初中物理人教版九年級全冊第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律 全國優(yōu)質(zhì)課一等獎

第4節(jié)焦耳定律課時導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．能通過實例，認識電流的熱效應(yīng)。

2．能在實驗的基礎(chǔ)上得出電熱的大小與電流、電阻和通電時間有關(guān)，知道焦耳定律。

3．會用焦耳定律進行計算，會利用焦耳定律解釋生活中電熱利用與防治。重點:研究電熱與電流、電阻和通電時間的關(guān)系難點：研究電熱與電流的關(guān)系的設(shè)計【自主學(xué)習(xí)】電流的熱效應(yīng)1.觀察課本P99圖，這些用電器工作時有什么共同特點？答案：這些用電器工作時都是把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。2、電流工作時,可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。溫馨提示：電流通過導(dǎo)體一般都發(fā)熱，電流的熱效應(yīng)是普遍存在的現(xiàn)象。二、電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)

1、觀察課本P99圖中的電爐，導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，導(dǎo)線中的電流和電阻絲中的電流相等，導(dǎo)線的電阻小于電阻線的電阻，我們看到電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線并不很熱，說明電流產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)。2、猜想與假設(shè)：根據(jù)生活經(jīng)驗可知,通電導(dǎo)體放出的熱量可能與通電時間、電阻大小、電流有關(guān)。3.主要實驗方法：控制變量法。4、閱讀課本P99演示，實驗中怎樣顯示導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少?答案：U形管中液面的高度差.5.實驗設(shè)計及分析：(1)探究導(dǎo)體通電時產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系.①思路：需控制電流、通電時間相同,改變電阻。②實驗裝置：如課本P99圖所示,將兩個密閉容器中的電阻絲串聯(lián)接到電源兩端，目的是使通過兩電阻絲的電流相等。③現(xiàn)象及分析：通電一段時間后,右側(cè)U形管中液面的高度差較大,這說明在電流、通電時間相同時,電阻越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。(2)探究導(dǎo)體通電時產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系①思路：需控制電阻、通電時間相同,改變電流。②實驗裝置：如課本圖所示,兩個密閉容器中的電阻一樣大,在其中一個容器的外部,將一個電阻與這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián),把該裝置連接到電源兩端，目的是使通過兩電阻絲的電流不相等。③現(xiàn)象及分析：通電一段時間后,左側(cè)U形管中液面的高度差較大,這說明在電阻、通電時間相同時,電流越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。(3)探究導(dǎo)體通電時產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系①思路：需控制電流、電阻相同,改變通電時間。②分析：在以上實驗中發(fā)現(xiàn),以任一密閉容器中的電阻絲為研究對象,通電時間越長,跟該容器相連的U形管中液面的高度差越大,說明電阻絲產(chǎn)生的熱量越多。三、焦耳定律1.填一填：(1)實驗表明,電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量,跟電流的平方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時間成正比,這個規(guī)律就叫做焦耳定律。(2)如果用Q表示電流流過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量,I表示導(dǎo)體中的電流,R表示導(dǎo)體的電阻,t表示通電時間,那么焦耳定律用公式表示為Q=I2Rt。(3)上式中I的單位是A,R的單位是Ω,t的單位是s,Q的單位是J。2.練一練：小吳同學(xué)自制了一個簡易的“電熱驅(qū)蚊器”,發(fā)熱元件是一個阻值為×104Ω的電阻。當(dāng)發(fā)熱元件兩端的電壓為220V時,通電100s產(chǎn)生的熱量為484J.溫馨提示：電流I、電阻R和時間t三個物理量中，電流I對熱量Q的影響最大。四、電熱的利用和防止閱讀課本P101最后兩段，回答下列問題：1、除了課本提到的一些利用電熱的例子外，你還知道的相關(guān)的用電器還有電爐、電熱毯、電烘箱、電吹風(fēng)等。2、分析為什么要防止電熱的危害?哪些用電器采取了散熱措施?它們是怎樣散熱的?答案：用電器中通過電流時產(chǎn)生的熱,會使導(dǎo)體的溫度升高,使用電器不能正常工作,并且使絕緣材料迅速老化,造成危害。因此在制作和使用電器時要采取有效措施進行散熱,以防止電熱造成的危害。如電視機和電腦的散熱窗都是為了防止電熱的危害。【合作交流】1.電熱與電功在大小上有什么關(guān)系?【點撥】可以從電功是消耗電能多少的，電熱是產(chǎn)生熱量多少的來理解。答案：電流通過導(dǎo)體時,如果電流所做的功全部用來產(chǎn)生熱量,則W=Q;如果電流所做的功只有一部分用來產(chǎn)生熱量,則W>Q。2、如果電流所做的功全部用來產(chǎn)生熱量,你能推導(dǎo)出計算熱量的其他公式嗎?【點撥】焦耳定律的公式和歐姆定律相結(jié)合推導(dǎo)。答案：3、額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事？【點撥】思考這一問題時，注意前提條件，什么量是不變的，什么量改變了。答案：這兩種情況下有不同的變量，前者是在電壓一定時，電阻越小，電流越大，電熱與電流是平方的關(guān)系，所以電流對電熱影響較大。后者的前提是在電流一定時，電阻越大，電熱越多?！拘Ч故尽?.下列用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是(B)A.電視機B.電熱毯C.電風(fēng)扇 D.電腦2、關(guān)于電熱的利用，下列說法中錯誤的是（A）

