2021 年中考物理总复习 专题 18 电功率 电能电功、电功率、额定功率、焦耳定律 （知识点+例题） 2 02 年中1 考物 理总 复习 专 功和题九 机械 能 一、电功（电能）： 1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功；用 W 表示。 2.实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（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。 3.电流做功的形式： 电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 （1）电池充电把 电能 转化为 化学能 ，放电时把 化学能 转化为 电能 ； （2）电动机把 电能 转化为 机械能 ； （3）灯泡把 电能 转化为 光能 和 内能 。 4.规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通 电时间的乘积。 2 5.计算公式：W=UIt（适用于所有电路）； W =UIt=I Rt= 2 U t 。 R 单位：U（电压：伏特 V），I（电流：安倍 A），t（时间：秒 s） ① 串联电路中常用公式：W=I2Rt； W 1 U 1 It U 1 R 1 = = = W 2 U 2 It U 2 R 2 ② 并联电路中常用公式： W = U2 t R ③ 无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功：W=W1+W2+…+Wn 6.单位：国际单位：焦耳（J）；常用单位：千瓦时（kW·h）（常叫作：度） 1 千瓦时=1 度=1kW·h= 3.6×106J 【例题 1】有两个电阻，R1=10Ω，R2=20Ω。把 R1 和 R2 串联后接在 36V 的电源 上，经过 1 分钟，电流通过 R1 做的功为 R1 和 R2 做的总功为 做的功为 J，电流通过 R2 做的功为 J，电流通过 J。如果把 R1 和 R2 并联后接在这个电源上，1 分钟后电流 R1 J，电流通过 R2 做的功为 J，电流通过 R1 和 R2 做的总功为 J。 【答案】864；1728；2592；7776；3888；11664； U 36 V 【解析】（1）串联时： I = R + R =10 Ω+20 Ω =1. 2 A ；t=1min=60s； 1 2 ∴W1=I12R1t= （ 1.2A ） ²×10Ω×60s=864J W2=I22R2t=（1.2A）²×20Ω×60s=1728J； ∴W 总=W1+W2=864J+1728J=2592J。 （2）并联时： W 1= U2 （36 V ）2 U2 （36 V ）2 t= ×60 s=7776 J ； W 2= t= ×60 s=3888 J ； R1 10 Ω R2 20 Ω ； W 总=W1+W2=7776J+3888J=11664J。 【变式练习 1】标有“2400Ω 40W”和“2400Ω 20W”的两个定值电阻，串联起来接 在 220V 的电路上，则它们在相同的时间内产生的热量之比为(    ) A.1:2        B.2:1       C.1:1       D.1:4 【答案】C W 1 U 1 It U 1 R 1 2400 Ω 1 【解析】串联电路中有 W = U It = U = R =2400 Ω = 1 ；故选 C。 2 2 2 2 7.测量电功： （1）电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功的仪器。 （测量某一段时间内用电器消耗电能的多少） （2）电能表上“220V”“5（10）A”“3000R/kwh”等字样： ① 表示电能接在 220V 的电压下使用； ② 电能表的额定电流是 5A； ③ 瞬间允许通过的最大电流为 10A； ④ 每消耗一度电电能表转盘转 3000 转。 （3）读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。 ① 标有红色标记的数字表示小数点后一位。 ② 前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 　 如：电能表月初读数： 月底读数： 这个月用电 19.6 度，合 7.056×107 J。 B、较小电功时，用表盘转数读数。 如：某用电器单独工作电能表（3000R/kwh）在 10 分钟内转 36 转则 10 分钟 内电器消耗的电能是 4.32×104 J。 36 6 4 【解析】 W = 3000 × 3 .6 × 10 J =4 . 32 ×10 J 。 【例题 2】(2020·淮安)如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表 盘上的信息可知，下列选项中正确的是( ) A.小英家家庭电路中的干路电流不得超过 10A B.小英家上个月消耗的电能为 1011kW·h C.电能表上指示灯闪烁 320 次，表示家庭电路消耗电能 0.2J D.电能表上指示灯闪烁次数越多，说明电路中消耗的电能越多 【答案】D 【变式练习 2】电能表是测量 的仪表。如图所示为小明家电能表及月初、月末的 两次读数。由图可知，他家本月用电 kW•h；若他家已接入用电器的总功率为 2000W，则还可接“220V 60W”的白炽灯 炉子，工作 20min，电能表的转盘转 盏；若只接一只“220V 1000W”的电 转。 