初中物理人教版九年级全册第十八章电功率第4节焦耳定律 全国优质课一等奖

第4节焦耳定律课时导学案【学习目标】1．能通过实例，认识电流的热效应。

2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。

3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。重点:研究电热与电流、电阻和通电时间的关系难点：研究电热与电流的关系的设计【自主学习】电流的热效应1.观察课本P99图，这些用电器工作时有什么共同特点？答案：这些用电器工作时都是把电能转化成内能。2、电流工作时,可将电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。温馨提示：电流通过导体一般都发热，电流的热效应是普遍存在的现象。二、电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关

1、观察课本P99图中的电炉，导线和电炉丝串联，导线中的电流和电阻丝中的电流相等，导线的电阻小于电阻线的电阻，我们看到电炉丝热得发红而导线并不很热，说明电流产生的热量与电阻有关。2、猜想与假设：根据生活经验可知,通电导体放出的热量可能与通电时间、电阻大小、电流有关。3.主要实验方法：控制变量法。4、阅读课本P99演示，实验中怎样显示导体产生热量的多少?答案：U形管中液面的高度差.5.实验设计及分析：(1)探究导体通电时产生的热量与电阻的关系.①思路：需控制电流、通电时间相同,改变电阻。②实验装置：如课本P99图所示,将两个密闭容器中的电阻丝串联接到电源两端，目的是使通过两电阻丝的电流相等。③现象及分析：通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差较大,这说明在电流、通电时间相同时,电阻越大,导体产生的热量越多。(2)探究导体通电时产生的热量与电流的关系①思路：需控制电阻、通电时间相同,改变电流。②实验装置：如课本图所示,两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部,将一个电阻与这个容器内的电阻并联,把该装置连接到电源两端，目的是使通过两电阻丝的电流不相等。③现象及分析：通电一段时间后,左侧U形管中液面的高度差较大,这说明在电阻、通电时间相同时,电流越大,导体产生的热量越多。(3)探究导体通电时产生的热量与通电时间的关系①思路：需控制电流、电阻相同,改变通电时间。②分析：在以上实验中发现,以任一密闭容器中的电阻丝为研究对象,通电时间越长,跟该容器相连的U形管中液面的高度差越大,说明电阻丝产生的热量越多。三、焦耳定律1.填一填：(1)实验表明,电流通过导体时产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,这个规律就叫做焦耳定律。(2)如果用Q表示电流流过导体时产生的热量,I表示导体中的电流,R表示导体的电阻,t表示通电时间,那么焦耳定律用公式表示为Q=I2Rt。(3)上式中I的单位是A,R的单位是Ω,t的单位是s,Q的单位是J。2.练一练：小吴同学自制了一个简易的“电热驱蚊器”,发热元件是一个阻值为×104Ω的电阻。当发热元件两端的电压为220V时,通电100s产生的热量为484J.温馨提示：电流I、电阻R和时间t三个物理量中，电流I对热量Q的影响最大。四、电热的利用和防止阅读课本P101最后两段，回答下列问题：1、除了课本提到的一些利用电热的例子外，你还知道的相关的用电器还有电炉、电热毯、电烘箱、电吹风等。2、分析为什么要防止电热的危害?哪些用电器采取了散热措施?它们是怎样散热的?答案：用电器中通过电流时产生的热,会使导体的温度升高,使用电器不能正常工作,并且使绝缘材料迅速老化,造成危害。因此在制作和使用电器时要采取有效措施进行散热,以防止电热造成的危害。如电视机和电脑的散热窗都是为了防止电热的危害。【合作交流】1.电热与电功在大小上有什么关系?【点拨】可以从电功是消耗电能多少的，电热是产生热量多少的来理解。答案：电流通过导体时,如果电流所做的功全部用来产生热量,则W=Q;如果电流所做的功只有一部分用来产生热量,则W>Q。2、如果电流所做的功全部用来产生热量,你能推导出计算热量的其他公式吗?【点拨】焦耳定律的公式和欧姆定律相结合推导。答案：3、额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？【点拨】思考这一问题时，注意前提条件，什么量是不变的，什么量改变了。答案：这两种情况下有不同的变量，前者是在电压一定时，电阻越小，电流越大，电热与电流是平方的关系，所以电流对电热影响较大。后者的前提是在电流一定时，电阻越大，电热越多。【效果展示】1.下列用电器中,利用电流热效应工作的是(B)A.电视机B.电热毯C.电风扇 D.电脑2、关于电热的利用，下列说法中错误的是（A）