A．電熱對我們來說總是有利的

B．電視機、收音機上開小孔是為了散熱

C．電飯鍋是利用電流熱效應(yīng)來工作的

D．梅雨季節(jié)可用電熱給電視機驅(qū)潮3、在探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)時，采用了如圖所示的實驗裝置。這是用來探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與（B）A.導(dǎo)體的電阻的關(guān)系B.通過導(dǎo)體的電流的關(guān)系C.導(dǎo)體長度的關(guān)系D.通電時間的關(guān)系4、電熱絲R1、R2串聯(lián)起來,接在電路中(如圖所示)。若R1>R2,則先被點燃的火柴是(A)A.電熱絲R1上的火柴B.電熱絲R2上的火柴C.兩電熱絲上的火柴同時被點燃D.無法確定5、一根60Ω的電阻絲接在36V的電源上,通過它的電流為A,在5min內(nèi)共產(chǎn)生6480J的熱量。6、用如圖所示的實驗裝置探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”。(1)實驗中通過觀察“U”形管中液面的高度差來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。(2)為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少,甲、乙兩透明容器中要裝入質(zhì)量相同的空氣。(3)為達到實驗?zāi)康?選用的兩電阻絲的阻值不能相同。(4)實驗結(jié)論是在電流、通電時間一定時,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多。7、如圖所示,電源電壓為12V,且保持不變,當(dāng)只閉合開關(guān)S1時,電流表的示數(shù)是1A,開關(guān)S1、S2同時閉合時,電流表的示數(shù)為。求：(1)R1電阻的大小。(2)R2消耗的電功率是多少?(3)S1、S2同時閉合時,通電10s電路中產(chǎn)生的熱量是多少?答案：(1)12Ω(2)6W(3)180J【助你學(xué)習(xí)】1、探究電熱與哪些因素有關(guān)的實驗，利用了轉(zhuǎn)換法和控制變量法。(1)轉(zhuǎn)換法：通過溫度計變化的示數(shù)判斷放出熱量的多少。(2)控制變量法：①探究與電流的關(guān)系：在一根電熱絲旁并聯(lián)另一根電阻絲。②探究與電阻的關(guān)系：將兩個不同的電熱絲串聯(lián)連接。③探究與通電時間的關(guān)系：用同一個電路,改變加熱時間。2、焦耳定律的理解和應(yīng)用(1)公式的應(yīng)用：應(yīng)用公式電熱(焦耳定律)適用范圍基本公式Q=I2Rt普遍適用導(dǎo)出公式Q=UIt僅適用于純電阻電路W=Q(2)串、并聯(lián)電路中電流產(chǎn)生熱量的分配：①串聯(lián)電路中,各處的電流都相等,各電阻的通電時間也相等,所以電流通過各電阻所產(chǎn)生的熱量與其電阻成正比。即Q1∶Q2=R1∶R2。②在并聯(lián)電路中,各電阻兩端電壓相等,各電阻的通電時間也相等,所以電流通過各電阻所產(chǎn)生的熱量與其電阻成反比,即Q1∶Q2=R2∶R1。知識擂臺【課時達標(biāo)】選題測控表知識點題號探究電熱與哪些因素有關(guān)1、2、3、9、10焦耳定律的應(yīng)用4、5、6、7、8、11、121.一臺“220V

60W”的電風(fēng)扇、一盞“36V

60W”的白熾燈和一只“110V

60W”的電熱器各自在額定電壓下工作，比較它們相同通電時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是(

B

)A．電風(fēng)扇最多

B．電熱器最多

C．白熾燈最多

D．三者一樣多解析：電流做功的過程是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，不同的用電器電能轉(zhuǎn)化的結(jié)果不一定相同。電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，少量的轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電熱器把消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；白熾燈把電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能。它們的額定功率相同，正常工作相同時間，消耗的電能相同，所以電熱器產(chǎn)生的熱量最多。2．下面實驗是研究電熱與電流關(guān)系的是（

C）A．把兩段不同的電熱絲串聯(lián)后，分別放在質(zhì)量和初溫均相同的煤油瓶中，通電后，比較油瓶中的煤油上升的溫度

B．把兩根相同的電熱絲放在質(zhì)量和初溫相同的煤油中，通過相同的電流，通電時間不同，比較煤油瓶中的煤油上升的溫度

C．把兩根相同的電熱絲放在質(zhì)量和初溫相同的煤油瓶中，分別通過不同的電流，通電時間相同，比較煤油瓶中的煤油上升的溫度

D．把兩根不同的電熱絲并聯(lián)，分別放在質(zhì)量和初溫相同的煤油瓶中，通電時間相同，比較煤油瓶中的煤油上升的溫度

解析：由焦耳定律可知，電熱與電流、電阻和通電時間都有關(guān)，要研究電熱與電流的關(guān)系，要控制電流和通電時間相同。所以要選擇兩根阻值相同的電阻絲，通電時間相同，但電流不能相同。電流做功放熱的多少無法直接看出，我們通過加熱物體，在研究時比較煤油溫度升高的多少來比較放出熱量的多少。

