15.2电功率-2023-2024学年九年级物理下册同步精品讲义及练习

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2023-2024学年九年级物理下册同步讲义及练习

15.2 电功率

姓名：_________ 班级：_________ 学号：_________

【知识梳理】

一、电功率

1．定义：电流单位时间内所做的功。

2．单位：国际单位瓦特（W）常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）

换算：1W=1×10^-3kW=1×10³mW

3．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。

4．常见用电器的功率

5．电功率计算公式：（适用于所有电路）

6．对于纯电阻电路，由于，可得

①串联电路中常用公式：由此可得

②并联电路中常用公式：由此可得

7．对于串联电路：

对于并联电路：

因此，无论用电器串联或并联，计算总功率都有。

8．单位“kW·h”的来历

由可得，当P代入数据的单位为kW，t代入数据的单位为h时，W的单位即为kW·h。

二、额定功率和实际功率

1．电压与功率之间的关系

（1）对于定值电阻，根据可知，功率与电压的平方成正比。如果电压U减小为原来的，功率减小为原来的；如果电压U增大为原来的n倍，功率增大为原来的n²倍。

（2）对于非定值电阻和非纯电阻用电器，根据P=UI可知，电压越大，电流越大，功率也越大。

2．额定电压与额定功率

（1）额定电压：用电器正常工作时的电压，用表示。

（2）额定电流：用电器正常工作时的电流，用表示。

（3）额定功率：用电器在额定电压下的功率，用表示。

（4）灯泡的规格：某灯泡上标有“PZ220V-25”或者“220V 25W”字样表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W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25W，额定电流，灯丝阻值。

3．实际电压和实际功率

（1）实际电压：用电器工作时实际的电压，用表示。

（2）实际电流：用电器工作时实际的电流，用表示。

（3）实际功率：用电器在实际电压下工作的功率，用表示。

（4）灯泡的亮度：灯泡亮度由灯泡的实际功率决定，与额定功率无关，实际功率越高，单位时间转化的光能越多，灯泡越亮。

4．额定功率与实际功率的关系：

额定功率是用电器性能的参数，体现了它正常工作时消耗电能的快慢，与用电器实际的工作状态无关。实际功率体现了用电器实际工作时消耗电能的快慢，由用电器两端实际的电压决定。

①当时，，用电器正常工作（灯正常发光）

②当时，，用电器不能正常工作（灯光暗淡）

③当时，，长期使用影响用电器寿命（灯发光强烈，灯丝容易烧断）

三、电功率的测量

1．利用，测量被测量电路或用电器消耗的电能及时间，计算功率。

2．利用P=UI，测量被测量电路或用电器两端的电压和通过的电流，计算功率。

实验：伏安法测小灯泡的电功率

【实验目的】

测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率

【实验器材】干电池两节，开关一个，电流表一个，电压表一个，滑动变阻器一个，额定电压为2.5V的小灯泡一个，导线若干

【实验原理】P=UI

【实验设计】

由P=UI可知，要测量小灯泡L的功率需要同时获得通过小灯泡L的电流及小灯泡L两端的电压，故电路连接如图所示，电压表测量小灯泡L两端的电压，电流表测量通过小灯泡L的电流。

（1）将小灯泡L接入电路，通过调节滑动变阻器R，使得电压表示数为额定电压U_额，电流表示数为I_1，观察小灯泡的亮度。

（2）调节滑动变阻器R，使得电压表示数为1.2U_额，电流表示数为I₂。

（3）再次调节滑动变阻器R，使得电压表示数为另一值0.8U_额，电流表示数为I₃。

（4）将数据汇入表格，计算三次实验小灯泡的实际功率

【数据记录】(数据仅供参考)

【实验结论】

1．不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡的实际功率越大。

2．小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。

【注意事项】

1．在连接电路时，开关要断开。

2．在闭合开关之前，滑动变阻器应调节到阻值最大处以保护电路。

3．滑动变阻器的在实验中的作用

①保护电路；②改变小灯泡两端的电压及通过小灯泡的电流。

4．实验多次的目的：使小灯泡在不同电压下工作。

5．在电压高于小灯泡额定电压时，需小心调节滑动变阻器，以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。

【易错点】

由于任何用电器在不同电压的实际功率不相同，故在测量小灯泡功率的实验中，不能在不同电压下多次实验取平均值，平均值无意义。

【规律总结】

1．已知两灯泡规格，当两灯泡串联或并联工作时亮度的判断方法

第一步：用计算灯泡的电阻

第二步：

串联电路：因通过两灯泡的电流相同，选用判断，电阻大的功率大，灯泡更亮

并联电路：因两灯泡两端的电压相同，选用判断，电阻小的功率大，灯泡更亮

例如：灯泡L₁“6V 9W”，灯泡L₂“6V 6W”

