-2-3-4-一、電能1.電能:用電器工作的過程就是把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程,消耗多少電能就轉(zhuǎn)化為多少其他形式的能.電能和其他形式能的單位一樣都是焦耳(J);生活中電能的常用單位還有kWh,1 kWh=3.6106 J.2.電功:用電器消耗電能的過程就是電流做功的過程.電流做了多少功,用電器就消耗了多少電能.3.電功的計(jì)算公式:W=Pt=UIt.重點(diǎn)認(rèn)知 導(dǎo)出公式:W=I2Rt= t(這兩個(gè)導(dǎo)出公式只適用于純電阻電路).無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián),電路中的總功W總=W1+W2+Wn.4.電能的測量:(1)測量儀器:電能表.(2)讀數(shù)方法:電能表的表盤上某段時(shí)間的始、末兩次計(jì)數(shù)之差即為這一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能,單位是kWh.表盤上最右邊一位數(shù)字是小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字.-5-二、電功率1.定義:用電器在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的電能.重點(diǎn)認(rèn)知 電功率是表示電流做功快慢的物理量,但電功大,電功率不一定大,因?yàn)殡姽β什粌H與電功有關(guān)還與做功所用的時(shí)間有關(guān).2.單位:瓦特(W),常用單位還有kW,1 kW=1 000 W.3.公式:P= .當(dāng)P的單位為W時(shí),W的單位為J,t的單位是s;當(dāng)P的單位為kW時(shí),W的單位為kWh,t的單位是h.重點(diǎn)認(rèn)知 電功率的導(dǎo)出公式:P=I2R= 只適用于純電阻電路,而在非純電阻電路中只能使用P=UI來計(jì)算電功率.(如風(fēng)扇等電動(dòng)機(jī))-6-4.額定功率和實(shí)際功率(1)額定電壓:用電器正常工作時(shí)的電壓.用電器上標(biāo)明的電壓就是用電器的額定電壓.(2)額定功率:用電器在額定電壓下工作時(shí)的功率.(3)實(shí)際功率:用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的功率.(4)實(shí)際功率和額定功率的關(guān)系:若U實(shí)=U額,則P實(shí)=P額;若U實(shí)U額,則P實(shí)U額,則P實(shí)P額.重點(diǎn)認(rèn)知 小燈泡的亮暗程度由其實(shí)際功率決定.-7-5.測定小燈泡的電功率(1)測量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)原理:P=UI.該實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是:伏安法.此實(shí)驗(yàn)的電路圖如圖18-1所示.(2)在連接實(shí)驗(yàn)電路的過程中,開關(guān)應(yīng)該斷開,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到阻值最大處,以保護(hù)電表和用電器.-8-三、電與熱1.電流通過導(dǎo)體時(shí)都要發(fā)熱,這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).2.焦耳定律:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時(shí)間成正比.公式:Q=I2Rt.重點(diǎn)認(rèn)知 對于純電阻電路(即消耗的電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的電路),有Q=W.生活中利用電流熱效應(yīng)的有:電烙鐵、電熱水器、電飯鍋、電取暖器等.-9-考點(diǎn)1電功率【例1】 如圖18-2所示,電源電壓和燈L的電阻不變,燈L上標(biāo)有“6 V,3 W”字樣.當(dāng)開關(guān)S閉合,滑片P移至a端時(shí),電流表的示數(shù)為1.0 A,燈L正常發(fā)光;當(dāng)開關(guān)S斷開,滑片P移至b端時(shí),電源電壓U和燈L消耗的電功率P為 ()A.6 V,1.5 WB.6 V,0.75 WC.3 V,1.5 WD.3 V,0.75 W-10-【解析】 當(dāng)開關(guān)S閉合,滑片P移至a端時(shí),燈L與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),燈兩端電壓等于電源電壓,電流表測干路電流.小燈正常發(fā)光,說明小燈在額定電壓下工作,故可判斷,電源電壓為6 V,C、D兩項(xiàng)排除.經(jīng)過燈L的電流IL=0.5 A,則經(jīng)過滑動(dòng)變阻器的電流IR=I-IL=1.0 A-0.5 A=0.5A,則可判斷,滑動(dòng)變阻器最大電阻與燈L的電阻相【答案】 B -11-【變式訓(xùn)練1】 如圖18-3甲所示電路中的兩個(gè)電流表均為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里常用的電流表,見圖乙.