人教九年级物理培优讲义第8讲电功、电功率教师版

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1、 漫画释义漫画释义 知识互联网知识互联网 8 8 8 电电电电功功功功、电电电电功功功功率率率率 概念 电流通过用电器所做的功叫做电功 能量 转化 1. 根据能量转化守恒定律, 电能也可以转化为其他形式的能, 具体情况是电流通过各种 不同的导体, 导体会产生不同的效应如：热效应、磁效应、化学效应, 在这些过程 中, 电能多数会转化为内能、磁场能、化学能, 电能的这些转化是通过电场力做功而 实现的 2. 理论和实践证明, 电流做多少功, 就是多少电能转化为其他形式的能 纯电 阻电 路 若用电器是“纯电阻型”的, 如电炉、 电热器、 白炽灯等, 电能就全部转化为内能, 由电炉 丝、灯丝及导线释放出

2、来 非纯 电阻 电路 若是“非纯电阻型”的用电器, 如电动机、蓄电池、电解槽等, 电能就分别转化为机械能、 化学能等, 只有一小部分转化为内能, 由导体释放出来 电功 的计 算 电功: WUIt 电热(电流的热效应): 2 QI Rt 纯电阻电路: WQ, 即欧姆定律适用. 2 2 U WUItI Rtt R 非纯电阻电路: WQW 电热其他 单位 电功的单位为焦耳, 简称焦, 用J表示 在实际应用过程中还经常用到千焦(kJ), 度 即千瓦时(kW h)等单位, 其换算关系为：1kJ1000J, 1 度= 6 1kW h3.6 10 J 知识导航知识导航 模块一 电流做功的认知 电 功 的 测

3、 量 在日常生活中我们经常用电能表(又叫电度表)测量电功消耗电 能数等于前后两次计数器读数之差 右图是一个生活中常见的电能表 的正面照片 电能表一般精确到小数点后一位, 所以表盘上最后一位 表示的是小数点后一位在电能表铭牌上还可以看见“V A r/kWh”, 它们分别表示电能表的额定电压, 最大允许通过的电流, 以及每消耗一度电转盘转过的圈数例如某电能表铭牌上标明“220V 10A 3000r/kWh”则表示电能表的额定电压为 220V, 允许电路中通过 的电流不超过 10A, 用电器每消耗 1 千瓦时的电能时, 电能表的转盘 转 3000 转 【例1】 (多选)下列哪些单位是电功的单位( )

4、 A瓦特(W) B千瓦时(kWh) C焦耳(J) D焦耳/秒(J/s) 【答案】 瓦特(W)、焦耳/秒(J/s)是功率的单位, 而千瓦时(kWh)、焦耳(J)都是电功的单位 故选 B、C 【例2】 电能表在电路中测量的是( ) A电功率 B电功 C电流强度 D电压 【答案】 B 【例3】 电流做功的过程就是 能转化为 能的过程计算电功的计算公式是 以上几个物理量的单位分别是 、 、 、 测量 电功的仪表是 【答案】 电, 其它形式的, W=UIt, J, V, A, S, 电能表 【例4】 关于电功, 下列说法中正确的是( ) A电功是表示电流做功快慢的物理量 B电流越大, 电流做的功就越多

5、C电功是表示电流做功多少的物理量 D电流做功越多, 消耗的电能不一定越多 【答案】 C A电功是指电流所做的功, 电功率是表示电流做功快慢的物理量 B电流做功的多少与电压、电流、通电时间都有关, 所以只说电流越大, 做的功就越 多不对 C符合定义 D电流做功过程就是用电器消耗电能的过程, 电流做了多少功, 用电器就消耗了多少 电能, 它们是相等的 【例5】 将阻值为55的电炉丝接在电压为220V的电路上, 电流在1min内做多少功? 【答案】 5.28104J 【例6】 小明家的电能表月初时的示数为7846.6kW h, 月末的示数如图所示, 则小明家消耗电能 J. 若 1 度电的电费按0.4

6、9元计算, 则小明家 这个月的电费应该是 元 【答案】 8 5 4 10. 73.5 【解析】 1 月用电为： 7996.6kW h7846.6kW h150kW h 夯实基础夯实基础 68 150kW h3 6 10 J/kW h=5.4 10 J. 总共的电费是： 0.49 150kW h=73.5元 【例7】 若5分钟通过导体的电量为300C, 导体的电阻为10, 则加在导体两端的电压和电流通 过导体所做的功为( ) A10V、3000J B150V、600J C600V、1500J D1500V、3000J 【答案】 A 【例8】 某导体在 1 分钟内通过的电量为 30C, 电流做功是

