI求出灯泡的额定功率。
10.【答案】(1)
(2)A
(3)0.12
(4)增大;1.4;4.5
(5)
(6)曲线;增大。
【解析】【解答】(1)由题可知,小灯泡的额定电压为2.5V,灯丝的电阻约为10Ω,则小灯泡正常发光时的电流为:
I=U额R=2.5V10Ω=0.25A
测量小灯泡的电功率,电流表应串联在电路中,测通过小灯泡的电流,且电流表应选用小量程,如图所示:
(2)开关闭合前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片应置于阻值最大位置,即A端。
(3)由图丙所示,电流表使用的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,其示数为0.12A。
(4)由表可知,随着电压增大,通过小灯泡的电流也在增大,根据 P=UI 可知,小灯泡消耗的功率增大。
由表格数据可知,当小灯泡正常工作时(电压为2.5V),通过小灯泡的电流为0.56A,则小灯泡正常工作时的功率为:
P额=U额I额=2.5V×0.56A=1.4W
小灯泡正常工作时的电阻R灯=U额I额=≈4.5Ω
(5)由表格数据在U-I图像中描出对应的点,再将各点连接起来,如图所示:
(6)根据表中的数据,画出的图象是曲线, 原因是在不同的电压下,灯丝电阻随温度的升高而增大。
【分析】(1)已知小灯泡的额定电压和灯丝的电阻,根据I=UR求出小灯泡正常发光时的电流,实验时电流表应选择合适的量程串联在电路中;
(2)开关闭合前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片应置于阻值最大位置;
(3)认清电流表的量程和分度值,再读数;
(4)小灯泡的电功率随电压的增大而增大,由表格数据可知小灯泡正常工作时的电压和电流,根据P=UI求出小灯泡正常工作时的电功率,根据R=UI求出小灯泡正常工作时的电阻;
(5)由表格数据在U-I图像中描出对应的点,再将各点连接起来;
(6)灯丝电阻随温度的升高而增大。
11.【答案】(1);负
(2)调零
(3)0.45
(4)电源
(5)0.4;保持不动;1
12.【答案】(1)
(2)D
(3)2.2V;B
(4)0.5
【解析】【解答】(1)“测量小灯泡电功率”时,应将电流表串联在电路中,测通过小灯泡的电流;小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω,可知,小灯泡正常工作时的电流约为:
I=UR=2.5V10Ω=0.25A
所以电流表应选择0~0.6A量程,串联在电路中,如图所示:
(2)实验时,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表并联在小灯泡的两端,闭合开关S,发现灯泡不亮,电流表几乎无示数,说明电路可能出现断路故障,电压表有示数,说明电压表与电源之间是通路,是与电压表并联的小灯泡发生了断路,故ABC不符合题意,D 符合题意。
故选D。
(3)如图乙所示,电压表使用的量程为0~3V,分度值为0.1V,此时的示数为2.2V。
要测量小灯泡的额定功率, 应使小灯泡两端的电压变为2.5V,根据串联分压的原理可知,应减小滑动变阻器的阻值,所以应将滑动变阻器的滑片P向B端移动。
(4)如图丙所示,电流表使用的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A,则小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
【分析】(1)已知小灯泡的额定电压和灯丝的电阻,根据I=UR求出小灯泡正常发光时的电流,实验时电流表应选择合适的量程串联在电路中;
(2)串联电路中,电流表无示数,说明电路出现断路故障,电压表有示数,说明电压表与电源之间是通路,是与电压表并联的部分电路发生了断路,据此进行分析;
(3)认清电压表使用的量程和分度值,再读数,根据串联分压的原理分析滑动变阻器的滑片移动的方向;
(4)认清电流表使用的量程和分度值,再读数,根据P=UI求出小灯泡的额定功率。
13.【答案】C
【解析】【解答】选项 A:主要将电能转化为光能、机械能(风扇)等,发热是次要现象,并非利用热效应工作;
选项 B:主要将电能转化为光能,发热是附带现象,并非利用热效应工作;.
