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(共15张PPT)
第三节　焦耳定律
电流的热效应
1.手机使用时间长了会发烫,这是因为在使用的过程中会有部分电能转化为　内能　,这是电流的热效应。
2.电热器是利用　电阻大、熔点高　的材料制成的。
3.核心素养·物理观念(2024·菏泽)下列家用电器中利用电流的热效应工作的是 (　D　)
A.电冰箱 B.洗衣机
C.电脑 D.电饭煲
　内能　
　电阻大、熔点高　
　D　
4.将规格都是“220 V　180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入家庭电路中。如果它们正常工作,在相同的时间内 (　C　)
A.电热毯消耗的电能最多
B.电冰箱产生的热量最多
C.三者消耗的电能一样多
D.三者产生的热量一样多
第5题图
　C　
5.创新考法·科学小实验小明在一次野炊活动中,将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸(可看作导体)接在干电池的正、负极上,如图所示,锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为与长度相同的锡箔纸的较宽处相比,较窄处的 (　B　)
A.电流较大 B.电阻较大
C.电压较小 D.电功率较小
　B　
6.如图所示的是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”实验。下列说法中正确的是 (　A　)
　　第6题图
A.甲、乙两次实验都应用了控制变量法
B.甲实验中,通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多
C.乙实验是为了探究电流产生的热量与电阻的关系
D.乙实验中,通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
　A　
焦耳定律
7.【2024·蜀山一模】如图甲所示的是新型取暖器件——电热膜,它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜上制成的,其结构如图乙所示。已知电热膜的电阻为550 Ω,电热膜正常工作1 min产生的热量为　5 280　J。
第7题图
　5 280　
8.如图所示,将两根电热丝R1和R2串联起来,接在某电源上,甲、乙为两根火柴。若R1>R2,则　甲　(选填“甲”或“乙”)火柴先被点燃。通电5 min,电路产生的总热量为Q1。若将两根电热丝并联接在同一电源上,通电相同的时间,电路产生的总热量为Q2,则Q1　<　(选填“>”“<”或“=”)Q2,这是因为当电压一定时,通电时间相同,电阻越　小　,电路产生的热量越多。
　甲　
　<　
　小　
第8题图
B.根据Q=I2Rt可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
C.根据Q= 可知,电阻越大,相同时间内产生的热量越少
D.根据Q=I2Rt可知,在电流一定时,电阻越大,相同时间内产生的热量越多
9.根据Q=I2Rt和欧姆定律公式I=,可以得到电流通过导体时产生的热量的变形式Q=UIt和Q=。下列说法中正确的是 (　D　)
A.根据Q=UIt可知,相同时间内产生的热量与电阻无关
　D　
10.如图所示的是用一小型电动机提升重物的电路。当电源电压为3 V时,闭合开关,电动机不转动,电流表的示数为0.6 A;当电源电压为12 V时,闭合开关,电动机正常工作,电流表的示数为0.4 A,物体匀速上升。电动机正常工作1 min,电流通过线圈产生的热量为　48　J,产生的机械能为　240　J。
第10题图
　48　
　240　
11.将一根电阻为100 Ω的电阻丝接在某电路中,通过它的电流为2 A,则在1 min内它产生　2.4×104　J的热量;若将此电阻丝对折后再接入同一电路中,若要它产生同样多的热量,则通电时间应为　0.25　min。
　2.4×104　
　0.25　
12.跨学科实践·物理学与社会发展如图甲所示的是某款家用电热水壶内部的简化电路,其中R1和R2为阻值不变的发热电阻(R1(1)当单刀双掷开关S接在a端时,电热水壶是加热挡还是保温挡
(2)求该热水壶在0~1 min消耗的电能。
(3)求电阻R1的阻值及其在5~6 min产生的热量。
第12题图
解:(1)当单刀双掷开关S接b端时,R1与R2串联,电路的总电阻较大;当单刀双掷开关S接a端时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻较小。电源电压一定,由P=可知,当单刀双掷开关S接a端时,电路中总电阻小,此时电路消耗的电功率较大,所以电热水壶处于加热挡。
(2)由图丙可知,在0~1 min电路中的电流I=8 A,由图乙可知,电源电压保持200 V不变,故在0~1 min,该电热水壶消耗的电能W=UIt=200 V×8 A×1×60 s=96 000 J。
(3)由题意可知,0~4 min,单刀双掷开关S接a端,电路为R1的简单电路,电源电压保持200 V不变,电路中的电流I=8 A,根据欧姆定律可得,电阻R1的阻值R1===25 Ω。
由图丙可知,5~6 min电路中的电流I'=0.04 A,R1在5~6 min产生的热量Q=I'2R1t=(0.04 A)2×25 Ω×1×60 s=2.4 J。
答:(1)电热水壶是加热挡。
(2)该热水壶在0~1 min消耗的电能为96 000 J。
(3)电阻R1的阻值为25 Ω,其在5~6 min产生的热量为2.4 J。
(3)电阻R1的阻值为25 Ω,其在5~6 min产生的热量为2.4 J。(共30张PPT)
第十七章 电流做功与电功率
