物理第2节 电功率导学案

《电功率》全章复习与巩固（基础）
 

【学习目标】

1、知道电能的单位是焦耳，另一个单位是千瓦时，会读电能表的示数。

2、知道电功，电流做了多少功，就有多少电能转化成其它形式的能。

3、知道电功率表示消耗电能的快慢，会用电功率的计算公式及导出公式进行简单的计算。

4、加深对电功率概念的理解，能测量小灯泡的额定功率和实际功率。

5、知道焦耳定律。了解利用和防止电热的场合和方法。

【知识网络】

【要点梳理】
要点一、电功、电功率、焦耳定律

1.基本概念：

2.串、并联电路中的特点：

要点诠释：

1.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程，有多少电能发生转化就说电流做了多少功。电功是电能转化多少的量度，电功和电能的单位相同。

2.电功表示电流做功的多少，电功率表示电流做功的快慢。

3. 纯电阻电路就是指电能全部转化为热能，不转化为其他形式的能量的电路。例如电炉等。非纯电阻电路就是指电能不仅转化为热能，还转化为其他形式的能量的电路。例如电动机还转化成了动能。

要点二、额定电压 额定功率

1.额定电压：用电器正常工作时的电压。

2.额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率。 。

3.用电器的铭牌：如某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率

25W的灯泡。若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0.11A

灯丝阻值。

要点诠释：

1、   实际电压、实际功率与额定电压、额定功率：

当时， 用电器正常工作

当时， 用电器不能正常工作，有时会损坏用电器。

当时， 长期使用会影响用电器的寿命。

2、   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。

3、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。

要点三、测量、实验

1.电能表：

（1）作用：测量用电器在一段时间内消耗的电能。
（2）计算方法：电能表的示数由四位整数和一位小数组成。电能表的计量器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。但要注意电能表的示数的最后一位是小数。

（3）重要参数的意义：

2.测量小灯泡的电功率

（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）实验过程

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。

（6）注意事项：
　　A．连接时，开关断开，防止因短路而损坏电源或灯泡。
　　B．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至滑动变阻器的最大阻值处，防止电路中的电流过大，将灯烧坏。
　　C．电源电压应高于灯泡的额定电压，防止无法调节到额定电压。
　　D．电压表的量程应大于灯泡的额定电压，电流表的量程应大于灯泡正常工作时的电流。
　　E．滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡正常工作时的电流，滑动变阻器的最大电阻值应与灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
　　F．通过三次不同电压下（额定电压，1.2倍额定电压和低于额定电压）的测量，体会用电器的实际功率并不一定等于额定功率，而是取决于加在用电器两端的实际电压。

G．在做第二次实验时（实际电压不能超过额定电压的1.2倍）需要小心调节滑动变阻器，以免烧坏灯泡。
H．实验前，要检查电路并试触，实验结束后，要先断开开关，再整理器材。

3.探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关

（1）实验方法：控制变量

（2）实验过程：

①热量与电阻的关系：控制电流（I）相同，通电时间（t）相同,电阻（R）不同。

②热量与电流的关系：控制电阻（R）相同，通电时间（t）相同，电流（I）不同。

（3）电路图

（4）实验结论：

 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多；在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。

【典型例题】

类型一、电功

1.如图，对于电能表面板上的一些参数的理解，下列说法错误的是（  ）

A．此时电能表的读数为120.7度

B．“220V”是指这个电能表应该在220伏的电路中使用

C．“10（20）A”是指这个电能表使用时正常工作电流为10安或20安

D．“600r/kW•h”是指用电器每消耗1千瓦时电能，电能表的转盘转过600转

【答案】C

【解析】A、此时电能表的读数为120.7 kW•h,也可以为120.7度，说法正确，不符合题意；

B.“220V”是指这个电能表应该在220伏的电路中使用,说法正确，不符合题意；

C、“10（20）A”是指这个电能表使用时正常工作电流为10安或20安，说法错误，应该是电能表允许通过最大电流是10A，电能表短时间允许通过最大电流是20A，符合题意；

D、“600r/kW•h”是指用电器每消耗1千瓦时电能，电能表的转盘转过600转，不符合题意。故选C

【总结升华】本题考查了电能表参数的理解和电能表是读数方法。

举一反三：

【变式】马婷家电能表月初和月末的电能表的读数分别如下图所示，这个月她家用电________kW·h，即电流做的功为___________J，这个月有___________J的___________转化为___________能。她家一盏100W的灯连续工作一小时耗电______________J，可以使电表的表盘转动____________圈，消耗的电能可以使1000W的微波炉工作________分钟。

