(共18张PPT)
6.1 电 功
知识点一 电能与电功
1.定义: 电流所做的功 叫做电功。
2.实质:消耗电能的过程,实质上是 电能转化为其他形式能量的过程 。有多少电能转化成其他形式的能量,则电流就做了多少功。
3.单位:国际单位为 焦耳 ,符号为 J ;常用单位为 千瓦时 ,符号是 kW·h ,俗称 度 ,1 kW·h= 3.6×106 J。
电流通过电烙铁,电能转化成 内 能;电车在马路上行驶,电能转化成 机械 能;电流对某小灯泡所做的功为300 J,消耗的电能为 300 J。
同步变式拓展
1.下列用电器中,主要将电能转化为光能的是 ( B )
A.电饭煲 B.电灯
C.洗衣机 D.电风扇
知识点二 测量电功
1.电功通常用 电能表 测定。
2.电能表盘上各个参数的含义:
(1)“220 V”是指这个电能表应接在220 V的电路中使用;
(2)“2.5(10) A”表示电能表工作时允许通过的最大电流为10 A;
(3)“1 920 r/(kW·h)”表示每消耗 1 kW·h 的电能,电能表的表盘转 1 920转 。
注:电子式电能表表盘上标有“imp/(kW·h)”字样,如“3000 imp/(kW·h)”,它表示用电器每用电1 kW·h,表盘上耗电指示灯闪烁3000次。
3.电能表的示数以数字显示,单位为 kW·h ,表盘上最右边红色框内的数字是小数位。
4.测量电功的方法:
(1)较大的电能利用刻度盘示数测量,在一段时间内消耗的电能等于计数器在这段时间内前后两次读数之 差 。
(2)较小的电能利用转盘所转圈数计量,消耗的电能为W=×1 kW·h=×3.6×106 J[n为某段时间内转盘所转的圈数,N为表上参数N r/(kW·h)]。
成都市居民生活用电实行阶梯电价,小石同学家上月初和上月底电能表的示数分别如图甲、乙所示,则她家上月用电量为 215 kW·h;若某次煮饭时电能表表盘转过300转,则消耗电能 3.6×105 J。
同步变式拓展
2.(2023·哈尔滨)小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示,则小明家4月份用电 240 kW·h,若以当地电价0.5元/度计算,小明家4月份应缴纳电费 120 元。
3.(2024·内江二中期中)如图所示是家庭电子式电能表的表盘,其示数是 1 234.4 kW·h,若家庭电路中只有一台电热水器在工作,该电能表的指示灯在4 min内闪烁320次,则该电热水器消耗的电能是 3.6×105 J。
第一阶段 基础过关精练
1.关于电流做功过程中的能量转化,下列说法中错误的是 ( C )
A.洗衣机主要是把电能转化为机械能
B.白炽灯主要是把电能转化为内能
C.给蓄电池充电时化学能转化为电能
D.电热水器主要是把电能转化为内能
2.将7.2×105 J的电功用“度”作单位表示,则应为
( C )
A.20度 B.2度
C.0.2度 D.0.02度
3.一种家用电能表上的参数如图所示,下列说法错误的是
( D )
A.该电能表应该在220 V的电路中使用
B.该电能表的额定最大电流为20 A
C.电能表是计量用电器消耗电能的仪表
D.该电能表此时的读数是31.6 J
4.电流做功的过程,实际上是 电 能转化为 其他形式的 能的过程。电流通过电炉时,电能转化为 内 能;电流通过电风扇时,电能转化为 机械 能;给手机电池充电时,电能转化为 化学 能。
5.小明家参加了“地球一小时”活动,在熄灯一小时的时间里,共节省了0.5 kW·h的电能,合 1.8×106 J。
6.一天小明家中的IC电能表上的余额用完了,电能表便切断了电路,小明的父亲将存有300元的IC卡插入电能表,电路又接通了,此时电能表的示数为 ,小明家所在地每度电的费用是0.6元,300元电费可用电 500 kW·h,为防止电能表再次切断电路,小明家应在电能表的示数为
前为IC卡电能表充值。
0 5 1 8 0
1 0 1 8 0
7.如图所示是小李同学家上月初和月末的电能表表盘示意图,小李同学家电路干路中的电流不得超过 20 A,上月消耗的电能为 125 kW·h。年发电量可达1.5×109 kW·h 的攀枝花银江水电站将于2025年投产发电,投产发电后的银江水电站可满足 1.0×106 户小李同学这样的家庭用电需求。
银江水电站效果图
第二阶段 能力拓展训练
（选择题为单选或双选)
8.下列说法中正确的是 ( BC )
A.电流通过用电器做功时,消耗的电能一定全部转化为内能
B.电流通过电热水器做功将电能全部转化为内能
C.电流做功的实质就是将电能转化为其他形式的能
D.电流通过电风扇做功将电能全部转化为内能
9.小刚家4月底电能表读数为821.6 kW·h,5月底电能表读数如图所示,那么5月份他家消耗了 110 kW·h的电能。小刚发现半小时内该电能表的表盘转了1250转,则他家半小时内消耗的电能为 0.5 kW·h
10.冬天养热带鱼,对水族箱内的水温要求较高。水族箱内置一根自动温控棒,温控棒在水温26 ℃时开始工作,将电能转化为水的 内 能,待水温达到28 ℃时自动断开。某次温控棒工作时,家中其他用电器均不工作,当温控棒消耗电能为6×105 J 时,家里标有1500 r/(kW·h)的电能表表盘转了 250 转。(共34张PPT)
第6章达标检测卷
一、选择题(18题为单项选择题,每题3分,910题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,部分选对得2分,有错选的得0分,共32分)
1.下列家用电器中,利用电流热效应工作的是( C )
A.电冰箱 B.洗衣机 C.电饭煲 D.笔记本
2.如图是一电风扇铭牌,此风扇正常工作时( A )
A.消耗的电功率是60 W
B.消耗的电能是60 W
C.每秒钟产生的热能是60 J
D.每秒钟产生的机械能是60 J
3.在用电高峰时,家中的电压会比220 V稍微低一些。一盏标有“220 V 100 W”的白炽灯,它在用电高峰和其他时段相比( B )
A.发光亮度增大,实际功率增大
B.发光亮度减小,实际功率减小
C.实际功率增大,消耗电能增大
D.实际功率减小,消耗电能减小
4.甲、乙两个普通白炽灯泡铭牌上分别标着“220 V 40 W”“110 V 40 W”字样,正常发光相同时间,它们消耗的电能( C )
A.甲灯的多 B.乙灯的多 C.一样多 D.不能确定
5.有两根电热丝R1和R2,R1=100 Ω,R2=200 Ω,采用下列四种方式分别接到36 V的电源上,通电5 min,产生热量最多的连接方式是( B )
A.R1、R2串联 B.R1、R2并联 C.只接入R1 D.只接入R2
6.王亮同学是个爱动脑的孩子,他想知道家里电风扇的实际功率是多大,于是他将家里其他用电器都关闭,只让电风扇单独工作了72 s,如图的电能表转盘转了5 r,下列说法正确的是( D )
A.此电能表转盘每小时转2 500 r
B.电能表是测量电路中用电器功率的仪器
C.此电能表所在电路的最大电功率为2 200 kW
D.电风扇的实际功率是100 W
7.两个定值电阻,甲标有“10 Ω 1 A”,乙标有“15 Ω 0.6 A”,现把它们连入由一个开关和电源组成的电路,以下说法正确的是( D )
A.甲、乙并联时允许干路最大电流为1.6 A
B.甲、乙并联时允许乙的最大功率为9 W
C.甲、乙串联时允许电源最大电压为19 V
D.甲、乙串联时允许甲的最大功率为3.6 W
8.如图所示电路,电源电压恒定。图甲是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重。电路原理如图乙所示,电压表、电流表改装后可分别显示身高和体重的大小,压敏电阻R的阻值随体重的增加而增大。下列说法错误的是
( C )
A.当体重越重时,电流表示数越小
B.当身高越高时,电压表示数越大
C.当体重不变,身高增加时,电路的总功率变大
D.当身高不变,体重减小时,电路的总电阻变小
9.如图所示,当开关闭合时,电压表V1、V2的示数分别为10 V和4 V,已知电动机M的线圈电阻为1 Ω,R是阻值为4 Ω的定值电阻,下列结论正确的是( D )
A.R两端的电压为6 V
B.通过电动机的电流为6 A
C.电阻R消耗的电功率为144 W
D.电动机消耗的电功率为6 W
10.如图甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片P,从右端滑至左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是
( BD )
A.电压表V2的示数是用图线a来表示
B.小灯泡的额定功率为6 W
C.电源电压为18 V
D.当滑片在右端时,定值电阻R0与滑动变阻器的功率之比为3∶7
二、填空题(每空2分,共28分)
11.家庭电路中,有时导线长度不够,需要把两根导线连接起来使用,而连接处往往比别处更容易发热,加速老化,甚至引起火灾,原因是:通电时连接处的电阻比别处的电阻更 大 (选填“大”或“小”),在相同时间内产生的热量更 多 (选填“多”或“少”)。
12.电能表的示数如图所示,若安装时示数为零,从安装到现在通过此电能表的用电器消耗的电能是 0.2 kW·h。若用电器是一只40 W的灯泡单独工作,该灯泡照明时间为 5 h。
13.某市许多小区安装了电动车的公共充电插座,采取扫码付费自动充电(如图所示)。假设某充电器输出电压为48 V,输出电流为2.5 A,则它的输出功率是 120 W;若当地的商用电价为1元/(kW·h),那么充电6小时的用电成本至少是 0.72 元。
14.如图所示的电路,电源电压保持12 V不变,标有“10 V 4 W”的灯泡L与滑动变阻器R1串联接在电路中。闭合开关S,调节滑片P使灯泡L正常发光,此时电路中的电流为 0.4 A,通电2 min,滑动变阻器R1上产生的热量为 96 J。
15.如图所示的电路,电源电压恒为6 V,闭合开关S,电流表A1的示数为0.5 A,A2的示数为0.3 A,则电阻R1的电功率是 1.8 W,在相同时间内电流通过电阻R1、R2做功之比为 3∶2 。
16.家用电灭蚊器的发热部分使用了PTC发热材料,它的电阻随温度变化规律如图所示。使用时发热体直接连入家庭电路,当发热体的温度为60 ℃时,则此时电功率为 4.84 W。当发热体温度继续上升时,电灭蚊器发热体的电功率会 减小 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
17.如图所示是电饭锅内部的简化电路,有加热和保温两挡。开关S置于1挡时,电饭锅处于 保温 (选填“加热”或“保温”)状态;电饭锅保温和加热时总功率之比为1∶40,则电阻R0和R1的比值为 1∶39 。
三、计算题(共12分)
18.(6分)张丽买了一个三挡电暖宝,电暖宝内部装有某种浓度的氯化钠水溶液充当保热介质,其电路图如图所示,R1、R2都是电热丝,电源电压保持36 V不变,求:
(1)当S1闭合,S2接a时为中温挡,此时电暖宝的功率为18 W,则R1的阻值为多少
解:(1)中温挡工作时,R2被短路,则R1的阻值:R1===72 Ω
(2)当S1闭合,S2接b时为高温挡,此时电暖宝的功率为45 W,则电路中的总电流为多少
(2)高温挡工作时,R1和R2并联,则电路中的总电流:
I总===1.25 A
19.(6分)在如图所示的电路中,电源电压恒为3 V,滑动变阻器R1标有“20 Ω 2 A”字样。只闭合开关S,电流表示数为0.3 A。求:
(1)电流在10 s内通过电阻R2所做的功;
解:(1)只闭合开关S,只有电阻R2接入电路,电流表测量电路电流。
电流在10 s内通过电阻R2所做的功:
W=UI2t=3 V×0.3 A×10 s=9 J
(2)再闭合开关S1,移动滑动变阻器滑片P,使R1和R2消耗的总功率最小,求此最小总功率P最小。
(2)同时闭合开关S、S1,此时R1和R2并联,当滑动变阻器为最大值时,总电阻最大,总功率最小。
此时通过R1的最小电流:
I1===0.15 A
则干路电流:I=I1+I2=0.15 A+0.3 A=0.45 A
故电路最小总功率:
P最小 =UI=3 V×0.45 A=1.35 W
四、实验与探究题(共28分)
20.(8分)小明和小红想利用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与导体电阻大小的关系”。两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在质量和初温都相同的煤油中,每一烧瓶中各插有一支温度计。请回答下列问题:
(1)采用如图所示这种连接方式,目的是控制整个电路电流、时间相同,电阻 不同 (选填“相同”或“不同”)。合上开关,经过一段时间,两电阻丝产生的热量的多少是通过 温度计示数变化 反映出来的。
(2)实验中,小明和小红发现内有2R电阻丝的烧瓶中温度计的示数升高得 快 (选填“慢”或“快”)。这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越 大 (选填“大”或“小”),产生的热量越多。
21.(12分)如图A所示,在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5 V,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)接通电路前滑动变阻器滑片P置于最 左 端(选填“左”或“右”)。
(2)实验中无论怎样移动滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是 小灯泡断路 (写出一种即可)。
(3)排除故障后,移动滑片P到某一位置,电流表、电压表示数分别如图B、图C所示,通过小灯泡的电流为 0.3 A,灯泡上电压为 2.2 V;要测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器的滑片向 右 移动,使电压表示数为 2.5 V。
22.(8分)在一次测量小灯泡额定电功率的实验中,小明同学可使用的实验器材有:
A.铭牌上标有“3 V 0.38 A”的小灯泡一只
B.电流表一只(量程0~0.6 A)或(量程0~3 A)
C.电压表一只(量程0~3 V)或(量程0~15 V)
D.滑动变阻器(0~20 Ω,0.5 A)
E.滑动变阻器(0~100 Ω,1 A)
F.电源(U=12 V,恒定)
G.开关一个,导线若干
为比较精确地测定小灯泡的额定电功率,必须使两表的读数不小于其量程的三分之一。小明同学发现电压表0~3 V的量程坏了,他认为用大量程指针偏转角度太小,不能精确完成测定。小聪同学想了一下,利用现有器材重新设计了电路,使两个电表的读数超过其量程的三分之一,精确地完成了实验。
(1)请在图1的虚框内补全小聪同学设计的电路图。
(2)根据要求,小聪同学选用的滑动变阻器是 E (填字母序号)。
(3)小明和小聪按照设计好的电路图连接好电路开始实验,精确测量了电流、电压值,并绘制了如图2所示的I-U图像,根据该图小聪算出小灯泡的额定电功率应为 1.2 W。
(4)滑动变阻器采用粗细均匀的电阻丝绕成线圈制成,其接入电阻与线圈长度成正比。若电流表示数在0.2 A0.4 A之间变化时,滑动变阻器滑片移动的距离恰好为6.5 cm。根据信息,在只需要保证所有元件都安全的前提下,滑动变阻器滑片能够移动的最大距离为 15.5 cm。(共45张PPT)
第1课时 额定功率
知识点 额定功率
1.额定电压(U额):用电器正常工作时的电压。只有在 额定 电压下用电器才能正常工作。
2.额定功率(P额):用电器在额定电压下的功率。
3.铭牌含义:灯泡“220 V 40 W”:这个灯泡的额定电压为 220 V ,额定功率为 40 W 。
4.用电器实际工作时的三种情况:
(1)当U实
(2)当U实>U额时,P实 > P额,用电器不能正常工作,容易损坏,使用不安全。
(3)当U实 = U额时,P实 = P额,用电器正常工作。
5.比较小灯泡的亮度:灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,灯泡消耗的实际功率越大(越小),灯泡就越亮(越暗)。
甲 乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是 ( C )
A.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
