第一節(jié) 電能 電功
一、電能
1、電能用 W 表示，常用單位是 千瓦時(shí)（kW·h），又叫“度”，在物理學(xué)中能量的通用單位是焦耳（J），簡(jiǎn)稱焦。1kW?h= 3.6×106 J。
2、電能表是 測(cè)量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗電能多少 的儀器。幾個(gè)重要參數(shù)：“220V”是指這個(gè)電能表應(yīng)該在220V的電路中使用；“ 20A”指這個(gè)電能表的額定電流為 20 A；“50Hz”指這個(gè)電能表在50赫茲的交流電路中使用；“2500revs/kW?h”指這個(gè)電能表的每消耗一千瓦時(shí)的電能，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過 2500轉(zhuǎn)。
4、電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程是 電流做功 的過程，電流做了多少功就消耗了多少電能，也就是有多少電能轉(zhuǎn)化為 其他形式的能量 。實(shí)質(zhì)上，電功就是電能，也用W表示，通用單位也是 焦耳 （J），常用單位是千瓦時(shí)（kW?h）。公式W= UIt 。
【基礎(chǔ)過關(guān)】
1. 如圖所示是建中同學(xué)拍攝的家中電能表的照片，對(duì)其中的重要參數(shù)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）
A．“220 V”是說(shuō)這個(gè)電能表應(yīng)該在220 V的電路中使用
B．“5（10）A”是說(shuō)這個(gè)電能表使用時(shí)額定最大電流為5 A
C．“50 Hz”是說(shuō)這個(gè)電能表應(yīng)在50 Hz的交流電路中使用
D．“2500 r/（kW?h）”是說(shuō)接在這個(gè)電能表上的用電器每消耗1 kW?h的電能，電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)
2. 張華家電能表的盤面上標(biāo)有“3000 r/（kW?h）”的字樣，當(dāng)接入一個(gè)用電器正常工作時(shí)，1 min內(nèi)電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了30轉(zhuǎn)，則該電器消耗的電能是（ ）
A．1 kW?hB．0.1 kW?hC．0.01 kW?hD．0.001 kW?h
3. 電子式電能表已開始走進(jìn)千家萬(wàn)戶，如圖所示為某電子式電能表的表盤（局部）．若某用電器單獨(dú)接在該電能表上，用電器正常工作10 min，指示燈閃爍了320次，則10 min內(nèi)該用電器消耗的電能為________kW?h．
4. 小紅在家中看電視時(shí)，把遙控器一摁，電視關(guān)了，可是還有一個(gè)指示燈亮著（此時(shí)，電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)）．學(xué)習(xí)了電能的知識(shí)后，于是她想：這時(shí)電視機(jī)是否還在消耗電能呢？如果消耗電能，具體情況又是怎樣的？于是她設(shè)計(jì)了如下方案進(jìn)行探究：全家外出旅游前，讓電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，然后拔掉其他電器的插頭或關(guān)掉開關(guān)，記下時(shí)間和家中電能表的信息如圖甲所示；兩天后回到家中，再記下此時(shí)的時(shí)間和電能表的信息如圖乙所示．
（1）從該電能表的表盤參數(shù)可知，當(dāng)通過電能表的電流小于________A時(shí)，電能表可以穩(wěn)定精確地工作．
（2）在小紅外出這段時(shí)間里，她家的電視機(jī)消耗的電能是________kW?h．
【趣味鏈接】電能表
用來(lái)測(cè)量電路中消耗電能的儀表叫做電能表，俗稱電度表、火表．電能可以轉(zhuǎn)換成各種能量．如：通過電爐轉(zhuǎn)換成熱能，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過電燈轉(zhuǎn)換成光能等。在這些轉(zhuǎn)換中所消耗的電能為有功電能，而記錄這種電能的電表為有功電能表．
使用電能表時(shí)要注意，在低電壓（不超過500 V）和小電流（幾十安）的情況下，電能表可直接接入電路進(jìn)行測(cè)量；在高電壓或大電流的情況下，電能表不能直接接入線路，需配合電壓互感器或電流互感器使用．
【拓寬延伸】
在家庭電路中，電流通過電爐做功時(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為________能．我國(guó)西部地區(qū)有豐富的風(fēng)力資源，近年來(lái)開發(fā)建設(shè)了多座大型風(fēng)力發(fā)電站，風(fēng)力發(fā)電站把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為_______ _ 能．由于近年來(lái)我國(guó)電力供應(yīng)緊張，節(jié)約用電尤為重要，請(qǐng)說(shuō)出一條節(jié)約用電的措施_____ __ _ ．
第十八章 電功率
18.1 電能 電功
1.B
解析：A、“220 V”是說(shuō)這個(gè)電能表應(yīng)該在220 V的電路中使用，此說(shuō)法正確；B、“5
