第11讲电能与电功率.docx
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第11讲电能与电功率
第十一讲电能与电功率
名家导航
你节约1度电,你的贡献有多大
大家认识这个图片吗?
知道它的意义吗?
它是我国节能标识图。
节约一度电意味着:
节约0.4千克标准煤;省下4升纯净水;减少污染排放约0.272千克炭粉尘;0.997千克二氧化碳;0.03千克二氧化硫;0.015千克氮氧化物。
节约下来的一度电可以:
电炉炼钢1.25到1.5千克;织布8.7到10米;加工面粉16千克;灌溉小麦0.14亩;灌液化气10瓶;生产啤酒15瓶;采煤27千克;生产化肥22千克;生产洗衣粉11.8千克;电车行驶0.86公里;电冰箱运转(断续)20到24小时;电灯照明(40瓦)25小时……
节能减排、建设节约型社会不仅是国家的事,更是我们每个公民的事。
再小的力量也是一种支持,积少成多,我们要汇集这一点一滴的能量,全民参与节能减排,把节约用电变成全社会的共同行动,从生活中的每一个细节做起,从我做起,从现在做起。
无论在单位还是在家,要坚决做到人走断电,电器不用不要保持待机状态,养成随手关灯等良好的节能好习惯。
节约能源就是减少污染排放。
我们赶快行动起来吧!
用我们的行动建设更加节约、更加洁净、更加文明和更加和谐的美好生活吧!
知识清单
一、电能
1.用电器工作的过程就是用电器将电能转化为其它形式的能的过程。
电灯泡工作时将电能转化为能;电动机工作时将电能转化为能;电热器工作时将电能转化为能。
2.电能的单位,常用单位:
千瓦时(kW·h),国际单位:
焦耳(J)
1kW·h=1度=J
3.用电器消耗电能的计算式W=UIt。
用电器消耗的电能等于用电器电流做的功,等于。
4.电能表是测量的仪表。
如图11-1所示电能表的读数为度。
某段时间内电能表计数器上先后两次读数之差,就是的度数,即这段时间电流所做的功。
电能表上标有“2500revs/kW·h”,表明接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转过2500转。
二、电功率
图11-1
5.叫电功率,它是表示的物理量。
6.用电器电功率的大小等于,用公式表示为P=。
7.电功率的单位有:
瓦(W)、千瓦(kW)。
1kW=W.
8.用电器叫做额定电压,用电器在叫做额定电功率。
用电器实际消耗的功率叫实际功率,它随着用电器两端的实际电压而改变。
①当U实=U额时,P实P额,用电器“正常工作”;②当U实<U额时,P实<P额,用电器不能正常工作;③当U实>U额时,P实>P额,用电器也不能正常工作,甚至烧坏。
典例视窗
名师堂
电能表读数时,单位为“度”,最后一个数字是小数位,图11-2中读数为826.4度,
表中“600revs/kW·h”表示每消耗1kW·h电能,该表表盘转过600转,由该参数可以在知道转数的情况下,计算出用电器消耗的电能。
【例1】【例1】(2010·广安中考)小许家的电能表如图11-2所示,由表上铭牌可知,他家同时使用的用电器的功率最多只能为_____________W;他发现,家里只使用洗衣机(其它用电器都关闭)时,电能表在1分钟刚好转6转,从而测量出他家洗衣机的电功率为_____________W。
图11-2
【点击突破口】电能表有几个重要参数:
“220V”是说这个电能表应该在220V的电路中使用;“10A”是说这个电能表的标定电流为10A;“600revs/kW·h”是说,接在这个电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表上的转盘转过600转。
用电器同时使用的总功率P=UI=220V×10A=2200W,此电能表转盘转过6转表示消耗的电能W=
=0.01千瓦时=3.6×104焦,洗衣机的功率P=
=3.6×104J/60S=600W
【完全解答】2200;600
【同类尝试】1.(2010·安顺中考)脉冲式电能表表盘上有“3000imp/kW·h”、“220V5A”等信息,该表指示灯每闪3000次,电路中耗电lkW·h。
