第十八章 焦耳定律和伏安法测电功率 2021-2022学年人教版物理九年级学案（无答案）

电功率同步提升教案2
考点1、伏安法测小灯泡的电功率实验
器材：电源、导线、开关、小灯泡（3.8V，1W左右），________，___________，__________________。
原理：________________物理研究方法：___________________
电路图和装置图
实验步骤与方法
1、按照实验电路，正确连接好实物图。
2、电路连接过程中，开关要________，目的是___________________。
3、滑动变阻器的划片调到电阻_________，目的是_________________。
4、实验中用____________调节小灯泡两端的电压，电压表应和__________并联，为了提高测量的准确程度，最好选用_______V的量程，电流表应选用______A量程。
5、闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压等于额定电压，记下小灯泡的电流值，观察小灯泡的亮度，计算它的电功率，这就是它的额定功率。闭合开关，发现小灯泡两端的电压只有3V，这时滑动变阻器的滑片应向_________端移动，使电压表的示数为________V。若此时电流表的示数为0.3A，则该灯泡的额定功率为________。
6、调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压等略高于额定电压，记下小灯泡的电流值，观察小灯泡的亮度，计算它的电功率。
7、调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压略低于额定电压，记下小灯泡的电流值，观察小灯泡的亮度，计算它的电功率。
现象表格
试验次数 U/V I/A P/W 小灯泡亮度
1 3.5 0.28 0.98 较暗
2 0.3
3 4.0 0.31 较亮
结论：
①实验证实当小灯泡两端的实际电压大于额定电压，灯的实际功率_____于额定电功率，灯变____________，当灯的实际电压小于额定电压时，灯的实际功率_______于额定电功率，灯变____________，当实际电压______于额定电压时，灯的实际功率等于其额定功率，此时灯_________（选填“能”或“不能”）正常发光。
②小灯泡的亮度是由_______功率决定。
例题1、在“测小灯泡额定电功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的待测小灯泡，电阻约为8Ω，电流表（0~0.6A，0~3A），电压表（0~3V，0~15V），开关和导线若干，另有标有“30Ω，2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω，1A”的滑动变阻器R2。
（1）小明检查仪器时，发现电流表指针如图甲所示，接下来应进行的操作：______；
（2）若小明设计的电路如图乙所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线将图乙的实物图连接完整（______）；
（3）本实验选择的滑动变阻器是______（选填“R1”或“R2”）；
（4）小明把滑片移到最左端，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表示数为零，电压表的示数接近电源电压。为了排除故障，小明接下来的操作合理的是______（选填字母符号）；
A．拧紧小灯泡和它两端的接线柱
B．拧紧开关两端的接线柱 C．检查滑动变阻器是否短路
（5）小明根据实验数据绘制出I-U图像，如图丙所示，图中阴影部分面积的物理含义是______；
（6）老师说：虽然电压表的内阻很大，但电路接通后仍有微小电流流过电压表；虽然电流表的内阻很小，但是电路接通后电流表的两端仍有微小的电压，请你根据这一事实并结合电路图分析判断，该电路引起测量的小灯泡电功率偏______（选填“大”或“小”）；
（7）当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时，灯泡的实际功率P实______0.25P额（选填“>”“<”或“=”）；
（8）小明增加一个阻值为10Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过简单操作（开关S接“a”、“b”各一次）来测量小灯泡的额定功率，如图A、B是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是______（填序号）。
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．A方案能，B方案不能 D．A方案不能，B方案能
例题2、小雨同学进行“测量小灯泡的电功率”实验，现有器材：额定电压为6V的同规格小灯泡（电阻约为25Ω）若干个，电压为12V的电源1个，电流表、电压表、开关各1个，规格分别为“20Ω 1A”和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各1个，导线若干。
