第2课时 电功
电流做功的实质
1.灯泡中有电流通过时灯泡会发光。关于这个过程中的能量转化,下列说法正确的是( )
A.灯泡消耗的电能全部转化成了光能
B.因为消耗电能,流过灯泡后的电流变小了
C.电流做了多少功,电路中就消耗了多少电能
D.光能最终消失了,没有转化成其他形式的能量
2.关于电功,下列说法不正确的是 ( )
A.电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能
B.电流做功的过程就是消耗电能的过程
C.用电能表可以测量电流做功的多少
D.电功就是电能,两者是一回事
电功的计算
3.下列说法中正确的是 ( )
A.通电的时间越长,电流所做的功越多
B.通过用电器的电流越大,电流所做的功越多
C.用电器两端的电压越大,电流所做的功越多
D.电流做功越多,消耗的电能就越多
4.如图所示,手电筒中的电流为0.3 A,电源为三节干电池,则该手电筒中的小灯泡工作1 min消耗的电能约为 ( )
A.1.35 J B.81 J C.162 J D.9 720 J
5.两盏灯L1和L2串联在电路中,已知两灯的电阻R1>R2,则在相同的时间内 ( )
A.电流通过L1做功多 B.电流通过L2做功多
C.电流通过两灯做功一样多 D.无法判断
6.近几年,随着电动汽车的普及,为电动汽车提供电能的充电桩数量在全国迅猛增加。当充电桩为电动汽车的电池充电时,电能转化为 (选填“机械”或“化学”)能。若某台电动车电池的规格为“100 V 200 A·h”,则该车充满电时存储了 kW·h的电能。
1.如图所示是一块手机电池,上面标明电压为3.7 V,容量为4 000 mA·h,它充满电后大约储存的电能为 ( )
-CY 805080
+3.7 V 4 000 mA·h
A.5.3×105 J B.5.3×107 J C.1.48×10-2 kW·h D.14.8 J
2.A、B是两段材料、长度相同,横截面积不同的导体棒,把它们按如图所示的方式接入电路中(接触良好)。下列说法中正确的是( )
A.电阻关系是RAB.通过的电流关系是IA>IB
C.两端电压关系是UA=UB
D.相同时间内电功关系是WA>WB
3.如图所示,电源电压不变,只闭合开关S1,电流表示数为0.3 A,再闭合S2,电流表示数变化了0.4 A。则同时闭合S1、S2后,相同时间内R1、R2消耗的电能之比是 ( )
A.3∶4 B.4∶3 C.7∶3 D.4∶7
4.甲、乙、丙三个导体串联在电路中,它们材料相同、均为圆柱体,规格如表所示。通电1 min,电流通过甲、乙、丙做的功分别为W甲、W乙、W丙,则 ( )
导体 甲 乙 丙
长度/cm 5 10 5
横截面积/cm2 1 1 2
A.W乙>W甲>W丙 B.W甲=W乙=W丙
C.W甲>W乙>W丙 D.W丙>W甲>W乙
5.某款电动汽车装配了150块磷酸铁锂电池,每块磷酸铁锂电池的容量为180 A·h,平均工作电压为3.2 V,该款电动汽车每行驶100 km的平均能耗为12.8 kW·h,则该款电动汽车充满电后的续航里程为 km。
6.如图甲所示是电阻R和灯泡L的I-U图象,由图甲可知,电阻R的阻值是 Ω,将电阻R和灯泡L接在图乙电路中,开关S闭合,电流表示数为0.3 A,则电源电压为 V,通电5 min整个电路消耗的电能为 J。
甲 乙
7.如图是某款发热鼠标垫的工作原理图,电源电压恒定,R1的阻值为20 Ω,只闭合开关S,电流表的示数为0.3 A;再闭合开关S1,电流表的示数变为0.5 A。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R2的阻值。
(3)两开关均闭合时,1 min内电路消耗的电能。
8.(科学思维)广东每年春天都会出现“回南天”现象。“回南天”期间空气湿度RH比平常大很多,室外雾气茫茫,室内如同澡堂,墙体路面湿漉漉的,这是由于暖湿气流在物体表面 (填物态变化名称)形成的。为了测量空气的湿度,某同学设计了一款湿度计,由湿度计(由电压表的示数改编而成)指针所指刻度可知湿度大小,其原理如图甲所示。电源电压恒为10 V,R为湿敏电阻,其阻值随空气湿度的变化关系如图乙所示,R0为定值电阻,把该湿度计放在湿度为40%的环境下,电压表示数为4 V,则在此状态下工作3 min电路消耗的总电能为 ,选取的R0的阻值为 Ω。
甲 乙
【详解答案】
课堂达标
1.C 2.D 3.D 4.B 5.A
6.化学 20 解析:电池充电时,电能转化为化学能储存在电池内。电动车电池的规格为“100 V 200 A·h”,则该车充满电时存储的电能为W=UIt=100 V×200 A×3 600 s=72 000 000 J=20 kW·h。
课后提升
1.C 解析:手机电池的电压为3.7 V,容量为4 000 mA·h,它充满电后大约储存的电能为W=UIt=3.7 V×4 000×10-3 A×3 600 s=53 280 J=1.48×10-2 kW·h。故C正确。
2.D 解析:A.A、B是两段材料、长度相同,横截面积不同的导体棒,由图可知,A的横截面积小于B的横截面积,根据导体电阻的影响因素可知,A的电阻大于B的电阻,即RA>RB,故A错误;B.由图可知,A、B串联在电路中,根据串联电路的电流特点可知,通过A、B的电流相等,即IA=IB,故B错误;C.由于RA>RB,IA=IB,根据欧姆定律可知,A两端的电压大于B两端的电压,即UA>UB,故C错误;D.由于IA=IB,UA>UB,根据W=UIt可知,相同时间内,电流通过A所做的功大于电流通过B所做的功,即WA>WB,故D正确。
3.A 解析:由图知,只闭合S1时,R1单独接入电路,电流表测通过R1的电流,则I1=0.3 A;再闭合S2时,R1、R2并联,电流表测干路中的电流,由于并联电路中各电阻互不影响,所以通过R1的电流仍然为I1=0.3 A,电流表示数变化了0.4 A,则说明通过R2的电流为I2=0.4 A,由于并联电路各支路两端的电压相等,则U1=U2,所以,在相同时间内R1、R2消耗的电能之比为====。
4.A 解析:甲、乙、丙三个导体材料相同、均为圆柱体,由表中数据知,甲和乙横截面积相等,乙比甲长度长,所以R乙>R甲,甲和丙长度相等,甲的横截面积小于丙,所以R甲>R丙,所以三个导体的电阻大小关系为R乙>R甲>R丙;甲、乙、丙三个导体串联在电路中,所以通过它们的电流相等,则根据欧姆定律可知,三个导体两端电压的关系为U乙>U甲>U丙,通电时间都为1 min,根据W=UIt可知,W乙>W甲>W丙。故A正确。
