電功和電功率專題復習
第一環(huán)節(jié)：基礎回顧：
一、 所做的功叫電功，用字母 表示，電流做功的過程，就是 能轉變?yōu)?/span> 能的過程（內能、光能、機械能）。計算電功的公式：W＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ，電功的國際單位： ，1焦＝ ，生活中還常用“ ”（ ）做電功的單位，1KW.h= J。測量電功的儀表是 表，可測量用電器消耗的電能。
二、電功率：電流在單位時間內做的功叫 ，它是描述電流做功 的物理量。電功率的計算公式：P＝ ＝ ＝ ＝ ，電功率的國際單位是： ，用符號 表示。由P＝W/t得計算電功的另一公式W＝P·t，若P＝1KW，t＝1h，則W＝ 。
四、用電器正常工作時的電壓叫 ，用電器在額定電壓下的功率叫
。用電器工作時實際加的電壓叫 ，用電器在實際電壓下的功率叫 ，每個用電器的額定功率只有 個，而實際功率有 個，電壓不同，實際功率就 ，實際值和額定值的關系為：
（1）U實 U額時、P實 P額，用電器處于正常工作狀態(tài)；
（2）U實 U額時、P實 P額，用電器不能正常工作；
（3）U實 U額時、P實 P額，用電器壽命減短，且容易燒壞。
五、焦耳定律：電流通過導體產生的熱量，跟 成正比，跟導體的 成正比，跟通電 成正比，這個規(guī)律叫做 ，數學表達式為：Q＝ ，電流通過導體做功，若電能全部轉化為內能則：Q W＝ ＝ ＝ ＝ 。串聯(lián)電路中I一定，R越大單位時間內產生的熱量越 。并聯(lián)電路中，U一定，R越小，I越大（I是平方倍增大）單位時間內產生的熱量越 。
六、電熱：電熱器是利用 來加熱的設備，如電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤箱。電熱器的主要組成部分是 。發(fā)熱體是由 、 的電阻絲繞在絕緣材料上做成的。
七、家庭電路連接方法：各盞燈、用電器、插座之間為 聯(lián)關系；開關與燈是 聯(lián)。
八、家庭電路的主要部分：
（1）與大地有220伏電壓的線叫 線，與大地沒有電壓的線叫 線。
（2）電能表的作用：測出用戶全部電器消耗的 。
（3）保險絲的作用：當電路中電流增大到超過線路設計的允許值前，能 電路起到保護作用。
（4）保險絲的材料選擇：電阻率 、熔點 （鉛銻合金）。
（5）插座用于可移動的用電器供電，對于三孔插座，其中兩孔分別接火線和零線，插座的另一孔接 。
（6）測電筆：是辨別 的工具，使用時 接觸 ，金屬 接觸電線，如氖光發(fā)光、表明接觸的是 線。
3、家庭電路中電流過大的原因：（1） ；（2） 。
4、安全用電：家庭電路中的觸電事故，都是 直接或間接跟 線連通并與 或 構成通路造成的。為了安全不要 低壓帶電體，不要 高壓帶電體。
第二環(huán)節(jié)：達標訓練：
1、有兩盞電燈L1、L2分別標有“PZ220V 60w”和“PZ220V 100w”，若把兩盞燈串聯(lián)起來接在220伏的電源上，則有 （ ）
A、電燈L1比較亮； B、電燈L2比較亮； C、L1、L2一樣亮；D、都不亮。
2、串聯(lián)兩電阻R1、R2，有R1: R2=3：5，那么R1、R2的電功率之比為 （ ）
A、3：5 ； B、5：3 ； C、6：10 ； D、10：6 。
3、如右圖電路中，當滑片P向右滑動時電流表、電壓表在讀數變化是 （ ）
A電流表、電壓表的讀數都變大
B電流表、電壓表的讀數都變小
C電流表讀數變小、電壓表的讀數變大
D電流表讀數變大、電壓表的讀數變小
4、如下單位中哪一個不是電功的單位 （ ）
A、瓦特； B、千瓦時； C、焦耳； D、度。
5、兩根阻值均為R的電阻絲，串聯(lián)后接到電源上，燒開一壺水需時間t1，并聯(lián)后再接到同一電源上，相同條件下燒開同一壺水需要時間t2，比較和的大小有 （ ）
A、t1＞ t2； B、t1＜t2； C、t1＝t2； D、無法判斷。
6、在相等的時間里，電阻絲甲放出的熱量比電阻乙放出的熱量多，那么 （ ）
A、甲電阻絲的電阻一定比乙的電阻大； B、通過甲電阻絲的電流一定比乙的電流大；
C、甲電阻絲兩端的電壓一定比乙的電壓大D、甲電阻絲的電功率一定比乙的電功率大。
7、下面關于電功和電功率的說法中，正確的是 （ ）
A、電功率越大，電流做的功越多； B、電流做的功越多，電功率越大；
C、電流做功的時間越短，電功率越大； D、電流在1秒鐘內做功越多，電功率越大。
8、為了使電爐絲消耗的電功率減小到原來的一半，應 （ ）
A、電壓不變，使電阻加倍； B、電壓不變，使電阻減半；
C、電阻不變，使電壓加倍； D、電阻不變，使電阻減半。
9、已知燈L1標有“6V，2W”，L2有“6V，3W”，L1與L2的電阻比為 （ ）
A、2：3 B、3：2 C、4：9 D、9：4
10、有三盞電燈L1、L2、L3分別標有“220V40W”“110V 40W”和“36 40W”字樣，當它們正常發(fā)光時，下列說法中正確的是 （ ）
A通過三盞燈的電流和三盞燈的亮度一樣 B通過L3的電流最大，但三盞燈亮度一樣
C通過三盞燈的電流一樣，但L1最亮 D通過電燈L1的電流最大，L1也最亮
11、下列用電器的電流約為5A的是： （ ）
A. 家用冰箱 B. 小燈泡中電流 C. 家用空調器 D. 電視機
12、白熾燈的燈絲斷了，常常把燈絲搭上應急，這時： （ ）
A. 阿燈泡變亮，因為燈絲的阻值變大，在相等時間內產生的熱量增多
B. 燈泡變暗，因為燈絲的阻值變大，電流減小
