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(共54张PPT)
测量小灯泡的电功率　焦耳定律
基 础知识梳理
一、测量小灯泡的电功率(11年4考)
1．实验原理：由电功率的计算公式P＝____可知，若要测量小灯泡的电功率，则需要用______表测量出小灯泡两端的______，用______表测量出通过小灯泡的______，然后根据上述公式计算出小灯泡的电功率。
2．实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、滑动变阻器、________和________。
UI　
电压　
电压　
电流　
电流　
电压表　
电流表　
3．实验电路图：请你在下面的虚线框中设计出“测量小灯泡的电功率”的实验电路图。
　
答图1
如答图1所示
实际功率　
实际功率　
大　
亮　
小　
二、焦耳定律(11年10考)
1．电流通过导体时，电能转化成____能，这种现象叫电流的____效应。
2．影响电流通过导体时产热多少的因素：______、______和__________。
3．焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成______，跟导体的电阻成______，跟通电的时间成______。如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，通电时间用t表示，则焦耳定律的表达式是_________。
内　
热　
电流　
电阻　
通电时间　
正比　
正比　
正比　
Q＝I2Rt　
4．焦耳定律的适用范围：任何用电器或电路的计算。
5．利用电热的例子：电热水器、电烙铁、电暖气、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等。
6．防止电热的例子：有孔的电视机后盖、电脑的微型风扇等(过多的电热如果不能及时散失，会产生许多的安全隐患)。
强化训练
1．(RJ、YH素材)下列现象或装置：①电动机外壳上装散热片；②电视机后罩有许多小孔；③养鸡场的电热孵化器；④电暖手宝；⑤电脑机箱里装有小风扇。其中利用电流热效应的是______，防止电热带来的危害的是________。(均选填序号)
③④　
①②⑤　
2．(RJ、YH素材)在“测量小灯泡的额定功率”的实验操作中，手和眼睛的分工应该是(　　)
A．手按开关，眼睛观察电流表
B．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电流表
C．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电压表
D．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察小灯泡是否发光
C　
3．(RJ素材)电炉通电后，电炉丝热的发红而导线却不怎么热，这是因为电炉丝和导线中的______相等，但是电炉丝比导线的______大，消耗的电功率多。若把两根导线连接起来，则连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引发火灾，原因是连接处由于接触不良，导致该处电阻______，电流通过时产生的热量______。
电流　
电阻　
增大　
增多　
4．(YH素材)如图1所示的家用电饭煲的铭牌上标有“220 V　550 W”字样，它正常工作时电阻丝的电阻为____Ω，通过电阻丝的电流为______A；假如每次煮饭要用20 min，则每次做饭电阻丝产生的热量为__________J。
88　
图1
2.5　
6.6×105　
5．(RJ素材)某校师生自制了一台电烤箱，当电烤箱的电阻丝内通过5 A的电流时，每分钟可产生6.6×104 J的热量。则这台电烤箱的电功率为__________W，电阻丝工作时的电阻为____Ω。
1 100　
44　
例1　请完成下列有关电热的计算：
(1)一个10 Ω的定值电阻，通过2 A的电流时，1 min产生的热量是__________J。(使用公式Q＝______)
(2)一个5 Ω的定值电阻，接到2 V的电压上工作5 min，产生的热量
是_____J。(使用公式Q＝____)
(3)一个定值电阻，接到3 V的电压上时通过它的电流是0.2 A，则10 min内该电阻产生的热量是_____J。(使用公式Q＝_____)
(4)一个标有“220 V　800 W”的电热水器，正常工作5 min能产生___________J的热量。(使用公式Q＝____)
易错易混点
电热计算公式的运用
2 400　
I2Rt　
240　
360　
UIt　
2.4×105　
Pt　
1.(2022乐山)图1所示是某电蒸锅的内部简化电路图，R1＝484 Ω、R2＝44 Ω。当S1、S2均闭合时，通过R1、R2的电流之比I1∶I2＝_______，使用加热挡5 min电蒸锅产生的热量是___________J。
1∶11　
3.6×105　
图1