B.两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C.两灯串联在220 V的电路中,甲灯比乙灯亮
D.将乙灯接入110 V的电路中,它的实际功率为50 W
【教材改编】现有标有“12 V 6 W”和“12 V
3 W”的两只灯泡L1、L2(灯丝电阻不变)。
(1)若将它们并联接在12 V的电源上,它们的实际功率分别是多少 哪只灯泡更亮
解:灯泡L1的电阻:R1===24 Ω
灯泡L2的电阻:R2===48 Ω
(1)当两只灯泡并联接在12 V的电源上时,两灯泡都正常发光,所以L1的实际功率为6 W,L2的实际功率为 3 W,L1的实际功率大于L2的实际功率,则灯泡L1更亮。
(2)若将它们串联接在12 V的电源上,它们的实际功率分别是多少 哪只灯泡更亮
(2)当两只灯泡串联接在12 V的电源上时,
电路中的电流:I=== A
灯泡L1的实际功率:
P1=I2R1=×24 Ω= W≈0.67 W
灯泡L2的实际功率:
P2=I2R2=×48 Ω= W≈1.33 W
P1(3)若将它们并联接在6 V的电源上,它们的实际功率分别是多少 哪只灯泡更亮
(3)当两只灯泡并联接在6 V的电源上时,根据P=可知,当实际电压为额定电压的一半时,实际功率为额定功率的,即P实=P额,则灯泡L1的实际功率:P1'=×6 W=1.5 W
灯泡L2的实际功率:P2'=×3 W=0.75 W
P1'>P2',则灯泡L1更亮。
(4)若把两灯串联在27 V的电源上,哪只灯泡可能会烧坏
(4)当两只灯泡串联接在27 V的电源上时,
由U=IR可知U1'∶U2'=R1∶R2=1∶2,
则U1'=9 V,U2'=18 V,则灯泡L2可能烧坏。
同步变式拓展
1.关于用电器的电功率,下列说法中正确的是( C )
A.用电器的实际功率越大,消耗的电能就越多
B.额定功率较大的用电器,电阻一定比较小
C.用电器的实际功率较小,则通过用电器的电流在单位时间内做的功比较少
D.用电器的实际功率越小,则其额定电压越低
2.将标有“12 V 6 W”的灯泡L1和“6 V 6 W”的灯泡L2并联后,接在6 V的电源上(设灯丝电阻不变),则 ( D )
A.灯泡L1比灯泡L2亮
B.两个灯泡都正常发光,一样亮
C.灯泡L1的实际功率为3 W,灯泡L2的实际功率为6 W
D.电路的总功率为7.5 W
3.如图所示,两只灯泡L1和L2上分别标有“8 V 4 W”和“4 V 1 W”字样,将它们串联后接在电压可在4~8 V之间调节的电源上,闭合开关S,假设两灯的灯丝电阻不随温度变化,则下列说法正确的是
( C )
A.通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流
B.在调节电源电压的过程中,灯L1始终比灯L2亮
C.在调节电源电压的过程中,两灯的功率变化量相同
D.当电源电压调节到8 V时,两灯都不能正常发光
4.某家庭卧室用一只标有“220 V 100 W”的灯泡照明,但灯泡的亮度很暗,经实测灯泡此时的实际功率只有81 W,不计温度对灯丝电阻的影响,则该灯泡两端的实际电压是 198 V。
5.如图所示,R为定值电阻,L为标有“6 V 3 W”的小灯泡,灯丝阻值不变,电源电压恒定。闭合开关,小灯泡正常工作时,电流表读数为0.9 A。求:
(1)通过小灯泡的电流以及小灯泡的电阻;
解:由电路图可知,R与L并联,电流表测量干路中的电流
(1)小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流:
IL===0.5 A
小灯泡的电阻:RL===12 Ω
(2)定值电阻R的阻值以及它的电功率。
(2)通过R的电流:
I'=I-IL=0.9 A-0.5 A=0.4 A
根据并联电路的电压规律可知:
R两端的电压:UR=UL=6 V
则R的阻值:R===15 Ω
故R的电功率:
P'=URI'=6 V×0.4 A=2.4 W
两个小灯泡规格分别为L1“8 V 4 W”、L2“2 V 2 W”,将它们串联,刚好使其中一个灯正常发光(不考虑温度对灯丝电阻的影响),则电路中的最大总功率为 4.5 W;如果改为并联,刚好使其中一个灯正常发光(不考虑温度对灯丝电阻的影响),则电路中的最大总功率为 2.25 W。
同步变式拓展
6.甲灯标有“6 V 3 W”字样,乙灯标有“8 V 8 W”字样,两灯串联后接在电源两端,不考虑温度对灯丝电阻的影响,若灯泡都发光,电路中允许通过的最大电流为 0.5 A,电源的最大电压是 10 V,电路中的最大总功率为 5 W;两灯并联后接在电源两端,若灯泡都发光,电路两端允许加的最大电压为 6 V,干路的最大电流为 1.25 A,电路中的最大总功率为 7.5 W。
第一阶 基础过关精练
(选择题为单选)
1.小陈同学观察家中用电器的铭牌标签,发现某铭牌上标注的额定功率为800 W,这个用电器可能是图中的( D )
2.甲灯标有“220 V 36 W”字样,乙灯标有“36 V 36 W”字样。如果它们都正常发光,则 ( C )
A.甲灯亮 B.乙灯亮
C.一样亮 D.无法确定
3.灯泡L1、L2分别标有“220 V 100 W”“220 V
40 W”的字样,将它们接入220 V的电路中,则 ( A )
A.L1、L2并联时,L1比L2亮
B.L1、L2并联时,亮度相同
C.L1、L2串联时,L1比L2亮
D.L1、L2串联时,亮度相同
4.将“220 V 60 W”的灯泡L1和“220 V 40 W”的灯泡L2串联在220 V的电源上,组成闭合电路(设灯丝电阻不变),则下列说法正确的是 ( B )
A.灯泡L1比灯泡L2亮
B.灯泡L2比灯泡L1亮
C.两灯泡的总功率大于40 W
D.两灯泡的实际功率都变为其额定功率的一半
5.一只灯泡上标有“220 V 40 W”字样,其中“220 V”表示 灯泡的额定电压为220 V ,“40 W”表示 灯泡的额定功率为40 W 。这只灯泡正常工作时的电流为 0.18 A(保留两位小数),电阻为 1210 Ω。该灯泡正常发光 25 h消耗1 kW·h的电能,若将它接在110 V 的电路中,则它的实际功率为 10 W。
6.将“12 V 12 W”的小灯泡L1和“12 V 6 W”的小灯泡L2串联起来,直接接到电压恒定的电源两端。开关闭合后,恰好有一个小灯泡正常发光,而另一个小灯泡比正常发光时暗些,则正常发光的小灯泡是 L2 ,电源电压是 18 V,发光较暗的小灯泡的实际功率是 3 W。(灯丝电阻不变)
7.如图1所示是电阻R和灯泡L的I-U图像,当把电阻R和灯泡L并联接入电源电压为2 V的电路中时,如图2所示,闭合开关S,灯泡L恰好正常发光。则灯泡L的额定功率为 0.4 W,此时电阻R与灯泡L的电功率之比为 2∶1 。
8.(2023·重庆A卷)如图所示的电路,电源电压恒为6 V,白炽灯泡L1标有“5 V 0.25 A”,白炽灯泡L2标有“6 V,3 W”,R的阻值为10 Ω。忽略温度对灯丝电阻的影响,只闭合开关S1时,灯泡 L1 更亮;只闭合开关S2时,R的功率为 0.4 W。
9.一个小灯泡上标有“6 V 9 W”的字样(忽略灯泡的电阻随温度的变化),求:
(1)灯丝电阻是多大
解:(1)R===4 Ω
(2)将小灯泡接在6 V的电源两端,此时灯泡的实际功率是多少
(2)因为U1=6 V=U额
所以P1=P额=9 W
(3)将小灯泡接在3 V的电源两端,此时灯泡的实际功率是多少
(3)P2===2.25 W
(4)将小灯泡接在2 V的电源两端,此时灯泡的实际功率是多少
(4)P3===1 W
10.如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,灯泡上标有“6 V 3.6 W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1)灯丝电阻;
解:(1)灯丝电阻:R灯===10 Ω
(2)电压表的示数为2 V时,灯泡的实际功率。
(2)灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,则灯泡的实际电压:
U实=U-U滑=6 V-2 V=4 V
灯泡的实际功率:P实===1.6 W
11.(2023·江西)如图所示,电源电压恒定不变,灯L1标有“3 V 3 W”字样,灯L2标有“3 V 6 W”字样,闭合开关S,两灯均正常发光。求:
(1)灯L1的电阻;
解:(1)灯L1的电阻:
R1===3 Ω
(2)电流表的示数;
(2)由图可知:两灯并联,电流表测量干路电流,两灯此时都正常发光
则干路电流:
I=I1+I2=+=+=1 A+2 A=3 A
即电流表的示数为3 A
(3)电路消耗的总功率。
(3)电路消耗的总功率:
P=P1+P2=3 W+6 W=9 W
第二阶 能力拓展训练
(选择题为单选或双选)
12.如图所示,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向上滑动时,观察到的现象是( C )
A.灯泡变暗,电压表示数变大
B.灯泡变亮,电压表示数不变
C.电路消耗的总功率变小,电压表示数不变
D.电路消耗的总功率变大,电压表示数变大
13.(2023·黑龙江)标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”的灯L1和L2(假设两灯灯丝电阻不变),若将它们串联在某电源上,使其中一个灯正常发光时,下列说法正确的是
( B )
A.通过灯L1和L2的电流之比为1∶2
B.灯L1和L2两端的电压之比为2∶1
C.灯L2和L1的发光亮度相同
D.能够正常发光的灯应是灯L2
14.如图甲所示,两个电压表的量程都是0~15 V,电流表的量程是0~0.6 A,小灯泡两端的电压不许超过额定电压,滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A。闭合开关S,为保证所有元件都安全,滑动变阻器的滑片只能在阻值最大端和a点间滑动,当滑片在两点间滑动时,绘制了电流表A的示数与电压表V1和V2的示数关系图像,如图乙所示。下列说法中正确的是
( BD )
A.电源电压为6 V
B.该电路最大功率与最小功率之比为5∶2
C.AB为电流表A的示数与电压表V2的示数关系图像
D.滑动变阻器的取值范围为12~55 Ω
15.傍晚用电高峰时期,小何观察到家中一只标有“220 V 48.4 W”的白炽灯比正常时暗。他发现灯泡内壁发黑,根据所学知识他知道造成该现象的原因是:灯泡长时间使用后,灯丝升华变细,电阻变 大 ,导致功率变小;另外,用电高峰期家中实际电压低于220 V,实际功率低于额定功率。他想知道此时家中的实际电压,于是更换了一只同规格的新灯泡,关闭家中其他用电器,让该灯单独工作100 s,电能表(如图)转盘转了4转,则家中实际电压为 200 V。
16.如图甲所示是通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系图像,现将L与阻值为10 Ω的定值电阻R连入图乙所示电路,闭合开关S,L的实际功率为1.8 W,则电源电压是 6 V,此时定值电阻R的电功率是 3.6 W。
17.(2023·丹东)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6 V 3 W”字样,定值电阻R1阻值为20 Ω,滑动变阻器R2最大阻值为18 Ω。(不考虑温度对灯丝电阻的影响)
(1)求小灯泡L的电阻;
解:(1)小灯泡L的电阻:RL===12 Ω
(2)当开关S、S1都闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到a端时,小灯泡L恰好正常发光,求电流表的示数;
(2)当开关S、S1都闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0 Ω,定值电阻和小灯泡并联,电流表测量干路电流
已知此时小灯泡L恰好正常发光,则电源电压:
U=UL=6 V
通过小灯泡的电流:IL===0.5 A
通过定值电阻的电流:I1===0.3 A
故电流表的示数:
I=IL+I1=0.5 A+0.3 A=0.8 A
(3)当开关S1断开,S闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到b端时,求小灯泡L的电功率。
(3)当开关S1断开,S闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到b端时,小灯泡和滑动变阻器串联
此时电路中的电流:I'===0.2 A
故小灯泡L的电功率:
P灯=I'2RL=(0.2 A)2×12 Ω=0.48 W(共58张PPT)
6.3 焦耳定律
知识点一 电流的热效应
1.电流通过导体时,将 电能 转化为 内能 的现象叫做电流的热效应。
2.电流的热效应与什么因素有关
(1)在相等的时间内,电流相同时,电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量 多 。
(2)在相等的时间内,电阻相同时,电流较大的电阻比电流较小的电阻产生的热量 多 。
(3)在电流和电阻相同时,通电时间越长, 产生的热量越 多 。
下列各组用电器中,全是利用电流热效应工作的是
( C )
A.电饭锅、电烙铁、电视机
B.电熨斗、电风扇、电冰箱
C.电炉、电热水器、恒温箱
D.电焊机、电暖器、电吹风
同步变式拓展
1.下列用电器主要利用电流热效应工作的是( A )
【教材小实验】小松和小北探究“影响电流热效应的因素”。
(1)小松自制“灯泡”并接入电路,如图甲,当电流通过时,金属丝快速发热并变红,这一过程能量的转化是电能转化为 内能和光能 。
(2)小松又利用长度相同的镍铬合金丝做了几个“灯泡”,按甲图所示,实验中,小松发现亮度不同的灯泡,灯丝粗细不同。因此小松猜想“电流的热效应与电阻大小有关”。请说出小松这样猜想的依据: 长度、材料相同,粗细不同的电阻丝阻值不同,灯泡亮度不同,反映电流热效应不同 。
(3)小北利用如图乙所示的三个“灯泡”(R1=R2①实验中通过观察 液柱上升的高度 比较电流通过导体产生热量的多少;
②设计丙图所示电路是为了探究 电流和通电时间相同时,电流热效应与电阻大小的关系 ;
③利用丁图所示电路探究电流热效应与电流大小的关系时(U1、U2不相等),还需要的测量工具是 停表、刻度尺 。
同步变式拓展
2.(2023·云南)实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝,装入适量的煤油,插入一支温度计,设计了如图甲所示的电路。
(1)用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数变大,且导线不交叉。
(2)闭合开关后,发现电流表指针未偏转,经检查仅电阻丝R有故障,则电阻丝R 开路 (选填“短路”或“开路”)。排除故障后进行实验,实验中通过观察 温度计示数的变化 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。
(3)调节滑动变阻器改变电流的大小,经过多次实验发现:电阻丝阻值和通电时间一定时,电流I越大,通电导体产生的热量Q越多。
小明猜想:当电阻和通电时间一定时,Q可能与I成正比。随后在老师的帮助下,实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法: 将测得的Q与I的数据描点画出Q-I图像,若Q-I图像为过原点的一条直线,则Q与I成正比,否则不成正比 。
(4)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,可选择图乙中 B (选填“A”或“B”)烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻 串 (选填“串”或“并”)联进行实验。
(5)本实验应用的研究方法有转换法和 控制变量 法。
知识点二 焦耳定律
1.内容:电流通过导体产生的热量跟 电流的平方 成正比,跟导体的电阻成 正比 ,跟通电时间成 正比 。
2.公式:Q= I2Rt 。
注:电热与电能(电功)的关系:
物理量 电热 电能(电功)
计算公式 Q=I2Rt W=UIt
关系 在纯电阻电路中: Q=W=Pt=UIt=t 在非纯电阻电路中:Q有一电热丝的电阻为40 Ω,接入某电源通电1 min产生的热量为2400 J。求:
(1)通过它的电流;
解:(1)由Q=I2Rt可得,通过电热丝的电流:
I===1 A
(2)若把该电热丝剪去一半后接入同一电源,通电1 min 产生的热量。
(2)电源电压:U=IR=1 A×40 Ω=40 V
电热丝材料与横截面积不变,把该电热丝剪去一半后,电热丝的电阻:R'===20 Ω
通电时间t=1 min=60 s
电热丝产生的热量:
Q'=t=×60 s=4800 J
同步变式拓展
3.电炉通电一段时间后,电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却几乎不发热,这主要是因为( D )
A.通过导线的电流大于通过电炉丝的电流
B.导线的电阻远大于电炉丝的电阻
C.通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D.导线的电阻远小于电炉丝的电阻
4.某款家用茶具煮茶时的电阻为55 Ω,正常情况下通过茶具的电流是 4 A,煮一壶茶用了5 min,产生的热量为 2.64×105 J。
5.如图所示,电源电压为9 V,电阻R1=10 Ω,闭合开关S时电阻R2两端电压为6 V。求:
(1)通过电阻R1的电流;
解:(1)R1两端的电压:
U1=U-U2=9 V-6 V=3 V
则通过R1的电流:
I1===0.3 A
(2)电阻R2的电功率;
(2)根据串联电路中电流处处相等,则:
I2=I1=0.3 A
故电阻R2消耗的电功率:
P2=U2I2=6 V×0.3 A=1.8 W
(3)电阻R2通电1 min产生的热量。
(3)电阻R2通电1 min产生的热量:
Q2=W2=P2t=1.8 W×60 s=108 J
6.(2023·金昌)如图所示,电源电压为9 V且保持不变。闭合开关后,电流表A1的示数为0.4 A,电阻R2=15 Ω。求:
(1)电流表A2的示数;
解:由图可知:R1、R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量干路的总电流
(1)由并联电路的电压特点可知:
R2两端的电压:U2=U=9 V
通过R2的电流:I2===0.6 A
则干路的总电流:
I=I1+I2=0.4 A+0.6 A=1 A
即电流表A2的示数为1 A
(2)1分钟内,电阻R2上产生的热量。
(2)1分钟内,电阻R2上产生的热量:
Q2=I22R2t=(0.6 A)2×15 Ω×1×60 s=324 J
R1、R2分别连接成如图所示的甲、乙两种电路,R1∶R2=3∶2,电源电压均为U。图甲中,在相同时间内,通过R1、R2的电流之比为 1∶1 ,R1、R2两端的电压之比为 3∶2 ,R1、R2消耗的电能之比为 3∶2 ,R1、R2消耗的电功率之比为 3∶2 ,R1、R2产生的热量之比为 3∶2 。
图乙中,在相同时间内,通过R1、R2的电流之比为 2∶3 ,R1、R2两端的电压之比为 1∶1 ,R1、R2消耗的电能之比为 2∶3 ,R1、R2消耗的电功率之比为 2∶3 ,R1、R2产生的热量之比为 2∶3 。
同步变式拓展
7.甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4,通电相同时间产生的热量之比为5∶1,则通过甲、乙的电流之比为( C )
A.4∶1 B.1∶4
C.2∶1 D.1∶2
8.如图所示是电热饮水机电路原理图,已知R1=100 Ω,R2=20 Ω,当开关S1、S2闭合时,饮水机处于 加热 (选填“保温”或“加热”)状态,饮水机在保温状态和加热状态下各工作5 min时,产生的热量之比为 1∶6 。
一台线圈电阻为4 Ω的电动机,接在220V的电源上,正常工作1 min,通过电动机的电流为5 A。
(1)该电动机的电功率为多少
解:(1)P=UI=220 V×5 A=1100 W
(2)电流做功为多少
(2)W电=UIt=220 V×5 A×60 s=66000 J
(3)电流产生的热量为多少
(3)Q=I2Rt=(5 A)2×4 Ω×60 s=6000 J
(5)该电动机的效率为多大 (精确到0.1%)
(5)η=×100%=×100%≈90.9%
(6)当该电动机的叶片停止转动时,通过它的电流为多大
(6)I'===55 A
同步变式拓展
9.一台直流电动机额定电压为100 V,正常工作时电流为20 A,线圈内阻为0.5 Ω,那么在1 min内( A )
A.电动机线圈产生的热量为1.2×104 J
B.电动机消耗的电能为1.2×104 J
C.电动机对外做功1.2×105 J
D.电源输入给电动机的功率为0.2 kW
知识点三 电流热效应的利用与危害
1.电热的利用:电烤箱、电熨斗、电烙铁、白炽灯等。
2.电热的危害:有些用电器产生的电热是电流在做额外功,造成不必要的能量损耗,有时甚至由于过热而烧坏电器设备。
3.电热危害的防止:
(1)电器留有散热孔。
(2)用散热风扇降温。
(3)电器的线路板用电阻小的铜箔或银箔做导线。
(4)输电线常用电阻率较小的铝线或铜线为芯线。
下列属于防止电流热效应产生危害的实例是( B )
A.家里使用电热水壶烧水
B.利用电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭
D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
同步变式拓展
10.下列做法不合适的是 ( A )
A.收看电视节目时,为了防尘及美观给电视机的后盖包上花布
B.保持电动机周围无易燃物且通风良好
C.电脑内的小风扇坏了,要及时修理或更换
D.尽量避免碰触正在发光的白炽灯泡
第一阶 基础过关精练
(选择题为单选)
1.(2023·福建)下列利用电流热效应工作的用电器是( D )
A.电视机 B.电风扇
C.电脑 D.电炉
2.计算电流通过电风扇产生的热量,下面公式选用正确的是 ( C )
A.Q=Uit B.Q=t
C.Q=I2Rt D.前面三个都可以
3.甲、乙两电热丝电阻之比为2∶3,通过的电流之比为3∶1,则相同时间内产生的热量之比为 ( B )
A.2∶1 B.6∶1 C.1∶2 D.1∶6
4.如图所示的四个电路中,电源电压相等,已知两根电热丝R1、R2为定值电阻,它们阻值的大小关系为R1>R2。在这四个电路中,在相同时间内电流产生的总热量最多的是( C )
5.(2023·南充)如图所示为电阻R1和R2的I-U图像,下列说法正确的是 ( D )
A.R2的阻值为10 Ω
B.两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶4
C.将两电阻串联接入电路,通电后,R1两端电压与R2两端电压之比为1∶2
D.将两电阻并联接入电路,通电1分钟,电流通过R1产生的热量与电流通过R2产生的热量之比为1∶2
6.(2023·无锡)如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图,电源电压为5 V,电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S,电热丝温度升高,利用电流的 热 效应实现高温封口,3 s内产生的热量为 75 J,若使用时总把塑料袋烫坏,可以 增大 (选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。
7.将电阻R1和R2串联后接在6 V的电源上,R1=40 Ω,R2=20 Ω,则通过R1的电流为 0.1 A,通电1 min,电阻R2所产生的热量为 12 J。
8.(2024·广元利州区期中)用如图所示装置探究“电流通过导体产生的热量的影响因素”,将装置接入电压为6 V的电路中,且相同的两个透明容器中封闭着等量、等温的空气,其中Ra=5 Ω,Rb=10 Ω,通电1 min后,U形管 b (选填“a”或“b”)中液面高度差较大,这段时间内电阻丝b产生的热量Qb= 96 J。
9.如图甲所示,同学们正在用改装“自制灯泡”的装置探究“影响电流热效应的因素”,将瓶盖中间打一孔,插入带有红色液柱的细玻璃管,已知R1=R2(1)乙图可探究电流产生的热量与 电阻 的关系。实验现象是:相同的时间内放R3的瓶中比放R1的瓶中红色液柱上升 高 (选填“高”或“低”)。实验可得出的结论是在 电流和通电时间 相同时, 电阻 越大,电流通过导体产生的热量越 多 。
(2)利用丙图做实验还应控制 通电时间 相同。
(3)该实验用到了 控制变量 法和转换法。
10.(2024·成都成华区期末)如图所示电路中,定值电阻R1的阻值为30 Ω,R2的阻值为20 Ω,当开关S1闭合、S2断开时,电流表读数为0.2 A。求:
(1)电源电压;
解:(1)由图可知,当开关S1闭合、S2断开时,只有R1工作,此时通过R1的电流I1=0.2 A
则电源电压:U=U1=I1R1=0.2 A×30 Ω=6 V
(2)当开关都闭合,通电100 s,电流通过R2产生的热量。
(2)由图可知:当开关都闭合,R1、R2并联,
则R2两端的电压U2=U=6 V
故通电100 s,电流通过R2产生的热量:
Q=R2t=t=×100 s=180 J
11.如图所示是一个额定功率为5.5 kW的电动机,已知其正常工作电压为220 V,线圈电阻为1 Ω。求:
(1)电动机正常工作1 h消耗的电能;
解:(1)电动机正常工作1 h消耗的电能:W=Pt=5.5 kW×1 h=5.5 kW·h
(2)电动机正常工作1 s,电流通过线圈所产生的热量。
(2)电动机正常工作时的电流:
I===25 A
电动机正常工作1 s,电流通过线圈所产生的热量:Q=I2Rt=(25 A)2×1 Ω×1 s=625 J
第二阶 能力拓展训练
(选择题为单选或双选)
12.(2024·成都成华区期末)为了探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”,某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中,且R1( AC )
A.闭合开关后,装R2电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
B.该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
C.实验中,通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D.将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水,可比较煤油和水的比热容大小
13.某同学把在电学实验课上得到的数据绘制成I-U 图像,如图所示。其中图线①表示电阻R1,图线②表示电阻R2。根据图像信息,判断正确的是
( BC )
A.R2为定值电阻,阻值不变
B.当R1两端的电压为10 V时,通过它的电流为1 A
C.当通过R1的电流为0.2 A时,在1 min内电阻R1产生的热量为24 J
D.当R1和R2并联在电压为4 V的电路中时,电路中总功率为1.6 W
14.如图所示,电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R,R1、R2为定值电阻,已知R∶R1∶R2=1∶1∶2,当滑片P移到a端时,闭合开关S1、S2,通过R1与R2的电流之比是 2∶1 ;当滑片P移到b端时,只闭合开关S2,通电1 min,R与R2产生的热量之比是 1∶2 。
15.把一段匀质导线对折后其阻值比原来的 小 (选填“大”或“小”);一个定值电阻两端的电压由2 V增大到4 V时,通过该电阻的电流增加了1 A,通电时间由1 s增加到2 s,则该电阻产生的电热增加了 14 J。
16.某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。其简化等效电路如图所示,此时处于空挡位置。闭合开关S,旋钮绕P转动,实现挡位转换,旋至1挡时,R1、R2同时工作,洗衣机处于加热状态;旋至2挡时,R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝,其阻值不受温度影响,R1=22 Ω,主要参数如下表。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
××牌智能滚筒洗衣机
正常工作电压 220 V
加热功率 2400 W
设定温度范围 30~90 ℃
防电墙电阻 1×106 Ω
(1)电热丝R1的加热功率是多少
解:(1)由电路图可知:当旋钮旋至1挡时,电热丝R1与R2并联,洗衣机处于加热状态。
电热丝R1的加热功率:
P1===2200 W
(2)某次洗衣时,洗衣机内注入8 kg水,在正常工作电压下对水加热,水温由20 ℃上升到50 ℃,洗衣机的加热效率为60%,则洗衣机的加热时间是多少
(2)洗衣机内注入8 kg水,水温由20 ℃上升到50 ℃时水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(50 ℃-20 ℃)=1.008×106 J
洗衣机加热消耗的电能:
W===1.68×106 J
洗衣机的加热时间:
t'===700 s
(3)若洗衣机处于保温洗涤状态时,干路中的电流为2 A,则电动机的功率是多少
(3)电热丝R1与R2并联时,洗衣机处于加热状态,R2的电功率:
P2=P加热-P1=2400 W-2200 W=200 W
旋至2挡时,R2与电动机并联,洗衣机处于保温洗涤状态,干路中的电流为2 A,
此时电路的总功率:
P保温=UI=220 V×2 A=440 W
故电动机的功率:
PM=P保温-P2=440 W-200 W=240 W(共13张PPT)
第三课时 与力、热相结合的综合计算
1.电阻温度计是由半导体材料制成的。如图甲所示是某半导体电阻R随温度变化的关系图像。根据这种半导体材料电阻的特性,小明和他的同学设计了一个电路(如图乙所示),可以测定某一环境的温度,使用的器材有:半导体电阻R、电源、电流表(0100 mA)、开关、定值电阻R0(100 Ω)、导线若干。
(1)当环境温度为10 ℃时,电流表的示数为0.02 A,求电源电压;
解:(1)由图甲可知,当环境温度为10 ℃时,半导体电阻阻值R=700 Ω
电源电压:U=IR+IR0=0.02 A×700 Ω+0.02 A×100 Ω=16 V
(2)当电流表的示数为0.04 A时,求当时的环境温度;
(2)当电流表的示数为0.04 A时,电路中的总电阻:
R总===400 Ω
此时半导体电阻阻值:
R'=R总-R0=400 Ω-100 Ω=300 Ω
由图甲可知,当时的环境温度为30 ℃
(3)当环境温度为100 ℃ 时,半导体电阻R在100 s内消耗的电能是多少
(3)由图甲可知,当环境温度为100 ℃时,半导体电阻的阻值R″=100 Ω
此时电路中的电流:
I″===0.08 A
半导体电阻R在100 s内消耗的电能:
W=(I″)2R″t=(0.08 A)2×100 Ω×100 s=64 J
2.(2023·枣庄)体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻R0=5 Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为0~0.6 A,踏板重力不计,求:
(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12 A,电源电压为多少
解:(1)由图甲可知:闭合开关S,定值电阻R0与压敏电阻R串联;由图乙可知:当体重计空载时,R=45 Ω,I=0.12 A
则电源电压:
U=I(R+R0)=0.12 A×(45 Ω+5 Ω)=6 V
(2)当体重计示数为600 N时,R0消耗的电功率为多少
(2)由图乙可知:当体重计示数为600 N时,压敏电阻的阻值R'=15 Ω
此时电路中电流:I'===0.3 A
则定值电阻R0消耗的功率:
P=I'2R0=(0.3 A)2×5 Ω=0.45 W
(3)此体重计所能测量的最大体重为多少
(3)已知电流表量程为0~0.6 A,当电路中的电流最大为Imax=0.6 A时,体重计测量最大体重
此时压敏电阻的阻值:
R''=-R0=-5 Ω=5 Ω
由图乙可知:此体重计所能测量的最大体重为1 200 N(共43张PPT)
第2课时 测量小灯泡的电功率