5.675 解析:电动汽车电池充满电储存的能量:W=UIt=150×3.2 V×180 A×3 600 s=3.110 4×108 J=86.4 kW·h,该款电动汽车充满电后的续航里程:s=×100 km=675 km。
6.10 4 360 解析:根据图甲可知,R的电流与电压成正比,即R为定值电阻,电阻R两端的电压为6 V时,通过电阻R的电流为0.6 A,由I=可得,电阻R的阻值为R===10 Ω。由电路图乙可知,电阻R和灯泡L串联,电流表测电路中的电流,串联电路中各处的电流相等,由图甲可知,当电流I=0.3 A时,UL=1 V,UR'=3 V,则电源电压为U=UL+UR'=1 V+3 V=4 V;通电5 min整个电路消耗的电能为W=UIt=4 V×0.3 A×5×60 s=360 J。
7.解:(1)只闭合开关S时,电路中只有R1工作,电流表测电路中的电流,电流表的示数为0.3 A,即I1=0.3 A,由I=可得,电源电压:
U=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V。
(2)闭合开关S、S1时,两电阻并联,电流表测干路电流,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2的电流:
I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,R2的阻值:
R2===30 Ω。
(3)两开关都闭合时,电路1 min内消耗的电能:
W=UIt=6 V×0.5 A×60 s=180 J。
答:(1)电源电压为6 V;
(2)电阻R2的阻值为30 Ω;
(3)两开关均闭合时,1 min内电路消耗的电能为180 J。
8.液化 360 J 20 解析:墙体路面湿漉漉的,这是由于暖湿气流中的水蒸气在物体表面液化形成的;由图甲可知,定值电阻R0、湿敏电阻R串联,电压表测量定值电阻R0两端的电压,U0=4 V,根据串联电路的电压特点可知,此时R两端的电压:UR=U-U0=10 V-4 V=6 V;由图乙可知,在湿度为40%的环境下,湿敏电阻R的阻值:R=30 Ω,则电路中的电流:I=I0=IR===0.2 A;在此状态下工作3 min电路消耗的总电能:W=UIt=10 V×0.2 A×3×60 s=360 J;由I=可知,选取的R0的阻值:R0===20 Ω。第2节 电功率
第1课时 电功率的概念及简单计算
认识电功率
1.关于电功率描述正确的是 ( )
A.消耗电能越多,电功率越大
B.电流越大,电功率越大
C.电压越高,电功率越大
D.消耗电能越快,电功率越大
2.“千瓦”是电学里 (选填“电功”或“电功率”)的单位,表示电流做功 (选填“快慢”或“多少”)的物理量。
“千瓦时”的来历
3.每天节约1 kW·h的电能可以 ( )
A.使80 W的电视机工作25 h B.使40 W的日光灯工作60 h
C.使100 W的电烙铁工作10 h D.使1 000 W的碘钨灯工作5 h
4.某工厂上半年共节约电能1 800 kW·h。“1 800 kW·h”在实际生活中又可记为 度。为保护同学们的视力,并节约电能,学校教室里用规格为22 W的LED护眼灯更换掉规格为40 W的日光灯。学校里用LED护眼灯更换掉100盏日光灯后,一个月(按30天,每天正常工作10 h)节约的电能为 kW·h。
电功率的计算
5.一个LED台灯,用电压为6 V的电源供电,正常工作电流为300 mA,那么,此LED台灯正常工作的功率为 ( )
A.180 W B.18 W C.1.8 W D.20 W
6.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0.5 A,则电路的电功率为 W,通电1 min,电流通过R2做的功为 J。
7.在如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变,R1和R2为两个定值电阻,其中电阻R1=10 Ω。当开关S1闭合、S2断开时,电流表示数为0.6 A;当开关S1、S2均闭合时,电流表示数变为0.9 A。求:
(1)电源电压。
(2)电流通过R2消耗的电功率。
1.智能手机的“省电模式”可延长电池的供电时间,其原因可能是 ( )
A.减小了电池的输出电流 B.减小了电池的输出电压
C.减小了电子线路的电阻 D.增大了电池的输出功率
2.商场中,售货员说:“微波炉很省电,用一次花不了多少电费。”顾客说:“我觉得微波炉很费电,我家的微波炉一开就‘烧保险’。”从物理学的角度看,售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时 ( )
A.消耗较少的电能,消耗较多的电能
B.电功率较小,电功率较大
C.电功率较小,消耗较多的电能
D.消耗较少的电能,电功率较大
3.一款规格为“12 V 2 000 mA·h”的充电宝,用它(满电量)给手持小风扇充电(功率约为2 W),大约可以充电 ( )
A.1 h B.2 h C.8 h D.20 h
4.如图所示是小灯泡L和定值电阻R的I-U图象,由图象可知 ( )
A.R的电阻为5 Ω
B.小灯泡的电阻随温度的升高而减小
C.只将L与R并联在电压为2 V的电路中,干路中的电流为0.3 A
D.只将L与R串联在电流为0.2 A的电路中,电路的总功率为0.4 W
5.在如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,定值电阻R=4 Ω,开关S始终处于闭合状态,当开关S1由断开到闭合时,以下说法中正确的是 ( )
①小灯泡继续发光; ②电压表的示数变为6 V;
③电路中消耗的总功率变为9 W; ④电流表的示数变为1 A。
A.①② B.①④ C.②③ D.②④
6.如图所示,为使R1和R2组成并联电路,应闭合开关 ,若此时电流表A1和A2的示数之比为1∶3,则R1与R2的电阻之比为 ,R1与R2消耗的电功率之比为 。
7.如图甲所示的电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端时,两电表示数变化关系用图乙中线段AB表示。则电源电压U= V,滑片P滑到ab中点时,变阻器消耗的电功率P2= W。
甲 乙
8.(科学思维)芒果实践基地为筛选优质大果,设计自动筛选装置如图甲,检测装置电路图如图乙,电源电压恒为12 V,电阻R0的阻值为20 Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15 A时,不达标的芒果将被推离传送带,达标芒果继续被传送到指定位置,实现自动筛选。求:
甲 乙 丙
