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1、第十八章電功率第十八章電功率第第2課時測量小燈泡的電功率焦耳定律課時測量小燈泡的電功率焦耳定律目目 錄錄 CONTENTSCONTENTS過 基 礎過 易 錯過 中 考過 考 點過 實 驗過 基 礎 一、測量小燈泡的電功率(6年2考，2016、2014年考) 1實驗原理：通過測量小燈泡兩端的電壓和通過的電流，利用公式_，計算出小燈泡的功率。 2實驗器材：小燈泡、_、開關、導線、電流表、電壓表、滑動變阻器。PUI 電源電源 3實驗設計：實驗電路如圖1所示，與“測量小燈泡的電阻”所采用的電路是_。相同的相同的 圖圖1 4分析論證： 當U實U額時，P實_P額，燈泡偏亮。 當U實 注意注意滑動變阻器在
2、實驗中的作用：滑動變阻器在實驗中的作用：(1)保護電保護電路；路；(2)改變小燈泡兩端的電壓。改變小燈泡兩端的電壓。 二、焦耳定律(6年5考，2017、2016、2015、2014、2013年考) 1電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化為_能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。 2焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的_ 成正比，跟導體的_成正比，跟通電時間成_比。內內 二次方二次方 電阻電阻 正正 I2Rt UIt 4利用電流熱效應的用電器：電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電熱孵化器等。 5電熱的防止：很多情況下用電器的溫度不能過高，要使這些熱快速散去，常裝有散熱板(片)或微型風扇等。過 易 錯易混易錯
3、點易混易錯點 電能電能W與電熱與電熱Q的關系的關系練習練習過考點過考點5題題 例1(2017昆明)某型號電吹風，電動機和電熱絲串聯(lián)。電動機帶動風葉轉動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風，電動機線圈電阻為R1，電熱絲電阻為R2。將電吹風接入電壓為U的電源后，通過的電流為I，消耗的電功率為P，同學們得到了四個關系式。 下列選項中，關系式均正確的是() UIPPI2(R1R2)UIP PI2(R1R2) A B C DD 技巧規(guī)律解答此類題目的關鍵是看用電器將電能全部轉化為內能用于發(fā)熱(純電阻電路)，還是將大部分電能轉化為其他形式的能量；如果是前者，則產生的熱量與消耗的電能相等，即QW；如果是后者，則產生
4、的熱量只占所消耗電能的一小部分，即Q W。 例2(原創(chuàng))請進行下列有關電熱的計算： (1)一個定值電阻為10 ，通過2 A的電流時，工作1 min產生的熱量是_J。(使用公式Q_)易混易錯點易混易錯點 電熱的計算公式電熱的計算公式練習練習過考點過考點9、11題題 2 400 I2Rt (2)一個定值電阻為5 ，接到2 V的電壓上工作5 min，則電阻產生的熱量是_J。(使用公式Q _) (3)一個定值電阻，接到3 V的電壓上時通過電阻的電流是0.2 A，則10 min內該電阻產生的熱量是_J。(使用公式Q_)240 360 UIt (4)一個標有“220 V800 W”的“熱得快”燒水器正常工
5、作5 min能產生_J的熱量。(使用公式QW_) (5)有三根完全相同的電阻絲，其中一根不做任何變化記為R1，一根對折記為R2，一根拉長記為R3，若將它們串聯(lián)接入電路通電一段時間后，則_電阻絲升高的溫度高；若將它們并聯(lián)接入電路通電一段時間后，則_電阻絲升高的溫度高。2.4105 Pt R3 R2 例3如圖2所示的電路中，電源電壓U6 V，電阻R16 ，電阻R24 ，求：易混易錯點易混易錯點 高擋功率高擋功率(加熱加熱)和低擋功率和低擋功率(保保溫溫)問題問題 練習練習過考點過考點9、10、11題題圖圖2 圖圖2 (1)只閉合只閉合S1，R1的功率為多大？的功率為多大？(2)只閉合只閉合S2，通
