第二节 电流做功的快慢
第1课时 电功率
知识点1 电功率
1.有甲、乙两个用电器,工作时电功率分别为100 W和60 W。那么工作相同时间, 甲 做的电功较多;做同样多的功, 乙 ( 均选填“甲”或“乙” )用的时间较长。?
2.关于电功和电功率,下列说法正确的是( D )
A.电功率的大小决定于电流做功的多少
B.电功与电功率都表示电能转化为其他形式的能的多少
C.电功与电功率都表示电能转化为其他形式能的快慢
D.电功率表示用电器在单位时间内所消耗的电能
3.如图所示的家用电器中,正常工作时电功率最接近1200 W的是( C )
知识点2 电功率的简单计算
4.某用电器工作10 min,消耗电能1.8×106 J,该用电器的电功率为 3000 W。?
5.如图是通过定值电阻R的电流I随电阻两端电压U变化的图像,请根据图像算出:定值电阻R的阻值为 5 Ω;当它两端电压为3 V时,其电功率P为 1.8 W。?
6.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向b端移动的过程中,下列说法不正确的是( B )
A.电流表的示数变小
B.电阻R1消耗的电功率变大
C.电压表的示数变小
D.电路消耗的总功率变小
7.( 怀化中考 )电阻R1=12 Ω,R2=4 Ω并联在同一电路中,则它们两端的电压之比为U1∶U2= 1∶1 ,电流之比I1∶I2= 1∶3 ,功率之比P1∶P2= 1∶3 。?
8.一台电视机的机顶盒的待机功率约为9 W,平均每天的待机时间以10 h计算,那么它处于待机的状态下,30天消耗的电能约为 9.72×106 J,合 2.7 kW·h。?
9.小刚家的电能表如图所示,则他家同时使用的用电器总功率不能超过 2200 W。?
10.( 重庆中考 )如图所示的电路中,R1、R2为定值电阻,其中R1=10 Ω,当闭合开关S1时,电流表示数为0.4 A,则电源电压为 4 V,当同时闭合开关S1、S2时电流表的示数增大为1.2 A,则R2消耗的电功率为 3.2 W。?
11.小华用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”,闭合开关S时,发现电压表有示数,但电流表无示数,请你帮他分析电路故障可能是 R1断路 ;排除故障后,在移动滑片的过程中,观察电压表示数从2 V到4 V,电流表的示数变化了0.2 A,则电阻R1为 10 Ω,R1变化的功率为 1.2 W。?
12.定值电阻R1和小灯泡R2的I-U图像如图所示。若将R1和R2串联后接在8 V的电源两端,则R1与R2的电功率之比为( D )
A.1∶2 B.1∶3
C.2∶3 D.3∶5
13.( 泰安中考 )如图所示,电源电压保持6 V不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻R1的规格为“10 Ω 0.5 A”,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动过程中,下列说法正确的是( A )
①电阻R1消耗电功率允许的变化范围为0.4 W~0.9 W ②电流表示数允许的变化范围为0.2 A~0.5 A ③滑动变阻器R2允许接入电路阻值的变化范围为10 Ω~20 Ω ④电路消耗总功率允许的变化范围为1.8 W~3 W
A.只有①和③ B.只有①和④
C.只有②和③ D.只有②和④
14.( 嘉兴中考 )在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如下所示的三个电路图:
( 1 )你认为图 乙 电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是
乙是串联电路,能控制电流相等 ;?
( 2 )小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是 电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮 。?
15.( 吉林中考 )如图所示电路中,电阻R1的阻值是20 Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3 A,电流表A的示数为0.5 A。求:
( 1 )电源电压;
( 2 )电阻R2的电功率。
解:( 1 )由题图可知,R1、R2并联,电流表A1测通过R1的电流,电流表A测干路电流,由欧姆定律可得,电源电压
U=U1=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V
( 2 )I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A
由P=UI可得,电阻R2的电功率
P2=U2I2=6 V×0.2 A=1.2 W
16.( 济宁中考 )将电阻R1、R2串联后接在电路中,如图所示。在a、b间接一根导线时,电路中的电功率将变为原来的4倍;在a、b间接电压表时,其示数为3 V;在a、b间接电流表时,其示数为1 A。求:
( 1 )电压U;
( 2 )R1的阻值;
( 3 )电路的总功率。
第2课时 额定功率与实际功率
知识点1 额定功率与实际功率
1.一盏节能灯标有“220 V 11 W”的字样,它的额定功率为 11 W,这盏灯正常工作时通过的电流是 0.05 A,用这盏灯代替“100 W”的白炽灯照明,正常工作10 h可节约电能 0.89 kW·h。?
2.分别将标有“6 V 6 W”字样的灯L1和“6 V 3 W”字样的灯L2并联在6 V的电源上,则实际功率较大的是灯 L1 ( 选填“L1”或“L2” ),电路中干路电流是 1.5 A。?
3.标有“220 V 100 W”字样的家用电器正常工作时的电功率( C )
A.大于100 W B.小于100 W
C.等于100 W D.等于220 W
4.关于用电器的额定功率和实际功率,下列说法正确的是( A )
A.用电器的实际功率会随所加电压的改变而改变
B.用电器的额定功率会随所加电压的改变而改变
C.额定功率大的用电器,其实际功率一定大
D.实际功率大的用电器,其额定功率一定大
知识点2 实际功率的计算
5.标有“220 V 100 W”字样的白炽灯接在110 V电源上时的实际电功率是 25 W。?
