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第十六章電流做功與電功率考
點(diǎn)
知
識(shí)
清
單知識(shí)點(diǎn)1電功
1.電功實(shí)質(zhì)電能→其他形式的能影響因素電壓、
和通電時(shí)間公式基本公式:W=
(適用于所有電路);推導(dǎo)公式:W=I2Rt,W=(適用于純電阻電路)單位國(guó)際單位制單位:焦耳(J);常用單位:千瓦時(shí)(度);單位換算:1kW·h=
J測(cè)量測(cè)量工具:電能表電流UIt3.6×106在使用公式W=UIt時(shí),注意W、U、I、t的“三性”:(1)“同一性”是指這幾個(gè)物理量必須對(duì)應(yīng)同一段電路或同一個(gè)導(dǎo)體;(2)“同時(shí)性”是指在同一時(shí)間內(nèi);(3)“統(tǒng)一性”是指單位要統(tǒng)一用其國(guó)際單位,即U(V)、I(A)、t(s)對(duì)應(yīng)W(J)。2.電能表圖示參數(shù)10(20)A標(biāo)定電流為10A,額定最大電流為20A3000r/(kW·h)每消耗1kW·h的電能,表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)2500imp/(kW·h)每消耗1kW·h的電能,表的指示燈閃爍
次30002500測(cè)量方法
作差法:某段時(shí)間內(nèi)電能表上先后兩次示數(shù)之差,即W=W2-
W1作比法:若電能表上標(biāo)示Nr/(kW·h),則電能表上轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)n轉(zhuǎn),消耗的電能為:W==kW·h續(xù)表教材圖片命題內(nèi)容九(全)P120圖16-4電能表是測(cè)量
的儀表。如圖所示是小康家使用的電能表,由電能表可知,他家同時(shí)使用的用電器總功率不能超過(guò)
W電功8800知識(shí)點(diǎn)2電功率1.電功率(1)物理意義:電功率表示電流做功的
。(2)定義:物理學(xué)中把電流所做的
與所用
之比叫做電功率。(3)公式:①基本公式:P=
,P=UI(適用于所有電路)。②推導(dǎo)公式:P=I2R;P=
(適用于純電阻電路)??炻r(shí)間
(4)單位及其換算關(guān)系物理量國(guó)際單位制單位常用單位單位換算功W焦(J)千瓦時(shí)(kW·h)1kW·h=3.6×106J秒(s)小時(shí)(h)時(shí)間t1h=3600s功率P瓦(W)
千瓦(kW)1kW=1000W2.額定功率和實(shí)際功率(1)額定功率:用電器在
電壓下的功率(正常工作時(shí)的功率)(2)實(shí)際功率:用電器在
電壓下的功率。(3)小燈泡的亮度與實(shí)際功率的關(guān)系:電壓電功率燈泡亮度U實(shí)<U額P實(shí)<P額較暗U實(shí)=U額P實(shí)=P額正常發(fā)光U實(shí)>U額P實(shí)>P額較亮(易燒壞)額定實(shí)際教材圖片命題內(nèi)容九(全)P122圖16-6(a)燈泡上標(biāo)有“220V
60W”:(1)“220V
60W”表示
,
;(2)該燈泡正常工作的電流為
A;(3)該燈泡的電阻為
Ω;(4)該燈泡正常工作1min消耗的電能為
J燈泡的額定電壓為220V額定功率為60W0.278073600知識(shí)點(diǎn)3焦耳定律電流的熱效應(yīng)定義電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)
能轉(zhuǎn)化為
能的現(xiàn)象應(yīng)用電熱水壺、電熱水器、電飯鍋、電熨斗等焦耳定律內(nèi)容電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟
的二次方成正比,跟導(dǎo)體的
成正比,跟
成正比公式Q=
I2Rt電內(nèi)電流電阻通電時(shí)間純電阻電路非純電阻電路特點(diǎn)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能不全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能舉例白熾燈:電能→內(nèi)能電動(dòng)機(jī):電能→機(jī)械能+內(nèi)能公式W=Q=Pt=UIt=I2RtW=Pt=UItQ=I2Rt兩種電路教材圖片命題內(nèi)容九(全)P129圖16-12電爐通電后,通過(guò)電爐絲和導(dǎo)線(xiàn)的電流
,電爐絲熱得發(fā)紅,而與電爐絲相連的導(dǎo)線(xiàn)卻不怎么熱,主要原因是電爐絲的電阻
導(dǎo)線(xiàn)的電阻。因長(zhǎng)期使用,電爐絲有一處被燒斷了,把電爐絲的斷處接好后繼續(xù)使用,其電功率將
