第2課時(shí)電功電功率焦耳定律

考點(diǎn)一電功

1.實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程,電流做了多少功,就會(huì)消耗多少電能。

2.大小：電流所做的功與電流、電壓和通電時(shí)間成正比。

3.計(jì)算公式：W=UIto

4.單位及其換算：

1kW?h=1度=3.6X106J-

5.電能表：

⑴作用：測(cè)量電功。

⑵讀數(shù)方法：電能表計(jì)數(shù)器上前后兩次示數(shù)之差

(3)盤面上部分參數(shù)的含義。

項(xiàng)目感應(yīng)式電能表電子式電能表

kWhkWh

⑹0曲；國(guó)國(guó)

實(shí)物圖220V10(40)A50Hz

220VI0(40)A50Hz1600imp/(kWh)Q

21、25001?底W?h)J

“220V”表示電能表正L常工作時(shí)的L電壓i

“10(40)A”表示平時(shí)允許流過(guò)電能表的最大電流為10A，短時(shí)間內(nèi)允許流

過(guò)的最大電流為40A

參數(shù)含義方框內(nèi)數(shù)字記錄消耗的電能總數(shù),單位是kW?h,最后一位數(shù)字是小數(shù)

I位

“2500r/(kW?h)”表示每消耗1kW-h"1600imp/(kW?h)”表示每消耗1kW?h

電能,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)2500圈電能,指示燈閃爍1600次

考點(diǎn)二電功率

L物理意義:表示電流做功快慢的物理量,電流做功越快，電功率越大。

2.定義：電流所做的功與所用時(shí)間之比。

3.計(jì)算公式:尸—t—-=UL

4.單位：1W=1J/s=1V?A,

1kW=1OOPWo

5.額定功率與實(shí)際功率：

⑴額定電壓:用電器正常工作時(shí)的電壓。

⑵額定電流:用電器正常工作時(shí)的電流。

(3)額定功率:與額定電壓或額定電流對(duì)應(yīng)的功率。

(4)實(shí)際功率:用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)所對(duì)應(yīng)的功率。

(5)實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系。

用電器兩端的電壓電功率用電器工作情況

u實(shí)二〃額

P實(shí)=P額正常工作

〃實(shí)〈〃額

PM<夕額不能正常工作

〃實(shí)》〃額■實(shí)>月額容易損壞

【易錯(cuò)警示】⑴用電器的產(chǎn)額、〃額具有唯一性、對(duì)應(yīng)性，而用電器的月實(shí)、〃實(shí)可以有多個(gè)，但

具有同體性、同時(shí)性。

⑵為了不損壞用電器,加在用電器兩端的電壓不能大于其額定電壓。

⑶燈泡的亮度取決于燈泡的實(shí)際功率，即使燈泡的額定電壓不同，只要其實(shí)際功率相同,則燈

泡的亮度相同。電壓(或電流)的大小不能決定燈泡的亮度。

考點(diǎn)三電流的熱效應(yīng)

1.定義：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象。

2.影響因素及其關(guān)系：

控制不變的因素改變的因素及其關(guān)系

電阻、電流通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多

電阻、通電時(shí)間電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多

電流、通電時(shí)間電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多

3.焦耳定律：

(1)內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟

通電時(shí)間成正比。

(2)計(jì)算公式：Q=fRt。

【易錯(cuò)警示】電熱不一定等于電功，電熱功率不一定等于電功率。

(1)在純電阻電路中，電流所做的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量，有C%產(chǎn)熱=夕電。

⑵在非純電阻電路中，電流所做的功除一部分用來(lái)產(chǎn)生熱量外，還轉(zhuǎn)化為其他形式的能，有

叢MP熱電。

【對(duì)點(diǎn)小練】

1.關(guān)于圖中電能表說(shuō)法正確的是(C)

電子式電能表

kWh

220V10(40)A50Hz

1600imp/(kW>h)o

脈沖指示燈

A.電能表是測(cè)量電功率的儀表

B.電能表的示數(shù)為2023.6J

C.電能表能正常工作的最大電流是40A

D.電能表的指示燈每小時(shí)閃爍1600次

2.如圖所示,手電筒中的電流為0.6A,電源為三節(jié)干電池,則該手電筒中的小燈泡工作1min

消耗的電能為162J。

3.某彩色電視機(jī)的銘牌如圖所示,其額定電功率為110W,額定電流是0.5A。

XX牌74厘米彩色電視機(jī)

型號(hào):TC2975GF

電源：?50Hz220V

消耗功率：110W

煞土.

