18.2 电功率（解析版）

第十八章 电功率 第2 节 电功率 1 能说出电功率的物理意义、定义和单位，能利用电功率的公式进行相关计算。 2 能结合实际，说出用电器名牌上额定电压、额定功率所表示的含义，并能区别额定电压和实际电压、额定功率和 实际功率。 3 能说出千瓦时的来历，知道千瓦时和焦耳之间的换算关系。 4 会利用电流表和电压表测量用电器的电功率。 一、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 符号：P 3 公式： （1）定义式： P=W t （2）推导式： ①P=UI （通用公式） ② P=U 2 R （适用于纯电阻电路，一般用于并联电路） ③P=I 2 R （适用于纯电阻电路，一般用于串联电路） 4 单位： （1）国际单位：瓦特（），简称瓦；或焦每秒（/s） 1=1/s （2）常用单位：千瓦（k） 1k=1000 学习目标 1 预习导学 02 5 物理意义：表示电流做功快慢（用电器消耗电能的快慢）； 说明：20 的物理意义：电流在1 秒内做的功是20（用电器在1 秒内消耗的电能是20）； 6 概念区分： （1）电功和电功率：电功表示消耗电能的多少，电功率表示消耗电能的快慢； （2）千瓦和千瓦时：千瓦是电功率的单位，千瓦时是电功单位； （3）电能表测量的是电功，而不是电功率； 7 串联电路的电功： （1） P1 P2 =W 1 W 2 =U 1 U 2 = R1 R2 ； （2）P=P1+P2+…+P 8 并联电路的电功： （1） P1 P2 =W 1 W 2 = I1 I 2 = R2 R1 ； （2）P=P1+P2+…+P 无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功：P=P1+P2+…+P 二、额定电压、额定功率、实际电压、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2 R 某灯泡上标有“PZ22-25”字样分别表示： PZ：普通照明，额定电压220V，额定功率25 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25， 则额定电流： I= P U = 011 ，灯丝阻值： R= U 额2 P = 1936 Ω。 3 实际功率：用电器在实际电压下的功率： 当用电器的电阻不变时： R= U 额 2 P额 = U 实 2 P实；可得： P实=（ U 实 U 额 ） 2P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 100”，灯L2“220V 25”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：1k 的用电器工作1 消耗的电能。 知识点一：电功率 【探究重点】 （一）电功率计算类型 电功率计算是必考点，是初中物理重点，也是难点。命题题型有选择题、填空题、综合应用题，有时在探究 题里也涉及。各地中考每年都要出现15 分左右的电功率计算题。加大这方面复习训练的力度，掌握考题类型，应 用不同的规律各个突破。所以同学们认真学习本文将会起到画龙点睛的作用。 1 考查以电能表为素材，求解电功率的相关问题。 2 利用串并联电路特点和和欧姆定律解决与电功率有关的计算。 3 考查开关的闭合与串并联电路特点及欧姆定律应用相关的电功率极值问题。 4 考查与-U 图像相关的电功率计算。 5 以热力电综合为素材的电功率计算。 6 其他情况。 （二）电功率计算公式中， 适用于所有电路电功率的计算，而推导公式 只适用于纯电 阻电路（电能全部转化为内能的电路）。 （三）用电功率公式求电功率： ，主要适用于已知t、和求功率的情况。式中t 为用电器单独工作的时间， 为用电器单独工作t 时间内电能表转盘转过的转数，为电能表铭牌上每消耗1 千瓦时电能表转盘转过的转数。在 计算过程中特别要注意单位的统一。 【例题精讲】（2023•济南）商场中，卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说：微波炉很省电，用一次花 不了多少电费；顾客说：我觉得微波炉很费电，我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看，售货员 所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时（ ） 探究提升 03 ．消耗较少的电能，消耗较多的电能 B．电功率较小，电功率较大 ．电功率较小，消耗较多的电能 D．消耗较少的电能，电功率较大 【答】D 【思路点拨】（1）根据公式＝Pt 可以解释售货员所说的微波炉很省电； （2）根据＝ 可以解释顾客说的微波炉功率大，微波炉一开就烧保险丝。 