(選填“變大”“變小”或“不變”)相等大于變大(1)用電器兩端的電壓越大,通過(guò)的電流越大,則電流所做的功就越多。()(2)電流通過(guò)用電器所做的功越多,電功率一定越大。()(3)用電器的額定功率與外加電壓、通過(guò)的電流都無(wú)關(guān)。()(4)用電器工作過(guò)程中實(shí)際電功率可能小于它的額定功率。()(5)電流所做的電功不一定等于電熱。()××√√√重
點(diǎn)
難
點(diǎn)
突
破重難點(diǎn)1電能表的相關(guān)計(jì)算【例1】小明家中的電能表如圖所示,從表盤(pán)信息可知,他家接入的用電器總功率不能超過(guò)
W。小明月初觀察到家中電能表示數(shù)為
,月末觀察到電能表示數(shù)變?yōu)?/p>
,他家這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能為
kW·h。當(dāng)家里只有電磁爐工作時(shí),電能表轉(zhuǎn)盤(pán)在1min內(nèi)轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn),則電磁爐的實(shí)際功率為
W。他要借助電能表測(cè)量電磁爐的實(shí)際電功率,還需要用到的一種測(cè)量?jī)x器是
。440096.32400停表?方法指導(dǎo)
重難點(diǎn)2單狀態(tài)電路中的電功、電熱、電功率計(jì)算【例2-1】
如圖所示,將標(biāo)有“6V
3W”的燈泡L1和標(biāo)有“6V
6W”的燈泡L2串聯(lián)在電路中,使其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光,另一個(gè)燈泡的實(shí)際功率不超過(guò)其額定功率,不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響。求:(1)燈泡L1正常工作時(shí)的電流;(2)燈泡L2的電阻;(3)電源電壓;(4)此電路工作2min消耗的電能。
?突破技巧(1)題中只要出現(xiàn)“不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響”,一定要根據(jù)燈泡參數(shù),先求燈泡的R和I額。(2)根據(jù)問(wèn)題,靈活選用電功、電功率以及電熱公式求解。(3)用任何公式時(shí),各物理量要做到“對(duì)應(yīng)”:①“同一性”,即各物理量對(duì)應(yīng)同一導(dǎo)體;②“統(tǒng)一性”,即各物理量單位要統(tǒng)一用其國(guó)際單位;③“同時(shí)性”,即各物理量是同一時(shí)刻的數(shù)值?!纠?-2】如圖所示電路,燈泡L上標(biāo)有“12V
3W”的字樣,R為定值電阻,閉合開(kāi)關(guān)S后,燈泡L恰好正常發(fā)光,電流表的示數(shù)為0.45A。通過(guò)計(jì)算回答:(1)燈泡L的額定電流是多少?(2)定值電阻R的阻值是多少?(3)該電路工作5min,定值電阻R產(chǎn)生的熱量是多少?
重難點(diǎn)3結(jié)合圖像計(jì)算實(shí)際電功率問(wèn)題【例3-1】
用發(fā)光二極管制成的LED燈具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。如圖甲所示是一個(gè)定值電阻R和一個(gè)LED燈的電流與其兩端電壓關(guān)系的圖像。(1)觀察圖像可知,R的阻值為
Ω。(2)如圖乙所示,將LED燈與R串聯(lián)在電路中,若LED燈的電功率為0.06W,則R中的電流為
A,電路的總功率為
W。500.020.08【例3-2】標(biāo)著“6V
1.5W”的小燈泡,通過(guò)它的電流隨兩端電壓變化的關(guān)系如圖所示。若把這樣的三只燈泡串聯(lián)起來(lái),接在12V的電源兩端,每個(gè)燈泡的電阻和實(shí)際功率分別約為
Ω、
W。200.8?注意事項(xiàng)(1)圖像問(wèn)題中要根據(jù)相應(yīng)規(guī)律找到合適的數(shù)據(jù)。(2)U-I圖像中圖線(xiàn)表示電阻變化,不要誤以為小
燈
泡的電阻都是固定不變的。重難點(diǎn)4額定功率與實(shí)際功率的辨析【例4】
標(biāo)著“220V
100W”的L1和標(biāo)著“220V
40W”的L2兩盞燈,判斷下列正誤:(1)兩盞燈的電阻R1>R2。()(2)若兩燈串聯(lián),則流經(jīng)L2的電流比流經(jīng)L1的電流大。()(3)若兩燈串聯(lián),則兩盞燈的額定功率都不變。()(4)若兩燈串聯(lián),L1的實(shí)際功率比L2的大。()(5)若兩燈串聯(lián)在440V的電路中,兩者均正常工作。()(6)若兩燈串聯(lián)在220V的電路中,兩盞燈的實(shí)際功率之和大于40W。()(7)若L1兩端的電壓變?yōu)?10V,則實(shí)際功率為50W。()(8)若兩燈并聯(lián),則L1比較亮。()(9)若兩燈并聯(lián),則L1消耗的電能一定比L2多。()×××××××√√?方法指導(dǎo)
重難點(diǎn)5電路安全問(wèn)題(燈泡安全類(lèi))【例5-1】
