(共16张PPT)
第3节 测量小灯泡的电功率
目标导引
思维导图
1.会测算小灯泡的实际功率和额定功率,进一步练习使用电流表、电压表和滑动变阻器。
2.通过实验,体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律。
3.通过实验认识用电器正常工作与非正常工作对用电器的影响,培养科学使用用电器的意识。
知识清单
预习自测
1.原理:P= 。?
2.器材:电源、电流表、小灯泡、开关和导线,还需要的器材有
和
。?
3.电路图:
4.实验注意事项:实物连接过程中,开关应 ,闭合开关前滑动变阻器滑片应放在 处。?
UI
电压表
滑动变阻器
断开
阻值最大
知识清单
预习自测
5.实验步骤:
(1)根据电路图连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电压恰好 小灯泡的额定电压2.5
V、约等于小灯泡额定电压的 倍和约等于小灯泡额定电压的 倍。?
(2)分别观察小灯泡的 ,并记录不同电压下____________和 的示数,计算出三种情况下小灯泡的电功率。?
6.分析论证:分析比较额定电功率和实际电功率大小问题,比较灯泡的亮暗程度与电功率间的关系。
(1)当U实=U额时,P实 P额,正常发光;?
(2)当U实
(3)当U实>U额时,P实 P额, 。?
等于
1.2
0.8
亮度
电流表
电压表
=
<
较暗
>
较亮
知识清单
预习自测
7.实验结论:
(1)不同电压下,小灯泡的功率不同。实际电压越大,小灯泡功率 。?
(2)小灯泡的亮度由 决定,实际功率 ,小灯泡 。?
越大
小灯泡的实际功率
越大
越亮
1
2
3
4
知识清单
预习自测
1.测量小灯泡的电功率的电路图如图所示,其中正确的是( )
解析:选项A中电压表是串联在电路中,电流表是并联在电路中,故选项A错误;选项C中电压表测的是电流表两端的电压,选项C错误;选项D中电流表正、负接线柱接反了。
B
1
2
3
4
知识清单
预习自测
2.测量小灯泡的额定功率时,应测量的主要物理量是
( )
A.灯泡的额定电压和电阻
B.灯泡的额定电流和电阻
C.灯泡的实际电压和电流
D.灯泡的额定电压和电流
答案
解析
解析
关闭
测量小灯泡的额定功率,原理是P=UI,被测小灯泡两端电压应等于额定电压,并测出这时的电流,这时灯的功率等于额定功率,故选D。
答案
解析
关闭
D
1
2
3
4
知识清单
预习自测
3.为了测量小灯泡的电功率,在具体操作过程中,手和眼的分工应该是( )
A.手移动滑动变阻器的滑片,眼观电流表
B.手移动滑动变阻器的滑片,眼观小灯泡发光情况
C.手移动滑动变阻器的滑片,眼观电压表
D.手按开关,眼观电流表
答案
解析
解析
关闭
在测量小灯泡电功率的实验中,在用手调节滑动变阻器时,眼睛要观看电压表,使电压表的示数等于额定电压、稍高于或低于额定电压,所以选项C正确。
答案
解析
关闭
C
1
2
3
4
知识清单
预习自测
4.在测量小灯泡的功率的实验中,小灯泡的额定电压为3.8
V,灯丝的电阻约为5
Ω,下图是小明同学做这个实验连好的电路,请指出图中存在的三处错误。
(1)
;?
(2)
;?
(3)
。?
