第15講 電功與電功率,1.(2018常德)如圖是現代家庭中的電子式電能表,它的示數為318.6 kWh。,找問題知易,2.(2018福建)如圖所示是四種家用電器各自消耗1度電可持續正常工作的時 間柱狀圖,其中額定功率最大的電器是電視機,節能燈正常工作5小時消耗的 電能是0.1kWh。,3.(2018黔南州)1840年,英國物理學家焦耳最先精確地確定了電流產生的熱 量跟電流、電阻和時間的關系。從能量轉化的角度看,電熱器的電熱絲工作 時是將電能轉化為內能。,4.(2018德州)在測量小燈泡電功率的實驗中,電源電壓為4.5 V,小燈泡的額定 電壓為2.5 V,小燈泡正常發光時的電阻約為10 。 (1)請你用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物電路連接完整。要求:當滑動變 阻器的滑片向A端移動時,連入電路的電阻變大,連線不得交叉。,答案 如圖所示,(2)小剛同學閉合開關,移動滑片P到某一位置時,電壓表示數為2.3(如圖乙所 示),若他想測量小燈泡的額定功率,應將圖甲中滑動變阻器的滑片P向B(選填 “A”或“B”)端移動,圖丙的I-U圖像是小剛根據多組實驗數據繪制的,根據圖像可得小燈泡的額定功率為0.5 W。 (3)由實驗中I-U圖像發現小燈泡電阻是變化的,影響其變化的主要因素是溫 度。 (4)若把小燈泡換成一個定值電阻,還可探究B的關系。 A.電流與電阻 B.電流與電壓,體系構建,夯基礎學易,考點一 電能 電功5年3考,1.(2018德州)小剛早上8:00出門前查看了他家的電能表示數如圖甲所示,然 后關閉家中其他用電器,只讓電冰箱工作。下午18:00回家后再次查看電能 表,顯示的數字如圖乙所示。則小剛家的電冰箱在這段時間內消耗的電能為 0.5 kWh,電冰箱的實際電功率為50 W。,2.(2018內江)如圖所示是用來測量電能的儀表,這只電表此時的讀數是231.0 kWh,當電路中只有一個電飯煲接入電路,正常工作12 min。發現此電能表的 轉盤轉過了500轉。則這個電飯煲的額定功率是1000 W。,學法提點 電能表是一個測量電能的儀表,涉及電能表的讀數、測量電能的 大小以及間接測量用電器電功率的問題是近幾年中考熱點。常用的用電能 表測量電能的方法有兩種:(1)電能表在一段時間前后示數之差就是這段時間 內用電器消耗的電能,注意單位是kWh,最后一位是小數;(2)利用電能表的參 數計算電能。用N(電能表的參數)表示接在該電能表上的用電器每消耗1 kW h的電能轉盤轉的轉數,用n表示只讓某一用電器工作一段時間對應電能表的 轉盤實際的轉數,則這一用電器在這段時間內消耗的電能W= 3.6106 J。,考點二 電功率5年5考,3.(2018呼和浩特)如圖是某種電加熱器的電路工作原理圖。有總控開關S1, 溫控開關S2,兩個加熱電阻絲R1、R2(阻值不變)。該加熱器部分參數已知:額 定電壓為220 V,加熱功率為4 840 W,保溫功率為400 W。求: (1)當S1、S2都閉合,該加熱器處于加熱(選填“加熱”或“保溫”)狀態時,電 路中的總電流; (2)傍晚用電高峰期,若實際電壓只有200 V時,加熱器保溫狀態下的實際功 率。(保留整數),答案 (1)22 A (2)331 W,4.(2018陜西)如圖1為一款陶瓷電煎藥壺,工作電路簡化為圖2所示,它在工作 時,有高火加熱、文火萃取和小功率保溫三個過程。已知正常工作時,高火加 熱功率為500 W,文火萃取功率為100 W。若壺中藥液的總質量為1 kg,且在 額定電壓下煎藥時,藥液的溫度與工作時間的關系圖像如圖3。,圖1,圖2,圖3 (1)觀察圖像中高火加熱過程可知:電煎藥壺在前半段比后半段時間的加熱效 率低。