第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒3.6-1電能——電功和電功率目錄 1 3 3 4【基礎(chǔ)鞏固練】 4【發(fā)散思維練】 5【核心素養(yǎng)練】 7【中考提分練】 81.電流做功的實(shí)質(zhì)(1)電功：電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程。電流所做的功叫做電功。電流對(duì)用電器做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(2)電功的單位：電能、電功的單位和機(jī)械能的單位一樣，也是焦耳。電能的單位還有千瓦時(shí)(kW·h)，俗稱(chēng)“度”1kW·h=3.6×106J。(3)電功的計(jì)算公式：W=UIt=Pt。電流在某段電路上做的功，等于這段電路兩端的電壓與通過(guò)這段電路的電流，以及通電時(shí)間的乘積。根據(jù)歐姆定律可推導(dǎo)出：W＝I2Rt＝(只適用于純電阻電路)。公式中出現(xiàn)的電壓值、電流值和電阻值都具有同時(shí)性(某一瞬間通過(guò)導(dǎo)體的電流值和該時(shí)刻加在導(dǎo)體兩端的電壓值)和同體性(針對(duì)同一導(dǎo)體中的電流值、該導(dǎo)體兩端的電壓和該導(dǎo)體的電阻值)。2.電器的電功率(1)電功率的意義：表示電流做功的快慢。(2)電功率的定義：電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功，叫做電功率。(3)電功率的定義式：。(4)電功率的單位：瓦(或千瓦)。1W＝1J/s＝1V?A。電功率是表示電流做功快慢的物理量，與電流做功的多少及做功所用時(shí)間有關(guān)。單獨(dú)使用節(jié)能燈時(shí)電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)得慢；單獨(dú)使用電暖器時(shí)電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)得快。節(jié)能燈與電暖器消耗電能的快慢不同，也就是說(shuō)，電流做功的快慢不同。電流做功的快慢用電功率描述。(5)額定電壓和額定功率額定電壓：用電器正常工作時(shí)的電壓(用電器上標(biāo)明的電壓值)就是額定電壓。額定功率：用電器在額定電壓下正常工作時(shí)的功率(用電器上標(biāo)明的功率)就是額定功率。實(shí)際電壓：用電器實(shí)際工作時(shí)的電壓。實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下消耗的功率。輸入功率：用電器消耗的總電功率。輸出功率：電動(dòng)機(jī)(或發(fā)電機(jī))輸出的有用功率。用電器銘牌上標(biāo)有的電壓值叫作額定電壓，標(biāo)有的電功率值叫作額定功率。額定電壓是用電器正常工作時(shí)的電壓，額定功率是用電器在額定電壓下消耗的電功率。每一個(gè)用電器都有確定且唯一的額定電壓、額定功率?！咀⒁狻慨?dāng)U實(shí)＝U額時(shí)，P實(shí)＝P額，用電器能正常工作；當(dāng)U實(shí)<U額時(shí)，P實(shí)<P額，用電器不能正常工作；當(dāng)U實(shí)>U額時(shí)，P實(shí)>P額，用電器可能被燒壞。3.燈泡的亮度與電功率的關(guān)系燈泡的實(shí)際電功率越大，燈泡越亮。比較電功率大小的方法：（1）電流做功相同時(shí)，用時(shí)短的電功率大；（2）相同時(shí)間，電流做功多的電功率大?？茖W(xué)上把電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功，叫作電功率。如果用字母P表示電功率，W表示電功，t表示時(shí)間，那么：P＝eq\f(W,t)?！境？?】理解電功和電功率的概念，知道用電器額定功率、實(shí)際功率的含義?！纠?】如圖所示，將甲、乙兩燈串聯(lián)在電路中，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)甲燈發(fā)光，乙燈不發(fā)光，則乙燈不發(fā)光的原因可能是（）A.乙燈燈絲斷了B.乙燈的實(shí)際功率小C.相同時(shí)間內(nèi)，乙燈消耗的電能遠(yuǎn)大于甲燈消耗的電能D.