閉合開關(guān)后,兩電流表的指針都正常偏轉(zhuǎn)且偏轉(zhuǎn)角度相同,此時(shí)燈L1和L2所消耗的電功率P1和P2的比值為 (A)A.4 1 B.1 4C.5 1 D.15-12-考點(diǎn)2測量小燈泡電功率【例2】 如圖18-4所示是某同學(xué)“測定小燈泡電功率”時(shí)連接的電路,小燈泡額定電壓為2.5 V,所用電源電壓恒為3 V.-13-(1)連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng),閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)移動(dòng)到端(選填“A”或“B”).(2)電路中,表連接不當(dāng),為減少讀數(shù)誤差必須改接到量程為.(3)該同學(xué)重新正確連接電路后,實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如上表所示.根據(jù)表中記錄可得小燈泡的額定功率為W,其亮度隨實(shí)際功率增加而.【解析】 (1)在連接電路時(shí),為保證電路安全,開關(guān)應(yīng)斷開;由圖知,滑動(dòng)變阻器接了下面右邊的接線柱B,所以在閉合開關(guān)前,滑片應(yīng)移至最左端,即A端,使其接入電路的阻值為最大阻值;(2)小燈泡額定電壓為2.5 V,所用電源電壓恒為3 V,為減小誤差,電壓表應(yīng)選擇03 V的量程;(3)由表格中數(shù)據(jù)知,當(dāng)電壓為2.5 V時(shí),電流為0.2 A,所以P額=UI=2.5 V0.2 A=0.5 W;分析表格中數(shù)據(jù)知,隨著電壓、電流值的增大,小燈泡的功率在增大,小燈泡變亮.【答案】 (1)斷開;A(2)電壓;03 V(3)0.5;變亮-14-【變式訓(xùn)練2】 在“測量小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)中,小燈泡的額定電壓為2.5 V,正常發(fā)光的電阻為10 .(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖18-5甲中實(shí)物電路連接完整.【答案】 如圖所示: -15-(2)連接好電路,閉合開關(guān),小燈泡發(fā)光,但電壓表示數(shù)為零,經(jīng)檢查,圖中a、b、c、d四根導(dǎo)線有一根斷了,則該導(dǎo)線是B(填寫字母).(3)排除故障后,閉合開關(guān),測量小電燈額定功率,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù),然后讀出另一電表示數(shù).當(dāng)小電燈正常發(fā)光時(shí),電流表的示數(shù)如圖乙所示,則小電燈的額定功率為0.6W.(4)在小電燈正常發(fā)光時(shí),再將滑片P向B端移動(dòng)到另一位置,則小電燈的實(shí)際功率小于(選填“大于”“小于”或“等于”)額定功率.-16-考點(diǎn)3電功、電熱及其應(yīng)用【例3】 一臺(tái)線圈電阻為0.3 的電動(dòng)機(jī),接在12 V的電源上時(shí),通過電動(dòng)機(jī)的電流為0.5 A,在2 min內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量是J,轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是J.【解析】 電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(0.5 A)20.3 260 s=9 J,電流做的功W=UIt=12 V0.5 A260 s=720 J,轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能W=W-Q=720 J-9 J=711 J.【點(diǎn)撥】 在純電阻電路中(電能只轉(zhuǎn)換為內(nèi)能)電熱等于電功,在非純電阻電路中電功大于電熱,此時(shí)不可用電功的兩個(gè)變形公式來求解電功.【答案】 9;711【變式訓(xùn)練3】 某導(dǎo)體的電阻是5 ,通過它的電流為0.2 A,10 s內(nèi)通過該導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量是2J,電熱器中的電飯鍋是利用電流的熱效應(yīng)制成的加熱設(shè)備.-17-一、測量小燈泡的電功率【例題】 (2017甘肅慶陽)在“測小燈泡額定電功率”的實(shí)驗(yàn)中,提供的器材有:電壓恒為4.5 V的電源,額定電壓為2.5 V的待測小燈泡,電阻約為10 ,電流表(00.6 A,03 A),電壓表(03 V,015 V),開關(guān)和導(dǎo)線若干.還有標(biāo)有“10 2 A”的滑動(dòng)變阻器A和標(biāo)有“5 1 A”的滑動(dòng)變阻器B.