6、電，通電10 s，R1產生的電熱是多產生的電熱是多少？少？(3)當三個開關處于何種狀態(tài)時，整個電路消當三個開關處于何種狀態(tài)時，整個電路消耗的電功率最大？求出此時的最大電功率。耗的電功率最大？求出此時的最大電功率。解解： (1)只閉合只閉合S1， R1的功率：的功率： P1U2R1 6 V 26 6 W (2)只閉合只閉合 S2時，時，R1與與 R2串聯(lián)。電路中的串聯(lián)。電路中的電流：電流： IUR1R26 V6 4 0.6 A 通電通電 10 s，電流通過，電流通過 R1產生的電熱：產生的電熱： Q1I2R1t(0.6 A)26 10 s21.6 J 過 實 驗 實驗一測量小燈泡的電功率實驗一測
7、量小燈泡的電功率 常見的測量電器的電功率有兩種途徑： (一)用電流表與電壓表測量：(1)實驗原理：PUI。(2)所測物理量：電壓、電流。(3)實驗電路圖：與伏安法測電阻相同。 (4)實驗過程中要注意的問題：每次讀數(shù)后開關要及時斷開。因為長時間通電時，導體因發(fā)熱導致電阻變大，前后測得的電流值與電壓值會有偏差。求小燈泡的額定功率時不能取平均功率，因為額定功率只有一個，電壓改變，電功率也改變。該實驗多次測量的目的：尋找小燈泡的實際電功率與電壓、亮度的關系。 例1小柯做“測量小燈泡額定電功率”的實驗時，連接了圖3甲的電路，實驗前觀察小燈泡的螺旋套上標有“2.5 V”字樣，電源電壓為6 V，滑動變阻器的
8、量程為“50 1 A”。圖圖3 (1)要完成圖3甲的電路連接，電壓表應選擇連接_(選填“03 V”或“015 V”)的量程。圖圖3 03 V (2)在閉合開關前，滑動變阻器的滑片應放在最_(選填“左”或“右”)端。圖圖3 左左 (3)按電路圖正確連接后，閉合開關，燈不亮，電壓表指針偏轉超過了最大刻度，電流表無示數(shù)。造成這種現(xiàn)象的原因可能是_(填正確選項前的字母)。 A滑動變阻器斷路 B開關接觸不良 C小燈泡與燈座接觸不良 D電流表斷路 C (4)閉合開關，_，使電壓表的示數(shù)為_V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表表盤如圖3乙所示，電流表的示數(shù)是_A，則小燈泡的額定功率是_W。圖圖3 移動滑動變阻器
9、的滑片移動滑動變阻器的滑片 2.5 0.2 0.5 (5)向左移動滑動變阻器的滑片，會看到小燈泡變_(選填“暗”或“亮”)一些，這說明小燈泡的實際功率與燈泡的_ _有關。暗暗 兩端電壓兩端電壓(或通過或通過的電流的電流) (6)實驗時，同學小明回想起測電阻時通過多次測量求平均值可減少實驗誤差。于是他用另一個燈泡做了3次實驗，相關實驗記錄及數(shù)據(jù)處理見下表： 你認為小明這樣處理數(shù)據(jù)的方法是否合理：_。說明你的判斷理由：_ _。小明在多次測量中還發(fā)現(xiàn)：當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比_(選填“變大”“變小”或“不變”)，導致這一結果的原因是_。不合理不合理 1、3組數(shù)據(jù)中組數(shù)據(jù)中 的電
10、功率不是小燈泡的額定功率的電功率不是小燈泡的額定功率 變大變大 燈絲的電阻隨溫度的升高而變大燈絲的電阻隨溫度的升高而變大 (7)下列描述小燈泡功率P隨滑動變阻器阻值R變化情況的圖像中，正確的是_。B 【重點知識拓展】實驗故障分析 現(xiàn)現(xiàn) 象象故障分析故障分析電流表示數(shù)偏大，電壓電流表示數(shù)偏大，電壓表無示數(shù)表無示數(shù)小燈泡或電壓表被短接小燈泡或電壓表被短接電流表無示數(shù)，電壓表電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)為電源電壓示數(shù)為電源電壓小燈泡斷路或電流表與小燈泡斷路或電流表與電壓表位置顛倒電壓表位置顛倒電流表示數(shù)較大且不可電流表示數(shù)較大且不可變，電壓表示數(shù)為電源變，電壓表示數(shù)為電源電壓電壓滑動變阻器同時接了上滑動
