人教版九年级上学期物理期末复习 专题04 电功率（考点串讲）

专题04电功率九年级物理上学期·期末复习大串讲知识串讲方法模型归纳巩固提升人教版 知识串讲01第18章电功率一、电能电功1.电能：电源将其他转化为电能。用电器可以把电能转化成其他形式的能。（将电能全部转化成内能的用电器称为纯电阻用电器。如电饭煲、电炉子等；非纯电阻电路是有一部分电能转化成除内能以外的其他形式的能，如洗衣机，电风扇等。）2.电能的单位：国际单位是，简称焦，符号J，常用的单位是度，即千瓦时，符号kW·h，1kW·h=3.6×106J形式的能焦耳 知识串讲013.电能表作用：电能表是测量电功或者说是用户的用电器在某段时间内消耗的仪表。读数：电能表的计数器上前后两次的就是用户在这段时间内用电的度数。注意：计数器显示的数字中最后一位是小数。表盘上的参数：220V表示电能表应接到220V的电路中使用；5A表示电能表允许通过的最大电流不超过5A；2500r/kW·h表示消耗1kW·h的电能，电能表的表盘转2500转；50HZ表示这个电能表应接在频率为50HZ的电路中使用。电能多少读数之差 知识串讲014.电功与电能电流做功的实质：电流做功的过程实质就是转化成其他形式的能的过程。电流做了多少功就有多少电能转化成其他形式的能。电功的单位也是焦耳。5.计算普遍适用公式(所有电路)即电流在某段电路上所做的功等于这段电路两端的电压和电路中的电流，和通电时间的乘积。电压的单位用V，电流的单位用A，时间的单位用s，电功的单位就是J。导出公式（纯电阻电路）：电能W=UIt=Pt 知识串讲01二、电功率1.定义：电功与时间。它是表示电流的物理量。2.单位：国际主单位瓦特（W）；常用单位千瓦（kW）；换算关系1kW=W。3.计算普遍适用公式：；推导公式P=I2R=U2/R(适用于纯电阻电路)4.额定功率和实际功率额定功率：用电器在下的功率。（用电器在正常工作时的功率）实际功率：用电器在下的功率。之比做功快慢1000额定电压实际电压 知识串讲01注意：1.实际功率随电压的变化而变化：当U实=U额时，P实=P额用电器正常工作。当U实<U额时，P实<P额用电器不能正常工作。当U实>U额时，P实>P额长期使用会影响用电器的寿命，有时会损坏用电器。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。 知识串讲01三、测量小灯泡的电功率1.实验原理：P=UI，测出小灯泡的电压U和电流I，利用公式P=UI计算求得电功率。2.实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡、灯座、导线等。3.实验电路图及表格：次数电压U/V电流I/A功率P/W发光情况123 知识串讲014.实验步骤：（1）实验前准备：检查仪器是否齐全，规格是否合乎要求，查看小灯泡的额定电压U额；（2）按电路图连电路，查无误，闭合开关，进行实验；（3）调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为U额，记录电流表示数I额；（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压等于1.2U额，记下电压表、电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；（5）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压小于U额，记下电压表，电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；（6）断开开关，计算电功率值填入表格。 知识串讲015.数据分析，总结结论(1)分析数据知，实际功率随实际电压改变而改变；(2)灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率越大灯泡越亮。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。 知识串讲01E．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。 知识串讲01四、焦耳定律1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做。2.焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成，跟导体的电阻成，跟通电时间成。（1）公式：(普遍适用)（2）对纯电阻电路：3.