7、 180J 则导体两端的电压是 V, 导 体的电阻是 【答案】 6 12 物理意义 电功率是表示电流做功快慢的物理量 电功率的 定义 1. 类似于功率的定义, 我们将单位时间内电流做的功定义为电功率 2. 电功率的大小不仅与做功的多少有关, 还与所用时间有关 一定时间内电流做 的功越多, 则电功率越大; 做一定量的功, 所用时间越短, 电功率也越大同 样, 电功率越大, 一定时间内做的功就越多, 做一定量的功所需要的时间也就 越少 家用电器的电功率 空调 约 1000W 电吹风机 约 500W 抽油烟机 约 140W 微波炉 约 1000W 电熨斗 约 500W 电冰箱 约 100W 电炉 约

8、 1000W 洗衣机 约 500W 电扇 约 100W 电热水器 约 1000W 电视机 约 200W 手电筒 约 0.5W 吸尘器 约 800W 计算机 约 200W 计算器 约 0.5mW 电功率的 计算 1. W P t , WUIt PUI tt , 这两个公式对一切电路都适用; 2. 2 PI R, 2 U P R 以上两个公式只适用于纯电阻电路 单位 电功率的国际单位为瓦特, 简称瓦, 用W表示, 常用的单位有千瓦(kW), 其换算关 系为 1kW=1000W 电功率的 测量 一般情况下我们是间接测量电功率的利用电功率的计算式PUI可以知道, 只 要测出了流过用电器的电流和用电器两

9、端的电压就可以知道电功率的大小了因 知识导航知识导航 模块二 电功率的认知 此测量电功率的大小只需要利用电流表和电压表就可以了 额定功率 和实际功 率 1. 额定电压 一个用电器在正常工作时的电压若低于此电压, 用电器不能正常工作, 高 于此电压, 将缩短用电器的使用寿命, 甚至烧坏我国大多数用电器额定电 压与生活用电电压相同, 均为 220V. 2. 额定功率和实际功率 用电器在额定电压下的功率叫额定功率 但往往并不能保证一切情况下用电 器都能在额定电压下工作往往电压高于或低于额定电压, 即为实际电压, 此时对应另一个功率, 在实际电压下的功率实际功率.对同一用电器而 言, 不同的工作电压,

10、 都对应一个功率, 只有额定电压下的功率才是额定功 率电压变化, 其功率也随之变化, 但其电阻始终不变我们在解决实际问 题时, 往往就是利用电阻不变这一等量关系找到突破口的, 即我们可利用如 下的等量关系： 22 UU R PP 额实 额实 注意：额定电压和额定功率是在用电器设计、生产的过程中决定的, 给定了一个 用电器, 其额定电压, 和额定功率都是一定的无论是否使用, 使用情况如何, 用 电器的额定电压和额定功率都是不变的 【例9】 表示电流做功快慢的物理量是( ) A电压 B电功 C电功率 D电阻 【答案】 C 电压是形成电流的原因; 电功是表示电流做功多少的物理量; 电功率是表示电流做

11、功快 慢的物理量; 电阻是指导体对电流的阻碍作用. 【例10】 下列家用电器中, 功率约 1kw 的是( ) A空调 B台灯 C洗衣机 D电风扇 【答案】 A A空调的功率. 约 1000W, 正确 B台灯的功率约 40W, 不正确 C洗衣机的功率约 500W, 不正确 D电风扇的功率约 100W, 不正确 【例11】 一 灯泡 上标 有 “220V 40W” 字样 , 其 中220V表 示 , 40W表 示 【答案】 额定电压为220V, 额定功率为40W 【解析】 灯铭牌上标有“220V 40W”, 220V表示额定电压为220V, 40W表示额定功率为40W. 【例12】 1kWh 的电

12、能可以供一只“220V 50W”的灯泡工作 h一只“110V、100W”的用电 夯实基础夯实基础 器正常工作 1h 消耗电能为 J 【答案】 20; 3.6 105 【例13】 如图所示, 电压 U 保持不变, 当开关断开时, 1 R消耗的电功率为 1 P, 当开关闭合时 1 R消耗的电功率 1 P, 则( ) A 11 PP B 11 PP C 11 PP D 无法比较 【答案】 A 【例14】 判断电灯亮度的主要依据是( ) A实际电压 B实际功率 C额定功率 D额定电压 【答案】 B 【例15】 甲灯标“6V 1W”, 乙灯标“3V 1W”, 如果两灯都正常发光, 则( ) A甲灯亮些,

