資源簡介

第十八章　電　功　率
第1節(jié)　電能　電功
【新課導(dǎo)思】
如圖所示是供電部門給每戶安裝的電能
表,它是用來記錄什么的呢?
【目標導(dǎo)學(xué)】
1.知道電能及其單位和單位的換算。
2.知道電能表的用途、讀數(shù)方法、表上幾個參數(shù)的意義。
3.知道電功的公式,會利用公式進行相關(guān)計算。
【自主預(yù)習(xí)】
1.電能的來源:各種各樣的發(fā)電廠和電池把_________
_____轉(zhuǎn)化為電能,如:發(fā)電機把_______轉(zhuǎn)化為電能;干
電池把_______轉(zhuǎn)化為電能。
2.電能的利用:通過用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的
能。如:電燈把電能轉(zhuǎn)化為_____;電動機把電能轉(zhuǎn)化
為_______;電熱器把電能轉(zhuǎn)化為_____。
不同形式
的能
機械能
化學(xué)能
光能
機械能
內(nèi)能
3.電能:
(1)單位:______、______________(俗稱“度”)。
(2)換算關(guān)系:1 kW·h=__度=________J。
4.電能表:
(1)用途:計量用電器在一段時間內(nèi)消耗的_____。
(2)消耗的電能計算:電能表計數(shù)器上前后兩次示數(shù)
_____。
焦(J)
千瓦時(kW·h)
1
3.6×106
電能
之差
5.電功:
(1)實質(zhì):電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程就是_________
的過程。
(2)影響電功大小的因素:加在用電器上的_____越高,
___________越大,_________越長,電流做功越多。
(3)計算公式:______。
電流做功
電壓
通過的電流
通電時間
W=UIt
知識點一 電能的計量
1.認識電能表:
觀察如圖所示的電能表,思考:
(1)電能表上計數(shù)器的示數(shù)單位是__________。
(2)各參數(shù)表示的意義。
①220 V:表示_______________________。
②10(20)A:表示_______________________。
③600 revs/(kW·h):表示________________。
④50 Hz:表示這個電能表在頻率為____________電路中使用。
參考答案:(1)kW·h
(2)①這個電能表應(yīng)該在220 V的電路中使用　②這個電能表的標定電流為10 A,額定最大電流為20 A　③接在這個電能表上的用電器,每消耗1 kW·h的電能,電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過600轉(zhuǎn)　④50 Hz的交流
2.電能表的讀數(shù):電能表計數(shù)器上顯示著數(shù)字,計數(shù)器前后兩次示數(shù)之差就是這段時間內(nèi)用電的度數(shù)(消耗電能的多少)。注意電能表計數(shù)器中最后一位數(shù)字是小數(shù)(十分位)。如:
小明同學(xué)家的電能表上午8:00時和上午10:00時的示數(shù)如圖所示,那么小明同學(xué)家在上午兩個小時內(nèi)消耗的電能是________。
參考答案:0.2 kW·h
【示范題1】(多選)(婁底中考改編)小明家記錄5月初電能表示數(shù)為1432.7度,電能表的部分參數(shù)及6月初的示數(shù)如圖所示,下列說法正確的是　(　　)
A.電能表是測量用電器在某段時間內(nèi)消耗電能的儀表
B.此電能表的讀數(shù)是15 377 kW·h
C.小明家5月初至6月初消耗的電能是105 kW·h
D.若電能表轉(zhuǎn)盤在10 min內(nèi)轉(zhuǎn)過250轉(zhuǎn),則用電器在一段時間內(nèi)消耗的電能為1 kW·h
【精講精析】電能表的用途:測量用電器在某段時間內(nèi)消耗的電能,A正確。電能表的讀數(shù):電能表的讀數(shù)單位是kW·h,最后一位是小數(shù)位,讀數(shù)為1 537.7 kW·h,故B錯;
用電量的計算方法:6月初的示數(shù)1 537.7 kW·h,5月初,
小明家中的電能表示數(shù)1 432.7 kW·h,故小明家
5月初至6月初消耗的電能是W=1 537.7 kW·h-
1 432.7 kW· h=105 kW·h,故C正確;參數(shù)的含義:
2 500 r/(kW·h) 表示每消耗1 kW·h的電能,電能表
的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)2 500轉(zhuǎn),電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)250轉(zhuǎn)消耗的電能為:
W= kW·h=0.1 kW·h,故D錯誤。
答案:A、C
【微點撥】
電能表測用電器消耗電能的兩種方法
(1)利用電能表上先后兩次示數(shù):某段時間電能表上先后兩次示數(shù)之差,就是被測電路在這段時間內(nèi)消耗的電能。
(2)利用電能表上轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動圈數(shù):若電能表上標示
N轉(zhuǎn)/kW·h,則電能表上轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動n轉(zhuǎn)消耗的電能為:
W= ×nkW·h= kW·h。
特別提醒:電能表的紅色框內(nèi)的數(shù)字為小數(shù)。
【備選例題】
(新疆中考)小雷家電能表上月底的示數(shù)為,本月底的示數(shù)如圖所示,他家本月消耗電能為________
kW·h。該電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過1 500轉(zhuǎn)時,消耗的電能為______kW·h。
【解析】本題考查電能表的相關(guān)知識。他家本月消耗
的電能為電能表計數(shù)器本月底的示數(shù)減去上月底的示
數(shù),即W=951.6kW·h-881.6kW·h=70kW·h;表盤上
“3 000 r/kW·h”表示每消耗1kW·h的電能,電能表
的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過3000轉(zhuǎn),則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過1500轉(zhuǎn)時消耗的電能為
W′= =0.5kW·h。
答案:70　0.5
【知識拓展】(1)電能表的工作原理:
當把電能表接入被測電路時,電流線圈和電壓線圈中就
有交變電流流過,這兩個交變電流分別在它們的鐵芯中
產(chǎn)生交變的磁通;交變磁通穿過鋁盤,在鋁盤中感應(yīng)出
渦流;渦流又在磁場中受到力的作用,從而使鋁盤得到
轉(zhuǎn)矩(主動力矩)而轉(zhuǎn)動。負載消耗的功率越大,通過電
流線圈的電流越大,鋁盤中感應(yīng)出的渦流也越大,使鋁
盤轉(zhuǎn)動的力矩就越大,即轉(zhuǎn)矩的大小跟負載消耗的功率
成正比。功率越大,轉(zhuǎn)矩也越大,鋁盤轉(zhuǎn)動也就越快。
鋁盤轉(zhuǎn)動時,又受到永久磁鐵產(chǎn)生的制動力矩的作用,
制動力矩與主動力矩方向相反;制動力矩的大小與鋁盤
的轉(zhuǎn)速成正比,鋁盤轉(zhuǎn)動得越快,制動力矩也越大。當
主動力矩與制動力矩達到暫時平衡時,鋁盤將勻速轉(zhuǎn)
動。負載所消耗的電能與鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)成正比。鋁盤轉(zhuǎn)
動時,帶動計數(shù)器,把所消耗的電能指示出來。這就是
電能表工作的簡單過程。
(2)電池容量:電池容量是指電池存儲電量的大小。電
池容量的單位是“mA·h”,中文名稱是毫安時(在衡量
大容量電池如鉛蓄電池時,為了方便起見,一般用
“A·h”來表示,中文名是安時,1A·h=1000mA·h)。
若電池的額定容量是1300mA·h,即以130mA的電流給
電池放電,那么該電池可以持續(xù)工作10小時(
=10h);如果放電電流為1300mA,那供電時間就只有1小
時左右(實際工作時間因電池的實際容量的個別差異而
有一些差別)。這是理想狀態(tài)下的分析,數(shù)碼設(shè)備實際
工作時的電流不可能始終恒定在某一數(shù)值(以數(shù)碼相機
為例,工作電流會因為LCD顯示屏、閃光燈等部件的開
啟或關(guān)閉而發(fā)生較大的變化),因而電池能對某個設(shè)備
的供電時間只能是個大約值,而這個值也只有通過實際操作經(jīng)驗來估計。
知識點二 電功的計算
1.基本公式及推導(dǎo)公式:
2.使用注意事項:
(1)W=UIt:適用于任何電路中電功的計算。
(2)W= 和W=I2Rt:只適用于純電阻電路(電能只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路)。
3.串聯(lián)電路,使用W=I2Rt;并聯(lián)電路,使用W= 。
4.利用公式計算時的對應(yīng)性:
(1)同時性:對應(yīng)同一段時間的電流和電壓(或電阻)。
(2)同體性:對應(yīng)同一段導(dǎo)體上的電流和電壓。
【示范題2】(安徽中考)當天空中空氣的濕度很大,兩塊云之間的電壓很高時,原先不導(dǎo)電的空氣就會變成導(dǎo)體,強大的電流可在瞬間通過天空,形成閃電。某次閃電的放電電流約1×104A,電壓約1.8×108V,放電時間約0.01 s,則這次閃電釋放的電能約________J,合________kW·h。
【精講精析】(1)電能的計算:利用公式W=UIt計算釋放的電能,釋放的電能為W=UIt=1.8×108V×1×104A×0.01s=1.8×1010J。
(2)單位的換算:1kW·h=3.6×106J。
1.8×1010J= kW·h =5000kW·h。
答案:1.8×1010　5000
【知識拓展】純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)分
(1)純電阻電路:滿足歐姆定律,電流做功,把電能轉(zhuǎn)化為電熱或內(nèi)能,如電爐、電飯煲、電燈等。
(2)非純電阻電路:不滿足歐姆定律,電流做功,電能并沒有完全轉(zhuǎn)化為電熱,還有一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能。例如,常見的電風(fēng)扇、電動機有一部分轉(zhuǎn)化為機械能。
第2節(jié)　
電　功　率　
【新課導(dǎo)思】
