2021年中考物理复习 第十三讲 电功与电热 培优训练

第十三讲电功与电热培优训练
1、电功、电功率
（1）电流做功跟电流的大小、电压的高低均有关。

通过用电器的电流越大，电流做功越多；加在用电器上的电压越高，电流做功越多；用电器通电时间越长，电流做功越多。

用公式表示：W=UIt ；电功的单位是焦耳，用J 表示。

（2）电功率：单位时间内电流所做的功。

电功率是描述电流做功的快慢的物理量。

电功率与通过用电器的电流和用电器两端的电压有关。

用公式表示：P=UI ；电功率的单位是瓦特，用w 表示。

（3）在电器设备的铭牌和使用说明上，均标有该电器设备正常工作的电压值或电流值，它们分别是额定电压或额定电流。

与额定电压或额定电流对应的功率叫做额定功率。

当用电器两端的电压大于额定电压，容易造成用电器老化，当电压超过一定数值时，会损坏用电器。

（4）实际功率：加在用电器上实际电压所对应的功率叫做用电器的实际功率。

例1 生活中大多数电热器都有多个档位，学习了电功率知识后，小锐同学利用电压为6V 的电源，两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器多档位的问题。

已知R 1=10Ω，R 2=30Ω，请计算:
（1）S 1、S 2断开，S 3闭合时，电路中的电流是多少? （2）S 1断开，S 2、S 3闭合时，通电5min 电路消耗的电能是多
少?
（3）该电路的最大功率和最小功率之比是多少?
解析：（1）当只闭合S 3时，R 1和R 2串联在电路中，R 串＝R 1＋R 2＝10Ω＋30Ω＝40Ω；
A V
R U I 15.0406=Ω
==
串。

（2）当只断开S 1时，只有R 2接入电路中，J s V t R U W 36030030)6(2
22=⨯Ω
==。

（3）当R 1和R 2并联在电路中时，电路的总功率最大，R 并＝7.5Ω，并
R U P 2
max
=； 当R 1和R 2串联在电路中时，电路的总功率最小，R 串＝40Ω，串
R U P 2
min
=； 3
16
3044022min max =Ω⨯Ω=⨯=U R R U P P 串并
跟踪练习1：如图所示的电路中，闭合开关S 后，电流表A 1的示数为0.2A ，电流表A 2的示数为 0.8A ，此时，电阻R 1和R 2消耗的功率之
比是（ ）
A ．1∶3
B ．3∶1
C ．1∶4
D ．4∶1
跟踪练习2：如图所示，电源电压保持不变，断开开关S 3，分别只闭合开关S 1和只闭合开关S 2时电阻R 1和R 2两端的电压之比为4∶3，电阻R 3两端的电压之比为2∶3。

只闭合开关S 2时，电阻R 3消耗的电功率为100W 。

求：
（1）只闭合开关S 1时，电阻R 1和R 3消耗的电功率之比； （2）开关S 1、S 2、S 3都闭合时，电路消耗的总电功率。

2．电热、热功率
（1）焦耳定律内容是：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，跟通电的时间成正比。

电流具有热效应，电流通过电阻时要产生焦耳热，由焦耳定律可得，产生的热量Q=I 2
Rt 。

（2）热功率：R I t
Q
P 2==
热。

例2、CFXR 型“220V 1100W”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关S 进行调节，R 0为电热丝，当开关S 接高温烧煮挡时，电路的功率为1100W ，当开关S 接焖饭、保温挡时，电路的总功率为22W 。

（1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S 应与哪个触点连接？ （2）电热丝R0的阻值多大？
（3）当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？焖饭、保温10min ，电热丝R 0产生的热量为多少？
解析：（1）由于两端电压一定，由R
U R U U UI P 2
===知，R 小时功率大。

因此，S 应接2触点时，电饭煲在高温烧煮。

（2）由题意高温烧煮时功率为1100W 得：020R U UI P ==，即Ω=Ω==441100
2202
020P U R 。

（3）由焖饭时电路总功率为22W ，得P 1=UI 1则：A A U P I 1.0220
221===
； 焖饭10min 电热丝R 0产生的热量：Q=I 12
R 0t=(0.1A)2
×44Ω×10min=264J 。

跟踪练习1：利民电器厂设计了一种具有高、中、低温三档的家用电火锅，其发热体电阻丝如图所示。

A 、B 、C 为三个接线柱，B 是电阻丝中点的接线柱。

相信你一定能帮助该厂完成以下工作。

(1) 说明各挡位的连接方法(文字表述) 低温档：将____________接入电源； 中温档；将____________接入电源； 高温档：将____________接入电源上。

(2) 如果低温档发热功率为200W ，那么：中温档发热功率是________W ；高温档发热功率是____________W 。

跟踪练习2：如图所示，电源电压为6V ，R 1=10Ω，R 2=20Ω，R 3=5Ω。

闭合开关S 1后，当S 2，S 3全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过R 1产生的热量之比是（ ）
A ．4：9
B ．9：4
C ．2：3
D ．3：2 3．纯电阻电路和非纯电阻电路
（1）在纯电阻电路中，电流做的功全部转化为热，有W ＝Q 。

