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电功率【学习目标】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;3. 理解用电器的额定功率,知道额定功率是在额定电压下工作时的功率;4. 会用功率的公式进行简单的计算;5. 掌握测量小灯泡电功率的方法。 【要点梳理】要点一、电功率的基本概念1. 物理意义:电功率是表示电流做功快慢的物理量。电流做功越快,电功率就越大,电流做功越慢, 电功率就越小。2. 定义:电功率等于电功与时间的比3. 单位:瓦(W)、千瓦(kW) 1kW=103W24. 定义公式:W电流所做的功(消耗的电能)焦(J)kWht所用的时间秒(s)h P用电器的功率瓦(W)kW要点诠释:1. kWh是电功的单位,是由电功率的单位kW和时间的单位h组成的复合单位。2. 据公式P=W/1得W=Pt。P的单位用kW, t的单位用h,则电功(电能)的单位为kWh,由此可知 1kWh就是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。3. kW h 和 J 的换算关系:1kW h=1000WX3600s=3.6X10J。 要点二、电功率的公式推导1.计算电功率最常用的基本公式:P=IU该公式表明:用电器的电功率P等于通过用电器的电流I和 用电器两端的电压U的乘积。2公式变形:UU 2 P = 12 R3. 推导公式:R要点三、额定电功率和实际电功率1. 额定电压与额定功率:甑定电压r用电器正常工作时的电压用电器铭牌上标明的电压 %2(1)颔定功率用电器在颔宦电压下正常工作的电功率L用电器曙牌上标明的功率 坊实际电压与实际功率:实际电压:用电器工作时两端的电压,可能大于 ,可能等于,可能小于。实际功率:实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率;用电器的实际功率可能大于额定功(2)率,可能等于额定功率,可能小于额定功率。3.用电器所消耗的功率与用电器两端电压的关系:当班 兔时聲二绻;时,当耳吒时,味g。要点诠释:1.对某一用电器而言,额定电压和额定功率只有一个,而实际电压和实际功率却有无数个。灯泡的亮 度是由它的实际功率决定的。2若不考虑温度对用电器电阻的影响,则有,即电阻一定时,实际电压是额定电压的n倍,则实际电流也是额定电流的n倍,实际功率是额定功率的少倍。要点四、测定小灯泡的电功率1实验原理: 2实验器材:电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。3. 电路图:4. 实验步骤(1)按电路图连接好电路,断开开关,将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置(2)闭合开关,调节滑动变阻器,使灯泡在额定电压下发光,观察电流表和电压表的示数,记录为I、U,记录小灯泡的亮度;e e(3)调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压为额定电压的 1.2 倍,观察电流表和电压表的示数,记录为 I1,U1,记录小灯泡的亮度;(4)调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压低于额定电压,观察电流表和电压表的示数,记录为 I2,U2,记录小灯泡的亮度;2(5)重复步骤4两次,观察电流表和电压表的示数,记录为I、U, I、U ,记录小灯泡的亮度;3344(6)根据P=UI,算出小灯泡的额定功率P和实际功率的电功率PP;e14(7)分析数据,整理器材。5. 实验结论: 小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮; 当小灯泡的两端的电压等于额定电压时,小灯泡的实际功率等于额定功率,小灯泡正常发光; 当小灯泡的两端的电压大于额定电压时,小灯泡的实际功率大于额定功率,小灯泡发光比正常情 况下亮;当小灯泡的两端的电压小于额定电压时,小灯泡的实际功率小于额定功率,小灯泡发光比正常情 况下暗。要点诠释:1电源:电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如:入二家,至少要选择2节干电池串联作电 源,学生电源选择3V的电源。