6.将标有“1 A 6 W”的灯L1和标有“2 A 6 W”的灯L2串联接在某电路中,为了让其中一盏灯正常发光,另一盏灯不超过它的额定功率,则电路中允许通过的最大电流为 1 A,电路的总功率为 7.5 W。?
7.把断了的白炽灯的灯丝搭接起来,重新接入家庭电路中使用,搭接后灯泡的实际功率比搭接前的功率 大 ( 选填“小”或“大” )。?
8.( 云南中考 )LED灯具有节能、环保的特点,一个“220 V 8.5 W”的LED灯与一个“220 V 60 W”的白炽灯亮度相当。若一个“220 V 8.5 W”的LED灯每天正常工作4 h,30天消耗的电能是 1.02 度,这些电能可供“220 V 60 W”的白炽灯正常工作 17 h。?
9.( 南充中考 )如图甲所示,电源电压一定,滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端时,灯泡L的U-I图像如图乙所示,当通过灯的电流为1 A时,灯正常发光,则灯的额定功率为 8 W和滑动变阻器的最大值为 11 Ω。?
10.( 达州中考 )如图所示的电路,当S1、S2都闭合时,R1的电功率为25 W,当把S2断开时,R1的电功率为4 W,则此时R2的电功率为 6 W。?
11.( 泸州中考 )小明家有额定电压相同的微波炉和电视机各一台,按照每度电0.55元的计费标准,将这两个用电器正常工作1 h所用的电费绘制成了如图所示的柱状图,对小明家的这两个用电器,下列判断正确的是( C )
A.微波炉正常工作时的电压大于电视机正常工作时的电压
B.微波炉正常工作时的电流等于电视机正常工作时的电流
C.微波炉正常工作时的电功率大于电视机正常工作时的电功率
D.每月在微波炉上用的电费一定比在电视机上用的电费多
12.如图所示电路,一个定值电阻与一个“4 V 4 W”的小灯泡串联后接到9 V的电路中,小灯泡恰能正常发光;如果在此电路中将“4 V 4 W”的小灯泡换成“6 V 9 W”的小灯泡,那么该小灯泡的实际功率( 设电源电压不变,小灯泡的电阻不受温度影响 )( D )
A.等于9 W
B.大于4 W,小于9 W
C.大于9 W
D.等于4 W
13.如图甲所示电路,闭合开关S后,当滑片P从中点滑到最右端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I的关系图线如图乙所示。图乙中U1、U2、I1、I2已知,电源电压保持不变,灯泡的额定电压为U2。则由此不能求得的物理量是( D )
A.电源的电压
B.灯泡的额定功率
C.滑动变阻器的最大阻值
D.滑片P移至最左端时电路的总功率
14.如图所示,电源两端电压保持12 V不变,小灯泡L上标有“6 V 3 W”字样,滑动变阻器的最大阻值R=60 Ω。不考虑灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是( B )
A.开关S闭合后,使电压表的示数减小1 V,小灯泡L两端的电压就增加1 V
B.开关S断开时,电压表的示数为12 V
C.小灯泡L正常发光时,滑动变阻器R消耗的电功率为6 W
D.开关S闭合后,小灯泡L的最小实际电功率为0.5 W
15.( 邵阳中考 )某同学为自己设计了一盏调光灯,其原理如图所示,已知灯L的规格为“6 V 3 W”( 不考虑灯丝电阻的变化 ),滑动变阻器R的阻值范围为0~12 Ω,电源电压恒为6 V。
( 1 )当S闭合,滑片滑至最左端后,求灯丝中的电流;
( 2 )求灯L正常工作1 min所消耗的电能;
( 3 )闭合S,再将滑片从左向右移动,求灯L发光最暗时的实际功率。
16.( 南通中考 )如图电路中,电源电压恒定,小灯泡L标有“6 V 4.8 W”,电阻R1的阻值为10 Ω。滑动变阻器R2标有“20 Ω 0.5 A”。当R2的滑片P置于最左端时,只闭合S1,灯泡正常发光。
( 1 )求小灯泡的额定电流;
( 2 )滑片P置于最左端,闭合S1、S2,求10 s内电路消耗的总电能;
( 3 )滑片P置于最右端,只闭合S2,移动滑片P,使R2的电功率占电路总功率的比值最小,则R2的电功率多大?
第二节 电流做功的快慢
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.结合实例理解电功率及其物理意义,知道电功率与电压、电流的关系。
2.知道用电器的额定功率和实际功率,能对电功率的有关问题进行计算分析。
3.知道用电器的额定电压和额定功率、实际电压和实际功率、额定电压和实际电压之间的关系。
【过程与方法】
通过观察分析,认识电流做功的快慢,结合电功推导电功率与电压、电流的关系,认识额定电压、额定电流与额定功率之间的关系及用电器的额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的关系,培养学生的观察分析、合作交流、逻辑推理的能力。
【情感·态度·价值观】
用电功率描述电流做功的快慢,认清用电器的额定电压、额定电流与额定功率之间的关系及用电器的额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的关系,并能用来解决相关问题,从中体验成功的喜悦。
◇教学重难点◇
【教学重点】
电功率的定义、公式、单位,额定电压和额定功率及其之间的关系,实际功率的计算。
【教学难点】
用电器的额定电压与额定功率、实际电压与实际功率及额定电压和实际电压的关系,利用电功率知识能解决生产、生活中的一些相关问题。
◇教学过程◇
一、新课导入
灯泡和微波炉的铭牌上都标有一些特定的数值,如图所示,这些数值是什么,它们表示什么意思?