小明家若用一盏“220V100W”的电灯单独正常工作了1小时,则电灯消耗的电能是J,指示灯闪了次。
2.(2010·大理中考)如图11-3是某家庭用的电能表及某月月初、月末的两次读数,若按0.5元/kW·h计算,他家本月应缴纳电费元,他家同时使用的用电器总功率不得超过W;若电能表在10min内转了300转,则接在该电能表上的用电器消耗的电能为kW·h。
图11-3
【例2】(黄冈中考)如图11-4所示电路中,R1=10Ω、R2=20Ω,开关闭合后,电压表示数为6V,则A1的示数是_________A,A2的示数是__________A。
5minR1消耗的电能___________J;R2的电功率是____________W。
共勉阁
例2虽然难度不大,但考查的知识点、涉及的公式较多。
①串、并联电路的简化及认知;②电流表、电压表读数的意义;③串、并联电路中电流、电压、电阻的规律;④欧姆定律在串、并联电路中的应用;⑤用电器消耗电能公式的计算;⑥电功率的计算。
这些规律和公式的运用是学好电学知识的基础,同学们要熟练掌握。
图11-4
【点击突破口】简化电路知,电阻R1、R2并联,电流表A1测流过R1支路的电流,电流表A2测干路电流,I1=
=
=0.6A,I2=
=
=0.3A,I=I1+I2=0.6A+0.3A=0.9A,5分钟R1消耗的电能W=UIt=6V×0.6A×300S=1080J,R2的电功率P=U2I2=6V×0.3A=1.8W.
【完全解答】0.6;0.9;1080;1.8
【同类尝试】3.(2010·福州中考)如图11-5所示,电源电压不变,灯L1标有“6V3W”字样。
当S、S1均闭合时,L1正常发光,V的示数是________V。
若闭合S、断开S1,A的示数是0.3A,则L2的实际功率为________W。
图11-5
4.(2010·广安中考)如图11-6所示电路图,电源电压U=6V且保持不变,闭合开关后,电流表A1的示数为0.2A,
的示数为0.5A。
求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)电阻R2的电功率。
图11-6
【例3】(2010·常州中考)把两个分别标有“10V10W”和“9V5.4W”的灯泡串联后接到电源上,要使两灯都不被损坏,则电源的最大电压应为()
A.10VB.15VC.19VD.25V
警示误区
例3中电源的最大电压并不等于两用电器的额定电压之和。
两用电器串联使用,流过的电流始终相等,因此两用电器只有一个用电器能正常工作,另一个用电器不能正常工作。
它们的额定电流分别为1A、0.6A,为保证两用电器的安全,串联电路的最大电流只能是0.6A,灯L1不能正常工作,它两端实际电压由欧姆定律变形公式求出(它的阻值不变为10Ω)为6V.
【点击突破口】正常工作时,灯L1“10V10W”的额定电流I1=
=
=1A;灯L2“9V5.4W”的额定电流I2=
=
=0.6A;将它们串联后,电路电流处处相等,为保证电路中各灯泡都不损坏,因此电路电流最大为0.6A,灯L2正常工作,而灯L1不能正常工作。
灯泡L1电阻为R1=
=
=10Ω,两端实际电压U’=10Ω×0.6A=6V,电源电压最大为U总=6V+9V=15V
【完全解答】B
【同类尝试】5.(2010·桂林中考)将额定电压相同的两个灯泡L1、L2串联后接入电路中,如图11-7所示。
接通电路后发现L1要亮一些,则下列判断正确的是()
A.L1的电阻比L2的小
B.L1的额定功率比L2的大
C.两灯正常工作时L1发光要暗一些
D.若将两灯并联接入电路,L1发光要亮一些
图11-7
6.(2010·德州中考)把标有“36V15W”的甲灯和标有“36V5W”的乙灯串联后接在电压是36V的电路中,则
A.因为甲灯额定功率较大,所以甲灯较亮
B.因为通过它们的电流相等,所以一样亮
C.因为甲灯的电阻较小,所以甲灯较亮
D.因为乙灯实际功率较大,所以乙灯较亮
【例4】(2010·镇江中考)如图11-8甲所示电路,电源电压为9V且保持不变,小灯泡标有“6V6W”的字样,小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙.求:
(1)小灯泡正常发光时电阻为多少欧?
