2018-2019學(xué)年九年級(jí)物理全冊(cè) 第十八章 電功、電功率鞏固提高講義 （新版）新人教版.doc

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電功、電功率鞏固提高 漫畫釋義 知識(shí)互聯(lián)網(wǎng) 知識(shí)導(dǎo)航 使用這些用電器, 熱量是從哪里來的呢? 電流的熱效應(yīng) 導(dǎo)體中有電流通過的時(shí)候, 導(dǎo)體要發(fā)熱, 這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng). 電熱 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 焦耳定律 電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量Q等于電流I 的二次方、導(dǎo)體的電阻 R 和通電時(shí)間 t 三者的乘積 . 公式:　　　焦耳定律適用于純電阻電路, 也適用于非純電阻電路. 模塊一 電熱的探究與應(yīng)用 夯實(shí)基礎(chǔ) 【例1】 如圖所示的家用電器中, 利用電流熱效應(yīng)工作的是( ) D．電視機(jī) A．電熨斗 B．電風(fēng)扇 C．電冰箱 【答案】 A 【例2】 將一臺(tái)“220V　100W”的電風(fēng)扇、一個(gè)“220V　100W”的充電器、一把“220V　100W”的電烙鐵分別接到220V的電源上, 在相同時(shí)間內(nèi), 通電后產(chǎn)生熱量最多的是( ) A．電烙鐵　　　 B．充電器　　　　 C．電風(fēng)扇　　　　 D．一樣多 【答案】 A 【例3】 如果超導(dǎo)體技術(shù)能夠在常溫實(shí)現(xiàn), 那么你將會(huì)把超導(dǎo)體應(yīng)用到下列哪種用電器中呢? ( ) A. 白熾燈泡 B. 電風(fēng)扇 C. 電烙鐵 D. 電飯鍋 【答案】 B 【例4】 標(biāo)有“220V　40W”的電烙鐵, 接在220V的電源上, 該電烙鐵每分鐘產(chǎn)生的熱量是 　　　　J, 10h消耗的電能是 　　　kWh. 【答案】 2400 0.4 【例5】 有甲、乙兩只電爐, 已知電爐電阻R甲>R乙, 現(xiàn)將兩只電爐分別接入電源電壓為220V的電路中, 在相同時(shí)間內(nèi), 通過兩電爐的電阻絲的電流I甲　　　　I乙, 兩電爐的電阻絲放出的熱量Q甲　　　Q乙. (均選填“>”、“<”或“=”) 【答案】 < < 【例6】 在相同的時(shí)間內(nèi), 電熱絲甲比電熱絲乙放出的熱量多, 這是因?yàn)? ) A．甲的阻值比乙大 B．甲中的電流比乙大 C．甲兩端的電壓比乙兩端電壓大 D．甲消耗功率比乙消耗的功率大 【答案】 D 【例7】 電爐通電后不久電爐絲就會(huì)熱得發(fā)紅, 而與電爐絲相連的導(dǎo)線卻不是很熱, 主要原因是( ) A．通過導(dǎo)線的電流較大 B．通過電爐絲的電流較大 C．導(dǎo)線的電阻比電爐絲的電阻小, 相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較少 D．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻小, 相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較少 【答案】 C 【例8】 家庭電路中, 為了防止電路中因電流過大引起火災(zāi), 需要在火線上安裝保險(xiǎn)絲, 請(qǐng)你分析一下保險(xiǎn)絲的作用以及應(yīng)該選用什么樣的材料更好? 【答案】 選用電阻率大、熔點(diǎn)低的材料. 根據(jù)公式, 家庭電路中干路電流過大時(shí), 在相等的時(shí)間內(nèi)保險(xiǎn)絲會(huì)產(chǎn)生更多的熱量, 而且由于其熔點(diǎn)低, 會(huì)首先熔斷, 斷開電路, 對(duì)電路起到保護(hù)作用, 防止火災(zāi). 能力提升 【例9】 某同學(xué)探究“通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”而設(shè)計(jì)如圖的實(shí)驗(yàn)．A、B兩個(gè)相同的燒瓶里裝有相同的煤油． A B (1)將銅絲 A 和鎳鉻合金絲 B 串聯(lián), 其目的是_______________________． (2)這位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得出：電阻越大, 導(dǎo)體消耗的電功率則越大．