第十五章 电功与电热 第12课时 学案

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第12课时 “电功和电热”复习（一）
复习目标
1．理解电功的概念，会用电功公式进行实际问题的计算，知道电能表是测量电功的仪表．
2．掌握电功率的概念，会用电功率公式进行简单的计算．
3．理解用电器额定功率和实际功率的概念．
4．会测定小灯泡的电功率，
知识梳理
例题精讲
例1 两电阻R1＝10 Ω，R2 ＝20 Ω，R1最大允许电流为200 mA，R2最大允许电流为300 mA，两电阻并联时，电路中总电流最大为_______；两电阻串联时，电路中最大电压为_______，此时，若通电1 min，电流所做的功是_______．
提示：题目已知两个电阻的最大允许电流，可以求出它们的最大允许电压U1＝I1R1＝0.2 A×10 Ω＝2 V，U2＝I2 R2＝0.3 A×20 Ω＝6 V，并联时电压相等，故电压最大值U＝2 V(超过2V，R1损坏)，此时最大允许电流I＝I1＋＝0.2A＋＝0.3 A；串联时电流相等，故电流最大值I'＝0.2 A(超过0.2 A，R1损坏)，此时最大允许电压U'＝U1＋I'R2＝2 V＋20 Ω×0.2 A＝6 V，此时电功W＝U'It＝6 V×0.2 A×60 s＝72 J．
解答：0.3A 6V 72J
点评：本题是典型的综合类问题，它涉及已学过的多个知识点，电流、电阻、欧姆定律和电功等，综合考查同学们对各知识点的理解、运用能力．
例2 下面的两个表格是小强家某型号洗衣机的主要技术参数．请根据表中参数回答下列问题．
(1)表一的参数中有一个书写方式是不规范的，它是_______．（填写参数名称）
(2)在正常运行标准程序时，洗一次衣服大约消耗多少电能？（喷淋漂洗、蓄水漂洗的功率与洗涤功率相同）
(3)小强在一次洗衣服时，想到老师布置的探究学习活动，就把家中所有的其他电器全部断开与电源的连接，通过观察电能表，发现上述计算的结果比实际消耗的电能要小．那么，出现这种情况的原因是什么？（说出两点即可）
提示：本题第(2)问，洗衣机洗一次衣服要经过洗涤——脱水——喷淋漂洗——脱水——蓄水漂洗——脱水，这样几种不同过程，而喷淋漂洗、蓄水漂洗的功率与洗涤功率相同，都是300 W，脱水时功率是200 W，根据W＝Pt，可求出洗一次衣服所消耗的电能．
解答：(1)额定电压
(2)洗涤漂洗时间t1＝8 min＋5 min＋5 min＝18×60 s＝1 080 s，W1＝P1t1＝300 W×1080 s＝3. 24×105 J．脱水时间t2＝5 min＋5 min＋5 min＝15 min＝15×60 s＝900 s，W2＝P2t2＝200 W×900 s＝1.8×105 J．所以洗一次衣服要消耗的总电能W总＝W1＋W2＝3. 24×105 J＋1.8×105 J＝5.04×105 J．
(3)①洗衣机工作时，会有电能转化为内能而造成电能损失；②洗衣机工作时，在注、排水等过程中要消耗电能．（答案合理即可）
点评：(1)这是一道将物理知识与生活实际相结合的题目，真正体现了“从生活走向物理、从物理走向社会”的新课标理念．
(2)了解全自动洗衣机洗衣一次的动作状态，准确理解表二中“每次”的含义，是正确求解本题的关键．
例3 用电器R1和R2上都标有“6V”的字样，已知它们的电流I
随电压U变化的图像如图所示，利用该图像可求出用电器R，的额定
功率是_______W；若把R1和R2串联在电源电压为6V的电路中，
用电器R2的实际功率是_______W．
提示：根据U－I图像，要计算R1的额定功率应选择P—UI．因
为R1的额定电压是6V，从图像中查出R1在6V的电压下工作时的电
流是0.15 A，所以R1的额定功率P1＝U1I1＝6 V×0.15 A＝0.9 W．
由图像可知，只有当U1＝4 V，U2＝2 V时，才能满足串联电路特
征，I1＝I2＝0.1 A，U1＋U2＝U总＝6 V，符合题目要求．此时，用电器R2的实际功率P2＝U2I2＝2 V×0.1 A＝0.2 W．
解答：0.9 0.2