(1)若R与R0阻值相等,R消耗的电功率。
(2)此装置能筛选出重力至少为多大的芒果
(3)若想筛选出重力至少为2 N的芒果,有同学建议:仅适当增加R0的阻值即可。你认为他的建议可行吗 请通过计算做出判断。
【详解答案】
课堂达标
1.D
2.电功率 快慢
3.C 解析:A.使80 W的电视机工作25 h消耗的电能:80 W×25 h=2 kW·h;B.使40 W的日光灯工作60 h消耗的电能:40 W×60 h=2.4 kW·h;C.使100 W的电烙铁工作10 h消耗的电能:100 W×10 h=1 kW·h;D.使1 000 W的碘钨灯工作5 h消耗的电能:1 000 W×5 h=5 kW·h。故C正确。
4.1 800 540 解析:kW·h俗称度,1 800 kW·h=1 800度;100盏LED护眼灯30天共消耗的电能:W=Pt=100×0.022 kW×30×10 h=660 kW·h;100盏日光灯30天共消耗的电能:W'=P't=100×0.04 kW×30×10 h=1 200 kW·h;更换后一个月节约的电能为ΔW=W'-W=1 200 kW·h-660 kW·h=540 kW·h。
5.C 解析:由题知,LED台灯工作时电压为6 V,电流为300 mA=0.3 A,所以此LED台灯正常工作时的功率:P=UI=6 V×0.3 A=1.8 W。
6.3 72 解析:当开关S闭合时,电流表的示数为0.5 A,则电路的电功率为P=UI=6 V×0.5 A=3 W;由图可知,R1与R2并联,则U1=U2=U=6 V,通过R1的电流为I1===0.3 A,通过R2的电流为I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A,则通电1 min,电流通过R2做的功为W2=U2I2t=6 V×0.2 A×60 s=72 J。
7.解:(1)当开关S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测通过R1电流,由I=可得,电源电压:
U=U1=I1R1=0.6 A×10 Ω=6 V。
(2)开关S1、S2均闭合时,两电阻并联,
因为电源电压保持不变,电阻R1不变,
所以通过R1的电流不变,根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得,通过电阻R2的电流:
I2=I-I1=0.9 A-0.6 A=0.3 A,
电流通过R2消耗的电功率:
P2=UI2=6 V×0.3 A=1.8 W。
答:(1)电源电压为6 V;
(2)电流通过R2消耗的电功率为1.8 W。
课后提升
1.A 解析:智能手机耗电达到一定量时,剩余的电能也是定量的,由W=Pt可知,要延长手机的工作时间,需要减小电池的输出功率,而手机工作的电压(电池的输出电压)是不变的,由P=UI可知,要减小电池的输出功率,应减小电池的输出电流,故A正确,BD错误;因电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,所以电子线路的电阻不变,故C错误。
2.D 解析:售货员认为微波炉很“省电”,是说微波炉的电功率大,加热食物用时很短,消耗的电能并不多,所以“微波炉很省电,用一次花不了多少电费”,即售货员是从消耗较少的电能角度说的;顾客是从电功率角度考虑的,因为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中电流很大,可能会烧断保险丝,相同时间内消耗的电能多,所以认为很“费电”。故D正确。
3.C 解析:充电宝充满电时储存的能量:W=UIt=12 V×2 000×10-3 A×3 600 s=8.64×104 J,由P=可得,手持小风扇的充电时间:t===43 200 s=12 h,因为实际充电转化率小于100%,所以用它给手持小风扇充电的时间小于12 h,C项最合理。
4.C 解析:A.由图可知,R的I-U图象是正比例函数,因此电阻R是定值电阻,其阻值为R===20 Ω,故A错误;B.小灯泡两端的电压增大时,通过的电流增大,灯丝的温度升高,且电流增大的幅度低于电压增大的幅度,则由R=可知,灯丝温度升高,电阻变大,即小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故B错误;C.并联电路各个支路两端的电压相等,由图可知,只将L与R并联在电压为2 V的电路中时,通过R的电流为0.1 A,通过L的电流为0.2 A,则干路中的电流为I=IR+IL=0.1 A+0.2 A=0.3 A,故C正确;D.小灯泡L和电阻R串联在电路中,当通过的电流为0.2 A,由图可知,此时L两端的电压为2 V、R两端的电压为4 V,则电路两端的总电压为2 V+4 V=6 V,则电路的总功率为P=U'I'=6 V×0.2 A=1.2 W,故D错误。
5.C 解析:由电路图可知,当开关S1断开时,小灯泡L与定值电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;当开关S1闭合时,小灯泡L被短路,不发光,电路为R的简单电路,电压表测电源电压,即电压表的示数为6 V,故①错误,②正确;当开关S1闭合时,电流表的示数:I===1.5 A,故④错误;电路中消耗的总功率:P=UI=6 V×1.5 A=9 W,故③正确。综上所述,说法正确的是②③。
6.S1、S3 2∶1 1∶2 解析:当闭合开关S1、S3,断开开关S2时,两个电阻的两端分别连在一起,电流从正极出发后分成两支,一支经过S1、R2,另一支经过A1、R1、S3,汇合后经过电流表A2回到电源的负极,它们这种连接方式是并联;电流表A1测量通过R1的电流I1,电流表A2测量干路的电流I,则通过R2的电流为I2=I-I1,因为=,所以I=3I1。因并联电路各支路两端电压相等,即U=U1=U2,根据并联电路的分流特点及欧姆定律可知,====。两电阻并联,它们两端的电压相等,则R1与R2消耗的电功率之比为=====。
7.6 0.9 解析:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑片P在a端时,滑动变阻器的全部电阻连入电路,由两电表的关系变化图可知,R2两端的电压U2=4 V,电路中的电流为0.2 A,则电源电压U=4 V+0.2 A×R1……①;当滑片P在b端时,由两电表的关系变化图可知,R2两端的电压为0,则滑动变阻器连入电路的阻值为0,R1两端的电压为电源电压,电路中的电流为0.6 A,则电源电压:U=0.6 A×R1……②,联立①②,解得R1的阻值为R1=10 Ω,电源电压U=6 V。当滑片P在a端时,由两电表的关系变化图可知,R2两端的电压U2=4 V,电路中的电流为0.2 A,则R2的最大阻值为R2===20 Ω,滑片P滑到ab中点时,R2连入电路的阻值为R2'=10 Ω,根据串联电路的电压特点,R1和R2两端的电压同为3 V,电路中的电流为I===0.3 A,则滑动变阻器消耗的电功率为P2=U1I=3 V×0.3 A=0.9 W。
