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(共24张PPT)
2　电功率
第1课时　电功率
早预习　新知梳理 01
一、认识电功率
1.物理意义:表示　 　的快慢。
2.定义:电流所做的功与时间之　 　。
3.定义式: 。
变形公式——计算电能消耗:W=　 　。
4.单位:瓦特,简称瓦,符号为　 　;常用单位还有　 　,
1 kW=　 　W。
消耗电能
比
Pt
W
千瓦(kW)
103
[注意] (1)电流做功的快慢与电流做功的多少完全不同。电功率大,说明电流做功快,并不是电流做功多。
(2)千瓦(kW)和千瓦时(kW·h)是两个不同的物理量的单位,kW是电功率的单位, kW·h是电能的单位。
二、电功率的大小
1.探究电功率与电压、电流的关系
(1)实验电路:
(2)实验方法:
①控制变量法:探究电功率跟电压的关系时,控制　 　不变,采用电路串联探究(如图甲所示)。探究电功率跟电流的关系时,控制
　 　不变,采用电路并联探究(如图乙所示)。
②转换法:通过　 　来判断灯泡电功率的大小。
甲　　　　　　乙
电流
电压
灯泡的亮度
(3)实验现象及结论:当通过灯泡的电流相同时,灯泡两端的电压越大,灯泡越　 　,
功率越　 　。
[注意] 两只小灯泡的规格必须不同。
2.电功率的大小:等于　 　与　 　的乘积,即P=　 　。
3.电功的计算公式:电流在某段电路上所做的功,与这段电路两端的
　 　、电路中的　 　和　 　成正比,即　 　。
亮
大
电压
电流
UI
电压
电流
通电时间
W=UIt
探究点一　探究电功率与电压、电流的关系
探重难　以练代讲 02
典例1 在探究“小灯泡的电功率与哪些因素有关”的实验中,某小组的同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如图所示的三个电路图:
(1)你认为图　 　电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是　 　;图　 　电路可以研究小灯泡的电功率与电流的关系。
(2)同学们是通过观察　 　来判断小灯泡的功率大小,并通过比较两块电压表的示数,得出实验结论。
(3)在选用图丙所示的电路进行实验时,有同学认为把其中一只电流表接到干路上也能完成实验,他的观点是　 　(选填“正确”或“错误”)的。
乙
串联电路能控制电流相等
丙
小灯泡的明暗程度(或灯的亮度)
正确
变式1 同学们用如图所示电路探究“电功率与电流的关系”。以下观点不正确的是( )
A.实验要选取规格不同的小灯泡
B.实验中将两灯并联控制了灯两端电压相同
C.可以通过比较亮度来比较两个小灯泡的功率
D.将题中并联电路改为串联电路也可以完成实验
D
探究点二　电功率的相关计算
典例2 如图所示的电路中,电源电压保持不变,其中R1=4 Ω,R3=6 Ω,当S1、S2都断开时,电流表的示数为0.5 A。
(1)电阻R1的电功率和电源电压分别是多少
答案:(1)1 W　5 V　
(2)电路中的总功率和5 min内电路消耗的总电能分别是多少
(3)当S1断开、S2闭合时,电路消耗的电功率是多少
答案:(2)2.5 W　750 J　(3)6.25 W
(4)当S1、S2都闭合时,电阻R1与R2消耗的电功率之比为1∶2,R2的阻值是多少
答案:(4)2 Ω
规律总结
规律总结
变式2 甲、乙两个用电器工作时,甲用电器的电功率比乙大,则说明( )
A.电流通过甲用电器做的功比乙多
B.电流通过甲用电器做功的时间比乙短
C.电流通过甲用电器做功比乙快
D.电流通过甲用电器做功的时间一定比乙长
C
第2课时　额定功率
早预习　新知梳理 01
额定功率
1.额定电压:用电器　 　时的电压。
2.额定功率:　 　下的功率。
正常工作
额定电压
3.实际电压与额定电压、实际功率与额定功率之间的关系
电压 电功率 用电器
U实=U额 P实　 　P额 正常工作
U实>U额 P实　 　P额 有可能损坏
U实=
>
<
[注意] (1)对某个用电器来说,额定功率是唯一的、确定的,不随实
际工作电压的改变而改变。
(2)灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率。
探究点一　灯泡的亮度问题
探重难　以练代讲 02
典例1 (2024内江期末)有甲、乙两盏白炽灯,甲灯上标有“24 V　48 W”,
乙灯上标有“220 V　48 W”,当它们分别在其额定电压下工作时,其亮度( )
A.无法判定哪盏灯更亮
B.两盏灯一样亮
C.甲灯比乙灯更亮
D.乙灯比甲灯更亮
B
方法技巧
变式1 (2025绵阳期末)如图所示,灯泡L1、L2分别标有“2.5 V,2 W”
“2.5 V,4 W”字样,电源电压不变,开关S闭合。①只闭合S1,灯泡L1、L发光;②只闭合S2,灯泡L2、L发光。灯泡L在②中比在①中(设灯丝电阻不变)( )
A.电功率较大,亮度较亮
B.电功率较小,亮度较暗
C.电功率相同,亮度相同
D.电功率较大,亮度较暗
A
探究点二　额定功率的相关计算
典例2 (2024西宁)如图所示的电路,电源电压保持6 V不变,小灯泡L标有“6 V,3 W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响),电流表的量程为0～
3 A,电压表的量程为0～3 V,电阻R1=20 Ω,滑动变阻器R2的规格为
“50 Ω,1 A”。求:
(1)小灯泡的电阻。
答案:(1)12 Ω　
(2)只闭合开关S1、S2,R2接入电路中的电阻为8 Ω时,通电100 s电路消耗的电能。
答案:(2)180 J　
(3)当所有开关都闭合时,电流表的示数。
答案:(3)0.8 A
(4)在保证电路安全的情况下,此电路的最小功率。
答案:(4)0.9 W
规律总结
变式2 (2024临沂)图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具,其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5 V,闭合开关后,“0.5 V,
0.2 W”的指示灯正常发光,线圈电阻为0.5 Ω的电动机正常工作,则
( )
A.指示灯的灯丝电阻为0.8 Ω
B.电动机的发热功率为1.6 W
C.电动机的额定功率为0.08 W
D.电路的总功率为1.8 W
D(共22张PPT)
专题十二
电和热的综合计算
类型一　求升高的温度
1.小华家有一个额定电压为220 V、额定电流为5 A的电热水壶,该电热水壶正常工作42 s产生的热量为　 　J,这些热量的80%被质量为1 kg的水吸收,水升高的温度为　　℃,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
46 200
8.8
2.(2025泸州泸县期末)如图所示,某家用电热水壶有“高温”“低温”两挡,已知定值电阻R1与R2阻值相等,“低温挡”正常工作时的功率为
484 W,则R2的阻值为　 　Ω。在标准大气压下,用“高温挡”加热初温为15 ℃、质量为1 kg的水7 min,该过程消耗的电能为　 　J,若产生的热量全部被水吸收,则水的温度升高了　 　℃。[c水=4.2×
103 J/(kg·℃)]
50
4.065 6×105
85
类型二　求加热的时间
3.小明家安装了某品牌小厨宝,其加热电阻丝的规格为“220 V　
2 000 W”,水箱容积5 L,ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),正常工作时,则:
(1)加热电阻丝的阻值是多少
答案:(1)24.2 Ω　
(2)若水箱内加满水,把水从5 ℃加热到65 ℃,加热时间至少多长
答案:(2)630 s
4.(2024南充)如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙,额定电压为220 V,具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100 W,双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件,其中R2=60.5 Ω。现将此电热水壶装入0.45 L初温为20 ℃的水,接到220 V的家庭电路中,选用加热挡加热至100 ℃,已知该电热水壶加热效率为80%,ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×
103 J/(kg·℃)。求:
(1)电热水壶中水吸收的热量;
解析:(1)水的体积V=0.45 L=0.45 dm3=0.45×10-3 m3;
水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.45×10-3 m3=0.45 kg;
水吸收的热量Q=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.45 kg×(100 ℃-
20 ℃)=1.512×105 J。
答案:(1)1.512×105 J　
(2)加热挡的电功率;
答案:(2)900 W
(3)需要的加热时间。
答案:(3)210 s
5.如图甲所示是一款多功能养生壶,图乙是它的简化电路图,其中R1、R2为电热丝,R1=R2且电阻不变,表中为其铭牌,其中高温挡的额定功率已模糊不清,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3。在正常工作的情况下,则:
项目 参数
电源电压/V 220
低温挡功率/W 200
中温挡功率/W 400
高温挡功率/W
容积/L 1.5
(1)在1个标准大气压下,将初温是30 ℃的一壶水烧开,水需要吸收多少热量
答案:(1)4.41×105 J
(2)高温挡功率是多少
答案:(2)800 W
(3)若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%,烧开这一壶水需要多长时间
答案:(3)735 s
类型三　求加热效率
类型解读
6.某品牌电水壶的额定功率为800 W。该电水壶正常工作500 s,将质量为1.5 kg的水从20 ℃加热到80 ℃。已知水的比热容为4.2×
103 J/(kg·℃)。在此过程中,则:
(1)水吸收的热量是多少
解析:(1)水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×
(80 ℃-20 ℃)=3.78×105 J。
答案:(1)3.78×105 J　
(2)电水壶消耗的电能是多少
(3)电水壶加热水的效率是多少
答案:(2)4×105 J　(3)94.5%
7.(2025泸州泸县一模)如图甲所示是家用电饭煲的简化电路图,其额定电压为220 V,定值电阻R1和R2为发热电阻,其中R1=27.5 Ω,开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节(S1、S2不会同时闭合),只闭合S3时,中温挡的额定功率为440 W。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),求:
(1)定值电阻R2的电阻;
答案:(1)110 Ω
(2)高温挡正常工作100 s消耗的电能;
答案:(2)2.2×105 J
(3)小明同学在家使用电饭煲烹饪食物,他将电饭煲插头插入智能计费插座(如图乙所示),在电饭煲高温挡单独工作时,将容器内2 kg的水从
20 ℃升温到100 ℃,智能计费插座示数使用前后如表所示,通过表盘显示的数据计算此过程中电饭煲的加热效率。
时间:11:20
实时电压:198 V
计费:0元
时间:11:30
实时电压:198 V
计费:0.13元
答案:(3)62.9%
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专题十
电学极值和取值范围问题
类型一　安全问题
1.甲和乙两灯泡分别标有“3.8 V　0.3 A”和“6 V　0.3 A”字样,现将两灯并联接在电路中,不考虑温度对灯丝电阻的影响,为保证电路安
全,干路允许通过的最大电流是( )
A.0.3 A B.0.49 A
C.0.6 A D.0.9 A
B
2.(2025内江期末)如图所示,电源电压恒为4.5 V,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,规格为“50 Ω　1 A”,电流表的量程为0～0.6 A,电压表的量程为0～3 V。闭合开关S;在保证电路安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片P,电路消耗的最大电功率为P1,最小电功率为P2,P1与P2之差为1.35 W,则下列判断正确的是( )
A.最大电流与最小电流之差可能为0.5 A
B.定值电阻R1的阻值可能为10 Ω
C.电路中消耗的最大电功率可能为1.35 W
D.滑动变阻器接入电路中的阻值范围可能为2.5～12.5 Ω
B
3.(2024海南)如图所示电路中,电源两端电压恒为6 V,小灯泡L标有
“4 V,2 W”,滑动变阻器R标有“20 Ω,1.5 A”,电流表量程为0～
0.6 A,电压表量程为0～3 V,电路工作时不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全,闭合开关S,滑片P向左滑动时,电压表示数 　(选填“变大”“变小”或“不变”);滑动变阻器接入电路的阻值范围为　 　Ω。
　变小
4～8
类型二　极值问题
类型解读
电路中极值问题的求解
要注意滑动变阻器的取值,在串联电路中,电阻最大时电路中电流最小,电功率有最小值;电阻最小时电路中电流最大,电功率有最大值;在并联电路中,支路增多,总功率变大,任意一条支路的电流增大,总功率变大。
4.(多选)如图甲所示,电源电压保持不变,R1=10 Ω。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a端移动到b端的过程中,电流表示数随滑动变阻器R2连入电路的阻值的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为8 V
B.R1的最小电功率为1.6 W
C.滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω
D.当滑片P位于中点时,R1与R2的电功率之比为2∶3
ACD
5.(2024烟台)如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中,其电流I与电压U的关系图像如图乙所示,则电源电压为　　V,滑动变阻器R的最大阻值为　　Ω,电阻R0消耗的最大功率和最小功率之比为　 　。
3
10
9∶1
6.(2024达州)如图所示,电源电压恒定不变。电流表量程为0～3 A,电压表量程为0～15 V,滑动变阻器R3标有“40 Ω　1 A”字样,已知R1阻值为30 Ω。当滑片P置于最左端,开关S置于1时,电流表示数为0.8 A;当滑片P置于中点,开关S先后置于1、2时,电流表示数之比为4∶5。求:
(1)电源电压;
解析:(1)当滑片P置于最左端,开关S置于1时,只有R1接入电路,则电源电压U=I0R1=0.8 A×30 Ω=24 V。
答案:(1)24 V　
(2)电阻R2的阻值;
答案:(2)20 Ω
(3)当S置于2时,在保证电路安全的前提下,整个电路的最小电功率。
答案:(3)10.8 W
7.(2025成都成华区期末)如图所示,电路中电源电压可调,定值电阻R0=20 Ω,L1和L2为额定功率不同、额定电流均为0.4 A的小灯泡(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R的铭牌上标有“40 Ω　1 A”字样,电流表量程为0～0.6 A。
(1)只闭合开关S0,电源电压U=15 V时,电流表的示数为0.3 A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
答案:(1)30 Ω
(2)调节电源电压为U1,只闭合开关S1,保证电路安全的情况下,调节滑动变阻
器,小灯泡L1的功率为1.6 W时,达到额定功率正常发光,最小功率为0.4 W,求电源电压U1。
答案:(2)10 V　
(3)再调节电源电压为U2,只闭合开关S2,保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器,小灯泡L2能达到的最大功率为1.6 W,最小功率为0.4 W,求电源电压U2。
答案:(3)8 V
类型三　取值范围问题
类型解读
在电路中有滑动变阻器的取值范围问题,要注意电流表和电压表量程,或者注意各元件的限流值。滑动变阻器取最小值时,电流最大,不要超过各元件电流的最大电流。
8.如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电流表的示数变化范围为1～1.5 A时,电压表的示数变化了5 V,则定值电阻R2所消耗功率的变化范围是( )
A.3～3.9 W B.10～16.9 W
C.10～22.5 W D.5～10 W
C
9.如图所示电路中,电源电压6 V恒定不变,电流表的量程是0～0.6 A,电压表的量程是0～3 V,小灯泡上标有“2 V　1 W”(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“20 Ω　1 A”。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,在不损坏电路元件的前提下,电流表、电压表示数的范围分别是( )
A.0.25～0.6 A,1～2 V
B.0.3～0.5 A,1～1.5 V
C.0.25～0.5 A,1.5～2 V
D.0.25～0.5 A,1～2 V
D
10.如图所示电路中,电源电压恒为6 V,灯泡L1标有“6 V”字样,额定功率字迹不清,灯泡L2标有“4 V　1.6 W”字样,滑动变阻器的最大阻值为50 Ω,电流表量程为0～0.6 A。闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表示数为0.42 A,不考虑灯泡电阻变化。
(1)求灯泡L1的额定功率。
答案:(1)1.8 W　
(2)只闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,在确保电路安全的前提下,求电流表示数变化范围。
答案:(2)0.1～0.4 A
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第6章　电功率
1　电　功
早预习　新知梳理 01
一、电能与电功
1.电能:奔涌的电流具有对其他物体　 　的本领,因此具有电能。
　 　是能量转化的装置。
2.电能与其他形式能的转化:烤箱工作时,电能转化为　 　能;电饭煲把电能转化为　 　能;洗衣机把电能转化为　 　能;给电动汽车充
电时,将电能转化为　 　能。打开手电筒,电池内部的　 　.
能转化为电能,电能转化为　 　能和　 　能。
做功
用电器
内
内
机械
化学
化学
光
内
3.电功:　 　所做的功,用字母W表示。
用电器消耗电能的过程,实质上就是　 　的过程。有多少电能转化为其他形式的能量,电流就　 　。
二、测量电功
1.测量工具:电功通常用　 　测定。电能表显示数字的单位是
　 　,符号是　 　,俗称“　 　”。
2.铭牌参数:如图所示
(1)“5(60) A”:表示该电能表的　 　为5 A,
　 　为60 A。
电流
电能转化为其他形式能量
做了多少功
电能表
千瓦时
kW·h
度
标定电流
额定最大电流
(2)“220 V　50 Hz”:表示该电能表应在电压为　　V、频率为　　Hz的交流电路中工作。
(3)“1 200 imp/(kW·h)”:表示接在这个电能表上的用电器,每消耗
1 kW·h的电能,电能表上的脉冲指示灯闪烁　 　次。
3.单位及其换算:电功的国际单位是　 　,它与千瓦时(kW·h)的换算关系是1 kW·h=　 　J。
4.电能计算:电能表显示屏上前后两次读数之　 　,就是这段时间内消耗的电能。
[注意] 从电能表上读出的数据单位是kW·h,电能表数字栏中
最右边的一位是小数位。
220
50
1 200
焦耳(J)
3.6×106
差
三、节约用电
1.“地球一小时”活动:号召人们在每年　 .
　熄灯一小时,以此引发人们对地球环境问题的思考。
2.节约用电:可以　 　,每节约1度电,就相应节约了　 　标准煤,同时少排放0.272 kg碳粉尘、0.997 kg二氧化碳、0.03 kg二氧化硫、0.015 kg氮氧化物。
3月最后一个星期六的晚上
20:30～21:30期间
保护环境
0.4 kg
探究点一　电能与电功
探重难　以练代讲 02
典例1 (2025成都郫都区期末)关于电功,下列说法正确的是( )
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电功就是电能,两者是一回事
C.用电能表可以直接测量电流做功的快慢
D.电流做功越多,消耗的电能就越多
变式1 给手机快速充电的过程,主要是将电能转化为　 　,过一
会儿,充电器发烫,这是通过电流　 　的方式,增大了物体的
内能。
D
化学能
做功
探究点二　测量电功
典例2 小明家所处小区升级改造后,电能表全部更换成了如图所示的电子脉冲式电能表,则小明家中用电器工作时消耗0.5 kW·h的电能,电能表指示灯闪烁　 　次。如果上月底电能表示数为1 877.6 kW·h,则本月消耗的电能为　 　kW·h,若电费为0.55元/度,那么小明家本月应该交电费　 　元。
1 600
140
77
方法技巧
利用电能表计算电能的两种方法
(1)利用“求差法”计算电能:已知电能表前后两次示数分别为n1、n2,则在这一段时间内消耗的电能为W=(n2-n1) kW·h。
变式2 (2024广元)如图是小英家的电能表表盘示意图,她断开其他用电器,只将电饭煲单独接入电路中正常工作1 min,发现电能表转盘转过
10 r。下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电流的仪表
B.电能表允许通过的最大电流是10 A
C.电能表表盘示数为10 226 kW·h
D.电饭煲正常工作10 min,消耗电能6×105 J
D(共38张PPT)
第6章 电功率 章末知识复习
建体系　思维导图 01
①　 　　②　　 .