另一位同學(xué)指出他的結(jié)論不嚴(yán)密, 請(qǐng)你將這位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論補(bǔ)充完整：_________________________． (3)已知 RB ＞ RA, 通電一段時(shí)間后, 燒瓶________中的溫度上升較高． (4)若保持電源電壓不變, 利用該實(shí)驗(yàn)裝置還可以探究通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與______的關(guān)系(寫出一種)． 【答案】 (1)保證電流相等(2)通過導(dǎo)體的電流相同時(shí)(3)B (4)通電時(shí)間 【例10】 為探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)系, 小明設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn), 他的方法是用電阻絲(其中R甲>R乙)給燒瓶中的煤油(煤油質(zhì)量相同)加熱, 然后觀察插入密封燒瓶里的溫度計(jì)溫度上升的高低, 比較電阻絲放熱的多少. 請(qǐng)你仔細(xì)觀察小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路, 并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析回答問題: 探究產(chǎn)生電熱的多少與電阻的關(guān)系時(shí), 應(yīng)閉合開關(guān) , 斷開開關(guān) 【答案】 S2, S1 R1 R2 a b 氣球 R3 c S 【例11】 如圖是某實(shí)驗(yàn)小組在“探究影響電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的因素”時(shí)設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：將三個(gè)相同的空燒瓶口分別用完全相同的氣球密封, 用三段阻值不同的電阻絲(R1＜R2＜R3)分別給三個(gè)燒瓶中的空氣加熱. 請(qǐng)回答下列問題： (1)如圖所示的電路要研究的是電流產(chǎn)生熱量的多少跟______大小的關(guān)系. (2)實(shí)驗(yàn)中, 通電一段時(shí)間后, 體積變得最大的是氣球______(選填“a”、“b”、“c”或“一樣大”). 由此可以得到的結(jié)論是：在通電時(shí)間和______一定時(shí), ______________________________. 【答案】 (1)電阻 (2)c; 電流; 電阻絲的電阻越大, 電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量越多 模塊二 純電阻電路分析 知識(shí)導(dǎo)航 1．比例法： ; ; 同一用電器(一定) 不管串聯(lián)還是并聯(lián) 2．利用公式(適用于任何電路); (適用于純電阻電路)進(jìn)行計(jì)算． 夯實(shí)基礎(chǔ) 【例12】 如圖是某家用電熱器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)示意圖, 其中R1、R2為加熱電阻絲(R1>R2)．電阻絲有四種連接方式可使電熱器提供不同的發(fā)熱功率, 其中發(fā)熱功率最大的連接方式是( ) 【答案】 D 【例13】 把兩個(gè)完全相同的電阻絲串聯(lián)后接在電壓為U的電源上, 它們?cè)跁r(shí)間 t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q1; 若把它們并聯(lián)起來接在同一電源上, 在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2, 則( ) A．Q1∶Q2＝1∶4　　B．Q1∶Q2＝4∶1　　C．Q1∶Q2＝1∶2　　D．Q1∶Q2＝2∶1 【答案】 A 【例14】 用電熱絲燒水, 當(dāng)電壓為U時(shí), t秒內(nèi)可將水燒開.如果電壓降為原來的一半, 則同樣燒開這些水所需的時(shí)間應(yīng)為( ) A．t／4　　 B．t／2　　　 C．2t 　 　 D．4t 【答案】 D 【例15】 在“家電下鄉(xiāng)”活動(dòng)中, 小明家買了一臺(tái)電烤箱, 其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示, R1和R2均為電熱絲. 