例2　(2019广东)某品牌电烤箱在额定电压下，功率从大到小有高挡、中挡和低挡。图2为电烤箱在不同挡位工作时的电路图，R1、R2为发热电阻丝，且阻值R1>R2，则高挡、中挡和低挡对应的电路图分别是图____、图____和图____。(均选填“甲”“乙”或“丙”)
易错易混点
电加热器的挡位判断
丙　
图2
乙　
甲　
2.某电热水壶有加热和保温两挡，简化电路如图3所示，其中R1、R2为电热丝(不考虑其电阻变化)。已知该壶的额定电压为220 V，闭合开关S1、S2时，电路中的电流为5.5 A。
(1)电热丝R1的阻值为____Ω；
(2)闭合开关S1、S2时，电热水壶的功率为________W；
(3)已知R2＝400 Ω，则使用保温挡时电热水壶在10 min内产生的热量为___________J。
40　
1 210　
图3
6.6×104　
实验突破
实验一　☆测量小灯泡的电功率(11年4考)
例1　为了测量小灯泡的电功率，小柯设计了如图4－甲所示的实验电路，其中标有“2.5 V”字样的小灯泡正常发光时的电阻约为8 Ω，电源电压为6 V，可供选择的滑动变阻器
有R1(10 Ω　1 A)和R2(20 Ω　1 A)。
图4
【基础设问】
(1)为了完成实验，滑动变阻器应选用____(选填“R1”或“R2”)，电流表的量程应选用______________。
(2)若实验时移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数，则故障可能是____________。
(3)排除故障后，再次闭合开关，发现小灯泡仍不亮，电流表、电压表均有较小示数。出现这种现象的原因可能是___________________ _____________________________________，接下来应进行的操作是___(选填字母)。
A．断开开关，更换小灯泡　B．检查电路是否断路　
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
R2　
0～0.6 A　
小灯泡短路　
滑动变阻器接入电路
的阻值太大，造成小灯泡的实际功率太小　
C　
(4)移动滑片，发现电压表的示数如图4－乙所示，其读数是______V。为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向___(选填“a”或“b”)端移动，直至电压表的示数为______V。
2.2　
b　
2.5　
图4
(5)小柯将实验中测得的数据及现象填入了他设计的实验表格，如下表。
实验次数 电压U/V 电流I/A ___ 小灯泡的亮度
1 0.5 0.12 0.06 不发光
2 1.5 0.20 0.3 较暗
3 2.5 0.30 0.75 正常
4 2.8 0.32 ___ 很亮
①表格中A处应该填上的内容是____________ ；B处应该填上的内容是________。
②分析表中信息可以得出：小灯泡的亮度由___________________ 决定。
A　
B　
电功率P/W　
0.896　
电功率(或实际功率)　
③小柯在多次测量中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比______(选填“变大”“变小”或“不变”)，导致这一结果的原因是______________________________。
④小灯泡的额定功率为_______W。
拓展设问　若把两个这样的小灯泡串联接在3 V的电源上，则每个小灯泡消耗的实际功率是______W。
变大　
灯丝的电阻随温度的升高而变大　
0.75　
0.3　
【素养设问】
(6)实验中要求改变小灯泡两端的电压进行多次测量，这样做是为了________________________________。
(7)在该实验结束后，将小灯泡换成一个定值电阻，还可探究电流与______的关系。
拓展设问　在该实验结束后，将小灯泡换成一个定值电阻，______(选填“能”或“不能”)探究电流与电阻的关系，原因是____________________________。
测量不同电压下小灯泡的实际功率　
电压　
不能　
不能改变定值电阻的阻值大小　
(8)小柯还想用该实验电路测量额定电压为3.8 V的小灯泡的额定功率，但是发现电压表“0～15 V”的量程不能使用，请你在虚线框中帮他设计一个可行的实验电路。实验中调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为______V时，小灯泡正常发光。
2.2　
　
答图2
如答图2所示
(9)若在实验时，电流表坏了，小柯找来了一个已知阻值的定值电阻R0，设计了如图5的电路，并按以下步骤操作：
①只闭合开关S2，移动滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额；
②保持滑片位置不变，断开开关S2，闭合开关S1，
记下电压表示数U，则小灯泡额定功率的表达式为
P额＝___________(用U额、U、R0表示)。
图5
(10)在(9)的实验中，发现损坏的是电压表而不是电流表，小柯于是用电流表换掉电压表，并重新设计了电路(如图6所示)，也可以测出小灯泡的额定功率，请你完成实验。
断开开关S，闭合开关S2　
