第28讲 电能.docx
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第28讲电能
第28讲电能
●浙江中考说明
考 试 内 容
考试要求
(一)
能的
转化
与
守恒
▲8、电功
①概述电功的概念
②知道电功的单位
③列举决定电功大小的因素
④知道用电器消耗的电能可以用电功来量度
⑤应用电功的公式计算用电器消耗的电能
⑥能根据电能表读数的变化估算消耗的电能
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▲9、电功率
①概念电的概念
②知道电功率的单位
③应用电功率的公式进行简单的计算
④举例说明额定功率的概念
⑤能从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率
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▲10、测定小灯泡的功率
①说明伏安法测定小灯泡的电功率的实验原理
②会绘制实验的电路图
③能测定小灯泡的额定功率和实际功率
④收集和整理实验数据得出实验结论
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●知识要点梳理
1.电功
(1)电流所做的功叫做电功。
电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,用电器就消耗了多少电能。
电功可以量度电能转化的多少。
(2)计算公式:
W=UIt=Pt,如果电能全部转化为内能,W=I2Rt=U2t/R。
(3)单位:
焦耳。
1焦耳=1伏·安·秒=1瓦·秒
常用单位:
度、千瓦·时。
1度=1千瓦·时=3.6×106焦耳
(4)电功的测量可使用电能表。
2.电功率
(1)电流在单位时间内做的功叫电功率。
电功率表示电流做功的快慢。
(2)计算公式:
P=W/t=UI,如果电能全部转化为内能,P=I2R=U2/R。
(3)单位:
瓦特。
1瓦=1伏·安=1焦/秒
常用单位:
千瓦。
1千瓦=1000瓦
(4)额定电压与额定功率。
额定电压指用电器正常工作时的电压。
额定功率指用电器在额定电压下消耗的功率。
用电器实际工作时的电压不一定等于额定电压,所以用电器实际工作的功率也不一定等于额定功率。
额定电压和额定功率是确定不变的,而实际电压和实际功率是随实际情况而变化的。
3.测小灯泡的电功率(伏安法)
(1)实验原理:
P=UI
(2)电路图:
(3)调节滑动变阻器的滑片,当电压表的读数等于额定电压时,可测得额定功率;当电压表读数不等于额定电压时,测得的是实际功率。
与伏安法测电阻不同的是,实际功率和额定功率不能求平均值。
●典型例题解析
【例1】把标有“220V,40W”和“220V,15W”的甲、乙两盏灯串联接在220V电压下,则下面分析正确的是()
A.两盏灯的总功率等于55W B.甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率
C.两盏灯的总功率大于15W D.乙灯的实际功率大于甲灯的实际功率
【精析】因为两灯串联分压,所以两灯都不能正常工作,实际功率小于额定功率,所以A是错误的。
由R=U额2/P额可算出甲乙的电阻R甲<R乙,根据串联电路特点有I甲=I乙,公式P=I2R,得P甲<P乙,实际功率乙灯大于甲灯。
由于串联后R总=R乙,而U不变,由于P=U2/R得,P总<P乙,C错误。
【解答】D
【错因分析】本题容易错选A,因为没有看清题目的条件是两灯串联,还有部分同学分不清额定功率和实际功率,总以为实际功率一定等于额定功率,把问题简单化。
还有一些同学会认为C是对的,这是因为日常经验会误导他,认为两灯加起来的功率一定会比一盏灯时的功率大,实际上两灯串联的总电阻一定会比一盏灯时的电阻大,因为电源电压不变,根据公式P总=U总2/R总,两灯串联时的总功率一定比一盏灯单独接入时的功率小。
所以P总<15W。
【归纳整理】此类计算功率题目,不一定要算出数据,一般只比较功率大小或比较灯泡亮暗,由于功率的计算公式较多,往往让同学无从选择,所以分析的时候要抓住关键的条件,比如:
在串联电路中,我们常用P=I2R,因为串联电路电流处处相等。
在并联时我们选公式P=U2/R,因为并联电路电压相等。
在求总功率时一般也选P=U2/R,因为一般电源总电压不变。
另外,同一用电器的电阻一般是不变的。
【例2】(08台州)实验课上,同学们把两个相同规格的小灯泡连接在如图甲所示的电路中,闭合开关后,两灯发光.此时,一同学不小心把L1的玻璃外壳打破了,结果L1熄灭,L2却更亮了。
这是为什么呢?
他们提出猜想:
猜想一:
可能L1处发生开路;
猜想二:
可能L1处发生短路。
(1)根据(填“串联”或“并联”)电路的特点,可知猜想一是不正确的。
(2)针对猜想二,同学们找了一只电压表,分别并联在L1,L2两端,如图乙所示,假如猜想二成立,则两次读数有何特点?