3、如圖所示是研究電流熱效應(yīng)的部分實驗電路,甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值。比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U甲、U乙以及它們在相同時間內(nèi)分別產(chǎn)生的熱量Q甲、Q乙的大小,下面關(guān)系中正確的是(C)甲乙甲=U乙,Q甲=Q乙 甲<U乙,Q甲>Q乙甲<U乙,Q甲<Q乙 甲>U乙,Q甲<Q乙【解析】由題意知R甲<R乙,由于兩電阻絲串聯(lián),則流過它們的電流I相等,U甲=IR甲,U乙=IR乙,Q甲=I2R甲t,Q乙=I2R乙t,所以有U甲<U乙,Q甲<Q乙。故選C。4、某電爐絲電阻為100Ω,通電10s產(chǎn)生熱量4×103J,則通過電爐絲的電流是(A)A.2A B.4A C.20A D【解析】因為Q=I2Rt,所以電流I=QRt=4×105、電爐絲斷了,去掉15后,仍然接在原來的電源兩端,則在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與原來產(chǎn)生的熱量之比為(A∶4 ∶5∶1 ∶5【解析】由于導(dǎo)體的電阻與長度成正比,所以電爐絲去掉15后其電阻變?yōu)樵瓉淼?5,由電熱公式Q=U26、(2023鹽城實驗學(xué)校月考)如圖是某家用電熱器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)示意圖,其中R1、R2為加熱電阻絲(R1>R2)。電阻絲有四種連接方式可使電熱器提供不同的發(fā)熱功率,其中發(fā)熱功率最大的連接方式是(D)【解析】本題共有4種連接方式,四個擋位,分別是電路中只有R1工作、電路中只有R2工作、兩電阻絲串聯(lián)、兩電阻絲并聯(lián)。兩電阻絲串聯(lián)時,功率最小;兩電阻絲并聯(lián)時,功率最大。D項為兩電阻絲并聯(lián),故選D。7、某暖手寶的部分性能指標(biāo)如表,當(dāng)袋內(nèi)的水原來溫度是20℃時,在額定電壓下加熱至指示燈熄滅,此過程水吸收的熱量是×105J;若加熱過程所需要的時間為210s,不計熱損失,則加熱電阻為Ω。[水的比熱容為×103J/(kg·℃額定電壓加熱電阻袋內(nèi)充水自動斷電溫度220V1L70℃【解析】水的體積V=1L=1×10-3m3,水的質(zhì)量m=ρV=×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,Q吸=cmΔt=×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=×105J;由于不計熱損失,有W=Q吸,則暖手寶的功率P=W8、某電飯鍋內(nèi)有R0=44Ω、R=2156Ω的兩根電熱絲,將它們接入電路。如圖,當(dāng)S分別置于“1”擋和“2”擋時,1擋是保溫狀態(tài),當(dāng)S接“2”擋時,電路中的電流大小是5A,通電100s電路產(chǎn)生的熱量是×105【解析】電源電壓220V保持不變,當(dāng)開關(guān)接1時,兩電阻串聯(lián),電路電阻很大,根據(jù)歐姆定律可知,電流很小,根據(jù)P=UI,可知電路功率較小,為保溫狀態(tài);當(dāng)開關(guān)接2時,電阻R被短路,且R0的阻值較小,則電路中電流較大,實際功率較大,為加熱狀態(tài);當(dāng)接2時,根據(jù)歐姆定律可以計算電路中電流的大小I=UR=220V44Ω=5A,根據(jù)電熱公式可以計算電路中產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(5A)2×44Ω×100s=×9、(2023岳陽古培中學(xué)一摸)用如圖所示的實驗裝置探究“電流相同時，通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”（圖中甲、乙是完全相同的密閉容器，實驗前，A、B兩“U”形管內(nèi)液面是相平的）．（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整．（2）電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，因此，在這個實驗中是通過觀察“U”形管中液面的來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化．通過對比觀察，你認為（選填“甲”或“乙”）容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多．