8.解:由图乙可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流。
(1)由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,此时电路中的电流:
I1====0.3 A,
R两端的电压:UR=I1R=0.3 A×20 Ω=6 V,
则R消耗的电功率:
PR=URI1=6 V×0.3 A=1.8 W。
(2)芒果重力越大,对压敏电阻的压力越大,由图丙可知,压敏电阻的阻值越小,则电路总电阻越小,电路中电流越大,当电路中电流为0.15 A时,电路总电阻:
R总===80 Ω,
由串联电路的电阻特点可知,此时压敏电阻R的阻值:
R'=R总-R0=80 Ω-20 Ω=60 Ω,
由图丙可知,此时压敏电阻受到的压力为1 N,即此装置能筛选出重力至少为1 N的芒果。
(3)由图丙可知,压力为2 N时,压敏电阻的阻值为40 Ω,由串联电路的电阻特点可知,为了筛选出重力至少为2 N的芒果,R0的阻值:
R0'=R总-R″=80 Ω-40 Ω=40 Ω>20 Ω,
因此适当增加R0的阻值可以筛选出重力至少为2 N的芒果,
所以这个同学的建议可行。
答:(1)若R与R0阻值相等,R消耗的电功率为1.8 W;
(2)此装置能筛选出重力至少为1 N的芒果;
(3)这个同学的建议可行。第2课时 额定电压与额定功率
额定电压与额定功率
1.下列几种用电器正常工作时,电功率最接近20 W的是 ( )
A.电热水器 B.台灯 C.电烤箱 D.电饭锅
2.某白炽灯铭牌上标有“220 V 100 W”的字样,关于这盏白炽灯的说法正确的是 ( )
A.该灯只能在220 V的电压下工作
B.该灯工作时的电功率一定为100 W
C.该灯正常工作时的电流为2.2 A
D.该灯正常工作时的电阻为484 Ω
3.小灯泡上标有“6 V 3 W”的字样,该小灯泡正常发光时通过灯丝的电流为 A。现将其接入10 V的电路中,为使小灯泡正常发光,应该 联一个 Ω的电阻。
实际电压与实际功率
4.显示屏滚动显示内容时,LED灯工作的个数会不停地发生变化,整个显示屏工作过程中,没发生变化的物理量是 ( )
A.插头处的电流 B.电源电压
C.整个显示屏的功率 D.整个显示屏的耗电量
5.标有“220 V 880 W”字样的电热器,当通过它的电流为3.6 A时,它的实际功率为( )
A.712.8 W B.792 W
C.880 W D.1 000 W
6.如图所示,闭合开关S,两灯泡均正常发光,则两灯泡一定具有相同的 ( )
A.电流 B.额定电压
C.实际功率 D.电阻
7.一个标着“220 V 1 100 W”字样的电炉,正常工作时电阻丝的电阻为 Ω;当其两端电压为110 V时,该电炉的实际功率为 W;当流过电炉的电流为3 A时,该电炉的实际功率为
W。(不计温度对电阻的影响)
8.在如图所示的电路中,电源电压为15 V,灯泡L上标有“10 V 0.2 A”字样,R为定值电阻。闭合开关S时,灯泡L恰好正常发光。通过计算回答:
(1)灯泡L的额定功率是多少
(2)整个电路在5 min内消耗的电能是多少
1.如图所示,在探究并联电路中电流、电压规律的实验中,闭合开关S后,发现L1比L2亮,则( )
A.通过L1的电流小于通过L2的电流
B.L1的电阻小于L2的电阻
C.L1两端电压大于L2两端电压
D.L1的实际功率小于L2的实际功率
2.小玲家有额定电压相同的电热水壶和电视机,小玲通过查看家用电器的铭牌,发现电热水壶的额定功率为2 000 W,电视机的额定功率为150 W。当电热水壶和电视机都正常工作时,下列说法中正确的是 ( )
A.通过两个用电器的电流相等
B.电热水壶两端的电压较高
C.电流通过电视机做功较快
D.相同时间内,电热水壶消耗的电能多
3.标有“PZ220—40”字样的甲灯和标有“PZ220—100”字样的乙灯,下列说法中正确的是 ( )
A.若灯丝的材料、长度相同,甲灯的灯丝比乙灯的更粗
B.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
C.若两灯串联在家庭电路中,两灯都不能正常发光,甲灯比乙灯亮
D.将乙灯接入110 V电路中,它的实际功率为20 W
4.如图是小灯泡L和定值电阻R的I-U图象,下列说法正确的是 ( )
A.小灯泡L灯丝的电阻随温度的升高而减小
B.甲是定值电阻R的图象,其阻值为10 Ω
C.若将小灯泡L和定值电阻R串联在电源电压为3 V的电路中,通过定值电阻R的电流为0.2 A
D.若将小灯泡L和定值电阻R并联在电源电压为2.5 V的电路中,小灯泡L的实际电功率为1.25 W
5.小明利用图示电能表测量家中电水壶的实际功率。由表盘信息可知,家中接入电路的用电器总功率最大不能超过 W;将其他用电器全部关闭后,把电水壶接入电路,观察到电能表指示灯在2 min内闪烁80次,则电水壶的实际功率为 W。
6.两只灯泡L1和L2分别标有“6 V 3 W”和“10 V 10 W”的字样,保证两灯泡都能安全使用(设灯丝电阻不变)。若把它们串联在电路中,两灯的实际功率之比P1∶P2= ,允许电源的最大电压是 V。
7.(科学思维)有一规格为“2.5 V 0.5 W”的小灯泡,通过它的电流随其两端电压变化的曲线如图甲所示,将它连入如图乙所示的电路中,电源电压为6 V保持不变。求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻。
(2)小灯泡正常发光时电路的总功率。
(3)当电流表的示数为0.15 A时,滑动变阻器在1 min内消耗的电能。
甲 乙
【详解答案】
课堂达标
1.B 2.D
3.0.5 串 8 解析:由小灯泡的铭牌知,小灯泡的额定电压U额=6 V,额定功率P额=3 W,由P=UI可得小灯泡正常工作时的电流:IL===0.5 A;小灯泡要正常发光,电路中的电流应为I=IL=0.5 A,小灯泡两端电压U额=6 V,已知电源电压U=10 V>6 V,则应串联一个电阻;根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得,串联电阻两端电压U0=U-U额=10 V-6 V=4 V,则由I=得,串联电阻的阻值:R0===8 Ω。
