九年级物理总结复习从测算家庭电费说起上海科技版知识精讲Word下载.docx

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电流做了多少功，就消耗了多少电能，就有多少电能转化为其他形式的能。

（2）正确使用电功公式W＝UIt：

电功公式W＝UIt是计算电功普遍适用的公式，对于任何类型的用电器（或电路）都适用。

　　这两个式子不适用电动机以及蓄电池电路，只适用于电烙铁、电炉等纯电阻电路。

　　在使用电功公式时应注意：

（1）电流、电压、电阻和通电时间都必须对同一个用电器而言，不能把不同用电器的电压、电流、电阻和通电时间相混淆；

（2）公式中各量都必须采用国际单位制。

电流、电压、电阻、时间和电功的基本单位分别是A、V、Ω、s和J。

（3）如何读取电能表的示数？

电能表是测量电功的仪表。

电能表计数器的数字示数盘如图示，一共有五位数。

从左到右分别表示千位数、百位数、十位数、个位数和十分位数。

图示数字表示3268.5度。

若过一段时间后该示数变为3352.7度，那么这段时间中用电度数为3352.7-3268.5＝84.2（度）。

二.电功率

（1）电功率：

电流在单位时间内所做的功叫做电功率。

用字母P表示。

它是一个反映电流做功快慢的物理量。

　　这两个公式只适用于电烙铁、电炉等纯电阻的电路。

　　单位：

在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦（符号W），常用单位是：

千瓦（符号kW），1W＝1J/s＝1VA，1kW＝1000W。

　　根据W＝Pt，当P取kW，t取h，可得出电功的另一个常用单位：

kWh。

1kWh＝3.6×

（2）额定电压与额定功率：

额定电压是用电器正常工作时的电压，额定功率是用电器在额定电压下的功率。

　　灯泡上标着“PZ220--25”，表示额定电压是220V，额定功率是25W。

实际功率是用电器在非额定电压下实际消耗的功率。

2.要点点拨

（1）电功和电功率的区别和联系是什么？

电功是电流通过导体或用电器时，在一段时间内所做的功，它表示电流做功的多少。

电功率是电流通过导体或用电器时在单位时间内所做的功，它表示电流做功的快慢。

可见电功和电功率的物理意义是不同的。

同样，二者的计算公式、单位及测量方法也不相同。

但是，由于电流做功总是需要一定的时间，所以电功等于电功率和通电时间的乘积，即

　　W＝Pt。

（2）额定功率和实际功率的区别：

额定电压是指用电器正常工作时的电压，额定电流是指用电器正常工作时的电流，额定功率是指用电器在额定电压时的功率。

以标有“PZ220—25”的白炽灯为例，该灯额定电压即正常工作的电压是220V，而且只有当灯泡两端的实际电压为220V时，功率才是25W。

　　实际功率＝实际电压×

实际电流，即P实际＝U实际I实际。

　　仍以“PZ220—25”灯泡为例，若实际加的电压比额定电压低，则实际功率小于额定功率。

反之，若实际电压大于额定电压时，实际功率将大于额定功率，这时可能会损坏用电器。

由此可见，用电器的实际功率由实际所加的电压决定，它的含义与额定功率是不相同的，两者不能混淆。

　　（3）“kW”和“kW·

h”的区别：

“kW”是电功率的单位，1kW＝1000W＝1000J／s，它表示电流通过用电器在ls内能做1000J的功，能将1000J的电能转化为其他形式的能；

“kW·

h”是电功的单位。

1kW·

h俗称1度，它表示功率为lkW的用电器，在lh内所消耗的电能，lkW·

h＝3.6×

　　（4）在串、并联电路中用电器的电功率和电阻的关系：

在串联电路中电流处处相等。

如图所示，若电阻R1，R2的电功率分别为P1和P2，那么

也就是说，在串联电路中用电器电功率和电阻成正比。

在并联电路中，各支路电压相等，如图所示，设电阻R1，R2的电功率分别为P1和P2，那么

也就是说，在并联电路中用电器的电功率和电阻成反比。

三.测定小灯泡的功率

　　（l）实验原理：

伏安法测功率的依据是P＝UI。

利用电压表测电压，利用电流表测电流，利用公式P＝UI计算功率。

在额定电压下测出的功率，就是额定功率。

（2）实验电路图如图所示。

电路中的滑动变阻器可以调节小灯泡两端的电压，使之等于、略高于或略低于灯泡的额定电压。

　　（3）在连接实物图时，要注意电路中的开关始终要断开，电流表和电压表的正负接线柱不能接错，滑动变阻器的滑片应放在最大值处。

　　（l）测定小灯泡功率的器材及其规格。

　　由P＝UI可知，测量仪表电流表和电压表必不可少。

