資源簡介

第九講 電能與利用(一)
[知識新授]
一、電能與電功
(1)用電器消耗電能的過程就是電能轉化為其他形式的能的過程；有多少電能轉化為其他形式的能，就消耗了多少電能。
(2)電能的單位：國際單位是焦耳(J)；常用單位：度(kWh)；1 kWh=3.6×106J。
(3)測量電能的儀表：電能表。
特別提醒：電能表的數據含義
220V：該電能表應該接在220V電壓下工作
10A：該電能表的額定電流為10A
2500R/kW·h：每消耗1kW·h的電能，電能表轉盤轉2500圈
二、電功率
(1)定義：用電器在1秒內消耗的電能．
(2)物理意義：表示用電器消耗電能快慢的物理量。燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率的大小。
實驗：閱讀課本，理解電功率與電流、電壓的關系
(3)計算公式：P=UI=W/t(適用于所有電路) 由此可得電功W=UIt
對于純電阻電路可推導出：P=I2R=U2/R
串聯
①串聯電路中常用公式：P=I2R
各用電器功率之比
P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn
并聯
②并聯電路中常用公式：P=U2/R
各用電器功率之比
P1：P2=R2：R1
③無論用電器串聯或并聯，計算總功率常用公式P=P1+P2+…Pn
(4)單位：國際單位瓦特(W)；常用單位：千瓦(kW)
(5)額定功率和實際功率(銘牌信息)
①額定電壓：用電器正常工作時的電壓.
額定功率：用電器在額定電壓下的功率。P額==U額I額=U額2/R
②當U實=U額時，P實=P額(燈正常發光)
當U實當U實>U額時，P實>P額長期使用影響用電器壽命(燈發光強烈,有時會損壞用電器)
當U實>U額時，P實=0用電器燒壞(燈絲燒斷)
特別提醒：
用電設備的P額、U額具有唯一性、對應性，而用電設備的U實、P實可有很多個，但U實、P實具有同體性、同時性。
三、伏安法測小燈泡的電功率(燈的電阻特殊性圖像)
(1)原理：P＝UI。
(2)基本方法：用電壓表測量用電器兩端的電壓，用電流表測量通過用電器的電流，根據公式計算用電器的電功率。
(3)器材：電壓表、電流表、滑動變阻器、燈泡、開關、學生電源、導線。
(4)實驗電路圖如圖所示。
(5)實驗步驟
①按設計電路圖連接實物，設計實驗表格；
②檢查無誤后，閉合開關，調節滑動變阻器，使電壓表的示數為額定電壓，觀察燈泡發光情況，并記下電流表的示數，算出額定功率；
③調節滑動變阻器，使電壓為等于電壓的1.2倍，觀察小燈泡發光情況，記下電流表和電壓表的示數，計算出此時小燈泡的實際功率；
④調節滑動變阻器，使電壓等于額定電壓，觀察小燈泡的發光情況，記下電流表和電壓表的示數，算出小燈泡的額定功率。
[經典例題]
[例1]王亮同學是個愛動腦的孩子，他想知道家里電風扇的實際功率多大，于是他將家里其他用電器都關閉，只讓電風扇單獨工作了72s，如圖的電能表轉盤轉了5轉，下列說法正確的是(　　)
A．此電能表轉盤每小時轉過2500轉
B．電能表是測量電路中用電器功率的儀器
C．此電能表所在電路的最大電功率為2200KW．
D．電風扇的實際功率是100W
[例2]小王家的電能表上標著“600imp/(kW?h)，220V 5A”等信息他用這個電能表來測量某用電器的功率；他把家中的其他用電器都與電源斷開，僅讓這個用電器工作，6min內電能表指示燈閃了30次．該用電器阻值恒定，將它接到110V的電路中，實際功率是(　　)
A．250w B．125w C．150W D．500W
[例3]濟南某工廠2016年上半年共節約電能5000kW?h，一位電視臺記者在報道該廠節能減排的成效時，手舉一只理發用的電吹風說：“我這只電吹風是500W的，也就是0.5kW，這個廠半年來節省的電能可以開動10000個這樣的電吹風．”從這段話中可以看出，該記者把電能和另一個物理量弄混了．這個物理量是(　　)
A．電流 B．電阻 C．電功 D．電功率
[例4]某電吹風的額定功率為1500瓦．正常工作0.1小時，所消耗的電能為(　　)
A．150度 B．15度 C．1.5度 D．0.15度
[例5]甲、乙兩個用電器并聯后接在某一電源上，在相等的時間內，電流通過甲所做的功比乙的大，則(　　)
A．甲通過的電流比乙的大 B．甲兩端的電壓比乙的高
C．甲的電阻比乙的大 D．乙消耗的電能比甲的多