　　當家中只開一盞節(jié)能燈時,電能
表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)得很慢,而使用電飯煲做
飯時,電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)得飛快。這是
為什么?
【目標導(dǎo)學(xué)】
1.知道電功率的物理意義、定義、定義式、單位。
2.理解額定電壓和額定功率。
3.會用電功率的公式P=UI進行簡單計算。
4.能運用學(xué)過的知識解決簡單的電功率問題。
5.理解用電器的額定功率與實際功率的關(guān)系。
【自主預(yù)習(xí)】
1.電功率:
(1)物理意義:表示電流做功的_____,電流做功越快,
電功率_____。電功率用字母__表示。
(2)單位:______、_________、_________。1kW=___W,1W=___mW。
快慢
越大
P
瓦(W)
千瓦(kW)
毫瓦(mW)
103
103
(3)常見用電器的電功率。
1000
500
100
0.5
家用空調(diào) 吸塵器 電吹風(fēng)機 臺式計算機 液晶電視機 手電筒 計算器
約
_____W 約800W 約
____W 約200W 約
____W 約____W 約0.5mW
(4)定義:_____與_____之比。定義式: ,計算
式:_____。
各符號表示的物理量及單位:W-電功-J,P-電功率-W,
U-電壓-V,I-電流-A,t-時間-s。
(5)1千瓦時是指電功率為____的用電器使用1h所消耗的
電能。
電功
時間
P=UI
1kW
2.額定電壓、額定功率:
(1)額定電壓:用電器___________的電壓。
節(jié)能燈的額定電壓為_____。
(2)額定功率:用電器在_________下工作時
的電功率。節(jié)能燈的額定功率為____。
3.電功率的測量:
(1)使用專用的功率表。
(2)通過測量_____和_____,利用公式_____間接測量。
正常工作時
220V
額定電壓
24W
電流
電壓
P=UI
知識點一 電功率
1.電功率的計算:
(1)定義式:P= 。
(2)計算式:P=UI。
(3)推導(dǎo)式:P=I2R= 。
(4)公式適用條件:P= 和P=UI適用于所有電路;
P=I2R、P= 只適用于純電阻電路(電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)
能的電路,如電飯煲、電爐、電熱器等),不適用于非純
電阻電路(含有電動機的電路,如電風(fēng)扇、電冰箱、空
調(diào)器等)。
2.串、并聯(lián)電路電功率規(guī)律:
(1)
(2)總功率:無論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,所有用電器的總功率等于各用電器的電功率之和。
【示范題1】通過《電阻的測量》一節(jié)后面的“想想做做”,我們知道小燈泡的電阻會隨著小燈泡兩端電壓的變化而不同,如圖甲所示是通過小燈泡L和電阻R的電流隨它們兩端電壓變化的圖象,將它們按如圖乙所示接入電路中,閉合開關(guān)S時,小燈泡的實際功率為P1=1W,求:　
(1)電源電壓U。
(2)再閉合開關(guān)S1后電流表的讀數(shù)I2。
(3)再閉合開關(guān)S1后電路消耗的總功率P。
【解題關(guān)鍵】(1)閉合開關(guān)S時,電路為L的簡單電路,根據(jù)圖象讀出小燈泡的實際功率為P1=1W時的電流和電壓即可得出電源的電壓。
(2)再閉合開關(guān)S1后,L與R并聯(lián),根據(jù)圖象讀出通過R的電流,根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出電流表的示數(shù)。
(3)根據(jù)P=UI求電路消耗的總功率。
【精講精析】(1)閉合開關(guān)S時,電路為L的簡單電路,由圖象可知,當UL=2V,IL=0.5A時,燈泡的實際功率P1=ULIL=2V×0.5A=1W,則電源的電壓U=UL=2V。
(2)再閉合開關(guān)S1后,L與R并聯(lián),電流表測干路電流,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以UR=U=2V,由圖象可知,通過R的電流IR=0.2A,因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以,電流表的示數(shù):
I2=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A。
(3)再閉合開關(guān)S1后電路消耗的總功率:
P=UI2=2V×0.7A=1.4W。
答案:(1)2V　(2)0.7A　(3)1.4W
【易錯易混警示】(1)電功率的大小只說明電流做功的快慢,而不能說明電流做功的多少。
(2)kW和kW·h是兩個不同的物理量的單位,kW是電功率的單位,kW·h是電能的單位。
(3)公式P= 中各物理量的配套單位。
①P-W,W-J,t-s。
②P-kW,W-kW·h(度),t-h
【備選例題】
有一只標有“PZ220-40”的燈泡,接在220V家庭電路中,求:
(1)燈泡正常發(fā)光時的電阻。
(2)燈泡正常發(fā)光時通過它的電流。
(3)1kW·h電可供此燈泡正常工作多長時間?
(4)若實際電壓為200V,則燈泡的實際功率為多大?燈泡的發(fā)光情況如何?
【解析】(1)P=UI= ,燈泡正常發(fā)光時的電阻,
R= =1210Ω。
(2)P=UI,燈泡正常發(fā)光時通過它的電流
I= =0.18A。
(3)W=1kW·h,P=40W=0.04kW,而P= ,1kW·h電可供
此燈泡正常工作時間t= =25h。
(4)U實=200V,R=1210Ω,燈泡的實際功率P實=
=33.06W,因為燈泡的實際功率小于燈泡的額定功率,故燈泡變暗。
答案：(1)1210Ω　(2)0.18 A　(3)25 h
(4)33.06 W　燈泡變暗
【知識拓展】(1)照明與節(jié)能
夜幕降臨,華燈齊放,各式各樣的燈飾給我們送來光明,
也裝點著我們的生活。
白熾燈和日光燈是人們最常用的兩種電光源。相比之
下,日光燈發(fā)光效率高,耗電少,光色自然,尤其受到人
們的青睞。一支二三十瓦的普通日光燈的亮度,與一盞
100W的白熾燈的亮度相當。所以,生活、學(xué)習(xí)、辦公等
場所,用日光燈代替白熾燈可以大大降低耗電量。在走廊和衛(wèi)生間里,還可以安裝小功率的日光燈。看電視時,只開一盞1W的日光燈,既省電,又能達到理想的收看效果。近年來,人們又研制生產(chǎn)了一種電子高效節(jié)能燈,一盞11W的這種燈,照明效果相當于60W的白熾燈。如果換用這種燈,可以節(jié)省電能 以上。
(2)解讀電功率的計算公式
電功率的四個表達式:①定義式:P= ,②反映電學(xué)特
點的普適式P=UI,與歐姆定律結(jié)合后得到的,③P=I2R,
④P= 。
電功率是反映電流做功快慢的物理量,定義為電功與時
間之比,因此,用電流所做的功除以所用的時間,就得到
定義式P= 。
經(jīng)實驗研究證明,電功率等于導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的乘積,即P=UI。電壓和電流是電路中最重要的物理量。有電壓才可能有電流。電能是通過電荷有規(guī)律的運動轉(zhuǎn)化成其他形式的能量的,電荷有規(guī)律的運動就形成電流。沒有電流就不會消耗電能,當然也就不會有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。所以,P=UI廣泛應(yīng)用于電功率的計算。
與歐姆定律結(jié)合得到的③式P=I2R、④式P= 適用于純電阻電路。因為,歐姆定律反映的是導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓和導(dǎo)體電阻之間的關(guān)系,是在純電阻電路中得出的,所以,它們只適用于純電阻電路。如白熾燈、電阻、電熱器等,不適用于非純電阻電路,如含電動機的電路的計算。
由于串聯(lián)電路中電流處處相等,所以在串聯(lián)電路中,使用③式P=I2R分析和計算方便。在并聯(lián)電路中,各支路兩端電壓相等,所以用④式P= 分析和計算方便。
通過對近幾年的中考命題分析,除了含電動機電路的電功率計算外,其他全是純電阻電路。在純電阻電路中,四個計算公式通用,可根據(jù)具體情況選擇方便的公式進行運用。
知識點二 額定電壓　額定功率
1.額定功率與實際功率的區(qū)別和聯(lián)系:
物理量
對比　　　 額定功率 實際功率
區(qū)別 用電器在額定電壓下工作時的電功率。它是確定的、唯一的,不隨實際工作電壓的改變而改變 用電器在實際電壓下工作時的電功率。它是不確定的,隨用電器實際電壓的改變而改變,有無數(shù)個
物理量
對比　　　 額定功率 實際功率
聯(lián)系 當用電器兩端的實際電壓等于額定電壓時,用電器的實際功率等于額定功率
2.電功率和電壓的關(guān)系:
用電器兩端的電壓 電功率 用電器的工作情況
U實=U額 P實=P額 正常工作
U實>U額 P實>P額 容易損壞
U實3.燈泡的亮度:取決于燈泡的實際功率:實際功率越大,燈泡越亮。與燈泡的額定功率無關(guān)。
【示范題2】小萌在更換燈泡時發(fā)現(xiàn)燈泡上標有“220 V　40 W”的字樣。下列說法中正確的是　(　　)
A.該燈泡只能在220V電壓下工作
B.該燈泡的實際功率是40W不變
C.該燈泡每秒消耗的電能是40W
D.該燈泡正常發(fā)光時的功率是40W
【精講精析】額定電壓“220V”為燈泡正常工作時的
電壓,說明其工作時工作電壓不能超過220V,可以小于
等于220V,故A錯誤。額定功率:用電器正常工作時的電
功率為額定功率,燈在220V電壓下正常工作,則此時發(fā)
光功率為40W,故D正確。則由W=Pt可得每秒鐘消耗的電
能為:W=40W×1s=40J,故C錯誤。實際功率:燈的實際功
率隨實際電壓的變化而變化,當燈兩端的電壓不等于額
定電壓時,其實際功率也不等于額定功率,故B錯誤。
答案:D
【微點撥】燈泡亮暗的判斷方法
一般先根據(jù)其規(guī)格(銘牌),利用R= 計算、比較電
阻的大小,然后根據(jù)串、并聯(lián)電路中電流或電壓相等的
特點,選擇公式P=I2R或P= 比較實際功率的大小,進
而比較燈泡的亮暗。
第3節(jié)　
測量小燈泡的電功率　　
【新課導(dǎo)思】
　　如圖所示,甲、乙兩只燈泡展開了激烈的爭論,誰說的有道理呢?我們能否測出它們的電功率呢?
【目標導(dǎo)學(xué)】
1.會用電壓表和電流表測量小燈泡的電功率。
2.通過實驗,進一步理解額定功率和實際功率。
3.通過探究,知道小燈泡的電功率隨它兩端的電壓的改變而改變,并發(fā)現(xiàn)其變化的規(guī)律。
【自主預(yù)習(xí)】