C. 燈泡變亮，因為燈絲的阻值變小，其實際電功率增大
D. 燈的亮度不變，因為電源電壓不變，燈的額定功率不變
13、通常使用的手電筒小燈泡，正常發(fā)光時通過燈絲的電流為0.3安，這時小燈泡的功率最接近: （ ）
A. 1瓦 B. 0.5瓦 C. 3瓦 D. 10瓦
14、標有“PZ220—40”和“PZ110—100”的兩盞白熾燈，關于它們的說法中正確的是：
A. 正常發(fā)光時，后者的電阻大于前者的電阻 B. 后者一定比前者亮 （ ）
C. 正常發(fā)光時，后者電功率是前者的2.5倍
D. 正常發(fā)光時，后者消耗的電能是前者的2.5倍
15、0.2度電可以供“PZ220—20”的電燈正常工作 （ ）
A. 110小時 B. 5小時 C. 30小時 D. 10小時
16、如果電流的熱效應消失，下列現象中不可能出現的是： （ ）
A. 我們將無法用電暖氣取暖 B. 電能在傳輸過程中不會有能量損耗
C. 白熾燈會變得更亮 D. 電視機后面不用裝散熱窗了
17．小剛利用電能表測某家用電器的電功率．當電路中只有這個用電器工作時，測得在15分鐘內，消耗電能0.3千瓦時，這個用電器可能是 （ ）
A．空調器 B．電冰箱 C．電視機 D．白熾燈
18．把標有“12伏 12瓦”的燈L1和“12伏 6瓦”的燈L2串聯(lián)起來接在電源電壓為12伏的電路中，正確的說法是 （ ）
A．L1、L2兩燈均能正常發(fā)光 B．L1、L2兩燈均不能正常發(fā)光，但L2為較亮
C．L1、L2兩端均不能正常發(fā)光，但L1燈較亮
D．把電源電壓提高到24伏，L1、L2兩燈都能正常發(fā)光
19．一臺電風扇和一個電熨斗，如果使用時電流做功相同，電能轉化為內能 （ ）
A．一樣多 B．電風扇較多 C．電熨斗較多 D．無法比較
20．A、B兩電阻串聯(lián)，在相等的時間內A產生的熱量比B多，由此得出下列判斷中正確的是 （ ）
A．通過A的電量比B多 B．通過A的電流強度比B大
C．A兩端的電壓比B高 D．A的額定功率比B大
*21.如圖，電源電壓和電燈L的電阻均保持不變．當開關S閉合后，在變
阻器的滑片P從中點向下滑動的過程中，下列說法正確的是 （ ）
A．電壓表的示數變大 B．電燈L的亮度變暗
C．電流表A1的示數不變 D．電流表A2的示數變小
22．將標有“6V 3W”的燈泡L1和標“4V 4W”的燈泡L2串聯(lián)起來接入
電路，欲使其中一盞燈能夠正常發(fā)光，電源電壓應是 （ ）
A．12V B．8V C．10V D．16V
23．兩個燈泡，其中L1標有“6V 3W”，L2沒有標記，但測得它的電阻是4歐，把它們串聯(lián)后接在某一電路時，兩燈L1、L2均能正常發(fā)光，這個電路兩端的電壓和燈L2的電功率分別是 （ ）
A．6伏 3瓦 B．8伏 1瓦 C．12伏 3瓦 D．6伏 1瓦
24．如圖所示電路中，電源電壓不變，定值電阻R的值不變，燈的電阻不變。當開關S由合上到斷開時，則 （ ）
A．燈的亮度變亮，電流表示數變小
B．燈的亮度不變，電流表示數變小
C．燈的亮度變亮，電流表示數變大
D．燈的亮度不變，電流表示數變大
25．如圖2所示的電路中，閉合開關，兩只燈都不亮，且電流表和電壓表的指針都不動?，F將兩燈泡L1和L2的位置對調，再次閉合開關時，發(fā)現兩只燈泡仍然不亮，電流表指針仍然不動，但電壓表的指針卻有了明顯的偏轉，則電路的故障可能是： （ ）
A、從a點經電流表到開關這段路中出現斷路 B、燈泡L1的燈絲斷了
C、燈泡L2的燈絲斷了 D、電流表和兩個燈泡都壞了
D、電壓表示數不變，電流表示數減小
26．某導體接到6V電壓下，它消耗的功率是6W；將改接到3V的電壓下，這個導體的功率是________W．
27．把Ａ、Ｂ兩段導體并聯(lián)在電路中，若它們的電阻之比是ＲＡ∶ＲＢ＝5∶4，則它們的功率之比PＡ∶PＢ＝_________；若把它們串聯(lián)在電路中時，導體Ａ的電功率Pa和導體Ｂ的電功率Pb之比Pa∶Pb＝_________。
28．一只標有“ＰＺ220－40”的燈泡，接在照明電路中正常發(fā)光，通過它的電流是_______A，燈的電阻是_________Ω，當實際電壓為110V時，他的實際功率是 W。
29．一個“12V 6W”的小燈泡，如果接在36V電源上，為使其正常發(fā)光，需串聯(lián)一個________Ω的電阻，該電阻消耗的功率是________W．
30、燈泡和電線串聯(lián)，燈絲熱的發(fā)紅，而電線的熱卻覺察不出來，為什么？
答：因為燈泡和電線串聯(lián)，它們的電流 ，而燈絲的電阻 電線的電阻，根據 可知，燈絲的電熱功率 電線的電熱功率，所以燈絲熱的發(fā)紅而電線的熱卻覺察不出來
31、家用的電爐子和白熾燈工作時，通過誰的電流大？
答：通過 的電流大。因為電爐子和白熾燈 聯(lián)，它們的電壓 ，而電爐子的電功率 燈的電功率，根據 可知通過 的電流大。
32、小剛與小麗一起做“測定小燈泡額定功率”的實驗，已知小燈泡額定電壓為3．8 V，正常發(fā)光時燈絲電阻為lOΩ～15 Ω。(1)小剛同學將實物連接如甲圖所示，小麗發(fā)現電路中有三處接線錯誤，請你指出接線錯誤所在(不需要改正)；
(1)________ (2)__________ (3)__________
(2)小麗同學幫助小剛改正接線錯誤后，閉合開關發(fā)現電流表示數幾乎為零，而電壓表示數接近電源電壓，發(fā)生此故障的原因是 。
