資源簡介

(共18張PPT)
6.1　電　功
知識點一 電能與電功
1.定義:　電流所做的功　叫做電功。
2.實質:消耗電能的過程,實質上是　電能轉化為其他形式能量的過程　。有多少電能轉化成其他形式的能量,則電流就做了多少功。
3.單位:國際單位為　焦耳　,符號為　J　;常用單位為　千瓦時　,符號是　kW·h　,俗稱　度　,1 kW·h=　3.6×106　J。
電流通過電烙鐵,電能轉化成　內　能;電車在馬路上行駛,電能轉化成　機械　能;電流對某小燈泡所做的功為300 J,消耗的電能為　300　J。
同步變式拓展
1.下列用電器中,主要將電能轉化為光能的是 (　B　)
A.電飯煲 B.電燈
C.洗衣機 D.電風扇
知識點二 測量電功
1.電功通常用　電能表　測定。
2.電能表盤上各個參數的含義:
(1)“220 V”是指這個電能表應接在220 V的電路中使用;
(2)“2.5(10) A”表示電能表工作時允許通過的最大電流為10 A;
(3)“1 920 r/(kW·h)”表示每消耗　1 kW·h　的電能,電能表的表盤轉　1 920轉　。
注:電子式電能表表盤上標有“imp/(kW·h)”字樣,如“3000 imp/(kW·h)”,它表示用電器每用電1 kW·h,表盤上耗電指示燈閃爍3000次。
3.電能表的示數以數字顯示,單位為　kW·h　,表盤上最右邊紅色框內的數字是小數位。
4.測量電功的方法:
(1)較大的電能利用刻度盤示數測量,在一段時間內消耗的電能等于計數器在這段時間內前后兩次讀數之　差　。
(2)較小的電能利用轉盤所轉圈數計量,消耗的電能為W=×1 kW·h=×3.6×106 J[n為某段時間內轉盤所轉的圈數,N為表上參數N r/(kW·h)]。
成都市居民生活用電實行階梯電價,小石同學家上月初和上月底電能表的示數分別如圖甲、乙所示,則她家上月用電量為　215　kW·h;若某次煮飯時電能表表盤轉過300轉,則消耗電能　3.6×105　J。
同步變式拓展
2.(2023·哈爾濱)小明家3月末和4月末電能表表盤示數如圖所示,則小明家4月份用電　240　kW·h,若以當地電價0.5元/度計算,小明家4月份應繳納電費　120　元。
3.(2024·內江二中期中)如圖所示是家庭電子式電能表的表盤,其示數是　1 234.4　kW·h,若家庭電路中只有一臺電熱水器在工作,該電能表的指示燈在4 min內閃爍320次,則該電熱水器消耗的電能是　3.6×105　J。
第一階段 基礎過關精練
1.關于電流做功過程中的能量轉化,下列說法中錯誤的是 (　C　)
A.洗衣機主要是把電能轉化為機械能
B.白熾燈主要是把電能轉化為內能
C.給蓄電池充電時化學能轉化為電能
D.電熱水器主要是把電能轉化為內能
2.將7.2×105 J的電功用“度”作單位表示,則應為
(　C　)
A.20度 B.2度
C.0.2度 D.0.02度
3.一種家用電能表上的參數如圖所示,下列說法錯誤的是
(　D　)
A.該電能表應該在220 V的電路中使用
B.該電能表的額定最大電流為20 A
C.電能表是計量用電器消耗電能的儀表
D.該電能表此時的讀數是31.6 J
4.電流做功的過程,實際上是　電　能轉化為　其他形式的　能的過程。電流通過電爐時,電能轉化為　內　能;電流通過電風扇時,電能轉化為　機械　能;給手機電池充電時,電能轉化為　化學　能。
5.小明家參加了“地球一小時”活動,在熄燈一小時的時間里,共節省了0.5 kW·h的電能,合　1.8×106　 J。
6.一天小明家中的IC電能表上的余額用完了,電能表便切斷了電路,小明的父親將存有300元的IC卡插入電能表,電路又接通了,此時電能表的示數為 ,小明家所在地每度電的費用是0.6元,300元電費可用電　500　kW·h,為防止電能表再次切斷電路,小明家應在電能表的示數為
前為IC卡電能表充值。
0 5 1 8 0
1 0 1 8 0
7.如圖所示是小李同學家上月初和月末的電能表表盤示意圖,小李同學家電路干路中的電流不得超過　20　A,上月消耗的電能為　125　kW·h。年發電量可達1.5×109 kW·h 的攀枝花銀江水電站將于2025年投產發電,投產發電后的銀江水電站可滿足　1.0×106　戶小李同學這樣的家庭用電需求。
銀江水電站效果圖
第二階段 能力拓展訓練
（選擇題為單選或雙選)
8.下列說法中正確的是 (　BC　)
A.電流通過用電器做功時,消耗的電能一定全部轉化為內能
B.電流通過電熱水器做功將電能全部轉化為內能
C.電流做功的實質就是將電能轉化為其他形式的能
D.電流通過電風扇做功將電能全部轉化為內能
9.小剛家4月底電能表讀數為821.6 kW·h,5月底電能表讀數如圖所示,那么5月份他家消耗了　110　kW·h的電能。小剛發現半小時內該電能表的表盤轉了1250轉,則他家半小時內消耗的電能為　0.5　kW·h
10.冬天養熱帶魚,對水族箱內的水溫要求較高。水族箱內置一根自動溫控棒,溫控棒在水溫26 ℃時開始工作,將電能轉化為水的　內　能,待水溫達到28 ℃時自動斷開。某次溫控棒工作時,家中其他用電器均不工作,當溫控棒消耗電能為6×105 J 時,家里標有1500 r/(kW·h)的電能表表盤轉了　250　轉。(共34張PPT)
第6章達標檢測卷
一、選擇題(18題為單項選擇題,每題3分,910題有一個或兩個選項符合題目要求,全部選對得4分,部分選對得2分,有錯選的得0分,共32分)
1.下列家用電器中,利用電流熱效應工作的是(　C　)
A.電冰箱 B.洗衣機 C.電飯煲 D.筆記本
2.如圖是一電風扇銘牌,此風扇正常工作時(　A　)
A.消耗的電功率是60 W
B.消耗的電能是60 W
C.每秒鐘產生的熱能是60 J
D.每秒鐘產生的機械能是60 J
3.在用電高峰時,家中的電壓會比220 V稍微低一些。一盞標有“220 V　100 W”的白熾燈,它在用電高峰和其他時段相比(　B　)
A.發光亮度增大,實際功率增大
B.發光亮度減小,實際功率減小
C.實際功率增大,消耗電能增大
D.實際功率減小,消耗電能減小
4.甲、乙兩個普通白熾燈泡銘牌上分別標著“220 V　40 W”“110 V　40 W”字樣,正常發光相同時間,它們消耗的電能(　C　)
A.甲燈的多 B.乙燈的多 C.一樣多 D.不能確定
5.有兩根電熱絲R1和R2,R1=100 Ω,R2=200 Ω,采用下列四種方式分別接到36 V的電源上,通電5 min,產生熱量最多的連接方式是(　B　)
A.R1、R2串聯 B.R1、R2并聯 C.只接入R1 D.只接入R2
6.王亮同學是個愛動腦的孩子,他想知道家里電風扇的實際功率是多大,于是他將家里其他用電器都關閉,只讓電風扇單獨工作了72 s,如圖的電能表轉盤轉了5 r,下列說法正確的是(　D　)
A.此電能表轉盤每小時轉2 500 r
B.電能表是測量電路中用電器功率的儀器
C.此電能表所在電路的最大電功率為2 200 kW
D.電風扇的實際功率是100 W
7.兩個定值電阻,甲標有“10 Ω　1 A”,乙標有“15 Ω　0.6 A”,現把它們連入由一個開關和電源組成的電路,以下說法正確的是(　D　)
A.甲、乙并聯時允許干路最大電流為1.6 A
B.甲、乙并聯時允許乙的最大功率為9 W
C.甲、乙串聯時允許電源最大電壓為19 V
D.甲、乙串聯時允許甲的最大功率為3.6 W
8.如圖所示電路,電源電壓恒定。圖甲是身高、體重測量儀,當體檢者站在臺面上時,能自動顯示身高和體重。電路原理如圖乙所示,電壓表、電流表改裝后可分別顯示身高和體重的大小,壓敏電阻R的阻值隨體重的增加而增大。下列說法錯誤的是
(　C　)
A.當體重越重時,電流表示數越小
B.當身高越高時,電壓表示數越大
C.當體重不變,身高增加時,電路的總功率變大
D.當身高不變,體重減小時,電路的總電阻變小
9.如圖所示,當開關閉合時,電壓表V1、V2的示數分別為10 V和4 V,已知電動機M的線圈電阻為1 Ω,R是阻值為4 Ω的定值電阻,下列結論正確的是(　D　)
A.R兩端的電壓為6 V
B.通過電動機的電流為6 A
C.電阻R消耗的電功率為144 W
D.電動機消耗的電功率為6 W
10.如圖甲所示電路,電源電壓恒定。閉合開關S后,調節滑動變阻器的滑片P,從右端滑至左端時,小燈泡恰好正常發光。電流表示數與兩電壓表示數的關系圖像如圖乙所示。下列說法正確的是
(　BD　)
A.電壓表V2的示數是用圖線a來表示
B.小燈泡的額定功率為6 W
C.電源電壓為18 V
D.當滑片在右端時,定值電阻R0與滑動變阻器的功率之比為3∶7
二、填空題(每空2分,共28分)
11.家庭電路中,有時導線長度不夠,需要把兩根導線連接起來使用,而連接處往往比別處更容易發熱,加速老化,甚至引起火災,原因是:通電時連接處的電阻比別處的電阻更　大　(選填“大”或“小”),在相同時間內產生的熱量更　多　(選填“多”或“少”)。
12.電能表的示數如圖所示,若安裝時示數為零,從安裝到現在通過此電能表的用電器消耗的電能是　0.2　kW·h。若用電器是一只40 W的燈泡單獨工作,該燈泡照明時間為　5　h。
13.某市許多小區安裝了電動車的公共充電插座,采取掃碼付費自動充電(如圖所示)。假設某充電器輸出電壓為48 V,輸出電流為2.5 A,則它的輸出功率是　120　W;若當地的商用電價為1元/(kW·h),那么充電6小時的用電成本至少是　0.72　元。
14.如圖所示的電路,電源電壓保持12 V不變,標有“10 V　4 W”的燈泡L與滑動變阻器R1串聯接在電路中。閉合開關S,調節滑片P使燈泡L正常發光,此時電路中的電流為　0.4　A,通電2 min,滑動變阻器R1上產生的熱量為　96　 J。
15.如圖所示的電路,電源電壓恒為6 V,閉合開關S,電流表A1的示數為0.5 A,A2的示數為0.3 A,則電阻R1的電功率是　1.8　W,在相同時間內電流通過電阻R1、R2做功之比為　3∶2　。
16.家用電滅蚊器的發熱部分使用了PTC發熱材料,它的電阻隨溫度變化規律如圖所示。使用時發熱體直接連入家庭電路,當發熱體的溫度為60 ℃時,則此時電功率為　4.84　W。當發熱體溫度繼續上升時,電滅蚊器發熱體的電功率會　減小　(選填“增大”“減小”或“不變”)。
17.如圖所示是電飯鍋內部的簡化電路,有加熱和保溫兩擋。開關S置于1擋時,電飯鍋處于　保溫　(選填“加熱”或“保溫”)狀態;電飯鍋保溫和加熱時總功率之比為1∶40,則電阻R0和R1的比值為　1∶39　。
三、計算題(共12分)
18.(6分)張麗買了一個三擋電暖寶,電暖寶內部裝有某種濃度的氯化鈉水溶液充當保熱介質,其電路圖如圖所示,R1、R2都是電熱絲,電源電壓保持36 V不變,求:
(1)當S1閉合,S2接a時為中溫擋,此時電暖寶的功率為18 W,則R1的阻值為多少
解:(1)中溫擋工作時,R2被短路,則R1的阻值:R1===72 Ω
(2)當S1閉合,S2接b時為高溫擋,此時電暖寶的功率為45 W,則電路中的總電流為多少
(2)高溫擋工作時,R1和R2并聯,則電路中的總電流:
I總===1.25 A
19.(6分)在如圖所示的電路中,電源電壓恒為3 V,滑動變阻器R1標有“20 Ω　2 A”字樣。只閉合開關S,電流表示數為0.3 A。求:
(1)電流在10 s內通過電阻R2所做的功;
解:(1)只閉合開關S,只有電阻R2接入電路,電流表測量電路電流。
電流在10 s內通過電阻R2所做的功:
W=UI2t=3 V×0.3 A×10 s=9 J
(2)再閉合開關S1,移動滑動變阻器滑片P,使R1和R2消耗的總功率最小,求此最小總功率P最小。
(2)同時閉合開關S、S1,此時R1和R2并聯,當滑動變阻器為最大值時,總電阻最大,總功率最小。
此時通過R1的最小電流:
I1===0.15 A
則干路電流:I=I1+I2=0.15 A+0.3 A=0.45 A
故電路最小總功率:
P最小 =UI=3 V×0.45 A=1.35 W
四、實驗與探究題(共28分)
20.(8分)小明和小紅想利用如圖所示的裝置探究“電流通過導體產生的熱量與導體電阻大小的關系”。兩阻值分別為R和2R的電阻絲浸在質量和初溫都相同的煤油中,每一燒瓶中各插有一支溫度計。請回答下列問題:
(1)采用如圖所示這種連接方式,目的是控制整個電路電流、時間相同,電阻　不同　(選填“相同”或“不同”)。合上開關,經過一段時間,兩電阻絲產生的熱量的多少是通過　溫度計示數變化　反映出來的。
(2)實驗中,小明和小紅發現內有2R電阻絲的燒瓶中溫度計的示數升高得　快　(選填“慢”或“快”)。這表明:在電流和通電時間相同的情況下,導體的電阻越　大　(選填“大”或“小”),產生的熱量越多。
21.(12分)如圖A所示,在“測量小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓為4.5 V,小燈泡的額定電壓為2.5 V。
(1)接通電路前滑動變阻器滑片P置于最　左　端(選填“左”或“右”)。
(2)實驗中無論怎樣移動滑片P,發現小燈泡始終不亮,電壓表有示數,電流表無示數,原因可能是　小燈泡斷路　(寫出一種即可)。
(3)排除故障后,移動滑片P到某一位置,電流表、電壓表示數分別如圖B、圖C所示,通過小燈泡的電流為　0.3　A,燈泡上電壓為　2.2　V;要測量小燈泡的額定功率,應調節滑動變阻器的滑片向　右　移動,使電壓表示數為　2.5　V。
22.(8分)在一次測量小燈泡額定電功率的實驗中,小明同學可使用的實驗器材有:
A.銘牌上標有“3 V　0.38 A”的小燈泡一只
B.電流表一只(量程0~0.6 A)或(量程0~3 A)
C.電壓表一只(量程0~3 V)或(量程0~15 V)
D.滑動變阻器(0~20 Ω,0.5 A)
E.滑動變阻器(0~100 Ω,1 A)
F.電源(U=12 V,恒定)
G.開關一個,導線若干
為比較精確地測定小燈泡的額定電功率,必須使兩表的讀數不小于其量程的三分之一。小明同學發現電壓表0~3 V的量程壞了,他認為用大量程指針偏轉角度太小,不能精確完成測定。小聰同學想了一下,利用現有器材重新設計了電路,使兩個電表的讀數超過其量程的三分之一,精確地完成了實驗。
(1)請在圖1的虛框內補全小聰同學設計的電路圖。
(2)根據要求,小聰同學選用的滑動變阻器是　E　(填字母序號)。
(3)小明和小聰按照設計好的電路圖連接好電路開始實驗,精確測量了電流、電壓值,并繪制了如圖2所示的I-U圖像,根據該圖小聰算出小燈泡的額定電功率應為　1.2　W。
(4)滑動變阻器采用粗細均勻的電阻絲繞成線圈制成,其接入電阻與線圈長度成正比。若電流表示數在0.2 A0.4 A之間變化時,滑動變阻器滑片移動的距離恰好為6.5 cm。根據信息,在只需要保證所有元件都安全的前提下,滑動變阻器滑片能夠移動的最大距離為　15.5　cm。(共45張PPT)
第1課時　額定功率
知識點 額定功率
1.額定電壓(U額):用電器正常工作時的電壓。只有在　額定　電壓下用電器才能正常工作。
2.額定功率(P額):用電器在額定電壓下的功率。
3.銘牌含義:燈泡“220 V　40 W”:這個燈泡的額定電壓為　220 V　,額定功率為　40 W　。
4.用電器實際工作時的三種情況:
(1)當U實(2)當U實>U額時,P實　>　P額,用電器不能正常工作,容易損壞,使用不安全。
(3)當U實　=　U額時,P實　=　P額,用電器正常工作。
5.比較小燈泡的亮度:燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率,燈泡消耗的實際功率越大(越小),燈泡就越亮(越暗)。
甲 乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示,下列說法中正確的是 (　C　)
A.兩燈均正常發光時,乙燈消耗的電能較多
B.兩燈均正常發光時,甲燈的電阻小于乙燈的電阻
C.兩燈串聯在220 V的電路中,甲燈比乙燈亮
D.將乙燈接入110 V的電路中,它的實際功率為50 W
【教材改編】現有標有“12 V　6 W”和“12 V
3 W”的兩只燈泡L1、L2(燈絲電阻不變)。
(1)若將它們并聯接在12 V的電源上,它們的實際功率分別是多少 哪只燈泡更亮
解:燈泡L1的電阻:R1===24 Ω
燈泡L2的電阻:R2===48 Ω
(1)當兩只燈泡并聯接在12 V的電源上時,兩燈泡都正常發光,所以L1的實際功率為6 W,L2的實際功率為 3 W,L1的實際功率大于L2的實際功率,則燈泡L1更亮。
(2)若將它們串聯接在12 V的電源上,它們的實際功率分別是多少 哪只燈泡更亮
(2)當兩只燈泡串聯接在12 V的電源上時,
電路中的電流:I=== A
燈泡L1的實際功率:
P1=I2R1=×24 Ω= W≈0.67 W
燈泡L2的實際功率:
P2=I2R2=×48 Ω= W≈1.33 W
P1(3)若將它們并聯接在6 V的電源上,它們的實際功率分別是多少 哪只燈泡更亮
(3)當兩只燈泡并聯接在6 V的電源上時,根據P=可知,當實際電壓為額定電壓的一半時,實際功率為額定功率的,即P實=P額,則燈泡L1的實際功率:P1'=×6 W=1.5 W
燈泡L2的實際功率:P2'=×3 W=0.75 W
P1'>P2',則燈泡L1更亮。
(4)若把兩燈串聯在27 V的電源上,哪只燈泡可能會燒壞
(4)當兩只燈泡串聯接在27 V的電源上時,
由U=IR可知U1'∶U2'=R1∶R2=1∶2,
則U1'=9 V,U2'=18 V,則燈泡L2可能燒壞。
同步變式拓展
1.關于用電器的電功率,下列說法中正確的是(　C　)
A.用電器的實際功率越大,消耗的電能就越多
B.額定功率較大的用電器,電阻一定比較小
C.用電器的實際功率較小,則通過用電器的電流在單位時間內做的功比較少
D.用電器的實際功率越小,則其額定電壓越低
2.將標有“12 V　6 W”的燈泡L1和“6 V　6 W”的燈泡L2并聯后,接在6 V的電源上(設燈絲電阻不變),則 (　D　)
A.燈泡L1比燈泡L2亮
B.兩個燈泡都正常發光,一樣亮
C.燈泡L1的實際功率為3 W,燈泡L2的實際功率為6 W
D.電路的總功率為7.5 W
3.如圖所示,兩只燈泡L1和L2上分別標有“8 V　4 W”和“4 V　1 W”字樣,將它們串聯后接在電壓可在4~8 V之間調節的電源上,閉合開關S,假設兩燈的燈絲電阻不隨溫度變化,則下列說法正確的是
(　C　)
A.通過燈L1的電流大于通過燈L2的電流
B.在調節電源電壓的過程中,燈L1始終比燈L2亮
C.在調節電源電壓的過程中,兩燈的功率變化量相同
D.當電源電壓調節到8 V時,兩燈都不能正常發光
4.某家庭臥室用一只標有“220 V　100 W”的燈泡照明,但燈泡的亮度很暗,經實測燈泡此時的實際功率只有81 W,不計溫度對燈絲電阻的影響,則該燈泡兩端的實際電壓是　198　V。
5.如圖所示,R為定值電阻,L為標有“6 V　3 W”的小燈泡,燈絲阻值不變,電源電壓恒定。閉合開關,小燈泡正常工作時,電流表讀數為0.9 A。求:
(1)通過小燈泡的電流以及小燈泡的電阻;
解:由電路圖可知,R與L并聯,電流表測量干路中的電流
(1)小燈泡正常發光時,通過小燈泡的電流:
IL===0.5 A
小燈泡的電阻:RL===12 Ω
(2)定值電阻R的阻值以及它的電功率。
(2)通過R的電流:
I'=I-IL=0.9 A-0.5 A=0.4 A
根據并聯電路的電壓規律可知:
R兩端的電壓:UR=UL=6 V
則R的阻值:R===15 Ω
故R的電功率:
P'=URI'=6 V×0.4 A=2.4 W
兩個小燈泡規格分別為L1“8 V　4 W”、L2“2 V　2 W”,將它們串聯,剛好使其中一個燈正常發光(不考慮溫度對燈絲電阻的影響),則電路中的最大總功率為　4.5　W;如果改為并聯,剛好使其中一個燈正常發光(不考慮溫度對燈絲電阻的影響),則電路中的最大總功率為　2.25　W。
同步變式拓展
6.甲燈標有“6 V　3 W”字樣,乙燈標有“8 V　8 W”字樣,兩燈串聯后接在電源兩端,不考慮溫度對燈絲電阻的影響,若燈泡都發光,電路中允許通過的最大電流為　0.5　A,電源的最大電壓是　10　V,電路中的最大總功率為　5　W;兩燈并聯后接在電源兩端,若燈泡都發光,電路兩端允許加的最大電壓為　6　V,干路的最大電流為　1.25　A,電路中的最大總功率為　7.5　W。
第一階 基礎過關精練
(選擇題為單選)
1.小陳同學觀察家中用電器的銘牌標簽,發現某銘牌上標注的額定功率為800 W,這個用電器可能是圖中的(　D　)
2.甲燈標有“220 V　36 W”字樣,乙燈標有“36 V　36 W”字樣。如果它們都正常發光,則 (　C　)
A.甲燈亮 B.乙燈亮
C.一樣亮 D.無法確定
3.燈泡L1、L2分別標有“220 V　100 W”“220 V
40 W”的字樣,將它們接入220 V的電路中,則 (　A　)
A.L1、L2并聯時,L1比L2亮
B.L1、L2并聯時,亮度相同
C.L1、L2串聯時,L1比L2亮
D.L1、L2串聯時,亮度相同
4.將“220 V　60 W”的燈泡L1和“220 V　40 W”的燈泡L2串聯在220 V的電源上,組成閉合電路(設燈絲電阻不變),則下列說法正確的是 (　B　)
A.燈泡L1比燈泡L2亮
B.燈泡L2比燈泡L1亮
C.兩燈泡的總功率大于40 W
D.兩燈泡的實際功率都變為其額定功率的一半
5.一只燈泡上標有“220 V　40 W”字樣,其中“220 V”表示　燈泡的額定電壓為220 V　,“40 W”表示　燈泡的額定功率為40 W　　。這只燈泡正常工作時的電流為　0.18　A(保留兩位小數),電阻為　1210　Ω。該燈泡正常發光　25　h消耗1 kW·h的電能,若將它接在110 V 的電路中,則它的實際功率為　10　W。
6.將“12 V　12 W”的小燈泡L1和“12 V　6 W”的小燈泡L2串聯起來,直接接到電壓恒定的電源兩端。開關閉合后,恰好有一個小燈泡正常發光,而另一個小燈泡比正常發光時暗些,則正常發光的小燈泡是　L2　,電源電壓是　18　V,發光較暗的小燈泡的實際功率是　3　W。(燈絲電阻不變)
7.如圖1所示是電阻R和燈泡L的I-U圖像,當把電阻R和燈泡L并聯接入電源電壓為2 V的電路中時,如圖2所示,閉合開關S,燈泡L恰好正常發光。則燈泡L的額定功率為　0.4　W,此時電阻R與燈泡L的電功率之比為　2∶1　。
8.(2023·重慶A卷)如圖所示的電路,電源電壓恒為6 V,白熾燈泡L1標有“5 V 0.25 A”,白熾燈泡L2標有“6 V,3 W”,R的阻值為10 Ω。忽略溫度對燈絲電阻的影響,只閉合開關S1時,燈泡　L1　更亮;只閉合開關S2時,R的功率為　0.4　W。
9.一個小燈泡上標有“6 V　9 W”的字樣(忽略燈泡的電阻隨溫度的變化),求:
(1)燈絲電阻是多大
解:(1)R===4 Ω
(2)將小燈泡接在6 V的電源兩端,此時燈泡的實際功率是多少
(2)因為U1=6 V=U額
所以P1=P額=9 W
(3)將小燈泡接在3 V的電源兩端,此時燈泡的實際功率是多少
(3)P2===2.25 W
(4)將小燈泡接在2 V的電源兩端,此時燈泡的實際功率是多少
(4)P3===1 W
10.如圖所示的電路中,電源電壓恒為6 V,燈泡上標有“6 V　3.6 W”字樣(不計溫度對燈絲電阻的影響)。求:
(1)燈絲電阻;
解:(1)燈絲電阻:R燈===10 Ω
(2)電壓表的示數為2 V時,燈泡的實際功率。
(2)燈泡與滑動變阻器串聯,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,則燈泡的實際電壓:
U實=U-U滑=6 V-2 V=4 V
燈泡的實際功率:P實===1.6 W
11.(2023·江西)如圖所示,電源電壓恒定不變,燈L1標有“3 V 3 W”字樣,燈L2標有“3 V 6 W”字樣,閉合開關S,兩燈均正常發光。求:
(1)燈L1的電阻;
解:(1)燈L1的電阻:
R1===3 Ω
(2)電流表的示數;
(2)由圖可知:兩燈并聯,電流表測量干路電流,兩燈此時都正常發光
則干路電流:
I=I1+I2=+=+=1 A+2 A=3 A
即電流表的示數為3 A
(3)電路消耗的總功率。
(3)電路消耗的總功率:
P=P1+P2=3 W+6 W=9 W
第二階 能力拓展訓練
(選擇題為單選或雙選)
12.如圖所示,閉合開關,將滑動變阻器的滑片向上滑動時,觀察到的現象是(　C　)
A.燈泡變暗,電壓表示數變大
B.燈泡變亮,電壓表示數不變
C.電路消耗的總功率變小,電壓表示數不變
D.電路消耗的總功率變大,電壓表示數變大
13.(2023·黑龍江)標有“6 V　3 W”和“6 V　6 W”的燈L1和L2(假設兩燈燈絲電阻不變),若將它們串聯在某電源上,使其中一個燈正常發光時,下列說法正確的是
(　B　)
A.通過燈L1和L2的電流之比為1∶2
B.燈L1和L2兩端的電壓之比為2∶1
C.燈L2和L1的發光亮度相同
D.能夠正常發光的燈應是燈L2
14.如圖甲所示,兩個電壓表的量程都是0~15 V,電流表的量程是0~0.6 A,小燈泡兩端的電壓不許超過額定電壓,滑動變阻器允許通過的最大電流為1 A。閉合開關S,為保證所有元件都安全,滑動變阻器的滑片只能在阻值最大端和a點間滑動,當滑片在兩點間滑動時,繪制了電流表A的示數與電壓表V1和V2的示數關系圖像,如圖乙所示。下列說法中正確的是
(　BD　)
A.電源電壓為6 V
B.該電路最大功率與最小功率之比為5∶2
C.AB為電流表A的示數與電壓表V2的示數關系圖像
D.滑動變阻器的取值范圍為12~55 Ω
15.傍晚用電高峰時期,小何觀察到家中一只標有“220 V　48.4 W”的白熾燈比正常時暗。他發現燈泡內壁發黑,根據所學知識他知道造成該現象的原因是:燈泡長時間使用后,燈絲升華變細,電阻變　大　,導致功率變小;另外,用電高峰期家中實際電壓低于220 V,實際功率低于額定功率。他想知道此時家中的實際電壓,于是更換了一只同規格的新燈泡,關閉家中其他用電器,讓該燈單獨工作100 s,電能表(如圖)轉盤轉了4轉,則家中實際電壓為　200　V。
16.如圖甲所示是通過燈泡L的電流跟其兩端電壓的關系圖像,現將L與阻值為10 Ω的定值電阻R連入圖乙所示電路,閉合開關S,L的實際功率為1.8 W,則電源電壓是　6　V,此時定值電阻R的電功率是　3.6　W。
17.(2023·丹東)如圖所示,電源電壓保持不變,小燈泡L標有“6 V 3 W”字樣,定值電阻R1阻值為20 Ω,滑動變阻器R2最大阻值為18 Ω。(不考慮溫度對燈絲電阻的影響)
(1)求小燈泡L的電阻;
解:(1)小燈泡L的電阻:RL===12 Ω
(2)當開關S、S1都閉合,滑動變阻器R2的滑片P移到a端時,小燈泡L恰好正常發光,求電流表的示數;
(2)當開關S、S1都閉合,滑動變阻器R2的滑片P移到a端時,滑動變阻器接入電路的阻值為0 Ω,定值電阻和小燈泡并聯,電流表測量干路電流
已知此時小燈泡L恰好正常發光,則電源電壓:
U=UL=6 V
通過小燈泡的電流:IL===0.5 A
通過定值電阻的電流:I1===0.3 A
故電流表的示數:
I=IL+I1=0.5 A+0.3 A=0.8 A
(3)當開關S1斷開,S閉合,滑動變阻器R2的滑片P移到b端時,求小燈泡L的電功率。
(3)當開關S1斷開,S閉合,滑動變阻器R2的滑片P移到b端時,小燈泡和滑動變阻器串聯
此時電路中的電流:I'===0.2 A
故小燈泡L的電功率:
P燈=I'2RL=(0.2 A)2×12 Ω=0.48 W(共58張PPT)
6.3　焦耳定律
知識點一 電流的熱效應
1.電流通過導體時,將　電能　轉化為　內能　的現象叫做電流的熱效應。
2.電流的熱效應與什么因素有關
(1)在相等的時間內,電流相同時,電阻較大的導體比電阻較小的導體產生的熱量　多　。
(2)在相等的時間內,電阻相同時,電流較大的電阻比電流較小的電阻產生的熱量　多 　。
(3)在電流和電阻相同時,通電時間越長, 產生的熱量越　多　。
下列各組用電器中,全是利用電流熱效應工作的是
(　C　)
A.電飯鍋、電烙鐵、電視機
B.電熨斗、電風扇、電冰箱
C.電爐、電熱水器、恒溫箱
D.電焊機、電暖器、電吹風
同步變式拓展
1.下列用電器主要利用電流熱效應工作的是(　A　)
【教材小實驗】小松和小北探究“影響電流熱效應的因素”。
(1)小松自制“燈泡”并接入電路,如圖甲,當電流通過時,金屬絲快速發熱并變紅,這一過程能量的轉化是電能轉化為　內能和光能　。
(2)小松又利用長度相同的鎳鉻合金絲做了幾個“燈泡”,按甲圖所示,實驗中,小松發現亮度不同的燈泡,燈絲粗細不同。因此小松猜想“電流的熱效應與電阻大小有關”。請說出小松這樣猜想的依據:　長度、材料相同,粗細不同的電阻絲阻值不同,燈泡亮度不同,反映電流熱效應不同　。
(3)小北利用如圖乙所示的三個“燈泡”(R1=R2①實驗中通過觀察　液柱上升的高度　比較電流通過導體產生熱量的多少;
②設計丙圖所示電路是為了探究　電流和通電時間相同時,電流熱效應與電阻大小的關系　;
③利用丁圖所示電路探究電流熱效應與電流大小的關系時(U1、U2不相等),還需要的測量工具是　停表、刻度尺　。
同步變式拓展
2.(2023·云南)實驗小組在老師的指導下探究“電流通過導體產生的熱量與電流的關系”。同學們在燒瓶內安裝一根電阻絲,裝入適量的煤油,插入一支溫度計,設計了如圖甲所示的電路。
(1)用筆畫線代替導線,將圖甲的電路連接完整。要求滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表示數變大,且導線不交叉。
(2)閉合開關后,發現電流表指針未偏轉,經檢查僅電阻絲R有故障,則電阻絲R　開路　(選填“短路”或“開路”)。排除故障后進行實驗,實驗中通過觀察　溫度計示數的變化　來比較相同時間內不同電流產生熱量的多少。
(3)調節滑動變阻器改變電流的大小,經過多次實驗發現:電阻絲阻值和通電時間一定時,電流I越大,通電導體產生的熱量Q越多。
小明猜想:當電阻和通電時間一定時,Q可能與I成正比。隨后在老師的幫助下,實驗小組測出了多組Q與I的數據。請提出一種判斷小明猜想是否正確的方法:　將測得的Q與I的數據描點畫出Q-I圖像,若Q-I圖像為過原點的一條直線,則Q與I成正比,否則不成正比　。