WP700型微波炉
产品机号:×××××××××
额定电压及频率:220 V 50 Hz
额定输入功率:1400 W
微波输出功率:700 W
二、教学步骤
探究点1 电功率
[阅读课本]P121 “电功率”。
[思考](1)电功率是表示什么的物理量?
(2)什么叫电功率?
(3)电功率的定义式是什么?电功的单位kW·h是怎么得来的?
(4)用电压和电流来表示电功率的公式是哪一个?它是怎么得来的?
(5)电功率的国际单位和常用单位分别是什么?它们之间的换算关系是多少?
[提示](1)电功率是表示电流做功快慢的物理量。
(2)概念:物理学中把电流所做的功与所用时间之比叫做电功率。
(3)定义式:P=。P=变形得到W=Pt,式中W、P、t的单位分别是焦、瓦、秒时,就有1 J=1 W·s;当P、t的单位分别是千瓦、小时时,W的单位是千瓦时,即1 kW·h=1 kW×1 h,1千瓦时可以看成电功率为1 kW的用电器使用1 h所消耗的电能。
(4)用电压和电流表示电功率的公式是P=UI,其推导过程为P==UI。
(5)单位:
①国际单位:瓦特,简称瓦,符号是W。
②常用单位:kW。
它们之间的换算关系:1 kW=1000 W。
[思考](1)电功率1 W表示的物理意义是什么?
(2)公式P=、P=IU、P=I2R、P=各自的使用条件是什么?
[提示](1)1 W表示的物理意义:若加在用电器上的电压为1 V,通过的电流为1 A,那么,该用电器消耗的电功率就为1 W。
(2)公式P=和P=UI适用于所有电路的电功率计算,公式P=I2R和P=只适用于纯电阻电路的电功率计算。
探究点2 额定功率
[阅读课本]P122 “额定功率”。
[思考](1)什么叫额定电压、额定电流、额定功率?
(2)一个用电器的额定电压、额定电流、额定功率之间是什么关系?
[提示](1)额定电压:用电器正常工作时的电压值。
额定电流:用电器正常工作时的电流值。
额定功率:与额定电压或额定电流对应的功率。
(2)一个用电器两端的电压是额定电压时,此时用电器消耗的电功率就是额定功率,通过用电器的电流就是额定电流。知道了一个,也就明确了其他两个。
[小组讨论]用电器两端的电压增大,通过用电器的电流、用电器的电功率怎么变化?
[分析]用电器两端的电压增大,通过用电器的电流随着增大,用电器的电功率也随着增大;反之,都会减小。
探究点3 实际功率
[阅读课本]P122 “实际功率”。
[思考](1)什么叫实际电压?
(2)什么叫实际功率?
[提示](1)实际电压:用电器工作时,用电器两端所加的电压。
(2)实际功率:用电器在实际电压下工作时所对应的功率。
[思考](1)额定电压与实际电压、额定功率与实际功率之间有什么关系?
(2)根据灯泡的额定电压和额定功率,怎样计算通过灯泡的额定电流、灯泡的电阻?
[提示](1)额定电压与实际电压、额定功率与实际功率之间的关系:
用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况
U实=U额 P实=P额 正常工作
U实>U额 P实>P额 容易损坏
U实
(2)根据额定电压、额定功率计算额定电流的方法:
因为P额=U额I额,所以I额=。
根据额定电压、额定功率计算灯泡电阻的方法:
因为P额=U额I额=,所以R=。
“公式推导法”:根据P=和W=UIt,可推导出P=UI,进而还可推导出P=、P=I2R。根据P额=U额I额,可推导出R=。用电器电阻不变,可推导出,即。
[归纳提升]每个用电器的P额只有一个,而P实有无数个,我们平常说,这是一个40 W的灯泡,指的是这个灯泡的额定功率是40 W。
三、板书设计
第二节 电流做功的快慢
1.电功率
(1)电功率是表示电流做功快慢的物理量
(2)概念:物理学中把电流所做的功与所用时间之比叫做电功率
(3)公式:P=、P=UI
(4)电功率的单位
国际单位:W
常用单位:kW
1 kW=1000 W
(5)1 W表示的物理意义
2.额定功率与实际功率
(1)额定电压、额定电流、额定功率
(2)实际电流、实际电压、实际功率
(3)实际电压与额定电压、额定功率和实际功率之间的关系
①当U实=U额时,P实=P额,用电器正常工作
②当U实③当U实>U额时,P实>P额,用电器容易损坏
3.根据额定电压、额定功率计算额定电流的方法
◇教学反思◇
一个用电器的额定电压和额定功率是一定的,在分析相关问题时,应当把用电器的额定电压和额定功率作为已知条件加以利用。灯泡的亮度是由灯泡消耗的实际功率决定的,不是由灯泡的额定功率决定的。两灯并联时,可根据P=比较两灯消耗的实际功率;两灯串联时,可根据P=I2R比较两灯消耗的实际功率。推导电功率的变化时,ΔP ≠ΔU· ΔI。
4
第三节 测量电功率
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.经历“测量小灯泡电功率”的过程,体会根据原理设计实验的方法。
2.掌握用“伏安法”测定小灯泡的额定功率和小灯泡不在额定电压下的电功率。
3.会用电能表测算家用电器的功率。
【过程与方法】
让学生经历“设计—实验—归纳—评估”的教学过程,培养学生设计实验、动手操作、收集数据、合作交流的能力。
【情感·态度·价值观】
测量小灯泡的电功率,主要是测量小灯泡在额定电压下的电功率和不在额定电压下的电功率,把小灯泡的亮度和小灯泡消耗的电功率联系起来,使学生对额定功率和实际功率有比较直观的认识,从中获得成功的体验。
◇教学重难点◇
【教学重点】
用“伏安法”测小灯泡电功率的实验设计、实验操作、实验数据处理,用电能表测算家用电器的电功率。
【教学难点】
小灯泡的额定功率与多次测量的小灯泡的实际功率之间的关系、用电能表测算电功率时各物理量单位的使用。
◇教学过程◇
一、新课导入
在“伏安法”测电阻实验中,为了减小实验误差,我们测量了多组电压和电流值,用求得的多个电阻的平均值作为被测电阻的阻值。那么,在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中,能不能用多次测量的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率?