電烤箱說明書中的銘牌如下表所示, 根據(jù)表格中的參數(shù), 回答下列問題: X X牌電烤箱 額定電壓 220V 額定 功率 高溫檔 1100W 低溫檔 440W 電源頻率 50Hz (1)電路中R1的阻值; (2)電烤箱在高溫檔正常工作5min所消耗的電能; (3)電烤箱在低溫檔正常工作時(shí), R2的功率 【答案】 (1)S2閉合時(shí), 電烤箱處于高溫檔, R1工作, R1==44Ω (2)電烤箱在高溫檔正常工作5min消耗的電能為： W=P高t=1100W300s=3.3105J (3)S2斷開時(shí), 電烤箱處于低溫檔, 此時(shí)R1、R2都工作, 設(shè)此時(shí)通過電阻R2的電流為I： I===2.0A, R2的電阻為：I=, R2===66Ω R2消耗的功率為: P2=I2R2=2.0A2.0A66Ω=264W 【例16】 如圖所示的電路中, 閉合開關(guān)S后, 電流表A1的示數(shù)為0.2A, 電流表A2的示數(shù)為 0.8A, 此時(shí), 電阻R1和R2消耗的功率之比是( ) A．1：3 B．3：1 C．1：4 D．4：1 【答案】 B 能力提升 【例17】 一只標(biāo)有“220V 1000W”的電熱水器, 若工作電壓在220V10%的范圍內(nèi)波動(dòng), 那么它的實(shí)際功率的變化范圍大約是_______W． 【答案】 810W～1210W 【例18】 將標(biāo)有“PZ 220V 60W”的白熾燈L1和標(biāo)有“PZ 220V 100W”的白熾燈L2串聯(lián)后接在220V的照明電路上, 消耗的電功率分別為P1和P2, 若將L1和L2并聯(lián)后接到同一照明電路上, 消耗的電功率分別為P3和P4, 則以下關(guān)系正確的是( )(不考慮燈絲電阻的變化) A．P4 >P3 >P2 >P1 B．P4 >P3 >P1 >P2 C．P2 >P1 >P4 >P3 D．P1 >P2 >P4 >P3 【答案】 B 【例19】 (多選)L1、L2兩盞電燈的額定電壓相同, 均為U, 額定功率P額1＞P額2, 把它們接入電源電壓為U的電路中, 下列說法中正確的是( ) A．兩燈串聯(lián)使用時(shí), 實(shí)際功率P1＜P2 B．兩燈并聯(lián)使用時(shí), 實(shí)際功率Pl＜P2 C．串聯(lián)時(shí)兩燈消耗的總功率P總＜P額2 D．并聯(lián)時(shí)兩燈消耗的總功率P總＜P額1 【答案】 AC 【例20】 有兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡L1、L2(小燈泡電阻變化可忽略)和一個(gè)輸出電壓保持不變的電源E. 如果將L1和L2 串聯(lián)起來接在電源E兩端, 它們的實(shí)際功率之和為P. 如果只將L1接在電源E兩端, L1的實(shí)際功率是1.5P. 如果將L1和L2并聯(lián)起來接在電源E兩端, 則它們的實(shí)際功率之和為______. 【答案】 4.5P 【例21】 將兩個(gè)定值電阻R1、R2并聯(lián)在電壓為U的電源兩端, R1消耗的功率為P1, R2消耗的功率為3P1, 當(dāng)把它們串聯(lián)在電壓為4U的電源兩端時(shí), 下列說法正確的是( ) A．R1兩端的電壓為U B．R2消耗的功率變小 C．通過R2的電流變小 D．兩個(gè)電阻消耗的總功率為12P1 【答案】 D 模塊三 非純電阻電路計(jì)算 知識(shí)導(dǎo)航 電功與電熱 (1)在純電阻電路中, 電功等于電熱：W=Q 即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：UIt=I2Rt→U=IR, 也即歐姆定律成立. 此時(shí)有： UIt=I2Rt=(U2/R)t (2)在非純電阻電路中, 電功大于電熱：W＞Q 即電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能, 另一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E其它＞I2Rt→U＞IR, 也即歐姆定律不成立. 夯實(shí)基礎(chǔ) 【例22】 電動(dòng)汽車成為未來汽車發(fā)展的方向. 若汽車所用電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為380V, 電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為2Ω, 通過電動(dòng)機(jī)的電流為10A, 則電動(dòng)機(jī)工作10min消耗的電能為多少焦? 產(chǎn)生的熱量是多少焦? 【答案】 能力提升 【例23】 閉合開關(guān)后, 用手按住玩具電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子, 不讓它轉(zhuǎn)動(dòng), 這時(shí)與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)的電壓表讀數(shù)為3V, 與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)的電流表讀數(shù)為6A．