11、變阻器同時接了上面兩個接線柱面兩個接線柱(或滑動或滑動變阻器短路變阻器短路)現(xiàn)現(xiàn) 象象故障分析故障分析電 流 表 示 數(shù) 很 小 且 不 可電 流 表 示 數(shù) 很 小 且 不 可變，電壓表示數(shù)較小變，電壓表示數(shù)較小滑動變阻器同時接滑動變阻器同時接了下面兩個接線柱了下面兩個接線柱閉合開關前，燈泡已亮，閉合開關前，燈泡已亮，電流表和電壓表都正常偏電流表和電壓表都正常偏轉，但閉合開關后，燈泡轉，但閉合開關后，燈泡反而熄滅，兩電表指針不反而熄滅，兩電表指針不再偏轉再偏轉開關并聯(lián)在電源兩開關并聯(lián)在電源兩端，應立即斷開開端，應立即斷開開關，以防燒壞電源關，以防燒壞電源閉合開關瞬間，燈泡發(fā)出閉合開關瞬間，燈
12、泡發(fā)出強光后立即熄滅，電流表強光后立即熄滅，電流表偏轉后又回到零刻度線，偏轉后又回到零刻度線，電壓表仍有示數(shù)電壓表仍有示數(shù)閉合開關前，沒有閉合開關前，沒有將滑動變阻器的滑將滑動變阻器的滑片移動到阻值最大片移動到阻值最大處處實驗二探究焦耳定律實驗二探究焦耳定律 例2(原創(chuàng))在探究電熱與什么因素有關時，小明利用如圖4甲、乙進行實驗。已知在兩個透明容器中密封著等量的空氣。圖圖4 (1)兩個密閉容器中空氣_的變化是由U形管中液面高度的變化來反映的，這里應用的科學方法是_。圖圖4 溫度溫度 轉換法轉換法 (2)如圖4甲，兩密閉容器中的電阻絲串聯(lián)接到電源兩端，則通過兩端電阻絲的_相同。通電一段時間后，由圖
13、4甲可以得出的結論是_ _。 電流電流 圖圖4 在電流、通電時間相同時，電阻越大，電在電流、通電時間相同時，電阻越大，電 阻產生的熱量越多阻產生的熱量越多 (3)如圖4乙，兩密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個容器的外部，將一個電阻和這個容器內的電阻并聯(lián)，則通過兩容器中電阻絲的電流_(選填“相同”或“不相同”)。通電一段時間后，由圖4乙可以得出的結論是_ _。不相同不相同 圖圖4 在電阻、通在電阻、通電時間相同時，通過電阻的電流越大，電阻產生電時間相同時，通過電阻的電流越大，電阻產生的熱量越多的熱量越多 過 考 點考點考點 伏安法測量小燈泡的電功率伏安法測量小燈泡的電功率 1為了測定小燈泡的額定
14、功率，在具體實驗操作中，手和眼的分工應該是() 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，眼觀電流表B 2李明同學為了探究“電功率與電阻的關系”，他找來額定電壓均為6 V的L1、L2兩只燈泡。將兩燈串聯(lián)起來，按照如圖5所示的電路開始了實驗探究，閉合開關后，看見燈L2微微發(fā)光，燈L1幾乎不發(fā)光，則關于兩燈的電阻R1和R2、兩燈的額定功率P1和P2的大小關系成立的是(不考慮燈絲電阻值隨溫度的變化)() AR1R2，P1P2 BR1R2，P1P2 CR1R2，P1P2 DR1R2，P1P2D 圖圖5 3(2017廣西改編
15、)在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為“2.5 V”，正常發(fā)光時的電阻約為8 。圖圖6 (1)在圖6甲中，有一根導線未連接，請用筆畫線代替導線將電路連接完整。圖圖6 (2)閉合開關后，小燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，電壓表有較大的示數(shù)，經檢查，導線連接完好，則電路故障可能是小燈泡發(fā)生了_ (選填“短路”或“斷路”)。斷路斷路 (3)移動滑片P到某一位置時，電壓表示數(shù)如圖6乙所示，為_V；此時要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向_(選填“左”或“右”)端移動。2.2 右右 圖圖6 (4)移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖6丙所示的IU圖像，由圖像可計算出小燈泡
16、的額定功率是_W。0.75 圖圖6 (5)在進行誤差分析時，老師說：雖然電壓表內部電阻很大，但電路接通后仍有微小電流流過電壓表，請你根據(jù)這一事實并結合電路圖分析判斷，實驗中測得小燈泡的額定功率比真實值偏_(選填“大”或“小”)，原因是_ _。大大 電壓電壓表測量準確，但電流表測量值偏大，根據(jù)表測量準確，但電流表測量值偏大，根據(jù)PUI，測量的功率偏大，測量的功率偏大 (6)完成上述實驗后，不用電壓表，用如圖6丁所示的電路也可測量已知額定電流的小燈泡的額定功率，已知小燈泡的額定電流為I額，定值電阻的阻值為R0，實驗步驟如下，請補充完整：圖圖6 _ _； 閉合開關S、S1，斷開開關S2，記錄下此時電
