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18电功率
第十八章电功率
第一节电能电功
知识清单
1、电能:
电流通过电动机时,电动机转动,电能转化为动能;电流通过电炉时发热,电能转化为内能;电流通过电灯泡时,灯丝灼热发光,电能转化为内能和光能.电能可以转化成其他形式的能量,转化过程就是电流的做功过程.
2、电能表:
①电能表:
测量某一段时间内消耗的电能(用电器在某一段时间内所做的电功)右图
是一种电能表的表盘.
“220V”表示这个电能表的额定电压是220V,应该在220V的电路中使用.
“10(20A)”表示这个电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A.
“50Hz”表示这个电能表在50Hz的交流电中使用.
“600revs/(kW•h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的表盘转过600转.
②读数:
a.测量较大电功时用刻度盘读数:
电能表前后两次读数之差,即用月底读数减去月初读数.
b.测量较小电功时读表盘转数:
(N为电能表铭牌上每千瓦时转盘的转数,n为被测用电器工作时,t秒内转盘的转数).
3、电功:
①电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.
②电功或电能用符号W表示.
③电功或电能单位:
焦耳,简称焦,符号为J.电能的常用单位是度,即千瓦时(kW•h).1kW•h=3.6×106J.
④公式:
W=UIt.
4、串并联电路电功特点:
①在串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于各用电器电功之和;
②串联电路中,各用电器的电功与其电阻成正比,即W1/W2=R1/R2;
③并联电路中,各用电器的电功与其电阻成反比,即W1/W2=R2/R1.
说明:
各支路通电时间都相同.
实战演练
1、关于电功,下列说法不正确的是(D)
A.电功是表示电流做功多少的物理量B.电流做功越多,消耗的电能就越多
C.用电能表可以直接测量电流做功的多少D.电功就是电能,两者是一回事
2、下列家用电器正常工作10min,消耗电能最多的是(B)
A.电视机B.空调
C.洗衣机D.笔记本电脑
3、对发电机、电熨斗、洗衣机和汽油机在工作时能量转化的分析,正确的是(B)
A.发电机将电能转化为机械能B.电熨斗将电能转化为内能
C.洗衣机将机械能转化为电能D.汽油机在做功冲程时,将机械能转化为内能
4、电流通过一台电动机一段时间,产生的热量是12000J,得到的机械能是36000J,则电流做功至少为(D)
A.12000JB.36000J
C.24000JD.48000J
5、将A、B两根同种材料制成的导体串联接入电路,若长度LA=LB,而横截面积SA>SB,在相同时间内,下列叙述正确的是
A.电流通过A、B所做的功WA
C.电流通过A、B所做的功WA=WBD.无法比较WA与WB的大小
6、R1、R2两电阻并联后接入电路,若R1 A.W1>W2B.W1 C.W1=W2D.无法判定 7、要使某用电器在相同时间内消耗的电能变为原来的2倍,以下措施可行的是(B) A.仅使电压变为原来的2倍B.电压不变,而使用电器电阻变为原来的一半 C.仅使电流变为原来的2倍D.同时改变电压为原来的4倍,电阻为原来的2倍 8、小明想验证他家电能表盘上标注的每千瓦时的转数是否正确,于是他将标有“220V3A”的用电器单独接入电路中,当该用电器正常工作5min后,电能表的转盘正好转了110r,则该电能表每千瓦时的实际转数应是(B) A.2400rB.2000r C.1500rD.1200r 9、家用电能表的盘面上,标有3000r/(kW•h)的字样,当接入一个用电器正常工作时,1min内电能表的转盘转了30转,则该电器消耗的电能是(C) A.1kW•hB.0.1kW•h C.0.01kW•hD.0.001kW•h 10、一只电能表标有3000r/(kW•h)字样,现观察转盘转了45圈,那么用电器共消耗了多少电能(D) A.1.35×105JB.1.35kW•h C.0.15kW•hD.5.4×104J 