电热和电能的关系：在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，Q=W。如电炉子。在非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能，电热小于电能，即Q<W。电流的热效应正比正比正比Q=I2Rt 方法模型归纳021、与电能表有关的电功（能）的计算公式（1）长时间消耗的电能：W=W2-W1（W1、W2是电能表在不同时间时的电能表计算器的示数）（2）短时间内电能表转过n转：（N是电能表标的Nr/kW·h或Nimp/kW·h）2、电功大小的影响式：W=UIt。3、推导式（1）将U=It带入W=UIt中，可以推导出：W＝I2Rt。（2）将带入Ｗ＝UIt中，可以推导出：一、电功的计算公式 方法模型归纳024、各个公式适用范围计算公式适用范围W＝UIt普适式任何电路都适用W=I2Rt适用式适用适用于纯电阻电路适用式适用于纯电阻电路 方法模型归纳02例1.（23-24九年级上·重庆大渡口·期末）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，不计电表对电路的影响，下列选项合理的是（　　）A．只闭合S1，电流表示数为0.15A，电压表无示数B．只闭合S2，电流表示数为0.3A，电压表示数为3VC．当S1、S2都闭合，电流表示数为0.45A，电压表示数为2VD．当S1、S2都闭合，电路在10s内消耗的总电能为13.5JD 方法模型归纳02例2.（23-24九年级上·陕西西安·期末）电能表是测量电路消耗的仪表，如图所示分别是阿来家上月初和上月末电能表的示数，结合表盘上的信息。阿来算出了自家上月用电量为度。若该电能表上指示灯闪烁320次，表示消耗电能kW·h。电能多少101.10.2 方法模型归纳02例3.（23-24九年级上·陕西西安·期末）如图，R1＝4Ω，R2＝6Ω，电源电压6V恒定，当闭合开关S。求：（1）通过电阻R1的电流。（2）电压表的示数。（3）通电2min，电路消耗的总电能是多少。 方法模型归纳02例3.解：根据电路图分析可知，两电阻是串联的，电压表测的是R2两端的电压，电流表测的是电路中的电流；（1）由串联电路电阻和规律和欧姆定律知，通过电阻R1的电流为（2）R2两端的电压为即电压表的示数为3.6V。（3）通电2min，电路消耗的总电能是答：（1）通过电阻R1的电流为0.6A；（2）电压表的示数为3.6V；（3）通电6min，电路消耗的总电能是432J。 方法模型归纳02二、电功率动态最值的计算1、电路中用电器往往有额定电压或额定电流限制、电压表和电流表有量程限制、滑动变阻器有最大电流限制，当电路发生动态变化时，电流、电压表示数、滑动变阻器接入电路的电阻或电功率等物理量出现范围（或极值）问题。2、为保证电路安全，首先从电流下手，找出各个用电器及电流表允许的电流值，取其中最小的作为电路中电流的最大值（此时滑动变阻器接入电阻最小），根据电压表的量程或滑动变阻器的最大阻值来确定电流的最小值，在此过程中就能确定电流的范围，电压表的范围和滑动变阻器阻值范围。在此过程中，一定要注意：（1）用电器两端的电压不高于额定电压或不高于额定电流、滑动变阻器所允许通过的最大电流；（2）电流不超过电流表的量程、电压不超过电压表的量程。 方法模型归纳02例4.（23-24九年级上·江苏南京·期末）如图所示，电源电压恒为6V，，滑动变阻器的规格为“30Ω1A”，电流表的量程为“0～0.6A”，小灯泡上标有“4V2W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全，则（　　）A．当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω～30ΩB．当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗最大功率是3.6WC．当S、S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率最小值为2.4WD．当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是6ΩA 方法模型归纳02例5.（23-24九年级上·江苏泰州·期末）如图所示电路，电源电压恒定，定值电阻R0=12Ω，小灯泡L标有“6V  3W”的字样（假设灯泡电阻不变），滑动变阻器R标有“*Ω  1.5A”的字样，电流表的量程为0~3A，只闭合开关S，滑片P从b端滑到某一位置时，滑动变阻器R的电阻减小了6Ω，电流表的示数变化了0.1A，小灯泡恰好正常发光，此时电路的电流为A，电源电压为V：当开关S、S1、S2都闭合时，调节滑片P，电路消耗的最大电功率为W。