由此可知：在電流相同、通電時間相同的情況下，越大，電流產(chǎn)生的熱量越多．（3）當(dāng)密閉容器中的空氣溫度升高時，空氣的內(nèi)能將會（選填“變大”或“變小”或“不變”）．（4）根據(jù)你得出的結(jié)論，簡要解釋：電爐工作時，電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱，這是為什么？【解析】（1）將兩電阻串聯(lián)接入電路中，如圖；（2）實驗中是通過觀察“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．由圖知，B液柱的液面較高，可知乙容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多．由此可知：在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；（3）當(dāng)密閉容器中的空氣溫度升高時，空氣的內(nèi)能將會變大；（4）電爐絲與導(dǎo)線是串聯(lián)的，電流和通電時間相等，根據(jù)Q=I2Rt，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，電爐絲的電阻遠大于導(dǎo)線的電阻，所以在相同的時間內(nèi)，電爐絲產(chǎn)生的熱量較多，電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．【答案】（1）見圖（2）高度差乙電阻（3）變大（4）電爐絲與導(dǎo)線是串聯(lián)的，電流和通電時間相等，而電爐絲的電阻較大，產(chǎn)生的熱量較多，所以電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱10、(2023邵陽黃亭中學(xué)段考)電流通過導(dǎo)體時導(dǎo)體會發(fā)熱,這種現(xiàn)象叫作電流的熱效應(yīng)。常見的白熾燈就是利用這一原理工作的。圖甲所示為小麗、小軍、小梅三位同學(xué)與老師討論這一現(xiàn)象時的情景。(1)圖甲中,小軍發(fā)表的觀點應(yīng)用到的物理知識是__影響電阻大小的因素__。根據(jù)小梅同學(xué)的猜想,他們討論形成了一個問題：電流一定時,導(dǎo)體在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與它的電阻有什么關(guān)系?于是,小麗和小梅從實驗室找來了煤油、兩只規(guī)格相同(帶有密封塞)的燒瓶、兩根兩端開口的細玻璃管、兩根阻值不同的鎳鉻合金絲等器材,并組裝出圖乙所示的實驗裝置。(2)在小麗和小梅的實驗裝置中,是通過_玻璃管中液柱上升的高度__來反映電流在一定時間內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少的。(3)小軍看了小麗和小梅的實驗裝置后認為,用溫度計代替兩端開口的細玻璃管,實驗效果會更好。于是,他們拆除了密封塞和玻璃管,將合適的溫度計懸掛在適當(dāng)?shù)奈恢?然后開始實驗。在上述改進中,他們遺漏的一個重要操作是_倒出一些煤油,并使燒瓶內(nèi)煤油質(zhì)量相等___?！窘馕觥?1)圖甲中,小軍發(fā)表的觀點應(yīng)用到的物理知識是影響電阻大小的因素；(2)在小麗和小梅的實驗裝置中,電流在一定時間內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少是通過玻璃管中液柱上升的高度來反映的；(3)使用溫度計比使用玻璃管效果更好,但是實驗始終沒有說明兩個燒瓶中應(yīng)當(dāng)使用的煤油的質(zhì)量相等,這顯然是不妥當(dāng)?shù)摹?1、如圖,電動機M的線圈電阻為Ω。當(dāng)S斷開時,電流表讀數(shù)為1A;當(dāng)S閉合時,電流表讀數(shù)為3A。問：(1)電阻R為多大?(2)電動機的機械功率為多大?(3)電動機工作2min,電動機線圈產(chǎn)生了多少熱量?【解析】(1)當(dāng)S斷開時,只有R連入電路中,則R=UIR=(2)電動機與電阻R并聯(lián),當(dāng)S閉合時,通過電阻R的電流仍為1A,則通過電動機的電流為I動=I總-IR=3A-1A=2A,則P電=UI=10V×2A=20W,P熱=I2R=(2A)2×電動機將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能,因此P機械=P電-P熱=20W-2W=18W(3)由焦耳定律可得Q=I2Rt=(2A)2×Ω×2×60s=240J【答案】(1)10Ω(2)18W(3)240J12、某品牌家用電熨斗的電路如圖甲所示,額定電壓為220V、最大功率為440W,發(fā)熱部分由調(diào)溫電阻R和定值電阻R0組成,調(diào)溫電阻R是可變電阻,其最大阻值為110Ω。