11、如图所示,a、b端电压保持不变,已知R1: R2=1: 4,则开关S闭合前后,通过R2的电流之比,相同时间内R2消耗的电功之比分别是(B) A.4: 5,25: 16B.4: 5,16: 25 C.5: 4,16: 25D.5: 4,25: 16 12、小吴家的电能表11月1日的读数如图甲所示,12月1日的读数如图乙所示,若电价为0.5元/度,则小吴家11月份的应交电费是(B) A.33.95元B.27.75元 C.277.5元D.30.62元 13、如图所示,灯泡和电阻串联后接在电压为U的电路中,已知电阻的阻值为R,通过电路的电流为I,则灯泡在t时间内消耗的电能是(D) A.UItB.U2t/RC.I2RtD.UIt-I2Rt R S U 第11题第12题第13题 14、如图是直流电动机提升重物的示意图,电源电压为110V且保持不变,电路中的电流是5A,重500N的物体在电动机带动下以0.9m/s的速度匀速上升,不计各处摩擦,则电动机线圈的电阻是(A) A.4Ω B.22Ω C.10Ω D.2Ω 15、一杯香浓的豆浆可以让我们的早上有一个精力充沛的开始.电动豆浆机在工作过程中,转动的叶轮将豆子打磨研碎,加热体将豆浆加热至煮熟.下面说法中正确的是(C) A.通电后叶轮转动,电动机将机械能转化为电能 B.从开始加热到豆浆煮熟的过程中,豆浆的内能不变 C.叶轮打磨研碎豆子和加热豆浆时,电流都做了功 D.喝刚刚煮好的豆浆时,在它表面吹气可以加快豆浆的升华,使它凉得快些 16、某一型号的自动电热水器,额定容量30L,正常工作时的电流为13.6A,装满20℃的水,正常工作45min,将水加热到80℃,求: ①电热水器在正常工作时,能量是如何转化的? ②这段时间内水箱中的水吸收多少热量? ③这段时间内电热水器共消耗多少电能? ④电热水器的效率. 解: ①电能转化为内能 ②水的质量 m=ρV=103×30×10-3kg=30kg 水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103×30×(80-20)J=7.56×106J ③电热水器消耗的电能 W=UIt=220×13.6×45×60J=8.1×106J ④电热水器的效率 η=Q吸/W=(7.56×106)/(8.1×106)=93.6% 17、在如图所示的电路中,电源电压U=6V,且保持不变,R1=20Ω,R2=30Ω.问: ①若开关S1闭合,S2断开,当滑片P滑到a端时,电流表的示数为0.2A,此时滑动变阻器R的电阻值为多大? ②若开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,电流表的示数是多少? ③若开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,1min电路消耗的总电能为多少? 解: ①当开关S1闭合,S2断开,当滑片P滑到a端时,R与R1串联,电路中的总电阻 R总=U/I=6/0.2Ω=30Ω 滑动变阻器连入电路中的阻值 R=R总-R1=30-20Ω=10Ω ②当开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,R1与R2并联,电路中的总电阻 R′总=R1R2/(R1+R2)=20×30/(20+30)Ω=12Ω 电流表的示数I′=U/R′总=6/12A=0.5A ③当开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,1min电路消耗的总电能 W=UI′t=6×0.5×1×60J=180J 第二节电功率 知识清单 1、电功率: ①在物理学中,用电功率表示电流做功的快慢. ②电功率等于电功与时间之比. ③电功率公式: a.定义式: P=W/t;b.计算式: P=UI,变形公式P=I2R、P=U2/R. ④电功率单位: 国际单位瓦特,简称瓦,符号W;常用单位千瓦,符号kW. 2、串并联电路电功率特点: ①在串联电路和并联电路中,总功率等于各用电器电功率之和. ②串联电路中,各用电器的电功率与其电阻成正比,即P1/P2=R1/R2. ③并联电路中,各用电器的电功率与其电阻成反比,即P1/P2=R2/R1. 3、用电器的额定功率和实际功率: 额定电压: 用电器正常工作时的电压叫额定电压. 