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18.2 電功率  公開課

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18.2 電功率



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電功率:

1、定義:電流在單位時間内所做的功。

2、物理意義:表示電流做功快慢的物理量 (燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率大小)

3、電功率計算公式:

     P=UI(适用于所有電路)

     P=W/t(常用于計算一段時間的問題)

對于純電阻電路可推導出:

串聯電路中常用公式:P= I2R     

   并聯電路中常用公式:P= U2/R   

計算總功率常用公式P= P1+P2(無論用電器串聯或并聯)

總功率常用公式 P=U2/R

4、在電路中的特點:   W1/W2=R1/R2    (串聯與電阻成)

                                        W1/W2=R2/R1   聯與電阻成比)

5、單位:國際單位 瓦特(W)   常用單位:千瓦(kw)

6、額定功率和實際功率:

額定電壓:用電器正常工作時的電壓。   額定功率:用電器在額定電壓下的功率。

注意:用電器銘牌的含義( “知道四個量”)   

某燈泡上标有“PZ22OV-25”字樣

分别表示:

1.普通照明,

2.額定電壓220V

3.額定功率25W

4.額定電流0.11A(I=P/U

5.燈絲阻值2936Ω(R=U2額/P)。

U =U額        P=P           用電器正常工作(燈正常發光)

    U<U額        P<P       用電器不能正常工作(燈光暗淡)

   U實   > U      P實   > P額           長期使用影響用電器壽命(燈發光強烈)

依據:實際電功率随電壓變化而變化(同大同小)   根據P=U2/R可得

7、計算實際電功率常用的方法:

         P=U2/R

         P=(U/U2×P

8、額定電功率和實際電功率的關系

      特點          與電壓的關系          工作情況

額定電功率    唯一性          U =U額              燈正常發光

實際電功率    可變性            随U而變化        可正常發光、微弱發光、強烈發光


典型例題    小燈泡L上标有“2.5v”字樣,它的電阻随它兩端電壓變化的圖像如圖甲所示。将小燈泡L和電阻R0接入圖乙所示的電路中,電源電壓為3v,且保持不變。當開關S閉合時,小燈泡L恰好能正常發光。下列說法不正确的是(    )   


A.開關S閉合前,小燈泡L的電阻為2Ω

B.小燈泡L正常發光時時,L的電阻為10Ω

C.小燈泡L的額定功率為0.6W

D.電阻R0的阻值為2Ω


答案:C


針對練習1   下圖是甲、乙兩電阻的電流與電壓關系的圖像,現将甲、乙串聯後接在電壓為4.5V的電源兩端。下列分析正确的是(    )

A.甲的阻值是乙阻值的兩倍                 

B.通過乙的電流是甲的電流的兩倍

C.乙兩端的電壓是 甲兩端電壓的兩倍         

D.甲的電功率是乙的電功率的兩倍


1、 C   

解析:由有圖像可知當甲的電壓為3.0V時,通過甲的電流為0.6A,所以甲的電阻為:,由有圖像可知當乙甲的電壓為3.0V時,通過甲的電流為0.3A,所以甲的電阻為:,所以A錯誤;甲、乙電阻串聯,根據串聯電路的規律 可知,串聯電路電流處處相等,所以B錯誤;甲、乙串聯,根據串聯電路的分壓規律可知,所以C正确;根據可得,所以D錯誤;選擇C。


針對練習2   甲、乙兩隻普通照明燈泡的銘牌如圖所示,下列說法中正确的是 (     )[來源:學.科.網]

A.兩燈均正常發光時,相同時間乙燈消耗的電能較少

B.甲燈的實際功率一定是40W

C.将乙燈接入110V電路中, 它的額定功率為30W

D.兩燈均正常發光時,甲燈燈絲電阻較大



針對練習3   某實驗小組在做“探究串聯電路的電壓規律”實驗 時,連好了如圖所示的電路,閉合開關S後發 L2正常發光,L1隻能微弱發光。以下 對于這一現象産生的原因分析中,合理的是(       )


A.燈L1發生斷路

B.燈L1發生短路

C.由于燈L1的電阻較大,實際功率較小

D.由于燈1的電阻較小,實際功率較小



1、将燈Ll接在某電路中發光時功率為3W;若保持電源電壓不變,再将“9V,6W”的燈L2并聯接入電路中如圖所示,開關閉合後電壓表示數為6V,若不考慮溫度對燈絲電阻的影響,下列關于此電路說法正确的是(    )


