電功率突破二 電路動態(tài)分析與焦耳定律漫畫釋義知識互聯(lián)網(wǎng) 模塊一 動態(tài)電路分析與計算思路導航可變電阻最大實際電功率的問題如圖所示, 一個定值電阻R與一個滑動變阻器RP串聯(lián), 且RP阻值大于R. 我們比較熟悉的是定值電阻R的功率變化趨勢, 即滑動變阻器阻值越小, 電流就越大, 根據(jù), 定值電阻R的功率就越大.但是可變電阻RP的電功率又是如何變化的呢? 下面我們一起來探究一下吧.可變電阻最大實際電功率的問題所以, 當時, RP的功率最大, 且最大值為. 可變電阻電功率隨其阻值變化規(guī)律如下圖所示. 當RP<R時, 隨著RP的增加, P增加; 當RP>R時, 隨著RP的增加, P減少. 電功率變化量問題利用歐姆定律中, 建立起關系式解決電功率變化量的問題, 但注意, 電功率變化量, 能力提升【例1】 如圖所示, 電源電壓不變. 閉合開關后, 下列說法正確的是 ( )A. 若向右移動滑動變阻器的滑片, 會使電壓表示數(shù)變大RPR0SAVB. 當滑動變阻器接入電路電阻最大時, 電路消耗的總功率最大 C. 若向左移動滑動變阻器的滑片, R消耗的電功率將逐漸變大D. 移動滑動變阻器的滑片, 會發(fā)現(xiàn)電流表與電壓表變化情況相反【答案】 C【例2】 如圖所示, 電源電壓不變, 閉合開關S后, 滑動變阻器滑片P向b端移動過程中, 下列說法正確的是 ( )A. 電流表A1示數(shù)變小, 電路的總電阻變小B. 電流表A2示數(shù)不變, 電路消耗的總功率變小C. 電壓表V示數(shù)變小, R1與R2兩端的電壓之比變小 D. 電壓表V示數(shù)不變, 電壓表V的示數(shù)與電流表A2的示數(shù)比值變大【答案】 B【解析】 等效電路圖如圖所示, 滑片P向b端移動過程中, 總電阻增大, 總電流減小, 電流表A1示數(shù)變小, 電流表A2示數(shù)不變, 電路總功率變小. SR1R2PR1R2【例3】 (多選) 如圖所示的電路中, 電源電壓U保持不變, R1為定值電阻, R2為滑動變阻器. 閉合開關S, 當滑動變阻器的滑片P從變阻器當中某一位置滑到最右端的過程中, R2的電功率有可能 ( )A. 始終變小 B. 始終變大C. 先變小, 后變大 D. 先變大, 后變小【答案】 ABD【解析】P2隨R2變化的圖如右圖所示, 設滑片從某一點移動至最右端過程中, 電阻R2從變大至, 因此答案為ABD.【例4】 如圖所示電路中, 電源兩端電壓保持不變, 在電路中M、N兩點間接入一只標有“2.5V 0.75W”的小燈泡L1, 閉合開關S, 調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片, 使L1恰好正常發(fā)光. 保持滑動變阻器滑片位置不變, 若在M、N兩點間換接另一只標有“2.5V 2W”的小燈泡L2(L1和L2的燈絲電阻均保持不變), 下列說法中正確的是 ( )ASRPPabMNA. 電流表的示數(shù)為0.3AB. L2可能不發(fā)光或發(fā)出較暗的光C.L2的實際功率大于2WD. 要使L2正常發(fā)光, 需將滑動變阻器滑片適當向右調(diào)節(jié)【答案】 B【例5】 如圖所示電路, 電源電壓保持不變, 開關S閉合后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P, 使電壓表的示數(shù)為10V, 滑動變阻器的功率是10W; 調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P到另一位置時, 電壓表的示數(shù)為5V, 此時滑動變阻器的功率是7.5W, 則定值電阻R0的阻值為 . 【答案】 10【例6】 如圖所示電路, 電源兩端電壓U8V, 且保持不變, 定值電阻R1的阻值為8, L為標有“6V 3W”的小燈泡, 不考慮燈絲電阻隨溫度的變化. 