③　 　 .
④　 .　　
⑤　 　　
⑥　 　　⑦　　 .　
⑧　 .　　
⑨　 .　　
⑩　 　　
　
功
kW·h
1 kW·h=3.6×106 J
W=UIt
电流做功
P=UI
额定电压
Q=I2Rt
单向
命题点一　电能表的理解与计算
联教材　图说物理 02
1.如图所示,电能表是用来测定电功的仪表,表盘显示数字的单位是
　 　。把该电能表接在电路中,电能表计数器上　 　,即为这段时间内所消耗的电能。若某电能表的表盘上标有的“220 V　10(20)A　50 Hz　2 000 imp/(kW·h)”分别表示:这个电能表应该在
　 　V的电路中使用;这个电能表的标定电流为　 　A,额定最大电流为　 　A;
kW·h
前后两次读数之差
220
10
20
这个电能表在频率为　 　Hz的交流电路中使用。接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW·h的电能,电能表上的脉冲指示灯闪烁　 　次。如果小明出门时电能表示数为 ,回来时为 ,这期间消耗了　 　度电;回家后想洗个热水澡,只让电热水器单独工作,发现脉冲指示灯在3 min内闪烁100次,则3 min内电热水器消耗的电能为
　 　kW·h;该电热水器的功率为　 　W。
50
2 000
3
0.05
1 000
命题点二　灯泡铭牌的理解与计算
2.如图所示为白炽灯和LED灯的铭牌,其中的220 V为其　 　电压,40 W和18 W为其　 　功率。只有当灯泡两端的电压　 　额定电压时,灯泡才会正常发光,功率等于　 　。LED灯主要由　 　(选填“半导体”“导体”或“超导体”)材料构成。该LED灯的额定电流是　 　A,若它每天正常发光5 h,一个月(30天)消耗的电能是　 　kW·h,与白炽灯相比,在达到相同亮度的条件下,假设LED灯可以节约82%的电能,则这个LED灯与功率为　 　W的白炽灯亮度相当。
额定
额定
等于
额定功率
半导体
0.082
2.7
100
命题点三　电热的利用与计算
3.如图所示,人们利用电流的　 　,制造出电暖器、电饭煲、电熨斗、电热孵化器等,电流还用于熔化和焊接金属,极大地方便了我们的生活。
热效应
4.如图所示,剪一条长约15 cm、宽2.5 cm的金属箔,折成U形,与电池的两极接触(时间不宜较长),产生的现象是　 　,产生该现象所遵循的原理是　 　。
金属箔变热
焦耳定律
5.如图甲所示的电热水壶具有加热和保温两个挡位,其电路图如图乙所示,R1、R2均为加热电阻,R2=2R1,电源电压保持不变。若旋钮开关转到1位置,电路处于　 　挡;再把旋钮开关转到2位置,通过电阻R1的电流将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。若将该电热水壶单独接入家庭电路中,并使其处于正常加热状态,观察到家中标有
“3 000 imp/(kW·h)”字样的电能表在1 min内闪烁了60次,则该电热水壶的保温挡的电功率为　 　W。(不考虑热量损失)
保温
变大
400
过实验　一题通关 03
实验　探究电流产生的热量与什么因素有关
图解实验
电流
电阻
灵敏电流计
相平
断开
电流的热效应
U形管中液面高度的变化
多
多
等量
不相等
一题通关
小明同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时,采用了如图所示的实验装置,其中a、b、c、d四个相同的容器中密闭着等量空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
基础设问　
(1)实验中通过观察两个U形管中　 　的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,这种实验方法叫　 　。
(2)图甲所示的装置用来研究电流通过电阻丝产生的热量与　 　的关系,通电一段时间后,　 　(选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多;据此可得出结论:　 .
　。
(3)图乙所示的实验装置用来研究电流通过电阻丝产生的热量与　　的关系,通电一段时间后,　　(选填“c”或“d”)容器中电流产生的
热量多。
(4)此实验还用到的实验方法是　 　。
液面高度差
转换法
电阻
b
在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流通过
电阻产生的热量越多
电流
c
控制变量法
拓展设问　
(5)英国物理学家焦耳通过大量实验,最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的　 　成正比,跟　 　 .
