广东省深圳市中考物理总复习 第十八章 电功率第2课时课件

第十八章电功率第十八章电功率第第2课时测量小灯泡的电功率焦耳定律课时测量小灯泡的电功率焦耳定律目目 录录 CONTENTSCONTENTS过 基 础过 易 错过 中 考过 考 点过 实 验过 基 础 一、测量小灯泡的电功率(6年2考，2016、2014年考) 1实验原理：通过测量小灯泡两端的电压和通过的电流，利用公式_，计算出小灯泡的功率。 2实验器材：小灯泡、_、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器。PUI 电源电源 3实验设计：实验电路如图1所示，与“测量小灯泡的电阻”所采用的电路是_。相同的相同的 图图1 4分析论证： 当U实U额时，P实_P额，灯泡偏亮。 当U实 注意注意滑动变阻器在实验中的作用：滑动变阻器在实验中的作用：(1)保护电保护电路；路；(2)改变小灯泡两端的电压。改变小灯泡两端的电压。 二、焦耳定律(6年5考，2017、2016、2015、2014、2013年考) 1电流的热效应：电流通过导体时电能转化为_能，这种现象叫做电流的热效应。 2焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的_ 成正比，跟导体的_成正比，跟通电时间成_比。内内 二次方二次方 电阻电阻 正正 I2Rt UIt 4利用电流热效应的用电器：电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。 5电热的防止：很多情况下用电器的温度不能过高，要使这些热快速散去，常装有散热板(片)或微型风扇等。过 易 错易混易错点易混易错点 电能电能W与电热与电热Q的关系的关系练习练习过考点过考点5题题 例1(2017昆明)某型号电吹风，电动机和电热丝串联。电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风，电动机线圈电阻为R1，电热丝电阻为R2。将电吹风接入电压为U的电源后，通过的电流为I，消耗的电功率为P，同学们得到了四个关系式。 下列选项中，关系式均正确的是() UIPPI2(R1R2)UIP PI2(R1R2) A B C DD 技巧规律解答此类题目的关键是看用电器将电能全部转化为内能用于发热(纯电阻电路)，还是将大部分电能转化为其他形式的能量；如果是前者，则产生的热量与消耗的电能相等，即QW；如果是后者，则产生的热量只占所消耗电能的一小部分，即Q W。 例2(原创)请进行下列有关电热的计算： (1)一个定值电阻为10 ，通过2 A的电流时，工作1 min产生的热量是_J。(使用公式Q_)易混易错点易混易错点 电热的计算公式电热的计算公式练习练习过考点过考点9、11题题 2 400 I2Rt (2)一个定值电阻为5 ，接到2 V的电压上工作5 min，则电阻产生的热量是_J。(使用公式Q _) (3)一个定值电阻，接到3 V的电压上时通过电阻的电流是0.2 A，则10 min内该电阻产生的热量是_J。(使用公式Q_)240 360 UIt (4)一个标有“220 V800 W”的“热得快”烧水器正常工作5 min能产生_J的热量。(使用公式QW_) (5)有三根完全相同的电阻丝，其中一根不做任何变化记为R1，一根对折记为R2，一根拉长记为R3，若将它们串联接入电路通电一段时间后，则_电阻丝升高的温度高；若将它们并联接入电路通电一段时间后，则_电阻丝升高的温度高。2.4105 Pt R3 R2 例3如图2所示的电路中，电源电压U6 V，电阻R16 ，电阻R24 ，求：易混易错点易混易错点 高挡功率高挡功率(加热加热)和低挡功率和低挡功率(保保温温)问题问题 练习练习过考点过考点9、10、11题题图图2 图图2 (1)只闭合只闭合S1，R1的功率为多大？的功率为多大？(2)只闭合只闭合S2，通电，通电10 s，R1产生的电热是多产生的电热是多少？少？(3)当三个开关处于何种状态时，整个电路消当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？求出此时的最大电功率。耗的电功率最大？求出此时的最大电功率。解解： (1)只闭合只闭合S1， R1的功率：的功率： P1U2R1 6 V 26 6 W (2)只闭合只闭合 S2时，时，R1与与 R2串联。电路中的串联。电路中的电流：电流： IUR1R26 V6 4 0.6 A 通电通电 10 s，电流通过，电流通过 R1产生的电热：产生的电热： Q1I2R1t(0.6 A)26 10 s21.6 J 过 实 验 实验一测量小灯泡的电功率实验一测量小灯泡的电功率 常见的测量电器的电功率有两种途径： (一)用电流表与电压表测量：(1)实验原理：PUI。(2)所测物理量：电压、电流。(3)实验电路图：与伏安法测电阻相同。 (4)实验过程中要注意的问题：每次读数后开关要及时断开。因为长时间通电时，导体因发热导致电阻变大，前后测得的电流值与电压值会有偏差。求小灯泡的额定功率时不能取平均功率，因为额定功率只有一个，电压改变，电功率也改变。该实验多次测量的目的：寻找小灯泡的实际电功率与电压、亮度的关系。 