上述高火加熱過程中,1 kg藥液所吸收的熱量是多少?c藥液=4.2103 J/,(kg) (2)分析電路可知:當Sa接2,同時Sb斷開時,電路處于文火萃取階段,電路中的電 阻R2在工作。 (3)已知電阻R2=484 ,求R1的阻值是多少?電煎藥壺的額定保溫功率是多少 瓦?,答案 (1)3.36105 J (3)121 80 W,學法提點 電學中用電器銘牌和多擋位問題是中考熱點。,1.根據用電器的銘牌提供信息,提取電學相關參數,然后按題意進行計算即 可。燈泡上標有“220 V 25 W”的含義:220 V表示該燈泡的額定電壓為22 0 V,25 W表示該燈泡的額定功率為25 W。,2.根據額定功率求額定電流:由公式P=UI,得I額= , 根據額定功率求電阻:由公式P=UI,I= ,得P= ,R= ,或P=I2R,R= 。,3.計算多擋位問題的理解(電路中總電壓不變)。解決擋位問題的關鍵是判斷 電路電阻的大小。對于家庭電路在不同擋位時總電壓不變(220 V),根據P= UI= 知,電阻最小時,總功率最大,用電器處于高溫擋;電阻最大時,總功率最 小,用電器處于低溫擋。 這類題分為串聯和并聯兩種情況,下面對兩種情況分別進行講解: 串聯電路中(如圖),開關S2閉合,S1斷開,電路中兩個電阻串聯,為低溫擋;開關S1、S2都閉合,電路中 只有一個電阻R2,為高溫擋。 并聯電路中(如圖) 開關S2閉合,S1斷開時,電路中只有一個電阻R2,為保溫擋;開關S1、S2都閉合時, 電路中兩個電阻并聯,為加熱擋。,考點三 測量小燈泡的電功率5年3考,5.(2018濱州)某實驗小組的同學用圖甲所示器材測量小燈泡電功率,待測小 燈泡L的額定電壓為3.8 V,額定功率小于1 W,電源電壓恒為6 V,滑動變阻器R 的規格為“20 1 A”,圖甲所示是該實驗小組沒有連接完整的電路。,(1)請你用筆畫線代替導線,在圖甲中把電路連接完整。,答案 如圖所示,(2)正確連接完電路,閉合開關后,發現無論怎樣移動滑片,小燈泡不亮,電流表 無示數,電壓表示數明顯,仔細檢查,連接無誤,那么出現該狀況的原因應該是 B(選填“A”“B”“C”或“D”),A.電流表內部斷路了 B.燈泡的燈絲斷了 C.燈座內部出現了短路 D.滑動變阻器的電阻線斷了,(3)排除故障后,通過正確操作,當燈泡正常發光時,電流表示數如圖乙所示,其 值為0.2 A,小燈泡的額定功率為0.76W。 (4)測出小燈泡的額定功率后,再測大于小燈泡額定功率的實際功率,應將滑 動變阻器的滑片向右(選填“左”或“右”)端滑動。 (5)測量小燈泡的電功率不需要(選填“需要”或“不需要”)多次測量求平,均值,原因是小燈泡在不同電壓下的功率不同。 (6)圖丙是該實驗小組的同學測量小燈泡電功率的電路圖,測量后他們對測量 結果進行了誤差分析,考慮電表本身對電路的影響,該電路主要是由于所測電 流(選填“電壓”或“電流”)值偏大引起小燈泡電功率偏大的。,6.(2018南京)在綜合實踐活動中,科技小組設計了一個能反映水平風力大小 的裝置,如圖甲所示。電源電壓恒為16 V,R0為定值電阻,L為額定電壓是2.5 V 的小燈泡,其I-U關系的部分數據如圖乙所示,AB為長14 cm、阻值60 粗細均 勻的電阻絲(電阻絲的阻值與長度成正比),OP為質量、電阻均不計的金屬細 桿,下端連接一個重2 N的圓球P。閉合開關S,無風時,OP下垂并與A端接觸, 此時電流表示數為0.2 A;有風時,OP繞懸掛點O轉動,風對球的作用力F方向 始終水平向右。已知OA為10 cm,OP始終與AB接觸良好且無摩擦。求: (1)電流表示數為0.2 A時,燈泡的電阻為5。 (2)無風時R0消耗的電功率。,(3)為保護電路,允許風對球施加的最大作用力。,答案 (2)0.6 W (3)1.4 N,學法提點 測量電功率:,1.