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第25講電功和電功率 1 電流所做的功叫電功 電功的實質(zhì) 電流做功的過程就是 轉(zhuǎn)化為 的過程 電流做了多少功就有多少 轉(zhuǎn)化為其他形式的能 2 公式 W 單位為 簡稱焦 符號為J 千瓦時 kW h 1kW h J 電能 其他形式能 電能 UIt 焦耳 3 6 106 3 對于純電阻性用電器 電功還可用公式 計算 4 影響電功大小的因素有電壓 和通電 5 測量電功的儀表是 電度表或千瓦時計 計數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差就是這段時間內(nèi)消耗的千瓦時數(shù) W I2Rt 電流 時間 電能表 4 額定功率 1 用電器在下工作時所消耗的電功率 2 用電器只有在額定電壓下工作時 實際功率才等于額定功率 燈泡的亮度取決于燈的電功率 5 識別用電器的額定功率以燈泡為例 PZ220V40W PZ表示普通照明燈泡 220V表示額定電壓為220V 40W表示該燈泡的額定功率為40W 額定電壓 1 概念 電流在單位時間內(nèi)所做的功叫 是用來表示 的物理量 2 單位 瓦特 簡稱瓦 符號為W 千瓦 kW 1kW 1000W 3 電功率的計算公式 P P 對于純電阻性用電器 電功率還可用公式P P 計算 電功率 電流做功快慢 W t UI I2R U2 R 實際 1 實驗原理 2 實驗電路圖如圖所示 3 測定小燈泡的額定功率和實際功率 收集和整理實驗數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論 調(diào)節(jié)滑動變阻器 當電壓表讀數(shù)不等于額定電壓時 可測實際功率 當電壓表讀數(shù)額定電壓時 可測額定功率 P UI 等于 1 定義 電流通過導體時 能轉(zhuǎn)化為能 這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng) 2 電流熱效應(yīng)的影響因素 用控制變量法進行研究 1 在電流相同 通電時間相同的情況下 電阻越大 這個電阻產(chǎn)生的熱量越多 2 在電阻相同 通電時間相同的情況下 通過電阻的電流越大 這個電阻產(chǎn)生的熱量越多 3 焦耳定律 1 內(nèi)容 電流通過導體產(chǎn)生的熱量 跟的平方 導體的和通電時間成正比 2 表達式 Q 電 內(nèi) 電流 電阻 I2Rt 返回 1 2017 義烏 如圖電路中 電源電壓保持不變 閉合開關(guān)S 當滑片移到滑動變阻器的b端時 電壓表的示數(shù)為8伏 10秒內(nèi)定值電阻R1做功為20焦 當滑片P移到滑動變阻器的中點時 電壓表的示數(shù)為6伏 下列結(jié)果正確的是 A 電源電壓為14伏B 滑動變阻器R的最大阻值為8歐C 滑片在b端 電流表示數(shù)為0 75安D 電路先后兩次消耗的總電功率之比為2 3 D 2 2018 玉林 如圖所示 電源電壓U為10V并保持不變 滑動變阻器規(guī)格為 20 1A 閉合開關(guān)S 當滑片P移至最左端時 燈泡正常發(fā)光 電流表示數(shù)為0 5A 當滑片P移至中點時 電流表示數(shù)為0 4A 則 A 電路消耗的最小功率為2 5WB 滑片P在中點時 燈泡消耗的功率為2 4WC 滑片P在中點時 燈泡消耗的功率為3 2WD 滑片P在最左端時 2min內(nèi)電流通過燈泡所做的功為10J B 3 2018 內(nèi)江 如圖所示是用來測量電能的儀表 這只電表此時的讀數(shù)是kW h 當電路中只有一個電飯煲接入電路 正常工作12min 發(fā)現(xiàn)此電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過了500轉(zhuǎn) 則這個電飯煲的額定功率是W 231 6 1000 4 2017 湖州 如圖裝置 在兩相同燒瓶內(nèi)裝滿等量煤油 瓶塞上各插入一根粗細相同的玻璃管 瓶內(nèi)裝入粗細 材料相同的電阻絲R甲和R乙 R甲長度大于R乙 閉合開關(guān) 經(jīng)過一段時間t1后 甲玻璃管液面上升高度h甲 選填 大于 或 小于 乙玻璃管液面上升高度h乙 斷開開關(guān) 當兩根玻璃管液面回到原來高度后 向右移動滑片 再閉合開關(guān) 則甲玻璃管液面上升高度h甲所需時間t2 選填 大于 或 小于 t1 大于 大于 5 2017 濱州 如圖甲所示 將額定電壓為2 