(3)他們排除故障后，發(fā)現小燈泡燈光較暗，為了測定小燈泡額定功率，應調節(jié)滑片P使變阻器阻值_______(選填“變大”或“變小”)，直到電壓表的示數為______V；
(4)小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數如乙圖所示，則小燈泡的額定功率為________W．
33．如圖甲所示是用來研究焦耳定律的實驗裝置：
圖甲 圖乙 第1組 第2組
（1）請將圖甲中的器材連成實驗電路．要求：實物位置不動，導線不交叉．
（2）請你寫出本實驗的研究方法（或設計思路）______________________________．
（3）請選用圖乙中任意一組實驗，寫出“研究電流產生的熱量與某一個因素的關系”的具體實驗過程________________________________
第三環(huán)節(jié)：拓展提高：
1某校學生宿舍走廊的路燈，原來用一盞“220V 40W”的白熾燈，每晚亮10小時。同學們發(fā)現燈泡容易損壞，需要經常更換。后來，學校電工用兩盞 “220V 40W”的燈泡串聯(lián)后代替原路燈。結果，兩盞燈的亮度比改裝前要暗，但燈泡使用壽命明顯延長。
(1) 改裝前，一盞路燈每晚需要消耗多少電能？
(2) 改裝后兩燈的總功率是多少？比原來省電還是費電？
（1）電源電壓；（2）燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數； （3）滑動變阻器的最大阻值。
5、燈L1標有“6V 3W”，燈L2標有“3V 3W”，將它們串聯(lián)在電路中，則（1）燈L1和L2兩端的電壓最大不能超過多少伏。（2）如果將它們并聯(lián)在某一電源兩端，則燈L1和L2兩端的電壓最大不能超過多少伏？此時，兩燈的實際功率分別為多少？
6、兩個燈泡，其中L1標有“6V 3W”，L2沒有標記，但測得它的電阻是4Ω，把它們串聯(lián)后接在某一電路時，兩燈L1、L2均能正常發(fā)光，這個電路兩端的電壓和燈L2的電功率。
（1）燈泡正常工作時的電阻？
（2）當滑動變阻器的電阻為32Ω時，小燈泡的實際功率是多少？
（3）要保證電路中所有元件都不被燒毀，調節(jié)滑動變阻器時，小燈泡的功率變化范圍是多少？
8．一個小燈泡，與一個5歐姆的電阻串聯(lián)后，接在10伏特的電源上，恰能正常發(fā)光，這時小燈泡的功率為5瓦特，求小燈泡正常發(fā)光時的電阻和它的額定電壓。
【本講教育信息】
一.教學內容：
中考專題復習十：電功與電功率
對應教材的從測算家庭電費說起
二.基本要求：
1.通過對具體知識點的復習，喚起同學們對所學的知識的回憶。
2.通過總結與復習，使同學們對所學知識形成知識體系。
3.通過具體的例題講評，提高同學們利用知識來解決實際問題的能力。
三.重點難點：
重點內容：知識體系的形成、應用能力的提高。
難點內容：靈活應用所學知識來解決生活中的常見問題。
四.本章知識體系：
（一）電功
1.知識提要
?。?/span>1）電功：電流所做的功叫電功，用W表示。 電流做功的過程，就是電能轉化為其他形式能的過程。電流做了多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能量。
?。?/span>2）電功的公式：W=UIt，即電流在某段電路上所做的功，等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時間的乘積。
（3）電功的單位：電功的國際單位是J，常用單位kWh（俗稱度），1kWh=3. 6×106J。
?。?/span>4）電能表（又叫電度表）是測量電功的儀表。把電能表接在電路中，電能表的計數器上先后兩次讀數數差，就是這段時間內用電的度數。
2.要點點撥
?。?/span>l）正確理解電功的意義：電功與機械功具有相似的意義，但電功比較抽象，不像機械功那么直觀。我們可從能量轉化的角度去理解電功的意義，電流通過用電器或一段電路時，要消耗電能，將電能轉化為其他形式的能，我們就說電流通過用電器或在該電路上做了功。
例如，電流通過電烙鐵、電熨斗，電能轉化為內能；電流通過電動機，電能轉化為機械能；給蓄電池充電，電能轉化為化學能等等。由此可知，電流做功的過程，實質上是電能轉化為其他形式能的過程。電流做了多少功，就消耗了多少電能，就有多少電能轉化為其他形式的能。
?。?/span>2）正確使用電功公式W=UIt：電功公式W=UIt是計算電功普遍適用的公式，對于任何類型的用電器（或電路）都適用。而結合歐姆定律可推出電功公式的變換式：或，這兩個式子不適用電動機以及蓄電池電路，只適用于電烙鐵、電爐等純電阻電路。
在使用電功公式時應注意：（1）電流、電壓、電阻和通電時間都必須對同一個用電器而言，不能把不同用電器的電壓、電流、電阻和通電時間相混淆；（2）公式中各量都必須采用國際單位制。電流、電壓、電阻、時間和電功的基本單位分別是A、V、Ω、S和J。
（3）如何讀取電能表的示數？電能表是測量電功的儀表。電能表計數器的數字示數盤如圖所示，一共有五位數。從左到右分別表示千位數、百位數、十位數、個位數和十分位數。圖示數字表示3268.5度。若過一段時間后該示數變?yōu)?/span>3352.7度，那么這段時間中用電度數為3352.7-3268.5=84.2（度）。
（二）電功率
1.知識提要
?。?/span>1）電功率：電流在單位時間內所做的功叫做電功率。用字母P表示。它是一個反映電流做功快慢的物理量。
這兩個公式只適用于電烙鐵、電爐等純電阻的電路。