伏安法測燈泡的額定功率:原理:P=UI;測量器材:電流表和電壓表。,2.測量家用電器的實際功率:原理:P= ;測量器材:電能表和秒表。,考點四 焦耳定律5年3考,7.(2018無錫)用如圖的裝置“探究影響電流熱效應的因素”,電阻絲R1和R2 分別密封在兩只完全相同的燒瓶中,且R1R2,瓶中裝有質量相等的煤油。下 列說法正確的是 ( C ) A.該裝置用來探究電流熱效應與電流大小的關系 B.閉合開關后,裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計示數上升較高 C.實驗中,通過溫度計示數的變化來比較電阻絲產生熱量的多少 D.將某一燒瓶中的煤油換成等質量的水,可比較煤油和水的比熱容大小,8.(2018棗莊)如圖所示是某種電熱器的電路圖,電源電壓220 V,R1、R2的阻值 分別為11 、22 ,通過旋轉扇形開關S,接觸不同觸點,實現高、中、低三個 擋位的轉換,電熱器在低溫擋工作時的電功率是2 200 W,在高溫擋工作1 min 產生的熱量是3.96105 J。,學法提點 關于電熱與電功的計算,首先要確定電路是不是純電阻電路,如果 是純電阻電路,則電熱=電功,Q=W,Q=I2Rt,W=UIt= =I2Rt。如果不是純電阻 電路應利用基本公式進行計算,即計算電熱用Q=I2Rt,計算電功用W=UIt,此時 電功和電熱不相等。,解教材圖易,類型一 動態電路,研真題優易,例1(2018山西,20,3分)如圖所示是創新小組設計的汽車油量顯示儀的電路原理圖,其中電源電壓恒定為6 V,定值電阻R0為5 ,油量表實質上是量程為03 V的電壓表。R為壓敏電阻,其電阻值與油箱中油量的關系如下表所示。下列說法中正確的是 ( C ) A.油箱中油量增多時,壓敏電阻R的阻值變大 B.電壓表示數為3 V時,油箱中的油量為50 L C.油箱中油量為20 L時,R0兩端的電壓為1.5 V D.油箱中油量減少時,電路消耗電能的總功率變大,命題亮點 該試題考查內容為動態電路。本題以汽車油量顯示儀的電路原 理圖為背景,將物理與生活緊密地結合在一起,考查學生對串聯電路的規律和 歐姆定律及電功率公式的靈活應用。這樣的命題特點告訴我們在教學中,要 實現準確答題,除了需要理解歐姆定律、電功率以外,還必須具有應用所學知 識解決實際問題的方法和綜合分析能力。該題不僅有效對課標中理解層次 的核心概念進行考查,而且關注發展學生運用意識和物理學科價值觀。,解題思路 解答本題的關鍵是正確識別電路和分析電路的變化,正確分析并 運用表格數據。 汽車油量顯示儀的電路原理圖實際上是一個串聯電路,R相當于一個滑動變 阻器。 (1)根據表格中的數值判定油量和壓敏電阻的關系。由表格數據可知,油量越 多,壓敏電阻的阻值越小,根據串聯電路的分壓特點分析電壓表示數變化; (2)首先判定電路的連接狀態,根據歐姆定律求出壓敏電阻的阻值,對比表格 數據分析變化規律,根據歐姆定律求出電路中電流,根據串聯電路的分壓特點,求出壓敏電阻兩端電壓,再根據歐姆定律求出可變電阻連入電路中的阻值,根 據表格數據分析油量; (3)由表格數據可知油量為20 L時壓敏電阻連入電路中的阻值,根據分壓特點 求出電壓表示數; (4)油箱中油量減少時,壓敏電阻變大,根據歐姆定律判定電流的變化,根據功 率公式判定電路的總功率的變化。由表格數據可知,油量越多,壓敏電阻的阻 值越小,根據P= ,分析電路總功率的變化。,1.如圖,電源電壓恒為4.5 V,電流表的量程為“00.6 A”,電壓表的量程為“0 3 V”,燈泡上標有“2.5 V 1.25 W”(不考慮燈絲電阻變化),滑動變阻器R 的規格為“20 1 A”。閉合開關,在保證電路安全的情況下,移動滑片P的 過程中 ( D ) A.