（10）A”是說(shuō)這個(gè)電能表使用時(shí)額定電流為5 A，最大電流為10 A，此說(shuō)法錯(cuò)誤；C、“50 Hz”是說(shuō)這個(gè)電能表應(yīng)在50 Hz的交流電路中使用，此說(shuō)法正確；D、“2500 r/（kW?h）”是說(shuō)接在這個(gè)電能表上的用電器每消耗1 kW?h的電能，電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)，此說(shuō)法正確．故選B．
2.C
解析：“3000 r/（kW?h）”表示電能表每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，電路中消耗1/3000 kW?h的電能，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)30轉(zhuǎn)，消耗的電能為：W=30×1/3000 kW?h=0.01 kW?h．故選C．
3. 0.1
解析：電能表盤上標(biāo)有“3200 imp/（kW?h）”，說(shuō)明指示燈每閃爍3200次，消耗電能1 kW?h．所以，每閃爍一次消耗電能是1/3200 kW?h．指示燈閃爍了320次，則用電器消耗的電能為：W=1/3200 kW?h×320=0.1 kW?h．
4. （1）10 （2）0.2
解析：（1）由電能表的參數(shù)可知，要使電能表穩(wěn)定精確地工作，電流不能超過10 A；
（2）小紅外出這段時(shí)間里，她家的電視機(jī)消耗的電能為W=812.6 kW?h -812.4 kW?h =
0.2 kW?h．
【趣味鏈接】?jī)?nèi) 電 出門隨手關(guān)燈
解析：家庭電路中的電爐，當(dāng)有電流通過時(shí)，消耗了電能，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，因此電爐是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；風(fēng)力發(fā)電站是利用風(fēng)的能量吹動(dòng)風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，因此風(fēng)力發(fā)電站是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；節(jié)約用電的措施：出門隨手關(guān)燈；夏天使用空調(diào)時(shí)，不要將溫度調(diào)的太低．
二、電功率
1、電功率是表示 消耗電能快慢 的物理量，用P表示，國(guó)際制單位的主單位是 瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W。常用單位有千瓦（kW）。1kW = 1000 W 。
2、電功率與電能、時(shí)間的關(guān)系： P= W/t 在使用時(shí)，單位要統(tǒng)一，單位有兩種可用：（1）、電功率用瓦（W），電能用 焦耳 （J），時(shí)間用 秒 （S）；（2）、電功率用 千瓦 （kW），電能用千瓦時(shí)（kW?h，度），時(shí)間用 小時(shí) （h）。
3、1千瓦時(shí)是功率為1kW的用電器使用 一個(gè)小時(shí) 所消耗的電能。
4、電功率與電壓、電流的關(guān)系公式： P= UI 單位：電功率用瓦（W），電流用安（A），電壓用伏（V）。
5、用電器在額定電壓下工作時(shí)的電功率（或者說(shuō)用電器正常工作時(shí)的電功率），叫做 額定 功率。用電器實(shí)際工作時(shí)的電功率叫 實(shí)際 功率，電燈的亮度就取決于燈的 實(shí)際 功率。
6、推導(dǎo)公式：P=UI= U2/R = I2R W=Pt= UIt =I2Rt= (U2/R )t
7.家用電器的電功率（估計(jì)數(shù)值）：
1000W：空調(diào)、微波爐、電爐、電熱水器；
800W：吸塵器；
500W：電吹風(fēng)機(jī)、電熨斗、洗衣機(jī)；
200W：電視機(jī)、電子計(jì)算機(jī)；
100W：電冰箱、電扇。
低于1W：手電筒、計(jì)算器、電子表。
8.有關(guān)電功、電功率的公式及其適用范圍：
9.用電器的額定功率和實(shí)際功率
額定電壓：用電器正常工作時(shí)的電壓叫額定電壓。
額定功率：用電器在額定電壓下的功率叫額定功率。
額定電流：用電器在正常工作時(shí)的電流叫額定電流。
用電器實(shí)際工作時(shí)的三種情況：
——用電器不能正常工作。（如果是燈泡，則表現(xiàn)為燈光發(fā)暗，燈絲發(fā)紅）
——用電器不能正常工作，有可能燒壞。（如果是燈泡，則表現(xiàn)為燈光極亮、刺眼、發(fā)白或迅速燒斷燈絲）
——用電器正常工作。
電燈泡上的“PZ220 25”表示額定電壓是220V，額定功率是25W。
有些地區(qū)電壓不穩(wěn)定，使用穩(wěn)壓器可以獲得較為穩(wěn)定的電壓。
額定電壓相同，額定功率不同的燈泡，燈絲越粗，功率越大。
將這兩個(gè)燈泡串聯(lián)，額定功率大的，實(shí)際功率小；將這兩個(gè)燈泡并聯(lián)，額定功率大的，實(shí)際功率大。
串并聯(lián)電路P實(shí)與R大小的關(guān)系
【基礎(chǔ)過關(guān)】
1.學(xué)習(xí)了電功率的知識(shí)后，幾位同學(xué)關(guān)于電功和電功率的下列說(shuō)法，你認(rèn)為不正確的是（ ）
A．用電器的電功率不但與通過的電流有關(guān)，還與加在它兩端的電壓有關(guān)
B．電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為它的機(jī)械能
