九年级物理全一册知识讲义-11.电学综合专题-北师大版

课程标题电学综合专题课标定位一、考点突破：序号考点课程目标备注1电功与电热理解在考试中主要以“填空、选择、实验、计算”等形式出现；试题难度较高且容易出错。2电路故障分析理解3动态电路理解二、重难点提示：（1）判断电路故障；（2）动态电路中的变化量与不变量；（3）能够区分电功与电热。课标定位微课程1：电功与电热【考点精讲】焦耳定律：电功：电流所做的功，消耗的电能；公式：W＝UIt；电热：电能转化为内能的量；公式：Q＝I2Rt纯电阻电路：纯电阻电路是指电能全部转化为内能的电路，适合初中一切电学公式，比如电炉、熨斗等；非纯电阻电路：将电能转化为其他形式的能，包括机械能，初中电学公式部分适用，比如电动机、电风扇等电路。纯电阻电路非纯电阻电路电热Q＝I2Rt＝UIt＝U2t/R＝W＝PtQ＝I2Rt电功W＝UIt＝I2Rt＝U2t/R＝Q＝PtW＝UIt＝PtW＞Q例子电灯、电炉电风扇、冰箱【典例精析】例题某同学对录音机中的小电动机用如图所示的电路进行实验探究。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.40伏时，电流表的示数为0.2安，此时电动机未转动。当电压表示数为2.0伏时，电流表的示数为0.3安，此时电动机转动。电动机工作1min后：求：（1）电动机线圈的电阻；（2）转动时消耗的电能；（3）电动机转动时产生的机械能。思路导航：（1）电动机未转动时，电能全部转化为内能（发热），此时电路作为“纯电阻电路”，用欧姆定律变形公式R＝U/I求出；（2）转动时消耗的电能用W＝UIt即可求出；（3）电动机工作时，电能转化为机械能和内能。所以机械能等于电能减去发热产生的内能。答案：解：（1）R＝U/I＝0.4V/0.2A＝2Ω；（2）W＝UIt＝2V×0.3A×60s＝36J；（3）发热Q＝I2Rt＝（0.3A）2×2Ω×60s＝10.8J机械能W/＝W－Q＝36J－10.8J＝25.2J点评：本题考查电热Q＝I2Rt与电功（电能）W＝UIt的区分。试题难度不大，但很容易出错，要特别注意。【总结提升】微课程2：电路故障分析【考点精讲】电路故障分析：一般来说，造成电路故障的原因主要有元件的断路、短路两种：1.电路断路当电路中出现断路时，电路不通，用电器不能工作。主要表现在以下几个方面：（1）灯泡不亮；（2）电流表无示数；（3）电压表示数为零；（4）电压表示数接近电源电压；（5）断开处一端能使试电笔氖管发光，另一端不能使其发光。2.电路短路电路中出现短路时，电路仍然接通。其主要表现为：（1）灯泡可能仍亮；（2）灯泡可能不亮（说明灯泡短路）；（3）电流表有示数；（4）电压表可能有示数（与电压表并联部分无短路）；（5）电压表示数可能为零（与电压表并联部分短路）；（6）短路处任意点均能使试电笔氖管发光。3.故障的原因与现象如表格所示。电路故障灯泡短路原因：接线柱碰线现象：灯泡不亮断路原因接线柱接触不良灯丝烧坏（断）现象：灯泡不亮电压表短路原因：接线柱碰线现象：电压表无示数断路原因：接线柱接触不良或损坏现象：电压表无示数与用电器串联原因：与电压表并联的用电器断路现象电压表示数几乎等于电源电压电路电流几乎为0，不能使用电器正常工作电流表短路原因：接线柱碰线现象：电流表示数为0断路原因：接线柱接触不良，或电流表已烧坏现象：电流表无示数滑动变阻器短路原因接线柱错接“一上一上”闭合开关前没有调节滑片p位于“阻值最大处”现象：起不到保护作用，电路电流很大断路原因：接线柱接触不良或滑动变阻器烧坏现象：整个电路被断开接法错误，连入电阻最大并不改变原因：接“一下，一下”现象：阻值不变且较大开关短路：不存在，相当于开关闭合断路：相当于开关断开【典例精析】例题1在如图所示的电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，发现两只电表中有一只电表的示数明显变小，另一只电表的示数明显变大。下列判断中正确的是（）A.可能是灯L断路B.一定是灯L短路C.可能是滑动变阻器R断路D.