额定功率: 用电器在额定电压下的功率叫额定功率. 额定电流: 用电器在正常工作时的电流叫额定电流. 用电器实际工作时的三种情况: ①U实 ②U实>U额P实>P额——用电器不能正常工作,有可能烧坏.(如果是灯泡,则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝). ③U实=U额P实=P额——用电器正常工作. 电灯泡上的“PZ22025”表示额定电压是220V,额定功率是25W. 灯泡的亮度是由其所消耗的实际电功率决定的,与额定电压和额定功率无关. 额定电压相同,额定功率不同的灯泡,灯丝越粗,功率越大. 将这两个灯泡串联,额定功率大的,实际功率小;将这两个灯泡并联,额定功率大的,实际功率大. 实战演练 1、下列说法中,正确的是(B) A.电功率是表示电流做功多少的物理量B.电功率是表示电流做功快慢的物理量 C.用电器的电功率越大,做功就越多D.用电器的电功率越大,消耗的电能就越多 2、某家用电器正常工作时电功率为1000W,此用电器可能是(A) A.空调机B.日光灯 C.电冰箱D.电风扇 3、把电阻R1和R2串联在电路中,已知R1>R2通电时,通过它们的电流强度分别为I1和I2,它们的电功率分别是P1和P2,则 A.I1>I2,P1>P2B.I1=I2,P1 C.I1=I2,P1>P2D.I1 4、现有四个小灯泡L1、L2、L3、L4,分别标有“12V20W”、“12V10W”、“6V5W”、“6V10W”的字样,小明想把其中的两个小灯泡接在两端电压为18V的电源上,使两个小灯泡都能正常发光,则下列做法正确的是(D) A.把L1和L4并联后接入电路B.把L2和L4串联后接入电路 C.把L1和L3串联后接入电路D.把L2和L3串联后接入电路 5、一个“220V1000W”的电炉子,将它改装后接在110V的电源上,但功率保持不变,可行的办法是(A) A.将电炉丝分成等长的两段,并联后接入电路中B.将电炉丝分成等长的两段,取其中一段接入电路中 C.将电炉丝分成等长的四段,并联后接入电路中D.将电炉丝分成等长的四段,取其中两段并联后接入电路中 6、甲用电器标着“220V60W”,乙用电器上标着“36V60W”,它们都在额定电压下工作,则下列判断中正确的是 A.甲用电器做功一定多B.乙用电器做功一定慢(D) C.完成相同的功,甲用电器用时间一定多D.相同时间内,甲乙用电器消耗的电能一样多 7、将标有“220V200W”和“220V40W”的两灯泡串联后,接入380V的电路中,将会烧坏的是(A) A.“40W”的灯泡B.“200W”的灯泡 C.“40W”和“200W”的灯泡D.无法确定 8、有三个灯泡L1、L2、L3,它们的额定电压分别是3V、6V、9V,将它们串联到9V电源上时,它们的实际功率相同.将它们并联到3V稳压电源上时,下列说法错误的是(B) A.灯Ll能正常发光B.三灯都不能正常发光 C.灯L3的额定功率最大D.三灯实际功率仍然相等 9、将分别标有“12V20W”、“6V10W”字样的灯L1、L2串联使用.当灯L1正常发光时,灯L2会(A) A.正常发光B.比正常发光暗 C.比正常发光亮D.无法判断 10、如图所示,电源电压U=12V且保持不变,电阻R为定值电阻.当开关S闭合后,如果要使电路消耗的总功率稍稍变化一些,则可行的办法是(C) A.给R并联一个较小的电阻 B.给R串联一个较大的电阻 C.给R串联一个较小的电阻或并联一个较大的电阻 D.无法确定 11、将一个标有“6V1.5W”的小灯泡L1和另一小灯泡L2串联后,接在电压为18V的电源上,两灯都正常发光,那么L2的额定电压和额定功率分别是(D) A.6V、6WB.6V、3W C.12V、6WD.12V、3W 12、甲灯标有“36V60W”,乙灯标有“100V60W”,它们如在各自的额定电压下工作,则发光的情况是(C) A.甲灯亮B.乙灯亮 C.一样亮D.不知道 13、甲、乙两盏电灯的额定电压相同,把他们串联在某电路中时,甲灯比乙灯亮.则下列说法中正确的是(D) A.通过甲灯的电流比乙灯小B.通过甲灯的电流比乙灯大 C.甲灯的实际功率比乙灯小D.甲灯的额定功率比乙灯小 14、由电压为220V的电源向远处某工地的一盏标着“PZ220V100W”的电灯供电,由于距离较远,导线的电阻不能忽略,灯泡消耗的实际电功率为96W.