九年級(jí)物理上學(xué)期電能表與電功電功率【學(xué)習(xí)內(nèi)容】第一節(jié)電能表與電功第二節(jié)電功率【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道電功的概念、公式及其單位2、理解電功率的概念，理解用電器的額定電壓和額定功率3、會(huì)測(cè)定小燈泡的功率【知識(shí)重點(diǎn)與難點(diǎn)】1、電功率的概念2、額定功率與實(shí)際功率3、伏安法測(cè)定小燈泡的功率【方法指導(dǎo)】（一）電功1．電功的概念：電流所做的功叫做電功．因?yàn)殡娏骺床灰?jiàn)，摸不著，所以電流做功比較抽象，然而電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，有許多效應(yīng)，每種效應(yīng)都有對(duì)應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化發(fā)生，即在電流做功時(shí)，要消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．因此可以從能量轉(zhuǎn)化的角度去理解電功的意義，電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電流做功的實(shí)質(zhì)是電能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化．2．電功的計(jì)算：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(shí)間的乘積．公式：W=UIt電功的計(jì)算公式W=UIt是普遍適用的公式，若為純電阻電路，即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路，用歐姆定律，I=U/R代人電功的計(jì)算公式，還可以得出電功的兩個(gè)推導(dǎo)公式：W=U2t/RW=I2Rt在使用以上公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)要注意：(1)公式中的各物理量仍要具有“同—性”和“同時(shí)性”．即對(duì)應(yīng)同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路，并對(duì)應(yīng)同一段時(shí)間(或同一狀態(tài))．(2)公式中的每一個(gè)物理量的單位都必須采用國(guó)際單位制．3．電功的單位：國(guó)際單位制中，電功的單位是：焦常用電功單位是：千瓦時(shí)，俗稱(chēng)度．1度=1千瓦時(shí)=3.6×106焦4．電功的測(cè)量：測(cè)量用電器消耗電能(電功)的儀表是電能表，接在電路中的電能表計(jì)數(shù)器上前后兩次示數(shù)的差，就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)．注意最后一位是小數(shù)點(diǎn)后的一位.(二)電功率1．電功率的物理意義：電功率是表示電流做功快慢的物理量—單位時(shí)間用電器消耗的電能（電流所做的功）2．電功率的定義：電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做電功率．3．電功率的公式．定義式：P=W/t，計(jì)算式：P=UI同樣對(duì)于純電阻電路，可推導(dǎo)出P=I2RP=U2/R若t的單位為秒，P的單位為瓦，W的單位為焦；若t的單位為時(shí)，P的單位為千瓦，W的單位為千瓦時(shí)。4．實(shí)際電壓、實(shí)際功率、額定電壓、額定功率的區(qū)別實(shí)際電壓：用電器在工作時(shí)實(shí)際加在用電器兩端的電壓，一般U實(shí)≤U額實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下的功率，一般P實(shí)≤P額額定電壓(U額)：用電器正常工作時(shí)的電壓．額定功率(P額)：用電器在額定電壓下的功率．額定電壓和額定功率是用電器設(shè)計(jì)時(shí)的性能指標(biāo)．用電器正常工作作的用電器，壽命較長(zhǎng)，效果最好5．伏安法測(cè)小燈泡的功率．(1)試驗(yàn)原理P=UI(2)實(shí)驗(yàn)器材與伏安法測(cè)電阻基本相同(只是燈泡代替了電阻)(3)實(shí)驗(yàn)電路圖與伏安法測(cè)電阻基本相同(只是燈泡代替了電阻)(4)實(shí)驗(yàn)步驟1)按電路圖連接電路,在連接過(guò)程中，使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，閉合開(kāi)關(guān)前,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其連入阻值最大．