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第十八單元電功率
專題52電功率單元知識點講解與典型題解析
新課標(biāo)對單元考點要求
1.結(jié)合實例，了解電功和電功率。曉得用家電的額定功率和實際功率。
2.通過實驗，了解焦耳定理。能用焦耳定理說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。
單元知識思維導(dǎo)圖
單元考點知識講解
考點1：電能
1.定義：電壓所具有的能量稱為電能。
2.單位：在國際單位制中，電能的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。電能的另一個單位是千瓦時，又稱“度”，符號是kw·h。1kw·h=
J，1kw·h=1度。
3.檢測工具：電能表。
（1）讀數(shù)方式：電能表計數(shù)器前后兩次讀數(shù)之差，就是用戶在這段時間內(nèi)消耗的千瓦時，即用電度數(shù)。
（2）標(biāo)牌上一般所表參數(shù)的含意。
A.220V——表示電能表的額定電流。
B.10（20）A——表示電能表的額定電壓為10A，在短時間內(nèi)容許通過的最大電壓為20A。
C.3000r/（kw·h）——表示用電1kw·h電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)。
考點2：電功
1.定義：電壓所做的功叫電功，用符號W表示。
2.公式：W=UIt。即電壓在一段電路上所做的功，跟這段電路兩端的電流、電路中的電壓和通電時間成反比。
3.單位：在國際單位制中，電功的單位是焦耳，符號是J。常用的電功單位是“度”也叫“千瓦時”，符號kw·h。
注意：公式W=UIt，適用于任何電路，而公式的變型式W=I
Rt和
只適用于純內(nèi)阻電路，將要電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的電路。
考點3：電功率
1.定義：電壓在單位時間內(nèi)所做的功稱作電功率電功率用什么符號表示，用符號“P”表示。
2.公式
（1）定義式P=W/t，其中W——電流做的功（用家電所消耗的電能），單位:焦（J）；
t——做功所用的時間，單位：秒（s）；P——用家電的功率，單位：瓦（W）。
（2）估算式：P=UI，即一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電流和電路中的電壓成反比。
（3）推論式:
3.化學(xué)意義：電功率是拿來表示電壓做功快慢的化學(xué)量。
4.單位：瓦，千瓦，且1KW=10
考點4：額定功率與實際功率
1.額定電流。用家電正常工作時的電流。（通常都標(biāo)在用家電的標(biāo)牌上）
2.額定功率。用家電在額定電流下的功率。（標(biāo)在用家電的標(biāo)牌上）
3.實際功率。用家電在實際工作下的電功率。用家電的實際功率可以等于額定功率，也可不等于額定功率。
注意：實際功率與額定功率的關(guān)系：當(dāng)U＞U額時，則P＞P額，燈很亮，易燒毀。當(dāng)U＜U額時，則P＜P額，燈很暗或不發(fā)光。當(dāng)U=U額時，則P=P額，燈正常發(fā)光。
考點5:焦耳定理
1.內(nèi)容：電壓通過導(dǎo)體形成的熱量跟電壓的平方成反比，跟導(dǎo)體的內(nèi)阻成反比，跟通電時間成反比，這個規(guī)律稱作焦耳定理。
2.物理表達(dá)式：Q=I2Rt,式中熱量Q、電流I、電阻R、時間t的單位分別是J、A、Ω、s，且1J=1A
·Ω·s
3.電壓的熱效應(yīng)。電壓通過導(dǎo)體時使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱作電壓的熱效應(yīng)。
4.實例：電壓通過電爐絲時，爐絲會熱得紅腫；電壓通過燈泡內(nèi)的燈絲時，燈絲會發(fā)熱至白熾狀態(tài)等。
5.電功與電熱的對比
單元考點解題規(guī)律總結(jié)
一、電能表問題
1.構(gòu)造
2.標(biāo)牌數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)含意
（1）“220V”是指電能表適用的額定電流是220V。
（2）“10(20)A”其中10A表示平常容許流過電能表的最大電壓；20A表示短時間內(nèi)容許流過電能表的最大電壓。上面數(shù)值是標(biāo)定電壓或稱額定電壓，稱Ib。括弧內(nèi)為最大負(fù)載電壓Imax，在使用中負(fù)載功率電壓不能超過電能表的最大負(fù)載電壓.反之會導(dǎo)致儀表受損.嚴(yán)重時會導(dǎo)致儀表焚毀及安全車禍.
