电学专题.docx
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电学专题
电学专题
适用学科
物理
适用年级
初三
适用区域
浙江
课时时长(分钟)
120
知识点
1.电功的概念单位及单位换算
2.运用电功的公式解决有关问题
3.读电能表示数
4.电功率的物理意义、定义和单位
5.电功率的计算
6.焦耳定律
学习目标
•知识与技能
1.理解电功的概念
2.知道电功的单位及单位换算
3.能够运用电功的公式解决有关问题
4.会读电能表示数
5.能说出电功率的物理意义、定义和单位;
6.能利用电功率的公式进行相关计算;
7.能结合实际,说出用电器多铭牌上额定电压、额定功率所表示的含义,能区别额定电压与实际电压,额定功率与实际功率;
8.知道电热,会用焦耳定律计算
•过程与方法
1.通过观察能够理解电能表的结构以及电能表的构造
2.通过实验探究知道电功实验的方法与技巧注意事项
3.会利用电流表和电压表测量用电器的功率。
情感、态度与价值观
1.通过观察,锻炼学生的观察总结能力
通过实验探究培养学生探究精神以及激发学生的学习兴趣
2.了解不同用电器的额定功率,知道用电器在待机时也要消耗电能,形成节约用电的意识。
学习重点
运用电功的公式及电热的公式解决有关问题,对电功率概念的掌握及计算。
焦耳定律的应用。
学习难点
运用电功的公式解决有关问题,对额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的区别及灵活应用学过的知识解决简单的电功率问题。
教学过程
一、复习预习
1.电功(W):
电流所做的功叫电功。
2.电流做功的特点:
电流做功时,把电能转化为其他形式的能。
电流通过电风扇是电能转化为机械能。
电流通过电炉是电能转化为内能。
3.电功的单位:
国际单位:
焦耳。
常用单位有:
度(千瓦时),1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。
4.电能表是测量电功的工具。
5.电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关。
电功计算公式:
W=UIt。
利用W=UIt计算电功时注意:
①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量。
6.计算电功还可用以下公式:
W=I2Rt;,W=Pt;
7.电功率(P)定义:
电流在单位时间内所做的功。
国际单位有:
瓦特;常用单位有:
千瓦
8计算电功率公式:
P=W/t=UI(式中单位P→W;W→J;t→S;U→V);I→A
9.利用计算时单位要统一,①如果W用焦、t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时、t用小时,则P的单位是千瓦。
10.计算电功率还可用右公式(只适用于纯电阻电路):
P=I2R和P=U2/R
11.额定电压(U额):
用电器正常工作时的电压。
额定功率(P额):
用电器在额定电压下的功率。
13.实际电压(U实):
实际加在用电器两端的电压。
实际功率(P实):
用电器在实际电压下的功率。
以灯为例子:
当U实>U额时,则P实>P额;灯很亮,易烧坏。
当U实
当U实=U额时,则P实=P额;灯正常发光。
如:
当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。
例一盏灯标有“220V100W”是表示额定电压是220伏,额定功率是100瓦,如果接在110伏的电路中,则实际功率是25W。
)
14.焦耳定律:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟电阻成正比,跟通电时间成正比。
Q=W=I2Rt
二、知识讲解
考点/易错点1电能
电能表:
用来测量电路消耗电能的仪表。
(火表)
分类:
感应式电子式
电能表单位:
A、常用单位:
千瓦时(kW∙h)、度
B、国际单位:
焦(J)
C、换算关系:
1kW∙h=3.6×106J
参数:
A、额定电压:
正常工作的电压为220V
B、电流规格:
①基本电流5A②额定最大电流为10A
C、电能表常数:
①耗1kW·h电能,电能表转盘转过1200转
②用电1kW·h,电能表耗电指示灯闪烁1600下
电能表读数:
方法一:
表盘读数作差法适用于:
家庭长时耗电多少的度量
方法二:
电能表常数换算法适用于:
家庭短时耗电多少的度量
总结:
电能可以经用电器转化成多种形式的能。
考点/易错点2电功率
(1)意义:
表示用电器消耗电能快慢的物理量。
定义:
用电器在单位时间内消耗电能的多少。
(2)电功率的公式
定义式:
P=W/t=UI(适用任何电路)
推导式:
P=/R
(3)单位及换算
单位:
瓦,千瓦,兆瓦
单位符号:
W,KW,MW
1瓦(1W)=1焦/秒(1J/s)=1伏·安(1V·A)
单位换算:
1000W=1KW1000KW=1MW
电功率的计算公式:
P=W/t,P=UIP=I2RP=U2/R
考点/易错点3电功
定义:
电流做的功,用字母W表示。
实质:
实现电能转化为其它形式的能。
注意:
电流做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能。
电流做功越多,消耗的电能越
多,产生的其他形式的能也越多。
单位:
焦(J)千瓦时(kW∙h)
思考:
1、电路中电流做功的条件是什么?
