[中考物理]电功及电功率知识,梳理及典型例题分析

知识梳理

物理量及符号

意义

表达式

单位(符号)及换算

测量工具

电功W

电流做功的多少或用电器消耗能量的多少

(电能转化为其他形式能量的过程)

W=Pt

W=UIt

焦耳(J)

千瓦时(kW·h)

1 kW·h=3.6×106 J

电能表

电功率P

电流做功的快慢或用电器消耗能量的快慢

P=

P=IU

瓦特(W)

千瓦(kW)

1 kW=103 W

电能表或电流、电压表

典型例题知识点一:电能及测量

例:三位同学家电能表的示数如下图a所示,请你将它们的示数读出来.

如果一个月后,三位同学家的电能表示数分别变为如下图b所示,则这三位同学家这一个月分别用了多少度电?甲、乙、丙三位同学家一个月消耗的电能分别是多少焦耳?电流做的功分别是多少?电能转化成其他形式的能分别是多少?

a b

解答过程:甲同学家用电23 kW·h;乙同学家用电23.6 kW·h;丙同学家用电58 kW·h。

一个月内消耗的电能,电能转化成其他形式的能,电流所做的功完全一样。

W甲=23 kW·h=8.28×107 J; W乙=23.6 kW·h=8.496×107 J;

W丙=58 kW·h=2.08×108 J

知识点二:电功、电功率的概念

例1:有几位同学对电功率这个概念有以下几种理解,你认为正确的是

A. 电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量

B. 电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量

C. 电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多

D. 电功率大的用电器工作时所用的时间一定少

解答过程:B。

解题后的思考:功率是指物体单位时间内所做的功,它的大小取决于功和时间两个物理量。

例2:关于公式P=UI,下列说法中正确的是

A. 电流越大,电功率一定越大

B. 电压越大,电功率一定越大

C. 电压一定,电流越大,电功率一定越大

D. 以上三种说法均正确

解答过程:C。

解题后的思考:电功率与两个物理量有关,A、B选项缺少条件,所以都错。

知识点三:电功、电功率的计算

例1:某台电风扇和洗衣机,电风扇通电工作半小时,电流做功72000J;洗衣机通电工作2 min,电流做功12000 J。问:哪台电器消耗的电能多?哪台电器的功率较大?为什么?

解答过程:电风扇每秒消耗的电能:P=

  =

  =40 W

洗衣机每秒消耗的电能:P=

  =

  =100 W

洗衣机的功率大。

解题后的思考:电功率P与电功和时间都有关系。

例2:某电视机的电功率是250 W,每天使用3 h,一个月用电多少 kW·h?(按30天计算)如果时间单位用秒,1个月电能消耗多少焦耳?

解答过程:P=250 W=0.25 kW

t=3 h×30=90 h=3.24×105 s

由P=

  得W=Pt

所以一个月内消耗的电能是

W=Pt=0.25 kW×90 h=22.5 kW·h=8.1×107 J

或W=Pt=250 W×3.24×105 s=8.1×107 J=22.5 kW·h

解题后的思考:注意单位的换算

例3:某家庭节能灯的功率为11 W,正常使用时通过的电流是多少毫安?

解答过程:家庭电路电压U=220 V;P=11 W

由P=IU得I=

  =0.05 A=50 mA

解题后的思考:一定要注意符号的意义和单位,公式中电流、电压、功率的单位都只能用安培、伏特和瓦特.两个公式P=

  、P=IU,都可以计算电功率.但P=UI只适用于“电”功率,而P=

  是功率的一般定义式,计算其他的功率也适用。

例4:(多选)某同学将一个用电器接在36 V的电源上,测出通过用电器的电流是500 mA,如果通电时间为5 min,下面的说法中正确的是

A. 电流通过这个用电器做的功是5400 J

B. 电流通过这个用电器做的功是5400 W

C. 这个用电器的电功率是18 W

D. 这个用电器消耗的电能是5400 J

解答过程:

W=UI t=36V×0.5A×300 s=5400 J

P=UI=36V×0.5A =18 W

答案:ACD

解题后的思考:注意P(电功率)、W(电功)的物理意义。单位、计算方法都是不相同的。

例5:一只灯泡两端的电压是220 V,10 min消耗的电能是2.4×104 J,则灯泡的功率是_____W,通过灯丝的电流是______A,灯丝的电阻是_____Ω。

解答过程:

答案:40W 0.18 1210

知识点四:运用电功、电功率的公式解决有关问题

例1:如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S闭合,S1由闭合变为断开时,电阻R2消耗的电功率将

A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 无法确定

解答过程:开关S闭合,S1也闭合时,电阻R1被短路,电阻R2的电压为电源电压;S1断开时,R1、R2串联,总电阻变大,电源电压不变,电流变小,电阻R2的电压也小于电源电压,据P=UI可知电阻R2消耗的电功率将变小。所以选C。

例2:张东方同学在一次实验中,所用的电阻R2的阻值为30Ω,按如图所示的电路连接器材后,闭合开关,发现电流表的示数是0.3 A,如果电阻R1消耗的电功率是6 W,经计算电阻R1的阻值为_____。

解答过程:R1、R2并联,电压相等,U1=U2=I2R2=0.3 A×30Ω=9V

解题后的思考:

推导公式:

欧姆定律:

  及变形公式U=IR 代入电功公式 W=UIt;可得

常用电功公式:W=I2Rt;

欧姆定律:

  及变形公式U=IR 代入电功率公式 P=UI;

可得常用电功率公式:

  ;P=I2R;

例3:如图所示,把R1=2Ω的电阻和R2=4Ω的电阻串联后接在电源上,已知R1两端的电压为1 V。求:

(1)电源电压是多少;

(2)R1、R2的电功率各是多大?

解答过程:R1、R2串联,电流相等

(1)

U=I(R1+R2)=0.5A×(2 Ω+4Ω)=3 V

(2)方法一:P1=I2R1=(0.5A)2 ×2Ω=0.5 W

P2=I2R2=(0.5A)2 ×4Ω=1 W

方法二:U1=IR1=0.5A×2Ω=1V

P1=U1I=1V×0.5A=0.5W

U2=IR2=0.5A×4Ω=2V

P2=U2I=2V×0.5A=1W

例4:某同学连接的电路如图所示,闭合开关后,发现电流表甲的示数为0.2 A,电流表乙的示数为0.8 A,下面的说法中正确的是

A. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是1∶3

B. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是1∶9

C. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是3∶1

D. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是9∶1

解答过程:R1、R2并联,电压相等,I2 = I-I1 =0.8 A-0.2 A= 0.6A;

P1=UI1;P2=UI2;P1∶P2=0.2 A∶0.6A=1∶3

选A。

解题后的思考:不同电阻、同一电路的特点:

(1)两个电阻串联:即在串联电路中,导体中的电压、电功率、电功的分配都跟电阻成正比。

(2)两个电阻并联:即在并联电路中,导体中的电流、电功率、电功的分配都跟电阻成反比。

例5:将R1、R2两个电阻串联在某一电源上,R2两端的电压为总电压的

  ,则R1=_____R2,若将它们并联在电源上,则它们消耗的电功率之比为_____。

解答过程:

因为R1、R2两个电阻串联,所以有:

则:R1=(n-1)R2

又因为R1、R2两个电阻并联,所以有:

提分技巧

1. 注意公式的适用条件,如:P=I2R;

  ;W=I2Rt;

  ,只适用于纯电阻电路。

2. 注意电功、电功率的区别和联系。

3. 解题时要先对题目所给的条件、电路图和电路变化进行分析,弄清电路连接情况。再根据欧姆定律和串并联电路特点,及电功、电功率公式来求解。一般串联电路应抓住电流相等这一桥梁,而并联电路则应抓住电压相等、各支路间互不影响等条件,还可利用中间量列比例式求解。