單位：在國際單位制中，電功率的單位是瓦特，簡稱瓦（符號W），常用單位是：千瓦（符號kW），1W=1J/s=1VA，1kW=1000W。
根據W=Pt，當P取kW，t取h，可得出電功的另一個常用單位：kWh。 1kWh=3.6×106J。
?。?/span>2）額定電壓與額定功率：額定電壓是用電器正常工作時的電壓，額定功率是用電器在額定電壓下的功率。
燈泡上標著“PZ220-25”，表示額定電壓是220V，額定功率是25W。實際功率是用電器在非額定電壓下實際消耗的功率。
2.要點點撥
（1）電功和電功率的區(qū)別和聯(lián)系是什么？電功是電流通過導體或用電器時，在一段時間內所做的功，它表示電流做功的多少。電功率是電流通過導體或用電器時在單位時間內所做的功，它表示電流做功的快慢?？梢婋姽碗姽β实奈锢硪饬x是不同的。同樣，二者的計算公式、單位及測量方法也不相同。但是，由于電流做功總是需要一定的時間，所以電功等于電功率和通電時間的乘積，即W=Pt。
?。?/span>2）額定功率和實際功率的區(qū)別：額定電壓是指用電器正常工作時的電壓，額定電流是指用電器正常工作時的電流，額定功率是指用電器在額定電壓時的功率。以標有“PZ220-25”的白熾燈為例，該燈額定電壓即正常工作的電壓是220V，而且只有當燈泡兩端的實際電壓為220V時，功率才是25W。
實際功率=實際電壓×實際電流，即P實際=U實際I實際。
仍以“PZ220-25”燈泡為例，若實際加的電壓比額定電壓低，則實際功率小于額定功率。反之，若實際電壓大于額定電壓時，實際功率將大于額定功率，這時可能會損壞用電器。由此可見，用電器的實際功率由實際所加的電壓決定，它的含義與額定功率是不相同的，兩者不能混淆。
?。?/span>3）“kW”和“kW·h”的區(qū)別：“kW”是電功率的單位，1kW=1000W=1000J／S，它表示電流通過用電器在ls內能做1000J的功，能將1000J的電能轉化為其他形式的能；“kW·h”是電功的單位。1 kW·h俗稱1度，它表示功率為lkW的用電器，在lh內所消耗的電能，lkW·h=3.6×106J。
?。?/span>4）在串、并聯(lián)電路中用電器的電功率和電阻的關系：在串聯(lián)電路中電流處處相等。如圖所示，若電阻R1，R2的電功率分別為P1和P2，那么
也就是說，在串聯(lián)電路中用電器電功率和電阻成正比。
在并聯(lián)電路中，各支路電壓相等，如圖所示，設電阻R1，R2的電功率分別為P1和P2，那么
也就是說，在并聯(lián)電路中用電器的電功率和電阻成反比?！?/span>
（三）測定小燈泡的功率
1.知識提要
（l）實驗原理：伏安法測功率的依據是P=UI。利用電壓表測電壓，利用電流表測電流，利用公式P=UI計算功率。在額定電壓下測出的功率，就是額定功率。
?。?/span>2）實驗電路圖如圖所示。電路中的滑動變阻器可以調節(jié)小燈泡兩端的電壓，使之等于、略高于或略低于燈泡的額定電壓。
?。?/span>3）在連接實物圖時，要注意電路中的開關始終要斷開，電流表和電壓表的正負接線柱不能接錯，滑動變阻器的滑片應放在最大值處。
2.要點點撥
（l）測定小燈泡功率的器材及其規(guī)格。
由P=UI可知，測量儀表電流表和電壓表必不可少。電路中要有電流流過，一定要有電源，電源電壓應高于小燈泡的額定電壓。例如，測額定電壓為2.5V或3.8V的小燈泡功率時，至少要選用兩節(jié)干電池串聯(lián)或兩節(jié)蓄電池串聯(lián)作為電源。
為了控制電路的通斷，需要電鍵。欲使電路中電流大小發(fā)生改變，常采用滑動變阻器來調節(jié)。變阻器的電阻應和小燈泡的電阻差不多，允許通過的電流要大于小燈泡額定電壓條件下工作時的電流。
電壓表的量程要大于小燈泡的額定電壓，電流表的量程要大于小燈泡的正常工作電流。
（2）實驗中應注意的問題。測定小燈泡電功率的實驗是初中電學的典型實驗之一。為了調整小燈泡兩端的電壓，需要給小燈泡串聯(lián)一只滑動變阻器，分去一部分電壓。實驗中要注意：
A正確使用電流表、電壓表及滑動變阻器；
B能根據串聯(lián)分壓的原理熟練地調節(jié)滑動變阻器，使小燈泡在等于額定電壓、高于額定電壓（約為額定電壓的1.2倍）和低于額定電壓三種不同的電壓下工作。
（3）利用電能表測量用電器的電功率：
電能表是電學中的重要儀表之一，它除用來測量電功外，還有一個較為廣泛的用途就是測量用電器的功率值，測量時通常采用下列步驟：
?、傧劝礈y量要求設計合理的測量電路圖。
②觀察電能表，記下它每千瓦·時的轉數N。
?、蹨y量時使待測用電器工作，其他用電器（屬于該電能表的）都停止工作。
?、苡妹氡砘蚴直碛浵码娔鼙磙D一定圈數（盤的邊緣有個紅點）n時所用時間t秒。
（四）電功率的計算
1.知識提要
（1）用電器銘牌上標著的電壓和功率是指額定電壓和額定功率值。根據額定電壓和額定功率值，可以計算用電器正常工作時的電阻、電流值。
?。?/span>2）燈泡接在不同電壓的電路中，可認為燈絲的電阻R沒有改變，根據歐姆定律和電功率的公式，可以計算用電器的實際功率。當加在燈泡上的電壓增高（或降低）時，通過燈泡的電流增大（或減小），燈泡實際發(fā)出的功率將增大（或減?。?/span>
?。?/span>3）額定電壓相同的燈泡，額定功率大的燈絲電阻小。燈絲的外形特點是粗而短；額定功率小的燈泡，燈絲電阻大，燈絲的外形特點是細而長。
2.要點點撥
（1）從關系式P=I2R，可以認為電功率P與電阻R成正比；從關系式，可以認為P與電阻R成反比。這是不是有矛盾？