2、如何让电路中电流做更多功?
(通电时间越长,消耗电能越多,电功越大。
)
公式:
W=UItW=I2RtW=U2t/R
考点/易错点4用电器的额定电压和额定功率
额定电压:
用电器正常工作时的电压.
额定功率:
用电器在额定电压下的功率.P额=U额I额=U2额/R
实际电压指把用电器接在电路中用电器两端的实际电压,它的实际功率大小与实际电压有关
电压与功率的关系
当U实=U额时,P实=P额用电器正常工作(灯正常发光).
当U实<U额时,P实<P额用电器不能正常工作(灯光暗淡).
实际功率随电压变化而变化根据P=U2/R得P实/P额=/.
当U实>U额P实>P额长期使用影响用电器寿命(灯发光强烈).
考点/易错点5焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟电阻成正比,跟通电时间成正比。
如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则焦耳定律为Q=I2Rt。
当电流做的功全部转化为内能时:
由于W=UIt,U=IR,Q=W=I2Rt
电功与电热的联系与区别
1.纯电阻电路中W=Q
2.非纯电阻电路中W>Q
电热Q=I2Rt
电线与电炉丝串联,电流相等,根据焦耳定律,导线的电阻比电炉丝小的多,相同时间内放出热量也少。
三、例题精析
【例1】小明家用的电能表及上月月初、月末的两次读数如图13甲、乙所示.求:
(1)小明家在上月用电多少kW·h?
(2)小明家接有“220V200W”电视机一台,“220V1000W”电热水器一台,“220V800W”电饭煲一个,问最多还能接“220V40W”的电灯多少盏?
(3)小明将家中其他的用电器关闭,只让电热水器正常工作30min,问该电能表的转盘应转多少周?
【例2】小芳利用电阻值分别为R1=121Ω、R2=60.5Ω的两根电阻丝,两个
开关(S1、S2)和若干电线,设计一台有低、中、高三档不同的电功率的电取暖器,简化后的电路图如图9所示.求:
(1)电取暖器工作于低档时,S1、S2的断开或闭合情况是怎样的?
此时电路的电流的电功率多大?
(2)电取暖器工作于高档时,S1、S2的断开或闭合情况是怎样的?
此时电路的干路电流和电功率多大?
(计算结果保留小数点后两位)
【例3】某电热杯的铭牌如下表所示。
在某次烧水过程中,加在电热杯两端的实际电压只有额定电压的0.9倍,烧开这杯水的时间为5min。
设电热杯的电阻不变,请你求出:
(1)这次烧水过程中电热杯的实际功率是多少?
(2)如果电热杯在额定电压下工作,那么烧同样多的开水需通电多长时间?
(设烧开这杯水需要吸收的热量不变且不计热量损失)
XX牌电热杯
额定电压220V
额定功率700W
频率50Hz
容量0.5L
【例4】如图22所示,电源电压恒为9V,小灯泡L标有“6V3W”字样,滑动变阻器R1的阻值变化范围为0~20Ω,电阻R2的阻值为30Ω.
(1)当开关S1与a点接通,开关S2断开时,调节滑动变阻器,使灯泡正常发光,此时滑动变阻器连入电路部分的电阻是多大?
(2)当开关S1与b点接通,开关S2闭合时,调节滑动变阻器至电阻最大值,试问电流表的示数及R2通电1min产生的热量各是多少?
【例5】一天,小明妈妈要用电吹风机时,发现家里的电吹风只能吹冷风不能吹热风.经检查,原来是机内的电热丝已经烧坏了.小明想用一根阻值相同的电热丝来替换,为此:
(1)他从铭牌上查到电吹风机的额定功率为600W;又认真研究了电吹风机的电路(如图16),弄清了当选择开关放在“冷’时,就把—连入了电路,当选择开关放到“热”时,就把连入了电路.