一定是滑动变阻器R的滑片向左滑动思路导航：从题中所给电路可知，电流表、变阻器与灯泡串联，电压表与灯泡并联，若电路正常，则电流表示数应随电压表示数的增大而增大，因为电流与电压成正比，所以不会出现一个电表示数变小，一个电表示数变大的现象，因此D选项错误；若电路有故障，灯L短路，则电流表示数变大，电压表示数变小，若灯L断路，则电流表示数变小，电压表示数变大，所以两种情况均有可能，因此B选项错误，A选项正确；电路中若变阻器R断路，则两表示数均为零，因此C选项错误。答案：A例题2在图所示的电路中，当闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，灯不亮，用电压表检测下ad间的电压为3.6V，ab间的电压为3.6V，bc间的电压为0V，则（）A.灯L短路，变阻器完好 B.灯L开路，变阻器完好C.灯L、变阻器都开路 D.灯L、变阻器都短路思路导航：电压表测ad间电压为3.6V，说明电源电压为3.6V。电压表测ab间电压为3.6V，说明电路abLcd部分是通路。说明可能灯L短路，变阻器完好或开路，但不会短路。也可能灯L完好，变阻器开路但不短路。电压表测bc间电压为0V，说明可能灯L短路，也可能变阻器开路。答案：A【总结提升】微课程3：动态电路【考点精讲】动态电路分析：1.所谓动态电路，是指电路中的电阻变化（主要指滑动变阻器改变电阻），使电路的电流和用电器的电压、电功率等发生变化；或者开关的断开、闭合，改变了电路的连接，从而引起相关电学物理量的变化。2.动态电路中的不变量：电源电压、定值电阻的阻值。3.相关公式讨论：（1）由I＝U/R得，当电压不变时，电阻越大，电流就越小；由U＝IR得，通过电阻的电流越大，它两端的电压也越大；（2）由P＝UI，结合欧姆定律可得：P＝I2R或P＝U2/R。I不变时，R越大，P越大；U不变时，R越大，P越小。规律总结动态电路的分析主要分以下几种类型1.在观察电路的基础上，明确滑动变阻器、定值电阻、灯泡的连接方式，电流表测通过哪个电阻或哪几个元件中的电流，电压表测哪个电阻或哪几个元件两端的电压。2.当开关断开与闭合时，电路中的电阻怎样变化，运用电路关系、欧姆定律，推导出电路中的电流如何变化，电路中某元件两端的电压或电功率如何变化。3.（1）含滑动变阻器的串联电路：由于电源电压不变，按以下思路分析：eq\x(滑动变阻器电阻变化)→eq\x(总电阻变化)→eq\x(电流变化)→eq\x(定值电阻两端电压变化)→eq\x(滑动变阻器两端电压变化)（2）含滑动变阻器的并联电路，由于电源电压不变，且并联电路中各个支路互相独立、互不影响，所以含定值电阻的支路各量都不变化，含滑动变阻器的支路，按以下思路分析：eq\x(滑动变阻器电阻变化)→eq\x(本支路电阻变化)→eq\x(本支路电流变化)→eq\x(干路总电流变化)【典例精析】例题1移动滑动变阻器的滑片，如图，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化？思路导航：电流表相当于短路，所以电压表测电源电压，电压表示数不变；滑片移至最左端时，R2被电流表短路，电路总电阻变小，电流表示数变大。答案：A表变大V表不变点评：本题为串联电路的动态电路，要明确电表测哪个用电器的物理量，滑动变阻器改变电阻时，可以用“极端法”。例题2如图所示是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是温控开关。电热毯铭牌上标有“220V40W”的字样。不考虑温度对电阻值的影响。（1）求发热电阻丝R0的阻值；（2）当电热毯处于低温档时，开关S应处于什么状态？为什么？（3）已知当电热毯处于低温档时，电路中的电流为0.1A，求在1min内发热电阻丝R0产生的热量是多少？思路导航：对于多档位功率的用电器，利用来判定，其中U是电源电压，保持不变；所以电功率越大，则R越小。答案：（1）（2）S应处于断开状态，因为S断开后电路的电阻较大，电流较小，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电热毯发热较少，故温度较低。（3）根据焦耳定律得：Q＝I2R0t＝（0.1A）2×1210Ω×60s＝726J【总结提升】预习导学第十九章：生活用电一、预习新知1.