A、并聯入燈L2後,會使燈Ll分得的電流變小

B、燈Ll比燈L2更亮

C、電路的總功率為9W

D、電路的總電阻為21Ω


1、B    解析:A選項,燈L2并聯後,燈L1兩 端的電壓不變,通 過L1的電流不變,選項錯誤。B選項,燈L2的電阻,燈L2的實際功率,L1的實際功率大于L2的實際功率,L1比L2更亮,選項正确。C選項,電路的總功率是L1和L2的實際功率之和,為5.7W,選項錯誤。D選項,電路的總電阻,選項錯誤。


2、如圖甲所示的兩個電流表均為學校實驗室裡常用的電流表(如圖乙所示).閉合開關後,兩電流表的指針都正常偏轉且偏轉角度相同,此時燈L1和L2的所消耗的電功率P1和P2的比值為(    )

A.4:1     

B.1:4     

C.5:1       

D.1:5




3、如圖12,電源電壓保持不變,閉合開關S,變阻器滑片P從a端換到b端的整個過程中,電流表示數I于電壓表示數U的關系圖象如圖13所示,由圖象可知,R1的阻值為_________Ω;當電路中的電流為0.2A時,R1R2消耗的電功率之比為________。

3、10;2:1

解析:

由電路圖可知:R1R2 串聯,電壓表測量電阻R1 兩端的電壓,電流表測量串聯電路的電流;

根據圖象可知:電阻R1 兩端電壓U1 =1V時電流I1 =0.1A,由I=U/R可得,定值電阻R1=U1/I1=1V/0.1A=10Ω;

由電路圖可知:當滑片P位于b端時,電路為R1 的簡單電路,此時電路中的電流最大,電壓表測電源的電壓,

由圖象可知,電路中的最大電流0.3A時,電壓表的示數為3V,即電源的電壓為3V,當電路中的電流為0.2A時,根據圖象讀出電阻R1 兩端電壓U1 ′=2V,

根據串聯電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知:

R2 兩端電壓U2 ′=U-U1 ′=3V-2V=1V;

R1R2消耗的電功率P1P2 =IU1IU2 =U1U2 =2V:1V=2:1.


4、同學們在“探究小燈泡的亮度與功率的關系”實驗中,所用電源電壓為6 V,燈泡的額定電壓U0=3 .8 V,額定功率在1~1.5 W的範圍内。


(1)按圖17甲所示的電路圖,請你用筆畫線代替導線将圖17乙的電路補充完整。

(2)小杜同學在實驗過程中,将滑動變阻器的滑片P緩慢向B端移動,小 燈泡的實際功率将_______(選填“變大”、“變小”或“不變”);同時觀察到小燈泡的亮度将變_________(選填“亮”或“暗”)。

(3)另一組的小張同學在實驗過程中發現電流表、電壓表示數如圖17丙所示,此時電流表的示數是______A,電壓表的示數是______V;經分析造成這種現象的原因是____________________________

(4)小張同學重新調整電路連接後,繼續探究小燈泡在額定功率時的亮度,但發現無法準确讀出額定電壓,他用(3)小問中所測數據 先算出燈泡的電阻RL,再根據P0=計算燈泡的額定功率。按此方法算出燈的額定功率比真實值偏__________(選填“大”或“小”),原因______________________________。


4、(1)


(2)變大   亮   (3)0.2   10   電壓表選錯量程   (4)大   燈絲電阻随溫度升高會增大



5、如圖甲所示,是某同學“探究定值電阻R0的發熱功率P0、滑動變阻器R消耗的電功率PR和電源總功率PU随電流I變化的關系”的實驗電路圖,通過實驗得到的數據用描點法在同一坐标系中作出了a、b、c三條圖線,如圖乙所示。根據圖像可知,其中,反映電源的總功率PU随電流I變化的關系圖像是         (選填“a”、“b”或“c”),滑動變阻器R消耗的最大電功率為          W。




6、如圖甲所示,電源電壓保持不變,小燈泡的額定電壓為12V,閉合開關S後,當滑片P從最右端滑到最左端的過程中,小燈泡的I-U圖像如圖乙所示,則小燈泡的額定功率為        W,滑動變阻器的最大阻值為        Ω。

6、24;18   

解析:由圖像乙可知:在燈泡兩端電壓為U=12V時,通過的電流為I=2.0A

所以燈泡的額定功率為P=UI=12V×2.0A=24W;   學科…網

分析電路圖可得當滑片位于最左端時,滑動變阻器阻值為0,此時燈泡兩端電壓等于電源電壓,

所以電源電壓為U=U=12V;當滑片在最右端時,滑動變阻器全部接入電路,由圖象知,此時燈泡兩端電壓為UL=3V,電路電流為I=0.5A,所以滑動變阻器兩端電壓為UR=U-UL=12V-3V=9V,滑動變阻器的最大阻值為R=UR/I=9V/0.5A=18Ω.


