初中物理15章电功和电功率资料原创资料

一 探究电流做功的多少与哪些因素有关 主要的是理解实验探究的思路 利用能量转化的观点 将 电能转化成为内能 例 2011 济宁 10 电流做的功跟电压 电流和通电时间 三个因素都有关 李明同学要通过实验探究电功跟电压的关 系 他选用的器材如图 4 所示 其中甲 乙两容器完全相同 电阻丝 R1的阻值大于电阻丝 R2的阻值 1 请你用笔画线代替导线 帮他把实验电路连接完整 2 他在该实验中选用两根阻值不同的电阻丝 其目的是 3 在这个实验中 李明是通过观察比较 来比较电流做功多少的 电 流通过电阻丝 做的功多 填 R1或 R2 4 由这个实验可以得到的结论是 二 电能表的使用 1 铭牌 2 测电功 1 示数差 2 查圈数 3 利用电能表测量用电器的电功率 电能表是电学中的重要仪表之一 它除用来测量电功外 还有一个较为广泛的用途就 是测量用电器的功率值 测量时通常采用下列步骤 先按测量要求设计合理的测量电路图 观察电能表 记下它每千瓦 时的转数 N 测量时使待测用电器工作 其他用电器 属于该电能表的 都停止工作 用秒表或手表记下电能表转一定圈数 盘的边缘有个红点 n 时所用时间 t 秒 例 1 小明家的电能表如图 15 3 5 所示 家中用电器的总功率不能超 过 W 当小明家只有一盏电灯工作时 3min 内转盘正好转过 5 圈 则该灯泡消耗的电能是 J 它的电功率为 W 例 2 电能表是测量用电器消耗电能的仪表 小华想验证他家电能表表盘上标注的每千 瓦时的转数是否准确 于是 他将标有 220 V3A 的用电器单独接人电路中 当该用电器 正常工作 5min 后 电能表的转盘正好转了 110r 则该电能表每千瓦时的实际转数应是 A 2 400 r B 2 000 r C 2 600 r D 2 200 r 三 探究电流产生的热量与哪些因素有关 1 实验目的 研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关 原理 根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少 实验采用煤油的目的 煤油比热容小 在相同条件下吸热温度升高的快 是绝缘体 2 焦耳定律 电流通过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 图 15153 电时间成正比 3 计算公式 Q I2Rt 适用于所有电路 例 1 为了探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关 设计了如图所示实验 三只完全相同的烧瓶中盛有等质量的煤油 已 知电阻丝 R甲 R乙 R丙 1 为了探究产生的热量与电阻的关系 应选择的电阻丝为 2 为了探究产生的热量与电流的关系 应选择的电阻丝为 3 该实验的探究中 我们采用了 的方法 例 2 小明家的插座由于使用次数过多 造成与插头接触不良 使接触处电阻变 大 在使用这个插座时 小明发现插头处很热 而与插头相连的导线却不怎么热 他的猜 想是 在这种情况下 电阻越大 电流产生的热量越多 为了验证自己的猜想 他从实验 室找来一段阻值较大的电阻丝 R1 一段阻值较小的电阻丝 R2 相同的烧瓶和温度计各两个 足够多的煤油 新干电池 和导线若干 进行了实验 1 他在两个烧瓶中装入质量和初温都相同的煤油 按 图 15 1 10 甲和乙组成两个电路 保证通电时间相同 通过 观察 来比较电流产生热量的大小 2 他发现电流通过及 R2产生的热量多 这与他的猜 想不一致 原因是什么 3 利用以上器材 改进实验电路 可以验证小明的猜想 请你在下面虚线框中画出 改进后的电路图 例 3 如图 15 1 4 是研究电能转化为内能的大小与什么因 素有关的实验装置 已知两个相同的烧瓶甲 乙装有相同质量的 