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第九讲电功率,焦耳定律(二)(

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A. R1与R2并联; B. R1与R2串联; C. R1单独接入电路; D. R2单独接入电路.

例5、要使电热器在单位时间内产生的热量减少到原来的一半,下列措施中可行的是 ( )

A.电压不变,电阻变为原来的1∕2倍 B.将电压和电阻都减小到原来的一半

C.电阻不变,电压变为原来的2倍 D.电阻不变,电流减少到原来的1∕2倍

例6、(2010年长沙市)下图甲是某小组同学“测量小灯泡的电功率”的实验电路图,已知小灯泡的额定电压为6V,正常工作时的电流约为0.3A.现有如下器材:电流表、电压表、开关各一个,规格分别为“100欧 2A”“50欧 l.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干、电源(电压为12V左右)一个。

(1)图乙已连接了部分电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整。

(2)你认为该小组应选用规格为 的滑动变阻器。

(3)该小组同学选用了合适的滑动变阻器后闭合开关,滑片P移到某一位置时记录了第1组数据:滑片P继续向右移动,当小灯泡正常发光时.电流表示数如丙图所示.请帮他们将电流表的示数记入表中空白处;当滑片P移到最右端时,小灯泡闪亮一下后熄灭,他们记录了第3组数据;从

例7.(2013?岳阳)如图所示的电路中,电源电压恒为6V.

(1)当开关S1闭合,S2,S3断开时,电流表示数为0.3A,求R的阻值;

(2)闭合开关S1,S3,断开S2时,小灯泡正常发光,电流表示数为0.9A,

求通电10s灯泡消耗的电能;

(3)只闭合开关S2,断开S1,S3,求小灯泡实际的电功率(假设小灯泡

的电阻不变).

例8、(2013达州)如图所示,电源电压保持12V不变,L是标有“12V 6W”的小灯泡,其电阻不随温度变化,R=20Ω。

(1)当S、S1闭合、S2断开,且P位于滑动变阻器R0的中点时,

电流表示数为0.4A,求滑动变阻器R0的最大阻值.

(2)当S、S1、S2都闭合,且P位于a端时,求电流表的示数.

(3)要使电路中的总功率最小,请指出开关S、S1、S2的开闭情

况和滑片P的位置,并求出此时的最小功率.

例9、(2013?柳州)学习了电学知识之后,小亮研究家中具有保温功能的电饭锅,画出电饭锅的电路原理图如图所示,电饭锅的铭牌上部分内容如下表.

(1)R1、R2中哪个是加热电阻?要使电饭锅加热,开关S闭合还是断开?

(2)电饭锅正常加热时,电路的电流是多大?

(3)电路中电阻R1、R2的阻值各是多大?保温时,R1、R2产生的电热之比是多少?

例10.(2013?长沙)小刚设计了一种小鸡孵化器的电路模型,如图所示,在一般情况下,只需灯光照明,温度较低时,则需要加热.电源电压为72V,R1为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有

200

Ω 3A”的字样,电流表A1的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“12V 3W”的字样.

(1)灯泡正常工作时的电流是多大?

(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,求R1的阻值.

(3)S、S1、S2均闭合时,求R2上消耗电功率的最小值和最大值.

三、达标练习

1、有两根阻值分别为R1、R2的电阻丝,分别采用下图所示的四种方法接在同一电源上后,相同时间内产生的热量最大的是 ( )

2、(2013庆阳)如下图所示电路中,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向上滑动时,观察到的现象是( )

A.灯泡变暗,电压表示数变大 B.灯泡变亮,电压表示数不变

C.电路消耗的总功率变小,电压表示数不变

D.电路消耗的总功率变大,电压表示数变大

3、(2013达州)有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图(甲)所示.把它们串联在电路中,如图(乙)所示.闭合开关

S, 这时电流表的示数为0.4A,则电源电压和电路

消耗的总功率分别是( )

A.4.5V 1.8W B. 2.5V 1.0W

C.4.5V 1.0 W D. 2.0V 0.8 W

4、一个电炉接在220V的电路上时用10min可以烧开一壶水,若该接在110V的电路上(忽略散热等因素影响),烧开这壶水需要的时间为( )

A.10min B.20min C .30min D.40min

5、小洁家购买了一台电饭锅,在使用时闻到橡胶的焦糊味,用手摸其电源线发现很热,而其它用电器仍正常工作,请你用所学的物理知识帮小洁分析一下,发生这一现象的原因是( )