A．电热对我们来说总是有利的

B．电视机、收音机上开小孔是为了散热

C．电饭锅是利用电流热效应来工作的

D．梅雨季节可用电热给电视机驱潮3、在探究电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关时，采用了如图所示的实验装置。这是用来探究电流通过电阻丝产生的热量与（B）A.导体的电阻的关系B.通过导体的电流的关系C.导体长度的关系D.通电时间的关系4、电热丝R1、R2串联起来,接在电路中(如图所示)。若R1>R2,则先被点燃的火柴是(A)A.电热丝R1上的火柴B.电热丝R2上的火柴C.两电热丝上的火柴同时被点燃D.无法确定5、一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上,通过它的电流为A,在5min内共产生6480J的热量。6、用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。(1)实验中通过观察“U”形管中液面的高度差来比较电流产生的热量的多少。(2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少,甲、乙两透明容器中要装入质量相同的空气。(3)为达到实验目的,选用的两电阻丝的阻值不能相同。(4)实验结论是在电流、通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多。7、如图所示,电源电压为12V,且保持不变,当只闭合开关S1时,电流表的示数是1A,开关S1、S2同时闭合时,电流表的示数为。求：(1)R1电阻的大小。(2)R2消耗的电功率是多少?(3)S1、S2同时闭合时,通电10s电路中产生的热量是多少?答案：(1)12Ω(2)6W(3)180J【助你学习】1、探究电热与哪些因素有关的实验，利用了转换法和控制变量法。(1)转换法：通过温度计变化的示数判断放出热量的多少。(2)控制变量法：①探究与电流的关系：在一根电热丝旁并联另一根电阻丝。②探究与电阻的关系：将两个不同的电热丝串联连接。③探究与通电时间的关系：用同一个电路,改变加热时间。2、焦耳定律的理解和应用(1)公式的应用：应用公式电热(焦耳定律)适用范围基本公式Q=I2Rt普遍适用导出公式Q=UIt仅适用于纯电阻电路W=Q(2)串、并联电路中电流产生热量的分配：①串联电路中,各处的电流都相等,各电阻的通电时间也相等,所以电流通过各电阻所产生的热量与其电阻成正比。即Q1∶Q2=R1∶R2。②在并联电路中,各电阻两端电压相等,各电阻的通电时间也相等,所以电流通过各电阻所产生的热量与其电阻成反比,即Q1∶Q2=R2∶R1。知识擂台【课时达标】选题测控表知识点题号探究电热与哪些因素有关1、2、3、9、10焦耳定律的应用4、5、6、7、8、11、121.一台“220V

60W”的电风扇、一盏“36V

60W”的白炽灯和一只“110V

60W”的电热器各自在额定电压下工作，比较它们相同通电时间内产生的热量是(

B

)A．电风扇最多

B．电热器最多

C．白炽灯最多

D．三者一样多解析：电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，不同的用电器电能转化的结果不一定相同。电风扇主要是把电能转化为机械能，少量的转化为内能；电热器把消耗的电能全部转化为内能；白炽灯把电能转化为光能和内能。它们的额定功率相同，正常工作相同时间，消耗的电能相同，所以电热器产生的热量最多。2．下面实验是研究电热与电流关系的是（

C）A．把两段不同的电热丝串联后，分别放在质量和初温均相同的煤油瓶中，通电后，比较油瓶中的煤油上升的温度

B．把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油中，通过相同的电流，通电时间不同，比较煤油瓶中的煤油上升的温度