任何物理規(guī)律都有一定的適用范圍和條件，先要弄清這些前提條件，才可運用結論。
由P=I2R可知，電功率P與電阻R成正比，只有在電流相等的條件下才能成立。由于串聯(lián)電路中的電流處處相等，所以用這個關系式來比較串聯(lián)電路中各個電阻的功率就比較方便。
由可知，電功率P與電阻R成反比，只有在電壓相等的條件下才能成立。由于并聯(lián)電路兩端電壓相等，所以用這個關系式來比較并聯(lián)電路中各個電阻的功率，就比較方便。
因此這兩個結論并不矛盾，只是前提條件不同而已。
?。?/span>2）用電器實際功率的計算方法。例如一個標有“PZ220－40”的燈泡，接在110V的電路上，要求計算它的實際功率時，關鍵是抓住燈絲電阻可以看作不變的特點，先由計算出電阻，再由計算出實際功率。
（五）焦耳定律
1.知識提要
?。?/span>1）焦耳定律的內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
（2）焦耳定律公式Q=I2Rt，其中I，R，t均用國際單位，則Q的單位才是J。
?。?/span>3）焦耳定律公式可根據電功的公式和歐姆定律公式推導出來：電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化為其他形式的能量，也就是電流所做的功全部用來產生熱量，那么電流產生的熱量Q就等于電流所做的功W，即
Q=W=UIt
再根據歐姆定律U=IR，就得到Q=I2Rt。
（4）電熱的利用：電熱器是利用電來加熱的設備。電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體。發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的。
?。?/span>5）防止電熱的危害：在電動機、電視機等電器中，電熱會造成危害，需要考慮如何散熱。
2.要點點撥
（1）電功與電流產生熱量的關系
在推導焦耳定律的過程中，我們知道：電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化為其他形式的能量，那么電流產生的熱量就等于電流所做的功。例如，在給蓄電池充電時，電流通過蓄電池引起化學反應，電流做的功大部分轉化成化學能，又因為任何導體有電流通過時導體都要發(fā)熱，所以也有一部分電能轉化為內能，故蓄電池充電時，電流產生的熱量并不等于電功?？傊?，只有當電能全部轉化為內能時，電流產生的熱量才等于電流所做的功。
?。?/span>2）怎樣理解和運用焦耳定律？
焦耳定律揭示了電流通過導體時熱效應的規(guī)律，實質是定量地表示了電能向內能轉化的規(guī)律。焦耳定律的公式是Q=I2Rt。如果利用歐姆定律，可將變換為或的形式。要注意的是，歐姆定律只對純電阻電路才成立，故和只適用于像電爐、電烙鐵、電燈等可以看作純電阻性用電器的電路。
焦耳定律的運用中，當討論導體產生的熱量與電阻的關系時，對不同形式的三個公式，即，選用哪一個更簡便，這要針對問題的條件做具體的分析與選擇、例如，當幾個導體串聯(lián)時，因為流經各導體的電流相等，通電時間亦相等，選用公式Q=I2Rt，可知導體產生的熱量與電阻R成正比；當幾個導體并聯(lián)時，各用電器的電壓是相等的。通電時間相同時，根據可知產生的熱量與導體的電阻成反比。
由以上分析可知，在應用焦耳定律解釋電熱現象時，要明確或比較Q與R的關系，必須分清導體是串聯(lián)還是并聯(lián)，然后再根據電路的具體條件分析，才能得出正確的結論。
?。?/span>3）電熱器的基本構造和使用注意事項。
電熱器主要由發(fā)熱體和絕緣部分構成。發(fā)熱體是用電阻率大、熔點高的合金絲繞在絕緣材料上做成的。它的主要作用是讓電流通過它時發(fā)熱。絕緣部分的作用是將通電的合金絲和電熱器的外殼隔絕起來，防止漏電。
使用電熱器時，主要應注意工作電壓和額定電壓是否相同。若工作電壓過高，電熱器可能被燒毀；若工作電壓偏低，電熱器不能正常工作。另一方面，要注意電熱器的絕緣性能是否良好，要防止使用的人觸電。
（六）有關電功、電功率及焦耳定律的計算。
因為有關電功、電功率及焦耳定律的計算是初中物理電學計算中的重點，當然更是其難點，很多同學們在這里審題時沒有思路，所以本周我們仍然要通過幾個典型例題的講評來提高同學們利用公式來解題的能力與水平。
例1.現有兩個小燈泡，上面分別標有“6V， 1. 2W”和“12V，6W”字樣，如果把這兩個燈泡串聯(lián)起來，為了使其中一個燈泡持續(xù)正常發(fā)光，那么加在串聯(lián)電路兩端的電壓是（ ）
A. 9.4V B. 10.8V C. 18V D. 27V
分析：要使其中一個燈泡能持續(xù)正常發(fā)光，必須先找出每盞燈正常發(fā)光時的電流，并以其中較小的電流作為兩燈串聯(lián)后的電流，然后求出電路兩端的總電壓。
兩燈串聯(lián)后的總電阻R=R1+R2=30Ω+24Ω=54Ω。所以加在串聯(lián)電路兩端的電壓為
U=IR=0.2×54V=10.8V
答：B
例2.將“PZ220－100”的燈泡與總電阻是121Ω的滑動變阻器串聯(lián)起來，接到220V的電源上，如圖所示，調整滑動變阻器的阻值時，可使電燈的功率在多大范圍內變化？
分析：“PZ220－100”是指燈泡的額定電壓220V和額定功率100W。當它與滑動變阻器串聯(lián)后接入電路（如圖）時，由于滑動變阻器的電阻發(fā)生變化，燈泡兩端的實際電壓和實際功率也隨之變化。我們只要求出滑片在A，B兩端點時燈泡的電壓和實際功率即可。