17、流表的示數(shù)為I； 小燈泡的額定功率的表達式為P額_。閉合開關閉合開關S、S2，調節(jié)滑動變阻器，調節(jié)滑動變阻器R的的 滑片滑片P，使電流表示數(shù)，使電流表示數(shù)I1I額額 R0(II額額)I額額 考點考點 焦耳定律及其計算焦耳定律及其計算 C根據(jù)QUIt可知，相同時間內，電流產生的熱量與電阻無關 D根據(jù)QI2Rt可知，在電流一定時，電阻越大，相同時間內產生的熱量越多 答案D 5(易錯點1)(2017揚州改編)下列用電器工作時，屬于純電阻電路的是()B 6一只電爐，接在220 V的電路上用5 min可以燒開一壺水，那么接在110 V的電路上(其他條件不變)燒開這樣一壺水所需的時間為() A20 min
18、 B15 min C10 min D5 minA 7(2017河南)如圖7所示，從甲地通過兩條輸電線向乙地用戶供電，若甲地電源電壓恒為U，輸電線的總電阻為r，當乙地用戶用電時，下列說法正確的是()圖圖7 C當用戶使用的用電器增多時，用電器兩端的電壓升高 D當用戶使用的用電器增多時，輸電線上因發(fā)熱而損失的功率增大 答案D 圖圖7 8(2017巴彥淖爾)如圖8所示是“探究電流通過導體時產生熱量的多少與什么因素有關”的實驗裝置，兩個透明容器中密閉著等量的空氣，R1R2R3，當開關S閉合后，下列說法正確的是()圖圖8 A該實驗裝置是探究該實驗裝置是探究電流通過電阻時產生的熱電流通過電阻時產生的熱量與電
19、阻大小的關系量與電阻大小的關系B通過電阻通過電阻R1和和R2的的電流相等電流相等 C通電一段時間后，右邊U形管內液面的高度差比左邊小 D該實驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻放出熱量的多少 答案C 圖圖8 9(易錯點2、3)(2017福建)如圖9所示，是某種電熱保暖鞋的工作原理示意圖。供電電壓6 V，R1、R2的阻值分別為3 、6 ，通過旋轉扇形開關S，接觸不同觸點，實現(xiàn)高、中、低三個擋位的轉換。圖圖9 保暖鞋在低溫擋工作時的電保暖鞋在低溫擋工作時的電功率是功率是_W，它的高溫，它的高溫擋工作擋工作1 min產生的熱量是產生的熱量是_J。6 1 080 10(易錯點3)(2017樂山
20、)如圖10所示是一電熱毯電路的示意圖，R0是電熱毯發(fā)熱電阻絲，R是串聯(lián)在電路中的定值電阻，S是溫控開關，開關上標有“高(溫)、低(溫)、關”的字樣。已知電熱毯高溫擋的功率為110 W。圖圖10 則要使電熱毯處于高溫擋，開關S的動觸片應置于_點(選填“a”“b”或“c”)，假設電熱毯處于高溫擋每天正常工作2 h，則20天消耗_千瓦時的電能。c 圖圖10 4.4 11(易錯點2、3)(2017重慶)小明家的電飯鍋如圖11甲所示，額定電壓為220 V，“煮飯”時額定功率為1 210 W，簡化電路如圖11乙，S1為溫控開關，發(fā)熱電阻R1和R2的阻值不隨溫度變化，電阻R2在“保溫”狀態(tài)與“煮飯”狀態(tài)時的
21、功率之比為1 16，求：圖圖11 (1)正?！爸箫垺睜顟B(tài)，通過電飯鍋的電流為多少？ (2)電阻R1的阻值為多少？ (3)某天傍晚，小明關閉家里其他用電器，只讓“保溫”狀態(tài)的電飯鍋工作，發(fā)現(xiàn)自家電能表(如圖11丙)指示燈每閃爍4次所用的時間為48 s。則R2兩端的實際電壓為多少？圖圖11 12(2017貴陽)小明發(fā)現(xiàn)：家中的一臺電熱水器使用800 W功率工作一段時間后，熱水器的電源線溫度與室溫無差異，而使用3 000 W功率工作相同時間后，電源線溫度明顯升高，請你解釋上述兩次電源線溫度不同的原因。(可借助相關公式分析說明) 答：由于熱水器和電源線串聯(lián)，通過熱水器和電源線的電流相等。根據(jù)PUI可知
22、，在電源電壓一定時，使用3 000 W功率的熱水器的電流約為800 W熱水器的4倍。再根據(jù)QI2Rt可知，相同電阻相同時間3 000 W熱水器電源線產生熱量約為800 W的16倍，故其溫度明顯升高。過 中 考 (4)(2013)如圖12所示兩個燈泡L1、L2阻值分別為6 和10 ，閉合開關后燈泡的電功率P1 P25 3。 () 圖圖12 (5)(2013)如圖如圖12所示所示兩個燈泡兩個燈泡L1、L2阻值分別阻值分別為為6 和和10 ，閉合開關，閉合開關后燈泡后燈泡L1比比L2暗。暗。() 2(2014)下列屬于電功的單位的是() AVA BkWh CA DkW 3(2014)有R1、R2兩個
