(共29张PPT)
第2节 电功率
第1课时 电功率 额定电压 额定功率
电功率
1.在央视春晚的相声节目《妙言趣语》中,岳云鹏说:“瓦片的瓦,里面一个千万的千,这个字念‘千瓦’。”《新华字典》中有如图所示的“瓩”,念两个音“千瓦”,它是电学里 电功率 的单位,是表示电流做功的 快慢 (选填“快慢”或“多少”)的物理量。
第1题图
电功率
快慢
2.核心素养·物理观念电功率的通用计算公式P=的变形公式有W = Pt 。若P的单位是W,t的单位是s,则电功W的单位是 J ;若P的单位是kW,t的单位是h,则电功W的单位是 kW·h 。若将电功的计算公式带入电功率通用计算公式中,则可得到电功率的专用计算公式P= UI 。
3.一盏白炽灯的电功率为105 mW,合 100 W,它表示的物理意义是 该白炽灯工作时,每秒消耗的电能是100 J 。
Pt
J
kW·h
UI
100
该白炽灯工作时,每秒消耗的电能是100 J
额定电压 额定功率
4.一个灯泡标有“220 V 100 W”字样,“220 V”表示额定电压是 220 V ,“100 W”表示额定功率是 100 W 。当实际电压略高于220 V时,实际功率 大于 100 W;当实际电压等于220 V时,实际功率 等于 100 W;当实际电压低于220 V时,实际功率 小于 100 W。
220 V
100 W
大于
等于
小于
5.某电视台记者在讲到某工厂上半年共节电5 500 kW·h的时候,手举一只理发用的电吹风说:“我手中的这只电吹风是550 W的,也就是0.55 kW,这个厂节省的电力可以带动10 000个这样的电吹风。”这位记者出现的错误是混淆了电能和 电功率 两个物理量。正确的说法可以是“这个厂节省的电力可以使这只550 W的电吹风正常工作 10 000 h”。
电功率
10 000
6.如图所示的是小灯泡L和定值电阻R的电流与电压的关系图像。现将它们并联后接在电压为2 V的电源两端,则干路中的电流是 0.8 A,小灯泡L的实际电功率是 1.2 W。
第6题图
0.8
1.2
7.【变式训练】如图所示的是一个“6 V 1.5 W”的小灯泡的电流随电压变化的关系图像,若把这样的三个小灯泡串联接在12 V的电源两端,则此时每个小灯泡的电阻为 20 Ω,实际功率为 0.8 W。
第7题图
20
0.8
8.在如图所示的电路中,电源电压为6 V,且保持不变。只闭合开关S1,电流表的示数为0.2 A;再闭合开关S2,电流表的示数变化了0.4 A,则R2的阻值为 20 Ω,闭合开关S2前后,R1消耗的电功率相差 3.2 W。
第8题图
20
3.2
9.【2024·四川】小灯泡上标有“6 V 3 W”字样,则小灯泡正常发光时的电阻为 12 Ω;若将小灯泡接在电源电压为9 V的电路中,要使小灯泡正常发光,则需要串联一个阻值为 6 Ω的定值电阻。
10.若加在某定值电阻两端的电压从6 V增加到10 V时,通过该定值电阻的电流相应变化了0.4 A,则该定值电阻的阻值是 10 Ω,它消耗的电功率的变化量是 6.4 W。
11.甲、乙两个用电器的电功率之比为2∶3,消耗的电能之比为4∶3,则工作时间之比为(D)
A.8∶9 B.9∶8 C.1∶2 D.2∶1
12
6
10
6.4
D
12.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=20 Ω,R2=30 Ω,下列说法中正确的是(B)
第12题图
A.R1、R2两端的电压之比为1∶3
B.电流表A1、A2的示数之比为3∶2
C.相同时间内,R1、R2消耗的电功率之比为3∶1
D.相同时间内,R1、R2消耗的电功之比为3∶1
B
13.如图所示的是电阻甲和乙的U-I图像,下列说法中正确的是(C)
第13题图
A.甲的电阻值保持10 Ω不变
B.乙的电阻值保持20 Ω不变
C.甲、乙并联时,当干路电流为0.3 A时,乙的功率为0.4 W
D.甲、乙串联时,当电路总电压为6 V时,甲的功率为0.6 W
C
14.创新考法·实验创新用太阳能电池(SC)和光敏电阻(LDR)组成的电路如图所示,在光照时,随着光照强度的增大,电压表的示数会明显增大,而LDR的阻值会急剧减小到几百欧姆。先在黑暗环境中闭合开关S,再开灯时(C)
第14题图
A.可能导致短路 B.LDR的阻值增大
C.LDR的功率增大 D.电流表的示数不变
C
15.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在某一端点时,电流表的示数为 0.3 A,小灯泡消耗的功率为0.9 W;当滑动变阻器的滑片P移至中点时,电压表的示数变化了2 V,此时小灯泡恰好正常发光,且消耗的功率为2 W。求:
(1)电源电压。
(2)滑动变阻器的最大阻值。
(3)在确保电路安全的情况下,此电路的功率变化范围。
第15题图
解:(1)(2)由电路图可知,闭合开关S后,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端的电压。当滑动变阻器的滑片P在某一端点时,电流表的示数为 0.3 A,小灯泡消耗的功率为 0.9 W,
此时小灯泡的电阻R===10 Ω,
小灯泡两端的电压UL=IR=0.3 A×10 Ω=3 V,
电源电压U=UL+IR滑=3 V+0.3 A×R滑。①
