2018年中考物理总复习课件： 电功和电功率 34页

第十三章 电功和电功率 复习课件 　　各种各样的发电厂和电池，把不同形式的能转化为电能，供人们使用 . 电功和电功率 电能和电功 焦耳定律 电能 电功率 电功率的测量 电功 产生：其产生过程是由其他形式的能转化为电能的过程 单位：焦耳 (J) 、千瓦时 (kW ·h) ， 1 kW ·h=3.6 ×10 6 J 实质：电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程 计算公式： W=UIt=Pt 意义：表示电流做功的快慢 定义：电功率等于电功与时间之比 计算公式： P=W/t=UI 额定功率：用电器在额定电压下消耗的功率 伏安法测电功率： P=UI 电能表测电功率 电流的热效应：电流通过导体时，电能转化为内能 焦耳定律： Q=I 2 Rt 考点一 电能和电功 电灯为我们照明 电能转化为光能 电动机使电风扇旋转 电热孵化器中的小鸡破壳而出 电能转化为机械能 电能转化为内能 　　 1 ．电能是能量的一种形式，电能产生的过程是把其他形式的能转化为电能的过程，而用电器工作的过程就是消耗电能的过程，使电能转化为其他形式能量的过程 . 　　 2 ．电能的单位： 　　能量的国际单位： 焦耳（ J ） 　　生活中的电能单位： 度 ， 千瓦时（ kW·h ） 　　 1 度 =1 kW·h = 1×10 3 W×3 600 s 　　　　　　 = 3.6×10 6 J 3. 电能的计量工具：电能表 　　 (1) 电能表 （电度表）是测量用电器在一段时间内消耗多少电能的仪表 . (2) 电能表的读数：电能表计数器上两次 读数之差 ，就是这段时间内用电的度数 . 红圈里的数字是小数点后面的数字 . 单位： kW•h 即：度 4. 电流做功的实质：电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能 . 　　 5 . 电功的计算：电流通过导体所做的功等于导体两端的电压，导体中的电流和通电时间的乘积 . 公式： W = UIt W — 焦（ J ） U — 伏 （ V ） I — 安（ A ） t — 秒（ s ） 6. 电功的推导公式：根据电功的基本公式 (W=UIt) 和欧姆定律 (I=U/R) 可推导出电功的其他计算公式： W=I 2 Rt 、 W=(U 2 /R)t( 只适用于纯电阻电路 ). 考点二 电功率 节能灯 热水器 节能灯上的 “ 24 W ” 和电热水器上的 “ 2200 W ” 的字样是什么意思 ? 1. 电功率： 表示电流做功 快慢的物理量 . 电功率等于 电流所做的功 （ W ）与 时间 （ t ）之比（ 单位时间内电流所做的功 ） 2 . 定义式： 推导公式 : P=I 2 R=(U 2 /R)( 只适用于纯电阻电路 ) W （电功） — 焦耳（ J ） t （时间） — 秒（ s ） P （电功率） — 瓦特（ W ） 3. 额定电压 额定功率 　　 (1) 额定电压：用电器正常工作时的电压 . 　　 (2) 额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率 . 　　 (3) 实际电压、实际功率 实际加在用电器两端的电压 . 　用电器在实际电压下工作时的功率 . U 实 = U 额 ，则 P 实 = P 额 ；用电器正常工作 . U 实 > U 额 ，则 P 实 > P 额 ；可能烧毁用电器 . U 实 < U 额 ，则 P 实 < P 额 ；用电器不能正常工作 . 4. 串、并联电路电功率的分配规律 　　 (1) 串联电路中电阻消耗的电功率与其电阻值成正比，即 P 1 ： P 2 =R 1 ： R 2 　　 (2) 并联电路中电阻消耗的电功率与其电阻值成反比，即 P 1 ： P 2 =R 2 ： R 1 在串联电路中两灯泡变暗 , 并且在并联电路中更亮的灯泡，在串联电路中反而更暗 . 考点三 电功率的测量 1. 用伏安法测小灯泡的电功率 (2) 实验原理 P = UI (3) 实验器材 电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡（额定电压 2.5 V ） . (1) 实验目的 　　　　　　测量小灯泡的电功率 . 　　 (4) 实验电路图： V A L P S (5) 实验步骤 　①将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，将滑动变阻器滑片移到阻值最大处 . 　②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数依次为 2.5 V 、 2 V 和 3 V ，依次记下电压表示数 U 和对应的电流表示数 I ，记录在表格中； 　③观察并比较三次小灯泡的发光情况，将现象记录在表格中 . (6) 实验结论 U 实 = U 额 P 实 = P 额 灯正常发光 U 实 ＜ U 额 P 实 P 额 灯比正常发光 _____ U 实 ＞ U 额 P 实 P 额 灯比正常发光 _____ 灯有可能被 ______ ＜ 暗 亮 ＞ 烧毁 (7) 注意事项 　①电源电压应高于小灯泡的额定电压 . ② 电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程应大于小灯泡正常工作时的电流 . ③ 滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流 . 而滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显 . 　④ 在实验前，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表 . 　⑤实验时，首先要将滑动变阻器滑片滑至阻值最大位置处，目的是防止电路中电流过大，起到保护作用 . ⑥ 移动滑动变阻器使灯泡两端电压高于额定电压时要注意，实际电压不能超过额定电压的 1.2 倍，同时时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡 . 