B 电功和电功率.doc

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1、B 电功和电功率教学目标：（1）理解电功、电功率。（2）理解额定功率、实际功率。（3）理解简单的串联、并联组合电路中的电功、电功率。教学重点：电功和电功率。教学难点：（1）区别额定功率和实际功率。（2）正确分析用电器不同连接方式中，用电器两端的电压与通过用电器的电流。教学方法：（1）通过从能量转化和守恒角度对电功概念的深入学习过程，认识“类比”的科学方法。（2）通过对小彩灯连接方式的研究过程，认识“实验探究”的方法。（3）通过观察灯泡工作情况的变化，懂得用观察和实验处理实际问题的方法。教学过程：一、电功1电功的定义在电路中，导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动而形成电流，此过程中电场力对

2、自由电荷所做的功叫电功电流做功实际上就是电场力对电荷做功，电流做功的过程就是电荷的电势能转化为其他形式能的过程。公式：W qU= UIt (适用于任何电路)，W I2Rt t (适用于纯电阻电路），单位：焦耳，符号J。2.关于电功、电热的计算问题关于电功、电热的计算，一定要弄清是否是纯电阻电路纯电阻电路中，电功等于电热：WQUItI2Rtt非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，电功大于电热：WQ，这时电功只能用WUIt计算，电热只能用QI2Rt计算，两式不能通用【例题1-1】一根电阻丝，通过2 C电荷量所消耗的电能是8J.若在相同的时间内通过4 C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()

3、A4V，16J B8V，16J C4V，32J D8V，32J【难度】A【答案】D【解析】设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则W1q1U1即82U1，所以U14 V设后来所加电压为U2，电功为W2，则I2，又I1解得U2U14 V8 V，W2q2U248 J32 JD正确【针对训练1-1】有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V,60 W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( )A.日光灯最多B.电烙铁最多C.电风扇最多D.一样多【难度】A【答案】B【解析】 电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它就是用来产热。而日光灯和电风扇

4、是非纯电阻用电器，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)，故只有B正确。二、电功率1.定义：单位时间内电流所做的功叫电功率。2.计算公式：适用于任何电路。只适用于纯电阻电路。3.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额U额I额。(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。4.关于电源的输出功率问题(1)电源的功率(电源的总功率)PEEI(2)电源的输出功率P出UI(3)电源内部消

5、耗的功率PrI2r(4)电源的效率：(最后一个等号只适用于纯电阻电路)电源的输出功率P，电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为Pm.【例题2-1】三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V，它们的额定电流都为0.3 A若将它们连接成图甲、乙所示的电路，且灯泡都正常发光(1)试求图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能【难度】B【答案】(1) 0.045W(2) 见解析【解析】(1)由题意，在图甲电路中，电路的总电流I总IL1IL2IL30.9 A，U路端EI总r2

6、.55 VUR2U路端UL30.05 VIR2I总0.9 A电阻R2消耗的电功率PR2IR2UR20.045 W.(2)图甲电源提供的电功率P总I总E0.93 W2.7 W图乙电源提供的电功率P总I总E0.36 W1.8 W由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P总P总，所以，图乙电路比图甲电路节能【点评】求解此题应把握以下两点：(1) 区分P总、P出、P内，其联系P总P出P内(2) 对可变电阻的功率要选择恰当的功率表达式来求解【针对训练2-1】如图所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则()

7、 AR1接在电源上时，电源的效率高 BR2接在电源上时，电源的效率高 CR1接在电源上时，电源的输出功率大 D电源的输出功率一样大【难度】B【答案】A【解析】电源的效率，由于UBUC，故R1接在电源上时，电源的效率高，A项正确，B项错误；将电阻接到此电源上，电阻的UI图象与电源两端电压与电流关系图象的交点表示将这个电阻接到此电源上输出电压和电流，当电流是最大电流的一半时，即内外电阻相等是输出功率最大，由图可知当电源两端接R2时输出功率最大，C、D项均错误【例题2-2】 如图所示，用输出电压为1.4V，输出电流为100mA的充电器对内阻为2的镍氢电池充电，下列说法中正确的是() A电能转化为化学