C．電流通過電爐做功的過程，實(shí)質(zhì)上是電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程
D．電流做的功越多，它的電功率并不一定大，還與通電時(shí)間有關(guān)
2.開關(guān)雖小，作用卻大．如圖所示電路，當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中消耗的電功率將（ ）
A．增大B．減小C．不變D．無(wú)法確定
3. 小琳同學(xué)在“探究影響電燈亮度的因素”時(shí)，用甲、乙兩個(gè)小燈泡連成如圖所示的電路．閉合開關(guān)S后，甲、乙兩燈均正常發(fā)光，但甲燈亮度比乙燈亮度大，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．兩燈均正常發(fā)光時(shí)，甲燈的電阻小于乙燈的電阻
B．兩燈均正常發(fā)光時(shí)，甲燈的功率等于乙燈的功率
C．若將兩燈位置對(duì)換，則乙燈的亮度比甲燈的亮度大
D．如果將兩燈串聯(lián)在該電源上，甲燈的亮度仍然會(huì)大于乙燈的亮度
4. 小洋做實(shí)驗(yàn)時(shí)，把兩只燈泡并聯(lián)后接在電源上，如圖所示．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)甲燈不發(fā)光，乙燈發(fā)光，經(jīng)檢查，電路連線正確，兩只燈泡完好無(wú)損，則甲燈不發(fā)光的原因最有可能是（ ）
A．甲燈的實(shí)際功率太小
B．甲燈的實(shí)際功率太大
C．甲燈兩端的電壓遠(yuǎn)大于乙燈兩端的電壓
D．通過甲燈的電流遠(yuǎn)大于通過乙燈的電流
5. 如圖所示為一環(huán)境溫度監(jiān)控電路，R1為燈泡，R2為半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻（電阻隨溫度升高而變?。?dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)燈泡的亮度變________（選填“亮”或“暗”）．電路中消耗的總功率P變________（選填“大”或“小”）．
【趣味鏈接】
太陽(yáng)能路燈
太陽(yáng)能路燈是一種利用太陽(yáng)能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響、不用開溝埋線、不消耗常規(guī)電能、只要陽(yáng)光充足就可以就地安裝等特點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注；又因其不污染環(huán)境，而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品．太陽(yáng)能路燈既可用于城鎮(zhèn)公園、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度較小，交通不便，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，缺乏常規(guī)燃料，難以用常規(guī)能源發(fā)電，但太陽(yáng)能資源豐富的地區(qū)，以解決這些地區(qū)人們的家用照明問題．
【拓寬延伸】
隨著人們生活水平的提高，一些高科技成果已逐步走入人們的生活．如圖所示是一種太陽(yáng)能路燈，你能從它的相關(guān)說(shuō)明中獲得哪些信息（寫出三條即可）？
（1）________________________；
（2）________________________；
（3）________________________；
（4）該燈工作的實(shí)質(zhì)是將太陽(yáng)能最終轉(zhuǎn)化為________________．
18.2 電功率
1.B
解析：由P=UI可得，用電器的電功率與通過用電器的電流和加在兩端的電壓有關(guān)，故A選項(xiàng)正確；電流做功的過程實(shí)質(zhì)是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，而任何用電器都會(huì)將一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于電爐是純電阻電路，因此電流通過電爐做功的過程，實(shí)質(zhì)上是將電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，故C選項(xiàng)正確；由W=Pt可得，電流做功的多少等于功率和時(shí)間的乘積，因此做功多，功率不一定大，故D選項(xiàng)正確．故選B．
2.A
解析：當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中總電阻減小（由R1+R2變?yōu)镽1），當(dāng)電源電壓不變時(shí)，電阻變小，電流變大，消耗的電功率變大．故選A．
3.A
解析：（1）兩燈泡并聯(lián)時(shí)，燈泡兩端的電壓相等，所以兩燈泡位置對(duì)換時(shí)，燈泡的亮暗不變，即甲燈亮度仍比乙燈亮度大，故C不正確；因燈泡的亮暗取決于實(shí)際功率的大小，燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等，所以甲燈亮度比乙燈亮度大說(shuō)明甲燈泡的實(shí)際功率較大，額定功率也較大，故B不正確；根據(jù)R= U2/ P可知，甲燈泡的電阻小于乙燈泡的電阻，故A正確．（2）當(dāng)兩燈泡串聯(lián)時(shí)，通過它們的電流相等，根據(jù)P=I2R可知，乙燈泡的實(shí)際功率較大，燈泡較亮，故D不正確．故選A．
