备战2022 浙教版科学 中考一轮复习 第25课时 电功和电功率 课件(共43张PPT)

(共43张PPT)
第25课时　电功和电功率
　 关于电能表参数的理解与电能的求法
例1　某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图所示，下列说法正确的是( )
A．该电能表的指示灯每闪烁1600次，表示该同学家消耗了1 kW·h的电功率
B．该同学家的用电器同时工作时最大总电流不能超过10 A
C．该同学家上月共消耗电能105 kW·h
D．该电能表可以用来测量“2.5 V　0.3 A”小灯泡的电功率
【解析】A．1600 imp/(kW·h)表示每消耗1 kW·h的电能时电能表指示灯闪烁1600次，故A错误；
B．“10 A”表示这只电能表允许通过的最大电流为10 A，故B正确；
C．该同学家上月共消耗电能：W＝12614.6 kW·h－12519.6 kW·h＝95 kW·h，故C错误；
D．“2.5 V　0.3 A”小灯泡的电压太小，电功率太小，不能用电能表测量其电功率，故D错误。
1．实验小组用电能表参数是3200imp/(kW·h)的电子式电能表来
测量电水壶的功率。他们将其余所有用电器关闭，只让电水壶工
作，数出电能表指示灯在3min内闪烁了128次。则该水壶在3min内
消耗的电能是______kW·h，该水壶的实际功率是______W。细心
的小明发现不同用电器工作时电能表的指示灯闪烁的快慢是变化
的，电能表指示灯闪烁得越快，说明该用电器的 _______ (填
“电功”“电功率”或“电流”)越大。
0.04
800
电功率
对照电能表的使用方法按图索骥。
电功和电功率的定量计算
例2　研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据如下表：
实验次数 1 2 3 4 5
电流/A 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
R0的电功率/W 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90
(1)完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变
阻器R的滑片P应向_____(选填“左”或“右”)移动到适当位置。
(2)小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流
的定量关系。他们的结论正确的是____。
A．定值电阻的电功率与电流成正比
B．定值电阻的电功率与电流的平方成正比
左
B
(3)小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出
滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的
电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电
阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为______W。
(4)小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电
路总功率和定值电阻功率与电流的P I关系图像(如图乙所示)。请
分析判断，图中线段AA′表示的含义是 ___________________。
0.3
滑动变阻器的电功率
【解析】(1)根据表格可知，从第3次到第4次时，电流从0.2A到0.25A，此时电流变大，那么滑动变阻器接入电路的电阻变小，则滑片P向左移动到适当位置。(2)比较第1和3组数据可知，电流增大到原来的0.2A÷0.1A＝2倍，而定值电阻的电功率增大到原来的0.4W÷0.1W＝4＝22倍，因此定值电阻的电功率与电流的平方成正比，故选B。(3)当定值电阻两端的电压为1.0V时， 滑动变阻器两端的电压：U2＝U总－U1＝4V－1V＝3V，此时滑动变阻器的电功率：P2＝U2I2＝3V×0.1A＝0.3W。(4)A点的纵坐标代表总功率，A′点的纵坐标代表R1的电功率，根据P总＝P1＋P2可知，AA′就是滑动变阻器的电功率。
2．小科用如图甲所示的电路来研究滑动变阻器消耗的电功率与滑动变阻器接入电路电阻之间的关系。已知电源电压恒为3V，定值电阻R0的阻值为3Ω，滑动变阻器R1上标有“2A　5Ω”字样。实验数据如表所示。
(1)用笔画线代替导线，完成图乙的电路连接。
(2)表中第6次实验时，电流表示数如图丙所示，则表中数据①
是_______。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流表示数/A 0.38 0.43 0.50 0.60 0.75 ①
电压表示数/V 1.86 1.71 1.50 1.20 0.75 0.00
变阻器电功率/W 0.71 0.74 0.75 0.72 0.56 0.00
1.00
(3)根据实验数据可知，此电路中，滑动变阻器消耗的电功率随着
滑动变阻器接入电路电阻的变化的规律是_____________________
_________________________________________________________
________________________________________________________
______。
在5Ω到0Ω范围内，滑
动变阻器消耗的电功率随着滑动变阻器接入阻值的减小先增大后
减小，且滑动变阻器接入电阻为3Ω时，消耗的电功率最大，为
0.75W
纯电阻电路可以用所有的公式和欧姆定律计算，非纯电阻只能用基本公式或定义式进行计算。
　 测量小灯泡的功率
例3　小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定。
(1)依据图甲，请用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完
整。
(2)小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑
片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为
____V。接下来调节滑动变阻器的滑片向____(选填“A”或“B”)
端移动，直至小灯泡正常发光。
2.3
B
【解析】(1)根据甲图可知，除了电压表与灯泡并联外，其他的都是串联。因为2.5V<3V，所以电压表选择0～3V的量程，它的“3”接线柱已经与灯泡右端相连，只需将“－”接线柱与灯泡左端相连即可。(2)根据丙图可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.3V。因为2.3V<2.5V，所以电压表的示数要增大，根据U＝IR可知，电流表的示数要增大，而滑动变阻器的阻值要减小，则应调节滑动变阻器的滑片向B端移动，直至小灯泡正常发光。
3．某小灯泡的额定电流为0.3A，图甲是小明测量该灯泡功率的实验电路。(电源电压恒为3V)