当滑动变阻器的滑片P移至中点时,电压表的示数变化了2 V,小灯泡消耗的功率为2 W,说明滑动变阻器接入的电阻变小,根据串联分压可知,电压表的示数变大,
此时电路中的电流I'===0.4 A,
电源电压U=U'L+I'=3 V+2 V+0.4 A×=
5 V+0.4 A×。②
由①②解得U=9 V,R滑=20 Ω。
(3)为了确保电路安全,电路电流不能超过小灯泡正常发光时的电流,
则最大电流Imax=I'=0.4 A,
电路的最大功率
Pmax=UImax=9 V×0.4 A=3.6 W,
当滑动变阻器的滑片P在最右端时,电路中的电流最小,电路的电功率最小,
则最小电流I min=I=0.3 A,
电路的最小功率P min=UI min=9 V×0.3 A=2.7 W,
此电路的功率变化范围为2.7~3.6 W。
答:(1)电源电压是9 V。
(2)滑动变阻器的最大阻值是20 Ω。
(3)在确保电路安全的情况下,此电路的功率变化范围是2.7~3.6 W。
第2课时 电功率的测量
测量电功率
1.跨学科实践·物理学与社会发展如图所示,小明正在使用一种叫电力检测仪的工具对待机状态下的电视机进行测量,根据显示屏显示的内容判断,此时测量的是待机状态下电视机的 电功率 (选填“电功”或“电功率”),该物理量的单位是 瓦 (中文名称)。
第1题图
电功率
瓦
2.为了测量一个旧电热器的电功率,小明把家里所有用电器关掉后,记录电能表的示数为2024.9。然后只让该电热器工作,15 min后电能表的示数为2025.1,该电热器工作时的电功率为 0.8 kW,若此时的电压为220 V,则通过电热器的电流为 3.64 A。
0.8
3.64
3.如图所示的是测量小灯泡的电功率的实物图,请用笔画线代替导线把实物图连接完整。该实验的原理是 P=UI ,滑动变阻器的作用是① 改变小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流 ;② 保护电路。
第3题图
P=UI
改变小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流
保护电路
4.核心素养·物理观念在物理实验中,经常要进行多次测量,其目的有两个:①为了减小误差;②为了寻找规律。(均选填“①”或“②”)
(1)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,多次测量的目的是 ② 。
(2)在“测量定值电阻的电阻”的实验中,多次测量的目的是 ① 。
(3)伏安法测小灯泡的电阻,多次测量的目的是 ② 。
(4)在“探究电流和电压的关系”的实验中,多次实验的目的是 ② 。
(5)在“探究电流和电阻的关系”的实验中,多次实验的目的是 ② 。
②
①
②
②
②
5.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为3.8 V,灯丝的电阻约为5 Ω,小明同学做该实验时连接好的电路如图所示,请指出图中存在的三处错误。
第5题图
(1) 滑动变阻器未按“一上一下”的方式接入电路。
(2) 电流表的测量范围选小了。
(3) 电压表的正、负接线柱接反了。
滑动变阻器未按“一上一下”的方式接入电路
电流表的测量范围选小了
电压表的正、负接线柱接反了
6.【2023·安徽】用图甲所示的电路测量小灯泡的电阻和电功率,电源电压为4.5 V,小灯泡L的额定电压为2.5 V。滑动变阻器的规格为“50 Ω 1.5 A”。
第6题图
(1)闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移至 b (选填“a”或“b”)端。
b
(2)正确连接电路后,闭合开关S,调节滑动变阻器进行多次测量,部分实验数据如表所示。第4次测量时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡L的电阻为 10 Ω,电功率为 0.9 W。
(3)由实验数据可以判断,小灯泡L正常发光时的电阻可能为 ② (选填“①”“②”或“③”)。
①7.60 Ω ②8.93 Ω ③10.60 Ω
序号 U/V I/A R/Ω
1 1.0 0.18 5.56
2 1.5 0.22 6.82
3 2.0 0.25 8.00
4 3.0
10
0.9
②
7.测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率。
甲 乙 丙
第7题图
(1)按照电路图甲,将图乙的实物图连接成实验电路。
(2)在电路连接过程中开关S应处于 断开 状态;闭合开关S前,要把滑动变阻器的滑片移到 最右端 (选填“最右端”或“最左端”)。
断开
最右端
(3)实验时某次电压表的示数为2.20V,对应电流表的示数如图丙所示,则小灯泡此时的功率为 0.528 W。要想测出小灯泡的额定电功率,接下来的操作是 将滑动变阻器的滑片向左移动,使小灯泡两端的电压为2.5V。
0.528
将滑动变阻器的滑片向左移动,使小灯泡两端的电压为2.5V
8.核心素养·科学探究如图所示,小组同学在做“测量小灯泡的电功率”实验,小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻为10 Ω左右。
第8题图
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。