【解析】售货员认为微波炉很省电，是说微波炉的电功率大，但加热食物用时很短，消耗的电能并不多，所以 “微波炉很省电，用一次花不了多少电费”，即售货员是从消耗较少的电能角度说的； 顾客是从电功率角度考虑的，因为微波炉属于大功率用电器，工作时电路中电流很大，会烧断保险丝，相同时 间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。故选：D。 【点评】本题通过实际生活中的一个场景来考查学生对电能和电功率的理解情况，是一道理论与实践相结合的 题目。 【巩固训练】（2023•宿迁）小明在课后实践活动中做了如下记录，其中符合实际的是（ ） ．室里课桌的高度约80m B．人体感觉舒适的气温约37℃ ．物理课本的质量约1kg D．挂壁式空调的电功率约100 【答】 【解析】．中学生身高约160m，室课桌的高度约为中学生身高的一半，大约80m，故正确； B．人体正常体温在37℃左右，感觉舒适的温度在25℃左右，故B 不正确； ．物理课本的质量约250g，故不正确； D．挂壁式空调的电功率约1000，故D 不正确。故选：。 知识点二：额定功率和实际功率 【探究重点】电压与电功率问题 1．用电器正常工作的电压叫做额定电压。 2．用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。 3．实际加在用电器两端的电压叫做实际电压。 4．用电器在实际电压下的功率叫做实际功率。 5 若用 U0表示灯泡的额定电压，若用 P0表示灯泡的额定功率； 若用 U 表示灯泡的实际电压，若用 P 表示灯泡的 实际功率。则： 当U > U0时，则P > P0 ；灯很亮，易烧坏。 当U < U0时，则P < P0 ；灯很暗， 当U = U0时，则P = P0 ；正常发光。 用电器两端的电压 电功率 用电器的工作情况 U 实=U 额 P 实=P 额 正常工作 U 实>U 额 P 实>P 额 容易损坏用电器 U 实<U 额 P 实<P 额 不能正常工作 6 额定功率与实际功率的比较 知识点 内容 额定功率 用电器正常工作时的电压，即用电器上标明的电压值就是额定电压；用电器在额 定电压下正常工作时的功率，即用电器上标明的功率就是额定功率。 实际功率 用电器实际工作时的电压叫实际电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电 压大或者小；用电器在实际电压下的功率叫做实际功率，它可能与额定功率相 等，也可能比额定功率大或者小。 灯泡亮暗的比较 若灯泡都能正常发光，则额定功率大的比较亮，因为灯泡在各自的额定电压下工 作时，实际功率等于额定功率。额定功率大的灯泡，实际功率就大，灯泡就亮。 若灯泡串联，电阻大的灯泡较亮。因为灯泡越亮，它的实际功率就越大，在串联 电路中，由于各处电流相等，根据P=2R 知灯泡的电阻越大，灯泡的实际功率越 大 若灯泡是并联，电阻小的灯泡较亮。在并联电路中，由于各支路两端的电压相 等，根据 ，灯泡的电阻越小，灯泡的 实际功率就越大，灯泡就越亮 【例题精讲】（2023•广西）小明发现家里的白炽灯突然变亮，主要原因可能是白炽灯的（ ） ．额定电压变大 B．实际电压变大 ．额定功率变小 D．实际电压变小 【答】B 【思路点拨】白炽灯的亮度取决于它的实际功率； （1）（3）用电器正常工作时的电压叫做额定电压，用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率； （2）（4）白炽灯突然变亮，说明白炽灯的实际功率变大，根据U²＝PR 判断白炽灯的实际电压的变化情况。 【解析】白炽灯的亮度取决于它的实际功率； 、用电器正常工作时的电压叫做额定电压，用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率，对于一个用电 器来说，它的额定电压和额定功率是固定的值，故错误； BD、白炽灯突然变亮，说明白炽灯的实际功率变大，根据U²＝PR 可知，白炽灯的实际电压可能会变大，故B 正确，D 错误。故选：B。 【点评】此题考查了额定功率与实际功率、电功率公式的应用，稍有难度。 【巩固训练】（2023•临沂）将一只“6V 3”的小灯泡（忽略温度影响）与一个阻值为12Ω 的电阻串联后接到12V 的电源上，闭合开关后，小灯泡的实际功率（ ） ．大于3 B．等于3 ．小于3 D．无法确定 【答】B 【解析】灯泡的电阻为： RL＝ ＝ ＝12Ω； 灯泡和电阻串联后接到12V 的电源上时，电路中的电流： ＝ ＝ ＝05； 根据P＝2R 可得，灯泡的实际电功率为： PL 实＝2RL＝（05）2×12Ω＝3。 故D 错误，B 正确。故选：B。 1．（2023•石峰区模拟）下列家用电器中，功率最接近15k 的是（ ） ． 台灯 B． 液晶电视 ． 笔记本电脑 D． 空调 强化训练 040 【答】D 【解析】、台灯的电功率在10～60 左右，故错误。 B、液晶电视的电功率在100～150 左右，故B 错误。 