知识点 实验探究:测量小灯泡的电功率
1.实验原理: P=UI 。
2.实验器材:开关、电源、灯泡、 电流表 、 电压表 、 滑动变阻器 、导线。
3.实验电路图:
4.注意事项:
(1)连接电路时开关要 断开 。
(2)滑动变阻器的主要作用:①闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移到 阻值最大 处,保护电路;② 改变灯泡两端的电压及通过的电流 。
(3)本实验要多次测量但不求平均值,因为小灯泡在不同电压、电流下实际功率不同。
5.实验结论:①不同电压下,小灯泡的功率不同,实际电压越大,小灯泡越亮,小灯泡的功率越大;②只有当小灯泡两端的电压等于额定电压时,灯泡才会正常发光,此时的实际功率等于额定功率。
在“测量小灯泡电功率”的实验中,小明同学用实验器材连接了如图甲所示的实物图。已知电源电压为4 V,其中小灯泡上标有“2.5 V”字样,它的电阻约为9 Ω,滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样。
(1)请你帮小明同学把电压表正确连入电路中。(注意:导线不能交叉)
(2)在开关闭合前,应将滑片P移到 A (选填“A”或“B”)端。
(3)小明合理地连接好电路,闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器,灯泡都不亮。于是他提出以下猜想:
A.可能是灯丝断了
B.可能是小灯泡短路
C.可能是滑动变阻器开路
究竟哪个猜想正确 老师告诉他可根据电流表和电压表的示数进行判断(电流表、电压表均无故障)。表一给出了电流表、电压表可能出现的几种情况,请判断每种情况下哪个猜想是正确的,并把其序号填写在对应的空格里。
电流表 电压表 故障原因
示数不为零 示数为零 B
示数为零 示数不为零 A
(4)排除故障后,调节滑动变阻器滑片的位置,使小灯泡两端的电压分别为2 V、2.5 V、2.8 V,依次测出了通过小灯泡的电流,并观察其发光情况,记录在表二中。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 8.33 Ω(计算结果保留两位小数),小灯泡的额定功率为 0.75 W。
表二
U/V I/A R/Ω 灯泡亮度
2 0.25 8 暗
2.5 亮
2.8 0.32 9 很亮
乙
丙
(5)若在实验过程中,小明所在小组的某位同学把电流表损坏了,不能使用,而其他器材是完好的。小明向老师汇报了情况,老师没有拿电流表给他们,而是只拿一个 5 Ω 的定值电阻和一个单刀双掷开关给他们。这时小组同学为难了,经过小组同学的集体智慧设计了如图丙所示的电路图继续测定小灯泡的额定功率。请你帮该小组同学补充测定小灯泡额定功率的步骤和表达式。
①闭合开关S1,把开关S接1,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 2.5 V;
②保证滑动变阻器的滑片不动,把开关S接2, 测出电压表的示数U2 ;
③小灯泡额定功率的表达式为
PL= 2.5 V× (用你测量的物理量的字母和已知量来表示)。
小华测量额定电压为3.8 V小灯泡的额定功率,使用6 V的电源。连接电路前,他发现电压表的015 V挡已损坏,03 V挡完好,他马上改接电路,完成实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲实物电路连接完整。
(2)小华连接好电路,发现开关闭合时,小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表指针超过量程,则可能的原因是 滑动变阻器断路 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一点,电压表的示数为3 V,要测量小灯泡的额定功率,还应将滑动变阻器的滑片向 左 (选填“左”或“右”)移动,当电压表示数为 2.2 V 时,小灯泡正常发光,此时电流表的指针位置如图乙所示,可得出小灯泡的额定功率为 1.292 W。
(4)小华完成实验后,他改变滑动变阻器的阻值,记录电流表、电压表的几组示数,然后确认小灯泡的电流、电压,算出几组电阻值,求出的平均值就是小灯泡正常发光时的电阻。他的方法是 不正确 (选填“正确”或“不正确”)的,原因是 温度不同,小灯泡的电阻也不同(或只能用U额、I额来求小灯泡正常发光时的电阻) 。
同步变式拓展
1.(2023·湘潭)利用图1所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)用笔画线代替导线,将图1中所示的器材连接成完整电路。
(2)连接电路时开关应处于 断开 (选填“断开”或“闭合”)状态,正确连接后,应将滑片P由最大电阻处缓慢向 A (选填“A”或“B”)端移动,使灯逐渐变亮。
(3)某次实验时,电流表的示数如图2所示,则通过灯L的电流为 0.2 A;移动滑片P,记下多组电压和电流值,绘制成图3所示的图像,根据图像的信息,小灯泡的额定电功率为 0.625 W。
(4)实验时,由于操作失误,在未断开开关的情况下,直接将亮着的小灯泡从灯座上取出,电压表的示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)在没有电流表的情况下,用如图4所示的实验电路,也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额,定值电阻的阻值为R,实验步骤如下:
①只闭合开关S、S1,调节滑片,使电压表示数为U额;
②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,此时电压表的示数为U;
可知小灯泡的额定功率P额= (用U额、U和R表示);若已知电源电压为U0,此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx= ·R (用U0、U额、U和R表示)。
2.(2023·大庆)现有L1、L2、L3三只额定电压U额均为2.5 V,电阻值不同的小灯泡。某研究小组分别利用甲、乙、丙三种电路图测量三只小灯泡的额定功率。
(1)图甲电路中,实验操作如下:
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为U额;
②图丁是图甲电流表的表盘,此时示数为 0.3 A;
③小灯泡L1的额定功率为P额1= 0.75 W。
(2)图乙电路中,定值电阻的阻值为R0=12.5 Ω,实验操作如下:
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为U额;
②读出电流表的示数为I=0.60 A,计算出通过R0的电流为 0.2 A;
③小灯泡L2的额定功率为P额2= 1 W。
(3)图丙电路中,电源电压未知但恒定不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大阻值为10 Ω,实验操作如下:
①保持开关S2断开,同时闭合开关S和S1,调节R2的滑片,使电压表的示数为U额;
②断开开关S1,同时闭合开关S和S2,保持 R2 (选填“R1”或“R2”)的滑片位置不变,调节 R1 (选填“R1”或“R2”)的滑片,使电压表示数仍为U额;
③仅将R2的滑片P调至最左端,记下电压表的示数U1=3.0 V,再仅将R2的滑片P调至最右端,记下电压表的示数U2=1.0 V,则小灯泡L3的额定功率P额3= 1.25 W。
(4)通过图甲和图乙实验,可以得到小灯泡L1和L2在额定电压工作时电阻之比为 4∶3 。
第一阶 基础过关精练
(选择题为单选)
1.下列电路图中“+”“-”分别表示电表的正负接线柱,可以测量R消耗的电功率的电路图是( B )
2.(2024·成都武侯区期末)某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率,下列说法正确的是
( C )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到A端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
C.当电压表示数为2.5 V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
D.通过实验可得知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡发光越暗
3.(2023·聊城)如图所示,在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻大约为10 Ω,电源电压为6 V。
(1)图甲电路中还有一根导线没有连接,请用笔画线代替导线,将电路连接完整(要求:导线不交叉)。
(2)连接好电路,检查无误后,将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大,接着闭合开关试触,观察到电压表的示数超过2.5 V,其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 太小 (选填“太小”或“太大”)。
(3)解决问题后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2.5 V,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 0.75 W。若要使小灯泡变得更亮一些,滑动变阻器的滑片应向 右 (选填“左”或“右”)移动。
(4)将上表数据填完整后进行分析,发现小灯泡亮度是变化的,小灯泡的亮度是由其 实际功率 (选填“实际功率”或“额定功率”)决定的。
(5)观察表中的数据发现,虽然是同一小灯泡,但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比,其原因是 灯泡电阻随温度变化而变化 。
实验 次数 小灯泡 两端的 电压U/V 通过小 灯泡的 电流I/A 小灯泡 的亮度 小灯泡的
电功率
P/W
1 2.2 0.28 比正常 发光暗 0.62
2 2.5 正常 发光
3 2.8 0.32 比正常 发光亮 0.90
4.小明做测量小灯泡额定功率的实验时,所用小灯泡的额定电流为0.3 A。
(1)如图甲是小明测量时连接的实物图。图中有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔画线代替导线,在图中补画出正确连接的导线。
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑片到某处,发现电流表示数为0.1 A,这时应将滑片P向 A (选填“A”或“B”)端移动,直到电流表示数为 0.3 A时小灯泡刚好正常发光。若此时电压表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 0.75 W。
第 二阶 能力拓展训练
(选择题为单选或双选)
5.已知小灯泡的额定电压U和定值电阻R的阻值,下列电路能准确快速地测得小灯泡的额定功率的是( AC )
6.某小灯泡的额定电流为0.3 A,图甲是小明测量该小灯泡功率的电路。
(1)请用笔画线代替导线,将滑动变阻器连入电路,使滑片向右移动时,灯泡变暗。
(2)闭合开关进行实验时,发现电流表无示数,电压表有较大示数,则可能的电路故障为 小灯泡断路 。
(3)小明排除故障后,将滑片移至某处时,两电表的示数如图乙和图丙所示,此时小灯泡的功率为 0.36 W。
(4)为测量该小灯泡的额定功率,小红设计了图丁所示实验电路,所用电源电压恒定,R1、R2均为电阻箱(0~999.9 Ω);实验步骤如下:
第1步:仅闭合S1,R2调至5 Ω时,电流表的示数为0.3 A;
第2步:仅闭合S2,R1、R2分别调至6 Ω和9 Ω时,电流表的示数为0.3 A;
则小灯泡正常发光时的电阻为 10 Ω,额定功率为 0.9 W。
(5)小红对图丁电路及操作进行了下列调整,其中仍能完成测量的有 AC (多选)。
A.将R1换成导线
B.将R2换成导线
C.将R1换成阻值为20 Ω的定值电阻
(6)完成上述实验后,另有同学设计了如图戊所示的电路,也测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。电源电压不变(大小未知),滑动变阻器R1的最大阻值为R,实验方案如下:
①按电路图连接电路;
②只闭合开关S1,移动R1的滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光;
③只闭合开关S2,保持R1的滑片位置不动,移动R2的滑片,使电流表的示数为I额;
④保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2;
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额= · (用I额、I1、I2、R表示)。
7.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)正确连接电路后,闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调到最 大 ;闭合开关后,发现电压表和电流表中只有一只电表有示数,小灯泡亮度一般,说明 电压 表发生了断路。
(2)排除故障后,根据测得的实验数据作出小灯泡电压在1.52.5 V之间的I-U图像如图所示,则小灯泡的额定功率是 0.625 W。小灯泡电压为1.5 V时的电阻 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)小灯泡电压为2.5 V时的电阻。若小灯泡电压为1.5 V、2.0 V、2.5 V时的功率分别为P1、P2、P3,则P2 < (选填“>”“<”或“=”)(P1+P3)。(共51张PPT)
第二课时 电功率的大小
知识点一 实验探究:电功率跟电流、电压的关系
1.研究方法: 控制变量法 和转换法。
可通过 灯泡的亮度 判断灯泡电功率的大小,保持电流(或电压)相等,测量灯泡的电压(或电流)。
2.实验电路图:
(1)探究电功率跟电流的关系时,实验电路图为 图2 (选填“图1”或“图2”)。
(2)探究电功率跟电压的关系时,实验电路图为 图1 (选填“图1”或“图2”)。
3.实验结论:
(1)用电器两端的电压相同时,通过用电器的电流越大,电功率 越大 。
(2)通过用电器的电流相同时,用电器两端的电压越大,电功率 越大 。
同学们通过实验探究“电功率跟电流、电压的关系”。
(1)小灯泡电功率的大小可通过 小灯泡的亮度 判断。
(2)一位同学用干电池作电源,把L1“2.5 V 0.3 A”和L2“3.8 V 0.3 A”两只灯泡连成如图甲所示电路。闭合开关进行实验。收集数据如下表:
灯泡 电压U/V 发光情况
L1 1.8 暗
L2 2.7 亮
请你分析现象及数据得出结论: 通过灯泡的电流相同时,灯泡两端的电压越大,电功率越大 。
(3)这位同学又在原有器材基础上继续探究电功率与电流的关系,连接方式如图乙所示,得出的结论是 灯泡两端的电压相同时,通过灯泡的电流越大,电功率越大 。
同步变式拓展
1.小明同学选用了4.5 V的电源、两只灯泡L1“2.5 V 0.3 A”和L2“3.8 V 0.3 A”,设计了如图所示的电路图来探究电功率与电流的关系。小明同学认为,利用该电路只要通过移动滑动变阻器改变电流,观察灯L1或L2亮度的变化,即可得出结论。你认为小明的想法 不合理 (选填“合理”或“不合理”),理由是 没有保证灯泡两端的电压不变 。
知识点二 电功率的计算
1.电功率的计算公式
(1)电功率等于 电压 与 电流 的 乘积 ,即P= UI 。
(2)推导公式:对于纯电阻电路(即把电能都转化为内能的电路),结合欧姆定律可推导出计算电功率的另两个公式:
2.电功的计算公式
(1)电流在某段电路上所做的功,跟这段电路两端的电压、电路的电流和通电时间成 正比 ,即W= UIt 。
(2)推导公式:W=I2Rt=t(适用于纯电阻电路)。
在如图所示的电路中,电源电压为6 V,R1=4 Ω,闭合开关S后,电压表示数为4 V。求:
(1)电流表的示数;
解:(1)电流表的示数:
I=I1===1 A
(2)电阻R2的电功率;