(2)正确连接电路后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表的指针几乎不动,电压表的示数接近3 V且保持不变。为排除故障,小明检查了开关并拧紧两端接线柱,小芳则将小灯泡与灯座拧紧。若电路中只有一处故障,则 小芳 (选填“小明”或“小芳”)排除故障的操作是正确的。
(3)排除故障后重新闭合开关S,改变滑动变阻器的滑片的位置,他们根据测量数据画出了通过灯丝的电流与其两端的电压关系的图像,如图乙所示。根据图像可得,小灯泡的额定功率为 0.625 W。研究发现,通过灯丝的电流与其两端的电压不成正比,原因是 小灯泡灯丝的阻值和温度有关。
小芳
0.625
小灯泡灯丝的阻值和温度有关
(4)在测量小灯泡的电功率的过程中,电流表坏了,他们找来一个阻值合适的定值电阻R0,设计了如图丙所示的电路,操作步骤如下:
①断开开关S1,闭合开关S2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数等于小灯泡的额定电压U额。
② 保持滑动变阻器的滑片的位置不变 ,断开开关S2,闭合开关S1,记下此时电压表的示数为U。
③小灯泡额定功率的表达式P额= U额 (用U额、U和R0表示)。
保持滑动变阻器的滑片的位置不变
U额(共15张PPT)
第4节 焦耳定律
电流的热效应
1.电流通过导体时,电能转化为内能的现象,被称为电流的热效应。从能量转化的角度分析,电热驱蚊器工作时把电能转化为 内能 。
2.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接电炉的导线不怎么热,主要是因为(D)
A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
B.导线的绝缘皮隔热
C.导线散热比电阻丝散热快
D.导线的电阻远小于电阻丝的电阻,导线上产生的热量很少
内能
D
焦耳定律
3.【2024·合肥蜀山区一模】如图甲所示的是新型取暖器件——电热膜,它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜上制成的,其结构如图乙所示。已知电热膜的电阻为550 Ω,电热膜正常工作1 min产生的热量为 5 280 J。
第3题图
5 280
4.【2020·安徽】在如图所示的电路中,电源电压U=9 V,电阻R1=20 Ω,R2=10 Ω,则通电1 min该电路产生的热量为 162 J。
第4题图
162
电热的利用与防止
5.跨学科实践·物理学与社会发展如图所示,皮影艺人与时俱进,用电灯代替油灯作光源进行皮影戏表演。电灯工作一段时间后发烫,这是因为电流具有 热 效应。而与电灯连接的导线却凉凉的,这是因为灯丝的电阻 大于 导线的电阻,经过灯丝的电流 等于 导线的电流,所以灯丝产生的热量远多于导线。(后两空均选填“大于”“小于”或“等于”)
第5题图
热
大于
等于
6.当温度降低到一定程度时,某些物质的电阻会变为零,这种现象叫超导。常温下超导体的应用有着十分诱人的前景。下列电路元件可用超导体制作的是(B)
A.电阻箱的电阻丝 B.电动机的线圈
C.电炉的电热丝 D.白炽灯泡的灯丝
B
7.【2023·安徽】在某汽车尾部的挡风玻璃上,有一种电加热除雾装置,它由5根阻值均为12 Ω的电阻丝并联而成,其简化结构如图所示。该装置与12 V的汽车电池接通工作1 min,产生的总热量为 3 600 J。
第7题图
3 600
8.【2019·安徽】在如图所示的电路中,U=12V,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω。当断开开关S2,闭合开关S1时,电阻R1消耗的电功率为 8.64 W;当开关S1、S2都闭合时,6 s内电流通过R2产生的热量为 32 J。
第8题图
8.64
32
9.甲、乙两段导体的电阻之比为1∶2,通过两导体的电流之比为2∶1,在相同的时间内,甲、乙两段导体产生的热量之比是(A)
A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.4∶1
A
10.小明利用如图所示的实验装置做“探究导体产生的热量与电阻大小的关系”实验。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。
第10题图
(1)实验中煤油吸热的多少是通过 温度计的示数 (选填“温度计的示数”或“加热时间”)来反映的。
温度计的示数
(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小明选用煤油而不用水做实验,是因为煤油的比热容 小于 (选填“大于”或“小于”)水的比热容。
(3)通电一定时间后,乙瓶中的温度计的示数升高得快,由此得出的实验结论是 在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,产生的热量越多。
(4)该实验中用到的研究物理问题的方法是 控制变量法和转换法 。
小于
在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,产生的热量越多
控制变量法和转换法