、笔记本电脑的电功率在50～100 左右，故错误。 D、空调的电功率在1000～1500 左右，故D 正确。故选：D。 2．（2023•姑苏区校级二模）如图1 所示，电源电压不变，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P，使其从最右端向 左滑动，直到灯泡L 正常发光时停止滑动，电流表示数与两电压表示数的关系如图2 所示，下列思路点拨正确 的是（ ） ．移动滑动变阻器滑片的过程中，滑动变阻器阻值的变化范围是5～75Ω B．移动滑动变阻器滑片的过程中，电压表V1示数的变化范围是1～6V ．电源电压是8V D．灯泡L 正常发光时的功率是56 【答】B 【解析】由电路图可知，灯泡L 与滑动变阻器串联，电压表V1测L 两端电压，电压表V2测滑动变阻器两端电 压，电流表测电路中的电流。 、当滑片位于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由串联分压的规律可知变阻 器分得的电压最大，则此时灯泡两端的电压最小，由图乙可知，电压随着电流最大的图线是电流表示数与电压 表V1示数的关系图像，电压随着电流减小的图线是电流表示数与电压表V2示数的关系图像，此时电路电流为 02，灯泡两端电压为1V，滑动变阻器两端电压为8V； 因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电源电压：U＝UL1+U 滑＝1V+8V＝9V，故错误； D、根据题意可知，当电流表示数最大时，灯泡正常发光，由图乙可知，此时电路电流为08，滑动变阻器两端 电压为3V， 因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以正常发光时的电压：UL＝U U ﹣ 滑′＝9V 3V ﹣ ＝6V， 则正常发光时的功率：PL＝UL 最大＝6V×08＝48，故D 错误； B、由B 可知，灯泡两端的最大电压为6V，最小电压为1V，因此移动滑动变阻器滑片的过程中，电压表V1示 数的变化范围是1～6V，故B 正确； 、由图2 可知，当滑动变阻器两端的最大电压U 滑＝8V 时，通过的电流小＝02， 由欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的最大电阻：R 滑大＝ ＝ ＝40Ω， 当滑动变阻器两端的最小电压U 滑′＝3V 时，通过的电流大＝08， 则滑动变阻器接入电路的最小电阻：R 滑小＝ ＝ ＝375Ω， 因此滑动变阻器阻值的变化范围是375～40Ω，故错误。故选：B。 3．（2023•临沂一模）如图是电阻甲和乙的﹣U 图象，将它们串联在3V 的电源上，则（ ） ．乙的阻值为04Ω B．电路的总电阻为3Ω ．电路的电流为05 D．电路的总功率为12 【答】D 【解析】、由串联电路的电流特点可知，将它们串联在3V 的电源上时通过它们的电流相等，由图象可知，当 通过它们的电流为04 时，甲两端的电压为2V，乙两端的电压为1V，由串联电路的电压特点可知，此时电源电 压：U＝U 甲+U 乙＝2V+1V＝3V，符合题意，即此时电路中的电流为04，故错误； 、由欧姆定律可知，此时乙的阻值：R 乙＝ ＝ ＝25Ω，故错误； B、由欧姆定律可知，电路的总电阻：R＝ ＝ ＝75Ω，故B 错误； D、电路的总功率：P＝U＝3V×04＝12，故D 正确。故选：D。 4．（2023•嘉禾县校级三模）灯泡L1（标有“6V 6”）和灯泡L2（标有“6V 3”）的电流随两端电压变化的关系曲 线如图甲所示。现将其分别与不同的电源连接成如图乙、丙所示的电路，其中图乙中电源电压为U＝3V，图丙 中 恰 好 有 一 盏 灯 正 常 发 光 。 以 下 结 果 正 确 的 是 （ ） ．图乙中电流表示数为075 B．图乙中灯泡L2的实际功率为3 ．图丙中电压表示数为6V D．图丙中电路消耗的总功率约为4 【答】D 【解析】 ．乙图中L1、L2并联，电流表测干路中的电流，电源电压为U＝3V，从图甲可知，通过L1的电流大于06，通 过L2的电流为03，干路电流大于09，故错误； B．由得，U2＝3V，2＝025，L2的功率P2＝U22＝3V×025＝075，故B 错误； D．已知L1的额定电压为6V，额定功率为 6，可得其额定电流L＝ ＝ ＝1， 灯泡L2额定电压为6V，额定功率为3，同理可得其额定电流为05， 丙图电路中，两灯串联，电压表测L1两端的电压，因为串联电路中各处电流相等，且已知有一灯泡恰好正常发 光，若L1正常发光，则会烧坏L2，所以L2正常发光，此时L2的实际电压等于额定电压， 即U2＝6V，2＝05，则有＝1＝2＝05， 由图甲可得当1＝05 时，U1＝2V，则有电源电压U＝U1+U2＝2V+6V＝8V， 电路总功率P＝U＝8V×05＝4， 故错误，D 正确。故选D。 5．