2)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于小燈泡的額定電壓，記下此時(shí)電流表的示數(shù)，利用公式P=UI計(jì)算出小燈泡的額定功率3)調(diào)節(jié)變阻器的滑片，使小燈兩端的電壓略高于或低于額定電壓，記下電壓表，電流表的示數(shù)，利用公式P=UI計(jì)算出小燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率．本實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)：（1）由于小燈泡在不同條件下實(shí)際功率是完全不同的，因此不可以求不同時(shí)候的功率的平均值。（2）關(guān)于量程的選擇：電流表的量程取決小燈泡的額定電流（額定功率和額定電壓），電壓表的量程取決小燈泡的額定電壓，與電源電壓無(wú)關(guān)?！纠}選講】例1．下面幾個(gè)燈泡，都在其額定電壓下工作，其中亮度最大的是()．A.“220V25W”B.“110V40W”c.“36v60w”D．“24V100W”解析：燈泡的亮度由它的實(shí)際功率確定，即由它的實(shí)際電壓與實(shí)際電流的來(lái)積確定，而與它的額定電壓、額定功率等因素?zé)o關(guān)．燈泡的實(shí)際功率越大，燈的亮度也就越大．本題中的四只燈泡都在其額定電壓下工作，那么四只燈泡的實(shí)際功率分別與它的額定功率相等．而“24V100w”的燈的額定功率最大，所以此時(shí)它的實(shí)際最大，亮度也就最大．答：應(yīng)選D．例2．一只電能表的銘牌上標(biāo)有3000R/KWh，當(dāng)一用電器工作3分鐘時(shí)，這個(gè)表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了45R，那么此用電器的電功率為多少?解析：解答此題的關(guān)鍵是理解3000R/kWh所表示的物理意義．3000R/kWh表示的是電路中每消耗1kWh的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)3000R，或者表示電能表每轉(zhuǎn)1R，電路中消耗1/3000KWh的電能，那么轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了45R，電路中消耗電能為：W=45×1/3000KWh=0.015KWh=0.015×3.6×106J=5.4×104Jt=3min=3×60s=180s=3/60h=0.05h本題在應(yīng)用公式P=W/t時(shí),可以有兩種單位，P=W/t=5.4×104J/180s=300w或者P=W/t=0.015KWh/=0.05h=0.3Kw=300w答案：300w例3.標(biāo)所有“6V3W”的燈泡L1和標(biāo)有“9V3W”的燈泡L2串聯(lián)起來(lái)接在電源上，發(fā)現(xiàn)一只燈泡正常發(fā)光，另一只燈泡發(fā)光較暗，求：(1)電路消耗的總功率；(2)電源電壓．解析：解答此題的關(guān)鍵是首先要確定是哪盞燈正常發(fā)光(另一盞燈則發(fā)光較暗)．此題的突破點(diǎn)是兩盞燈串聯(lián)，即兩燈的實(shí)際電流一定相等．從題中可知，有一盞燈正常發(fā)光，說(shuō)明通過(guò)此盞燈的電流等于此燈的額定電流，而另一盞燈發(fā)光較暗，說(shuō)明通過(guò)該燈的電流小于該燈的額定電流。由以上討論可知，兩燈泡串聯(lián)在電路中時(shí)，應(yīng)是額定電流小的電燈正常發(fā)光，額定電流大的電燈則會(huì)發(fā)光較暗．I額1=P額1/U額1=3w/6v=0.5A,I額2=P額2/U額2=3w/9v=0.33A，I額1>I額2由此可以確定“9V3W”的電燈正常發(fā)光，而“6V3W”的電燈發(fā)光較暗．I=1/3AR1=U額12/P額1=(6v)2/3w=12Ω，P1=I2R1=（1/3A）2×12Ω=1.33w，u1=IR1=1/3A×12Ω=4v，P總=1.33w+3w=4.33w，U=U1+U2=9v+4v=13v答案：4．33瓦，13伏．．思維拓展：若將“6V3w”和“9V3w”的兩燈泡并聯(lián)起來(lái)接人電源上，則額定電壓小的燈泡正常發(fā)光時(shí)，額定電壓大的燈發(fā)光較暗。例4.一用電器有“6V3w”的字樣，用電流表測(cè)得通過(guò)它的電流是300mA，則1min內(nèi)該用電器實(shí)際消耗的電能是()．A．180JB．10.8Jc．1.8JD．64.8J解析：本題考查了二個(gè)知識(shí)點(diǎn)：一是對(duì)額定電壓、額定功率、實(shí)際電壓、實(shí)際功率的理解；二是電功公式的選取，不能之間直接用公式W=Pt=3w×60s=180J，而選取錯(cuò)誤答案A。題目中雖然已知了用電器的額定電壓與額定功率時(shí)，應(yīng)首先確定此用電器是否正常工作，然后才能確定所給的額定功率的作用．