滑動變阻器R2的阻值范圍是020, 電流表量程為00.6A, 電壓表量程為03V, 閉合開關S后, 要求燈L兩端的電壓不超過額定電壓, 且兩電表的示數(shù)均不超過各自的量程, 則小燈泡L消耗電功率的變化范圍是_W. 【答案】 0.751.92R0SPVAL【例7】 如圖所示的電路中, R0為定值電阻, 電源電壓15V保持不變, 燈泡L上標有“6V”字樣, 額定功率字跡不清楚, 電流表的量程為(00.6)A, 電壓表的量程為(03)V. 當開關S閉合后, 滑動變阻器的滑片P在最左端時, 燈泡L恰好正常發(fā)光. 移動滑動變阻器的滑片P, 在保證電路元件安全的情況下, 燈泡L消耗的最小電功率與它的額定功率之比是 . (燈絲的電阻不受溫度的影響)【答案】 16:25【例8】 如圖甲所示電路, 電源兩端電壓不變. R1是滑動變阻器, R2是定值電阻. 當開關S閉合后, 逐步改變滑動變阻器接入電路的電阻值, 根據(jù)電壓表與電流表的示數(shù), 繪制的圖像如圖乙所示. 下列判斷正確的是 ( )甲R2SAVR100.20.40.60.8161248I/AU/V乙A. 電路消耗電功率的最大值為7.2WB. 變阻器R1接入電路的最大阻值為120WC. 定值電阻R2的電阻值為40WD. 電源兩端電壓為10V【答案】 A模塊二 焦耳定律探究實驗及比例計算夯實基礎【例9】 如圖所示是某實驗小組在“探究影響電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的因素”時設計的一個實驗方案: 將三個相同的空燒瓶口分別用完全相同的氣球密封, 用三段阻值不同的電阻絲(R1R2R3)分別給三個燒瓶中的空氣加熱. 請回答下列問題: R1R2ab氣球R3cS(1) 如圖所示的電路要研究的是電流產(chǎn)生熱量的多少跟_大小的關系. (2) 實驗中, 通電一段時間后, 體積變得最大的是氣球_(選填“a”、“b”、“c”或“一樣大”). 由此可以得到的結(jié)論是: 在通電時間和 一定時, . 【答案】 (1) 電阻 (2) c; 電流; 電阻絲的電阻越大, 電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量越多 【例10】 關于電流通過導體時產(chǎn)生的熱量, 下列說法中正確的是( ) A. 根據(jù)可知, 時間相同, 電阻越大, 電流產(chǎn)生的熱量越少B. 根據(jù)QI2Rt可知, 時間相同, 電阻越大, 電流產(chǎn)生的熱量越多 C. 根據(jù)QUIt可知, 時間相同, 電壓越大, 電流產(chǎn)生的熱量越多D. 根據(jù)QI2Rt可知, 時間和電流相同時, 電阻越大, 電流產(chǎn)生的熱量越多【答案】 D【例11】 在家庭電路中, 用甲、乙兩根電熱絲先后給完全相同的三壺水加熱至沸騰. 單獨接甲需用時間t1; 甲、乙串聯(lián)需用時間t2; 則甲、乙并聯(lián)需用時間t3 . 【答案】【解析】 .由焦耳定律可知: , , 解題關鍵控制變量: Q相等、U相等, 時間與總電阻成正比由(1)(2)可得電阻比: 由(1)(3)(4)可得: 【例12】 如果將電阻絲R1、R2串聯(lián)接在電壓為2U的電源兩端, 電阻絲R1、R2在60s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量為2Q; 如果只將電阻絲R1接在電壓為U的電源兩端, 電阻絲R1在120s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5Q; 如果將電阻絲R1、R2并聯(lián)接在電壓為U的電源兩端, 要使電阻絲R1、R2產(chǎn)生的總熱量為25Q, 則需要通電的時間是_s. 【答案】 480 【解析】 考點: 本題考查了焦耳定律中電路變換的比例問題, 屬于難題. 解題方法: 選擇合適的電功公式, 求出電阻之比; 再利用電阻之比找到電熱與時間的關系.因為 所以, 并聯(lián)電路中: 即并聯(lián)電路中R1電熱為20Q, R2電熱為5Q.