1.(沪科九物全P120图17-1改编)李芳家的电能表上标有“2 500 r/(kW·h)”字样。她用这个电能表来测量某用电器的电功率。她把家中的其他用电器都与电源断开,仅让这个用电器工作,1 min内电能表的转盘转了25转,则该用电器的电功率是　600　W。
第1题图
　600　
2.(人教九物全P117T5改编)一台标有“220 V　800 W”字样的电炉正常工作时,电阻丝的电阻为　60.5　Ω,电炉正常工作10 min,消耗的电能是　4.8×105　J。假如实际电功率是648 W,电阻丝的电阻不变,则这时电炉的实际电压为　198　V。
　60.5　
　4.8×105　
　198　
3.(沪科九物全P133T11改编)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连入电源电压保持不变的电路中。移动滑动变阻器R2的滑片P,滑动变阻器R2的电功率P与其连入电路的电阻R之间的变化图像如图乙所示。则电源电压为　24　V,电路的最大电功率为　28.8　W。
第3题图
　24　
　28.8　
4.(沪科九物全P127图17-8改编)如图所示的电暖器是靠电流的　热　效应工作的。1 000 W的电暖器正常工作1 h,产生的热量为　3.6×106　J。
第4题图
　热　
　3.6×106　
5.(沪科九物全P121T4改编)电路中有一用电器,其两端的电压为6 V,通过它的电流为200 mA,则该用电器消耗的电功率为　1.2　W,5 min内电流做的功为　360　J。
6.(人教九物全P113T3改编)有一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.7 V,容量为1 130 mA·h。它充满电后,大约储存　15 051.6　J的电能。
　1.2　
　360　
　15 051.6　
7.(沪科九物全P126T4改编)将如图所示的灯泡接在 220 V的电路中,灯泡的电阻大约是　806.7　Ω,电功率为　60　W。当将该灯泡接在110 V的电路中时,实际功率为　15　W。(假设灯丝的电阻不变)
第7题图
　806.7　
　60　
　15　
8.(北师九物全P117T1改编)关于电功和电功率,下列说法中正确的是 (　D　)
A.用电器消耗的电能越多,电功率越大
B.用电器消耗电能的时间越短,电功率越大
C.用电器消耗的电能越多,用的时间越长,电功率越大
D.相同时间内,用电器消耗的电能越多,电功率越大
　D　
9.(沪科九物全P130T6改编)一个直流电动机的线圈的电阻为0.5 Ω,加在电动机两端的电压为220 V,当电动机正常运转时,通过线圈的电流为20 A。电动机正常工作1 h,求:
(1)电动机消耗的电能。
(2)电流通过线圈产生的热量。
(3)电动机做的机械功。
解:(1)1 h内电动机消耗的电能
W=UIt=220 V×20 A×3 600 s=1.584×107 J。
(2)电流通过线圈产生的热量
Q=I2Rt=(20 A)2×0.5 Ω×3 600 s=7.2×105 J。
(3)电动机做的机械功
W机械=W-Q=1.584×107 J-7.2×105 J=1.512×107 J。
答:(1)电动机消耗的电能是1.584 ×107 J。
(2)电流通过线圈产生的热量是7.2 ×105 J。
(3)电动机做的机械功是1.512×107 J。
(3)电动机做的机械功是1.512×107 J。
10.(沪粤九物上P106例题改编)如图所示的家用电陶炉具有加热、保温两个挡位。其内部电路由两个阻值均为44 Ω的发热电阻R1、R2组成。某次用加热挡将1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)请在虚线框内画出电陶炉内部的电路图。
(2)水吸收的热量。
(3)该电陶炉的加热功率。
第10题图
解:(1)可以通过改变开关的状态来改变接入电阻的大小,而两个电阻的连接方式可以是串联也可以是并联,如图所示。
(2)水吸收的热量
Q=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。
(3)第一个图中,当闭合开关S、S1时,R2被短路,电路中只有R1工作,此时为加热挡,
P加===1100 W。
第二个图中,当闭合开关S、S1时,电路由R1、R2并联组成,此时为加热挡,
P1===1 100 W,
P2===1 100 W,
P加'=P1+P2=1 100 W+1 100 W=2 200 W。
答:(2)水吸收的热量3.36×105 J。
(3)该电陶炉的加热功率为2 200 W或1 100 W。
(3)该电陶炉的加热功率为2 200 W或1 100 W。
11.(沪粤九物上P108T4改编)目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统(如图甲,图乙所示),它具备了风能和太阳能产品的双重优点,该系统既可以通过太阳能电池独立发电并储存在蓄电池中,也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池中,在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯的技术参数如表所示。
第11题图
(1)假设路灯每晚工作10 h,求路灯正常工作时每晚消耗的电能。
解:(1)路灯每晚消耗的电能
W=PLt=60 W×10×3 600 s=2.16×106 J。
(2)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800 W/m3,太阳能电池板的面积为1.25 m2,则太阳能电池的光电转换效率为多大
风力发 电额定 功率 风力发 电额定 风速 风力发 电机启 动风速 路灯额 定电压 路灯额 定功率 太阳能
电池板
平均输
出功率
260 W 8 m/s 3 m/s 24 V 60 W 100 W