例1小柯做“测量小灯泡额定电功率”的实验时，连接了图3甲的电路，实验前观察小灯泡的螺旋套上标有“2.5 V”字样，电源电压为6 V，滑动变阻器的量程为“50 1 A”。图图3 (1)要完成图3甲的电路连接，电压表应选择连接_(选填“03 V”或“015 V”)的量程。图图3 03 V (2)在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在最_(选填“左”或“右”)端。图图3 左左 (3)按电路图正确连接后，闭合开关，灯不亮，电压表指针偏转超过了最大刻度，电流表无示数。造成这种现象的原因可能是_(填正确选项前的字母)。 A滑动变阻器断路 B开关接触不良 C小灯泡与灯座接触不良 D电流表断路 C (4)闭合开关，_，使电压表的示数为_V时，小灯泡正常发光，此时电流表表盘如图3乙所示，电流表的示数是_A，则小灯泡的额定功率是_W。图图3 移动滑动变阻器的滑片移动滑动变阻器的滑片 2.5 0.2 0.5 (5)向左移动滑动变阻器的滑片，会看到小灯泡变_(选填“暗”或“亮”)一些，这说明小灯泡的实际功率与灯泡的_ _有关。暗暗 两端电压两端电压(或通过或通过的电流的电流) (6)实验时，同学小明回想起测电阻时通过多次测量求平均值可减少实验误差。于是他用另一个灯泡做了3次实验，相关实验记录及数据处理见下表： 你认为小明这样处理数据的方法是否合理：_。说明你的判断理由：_ _。小明在多次测量中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比_(选填“变大”“变小”或“不变”)，导致这一结果的原因是_。不合理不合理 1、3组数据中组数据中 的电功率不是小灯泡的额定功率的电功率不是小灯泡的额定功率 变大变大 灯丝的电阻随温度的升高而变大灯丝的电阻随温度的升高而变大 (7)下列描述小灯泡功率P随滑动变阻器阻值R变化情况的图像中，正确的是_。B 【重点知识拓展】实验故障分析 现现 象象故障分析故障分析电流表示数偏大，电压电流表示数偏大，电压表无示数表无示数小灯泡或电压表被短接小灯泡或电压表被短接电流表无示数，电压表电流表无示数，电压表示数为电源电压示数为电源电压小灯泡断路或电流表与小灯泡断路或电流表与电压表位置颠倒电压表位置颠倒电流表示数较大且不可电流表示数较大且不可变，电压表示数为电源变，电压表示数为电源电压电压滑动变阻器同时接了上滑动变阻器同时接了上面两个接线柱面两个接线柱(或滑动或滑动变阻器短路变阻器短路)现现 象象故障分析故障分析电 流 表 示 数 很 小 且 不 可电 流 表 示 数 很 小 且 不 可变，电压表示数较小变，电压表示数较小滑动变阻器同时接滑动变阻器同时接了下面两个接线柱了下面两个接线柱闭合开关前，灯泡已亮，闭合开关前，灯泡已亮，电流表和电压表都正常偏电流表和电压表都正常偏转，但闭合开关后，灯泡转，但闭合开关后，灯泡反而熄灭，两电表指针不反而熄灭，两电表指针不再偏转再偏转开关并联在电源两开关并联在电源两端，应立即断开开端，应立即断开开关，以防烧坏电源关，以防烧坏电源闭合开关瞬间，灯泡发出闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表强光后立即熄灭，电流表偏转后又回到零刻度线，偏转后又回到零刻度线，电压表仍有示数电压表仍有示数闭合开关前，没有闭合开关前，没有将滑动变阻器的滑将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大片移动到阻值最大处处实验二探究焦耳定律实验二探究焦耳定律 例2(原创)在探究电热与什么因素有关时，小明利用如图4甲、乙进行实验。已知在两个透明容器中密封着等量的空气。图图4 (1)两个密闭容器中空气_的变化是由U形管中液面高度的变化来反映的，这里应用的科学方法是_。图图4 温度温度 转换法转换法 (2)如图4甲，两密闭容器中的电阻丝串联接到电源两端，则通过两端电阻丝的_相同。通电一段时间后，由图4甲可以得出的结论是_ _。 电流电流 图图4 在电流、通电时间相同时，电阻越大，电在电流、通电时间相同时，电阻越大，电 阻产生的热量越多阻产生的热量越多 (3)如图4乙，两密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，则通过两容器中电阻丝的电流_(选填“相同”或“不相同”)。通电一段时间后，由图4乙可以得出的结论是_ _。不相同不相同 图图4 在电阻、通在电阻、通电时间相同时，通过电阻的电流越大，电阻产生电时间相同时，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多的热量越多 过 考 点考点考点 伏安法测量小灯泡的电功率伏安法测量小灯泡的电功率 1为了测定小灯泡的额定功率，在具体实验操作中，手和眼的分工应该是() A手移动变阻器的滑片，眼观电流表 B手移动变阻器的滑片，眼观电压表 C手移动变阻器的滑片，眼看小灯泡是否发光 D手按开关，眼观电流表B 2李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”，他找来额定电压均为6 V的L1、L2两只灯泡。