第十四讲：电功与电功率学案

第十四讲：电功与电功率

一、理解电功，知道电功的单位    

1．电功的定义：指_  __通过用电器时所做的功。

2．电功的单位：焦耳(J)，常用单位还有千瓦时(kW·h)。

3．1焦耳＝__ __瓦·秒＝__ __伏·安·秒；1千瓦时＝__     __焦。

【活学活用】

1．下列说法正确的是(   )

A．电功是表示电流做功快慢的物理量    B．电功率越大，电流做的功就越多

C．电流做功越多，消耗的电能就越多    D．电功率是表示电流做功多少的物理量

2、电功的测量

1．测量仪器：__     __(千瓦时计)，测量一段时间内电路所消耗的电能。

2．电能表的读数：一般家庭电路中的电能表的示数有4位数，分别是千位、百位、十位和个位。

3、电功的大小决定的因素

1．影响电功大小的因素：_   __、_    __和_     __。

2．电流做了多少功，就有多少的_   __能转化为_    __的能。电功量度用电器消耗多少电能。

4、电功的计算

1．电功的计算公式：W＝_   __，W＝Pt。

2．在纯电阻电路中，W＝Q＝_     _＝，Q＝I2Rt(焦耳定律)。

【活学活用】

2．一只灯泡接在4 V电路中，通过它的电流为0.4 A，通电10 s，则下列说法中不正确的是(    )

A．灯泡此时的电阻为10 Ω         B．灯泡此时的电功率为1.6 W

C．电流对灯泡做的功为16 J        D．灯丝放出的热量为40 J

例题1  下列家用电器正常工作时，电流接近5安的是(　　) 

A. 台灯                                 B. 电冰箱                                 C. 电饭锅                                 D. 微波炉

【答案】 D  

例题2  如图所示，电源电压U=18V，小灯泡L的额定电压为9V．当滑动变阻器的滑片P移至中点时，小灯泡L正常发光；当滑片移至最右端时，小灯泡的实际功率为6W．则小灯泡的额定功率和滑动变阻器的最大阻值分别为（  ）

​

A. 13.5W  6Ω                        B. 6W   12Ω                       C. 6W  27Ω                        D. 13.5W   12Ω

【答案】 D  

【考点】电器的电功率，电功率   

例题3  有一款手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1000mAh．给它充电时，是电能转化为 ________能．充满电后，大约存储了　 ________J的电能

【答案】 化学；13320  

【考点】电功计算公式的应用     

二，电功率

电功率的概念及单位

1．电功率的定义：_                               __。它反映_             __。电功率大表示电流做功快，表示电能转化为其他形式的能量快。

2．影响电功率大小的因素：_     __和_    __。

3．电功率的单位：瓦特(W)，1瓦特＝_ __伏·安＝1焦/秒。

4．常用单位：1千瓦＝_   __瓦。

6、电功率的简单计算

1．电功率的计算公式：P＝，P＝UI。

2．在纯电阻电路中，P＝＝I2R。

例题4  如图甲所示，两个透明容器中封闭着等量的空气，将两个容器中的电阻丝R1和R2串联接到电源两端，将容器外部的电阻丝R3和R2并联。 

（1）图甲的装置是探究电流通过导体产生的热量与________的关系。   

（2）如图乙所示，某小组在实验中观擦到左侧U型管中液面很快出现高度差，右侧U型管中液面高度差为零，原因是电阻丝________。   

【答案】 （1）电流
（2）R2断路或R2(或R3)短路  

【考点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）   

例题5  如图所示的电表是用来测量________ 的仪表；这只电表此时的读数是________ kW•h；当电路中只有一只电饭煲接入电路，正常工作0.5h，发现电能表的转盘转过了1000转，则这只电饭煲的额定功率是________ W．

【答案】 电能　；31.6　；800　  

【考点】电能表参数的理解与电能的求法   

例题6  家用电器中，连接大功率用电器的导线都比较粗，如果连接大功率用电器的导线太细，很容易因发热而烧坏绝缘皮甚至引起火灾，这是为什么？

【答案】 答：如果连接大功率用电器的导线太细，则导线电阻将变大，由焦耳定律Q=I2Rt，可知，电线上将显著发热，有时可能烧坏电线绝缘皮，甚至会引起火灾．

【考点】焦耳定律的计算公式及其应用，影响电流热效应的因素（焦耳定律）   

变式训练 .小华利用电能表和手表估测规格为“220V　1100W”的电水壶的实际功率，电能表表盘如图所示。 

（1）这种电水壶正常工作时，内部电热丝的电阻是多大？   

（2）在此电水壶中加水，将其接入电路并工作，数出电能表的指示灯在3min内闪烁80次，则： 

①电路在3min内消耗的电能是多大？

②电路的实际电功率是多大？

（3）①上一问算出的电路实际电功率________ (选填“大于”“等于”或“小于”)电水壶额定功率。②造成此现象的原因是________。   

【答案】 （1）解：P＝ ＝ ＝44Ω
（2）解：①电路在3min内消耗的电能：W＝ kW•h＝0.1kW•h； 

②电路的实际电功率：P实＝ ＝2kW＝2000W。

（3）大于；家庭电路中其他用电器仍在工作  

【考点】电能表参数的理解与电能的求法，电功率计算公式的应用    

例题7  某品牌家用电速热水龙头，打开水龙头，3-5秒就可流出热水。电速热水龙头的额定电压是220V，额定功率是3300W。某次该水龙头在额定电压下工作时，流入水的初温为15℃，在加热的21s时间内，得到0.45千克、末温48℃的热水。   