11.【2023·安徽】为估测一个电热水壶烧水时的电功率,小林在壶中装入质量为1 kg的水,接入家庭电路中,通电加热210 s,水温从20 ℃上升到70 ℃。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)求该过程中水吸收的热量。
(2)若电流产生的热量全部被水吸收,请通过计算估测该电热水壶的电功率。
解:(1)水吸收的热量Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(70 ℃-20 ℃)=2.1×105 J。
(2)若电热水壶产生的热量全部被水吸收,则W=Q吸=2.1×105 J,
电热水壶的电功率P===1 000 W。
(3)用上述方案估测出的电功率与实际功率相比偏大还是偏小 简要说明原因。
(3)因为在加热的实际过程中是有热量损失的,例如:容器吸热、周围空气吸热等,所以第(2)问估测出的电功率与实际功率相比偏小。
答:(1)该过程中水吸收的热量为2.1×105 J。
(2)若电流产生的热量全部被水吸收,则该电热水壶的电功率是1 000 W。
(3)第(2)问估测出的电功率与实际功率相比偏小,因为在加热的实际过程中是有热量损失的。
12.一般家用电饭锅工作时有两种状态,分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状态。如图所示的是该种电饭锅的电路原理图,图中R1是一个电阻,R2是加热用的电阻丝,U为电源电压(R1、R2的阻值不随温度变化)。
(1)请分析论证:当开关S闭合时,电饭锅处于加热状态。
(2)要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的,求的值。
第12题图
解:(1)当开关S闭合时,电阻R1被短路,电路的功率;当开关S断开时,电阻R1、R2串联,电路的功率。因为,且加热的功率应该大于保温的功率,所以当开关S闭合时,电饭锅处于加热状态。
(2)由(1)可知,R2在加热时的功率为,R2在保温时的功率,因为=,联立解得=2。
答:(2)的值是2。(共16张PPT)
第十八章 电功率
滚动训练
一、填空题(每空3分,共21分)
1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,其中R1=20 Ω。闭合开关S后,电流表A1的示数为0.5 A,电流表A2的示数为0.2 A,通电5 min,电阻R2上产生的热量为 360 J。
第1题图
2.教室里有四盏日光灯,每盏日光灯的额定功率为 40W。为了节能,换成四盏10W的LED灯,按每晚照明2 h算,每晚可节约电能 0.24 kW·h。
360
0.24
3.在如图所示的电路中,小灯泡L1、L2串联接在9 V 的电源两端,小灯泡L1标有“6 V 6 W”字样,小灯泡L2标有“6 V 3 W”字样。闭合开关S,小灯泡L21 min消耗的电能是 180 J。(不计温度对灯泡电阻的影响)
第3题图
180
4.小灯泡L(其电阻随温度变化)和定值电阻R的电流与其两端的电压关系如图所示。若将小灯泡L和定值电阻R串联接在电压为 6 V 的电源两端,则闭合开关通电5 min,定值电阻R消耗的电能为 240 J。
第4题图
240
5.某电能表的表盘上标有“1600 imp/(kW·h)”字样,将铭牌上标有“220V 1210 W”字样的电热水器接在家庭电路中,只让它单独工作6min,这段时间内电能表的指示灯闪烁了160次,则该电热水器在上述时间内实际消耗的电能为 0.1 kW·h,实际功率为 1 000 W,该电路的实际电压为 200 V。
0.1
1 000
200
二、选择题(每小题4分,共16分)
6.一个标有“220 V 1 100 W”字样的电热器,当通过它的电流为4 A时,它的实际功率为(B)
A.176 W B.704 W
C.880 W D.1 100 W
B
7.有两个灯泡L1、L2,分别标有“220 V 100 W”和“220 V 40 W”字样。若不考虑温度对灯丝电阻的影响,则下列说法中正确的是(C)
A.两个灯泡正常发光时,灯泡L1的电阻较大
B.将两个灯泡并联接入220 V的电路,灯泡L1、L2的功率之比是2:5
C.将两个灯泡串联接入220 V的电路,灯泡L2更亮
D.两个灯泡正常发光时,灯泡L1消耗的电能比灯泡L2消耗的电能多
C
8.如图所示,导体甲、乙由同种材料制成且长度相等,但甲比乙的横截面积大。闭合开关后,下列说法中正确的是(C)
第8题图
A.在相同时间内,电流通过导体甲、乙做的功W甲>W乙
B.在相同时间内,电流通过导体甲、乙做的功W甲=W乙
C.在相同时间内,电流通过导体甲、乙做的功W甲D.无法比较电流通过导体甲、乙时所做功的大小
C
9.【2024·合肥新站区一模】某学习小组把装满盐水的气球连接在如图所示的电路中。闭合开关,用手向相反的方向拉扯连接气球的导线,使气球变长(盐水与导线充分接触且气球不破裂),对这一过程进行分析,下列说法中正确的是(C)
A.小灯泡变得更亮
B.无论怎样拉动,电压表的示数都不变
C.电压表与电流表的示数的比值变大
D.电路消耗的总功率变大
C
三、实验题(每空3分,共24分)
10.小青在做“测量小灯泡的额定功率”实验,选用的小灯泡标有“2.5 V”字样。
第10题图