二、教学步骤
探究点1 怎样测量电功率
[阅读课本]P125 “怎样测量电功率”。
[思考](1)测量小灯泡电功率的原理是什么?
(2)请画出实验电路图。
(3)请写出实验步骤。
(4)请设计实验记录表格?
[提示](1)测量小灯泡电功率的原理:P=UI。
(2)实验电路图:
(3)实验步骤:
①按照电路图连接如图所示的实物图,连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片应滑至阻值最大处。
②检查无误后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数略低于小灯泡的额定电压,观察小灯泡的亮度并记录电压表、电流表的示数。
③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,观察小灯泡的亮度并记录电压表、电流表的示数。
④移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数略高于小灯泡的额定电压(电压约为额定电压的1.2倍),观察小灯泡的亮度并记录电压表、电流表的示数。
⑤换用另一规格的小灯泡,重复上述实验,并将数据记录在表格中。
(4)实验记录表格:
小灯泡 的规格 小灯泡两端 的电压U/V 通过小灯泡 的电流I/A 小灯泡的 电功率P/W 小灯泡的 发光情况
2.0 V
2.5 V
3.0 V
[归纳提升]小灯泡正常发光时的功率是小灯泡的额定功率;小灯泡的亮度是由小灯泡的实际功率决定的,小灯泡越亮,表明其消耗的实际功率越大。
[小组讨论](1)能不能用多次测量的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率?
(2)“伏安法”测电功率应注意哪些问题?
[分析](1)实验中,多次测量的电功率的平均值不能作为小灯泡的额定功率,原因是小灯泡的额定功率是小灯泡在额定电压下的电功率,小灯泡只有在额定电压下消耗的电功率才是额定功率,所以根据其他实际功率取出的平均值没有意义。
(2)“伏安法”测电功率应注意的问题:
①电流表、电压表的量程选择要合适,在不超过量程的前提下,应尽可能使电表指针偏转角度大一些,以减小误差。
②滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流,而滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的阻值差不多,以使调节效果明显。
③调节小灯泡两端的电压使之高于额定电压时,在看清电流表示数的前提下,所用时间越短越好,以防损坏小灯泡。
探究点2 利用家用电能表测算家用电器的电功率
[阅读课本]P127 “迷你实验室:利用家用电能表测算家用电器的电功率”。
[小组讨论](1)怎样用电能表测算家用电器的电功率?
(2)用电能表测算家用电器的电功率,计算时对各物理量的单位有什么要求?
[分析](1)教材中利用电能表和钟表测量电吹风工作时的电功率,其电功率的计算可分为三步:
第一步:求表盘每转1转电流做的功
W==1.2×103 J
第二步:求t(s)内表盘转n转电流做的功
W=n×1.2×103 J
第三步:求电吹风的电功率
P=W
也可以写成下面的公式:设N=3000 r,则P=×3.6×106 W。
(2)若电功的单位为kW·h,电功率的单位就是kW,时间的单位就是h;若电功的单位为J,电功率的单位就是W,时间的单位就是s。
三、板书设计
第三节 测量电功率
1.“伏安法”测量小灯泡的电功率
(1)原理:P=UI
(2)电路图:
(3)实验步骤
(4)实验记录表格
(5)实验结论
2.用电能表和钟表测量家用电器工作时的电功率
◇教学反思◇
测量电功率实验的设计思路:根据实验原理,明确要测的物理量是电压和电流,根据要测的物理量设计出电路图,根据电路图选择实验器材和仪器,最后画出实验装置图。可以说,只要能够画出测量电功率的电路图,也就把握了有关电功率测量的核心问题。
3
第三节 测量电功率
知识点1 “伏安法”测小灯泡的电功率
1.在“测定小灯泡的额定功率”的实验中,当手移动滑动变阻器的滑片时,眼睛应观察( B )
A.电流表的示数
B.电压表的示数
C.小灯泡的发光情况
D.滑动变阻器滑片的位置
2.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,已知小灯泡的额定电压为3.8 V,小阳同学通过正确实验得到的数据如下表,分析数据得到下列结论,正确的是( C )
A.小灯泡的额定功率为三组电功率的平均值
B.小灯泡的额定功率为0.75 W
C.小灯泡的额定功率为1.14 W
D.小灯泡的电功率与它两端的电压成正比
3.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,小灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数虽然有变化,却始终达不到小灯泡的额定电压,其原因可能是( D )
A.电压表的量程太大
B.电流表的量程太大
C.滑动变阻器的电阻太大
D.电源电压太低
知识点2 利用电能表测用电器的电功率
4.李芳家的电能表上标着“600 r/( kW·h )”字样,她用这个电能表来测量电热水壶的功率,她断开了家中其他用电器,仅让电热水壶工作,2 min内电能表转了18 r,则电热水壶消耗的电能是 0.03 kW·h,电功率是 900 W。?
5.( 东营中考 )物理科技小组用标有“1600 imp/( kW·h )”( 表示每消耗1 kW·h的电能,电能表上的指示灯闪烁1600次 )的电能表测量电视机的功率:他们把电视机单独接入电路且使其正常工作6 min,指示灯闪烁16次,该电视机的功率为 0.1 kW。?