通過(guò)乙燈的電流小于甲燈的電流【例2】某市的汽車(chē)數(shù)量持續(xù)增加，為方便市民安全出行，在市區(qū)繁華路段設(shè)置如圖所示的LED指示牌，這種指示牌可以根據(jù)車(chē)流量改變通行信號(hào)，有效緩解交通擁堵現(xiàn)狀。（1）若一個(gè)LED指示牌的額定功率為10W，正常發(fā)光10min消耗的電能是J。（2）每個(gè)指示牌中的發(fā)光部分是由幾十至上百個(gè)小功率LED顆粒組成，單個(gè)LED顆粒的工作電壓約為3V。其工作原理是先將220V的交流電通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為合適的低壓直流電，再供每個(gè)LED顆粒發(fā)光。如果你是工程師，你認(rèn)為讓這個(gè)指示牌上的許多LED顆粒串聯(lián)工作還是并聯(lián)工作更好？請(qǐng)說(shuō)明理由。。（3）加大交通安全宣傳，引導(dǎo)市民關(guān)注交通法規(guī)和汽車(chē)性能，圖乙是汽車(chē)的兩種保險(xiǎn)杠在模擬碰撞實(shí)驗(yàn)中內(nèi)能增加的變化曲線(xiàn)圖，結(jié)合圖中信息分析，汽車(chē)應(yīng)該選擇保險(xiǎn)杠更安全，原因是：?！净A(chǔ)鞏固練】1.如圖為小科設(shè)計(jì)的遮光感煙探測(cè)器部分工作原理圖，在一個(gè)外部光線(xiàn)無(wú)法進(jìn)人的煙室中，裝有一個(gè)激光發(fā)生器及帶有一感光電阻(R0)的電路，R為定值電阻，電源電壓恒定；當(dāng)煙霧進(jìn)入煙室后，激光被煙霧遮擋而使感光電阻的阻值發(fā)生變化。當(dāng)煙霧達(dá)到某一濃度時(shí)，探測(cè)器便會(huì)發(fā)出警報(bào)。已知光照越強(qiáng)，感光電阻阻值越小，反之則越大。當(dāng)煙霧進(jìn)入煙室并越來(lái)越濃時(shí)，則（）A.電路的總電阻逐漸變小B.電壓表的示數(shù)逐漸變大C.電流表的示數(shù)逐漸變大D.R消耗的功率逐漸變大2.根據(jù)電風(fēng)扇銘牌上提供的信息，可以知道電風(fēng)扇（）A.正常工作時(shí)的電壓B.在小于220V電壓下能正常工作C.在不同電壓下的實(shí)際功率均為50WD.每秒鐘扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)3.甲、乙、丙三只白熾燈，規(guī)格分別為“220V40W”“110V40W”“36V40W”，當(dāng)它們均正常發(fā)光時(shí)，其亮度（）A.甲燈最亮B.乙燈最亮C.丙燈最亮D.三燈一樣亮4.某家用電器正常工作時(shí)，測(cè)得通過(guò)它的電流是1A，此用電器可能是（）A.電風(fēng)扇B.家用電飯煲C.家用空調(diào)器D.家用洗衣機(jī)5.下列家用電器中，額定功率從小到大排列正確的是（）A.電子石英鐘，日光燈，電熱水器，電冰箱B.日光燈，電子石英鐘，電熱水器，電冰箱C.日光燈，電子石英鐘，電冰箱，電熱水器D.電子石英鐘，日光燈，電冰箱，電熱水器6.小紅家的電表允許通過(guò)的最大電流是10A，她家有4個(gè)標(biāo)有“220V60W”的燈泡，1個(gè)標(biāo)有“220V1000W”的熱水器，1臺(tái)制冷時(shí)耗電140W的電冰箱和一臺(tái)耗電80W的電視機(jī)，則（）A.所有用電器可以同時(shí)使用B.除熱水器外其他用電器可以同時(shí)使用C.關(guān)閉電視機(jī)后其他用電器可以同時(shí)使用D.電冰箱制冷時(shí)，其他用電器不能同時(shí)使用7.燈泡L上標(biāo)有“6V6W”字樣，測(cè)得該燈泡的電流隨電壓變化關(guān)系如圖甲所示?，F(xiàn)把燈泡L接入如圖乙所示的電路中，若電路電壓為10V不變，電流表的量程為“0~0.6A”，電壓表的量程為“0~15V”。則下列說(shuō)法正確的是()A.燈泡L正常發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)為6VB.當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)為8C.燈泡L的電阻值隨電壓表的示數(shù)的增大而增大D.為了保證電路安全，整個(gè)電路消耗的最大功率為6W8.(2020?