《2018-2019學(xué)年九年級(jí)物理全冊(cè) 第十八章 電功率突破二 電路動(dòng)態(tài)分析與焦耳定律講義 （新版）新人教版.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年九年級(jí)物理全冊(cè) 第十八章 電功率突破二 電路動(dòng)態(tài)分析與焦耳定律講義 （新版）新人教版.doc（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
電功率突破二 —電路
動(dòng)態(tài)分析與焦耳定律
漫畫釋義
知識(shí)互聯(lián)網(wǎng)
模塊一 動(dòng)態(tài)電路分析與計(jì)算
思路導(dǎo)航
可變電阻最大實(shí)際電功率的問(wèn)題
如圖所示, 一個(gè)定值電阻R與一個(gè)滑動(dòng)變阻器RP串聯(lián), 且RP阻值大于R. 我們比較熟悉的是定值電阻R的功率變化趨勢(shì), 即滑動(dòng)變阻器阻值越小, 電流就越大, 根據(jù), 定值電阻R的功率就越大.
但是可變電阻RP的電功率又是如何變化的呢? 下面我們一起來(lái)探究一下吧.
可變電阻最大實(shí)際電功率的問(wèn)題
所以, 當(dāng)時(shí), RP的功率最大, 且最大值為. 可變電阻電功率隨其阻值變化規(guī)律如下圖所示. 當(dāng)RP
R時(shí), 隨著RP的增加, P減少.
電功率變化量問(wèn)題
利用歐姆定律中, 建立起關(guān)系式解決電功率變化量的問(wèn)題, 但注意, 電功率變化量,
能力提升
【例1】 如圖所示, 電源電壓不變. 閉合開關(guān)后, 下列說(shuō)法正確的是 ( )
A. 若向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片, 會(huì)使電壓表示數(shù)變大
R
P
R0
S
A
V
B. 當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路電阻最大時(shí), 電路消耗的總功率最大
C. 若向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片, R消耗的電功率將逐漸變大
D. 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片, 會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表與電壓表變化情況相反
【答案】 C
【例2】 如圖所示, 電源電壓不變, 閉合開關(guān)S后, 滑動(dòng)變阻器滑片P向b端移動(dòng)過(guò)程中, 下列說(shuō)法正確的是 ( )
A. 電流表A1示數(shù)變小, 電路的總電阻變小
B. 電流表A2示數(shù)不變, 電路消耗的總功率變小
C. 電壓表V示數(shù)變小, R1與R2兩端的電壓之比變小
D. 電壓表V示數(shù)不變, 電壓表V的示數(shù)與電流表A2的示數(shù)比值變大
【答案】 B
【解析】 等效電路圖如圖所示, 滑片P向b端移動(dòng)過(guò)程中, 總電阻增大, 總電流減小, 電流表A1示數(shù)變小, 電流表A2示數(shù)不變, 電路總功率變小.
S
R1
R2
P
R1
R2
【例3】 (多選) 如圖所示的電路中, 電源電壓U保持不變, R1為定值電阻, R2為滑動(dòng)變阻器. 閉合開關(guān)S, 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從變阻器當(dāng)中某一位置滑到最右端的過(guò)程中, R2的電功率有可能 ( )
A. 始終變小
B. 始終變大
C. 先變小, 后變大
D. 先變大, 后變小
【答案】 ABD
【解析】
P2隨R2變化的圖如右圖所示, 設(shè)滑片從某一點(diǎn)移動(dòng)至最右端過(guò)程中, 電阻R2從變大至,
因此答案為ABD.
【例4】 如圖所示電路中, 電源兩端電壓保持不變, 在電路中M、N兩點(diǎn)間接入一只標(biāo)有“2.5V 0.75W”的小燈泡L1, 閉合開關(guān)S, 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片, 使L1恰好正常發(fā)光. 保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變, 若在M、N兩點(diǎn)間換接另一只標(biāo)有“2.5V 2W”的小燈泡L2(L1和L2的燈絲電阻均保持不變), 下列說(shuō)法中正確的是 ( )
A
S
RP
P
a
b
M
N
A. 電流表的示數(shù)為0.3A
B. L2可能不發(fā)光或發(fā)出較暗的光
C.L2的實(shí)際功率大于2W
D. 要使L2正常發(fā)光, 需將滑動(dòng)變阻器滑片適當(dāng)向右調(diào)節(jié)
【答案】 B
【例5】 如圖所示電路, 電源電壓保持不變, 開關(guān)S閉合后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P, 使電壓表的示數(shù)為10V, 滑動(dòng)變阻器的功率是10W; 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P到另一位置時(shí), 電壓表的示數(shù)為5V, 此時(shí)滑動(dòng)變阻器的功率是7.5W, 則定值電阻R0的阻值為 Ω.