将两灯串联起来，按照如图5所示的电路开始了实验探究，闭合开关后，看见灯L2微微发光，灯L1几乎不发光，则关于两灯的电阻R1和R2、两灯的额定功率P1和P2的大小关系成立的是(不考虑灯丝电阻值随温度的变化)() AR1R2，P1P2 BR1R2，P1P2 CR1R2，P1P2 DR1R2，P1P2D 图图5 3(2017广西改编)在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为“2.5 V”，正常发光时的电阻约为8 。图图6 (1)在图6甲中，有一根导线未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整。图图6 (2)闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有较大的示数，经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了_ (选填“短路”或“断路”)。断路断路 (3)移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图6乙所示，为_V；此时要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向_(选填“左”或“右”)端移动。2.2 右右 图图6 (4)移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图6丙所示的IU图像，由图像可计算出小灯泡的额定功率是_W。0.75 图图6 (5)在进行误差分析时，老师说：虽然电压表内部电阻很大，但电路接通后仍有微小电流流过电压表，请你根据这一事实并结合电路图分析判断，实验中测得小灯泡的额定功率比真实值偏_(选填“大”或“小”)，原因是_ _。大大 电压电压表测量准确，但电流表测量值偏大，根据表测量准确，但电流表测量值偏大，根据PUI，测量的功率偏大，测量的功率偏大 (6)完成上述实验后，不用电压表，用如图6丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：图图6 _ _； 闭合开关S、S1，断开开关S2，记录下此时电流表的示数为I； 小灯泡的额定功率的表达式为P额_。闭合开关闭合开关S、S2，调节滑动变阻器，调节滑动变阻器R的的 滑片滑片P，使电流表示数，使电流表示数I1I额额 R0(II额额)I额额 考点考点 焦耳定律及其计算焦耳定律及其计算 C根据QUIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关 D根据QI2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 答案D 5(易错点1)(2017扬州改编)下列用电器工作时，属于纯电阻电路的是()B 6一只电炉，接在220 V的电路上用5 min可以烧开一壶水，那么接在110 V的电路上(其他条件不变)烧开这样一壶水所需的时间为() A20 min B15 min C10 min D5 minA 7(2017河南)如图7所示，从甲地通过两条输电线向乙地用户供电，若甲地电源电压恒为U，输电线的总电阻为r，当乙地用户用电时，下列说法正确的是()图图7 C当用户使用的用电器增多时，用电器两端的电压升高 D当用户使用的用电器增多时，输电线上因发热而损失的功率增大 答案D 图图7 8(2017巴彦淖尔)如图8所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密闭着等量的空气，R1R2R3，当开关S闭合后，下列说法正确的是()图图8 A该实验装置是探究该实验装置是探究电流通过电阻时产生的热电流通过电阻时产生的热量与电阻大小的关系量与电阻大小的关系B通过电阻通过电阻R1和和R2的的电流相等电流相等 C通电一段时间后，右边U形管内液面的高度差比左边小 D该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻放出热量的多少 答案C 图图8 9(易错点2、3)(2017福建)如图9所示，是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6 V，R1、R2的阻值分别为3 、6 ，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换。图图9 保暖鞋在低温挡工作时的电保暖鞋在低温挡工作时的电功率是功率是_W，它的高温，它的高温挡工作挡工作1 min产生的热量是产生的热量是_J。6 1 080 10(易错点3)(2017乐山)如图10所示是一电热毯电路的示意图，R0是电热毯发热电阻丝，R是串联在电路中的定值电阻，S是温控开关，开关上标有“高(温)、低(温)、关”的字样。已知电热毯高温挡的功率为110 W。图图10 则要使电热毯处于高温挡，开关S的动触片应置于_点(选填“a”“b”或“c”)，假设电热毯处于高温挡每天正常工作2 h，则20天消耗_千瓦时的电能。