第十二讲电功率.docx
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第十二讲电功率
第十二讲电功率
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重、难点聚焦
(一)电功率
1.三个物理量
①电能(W):
国际单位制中的单位是焦耳(J),常用单位是千瓦时(kW·h)俗称度,
1度=1kW·h=
②电功率(P):
电流在单位时间内所做的功。
它是表示电流做功快慢的物理量。
国际单位制中单位是瓦特(W)常用单位是千瓦(kW)。
③电热(Q):
电流通过导体产生的热。
国际单位制中单位是焦耳(J)。
2.两个重要实验
①测量小灯泡的电功率
测量原理
电路设计
操作步骤
注意事项:
A.连接时,开关断开,防止因短路而损坏电源或灯泡。
B.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑至滑动变阻器的最大阻值处,防止电路中的电流过大,将灯烧坏。
C.电源电压应高于灯泡的额定电压,防止无法调节到额定电压。
D.电压表的量程应大于灯泡的额定电压,电流表的量程应大于灯泡正常工作时的电流。
E.滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡正常工作时的电流,滑动变阻器的最大电阻值应与灯泡的电阻差不多,以使调节效果明显。
F.通过三次不同电压下(额定电压,1.2倍额定电压和低于额定电压)的测量,体会用电器的实际功率并不一定等于额定功率,而是取决于加在用电器两端的实际电压。
G.在做第二次实验时(实际电压不能超过额定电压的1.2倍)需要小心调节滑动变阻器,以免烧坏灯泡。
H.实验前,要检查电路并试触,实验结束后,要先断开开关,再整理器材。
②探究影响电热大小的因素
研究方法:
控制变量法
电路设计:
根据煤油的温度变化来判断电流通过电阻丝产生电热的多少。
操作步骤:
实验结论:
3.一个定律——焦耳定律
①内容:
电流通导体产生的热量跟电流的平方成正比跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
②表达式:
。
4.三个基本公式及其推导公式
①
(所有电路),推导公式:
(纯电阻电路)
②
(所有电路),推导公式:
(纯电阻电路)
③
(所有电路),推导公式:
(纯电阻电路)
5.两个比例(纯电阻电路)
(1)串联电路
(成正比)
(2)并联电路
(成反比)
(二)安全用电
1.家庭电路的电压
火线和零线之间的电压是220V,火线和地线之间的电压是220V。
2.家庭电路中电流过大的原因
①原因:
发生短路。
用电器总功率过大。
②家庭电路保险丝烧断的原因:
发生短路,用电器功率过大,选择了额定电流过小的保险丝。
3.安全用电
①安全事故:
人体触电是人直接接触火线,一定强度的电流通过人体所引起的伤害。
②用电器功率过大或者电路中发生短路而使电流过大,线路过热引起火灾。
一、电功率概念辨析
1、标有“PZ220-40”字样的灯泡正常工作10h,消耗的电能是_________kW·h,合_________J。
2、现有两个灯泡L1、L2,分别标有“10V10W”和“9V5.4W”的字样.当将它们串联使用时,电路两端允许加的最大电压是______V;当将他们并联使用时,干路允许通过的最大电流是______A,电路消耗的最大功率是_______W.
3、如图5—3所示,当S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数比为U甲︰U乙=5︰3;当S断开,甲、乙两表为电流表时,两表示数比为I甲︰I乙=______,此时R1和R2消耗的功率之比P甲︰P乙=________。
4、下列说法中,正确的是()
A.电功率是表示电流做功多少的物理量B.电功率是表示电流做功快慢的物理量
C.用电器的电功率越大,做功越多D.相同时间内,消耗功率大的用电器耗电一定多
5、下列电器正常工作时,每秒做功为几十焦耳的是()
A.电饭锅B.教室里的一只日光灯
C.家用手电筒里的灯泡D.空调器
6、额定电压相同的甲、乙两只白炽灯串联接入电路,发现甲灯比乙灯亮,则下列说法中正确的是()
