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测量小灯泡电功率及焦耳定律
第八章电功率
第三节测量小灯泡的电功率第四节电与热
一、填空题
1.小华通过学习得到以下结论,你能帮他填写完整吗?
(1)电流通过导线时,导线发热是能转化为能。
这种现象叫。
(2)常见的电热器有、、等。
此通过的相等。
在通电时间相同的情况下,产生热量更多,从而得出结论。
(4)在炎热的夏天,电视机连续使用较长时间后,要停一会,但如果长期停止使用,隔一段时间要通电一次。
这是因为在起作用,前者是为了,后者是为了。
(5)标有“220V40W”电热器安装在220V的电路中,工作100s后,所消耗的电能是
J,通过电热器的电流是A,产生的热量是J。
2.大量实验证明,电流通过导体产生的热量跟成正比,跟成正比,跟通电的时间成比。
这个规律叫定律,可用公式表示
3.有一段110Ω的电阻丝,通过它的电流是2A,要产生44000J的热量,所需的时间是
。
4.阻值为20Ω的电阻,两端加6V电压时,10min电阻丝上产生的热量是。
5.某导体的电阻是2Ω,当通过的电流为2A时,1min产生的热量是J。
6.两根电阻丝的阻值分别是20Ω和10Ω,如果把它们并联在电路上,通电后,在相同的
时间内,两根电阻丝上产生的热量之比是;如果将它们串联后接入电路,通电后,两电阻上产生的热量之比是。
7.电阻R1是电阻R2阻值的2倍。
若将R1与R2串联后接在电压为U的电源上,在时间t内电流通过R1产生的热量为Q1;若R1与R2并联后接到同一电源上,在相同时间t内电流通过R1产生的热量为Q1',则Q1:
Q1'= 。
8.已知电流I、电阻R和通电时间t,则电流产生的热量Q=;已知用电器的
额定电压U和额定功率P,则用电器正常工作时的电阻R=。
9.一个用电器的电阻为100Ω,接在电路中通过它的电流是1.2A,则该用电器在5min
内能产生J的热量,它的发热功率为W。
10.一只电烙铁标着“220V40W”字样,它的电阻是Ω。
正常工作1min,产生的热量是J。
11.2007年5月,重庆开县某小学出现雷击造成多人伤亡的重大安全事故。
如果某次闪电
的能量为4×109J,则这次闪电释放的电能可供100W的灯泡持续工作s(设灯泡寿命足够长);若闪电持续的时间为0.1s,则它的功率为_______W。
12.张山同学给家里做电热毯,用了一根阻值为2000Ω的均匀电热丝,使用后不太热,截
掉原长的1/4后便合适了,则他改造后电热毯的功率是________J。
13.将标有“PZ220—40”和“PZ220—60”的两个电灯并联在电路中,正常工作时通过两
灯的电流比为,两灯在相同时间内产生的热量之比为。
14.一条电阻丝先后接在两个电路里,通过的电流I1=3I2,当两种情况放出的热量相等时,
两次通电时间之比t1∶t2为________。
15.白炽灯的灯丝断了,将它搭接起来,灯还可以发光,但往往在不长的时间里,灯丝容
易从_______处烧断,这是因为该处的电阻,产生的热量。
16.电炉丝通过导线连接到电路中,电炉丝热得发红,而导线却不怎么热,是因为电炉丝和导线联,通过它们的相等,但电炉丝的电阻比导线的电阻,由公式
可以知道,在相同时间内电炉丝产生的热量比导线产生的热量,所以电炉丝热得发红,而导线却不怎么热。
17.将阻值分别为10Ω和30Ω的甲、乙两电阻串联后接在电源上,相同时间内,甲、乙两电阻产生的热量之比为_________;若将甲、乙两电阻并联后接在电源上,相同时间内,电流通过甲、乙两电阻消耗的电能之比为_________。
18.暑期持续的“桑拿天”,居民家里的空调、电扇都闲不住,导致电路火灾时有发生,火
警电话不断,消防车拉着警笛呼啸而出,赶往火灾现场,调查发现,起火原因如出一辙:
电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮。
根据学过的物理知识回答:
(1)“超负荷”是指如图所示(选填“①”或“②”)中所示情况;
(2)使火灾发生的理论依据是;
(3)请你提出一条预防这种火灾发生应采取什么措施。
18题19题
19.如图所示,电源电压为6V,R1阻值为10Ω,R2阻值为20Ω。
闭合开关,电流表的示数为A,通电30s电阻R1产生的热量为J.