电路中要有电流流过，一定要有电源，电源电压应高于小灯泡的额定电压。

例如，测额定电压为2.5V或3.8V的小灯泡功率时，至少要选用两节干电池串联或两节蓄电池串联作为电源。

　　为了控制电路的通断，需要电键。

欲使电路中电流大小发生改变，常采用滑动变阻器来调节。

变阻器的电阻应和小灯泡的电阻差不多，允许通过的电流要大于小灯泡额定电压条件下工作时的电流。

　　电压表的量程要大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡的正常工作电流。

（2）实验中应注意的问题。

测定小灯泡电功率的实验是初中电学的典型实验之一。

为了调整小灯泡两端的电压，需要给小灯泡串联一只滑动变阻器，分去一部分电压。

实验中要注意：

　　A正确使用电流表、电压表及滑动变阻器；

B能根据串联分压的原理熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、高于额定电压（约为额定电压的1.2倍）和低于额定电压三种不同的电压下工作。

（3）利用电能表测量用电器的电功率：

　　电能表是电学中的重要仪表之一，它除用来测量电功外，还有一个较为广泛的用途就是测量用电器的功率值，测量时通常采用下列步骤：

　①先按测量要求设计合理的测量电路图。

　②观察电能表，记下它每千瓦·

时的转数N。

　　③测量时使待测用电器工作，其他用电器（属于该电能表的）都停止工作。

　　④用秒表或手表记下电能表转一定圈数（盘的边缘有个红点）n时所用时间t秒。

四.电功率计算

1.知识提要

（1）用电器铭牌上标着的电压和功率是指额定电压和额定功率值。

根据额定电压和额定功率值，可以计算用电器正常工作时的电阻、电流值。

（2）灯泡接在不同电压的电路中，可认为灯丝的电阻R没有改变，根据欧姆定律和电功率的公式，可以计算用电器的实际功率。

当加在灯泡上的电压增高（或降低）时，通过灯泡的电流增大（或减小），灯泡实际发出的功率将增大（或减小）。

　　（3）额定电压相同的灯泡，额定功率大的灯丝电阻小。

灯丝的外形特点是粗而短；

额定功率小的灯泡，灯丝电阻大，灯丝的外形特点是细而长。

（1）从关系式P＝I2R，可以认为电功率P与电阻R成正比；

从关系式P＝U2/R，可以认为P与电阻R成反比。

这是不是有矛盾？

　　任何物理规律都有一定的适用范围和条件，先要弄清这些前提条件，才可运用结论。

　　由P＝I2R可知，电功率P与电阻R成正比，只有在电流相等的条件下才能成立。

由于串联电路中的电流处处相等，所以用这个关系式来比较串联电路中各个电阻的功率就比较方便。

由P＝U2/R可知，电功率P与电阻R成反比，只有在电压相等的条件下才能成立。

由于并联电路两端电压相等，所以用这个关系式来比较并联电路中各个电阻的功率，就比较方便。

　　因此这两个结论并不矛盾，只是前提条件不同而已。

（2）用电器实际功率的计算方法。

例如一个标有“PZ220－40”的灯泡，接在110V的电路上，要求计算它的实际功率时，关键是抓住灯丝电阻可以看作不变的特点，先由R＝U2额/P额计算出电阻，再由P实＝U2实/R计算出实际功率。

五.焦耳定律

（1）焦耳定律的内容：

电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

（2）焦耳定律公式Q＝I2Rt，其中I，R，t均用国际单位，则Q的单位才是J。

　　（3）焦耳定律公式可根据电功的公式和欧姆定律公式推导出来：

电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所做的功全部用来产生热量，那么电流产生的热量Q就等于电流所做的功W，即

　　Q＝W＝UIt

再根据欧姆定律U＝IR，就得到Q＝I2Rt。

（4）电热的利用：

电热器是利用电来加热的设备。

电热器的主要组成部分是发热体。

发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。

　　（5）防止电热的危害：

在电动机、电视机等电器中，电热会造成危害，需要考虑如何散热。

（1）电功与电流产生热量的关系

　　在推导焦耳定律的过程中，我们知道：

电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量就等于电流所做的功。

例如，在给蓄电池充电时，电流通过蓄电池引起化学反应，电流做的功大部分转化成化学能，又因为任何导体有电流通过时导体都要发热，所以也有一部分电能转化为内能，故蓄电池充电时，电流产生的热量并不等于电功。