(1)如图甲所示的是小青测量小灯泡额定功率的不完整的实物电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)连接好电路前,应把滑动变阻器的滑片移到 B (选填“A”或“B”)端;闭合开关后,小青发现小灯泡没有发光,但电流表有示数,接下来应进行的操作是 C (填字母)。
A.更换小灯泡
B.检查开关是否闭合
C.移动滑动变阻器的滑片
D.检查电压表是否断路
(3)实验时,电压表的示数如图乙所示,则应将滑动变阻器的滑片向 A (选填“A”或“B”)端移到某一位置,才能使小灯泡正常工作。若正常工作时电流表的示数为0.5 A,则小灯泡的额定功率为 1.25 W。
B
C
A
1.25
11.如图所示是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”实验的装置。
第11题图
(1)如图甲所示,在两个密闭容器中装有质量相等的空气,并各放置一根阻值不同的电阻丝R1、R2,此装置可研究电流产生的热量与 电阻 的关系。
电阻
(2)如图乙所示,两密闭容器中的电阻丝R3、R4的阻值相等,在其中一容器外部并联一个阻值相同的电阻丝R5,若图乙中两U形管内液面上升高度相同,则故障可能是 R5断路 。排除故障后通电相同时间,发现左侧U形管内液面上升较高,这表明:在电阻和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)为了使如图乙所示的实验中两侧U形管液面的高度差更明显,可将空气盒外电阻丝R5换为阻值 小于 (选填“大于”或“小于”)5 Ω的电阻丝。
R5断路
小于
四、计算题(共9分)
12.在如图所示的电路中,电源电压为8 V且保持不变,小灯泡L上标有“6 V 3 W”字样。求:
(1)小灯泡L正常发光时的电流和电阻。
(2)闭合开关S,移动滑动变阻器R的滑片P,使小灯泡L正常发光,此时滑动变阻器R接入电路中的电阻和电路消耗的总功率。
第12题图
解:(1)小灯泡L正常发光时的电流I额===0.5 A,
电阻RL===12 Ω。(4分)
(2)由图可知,小灯泡L和滑动变阻器R串联,电压表测小灯泡L两端的电压。移动滑动变阻器R的滑片P,使小灯泡L正常发光,此时小灯泡L两端的电压U额=6 V,
电路中的电流等于小灯泡L的额定电流,I=I额=0.5 A,
根据串联电路的电压规律,滑动变阻器R两端的电压U滑=U-U额=8 V-6 V=2 V,
滑动变阻器R接入电路中的电阻R滑===4 Ω,
电路消耗的总功率P=UI=8 V×0.5 A=4 W。(5分)
答:(1)小灯泡L正常发光时的电流为0.5 A,电阻是12 Ω。
(2)此时滑动变阻器R接入电路中的电阻为4 Ω,电路消耗的总功率为4 W。(共14张PPT)
第3节 跨学科实践 为家庭节约用电提建议
1.阅读短文,回答问题。
第四代电光源——LED
如图甲所示的是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯,它们的主要部分是高亮度发光二极管,这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成,具有光效高、寿命长、安全环保等优点,是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯之后新兴的第四代电光源。如图乙所示的是LED的实物及符号。
二极管具有单向导电性,使用时必须将它的正极与电源正极相连,二极管才能处于导通状态,否则处于截止状态。利用如图丙所示的电路可以研究发光二极管的工作特性。把一个额定电压为3 V的LED接入该电路中,电源电压为4.5 V,且保持不变,闭合开关S,LED即处于导通状态。调节滑动变阻器的滑片P,改变LED两端的电压和电路中的电流,记录多组电压、电流值,可以得到电流表与电压表的示数关系,如图丁所示。
第1题图
(1)LED主要由 半导体 (选填“导体”“半导体”或“超导体”)材料制成。它之所以节能,被称为冷光源,是因为电热转换时损耗的能量较白炽灯 低 (选填“高”或“低”)。
半导体
低
(2)如图丙所示,闭合开关S,滑动变阻器接入电路的阻值调为 75 Ω时,LED刚好正常发光;断开开关S,改变电源的正、负极后再闭合开关S,则LED 不能 (选填“能”或“不能”)发光。
(3)某个家庭原来全部用白炽灯照明,平均每月的照明用电为10 kW·h,现全部改用LED灯,相同情况下可节能约70%,则每月可节省的电能为 7 kW·h。若每月节省的这些能量全部被水吸收,则标准大气压下,可将 100 kg的水由40 ℃恰好加热至沸腾。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
75
不能
7
100
2.阅读短文,回答问题。
LED灯制冷片
LED灯相对于传统光源具有体积小、光效高、节约能源、使用寿命长等优点,已成为人们照明的首选产品。
