資源簡介

一、探究小燈泡的電功率
探究小燈泡的電功率跟哪些因素有關(guān)
燈泡越亮，燈泡的電功率就越大。
1、提出問題：燈泡的電功率跟哪些因素有關(guān)呢？
2．建立假設(shè)：
(1)小燈泡的電功率跟電壓有關(guān)，電壓越高，電功率就越大
(2)小燈泡的電功率跟電流有關(guān)，電流越大，電功率就越大
3．設(shè)計實驗方案
若要研究小燈泡的電功率跟電流和電壓的關(guān)系，需要運用控制變量的方法進(jìn)行實驗研究。
(1)研究小燈泡的電功率與電流的關(guān)系
研究小燈泡的電功率跟電流的關(guān)系，就要控制小燈泡兩端電壓不變。為此，我們可以把
2
只不同的小燈泡按圖所示方式并聯(lián)在電路上，從而控制它們兩端電壓相等，用電流表分別測量通過小燈泡的電流。通過觀察小燈泡的亮度來判斷小燈泡電功率大小，看看電功率大小跟電流有什么關(guān)系。
實驗結(jié)論：在電壓相等的情況下，通過燈泡電流越大，燈泡消耗的電功率越大。
(2)小燈泡的電功率與電壓的關(guān)系
研究小燈泡的電功率跟電壓的關(guān)系，就要控制通過小燈泡的電流不變。為此，我們可以把
2
只不同的小燈泡按圖所示方式串聯(lián)在電路上，從而控制通過它們的電流相等，用電壓表分別測量小燈泡兩端的電壓。通過觀察小燈泡的亮度來判斷小燈泡電功率大小，看看電功率大小跟電壓有什么關(guān)系。
實驗結(jié)論：在電流相等的情況下，燈泡兩端的電壓越大，燈泡消耗的電功率越大。
5．分析與論證：
小燈泡的電功率大小跟小燈泡兩端的電壓、通過小燈泡的電流有關(guān)。
在電壓相等的情況下，通過小燈泡的電流越大，小燈泡的電功率越大；
在電流相等的情況下，小燈泡兩端的電壓越高，小燈泡的電功率越大。
二、電功率與電功的計算
1、進(jìn)一步實驗表明，用電器的電功率等于用電器兩端電壓與通過用電器電流的乘積。
電功率計算公式可表示為：P
=IU
P:電功率，U:電壓，I:電流
U的單位為伏，I的單位為安，則P的單位為瓦。
1瓦=1伏·安
2、公式：P=W/t=UI
適用于所有電路的電功率計算
3、變形公式：P=I2R
P=U2/R
只適用于純電阻性電路的電功率計算
4、電功的計算
根據(jù)功率和功的關(guān)系：p=W/t，P=UI可以得到：
電功的計算式：
W=
Ult
這就是說，電流在某段電路上做的功，等于這段電路兩端的電壓與通過這段電路的電流，以及通電時間的乘積。
根據(jù)公式W=
Ult，電功單位焦耳也可表示為：1焦=1伏·安·秒
3、電功的常用公式：
W=Pt
W=UIt
W=I2Rt
W=U2·t/R
例1、關(guān)于“8V?4W”的燈L1和“4V?2W”的燈L2，下列說法中錯誤的是（
）
A.
L1的電阻大于L2的電阻??????
B.
兩燈均正常工作時，L1亮?????????????
C.
兩燈并聯(lián)時，兩端最大可加8V電壓??
D.
兩燈串聯(lián)在12V電源兩端時都正常發(fā)光
例2、如圖所示。電源電壓保持不變。開關(guān)s閉合后。燈L1、L2都能正常工作，甲、乙兩個電表的示數(shù)之比是4：5，此時燈L1、L2的電功率之比是（??
）
A.4：5??????B.4：1??????C.1：4??????D.5：4
例3、如圖所示，電源電壓U為10V并保持不變，滑動變阻器規(guī)格為“20Ω1A”。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片P移至最左端時，燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.5A；當(dāng)滑片P移至中點時，電流表示數(shù)為0.4A。則(???
)
A.電路消耗的最小功率為2.5W
B.滑片P在中點時，燈泡消耗的功率為2.4W
C.滑片P在中點時，燈泡消耗的功率為3.2W
D.滑片P在最左端時，2min內(nèi)電流通過燈泡所做的功為10J
例4、LED燈是一種半導(dǎo)體新型節(jié)能燈．已知某LED燈在一定電壓范圍內(nèi)的工作電流都是0.02A，只是在不同電壓下發(fā)光顏色不同：當(dāng)加在它上面的電壓為1.8
V時，它發(fā)紅光；當(dāng)加在
它上面電壓為1.4
V時，它發(fā)黃光；當(dāng)加在它上面的電壓為3.2
V時，它發(fā)藍(lán)光．將該
LED燈與一定值電阻R串聯(lián)后接在電壓為5
V的電源兩端時它發(fā)紅光，則該LED燈的電功率是________W，定值電阻R阻值是________Ω.
