1、1 第十六章 电流做功与电功率 章末小结与提升 2 类型 1 电能和电能表 1. 一天 , 小红看她家电能表的表盘如图所示 , 此时电能表的读数是 314.5 kW h; 该电能表 的 表盘每转 300 r, 说明小红家的用电器消耗了 0.5 kW h 的电能。 2.( 常州中考 ) 太阳能充电宝上表面贴有太阳能板 , 可利用太阳能为内部锂电池充电 , 但 5 销量低迷。某款太阳能充电宝内锂电池容量为 0.1 kW h、合 3.6 10 J。在充足阳光 下太阳能板产生 5 V 电压、 0.25 A 电流为锂电池充电 , 充电效率为 80%,将锂电池从无电状 5 态下充满 , 太阳能板需要输出
2、4.5 10 10 天才能将锂电池充满。 类型 2 电流做功的快慢 J 的电能。若每天充足太阳光照 10 小时 , 需要 3 2 3. 如图为一只“ 6 V 1.5 W ”小灯泡的电流随电压变化的关系图像。若把三只这样的灯泡 串联起来 , 接在 12 V 的电源两端 , 则此时每只小灯泡的电阻及实际功率为 ( B ) A.24 0.67 W B.20 0.8 W C.24 0.96 W D.20 0.67 W 4. 小夏将 n 个“ 3 V 0.3 W ”的小灯泡 , 按照甲、乙两种连接方式分别接入电压为 U的电路 中 ( 如图所示 ), 通过分别调节滑动变阻器 R1和 R2, 使所有小灯泡均
3、正常发光。则甲、乙 两电路中的总电流与总功率的关系正确的是 ( A ) A. P 甲 =nP乙 B. P 甲 =n P 乙 C. I 甲 =I 乙 D. I 甲 = I 乙 4 类型 3 电功率的测量 5.( 攀枝花中考 ) 小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率 , 设计并连接了如图甲 所示的实物电路。 ( 1 ) 为了保护电路 , 闭合开关 S1 前 , 应将滑片 P 移动到滑动变阻器的 B ( 选填“ A” 或“ B” ) 端 ; ( 2 ) 闭合开关 S1, 将单刀双掷开关 S2 扳向“ 1” , 调节滑动变阻器使电流表的示数为 I 1, 如图乙所示 , I 1= 0.2 A; (
4、 3 ) 将开关 S2 扳向“ 2” , 保持滑动变阻器的阻值不变 , 调节变阻箱的阻值 R, 使电流表的 示数仍为 I 1, 此时 R=5 ; 则步骤 ( 2 ) 中小灯泡的电阻 R1= 5 , 测量小灯泡电阻的方法 是 等效替代法 ( 选填“控制变量法”或“等效替代法” ); 5 ( 4 ) 步 骤 ( 2 ) 小灯泡的实际功率 P1= 0.2 W; ( 5 ) 若小灯泡的额定电流为 I 0=2I 1, 以下关于小灯泡的额定功率 P0 与实际功率 P1 的数 值 关系 , 你认为最有可能的是 D 。 A. P0=2P1 B. P0=3P1 C. P0=4P1 D. P0=5P1 类型 4
5、电流的热效应 6.( 深圳中考 ) 如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、 质量相等的煤油 , 通电一段时间后 , 右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是 ( D ) A. 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少 , 这种方法是控制变量法 B. 右侧电阻丝的阻值比左侧小 C.通过右侧电阻丝的电流比左侧小 D.该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 7. 如图所示 , 两透明容器中密封着等质量的空气 , 通 电 t 秒 后 ( 两容器都不向外放热 ), 下 列说法正确的是 ( C ) 6 A. 两容器中电阻产生的热量相同 B. 右边容器中空气
6、的温度是左边容器中空气温度的两倍 C.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍 D.右 边 容 器 中 空 气 温 度 的 变 化 量 是 左 边 容 器 中 空 气 温 度 变 化 量 的 四 倍 类 型 5 电功率的综合计算 8.( 内江中考 ) 如图所示 , 电源电压恒为 3 V, 灯泡 L 标有“ 3 V 1.5 W ”字样 ( 不计温度对 灯丝电阻的影响 ), 滑动变阻器 R最大阻值为 30 , 电压表量程为“ 03 V ” , 电流表量程为“ 00.6 A ”。在电路安全的情况下 , 下列判断正确的是 ( D ) 7 A. 灯泡 L 正常发光时的电阻为 10 B.