【答案】200；；；电能；其他形式；；72；6

2、有两个电阻R1和R2，已知R1＞R2．将它们串联在电路中时，       两端的电压较大，相同时间内电流通过      做的功较多；若将它们并联在电路中，通过      的电流较大，相同时间内，

              消耗电能较多。

【答案】R1，R1，R2，R2

【解析】在串联电路中，电流处处相等，R1＞R2，由公式U=IR、W=I2Rt可知R1两端的电压较大，相同时间内电流通过R1做的功较多；在并联电路中，各支路两端的电压相等，R1＞R2，由公式I=U/R、可知通过R2电流较大，相同时间内R2消耗的电能较多。

【总结升华】规律：在串联电路中，除电流相等外，电压、电功、电功率、电热都与电阻成正比；在并联电路中，除电压相等外，电流、电功、电功率、电热都与电阻成反比。

类型三、电功率

3、把“PZ110—100”和“PZ110—25”的两只灯泡串联接到220V的电路上，则（    ）

A.25W的灯泡被烧坏                                 B.100W的灯泡被烧坏  

C.两只灯泡均被烧坏                                D.两只灯泡均正常发光

【答案】A

【解析】由可得：灯泡“PZ110-100”的电阻，灯泡“PZ110-25”的电阻，当两只灯泡串联接到220V的电路上，电流相等，所以，又，解得：，，

所以，，因为灯泡“PZ110-25”两端的实际电压超过其额定电压，所以灯泡“PZ110-25”会被烧坏。选项A正确。

【总结升华】本题考查了欧姆定律和电功率公式的灵活运用，关键是根据串联后电路的实际电压与额定电压相比较得出灯泡的变化情况。

举一反三：

【变式】电灯甲、乙额定电压相等，串联后接在某电路中，甲灯比乙灯亮，则下列说法正确的是（    ）

A. 甲灯的额定功率和实际功率都大  

B. 乙甲灯的额定功率和实际功率都大

C. 甲灯的额定功率小，实际功率大  

D. 乙灯的额定功率小，实际功率大

【答案】C

【解析】对于同一类型灯泡，比灯泡亮度，其实比的是实际功率，因为两灯串联在电路中，由可知，谁的电阻大，谁的实际功率就大，谁就亮，所以甲灯的实际功率大，其电阻也大。由题可知，两灯泡额定电压相同，由可知，当额定电压相同时，谁的电阻大，谁的额定功率小，所以甲的额定功率小。C选项正确。

4、某同学做“测量一个小灯泡的电功率”实验，所用灯泡的额定电压是2.2V。
　　（1）如图是他实验的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接。

　　（2）电路连接完整后，当向右移动滑动变阻器的滑片P时，电压表的示数将_________，电流表的示数将________
　　（3）实际实验的有关记录与计算如下表

　　该同学注意到灯的亮度变化是：第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮。你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？请你说出两点（这两点的意思应不同）：
　　①________　 ②________
　　（4）他还注意到，这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻，并完成了有关计算如下表格：

这位同学有些纳闷儿：导体的电阻不是与电压、电流无关吗？怎么三次计算的灯丝电阻却不一样呢？
　　请你对此做出两种可能性的解释： ①________　　 ②________

【答案】（1）如图　　　　　　　　

　　（2）变大；变大
　　（3）①灯泡两端电压越大，灯越亮，
　　　　 ②功率越大灯越亮。
　　（4）①可能实验有误差，②可能电阻与温度有关。

【解析】（1）小灯泡额定电压是2.2V，电压表量程选0—3V，电压表“3”接在灯泡另一端，滑动变阻器C或D接成柱应接在灯炮的另一端与灯泡串联。
　　（2）当滑片P右移时，接入电路中的电阻变小，电流变大示数变大，依据U=IR知电压表的示数也变大。
　　（3）可以得出如下结论:
　　①灯泡两端电压越大，灯泡所消耗的电功率也越大;　
　　②灯泡的亮度取决于灯泡所消耗的实际功率，或灯泡的实际功率越大，灯泡的亮度越大。
　　（4）由表格中的数据不难看出当灯泡两端电压越大，则灯泡灯丝的电阻也越大，而灯泡所消耗的电功率也越大，则灯泡的亮度越强。当灯泡亮度强时，灯丝的温度高，这就使灯丝的电阻大，因此可以得出灯丝电阻可能与温度有关。造成灯泡灯丝电阻变化的另一个原因还有可能是在实验过程中的误差。

【总结升华】本题主要考查①线路连接问题； ②数据分析问题；③电流、电压变化问题。

举一反三：

【变式】在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为1.5V的小灯泡、合适的电源、一个阻值为R0的电阻、一个滑动变阻器、一只电压表、3个开关、导线若干。