4.B 5.A 6.B
7.44 275 396 解析:电炉正常工作时电阻丝的阻值R===44 Ω;当电炉两端的电压U实=110 V时,通过电炉的电流I实===2.5 A,电炉的实际功率P实=U实I实=110 V×2.5 A=275 W;当通过电炉的电流I实'=3 A时,电炉两端的电压U实'=I实'R=3 A×44 Ω=132 V,电炉的实际功率P实'=U实'I实'=132 V×3 A=396 W。
8.解:(1)由题意可知,灯泡L的额定电压为10 V,额定电流为0.2 A,
则灯泡L的额定功率:
PL=ULIL=10 V×0.2 A=2 W。
(2)由图可知,灯泡L和电阻R串联,电流表测电路中的电流,闭合开关S时,灯泡L恰好正常发光,因串联电路中电流处处相等,则电路中的电流:
I=IL=0.2 A,
整个电路在5 min内消耗的电能:
W=UIt=15 V×0.2 A×5×60 s=900 J。
答:(1)灯泡L的额定功率为2 W;
(2)整个电路在5 min内消耗的电能是900 J。
课后提升
1.B 解析:由图知,两灯泡并联,C.并联电路各支路两端电压相等,即L1两端电压等于L2两端电压,故C错误;D.灯泡的亮度反映了其实际功率,闭合开关S后,发现L1比L2亮,说明L1的实际功率大于L2的实际功率,故D错误;A.由P=UI知,在电压相同时,实际功率大的电流大,因为L1的实际功率大于L2的实际功率,说明通过L1的电流大于通过L2的电流,故A错误;B.由I=知,在电压相同时,因为通过L1的电流大于通过L2的电流,所以L1的电阻小于L2的电阻,故B正确。
2.D 解析:ABC.当电热水壶和电视机都正常工作时,是并联在家庭电路中的,两端电压相等,且实际功率等于额定功率,电功率是表示电流做功快慢的物理量,因为电热水壶的额定功率较大,因此都正常工作时,电流通过电热水壶做功较快,根据P=UI知,电压相等时,实际功率大的电流大,则通过电热水壶的电流大,故ABC错误;D.根据公式W=Pt可知,相同时间内,实际功率大的用电器消耗的电能多,因此相同时间内,电热水壶消耗的电能比电视机消耗的电能多,故D正确。
3.C 解析:A.甲灯的电阻:R甲===1 210 Ω;乙灯的电阻:R乙===484 Ω;在灯丝的长度和材料相同的情况下,横截面积越大,电阻越小,所以乙灯的灯丝比甲灯的灯丝粗,故A错误;B.根据W=Pt可知,正常发光时灯泡消耗的电能还与通电时间有关,因此无法确定甲、乙消耗电能的大小关系,故B错误;C.若两灯串联在家庭电路中,通过两灯的电流相同,两灯都不能正常发光,灯的亮度决定于灯的实际功率,由于甲的电阻大,根据P=I2R可知,甲的实际功率大,所以甲灯比乙灯亮,故C正确;D.将乙灯接入110 V电路中,它的实际功率:P乙实===25 W,故D错误。
4.D 解析:A.小灯泡两端的电压增大时,通过小灯泡的电流增大,灯丝的温度升高,且电流增大的幅度低于电压增大的幅度,则由R=可知,灯丝温度升高,电阻变大,故A错误;B.由图可知,甲的I-U图象是正比例函数,因为电阻R是定值电阻,所以甲是定值电阻R的图象,当电阻R两端的电压为3 V时,通过该电阻的电流为0.6 A,则其阻值为R===5 Ω,故B错误;C.小灯泡L和电阻R串联在电路中,当电路中小灯泡L和定值电阻R两端电压之和为3 V时,由图象可知,此时电路中的电流为0.4 A,故C错误;D.并联电路各个支路两端的电压相等,由图象可知,将L与R并联在电压为2.5 V的电路中时,通过小灯泡L的电流为0.5 A,小灯泡的实际功率为P=U1I1=2.5 V×0.5 A=1.25 W,故D正确。
5.13 200 750 解析:由电能表参数知,家庭电路允许通过的最大电流为60 A,所以用电器接入电路的最大总功率P=UI=220 V×60 A=13 200 W。由电能表参数知,电能表指示灯闪烁80次消耗的电能W= kW·h=0.025 kW·h,电水壶的实际功率P'===0.75 kW=750 W。
6.6∶5 11 解析:L1的电阻为R1===12 Ω;L2的电阻为R2===10 Ω;两灯泡串联时,通过的电流相等,由P=I2R知,两灯的实际功率之比为====。L1的额定电流为I1===0.5 A,L2的额定电流为I2===1 A,保证两灯泡都能安全使用,故电路中允许通过的最大电流为Imax=0.5 A,则电源电压最大为U=Imax(R1+R2)=0.5 A×(12 Ω+10 Ω)=11 V。
7.解:(1)由P=知,
小灯泡正常发光时的电阻:
RL===12.5 Ω。
(2)小灯泡的额定电压为2.5 V,由图甲可知,小灯泡的额定电流为I额=0.2 A,由串联电路电流的规律知,电路中的电流I=I额=0.2 A,
则小灯泡正常发光时电路的总功率:
P总=U总I=6 V×0.2 A=1.2 W。
(3)当电流表示数为0.15 A,由图甲可知,小灯泡两端的实际电压为UL实=1.5 V,因串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和,则此时滑动变阻器两端的电压:
UR'=U-UL实=6 V-1.5 V=4.5 V,
根据W=UIt知,滑动变阻器在1 min内消耗的电能:
W=UR'I't=4.5 V×0.15 A×60 s=40.5 J。
答:(1)小灯泡正常发光时的电阻为12.5 Ω;
(2)小灯泡正常发光时电路的总功率为1.2 W;
(3)滑动变阻器在1 min内消耗的电能为40.5 J。第3节 测量小灯泡的电功率
实验:测量小灯泡的电功率
1.某同学利用如图所示的电路,测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率。下列说法错误的是 ( )
A.闭合开关前,滑片应滑到B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.实验还可得知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮
2.“伏安法测电阻”和“伏安法测小灯泡的电功率”是电学中两个重要的实验。下列说法正确的是 ( )
A.两个实验的原理相同
B.滑动变阻器在两个实验中的作用仅是保护电路
C.两个实验进行多次测量的目的不同
D.两个实验都采用了控制变量法
3.在“测量小灯泡电功率”的实验中,已知电源电压为3 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,正常发光时的电阻约为8 Ω,实验器材如图所示。