总之，只有当电能全部转化为内能时，电流产生的热量才等于电流所做的功。

（2）怎样理解和运用焦耳定律？

　　焦耳定律揭示了电流通过导体时热效应的规律，实质是定量地表示了电能向内能转化的规律。

焦耳定律的公式是Q＝I2Rt。

如果利用欧姆定律I＝U/R，可将Q＝I2Rt变换为Q＝IUt或Q＝U2/R·

t的形式，要注意的是，欧姆定律只对纯电阻电路才成立，故Q＝IUt和Q＝U2/R·

t只适用于像电炉、电烙铁、电灯等可以看作纯电阻性用电器的电路。

　　焦耳定律的运用中，当讨论导体产生的热量与电阻的关系时，对不同形式的三个公式，即Q＝I2Rt，Q＝U2/R·

t，Q＝IUt，选用哪一个更简便，这要针对问题的条件做具体的分析与选择。

例如，当几个导体串联时，因为流经各导体的电流相等，通电时间亦相等，选用公式Q＝I2Rt，可知导体产生的热量与电阻R成正比；

当几个导体并联时，各用电器的电压是相等的，通电时间相同时，根据Q＝U2/R·

t，可知产生的热量与导体的电阻成反比。

　　由以上分析可知，在应用焦耳定律解释电热现象时，要明确或比较Q与R的关系，必须分清导体是串联还是并联，然后再根据电路的具体条件分析，才能得出正确的结论。

　　（3）电热器的基本构造和使用注意事项。

　　电热器主要由发热体和绝缘部分构成。

发热体是用电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上做成的。

它的主要作用是让电流通过它时发热。

绝缘部分的作用是将通电的合金丝和电热器的外壳隔绝起来，防止漏电。

　　使用电热器时，主要应注意工作电压和额定电压是否相同。

若工作电压过高，电热器可能被烧毁；

若工作电压偏低，电热器不能正常工作。

另一方面，要注意电热器的绝缘性能是否良好，要防止使用的人触电。

六.有关电功、电功率及焦耳定律的计算

因为有关电功、电功率及焦耳定律的计算是初中物理电学计算中的重点，当然更是其难点，很多同学们在这里审题时没有思路，所以本周我们仍然要通过几个典型例题的讲评来提高同学们利用公式来解题的能力与水平。

例1.现有两个小灯泡，上面分别标有“6V，1.2W”和“12V，6W”字样，如果把这两个灯泡串联起来，为了使其中一个灯泡持续正常发光，那么加在串联电路两端的电压是（）

　　A.9.4VB.10.8VC.18VD.27V

　　分析：

要使其中一个灯泡能持续正常发光，必须先找出每盏灯正常发光时的电流，并以其中较小的电流作为两灯串联后的电流，然后求出电路两端的总电压。

因

　　两灯串联后的总电阻R＝R1+R2＝30Ω+24Ω＝54Ω。

所以加在串联电路两端的电压为

　　U＝IR＝0.2×

54V＝10.8V

答：

B

例2.将“PZ220－100”的灯泡与总电阻是121Ω的滑动变阻器串联起来，接到220V的电源上，如图所示，调整滑动变阻器的阻值时，可使电灯的功率在多大范围内变化？

“PZ220－100”是指灯泡的额定电压220V和额定功率100W。

当它与滑动变阻器串联后接入电路时，由于滑动变阻器的电阻发生变化，灯泡两端的实际电压和实际功率也随之变化。

我们只要求出滑片在A，B两端点时灯泡的电压和实际功率即可。

　　答：

滑片在A端时，RAB＝12lΩ，与灯泡串联，灯泡电阻

　　滑片在B端时，RAB＝0。

此时灯泡两端的电压就等于电源电压，即

UL＝U总＝220V，PL实＝100W

灯泡的实际功率在64～100W之间变化。

例3.将一只电炉的电阻丝剪成长度相等的两段，并联后接到原来的电源上（设电源电压保持不变），功率将变为（）

设原电炉的电阻丝电阻为R，剪成长度相等的两段后，每段阻值为R/2，并联后的电阻为R/4。

即为原功率的4倍

B。

　　说明：

此题可引伸为相同时间电炉放出热量是原来的多少倍？

（由于电源电压不变，利用公式Q＝U2/R·

t，得

例4.电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而即使暂时不用也要将它接到电源上，但这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡，所以，有时采用如图所示的电路，在暂时不需要焊接时，断开电键S，使电烙铁处于预热状态；