二、选择题
20.小明家中接有两只灯泡,L1上标有“PZ220—40”,L2上标有“PZ220—25”,当它们
正常发光时,下列说法正确的是()
A.通过L1的电流小于通过L2的电流
B.L1的电阻小于L2的电阻
C.L1的电功率小于L2的电功率
D.L1消耗的电能一定多于L2消耗的电能
21.两个灯泡,L1上标有“6V3W”,L2上没有标记,测得它的电阻是4Ω,把它们串联
在某一电路时,两灯均能正常发光,则这个电路两端的电压和灯L2的电功率分别是( )
A.8V1WB.2V1WC.6V4WD.8V4W
22.小华将额定电压相同的两只小灯泡串联在电路中,如图,合上开关时,
发现L1亮而L2不亮;当他用一根导线并接在Ll的两端时,发现L2亮了而L1不亮。
出现上述现象的原因是()
A.L2短路B.L1的额定功率比L2的额定功率大得多
C.L1断路D.L1的电阻比L2的电阻大得多
23.把“110V、20W”和“110V、40W”的两个灯泡串联接在110V的电路中,两只灯泡都不
能正常发光,这是因为()
A.灯泡的额定功率都变小了B.灯泡的额定电压都变小了
C.电路电压是110V,而不是220V
D.电源电压无论多大,也不能使两灯同时正常发光
24.下列各种电器中,利用电流热效应工作的是()
A.电动机B.电风扇C.电冰箱D.电饭锅
25.电熨斗通电一段时间后变得很烫,而连接电熨斗的导线却不怎么热,这主要是因为
()
A.导线的绝缘皮隔热B.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
C.导线散热比电熨斗快D.导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
26.在“测定小灯泡额定功率”的实验中,当手移动变阻器滑片时,眼睛应观察()
A.灯泡的发光情况B.变阻器滑片的位置C.电压表的示数D.电流表的示数
27.一个电热器,当通过的电流为I时,产生的热量是Q1,当通过它的电流为2I时,在相
等时间里产生的热量是Q2,则Q1与Q2之比是()
A.1:
2B.2:
1C.1:
4D.4:
1
28.图中是一些人在生活用电中的几种做法,其中正确的是()
29.电阻为R的电热器3min可烧开一杯水,现在改用电阻为2R的电热器接在同一电源上,
烧开这杯水所用的时间是()
A.9minB.6minC.1.5minD.1min
30.如图所示的四种家用电器中,利用电流热效应工作的是()
三、实验题
31.在测定“小灯泡电功率”实验中,电源电压4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约10Ω。
(1)连接电路时开关应,电流表的量程应选0~A。
(2)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(3)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应位于(选填“A”或“B”)端。
(4)小叶同学闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向(选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(5)小向同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的
I-U图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是W。
图23
(6)小雨同学在实验中连接好电路,闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是。
32.在“测定额定电压为2.5V的小灯泡的功率”实验中:
(1)小东在连接实验电路时还有导线未接上,如图甲所示.请你用笔画线代替导线,把图中电路连接好(请勿更改原有导线,导线不得交叉)。
(2)在连接电路时,开关应该是的(填“断开”或“闭合”),闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调到(填“左”或“右”)端。
(3)正确连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为V时,小灯泡正常发光。
此时,若电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是W。
(4)闭合开关之后,若小东发现小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,电流表示数几乎为
零,出现这种现象的原因可能是。
33.八(六)班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验。
实验室有额定电压为
3.8V、电阻约为10Ω的小灯泡,电源(电压为6V)、电流表(0--0.6A0--3A)、电压表(0--3V0--15V)、开关各一只,导线若干,滑动变阻器三只:
R1(5Ω0.5A)、R2(10Ω0.5A)、R3(500Ω1A)。
(1)下图是一位同学连接的部分电路,请你用笔画线代替导线,把电路连接完整。
电流表
电压表
判断结果
示数不为零