选项C:工作时电流通过电热丝,将电能转化为内能(热能),利用热量加热食物,是利用电流的热效应工作,
选项 D:主要将电能转化为机械能(扇叶转动),并非利用热效应工作。
综上,主要利用电流的热效应工作的是C
【分析】这道题围绕电流的热效应展开,核心是识别用电器的能量转化形式,判断是否主要利用“电流通过导体产生热量(电能转内能)"的热效应工作:电流的热效应是指电能转化为内能的现象。分析各用电器:电脑主要将电能转化为光能、电能等;节能灯主要将电能转化为光能:电烤箱通过电流产生热量加热物体,核心是电能转化为内能,利用电流的热效应:电风扇主要将电能转化为机械能(电动机工作)。由此可确定主要利用电流热效应的用电器。
总结:本题关键是明确电流热效应的本质(电能转内能),通过分析各用电器的能量转化形式,识别出以电能转内能为主要功能的用电器。
14.【答案】C
【解析】【解答】根据题意知道,三个电器都在额定电压下工作,且实际功率相同都是100W,若通电相同时间,则由W=Pt知道,三个用电器在相同时间内消耗的电能相同;但是电风扇工作时,电能转化为内能和机械能;电视机工作时,电能转化为内能、光能和声能;电熨斗工作时,电能全部转化为内能;电熨斗转化为的内能越大,产生的热量越多,所以,相同时间内,电熨斗产生的热量最多,C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C。
【分析】利用电流的热效应工作的用电器,将电能转化为内能。
15.【答案】D
【解析】【解答】A.实验时,电流通过电阻丝产生热量越多,瓶内气体压强越大,U形管中液面高度差越大,所以实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,故A正确;
B.电阻对电流有阻碍作用,使电子在电阻丝内部发生碰撞和摩擦,导致电阻丝的温度升高,内能增加,所以装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的,故B正确;
C.想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系,应控制通过电阻的电流和通电时间相等,改变电阻丝的阻值, 图甲装置中,5Ω的电阻与10Ω的电阻串联,电流相等,阻值不相等,可以研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系,故C正确;
D.图乙装置中,左右两容器内两电阻相等,右侧容器外的电阻与容器内的电阻并联,起分流的作用,使通过左右两容器内两电阻的电流不相等,可以探究出电流通过导体产生热量的多少与电流的关系,若容器d外的电阻换成10Ω,依然可以起分流的作用,仍然可以达到实验的目的,故D错误。
故选D。
【分析】1.转换法: 实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少 ;
2.做功可以改变物体的内能;
3. 电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻和通电时间有关,根据控制变量法结合串联/并联电路电流规律进行分析。
16.【答案】(1)做功
(2)三;S
(3)60.5Ω,2400W
(4)720圈
【解析】【解答】(1)如图甲,电流通过铝片时,将电能转化为内能,内能是通过做功方式改变的。
(2)由图乙可知,当S、S1闭合,S2断开时,只有定值电阻R1接入电路;当S、S2闭合,S1断开时,只有定值电阻R2接入电路;当S、S1、S2都闭合时,两电阻并联,由于R1>R2,所以该取暖器可实现三挡温度调节。
当取暖器倾倒,倾倒开关断开切断电路,取暖器停止工作,据此判断:倾倒开关是干路开关,所以倾倒开关是S。
(3)根据并联电路电阻规律可知,R1>R2>R并,根据P=U2R可知,只有定值电阻R1接入电路时,处于低温挡,P低=800W,电阻R1的大小为:
R1=U2P低温=(220V)2800W=60.5Ω
只有定值电阻R2接入电路时,处于中温挡,中温挡的功率为:
P中温=U2R2=(220V)230.25Ω=1600W
两电阻并联时,为高温档,高温挡的功率为:
P高温=P低温+P中温=800W+1600W=2400W
(4)断开家里其它用电器,取暖器单独以高温挡连续工作0.5小时,消耗的电能为:W=P高温t=2400×10﹣3kW×0.5ℎ=1.2kW⋅ℎ
图丙中电能表标有“600r/kW·h”,表示电能表每消耗1kW·h的电能,铝盘转动600r,则电能表铝盘转过的圈数为:
n=600r/kW⋅ℎ×1.2kW⋅ℎ=720r。
【分析】(1)电流通过铝片做功时将电能转化为内能;
(2)(3)分析电路连接方式,根据P=U2R及并联电路电阻规律分析用电器的工作挡位;
已知低温档功率和电源电压,利用R=U2P低温求出低温档功率;已知电源电压和R2的阻值,利用P中温=U2R2求出中温档功率,进而求出高温档功率;
(4)根据W=P高温t求出消耗的电能,结合电能表的参数求出电能表铝盘转过的圈数。
17.【答案】D
【解析】【解答】A.电能表是测量电能的仪表,不是测量电功率的,故A错误;
B.电能表的示数W=8632.4kW⋅h−8553.2kW⋅h=79.2kW⋅h,故B错误;
C.电能表允许通过的最大电流为20A,则小强家同时工作的用电器的总功率不能超过
P=UI=220V×20A=4400W故C错误;
D.只将一台标有“220V 1000W”的电热水器接入电路中,正常工作5min消耗的电能
W=Pt=1kW×560ℎ=112kW⋅ℎ=300000J3600r/kW•h
表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表转盘转3600r,电能表的指示灯闪烁300次消耗的电能