6.小灯泡L的额定电压为6 V,小明通过实验测得其电流随电压变化的曲线如图。由图可知,小灯泡两端电压增大时,通过灯丝的电流增大,灯丝电阻 增大 ( 选填“增大”“不变”或“减小” )。当小灯泡L正常发光时,通过灯丝的电流是 0.6 A,此时灯丝的电阻为 10 Ω;通过调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压为3 V,则此时小灯泡消耗的实际功率为 1.5 W。?
7.小华同学在“测定小灯泡的功率”实验中,所用的滑动变阻器上标有“50 Ω 2 A”字样,小灯泡标有“0.3 A”字样,如图所示,他正确地连接好实验电路,合上开关便记下两表的示数分别为2 V、0.2 A。接着移动滑片P,当滑动变阻器的滑片P移动到中点时小灯泡恰好正常发光。由此可知,小华所用的电源电压为 12 V,小灯泡的额定电压是 4.5 V,小灯泡的额定功率为 1.35 W,小灯泡正常发光时的电阻是 15 Ω。?
8.小明同学在测定额定电压为3.8 V的小灯泡的额定功率时,发现电压表“0~15 V”的量程坏了,而“0~3 V”的量程完好,实验所用其他器材均完好,所用的电源电压恒为6 V,在不更换实验器材的情况下,同学们帮助小明同学设计了如图所示的四种实验电路图,则能完成实验的电路图是( B )
9.小明按如图所示电路测量小灯泡功率,备有器材规格如下:电源电压恒为6 V,小灯泡额定电压为2.5 V,小灯泡正常发光时灯丝电阻约为10 Ω,滑动变阻器甲的规格为“10 Ω 1 A”、乙的规格为“50 Ω 0.5 A”,电流表量程有“0~0.6 A”和“0~3 A”,电压表量程有“0~3 V”和“0~15 V”,下列说法错误的是( C )
A.当电压表示数为2.5 V时,小灯泡消耗的功率等于额定功率
B.为减小误差,电压表量程选“0~3 V”,电流表量程选“0~0.6 A”
C.滑动变阻器应选择甲
D.实验可发现,小灯泡在不同电压下,实际功率不同,亮度不同
10.某同学做“测定小灯泡的功率”实验,他正确连接好电路,闭合开关时记录了第1组数据,当小灯泡正常发光时记录了第2组数据,把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下,后熄灭,并记录了第3组数据,如表所示。则下列判断错误的是( C )
A.他所用小灯泡的额定电压为2.5 V
B.他所用小灯泡的额定功率为0.65 W
C.滑动变阻器的最大电阻值为30 Ω
D.他所用电源的电压为4.5 V
11.( 北京中考 )小阳为测量额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率及观察小灯泡的发光情况,连接了如图所示的电路。
( 1 )闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应放置在 右 ( 选填“左”或“右” )端;?
( 2 )小阳的实验记录如表所示,则小灯泡两端电压U=1.3 V时的电功率P= 0.26 W;?
( 3 )由上表的实验记录你还能得到的结论:
小灯泡的发光情况与实际电功率有关,且小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮( 合理即可 ) ( 写出一条即可 );?
( 4 )利用如图所示实验电路还可以进行的实验有 测量额定电压为2.5 V的小灯泡在正常工作时的电阻值( 合理即可 ) ( 写出一个即可 )。?
12.在“测量小灯泡的电功率”实验中,所测小灯泡的额定电压为2.5 V。
( 1 )检查电路无误后,小弘移动滑动变阻器滑片至某一位置,读出电压表示数为2.2 V,要测出小灯泡的额定功率,他应将滑动变阻器的滑片P向 A ( 选填“A”或“B” )端移动。当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 0.7 W;?
第四节 科学探究:电流的热效应
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.知道电流的热效应及其应用。
2.知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
3.通过实验,探究并了解焦耳定律,用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
【过程与方法】
1.让学生经历“观察—猜想—实验—归纳”的教学过程,探究决定电热多少的因素。
2.通过观察分析,推导焦耳定律,培养学生合作交流、逻辑推理的能力。
【情感·态度·价值观】
通过探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的定性关系,在此基础上理解焦耳定律,体验人们获取科学理论的过程及其价值。电热既有有利的一面,也有有害的一面,有利的加以利用,有害的就要避免,由此可对学生进行辩证唯物主义教育。
◇教学重难点◇
【教学重点】
探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系,焦耳定律的内容、公式及其应用。
【教学难点】
焦耳定律公式的适用条件、电功与电热的关系推导。
◇教学过程◇
一、新课导入
给电炉通电,一段时间之后,电炉热得发红,如图所示,而跟电炉串联的导线却不怎么热,这是怎么回事呢?
二、教学步骤
探究点1 电流的热效应
[阅读课本]P129 “电流的热效应”。
[思考](1)什么是电流的热效应?
(2)猜想:电流产生的热量与哪些因素有关?
(3)怎样探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系?实验中应用到哪些器材?实验应怎样操作?
(4)实验中是通过观察什么知道电流产生了热量及产生热量多少的?
[提示](1)电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象。
(2)电流产生的热量可能与电流大小、电阻大小和通电时间有关。
(3)实验:探究电流产生的热量与哪些因素有关。
如图所示,烧瓶甲、乙中盛有等质量的煤油,温度计显示煤油的温度。烧瓶甲中是铜丝,电阻较小,烧瓶乙中是镍铬合金丝,电阻较大。两瓶中金属丝串联起来接到电源上。
①固定一个烧瓶进行观察,在不同的时间内,观察烧杯中煤油温度上升的多少,你从中得出什么结论?