8、能的功率为0.12W B充电器输出的电功率为0.14W C充电时，电池消耗的热功率为0.02W D充电器把0.12W的功率储蓄在电池内【难度】B【答案】ABC【解析】充电器对电池的充电功率为P总UI0.14W，电池充电时的热功率为P热I2r0.02W，所以转化为化学能的功率为P化P总P热0.12W，但电池储蓄的是能量不是功率，故D错【针对训练2-2】 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝对空气加热，得到热风将头发吹干设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有() AIUP BPI2(R1R2

9、) CIUP DPI2(R1R2)【难度】B【答案】CD【解析】PUI，C正确，A错误；由于一部分功率转化为机械能，则PI2(R1R2)，D正确，故答案选CD三、焦耳定律电流通过电阻时产生的热量与电流的平方成正比，与电阻大小成正比，与通电时间成正比，即 QI2Rt。电功、电热及电功率三者的区别与联系电功W电热Q电功率P物理意义电流通过电路时的功，即在电场力的作用下电荷定向移动所做的功电流通过导体电阻时所产生的热表征电流做功快慢的物理量，即电流的功与做功所用时间之比能量转化情况消耗电能转化为其他形式的能(如内能、机械能、化学能)消耗电能只转化为内能表达式WIUtI2RttWqUIUtQI2Rt（

10、焦耳定律）PIUPIUI2R适用条件任何电路纯电阻电路(1) 纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等(2) 非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即WUItI2Rtt是通用的，没有区别，同理PUII2R也无区别，在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即WUIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能；另一小部分不可避免地转化为电热QI2Rt，这里WUIt不再等于QI2Rt，应该是WE其他Q，电功就

11、只能用WUIt计算，电热就只能用QI2Rt计算【例题3-1】 规格为“220V，1000W”的电炉，求：(1)电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；（2）电炉的电阻。【难度】A【答案】4.5A 48.4【解析】（1）由P=UI知，电炉正常工作时：I额=P额/U额 =1000/220A 4.5A（2）电炉的电阻：R=U额2/P额=2202/1000 =48.4【针对训练3-1】 一只“220V 45W”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是( )A、45JB、220JC、2700J D、9900J【难度】A【答案】C【解析】 Q=P额t=45W60s=2700J；另外我们也可以用另一种解法：

12、由P=UI知，电炉正常工作时：I额=P额/U额 ；R=；一分钟内产生的热量Q=I额2Rt=（P额/U额）2Rt=2700J。课后作业【基础】1.电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用_来工作的。而计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了_。 2.某加热装置的工作原理如图所示，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变，它有加热和保温两个工作状态。当开关S1接b，S2断开时，它是处于状态，此时电路功率为P1；当开关S1接a，S2闭合时，电路功率为P2，则P1P2。3.如图1所示，额定功率为2W的小灯泡与一个阻值为4的电阻串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光。则通电1分钟，小灯泡产

13、生的热量是（ ）A80J B120J C540J D无法判断4.家用电吹风由电动机和电热丝等组成，为了保证电吹风的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝发热和不发热时，电动机都能正常工作。如下图所示电路中符合要求的是（ ）5.电流通过导体时导体会发热，根据这个道理可制成（ ）A电风扇 B电铃 C电炉 D发电机6.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2，线圈中电流为10A。这台电动机正常工作1S消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）AW=3800J，Q=200J BW=3800J，Q=3800J CW=72200J，Q=200JDW=72200J，Q=380