C．把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油瓶中，分别通过不同的电流，通电时间相同，比较煤油瓶中的煤油上升的温度

D．把两根不同的电热丝并联，分别放在质量和初温相同的煤油瓶中，通电时间相同，比较煤油瓶中的煤油上升的温度

解析：由焦耳定律可知，电热与电流、电阻和通电时间都有关，要研究电热与电流的关系，要控制电流和通电时间相同。所以要选择两根阻值相同的电阻丝，通电时间相同，但电流不能相同。电流做功放热的多少无法直接看出，我们通过加热物体，在研究时比较煤油温度升高的多少来比较放出热量的多少。

3、如图所示是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是(C)甲乙甲=U乙,Q甲=Q乙 甲<U乙,Q甲>Q乙甲<U乙,Q甲<Q乙 甲>U乙,Q甲<Q乙【解析】由题意知R甲<R乙,由于两电阻丝串联,则流过它们的电流I相等,U甲=IR甲,U乙=IR乙,Q甲=I2R甲t,Q乙=I2R乙t,所以有U甲<U乙,Q甲<Q乙。故选C。4、某电炉丝电阻为100Ω,通电10s产生热量4×103J,则通过电炉丝的电流是(A)A.2A B.4A C.20A D【解析】因为Q=I2Rt,所以电流I=QRt=4×105、电炉丝断了,去掉15后,仍然接在原来的电源两端,则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为(A∶4 ∶5∶1 ∶5【解析】由于导体的电阻与长度成正比,所以电炉丝去掉15后其电阻变为原来的45,由电热公式Q=U26、(2023盐城实验学校月考)如图是某家用电热器内部电路结构示意图,其中R1、R2为加热电阻丝(R1>R2)。电阻丝有四种连接方式可使电热器提供不同的发热功率,其中发热功率最大的连接方式是(D)【解析】本题共有4种连接方式,四个挡位,分别是电路中只有R1工作、电路中只有R2工作、两电阻丝串联、两电阻丝并联。两电阻丝串联时,功率最小;两电阻丝并联时,功率最大。D项为两电阻丝并联,故选D。7、某暖手宝的部分性能指标如表,当袋内的水原来温度是20℃时,在额定电压下加热至指示灯熄灭,此过程水吸收的热量是×105J;若加热过程所需要的时间为210s,不计热损失,则加热电阻为Ω。[水的比热容为×103J/(kg·℃额定电压加热电阻袋内充水自动断电温度220V1L70℃【解析】水的体积V=1L=1×10-3m3,水的质量m=ρV=×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,Q吸=cmΔt=×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=×105J;由于不计热损失,有W=Q吸,则暖手宝的功率P=W8、某电饭锅内有R0=44Ω、R=2156Ω的两根电热丝,将它们接入电路。如图,当S分别置于“1”挡和“2”挡时,1挡是保温状态,当S接“2”挡时,电路中的电流大小是5A,通电100s电路产生的热量是×105【解析】电源电压220V保持不变,当开关接1时,两电阻串联,电路电阻很大,根据欧姆定律可知,电流很小,根据P=UI,可知电路功率较小,为保温状态;当开关接2时,电阻R被短路,且R0的阻值较小,则电路中电流较大,实际功率较大,为加热状态;当接2时,根据欧姆定律可以计算电路中电流的大小I=UR=220V44Ω=5A,根据电热公式可以计算电路中产生的热量Q=I2Rt=(5A)2×44Ω×100s=×9、(2023岳阳古培中学一摸)用如图所示的实验装置探究“电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”（图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，A、B两“U”形管内液面是相平的）．（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整．