松手后, 電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng), 此時(shí)電流表讀數(shù)為1A．這臺(tái)玩具電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 每秒鐘有 焦耳的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能． 【答案】 2.5 按題意可求得電動(dòng)機(jī)的電阻 電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 電壓不變, 電流為1 A, 1s內(nèi)做的功． 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量． 每秒鐘電能轉(zhuǎn)變成的機(jī)械能． 模塊四 測(cè)量小燈泡的額定電功率 知識(shí)導(dǎo)航 1．原理： 2．器材的選擇：電源、開關(guān)、小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器各一個(gè), 導(dǎo)線若干． 3．實(shí)驗(yàn)電路圖(如上) 注意事項(xiàng)： (1)觀察電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的量程和允許通過的最大電流, 選擇量程時(shí)電壓表的量 程要大于小燈泡的額定電壓, 電流表的量程要大于小燈泡的額定電流．變阻器的電阻應(yīng)與小 燈泡的電阻相當(dāng)為好, 允許通過的最大電流要大于小燈泡的額定電流． (2)斷開開關(guān), 調(diào)節(jié)滑變到最大阻值處, 使電路中的電阻最大． (3)閉合開關(guān), 調(diào)節(jié)滑變, 使小燈泡兩端電壓為其額定電壓． (4)此實(shí)驗(yàn)只做一次, 不用求平均值． 能力提升 【例24】 小鵬同學(xué)利用伏安法測(cè)量額定電壓為V的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率． (1)圖中的電路沒有連接完整, 請(qǐng)你把圖中的元件連接完整．(要求滑片P向右移動(dòng)時(shí)變 阻器阻值變大)． (2)在連接電路時(shí), 開關(guān)應(yīng)該 ; 滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)放在 端(填：A或B) (3)小鵬閉合開關(guān), 通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P, 使得電壓表的示數(shù)為2.5V, 這時(shí)電流 表的示數(shù)如圖所示, 小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率是 W． 【答案】 (1)圖略　(2)斷開, B　(3)0.75 【例25】 小金同學(xué)在做“測(cè)定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí), 所用電源電壓為4.5V, 小燈泡額定電壓為2.5V. S L 甲 B A P C D 丙 U/V 2 4 0.1 I/A 0.2 0.3 0.4 0 1 3 乙 (1)為了測(cè)出小燈泡的電功率, 請(qǐng)只添加一條導(dǎo)線完成圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接; (2)開關(guān)閉合前, 滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)移至　　端(選填“A”或“B”); 閉合開關(guān)后, 移動(dòng) 滑片P到某一位置時(shí), 電壓表的示數(shù)如圖乙所示, 若要測(cè)量小燈泡的額定功率, 應(yīng)將 圖甲中滑片P向　 　端(選填“A”或“B”)移動(dòng). (3)小金同學(xué)移動(dòng)滑片P, 記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù), 并繪制成圖丙所示的 圖像, 根據(jù)圖像信息, 可計(jì)算出小燈泡的額定功率是　 　W; 該圖像不是直線, 主 要原因是　 　. S B A P C D L 【答案】 (1)電路連接如圖： (2)A; B (3)0.5 燈絲電阻隨溫度升高而增大  實(shí)戰(zhàn)演練 【練1】 兩個(gè)用電器, 分別標(biāo)有“1500Ω 16W”和“1500Ω 8W”, 將它們串聯(lián)在電路中, 它們的電功率之比是( ) A．