答：滑片在A端時，RAB=12lΩ，與燈泡串聯(lián)，燈泡電阻
滑片在B端時，RAB=0。此時燈泡兩端的電壓就等于電源電壓，即
UL=U總=220V，PL實際=100W
答：燈泡的實際功率在64～100W之間變化。
例3.將一只電爐的電阻絲剪成長度相等的兩段，并聯(lián)后接到原來的電源上（設電源電壓保持不變），功率將變?yōu)椋?/span> ）
分析：設原電爐的電阻絲電阻為R，剪成長度相等的兩段后，每段阻值為，并聯(lián)后
原功率的4倍。
答：B
說明：此題可引伸為相同時間電爐放出熱量是原來的多少倍？
例4 .電烙鐵使用前需要一定的預熱時間，因而即使暫時不用也要將它接到電源上，但這樣既費電又會造成烙鐵頭氧化而不易沾錫，所以，有時采用如圖所示的電路，在暫時不需要焊接時，斷開電鍵S，使電烙鐵處于預熱狀態(tài)；當需要焊接時，閉合電鍵S，就能很快達到焊接溫度?，F給一個“220V，25W”的電烙鐵預熱，若燈泡L在預熱狀態(tài)時的電阻為800Ω，則：（l）在預熱狀態(tài)下電烙鐵消耗的功率為多少？（2）整個電路消耗的功率是電烙鐵正常工作時消耗功率的百分之幾？
分析：電烙鐵在預熱狀態(tài)時，相當于電烙鐵和燈泡電阻串聯(lián)在電路中，算出此時電烙鐵消耗的功率即為電烙鐵在預熱狀態(tài)下消耗的功率。
解：根據題意可知，電源電壓不變，在電烙鐵處于預熱狀態(tài)時，相當于電烙鐵和燈泡電阻串聯(lián)在電路中。由得電烙鐵的電阻為
所以預熱時的總電阻R=R1+R2=1936Ω+800Ω=2736Ω。此時通過燈泡及電烙鐵的電流大小為
因電烙鐵與燈泡構成串聯(lián)電路，所以通過它們的電流均為0.08A。由P=I2R可知此時電烙鐵消耗的電功率為
P’=（0.08）2×1936W=12.4W
同理，此時整個電路消耗的功率為
P=I2R=（0.08）2×2736W=17.5W
由于電烙鐵正常工作時消耗的功率P０=25W，所以此時整個電路消耗的功率占電烙鐵正常工作時消耗功率的百分比是
答：（l）預熱時電烙鐵的功率是12.4W；（2）整個電路消耗功率是電烙鐵正常功率的70%。
例5.燈L1為“220V，100W”，燈L2為“220V，40W”，兩燈串聯(lián)在220伏電路中，哪盞燈亮？并聯(lián)在220伏電路中，哪盞燈亮？兩燈串聯(lián)在380伏電路中，會發(fā)生什么現象？
分析：銘牌“220V、 l00W”表示，此燈額定電壓為220伏，額定功率為100瓦，據此可求出用電器的電阻，且電阻不變。比較燈的亮暗問題，就是要比較燈的實際功率大小問題，實際功率大的燈亮，還可根據串聯(lián)分壓，并聯(lián)分流的特點，即串聯(lián)時，并聯(lián)時，比較電阻大小可判斷燈亮暗。
解：
例6.如圖所示電路，電熱器的電阻絲R1和定值電阻R2都是待測，當S1、S2都閉合時，經1分鐘，電熱器使水到達沸點，已知水的初溫為20℃，水的質量為484克，當S1閉合S2斷開時，電熱器加熱同樣的初溫和質量的水使其達到沸騰，需要4分鐘。求R1和R2的阻值多大？（熱損失不計，電源電壓 220伏不變）
分析：此題是一道電學和熱學的綜合題。電路是純電阻電路，當S1、S2都閉合時，定值電阻R2被局部短路，電路中只有 Rl工作；當S1閉合S2斷開時，R2和R1串聯(lián)在一起工作。因為電流通過 R1放出的熱量等于水吸收的熱量。Q吸=Q放，只要利用吸收熱量公式Q吸= Cm（t-t0）算出水吸收的熱，就可利用焦耳定律計算出電阻。
解此題時要注意：①題中有個隱含條件是水的末溫是100℃；②兩次對水放熱的都是R1。
解：水兩次吸收的熱量相等，
Q吸=Cm（t-t0）＝4.2×103焦/千克·℃×0.484千克×（100℃-20℃）=162624焦
當S1、S2都閉合時，R1兩端的電壓等于電路的總電壓，根據焦耳定律，R1放出的熱量。
又∵Q放=Q吸=162624焦，
當S1閉合S2斷開時，R14分鐘放出的熱量和前一次一樣多，但R1兩端電壓只是總電壓的一部分U1。則有
例7.用粗細均勻的電阻絲加熱燒水，通電10分鐘可燒開一壺水，若將電阻絲對折起來使用，電源電壓不變，燒開同樣一壺水的時間是：
A. 2.5分鐘 B. 5分鐘 C. 20分鐘 D. 30分鐘
分析：此題可知兩次使用的電源電壓相同，燒開同樣一壺水所要吸收的質量相同，根據焦耳定律則有，得?？闯鼋獯祟}的關鍵是這根電阻絲對折后電阻如何變化？由于，分。
答：選A
解題小結：
由以上例題可知：（1）已知用電器的額定電壓、額定功率，可根據求出它的正常工作電流和電阻。
（2）用電器的實際功率隨著它兩端的實際電壓的改變而改變，若知道用電器的電阻，可根據求出用電器的實際功率或根據求實際功率。
（3）判斷用電器能不能接到某一電源（或電路）上，要把加在用電器兩端的實際電壓和它的額定電壓作個比較。若U實=U額，能接，且P實=P額，用電器正常工作；若U實<U額，能接，但P實<P額，用電器不能正常工作，根據可求出；若，用電器應和一只電阻串聯(lián)后再接到電源（或電路）上。所以用電器安全工作的條件是加在它兩端的電壓的實際值不能超過它的額定值。
【典型例題】
例1.在測定小燈泡功率的實驗中：
1.除了待測燈泡外，選用了安培表、伏特表、滑動變阻器、電鍵和導線若干，要完成該實驗還必須有____。（電源）
2.在右邊線框內畫出用上述器材組成的實驗電路圖，并標出電表的“＋”、“-”接線極。