图6
U额(I2－I1)　
实验二　探究焦耳定律(11年4考)
例2　在“探究电热与什么因素有关”时，小明利用如图7所示的装置进行实验，已知四个透明容器内密封着等量的空气。
图7
【基础设问】
(1)实验中通过观察___________________的大小来比较透明容器中的电阻丝产生热量的多少。这里运用了______(选填“转换”或“等效替代”)法。
(2)此实验中选用空气作为被加热物质的原因：
__________________________________________。
(3)通电后透明容器中空气的内能是通过________(选填“做功”或“热传递”)的方式改变的。
拓展设问　通电后透明容器中电阻丝的内能是通过______(选填“做功”或“热传递”)的方式改变的。
U形管中液面高度差　
转换　
空气的热胀冷缩现象明显，便于观察实验现象　
热传递　
做功　
(4)如图7－甲所示装置是用来探究电流通过导体产生的热量与______的关系的；两个透明容器中的电阻丝串联在一起，目的是使通过两根电阻丝的______相同；这里运用了__________(选填“转换”或“控制变量”)法。通电一段时间，两U形管中液面
高度差如图所示，可以得出的结论是________________
_______________________________________
_______________。
电阻　
图7
电流　
控制变量　
在电流、通电　
时间相同时，导体的电阻越大，电流通过该导
体产生的热量越多　
(5)在如图7－乙所示装置中，电阻丝R2和R3的连接方式是______，通过电阻丝R1、R2的电流________(选填“相等”或“不相等”)。通电一段时间后，两U形管中液面高度差如图所示，电阻丝R1、R2中产生热量较多的是____。
并联　
不相等　
R1　
图7
【素养设问】
(6)小明利用图7－甲所示装置实验，发现通电一段时间后，左侧U形管中的液面高度几乎不变，出现此现象的原因可能是__________ ____________________________________。
拓展设问　通电一段时间后发现，图7－乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是__________ ____。
左侧透明
容器的密闭性不好(或左侧电阻丝断路)　
电阻丝R3　
断路　
图7
(7)如图7－甲，当通过左边电阻丝的电流为1 A时，通电5 min，右边电阻丝产生的热量为__________J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为______。
3 000　
图7
1∶2　
拓展训练
【课标要求】3.4.6通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
1．(2022柳州)在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的(　　)
A．电阻不同 B．电流不同
C．密度不同 D．通电时间不同
考点
探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关(8年3考)
A　
2．(2020广东)图8所示为“探究电流通过导体产生的热量跟______的关系”的实验装置。实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫______(选填“控制变量”或“转换”)法。通电一段时间后，左侧容器内
空气吸收的热量比右侧的____(选填“多”
或“少”)。
电阻　
图8
转换　
少　
3．图9是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
(1)该实验主要用到的物理研究方法有控制变量法和______法。
(2)密封容器外的电阻的作用是
____________________________________；
若将该电阻改成10 Ω，则______(选填
“仍能”或“不能”)完成实验探究。
转换　
图9
使通过两密封容器内的电阻的电流不同　
仍能　
4．(2022泉州模拟)如图10所示，将两根电热丝R1和R2串联在电路中，若R1＝10R2，请问哪根火柴会先被点燃？(　　)
A．在R1上的火柴
B．在R2上的火柴
C．同时点燃
D．无法确定
考点
焦耳定律及其计算(8年7考)
A　
图10
5．(2022成都)小玥在妈妈的指导下用电熨斗熨烫衣服。她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”“高温”两个挡位，其简化电路如图11所示，R1、R2是电热丝，R1＝48.4 Ω，R2＝96.8 Ω，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为______挡位，在该挡位下通电1 min，电流产生的热量为________J。
低温　
图11
6×104　