A.甲灯额定功率和实际功率都比乙灯大B.甲灯额定功率大,但实际功率小
C.甲灯额定功率和实际功率都比乙灯小D.甲灯额定功率小,但实际功率大
7、生活中下列用电的做法,正确的是()
A.用粗铜线代替保险丝B.开关串联在零线上
C.使用测电笔时手指不接触笔尖金属部位D.使用洗衣机不接地
8、如图2所示,电源电压保持不变,R1=2R2,开关S断开时,电流表的示数为I1,R1消耗的功率为P1;开关S闭合时,电流表示数为电流表的示数为I2,R1消耗的功率为P2,则()
A.I1∶I2=1∶1,P1∶P2=3∶1 B.I1∶I2=1∶3,P1∶P2=1∶1
C.I1∶I2=3∶1,P1∶P2=1∶1 D.I1∶I2=1∶1,P1∶P2=1∶3
9、右图所示的电路中,电源电压为30V,定值电阻为30Ω,滑动变阻器标有"60Ω,1.5A"字样,在该电路正常使用的情况下,则()
A.电路消耗的最大功率为75WB.电流表的最大示数为1.5A
C.滑动变阻器消耗的最小功率为45WD.电路总电阻的变化范围为0Ω~20Ω
10、如图所示,电源电压不变.闭合开关S后,当滑动变阻器的
滑片P向右移动时,下列判断正确的是()
A.电流表示数变小,电压表示数变小,R1功率变小B.电流表示数变小,电压表示数变大,R1功率变大
C.电流表示数变大,电压表示数不变,R1功率变大D.电流表示数变小,电压表示数不变,R1功率变小
11、如图所示电路中,设电源电压不变,灯电阻不变.闭合开关S,在滑动变阻器滑片移动的过程中,电流表的最小示数是0.2A,电压表的最大示数是4V,灯L的
最大功率与最小功率之比为9:
4,则()
A.电源电压是6VB.灯的电阻是40Ω
C.电源电压是4VD.电路消耗的最大功率是2.4W
第9题图第10题图
12、如图所示,将两只额定电压相同的灯泡L1、L2串联在电路中,闭合开关S后,发现L1亮,L2不亮。
对此有下列几种猜想,其中可能的是()
①L2灯丝断了,灯座未短路
②灯泡L2的电阻太小
③灯泡L2两端电压较大
④通过灯泡L1、L2电流不等
⑤灯泡L2的灯座被短路
⑥灯泡L1、L2的额定功率不同
A.①B.①③⑥C.③④D.②⑤⑥第13题图
13、小红在做“探究串联电路电压的规律”实验时,连好了如图所示的电路,闭合开关S后发现L1正常发光,L2只能微弱发光,以下对于这一现象产生原因的分析中,合理的是说法是()
A.灯泡L2发生了断路B.灯泡L2发生了短路
C.由于灯泡L2的电阻较大,其实际功率较小D.由于灯泡L2的电阻较小,其实际功率较小
14、在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1与V2示数之比为3:
4,电流表A1的示数为1A,电阻R1的功率是4W。
若将电压表V2换成电流表A2,电流表A2的示数为3A。
则下列计算结果正确的是()
A、电阻R1与R2之比是3:
4
B、电源电压是12V
C、电阻R3的阻值是2Ω。
D、在如图所示的电路中,若通电1min,电阻R2消耗的电能是12J。
15、图4电路中,电源电压不变,灯L上标有“18V 18W”的字样,电压表所选量程为0~15V,电流表所选量程为0~3A。
当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P移到a端时,灯L正常发光,电流表示数为2.5A。
当开关S断开、滑动变阻器的滑片P移到距a端3/4ab长度时,电压表示数为15V。
则在保证电路各元件安全的情况下,断开开关S,移动滑片P的过程中,灯L的最小功率为
A、0.5W B、3.75W C、5W D、6.48W
16、图7所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6V3w”字样。
当S闭合,S1、S2断开,滑片P从b端滑到中点时,电流表的示数变化了0.1A,此时电压表的示数为6V;保持滑片P的位置不变,闭合S1、S2,电流表的示数又变化了2A。
则电源电压和定值电阻R0的阻值分别为()
A.8V16ΩB.8V4Ω
C.10V16ΩD.10V8Ω
17、将一只标有“12V6W”的灯泡与一电阻串联后接到电压为12V的电源上,电阻消耗的功率为1W(灯丝电阻视作不变),则此时()