c 图图10 4.4 11(易错点2、3)(2017重庆)小明家的电饭锅如图11甲所示，额定电压为220 V，“煮饭”时额定功率为1 210 W，简化电路如图11乙，S1为温控开关，发热电阻R1和R2的阻值不随温度变化，电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1 16，求：图图11 (1)正常“煮饭”状态，通过电饭锅的电流为多少？ (2)电阻R1的阻值为多少？ (3)某天傍晚，小明关闭家里其他用电器，只让“保温”状态的电饭锅工作，发现自家电能表(如图11丙)指示灯每闪烁4次所用的时间为48 s。则R2两端的实际电压为多少？图图11 12(2017贵阳)小明发现：家中的一台电热水器使用800 W功率工作一段时间后，热水器的电源线温度与室温无差异，而使用3 000 W功率工作相同时间后，电源线温度明显升高，请你解释上述两次电源线温度不同的原因。(可借助相关公式分析说明) 答：由于热水器和电源线串联，通过热水器和电源线的电流相等。根据PUI可知，在电源电压一定时，使用3 000 W功率的热水器的电流约为800 W热水器的4倍。再根据QI2Rt可知，相同电阻相同时间3 000 W热水器电源线产生热量约为800 W的16倍，故其温度明显升高。过 中 考 (4)(2013)如图12所示两个灯泡L1、L2阻值分别为6 和10 ，闭合开关后灯泡的电功率P1 P25 3。 () 图图12 (5)(2013)如图如图12所示所示两个灯泡两个灯泡L1、L2阻值分别阻值分别为为6 和和10 ，闭合开关，闭合开关后灯泡后灯泡L1比比L2暗。暗。() 2(2014)下列属于电功的单位的是() AVA BkWh CA DkW 3(2014)有R1、R2两个电阻，两电阻并联时P1 P21 3，串联时P1 P2() A1 3 B3 1 C3 4 D4 3B B 4(2017)如图13是一个油量表的示意图，滑动变阻器的规格为“20 1 A”。闭合开关，当浮球最低时滑片P滑到a端，电流表示数为0.3 A；当浮球最高时，滑片P滑到b端，电流表示数为0.5 A。下列说法错误的是()图图13 A电阻R1的阻值为30 B电源电压为15 V C在加满油后，1 min内电阻R1产生的热量为450 J D电阻R1的最小功率为7.5 W 答案D 图图13 5(2014节选)某同学做“测量小灯泡电功率”的实验，小灯泡标有“2.5 V”字样，测量电路图如图14甲所示。图图14 (1)电路图中E表和F表分别为_。 AV和A BA和V图图14 B (2)正确接入电表后，实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时，电压表示数如图14乙所示，其电压为_V，若他想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。图图14 1.8 b (3)下表中为该同学的实验记录分析表：0.75 老师认为该同学的数据处理过程有误，你认老师认为该同学的数据处理过程有误，你认为正确的测量结果为为正确的测量结果为P额额_W。 6(2016)如图15为“测量小灯泡的额定电功率”的实验电路图，已知电源电压为6 V，小灯泡的额定电压为3.5 V，假设小灯泡的电阻不随温度的改变而发生变化。 (1)该实验原理为_。图图15 (2)接入电路时，电压表应接入电路时，电压表应选择选择_量程量程(选填选填“03 V”或或“015V”)。PUI 015 V (3)当开关闭合后，小灯泡发光，电流表有示数，但是电压表无示数，则电路中出现的故障为电压表_(选填“短路”或“断路”)。 (4)后发现电压表接入的量程有故障，飞飞同学灵光一闪，将电压表另一量程接至滑动变阻器两端，某一时刻电流表示数为0.32 A，电压表示数为2.8 V，则小灯泡的额定功率为_ W。断路断路 1.225 7(2014节选)如图16甲所示电路中，R1、R2串联在电路中，电路中电流和R1、R2两端的电压如图16乙所示，电压表示数为4 V。求：电路消耗的总功率P为多少？图图16 8(2013)如图17甲、乙所示是我们常见的可调节亮度的台灯及电路图，变阻器R的最大电阻值为2 200 ，台灯灯泡的铭牌如图17丙所示。求：图图17 (1)台灯灯泡的电阻。 (2)灯泡正常发光时的电流。 (3)台灯处在最省电的工作状态时，灯泡的电功率。图图17 9(2015)如图18是小明家热水器的电路图，已知电热丝R1位于水中，起加热作用，其阻值R122 ，R2起控制作用，R2198 。当S1、S2都闭合时，处于加热状态，求此时的加热功率。图图18 10(2016)如图19甲是某款电热水龙头的电路简图。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切换。该电热水龙头在不同挡位工作时的功率随时间变化图像如图19乙所示。求：图图19 (1)当开关接触3、4触点时，水龙头流出_(选填“冷水”“温水”或“热水”)。 (2)电阻R1的阻值。 (3)20 s内该电热水龙头消耗的电能。图图19 热水热水 (3)由图像可知，水龙头在温水挡和热水挡均工作了10 s，则这段时间内消耗的总电能为： W总W温W热P温tP热t880 W10 s2 640 W10 s35 200 J