育口?

內(nèi)有高壓,用戶不得擅自打開機(jī)殼

非維修人員，不得擅自修理和換件

4.LED燈具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，標(biāo)有“220V5W”的LED燈泡和“220V40W”的白熾

燈(如圖所示)正常發(fā)光時(shí)的亮度相當(dāng)，工作100s,白熾燈消耗的電能為

4000J,1kW-h的電能可供該LED燈正常發(fā)光200h。

LED燈泡白熾燈泡

5.如圖所示,手藝人利用電流的效應(yīng)刻蝕竹筒表面形成精美的畫,為使效果更好需要較

大的電流,可通過(guò)增大電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6.如圖所示，電源兩端電壓為6V,電阻尼=20Q。閉合開關(guān)S,電壓表示數(shù)為4V,則通電100s,

整個(gè)電路產(chǎn)生的熱量為120J,上產(chǎn)生的熱量為80J。

主題探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)

【核心解讀】

［實(shí)驗(yàn)方法］控制變量法、轉(zhuǎn)換法。

【實(shí)驗(yàn)裝置】如圖所示

探究電流產(chǎn)生的熱量與通探究電流產(chǎn)生的熱量大小

電時(shí)間、電流大小的關(guān)系與電阻大小的關(guān)系

甲乙

【實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵】

⑴判斷電流產(chǎn)生熱量的多少：

思路:根據(jù)溫度計(jì)示數(shù)的變化判斷;溫度計(jì)的示數(shù)變化越說(shuō)明煤油吸收的熱量越多。

⑵探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間是否有關(guān)：

思路:控制電阻和電流不變,改變通電時(shí)間，比較電流產(chǎn)生熱量的多少,如圖

甲。

⑶探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)：

思路:控制電阻和通電時(shí)間不變,改變電流大小,比較電流產(chǎn)生熱量的多少,如圖

甲。

(4)探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān)：

思路:控制電流和通電時(shí)間不變,改變電阻大小,比較電流產(chǎn)生熱量的多少,如圖

乙。

【要點(diǎn)探究】

⑴實(shí)驗(yàn)中被加熱的液體為什么選擇煤油而不是水？

答:因?yàn)槊河偷谋葻崛菪?吸收一定熱量后溫度變化大，便于觀察比較。

⑵怎樣控制通過(guò)兩電阻絲的電流相等？

答:將電阻絲串聯(lián)接入電路

【考點(diǎn)透視】

【示范案例】在“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，提供了如圖的實(shí)驗(yàn)器材,

其中用〉履

［基礎(chǔ)探究］

⑴玻璃瓶中裝入的煤油是絕緣體(選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”)。實(shí)驗(yàn)選用煤油不選用水

主要原因是煤油的比熱容較小，吸收相同的熱量，溫度變化量大,溫度計(jì)示數(shù)變化明顯。

(2)請(qǐng)按照?qǐng)D中的電路圖將對(duì)應(yīng)實(shí)物圖連接完整。

⑶電路中電阻絲的連接方式是為了控制電流相等；電阻絲放出熱量的多少，通過(guò)溫度

計(jì)的示數(shù)變化來(lái)進(jìn)行判斷;這運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法（選填“轉(zhuǎn)換法”或“等效替代法”）的物理

思想。

（4）閉合開關(guān),經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，用電阻絲片加熱的煤油溫度升高了A九用電阻絲石加熱的煤油

溫度升高了At2,那么A1大于A右（選填“大于”“等于”或“小于”）。

（5）閉合開關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)⑷中電流的2倍,且通

電時(shí)間相同。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):用電阻絲眉（或就加熱的煤油，溫度升高量△乙（或△乙）大于2

A。（或2A口（選填“大于”“等于”或“小于”），該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與電流々