(串聯(lián))在如圖所示的串聯(lián)電路中,定值電阻R1=2R2,開(kāi)關(guān)閉合后,電阻R1、R2兩端電壓分別為U1、U2,通過(guò)的電流分別為I1、I2,電功率分別為P1、P2,相同時(shí)間內(nèi)做的功分別為W1、W2,以下比值正確的是()A.I1∶I2=2∶1
B.U1∶U2=1∶1C.P1∶P2=2∶1D.W1∶W2=1∶2C【例5-2】
(多狀態(tài))如圖所示,甲、乙是連接實(shí)驗(yàn)室常用電流表或電壓表的位置,電源電壓恒定。在甲、乙位置均接入某種電表,閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,兩燈均發(fā)光,甲、乙兩個(gè)電表示數(shù)之比為1∶5;斷開(kāi)S1、S2,在甲、乙位置均接入另一種電表,然后再只閉合開(kāi)關(guān)S1,兩燈均發(fā)光,則此時(shí)甲、乙兩電表示數(shù)之比為
,燈泡L1與L2的電功率之比為
。(忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響)5∶44∶1?方法指導(dǎo)
重難點(diǎn)6電路安全問(wèn)題(燈泡安全類(lèi))【例6-1】
一只燈泡上標(biāo)有“12V
6W”的字樣,另一只燈泡上標(biāo)有“6V
6W”的字樣。(不考慮燈絲電阻的變化)(1)若把兩燈泡串聯(lián)在電路中,為了讓它們都能長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光,則所能加的最大電壓是
V。(2)若兩燈泡并聯(lián)在一起,保證一個(gè)燈泡正常發(fā)光,另外一個(gè)燈泡不至于燒壞,則干路中的電流最大是
A。151.25【例6-2】如圖所示,電源電壓為4.5V,電壓表的量程為0~3V,電流表的量程為0~0.6A,滑動(dòng)變阻器R的規(guī)格為“20Ω
1A”,小燈泡L上標(biāo)有“2.5V
1.25W”的字樣(不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響)。在保證通過(guò)小燈泡L的電流不超過(guò)其額定電流的情況下,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,下列選項(xiàng)正確的是()A.小燈泡L的額定電流是0.6AB.電流表的示數(shù)變化范圍是0.3~0.5AC.電壓表的示數(shù)變化范圍是0~3VD.滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變化范
圍是4~20ΩB?方法指導(dǎo)(1)首先明確燈泡銘牌上的“電壓、電功率”和“電路安全”的含義;為保證安全,通過(guò)小燈泡的電流不能超過(guò)其額定電流或小燈泡兩端電壓不能超過(guò)額定電壓值。(2)若將兩燈泡串聯(lián),因串聯(lián)電路中電流相等,串聯(lián)電路中允許通過(guò)的最大電流為兩燈泡中的最小額定電流值;若將兩燈泡并聯(lián),由于并聯(lián)電路中各支路兩端電壓相等,并聯(lián)電路中各支路允許加的最大電壓為兩燈泡中的最小額定電壓值。(3)若是電表類(lèi),為保證各電表安全,通過(guò)電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不能超過(guò)題干中告知的各電表量程的最大值,然后再選擇合理的電功率公式求解電功率變化范圍;若含多個(gè)電路狀態(tài),務(wù)必根據(jù)每一狀態(tài)畫(huà)一個(gè)簡(jiǎn)易電路圖。重難點(diǎn)7不同電路中電熱的計(jì)算【例7】在如圖所示的電路中,定值電阻R0的阻值為20Ω,電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻為2Ω,閉合開(kāi)關(guān),電流表A1、A2的示數(shù)分別為0.8A、0.3A,則該電路的電源電壓為
V;10s內(nèi)電流通過(guò)R0所做的功為
J,產(chǎn)生的熱量為
J;10s內(nèi)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)所做的功為
J,產(chǎn)生的熱量為
J。61830518重難點(diǎn)8多狀態(tài)電路中電功、電熱、電功率的計(jì)算滑動(dòng)變阻器型【例8-1】圖甲是智能懷舊燈,與燈串聯(lián)的調(diào)光旋鈕實(shí)質(zhì)是滑動(dòng)變阻器,圖乙是簡(jiǎn)化的電路原理圖。燈L上標(biāo)有“12V
3W”的字樣,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在最左端a時(shí),燈L正常發(fā)光。電源電壓不變,不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響。求:(1)電源電壓;(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻是12Ω時(shí),燈L消耗的實(shí)際功率;(3)當(dāng)滑片P位于中點(diǎn)b和最右端c時(shí),燈L兩端電壓之比為3∶2,滑動(dòng)變阻器的最大阻值。