例5、目前，許多城市的十字路口都安裝了太陽能紅綠燈，白天太陽能電池板給紅綠燈供電，同時多余的電能又給蓄電池充電，在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能連續(xù)工作。其主要參數(shù)見下表：
光電轉(zhuǎn)換效率η
有效受光面積S
燈泡額定電壓U
40%
0.5
m2
24
V
(1)若每天有效受光時間為6
h，每平方米的面積上太陽輻射的功率為1000
W，求這種太陽能電池板每天獲得的電能。
(2)若太陽能紅綠燈由紅、黃、綠三燈組成，每天獲得的電能可使它連續(xù)正常工作40
h，求太陽能紅綠燈正常工作時的功率。
1．甲、乙兩只白熾燈的銘牌如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．甲燈的額定功率一定比乙燈大
B．兩燈都正常發(fā)光時，甲燈消耗的電能較少
C．兩燈都正常發(fā)光時，甲燈電阻小于乙燈電阻
D．兩燈串聯(lián)后，接在220V電路中，甲燈比乙燈亮
2.如圖所示，A、B為兩盞白熾燈，A燈型號是“110V
25W”，B燈型號是“110V
100W”，R是一個未知電阻。若把它們接到電壓為220V的電路上，下面四種接法中可能讓兩盞燈都正常發(fā)光的電路是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．小哲同學(xué)用甲、乙兩個小燈泡連接如圖所示電路，閉合開關(guān)S后，甲、乙兩燈均正常發(fā)光，但甲燈比乙燈亮，下列說法不正確的是（　　）
A．兩燈均正常發(fā)光時，甲燈功率等于乙燈功率
B．兩燈均正常發(fā)光時，甲燈電阻小于乙燈電阻
C．若兩燈位置對換，甲燈仍比乙燈亮
D．如果將兩燈串聯(lián)在該電源上，則乙燈比甲燈亮
4.小燈泡的額定電壓為6V，額定功率估計在7~12w之問，某同學(xué)要測定它的額定功率和不在額定電壓下的功率，采用如圖a所示的電路，所用的電流表有0~0.6A和0~3A兩個量程，電壓表有0~3V和0~15V兩個量程，該同學(xué)將它們連入電路時都做了正確的選擇。當(dāng)滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到某位置時，電流表和電正表的示數(shù)分別如圖b和所示，由此可知（在不同電壓下小燈泡的電阻不同）（??
）
A.在1V電壓下小燈泡的功率為1.5W????????B.在1V電壓下小燈泡的功率為0.3W
C.在5V電壓下小燈泡的功率為1.5W????????D.在5V電壓下小燈池的功率為7.5W
5.如圖所示電路圖，燈泡標(biāo)有“12V
6W”，滑動變阻器R1標(biāo)有“100Ω??
1A
”，電壓表量程為0-15V，電流表量程為0-0.6A，只閉合開關(guān)S1、S2，滑動變阻器連入電路阻值為16Ω時，燈正常發(fā)光；只閉合S1、S3，A示數(shù)為0.2A，忽略溫度對燈絲電阻的影響，下列說法不正確的是（??
）
A.電源電壓為20V
B.R2的電阻為76Ω
C.只閉合S1、S2時，燈泡的最小功率約為1.04W
D.只閉合S1、S2時,為了保護(hù)元件的安全，滑動變阻器連入電路的阻值范圍是0-72Ω
6.已知小燈泡的額定電壓，小明打算增加一個定值電阻R0，只利用一只電表，通過操作開關(guān)來測量小燈泡的額定功率。如圖是小明設(shè)計的四種不同方案的電路圖。其中能夠測出小燈泡額定功率的是（　　）
A．甲和丙
B．乙和丙
C．乙和丁
D．丙和丁
7.某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的雙向開關(guān)電路，電源電壓保持不變，燈
L1?標(biāo)有“3V??
3W”的字樣，燈
L2?標(biāo)有“6V?
3W”的字樣．當(dāng)開關(guān)撥至
2
位置且滑片滑到
a
端時，燈
L2?恰好正常發(fā)光，
（不計燈絲電阻隨溫度的變化），則
L2?正常發(fā)光時，電路中的電流為________．當(dāng)L1、L2分別正常發(fā)光時，兩種電路中的總功率之比為________。
8.如圖甲所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S,滑動變阻器滑片從b點滑到a點過程中，兩個電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的圖像如圖乙所示。
?
（1）圖乙中________?(填“dc”或“
ec”)表示電壓表
隨電流表示數(shù)變化的圖像。
（2）該過程中電路消耗的總功率最大值為________?W。
1．標(biāo)有“6?V-6?W”和“6?V-3?W”的燈泡L1和L2串聯(lián)接在某電源上,設(shè)燈絲電阻不變,則?(　　)
A.通過L1,L2的電流之比為2∶1???????????
B.燈L1,L2的實際功率比為1∶2
C.電源電壓為12?V時,L1,L2均正常發(fā)光???????