煤油 甲瓶中电阻丝的电阻为 100 乙瓶中电阻丝的电阻为 50 当闭合开关一段时间后 观察到甲瓶中玻璃管内煤油液面 上升较高 说明在 相同时 越大产 生的热量越多 在这段时间内 甲 乙两电阻丝产生的热量之比 是 例 4 在图 15 1 5 所示的实验电路中 R1 R2是 两个电阻圈 R1的阻值大于 R2的阻值 电阻圈上各夹一根 火柴 接通电路 一会儿观察到两电阻圈上的火柴先后被点 燃 这说明电流通过电阻时会产生热 将 能转化 为 能 若继续进行以下实验 1 断开开关 待两个电阻圈完全冷却 再重新各夹一 根火柴 使变阻器接入电路的阻值较大 接通电路 经历时间 t1 R1上的火柴先被点燃 这 说明 在电流和通电时间相同的情况下 越大 产生的 越多 2 断开开关 待两个电阻圈完全冷却 再重新各夹一根火柴 使变阻器接入电路的阻 值较小 接通电路 经历时间 t2 R1上的火柴先被点燃 比较发现 t2小于 t1 由此推理 在 电阻和通电时间相同的情况下 越大 产生的 越多 例 5 电炉通电以后 电炉丝热得发红 而与电炉丝相连的导线却不怎么热 原因是 A 通过电炉丝的电流大 B 通过导线的电流大 C 电炉丝的电阻小 发热功率小 D 导线的电阻小 发热功率小 四 电功及电功率公式及其选择 例例 1 R1 R2两电阻并联后接入电路 若 R1 R2 在相同时间内消耗的电能分别为 W1 和 W2 则 A W1 W2 B W1 W2 C W1 W2 D 无法判定 例例 2 广州市中考试题 有两个灯泡 L1标有 6V 3W 字样 L2没有标记 测得 L2的电阻为 6 把它们串联起来接入某一电路 两个灯泡均能正常发光 那么该电路两 端的电压和L2的电功率分别是 A 12 V 3WB 12 V 1 5W C 9 V 3WD 9 V 1 5W 例例 3 河北省 如图所示的电路中 两电阻丝的阻值相等 电源电压不变 当 S1接在点 S2断开时 电路的总功率为 P1 当 S1 接在点 S2闭合时 电ba 路的总功率为 P2 则 P1 P2是多少 例例 4 如图所示 当闭合 甲 乙两表是电压表时 两表示数之比S 当断开 甲 乙两表为电流表时 两表示数之比 I甲 I乙是多少 UU 甲乙 53S 此时 消耗的功率之比 P1 P2是多少 RR 12 与 五 额定功率和实际功率的问题 额定电压 用电器正常工作时的电压 额定功率 用电器在额定电压下的功率 P额 U额I额 U2 额 R 某灯泡上标有 PZ22OV 25 字样分别表示 普通照明 额定电压 220V 额定功率 25W 的灯泡 若知该灯 正常发光 可知 该灯额定电压为 220V 额定功率 25W 额定电流 I P U 0 11A 灯丝阻值 U2 额 当 U实 U额时 P实 P额 用电器正常工作 灯正常发光 当 U实 U额 时 P实 P额 用电器不能正常工作 灯光暗淡 实际功率随电压变化而变化根据 P U2 R 得 当 U实 U额 P实 P额 长期使用影响用电器寿命 灯发光强烈 2 10 镇江 8 分 如图甲电路所示 电源电压为 9V 且保持不变 小灯炮标有 6V 6W 的字样 小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙 求 1 小灯炮正常发光时电阻为 多少欧 2 当电流表的示数为 0 7A 时 小灯泡的电功率为多少瓦 3 当电压表的示数 为 2V 时 整个电路 10s 内消耗的电能是多少焦 甲 乙 P实 P额 U2 额 U2 实实 S1 R R S2 电源 R1R2 S 乙 甲 六 伏安法测电功率 1 连接实物图时要注意电压表和电流表的量程的选择和滑动变阻器接线柱的选择 2 理解当电压不同时其电流不同 因此要测出不同电压下的电流 求其相应的电功率 3 由额定电压和电流求出的是其额定功率 由实际电压和电流求出的功率为实际功率 由表中数据可知 