電阻值均不受溫度影響。(1)定值電阻R0的阻值是多大?(2)該電熨斗工作時的最小功率多大?此時通過電路的電流是多大?(3)假設(shè)電熨斗每秒鐘散發(fā)的熱量Q跟電熨斗溫度t的關(guān)系如圖乙所示,請分析得出電熨斗工作時溫度的調(diào)節(jié)范圍?！窘馕觥?1)當(dāng)調(diào)溫電阻R=0時,電熨斗的電功率最大,根據(jù)P=U2R可得：R0=U2P=(220V)2440W=110Ω;(2)當(dāng)調(diào)溫電阻R=110Ω時,電熨斗的電功率最小,此時通過電路的電流：I=UR+R0【答案】(1)110Ω(2)220W1A(3)90～200℃【對接中考】選題測控表本節(jié)中考?？贾R點考查角度題號探究電熱與哪些因素有關(guān)(1)如何利用控制變量法設(shè)計實驗；（2）如何運用轉(zhuǎn)換法判斷電熱的多少；（3）實驗結(jié)論。1焦耳定律的應(yīng)用（1）計算電熱；（2）解釋電熱現(xiàn)象2、31、(2023廣西)解析：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系時，要控制電流和通電時間相同，A對B錯；在甲圖中，由于鎳鉻合金絲的電阻大于銅絲的電阻，電流通過鎳鉻合金絲產(chǎn)生的熱量就多，過一段時間，溫度計的示數(shù)高，C錯；在乙圖中，相同時間內(nèi)，電流越大，鎳鉻合金絲產(chǎn)生的熱量就越多，溫度計的示數(shù)升得越高，D正確。2、（2023巴彥淖爾）3、（2023昆明）在如圖所示的電路中，電源電壓不變，R1=3Ω，R2=6Ω。(1)當(dāng)Sl、S3斷開，S2閉合時，電流表示數(shù)為1A，求電源電壓。（2）當(dāng)Sl、S3閉合，S2斷開時，求：電路中的總功率和通電1min，電阻R1產(chǎn)生的熱量。答案：（1）9V(2)1620J小專題［電學(xué)綜合計算］專項集訓(xùn)考查角度：(1)電流、電壓、電阻、電功（電熱）和電功率的綜合判斷和計算；（2）與圖像聯(lián)系的相關(guān)計算；（3）與力、熱聯(lián)系的相關(guān)計算。類型一比較燈泡亮暗問題1、標(biāo)有“6V6W”,“3V3W”的燈L1和燈L2(假設(shè)燈絲電阻不變),若將它們并聯(lián)接在某電源上,兩燈都發(fā)光,下列說法正確的是(C)A.燈L1比燈L2亮B.燈L1、L2的實際功率之比為2∶1C.電源電壓為3V時,燈L2正常發(fā)光D.電源電壓為9V時,燈L1、L2都正常發(fā)光【解析】兩燈泡的額定電流:I1=P1/U1=6W/6V=1A,I2=P2/U2=3W/3V=1A;兩燈泡的電阻:R1=U1/I1=6V/1A=6Ω,R2=U2/I2=3V/1A=3Ω;因為并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,所以根據(jù)P=U2R可知,P1∶P2=R2∶R1=3Ω∶6Ω=1∶2,故B不正確;L2燈泡的實際功率比L1燈泡大,燈泡L2比燈泡L1亮,故A不正確;電源電壓為3V時,兩燈泡兩端的電壓均為3V,此時燈L解題思路：(1)燈泡正常發(fā)光U實=U額；P實=P額，額定功率大的燈泡亮(2)燈泡不正常發(fā)光(額定電壓相同)①兩燈泡串聯(lián)②兩燈泡并聯(lián)③額定電壓、額定功率都不同的燈泡,比較實際功率，比較亮度.P額=U額2R，R=U額2PP實=U實U額2·P額，P類型二與圖象有關(guān)的電功率計算2、（2023煙臺）小明家買了一臺全自動豆?jié){機，其部分技術(shù)參數(shù)如下表，豆?jié){機的核心部件是機頭，它的中間部位是一個帶動刀片旋轉(zhuǎn)的電動機，用來將原料粉碎打漿，外部是一個環(huán)狀加熱管（電熱絲），用來對豆?jié){加熱（如圖甲是豆?jié){機的機械結(jié)構(gòu)圖）．制作豆?jié){的過程是加熱-打漿-加熱-打漿-加熱，加熱和打漿交替進行．圖乙是該豆?jié){機做好一次豆?jié){的p-t圖象，請根據(jù)以上信息解答下列問題：（1）豆?jié){機正常打漿時，通過電動機電流是多少？（2）豆?jié){機正常工作時，加熱管電阻絲的阻值是多少？（3）豆?jié){機做好一次豆?jié){，消耗的總電能是多少？解析：（1）由P=UI可得，豆?jié){機正常打漿時的電流：（3）由乙圖可知：加熱時間t1=9min=540s，電動機工作時間t2=2min=120s，