观察家中的家庭电路（要注意安全！），对比下图，找出相应的设备：2.找出下列设备，尝试着去了解一下它们的作用：二、问题思考1.家庭电路的组成有哪些？各用电器的连接方式是什么？2.冰箱用三脚插头，有什么好处？3.安全用电应该注意哪些事项？同步练习（答题时间：45分钟）电功与电热1.如图所示是一个电吹风的实物连接图，其中发热电阻丝的阻值为50欧，电吹风吹冷风时，测得插头处的电流表为0.2安。当此电吹风吹热风时，正常工作2分钟，消耗的电能是（）A.5050焦 B.240焦 C.116160焦 D.121440焦2.一幢居民楼里住着生活水平各不相同的居民，停电时测得A、B间的电阻为R；供电后，测得A、B间电压为U，进线电流为I，如图所示，则计算该幢居民楼用电的总量可以用的公式是（）A.W＝I2Rt B.W＝U2t/R C.W＝UIt D.前三式均可以3.电炉丝坏了，去掉1/4后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来相比为（）A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定4.今年四月，美国《科学》杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人类已研制出常温下的超导体，则可以用它制作（）A.电饭锅 B.白炽灯泡的灯丝C.电炉的电阻丝 D.远距离输电导线5.夏天，在密闭的绝热的房间里，一直打开冰箱门让冰箱运转起来，房间内的温度将_______（填“升高”或“降低”或“不变”）。6.电动机工作时会发热，但只要通风良好，一般不会影响它的正常运转，如果转轴被卡住不能转动，电机就会急剧升温，以致烧坏电机。其原因是什么？7.如图所示是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为110V且保持不变，电路中的电流是5A，质量为50kg的重物在电动机带动下以0.9m／s的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是多少？（g取10N／kg）电路故障分析1.下图电路中，当L1、L2、电压表、电流表、开关处于短路或断路状态的时候，分析两个灯泡和电压表、电流表的示数情况。灯L1发光情况灯L2发光情况电流表示数情况电压表示数情况灯L1短路灯L1断路灯L2短路灯L2断路电压表短路电压表断路电流表短路电流表、开关断路2.如图所示的电路中，闭合开关，两只灯泡都不发光，且电流表和电压表的指针都不动，现将两灯泡L1、L2的位置对调，再次闭合开关时，发现两只灯泡仍不亮，电流表的指针仍不动，但电压表的指针却有了明显的偏转，该电路的故障可能是（）A.从a点经电流表到开关这段电路中出现开路B.灯泡L1的灯丝断了C.灯泡L2的灯丝断了D.电流表和两个灯泡都坏了3.在图所示的电路中，当闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，灯不亮，用电压表检测下ad间的电压为3.6V，ab间的电压为3.6V，bc间的电压为0V，则（）A.灯L短路，变阻器完好 B.灯L开路，变阻器完好C.灯L、变阻器都开路 D.灯L、变阻器都短路4.如图所示电路中，当开关S闭合后，发现两灯都不亮，电流表指针几乎指在“0”刻度线不动，电压表指针则有明显偏转，该电路中故障可能是（）A.电流表坏了，或开关S接触不良B.灯泡的灯丝断了，或的灯泡与灯座接触不良C.电流表和两个灯泡都坏了D.从a点开始，经过灯泡到b点的这段电路中有断路5.在如图所示电路中，电源电压不变，闭合开关S，电路正常工作一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，则（）A.灯L可能变亮 B.电阻R可能断路C.灯L可能断路 D.电阻R可能短路6.如图所示，闭合电键S，灯L亮，一段时间后灯L熄灭。若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或R上。