1
2
3
4
知识清单
预习自测
解析:滑动变阻器应“一上一下”连入电路;小灯泡正常发光时的电流
电压表接入电路时,都应使电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出,否则会损坏电表。
答案:(1)滑动变阻器接线柱接错 (2)电流表量程选错 (3)电压表正负接线柱接反
用伏安法测小灯泡的额定功率和实际功率时应注意的问题
1.电源电压应高于小灯泡的额定电压,灯泡的规格是选择电源电压的依据,例如要测额定电压是
2.5
V
小灯泡的功率,至少要用两节干电池串联作电源。
2.在量程选择上,电压表的量程要大于小灯泡的额定电压,电流表的量程要大于小灯泡的额定电流。
3.滑动变阻器在实验中有两方面的作用,一是限流保护电路,二是分压作用。滑动变阻器要“一上一下”且串联接入电路,否则将不起分压作用,闭合开关前,滑片应处于阻值最大的位置,否则起不到保护电路的作用。
4.准确熟练地调节滑动变阻器,使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的
和低于额定电压三种条件下发光,特别是第二步实验时,须小心调节,以免因实际电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。
5.三次实验,求出的小灯泡的电功率是在不同电压下的电功率,用电器两端的电压改变了,用电器的实际功率就随之改变,所以不能求电功率的平均值。
【例题】
在测量小灯泡的额定功率实验中,某同学用一个电压表、一个电流表、开关、电压为6
V的电源、额定电压为3.8
V的小灯泡和一个标有“20
Ω 1.5
A”的滑动变阻器,设计了电路如图甲所示。
(1)如果小灯泡的额定功率小于2
W,电流表的量程选
A
为宜;?
(2)请用笔画线代替导线,按照图甲所示的电路图,将图乙的实物电路连接完整(连线不得交叉);
(3)在实验中,若电压表示数为2
V,则小灯泡的实际功率 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率;?
(4)当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数增大,则变阻器接入电路的接线柱应是D和 ;当电压表的示数为
V时小灯泡正常发光,此时电流表示数为
0.4
A,则小灯泡的额定功率为
W;?
(5)另一组的同学按同一电路连接好最后一根导线,小灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确,请你找出实验中两个操作不当之处:
①
;?
②
。?
解析:(1)如果小灯泡的额定功率小于2
W,通过小灯泡的电流就小于0.53
A,电流表的量程应选0~0.6
A。(3)当实际电压小于额定电压时,小灯泡的实际功率也小于它的额定功率。(4)滑动变阻器的滑片离接入电路的“一下”接线柱越远,连入的电阻就会越大,所以滑动变阻器接入电路的接线柱是D和A。(5)当接入最后一根导线时,小灯泡就发光,可知连接电路时没有断开开关。小灯泡发出明亮耀眼的光,说明电路中电流很大,原因是滑动变阻器没有调到最大值。
答案:(1)0~0.6
(2)如图所示
(3)小于
(4)A 3.8 1.52
(5)①连接电路时开关没有断开 ②没有将变阻器的滑片调到阻值最大位置(共9张PPT)
第4节 焦耳定律
目标导引
思维导图
1.能通过生活实例,认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上理解焦耳定律,会用焦耳定律进行计算。
3.知道电热的利用和防止,学会辩证地看待问题。
知识清单
预习自测
一、电流的热效应
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化为 。?
2.影响电流热效应的因素:导体的电阻、通过导体的电流、 。?
二、焦耳定律
1.焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟 成正比,跟导体的 成正比,跟 成正比。?
2.焦耳定律公式:Q= 。?
3.电热和电能:电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,则
= 。?
三、电热的利用和防止
1.电热的利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
2.电热的防止:电视机的散热窗、微机风扇等。
内能
通电时间
电流的二次方
电阻
通电时间
I2Rt
Q
W
1
2
3
4
知识清单
预习自测
1.下图中的家用电器,利用电流热效应工作的是( )
答案
解析
解析
关闭
电暖器是利用电流的热效应来工作的用电器,故选项A正确;洗衣机和电风扇主要是利用电动机将电能转化为机械能来工作的,电视机主要是将电能转化为声能和光能,故选项B、C、D错误。
答案
解析
关闭
A
1
2
3
4
知识清单
预习自测
2.当电源电压一定时,为了使电炉的电热丝在相等的时间内发热量增加,可采取的措施是( )
A.增大电热丝的电阻
B.减小电热丝的电阻
C.在电热丝上并联电阻
D.在电热丝上串联电阻
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
1
2
3
4
知识清单
预习自测
3.下列事例中,能防止电热造成危害的是( )
A.收音机、电视机的机壳上开有许多小孔
B.高空飞行员所穿衣服里的电热保暖装置
C.用于烘干物体的电烘箱
D.大型爆破工程,常常用电热装置引爆炸药
答案
解析
解析
关闭
收音机、电视机的机壳上开有许多小孔,是为了散发收音机、电视机工作时产生的热量,是防止电热造成危害。选项B、C、D都是利用电热的事例。
答案
解析
关闭
A
1
2
3
4
知识清单
预习自测
4.阻值为50
Ω的定值电阻R接在电源两端,通过电阻R的电流为0.2
A,
10
s内电流产生的热量是
J。?
