2020年浙江中考科学总复习课件：讲义-第三篇--第12课时-电功与电功率(共44张PPT)

第12课时电功与电功率第三篇物质科学（物理部分）一、电功(c)1．电流通过某段电路所做的功叫电功。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量(消耗电能)的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。2．公式：W＝UIt＝Pt(适用于所有电路)。3．单位：焦耳(J)，常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称“度”。1度＝1千瓦时＝1kW·h＝3.6×106J对于纯电阻电路可推导出：W＝I2Rt＝U2tR①串联电路中常用公式：W＝I2RtW1∶W2＝R1∶R2②并联电路中常用公式：W＝U2tRW1∶W2＝R2∶R1③无论用电器串联或并联，计算在一段时间内所做的总功都可用公式：W＝W1＋W2。4．电功或电能测量电能表是测量电功或电能的仪表。电能表上“220V”“5(10)A”“3000r/(kW·h)”分别表示：该电能表应该接在220V的电路上使用；额定电流为5A，在短时间内使用时电流可允许大一些，但不能超过10A；用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转过3000转。二、电功率(c)1．含义：电功率是电流在单位时间内做的功。电功率是表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率(而不是其额定功率)。2．公式：P＝Wt＝UI＝I2R＝U2R。3．单位：瓦特(W)，常用单位：千瓦(kW)。①串联电路中常用公式：P＝I2RP1∶P2＝R1∶R2②并联电路中常用公式：P＝U2RP1∶P2＝R2∶R1③无论用电器串联或并联，计算总功率可用公式：P＝P1＋P2。4．额定功率和实际功率额定电压是用电器正常工作时的电压，额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率。P额＝U额I额＝U2额RR＝U2额P额三、伏安法测量小灯泡的额定功率(b)原理：P＝UI电路原理图如图所示。图12－1多次测量观察小灯泡在不同功率时的亮度变化。计算额定功率时要选取额定电压那一组数据进行计算。伏安法测功率不需要计算三次实验的平均功率。四、电热器(c)1．电流的热效应的探究实验该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。2．焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)，对于纯电阻电路可推导出：Q＝UIt＝U2tR＝W＝Pt。3．电热器利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。【知识拓展】所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。电动机的耗电功率即为总功，计算公式：P总＝UI。发热功率指电动机在工作时将电能转化为内能的功率，计算公式：P热＝I2R(此处的R指电动机的纯电阻)。电动机的机械功率不能直接求得，只能通过前两者相减：P机＝P总－P热＝UI－I2R。类型一探究电功率大小的影响因素典例1[2019·温州]小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1。他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙)，闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1′、P2′(不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定)。下列关系式正确的是()A．P2′P1′P1B．P2′P1P1′C．P1P2′P1′D．P1P1′P2′C图12－2【解析】P＝I2R＝U2R。电源电压U恒定，R1＜R1＋R2，即P1＞P1′＋P2′；串联电路中电流处处相等，又R1＜R2则P1′＜P2′。综上所述P1＞P2′＞P1′。跟踪训练1[2019·温州六校三模]某兴趣小组探究“在串联电路中，滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器接入电路的电阻大小之间的关系”。老师提供的器材有定值电阻R＝20Ω、标有“40Ω2A”滑动变阻器、电压表(量程为0～15V)、电流表(量程为0～0.6A)、电压恒定的电源、开关、导线若干。图12－3(1)根据实验目的，将实物图连接完整，要求滑片往A端移动，电压表读数变大。(2)连接好电路，闭合开关，移动滑片，获得了以下几组电压和电流数据，计算电功率并记录。本实验的结论是_______________________________________________________________________________________________。在一定范围内，随着滑动变阻器阻值的减小，串联电路中滑动变阻器的电功率先增大后减小实验次数123456电压(V)87.2642.40电流(A)0.20.240.30.40.480.6电功率(W)1.61.7281.81.61.1520(3)进一步分析数据发现，本次实验中，当滑动变阻器阻值和定值电阻相等时，电功率最大。为了验证这一规律，需要获得更多数据。若滑动变阻器更换为“60Ω2A”，其他元件不变，在保证电路安全的前提下，下列定值电阻能完成实验任务的是_________(可多选)。A．10ΩB．20ΩC．30ΩD．60ΩBC类型二探究电流的热效应典例2[2019·绍兴]在验证焦耳定律(Q＝I2Rt)中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况(已知R甲＜R乙)。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度Δh。小组实验报告汇总如表，请把表格空白处填写完整。