点评：根据图像来计算确定额定功率和实际功率的题目是越来越常见．这说明实施新课程标准后，根据图像来处理信息、了解信息越来越重要，请同学们在学习时注意这一点．
例4 小明利用标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2进行实验．
(1)当L1正常发光时，通过的电流为多少安？
(2)如图甲所示，OA和OB分别为通过灯泡L1和L2的电流I随两端电压U变化关系的曲线．现将两灯连入如图乙所示的电路，要使其中一个灯泡正常发光，电路中电流表的示数是多少？电路消耗的总功率是多少？
提示：(1)当L1正常发光时，通过它的电流I1实＝I1额＝ ＝1 A．
(2)I2额＝＝0.5 A，因图乙中11与12串联，故I1＝I2，只能使L2正常发光，电路中电流表的示数I＝I2额＝0.5 A．由图甲可知，此时U1＝2 V，因此，电源电压U＝U1＋U2额＝2 V＋6 V＝8 V，电路消耗的总功率P总＝UI＝8 V×0.5 A＝4 W．
解答：(1) 1A (2)0.5A 4W
点评：(1)当两只灯泡串联时，只能让额定电流小的那只灯泡正常发光；当两只灯泡并联时，只能让额定电压小的那只灯泡正常发光，否则，由于另一只灯泡的实际功率大于其额定功率，有可能被烧坏．
(2)由图像可知，L1的电阻不是定值，故在解题时必须注意，当I＝0.5 A时，R1≠．
例5 如图甲所示是某同学探究“电流与电压关系”的电路图，开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表的示数I和电压表的示数U的变化关系如图乙所示，由图像可知，通过R0的电流与R0两端的电压成_______，定值电阻R0的阻值是_______Ω．实验时，电源电压3V保持不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器R消耗的电功率是_______W．
提示：从图像可以看出，通过R0的电流与R0两端的电压图像过坐标原点，是一条直线，因此属于正比关系；从图像中取一特殊点(如U＝2 V，I＝0.4 A)，根据欧姆定律可得：R0＝＝5 Ω；电路图中滑动变阻器R与定值电阻R0串联，当P在a端时，R0两端的电压最小，通过的电流最小，即U＝0.5 V，1＝ 0.1 A，由串联电压中电流和电压的规律可知，通过滑动变阻器R的电流I＝0.1 A，电压U＝3 V－0.5 V＝2.5 V，此时滑动变阻器R消耗的电功率P＝UI＝2.5 V×0.1 A＝0.25 W．
解答：正比 5 0.25
点评：本题考查了串联电路的特点及欧姆定律、电功率、U－I图像等知识．同学们在解决有关图像类的考题时，一定要找出关键点，从中获取相关有用信息，如本题可通过特殊点求得电阻值，通过图像可判断电流与电压成正比，而后利用相关规律或公式解题即可．
例6 为了测定小灯泡的额定功率，提供了下列器材：待测小灯泡(额定电流为0.5 A，额定功率不超过1.5 W)、电压表（“0～3 V”和“0～15 V”两个量程挡）、电流表（“0～0.6 A”和“0～3 A”两个量程挡）、滑动变阻器、电源、开关、导线．
(1)正常情况下，实验中电流表应选用_____A量程挡，电压表应选用_____V量程挡．
(2)做上述实验时发现应选用的电压表量程挡损坏，而另一量程挡及其他器材都完好，为了测定小灯泡的额定功率，他们改用另一量程挡和阻值为6 Ω的定值电阻Ro，按如图甲所示的电路进行测量．闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，这时电压表的示数如图乙所示，该示数为______V，小灯泡的额定电压为______V，额定功率为______W．
提示：根据小灯泡额定电流为0.5 A，所以电流表的量程要选择“0～0.6 A”；小灯泡的额定电压不超过U＝＝3 V，所以电压表的量程要选择“0～3 V”；当小灯泡正常发光时，电路中的电流I＝0.5 A，电压表的示数为5.5V，定值电阻R0两端的电压U0 ＝IR0＝0.5 A×6 Ω＝3 V，所以小灯泡的额定电压U额＝5.5 V－3 V＝2.5 V；小灯泡额定功率P＝I额U额＝0.5 A×2.5 V＝1.25 W．