。
实验发现两次电压表均有明显读数,且L1两端电压比L2两端电压小。
说明猜想二也不正确,你认为L1熄灭、L2更亮的原因可能是。
A.L1电阻变大B.L1电阻变小C.L2电阻变小D.L1功率变大
【精析】本题考查的是对实验异常现象的分析推理,由图可知L1L2是串联的,而L2是亮着的,所以L1不可能开路。
因为只要一处开路,整个电路就不通了。
如果L1发生短路,那么L1两端的电压应为0,L2两端的电压等于电源电压。
由于实验结果不支持上述假设,根据U1 综合这些信息可以得出的结论是L1的玻璃外壳打破后造成L1电阻减小,进而引起L1功率减小并熄灭。 【解答】 (1)串联 (2)L1两端电压表示数为0或L2两端电压等于或接近电源电压B 【失分警示】电灯熄灭除短路和开路外,还可能是由于灯丝功率小而使其未达到发光所需的温度造成的。 【拓展延伸】在串联电路中的故障分析是有规律可循的,如果两灯串联,一亮一灭,则灭的这盏不会是开路,但也不一定是短路,还有可能是电阻小造成功率太小而不发光,可以用电压表测电压进行区分;如果两灯都不亮,则可能是某处断路,可以用电压表查找断在何处,方法是将电压表依次并联在不含电源的各段电路两端,若无电压则完好,有电压则有故障。 【例3】(09台州)半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的,因此,利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途。 (1)一个由某半导体材料制成的加热器,通电后,加热器在发热的同时,也在向外界放热。 图甲为发热功率P发热和散热功率P散热与温度t之间关系的图像。 由图可知,加热器工作时的稳定温度为℃。 当温度稍高于稳定温度时,P发热P散热(填“>”、“=”或“<”);此时发热功率继续减小,可推知,元件的电阻在继续。 (2)如图乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻R与电源(电压为3伏)、电流表(量程为0~5毫安)、电阻R′串联起来,连接成如图丙所示的电路。 用该电阻R做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,得到一个简单的“金属电阻温度计”。 电流刻度较大处对应的温度刻度较;请通过计算说明,若R′=450Ω,则图丁中指针所指处对应的温度数值为多少? 【精析】本题重点考查读图能力。 第一小题中可根据图像找到P发热=P散热时的温度即为稳定温度。 由图知温度高于70℃时,发热功率小于散热功率。 分析题意可知发热功率的变化是因为电阻的变化引起,而电阻变化又是由于温度变化引起。 题中隐含的一个条件是加热器两端的电压是恒定的,根据P=U2/R,功率减小只可能是电阻增大造成的。 第二小题是利用电阻随温度变化制成的金属电阻温度计,由图乙知电阻随温度升高而增大,在图丙的串联电路中,电流大则电阻小,对应的温度也低。 在图丁中可得电流为5毫安,利用欧姆定律R=U/I求出总电阻,并根据串联电路总电阻的特点求出R=150Ω,最后根据图乙得出R与t的关系,求得相应的温度。 【解答】 (1)70<增大 (2)低 电流I=5mA=0.005A 总电阻R总=U/I=3V/0.005A=600Ω 金属电阻阻值R=R总-R′=600Ω-450Ω=150Ω 温度t=(150Ω-100Ω)×=50℃ 【归纳整理】遇到这样的大题,我们更需要冷静分析,所以审题是关键。 在具体做法上就是以大化小,意思是把一个大问题变成若干个小问题,然后个个击破。 这样的新情景题实际上是老题新编,第一小题是类似于电蚊香的工作原理,第二小题将电流表改成温度计表盘也很常见,而思路及分析方法大体一致。 不管题目新旧,即使再新颖的题目,所考查的知识也是我们所熟悉的内容。 ●模拟预测训练 基础闯关题组 1.某家用电器正常工作时,测得通过它的电流是4A,此电器可能是下列的() A.电风扇B.电视机C.家用洗衣机D.家用空调器 2.下面几个用电器额定电压和额定功率都相同,让它们在额定电压下工作相同时间,哪一种用电器产生的热量最多() A.电风扇B.洗衣机C.电炉D.霓虹灯 3.甲乙丙三盏白炽灯,规格分别为“220V、40W”“110V、40W”“36V、40W”,当它们均正常发光时,其亮度() A.甲灯最亮B.乙灯最亮C.丙灯最亮D.三灯一样亮 4.某些物质在温度降低到某一值时电阻会变成零,成为超导体。 如果科学家研制出常温下的超导体,则常温超导体可用来制作() A.白炽灯的灯丝B.电炉丝C.输电导线D.保险丝 5.