答案
解析
解析
关闭
通电10
s产生的热量Q=I2Rt=(0.2
A)2×50
Ω×10
s=20
J。
答案
解析
关闭
20
焦耳定律
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。这个规律叫作焦耳定律。用I表示电流,R表示电阻,t表示时间,Q表示热量,焦耳定律可以表示为
Q=I2Rt。在国际制单位中,Q的单位是焦耳,符号是J。
应用焦耳定律计算电热时要注意:
(1)焦耳定律公式Q=I2Rt,是由实验总结出来的。只要电流通过导体,都可以用它来计算产生的热量。
(2)公式中各物理量都是对同一段导体或同一电路而言的。
非纯电阻电路中,导出式均不成立。
【例题】
小亮同学自制了一台简易“电热驱蚊器”,它是利用电流的 效应来工作的,发热元件是一个阻值为
1.0×104
Ω
的电阻,当发热元件两端的电压为220
V时,流过该元件的电流为____
mA,通过100
s产生的热量为
J。?
答案:热 22 484(共12张PPT)
第2节 电功率
目标导引
思维导图
1.能说出电功率的物理意义、定义和单位,能利用电功率的公式进行相关计算。
2.知道用电器铭牌上额定电压、额定功率所表示的含义,并能区别额定电压与实际电压,额定功率与实际功率。
3.知道“千瓦时”的来历,知道“千瓦时”与“焦耳”之间的换算关系。
知识清单
预习自测
一、电功率
1.物理意义:表示电流做功的 。?
2.概念:一个用电器功率的大小等于 。?
公式:P= = 。其中P表示电功率,W表示电功,t表示时间。?
3.用电器的电功率
快慢
电功与时间之比
UI
1
000
200
100
知识清单
预习自测
二、“千瓦时”的来历
1
kW·h=1
kW×1
h,1
kW·h可以看作 。?
三、额定电压 额定功率
1.额定电压:用电器 时的电压。?
2.额定功率:用电器在 下工作时的电功率。?
电功率为1
kW的用电器使用1
h所消耗的电能
正常工作
额定电压
1
2
3
4
知识清单
预习自测
1.电功和电功率的单位分别是( )
A.千瓦时和焦
B.瓦和千瓦
C.焦和瓦
D.千瓦和千瓦时
答案
解析
解析
关闭
焦和千瓦时是电功的单位,瓦和千瓦是电功率的单位。
答案
解析
关闭
C
1
2
3
4
知识清单
预习自测
2.手电筒中小灯泡的电功率约为1
W,它表示( )
A.小灯泡在1
s内消耗的电能是1
W
B.小灯泡在1
s内消耗的电功率是1
J
C.小灯泡在1
s内消耗的电能是1
J
D.小灯泡在1
s内消耗的电能是1
J/s
答案
解析
解析
关闭
电功率是指1
s内消耗的电能或1
s内电流做的功,因此电功率为1
W的小灯泡通电时,1
s内消耗的电能是1
J,故选项C正确。
答案
解析
关闭
C
1
2
3
4
知识清单
预习自测
3.如图所示,开关S闭合后,移动滑动变阻器的滑片P,下列各物理量中大小发生改变的是( )
A.小灯泡的额定电压
B.小灯泡的额定功率
C.小灯泡的实际功率
D.电源的电压
解析:通过电路图可知,此电路是一个串联电路,根据串联电路的特点可知,当滑片P移动时,电路的电阻会发生变化,而电源电压是不变的,由欧姆定律可知,通过小灯泡的电流发生变化,灯泡两端的电压变化,灯泡的亮度(实际功率)相应变化,而灯泡的额定电压和额定功率是不变量,故选项C正确。
C
1
2
3
4
知识清单
预习自测
4.小明家的电能表上月底的示数为08116,本月底的示数如图所示,他家本月消耗的电能为 kW·h。若按0.5元/(kW·h)计费,本月应付电费 元。他家同时使用的用电器总功率不得超过
W。?
