（九上）第22课 电能（原卷版）（导学案1）

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第22课  电能

课程标准	学习目标
理解电能与电能表的使用 电能与电功率的计算 焦耳定律与非纯电阻电路	1.准确判断物质变化是物理变化还是化学变化 2.探究物质发生变化的过程以及现象 3.准确描述物质变化的类型以及表现出的形式

观察下列电器，判断其工作原理




电能表电冰箱空调



             微波炉                                            电动汽车

一．电功
1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
2.实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。
电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
3.规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。
4.单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh）   1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J
5.测量电功：


⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。
⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。
⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。
　　①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
二．电功率的计算
1．定义：电流在单位时间内所做的功。
2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。　
3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路）
　对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R
　　①串联电路中常用公式：P=I2R    P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn
　 ②并联电路中常用公式：P=U2/R     P1：P2=R2：R1
　　③无论用电器串联或并联。计算总功率    常用公式P=P1+P2+…Pn
4．单位：国际单位瓦特（W）  常用单位：千瓦（kw）
5．额定功率和实际功率：
⑴额定电压：用电器正常工作时的电压。
额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R
某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：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I=P/U=0．11A 灯丝阻值Ｒ＝U额2/Ｐ＝2936Ω。
⑵当U实=U额时，P实=P额　用电器正常工作（灯正常发光）
当U实＜U额时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡），有时会损坏用电器
6.家庭电路电功率的计算
使用公式P=W/t  ，如电能表使用消耗电能多少千瓦时，可根据1千瓦时是功率为一千瓦的用电器工作一小时消耗的电能，可根据比例计算用电器电功率。
二.焦耳定律及电热
1．焦耳定律：　
(1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。
焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。


(2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．
(3)电功率与热功率:对纯电阻电路，电功率等于热功率   
即： P=I*U=I2R=U2/R
此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路
对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和．
2.电热
（1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。
（2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。
（3）公式：Q=I2Rt.
（4）适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。
3．热功率的意义及计算
（1）热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率，
即：P=Q/t=I2R
（2）热功率计算:当电路不是纯电阻电路时，电功用W=UIt来计算，电热Q只能用Q=I2Rt进行计算，电功率用P=IU计算，热功率只能用P热=I2R
计算。
4.电热的档位问题：
（1）串联电路：如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出
高温档：R2单独工作中温档：R1单独工作低温档：R1,R2同时工作
（2）并联电路：如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出
高温档：R1,R2同时工作中温档：R2单独工作低温档：R1单独工作



三.纯电阻电路与非纯电阻电路
1.纯电阻电路：电能全部转化为内能
2.非纯电阻电路：电能转化为内能和其它形式能。其中：内能应只占少部分。
对于含电动机的电路，其它形式能为机械能；对于含电解槽的电路，其它形式能为化学能。<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>
3.总功率：P总=IU
4.热功率：P热=I2R
四.电池容量的计算



1.定义：电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下电池放出的电量，即电池的容量，通常以·小时为单位
2.计算：由W=UIt可知：电池携带的功为：电容量乘以输出电压。

一、选择题
1．有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）


A．A的电阻值为<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>
B．当A和B串联，两者电阻相同时，电源电压为3V
C．A和B串联，电路中电流为0.4A时，A、B的电压之比为5∶4
D．A和B并联在电压为2.5V的电源两端，A、B的电功率之比为5∶4
2．小灿学习了焦耳定律的知识后，设计了如图所示装置探究电流产生的热量与哪些因素有关。其中甲、乙、丙三个密闭容器中密封着等量的空气，请你分析下列相关说法错误的是（　　）


A．甲、乙可以研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲、丙可以研究电流产生的热量与电流的关系
C．通电一段时间后，U形管中两侧的液面高度差最大的是丙
D．U形管中液面高度的变化用来反映电流产生的热量的多少
3．小科设计了一个具有加热和保温功能的电热器模型，加热与保温的功率之比为3∶1，其中R1=10Ω、R2=20Ω，若电源电压不变，则符合小科要求的电路图是（　　）
A．
B．
C．
D．

4．小科用如图所示的电路探究“电流通过导体产生热量多少与电阻的关系”，下列说法正确的是（　　）


A．玻璃管越粗实验现象越明显
B．两烧瓶中分别装等质量的水和煤油
C．需控制两烧瓶中电阻丝的长度、横截面积、材料均相同此
D．该装置还可研究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系
5．两个灯泡Ll和L2额定电压均为6V，将两灯串联后接入电路中，接通后发现L2要亮一些，则下列判断正确的是 （　　）
A．L1的电阻比L2大        B．串联时L1两端电压比L2大
C．L2的额定功率比L1大        D．若两灯并联，通过L1的电流比L2大
6．如图所示电路中的a、b、c为三只电表（电压表或电流表），闭合开关S，标有“6V  6W”的灯泡L1正常发光，标有“12V  6W”的灯泡L2虽能发光但较暗，若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　）


A．电路总功率为7.5 W        B．电表a为电流表，且示数为1A
C．电表b为电压表，且示数为6 V        D．电表c为电压表，且示数为12 V
7．标有“6V1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的两只灯泡串联起来，接在8伏的电源两端，则电路的总功率为（　　）


