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專題十四 電功與電功率第2課時電流做功與電功率 考點1 測量小燈泡的電功率 1 實驗原理 P UI 2 實驗電路圖 如圖所示 3 實驗中滑動變阻器的作用是 1 保護電路 2 改變小燈泡兩端的電壓 連接電路時開關應斷開 閉合開關前應把滑動變阻器的滑片調(diào)至阻值最大處 4 分析論證 當U實 U額時 P實 P額 燈泡偏亮 當U實 U額時 P實 P額 燈泡偏暗 當U實 U額時 P實 P額 燈泡正常發(fā)光 5 電流通過導體時電能轉化成內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應 6 焦耳定律 電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比 跟導體的電阻成正比 跟通電時間成正比 其數(shù)學表達式為 Q I2Rt 焦耳定律適用于任何用電器產(chǎn)生熱量的計算 考點2 焦耳定律 7 在僅有電流熱效應存在的電路 純電阻電路 中 電能全部轉化成了內(nèi)能 而沒有轉化為其他形式的能 這時電流產(chǎn)生的熱量等于電流所做的功 即Q W 此時焦耳定律也可寫作Q UIt I2Rt 考點1 測量小燈泡的電功率 命題點 1 實驗原理與電路圖 2 滑動變阻器的作用 3 實驗注意事項 1 實驗方法 伏安法 2 原理 P UI 3 主要器材 小燈泡 電壓表 電流表 電源 滑動變阻器 導線 開關等 4 電路圖與實物圖 考點知識詳細再現(xiàn) 5 實驗步驟 1 根據(jù)電路圖連接實物 2 檢查電路無誤后 閉合開關S 多次調(diào)節(jié)滑動變阻器 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 分別計算對應的電功率 6 注意事項 1 連接電路時開關要斷開 開關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 要注意觀察電壓表示數(shù) 以免電壓過高 燒壞小燈泡 3 實驗時根據(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)光時電阻約為10 的實驗中 電源為兩節(jié)新干電池 1 圖甲的實物圖連接中有不妥之處 應如何改正 2 閉合開關后 移動滑動變阻器滑片 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 改動滑動變阻器滑片P的位置 獲得多組對應的電壓值和電流值 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 若實驗中電流表壞了 為了測量小燈泡的額定功率 小莉選用一個Rc 5 的電阻 設計了如圖丁所示的電路及實驗方案 調(diào)節(jié)滑動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點接線改接到c點 測出Rc兩段的電壓Uc 通過計算得到小燈泡的額定功率 指出她的設計方案中存在的兩個問題 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 故電流表量程應選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U 2 5V時 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)光時電阻約為10 當變阻器電阻為零時 設燈泡兩端的電壓為U 根據(jù)串聯(lián)電路的特點 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點接線改接到c點 電壓表的正負接線柱接反 無法測出Rc兩端的電壓 答案 1 電流表量程應選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 連接電路時開關要斷開 開關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 要注意觀察電壓表示數(shù) 以免電壓過高 燒壞小燈泡 3 實驗時根據(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2 焦耳定律 命題點 1 電流的熱效應 2 焦耳定律 1 探究 電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關 1 實驗原理 通過溫度計示數(shù) 來顯示產(chǎn)生熱量的多少 使用煤油的原因 煤油比熱容 吸收相同熱量時溫度升高得 現(xiàn)象明顯 煤油是 不導電 2 探究方法 控制變量法 轉換法 3 設計實驗 探究 電熱與電阻關系 時 應控制電流 通電時間相同 將阻值不同的兩電阻 聯(lián) 探究 電熱與電流關系 時 應控制電阻 通電時間相同 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 考點知識詳細再現(xiàn) 4 實驗結論 電流通過導體產(chǎn)生的熱量與 有關 2 焦耳定律 內(nèi)容 電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的 跟導體的電阻成 跟通電時間成 公式 Q I2Rt 電流 電阻 通電時間 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 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 的關系 通電一段時間 選填 左瓶 或 右瓶 內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多 2 讓實驗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 此時該裝置是探究電流產(chǎn)生的熱量跟 的關系 一段時間后電阻絲產(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)電路的電流特點可知 右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等 即I右 I左 兩個5 的電阻并聯(lián) 根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知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系 通電一段時間后 由于電阻相同 通電時間相同 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 讓實驗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)空氣進行加熱 根據(jù)并聯(lián)電路總電阻的計算公式可得 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系 通電一段時間后 由于電流相同 即I右 I左 通電時間相同 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系 應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系 兩電阻絲的阻值相同