第25课时电功电功率.ppt

第二篇物质科学(一),第25课时电功电功率,一、电功考点1概述电功的概念b电功的实质：电流做功的过程就是_转化为_的过程。考点2知道电功的单位a单位为_(简称焦，符号为J)、千瓦时(kWh)。换算：1 kWh_J。考点3列举决定电功大小的因素a影响电功大小的因素有电压、_和通电_。,电能,其他形式能,焦耳,3.6106,电流,时间,考点4知道用电器消耗的电能可以用电功来量度a电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流做了多少功就有多少_转化为其他形式的能。考点5应用电功的公式计算用电器消耗的电能c电能计算公式为：_，对纯电阻性用电器，电功还可用公式_计算。考点6根据电能表读数的变化估算消耗的电能b测量电功的仪表是_(电度表或千瓦时计)，计数器上前后两次读数之差就是这段时间内消耗的千瓦时数。,电能,WUIt、WPt,W(U2/R)t，WI2Rt,电能表,1(2014德阳)下列家用电器正常工作20min消耗电能最多的是()A电饭煲 B电热毯 C电视机 D电风扇,A,2.(2015温州)某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型。接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗(微弱发光)交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6V，指示灯规格为“6V 3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。,(1)若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应于触点_接通。(填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”)(2)当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为U实，消耗的实际功率为额定功率的1/25。求：右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。定值电阻R0的阻值。(指示灯的电阻不变)【答案】32.4焦48欧,3和4,二、电功率考点7概述电功率的概念b电流在单位时间内所做的功叫_，是用来表示_的物理量。考点8知道电功率的单位a单位：瓦特(简称瓦，符号为W)，千瓦(kW)。1 kW1000W。考点9应用电功率的公式进行简单的计算c电功率计算公式为：P_、P_。对于纯电阻性用电器，电功率还可用公式P_、P_计算。,电功率,电流做功快慢,W/t,UI,U2/R,I2R,考点10知道额定功率的概念a(1)额定功率：用电器在_下工作时所消耗的电功率。(2)用电器只有在额定电压下工作时，实际功率等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯的_电功率。考点11从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率a 以灯泡为例：PZ220V25WPZ表示普通照明灯泡，220V表示额定电压为220V，25W表示该灯泡的额定功率为25W。,额定电压,实际,3.(2015宁波)如图所示，电源电压不变，R1是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增强而减小。闭合开关S后，当光照强度增大时()A通过R2的电流变大B电路总电阻变大CR1消耗的功率变小D.要保持电流表示数不变，应将R2的滑片P向右移,D,4.(2015金华)夏天来临，为了避免蚊虫的侵扰，许多家庭都会使用电热灭蚊器。图甲为某品牌电热灭蚊器的简化电路，其中指示灯的电阻不随温度变化。(1)电热灭蚊器是根据_原理制成的。(2)某次使用时，通过热敏发热体的电流与使用时间的关系如图乙所示，则热敏发热体两端电压的变化情况为_。,电流的热效应,先变大后不变,三、测定小灯泡的电功率考点12说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理b原理为_。考点13绘制实验的电路图b 考点14测定小灯泡的额定功率和实际功率，收集和整理实验数据得出实验结论b调节滑动变阻器，当电压表读数不等于额定电压时，可测实际功率；当电压表读数_额定电压时，可测额定功率。