18.2 电功率（考点解读）（解析版）

182 电功率（考点解读）（解析版） 1、电功率的概念 （1）定义：电流单位时间内所做的功。 （2）物理意义：表示电流做功快慢的物理量，用字母P 表示，灯泡的亮度取决于灯泡的 实 际功率大小。 （3）国际单位：瓦特（）；常用单位：千瓦（ k ） 。 （4）电功与电功率的区别：用电器消耗电能的多少为电功，而消耗电能的快慢叫电功率。 电功电功率的比较如下表所示。 物理量 物理意义 定义 公式 单位 测量 电功（） 表示用电器消 耗电能的多少 电流做功的多 少 =Pt =Ut 焦耳 千瓦时 （度） 电能表 电功率 （P） 表示电流做功 的快慢 单位时间内电 流所做的功 P=U 瓦特 千瓦 用电压表、电流测 量 2、额定电压、额定功率、实际电压、实际功率 （1）定义： ①用电器正常工作时的电压叫额定电压；用电器在额定电压下的功率叫额定功率； ②用电器实际工作时的电压叫实际电压；用电器在实际电压下的功率叫实际功率。 （2）方法点拨 ①灯泡铭牌的意义：例如“PZ220-40”，其中PZ 表示该灯泡适用于普通照明电路，220 表示该灯泡的额定电压是220V，40 表示该灯泡的额定功率是40； ②灯泡的亮度取决于实际功率，如果实际功率相等，则亮度相同； ③额定功率是唯一的、确定的，不随实际工作电压而改变；实际功率是不确定的，随实际 电压而改变； ④用电器只有在额定电压下才能正常工作。 3、电功率与电能、时间的关系 （1）电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1 秒钟内消耗电能的多少，因此，用 所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式 。 （2）公式在使用时单位要统一，有两种可用：①电功率用瓦（），电能用焦耳（），时 间用秒（ s ） ；②电功率用千瓦（ k ） ，电能用千瓦时（ k• 度） ，时间用小时（）。 4、电功率与电压、电流的关系 （1）在电压相等的情况下，通过灯泡的电流越大，灯泡消耗的电功率越大； （2）在电流相同的情况，电功率的大小与电压的大小有关，且与电压成正比； （3）在电压相同的情况，电功率的大小与电流的大小有关，且与电流成正比。 5、电功率的计算 （1）定义式：P=U．即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是 电功率的普适公式，适用于所有的用电器。 P 表示电功率，单位是；U 表示某段电路两端的电压，单位是V；表示通过这段电路的电 流，单位是 （2）导出式：P=2R， ,这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为 内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。 ※解题方法点拨: （1）分析比较用电器的电功率： 首先考虑公式P=U 分析，如果不好使，可以考虑： ①对于串联电路，因为电流到处相等，用P=2R 较为利便； 串联电路中电功率与电压、电阻的关系：串联电路： （电功率之比等于它 们所对应的电压、电阻之比） ②对于并联电路，因为各并联电路两端电压相等，用 较为利便。并联电路中电功 率与电流、电阻的关系： （电功率之比等于它们所对应的电流之比、等于它 们所对应电阻的反比） （2）计算用电器的电功率：计算每个用电器的电功率，无论串联、并联电路，都可以用 P=2R 计算，也都可以用 计算。选用哪个公式就看题目已知的是哪些量。 【考点1 电功率的概念】 【典例1-1】（2022 秋•会同县期末）小伟利用电能表和秒表测某家用电器的电功率，当电 路中只有这个用电器工作时，测得在15m 内消耗的电能为05k•，则这个用电器可能是（ ） ．