?方法指導(dǎo)(1)根據(jù)滑動(dòng)變阻器滑片位置的不同分別畫(huà)出各狀態(tài)下的等效直觀電路圖(不含電表及開(kāi)關(guān)),明確電路的連接形式。(2)挖掘隱含條件(如已知銘牌參數(shù)可知燈泡的電阻),并在每個(gè)圖上標(biāo)出已知量、待求量。(3)靈活選擇電功率(或電功、電熱)公式結(jié)合歐姆定律與串、并聯(lián)電路特點(diǎn)采用順推法或逆推法分析求解。開(kāi)關(guān)通斷型【例8-2】在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,燈泡L上標(biāo)有“12V
12W”的字樣,電阻R2=12Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí),電流表的示數(shù)為1.2A,這時(shí)燈泡L正常發(fā)光(忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響)。求:(1)電源電壓;(2)電阻R1的阻值;(3)開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)時(shí),燈泡L實(shí)際消耗的功率。
?突破技巧(1)首先根據(jù)開(kāi)關(guān)的通斷分析有無(wú)斷路和短路部分,若有都去掉;然后分別畫(huà)出各狀態(tài)下的直觀等效電路圖(不含電表及開(kāi)關(guān))。(2)挖掘隱含條件(如已知銘牌參數(shù)可知燈泡的電阻),并在每個(gè)圖上標(biāo)出已知量、待求量。(3)靈活選擇電功率(或電功、電熱)公式結(jié)合歐姆定律與串、并聯(lián)電路特點(diǎn)采用順推法或逆推法分析求解?!癐-U”圖像和滑動(dòng)變阻器結(jié)合型【例8-3】在如圖甲所示的電路中,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器,電源電壓不變,閉合開(kāi)關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑片P從a端移動(dòng)到b端的過(guò)程中,電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的變化關(guān)系如圖乙所示。求:(1)電路中電流最小時(shí),1min內(nèi)電流通過(guò)電阻R做的功;(2)電源電壓和定值電阻R0;(3)若電壓表的量程為0~15V,電流表的量程為0~3A,為保證電表正常工作,定值電阻R0消耗的功率范圍。
?突破技巧(1)首先根據(jù)電壓表的測(cè)量對(duì)象明確I-U圖像所描述的對(duì)象是關(guān)于定值電阻的還是滑動(dòng)變阻器的。(2)根據(jù)I-U圖像中的電流變化趨勢(shì),明確滑片分別置于滑動(dòng)變阻器連入的阻值最小處和阻值最大處時(shí),所對(duì)應(yīng)的測(cè)量對(duì)象的已知坐標(biāo)值。(3)靈活選擇電功率(或電功、電熱)公式結(jié)合歐姆定律與串、并聯(lián)電路特點(diǎn)采用順推法或逆推法分析求解。保溫與加熱多擋位型【例8-4】某型號(hào)的電飯鍋有兩擋,其原理如圖所示,電阻R1=44Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電飯鍋處于高溫?fù)?,?dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電飯鍋處于燜飯、保溫?fù)酰瑺F飯、保溫時(shí)電飯鍋的功率為高溫?fù)豕β实摹G螅?1)高溫?fù)醯墓β剩?2)燜飯、保溫時(shí)的功率;(3)燜飯、保溫時(shí)電路中的電流;(4)電阻R2的阻值。
?突破技巧
【例8-5】小明家電熱水器的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示,S1是手動(dòng)開(kāi)關(guān),置于熱水器水箱外部,S2置于熱水器水箱內(nèi)部。當(dāng)水溫達(dá)到40℃時(shí)開(kāi)始保溫,未到40℃時(shí)自動(dòng)加熱;R1和R2均為用來(lái)加熱且阻值不變的電熱絲。使用時(shí),手動(dòng)閉合開(kāi)關(guān)S1,電熱水器開(kāi)始工作。電熱水器部分參數(shù)如表所示,則:額定電壓220V頻率50Hz保溫功率220W加熱功率1980W水箱容量50L設(shè)定溫度40℃(1)開(kāi)關(guān)在什么情況時(shí),電熱水器處于加熱狀態(tài)?(2)電熱絲R1
的阻值是多少?(3)加熱時(shí)流過(guò)電熱絲R2的電流是多少?
