人教版物理九年级全一册同步提优训练：第十八章 电功率 章末复习（含答案）

易错点一　 对纯电阻电路和非纯电阻电路的理解不透彻
例1　一电动机线圈的电阻为1 Ω,线圈两端所加电压为2 V时,电流为0.8 A,电动机正常工作。
(1)在求电动机正常工作1 min所消耗的电能时,有以下两种不同的解法:
小明:W=UIt=2 V×0.8 A×60 s=96 J;
小华:W=I2Rt=(0.8 A)2×1 Ω×60 s=38.4 J。
你认为哪名同学的解法正确,请作出判断并说明理由。
(2)求该电动机正常工作1 min,电流所做的功转化的机械能是多少。
[易错总结] W=UIt是求电功的普遍适用公式,Q=I2Rt是求电热的普遍适用公式。只有在纯电阻电路(纯电阻电路中电路消耗的电能全部转化为内能)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,电压变化会引起电流的变化;同样电流变化时,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,而忽略其他因素。一般认为电热器的电阻固定不变,并以此为出发点利用相关公式进行分析计算。
易错点三　灯泡的电阻随温度变化
例3　将标有“6 V　0.25 A”的小灯泡接入电路中,其电流随电压变化的关系如图所示。若把这样的三只灯泡串联接在电压恒为12 V的电源两端,则此时每只灯泡的电阻及实际功率为 (　　)
A.20 Ω　0.8 W B.24 Ω　0.8 W
C.20 Ω　0.67 W D.24 Ω　0.67 W
[易错总结] 用电器的额定电压与额定功率是不变的,当它们作为已知条件给出时,计算实际功率的一般思路是先根据公式R=求出用电器的阻值(保持不变),然后利用公式P实=计算实际功率。但是灯丝电阻受温度影响较大,对于灯泡在不同电压下的实际功率,一般则不能用这种常规思路进行计算,应根据实际电压及实际电流进行计算。
易错点四　灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率
例4　灯泡L1和灯泡L2分别标有“PZ220-15”和“PZ220-60”的字样,现在把它们串联在220 V的电源上,组成闭合回路,则(灯丝电阻不变) (　　)
A.灯泡L1和灯泡L2一样亮
B.灯泡L2比灯泡L1亮
C.两灯的总功率小于15 W
D.两灯的实际功率都变为额定功率的一半
[易错总结] 灯泡的亮暗取决于灯泡实际功率的大小,所以,灯泡的额定功率越大,其实际功率不一定越大,灯泡不一定越亮。
易错点五　变化电流、变化电压与变化电功率之间的关系
例5　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,其电功率变化了　　　　W。
[易错总结] 电功率的变化量不等于电流的变化量乘电压的变化量,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变化量。本题中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6　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乙所示的图象。根据灯丝的电阻随温度的升高而变大的规律可以判断图象的横坐标为　　　　(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,也利用如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
[思维导图建构]
1.(1)做功
(2)3.6×106
(3)电能表
(4)W=UIt
2.(1)时间　(2)快慢
3.(1)P=UI　(3)<　>　
4.(2)Q=I2R t　(3)=
[易错考点专训]
例1　(1)小明的解法正确;因为电动机工作时电能大部分转化为机械能,另有少部分转化为线圈的内能,所以电动机工作时电功大于电热(或电动机的电流与电压、电阻之间的关系不满足欧姆定律)。
(2)1 min内这台电动机转化的机械能:
W'=W-Q=UIt-I2Rt=96 J-38.4 J=57.6 J。
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,由P=知电功率要变为原来的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P=知电热器的电功率变为原来的2倍,故B正确;使电流变为原来的2倍,由P=I2R知电热器的电功率变为原来的4倍,故C错误;使电压变为原来的4倍,同时使电热器的电阻变为原来的2倍,由P=知电功率变为原来的8倍,故D错误。
例3　A　解： 把三只相同的灯泡串联接在12 V的电源两端,因串联电路中各处的电流相等,且三只灯泡的电阻相等,所以,由I=的变形式U=IR可知,三只灯泡两端的电压相等,即UL===4 V。由图象可知,UL=4 V时,电路中的电流I=0.2 A,此时每只灯泡的电阻:RL===20 Ω,每只灯泡的实际功率:PL=ULI=4 V×0.2 A=0.8 W。
例4　C　解： (1)由两灯泡的铭牌可知,它们的额定电压均为220 V,且L1的额定功率小于L2的额定功率,由P=的变形式R=可知,L1的电阻大于L2的电阻;将两灯泡串联在220 V的电源上,因串联电路中各处的电流相等,且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=I2R可知,灯泡L1的实际功率比灯泡L2的大,灯泡L1比灯泡L2亮,故A、B错误。(2)因串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,所以,两灯泡串联时的总电阻大于任何一个灯泡的电阻,由P=可知,两灯泡的总功率小于任何一个灯泡的额定功率,即总功率小于15 W,故C正确。(3)由(2)中的分析可知,两灯的实际功率不会变为额定功率的一半,故D错误。
例5　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6　(1)右　保护电路
(2)电压表　
(3)如图所示
(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,所以可以判断图象的横坐标为电流。(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,由串联分压原理得:=,该式中左边为一定值,当定值电阻的阻值最大时,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组数据不符合。(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可知,灯泡的功率变大,灯丝的温度升高,其电阻变大,即灯泡的电阻随电压的增大而增大;根据R=进行计算,4次实验中测得的电阻大小分别为:R1≈3.13 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。