(4)若要探究電流通過導體產生的熱量與電阻的關系,可選擇圖乙中　B　(選填“A”或“B”)燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻　串　(選填“串”或“并”)聯進行實驗。
(5)本實驗應用的研究方法有轉換法和　控制變量　法。
知識點二 焦耳定律
1.內容:電流通過導體產生的熱量跟　電流的平方　成正比,跟導體的電阻成　正比　,跟通電時間成　正比　。
2.公式:Q=　I2Rt　。
注:電熱與電能(電功)的關系:
物理量 電熱 電能(電功)
計算公式 Q=I2Rt W=UIt
關系 在純電阻電路中: Q=W=Pt=UIt=t 在非純電阻電路中:Q有一電熱絲的電阻為40 Ω,接入某電源通電1 min產生的熱量為2400 J。求:
(1)通過它的電流;
解:(1)由Q=I2Rt可得,通過電熱絲的電流:
I===1 A
(2)若把該電熱絲剪去一半后接入同一電源,通電1 min 產生的熱量。
(2)電源電壓:U=IR=1 A×40 Ω=40 V
電熱絲材料與橫截面積不變,把該電熱絲剪去一半后,電熱絲的電阻:R'===20 Ω
通電時間t=1 min=60 s
電熱絲產生的熱量:
Q'=t=×60 s=4800 J
同步變式拓展
3.電爐通電一段時間后,電爐絲熱得發紅,而與電爐絲相連的導線卻幾乎不發熱,這主要是因為(　D　)
A.通過導線的電流大于通過電爐絲的電流
B.導線的電阻遠大于電爐絲的電阻
C.通過導線的電流小于通過電爐絲的電流
D.導線的電阻遠小于電爐絲的電阻
4.某款家用茶具煮茶時的電阻為55 Ω,正常情況下通過茶具的電流是　4　A,煮一壺茶用了5 min,產生的熱量為　2.64×105　J。
5.如圖所示,電源電壓為9 V,電阻R1=10 Ω,閉合開關S時電阻R2兩端電壓為6 V。求:
(1)通過電阻R1的電流;
解:(1)R1兩端的電壓:
U1=U-U2=9 V-6 V=3 V
則通過R1的電流:
I1===0.3 A
(2)電阻R2的電功率;
(2)根據串聯電路中電流處處相等,則:
I2=I1=0.3 A
故電阻R2消耗的電功率:
P2=U2I2=6 V×0.3 A=1.8 W
(3)電阻R2通電1 min產生的熱量。
(3)電阻R2通電1 min產生的熱量:
Q2=W2=P2t=1.8 W×60 s=108 J
6.(2023·金昌)如圖所示,電源電壓為9 V且保持不變。閉合開關后,電流表A1的示數為0.4 A,電阻R2=15 Ω。求:
(1)電流表A2的示數;
解:由圖可知:R1、R2并聯,電流表A1測量通過R1的電流,電流表A2測量干路的總電流
(1)由并聯電路的電壓特點可知:
R2兩端的電壓:U2=U=9 V
通過R2的電流:I2===0.6 A
則干路的總電流:
I=I1+I2=0.4 A+0.6 A=1 A
即電流表A2的示數為1 A
(2)1分鐘內,電阻R2上產生的熱量。
(2)1分鐘內,電阻R2上產生的熱量:
Q2=I22R2t=(0.6 A)2×15 Ω×1×60 s=324 J
R1、R2分別連接成如圖所示的甲、乙兩種電路,R1∶R2=3∶2,電源電壓均為U。圖甲中,在相同時間內,通過R1、R2的電流之比為　1∶1　,R1、R2兩端的電壓之比為　3∶2　,R1、R2消耗的電能之比為　3∶2　,R1、R2消耗的電功率之比為　3∶2　,R1、R2產生的熱量之比為　3∶2　。
圖乙中,在相同時間內,通過R1、R2的電流之比為　2∶3　,R1、R2兩端的電壓之比為　1∶1　,R1、R2消耗的電能之比為　2∶3　,R1、R2消耗的電功率之比為　2∶3　,R1、R2產生的熱量之比為　2∶3　。
同步變式拓展
7.甲、乙兩個電熱器的電阻之比為5∶4,通電相同時間產生的熱量之比為5∶1,則通過甲、乙的電流之比為(　C　)
A.4∶1 B.1∶4
C.2∶1 D.1∶2
8.如圖所示是電熱飲水機電路原理圖,已知R1=100 Ω,R2=20 Ω,當開關S1、S2閉合時,飲水機處于　加熱　(選填“保溫”或“加熱”)狀態,飲水機在保溫狀態和加熱狀態下各工作5 min時,產生的熱量之比為　1∶6　。
一臺線圈電阻為4 Ω的電動機,接在220V的電源上,正常工作1 min,通過電動機的電流為5 A。
(1)該電動機的電功率為多少
解:(1)P=UI=220 V×5 A=1100 W
(2)電流做功為多少
(2)W電=UIt=220 V×5 A×60 s=66000 J
(3)電流產生的熱量為多少
(3)Q=I2Rt=(5 A)2×4 Ω×60 s=6000 J
(5)該電動機的效率為多大 (精確到0.1%)
(5)η=×100%=×100%≈90.9%
(6)當該電動機的葉片停止轉動時,通過它的電流為多大
(6)I'===55 A
同步變式拓展
9.一臺直流電動機額定電壓為100 V,正常工作時電流為20 A,線圈內阻為0.5 Ω,那么在1 min內(　A　)
A.電動機線圈產生的熱量為1.2×104 J
B.電動機消耗的電能為1.2×104 J
C.電動機對外做功1.2×105 J
D.電源輸入給電動機的功率為0.2 kW
知識點三 電流熱效應的利用與危害
1.電熱的利用:電烤箱、電熨斗、電烙鐵、白熾燈等。
2.電熱的危害:有些用電器產生的電熱是電流在做額外功,造成不必要的能量損耗,有時甚至由于過熱而燒壞電器設備。
3.電熱危害的防止:
(1)電器留有散熱孔。
(2)用散熱風扇降溫。
(3)電器的線路板用電阻小的銅箔或銀箔做導線。
(4)輸電線常用電阻率較小的鋁線或銅線為芯線。
下列屬于防止電流熱效應產生危害的實例是(　B　)
A.家里使用電熱水壺燒水
B.利用電視機后蓋的小孔散熱
C.家里使用電飯鍋煮飯
D.小佳媽媽使用電熨斗熨衣服
同步變式拓展
10.下列做法不合適的是 (　A　)
A.收看電視節目時,為了防塵及美觀給電視機的后蓋包上花布
B.保持電動機周圍無易燃物且通風良好
C.電腦內的小風扇壞了,要及時修理或更換
D.盡量避免碰觸正在發光的白熾燈泡
第一階 基礎過關精練
(選擇題為單選)
1.(2023·福建)下列利用電流熱效應工作的用電器是(　D　)
A.電視機 B.電風扇
C.電腦 D.電爐
2.計算電流通過電風扇產生的熱量,下面公式選用正確的是 (　C　)
A.Q=Uit B.Q=t
C.Q=I2Rt D.前面三個都可以
3.甲、乙兩電熱絲電阻之比為2∶3,通過的電流之比為3∶1,則相同時間內產生的熱量之比為 (　B　)
A.2∶1 B.6∶1 C.1∶2 D.1∶6
4.如圖所示的四個電路中,電源電壓相等,已知兩根電熱絲R1、R2為定值電阻,它們阻值的大小關系為R1>R2。在這四個電路中,在相同時間內電流產生的總熱量最多的是(　C　)
5.(2023·南充)如圖所示為電阻R1和R2的I-U圖像,下列說法正確的是 (　D　)
A.R2的阻值為10 Ω
B.兩電阻串聯與并聯的總阻值之比為9∶4
C.將兩電阻串聯接入電路,通電后,R1兩端電壓與R2兩端電壓之比為1∶2
D.將兩電阻并聯接入電路,通電1分鐘,電流通過R1產生的熱量與電流通過R2產生的熱量之比為1∶2
6.(2023·無錫)如圖所示是超市常用的塑料袋封口夾電路原理圖,電源電壓為5 V,電熱絲R阻值為1 Ω。閉合開關S,電熱絲溫度升高,利用電流的　熱　效應實現高溫封口,3 s內產生的熱量為　75　J,若使用時總把塑料袋燙壞,可以　增大　(選填“增大”或“減小”)電熱絲的阻值。
7.將電阻R1和R2串聯后接在6 V的電源上,R1=40 Ω,R2=20 Ω,則通過R1的電流為　0.1　A,通電1 min,電阻R2所產生的熱量為　12　J。
8.(2024·廣元利州區期中)用如圖所示裝置探究“電流通過導體產生的熱量的影響因素”,將裝置接入電壓為6 V的電路中,且相同的兩個透明容器中封閉著等量、等溫的空氣,其中Ra=5 Ω,Rb=10 Ω,通電1 min后,U形管　b　(選填“a”或“b”)中液面高度差較大,這段時間內電阻絲b產生的熱量Qb=　96　J。
9.如圖甲所示,同學們正在用改裝“自制燈泡”的裝置探究“影響電流熱效應的因素”,將瓶蓋中間打一孔,插入帶有紅色液柱的細玻璃管,已知R1=R2(1)乙圖可探究電流產生的熱量與　電阻　的關系。實驗現象是:相同的時間內放R3的瓶中比放R1的瓶中紅色液柱上升　高　 (選填“高”或“低”)。實驗可得出的結論是在　電流和通電時間　相同時,　電阻　越大,電流通過導體產生的熱量越　多　。
(2)利用丙圖做實驗還應控制　通電時間　相同。
(3)該實驗用到了　控制變量　法和轉換法。
10.(2024·成都成華區期末)如圖所示電路中,定值電阻R1的阻值為30 Ω,R2的阻值為20 Ω,當開關S1閉合、S2斷開時,電流表讀數為0.2 A。求:
(1)電源電壓;
解:(1)由圖可知,當開關S1閉合、S2斷開時,只有R1工作,此時通過R1的電流I1=0.2 A
則電源電壓:U=U1=I1R1=0.2 A×30 Ω=6 V
(2)當開關都閉合,通電100 s,電流通過R2產生的熱量。
(2)由圖可知:當開關都閉合,R1、R2并聯,
則R2兩端的電壓U2=U=6 V
故通電100 s,電流通過R2產生的熱量:
Q=R2t=t=×100 s=180 J
11.如圖所示是一個額定功率為5.5 kW的電動機,已知其正常工作電壓為220 V,線圈電阻為1 Ω。求:
(1)電動機正常工作1 h消耗的電能;
解:(1)電動機正常工作1 h消耗的電能:W=Pt=5.5 kW×1 h=5.5 kW·h
(2)電動機正常工作1 s,電流通過線圈所產生的熱量。
(2)電動機正常工作時的電流:
I===25 A
電動機正常工作1 s,電流通過線圈所產生的熱量:Q=I2Rt=(25 A)2×1 Ω×1 s=625 J
第二階 能力拓展訓練
(選擇題為單選或雙選)
12.(2024·成都成華區期末)為了探究“電流通過導體產生的熱量與什么因素有關”,某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中,且R1(　AC　)
A.閉合開關后,裝R2電阻絲的燒瓶中溫度計示數上升較快
B.該裝置用來探究電流熱效應與電流大小的關系
C.實驗中,通過溫度計示數的變化來比較電阻絲產生熱量的多少
D.將某一燒瓶中的煤油換成等質量的水,可比較煤油和水的比熱容大小
13.某同學把在電學實驗課上得到的數據繪制成I-U 圖像,如圖所示。其中圖線①表示電阻R1,圖線②表示電阻R2。根據圖像信息,判斷正確的是
(　BC　)
A.R2為定值電阻,阻值不變
B.當R1兩端的電壓為10 V時,通過它的電流為1 A
C.當通過R1的電流為0.2 A時,在1 min內電阻R1產生的熱量為24 J
D.當R1和R2并聯在電壓為4 V的電路中時,電路中總功率為1.6 W
14.如圖所示,電源電壓不變,滑動變阻器的最大阻值為R,R1、R2為定值電阻,已知R∶R1∶R2=1∶1∶2,當滑片P移到a端時,閉合開關S1、S2,通過R1與R2的電流之比是　2∶1　;當滑片P移到b端時,只閉合開關S2,通電1 min,R與R2產生的熱量之比是　1∶2　。
15.把一段勻質導線對折后其阻值比原來的　小　(選填“大”或“小”);一個定值電阻兩端的電壓由2 V增大到4 V時,通過該電阻的電流增加了1 A,通電時間由1 s增加到2 s,則該電阻產生的電熱增加了　14　J。
16.某品牌智能滾筒洗衣機具有洗凈度高、不傷衣物、可設定洗滌溫度、方便安全等優點。其簡化等效電路如圖所示,此時處于空擋位置。閉合開關S,旋鈕繞P轉動,實現擋位轉換,旋至1擋時,R1、R2同時工作,洗衣機處于加熱狀態;旋至2擋時,R2和電動機同時工作,洗衣機處于保溫洗滌狀態。R1和R2均為電熱絲,其阻值不受溫度影響,R1=22 Ω,主要參數如下表。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
××牌智能滾筒洗衣機
正常工作電壓 220 V
加熱功率 2400 W
設定溫度范圍 30~90 ℃
防電墻電阻 1×106 Ω
(1)電熱絲R1的加熱功率是多少
解:(1)由電路圖可知:當旋鈕旋至1擋時,電熱絲R1與R2并聯,洗衣機處于加熱狀態。
電熱絲R1的加熱功率:
P1===2200 W
(2)某次洗衣時,洗衣機內注入8 kg水,在正常工作電壓下對水加熱,水溫由20 ℃上升到50 ℃,洗衣機的加熱效率為60%,則洗衣機的加熱時間是多少
(2)洗衣機內注入8 kg水,水溫由20 ℃上升到50 ℃時水吸收的熱量:
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(50 ℃-20 ℃)=1.008×106 J
洗衣機加熱消耗的電能:
W===1.68×106 J
洗衣機的加熱時間:
t'===700 s
(3)若洗衣機處于保溫洗滌狀態時,干路中的電流為2 A,則電動機的功率是多少
(3)電熱絲R1與R2并聯時,洗衣機處于加熱狀態,R2的電功率:
P2=P加熱-P1=2400 W-2200 W=200 W
旋至2擋時,R2與電動機并聯,洗衣機處于保溫洗滌狀態,干路中的電流為2 A,
此時電路的總功率:
P保溫=UI=220 V×2 A=440 W
故電動機的功率:
PM=P保溫-P2=440 W-200 W=240 W(共13張PPT)
第三課時　與力、熱相結合的綜合計算
1.電阻溫度計是由半導體材料制成的。如圖甲所示是某半導體電阻R隨溫度變化的關系圖像。根據這種半導體材料電阻的特性,小明和他的同學設計了一個電路(如圖乙所示),可以測定某一環境的溫度,使用的器材有:半導體電阻R、電源、電流表(0100 mA)、開關、定值電阻R0(100 Ω)、導線若干。
(1)當環境溫度為10 ℃時,電流表的示數為0.02 A,求電源電壓;
解:(1)由圖甲可知,當環境溫度為10 ℃時,半導體電阻阻值R=700 Ω
電源電壓:U=IR+IR0=0.02 A×700 Ω+0.02 A×100 Ω=16 V
(2)當電流表的示數為0.04 A時,求當時的環境溫度;
(2)當電流表的示數為0.04 A時,電路中的總電阻:
R總===400 Ω
此時半導體電阻阻值:
R'=R總-R0=400 Ω-100 Ω=300 Ω
由圖甲可知,當時的環境溫度為30 ℃
(3)當環境溫度為100 ℃ 時,半導體電阻R在100 s內消耗的電能是多少
(3)由圖甲可知,當環境溫度為100 ℃時,半導體電阻的阻值R″=100 Ω
此時電路中的電流:
I″===0.08 A
半導體電阻R在100 s內消耗的電能:
W=(I″)2R″t=(0.08 A)2×100 Ω×100 s=64 J
2.(2023·棗莊)體重超標已影響了部分中學生的身心健康,為了動態監測學生的體重情況,班級科技創新小組設計了一臺由電流表改裝而成的簡易體重計,其電路如圖甲所示。已知電源電壓恒定,定值電阻R0=5 Ω,R為壓敏電阻,其阻值與所受到的壓力關系如圖乙所示,電流表量程為0~0.6 A,踏板重力不計,求:
(1)閉合開關S,當體重計空載時,電路中的電流為0.12 A,電源電壓為多少
