物理苏科版4 功率精品第1课时同步达标检测题

二、电功率

第1课时   认识电功率

1.  理解电功率的概念，知道电功率表示消耗电能的快慢；
2. 知道电功率的单位W、kW；

知识点01  电功率

定义：物理学中把电流做的功与完成这些所用时间的比值叫作电功率。

物理意义：电功率是描述电流做功快慢的物理量。用字母P表示。

单位：单位是瓦特。简称瓦。符号是W。常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。

定义式：P = ，再结合电功的公式W = UIt，得出

公式：P = UI； 推导式：P = = I2R，；

符号、意义及单位：W—电能—焦（J）；t-时间—秒（S）；P电功率—瓦（W）。以上物理量常用的配套单位分别还有千瓦时（kW•h）、小时（h）和千瓦（kW）。

注：如果电功率单位用瓦（W），时间单位用秒（s），则相乘后得到的电能单位是焦（J）；如果电功率单位用千瓦（kW），时间单位用小时（h），则相乘后得到的电能单位就是千瓦时（kW.h）。

【即学即练1】

下列关于电功和电功率的说法正确的是（　　）

A．电流做功越多，电功率越大 

B．电功率越大，电流做功越快 

C．电流做功时间越短，电功率越大 

D．电流做同样的功，用电时间越长，电功率越大

【答案】：B。

【解答】解：A、电流做功多，可以在很长时间内完成，即做功不一定快，其功率不一定大，故错误。

B、电功率是表示电流做功快慢的物理量，即电功率越大，做功越快，故正确。

C、电流做功用的时间越短，其电功率越大，从公式W＝Pt可知，应该考虑做功的多少，故错误。

D、根据P＝可知，在做功相同的条件下，用时越长，电功率越小，故错误。

【即学即练2】

下列家用电器中，正常工作一小时耗电接近1.2千瓦时的是（　　）

A．空调 B．台式计算机 C．电视机 D．台灯

【答案】：A。

【解答】解：P＝＝＝1.2kW；

四个选项中，台式计算机的功率约200W，电视机的功率约120W，台灯的功率约40W；额定功率接近1.2kW的用电器是空调机。

【典例1】

如图所示，把标有“6V，6W”字样的灯泡L接入电源电压恒为9V的电路中，为使灯泡L正常发光，需要串联的定值电阻R0=        。

【答案】：3Ω。

【解析】:由灯泡的铭牌可知，灯泡正常发光的电压6V，额定功率为6W，由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流：IL===1A；由图可知，灯泡L与电阻R0串联，当灯泡正常发光时，因串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，所以R0两端的电压：UR=U﹣UL=9V﹣6V=3V；串联电路中电流处处相等，所以IR=IL=1A，则R0的阻值为：R0===3Ω。

【典例2】

一学生按照图甲所示的电路图做实验。此时两表示数如图乙所示，电压表的示数为　2　V，则电热丝电阻Rx的阻值为     Ω．已知电热丝Rx和滑动变阻器的最大阻值相等，滑片P在b端时，电热丝的发热功率为Pb，滑片P在a端时，电热丝的发热功率为Pa，那么Pa：Pb=        。（不考虑电热丝阻值随温度的变化）