解析:消耗电能为W=W1-W2=951.6
kW·h-811.6
kW·h=140
kW·h;电费的单价为0.5元/(kW·h),所以应交电费为140
kW·h×0.5元/(kW·h)=70元;U=220
V,I=10
A,则使用的用电器总功率不得超过P=UI=220
V×10
A=2
200
W。
答案:140 70 2
200
一、正确认识电功率
1.电功率是描述电流做功快慢的物理量,它的大小与电路两端的电压和通过的电流两个因素有关,电功率大的用电器只能说明该用电器消耗电能快或电流做功快,并不表示消耗电能多或电流做功多。
2.电功率可以反映用电器通过电流时产生的效果,如灯泡的电功率大,说明灯泡在单位时间内电流通过灯泡做功多,灯泡亮度就大。
【例题1】
下列关于电功率的说法正确的是( )
A.电流做功越多,电功率越大
B.电流做功时间越短,电功率越大
C.在相等时间内,消耗电能越多的用电器电功率越大
D.电功率越大的用电器,消耗电能越多
解析:电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量,即单位时间内消耗电能的多少。没有明确通电时间长短,做功多,电功率不一定大,故选项A错误;同样道理,只知道做功时间,也不能判断电功率大小,故选项B也是错误的;时间相同,则消耗电能多的电功率就大,选项C正确;用电器的功率越大,消耗的电能越快,因用电器工作的时间长短未知,故消耗的电能不一定多,选项D错误。
答案:C
二、额定功率和实际功率
额定电压是用电器正常工作时的电压,常用U额表示;额定功率是用电器在额定电压下工作时的功率,常用P额表示。用电器铭牌上标出的就有这两个值。实际电压是用电器在实际工作时的电压,常用U实表示;用电器在实际电压下工作时的功率是实际功率,常用P实表示。如果实际电压跟额定电压不相等,实际功率跟额定功率也不相等。
【例题2】
把标有“220
V 40
W”的灯泡L1和“220
V 60
W”的灯泡L2串联接入220
V的电路两端,下列说法正确的是( )
A.两灯泡的额定电压都变小了
B.两灯泡的额定电功率都变小了
C.灯泡L1两端的实际电压比L2两端的实际电压大
D.通过灯泡L1的实际电流比I2的实际电流大
解析:额定电压和额定功率是指用电器正常工作时的电压和功率,它们是固定不变的,将两灯泡串联接入电路,两灯泡的额定电压和额定功率均不变,故选项A、B错误;两灯泡的电阻R1>R2,串联电路中,各处的电流相等,根据U=IR可得,L1两端的电压大于L2两端的电压,故选项C正确,D错误。
答案:C(共14张PPT)
第十八章
电功率
第1节 电能 电功
目标导引
思维导图
1.了解电能和我们生活的关系,知道电能的单位。
2.会读家用电能表,会通过电能表计算家庭电费,有节约用电的意识。
3.从能的转化角度认识电能,能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的。
4.知道电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关,能利用电功公式进行相关计算。
知识清单
预习自测
一、电能
1.各种各样的发电厂,以及各种各样的电池,它们把不同形式的能转化为 。利用电能就是把电能转化为 。?
2.电能的单位:国际单位是 ,简称焦,符号是J,常用单位是 ,又叫度,符号是kW·h,换算关系是 。?