A.灯泡与电阻消耗的总功率为7WB.灯泡与电阻消耗的总功率为6W
C.灯泡消耗的功率大于5WD.灯泡消耗的功率小于5w
18、把标有“6V6W”的L1和标有“6V3W”的L2两灯串联接在6V的电源上,则()
A.两灯一样亮B.L1比L2亮
C.L1比L2暗D.两灯都能正常发光
19、如图,电源电压不变,R0是一个8Ω的定值电阻。
如果分别将下列的四个不同规格的灯泡接人电路的A、B两点之间,且不会烧坏。
则最亮的那个灯一定是:
()
A.“6V3W”B.“4V2W”C.“3V3W”D,“2V2W”
20.把两只灯泡并联后接到电源上,闭合开关,发现灯泡L1比L2亮,则下列说法正确的是()
A.通过L1的电流大B.通过L2的电流大C.L1两端的电压大D.L2两端的电压大
21、如图3,一标有“2.5V 0.3A”字样的小灯泡L和最大电阻为20Ω的滑动变阻器R串联,接到电压为U的电源上,则下列判断错误的是()
A.若U=2.5V,无论怎样移动滑片P,电路的总功率均不会超过0.75W
B.若U>2.5V,且不损坏灯泡和变阻器,无论怎样移动滑片P,电路中的总功率一定大于0.75W
C.当滑片P移至某个位置时,L和R的电功率可以相等
D.若U<2.5V,无论怎样移动滑片P,L均不能正常发光
22.标有“6V6W”、“6V1.5W”字样的灯L1和L2,串联接在某电源上,设灯
丝电阻不变,则通过灯L1和L2的电流之比为,灯L1和L2的实际功
率之比为,要保证两灯安全工作,电源电压不应超过V。
二、电功率实验测量与探究设计
1、小静同学用电池组(两端电压为3v)、电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材,测定标有“2.5V”小灯泡的额定功率。
(1)如图15所示,小静连接的电路还没有完成,如果要求滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数变大,导线M应与滑动变阻器的接线柱连接。
(填“A”、“B”或“D”)
(2)小静把滑动变阻器正确连人电路后,闭合开关S,发现灯L不发光,电流表无示数.但电压表有示数.电压表的示数如图16所示,为v。
请你判断电路中出现的故障可能是。
(3)若某次实验闭合开关后,灯泡不亮,小静尝试移动变阻器滑片P灯发现小灯泡忽亮忽灭,造成自现象的原因:
。
(4)小静排除故障后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图17所示,灯L的额定功率为W。
(5)某小组多测了几组小灯泡两端电压较低时的数据,如下表所示。
灯泡发光越亮时,灯丝的温度是越高的,那么灯丝电阻大小变化的情况是___;你认为导致灯丝电阻变化的原因可能是:
。
(6)在实验中为了能得到比较准确的小灯泡的额定功率,实验小组改变接人电路的滑动变阻器的阻值,分别得到三组数据,算出三个电功率值,再求平均值,你认为这样做合理吗?
为什么?
2、为了测定小灯泡的额定功率,提供了下列器材:
待测小灯泡(额定电流为0.5A,额定功率不超过1.5W),电压表(0~3V和0~15V两个量程挡),电流表(0~0.6A和0~3A两个量程挡),滑动变阻器、电源、开关、导线。
(1)正常情况下实验中电流表应选用A量程挡,电压表应选用V量程挡;
(2)做上述实验时发现应选用的电压表量程挡损坏,而另一量程挡及其它器材都完好。
为了测定小灯泡的额定功率,他们改用另一量程挡和阻值为6Ω的定值电阻R0,按如图(甲)所示的电路进行测量。
闭合开关,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,这时,电压表的示数如图(乙)所示,该示数为V,小灯泡的额定电压为V,额定功率为W。
3、某工厂装配车间有一纯电阻元件,上有“1*V,6W"字样,其中额定电压值不清,估计在10V~19V之间,若要正确使用这个元件,需找出它的额定电压值。
现在实验室中有以下实验器材:
一个蓄电池(电压约6V),一只电流表④(量程:
0~0.6A,0~3A),两个开关,导线若干.另外,还有可供选择的定值电阻Ro,分别为:
A.1ΩB.30ΩC.500ΩD.1kΩ
请你利用上述器材,通过实验测量,找出此元件的额定电压值.