【答案】：2； 5； 4：1。

【解析】解：

（1）由图知，电压表使用的是0﹣3V量程，分度值为0.1V，示数为2V；

电流表使用的是0﹣0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.4A，

由欧姆定律可得电热丝电阻Rx的阻值：

Rx===5Ω；

（2）由题知，电热丝Rx和滑动变阻器的最大阻值相等，

当滑片P在b端时，滑动变阻器的电阻全连入，

则电路的总电阻Rb=2Rx，电路中电流Ib==，

电热丝的发热功率：Pb=Ib2Rx=（）2×Rx=×﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

当滑片P在a端时，滑动变阻器连入电阻为0，电路中电阻Ra=Rx，

电热丝的发热功率：Pa=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；

由①②可得：

Pa：Pb=：×=4：1。

题组A  基础过关练

1．某家用电器2h消耗的电能为2.4kW•h，该用电器可能是（　　）

A．挂壁式空调 B．液晶电视机 C．家用照明灯 D．电风扇

【答案】：A。

【解析】解：用电器的电功率为：P＝＝＝1.2kW＝1200W；

挂壁式空调的功率较大，约为1200W，液晶电视机的功率约为150W，家用照明灯的功率约为30W，电风扇的功率约为60W，故A正确。

2．智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，其原因可能是（　　）

A．减小了电池的输出电流 B．增大了电池的输出电压 

C．减小了电子线路的电阻 D．增大了电池的输出功率

【答案】：A。

【解析】解：智能手机耗电达到一定量时，剩余的电能也是定量，

由W＝Pt可知，要延长手机的工作时间，需要减小电池的输出功率，而手机工作的电压是不变的，

由P＝UI可知，在省电模式下，应减小电池的输出电流，故A正确，BD错误；

因电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以电子线路的电阻不变，故C错误。

3．常温常压下，一台标有“220V 2000W“的电热水壶正常工作时，将质量为1kg、初温为20℃的水烧开，需要的时间是　     　[假设该热水壶产生的热量完全被水吸收，c水=4.2×103J/（kg•℃）]。

【答案】：168s。

【解析】解：

在1个标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，

不计热损失，由W=Q吸=Pt可得，需要的加热时间：

t′====168s。

4．如图所示的电路，电源电压U=4.5V且保持不变，R1=5Ω，R2标有“50Ω

0.5A”字样的滑动变阻器，电流表的量程为0﹣0.6A，电压表的量程为0～3V，则：

（1）在接入电路之前，滑动变阻器R2两端允许加载的最大电压是多少？

（2）电路的最大总功率为多少？

（3）为了保护电路，滑动变阻器接入电路的电阻值的变化范围是怎样的？

【解析】解：（1）在接入电路之前，由欧姆定律可得，滑动变阻器R2两端允许加载的最大电压是：

U2=I2R2=0.5A×50Ω=25V；

（2）当电路中电流最大时，电路中的总功率最大：

P大=UI大=4.5V×0.5A=2.25W；

（3）当电流表示数为I1=0.5A时，电阻R1两端电压为U1=I1R1=0.5A×5Ω=2.5V；

滑动变阻器两端的电压U2=U﹣U1=4.5V﹣2.5V=2V，所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为R小===4Ω；

当电压表示数最大为U大=3V时，R1两端电压为U3=U﹣U大=4.5V﹣3V=1.5V，电路电流为I′===0.3A；

滑动变阻器接入电路的电阻最大为R大===10Ω

5. 如图3所示电路中，电阻R1阻值是20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A.电流表A的示数为0.5A，求：

（1）电源电压；（2）电阻R2的电功率

【解析】解：（1）∵R1和R2并联， ∴U=U2=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V

     （2）∵通过R2的电流：I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A

                              ∴p2=U2I2=6V×0.2A=1.2w       

题组B  能力提升练

1．如图为电能表的实物图，小文只让家里的空调单独工作，测出36s内电能表转盘转过25r，则空调这段时间内消耗的电能是        J，空调的实际功率为         W。

【答案】：3.6×104；1000。

【解析】解：

2500r/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转2500r，

空调工作时，电能表转盘转动25r消耗的电能：

W=kW•h=0.01kW•h=0.01×3.6×106J=3.6×104J；

空调工作的时间t=36s，

空调的实际功率：

P===1000W。

2．雷雨天气是一种常见的自然现象。某次雷电的电流为2.1×106A．电压为108V，放电时间为0.001秒，则这次放电释放的电能为　2.1×1011　J．如果我们能将这些能量加以利用，比如用来加热供暖用水为寒冷地区的居民供暖，则可使　106　kg的水从0℃加热到50℃．

【答案】：2.1×1011J；106。

【解析】解：这次雷电释放的电能：

W=UIt=108V×2.1×106A×0.001s=2.1×1011J。

由题意知，水吸收的热量：Q吸=W=2.1×1011J，

由Q吸=cm（t﹣t0）得，水的质量：

m===106kg。

3.如图L1、L2是规格分别为“6V 6W”、“3V 2.7W”的小灯泡,将它们连在如图的电路中,电源电压恒定不变,当只闭合S时,L2正常发光。(不计温度对灯泡电阻的影响)

求:

(1)电源电压;