(2)小明关掉家中的所有用电器,只打开电吹风机,观测出家中的电能表2min内转了20转.结合电能表铭牌上的"3000r/kW·h"字样,他求出了吹风机吹冷风时的功率为_W.
(3)在上述基础上,小明算出了应选配的电热丝的阻值,修好了电吹风机.他为自己能运用所学知识解决实际问题而感到高兴.请你写出电热丝阻值的计算过程.
四、随堂练习
功
1.妮妮的新家中有150W的电视机一台,300W的洗衣机一台,100W的电冰箱一台,2200W的柜式空调机一台,250W的电脑一台,800W的电饭锅一只,40W的照明灯8盏,则安装电能表时,选用以下哪一种电能表最合适
A.220V 5A B.220V 15A C.220V 20A D.220V 30A
2.R1、R2两电阻并联后接入电路,若R1<R2,在相同时间内消耗的电能分别为W1和W2,则()
A.W1>W2。
B.W1<W2C.W1=W2 D.无法判定。
3.小明利用电能表测量某一家用电器的电功率。
当电路中只有这一个用电器连续工作时,测得在1h内,消耗的电能为1.2kw·h,那么这一个用电器是()。
A.电冰箱B.普通白炽灯C.彩色电视机D.挂壁式空调机
4.如图31所示,两个电阻器并联在电路里,已知电阻值R1>R2。
闭合电键后,电流强度的大小是I1________I2,在相等时间内,电流通过两个电阻做的功是W1________W2。
(填等于,大于或小于)
5.一台”220V110W”的冰箱,在额定电压下使用,通过它们的电流强度是________安培;若这个电冰箱累计工作8小时,用电________度
6.个标有“220V、1000W”的电炉,接在220伏特电源上,工作0.5小时,消耗电能________度,产生的热量是________焦耳。
7.李明家5月1日电能表读数为9001.2kW·h,6月1日电能表读数如右上图所示,则5月份他家用电量是kW·h,他家有一个“220V2000W”的电热水器,该热水器工作0.5小时消耗了度电。
8.一盏白炽灯泡铭牌上标有“220V100W”字样,则这盏灯正常发光时的灯丝电阻为_____Ω.灯泡正常发光1min,灯丝消耗的电能为________J.如果灯丝断了之后重新将灯丝搭上,灯丝电阻变为440Ω,通电后灯泡消耗的功率为________W.
9.用两节串接后的干电池给小灯泡供电,电压是3V,小灯泡发光时通过的电流为0.3A,此时小灯泡的电阻为_____W,工作0.5min消耗的电功为_______J。
10.如图58所示,R=12欧姆,小灯泡L的电阻为6欧姆,接通电键K后,A表的示数为3安培,求:
(1)加在灯泡上的电压是多少伏特?
(2)通电1分钟,电阻R产生多少热量?
(3)通电1小时灯泡消耗多少度电?
功率
1.下列关于申功率的说法正确的是()
A、用电器的电功率越大,它消耗的电能越多B、用电器的电功率越大,它消耗电能越快C、用电器工作时间越长,它的电功率越大D、用电器的电能与其功率无关,只与通电时间有关
2.1度电可供“220V,100W”的电灯正常发光________小时。
3.有一只“220V,5A”的电能表,按规定最多可接“220V,40W”的电灯:
()
A、25盏B、27盏C、28盏D、30盏
4.利用标有“6V6W”的灯泡L1和“6V3W”的灯泡L2进行实验。
(1)当L1正常发光时,通过L2的电流为_____A;
(2)如图1甲所示,A,B分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线。
现将两灯连入如图1乙所示电路中,使其中一个灯泡正常发光,则电路消耗的总功率为_____W。
5.在如图6所示的电路中,电源电压和灯泡电阻不变,电阻R1=12Ω,灯L标有“6V12W”的字样,电流表量程为0~3A,电压表量程为0~15V,滑动变阻器R2上标有“2.5A”的字样。
(1)只闭合S1,电流表的示数为0.6A,求电源电压;
(2)当闭合S1、S2和S3,并将滑片P移到b端时,电流表的示数为1.2A,求滑动变阻器R2的最大阻值;
(3)只闭合S2时,求电路总功率的最大值。
额定功率与实际功率
1.一个标有“220V100W”字样的电热毯,正常工作时。
(1)通过的电流是多少?
(2)它的电阻是多少?
(3)通电10分钟消耗的电能?