14、0J 7、有两根阻值分别为的电阻丝，分别采用下图所示的四种方法接在同一电源上后，相同时间内产生的热量最大的是 （ ）8、一个电炉接在220V的电路上时用10min可以烧开一壶水，若该接在110V的电路上（忽略散热等因素影响），烧开这壶水需要的时间为（ ）A10min B20min C 30min D40min 9、小洁家购买了一台电饭锅，在使用时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是（ ）A.电压太高B.导线太粗 C.导线太细D.导线太短 10、在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，老化更快。原因是

15、连接处（ ）A电流比别处小，产生的热量多 B电流比别处大，产生的热量多C电阻比别处小，产生的热量多 D电阻比别处大，产生的热量多 11关于电功的说法中，错误的是 ()A导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功B电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程C电流做功消耗的能量，由电源供给D电功就是电能12关于电功和焦耳热，下列说法错误的是()A在纯电阻电路中，计算电功可用公式WI2RtB在非纯电阻电路中，计算电功可用公式WI2RtC在非纯电阻电路中，计算焦耳热可以用QI2RtD在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用QUIt13标有“220 V,40 W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5 min，它们产

16、生的热量()A一样多B电灯最多C电扇最多 D电烙铁最多14两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“100 ，10 W”和“20 ，40 W”，则它们的额定电流之比为()A.5B.20C.10 D1200015下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是()AQUIt BQI2RtCQt DWPt16两只灯泡分别接在两个电路中，下列判断正确的是()A额定电压高的灯泡较亮B额定功率大的灯泡较亮C接在电压高的电路两端的那只灯较亮D在电路中实际功率大的灯较亮17一台电动机的输出功率是10 kW，这表明该电动机工作时()A每秒消耗10 kW电能B每秒对外做10 kW功C每秒消耗10 kJ电能

17、D每秒对外做10 kJ功18、若已知电风扇电动机内阻为R，当电风扇正常工作时，测出加在电动机两端的电压为U，能否利用 P=计算电动机的输入功率，你判断依据是什么？若电风扇接通电源后，风扇叶片不转动，为什么容易出现电动机线圈过热着火的危险.19、电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而若暂时不用也要接在电源上，这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。所以，有时采用如图8所示电路，在暂不需要焊接时，断开S，使电烙铁处于预热状态；当需焊接时，闭合S，就能很快达到焊接温度。现用“220V25W”的电烙铁，若灯炮在预热状态时的电阻为800欧，则预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦？整个电路消耗的功率是电烙铁正

18、常工作时的百分之几？20、电饭锅的原理如图所示。煮饭时开关S是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（当时的温度大约为103）保温时开关S自动断开，黄灯亮。电阻R1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者的大小应有什么关系？为什么？通常情况下用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能不起作用，这是为什么？21、电吹风是现代家庭常用的电器，如图是小华家中使用的电吹风使用过程中，她发现电吹风既可以吹热风，又可以吹冷风，根据这个现象她断定：在电吹风中有带有风扇的是电动机和可以发热的电热丝根据电吹风能够单独输出冷风的现象，她认为电动机和电热丝是并联的，下图是她根据现象分析画出的两个

19、电路图(1)你认为上述两个电路，哪一个更符合实际情况(2)小华查看说明书得知，该型号电吹风吹热风时的功率为460 W，吹冷风时的功率为20 W，求电吹风正常工作且吹热风时，电热丝的功率、电阻及1 min内电流通过电热丝所产生的热量【拔高】1.有两个电热器接到同一电源上，甲由两条不同的电阻丝R1、R2（R1R2）并联构成，乙由两条相同的电阻丝R3并联构成，已知R1+R2=2R3，若两电热器分别给相同容器内等温等质量的水加热，则升温快的是（ ）A 放甲电热器的容器 B 放乙电热器的容器C 一样快 D 无法确定 2.一根电阻丝，接在电压恒为U的电路中，在时间t内放出的热量为Q；若截去一半，仍然接在该