,PUI,等于,5在今年的实验技能考试中，实验桌上准备的器材有：学生电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、待测小灯泡及导线若干，在做测量小灯泡的电功率实验时，小明在连接电路的过程中，由于疏忽，把两表的位置给颠倒了，其他连接正确无误，当开关闭合后，所产生的现象是()A电流表将被烧坏B电压表将被烧坏C电压表有读数、电流表的读数几乎为0D电流表有读数、电压表的读数几乎为0,C,【解析】当把电压表和电流表的位置给颠倒后，由于电压表串联在电路中，且电压表的阻值特别大，所以导致电路中的电流很小，所以电压表有读数，电流表的读数几乎为零。,6.(2015丽水)某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中，实验电路图如图甲所示。(1)闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P移到_；,阻值最大处(或最右端),(2)实验时，电压表和电流表读数记录在上表中。实验结束后，同学们想知道小灯泡的额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率？有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R，再利用P额U/R求出小灯泡的额定功率。请判断是否可行并说明理由_；(3)有同学将表中数据转换为图乙的UI曲线，由图可知小灯泡的额定功率为_瓦。,2额,不行，因为小灯泡的阻值随温度的变化而变化,0.5,高频点1电功的计算例1(2013镇江)LED灯具有节能、环保特点。“220V 8.5W”LED灯泡和“220V 60W”白炽灯泡正常发光时的亮度相当，与白炽灯相比，LED灯泡可以节能约()A14.2%B85.8%C16.5%D83.5%,B,【解析】设两种灯泡正常发光的时间为t，LED消耗的电能为W1P1t8.5Wt，白炽灯消耗的电能为W2P2t60Wt，LED灯可以节约,1.(2015湖州)20132017年中国风光互补路灯行业发展前景与投资预测分析报告数据显示，我国现有城乡路灯总数约有2亿只，并以每年加20%的速度增长，我国有丰富的风能及太阳能资源。路灯作为户外装置，两者结合做成风光互补路灯，无疑给国家的节能减排提供了一个很好的解决方案。如图为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图，每套路灯的部分部件及参数如下表。,(1)该灯电路中，两只LED灯的连接方式是_(填“串联”或“并联”)(2)两只LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为多大？,并联,(3)国家发改委提供的数据显示，每燃烧1吨标准煤可以发电3000千瓦时，排放二氧化碳2.61吨。假如传统路灯消耗的电能来自燃烧标准煤发电，用此套路灯替换400瓦、每天工作10小时的传统路灯，则每套路灯1年(365天)可减少多少吨二氧化碳的排放？【答案】(2)5A(3)1.27t【解析】(1)该灯电路中，两只LED灯的连接方式是并联，因为它们其中一只烧杯时，不会影响另一只；(2)两只LED灯正常发光时，电路消耗的总功率为120W，通过光控开关S的电流为IP/U120W/24V5A；(3)传统路灯1年(365天)消耗的电能是WPt0.4kW10365h1460kWh，可减少排放二氧化碳的质量为(1460kWh/3000kWh)2.61t1.27t。,高频点2电功率的计算例2(2014金华、义乌)如表为某电烤箱铭牌，如图虚线框内所示是其内部简化电路图，R1和R2均为电热丝。,求：(1)电烤箱在高温档工作10分钟所消耗的电能。(2)电路中R2的阻值。(3)若在电路中加一个“限高温开关”，当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路。该开关最好安装在A、B、C中的_点处。【答案】(1)6.6105J(2)66【解析】(1)WPt1100W1060s6.6105J；(2)高温档时，R1U2P高(220V)21100W44，低温档时，R总U2P低(220V)2440W110，R2R总R11104466；(3)如果把“限高温开关”接在零线上，即使把开关断开，电路中的火线还是接通的，也还是有电流存在，会电到人的。装在火线上，“限高温开关”断开，火线也就断开了，就没有电了，能够保证安全。故装在B点。,B,2.(2015金华)小伟是一个科学迷，在课余时间他利用一个规格为“2.2V0.01A”的发光二极管设计了如图甲所示的电路。