1、97电功、电功率巩固提高电功、电功率巩固提高漫画释义知识互联网知识导航电流的热效应 导体中有电流通过的时候, 导体要发热, 这种现象叫做电流的热效应.电热 电流通过导体产生的热量焦耳定律电流通过导体时产生的热量 Q 等于电流 I 的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 .公式: 2QIR 焦耳定律适用于纯电阻电路, 也适用于非纯电阻电路.模块一 电热的探究与应用夯实基础【例 1】 如图所示的家用电器中, 利用电流热效应工作的是( )使用这些用电器, 热量是从哪里来的呢?99D电视机A电熨斗 B电风扇 C电冰箱【答案】 A【例 2】 将一台“220V 100W”的电风扇、一个“22
2、0V 100W”的充电器、一把“220V 100W”的电烙铁分别接到 220V 的电源上, 在相同时间内, 通电后产生热量最多的是( )A电烙铁 B充电器 C电风扇 D一样多【答案】 A【例 3】 如果超导体技术能够在常温实现, 那么你将会把超导体应用到下列哪种用电器中呢? ( )A. 白炽灯泡 B. 电风扇 C. 电烙铁 D. 电饭锅【答案】 B【例 4】 标有“220V 40W”的电烙铁, 接在 220V 的电源上, 该电烙铁每分钟产生的热量是J, 10h 消耗的电能是 kWh.【答案】 2400 0.4【例 5】 有甲、乙两只电炉, 已知电炉电阻 R 甲 R 乙 , 现将两只电炉分别接入
3、电源电压为 220V的电路中, 在相同时间内, 通过两电炉的电阻丝的电流 I 甲 I 乙 , 两电炉的电阻丝放出的热量 Q 甲 Q 乙 . (均选填“” 、 “R 乙 )给烧瓶中的煤油(煤油质量相同)加热, 然后观察插入密封烧瓶里的温度计温度上升的高低, 比较电阻丝放热的多少. 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问题: 探究产生电热的多少与电阻的关系时, 应闭合开关 , 断开开关 【答案】 S2, S1【例 11】 如图是某实验小组在“探究影响电流通过电阻丝产生热量的因素”时设计的一个实验方案：将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封, 用三段阻值不同的电阻丝 (R1
4、 R2 R3)分别给三个烧瓶中的空气加热. 请回答下列问题：(1)如图所示的电路要研究的是电流产生热量的多少跟_大小的关系. R1 R2a b气球R3cS101(2)实验中, 通电一段时间后, 体积变得最大的是气球_(选填“ a”、 “b”、 “c”或“一样大”). 由此可以得到的结论是：在通电时间和_一定时, _. 【答案】 (1)电阻 (2)c; 电流; 电阻丝的电阻越大, 电流通过电阻丝产生的热量越多模块二 纯电阻电路分析知识导航1比例法： 1212URPIWR串 联 （ 一 定 ）; 1221IRPUWR并 联 （ 一 定 ）; 同一用电器( R一定)122112IUPI不管串联还是并
5、联 1212PW总 总 ， 2利用公式 WUIt(适用于任何电路); 2UPIR(适用于纯电阻电路)进行计算夯实基础【例 12】 如图是某家用电热器内部电路结构示意图, 其中 R1、 R2为加热电阻丝( R1R2)电阻丝有四种连接方式可使电热器提供不同的发热功率, 其中发热功率最大的连接方式是( )【答案】 D【例 13】 把两个完全相同的电阻丝串联后接在电压为 U 的电源上, 它们在时间 t 内产生的热量为 Q1; 若把它们并联起来接在同一电源上, 在相同的时间内产生的热量为 Q2, 则( )A Q1 Q214 B Q1 Q241 C Q1 Q212 D Q1 Q221【答案】 A【例 14
