总复习：电功率（提高）知识讲解

总复习：电功率（提高）
 

【考纲要求】
　　1、从能的转化的角度认识电源和用电器的作用并能够进行电能的计算；
　　2、理解电功率和电流、电压之间的关系并能进行电功率的计算。能区别实际功率和额定功率；
　　3、焦耳定律；
　　4、串并联电路电能、电热、电功率的分配关系；
　　5、家庭电路及安全用电；
　　6、电功率的测量及焦耳定律实验探究。

【知识网络】
   

【考点梳理】
考点一 、电功率（高清课堂《电学2:电功和电功率》电功率）

要点诠释：

 1．三个物理量
　　（1） 电能 （W）：国际单位制中的单位是焦耳 （J），常用单位是千瓦时 （kW·h）俗称度。
　　　　　　　　　 1度=1kW·h=3.6×106J
　　（2） 电功率（P）：电功与时间之比，它是表示电流做功快慢的物理量。
　　　　　　　　　　 国际单位制中单位是瓦特（W）常用单位是千瓦（kW）。
　　（3） 电热（Q）：电流通过导体产生的热。国际单位制中单位是焦耳（J）。
2．两个重要实验
　　（1） 测量小灯泡的电功率
　　（2） 探究影响电热大小的因素
3．一个定律——焦耳定律
　　（1）内容：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。
　　（2）表达式： Q=I2Rt。
4．三个基本公式及其推导公式
　　（1） W=UIt（所有电路），推导公式：（纯电阻电路）
　　（2） P=UI（所有电路），推导公式：（纯电阻电路）
　　（3） Q=I2Rt（所有电路），推导公式：（纯电阻电路）
5．两个比例（纯电阻电路）
　　（1）串联电路　 （成正比）
　　（2）并联电路　 （成反比）
考点二、安全用电

1．家庭电路的电压
　　火线和零线之间的电压是220V，火线和地线之间的电压是220V。
2．家庭电路中电流过大的原因
　　① 原因：发生短路。用电器总功率过大。
　　② 家庭电路保险丝烧断的原因：发生短路，用电器功率过大，选择了额定电流过小的保险丝。
3．安全用电
　　① 安全事故：人体触电是人直接接触火线，一定强度的电流通过人体所引起的伤害。
　　② 用电器功率过大或者电路中发生短路而使电流过大，线路过热引起火灾。
 

【典型例题】

类型一、基础知识

1、某家用电能表的表盘上标有“600r/kW•h”的字样，在电路中只接入一个用电器且正常工作时，电能表转盘在1min内转了10转，则该用电器的额定功率是(   )

A．3600W      B．1000W       C．500W      D．100W

【思路点拨】已知消耗1kw•h的电能，电能表的转盘转动600转，可求转10转消耗的电能，根据公式可求该电器的额定功率。

【答案】B

【解析】

【总结升华】本题考查电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是理解电能表参数的物理意义，解题过程中还要注意单位的换算。

举一反三

【变式】（•深圳模拟）王亮同学是个爱动脑的孩子，他想知道家里电风扇的实际功率多大，于是他将家里其他用电器都关闭，只让电风扇单独工作了72s，如图的电能表转盘转了5转，下列说法正确的是（　　）

A．此电能表转盘每小时转过2500转                 B．电能表是测量电路中用电器功率的仪器

C．此电能表所在电路的最大电功率为2200kW          D．电风扇的实际功率是100W

【答案】D

2、（多选）如图所示，电源电压U=12V且保持不变，电阻R为定值电阻。当开关S闭合后，如果要使电路消耗的总功率稍稍变化一些，则可行的办法是（   ）

A．给R串联一个较小的电阻

B．给R并联一个较小的电阻

C．给R串联一个较大的电阻

D．给R并联一个较大的电阻

【思路点拨】由电功率的计算公式可知：电压不变，当总电阻减小时，电路的总功率增大；当总电阻增大时，电路的总功率减小。

【答案】AD

【解析】根据串、并联电路的特点可知：
总电阻变小，需要并联一个电阻，电路消耗的总功率稍稍变化，所以需要并联一个较大的电阻；
总电阻变大，需要串联一个电阻，电路消耗的总功率稍稍变化，所以需要串联一个较小的电阻。

【总结升华】本题综合考查电路中总电功率和总电阻的关系以及串、并联电路电阻的特点，熟练掌握串、并联电路电阻变化的规律即可轻松解题。

举一反三

【变式】有一个“6V 3W”的小电灯，用8伏的电源做实验，测定小电灯的额定功率，所选滑动变阻器的最大阻值不得小于多少欧？

【答案】4Ω

3、一台“220V、1000W”的电炉，想把它改装后接到110伏的电源上，但功率保持不变，以下哪个措施是正确的（    ）

A、将电炉丝截掉一半后接入电路

B、将电炉丝截掉四分之三接入电路

C、将电炉丝分成等长的两段，然后并联接入电路

D、将电炉丝截掉四分之一后接入电路

【思路点拨】由公式可知：当实际电压变为额定电压的一半时，实际电压的平方就变为额定电压平方的1/4，要想电功率不变化，电阻阻值就要减小为原来阻值的1/4。

【答案】C

【解析】根据题意要求时，P实=P额。由可知要满足题设条件，只有改变电阻R，才能满足要求。由

若，P实才能等于P额。所以是选择答案的首要依据，在上述四个答案中可发现（B）（C）均满足条件，究竟两个答案谁更合理呢？我们还应该考虑当U变化后，R也变时，I是否变化，对于一个能正常工作的电阻来说，它有一个额定电流，若实际电流超过它允许的额定电流，则它必将烧毁，所以接下来应判定（B）（C）实际电路中通过的电流大小。