1.測量以下三種情況下小燈泡的實際功率:
(1)使小燈泡兩端的電壓_____額定電壓,觀察小燈泡的
亮度,測量它的電功率,即是它的額定功率。
(2)使小燈泡兩端的電壓_____額定電壓,觀察小燈泡的
亮度,測量它實際的電功率。
等于
低于
(3)使小燈泡兩端的電壓約為額定電壓(標在燈口上)
的______,觀察小燈泡的亮度,測量它實際的電功率。
1.2倍
2.根據(jù)給定器材按照要求設(shè)計電路:
(1)器材:電源、電壓表、電流表、小燈泡、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(2)要求:滑動變阻器能改變電路中電流,電壓表測小燈泡兩端電壓,電流表測電路中電流。
3.實驗前,將滑動變阻器的滑片移至阻值_____處,開關(guān)
處于_____狀態(tài)。
最大
斷開
知識點 測量小燈泡的電功率
1.實驗原理:____________________________。
參考答案:P=UI
2.測量物理量:由P=UI知,測量小燈泡的電功率需測量小燈泡兩端的________和通過小燈泡的________。
參考答案:電壓　電流
3.實驗器材:
(1)利用________測量電壓。
(2)利用________測量電流。
(3)改變小燈泡兩端的電壓需用的器材是__。
(4)除上述器材外,還需要__________、_________、__________、________。
參考答案:(1)電壓表　(2)電流表　(3)滑動變阻器
(4)電源　小燈泡　開關(guān)　導(dǎo)線
4.設(shè)計實驗:
根據(jù)所選的器材,設(shè)計實驗電路圖并連接電路。
(1)連接電路時,開關(guān)應(yīng)處于________狀態(tài)。
(2)閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________。
提示:(1)分析電路圖,結(jié)合每個元件的連接特點,完成實物圖連接。為保證電路的連接安全,在連接電路時,開關(guān)應(yīng)斷開。
(2)在開關(guān)閉合前,應(yīng)把滑動變阻器的滑片置于阻值的最大端,以免開關(guān)閉合時,電流過大,燒毀元件。
參考答案:如圖所示
(1)斷開　(2)阻值最大端
5.進行實驗:
(1)檢查電路無誤后,閉合開關(guān)S,移動滑動變阻器的滑片P,分別使電壓表的示數(shù)等于、低于和高于小燈泡的______________________時,觀察小燈泡的發(fā)光情況,并記下______________________示數(shù)。
(2)小燈泡在不同電壓下的電流值如表所示,算出實際功率并填入表格。
電壓U/V 2.0 2.5 3.0
電流I/A 0.22 0.25 0.28
電功率P/W
燈泡發(fā)光情況 暗 正常 很亮
參考答案:(1)額定電壓　電流表和電壓表
(2)0.44　0.625　0.84
6.分析歸納:
分析表格中的各項數(shù)據(jù)可知。
(1)當U實(2)當U實=U額時,P實__________P額,燈泡發(fā)光__。
(3)當U實>U額時,P實__________P額,燈泡發(fā)光__。
參考答案:(1)<　暗　(2)=　正常　(3)>　很亮
7.【交流與討論】:
(1)滑動變阻器的作用:________________________、
__________________________________________。
參考答案:保護電路　改變小燈泡兩端的電壓
(2)如何選擇電流表和電壓表的量程?
提示:電壓表量程的選擇要參考小燈泡的額定電壓。電流表量程的選擇,應(yīng)根據(jù)小燈泡的額定電壓值和所給的電阻,結(jié)合歐姆定律I= 計算出小燈泡的額定電流,依據(jù)小燈泡的額定電流選擇電流表的量程。在不知道小燈泡電阻的情況下,可以采用試觸的方法。
參考答案:依據(jù)額定電壓和小燈泡的額定電流,采用試觸法。
(3)測量實際電壓高于額定電壓時的電功率時,加在小燈泡兩端的電壓有什么要求?為什么?
參考答案:加在小燈泡兩端的電壓不能高于額定電壓太多,若高于額定電壓太多會燒壞小燈泡。
(4)實驗中能否多次測量求小燈泡電功率的平均值?
提示:由于實驗中測出的電功率是在不同的電壓下測出的,電功率的值是相對于不同電壓來說的,應(yīng)分別求出各自電壓下的電功率。只有額定電壓下的電功率才是額定功率,所以求平均值沒有意義。
參考答案:只有在額定電壓下的電功率為額定功率,故不能求平均值。
【示范題】(北海中考)同學(xué)們在“探究小燈泡實際功率的規(guī)律”時,用兩節(jié)新干電池串聯(lián)組成的電源和標有“2.5V”字樣的小燈泡等元件連接了如圖甲所示的電路,請回答:　
(1)連接電路時,開關(guān)應(yīng)________(選填“閉合”或“斷開”)。
(2)閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)移到________處(選填“A”或“B”)。
(3)實驗中,小飛發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)后,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡都不亮,電流表無示數(shù),電壓表示數(shù)接近3V,則電路故障可能是_________。
(4)小飛排除故障后,進行多次實驗,并記下相應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù),繪制成如圖乙所示的I-U關(guān)系圖象。根據(jù)圖象可知,小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而________(選填“增大”“減小”或“不變”),小燈泡正常發(fā)光時的電功率為________W。
【拓展】另一組同學(xué)通過測額定電流計算小燈泡的額定功率時,電壓表突然壞了,又沒有好的電壓表更換,但有一個R=5Ω的定值電阻和另一個電流表AK,小飛和他們一起討論找到了解決問題的方法,此方法應(yīng)是:先__________________,再調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表AK的示數(shù)為________A即可。
【精講精析】(1)連接電路時,為保護電路元件的安全,開關(guān)應(yīng)斷開。
(2)為了保護電路,在閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處,由圖可知滑片應(yīng)移到A處。
(3)連好電路,小飛發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)后,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡都不亮,電流表無示數(shù),說明電路存在斷路;電壓表示數(shù)接近3V,說明電壓表與電源兩極相連,即電路故障應(yīng)為小燈泡斷路。
(4)由小燈泡的I-U圖象可知,隨著燈泡兩端的電壓增大,通過燈泡的電流增大,根據(jù)P=UI可知,燈泡的實際功率增大。由I-U圖象可知,當燈泡的額定電壓U額=2.5V時,所對應(yīng)的電流I額=0.3A,燈泡額定功率:P額=U額I額= 2.5V×0.3A=0.75W。
【拓展】根據(jù)等效替代的思想,可通過計算定值電阻R0的電壓間接得到燈泡L的電壓,所以將已知阻值的電阻R與小燈泡并聯(lián),電流表AK測定值電阻R的電流;當R兩端電壓為2.5V時燈泡正常發(fā)光,測出此時通過燈泡的電流即可。
電路圖如圖所示
步驟:
①根據(jù)電路圖連接電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表AK示數(shù):
IK= =0.5A,此時燈泡正常發(fā)光;
②讀出此時電流表A的示數(shù)IL;
③則小燈泡額定功率的表達式:P額=U額IL=2.5V×IL。
答案:(1)斷開　(2)A
(3)小燈泡斷路
(4)增大　0.75
【拓展】將定值電阻R與電流表AK串聯(lián)再與小燈泡并聯(lián)　0.5
【微點撥】
(1)小燈泡的實際功率不一定等于其額定功率,只有當小燈泡兩端的電壓等于其額定電壓時,根據(jù)P=UI計算得到的功率才是小燈泡的額定功率。
(2)不同電壓下,小燈泡的功率不同,小燈泡兩端的電壓越大,小燈泡的功率越大。
(3)小燈泡的亮度與實際功率有關(guān),實際功率越大,小燈泡越亮。
第4節(jié)　
焦耳定律　
【新課導(dǎo)思】
我們在使用電暖氣時,導(dǎo)線和電暖
氣中通過的電流相同,電暖氣很熱,
而導(dǎo)線卻幾乎不怎么熱,這是為什么?
【目標導(dǎo)學(xué)】
1.知道電流的熱效應(yīng)。
2.通過探究,知道電流的熱效應(yīng)與電流、電阻和通電時間有關(guān)。
3.知道焦耳定律,并會應(yīng)用焦耳定律進行計算。
4.知道電熱的利用和防止。
【自主預(yù)習(xí)】
1.電流的熱效應(yīng):
定義:電流通過導(dǎo)體時_____轉(zhuǎn)化成_____的現(xiàn)象。
2.探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與哪些因素有關(guān):
(1)探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系。
①實驗思路:控制_____、_________不變,改變_____。
②實驗結(jié)論:電流、通電時間相同時,_____越大,電阻產(chǎn)
生的熱量越多。
電能
內(nèi)能
電流
通電時間
電阻
電阻
(2)探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量與電流的關(guān)系。
①實驗思路:控制_____、_________不變,改變_____。
②實驗結(jié)論:電阻、通電時間相同時,_______________
越大,電阻產(chǎn)生的熱量越多。
電阻
通電時間
電流
通過電阻的電流
3.焦耳定律:
(1)確定:英國物理學(xué)家_____最先精確地確定電流產(chǎn)
生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。
(2)內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟_____________
成正比,跟導(dǎo)體的_____成正比,跟_________成正比。
(3)公式:______。
焦耳
電流的二次方
電阻
通電時間
Q=I2Rt
(4)電流通過導(dǎo)體時,如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,沒有