电压越大其电功率也越大 不同电压下用电器的功率不同 所以电功率 不存在求平均值的问题 例 1 程跃要做 测定小灯泡功率 的实验 请你跟随程跃边实验边思考 逐一 回答下面的几个问题 1 请在图 15 3 3 a 方框内画出该实验电路阻 2 程跃刚连接完最后一根导线 立即看到灯泡发出明亮的光 在一旁观察的林雨 一惊 提醒程跃实验中有问题 程跃想 我的实验连线没有出问题啊 请你帮助程跃找出 实验中两个操作不当之处 3 程跃选用小灯泡的额定电压是 2 5 V 当小灯泡正常发光时电流表的读数如图 15 3 3 b 所示 此灯泡额定功率是 W 4 在完成以上实验后 小明进一步测量并描绘出小灯泡的电流随电压变化的曲 线如图 13 所示 通过图像发现灯丝的电阻是变化的 这一现象表明 5 程跃根据测量灯泡实际功率的多组实验数据 作出了 I U 图象 如图 15 3 3 c 所示 结果发现图线不是直线 这表明灯泡的电流与电压不成正比 程跃很 纳闷 请你帮助他分析原因 6 有一位同学在连接好电路后 闭合开关 在移动滑动变阻器滑片 P 的过程中发现 灯泡 变亮时电压表示数变小 灯泡变暗时 电压表示数变大 经检查所用器材完好 出现这种 现象的原因可能是 例 2 在测定 小灯泡的电功率 的实验中 已知电源电压为 6V 小灯泡的额定电压为 2 2V 小灯泡的电阻约为 10 滑动 变阻器上标有 20 1A 字样 图 15 3 9 是小向同学没有连接完 的实物电路 1 请你用笔画线代替导线 将实物电路连接完整 2 实验中 小向同学连接好电路后 闭合开关 移动滑片 发现小灯泡始终不亮 且电压 表有示数 电流表无示数 则故障的原因可能是 3 排除故障后 闭合开关 移动滑动变阻器的滑片到 某一点 电压表的示数如图 15 3 10 甲所示 为 2 2 V 要测量小灯泡的额定功率 应将滑片 P 向 端滑动 选填 左 或 右 4 当小灯泡正常发光时 电流表的示数如图 15 3 10 乙所示 则小灯泡的额定功率是 W 例 3 在 测定小灯泡额定功率 的实验中 小灯泡标有 2 5V 字样 电阻约为 8 1 小刚同学在连接实验电路时还有部分导线未接上 如图 15 3 11 所示 请你用笔画线代替导线 把图中 的实物电路连接好 要求闭合开关后 变阻器滑片向 右滑动时灯泡变亮 图 15 3 11 图 15 3 12 2 下表是小刚同学测出的数据 第三次测量时电流表的示数如图 15 3 12 所示 请你把这 一数据填在右表中 3 根据右表中的数据可知 这个小灯泡的额定功率为 W 4 记录表格的设计存在一个不当之处 请你指出来 例 4 在 测定小灯泡的电功率 实验中 电源电压 6 V 小灯泡 L 的额定电压是 2 5v 电阻大约 l0 左右 可供选用的滑动变阻器 R1和 R2的最大阻值分别为 10 50 实验电路如图 16 所示 1 应该选用的滑动变阻器是 选填 R1 或 R2 2 电路正确连接后 闭合开关 发现小灯泡不亮 但电流表有示 数 接下来应进行的操作是 填序号 A 更换小灯泡 B 检查电路是否断路 C 向左移动滑动变阻器滑片 D 向右移动滑动变阻器滑片 3 如图是根据实验数据绘成的 U I 图象 根据图象提供的信息 可计算出小灯泡的额定功率是 w 当滑动变阻器的滑片向 左移动时 小灯泡的电阻将变 4 继续移动滑片 小灯泡突然熄灭 此时电流表示数为 0 而电压 表有示敷 那么发生的故障是 此时电压 表的示数是 V 例5 20112011桂林 桂林 如图18所示 是小明在 测量小灯泡电功率 实验中连接的实验电路 所用小灯泡的额定电压为3 8V 电源是电压为6V且保持不变的蓄电池组 1 实验开始 当开关闭合 变阻器滑片P向右移 动时 电流表示数 电压表示数 选填 变大 变小 或 不变 2 同组的小红发现连线中有一处不符合实验要求 所以才出现上 述现象 而且只需改动一根导线的连接 