(1)请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入电路，使之接入电
路的阻值最大。
(2)闭合开关进行实验时，若图中导线M发生了断路，则在调节滑
片的过程中，会发现电压表的示数为__V，电流表的示数为__A。
(3)小明将滑片移至某处时，两电表的示数如图乙所示，小灯泡
的功率为_____W。
(4)为测量该小灯泡的额定功率，小强设计了图丙所示实验电路，
所用电源电压恒定，R1、R2均为电阻箱(0～999.9Ω) 。
3
0
0.36
①实验步骤如下：
第1步；仅闭合S1，R2调至5Ω时，电流表的示数为0.3A；
第2步：仅闭合S2、R1、R2分别调至6Ω和9Ω时，电流表的示数为
0.3A。则小灯泡正常发光时的电阻为___Ω，额定功率为____W。
②小强对图丙电路及操作进行了下列调整，其中仍能完成测量的
有______。
A．将R1换成导线
B．将R2换成导线
C．将R2换成适当规格的滑动变阻器
D．在实验操作时，先闭合的开关是S2
10
0.9
ACD
实验模板
实验原理：P＝UI
实验步骤：(1)根据电路图连接实物图，将滑动变阻器滑片移至阻值最大处后闭合开关；(2)移动滑动变阻器的滑片，改变灯泡两端的电压，使灯泡两端的电压分别小于、等于和略高于额定电压(1.2U额)，观察灯泡的亮度，并记录三组对应的电压值和电流值，根据每组数据，求出三种情况下灯泡的电功率。
【注意】(1)电表量程应适当；(2)当小灯泡在高于额定电压下工作时，其电压不能超过额定电压的1.2倍，也不可让灯泡长时间在此状态下工作，否则容易烧坏灯泡；(3)在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛必须观察电压表的示数，待电压表的示数达到测量要求时再观察电流表的示数和灯泡的亮度；(4)三种情况下的电功率代表三种不同的状态，我们不能用求平均值的方法计算灯泡的平均功率。
　焦耳定律
例4　如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏，电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培。(g取10牛/千克)
(1)求该电动机工作1秒钟所产生的电热。
(2)求电动机线圈的阻值。
(3)当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突
然被卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏？
【解析】(1)电动机工作时将电能转化为机械能和内能，由此根据W总＝UIt和W机＝Gh＝mgh可计算得到电动机产生热量；(2)由焦耳定律公式计算电动机线圈的阻值；(3)当电动机被卡住时，电动机可视为纯电阻，从能量转化的角度分析电动机容易烧坏的原因。
4．在如图1所示的装置中，甲、乙是两个完全相同的密闭容器，密闭容器中两个阻值分别为5Ω和10Ω的电阻组成一个串联电路，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。用这套装置完成“探究电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实验。
【制订计划与设计实验】由于电流产生的热量不易直接测量，因
此在实验中是通过观察U形管中液面的 _______来显示甲、乙容
器内空气温度的变化，这里采用了 _______的探究方法。
【分析与论证】通过对比观察，相同时间内_____(选填“甲”或
“乙”)容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电流
和通电时间相同时，电阻越_____，导体产生的热量越多。英国物
理学家焦耳经过多年的研究，做了大量的实验，得出了焦耳定
律，焦耳定律可以用公式表示为 _______。
高度差
转换法
乙
大
Q＝I2Rt
【交流】另一实验小组用图2所示的装置来完成本实验。图中两个
密封的烧瓶内盛满质量和温度都相同的煤油，瓶中插有温度计。
两烧瓶内的煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝的电阻
为5Ω，烧瓶B中的金属丝的电阻为10Ω。为了在较短的时间内达
到明显的实验效果，该实验小组选用了煤油而不选用水，主要是
由于 ___________________________。
煤油的比热容较小，升温较快
【实验拓展】将图2装置改装后可测量煤油的比热容。方法是：分
别向两个相同的烧瓶中(内部电阻丝阻值相同)加入初温均为t0、
质量相等的水和煤油，通电一段时间后，分别读出温度计的示数
为t水、t煤油，请写出煤油比热容的表达式c煤油＝_________(已知
水的比热容为c水)。
5．在验证焦耳定律(Q＝I2Rt)中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图所示三种电路连接情况(已知R甲实验
电路 玻璃管内
液面高度 小组结论 你的合理解释与评价
A 液面都不上升 导体产生的热量跟电阻无关 ___________________________
___________________________
___________
B 液面都上升，且 Δh甲<Δh乙 电流通过导体时，电阻越大，产生
的热量就 _____ ___________________________
_______________________
C 液面都上升，且Δh甲 __Δh乙 电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多 ___________________________
___________________________
_______________
两实验电阻没接入电路，无现
象，无法验证焦耳定律中Q与R
的定性关系
电流和时间都相同，验证了焦
耳定律中Q与R的定性关系
两实验电阻并联，电流不同，
实验现象无法验证焦耳定律中
Q与R的定性关系
越多
>
1．焦耳定律数学表达式：Q＝I2Rt，导出公式有Q＝UIt和Q＝U2t/R。前式为普遍适用公式，导出公式只适用于纯电阻电路。
2．注意问题：电流所做的功全部产生热量，即电能全部转化为内能，这时有Q＝W。电热器属于上述情况。
3．在串联电路中，因为通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律，可知导体产生的热量跟电阻成正比。
4．在并联电路中，导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据Q＝U2t/R，可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
5．电热器：利用电流的热效应来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器。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制成。