加熱消耗的電能：W1=P1t1=1210W×540s=×105J，

電動機工作消耗的電能：W2=P2t2=110W×120s=×104J，

豆?jié){機正常工作做一次豆?jié){總共消耗的電能：

W=W1+W2=×105J+×104J=×105J．

【答案】（1）（2）40Ω（3）×105J解題思路：（１）看橫縱軸代表的物理量及單位；（２）觀察線、分析圖像的變化趨勢或規(guī)律，弄清圖像所表達的物理意義；（３）找特殊點，挖掘“起點、終點、交點（與ｘ、ｙ軸或圖像間的交點）、拐點”等，判斷各點隱含了什么條件或物理規(guī)律；（４）根據(jù)圖像計算時應(yīng)在圖像上取一點，然后在橫軸和縱軸上找出對應(yīng)的數(shù)值，最后根據(jù)有關(guān)公式求解．類型三動態(tài)電路有關(guān)電功率的計算3、如圖所示,電源電壓保持不變,小燈泡L標(biāo)有“6V3W”的字樣,滑動變阻器R1的阻值變化范圍為0~200Ω,定值電阻R2的阻值為10Ω.(燈絲的電阻不隨溫度變化)(1)小燈泡L的阻值為多少?(2)當(dāng)S、S1和S2都閉合,滑動變阻器的滑片滑到a端時,小燈泡L剛好正常發(fā)光,此時電流表的示數(shù)為多少?(3)當(dāng)滑動變阻器的滑片滑到b端,并保證電流表有示數(shù)時,開關(guān)應(yīng)怎樣閉合或斷開才能使電路的總功率最小,該最小功率為多少?【解析】(1)由公式P=UI=U2R=U2P=(2)因為電流表測干路電流,所以其示數(shù)為I=I1+I2=UR+UR2=6V12(3)因為小燈泡的電阻比R2的阻值大,所以開關(guān)S1閉合,S2斷開時電路的總功率最小,該最小功率為P=U2R串=【答案】(1)12Ω(2)1.1A(3)W解題思路：(1)步驟:①仔細審題,畫等效電路;②在等效電路上標(biāo)出已知量和要求的量;③區(qū)分連接方式,建立聯(lián)系,尋求公式求解.(2)動態(tài)變化:①開關(guān)斷開,與它串聯(lián)元件不能工作;②開關(guān)閉合,注意是否出現(xiàn)短路,若短路,與開關(guān)并聯(lián)的元件都不工作;③滑動變阻器的滑片移至最小端,等同于導(dǎo)線.(3)注意:“串聯(lián)”、“并聯(lián)”、“電器正常工作”等關(guān)鍵詞.類型四多“擋位”用電器的問題4、如下表及圖所示,是某電熱飲水機說明書的一些數(shù)據(jù)和電路原理圖,該電熱飲水機有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機內(nèi)的溫控開關(guān)S0控制).求:熱水箱容量1L加熱時功率500W額定電壓220V保溫時功率50W(1)當(dāng)開關(guān)S閉合,開關(guān)S0斷開時,飲水機的功率是多大?(2)保溫電阻R2的阻值是多少?(3)電阻R1的阻值是多少?【解析】(1)只閉合開關(guān)S時,電路中只有R2工作,電路中的功率較小,為保溫功率:P保=50W.(2)R2=U2P2(3)加熱時S、S0全閉合,此時R1與R2并聯(lián)P1=P加-P保=500W-50W=450W,R1=U2P1=(【答案】(1)50W(2)968Ω(3)108Ω解題思路：(1)電熱器具有“高溫擋”和“低溫擋”.據(jù)P=U2(2)兩擋位的控制開關(guān)①短路式:如圖(甲)所示,當(dāng)開關(guān)閉合時,有一個電阻被短路,只有一個電阻工作,此時為高溫擋;開關(guān)斷開時,兩電阻串聯(lián),電阻增大,電熱器的功率減小,此時為低溫擋.②單刀雙擲式:主要工作電阻放在干路上,一支路用導(dǎo)線,另一支路用附加電阻,如圖(乙)所示.當(dāng)開關(guān)擲向?qū)Ь€支路時,只有主電阻工作,此時為高溫擋;當(dāng)開關(guān)擲向附加電阻所在支路時,兩電阻串聯(lián),為低溫擋.③多擋問題:兩個電阻串聯(lián)時為低溫擋,單獨使用一個電阻時為中溫擋,兩電阻并聯(lián)時為高溫擋.類型五力、熱、電綜合計算5、圖(甲)為某型號電子秤,其原理結(jié)構(gòu)如圖(乙)所示.R0為定值電阻,R是壓敏電阻,其阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖(丙)所示.改寫電壓表(量程為3V)的表盤數(shù)值后可直接讀出所稱量物體的質(zhì)量,設(shè)踏板的質(zhì)量為5kg,電源電壓保持9V不變,g取10N/kg.(1)空載時,電壓表的示數(shù)為1V,求R0的阻值.(2)該電子秤的量程是多大?(3)如果保持電子秤結(jié)構(gòu)和電壓表量程不變,只在電路中增加一個電阻,使電子秤的量程變?yōu)?10kg,計算說明應(yīng)使用多大的電阻?如何連接?【解析】(1)空載時,踏板對壓敏電阻的壓力F=G=mg=50N,對應(yīng)阻值為240Ω,此時R與R0串聯(lián),電壓表測R0兩端的電壓,示數(shù)為1V,則R兩端的電壓為9V-1V=8V,又8VR=1V(2)由于電壓表的量程是3V,則R上的最小電壓為9V-3V=6V,其對應(yīng)的電阻值R=2R0=60Ω,由(丙)圖阻值隨壓力的變化關(guān)系可查,60Ω對應(yīng)的壓力為950N,且F=G踏板+G物,故G物=F-G踏板=950N-50N=900N,故電子秤的量程為m=G物g=900N(3)若電子秤的量程變?yōu)?10kg,則此時壓敏電阻受到的壓力F'=G踏板+G'物=50N+1100N=1150N,則其對應(yīng)的電阻值為20Ω,由于電路中的電流為I=3V30Ω=0.1A,故壓敏電阻分得的電壓為UR=I·R'=0.1A×20Ω=2V,而電源電壓為9V,故需串聯(lián)一個電阻R分分得9V-2V-3V=4V的電壓,且4VR【答案】(1)30Ω(2)90kg(3)應(yīng)串聯(lián)接入一個40Ω的電阻6、十二五期間,太陽能汽車是我國重點發(fā)展項目,余麗同學(xué)通過查閱資料得知:某品牌的太陽能輔助混合動力汽車,滿載時全車最大質(zhì)量是1800kg,太陽能電池板11.5m2,太陽能電池板向電池充電平均每平方米可提供200W的電功率.