W'=3003600kW⋅ℎ=112kW⋅ℎ=300000J
因为W=W',所以正常工作5min,电能表的指示灯闪烁300次,故D正确。
故答案为:D。
【分析】 电能表,别名电度表、火表、千瓦小时表,是用来测量电能的仪表。 结合电功率公式求解。
18.【答案】2024.6;84
【解析】【解答】电能表示数中最后一位为小数,由图可知,小欣同学家电能表4月底的示数是2024.6kW·h。
将1.2kg水从20℃加热到80℃,水吸收的热量为
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×1.2kg×(80℃−20℃)=3.024×105J
电能表的指示灯闪烁300次时,消耗的电能为
W=300imp3000imp/(kW⋅ℎ)=0.1kW⋅ℎ=3.6×105J
则电热水壶的加热效率为
η=Q吸W=3.024×105J3.6×105J×100%=84%
【分析】电能表,别名电度表、火表、千瓦小时表,是用来测量电能的仪表。 水吸收的热量等于比热与质量以及温度的变化量的乘积。
19.【答案】(1)解: 电路工作1min消耗的电能为:
W=UIt=3V×0.6A×60s=108J
答:电路工作1min消耗的电能为108J。
【解析】【分析】已知电源电压、电路中的电流及电路工作的时间,根据W=UIt求出电路消耗的电能。
20.【答案】(1)解:由题意可得,灯泡L和电阻R并联在电路中,消毒柜正常工作,所以电路中的电源电压为220V,通过R的电流I=UR=220V110Ω=2A
答:通过R的电流为2A;
(2)解: R的电功率为P=UI=220V×2A=440W
答:R的电功率为440W;
(3)解:紫外灯L两端的电压为220V,正好处于额定电压工作状态,工作100s消耗的电能W=Pt=50W×100s=5000J
答:灯泡L工作100s消耗的电能5000J。
【解析】【分析】(1)图中灯泡和电阻并联,根据欧姆定律I=UR 计算电流;
(2)根据电功率的导出公式P=UI计算R的电功率;
(3)根据电功率的变形公式W=Pt计算L工作100s消耗的电能。
21.【答案】D
【解析】【解答】 AC、根据电路中只有两个电阻,而R1的功率可以改变,说明电路中的电流改变,则两个电阻必须串联,武火时,限流电阻被短路,当温控开关和水量开关同时断开时,两个电阻串联,处于文火状态,而只有温控开关断开时,限流电阻仍是短路,故温控开关和水量开关并联与限流电阻R2并联;若壶内水量小于0.2L,但温度较低是武火加热,温控开关将限流电阻短路,仍是武火加热,故AC错误;
B、武火时,限流电阻被短路,只有R1工作,R1的功率是800W,其电阻为:
R1=U2P加热=(220V)2800W=60.5Ω
故B错误;
D、若限流电阻R2断路,当温度开关和水量开关中任意一个闭合,是武火加热,如果温度开关和水量开关都断开,则电路断路,不能加热,故D正确。
故选D。
【分析】 根据电路中只有两个电阻,而R1的功率可以改变,说明电路中的电流改变,则两个电阻必须串联,武火时,限流电阻被短路,当温控开关和水量开关同时断开时,两个电阻串联,处于文火状态,据此分析。
22.【答案】(1)解:由图甲可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测滑动变阻器两端电压,电压表V2测灯泡两端电压,电流表测电路电流。
由P=UI可知,灯泡L正常发光时的电流I=PU=12W12V=1A
答:灯泡L正常发光时的电流为1A;
(2)解:灯泡L正常发光10s消耗的电能W=Pt=12W×10s=120J
答:灯泡L正常发光10s消耗的电能为120J;
(3)解:当滑动变阻器向左移动时,其接入的阻值变大,电路总电阻变大,由欧姆定律可知,电路电流变小,则灯泡两端电压减小,由串联分压可知,滑动变阻器两端电压增大,因此由图乙可知,当滑动变阻器阻值最大时,电路电流最小为0.3A,此时灯泡两端的电压为3V,滑动变阻器两端的电压为15V,根据串联电路电压的特点可知,电源电压为U=15V+3V=18V
答:电源电压为18V;
(4)解:由上述可知,当滑动变阻器阻值最大时,电路电流最小为0.3A,滑动变阻器两端的电压为15V,则滑动变阻器接入的最大阻值为R滑大=U滑大I小=15V0.3A=50Ω
灯泡L正常发光时的电流为1A,所以电路中允许通过的最大电流为1A,由图乙可知,此时滑动变阻器两端的电压为6V,则滑动变阻器允许接入的最小阻值为R滑小=U滑小I大=6V1A=6Ω
因此滑动变阻器阻值的变化范围为6Ω~50Ω。
答:滑动变阻器阻值的变化范围为6Ω~50Ω。
【解析】【分析】(1)根据I=PU,计算用电器的电流;
(2)根据W=Pt,计算消耗的电能;
(3)根据串联电路电压规律,计算电源电压;
(4)根据R=UI,计算电阻,判断电阻范围。
23.【答案】4∶3;1∶5
24.【答案】(1)解: 当开关接触2和3时,R1与R2串联接入电路,使用低温档位工作,R1与R2串联总电阻为:
R总=R1+R2=48.4Ω+48.4Ω=96.8Ω
使用低温档位正常工作时的电功率为:
P低=U2R总=(220V)296.8Ω=500W
答:挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为500W;
(2)解: 水吸收的热量是:
Q吸=c水m水(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.2kg×(100℃−20℃)=6.72×104J
答:水吸收的热量是6.72×104J。
(3)解: 开关接触3和4时,只有R2工作,用高温档位加热,挂烫机高温档位的电功率为:
P高=U2R2=(220V)248.4Ω=1000W