(2)电阻R2两端的电压:
U2=U-U1=6 V-4 V=2 V
则电阻R2的电功率:P2=U2I=2 V×1 A=2 W
(3)此电路在1分钟内消耗的电能。
(3)此电路在1分钟内消耗的电能:
W=UIt=6 V×1 A×60 s=360 J
如图所示,电源两端电压U=6 V保持不变。闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,电阻R2的阻值为 10 Ω。求:
(1)电阻R1的阻值;
解:(1)电阻R1的阻值:R1===20 Ω
(2)电阻R2工作10 s消耗的电能;
(2)通过电阻R2的电流:I2===0.6 A
则电阻R2工作10 s消耗的电能:
W2=UI2t=6 V×0.6 A×10 s=36 J
(3)电路消耗的总功率。
(3)干路中的电流:
I=I1+I2=0.3 A+0.6 A=0.9 A
则电路消耗的总功率:
P=UI=6 V×0.9 A=5.4 W
同步变式拓展
2.当天空中空气的湿度很大,两块云之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电。某次闪电的放电电流约为1×104 A,电压约为1.8×108 V,放电时间约0.01 s,则这次闪电释放的电能约为 1.8×1010 J,合 5000 kW·h。
3.某品牌手机充电宝,上面标有电压为5 V,容量为12000 mA·h,它充满电后,可以储存的电能是 2.16×105 J,在充电过程中,将电能转化为 化学 能储存。
4.如图所示的电路中,定值电阻R1=40 Ω,R2=20 Ω,闭合开关S后,电压表的示数为 10 V。求:
(1)通过R2的电流;
解:(1)通过R2的电流:
I2===0.5 A
(2)R1消耗的电功率;
(2)I=I2=0.5 A
R1消耗的电功率:
P1=I2R1=(0.5 A)2×40 Ω=10 W
(3)整个电路工作1 min消耗的电能。
(3)整个电路工作1 min消耗的电能:
W总=I2R总t=I2(R1+R2)t=(0.5 A)2×(40 Ω+20 Ω)×60 s=900 J
第一阶 基础过关精练
(选择题为单选)
1.小明的新家中有150 W的电视机一台,300 W 的洗衣机一台,100 W的电冰箱一台,2200 W的柜式空调机一台,250 W的电脑一台,800 W的电饭锅一个,40 W的照明灯8盏,则安装电能表时,下列规格最合适的是 ( C )
A.220 V 5 A B.220 V 15 A
C.220 V 20 A D.220 V 10 A
2.(2024·自贡期末)智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁使用会导致它的电能消耗得很快,当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间,这是通过以下哪种方式实现的 ( B )
A.降低散热能力 B.减小总功率
C.增大电池电压 D.增大电流
3.(2024·成都高新区期末)夏天同学在探究电功率影响因素的实验中,做了如图甲所示探究电功率与电压关系的实验与如图乙所示探究电功率与电流关系的实验,下列关于实验及结论说法正确的是
甲 乙
( B )
A.甲图实验中,是通过电压表的示数大小反映电功率的大小
B.甲图实验中,应选择阻值不同的灯泡L1与L2来进行实验
C.乙图实验中,将两灯泡并联的目的是控制两灯的电流相同
D.通过实验可得结论,电功率与电流、电压、通电时间有关
4.如图所示,电路中电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器滑片P向左移动时,下列说法正确的是( D )
A.电流表示数变小
B.电压表示数变大
C.小灯泡变得更亮
D.电路的总功率变大
5.小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,两者的I-U关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是
( D )
A.图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图像
B.当电源电压为4 V时,电流表示数为0.5 A
C.当电源电压为4 V时,小灯泡L的实际功率为1.6 W
D.如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10 V的电源两端,电路消耗的总功率为2 W
6.一台家用电脑处于待机状态下的电功率大约是10 W,它表示1 s内电流做的功是 10 J。如果这台电脑平均每天的待机时间以10 h计算,那么待机的状态下100天消耗的电能是 10 kW·h。
7.小奕看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7 V,容量为3000 mA·h,则它充满电后存储的电能为 39 960 J。该手机的待机电流为15 mA,则该手机最长待机时间为 200 h。
8.两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示。若将甲和乙串联在同一电路中,则甲、乙两端电压之比为 2∶1 ,甲、乙两电阻消耗的功率之比为 2∶1 ;若将甲和乙并联后接在同一电路中,则通过甲、乙两电阻的电流之比为 1∶2 ,甲、乙两电阻消耗的功率之比为 1∶2 。
9.如图所示的电路,R1的阻值为15 Ω,闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,电压表的示数为3 V,则R2的阻值为 10 Ω,电路总功率为 1.5 W。
(1)我们根据灯泡的亮暗程度,判断灯泡的电功率大小的方法称为 转换 法;保持其中的一个物理量不变,通过改变另一个物理量来比较灯泡的功率大小,这种方法称为 控制变量 法。
10.在探究“电功率跟电流、电压的关系”时,设计了如下电路:
(2)通过图甲的实验我们可以得出:在 电流 相同时, 电压 越大,电功率越大。
(3)通过图乙的实验我们可以得出:在 电压 相同时, 电流 越大,电功率越大。
(4)经过讨论,认为图乙电路存在一个缺陷,请你说说问题可能是 干路上缺少滑动变阻器,无法进行多次测量 。
11.(2023·云南)在如图所示的电路中,电源电压6 V保持不变,电阻R1的阻值为20 Ω。当开关S闭合时,电流表的示数为0.2 A。求:
(1)R2的阻值;
解:(1)由图可知:当开关S闭合时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,
R1两端的电压:
U1=IR1=0.2 A×20 Ω=4 V
R2两端的电压:U2=U-U1=6 V-4 V=2 V
则R2的阻值:R2===10 Ω
(2)通电1 min,电流通过R1做的功;
(2)通电1 min,电流通过R1做的功:
W1=U1It=4 V×0.2 A×60 s=48 J
(3)电路消耗的电功率。
(3)电路消耗的电功率:P=UI=6 V×0.2 A=1.2 W
12.如图所示,R1的电阻为5 Ω,闭合开关S后,通过电阻R1和R2的电流分别为0.6 A和0.3 A。求:
(1)电源电压;
解:(1)由电路图可知:R1和R2并联
R1两端的电压:U1=I1R1=0.6 A×5 Ω=3 V
则电源电压:U=U1=3 V
(2)整个电路消耗的总功率。
(2)并联电路的总电流:
I总=I1+I2=0.6 A+0.3 A=0.9 A
则整个电路消耗的总功率:
P总=UI总=3 V×0.9 A=2.7 W
第二阶 能力拓展训练
(选择题为单选或双选)
13.(2023·深圳)已知R1=2 Ω,R2=3 Ω,某同学分别按照图甲和图乙两种方式将电阻连接在一起,则
( C )
A.图甲中R1与R2的电流比I1∶I2=2∶3
B.图乙中R1与R2的电压比U1∶U2=3∶2
C.图甲与图乙的总功率比P1∶P2=6∶25
D.图甲与图乙的总功率比P1∶P2=25∶6
14.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变。图乙是通过小灯泡L的电流I随小灯泡两端的电压U变化的图像。下列说法中正确的是
( CD )
A.滑动变阻器滑片P向右移动,小灯泡变亮
B.小灯泡两端电压增大时,小灯泡电阻变小
C.滑动变阻器滑片P向左移动,电流表示数变大
D.小灯泡电压为2.5 V时,小灯泡的电功率为0.70 W
15.如图甲所示,电源电压保持不变,m、n是滑动变阻器上两点。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从n点滑到m点的过程中,两电压表示数随电流变化的图像如图乙所示,下列叙述正确的是
( C )
A.图乙中ab是表示电压表V1的示数随电流变化的图像
B.R2的阻值为16 Ω
C.滑片从n点滑到m点的过程中,电源消耗的最大功率是12 W
D.滑片在n点时,5 s内电阻R消耗的电能是20 J
16.(2024·自贡期末)如图所示,电源电压恒定,开关S闭合后,当滑动变阻器的滑片P向a端滑动过程中,电压表示数 变大 ,灯泡的实际功率 不变 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
17.(2023·西宁)如图所示的电路中,电源电压恒定,电阻R1=6 Ω,R2=24 Ω,当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表示数为0.2 A,则电源电压为 6 V;当开关S1、S2闭合,S3断开时,R1和R2 并 联,此时电路中的总功率为 7.5 W。
18.(2023·达州)如图所示,电源电压不变,只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3在10 s内消耗电能80 J;只闭合S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表A1读数为1 A;只闭合S、S2,滑动变阻器滑片位于最左端时,电流表A2读数为3 A。已知滑动变阻器的最大阻值是R3的4倍,求:
(1)只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3的电功率;
解:(1)只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R1、R3和R2的最大阻值串联;
R3的电功率:P3===8 W
(2)定值电阻R1与R3的比值;
(2)只闭合S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,R2、R3被短路,电路为R1的简单电路,电流表A1测电路的电流;
只闭合S、S2,滑动变阻器滑片位于最左端时,R1、R2被短路,电路为R3的简单电路,电流表A2测电路的电流;
由欧姆定律可知,定值电阻R1与R3的比值:
=====3
(3)电路消耗的最小电功率。
(3)由P=UI可知,电源电压一定,电路中的电流最小时,电路消耗的电功率最小,由欧姆定律可知此时电路中的电阻最大,
由电路图可知,只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R1、R3和R2的最大阻值串联,此时电路中的总电阻最大,
由(2)和题意可知R1=3R3、R2=4R3,且串联电路中电流处处相等,
由P=I2R可知,电路消耗的最小电功率与R3消耗功率之比:
=====
所以电路消耗的最小电功率:
P总小=8P3=8×8 W=64 W(共55张PPT)
章末复习与评价
一、单项选择题
1.下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是( A )
A.电饭锅 B.电冰箱
C.电视机 D.电风扇
2.下列关于电能的说法正确的是 ( D )
A.可以通过电流表把电能直接测量出来
B.电能的单位是“度”,学名叫做千瓦
C.消耗电能越多的用电器,电功率就越大
D.消耗电能相同的用电器,产生的热量不一定相同
3.有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙,甲的额定功率为1800 W,乙的额定功率为1200 W。两个电热水壶都正常工作时,下列说法中正确的是 ( B )
A.甲电热水壶两端的电压较高
B.电流通过甲电热水壶做功较快
C.通过两个电热水壶的电流相等
D.相同时间内,两个电热水壶消耗的电能一样多
4.小刚家的电能表本月底信息如图所示,从表盘可知以下信息错误的是
A.电能表的示数为931.6 kW·h
B.若上月底小刚家电能表的读数为 ,则本月小刚家耗电50.8 kW·h
( C )
C.若小刚家的用电器消耗了0.5 kW·h的电能,则电能表上的转盘转过125转
D.若家庭电路中只使用了一台电视机,发现某段时间内电能表上的转盘转过了50转,则电视机消耗的电能为7.2×104 J
5.如图所示电路,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动一小段距离的过程中( D )
A.电流表示数变小 B.电压表示数变小
C.灯泡的功率变大 D.电路总功率变大
6.如图所示的电路中,电源电压恒为3 V,灯泡L1、L2分别标有“3 V 0.75 W”和“3 V 1.5 W”的字样。当开关S闭合时,由于电路故障,只有一个灯泡发光,此时电压表示数为3 V,忽略温度对灯丝电阻的影响。下列说法正确的是 ( C )
A.可能是灯泡L1短路
B.可能是灯泡L2断路
C.排除故障后闭合开关S,灯泡L1、L2两端的电压之比为2∶1
D.排除故障后闭合开关S,电路总功率为0.2 W
7.额定电压均为6 V的甲、乙两灯,I-U图像如图所示。下列说法正确的是
( D )
A.甲、乙两灯的电阻均随电压的增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4∶1
C.甲、乙两灯并联接在电压为2 V的电源两端时,电阻之比为3∶2
D.甲、乙两灯串联接在电压为8 V的电源两端时,实际功率之比为1∶3
二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合要求)
8.额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器,下列判断正确的是
( BC )
A.正常工作时,电热水壶比电烤箱产生的热量少
B.正常工作时,电热水壶比电饭锅的功率大
C.正常工作时,通过电饭锅的电流最小
D.在一个月内,电热水壶消耗的电能一定最多
9.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从中点向b端移动一段距离,电压表V1、V2示数的变化量分别为ΔU1、ΔU2,电流表示数的变化量为ΔI,阻值相同的定值电阻R1、R2消耗电功率的变化量分别为ΔP1、ΔP2。则下列判断正确的是
( C )
A.ΔP1+ΔP2=(ΔI)2×(R1+R2)
B.>
C.+=R1+R2
D.<
10.(2023·德州)如图甲所示,电源电压保持不变。电流表A的量程为0~0.6 A,电压表V1、V2的量程均为0~3 V,滑动变阻器R的规格为“50 Ω,2 A”,某一小灯泡的额定电压为2.5 V。滑动变阻器的滑片P在某点时,小灯泡正常发光,此时电压表V2的示数为1.5 V。在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片P,其中一只电压表与电流表示数的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是
( D )
A.电源电压为3 V
B.电压表V1的示数变化范围为1.5~3 V
C.滑动变阻器的取值范围是3~50 Ω
D.小灯泡的功率范围为0.1~1.25 W
11.(2023·成都)如图所示的电路,电源电压U恒定不变,R1=30 Ω,R2=20 Ω,滑动变阻器标有“100 Ω 2 A”字样,电压表量程为0~15 V,电流表量程为0~3 A。当滑动变阻器滑片移到最左端,开关S接通触点1时,电流表的示数为0.8 A;当开关S接通触点2,为保障电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值为R';当改变滑片位置、开关S接不同触点,在保障电路安全的情况下,电路工作的最大电流和最小电流分别为I大和I小。下列计算正确的是