該車以72km/h的速度勻速行駛時所受的平均阻力是車重的(1)汽車滿載時,在平直的路面上以72km/h的速度勻速行駛時牽引力是多少牛?(2)若昆山年平均日照時間約為×103小時,在昆山,這種汽車一年能將多少焦的太陽能轉(zhuǎn)化為電能?(3)若汽油的熱值為×107J/kg,該汽車在昆山一年從陽光轉(zhuǎn)化的能量相當(dāng)于燃燒多少千克汽油的能量?(4)假設(shè)電池組輸出的電功率等于該車牽動汽車的機械功率,該車滿載時在平直路面上以72km/h的速度勻速行駛時,蓄電池組工作電流為多少安培?解析:(1)汽車受到的重力是G=mg=1800kg×10N/kg=18000N;勻速前進時牽引力等于阻力,所以牽引力為F牽=f阻=×18000N=2700N.(2)這種汽車一年獲得的電能是W=Pt=11.5m2×200W/m2××103×=6×1010J.(3)由公式Q=mq得需要的汽油質(zhì)量是m=Qq=1.821(4)蓄電池的功率等于汽車的功率為P電池=P=Wt=Fst=Fv=2700N×=54000W.蓄電池工作時的電流為I=P電池U=54答案:(1)2700N(2)6×1010J(3)396kg(4)120A解題思路：力、熱、電綜合的聯(lián)系紐帶和解決關(guān)鍵(1)聯(lián)系:能量的轉(zhuǎn)化(2)關(guān)鍵是分清有用能量和總能量,具體如下①熱、力綜合:代表是熱機類交通工具,效率公式η=W有Q=Pt②電、熱綜合:代表是電熱水器,效率公式η=Q吸W③電、力綜合:代表是電動機,效率公式η=W有W=Fs④熱、力、電綜合:代表是發(fā)電機,效率公式η=W有Q=第十八章單元過關(guān)與測試（40分鐘滿分100分）選題測控表電功1、11、13電功率2、4、5、6、7、8、9、10、12、14、15、16、20測量電功率17焦耳定律3、18、19一、選擇題(本大題共10小題,每小題3分,共30分)1.小明同學(xué)在家中拍到一張電能表照片，如圖所示，他仔細觀察照片后，得到下列四個結(jié)論，你認為正確的是（B）A．電能表的額定功率為2500WB．電能表的額定電流為5AC．拍照片時，小明家已消耗的電能為9316kW·hD．拍照片時，小明家已消耗的電能為J【解析】此電能表的額定電壓為220V，額定電流為5A,故電能表的額定功率為1100W，電能表上表盤顯示的示數(shù)表示電能表已經(jīng)消耗的電能，且最后一位代表小數(shù)位，故拍照片時，小明家已消耗電能kW·h，故B對.2.下列家用電器中，功率約1kW的是（A）A.空調(diào)B.臺燈C.洗衣機D.電風(fēng)扇【解析】了解常用家用電器的電功率值是解決本題的關(guān)鍵.一般空調(diào)機的電功率為800～1300W，家用臺燈的電功率一般為25W，洗衣機的電功率一般為400W左右，電風(fēng)扇的電功率一般為40W左右，故選A.3、一只標(biāo)有“220V40W”字樣的電烙鐵正常工作時，1min產(chǎn)生的熱量為（C）A．40JB．240JC．2400JD．24J【解析】電烙鐵工作時，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)W=Pt=40W×60s=2400J，所以電烙鐵正常工作時，1min產(chǎn)生的熱量為2400J.4.將標(biāo)有“６V３W”的小燈泡連接在電路中時，通過其中的電流為A，這時小燈泡的實際功率P實與額定功率P額之間關(guān)系正確的是（B）實＞P額實＜P額實＝P額D.無法確定【解析】當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，小燈泡的電流I==A.而實際電流小于額定電流，故實際功率小于額定功率.5.如圖為小科設(shè)計的遮光感煙探測器部分工作原理圖，在一個外部光線無法進入的煙室中，裝有一個激光發(fā)生器及帶有一感光電阻(R0)的電路，R為定值電阻，電源電壓恒定.當(dāng)煙霧進入煙室后，激光被煙霧遮擋而使感光電阻的阻值發(fā)生變化.當(dāng)煙霧達到某一濃度時，探測器便會發(fā)出警報，已知光照越強，感光電阻阻值越小，反之則越大.當(dāng)煙霧進入煙室并越來越濃時，則（B）A.電路的總電阻逐漸變小B.電壓表的示數(shù)逐漸變大C.電流表的示數(shù)逐漸變大消耗的功率逐漸變大【解析】因為光照越強，感光電阻阻值越小，所以當(dāng)煙霧進入煙室并越來越濃時，感光電阻受到的光照就越來越弱，即感光電阻的阻值越來越大，因為兩個電阻是串聯(lián)關(guān)系，R為定值電阻，所以電路的總電阻逐漸變大.電壓表測量的是R0兩端的電壓，電路中電流變小，由U=IR可知，定值電阻R兩端的電壓變小，所以電壓表的示數(shù)逐漸變大，由公式P=可知，電阻R消耗的功率變小.6、（2023連云港）現(xiàn)在“6V3W”的燈泡和“6V6W”的燈泡，將它們接入電路中，不考慮燈絲電阻的變化。下列關(guān)于兩只燈泡的說法正確的是（D）A.