解答：(1)0～0.6 0～3 (2)5.5 2.5 1.25
点评：在选取器材时，所用电源电压应高于小灯泡的额定电压；所用电压表的量程要大于小灯泡的额定电压，电流袁的量程要大于小灯泡的额定电流．
热身练习
1．小丽家新安装了一个如图所示的电能表．从表盘上可知，电路中允许接入用电器的最大总功率为_______W；为了证明这只电能表的准确性，小丽断开家中其他用电器，只让一个200 W的电热杯正常工作，她在3 min里记下转盘转了24 r，说明这只电能表的计数_______（偏大／偏小）．
2．小明自制了一盏可调节亮度的台灯，电路图如图所示，小灯泡的规格是“6V 3W”．请完成以下问题：
(1)粗心的小明忘记把灯泡画上去，你认为灯泡应该画在_______(ab／cd)之间．
(2)连接电路过程中，开关S应该_______．
(3)正常发光时，小灯泡的电阻大小为_______Ω．
(4)小明认为台灯暗时比亮时省电，但小林认为台灯光线暗时滑动变阻器消耗的电能却增多，所以不省电．你认为_______观点正确，理由是__________________________．
3．如图所示是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现，电动机的线圈电阻为1 Ω，保护电阻R为4 Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则电路中的电流为_______A，电动机的功率为_______W．
4．如图所示，电源电压保持12 V不变，小灯泡标有“6V 4W”，电流表的量程为“0～0.6 A”，滑动变阻器标有“20Ω 2 A”，当开关S闭合时，为保证电路元件都能安全使用，滑动变阻器接入电路的最小阻值为_______Ω，此时小灯泡的实际功率为_______W．
5．小刚用如图甲所示的电路来探究“电流与电压的关系”，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表的示数I和电压表的示数U变化关系如图乙所示．由图像可得，定值电阻R1的阻值是_______Ω．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器R2消耗的电功率是_______W，此时，电阻R1消耗的电功率是_______W．
6．如图所示，电源电压为6V且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，定值电阻R0为5 Ω．闭合开关后，移动滑片，发现能使电流表(“0～0.6 A”或“0～3 A”)和电压表(“0～3 V”或 “0～15 V”)的指针同时达到满刻度线，则R0的电功率P与电流I的关系图像可能是 ( )
7．如图甲所示的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0.6 A”，电压表的规格为“0～15 V”，灯泡上标有“6V 6W”字样，灯泡中电流I随两端电压U变化关系如图乙所示，求：
(1)灯泡正常发光时的电流．
(2)当电流表示数为0.4 A时，电压表的示数．
(3)为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率．
8．如图甲所示是小灯泡中的电流I随它两端电压U变化的图像．将此灯泡接入如图乙所示的电路中，闭合开关S后，小灯泡的实际功率为1 W；再闭合开关S1后，电流表示数变化了0.1 A求：
(1)电阻R的阻值．
(2)此时电路消耗的总功率．
参考答案
1．2 200 偏小 2．(1)ab　 (2)断开 (3)12　(4)小明 电路中两端电压不变，台灯变暗，通过台灯的电流小，由W＝UIt可知．台灯暗时比亮时省电　3．0.5 2 4．11 3.24 5．10 0.4 0.1 6．C　7．(1)1A　 (2)8V 　(3)11.67Ω 5.4W 　8．(1)20 Ω　(2)1.2W
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网