4、在测定小灯泡额定功率的实验中,某小组设计了另一种实验方案。
其中,电源电压未知,电阻R的阻值已知,所用灯泡的额定电压U0=3.8V。
实验步骤:
①电路如图所示,请你按电路图在图21中用笔画线连好电路;
②开关S拨到位置1,移动滑片P至任一位置,读出电流表示数I1;
③开关S拨到位置2,滑片P位置不动,读出电流表示数I2。
数据处理:
先算出了灯泡的电阻RL=________(请你用所测的物理量表示),再根据
,计算出灯的额定功率。
他们按此方案测量,发现实验结果与真实值相差较大,原因是:
________________________。
仔细分析后,他们认为要准确测出灯泡的额定功率,只需将上述步骤2改为_____________________。
5、小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小,烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。
温度计显示煤油的温度。
(1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该。
(2)小红问小明“水比较容易获得,干嘛不用水代替煤油”。
对于这个问题,小明与他的同学给出了下列四种答案,你认为合理的是()
A.因为煤油有颜色便于观察B.因为煤油有比较大的热值
C.因为煤油有比较小的密度D.因为煤油有比较小的比热容
(3)实验中,小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。
这表明:
在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越,产生的热量越多。
三、电功率图像与综合计算
1、通过甲乙两个电阻的电流随其两端电压的关系如图所示。
把这两只电阻串联起来接在电源两端,通过它们的电流是0.4A,则电路的总功率是 W。
2、家用电灭蚊器的发热部分使用了PTC发热材料,它的电阻随温度变化规律如图所示.使用时发热体直接连入家庭电路,当发热体的温度为60℃时,则此时电功率为W,如果这只电灭蚊器的平均电功率为5W,按一天工作10h计算,这只家用电灭蚊器一个月(按30天计算)消耗电能kW·h;当发热体温度继续上升时,电灭蚊器发热体的电阻会;它的电功率会(最后两空选填“增大”、“不变”、“减小”).
3、小明利用标有“6V6W”的灯泡L1和“6V3W”的灯泡L2进行实验。
(1)当L1正常发光时,电流表A1的示数为A。
(2)如图甲所示:
OA和OB分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线。
现将两灯连入图乙所示电路,要使其中一个灯泡正常发光,电路中电流表的示数为_A,电压表的读数
是V,电路消耗的总功率为W。
4、一个家用电能表的盘面上标有“3000r/kW·h”字样,它表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转.若某个电热水器单独使用时,电表转盘在300s内转了210转,则热水器消耗的电能是 ,这个热水器放出的热量能使质量为___________的水温度升高10℃.[假设没有能量损失,已知:
c水=4.2×103J/(kg·℃)]
5、如图所示,变阻器R2的最大阻值为50Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,电源电压为6V,且保持不变,电阻R1的阻值为15Ω,S闭合后,在保证电路各元件安全的前提下,
(1)整个电路上消耗的最大功率为多少?
(2)整个电路中消耗的最小功率为多少?
(3)滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为多少?
6、半导体材判的导电能力介于导体和绝缘体之间.其电阻受温度影响较大.如图14甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图像.根据这种半导体材料电阻的特性,小星和他的同学设计了一个电路(如图14乙).可以测定某一空间的温度使用的器材如下:
半导体电阻、电源、电流表(0~0.6A).开关,定值电阻R0(10Ω)、导线若干.
(1)定值电阻R0的作用是什么?
______________。
(2)当环境温度为20℃时.电流表的读数为0.2A,求电源的电压。
(3)电流表的读数为0.4A时,当时环境温度是多少?
半导体电阻的电功率是多少?
7、如图15a所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时,测得电阻R两端的电压U与通过电阻R的电流I的变化关系如图15b所示.求:
(1)电源的电压.
(2)变阻器的最大阻值.(3)电压表V1示数的变化范围.
(4)通过计算分析变阻器的滑片P由a端移动到b端的过程中,电阻R消耗的电功率变化情况.
图15a图15b
8、电饭煲
CFXB型“220V1100W”的原理图如图17所示,它有高温烧煮和焖饭、保温两挡,通过单刀双掷开关S进行调节,R0为电热丝.当开关S接高温烧煮挡时,电路的功率为1100W,当开关S接焖饭、保温挡时,电路的总功率为22W.
(1)电饭煲在高温烧煮挡时,开关S应与哪个触点连接?
(2)电热丝R0的阻值多大?
(3)当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大?
焖饭、保温10min,电热丝R0产生的热量为多少?
9、如图所示,已知R1=5Ω,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~3A,滑动变阻器标有“5A1A”字样。
只合上S1,滑片滑到某处时,电压表的示数为4V,电流表示数为1A;断开S1,合上S、S2,灯正常发光;只合上S2,滑动变阻器连入电路的阻值为2Ω,电流表的示数为0.9A。
试求:
(1)电源电压为多少?
(2)灯的额定功率为多少瓦?
(3)只合上S2,在变阻器的滑片允许滑动的范围内,求滑动变阻器功率的变化范围。
10、如图19所示,电源电压为12V,且保持不变,已知滑动变阻器的最大值为18Ω,定值电阻RO为24Ω,小灯泡上标有“6V3W”字样。
求
(1)灯泡的电阻和正常工作时的电流各是多少?
(2)S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常发光,滑动变阻器接入电路中的阻值为多大
(3)S、S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器滑片到何处时,整个电路消耗的总功率最小?
这个最小功率是多少?
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