挂烫机高温档位加热消耗的电能为:
W=P高t=1000W×80s=8×104J
该挂烫机的加热效率为:
η=Q吸W=6.72×104J8×104J=84%
答:该挂烫机的加热效率为84%。
【解析】【分析】(1)当开关接触2和3时,R1与R2串联接入电路,使用低温档位工作,根据串联电路电阻规律求出R1与R2串联的总电阻,根据P低=U2R总求出使用低温档位正常工作时的电功率;
(2)已知水的质量、初温及末温,根据Q吸=c水m水(t−t0)求出水吸收的热量;
(3)开关接触3和4时,只有R2工作,用高温档位加热,根据P高=U2R2求出挂烫机高温档位的电功率,根据W=P高t求出挂烫机高温档位加热消耗的电能,根据η=Q吸W求出该挂烫机的加热效率。
25.【答案】P=UI;1.14;实际功率
【解析】【解答】(1) 用如图所示的电路测量小灯泡的功率,实验原理是P=UI;
(2)根据表格可知,当灯泡的电压为3.8V时额定电流为0.3A,则灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
(3)小灯泡的亮度由实际功率决定。
【分析】(1)根据P=UI可知,只要测出灯泡的额定电压和额定电流,就能计算出灯泡的额定功率;
(2)从表格中确定灯泡的额定电压和额定电流,根据P=UI计算灯泡的额定功率;
(3)灯泡的实际功率越大,则亮度越大。
26.【答案】左;6
【解析】【解答】 (1)由图片知,闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流;
要使小灯泡变亮,说明电路中电流变大,根据欧姆定律可知总电阻变小,由电阻串联的规律可知变阻器接入电路的阻值变小,故由图可知滑片P应向左移动;
(2)当小灯泡正常发光时,根据P=UI可知电路中的电流:
I=IL=PLUL=3W6V=0.5A,
滑动变阻器两端的电压:
U滑=U-UL=9V-6V=3V,
此时滑动变阻器连入电路的电阻:
R滑=U滑I=3V0.5A=6Ω。
【分析】 (1)闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流;要使小灯泡变亮,说明电路中电流变大,根据欧姆定律可知总电阻的变化,由电阻串联的规律可知变阻器接入电路中电阻的变化,结合实物图可知滑片的移动方向;
(2)已知电源电压为9V,小灯泡标有“6V 3W”的字样,当小灯泡正常发光时,根据P=UI可求出电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,最后根据欧姆定律求出此时滑动变阻器连入电路的电阻。
27.【答案】C
【解析】【解答】 (1)当滑片P位于最右端,同时闭合S1、S2时,R2与R滑串联,滑动变阻器最大阻值为30Ω,滑动变阻器功率P1=7.5W,
由P1=I12R滑得:I1=P1R滑=7.5W30Ω=0.5A;
此时变阻器的电压U滑=I1R滑=0.5A×30Ω=15V,
此时R2两端的电压:U1=U-U滑=18V-15V=3V,
则R2的阻值R2=U1I1=3V0.5A=6Ω;
P位于最右端,只闭合S1时,滑动变阻器功率为P2,电压表示数为U2,电流表示数为I2,R1、R2、R滑串联,
那么P2=I22,U2=I2(R1+R2);
将滑片P移至中点,只闭合S1时,滑动变阻器功率为P3,电压表示数为U3,电流表示数为I3,此时R1、R2与R滑的一半串联,
那么P3=I32R滑2,U3=I3(R1+R2);
若P2:P3=8:9,则P2P3=I22R滑I32R滑2=2I22I32=89,I2:I3=2:3,
则U2U3=I2(R1+R2)I3(R2+R3)=I2I3=23,故B错误;
I2I3=UR1+R2+R滑UR1+R2+R滑2=23
,把R2=6Ω,R3=30Ω代入,求得R1=9Ω,故A错误;
求出I2和I3,I2=UR1+R2+R滑=18V9Ω+6Ω+30Ω=0.4A,I3=UR1+R2+R滑2=18V9Ω+6Ω+30Ω2=0.6A,
I1I3=,故C正确;
P3=I32R滑2=(0.6A)2×30Ω2=5.4W,故D错误。
故选C。
【分析】 A.滑动变阻器功率P1=7.5W,滑动变阻器最大阻值为30Ω,可以求出I1,再求出R2的阻值;
B.列出P2和P3的表达式,利用P2和P3的比值,求出I2和I3的比值,进一步求出U2和U3的比值;
CD.求出I2和I3的数值,就可以求出后面的两个选项。
28.【答案】24V;20Ω;14.4
【解析】【解答】 (1)利用图像中(10,6.4)和(40,6.4)两个点,根据电功率公式P=I2R推导得到对应
两个点对应的电流分别为0.8A和0.4A,
根据电源电压不变得到:0.8A×(10Ω+R1)=0.4A×(40Ω+R1),
解出R1=20Ω;
则电源电压U总=I总R总=0.8A×(10Ω+20Ω)=24V,
(2)电路最大功率即滑动变阻器接入阻值最小的时候0Ω,
此时电路总功率P=U2R1=(24V)220Ω=28.8W。
【分析】 (1)利用图像中(10,6.4)和(40,6.4)两个点,根据电功率公式P=I2R分别计算出对应的电流,然后根据电源电压不变,利用U=IR列出方程计算出R1的阻值和电源电压;
(2)电路最大功率即滑动变阻器接入阻值最小的时候0Ω,此时只有定值电阻R1,根据P=U2R1计算即可。
29.【答案】(1)
(2)B
(3)D
(4)2.5;0.75
(5)乙
(6)不能
【解析】【解答】(1)电压表并联在小灯泡两端,滑片向左移动时电压表示数变大,根据串联电路电压规律可知,滑动变阻器两端电压变小,根据串联分压原理可知,滑动变阻器的阻值变小,故滑动变阻器应选左下接线柱与灯泡串联,如下图所示:
(2)闭合开关前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置,即B端。
(3)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,说明电路可能开路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,故ABC错误,D正确。
故选D。
(4)当灯泡两端的电压为额定电压时,即电压表的示数为2.5V时,灯泡正常发光;图乙电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(5)小灯泡两端的额定电压为2.5V,小灯泡的电阻约为10Ω,可知小灯泡正常发光时的电流为:
I=ULRL=2.5V10Ω=0.25A
此时滑动变阻器两端的电压为:
U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V
滑动变阻器的电阻为:
R滑=U滑I=Ω>10Ω
应该选择“20Ω 1A”的滑动变阻器,所以小明应选乙滑动变阻器接入电路。
(6)图甲中灯丝的电阻会随温度的升高而增大,不是定值,所以不能探究电流与电压的关系。
【分析】 (1)根据滑片向左移动时电压表示数变大,电流变大,电阻减小,确定滑动变阻器连接方式;
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑片移到阻值最大处;
(3)若电流表没有示数,说明电路可能开路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路开路了;
(4)当灯泡两端的电压为额定电压时,灯泡正常发光,读出电流表的示数;根据P=UI求出灯泡的额定功率;
(5)测量小灯泡正常发光时的电阻,根据小灯泡两端电压为额定电压时,利用欧姆定律求出此时变阻器接入电路的阻值,据此选择合适的变阻器规格;
(6)要探究电流与电压的关系,需保持电阻不变,而灯丝随温度的升高而增大,不是定值,据此分析。
30.【答案】(1)电流表短路
(2)灯泡发生短路
(3)滑动变阻器连接方法错误(四个接线柱中接了两上,即:滑动变阻器作为定值电阻接入了电路。或两下,即:滑动变阻器作为导线接入了电路)
【解析】【解答】(1)灯泡发光,说明电路是通路,电流表无示数,说明电流表被短路;(2)电压表无示数,说明电路开路或灯泡短路,电流表有示数,说明电路是通路,灯泡不发光,说明灯泡发生了短路;(3)无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数均不变,说明滑动变阻器连接方法错误(四个接线柱中接了两上或两下)。故答案为:(1)电流表短路;(2)灯泡发生短路;(3)滑动变阻器连接方法错误(四个接线柱中接了两上,即:滑动变阻器作为定值电阻接入了电路。或两下,即:滑动变阻器作为导线接入了电路)
【分析】电路故障分两类:短路和断路.电路短路时,短路部分无电压,电流大;电路断路时,断路部分无电流,电压大.在连接好电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电表示数都不变,说明滑动变阻器都接到上面或下面两个接线柱上。
31.【答案】(1)
(2)B;保护电路
(3)电压表;0.65
(4)寻找普遍规律
(5)根据P=U2R可知,在电阻R不变时,电压为原来的二分之一,功率为原来的四分之一,但因灯丝的电阻随温度的降低而减小,故小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率大于其额定功率的四分之一
【解析】【解答】(1)实验时电压表应并联在小灯泡的两端,测小灯泡两端的电压,小灯泡的额定电压为2.5V,所以应将电压表的小量程接入电路,如图所示:
或
(2)小灯泡的额定电压为2.5V,额定电流约为0.3A>0.2A,当小灯泡正常发光时滑动变阻器的阻值为:
R滑=U−ULI=6V−≈11.7Ω>10Ω
故应选择B滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。
在闭合开关前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大位置处,故实验中滑动变阻器的作用是保护电路和调节小灯泡两端的电压及通过的电流 。
(3)当灯泡两端电压为额定电压时,灯泡正常发光,因此眼睛应该看着电压表移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时电流表的示数。
如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.26A,则小灯泡额定功率为:
P=UI额=2.5V×0.26A=0.65W
(4)实验中改变小灯泡两端的电压,多次测量的目的是:为了得到更具普遍规律。
(5)根据P=U2R可知,在电阻R不变时,电压为原来的二分之一,功率为原来的四分之一,但因灯丝的电阻随温度的降低而减小,故小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率大于其额定功率的四分之一。
【分析】(1)根据灯泡额定电压确定电压表量程,将电压表并联在灯泡两端;
(2)当灯正常发光时,根据串联电路的规律及欧姆定律求出滑动变阻器连入电路中的电阻确定滑动变阻器规格;滑动变阻器的作用一般有保护电路和改变电路中的电流或改变被测用电器两端电压;
(3)当灯泡两端电压为额定电压时,灯泡正常发光;根据电流表选用量程确定分度值读数,利用P=UI求出小灯泡的额定功率;
(4)实验中要求改变小灯泡两端的电压值,灯的实际电压分别高于、等于、低于额定电压,计算出每种情况下的电功率和灯泡的发光情况;