电能
其他形式的能
焦耳
千瓦时
1
kW·h=3.6×106
J
知识清单
预习自测
二、电能的计量
1.测量仪器:电能表,即测量用电器在某一段时间内
的仪器。?
2.电能表的铭牌上参数的含义:
消耗电能多少
220
V
标定电流
额定最大电流
频率
每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转过600转
知识清单
预习自测
3.电能表的计数:
(1)最后一位有红色标记的数字表示 。?
(2)电能表前后两次 ,就是这段时间内消耗了多少千瓦时的电能。?
三、电功
1.电能 的过程就是电流做功的过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功,即电功。?
2.电功的计算:W= ,其中W表示 ,U表示电路两端的 ,I表示通过电路的 ,t表示 。?
小数点后一位
读数之差
转化为其他形式的能
UIt
电功
电压
电流
通电时间
1
2
3
4
知识清单
预习自测
1.下列家用电器正常工作时,主要将电能转化为机械能的是( )
A.电风扇
B.电视机
C.电灯
D.电饭锅
答案
解析
解析
关闭
电风扇主要把电能转化成机械能;电视机主要把电能转化成光能和声能;电灯主要把电能转化成光能和内能;电饭锅主要把电能转化成内能。
答案
解析
关闭
A
1
2
3
4
知识清单
预习自测
2.家庭电路中接入的新型电子式电能表用来测量电路的( )
A.总电流
B.总电阻
C.消耗的电能
D.实际电压
答案
解析
解析
关闭
电能表是测量电流做功的仪器。
答案
解析
关闭
C
1
2
3
4
知识清单
预习自测
3.阻值为4
Ω的电阻接在电压为6
V的电路上,通电
1
min
后,电流通过小灯泡所做的功是( )
A.240
J
B.360
J
C.480
J
D.540
J
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
1
2
3
4
知识清单
预习自测
4.小明家的电能表月初的示数如图所示,如果他家这个月用了120度电,则月末电能表的示数应为
kW·h,他家本月应交电费 元(当地电费价格为0.5元每千瓦时)。?
解析:电能表月初的示数为82.6
kW·h,则月末电能表的示数为120
kW·h+82.6
kW·h=202.6
kW·h,故电能表的示数为
;本月应交电费为120×0.5=60(元)。
答案:202.6 60
认识电能表
电能表是测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪器,电能表计数器上前后两次读数之差就是在这一段时间内消耗的电能。
电能表上有几个重要的参数,如下表。
【例题】
下图分别是小明家上月初和月末的电能表的表盘。电能表的表盘上“1
600
imp/(kW·h)”表示每消耗1
kW·h的电能,指示灯闪烁1
600次。下列选项正确的是( )
A.指示灯闪烁越快,电能表所在电路消耗的电能越多
B.小明家上月消耗的电能为911
kW·h
C.小明家干路中的电流不得超过10
A
D.断开其他用电器,只让电饭锅单独工作2
min,指示灯闪烁32次,此时电饭锅的功率为600
W
解析:电能表上的指示灯闪烁越快,表示电能表所在电路消耗电能越快,故选项A错误;上月消耗的电能5
637.8
kW·h-5
546.7
kW·h=91.1
kW·h,故选项B错误;电能表的标定电流为10
A,最大额定电流为20
A,故小明家干路中的电流不得超过20
A,选项C错误;
答案:D(共24张PPT)
本章整合
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
1.(2018·青海中考)如图所示的电路中,电源电压不变,只闭合开关S1,电流表的示数为0.3
A,再闭合开关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
A
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
解析:由题图知,只闭合S1时,R1单独接入电路,电流表测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。
两只开关都闭合时,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。
而并联电路各支路两端的电压相等,即U1=U2,所以,在相同时间内R1、R2消耗的电能之比为
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
2.(2018·广西梧州中考)如图所示,将标有“12
V 6
W”的灯泡L1和“12
V 3
W”的灯泡L2接在12