则导线消耗的电功率(A) A.小于4WB.等于4W C.大于4WD.为0 15、把标有“6V3W”和“12V3W”字样的两个灯泡L1、L2串联在15V的电源上,下列说法正确的是(B) A.灯L1正常发光B.灯L2正常发光 C.两灯都能正常发光D.两灯都不能正常发光 16、在晚上用电高峰时,居民集中区用户的电灯没有正常发光时亮.其原因主要是(A) A.用户电灯两端的电压变低了B.供电干线上的电流变小了 C.用户电灯的电阻变小了D.发电厂提供的电能变少了 17、在一个由电源、开关、导线和两个小灯泡组成的电路中,用电压表测量时发现,两灯泡两端电压相等,观察发现两灯泡的亮度不同,则两个小灯泡的连接(A) A.一定是并联B.一定是串联 C.可能是并联,也可能是串联D.无法判断 18、甲、乙两个灯泡分别标有“220V60W”和“220V100W”字样,现将它们串联接在220V的电路中,它们的实际电功率之比为(C) A.1: 1B.3: 5 C.5: 3D.2: 5 19、两只灯泡分别标有“6V12W”和“12V48W”的字样,如果把它们并联接入电路中,干路最大允许通过的电流,和把它们串联接入电路中最大允许加的电压分别为(C) A.6A,18VB.6A,12V C.4A,12VD.4A,18V 20、如图所示的电路,电源电压为3V且保持不变,滑动变阻器R1标有“10Ω1A”的字样.当滑动变阻器的滑片P在最右端时闭合开关S,通过灯泡L的电流为0.5A,移动滑动变阻器的滑片P,在电路安全工作的情况下,下列说法正确的是 A.向左移动滑动变阻器的滑片P时灯光变亮B.滑片P在最右端时通过干路中的电流是0.9A(D) C.R1消耗的电功率范围是1.5W~3WD.电路消耗的总功率范围是2.4W~4.5W 21、如图所示电路,电源电压不变,当开关S2闭合、S1断开时,电流表示数为0.3A,电压表示数为9V;若将两表互换位置,并同时闭合S1和S2时,电流表示数为0.5A.则下列说法中错误的是(C) A.电压表示数仍为9VB.R1的阻值为18Ω C.电路的总功率12WD.R2消耗的功率为6.75W 22、如图所示,电源电压保持6V不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻R1的规格为“10Ω0.5A”,滑动变阻器R2的规格为“20Ω1A”.闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片P移动过程中,下列说法正确的是 A.电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W~0.9WB.电流表示数允许的变化范围为0.2A~0.5A(A) C.变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2Ω~20ΩD.电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W~3W 23、如图是某人家里电热锅的工作原理图,电热锅有高中低三档功率.则下列判断正确的是(C) A.将一壶水烧开,将开关S1接b,将S2断开,所需时间最短 B.将与A相同的一壶水烧开,将开关S1接a,将S2闭合,所需时间最长 C.若三档中只有一档因某只开关发生故障而不能工作,则中温档一定都能工作 D.若三档中只有一档因某只开关发生故障而不能工作,则低温档和中温档一定能工作 第20题第21题第22题第23题 24、实验室有甲、乙两只灯泡,甲标有“6V6W”字样,乙标有“10V5W”字样.现把它们串联起来,则该串联电路允许的最大功率是(不考虑温度对灯泡电阻的影响)(C) A.11WB.7.8W C.6.5WD.1W 25、小刚设计了一种小鸡孵化器的电路模型,如图所示,在一般情况下,只需灯光照明,温度较低时,则需要加热.电源电压为72V,R1为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有“200Ω3A”的字样,电流表A1的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“12V3W”的字样. ①灯泡正常工作时的电流是多大? ②闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,求R1的阻值. ③S、S1、S2均闭合时,求R2上消耗电功率的最小值和最大值. 