A．0.8W        B．1.6W        C．2.4W        D．3.2W
8．如图所示是电阻甲和乙的U—I图像，下列说法正确的是（　　）


A．甲、乙两元件的电流与电压都成正比
B．乙元件是一个定值电阻且阻值大小为10Ω
C．甲、乙并联在电路中，当电源电压为2V时，电路的总电流为0.3A
D．甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，甲的功率为0.6W
9．如图所示电路中，电源电压为12V，在a、b间接入灯L1“6V 2W”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光；断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，若在a、b间接入灯L2“6V 3W”，闭合开关，则（　　）


A．灯L2正常发光        B．滑动变阻器接入电路的电阻为5Ω
C．通过L2的电流为0.4A        D．滑动变阻器和灯L2每秒做功5J
10．如图为某电子秤的简化电路，<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>是定值电阻，<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>是压敏电阻，其阻值随压力增大而减小，电源电压不变，闭合开关S，当<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>上方压力增大时，下列描述正确的是（　　）

  
A．电压表示数变小        B．通过<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>的电流变小
C．电路的总电阻变大        D．电路的总功率变大
二、填空题
11．小齐家最近购买了一辆电动汽车，为了测量电动汽车充电器的功率，晚上11点整，他关闭了家中其他用电器，使用充电器对电动汽车进行充电，同时记下了开始充电时电能表的读数
，小齐于第二日早晨发现正好8点完成充电，此时，电能表如图所示，不考虑能量损失，电动汽车充满一次电获得的能量为 kW·h，该汽车充电器的电功率为W。


三、探究题
12．学习小组开展“测量小灯泡的功率”实验，实验电路如图甲，绘制出小灯泡的<Object: word/embeddings/oleObject7.bin>关系曲线如图乙，已知小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压恒为6V。

  
（1）依据图甲，请在答卷上用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整；
（2）闭合开关后移动变阻器的滑片，当电压表示数为V时，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率；
（3）实验时，变阻器的滑片向右移动过程中，电流表与电压表示数的比值将（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
13．如图所示是测定“小灯泡电功率”实验的装置图，选用2节新干电池、额定电压为2.5伏的小灯泡和滑动变阻器。请回答：

  
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整；
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表均有正常偏转，但偏转角度较小。则接下来应进行的操作是；
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察灯泡发光情况
（3）调节滑片P至某位置时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的
额定功率为瓦；
（4）在滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡消耗的功率随电流变化如图丙所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是。
14．小科用如图的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”，相同的两个透明容器中密封着等量、等温的空气。


（1）本实验是通过观察的变化来反映电流产生热量的多少；
（2）图甲中的A、B两管，在通电时间相等时，B管液面上升得更高，说明电流通过导体产生热量的多少与有关；
（3）用乙图中的装置探究“电流产生热量的多少与电流大小是否有关”时，右边容器中应选用阻值为的电阻丝。
15．小明用图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。


（1）闭合开关进行实验，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅图1中导线①、②或③中的一根发生故障，请指出发生故障的导线，并写出故障名称：；
（2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U-Ⅰ图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示。则根据记录的数据和图像可知：
①小灯泡的额定功率为W；
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为；
A．5Ω 2A            B．10Ω 2A            C．20Ω 1A            D．30Ω 1A
（3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U-Ⅰ图像（如图3），请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条，并说明你选择的依据。
16．小灯泡L的额定电压为3V，它的I-U图像如图甲所示，把灯泡接入如图乙所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关，电压表示数为l.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。已知电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 2A”。下列说法中错误的是（　　）


A．电源电压为4.5V
B．灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为2.5W
C．灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω
D．灯泡的额定功率为1.5W
17．小金利用图甲的电路测量小灯泡的电功率。小灯泡的额定电压为2.5伏。


（1）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为2.5伏，此时电流表示数如图乙。则小灯泡的额定功率为瓦；
（2）调节滑动变阻器，记录多组电压、电流数据，计算小灯泡对应功率，完成实验，图丙是小金作出的小灯泡I-U图像。关于小灯泡功率P与通过其电流平方I2的关系。如图所示的图像中最合理的是。
A．
B．
C．
D．

（3）小灯泡的亮度是由实际功率决定的，若将标有“220V 40W”灯泡L1和标有“220V 60W”灯泡L2串联后接到家庭照明电路中，灯泡更亮。
四、简答题
18．科技改变生活，随着智能技术的高速发展，智能家电已越来越多地走进千家万户。如图甲为某品牌智能炒菜机，内部电路可简化为图乙。已知额定电压为220伏，电动机的额定功率是40瓦，发热体有两个电阻，R1=24.2欧，R2=96.8欧。

  
（1）“智能炒菜机”在烹制食物时，主要利用了电流的；
（2）当“智能炒菜机”处于低温挡时，发热体的功率是多少；
（3）当“智能炒菜机”处于高温挡正常工作30分钟，求整个电路消耗的电能。
19．如图为家用电饭锅的简化电路图。该电饭锅有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。额定电压为220V，正常加热时功率为1210W，电饭锅处于“保温”状态下正常工作5分钟耗电2.64×104焦。求：
（1）该电饭锅正常加热时的电流强度；
（2）该电饭锅保温时的功率P保温；
（3）电阻R2的阻值；

  
20．小滨同学用一个电流表和阻值为20Ω的电阻<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>测某未知电阻<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>的阻值，设计的电路如图所示。只闭合开关S时，电流表的示数为0.3A；同时闭合开关S、<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>后，电流表的示数为0.5A，电源电压保持不变。求
（1）电源电压；
（2）电阻<Object: word/embeddings/oleObject11.bin>阻值；
（3）同时闭合S、S1，2分钟，电阻<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>消耗的电能？