杭州余杭期末)有兩個(gè)燈泡，L1標(biāo)有“6V3W”的字樣，L2沒(méi)有標(biāo)記，測(cè)得L2電阻為6Ω，把它們串聯(lián)在電路中，兩燈均正常發(fā)光，那么該電路兩端電壓和L2的電功率分別是()A.12V3WB.12V1.5WC.9V3WD.9V1.5W【發(fā)散思維練】9．如圖所示，電源電壓不變，只閉合開(kāi)關(guān)S1，燈泡L發(fā)光，電壓表有示數(shù)；再閉合開(kāi)關(guān)S2，電路中出現(xiàn)的情況是()A．電壓表的示數(shù)變小B．電路的總電阻不變C．燈泡L的亮度不變D．電路的總功率變大10.燈泡L上標(biāo)有“2.5V”的字樣，它的電阻隨它兩端電壓的變化關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是()A．燈泡L的額定電流是0.2AB．燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻是10ΩC．燈泡L的額定功率是6.25WD．燈泡L的電阻隨電壓的增大而減小11.小明家有額定電壓相同的微波爐和電視機(jī)各一臺(tái)，按照每度電0.55元的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，將這兩個(gè)用電器正常工作1h所用的電費(fèi)繪制成了如圖所示的柱狀圖。對(duì)小明家的這兩個(gè)用電器，下列判斷正確的是()A．微波爐正常工作時(shí)的電壓大于電視機(jī)正常工作時(shí)的電壓B．微波爐正常工作時(shí)的電流等于電視機(jī)正常工作時(shí)的電流C．微波爐正常工作時(shí)的電功率大于電視機(jī)正常工作時(shí)的電功率D．每月在微波爐上用的電費(fèi)一定比在電視機(jī)上用的電費(fèi)多12.燈泡L上標(biāo)有“2.5V”的字樣，它的電阻隨其兩端電壓的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法中，正確的是（）。A.燈泡L的額定電流是0.2AB.燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻是10ΩC.燈泡L的額定功率是6.25WD.燈絲的電阻隨電壓的增大而減小13.兩只燈泡A和B額定電壓都是110V，A的額定功率為60W，B的額定功率為100W，為了把它們接在220V電路上都能正常發(fā)光，并要電路中消耗的電功率最小，應(yīng)采用下面的哪種接法?（）14.(2020?嘉興)為了減少碳排放，國(guó)家大力推行電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)的速度由流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流大小控制，當(dāng)駕駛員向下踩“油門(mén)”踏板時(shí)，改變接入電路的變阻器阻值，車(chē)速變大。下列是該電動(dòng)汽車(chē)的模擬電路，其中符合要求的是（）15.如圖甲所示，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S，滑動(dòng)變阻器滑片從b點(diǎn)滑到a點(diǎn)過(guò)程中，兩個(gè)電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的圖像如圖乙所示。(1)圖乙中____(選填“dc”或“ec”)表示電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的圖像。(2)該過(guò)程中電路消耗的總功率最大值為_(kāi)___W。16.如圖為某型號(hào)玩具電動(dòng)機(jī)的工作電路圖。電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“6V6W，線(xiàn)圈電阻2Ω”字樣。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合的瞬間，電動(dòng)機(jī)尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流稱(chēng)為啟動(dòng)電流。為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電流不得超過(guò)2A。問(wèn)：(1)啟動(dòng)時(shí)，變阻箱R的阻值至少多大?