节能灯 B．洗衣机 ．电视机 D．空调机 【答】D 【分析】已知用电器工作时间和消耗的电能，利用P＝ 可求出该用电器的功率，再结 合对常用电器功率的了解进行分析即可。 【解答】解：已知该用电器工作时间t＝15m＝025，消耗的电能＝05k•， 则用电器的功率为：P＝ ＝ ＝2k＝2000，洗衣机的功率在400 左右，白炽灯 的功率是几十瓦左右，电视机的功率约120 左右，而空调机的功率约2000 左右，则该 用电器可能是空调机，故D 正确。 故选：D。 【典例1-2】（2022 秋•柳州期末）智能手机设置了自动调节屏幕亮度的功能后，处于光照 比较强的环境时，屏幕会变亮，此时经过手机屏幕的电流 变大 ，消耗的电功率 变大 。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答】变大；变大。 【分析】手机屏幕会变亮，手机的实际功率变大，根据P＝U 可分析其电流的变化。 【解答】解：手机屏幕变亮，说明手机在单位时间内电能转化为的光能增加，单位时间 内消耗的电能增加，手机的实际功率变大，手机工作时的电压不变，由P＝U 可知，经 过手机屏幕的电流变大。 故答为：变大；变大。 【变式1-1】（2022 秋•通道县期末）图中的几种用电器正常使用时功率最接近250 的是（ ） ． 家庭电扇 B． 自动洗衣机 ． 台灯 D． 电饭锅 【答】B 【分析】根据我们对生活中常用用电器额定功率的了解去选择即可。 【解答】解：、电风扇的额定功率约为60 左右，故错误； B、自动洗衣机的功率约为250 左右，故B 正确； 、台灯的额定功率约为40 左右，故错误； D、电饭锅的功率约为1000，故D 错误。 故选：B。 【变式1-2】（2022 秋•涟水县期末）央视春晚，岳云鹏和孙越的相声《妙言趣语》中，小 岳岳说，“瓦片的瓦，里面一个千万的千，这个字念‘千瓦’。”友第一时间翻了家里 的《新华字典》，结果还真有如图所示的“瓩”，念两个音“千瓦”，它是电学里 电 功率 （选填“电功”或“电功率”）的单位，表示电流做功 快慢 （选填“快慢” 或“多少”）的物理量。 【答】电功率；快慢 【分析】电功率是指电流在单位时间内做功的多少，它是表示电流做功快慢的物理量。 【解答】解：千瓦是电功率的单位；电功率是指电流在单位时间内做功的多少，它是表 示电流做功快慢的物理量。 故答为：电功率；快慢。 【考点2 额定电压、额定功率、实际电压、实际功率】 【典例2-1】（2023•天府新区模拟）以下用电器中，能直接在220V 电压下正常工作的是（ ） ．电子手表 B．电子体温计 ．电视机遥控器 D．电视机 【答】D 【分析】（1）电子手表一般里面装有一个氧化银电池。 （2）电子体温计里面一般装有两节干电池。 （3）电视遥控器里面一般装有两节干电池。 （4）电视机属于家用电器，家用电器的额定电压是220V。 【解答】解：、电子手表里面一般装有一个氧化银电池，一个氧化银电池是15V，故错 误。 B、电子体温计里面一般装有两节干电池，电压是3V，故B 错误。 、电视机遥控器装一般有两节干电池，电压是3V，故错误。 D、电视机的额定电压是220V，故D 正确。 故选：D。 【典例2-2】（2022 秋•汉寿县期末）把标有“220V 40”和“220V 15”的甲、乙两盏灯串联 接在220V 电压下，则下列分析正确的是（ ） ．两盏灯的总功率等于55 B．两盏灯的总功率大于15 ．甲灯消耗的电能少于乙灯消耗的电能 D．乙灯的实际功率大于甲灯的实际功率 【答】D 【分析】已知两灯额定电压和额定功率可求两灯的电阻，再根据公式P＝2R 可知，串联 电路中电功率的大小比较；利用＝Pt 分析电能大小；最后利用公式P＝ 求出电路总 功率。 