W=PLt=60 W×10×3 600 s=2.16×106 J。
(3)在平均风速为8 m/s的晚上,风力发电机除了保障路灯正常工作外,同时还给蓄电池充电。若风力发电机一晚上的工作时间为8 h,则在这段时间内蓄电池储存的电能是多少千瓦时
(2)太阳能电池板接收到的总功率
P总=800 W/m2×1.25 m2=1 000 W,
太阳能电池板平均输出功率P出=100 W,所以光电转换效率
η=×100%=×100%=×100%=×100%=10%。
(3)风速为8 m/s,风力发电额定功率为260 W,所以工作8 h蓄电池储存的电能
W=P额t风-P灯t灯=0.26 kW×8 h-0.06 kW×8 h=1.6 kW·h。
答:(1)路灯正常工作时每晚消耗的电能为2.16×106 J。
(2)太阳能电池的光电转换效率为10%。
(3)这段时间内蓄电池储存的电能是1.6 kW·h。
(3)这段时间内蓄电池储存的电能是1.6 kW·h。
章末复习
电流做功与电功率
1.电功和电功率
基本公式 导出公式
电功 W=Pt=UIt W=t=I2Rt
电功率 P==IU P==I2R
适用范围 普遍适用 纯电阻电路
2.焦耳定律
内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比
基本公式 Q=I2Rt(普遍适用)
导出公式 Q=W=Pt=UIt=t(纯电阻电路适用)
3.额定电压和额定功率
电功率概念理解有误
额定电压 额定功率
定义 用电器正常工作时的电压 用电器在额定电压下工作时的功率
铭牌 灯泡“PZ220-40”指灯泡的额定电压为220 V,额定功率为40 W 1.关于电功率,下列说法中正确的是 (　B　)
A.用电器的电功率越大,做功越多
B.用电器的电功率越大,做功越快
C.用电器的电功率越大,做功越慢
D.用电器做的功越多,电功率越大
　B　
2.如图所示的是科研人员研制的发电鞋,人在行走时可以发电并将电能存储于蓄电池中。穿该发电鞋以某一速度行走时,其平均发电功率约为 0.4 W。若以这样的速度行走10 min,则可产生电能　240　J。
第2题图
额定功率和实际功率辨析不清
　240　
3.如图所示的是威威家的电能表的表盘。由表盘上的信息可知,他家同时使用的用电器总功率不能超过　4 400　W。威威家有一台标有 “220 V　900 W”字样的烤面包机,某次烤面包机单独正常工作时,电能表的转盘转了45转,则此烤面包机工作了　1　min。若在用电高峰期,实际电压低于220 V,则烤面包机的实际功率将　变小　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
第3题图
　4 400　
　1　
　变小　
4.小灯泡L1标有“3 V　3 W”字样,小灯泡L2标有“6 V　3 W”字样,灯丝电阻均不受温度影响,则两个小灯泡灯丝的电阻之比R1∶R2=　1∶4　。若将两个小灯泡串联接入电路,则在长时间工作的过程中,允许加在它们两端的最高电压是　7.5　V,小灯泡L1实际消耗的电功率是　0.75　W。
5.小萌在更换灯泡时发现灯泡上标有“220 V　40 W”字样。下列说法中正确的是 (　D　)
A.该灯泡只能在220 V电压下工作
B.该灯泡的实际功率是40 W且保持不变
C.该灯泡每秒消耗的电能是40 W
　1∶4　
　7.5　
　0.75　
　D　
D.该灯泡正常发光时的功率是40 W
焦耳定律公式应用模糊
6.当一个电阻的阻值为R时,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q。要使它产生的热量为4Q,下列方法中可行的是
(　C　)
A.将电压变为原来的4倍,通电时间不变
B.将电阻变为原来的2倍,通电时间变为原来的
C.将电阻变为原来的,通电时间变为原来的2倍
D.将电压变为原来的,电阻变为原来的2倍
动态电路综合分析有误
　C　
7.【2024·包河一模】如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,在滑动变阻器R2的滑片P向右缓慢移动的过程中,下列说法中正确的是 (　C　)
第7题图
A.电流表A的示数变小,电压表的示数变大
B.电压表的示数变小,电压表的示数变大
C.电压表的示数与电流表A的示数的比值变大
D.电流表A的示数变大,电阻的电功率变大
　C　
8.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P由左向右移动时,下列说法中正确的是 (　C　)
第8题图
A.电路消耗的总功率变大
B.小灯泡变亮
C.电压表的示数变小
D.小灯泡变暗
　C　(共15张PPT)
认识电流做功
第一节　电流做功
1.电流通过电热器时,主要把电能转化为　内　能;电流通过白炽灯泡时,主要把电能转化为　内　能;给蓄电池充电时,主要把电能转化为　化学　能。
2.将小灯泡接在电压为3 V的电源上,测得小灯泡发光时的电流为0.3 A。若通电5 min,则电流做的功是　270　J,消耗的电能是　270　J。
3.下列单位中,属于电能单位的是 (　C　)
A.V·A B.W/s C.V·A·s D.J·s
　内　
　内　
　化学　
　270　
　270　
　C　
4.在家庭电路中,一个用电器工作时的电流为0.6 A,则它工作1 min消耗的电能为 (　A　)
A.2.2×10-3 kW·h B.7 200 J
C.2.2 kW·h D.132 J
　A　
5.关于电功,下列说法中正确的是 (　D　)
A.电流做功的多少跟电压、电流的大小无关
B.电功的单位和电能的单位是不同的
C.用电器消耗的电能越多,电流做功就越少
D.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程
测量电费
　D　
6.小刚家中的电能表表盘如图所示。
第6题图
(1)这个电能表应该在　220　V的电路中使用。