0.51230 方法模型归纳02三、电功率极值（最值）的计算1、对特定条件下电路中电流、电压允许的最大值、最小值确定出每个用电器的额定电流、电流表的量程和滑动变阻器的最大电流，以其中最小的电流作为电路的最大电流；最小电流则需滑动变阻器接入阻值最大（当滑动变阻器两端有电压限制时，需满足滑动变阻器两端电压达到最大），通过欧姆定律求解得到。通过最大电流和最小电流求得电压的最大值和最小值。 方法模型归纳022、电路中可能出现的最大、最小功率首先要判断：变阻器阻值从最小变到最大的过程中，相应的电压，电流的功率是否是单调变化（递增或递减）还是非单调变化，非单调变化就有最值（最大或最小）。在解题时，头脑里一定要呈数学函数图像，判断该图像的类型，性质等等。在求电功率的最大、最小值时，将电功率写成关于电阻的二次函数的形式，即P=（A-B）2+C，当A=B时有最值。 方法模型归纳02（1）电路中的最大电流I大：由“用电器额定电流、电流表量程、滑动变阻器的最大电流”中的小电流值决定，则，故R小滑=R总小-R定、U小滑=I大R小滑、P大=UI大。（2）电路中的最小电流I小：由滑动变阻器接入最大阻值决定，则R总大=R定值＋R滑大、，U滑大=I小R滑大、P小=UI小。（3）滑动变阻器分得最大电压U滑大：由电压表量程决定。 方法模型归纳02例6.（23-24九年级上·山东菏泽·期末）如图所示，把标有“12Ω3W”的电阻R0与最大阻值为50Ω的滑动变阻器R连接在电压恒为18V的电源两端，闭合开关S，电压表所用量程为0~15V，电流表所用量程为0~0.6A，在不损坏电路元件的前提下，下列说法正确的是（　　）A．电路中允许流过的最大电流为0.6AB．电阻R0的额定电压12VC．电路消耗总功率的范围为4.5W~9WD．滑动变阻器的可调范围为24Ω~50ΩD 方法模型归纳02四、多挡位电热器挡位判断1、多挡位电热器是利用电流的热效应工作的。电热器电路是纯电阻电路，一般接在家庭电路，电压为220V，是个常量，依据可知：（1）当电路中电阻最大，电功率最小，为低挡位（保温挡）工作。（2）当电路中电阻最小，电功率最大，为高挡位（加热挡）工作。（3）当电阻介于最大电阻和最小电阻之间时，为中挡位（中温挡）工作。2、通常家用多挡电热器是通过改变开关状态，改变工作电路结构，从而改变用电器消耗的电功率，实现高温挡、中温挡和低温挡的转换的。 方法模型归纳02例7.（23-24九年级上·山东淄博·期末）图甲是一款电热杯垫，有高、低温两个挡位。杯垫内部简化电路如图乙所示，R1、R2为加热电阻，电源电压为220V，R1的阻值为2200Ω，高温挡功率为66W。下列说法正确的是（　　）A．闭合S1、S2时是低温挡B．低温档功率是44WC．电阻R2的阻值是1100ΩD．在高温挡工作10min，产生的热量是660JC 方法模型归纳02例8.（23-24九年级上·山东泰安·期末）某学习兴趣小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。如图为同学们设计的给后视镜除雾、除霜的简化加热电路。电路低温挡除雾，高温挡除霜。已知电源电压为110V，R1与R2均为加热电阻，R2阻值为142Ω，除霜功率为121W。求:（1）电阻R1的阻值；（2）除霜模式下，电阻R1工作5min产生的热量；（3）除雾模式下，电路工作1min共消耗的电能。 方法模型归纳02解：（1）当开关S、S1都闭合时，只有R1工作，电路中总电阻最小，由可知电路的功率最大，处于高温除霜模式；电阻R1的阻值（2）除霜模式下，电阻R1工作5min产生的热量Q=W=P高t=121W×5×60s=3.63×104J（3）除雾模式下S1断开，R1与R2串联接入电路，电路工作1min共消耗的电能答：（1）电阻R1的阻值是100Ω；（2）除霜模式下，电阻R1工作5min产生的热量是3.63×104J；（3）除雾模式下，电路工作1min共消耗的电能是3000J。 巩固提升031.（23-24九年级上·湖南湘潭·期末）两电阻丝串联接入电路，已知R1∶R2=1∶2，通电相同时间后，R1、R2产生的热量之比为（　　）A．1∶4B．1∶2C．4∶1D．2∶1B 巩固提升032.如图为一只“6V1.5W”小灯泡的电流随电压变化的关系图像。若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，则此时每只灯泡的电阻及实际功率为（　）A．24Ω67WB．20Ω67WC．24Ω0.96WD．20Ω0.8WD 巩固提升033.（24-25九年级上·内蒙古巴彦淖尔·期末）以下是瑞瑞对一些物理量进行的估测，其中最符合实际的是（　　）A．