[例6]甲、乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示，下列說法中正確的是(　　)
A．兩燈均正常發光時，乙燈消耗的電能較多
B．兩燈均正常發光時，甲燈的電阻小于乙燈的電阻
C．將乙燈接入110V的電路中，它的實際功率為50W
D．兩燈串聯在220V的電路中，甲燈比乙燈亮
[例7]LED燈是一種新型的環保節能燈．小明媽媽為他買了一款LED護眼燈，此款燈額定電壓為24V，額定功率為8W，它正常發光時與“PZ220﹣60”的白熾燈正常發光時的亮度相當．有關這款燈下列說法不正確的是(　　)
A．該燈發光柔和，可減緩用眼疲勞
B．該燈工作時主要將電能轉化為內能
C．該燈正常工作時的電壓為24V
D．1度電可供該燈正常工作125h
[例8]有兩只小燈泡，只標有額定電壓都是6.3V，將它們串聯起來接在電路中，亮度不同．在回答哪個燈泡的額定功率比較大時，要用到以下六句話：a．較亮的燈泡電阻較大；b．從關系式P=I2R可以知道；c．串聯時流過兩燈的電流相同；d．從關系式P=可以知道；e．在相同的電壓下工作時，燈泡的電功率和它的電阻成反比；f．所以串聯時較暗的額定功率大．按照下列順序排列這六句話，可以把問題講得最清楚的是(　　)
A．cbadef B．bcadef C．debacf D．bacdef
[例9]規格分別為“5V 2.5W”和“20V 10W”的甲、乙兩只小燈泡，將它們串聯后接到25V的 電源上，兩燈都發光，則(　　)
A．甲燈較亮 B．乙燈較亮 C．兩燈一樣亮 D．無法判斷
[例10]一個標著“220V 1100W”的電爐，正常工作時電阻絲的電阻為　 　Ω；當其兩端電壓為110V時，該電爐的實際功率為　 　W．(不計溫度對電阻的影響)
[例11]一臺家用電視機待機狀態下的電功率大約是10W，這表示1秒鐘電流做的功是　 ?。绻@臺電視機平均每天的待機時間以18h計，那么在待機狀態下100天消耗的電能是　 　kW?h．
[例12]用如圖(a)所示電路測量小燈泡電功率，燈泡L標有“2.5V 0.3A”字樣，滑動變阻器銘牌上標有“50Ω 1.5A”字樣，不考慮溫度對燈泡電阻的影響．
(1)按電路圖將圖(b)中的實物元件連接起來．
(2)在圖(a)中，當開關S閉合，滑動變阻器的滑片從A向B滑動的過程中，電壓表示數將　 　(選填“變大”、“變小”或“不變”)．
(3)某次實驗時電壓表和電流表的示數如圖(c)所示，則此時小燈泡的實際功率為　 　W．
[例13]如圖是某課外活動小組設計的小臺燈電路圖．S為單刀雙擲開關，電源電壓為12V．且保持不變．小燈泡的額定功率是6W，電阻R的阻值為6Ω．當開關S接“2”時，
小燈泡恰好正常發光．若燈絲電阻不變，試求：
(1)燈絲的電阻是多少？
(2)小燈泡正常發光10min，電流通過小燈泡所做的功是多少？
(3)開關S接“1”時，電阻R的功率是多少？
　
[課后作業]
1．將“220V　25W”和“220V　40W”的兩個燈泡先并聯起來接到220V的電路中，后串聯起來接入同一電路中，則(　　)
A．兩種情況下燈泡都能正常發光
B．只有串聯的情況下燈泡能正常發光
C．并聯接入時兩燈消耗的總功率比串聯時大
D．串聯接入時兩燈消耗的總功率比并聯時大
2．如圖所示電路，閉合開關S，燈泡L1、L2都發光．過一會兒，由于燈泡L1的質量問題，燈絲被燒斷．則下列說法中正確的是(　　)
A．滑動變阻器實際功率變小 B．燈泡L2額定功率變大
C．燈泡L2亮度不變 D．燈泡L2亮度變暗
3．如圖所示的物理現象涉及的物理知識正確的是(　　)
A．電風扇工作時主要將電能轉化為機械能
B．家庭電路中的電能表是測量電流做功快慢的
C．法拉第根據圖示電磁感應的原理制成了電動機
D．測電筆按圖示的方法使用可以辨別家庭電路中的火線與零線
4．小明家記錄5月初電能表示數為1432.7度，電能表的部分示數及6月初的示數如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．電能表是測量用電器電功率的儀表
B．此電能表適用于電流方向一秒鐘改變50次的交流電路
C．小明家5月初至6月初消耗的電能是105kW?h
D．若電能表轉盤在10min內轉過250轉，則用電器的總功率為1kW
5．在如圖所示的電路中，發現通過電流表的示數減少0.2安培時，電壓表的示數從6伏特變為5伏特，那么該定值電阻所消耗的功率的變化量為(　　)
A．1.2W B．1.0W C．2.2W D．5.0W