4. A
解析：由電路圖可知，甲、乙兩燈并聯(lián)；又知電路連線正確，兩只燈泡完好無(wú)損，但甲燈不發(fā)光，乙燈發(fā)光．燈泡的亮度由實(shí)際功率決定，所以甲燈不發(fā)光，有可能是甲燈的實(shí)際功率太小導(dǎo)致的，故A正確，B錯(cuò)誤．甲、乙兩燈并聯(lián)，兩燈電壓相同，故C錯(cuò)誤．甲燈的實(shí)際功率小于乙燈的實(shí)際功率，兩燈電壓相同，由P=UI可知，通過甲燈的電流小于通過乙燈的電流，故D錯(cuò)誤．故選A．
5. 暗 小
解析：熱敏電阻的電阻值隨溫度升高而變小，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)電阻變大．由歐姆定律可知，電源電壓不變，電阻變大，電流變?。蒔=I2R可知，燈泡電阻不變，電流小了，實(shí)際功率變小，燈泡變暗．由P= U2/R可知，電源電壓不變，總電阻變大，電路中消耗的總功率P變小．
【趣味鏈接】（1）太陽(yáng)能電池最大輸出功率：40 W （2）使用的燈泡為高效節(jié)能燈
（3）電源電壓是12 V（或者：連續(xù)陰雨時(shí)可工作3～5天；環(huán)境溫度在-20～+70℃；連續(xù)照明時(shí)間為12小時(shí)） （4）光能（內(nèi)能）
三、測(cè)量小燈泡的電功率
1、測(cè)量小燈泡電功率的電路圖與測(cè)電阻的電路圖一樣。
2、進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般要分別測(cè)量小燈泡過暗、 正常 發(fā)光、過亮?xí)r三次的電功率，但不能用求平均值的方法計(jì)算電功率，只能用小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率。
（1）U實(shí) U額時(shí)、P實(shí) P額，用電器處于正常工作狀態(tài)；
（2）U實(shí) U額時(shí)、P實(shí) P額，用電器不能正常工作；
（3）U實(shí) U額時(shí)、P實(shí) P額，用電器壽命減短，且容易燒壞。
【基礎(chǔ)過關(guān)】
1. 在今年的實(shí)驗(yàn)技能考試中，實(shí)驗(yàn)桌上準(zhǔn)備的器材有：學(xué)生電源、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、待測(cè)小燈泡及導(dǎo)線若干，在做測(cè)量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明在連接電路的過程中，由于疏忽把兩表的位置給顛倒了，其他連接正確無(wú)誤，當(dāng)開關(guān)閉合后，所產(chǎn)生的現(xiàn)象是（ ）
A．電流表被燒壞 B．電壓表被燒壞
C．電壓表有讀數(shù)，電流表的讀數(shù)幾乎為0D．電流表有讀數(shù)，電壓表的讀數(shù)幾乎為0
2. 某同學(xué)利用圖甲所示的電路測(cè)量小燈泡的電功率．電路中電源電壓保持4.5 V不變，燈泡上標(biāo)有“3 V 1 W”字樣．閉合開關(guān)，將滑片P滑到某一位置時(shí)，電壓表的指針指示的位置如圖乙所示．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．燈泡的額定功率為1 W
B．燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為9 Ω
C．燈泡的實(shí)際功率為0.64 W
D．此時(shí)燈泡和滑動(dòng)變阻器的阻值之比為8：7
3. 某同學(xué)要測(cè)一個(gè)額定電流為0.3 A的小燈泡的額定功率，他設(shè)計(jì)了如圖所示電路圖，請(qǐng)幫助該同學(xué)完成下列問題：
（1）在連接實(shí)物電路過程中，開關(guān)應(yīng)處于________狀態(tài)．
（2）經(jīng)檢查電路連接無(wú)誤后，接通電路，觀察到電流表指針位置如圖所示，此時(shí)電路中電流為________A．
（3）假設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)電路連接正確，器材及各接線柱的連接完好，實(shí)驗(yàn)中無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電路中的電流總低于0.3 A，其原因是________．
4.小紅要測(cè)一個(gè)小燈泡的電功率，她選用了以下器材：一只標(biāo)有“2.5 V”字樣的小燈泡（燈絲電阻約為8 Ω）、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器（20 Ω 1 A）、導(dǎo)線若干及電源（電壓為4V）．
（1）請(qǐng)選擇合適的量程，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的電路實(shí)物圖連接完整．
（2）開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于________（選填“最左”或“最右”） 端．
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電功率
電功率指單位時(shí)間用電器所消耗的電能，它的國(guó)際單位為瓦特．當(dāng)電流通過一個(gè)電路時(shí)，它能夠轉(zhuǎn)換能量成機(jī)械能或是發(fā)熱。
【拓寬延伸】