【解答】解：根据串联分压，两灯的电压都小于额定电压，故实际功率不等于额定功率， 两灯功率不是额定功率，所以总功率不是两灯额定功率之和，故错； “220V，40”的甲灯电阻R1＝ ＝ ＝1210Ω； “220V，15”的乙灯电阻R2＝ ＝ ＝32267Ω； 电路总功率P＝ ＝ ≈11＜15；故B 错误； 因为串联电流相等，且乙灯的电阻大，所以根据公式P＝2R 可知，乙灯的实际功率大， 即P 乙实＞P 甲实，故D 正确； 甲灯的实际功率小，根据＝Pt 可知，在时间相同时，甲灯消耗的电能少，故错误。 故选：D。 【典例2-3】（2022 秋•费县期末）有甲、乙两只灯泡分别标有“220V 40”和“110V 50”字 样，当它们正常发光时 乙灯较亮 （填“甲灯较亮”、“乙灯较亮”、“一样亮” 或“无法判断”）；小明养成随手关灯的良好习惯，当他关掉家中不用的电灯后，家中 电路的总电阻 变大 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答】乙灯较亮；变大。 【分析】（1）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率；额定电压下的实际功率与额定功率 相等。 （2）导体的电阻是导体的一种性质，反映了导体对电流阻碍作用的大小；电阻大小与 导体的材料、长度、横截面积以及温度有关。 【解答】解：（1）两个灯泡都在额定电压下工作， 则P 实＝P 额， 因为两个灯泡的额定电功率乙灯较大，则实际电功率乙灯较大， 所以当它们正常发光时，乙灯亮； （2）家庭电路中各用电器是并联的，当他关掉家中不用的电灯后，家中开启的用电器 减少，相当于横截面积变小，故家中电路的总电阻变大。 故答为：乙灯较亮；变大。 【变式2-1】（2023•岳阳一模）如图所示，闭合开关S，两灯泡均正常发光，则两灯泡一 定具有相同的（ ） ．实际功率 B．额定电压 ．额定功率 D．电阻 【答】B 【分析】先判断灯泡的连接方式，然后根据并联电路两端电压相等进行分析。 【解答】解：根据电路图可知，两灯泡并联连接；因为并联电路两端电压相等，所以两 灯泡的实际电压相等。又因为两灯都正常发光，实际电压等于额定电压，所以两灯的额 定电压相等。但实际功率、额定功率、电阻不一定相同。 故选：B。 【变式2-2】（2022 秋•大连期末）一个标有“20V 12”的电热器，当通过它的电流为05 时， 它的实际功率（ ） ．小于12 B．等于12 ．大于12 D．条件不足，无法判断 【答】 【分析】由电热器的铭牌可知额定电压和额定功率，根据R＝ 求出电热器的电阻； 再根据P＝2R 求出通过它的电流是05 时电热器的实际功率。 【解答】解：电热器的电阻为： R＝ ＝ ＝ Ω， 通过它的电流是05 时，电热器的实际功率为： P 实＝实 2R＝（05）2× Ω＝ ＜12。 故正确，BD 错误。 故选：。 【变式2-3】（2022 秋•曲阜市期末）两只灯泡额定电压都是220V，额定功率分别是100 和 40，但灯泡上的铭牌标识都模糊不清，为了区别两灯，小明进行以下操作：先观察灯丝， 灯丝细的是 40 的；再将两灯串联在家庭电路中，发光较亮的是 40 的（两空均 选填“40”或“100”）。 【答】40；40 【分析】（1）根据电功率的计算公式P＝ 分析灯丝电阻的大小，影响电阻大小的因 素有材料、长度和横截面积； （2）两灯串联时，通过的电流相等，根据P＝2R 分析实际电功率的大小，灯泡的亮度 取决于其实际功率的大小。 【解答】解：（1）由P＝ 可知，在额定电压下，电阻大的额定功率小，即额定功率 小的电阻大。 灯丝的材料都是钨丝，长度也差不多，因此电阻大的灯丝细，即额定功率是40 比额定 功率是100 细，所以灯丝细的是额定功率是40 的，灯丝粗的是额定功率是100 的。 （2）串联时电流相同，根据P＝2R，电阻大的电灯实际功率大，额定功率是40 的灯电 阻大，额定功率是100 的灯电阻小，因此发光较亮的是额定功率为40 的。 故答为：40；40。 【考点3 电功率与电能、时间的关系】 【典例3-1】（2022 秋•山西期末）小亮新买了一款手机，他通过说明书了解到手机电池的 规格为“5V 4000m•”，为了测试充电器的充电速度，他在电池电量剩余30%时，立刻插 上最大功率为40 的充电器，直到电量充满，则这次给手机充电的最短时间为（ ） ．02 B．035 ．05 D．067 【答】B 【分析】根据公式＝Ut 求得手机充满电储存的电能，结合充电效率可得充电时间。 【解答】解：手机充满电储存的电能为：＝Ut＝5V×4000×1＝20•， 需要充的电能充＝（1 30% ﹣ ）， 充满需要的时间t＝ ＝ ＝035。 故选：B。 【典例3-2】（2022 秋•郑州期末）如图所示，这是人们利用充电桩给电动汽车充电时的情 景，充电过程中，将 电 能转化为 化学 能。已知该充电桩的充电功率为7k，电 动汽车的蓄电池容量为42k•，则在电池电量用尽的情况下，充满电需要 6 。 【答】电；化学；6。 【分析】充电过程消耗电能，转化为电池的化学能；根据P＝ 求出利用该充电桩将车 此时的电池充满电需要的时间； 【解答】解：电动汽车使用的是化学电池，充电过程消耗电能，转化为电池的化学能； 已知该充电桩的充电功率P＝7k，电动汽车的蓄电池贮存的电能＝42k•， 根据P＝ ，在电池电量用尽的情况下， 电池充满电需要的时间；t＝ ＝ ＝6。 故答为：电；化学；6。 【变式3-1】（2023•莆田一模）智能手机在生活中应用越来越频繁，当手机“电量”所剩 无几时，我们可以采用“省电模式”来延长使用时间，这是通过哪种方式实现的（ ） ．减小电功率 B．增加电池电压 ．降低散热能力 D．给电池充电 【答】 【分析】省电模式是切断个人电脑部件供电以实现省电的功能，根据P＝ 分析。 【解答】解：当手机“电量”所剩无几时，即一定，由P＝ 可得，＝Pt，要延长使用 时间t，则减小总功率P，因此手机的“省电模式”来是通过减小总功率的方式来延长使 用时间的，故正确，BD 错误。 故选：。 【变式3-2】（2022 秋•磁县期末）小明同学看见爸爸的手机锂电池上面标明“电压为 37V，容量为1100m•”，则它充满电后存储的电能为 14652 ；手机电池充电过程中将 电 能转化成 化学 能；智能手机在频繁的使用时会导致它的电能消耗很快，当手 机“电量”所剩无几时，通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间，这是通过 减小 （选填“增大”或“减小”）总功率的方式实现的。 【答】14652；电；化学；减小。 【分析】根据公式＝Ut 来计算电能；手机电池充电时将电能转化为化学能；根据＝pt 来 推断它的省电方法。 【解答】解：它充满电后存储的电能为： ＝Ut＝37V×11×3600s＝14652； 机电池充电过程中将电能转化为化学能；当手机“电量”所剩无几时，通常可以将其设 置成“省电模式”来延长使用时间，这是通过减小总功率的方法来实现的。 故答为：14652；电；化学；减小。 【考点4 电功率与电压、电流的关系】 【典例4-1】（2023•长春二模）按如图连接电路，闭合开关，观察到灯L1 比L2 亮。灯 L1、L2 的电流、电压和电阻分别记为1、2、U1、U2、R1、R2，下列说法正确的是（ ） ．1＞2 B．R1＜R2 ．U1＞U2 D．U1＝U2 【答】 【分析】根据电路图知，电路是灯L1、L2串联的电路； （1）串联电路中各处的电流相等； （2）灯泡的亮度取决于其实际功率的大小，根据电功率公式P＝2R 分析二者电阻关系， 根据欧姆定律公式变形分析二者电压关系。 