①，，故。

②串联时，根据可知，电流相同时，电阻大的实际功率大，故，L₂比L₁亮。

并联时，根据可知，电压相同时，电阻小的实际功率大，故，故L₁比L₂亮

2．已知两灯泡规格，当两灯泡串联或并联时，哪个灯泡可以正常工作的判断方法。

串联电路：由于串联电路电流相同，而两个灯泡的额定电流不同，因此用分别算出两个灯泡的额定电流，为了保证两个灯泡都不会被烧坏，电路中最大电流只能为较小的额定电流，故额定电流较小的灯泡可正常工作。

并联电路：由于并联电路各支路电压相同，而两个灯泡的额定电压不同，为了保证两个灯泡都不会被烧坏，电源电压最大只能为较小的额定电压，故额定电压较小的灯泡可正常工作。

3．滑动变阻器最大功率的计算方法

（1）串联电路：

如图所示，由于滑动变阻器电阻变化时，其通过的电流与电阻变化、两端电压的变化趋势相反，故仅通过无法直接确定其最大功率。可转换思路，利用总功率和定值电阻功率计算，做法如下：

当时，即时，有P₂功率的最大值。

（2）并联电路：

如图所示，由于各支路两端的电压均为电源电压，保持不变，故根据可知，当滑动变阻器R₂电阻越小，其功率越大。

【典例分析】

1．下列说法正确的是（　　）

A．电功率越大，电流做功越多

B．看电视时把电视亮度调大，可以节约用电

C．电流表可以直接接在电源两端

D．电功率越大，消耗电能越快

2．以下不符合实际的是（　　）

A．液晶电视正常工作时的电功率为100W

B．家用空调工作时的电功率为1000W

C．电风扇的电功率约为500W

D．学生做家庭作业用的台灯电功率约20W

3.小明家电能表上月底的示数为，本月底的示数如图所示，他家本月消耗电能_______kW•h，小明将一个电风扇单独接入电路中，10min内电能表的指示灯闪烁了32次，此过程中电风扇消耗电能_______kW•h，其功率为_______W。

4．如图所示，电源电压6V保持不变，R₁=10Ω，R₂=20Ω，R₃=30Ω，以下说法正确的是（　　）

A．电路中的最大功率为3W

B．只闭合S₂，R₁与R₂两端电压之比为2:1

C．同时闭合S₁和S₃，电路中的电流为0.15A

D．同时闭合S1、S2、S3，R2与R3的电流之比为2:3

5．如图所示，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，下列说法正确的是（　　）

A．电流表示数变小，电压表表示数变大

B．电压表示数变小，电流表示数变大

C．灯泡消耗的功率变小

D．电路消耗的功率变大

6．（2022·山东威海·九年级期中）实验室有甲、乙两只灯泡，甲标有“6V6W“字样，乙标有“10V6W“字样。现把它们串联起来，则该电路电源的最大电压是（不考虑温度对灯泡电阻的影响）（　　）

A．16V                       B．13.6V                    C．6V                         D．10V

7．两盏电灯分别标有“36V   40W”和“220V   30W”的字样，当它们都正常发光时，比较它们的亮度，可知（　　）

A．“36V   40W”灯较亮

B．“220V   30W”灯较亮

C．两盏灯一样亮

D．条件不足无法比较

8．如图所示电路，电源电压4.5V，灯泡L规格“3V，1.5W”，定值电阻R=9Ω，滑动变阻器R′标有“24Ω，0.5A”字样，电压表接0-3V量程，电流表接0-0.6A量程（忽略灯泡电阻随温度变化），保证安全的前提下，下列说法正确的是（　　）

A．闭合S、S₁，断开S₂，滑动变阻器的取值范围是3Ω-24Ω

B．闭合S、S₁，断开S₂，电流表的变化范围0.15A-0.5A

C．闭合S、S₂，断开S₁，电路的最大功率为2.7W

D．闭合S、S₂，断开S₁，滑动变阻器的最大功率为0.5625W

【夺冠训练】

一、单选题

1．下列关于电功和电功率的说法中，正确的是（　　）

A．做功快的用电器，消耗的电能多

B．电流做功越多，消耗的电能越大

C．电能表是直接测量电功率的仪表

D．电功率是表示用电器消耗电能多少的物理量

2．根据你对生活中物理量的认识，下列数据符合实际的是（　　）

A．我国家用电器的额定电压为是220V

B．智能手机正常使用时的功率约为500W

C．一只节能灯正常工作时的功率约为100W

D．一台家用电脑正常工作时的电流约为10A

3．蒸蛋器是采用通电发热盘加热水后，利用盘内产生水蒸气把鸡蛋煮熟的，如图甲所示鸡蛋煮熟过程中鸡蛋温度升高，内能增加，是通过___________方式实现的。在没有其他用电器接入电路的情况下，把6只鸡蛋蒸熟时间为6min，家中电能表（如图乙）指示灯闪烁了96次，则此蒸蛋器的功率为___________W。