解:(1)由圖甲可知:閉合開關S,定值電阻R0與壓敏電阻R串聯;由圖乙可知:當體重計空載時,R=45 Ω,I=0.12 A
則電源電壓:
U=I(R+R0)=0.12 A×(45 Ω+5 Ω)=6 V
(2)當體重計示數為600 N時,R0消耗的電功率為多少
(2)由圖乙可知:當體重計示數為600 N時,壓敏電阻的阻值R'=15 Ω
此時電路中電流:I'===0.3 A
則定值電阻R0消耗的功率:
P=I'2R0=(0.3 A)2×5 Ω=0.45 W
(3)此體重計所能測量的最大體重為多少
(3)已知電流表量程為0~0.6 A,當電路中的電流最大為Imax=0.6 A時,體重計測量最大體重
此時壓敏電阻的阻值:
R''=-R0=-5 Ω=5 Ω
由圖乙可知:此體重計所能測量的最大體重為1 200 N(共43張PPT)
第2課時　測量小燈泡的電功率
知識點 實驗探究:測量小燈泡的電功率
1.實驗原理:　P=UI　。
2.實驗器材:開關、電源、燈泡、　電流表　、　電壓表　、　滑動變阻器　、導線。
3.實驗電路圖:
4.注意事項:
(1)連接電路時開關要　斷開　。
(2)滑動變阻器的主要作用:①閉合開關前,滑動變阻器的滑片要移到　阻值最大　處,保護電路;②　改變燈泡兩端的電壓及通過的電流　。
(3)本實驗要多次測量但不求平均值,因為小燈泡在不同電壓、電流下實際功率不同。
5.實驗結論:①不同電壓下,小燈泡的功率不同,實際電壓越大,小燈泡越亮,小燈泡的功率越大;②只有當小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時,燈泡才會正常發光,此時的實際功率等于額定功率。
在“測量小燈泡電功率”的實驗中,小明同學用實驗器材連接了如圖甲所示的實物圖。已知電源電壓為4 V,其中小燈泡上標有“2.5 V”字樣,它的電阻約為9 Ω,滑動變阻器標有“20 Ω　1 A”字樣。
(1)請你幫小明同學把電壓表正確連入電路中。(注意:導線不能交叉)
(2)在開關閉合前,應將滑片P移到　A　(選填“A”或“B”)端。
(3)小明合理地連接好電路,閉合開關,無論怎樣調節滑動變阻器,燈泡都不亮。于是他提出以下猜想:
A.可能是燈絲斷了
B.可能是小燈泡短路
C.可能是滑動變阻器開路
究竟哪個猜想正確 老師告訴他可根據電流表和電壓表的示數進行判斷(電流表、電壓表均無故障)。表一給出了電流表、電壓表可能出現的幾種情況,請判斷每種情況下哪個猜想是正確的,并把其序號填寫在對應的空格里。
電流表 電壓表 故障原因
示數不為零 示數為零 　B　
示數為零 示數不為零 　A　
(4)排除故障后,調節滑動變阻器滑片的位置,使小燈泡兩端的電壓分別為2 V、2.5 V、2.8 V,依次測出了通過小燈泡的電流,并觀察其發光情況,記錄在表二中。當小燈泡正常發光時,電流表示數如圖乙所示,此時小燈泡的電阻為　8.33　Ω(計算結果保留兩位小數),小燈泡的額定功率為　0.75　W。
表二
U/V I/A R/Ω 燈泡亮度
2 0.25 8 暗
2.5 亮
2.8 0.32 9 很亮
乙
丙
(5)若在實驗過程中,小明所在小組的某位同學把電流表損壞了,不能使用,而其他器材是完好的。小明向老師匯報了情況,老師沒有拿電流表給他們,而是只拿一個 5 Ω 的定值電阻和一個單刀雙擲開關給他們。這時小組同學為難了,經過小組同學的集體智慧設計了如圖丙所示的電路圖繼續測定小燈泡的額定功率。請你幫該小組同學補充測定小燈泡額定功率的步驟和表達式。
①閉合開關S1,把開關S接1,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數為　2.5　V;
②保證滑動變阻器的滑片不動,把開關S接2,　測出電壓表的示數U2　;
③小燈泡額定功率的表達式為
PL=　2.5 V×　(用你測量的物理量的字母和已知量來表示)。
小華測量額定電壓為3.8 V小燈泡的額定功率,使用6 V的電源。連接電路前,他發現電壓表的015 V擋已損壞,03 V擋完好,他馬上改接電路,完成實驗。
(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲實物電路連接完整。
(2)小華連接好電路,發現開關閉合時,小燈泡不亮,電流表示數為零,電壓表指針超過量程,則可能的原因是　滑動變阻器斷路　。
(3)排除故障后,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片到某一點,電壓表的示數為3 V,要測量小燈泡的額定功率,還應將滑動變阻器的滑片向　左　(選填“左”或“右”)移動,當電壓表示數為　2.2　V 時,小燈泡正常發光,此時電流表的指針位置如圖乙所示,可得出小燈泡的額定功率為　1.292　W。
(4)小華完成實驗后,他改變滑動變阻器的阻值,記錄電流表、電壓表的幾組示數,然后確認小燈泡的電流、電壓,算出幾組電阻值,求出的平均值就是小燈泡正常發光時的電阻。他的方法是　不正確　(選填“正確”或“不正確”)的,原因是　溫度不同,小燈泡的電阻也不同(或只能用U額、I額來求小燈泡正常發光時的電阻) 　。
同步變式拓展
1.(2023·湘潭)利用圖1所示的電路測量小燈泡的電功率,小燈泡的額定電壓為2.5 V。
(1)用筆畫線代替導線,將圖1中所示的器材連接成完整電路。
(2)連接電路時開關應處于　斷開　(選填“斷開”或“閉合”)狀態,正確連接后,應將滑片P由最大電阻處緩慢向　A　(選填“A”或“B”)端移動,使燈逐漸變亮。
(3)某次實驗時,電流表的示數如圖2所示,則通過燈L的電流為　0.2　A;移動滑片P,記下多組電壓和電流值,繪制成圖3所示的圖像,根據圖像的信息,小燈泡的額定電功率為　0.625　W。
(4)實驗時,由于操作失誤,在未斷開開關的情況下,直接將亮著的小燈泡從燈座上取出,電壓表的示數　變大　(選填“變大”“變小”或“不變”)。
(5)在沒有電流表的情況下,用如圖4所示的實驗電路,也可以測出小燈泡的額定功率。已知小燈泡的額定電壓為U額,定值電阻的阻值為R,實驗步驟如下:
①只閉合開關S、S1,調節滑片,使電壓表示數為U額;
②保持滑片位置不變,只閉合開關S、S2,此時電壓表的示數為U;
可知小燈泡的額定功率P額= 　(用U額、U和R表示);若已知電源電壓為U0,此時滑動變阻器接入電路的阻值Rx= ·R　(用U0、U額、U和R表示)。
2.(2023·大慶)現有L1、L2、L3三只額定電壓U額均為2.5 V,電阻值不同的小燈泡。某研究小組分別利用甲、乙、丙三種電路圖測量三只小燈泡的額定功率。
(1)圖甲電路中,實驗操作如下:
①閉合開關S,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數為U額;
②圖丁是圖甲電流表的表盤,此時示數為　0.3　A;
③小燈泡L1的額定功率為P額1=　0.75　W。
(2)圖乙電路中,定值電阻的阻值為R0=12.5 Ω,實驗操作如下:
①閉合開關S,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數為U額;
②讀出電流表的示數為I=0.60 A,計算出通過R0的電流為　0.2　A;
③小燈泡L2的額定功率為P額2=　1　W。
(3)圖丙電路中,電源電壓未知但恒定不變,R1和R2為滑動變阻器,R2的最大阻值為10 Ω,實驗操作如下:
①保持開關S2斷開,同時閉合開關S和S1,調節R2的滑片,使電壓表的示數為U額;
②斷開開關S1,同時閉合開關S和S2,保持　R2　(選填“R1”或“R2”)的滑片位置不變,調節　R1　(選填“R1”或“R2”)的滑片,使電壓表示數仍為U額;
③僅將R2的滑片P調至最左端,記下電壓表的示數U1=3.0 V,再僅將R2的滑片P調至最右端,記下電壓表的示數U2=1.0 V,則小燈泡L3的額定功率P額3=　1.25　W。
(4)通過圖甲和圖乙實驗,可以得到小燈泡L1和L2在額定電壓工作時電阻之比為　4∶3 　。
第一階 基礎過關精練
(選擇題為單選)
1.下列電路圖中“+”“-”分別表示電表的正負接線柱,可以測量R消耗的電功率的電路圖是(　B　)
2.(2024·成都武侯區期末)某同學利用如圖所示電路,測量額定電壓為2.5 V小燈泡的額定功率,下列說法正確的是
(　C　)
A.閉合開關前,滑動變阻器的滑片P應滑到A端
B.閉合開關后,小燈泡不發光,一定是小燈泡燈絲斷了
C.當電壓表示數為2.5 V時,測出通過小燈泡的電流,可算出小燈泡的額定功率
D.通過實驗可得知,小燈泡的實際功率越大,小燈泡發光越暗
3.(2023·聊城)如圖所示,在“測量小燈泡的電功率”實驗中,小燈泡的額定電壓為2.5 V,電阻大約為10 Ω,電源電壓為6 V。
(1)圖甲電路中還有一根導線沒有連接,請用筆畫線代替導線,將電路連接完整(要求:導線不交叉)。
(2)連接好電路,檢查無誤后,將滑動變阻器接入電路的電阻調節到最大,接著閉合開關試觸,觀察到電壓表的示數超過2.5 V,其原因可能是該滑動變阻器的最大阻值　太小　(選填“太小”或“太大”)。
(3)解決問題后,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P,使電壓表示數為2.5 V,小燈泡正常發光,此時電流表示數如圖乙所示,則小燈泡的額定功率為　0.75　W。若要使小燈泡變得更亮一些,滑動變阻器的滑片應向　右　(選填“左”或“右”)移動。
(4)將上表數據填完整后進行分析,發現小燈泡亮度是變化的,小燈泡的亮度是由其　實際功率　(選填“實際功率”或“額定功率”)決定的。
(5)觀察表中的數據發現,雖然是同一小燈泡,但通過小燈泡的電流與其兩端的電壓并不成正比,其原因是　燈泡電阻隨溫度變化而變化 　。
實驗 次數 小燈泡 兩端的 電壓U/V 通過小 燈泡的 電流I/A 小燈泡 的亮度 小燈泡的
電功率
P/W
1 2.2 0.28 比正常 發光暗 0.62
2 2.5 正常 發光
3 2.8 0.32 比正常 發光亮 0.90
4.小明做測量小燈泡額定功率的實驗時,所用小燈泡的額定電流為0.3 A。
(1)如圖甲是小明測量時連接的實物圖。圖中有一根導線連接錯誤,請在這根導線上打“×”,并用筆畫線代替導線,在圖中補畫出正確連接的導線。
(2)正確連接電路后,閉合開關,調節滑片到某處,發現電流表示數為0.1 A,這時應將滑片P向　A　(選填“A”或“B”)端移動,直到電流表示數為　0.3　A時小燈泡剛好正常發光。若此時電壓表示數如圖乙所示,則小燈泡的額定功率為　0.75　W。
第 二階 能力拓展訓練
(選擇題為單選或雙選)
5.已知小燈泡的額定電壓U和定值電阻R的阻值,下列電路能準確快速地測得小燈泡的額定功率的是(　AC　)
6.某小燈泡的額定電流為0.3 A,圖甲是小明測量該小燈泡功率的電路。
(1)請用筆畫線代替導線,將滑動變阻器連入電路,使滑片向右移動時,燈泡變暗。
(2)閉合開關進行實驗時,發現電流表無示數,電壓表有較大示數,則可能的電路故障為　小燈泡斷路 　。
(3)小明排除故障后,將滑片移至某處時,兩電表的示數如圖乙和圖丙所示,此時小燈泡的功率為　0.36　W。
(4)為測量該小燈泡的額定功率,小紅設計了圖丁所示實驗電路,所用電源電壓恒定,R1、R2均為電阻箱(0~999.9 Ω);實驗步驟如下:
第1步:僅閉合S1,R2調至5 Ω時,電流表的示數為0.3 A;
第2步:僅閉合S2,R1、R2分別調至6 Ω和9 Ω時,電流表的示數為0.3 A;
則小燈泡正常發光時的電阻為　10　Ω,額定功率為　0.9　W。
(5)小紅對圖丁電路及操作進行了下列調整,其中仍能完成測量的有　AC　(多選)。
A.將R1換成導線
B.將R2換成導線
C.將R1換成阻值為20 Ω的定值電阻
(6)完成上述實驗后,另有同學設計了如圖戊所示的電路,也測出了額定電流為I額的小燈泡的額定功率。電源電壓不變(大小未知),滑動變阻器R1的最大阻值為R,實驗方案如下:
①按電路圖連接電路;
②只閉合開關S1,移動R1的滑片,使電流表的示數為I額,燈泡正常發光;
③只閉合開關S2,保持R1的滑片位置不動,移動R2的滑片,使電流表的示數為I額;
④保持R2的滑片位置不動,將R1的滑片移到最左端,電流表的示數為I1,再將R1的滑片移到最右端,電流表的示數為I2;
⑤小燈泡額定功率的表達式為P額= ·　(用I額、I1、I2、R表示)。
7.在“測量小燈泡的電功率”的實驗中,小燈泡的額定電壓為2.5 V。
(1)正確連接電路后,閉合開關前應將滑動變阻器的阻值調到最　大　;閉合開關后,發現電壓表和電流表中只有一只電表有示數,小燈泡亮度一般,說明　電壓　表發生了斷路。
(2)排除故障后,根據測得的實驗數據作出小燈泡電壓在1.52.5 V之間的I-U圖像如圖所示,則小燈泡的額定功率是　0.625　W。小燈泡電壓為1.5 V時的電阻　小于　(選填“大于”“小于”或“等于”)小燈泡電壓為2.5 V時的電阻。若小燈泡電壓為1.5 V、2.0 V、2.5 V時的功率分別為P1、P2、P3,則P2　<　(選填“>”“<”或“=”)(P1+P3)。(共51張PPT)
第二課時　電功率的大小
知識點一 實驗探究:電功率跟電流、電壓的關系
1.研究方法:　控制變量法　和轉換法。
可通過　燈泡的亮度　判斷燈泡電功率的大小,保持電流(或電壓)相等,測量燈泡的電壓(或電流)。
2.實驗電路圖:
(1)探究電功率跟電流的關系時,實驗電路圖為　圖2　(選填“圖1”或“圖2”)。
(2)探究電功率跟電壓的關系時,實驗電路圖為　圖1　(選填“圖1”或“圖2”)。
3.實驗結論:
(1)用電器兩端的電壓相同時,通過用電器的電流越大,電功率　越大　。
(2)通過用電器的電流相同時,用電器兩端的電壓越大,電功率　越大　。
同學們通過實驗探究“電功率跟電流、電壓的關系”。
(1)小燈泡電功率的大小可通過　小燈泡的亮度　判斷。
(2)一位同學用干電池作電源,把L1“2.5 V　0.3 A”和L2“3.8 V　0.3 A”兩只燈泡連成如圖甲所示電路。閉合開關進行實驗。收集數據如下表:
燈泡 電壓U/V 發光情況
L1 1.8 暗
L2 2.7 亮
請你分析現象及數據得出結論:　通過燈泡的電流相同時,燈泡兩端的電壓越大,電功率越大 　。
(3)這位同學又在原有器材基礎上繼續探究電功率與電流的關系,連接方式如圖乙所示,得出的結論是　燈泡兩端的電壓相同時,通過燈泡的電流越大,電功率越大　。
同步變式拓展
1.小明同學選用了4.5 V的電源、兩只燈泡L1“2.5 V　0.3 A”和L2“3.8 V　0.3 A”,設計了如圖所示的電路圖來探究電功率與電流的關系。小明同學認為,利用該電路只要通過移動滑動變阻器改變電流,觀察燈L1或L2亮度的變化,即可得出結論。你認為小明的想法　不合理　(選填“合理”或“不合理”),理由是　沒有保證燈泡兩端的電壓不變　。
知識點二 電功率的計算
1.電功率的計算公式
(1)電功率等于　電壓　與　電流　的　乘積　,即P=　UI　。
(2)推導公式:對于純電阻電路(即把電能都轉化為內能的電路),結合歐姆定律可推導出計算電功率的另兩個公式:
2.電功的計算公式