A.电压太高 B.导线太粗 C.导线太细 D.导线太短

6、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈电阻为2

动机正常工作1S消耗的电能为W,产生的热量为Q,则( )

A.W=3800J,Q=200J B.W=3800J,Q=3800J

C.W=72200J,Q=200J D.W=72200J,Q=3800J

7、在家庭电路中,导线相互连接处往往比别处更容易发热,老化更快。原因是连接处( )

A.电流比别处小,产生的热量多 B.电流比别处大,产生的热量多

C.电阻比别处小,产生的热量多 D.电阻比别处大,产生的热量多

8.(2013?黑河)标有“12V 12W”、“12V 6W”的灯L1和L2(假设灯丝电阻不变),若将它们串联在某电源上,两灯都发光,下列说法正确的是( )

,线圈中电流为10A。这台电

A.通过灯L1和L2的电流之比为2:1 B. 灯L1和L2的电阻之比为2:1

C.灯L2比灯L1亮 D. 灯L1和L2的实际功率之比为2:1

(填空题)1、如图所示为“iPad”的充电器,参数标有5V 2.1A,表示充电电

压是5V,最大输出电流2.1A,电板充满电所储存的电能是113400J。充电时的

能量转换是电能转化为______(化学/内)能。若“iPad”充电时以最大输出电

流充电,要将空电板充满电需要______h, 小明觉得充电时间太长了,他想为

什么苹果公司在设计时不把最大输出电流提高呢?这样可以实现快速充电,于

是他请教了物理老师,老师告诉了他一个信息,影响锂电池寿命的最大杀手是电板发热,小明恍然大悟,请你解释其中的原因____ ____。

2、电热毯是冬季北方常用的取暖设备,它是利用________来工作的。而计算机内都装有小风扇,它工作时把热空气驱走,这是为了________。

3、某加热装置的工作原理如图所示,两电阻丝的阻值相等,电源电压不变,它有加热和保温两个工作状态。当开关S1接b,S2断开时,它是处于 状态,此时电路功

率为P1;当开关S1接a,S2闭合时,电路功率为P2,则P1∶P2= 。

4、(2013庆阳)小明手中有一只白炽灯泡,上面标有“220V 100W”字样,说

明这只灯泡正常发光时的电阻大小为 Ω,正常发光时实际功率为

________W;当通过它的电流大小为0.2A时,它消耗的实际电功率大小为W。

5.某电热壶铭牌上标有“220V 1000W”字样,当其正常工作时,把质量为2kg、温度为30℃的 水加热到80℃,用时10min【C水=4.2×10J/(㎏·℃)】。加热过程中,水吸收的热量是 J, 电热壶烧水的效率是 。

7、(长沙市)小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端,电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示,由图像可得,定值电阻R1的阻值是 ?.实验时,电源电压保持5V不变,当

滑片P位于a端时,滑动变阻器消耗的电功率是

W,此时,电阻R1在10min内产生的热量为 J.

8、电能是通过输电线输送给用电器的.某直流电路,输

电线的总电阻为0.4Ω,提供给用电器的电功率为40kW,

电压为800V,电路中的总电流为 A.如果用临界温度以下的超导电缆(电阻为零)替代原来的输电线,可实现无损耗输电.在保持供给用电器的功率和电压不变的条件下,节约的电功率是 kW。 3

(计算题)1、(2013重庆)生活中大多数电热器都有多个档位,学习了电功率知识后,小锐同学利用电压为6V的电源,两个阻值不同的定值电阻,设计了如图15所示的电路来探究电热器多档位的问题。已知R1=10Ω,R2=30Ω,请计算:

(1)S1、S2断开,S3闭合时,电路中的电流是多少

?

(2)S1断开,S2、S3闭合时,通电5min电路消耗的电能是多少?

(3)该电路的最大功率和最小功率之比是多少?

2、(2013?曲阜市模拟)节约无小事.不少家庭习惯用遥控器关电视,让电视处于待机状态.小明为了测试电视机待机状态是否还在消耗电能,在父母出差时,他设了如下方案进行探究:让电视机处于待机状态,然后拔掉其它所有电器的插头或关掉开关,记下时间和家中电能表的读数;去奶奶家住了两天后回到家中,再记下此时的时间和电能表的读数.记录数据如表.问:

(1)在小明外出这段时间里,他家的电视机消耗的

电能是 千瓦时.

(2)通过实验,小明得到的结论是:电视机在待机

状态时 .

(3)小明家电视机在待机状态下电功率是多少?