同時轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,電流產(chǎn)生的熱量Q_____消
耗的電能W,即________。
等于
Q=W=UIt
4.電熱的利用和防止:
(1)電熱的利用:_________、_______、_______、養(yǎng)雞
場的電熱孵化器等。
(2)電熱的防止:_______、散熱片、散熱扇等。
電熱水器
電飯鍋
電熨斗
散熱孔
知識點一 電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)
1.提出問題:電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)?
2.猜想與假設(shè):電流產(chǎn)生的熱量可能與______________有關(guān)。
參考答案:電流、電阻、通電時間
3.實驗方法:
(1)由于電流產(chǎn)生的熱量可能與多個因素有關(guān),故需要利用__________________法。
(2)實驗中,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少無法直接顯示,通過________________________顯示產(chǎn)生熱量的多少,這種方法為______________。
參考答案:(1)控制變量
(2)U形管中液面的高度差　轉(zhuǎn)換法
4.進行實驗:
(1)探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。
①實驗裝置:如圖所示,兩個透明容器中密封等量的空氣,兩個容器中都有一段電阻絲,兩電阻絲串聯(lián),且右邊容器中的電阻比較大。
②實驗現(xiàn)象:通電一段時間后,發(fā)現(xiàn)與右邊容器相通的U形管液面高度差較大。
③實驗結(jié)論:__________________________。
參考答案:在電流相同、通電時間相同的情況下,電阻越大,電阻產(chǎn)生的熱量越多
(2)探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。
①實驗裝置:如圖所示,兩個密閉容器中的電阻一樣大,在右邊容器的外部,將一個電阻和這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián)。
②實驗現(xiàn)象:通電一段時間后,發(fā)現(xiàn)與左邊容器相通的U形管液面高度差較大。
③實驗結(jié)論:____________________。
參考答案:在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越大,電阻產(chǎn)生的熱量越多。
5.【交流與討論】:實驗中,加熱空氣與加熱液體相比有什么優(yōu)點?
參考答案:一是安全,如果容器內(nèi)是液體,則液體與電接觸,加熱空氣不會出現(xiàn)漏電的危險。二是省電,由于加熱的是空氣,因此耗電量非常小。三是空氣膨脹大,實驗效果更好。
【示范題1】(宜昌中考改編)采用如圖所示的裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”,接通電源,瓶內(nèi)的空氣被加熱后膨脹,使U形管中的液面發(fā)生變化,通過觀察U形管的液面變化情況比較出瓶內(nèi)電阻絲的發(fā)熱多少。　
(1)如圖所示的是探究電流產(chǎn)生的熱量跟__________的關(guān)系,通電一段時間__________(選填“左瓶”或“右瓶”)內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。
(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態(tài),把右瓶并聯(lián)的兩根電阻絲都放入瓶內(nèi),接通電源比較兩瓶內(nèi)電阻絲發(fā)熱多少。此時該裝置是探究電流產(chǎn)生的熱量跟__________的關(guān)系,一段時間后電阻絲產(chǎn)生的熱量__________(選填“左瓶”“右瓶”或“兩瓶一樣”)多。
(3)該實驗中用到了控制變量法和__________法。
【精講精析】(1)裝置中,右邊兩個5Ω的電阻并聯(lián)后與
左邊5Ω的電阻再串聯(lián);根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知,
右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等,即I右
=I左,兩個5Ω的電阻并聯(lián),根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可
知I右=I內(nèi)+I外,比較可知I左>I內(nèi);兩瓶中電阻相等(均為
5Ω),通電時間相等,電流不同,故探究的是電流產(chǎn)生的
熱量跟電流的關(guān)系;通電一段時間后,由于電阻相同、
通電時間相同、I左>I內(nèi),根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。
(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態(tài),把右瓶并聯(lián)的兩根電
阻絲都放入瓶內(nèi),右瓶中兩根電阻絲對瓶內(nèi)空氣進行加
熱;根據(jù)并聯(lián)電路總電阻的計算公式可得,右瓶中兩根
5Ω電阻絲的總電阻為2.5Ω,小于5Ω,即R左>R右;兩瓶
內(nèi)電阻絲的總電阻不相等,通電時間相等,電流相等,故
探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系;通電一段時間
后,由于電流相同(即I右=I左)、通電時間相同、R左>R右,
根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。
(3)瓶內(nèi)的空氣被加熱后膨脹,使U形管中的液面發(fā)生變化,通過觀察U形管的液面變化情況比較出瓶內(nèi)電阻絲的發(fā)熱多少。故該實驗還用到了轉(zhuǎn)換法。
答案:(1)電流　左瓶　(2)電阻　左瓶
(3)轉(zhuǎn)換
【微點撥】
(1)實驗中利用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法。
(2)在實驗中要使兩容器密閉,不能漏氣。
(3)實驗結(jié)束時,要及時斷電,防止U形管里的水溢出。
知識點二 焦耳定律
1.公式的應(yīng)用:
備注:計算時,公式中的各物理量要對應(yīng)于同一導(dǎo)體或同一段電路。
應(yīng)用公式 電熱(焦耳定律) 適用范圍
基本公式 Q=I2Rt 普遍適用
導(dǎo)出公式 Q= t=UIt 僅適用于純電阻電路,W=Q
2.串、并聯(lián)電路中電熱與電阻的關(guān)系:
(1)串聯(lián)電路:電熱與電阻成正比,即Q1∶Q2=R1∶R2。
(2)并聯(lián)電路:通電時間相同時,電熱與電阻成反比,即Q1∶Q2=R2∶R1。
【示范題2】(杭州中考)某同學(xué)根據(jù)如圖所示電路進行實驗,先用夾子夾住電動機轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動,閉合開關(guān)S,移動滑動變阻器滑片,記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù);然后松開夾子,使電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,移動滑動變阻器滑片,記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)。數(shù)據(jù)記錄如表:　
U/V I/A W/J Q/J
不轉(zhuǎn)動 0.2 0.2 W1 Q1
轉(zhuǎn)動 3.0 1.2 W2 Q2
利用如表數(shù)據(jù)計算和分析:
(1)電動機不轉(zhuǎn)動時,通電10s,電動機所做的電功W1和所產(chǎn)生的熱量Q1。
(2)電動機轉(zhuǎn)動時,通電10s,電動機所做的電功W2和所產(chǎn)生的熱量Q2。
(3)試比較W1和Q1的大小關(guān)系以及W2和Q2的大小關(guān)系,并分析其原因。
【精講精析】本題考查電功與熱量的計算。
(1)電動機不轉(zhuǎn)動時,電動機所做的電功:
W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J;
因為I= ,所以電動機不轉(zhuǎn)動時電阻
R=
電動機所產(chǎn)生的熱量
Q1= Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J。
(2)電動機轉(zhuǎn)動時所做的電功
W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J,
電動機轉(zhuǎn)動時電阻R與電動機不轉(zhuǎn)動時的電阻相等,
電動機所產(chǎn)生的熱量:
Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J。
(3)通過上述計算可得,W1=Q1,W2>Q2,電動機未轉(zhuǎn)動時,電流流經(jīng)線圈時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W1=Q1;電動機轉(zhuǎn)動時,電流流經(jīng)線圈時電能一部分轉(zhuǎn)化為機械能,另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W2>Q2。
答案:(1)0.4J　0.4J
(2)36J　14.4J
(3)W1=Q1,W2>Q2,電動機未轉(zhuǎn)動時,電流流經(jīng)線圈時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W1=Q1;電動機轉(zhuǎn)動時,電流流經(jīng)線圈時電能一部分轉(zhuǎn)化為機械能,另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W2>Q2。
【易錯易混警示】
(1)只有在電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路中,消耗的電能才等于電熱,即Q=W。
(2)電熱的求解。
①焦耳定律Q=I2Rt適用于所有電路中電熱的求解。
②對于純電阻電路求電熱還可用Q=W=Pt、Q=W=UIt、Q=W= t。
③對于非純電阻電路求電熱只能用Q=I2Rt。