(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再次調(diào)節(jié)變阻箱R，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài),此時(shí)R消耗的電功率為多大?【核心素養(yǎng)練】17.(科學(xué)思維)小敏家住某5層公寓樓中的4樓，當(dāng)他在1樓按下樓道燈開(kāi)關(guān)，5盞“220V12W”的樓道燈全部點(diǎn)亮，然后延時(shí)60秒均自動(dòng)關(guān)閉，他正常每登一層樓所需時(shí)間為12秒，小敏意識(shí)到樓道燈這樣的工作方式有些浪費(fèi)電能，對(duì)樓道電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，改進(jìn)電路如圖，K為啟動(dòng)延時(shí)開(kāi)關(guān)，S為感應(yīng)跳轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，K按下時(shí)S接通觸點(diǎn)1、2，S感應(yīng)到人到2樓，跳轉(zhuǎn)至觸點(diǎn)2、3，感應(yīng)到人到3樓，跳轉(zhuǎn)至觸點(diǎn)3、4……跳轉(zhuǎn)后若20秒后感應(yīng)不到人，則K斷開(kāi)。(1)按照原先樓道燈的工作方式，小敏正常上樓回家一次，樓道燈一共消耗多少電能?___________。(2)改進(jìn)后的方案中，S跳轉(zhuǎn)前后，通過(guò)啟動(dòng)延時(shí)開(kāi)關(guān)的電流大小___________(填“增大”“減小”或“不變”)，小敏正常上樓回家一次，比原來(lái)節(jié)約多少電能?___________。18.(科學(xué)探究)小明觀(guān)察了小區(qū)入口的車(chē)輛出入自動(dòng)控制閘，發(fā)現(xiàn)當(dāng)車(chē)牌被識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別后，綠燈亮，欄桿抬起，車(chē)輛通行。于是他設(shè)計(jì)了如圖所示的模擬電路，車(chē)牌識(shí)別成功相當(dāng)于圖中開(kāi)關(guān)S閉合。(1)已知該電路電源電壓為6伏，指示燈L工作時(shí)的阻值為5歐，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10歐，線(xiàn)圈阻值不計(jì)。閉合開(kāi)關(guān)后，線(xiàn)圈吸住鐵柱時(shí)，指示燈的功率為_(kāi)__________瓦。(2)若電源電壓下降，欄桿不能抬起。除了更換電池外，請(qǐng)你再寫(xiě)出一種能使欄桿正常抬起的方法：____________________________________________?！局锌继岱志殹?9.(2020?杭州)小金用如圖甲所示的電路來(lái)研究滑動(dòng)變阻器消耗的電功率與變阻器接入電路電阻之間的關(guān)系。已知電源電壓恒為3V，定值電阻R0的阻值為3Ω，滑動(dòng)容阻器R1上標(biāo)有“2A5Ω”字樣。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456電流表示數(shù)/A0.380.430.500.600.75①電壓表示數(shù)/V1.861.711.501.200.750.00變阻器電功率/W0.710.740.750.720.560.00(1)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，完成圖乙的電路連接。(2)表中第6次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電流表示數(shù)如圖丙所示，則表中數(shù)據(jù)①是___________。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，此電路中，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率隨著變阻器接入電路電阻的變化的規(guī)律是_______________________________________________________。20.【嘉興、舟山中考】隨著生活水平的提高，掃地機(jī)器人逐步進(jìn)入普通家庭。掃地機(jī)器人具有主動(dòng)躲避障礙物、自動(dòng)吸塵、自動(dòng)返回充電座充電等諸多智能功