(2)这个电能表的标定电流为　10　A,额定最大电流为　20　A。
(3)电能表的示数为　268.1　kW·h。
(4)若用电器消耗了1 kW·h的电能,则电能表的转盘转过　2 500　转。
　220　
　10　
　20　
　268.1　
　2 500　
7.跨学科·数学甲、乙两个用电器并联在同一电源上,甲的电阻是乙的3倍,则在相同的通电时间内,甲、乙两个用电器的电功之比是 (　A　)
A.1∶3 B.3∶1 C.9∶2 D.2∶3
　A　
8.雷电是一种常见的自然现象,发生雷电时的电压高达1.8×108 V,电流高达1×105 A,放电0.001 s,做功　1.8×1010　J,合　5 000　kW·h。
9.跨学科实践·物理学与日常生活如图所示的是小明家11月初和12月初电能表的示数。下列说法中正确的是 (　D　)
第9题图
A.电能表是计量电功率的仪表
B.该电能表转盘每小时转1 200圈
C.该电能表允许通过的最大电流为10 A
　1.8×1010　
　5 000　
　D　
D.小明家11月份总共用电200 kW·h
10.若两根导线的电阻之比是3:4,通过的电流之比为4:3,则在相同的时间内,电流通过两根导线所做的功之比是 (　C　)
A.1:1 B.16:9 C.4:3 D.9:16
　C　
11. 使用一盏调光灯,在1 min内,灯丝两端的电压由200 V降到100 V,通过它的电流由0.25 A 降到 0.15 A。在此过程中,灯丝消耗的电能是1 800 J。由此可知,电流通过灯丝所做的功为 (　B　)
A.900 J　　 B.1 800 J
C.1 950 J　　 D.3 000 J
　B　
12.核心素养·物理观念电流通过电风扇产生了6 000 J的机械能和2 500 J的内能,则此过程中电流做的功为 (　D　)
A.2 500 J B.3 500 J
C.6 000 J D.8 500 J
　D　
13.某品牌电动汽车的电池容量为100 A·h,额定电压为400 V,充电时它将电能转化为　化学　能存储起来,充满电后它存储了　1.44×108　J的能量,合为　40　kW·h。
14.如图所示,把20 Ω的电阻R1和30 Ω的电阻R2串联起来,接在电压为6 V的电源上,闭合开关S。求:
(1)电流表A的示数。
(2)通电1 min,电阻R1、R2分别消耗的电能及电路消耗的总电能。
第14题图
　化学　
　1.44×108　
　40　
解:(1)I==
=0.12 A。
(2)U1=IR1=0.12 A×20 Ω=2.4 V,
U2=IR2=0.12 A×30 Ω=3.6 V,
W1=U1It=2.4 V×0.12 A×60 s=17.28 J,
W2=U2It=3.6 V×0.12 A×60 s=25.92 J,
W总=W1+W2=17.28 J+25.92 J=43.2 J。
答:(1)电流表A的示数为0.12 A。
(2)通电1 min,电阻R1消耗的电能是17.28 J,电阻R2消耗的电能是 25.92 J,电路消耗的总电能是43.2 J。
(2)通电1 min,电阻R1消耗的电能是17.28 J,电阻R2消耗的电能是 25.92 J,电路消耗的总电能是43.2 J。
15.在如图所示的电路中,电阻R1=10 Ω,电源电压保持不变。闭合开关S后,电流表A1的示数为0.6 A,电流表A的示数为0.9 A。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R2的阻值。
(3)通电100 s,整个电路消耗的电能。
第15题图
解:(1)电源电压
U=I1R1=0.6 A×10 Ω=6 V。
(2)I2=I-I1=0.9 A-0.6 A=
0.3 A,
R2===20 Ω。
(3)W=UIt=6 V×0.9 A×100 s=540 J。
答:(1)电源电压是6 V。
(2)电阻R2的阻值是20 Ω。
(3)通电100 s,整个电路消耗的电能是540 J。
(3)通电100 s,整个电路消耗的电能是540 J。(共22张PPT)
第十七章 电流做功与电功率
滚动训练
一、填空题(每空2分,共20分)
1.核心素养·物理观念电灯正常工作时会发热发光,在这个过程中,电流　做功　使电能转化为内能和光能。若电灯在一段时间内消耗的电能为E1,电流做的功为W,转化的内能为E2,转化的光能为E3,则E1、E2和E3的关系是　E1=E2+E3　。
2.甲、乙两个小灯泡的规格分别为“6 V　1.2 W”和“3 V　0.9 W”,将它们串联后接入电路,较亮的是小灯泡　甲　(选填“甲”或“乙”);将它们并联后接入电路,电路中总电流不能超过　0.4　A(灯丝电阻不变);若灯丝长度相同,则小灯泡　乙　(选填“甲”或“乙”)的灯丝更粗些。
　做功　
　E1=E2+E3　
　甲　
　0.4　
　乙　
3.经过1.5 h,小林家中电能表的示数从图示变成了 ,则此段时间内电能表的转盘转动了　9 900　圈,家庭电路实际消耗的功率为　2.2　kW。
第3题图　　
　9 900　
　2.2　
4.如图所示,在两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将两容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中,且R1=2R2=20 Ω,电源电压U=6 V。闭合开关后,甲管中液面比乙管中液面上升得 　快 　(选填“快”“慢”或“相同”);当滑动变阻器的滑片P移至最右端时, 1 min 内电流通过电阻丝R1产生的热量Q=　48　J。
　快 　
　48　
第4题图
5.(2023·安徽)在某汽车尾部的挡风玻璃上,有一种电加热除雾装置,它由5条阻值均为12 Ω的电阻丝并联而成,简化结构如图所示。该装置与12 V的汽车电池接通工作1 min,产生的总热量为　3 600　J。
第5题图　
　3 600　
二、选择题(每小题4分,共20分)