就可以顺利进行实验 请 你在需要改动的导线上打 并用笔画线代替导线画出正确的接 线 3 电路连接正确后 小明他们正常进行实验并将实验数据记录在 下表中 若第二次测量时电流表的示数如图 19 所示 则此时电路电流为 次数 1234 U V 2 52 01 5 1 0 I A 0 30 0 26 0 2 0 P W 亮度亮 暗 平均值 图 16 A 可得小灯泡的额定功率为 W 分析表中数据 请写出你还能得出的一个结论 4 如果电压表的 0 15V 量程被损坏 只有 0 3V 量程能正常使用 实验室里也没有 其它电压表可供更换 要求利用现有器材测出小灯泡的额定功率 请在虚线框中画出你设 计的电路图 七 电功率的计算 例 1 如图 15 2 1 所示的电路 电源电压为 4 5 V 滑动变阻器 标有 20 0 6 A R 阻值为 5 闭合开关后 滑动变阻器 接人 10 时 R 两端的电压为 V 在该电路中 R 消耗的最大 功率为 W 例例 3 3 武汉市武汉市 20062006 小明做 测定小灯泡的额定功率 实验时 已知灯泡的额定电压是 3 8V 其中电源是三节新的干电池 灯丝电阻大于 10 滑动变阻器上标有 10 1A 字样 图甲 是测定灯泡的额定功率的电路 1 小明按图甲连接电路并闭合开关后 发现灯泡不亮 但电压表有示数 则故障的原因可能 是灯泡 选填 短路 或 开路 2 小明排除故障后 灯泡正常发光 此时电流表示数如图乙所示 则灯泡的额定功率是 W 3 若电压表 0 15V 的量程损坏 换用 0 3V 的量程后 应将电压表中 接线柱连入图 甲中的 点 3 接线柱连入图甲中的 点 也可测出灯泡的额定功率 实 验过程中 当电压表的读数为 V 时 灯泡正常发光 实验次数 123 电压 V 3 03 84 5 电流 A 0 360 45 L1 L2 A V S 图乙图甲 例 4 在综合实践活动中 同学小杨自制了亮度可调节的小台 灯 其电路图及灯泡规格如图 15 2 5 所示 电源电压 U 12V 保持 不变 1 调节开关从触点 O 依次转动到触点 3 的过程中 灯泡的亮 度将如何变化 写出分析依据 2 假设灯泡电阻为 RL 且不因温度变化而变化 已知 R1 RL 3 如果调节开关转到触点 1 时 灯泡的实际功率是多少 例 5 22 电动自行车很受大家喜爱 下表是某种型号电动自行车的相关数据 若某骑车人的质量是 60 ks 在 10mln 内连续行驶 3km 根据相关信息求 1 在这段时间内 电动自行车行驶的平均速度 2 该 电动自行车的最大有用功率 3 电动自行车以最大速度行驶过程中电动机的工作电 流 保留一位小数 例例 6 如图 8 所示 家庭用电是通过设立在附近的 变电站 提供的 为了保证居民用 户所有用电器都能在 220V 的电压下正常工作 变电站的输出电压一般都高于 220V 1 居民楼用电器的总功率为 44kW 当这些用电器全部正常使用时 通往居民楼的输电 线路中的电流是多少 2 若输电线的总电阻为 变电站 输出的电压是多少 3 居民楼由于家电增加 向供电部门申请 增容 即增加功率 当用电器的总功率由 44kW 增加到 88kW 用电器两端电压仍保持在 220V 时 输电线路的功率损失比 增容 前 增加了多少 4 若想在不减小功率的前提下减小输电线路的损失 应采取什么措施 答案 答案 220A 240V 12000W 例 7 10 海南 一只 220V 100W 的灯泡 接在照明电路中 则 1 正常发光时 通过灯泡的电流多大 计算结果保留两位小数 2 正常发光时 通电 1min 灯泡消耗的电能是多少 3 若用输电线把该灯泡由电源处引到某工地时 发现灯泡亮度较暗 测得灯泡实际功率只 有 81W 则输电线上消耗的功率多大 电源电压为 220V 例 8 09 福州 如图 15 所示是小明家的电热水壶及铭牌 他装满 水后 通电将该电热水壶的水从 