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1、专题15 电能与电功率 知识点1电能与电功 1、电能：是一种能源，可以让各种各样的用电器工作。 跟机械能、光能、内能、太阳能、化学能一样属于能量。 电能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。 2、电功：电流通过某段电路所做的功叫电功，用W表示。 单位是焦耳，简称焦，符号是J，生活中常用千瓦时，符kW.h，又叫度。1kWh=3.6x106 3、公式：W=UIt，公式中U表示电路两端电压，单位是伏（V）；I表示通过电路的电流，单位是安（A）；t表示通电时间，单位是秒（s）；W表示电功，单位是焦（J）。 4、电功影响因素：与电流的大小、电压的高低和通电时间的长短都有关。 5、电流做功形式：通过各种用电器使
2、其转动、发光、发热、发声等都是电流做功的表现。 6、电流做功的实质：电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化成其他形式的能，用电器就消耗了多少电能。 7、推到公式：W=UIt=（U2/R）t=I2Rt。 例1（2018湘西州）以下所列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是（） A电风扇 B电水壶 C电饭煲 D电视机 【答案】A 【解析】 在常见的家用电器中，电风扇主要把电能转化为机械能；而电水壶、电饭煲主要把电能转化为内能；电视机主要将电能转化为光能和声能。 例2（2018桂林）如图所示，电源电压恒定，R1的阻值为20，R2的阻值为10当S闭合
3、，S1、S2断开时，电流表的示数为0.5A求 （1）电源电压； （2）通电10s内电路消耗的总电能； （3）当S、S1、S2都闭合时，电流表的示数变化了0.4A则R3的阻值是多大？ 【答案】 （1）电源电压为15V。 （2）通电10s内电路消耗的电能为75J。 （3）R3的阻值为100。 【解析】 （3）当S、S1、S2都闭合时，R2被短路，此时R1和R3并联接入电路中，电流表测干路中的电流，此时的总电阻要小于R1， 当S闭合，S1、S2断开时，R1和R2串联接入电路中，此时的总电阻要大于R1， 所以，R1和R3并联的总电阻小于R1和R2串联的总电阻， 由欧姆定律可知，当S、S1、S2都闭合时
4、，干路中的电流变大， 故并联后干路中的电流为：I=0.4A+0.5A=0.9A； 通过R1的电流为：I1=0.75A； 由并联电路的电流特点可得，通过R3的电流为：I3=II1=0.9A0.75A=0.15A； 则R3的阻值为：R3=100。 知识点2电能表 1、作用：测量电功（或消耗的电能多少）。 2、电能表的参数及其义 “220V50Hz”：个电能表应该在电压为220V，频率为50Hz的交流电路中使用。 “10（20）A”：这个电能表的标定电流是10A，额定电流最大电流是20A。 “1250r/Kw.h”:用电器每消耗1Kw.h的电能，电能表上的转盘转过1250转。 3、使用方法：电能表的
5、计数器前后两次示数之差。 4、注意事项：电能表的计数器显示的数字以kWh为单位；计数器上最末一位是小数位。 例1（2018十堰）小天家电能表本月初的示数为，本月底的示数如图所示，小天家本月消耗的电能为_kWh 【答案】130 【解析】 由图可知，电能表本月初的示数W1=821.6kWh，电能表本月末的示数W2=951.6kWh，则小天家本月消耗的电能：W=W2W1=951.6kWh821.6kWh=130kWh。 例2（2018赤峰）某校为师生饮水方便，安装了电热水器。为测定热水器消耗的电能，关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，一段时间后，电能表的示数，由图甲示数变为图乙示数，则该电热水器在