（3）“50Hz”表示所接電路交流電的頻度為50赫茲
（4）“/kWh”表示用家電消耗1度電，表中鋁盤旋轉(zhuǎn)600圈.3000R/KW?h表示每消耗1kW?h的電能，表盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)。對于電子式電能表，其參數(shù)為imp/KW?h，每消耗1KW?h的電能，指示燈閃動的次數(shù)；
（5）讀數(shù):16.6KW?h即16.6度(注意最后一格是小數(shù)點后一位)
二、測量小燈泡電功率實驗
［實驗?zāi)康模輽z測小燈泡在不同狀態(tài)下的電功率。
［實驗要求］分別檢測小燈泡在實際電流等于額定電流、略小于額定電流、小于額定電流時的電功率。
［實驗原理］依據(jù)公式，測出燈泡和，就可以估算出小燈泡的電功率。
［實驗電路圖］按照實驗的目的和原理設(shè)計實驗電路圖，并按電路圖聯(lián)接實物。
［實驗器材］小燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關(guān)、導(dǎo)線。
實驗數(shù)據(jù)（記錄）表格：小燈泡的額定電流是
實驗次數(shù)
發(fā)光情況
電壓（A）
電流（V）
電功率（W）
［實驗步驟］
1．按電路圖聯(lián)接實物電路。
2．合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電流為額定電流電功率用什么符號表示，觀察小燈泡發(fā)光情況，記錄電壓表、電壓表示數(shù)。
3．調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電流為額定電流值的1.2倍，觀察燈泡發(fā)光情況，記錄電壓表、電壓表示數(shù)。
4．調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電流高于額定電流，觀察并做記錄。
5．?dāng)嗟糸_關(guān)，整理實驗器材。
［注意事項］
1．按電路圖聯(lián)接實物電路時注意：
（1）聯(lián)接過程中開關(guān)應(yīng)一直處于斷掉狀態(tài)。
（2）依照小燈泡的額定電流值，恐怕電路中電流、電壓的最大值，選擇合適的阻值，并注意正負(fù)接線柱的聯(lián)接及滑動變阻器正確接法。
（3）聯(lián)接好之后，每位同樣檢測一遍，保證電路聯(lián)接正確。
2．合上開關(guān)前，應(yīng)檢測滑動變阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚哪些位置是最大位置并調(diào)整。
3．調(diào)節(jié)滑動變阻器的過程中，要首先明白向哪些方向可以使變阻器電阻變大或變小，如何調(diào)能使小燈泡兩端電流變大或變小。
［實驗推論］由公式P=IU估算小燈泡的功率。（將估算結(jié)果填入表中，通過剖析和比較得出）
（1）不同電流下，小燈泡的功率不同。實際電流越大，小燈泡功率越大。
（2）小燈泡的色溫由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮。
考點1：電能
【例題1】（2022廣東肇慶）老王的手機電瓶的標(biāo)牌上標(biāo)有“·h”的字樣，手機正常使用時功率為2W。假如他在電瓶電量剩余30%時，立即插上30W的充電器，并持續(xù)正常使用，直至電量飽含。他此次給手機充電的時間是（）
A.0.2hB.0.47hC.0.5hD.0.67h
【例題2】（2022山東）在圖所示的電路中，電源電流不變，內(nèi)阻R2的電阻為20Ω。閉合開關(guān)S，兩電壓表的示數(shù)分別為0.5A和0.2A，則電源電流為，內(nèi)阻R1的電阻為Ω。通電1min，該電路消耗的總電能為。
考點2：電功
【例題3】如圖所示的電路，電源電流保持不變，R1＝30Ω，R2＝10Ω．當(dāng)閉合開關(guān)S1、S，斷掉S2時，電壓表的示數(shù)為0.4A。
（1）求電源電流；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷掉S1時，求電壓表的示數(shù)；
（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時，通電100s，求整個電路電壓所做的功。
考點3：電功率
【例題4】（2022四川成都）如圖所示，電源電流保持不變，R1是阻值箱，最大電阻為R，R2是定值阻值。閉合開關(guān)S，當(dāng)內(nèi)阻箱電阻調(diào)為R時，電流表示數(shù)為3V，內(nèi)阻箱的功率為0.9W；當(dāng)內(nèi)阻箱電阻調(diào)為0.5R時，電流表的示數(shù)變化了1.5V。則下述說法中正確的是（）