現(xiàn)有兩個(gè)標(biāo)記模糊不清，外形相同，額定電壓都是220 V，但額定電功率相差較大的白熾燈泡．請(qǐng)你簡(jiǎn)要寫出三種方法判斷哪一個(gè)燈的額定功率比較大．
18.3 測(cè)量小燈泡的電功率
1.C
解析：當(dāng)把電壓表和電流表的位置顛倒后，由于電壓表串聯(lián)在電路中，且電壓表的阻值特別大，所以導(dǎo)致電路中的電流很小，所以電壓表有讀數(shù)，電流表的讀數(shù)幾乎為零．故選C．
2. C
解析：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．（1）由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，確定電壓表的量程并讀出電壓表的示數(shù)，根據(jù)I= P/ U求出額定電流，根據(jù)歐姆定律求出其電阻；（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，先假設(shè)燈泡的電阻不變，根據(jù)P= U2/ R求出此時(shí)燈泡的實(shí)際功率，再根據(jù)燈泡的電阻與溫度有關(guān)，判斷此時(shí)燈泡實(shí)際功率的大??；（3）根據(jù)根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)求出此時(shí)燈泡和滑動(dòng)變阻器的阻值之比．故選C．
3.（1）斷開 （2）0.1 （3）電源電壓小于燈泡的額定電壓
解析：（1）在連接實(shí)物圖時(shí)，為了保護(hù)電路，開關(guān)要處于斷開狀態(tài)；（2）從圖中可以看出電流表的量程為0.6 A，分度值為0.02 A，因此電流值為0.1 A；（3）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)電路連接正確，器材及各接線柱的連接完好，所以原因只能是電源電壓太低．
4. （1）如圖所示
（2）最右
解析：（1）燈泡的額定電流約為I額= U額/ R=2.5 V/8 Ω=0.3125 A＜0.6 A，所以電流表選0～0.6 A的量程，且串聯(lián)在電路中，電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出；滑動(dòng)變阻器的任意上方接線柱與電流表相連，如圖所示；（2）閉合開關(guān)前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于最大阻值的右端．
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答：（1）觀察燈絲：因?yàn)闊艚z（鎢絲）長(zhǎng)度差不多，較粗的電阻小，額定功率比較大，即燈絲粗的電功率大；（2）把兩個(gè)燈泡串聯(lián)接在家庭電路上，由P=I2R可知電阻大的實(shí)際功率大（較亮），即：串聯(lián)接在家庭電路中亮的額定功率??；（3）把兩個(gè)燈泡并聯(lián)接在家庭電路上，使其都在額定電壓下正常發(fā)光，亮的額定功率大．
思維點(diǎn)睛：知道額定電壓相同，由公式P= U2 / R可知，電功率大的電阻小，所以可以通過比較燈絲粗細(xì)（電阻不同）、串聯(lián)起來(lái)（電阻大的亮）、并聯(lián)起來(lái)（電功率大的亮）來(lái)分析．
四、焦耳定律
1、結(jié)論： eq \\ac(○,1)在導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越
eq \\ac(○,2)在導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，導(dǎo)體中的電流越大，產(chǎn)生的熱量越
eq \\ac(○,3)在導(dǎo)體的電阻和電流相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越 。
2、內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的 平方 成正比，跟導(dǎo)體的 電阻 成正比，跟通電時(shí)間成正比。公式為：Q= I2Rt 。當(dāng)電流通過導(dǎo)體做的功(電功)全部用來(lái)產(chǎn)生熱量(電熱)，則有Q=W，可用電功公式算Q，即Q=W=Pt=UIt= I2Rt =( U2/R)t。
【基礎(chǔ)過關(guān)】
1. 電流具有熱效應(yīng)，學(xué)習(xí)了電流的熱效應(yīng)后，關(guān)于電熱的下列幾個(gè)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電熱會(huì)燒毀電器元件，引發(fā)火災(zāi)，有百害而無(wú)一利
B．電流通過任何用電器都或多或少地會(huì)產(chǎn)生熱量
C．因?yàn)殡娏鬟^大產(chǎn)生電熱而燒壞局部電路，可用于整體電路的保護(hù)
D．為防止電熱帶來(lái)的危害，要盡量減少電熱的產(chǎn)生并考慮如何加快散熱
2. 如圖所示兩個(gè)相同的燒瓶中各放置一段電阻絲（ R甲＞R乙），在瓶中盛入等量煤油并插入溫度計(jì)，通電一段時(shí)間后，甲瓶中溫度計(jì)示數(shù)比乙瓶中溫度計(jì)示數(shù)高．該現(xiàn)象說(shuō)明了電流產(chǎn)生的熱量與下列哪個(gè)因素有關(guān)？（ ）
A．通電時(shí)間B．電流
C．電荷量D．電阻