(1)電流在某段電路上所做的功,跟這段電路兩端的電壓、電路的電流和通電時間成　正比　,即W=　UIt　。
(2)推導公式:W=I2Rt=t(適用于純電阻電路)。
在如圖所示的電路中,電源電壓為6 V,R1=4 Ω,閉合開關S后,電壓表示數為4 V。求:
(1)電流表的示數;
解:(1)電流表的示數:
I=I1===1 A
(2)電阻R2的電功率;
(2)電阻R2兩端的電壓:
U2=U-U1=6 V-4 V=2 V
則電阻R2的電功率:P2=U2I=2 V×1 A=2 W
(3)此電路在1分鐘內消耗的電能。
(3)此電路在1分鐘內消耗的電能:
W=UIt=6 V×1 A×60 s=360 J
如圖所示,電源兩端電壓U=6 V保持不變。閉合開關S,電流表的示數為0.3 A,電阻R2的阻值為 10 Ω。求:
(1)電阻R1的阻值;
解:(1)電阻R1的阻值:R1===20 Ω
(2)電阻R2工作10 s消耗的電能;
(2)通過電阻R2的電流:I2===0.6 A
則電阻R2工作10 s消耗的電能:
W2=UI2t=6 V×0.6 A×10 s=36 J
(3)電路消耗的總功率。
(3)干路中的電流:
I=I1+I2=0.3 A+0.6 A=0.9 A
則電路消耗的總功率:
P=UI=6 V×0.9 A=5.4 W
同步變式拓展
2.當天空中空氣的濕度很大,兩塊云之間的電壓很高時,原先不導電的空氣就會變成導體,強大的電流可在瞬間通過天空,形成閃電。某次閃電的放電電流約為1×104 A,電壓約為1.8×108 V,放電時間約0.01 s,則這次閃電釋放的電能約為　1.8×1010　J,合　5000　kW·h。
3.某品牌手機充電寶,上面標有電壓為5 V,容量為12000 mA·h,它充滿電后,可以儲存的電能是　2.16×105　J,在充電過程中,將電能轉化為　化學　能儲存。
4.如圖所示的電路中,定值電阻R1=40 Ω,R2=20 Ω,閉合開關S后,電壓表的示數為 10 V。求:
(1)通過R2的電流;
解:(1)通過R2的電流:
I2===0.5 A
(2)R1消耗的電功率;
(2)I=I2=0.5 A
R1消耗的電功率:
P1=I2R1=(0.5 A)2×40 Ω=10 W
(3)整個電路工作1 min消耗的電能。
(3)整個電路工作1 min消耗的電能:
W總=I2R總t=I2(R1+R2)t=(0.5 A)2×(40 Ω+20 Ω)×60 s=900 J
第一階 基礎過關精練
(選擇題為單選)
1.小明的新家中有150 W的電視機一臺,300 W 的洗衣機一臺,100 W的電冰箱一臺,2200 W的柜式空調機一臺,250 W的電腦一臺,800 W的電飯鍋一個,40 W的照明燈8盞,則安裝電能表時,下列規格最合適的是 (　C　)
A.220 V　5 A B.220 V　15 A
C.220 V　20 A D.220 V　10 A
2.(2024·自貢期末)智能手機在現代生活中的作用越來越重要,頻繁使用會導致它的電能消耗得很快,當手機“電量”所剩無幾時,通常可以將其設置成“省電模式”來延長使用時間,這是通過以下哪種方式實現的 (　B　)
A.降低散熱能力 B.減小總功率
C.增大電池電壓 D.增大電流
3.(2024·成都高新區期末)夏天同學在探究電功率影響因素的實驗中,做了如圖甲所示探究電功率與電壓關系的實驗與如圖乙所示探究電功率與電流關系的實驗,下列關于實驗及結論說法正確的是
甲 乙
(　B　)
A.甲圖實驗中,是通過電壓表的示數大小反映電功率的大小
B.甲圖實驗中,應選擇阻值不同的燈泡L1與L2來進行實驗
C.乙圖實驗中,將兩燈泡并聯的目的是控制兩燈的電流相同
D.通過實驗可得結論,電功率與電流、電壓、通電時間有關
4.如圖所示,電路中電源電壓保持不變,閉合開關S后,滑動變阻器滑片P向左移動時,下列說法正確的是(　D　)
A.電流表示數變小
B.電壓表示數變大
C.小燈泡變得更亮
D.電路的總功率變大
5.小燈泡L和定值電阻R接在如圖甲所示的電路中,兩者的I-U關系圖像如圖乙所示,下列說法中正確的是
(　D　)
A.圖乙中曲線A表示電阻R的I-U關系圖像
B.當電源電壓為4 V時,電流表示數為0.5 A
C.當電源電壓為4 V時,小燈泡L的實際功率為1.6 W
D.如果將小燈泡L和電阻R串聯接在電壓為10 V的電源兩端,電路消耗的總功率為2 W
6.一臺家用電腦處于待機狀態下的電功率大約是10 W,它表示1 s內電流做的功是　10　J。如果這臺電腦平均每天的待機時間以10 h計算,那么待機的狀態下100天消耗的電能是　10　kW·h。
7.小奕看見他爸爸的手機鋰電池上面標明電壓為3.7 V,容量為3000 mA·h,則它充滿電后存儲的電能為　39 960　J。該手機的待機電流為15 mA,則該手機最長待機時間為　200　h。
8.兩定值電阻甲、乙中的電流與電壓關系如圖所示。若將甲和乙串聯在同一電路中,則甲、乙兩端電壓之比為　2∶1　,甲、乙兩電阻消耗的功率之比為　2∶1　;若將甲和乙并聯后接在同一電路中,則通過甲、乙兩電阻的電流之比為　1∶2　,甲、乙兩電阻消耗的功率之比為　1∶2　。
9.如圖所示的電路,R1的阻值為15 Ω,閉合開關S,電流表的示數為0.3 A,電壓表的示數為3 V,則R2的阻值為　10　Ω,電路總功率為　1.5　W。
(1)我們根據燈泡的亮暗程度,判斷燈泡的電功率大小的方法稱為　轉換　法;保持其中的一個物理量不變,通過改變另一個物理量來比較燈泡的功率大小,這種方法稱為　控制變量　法。
10.在探究“電功率跟電流、電壓的關系”時,設計了如下電路:
(2)通過圖甲的實驗我們可以得出:在　電流　相同時,　電壓　越大,電功率越大。
(3)通過圖乙的實驗我們可以得出:在　電壓　相同時,　電流　越大,電功率越大。
(4)經過討論,認為圖乙電路存在一個缺陷,請你說說問題可能是　干路上缺少滑動變阻器,無法進行多次測量　。
11.(2023·云南)在如圖所示的電路中,電源電壓6 V保持不變,電阻R1的阻值為20 Ω。當開關S閉合時,電流表的示數為0.2 A。求:
(1)R2的阻值;
解:(1)由圖可知:當開關S閉合時,R1與R2串聯,電流表測電路中的電流,
R1兩端的電壓:
U1=IR1=0.2 A×20 Ω=4 V
R2兩端的電壓:U2=U-U1=6 V-4 V=2 V
則R2的阻值:R2===10 Ω
(2)通電1 min,電流通過R1做的功;
(2)通電1 min,電流通過R1做的功:
W1=U1It=4 V×0.2 A×60 s=48 J
(3)電路消耗的電功率。
(3)電路消耗的電功率:P=UI=6 V×0.2 A=1.2 W
12.如圖所示,R1的電阻為5 Ω,閉合開關S后,通過電阻R1和R2的電流分別為0.6 A和0.3 A。求:
(1)電源電壓;
解:(1)由電路圖可知:R1和R2并聯
R1兩端的電壓:U1=I1R1=0.6 A×5 Ω=3 V
則電源電壓:U=U1=3 V
(2)整個電路消耗的總功率。
(2)并聯電路的總電流:
I總=I1+I2=0.6 A+0.3 A=0.9 A
則整個電路消耗的總功率:
P總=UI總=3 V×0.9 A=2.7 W
第二階 能力拓展訓練
(選擇題為單選或雙選)
13.(2023·深圳)已知R1=2 Ω,R2=3 Ω,某同學分別按照圖甲和圖乙兩種方式將電阻連接在一起,則
(　C　)
A.圖甲中R1與R2的電流比I1∶I2=2∶3
B.圖乙中R1與R2的電壓比U1∶U2=3∶2
C.圖甲與圖乙的總功率比P1∶P2=6∶25
D.圖甲與圖乙的總功率比P1∶P2=25∶6
14.如圖甲所示的電路中,電源電壓保持不變。圖乙是通過小燈泡L的電流I隨小燈泡兩端的電壓U變化的圖像。下列說法中正確的是
(　CD　)
A.滑動變阻器滑片P向右移動,小燈泡變亮
B.小燈泡兩端電壓增大時,小燈泡電阻變小
C.滑動變阻器滑片P向左移動,電流表示數變大
D.小燈泡電壓為2.5 V時,小燈泡的電功率為0.70 W
15.如圖甲所示,電源電壓保持不變,m、n是滑動變阻器上兩點。閉合開關S,滑動變阻器的滑片P從n點滑到m點的過程中,兩電壓表示數隨電流變化的圖像如圖乙所示,下列敘述正確的是
(　C　)
A.圖乙中ab是表示電壓表V1的示數隨電流變化的圖像
B.R2的阻值為16 Ω
C.滑片從n點滑到m點的過程中,電源消耗的最大功率是12 W
D.滑片在n點時,5 s內電阻R消耗的電能是20 J
16.(2024·自貢期末)如圖所示,電源電壓恒定,開關S閉合后,當滑動變阻器的滑片P向a端滑動過程中,電壓表示數　變大　,燈泡的實際功率　不變　。(均選填“變大”“變小”或“不變”)
17.(2023·西寧)如圖所示的電路中,電源電壓恒定,電阻R1=6 Ω,R2=24 Ω,當開關S1、S2斷開,S3閉合時,電流表示數為0.2 A,則電源電壓為　6　V;當開關S1、S2閉合,S3斷開時,R1和R2　并　聯,此時電路中的總功率為　7.5　W。
18.(2023·達州)如圖所示,電源電壓不變,只閉合S,滑動變阻器滑片位于最左端時,R3在10 s內消耗電能80 J;只閉合S、S1,滑動變阻器滑片位于最右端時,電流表A1讀數為1 A;只閉合S、S2,滑動變阻器滑片位于最左端時,電流表A2讀數為3 A。已知滑動變阻器的最大阻值是R3的4倍,求:
(1)只閉合S,滑動變阻器滑片位于最左端時,R3的電功率;
解:(1)只閉合S,滑動變阻器滑片位于最左端時,R1、R3和R2的最大阻值串聯;
R3的電功率:P3===8 W
(2)定值電阻R1與R3的比值;
(2)只閉合S、S1,滑動變阻器滑片位于最右端時,R2、R3被短路,電路為R1的簡單電路,電流表A1測電路的電流;
只閉合S、S2,滑動變阻器滑片位于最左端時,R1、R2被短路,電路為R3的簡單電路,電流表A2測電路的電流;
由歐姆定律可知,定值電阻R1與R3的比值:
=====3
(3)電路消耗的最小電功率。
(3)由P=UI可知,電源電壓一定,電路中的電流最小時,電路消耗的電功率最小,由歐姆定律可知此時電路中的電阻最大,
由電路圖可知,只閉合S,滑動變阻器滑片位于最左端時,R1、R3和R2的最大阻值串聯,此時電路中的總電阻最大,
由(2)和題意可知R1=3R3、R2=4R3,且串聯電路中電流處處相等,
由P=I2R可知,電路消耗的最小電功率與R3消耗功率之比:
=====
所以電路消耗的最小電功率:
P總小=8P3=8×8 W=64 W(共55張PPT)
章末復習與評價
一、單項選擇題
1.下列家用電器主要利用電流的熱效應工作的是(　A　)
A.電飯鍋 B.電冰箱
C.電視機 D.電風扇
2.下列關于電能的說法正確的是 (　D　)
A.可以通過電流表把電能直接測量出來
B.電能的單位是“度”,學名叫做千瓦
C.消耗電能越多的用電器,電功率就越大
D.消耗電能相同的用電器,產生的熱量不一定相同
3.有兩個額定電壓相同的電熱水壺甲和乙,甲的額定功率為1800 W,乙的額定功率為1200 W。兩個電熱水壺都正常工作時,下列說法中正確的是 (　B　)
A.甲電熱水壺兩端的電壓較高
B.電流通過甲電熱水壺做功較快
C.通過兩個電熱水壺的電流相等
D.相同時間內,兩個電熱水壺消耗的電能一樣多
4.小剛家的電能表本月底信息如圖所示,從表盤可知以下信息錯誤的是
A.電能表的示數為931.6 kW·h
B.若上月底小剛家電能表的讀數為 ,則本月小剛家耗電50.8 kW·h
(　C　)
C.若小剛家的用電器消耗了0.5 kW·h的電能,則電能表上的轉盤轉過125轉
D.若家庭電路中只使用了一臺電視機,發現某段時間內電能表上的轉盤轉過了50轉,則電視機消耗的電能為7.2×104 J
5.如圖所示電路,閉合開關后,將滑動變阻器的滑片從最右端向左移動一小段距離的過程中(　D　)
A.電流表示數變小 B.電壓表示數變小
C.燈泡的功率變大 D.電路總功率變大
6.如圖所示的電路中,電源電壓恒為3 V,燈泡L1、L2分別標有“3 V　0.75 W”和“3 V　1.5 W”的字樣。當開關S閉合時,由于電路故障,只有一個燈泡發光,此時電壓表示數為3 V,忽略溫度對燈絲電阻的影響。下列說法正確的是 (　C　)
A.可能是燈泡L1短路
B.可能是燈泡L2斷路
C.排除故障后閉合開關S,燈泡L1、L2兩端的電壓之比為2∶1
D.排除故障后閉合開關S,電路總功率為0.2 W
7.額定電壓均為6 V的甲、乙兩燈,I-U圖像如圖所示。下列說法正確的是
(　D　)
A.甲、乙兩燈的電阻均隨電壓的增大而減小
B.甲、乙兩燈的額定功率之比為4∶1
C.甲、乙兩燈并聯接在電壓為2 V的電源兩端時,電阻之比為3∶2
D.甲、乙兩燈串聯接在電壓為8 V的電源兩端時,實際功率之比為1∶3
二、不定項選擇題(每小題有一個或兩個選項符合要求)
8.額定電壓相同的電熱水壺、電烤箱和電飯鍋正常工作過程中消耗的電能W和通電時間t的關系如圖所示。關于這三個用電器,下列判斷正確的是
(　BC　)
A.正常工作時,電熱水壺比電烤箱產生的熱量少
B.正常工作時,電熱水壺比電飯鍋的功率大
C.正常工作時,通過電飯鍋的電流最小
D.在一個月內,電熱水壺消耗的電能一定最多
9.如圖所示,電源電壓恒定不變,閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P從中點向b端移動一段距離,電壓表V1、V2示數的變化量分別為ΔU1、ΔU2,電流表示數的變化量為ΔI,阻值相同的定值電阻R1、R2消耗電功率的變化量分別為ΔP1、ΔP2。則下列判斷正確的是
(　C　)
A.ΔP1+ΔP2=(ΔI)2×(R1+R2)
B.>
C.+=R1+R2
D.<
10.(2023·德州)如圖甲所示,電源電壓保持不變。電流表A的量程為0~0.6 A,電壓表V1、V2的量程均為0~3 V,滑動變阻器R的規格為“50 Ω,2 A”,某一小燈泡的額定電壓為2.5 V。滑動變阻器的滑片P在某點時,小燈泡正常發光,此時電壓表V2的示數為1.5 V。在保證電路各元件安全的最大范圍內調節滑片P,其中一只電壓表與電流表示數的變化圖像如圖乙所示。下列說法正確的是
(　D　)
A.電源電壓為3 V
B.電壓表V1的示數變化范圍為1.5~3 V
C.滑動變阻器的取值范圍是3~50 Ω
D.小燈泡的功率范圍為0.1~1.25 W
11.(2023·成都)如圖所示的電路,電源電壓U恒定不變,R1=30 Ω,R2=20 Ω,滑動變阻器標有“100 Ω　2 A”字樣,電壓表量程為0~15 V,電流表量程為0~3 A。當滑動變阻器滑片移到最左端,開關S接通觸點1時,電流表的示數為0.8 A;當開關S接通觸點2,為保障電路安全,滑動變阻器接入電路的阻值為R';當改變滑片位置、開關S接不同觸點,在保障電路安全的情況下,電路工作的最大電流和最小電流分別為I大和I小。下列計算正確的是
(　AC　)
A.U=24 V
B.R'的范圍為0~100 Ω
C.I大∶I小=4∶1
D.電路工作的最小功率P小≈4.4 W
三、填空題
12.最先精確地確定了電流通過導體產生的熱量(電熱)與電流、電阻和通電時間關系的物理學家是　焦耳　;將10 Ω的電阻絲接在3 V 的電源上,5 min內產生的熱量為　270　J。