现用一只规格相同且完好的灯L′替换灯L，判断正确的是（）A.若灯L′亮，则灯L一定断路B.若灯L′亮，则灯L一定短路C.若灯L′不亮，则电阻R一定断路D.若灯L′不亮，则电阻R一定短路7.如图所示，当开关S闭合后，两只灯泡均发光，两表均有示数。过一段时间后，发现电压表示数变为0V，电流表示数增大。经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，造成这种情况的原因可能是（）A.灯L1断路 B.灯L2短路 C.灯L1短路 D.灯L1、L2均断路8.如图所示，闭合开关S时，小电灯L1、L2都不亮。用一段导线的两端接触a、b两点时，两灯都不亮；接触b、c两点时，两灯也不亮；接触c、d两点时，两灯都亮。对此，下列判断中正确的是（）A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.开关S断路 D.灯L2短路9.（多选）如图所示电路中，电源电压为12V，小灯泡L与电阻R串联，当开关S闭合时，电压表示数为12V，灯泡不亮，则电路故障可能是（）A.灯L的灯座短路 B.电阻R开路C.灯L的灯丝断了 D.开关接触不良10.在下图中，当开关K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：_____________________。动态电路1.如图所示，电源电压不变，滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中（）A.电流表、电压表示数都减小 B.电流表、电压表示数都增大C.电流表示数减小、电压表示数增大 D.电流表示数增大、电压表示数减小2.如图所示的电路中，电源电压和灯泡电阻都保持不变，当滑动变阻器的滑片由中点向右移动时，下列判断中正确的是（）A.电流表的示数减小，电压表的示数增大B.电流表的示数增大，电压表的示数增大C.电流表的示数减小，电压表的示数不变D.电流表的示数增大，电压表的示数不变3.如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器上标有“2A20Ω”字样。以下四个图象中，能正确表示当开关S闭合后，通过小灯泡L的电流I与滑动变阻器连入电路的电阻R的关系的是（） A B C D 4.如图所示是童童设计的压力传感器的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起，AB间有可收缩的导线，R1为定值电阻。当闭合开关S，压力F增大时，电流表与电压表示数变化情况是（）A.电流表示数变大，电压表示数变小 B.电流表示数变小，电压表示数变大C.电流表、电压表示数都变大 D.电流表、电压表示数都变小5.如图，滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表如何变化？6.如图所示，电源电压为6V，R2的规格为“2A10Ω”，闭合开关，通过R1的电流为0.5A，求：（1）R1的阻值；（2）移动滑片P，R2消耗的电功率的范围。7.如图所示的电路中，电源电压为6V，R1电阻为6Ω，滑片从中点滑到B端，电流表示数变化了0.15A，求R2的最大阻值以及此时电流表的示数。8.如图所示的电路中，滑片滑动时，电压表变化范围是0～4V，电流表变化范围是1～3A，求R1的阻值和电路消耗的最大功率。9.如图所示的电路中，L标有“8V2W”。求：（1）S1、S2闭合时电灯正常发光，电流表示数为0.45A，则R1阻值多大？（2）当S1、S2都断开时，电流表示数变化了0.25A，则电压表示数多大？电灯实际功率多大？10.如图是某家用电饭煲的简化电路图，煮饭时发热板R1的发热功率700W，保温时，发热板R1的功率为60W，求电阻R2的阻值。（不考虑温度对电阻的影响）

