第20课时 电能 电功率(以2013年真题为例)

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n 30 根据 电能表转数 计算电能为 ：W＝ ＝ n0 3000 W 0.01 kW .h kW .h＝0.01 kW .h， 灯泡的实际功率为：P＝ ＝ t 10 h 60 ＝0.06 kW＝60 W。
解 析
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类型二、电功率
例 2 2013•兰州 将“6 V 3 W”和“6 V 6 W”的两只 灯泡L1和L2串联后接在电源两端，不考虑温度对灯丝电阻的影 响，则( ) D A．电源电压为12 V时，两只灯泡均能正常发光 B．两个灯泡发光时，灯泡L2比灯泡L1亮一些 C．灯泡发光时，电路中允许通过的最大电流为1 A D．灯泡L1正常发光时，灯泡L2的实际功率是1.5 W
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图20－3
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解 析
U2 （9 V）2 额 (1)RL＝ ＝ ＝9 Ω 。 9W P额
U2 （6 V）2 实 (2) W 实＝ t＝ ×60 s＝240 J。 RL 9 Ω (3)设滑动变阻器的电阻为 R，电源电压为 U；当 R 的滑片 P 位于中点 c 时，其等效电路如图所示，
电能的计算
电功的单位
kW•h 焦耳(J) 国际单位是________，常用单位是________；1度＝1 kW· h＝3.6×106 J
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测量用电器消耗多少电能的仪表 ①直接根据表盘读数， 最后一位是小数位； 电能表的 ②设实际转数为 n，电能表上标定的参数 计量和计 n n 算 为 n0，则 W＝ (kW·h)＝ ×3.6×106 J n0 n0
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解 析
(1)由图乙可知，电流表指针未指在零点，故需
要进行调零。电压表的示数接近 6 V，说明它测量的是电源电 压，即小灯泡发生了断路，电压表串联在电路中了。(2)在图 丙中找到额定电压 2.5 V 下的电流值为 0.25 A，则小灯泡的 额定功率为 P＝U 额 I 额 ＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W；灯泡的 电阻受温度影响，温度升高，电阻变大，故当电压表示数增 大时，电压表和电流表的示数之比变大。
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(3)钨丝在高温下易升华，导致钨丝变细，横截 U2 面积变小，电阻变大，由 P＝UI＝ 可知，实际功率变小， R 灯泡变暗。(4)探究电流跟电阻的关系时，需保持电阻两端的 电压不变，由图丁可知，电阻两端的电压恒为 2.5 V；当所 用的电阻为 25 Ω 时，由图丁可知，电流 I＝0.1 A，故需滑 U 6 V－2.5 V 动变阻器的阻值为：R 滑＝ ＝ ＝35 Ω ，所以应 I 0.1 A 选择 R2。 若某次实验中滑动变阻器连入电路的阻值为 14 Ω ， U 6 V－2.5 V 此时电路中的电流为：I′＝ ＝ ＝0.25 A，所 R 14 Ω U 2.5 V 选定值电阻的电阻为：R′＝ ＝ ＝10 Ω 。 I 0.25 A
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解 析
串联电路中各处的电流相等，故电路中的最大电
流 I 大＝I1＝0.5 A，故 C 不正确； 由于 P＝I2R，且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小 ，故 L1 的电阻大，实际功率大，灯泡较亮，故 B 不正确； 灯泡 L1 正常发光时，灯泡 L2 的实际功率： P2＝I2R2＝(0.5 A)2×6 Ω ＝1.5 W，故 D 正确。
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2.额定电压和额定功率
额定电压：用电器正常工作时的电压。 额定功率：用电器在额定电压下的功率。
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考点3
测量小灯泡的电功率
1．伏安法测小灯泡的电功率
探究课题：测量小灯泡的电功率 实验原理
UI P＝________
电路图
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电源：其电压高于灯泡的额定电压 滑动变阻器：串联接入电路，接入电路时要调到 ______________；根据能否调到灯泡的额定电压选择滑 阻值最大处 动变阻器；作用：改变电路中的电流和灯泡两端的电压 并联在灯泡的两端， 电流从“＋”接线柱流入， 选择仪 电压表： 器和连 “－”接线柱流出；根据额定电压选择电压表量程，量 程要略大于额定电压(特殊要求除外) 接实物 电流表： 串联在电路中， 电流从“＋”接线柱流入， “－”
P额 U额 接线柱流出；根据公式 I 额 ＝ 或 I 额 ＝ 选择量程， R U额
量程要略大于额定电流
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进行实验 得出结论 评估交流 一图多用
分别在额定电压、约1.2倍额定电压和低于额定电压 的情况下测出小灯泡的电流，记入表格，计算出小 灯泡在不同电压下的电功率
用电器两端的电压不同，电功率就不同；小灯泡两 端的电压越高，实际功率越大，灯泡越亮
类型一、电能及其测量