13.LED燈具有節能、環保的特點。一個“220 V　5 W”的LED燈與一個“220 V　60 W”的白熾燈亮度相當。若一個“220 V　60 W”的白熾燈每天正常工作4小時,30天消耗的電能是　7.2　kW·h,這些電能可供“220 V　5 W”的LED燈正常工作　1.44×103　小時。
14.小張用家中的電能表來測量家中電熱水壺的實際功率,他關閉其他所有用電器,只打開電熱水壺,觀察如圖所示的電能表轉盤在3 min時間轉動了110轉,則電熱水壺的實際功率是　1 100　W,電熱水壺正常工作時電流是　5　A。
15.如圖所示是某小燈泡的I-U圖像,小燈泡的額定電壓為6 V。小燈泡正常發光時,燈絲的電阻是　20　Ω。若將小燈泡與R=10 Ω的定值電阻并聯接入某電路,干路中的總電流為0.5 A,通電10 s,電阻R消耗的電能為　9　J。
16.(2023·成都)小強同學利用家庭實驗室中的器材,設計了一個可調節功率的簡易“電飯鍋”,如圖所示,電源電壓為6 V,電阻絲R1=5 Ω,R2=15 Ω,a、b是兩個觸點。閉合開關S,當開關S1接通觸點　a　時,“電飯鍋”的功率更大。將R2接入電路工作3 min產生的熱量是　432　J。
17.如圖所示,電源電壓恒為10 V,滑動變阻器R的最大阻值為20 Ω,直流電動機 的額定電壓為6 V,線圈電阻為2 Ω。當閉合開關S,滑片P 移到中點時,電動機剛好正常工作,此時電路中的電流為　0.4　A,整個電路通電100 s產生的內能為　192　J。
18.如圖甲所示電路中,電源電壓保持不變,閉合開關S,滑動變阻器滑片從b點向左移動到某點的過程中,兩個電壓表示數隨電流表示數變化的圖像如圖乙所示,則電源電壓為　6　V。當滑片在a點時,通電10 s,R0消耗的電能為　180　J。
四、計算題
19.(2023·瀘州)某種帶保溫功能的電熱水壺,其發熱部分電路如圖所示。已知電源電壓U=220 V保持不變,電阻絲R1=110 Ω、R2=88 Ω。通過調節開關S1、S2可以實現低溫、中溫、高溫三擋的切換;當水溫降到60 ℃時,電路自動切換成低溫擋進行保溫。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)當電熱水壺處于中溫擋時,求電熱水壺消耗的電功率;
解:(1)當S1閉合,S2撥到B時,R1、R2并聯;當S1斷開,S2撥到A時,R1、R2串聯;當S1閉合,S2撥到A時,電路為僅有R1的簡單電路;因為并聯電路的總電阻小于各支路的電阻,串聯電路中的總電阻大于各串聯導體的電阻,
所以由P=可知:R1、R2并聯時,電路中的電阻最小,電功率最大,電熱水壺為高溫擋;R1、R2串聯時,電路中的電阻最大,電功率最小,電熱水壺為低溫擋;電路為R1的簡單電路時,為中溫擋
則中溫擋電熱水壺消耗的電功率:
P中溫===440 W
(2)當電熱水壺分別處于高溫擋與低溫擋時,求通過電阻絲R1的電流之比;
(2)高溫擋通過電阻絲R1的電流:
I1高溫===2 A
低溫擋通過電阻絲R1的電流:
=I低溫==== A
則電熱水壺分別處于高溫擋與低溫擋時,通過電阻絲R1的電流之比:==
(3)用電熱水壺高溫擋把m=2 kg的水從t1=28 ℃加熱到t2=100 ℃,自動斷電,其中電熱水壺加熱效率η=84%。當電熱水壺中水溫降到60 ℃時,繼續保溫t=1.8 h,問電熱水壺這次加熱和保溫一共消耗多少度電
(3)低溫擋的電功率:
P低溫=== W
電熱水壺保溫消耗的電能:W保溫=P低溫t= W×1.8×3 600 s=1.584×106 J
水吸收的熱量:Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-28 ℃)=6.048×105 J
電熱水壺加熱消耗的電能:
W加熱===7.2×105 J
故電熱水壺這次加熱和保溫一共消耗電能:
W=W加熱+W保溫=7.2×105 J+1.584×106 J=2.304×106 J=0.64 kW·h=0.64度
20.(2023·德陽)如圖甲所示,電路中電源電壓保持不變,電壓表量程可選,電流表量程0~1.2 A,滑動變阻器R2(最大阻值未知),定值電阻R3=100 Ω。閉合開關S1、S3,斷開開關S2,將滑動變阻器R2的滑片從b端移動到a端,流過定值電阻R1的電流與其兩端的電壓關系圖像如圖乙所示。求:
(1)定值電阻R1的阻值和滑動變阻器R2的最大阻值;
解:(1)閉合開關S1、S3,斷開開關S2,滑動變阻器R2的滑片在a端時,此時只有定值電阻R1接入電路;由圖乙可知:此時電路中的電流最大,故流過定值電阻R1的電流為I1=1.2 A,此時電壓表的示數等于電源電壓為U=12 V
則定值電阻R1的阻值:R1===10 Ω
滑動變阻器R2的滑片在b端時,滑動變阻器最大值R2與R1串聯,此時流過定值電阻R1的電流最小;由圖乙可知:流過定值電阻R1的電流為I2=0.2 A,R1兩端的電壓為U'=2 V
則滑動變阻器的電壓:
U2=U-U'=12 V-2 V=10 V
故滑動變阻器的最大阻值:R2===50 Ω
(2)閉合開關S2、S3,斷開開關S1,使R2的滑片位于滑動變阻器的中點位置c,整個電路通電100 s產生的電熱;
(2)電源電壓保持不變,若閉合開關S2、S3,斷開開關S1,電阻R2與R3并聯,電流表測干路電流,使R2的滑片位于中間位置c點,滑動變阻器接入電路的電阻為R'=25 Ω
此時通過滑動變阻器R2的電流:
I'2===0.48 A
通過R3的電流:I3===0.12 A
則I干=I3+I'2=0.6 A
故整個電路通電100 s產生的電熱:
Q=UI干t=12 V×0.6 A×100 s=720 J
(3)閉合開關S1、S3,斷開開關S2,若電壓表的量程為0~15 V,在保證電路元件都安全的情況下,調節滑動變阻器的滑片,電路總功率的變化范圍。
(3)閉合開關S1、S3,斷開開關S2,滑動變阻器R2的滑片在b端時,滑動變阻器R2與R1串聯
電路的最小功率:
Pmin=UImin=12 V×0.2 A=2.4 W
滑動變阻器R2的滑片在a端時,接入電路的電阻最小,電路中的電流最大,盡管電壓表的量程0~15 V,但電源電壓為12 V,此時電壓表的示數最大值為12 V,根據圖乙可知:此時電流為1.2 A
則電路的最大功率
Pmax=UImax=12 V×1.2 A=14.4 W
綜上所述,電路總功率的變化范圍為2.4~14.4 W
五、實驗與探究題
21.(2023·棗莊改編)在探究電流通過導體產生熱量的多少與什么因素有關的實驗中,某興趣小組猜想:電流通過導體產生的熱量可能與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關,于是他們利用甲、乙、丙三個裝置進行實驗探究,如圖所示,三個裝置的透明容器中各有一段電阻絲,容器中密封著等量的空氣,U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。
(1)要探究電熱與電阻的關系,應選用　甲、乙　組合,并將它們　串聯　接到電源兩端進行實驗。
(2)選用乙、丙組合,串聯接到電源兩端進行實驗,在通電時間相同的情況下,發現乙裝置U形管中液面高度變化大,由此可得到的結論是:在電阻相同、通電時間相同的情況下,　通過導體的電流越大,產生的熱量越多　。
(3)實驗中通過觀察U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化,在研究許多物理問題時都會用到這種方法,下列實例采用研究方法與此相同的是　B　。
A.探究電流與電壓、電阻的關系
B.用小桌陷入沙子中的深度表示壓力作用效果的大小
C.研究光的傳播時,引入“光線”
D.探究平面鏡成像的特點
22.(2023·丹東)在“測量小燈泡的額定功率”實驗中,小潘選用的小燈泡L的額定電壓為2.5 V。
(1)小潘設計了如圖甲所示的電路圖,連接好電路后,閉合開關S,發現電流表的指針向左偏轉,如圖乙所示,其原因是　電流表正、負接線柱接反了 　。
(2)排除故障后,閉合開關S,移動滑動變阻器R的滑片P到某一位置時,電壓表示數如圖丙所示,為　1.8　V,要測量小燈泡L的額定功率,滑片P應向　左　(選填“左”或“右”)移動,使電壓表示數為2.5 V,此時電流表示數為0.24 A,則小燈泡L的額定功率為　0.6　W。
(3)實驗結束后,小潘認為沒有電流表也能測出小燈泡的額定功率。于是他找來了另一個電源(電壓恒為8 V)、一個額定電壓為6 V的小燈泡L1和一個阻值為20 Ω的定值電阻R0等器材,設計了如圖丁所示的電路,并完成了實驗。實驗過程如下:
①斷開開關S1,閉合開關S、S2,移動滑動變阻器R的滑片P,使電壓表的示數為　2　V,小燈泡L1正常發光;
②斷開開關S2,閉合開關S、S1,保持滑動變阻器R的滑片P位置不變,讀出電壓表的示數為1.6 V;
③小燈泡L1的額定功率為　2.4　W。
1.【創新探究】(2023·成都)某品牌電吹風銘牌上標有“220 V　2 000 W”字樣,有“斷開、冷風、慢速中溫、快速高溫”四個擋位。物理興趣小組同學把此款電吹風拆解后,發現有兩條不同的電阻絲繞于支架上并置于出風筒內,經研究后畫出了簡化電路圖(如圖)。
(1)同學們研究說明書和電吹風內部結構后,有以下認識,其中不合理的是　C　。
A.說明書提示“請勿在手濕的情況下使用”,主要是為了防止觸電或引發短路
B.說明書提示“請勿在使用過程中用手觸摸出風口”,主要是為了避免燙傷
C.電吹風額定功率是指電吹風正常工作時的最大發熱功率
D.繞電阻絲的支架應采用絕緣、耐高溫材料制作
(2)開關S與0、1兩觸點接觸時,電吹風處于“慢速中溫”擋;開關S與2、3兩觸點接觸時,電吹風處于“快速高溫”擋。兩擋相比,電動機在“快速高溫”擋轉得更快,原因是　電動機兩端的電壓更大 　。
(3)同學們進一步研究發現該電吹風具有過熱自動斷電保護功能,其內部有一個雙金屬片開關,當溫度達到設定值,雙金屬片開關自動斷開,電吹風停止工作,待溫度下降到安全值后又自動接通。則雙金屬片開關應安裝在圖中的　d　點(選填“a”“b”“c”或“d”)。
(4)同學們在組長家中采用以下步驟測量電吹風的實際功率:
①測量開始前關閉家中所有用電器,記錄智能電能表示數為2 127.23 kW·h;
②將電吹風調至“快速高溫”擋工作4分鐘斷開開關,記錄電能表示數為2 127.36 kW·h;
③根據實驗數據,計算電吹風在“快速高溫”擋工作的實際功率為　1 950　W。
2.【模型建構】(2023·內江)如圖為某商場安裝的光敏電阻自動計數器的示意圖。其中,A為點光源,B為勻速運行的自動扶梯,電源的電壓為6 V,R為光敏電阻,R0為定值電阻(R0=15 Ω),R0兩端接計數器。當點光源的光照射在光敏電阻上時,光敏電阻R=R0;當扶梯上有顧客通過,擋住由點光源射向光敏電阻的光線時,R的電阻值就增大,計數器則計數一次。
(1)若自動扶梯滿載時,前、后相鄰的兩個顧客之間的距離均為45 cm,自動扶梯運行的速度為0.9 m/s,第1次光源計數到第203次計數所用的時間是多少
解:(1)第1次光源計數到第203次計數,計數器計數202次
則所用的時間:t===101 s
(2)當自動扶梯載著顧客正常運行時,定值電阻R0消耗的最大功率是多少
(2)當自動扶梯載著顧客正常運行時,根據P=I2R可知:當通過R0的電流最大時,定值電阻R0消耗的功率最大;當電路的總電阻最小時,電路的電流最大,因此R最小時,電路的總電阻最小,
而當點光源的光照射在光敏電阻上時,此時光敏電阻R的阻值最小,即為:R=R0=15 Ω
則此時的電路電流:I===0.2 A
故定值電阻R0消耗的最大功率:
P=I2R0=(0.2 A)2×15 Ω=0.6 W(共32張PPT)
第2課時　擋位計算
類型一 并聯式
1.(2023·婁底)如圖甲是一款采用增壓技術的掛燙機,簡化電路如圖乙,電源電壓為220 V,R1、R2是電熱絲,R1=55 Ω,R2=110 Ω。開關S接2、3時處于慢熱擋;開關S接3、4時處于速熱擋。求:
(1)掛燙機慢熱過程中,電路中的電流;
解:(1)由電路圖可知:開關S接2、3時處于慢熱擋,只有電熱絲R1接入電路中
則電路中的電流:I===4 A
(2)掛燙機慢熱工作1 min,電熱絲產生的熱量;
(2)掛燙機慢熱工作的時間:t=1 min=60 s
則電熱絲產生的熱量:
Q=I2R1t=(4 A)2×55 Ω×60 s=5.28×104 J
(3)掛燙機速熱過程中的總電功率。
(3)開關S接3、4時,兩電熱絲并聯,處于速熱擋
R1的電功率:P1=UI1===880 W
R2的電功率:P2=UI2===440 W
故掛燙機速熱過程中的總電功率:
P=P1+P2=880 W+440 W=1 320 W
2.小華對家里帶有預約功能的電中藥壺進行觀察,銘牌如下表。其內部基本電路原理如圖甲所示,其中R1、R2均為加熱電阻,R2 阻值為484 Ω,小華用水代替中藥做了相關研究,從開始預約到煮好后斷電,其消耗的功率隨時間變化的圖像如圖乙所示。求:[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
電源 220 V
容積 1.5 L
高溫擋功率 500 W
低溫擋功率 100 W
預約功率 10 W
甲
乙
(1)預約過程中消耗的電能;
解:(1)由圖乙可知:預約過程中所用的時間t=8 h
由表格數據可知:預約消耗的電功率:
P預約=10 W=0.01 kW
則預約過程中消耗的電能:
W1=P預約t=0.01 kW×8 h=0.08 kW·h
電源 220 V
容積 1.5 L
高溫擋功率 500 W
低溫擋功率 100 W
預約功率 10 W
甲
乙
(2)R1的阻值;
電源 220 V
容積 1.5 L
高溫擋功率 500 W
低溫擋功率 100 W
預約功率 10 W
甲
乙
(2)由圖甲可知:當開關S、S1閉合時,R1與R2并聯,電路總電阻較小,由P=可知:此時總功率較大,為高溫狀態,P高=500 W
當開關S閉合、S1斷開時,電路只有R2工作,電路總電阻較大,由P=可知:此時總功率較小,為低溫狀態,P低=100 W
則R1的功率:P1=P高-P低=500 W-100 W=400 W
故R1的阻值:R1===121 Ω
(3)若此電中藥壺的高溫擋加熱效率為84%,將1.5 L水從20 ℃ 加熱至100 ℃,需要多長時間
電源 220 V
容積 1.5 L
高溫擋功率 500 W
低溫擋功率 100 W
預約功率 10 W
甲
乙
(3)水的體積:V=1.5 L=1.5×10-3 m3
水的質量:
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.5 kg
水吸收的熱量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=5.04×105 J
消耗的電能:W電===6×105 J
需要的時間:t===1200 s
類型二 短路式