2. 用电能表和停表测量用电器的电功率 (1) 原理 (2) 步骤 　①让待测用电器单独工作，用停表测出用电器的工作时间 t. ② 读出电能表在这段时间内转盘转动的圈数 n( 或闪烁次数 n). ③ 根据电能表的铭牌计算出用电器在这段时间内消耗的电能 W=(n/n 0 )×3.6×10 6 J(n 0 为用电器消耗 1kW·h 的电能，电能表转盘转动的圈数或闪烁的次数 ). ④ 计算用电器的功率 =(n×3.6×10 6 ) ／ (n 0 t) w. 考点四 焦耳定律 电流通过导体时电能转化成内能（热能） 1. 电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做 电流的热效应 . （电流通过导体时，导体会发热） 2 . 电流通过导体产生的热量的多少跟电流、电阻和通电时间有关 　　 (1) 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多 . 　　 (2) 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多 . 　　 (3) 在电流相同、电阻相同的情况下，通过时间越长，这个电阻产生的热量越多 . 3. 焦耳定律 　　 电流通过导体产生的热量 跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻 成正比，跟通电时间成正比。 　　 (1) 公式： Q = I 2 Rt  　　 当电能全部转化为内能时： Q = W = Pt = UIt = (U 2 /R)t = I 2 Rt 　　 (2) 串、并联电路的电热分配规律 　①在串联电路中，电流通过各电阻产生的热量与其阻值成正比：即 Q 1 ： Q 2 =R 1 ： R 2 . 　 ②在并联电路中，电流通过各电阻产生的热量与其阻值成反比：即 Q 1 ： Q 2 =R 2 ： R 1 . 4. 电流热效应的利用和防止 (1) 利用 : 电饭锅、电热壶、电熨斗等都是利用电流的热效应制成的加热设备 . 利用电热孵化器孵小鸡 用来加热 　　 电热器的优点 : 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度 . (2) 防止：有些用电器为了避免温度过高，影响正常工作，需采取散热措施，如电视机、电脑等都有散热孔 . 重点实验解读 实验 测量小灯泡的电功率 考查要点： 1. 测量原理： P=UI. 2. 按要求连接电路 . 3. 电表量程的选择及连接 . 4. 滑动变阻器的选择及其作用 . 5. 电路故障的判断与排除 . 6. 电功率的计算 . 7. 多次测量的目的：找出电功率与电压的关系 . 由于电功率会随电压的变化而变化，所以不能求电功率的平均值 . （北海中考） 同学们在“探究小灯泡实际功率的规律”时，用两节新干电池串联组成的电源和标有“ 2.5V” 字样的小灯泡等元件连接了如图甲所示的电路，请回答： （ 1 ）连接电路时，开关应 （选填“闭合”或“断开”）； （ 2 ）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 （选填“ A” 或“ B” ） 处 ； （ 3 ）实验中，小飞发现闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不亮，电流表无示数，电压表示数接近 3V ，则电路故障可能是 ； （ 4 ）小飞排除故障后，进行多次实验，并记下相应的电压表和电流表的示数，绘制成如图乙所示的 I-U 关系图象．根据图象可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 （选填“增大”“减小”或“不变”），小灯泡正常发光时的电功率为 W ； （ 5 ）另一组同学通过测额定电流计算小灯泡的额定功率时，电压表突然坏了，又没有好的电压表更换，但有一个 R=5Ω 的定值电阻和另一个电流表 K ，小飞和他们一起讨论找到了解决问题的方法，此方法应是：先 ，再调节滑动变阻器，使电流表 K 的示数为 A 即可． 【 解析 】 （ 1 ）连接电路时，为保护电路元件的安全，开关应断开；（ 2 ）为了保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，由图可知滑片应移到 A 处；（ 3 ）连好电路，小飞发现闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不亮，电流表无示数，说明电路存在断路；电压表示数接近 3V ，说明电压表与电源两极相连，即电路故障应为小灯泡断路；（ 4 ）由小灯泡的 I-U 图象可知，随着灯泡两端的电压增大，通过灯泡的电流增大，根据 P=UI 可知，灯泡的实际功率增大．由 I-U 图象可知，当灯泡的额定电压 U 额 =2.5V 时，所对应的电流 I 额 =0.3A ，灯泡额定功率： P 额 =U 额 I 额 =2.5V×0.3A=0.75W ；（ 5 ）根据等效替代的思想，可通过计算定值电阻 R 0 的电压间接得到灯泡 L 的电压，所以将已知阻值的电阻 R 与小灯泡并联，电流表 K 测定值电阻 R 的电流；当 R 两端电压为 2.5V 时灯泡正常发光，测出此时通过灯泡的电流即可．电路图如下： 步骤：①根据电路图连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器使电流表 K 的示数： I k =U/R=2.5V/5Ω=0.5A ，此时灯泡正常发光；②读出此时电流表 A 的示数 I L ；③则小灯泡额定功率的表达式： P 额 =U 额 I L =2.5V×I L ． 【 答案 】 （ 1 ）断开 （ 2 ） A （ 3 ）小灯泡断路 （ 4 ）增大 0.75 （ 5 ）将定值电阻 R 与电流表 K 串联再与小灯泡并联 0.5 真题体验 1. （ 2017 年吉林） 如图是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机．