1. 如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,閉合開關S後,将滑動變阻器R的滑片向左移動,在此過程中(    )


A、電流表示數變小; [來源:學科網]

B、燈泡L亮度變亮;

C、電壓表示數變大;

 D、電路消耗的總功率變大。

【答案】A

【解析】

考點:電路的動态分析;歐姆定律的應用;電功率的計算.


2. 如圖所示,滑動變阻器的滑片P處于中間位置,閉合開關S,兩個燈泡均能發光(假設燈絲電阻不變),此時,将滑動變阻 器的 滑片P向右移動,則(       )


A .L1 和L2都變亮   [來源:Z#xx#k.Com][來源:Zxxk.Com]

B. L1變暗,L2變亮   

C. L1變亮,L2變暗

D. L1 和L2都變暗

【答案】B

【解析】

因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,并聯部分的電壓變大,因并聯電路中各支路兩端的電壓相等,所以,燈泡L2兩端的電壓變大,由題知燈絲電阻不變,根據


L2的實際功率變大,亮度變亮,故B正确,D錯誤。

答案為B。

考點:電路的動态分析   歐姆定律   電功率


3. 如圖電路中,電源電壓保持不變。閉合開關S,當滑片移到滑動變阻器的b端時,電壓表的示數為8伏,10秒内定值電阻R1做功為20焦;當滑片P移到滑動變阻器的中點時,電壓表的示數為6伏。下列結果正确的是(    )

A、電源電壓為14伏
B、滑動變阻器R的最大阻值為8歐
C、滑片在b端時,電流表示數為0.75安
D、電路先後兩次消耗的總電功率之比為2:3

【答案】D

【解析】

當滑片在中點時由歐姆定律可知,電路中電流: ,則滑動變阻器兩端的電壓: ------,由題意知,當滑片滑到b處時因R的接入電阻變大,故電壓表示數應增大,即滑片滑到b點時,滑動變阻器兩端電壓為U2=8V;同理得: --------,用式比式可得: ,解得:R=2R1--------------,将代入式可得: ,解得:U=12V,故A錯誤;當滑片滑到b點時,R1兩端電壓為U2′=12V-8V=4V,則由 , 可得: R的最大阻值:R=2R1=16Ω,故B錯誤;滑片在b端時電流 , 故C錯誤;滑片在中點時,R1兩端的電壓為12V-6V=6V,滑片在b點時,電壓為4V,由 可得,電路先後兩次消耗的電功率之比: , 故D正确; 故應選D。

【考點定位】電功率


4. 一個标有“220V   440W”的電熱器,當通過它的電流為1A時,它的實際功率(      )

A、等于額定功率       

B、大于額定功率     

C、小于額定功率     

D、無法判斷



5.如圖是小松同學做電學實 驗時所畫電路圖的一部分,根據此圖中所提供器材,可以直接研究的問題是(  )


A.測小燈泡正常發光的電阻

B.測小燈泡的實際電功率

C.測小燈泡消耗的電能

D.測小燈泡産生的熱量


5、B

解析:根據電路圖可知,電壓表測燈泡兩端的實際電壓,電流表測通過燈泡的實際電流;根據R= 可求出燈泡的電阻,但燈泡的電阻受溫度的影響,不同電壓下燈泡的電阻不同,不能直接測小燈泡正常發 光的電阻,故A不符合題意;知道燈泡的實際電壓和實際電流,據公式P=UI可計算出燈泡的實際功率,故B符合題意;根據W=UIt可知,測小燈泡消耗的電能時需要知道通電時間,故C不符合題意;由Q=I2RtQ=W=Pt可知,要測小燈泡産生的熱量,需要知道通電時間,故D不符合題意;故選B。


6、如圖所示,電源電壓恒為5V,電壓表的量程為“0~3V”,電流表的量程為“0~0.6A”,滑動變阻器的規格為“20Ω 1A”,燈泡标有“3V1.8W”字樣。閉合開關,在電路安全的情況下(不考慮燈絲電阻的變化),則下列說法中正确的是(     )