20 加热到 100 1 水吸收的热量是多少 c水 水 4 2 103J kg 2 若电热水壶正常工作 且产生的热量全部被水吸收 需要加热 多少时间 图 8 3 若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间 可能的原因有那些 写出两种 例 9 22 2007年桂林市 在探究 家用电器 的综合实践活动中 小明与同学合作 在 爸爸的协助下 以家里的电水壶为观察 研究对象 记录了如下表中的有关数据 根据上表中的记录 请解答下面的问题 1 求通电 2min 壶中的水吸收的热量 c水 4 2 103J kg 2 求电水壶中发热体正常工作时的电阻值 3 求 2min 内电水壶消耗的电能和实际功率 例 10 09 湛江 电吹风是现代家庭的常用电器 如图 17 甲所示是电吹风的电路原理图 R 是电热丝 M 是带动风扇转动的电动机 湛江三角牌某型号电吹风的主要技术参数如图 17 乙所示 1 当只闭合 S1时 电吹风正常工作 通过电动机的电流为多大 小数点后保留两位 2 当同时闭合 S1 S2时 电吹风正常工作 5min 内电流通过 R 产生的热量是多少 3 小明家的电能表如图 17 丙所示 当小明家只有电吹风正常工作并且吹热风时 半小时 电能表的转盘旋转多少圈 4 小明家的电压很不稳定 当电吹风接入实际电压为 198V 的电路 吹热风时电热丝 R 的 实际功率为多少 例 11 20112011 沈阳 沈阳 9 分 额定电压为 2 5V 的小灯泡连入如图 8 甲所示的电路中 电源电压保持不变 滑动变阻器 R0的最大电阻为 10 闭合开关 S 滑片从 b 端向 a 端滑 动 直到小灯泡正常发光 得到如图 8 乙所示的 I U 图象 求 1 小灯泡的额定功率 2 滑片在 b 端时小灯泡的电阻 3 电源电压 例 12 20112011 柳州 柳州 如图 l5 电源电压 l8 V 且保持不变 电流表接 0 0 6 A 量程 电压表接 0 15 V 量程 灯泡上标有 6 V 3 W 字样 灯丝电阻保持恒定不变 求 1 灯泡正常发光时的电流 2 当电流表的示数为 0 4 A 时 电压表的示数 3 为了保证电路的安全 滑动变阻器的最大阻值和允许接 入的最小电阻 例 13 20112011 哈尔滨 哈尔滨 6 分 某电水壶的铭牌信息如图 1 所示 电水壶 在标准大气压下工作 c水 4 2 103J kg 1 电水壶装满初温为 20 的水时 在额定电压下 将水烧开用了 7 min 求 水吸收的热量是多少 电水壶烧水过程中的能量转化效率是多少 2 农村电网改造前 用电高峰时电压会下降 l0 求 这时电水壶的实际功率 P 电 阻不随温度改变 例 14 8 2011 桂林 28 小明的妈妈为了改善早餐的营养 买了一台全自动豆浆机 如图 20 甲所示 图 20 乙所示是豆浆机的主要结构 中间部位是一个带动刀头的电动机 用来将原料进行粉碎打浆 外部是一个金属圆环形状的电热管 负责对液体加热煮沸 下 表是这个豆浆机的主要技术参数 图 21 所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管 和电动机交替工作的 P t 图像 请解答下列问题 1 豆浆机正常工作时的最大电流是多大 2 豆浆机正常工作做一次豆浆 总共消耗的电能是多少 3 在一次豆浆机工作的时候 小明将家里的其它用电器都关闭 他观察到豆浆机的电热 管工作时 家里标有 1200r kW h 字样的电能表转盘在 1min 内转过了 20 转 此时电路 的实际电压是多大 5 5A J 200V 例 15 20112011 泉州 泉州 6 分 小理对家里的电磁炉进行研究 电 磁炉的功率调节范围是 120W 2200W 1 小理用电磁炉将质量为 2kg 的水从加热到 100 消耗了 0 22kw