3.如圖所示，R1=10 Ω，R2=20 Ω，當(dāng)開關(guān)閉合，電流在相同時(shí)間內(nèi)通過電阻R1與R2上產(chǎn)生的熱量之比為________，某同學(xué)想測(cè)R1和R2兩端的電壓，電路連接好后，測(cè)出了R1兩端的電壓，繼續(xù)測(cè)R2兩端電壓時(shí)，斷開A點(diǎn)后，以CD為軸線，將電壓表沿水平方向轉(zhuǎn)180度到如圖虛線所示位置，連接后閉合開關(guān)，則電壓表表盤上會(huì)觀察到：________________．
4.據(jù)《城市商報(bào)》報(bào)道：夏日，我市部分地區(qū)居民集中用電，因?yàn)榫€路老化，引發(fā)火災(zāi)，其原因是：集中用電，消耗的總功率過大，使線路的________超過安全電流值，產(chǎn)生過多的________，導(dǎo)致電線過熱，引發(fā)火災(zāi)．
5.用如圖所示的裝置探究“電流做功與電壓的大小之間的關(guān)系”．兩瓶煤油中都浸泡著一段材料、橫截面積均相同的電阻絲，瓶中溫度計(jì)顯示煤油的溫度．
（1）實(shí)驗(yàn)中電流做功的多少是根據(jù)煤油________變化的大小來(lái)判斷的，為比較兩電阻做功的多少，兩瓶煤油的質(zhì)量應(yīng)________．
（2）“水比較容易獲得，為什么不用水代替煤油？”對(duì)此合理的解釋是________．（填字母）
A．煤油有顏色便于觀察 B．煤油密度較小 C．煤油比熱容較小
（3）兩瓶中電阻________聯(lián)使得通過它們的電流和通電時(shí)間相等，甲瓶中的電阻絲較長(zhǎng)，電阻較________，電壓較高．
（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，甲瓶溫度升高較多．表明：在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體兩端的電壓越高，電流做功越________．
【趣味鏈接】
電熱水器
電熱水器，是利用電加熱方法提供生活用熱水的電器。按加熱方式分為快熱式和貯水式兩種。 電熱水器的功率一般為900～7500 W。內(nèi)膽是電熱水器的關(guān)鍵．為了防止內(nèi)表面受到腐蝕，機(jī)內(nèi)還裝有一根鎂棒，鎂棒在熱水器中是作為犧牲陽(yáng)極使用的．上水時(shí)必須將出水口打開，作封閉式安裝時(shí)，加熱期間進(jìn)水閥必須處于開啟狀態(tài)．電熱水器如果使用時(shí)間長(zhǎng)了，電熱水器要每年進(jìn)行一下維護(hù)．
【拓寬延伸】
小宇家新安裝了一臺(tái)電熱水器，電熱水器的銘牌旁貼有如下兩條警示語(yǔ)．請(qǐng)你應(yīng)用學(xué)過的物理知識(shí)對(duì)這段警示語(yǔ)中的必要性給予合理的解釋．
（1）必須確認(rèn)貯水后，才能通電加熱．
（2）在氣溫低于0℃的寒冷季節(jié)，欲長(zhǎng)時(shí)間停用熱水器，請(qǐng)先排空熱水器中的水．
18.4 焦耳定律
1.A
解析：電流的熱效應(yīng)有不利的因素，如電熱會(huì)燒毀電器元器件，引發(fā)火災(zāi)，但電熱并不都是有害的，在我們生活中和許多產(chǎn)業(yè)中都要用到電熱．如家里的電飯鍋、電熨斗，養(yǎng)雞場(chǎng)的電熱孵化器等都是利用電熱的，所以選項(xiàng)A的說(shuō)法是錯(cuò)誤的；任何用電器中都有導(dǎo)線，導(dǎo)線都有電阻，當(dāng)電流經(jīng)過電阻時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱量，所以選項(xiàng)B的說(shuō)法是正確的；保險(xiǎn)絲是用電阻率大而熔點(diǎn)低的材料制成的，當(dāng)電流過大時(shí)，它由于溫度升高而熔斷，切斷電路，起到保護(hù)的作用，所以選項(xiàng)C的說(shuō)法是正確的；為防止電熱帶來(lái)的危害，我們要盡量減少電熱的產(chǎn)生并考慮如何加快散熱，目的就是為了防止用電器由于溫度過高而損壞用電器，所以選項(xiàng)D的說(shuō)法是正確的．故選 A．
2.D
解析：已知：R甲＞R乙，I甲=I乙，通電時(shí)間t相同，由Q=I2Rt可知，Q甲＞Q乙；又因?yàn)榧?、乙兩個(gè)完全相同的燒瓶里裝有等質(zhì)量的煤油，所以甲燒瓶?jī)?nèi)煤油溫度升高的快的原因是因?yàn)樵撈績(jī)?nèi)的電阻大；故本實(shí)驗(yàn)研究的是電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻的關(guān)系．故選D．
3. 1：2 電壓表的指針反向偏轉(zhuǎn)
解析：（1）由圖知，R1和R2串聯(lián)，通過R1和R2的電流：I1=I2，因?yàn)镼=I2Rt，通電時(shí)間t相等，所以電流通過R1、R2產(chǎn)生的熱量之比：Q1：Q2=I2R1t：I2R2t=R1：R2=10 Ω：20 Ω=
1：2；（2）沿水平方向轉(zhuǎn)180度到如圖虛線位置后，D還是接的電壓表的負(fù)接線柱，此時(shí)電壓表的正負(fù)接線柱接反，指針反向偏轉(zhuǎn)．
4.電流 熱量
解析：由于各居民家用電器是并聯(lián)的，集中用電，消耗的總功率會(huì)過大，則干路中的電流會(huì)過大，根據(jù)焦耳定律，產(chǎn)生過多的熱量，引發(fā)火災(zāi)．
5.（1）溫度 相等 （2）C （3）串 大 （4）多