( AC )
A.U=24 V
B.R'的范围为0~100 Ω
C.I大∶I小=4∶1
D.电路工作的最小功率P小≈4.4 W
三、填空题
12.最先精确地确定了电流通过导体产生的热量(电热)与电流、电阻和通电时间关系的物理学家是 焦耳 ;将10 Ω的电阻丝接在3 V 的电源上,5 min内产生的热量为 270 J。
13.LED灯具有节能、环保的特点。一个“220 V 5 W”的LED灯与一个“220 V 60 W”的白炽灯亮度相当。若一个“220 V 60 W”的白炽灯每天正常工作4小时,30天消耗的电能是 7.2 kW·h,这些电能可供“220 V 5 W”的LED灯正常工作 1.44×103 小时。
14.小张用家中的电能表来测量家中电热水壶的实际功率,他关闭其他所有用电器,只打开电热水壶,观察如图所示的电能表转盘在3 min时间转动了110转,则电热水壶的实际功率是 1 100 W,电热水壶正常工作时电流是 5 A。
15.如图所示是某小灯泡的I-U图像,小灯泡的额定电压为6 V。小灯泡正常发光时,灯丝的电阻是 20 Ω。若将小灯泡与R=10 Ω的定值电阻并联接入某电路,干路中的总电流为0.5 A,通电10 s,电阻R消耗的电能为 9 J。
16.(2023·成都)小强同学利用家庭实验室中的器材,设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”,如图所示,电源电压为6 V,电阻丝R1=5 Ω,R2=15 Ω,a、b是两个触点。闭合开关S,当开关S1接通触点 a 时,“电饭锅”的功率更大。将R2接入电路工作3 min产生的热量是 432 J。
17.如图所示,电源电压恒为10 V,滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω,直流电动机 的额定电压为6 V,线圈电阻为2 Ω。当闭合开关S,滑片P 移到中点时,电动机刚好正常工作,此时电路中的电流为 0.4 A,整个电路通电100 s产生的内能为 192 J。
18.如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,则电源电压为 6 V。当滑片在a点时,通电10 s,R0消耗的电能为 180 J。
四、计算题
19.(2023·泸州)某种带保温功能的电热水壶,其发热部分电路如图所示。已知电源电压U=220 V保持不变,电阻丝R1=110 Ω、R2=88 Ω。通过调节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换;当水温降到60 ℃时,电路自动切换成低温挡进行保温。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)当电热水壶处于中温挡时,求电热水壶消耗的电功率;
解:(1)当S1闭合,S2拨到B时,R1、R2并联;当S1断开,S2拨到A时,R1、R2串联;当S1闭合,S2拨到A时,电路为仅有R1的简单电路;因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻,串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻,
所以由P=可知:R1、R2并联时,电路中的电阻最小,电功率最大,电热水壶为高温挡;R1、R2串联时,电路中的电阻最大,电功率最小,电热水壶为低温挡;电路为R1的简单电路时,为中温挡
则中温挡电热水壶消耗的电功率:
P中温===440 W
(2)当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时,求通过电阻丝R1的电流之比;
(2)高温挡通过电阻丝R1的电流:
I1高温===2 A
低温挡通过电阻丝R1的电流:
=I低温==== A
则电热水壶分别处于高温挡与低温挡时,通过电阻丝R1的电流之比:==
(3)用电热水壶高温挡把m=2 kg的水从t1=28 ℃加热到t2=100 ℃,自动断电,其中电热水壶加热效率η=84%。当电热水壶中水温降到60 ℃时,继续保温t=1.8 h,问电热水壶这次加热和保温一共消耗多少度电
(3)低温挡的电功率:
P低温=== W
电热水壶保温消耗的电能:W保温=P低温t= W×1.8×3 600 s=1.584×106 J
水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-28 ℃)=6.048×105 J
电热水壶加热消耗的电能:
W加热===7.2×105 J
故电热水壶这次加热和保温一共消耗电能:
W=W加热+W保温=7.2×105 J+1.584×106 J=2.304×106 J=0.64 kW·h=0.64度
20.(2023·德阳)如图甲所示,电路中电源电压保持不变,电压表量程可选,电流表量程0~1.2 A,滑动变阻器R2(最大阻值未知),定值电阻R3=100 Ω。闭合开关S1、S3,断开开关S2,将滑动变阻器R2的滑片从b端移动到a端,流过定值电阻R1的电流与其两端的电压关系图像如图乙所示。求:
(1)定值电阻R1的阻值和滑动变阻器R2的最大阻值;
解:(1)闭合开关S1、S3,断开开关S2,滑动变阻器R2的滑片在a端时,此时只有定值电阻R1接入电路;由图乙可知:此时电路中的电流最大,故流过定值电阻R1的电流为I1=1.2 A,此时电压表的示数等于电源电压为U=12 V
则定值电阻R1的阻值:R1===10 Ω
滑动变阻器R2的滑片在b端时,滑动变阻器最大值R2与R1串联,此时流过定值电阻R1的电流最小;由图乙可知:流过定值电阻R1的电流为I2=0.2 A,R1两端的电压为U'=2 V
则滑动变阻器的电压:
U2=U-U'=12 V-2 V=10 V
故滑动变阻器的最大阻值:R2===50 Ω
(2)闭合开关S2、S3,断开开关S1,使R2的滑片位于滑动变阻器的中点位置c,整个电路通电100 s产生的电热;
(2)电源电压保持不变,若闭合开关S2、S3,断开开关S1,电阻R2与R3并联,电流表测干路电流,使R2的滑片位于中间位置c点,滑动变阻器接入电路的电阻为R'=25 Ω
此时通过滑动变阻器R2的电流:
I'2===0.48 A
通过R3的电流:I3===0.12 A
则I干=I3+I'2=0.6 A
故整个电路通电100 s产生的电热:
Q=UI干t=12 V×0.6 A×100 s=720 J
(3)闭合开关S1、S3,断开开关S2,若电压表的量程为0~15 V,在保证电路元件都安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,电路总功率的变化范围。
(3)闭合开关S1、S3,断开开关S2,滑动变阻器R2的滑片在b端时,滑动变阻器R2与R1串联
电路的最小功率:
Pmin=UImin=12 V×0.2 A=2.4 W
滑动变阻器R2的滑片在a端时,接入电路的电阻最小,电路中的电流最大,尽管电压表的量程0~15 V,但电源电压为12 V,此时电压表的示数最大值为12 V,根据图乙可知:此时电流为1.2 A
则电路的最大功率
Pmax=UImax=12 V×1.2 A=14.4 W
综上所述,电路总功率的变化范围为2.4~14.4 W
五、实验与探究题
21.(2023·枣庄改编)在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中,某兴趣小组猜想:电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关,于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究,如图所示,三个装置的透明容器中各有一段电阻丝,容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
(1)要探究电热与电阻的关系,应选用 甲、乙 组合,并将它们 串联 接到电源两端进行实验。
(2)选用乙、丙组合,串联接到电源两端进行实验,在通电时间相同的情况下,发现乙装置U形管中液面高度变化大,由此可得到的结论是:在电阻相同、通电时间相同的情况下, 通过导体的电流越大,产生的热量越多 。
(3)实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化,在研究许多物理问题时都会用到这种方法,下列实例采用研究方法与此相同的是 B 。
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.用小桌陷入沙子中的深度表示压力作用效果的大小
C.研究光的传播时,引入“光线”
D.探究平面镜成像的特点
22.(2023·丹东)在“测量小灯泡的额定功率”实验中,小潘选用的小灯泡L的额定电压为2.5 V。
(1)小潘设计了如图甲所示的电路图,连接好电路后,闭合开关S,发现电流表的指针向左偏转,如图乙所示,其原因是 电流表正、负接线柱接反了 。
(2)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器R的滑片P到某一位置时,电压表示数如图丙所示,为 1.8 V,要测量小灯泡L的额定功率,滑片P应向 左 (选填“左”或“右”)移动,使电压表示数为2.5 V,此时电流表示数为0.24 A,则小灯泡L的额定功率为 0.6 W。
(3)实验结束后,小潘认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源(电压恒为8 V)、一个额定电压为6 V的小灯泡L1和一个阻值为20 Ω的定值电阻R0等器材,设计了如图丁所示的电路,并完成了实验。实验过程如下:
①断开开关S1,闭合开关S、S2,移动滑动变阻器R的滑片P,使电压表的示数为 2 V,小灯泡L1正常发光;
②断开开关S2,闭合开关S、S1,保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,读出电压表的示数为1.6 V;
③小灯泡L1的额定功率为 2.4 W。
1.【创新探究】(2023·成都)某品牌电吹风铭牌上标有“220 V 2 000 W”字样,有“断开、冷风、慢速中温、快速高温”四个挡位。物理兴趣小组同学把此款电吹风拆解后,发现有两条不同的电阻丝绕于支架上并置于出风筒内,经研究后画出了简化电路图(如图)。
(1)同学们研究说明书和电吹风内部结构后,有以下认识,其中不合理的是 C 。
A.说明书提示“请勿在手湿的情况下使用”,主要是为了防止触电或引发短路
B.说明书提示“请勿在使用过程中用手触摸出风口”,主要是为了避免烫伤
C.电吹风额定功率是指电吹风正常工作时的最大发热功率
D.绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作
(2)开关S与0、1两触点接触时,电吹风处于“慢速中温”挡;开关S与2、3两触点接触时,电吹风处于“快速高温”挡。两挡相比,电动机在“快速高温”挡转得更快,原因是 电动机两端的电压更大 。
(3)同学们进一步研究发现该电吹风具有过热自动断电保护功能,其内部有一个双金属片开关,当温度达到设定值,双金属片开关自动断开,电吹风停止工作,待温度下降到安全值后又自动接通。则双金属片开关应安装在图中的 d 点(选填“a”“b”“c”或“d”)。
(4)同学们在组长家中采用以下步骤测量电吹风的实际功率:
①测量开始前关闭家中所有用电器,记录智能电能表示数为2 127.23 kW·h;
②将电吹风调至“快速高温”挡工作4分钟断开开关,记录电能表示数为2 127.36 kW·h;
③根据实验数据,计算电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率为 1 950 W。
2.【模型建构】(2023·内江)如图为某商场安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中,A为点光源,B为匀速运行的自动扶梯,电源的电压为6 V,R为光敏电阻,R0为定值电阻(R0=15 Ω),R0两端接计数器。当点光源的光照射在光敏电阻上时,光敏电阻R=R0;当扶梯上有顾客通过,挡住由点光源射向光敏电阻的光线时,R的电阻值就增大,计数器则计数一次。
(1)若自动扶梯满载时,前、后相邻的两个顾客之间的距离均为45 cm,自动扶梯运行的速度为0.9 m/s,第1次光源计数到第203次计数所用的时间是多少
解:(1)第1次光源计数到第203次计数,计数器计数202次
则所用的时间:t===101 s
(2)当自动扶梯载着顾客正常运行时,定值电阻R0消耗的最大功率是多少
(2)当自动扶梯载着顾客正常运行时,根据P=I2R可知:当通过R0的电流最大时,定值电阻R0消耗的功率最大;当电路的总电阻最小时,电路的电流最大,因此R最小时,电路的总电阻最小,
而当点光源的光照射在光敏电阻上时,此时光敏电阻R的阻值最小,即为:R=R0=15 Ω
则此时的电路电流:I===0.2 A
故定值电阻R0消耗的最大功率:
P=I2R0=(0.2 A)2×15 Ω=0.6 W(共32张PPT)
第2课时 挡位计算
类型一 并联式
1.(2023·娄底)如图甲是一款采用增压技术的挂烫机,简化电路如图乙,电源电压为220 V,R1、R2是电热丝,R1=55 Ω,R2=110 Ω。开关S接2、3时处于慢热挡;开关S接3、4时处于速热挡。求:
(1)挂烫机慢热过程中,电路中的电流;
解:(1)由电路图可知:开关S接2、3时处于慢热挡,只有电热丝R1接入电路中
则电路中的电流:I===4 A
(2)挂烫机慢热工作1 min,电热丝产生的热量;
(2)挂烫机慢热工作的时间:t=1 min=60 s
则电热丝产生的热量:
Q=I2R1t=(4 A)2×55 Ω×60 s=5.28×104 J
(3)挂烫机速热过程中的总电功率。
(3)开关S接3、4时,两电热丝并联,处于速热挡
R1的电功率:P1=UI1===880 W
R2的电功率:P2=UI2===440 W
故挂烫机速热过程中的总电功率:
P=P1+P2=880 W+440 W=1 320 W
2.小华对家里带有预约功能的电中药壶进行观察,铭牌如下表。其内部基本电路原理如图甲所示,其中R1、R2均为加热电阻,R2 阻值为484 Ω,小华用水代替中药做了相关研究,从开始预约到煮好后断电,其消耗的功率随时间变化的图像如图乙所示。求:[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
电源 220 V
容积 1.5 L
高温挡功率 500 W
低温挡功率 100 W
预约功率 10 W
甲
乙
(1)预约过程中消耗的电能;
解:(1)由图乙可知:预约过程中所用的时间t=8 h
由表格数据可知:预约消耗的电功率:
P预约=10 W=0.01 kW
则预约过程中消耗的电能:
W1=P预约t=0.01 kW×8 h=0.08 kW·h
电源 220 V
容积 1.5 L
高温挡功率 500 W
低温挡功率 100 W
预约功率 10 W
甲
乙
(2)R1的阻值;
电源 220 V
容积 1.5 L
高温挡功率 500 W
低温挡功率 100 W
预约功率 10 W
甲
乙
(2)由图甲可知:当开关S、S1闭合时,R1与R2并联,电路总电阻较小,由P=可知:此时总功率较大,为高温状态,P高=500 W
当开关S闭合、S1断开时,电路只有R2工作,电路总电阻较大,由P=可知:此时总功率较小,为低温状态,P低=100 W
则R1的功率:P1=P高-P低=500 W-100 W=400 W
故R1的阻值:R1===121 Ω
(3)若此电中药壶的高温挡加热效率为84%,将1.5 L水从20 ℃ 加热至100 ℃,需要多长时间
电源 220 V
容积 1.5 L
高温挡功率 500 W
低温挡功率 100 W
预约功率 10 W
甲
乙
(3)水的体积:V=1.5 L=1.5×10-3 m3
水的质量:
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.5 kg
水吸收的热量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=5.04×105 J
消耗的电能:W电===6×105 J