電流表的示數最大為0.6 A B.燈泡消耗的最小功率為0.12 W C.電路消耗的最大電功率為2.7 W D.滑動變阻器接入電路的最小電阻為4 ,類型二 電學物理量的取值范圍,例2(2015山西,20,3分)如圖為一種握力計和它的工作原理示意圖。電源電壓 恒定不變,握力顯示表是由電流表改裝而成,定值電阻R2起保護電路作用,其電 阻值為5 ,彈簧一端的滑片P在電阻R1的最上端時不施加力,移動到最下端時 施加的力最大(彈簧的電阻不計)。該握力計測量范圍為0 300 N,電路中電 流變化范圍為0.1 0.6 A。則下列判斷正確的是 ( ) A.握力300 N時電路中電流為0.6 A B.握力計工作電路的電源電壓為3 V C.R1連入電路阻值變化范圍為030 D.R2消耗的最小功率為0.5 W,B,命題亮點 本題以握力計和它的工作原理圖為背景,將物理與科技成果緊密 地結合在一起,體現了中考物理試題既側重科學素養,同時又兼有立德樹人的 功能。物理的學科特點決定了它要承載培養學生科學素養的重要使命。該 試題是一道電學綜合題,考查內容為電學的多個物理量的計算。要求學生對 串聯電路的規律和歐姆定律及電功率公式都能靈活應用。這樣的命題特點 告訴我們在教學中,要注意培養學生具有應用所學知識解決實際問題的方法 和綜合分析能力。,解題思路 本題是一道電學綜合題,分析清楚電路結構是正確解題的關鍵,應 用串聯電路特點、歐姆定律、電功率公式即可解題。由圖可知,R2與滑動變 阻器R1串聯,電流表測量電路電流,握力越大,滑動變阻器R1連入阻值越大,電 路中的電流越小。由題可知,當握力為0時,滑動變阻器R1連入阻值為0,電路中 只有R2,此時電路中的電流最大,為0.6 A,根據歐姆定律即可求出電源電壓;再 應用串聯電路特點求出滑動變阻器的最大阻值,應用電功率公式求出電阻消 耗的功率。,2.如圖所示,電源電壓恒為8 V,電流表的量程為00.6 A,電壓表的量程為03 V,滑動變阻器的規格為“20 1 A”,燈泡標有“6 V 3 W”字樣。要求 閉合開關,兩電表示數均不超過所選量程,燈泡兩端的電壓不超過額定值,不 考慮燈絲電阻變化。下列說法正確的是 ( C ) A.電路中的最大電流是0.6 A B.電壓表示數的變化范圍為03 V C.滑動變阻器的阻值變化范圍為47.2 D.滑動變阻器的最大功率為4.8 W,3.如圖所示的電路中,電源電壓不變,移動滑動變阻器R1的滑片P,當電流表的 示數變化范圍為1 A1.3 A時,電壓表的示數變化了3 V,則該定值電阻R2所消 耗功率的變化范圍是 ( D ) A.33.9 W B.35.07 W,C.3.910 W D.1016.9 W,易錯點辨析 在計算電學物理量的取值范圍或極值時,要參考題中給出的用電器的額定 值、電表量程、滑動變阻器的最大電流等信息,同時也要注意安全問題。具 體如下:,1.電路電流的極值:取用電器的額定電流、電流表的量程的最大測量值中的 最小值作為電路的最大電流值;電路最小電流:滑動變阻器接入電路的阻值最 大時,電路中的總電阻最大,由歐姆定律可知此時電路電流為最小電流值。,2.電路電壓的極值:取用電器的額定電壓、電壓表的量程的最大測量值中的 最小值作為用電器兩端的最大電壓值;當滑動變阻器接入電路阻值最大時,變 阻器兩端電壓為最大電壓,則根據串聯電路電壓規律,U電源-U滑變可得此時用電 器兩端的最小電壓。另外,求滑動變阻器的最小電壓時,根據滑動變阻器之外 的用電器的額定電壓或電壓表的量程來決定,此時,注意電路安全問題。,3.滑動變阻器阻值的極值:求最大阻值時,首先應進行分析,若隨著變阻器阻值 的增大,各電表的示數減小,則變阻器允許的最大值為變阻器銘牌標注的最大 值;若串聯電路中有電壓表并聯在滑動變阻器兩端,則利用電壓表的量程的最 大值、電路電流值,求變阻器允許的最大阻值。