图12－4实验电路玻璃管内液面高度小组结论你的合理解释与评价A液面都不上升导体产生的热量跟电阻无关(1)____________________________________________________________________B液面都上升，且Δh甲＜Δh乙电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就(2)_________电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系越多C液面都上升，且Δh甲(3)_____Δh乙电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多(4)______________________________________________________________________＞两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系跟踪训练2[2019·衢州模拟]为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，有同学找来了两根不同阻值的电阻丝，多块相同的泡沫块以及滑动变阻器、开关、导线、电源等，设计的方案如甲图所示。图12－5(1)实验时，接通电路过几秒钟后发现泡沫块被电阻丝“切断”。该实验方案是通过测量________________________________来比较电流通过电阻丝时产生的热量多少的。(2)为研究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系，实验该怎么操作？____________________________________________________________________________________________________________。(3)为研究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系，请你在乙图中画上连接导线。泡沫块被切断所需的时间利用甲图，电阻值和通电时间相同，移动滑动变阻器改变通过电阻丝的电流，分别测量两泡沫块被切断的时间【答案】如答图所示(串联)。跟踪训练2(3)题答图类型三伏安法测额定功率典例3[2019·台州]图甲是测定小灯泡(额定电压2V)电功率的实验电路。图12－6(1)某同学根据实验数据画出如图乙所示的图像，则该小灯泡的额定功率为_________W。老师认为图乙曲线右半段不符合实验事实，理由是__________________________________________________。(2)另一同学为探究电流跟电阻的关系，换用4.5V的电源，并用多个不同阻值的定值电阻替换图甲中的灯泡，得到如图丙的图像，则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为_________Ω。0.8当实际电压远大于额定电压时，小灯泡会烧毁15【解析】(1)小灯泡的额定电压为2V，根据图乙可知，2V时通过小灯泡的电流为0.4A，则小灯泡的额定功率P额＝U额I＝2V×0.4A＝0.8W。(2)探究电流跟电阻的关系时，需保证电阻两端的电压不变，由图丙可知，电阻两端的电压U1＝I1R1＝0.3A×10Ω＝3V，电源电压U＝4.5V，则滑动变阻器两端的电压为U滑＝U－U1＝4.5V－3V＝1.5V。当电路中电流最小时，滑动变阻器阻值最大，图丙中电流最小值I2＝0.1A，此时滑动变阻器的阻值R滑＝U滑I2＝1.5V0.1A＝15Ω。跟踪训练3[2019·杭州校级模拟]小金用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡的额定电压为2.5V，正常工作时的电阻约为10Ω。现有如下器材：电流表、电压表(量程只有0～3V)、开关、电压恒为6V的直流电源各一个，规格分别为“10Ω1A”、“15Ω2A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。图12－7实验序号U(V)I(A)P(W)13.00.3222.532.0小金按图甲所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表示数为3.0V，于是她就记录下电流表的示数(见表格)，之后再移动滑动变阻器的滑片，依次测量电压表示数为2.5V和2.0V时的电流。其中当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示。接着小金继续移动变阻器的滑片至某一位置时，发现小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏。(1)小灯泡的额定功率为_________W。小金所选的滑动变阻器规格是_____________。0.75“50Ω0.5A”(2)小金的实验操作过程是否规范，为什么？_________________________________________________________________________________________________________。(3)上述过程中出现小灯泡不亮的原因可能是______________________________________________________。不规范，因为在闭合开关前，滑动变阻器没有调到阻值最大(或没有将滑动变阻器的滑片移动最左端)滑动变阻器的阻值过大，使小灯泡两端电压过小，功率过小类型四电功与电功率的分析与计算典例4[2019·湖州]现有规格分别为“6V3W”和“6V6W”两个小灯泡L1、L2，已知它们的电流与电压间关系如图所示。图12－8(1)由图可知，L1、L2的灯丝电阻都随电流的增大而_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)若将L1、L2并联接在学生电源间，电源电压调节为6V，通电5min，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？(3)若将L1、L2串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下，L1、L2消耗的实际总功率最大值是多少？增大【答案】(2)两灯并联，U总＝6V时，L1和L2都正常发光，W总＝P总t＝(3W＋6W)×5×60s＝2700J。(3)L1和L2的额定电流分别为I1＝P1U1＝3W6V＝0.5A，I2＝P2U2＝6W6V＝1A，L1和L2串联时，最大电流为0.5A。由图可知，P1′＝6V×0.5A＝3W，P2′＝2V×0.5A＝1W，所以L1和L2实际消耗的最大功率P＝P1′＋P2′＝4W。跟踪训练4[2019·宁波]如图甲所示电路，分别把定值电阻R1、R2(R1R2)接入A、B之间后进行实验，并根据电流表和电压表示数画出A、B之间电阻的P－U图像，如图乙所示。如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验，同理，可以在图乙中画出它的P－U图像③。则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是()C图12－9A．R1和ⅠB．R1和ⅢC．R2和ⅠD．R2和Ⅲ【解析】P＝I2R＝U2R，U相