初中物理人教版九年级全册第2节 电功率学案及答案

电功率（基础）

责编：武霞

【学习目标】

1.理解电功率的概念，知道电功率表示消耗电能的快慢；
2.知道电功率的单位W、kW；
3.理解用电器的额定功率，知道额定功率是在额定电压下工作时的功率；　　
4.会用功率的公式进行简单的计算；

5.掌握测量小灯泡电功率的方法。

【要点梳理】

要点一、电功率的基本概念

1.物理意义：电功率是表示电流做功快慢的物理量。电流做功越快，电功率就越大，电流做功越慢，电功率就越小。
2.定义：电功率等于电功与时间的比
3．单位：瓦(W)、千瓦(kW) 1kW=103W
4．定义公式：
　　　 W——电流所做的功(消耗的电能)——焦(J)——kW·h
　　　 t——所用的时间 ——秒(s)——h
　　　 P——用电器的功率 ——瓦(W)——kW
要点诠释：

1．kW·h是电功的单位，是由电功率的单位kW和时间的单位h组成的复合单位。
2．据公式P=W/t得W=Pt。 P的单位用kW，t的单位用h，则电功(电能)的单位为kW·h，由此可知1kW·h就是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。
3．kW·h和J的换算关系：1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J。
要点二、电功率的公式推导

1．计算电功率最常用的基本公式：P=IU 该公式表明：用电器的电功率P等于通过用电器的电流I和用电器两端的电压U的乘积。
2．公式变形：  

3．推导公式：
要点三、额定电功率和实际电功率

1．额定电压与额定功率：
　　　
　　　
　2．实际电压与实际功率：
（1）实际电压：用电器工作时两端的电压 ，
　　　 可能大于 ，可能等于 ，可能小于。
（2）实际功率：实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率；用电器的实际功率可能大于额定功率，可能等于额定功率，可能小于额定功率。
3．用电器所消耗的功率与用电器两端电压的关系：
　　　 当时，；
　　　 当时，；
　　　 当时，。

要点诠释：

1.对某一用电器而言，额定电压和额定功率只有一个，而实际电压和实际功率却有无数个。灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。
2.若不考虑温度对用电器电阻的影响，则有，即电阻一定时，实际电压是额定电压的n倍，则实际电流也是额定电流的n倍，实际功率是额定功率的n2倍。

要点四、测定小灯泡的电功率

1.实验原理：
2.实验器材：电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
3.电路图： 　　　　　　　　　　　
4.实验步骤
（1）按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为Ie、Ue，记录小灯泡的亮度；
（3）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察电流表和电压表的示数，记录为I1，U1，记录小灯泡的亮度；
（4）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为I2，U2，记录小灯泡的亮度；
（5）重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I3、U3，I4、U4，记录小灯泡的亮度；
（6）根据P=UI，算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1……P4；
（7）分析数据，整理器材。
　5.实验结论：
　　小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮；
　　当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光；
　　当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情况下亮；
　　当小灯泡的两端的电压小于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情况下暗。

要点诠释：

1.电源：电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如：，至少要选择2节干电池串联作电源，学生电源选择3V的电源。
2.电压表的量程应大于，电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下，应尽可能选用小量程；例如的小灯泡电压表量程选0—3V，电流表选0—0.6A的量程。
3.滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。

【典型例题】

类型一、电功率的概念

1.（多选）下列说法中，正确的是（　　）

A．电功率是表示电流做功多少的物理量

B．电功率是表示电流做功快慢的物理量

C．用电器的电功率越大，做功越多

D．相同时间内，功率大的用电器耗电一定多

【思路点拨】电功率是表示电流做功快慢的物理量，不是表示电流做功多少的物理量，做功的多少不仅与功率有关还与做功时间的多少有关，是由两个量共同决定的

【答案】BD

【解析】单位时间内电流做功的多少叫电功率，是表示电流做功快慢的物理量，电功率大说明做功快，但不一定多，由此可知A错，B对，C错；从公式W=Pt上看，相同时间内，消耗功率大的用电器耗电定多，D对。

【总结升华】题目主要考查了电功率概念的理解，电功率是表示电流做功快慢的物理量，单位时间内电流做的功。理解电功率的定义和物理意义是解题的关键。

举一反三：
【变式】（2015•营口模拟）有几位同学对电功率这个概念，有以下几种理解，你认为正确的是（　　）

A．电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量

B．电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量

C．电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多

D．电功率大的用电器工作时所用的时间一定少

【答案】B

类型二、电功率的计算

2.如图1所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图2所示。则小灯泡的额定功率为       

W，电源电压为      V，滑动变阻器的最大阻值为      Ω。

【思路点拨】本题对同学的审题、识图能力要求较高，另外需要注意小灯泡的电阻是可变的，所以在解滑动变阻器电阻时找准对应点，算出此时小灯泡的电阻是解题的关键

【答案】24；12；9

【解析】由图象知，在灯泡两端电压为U额=12V时，通过的电流为I额=2A所以灯泡的额定功率为P额=U额I额=12V×2A=24W；当滑片位于最左端时，滑动变阻器阻值为0，此时灯泡两端电压等于电源电压
所以电源电压为U=U额=12V；当滑片在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，由图象知，此时灯泡两端电压为UL=3V，电路电流为I=1A，所以滑动变阻器两端电压为：UR=U-UL=12V-3V=9V，滑动变阻器的最大阻值为：。