【解答】解：、灯L1与L2串联，因为串联电路中各处的电流相等，所以1＝2，故错误； BD、灯L1与L2串联，闭合开关S 后，发现灯L1比L2亮，灯泡的亮度由实际功率决定， 所以P1＞P2，由于P1＞P2，1＝2，根据电功率公式P＝2R 可知，R1＞R2， 由于R1＞R2，1＝2，根据公式U＝R 可知，U1＞U2，故正确，BD 错误； 故选：。 【典例4-2】（2022 秋•庐阳区期末）如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯L1 标有 “3V 12”、灯L2 标有“3V 09”字样。先只闭合开关S1，灯L1 正常发光；再闭合开关 S2，电流表应选择 0 ～ 3 （选填“0～06”或“0～3”）的量程。 【答】0～3。 【分析】由图知两灯并联，电流表测干路电流，先闭合开关S1，灯L1 正常发光，说明 电源电压等于灯L1的额定电压，由P＝U 得到L1支路电流，当闭合开关S2，由于灯L2 的额定电压与电源电压相同，故灯L2也正常发光，由P＝U 得到 L2支路电流，由并联电流规律得到此时干路电流，结合给出的电流表规格选择合适的量 程。 【解答】解：由图知灯L1和灯L2并联，电流表在干路上，测干路电流， 先闭合开关S1，灯L1正常发光，说明电源电压U 总＝U1 额＝3V， L1支路电流1＝ ＝04， 当闭合开关S2，由于U 总＝U2 额，故灯L2也正常发光， L2支路电流2＝ ＝03， 此时干路电流＝1+2＝04+03＝07， 由于06＜07＜3， 故电流表应选择0～3 的量程。 故答为：0～3。 【变式4-1】（2022 秋•云州区期末）为了保护同学们的视力，学校室里用如图所示的规格 为“220V 22”的LED 护眼灯更换日光灯。下列说法错误的是（ ） ．制成LED 护眼灯的主要材料是半导体 B．正常工作时，通过每盏LED 护眼灯的电流是01 ．学校中同时工作的用电器越多，电路的总电阻越大 D．LED 护眼灯发光更明亮的原因是它将电能大部分转化为光能 【答】 【分析】（1）制成LED 灯的主要材料是半导体，具有单向导电性； （2）根据＝ 求出通过每盏LED 护眼灯的电流； （3）并联电路中，支路越多，总电阻越小； （4）LED 灯工作时将电能大部分转化为光能。 【解答】解：、制成LED 灯的主要材料是半导体，故正确； B、通过每盏LED 护眼灯的电流为： ＝ ＝ ＝01；故B 正确； 、因为家庭电路为并联电路，因此同时工作的用电器越多，电路的总电阻越小，故错误； D、LED 灯发光效率高是因为它将电能绝大部分转化为光能，故D 正确。 故选：。 【变式4-2】（2022 秋•泗洪县期末）分别标有“220V 40”“36V 40”字样的甲、乙两盏白炽 灯，当它们正常发光时，通过它们的电流甲 ＜ 乙，两灯的电阻R 甲 ＞ R 乙。（选 填“＞”、“＝”或“＜”） 【答】＜；＞。 【分析】由灯泡铭牌可知，甲的额定电压是220V，额定功率是40，乙的额定电压是 36V，额定功率是40，由电功率的变形公式可以比较它们正常发光时的电流与电阻关系。 【解答】解：（1）灯泡正常工作时的电流： 甲＝ ＝ ≈018， 乙＝ ＝ ≈111， 则甲＜乙； （2）灯泡正常发光时的电阻： R 甲＝ ＝ ＝1210Ω， R 乙＝ ＝ ＝324Ω， 则R 甲＞R 乙。 故答为：＜；＞。 【考点5 电功率的计算】 【典例5-1】（2022 秋•会同县期末）如图甲所示的电路中，电源电压恒定不变，R2＝ 40Ω，通过R1的电流随它两端电压变化关系如图乙所示，则下列计算不正确的（ ） ．R1的阻值大小是20Ω B．当S1、S2、S3均闭合时，电流表的示数为06，则通过电阻R2的电流时02 ．当S1、S2、S3均闭合