(2)当电流表的示数为0.7A时,小灯泡的电功率为多少瓦?
(3)当电压表的示数为2V时,整个电路10s内消耗的电能是多少焦?
思维亮点
读懂图像的意义是解决这类题目的关键。
横坐标表示灯泡两端的电压,纵坐标表示流过灯泡的电流。
当流过灯泡的电流为0.7A时,在图像上找到纵坐标为0.7A的点以及它对应的横坐标的数值为3V,表明此时等两端的实际电压为3V;同样的方法当电压表示数为2V时,对应点的纵坐标(电流)为0.5A。
图11-8
【点击突破口】由小灯泡的铭牌“6V6W”知:
灯泡正常工作时的电流IL=
=1A,电阻RL=
=1;当电流表示数为0.7A时,即流过灯泡的实际电流为0.7A,由图像可得,此时灯泡两端的实际电压为3V,灯泡的实际功率P实=U实I实=3V×0.7A=2.1W;当电压表示数为2V,即灯泡两端的实际电压为2V,由图像可得,此时流过灯泡的电流0.5A,也就是串联电路的电流为0.5A,整个电路10S消耗的电能W=UIt=9V×0.5A×10S=45J.
【完全解答】
(1)1;
(2)2.1W;(3)45J
拓展延伸
求用电器功率的公式有①P=
;②P=UI;③P=
;④P=I2R。
其中公式①②是电功率的定义式,在任何情况下都成立;公式③④是电功率的推导式,只有在纯电阻电路中才成立。
【同类尝试】7.(2010·温州中考)现有两个电阻R和Ro,R为标准电阻(阻值不变),R0的阻值会随温度的升高而减小。
它们的电流随电压的变化曲线如图11-9甲所示。
小明将两个电阻连接成如图乙所示的电路进行实验研究,实验过程中电源电压保持不变。
图11-9
(1)据图甲可知,标准电阻R的阻值是多少欧。
(2)实验过程中,当R0的温度升高时,电压表的示数会如何改变?
(3)实验过程中,当电压表的示数为4伏时,电阻Ro消耗的电功率是多少瓦?
【例5】(2010·芜湖中考)家用电器工作时往往达不到额定的电压和功率。
某同学在家中做了如下实验:
他首先查看自己家的电能表,表上标有“3600R/kW·h”字样;随后他关闭了家中所有用电器,只让一只标有“220V、1210W”的电水壶盛满水持续工作,与此同时,观察到电能表转盘3分钟转过180圈。
假设电水壶的电阻保持不变,求:
(1)电水壶的电阻;
(2)电水壶工作时的实际电功率;
(3)该同学家的实际电压
思维拓展
知道用电器的铭牌、知道实际电压求实际功率的方法及步骤:
①先利用P=UI求出额定电流;②再用公式R=
求出用电器的电阻值;③将用电器的电阻值当做不变量,利用欧姆定律I实=
求出用电器的实际电流;④最后利用P实=U实I实求出实际功率。
当用电器两端的电压发生了改变,流过的电流也随之而改变,一定要重新求出新的实际电流。
【点击突破口】有用电器铭牌求电阻的方法:
先利用P=UI求出额定电流,再利用R=
求出电阻。
电水壶的电阻R=40Ω;该电能表表盘转180圈表示消耗的电能为W=
=0.05kW·h=1.8×105J,用电器的实际功率P=
=1.8×105J/180S=1000W;又因为P=UI=
可变形得U=
=200V.
【完全解答】
(1)40Ω;
(2)1000W;(3)200V
【同类尝试】8.(2010·桂林中考)小华家买了一个家用电吹风,如图11-10甲所示。
其简化电路如图11-10乙所示,主要技术参数如右表。
型号
SHZ2010-624
热风温度
50℃~75℃
额定功率
热风时:
1000W
冷风时:
120W
额定电压
220V
质量
0.5kg
图11-10
请解答如下问题:
(1)当电吹风吹冷风时,正常工作5min消耗的电能是多少?