成正比,这个规律叫作焦耳定律,其表达式为　 　。
(6)按照甲图的实验装置进行实验,发现随着通电时间的延长,玻璃管 A、B中液面均逐渐上升,这表明在电阻和电流相同时,　 　,电阻产生的热量越多。
(7)让乙装置冷却到初始状态,把右侧容器并联的电阻丝也放入右侧容器内,再接通电源,工作一段时间后,　 　(选填“左”或“右”)侧容器内电阻丝产生的热量多。
(8)(解释应用)暖手宝是一种冬季常用的取暖方式,通电加热时,
暖手宝很快就会发热,但连接暖手宝的导线却不热,这一现象可
用图　 　(选填“甲”或“乙”)装置的实验结论解释。
电阻
通电时间
Q=I2Rt
通电时间越长
左
甲
串重难　逐点突破 04
知识点一　电能表的使用
例1 (2024泸州)小华家电茶炉的加热电阻为60.5 Ω,家用电能表的信息如图所示,只将电茶炉接入220 V的家庭电路中正常工作10 min,电能表指示灯应闪烁　 　次,刚好将电茶炉内1 kg的水从20 ℃加热至100 ℃,水吸收的热量为　 　J,电茶炉烧水的效率为　　 。[c水=4.2×
103 J/(kg·℃)]
160
3.36×105
70%
重难突破
1.(2025成都金牛区期末)如图是小明同学在家中拍到的一张电能表照
片,他仔细观察照片后,得到下列结论,你认为正确的是( )
A.电能表的额定功率为2 500 W
B.电能表允许通过的最大电流只能为10 A
C.拍照片时,小明家已消耗的电能为55 467 kW·h
D.家用电器消耗电能3.6×104 J,指示灯闪烁18次
针对训练
D
2.小明家的电能表面板如图所示,则电能表的示数为　 　kW·h,他家同时使用的用电器总功率不能超过　 　W,家里新添置一台空调并接入该电能表中,让其单独工作5 min,电能表的指示灯闪烁了320次,则该空调的实际电功率为　 　W。
219.6
4 400
1 200
3.小李从小养成了节约能源的良好习惯,经常观察家里面的电能表,提醒父母家里用电情况。上月末他家电能表示数为1 959.6 kW·h,本月末示数如图所示,则本月他家用电　 　kW·h;他家里有一台“220 V　
1 100 W”的电饭锅,该电饭锅正常工作时的电阻为　 　Ω;某次小李让该电饭锅单独正常工作6分钟,电能表转盘转动了　 　转。
60
44
275
知识点二　电功、电功率的相关计算
例2 (2024内江)图甲是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪,其简化原理如图乙。在测试中,测试的同学向前水平推动测试仪的滑块(相当于向右移动图乙中滑动变阻器的滑片P),用电压表的示数来反映被测试者的成绩。电源的电压恒为6 V,电压表的量程为0～3 V,电流表的量程为0～0.6 A,滑动变阻器R1标有“20 Ω　1.5 A”的字样,定值电阻R2=10 Ω。闭合开关S,求:
(1)当滑动变阻器连入电路的阻值R1=2 Ω时,电压表的示数。
答案:(1)1 V
(2)在保证电路元件安全的情况下,电路消耗总功率的最小值。
答案:(2)1.8 W
重难突破
电功、电功率的计算
　 电功 电功率 适用条件
基本
公式 W=Pt P= 适用于各种电路
W=UIt P=UI
重难突破
推导
公式 W= p= 并联 只适用于纯电阻电路(电能全部转化为内能)
W=I2Rt P=I2R 串联 总功与总电功率的计算 不论是串联电路,还是并联电路,总有:
W总=W1+W2+W3+……
P总=P1+P2+P3+…… 4.(2024巴中)如图甲所示电路,电源电压不变,图乙是小灯泡L和定值电阻R的电流与电压关系图像。闭合S时,电压表的示数为2 V,下列判断正确的是( )
A.电源电压为6 V
B.R的电阻为5 Ω
C.闭合S时,R消耗的电功率为3.6 W
D.闭合S时,电路的总功率为6 W
针对训练
C
5.(多选)(2024成都)如图所示电路,电源电压恒定不变,定值电阻R1与R2阻值相同。让滑动变阻器R3的滑片位于中点,只闭合开关S2时,电压表V的示数为2 V;开关S2、S3闭合,S1断开时,电流表A1的示数为0.2 A。将R3的滑片移到b端,三个开关都闭合时,电流表A2的示数为0.4 A,电路消耗的总功率为P1;开关S1、S2闭合,S3断开时,电路消耗的总功率为P2。
下列结果正确的是( )
A.电源电压为9 V
B.R3的最大阻值是60 Ω
C.P1=3 W
D.P2=0.3 W
BC
6.(2024巴中)如图所示电路,电源电压为12 V保持不变,灯泡L标有“6 V　3 W”字样,滑动变阻器最大阻值为18 Ω。当S闭合,S1、S2都断开,移动滑片P使灯泡恰好正常发光。保持滑片P的位置不变,再闭合S1、S2,电流表示数变化了1.5 A。(不考虑灯泡电阻的变化)求:
(1)灯泡正常工作时的电流;
答案:(1)0.5 A
(2)灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值;
答案:(2)12 Ω
(3)在保证电路安全的前提下,当S闭合,S1、S2都断开时,调节滑动变阻器使电路的最大功率为P1;当S、S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器使电路最小功率为P2。计算P1与P2的比值。
答案:(3)3∶10
知识点三　电热的综合计算
例3 (2024遂宁)某电热水壶的额定电压为220 V,额定加热功率为1 000 W,电热丝R在电路中的位置如图所示。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求:
(1)正常工作时,电热丝的电阻R;
答案:(1)48.4 Ω　
(2)用该电热水壶把质量为1 kg的水从20 ℃加热至100 ℃,水吸收的
热量;
(3)在第(2)问中,水壶正常工作,若电热丝产生的热量80%被水吸收,则该过程需要多少秒。
解析:(2)水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×
(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。
答案:(2)3.36×105 J　(3)420 s
重难突破
7.(2024成都)小张想设计一个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器,其电路图如图所示,电源电压为220 V,R1、R2是电热丝,开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝,R1=242 Ω,另外两根电热丝的阻值分别是121 Ω和242 Ω,R2该选取阻值为　 　Ω的电热丝。开关S接触“1”“2”两个触点时,通电1 min,电流产生的热量是
　 　J。
针对训练
121
1.2×104
8.(2024德阳)如图是一款电饭锅的简化电路图,旋转开关可以实现加热或保温功能,已知加热挡的功率是1 000 W,R1、R2为定值电阻,R1的阻值是R2阻值的19倍,闭合开关S,当旋钮开关旋转到触点　 　时(选填“0”
“1”或“2”)实现保温功能,电饭锅在保温挡工作10 min产生的热量是
　 　J。
2
3×104
9.某种带保温功能的电热水壶,其发热部分电路如图所示。已知电源电压U=220 V保持不变,电阻丝R1=110 Ω、R2=88 Ω。通过调节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换;当水温降到60 ℃时,电路自动切换成低温挡进行保温。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)当电热水壶处于中温挡时,求电热水壶消耗的电功率;
答案:(1)440 W　
(2)当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时,求通过电阻丝R1的电流之比;