3.(2023·樂山)如圖所示,圖甲為某電飯鍋的實物圖,圖乙為其電路原理圖,圖丙為電飯鍋銘牌的主要參數,R1和R2為電阻不變的電熱絲,S1為總開關,S2為溫控開關。該電飯鍋可以通過S1、S2兩個開關的斷開與閉合實現加熱、保溫兩個擋位的變化。將電飯鍋接入電源電壓為220 V的電路中,求:
(1)電飯鍋處于加熱擋時的電流;
解:(1)電飯鍋處于加熱擋時的電流:
I===4 A
(2)電飯鍋處于保溫擋時,持續工作10 min,產生的熱量;
(2)電飯鍋處于保溫擋時,持續工作10 min,產生的熱量:
Q=W=P保t=80 W×10×60 s=4.8×104 J
(3)R1和R2的阻值。
(3)由圖乙可知:當開關S1閉合,S2斷開時,R1、R2串聯,根據串聯電路的電阻特點可知:此時電路中的總電阻最大,由P=可知:電路中的總功率最小,電飯鍋處于保溫擋;
當開關S1、S2都閉合時,只有R1工作,電路中的總電阻最小,總功率最大,電飯鍋處于加熱擋,
R1的阻值:R1===55 Ω
R1、R2的串聯總電阻:R===605 Ω
故R2的阻值:R2=R-R1=605 Ω-55 Ω=550 Ω
4.(2023·眉山)如圖所示為某家用電水壺的簡化電路圖,如表為銘牌的部分參數,R1、R2為發熱絲,其中R2=40 Ω。求:
(1)電水壺的加熱功率;
解:由圖可知:當開關S1閉合、S2接2時,R1、R2串聯,根據串聯電路的電阻特點可知:此時電路中的總電阻最大,由P=可知:電路中的總功率最小,電水壺處于保溫狀態;當開關S1閉合、S2接1時,只有R2工作,電路中總電阻最小,總功率最大,電水壺處于加熱狀態
(1)電水壺加熱狀態的功率:
P加熱===1 210 W
(2)電水壺處于保溫擋時,正常工作5 min消耗的電能;
(2)電水壺處于保溫擋時,正常工作5 min消耗的電能:
W=P保溫t=40 W×5×60 s=1.2×104 J
(3)R1的阻值。
型號 SDS-15X05 容量 1 L
額定電壓 220 V 額定頻率 50 Hz
加熱功率 W 保溫功率 40 W
(3)R1、R2的串聯總電阻:
R===1 210 Ω
則R1的阻值:R1=R-R2=1 210 Ω-40 Ω=1 170 Ω
類型三 三擋式
5.(2023·鞍山)中醫藥是中華文化的瑰寶,在疾病治療方面具有不可替代的作用。圖甲為小明同學家的小型電中藥鍋,其電路簡圖如圖乙所示,通過開關S1和S2的不同接法組合,可以實現三擋加熱功能,其中定值電阻R1、R2都是發熱電阻,其部分參數如下表所示。[已知ρ藥液=1.0×103 kg/m3,c藥液=4.2×103 J/(kg·℃)]求:
額定電壓/V 220
額定功率/W 高溫擋880
中溫擋440
低溫擋　
(1)鍋中的1 L藥液從25 ℃加熱到35 ℃,藥液吸收的熱量;
解:(1)藥液的體積:V=1 L=1 dm3=1×10-3 m3
藥液的質量:
m=ρ藥液V=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg
則藥液吸收的熱量:
Q吸=c藥液m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(35 ℃-25 ℃)=4.2×104 J
額定電壓/V 220
額定功率/W 高溫擋880
中溫擋440
低溫擋　
(2)低溫擋的功率;
(2)由圖乙可知:當開關S1閉合,S2接1時,R1、R2并聯,此時電路中的總電阻最小,電路中的總功率最大,電中藥鍋處于高溫擋;當開關S1打開、S2接2時,R1、R2串聯,此時電路中的總電阻最大,電路中的總功率最小,電中藥鍋處于低溫擋;
當開關S1閉合,S2接2時,只有R1工作,電中藥鍋處于中溫擋,由表格數據可知:電中藥鍋中溫擋的功率P中=440 W
R1的阻值:R1===110 Ω
則高溫擋工作時,R2的電功率:
P2=P高-P中=880 W-440 W=440 W
R2的阻值:R2===110 Ω
R1、R2的串聯總電阻:
R=R1+R2=110 Ω+110 Ω=220 Ω
低溫擋的功率:P低===220 W
(3)若該中藥鍋以中溫擋的工作電路給已煲好的藥液溫熱110 s,實際消耗的電能為4×104 J,則此時電路的實際電壓。
(3)電路的實際電壓:
U實===200 V
6.(2023·廣安)軒軒設計了一款高、中、低三個擋位的迷你多功能電鍋,其部分設計參數如表所示,簡化電路如圖所示,R0、R1、R2為電熱絲,其中R1=15 Ω。電鍋在高溫擋、中溫擋工作時,開關S2均處于閉合狀態;在低溫擋工作時,開關S1、S2均處于斷開狀態,閉合開關S,移動滑片,可調節低溫擋的功率。
額定電壓 30 V
高溫擋功率 150 W
中溫擋功率 W
低溫擋功率范圍 20~50 W
(1)求電鍋在高溫擋正常工作時的電流;
解:(1)電鍋在高溫擋正常工作時的電流:
I高===5 A
(2)求電鍋中溫擋功率;
(2)當開關S、S1、S2都閉合時,R1、R2并聯,電路中的總電阻最小,由P=可知:電路中的總功率最大,電鍋處于高溫擋;
當開關S、S2閉合,S1斷開時,只有R2工作,電路中總電阻較小,總功率較大,電鍋處于中溫擋
高溫擋時R1消耗的電功率:
P1===60 W
因為R2在高溫擋和中溫擋消耗的電功率不變,
即P高=P1+P2=P1+P中
所以電鍋中溫擋功率:
P中=P高-P1=150 W-60 W=90 W
(3)R0現有“30 Ω　3 A”“40 Ω 2 A”“50 Ω　1.5 A”三種規格,為了達到軒軒設計的低溫擋功率范圍,請通過計算說明他選擇的哪一種。
(3)由于電鍋中溫擋功率為90 W,則R2的阻值:
R2===10 Ω
在低溫擋工作時,開關S1、S2均處于斷開狀態,開關S閉合,由圖可知,此時R0、R2串聯,移動滑片,通過改變R0接入電路的阻值可調節低溫擋的功率
當低溫擋的功率最小為20 W時,電路中的最大總電阻:R總大===45 Ω
則R0接入電路的最大阻值:
R0大=R總大-R2=45 Ω-10 Ω=35 Ω
故規格為“30 Ω　3 A”的R0不符合要求
當低溫擋功率最大為50 W時,電路中的電流:
I低==≈1.67 A
則規格為“50 Ω　1.5 A”的R0不符合要求
綜上所述,應該選擇規格為“40 Ω　2 A”的R0。(共14張PPT)
第1課時 簡單串、并聯電路的有關電熱計算
類型一 并聯電路的有關電熱計算
1.(2023·盤錦)如圖所示電路,電阻R1為10 Ω,電源電壓為12 V恒定不變,滑動變阻器R2最大阻值為40 Ω。閉合開關S,求:
(1)通過R1的電流;
解:(1)由圖可知:R1與滑動變阻器R2并聯
R1兩端的電壓:U1=U2=U=12 V
則通過R1的電流:I1===1.2 A
(2)當干路電流為2 A時,滑動變阻器R2消耗的功率;
(2)當干路電流為2 A時,通過滑動變阻器R2的電流:I2=I-I1=2 A-1.2 A=0.8 A
則滑動變阻器R2消耗的功率:
P2=U2I2=12 V×0.8 A=9.6 W
(3)整個電路在100 s內產生的最少熱量。
(3)當滑動變阻器接入電路的阻值最大時,根據歐姆定律可知:通過滑動變阻器的電流最小
通過滑動變阻器的最小電流:
I2小===0.3 A
則干路的最小電流:I小=I1+I2小=1.2 A+0.3 A=1.5 A
故整個電路在100 s內產生的最少熱量:
Q小=W小=UI小t=12 V×1.5 A×100 s=1 800 J
類型三 串聯電路的有關電熱計算
2.如圖所示,電源電壓保持不變,滑動變阻器R的最大阻值為40 Ω,小燈泡L標有“5 V　2.5 W”的字樣,將滑片移到最右端,閉合開關S,電流表示數為0.3 A,忽略溫度對燈絲電阻的影響。求:
(1)燈泡正常發光時的電阻;
解:(1)燈泡正常發光時的電阻:
RL===10 Ω
(2)電源電壓;
(2)由電路圖可知:滑動變阻器R與小燈泡L串聯,電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流
將滑片移到最右端時,滑動變阻器接入電路的電阻R=40 Ω
此時電路中的總電阻:
R總=R+RL=40 Ω+10 Ω=50 Ω
則電源電壓:U=IR總=0.3 A×50 Ω=15 V
(3)將滑片移到某位置,電壓表示數為10 V,滑動變阻器電阻絲1 min內產生的熱量。
(3)小燈泡兩端的電壓:
UL'=U-UR'=15 V-10 V=5 V
此時電路中的電流:I'===0.5 A
則滑動變阻器電阻絲1 min內產生的熱量:
Q=W=UR'I't=10 V×0.5 A×60 s=300 J
類型三 串、并聯轉換電路的有關電熱計算
3.在如圖所示電路中,電源電壓不變,R1=10 Ω,R2=5 Ω。
(1)當只閉合開關S2,斷開S1、S3時,電流表的示數為0.4 A,求電源電壓;
解:(1)當只閉合開關S2,斷開S1、S3時,R1和R2串聯
則R總=R1+R2=10 Ω+5 Ω=15 Ω
電源電壓:U=IR總=0.4 A×15 Ω=6 V
(2)當閉合開關S1、S3,斷開S2時,求通電10 s內電阻R1產生的熱量。
(2)當閉合開關S1、S3,斷開S2時,R1和R2并聯
通過R1的電流:I1===0.6 A
則通電10 s內電阻R1產生的熱量:
Q=R1t=(0.6 A)2×10 Ω×10 s=36 J(共45張PPT)
第1課時　電功率的動態變化問題
類型一 電功率變化量的計算
1.(1)如果通過某定值電阻的電流從1 A升高到2 A,加在該電阻兩端的電壓變化了5 V,則該電阻消耗的電功率變化了　15　 W。
(2)如果某定值電阻兩端的電壓從3 V升高到5 V,通過它的電流變化了0.5 A,則該電阻消耗的電功率變化了　4　W。
2.如圖所示電路,電源電壓保持不變,R為定值電阻。閉合開關S,調節滑動變阻器R',電流表示數從0.2 A變為0.6 A,電壓表示數從14 V變為2 V。則定值電阻R為　30　Ω,電路總電功率改變了　8　W。
類型二 多開關動態變化的電功率的計算
3.如圖所示為某用電器的內部簡化電路,R1和R2為定值電阻,R1=176 Ω。現將該用電器接入電壓為220 V的電路,當開關S1斷開、S2接b時,用電器消耗的電功率為220 W。求:
(1)只閉合S1時,流過R1的電流;
解:(1)只閉合S1時,電路為R1的簡單電路
此時流過R1的電流:
I===1.25 A
(2)電阻R2的阻值;
(2)當開關S1斷開、S2接b時,R1和R2串聯
此時電路中的總電阻:R===220 Ω
則電阻R2的阻值:
R2=R-R1=220 Ω-176 Ω=44 Ω
(3)該用電器的最大電功率。
(3)由P=可知:電源電壓一定時,電路中的電阻越小,電功率越大,根據串、并聯電路的電阻特點可知:兩電阻并聯時電路中的總電阻最小
此時R1和R2的電功率分別為:
P1===275 W
P2===1100W
故該用電器的最大電功率:
P最大=P1+P2=275 W+1100 W=1375 W
4.如圖所示,電路中使用的是可調電壓電源,電阻R1=3 Ω,R2=6 Ω,小燈泡L標有“12 V　18 W”字樣(不考慮溫度對小燈泡電阻的影響)。
(1)開關S1、S2、S3閉合,調節電源電壓為6 V時,求電流表A的示數;
解:(1)開關S1、S2、S3閉合時,R2和L并聯,R1被短路,電流表A測干路電流
小燈泡L的電阻:RL===8 Ω
通過小燈泡的電流:I燈===0.75 A
通過R2的電流:I2===1 A
故電流表A的示數:
I=I燈+I2=0.75 A+1 A=1.75 A
(2)開關S1、S2閉合,S3斷開,調節電源電壓為10 V 時,求小燈泡L的實際發光功率;
(2)開關S1、S2閉合,S3斷開時,小燈泡L接入電路,R1被短路,R2斷路
小燈泡L的實際發光功率:
P===12.5 W
(3)開關S1閉合,S2、S3斷開,調節電源電壓使小燈泡L正常發光時,求電路消耗的總功率。
(3)開關S1閉合,S2、S3斷開時,R1和L串聯,R2斷路
小燈泡正常發光時,通過小燈泡的電流:
IL===1.5 A
則電路消耗的總功率:P總=(R1+RL)=(1.5 A)2×(3 Ω+8 Ω)=24.75 W
類型三 滑動變阻器變化的電功率的計算
5.在如圖所示的電路中,電源電壓恒為6 V,滑動變阻器R2標有“20 Ω　3 A”。閉合開關S,電流表的示數為0.3 A。求:
(1)R1的阻值;
解:(1)電阻R1與滑動變阻器R2并聯,U1=U2=U=6 V
電流表測R1的電流,I1=0.3 A
則R1的阻值:R1===20 Ω
(2)R2允許接入電路的最小阻值;
(2)滑動變阻器R2標有“20 Ω　3 A”,表示允許通過的最大電流I2=3 A
則R2允許接入電路的最小阻值:
R2===2 Ω
(3)整個電路允許消耗的最大功率與最小功率之比。
(3)當滑動變阻器接入電路的電阻最小時,總電流最大,即I大=0.3 A+3 A=3.3 A
當滑動變阻器接入電路的電阻最大時,總電流最小
通過的最小電流:I'2===0.3 A
則電路的最小總電流:I小=0.3 A+0.3 A=0.6 A
由P=UI得,當電壓相同時,電功率之比等于電流之比
故整個電路允許消耗的最大功率與最小功率之比:
P大∶P小=I大∶I小=3.3 A∶0.6 A=11∶2
6.小偉同學用如圖所示的電路測小燈泡的功率。電路中電源電壓恒為4.5 V,電壓表的量程為03 V,電流表的量程為00.6 A,滑動變阻器的規格為“20 Ω　1 A”,燈泡標有“2.5 V　1.25 W”字樣。若閉合開關S,兩電表的示數均不超過所選量程,燈泡兩端的電壓不允許超過額定值,不考慮燈絲電阻的變化,求:
(1)小燈泡燈絲的電阻;
解:觀察電路圖可知,滑動變阻器與小燈泡串聯,電流表測串聯電路中的電流,電壓表測小燈泡兩端的電壓。
(1)小燈泡允許通過的最大電流:
I最大===0.5 A
燈絲的電阻:RL===5 Ω
(2)滑動變阻器的電阻允許調節的范圍;
(2)電路中允許通過的最大電流:I最大=0.5 A
此時電壓表的示數(等于燈泡的額定電壓)最大,U最大=2.5 V
滑動變阻器接入電路的最小阻值:
R最小===4 Ω
所以,滑動變阻器允許調節的范圍是420 Ω
(3)小燈泡的最小功率和該電路的最大功率。
(3)電路中的最小電流:
I最小===0.18 A
小燈泡的最小功率:
P最小=RL=(0.18 A)2×5 Ω=0.162 W
電路的最大功率:
P最大=UI最大=4.5 V×0.5 A=2.25 W
7.(2023·永州)如圖所示,電源電壓恒為3 V,小燈泡標有“2.5 V 　1.25 W”(設小燈泡電阻不變),滑動變阻器的最大阻值為20 Ω。
(1)求小燈泡正常發光時的電流;
解:由電路圖可知,小燈泡與滑動變阻器串聯,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測量電路中的電流
(1)小燈泡正常發光時的電流:IL===0.5 A
(2)求小燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值;
(2)小燈泡正常發光時的電阻:RL===5 Ω
則此時滑動變阻器接入電路的阻值:
R=-RL=-5 Ω=1 Ω
(3)求小燈泡正常發光時電路的總功率;