（1）连接电路时开关应_________，在闭合开关前，变阻器的滑片应放在_________端（填“左”或“右”），实验中应选择规格为“___________”的滑动变阻器；
（2）图1中已经连接了部分电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整；
（3）小雨正确连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表示数为0，经检查电表完好，则故障可能是___________；
（4）故障排除后，再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图2所示，则电流表的示数为___________A，小灯泡的额定功率是___________W；
（5）在实验过程中，曾出现即使将滑动变阻器调至电阻最小的位置，灯泡微弱发光，两表示数很小的现象，小雨检查时碰了一下灯座上的接线柱，突然灯泡变亮了，两表示数也变大了。小军认为这是接触不良造成的，为什么接触不良就会出现这种现象呢？小雨依据欧姆定律分析，接触不良的地方___________变大，导致电路中的电流变小，从而出现上述实验现象。
（6）刚开始闭合开关的时候，发现电流表的示数很小，灯泡不亮，经过排查发现，各电路元件完好，那么你认为出现这种情况的原因是：_______________________________________________________
例题3、小成想要测定小灯泡的额定功率，他选用了以下器材：标有“2.5V”字样的小灯泡老师告诉他，该小灯泡正常工作电流在0.3A左右，电源为6V的恒稳蓄电池，量程为“0-0.6A”与“0-3A”的电流表，量程为“0-3V”与“0-15V”的电压表，开关，导线。可是在选择滑动变阻器时他犹豫了，因为有三种规格的滑动变阻器，分别标有“10Ω 1A”、“20Ω 0.5A”、“50Ω 0.2A”字样。
（1）估算一下，请你帮小成选择一只合适的滑动变阻器_________；
（2）如图甲所示，小成连接了一部分电路后又纠结了，请你在不改变他已经连接部分的前提下，再帮他连接完整；（____）
（3）连接完整后，小成按正确程序操作，闭合开关S，发现灯泡不亮。电流表指针偏转明显，而电压表指针几乎不动，仔细检查，连接无误。那么出现该状况的原因应该是___________。
A．电压表内部断路了 B．灯泡的灯丝断了
C．灯座内部出现了短路 D．滑动变阻器的电阻线断了
（4）在老师的指点下，小成自己排除了故障，再闭合开关S，灯泡亮了，但发光很暗，观察电压表示数，仅有1.8V，这时小成应将滑片P向___________端选填“A”或“B”适当滑动；
（5）当小灯泡两端的电压达到额定电压后，电流表的示数如图乙所示，小佳测得小灯泡的额定功率是___________。
（6）完成上述实验后，又找来了一个阻值为R0的电阻和两个开关，并借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了额定电压为U0的小灯泡的额定功率。请完成下列的实验步骤：
①先闭合S0再闭合开关___________，移动滑片，当电压表的示数为___________时，停止移动滑片；
②保持滑片的位置不动，断开开关S3再闭合开关___________，读出此时电压表的示数为U；
③灯泡额定功率的表达式为P=_________ 用已知量和测量量表示。
考点1、电流热效应
当电流通过导体时,____________转化为_________的现象,叫做电流的热效应。
电热实验：
实验原理：实验时通过观察U形管中____________的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少；
（2）由甲图可以得出的结论是：通电时间和电流相同的情况下，电阻越大，导体放热越多。
（3）由乙图所示可以得出的结论是：在通电时间和电阻相同的情况下，电流越大，放热越多。
焦耳定律：
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系：
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。
热量用Q表示，电流用A表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为：
注：公式中的电流I的单位要用安培(A),电阻R的单位要用欧姆(Ω),通过的时间t的单位要用秒(s)，这样,热量Q的单位就是焦耳(J)。
如果电流通过导体时，电能全部转化为了内能，没有转化为其它形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，此时，Q=W=__________=_______________。