(4)10分钟放出的热量?
(5)1度电可供它正常工作多长间?
(6)当电压是110V时,它的实际功率?
2.有三只灯泡分别标着:
A220V、60WB220V、100WC220V、150W其电阻值最大的是—————,正常发光时通过电流最大的是————,并联使用时,其中最亮的是————,串联使用时,最亮的是——————。
3.两只灯泡L1“220V、60W”和L2“220V、100W”,串联在220V的电源上,则:
()AL1的实际功率为30W,L2的实际功率为50WBL1的实际功率大于L2实际功率C两者的实际功率和小于60W
4.有一台用电器额定电压是110V、额定功率是110W,电源电压220V。
如果用电灯泡来降低电压,那么与用电器串联最合适的灯泡应是:
()A220V、40WB110V、40WC110V、60WD110V、100W
5.把“6V3W”与“6V1W”的两个灯泡串联后接入某一电路中,其中一个灯泡正常发光,另一个很暗,电路两端的电压是________V
6.如右图,电源电压不变,灯上标有“3V0.9W”,若变阻器接入电路的电阻为5Ω灯正常发光,求电源电压是________V,当滑片P在变阻器的中点C时,灯泡的功率是0.1W,则变阻器的最大阻值是_________Ω
比较灯泡的明暗
1.标着“220V,40W”和“36V,40W”的两只电灯,都正常发光时,比较它们的亮度,则()A、“220V,40W”的灯较亮;B、“36V,40W”的灯较亮;C、两只灯一样亮D、无法判断哪只电灯较亮。
2.下列四只灯泡正常发光时,灯丝中电流最大的是()
A、“PZ220-25”B、“PZ220-60”C、“PZ36-40”D、“PZ110-100”
3.两只额定电压相同的灯泡串联后接在电源上,亮度不同,则()
A、较亮灯泡的额定功率较大;B、较亮灯泡两端的电压较大;C、通过较亮灯泡的电流较大;D、较亮灯泡的电阻较小。
4.分别标有“6V3W”“4V2W”的甲、乙两灯串联在10V的电源上,则()
A、只有甲灯正常发光B、只有乙灯正常发光C、甲、乙两灯都能正常发光D、甲、乙两灯都不能正常发光
5.如下图所示,在下列四个电路中,两只灯泡都能正常发光的电路是()
电功与电功率的关系
1下列各组仪器中,可以用来测量功率的是()
①电能表和秒表②电能表和电压表③电能表和电流表④电流表和电压表A、①②B、③④C、①④D、②③④
2以下各单位中不是电功率的单位的是()
A、kW•hB、J/sC、WD、V•A
3:
下列关于电功率的说法正确的是()A、用电器的电功率越大,它消耗的电能越多B、用电器的电功率越大,它消耗电能越快C、用电器工作时间越长,它的电功率越大D、用电器的电能与其功率无关,只与通电时间有关
4:
教室有“220V,40W”的电灯10盏,“220V,100W”的电风扇4台。
(1)求用电器都打开时的总功率?
(2)若每天工作6小时,一个月(30天)消耗多少kW•h电能?