（2）电流产生的热量不易直接测量，因此，在这个实验中是通过观察“U”形管中液面的来显示甲、乙容器内空气温度的变化．通过对比观察，你认为（选填“甲”或“乙”）容器中的电阻产生的热量多．由此可知：在电流相同、通电时间相同的情况下，越大，电流产生的热量越多．（3）当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会（选填“变大”或“变小”或“不变”）．（4）根据你得出的结论，简要解释：电炉工作时，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热，这是为什么？【解析】（1）将两电阻串联接入电路中，如图；（2）实验中是通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化．由图知，B液柱的液面较高，可知乙容器中的电阻产生的热量多．由此可知：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；（3）当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会变大；（4）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，根据Q=I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，所以在相同的时间内，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热．【答案】（1）见图（2）高度差乙电阻（3）变大（4）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，而电炉丝的电阻较大，产生的热量较多，所以电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热10、(2023邵阳黄亭中学段考)电流通过导体时导体会发热,这种现象叫作电流的热效应。常见的白炽灯就是利用这一原理工作的。图甲所示为小丽、小军、小梅三位同学与老师讨论这一现象时的情景。(1)图甲中,小军发表的观点应用到的物理知识是__影响电阻大小的因素__。根据小梅同学的猜想,他们讨论形成了一个问题：电流一定时,导体在一定时间内产生的热量与它的电阻有什么关系?于是,小丽和小梅从实验室找来了煤油、两只规格相同(带有密封塞)的烧瓶、两根两端开口的细玻璃管、两根阻值不同的镍铬合金丝等器材,并组装出图乙所示的实验装置。(2)在小丽和小梅的实验装置中,是通过_玻璃管中液柱上升的高度__来反映电流在一定时间内产生热量的多少的。(3)小军看了小丽和小梅的实验装置后认为,用温度计代替两端开口的细玻璃管,实验效果会更好。于是,他们拆除了密封塞和玻璃管,将合适的温度计悬挂在适当的位置,然后开始实验。在上述改进中,他们遗漏的一个重要操作是_倒出一些煤油,并使烧瓶内煤油质量相等___。【解析】(1)图甲中,小军发表的观点应用到的物理知识是影响电阻大小的因素；(2)在小丽和小梅的实验装置中,电流在一定时间内产生热量的多少是通过玻璃管中液柱上升的高度来反映的；(3)使用温度计比使用玻璃管效果更好,但是实验始终没有说明两个烧瓶中应当使用的煤油的质量相等,这显然是不妥当的。11、如图,电动机M的线圈电阻为Ω。当S断开时,电流表读数为1A;当S闭合时,电流表读数为3A。问：(1)电阻R为多大?(2)电动机的机械功率为多大?(3)电动机工作2min,电动机线圈产生了多少热量?【解析】(1)当S断开时,只有R连入电路中,则R=UIR=(2)电动机与电阻R并联,当S闭合时,通过电阻R的电流仍为1A,则通过电动机的电流为I动=I总-IR=3A-1A=2A,则P电=UI=10V×2A=20W,P热=I2R=(2A)2×电动机将电能转化为内能和机械能,因此P机械=P电-P热=20W-2W=18W(3)由焦耳定律可得Q=I2Rt=(2A)2×Ω×2×60s=240J【答案】(1)10Ω(2)18W(3)240J12、某品牌家用电熨斗的电路如图甲所示,额定电压为220V、最大功率为440W,发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成,调温电阻R是可变电阻,其最大阻值为110Ω。