晚间关闭照明灯L后，利用二极管D发出的光指示开关所在的位置。S为单刀双掷开关、R为限流电阻。(1)关闭照明灯后，为使二极管D正常工作，限流电阻R的阻值为多少欧？此时，电路消耗的总功率为多少瓦？,(2)从安全用电考虑，该电路存在安全隐患，应将单刀双掷开关S接在照明灯L与_间；(3)不管照明灯关闭还是打开，该电路都要消耗电能。为节约电能，可以再接入一个光控开关(光照弱时自动闭合，光照强时自动断开)，你认为应将光控开关接在图乙中a、b、c三处的_处。【答案】(1)URUUD220V2.2V217.8V，IRID0.01A，RUR/IR217.8V/0.01A21780，PUI220V0.01A2.2W,火线,c,高频点3小灯泡功率的测定例3(2015内江)育才中学初3.1班学生在探究“测量小灯泡的电功率”的实验后，某兴趣小组欲进一步探究学习，现将其改变为“探究小灯泡的电功率P与电压U之间的关系”的实验，实验中提供了以下实验器材：A待测小灯泡L(额定电压3.0V，额定功率1.8W)B电压表V(量程03V，量程015V)C电流表A(量程00.6A，03A)D滑动变阻器R(010)E定值电阻R015，R0210，R0315F蓄电池，电压U12VG开关S一个，导线若干。,(1)为了比较精确的测量小灯泡的功率，电流表的量程应选_。(2)为了保证电路安全，实验中定值电阻R0应选_。(填“R01”、“R02”或“R03”)(3)请用铅笔画线代替导线，将实验器材连接起来，使之成为准备使用的实物电路。(4)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。(5)该小组同学在处理实验数据时，将电功率P作为纵坐标，U2作为横坐标，采用描点法，在坐标纸上作出了PU2图像，并画出该图像是一条直线(如图所示)。根据图像，请你指出：所作图像的错误之处是_；作图时，坐标取值不恰当之处是_。,00.6A,R03,电源,图线不应画成直线,横坐标的标度取值不恰当,(6)假设实验中所给的实验器材电流表已损坏，老师又给了一只电压表，该组同学仍完成了实验。请你帮他们在虚线框内画出实验的电路图。【答案】(3)(6),【解析】(1)因为灯泡的额定电压为3.0V，额定功率为1.8W，所以灯泡的额定电流为IP/U1.8W/3.0V0.6A；故为了比较精确的测量小灯泡的功率，电流表的量程应选00.6A；(2)为了保证电路安全，电流最大值为0.6A，电源电压为12V，所以电路最小电阻RU/I12V/0.6A20，灯泡正常发光电阻为R灯U灯/I灯3.0V/0.6A5，所以定值电阻最大值为20515，定值电阻R0应选R03；(3)连接电路时注意滑动变阻器一上一下连接，电流表中电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，用小量程；,(4)电学实验测量结束后，应先断开开关，拆除电源两端的导线，防止因拆除而导致电路的短路，然后再拆除其他导线，最后整理好器材；(5)在作PU2之间关系图像时，因小灯泡的电阻随温度升高而增大，所以图像不应该是一条直线；作图时，坐标取值不恰当之处是横坐标的标度取值不恰当，应当改为自然数的平方数递增；(6)没有电流表可以用电压表与定值电阻并联来替代电流表，因为电压与电阻的比值等于电流。,【提醒】本题要用到二次函数的知识才能真正解决问题。例4(2014绍兴)把滑动变阻器R和定值电阻R1连接成如图电路，变阻器最大电阻R2 R1。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列叙述正确的是()A电路总功率逐渐减小B变阻器的功率逐渐减小C变阻器滑片在左端与右端时的电路总功率之比为91D电阻R1的功率与电路总功率的比值逐渐增加,D,【解析】A.P总U2/(R1R)，当滑片向左滑动时，R变小，总功率变大。B.可设总功率为UI，R1消耗的功率为I2R1，滑动变阻器消耗的功率为P，三者有如下关系：UII2R1P。PR1I2UI，其中R1、U为常数，P与I为二次函数关系。由此可知，当Ib/2aU/2R1时，P达到最大值。2R1R1R，RR1。即当滑动变阻器的阻值与定值电阻相等时，滑动变阻器消耗的功率达到了最大值。由此可知滑片向左滑动时，滑动变阻器消耗的功率是先变大，再变小，B错。C.最左端是PU2/R1，最右端是PU2/(R1R)U2/3R1。两者比值为31。D.电阻R1的功率：P1I2R1，P总I2(R1R)，P1P总R1(R1R)，当向左滑时，R变小，故比值变大。