例 1 2012•天津 图20－1是某同学家中的电能表，现用 它测量一只灯泡的实际功率。他关掉其他用电器只让该灯泡工 作，电能表转盘转过30转用时10 min，这段时间灯泡消耗的电 0.01 能是________kW•h，灯泡的实际功率是________W。 60
图20－1
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电能表
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考点2
电功率
1．电功率
意义 符号 单位 大小 公式
快慢 表示电流做功的________ P 瓦特(W) 国际单位：________；常用单位：千瓦(kW)；换算关系： 1 kW＝1000 W 等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积 W UI ①P＝______＝______(适用于所有电路)； t U2 ②对于纯电阻电路，可推导出：P＝ I2R＝ R
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解 析
R R （ ＋9） 2 2 则有 U＝IR 总＝3× ，① R R ＋（ ＋9） 2 2
当 R 的滑片 P 位于 a 端，闭合 S1、断开 S2 时，电路中 U实 6 V 2 的电流为 I＝ ＝ ＝ A； RL 9 Ω 3 2 则电源电压为 U＝ (9＋R)，② 3 由①②联立：U＝18 V，R＝18 Ω 。
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类型三、电功率的测量
例 3 2013•十堰 小明利用如 图20－2甲所示的电路测定小灯泡 的功率。被测小灯泡的额定电压 为2.5 V，电阻约为10 Ω。实验室 有如下器材：电源(电压为6 V)、 电流表(0～0.6 A、0～3 A)、电压 表(0～3 V、0～15 V)、开关各一 个，导线若干，滑动变阻器三只： R1(20 Ω 0.5 A)、R2(50 Ω 0.5 A)、R3(500 Ω 1 A)。
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(3)小明又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发 现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗。小明仔细观察， 发现这只灯泡的玻璃内壁变黑。灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发 光时发生________(填物态变化名称)而变细，消耗的实际功率 升华 变________(选填“大”或“小”)的缘故。 小 (4)灯泡的功率测量完毕，小明用5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得 到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图像，则小明应选用滑动 变阻器______(选填“R1”“R2”或“R3”)。若某次实验中 R2 滑动变阻器连入电路的阻值为14 Ω，则所选定值电阻的阻值为 __________。 10 Ω
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解 析
当 R 的滑片 P 位于中点 c 时， 通过灯泡 L 支路的 U
18 V 电流：I1＝ ＝ ＝1 A， R 18 Ω RL＋ 2 9 Ω＋ 2 通过滑动变阻器左部分的电流：I2＝I－I1＝3 A－1 A＝2 A， 则滑动变阻器消耗的电功率： P＝P1＋P2＝(1 A)2×9 Ω ＋(2 A)2×9 Ω ＝45 W。
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第20课时 电能
电功率
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考 点 聚 焦
考点1 电能和电功
用电器消耗电能的过程实际就是电能转化为其他形式的 能的过程，用电器消耗了多少电能就有多少电能转化为 其他形式的能
耗能的实质
耗能的应用
电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等
①电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电功 UIt 等于电压、电流和通电时间的乘积，即W＝________； U2 ②W＝________＝________(适用于所有电路)； Pt UIt t I2Rt ③对于纯电阻电路，可推导出：W＝______＝______ R
解 析
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类型四、电能、电功率的计算
例 4 2013•德阳 如图20－3所示的电路 中，电源电压和灯L的电阻均保持不变，灯 L标有“9 V 9 W”字样。求： (1)灯L正常发光时的电阻。 (2)当R的滑片P位于a端，闭合S1、断开S2 时，灯L两端的实际电压为额定电压的23， 求此时灯L工作1 min所消耗的电能是多少？ (3)当R的滑片P位于中点c，闭合开关S1、S2 时，电流表的示数为3 A，求滑动变阻器消 耗的电功率。
由于小灯泡两端实际电压不同，实际功率不同，所 以计算平均值无意义
利用该实验装置还能完成的实验是 ________________，由于灯丝电阻不是定值，所以 伏安法测电阻 以上器材不能探究电阻一定时，电流与电压的关系
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பைடு நூலகம்
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2.用电能表、停表测量小灯泡的额定功率