通电时挂烫机将电能转化为 能；熨烫衣服时冒气口冒出的“白气”是由水蒸气 形成的． 【 解析 】 （ 1 ）通电时挂烫机消耗电能，使水槽内部水的内能增加，是将电能转化为内能的过程；（ 2 ）熨烫衣服时，冒气口冒出热的水蒸气遇到较冷的空气时会液化成小水珠，就是我们看到的“白气”． 【 答案 】 内 液化 真题体验 2. （ 2017 年六盘水） 小明家电能表本月初的示数为 ，本月底的示数如图所示，小明家本月消耗的电能为 kw•h ，如果按 0.5 元 / （ kw•h ）的电价计费，本月应付电费 元，该电能表的参数表明，小明家能同时使用的用电器总功率不得超过 W ． 【 解析 】 消耗电能为： W=W 1 -W 2 =951.6kW•h-821.6kW•h=130kW•h ． 电费的单价为： 0.5 元 / （ kW•h ），应交电费为： 130kW•h×0.5 元 / （ kW•h ） =65 元．已知 U=220V ， I=10A ，使用的用电器总功率不得超过： P=UI=220V×10A=2200W ． 【 答案 】 130 65 2200 真题体验 3. （ 2017 年潍坊） 某型号电饭锅具有保温与加热两种功能，其简化电路如图所示， R 1 、 R 2 均为电热丝．下列说法正确的是（　　） A ． S 1 、 S 2 闭合时，电饭锅处于加热状态 B ． S 1 、 S 2 闭合时，电饭锅处于保温状态 C ． S 1 闭合、 S 2 断开时，电饭锅处于加热状态 D ． S 1 断开、 S 2 闭合时，电饭锅处于保温状态 【 解析 】 由电路图可知，当 S 1 、 S 2 闭合时， R 1 短路，电路中只有 R 2 ；当 S 1 闭合、 S 2 断开时， R 1 、 R 2 串联， S 1 断开、 S 2 闭合时，整个电路断开，电饭锅不工作；可见，当 S 1 、 S 2 闭合时，电路中电阻最小，当 S 1 闭合、 S 2 断开时，电路中电阻较大，由 P=U 2 /R 可知，当 S 1 、 S 2 闭合时，电功率最大，处于加热状态；当 S 1 闭合、 S 2 断开时，电功率较小，处于保温状态．故 A 正确、 BCD 错误． 【 答案 】 A 真题体验 4. （哈尔滨中考） 某同学利用如图所示电路，测量额定电压为 2.5V 小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（　　） A ．闭合开关前，滑片 P 应滑到 B 端 B ．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C ．当电压表示数为 2.5V 时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率 D ．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮 【 解析 】 闭合开关前，滑动变阻器应滑到 B 端，即其电阻最大位置，故 A 正确；闭合开关后，小灯泡不发光的原因有很多，并不一定是小灯泡灯丝断了，故 B 错误；当电压表示数为 2.5V 时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率，故 C 正确；小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，故 D 正确． 【 答案 】 B 真题体验 5. （扬州中考） 电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是 （　　） A ．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B ．导线的绝热皮隔热 C ．导线的电阻远小于电阻丝的电阻 D ．导线散热比电阻丝快 【 解析 】 电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流 I 和通电时间 t 相等，故 A 错误；因为 Q=I 2 Rt ， R 电炉丝 ＞ R 导线 ，所以产生的热量： Q 电炉丝 ＞ Q 导线 ，即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故 C 正确， BD 错． 【 解析 】 C 真题体验 6. （ 2017 年武汉） 如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧 U 形管中液面高度差比左侧的大．下列说法正确的是（　　） A ．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大 B ．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系 C ．该装置可以用来探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系 D ． U 形管中液面高度发生变化是因为 U 形管中液体的热胀冷缩造成的 【 解析 】 容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流 I 与通电时间 t 相同，由焦耳定律 Q=I 2 Rt 可知，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，故 A 错误；在装置中，容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流 I 与通电时间 t 相同，左边容器中的电阻与右边容器中的电阻不同，所以实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故 B 错误； 该装置可以用来探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系，故 C 正确； U 形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，故 D 错误． 【 答案 】 C