求最小阻值時,應先確定電路 中允許的電流最大值,確定的依據是:電流表的量程,滑動變阻器的銘牌,用電 器的額定電流,以及并聯在用電器兩端的電壓表量程,利用這四者分別求出每 一條件下允許的最大電流,取四者中最小的,作為電路中允許的最大電流,然 后再依據滑動變阻器之外的用電器的電壓、電源電壓計算滑動變阻器的最 小阻值。,4.電路用電器的電功率的極值:根據電路、用電器中各自最大或最小的電 流、電壓、電阻值結合電功率的計算公式即可求得。,例3(2014山西,20,3分)如圖,電源電壓18 V保持不變。電流表量程00.6 A,電 壓表量程015 V ,小燈泡上標有“6 V 3 W”字樣,要求開關閉合后兩個電 表的示數均不超過所選量程,且燈泡兩端電壓不允許超過額定電壓(燈絲電阻 不變)。則下列說法正確的是 ( D ) A.滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表和電壓表示數變大 B.當電流表示數為0.4 A時,電壓表示數為12 V C.該電路的最大功率為10.8 W D.滑動變阻器允許調節的范圍是2460 ,解題思路 本題關鍵:一是根據燈的銘牌求出允許通過的最大電流、確定滑 動變阻器連入的最小阻值;二是根據電壓表的量程求出滑動變阻器兩端的最 大電壓、確定滑動變阻器連入的最大阻值。由圖可知燈泡和滑動變阻器串 聯,電壓表測量滑動變阻器的電壓,電流表測電路中的電流;(1)當滑動變阻器 滑片向左移動的過程中,接入電路的電阻變小,根據歐姆定律可知電路中電流 的變化,根據串聯電路的電阻分壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓變化。,(2)已知小燈泡的規格“6 V 3 W”,則可求出燈泡的電阻,然后根據歐姆定律 的變形公式U=IR求出燈泡兩端電壓,再利用串聯電路電壓的特點求出滑動變 阻器兩端電壓,即電壓表的示數。(3)已知小燈泡的規格“6 V 3 W”,則可 求出燈泡的額定電流,比較額定電流及電流表的最大量程,可得出電路中允許 通過的最大電流,此時滑動變阻器接入電路的電阻最小,根據歐姆定律求出電 路的電阻,利用電阻的串聯特點求出滑動變阻器接入電路的最小值,再根據P =UI求出此時電路中的最大功率。(4)當電壓表的示數為15 V時,滑動變阻器 連入的電阻最大,電路中的電流最小,根據串聯電路的電壓特點和歐姆定律求,出電路中的電流、滑動變阻器接入電路的最大阻值,再根據P=UI求出燈泡的 最小電功率,進一步得出滑動變阻器接入電路的電阻允許調節的范圍。,命題點一 家用電器消耗的電能和實際電功率及熱效率的計算,試真題練易,1.(2016山西,40節選,5分)如圖甲所示是小夢家新購買未拆封的電熱水器,他 發現包裝箱上有一銘牌,如圖乙所示。待電熱器安裝完畢注滿水后,他關閉了 家中的其他用電器,只讓電熱水器工作,觀察到家里的電能表(如圖丙所示)的 轉盤1 min轉了20圈,電熱水器中的水從15 升高到35 用了40 min。請你 結合包裝箱上的銘牌和電能表實物圖提供的有關參數信息解決以下問題。 水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg,c水=4.2103 J/(kg),問題三:求電熱水器中的水從15 升高到35 吸收的熱量; 問題四:求電熱水器的實際功率和加熱效率。,答案 問題三:4.2106 J 問題四:2000 W 87.5%,2.(2014山西,42,5分)市場上有一種電熱飲水機,如圖2是飲水機的簡化電路 圖,S是溫控開關,R1是調節電阻,其阻值為176 ,R2是供加熱的電阻絲,飲水機 的銘牌參數如圖1所示。