13、 因为它的电压高些 B乙灯亮些, 因为它的电流大些 C甲灯亮些, 因为它的电阻大些 D两灯一样亮, 因它们的功率相同 【答案】 D 【例16】 一个“220V, 25W”的甲灯正常发光 3h, 另一个“110V, 25W”的乙灯正常发光 4h, 由此可 知( ) A甲灯的实际功率较大 B乙灯消耗的电能较多 C甲灯较亮, 乙灯较暗 D流过甲灯的电流较大 【答案】 B 2 U P R 的应用 【例17】 把一根电阻丝均匀的拉长为原来 2 倍, 再接回原电路, 则此电阻丝的电功率变为原来的 倍; 若把一根电阻丝对折使用, 接回原电路, 电功率变为原来的 倍; 若将一 根电阻丝截取 1 3 长度, 将

14、剩余的 2 3 长度的电阻丝接回原来电路, 则电功率变为原来的 倍. 【答案】 0.25 4 1.5 【例18】 一个“220V 60W”的灯泡, 如果接在 110V 的电源上, 灯泡的实际功率为( )(不考虑 灯丝电阻的变化) A30 W B15 W C20 W D40 W 【答案】 B 能力提升能力提升 【例19】 已知 R1R2, 分别按图所示的四种方法连接, 并接入同一电路中, 能获得最大电功率的 是( ) 【答案】 D 【例20】 将两个“220V 60W”的白炽灯串联接在家庭电路中, 两灯发光的总功率为( )(不考 虑灯丝电阻的变化) A120W B60W C30W D15W 【答

15、案】 C 【例21】 四只相同的灯泡分成两组, 两只灯泡并联, 两只灯泡串联, 分别接上电压相同的电源, 如果这两组灯泡消耗的电能相等, 则串联通电时间是并联通电时间的( )(不考虑灯 丝电阻的变化) A.8 倍 B.4 倍 C.2 倍 D.0.5 倍 【答案】 B 【例22】 有 n 个阻值为 R 的电阻, 若串联或并联接在相同的电源上, 通电时间相同, 那么并联时 电阻放出的总热量是串联时电阻放出的总热量的 倍 【答案】 n2 【例23】 如图所示电路, 是小丽同学家的电饭锅电路原理图, S 是温控开关, R1、R2表示加热板的 电阻开关 S 的动作, 可使电饭锅处于“加热”或 “保温”状

16、态电饭锅加热状态时的总功率为 P , 保温状态时的总功率为P, 若P是P的 n倍, 则 电阻 R1R2 = 【答案】 1 1n 串正并反 串联电路中 11 22 PR PR 知识导航知识导航 模块三 电功率的比例问题 并联电路中 12 21 PR PR 【例24】 甲、乙两灯泡分别标有“220V 40W”和“110V 40W”字样, 将它们串联起来接入220V 电路中, 比较两灯的亮度, 则( )(不考虑灯丝电阻的变化) A甲灯亮 B乙灯亮 C一样亮 D无法判断 【解析】 灯的亮度决定于灯的实际功率, 串联时电流相同, 根据 2 PI R电阻大的实际功率大, 灯更亮一些根据 2 U P R ,

17、 222 (220V)(110V) , 40W40W U RRR P 甲乙 所以RR 乙甲 , 甲灯更亮一些 【答案】 A 【例25】 串联在电路中的两盏电灯 L1、 L2, 如果 L1的电阻比 L2的电阻大,那么_两端的电 压大, 在相等的时间内电流通过_所做的功多. (不考虑灯丝电阻的变化) 【答案】 1 L; 1 L 【例26】 1 R、 2 R两电阻并联后接入电路, 若 12 RR, 在相同时间内消耗的电能分别为 1 W和 2 W, 则( ) A 12 WW B 12 WW C 2l WW D无法判定 【答案】 两电阻并联时, 相同时间内消耗电能W与电阻R成反比, 12 RR, 所以