甲 乙
(1)在图甲中,请你用笔画线代替导线将电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)在连接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器的滑片应移至 (选填“A”或“B”)端;若闭合开关后,电流表指针向左偏,则故障是 。
(3)更正电路后,在某次实验中,电压表读数为1.8 V。要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端滑动。
(4)若小灯泡正常工作时,电流表读数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
4.实验室有一只标有“2.5 V”字样的灯泡,额定功率模糊不清。现欲测量其在不同电压U下的功率P,并作出灯泡的P-U2关系图线。
甲 乙
(1)除被测灯泡、电源、滑动变阻器、开关、导线外,实验中还需要用到的两个器材是 、
。
(2)请把测量电路的实验原理图甲补充完整。
(3)某同学作出灯泡的P-U2图线如图乙所示,则该灯泡的额定功率为 W,正常发光时的电阻约为 Ω(保留1位小数)。
1.下列各组仪器中,可以用来测量功率的是 ( )
①电能表和停表;②电能表和电压表;③电能表和电流表;④电流表和电压表。
A.①② B.③④ C.①④ D.②③④
2.小华按如图所示的电路图测量小灯泡的电功率,其中有:额定电压为2.5 V的小灯泡、规格为“35 Ω 1 A”的滑动变阻器等元件,检查无误后,闭合开关就直接记录了第1组数据,如下表所示,以下说法错误的是 ( )
序号 1 2 3 4 5
U/V 0.5 1.7 2.1 2.5 2.8
I/A 0.1 0.15 0.26 0.28 0.3
A.表格中第2组数据明显是错误的
B.小华所用电源电压是4 V
C.其他器材不变,若用一个定值电阻替换灯泡,就可以用来探究电流与电阻的关系
D.无论小灯泡变亮还是变暗,小灯泡两端电压变化量与通过电流变化量的比值一定等于滑动变阻器两端电压变化量与通过电流变化量的比值
3.在“测量小灯泡电功率”的实验中,小海遇到一些问题,下列说法正确的是 ( )
A.连接好电路,闭合开关后小灯泡不亮,一定是因为电路中的电流太小
B.要判断小灯泡是否正常发光,应在调节滑动变阻器的同时仔细观察小灯泡亮度
C.在不同电压下,测得小灯泡的电功率均不相同,主要是由测量误差导致的
D.通过小灯泡的电流跟它两端的电压不成正比,原因是在不同电压下小灯泡的电阻不相等
4.小华同学在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用电源电压为4.5 V、7.5 V和9 V中的一个,滑动变阻器上标有“20 Ω 2 A”字样,小灯泡标有“4.5 V”字样,小灯泡的额定功率小于1.5 W。他按图连接好电路,先将滑动变阻器的滑片移至 端,然后闭合开关S,再移动滑动变阻器的滑片P,当小灯泡正常发光时,滑动变阻器的滑片P恰好在中点上(即连入电路的电阻为10 Ω)。小华所用的电源电压为 V,小灯泡的额定功率为 W。
5.(科学探究)小明在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用额定电压为2.5 V的小灯泡,电源电压为4.5 V。
甲 乙 丙
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)当电压表示数为2.3 V时,为了让小灯泡正常发光,此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动。
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)表格是小明实验中测量的几组数据,要完成下列表中的数据测量,实验中滑动变阻器的阻值至少为 Ω。
U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.2 0.24 0.28 0.38
(5)小明打算只利用两电表中的电流表来测量另一只额定电压为2.5 V,额定电流未知的小灯泡的额定功率,他增加了一个阻值为10 Ω的定值电阻R0和两个开关,设计了如图丙所示的电路,请将电阻R0、电流表和小灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。
【详解答案】
课堂达标
1.B 2.C
3.(1)如图所示:
(2)B 电流表正、负接线柱接反了
(3)A (4)0.75
解析:(1)小灯泡正常发光时的电流约为I===0.312 5 A,因此电流表量程应选0~0.6 A,小灯泡、电流表、滑动变阻器串联接入电路,电压表并联在小灯泡的两端,且正进负出。(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片移至B端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大;闭合开关后,若电流表正、负接线柱接反了,电流表指针会向左偏。(3)电压表示数1.8 V小于小灯泡的额定电压2.5 V,要增大小灯泡两端电压,根据串联电路电压的规律,则应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器连入电路的电阻,则应将滑片向A端移动。(4)由图乙可知,电流表量程是0~0.6 A,分度值是0.02 A,电流表示数是0.3 A,则小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。
4.(1)电流表 电压表
(2)如图所示:
(3)0.9 6.9
课后提升
1.C 解析:用电压表可以测出用电器两端的电压,用电流表可以测出通过用电器的电流,由电功率公式P=UI可以求出用电器的电功率,因此用④可以测出电功率;用电能表可以测出用电器消耗的电能,用停表可以测出用电器的工作时间,由公式P=可以求出用电器的功率,因此用①可以测出电功率;用②电能表和电压表不能测出电功率,用③电能表和电流表不能测出电功率。故C正确。