5V的小燈泡接入電源電壓為4 5V的電路中 閉合開關(guān) 調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P 記錄相應(yīng)電壓表和電流表示數(shù)繪制成如圖乙所示的U I圖像 則小燈泡的額定功率為W 小燈泡正常發(fā)光時 滑動變阻器接入電路的電阻是 0 625 8 6 2017 衢州 小柯發(fā)現(xiàn)白熾燈泡在開燈瞬間最容易燒壞 猜想可能是在開燈瞬間燈絲的溫度較低 導致電阻比正常工作時小 于是設(shè)計圖示電路來驗證自己的猜想 實驗步驟 第一步 斷開S2 閉合S1 電流表指針偏轉(zhuǎn) 但燈泡不發(fā)光 第二步 斷開S1 閉合S2 燈泡正常發(fā)光 燈絲溫度很高 第三步 兩分鐘后再斷開S2并迅速閉合S1 觀察電流表示數(shù)變化情況 實驗分析 1 第一步中 燈泡兩端的電壓是6V 燈泡不發(fā)光的原因是 2 在第三步中 若觀察到電流表示數(shù)變化的情況是 就可以得出燈絲的溫度越低 其電阻越小 由于燈泡兩端的實際電壓遠小于它的額定電壓 造成燈泡的實際功率遠遠小于額定功率 所以燈泡不發(fā)光 電流表示數(shù)從零快速增大后 示數(shù)又慢慢增大到某一電流值后穩(wěn)定不變 7 2018 杭州 小金對玩具汽車的電動機很感興趣 他拆下電動機 測得它的內(nèi)阻為1 5 為測量電動機工作時的電流 利用身邊現(xiàn)有器材 設(shè)計了如圖所示的電路 符號表示數(shù)值可讀的變阻器 已知電源電壓為12V 當變阻器的阻值為6 時 電壓表的讀數(shù)為3V 計算此時 1 通過電動機的電流 2 電動機消耗的電功率 解 1 由圖知 電動機M與變阻器串聯(lián) 電壓表測電動機M兩端的電壓 根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知 變阻器的電壓 UR U UM 12V 3V 9V 由歐姆定律可得 通過變阻器的電流 因串聯(lián)電路中電流處處相等 則通過電動機的電流 IM IR 1 5A 2 電動機消耗的電功率 PM UMIM 3V 1 5A 4 5W 返回 例1 2018 廣元 張薇期末成績考得好 爸爸獎勵她一個新手機 張薇發(fā)現(xiàn)手機電池上標有 電壓3 7V 容量3500mA h 的字樣 則它充滿電后存儲的電能為J 經(jīng)查 該手機的待機電流為20mA 則該手機最長待機時間為h 4 662 104 175 1 2017 泰州 電冰箱使用時外殼一定要 以保證安全 夏天 為了節(jié)能 可將冰箱的設(shè)置溫度適當調(diào) 填 高 或 低 有一臺冰箱銘牌上標有 220V150W 字樣 測得其一天消耗的電能為1 2kW h 假設(shè)冰箱在壓縮機停止工作時不消耗電能 估算該冰箱壓縮機在一天內(nèi)工作的總時間為h 接地 高 8 例2 2018 臺州 在3D打印筆中裝入塑料條 接通電源 等待一段時間后即可擠出熱融的塑料 塑料在空氣中迅速冷卻變成特定的形態(tài) 如圖甲 其內(nèi)部電路如圖乙 R1 R2是相同的PTC發(fā)熱電阻 單個PTC的電阻與溫度的關(guān)系如圖丙 1 打印筆工作時 PTC電阻發(fā)熱 塑料受熱會逐漸變軟變稀 可見 塑料 選填 是 或 不是 晶體 2 打印筆工作有快 慢兩檔 快檔打印時 圖中開關(guān)S1應(yīng)處于狀態(tài) 若此時溫度為250 打印筆電功率是多少 3 打印筆正常工作時的溫度能自動穩(wěn)定在250 左右 結(jié)合圖丙信息 說明理由 不是 閉合 80W 當溫度超過250 時 電阻增大 功率減小 產(chǎn)熱減慢 溫度下降 當溫度低于250 時 電阻減小 功率增大 產(chǎn)熱加快 溫度上升 2 2018 南京 如圖所示電路 電源電壓不變 小燈泡標有 6V3W 字樣 閉合開關(guān)后 當滑片P移至某一位置時 小燈泡恰好正常發(fā)光 此時滑動變阻器消耗的功率為P1 當滑片P移至某一端點時 電流表示數(shù)為0 3A 電壓表示數(shù)變化了3V 此時滑動變阻器消耗的功率為P2 且P1 P2 5 6 下列判斷正確的是 A 滑動變阻器的最大阻值為10 B 電路允許消耗的最大功率為4 5WC 小燈泡正常發(fā)光時 滑片P位于滑動變阻器中點位置D 滑動變阻器消耗的功率由P1變?yōu)镻2的過程中 小燈泡消耗的功率變化了0 6W B 例3 2017 蘭州 為了研究小燈泡在不同電壓下工作時 實際電壓不允許超過額定電壓的五分之一 消耗的電功率是否相同 