7、 只闭合开关 S, 滑动变阻器的取值范围只能是 010 C.只闭合开关 S, 该电路的最大功率是 2.5 W D.将滑片 P 移到 R的最左端 , 闭合开关 S、 S1, 电流表示数为 0.6 A 8 9. 已知电源电压为 9 V, R1=15 , 电路连接如图所示 , 将滑动变阻器的滑片 P移到图中位置 , 使滑动变阻器电阻 成电流表。求 : RaP= R2, 此时电压表的示数为 4.8 V 。保持原电路不变 , 如果将电压表换 ( 1 ) 电流表的示数 ; ( 2 ) 若移动滑片 P 到某一点 , 使滑动变阻器消耗的电功率为 1.2 W, 通过 R1 的电流。 解 :( 1 ) 由题图可知
8、 , 电路中 R1 与 R2 的最大阻值串联 , 电压表测滑片右侧部分电阻两端 的 电 压 , 所以电路中的电流 I 1= 即 - , 解 得 R2=30 9 2 将电压表换成电流表后 , R1 与 R2 串联 , 电流表测电路中的电流 , 电流表的示数 I 2= 0.43 A ( 2 ) 设滑动变阻器消耗的电功率为 1.2 W 时电路中的电流为 I , 则 R2 两端的电压 U2=U-IR1=9 V- I 15 滑动变阻器消耗的电功率 P2=U2I =( 9 V- I 15 ) I =1.2 W 整理可得 15 I -9 V I +1.2 W=0 解 得 I =0.2 A 或 I =0.4
9、A 电路中的最大电流 I 大 = =0.6 A 电路中的最小电流 I 小 = =0.2 A 因 0.2 A 和 0.4 A 均 在 0.2 A0.6 A 之间 , 所以通过 R1 的电流可能是 0.2 A, 也可能是 0.4 A 实验一 : 测量小灯泡的电功率 1. 实验器材 电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线等。 2. 实 验 原 理 : P=IU。 3. 实验电路图 10 4. 实验步骤 ( 1 ) 按设计的电路图连接实物 , 并设计实验记录表格。 ( 2 ) 检查电路无误后 , 闭合开关 S, 移动滑动变阻器的滑片 , 观察电压表的示数。当电 压 表的示数等于小灯泡的额
10、定电压时 , 记下电流表的示数。 11 ( 3 ) 调节滑动变阻器 , 使小灯泡两端的电压为额定电压的 1.2 倍 , 观察小灯泡的发光情况 , 并记下电压表和电流表的示数。 ( 4 ) 调节滑动变阻器 , 使小灯泡两端的电压低于额定电压的 , 观察小灯泡的发光情况 , 并 记下电压表和电流表的示数。 电压 次数 U/V 电 流 I /A 电功率 灯泡 P/W 亮度 U实 =U 额 U实 U 额 U实 U额 , P 实 P额 , 小灯泡的亮度比正常发光亮一些 。 ( 3 ) U实 U额 , P 实 P额 , 小灯泡的亮度比正常发光暗一些 。 【针对训练】 1. 如图是测定“小灯泡电功率 ”实验
11、的装置图 , 器材有 2 节新干电池、额定电压为 2.5 V( 阻值约为 10 ) 的小灯泡和“ 20 1 A ”的滑动变阻器等。 ( 1 ) 正确连接电路后 , 闭合开关 , 发现小灯泡不亮 , 电流表、电压表均正常偏转 , 但偏转角 度较小 , 则接下来应进行的操作是 C ( 填字母 ); A. 更换小灯泡 B. 检查电路是否断路 C.移动滑动变阻器滑片 , 观察小灯泡是否发光 13 压表的示数为 2.5 V, 并记下电流表的示数 ; ( 3 ) 之前物理老师已测出该规格小灯泡的电流与电压的关系数据如表所示 : 实验次 数 1 2 3 4 5 U/V 0.30 1.20 2.00 2.50