(3)小燈泡正常發光時電路的總功率:
P=UIL=3 V×0.5 A=1.5 W
(4)在保證電路安全的前提下,移動滑動變阻器的滑片P至某一位置,此時滑動變阻器的功率最大,求滑動變阻器的最大功率。
(4)滑動變阻器的電功率等于電路總功率與小燈泡的功率之差,即:P'=UI-I2RL=3 V×I-I2×5 Ω
根據拋物線的性質可得:
當I==0.3 A時,
滑動變阻器接入電路的電阻:
RP=-RL=-5 Ω=5 Ω<20 Ω
此時滑動變阻器的電功率最大,最大為:
P'=I2RP=(0.3 A)2×5 Ω=0.45 W
類型四 “多開關”+“滑動變阻器”動態變化的電功率的計算
8.(2023·成都)如圖所示電路中,電源電壓恒為6 V,燈泡L1標有“6 V”字樣,額定功率字跡不清,燈泡L2標有“4 V　1.6 W”字樣,滑動變阻器的最大阻值為50 Ω,電流表量程為0~0.6 A。閉合開關S、S1、S2,滑動變阻器滑片位于最右端時,電流表示數為0.42 A,不考慮小燈泡電阻變化。
(1)求小燈泡L1的額定功率;
解:(1)閉合開關S、S1、S2,滑動變阻器滑片位于最右端時,小燈泡L1和滑動變阻器并聯,小燈泡L2被短路
通過滑動變阻器的電流:I滑===0.12 A
燈泡L1的額定電流:
I1=I總-I滑=0.42 A-0.12 A=0.3 A
則燈泡L1的額定功率:P=UI=6 V×0.3 A=1.8 W
(2)只閉合開關S,移動滑動變阻器滑片,在確保電路安全的前提下,求電流表示數變化范圍。
(2)只閉合開關S,滑動變阻器和L2串聯
燈泡L2的電阻:R2===10 Ω
滑動變阻器滑片位于最右端時,電路的最小電流:
I總===0.1 A
電路中能通過的最大電流:I大===0.4 A
綜上所述,電流表示數變化范圍是0.1~0.4 A
9.(2023·濟寧)在如圖所示的電路中,小燈泡L上標有“6 V　3 W”字樣,電流表量程為0~0.6 A,電壓表量程為0~15 V,定值電阻R0=16 Ω,滑動變阻器R的最大電阻為100 Ω。只閉合S1,滑動滑片P,使變阻器電阻Rap=R,此時電壓表示數為10 V。若電源電壓不變,不計燈絲電阻隨溫度的變化,求:
(1)小燈泡的電阻;
解:(1)小燈泡電阻:RL===12 Ω
(2)電源電壓;
(2)只閉合S1,R0與變阻器R串聯
變阻器的電阻:Rap=R=20 Ω
電路電流:I===0.5 A
則電源電壓:
U=I(R0+Rap)=0.5 A×(16 Ω+20 Ω)=18 V
(3)只閉合S2,在電表的示數不超過量程,燈泡兩端的電壓不超過額定值的情況下,電路消耗的總功率范圍。
(3)只閉合S2時,L與R串聯,電壓表測變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流
小燈泡正常工作的電流:IL===0.5 A
已知電流表量程為0~0.6 A,為了保證各元件的安全,電路中最大電流:Imax=IL=0.5 A
則電路消耗的最大功率:
Pmax=UImax=18 V×0.5 A=9 W
已知電壓表量程為0~15 V,當電壓表示數最大為15 V時,變阻器接入的阻值最大,電路中電流最小,功率最小
小燈泡兩端的最小電壓:
UL'=U-U滑大=18 V-15 V=3 V
電路中的最小電流:Imin=IL'===0.25 A
滑變接入的阻值最大為Rmax==60 Ω<100 Ω,滿足條件
則電路消耗的最小功率:
Pmin=UImin=18 V×0.25 A=4.5 W
故電路消耗的總功率范圍為4.5 W~9 W
10.(2024·成都成華區期末)如圖甲所示電路,電源電壓恒定不變,電壓表的量程為015 V,電流表的量程為00.6 A,R1是滑動變阻器,R2是定值電阻,燈L上標有“4 V 1.6 W”字樣(不計溫度對燈絲電阻的影響)。只閉合開關S1、S3時,滑動變阻器R1的滑片從A端滑向B端的過程中,滑動變阻器R1的電功率P隨電流I變化關系圖像如圖乙所示。求:
(1)滑動變阻器的最大阻值;
解:(1)只閉合開關S1、S3時,R1、R2串聯接入電路,電流表測通過電路的電流,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓;滑動變阻器R1的滑片在A端時,滑動變阻器接入電路阻值最大,根據歐姆定律可知,此時通過電路的電流最小;
由圖乙可知:通過電路的最小電流為0.1 A,此時滑動變阻器的電功率為0.5 W
則滑動變阻器兩端的電壓:U1===5 V
故滑動變阻器的最大阻值:R1===50 Ω
(2)電源電壓和定值電阻R2的阻值;
(2)電源電壓:U=I1R2+U1=0.1 A×R2+5 V①
滑片位于B端時,滑動變阻器接入電路的阻值為0,此時電路為僅有定值電阻R2的簡單電路,根據歐姆定律可知:此時通過電路的電流最大,由圖乙可知:通過電路的最大電流為0.6 A,則電源電壓:
U=I2R2=0.6 A×R2②
聯立①②解得:R2=10 Ω,U=6 V
(3)只閉合開關S1、S2時,在保證電路安全的前提下,求滑動變阻器R1的功率范圍。
(3)只閉合開關S1、S2時,小燈泡和滑動變阻器串聯接入電路,電流表測通過電路的電流,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓;電壓表的量程為015 V,電源電壓為6 V,電壓表安全
小燈泡的電阻:RL===10 Ω
小燈泡正常發光時的電流:IL===0.4 A
小燈泡正常發光時通過電路的電流最大
滑動變阻器的電功率等于電路總功率與小燈泡的電功率之差
即:P=UI-I2RL=6 V×I-I2×10 Ω
根據拋物線的性質可知:
當I===0.3 A<0.4 A,
滑動變阻器的電功率最大,為:
P=6 V×0.3 A-(0.3 A)2×10 Ω=0.9 W
當滑動變阻器接入電路阻值最大時,通過電路的電流最小,最小為:I'===0.1 A
根據拋物線性質,此時滑動變阻器的電功率最小,為:
P'=I'2R1=(0.1 A)2×50 Ω=0.5 W
綜上所述,滑動變阻器R1的功率范圍為0.5~0.9 W(共18張PPT)
第2課時　電功率的圖像計算
1.標有“6 V　3 W”的小燈泡,通過它的電流與電壓的關系如圖所示,若把它與一只阻值為8 Ω的電阻并聯接在電壓為4 V的電路中,則整個電路消耗的功率為 (　B　)
A.3.2 W B.3.6 W C.4 W D.5 W
2.A、B兩只燈泡的額定電壓均為6 V,通過它們的電流隨兩端電壓變化關系如圖所示,下列選項正確的
(　D　)
A.A、B兩燈泡的電阻均隨燈泡兩端電壓的增大而減小
B.將兩燈并聯接在3 V的電源兩端,A、B兩燈的實際功率之比為2∶1
C.將兩燈串聯接在某電源兩端,使B燈恰好正常發光,電源兩端電壓為9 V
D.將5 Ω的電阻與B燈串聯接在6 V的電源兩端,該電阻消耗的功率為0.8 W
3.如圖甲所示,額定電壓為6 V的燈泡L與滑動變阻器R串聯接入電路,電源電壓一定。滑動變阻器的滑片P從最右端滑到最左端時,燈泡L的I-U圖像如圖乙所示,以下說法正確的是
(　C　)
A.燈泡正常發光時的電流為0.5 A
B.燈泡兩端的電壓為3 V時,它消耗的電功率為1.5 W
C.滑動變阻器最大阻值為9 Ω
D.燈泡正常發光時滑動變阻器接入的阻值為3 Ω
4.小宇用如圖甲所示電路對一只標有“0.8 A”字樣的小燈泡L進行了測試,電源電壓恒為9 V,電阻箱R0的阻值可在0~9 999 Ω之間調節,根據所測數據作出了燈絲的I U圖像(如圖乙所示),根據圖像可知,小燈泡正常發光時的電阻為　10　Ω;如果將電阻箱R0的阻值調為10 Ω,通電10 s,電流通過R0所做的功為　36　J。
5.如圖甲所示,電源電壓恒定不變,滑動變阻器R2最大阻值是20 Ω。閉合開關,滑動變阻器的I R圖像如圖乙所示,當滑片P滑至中點時,此時R2消耗的電功率為　0.9　W,R1=　10　Ω;當滑片P滑至最右端時,R2兩端的電壓為　4　V,R1消耗的電功率為　0.4　W,整個電路工作10 min共消耗的總電能是　720　J。
6.圖甲是小燈泡L和電阻R的電流隨電壓變化的關系圖象,將它們按圖乙所示接入電路中,只閉合開關S,小燈泡的實際功率為1 W;再閉合開關S1,電流表的示數變化了0.2 A,此時電路消耗的總功率為　1.4　W。
7.如圖Ⅰ所示電路,電源電壓保持不變。閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中,R1、R2的U-I關系圖像如圖Ⅱ所示。求:
(1)電源電壓;
解:(1)由圖Ⅱ可知,甲為滑動變阻器R2的U-I關系圖像,乙為電阻R1的U-I圖像。
當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時,電路中的電流最小,電阻R1的功率最小,由U-I圖像可知,電路中的最小電流I=0.3 A,R1兩端的電壓U1=3 V,R2兩端的電壓U2=9 V,因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,電源電壓:
U=U1+U2=3 V+9 V=12 V
(2)滑動變阻器R2的最大阻值;
(2)由I=可得,滑動變阻器的最大阻值:
R2===30 Ω
(3)電阻R1的最小電功率。
(3)電阻R1的最小電功率:
P1最小=U1I=3 V×0.3 A=0.9 W
8.標有“6 V　3.6 W”字樣的小燈泡和其他的電學元件連成電路,如圖1。當只閉合開關S1時,滑動變阻器滑片P從右向左滑動的過程中記錄下電壓表示數U1和電流表示數I,并繪制出對應的U1-I圖像(如圖2),且當滑片滑至最左端時小燈泡正常發光。已知定值電阻R0=12 Ω,求:
圖1
圖2
(1)電源電壓U;
解:(1)由圖可知:當只閉合S1,滑動變阻器滑片滑到最左端時,只有小燈泡L接入電路,且小燈泡正常發光。故電源電壓U=UL=6 V
(2)小燈泡正常發光時的電阻RL;
(2)當小燈泡正常發光時,RL===10 Ω
(3)當開關S1、S2、S3均閉合,且滑動變阻器滑片處于中點位置時,整個電路消耗的電功率P。
(3)當只閉合S1時,燈泡L和R1串聯,電壓表測R1的電壓,由圖2可知:電路中的最小電流I1=0.2 A,此時電壓表示數U1=4 V
則滑動變阻器的最大值RP===20 Ω
當開關S1、S2、S3均閉合,且滑動變阻器滑片處于中點位置時,小燈泡L被短路,滑動變阻器和R0并聯在電路中
通過滑動變阻器的電流:
I1'===0.6 A
通過R0的電流:I0===0.5 A
故整個電路消耗的電功率:
P=U(I1'+I0)=6 V×(0.6 A+0.5 A)=6.6 W(共14張PPT)
第一課時 認識電功率
知識點 認識電功率
1.物理意義:電功率是表示用電器消耗電能　快慢　的物理量,電功率越大,表示消耗電能越　快　。
2.定義:如果用電器在時間t內消耗的電能為W,則所消耗的電能與時間之　比　,定義為這個用電器的電功率。
3.定義式:P= 　。
4.單位:國際單位為　瓦特　,簡稱　瓦　,符號為　W　。常用單位還有　千瓦(kW)　,1 kW=　103　W。
有幾位同學對電功率這個概念有以下幾種理解,你認為正確的是 (　B　)
A.電功率是表示電流通過用電器時做功多少的物理量
B.電功率是表示電流通過用電器時做功快慢的物理量
C.電功率大的用電器工作時消耗電能一定多
D.電功率大的用電器工作時所用時間一定少
(2023·丹東)小潘家的電能表上標著“3 000 revs/(kW·h)”。他將家里臺式電腦單獨接入電路,工作3 min,電能表轉盤轉了30轉,臺式電腦消耗的電能為　3.6×104　J,電功率為　200　W。
同步變式拓展
1.電流通過甲用電器時,2 s消耗電能6 J;而電流通過乙用電器時,10 s消耗電能20 J。下列說法正確的是(　C　)
A.甲用電器功率大,消耗電能也多
B.乙用電器消耗電能多,功率也大
C.乙用電器消耗電能多,甲用電器功率大
D.甲用電器消耗電能多,乙用電器功率大
2.垃圾污染已成為當今社會四大污染之一,采用垃圾發電的方式處理垃圾,不僅解決了垃圾污染問題,而且提供了大量能源。垃圾發電是將垃圾填埋后,采用科學的方法使其發酵,并把產生的填埋氣收集起來用于發電。垃圾發電是將垃圾內儲存的　化學　能轉化為電能。已知某市每年垃圾發電量大約為2.4×107 kW·h,這些電能可供用電功率為1000 kW的小型工廠正常生產　2.4×104　h。
3.綜合實踐活動中,小田利用電能表和秒表測量家中電熱水壺的電功率。在確保只有電熱水壺工作時,讀出電能表示數為 ,燒水5 min后,電能表的示數變為
,此過程中電熱水壺消耗的電能為　0.1　kW·h,它的電功率為　1200　W。若測量電能表指示燈閃爍適量次數所用的時間,并利用電能表參數3200 imp/(kW·h)計算出電功率。這種方法與原方法相比,具有的優點是　可測量較小的電能　(說出一點即可)。
4 2 8 3 6
4 2 8 3 7
第一階 基礎過關精練
(選擇題為單選)
1.電功率的國際單位是 (　D　)
A.千瓦 B.千瓦時
C.焦耳 D.瓦
2.家庭電路中,某用電器正常工作20 min消耗的電能為0.5 kW·h,該用電器可能是 (　C　)
A.白熾燈 B.電冰箱
C.空調 D.電視機
3.關于電功、電功率,下列說法中正確的是(　D　)
A.電流做功越多,電功率越大
B.電流做功越快,電功越大
C.用電器消耗電能越多,電功率越大
D.用電器消耗電能越多,電功越大
4.電視機正常工作時的功率為100 W,待機狀態時的功率為8 W,若每天待機20小時,一個月(按30天計算)在待機狀態下消耗的電能為　4.8　kW·h;這些電能可供電視機正常工作　48　h。請你寫出一種節約電能的辦法:　關機時斷開電視機的電源開關 　。
5.圖甲是用來測定電功的電能表,如果本月前后兩次讀數如圖乙所示,本月消耗的電能為　164.3　kW·h;酷夏導致的“電荒”讓我們深刻體會到電在國民經濟中的重要作用,不浪費1度電已成共識,1度電能夠讓0.05 kW的風扇運轉　20　小時。
0 7 3 1 6
0 8 9 5 9
甲
乙
6.(2023·阜新)如圖所示是小新家中電能表上的信息,該電能表應接在　220　V的電路中使用。若小新只讓家中2 000 W的熱水器工作15 min,消耗的電能為　1.8×106　J,此時電能表的示數變為　6 861.1　kW·h。
7.(2023·南充)小林家的電能表如圖所示,此時電能表的讀數為　4 353.6　kW·h。他關閉了家中的其他用電器,現用一臺標有“220 V 2000 W”的電熱水壺燒水,正常工作5 min,則電能表的轉盤轉了　500　轉。
8.某家用電熱水器正常工作時的功率為2×103 W,正常工作24 min消耗的電能為　0.8　kW·h。若這些電能的70%被水完全吸收,則能使體積為6 L、溫度為25 ℃的水在一個標準大氣壓下升高　75　℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]

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