（1）该速热水龙头的电阻为多少？（取整数）   

（2）该速热水龙头工作效率为多少？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]   

【答案】 （1）解：R= = =15Ω
（2）解：Ptη=cm(t2-t1)

η= = =90%

【考点】能量利用效率，热量的计算，电功计算公式的应用，电功率计算公式的应用   

浙江新中考   如图所示是小丽家厨房安装的一个小厨宝．小厨宝利用水箱储水，加热一段时间后，拧开水龙头就会有热水流出，其相关参数如下表所示．

（1）小厨宝正常工作时的电阻是多大？（计算结果保留一位小数）

（2）要把满箱水从15℃加热到38℃，需要吸收多少热量？小厨宝正常工作时至少需要加热多长时间？[c水=4.2×103J/（kg•℃）]

（3）小丽了解到有另一种速热式电热水器，额定功率为5000W，冷水流经速热式电热水器时，很快就可流出达到预设温度的热水，小丽家的电能表允许通过的最大电流为10A，通过计算说明在她家的电路中能否安装这种电热水器．

【答案】 （1）根据P=可得，小厨宝正常工作时的电阻R==≈40.3Ω

（2）由ρ=得：m=ρV=1000kg/m3×6×10﹣3 m3=6kg

满箱水吸收的热量为：Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×6kg×（38℃﹣15℃）=5.796×105J；

若电流做功全部转化成水吸收的热量，则W=Q

因此由P=得：

t===483s；
（3）由P=UI可得：速热式电热水器正常工作时的电流为I速热===22.7A，

因为I速热＞10A

所以在小丽家不能再接入这种热水器．

【考点】电功与热量的综合计算   

例题8  家庭照明既可以使用白炽灯，也可以使用普通节能灯或LED节能灯。小强同学从相关资料中了解到60W白炽灯、12W普通节能灯与5WLED节能灯的照明效果相当，并收集到这几种照明用灯具的有关数据如下表： 

通过计算回答：

（1）60W的白炽灯正常发光时，其工作电流多大？   

（2）60W的白炽灯正常发光时，其灯丝电阻多大？   

（3）在一只白炽灯的使用寿命内，使用5W的LED节能灯比使用60W的白炽灯可以节约多少电能？   

（4）按照国家发布的《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》的要求，我国从2012年10月1日起逐步淘汰普通照明白炽灯，从今年10月1日禁止销售60W以上普通照明白炽灯。请你通过相关数据的比较，说明我国为什么要逐步淘汰普通照明白炽灯。   

【答案】 （1）白炽灯正常发光时的工作电流：；

（2）白炽灯正常发光时灯丝电阻：；

（3）一只节能灯比一只白炽灯节约的功率为：；
一只白炽灯可以正常使用2000h，
因此节约的电能：。

（4）白炽灯的功率大，使用相同的时间会浪费更多的电能；白炽灯只能使用2000h，而节能灯可以使用30000h，所以它寿命短。
  

【考点】欧姆定律及其应用，电功计算公式的应用，电功率计算公式的应用   

例题9  某电水壶有加热档和保温档，现盛有2kg温度为20℃的水，接在220V家庭电路给水加热，通电10min水到达100℃，电水壶自动进入保温状态，它正常工作时的功率和时间的关系图象如图所示．（C水=4.2×103J/（kg•℃），试求：

（1）加热过程中水吸收的热量是多少？

（2）加热时电水壶的热效率是多少？

（3）保温状态下，电水壶消耗的电能是多少焦？

【答案】 （1）6.72×105J
（2）93.3%
（3）24000焦

【考点】电功与热量的综合计算   

例题10  科学课外兴趣小组利用图中所示的电路图进行一些电学实验，其中电阻R有20Ω、15Ω、10Ω、5Ω、1Ω五个供选择，滑动变阻器的规格是“10Ω  1A”，电源电压5V保持不变。

（1）在做“探究导体的电流与电阻的关系”的实验时。

①选用哪三个电阻更合适？答：________。

②此实验对电阻两端电压的控制有什么要求？答：________。

③按要求接入电阻后闭合开关，发现电流表指针几乎不动，电压表指针向右偏转且超过满刻度，原因可能是________。

（2）用一根导线代替电流表接入电路进行测量未知电阻Rx的实验，R先选用5Ω电阻接入电路，移动滑动变阻器的滑片使电压示数为2V，然后保持滑动变阻器的滑片不动，用Rx代替5Ω电阻接入电路，此时电压表示数为3V，则Rx的阻值为________Ω（保留小数点后两位）。

【答案】 （1）15Ω、10Ω和5Ω；保存定值电阻电压等于3V；定值电阻R断路
（2）11.25  

【考点】探究电流与电压、电阻的关系实验