   A.滑動變阻器的電阻允許調節的範圍是0~20Ω

   B.電流表示數的變化範圍是0.1~0.6A

   C.電壓表示數的變化範圍是1V~3V

   D.燈泡的最小功率是1W


【答案】C

【解析】

 I最大=IL額=0.6A;由得:電路中的最小總電阻,由串聯電路中總電阻等于各分電阻之和可知:滑動變阻器接入電路中的最小阻值:R滑最小=R最小-RL=8.3Ω-5Ω=3.3Ω,因為滑動變阻器的規格為“20Ω lA”,所以滑動變阻器的電阻允許調節的範圍是3.3Ω~20Ω,故A錯誤;電路中的最大總電阻R最大=RL+R=20Ω+5Ω=25Ω;則電路中的最小電流:,所以電流表示數的變化範圍是0.2~0.6A,故B錯誤;燈泡兩端的最小電壓為UL最小=I最小RL=0.2A×5Ω=1V;所以電壓表示數的變化範圍是1V~3V,故C正确;此時燈泡的功率最小為:PL最 =I最小2RL=(0.2A)2×5Ω=0.2W,故D錯誤.故選C.

考點:歐姆定律的應用;電功率的計算.


7.下列數據中,最接近實際情況的是(  )

A.普通家用照明燈的工作電流約為2A

B.家用手電筒的額定功率約為200W

C.一節新幹電池的電壓約為1.5V

D.電飯鍋加熱煮飯時的功率約為100W


【答案】C

【解析】

  家用照明燈的功率在60W左右,工作電流約0.3A;故A錯誤;家用手電筒的額定功率約10W,達不到200W;故B錯誤;一節新幹電池的電壓約為1.5V;符合實際;故C正确;電飯鍋加熱煮飯時的功率約為1000W以上;故D錯誤;故應選C。

【考點定位】電流的大小;電壓;電功率


8. 智能手機在現代生活中的作用越來越重要,頻繁的使用會導緻它的電能消耗很快,當手機“電量”所剩無幾時,通常可以将其設置成“省電模式”來延長使用時間,這是通過以下哪種方式實現的(  )

A.增大電池電壓

B.增加總功率

C.減小總功率

D.降低散熱能力


【答案】C

【解析】

【考點定位】電功率與電能、時間的關系


9. 如果通過某定值電阻的電流從1A升高到2A,加在該電阻兩端的電壓變化了5V,則該電阻消耗的電功率變化了     W.

【答案】15

【解析】

  某定值電阻的電流從1A升高到2A,由U=IR可知,定值電阻兩端的電壓也增大了,結合題意可知,該電阻兩端的電壓增大了5V;設定值電阻的阻值為R,原來電壓U,後來電壓為U′=U+5V

由歐姆定律可得,原來通過電阻的電流:I= ,即1A= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣

電壓升高後的電流:I′= ,即2 A= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣

①②解得:R=5Ω,U=5V,U′=U+5V=5V+5V=10V,

所以該電阻消耗的電功率變化了:P=P′﹣P=UI′﹣UI=10V×2A﹣5V×1A=15W。

【考點定位】電功率的計算


10.電飯鍋是家中常用的用電器,下表是小字家中一台電飯鍋的銘牌,其内部結構簡化如圖所示,其中R1和R2都是電熱絲(不 考慮溫度對電阻的影響)


(1)電飯鍋正常工作時,在加熱狀态下的總電流是多少?

(2)電阻R2的阻值是多少?

(3)一天,小宇斷開家中其它用電器,隻接通電飯鍋且處于加熱狀态,發現家中标有“220V 10 (20A);3000r/kW•h”的電能表5min内轉了200圈,求電飯鍋此時的實際加熱功率是多少?


【答案】(1)4A;(2)1100Ω;(3)800W。

 點睛:

(1)知道電飯鍋正常工作時在加熱狀态下功率,利用P=UI求電路總電流;

(2)分析S、S0閉合和S閉合、S0斷開時的電路組成、電阻大小關系,利用P= 可知什麼情況為保溫檔,再利用P=求R2的阻值;

(3)3000r/kW•h表示電飯鍋每消耗1kW•h的電能,電能表的轉盤轉3000r,據此求電能表轉盤轉200r消耗的電能,再利用P=求電飯鍋此時的實際加熱功率。



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