【答案】 10
【例6】 如圖所示電路, 電源兩端電壓U＝8V, 且保持不變, 定值電阻R1的阻值為8Ω, L為標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡, 不考慮燈絲電阻隨溫度的變化. 滑動(dòng)變阻器R2的阻值范圍是0～20Ω, 電流表量程為0～0.6A, 電壓表量程為0～3V, 閉合開關(guān)S后, 要求燈L兩端的電壓不超過(guò)額定電壓, 且兩電表的示數(shù)均不超過(guò)各自的量程, 則小燈泡L消耗電功率的變化范圍是_______W.
【答案】 0.75～1.92
R0
S
P
V
A
L
【例7】 如圖所示的電路中, R0為定值電阻, 電源電壓15V保持不變, 燈泡L上標(biāo)有“6V”字樣, 額定功率字跡不清楚, 電流表的量程為(0～0.6)A, 電壓表的量程為(0～3)V. 當(dāng)開關(guān)S閉合后, 滑動(dòng)變阻器的滑片P在最左端時(shí), 燈泡L恰好正常發(fā)光. 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P, 在保證電路元件安全的情況下, 燈泡L消耗的最小電功率與它的額定功率之比是 . (燈絲的電阻不受溫度的影響)
【答案】 16:25
【例8】 如圖甲所示電路, 電源兩端電壓不變. R1是滑動(dòng)變阻器, R2是定值電阻. 當(dāng)開關(guān)S閉合后, 逐步改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值, 根據(jù)電壓表與電流表的示數(shù), 繪制的圖像如圖乙所示. 下列判斷正確的是 ( )
甲
R2
S
A
V
R1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
16
12
4
8
I/A
U/V
乙
A. 電路消耗電功率的最大值為7.2W
B. 變阻器R1接入電路的最大阻值為120W
C. 定值電阻R2的電阻值為40W
D. 電源兩端電壓為10V
【答案】 A
模塊二 焦耳定律探究實(shí)驗(yàn)及比例計(jì)算
夯實(shí)基礎(chǔ)
【例9】 如圖所示是某實(shí)驗(yàn)小組在“探究影響電流通過(guò)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(wèn)題:
R1
R2
a
b
氣球
R3
c
S
(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(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量越多
【例10】 關(guān)于電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量, 下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 根據(jù)可知, 時(shí)間相同, 電阻越大, 電流產(chǎn)生的熱量越少
B. 根據(jù)Q＝I2Rt可知, 時(shí)間相同, 電阻越大, 電流產(chǎn)生的熱量越多
C. 根據(jù)Q＝UIt可知, 時(shí)間相同, 電壓越大, 電流產(chǎn)生的熱量越多
D. 根據(jù)Q＝I2Rt可知, 時(shí)間和電流相同時(shí), 電阻越大, 電流產(chǎn)生的熱量越多
【答案】 D
【例11】 在家庭電路中, 用甲、乙兩根電熱絲先后給完全相同的三壺水加熱至沸騰. 單獨(dú)接甲需用時(shí)間t1; 甲、乙串聯(lián)需用時(shí)間t2; 則甲、乙并聯(lián)需用時(shí)間t3＝ .
【答案】
【解析】 .
由焦耳定律可知:
, ,
解題關(guān)鍵——控制變量: Q相等、U相等, 時(shí)間與總電阻成正比
由(1)(2)可得電阻比:
由(1)(3)(4)可得:
【例12】 如果將電阻絲R1、R2串聯(lián)接在電壓為2U的電源兩端, 電阻絲R1、R2在60s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量為2Q; 如果只將電阻絲R1接在電壓為U的電源兩端, 電阻絲R1在120s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5Q; 如果將電阻絲R1、R2并聯(lián)接在電壓為U的電源兩端, 要使電阻絲R1、R2產(chǎn)生的總熱量為25Q, 則需要通電的時(shí)間是________s.
【答案】 480
【解析】 考點(diǎn): 本題考查了焦耳定律中電路變換的比例問(wèn)題, 屬于難題.
☆ 解題方法: 選擇合適的電功公式, 求出電阻之比;
再利用電阻之比找到電熱與時(shí)間的關(guān)系.
因?yàn)? 所以,
并聯(lián)電路中: 即并聯(lián)電路中R1電熱為20Q, R2電熱為5Q.
對(duì)比第二個(gè)狀態(tài)和第三個(gè)狀態(tài), R1的兩端電壓相等, R1電熱之比1:4, 所以時(shí)間之比為1:4, 即480s.