成正比例關(guān)系。

［創(chuàng)新拓展］

（6）（裝置改進(jìn)）某興趣小組在研究“電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻、電流及通電時(shí)間的定量關(guān)系”

時(shí),制作了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置:有機(jī)玻璃盒內(nèi)裝有電阻絲、水和電子溫度計(jì),盒外采用優(yōu)質(zhì)

保溫材料包裹：

電阻絲R

甲

①采用優(yōu)質(zhì)保溫材料的目的是減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量的散失；

②保持水的質(zhì)量和電流不變,換用不同阻值的電阻絲泥記錄水溫變化AT和通電時(shí)間大的數(shù)據(jù),

整理部分?jǐn)?shù)據(jù)并繪制圖像如圖乙；

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),可以得出結(jié)論：當(dāng)電流和通電時(shí)間一定時(shí)，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體

的電阻成正比；

③保持水的質(zhì)量、電阻和通電時(shí)間不變,改變電流大小,相關(guān)數(shù)據(jù)整理如表；

電流〃A0.20.30.40.50.6

升高的溫

0.40.91.62.53.6

度△7FC

請(qǐng)分析表中數(shù)據(jù),并將表中所缺的數(shù)據(jù)補(bǔ)上。

（7）（物理與生活實(shí)踐）

如圖，用2節(jié)干電池和發(fā)熱電阻自制便攜式封口機(jī)。接通電路后，封口時(shí)封口處的塑料被燙壞

T,如何解決此問(wèn)題呢?你的方法是：去掉一節(jié)干電池。

命題點(diǎn)電功、電功率、電熱的綜合計(jì)算

【典例】如圖所示的電路,定值電阻相的阻值為10Q,定值電阻用的阻值為20Q,閉合開關(guān)

S后，電流表A的示數(shù)為0.10Ao求：

I------11-----—

?色盤

1------□--

⑴電阻A兩端的電壓；

(2)60s內(nèi)電阻力消耗的電能；

⑶電路的總電功率；

⑷整個(gè)電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

解：(1)分析電路可知，兄、后串聯(lián)，電流表測(cè)電路電流。電阻發(fā)兩端的電壓為:〃=為=0.10A

X10Q=1V

(2)60s內(nèi)電阻兄消耗的電能：

VX0.10AX60s=6J;

⑶電源電壓為：

滬/(兄+兆)=0.10AX(10Q+20Q)=3V;

電路的總電功率：

P=UJ=3VX0.1A=0.3W;

(4)整個(gè)電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為：

2

Q=fR&i=(0.10A)X(10Q+20Q)X60s=18J

或小胎產(chǎn)i=0.3WX60s=18Jo

【提分必備】電功、電功率、電熱的公式梳理

非純電

物理量純電阻電路

阻電路

W^UIt=fRt=^t

電能R

臚Pt行Pt

w

電功率I^=UI=fR=—江二UI

tRt

電熱Q^fRt=UIt=^tQ^tRt

發(fā)熱功率P修了R

【中考挑戰(zhàn)1】

(2024?寧德一模)如圖所示，相=20Q,電源電壓不變，先閉合開關(guān)Si,電流表示數(shù)為0.1A;再

閉合開關(guān)S2,電流表示數(shù)為0.3Ao求：

(1)用兩端電壓；

(2)電阻尼的阻值；

(3)通電1min電阻用消耗的電能。

解：(1)由圖可知，閉合開關(guān)S”只有七工作，

由后:可知，眉兩端的電壓：

?=7；7^=0.1AX20Q=2V;

則電源電壓：出〃=2V,

(2)閉合開關(guān)與、Sz,R、、后并聯(lián)，

電流表測(cè)量干路的總電流,根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知,通過(guò)衛(wèi)的電流:

4=尸［=0.3A-0.1A=0.2A,

兆兩端的電壓:〃=/2V,

由上:可知，泥的阻值：

(3)通電1min電阻后消耗的電能：

僅2VX0.1AX1X60s=12J。

【中考挑戰(zhàn)2】

(2024?蘇州中考)某電飯鍋的電路如圖所示,發(fā)熱盤內(nèi)有發(fā)熱電阻相和分壓電阻&S是溫控

開關(guān)，當(dāng)S接a時(shí)，電飯鍋處于高溫?fù)?通過(guò)的電流為4A;當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí),開關(guān)S自動(dòng)切