?突破技巧重
要
實(shí)
驗(yàn)
探
究1.實(shí)驗(yàn)原理:
。P=UI2.實(shí)驗(yàn)電路圖3.實(shí)驗(yàn)器材:小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)。4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)根據(jù)小燈泡的額定電壓、電源電壓,確定電壓表和電流表所用
。(2)根據(jù)電路圖連接實(shí)驗(yàn)器材。(3)調(diào)節(jié)
,分別使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓、低于額定電壓、高于額定電壓的(不超過(guò)1.2倍),分別讀出對(duì)應(yīng)電壓表和電流表的示數(shù)及三種情況下小燈泡的亮度,并記錄數(shù)據(jù)。(4)計(jì)算三種情況下的電功率(包括額定功率),分析得出結(jié)論。量程滑動(dòng)變阻器(1)連接實(shí)物電路時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi),滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最大處。(2)測(cè)量小燈泡的電功率不需要多次測(cè)量求平均值,原因是小燈泡在不同電壓下的功率不同。(3)電壓表、電流表的正負(fù)接線(xiàn)柱的接法、量程的選擇要正確。5.反思與交流(1)電壓表示數(shù)較小時(shí)燈泡不亮的原因:
。(2)小燈泡的U-I圖像不是直線(xiàn)的原因:
。(3)實(shí)驗(yàn)中電壓表示數(shù)太大無(wú)法測(cè)小燈泡電功率,應(yīng)減小
或
。(4)實(shí)驗(yàn)時(shí),若閉合開(kāi)關(guān)后,小燈泡不亮,電流表無(wú)示數(shù),電壓表有示數(shù)且接近電源電壓,則小燈泡發(fā)生了
。實(shí)際功率小,不足以引起燈泡發(fā)光6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論電壓關(guān)系功率關(guān)系燈泡亮度U實(shí)>U額P實(shí)>P額較亮U實(shí)=U額P實(shí)
P額正常發(fā)光U實(shí)<U額P實(shí)<P額較暗燈絲電阻隨溫度的變化而變化電源電壓換用最大阻值更大的滑動(dòng)變阻器斷路=(2023·甘肅金昌)小麗在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)器材有:電壓恒為3V的電源一個(gè),小燈泡(額定電壓為2.5V)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)各一個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)如圖甲所示是小麗連接的實(shí)物電路,圖中有一根導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤,請(qǐng)你在連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線(xiàn)上打“×”并補(bǔ)畫(huà)出正確的連線(xiàn)。
如圖所示:(2)連接電路過(guò)程中,開(kāi)關(guān)應(yīng)該
(選填“斷開(kāi)”或“閉合”),滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該移動(dòng)到
(選填“最左”或“最右”)端。斷開(kāi)最左(3)正確連接電路后閉合開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,電流表無(wú)示數(shù),電壓表有示數(shù),則電路的故障可能是
。(選填字母)A.燈泡短路B.燈泡斷路C.滑動(dòng)變阻器短路D.滑動(dòng)變阻器斷路(4)電路故障排除后,閉合開(kāi)關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,電流表指針如圖乙所示,則此時(shí)通過(guò)小燈泡的電流是
A。B0.14(5)電路連接正確操作后,小燈泡發(fā)光,此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.0V,為了測(cè)量小燈泡的額定電功率,這時(shí)應(yīng)該向
(選填“左”或“右”)端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片。(6)小麗根據(jù)記錄的多組I-U數(shù)據(jù),畫(huà)出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖像(如圖丙所示),則小燈泡的額定功率為
W。(7)小麗根據(jù)小燈泡的I-U圖像(如圖丙所示),分析出小燈泡的電阻隨兩端電壓的增大而
(選填“增大”“不變”或“減小”),你認(rèn)為原因是
。右0.625增大燈絲電阻隨溫度的升高而增大(1)實(shí)驗(yàn)中觀察到,當(dāng)電壓表示數(shù)為0.5V時(shí),燈泡不發(fā)光,原因是
。(2)該實(shí)驗(yàn)裝置不能完成的實(shí)驗(yàn)是
。(填字母序號(hào))A.探究串聯(lián)電路中的電流規(guī)律B.探究串聯(lián)電路中的電壓規(guī)律C.探究電流與電壓的關(guān)系(3)(難點(diǎn)·圖像分析)小琪還作出了小燈泡的功率與電壓二次方和電流二次方的關(guān)系圖,如圖所示,其中關(guān)系正確的圖像是
。實(shí)際功率太小,不足以使燈泡發(fā)光CBC(4)(難點(diǎn)·誤差分析)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后小組同學(xué)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差分析,考慮到電壓表中也有電流通過(guò),該電路所測(cè)的小燈泡的額定功率與真實(shí)值相比