A.電源電流為3V
B.內(nèi)阻箱R1的最大電阻為40Ω
C.前后兩次電路總功率變化了0.45W
D.為保證電路安全，電壓表阻值不能選0~0.6A
【例題5】（2022山東天門）如圖所示，將定值內(nèi)阻R1、R2按甲、乙兩圖接在電流不同的電路中，已知兩圖中R1兩端的電流相等，乙圖中流過R1、R2的電壓之比為2：1。下述說法中正確的是（）
A.兩內(nèi)阻的電阻之比為R1：R2=2：1
B.兩圖中電源的電流之比為U1：U2=3：2
C.兩圖中流過R2的電壓之比為I2甲：I2乙=3：2
D.兩圖電路消耗的總功率之比為P甲：P乙=2：1
【例題6】（2022廣州）如圖所示電路，電源電流保持不變，燈泡L標(biāo)有“6V6W”。閉合開關(guān)S，燈泡正常發(fā)光，定值內(nèi)阻R兩端的電流是12V。求：
（1）鎢絲的內(nèi)阻RL；
（2）電路中的電壓I；
（3）電路消耗的總功率P。
考點4：額定功率與實際功率
【例題7】（2022四川成都）用圖甲所示的電路檢測小燈泡的功率，器材有：電源、開關(guān)、電流表、電壓表、滑動變阻器（20Ω1.5A）、額定電流為2.5V的小燈泡各一個，導(dǎo)線若干。
（1）閉合開關(guān)前，須要檢測電壓表、電壓表的表針是否，并“將滑動變阻器的滑片P移至（選填“A”或“B”端）；
（2）接通電源，閉合開關(guān)后，無論如何聯(lián)通滑片P，小燈泡均不發(fā)光，電壓表表針不偏轉(zhuǎn)，電流表表針有顯著偏轉(zhuǎn)，說明電流表與電源之間的電路聯(lián)接是，若電路中只有一處故障，則可能是；
（3）排除故障后，重新開始實驗，電源電流保持不變，閉合開關(guān)，電流表示數(shù)為0.5V，電壓表示數(shù)為0.12A；聯(lián)通滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為2.5V時，小燈泡正常發(fā)光，電壓表示數(shù)如圖乙所示，為，則小燈泡的額定功率為，此時滑動變阻器消耗的功率。
考點5:焦耳定理
【例題8】（2022四川南充）圖10是探究“電流通過導(dǎo)體時形成熱的多少跟哪些誘因有關(guān)”的實驗裝置，通電前A、B兩個U形管內(nèi)的液手相平，通電一定時間后，通過R1、R2的電壓分別為I1、I2，則
A.I1＝I2，A管中的液面較低
B.I1＝I2，A管中的液面較高
C.I1＞I2，A管中的液面較低
D.I1＞I2，A管中的液面較高
【例題9】（2022山東龍東）如圖所示是“探究通濁度體形成的熱量與大小關(guān)系”的實驗裝置。電源電流為
且保持不變，將滑動變阻器滑片移至最右端，在
內(nèi)電壓通過
內(nèi)阻絲形成的熱量為
。
單元對點例題解析
考點1：電能
【例題1】（2022廣東肇慶）老王的手機電瓶的標(biāo)牌上標(biāo)有“·h”的字樣，手機正常使用時功率為2W。假如他在電瓶電量剩余30%時，立即插上30W的充電器，并持續(xù)正常使用，直至電量飽含。他此次給手機充電的時間是（）
A.0.2hB.0.47hC.0.5hD.0.67h
【答案】C
【解析】充滿時儲存的電能
須要充的電能
飽含須要時間
故ABD不符合題意；故C符合題意。故選C。
【例題2】（2022山東）在圖所示的電路中，電源電流不變，內(nèi)阻R2的電阻為20Ω。閉合開關(guān)S，兩電壓表的示數(shù)分別為0.5A和0.2A，則電源電流為，內(nèi)阻R1的電阻為Ω。通電1min，該電路消耗的總電能為。
【答案】
【解析】由電路圖曉得，閉合開關(guān)S，內(nèi)阻R1、R2并聯(lián)，電壓表A2、A1分別檢測支路和內(nèi)阻R1大道中的電壓。由于并聯(lián)電路支路中的電壓等于各大道中的電壓之和，所以電壓表A2的示數(shù)為0.5A，即支路中的電壓為I=0
5A
電壓表A1的示數(shù)為0.2A，即通過內(nèi)阻R2的電壓為
I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A
內(nèi)阻R2兩端的電流為
U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V
由于并聯(lián)電路各大道兩端電流相等，且等于電源電流，所以電源電流為
U=U2=6V
由歐姆定理曉得，內(nèi)阻R1的電阻為
由
曉得，通電1min，該電路消耗的總電能
考點2：電功