日光灯正常工作时的电流约为0.15AB．充电宝的输出电压约为220VC．电冰箱正常工作1h约耗电1KW.hD．电饭煲正常工作时的功率约为100WA 巩固提升034.（23-24九年级上·陕西西安·期末）如图所示是小荣的玩具警车的简化电路图，则下列说法正确的是（　　）A．玩具警车的电动机和警灯是串联的B．玩具警车在路面做匀速直线运动时受力不平衡C．闭合开关S2断开开关S1，警车只行驶，警灯不亮D．若警车的车轮卡死，由于电流具有热效应，警车可能烧坏D 巩固提升035.（23-24九年级上·陕西渭南·期末）如图1所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U---I”关系图像如图2所示，则下列判断正确的是（　　）A．电源电压为9VB．定值电阻R1的阻值为20ΩC．滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~10ΩD．变阻器滑片在中点时，5min内电路消耗的电能为540JD 巩固提升036.（23-24九年级上·江西赣州·期末）定值电阻R1=10Ω，R2=5Ω串联在电源电压不变的电路中，通过R1的电流I1=0.2A，则电源电压U=V；若将两电阻并联在同一电源中时，电路消耗的总功率为W。32.7 巩固提升037.（23-24九年级上·河南郑州·期末）学校将教室中“220V40W”的日光灯更换为“220V22W”的LED护眼灯，如图所示。若学校共更换护眼灯120盏，电灯每天正常工作10h（按30天）可节约kW·h的电能。教室中电灯的连接方式是，你判断的依据是。648并联各灯之间互不影响 巩固提升038.（23-24九年级上·湖南株洲·期末）某实验小组在做“测量小灯泡电功率”的实验中，所用电源电压为3V，待测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。(1)请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接，（要求：连线不得交叉，电流表量程要正确）；(2)检查电路连接无误后，闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表几乎无示数。产生这一现象的原因可能是________；A．变阻器断路B．电压表短路C．电压表断路D．小灯泡断路D 巩固提升03(3)故障排除后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，此时的读数为。要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向（选填“A”或“B”）端移动；(4)闭合开关，调节滑动变阻器换片P，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图丙所示，则待测灯泡的额定功率为W。2.2VB0.5 巩固提升039.（24-25九年级上·内蒙古巴彦淖尔·期末）如图所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置，甲、乙两图的密闭容器中都装有等量的空气。(1)图甲装置可研究电流产生的热量与的关系；电阻 巩固提升03(2)图乙两密闭容器中的电阻丝阻值相等，在其中一容器外部并联一个阻值相等的电阻e。若两侧U形管液面高度变化相同，则故障可能是；排除故障后通电相同时间，发现左侧U形管内液面高度变化明显，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的越大，产生的热量越多；(3)为了使乙实验中两侧U形管液面高度差更明显，可将空气盒外电阻换成（选填“大于”或“小于”）5Ω的电阻；(4)生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”这一现象，可用上面图的实验结论来解释。电阻断路小于电流甲 巩固提升0310.（23-24九年级下·重庆大足·期末）如图所示，电源电压2V，闭合开关S，L1、L2均正常发光，电流表A1的示数为0.8A，A2的示数为0.3A，忽略温度对灯泡灯丝的影响，求：(1)通过L2的电流：(2)通1minL2电产生的焦耳热。 巩固提升03（1）由图可知两个灯泡并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测L1的电流，根据并联电路电流规律可得L2的电流为L2的电阻为（2）根据焦耳定律得通电1minL2产生的热为 课堂小结