如右图所示的电能表,在短时间里允许接在这个电能表上各种用电器功率总和的最大值是W。 若这只表在3min内转了15转,则在这段时间内消耗的电能是KW•h;此时正在工作的用电器的总功率是W。 6.“220V,40W”的灯泡甲和“220V,100W”的灯泡乙,其灯丝长短相同,可发现灯泡的灯丝较细,若将这两个灯泡并联在220伏的电源上,灯泡亮些,若将这两个灯泡串联在220伏的电源上,则灯泡亮些。 7.把一个标有“6V,3W”的灯泡接在10伏的电源上,要使灯泡正常发光,需要联一个欧的电阻,此时电阻消耗的电功率是瓦。 8.商场中,一位顾客和一位卖微波炉的售货员出现了不同意见。 售货员说微波炉很省电,用它加热食品花不了多少电费;顾客说微波炉很费电,他家的微波炉一开就“烧保险”。 他们是从不同角度来说的,其中顾客所说的角度是指微波炉加热食品时(填“电能”或“电功率”)比较大。 9.将一个标有“6V,3W”的灯泡和一个18Ω的电阻串联后接到12V的电源上,此时电路中的电流是A,灯泡的实际电功率为W。 10.被誉为新世纪照明产品的LED灯是一种节能灯,在同样亮度下,LED灯的电能消耗仅为白炽灯的1/8。 若白炽灯的功率为40瓦,用一盏同样亮度的LED灯代替白炽灯每天工作6小时,一个月(以30天计)可节电度。 11.如图是一顶太阳能风扇凉帽,凉帽的顶部装有一个太阳能电池板,帽沿装有一个小型电风扇。 电池板在太阳光的照射下,将能转化为电能,驱动电风扇工作。 电风扇工作时的电压为1.2V,电流为50mA,若电风扇正常工作了l小时,电流做功为焦。 12.发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点,将在我市推广使用。 如图甲所示是LED的实物图和元件符号。 把一个额定电压为3V的LED接人电源电压恒为4.5V的电路,如图乙所示。 (1)闭合开关S,LED发光;断开S,改变电源的正负极后闭合S,LED却不发光,可见,LED具有(填“单向”或“双向”)导电性; (2)移动滑片P,测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示。 当该LED正常工作时,消耗的电功率多大? 此时变阻器R′接入电路的阻值多大? 13.5月20日是“中国学生营养日”,学生的膳食结构越来越受到学校、家庭和社会的重视。 妈妈为了改善小红的早餐营养,买了一台全自动豆浆机,豆浆机的工作原理示意图和铭牌如下: (1)计算豆浆机正常工作时的最大电流。 (2)豆浆机做一次豆浆,若电动机累计工作3分钟,电阻丝累汁加热12分钟,则总共消耗多少电能? (3)豆浆中富含的是细胞生长及修补组织的主要原料,食用豆浆能为青少年提供生长发育所需的重要营养素。 14.在“测定额定电压为2.5伏小灯泡功率”的实验中。 (1)右图中电路连接尚未完成,E应与滑动变阻器的接线柱相连接,F接线柱应与电压表上标有的接线柱相连。 (2)调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安,则小灯泡的额定功率是瓦。 (3)小柯在实验中有下列操作: ①读出电流表的示数 ②移动变阻器滑片到阻值最大的位置上,再闭合开关 ③断开开关,连接电路 ④测量并记录数据,计算小灯泡的额定功率 ⑤移动变阻器滑片,使电压表的示数为2.5伏,其合理的顺序为④。 (4)小明设计了一个记录数据的表格,请问此表格是否正确,并说明理由。 实验次数 1 2 3 电 压U/V 电 流I/A 电功率P/W 功率的平均值 15.如图是家庭里常用的电热水壶及其铭牌。 (1)该电热水壶正常工作时的电阻为欧。 (2)该电热水壶正常工作时、烧开一壶水需要5分 钟,其消耗的电能是多少? (3)在用电高峰期使用,如果电压只有200伏,这时电热水壶的实际功率有多大? (不考虑电阻的变化) 16.据报道: 美国一家公司成功改造跑步机,利用跑步机发电,在跑步机上跑步半小时,可以供给一只节能灯泡工作2.5小时。 若跑步机供给一只额定电220伏,额定功率5瓦的节能灯正常工作2.5小时,则通过灯丝的电流是多少安? 跑步机产生的电能至少有多少千瓦时? 能力提升题组 17.有两个灯泡,L1标有“6V,3W”的字样,L2没有标记,测得L2电阻为6Ω,把它们串联在电路中,两灯均正常发光,那么该电路两端电压和L2电功率分别是() A.12V,3WB.12V,1.5WC.9V,3WD.9V,1.5W 18.由电压为220V的电源向远处某工地的一盏标着"PZ220—60”的电灯供电,由于导线有电阻,灯泡消耗的实际功率为55W。 则导线消耗的功率() A.小于5WB.等于5WC.大于5WD.