(2)当选择开关旋至何处时,电吹风正常工作的功率最大?
此时电路中的总电流是多大?
(3)当电路供电电压为200V时,电吹风电热丝的实际电功率为多大?
(计算结果保留一位小数)
9.(2010·海南中考)一只“220V100W”的灯泡,接在照明电路中,则
(1)正常发光时,通过灯泡的电流多大(计算结果保留两位小数)?
(2)正常发光时,通电1小时灯泡消耗的电能是多少?
(3)若用输电线把该灯泡由电源处引到某工地时,发现灯泡亮度较暗,测得灯泡实际功率只有81W,则输电线上消耗的功率多大(电源电压为220V)?
智能升级
本讲主要涉及3个考点:
【考点1】电能与电功。
电流做功的过程实质是电能转化为其它形式能量的过程,消耗了多少电能,就会产生多少其他形式的能量。
电能表是计量用电器消耗电能的仪表,电能表的使用、读数,参数的物理意义以及利用这些数据计算是考试的重要对象。
【考点2】电功的计算。
在串、并联电路中,利用欧姆定律和W=Pt=UIt进行计算,涉及到的公式多,物理量多,同学们做题时要小心加以区别,打好基础。
【考点3】电功率的计算。
能看懂用电器的铭牌,利用用电器的铭牌参数求实际功率或实际电压是该知识点中的难点所在,求电功率的公式、方法多,解题中物理量多变化,很容易混淆,出题形式灵活,计算难度大,同学们要多加练习。
实战演练
【基础训练,立足课标】
1.(2010·北海中考)下列家用电器中,功率约1kw的是()
A、空调B、台灯C、洗衣机D、电风扇
2.(2010·江汉油田中考)小红发现近来家里的台灯发光越来越暗了,造成这一现象的原因可能是()
A.灯丝变得越来越细了B.灯丝变得越来越短了
C.灯泡两端的电压升高了D.灯泡的实际功率变大了
3.(2010·大理中考)现在有“6V3W”的L1和“12V3W”的L2两只小灯泡串联后接在电路中使用时,通过两灯的电流之比I1:
I2=,两灯消耗的实际功率之比P1:
P2=,为了使电路能安全使用,电路两端允许加的最大电压为V。
4.(2010·达州中考)两定值电阻R1=9Ω,R2=18Ω,若将R1、R2串联后接在电源两端(电源电压不变),此时R1、R2两端的电压之比为;若将R1、R2并联后接在同一电源上,则通过R1、R2的电流之比为,前后两次电路消耗的总功率之比为。
5.(2010·江汉油田中考)如图11-11所示是标有“2.5V”字样的小灯泡L的电阻随它两端电压变化的图像。
将小灯泡L和电阻R接入图11-11所示的电路中,电源电压为6V。
当开关S断开时,小灯泡的阻值为Ω;当开关S闭合时,小灯泡恰能正常发光,则电阻R消耗的功率为W。
11-11
6.(2010·达州中考)一只小灯泡,铭牌上标有“12V12W”字样,其中“12W”表
示。
若将该灯接在电压为16V的电源两端,要使之正常发光,则应联入一个阻值为Ω的电阻,此时这个电阻消耗的电功率为W。
7.(2010·广东中考)小明学习了电功率的知识后,想利用家里的电能表(如图11-12)和手表,测出一些家用电器的有关数据。
(1)当家里只有一台电冰箱在正常工作时,他测出电能表1分钟转了3圈,求电冰箱在这段时间消耗的电能是多少焦耳?
(2)当电冰箱和电热水壶同时工作时,他测出电能表1分钟转33圈,求此时电热水壶的电功率是多少瓦?
图11-12
8.(2010·广州中考)某电熨斗内有R1、R2两段发热丝,其简化电路如图11-13所示,它在220V或110V电压下都能正常工作:
110V时将S打至1挡,220V时将S打至2挡,这两种情况下熨斗的电功率均为1100W.求
(1)电熨斗正常工作5分钟消耗多少电能?
