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1、滨海县玉龙初级中学王景年 1 初 三 物 理 2007 年中考专题复习第九单元电功和电热 【教学内容与目的要求】 目的要求： 1、知道电功及其单位，掌握电功的公式，知道电能表是测量电功的仪表 2、掌握电功率的概念，理解额定功率 3、理解焦耳定律，知道电热器的原理 4、会测小灯泡的电功率 【知识重点与学习难点】 1、理解电功的概念 2、理解电功率的概念，掌握电功率的计算公式 3、理解额定功率和实际功率的概念 4、理解焦耳定律及有关计算 【方法指导与教材延伸】 1、怎样理解电功这个物理量 电流做功的过程就是电能转化为其它形式能，如：内能、机械能和化学能等的过程。 电功的计算公式W=UIt是电功的基
2、本计算公式，适用于任何电路。根据W=Pt，也 可以计算电功，但是，根据I=U/R 推出的电功的两个计算公式：RtIW 2 和t R U W 2 只适用于计算将电能完全转化为内能的用电器的电功。 电功的单位是焦耳，常用的电功单位是千瓦时（度）。 1 千瓦时 = 6 106.3焦耳 2、怎样理解电功率这一物理量 电功和电功率是既有联系又有区别的两个物理量。电功率表示电流做功的快慢，即 滨海县玉龙初级中学王景年 2 电流在单位时间内做的功。公式P=UI是计算电功率的基本公式。另两个公式P=I2R， P=U 2/R，这两个公式是根据 P=UI 结合欧姆定律I=U/R 推出的，仅适用于将电能完全转 化为
3、内能的用电器或电路。 3、额定功率和实际功率 用电器上标出的正常工作时，应接到的电压叫做额定电压。用电器在额定电压下工 作（正常工作）时的功率称为额定功率。例如“220V、100W”表示这个用电器接在额定 电压 220V 下工作时，发挥的功率是100W。 实际功率是指用电器某一电压下工作时的功率，它随用电器的工作条件的变化而变 化，当实际加在用电器两端的电压为额定电压时，实际功率就等于额定功率。当加在用 电器两端的电压小于或大于额定电压时，实际功率就小于或大于额定功率，一般情况下 这是不允许的，使用用电器时，必须使加在用电器两端电压等于或接近于额定电压，这 样用电器才不至于损坏。 4、焦耳定律
4、 焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系：电 流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时 间成正比。即：Q=I 2Rt。它适用于任何用电器热量的计算。 在仅有电流热效应存在的电路中，电能全部转化成了内能，而没有转化为其他形式 的能，这时电流产生的热量等于电流所做的功。即Q=W 。再根据 W=UIt 和 U=IR 可推导 得出 Q=I 2Rt。焦耳定律的公式也可以表述为 t R U Q 2 ，用它解决某些问题比较方便，但 必须注意它适用于只存在电流热效应的电路中。 【例题选讲】 例 1、灯泡 L1和 L2串联在电路中， L1的电阻比
5、L2大，在相等的时间里，电流做的 （） A、L1灯做的功多B、L2灯做的功多C、两灯一样多D、无法确定 滨海县玉龙初级中学王景年 3 解： 两灯串联，通过两灯的电流相同，时间也相等，由W=UIt和 U=IR 得 W=I 2Rt 可知电功与电阻成正比，而L1的电阻大于 L2的电阻，所以电流通过L1做功多，本题应 选 A。 例 2、把“ 12V、8W”的电灯接到9V 的电路中，它的实际功率为多大？ 解： W V R U P W V P U R R U P 5.4 18 )9( 18 8 )12( 2 2 22 2 实 实 例 3、现有甲、 乙、丙三盏灯， 分别标有 “220V、40W” 、 “11