例题1、 当我们使用电炉时，电炉上的电流跟与它相连的导线上的电流有什么关系？为什么电炉非常烫，但是导线却一点不热？电炉子工作时，电炉丝与导线是______联的，通过它们的电流相等。根据_______　　　定律，在相同情况下，电流通过导体产生的热量跟电阻成________。电炉丝的电阻比导线大，因此产生的热量________，所以电炉丝比导线热。
例题2、超导是物理世界中最奇妙的现象之一、超导态中材料电阻为零，这对于众多应用科技而言具有巨大的诱惑力。在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就，中国物理学家被推到新超导体研究的最前沿。假如人们已研制出常温下的超导体，则下列家用电器中可以用它制作的是（　　）
电烙铁 B．电风扇 C．电炉的电阻丝 D．白炽灯泡的灯丝
例题3、甲、乙两电热器的电阻之比为4∶3，通过的电流之比为1∶2，则相同时间内产生的热量之比为（　　）
A．1∶3 B．2∶3 C．3∶8 D．3∶2
例题4、陈老师开着极暗的电灯在密闭的暗室内冲洗相片，由于暗室内太热，他又打开电风扇。假设房间与外界绝热良好，风扇持续工作一段时间后，则挂在房间的温度计的示数会（　　）
A．升高 B．降低 C．不变 D．降低或不变
例题5、若电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（　　）
A．电烙铁最多 B．电视机最多 C．电风扇最多 D．一样多
例题6、某台直流电动机两端的电压为5V，通过电动机的电流为2A，线圈的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机产生的热量及所做的机械功为 （　　）
A．120J 600J B．120J 480J C．480J 600J D．480J 120J
例题7、小乐按图听示连接电路，其中R1、R2、R3是三段电阻丝（R1a、b、c B．c、a、b C．c、b、a D．a、c、b
例题8、电动自行车有充电、行驶两种状态，电路如图。断开开关S，充电插口对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的______（选填 “电源”或“用电器”）。电动机正常工作电压为36V，线圈电阻为1.2Ω，通过电动机线圈的电流为4A，5min内电流通过线圈产生的热量为______J， 电动机消耗的电能为______J。
例题9、为探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关，设计如图甲的装置，将两段阻值不同的电阻丝（R1=5Ω，R2=10Ω）分别密封在两个完全相同的容器内，密闭容器内封闭等量的空气。
（1）图甲两个密闭容器内电阻丝按照虚线框中的方式连接时，是为了保证________相同。
（2）在实验中电流通过电阻产生的热量多少是通过观察______来进行比较的，从图甲中的现象可以得出结论：电流与通电时间相同时，电阻越大，电阻产生热量越______（选填“多”或“少”）。
（3）利用图甲装置实验得出结论后，实验小组想通过改变电流来看看在其它电流大小情况下，之前的结论是否依然成立，下列哪些操作可行的是______
A．用导线将B盒电阻丝两端直接连接 B．将5Ω电阻更换为20Ω电阻
C．在A盒电阻丝两端并联一个5Ω的电阻 D．适当提高电源电压
（4）将甲装置改换如图乙所示，为探究电流通过导体时产生热的多少与电流大小关系，D盒中的电阻丝的电阻应该为_______Ω。实验过程中，C、D两容器中电阻丝相同时间内放出热量QC______QD（选填“大于”“小于”“等于”）；若将右容器外的电阻丝放入容器内，则可探究电流产生的热量跟______的关系，通电一段时间后，______（选填“左”或“右”）侧的液面高。
例题10、在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I-Ｕ图像如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。
例题11、养生壶是大家非常喜欢的小电器，有加热、保温等功能，接在220V的家庭电路中使用，如图所示；图是养生壶的加热水槽部分工作原理电路图，S是一个温控开关，R1为电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W；不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯，红灯亮表示加热状态，绿灯亮表示保温状态）；求：
（1）分析说明A、B哪个是红灯，哪个是绿灯；
（2）该养生壶的加热功率；
（3）电阻R2的阻值及养生壶处于保温状态时R2在2min内产生的热量。
例题12、如图所示，是某电饭锅的简化电路图。R1和R2都是发热体，S为调温开关。R1的电阻是484Ω，电源电压为220V。开关S接1、2时，为保温状态；开关S接2、3时，为加热状态，加热功率为900W。试求：
（1）保温时，电饭锅的功率是多少？
（2）加热时，R2的电阻是多少？
（3）加热时，电饭锅工作50min产生的热量是多少？