3.在實驗接線時電鍵處于____狀態(tài)，滑動變阻器的滑片P的位置如圖所示，如果要求滑動變阻器接入電路后，不移動滑片P，就可以直接閉合電鍵，則必須將____和____接線柱接入電路。（斷開，B，C（D））
4.已知小燈泡的額定電壓是2.5伏，閉合電鍵后，小燈泡兩端電壓為2伏，調節(jié)滑動變阻器時，應注意觀察____直到____為止。（伏特表示數，達到2.5伏）
5.當小燈泡正常發(fā)光時，安培表示數如圖所示，為____安，則待測小燈泡的功率為____瓦。（0. 24，0.6）
6.實驗中某同學連接好電路，閉合電鍵后伏特表示數為2.0伏，安培表示數為0.16安，他調節(jié)滑動變阻器的滑片P，在調節(jié)過程中發(fā)現伏特表和安培表示數始終不變，產生上述現象的原因是____。（將滑動變阻器的電阻全部接入電路中（即為定值電阻））
7.實驗中另一位同學連接的電路閉合后，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現安培表的指針雖有偏轉但不變化，而伏特表的示數則始終等于電源電壓值，產生上述現象的原因是____。（將變阻器的金屬柱接入電路中）
8.實驗中有一位同學在閉合電鍵后調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現伏待表示數減小，燈泡變亮；伏特表示數增大，燈泡變暗，產生上述現象的原因是____。（伏特表并聯(lián)在變阻器的兩端）
9.此實驗能否測出小燈泡燈絲的電阻，為什么？（能，根據得）
10.已知燈泡L標有“4V，4W”字樣，滑動變阻器阻值為0～8歐，如圖所示，當滑片滑至端點a處時,小燈泡能正常發(fā)光，當滑片滑至變阻器中點時,小燈泡的電阻和實際功率分別為（A）
A.4歐，1瓦 B. 1歐,4瓦 C. 4歐，8瓦 D.12歐，1瓦
例2.一只“220V，40W”的燈泡，求：①燈泡正常發(fā)光時的電阻值。②燈泡正常發(fā)光時通過的電流。③每天開燈4小時，一個月（按30天計算）消耗多少度電？④若把此燈泡接入110伏的電路中，它的實際功率是多大？
解：
③W=Pt=0.04千瓦×4×30時=4.8千瓦·時（度）。
例題小結：通過此題練習，練習由額定狀態(tài)求I額、R、W、P實，掌握電功、電功率公式的運用。
例3.有兩個電阻R1=10歐，R2=20歐。第一次把它們并聯(lián)在電壓為3伏的電源上，第二次把它們串聯(lián)在電壓為3伏的電源上，求每一次在R1、R2上所消耗的電功率。
解：
例題小結：通過這個例題，我們要正確理解電功率的兩個導出公式和。如果兩個用電器串聯(lián)，一般選用公式解決問題較為方便。串聯(lián)時通過兩個用電器的電流相等，所以電阻較大的實際功率大。如果兩個用電器并聯(lián)，一般選用公式解決問題較為方便。并聯(lián)時兩個用電器兩端電壓相同，所以電阻小的實際功率大。
例4.將標有“6V”字樣的小燈泡L、定值電阻R1、10伏的電源和變阻器R按圖甲連接，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數為1A；按圖乙連接，當小燈泡正常發(fā)光時，電壓表的示數為8伏，求小燈泡的電阻和額定功率各是多少？
分析與解：圖乙：由于燈泡正常發(fā)光，電壓表示數為8伏，燈兩端的電壓是6伏，R1兩端的電壓就是2伏。
圖甲：由于燈正常發(fā)光，L與R1并聯(lián)，就有I額＋I1=1安和
I額=0.25安
例題小結：①求小燈泡的電阻，在知道燈泡額定電壓的情況下，必須設法求出燈泡的額定電流。
例5.現給你一電源（電壓未知），已知一電阻為R的電燈泡L1，電流表、滑動變阻器、開關各一個和導線若干。請你用上述材料測定電燈泡L2的實際功率，①試畫出測試的電路圖。②寫出實驗步驟。③寫出L2的功率計算式。
解：①電路圖如圖所示。
?、趯嶒灢襟E：
a.按圖連接電路。b.閉合開關用電流表分別測出通過
L1、L2的電流I1、I2。c.計算出P2。
?、?/span>P2=UI2=U1I2=I1RI2=I1I2R。
例題小結：①求解此題要用到歐姆定律，串、并聯(lián)電路和電功率的知識。通過此題可培養(yǎng)學生綜合運用這些知識的能力。②滑動變阻器可控制燈泡兩端電壓，保護燈泡不被損壞。
【模擬試題】（答題時間：60分鐘）
一.填空題
1.把兩只燈泡串聯(lián)后接在電源兩端，已知L1的電阻是L2電阻的 3倍，則它們在相同時間里，兩燈電功之比W1∶W2=____，若把兩燈并聯(lián)接在電源上，則它們在相同時間內，兩燈電功之比W1∶W2=____。
2.某用電器接入一個電路中，消耗的功率為40瓦，如果通過它的電流強度減少為原來的一半時，它消耗的功率為_____瓦，如果使它的電阻減少為原來的一半時，它消耗的功率為____瓦。
3.我國正在興建的長江三峽工程，其水力發(fā)電站的裝機總容量達2500萬千瓦，它每天能發(fā)電____度（每天按24小時計算）。水力發(fā)電站發(fā)出的電能歸根結底來源于____能。
4.一根電阻絲先后接在兩個電路里，通過它的電流強度為I1= 3I2，當兩種情況放出的熱量相同時，兩次通電時間之比 t1∶t2=____。
5.電阻器R1的阻值是R2阻值的2倍，串聯(lián)后得到的總電阻是并聯(lián)后得到總電阻的____倍，若接在相同電壓的電路上，在兩種連接方式中，R1消耗的電功率之比為____。
6.標有“220V、60W”的甲燈泡和標有“220V、25W”的乙燈泡，將它們串聯(lián)接入220伏的電路中____燈更亮些，將它們并聯(lián)接在同一電路，____燈更亮些。