答案:(2)9∶5　
(3)用电热水壶高温挡把m=2 kg的水从t1=28 ℃加热到t2=100 ℃,自动断电,其中电热水壶加热效率η=84%。当电热水壶中水温降到60 ℃时,继续保温t=1.8 h,问电热水壶这次加热和保温一共消耗多少度电
答案:(3)0.64度
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专题十三
涉及挡位的计算
类型解读
类型解读
(2)常见的两种挡位图解
类型解读
类型一　两挡位
题组一　短路型
1.如图甲所示为某电饭锅的实物图,图乙为其电路原理图,图丙为电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220 V的电路中,求:
额定电压 220 V
加热功率 880 W
保温功率 80 W
丙
(1)电饭锅处于加热挡时的电流。
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作10 min,产生的热量。
答案:(1)4 A　(2)4.8×104 J　
(3)R1和R2的阻值。
答案:(3)55 Ω　550 Ω
题组二　多掷开关型
2.(2024苏州)某电饭锅的电路如图所示,发热盘内有发热电阻R1和分压电阻R2,S是温控开关,当S接a时,电饭锅处于高温挡,通过的电流为4 A;当温度达到一定值时,开关S自动切换到b,电饭锅处于保温挡,通过的电流为0.25 A。求:
(1)R1的阻值;
(2)电饭锅高温挡的功率;
(3)保温16 min,分压电阻R2产生的热量。
答案:(1)55 Ω　(2)880 W　(3)4.95×104 J
题组三　并联型
3.(2024长沙)小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服,内部电路简化如图所示。电源两端电压为6 V,电热丝R1、R2的阻值恒定,R1=4 Ω。
(1)只闭合开关S1时,通过R1的电流是多大
(2)只闭合开关S1时,R1的电功率是多少
答案:(1)1.5 A　(2)9 W　
(3)电源两端电压为6 V时,“速热”挡的电功率为36 W。若更换成电压为5 V的电源,则使用“速热”挡通电10 s产生的热量是多少
答案:(3)250 J
类型二　三挡位
题组一　并联型
4.如图所示是某品牌电热锅的简化电路,R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时,通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制。已知低温挡电阻R1=110 Ω,中温挡功率为880 W。求:
(1)电热锅低温挡工作时的电功率。
(2)电热锅中温挡工作时的电流。
(3)使用电热锅高温挡将质量为2 kg的水从20 ℃加热到75 ℃所用
的时间。[不计热量损失,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:(1)440 W　(2)4 A　(3)350 s
题组二　多掷开关型
5.(2025内江期末)如图所示,是一款多功能电炖锅的简化电路图。R1、R2是电热丝,R1=R2=121 Ω,通过改变开关S1、S2的状态,可实现低温、中温、高温三个挡位间的切换,该电炖锅的有关参数如表所示(低温挡和高温挡模糊不清),忽略温度对电热丝阻值的影响,加热时电炖锅均正常工作,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)。则:
加热效率 84%
额定电压 220 V
电功率 低温挡
中温挡 400 W
高温挡
(1)用中温挡来加热时,电路中的电流为多少 (结果保留一位小数)
答案:(1)1.8 A
(2)若某次用高温挡,将质量为2 kg、温度为20 ℃的水加热到80 ℃,加热的时间为多少
答案:(2)750 s
题组三　短路型
6.小明家的电饭锅,额定电压220 V,简化电路如图甲所示。发热电阻R1、R2阻值不随温度变化,操作开关S1、S2、S3的通断(S1、S2不会同时闭合),可实现煮饭、煲汤、保温三个挡位调节,只闭合S3时,为煲汤挡,额定功率为440 W。求:
(1)电饭锅在煲汤挡正常工作时,电路中的电流。
答案:(1)2 A　
(2)某天用电高峰,小明关闭其他用电器,只让电饭锅在煮饭挡工作,发现电能表(如图乙)指示灯30 s内闪烁11次,电饭锅煮饭挡的实际功率。
答案:(2)1 100 W
(3)若电阻R1在保温挡和煮饭挡时,消耗的功率之比是1∶9,电阻R1的阻值。
答案:(3)55 Ω
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3　焦耳定律
早预习　新知梳理 01
一、电流的热效应
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化为　 　的现象。
2.探究电流产生的热量与什么因素有关
(1)实验方法
①控制变量法:保持　 　和　 　不变,探究电流通过导体时
产生热量的多少与电阻的关系;保持　 　和　 　不变,
探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系。
内能
电流
通电时间
电阻
通电时间
②转换法:通过通电导体发热加热空气,观察　 　来反映产生热量的多少。
(2)探究通电导体产生的热量与电阻的关系
①实验操作:如图甲所示,将两个阻值不同的电阻丝　 　联,控制
　 　不变,接通电源,比较U形管中液面高度的变化。
②实验结论:在相等时间内,电流相同时,电阻较大的导体产生的热量　　。
U形管液面高度差的变化
串
电流和通电时间
多
(3)探究通电导体产生的热量与电流的关系
①实验操作:如图乙所示,右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,控制
　 　不变,接通电源,比较U形管中液面高度的变化。
②实验结论:在相等时间内,电阻相同时,通过的电流较大的导体产生的热量　 　。
(4)通电时间越长,导体产生的热量越　 　。
电阻和通电时间
多
多
二、焦耳定律
1.内容:电流通过导体产生的热量跟　 　成正比,跟导体的
　 　成正比,跟　 　成正比。
2.公式:　 　。
[注意] 在使用焦耳定律公式进行计算时,公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路。
三、电热的利用与危害
1.利用:电暖器、电饭煲、电熨斗、电烤箱、电烙铁、电热孵化
器等。
2.危害:通电导线发热老化、甚至可能烧坏等。
电流的平方
电阻
通电时间
Q=I2Rt
探究点一　探究电流产生的热量与什么因素有关
探重难　以练代讲 02
典例1 如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,密闭容器内封闭等量的空气,实验前U形管中液面相平。
(1)由于电流产生的热量不易直接测量,因此在实验中是通过观察　 .
　来反映电阻产生热量的多少。
(2)乙装置中的电阻丝R3的作用主要是使电阻丝R1和R2中的电流　 　 .
(选填“相等”或“不相等”)。为了使实验现象更明显,可以将R3的阻值换成更　 　(选填“大”或“小”)的。
U形管
中液面高度变化
不相等
小
(3)将甲装置接入电路中,左、右两容器内电阻丝的连接方式是为了控制通电时间相同和　 　相同。可以探究电流通过导体产生的热量与
　 　的关系。
(4)将乙装置接入电路中,若接通电路一段时间后,右侧U形管的液面高度差逐渐变大,但左侧U形管的液面高度不变,经检查电路也没有出现故障,则可能的原因是　 　。
(5)将乙装置接入电路中,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q1∶Q2=　 　。根据比值和实验现象可得出结论:　 .