h 的电能 水吸收的热量是多少 这时电磁炉的效率是多少 2 小理用电磁炉煮粥 先用大火将水开 后用小火煮 这段时间 电功率随时间变化如图 18 所示问第 8 分钟通过电磁的电流是多少 水的比热是 4 2 103J kg 家庭电路的电压为 220V 2011 柳州 22 电动自行车已经是柳州市大部分市民的主要交通工 具 其优点是经济实惠 如果某一电动自行车电动机的额定功率是 240 W 以 6 m s 的速 型 号SYL 624 额定电压220V 额定频率50Hz 电机功率120W 加热功率1210W 容量1000mL 图 18 图 20 乙甲 度匀速行驶时的供电电流为 5 A 则电动机的额定工作电压为 V 若该车电动机的 效率为 80 则牵引力为 N 八 纯电阻电路与非纯电阻电路 例 1 一电动机线圈的电阻为 1 线圈两端所加电压为 2V 时 电流为 0 8A 电动机 正常工作 1 在求电动机正常工作 l min 所消耗的电能时 有以下两种不同的解法 小明解 W UIt 2V 0 8 A 60s 96J 小华解 W I2Rt 0 8A 2 1 60s 38 4J 你认为哪位同学做得对 请作出判断并说明理由 2 求电动机正常工作 lmin 所转化的机械能是多少 例 2 用粗细均匀的电阻丝加热烧水 通电 10 分钟可烧开一壶水 若将电阻丝对折起 来使用 电源电压不变 烧开同样一壶水的时间是 A 2 5 分钟 B 5 分钟 C 20 分钟 D 30 分钟 九 电路动态变化的问题 例例 1 如图 15 2 4 所示的电路 电源电压保持不变 滑动变阻器 R2滑片向右滑动时 电压表的示数 电阻R1消耗的功率 电路消耗的总功率 填 变大 不变 或 变 小 例例 2 如图 2 3 5 电源电压和电灯L的电阻均保持不变 当开 关S闭合后 在变阻器的滑片P从中点向下滑动的过程中 下列说 法正确的是 A 电压表的示数变大 B 电灯L的亮度变暗 C 电流表A1的示数不变D 电流表A2的示数变小 十 关于灯泡的问题 1 涉及的物理原理 2 铭牌 3 一般题型 例 1 现有两个灯泡 L1 L2 分别标有 10V 10W 和 9V 5 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 例 2 有两只分别标有 6V 9W 和 6V 6W 字样的小灯泡 L1和 L2 不考虑灯丝 的电阻随温度的变化 求 1 小灯泡 L1 正常发光时 通过它的电流为多大 2 如果这两只小灯泡串联后接在 14V 的电源上 请你通过计算 判断它们能否正 常发光 例 3 甲 乙两盏灯 甲灯标有 220V 100W 乙灯标有 220V 25W 下列说法正 确的是 A 甲灯一定比乙灯亮 B 正常发光时 甲灯电阻大于乙灯电阻 C 正常发光时 甲灯电功率一定是乙灯电功率的 4 倍 D 正常发光时 甲灯消耗的电能一定是乙灯消耗电能的 4 倍 例 4 甲 乙两盏灯 甲灯标有 220V 100W 乙灯标有 220V 25W 如果把它们串 联在 220v 电路中 亮 串联在 110v 电路中 亮 如果把它们并联在 220v 电 路中 亮 并联在 110v 电路中 亮 例 5 将分别标有 6V 6W 和 6V 2W 的两盏灯 串联后接在电压为 6V 的电源上 此时 它们消耗的总功率是 W 例 6 现有两个小灯泡 上面分别标有 6V 1 2W 和 12V 6W 字样 如果把 这两个灯泡串联 为了使其中一灯泡持续正常发光 那么加在串联电路两端的电压是 A 9 4V B 10 8V C 18V D 27V 例 7 两盏灯 L1 L2的额定电压分别为 8V 6V 将两盏灯串联接入 9V 的电路中 灯 L2 恰能正常发光 则 L1 L2两盏灯的额定功率之比为 假设灯的电阻不变 A 2 3 B 32 9 C 9 4 D 64 9 例例 8 北京市朝阳区中