V的电路中,闭合开关,不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法中正确的是( )
A.电路总功率等于9
W
B.电路总功率大于9
W
C.灯泡L1和L2一样亮
D.灯泡L2比灯泡L1亮
D
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
两灯泡串联接在12
V的电路中时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流
由于串联电路中电流处处相等,且R12
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
3.(2017·吉林长春中考)下列用电器中,不是利用电流的热效应工作的是( )
A.电暖气
B.电风扇
C.电熨斗
D.电饭锅
答案
解析
解析
关闭
本题考查电流热效应的应用。电暖气、电熨斗、电饭锅在工作时将电能转化为内能,都是利用电流的热效应工作的,故A、C、D不符合题意;电风扇主要是把电能转化为机械能,不是利用电流的热效应来工作的,故B符合题意。
答案
解析
关闭
B
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
4.(2017·河南中考)下图为一电热饮水机的电路简图,其额定电压为220
V,具有“加热”“保温”两种功能,对应功率分别为400
W和40
W。当开关S1、S2均闭合时,饮水机处于 (填“保温”或“加热”)状态,R1的阻值为
Ω;用饮水机给2
kg的水加热,当水温升高50
℃时,水吸收的热量为
J。[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
解析:本题考查简单电路、电功率和热量的计算。由题图可知,当开
水吸收的热量Q=c水mΔt=4.2×103
J/(kg·℃)×2
kg×50
℃
=4.2×105
J。
答案:加热 121 4.2×105
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
5.(2017·吉林中考)下图是小灯泡L和定值电阻R的电流与电压关系的图象。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
A,小灯泡L的实际电功率是
W。?
解析:本题考查并联电路的电流规律和公式P=UI的应用。L与R并联时两端的电压相等,由图可知,干路的电流是0.6
A+0.2
A=0.8
A;L的实际功率P=UI=2
V×0.6
A=1.2
W。
答案:0.8 1.2
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
6.(2018·云南曲靖中考)右图是某种电砂锅的工作电路图,S是温控开关,当S闭合时,电砂锅处于 (选填“加热”或“保温”)状态;电砂锅加热时功率为1
100
W,保温时功率为55
W,则电阻R2为
Ω。?
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
解析:由题图知,当S闭合时,只有R1工作,电路中电阻小,电源电压不变,
根据串联电路的电阻特点可得,电阻R2的阻值:
R2=R-R1=880
Ω-44
Ω=836
Ω。
答案:加热 836
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
7.(2017·吉林长春中考)某校物理社团的学生做测量小灯泡的电功率和探究电流与电压关系的实验,电源两端电压恒定,小灯泡的额定电压为2.5
V。设计的电路如图甲所示,操作如下:
甲
乙
(1)按图甲连接电路,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端,闭合开关,记录两电表示数;移动滑片,观察并记录多组数据,绘制如图乙所示的U-I图象,则小灯泡的额定功率为
W。实验中,当电流表示数为I0(I0<0.30
A)时,小灯泡的电功率为P1。?
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
(2)断开开关,用定值电阻替换小灯泡,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端,闭合开关,读出两电表示数并记录在表格中;移动滑片,测出多组数据,记录在表格中。分析表格中的数据可知:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。实验中,当电流表示数仍为I0时,定值电阻的电功率为P2,则P1、P2的大小关系为P1 P2。?
(3)若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端,电路中的电功率为
W。?
