沪科版物理九年级全一册同步提优训练：第十六章 电流做功与电功率 本章复习（有答案解析）

章末复习
　　　　　　　　　　　　
易错点一　 对非纯电阻电路的电功与电热关系不理解
例1　某同学根据如图所示电路进行实验,先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,记下电压表读数和电流表读数,后松开夹子,使电动机转轴转动,移动滑动变阻器滑片,记下电压表读数和电流表读数。数据记录如图下:
电动机转轴 U/V I/A W/J Q/J
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
(1)电动机不转动时,通电10 s,求电动机所做的电功 W1和所产生的热量Q1。
(2)电动机转动时,通电10 s,求电动机所做的电功 W2、所产生的热量Q2及产生的机械能E。
(3)试比较 W1和Q1的大小关系以及 W2和Q2的大小关系,并分析其原因。
[易错总结] W=UIt是求电功的普适公式,Q=I2Rt是求电热的普适公式。只有在纯电阻电路中,电功和电热才是相等的,在非纯电阻电路中电功大于电热。
易错点二　 不能全面理解影响电功率的因素
例2　要使某电热器在相同时间内消耗的电能变为原来的2倍,以下措施可行的是 (　　)
A.仅使电压变为原来的2倍
B.电压不变,使电热器的电阻变为原来的一半
C.仅使电流变为原来的2倍
D.使电压变为原来的4倍,同时使电热器的电阻变为原来的2倍
[易错总结] 对于一个确定的电热器,电压变化时,流过它的电流也要发生变化;电流变化时,电热器两端的电压也要发生变化。在判断电热器的电功率变化时,不能仅考虑一个因素对电功率的影响,而忽略另一个因素。
易错点三　 灯泡的电阻及亮度问题
例3　一标有“220 V　100 W”字样的灯泡接在家庭电路中,工作一段时间后,测得通过它的电流是0.4 A。则下列说法不正确的是 (　　)
A.正常工作时该灯泡的阻值是484 Ω
B.该灯泡的实际功率一定等于77.44 W
C.该灯泡的实际亮度较正常发光时暗了
D.灯丝熔断后重新搭接在一起,灯泡变得更亮了
[易错总结] 对于灯泡来说,灯丝的阻值不是固定不变的,而是随着温度的升高而变大的。在解决实际问题时,要根据题意判断是否考虑导体的电阻随温度的变化。灯泡的亮度决定于实际功率的大小,实际功率越大,灯泡的亮度越高。额定功率大的灯泡的实际功率不一定大,这一点在实际问题中一定要注意。
易错点四　 变化电流、变化电压与变化电功率之间的关系
例4　如图果加在某定值电阻两端的电压从6 V升高到10 V,通过该电阻的电流变化了0.2 A,则该电阻的阻值为　　　　Ω,电功率变化了　　　　W。
[易错总结] 变化电功率不等于变化电流乘变化电压,它们的乘积没有实际意义。应根据电路中电阻保持不变,利用公式P=计算出定值电阻的电功率的变化量。本题定值电阻的大小可以由R=计算得到。
实验: “伏安法测小灯泡的电功率”
例5　王同学想测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,他使用了三节新干电池、“20 Ω　1 A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线,连接了如图甲所示的电路。
　　(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑动到最　　　　(选填“左”或“右”)端,这样做的目的是　　　　　　　　。
　　(2)他闭合开关后,又立即断开了开关,否则会损坏　　　　　　(选填“灯泡”“电流表”或“电压表”)。
(3)经检查电路,他发现电路中有一处连接错误,他只改变了一根导线的连接就将电路修改正确了。请你在错误的导线上打“×”,并补画上正确的连线。
(4)实验中,他调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数从1.5 V变化到3 V,根据测量数据画出了如图图乙所示的图像。根据灯丝的电阻随温度的升高而变大可以判断图像的横坐标为　　　　　 (选填“电压”或“电流”)。
(5)当电压表示数为2.5 V时,电流表的示数如图图丙所示,则小灯泡的额定功率是　　　　。
(6)取下小灯泡,将阻值为5 Ω、10 Ω、15 Ω的三个定值电阻分别接入电路中原小灯泡的位置,可利用该电路探究“电压一定时,电流与电阻的关系”。控制电压一定时,不可以选取的电压值是　　　　。
A.1.5 V B.2 V C.2.5 V D.3 V
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
若某同学使用两节新干电池,也利用修改正确的图甲所示电路测量小灯泡的电功率,现有以下三种规格的滑动变阻器可供选择:R1(10 Ω　1 A),R2(20 Ω　0.5 A),R3(50 Ω　0.2 A),将其中之一接入电路,正确连接电路并测量,得到如图下表所示数据:
实验序号 1 2 3 4
电压U/V 0.5 1.3 1.7 2.9
电流I/A 0.16 0.12 0.24 0.30