一課一練·基礎(chǔ)闖關(guān)
訓(xùn)練點電能
1.如圖所示,下列用電器工作時,將電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是　(　 　)

【解析】選D。本題考查電能的利用。在常見的家用電器中,電風(fēng)扇、洗衣機主要是將電能轉(zhuǎn)化成機械能,電視機主要是將電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能,電熱水壺把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。故選D。
2.(2017·瑤海區(qū)模擬)2016年3月20日晚,小明家參與了合肥市“地球一小時”活動,在熄燈一小時的時間里,共節(jié)省了0.5kW·h的電能,合________J。
【解析】因為1kW·h=3.6×106J,故0.5kW·h=0.5×3.6×106J=1.8×106J。
答案:1.8×106
訓(xùn)練點電能表
3.對于圖中電能表的各種數(shù)據(jù),說法不正確的是　(　　)

A.電能表正常工作時的電壓一定為220V,電流一定為5A
B.每消耗1kW·h的電能,電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)
C.這個電能表在50Hz的交流電路中使用
D.電能表讀數(shù)的單位是kW·h
【解析】選A。本題考查對電能表參數(shù)的理解。“220V”表示這個電能表應(yīng)該接在220V的電路中使用,“5(10)A”表示標定電流為5A,額定最大電流為10A,但并非電流一定是5A,A錯;“2500r/kW·h”表示每消耗1kW·h的電能,電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn),B正確;“50Hz”表示這個電能表在50Hz的交流電路中使用,C正確;電能表上標有“kW·h”,表示電能表的讀數(shù)單位是kW·h,D正確。故選A。
4.小紅看她家電能表的表盤如圖所示,電能表是測量________的儀表;該電能表的表盤轉(zhuǎn)了300轉(zhuǎn),說明小紅家的用電器消耗的電能為________J。