20、电路中，在相同的时间内放出的热量为（ ）： AQ/2 BQ C2Q D4Q 3.有三根电阻丝，接在电压恒定不变的电源上，产生的热量全部用来烧水，要使用同一壶水在最短的时间内烧开，那么这三根电阻丝应是( )A三根串联 B三根并联C两根串联起来，再跟第三根并联 D两根并联起来，再跟第三根串联 4.小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R1的阻值是 实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是 W，此时，电阻R1在10min内产生的热量为 _J5如图256所

21、示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作如果再合上S2，则下列表述正确的是()图256A电源输出功率减小BL1上消耗的功率增大C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大6电动自行车因轻便、价格相对低廉、污染和噪音小而受到市民喜爱某国产品牌电动自行车的铭牌如下，则此车所配电机的内阻为()规格后轮驱动直流永磁电机车型：20电动自行车电机输出功率：175 W电源输出电压：36 V额定工作电压/电流：36 V/5 A整车质量：40 kg额定转速：240 r/minA.7.2 B0.2 C7.0 D7.4 7下面列出了不同品牌的电视机、电冰箱、电风扇

22、和空调机铭牌上的主要项目，试判断：正常工作时，其中功率最大的是()AB C D8（双选题）一台直流电动机的额定电压为U，额定功率为P，电动机的线圈电阻为R，电动机接上电源后正常工作时的电流为I，则下列判断中正确的是()AIU/P BIP/UCIU/R DIP/U9（双选题）用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑煮水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么()A当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t sB当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t sC当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t sD当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要16t s10（双选

23、题）如图258所示，电阻R20 ，电动机的线圈电阻R10 .当开关断开时，电流表的示数是I，电路消耗的电功率为P.当开关合上后，电动机转动起来若保持电路两端的电压U不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()图258AI3I BI3ICP3P DP3P11（双选题）把标有“220 V,100 W”的A灯泡和“220 V,200 W”的B灯泡串联后接入220 V的电路中，如果导线电阻忽略不计，不考虑温度对电阻的影响，则有()AA、B两灯泡的电阻之比为RARB12BA、B两灯泡在串联电路中的电压之比为UAUB21CA、B两灯泡在串联电路中消耗的功率之比为PAPB21DA、B两灯泡在串联电路中产

24、生的热量之比为QAQB1212、如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10，电源电压不变。当开关S接1时，电压表的示数为6V，电流表的示数为1A。求：（1）R2的阻值是多少？（2）当开关S接2时，电压表的示数为多大？若通电1min，电阻R2产生的热量是多少？ 13如图257所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻R的UI图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：图257(1)电源的输出功率P出是多大？(2)电源内部损耗的电功率P内是多少？(3)电源的效率是多大？14、一只开水煲的铭牌如图，内部由开关和电热丝组成求：产品名称：开水煲额定频率：50Hz额定功率：1100W额定电压：220V容量：

25、1.2L型号：JKY-12C09C（1）正常工作时，通过内部电热丝的电流；（2）内部电热丝的电阻；（3）额定电压下工作5min消耗的电能 15、标有“6V、3W”字样的小灯泡与最大阻值为10的滑动变阻器串联在电路中。当变阻器连入电路中的电阻为6时灯正常发光。（不考虑灯泡电阻受温度影响，电源电压不变）求：（1）灯泡电阻、电源电压； （2）灯泡正常发光1min，变阻器产生的热量。16、某一电饭锅，内部电路如图7所示。R1是加热电阻，R2是限流电阻，R2阻值为484，煮饭时，接通电源(220V)、闭合手动开关S1，电饭锅处在加热状态。当锅内食物温度达到103时，开关S1会自动断开，断开后若无外力作用