不能确定 19.电灯L1和L2上分别标有“9V、3W”和“3V、3W”字样,现将它们串联后接在电压U的电源两端,恰好可以使其中一盏灯正常发光,则正常发光的灯和电压U分别为() A.L29VB.L212VC.L19VD.L110V 20.在如右图所示的电路中,电源电压恒定不变,不计温度对灯丝电阻的影响。 当在a、b间接“6V6W”的灯泡时,闭合开关,灯L恰能正常发光;断开开关,在a、b间换接入一个“6V4W”的灯泡后,再闭合开关。 关于这个电路有以下几种说法: ①灯L将变暗;②换接的灯可能烧坏;③电路总功率要变小;④两灯泡都可能烧坏。 以上说法中正确的有() A.①③B.②③④C.①②③D.①②③④ 21.近年来有许多重大火灾都是因线路故障造成的。 线路故障的一个原因是线路连接处接触不良。 当线路连接处接触不良时,与连接完好相比该处的阻值将增大,在该处消耗的电功率将(填“减小”或“增大”或“不变”),会产生局部过热,引发火灾。 线路故障的另一个原因是线路严重老化。 由橡胶或塑料制成的导线线皮是用来绝缘的,但时间长了,线皮会老化变质,绝缘性能变差,甚至龟裂露出线芯,通电时产生火花或导线之间会发生短路。 当导线之间发生短路时,导线中电流过(填“大”或“小”),酿成火灾。 22.有一种电源暗箱,内有一电源与一定值电阻串联,如图1所示。 某同学为了测定电源暗箱内电阻Ro的阻值,设计了如图2所示的电路,在确认连接正确后,进行实验 (1)在闭合开关前,还需完成的操作是 (2)调节滑动变阻器滑片,当电压表的示数为10伏时,电流表的示数为1安,计算此时滑动变阻器上消耗的功率为多大? (3)再次调节滑动变阻器滑片,当电压表的示数位5伏时,电流表的示数为2A,则可知电源暗箱中的电阻R0的阻值为欧姆。 23.在图甲所示电路中,电源电压3V恒定不变,R1=5Ω,当滑动变阻器R2(最大阻值大于R1)接入电路的阻值增大时,R2消耗的电功率如何变化呢? 小明为了探究这一问题,找来了图乙所示的各种器材。 (1)图乙中,要使滑动变阻器R2接入电路的阻值增大,应将滑片向(选填“A”或“B”)移动。 (2)通过实验,小明获得数据如下表。 分析实验数据,得出结论: 若电源电压和定值电阻R恒定不变,当滑动变阻器R2(最大阻值大于R1)接入电路的阻值增大时,R2消耗的电功率。 实验序号 1 2 3 4 5 6 电流I/A 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 电压U/V 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 24.调光台灯上有一个相当于滑动变阻器的旋纽,调节旋纽可控制台灯的明暗。 为了研究台灯亮度与台灯实际功率之间的关系,小丽同学连接了如图所示的电路,她将标有“3V,1W”的小灯泡接在电源电压恒为4.5伏的电路中进行实验研究。 (1)当电压表的读数为伏时,小灯泡恰好正常发光,此时电路中的电流为安。 (2)小丽同学在实验中获得了如下表所示的数据,请通过计算说明,随着台灯实际功率的增大,台灯亮度如何变化? 实验次数 1 2 3 4 电压表的示数(V) 0.90 1.14 1.60 1.96 电流表的示数(A) 0.40 0.38 0.32 0.28 小灯泡的亮度 逐渐变暗 (3)为了便于研究台灯亮度与台灯实际功率之间的关系,请你对小丽同学的电路连接进行改进。 (用文字表达即可) 25.电饭煲内部有两条电阻丝,每条电阻丝的阻值都为110欧(电阻丝的阻值恒定不变)。 电饭煲的额定功率从大到小有高、中、低三档,额定电压是220伏。 把电饭煲接在220伏的电源上,求: (1)把电饭煲的额定功率打到中档时,内部是一条电阻丝接入电路,通过它的电流多大? (2)把电饭煲的额定功率打到低档时,内部是两条电阻丝串联接入电路,电饭堡的电功率多大? 26.为了配合今年“世界环境日”的主题活动,小明所在的课外活动兴趣小组对街上行驶的 电动自行车和摩托车做了一个调查,下表中所列的是某品牌电动自行车和摩托车的部分技术参数: (1)假设给电动自行车的蓄电池充电时,消耗的电能全部转化为蓄电池的化学能。 那么,电动自行车每行驶1Km电动机平均做的有用功大约是多少? 当自行车以最高车速匀速行驶时,电动机的功率大约是多大? (2)摩托车每行驶1Km大约要消耗多少能量? (3)与摩托车相比,电动自行车有哪些优势? (说出一个方面) (汽油的密度: 0.71×103kg/m3;汽油的热值: 4.6×107J/kg)
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