題中已知實(shí)際電流I=0.3A，而用電器正常工作時(shí)，I額=P額/U額=3w/6v=0.5A，故該用電器不能正常工作?？梢哉J(rèn)為用電器的電阻不變，R=U額2/P額=(6v)2/3w=12Ω，W=I2Rt=（0.3A）2×12Ω×60s=64.8J答案：應(yīng)選D．例5.為了使某電爐消耗的功率減為原來(lái)的1/2，下列辦法能用的是()．A．將電阻減為原來(lái)的一半，電壓不變B．將電壓、電阻都減為原來(lái)的一半C．使電壓減為原來(lái)的一半，電阻不交D.電流減為原來(lái)的一半，電阻不變解析：由P=U2/R可知：當(dāng)電阻減為原來(lái)的一半，電壓不變時(shí)，其電功率為P1=U2/1/2R=2P，故A錯(cuò)當(dāng)電壓、電阻都減為原來(lái)的一半時(shí)，其電功率為P2=（1/2U）2/1/2R=1/2P，故B正確當(dāng)電壓減為原來(lái)的一半，電阻不變時(shí)，其電功率為P3=（1/2U）2/R=1/4P，故C錯(cuò)由P=I2R可知，當(dāng)電流強(qiáng)度減為原來(lái)的一半，電阻不變時(shí)，其電功率P4=（1/2I）2R=1/4P，故D錯(cuò)答案：選項(xiàng)B正確．例6.某同學(xué)在用電壓表和電流表“測(cè)定小燈泡實(shí)際功率”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)他閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：燈泡變亮?xí)r，電壓表示數(shù)反而減??；小燈泡變暗時(shí)，電壓表示數(shù)反而增大．經(jīng)檢驗(yàn)所用器材均完好①請(qǐng)根據(jù)上述現(xiàn)象，畫(huà)出該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的電路圖：②若按該同學(xué)所連的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是電流表和電壓表示數(shù)如圖所示（已知電源電壓為6v），則電流表的示數(shù)是____，電壓表的示數(shù)是_____，測(cè)得小燈泡的實(shí)際功率為_(kāi)_____．解析：在用電壓表、電流表測(cè)小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，正確電路圖如圖(1)所示．當(dāng)滑片P向左移動(dòng)的過(guò)程中，R變小，總電阻變小，總電流變大，燈泡變亮，電壓表示數(shù)變大，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是變小；反之，燈泡變暗時(shí)，電壓表示數(shù)變小，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，由此得知：該同學(xué)在連接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，把電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)了.如圖（2）所示，由題中圖示可知電流表的讀數(shù)為0.28A，電壓表的讀數(shù)為2.5V,則小燈泡兩端電壓是6v-2.5v=3.5v，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為：P=UI=3.5v×O.28A=O.98w．圖（1）圖（2）答案:o.28A，2.5v，0.98W．例7:甲、乙兩燈分別標(biāo)有“12V36w”和“24V18W”字樣，若將兩燈串連后接在36V的電源上，則()．A．甲、乙兩燈均能正常發(fā)光B．甲、乙兩燈一樣亮C．甲燈很亮，可能燒壞D．乙燈很亮，可能燒壞解析:因?yàn)椴恢纼蔁羰欠裾０l(fā)光，所以“12V36w”“24V18W”在此時(shí)的重要作用是求出其電阻，R甲=U甲12/P甲1=(12v)2/36w=4Ω，R乙=U乙12/P乙1=(24v)2/18w=32Ω，燈泡是否正常發(fā)光，可比較其實(shí)際電壓是否等于額定電壓（或?qū)嶋H電流是否等于額定電流），R甲：R乙=4：32=1：8，U甲2：U乙2=1：8，U甲2=36V×1/（1+8）=4V，U乙2=36V-4V=32VU甲2<U甲1，甲燈不能正常發(fā)光，發(fā)光較暗，U乙2>U乙1，乙燈也不能正常發(fā)光，且很亮，可能燒壞．(若乙燈燒壞，則甲燈將不亮)答案：應(yīng)選D．例8.如圖所示，電源電壓保持不交，小燈泡L標(biāo)有“2.5V1.25W”字樣，變阻器R的最大阻值為40Ω，電壓表只有0—3V的量程．閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為4Ω時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光．求：(1)電源電壓；(2)小燈泡在此電路中的最小功率．