1:2 B．2:1 C．1:1 D．4:1 【答案】 C 【練2】 將電阻為R1的燈泡L1與電阻為R2的燈泡L2串聯(lián)接到電源上, 如果R1=3R2, 在t秒時(shí)間內(nèi)電流通過L1所做的功W1為120J, 那么在這段時(shí)間內(nèi), 電流通過L2所做的功W2及電流通過兩盞燈所做的總功W分別為( ) A．W2=120J, W=240J B．W2=360J, W=480J C．W2=40J, W=160J D．W2=30J, W=150J 【答案】 C 【練3】 要使某用電器在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能變?yōu)樵瓉淼?倍, 以下措施可行的是( ) A．僅使電壓變?yōu)樵瓉淼?倍 B．僅使電流變?yōu)樵瓉淼?倍 C．電壓不變, 而使用電器電阻變?yōu)樵瓉淼囊话? D．同時(shí)改變電壓為原來的4倍, 電阻為原來的2倍 【答案】 C 【練4】 兩個(gè)電阻, R1＝3Ω, R2=5Ω, 并聯(lián)后接入電路, 總電流為3.2A, 求各支路的電流I1和I2各為多少? 各電阻消耗的電功率P1和P2各為多少? 【答案】 I1＝2A, I2=1.2A, P1=12W, P2＝7.2W 【練5】 如圖所示, 電源電壓和燈L的電阻不變, 燈L上標(biāo)有“6V 3W”字樣．當(dāng)開關(guān)S閉合, 滑片P移至a端時(shí), 電流表的示數(shù)為1.0A, 燈L正常發(fā)光; 當(dāng)開關(guān)S斷開, 滑片P移至b端時(shí), 電源電壓U和燈L消耗的電功率P為( ) A．6V ; 1.5W B．6V; 0.75W C．3V ; 1.5W D．3V ; 0.75W 【答案】 B 【練6】 如圖所示, 電源電壓保持不變. 當(dāng)電阻箱調(diào)到10Ω時(shí), 電壓表示數(shù)為3V, 此時(shí)燈L正常發(fā)光; 當(dāng)電阻箱阻值調(diào)到40Ω時(shí), 燈L的功率為額定功率的. (不計(jì)溫度對(duì)電阻的影響) 求：(1)電阻箱阻值為10Ω時(shí), 電路中的電流; (2)電源電壓; (3)燈L的額定功率. 【答案】 (1)　　(2)　(3) S S1 A S2 R1 R2 L 【練7】 如圖所示電路中, 電源電壓保持不變, 燈L標(biāo)有“12V 12W”字樣, R2＝12Ω, 當(dāng)S、S1、S2都閉合時(shí), 電流表示數(shù)為1.2A, 這時(shí)燈L正常發(fā)光(不計(jì)溫度對(duì)電阻的影響). 求：(1)燈L的電阻值和電源電壓為多少? (2)電阻R1的阻值是多大? (3)當(dāng)S閉合, S1、S2都斷開時(shí), 燈L實(shí)際消耗的功率是 多少? 【答案】 (1)當(dāng)S、S1、S2都閉合時(shí), 電路如右圖 (1分) ∵此時(shí)燈L正常發(fā)光 ∴U＝UL＝12V (1分) (2) IL＝U/RL＝12V/12Ω＝1A I1＝I－IL＝1.2 A－1 A＝0.2A (2分) R1＝U/I1＝12 V /0.2 A＝60Ω (3)當(dāng)S閉合, S1、S2都斷開時(shí), 電路如右圖 I＇＝U/(RL＋R2)＝12 V/(12+12)Ω＝0.5A (2分) PL＇＝I＇2RL＝(0.5 A)212Ω＝3W 高壓送電 從發(fā)電站發(fā)出的電能, 一般都要通過輸電線路送到各個(gè)用電地方. 根據(jù)輸送電能距離的遠(yuǎn)近, 采用不同的高電壓. 從我國(guó)現(xiàn)在的電力情況來看, 送電距離在200～300公里時(shí)采用220千伏的電壓輸電；在100公里左右時(shí)采用110千伏；50公里左右采用35千伏；在15公里～20公里時(shí)采用10千伏, 有的則用6600伏. 輸電電壓在110千伏以上的線路, 稱為超高壓輸電線路. 在遠(yuǎn)距離送電時(shí), 我國(guó)還有500千伏的超高壓輸電線路. 那么, 為什么要采用高壓送電呢? 這要從輸電線路上損耗的電功率談起, 由于遠(yuǎn)距離輸送電能, 導(dǎo)線上的電阻比較大, 當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí), 就會(huì)有一部分電能變?yōu)闊崮芏鴵p耗掉了. 電線路上損耗的電功率為. 所以要減少電功率的損失就要降低電流(因?yàn)殡娮璧淖柚岛茈y再減少了). 但是, 新的問題又出現(xiàn)了, 整條輸送線路電流很小的話, 就會(huì)導(dǎo)致輸送的電功率大幅度降低, 因?yàn)? 所以為了既能保證輸送的電功率不降低, 又能讓輸送導(dǎo)線上損失的焦耳熱很少, 所以就采取了用變壓器提高電壓后再送電的方案. 當(dāng)然, 電能進(jìn)入用戶之前還要用變壓器降壓才能夠使用.