(4)据估计,我市电视机在待机状态下消耗的电能一年有近4200kW?h,令人惊醒.若将这些浪费的电能全部用来烧水,可以将多少千克的20℃水烧开?(1标准大气压)

(5)请你就如何降低电视机的电能消耗,提出一条合理化的建议:

3、家庭用的电热饮水机,有加热和保温两种工作状态。加热前温控开关S1处于闭合状态,闭合开关S后饮水机开始加热,当水箱内水温达到98℃时温控开关S1自动断开,饮水机处于保温状态;当水温降至一定温度t时,S

又闭合重新加热。饮水机的铭牌数据与电路原理图如下:

求:(1)正常加热时通过饮水机的电流;

(2)正常加热时电阻R2的阻值;

(3)若饮水机重新加热一次的时间为5min,加热一次消耗的电能。

4、(长沙市10年)小红同学自制了一个卡通福娃,她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。她选用规格为“6V 3W”的红灯和“6V 6W”的绿灯及“18Ω 1.5A”的滑动

变阻器等元件设计了如下电路。当闭合开关S、S1、S2、滑动变阻器的滑

片P移至b端时,两灯都正常发光(电源电压不变)。问:

(1)电源电压为多少伏?

(2)两灯都正常发光时电流表的示数为多少?

(3)S、S2闭合、S1断开,电流表示数为0.25A时.滑动变阻器连入

电路的电阻为多少?

(4)该电路中最大电功率和最小电功率分别为多少?

5、(荆门)在一次课外活动中,小华同学对家里的电磁炉进行了相关的观察和研究,并记录 了电磁炉及她家电能表的有关数据,如右表所示。(水的比热容为c= 4.2×10J/(kg·℃)。 请你根据小华同学在活动中获得的有关资料,求解在这段时间内:

(1)水所吸收的热量;

(2)电磁炉的实际功率;

(3)电磁炉烧水的效率。

3

(实验题)1.(湖北潜江、天门、仙桃卷)在探究“导体产生的热

量与导体两端的电压、导体的电阻和通电时间关系”的实验中,实验

装置如图所示,两烧瓶A、B中煤油质量相等,两只温度计的示数相

同,电阻丝的阻值R1>R2。

(1)烧瓶中不装水而装煤油,是因为水的比热容较 (选填

“大”或“小”)。开关接在干路,是为了控制 相同。

(2)闭合开关后,发现B中温度计的示数上升较快。则B中电阻丝放出的热量比A中电阻丝放出的热量 (选填“多”或“少”)。

由此得出结论:当导体两端的电压和通电时间相同时,导体电阻越大,导体产生的热量

越 (选填“多”或“少”)。

(3)电烘箱高温和低温两档的调节是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知:低温档接入电路的电阻丝比高温档要 (选填“长”或“短”)一些。

2、(2013重庆)小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、 额定电压为2.5V的小灯泡(小灯泡的额定功率小于1W)、滑动变阻器(50Ω1A)、以及符合实 验要求的电表、开关和导线。如图13(甲)是小亮同学没有连接完整的电路。

(1)本实验的实验原理是

(2)请你用笔画线代替导线,将图I3(甲)所示的电路连接完整。

(3)小亮同学连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示

数,电流表无示数,则故障可能是 (写出一种即可)。

(4)小亮同学排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视 (选 填序号)。

A.小灯泡亮度 B.电压表示数 C.电流表示数 D.滑动变阻器滑片

(5)小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时,电压表的示数为2.2V,要测量小灯泡的额定功 率是,应将滑片P向 端移动(选填“A”或“B" )。当小灯泡正常发光时,电流表示数 如图13(乙)所示,则小灯泡的额定功率是 W,此时小灯泡的电阻是 Ω。该 实验中滑动变阻器除了保护电路外,还有 的作用。

(6)小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系,他将小灯泡换成多个定值电阻R,保持电示数始终 为如图13(丙)所示,多次更换阻值不同的定值电阻R,并记录各次电流表的示数,若不更换其 他器材,为了能够完成实验,更换的电阻阻值不能够大于 Ω。

3、(2014年长沙)在做“电流电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时,小于采用了如图甲所示的实验装置.两个透明的容器中密闭了等量的空气,U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化.

(1)若通电时间相同,发现B玻璃管内液面上升较高,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的 越大,产生的热量越多.

(2)小刚采用了如图乙所示的实验装置,通电相同时间,发现A玻璃管液面上升较高,这表明:在电阻和通电时间相同的情况下,通过导体的 越大,产生的热量越多.

(3)该实验中用到的研究物理问题的方法是 法和转换法.

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