18、12 WW, 故 A 对 【例27】 两个电阻 12 :2:3RR , 串联后接在电源上, 它们消耗电功率之比 12 :P P , 若 将它们并联起来, 接到电源上, 消耗的电功率之比 12 :PP , 若保持电源电压 不变, 则串联与并联消耗的总功率之比:PP 串并 【答案】 2:3; 3:2; 6:25 夯实基础夯实基础 夯实基础夯实基础 能力提升能力提升 模块四 串联电路中分压、限流计算 【例28】 一盏小灯泡标有“3V 2W”的字样, 若将它接入 9V 的电源上后仍能正常发光, 应给灯 联一个 欧的电阻, 此时该电阻上消耗的电功率为 W 【答案】 串 9 4 【例29】 一只电灯标有“

19、6V 3W”字样, 当它正常工作时, 通过灯丝的电流为 A, 灯丝电阻为 现提供电压为 9V 的电源, 则应给该电灯串联一个阻值为 的电阻, 一 起接在电源上, 电灯才能正常发光 【答案】 0.5; 12; 6 【例30】 有一个标有“8V 2W”的小灯泡和一个“6V 3W”的小灯泡串联在电路中, 电源电压最大是 V 【答案】 11 【例31】 有两只灯泡, 分别标有 L1“220V,100W”和 L2“110V,100W”的字样如将它们串联接在电 压为 330V 的电源上, 则( ) AL1灯泡烧坏, L2灯泡完好 BL2灯泡烧坏, L1灯泡完好 C二只灯泡均被烧坏 D二只灯泡均完好 【答案

20、】 A 能力提升能力提升 【练1】 下列关于电功、电功率的一些说法中正确的是( ) A“220V60W”的灯泡一定比“220V40W”的灯泡亮 B千瓦和千瓦时都是电功率的单位 C灯泡的额定功率随电压的变化而变化 D相同时间内, 用电器消耗的电能越少, 则电功率就越小 【答案】 D 【练2】 甲、 乙两个灯泡的铭牌分别是“PZ220-25”、 “PZ220-100”, 关于这两个灯泡的描述正确的 是( ) A甲灯的灯丝粗、电阻大 B乙灯的灯丝细、电阻小 C甲灯的灯丝细、电阻大 D乙灯的灯丝粗、电阻大 【答案】 C 【练3】 标有“PZ220-100”字样的灯泡接入 110V 电路中, 实际功率为

21、( ) A100W B50W C25W D无法判断 【答案】 C 实战演练实战演练 电子节能灯电子节能灯 人类生活除了水、空气、食物必需用品之外, 光一直影响人们的作息, 一直过 着日出而作, 日落而息的生活. 直到 1879 年爱迪生发明了电灯炮(白炽灯), 它的原 理是：当灯接入电路中, 电流流过灯丝的热效应, 使白炽灯发出连续的可见光和红 外线, 此现象在灯丝温度升到 700K 即可察觉, 由于工作时灯丝温度很高, 大部分 的能量以红外辐射的形式浪费掉了;同时由于灯丝温度很高, 蒸发也很快, 所以寿 命大大的缩短了, 大约在 2200 小时左右, 而光效大约在每瓦 12(Lm)左右. 以

22、前照 明系统只讲究数量, 而今天已经逐步走向精致, 讲究省能效果. 由于照明技术及照 明器具的广泛使用, 使人们的生活水准普遍提高, 对照明设备的需求日益激增, 也 使得耗电量扩大, 于是开始重视高效率、高品质的照明设备的发展. 电子节能灯主 要是通过镇流器给灯管灯丝加热, 大约在 1160K 温度时, 灯丝就开始发射电子(固 在灯丝上涂了一些电子粉)电子碰撞氩原子弹性碰撞, 氩原子碰撞后, 获得能量又 撞击汞原子在吸收能量后, 跃迁产生电离; 发出 253.7nm 的紫外线, 紫外线激发荧 光粉发光, 由于荧光灯工作时灯丝的温度在 1160K 左右, 比白炽灯工作的温度 2200K2700K 低, 所以它的寿命也大大提高到 8000 小时以上, 又由于它不存在白 炽灯那样的电流热效应, 荧光粉的能量转换效率也很高, 能达到每瓦 60(lm)流明. 1) 结构紧凑、体积小. 2) 发光效率高 60Lm/w、省电 80%以上, 节省能源. 3) 可直接取代白炽灯炮. 4) 寿命较长, 是白炽灯的 610 倍. 5) 灯管内壁涂有保护膜和采用三重螺旋灯丝可以大大延长使用寿命. 电子节能灯 被淘汰的白炽灯泡