解析:閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為4Ω時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光．滑動(dòng)變阻器和小燈泡L串聯(lián)．此時(shí)電路中的電流為IL=PL/UL=1.25W/2.5V=0．5A，變阻器兩端電壓為UL=ILRL=O.5A×4Ω=2V，電源電壓為U=UL+UR=2V+2.5V=4．5V．燈泡電阻RL=UL/IL=2.5V/0.5A=5Ω．當(dāng)小燈泡的功率最小時(shí)，由P=U2/R可知，小燈泡兩端的電壓也必須最小,與小燈泡串聯(lián)的變阻器兩端的電壓最大．由題中條件可以看出，能限制變器電壓值的有兩個(gè)條件，一是電壓表的最大測(cè)量值3V，一是變阻器的阻值40Ω,當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值為40Ω時(shí)，變阻器兩端電壓大小為UR=UR/(RL+R)=4.5V×40Ω/(40Ω+5Ω)=4V．因?yàn)?V超過(guò)了電壓表的最大測(cè)量值3V，所以可知滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓值U最大為3V．此時(shí)電燈兩端的最小電壓值為UL=U-UR=4.5V-3V=1.5V,小燈泡的最小功率PL=UL2/RL=(1.5v)2/5Ω=0.45W答案:4.5V,0.45W同步練習(xí)一.填空題1.已知R1=2Ω，R2=5Ω，串聯(lián)后接在電路中，電壓之比是題________，電流之比是______，在相等的時(shí)間內(nèi)，電流做功之比是__________,若它們并聯(lián)在電路中，則電壓之比是_________,電流之比是_______,在相等的時(shí)間內(nèi)電流做功之比是_________.2.“220V40W”的燈泡連續(xù)工作________h，消耗lkW·h電能，lkW·h電能可使“110V40W”的燈泡連續(xù)正常工作______h．3．一輛電車(chē)的電動(dòng)機(jī)消耗的電功率保持120kW，工作電壓是600V，通過(guò)的電流是_______A，電車(chē)連續(xù)行駛O.5h，消耗的電能是_________kW·h．4．張亮同學(xué)觀察到他家的電能表上標(biāo)有“220V20A”字樣，這只電能表允許接入的用電器的最大功率是_______kW．他看到家中的微波爐銘牌上標(biāo)有“220V800W”字樣，這臺(tái)微波爐正常工作了15min，他觀察到電能表的數(shù)字增加了_____kW·h．5．家用電能表的盤(pán)面上，標(biāo)有“3000R／(kW·h)”的字樣，當(dāng)接人一個(gè)“220V300W”的用電器正常工作時(shí)，lmin內(nèi)電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)________R．6．某定值電阻兩端的電壓由U變?yōu)?/3U時(shí)，消耗的電功率變化了O.8W，當(dāng)電阻兩端的電壓變?yōu)?U時(shí)，該電阻消耗的電功率為_(kāi)_____W．一7．城市的交叉路口通常都裝有紅、黃、綠三色燈來(lái)指揮車(chē)輛行人通行，若每只燈的規(guī)格都是“220V300W”,則每組交通指揮燈(含紅、黃、綠三種顏色燈)工作15h要消耗電能____J．8．某燈泡標(biāo)有“220V25W”的字樣，它表示的物理意義是____，這個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)通過(guò)燈絲的電流是_____A，燈絲的電阻是_____,通電lmin電流做的功是_____J．二.選擇題9．下列各單位中，不是電功單位的是()A．kW·hB．JC．J/SD．VAS10．電能表是用來(lái)測(cè)量()A．電功B．電流C．電功率D．電壓11．使用一盞調(diào)光燈，在1min內(nèi)燈絲兩端的電壓由200V降到100V，通過(guò)它的電流由0.25A降為O.15A，此過(guò)程中燈絲消耗的電能是1800J，可知電流通過(guò)燈絲所做的功為()A．900JB．1800JC．1950JD．3000J12．一定值電阻R與一個(gè)最大阻值是2R的滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接人電路，電源電壓保持不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器連人電路的阻值由零變到最大值時(shí)，對(duì)于定值電阻R()