求:,(1)若飲水機正常工作的加熱效率為90% ,現將質量為1.5 kg,初溫為20 的水 在標準大氣壓下燒開需要吸收的熱量是多少?需加熱多長時間?已知c水=4.2 103 J/(kg)。(時間計算結果保留整數) (2)當飲水機處于保溫狀態時,它的保溫功率是多少?,答案 (1)5.04105 J 509 s (2)44 W,3.(2015山西,42,5分)幾千年來中國的廚藝最講究的就是“火候”二字。現 在市面上流行如圖1所示的新型電飯鍋,采用了“聰明火”技術,電腦智能控 溫、控壓,智能化控制食物在不同時間段的溫度,以得到最佳的口感和營養, 其簡化電路如圖2甲所示。R1和R2均為電熱絲,S是自動控制開關。把電飯鍋 接入220 V的電路中,用電飯鍋的“聰明火”煮米飯,電飯鍋工作時的電流隨 時間變化的圖像如圖2乙所示。 (1)求電熱絲R2的阻值(計算結果保留一位小數); (2)這個電飯鍋在015 min把質量為1.1 kg的米飯由20 加熱到100 ,求電 飯鍋在這段時間內加熱的效率c米飯=4.2103 J/(kg)。,答案 (1)73.3 (2)70%,命題點二 測量小燈泡的電功率,4.(2017山西,38,8分)小明同學在“測量小燈泡的電功率”的實驗中,小燈泡 的額定電壓為2.5 V,電源為兩節新干電池,滑動變阻器標有“20 1 A”字 樣。,(1)實驗電路如圖甲所示,但電路連接不完整,請你用筆畫線代替導線,完成電 路。,答案 如圖所示,(2)小明將電路連好后,閉合開關,發現小燈泡發光很微弱,電流表、電壓表均 有示數,左右移動滑動變阻器的滑片P,小燈泡亮度和兩表示數均不變,其原因可能是滑動變阻器下面兩接線柱接入電路。,(3)改正電路后,小明同學調節滑動變阻器觀察到電壓表示數為2 V,為使小燈 泡兩端電壓達到額定電壓,應將滑動變阻器的滑片P向右(選填“左”或 “右”)調節。當小燈泡正常發光時,電流表示數如圖乙所示,該小燈泡的額 定電功率為0.6 W。 (4)小明依次測出了六組實驗數據,如表所示。請你根據表中數據在圖丙所示 的坐標紙上作出小燈泡的I-U圖像。,答案 如圖所示 (5)通過計算分析以上數據,你還有什么新的發現:小燈泡兩端的實際電壓越 高,小燈泡的電功率越大,燈泡的亮度越高(寫出一條即可)。,5.(2016山西,37,6分)在“測量小燈泡的電功率”實驗中,小燈泡額定電壓為 2.5 V(電阻值約為5 )。 (1)請你用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物電路連接完整。,答案 如圖所示 (2)連接好電路后閉合開關,發現小燈泡不亮,電流表有示數,電壓表無示數,則 出現故障的原因是小燈泡短路(選填“小燈泡斷路”或“小燈泡短路”)。 (3)故障排除后,閉合開關,移動滑動變阻器滑片P到某處時,電壓表示數為2 V,為了測量小燈泡的額定功率,應將滑片P向左(選填“左”或“右”)端移動, 使電壓表示數為2.5 V,此時電流表指針位置如圖乙所示,則小燈泡的額定功 率為1.25 W。 (4)若此實驗中電流表壞了,為了測出小燈泡的額定功率,小組同學們增加了 一個R0=5 的定值電阻,設計了如圖丙所示的電路和如下實驗方案: 調節滑片,使電壓表的示數為小燈泡的額定電壓; 保持滑片位置不變,只將電壓表a點改接到c點,測出定值電阻R0兩端的電壓 U0,通過計算就可得到小燈泡的額定功率。,常發光;電壓表的a點接到c點時,電壓表的“+”、“-”接線柱接反了。,請你指出該設計方案中存在的問題:無論怎樣調節變阻器,都不能使燈泡正,6.(2014山西,38,7分)在測量小燈泡電功率的實驗中,實驗室所提供的器材有: 電源(電壓恒為6 V),額定電壓為2.5 V、電阻約為10 的小燈泡,電流表、電 壓表、開關各一個,導線若干。