研究表明,利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应,将LED灯和半导体制冷片接触,当制冷片和直流电源连接成通路时,就可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种,如图甲所示的是一个半导体制冷单元的原理图,P型半导体和N型半导体的上端与铜片A连接,下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端,此时电路的电流方向是从N型半导体经铜片A流向P型半导体,铜片A会从空气中吸收热量,铜片B会向空气中放出热量。反之,改变直流电源的正负极,铜片B会从空气中吸收热量,铜片A会向空气中放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时,电荷移动的方向与电流的方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量,当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量,从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现,改变半导体制冷片两端的电压,得到的LED灯的平均温度随时间变化的图像如图乙所示。
(1)LED灯发光时,除了将电能转化为光能外,还转化为 内 能。
(2)为了延长LED灯的使用寿命,应该将LED灯和图甲的铜片 A (选填“A”或“B”)紧密接触。
(3)图甲中,电荷的能量在N型半导体 高于 (选填“高于”或“低于”)P型半导体。
内
A
高于
(4)根据制冷片在不同电压下LED灯的温度随时间变化的图像,下列说法中错误的是 B (填字母)。
A.使用半导体制冷片后,不同电压下LED灯的温度均有所下降
B.加在半导体制冷片两端的电压越高,冷却效果越好
C.加在半导体制冷片两端的电压为5 V时,冷却效果最好
D.加在半导体制冷片两端的电压为6 V时的冷却效果比7 V好,比8 V差
B
3.阅读短文,回答问题。
1879年,爱迪生发明了白炽灯,从此人类开启了崭新的“光明时代”。白炽灯的灯丝是由熔点为3 410 ℃的金属钨制作的,其灯丝发光时的温度可达2 000 ℃。为防止灯丝在高温下氧化,在制作灯泡时要抽真空。在制作大功率灯泡时,还要在灯泡内充入稀有气体氖等,目的是防止灯丝在高温下升华。白炽灯的寿命一般在1 000 h左右,白炽灯工作时将大量的电能转化为内能,只有大约5%的电能转为光能。白炽灯的使用寿命短、发光效率低,废弃的灯泡对环境也会造成污染,因此我国在2017年停止销售白炽灯泡。
进入21世纪,LED灯成为照明舞台上新的主角。LED又叫发光二极管,发光二极管只是二极管中的一种,二极管的电路图符号是“”,当电流从二极管的正极(+)流进二极管时,二极管导通;而电流从二极管的负极(-)流入时,二极管断路,不会有电流通过二极管。LED灯的寿命较长,大约是荧光灯的10倍或白炽灯的100倍,照明效果更加稳定。LED灯发光时没有红外线和紫外线,废弃的LED灯可回收,没有污染,可以安全触摸,是安全、环保的照明光源。
(1)为了探究发光二极管的导电性,连接了如图甲、图乙所示的两个电路,在没有电路故障时,闭合开关,能点亮灯泡和发光二极管的是图 乙 (选填“甲”或“乙”)。
第3题图
乙
(2)将标有“220 V 15 W”的LED灯和“220 V 15 W”的白炽灯分别接入电压为220 V的家庭电路中,发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度。下列说法中正确的是 C (填字母)。
A.通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流
B.LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率
C.相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能
(3)4 W的LED灯和40 W的白炽灯正常发光时亮度相同。学校为了节约能源,将教室内的照明灯由20盏40 W的白炽灯全部换成等量4 W的LED灯。假设每天照明5 h,使用LED灯后,每个教室每月(30天)可以节约电能 108 kW·h。
C
108(共20张PPT)
第十八章 电功率 章末复习
1.电功、电功率与焦耳定律
2.串、并联电路中的电功和电功率
混淆电能和电功率
1.商场中,卖微波炉的售货员和顾客小洋就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说:微波炉很省电,用它加热食物花不了多少电费。小洋说:微波炉很费电,他家的微波炉一开,电能表的指示灯就闪烁得飞快。上述争论中涉及的两个概念是(C)
A.电压和电流 B.电功率和电流
C.电能和电功率 D.电能和电功
C
不理解电功率的概念
2.关于电功、电能和电功率,下列说法中错误的是(D)
A.千瓦时是电功的单位,千瓦是电功率的单位
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量
C.单位时间内电流做功越多,电功率就越大
D.用电器消耗的电能越多,电功率就越大
混淆额定功率和实际功率
3.把甲灯“220 V 40 W”和乙灯“220 V 15 W”并联接在220 V电路中,较亮的是 甲 灯;若串联接在220 V电路中,则较亮的是 乙 灯。(均选填“甲”或“乙”)
D
甲
乙
公式有一定的适用范围
4.某品牌电风扇接在电压为6 V的电路中,通过的电流为0.5 A,电阻为1 Ω,通电时间为10 s,则这段时间内电风扇消耗的电能为 30 J,产生的热量为 2.5 J。