4．如图所示，电源电压不变，开关S闭合后，灯泡L₁、L₂都能正常发光，甲、乙两只电表的示数之比为2∶5，则L₁、L₂的额定功率之比是（　　）

A．3∶2                      B．2∶3                      C．5∶3                      D．3∶5

5．一个电阻在电压为U，电流为I时，消耗的电功率为P，则（　　）

A．当电压为2U时，其消耗的电功率为2P

B．当电流为2I时，其消耗的电功率为2P

C．当电流为1.5I时，其消耗的电功率为2.25P

D．当它消耗的电能增加时，它的功率一定增大

6．如图所示，电源电压不变，闭合开关S，向下移动滑片P，以下说法中错误的是（　　）

A．灯泡L变暗

B．电压表V₁的示数变大

C．电流表A的示数变小

D．电压表V₂的示数变小

7．甲灯标有“6V，3W”，乙灯标有“6V，9W”。将它们串联后接在电源上，其中一个灯泡能正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．正常发光的灯泡是乙灯

B．在材料和长度相同时，乙比甲灯丝细

C．两灯的总功率是10W

D．电源电压是8V

8．标有“110V 25W”、“110V 40W”、“36V 40W”、“36V 60W”四种规格的灯泡，若都在正常工作，其中最暗的灯是（　　）

A．“36V 60W”         B．“110V 40W”          C．“36V 40W”        D．“110V 25W”

9．灯泡L上标有“6V   3W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化的关系如图甲所示。现把灯泡L接入如图乙所示的电路中，若电源电压为18V不变，电流表的量程为“0~0.6A”，电压表的量程为“0~15V”，则下列说法正确的是（　　）

A．灯泡L正常发光时，电压表的示数为6V

B．灯泡L的电阻值随电压表的示数的增大而增大

C．为了保证电路安全，灯泡的最小功率为0.75W 

D．为了保证电路安全，变阻器的最小阻值为24Ω

二、填空题

10．如图所示，电源电压不变，将定值电阻R₁和R₂串联后接在电源上，R₁消耗的功率为3W，R₂消耗的功率为6W，则R₁＝______R₂；若将它们并联后仍接在该电源上，则R₁和R₂消耗的功率之比为______。

11．标有“6V，6W”、“6V，1.5W”字样的灯L₁和L₂，串联接在某电源上，设灯丝的电阻不变，则通过灯L₁和L₂的电流强度之比为______，灯L₁和L₂的实际功率之比为______，要保证两灯安全工作，电源电压不应超过______V。

12．如图甲所示，电源电压12V保持不变，闭合开关S后，当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中，小灯泡的I-U关系图像如图乙所示，最后小灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为___________Ω，该电路总功率变化范围为___________W。

三、实验题

13．在“测量额定电压为 2.5V 的小灯泡的电功率”的实验中：

（1）用笔画线代替导线，将图甲补充完整______；

（2）正确连线后闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路故障可能是小灯泡______；

（3）排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数为 2.2V，为使小灯泡正常发光，应将滑片向______（选填“左” 或“右”）移动；

（4）当电压表的示数为 2.5V 时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流为______A，额定功率为______W；

（5）如表记录了部分实验数据。由表中信息可知：灯泡实际功率越______，灯泡越亮；

（6）若将小灯泡换成阻值为 5Ω 的定值电阻，利用本实验器材还能完成下列哪个实验______（选填序号）。

A．探究电流与电阻的关系       B．探究电流与电压的关系

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参考答案

【典例分析】

1．D

【详解】AD．电功率是表示电流做功的快慢的物理量，电功率越大，表示电流做功越快，由于不知道时间，无法确定电流做功的多少，故A错误，D正确；

B．看电视时把电视亮度调大，电视机的功率变大，相同时间内消耗的电能增大，会浪费电能，故B错误；

C．电流表不可以直接接在电源两端，否则会因为电流过大损坏电流表，故C错误。

故选D。

2．C

【详解】A．一般来说55英寸的液晶电视，功率在100W-200W之间，而42英寸的电视功率约在50W-100W之间。液晶电视机正常工作时的电功率为100W左右；故A正确，不符合题意；

B．家用空调的电流在5A左右

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