当需要焊接时，闭合电键S，就能很快达到焊接温度。

现给一个“220V，25W”的电烙铁预热，若灯泡L在预热状态时的电阻为800Ω，则：

（l）在预热状态下电烙铁消耗的功率为多少？

（2）整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时消耗功率的百分之几？

电烙铁在预热状态时，相当于电烙铁和灯泡电阻串联在电路中，算出此时电烙铁消耗的功率即为电烙铁在预热状态下消耗的功率。

　　解：

根据题意可知，电源电压不变，在电烙铁处于预热状态时，相当于电烙铁和灯泡电阻串联在电路中。

由P＝U2/R得电烙铁的电阻为

所以预热时的总电阻R＝R1+R2＝1936Ω+800Ω＝2736Ω。

此时通过灯泡及电烙铁的电流大小为

　　因电烙铁与灯泡构成串联电路，所以通过它们的电流均为0.08A。

由P＝I2R可知此时电烙铁消耗的电功率为

　　P’＝（0.08）2×

1936W＝12.4W

　　同理，此时整个电路消耗的功率为

　　P＝I2R＝（0.08）2×

2736W＝17.5W

　　由于电烙铁正常工作时消耗的功率P０＝25W，所以此时整个电路消耗的功率占电烙铁正常工作时消耗功率的百分比是

（l）预热时电烙铁的功率是12.4W；

（2）整个电路消耗功率是电烙铁正常功率的70%。

例5.灯L1为“220V，100W”，灯L2为“220V，40W”，两灯串联在220伏电路中，哪盏灯亮？

并联在220伏电路中，哪盏灯亮？

两灯串联在380伏电路中，会发生什么现象？

分析：

铭牌“220V、l00W”表示，此灯额定电压为220伏，额定功率为100瓦，据此可求出用电器的电阻R＝U2额/P额且电阻不变。

比较灯的亮暗问题，就是要比较灯的实际功率大小问题，实际功率大的灯亮，还可根据串联分压，并联分流的特点，即

例6.如图所示电路，电热器的电阻丝R1和定值电阻R2都是待测，当S1、S2都闭合时，经1分钟，电热器使水到达沸点，已知水的初温为20℃，水的质量为484克，当S1闭合S2断开时，电热器加热同样的初温和质量的水使其达到沸腾，需要4分钟。

求R1和R2的阻值多大？

（热损失不计，电源电压220伏不变）

此题是一道电学和热学的综合题。

电路是纯电阻电路，当S1、S2都闭合时，定值电阻R2被局部短路，电路中只有Rl工作；

当S1闭合S2断开时，R2和R1串联在一起工作。

因为电流通过R1放出的热量等于水吸收的热量。

Q吸＝Q放，只要利用吸收热量公式Q吸＝Cm（t－t0）算出水吸收的热，就可利用焦耳定律Q＝U2R·

t计算出电阻。

　　解此题时要注意：

①题中有个隐含条件是水的末温是100℃；

②两次对水放热的都是R1。

水两次吸收的热量相等，

　　Q吸＝Cm（t－t0）＝4.2×

103焦/千克·

℃×

0.484千克×

（100℃－20℃）＝162624焦

　　当S1、S2都闭合时，R1两端的电压等于电路的总电压，根据焦耳定律R1放出的热量Q放＝U2/R1·

t1。

　　又∵Q放＝Q吸＝162624焦，

　　当S1闭合S2断开时，R14分钟放出的热量和前一次一样多，但R1两端电压只是总电压的一部分U1。

则有

例7.用粗细均匀的电阻丝加热烧水，通电10分钟可烧开一壶水，若将电阻丝对折起来使用，电源电压不变，烧开同样一壶水的时间是：

　　A.2.5分钟B.5分钟C.20分钟D.30分钟

此题可知两次使用的电源电压相同，烧开同样一壶水所要吸收的热量相同。

选A。

解题小结：

　　由以上例题可知：

（1）已知用电器的额定电压、额定功率，可根据：

（2）用电器的实际功率随着它两端的实际电压的改变而改变，若知道用电器的电阻，可根据：

　　（3）判断用电器能不能接到某一电源（或电路）上，要把加在用电器两端的实际电压和它的额定电压作个比较。

若U实＝U额，能接，且P实＝P额，用电器正常工作；

若U实<

U额，能接，但P实<

P额，用电器不能正常工作，根据P实＝U2实/R可求出P实；

若U实>

U额，用电器应和一只电阻串联后再接到电源（或电路）上。

所以用电器安全工作的条件是加在它两端的电压的实际值不能超过它的额定值。

【典型例题】

例1.在测定小灯泡功率的实验中：

（1）除了待测灯泡外，选用了安培表、伏特表、滑动变阻器、电键和导线若干，要完成该实验还必须有____。

（电源）

（2）在下边线框内画出用上述器材组成的实验电路图，并标出电表的“＋”、“-”接线极。

（3）在实验接线时电键处于____状态，滑动变阻器的滑片P的位置如图所示，如果要求滑动变阻器接入电路后，不移动滑片P，就可以直接闭合电键，则必须将____和____接线柱接入电路。