②固定一个烧瓶进行观察,调节滑动变阻器的滑片,分别使电路中的电流减小或增大,在相同的时间内,观察哪种情况下烧瓶中的煤油温度上升得多,你从中得出什么结论?
③电流和通电时间相同时,观察哪个烧瓶中的煤油温度上升得多,从中得出什么结论?
(4)
电热跟 哪些因 素有关 通电 时间 对同一电阻丝,在电流大小不变的情况下,通电时间越长,煤油的温度越高,表明电流产生的热量越多
电流 大小 对同一电阻丝,在通电时间相同的情况下,通电电流越大,煤油的温度越高,表明电流产生的热量越多
电阻 大小 在通电电流大小不变,通电时间相同的情况下,电阻越大,煤油的温度越高,表明电阻越大,电流产生的热量越多
[归纳提升]“控制变量法”:电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关,在探究电流产生的热量与这些因素的关系时,应用控制变量法设计实验。
“转换法”:实验中,用温度计的示数变化表示电阻产生的热量及产生热量的多少,这种研究问题的方法称为转换法。
探究点2 焦耳定律
[阅读课本]P132 “焦耳定律”。
[思考]焦耳定律的内容是什么?用公式怎么表示?单位是什么?
[提示]
内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比
公式 Q=I2Rt
单位 电热的单位:J,1 J=1 A2·Ω·s
[小组讨论](1)电热与电能有什么关系?
(2)怎样推导焦耳定律?
(3)电热既有有利的一面,也有有害的一面,有利的一面就加以利用,如制成电热器,有害的一面就加以预防。那么,家用电器是怎样防止电热带来的危害?
[分析](1)电热与电能的关系:
①纯电阻电路中电热与电能的关系:在电路中接入的如果是电炉、白炽灯、电烙铁等“纯电阻”的用电器,电流通过时,用电器消耗的电能全部转化为内能,此时电能和电热的计算相同,即W=Q=UIt=I2Rt=t。
②非纯电阻电路中电热与电能的关系:在电路中接入的如果是电动机、充电的蓄电池等,电流通过时,用电器消耗的电能大部分转化为机械能、化学能,只有一部分电能消耗在导线上转化为内能,电热Q只占电能W的一部分,就有W>Q。
(2)焦耳定律的推导:电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,那么,电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,即Q=W=UIt。
根据欧姆定律可知,U=IR,用IR换下U,就得到Q=I2Rt。
(3)电热器:利用电来加热的设备。家用电器防止电热带来危害的措施:用电器后盖设置散热窗、用电器中安装小风扇等。
三、板书设计
第四节 科学探究:电流的热效应
1.电流的热效应
(1)概念:电流通过导体时电能转化为内能的现象
(2)决定电热多少的因素
(3)研究方法:控制变量法、转换法
2.焦耳定律
3.电热器
(1)概念:用电来加热的设备
(2)防止电热带来危害的措施
◇教学反思◇
对于电热的应用,学生有丰富的生活经验,为此,可提供器材,然后把这一节内容放手让学生自学,由学生独立解决设计,完成实验报告。由于只是定性结论,学生很容易得出结果,问题难度不大。学生正是有了这样的探究观,进而再引出这几个物理量之间的定量描述——焦耳定律,符合科学探究规律,对新知识的学习自然也就水到渠成。
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第四节 科学探究:电流的热效应
知识点1 电流的热效应
1.家庭电路中“超负荷”是指电路中电流过大,出现上述情况时,电路中的保险丝会自动熔断,是因为保险丝的熔点较 低 ,其工作原理是利用了电流的 热 效应。?
2.( 北京中考 )下列用电器中,利用电流热效应工作的是( A )
A.电暖气 B.计算器
C.电视机 D.笔记本电脑
3.( 邵阳中考 )将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是( C )
A.电冰箱产生的热量最多
B.电脑产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多
D.三者产生的热量一样多
知识点2 电流产生的热量与哪些因素有关
4.某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系,设计了如下电路图,其中正确的是( B )
5.如图所示,A、B、C、D是四个装了等温、等量的水的相同容器,每个容器内放入同样材料、粗细相同的电阻丝绕成的线圈,各线圈的圈数如图所示,合上开关S,经过一段时间后水温最高的是( D )
A.A B.B C.C D.D
知识点3 焦耳定律
6.( 安徽中考 )某导体的电阻为20 Ω,当通过它的电流为2 A时,则其1 min产生的热量为 4800 J。?
7.某导体的电阻是2 Ω,通过它的电流为1 A,如果导体上产生的热量是120 J,通电时间为 60 s,它消耗的电功率是 2 W。?
8.某导体的电阻是100 Ω,当其两端的电压为100 V时,1 min产生的热量为( B )
A.100 J B.6000 J
C.600 J D.3.6×105 J
9.如图所示,三个同样的烧瓶装有相同质量的煤油,甲、乙两烧瓶是用来探究电热与 电流大小 的关系。若通过电阻R1的电流为3 A,则1 min内电阻R2产生的热量为 600 J。?
10.如图所示,电源电压为6 V,电阻R0=10 Ω,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,滑动变阻器上标有“20 Ω 0.5 A”字样,则当电路中电流最小时,2 min内电流通过电阻R0产生的热量是 48 J;为了保证电路安全,滑动变阻器R接入电路的最小阻值为 10 Ω。?