需要的时间:t===1200 s
类型二 短路式
3.(2023·乐山)如图所示,图甲为某电饭锅的实物图,图乙为其电路原理图,图丙为电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220 V的电路中,求:
(1)电饭锅处于加热挡时的电流;
解:(1)电饭锅处于加热挡时的电流:
I===4 A
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作10 min,产生的热量;
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作10 min,产生的热量:
Q=W=P保t=80 W×10×60 s=4.8×104 J
(3)R1和R2的阻值。
(3)由图乙可知:当开关S1闭合,S2断开时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知:此时电路中的总电阻最大,由P=可知:电路中的总功率最小,电饭锅处于保温挡;
当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电饭锅处于加热挡,
R1的阻值:R1===55 Ω
R1、R2的串联总电阻:R===605 Ω
故R2的阻值:R2=R-R1=605 Ω-55 Ω=550 Ω
4.(2023·眉山)如图所示为某家用电水壶的简化电路图,如表为铭牌的部分参数,R1、R2为发热丝,其中R2=40 Ω。求:
(1)电水壶的加热功率;
解:由图可知:当开关S1闭合、S2接2时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知:此时电路中的总电阻最大,由P=可知:电路中的总功率最小,电水壶处于保温状态;当开关S1闭合、S2接1时,只有R2工作,电路中总电阻最小,总功率最大,电水壶处于加热状态
(1)电水壶加热状态的功率:
P加热===1 210 W
(2)电水壶处于保温挡时,正常工作5 min消耗的电能;
(2)电水壶处于保温挡时,正常工作5 min消耗的电能:
W=P保温t=40 W×5×60 s=1.2×104 J
(3)R1的阻值。
型号 SDS-15X05 容量 1 L
额定电压 220 V 额定频率 50 Hz
加热功率 W 保温功率 40 W
(3)R1、R2的串联总电阻:
R===1 210 Ω
则R1的阻值:R1=R-R2=1 210 Ω-40 Ω=1 170 Ω
类型三 三挡式
5.(2023·鞍山)中医药是中华文化的瑰宝,在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲为小明同学家的小型电中药锅,其电路简图如图乙所示,通过开关S1和S2的不同接法组合,可以实现三挡加热功能,其中定值电阻R1、R2都是发热电阻,其部分参数如下表所示。[已知ρ药液=1.0×103 kg/m3,c药液=4.2×103 J/(kg·℃)]求:
额定电压/V 220
额定功率/W 高温挡880
中温挡440
低温挡
(1)锅中的1 L药液从25 ℃加热到35 ℃,药液吸收的热量;
解:(1)药液的体积:V=1 L=1 dm3=1×10-3 m3
药液的质量:
m=ρ药液V=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg
则药液吸收的热量:
Q吸=c药液m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(35 ℃-25 ℃)=4.2×104 J
额定电压/V 220
额定功率/W 高温挡880
中温挡440
低温挡
(2)低温挡的功率;
(2)由图乙可知:当开关S1闭合,S2接1时,R1、R2并联,此时电路中的总电阻最小,电路中的总功率最大,电中药锅处于高温挡;当开关S1打开、S2接2时,R1、R2串联,此时电路中的总电阻最大,电路中的总功率最小,电中药锅处于低温挡;
当开关S1闭合,S2接2时,只有R1工作,电中药锅处于中温挡,由表格数据可知:电中药锅中温挡的功率P中=440 W
R1的阻值:R1===110 Ω
则高温挡工作时,R2的电功率:
P2=P高-P中=880 W-440 W=440 W
R2的阻值:R2===110 Ω
R1、R2的串联总电阻:
R=R1+R2=110 Ω+110 Ω=220 Ω
低温挡的功率:P低===220 W
(3)若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110 s,实际消耗的电能为4×104 J,则此时电路的实际电压。
(3)电路的实际电压:
U实===200 V
6.(2023·广安)轩轩设计了一款高、中、低三个挡位的迷你多功能电锅,其部分设计参数如表所示,简化电路如图所示,R0、R1、R2为电热丝,其中R1=15 Ω。电锅在高温挡、中温挡工作时,开关S2均处于闭合状态;在低温挡工作时,开关S1、S2均处于断开状态,闭合开关S,移动滑片,可调节低温挡的功率。
额定电压 30 V
高温挡功率 150 W
中温挡功率 W
低温挡功率范围 20~50 W
(1)求电锅在高温挡正常工作时的电流;
解:(1)电锅在高温挡正常工作时的电流:
I高===5 A
(2)求电锅中温挡功率;
(2)当开关S、S1、S2都闭合时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,由P=可知:电路中的总功率最大,电锅处于高温挡;
当开关S、S2闭合,S1断开时,只有R2工作,电路中总电阻较小,总功率较大,电锅处于中温挡
高温挡时R1消耗的电功率:
P1===60 W
因为R2在高温挡和中温挡消耗的电功率不变,
即P高=P1+P2=P1+P中
所以电锅中温挡功率:
P中=P高-P1=150 W-60 W=90 W
(3)R0现有“30 Ω 3 A”“40 Ω 2 A”“50 Ω 1.5 A”三种规格,为了达到轩轩设计的低温挡功率范围,请通过计算说明他选择的哪一种。
(3)由于电锅中温挡功率为90 W,则R2的阻值:
R2===10 Ω
在低温挡工作时,开关S1、S2均处于断开状态,开关S闭合,由图可知,此时R0、R2串联,移动滑片,通过改变R0接入电路的阻值可调节低温挡的功率
当低温挡的功率最小为20 W时,电路中的最大总电阻:R总大===45 Ω
则R0接入电路的最大阻值:
R0大=R总大-R2=45 Ω-10 Ω=35 Ω
故规格为“30 Ω 3 A”的R0不符合要求
当低温挡功率最大为50 W时,电路中的电流:
I低==≈1.67 A
则规格为“50 Ω 1.5 A”的R0不符合要求
综上所述,应该选择规格为“40 Ω 2 A”的R0。(共14张PPT)
第1课时 简单串、并联电路的有关电热计算
类型一 并联电路的有关电热计算
1.(2023·盘锦)如图所示电路,电阻R1为10 Ω,电源电压为12 V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为40 Ω。闭合开关S,求:
(1)通过R1的电流;
解:(1)由图可知:R1与滑动变阻器R2并联
R1两端的电压:U1=U2=U=12 V
则通过R1的电流:I1===1.2 A
(2)当干路电流为2 A时,滑动变阻器R2消耗的功率;
(2)当干路电流为2 A时,通过滑动变阻器R2的电流:I2=I-I1=2 A-1.2 A=0.8 A
则滑动变阻器R2消耗的功率:
P2=U2I2=12 V×0.8 A=9.6 W
(3)整个电路在100 s内产生的最少热量。
(3)当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,根据欧姆定律可知:通过滑动变阻器的电流最小
通过滑动变阻器的最小电流:
I2小===0.3 A
则干路的最小电流:I小=I1+I2小=1.2 A+0.3 A=1.5 A
故整个电路在100 s内产生的最少热量:
Q小=W小=UI小t=12 V×1.5 A×100 s=1 800 J
类型三 串联电路的有关电热计算
2.如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器R的最大阻值为40 Ω,小灯泡L标有“5 V 2.5 W”的字样,将滑片移到最右端,闭合开关S,电流表示数为0.3 A,忽略温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)灯泡正常发光时的电阻;
解:(1)灯泡正常发光时的电阻:
RL===10 Ω
(2)电源电压;
(2)由电路图可知:滑动变阻器R与小灯泡L串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流
将滑片移到最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻R=40 Ω
此时电路中的总电阻:
R总=R+RL=40 Ω+10 Ω=50 Ω
则电源电压:U=IR总=0.3 A×50 Ω=15 V
(3)将滑片移到某位置,电压表示数为10 V,滑动变阻器电阻丝1 min内产生的热量。
(3)小灯泡两端的电压:
UL'=U-UR'=15 V-10 V=5 V
此时电路中的电流:I'===0.5 A
则滑动变阻器电阻丝1 min内产生的热量:
Q=W=UR'I't=10 V×0.5 A×60 s=300 J
类型三 串、并联转换电路的有关电热计算
3.在如图所示电路中,电源电压不变,R1=10 Ω,R2=5 Ω。
(1)当只闭合开关S2,断开S1、S3时,电流表的示数为0.4 A,求电源电压;
解:(1)当只闭合开关S2,断开S1、S3时,R1和R2串联
则R总=R1+R2=10 Ω+5 Ω=15 Ω
电源电压:U=IR总=0.4 A×15 Ω=6 V
(2)当闭合开关S1、S3,断开S2时,求通电10 s内电阻R1产生的热量。
(2)当闭合开关S1、S3,断开S2时,R1和R2并联
通过R1的电流:I1===0.6 A
则通电10 s内电阻R1产生的热量:
Q=R1t=(0.6 A)2×10 Ω×10 s=36 J(共45张PPT)
第1课时 电功率的动态变化问题
类型一 电功率变化量的计算
1.(1)如果通过某定值电阻的电流从1 A升高到2 A,加在该电阻两端的电压变化了5 V,则该电阻消耗的电功率变化了 15 W。
(2)如果某定值电阻两端的电压从3 V升高到5 V,通过它的电流变化了0.5 A,则该电阻消耗的电功率变化了 4 W。
2.如图所示电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器R',电流表示数从0.2 A变为0.6 A,电压表示数从14 V变为2 V。则定值电阻R为 30 Ω,电路总电功率改变了 8 W。
类型二 多开关动态变化的电功率的计算
3.如图所示为某用电器的内部简化电路,R1和R2为定值电阻,R1=176 Ω。现将该用电器接入电压为220 V的电路,当开关S1断开、S2接b时,用电器消耗的电功率为220 W。求:
(1)只闭合S1时,流过R1的电流;
解:(1)只闭合S1时,电路为R1的简单电路
此时流过R1的电流:
I===1.25 A
(2)电阻R2的阻值;
(2)当开关S1断开、S2接b时,R1和R2串联
此时电路中的总电阻:R===220 Ω
则电阻R2的阻值:
R2=R-R1=220 Ω-176 Ω=44 Ω
(3)该用电器的最大电功率。
(3)由P=可知:电源电压一定时,电路中的电阻越小,电功率越大,根据串、并联电路的电阻特点可知:两电阻并联时电路中的总电阻最小
此时R1和R2的电功率分别为:
P1===275 W
P2===1100W
故该用电器的最大电功率:
P最大=P1+P2=275 W+1100 W=1375 W
4.如图所示,电路中使用的是可调电压电源,电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω,小灯泡L标有“12 V 18 W”字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)。
(1)开关S1、S2、S3闭合,调节电源电压为6 V时,求电流表A的示数;
解:(1)开关S1、S2、S3闭合时,R2和L并联,R1被短路,电流表A测干路电流
小灯泡L的电阻:RL===8 Ω
通过小灯泡的电流:I灯===0.75 A
通过R2的电流:I2===1 A
故电流表A的示数:
I=I灯+I2=0.75 A+1 A=1.75 A
(2)开关S1、S2闭合,S3断开,调节电源电压为10 V 时,求小灯泡L的实际发光功率;
(2)开关S1、S2闭合,S3断开时,小灯泡L接入电路,R1被短路,R2断路
小灯泡L的实际发光功率:
P===12.5 W
(3)开关S1闭合,S2、S3断开,调节电源电压使小灯泡L正常发光时,求电路消耗的总功率。
(3)开关S1闭合,S2、S3断开时,R1和L串联,R2断路
小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流:
IL===1.5 A
则电路消耗的总功率:P总=(R1+RL)=(1.5 A)2×(3 Ω+8 Ω)=24.75 W
类型三 滑动变阻器变化的电功率的计算
5.在如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,滑动变阻器R2标有“20 Ω 3 A”。闭合开关S,电流表的示数为0.3 A。求:
(1)R1的阻值;
解:(1)电阻R1与滑动变阻器R2并联,U1=U2=U=6 V
电流表测R1的电流,I1=0.3 A
则R1的阻值:R1===20 Ω
(2)R2允许接入电路的最小阻值;
(2)滑动变阻器R2标有“20 Ω 3 A”,表示允许通过的最大电流I2=3 A
则R2允许接入电路的最小阻值:
R2===2 Ω
(3)整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比。
(3)当滑动变阻器接入电路的电阻最小时,总电流最大,即I大=0.3 A+3 A=3.3 A
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,总电流最小
通过的最小电流:I'2===0.3 A
则电路的最小总电流:I小=0.3 A+0.3 A=0.6 A
由P=UI得,当电压相同时,电功率之比等于电流之比
故整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比:
P大∶P小=I大∶I小=3.3 A∶0.6 A=11∶2
6.小伟同学用如图所示的电路测小灯泡的功率。电路中电源电压恒为4.5 V,电压表的量程为03 V,电流表的量程为00.6 A,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,灯泡标有“2.5 V 1.25 W”字样。若闭合开关S,两电表的示数均不超过所选量程,灯泡两端的电压不允许超过额定值,不考虑灯丝电阻的变化,求:
(1)小灯泡灯丝的电阻;
解:观察电路图可知,滑动变阻器与小灯泡串联,电流表测串联电路中的电流,电压表测小灯泡两端的电压。
(1)小灯泡允许通过的最大电流:
I最大===0.5 A
灯丝的电阻:RL===5 Ω
(2)滑动变阻器的电阻允许调节的范围;
(2)电路中允许通过的最大电流:I最大=0.5 A
此时电压表的示数(等于灯泡的额定电压)最大,U最大=2.5 V
滑动变阻器接入电路的最小阻值:
R最小===4 Ω
所以,滑动变阻器允许调节的范围是420 Ω
(3)小灯泡的最小功率和该电路的最大功率。
(3)电路中的最小电流:
I最小===0.18 A
小灯泡的最小功率:
P最小=RL=(0.18 A)2×5 Ω=0.162 W
电路的最大功率:
P最大=UI最大=4.5 V×0.5 A=2.25 W
7.(2023·永州)如图所示,电源电压恒为3 V,小灯泡标有“2.5 V 1.25 W”(设小灯泡电阻不变),滑动变阻器的最大阻值为20 Ω。
(1)求小灯泡正常发光时的电流;
解:由电路图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流
(1)小灯泡正常发光时的电流:IL===0.5 A