滑動變阻器規格有(“10 1 A”,“50 1.5 A”)兩個。,(1)圖甲是小壯連接的部分實物圖,請你用筆畫線代替導線,將實物圖連接完 整。,答案 如圖所示 (2)檢查電路連接無誤后,將滑動變阻器的滑片置于A端(選填“A”或“B”), 閉合開關后,小壯立即發現小燈泡發光過亮不能進行實驗,為了完成實驗,接,下來他的操作是:斷開開關換接“50 1.5 A”滑動變阻器重新實驗。 (3)小壯改正錯誤后,閉合開關,改變滑動變阻器的阻值,記下各組對應的電壓 表和電流表的示數,并繪制如圖乙所示的I-U圖像,根據圖像可知小燈泡的額 定功率是0.625 W;圖中從原點到M點再到N點的曲線反映出燈絲的電阻是變 化的。 (4)實驗中,某同學的小燈泡先由暗變亮,然后發出耀眼的光后被燒壞。為了 避免燈絲燒斷,請你提出在調節滑動變阻器的過程中應注意的事項:緩慢調節 滑動變阻器的滑片,同時觀察電壓表的示數,使其不能超過小燈泡額定電壓值 的1.2倍。,必做實驗類,活動課行易,實驗一 測量小燈泡的電功率,【命題點】,1.電功率的測量原理:P=UI;,2.實物圖連接(連接電路時開關要斷開,閉合開關前滑動變阻器滑片移到阻值 最大處,注意電表量程的選擇及滑動變阻器的連接);,3.電壓表、電流表的使用及讀數;滑動變阻器的作用(保護電路;改變燈泡兩 端的電壓);,4.電路故障分析與處理;,5.測量小燈泡的額定功率的實驗操作;,6.根據數據繪制U-I曲線或者對表格數據或圖像進行分析;,7.小燈泡額定功率的計算(有時結合I-U圖像);,8.實際功率與燈泡亮暗的關系(實際功率越大燈泡越亮);,9.溫度對燈絲電阻的影響(溫度越高,燈絲電阻越大);,10.實驗中多次測量的目的(為了尋找電功率與電壓的關系及小燈泡亮度變化 規律,不能用多次測量求電功率平均值并將其作為小燈泡額定功率的原因是 電壓改變,功率隨之改變);,11.特殊的實驗方案設計(如缺電表測小燈泡電功率的實驗設計,包括實驗步 驟和待測物理量的表達式);,12.實驗方案的評估與改進。,例1(2018達州)某實驗小組的同學在進行“測量小燈泡的額定功率”的實驗 中,現有器材:電源(電壓恒為6 V)、開關、電壓表、電流表各一個,導線若干, 額定電壓為3.8 V的待測小燈泡(電阻約為12 ),滑動變阻器兩個(A:“5 2 A”;B:“20 0.5 A”)。,(1)該實驗的實驗原理是P=UI;實驗中,應選用的滑動變阻器是B(選填“A”或 “B”)。 (2)如圖甲所示是小田同學連接的實物電路圖,圖中只有一根導線連接錯誤, 請你在圖中用“”標出這根錯接的導線,只改接一根導線使電路成為正確 的電路(不能與其他導線交叉)。,答案 如圖所示,(3)小田確認電路連接無誤后閉合開關,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小 燈泡始終不發光且電壓表的示數都接近電源電壓,則電路的故障是燈泡斷,路。 (4)排除故障后,移動滑動變阻器的滑片,并繪制出了小燈泡的電流隨電壓變 化的圖像如圖乙所示,則該小燈泡的額定功率為1.14 W。,(5)該組的另一同學接著實驗時,發現電壓表015 V量程已經損壞,03 V量程 還可以正常使用,在不添加器材的情況下,為了測出該小燈泡的額定功率,請 你在丙圖中的虛線框內畫出正確的電路圖。 (6)由圖乙推知:小燈泡的實際電壓是額定電壓一半時的電功率為P1,小燈泡的 實際電流是額定電流一半時的電功率為P2,則P1大于P2(選填“大于”“小 于”或“等于”)。,解題思路 本題測量小燈泡的額定功率,考查實驗原理、注意事項、電路的 連接、故障分析、額定功率的計算及實驗方案的設計和電功率大小的比較。 (1)該實驗的實驗原理是P=UI;小燈泡額定電壓為3.8 V,燈絲電阻約為12 ,由 歐姆定律求小燈泡的額定電流;根據串聯電路的規律及歐姆定律求小燈泡正 常發光時,變阻器連入電路中的電阻,確定選用的滑動變阻器; (2)小燈泡的額定電壓為3.8 V,故電壓表應選用大量程與小燈泡并聯; (3)小燈泡不亮,說明電路可能斷路;電壓表示數接近電源電壓,說明電壓表與 電源連通,則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的,則與電壓表并聯的支 路斷路了;,(4)由繪制出的小燈泡的電流隨電壓變化的圖像找出燈的額定電壓下的電流, 根據P=UI求該小燈泡的額定功率; (5)根據串聯電路電壓的規律,求燈正常發光時變阻器的電壓,設計電路圖; (6)由圖乙,分別找出小燈泡的實際電壓是額定電壓一半時的電流大小和小燈 泡的實際電流是額定電流一半時對應的電壓大小,根據P=UI比較燈的實際電 功率P1與P2大小。,1.小紅做“測量小燈泡電功率”實驗,實驗室有如下器材:電源(電壓恒為6 V)、小燈泡(額定電壓為2.5 V,燈絲電阻約為10 )、電流表、電壓表、開關 各一個、規格分別為R1“10 1 A”和R2“50 0.5 A”的滑動變阻器各 一個、導線若干。,(1)小紅設計了圖甲所示的電路,她應選用規格為R2的滑動變阻器(選填“R1” 或“R2”),該實驗中滑動變阻器的主要作用是改變燈泡兩端的電壓。 (2)正確連接電路后,閉合開關,若小燈泡不亮,電流表有示數,電壓表無示數,原 因是小燈泡短路;若小燈泡不亮,電流表無示數,電壓表有示數,原因是小燈泡 斷路。 (3)排除故障后,移動滑動變阻器滑片在不同位置,小燈泡U-I圖像如圖乙所示, 小燈泡的額定功率為0.625W。 (4)由圖乙發現燈泡電阻是變化的,影響其變化的主要原因是燈絲溫度。 (5)在沒有電壓表、只有電流表的情況下,小紅增加了一只10 的定值電阻R,并利用原有器材,也測出了額定電壓為2.5 V小燈泡的額定功率。步驟如下: 按照如圖丙所示的電路圖正確連接實物電路; 閉合開關,調節滑動變阻器滑片,使電流表示數為0.25A時,燈泡正常發光; 斷開開關,保持滑動變阻器滑片P的位置(或滑動變阻器接入電路的阻值)不 變,將電流表改接在燈泡所在支路中,再閉合開關,讀出電流表示數I; 小燈泡額定功率的表達式為P額=U額I(或2.5I)。,實驗二 探究電流熱效應的影響因素(非20個必做實驗),【命題點】,1.被加熱材料的選取原則(選用煤油或空氣,利用其比熱容小的特點,可以使實 驗現象更明顯);,2.被加熱物質的要求(物質種類、質量、初溫均相同,實現實驗條件相同);,3.兩電阻絲串聯的目的(使通過兩電阻的電流相等,實現控制變量);,4.轉換法的應用原則(利用U形管中液面高度變化或溫度計示數變化或氣球 體積的變化來反映電阻絲產生的熱量多少);,5.控制變量法的應用 (1)探究電熱與電流的關系,控制電阻絲阻值和通電時間相同,改變通過兩電 阻絲的電流大小(電路設計:將阻值相同的電阻絲分別放在并聯電路的干路 和支路上); (2)探究電熱與電阻的關系,控制通過電阻絲的電流和通電時間相同,選擇兩 個電阻不同的電阻絲(電路設計:將阻值不同的電阻絲串聯在電路中); (3)探究電熱與通電時間的關系,控制電阻絲的阻值和通過電阻絲的電流相 同,改變通電時間的長短。,6.多次測量的目的(避免偶然因素對實驗結論的影響,得出普遍規律);,7.焦耳定律的應用;,8.實驗方案的改進;,9.實驗結論總結。 實驗結論: 導體產生的電熱與電流、電阻和通電時間有關:在電阻和通電時間相同的情 況下通過電阻的電流越大,產生的熱量越多;在電流和通電時間相同的情況 下,電阻越大,產生的熱量越多;在電阻和通過電阻的電流相同的情況下,通電 時間越長,產生的熱量越多。,例2(2018河北)用如圖甲