30
2.5
不会电路分析
5.如图所示的是电热器功率调节常见的两种电路。在图甲中,高温挡功率P1= + ,低温挡功率P2= 。在图乙中,高温挡功率P3= ,低温挡功率P4= 。
第5题图
+
ΔP≠ΔUΔI
6.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0.1 A,则该电阻的电功率变化了(A)
A.1.6 W B.4.0 W C.0.4 W D.3.4 W
A
来源教材的图片
1.[沪粤九物上P96图15-1-1(a)改编]如图所示,夜晚用电照明时,发生的能量转化是 电能转化为光能。
第1题图
电能转化为光能
2.(人教九物全P121图18.4-3改编)如图所示的实验是在探究电流通过导体产生的热量与 电流 的关系。通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更 多 (选填“多”或“少”)。
第2题图
电流
多
3.[沪粤九物上P100图15-2-1(a)改编]如图所示的节能灯正常工作时,通过它的电流是 0.032 A。(结果保留三位小数)
第3题图
0.032
4.(沪粤九物上P105图15-3-2改编)如图所示的是“测定额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率”的实验电路图。电源电压保持不变,闭合开关S,电压表的示数为2.6V。现要测定小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 右 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表的示数为 2.5 V;若此时电流表的示数为0.4A,则小灯泡的额定功率为 1 W。
第4题图
右
2.5
1
来源教材的变式
5.(沪科九物全P121T4改编)电路中有一用电器,其两端的电压是6V,通过它的电流是200 mA,5min内电流做的功是(B)
A.6J B.360J C.6000 J D.3.6×105J
6.(沪科九物全P126T6改编)把标有“220V 40W”和“220V 25W”字样的甲、乙两盏灯串联接在220V的电源上。下列说法中正确的是(C)
A.两盏灯的总功率等于65W
B.甲灯两端的电压大于乙灯两端的电压
C.两盏灯的总功率小于25W
D.乙灯消耗的功率小于甲灯消耗的功率
B
C
7.(沪科九物全P130T3改编)在相同时间内,电热丝甲比电热丝乙放出的热量多,则(C)
A.甲的电阻一定比乙的电阻大
B.甲两端的电压一定比乙两端的电压大
C.甲消耗的电功率一定比乙消耗的电功率大
D.通过甲的电流一定比通过乙的电流大
C
8.(北师九物全P117T1改编)关于电功和电功率,下列说法中正确的是(D)
A.用电器消耗的电能越多,电功率越大
B.用电器消耗电能的时间越短,电功率越大
C.用电器消耗的电能越多,用的时间越长,电功率越大
D.相同时间内,用电器消耗的电能越多,电功率越大
D
来源教材的实验探究
9.(北师九物全P116学生实验改编)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,提供的器材有:铭牌上仅能看清标有“0.3A”字样的小灯泡、电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
第9题图
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最 左 (选填“左”或“右”)端;闭合开关,小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障可能是 小灯泡(或电压表)短路 。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为0.3A,此时电压表的示数如图乙所示,为 2.5 V,小灯泡的额定功率为 0.75 W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,同学们又把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的四分之一。出现这种现象的原因是 小灯泡的电阻随温度的变化而变化。
左
小灯泡(或电压表)短路
2.5
0.75
小灯泡的电阻随温度的变化而变化
来源教材的计算
10.(沪科九物全P130T5改编)在如图所示的电路中,电阻R=20 Ω。通电1 min,电阻R产生的热量是4 800 J。求:
(1)通过电阻R的电流。
(2)当通过电阻R的电流增大1倍时,在相同的时间内电阻R产生的热量。
第10题图
解:(1)由焦耳定律Q=I2Rt可得,I1===2 A。
(2)由题意可知,I2=2I1=4 A,
相同时间内电阻R产生的热量Q=Rt=(4 A)2×20 Ω×60 s=1.92×104 J
答:(1)通过电阻R的电流是2 A。
(2)相同的时间内电阻R产生的热量是1.92×104 J。(共15张PPT)
第十八章 电功率
第1节 电能 电功
电能
1.核心素养·物理观念用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流通过电风扇,在一段时间内产生的机械能是800 J,产生的内能是200 J,则在这段时间内消耗的电能是 1 000 J。