7.一只斷絲燈泡，燈絲接好后仍能使用，燈泡要比原來____，這是因為燈絲的電阻比原來____，通過燈絲的電流強度比原來____。
8.有兩個標有“3V、1W”和“6V、4W”的電燈泡，如果將它們串聯(lián)電路中,使其中一個燈泡恰能正常發(fā)光，則加在串聯(lián)電路兩端的電壓是____伏。
9.一位同學家里的電能表的讀數原來81805，現在他家里有40瓦電燈4盞，一臺“220V、 110W”的電冰箱，“220V、70W”的彩色電視機一臺，平均每天用電3小時，一個月30天，共消耗____度電，此時電能表的讀數為。
二.選擇題
1.有 A.B.C三盞燈，A燈標有“220V，25W”字樣，B燈標有“ 110V、25W”字樣， C燈標有“ 36V、25W”字樣。當它們在額定電壓下工作時，通過三盞燈的電流強度I與電功率P相比（ ）
A. I、P一樣大 B. P一樣大，A燈I最大
C. P一樣大，C燈I最大 D. I一樣，B燈P最小
2.把“8V、16W”和“12V、36W”的兩盞電燈串聯(lián)到16伏的電路中，比較兩個燈泡的實際功率，結果是（ ）
A.“12V、36W”的燈泡大 B.“8V、16W”的燈泡大
C.一樣大 D.不能確定哪個較大
3.燈泡L1“8V、4W”和L2“8V、2W”，把它們串聯(lián)在某一電源上，閉合開關后只有一個燈泡正常發(fā)光，另一個燈泡發(fā)光很暗，測該電源電壓應為（ ）
A. 16伏 B. 12伏 C. 10伏 D. 8伏
4.一度電可以（ ）
A.使80瓦的電視機工作25小時 B.使40瓦的日光燈工作60小時
C.使100瓦的電烙鐵工作10小時 D.使1000瓦的碘鎢燈工作5小時
5.把一盞標有“6V、3W”的小燈泡，接在某一電路中，用電流表測得通過燈絲的電流強度為450毫安，那么這盞燈消耗的電功率是（ ）
A. 2.7瓦特 B. 2.43瓦特 C. 1.7瓦特 D. 1.35瓦特
6.聯(lián)在如圖電路中的三個燈泡上分別標著 L1“220V、 100W”，L2“220V、100W”，L3“220V、25W”，則（ ）
A. S1，S2都閉合時，L1最亮，L3最暗
B. S1，S2都閉合時，L1不亮，L3比L2亮
C.S 2斷開，S1閉合時，L2不亮，L1比L3亮
D. S1，S2都斷開，L2不亮，L3比L1亮
7.在課本上測定小燈泡電功率的實驗中，把標有2.5伏的燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)后接在電壓是5伏的電源上，調節(jié)滑動變阻器，使燈泡正常發(fā)光，測得電功率為0.5瓦.以下說法不正確的是（ ）
A.電流表讀數為0.2安，變阻器兩端電壓為5伏
B.滑動變阻器連入電路的電阻R=12.5歐
C.相等時間內，電流對L和R所做的電功相等
D.燈泡L和滑動變阻器R的總功率P=l瓦
8. 1個4歐的電阻，與一個用電器串聯(lián)在6伏電源的兩端，現只知道用電器的實際功率為2瓦，則通過用電器的電流強度可能是（ ）
A. 2安 B. l安 C. 0.5安 D. 0.25安
9.如圖所示，當滑片P從滑動變阻器上的上端向下端移動時：（設電阻不隨溫度而變）（ ）
A.兩燈都變亮 B.兩燈都變暗，且兩燈功率相同
C.兩燈都變暗，但兩燈功率不同 D.其中一燈變亮，另一燈變暗
10.如圖所示，電源電壓不變，閉合開關S后，滑動變阻器中的滑片P從左端向右端滑動過程中，下列情況正解的是（ ）
A.電流表示數減小，電壓表示數增大
B.電流表示數增大，電壓表示數減小
C.通過電阻R2的電流強度減小
D.電阻R1消耗的功率減小
三.實驗題
測定2.5伏小燈泡的額定功率：
?。?/span>l）實驗原理____。
?。?/span>2）實驗所需器材：____。
?。?/span>3）畫出實驗所用的電路圖，并要求滑動變阻器的滑片向右移動時燈泡亮度變暗。
?。?/span>4）連接電路過程中要注意開關處于____狀態(tài)。
（5）在此實驗中滑動變阻器的作用是____，連通電路前滑片P應處于____端。（填左或右）
（6）實驗記錄的數據是____。
?。?/span>7）閉合開關后發(fā)現電壓表示數是2伏，應向____移動滑動變阻器滑片，直至_____。
?。?/span>8）若估計燈泡的電阻為10歐，而電源由三節(jié)干電池組成那么為提高測量的準確程度，電壓表的量程應選____伏，電流表的量程應選_____安。
四.計算題
1.如圖所示，燈泡L標有“12V、36W”字樣，R=6歐，燈泡正常發(fā)光10秒鐘，根據這些已知條件，可以求出哪些學過的物理量，請一一計算出來。
2.標有“220V，100W”的燈泡，接到220伏的電源上，由于導線過長，電阻較大，測得燈泡的實際功率為81瓦，求導線上消耗的功率是多少？
3.如圖所示，R1=20歐，R2=30歐，R3=40歐，電源電壓保持12伏。求：（1）開關都斷開時電流表和電壓表的示數；（2）開關都閉合時電流表和電壓表的示數；（3）在上述兩種情況下，在電阻R1上消耗的電功率之比。
4.如圖所示，電源電壓為6伏，R1為10歐，變阻器R2的變化范圍為0～15歐，電路連通時，欲使整個電路消耗的電功率最小，變阻器的阻值應調至多大？此時干路中的電流強度多大？
5.一個標有“220V、440W”的吹風機，已知吹風機線圈的電阻為20歐，當吹風機工作時接在220伏的家庭電路中，問5分鐘電流做了多少功？有多少電能轉變成熱能？
聯(lián)系客服