模塊三 電路變換計(jì)算強(qiáng)化訓(xùn)練
能力提升
【例13】 如圖所示電路中, 電源兩端電壓為U, 且保持不變. R1、R2和R3為三個(gè)定值電阻, 已知R1＝5Ω. 當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí), 電流表的示數(shù)為0.3A, 電路消耗的總功率為P; 當(dāng)三個(gè)開關(guān)都閉合時(shí), 電流表的示數(shù)變化了1.95A, 電路消耗的總功率為P′. 當(dāng)只斷開開關(guān)S1時(shí), 電流表的示數(shù)為0.45A, 電路消耗的總功率為P′′. 下列判斷正確的是 ( )
A. U＝6V, R2＝20Ω
B. U＝9V, R3＝30Ω
C. R3＝10Ω, P:P′′＝3:2
D. R2＝20Ω, P:P′＝2:15
【答案】 D
【例14】 如圖所示的電路中, 電源兩端電壓U保持不變, 小燈泡上標(biāo)有“12V 6W”字樣, R1為定值電阻, 滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R2, 忽略溫度對(duì)電阻的影響, 閉合開關(guān)S, 將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至最右端時(shí), 電壓表的示數(shù)為U1, 小燈泡的實(shí)際功率為其額定功率的1/4; 將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至最左端時(shí), 電壓表的示數(shù)為U2, 小燈泡正常發(fā)光. 若U1: U2=3: 2, 則滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值R2為 Ω.
S
P
B
A
C
D
R2
R1
L
【答案】 48
復(fù)習(xí)鞏固
【練1】 如圖所示電路, 電源電壓保持不變, R1為定值電阻, 滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R2, 當(dāng)閉合開關(guān)S, 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值從最大變化到最小, 兩個(gè)電阻的“U－I”關(guān)系圖像如圖中的甲、乙所示. 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到R2/3時(shí), 則電路消耗的總功率 W.
R2
R1
圖甲
P
A
V1
V2
R2
S
圖乙
丙
2
4
6
0.2
0.4
0.6
0.8
0
I/A
U/V
8
乙
丙
甲
丙
【答案】 3.2
【解析】 滑動(dòng)變阻器接入電路電阻最大時(shí), 電路圖如圖1所示;
通過(guò)對(duì)圖像的分析可知, 隨著電流的增大而減小的是V2表, V1表隨電流增大而增大. 于是可知最小電流和最大電流值, 可求兩個(gè)電阻的阻值大小.
滑片移到最左端時(shí), 電路圖如圖2所示.
滑動(dòng)變阻器接入電路阻值為R2/3時(shí)電路圖如圖3所示.
【練2】 圖甲是測(cè)量高于湖水警戒水位裝置的原理圖. 長(zhǎng)方柱形絕緣容器A內(nèi)部左右兩面插有豎直薄金屬板并與電路連接, 底部有一小孔與湖水相通, 且容器底面與警戒水位相平. 已知電源電壓恒為6V, 小燈泡標(biāo)有“2V 2W”字樣(不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響). 兩金屬板間的湖水電阻R與x的關(guān)系如圖乙所示(x為容器內(nèi)水柱高度h的倒數(shù), 即x=1/h). 則下列說(shuō)法正確的是 ( )
A. 小燈泡的電阻是1Ω
B. 將電流表改為水位計(jì), 水位計(jì)的刻度是均勻的
C. 當(dāng)湖水水位高于警戒水位0.4m 時(shí), 電流表示數(shù)為0.6A
D. 當(dāng)湖水水位高于警戒水位5m 時(shí), 燈泡正常工作
圖甲
圖乙
【答案】 D
【練3】 物理興趣小組的同學(xué)用圖甲所示的裝置來(lái)提升重物M, 圖乙是物體M上升過(guò)程某段時(shí)間內(nèi)的距離s隨時(shí)間t變化的圖像. 已知物體M重為1N, 閉合開關(guān)后, 在2.4s～2.8s這段時(shí)間內(nèi), 電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.2A和4V, 則2.4s～2.8s這段時(shí)間內(nèi)該裝置的效率是 %.
甲
t/s
2.9
2.5
2.7
2.3
S/m
乙
0.50
0.60
0.55
0.75
0.70
0.65
62.5
【答案】
【答案】 62.5
電熱的利用和防止
生活中和許多產(chǎn)業(yè)中都要用到電熱. 家里的電熱水器、電飯鍋、電熨斗, 養(yǎng)雞場(chǎng)的電熱孵化器,都是利用電熱的例子.
但是, 很多情況下我們并不希望用電器的溫度過(guò)高. 電視機(jī)的后蓋有很多孔, 就是為了通風(fēng)散熱, 使用時(shí)一定要把防塵的布罩拿開. 電動(dòng)機(jī)的外殼有很多翼狀散熱片, 使用時(shí)與軸相連的扇葉還向散熱片吹風(fēng), 也是為了降溫.
電熱孵化器 計(jì)算機(jī)和電腦使用時(shí)要注意散熱
物理名人
2018-2019學(xué)年九年級(jí)物理全冊(cè) 第十八章 電功率突破二 電路動(dòng)態(tài)分析與焦耳定律講義 （新版）新人教版.doc
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