示数为零
示数为零
示数不为零
示数为零
示数为零
(2)实验中应选用滑动变阻器(选填“R1”、“R2”、“R3”)。
(3)周倩同学合理地连接电路,闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮。
于是
小明提出以下猜想:
A.可能是灯丝断了B.可能是小灯泡短路C.可能是变阻器开路
究竟哪个猜想正确,可根据电流表和电压表的示数进行判断
(电流表、电压表均无故障)。
上表给出了电流表、电压表可能出现的几种情况,请判断每种情况下哪个猜想是正确的,并把其序号填写在对应的空格里。
(4)排除故障后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电
流表示数如图所示,则通过小灯泡的电流为________A,小灯泡的额定功率为________W。
34.“电流通过导体时产生的热量,与电流的平方成正比,与
导体的电阻成正比,与通电时间成正比.”这就是焦耳定律,用公式可表达为:
Q=I2Rt。
爱动脑筋的小明想探究这个问题,他设计了一个实验,只连接一次电路就完成了实验探究。
方法是用电阻丝(给其中R丙=R甲>R乙)给烧瓶中的煤油(煤油质量相同)加热,然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度,就可以对比电阻丝放热的多少。
请你仔细观察小明设计的实验电路(如图),并应用所学知识分析回答下列问题:
(1)探究电热的多少与电流的关系,闭合S后,应对比两个烧瓶中煤油柱上升
的高度,其中_____烧瓶中煤油柱上升得较高,这表明__________________________________。
(2)探究电热的多少与电阻的关系,闭合S后,应对比两个烧瓶中煤油柱上升的
高度,其中_烧瓶中煤油柱上升得较高,这表明___________________________________。
(3)这种实验方法叫。
35.小宇同学按如图所示的装置,研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。
图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油,温度计显示煤油的温度,两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻小。
①闭合开关后,通过两段金属丝中的电流是。
②一段时间后,可观察到A瓶中温度计的示数(填“大于”、“小于”或“等于”)B瓶中的温度计的示数。
③由上述实验可知,在电流和通电时间都相同时,导体电阻越大,产生的热量。
四、计算题
36.学生宿舍走廊的路灯原来是用一盏“220V40W”的白炽灯,每晚亮10小时。
同学们
发现灯泡容易损坏,需要经常更换。
学习了电学知识后,小明向学校电工建议:
用两盏“220V40W”的灯泡串联后代替原路灯。
安装后,同学们发现两盏灯的亮度比改装前要暗,但是灯泡使用寿命明显延长了。
(1)改装前,一盏路灯每晚要消耗多少电能?
(2)改装后两灯的总功率是多少?
比原来省电还是费电?
如果省电,一月(按20天计算)
能省多少电?
37.如图所示,灯泡L标有“6V,3W”字样,滑动变阻器的最大值为12Ω,当开关S1、S2闭合,滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,小灯泡恰好正常发光。
求:
(1)灯泡的电阻
(2)电源电压
(3)当开关S1闭合、S2断开时,滑片移到变阻器的最左端,求灯泡的功率
38.小明家新买了一只额定电压为220V的“热得快”来烧水,正常通电12min,电能表的
示数增加0.1kW·h,问:
(1)这个热得快的发热功率多大?
(2)热得快的电阻多大?
(3)在晚上用电高峰期使用时,实际供电电压只有200V,问此时热得快的实际功率为多大?
(设电阻不变)
39.如图是一条电热毯电路的示意图,R0是发热电阻丝,R是串联在电路中的分压电阻,S是温控开关。
电热毯铭牌上标有“220V40W”字样。
不考虑温度对电阻值的影响。
⑴求发热电阻丝R0的阻值。
⑵当电热毯处于低温档时,开关S应处于什么状态?
为什么?
⑶当电热毯处于低温档时,电路中的电流为0.1A,求在1min内电热毯消耗的电能和电阻R0产生的热量。
40.某电炉上标有“220V,1000W”的字样,把它接在220V的电路中,则该电炉正常工作1h,产生多少热量?
通过电炉丝的电流多大?
电炉丝的电阻是多少?
41.小华家买了一个家用电吹风,如图甲所示。
其简化电路如图乙所示,主要技术参数
如右表。
型号
SHZ2010-624
热风温度
50℃~75℃
额定功率
热风时:
1000W
冷风时:
120W
额定电压
220V
质量
0.5kg
请解答如下问题:
(1)当电吹风吹冷风时,正常工作5min消耗的电能是多少?
(2)当选择开关旋至何处时,电吹风正常工作的功率最大?
此时电路中的总电流是多大?
(3)当电路供电电压为200V时,电吹风电热丝的实际电功率为多大?
(计算结果保留一
位小数)
42.浴霸是安装在浴室可供取暖和照明的家用电器,某浴霸的铭牌和简化电路图如图所示,图中L1为额定功率40W的照明灯,L2为额定功率880W的红外线取暖灯。
求:
(1)照明灯正常工作时电阻为多少Ω?