【解析】電能表是測量電路中消耗電能(電功)的儀表;由600r/kW·h可知電路中每消耗1kW·h的電能,電能表的表盤轉(zhuǎn)600轉(zhuǎn)。所以當電能表的表盤轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)時,消耗的電能是:
0.5kW·h=0.5×3.6×106J=1.8×106J。
答案:電能　1.8×106
5.小華家電能表4月底的示數(shù)為;5月底的示數(shù)為,則小華家5月份消耗的電能為________kW·h,應(yīng)付電費________元。(按每度電均價0.5元計算)　
【解析】本題考查電能表參數(shù)的理解與電能的求法。小華家5月份消耗的電能為:3486.7kW·h-3352.7kW·h=134kW·h,
應(yīng)付電費134kW·h×0.5元/(kW·h)=67元。
答案:134　67
訓(xùn)練點電功
6.有一用電器兩端電壓是6V,通過它的電流是200mA,5min內(nèi)電流做的功是　
(　　)
A.6J　　B.6000J　　C.360J　　D.3.6×105J
【解析】選C。U=6V,I=200mA=0.2A,t=5min=300s。則5min內(nèi)電流做的功W=UIt=6V×0.2A×300s=360J。故選C。
7. 如圖所示,定值電阻的阻值不變,電源由2節(jié)新干電池串聯(lián)而成,開關(guān)閉合后,電流表的示數(shù)為0.3A;若將電源改為3節(jié)新干電池,閉合開關(guān)后,電路工作20s,電流做功________J。　
【解析】當電源由2節(jié)新干電池串聯(lián)而成時,電源電壓U=2×1.5V=3V,
由I=可得,定值電阻的阻值R===10Ω,
當將電源改為3節(jié)新干電池時,電源電壓
U′=3×1.5V=4.5V,
此時電路中的電流I′===0.45A。
電流做功W=U′I′t=4.5V×0.45A×20s=40.5J。
答案:40.5
8.阻值為4Ω的小燈泡同一個阻值為2Ω的定值電阻串聯(lián)在6V的電源上,則通電1min后,電流通過小燈泡所做的功是多少?　
【解析】本題考查電功的計算。
通過小燈泡的電流:
I===1A,
小燈泡兩端的電壓:
U1=IR1=1A×4Ω=4V,
電流通過小燈泡所做的功:
W1=U1It=4V×1A×60s=240J。
答案:240J




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一課一練·基礎(chǔ)闖關(guān)
訓(xùn)練點對電功率的理解
1.有幾位同學(xué)對電功率這個概念,有以下幾種理解,你認為正確的是　( 　　)
A.電功率是表示電流通過用電器時做功多少的物理量
B.電功率是表示電流通過用電器時做功快慢的物理量
C.電功率大的用電器工作時消耗的電能一定多
D.電功率大的用電器工作時所用的時間一定少
【解析】選B。本題考查電功率的概念及意義。電功率是指電流在單位時間內(nèi)做功的多少,是表示電流做功快慢的物理量,故A錯誤,B正確;由于電功率是由功和時間共同決定的,故C、D錯誤。故選B。
2.在國際單位制中,電功率的單位是　(　　)
A.kW·h　　　　　　　B.W
C.J D.A
【解析】選B。本題考查我們對常見物理量及其單位的掌握情況。千瓦時(kW·h)是電功的單位;瓦特(W)是電功率的國際單位;焦耳(J)是功的國際單位;安培(A)是電流的國際單位。故選B。
訓(xùn)練點額定電壓　額定功率
3.某臺燈銘牌上標有“9W”字樣,“9W”表示該臺燈的　 (　　)
A.額定功率 B.實際功率
C.額定電流 D.實際電流
【解析】選A。某臺燈銘牌上標有“9W”字樣,就是指臺燈的額定功率為9W。故選A。
4.甲、乙兩個白熾燈泡,分別標有“220V　40W”和“24V　40W”字樣,當它們在各自的電路中正常發(fā)光時(　　)
A.甲燈較亮 B.乙燈較亮
C.兩燈一樣亮 D.無法比較兩燈的亮暗程度
【解析】選C。本題考查對額定電壓、額定功率、實際電壓、實際功率的理解。由銘牌可知,兩燈的額定功率相同;當它們在各自的電路中正常發(fā)光時,其實際功率等于額定功率,由于額定功率相同,則兩燈一樣亮。故選C。
訓(xùn)練點電功率的計算
5.下列用電器通電1h,最有可能消耗1kW·h電能的是　(　　)
A.計算器 B.小臺燈
C.手電筒 D.家用空調(diào)
【解析】選D。用電器在t=1h內(nèi),消耗的電能W=1kW·h,則用電器的電功率:P===1kW=1000W,計算器的電功率一般不到1W,臺燈的電功率約為40W,手電筒的電功率約為1W,家用空調(diào)的電功率約為1000W,故選D。
6. “6V　3W”的燈泡,燈絲的電阻是________;測得通過它的電流是0.4A,則它的電功率是________W(設(shè)燈絲電阻不變)。
【解析】由P=UI=可得燈絲的電阻:R===12Ω,通過它的電流是0.4A時的電功率:P′=I2R=(0.4A)2×12Ω=1.92W。
答案:12Ω　1.92
7. 如圖所示的電路中,電源電壓恒為3V,閉合開關(guān)S,電流表的示數(shù)為0.3A;再閉合開關(guān)S1,電流表的示數(shù)為0.5A。求:
(1)此時R1的電功率。
(2)電路消耗的總功率。
【解析】本題考查電功率的計算。閉合開關(guān)S,電路中只有R2,電流表測通過R2的電流,再閉合開關(guān)S1,電阻R1、R2并聯(lián)。
(1)通過R1的電流:I1=I-I2=0.5A-0.3A=0.2A
R1的電功率為:P1=U1I1=3V×0.2A=0.6W
(2)電路消耗的總功率:P=UI=3V×0.5A=1.5W。
答案:(1)0.6W　(2)1.5W
訓(xùn)練點電功率的測量
8.圖中“+”“-”分別表示電表的正負接線柱,可以測量R消耗的電功率的電路圖是　(　　)

【解析】選B。本題考查電功率的測量。A圖中,電壓表與待測電阻串聯(lián),電流表與電阻并聯(lián),電路連接錯誤,故A錯誤;B圖中,電壓表與電阻并聯(lián),電流表與電阻串聯(lián),用該電路可以測出電阻R消耗的電功率,故B正確;C圖中,電表正負接線柱接反了,電路連接錯誤,故C錯誤;D圖中,電壓表與電阻串聯(lián),電路連接錯誤,故D錯誤;故選B。
9. 小陽在實驗室測量小燈泡的電功率。當小燈泡兩端電壓為2.5V時,電流表的示數(shù)如圖所示,此時通過小燈泡的電流為________A,則小燈泡的電功率為________W。
【解析】本題考查了電流表的讀數(shù)和電功率的計算。
由圖可知,電流表的量程為0~0.6A,分度值為0.02A,通過小燈泡的電流為0.2A,燈泡的額定功率:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
答案:0.2　0.5
10.小明家電能表表盤如圖所示,為了測量家中空調(diào)的實際功率,他只讓空調(diào)工作,觀察到5分鐘電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過600轉(zhuǎn),則空調(diào)消耗的電能是________J,它的實際功率是________W。