11.( 宜昌中考 )两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为( A )
A.2∶1 B.1∶2 C.4∶1 D.1∶4
12.粗细均匀的电热丝放入一壶水中,通电一段时间将水加热至沸腾。若将电热丝对折后放入同样一壶水中,通电到将水加热至沸腾,则所需时间与第一次的通电时间相比( 电源电压恒定,不计一切热损失 ),下列判断正确的是( C )
A.相等 B.增加
C.减少 D.无法确定
13.严寒冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示,电源电压恒定,S2为三挡旋钮开关( 金属片M可分别拨至a、b、c处 ),电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变,b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温挡为6 W,则其中温挡和高温挡分别为( A )
A.8 W,12 W B.8 W,24 W
C.12 W,18 W D.12 W,24 W
14.如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验。
( 1 )在图甲中,通过两电热丝的电流 相等 ;该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的 电阻 的关系;?
( 2 )图乙是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的 电流 的关系;?
( 3 )在该实验中,我们是通过观察U形管中液面的 高度差 来比较各容器中电热丝产生热量的多少的;?
( 4 )英国物理学家焦耳通过大量实验,最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的 电阻 成正比,跟 通电时间 成正比这个规律叫做焦耳定律,其表达式为 Q=I2Rt 。?
15.( 安徽中考 )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。图示为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和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。
16.( 台州中考 )在3D打印笔中装入塑料条,接通电源,等待一段时间后即可挤出热融的塑料,塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态( 如图甲 )。其内部电路如图乙,R1、R2是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙。
( 1 )打印笔工作时,PTC电阻发热,塑料受热会逐渐变软变稀。可见,塑料 不是 ( 选填“是”或“不是” )晶体;?
( 2 )打印笔工作有快、慢两挡。快挡打印时,图中开关S1应处于 闭合 状态,若此时温度为250 ℃,打印笔的电功率是 80 W;?
( 3 )打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250 ℃左右,结合图丙信息,说明理由:
当温度超过250 ℃时,电阻增大,功率减小,产热减慢,温度下降;当温度低于250 ℃时,电阻减小,功率增大,产热加快,温度上升 。?
第十六章 电流做功与电功率
第一节 电流做功
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.结合实例理解电功,知道电流做功的实质。
2.知道电流做功的多少与哪些因素有关,知道电功的计算公式W=UIt,并会进行简单的计算。
3.知道电功的单位“焦耳”“千瓦时”及它们之间的换算关系。
4.知道电能表的作用和读数方法。
【过程与方法】
通过观察分析,认识电流做功的实质,依据事实分析决定电流做功多少的因素,阅读说明书感知电能表的用法,从中培养学生合作交流、归纳概括、逻辑推理的能力。
【情感·态度·价值观】
结合实际,认识现代生活中人们对电的依赖和应用,在此基础上,学习电功,拉近物理与生活的距离,增强让物理造福人类的愿望。
◇教学重难点◇
【教学重点】
电流做功的实质、决定电流做功多少的因素、电功的单位、电能表的作用及读数。
【教学难点】
电流做功所遵循的规律、电功单位的判断、电能表各参数表示的物理意义。
◇教学过程◇
一、新课导入
节能灯发光,电风扇吹风,工作相同时间后,它们谁费电?怎样计算这段时间内它们各自消耗的电能呢?
二、教学步骤
探究点1 认识电流做功
[阅读课本]P118 “认识电流做功”。
[思考](1)电流做功的实质是什么?
(2)电流做功遵循的规律是什么?
(3)电流做功的因素与哪些因素有关?
(4)电功的单位有哪些?
[提示](1)电流做功的实质:用电器工作的过程就是利用电流做功,将电能转化为其他形式能量的过程。
(2)电流做功遵循的规律:电流做了多少功,就要消耗多少电能。
(3)决定电流做功的因素:电流所做的功与电流、电压和通电时间成正比。
“控制变量法”:决定电功多少的因素是电流、电压和通电时间,在探究电功与这些因素的关系时,应该用控制变量法设计实验方案、分析实验数据、表述实验结论。
(4)电功的单位:
①国际单位是J。
②常用单位是kW·h,kW·h也被称为度,1 kW·h相当于功率为1 kW的用电器工作1 h所消耗的电能。它们之间的换算关系:1度=1 kW·h=3.6×106 J。
[思考](1)什么是纯电阻电路?什么是非纯电阻电路?
(2)公式W=UIt、W=I2Rt、W=t各自的适用条件是什么?
[提示](1)把电能全部转化为内能的用电器叫做纯电阻用电器,如电炉、白炽灯等,连接纯电阻用电器的电路叫做纯电阻电路。把电能的绝大部分转化为内能以外的其他形式能的用电器叫做非纯电阻用电器,如电动机、电铃、充电器等,连接非纯电阻用电器的电路叫做非纯电阻电路。
(2)公式W=UIt适用于所有用电器或电路的计算;W=I2Rt、W=t只适用于纯电阻用电器或电路的计算。
探究点2 测算电费
[阅读课本]P119 “测算电费”。
[思考](1)电能表是测量什么的仪表?
(2)从电能表上怎样读数?
(3)电能表是怎样测量用电器一段时间内消耗的电能的?
[提示](1)作用:测量电功。
(2)读数:方框内的数字记录的是所消耗电能的总数,最后一位为小数位。
(3)测量方法:电能表在一段时间内前后两次示数的差值,就是这段时间内所消耗电能的多少。
[思考]电能表上的各参数表示什么意思?