6、0V、40W” 、 “36V、40W” 的字样，它们均在额定电压下工作，比较它们的亮度，哪一盏灯最亮。 答： 三盏灯的亮度完全相同，因为它们均在额定电压下工作，所以它们的实际功率 也就是它们的额定功率均为40W。 例 4、一台“ 220V、1000W”的电炉，想把它改装后接到110 伏的电源上，但功率保 持不变，以下哪个措施是正确的（） A、将电炉丝截掉一半后接入电路 B、将电炉丝截掉四分之三接入电路 C、将电炉丝分成等长的两段，然后并联接入电路 D、将电炉丝截掉四分之一后接入电路 解： 根据题意要求 额实 UU 2 1 时， P 实=P额。由 R U P 2 可知要满足题设条件，只有 改变电
7、阻 R，才能满足要求。由 1 2 1 2 1 2 4 4 1 R U R U R U P 额 额 实 实 若时 12 4 1 RR，P 实才能等于 P 额。所以 12 4 1 RR是选择答案的首要依据，在上述四个 滨海县玉龙初级中学王景年 4 答案中可发现（B） （C）均满足条件，究竟两个答案谁更合理呢？我们还应该考虑当U 变化后， R 也变时， I 是否变化，对于一个能正常工作的电阻来说，它有一个额定电流， 若实际电流超过它允许的额定电流，则它必将烧毁，所以接下来应判定（B） （C）中由实 际电路中通过的电流大小。对B： 额 额 实 实 实 II R U R U R U I22 4 2 1
8、1 2 2 ， 而C选 项 每 根 电 阻 丝 上 的 电 流 额额 IRUI 12 2 1 / 2 1 显然应排除B，而选择C。 例 5、标有“ 6V、3W”的灯 L1和标有“ 6V、1W”的灯 L2串联后接在 12 伏的电源 上，求灯L1的实际功率。 解：12 3 )6( 2 1 2 1 1 W W P U R 额 额 36 1 )6( 2 2 2 2 2 W V P U R 额 额 0, 9 4 3 ,3 4 1 3 1 36 12 1122 21 2 1 2 1 PLLUU VUUVUU R R U U L 无法工作电路断路会烧毁 串联 额 例 6、今有“ 6V、6W”的电灯L1和“
9、6V、1.5W”的电灯 L2各式各一盏，把它们分 别接到电压6 伏的电源上，要求两灯具有同样的亮度，应在哪一盏灯的电路里串联一个 电阻？阻值为多大？ 解： U=伏 额额 6 21 UU 若 L1、L2直接接入6 伏电路上均能正常发光，即P1=6 瓦， P2=1.5 瓦。 今要求两灯具有相同的亮度，即L1的实际功率与 L2的额定功率相同： P1=P2=瓦 额 5 .1 2 P 滨海县玉龙初级中学王景年 5 1L 1P =1.5Wx R U=6V 1LL2 V A S L1的电路中应串联一个电阻RX起分压作用，如图所示 6 6 )6( 2 1 2 1 1 2 W V P U R R U P L 额
10、 额 欧由分压原理可得 伏伏伏串联 伏欧瓦 6: 336 365 .1 1 12 111 LX L RR UUU RPU 答： 应给“ 6V、6W”的电灯串联一个6 欧的电阻。 例 7、如图所示，两盏灯L1和 L2串联接入电路，合上开关后两灯均正常发光，电压 表和电流表均有示数，突然两灯先后熄灭，同时发现电压表示数变为零，电流表示数先 增大后变为零，电路发生故障的首要原因是（） A、L1断路B、L2断路 C、L1短路D、L2短路 解： 应选择 C。 电压表示数突然变零，有可能是L2断路，也可能是 L1短路。由于题中两灯是先后熄灭， L2断路不会出现这种情况。如果 L1短路，电路中电流增大，导致
11、 L2的消耗功率过大而烧 毁，因而出现L1先熄灭 L2紧接着熄灭的情况，所以本题只有选 C 才是正确的。 例 8：如图所示，一个标有“6V ，3.6W”字样的小灯泡L 和最大阻值为50的滑动 变阻器 R 串联后接在电源电压U 恒为 6V 的电路中， 设灯泡电阻不变，则下列判断 不正确的是（） A无论如何移动滑片P，电路中总功率不会超过2W B移动滑片P，电路中总功率最小值为0.6W C当滑片 P滑到某个位置时，L 和 R 的电功率相等 D当滑片 P 由a滑向b的过程中，灯泡L 的电功率一直是减小 解：电路中小灯泡L 和滑动变阻器R 串联，电源电压U=6V 。当变阻器R 的滑片在a端 时，0 a