即有：根据公式 W=UIt ，欧姆定律 U ＝IR ；可得W=UIt ＝IR ·It=I 2Rt ；P ＝I 2R 。

同理可得W=UIt=U R
U t=t R U 2；R U P 2=；即R U I P t R U Rt I 22
22R ,W ====。

（2）在非纯电阻电路中，即：电路中含有电动机（如洗衣机等家用电器），电解槽等，电路中的电能只有一部分转化成为热量，其他部分转化成为其他形式的能量，有W ＞Q 。

（3）在非纯电阻电路中，根据能量守恒的思想解题，W ＝Q ＋E 其它。

例4、在如图所示电路中，电源电压为12V ，，电路中的电阻R 0为1.5Ω，小型直流电动机M 的内阻为0.5Ω，闭合开关S 后，电动机转动，电流表的示数为2.0A 。

则以下判断中正确的是 （ ）
A ．电动机的输出功率为14W
B ．电动机两端的电压为9.0V
C ．电动机产生的热功率4.0W
D ．电动机的电功率为24W 答案 B
分析含电动机电路不是纯电阻电路，考虑电能转化为机械能部分。

解：R 0两端的电压V V IR U 35.1200=⨯== 电动机两端的电压V U U U 901=-=
电动机的总电功率为W W I U P 18291=⨯==总
电动机的热功率W W R I P 25.022
2=⨯==热
电动机的输出功率W W W P P P 16218=-=-=热总出
跟踪练习1：如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A ，电压表V 的示数是l0V ，定值电阻R 的阻值为4Ω，电动机M 的线圈电阻为1Ω，下列说法正确的是（ ）
A ．电压表V 1的示数为4V
B ．电路消耗的总功率是5W
C ．通电lmin 电流通过电动机产生的热量是60J
D ．通电lmin 电动机产生的机械能是360J
跟踪练习2：如图所示，电源E 恒定电压 12V ，定值电阻Ω==821R R ，电动机M 的内电阻为Ω=13R ，当开关s 闭合，电动机转动稳定后，理想电压表的读数为V U 41=。

若电动机除了内电阻外不计其他损耗。

求:（1）电动机输出的机械功率P 1；（2）电路消耗的总功率P 。

课堂练习
1、黑箱中只有一个未知电学元件，测得其电阻为R 。

现在接线柱两端加上电压U ，通过的电流为I ，则该未知电学元件的电功率一定是（）
A ．R I 2
B ．R
U 2 C ．R I UI 2
D ．UI
2、如图所示，是某电器内部的电路结构图，R 1、R 2为阻值相同的电热丝。

不同的连接方式其发热功率不同。

下列说法正确的是 ( )
A ．甲的发热功率与丙的相等
B ．丁的发热功率是丙的4倍
C ．丙的发热功率是乙的4倍
D ．丁的发热功率是乙的4倍
3、近日，本市一些小学生正在调查老小区的黑楼道情况。

有同学就此情况结合我们学习的内容提出以下建议：在现有过道等公用场所的照明电路上进行适当改装，将“220V 40W”的灯泡、阻值为990Ω的电阻和光敏开关S 、延时开关S 1连成如图所示的电路。

天黒后，光敏S 自动处于闭合状态，开关S 1断开，此时灯较暗，但能起到指示作用；当有人在此区域时，闭合延时开关S 1，灯泡正常发光，起到照明作用，当人离开后40秒左右自动关闭。

（1）当S 、S 1都闭合时，电阻R 处于_______状态（填“短路”、“断路”或“通路”）； （2）当灯起指示作用时，通过电阻R 的电流是多少？
（3）请分别计算灯较暗时和灯正常发光时，电路消耗的总功率。

（不考虑灯丝电阻变化）
课外作业
1、对于连入不同电路的不同灯泡，亮度较大的灯泡一定是（ ）
A ．通过的电流较大
B ．两端电压较大
C ．电阻较大
D ．消耗电功率较大
2、一只灯泡的两端电压减少为原来的一半，通电时间增加为原来的2倍，在这段时间内消耗的电功是原来的（）
A ．1倍
B ．
21倍 C ．2倍 D ．4
1倍 3、两定值电阻R 1和R 2分别标有“2Ω、1.0A”和“4Ω、0.5A”，将它们串联后接入电路中，如右图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为（ ）
A ．1.5W
B ．3.0W
C ．5.0 W
D ．6.0W
4、如图所示电路，电阻R 1=10Ω，闭合开关S ，电流表A 1的示数为0.3A ，电流表A 2的示数为0.5A 。

下列说法正确的是（ ）
A ．通过电阻R 2的电流为0.5A
B ．电阻R 2的阻值为15Ω
C ．电源电压为4.5V
D ．电阻R 1消耗的电功率为3W
5、如图所示为玩具小电机电路。

电机的电阻R ，电机的转轴卡死停止转动时的电流为I 1，电压为U 1，
算出电机的电功率111U I P =电与热功率R I P 2
11=热。

然后让电机正常
运转，此时电机的电阻未变，测出I 2和U 2，比较电功率222U I P =电与热功
率
R I P 222=热。

那么（）
A ．热电11P P =
B ．热电22P P =
C ．热电11P P >
D ．热电22P P <
6、如图是家用电饭锅的简化电路图，S 1是手动开关，电饭锅接通电源，闭合S 1电饭锅开始加热，温度达到103℃时自动断开。

S 2是自动开关，当温度超过80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合。

R 1是工作电阻，阻值为88Ω。

试求：
（1）电饭锅加热过程中消耗的电功率为多大?
（2）若保温过程中R 1消耗的功率为22W ，求R 2的值； （3）如果使用电饭锅烧水，通常情况下水烧开后手动开关能否
自动
断开？为什么？。