(2)灯泡L1的电阻R1;

(3)当S、S1都闭合时,10s内电流做的总功。

【答案】：（1）3V；（2）6Ω；（3）42J。

【解析】（1）当只闭合S时，灯泡L2正常发光，灯泡两端电压U=3V，通过灯泡L2的电流

；电源电压U=3V；

（2）灯泡L1的电阻；

（3）当S、S1都闭合时，L1和L2并联，通过L1的实际电流；通过干路的电流I=I1+I2=0.5A+0.9A=1.4A，电路消耗的总电功率P=UI=3V×1.4A=4.2W；电流做的功W=Pt=4.2W×10s=42J 。

4. 如图所示电路中，灯泡L标有“6V   3W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响），当开关S1闭合，滑动变阻器的滑片P在最左端时，灯泡L正常发光；当开关S1闭合，S2 断开时，滑动变阻器的滑片P在中点时，电流表的示数是 0.2A。求：

电源电压；

滑动变阻器R的最大阻值；

（3）整个电路的最小功率和最大功率。

【解析】解：（1）由题意可知，电源电压U=U额=6V                             （2分）

       （2）当S1闭合，S2断开，设滑动变阻器串入电路的电阻为R1            

                  灯泡电阻                         （1分）

            由欧姆定律：

           （1分）

             滑动变阻器的增大阻值R=2R1=36Ω

         (3)  当小灯泡L与滑动变阻器R串联时，电路的电功率最小：     

       （1分）

             当小灯泡L与滑动变阻器R并联时，电路的电功率最大：       

        （1分）

5．某同学为自己设计了一盏调光灯，其原理如下图所示，已知灯L的规格为”6V3W”（不考虑灯丝电阻的变化），滑动变阻器R的阻值范围为0~12Ω，电源电压恒为6V。

（1）当S闭合，滑片滑至最左端后，求灯丝中的电流。

（2）求灯正常工作一分钟所消耗的电能。

（3）闭合S，再将滑片从右向左移动，求灯L发光最暗

时的实际功率。

【解析】解：（1）I== =0.5A 

       （2）W=P额t=3W×60s=180J

       （3）RL== =12Ω

6.标有“6V 3W”的小灯泡，它的电流——电压图像如图所示，则它正常工作10s消耗的电能是_______J；将它与一个10Ω的定值电阻串联在8V的电路中，则电路消耗的总功率为_________W。

【答案】：30、3.2。

【解析】：灯泡正常工作，实际电压等于额定电压，实际电功率等于额定电功率。消耗的电能W=Pt=3W ×10s=30J；根据串联电路的电流、电压规律，当通过定值电阻的电流为0.4A时，由图可知，灯泡两端的电压为4V，定值电阻两端的电压为4V，灯泡此时电阻；电路消耗的总电功率P总=U总I总=8V×0.4A=3.2W。

题组C  培优拔尖练

1．如图，电源电压恒为4.5V，电流表的量程为“0~0.6A”，电压表的量程为“0~3V”，灯泡上标有“2.5V1.25W”（不考虑灯丝电阻变化），滑动变阻器R的规格为“20Ω1A”。闭合开关，在保证电路安全的情况下，移动滑片P的过程中（     ）

A．电流表的示数最大为0.6A

B．灯泡消耗的最小功率为0.12W

C．电路消耗的最大电功率为2.7W

D．滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω。

【答案】D。

【解析】：当小灯泡正常发光的功率为1.25W时，通过灯泡的最大电流，电路消耗的最大总功率P总=U总I总=4.5V╳0.5A=2.25W。

灯泡的电阻。

电路中最小电阻；灯泡与变阻器串联，变阻器接入电路的最小电阻R变=R总—R灯=9Ω-5Ω=4Ω。

变阻器接入电路最大电阻为20Ω，电路中最大电阻为R总ˊ=R灯+R变ˊ=5Ω+20Ω=25Ω，电路中最小电流；灯泡消耗的最小电功率P灯小=I小2R灯=（0.18A）2×5Ω=0.162W。

A．电流表的示数最大为0.6A，错误；

B．灯泡消耗的最小功率为0.12W，错误，

C．电路消耗的最大电功率为2.7W，错误；

D．滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω，正确。