探究电流与电压关系的实验数据表
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
解析:本题考查电功率的计算、分析数据归纳结论的能力及串联电路的规律和欧姆定律的应用。(1)因小灯泡的额定电压为2.5
V,由题图乙可知当小灯泡的电压为2.5
V时,小灯泡的额定电流为0.4
A,故小灯泡的额定功率P=UI=2.5
V×0.4
A=1
W。(2)由题表中数据可知,电压与对应的电流之比为一定值,即当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比;由欧姆定律可知,定值电阻的阻值
确定其大小关系,可设I0=0.20
A,由题图知,小灯泡的电压U1=0.5
V,则小灯泡的电功率为P1=U1I0=0.5
V×0.20
A=0.1
W;此时定值电阻
P12
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
(3)设变阻器的最大阻值为R滑,按题图甲连接电路,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端,闭合开关,记录两电表示数;移动滑片,观察并记录多组数据,绘制如题图乙所示的U-I图象,可知此时对应的电流为I0=0.2
A,根据欧姆定律和串联电路的规律,电源电压U=I0R滑+UL=0.2
A×R滑+0.5
V①;在(2)中,断开开关,用定值电阻替换小灯泡,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端,闭合开关,读出两电表示数,并记录在表格中,此时电压为U'=0.9
V,对应的电流I'=0.18
A,根据欧姆定律和串联电路的规律,电源电压U=I'R滑+U'=0.18
A×R滑+0.9
V②;由①②得,电源电压U=4.5
V,若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端,由于串联电路各处的电流都相等,只有当电路中的电流为0.4
A时,小灯泡的电压为2.5
V,定值电阻的电压为U定=IR=0.4
A×5
Ω=2
V,符合串联电路各部分电压和等于总电压的规律(即4.5
V=2.5
V+2
V),故若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端,电路的总功率为P总=UI=4.5
V×0.4
A=1.8
W。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
答案:(1)1
(2)正比 <
(3)1.8
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
8.(2017·吉林长春中考)一只电水壶的额定电压为220
V,正常工作1
min消耗的电能为6.6×104
J。求:
(1)电水壶的额定功率;
(2)电水壶正常工作时的电流。
答案:(1)1
100
W
(2)5
A
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
9.(2017·广东广州中考)下图是某手机充电示意图及简化电路图,下表是充电过程中某些时段相关数据:
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
(1)求0~10
min数据线和手机消耗的总电能;
(2)求D阶段流经数据线的电流;
(3)充电过程数据线阻值可认为不变,分析数据线在A、D哪段时间产生的热量多。
解析:(1)WA=PAtA=22.0
W×5×60
s=6
600
J
WB=PBtB=18.0
W×5×60
s=5
400
J
W=WA+WB=6
600
J+5
400
J=1.2×104
J。
(3)已知电阻R不变,tA=tD,IA>ID,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,QA>QD,所以A段时间产生的热量多。
答案:(1)1.2×104
J
(2)0.5
A
(3)A段时间产生的热量多
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
10.(2017·吉林中考)如图所示,电源电压为3
V,小灯泡L标有“2.5
V 1
W”字样。闭合开关后,小灯泡L正常发光。求:
(1)通过小灯泡L的电流;
(2)通电60
s,电阻R消耗的电能。
(2)UR=U-UL=3
V-2.5
V=0.5
V
WR=URIt=0.5
V×0.4
A×60
s=12
J。
答案:(1)0.4
A (2)12
J
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
11.(2017·广西南宁中考)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,R0为定值电阻。当滑动变阻器的滑片移动时,滑动变阻器的电功率P1随其接入电路的阻值R1的变化图象如图乙所示。求:
甲
乙
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
(1)当电压表的示数为4
V,电流表的示数为2
A时,滑动变阻器接入电路的阻值和它在1
min内消耗的电能;
(2)当滑动变阻器的电功率P1最大时,电流表和电压表的示数;
(3)R0的阻值。
1
min内变阻器消耗的电能
W1=U1I1t1=4
V×2
A×60
s=480
J。
(2)由题图乙可知,电功率最大为9
W,此时电阻为4
Ω
由P=UI=I2R得电流表的示数
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
得I1'=1.5
A
此时滑动变阻器两端的电压为
U1'=I1'R1'=1.5
A×4
Ω=6
V
(3)电阻R0和滑动变阻器串联,则有
U=U0+U1=IR0+U1
U=2
A·R0+4
V
U=1.5
A·R0+6
V
解得R0=4
Ω。
答案:(1)2
Ω 480
J (2)1.5
A 6
V (3)4
Ω