12、 2.90 I /A 0.03 0.12 0.18 0.20 0.21 小华想亲自做一次实验 , 看能否测得同样的数据。实验过程中 , 小华发现无法得到上述表格 中的一组数据 , 请根据所学的知识进行推断应是第 1 ( 填序号 ) 次数据 , 理由是 滑动 变阻器的最大阻值偏小 。 实验二 : 探究电流产生的热量与哪些因素有关 1. 实验方法 控制变量法、转换法。 2. 实验原理 在两个相同的烧瓶中装质量相同的煤油 , 瓶中各放一根电阻丝 , 右瓶中电阻丝 R1 的电阻比左 瓶中 R2 的电阻大 , 通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高 , 电流产生的热量越 多, 煤油的温度上升得越
13、高。 3. 实验器材 电源、导线、开关、两个装有相同质量煤油的烧瓶、铜丝、镍铬合金丝、滑动变阻器、电 流表、温度计和秒表。 4. 实验电路图 ( 2 ) 为了测量小灯泡正常发光时的电功率 , 小华应进行的下一步操作是 移动滑片 , 使电 5. 实验步骤、现象及结论 ( 1 ) 连接电路 , 闭合开关一段时间后 , 发现右侧烧瓶中温度升高得较快 , 这说明右侧烧瓶 中的电阻丝产生的热量多。 14 ( 2 ) 只将右瓶中的电阻丝接入电路 , 利用滑动变阻器改变电路中的电流 , 使电流比刚才的电流大 , 通电时间跟上次实验一样 , 发现烧瓶中煤油的温度比上次升高得快 , 这说明电阻和通电时间一定时
14、, 电流越大 , 电阻丝产生的热量越多。 ( 3 ) 观察其中一个烧瓶 , 通电时间越长 , 发现烧瓶中煤油的温度升高得越多 , 说明电阻和电流一 定时 , 通电时间越长 , 电阻丝产生的热量越多。 6. 实验数据记录表格 通过电 次 阻丝的 数 电流 电阻丝 通电 的 时 电阻 间 温 度 计 示 结 数的变 论 化 【针对训练】 2. 用如图 1 所示的装置探究“电流通过导体产生的 I /A / t /s 1 相同 不同 相同 2 不同 相同 相同 3 相同 相同 不同 15 热量与电流的关系” , 相同烧瓶内装满了 煤油。 16 ( 1 ) 烧瓶中装入的煤油是 绝缘体 ( 选填“导体”或
15、“绝缘体” ); ( 2 ) 请根据实物电路 , 在图 2 虚线框内画出对应的电路图 ; 答案 : 如图所示 ( 3 ) 为达到实验目的 , 选用的两电阻丝 R1 与 R2 的阻值应 相等 , 通过 R1 的电流 小于 通过 R2 的电流 ; ( 4 ) 通电一段时间后 , 乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大 , 说明 在电阻和通电时间 相等时 , 电流越大产生的热量越多 ; 17 ( 5 ) 小红用如图 3 所示的装置 , 进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系” , 经多次实验测量 , 收集实验数据 , 绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度 h 与电流的关系图像 , 根据焦耳定律可知
16、 , 图 4 中能正确反映 h-I 关系的是 A 。 电源功率指的是电源提供的全部功率 , 等于内外电路消耗的电功率之和。常用 P总 =EI 2 来计算 , 其中 E 为电源电动势 , I 为电路中的电流。电源内阻消耗的电功率为 P 内 =I r , 其中 r 为电源的内阻。电源的输出功率就是外电阻消耗的功率 , 有 P 出 =I 2R= R= - , 其中 R为外电阻的阻值 , 分析可知 , 只有 R=r 时 , P 出 才有最大值。 - 18 【针对训练】 如图所示 , R1 为定值电阻 , R2 为可变电阻 , E 为电源电动势 , r 为电源内阻 , 以下说法中一定正 确 的是 ( C ) A. 当 R2=r 时 , R2 上消耗的功率最大 B. 当 R1=R2+r 时 , R1 上消耗的功率最大 C.当 R2=0 时 , R1 上消耗的功率最大 D.当 R2=0 时 , 电源的输出功率最大