【答案】用电器消耗电能多少（或电功）；90；3；1000； 【解析】（1）电能表是测量用电器消耗电能多少（或电功）的仪表； （2）他家本月用电 W=1377.6kW•h-1287.6kW•h=90kW•h； （3）由电能表的参数可知，工作电压 U=220V，允许工作的最大电流 I=10A， 电能表允许用电器工作的最大功率：Pmax=UImax=220V×10A=2200W； 还可以接入用电器的总功率：P1=Pmax-P2=2200W-2000W=200W； 200W 则可接白炽灯的盏数： n= 60W ≈3 . 33 ，即还可以接 3 盏。 20 1 −3 （4）电炉子工作 20min 消耗的电能： W =Pt=1000 ×10 kW × 60 h= 3 kW ⋅ h ； 1 ∴电能表的转盘的转数： N=3000 R/（ kW ⋅h ）× 3 kW ⋅ h=1000 R 。 三、电功率： 1.定义：电流在单位时间（1s）内所做的功或电流在 1s 内所消耗的电能。 2.物理意义：表示 电流做功快慢 的物理量或表示用电器 消耗电能快慢 的物理量。 灯泡的亮度取决于灯泡的 实际功率 大小。 W 3.电功率计算公式： P=UI= t （适用于所有电路） U2 P=I R= R 2 2 ① 串联电路中常用公式： P=I R P1 U 1 I U 1 W 1 R1 = = = = P2 U 2 I U 2 W 2 R2 U2 ② 并联电路中常用公式： P= R ③ 无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式：P=P1+P2+…Pn 4.单位：国际单位 瓦特 （W） 常用单位：千瓦（kW） 【例题 3】如图所示，电源电压保持不变，电阻 R1=R2=R3=10Ω。当 S1、S2 都断开 时，电流表示数为 1A，则：（　　） A.电源电压为 30V B.当 S1、S2 都闭合时，电流表示数为 2A C.当闭合 S1、断开 S2 时，R1 的功率为 10W D.当 S1、S2 都闭合时，整个电路消耗的功率最大 【答案】D 【解析】A.电源电压：U=I（R1+R2）=1A×（10Ω+10Ω）=20V；故 A 错误。 U U 20V 20 V B.当 S1、S2 都闭合时，R2、R3 并联，电流表的示数： I = R + R =10 Ω + 10 Ω =4 A ； 2 3 故 B 错误。 C.当闭合 S1、断开 S2 时，R1 被短路，R1 两端电压和通过的电流为零，因此 R1 的功率 为 0；故 C 错误。 D.当 S1、S2 都闭合时，R2、R3 并联，电路中的总电阻最小，由欧姆定律可知，电流表 的示数最大，根据 P=UI 可知，此时整个电路消耗的功率最大；故 D 正确。故选 D。 【变式练习 3】如图所示，电源电压保持不变，电阻 R1=20Ω，R2=30Ω；闭合开关 S，电压表的示数为 9V。求： （1）电源电压 U； （2）电阻 R1 的功率 P1； （3）电路的总功率 P。 【答案】（1）15V；（2）1.8W；（3）4.5W。 【解析】（1）由图可知，该电路是一个串联电路，且电压表测量电阻 R2 的电压： U 2 9V ∴ I = R =30 Ω =0 . 3 A ；所以 U=I(R1+R2)=0.3A×(20Ω+30Ω)=15V。 2 （2）P1=I2R1=(0.3A)2×20Ω=1.8W。 （3）P=UI=15V×0.3A=4.5W。 四、额定功率和实际功率： 1.额定电压：用电器 正常工作 时的电压。（此时的电流叫额定电流） 2.额定功率：用电器在 额定电压 下的功率： P额 =U 额 I 额 = U额 R 2 某灯泡上标有“PZ22O-25”字样分别表示： PZ：普通照明，额定电压 220V，额定功率 25W 的灯泡。 若知该灯“正常发光” 可知：该灯额定电压为 220V，额定功率 25W， P 则额定电流： I= U = 0.11 A ，灯丝阻值： R= U额 P 2 = 1936 Ω。 3.实际功率：用电器在实际电压下的功率： 2 2 U实 2 U 额 U实 = 当用电器的电阻不变时： R= ；可得： P实=（ U ） P额 P额 P实 额 4.用电器在实际电压与额定电压时的工作情况对比： ① 当 U 实=U 额 时， P 实=P额 ，用电器正常工作（灯正常发光）； ② 当 U 实 <U 额 时， P实 < P额 ，用电器不能正常工作（灯光暗淡）； ③ 当 U 实 >U 额 时， P实 > P额 ，用电器不能正常工作（灯光较亮），有时会损坏用电 器； 5.灯 L1“220V 100W”，灯 L2“220V 25W”相比较而言，L1 灯丝粗短，L2 灯丝细长。 判断灯丝电阻口诀：“大功率：粗短，小功率：细长”（U 额相同） 两灯串联时，灯 L2 亮，两灯并联时，灯 L1 亮； 判断哪个灯亮的口诀“串小（功率）并大” （U 额 相同） 5.“1 千瓦时”的规定：1kW 的用电器工作 1h 消耗的电能。 【例题 4】标有“12V 12W”、“12V 6W”的灯 L1 和 L2（假设灯丝电阻不变），若将 它们串联在某电源上，两灯都发光，下列说法正确的是（　　） A.通过灯 L1 和 L2 的电流之比为 2：1 　C.灯 L2 比灯 L1 亮 B.灯 L1 和 L2 的电阻之比为 2：1 D.灯 L1 和 L2 的实际功率之比为 2：1 【答案】C 【解析】（1）串联电路，电流相等，所以电流之比为 1