6．(2022泰州)小明用如图12所示电路研究调光灯的工作原理，所用电源电压恒为6 V，灯泡L上标有“4.8 V　0.3 A”字样，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，当观察到_______________________时，可知灯泡L正常发光，此时灯泡L的实际功率为_______W，通电1 min滑动变阻器产生的热量为_______J。
电流表示数为0.3 A　
图12
1.44　
21.6　
7．(2022广东)某电热取暖器的简化电路如图13所示，R1、R2为发热电阻。取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1 320 W，R1＝55 Ω。求：
图13
(1)取暖器工作时通过R1的电流；
答：(1)取暖器工作时通过R1的电流为4 A；
(2)取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量；
答：(2)取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量为5.28×104 J；
图13
(3)R2的阻值。
答：(3)R2的阻值为110 Ω。
图13
8．(2022重庆)商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座(如图14－甲所示)计费，某摊位使用空气炸锅(如图14－乙所示)烹制食物，图14－丙是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为 220 V，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1＝40 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)，只闭合开关S3时为中温挡，额定功率为440 W。求：
图14
(1)R2的电阻；
答：(1)R2的电阻为110 Ω；
图14
(2)高温挡正常工作100 s，电流通过R1产生的电热；
答：(2)高温挡正常工作100 s，电流通过R1产生的电热为1.21×105 J；
图14
(3)只有空气炸锅单独工作，使用前后插座上的表盘示数分别如图14－甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率(已知商用电费的单价为0.75元/kW·h)。
答：(3)通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率为320 W。
图14
9．(2022内江)为了测量小灯泡的额定功率，某实验小组采用了如下的实验器材：
A．小灯泡(额定电压为3.8 V，额定功率大约为1.2 W); 　　　　
B．电压表(量程0～3 V，0～15 V)；
C．电流表(量程0～0.6 A，0～3 A);
D．滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)；
E．滑动变阻器R2(阻值0～10 Ω);
F．四节新干电池；
G．开关一个，导线若干。则
考点
测量小灯泡的电功率(8年2考)
(1)为了尽可能使测量结果精确，测量时电表的示数不得小于所选量程的三分之一，则电流表的量程应选______________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)。
(2)为了能测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的阻值应选____________(选填“0～5 Ω”或“0～10 Ω”)。
(3)连接好电路后，在闭合开关前，要将滑
动变阻器的滑片滑到最右端，是为了_________
_____________________。
0～0.6 A　
0～10 Ω　
保护电路
图15
(防止电路电流过大)　
(4)用笔画线代替导线将图15－甲中的实物图连接完整(部分电路已连好)。
(5)在实验中，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图15－乙所示，那么，小灯泡的额定功率为_______ W。
1.14　
图15
答图3
如答图3所示
(1)先根据实验的要求设计电路图，如图16所示，其中甲是______表，乙是______表。
电流　
电压　
图16
(2)实验室有如下器材：“2.5 V　0.75 W”的小灯泡一只，电压为6 V的电源，电流表，电压表，导线若干条，开关，滑动变阻器R1(10 Ω　2 A)和R2(50 Ω　1 A)。根据实验要求应选用滑动变阻器____。
(3)根据实验要求，设计并填写实验记录表内的7个空格。
实验序号 __________ __________ ____________ __________
1 ______ / / /
2 ___ / / /
3 ___ / / /
R2　
电压U/V　
电流I/A　
电功率P/W　
灯泡亮度　
2.5　
2　
3　

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