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專題十四 電功與電功率第2課時(shí)電流做功與電功率 考點(diǎn)1 測量小燈泡的電功率 1 實(shí)驗(yàn)原理 P UI 2 實(shí)驗(yàn)電路圖 如圖所示 3 實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用是 1 保護(hù)電路 2 改變小燈泡兩端的電壓 連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開 閉合開關(guān)前應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至阻值最大處 4 分析論證 當(dāng)U實(shí) U額時(shí) P實(shí) P額 燈泡偏亮 當(dāng)U實(shí) U額時(shí) P實(shí) P額 燈泡偏暗 當(dāng)U實(shí) U額時(shí) P實(shí) P額 燈泡正常發(fā)光 5 電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng) 6 焦耳定律 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比 跟導(dǎo)體的電阻成正比 跟通電時(shí)間成正比 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 Q I2Rt 焦耳定律適用于任何用電器產(chǎn)生熱量的計(jì)算 考點(diǎn)2 焦耳定律 7 在僅有電流熱效應(yīng)存在的電路 純電阻電路 中 電能全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能 而沒有轉(zhuǎn)化為其他形式的能 這時(shí)電流產(chǎn)生的熱量等于電流所做的功 即Q W 此時(shí)焦耳定律也可寫作Q UIt I2Rt 考點(diǎn)1 測量小燈泡的電功率 命題點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)原理與電路圖 2 滑動(dòng)變阻器的作用 3 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)方法 伏安法 2 原理 P UI 3 主要器材 小燈泡 電壓表 電流表 電源 滑動(dòng)變阻器 導(dǎo)線 開關(guān)等 4 電路圖與實(shí)物圖 考點(diǎn)知識詳細(xì)再現(xiàn) 5 實(shí)驗(yàn)步驟 1 根據(jù)電路圖連接實(shí)物 2 檢查電路無誤后 閉合開關(guān)S 多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 使燈泡兩端電壓分別是額定電壓的 額定電壓和額定電壓的 分別將電流表的示數(shù)與燈泡的亮度 填入記錄表格 3 根據(jù)多次測得的電壓和電流值 分別計(jì)算對應(yīng)的電功率 6 注意事項(xiàng) 1 連接電路時(shí)開關(guān)要斷開 開關(guān)閉合前變阻器阻值調(diào)最大 2 在使小燈泡的電壓高于額定電壓時(shí) 要注意觀察電壓表示數(shù) 以免電壓過高 燒壞小燈泡 3 實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程 根據(jù)I U R或I P U選擇電流表的量程 例1 2016 德州 在測量額定電壓為 2 5V 小燈泡電功率 正常發(fā)光時(shí)電阻約為10 的實(shí)驗(yàn)中 電源為兩節(jié)新干電池 1 圖甲的實(shí)物圖連接中有不妥之處 應(yīng)如何改正 2 閉合開關(guān)后 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片 小莉發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮 觀察兩電表發(fā)現(xiàn) 指針始終處于圖乙所示位置 其故障原因可能是 3 改動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置 獲得多組對應(yīng)的電壓值和電流值 繪制如圖丙所示的圖象 由圖象可知 小燈泡的額定功率是 W 4 若實(shí)驗(yàn)中電流表壞了 為了測量小燈泡的額定功率 小莉選用一個(gè)Rc 5 的電阻 設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路及實(shí)驗(yàn)方案 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為小燈泡額定電壓 保持滑片位置不變 只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn) 測出Rc兩段的電壓Uc 通過計(jì)算得到小燈泡的額定功率 指出她的設(shè)計(jì)方案中存在的兩個(gè)問題 問題一 問題二 解析 1 根據(jù)題意可知其額定電流為 0 25A 所以電流表量程接錯(cuò) 故電流表量程應(yīng)選0 0 6A 2 從乙圖可知 電路中電流表為零 可判斷電路某處斷路 電壓表有示數(shù) 且電壓表示數(shù)等于電源電壓 說明與電壓表并聯(lián)的用電器斷路 小燈泡不亮可判斷小燈泡斷路 3 當(dāng)U 2 5V時(shí) I 0 25A 所以小燈泡的額定功率 P UI 2 5V 0 25A 0 625W 4 由題意知 電源電壓約為3V 燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻約為10 當(dāng)變阻器電阻為零時(shí) 