6.有两个分别标有“6 V　3 W”字样和“9 V　3 W”字样的小灯泡L1、L2。若不考虑温度对灯丝电阻的影响,则下列说法中正确的是 (　D　)
A.小灯泡L1、L2正常工作时的电流一样大
B.小灯泡L1、L2串联在一起使用时,两个小灯泡一样亮
C.小灯泡L1、L2并联在一起同时使用时,两个小灯泡消耗的电功率一样大
　D　
D.将小灯泡L1与一个12 Ω的电阻串联在电源电压为12 V的电路中,小灯泡L1能正常发光
7.如图所示,小明同学设计了一种烟雾报警装置,R0的电阻为40 Ω,R为光敏电阻,其阻值随光照强度减弱而增大。当电路中电流小于或等于0.3 A时,烟雾报警器报警。闭合开关S后,当电流为0.5 A时,光敏电阻R的电功率为4 W。下列说法中正确的是 (　C　)
A.当光敏电阻R处的烟雾浓度逐渐增大时,电流表的示数变大
B.电源电压为24 V
C.当电压表的示数为16 V时,烟雾报警器报警
D.当电路中的电流为0.4 A时,光敏电阻R消耗的电功率为6 W
　C　
第7题图
8.如图所示的是额定电压均为220 V的灯泡L1和L2的U-I图像。下列说法中错误的是 (　C　)
第8题图
A.当灯泡L1两端的电压为100 V时,其实际功率为20 W
B.当通过灯泡L2的电流为0.45 A时,其1 min内消耗的电能为4 320 J
　C　
C.将灯泡L1、L2串联,若灯泡L1两端的电压为40 V,则灯泡L2的功率为8 W
D.将灯泡L1、L2并联,若通过灯泡L2的电流为0.5 A,则灯泡L1的功率为66 W
9.如图所示,在“测量小灯泡的电功率”实验中,下列说法中正确的是 (　D　)
第9题图
A.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是开路故障
B.判断小灯泡是否正常发光,只需观察小灯泡的亮度
C.小灯泡两端的电压增大时,额定功率增大
D.小灯泡的亮度由实际功率决定
　D　
10.如图甲所示,R为定值电阻,R1为滑动变阻器。如图乙所示的是该滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中滑动变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下列说法中正确的是 (　D　)
　第10题图
A.电源电压为3 V
B.电压表的最大示数为2 V
C.整个电路功率变化了0.1 W
D.电流表的示数变化了0.4 A
　D　
三、实验题(每空2分,共8分)
11.核心素养·科学探究在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有两节新干电池、待测小灯泡(额定电压为2.5 V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和若干导线。
第11题图
(1)连接的实验电路如图甲所示,检查电路时发现有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上画“×”,并补画出正确的导线。
(2)正确连线后,闭合开关S,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障可能是　B　(填字母)。
A.小灯泡短路 B.小灯泡开路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器开路
(3)排除电路故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数如图乙所示,则此时通过小灯泡的电流是　0.14　A。
　B　
　0.14　
(4)根据记录的多组数据,画出了通过小灯泡的电流随其两端的电压变化的关系图像,如图丙所示。分析图像可知,小灯泡的额定功率为　0.625　W。
　0.625　
四、计算题(第12小题9分,第13小题13分,共22分)
12.【2024·合肥四十五中一模】如图甲所示的是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的挂烫机,它的额定电压为220 V。其内部电路如图乙所示,它有大小两个加热挡位,只闭合开关S1时为小功率挡,同时闭合开关S1、S2时为大功率挡,电热丝的电阻R1=R2=88 Ω。假设挂烫机正常工作。
(1)求使用小功率挡时,挂烫机的工作电流。
(2)求挂烫机大功率挡的额定功率。
(3)若加热效率为90%,则使用大功率挡将水箱中0.2 kg的水从10 ℃加热到100 ℃所需的时间是多少秒 [c水=4.2×1J/(kg·℃),结果保留整数]
第12题图
解:(1)只闭合开关S1时为小功率挡,此时电路中只有电热丝R1正常工作,挂烫机的工作电流
。(2分)
(2)同时闭合开关S1、S2时为大功率挡,此时两电热丝R1、R2并联,电源电压为220 V,干路中的电流,大功率挡的额定功率。(2分)
(3)0.2 kg的水从10 ℃加热到100 ℃吸收的热量
,
根据得,消耗的电能
,
根据知,所需的时间
。(5分)
答:(1)使用小功率挡时,挂烫机的工作电流是2.5 A 。
(2)大功率挡的额定功率为1 100 W。
(3)所需的时间约为76 s。
(3)所需的时间约为76 s。
13.冬天,小明想做一个电热保温箱帮奶奶酿甜酒,他找到了两根电热丝R1和R2,电功率计量插座(如图甲所示),电功率计量插座可为用电器提供220 V的电压,同时可测出用电器的功率。小明进行一系列测试和设计。
第一步:如图乙所示,小明把一根电热丝R1用导线接入电功率计量插座,闭合开关,示数为88 W。
第二步:小明把另一根电热丝R2以某种方式连入如图乙所示的电路后,闭合开关,示数为264 W。
(1)求R1的阻值。
(2)图乙电路通电10 min,求电热丝R1消耗的电能。
(3)求R2的阻值。