-18-(1)若小明設(shè)計(jì)電路如圖甲所示,請選擇合適的量程,并用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲的實(shí)驗(yàn)電路圖連接完整;(2)本實(shí)驗(yàn)選擇的滑動(dòng)變阻器是A(選填“A”或“B”);(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到某一位置時(shí),觀察到電壓表示數(shù)如圖乙所示,根據(jù)所選正確量程,其示數(shù)為2V;(4)為了測量小燈泡額定功率,此時(shí)應(yīng)該將變阻滑的滑片P向B(選填“A”或“B”)移動(dòng).當(dāng)電壓達(dá)到小燈泡額定電壓時(shí),小燈泡正常發(fā)光,電流表的示數(shù)如圖丙所示,則小燈泡的額定功率為0.5W.(5)小明綜合分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),燈泡越亮?xí)r燈絲的電阻越大,說明燈絲的電阻隨溫度的升高而增大.-19-二、探究“焦耳定律”【例題】 (2017山東省威海市)根據(jù)下列兩個(gè)實(shí)驗(yàn),回答相關(guān)問題:-20-(1)電流做功的過程是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,一般情況下電流做功的多少我們無法直接觀察出.小明同學(xué)為了“探究影響電流做功的因素”,設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn),“用電動(dòng)機(jī)提升物體”通過此實(shí)驗(yàn)可以較形象的比較出電流做功的多少.該實(shí)驗(yàn)是通過觀察物體被提升的高度比較電流在不同情況下做功多少的,此過程中是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左調(diào)節(jié)時(shí),電流表和電壓表的示數(shù)都變大,相同時(shí)間內(nèi)物體被吊起的高度也變大了,這說明當(dāng)時(shí)間相同時(shí),電壓越大,通過的電流越大,電流做功越多.-21-(2)實(shí)際生活中,用電器接通電源后,都伴有熱量的產(chǎn)生,小明在“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)”時(shí),采用了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置,其中a、b、c、d四個(gè)相同的容器密閉著等量空氣并與U形管緊密相連,實(shí)驗(yàn)前U形管兩端液面相平,將1、2和3、4導(dǎo)線分別接到電源兩端.在實(shí)驗(yàn)過程中,通過觀察U形管中液面高度的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少:圖甲所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系,圖乙所示的裝置是用來研究通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系,綜合分析圖甲乙兩裝置的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,可以得出的結(jié)論是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與通過導(dǎo)體的電流和電阻大小有關(guān),通過導(dǎo)體的電流越大,導(dǎo)體的電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多.-22-【練習(xí)題】1.(2017甘肅天水)某家庭電能表如圖所示.若該家庭單獨(dú)讓空調(diào)工作,測得1 min內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn),則空調(diào)消耗的電能為0.02kWh,空調(diào)的電功率是1 200W.-23-2.(2017湖北武漢)如圖所示是探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置.兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣,通電一段時(shí)間后,右側(cè)U形管中液面高度差比左側(cè)的大.下列說法正確的是 (C)A.左側(cè)容器中電阻絲的阻值比右側(cè)容器中的大B.該裝置用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系C.該裝置可以用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟通電時(shí)間的關(guān)系D.U形管中液面高度發(fā)生變化是因?yàn)閁形管中液體的熱脹冷縮造成的-24-3.(2017山西)小明同學(xué)在“測量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中,小燈泡的額定電壓為2.5 V,電源為兩節(jié)新干電池,滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20 1 A”字樣.