6、这段时间内消耗的电能为_kWh，等于_J若消耗电能的87%被水吸收，则可把_kg初温为13的水加热至100【水的比热容c=4.2103J/（kg）】。 【答案】2.1；7.56106；18。 【解析】 （1）关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，电热水器在这段时间内消耗的电能： W=7626.9kWh7624.8kWh=2.1kWh=7.56106J； 知识点3电功率 1、定义：电流在单位时间内所做的功叫电功率。 2、物理意义：在物理学中，电功率表示做功快慢的物理量，用字母P表示。电功率大表明做功快，并不表示电流做功的多少。 3、单位：瓦特,简称瓦，符号W，常用单位有千瓦（kW）、毫瓦(mW)
7、 1kW=1000W1W=1000mW 4、定义式：P=W/tW-电能-焦（J）；t-时间-秒（s）；P-电功率-瓦（W） 5、串、并联电路中，电功率的特点及分配关系 （1）串联电路：电路消耗的总功率等于各用电器消耗的电功率之和，分配关系：P1：P2=R1：R2. （1）并联电路：电路消耗的总功率等于各用电器消耗的电功率之和，分配关系：P1：P2=R2：R1. 例1（2018沈阳）如图所示，电源电压保持不变，R1=15，闭合开关S1，断开开关S2，电流表示数为0.2A；同时闭合开关S1、S2，电流表示数为0.5A，此时R1、R2的电功率分别为P1、P2下列判断正确的是（） AP1：P2=2：3
8、R1：R2=2：5 BP1：P2=2：3R1：R2=3：2 CP1：P2=3：2R1：R2=2：5 DP1：P2=3：2R1：R2=3：2 【答案】B 【解析】 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，由I=可得，两电阻的阻值之比：=，故AC错误； 由P=UI可得，两电阻的电功率之比：=，故B正确、D错误。 例2（2018新疆）如图所示的电路中，电源电压为9V，灯泡L上标有“6V1.2W”的字样，闭合开关S，灯泡恰好正常发光，求此时： （1）通过灯泡L的电流； （2）电阻R的阻值； （3）整个电路消耗的电功率。 【答案】 （1）通过灯泡L的电流为0.2A； （2）电阻R的阻值为15； （3）
9、整个电路消耗的电功率为1.8W。 【解析】 （3）电路消耗的总功率： P=UI=9V0.2A=1.8W。 知识点4探究灯泡的电功率跟哪些因素有关 1、猜想与假设：灯泡的电功率可能跟电压有关，也可能跟电流有关，还可能跟电压、电流都有关。 2、设计实验：要设计实验探究，需要用控制变量法，电功率的大小可通过转换法来体现。用灯泡的亮度来体现电功率的大小。 3、实验方案和电路图 4、实验数据 （1）当两灯的电压相同时 电流I/A 灯泡亮度（亮/暗） 灯泡L1 0.5 暗 灯泡L2 1 亮 （2）当两灯的电流相同时 电压U/V 灯泡亮度（亮/暗） 灯泡L1 2 暗 灯泡L2 4 亮 换用不同规格的小灯泡多
10、次实验，并将结果记录在表中。 5、实验结论 （1）在电流相等的条件下，电功率的大小跟灯泡两端的电压有关，电压越大电功率就越大； （2）在电压相等的条件下，电功率的大小跟通过灯泡的电流有关，电流越大，电功率就越大； （3）实验表明，电功率等于电压U跟电流I的乘积，即P=UI。 例1（2018济宁）根据额定电压为2.5V小灯泡的IU图象（如图所示）分析，下列结论正确的是（） A当小灯泡的电压为0V时，其电阻为0 B当小灯泡的电流为0.1A时，其实际功率为0.1W C通过小灯泡的电流与其两端的电压成正比 D小灯泡的额定功率为0.625W 【答案】D 【解析】 C、由图可知，灯泡的电流与其两端的电压图
11、象，不是正比例函数，故不成正比，故C错误； D、由图可知，小灯泡在额定电压为2.5V时，电流为0.25A，额定功率，P=UI=2.5V0.25A=0.625W，故D正确。 例2（2018吉林）如图所示电路中，电阻R1的阻值是20，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A，求： （1）电源电压； （2）电阻R2的电功率。 【答案】 （1）电源电压是6V。 （2）电阻R2的功率是1.2W。 【解析】 知识点5电功率的计算 1、电功率和电流、电压之间的关系式：P=UI （1）在使用该公式进行计算时，单位要统一。电功率P-W、电流I-A、电压U-V、电阻R-。 （2）P=W/t