【解析】由圖可知,電能表表盤上標有3000r/(kW·h),空調(diào)工作時,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動600r,則空調(diào)消耗的電能為:
W=kW·h=0.2kW·h=7.2×105J;
空調(diào)工作時間:t=5min=h,
空調(diào)的實際功率:
P===2.4kW=2400W。
答案:7.2×105　2400




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一課一練·基礎(chǔ)闖關(guān)
訓(xùn)練點測量小燈泡的電功率
1.為了測定小燈泡的額定功率,在具體實驗操作中,手和眼的分工應(yīng)該是　(　　 )
A.手移動變阻器的滑片,眼觀電流表
B.手移動變阻器的滑片,眼觀電壓表
C.手移動變阻器的滑片,眼看小燈泡是否發(fā)光
D.手按開關(guān),眼觀電流表
【解析】選B。由于滑動變阻器的作用是調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓,故在用手調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片時,眼應(yīng)觀察電壓表的示數(shù)的變化,當電壓表達到額定電壓時,再去觀察電流表的示數(shù)及小燈泡的亮度。故選B。
2.在做“測量小燈泡電功率”的實驗中,某班四位同學(xué)所連接的電路圖如圖所示,其中連接正確的是　(　　)

【解析】選B。本題考查判斷電路的連接情況。A圖中電壓表不能與燈泡串聯(lián),故A錯;C圖中電壓表未接入電路,且電流表正負接線柱接反,故C錯;D圖中電壓表只用了一個接線柱,未接入電路,不能使用,故D錯;只有B圖中的電路連接正確,故選B。
3.為了迅速準確地測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率,至少需要__________節(jié)干電池,用________調(diào)節(jié)小燈泡兩端電壓后,電壓表應(yīng)和小燈泡并聯(lián),為了提高測量的準確程度,最好選________的量程。
【解析】本題是測量小燈泡的額定功率實驗,考查了測量額定功率的基本過程,主要考查了滑動變阻器的作用及額定功率的計算。小燈泡的額定電壓為2.5V,每節(jié)干電池的電壓為1.5V,要測小燈泡的額定功率,至少需要2節(jié)干電池;要測量小燈泡的額定功率,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓,測出此時的電流,根據(jù)P=UI計算出小燈泡的額定功率。為了提高測量的準確程度,電壓表應(yīng)選擇0～3V的量程,這樣指針可以偏轉(zhuǎn)到表盤的處。
答案:2　滑動變阻器　0～3V
4.測量額定電壓為3.6V的燈泡的額定功率,估計它的額定功率為0.8W。器材:兩節(jié)干電池,6V的蓄電池,電流表(0～0.6A和0～3A),電壓表(0～3V和0～15V),開關(guān),滑動變阻器的規(guī)格有“10Ω　1A”“15Ω　1.5A”“20Ω　2A”“50Ω　2A”四種,導(dǎo)線。則電源應(yīng)選用____________,電流表用____________量程,電壓表用____________量程,滑動變阻器應(yīng)選____________規(guī)格。　
【解析】因為燈泡的額定電壓為3.6V,所以電源電壓選擇6V的蓄電池,電壓表量程選擇0～15V;由P=UI可知,燈泡的額定電流I==≈0.22A,因此電流表量程選擇0～0.6A。由I=可知,燈泡的電阻為R===16.2Ω,電路的總電阻R總===27Ω,故滑動變阻器的阻值至少應(yīng)為27Ω-16.2Ω=10.8Ω,故應(yīng)使用“15Ω　1.5A”規(guī)格的滑動變阻器。
答案:6V的蓄電池　0～0.6A　0～15V
“15Ω　1.5A”
5.如圖甲所示是測定一個額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率電路圖。　
(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線,按圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整。


(2)電路接通后,移動變阻器滑片P,小燈泡始終不發(fā)光,電壓表始終沒有示數(shù),電流表的示數(shù)隨滑片的移動而變化。導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的可能原因是?
_______________________________________________________________。
(3)小燈泡正常發(fā)光時,電流表指針的位置如圖丙所示,則通過小燈泡的電流是________A,小燈泡的額定功率是________W。
【解析】本題考查測量小燈泡電功率的實驗。(1)從電源正極依次連接開關(guān)、滑動變阻器、燈泡、電流表再回到電源負極;電壓表要并聯(lián)在燈泡兩端,滑動變阻器的正確接法是“一上一下”,電流表選用0～0.6A量程,電壓表選用0～3V量程,注意電流要從電表的正接線柱流入,從負接線柱流出。(2)移動變阻器滑片P,小燈泡始終不發(fā)光,說明電路發(fā)生斷路或小燈泡短路,電流表的示數(shù)隨滑片的移動而變化,說明電路故障是小燈泡短路,此時電壓表沒有示數(shù)。(3)根據(jù)圖丙可知,電流表量程為0～0.6A,分度值為0.02A,示數(shù)為0.26A,燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W。
答案:(1)

(2)燈座短路(或燈泡短路)　(3)0.26　0.65
訓(xùn)練點實驗故障的分析與判斷
6.如圖是小紅在測量小燈泡電功率時連接實驗器材的情況,其中錯誤的是　(　　)

A.電流表沒有串聯(lián)接入電路中
B.電壓表沒有與燈泡并聯(lián)
C.滑動變阻器的接線柱的連接
D.開關(guān)沒有串聯(lián)接入電路中
【解析】選C。電流表與燈泡串聯(lián)連接,故電流表接線正確,A不符合題意;電壓表與燈泡并聯(lián),因此電壓表接線正確,B不符合題意;滑動變阻器沒有按照“一上一下”的原則進行接線,故滑動變阻器接線錯誤,C符合題意;開關(guān)與燈泡串聯(lián),故開關(guān)接線正確,D不符合題意。故選C。
7.如圖是測定小燈泡電功率的實驗電路,電路連接正確后閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈不亮,電流表指針稍有偏轉(zhuǎn),電壓表指針幾乎不動,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是　
(　　)

A.燈泡斷路
B.滑動變阻器短路
C.燈絲電阻值過大
D.滑動變阻器連入電路阻值過大
【解析】選D。燈泡斷路時,電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),為電源電壓,與題中現(xiàn)象不符,A錯;滑動變阻器短路時,燈泡發(fā)光,電壓表有示數(shù),為電源電壓,與題中現(xiàn)象不符,B錯;燈絲電阻過大時,燈泡發(fā)光,電壓表有示數(shù),與題中現(xiàn)象不符,C錯;滑動變阻器連入電路阻值過大時,電路中的電流很小,燈泡的實際功率很小,故燈泡不亮,電流表指針稍有偏轉(zhuǎn),電壓表測量小燈泡的電壓,由于電流很小,故小燈泡兩端的電壓過小,電壓表指針幾乎不動,與題中現(xiàn)象相符,D正確。
8.在做“測量小燈泡功率”的實驗中,小明按圖連接好電路,閉合電路后,發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器,小燈泡都不亮,電流表、電壓表均無示數(shù)。下列對故障原因的猜測不正確的是　(　　)

A.電燈泡處出現(xiàn)短路,電路其他地方完好
B.電流表處出現(xiàn)斷路,電路其他地方完好
C.滑動變阻器出現(xiàn)斷路,電路其他地方完好
D.連接電源處出現(xiàn)斷路,電路其他地方完好
【解析】選A。A選項中,若電燈泡處出現(xiàn)短路,燈泡不亮,電流表有示數(shù),與燈泡并聯(lián)的電壓表無示數(shù),與故障現(xiàn)象不符合,故障原因不正確,A符合題意;B選項中,若電流表處出現(xiàn)斷路,電路其他地方完好,則電路斷路,燈泡不亮,電流表無示數(shù),電壓表不能與電源兩極相連,電壓表無示數(shù),與故障現(xiàn)象符合,故障原因正確,B不符合題意;C選項中,若滑動變阻器出現(xiàn)斷路,電路其他地方完好,則電路斷路,燈泡不亮,電流表無示數(shù),電壓表不能與電源兩極相連,電壓表無示數(shù),與故障現(xiàn)象符合,故障原因正確,C不符合題意;D選項中,若連接電源處出現(xiàn)斷路,電路其他地方完好,則電路斷路,燈泡不亮,電流表無示數(shù),電壓表不能與電源兩極相連,電壓表無示數(shù),與故障現(xiàn)象符合,故障原因正確,D不符合題意。