6、】 用电热丝烧水, 当电压为 U 时, t 秒内可将水烧开.如果电压降为原来的一半, 则同样烧开这些水所需的时间应为( )A t4 B t2 C2 t D4 t【答案】 D【例 15】 在“家电下乡”活动中, 小明家买了一台电烤箱, 其内部简化电路如图所示, R1和R2均为电热丝. 电烤箱说明书中的铭牌如下表所示, 根据表格中的参数, 回答下列问题: (1)电路中 R1的阻值; (2)电烤箱在高温档正常工作 5min 所消耗的电能; (3)电烤箱在低温档正常工作时, R2的功率【答案】 (1)S2闭合时, 电烤箱处于高温档, R1工作, R1= 0W(2V)高PU=44(2)电烤箱在高温档正常
7、工作 5min 消耗的电能为： W=P 高t=1100W300s=3.3105J (3)S2断开时, 电烤箱处于低温档, 此时 R1、 R2都工作, 设此时通过电阻 R2的电流为I：I= PU低 = 0V4W=2.0A, R2的电阻为： I= 12U, R2= 1I= 40A.V=66R2消耗的功率为: P2=I2R2=2.0A2.0A66=264W【例 16】 如图所示的电路中, 闭合开关 S 后, 电流表 A1的示数为0.2A, 电流表 A2的示数为 0.8A, 此时, 电阻 R1和 R2消耗的功率之比是( )A1：3 B3：1 C1：4 D4：1【答案】 B能力提升【例 17】 一只标有
8、“220V 1000W”的电热水器, 若工作电压在 220V10%的范围内波动, 那么它的实际功率的变化范围大约是_W【答案】 810W1210WX X 牌电烤箱额定电压 220V高温档 1100W额定功率 低温档 440W电源频率 50Hz103【例 18】 将标有“PZ 220V 60W”的白炽灯 L1和标有“PZ 220V 100W”的白炽灯 L2串联后接在 220V 的照明电路上, 消耗的电功率分别为 P1和 P2, 若将 L1和 L2并联后接到同一照明电路上, 消耗的电功率分别为 P3和 P4, 则以下关系正确的是( )(不考虑灯丝电阻的变化)A P4 P3 P2 P1 B P4 P
9、3 P1 P2 C P2 P1 P4 P3 D P1 P2 P4 P3【答案】 B【例 19】 (多选)L 1、L 2两盏电灯的额定电压相同, 均为 U, 额定功率 P 额 1 P 额 2, 把它们接入电源电压为 U 的电路中, 下列说法中正确的是( )A两灯串联使用时, 实际功率 P1 P2B两灯并联使用时, 实际功率 Pl P2C串联时两灯消耗的总功率 P 总 P 额 2D并联时两灯消耗的总功率 P 总 P 额 1【答案】 AC【例 20】 有两个规格不同的小灯泡 L1、L 2(小灯泡电阻变化可忽略)和一个输出电压保持不变的电源 E. 如果将 L1和 L2 串联起来接在电源 E 两端, 它
10、们的实际功率之和为 P. 如果只将 L1接在电源 E 两端, L 1的实际功率是 1.5P. 如果将 L1和 L2并联起来接在电源 E两端, 则它们的实际功率之和为_. 【答案】 4.5P【例 21】 将两个定值电阻 R1、 R2并联在电压为 U 的电源两端, R1消耗的功率为 P1, R2消耗的功率为 3P1, 当把它们串联在电压为 4U 的电源两端时, 下列说法正确的是( )A R1两端的电压为 U B R2消耗的功率变小C通过 R2的电流变小 D两个电阻消耗的总功率为 12P1【答案】 D模块三 非纯电阻电路计算知识导航电功与电热(1)在纯电阻电路中, 电功等于电热： W=Q即电能全部转