（2023•惠城区二模）如图所示的电路，闭合开关S 后发现L2比L1亮，下列有关L1、L2的物理量关系正确的是 （ ） ．R1＜R2 P1＜P2 B．R1＞R2 P1＞P2 ．R1＜R2 P1＞P2 D．R1＞R2 P1＜P2 【答】 【解析】由图可知，灯泡L1、L2串联，根据串联的电流特点可知，通过L1、L2的电流相等，即1＝2， 根据题意可知，闭合开关S 后发现L2比L1亮，由于灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，实际功率越大，灯泡越 亮，所以L2的实际功率大于L1的实际功率，即P1＜P2， 由P＝2R 的变形公式R＝ 可知，灯泡L1的电阻小于灯泡L2的电阻，即R1＜R2； 综合以上思路点拨可知，正确、BD 错误。故选：。 6．（2023•无锡二模）如图甲所示电路中，电源电压不变，电流表的量程为0～06，电压表的量程为0～15V，灯 泡L 的额定电压为4V。第一次只闭合开关S、S1，滑片P 从端移到b 端，图乙是滑动变阻器功率与电压表示数 的关系图象；第二次只闭合开关S、S2，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片P，图丙是 在安全的前提下通过灯泡的电流与灯泡两端电压的关系图象。则下列说法正确的是（ ） ．定值电阻R0的阻值为20Ω B．电源电压为10V ．只闭合开关S、S2，电路的最大总功率是24 D．只闭合开关S、S2，为保证电路安全，滑动变阻器移动的阻值范围为10～50Ω 【答】 【解析】B、第一次只闭合开关S、S1，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压， 串联电路各处电流相等，由图乙可知当滑动变阻器两端的电压为2V 时，滑动变阻器的功率为08， 此时通过电路的电流：1＝ ＝ ＝04， 当滑动变阻器两端的电压为5V 时，滑动变阻器的功率为05，此时通过电路的电流：2＝ ＝ ＝01， 因串联电路的总电压等于各部分电压之和， 由欧姆定律可得电源电压：U＝1R0+U1＝2R0+U2，即04×R0+2V＝01×R0+5V， 解得：R0＝10Ω，电源电压U＝04×R0+2V＝04×10Ω+2V＝6V，故B 错误； D、第二次只闭合开关S、S2，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，已知电流表的量程为 0～06，电压表的量程为0～15V，灯泡L 的额定电压为4V； 由图丙知，灯泡的额定电压为4V 时，通过灯泡的额定电流为04， 根据串联电路的电流特点可知通过电路的最大电流为04， 则电路中的最大总功率为P＝U＝6V×04＝24，故正确； 此时灯泡两端的电压为4V， 此时滑动变阻器两端的电压为：U 滑1＝U U ﹣ L＝6V 4V ﹣ ＝2V， 此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，由欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的阻值为： R 滑1＝ ＝ ＝5Ω； 当滑动变阻器接入电路的阻值越大，通过电路的电流越小，由图丙可知通过电路的最小电流为01，此时灯泡两 端的电压为1V，此时滑动变阻器两端的电压为：U 滑2＝U U ﹣ L′＝6V 1V ﹣ ＝5V， 此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，由欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的阻值为： R 滑2＝ ＝ ＝50Ω， 所以滑动变阻器接入电路的电阻范围为5Ω～50Ω，故D 错误。故选：。 7．（2023•广州二模）如图所示电路中，灯泡L1标有“6V 3”L2标有“3V 3”，假设灯泡电阻随温度变化。将开关S 闭合，两灯均发光。下列说法正确的是（ ） ．灯L1和灯L2的亮度相同 B．通过点的电流大于通过B 点的电流 ．灯L1和L2实际电功率之比为4：1 D．为保证两灯不被损坏，电路两端允许加的最大电压为9V 【答】 【解析】灯泡L1的电阻为： R1＝ ＝ ＝12Ω； 灯泡L2的电阻为： R2＝ ＝ ＝3Ω； 、图中灯泡L1与L2串联，通过L1与L2的电流相等，根据公式P＝2R 可知，电流相等时，电阻较大的用电器实 际功率较大，因此P1＞P2，所以灯L1较亮，故错误； B、图中所示为串联电路，串联电路中各处的电流都相等，通过点的电流等于通过B 点的电流，故B 错误； 、灯L1和L2实际电功率之比为： ＝ ＝ ＝ ＝ ＝4：1，故正确； D、灯L1 和L2 实际电压之比为： ＝ ＝ ＝ ＝ ，当灯L1 两端电压为6V 时，L2 两端电压为 15V，两灯均不会损坏，当L2两端电压为3V 时，灯L1两端为12V，有可能烧毁，所以电路两端允许加的最大 电压为U＝6V+15V＝75V，故D 错误。