【总结升华】解题时要注意灯泡的电阻随着两端电压的变化而变化，所以求解滑动变阻器最大阻值时，不要利用串联电路导体两端电压与其阻值成正比这一规律。

举一反三：
【变式】有一种亮度可以调节的小台灯，其电路图如图甲所示。电源电压为15V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示，灯泡L的额定电压为12V。则灯泡L的额定功率为       W；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为3.6W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为      Ω。

【答案】9.6；15

3.（2015•营口模拟）把标有“12V  12W”的灯L1和“12V  6W”的灯L2串联起来接在电源电压为12V的电路中，下列说法正确的是（　　）

A．两灯均不能正常发光，但L1灯较亮

B．两灯均不能正常发光，但L2灯较亮

C．两灯均能正常发光

D．把电源电压提高到24V，两灯都能正常发光

【答案】B

【解析】（1）∵串联电路电阻越串越大、大于任何一个分电阻，∴根据I=U/R可知，两灯泡串联接到12V的电源上时，灯的电压小于额定电压，所以两灯泡均不能正常发光，故C不正确；

∵R=U2/P，且两灯泡的额定电压相等，L1灯泡的额定功率大于L2的额定功率，

∴L1灯泡的电阻小于L2的电阻，

∵串联电路各处的电流相等，

∴根据P=I2R可知，L2灯泡的实际功率大、灯较亮，故A不正确、B正确；

（2）∵I=P/U，

∴两灯泡正常发光时的电流不相等，

∵串联电路各处的电流相等，

∴把电源电压提高到24V时，两灯泡不可能都正常发光，故D不正确。

故选B。

【总结升华】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是知道灯泡正常发光时的电流和额定电流相等和灯泡的亮暗取决于实际功率的大小。

举一反三：
【变式】将分别标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”L2并连接在6V的电源上，则实际功率较大的灯是

       （选填“L1”和“L2”），电路中干路的电流是      A。

【答案】L1；1.5

【解析】（1）两灯并联在6V电源两端，实际电压等于额定电压，所以实际功率等于额定功率，所以灯泡L1较亮；
（2）通过两灯的电流分别为：；

所以干路电流为：

4.在如图所示的电路中，电源电压保持6V不变，电阻R1的阻值为20Ω。当S2断开，S1、S3闭合时，电流表的示数为0.45A。求：
（1）电阻R2的阻值；
（2）当S1、S3断开、S2闭合时，电路消耗的总电功率是多少？

【答案】（1）40Ω（2）0.6W

【解析】（1）S2断开，S1、S3闭合时的等效电路图如图甲所示，

通过电阻R1的电流：，
通过电阻R2的电流：，

根据欧姆定律：，所以电阻R2的阻值是40Ω。
（2）S1、S3断开、S2闭合时的等效电路图如图乙所示，

电路消耗的总功率：，电路消耗的总电功率是0.6W。

【总结升华】本题考查欧姆定律和电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是变化电路的分析和等效电路图，题目的综合性比较强。

举一反三：
【变式】在如图所示电路中，电源电压6V保持不变．只闭合开关S1，电流表示数为0.2A；再闭合开关S2，电流表示数变化了0.4A．则R2的阻值为     Ω，S2闭合前后R1消耗的电功率相差        W。

【答案】20；3.2

类型三、测量小灯泡的电功率

5.学习小组在测定“小灯泡的电功率”的实验中，电源由三节新干电池串联组成，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。

（1）请你用笔画线代替导线，将图1甲中的实物电路连接完整。
（2）某次实验时，电压表示数如图1乙所示，此时灯泡两端的电压为       V；如果要使灯泡正常发光，应该向      （选填“A”或“B”）移动滑动变阻器的滑片。
（3）小菁同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图1丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定电功率是      W。
（4）某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图2所示，则出现的问题是                  。

（5）在实验中，小章同学发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是         。

A．导体电阻与导体两端的电压有关；
B．根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比；
C．电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻变小；
D．电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小。

【答案】（1）电路图如图所示：（从电压表负接线柱到电流表0.6A档也可）

（2）2.2；B （3）0.5  （4）电流表的量程选择过大 （5）D

【解析】（1）已知灯泡额定电压为2.5V，灯丝电阻约10Ω，所以正常发光时通过灯泡的电流为 ，因此电流表量程是0~0.6A，电流表应该和被测灯泡串联；
（2）由图乙知，电压表量程是3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是2.2V，电压表示数小于灯泡额定电压，要使灯泡正常发光，应向B端移动滑动变阻器滑片，增大灯泡两端的电压，直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止；
（3）由图丙所示I-U图象可知，灯泡额定电压U=2.5V，所对应的电流I=0.2A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）由图可知，电流表的指针偏转太小、量程选择太大，应改用小量程的电流表；
（5）温度影响导体电阻阻值的大小，对大多数导体来说，温度越高，电阻越大；当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，实际电功率减小，温度降低，所以测量的小灯泡电阻也相应减小。

【总结升华】这道实验探究题考查了连接实物图、电压表读数、电流表指针的非正常偏转、电阻与温度的关系、滑动变阻器的调节、求灯泡额定功率等问题，是电学实验的常考内容；对电表读数时，首先要确定电表的量程与最小分度值，然后根据指针所指电表刻度线读数，读数时视线要与电表刻度线垂直；根据题目中给出的信息I-U图象，找出灯泡额定电压所对应的电流是解最后一问的关键。