2.C 解析:A.由第2组数据可知,小灯泡的电阻为R2==≈11.3 Ω,第3组小灯泡的电阻为R3==≈8.1 ΩR3,因灯丝电阻随温度的升高而增大,第3组小灯泡的电阻应该大于第2组小灯泡的电阻,而R33.D 解析:A.连接好电路,闭合开关后小灯泡不亮,可能是小灯泡短路或断路或电路中的电流太小,即实际功率太小造成的,故A错误;B.当小灯泡两端电压为额定电压时,小灯泡正常发光,因此要判断小灯泡是否正常发光,应在调节滑动变阻器的同时仔细观察电压表示数,故B错误;C.在不同电压下,通过小灯泡的电流不同,根据P=UI可知,小灯泡实际功率不同,并非由测量误差导致的,故C错误;D.在不同电压下小灯泡的实际功率不同,温度不同,灯丝的电阻随温度的升高而增大,因此通过小灯泡的电流跟它两端的电压不成正比,故D正确。
4.A 7.5 1.35 解析:闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即A端,小灯泡正常工作时的电流约为I'==≈0.33 A,故小灯泡正常发光时,电路中的电流约为I=0.33 A,由题意知,此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=10 Ω,则滑动变阻器两端电压约为U滑'=IR滑=0.33 A×10 Ω=3.3 V;由电路图可知,小灯泡L与滑动变阻器R串联,则电源电压约为U'=UL+U滑'=4.5 V+3.3 V=7.8 V;由于小灯泡的额定功率小于1.5 W,则小灯泡正常发光时的电流小于0.33 A,故电源电压要小于7.8 V;小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端有一定的电压,则电源电压要大于4.5 V,由此可知,所用的电源电压应为7.5 V。电源电压为7.5 V,小灯泡正常发光时的电压UL=4.5 V,则小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压:U滑=U-UL=7.5 V-4.5 V=3 V,电路中的电流I″===0.3 A,则小灯泡的额定功率:PL=ULI″=4.5 V×0.3 A=1.35 W。
5.(1)如图所示:
(2)右 (3)0.75 (4)17.5
(5)如图所示:
解析:(1)滑动变阻器上、下各选一个接线柱与小灯泡串联在电路中,电压表并联在小灯泡两端。(2)电压表示数为2.3 V,小于小灯泡的额定电压2.5 V,为了让小灯泡正常发光,应增大小灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故此时应将滑动变阻器的滑片向右移动。(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,其示数为0.3 A,则小灯泡的额定功率为PL=ULIL=2.5 V×0.3 A=0.75 W。(4)由表中数据可知,小灯泡两端电压最小为1.0 V,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,其两端电压为UR=U-U1=4.5 V-1 V=3.5 V,此时电路中的电流为0.2 A,则滑动变阻器的阻值为R滑===17.5 Ω。(5)若不用电压表,根据并联电路各支路两端电压相等的特点,应让小灯泡和定值电阻并联,调节滑动变阻器,使通过定值电阻的电流I满足IR0=2.5 V,则此时小灯泡两端电压就是2.5 V,所以题图中最上边框内是小灯泡,左下框内是定值电阻R0,右下框内是电流表。第4节 焦耳定律
电流的热效应
1.充电热水袋因为使用方便,保温时间长,深受人们的喜爱。充电时袋中所装水的温度升高是利用了电流的 效应;电热水袋中的温控保护装置在电路中的作用相当于 (选填“电源”“开关”或“用电器”)。
探究电流的热效应与哪些因素有关
2.如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验,实验小组同学猜想: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。
甲 乙 丙
(1)甲、乙、丙三个相同的透明容器中密封着质量相等的空气。实验中通过比较U形管内
来反映导体产生热量的多少,这里用到的实验方法是 法。
(2)探究导体产生的热量与电流大小的关系时,应选用图中 两容器及相连的U形管比较;探究导体产生的热量与电阻大小的关系时,应选用图中 两容器及相连的U形管比较。
(3)通电一段时间后,与 (选填“甲”“乙”或“丙”)容器相连的U形管中两侧液面的高度差最大。
焦耳定律
3.一台电动机正常工作时的电压为380 V,内部线圈的电阻为2 Ω,线圈中通过的电流为10 A。这台电动机工作1 s产生的热量为( )
A.3 800 J B.7 200 J C.200 J D.760 J
4.如图所示,电源电压恒定不变,电阻R1和R2分别浸没在等量红色热消失液体(温度越高,液体颜色越浅)中。通电1 min,R2的颜色比R1浅,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R1>R2 B.电压U1>U2
C.电流I15.如图所示,甲、乙两个电阻的阻值之比R甲∶R乙= ;若将甲、乙两电阻串联接在电压为3 V的电源两端,通电一段时间后,甲、乙两电阻产生的热量之比Q甲∶Q乙= 。
电热的利用和防止
6.下列事例中属于防止电热危害的是 ( )
A.电脑使用微型风扇散热 B.用电熨斗熨衣服
C.冬天用电暖器取暖 D.用电热水壶烧水
1.如图,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为20 Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3 A,电流表A2的示数为0.2 A,电路通电时间为2 min。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为4 V B.电阻R2的阻值为20 Ω
C.电路的总功率为2 W D.这段时间电流通过电阻R2产生的热量为144 J
2.小明做饭时发现:把电饼铛通过导线连接到电路里,电饼铛很快就发热把食物烤熟,而导线却几乎不热。针对这一现象,他提出了一系列有关的问题,其中最有探究价值且易于探究的是 ( )
A.电流通过电饼铛产生的热量跟哪些因素有关系
B.电流通过导体产生的热量跟导体电阻的大小有什么关系
C.电流通过导体产生的热量跟电路中电流大小有什么关系
D.电流通过导体产生的热量跟通电时间长短有什么关系
3.如图所示,电源电压恒定,定值电阻R1=5 Ω,闭合开关S,断开S1,电流表示数为0.3 A,再闭合开关S1,电流表示数为0.9 A,此时通过R2的电流为 A;电阻R1与R2两端的电压之比为 ;通电10 min,电阻R1产生的热量为 J。