【例題3】如圖所示的電路，電源電流保持不變，R1＝30Ω，R2＝10Ω．當(dāng)閉合開關(guān)S1、S，斷掉S2時，電壓表的示數(shù)為0.4A。
（1）求電源電流；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷掉S1時，求電壓表的示數(shù)；
（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時，通電100s，求整個電路電壓所做的功。
【答案】（1）電源電流為12V；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷掉S1時，電壓表的示數(shù)為1.2A；
（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時，通電100s，整個電路消耗的電能為1920J。
【解析】（1）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S，斷掉S2時，電路為R1的簡單電路，電壓表測通過的電壓，
由I＝
可得，電源電流：
U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷掉S1時，電路為R2的簡單電路，電壓表測通過的電壓，
則電壓表的示數(shù)：
I2＝
＝
＝1.2A；
（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時，R1與R2并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各大道獨立工作、互不影響，
所以，通過R1、R2的電壓不變，
因并聯(lián)電路中支路電壓等于各大道電壓之和，
所以，支路電壓：
I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，
通電100s整個電路電壓做功等于消耗的電能：
W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。
考點3：電功率
【例題4】（2022四川成都）如圖所示，電源電流保持不變，R1是阻值箱，最大電阻為R，R2是定值阻值。閉合開關(guān)S，當(dāng)內(nèi)阻箱電阻調(diào)為R時，電流表示數(shù)為3V，內(nèi)阻箱的功率為0.9W；當(dāng)內(nèi)阻箱電阻調(diào)為0.5R時，電流表的示數(shù)變化了1.5V。則下述說法中正確的是（）
A.電源電流為3V
B.內(nèi)阻箱R1的最大電阻為40Ω
C.前后兩次電路總功率變化了0.45W
D.為保證電路安全，電壓表阻值不能選0~0.6A
【答案】B
【例題5】（2022山東天門）如圖所示，將定值內(nèi)阻R1、R2按甲、乙兩圖接在電流不同的電路中，已知兩圖中R1兩端的電流相等，乙圖中流過R1、R2的電壓之比為2：1。下述說法中正確的是（）
A.兩內(nèi)阻的電阻之比為R1：R2=2：1
B.兩圖中電源的電流之比為U1：U2=3：2
C.兩圖中流過R2的電壓之比為I2甲：I2乙=3：2
D.兩圖電路消耗的總功率之比為P甲：P乙=2：1
【答案】D
【解析】A．由圖乙可知，R1和R2并聯(lián)，按照并聯(lián)電路的分流性
故A錯誤；
B．由圖甲可知，R1與R2串聯(lián)，則電路的總內(nèi)阻為
按照串聯(lián)電路的分壓性可得
兩圖中R1兩端的電流相等，又由圖乙知，R1和R2并聯(lián)，則
所以
故B錯誤；
C．由圖甲可知，R1與R2串聯(lián)，串聯(lián)電路中各處的電壓相等，通過R2的電壓為
由圖乙可知，R1和R2并聯(lián)，關(guān)聯(lián)電路中各大道兩端的電流相等且與電源電流相等，則通過R2的電壓為
所以
故C錯誤；
D．由圖乙可知，R1和R2并聯(lián)，電路的總內(nèi)阻為
由
及歐姆定理可得
則圖甲電路消耗的總功率為
圖乙電路消耗的總功率為
所以
故D正確。故選D。
【例題6】（2022廣州）如圖所示電路，電源電流保持不變，燈泡L標(biāo)有“6V6W”。閉合開關(guān)S，燈泡正常發(fā)光，定值內(nèi)阻R兩端的電流是12V。求：
（1）鎢絲的內(nèi)阻RL；
（2）電路中的電壓I；
（3）電路消耗的總功率P。
【答案】（1）6Ω；（2）1A；（3）18W
【解析】（1）由
可知，燈泡正常發(fā)光時鎢絲的內(nèi)阻
（2）由P=UI可知，正常發(fā)光時通過燈泡的電壓
按照串聯(lián)電路的電壓特性可知，電路中的電壓I=IL=1A