(1)實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示,但電路連接不完整,請你用筆畫線代替導(dǎo)線,完成電路.-25-答案:如圖所示: -26-(2)小明將電路連好后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光很微弱,電流表、電壓表均有示數(shù),左右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,小燈泡亮度和兩表示數(shù)均不變,其原因可能是滑動(dòng)變阻器下面兩接線柱接入電路.(3)改正電路后,小明同學(xué)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器觀察到電壓表示數(shù)為2 V,為使小燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié).當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí),電流表示數(shù)如乙所示,該小燈泡的額定電功率為0.6W.-27-(4)小明依次測出了六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如表所示.請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙所示的坐標(biāo)紙上作出小燈泡的I-U圖象.(5)通過計(jì)算分析以上數(shù)據(jù),你還有什么新的發(fā)現(xiàn):小燈泡兩端的實(shí)際電壓越高,小燈泡的電功率越大,燈泡的發(fā)光越亮.(寫出一條即可)-28-1.(2017廣東)有“3 V0.75 W”的L1燈泡和“3 V1.5 W”的L2燈泡,如圖18-6甲所示,閉合開關(guān),L1燈泡和L2正常發(fā)光,則電路總電阻R=;如圖18-6乙所示,閉合開關(guān),L1燈正常發(fā)光,則電源2的電壓U=V;此時(shí)L2消耗的實(shí)際功率P=W(假設(shè)燈絲電阻不變).答案:44.50.375-29-2.(2017廣東)某校實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)智能供暖器,電路如圖18-7所示,電源兩端的電壓U為220 V,R1和R2是兩個(gè)供熱電阻絲,S1、S2是溫控開關(guān),工作過程如下:當(dāng)氣溫低于25 時(shí),S1、S2都閉合;當(dāng)氣溫等于或高于25 時(shí),S2斷開,此時(shí)電流表的不數(shù)為1 A,電阻絲R1的電功率為20 W(忽略溫度對電阻絲的影響),求:(1)電阻絲R2的阻值是多少?(2)當(dāng)氣溫低于25 時(shí),電路工作1.5 h消耗電能是多少千瓦時(shí)?-30-R2=R總-R1=220 -20 =200 . =2 420 W=2.42 kW,W=Pt=2.42 kW0.5 h=1.21 kWh. -31-3.(2016廣東)某家庭電能表如圖18-8所示.若該家庭單獨(dú)讓空調(diào)工作,測得1 min內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn),則空調(diào)消耗的電能為kWh,空調(diào)的電功率是W.答案:0.021 200-32-4.(2016廣東)如圖18-9所示是電阻甲和乙的I-U圖象.由圖可知:電阻乙的阻值為.若將電阻甲和乙并聯(lián)后接在電壓為6 V的電源兩端時(shí),則干路的總電阻為,總電功率為W.答案:63.759.6-33-5.(2014廣東)下列圖中“+”“-”分別表示電表的正、負(fù)接線柱,可以測量R消耗的電功率的電路圖是 (B)6.(2015梅州)小林做作業(yè)時(shí),電燈突然變暗,其原因可能是 (C)A.電燈的實(shí)際電壓變大B.電燈的額定電壓變小C.電燈的實(shí)際功率變小D.電燈的額定功率變小-34-7.(2014佛山)關(guān)于“12 V4 W”的小燈泡L1和“9 V3 W”的小燈泡L2,下列說法正確的是 (D)A.Ll和L2正常工作時(shí)的電阻一樣大B.Ll和L2串聯(lián)在一起使用時(shí),兩燈消耗的功率一樣多C.Ll和L2并聯(lián)在一起使用時(shí),兩燈消耗的功率一樣多D.L2串聯(lián)一個(gè)9 的電阻接在12 V電路中,也能正常發(fā)光8.(2014廣東)如圖18-10所示,電源電壓為12 V,燈泡上標(biāo)有“12 V12 W”.ae和bf是同種型號(hào)的電阻絲,每1 m的電阻絲均為0.5 ,其他導(dǎo)線電阻不計(jì).c、d兩點(diǎn)始終保持與電阻絲良好接觸,設(shè)ac與bd長度均為3 m,那么,小燈泡兩端電壓為9.6V.兩電阻絲在100 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為192J,當(dāng)c、d兩點(diǎn)向右移動(dòng)時(shí),燈泡的亮度將變暗.(設(shè)燈泡電阻絲不隨溫度而變化)-35-9.(2012廣東)有一種亮度可以調(diào)節(jié)的小臺(tái)燈,其電路如圖18-11甲.