(2)求小灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值;
(2)小灯泡正常发光时的电阻:RL===5 Ω
则此时滑动变阻器接入电路的阻值:
R=-RL=-5 Ω=1 Ω
(3)求小灯泡正常发光时电路的总功率;
(3)小灯泡正常发光时电路的总功率:
P=UIL=3 V×0.5 A=1.5 W
(4)在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,此时滑动变阻器的功率最大,求滑动变阻器的最大功率。
(4)滑动变阻器的电功率等于电路总功率与小灯泡的功率之差,即:P'=UI-I2RL=3 V×I-I2×5 Ω
根据抛物线的性质可得:
当I==0.3 A时,
滑动变阻器接入电路的电阻:
RP=-RL=-5 Ω=5 Ω<20 Ω
此时滑动变阻器的电功率最大,最大为:
P'=I2RP=(0.3 A)2×5 Ω=0.45 W
类型四 “多开关”+“滑动变阻器”动态变化的电功率的计算
8.(2023·成都)如图所示电路中,电源电压恒为6 V,灯泡L1标有“6 V”字样,额定功率字迹不清,灯泡L2标有“4 V 1.6 W”字样,滑动变阻器的最大阻值为50 Ω,电流表量程为0~0.6 A。闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表示数为0.42 A,不考虑小灯泡电阻变化。
(1)求小灯泡L1的额定功率;
解:(1)闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,小灯泡L1和滑动变阻器并联,小灯泡L2被短路
通过滑动变阻器的电流:I滑===0.12 A
灯泡L1的额定电流:
I1=I总-I滑=0.42 A-0.12 A=0.3 A
则灯泡L1的额定功率:P=UI=6 V×0.3 A=1.8 W
(2)只闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,在确保电路安全的前提下,求电流表示数变化范围。
(2)只闭合开关S,滑动变阻器和L2串联
灯泡L2的电阻:R2===10 Ω
滑动变阻器滑片位于最右端时,电路的最小电流:
I总===0.1 A
电路中能通过的最大电流:I大===0.4 A
综上所述,电流表示数变化范围是0.1~0.4 A
9.(2023·济宁)在如图所示的电路中,小灯泡L上标有“6 V 3 W”字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V,定值电阻R0=16 Ω,滑动变阻器R的最大电阻为100 Ω。只闭合S1,滑动滑片P,使变阻器电阻Rap=R,此时电压表示数为10 V。若电源电压不变,不计灯丝电阻随温度的变化,求:
(1)小灯泡的电阻;
解:(1)小灯泡电阻:RL===12 Ω
(2)电源电压;
(2)只闭合S1,R0与变阻器R串联
变阻器的电阻:Rap=R=20 Ω
电路电流:I===0.5 A
则电源电压:
U=I(R0+Rap)=0.5 A×(16 Ω+20 Ω)=18 V
(3)只闭合S2,在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定值的情况下,电路消耗的总功率范围。
(3)只闭合S2时,L与R串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流
小灯泡正常工作的电流:IL===0.5 A
已知电流表量程为0~0.6 A,为了保证各元件的安全,电路中最大电流:Imax=IL=0.5 A
则电路消耗的最大功率:
Pmax=UImax=18 V×0.5 A=9 W
已知电压表量程为0~15 V,当电压表示数最大为15 V时,变阻器接入的阻值最大,电路中电流最小,功率最小
小灯泡两端的最小电压:
UL'=U-U滑大=18 V-15 V=3 V
电路中的最小电流:Imin=IL'===0.25 A
滑变接入的阻值最大为Rmax==60 Ω<100 Ω,满足条件
则电路消耗的最小功率:
Pmin=UImin=18 V×0.25 A=4.5 W
故电路消耗的总功率范围为4.5 W~9 W
10.(2024·成都成华区期末)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,电压表的量程为015 V,电流表的量程为00.6 A,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻,灯L上标有“4 V 1.6 W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)。只闭合开关S1、S3时,滑动变阻器R1的滑片从A端滑向B端的过程中,滑动变阻器R1的电功率P随电流I变化关系图像如图乙所示。求:
(1)滑动变阻器的最大阻值;
解:(1)只闭合开关S1、S3时,R1、R2串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压;滑动变阻器R1的滑片在A端时,滑动变阻器接入电路阻值最大,根据欧姆定律可知,此时通过电路的电流最小;
由图乙可知:通过电路的最小电流为0.1 A,此时滑动变阻器的电功率为0.5 W
则滑动变阻器两端的电压:U1===5 V
故滑动变阻器的最大阻值:R1===50 Ω
(2)电源电压和定值电阻R2的阻值;
(2)电源电压:U=I1R2+U1=0.1 A×R2+5 V①
滑片位于B端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,此时电路为仅有定值电阻R2的简单电路,根据欧姆定律可知:此时通过电路的电流最大,由图乙可知:通过电路的最大电流为0.6 A,则电源电压:
U=I2R2=0.6 A×R2②
联立①②解得:R2=10 Ω,U=6 V
(3)只闭合开关S1、S2时,在保证电路安全的前提下,求滑动变阻器R1的功率范围。
(3)只闭合开关S1、S2时,小灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压;电压表的量程为015 V,电源电压为6 V,电压表安全
小灯泡的电阻:RL===10 Ω
小灯泡正常发光时的电流:IL===0.4 A
小灯泡正常发光时通过电路的电流最大
滑动变阻器的电功率等于电路总功率与小灯泡的电功率之差
即:P=UI-I2RL=6 V×I-I2×10 Ω
根据抛物线的性质可知:
当I===0.3 A<0.4 A,
滑动变阻器的电功率最大,为:
P=6 V×0.3 A-(0.3 A)2×10 Ω=0.9 W
当滑动变阻器接入电路阻值最大时,通过电路的电流最小,最小为:I'===0.1 A
根据抛物线性质,此时滑动变阻器的电功率最小,为:
P'=I'2R1=(0.1 A)2×50 Ω=0.5 W
综上所述,滑动变阻器R1的功率范围为0.5~0.9 W(共18张PPT)
第2课时 电功率的图像计算
1.标有“6 V 3 W”的小灯泡,通过它的电流与电压的关系如图所示,若把它与一只阻值为8 Ω的电阻并联接在电压为4 V的电路中,则整个电路消耗的功率为 ( B )
A.3.2 W B.3.6 W C.4 W D.5 W
2.A、B两只灯泡的额定电压均为6 V,通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示,下列选项正确的
( D )
A.A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B.将两灯并联接在3 V的电源两端,A、B两灯的实际功率之比为2∶1
C.将两灯串联接在某电源两端,使B灯恰好正常发光,电源两端电压为9 V
D.将5 Ω的电阻与B灯串联接在6 V的电源两端,该电阻消耗的功率为0.8 W
3.如图甲所示,额定电压为6 V的灯泡L与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压一定。滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端时,灯泡L的I-U图像如图乙所示,以下说法正确的是
( C )
A.灯泡正常发光时的电流为0.5 A
B.灯泡两端的电压为3 V时,它消耗的电功率为1.5 W
C.滑动变阻器最大阻值为9 Ω
D.灯泡正常发光时滑动变阻器接入的阻值为3 Ω
4.小宇用如图甲所示电路对一只标有“0.8 A”字样的小灯泡L进行了测试,电源电压恒为9 V,电阻箱R0的阻值可在0~9 999 Ω之间调节,根据所测数据作出了灯丝的I U图像(如图乙所示),根据图像可知,小灯泡正常发光时的电阻为 10 Ω;如果将电阻箱R0的阻值调为10 Ω,通电10 s,电流通过R0所做的功为 36 J。
5.如图甲所示,电源电压恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值是20 Ω。闭合开关,滑动变阻器的I R图像如图乙所示,当滑片P滑至中点时,此时R2消耗的电功率为 0.9 W,R1= 10 Ω;当滑片P滑至最右端时,R2两端的电压为 4 V,R1消耗的电功率为 0.4 W,整个电路工作10 min共消耗的总电能是 720 J。
6.图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的关系图象,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为1 W;再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.2 A,此时电路消耗的总功率为 1.4 W。
7.如图Ⅰ所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,R1、R2的U-I关系图像如图Ⅱ所示。求:
(1)电源电压;
解:(1)由图Ⅱ可知,甲为滑动变阻器R2的U-I关系图像,乙为电阻R1的U-I图像。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电阻R1的功率最小,由U-I图像可知,电路中的最小电流I=0.3 A,R1两端的电压U1=3 V,R2两端的电压U2=9 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压:
U=U1+U2=3 V+9 V=12 V
(2)滑动变阻器R2的最大阻值;
(2)由I=可得,滑动变阻器的最大阻值:
R2===30 Ω
(3)电阻R1的最小电功率。
(3)电阻R1的最小电功率:
P1最小=U1I=3 V×0.3 A=0.9 W
8.标有“6 V 3.6 W”字样的小灯泡和其他的电学元件连成电路,如图1。当只闭合开关S1时,滑动变阻器滑片P从右向左滑动的过程中记录下电压表示数U1和电流表示数I,并绘制出对应的U1-I图像(如图2),且当滑片滑至最左端时小灯泡正常发光。已知定值电阻R0=12 Ω,求:
图1
图2
(1)电源电压U;
解:(1)由图可知:当只闭合S1,滑动变阻器滑片滑到最左端时,只有小灯泡L接入电路,且小灯泡正常发光。故电源电压U=UL=6 V
(2)小灯泡正常发光时的电阻RL;
(2)当小灯泡正常发光时,RL===10 Ω
(3)当开关S1、S2、S3均闭合,且滑动变阻器滑片处于中点位置时,整个电路消耗的电功率P。
(3)当只闭合S1时,灯泡L和R1串联,电压表测R1的电压,由图2可知:电路中的最小电流I1=0.2 A,此时电压表示数U1=4 V
则滑动变阻器的最大值RP===20 Ω
当开关S1、S2、S3均闭合,且滑动变阻器滑片处于中点位置时,小灯泡L被短路,滑动变阻器和R0并联在电路中
通过滑动变阻器的电流:
I1'===0.6 A
通过R0的电流:I0===0.5 A
故整个电路消耗的电功率:
P=U(I1'+I0)=6 V×(0.6 A+0.5 A)=6.6 W(共14张PPT)
第一课时 认识电功率
知识点 认识电功率
1.物理意义:电功率是表示用电器消耗电能 快慢 的物理量,电功率越大,表示消耗电能越 快 。
2.定义:如果用电器在时间t内消耗的电能为W,则所消耗的电能与时间之 比 ,定义为这个用电器的电功率。
3.定义式:P= 。
4.单位:国际单位为 瓦特 ,简称 瓦 ,符号为 W 。常用单位还有 千瓦(kW) ,1 kW= 103 W。
有几位同学对电功率这个概念有以下几种理解,你认为正确的是 ( B )
A.电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量
B.电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量
C.电功率大的用电器工作时消耗电能一定多
D.电功率大的用电器工作时所用时间一定少
(2023·丹东)小潘家的电能表上标着“3 000 revs/(kW·h)”。他将家里台式电脑单独接入电路,工作3 min,电能表转盘转了30转,台式电脑消耗的电能为 3.6×104 J,电功率为 200 W。
同步变式拓展
1.电流通过甲用电器时,2 s消耗电能6 J;而电流通过乙用电器时,10 s消耗电能20 J。下列说法正确的是( C )
A.甲用电器功率大,消耗电能也多
B.乙用电器消耗电能多,功率也大
C.乙用电器消耗电能多,甲用电器功率大
D.甲用电器消耗电能多,乙用电器功率大
2.垃圾污染已成为当今社会四大污染之一,采用垃圾发电的方式处理垃圾,不仅解决了垃圾污染问题,而且提供了大量能源。垃圾发电是将垃圾填埋后,采用科学的方法使其发酵,并把产生的填埋气收集起来用于发电。垃圾发电是将垃圾内储存的 化学 能转化为电能。已知某市每年垃圾发电量大约为2.4×107 kW·h,这些电能可供用电功率为1000 kW的小型工厂正常生产 2.4×104 h。
3.综合实践活动中,小田利用电能表和秒表测量家中电热水壶的电功率。在确保只有电热水壶工作时,读出电能表示数为 ,烧水5 min后,电能表的示数变为
,此过程中电热水壶消耗的电能为 0.1 kW·h,它的电功率为 1200 W。若测量电能表指示灯闪烁适量次数所用的时间,并利用电能表参数3200 imp/(kW·h)计算出电功率。这种方法与原方法相比,具有的优点是 可测量较小的电能 (说出一点即可)。
4 2 8 3 6
4 2 8 3 7
第一阶 基础过关精练
(选择题为单选)
1.电功率的国际单位是 ( D )
A.千瓦 B.千瓦时
C.焦耳 D.瓦
2.家庭电路中,某用电器正常工作20 min消耗的电能为0.5 kW·h,该用电器可能是 ( C )
A.白炽灯 B.电冰箱
C.空调 D.电视机
3.关于电功、电功率,下列说法中正确的是( D )
A.电流做功越多,电功率越大
B.电流做功越快,电功越大
C.用电器消耗电能越多,电功率越大
D.用电器消耗电能越多,电功越大
4.电视机正常工作时的功率为100 W,待机状态时的功率为8 W,若每天待机20小时,一个月(按30天计算)在待机状态下消耗的电能为 4.8 kW·h;这些电能可供电视机正常工作 48 h。请你写出一种节约电能的办法: 关机时断开电视机的电源开关 。
5.图甲是用来测定电功的电能表,如果本月前后两次读数如图乙所示,本月消耗的电能为 164.3 kW·h;酷夏导致的“电荒”让我们深刻体会到电在国民经济中的重要作用,不浪费1度电已成共识,1度电能够让0.05 kW的风扇运转 20 小时。
0 7 3 1 6
0 8 9 5 9
甲
乙
6.(2023·阜新)如图所示是小新家中电能表上的信息,该电能表应接在 220 V的电路中使用。若小新只让家中2 000 W的热水器工作15 min,消耗的电能为 1.8×106 J,此时电能表的示数变为 6 861.1 kW·h。
7.(2023·南充)小林家的电能表如图所示,此时电能表的读数为 4 353.6 kW·h。他关闭了家中的其他用电器,现用一台标有“220 V 2000 W”的电热水壶烧水,正常工作5 min,则电能表的转盘转了 500 转。
8.某家用电热水器正常工作时的功率为2×103 W,正常工作24 min消耗的电能为 0.8 kW·h。若这些电能的70%被水完全吸收,则能使体积为6 L、温度为25 ℃的水在一个标准大气压下升高 75 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]