換到b,電飯鍋處于保溫?fù)?通過(guò)的電流為0.25Ao求：

Ri

(1)用的阻值；

⑵電飯鍋高溫?fù)醯墓β剩?/p>

⑶保溫16min,分壓電阻尼產(chǎn)生的熱量。

解：(1)當(dāng)S接a時(shí)，電路為人的簡(jiǎn)單電路,電飯鍋處于高溫?fù)?通過(guò)的電流為4A,根據(jù)歐姆定

律可得，發(fā)的阻值為:眉===誓=55Q

/高4A

(2)根據(jù)可得，電飯鍋高溫?fù)醯墓β蕿?尸高=0高=220VX4A=880W

(3)當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí),開關(guān)S自動(dòng)切換到6,此時(shí)兩電阻串聯(lián),電飯鍋處于保溫?fù)酰ㄟ^(guò)的電

流為0.25Ao根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得,分壓電阻尼的阻值為:兄-兄=畿;-55Q

/保U./bA.

=825Q

保溫16min,分壓電阻尼產(chǎn)生的熱量為：

Q=/備兄片(0.25A)2X825QX16X60s=4.95X104J

【福建中考精選】

考點(diǎn)1電流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用

1.(2023?福建中考)下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是(D)

A.電視機(jī)B.電風(fēng)扇

C.電腦D.電爐

2(2021?福建中考)歷史上第一個(gè)成功研究熱和功關(guān)系及電流的熱效應(yīng),為能量守恒定律的建

立奠定堅(jiān)實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的科學(xué)家是(A)

A.焦耳B.安培C.伏特D.歐姆

考點(diǎn)2電功、電功率、電熱的簡(jiǎn)單計(jì)算

3.（2023?福建中考節(jié)選）我國(guó)擁有全球最大的海上風(fēng)力發(fā)電站。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備測(cè)試時(shí),風(fēng)機(jī)葉

片轉(zhuǎn)動(dòng)一圈用時(shí)20s,發(fā)電功率約為6120kW,則風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的發(fā)電量為」￡kW4io

4.（2021?福建中考）某手機(jī)電池容量為4200mAh,電池電壓為3.7V。用一個(gè)標(biāo)有“輸出5V

4A”的快速充電器，將手機(jī)電池從零電量充滿,充電效率為84%,需要55.5min。快充充電

線比普通手機(jī)充電線要粗一些,這是因?yàn)檎９ぷ鲿r(shí),通過(guò)快充充電線的電流較大。

5.（2020?福建中考）民航局規(guī)定:嚴(yán)禁乘客攜帶超過(guò)160W?h（瓦?時(shí)）的鋰電池上飛機(jī),某品

牌筆記本電腦的電池銘牌標(biāo)有“10.8V10A山”字樣,充滿電后,存儲(chǔ)的電能為0.108kW九

該筆記本電腦能（選填“能”或“不能”）帶上飛機(jī)。

考點(diǎn)3電功、電功率、電熱的綜合計(jì)算

6.（2024?福建中考）小閩設(shè)計(jì)的車載可加熱果蔬攪拌機(jī)工作電路圖如圖。電熱絲火的阻值為

4Q,電動(dòng)機(jī)標(biāo)有“12V24W”字樣。閉合開關(guān)S、Sb電動(dòng)機(jī)正常工作。求：

（1）電源電壓。

（2）閉合開關(guān)S、Sb電動(dòng)機(jī)1min內(nèi)消耗的電能。

⑶閉合開關(guān)S、Si、S2,通電100s,電熱絲4產(chǎn)生的熱量。

解：（1）（2）由電路圖知，閉合開關(guān)S、S”電路為電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單電路,此時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，電動(dòng)

機(jī)兩端的電壓等于電動(dòng)機(jī)的額定電壓,所以電源電壓為:右〃額=12V;

此時(shí)電動(dòng)機(jī)1min內(nèi)消耗的電能為：

胎尸片24WX60s=l440J;

（3）閉合開關(guān)