　。
电流
电阻
左侧容器漏气
4∶1
在电阻和
通电时间相同时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多
探究释疑
实验中的三个注意点
(1)实验开始前要检查装置的气密性。
(2)实验开始前要让两U形管中左右两侧的液面相平。
(3)做完前两个实验后,要停一段时间,让密封容器中的温度降低到室温后再做第三个实验。
变式1 小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关,其中两个烧瓶完全相同,瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。
(1)该实验采用串联电路可以控制　 　相同和　 　相同。
(2)闭合开关一段时间,两支温度计示数的变化量不相等,实验结论是
　 　。
电流
通电时间
电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关
探究点二　焦耳定律及其应用
典例2 (2024辽宁)如图,甲、乙两个透明容器内均装有质量为100 g、初温为25 ℃的某种绝缘液体,甲、乙中都有一段电阻丝,R1=5 Ω,R2=10 Ω。闭合开关,电流表的示数为1.2 A。通电120 s后,甲中温度计的示数为29 ℃,求:
(1)R2两端的电压;
答案:(1)12 V
(2)R2的电功率;
(3)电流通过R1产生的热量。
解析:(2)R2的电功率:P2=U2I2=12 V×1.2 A=14.4 W。
(3)电流通过R1产生的热量Q1=I2R1t=(1.2 A)2×5 Ω×120 s=864 J。
答案:(2)14.4 W (3)864 J
规律总结
变式2 (2024广安)如图所示,电源电压恒定不变,甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时,甲、乙两电表示数之比为5∶3,则两电表均为　 　(选填“电压表”或“电流表”)。一段时间后,电阻R1产生的热量为Q1;现同时更换两电表种类,并调整开关状态,使两电表均有正常示数,经过相同的时间,电阻R1产生的热量为Q2,则Q1∶Q2为
　 　。
电流表
25∶9(共17张PPT)
专题十一
电功率的图像问题
类型一　U-I图像
1.如图甲所示的电路中,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。图乙中a、b两条曲线是图甲电路测得的两个电阻的U-I曲线。下列说法正确的是( )
A.曲线b表示R1的U-I变化情况
B.电源电压为14 V
C.R1消耗的最大功率为3.2 W
D.滑动变阻器滑片P向左滑动时,电压表V2和电流表A示数的比值变大
C
2.(2025成都新都区期末)如图所示,是甲、乙两灯的电流随两端电压变化的图像,甲灯的额定电压为6 V,乙灯的额定电压为3 V。在保证各元件安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两灯的额定功率之比为3∶5
B.将两灯并联后接入电源为3 V的电路中,甲灯更亮
C.将两灯串联接入同一电路,该电路的最大总功率为4 W
D.将两灯串联接入同一电路,该电路允许通过的最大电流为0.6 A
C
3.(2025泸州泸县期末)已知A灯标有“6 V　3 W”,B灯标有“6 V　
6 W”,滑动变阻器R的规格为“50 Ω　2 A”。 A灯、B灯中的电流随电压变化的关系如甲图像所示:
(1)将A、B两灯并联接在6 V电源两端,求10 min内电路消耗的电能;
解析:(1)当 A、B两灯并联接在6 V电源两端,两灯均正常发光,则电路消耗的功率P=P1+P2=3 W+6 W=9 W;
10 min内电路消耗的电能W=Pt=9 W×10×60 s=5.4×103 J。
答案:(1)5.4×103 J
(2)将A、B两灯串联接在某电源两端,A灯恰好正常发光,求此时B灯的
电阻;
答案:(2)12 Ω
(3)将B灯与滑动变阻器串联接在12 V电源两端,如图乙所示。调节滑动变阻器,当滑动变阻器的功率是B灯功率的3倍,求滑动变阻器的功率。
解析:(3)灯泡B和滑动变阻器串联,根据P=UI可知,
此时滑动变阻器的功率P滑=U滑I;灯泡B的功率PB′=UB′I;
此时滑动变阻器的功率是B灯功率的3倍,则U滑I=3UB′I;
解得U滑=3UB′①;
又因为电源电压为12 V,所以U滑+UB′=12 V②;
联立①②式可解得U滑=9 V,UB′=3 V;
当灯泡B两端电压为3 V时,流过灯泡B的电流I=0.3 A。
此时滑动变阻器的功率P滑=U滑I=9 V×0.3 A=2.7 W。
答案:(3)2.7 W
类型二　X-R图像
4.如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L的阻值不变,滑动变阻器R的规格是“100 Ω　1 A”。闭合开关,在保证电路元件安全且能使小灯泡正常发光的前提下,最大范围内移动滑片,绘制了通过变阻器的电流与变阻器阻值关系的图像,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为6 V
B.小灯泡的电阻为10 Ω
C.小灯泡的额定功率为1.8 W
D.整个电路电功率最小时,20 s内滑动变阻器消耗的电能为12 J
C
5.(2024淮安)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω。电压表量程为0～3 V,电流表量程为0～0.6 A。在保证电路各元件安全的前提下,电压表的示数随滑动变阻器R2阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为7.5 V
B.定值电阻R1阻值为5 Ω
C.电路的最小功率为0.6 W
D.电流表示数变化范围为0.2～0.3 A
D
6.(2024达州)如图甲所示,将定值电阻R1与规格为“40 Ω,2 A”的滑动变阻器R2连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P,R2的电功率P与其连入电路电阻R之间的变化图像如图乙所示。则电源电压U=　 　V,R1的阻值为　 　Ω,电路的最大电功率为　 　W。
24
20
28.8
类型三　敏感类电阻的图像
7.(多选)(2024宜宾)我国交规规定,酒后不能开车。如图甲是一种对驾驶员进行检测的呼气式酒精测试仪,其简化电路如图乙所示,测试仪里面装有酒精气体传感器,它是一种气敏电阻,用符号“ ”表示,其阻值R随酒精气体浓度K变化图像如图丙所示。已知电源电压为12 V,R1是阻值为20 Ω的定值电阻,设血液酒精浓度M=呼出酒精气体浓度K×2 500,当血液酒精浓度≥0.2 mg/mL时,属于饮酒驾驶。下列说法正确的是( )