(2)电熨斗在220V电压下正常工作的电流是多大?
图11-13
(3)两发热丝的电阻之比
多大?
9.(2010·吉林中考)如图11-14所示,电源电压不变,电阻R1为30Ω,电流表示数为0.2A。
闭合开关后,电流表示数变为0.5A。
求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的电功率。
图11-14
10.(2010·楚雄中考)如图11-15所示,电源电压为6V且保持不变。
当滑动变阻器的滑片P移动到最右端B时,闭合开关,电流表示数为0.2A,电压表示数为4V。
(1)滑动变阻器的最大阻值为多少?
Rx的阻值为多少?
(2)当滑动变阻器的滑片移动到中点时,电阻Rx消耗的电功率为多少?
(3)当滑动变阻器的滑片P移动到最左端A时,将发生什么变化?
图11-15
11.(2010·菏泽中考).如图11-16所示,灯泡L标有“6V,3W”字样,滑动变阻器的最大值为12Ω,当开关S1、S2闭合,滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,小灯泡恰好正常发光。
求:
(1)灯泡的电阻
(2)电源电压
(3)当开关S1闭合、S2断开时,滑片移到变阻器的最左端,求灯泡的功率
图11-16
【技能提升,面向中考】
12.(2010·达州中考)在某一温度下,甲、乙两电阻的电流与电压的关系如图11-17所示。
由图可知,将甲、乙并联后接在电压为3V的电源两端,则电路消的总功率为()
A.0.6W
B.0.9W
C.1.8W
D.2.7W
图11-17
13.(2010·武汉中考)在图11-18甲所示的电路中,闭合开关S后,电压表的示数为2V,两个电流表的指针指在图乙所示的
同一位置。
则电灯L1中的电流I1=A,L1的电阻R1=Ω,电路的总电阻R=Ω;电灯L1消耗的电功率P1与L2消耗的电功率P2之比为。
图11-18
14.(2010·北海中考)LED(发光二极管)节能灯是一种现代高效节能灯具,它主要由可充电电源和LED灯组构成。
小王和小明分别买了甲、乙两盏同品牌同型
号的LED节能灯,上面标有“3V0.9W”字样,但两灯价格相差很大。
他们猜想,其中之一可能是假冒产品,于是他们用所学的知识进行检测鉴别:
(1)让两灯充满电,拆下两灯的可充电电源,用电压表测得两电源的电压都是3V;
图11-19
(2)取两个完全相同的小灯泡(3V6W)直接接在两充满电的电源上,甲灯电源可使小灯泡正常发光2小时,乙灯电源可使小灯泡正常发
光1小时,可知
(选填甲灯或乙灯)电源较好;
(3)取一个6V的电池,按图11-19将甲、乙两灯的LED灯组接入电路,滑动变阻器足够大,开关S闭合前,变阻器的滑片应置于点;合上开关,调节滑动变阻器,电压表读数为3V,电流表A1、A2的读数分别为I1=0.3A,I2=0.25A,则乙灯的功率为P乙=
W;
(4)由以上检测可知,肯定是假冒产品;
(5)经调查知,甲灯每盏12元,平均可用2年,乙灯每盏8元,平均可用3个月,你认为使用(选填甲灯或乙灯)更合算。
(6)额定功率相同的白炽灯和LED灯正常发光时,白炽灯要比LED灯暗得多,你认为主要原因是。
15.(2010·达州中考)如图11-20所示,电源电压保持4.5V不变,滑动变阻器R的最大阻值为6Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P滑至中点时,电流表的读数为0.4A。
求:
(1)小灯泡L两端的实际电压。
(2)小灯泡L消耗的实际功率。
(3)假如小灯泡L是额定电压为“2.2V”、“2.5V”、“3.8V”中的一个,估计小灯泡L的额定功率在1.2W以内,闭合开关S后,移动滑片P到适当位置时,小灯泡正常发光。
此时电流表的示数如图所示。
试判断小灯泡的额定电流,并说明理由。
图11-20
16.(2010·上海中考)如图11-21所示的电路,电源电压为6V且保持不变.滑动变阻器R2标有“2A10Ω”的字样.滑动变阻器滑片P在最右端时,闭合电健S,通过电阻R1的电流为0.5A.求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)通过干路中的电流;
图11-21
(3)移动滑动变阻器滑片P,在电路安全工作的情况下,R2消耗的电功率范围.