(2)取暖灯正常工作时的电流为多少A?
(3)若让L1和L2同时正常工作500秒钟,共消耗多少电能?
43.如图所示,一只家用电能表上标着2500R/kW·h,如果在家庭电路中只给一台微波炉通电,该表转盘2min内转了100转,求:
(1)这台微波炉这段时间内消耗的电能是多少KWh?
(2)这台微波炉的功率是多少?
44.如图所示,R1=4Ω,R2=8Ω,电压表示数是2V,求:
⑴电源电压是多少?
⑵电阻R2消耗电功率是多少?
参考答案:
(A卷)
1.D(分别计算出两个灯泡正常工作时的电流、电阻,工作相同时间消耗的电能,再进行比较)2.A(先计算出L1正常工作的电流和电阻,因为电路串联,电流相同,再通过公式计算出L2正常工作的电压和电功率,最后把两灯两端的电压相加)3.D(在串联电路中,L1亮而L2不亮,首先排除断路这种情况;用将Ll短路时L2亮,排除短路这种情况;那只可能是灯泡的实际功率问题,在串联电路中,电阻大的灯泡两端电压大,其实际功率也越大,而电阻大的灯泡在电压相同的条件下,功率反而小)4.D(两个额定电压110V的灯泡串联接在110V的电路中,两灯会分压,使得加在两灯上的电压都小于110V,这样两灯都无法在额定电压下工作)5.B(当移动滑动变阻器时,其接入电路中的电阻值会发生变化,这样电路中的总电阻也会随着变化,使得电路中的电流变化,由于灯泡工作时的电阻一定,这样加在灯泡两端的电压也会变化,根据P=UI,可知灯泡的亮度变化)6.D(前三者都是转动的,是利用电流的磁效应)7.A(电炉丝和导线串联,而电炉丝的电阻比相连的导线电阻大得多,根据焦耳定律可知,通过电炉丝产生的热量多得多,所以热得发红)8.C(根据焦耳定律Q=I2Rt进行计算,Q2=(2I)2Rt=4I2Rt=4Q1)9.B(同样烧开一壶水,需要的热量是相同的,即Q1=Q2,在电压不变,电阻发生时,电路中的电流也发生变化,将Q=I2Rt变形为Q=U2t/R,将题中给定条件代入即可)10.D(电视机长时间不用,空气中的水蒸气会液化在上面,使电视机受潮,电路发生短路等现象;工作时间太长则会过热,会把其中的元件烧坏)
11.Q=I2RtU2/P(P=UI推导为P=U2/R,再进行变形)12.4.32×104144(直接代入焦耳定律Q=I2Rt计算热量;再根据P=W/t计算发热功率)13.24002400(电烙铁工作时将电能全部转化为热能,根据Q=I2Rt推导Q=UIt=Pt,将题中条件带入计算)14.4×1074×1010(将W=Pt变形t=W/P计算工作时间;再根据P=W/t计算功率)15.32.216.2﹕32﹕317.9﹕1
18.搭接大多19.
(1)略
(2)R2(3)BAC(4)见表(5)0.361.368
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
功率/W
1
2
3
20.
(1)甲丙或乙丙相等
(2)甲乙(3)电饭锅电热毯电暖炉等等
21.
(1)W=Pt=0.04kW×10h=0.4kW·h或W=Pt=40W×10×3600s=1.44×106J
(2)R=U2/P=(220V)2/40W=1210ΩR总=1210Ω+1210Ω=2420Ω
P总=U2/R总=(220V)2/2420Ω=20W省电
ΔP=P-P总=40W-20W=20W=0.02kWΔW=ΔPt=0.02kW×20×10h=4kW·h
22.
(1)t=12min=0.2hP=W/t=0.1kW·h/0.2h=0.5Kw=500W
(2)I=P/U=500W/220V=2.27AR=U/I=220V/2.27A=96.8Ω
(3)I实=U实/R=200V/96.8Ω=2.07AP实=U实I实=200V×2.07A=414W
你学会了这些知识吗?