某同學選取一個額定電壓為2 5V的小燈泡 1 請你幫他設(shè)計電路 并畫出電路圖 2 他還準備了 蓄電池 6V 電流表 0 0 6A0 3A 電壓表 0 3V0 15V 滑動變阻器R1 10 0 6A 滑動變阻器R2 50 0 6A 開關(guān) 導線若干 為了完成實驗 應(yīng)選擇滑動變阻器接入電路 電壓表選用量程 R2 0 3V 3 由實驗測得 通過小燈泡的電流隨電壓變化的關(guān)系圖線如圖所示 由圖可知 小燈泡正常發(fā)光時 通過燈絲的電流是A 此時消耗的電功率為W 4 通過數(shù)據(jù)分析可以得出 0 2 0 5 小燈泡在不同電壓下的功率不同 3 在 測量小燈泡電功率 的實驗中 已知電源電壓為3V 小燈泡的額定電壓為2 5V 正常發(fā)光時的電阻約為8 實驗器材如圖甲所示 1 在圖甲中 請你用筆畫線代替導線將電路連接完整 導線不得交叉 2 在連接電路時開關(guān)應(yīng) 滑動變阻器的滑片應(yīng)放在 選填 A 或 B 端 圖略 斷開 B 3 小明連接好電路后 閉合開關(guān) 移動滑片P發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變大時 燈變亮 而電壓表示數(shù)在變小 其原因可能是 4 小明正確連接好電路后 某次實驗中 電壓表讀數(shù)為1 8V 電流表示數(shù)為0 24A 要測量小燈泡的額定功率 應(yīng)將滑片向 選填 A 或 B 端滑動 小燈泡正常發(fā)光時電流表的示數(shù)如圖乙所示 則小燈泡的額定功率為W 5 小明認為利用該實驗還可以測出燈泡的燈絲電阻 于是他根據(jù)以上測得的兩組電壓和電流計算出燈絲電阻后發(fā)現(xiàn)兩次測量的燈絲電阻相差較大 其原因是 電壓表測滑動變阻器兩端電壓 A 0 75 燈絲電阻隨溫度的升高而增大 例4 2018 河北 用如圖1所示的裝置探究 電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系 相同燒瓶內(nèi)裝滿了煤油 1 燒瓶中裝入的煤油是 選填 導體 或 絕緣體 2 請根據(jù)實物電路 在虛線框圖2內(nèi)畫出對應(yīng)的電路圖 絕緣體 3 為達到實驗?zāi)康?選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應(yīng) 通過R1的電流通過R2的電流 4 通電一段時間后 乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大 說明 5 小紅用如圖3示的裝置 進一步探究 電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系 經(jīng)多次實驗測量 收集實驗數(shù)據(jù) 繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流的關(guān)系圖像 根據(jù)焦耳定律可知 圖4中能正確反映h I關(guān)系的是 拓展 用Q I2Rt可以算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量 能用Q UIt計算電流通過任何用電器產(chǎn)生的熱量嗎 請用實例說明原因 相等 小于 在電阻和通電時間相等時 電流越大產(chǎn)生的熱量越多 A 不能 含有電動的電路 電流做的功大部分轉(zhuǎn)化為機械能 有一小部分轉(zhuǎn)換化內(nèi)能 即發(fā)熱了 W UIt Q 4 2017 杭州 如圖是小金研究電動機轉(zhuǎn)動是否對小燈泡的亮度有影響的電路圖 開始小金先抓住轉(zhuǎn)軸合上開關(guān) 觀察小燈泡的亮度 接著放開轉(zhuǎn)軸讓電動機轉(zhuǎn)動 繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化 已知 小燈泡的電阻為R 電動機線圈電阻為r 電源電壓為U 由此請你回答 1 在電動機未轉(zhuǎn)動時 t時間內(nèi)電流在電路中產(chǎn)生的熱量為 填寫表達式 2 在電動機轉(zhuǎn)動時 電流所做的功電流在電路中產(chǎn)生的熱量 選填 大于 等于 或 小于 3 小金判斷電動機轉(zhuǎn)動后小燈泡會更亮 你認為小金的判斷正確嗎 并根據(jù)學過的知識給以解釋 大于 錯誤 電動機轉(zhuǎn)動后 電動機會消耗一部分能量 使得電功轉(zhuǎn)化而成的內(nèi)能減小 故燈泡的亮度會變暗