解: ①灯泡正常工作时的电流 I0L=P0L/U0L=3/12A=0.25A ②闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,R1两端电压 U1=U-U0L=72-12V=60V R1的阻值 R1=U1/I0L=60/0.25Ω=240Ω ③S、S1、S2均闭合时,灯泡L被短路,当滑片移至最右端时,滑动变阻器消耗的电功率最小 P2min=U2/R2max=722/200W=25.92W 干路中允许通过的最大电流为3A 电阻R1的电流I1=U/R1=72/200A=0.3A 为了不损坏电流表,R2通过的最大电流为 I2max=I-I1=3-0.3A=2.7A 滑动变阻器的最大电功率 P2max=UI2max=72×2.7W=194.4W 26、在如图所示的电路中,L1、L2分别标有“6V3W”和“6V6W”的字样,L3额定电压的字样看不清,而额定功率为4W清晰可见. ①求L1、L2正常发光时的电阻R1、R2. ②当开关S1断开、S2闭合时,恰有一只灯泡正常发光,此时,电流表和电压表的示数分别为多大? ③当开关S2断开,S1闭合时,若发光灯泡的实际功率为1W,则此时电流表的示数是多大? 灯L3的额定电压是多大? 解: ①根据L1、L2标有“6V3W”和“6V6W”的字样得 L1的阻值是R1=U201/P01=36/3Ω=12Ω L2的阻值是R2=U202/P02=36/6Ω=6Ω ②当开关S1断开、S2闭合时,L3被短路,L1、L2两灯串联 L1正常发光时的电流为I1=P01/U01=3/6A=0.5A L2正常发光时的电流为I2=P02/U02=6/6A=1A 由I1 所以,此时电路中的电流为I1=0.5A,即电流表的示数为0.5A 电压表的示数 U2=I1R2=0.5×6V=3V ③由上分析可知,电源电压为 U=U1+U2=6+3V=9V 当开关S2断开,S1闭合时,L1、L2被短路,只有L3连入电路 电流表的示数 I3=P3/U=1/9A≈0.11A 灯泡L3的阻值 R3=U2/P3=81/1Ω=81Ω 灯泡L3的额定电压 V=18V 第三节测量小灯泡的电功率 知识清单 1、伏安法测小灯泡的功率: 实验原理: P=UI 实验器材: 电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器. 实验电路图: 实验步骤: ①按电路图连接实物. ②检查无误后,闭合开关.移动滑片,使小灯泡在额定电压下发光,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率. ③调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率. ④调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压小于额定电压,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率. 实验表格: 次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 发光情况 1 2 3 注意事项: ①接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大; ②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程; ③滑动变阻器的作用: 改变电阻两端的电压和通过的电流;保护电路; ④不需要计算电功率的平均值. 实战演练 1、在“测定小灯泡额定功率”的实验中,当手移动变阻器滑片时,眼睛应观察(C) A.灯泡的发光情况B.变阻器滑片的位置 C.电压表的示数D.电流表的示数 2、在测小灯泡电功率的实验中电路连接无误,可是闭合开关后,电流表示数为零,灯不亮,而电压表有示数,则电路的故障可能是(A) A.小灯泡内
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