,例5(2015广东)如图是一种光控电路，它主要由工作电路和控制电路两部分组成。工作电路由工作电源U1、发热电阻R1和R2等组成；控制电路由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U2等组成。当磁控开关L线圈中的电流等于或大于15mA时，磁控开关的磁性簧片相互吸合(簧片电阻忽略不计)；当L线圈中的电流小于15mA时，簧片断开。已知U124V，R110，R220，光敏电阻R的阻值随照射在它上面的光强E(表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号是cd)变化的关系如图所示。当开关S闭合时，则：,(1)当L线圈中的电流小于15mA时，工作电路的总电阻R总_。(2)当L线圈中的电流等于25mA时，工作电路中通过R1的电流I1_A。(3)若控制电路中R094、U21.5V(线圈阻值忽略不计)，当照射到光敏电阻的光强达到某一个值时，磁控开关L的磁性簧片恰好吸合，此时光照强度E_cd。若10s后开关S断开，且断开时间也为10s，则前后两段时间电阻R1所产生的热量变化了_J。,30,2.4,3,512,【解析】(1)“当L线圈中的电流小于15mA时，簧片断开”，此时工作电路中R1和R2串联，串联电路中的总电阻等于各串联电阻之和。R总R1R2102030；(2)“当磁控开关L线圈中的电流等于或大于15mA时，磁控开关的磁性簧片相互吸合(簧片电阻忽略不计)”，已知通过L线圈的电流等于25mA，所以磁控开关是闭合的，此时工作电路中的R2被短路，只有R1工作。已知电源电压和R1的电阻可求出此时电路中的电流：,(3)“当照射到光敏电阻的光强达到某一个值时，磁控开关L的磁性簧片恰好吸合”说明控制电路中的电流恰好等于15mA，要求光照强度，要先求出光敏电阻的阻值，再根据图2找出对应的光照强度。控制电路中R0与R串联的总电阻：R总控光敏电阻R的大小：R100946，由图可知，当R6时，光照强度是3cd。分析题意可知：前10s，工作电路中只有R1工作，此时R110s产生的热量：后10s，工作电路中R1与R2串联，此时R110s产生的热量：I1U/R总24V/300.8A，Q2 R1t(0.8A)21010s64J，前后两次热量的变化量：QQ1Q2576J64J512J。,(友情提示：本栏目建议午休时间完成)1.(2015潍坊)下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是(),A,2(2014达州)分别标有“6V6W”和“6V3W”的甲、乙两只灯泡，经实验测得其IU特性曲线如图所示。现将甲、乙两灯并联在电路中，当两只灯泡的总电流为1A时，两只灯泡消耗的总功率是()A3W B4W C4.5W D6W,第2题图,A,3.(2015连云港)现有“6V 3W”的灯泡L1和“6V 6W”的灯泡L2，将它们接入电路中，不考虑灯丝电阻的变化。下列关于两只灯泡的说法正确的是()A.串联后接到12V电源的两端，两灯均能正常发光B.串联工作时，L1和L2两端的电压之比为12C.并联工作时，L1和L2中的电流之比为21D.并联工作时，L1和L2的功率之比为12,D,【解析】由小灯泡额定电压、额定功率可知，灯泡L1的电阻R1U2/P12，额定电流I10.5A，灯泡L2的电阻R2U2/P6，额定电流I21A。两灯泡串联工作时，L1和L2两端的电压之比U1U2R1R221，串联后接到12V电源两端时，L1两端的电压U18V，高于其额定电压，不能正常工作，故A、B错误。两灯泡并联工作时，L1和L2两端的电流之比I1I2R2R112，L1和L2的功率之比P1P2I1I212，故C错误，D正确，答案为D。,4(2014德阳)如图所示的电路，闭合开关S后发现L1正常发光，L2只能微弱发光，以下对于这一现象产生原因的分析中，合理的是()A灯泡L2发生了断路B灯泡L2发生了短路C由于灯泡L2的电阻较大，其实际功率较小D由于灯泡L2的电阻较小，其实际功率较小,D,第4题图,【解析】A.当电路中发生断路时，串联电路中没有电流，灯泡都不亮，不符合题意。B.当灯泡L2发生了短路，L2会不亮，不符合题意。C、D.串联电路中的电流相同，根据公式PI2R，L2电阻越小，功率越小，灯泡越暗，C错D对。,5.(2015山西)如图为一种握力计和它的工作原理图。电源电压保持不变。握力显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2起保护电路作用，其电阻值为5，弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端时不施加力，移动到最下端时施加的力最大(弹簧的电阻不计)。