(選填“偏大”或“偏小”)。偏大1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)器材:電源、電阻絲、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、裝有煤油的玻璃瓶、導(dǎo)線(xiàn)。3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與
的關(guān)系:將圖甲裝置接入電路,一段時(shí)間后觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化。(2)探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與
的關(guān)系:將圖乙裝置接入電路,一段時(shí)間后觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化。被加熱物質(zhì)的種類(lèi)、質(zhì)量、初溫均相同。電流電阻4.交流與反思實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用(1)轉(zhuǎn)換法通過(guò)觀察
來(lái)比較電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少。(2)控制變量法a.探究電熱與通電電流大小的關(guān)系,控制
和
相同,改變通過(guò)電熱絲的電流大小。b.探究電熱與電阻的關(guān)系,控制通過(guò)
和
相同,選擇兩個(gè)電阻不同的電熱絲。c.探究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系,控制
和
相同,改變通電時(shí)間的長(zhǎng)短。溫度計(jì)示數(shù)的變化電熱絲阻值通電時(shí)間電熱絲的電流通電時(shí)間電熱絲的阻值通過(guò)的電流5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論導(dǎo)體產(chǎn)生的電熱與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān):(1)在電阻和通電時(shí)間相同的情況下,
越大,產(chǎn)生的熱量越多。(2)在電流和通電時(shí)間相同的情況下,
越大,產(chǎn)生的熱量越多。(3)在電阻和通過(guò)電阻的電流相同的情況下,
越長(zhǎng),產(chǎn)生的熱量越多。通過(guò)電阻的電流電阻通電時(shí)間(2023·云南)實(shí)驗(yàn)小組在老師的指導(dǎo)下探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。同學(xué)們?cè)跓績(jī)?nèi)安裝一根電阻絲,裝入適量的煤油,插入一支溫度計(jì),設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路。(1)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn),將圖甲的電路連接完整。要求滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)變大,且導(dǎo)線(xiàn)不交叉。
如圖所示:
(2)閉合開(kāi)關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表指針未偏轉(zhuǎn),經(jīng)檢查僅電阻絲R有故障,則電阻絲R
(選填“短路”或“斷路”)。排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察
來(lái)比較相同時(shí)間內(nèi)不同電流產(chǎn)生熱量的多少。斷路溫度計(jì)示數(shù)的變化(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變電流的大小,經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):電阻絲阻值和通電時(shí)間一定時(shí),電流I越大,通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q越多。小明猜想:當(dāng)電阻和通電時(shí)間一定時(shí),Q可能與I成正比。隨后在老師幫助下,實(shí)驗(yàn)小組測(cè)出了多組Q與I的數(shù)據(jù)。請(qǐng)?zhí)岢鲆环N判斷小明猜想是否正確的方法:
。(4)同學(xué)們進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解到:物理學(xué)家焦耳1840年就確定了當(dāng)電阻和通電時(shí)間一定時(shí),電流產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比的關(guān)系。生活中利用電熱工作的家用電器有
(請(qǐng)舉一例)。(5)若要探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,可選擇圖乙中
(選填“A”或“B”)燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻
(選填“串”或“并”)聯(lián)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(6)本實(shí)驗(yàn)所應(yīng)用的研究方法有轉(zhuǎn)換法和
法。將測(cè)得的Q與I
的數(shù)據(jù)描點(diǎn)畫(huà)出Q-I
圖像,若Q-I
圖像為過(guò)原點(diǎn)的一條直線(xiàn),則Q
與I