12、是根据功率的定义得出的，是定义式，反映了电功率跟电功和时间的关系； P=UI揭示了电功率跟电流、电压的关系，适用于电功率的测量和计算。 （3）根据P=UI和欧姆定律，还可以推导出另外两个计算功率的公式P=U2/R和P=I2R，这两个公式只适用于纯电阻电路或用电器（电灯、电炉等）。 2、电阻R1和R2串联时 （1）R1、R2的电功率之比P1：P2=U1：U2=R1：R2； （2）串联电路的总功率等于各电阻的电功率之和，即P=P1+P2； （3）串联电路中，计算电功率时常用公式P=I2R。 3、电阻R1和R2并联时 （1）R1、R2的电功率之比P1：P2=I1：I2=R2：R1； （2）并联电路的
13、总功率等于各电阻的电功率之和，即P=P1+P2； （3）并联电路中，计算电功率时常用公式P=U2/R。 例1（2018济宁）将电阻R1、R2串朕后接在电路中。如图所示，在a、b间接一根导线时，电路中的电功率将变为原来的4倍；在a、b向接电压表吋。其示数为3V，在a、b间接电流表时，其示数为1A求： （1）电压U； （2）R1的阻值； （3）电路的总功率。 【答案】 （1）电压U为4V； （2）R1的阻值为4； （3）电路的总功率为1W。 【解析】 （1）原电路中两电阻串联，在a、b间接一根导线时，R2短路，为R1的简单电路： 因电功率将变为原来的4倍，根据P=，在电压不变时，电功率与R成反比，
14、根据电阻的串联规律有：=4，故R2=3R1； a、b间接电压表吋，其示数内3V，根据分压原理，R1的电压为1V，根据串联电路电压的规律： 电源电压U=3V+1V=4V； 例2（2018杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为1.5为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6时，电压表的读数为3V计算此时： （1）通过电动机的电流； （2）电动机消耗的电功率。 【答案】 （1）通过电动机的电流为1.5A； （2）电动机消耗的电功率4.5W。 【解析】 （1）由图知，电动机M与变阻器
15、串联，电压表测电动机M两端的电压，根据串联电路电压的规律知，变阻器的电压：UR=UUM=12V3V=9V； 由欧姆定律可得，通过变阻器的电流：IR=1.5A； 因串联电路中电流处处相等，则通过电动机的电流：IM=IR=1.5A； （2）电动机消耗的电功率：PM=UMIM=3V1.5A=4.5W。 知识点6额定电压和额定功率 1、额定电压与额定功率 （1）额定电压：用电器正常工作时的电压，标注在用电器铭牌上，常用U额表示。 （2）额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率，标注在用电器铭牌上，常用P额表示。 （3）灯泡铭牌的意义：“PZ22025”，“PZ”表示普通照明；“220”表示该灯泡的额
16、定电压是220V；“25”表示灯泡的额定功率是25W。 2、实际电压与实际功率 （1）实际电压：用电器实际工作时的电压，常用U实表示。 （2）实际功率：用电器在实际电压下工作时的电功率，常用P实表示。 （3）灯泡的亮度取决于实际功率的大小，无论额定电压如何，额定功率如何，在灯泡没有损坏情况下，如果两灯的实际功率相等，则发光的亮度相同。 3、实际功率和额定功率的关系 用电器两端的电压 电功率 灯泡亮度 用电器工作情况 U实=U额 P实=P额 正常发光 正常工作 U实U额 P实P额 很亮 容易损坏 U实U额 P实P额 较暗 不能正常发光 一个用电器的额定电压、额定功率都是确定的，只有一个；实际电压和实际功率可以有很多个。 例1（2018泸州）小明家有额定电压相同的微波炉和电视机各一台，按照每度电0.55元的计费标准，将这两个用电器正