[提示]如图所示的电能表,其参数表示的意思:
参数 表示的意思
220 V 这个电能表应该在220 V的电压下使用
2.5(5) A 这个电能表平时允许通过的最大电流是2.5 A,短时间内允许通过的最大电流为5 A
50 Hz 电能表适用的交流电的电流大小和方向每秒变化的次数是50次
2400 r/(kW·h) 每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转2400转
“阅读说明书”:教学过程中,教师提供电能表使用说明书,让学生阅读电能表使用说明书,结合电能表实物,认识电能表的作用、读数方法及其测量电能的计数方法,甚至是电能表上各参数表示的物理意义。
三、板书设计
第一节 电流做功
1.电流做功(电功)
(1)电流做功的实质
(2)电流做功遵循的规律
(3)决定电流做功多少的因素
(4)电功公式:W=UIt
(5)电功的单位
国际单位:J
常用单位:kW·h
1 kW·h=3.6×106 J
2.电能表
(1)作用:测量电功
(2)读数
(3)测量方法
(4)电能表各参数表示的意思
◇教学反思◇
在电学知识学习中,常遇到一些新的复合单位,要求我们判断该单位是哪一个物理量的单位。解答这类试题,关键是看所给单位反映的物理公式能够求解哪一个物理量。如V·A·s→UIt,而UIt=W,由此可知V·A·s是电功的单位。如mA·h→It,而I=,It=Q,由此可知mA·h是电荷量的单位,结合W=UQ=UIt就能计算电功的大小。
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第十六章 电流做功与电功率
第一节 电流做功
知识点1 认识电流做功
1.当天空中空气的湿度很大,两朵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,放电时间约为0.01 s,则这次闪电释放的电能是 1.8×1010 J,合 5×103 kW·h。?
2.关于电功和电能,下列说法中正确的是( B )
A.电流越大,电流做的功越多
B.电流做了多少功,就一定消耗了多少电能,两者在数值上是相等的
C.通电时间越长,电流做的功越多
D.电流做功就是将其他形式的能转化为电能
3.( 湘西州中考 )以下所列家用电器中,正常工作时,电能主要转化为机械能的是( A )
4.有两个电阻R1和R2,R1>R2,在电源电压不变的前提下,通电时间相同,电流做的功最多的连接方式是( D )
A.单独将R1接在电路中
B.单独将R2接在电路中
C.将R1、R2串联在电路中
D.将R1、R2并联在电路中
知识点2 电功的测量
6.家庭用户每月应缴付电费多少的依据是( C )
A.用电器的多少
B.用电器体积的大小
C.消耗电能的多少
D.通过用电器电流的大小
7.有一款手机用的锂电池,上面标明电压为3.7 V,容量为1000 mA·h。给它充满电后,大约存储了 1.332×104 J的电能。?
8.学生用的语言复读机工作电压为6 V,复读机连续工作10 min,电流做的功是900 J,则复读机的工作电流是 0.25 A。若此复读机消耗的电能为500 J,其工作的时间为 333 s。?
9.( 安徽中考 )图中R1=4 Ω、R2=6 Ω,把它们并联在U=3 V的电路中,则R1和R2并联后的总电阻为 2.4 Ω;通电30 s,电阻R1消耗的电能为 67.5 J。?
10.把两只灯泡串联后接在电源两端,已知L1的电阻与L2的电阻之比为2∶3,则在相同时间内,两灯电功之比W1∶W2= 2∶3 ,若把两灯并联接在电源上,则在相同时间内,两灯电功之比W1∶W2= 3∶2 。?
11.有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示,把它们串联在电源电压为3 V的电路中,如图乙所示。闭合开关S,这时电路中流过元件A的电流是 0.2 A,元件B在1 min内所消耗的电能是 24 J。?
12.如图甲所示的电路中,电压表V1和V2的示数之比为1∶3,则定值电阻R1∶R2= 1∶2 ;若将电阻R1、R2改接为如图乙所示的电路,则电流表A1、A2的示数之比为 2∶3 ,在相同的时间内R1、R2消耗的电能之比为 2∶1 。?
13.如图所示,对于电能表面板上的一些参数的理解,下列说法正确的是( D )
A.此时电能表的读数为5866 kW·h
B.此时电能表的读数为586.6 J
C.“10( 20 ) A”中的“20 A”是指这个电能表中通过的电流是20 A
D.“720 r/( kW·h )”是指电能表每消耗1千瓦时电能,转盘转过720转
14.如图所示,导体A和B等长,但A比B的横截面积大,当S闭合后,测量发现A和B两端的电压相等。在相同时间内,下列叙述正确的是( C )
A.A和B的材料相同,电流通过A、B所做的功相同
B.A和B的材料相同,电流通过A、B所做的功不相同
C.A和B的材料不相同,电流通过A、B所做的功相同
D.A和B的材料不相同,电流通过A、B所做的功不相同
15.如图所示,电源电压恒为8 V,开关S闭合后。
( 1 )当滑动变阻器R2的阻值为60 Ω时,电压表的示数为6 V,则电流表的示数为多少?定值电阻R1的阻值为多少?
( 2 )当电流表的示数为0.3 A时,电压表的示数为多少?10 s内电流通过R2做功多少?
16.在“探究影响电流做功多少的因素”实验中,同学们设计出如图甲、乙、丙三个电路。
( 1 )经过讨论,同学们认为不应该选择图甲电路,原因是 无法使用控制变量法 ;?
( 2 )为研究电流做功与电压的关系,应该选择如图 丙 所示的电路;?
( 3 )利用图丙电路研究问题,闭合开关后,发现两灯都不亮,电压表V1有示数,电压表V2无示数,则电路发生的故障是 灯L1开路 。?