（断开，B，C（D）

　　（4）已知小灯泡的额定电压是2.5伏，闭合电键后，小灯泡两端电压为2伏，调节滑动变阻器时，应注意观察____直到____为止。

（伏特表示数，达到2.5伏）

　　（5）当小灯泡正常发光时，安培表示数如图所示，为____安，则待测小灯泡的功率为____瓦。

（0.24，0.6）

（6）实验中某同学连接好电路，闭合电键后伏特表示数为2.0伏，安培表示数为0.16安，他调节滑动变阻器的滑片P，在调节过程中发现伏特表和安培表示数始终不变，产生上述现象的原因是____。

（将滑动变阻器的电阻全部接入电路中（即为定值电阻））

　　（7）实验中另一位同学连接的电路闭合后，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现安培表的指针虽有偏转但不变化，而伏特表的示数则始终等于电源电压值，产生上述现象的原因是____。

（将变阻器的金属柱接入电路中）

　　（8）实验中有一位同学在闭合电键后调节滑动变阻器，发现伏特表示数减小，灯泡变亮；

伏特表示数增大，灯泡变暗，产生上述现象的原因是____。

（伏特表并联在变阻器的两端）

　　（9）此实验能否测出小灯泡灯丝的电阻，为什么？

（能，根据I＝U/R得R＝U/I）

（10）已知灯泡L标有“4V，4W”字样，滑动变阻器阻值为0～8欧，如图所示，当滑片滑至端点a处时,小灯泡能正常发光，当滑片滑至变阻器中点时,小灯泡的电阻和实际功率分别为（A）

　　A.4欧，1瓦B.1欧，4瓦C.4欧，8瓦D.12欧，1瓦

例2.一只“220V40W”的灯泡，求：

①灯泡正常发光时的电阻值。

②灯泡正常发光时通过的电流。

③每天开灯4小时，一个月（按30天计算）消耗多少度电？

④若把此灯泡接入110伏的电路中，它的实际功率是多大？

　　③W＝Pt＝0.04千瓦×

4×

30时＝4.8千瓦·

时（度）。

　　例题小结：

通过此题练习，练习由额定状态求I额、R、W、P实，掌握电功、电功率公式的运用。

　例3.有两个电阻R1＝10欧，R2＝20欧。

第一次把它们并联在电压为3伏的电源上，第二次把它们串联在电压为3伏的电源上，求每一次在R1、R2上所消耗的电功率。

通过这个例题，我们要正确理解电功率的两个导出公式P＝U2/R和P＝I2R。

如果两个用电器串联，一般选用公式P＝I2R解决问题较为方便。

串联时通过两个用电器的电流相等，所以电阻较大的实际功率大。

如果两个用电器并联，一般选用公式P＝U2/R解决问题较为方便。

并联时两个用电器两端电压相同，所以电阻小的实际功率大。

例4.将标有“6V”字样的小灯泡L、定值电阻R1、10伏的电源和变阻器R′按如图甲连接，当小灯泡正常发光时，电流表的示数为1A；

按如图乙连接，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为8伏，求小灯泡的电阻和额定功率各是多少？

　　分析与解：

图乙：

由于灯泡正常发光，电压表示数为8伏，灯两端的电压是6伏，R1两端的电压就是2伏。

　　由此可解出I额＝0.25安

例题小结：

①求小灯泡的电阻，在知道灯泡额定电压的情况下，必须设法求出灯泡的额定电流。

由甲图的并联电路，可得到：

例5.现给你一电源（电压未知），已知一电阻为R的电灯泡L1，电流表、滑动变阻器、开关各一个和导线若干。

请你用上述材料测定电灯泡L2的实际功率，①试画出测试的电路图。

②写出实验步骤。

③写出L2的功率计算式。

①电路图如图所示。

　　②实验步骤：

　　a.按图连接电路。

b.闭合开关用电流表分别测出通过

　　L1、L2的电流I1、I2。

C．计算出P2。

　　③P2＝UI2＝U1I2＝I1RI2＝I1I2R。

①求解此题要用到欧姆定律，串、并联电路和电功率的知识。

通过此题可培养学生综合运用这些知识的能力。

②滑动变阻器可控制灯泡两端电压，保护灯泡不被损坏。

【模拟试题】

（答题时间：

70分