設(shè)燈泡兩端的電壓為U 根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn) 解得 U 2V 所以無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器 都不能使燈泡正常發(fā)光 保持滑片位置不變 只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn) 電壓表的正負(fù)接線柱接反 無法測出Rc兩端的電壓 答案 1 電流表量程應(yīng)選0 0 6A 2 小燈泡斷路 3 0 625 4 問題一 無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器 都不能使燈泡正常發(fā)光問題二 電壓表的正負(fù)接線柱接反 無法測出Rc兩端的電壓 方法顯屏 1 連接電路時(shí)開關(guān)要斷開 開關(guān)閉合前變阻器阻值調(diào)最大 2 在使小燈泡的電壓高于額定電壓時(shí) 要注意觀察電壓表示數(shù) 以免電壓過高 燒壞小燈泡 3 實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程 根據(jù)I U R或I P U選擇電流表的量程 考點(diǎn)2 焦耳定律 命題點(diǎn) 1 電流的熱效應(yīng) 2 焦耳定律 1 探究 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān) 1 實(shí)驗(yàn)原理 通過溫度計(jì)示數(shù) 來顯示產(chǎn)生熱量的多少 使用煤油的原因 煤油比熱容 吸收相同熱量時(shí)溫度升高得 現(xiàn)象明顯 煤油是 不導(dǎo)電 2 探究方法 控制變量法 轉(zhuǎn)換法 3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 探究 電熱與電阻關(guān)系 時(shí) 應(yīng)控制電流 通電時(shí)間相同 將阻值不同的兩電阻 聯(lián) 探究 電熱與電流關(guān)系 時(shí) 應(yīng)控制電阻 通電時(shí)間相同 可將相同阻值的兩電阻分別放在 聯(lián)電路的干路和支路上 升高的多少 小 多 絕緣體 串 并 考點(diǎn)知識詳細(xì)再現(xiàn) 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與 有關(guān) 2 焦耳定律 內(nèi)容 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的 跟導(dǎo)體的電阻成 跟通電時(shí)間成 公式 Q I2Rt 電流 電阻 通電時(shí)間 平方成正比 正比 正比 例2 2016 宜昌 采用如圖所示的裝置探究 電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān) 接通電源 瓶內(nèi)的空氣被加熱后膨脹 使U形管中的液面發(fā)生變化 通過觀察U形管的液面變化情況比較出瓶內(nèi)電阻絲的發(fā)熱多少 1 如圖所示的是探究電流產(chǎn)生的熱量跟 的關(guān)系 通電一段時(shí)間 選填 左瓶 或 右瓶 內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多 2 讓實(shí)驗(yàn)裝置冷卻到初始狀態(tài) 把右瓶并聯(lián)的兩根電阻絲都放入瓶內(nèi) 接通電源比較兩瓶內(nèi)電阻絲發(fā)熱多少 此時(shí)該裝置是探究電流產(chǎn)生的熱量跟 的關(guān)系 一段時(shí)間后電阻絲產(chǎn)生的熱量 選填 左瓶 右瓶 或 兩瓶一樣 多 解析 1 如圖的裝置中 右邊兩個(gè)5 的電阻并聯(lián)后與左邊5 的電阻再串聯(lián) 根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知 右邊兩個(gè)電阻的總電流和左邊電阻的電流相等 即I右 I左 兩個(gè)5 的電阻并聯(lián) 根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知I右 I內(nèi) I外 比較可知I左 I內(nèi) 兩瓶中電阻相等 均為5 通電時(shí)間相等 電流不同 故探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系 通電一段時(shí)間后 由于電阻相同 通電時(shí)間相同 I左 I內(nèi) 根據(jù)焦耳定律Q I2Rt可知 左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多 2 讓實(shí)驗(yàn)裝置冷卻到初始狀態(tài) 把右瓶并聯(lián)的兩根電阻絲都放入瓶內(nèi) 右瓶中兩根電阻絲對瓶內(nèi)空氣進(jìn)行加熱 根據(jù)并聯(lián)電路總電阻的計(jì)算公式可得 右瓶中兩根5 電阻絲的總電阻為2 5 小于5 即R左 R右 兩瓶內(nèi)電阻絲的總電阻不相等 通電時(shí)間相等 電流相等 故探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系 通電一段時(shí)間后 由于電流相同 即I右 I左 通電時(shí)間相同 R左 R右 根據(jù)焦耳定律Q I2Rt可知 左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多 答案 1 電流左瓶 2 電阻左瓶 方法顯屏 電熱絲的選擇 根據(jù)探究要求 如果探究電熱與電阻的關(guān)系 應(yīng)選用阻值不同的電阻絲串聯(lián)在電路中 若要探究電熱與電流的關(guān)系 兩電阻絲的阻值相同