成正比,否則不成正比電飯鍋B串控制變量(2022·宜昌改編)物理學(xué)習(xí)小組在探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,在兩個(gè)透明容器中密封等量的空氣,各放置一段電阻絲,并連接一個(gè)裝水的U形管,通過(guò)U形管中水面的高度差來(lái)判斷電阻產(chǎn)生熱量的多少。裝置的密封性能良好,電源電壓為6V。(1)小杰根據(jù)圖甲觀察到的現(xiàn)象得到“在通電時(shí)間和電阻相同時(shí),
,電阻產(chǎn)生的熱量越多”的結(jié)論。(2)小芳猜想電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān),下列能支持她猜想的現(xiàn)象是
。A.正常工作時(shí),“36V
54W”的燈泡比“12V
6W”的燈泡亮B.接線(xiàn)板上接入的用電器越多,導(dǎo)線(xiàn)越容易發(fā)熱C.電熨斗工作時(shí)發(fā)熱明顯,而與之相連的導(dǎo)線(xiàn)卻不怎么熱(3)為了驗(yàn)證猜想,小芳選用了5Ω和100Ω的電阻絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如圖乙所示,請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)把電路連接完整。電流越大C如圖所示:閉合開(kāi)關(guān),她發(fā)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間后兩個(gè)U形管的高度差均不明顯,原因是
,請(qǐng)你提出改進(jìn)辦法:
。
電路中電流太小或電源電壓太低將100Ω的電阻絲換為阻值更小的電阻絲或增大電源電壓(4)小杰實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)U形管中液面的
來(lái)顯示容器內(nèi)空氣溫度的變化,這里采用的方法是
。高度差轉(zhuǎn)換法(5)英國(guó)物理學(xué)家焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn),最先精確地確定了電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的
成正比,跟
成正比。這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律,其表達(dá)式為
。(6)透明容器內(nèi)封閉一定量的空氣的優(yōu)點(diǎn)是
。(7)小剛發(fā)現(xiàn)電熱水壺在工作時(shí),其內(nèi)部的電熱絲發(fā)熱較多,而與電熱絲連接的導(dǎo)線(xiàn)卻發(fā)熱較少,原因是
。(8)學(xué)習(xí)小組又通過(guò)其他裝置探究電流和通電時(shí)間相同時(shí)通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟電阻的關(guān)系。電阻通電時(shí)間Q=I2Rt空氣受熱容易膨脹,使U形管內(nèi)液面產(chǎn)生高度差,便于實(shí)驗(yàn)觀察導(dǎo)線(xiàn)與電熱絲是串聯(lián)的,電流和通電時(shí)間相同,而導(dǎo)線(xiàn)的電阻較小,所以導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的熱量較少①他們?cè)O(shè)計(jì)了圖丙和圖丁所示的兩個(gè)方案,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選用圖
所示方案。丙②所選方案中兩發(fā)熱電阻的阻值應(yīng)
,兩個(gè)燒瓶?jī)?nèi)的液體應(yīng)選擇質(zhì)量
的
種類(lèi)的液體。(均選填“相同”或“不同”)③已知比熱容的大小關(guān)系為c水>c酒精>c煤油,為了縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,應(yīng)選用的液體是
。不同相同相同煤油1.(2024·四川廣元)如圖是小英家的電能表表盤(pán)示意圖,她斷開(kāi)其他用電器,只將電飯煲單獨(dú)接入電路中正常工作1min,發(fā)現(xiàn)電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)10r。下列說(shuō)法正確的是()A.電能表是測(cè)量電流的儀表B.電能表允許通過(guò)的最大電流是10AC.電能表表盤(pán)示數(shù)為10226kW·hD.電飯煲正常工作10min,消耗電能
6×105JD2.(2024·甘肅定西)如圖所示,電能表的讀數(shù)為
度;該電路中能接入的用電器總功率最大為
W。3.(2024·黑龍江綏化)如圖為家庭電路的電能表,該電能表允許接入用電器的最大總功率是
W;表盤(pán)上的某個(gè)參數(shù)模糊不清,為測(cè)得這個(gè)參數(shù),僅將額定功率為1200W的空調(diào)接入電路,正常工作1min電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn),計(jì)算可知該參數(shù)為
r/(kW?h)。213.9440088003000考向1關(guān)于額定功率與實(shí)際功率的計(jì)算4.(2023·山東臨沂)將一只“6V
3W”的小燈泡與一個(gè)阻值為12Ω的電阻串聯(lián)后接到12V的電源上,閉合開(kāi)關(guān)后,小燈泡的實(shí)際功率()A.大于3WB.等于3WC.小于3WD.無(wú)法確定5.(2023·黑龍江龍東)標(biāo)有“6V
3W”和“6V
6W”的燈L1和L2(假設(shè)兩燈燈絲電阻不變),若將它們串聯(lián)在某電源上,使其中一個(gè)燈正常發(fā)光時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.通過(guò)燈L1和L2的電流之比為1∶2B.燈L1和L2兩端的電壓之比為2∶1C.燈L2和L1的發(fā)光亮度相同D.能夠正常發(fā)光的燈應(yīng)是燈L2BB6.(2023·四川德陽(yáng))甲、乙兩小燈泡銘牌上分別標(biāo)有“4V
2W”和“6V
6W”,使用過(guò)程中每個(gè)小燈泡的電阻均不變,若兩燈都正常發(fā)光,則