对B：，而C选项每根电阻丝上的电流，显然应排除B，而选择C。

【总结升华】本题考查电功率的计算以及影响电阻大小的因素，选用公式是关键。

举一反三

【变式】（多选）现有四个小灯泡L1、L2、L3、L4，分别标有“12V   20W”、“12V  10W”、“6V  5W”、“6V  10W”的字样，小明想把其中的两个灯泡接在两端电压为18V的电源上，使两个灯泡都能正常发光，则下列做法正确的是（   ）

   A、把L1和L4串联后接入电路中         B、把L2和L4串联后接入电路中

   C、把L1和L3串联后接入电路中         D、把L2和L3串联后接入电路中       

【答案】AD

4、随着人们生活水平的逐步提高，家用电器的不断增多，在家庭电路中，下列说法正确的是（   ）

A．灯与控制它的开关是并联的，与插座是串联的

B．使用试电笔时，不能用手接触到笔尾的金属体

C．电路中电流过大的原因之一是使用的用电器的总功率过大

D．增加大功率用电器时，只需要换上足够粗的保险丝即可

【思路点拨】A、电灯与开关是串联，与插座是并联；
B、测电笔在使用时，手应接触笔尾金属体；
C、家庭电路中电流过大的原因是发生短路和总功率过大；
D、应用合适的保险丝才行。

【答案】C

【解析】在家庭电路中，灯与控制它的开关是串联的，故A错；使用试电笔的要点之一就是要用手接触笔尾的金属体，否则即使笔尖接触到火线，氖管也不会发光，根本就起不到辨别作用，故B错。家庭电路中电流过大的原因有两个，一是发生短路，二是用电器总功率过大，故C对。当增加大功率用电器时，要同时更换电能表、导线及保险丝，故D错。

【总结升华】本题考查了家庭电路中安全用电的知识。家庭电路中各用电器是并联关系，保险丝应选择合适，太细会常停电，太粗又会起不到保险作用。

举一反三

【变式】（•南开区一模）明明晚上做作业，把台灯插头插在书桌边的插座上，闭合台灯开关，发现台灯不亮，但家中其他用电器，如灯泡仍正常工作（电路如图所示）。将台灯插头从插座上拔下后，他用试电笔分别插入插座两孔中，结果发现试电笔的氖管都不发光。则故障原因（　　）

A．可能是进户线的火线上出现了断路

B．可能是进户线的零线出现了断路

C．一定是a、b两点间的导线出现了断路

D．一定是c、d两点间的导线出现了断路

【答案】C

【解析】若进户线的火线上出现了断路，则所有用电器不工作，故A错误。

B、若进户线的零线出现了断路，则所有用电器不工作，故B错误。

C、闭合台灯开关，发现台灯不亮，但家中其他用电器，如灯泡仍正常工作，说明其它支路是好的，问题出在台灯这条支路上。将台灯插头从插座上拔下后，他用试电笔分别插入插座两孔中，结果发现试电笔的氖管都不发光，说明插座与火线不通，故C正确。

D、c、d两点间的导线出现了断路，用试电笔分别插入插座两孔中，试电笔的氖管会发光，故D错误。

故选C。

类型二、知识运用

5、如图所示的电路中，灯泡L标有“6V　3W”字样，滑动变阻器最大阻值R1=24Ω，闭合S1，断开S2，将滑动变阻器滑片P滑至最左端，此时灯泡L正常发光，问：

（1）电源电压是多少？灯泡L正常发光时的电阻是多少？

（2）保持滑片P在最左端不动，又闭合S2，电流表示数为0.3A，则此时电阻R2的电功率多大？

（3）断开S2，将滑片P移至中点时，灯泡L两端的实际电压多大？

【思路点拨】（1）滑动变阻器连入电路的阻值为0，所以只有一个灯泡L连入电路，正常发光，则电源电压为6V，利用灯泡的功率为3W可求灯的电阻。
（2）通过R2的电流，再利用电功率公式P=UI计算；
（3）灯泡与滑动变阻器串联，先求出电路电流，再利用公式求实际电压。