D.電源電壓為9?V時,L1正常發(fā)光
2.有兩只小燈泡，只標(biāo)有額定電壓都是6.3V，將它們串聯(lián)起來接在電路中，亮度不同。在回答哪個燈泡的額定功率比較大時，要用到以下六句話：a.較亮的燈泡電阻較大；b.從關(guān)系式P＝I2R可以知道；c.串聯(lián)時流過兩燈的電流相同；d.從關(guān)系式P=U2/R可以知道；e.在相同的電壓下工作時，燈泡的電功率和它的電阻成反比；f.所以串聯(lián)時較暗的額定功率大。按照下列順序排列這六句話，可以把問題講得最清楚的是(???
)
A.cbadef??????B.debacf??????C.bacdef??????D.以上都不行
3.如圖甲所示電路，電源電壓恒定，R0為定值電阻，滑動變阻器的最大阻值為R。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從一端移動到另一端的過程中，電流表示數(shù)I與電壓表示U的關(guān)系如圖乙所示，則定值電阻R0的阻值為________Ω；當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值分別為R/4和R時，電路消耗的總功率分別為P1，P2，則P1：P2
=________。
4.如圖所示，某同學(xué)在“測量小燈泡電功率”的實驗中，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端。他從滑片置于最右端時開始記錄第一組數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)滑片測得多組數(shù)據(jù)，描繪出的U－I圖像如圖所示。已知小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為4.5
V。可求得小燈泡正常發(fā)光時的阻值為________Ω，額定功率為________
W，變阻器最大阻值為________Ω。為使實驗中小燈泡兩端電壓不超過3
V，則滑動變阻器接入電路的最小阻值為________Ω(保留一位小數(shù))。
5.小王同學(xué)做“測定小燈泡的電功率”實驗，現(xiàn)有額定電壓為“2.5伏”、“2.2伏”的小燈各一個．他選取一個小燈并正確連接電路，剛閉合電鍵時，觀察到電壓表、電流表的示數(shù)分別為1伏和0.14安．他移動滑動變阻器的滑片，觀察到小燈泡逐漸變亮．突然，小燈熄滅，無論他怎樣移動變阻器的滑片，小燈都不亮，電壓表的示數(shù)始終如圖（a）所示，則電源電壓為________?伏，變阻器的最大阻值為________?歐．他將另一小燈接入該電阻中，重新進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)小燈正常發(fā)光時，滑片的位置恰好在變阻器的中點上，電壓表的示數(shù)如圖（b）所示，則此小燈的額定電壓為________?伏，額定功率為________?瓦．
6.家用電熨斗為了適應(yīng)不同衣料的熨燙需要，設(shè)計了調(diào)整溫度的多檔開關(guān)。使用時，轉(zhuǎn)動旋鈕即可使電熨斗達(dá)到需要的低溫、中溫或高溫。圖（甲）是電熨斗的電路圖，圖中電熱絲
R1=R2=110Ω。旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以改變
1、2、3、4
四個接點的連接情況，如圖（乙）中的
A、B、C
所示。問：
（1）圖（乙）中________圖表示電熨斗處于中溫檔；
（2）電熨斗在低溫檔工作時消耗的電功率
P低=________；
（3）電熨斗在高溫檔工作時的等效電阻
R高=________。
參考答案
例1、C
例2、C
例3、B
例4、0.036；180
例5、1.2
kW·h
30
W
【解析】(1)太陽能電池板每天獲得的能量：W總＝Pt＝1
kW/m2×0.5
m2×6
h＝3
kW·h，
根據(jù)效率公式得，太陽能電池板每天獲得的電能：W電＝W總×η＝3
kW·h×40%＝1.2
kW·h。
(2)太陽能紅綠燈正常工作時的功率：P＝＝＝0.03
kW＝30
W。
1．D
2.C
3．A
4.D
5.D
6.B
7.0.5A；2:1
8.（1）dc（2）36
【解析】（1）在串聯(lián)電路中，電壓的分配與電阻成正比，即電阻越大，兩端的電壓越大；
（2）在串聯(lián)電路中，總電壓等于各處電壓之和，從乙圖中找到一組對應(yīng)的電壓值相加就是電源電壓；再從乙圖中找到電路的最大電流，根據(jù)公式P=UI計算總功率的最大值即可。
【解答】（1）據(jù)甲圖可知，定值電阻R0與變阻器R串聯(lián)；根串聯(lián)電路中，電壓的分配與電阻成正比可知，當(dāng)滑片從bd點滑到a點時，R的阻值變小，那么電壓表V2的示數(shù)變小，因此乙圖中的dc是電壓表V2的圖像，ec是電壓表V1的圖像；
（2）根據(jù)乙圖可知，電路中的最大電流是3A，這時兩個電壓表的示數(shù)都是6V，
那么電源電壓為：U總=U0+U=6V+6V=12V；
那么電路的最大電功率為：P總=U總I=12V×3A=36W。
1．B
2.A
3.40；2:1
4.12.5；0.5；40；6.8
5.8；50；2.5；0.55
6.（1）B（2）220W（3）55Ω
2021-2022學(xué)年上學(xué)期浙教版科學(xué)九年級“培優(yōu)提高”講義（二十七）
電能2

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