(5)根据P=U2R 知,在电阻R不变时,电压为原来的二分之一,功率为原来的四分之一,由灯丝的电阻随温度的降低而减小分析。
32.【答案】(1)b;断路
(2)1.2;6.25;1
(3)增大
(4)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压变改装为温度显示仪
【解析】【解答】(1)在闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大的位置,即b端。
由图甲可知,小灯泡与滑动变阻器串联,闭合开关后,如果小灯泡不亮,可能是滑动变阻器断路。
(2)如图乙所示:电压表选择小量程,分度值为0.1V,示数为1.2V。
由图丙可知,小灯泡正常发光( 2.5V )时,电流为0.4A,则小灯泡正常发光时的电阻为:
R=UI=Ω
小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V x 0.4A=1W
(3)图丙中,当灯泡电压变大时,通过灯泡的电流也增大,灯泡的功率变大,灯丝温度变高,灯泡的电阻随温度的升高而增大;
(4)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压表改装为温度显示仪。
【分析】(1)为了保护电路,按实验规范操作,应将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最大处;闭合开关后,发现小灯泡不亮;
(2)根据电压表选用量程确定分度值读数;由丙得到2.5V时的电流,根据欧姆定律得到灯泡的电阻,根据P=UI得到灯泡的额定功率;
(3)小灯泡的电阻随温度升高而增大;
(4)温度高,电阻大,分压大,将电压表改成温度显示仪。
33.【答案】A,B
【解析】【解答】A.只闭合S1,电阻R1、R2串联,通电时间和电流大小均相等,两电阻的大小不相等,因此,可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,故A正确;
B.只闭合S1,若电路中的电流为0.2A,通电1min电阻R1产生的热量为:Q=I2Rt=(0.2A)2×5Ω×60s=12J,故B正确;
C.闭合S1和S2,R2和R3并联后,再与R1串联,则通过R1的电流等于R2和R3并联部分的电流之和,则通过R1的电流是R2电流的2倍,故C错误;
D.闭合S1和S2后,通过R1的电流是R2电流的2倍,通电时间和电阻大小相同,则左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差不一样,故D错误。
故选AB。
【分析】A.根据描述结合图片确定哪个因素不同即可;
B.根据Q=I2Rt计算电流通过R1产生的热量;
C.根据并联电流的规律分析判断;
D.U形管两侧液面的高度差大小与电流产生的热量多少有关。
34.【答案】电流表;25∶9
【解析】【解答】因电压表并联在电路中,其内阻较大,在电路中相当于断路,若两表都是电压表,则电路当开关S1闭合、S2断开时,电压表串联在电路中,不符合题意,故两个电表都是电流表,此时两电阻并联,甲测干路电流,乙测R2支路电流。由并联电路电流特点可知,通过两电阻的电流之比
I1I2=I甲−I乙I乙=53I乙−I乙I乙=23
由R=UI可知,两电阻之比
R1R2=I2I1=32
经过时间t后,电阻R1产生的热量
Q1=U2tR1
现同时更换两电表种类,即两电表都更换为电压表,两个开关都闭合,R1、R2串联,甲测R2两端电压,乙测电源电压,电路中电流为
I=UR1+R2=UR1+23R1=3U5R1
经过时间t后,电阻R1产生的热量
Q2=(3U5R1)2×R1×t=9U2t25R1
则
Q1Q2=U2tR19U2t25R1=259
【分析】两个电表都是电流表,此时两电阻并联,甲测干路电流,乙测R2支路电流。两电表都更换为电压表,两个开关都闭合,R1、R2串联,甲测R2两端电压,乙测电源电压。
35.【答案】121;1.2×104
【解析】【解答】由电路图可知,开关S接触3、4两个触点时,电路为R2的简单电路;开关S接触2、3两个触点时,R1与R2并联;开关S接触1、2两个触点时,电路为R1的简单电路;因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻,由P=U2R可知,开关S接触2、3两个触点时,为高温挡;由于电加热器有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位,所以R1与R2的阻值应该不同,所以R2应该选取阻值为121Ω。开关S接触“1”、“2”两个触点时,电路为R1的简单电路,通电1min,电流产生的热量
Q=U2R1t=(220V)2242Ω×60s=1.2×104J
【分析】判断不同触点接触为对应的档位,结合电功率公式进行分析。
36.【答案】(1)解:正常工作时,保温档功率为110W,则在保温档正常工作时的电流I保=P保U=110W220V=0.5A
答:饮水机在保温档正常工作时的电流为0.5A;
(2)解:将3kg水从10℃加热到100℃,水吸收热量Q=cmΔt=4.2×103J/(kg℃)×3kg×(100℃−10℃)=1.134×106J
由加热前后公园安装的数字式电能表示数可知,消耗电能W=1862.59kW·ℎ−1862.24kW·ℎ=0.35kW·ℎ=1.26×106J
饮水机的加热效率η=QW×100%=1.134×106J1.26×106J×100%=90%
答:饮水机的加热效率为90%;
(3)解:由甲图可知,闭合开关S和S1,电路中只有R1工作,由P=U2R可知为加热档,则加热档功率P加=U2R1=(220V)248.4Ω=1000W