【答案】①6V　 12Ω　； ②1.8W ；　③3V

【解析】（1）S1闭合，S2断开，滑片P位于最左端，电路中只有灯泡L，且正常工作，所以此时灯泡L两端的电压为额定电压且等于电源电压，U=6V，灯L正常发光时的电阻。
　　（2）S1 S2闭合，滑片位于最左端，L与R2并联，电阻R2的电功率。
　　（3）S1闭合，S2断开，滑片P位于中点，电路中的总电阻，电路中的电流；灯泡L两端的实际电压。

【总结升华】解答此类题的关键是：①结合图形，搞清楚引起电路变化的原因及电路变化前后的连接方式；②疏理条件，抓住不变量，找到突破口；③明确解题思路，综合运用公式进行定性分析或定量计算。

举一反三：

【变式】如图所示，电源电压保持不变，只闭合开关S1，灯泡L正常发光，再闭合开关S2则
    A．电流表示数变大，灯变亮
　　B．电流表示数变小，灯变暗
　　C．小灯泡的额定功率变大
　　D．电路中的总功率变大
 

【答案】D

6、在用电流表、电压表测小灯泡的电功率的实验时，灯泡上标有“3.4V”字样。小红设计了实验电路图如左图，并连接了部分实验电路，如右图所示。

（1）请帮助小红完成实验电路的连接。

（2）连接完实验电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因是___________________。

（3）排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图所示，读数为________A，则小灯泡的额定功率为________W。

（4）假如电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为应该如何操作？

【思路点拨】（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，且与灯泡并联，注意正负接线柱的连接；滑动变阻器一上一下的串联在电路中。
（2）灯泡不亮可能是灯泡断路或短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表并联在电路中，电压表测量电源电压；灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0。
（3）根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数；根据P=UI求出灯泡的额定功率。
（4）电源电压为6V，根据串联电路电压特点，当灯泡电压为3.4V，滑动变阻器的电压为2.6V＜3V，可以利用0～3V量程测量滑动变阻器的电压。

【答案】（1）如图      
　　（2）灯丝断了或灯泡接线柱接触不良
　　（3）0.3　 1.02
　　（4）将电压表改接到滑动变阻器两端即可。

【解析】（2）当开关闭合后，出现了灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压的现象。造成这一电路故障的原因可能是电压表所并联的灯泡处发生断路（即灯丝断了或灯泡处的接线柱接触不良）则相当于电压表与滑动变阻器串联，电压表电阻很大，电流很小，不能使电流表指针偏转，造成电流表无示数，根据串联电路分压特点，电压表分担电压即为电源电压。
　　（3）电流表读数为0.3A，此时灯泡的电压为额定电压，则0.3A为灯泡正常工作时的电流，则灯炮的额定功率：
　　（4）因为电压表的15V量程已损坏，只能使用3V量程，但是3V的量程不能测3.4V的电压，而滑动变阻器与灯泡串联，当灯泡电压为额定电压时，滑动变阻器电压为U=6V-3.4V=2.6V＜3V，故用电压表测出滑动变阻器两端电压为2.6V，即可。

【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】（高清课堂《电学2:电功和电功率》例7）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，保持滑片不动，读出电压表示数U2，并记录在表格中。

           （2）

7、如下图所示的电路中，电源两端的电压不变。闭合开关S，当滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时，电压表示数为6V，电流表示数为I1,电阻Rl与滑动变阻器消耗的电功率之和为Pl;当滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，电压表示数为9V，电流表示数为I2，电阻R1与滑动变阻器消耗的电功率之和为P2。已知：Pl等于P2，电阻Rl与R2之比为1：2。求：

 (1)电阻RA与RB的比值；(2)电源两端的电压U。

【思路点拨】（1）由电路分析可知，三个电阻串联，先画出三个电阻所在的简单电路图；题目中已知两种情况下，R1及滑动变阻器的总电压，由功率相等，列出功率关系，则可得出电流之比；再由题目中电压关系，列欧姆定律表达式，则可求得R1、RA及RB的关系式；由总电压不变可得出三个电阻与R2的关系，由R1和R2的关系可得出RA及RB的关系。
（2）由图甲可得总电压与U1的关系可以用电阻表示，则由第一问中求出的电阻关系代入，求得总电压。

【答案】(1)    (2) 15V

【解析】

(1)由图甲、乙得

P1＝U1I1，P2＝U2I2，P1＝P2，U1＝6V，U2＝9V

解得：

U1＝I1(R1＋RA)，U2＝I2(R1＋RB)

解得：5R1＋9RA＝4RB　　①

电源两端电压不变，I1(R1＋RA＋R2)＝I2(R1＋RB＋R2)

解得：R1＋3RA＋R2＝2RB  　②

　　③

由①②③式得，RB＝2R1　　④

将④式代入①式解得：

(2)由图甲得：

解得：U＝15V。

【总结升华】根据电路的不同变化画出等效电路图，是解决本题的有效途径之一，这是我们在平时的解题当中应该加强的。同时，本题多为对比值的求解，要求我们对电路的分析、公式的运用都要相当熟练，而且一定要保证各个物理量的对应性，是一道很有挑战性的题目。