A．電流減為原來(lái)的2/3B.電壓減為原來(lái)的2/3C.在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能變?yōu)樵瓉?lái)的1/3D.在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能只有原來(lái)的1/913．在如圖所示的電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，如果通電時(shí)間相等，電路中消耗的電能將()A．減小B．增大C．不變D．無(wú)法判定14．如圖所示的電路，電源電壓保持不變，R1=2R2，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電阻R1的功率為P1；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電阻R1的功率為P1’，則P1與P1’之比是()A．2：1B．3：2C．4：9D．9：415．如圖所示的電路，R1：R2=5：3，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，甲、乙兩處均接電流表時(shí)和將開(kāi)關(guān)閉合，甲、乙兩處均接電壓表時(shí)，R1、R2的電功率之比分別是()A．3：5，5：3B．5：3，3：5C．9：25，25：9D．25：9，9：2516．一盞標(biāo)有“36V40W”的電燈接在某電路上，通過(guò)燈的電流是1A，這燈的實(shí)際功率為()A．等于40WB．大于40WC．等于36WD．小于36W17．有兩個(gè)分別標(biāo)有“6V2W”和“12V8W”字樣的電燈泡，如果將它們串聯(lián)在電路中，使其中一個(gè)燈泡恰能正常發(fā)光，則加在串聯(lián)電路兩端的電壓是()A.6VB．12VC．18VD．24V18．兩個(gè)電阻規(guī)格分別為“5Ω45W”和“10Ω40W”，如果把它們并入同一電路，則此電路中允許通過(guò)的最大電流為()A．4AB．4．5AC．5AD．5．5A19．有“PZ220—100”、“PZl10—100”、“PZ36—100”的三盞電燈，并聯(lián)在36V的電路中，試比較它們持續(xù)發(fā)光時(shí)的亮度()A．“PZ220—100”最亮B．“PZl10—100”最亮C．“PZ36—100”最亮D．三盞燈一樣亮20．下列判斷中正確的是()A．根據(jù)P=I2R可知，電阻越大，電功率也越大B．根據(jù)P=U2/R可知，電阻越大，電功率反而越小C．根據(jù)P=UI可知，同一導(dǎo)體兩端的電壓越小，電功率也越小D．根據(jù)P=W/t可知，電流做的功越多，電功率也越大21．兩個(gè)燈泡，l1標(biāo)有“6V3W”字樣，l2沒(méi)有標(biāo)記，但測(cè)得它的電阻是6Ω，把它們串聯(lián)后接入某一電路時(shí)，燈L1、L2均能正常發(fā)光，那么這個(gè)電路兩端的電壓和L2的額定功率分別是()A．12V，3WB．12V．1．5WC．9V，3WD．9V．1．5W22．如圖所示，電源電壓不變，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“1”時(shí)，R2和R1消耗功率之比為2：1，當(dāng)S分別接“1”和“2”時(shí)，電流表示數(shù)之比為2：3，則S分別接“1”和“2”時(shí)，R2和R3的功率之比是()A．4：9B．3：2C．1：2D．8：9三．實(shí)驗(yàn)與作圖題23．如圖所示是做“測(cè)定小燈泡功率”實(shí)驗(yàn)的電路圖，實(shí)驗(yàn)中所用燈泡標(biāo)有“2．5V3W“的字樣，請(qǐng)回答：(1)你至少應(yīng)進(jìn)行_______次實(shí)驗(yàn)，目的是___________(2)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，你準(zhǔn)備使電壓表的示數(shù)分別為多少伏?(3)通過(guò)比較幾次實(shí)驗(yàn)中燈泡的亮度，你能得出什么結(jié)論?24.為了測(cè)定小燈泡的功率，完成以下各題：（1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．(2)將圖中的各元件按要求連成電路．(3)在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)必須是______的，滑動(dòng)變阻器應(yīng)接人它的_______阻值．在圖中，若要求必須使用D接線柱，則在開(kāi)始連接電路時(shí)滑片P應(yīng)放在_______端．填“A”或“B”)(4)某次測(cè)量中，電流表和電壓表的指針位置及接線方法如圖所示，那么此時(shí)通過(guò)小燈泡的電流是_______A，小燈泡兩端的電壓是_____V，小燈泡的實(shí)際功率是______W．

四.計(jì)算題25．如圖所示，在下列兩種情況下，lmin電流通過(guò)R1所做的功為多少?(已知R1=6Ω，R2=10Ω，R3=4Ω，電源電壓為6V不變).(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)．