2.月初某同学家的电能表的示数是273.2,正常供电30天后,电能表的示数为294.2,则该同学家本月用电 21 kW·h,合 7.56×107 J。
1 000
21
7.56×107
3.关于能量的转化,下列说法中错误的是(A)
A.蓄电池充电时主要把化学能转化为内能
B.吸尘器工作时主要电能转化为机械能
C.电饭锅工作时把电能转化为内能
D.洗衣机工作时主要把电能转化为机械能
A
电功
4.某电阻丝两端的电压为10 V,通过的电流为1 A,通电1 min,电流通过该电阻丝做的功为 600 J。
5.【变式训练】【2024·四川】如今,我国电动汽车的多项技术已领跑世界。某型号国产电动汽车的电池容量为200 A·h,额定电压为400 V,充满电后,它储存了 2.88×108 J的能量,合 80 kW·h。
600
2.88×108
80
6.小明对家中某一天晚上的用电情况进行测试。测试前,家中电能表的示数如图甲所示;测试后,电能表的示数如图乙所示,测试期间小明家消耗电能 4.8 kW·h。若以每度电0.5元计算,则应缴电费 2.4 元。
第6题图
4.8
2.4
7.【2024·定远二模】在如图所示的电路中,电源电压为2 V,且保持不变,R1的阻值为10 Ω,R2的阻值为20 Ω。闭合开关S,通电50 s,整个电路消耗的电能为 30 J。
第7题图
30
8.【2022·安徽改编】如图所示,电源电压保持3 V不变,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω。闭合开关S,则通电100 s,电阻R1消耗的电能为 10 J。
第8题图
10
9.甲、乙两个用电器的电压之比为5∶4,电流之比为 1∶2,通电时间之比为2∶1,则这两个用电器消耗的电能之比为(C)
A.4∶5 B.5∶1
C.5∶4 D.5∶8
C
10.核心素养·科学态度与责任电视机处于待机状态时是否还在消耗电能呢 为解开这个疑惑,李雷同学设计了如下方案进行探究:让电视机处于待机状态,然后拔掉其他所有用电器的电源插头或关掉开关,记下时间和家中电能表的示数;去爷爷家住了3天后回到家中,再记下此时的时间和电能表的示数。记录数据如表所示:
(1)李雷外出这段时间里,他家的电视机消耗的电能是多少
时间 电能表的示数/(kW·h)
5月2日上午11:00 268.5
5月5日上午9:00 269.2
(2)某市人口共计约480万,估计有近60万台电视机。假设平均每台电视机每天处于待机状态 15 h,待机消耗的电能与李雷家的
电视机相同,则每月(按30天计)共浪费的电能约为多少
(3)要显著降低电视机这种不正常的电能消耗,你认为应该采取什么措施
解:(1)根据电能表的示数的变化,这段时间内电视机消耗的电能
269.2 kW·h-268.5 kW·h=0.7 kW·h。
(2)共浪费的电能×6×105×15 h×30=2.7×106 kW·h。
(3)关机时要断开电视机的电源开关。
答:(1)他家的电视机消耗的电能是 0.7 kW·h。
(2)每月(按30天计)共浪费的电能约为2.7×106 kW·h。
11.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻 R1=30 Ω,R2=10 Ω。当闭合开关S、 S1,断开开关S2时,电流表的示数为 0.4 A。求:
(1)电源电压。
第11题图
解:(1)当闭合开关S、S1,断开开关S2时,电路为电阻R1的简单电路,电流表测通过R1的电流,由可得,电源电压
U =I1R1=0.4 A×30 Ω=12 V。
(2)当闭合开关S、S2,断开开关 S1时,电流表的示数。
(3)当闭合开关S、S1、S2时,通电 100 s,整个电路消耗的电能。
(2)当闭合开关S、S2,断开开关S1时,电路为R2的简单电路,电流表测通过R2的电流,则电流表的示数 I2===1.2 A。
(3)当闭合开关S、S1、S2时,电阻R1、R2并联,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以通过电阻R1、R2的电流不变,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流I=I1+I2=0.4 A+1.2 A=1.6 A,通电100 s,整个电路消耗的电能W=UIt=12 V×1.6 A×100 s=1 920 J。
答:(1)电源电压是12 V。
(2)当闭合开关S、S2,断开开关 S1时,电流表的示数是 1.2 A。
(3)当闭合开关S、S1、S2 时,通电 100 s,整个电路消耗的电能是1 920 J。
12.在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时,同学们设计了甲、乙、丙三个电路,如图所示。
第12题图
(1)经过讨论,认为不应该选择图甲所示的电路,原因是 无法使用控制变量法。
(2)为探究电流做功与电压的关系,应该选择图 丙 所示的电路。
无法使用控制变量法
丙
(3)利用图丙所示的电路研究某问题,当闭合开关S后,发现两个小灯泡都不发光,电压表V1有示数,电压表V2无示数,则电路发生的故障可能是 小灯泡L1断路 。
小灯泡L1断路