4.如图甲是一只便携塑料封口机,电路原理图如图乙所示,电源电压为3 V,电热丝R的电阻为0.4 Ω,开关闭合,电热丝温度升高,这是利用电流的热效应工作的,通电2 min产生的热量为 J;若使用时总把塑料烫坏,改进的措施是 (答一种即可)。
甲 乙
5.某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图,电源电压6 V,阻值为2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是
V,2 min内电动机转化的机械能为 J。
6.(科学探究)如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
甲 乙
(1)如图甲,两个容器中的电阻丝串联的目的是使通过两个电阻丝的 相同,该装置可用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系;通电一段时间后,与 (选填“左”或“右”)侧容器相连的U形管中液面的高度差大。
(2)用U形管中液面的高度差来反映两容器内电阻丝产生热量的多少,应用的实验方法是 。
(3)采用图乙所示实验装置,可以得出结论:在电阻和通电时间相同时, 越大,产生的热量越
(选填“多”或“少”)。
(4)如果乙装置中R3发生了断路,保证通电时间相同,与断路前相比较,则左侧U形管中液面的高度差将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【详解答案】
课堂达标
1.热 开关
2.(1)液面的高度差 转换
(2)乙、丙 甲、乙
(3)甲
3.C 4.D
5.2∶1 2∶1 解析:由图可知,甲的阻值:R甲===10 Ω;乙的阻值:R乙===5 Ω;则甲、乙两个电阻的阻值之比R甲∶R乙=10 Ω∶5 Ω=2∶1。将甲、乙两电阻串联接在电压为3 V的电源两端,根据串联电路的特点可知,通过甲、乙两个电阻的电流相等,即I甲=I乙=I,通电一段时间后,甲、乙两电阻产生的热量之比:Q甲∶Q乙=I2R甲t∶I2R乙t=R甲∶R乙=2∶1。
6.A 解析:A.电脑在使用过程中产生的热量对电脑有危害,所以电脑使用微型风扇散热,这是为了防止电热危害,故A正确;BCD.电熨斗、电暖器、电热水壶都是利用电流的热效应工作的,故BCD错误。
课后提升
1.D 解析:由图可知,R1、R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量通过R2的电流。A.由I=可知,R1两端的电压:U1=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V,根据并联电路的电压特点可知,电源电压:U=U2=U1=6 V,故A错误;B.由I=可知,R2的阻值:R2===30 Ω,故B错误;C.根据并联电路的电流特点可知,干路的总电流:I=I1+I2=0.3 A+0.2 A=0.5 A,电路的总功率:P=UI=6 V×0.5 A=3 W,故C错误;D.这段时间电流通过电阻R2产生的热量:Q=R2t=(0.2 A)2×30 Ω×2×60 s=144 J,故D正确。
2.B 解析:电饼铛在使用时,电饼铛和导线串联,I电饼铛=I导线,通电时间t相同,而电饼铛和导线的电阻不同,且电饼铛产生的热量多得多,所以针对这一现象能提出的、最有探究价值且易于探究的问题是电流通过导体产生的热量与导体电阻的大小有什么关系。
3.0.6 1∶1 270 解析:由图可知,闭合开关S,断开S1,只有R1工作,通过电阻R1的电流为0.3 A,再闭合开关S1,R1、R2并联,电流表测量干路的总电流,根据并联电路的电流特点可知,通过R2的电流:I2=I-I1=0.9 A-0.3 A=0.6 A;根据并联电路的电压特点可知,电阻R1与R2两端的电压相等,即U1∶U2=1∶1;通电10 min,电阻R1产生的热量:Q=R1t=(0.3 A)2×5 Ω×10×60 s=270 J。
4.2 700 增大R的阻值(答案不唯一) 解析:电流通过电阻,因为电流的热效应,电阻发热产生热量,温度升高,实现高温封口,电热丝产生的热量为Q=I2Rt=t=×2×60 s=2 700 J;使用时总把塑料烫坏,说明电热丝产生的热量偏多,由公式Q=I2Rt=t可知,电压不变,要减小电热丝产生的热量,应增大R的阻值。
5.2 420 解析:由图可知,警灯和电动机串联,根据串联电路的电流特点可知,通过警灯的电流IL=IM=1 A;由I=可知,警灯两端的电压:UL=ILRL=1 A×2 Ω=2 V。2 min内电动机线圈产生的热量:Q=RMt=(1 A)2×0.5 Ω×2×60 s=60 J;整个电路消耗的电能为W=UIt=6 V×1 A×2×60 s=720 J;警灯消耗的电能为W'=RLt=(1 A)2×2 Ω×2×60 s=240 J;2 min内电动机转化的机械能为E=W-Q-W'=720 J-60 J-240 J=420 J。
6.(1)电流 电阻 右 (2)转换法
(3)电流 多 (4)变小
解析:(1)由图甲可知,左、右容器内的电阻丝串联,通过它们的电流和通电时间相同,两电阻阻值不同,可以探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系;由焦耳定律可知,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,所以与右侧容器相连的U形管中液面的高度差大。(2)电流通过导体产生的热量不易观察,但容器内空气温度升高时,空气体积膨胀,推动U形管中的液体移动,从而通过U形管中左右液面的高度差来显示,这是转换法。(3)由图乙可知,右边容器内的电阻丝与容器外的电阻丝并联后,再与左边容器内的电阻丝串联,左右容器内的电阻丝阻值和通电时间相同,但通过左侧电阻丝的电流比通过右侧电阻丝的电流大,由控制变量法可知,控制不变的物理量是电阻丝的阻值和通电时间,改变的物理量是通过它们的电流,故是探究电流产生的热量与电流大小的关系,多次实验,均发现左侧U形管液面高度差较大,由此得到的结论是导体电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多。(4)如果乙装置中R3发生了断路,则两容器中的电阻串联,根据串联和并联电路电阻的规律,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,保证通电时间和R1阻值相同,与断路前相比较,根据Q=I2Rt可知,左侧电阻产生的热量变少,所以左侧U形管中液面的高度差将变小。