解析：（1）電流通過電阻絲會(huì)產(chǎn)生熱量，瓶中的煤油吸熱溫度會(huì)升高，利用轉(zhuǎn)化法，根據(jù)煤油溫度變化的大小來(lái)判斷電流做功的多少，并且在此利用控制變量法，從公式△t= Q/ cm可知應(yīng)控制兩瓶中煤油的質(zhì)量相等．（2）借助煤油溫度變化的大小來(lái)判斷電流做功的多少，因此溫度的變化越明顯越好，質(zhì)量相同的水和煤油，吸收相同的熱量，由于煤油的比熱容較小，所以溫度變化較大．（3）從串聯(lián)和并聯(lián)電路的電路的特點(diǎn)可知，要想使通過兩瓶中電阻絲的電流和通電時(shí)間相等，應(yīng)讓兩電阻絲串聯(lián)，而兩電阻絲的材料、橫截面積均相同，但甲瓶中的電阻絲較長(zhǎng)，所以其電阻較大，分擔(dān)的電壓較大．（4）從（3）題中可知甲瓶中電阻絲的阻值大于乙瓶中電阻絲的阻值，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，甲瓶中電阻絲兩端的電壓大于乙瓶中電阻絲兩端的電壓，而甲瓶溫度升高較多，所以在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體兩端的電壓越高，電流做功越多．
【趣味鏈接】
（1）若水箱中無(wú)水，通電后水箱中熱水器的溫度會(huì)快速持續(xù)上升，直至損壞熱水器．
（2）在氣溫低于0℃的寒冷季節(jié)，長(zhǎng)時(shí)間停用熱水器，熱水器中的水會(huì)因凝固結(jié)冰而體積增大脹破熱水器．
思維點(diǎn)睛：（1）熱水器中的加熱元件在不燒水時(shí)通電，很容易因溫度過高而損壞；（2）水的凝固點(diǎn)是0℃，當(dāng)水溫低于0℃時(shí)會(huì)凝固成冰，并且體積變大．
串并聯(lián)電路特點(diǎn)
1、串聯(lián)電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
電流：I=I1=I2=……=In（串聯(lián)電路中的電流 處處相等 ）
電壓：U=U1+U2+……+Un（串聯(lián)電路中總電壓等于 各部分電壓之和 ）
電阻：R=R1+R2+……+Rn（串聯(lián)電路中總電阻等于 各電阻之和 ）。如果n個(gè)阻值為r的電阻串聯(lián)，則有R =nr
串聯(lián)電路分壓規(guī)律： eq \f(U1,U2) = eq \f(R1,R2) 計(jì)算U1、U2可用：U1= eq \f(R1, R1+R2)U總 U2= eq \f(R2, R1+R2)U總
串聯(lián)電路比例關(guān)系： eq \f(I1,I2) = eq \f(1,1) eq \f(W1,W2) = eq \f(Q1,Q2) = eq \f(P1,P2) = eq \f(U1,U2) = eq \f(R1,R2)
2、并聯(lián)電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
電流：I=I1+I2+……+In（并聯(lián)電路中干路電流等于 各支路電流之和 ）
電壓：U=U1=U2=……=Un（并聯(lián)電路中總電壓 等于各支路電壓 ）
電阻：1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn（并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)和）。如果n個(gè)阻值為r的電阻并聯(lián)，則有R=r/n
并聯(lián)電路分流規(guī)律： eq \f(I1,I2) = eq \f(R2,R1) 計(jì)算I1、I2可用：I1= eq \f(R2, R1+R2)I總 I2= eq \f(R1, R1+R2)I總
并聯(lián)電路比例關(guān)系：電壓： eq \f(U1,U2) = eq \f(1,1) eq \f(W1,W2) = eq \f(Q1,Q2) = eq \f(P1,P2) = eq \f(I1,I2) = eq \f(R2,R1)
3、實(shí)際功率與額定功率的計(jì)算：同一個(gè)電阻或燈炮，接在不同的電壓下使用，則有： eq \f(P實(shí),P額) = eq \f(U2實(shí),U2額)
如：當(dāng)實(shí)際電壓是額定電壓的一半時(shí)，則實(shí)際功率就是額定功率的1/4。例“220V 100W”是表示額定電壓是220V，額定功率是100W的燈泡如果接在110V的電路中，則實(shí)際功率是 25 W。
第十八章 電功率
1. 如圖所示是測(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)電路，如果考慮到電壓表和電流表本身有一定的電阻，那么小燈泡額定功率的測(cè)量值應(yīng)該比實(shí)際值（ ）
A．大B．小 C．相等D．無(wú)法確定
2. 小英去郊外游玩時(shí)，看到遠(yuǎn)處有許多小鳥停在電線上，如圖所示．剛要跑去看個(gè)究竟，爸爸忙阻止她：那是高壓線，很危險(xiǎn)，會(huì)觸電的！小英想：難道小鳥不怕觸電嗎？對(duì)此現(xiàn)象，以下解釋合理的是（ ）
A．小鳥是絕緣體
B．小鳥的抗壓能力好
C．小鳥在電線上相當(dāng)于和電線并聯(lián)，兩腳間的距離很小，分得的電壓很小
D．小鳥的電阻很大，即使電壓很高，通過身體的電流也很小
3. 在家庭電路中，導(dǎo)線相互連接處往往比別處更容易發(fā)熱，老化更快．這是因?yàn)椋? ）
A．連接處的電流較大B．連接處的電流較小
C．連接處的電阻較大D．連接處的電阻較小
4. 同學(xué)們用泡沫塑料為校運(yùn)會(huì)制作吉祥物“菲菲”，同學(xué)分別制作了三把不同的電熱鋸，用來(lái)切割泡沫塑料，如圖所示，制作過程中他們發(fā)現(xiàn)這些鋸子的切割能力不同．切割能力越強(qiáng)證明放出的熱量________（選填“越多”、或“越少”），表明電阻絲的電阻________（選填“越大”或“越小”）．