A.酒精气体浓度越大,电流表示数越大
B.刚达到饮酒驾驶时,R的阻值为64 Ω
C.电流表示数为0.12 A时,不属于饮酒驾驶
D.达到饮酒驾驶,电路消耗的最小功率为1.44 W
ABC
8.R是一个随推力F变化而变化的电阻,F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路,R0为定值电阻,阻值为20 Ω,电源电压恒为6 V,电流表量程为0～0.6 A。
(1)当小白同学推力为0时,求电阻R的阻值。
(2)用300 N的力推电阻,求R0的电功率(如图乙所示)。
解析:(1)由图甲可知,当F=0时,电阻R=40 Ω。
答案:(1)40 Ω　(2)0.8 W　
(3)图丙中当干路电流不超过电流表量程时,求小白同学推力F的最大值。
答案:(3)200 N
9.体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻R0=5 Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为0～0.6 A,踏板重力不计,则:
(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12 A,电源电压为多少
(2)当体重计示数为600 N时,R0消耗的电功率为多少
解析:(1)由图甲可知,闭合开关S,定值电阻R0与压敏电阻R串联,由图乙可知当体重计空载时,R=45 Ω,I=0.12 A,则电源电压U=I(R+R0)=
0.12 A×(45 Ω+5 Ω)=6 V。
答案:(1)6 V　(2)0.45 W
(3)此体重计所能测量的最大体重为多少
答案:(3)1 200 N
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4　跨学科实践:半导体与光伏发电
早预习　新知梳理 01
一、认识半导体
1.半导体:是导电性能介于　 　和　 　之间的一些材料,如
　 　、　 　、　 　等。
2.光伏电池板:由　 　材料制成。
3.半导体元器件的制作:通过控制掺入　 　的种类,研制出N型半
导体和　 　半导体,再以不同方式结合,制成　 　 、
　 　等元器件。
导体
绝缘体
锗
硅
砷化镓
半导体
元素
P型
二极管
三极管
4.二极管的导电性:把电源、开关和发光二极管串联,二极管通电发光;再把二极管反向接入电路,二极管不发光;这说明二极管具有　 　(选填“单向”或“双向”)导电性。
[注意] 半导体只有在一定条件下才能导电。
二、半导体的应用
1.应用领域:集成电路、通信设备、光伏发电、激光与照明、　 .
　等。
单向
大功率电
源转换
2.传感元件的制作:某些半导体材料的导电性能受　 　、光照、
　 　等影响而显著变化,利用这些特性人们制成了　 　、光敏电阻、　 　等传感元件。
3.芯片:是在一块半导体薄片上集成二极管、三极管和其他电子元件而制成的　 　,是许多电子设备的核心元件。它的发明和应用,是二十世纪的一项创举,是　 　的基础。
4.应用举例:照明光源LED灯、空间站上巨大的太阳能电池板、手机里的环境光传感器和距离传感器、给电动汽车充电的充电桩等。
[注意] 半导体在生活中无处不在的电子设备中无处不在地存
在着。
温度
压力
热敏电阻
力敏电阻
电路
信息时代
三、实践活动:设计校园光伏发电项目方案
1.光伏发电:利用　 　将　 　能直接转变为电能的一种技术。　
2.影响太阳能电池输出功率的因素:　 　、　 　、
　 　的连接方式以及校园的地理、环境特征等。
3.学校屋顶光伏理论发电量和学校用电量的测算:通过　 　、网络查询和　 　等估算学校日常用电量,研究测算学校屋顶太阳能电池板的理论日发电量。
4.太阳能电池板安装方式的确定:查阅电子地图,记录学校所在位置
及当日太阳　 　,模拟并测算出太阳能电池板最佳　 　.
及当日太阳能电池板　 　。
半导体太阳能电池板
光
光照强度
光源射入角度
太阳能电池板
实地调查
图书查阅
高度角
方位角
倾角度数
5.学校屋顶光伏发电项目方案的撰写:搜集本地区　 　资料,分析实际发电量少于理论发电量的原因,分析影响学校发电量的　 　条件和　 　条件,思考如何提高太阳能电池板的发电量,据此撰写项目方案。
6.交流展示:举办报告会,尝试从　 　、　 　角度讨论能源利用对　 　的影响,并分享和交流自己设计的项目方案。
自然环境特征
有利
不利
能源结构
环境保护
环境
探究点一　半导体及其应用
探重难　以练代讲 02
典例1 (2025泸州叙永县期末)如图所示,电池右端为电源正极,此时二极管处于发光状态。若将电源正、负极对调后,闭合开关,发光二极管
　 　(选填“仍能”或“不能”)发光,所以,发光二极管具有
　 　性。
不能
单向导电
变式1 　原创题 家用加湿器的控制电路中有一种电阻,能根据空气湿度改变阻值大小,进一步控制加湿器的喷雾量,制成这种能根据空气湿度改变阻值大小的电阻的材料是( )
A.导体 B.绝缘体
C.半导体 D.超导体
C
探究点二　太阳能电池的功率输出
典例2 如图所示,某校项目性学习小组的同学们发现屋顶上安装了很多太阳能电池板,他们想探究“太阳能电池板的光电转换效率与哪些因素有关”,于是找来两块完全相同的太阳能电池板连接小灯泡进行探究。把两块电池板放在相同的室外环境中,其中A电池板倾斜放置并保持不
变,B电池板每隔两小时调整一次角度,使其正对太阳光,同时观察小灯泡的亮度记录如表所示。
电池板 10点 12点 14点 16点 18点
A 一般 很亮 很亮 一般 很暗
B 很亮 很亮 很亮 很亮 一般
(1)实验中通过　 　来比较太阳能电池板的光电转化效率。
(2)分析表格中的数据,发现太阳能电池板的光电转换效率与　 　和
　 　有关。
小灯泡的亮度
光照强度
电池板与太阳光的角度
变式2 光伏发电是将光能直接转化为电能的一种技术,其简化电路如图所示,当太阳光照射太阳能电池板发电时,控制信号将S1闭合,S2断开,蓄电池充电,当控制信号将S2闭合后,向外供电。
(1)某村新建的文化广场上,有很多以光伏发电为电源的路灯,若某路灯电源的输出电压为20 V,电流为0.5 A,则输出功率是多大 输出电路中的电阻是多少
(2)该村还建成了一座扶贫光伏发电站,总功率为5×104 kW,其一天的发电量是多少千瓦时 (一天的有效光照时间按8小时计算)
(2)光伏发电站一天的发电量W总=P总t=5×104 kW×8 h=4×105 kW·h。
答案:(1)10 W　40 Ω　(2)4×105 kW·h
谢谢观看

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