2电压表的量程应大于,电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流;在被测电压、电流不超电压 表、电流表量程的情况下,应尽可能选用小量程;例如%二日的小灯泡电压表量程选03V,电流 表选 00.6A 的量程。3.滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流,而其最大阻值应与灯泡的电阻差不 多,以便调节效果明显。【典型例题】类型一、电功率的概念a1.(多选)下列说法中,正确的是()A. 电功率是表示电流做功多少的物理量B. 电功率是表示电流做功快慢的物理量C. 用电器的电功率越大,做功越多D. 相同时间内,功率大的用电器耗电一定多【思路点拨】电功率是表示电流做功快慢的物理量,不是表示电流做功多少的物理量,做功的多少不 仅与功率有关还与做功时间的多少有关,是由两个量共同决定的【答案】BD 【解析】单位时间内电流做功的多少叫电功率,是表示电流做功快慢的物理量,电功率大说明做功快,但不一定多,由此可知A错,B对,C错;从公式W=Pt上看,相同时间内,消耗功率大的用电器 耗电定多,D对。【总结升华】题目主要考查了电功率概念的理解,电功率是表示电流做功快慢的物理量,单位时间内 电流做的功。理解电功率的定义和物理意义是解题的关键。举一反三:【变式】下列说法中,正确的是( )A. 电功率是表示消耗电能多少的物理量B.电功率是表示消耗电能快慢的物理量C.用电器的电功率越大,消耗电能越多D.用电器工作时间越短,消耗电能越多【答案】B类型二、电功率的计算2如图1所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后,当滑片P从最右 端滑到最左端的过程中,小灯泡的I-U关系图象如图2所示。则小灯泡的额定功率为W,电源电压为V,滑动变阻器的最大阻值为Q。2.0-0.5-图I 6图2【思路点拨】本题对同学的审题、识图能力要求较高,另外需要注意小灯泡的电阻是可变的,所以在解滑动变阻器电阻时找准对应点,算出此时小灯泡的电阻是解题的关键【答案】24;12;9【解析】由图象知,在灯泡两端电压为U额=12V时,通过的电流为I额=2A所以灯泡的额定功率为P=U 额额额额I额=12VX2A=24W;当滑片位于最左端时,滑动变阻器阻值为0,此时灯泡两端电压等于电源电压额额所以电源电压为U=U =12V;当滑片在最右端时,滑动变阻器全部接入电路,由图象知,此时灯泡两端 额电压为U =3V,电路电流为I=1A,所以滑动变阻器两端电压为:U=U-U=12V-3V=9V,滑动变阻器的最大 L R LI1AR =阻值为:【总结升华】解题时要注意灯泡的电阻随着两端电压的变化而变化,所以求解滑动变阻器最大阻值 时,不要利用串联电路导体两端电压与其阻值成正比这一规律。举一反三:【变式】有一种亮度可以调节的小台灯,其电路图如图甲所示。电源电压为15V,通过灯泡L的电流跟12上,消耗功率较大的是;串联后,接在110V的电源上,消耗功率较大的是。【答案】l2;.【解析】(1 )由灯泡铭牌可知,灯泡额定电压UfUJlOV,灯泡额定功率分别为P=40W, P2=60W,两灯 泡并联在liov的电源上,灯泡实际电压等于额定电压,两灯泡都能正常发光,12灯泡实际功率等于额定功率,pip2,所以灯l2消耗的功率较大;U2(110V)2R =302.50i p40 W(2)灯泡Li的电阻 i1U 2( 110V)2一沁 201.670R =2 P灯泡L的电阻 22260W因为:叫屯,两灯泡串联,流过它们的电流I相等,由电功率公式PFR可知, 功率较大的是灯.;P1 P2因此,消耗【总结升华】本题考查了比较两灯泡的实际功率的大小,熟练应用电功率公式及其变形公式,结合 串、并联电路的特点是正确解题的关键。举一反三:【变式】将分别标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”L2并连接在6V的电源上,则实际功率较大的灯 是 (选填“L ”和“L.”),电路中干路的电流是A。【答案】.;1.5 【解析】(1)两灯并联在 6V 灯泡L较亮;电源两端,实际电压等于额定电压,所以实际功率等于额定功率,所以T P 6W .