(4)小明在图丙中用电热丝R1和R2设计了一个高、中、低三挡位的电热器,高、中两挡的功率之比为3∶2。请把R1、R2、开关S1的元件符号填在适当的位置,并简述各挡位对应的开关闭合情况。
　第13题图
解:(1)R1的阻值 R1===550 Ω。(2分)
(2)图乙中通电10 min,电路消耗的电能W=P1t=88 W×10×60 s=5.28×104 J。(2分)
(3)把另一根电热丝R2连入图乙,总功率变大了,说明R1与R2并联,R2的功率P2=264 W-88 W=176 W,R2的阻值 R2===275 Ω。(3分)
(4)“1”和“2”位置不可能都接入电热丝,否则它们无法停止工作。两根电热丝并联,其总功率为264 W,电热丝R1单独接入电路,其功率为88 W,电热丝R2单独接入电路,其功率为176 W,
两电热丝串联的电功率P串=≈58.7 W。
又因为=与题意符合,故高挡位两根电热丝并联,开关S1闭合,温控开关接触点b,其总功率为264 W。
中温挡为R2单独接入电路,闭合开关S1,温控开关接触点a,其功率为176 W。
低温挡为两电热丝串联,断开开关S1,温控开关接触点a,其功率约为58.7 W。故电路如图所示。(6分)
答:(1)R1的阻值为550 Ω。
(2)电热丝R1消耗的电能为5.28×104 J。
(3)R2的阻值为275 Ω。
(3)R2的阻值为275 Ω。(共42张PPT)
第二节　电流做功的快慢
第1课时　电功率
电功率
1.某同学把阻值为 50 Ω的电阻R接在6 V的电源上,则电阻R消耗的电功率为　0.72　W。
2.甲用电器的功率为60 W,表示甲用电器正常工作时,1 s内　电流做功60 J　;乙用电器的功率为1.2 kW,表示乙用电器正常工作时,1 s内　电流做功1 200 J　。比较甲、乙两个用电器可知,甲用电器消耗电能比乙用电器消耗电能　慢　(选填“多”“少”“快”或“慢”)。
0.72
　电流做功60 J　
　电流做功1 200 J　
　慢　
3.如图所示的是通过定值电阻R的电流I随电阻两端的电压U变化的图像。由图像可知,定值电阻R的阻值为　5　Ω;当它两端的电压为3 V时,其电功率P为　1.8　W。
第3题图　　第4题图
　5　
　1.8　
4.如图所示的是光伏板组件。一块2 m2的光伏板组件平均每天能发电0.72 kW·h,这些电能可供4盏9 W的灯泡同时连续工作　20　h。
　20　
5.核心素养·物理观念关于电功和电功率,下列说法中正确的是
(　C　)
A.用电器的电功率越大,做功就越多
B.用电器的额定功率越大,消耗的电能就越多
C.电功率是表示电流做功快慢的物理量
D.电流做功的过程就是电能转化为内能的过程
　C　
利用电能表测电功率
6.江涛家的电能表表盘如图所示。当他家某用电器单独工作时,30 min内转盘正好转过50圈,则这段时间内该用电器消耗的电能是　7.2×104　J,该用电器的电功率为　40　W。
第6题图　　第7题图
　7.2×104　
　40　
7.如图所示的是小勇家的脉冲式电能表的表盘,“imp”表示指示灯闪烁的次数,则他家同时使用的用电器总功率不可超过　8 800　W。将电磁炉单独接入电路 10 min,电能表指示灯闪烁640次,则该电磁炉的功率是　1 200　W。
　8 800　
　1 200　
8.将电阻R1、R2串联在电路中,已知R1:R2=3:2,两个电阻消耗的电功率之比P1:P2=　3:2　。若将两个电阻并联在电路中,则消耗的电功率之比P'1:P'2=　2:3　。
9.已知 R1>R2,电源电压相同,闭合开关S后,消耗电功率最大的电路是 (　C　)
A　 B　 C　 D
　3:2　
　2:3　
　C　
10.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S1、S2,电压表的示数为6 V,电流表的示数为0.3 A,此时R1的功率为P1;将电压表和电流表互换位置,闭合开关S1,断开开关S2,电流表的示数为0.2 A,此时R1的功率为P1'。则P1∶P1'为 (　A　)
第10题图
A.9∶1 B.3∶1 C.3∶2 D.1∶1
　A　
11.(2024·安徽)在如图所示的电路中,电源电压U=9 V,R1、R2、R3均为定值电阻,其中R2=45 Ω,R3=30 Ω。
(1)当闭合开关S、S1,断开开关S2时,求R3两端的电压U3。
(2)当闭合开关S、S1、S2时,求电流表的示数I。
(3)当闭合开关S,断开开关S1、S2时,电压表的示数为6 V,求R1消耗的电功率P。
第11题图
解:(1)由电路图可知,当闭合开关S、S1,断开开关S2时,电路中只有R3,所以此时R3两端的电压U3等于电源电压,即
U3=U=9 V。
(2)由电路图可知,当闭合开关S、S1、S2时,R1被短路,R2和R3并联,电流表测干路电流,根据并联电路电压的特点可知,R2和R3两端的电压等于电源电压,根据欧姆定律,则通过R2支路的电流
I2===0.2 A,
通过R3支路的电流
I3===0.3 A,
根据并联电路电流的特点,此时干路电流
I=I2+I3=0.2 A+0.3 A=0.5 A,
因此电流表的示数为0.5 A。
(3)由电路图可知,当闭合开关S,断开开关S1、S2时,R1和R3串联,电压表测R3两端的电压,电流表测电路电流,此时电压表的示数为6 V,则电路电流
I'===0.2 A,
根据串联电路电压的特点可知,R1两端的电压
U1=U-U3'=9 V-6 V=3 V,
则R1消耗的电功率
P=U1I'=3 V×0.2 A=0.6 W。
答:(1)R3两端的电压U3=9 V。
(2)电流表的示数I =0.5 A。
(3)R1消耗的电功率P=0.6 W。
(3)R1消耗的电功率P=0.6 W。
12.一个电阻两端的电压由3 V增大到4 V时,通过该电阻的电流增加了0.25 A,则该电阻消耗的电功率增加了 (　D　)
A.0.25 W　 B.0.75 W　 C.1 W　 D.1.75 W
　D　