5. 小明家新安裝了一臺(tái)電熱水器，電熱水器的銘牌如圖所示．若自來(lái)水的溫度是10℃，充滿水后，小明將調(diào)溫開關(guān)打開，接通電源，加熱指示燈亮；達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，加熱指示燈熄滅，熱水器中的水一共吸收1.155×107 J熱量．請(qǐng)你幫助小明回答下列問題：
（1）若不考慮能量損失，從接通電源到指示燈熄滅需要多少時(shí)間？
（2）若實(shí)際經(jīng)過2 h 30 min指示燈才熄滅，則熱水器的效率是多少？
【新聞直播】
2013年2月28日，由市委宣傳部、團(tuán)市委等單位主辦的“地球一小時(shí)”公益活動(dòng)正式啟動(dòng)，主題是“公益護(hù)照·綠色一周”，倡導(dǎo)市民選擇使用環(huán)保袋、少開車、自帶餐具等綠色生活方式。今年的“地球一小時(shí)”熄燈儀式將于3月23日舉行．
地球一小時(shí)（Earth Hur）是WWF（世界自然基金會(huì)）應(yīng)對(duì)全球氣候變化所提出的一項(xiàng)倡議，希望個(gè)人、社區(qū)、企業(yè)和政府在特定的時(shí)間熄燈一小時(shí)，來(lái)表明他們對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)的支持。該活動(dòng)的時(shí)間是每年3月最后一個(gè)星期六20:30～21:30．
【拓寬延伸】
“地球一小時(shí)”號(hào)召人們?cè)诿磕?月27日晚自愿關(guān)燈一小時(shí)．假設(shè)某市區(qū)有5萬(wàn)個(gè)家庭響應(yīng)號(hào)召，每個(gè)家庭照明燈平均功率約為60 W，則可節(jié)約________kW?h的電能。相當(dāng)于________kg熱值約3×107 J/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所產(chǎn)生的能量．
第十八章 電功率
1. A
解析：由電路圖知：電壓表測(cè)量值U測(cè)與燈泡兩端電壓的實(shí)際值U相等；由于電壓表的分流作用，電流表測(cè)量值I測(cè)大于流過燈泡的實(shí)際電流I；由于U測(cè)=U，I測(cè)＞I，則P測(cè)=U測(cè)I測(cè)大于燈泡的實(shí)際功率P=UI．由以上分析知：小燈泡額定功率的測(cè)量值應(yīng)該比實(shí)際值大．故選A．
2. C
解析：落在高壓線上的鳥兒不會(huì)觸電死亡，是因?yàn)轼B兒雙腳落在同一條導(dǎo)線上，兩腳之間的距離很小，導(dǎo)致小鳥兩端的電壓很低，根據(jù)歐姆定律可知幾乎沒有電流流過鳥的身體，所以不會(huì)被電死．
3.C
解析：在家庭電路中，導(dǎo)線相互連接處因接觸不良，該處的電阻較大，因?yàn)閷?dǎo)線連接處與導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，所以通過的電流相等、通電時(shí)間相等，因?yàn)镼=I2Rt，所以連接處產(chǎn)生的熱量較多，往往比別處更容易發(fā)熱，甚至引起火災(zāi)．由上述可知選項(xiàng)A、B、D都不正確．故選C．
4. 越多 越小
解析：因?yàn)殡姛釗?jù)是利用電阻絲產(chǎn)生的熱量來(lái)進(jìn)行切割的，因此切割能力越強(qiáng)說(shuō)明放出的熱量越多，由Q= U2/ Rt可得，在電壓和通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越小，產(chǎn)生的熱量越多，切割能力越強(qiáng)．
5. （1）從接通電源到指示燈熄滅需要7700 s； （2）熱水器的效率約為85.6%．
解析：（1）不考慮能量損失時(shí)，W=Q吸=1.155×107 J，t= W/ P=1.155×107 J/1500 W=
7700 s；
（2）電熱水器消耗的電功：W′=Pt′=1500 W×（2×3600 s+30×60 s）=1.35×107 J，
熱水器的效率：η= W/ W′=1.155×107 J/1.35×107 J≈85.6%．
【趣味鏈接】3000 360
思維點(diǎn)睛：因?yàn)镻= W/ t，所以節(jié)約的電能W=Pt=0.06 kW×50000×1 h=3000 kW?h；由題知，Q放=W=3000 kW?h=1.08×1010 J，根據(jù)公式Q放=qm得知：m= Q放/ q=1.08×1010 J/3×
107 J/kg= 360 kg．所以相當(dāng)于燃燒360 kg煤的熱量．
電功
電功率
公式的適用范圍
普遍適用
普遍適用
只適用于純電阻電路（只含電阻的電路）
只適用于純電阻電路
項(xiàng)目
串聯(lián)電路
并聯(lián)電路
P實(shí)與R的關(guān)系
串聯(lián)電路中電阻越大的用電器消耗的電功率越大
并聯(lián)電路中電阻越小的用電器消耗的電功率越大
燈泡發(fā)光亮度
實(shí)際電壓大的P實(shí)越大，因此實(shí)際電壓大的燈泡較亮
通過電流大的P實(shí)越大，因此通過電流大的燈泡較亮
電阻大的P實(shí)越大，因此電阻大的燈泡較亮
電阻小的P實(shí)越大，因此電阻小的燈泡較亮
串接上滑動(dòng)變阻器的小燈泡，變阻器阻值增大時(shí)分壓也大，小燈泡實(shí)際電壓減小，小燈泡發(fā)光較暗
并接上滑動(dòng)變阻器的電燈，由于并聯(lián)電路中各部分互不干擾，所以通過小燈泡所在支路的電流不變，小燈泡發(fā)光情況不變

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