灯泡发光情况 不发光 较暗 较亮 强烈发光
　　(1)在第1组数据中,电压表和电流表虽然都有示数,却观察到灯泡不发光,主要原因是 　。
(2)请你分析表中的实验数据,判断在实验中选用的滑动变阻器是　　　　(选填“R1”“R2”或“R3”)。
(3)老师发现其中有一组数据明显存在错误,这组数据是第　　　　(填实验序号)组。
答案解析
[思维导图建构]
1.(1)J　kW·h　(2)电能表　(3)W=UIt　
2.(1)W　kW　(2)P=　P=UI　
3.(1)P=　电能表、停表
(2)P=UI　电压表、电流表
4.Q=I2Rt
[易错考点专训]
例1　(1)电动机不转动时,通电10 s,电动机所做的电功:
W1=U1I1t1=0.2 V×0.2 A×10 s=0.4 J;
电动机线圈电阻:r===1 Ω,
电流所产生的热量:
Q1=rt1=(0.2 A)2×1 Ω×10 s=0.4 J。
(2)电动机转动时,通电10 s,电动机所做的电功:
W2= U2I2t2=3.0 V×1.2 A×10 s=36 J;
电流所产生的热量:
Q2=rt=(1.2 A )2×1 Ω×10 s=14.4 J;
在此过程中产生的机械能:
E=W2-Q2=36 J-14.4 J=21.6 J。
(3)从上述计算不难看出:W1=Q1,W2>Q2。其原因在于:电动机不转动时是纯电阻电路,电能全部转化成电热,所以W1=Q1;电动机转动时是非纯电阻电路,电能部分转化成电热,大部分转化成机械能,所以W2>Q2。
例2　B　解： 要使某电热器在相同时间内消耗的电能变为原来的2倍,则应使其电功率变为原来的2倍。对于一个确定的电热器,电压变为原来的2倍时,流过它的电流也要变为原来的2倍,由P=UI知,功率要变为原来的4倍,故A错误;电压不变,使电热器的电阻变为原来的一半,由功率公式P=知,电热器的功率变为原来的2倍,故B正确;使电流变为原来的2倍,由功率公式P=I2R知,电热器的功率变为原来的4倍,故C错误;使电压变为原来的4倍,同时电热器的电阻变为原来的2倍,由功率公式P=知,功率变为原来的8倍,故D错误。
例3　B　解： 由P=得,正常工作时该灯泡的阻值:R===484 Ω,故A选项正确。通过它的电流是0.4 A时,若不考虑温度升高对电阻的影响,灯泡的实际功率:P实=I2R=(0.4 A)2×484 Ω=77.44 W,但由于随着工作时间的延长,温度升高,灯丝的电阻会增大,则根据P==I2R可知此时的实际功率肯定大于77.44 W、小于额定功率100 W,故B选项不正确。由于P实例4　20　3.2　解： 电阻两端的电压变化,电阻保持不变,当电阻两端的电压为6 V时,通过电阻的电流为I1==,当电阻两端的电压为10 V时,通过电阻的电流为I2==,电流变化量:ΔI=I2-I1=-=0.2 A,解得,R=20 Ω;由P=得,该电阻的电功率变化量:ΔP=P2-P1=-=-=3.2 W。
[重点实验突破]
例5　(1)右　保护电路　(2)电压表
(3)如图图所示
(4)电流　(5)0.7 W　(6)A
解： (1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑动到阻值最大处即最右端,这样做的目的是保护电路。(2)电源为三节新干电池串联,电源电压为4.5 V;原电路中,电压表串联在电路中测量电源电压,故他闭合开关后,又立即断开了开关,否则会损坏电压表。(3)电流表应串联在电路中,电压表应与灯泡并联。(4)由于灯丝的电阻随温度的升高而变大,由U=IR可知,灯泡电压的变化量大于电流的变化量,所以可以判断图像的横坐标为电流。(5)当电压表示数为2.5 V时,电流表的示数如图图丙所示,电流表选用小量程,示数为0.28 A,则小灯泡的额定功率:P=UI=2.5 V×0.28 A=0.7 W。(6)探究电流与电阻的关系,应控制电阻两端的电压一定(即电压表示数不变),设电压表示数为U',根据串联电路电压的规律可知,变阻器两端电压为一定值,由串联分压原理有:=①,①式中左边为一定值,当定值电阻最大时,变阻器的最大电阻连入电路中,即=,解得最小电压为U'≈1.93 V,则不可以选取的电压值是1.5 V。
【变式延伸】
(1)灯泡的实际功率太小,不足以使灯泡发光　
(2)R2　(3)2
解： (2)由表知,测第1组数据时,U1=0.5 V,I1=0.16 A,此时滑动变阻器两端电压:U滑=U-U1=3 V-0.5 V=2.5 V,由I=得,滑动变阻器接入电路的阻值:R滑===15.625 Ω,因此实验中选用的滑动变阻器是R2,不选R3(50 Ω　0.2 A)是因为其允许通过的最大电流是0.2 A,与第3、4组数据不匹配。(3)通过灯泡的电流随灯泡两端电压的增大而变大,根据P=UI,灯泡的实际功率变大,灯丝的温度升高,其电阻变大,即灯泡的阻值随电压的增大而增大;由欧姆定律I=的变形式R=进行计算,4次实验中测得的电阻大小分别为R1=3.125 Ω、R2≈10.83 Ω、R3≈7.08 Ω、R4≈9.67 Ω,而电压大小关系是U4>U3>U2>U1,所以第2次实验的数据不符合灯泡的电阻变化规律,是错误的。