燈會(huì)更亮一些;若把兩燈串聯(lián)在10V的電壓下,則
燈會(huì)被燒壞。(均選填“甲”或“乙”)乙甲考向2電學(xué)比值問(wèn)題7.(2024·四川遂寧)在甲圖所示的電路中,閉合開(kāi)關(guān)S1,再閉合開(kāi)關(guān)S2,電流表A1的示數(shù)變大,此時(shí)兩電流表指針都指在刻度盤(pán)的中央,均如乙圖所示,則通過(guò)R1的電流為
A,R1∶R2=
,在相同時(shí)間內(nèi)兩電阻產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2=
。1.21∶44∶18.(2024·四川廣元)如圖是“揚(yáng)帆”學(xué)習(xí)小組對(duì)小燈泡L和定值電阻R的阻值進(jìn)行測(cè)量后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的
U-I圖像。若將L和R串聯(lián)接在8V的電源兩端,L與R的電阻之比為
;若將L和R并聯(lián)在2V的電源兩端,在1min內(nèi),L與R產(chǎn)生的熱量之比為
。1∶13∶29.(2024·四川廣安)如圖所示,電源電壓恒定不變,甲、乙為兩只相同的電表。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí),甲、乙兩電表示數(shù)之比為5∶3,則兩電表均為
(選填“電壓表”或“電流表”)。一段時(shí)間后,電阻R1產(chǎn)生的熱量為Q1;現(xiàn)同時(shí)更換兩電表種類(lèi),并調(diào)整開(kāi)關(guān)狀態(tài),使兩電表均有正常示數(shù),經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間,電阻R1產(chǎn)生的熱量為Q2,則Q1∶Q2為
。電流表25∶9考向3電路極值問(wèn)題10.(2024·山東棗莊)如圖所示,電源電壓保持不變,R2=2R1,滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω
1A”字樣,閉合S1,斷開(kāi)S2,滑動(dòng)變阻器的滑片位于最右端時(shí),電壓表的示數(shù)為3V,電路的總功率為P1;當(dāng)閉合S2,斷開(kāi)S1,滑動(dòng)變阻器的滑片移至中點(diǎn)時(shí),電壓表示數(shù)為1.2V,電路的總功率為P2。下列說(shuō)法正確的是()DA.P1∶P2=4∶5B.電源電壓為12VC.R1阻值為40ΩD.電路的最大功率為2.7W11.(2024·山東棗莊)
如圖所示,電源電壓不變,小燈泡L標(biāo)有“6V
3W”字樣,滑動(dòng)變阻器的規(guī)格“20Ω
1A”,電流表量程為0~0.6A。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)閉合時(shí),小燈泡正常發(fā)光,則小燈泡正常發(fā)光的電阻RL為
Ω,滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí),小燈泡的亮度將
(選填“變亮”“變暗”或“不變”);保持開(kāi)關(guān)S1始終閉合,通過(guò)調(diào)節(jié)電路,使電路消耗的最大功率為P1,最小功率為P2,則P1∶P2=
。12不變11∶3考向4電學(xué)圖像問(wèn)題12.(2023·山東濟(jì)寧)如圖是燈泡L的I-U圖像,結(jié)合圖像分析,下列選項(xiàng)正確的是()A.通過(guò)燈泡L的電流與其兩端的電壓成正比B.當(dāng)通過(guò)燈泡L的電流為0.3A時(shí),其實(shí)際功率為
0.72WC.將兩個(gè)完全相同的燈泡L串聯(lián)在2.4V的電源兩
端,電路的總功率為0.24WD.將燈泡L和18Ω的定值電阻并聯(lián)在3.6V的電源
兩端,電路的總電阻為6ΩD13.(2024·山東煙臺(tái))如圖甲所示,電源電壓恒定,R0為定值電阻。閉合開(kāi)關(guān),將滑動(dòng)變阻器R的滑片P從a端移到b端的過(guò)程中,其電流I與電壓U的關(guān)系圖像如圖乙所示,則電源電壓為
V,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為
Ω,電阻R0消耗的最大功率和最小功率之比為
。310
9∶114.(2024·山東濱州)為研究調(diào)光燈的工作原理,某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的模擬電路進(jìn)行探究。已知小燈泡L標(biāo)有“12V
12W”字樣,電源電壓恒定不變。在保證電路安全的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,分別記錄三個(gè)電表的示數(shù),并將電表示數(shù)繪制成如圖乙所示的關(guān)系圖像,求:(1)燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電流。(2)燈泡L正常發(fā)光10s消耗的電能。(3)電源電壓。(4)滑動(dòng)變阻器阻值的變化范圍。
考向1焦耳定律15.(2023·山東濟(jì)寧)電流做的功跟電壓、電流和通電時(shí)間三個(gè)因素都有關(guān)。小明想通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電功跟電壓的關(guān)系,選用的器材如圖所示。其中甲、乙兩玻璃瓶?jī)?nèi)裝有初始溫度相同、等質(zhì)量的煤油,兩電阻絲阻值不同(R1>R2)。(1)將兩根電阻絲串聯(lián)后接入電路中,可控制
和
相等;(2)通電一段時(shí)間后,通過(guò)觀察
來(lái)比較電流做功多少;(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在相同時(shí)間內(nèi),電流通過(guò)電阻絲
(選填“R1”或“R2”)做的功多;
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