對比第二個狀態(tài)和第三個狀態(tài), R1的兩端電壓相等, R1電熱之比1:4, 所以時間之比為1:4, 即480s.模塊三 電路變換計算強化訓練能力提升【例13】 如圖所示電路中, 電源兩端電壓為U, 且保持不變. R1、R2和R3為三個定值電阻, 已知R15. 當只閉合開關S2時, 電流表的示數(shù)為0.3A, 電路消耗的總功率為P; 當三個開關都閉合時, 電流表的示數(shù)變化了1.95A, 電路消耗的總功率為P. 當只斷開開關S1時, 電流表的示數(shù)為0.45A, 電路消耗的總功率為P. 下列判斷正確的是 ( )A. U6V, R220B. U9V, R330C. R310, P:P3:2D. R220, P:P2:15【答案】 D【例14】 如圖所示的電路中, 電源兩端電壓U保持不變, 小燈泡上標有“12V 6W”字樣, R1為定值電阻, 滑動變阻器的最大阻值為R2, 忽略溫度對電阻的影響, 閉合開關S, 將滑動變阻器的滑片P移至最右端時, 電壓表的示數(shù)為U1, 小燈泡的實際功率為其額定功率的1/4; 將滑動變阻器的滑片P移至最左端時, 電壓表的示數(shù)為U2, 小燈泡正常發(fā)光. 若U1: U2=3: 2, 則滑動變阻器接入電路的最大阻值R2為 . SPBAC DR2R1L【答案】 48復習鞏固【練1】 如圖所示電路, 電源電壓保持不變, R1為定值電阻, 滑動變阻器的最大阻值為R2, 當閉合開關S, 調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值從最大變化到最小, 兩個電阻的“UI”關系圖像如圖中的甲、乙所示. 當滑動變阻器的滑片P移到R2/3時, 則電路消耗的總功率 W. R2R1圖甲P AV1V2R2S圖乙丙2460.20.40.60.80I/AU/V8乙丙甲丙【答案】 3.2【解析】 滑動變阻器接入電路電阻最大時, 電路圖如圖1所示; 通過對圖像的分析可知, 隨著電流的增大而減小的是V2表, V1表隨電流增大而增大. 于是可知最小電流和最大電流值, 可求兩個電阻的阻值大小. 滑片移到最左端時, 電路圖如圖2所示. 滑動變阻器接入電路阻值為R2/3時電路圖如圖3所示. 【練2】 圖甲是測量高于湖水警戒水位裝置的原理圖. 長方柱形絕緣容器A內(nèi)部左右兩面插有豎直薄金屬板并與電路連接, 底部有一小孔與湖水相通, 且容器底面與警戒水位相平. 已知電源電壓恒為6V, 小燈泡標有“2V 2W”字樣(不考慮溫度對燈絲電阻的影響). 兩金屬板間的湖水電阻R與x的關系如圖乙所示(x為容器內(nèi)水柱高度h的倒數(shù), 即x=1/h). 則下列說法正確的是 ( )A. 小燈泡的電阻是1B. 將電流表改為水位計, 水位計的刻度是均勻的C. 當湖水水位高于警戒水位0.4m 時, 電流表示數(shù)為0.6AD. 當湖水水位高于警戒水位5m 時, 燈泡正常工作圖甲圖乙【答案】 D【練3】 物理興趣小組的同學用圖甲所示的裝置來提升重物M, 圖乙是物體M上升過程某段時間內(nèi)的距離s隨時間t變化的圖像. 已知物體M重為1N, 閉合開關后, 在2.4s2.8s這段時間內(nèi), 電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.2A和4V, 則2.4s2.8s這段時間內(nèi)該裝置的效率是 %. 甲t/s2.92.52.72.3S/m乙0.500.600.550.750.700.6562.5【答案】【答案】 62.5電熱的利用和防止生活中和許多產(chǎn)業(yè)中都要用到電熱. 家里的電熱水器、電飯鍋、電熨斗, 養(yǎng)雞場的電熱孵化器,都是利用電熱的例子.但是, 很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高. 電視機的后蓋有很多孔, 就是為了通風散熱, 使用時一定要把防塵的布罩拿開. 電動機的外殼有很多翼狀散熱片, 使用時與軸相連的扇葉還向散熱片吹風, 也是為了降溫. 電熱孵化器 計算機和電腦使用時要注意散熱物理名人