電源電壓為24 V,燈泡L的額定電壓為24 V,通過燈泡L的電流跟其兩端電壓的關(guān)系如圖乙.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),燈絲的電阻為60.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使燈泡的實(shí)際功率為3.6 W時(shí),燈泡兩端的電壓是12V,滑動(dòng)變阻器R連入電路的阻值是40.-36-10.(2015汕尾)如圖18-12所示,電能表的示數(shù)是520.3kWh;接在這種電能表上的用電器每消耗1 kWh電能,電能表上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2 000轉(zhuǎn).-37-11.(2013廣東)圖18-13甲是家用電吹風(fēng)的工作原理圖.電吹風(fēng)工作時(shí)可以吹出熱風(fēng),也可以吹出涼風(fēng).(1)要讓電吹風(fēng)工作時(shí)吹出熱風(fēng),它的開關(guān)應(yīng)置于圖甲中1(選填“1”“2”或“3”)位置,此時(shí)電風(fēng)扇與電熱絲的連接方式是并聯(lián).-38-(2)某次用該電吹風(fēng)將頭發(fā)吹干的過程中,電吹風(fēng)的功率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,則在該次吹干頭發(fā)過程中電吹風(fēng)消耗的總電能是13 200J.(3)電熱絲在工作時(shí)的電阻值是91.7(保留一位小數(shù))(4)使用幾年后,發(fā)現(xiàn)電熱絲變細(xì),則其電阻變大,它的實(shí)際功率將變小.-39-12.(2013廣東)小王做“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn).所用器材有:標(biāo)有“2.5 V”字樣、正常發(fā)光時(shí)阻值約為13 的完全相同的小燈泡兩個(gè),電壓恒為3 V的學(xué)生電源,標(biāo)有“20 ,1 A”的滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)及導(dǎo)線若干.-40-(1)圖18-14甲是實(shí)驗(yàn)電路圖,圖乙是他的實(shí)物連接圖,接線過程中有一處連接錯(cuò)誤,請?jiān)阱e(cuò)誤的接線上打“”并用筆畫線代替導(dǎo)線進(jìn)行改正,要求改正后滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大.【答案】 如右圖所示:(2)小王在實(shí)驗(yàn)之前檢查儀表時(shí)發(fā)現(xiàn):電流表有電流通過時(shí)能自由偏轉(zhuǎn);電流表未接入電路時(shí),電流表指針如圖丙所示,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電流表使用前沒有將指針調(diào)到零刻度處.-41-(3)按電路圖正確連接后,閉合開關(guān),燈不亮,電壓表示數(shù)接近電源電壓,電流表無示數(shù).造成這種現(xiàn)象的原因可能是C(填正確選項(xiàng)前的字母)A.滑動(dòng)變阻器斷路B.開關(guān)接觸不良C.小燈泡與燈座接觸不良D.電流表斷路(4)排除故障后,閉合開關(guān),改變滑動(dòng)變阻器滑片位置,將電壓表和電流表的示數(shù)填入下表中.從表中可知小燈泡的額定功率為0.5W.-42-(5)若將兩個(gè)小燈泡串聯(lián)后直接接在3 V電源的兩端,兩燈消耗的總電功率為0.48W.-43-13.(2015廣東)用圖18-15所示的裝置做“探究電流相同時(shí),通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).(甲、乙是完全相同的密閉容器.閉合開關(guān)前,A、B兩U形管內(nèi)液面相平)(1)由于電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量,因此在實(shí)驗(yàn)中是通過觀察U形管中液面的高度差來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化,這里采用了轉(zhuǎn)換法的探究方法.(2)通過對比觀察,乙(選填“甲”或“乙”)容器中導(dǎo)體的電阻產(chǎn)生的熱量較多.由此可知,在電流強(qiáng)度和通電時(shí)間相同時(shí),電阻越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多.-44-14.(2014廣東)如圖18-16是家用電熱壺及銘牌,假設(shè)電熱壺電阻絲電阻不變,水的比熱容c水=4.2103 J/(kg),水的密度水=1.0103 kg/m3.求:(1)電熱壺電阻絲的電阻.(2)不考慮熱損失,電熱壺正常工作時(shí),把1 L水從20 加熱到100 所需要的時(shí)間.(3)當(dāng)電壓為198 V時(shí),電熱壺的實(shí)際功率.答案:(1)48.4 (2)336 s(3)810 W