23、電阻，兩電阻并聯(lián)時P1 P21 3，串聯(lián)時P1 P2() A1 3 B3 1 C3 4 D4 3B B 4(2017)如圖13是一個油量表的示意圖，滑動變阻器的規(guī)格為“20 1 A”。閉合開關，當浮球最低時滑片P滑到a端，電流表示數(shù)為0.3 A；當浮球最高時，滑片P滑到b端，電流表示數(shù)為0.5 A。下列說法錯誤的是()圖圖13 A電阻R1的阻值為30 B電源電壓為15 V C在加滿油后，1 min內電阻R1產生的熱量為450 J D電阻R1的最小功率為7.5 W 答案D 圖圖13 5(2014節(jié)選)某同學做“測量小燈泡電功率”的實驗，小燈泡標有“2.5 V”字樣，測量電路圖如圖14甲所示。圖圖
24、14 (1)電路圖中E表和F表分別為_。 AV和A BA和V圖圖14 B (2)正確接入電表后，實驗中滑動變阻器滑片移到某個位置時，電壓表示數(shù)如圖14乙所示，其電壓為_V，若他想測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片向_(選填“a”或“b”)端滑動。圖圖14 1.8 b (3)下表中為該同學的實驗記錄分析表：0.75 老師認為該同學的數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認老師認為該同學的數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認為正確的測量結果為為正確的測量結果為P額額_W。 6(2016)如圖15為“測量小燈泡的額定電功率”的實驗電路圖，已知電源電壓為6 V，小燈泡的額定電壓為3.5 V，假設小燈泡的電阻不隨溫度的改變而發(fā)
25、生變化。 (1)該實驗原理為_。圖圖15 (2)接入電路時，電壓表應接入電路時，電壓表應選擇選擇_量程量程(選填選填“03 V”或或“015V”)。PUI 015 V (3)當開關閉合后，小燈泡發(fā)光，電流表有示數(shù)，但是電壓表無示數(shù)，則電路中出現(xiàn)的故障為電壓表_(選填“短路”或“斷路”)。 (4)后發(fā)現(xiàn)電壓表接入的量程有故障，飛飛同學靈光一閃，將電壓表另一量程接至滑動變阻器兩端，某一時刻電流表示數(shù)為0.32 A，電壓表示數(shù)為2.8 V，則小燈泡的額定功率為_ W。斷路斷路 1.225 7(2014節(jié)選)如圖16甲所示電路中，R1、R2串聯(lián)在電路中，電路中電流和R1、R2兩端的電壓如圖16乙所示，
26、電壓表示數(shù)為4 V。求：電路消耗的總功率P為多少？圖圖16 8(2013)如圖17甲、乙所示是我們常見的可調節(jié)亮度的臺燈及電路圖，變阻器R的最大電阻值為2 200 ，臺燈燈泡的銘牌如圖17丙所示。求：圖圖17 (1)臺燈燈泡的電阻。 (2)燈泡正常發(fā)光時的電流。 (3)臺燈處在最省電的工作狀態(tài)時，燈泡的電功率。圖圖17 9(2015)如圖18是小明家熱水器的電路圖，已知電熱絲R1位于水中，起加熱作用，其阻值R122 ，R2起控制作用，R2198 。當S1、S2都閉合時，處于加熱狀態(tài)，求此時的加熱功率。圖圖18 10(2016)如圖19甲是某款電熱水龍頭的電路簡圖。R1、R2為電熱絲，通過旋轉手柄可使扇形開關同時接觸兩個相鄰觸點，實現(xiàn)冷水、溫水、熱水擋之間的切換。該電熱水龍頭在不同擋位工作時的功率隨時間變化圖像如圖19乙所示。求：圖圖19 (1)當開關接觸3、4觸點時，水龍頭流出_(選填“冷水”“溫水”或“熱水”)。 (2)電阻R1的阻值。 (3)20 s內該電熱水龍頭消耗的電能。圖圖19 熱水熱水 (3)由圖像可知，水龍頭在溫水擋和熱水擋均工作了10 s，則這段時間內消耗的總電能為： W總W溫W熱P溫tP熱t(yī)880 W10 s2 640 W10 s35 200 J
廣東省深圳市中考物理總復習 第十八章 電功率第2課時課件