11、化为内能： UIt=I2Rt U=IR, 也即欧姆定律成立. 此时有： UIt=I2Rt=(U2/R)t(2)在非纯电阻电路中, 电功大于电热： W Q即电能只有一部分转化为内能, 另一部分转化为机械能、化学能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E 其它 I2Rt U IR, 也即欧姆定律不成立. 夯实基础【例 22】 电动汽车成为未来汽车发展的方向. 若汽车所用电动机两端的电压为 380V, 电动机线圈的电阻为 2, 通过电动机的电流为 10A, 则电动机工作 10min 消耗的电能为多少焦? 产生的热量是多少焦?【答案】 6380V1A60s281JPUIt . 225()SQR能力提升
12、【例 23】 闭合开关后, 用手按住玩具电动机的转子 , 不让它转动, 这时与电动机并联的电压表读数为 3V, 与电动机串联的电流表读数为 6A松手后, 电动机正常转动, 此时电流表读数为 1A这台玩具电动机正常转动时, 每秒钟有 焦耳的电能转变为机械能【答案】 2.5 按题意可求得电动机的电阻 3V0.56AURI电动机正常转动时, 电压不变, 电流为 1 A, 1s 内做的功 =3V1As3JWUIt电动机产生的热量 22=0.5s.JQIt（ ） 每秒钟电能转变成的机械能 32WQ模块四 测量小灯泡的额定电功率知识导航1原理： PUI 2器材的选择：电源、开关、小灯泡、电压表、电流表、滑
13、动变阻器各一个, 导线若干3实验电路图(如上)注意事项：(1)观察电流表、电压表、滑动变阻器的量程和允许通过的最大电流, 选择量程时电压表的105量程要大于小灯泡的额定电压, 电流表的量程要大于小灯泡的额定电流变阻器的电阻应与小灯泡的电阻相当为好, 允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流(2)断开开关, 调节滑变到最大阻值处, 使电路中的电阻最大(3)闭合开关, 调节滑变, 使小灯泡两端电压为其额定电压(4)此实验只做一次, 不用求平均值能力提升【例 24】 小鹏同学利用伏安法测量额定电压为 2.5V 的小灯泡正常发光时的功率(1)图中的电路没有连接完整, 请你把图中的元件连接完整(要求滑片
14、 P 向右移动时变阻器阻值变大)(2)在连接电路时, 开关应该 ; 滑动变阻器的滑片 P 应放在 端(填：A 或 B)(3)小鹏闭合开关, 通过调节滑动变阻器的滑片 P, 使得电压表的示数为 2.5V, 这时电流表的示数如图所示, 小灯泡正常发光时的功率是 W【答案】 (1)图略 (2)断开, B (3)0.75【例 25】 小金同学在做“测定小灯泡电功率”的实验时, 所用电源电压为 4.5V, 小灯泡额定电压为 2.5V. SL甲BAPC D丙U/V2 40.1I/A0.20.30.40 1 3乙(1)为了测出小灯泡的电功率, 请只添加一条导线完成图甲所示的实验电路的连接; (2)开关闭合前
15、, 滑动变阻器的滑片 P 应移至 端(选填“A”或“B”); 闭合开关后, 移动滑片 P 到某一位置时, 电压表的示数如图乙所示, 若要测量小灯泡的额定功率, 应将图甲中滑片 P 向 端(选填“A”或“B”)移动. (3)小金同学移动滑片 P, 记下多组对应的电压表和电流表的示数, 并绘制成图丙所示的图像, 根据图像信息, 可计算出小灯泡的额定功率是 W; 该图像不是直线, 主要原因是 . 【答案】 (1)电路连接如图：(2)A; B (3)0.5 灯丝电阻随温度升高而增大SBAPC DL107实战演练【练 1】 两个用电器, 分别标有 “1500 16W”和“1500 8W”, 将它们串联在
16、电路中, 它们的电功率之比是( )A1:2 B2:1 C1:1 D4:1【答案】 C【练 2】 将电阻为 R1的灯泡 L1与电阻为 R2的灯泡 L2串联接到电源上, 如果 R1=3R2, 在 t 秒时间内电流通过 L1所做的功 W1为 120J, 那么在这段时间内, 电流通过 L2所做的功 W2及电流通过两盏灯所做的总功 W 分别为( )A W2=120J, W=240J B W2=360J, W=480JC W2=40J, W=160J D W2=30J, W=150J【答案】 C【练 3】 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( ) A仅使电压变为原来的