人1 U 6V ;t P 3W n _ AI = 2=0.5A2 U 6VI=I +I =1A+0.5A=1.5A所以干路电流为: 122)通过两灯的电流分别为:” 4在如图所示的电路中,电源电压保持6V不变,电阻叫的阻值为20Q。当S2断开,S3闭合 时,电流表的示数为0.45A。求:12(1) 电阻r2的阻值;(2) 当Si/S3断开、S2闭合时,电路消耗的总电功率是多少?答案(l)40Q(2) 0.6W【解析】(1) s2断开,Ss3闭合时的等效电路图如图甲所示,21U通过电阻R1的电流: 通过电阻R2的电流:= -V = 0.3 A1 R2001,I = I -1 = 0.45 A - 0.3 A = 0.15 A2 1 ,I = U n R = U =旦=400根据欧姆定律: R 2 12 0.15A,所以电阻R2的阻值是40Q。电路消耗的总功率:12(6V )2200 + 400=0.6W电路消耗的总电功率是0.6W。(2) SS3断开、S2闭合时的等效电路图如图乙所示,2总结升华】本题考查欧姆定律和电功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是变化电路 的分析和等效电路图,题目的综合性比较强。举一反三:【变式】在如图所示电路中,电源电压6V保持不变.只闭合开关S1,电流表示数为0.2A ;再闭合开关S2,电流表示数变化了 0.4A.则屯的阻值为Q, S2闭合前后R:消耗的电功率相差W。【答案】20;3.2类型三、测量小灯泡的电功率5学习小组在测定“小灯泡的电功率”的实验中,电源由三节新干电池串联组成,小灯泡额定电 压为2.5V、电阻约为10Q。(1)请你用笔画线代替导线,将图1甲中的实物电路连接完整。(2)某次实验时,电压表示数如图1乙所示,此时灯泡两端的电压为V;如果要使灯泡正常发光,应该向 (选填“A”或“B”)移动滑动变阻器的滑片。(3)小菁同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图1丙所示的I-U图象,根据图象信息,可计算出小灯泡的额定电功率 W。(4)某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图2所示,贝y出现的问题是。(5)在实验中,小章同学发现当小灯泡两端电压减小时,它的亮度随之减弱,测量的小灯泡电阻也相应减小,造成这一变化的合理解释是。A. 导体电阻与导体两端的电压有关;B. 根据欧姆定律,电流一定时,导体的电阻与电压成正比;C. 电压减小时,通过小灯泡的电流不变,电阻变小;D. 电压减小时,小灯泡亮度变暗,温度变低,电阻变小。【答案】(1)电路图如图所示:(从电压表负接线柱到电流表0.6A档也可)(2) 2.2; B (3) 0.5(4)电流表的量程选择过大(5) D2.5VT0A=0.25 A,因此电流表量程是00.6A,电流表应该和被测灯泡串联;【解析】(1)已知灯泡额定电压为2.5V,灯丝电阻约10Q,所以正常发光时通过灯泡的电流为(2)由图乙知,电压表量程是3V,最小分度值是0.1V,电压表示数是2.2V,电压表示数小于灯泡额 定电压,要使灯泡正常发光,应向 B 端移动滑动变阻器滑片,增大灯泡两端的电压,直到电压表示数 等于灯泡额定电压2.5V为止;(3)由图丙所示I-U图象可知,灯泡额定电压U=2.5V,所对应的电流I=0.2A,则灯泡的额定功率P=UI=2.5VX0.2A=0.5W;(4)由图可知,电流表的指针偏转太小、量程选择太大,应改用小量程的电流表;(5)温度影响导体电阻阻值的大小,对大多数导体来说,温度越高,电阻越大;当小灯泡两端电压减 小时,它的亮度随之减弱,实际电功率减小,温度降低,所以测量的小灯泡电阻也相应减小。【总结升华】这道实验探究题考查了连接实物图、电压表读数、电流表指针的非正常偏转、电阻与温 度的关系、滑动变阻器的调节、求灯泡额定功率等问题,是电学实验的常考内容;对电表读数时,首 先要确定电表的量程与最小分度值,然后根据指针所指电表刻度线读数,读数时视线要与电表刻度线 垂直;根据题目中给出的信息I-U图象,找出灯泡额定电压所对应的电流是解最后一问的关键。 丫丫数学库
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