2018-2019學(xué)年九年級物理全冊 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 知識互聯(lián)網(wǎng) 知識導(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 A．電熨斗 B．電風(fēng)扇 C．電冰箱 【答案】 A 【例2】 將一臺“220V　100W”的電風(fēng)扇、一個“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)能夠在常溫實現(xiàn), 那么你將會把超導(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】 在相同的時間內(nèi), 電熱絲甲比電熱絲乙放出的熱量多, 這是因為( ) 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絲, 請你分析一下保險絲的作用以及應(yīng)該選用什么樣的材料更好? 【答案】 選用電阻率大、熔點低的材料. 根據(jù)公式, 家庭電路中干路電流過大時, 在相等的時間內(nèi)保險絲會產(chǎn)生更多的熱量, 而且由于其熔點低, 會首先熔斷, 斷開電路, 對電路起到保護作用, 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)計如圖的實驗．A、B兩個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)通過實驗得出：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)論不嚴密, 請你將這位同學(xué)的實驗結(jié)論補充完整：_________________________． (3)已知 RB ＞ RA, 通電一段時間后, 燒瓶________中的溫度上升較高． (4)若保持電源電壓不變, 利用該實驗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(3)B (4)通電時間 【例10】 為探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)系, 小明設(shè)計了如圖所示的實驗, 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溫度上升的高低, 比較電阻絲放熱的多少. 請你仔細觀察小明設(shè)計的實驗電路, 并應(yīng)用所學(xué)知識分析回答問題: 探究產(chǎn)生電熱的多少與電阻的關(guān)系時, 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】 如圖是某實驗小組在“探究影響電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的因素”時設(shè)計的一個實驗方案：將三個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)分別給三個燒瓶中的空氣加熱. 請回答下列問題： (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)實驗中, 通電一段時間后, 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：在通電時間和______一定時, ______________________________. 【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)進行計算． 夯實基礎(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】 把兩個完全相同的電阻絲串聯(lián)后接在電壓為U的電源上, 它們在時間 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, 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)”活動中, 小明家買了一臺電烤箱, 其內(nèi)部簡化電路如圖所示, 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, R2的功率 【答案】 (1)S2閉合時, 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, 電烤箱處于低溫檔, 此時R1、R2都工作, 設(shè)此時通過電阻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, 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, 那么它的實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, 實際功率P1＜P2 B．兩燈并聯(lián)使用時, 實際功率Pl＜P2 C．串聯(lián)時兩燈消耗的總功率P總＜P額2 D．并聯(lián)時兩燈消耗的總功率P總＜P額1 【答案】 AC 【例20】 有兩個規(guī)格不同的小燈泡L1、L2(小燈泡電阻變化可忽略)和一個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, 它們的實際功率之和為P. 如果只將L1接在電源E兩端, L1的實際功率是1.5P. 如果將L1和L2并聯(lián)起來接在電源E兩端, 則它們的實際功率之和為______. 【答案】 4.5P 【例21】 將兩個定值電阻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, 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．兩個電阻消耗的總功率為12P1 【答案】 D 模塊三 非純電阻電路計算 知識導(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. 夯實基礎(chǔ) 【例22】 電動汽車成為未來汽車發(fā)展的方向. 若汽車所用電動機兩端的電壓為380V, 電動機線圈的電阻為2Ω, 通過電動機的電流為10A, 則電動機工作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, 用手按住玩具電動機的轉(zhuǎn)子, 不讓它轉(zhuǎn)動, 這時與電動機并聯(lián)的電壓表讀數(shù)為3V, 與電動機串聯(lián)的電流表讀數(shù)為6A．松手后, 電動機正常轉(zhuǎn)動, 此時電流表讀數(shù)為1A．這臺玩具電動機正常轉(zhuǎn)動時, 每秒鐘有 焦耳的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能． 【答案】 2.5 按題意可求得電動機的電阻 電動機正常轉(zhuǎn)動時, 電壓不變, 電流為1 A, 1s內(nèi)做的功． 電動機產(chǎn)生的熱量． 每秒鐘電能轉(zhuǎn)變成的機械能． 模塊四 測量小燈泡的額定電功率 知識導(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、滑動變阻器各一個, 導(dǎo)線若干． 3．實驗電路圖(如上) 注意事項： (1)觀察電流表、電壓表、滑動變阻器的量程和允許通過的最大電流, 選擇量程時電壓表的量 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)此實驗只做一次, 不用求平均值． 能力提升 【例24】 小鵬同學(xué)利用伏安法測量額定電壓為V的小燈泡正常發(fā)光時的功率． (1)圖中的電路沒有連接完整, 請你把圖中的元件連接完整．(要求滑片P向右移動時變 阻器阻值變大)． (2)在連接電路時, 開關(guān)應(yīng)該 ; 滑動變阻器的滑片P應(yīng)放在 端(填：A或B) (3)小鵬閉合開關(guān), 通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P, 使得電壓表的示數(shù)為2.5V, 這時電流 表的示數(shù)如圖所示, 小燈泡正常發(fā)光時的功率是 W． 【答案】 (1)圖略　(2)斷開, B　(3)0.75 【例25】 小金同學(xué)在做“測定小燈泡電功率”的實驗時, 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)為了測出小燈泡的電功率, 請只添加一條導(dǎo)線完成圖甲所示的實驗電路的連接; (2)開關(guān)閉合前, 滑動變阻器的滑片P應(yīng)移至　　端(選填“A”或“B”); 閉合開關(guān)后, 移動 滑片P到某一位置時, 電壓表的示數(shù)如圖乙所示, 若要測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. (3)小金同學(xué)移動滑片P, 記下多組對應(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  實戰(zhàn)演練 【練1】 兩個用電器, 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秒時間內(nèi)電流通過L1所做的功W1為120J, 那么在這段時間內(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, 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, 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, 電壓表示數(shù)為3V, 此時燈L正常發(fā)光; 當(dāng)電阻箱阻值調(diào)到40Ω時, 燈L的功率為額定功率的. (不計溫度對電阻的影響) 求：(1)電阻箱阻值為10Ω時, 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, 電流表示數(shù)為1.2A, 這時燈L正常發(fā)光(不計溫度對電阻的影響). 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, 燈L實際消耗的功率是 多少? 【答案】 (1)當(dāng)S、S1、S2都閉合時, 電路如右圖 (1分) ∵此時燈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, 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用電地方. 根據(jù)輸送電能距離的遠近, 采用不同的高電壓. 從我國現(xiàn)在的電力情況來看, 送電距離在200～300公里時采用220千伏的電壓輸電；在100公里左右時采用110千伏；50公里左右采用35千伏；在15公里～20公里時采用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. 在遠距離送電時, 我國還有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, 就會有一部分電能變?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(因為電阻的阻值很難再減少了). 但是, 新的問題又出現(xiàn)了, 整條輸送線路電流很小的話, 就會導(dǎo)致輸送的電功率大幅度降低, 因為. 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, 電能進入用戶之前還要用變壓器降壓才能夠使用.