知识梳理

物理量及符号

意义

表达式

单位(符号)及换算

测量工具

电功W

电流做功的多少或用电器消耗能量的多少

(电能转化为其他形式能量的过程)

W=Pt

W=UIt

焦耳(J)

千瓦时(kW·h)

1 kW·h=3.6×106 J

电能表

电功率P

电流做功的快慢或用电器消耗能量的快慢

P=

P=IU

瓦特(W)

千瓦(kW)

1 kW=103 W

电能表或电流、电压表

典型例题知识点一:电能及测量

例:三位同学家电能表的示数如下图a所示,请你将它们的示数读出来.

如果一个月后,三位同学家的电能表示数分别变为如下图b所示,则这三位同学家这一个月分别用了多少度电?甲、乙、丙三位同学家一个月消耗的电能分别是多少焦耳?电流做的功分别是多少?电能转化成其他形式的能分别是多少?

a b

解答过程:甲同学家用电23 kW·h;乙同学家用电23.6 kW·h;丙同学家用电58 kW·h。

一个月内消耗的电能,电能转化成其他形式的能,电流所做的功完全一样。

W甲=23 kW·h=8.28×107 J; W乙=23.6 kW·h=8.496×107 J;

W丙=58 kW·h=2.08×108 J

知识点二:电功、电功率的概念

例1:有几位同学对电功率这个概念有以下几种理解,你认为正确的是

A. 电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量

B. 电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量

C. 电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多

D. 电功率大的用电器工作时所用的时间一定少

解答过程:B。

解题后的思考:功率是指物体单位时间内所做的功,它的大小取决于功和时间两个物理量。

例2:关于公式P=UI,下列说法中正确的是

A. 电流越大,电功率一定越大

B. 电压越大,电功率一定越大

C. 电压一定,电流越大,电功率一定越大

D. 以上三种说法均正确

解答过程:C。

解题后的思考:电功率与两个物理量有关,A、B选项缺少条件,所以都错。

知识点三:电功、电功率的计算

例1:某台电风扇和洗衣机,电风扇通电工作半小时,电流做功72000J;洗衣机通电工作2 min,电流做功12000 J。问:哪台电器消耗的电能多?哪台电器的功率较大?为什么?

解答过程:电风扇每秒消耗的电能:P=

  =

  =40 W

洗衣机每秒消耗的电能:P=

  =

  =100 W

洗衣机的功率大。

解题后的思考:电功率P与电功和时间都有关系。

例2:某电视机的电功率是250 W,每天使用3 h,一个月用电多少 kW·h?(按30天计算)如果时间单位用秒,1个月电能消耗多少焦耳?

解答过程:P=250 W=0.25 kW

t=3 h×30=90 h=3.24×105 s

由P=

  得W=Pt

所以一个月内消耗的电能是

W=Pt=0.25 kW×90 h=22.5 kW·h=8.1×107 J

或W=Pt=250 W×3.24×105 s=8.1×107 J=22.5 kW·h

解题后的思考:注意单位的换算

例3:某家庭节能灯的功率为11 W,正常使用时通过的电流是多少毫安?

解答过程:家庭电路电压U=220 V;P=11 W

由P=IU得I=

  =0.05 A=50 mA

解题后的思考:一定要注意符号的意义和单位,公式中电流、电压、功率的单位都只能用安培、伏特和瓦特.两个公式P=

  、P=IU,都可以计算电功率.但P=UI只适用于“电”功率,而P=

  是功率的一般定义式,计算其他的功率也适用。

例4:(多选)某同学将一个用电器接在36 V的电源上,测出通过用电器的电流是500 mA,如果通电时间为5 min,下面的说法中正确的是

A. 电流通过这个用电器做的功是5400 J

B. 电流通过这个用电器做的功是5400 W

C. 这个用电器的电功率是18 W

D. 这个用电器消耗的电能是5400 J

解答过程:

W=UI t=36V×0.5A×300 s=5400 J

P=UI=36V×0.5A =18 W

答案:ACD

解题后的思考:注意P(电功率)、W(电功)的物理意义。单位、计算方法都是不相同的。

例5:一只灯泡两端的电压是220 V,10 min消耗的电能是2.4×104 J,则灯泡的功率是_____W,通过灯丝的电流是______A,灯丝的电阻是_____Ω。

解答过程:

答案:40W 0.18 1210

知识点四:运用电功、电功率的公式解决有关问题

例1:如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S闭合,S1由闭合变为断开时,电阻R2消耗的电功率将

A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 无法确定

解答过程:开关S闭合,S1也闭合时,电阻R1被短路,电阻R2的电压为电源电压;S1断开时,R1、R2串联,总电阻变大,电源电压不变,电流变小,电阻R2的电压也小于电源电压,据P=UI可知电阻R2消耗的电功率将变小。所以选C。

例2:张东方同学在一次实验中,所用的电阻R2的阻值为30Ω,按如图所示的电路连接器材后,闭合开关,发现电流表的示数是0.3 A,如果电阻R1消耗的电功率是6 W,经计算电阻R1的阻值为_____。

解答过程:R1、R2并联,电压相等,U1=U2=I2R2=0.3 A×30Ω=9V

解题后的思考:

推导公式:

欧姆定律:

  及变形公式U=IR 代入电功公式 W=UIt;可得

常用电功公式:W=I2Rt;

欧姆定律:

  及变形公式U=IR 代入电功率公式 P=UI;

可得常用电功率公式:

  ;P=I2R;

例3:如图所示,把R1=2Ω的电阻和R2=4Ω的电阻串联后接在电源上,已知R1两端的电压为1 V。求:

(1)电源电压是多少;

(2)R1、R2的电功率各是多大?

解答过程:R1、R2串联,电流相等

(1)

U=I(R1+R2)=0.5A×(2 Ω+4Ω)=3 V

(2)方法一:P1=I2R1=(0.5A)2 ×2Ω=0.5 W

P2=I2R2=(0.5A)2 ×4Ω=1 W

方法二:U1=IR1=0.5A×2Ω=1V

P1=U1I=1V×0.5A=0.5W

U2=IR2=0.5A×4Ω=2V

P2=U2I=2V×0.5A=1W

例4:某同学连接的电路如图所示,闭合开关后,发现电流表甲的示数为0.2 A,电流表乙的示数为0.8 A,下面的说法中正确的是

A. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是1∶3

B. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是1∶9

C. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是3∶1

D. 电阻R1与电阻R2消耗的电功率之比是9∶1

解答过程:R1、R2并联,电压相等,I2 = I-I1 =0.8 A-0.2 A= 0.6A;

P1=UI1;P2=UI2;P1∶P2=0.2 A∶0.6A=1∶3

选A。

解题后的思考:不同电阻、同一电路的特点:

(1)两个电阻串联:即在串联电路中,导体中的电压、电功率、电功的分配都跟电阻成正比。

(2)两个电阻并联:即在并联电路中,导体中的电流、电功率、电功的分配都跟电阻成反比。

例5:将R1、R2两个电阻串联在某一电源上,R2两端的电压为总电压的

  ,则R1=_____R2,若将它们并联在电源上,则它们消耗的电功率之比为_____。

解答过程:

因为R1、R2两个电阻串联,所以有:

则:R1=(n-1)R2

又因为R1、R2两个电阻并联,所以有:

提分技巧

1. 注意公式的适用条件,如:P=I2R;

  ;W=I2Rt;

  ,只适用于纯电阻电路。

2. 注意电功、电功率的区别和联系。

3. 解题时要先对题目所给的条件、电路图和电路变化进行分析,弄清电路连接情况。再根据欧姆定律和串并联电路特点,及电功、电功率公式来求解。一般串联电路应抓住电流相等这一桥梁,而并联电路则应抓住电压相等、各支路间互不影响等条件,还可利用中间量列比例式求解。


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