13.创新考法·模型建构如图所示的是某种握力计的工作原理示意图。电源电压保持不变,握力计的显示表是由电流表改装而成的,定值电阻R2的阻值为5 Ω。不施加力时,滑片P在电阻R1的最上端(弹簧连片的电阻不计)。使用握力计时,电路中电流的变化范围为0.1~0.6 A。下列说法中正确的是 (　D　)
第13题图
A.握力最大时,电路中的电流为0.6 A
B.R1连入电路的阻值变化范围是0~30 Ω
C.电路消耗的总功率的变化范围是0.3~1.5 W
　D　
D.R1消耗的最大功率为0.45 W
第2课时　额定功率　实际功率
额定功率和实际功率
1.小灯泡的额定功率只有一个,小灯泡的亮度取决于其　实际功率　的大小。
2.物理实验室用的小灯泡标有“3.8 V　0.2 A”字样,正常工作时,小灯泡的额定功率是　0.76　W。
3. 在如图所示的电路中,小灯泡L上标有“10 V　10 W”字样,闭合开关S后,电流表的示数为0.5 A。若不考虑小灯泡的电阻随温度的变化,则此时小灯泡的电功率是　2.5　W,小灯泡在1 min内消耗的电能是　150　J。
第3题图
　实际功率　
　0.76　
　2.5　
　150　
4.一盏节能灯标有“220 V　11 W”字样,它的额定电压为　220　V。这盏灯正常工作时通过的电流是　0.05　A;用这盏灯代替“100 W”的白炽灯照明,正常工作10 h可节约电能　0.89　kW·h。
5.标有“220 V　15 W”字样的灯泡甲和标有“220 V　60 W”字样的灯泡乙,两个灯泡灯丝的长短相同,则灯泡　乙　的灯丝较粗。若将这两个灯泡串联在220 V的电源上,则灯泡　甲　更亮一些;若将灯泡乙单独接在110 V的电源上,则其实际功率为　15　W。(不考虑灯丝电阻的变化)
　220　
　0.05　
　0.89　
　乙　
　甲　
　15　
6.核心素养·物理观念甲、乙两个白炽灯的铭牌如图所示,下列说法中正确的是 (　D　)
第6题图
A.甲灯灯丝比乙灯灯丝粗
B.两灯都正常发光时,甲灯消耗的电能较少
C.两灯并联后,接在110 V电路中,两灯一样亮
D.两灯串联后,接在220 V电路中,甲灯比乙灯亮
　D　
7.将标有“220 V　100 W”和“220 V　60 W”字样的两个白炽灯串联接入照明电路中,则它们消耗的总功率(设灯丝的电阻不受温度的影响) (　D　)
A.等于160 W　　　 B.大于60 W,小于100 W
C.等于60 W D.小于60 W
　D　
8.(2024·四川)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,如图乙所示的是小灯泡L和定值电阻R的电流与电压关系的图像。闭合开关S时,电压表的示数为2 V,下列判断中正确的是 (　C　)
第8题图
A.电源电压为6 V
B.R的电阻为5 Ω
C.闭合开关S时,R消耗的电功率为3.6 W
D.闭合开关S时,电路的总功率为6 W
　C　
9.小灯泡L1、L2分别标有“2.5 V　0.3 A”字样和“3.8 V　0.3 A”字样。将小灯泡L1、L2分别采用如图甲和图乙所示的方式连接在电路中,闭合开关S后,小灯泡L1、L2都能发光。若不考虑灯丝电阻的变化,则下列说法中正确的是 (　B　)
甲　　　　 　　　　　乙
第9题图
A.小灯泡L1的电阻大于小灯泡L2的电阻
B.图甲中,通过小灯泡L1的电流大于通过小灯泡L2的电流
　B　
C.图乙中,小灯泡L1、L2两端的实际电压相等
D.甲、乙两图中,小灯泡L1的实际功率均小于小灯泡L2的实际功率
10.一个标有“220 V　1 100 W”的电热器,当通过它的电流为4 A时,它的实际功率为 (　B　)
　B　
A.176 W B.704 W C.880 W D.1 100 W
11.如图所示,一个定值电阻与一个标有“4 V　4 W”字样的小灯泡串联在电源电压为9 V的电路中,小灯泡恰能正常发光。若将电路中标有“4 V　4 W”字样的小灯泡换成标有“6 V　9 W”字样的小灯泡,则新换的小灯泡的实际功率(设电源电压不变,小灯泡的电阻不受温度的影响) (　A　)
第11题图
A.等于4 W B.大于4 W,小于9 W
C.等于9 W D.大于9 W
　A　
12.核心素养·科学思维小夏将n个标有“3 V　0.3 W”字样的小灯泡按照图甲、图乙两种连接方式先后接入电压为U的电路中,闭合开关S,通过调节滑动变阻器R1和R2的滑片,使所有小灯泡均正常发光。则图甲、图乙两电路中的总电流与小灯泡的总功率的关系正确的是 (　B　)
第12题图
A.I甲=I乙 B.I甲=nI乙
C.P甲=nP乙 D.P甲=n2P乙
　B　
13.核心素养·科学态度与责任九(1)班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起,完成以下活动内容。
(1)某型号洗衣机的洗涤功率为250 W,完成一次洗涤的时间为30 min,一度电可供该洗衣机完成几次洗涤
(2)自来水的温度为15 ℃,某电热水器的电加热效率为84%,一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至45 ℃ [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)开放性试题请写出一条节约用电的建议,并用所学的物理知识加以解释。
解:(1)根据题意可知,完成一次洗涤消耗的电能
W1=Pt=0.25 kW×0.5 h=0.125 kW·h,
一度电可供该洗衣机完成洗涤的次数
n===8。
(2)由Q=cmΔt可知,一度电使该电热水器将自来水的温度加热至45 ℃的自来水的质量
m===24 kg。
(3)节约用电,在满足生产、生活所必需的用电条件下,减少电能的消耗,提高用户的电能利用率和减少供电网络的电能损耗,建议如下:
随手关灯、人走灯灭、避免“长明灯”;及时关闭待机的用电器;灯具选用要合理,尽量少用或不用阻碍光源光线的磨砂玻璃、半透明灯罩等;夏天空调温度不要设置得太低等。