握力计测量范围为0300N，电路中电流表变化范围为0.10.6A，则下列说法正确的是()A.握力300N时电路中电流为0.6AB.握力计工作电路中的电源电压为3VC.R1连入电路阻值变化的范围是030D.R2消耗的最小功率为0.5W,第5题图,B,6(2013安顺)某电饭锅设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关S置于“1”档时，电饭锅处于_(填“加热”或“保温”)状态；若电饭锅保温和加热时总功率之比为150，则电阻R0和R1的比值为_。,第6题图,保温,149,7(2014温州)小刚观察了市场上的“测重仪”后，画出了如图所示的原理图：A为托盘，P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时，P位于R的最上端。已知R05，R的最大阻值为25，电源电压恒为3V。(1)小刚根据图判断，质量表是电流表改装的，其判断的依据是_；,第7题图,图中的质量表串联在电路中,(2)当称量物体质量达到最大值时，R0消耗的功率是多少？解：当称量物体质量达到最大时，金属滑片P在R的最下端，U03V，I0U0/R03V/50.6A，P0U0I03V0.6A1.8W(3)当托盘A中所放物体质量增加时，质量表的示数也随之增大，请结合图分析其原因：_。,当称量物体质量增加时，托盘对弹簧的压力增大，弹簧缩短，滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻也变小，而总电压不变，总电流变大，电流表(即质量表)的示数变大,8.(2015济宁)在学习电学时，小夏利用如图所示的电路图，做了不少实验，其中电阻R可选用阻值分别为10、20、30的定值电阻。(1)在做“探究电流与电阻的关系”的实验时，小夏先把10的电阻连入电路，闭合开关，把电流表的读数填在表格中，然后把10电阻分别换成20、30电阻，将相应的电流值记录到表格中。小夏的错误做法是_。,没有控制定值电阻两端电压不变,(2)在做“伏安法”测电阻的实验时，小夏根据电路图连接的电路如图所示，图中尚有一根导线未连接，请用笔画线代替导线完成电路连接，要求滑动变阻器连入电路中的阻值最大。实验中小夏测得的结果如下表。由此可以判断，小夏同学选用的定值电阻的阻值为_9.89_。,第8题图,(3)在做“测量小灯泡额定功率”的实验时，小夏用额定电压为“3V”的小灯泡代替电路图中的电阻R，连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图所示，则电流表的读数是_A，小灯泡的额定功率为_W。,0.24,0.72,【答案】(2)如图,9(2013宁波)如图所示，黑匣子上有A、B、C三个接线柱，内部只有一个电压恒为6V的电源和两个定值电阻R1、R2(R1R2)。当电流表分别连接到接线柱AB、AC、BC时，电流表示数如表所示：,15,10,(1)请将表格填写完整。_(2)第3次实验时，电流为零，说明BC之间_(填“有”或“没有”)电源。(3)若用导线同时把AB、AC连接起来，电路可能消耗的总功率为多大？,第9题图,见表,没有,解：如甲所示电路，用导线同时将AB、AC连接起来，导线将R2短路，如乙图所示，用导线同时将AB、AC连接起来，R1、R2并联,10.(2015宁波)如图所示是某规格的小灯泡L和定值电阻R的UI图像。(1)图中表示小灯泡UI图像的是_(填序号)。,(2)若它们串联、并联时总电阻的值分别为R串和R并，请在对应的图上坐标区域内画出它们的UI图像(R串、R并的UI图像分别用和表示)。(3)当它们分别以串联和并联两种方式接在同一稳压电源(已知电源电压不高于10V)两端时，从电源流出的电流变化了0.45A。求该稳压电源的电压及并联时电路消耗的总功率。【答案】(2)如图(3)5V3W,【解析】(1)图中表示小灯泡UI图像的是，因为小灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化，UI图像不是一条直线；(2)串联电路的等效电阻大于其中任何一个串联电阻，并联电路的等效电阻小于其中任何一个并联电阻。由此可知，电流一定的情况下，R串和R并两端的电压关系为U串U并。即在的上方，在的下方；(3)比较图像和可知，电压相同且不高于10V时，I并I串0.45A仅有一种情况，即U5V，此时I并0.6A，并联时电路消耗的总功率P并UI并5V0.6A3W。,