串聯(lián)后接到12V電源的兩端，兩燈均能正常發(fā)光B.串聯(lián)工作時，和兩端的電壓之比為1：2C.并聯(lián)工作時，和中的電流之比為2：1D.并聯(lián)工作時，和的功率之比為1：2解析：根據(jù)額定電壓和額定功率，可計算出兩燈的電阻分別為12和6，則兩燈串聯(lián)后接到12V電源上，兩燈兩端的電壓分別為8V和4V，均不能正常發(fā)光，A錯；串聯(lián)時，電壓之比等于電阻之比，為2：1，B錯；并聯(lián)時，電流之比等于電阻之比的倒數(shù)，為1：2，C錯；并聯(lián)時，功率之比等于電阻之比的倒數(shù)，為1：2，D正確。7.在某一溫度下，甲、乙兩電阻的電流與電壓的關(guān)系，如圖所示.由圖可知，將甲、乙并聯(lián)后接在電壓為3V的電源兩端，則電路消耗的總功率為（D）A.0.6WWWW【解析】由圖像可知，將甲、乙并聯(lián)后接在電壓為3V的電源兩端時，通過甲、乙的電流分別為A、A，根據(jù)公式P=UI=3V×（A+A）=W.8、(2023臨沂)如圖所示，將標(biāo)有“12V6W”的燈泡和“6V6W”的燈泡并聯(lián)后，接在6V的電源上（設(shè)燈絲電阻不變），則（D）A．兩燈的實際功率之和等于12WB．兩燈的實際功率之和大于12WC．燈泡比燈泡亮D．燈泡比燈泡亮【解析】兩燈泡并聯(lián)接在6V的電源上，燈泡L2正常發(fā)光，所以燈泡L2的實際功率等于額定功率6W。燈泡L1的電阻是，所以燈泡L1的實際功率是：。燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率，實際功率大的燈泡亮，故燈泡L2比燈泡L1亮。9、（2023德陽）有兩個電路元件A、B，把它們串聯(lián)在電路中，如圖（乙）所示，流過元件的電流與其兩端的電壓關(guān)系如圖（甲）所示。閉合開關(guān)S，這時電流表的示數(shù)為，則A、B兩元件的電功率之比為（A）甲甲乙A.4:5B.5:4C.2:3D.1:3【解析】由圖示電路圖可知，兩元件串聯(lián)，通過它們的電流相等，由圖甲圖象可知，電流為時，A、B兩元件兩端的電壓分別為、，兩元件的電功率之比：===4:5。故選A．10、（2023南充）一只電阻兩端的電壓由3V增大到4V時，通過該電阻的電流增大了，則該電阻消耗的電功率增加了（B）A.【解析】根據(jù)歐姆定律可得：當(dāng)U=3V時，電路中的電流當(dāng)U′=6V時，電路中的電流，則﹣=，解得：R=4Ω，該電阻R所消耗電功率的變化：PR′﹣PR=﹣=﹣=．二、填空題(本大題共6小題,每空2分,共24分)11、（2023濱州）在家庭電路中，用電器在一段時間內(nèi)消耗的電能，通過電能表計量出來，客廳電視與臥室電燈是并聯(lián)的?！窘馕觥吭诩彝ル娐分校秒娖髟谝欢螘r間內(nèi)消耗的電能可以用電能表來測量；家庭電路中，各用電器之間互不影響，所以各用電器之間是并聯(lián)的，所以客廳電視與臥室電燈使并聯(lián)的。12.近幾年電動汽車的研發(fā)和推廣得到了快速發(fā)展.電動汽車是零排放的環(huán)保車.當(dāng)通過家庭電路對電動汽車充電時，若充電電流為10A,則充電功率為__2200__W.【解析】家庭電路電壓為220V，故充電功率P=UI=220V×10A=2200W.13.用兩節(jié)串接后的干電池給小燈泡供電，電壓是3V，小燈泡發(fā)光時通過的電流為A，此時小燈泡的電阻為___10___Ω，工作0．5min消耗的電功為_27__J.【解析】由歐姆定律得，R==10Ω，時間t=min=30s，消耗的電功W=Pt=UIt=3V×A×30s=27J.14.兩定值電阻R1=9Ω，R2=18Ω，若將R1、R2串聯(lián)后接在電源兩端（電源電壓不變），此時R1、R2兩端的電壓之比為___1∶2_____；若將R1、R2并聯(lián)后接在同一電源上，則通過R1、R2的電流之比為_2∶1__，前后兩次電路消耗的總功率之比為_2∶9____.【解析】在串聯(lián)電路中，由于電流相等，R1、R2兩端的電壓跟電阻成正比，即1∶2.在并聯(lián)電路中由于電壓相等，通過R1、R2的電流跟電阻成反比，即2∶1.電阻R1、R2串聯(lián)后的總電阻R串=9Ω+18Ω=27Ω，電阻R1、R2并聯(lián)后的總電阻R總＝=6Ω.由P=可知，兩次電路消耗的總功率之比跟電阻成反比，即2∶9.15、（2023遂寧）【解析】在甲、乙兩種連接方式中，因為P1:P1,=U12:U1,2，所以甲、乙兩圖中R1兩端的電壓之比是3:4；由U2=PR，在圖甲、乙中R1消耗的功率分別為9W、16W，可分別把R1兩端的電壓表示為U12=9R1U2=16R1，U1:U=3:4，根據(jù)電源電壓不變和串聯(lián)電路分壓原理可知U1:U2=3:1=R1:R2。16、(2023安順)三、實驗探究題(本大題共2小題,共18分)17、（8分）(2023安徽)某同學(xué)要測量一個額定電壓為的小燈泡的額定功率，電路圖如圖甲所示。使用的電源電壓約為6V，滑動變阻器的規(guī)格是“5Ω2A”。（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)移至b（選填“a”或“b”）端。（2）該同學(xué)將滑片移至正確位置后，閉合開關(guān)，觀察到電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時小燈泡兩端的電壓為V。為了保證小燈泡不被損壞，接下來應(yīng)該進行的操作是斷開開關(guān)