测小灯泡的功率
1.如图所示是某同学测3.8V小灯泡额定功率的实物图。
(1)经检查线路有故障,发现有三处连接有错误,它们分别是:
a.__________________________________。
b.__________________________________。
c.__________________________________。
(2)上述错误改正后,电路正常工作下的电路图请你画在下面虚线框内
2.测定标有"2.5V"字样的小灯泡的额定功率,如下图(a)为实验电路图,图(b)为未完成的实验线路图。
(1)该实验的原理用公式表示为________________。
(2)在连接电路时开关应是________________的。
(3)试以笔画线代替导线连接完整图(b)中的实验线路图。
(4)闭合开关时,电压表的示数如图(c)所示,要使小灯泡正常工作,应使电路中的滑动变阻器的触头向___________端滑动,使电压表的示数为________________V。
(5)小灯泡正常发光时电流表的示数如图(d),则小灯泡的额定功率为________________W
3.在一次测定小灯泡额定功率的实验中,老师给出了下列器材:
额定电压为
的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线。
实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化。
(1)小张同学设计的实验电路图如下,请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线。
图9
(2)实验中所需要的物理量__________________________。
(3)本实验中,小灯泡额定功率的表达式
___________。
(4)若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表,请你重新设计一个实验电路图,测量小灯泡的额定功率(将实验电路图画在下面的方框内,不需要说明实验步骤)。
4.小雨同学进行“测量小灯泡的电功率”实验,现有器材:
额定电压为6V的同规格小灯泡(电阻约为25Ω)若干个,电压为12V的电源1个,电流表、电压表、开关各1个,规格分别为“20Ω1A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)实验中应选择规格为“”的滑动变阻器。
(2)图中已经连接了部分电路,请用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(3)小雨正确连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表示数为0,经检查电表完好,则故障可能是_________________。
(4)故障排除后,再次闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一位置时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图所示,则电流表的示数为A,小灯泡的额定功率是___W
电热
1.下列事件中,不属于利用电热的是()
A、用电饭锅煮饭B、电热孵卵器孵小鸡C、电熨斗熨衣服D、电视机加散热窗2.给你一个稳压电源、两根电阻不同的电热丝.用来加热一壶水,使水温升高最快的连接方法是()
A、将两根电阻丝串联B、将两根电阻丝并联C、只用电阻较小的电阻丝D、只用电阻较大的电阻丝
3.通过某导体的电流是0.2A,导体的电阻为10Ω,导体的发热功率为________W,若该导体两端的电压增加到原来的2倍,则导体的发热功率是原来的________倍。
4.如图3所示是一个电热毯的示意电路图,
是电热毯中的电阻丝,R是与电热毯电阻丝串联的电阻,电热毯上标有“220V100W”字样,S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关。
(1)用学过的公式推理说明开关S断开时,电热毯是处于加热状态还是保温状态?
(2)若要求在保温时电流通过电阻丝
每分钟有60J的电能转化为内能,电阻R的阻值是多大?
图3
5.我们知道:
“电流通过导体时产生的热量,与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比.”这就是焦耳定律,用公式可表达为:
Q=I2Rt.爱动脑筋的小明在探究这个问题时,设计了图示的实验,只连接一次电路就完成了实验探究.他的方法是用电阻丝(其中R甲≠R乙)给烧瓶中的煤油(煤油质量相同)加热,然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度,就可以对比电阻丝放热的多少.请你仔细观察小明设计的实验电路,并应用所学知识分析回答下列问题:
(1)探究电热的多少与电流的关系,应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的
高度,而这两个烧瓶中电阻丝阻值应该.
(2)探究电热的多少与电阻的关系,应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的高度.
(3)有许多家用电器的工作原理即为焦耳定律,请举两个例子.
6.如图15所示是小明家的电热水壶及铭牌,他用该电热水壶将1.5kg的水从20℃加热到100℃.
(1)水吸收的热量是多少?
〔c水=4.2×103J/(kg·℃)〕
(2)若电热水壶正常工作,且产生的热量全部被水吸收,需要加热多少时间?
(3)若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间,可能的原因有那些?
(写出两种)
五、课程小结
六、课后作业
1.下列各组仪器中,可以用来测量功率的是()
①电能表和秒表②电能表和电压表③电能表和电流表④电流表和电压表A、①②B、③④C、①④D、②③④
2.以下各单位中不是电功率的单位的是()
A、kW•hB、J/sC、WD、V·A
3.教室有“220V,40W”的电灯10盏,“220V,100W”的电风扇4台。
(1)求用电器都打开时的总功率?
(2)若每天工作6小时,一个月(30天)消耗多少kW•h电能?
4.家庭用的电能表是测量()
A、电量B、电流C、电阻D、电能
5.某日,物业工作人员来小明家收电费,小明观察电能表的情况如图1所示.然后从笔记本上查出上月的记录为1858.5kWh.
(1)若按0.5元/kWh计费,小明家本月应缴电费___元;
(2)计算可知让"220V40W"的灯泡正常工作5min,可使这个电表转________圈。
6、电褥子工作时是把________能转化为________能。
电动抽水机工作时是把________能转化为________能。
7、一个白炽灯正常工作2h,消耗了0.108x106J的电能,则电流做的功为________J,合________kW•h。
8、小于家有两盏灯,一盏是家用“220V60W”,另一盏是车床用“36V60W”,两盏灯都正常工作时,_______亮。
9、关于生活中电功率的说法,错误的是()
A、电功率等于电压、电流的乘积B、消耗电能慢的灯泡的电功率小C、单位时间内电流所做的功叫电功率D、电功率是表示消耗电能多少
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- 电学 专题