答:(1)一度电可供该洗衣机完成8次洗涤。
(2)一度电可使该电热水器将24 kg的自来水加热至45 ℃。
第3课时　测量电功率
测量电功率
(2)一度电可使该电热水器将24 kg的自来水加热至45 ℃。
1.在如图甲所示的电路中,电源电压为4.5 V,小灯泡L的额定电压为2.5 V,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一位置的过程中,两电表的示数关系如图乙所示,则小灯泡L的额定功率是　0.625　W。
第1题图
　0.625　
2.核心素养·物理观念关于“伏安法测小灯泡的电功率”实验和“伏安法测小灯泡的电阻”实验,下列说法中正确的是 (　C　)
A.伏安法测小灯泡的电功率的原理是P=
B.两个实验都采用多次测量取平均值来减小误差
C.两个实验可使用同一组器材完成
D.伏安法测小灯泡的电阻采用了控制变量法
　C　
3.在做“测量小灯泡的电功率”实验时,某同学连接的电路正确,闭合开关,小灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数都达不到小灯泡的额定电压。原因可能是 (　C　)
A.滑动变阻器的总电阻太大
B.电压表的量程选大了
C.电源电压太低
D.小灯泡的灯丝断了
　C　
4.小明选用分别标有“2.5 V　0.3 A”字样和“3.8 V　0.3 A”字样的小灯泡L1和L2来探究小灯泡的亮暗与电功率的关系,所连接的电路如图甲所示。
甲　　　　　　　　　　　　乙
第4题图
(1)闭合开关后,小明发现两个小灯泡均不发光,电压表V1的示数很大,电压表V2的示数为0,则故障的原因可能是　小灯泡L1开路　。
　小灯泡L1开路　
(2)排除故障后,闭合开关,电压表V1的示数如图乙所示,为　2.4 　V。
(3)此实验中小灯泡的实际功率可以通过观察　小灯泡的亮度　来比较,所用的研究方法是　转换法　。
(4)若将这两个小灯泡并联在电压为2.5 V的电路中,则较亮的是小灯泡　L1　(选填“L1”或“L2”)。
　2.4 　
　小灯泡的亮度　
　转换法　
　L1　
5.小明利用电能表和手表测量家里的电热水壶的电功率。他家电能表的表盘如图所示,他将电热水壶单独接在家庭电路中,记录到转盘6 min内转了450转,则电热水壶消耗的电能是　0.15　kW·h,电热水壶的电功率是　1 500　W。
第5题图　
　0.15　
　1 500　
6.某同学按照如图所示的电路测量小灯泡的电功率。闭合开关S后,他观察到小灯泡不发光,但电流表、电压表的指针均有偏转。下列说法中正确的是 (　D　)
A.小灯泡被短路
B.小灯泡的灯丝断了
C.小灯泡与灯座接触不良
D.小灯泡的实际功率比额定功率小得多
　D　
第6题图
7.核心素养·科学探究在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为2.5 V(灯丝电阻约为10 Ω)。
第7题图
(1)用笔画线表示导线,将如图甲所示的实物电路连接完整。
(2)连接完电路后闭合开关,发现电压表的示数接近电源电压,反复移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数基本不变。发生故障的原因可能是　小灯泡开路 　。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片P向　B　(选填“A”或“B”)端移动。
　小灯泡开路
　B　
(4)实验中应根据　电压表的示数　(选填“小灯泡的亮度”“电压表的示数”或“电流表的示数”)确定小灯泡是否正常发光了。根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端的电压变化的关系图像(如图丙所示),分析图像可知,小灯泡的额定功率为　0.625　W。
　电压表的示数　
　0.625　
8.小明和小亮在做“测量小灯泡的额定功率”实验时,选用的待测小灯泡L1的额定电压为2.5 V,电源电压为3 V。
第8题图
(1)小明迅速连接好电路,如图甲所示。小亮检查后发现有一根导线连接错误,请在图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线表示导线补上一条正确的导线。
(2)改正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡L1的额定功率为　0.75　W。
(3)小明和小亮将实验中的部分数据记录在下表中,老师发现表中第　3　次数据是编造的,判断的理由是　灯丝电阻随温度升高而变大　。
实验 次数 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W 小灯泡的
发光情况
1 2.0 0.26 0.52 较暗
2 2.5 正常发光
3 3.0 0.50 1.50 较亮
　0.75　
　3　
　 灯丝电阻随温度升高而变大　
(4)小明和小亮想要测量另一个额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率,但是电压表损坏,于是增加了一个阻值为R0的定值电阻和两个开关,设计了如图丙所示的电路。
①断开开关S3,闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器的滑片P,使得电流表的示数为 　,此时小灯泡L2正常发光。
②　保持滑动变阻器的滑片P的位置不变　,断开开关S2,闭合开关S1、S3,记下电流表的示数I'。
③根据题意可知,小灯泡L2的额定功率的表达式P额=　　U额I'-　　(用字母U额、I'、R0表示)。
　
　保持滑动变阻器的滑片P的位置不变　

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