电阻值均不受温度影响。(1)定值电阻R0的阻值是多大?(2)该电熨斗工作时的最小功率多大?此时通过电路的电流是多大?(3)假设电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗温度t的关系如图乙所示,请分析得出电熨斗工作时温度的调节范围。【解析】(1)当调温电阻R=0时,电熨斗的电功率最大,根据P=U2R可得：R0=U2P=(220V)2440W=110Ω;(2)当调温电阻R=110Ω时,电熨斗的电功率最小,此时通过电路的电流：I=UR+R0【答案】(1)110Ω(2)220W1A(3)90～200℃【对接中考】选题测控表本节中考常考知识点考查角度题号探究电热与哪些因素有关(1)如何利用控制变量法设计实验；（2）如何运用转换法判断电热的多少；（3）实验结论。1焦耳定律的应用（1）计算电热；（2）解释电热现象2、31、(2023广西)解析：探究电流产生的热量与电阻的关系时，要控制电流和通电时间相同，A对B错；在甲图中，由于镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻，电流通过镍铬合金丝产生的热量就多，过一段时间，温度计的示数高，C错；在乙图中，相同时间内，电流越大，镍铬合金丝产生的热量就越多，温度计的示数升得越高，D正确。2、（2023巴彦淖尔）3、（2023昆明）在如图所示的电路中，电源电压不变，R1=3Ω，R2=6Ω。(1)当Sl、S3断开，S2闭合时，电流表示数为1A，求电源电压。（2）当Sl、S3闭合，S2断开时，求：电路中的总功率和通电1min，电阻R1产生的热量。答案：（1）9V(2)1620J小专题［电学综合计算］专项集训考查角度：(1)电流、电压、电阻、电功（电热）和电功率的综合判断和计算；（2）与图像联系的相关计算；（3）与力、热联系的相关计算。类型一比较灯泡亮暗问题1、标有“6V6W”,“3V3W”的灯L1和灯L2(假设灯丝电阻不变),若将它们并联接在某电源上,两灯都发光,下列说法正确的是(C)A.灯L1比灯L2亮B.灯L1、L2的实际功率之比为2∶1C.电源电压为3V时,灯L2正常发光D.电源电压为9V时,灯L1、L2都正常发光【解析】两灯泡的额定电流:I1=P1/U1=6W/6V=1A,I2=P2/U2=3W/3V=1A;两灯泡的电阻:R1=U1/I1=6V/1A=6Ω,R2=U2/I2=3V/1A=3Ω;因为并联电路各支路两端的电压相等,所以根据P=U2R可知,P1∶P2=R2∶R1=3Ω∶6Ω=1∶2,故B不正确;L2灯泡的实际功率比L1灯泡大,灯泡L2比灯泡L1亮,故A不正确;电源电压为3V时,两灯泡两端的电压均为3V,此时灯L解题思路：(1)灯泡正常发光U实=U额；P实=P额，额定功率大的灯泡亮(2)灯泡不正常发光(额定电压相同)①两灯泡串联②两灯泡并联③额定电压、额定功率都不同的灯泡,比较实际功率，比较亮度.P额=U额2R，R=U额2PP实=U实U额2·P额，P类型二与图象有关的电功率计算2、（2023烟台）小明家买了一台全自动豆浆机，其部分技术参数如下表，豆浆机的核心部件是机头，它的中间部位是一个带动刀片旋转的电动机，用来将原料粉碎打浆，外部是一个环状加热管（电热丝），用来对豆浆加热（如图甲是豆浆机的机械结构图）．制作豆浆的过程是加热-打浆-加热-打浆-加热，加热和打浆交替进行．图乙是该豆浆机做好一次豆浆的p-t图象，请根据以上信息解答下列问题：（1）豆浆机正常打浆时，通过电动机电流是多少？（2）豆浆机正常工作时，加热管电阻丝的阻值是多少？（3）豆浆机做好一次豆浆，消耗的总电能是多少？解析：（1）由P=UI可得，豆浆机正常打浆时的电流：（3）由乙图可知：加热时间t1=9min=540s，电动机工作时间t2=2min=120s，