试题答案电功与电热1.D解析：电吹风吹热风时，电能一部分转化为内能（发热），一部分转化为机械能（吹风）。电能应该用公式：W＝UIt，而不能用Q＝I2Rt。2.C解析：家庭电路中的用电器是各种各样，不可能是纯电阻电路，所以用公式W＝UIt。3.A解析：电炉丝变短，电阻变小。接到原电源上，表明两端的电压不变，由Q＝eq\f(U2,R)t可得，U和t相等时，R变小，Q变大。4.D解析：ABC中的用电器，都是利用电流的热效应来工作，如果用超导来制作，则这些用电器都不能热。5.升高解析：冰箱工作时，是将冰箱里的热“搬运”到冰箱外面。如果冰箱门打开，对整个房间来说，热保持不变，不可能会降温，同时由于冰箱在工作，一部分电能将转化为内能，从而使房间的温度升高。6.答：由于电机不能转动，这时电机将电能全部转化为内能，且电机内部电阻很小，电流特别大，产生的电热特别多。7.解：电动机将电能转化为机械能和内能。机械能等于电动机对重物做功W＝mgh＝50kg×10N/kg×0.9m/s×t＝450t电动机消耗的电能为：W总＝UIt＝110V×5A×t＝550t则放出的热量为：Q＝W总－W＝550t－450t＝100t即Q＝I2Rt＝100t，所以：R＝100/52＝4Ω电路故障分析1.如下表：灯L1发光情况灯L2发光情况电流表示数情况电压表示数情况灯L1短路不发光发光有有灯L1断路不发光不发光无无灯L2短路发光不发光有无灯L2断路不发光不发光几乎无有电压表短路发光不发光有无电压表断路发光发光有无电流表短路发光发光无有电流表、开关断路不发光不发光无无2.C解析：闭合开关，两只灯泡不发光，电流表和电压表的指针不动，可能电流表或灯L2开路。两灯泡L1、L2的位置对调后闭合开关，电压表的指针却有了明显的偏转，说明电流表—a—电压表—b—L2是通路，但两只灯泡仍不亮，电流表的指针仍不动，此时电路中的电流很小。形成这种现象时只有L2开路。3.A解析：电压表测ad间电压为3.6V，说明电源电压为3.6V。电压表测ab间电压为3.6V，说明电路abLcd部分是通路。说明可能灯L短路，变阻器完好或开路，但不会短路。也可能灯L完好，变阻器开路但不短路。电压表测bc间电压为0V，说明可能灯L短路，也可能变阻器开路。4.D解析：闭合开关S后，两灯都不亮，电流表指针几乎不动，但电压表却有明显示数，说明电路是通路，有电流通过电压表，故障在电压表两接点a、b外有短路，或两接点内有开路。而A、B、C三个选项均描述的是两接点a、b外有开路现象，故都不对。答案应为D，电压表的两接点a、b内有断路现象，造成电压表串联到电路中，而电压表的电阻很大，使电路中电流很小，所以两灯都不亮，电流表指针几乎指在“0”刻度线不动。5.B解析：图中L与R串联，V1表测R两端电压，V2表测L与R串联后的总电压，即电源电压。电路正常工作一段时间后，其中一个电压表示数变大，是哪个电压表示数变大，这是问题的关键。因V2表测的电源电压，示数不会变，那么变大的电压表是V1。因V1表有示数，所以故障在V1表的两接点a、b外短路，或两接点a、b内开路，故排除C、D，这两个选项都只能使V1表无示数。也排除了A，灯L在两接点外，应是短路，灯不亮。6.C解析：若L′亮，则有可能L短路或断路，A、B错误；若灯L′不亮，说明电路断路了（因为L′是正常的灯），即R的位置处。7.C解析：电压表示数为0，则有两种可能，L1短路或L2断路。8.C解析：因为两灯都不亮，所以排除D选项；用导线接a、b两点时，两灯不亮，主要是L2不亮，说明ab以外的地方断路；当接触b、c两点时，两灯也不亮，说明bc以外的地方断路。根据这两点，可以判断是cd处断路。9.AB解析：灯泡不亮，电压表有示数且等于电源电压12V，说明电路是通路，故障在电压表两接点a、b外有短路，或两接点a、b内与之并联的电阻R有开路现象，故可排除C、D两个选项（均为接点外开路），选项A，灯L的灯座短路时，无电流通过灯丝，灯不亮，电源电压被电阻R全部承担。故电压表示数是12V。选项B，电阻R开路时，电压表串联接入电路，因电压表的电阻很大，而小灯泡灯丝电阻与其相比小得多，相当于导线，故电压表示数为12V。10.小灯泡L2短路小灯泡L1断路解析：电压表示数为0，其原因有三种可能：（1）电压表没有接好或电压表损坏；（2）小灯泡L2短路；（3）小灯泡L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因（1）的情况。那么还有两种情况都是可能的。动态电路1.C解析：在a点电阻为0，