饮水机每天正常工作加热时间计为3h,保温时间计为8h,3天消耗电能
W1=3×(P加t加+P保t保)=3×(1000W×3ℎ+110W×8ℎ)=3×(1kW×3ℎ+0.11kW×8ℎ)=11.64kW·ℎ
已知晴天1m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h,则至少要安装的太阳能电池面积S=11.64kW·ℎ0.4kW·ℎ/m2=29.1m2
答:至少要安装的太阳能电池面积为29.1m2。
【解析】【分析】(1)根据电功率公式求解保温档正常工作时的电流;
(2)水吸收的热量除以消耗的总电能等于饮水机的加热效率;
(3)求出加热档功率,求出每天消耗的电能,根据太阳能电池相关数据求解少要安装的太阳能电池面积。
37.【答案】(1)解: 水的质量为:
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.45×10−3m3=0.45kg
水吸收的热量为:
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.45kg×(100℃−20℃)=1.512×105J
答:电热水壶中水吸收的热量为1.512×105J;
(2)解: 由P=U2R可知,电阻越小时,电功率越大,故当开关接2和3时为保温挡,只有R1工作,当开关接3和4时,为加热挡,此时R1和R2并联,R2的功率为:
P2=U2R2=(220V)260.5Ω=800W
故加热功率为:
P加=P2+P保=800W+100W=900W
答:加热挡的电功率为900W;
(3)解:电热水壶加热时消耗的电能为:
W=Q吸η=1.512×10580%=1.89×105J
则加热时间为:
t=WP=1.89×105900W=210s
答:需要的加热时间为210s。
【解析】【分析】(1)已知水的密度和体积,根据m=ρV求出水的质量;已知水的初温及末温,根据Q吸=cmΔt求出水吸收的热量。
(2)由P=U2R可知,电阻越小时,电功率越大,故当开关接2和3时为保温挡,只有R1工作,当开关接3和4时,为加热挡,此时R1和R2并联,根据P2=U2R2求出R2的功率,进而求出总功率及加热挡功率;
(3)根据W=Q吸η求出电热水壶加热时消耗的电能,根据t=WP求出加热的时间。
38.【答案】电阻;热;热传递
【解析】【解答】(1)当芯片中有电流通过时,由于芯片元件有电阻,不可避免地会产生热量,这种现象称为电流的热效应。
(2)为了不影响芯片的性能,通常让散热部件与芯片紧密结合,来降低芯片的温度,这是通过热传递的方式改变芯片内能。
【分析】(1)电流通过导体时都会发热,这就是电流的热效应;
(2)改变物体内能的方式:①做功,本质为能量的转化;②热传递,本质为能量的转移。课标要求
3.4.5结合实例,了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
3.4.6通过实验,了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
考查内容
一、电能 电功;
二、电功率;
三、测量小灯泡的电功率;
四、焦耳定律
考点分布
考查频率
命题趋势
01 电能表及其相关计算
☆☆☆
电功率在初中物理中占据举足轻重的地位,无论考卷分值、试题数量和考点分配怎样,对本单元的考查都应作为备考的重点和热点。
本单元考点集中体现在电能与电功的计算、电功率的简单计算、电功率和电热的综合计算;伏安法测小灯泡功率、电流的热效应与什么因素等。所见考题与欧姆定律等电学知识相结合是这类考题的一大特点。
从考题题型看,对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题(综合计算题)和综合应用题等。
从命题方向和命题点看,主要有:电功率的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用电功率进行综合计算、电功率在生活中的应用、电路安全与极值、测量小灯泡额定功率、影响电流热效应的因素等
02 电功及其计算
☆☆☆
03 电功率与电功
☆☆☆
04 额定功率与实际功率
☆☆☆
05 小灯泡亮度问题
☆☆☆
06 动态电路中的电功率问题
☆☆☆☆
07 实验器材的选择与电路故障
☆☆
08 小灯泡电功率的测量
☆☆☆
09 探究影响电流热效应的因素
☆☆
10 电功与电热的简单计算
☆☆☆
11 多挡电器的电热计算
☆☆☆
12 生活中的电流热效应(电热的利用与防止)
☆☆☆
电能的来源
水力发电:机械能→电能;风力发电:机械能→电能;核能发电:核能→电能
电能的利用
用电器消耗电能的过程,就是把电能转化为其他形式能量的过程,消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能
电能的单位
(1)国际单位制单位:焦耳,简称焦,符号J;
(2)常用单位:在日常生活中,人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h,俗称“度”,我们常称用了多少“度”电,就是用了多少“千瓦时”的电能
电能的计量-电能表
作用:计量用电器在一段时间内消耗的电能
读数方法:电能表在一段时间内前后两次示数的差值,就是这段时间内用电的度数,即这段时间内消耗的电能。
电能表上所标参数的物理意义:
(1)220V:表示该电能表应该在220V的电路中使用;
(2)10(20)A:表示电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A,该电能表工作时的电流不应超过20A;