6．三位日本科學家因發明如圖甲所示的“高亮度藍色光二極管”獲得2014年諾貝爾物理學獎．小明同學在研究二極管內部結構時發現，燈帶中的LED燈串聯后經電流適配器接入照明電路，如圖乙所示，她取下一只LED燈接在電池兩端，燈不亮，對調電池正負極后燈亮了，但用手觸摸幾乎不發熱，以下推斷符合上述事實的是(　　)
A．LED燈工作時主要是將電能轉化為內能
B．燈帶中一只LED燈斷路后其它燈還亮
C．一只LED正常工作的電壓是220V
D．LED燈具有單向導電性
　
7．為創建全國“環保節能模范城市”，新建的小區將普遍安裝太陽能路燈．圖1是某型號太陽能路燈，圖2是它的結構示意圖，圖3是該太陽能路燈的技術參數．
太陽能路燈專用控制器實質上是一個由光、聲音和時間控制的單刀多擲開關(如圖1中的S)．晚上要讓電燈發光，控制器將控制開關S與　 　 (選填“a”、“b”或“c”)觸點接觸．此高效節能燈1盞正常工作照明10h，消耗電能　 　J．
8．如圖所示為四旋翼無人機，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前在拍攝調查、無人配送等方面得到越來越廣泛的應用．若該機所需的能量是由一塊輸出電壓為15V，容量為5000mA?h的電池提供，若電能的80%用于飛行，飛行時的實際功率為100W，則該機最多能飛行的時間是　 　h．
9．小明做測“小燈泡功率”實驗時，所用器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關和導線．
(1)如圖甲所示是小明沒有連接完整實物電路，請用筆畫線代替導線，棒小明將實物電路連接完整；
(2)小明連好電路閉合開關后，發現小燈泡不亮，電壓表有示數，而電流表示數為零，則電路存在的故障可能是　 ?。?
(3)排除故障后閉合開關，移動滑片P到某處，電壓表的示數為2.2V，要測得最小燈泡的額定功率，應將滑片P向　 　(選填“左”或“右”)端滑動．
(4)小明通過移動滑片P，分別記錄下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成了如圖乙所示的U﹣I圖象，根據圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是　 　W．
(5)實驗結束后，小明僅將小燈泡換成定值電阻，來探究電流與電阻的關系，小明想要完成四組實驗，準備好的定值電阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
①將電路連接正確后，閉合開關，移動變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，此時電流表的示數如圖丙所示，則定值電阻的阻值為　 　Ω．
②斷開開關，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動，閉合開關，電壓表示數將　 　(選填“變大”或“變小”)；為完成此四組實驗，滑動變阻器的最大電阻應不小于　 　 Ω．
10．如圖所示，L是標有“6V2.4W”字樣的小燈泡，R是定值電阻．斷開開關S2，閉合開關S1和S3，燈泡正常發光，電流表的示數為0.6A．則：
(1)燈泡正常發光時，1min內燈泡消耗的電能．
(2)定值電阻R的阻值．
(3)斷開開關S1和S3，閉合開關S2，要使燈泡仍正常發光，電源電壓應增加到多大？此時電路中消耗的總功率為多大？
[參考答案]
[經典例題]
1．D．
2．B．
3．D．
4．D．
5．A．
6．D．
7．B．
8．A．
9．B．
10．44；275．
11．10J；18．
12．(1)；(2)變大；(3)0.51．
13．(1)燈絲的電阻是24Ω；(2)小燈泡正常發光10min，電流通過小燈泡做的功是3600J；(3)開關S接“1”時，電阻R的功率是0.96W．
[課后作業]
1．C．
2．A．　
3．A．　
4．C．
5．C．
6．D．　
7．C；3.6×105．
8．0.6．
9．(1)；
(2)燈泡斷路；
(3)右；
(4)0.5；
(5)①5；②變大；40；
10．(1)燈泡正常發光時，1min內燈泡消耗的電能為144J．
(2)定值電阻R的阻值為30Ω．
(3)斷開開關S1和S3，閉合開關S2，要使燈泡仍正常發光，電源電壓應增加到18V；此時電路中消耗的總功率為7.2W．

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