12、 R，则此时灯泡两端电压为6V，其功率为3.6W。 滨海县玉龙初级中学王景年 6 2 2 6 10 3.6 L L L VU R PW 滑片 P 在b端时，电路总电阻最大，电路中总功率最小，此时50 b R。 2 2 6 0.6 1050 Lb VU PW RR 最小 当滑片 P 滑至某一位置，使接入电路的电阻10 PL RR时，其两端电压相等， L 和 R 电功率相等。 当滑片P 由a滑向b的过程中，电路总电阻逐渐增大，电路中电流逐渐减小，由 2 LL RI R知，灯泡L 的电功率一直是减小。答： 选 A 。 例 9：如图所示，小灯泡L 标有“ 6V 3.6W” ，滑动变阻器R 最大值为10
13、 欧，当滑片P 移到a端，小灯泡正常发光。试求： 电源电压和小灯泡电阻。 当滑片P 移到b端时，闭合S，你还能求出哪些物理量？ 【解析 】 ：这是一道结论开放的电学综合题，主要考查学生对电学 知识综合运用的能力，考查知识多、覆盖面广。 当滑片移到a端时， L正常发光，此时电源电压U=6V ，则 2 /PUR得小灯泡的电阻为 2 2 6 10 3.6 L V U R PW 当滑 P 滑到b端时： 电路中的总电阻：20 abL RRR 总 电路中的总电流： 6 0.3 20 U V IA R 总 总 电路中消耗的总功率：60.31.8PUIVAW 总总 电灯 L 消耗的功率： 2 2 0.3100
14、.9 LL PI RAW 滑动变阻器消耗的电功率：0.9 L PPPW滑总 答案 ：电源电压U=6V 小灯泡的电阻10 L R 滨海县玉龙初级中学王景年 7 电路中的总电阻R总=20电路中的电流 0.3IA 电路中消耗的总功率 1.8PW 总 电灯L 消耗的功率0.9 L PW滑动变阻器消耗的电功率0.9PW 滑 滑动变阻器两端电压3 ab UV 例 10：如图是供电设备向居民楼用房户输电的示意图。为保证居民楼内的用户所有用电 器 都能正常工作，居民楼的输入导线间的电压必须保证为220V，当居民楼内消耗的功率为 44 千瓦的时候，问： 通过输电线的电流为多少安？ 若输电线的总电阻为0.1 欧，
15、供电设备的输出电压是多少伏？ 居民楼内由于家用电器的增加，将向供电部门申请“增容”，即增加用电功率，当 居民的用电器的额定功率由44 千瓦增加到88 千瓦所有用电器均在正常工作时，输电线 路损失的功率比“增容”前增加了多少？ 若要求减少输电线损失的功率，用学过的公式及知识说明应采取的措施。 【解析 】 ： 44000 200 220 PW IA UV 户 2000.120UIRAV 线线 22020240UUUVVV 输户线 88000 400 220 PW IA UV 户 2 2 2000.14000PI RAW 增前线 2 2 4000.116000PIRAW 增后线 1600040001
16、2000PPPWWW 增后增前 由 2 PI R 损线 可知，导线上损失的功率与电流的平方和导线的电阻有关，减小输电线 损失的电功率时，为保障用户的用电器正常工作，I 不能减小，只能减小R线，R 线 随导 线长度的变短而变小，随横截面积变大而变小，还跟材料有关。因居民楼到供电设备间 距离不能变短，所以导线的长度不能变短，减小输电线的电阻应换用较粗的导线或改变 输电线的材料（例如：铝线换成铜线），从而达到减小输电线损失功率的目的。 滨海县玉龙初级中学王景年 8 例 11：如图，是常见的静脉滴注装置。为了解冬季输液患者冰凉的感觉， 小锐设想在导管外添加一个电加热器，使药液在流动中加热。他收集了相 关数据： 药液 M=500 克， 33 1.0 10/千克米， 3 4.2 10c水 焦 / （千 克? ） ，一般滴注时间50t分钟，针头与瓶内液面竖直高度1 米（不 考虑其他热损失） 不过若患者血压与针头处液体压强相等，则患者血压相当于多少毫 米汞柱？ 若使药液从5加热到 35，该加热器电功率应多大？ 为了解除患者冰凉的感觉，请你再提出一种可行的