2.请你选出你认为正确的一项
(6)下列电器中,不属于电热器的是【】
A.电饭锅 B.电熨斗
C.电风扇 D.电烤炉
(7)家庭电路使用的电炉,电炉丝与导线是串联的,当电炉丝发热发红时,连接导线却不热,这是因为【】
A.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大
B.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小
C.电炉丝两端电压比连接导线两端电压小
D.电炉丝的电阻比两节导线的电阻大
(8)下列情况中防止电热危害的是【】
A.电视机背后有散热窗
B.家电长时期不使用,隔一段时间要通电一次
C.家庭电路一般安装自动保护装置,电流过大时自动切断电路
D.大型爆破工程用电热引发炸药
(9)下列关于电热说法中正确的是【】
A.电热器的发热是熔点高电阻率大的电阻丝
B.电炉、电烙铁、电熨斗都不是电热器
C.电热的作用都是积极可利用的
D.电阻越大产生的功率越大
(10)一台“220V60W”电扇,一只“220V60W”的白炽灯,一只“220V60W”电热器同时接在220V的电压下,相同时间内产生的热量【】
A.电扇最多B.白炽灯最多
C.电热器最多D.它们一样多
3.请分析回答下列问题
(11)一只电炉,电炉丝的粗细不均匀,那么它在工作时,在相同的时间内,长度相同的粗细两部分产生的热量的多少是否相等?
为什么?
(12)如图7-4-1是一个电热毯的电路示意图,R0是电热毯中的电阻丝,R是与电热毯电阻丝串联的电阻。
电热毯上标有“220V100W”的字样,S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开。
图7—4—1
①用学过的公式推理说明开关S断开时,电热毯是处于加热状态还是保温状态?
②若在保温时电流通过电阻丝R0时,每分钟有60J的电能转化为热能,电阻R的阻值应是多大?
星科精练ABC
你能完成这些实验吗?
(13)
1、在研究电流的热效应跟电阻大小的关系中,实验时应同时保持的两个物理量是( )
A.通过它们的电流和加在它们两端的电压 B.通过它们的电流和它们的电阻
C.通过它们的电流和通电时间 D.通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间
C、综合提高:
考点二:
焦耳定律
A、基础例题:
1、横截面积相同的两根铁导线,甲比乙长些,将它们串联后接入电路,则( )
A.甲乙两导线的实际功率一样大 B.甲乙两导线放出的热量一样多
C.甲导线的功率比乙导线的功率大 D.通过甲导线的电流比乙导线的电流小
2、两只阻值不同的电阻并联在同一电源的两极上,下列说法正确的是( )
A.电阻较大的发热较多 B.电阻较小的发热较多
C.通电时间长的发热较多 D.通电时间相同,电阻较小的发热多
3、一个定值电阻,接在电路中每分钟产生的热量为Q,现在想让它每分钟产生的热量为3Q,下列措施正确的是( )
A.将电压变为原来的3倍 B.将电压变为原来的倍
C.将此电阻对折后接入原电路 D.将电流变成原来的3倍
4、一只小灯泡当它与4Ω的电阻串联后接入12V的电源时,可正常发光,这时灯泡的功率是8W。
求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻;
(2)小灯泡的额定电压;(3)4Ω的电阻在1min内产生热量。
5、如图所示的电路中,L是标有“3V 0.15W”的电灯,R=20Ω。
(1)当开关S1断开,S2闭合时,L恰能正常发光,此时电流表、电压表的示数各多大?
(2)当开关S1闭合,S2断开时,电阻R在1min内产生多少热量?
(3)当S1、S2均断开时,电灯L的实际功率是多少?
B、强化练习:
1、下列公式中,哪一个是焦耳定律的数学表达式( )
A.Q=I2Rt B.Q=UIt C. D.以上都是
2、两根电阻丝的阻值之比是2∶3,通过它的电流之比是3∶2,在相等的时间内,两个导体上产生热量之比是( )
A.2∶3 B.3∶2 C.1∶1 D.9∶4
3、把两条电阻丝串联后接到电源上,发出热量较多的一定是( )
A.电流较强的 B.电压较大的 C.电阻较小的 D.以上三个都对
4、阻值为R的电阻丝,接到电源上6min烧开一壶水,现在用两根同样的电热丝串联起来,接到同一电源上烧开同一壶水,需要的时间是( )
A.12min B.4min C.8min D.6min
5、两根电阻丝的电阻为R1的R2,且R1>R2,接在一电压不变的电源上,用来加热一壶水。
欲使水的温度升高得快,应采取的办法是( )
A.先把两根电阻丝串联后接到电源两端
B.先把两根电阻丝并联后接到电源两端
C.单独使用电阻较小的电阻丝R2接在电源两
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