（3）按照串聯(lián)電路的電流特性可知，電源電流
U=UL+UR=6V+12V=18V
電路消耗
總功率
P=UI=18V×1A=18W
答：（1）鎢絲的內(nèi)阻RL為6Ω；
（2）電路中的電壓I為1A；
（3）電路消耗的總功率P為18W。
考點4：額定功率與實際功率
【例題7】（2022四川成都）用圖甲所示的電路檢測小燈泡的功率，器材有：電源、開關(guān)、電流表、電壓表、滑動變阻器（20Ω1.5A）、額定電流為2.5V的小燈泡各一個，導(dǎo)線若干。
（1）閉合開關(guān)前，須要檢測電壓表、電壓表的表針是否，并“將滑動變阻器的滑片P移至（選填“A”或“B”端）；
（2）接通電源，閉合開關(guān)后，無論如何聯(lián)通滑片P，小燈泡均不發(fā)光，電壓表表針不偏轉(zhuǎn)，電流表表針有顯著偏轉(zhuǎn)，說明電流表與電源之間的電路聯(lián)接是，若電路中只有一處故障，則可能是；
（3）排除故障后，重新開始實驗，電源電流保持不變，閉合開關(guān)，電流表示數(shù)為0.5V，電壓表示數(shù)為0.12A；聯(lián)通滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為2.5V時，小燈泡正常發(fā)光，電壓表示數(shù)如圖乙所示，為，則小燈泡的額定功率為，此時滑動變阻器消耗的功率。
【答案】（1）對準(zhǔn)零刻度線B（2）通路小燈泡斷路（3）0.30.750.12
【解析】（1）水表使用前要調(diào)零。閉合開關(guān)前，須要檢測電壓表、電壓表的表針是否對準(zhǔn)零刻度線。
為保護(hù)電路電路，將滑動變阻器的滑片P移至電阻最大處，即B端。
（2）接通電源，閉合開關(guān)后，無論如何聯(lián)通滑片P，小燈泡均不發(fā)光，電壓表表針不偏轉(zhuǎn)，說明電路可能斷路；電流表表針有顯著偏轉(zhuǎn)，即說明電流表與電源之間的電路聯(lián)接是通路；則與電流表并聯(lián)的電路以外的電路是完好的，則與電流表并聯(lián)的電路斷路了，若電路中只有一處故障，則可能是燈泡斷路。
（3）當(dāng)電流表示數(shù)為2.5V時，小燈泡正常發(fā)光，電壓表示數(shù)如圖乙所示，電壓表選用小阻值，分度值為0.02A，電壓為0.3A，則小燈泡的額定功率為
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
排除故障后，重新開始實驗（滑動變阻器連入電路
內(nèi)阻最大），電源電流保持不變，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)為0.12A，由歐姆定理，變阻器的電流為
U滑=IR滑=0.12A×20Ω=2.4V
按照串聯(lián)電路電流的規(guī)律，電源電流為
U=U滑+UV=2.4V+0.5V=2.9V
燈正常發(fā)光時，變阻器的電流為
U′滑=2.9V-2.5V=0.4V
此時滑動變阻器消耗的功率
P滑=U′滑IL=0.4V×0.3A=0.12W
考點5:焦耳定理
【例題8】（2022四川南充）圖10是探究“電流通過導(dǎo)體時形成熱的多少跟哪些誘因有關(guān)”的實驗裝置，通電前A、B兩個U形管內(nèi)的液手相平，通電一定時間后，通過R1、R2的電壓分別為I1、I2，則
A.I1＝I2，A管中的液面較低
B.I1＝I2，A管中的液面較高
C.I1＞I2，A管中的液面較低
D.I1＞I2，A管中的液面較高
【答案】D
【解析】由圖可知，右邊兩內(nèi)阻絲并聯(lián)后與兩側(cè)內(nèi)阻絲串聯(lián)，并聯(lián)電路中支路電壓等于各大道電壓之和，所以I1>I2，故AB錯誤；
由Q＝I2Rt可知,通電時間相同時，I1>I2,R1＝R2＝5Ω，所以左邊內(nèi)阻形成的熱量較多，密閉空氣吸收熱量后，容積不變，浮力變大，兩側(cè)容器內(nèi)二氧化碳的浮力與大氣壓的差值較大，A測玻璃管液面較高。故選D。
【例題9】（2022山東龍東）如圖所示是“探究通濁度體形成的熱量與大小關(guān)系”的實驗裝置。電源電流為
且保持不變，將滑動變阻器滑片移至最右端，在
內(nèi)電壓通過
內(nèi)阻絲形成的熱量為
。
【答案】電阻54
【解析】如圖所示兩個內(nèi)阻大小不相等，處于串聯(lián)狀態(tài)，電壓相同，所以是“探究通濁度體形成的熱量與內(nèi)阻大小關(guān)系”的實驗裝置。
當(dāng)滑動變阻器滑片移至最右端時，電路中只有兩個內(nèi)阻串聯(lián)，電路中的電壓為
在
內(nèi)電壓通過
內(nèi)阻絲形成的熱量為