（1）小利同学设计的实验电路如图所示，请你写出本实验主要测量步骤及所测的物理量。

①将电压表调零，按照电路图连接实物，滑动变阻器阻值位于最大处，此时开关断开，试触确定量程；

②                      ；

③                      。

（2）本实验中，计算小灯泡额定功率的表达式 P额＝____

【答案】（1）②闭合S1、S3，断开S2，移动滑动变阻器滑片，观察电压表的示数为U1=1.5V时为止，将U1=1.5V记录在表格中；

③断开S3，闭合S2，保持滑片为止不动，读出电压表示数U2，并记录在表格中。

（2）

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。

【思路点拨】已知灯L1和灯L2的额定电压和额定功率，可利用公式R=U2/P求得两灯的电阻，灯L1和灯L2串联，利用串联电路电阻的特点，可以求出总电阻，知道电源电压，由欧姆定律I=U/R求得两灯的实际电流，已求出L1的电阻，可利用公式P=I2R求得实际功率。

【答案与解析】

【总结升华】本题考查了串联电路电流和电阻的特点，并可以利用电功率计算。

举一反三：

【变式】今有“6V、6W”的电灯L1和“6V、1.5W”的电灯L2各一盏，把它们分别接到电压6V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？

【答案与解析】

∵U=U额1=U额2=6V

∴若L1、L2直接接入6伏电路上均能正常发光，即P1=6W，P2=1.5W。

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=P额2=1.5W

 L1的电路中应串联一个电阻RX起分压作用，如图所示

∵串联  ∴

由分压原理可得：

∴应给“6V、6W”的电灯串联一个6Ω的电阻。

类型四、变化电路中的比例计算

6、（2015•安庆模拟）R1与R2并联在电路中，消耗的功率之比为4：3，如果把R1、R2串联起来，仍接在同一电路中，则R1、R2消耗的功率之比是（　　）

A．9：16          B．16：9          C．3：4          D．4：3

【思路点拨】电阻R1、R2并联起来接在电路中，电阻两端的电压U相等，已知两电阻功率之比，由P=U2/R

求出两电阻阻值之比；电阻R1、R2串联在电路中，流过电阻的电流I相等，已知电阻之比，由P=I2R可求出两电阻的功率之比。

【答案】C

【解析】两电阻并联时，U=U1=U2，可得，所以，两电阻串联时，I=I1=I2，两电阻消耗的电功率之比：,则,故选C。

【总结升华】本题考查了并联电路与串联电路的特点、电功率公式，是一道基础题；知道串、并联电路的特点，熟练应用功率公式是解题的关键。

举一反三：

【变式】如图所示，电源电压不变，开关S由断开到闭合，电流表两次示数之比为2∶7，则电阻R1∶R2＝________，电功率P1∶P2＝________，电功率P1∶P1′＝________，电功率P1∶P＝________。（P1 、P2分别是开关闭合时R1、R2的电功率，P是开关闭合时R1、R2的总电功率，P1′是指开关断开时R1的电功率）

【答案与解析】开关断开时，等效电路如图甲所示，开关闭合时，等效电路如图乙所示。

在图甲和图乙中，因为R1阻值不变，其两端电压等于电源电压不变，所以通过R1的电流不变，开关断开时，电流表测通过R1的电流I1，开关闭合时，电流表测干路电流I，由题可得, 所以   ，  ，，   ，。

类型二、焦耳定律

7．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（　　）

A．U甲=U乙，Q甲=Q乙     B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙     C．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙     D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙

【思路点拨】两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由U=IR判断它们间的电压关系，由Q=I2Rt判断它们产生的热量关系。

【答案】C

【解析】由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由题意知：R甲＜R乙，由U=IR知：U甲＜U乙；由Q=I2Rt知：Q甲＜Q乙；故选C。

【总结升华】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律、焦耳定律，熟练掌握基础知识是正确解题的关键。

举一反三：

【变式】（2014•武汉模拟）如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，通电后，观察两个U形管中液面高度的变化。根据以上实验过程，可以得出的实验结论是（　　）

A．在通过电流和时间一定时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多

B．在通过电流和时间一定时，电阻越小，这个电阻产生的热量越多

C．在电阻和通过电流一定时，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多

D．在电阻和通电时间一定时，通过电流越大，这个电阻产生的热量越多

【答案】D

【解析】由图知，外置的5Ω电阻和容器内的电阻并联，则通过左边容器内电阻的电流大于通过右边容器内电阻的电流；而两侧容器内的电阻相同，通电时间相同，左侧液面高度较高，说明左侧产生的热量较多，可得在电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。故选D。