26、则不会自动闭合。S2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80时会自动断开，温度低于70时会自动闭合。问：(1)若接通电源后没有闭合开关S1，那么电饭锅能将饭煮熟吗?为什么?(2)在一个标准大气压下若用这种电饭锅烧水，则开关S1的自动断电功能不起作用，这是为什么?(3)在加热情况下，电饭锅消耗的电功率是1000W，求R1的阻值。(4)在保温情况下，电饭锅消耗的电功率是多少？17、浴霸是安装在浴室内供取暖和照明的家用电器，某品牌浴霸的铭牌和简化电路如图14所示，L为照明灯，L1和L2是两个功率均为275 W的红外线取暖灯额定电压额定频率额定功率照明取暖220V50HZ40W550w（1）浴霸工作

27、时，为了使取暖功率达到最大值，应闭合的开关是 （2）照明灯工作时，它的电阻是多大？（3）三灯同时正常工作半小时，消耗多少电能？ 18电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态图259是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝图259(1)自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由(2)要使R2在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1R2应该是多大？19用某一直流电动机提升重物的装置，如图2510所示，重物的质量m50 kg，电源电动势E110 V，不计电源内阻及各处摩擦当电动机以v0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中

28、电流强度I5.0 A(g取10 m/s2)图2510(1)由此可知，电动机线圈电阻R是多少？(2)用此电动机提升质量为m20 kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少？参考答案【基础】1、电流的热效应（或电流通过用电器产生热量） 散热（或防止电热带来的危害、给计算机降温） 2、保温 14 3. B4. B5. C6. A7. D8. D9. C10. D11. D12. B13. D 14. C 15. B16. D17. D 18. 因为电动机不是纯电阻，电动机的输入功率不等于电流流过电动机时电动机的发热量，只能用P=UI计算电动机输入功率。若电风扇不转动，电动机的输入功率没有转化为

29、机械功率，全部用于线圈的发热，此时P=UI 等于P=，线圈的电阻很小，所以单位时间的发热量很大，因此容易出现线圈过热着火现象19. P1=12.5瓦；PP1=70.8% 20、R1应该远大于发热板等效电阻。 21、(1)乙电路更符合实际情况(2)440 W110 2.64104 J【拔高】1. B2. C3. B4. 10 0.4 60 5. C 6. B7. D 8. BC9. BD10. BD11. BC12、（1）I1=0.6A； I2=II1=1A0.6A=0.4AR2=15 （2）当开关S接2时，电阻R1被短路，电压表的示数为零Q=t =60s=144J13. (1) 4 W(2)

30、2 W(3) 66.7% 根据题意从A图线可读出 E3 V，r 0.5 ，从B图线可读出R1 .由电源E3 V，r0.5 与R1 组成的闭合电路中，IA2 A，则P出I2R4 W，P内I2r2 W，P总IE6 W，所以66.7%.14、（1）5 A （2）44 （3）3.3105J15、（1）灯正常发光时的电流 I=0.5A灯泡电阻为RL=12 电源电压U=UL+IR=6V+0.5A6=9v(2)变阻器产生的热量Q=W=URIt=I2Rt =(0.5A)2660s=90J16、(1)不能，因为当锅内温度达到80时，S2自动断开，电饭锅进入保温状态。(2)因为在一个标准大气压下，水的沸点是100

31、，达不到103，所以S1不会自动断开。 (3) 48.4 (4)90.9W 17、（1）S1 S2 （2）1210 （3）0295kwh或1.06106J 18. (1)见解析(2)(1)1(1)在纯电阻电路中，电功率P，可以知道，S接通时，R1被短路，电阻丝R2的功率最大，电饭锅处于加热状态S断开时，线路电阻变大，电阻丝R2上的电压减小，电功率变小，电饭锅处于保温状态(2)加热状态时的功率：P热保温状态时的功率：P温2R2由于P热2P温，则2，解得：.19 (1)4.0 (2)2.25 m/s(1)由题意可知，电动机输入的电能一部分转化为线圈的内能，一部分对外输出转化为被提升重物的机械能，由能量的转化和守恒定律可得：UII2Rmgv解得R 4.0 .(2)由UII2Rmgv得v m/s2.25 m/s.