17、 2 倍B仅使电流变为原来的 2 倍C电压不变, 而使用电器电阻变为原来的一半D同时改变电压为原来的 4 倍, 电阻为原来的 2 倍【答案】 C【练 4】 两个电阻, R13, R2=5, 并联后接入电路, 总电流为 3.2A, 求各支路的电流 I1和 I2各为多少? 各电阻消耗的电功率 P1和 P2各为多少?【答案】 I12A, I2=1.2A, P1=12W, P27.2W【练 5】 如图所示, 电源电压和灯 L 的电阻不变, 灯 L 上标有“6V 3W”字样当开关 S 闭合, 滑片 P 移至 a 端时, 电流表的示数为 1.0A, 灯 L 正常发光; 当开关 S 断开, 滑片 P 移至
18、b 端时, 电源电压 U 和灯 L 消耗的电功率 P 为( )A6V ; 1.5W B6V; 0.75W C3V ; 1.5W D3V ; 0.75W【答案】 B【练 6】 如图所示, 电源电压保持不变. 当电阻箱调到 10 时, 电压表示数为 3V, 此时灯 L 正常发光; 当电阻箱阻值调到40 时, 灯 L 的功率为额定功率的 94. (不计温度对电阻的影响)求：(1)电阻箱阻值为 10 时, 电路中的电流; (2)电源电压; (3)灯 L 的额定功率. 【答案】 (1) 03AI (2) 18VU (3) L4.5WP额【练 7】 如图所示电路中, 电源电压保持不变, 灯 L 标有“12
19、V 12W”字样, R212, 当 S、S 1、S 2都闭合时, 电流表示数为1.2A, 这时灯 L 正常发光(不计温度对电阻的影响). 求：(1)灯 L 的电阻值和电源电压为多少? (2)电阻 R1的阻值是多大? (3)当 S 闭合, S1、S 2都断开时, 灯 L 实际消耗的功率是多少? 【答案】 (1)当 S、S 1、S 2都闭合时, 电路如右图(V)WLURP (1 分)此时灯 L 正常发光 U UL12V (1 分)(2) IL U/RL12V/121AI1 II L1.2 A1 A0.2A (2 分)R1 U/I112 V /0.2 A60(3)当 S 闭合, S 1、S 2都断开
20、时, 电路如右图I U/(RL R2)12 V/(12+12)0.5A (2 分)PL I 2RL(0.5 A) 2123WSS1AS2R1R2L109高压送电从发电站发出的电能, 一般都要通过输电线路送到各个用电地方. 根据输送电能距离的远近, 采用不同的高电压. 从我国现在的电力情况来看, 送电距离在 200300 公里时采用 220 千伏的电压输电；在 100 公里左右时采用 110 千伏；50 公里左右采用 35 千伏；在 15 公里20 公里时采用 10 千伏, 有的则用 6600 伏. 输电电压在 110 千伏以上的线路, 称为超高压输电线路. 在远距离送电时, 我国还有 500 千伏的超高压输电线路. 那么, 为什么要采用高压送电呢? 这要从输电线路上损耗的电功率谈起, 由于远距离输送电能, 导线上的电阻比较大, 当电流通过导线时, 就会有一部分电能变为热能而损耗掉了. 电线路上损耗的电功率为 . 所以要减少电功率的损失就要降低电流(因为电2PIR阻的阻值很难再减少了). 但是 , 新的问题又出现了, 整条输送线路电流很小的话, 就会导致输送的电功率大幅度降低, 因为 . 所以为了既能保证输送的电功率不降低, 又能U让输送导线上损失的焦耳热很少, 所以就采取了用变压器提高电压后再送电的方案. 当然, 电能进入用户之前还要用变压器降压才能够使用.