17.(2010·上海质量卷)在图11-22(a)所示的电路中,电源电压为6伏且保持不变,滑动变阻器R1标有“100Ω2A”字样。
闭合电键S后,电流表A1和A2的示数分别如图11-22(b)所示。
求:
(1)电阻R2的阻值。
(2)通电10秒钟,电流通过电阻R2所做的功W2。
(3)在移动变阻器R1的滑片P时,是否存在使两个电流表指针偏离零刻度的角度恰好相同的情况?
如果存在,请求出此时变阻器R1消耗的功率P1;如果不存在,请说明理由。
18.(2010·崇左中考)如图11-23
(1)所示是某品牌摩托车转向指示灯的电路图,转向指示灯的规格均为“6V9W”,仪表盘上另装有转向仪表灯L,规格为“6V1W”,电源电压为6V。
当转向灯开关拨至左边时,左转前、后指示灯以及左转仪表灯L发光,提醒行人和其他车辆:
摩托车将要往左转,L发光用来提示驾驶员——左转向灯亮了,把转向灯开关拨至右边时与上述的工作原理相类似。
求:
(1)转向指示灯和转向仪表灯L正常工作时的电阻。
(2)该摩托车左转弯时,转向指示灯电路工作10s,消耗的电能是多少?
(3)如果摩托车转向电路设计成图
(2)所示的电路,电路存在哪些弊端?
图11-23
图11-24
19.(2010·金华中考)黑夜看不见开关位置,为此小明设计了如图11-24所示的电路。
当单刀双掷开关S合向b时,照明灯亮、指示灯灭,避免指示灯费电;S合向a时,照明灯灭、指示灯亮,显示开关位置(S只能处于这两种状态)。
他在图示方框中完成指示灯和电阻丝的连接电路,指示灯规格为“10V1W”。
(1)照明灯正常工作时的电阻是多少?
(2)若照明灯正常工作6h,这段时间内照明灯需消耗多少电能?
(3)为使指示灯正常发光,需接上多大电阻的电阻丝?
20.(2010·莱芜中考)现有两个电路元件定值电阻R1和热敏电阻R2(电阻随温度改变而改变,且对温度很敏感),它们各自的电流与两端电压的关系如图11-25甲所示。
将这两个电路元件接入图乙所示的电路中,电源电压为6V。
当电流表读数为70mA时,求:
(1)定值电阻R1的阻值;
(2)通过热敏电阻R2的电流;(3)R2的电阻;(4)电源的总功率。
图11-25
【链接赛题,冲击金牌】
21.(2010·上海初赛)将某灯泡接到电压不变的电源两端,灯泡的电功率为40瓦。
如果将灯泡和某电阻R串联后再接到上述电源的两端,电阻的电功率为3.6瓦,不考虑灯泡的电阻随温度而发生变化,且灯泡的电阻小于R,则此时灯泡的电功率为()
A.14.4瓦B.32.4瓦C.0.4瓦D.0.9瓦
知识清单答案
1.光;机械;热2.3.6×1063.用电器产生其他形式能量的总和4.电能(或电功);123.4;这段时间内用电器消耗的电能5.单位时间内消耗的电能;用电器消耗电能的快慢6.1秒钟内用电器消耗的电能;P=
=UI7.10008.正常工作时的电压;额定电压下的功率;=
同类尝试答案
1.3.6×105;300
2.42;2200;0.1
3.6;1.08
4.
(1)R1=30Ω;
(2)P2=1.8W
5.C6.D
7.
(1)10;
(2)增大;(3)P=3.2W
8.
(1)W=3.6×104J;
(2)I=4.5A;(3)P=727.3W
9.
(1)I=0.45A;
(2)3.6×105J;(3)9W
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- 第11讲 电能与电功率 11 电能 电功率