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一課一練·基礎(chǔ)闖關(guān)
訓(xùn)練點電流的熱效應(yīng)
1.下列用電器利用了電流的熱效應(yīng)來工作的是　( 　　)
A.電風(fēng)扇　　　　　　　　　 B.電鈴
C.洗衣機 D.電熱毯
【解析】選D。本題考查電流的熱效應(yīng)。電風(fēng)扇利用電動機帶動工作,把電能轉(zhuǎn)化為機械能;電鈴中有電磁鐵,利用了電流的磁效應(yīng)來工作;洗衣機利用電動機帶動工作,把電能轉(zhuǎn)化為機械能,電風(fēng)扇、電鈴和洗衣機都沒有利用電流的熱效應(yīng),故A、B、C錯誤;電熱毯是為了取暖,是利用電流的熱效應(yīng)來工作的,故D正確。
2.將一臺“220V　100W”的電風(fēng)扇、一個“220V　100W”的充電器、一把“220V　100W”的電烙鐵分別接到220V的電源上,在相同的時間內(nèi),電流通過它們產(chǎn)生的熱量最多的是　(　　)
A.電烙鐵 B.充電器
C.電風(fēng)扇 D.一樣多
【解析】選A。三個用電器雖然功率一樣,但是電風(fēng)扇主要把電能轉(zhuǎn)化為機械能,發(fā)熱量較小,充電器將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在電池里儲存起來,發(fā)熱量很小,只有電烙鐵是利用電熱,電能全部變成內(nèi)能。故選A。
訓(xùn)練點探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)
3.在探究電流產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)時,小李設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。甲、乙兩個透明容器中密封著等量的空氣,里面各放有一根5Ω的電阻絲,其中乙容器將一個5Ω的電阻絲與容器內(nèi)5Ω電阻絲并聯(lián),兩個U形管中裝有等量的水。把這個裝置接入電源,利用這套裝置可用來探究電流產(chǎn)生的熱量　(　　)

A.與電壓的關(guān)系
B.與電阻的關(guān)系
C.與電流的關(guān)系
D.與電能的關(guān)系
【解析】選C。兩個相同的電阻串聯(lián)在電路中,通電時間和電阻相同,當給其中一個并聯(lián)一個電阻時,電阻的電流改變,探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系。通過實驗可以得出結(jié)論:通過導(dǎo)體的電流越大,產(chǎn)生的熱量越多。故選C。
4.如圖為“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置。將阻值分別為5Ω和10Ω的電熱絲R1和R2,按如圖方式接入電壓為3V的電路中,則電流通過__________(選填“R1”或“R2”)電熱絲產(chǎn)生的熱量多;通電10min,R2產(chǎn)生的熱量是______J。　

【解析】(1)電路的連接方式:由圖可知R1與R2串聯(lián)。通過電阻的電流I與電阻的通電時間t相等。
(2)電熱與電阻的關(guān)系:R1(3)電熱的計算:
電路電流:I===0.2 A,
通電時間t=10min=600s,
R2產(chǎn)生的熱量:
Q=I2R2t=(0.2A)2×10Ω×600s=240J。
答案:R2　240
5.用如圖所示的實驗裝置探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”。　

(1)實驗中通過觀察__________________來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。
(2)為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少,甲、乙兩瓶中要裝入__________、__________相同的同種液體。
(3)實驗結(jié)論是__________________________________________________。
(4)該實驗裝置還可以研究通電時間一定時導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與__________的關(guān)系。
【解析】本題考查探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”的實驗。
(1)實驗中是通過觀察溫度計的示數(shù)變化來比較電流產(chǎn)生的熱量多少。
(2)為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少,要控制甲、乙兩瓶中的液體相同、液體的質(zhì)量和初溫相同。
(3)實驗是在電流和通電時間相同的情況下,探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,得出的結(jié)論:電流和通電時間一定時,電阻越大,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
(4)實驗中通過移動滑動變阻器的滑片可以改變電路中的電流,故還可以研究通電時間一定時導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。
答案:(1)溫度計示數(shù)變化　(2)質(zhì)量　初溫
(3)電流和通電時間一定時,電阻越大,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多　(4)電流
訓(xùn)練點焦耳定律
6.電爐中的電阻絲通電一段時間后變得很燙,而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱,主要是　(　　)
A.通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流
B.導(dǎo)線的絕熱皮隔熱
C.導(dǎo)線的電阻遠小于電阻絲的電阻
D.導(dǎo)線散熱比電阻絲快
【解析】選C。本題主要考查學(xué)生對焦耳定律的了解與掌握。電爐絲跟銅導(dǎo)線串聯(lián),通過它們的電流I和通電時間t相等,故A錯誤;因為Q=I2Rt,R電爐絲>R導(dǎo)線,所以產(chǎn)生的熱量:Q電爐絲>Q導(dǎo)線,即相同時間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量小于電爐絲產(chǎn)生的熱量,而與散熱快慢、隔熱效果無關(guān),故C正確,B、D錯。故選C。
7.將兩根電阻絲R1、R2分別插入甲、乙兩燒瓶等量煤油中,串聯(lián)接入電路,R1∶R2=2∶3,通電一段時間后,R1、R2產(chǎn)生的熱量之比為　 (　　)

A.3∶2　　　　　　　　　B.2∶3
C.4∶9 D.9∶4
【解析】選B。本題考查焦耳定律的應(yīng)用。電阻絲R1、R2串聯(lián),電流相等,通電時間相等,由焦耳定律Q=I2Rt得,Q1∶Q2=I2R1t∶I2R2t= R1∶R2=2∶3。故選B。
8.電熱器是利用電流的________來工作的。某發(fā)熱元件的阻值為420Ω,通過的電流為1A,通電10min產(chǎn)生的熱量是________J。
【解析】電熱器是利用電流的熱效應(yīng)工作的。元件通電10min產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(1A)2×420Ω×10×60s=2.52×105J。
答案:熱效應(yīng)　2.52×105
訓(xùn)練點電熱的防止和利用
9.下列情況中不屬于防止電熱危害的是　(　　)
A.電視機的后蓋有許多孔
B.電腦機箱內(nèi)有小風(fēng)扇
C.電動機外殼有許多散熱片
D.家電長時間停用,隔一段時間應(yīng)通電一次,目的是利用電熱來驅(qū)潮
【解析】選D。本題主要考查對電熱的應(yīng)用及預(yù)防措施的了解。電視機的機殼上有許多小孔是為把各電器元件產(chǎn)生的熱量及時散失掉;計算機機箱內(nèi)有風(fēng)扇,這是為了散失熱量;電流通過電機產(chǎn)生的熱量是有害的,有許多散熱片可以用來散熱,A、B、C不符合題意。家電長時間停用,隔一段時間應(yīng)通電一次防止家電受潮,D符合題意。故選D。
10.關(guān)于電熱的利用,下列說法中正確的是　(　　)
A.電熱對我們來說總是有利的
B.電熱對我們來說總是不利的
C.電飯鍋是利用電流的熱效應(yīng)的原理制成的
D.電視機工作過程中沒有產(chǎn)生電熱
【解析】選C。本題考查電熱的利用。電熱對我們來說既有利又有弊,要看具體情況。電飯鍋是利用電流的熱效應(yīng)工作的,這里的電熱對我們來說是有利的;電視機主要把電能轉(zhuǎn)化為光能,但也會產(chǎn)生一些熱量,這里的電熱對我們來說是不利的,所以電視機上設(shè)計有散熱孔。故選C。




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