(3)kW·h:表示该电能表上示数的单位为千瓦时,kW·h=1度=3.6×106J;
(4)1500r/(kW·h):表示接在该电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,该电能表的转盘转过1500转
用电能表测量电路消耗电能的方法
(1)方法一:电能表在一段时间内前后两次读数之差,就是这段时间内电路消耗的电能总量。
(2)方法二:可通过转盘所转过的圈数(或指示灯闪烁的次数)间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/(kW·h)”的电能表,转盘转过80转消耗的电能为:W=801600kW·ℎ=0.05kW·ℎ。
电功
当电能转化为其他形式能时,我们就说电流做了功,电功用“W”表示
电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能,电流也就做了多少功。所以,用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功,这两种说法的含义是一样的
影响电功大小的因素
电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长,电流做的功就越多
电功的计算
计算式:W=UIt,即电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积
两个重要的推导公式
结合欧姆定律I=UR可导出电功的计算公式:W=UIt=U×UR×t=U2Rt;
结合欧姆定律U=IR可导出电功的计算公式:W=UIt=IR×I×t=I2Rt。以上两公式只适用于纯电阻电路。
(1)串联电路中,电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比,W1W2=I2R1tI2R2t=R1R2;
(2)并联电路中,电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比,W1W2=U2R1tU2R2t=R2R1
电功率
定义:电功与时间之比叫做电功率,用字母P表示
物理意义:在物理学中,用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大,电流做功越快,电功率越小,电流做功越慢
单位:在国际单位中,电功率单位是瓦特,简称瓦,符号是W;
常用单位有千瓦(kW)、毫瓦(mW)。换算关系:1kW=103W,1W=103mW
电功率的计算
定义式:P=Wt。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W,就可以用该公式计算用电器的电功率。
P—电功率,单位:瓦特(W);W—电功,单位:焦耳(J);t—时间,单位秒(s)
计算式:P=UI,即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I,就可以用该公式计算出该用电器的电功率;
公式P=UI中各符号的物理意义:P—电功率,单位:瓦特(W);U—电压,单位:伏特(V);I—电流,单位安培(A)
导出式:P=U2R、P=I2R。适用于纯电阻电路
对电功率的理解
P与U、I不是简单的正比关系:由公式P=UI可知,电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比,因为加在电路两端的电压变化时,通过电路的电流也会随之变化
可反映电功的效果:例如,同一个灯泡其电功率越大,说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多,则灯泡的亮度就越大
电功率的三个推论
对于纯电阻串联电路来说,P1:P2:…=R1:R2:…
对于纯电阻比例电路来说,P1:P2:⋅⋅⋅=1R1:1R2:⋅⋅⋅
无论是串联电路还是并联电路,整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和,
即:P总=P1+P2+⋅⋅⋅+Pn
额定电压
用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压,常用U额表示
额定功率
用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率,常用P额表示
额定电流
用电器在额定电压下工作时的电流,常用I额表示
实际电压
用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压,与额定电压可能相同,也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时,用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示
实际功率
用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同,也可能不相同。实际功率用P实表示,决定灯泡亮度的是实际功率
额定功率
实际功率
区别
概念
用电器在额定电压下工作时的电功率
用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化
是唯一的,不随实际电压的变化而变化
不是唯一的,不同的电压值,对应的实际功率不同
联系
当U实=U额时,I实=I额,则P实=P额,用电器正常工作;
当U实>U额时,I实>I额,则P实>P额,用电器不能正常工作,且可能被损坏;
当U实
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