加热消耗的电能：W1=P1t1=1210W×540s=×105J，

电动机工作消耗的电能：W2=P2t2=110W×120s=×104J，

豆浆机正常工作做一次豆浆总共消耗的电能：

W=W1+W2=×105J+×104J=×105J．

【答案】（1）（2）40Ω（3）×105J解题思路：（１）看横纵轴代表的物理量及单位；（２）观察线、分析图像的变化趋势或规律，弄清图像所表达的物理意义；（３）找特殊点，挖掘“起点、终点、交点（与ｘ、ｙ轴或图像间的交点）、拐点”等，判断各点隐含了什么条件或物理规律；（４）根据图像计算时应在图像上取一点，然后在横轴和纵轴上找出对应的数值，最后根据有关公式求解．类型三动态电路有关电功率的计算3、如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V3W”的字样,滑动变阻器R1的阻值变化范围为0~200Ω,定值电阻R2的阻值为10Ω.(灯丝的电阻不随温度变化)(1)小灯泡L的阻值为多少?(2)当S、S1和S2都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a端时,小灯泡L刚好正常发光,此时电流表的示数为多少?(3)当滑动变阻器的滑片滑到b端,并保证电流表有示数时,开关应怎样闭合或断开才能使电路的总功率最小,该最小功率为多少?【解析】(1)由公式P=UI=U2R=U2P=(2)因为电流表测干路电流,所以其示数为I=I1+I2=UR+UR2=6V12(3)因为小灯泡的电阻比R2的阻值大,所以开关S1闭合,S2断开时电路的总功率最小,该最小功率为P=U2R串=【答案】(1)12Ω(2)1.1A(3)W解题思路：(1)步骤:①仔细审题,画等效电路;②在等效电路上标出已知量和要求的量;③区分连接方式,建立联系,寻求公式求解.(2)动态变化:①开关断开,与它串联元件不能工作;②开关闭合,注意是否出现短路,若短路,与开关并联的元件都不工作;③滑动变阻器的滑片移至最小端,等同于导线.(3)注意:“串联”、“并联”、“电器正常工作”等关键词.类型四多“挡位”用电器的问题4、如下表及图所示,是某电热饮水机说明书的一些数据和电路原理图,该电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内的温控开关S0控制).求:热水箱容量1L加热时功率500W额定电压220V保温时功率50W(1)当开关S闭合,开关S0断开时,饮水机的功率是多大?(2)保温电阻R2的阻值是多少?(3)电阻R1的阻值是多少?【解析】(1)只闭合开关S时,电路中只有R2工作,电路中的功率较小,为保温功率:P保=50W.(2)R2=U2P2(3)加热时S、S0全闭合,此时R1与R2并联P1=P加-P保=500W-50W=450W,R1=U2P1=(【答案】(1)50W(2)968Ω(3)108Ω解题思路：(1)电热器具有“高温挡”和“低温挡”.据P=U2(2)两挡位的控制开关①短路式:如图(甲)所示,当开关闭合时,有一个电阻被短路,只有一个电阻工作,此时为高温挡;开关断开时,两电阻串联,电阻增大,电热器的功率减小,此时为低温挡.②单刀双掷式:主要工作电阻放在干路上,一支路用导线,另一支路用附加电阻,如图(乙)所示.当开关掷向导线支路时,只有主电阻工作,此时为高温挡;当开关掷向附加电阻所在支路时,两电阻串联,为低温挡.③多挡问题:两个电阻串联时为低温挡,单独使用一个电阻时为中温挡,两电阻并联时为高温挡.类型五力、热、电综合计算5、图(甲)为某型号电子秤,其原理结构如图(乙)所示.R0为定值电阻,R是压敏电阻,其阻值随所受压力F变化的关系如图(丙)所示.改写电压表(量程为3V)的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量,设踏板的质量为5kg,电源电压保持9V不变,g取10N/kg.(1)空载时,电压表的示数为1V,求R0的阻值.(2)该电子秤的量程是多大?(3)如果保持电子秤结构和电压表量程不变,只在电路中增加一个电阻,使电子秤的量程变为110kg,计算说明应使用多大的电阻?如何连接?【解析】(1)空载时,踏板对压敏电阻的压力F=G=mg=50N,对应阻值为240Ω,此时R与R0串联,电压表测R0两端的电压,示数为1V,则R两端的电压为9V-1V=8V,又8VR=1V(2)由于电压表的量程是3V,则R上的最小电压为9V-3V=6V,其对应的电阻值R=2R0=60Ω,由(丙)图阻值随压力的变化关系可查,60Ω对应的压力为950N,且F=G踏板+G物,故G物=F-G踏板=950N-50N=900N,故电子秤的量程为m=G物g=900N(3)若电子秤的量程变为110kg,则此时压敏电阻受到的压力F'=G踏板+G'物=50N+1100N=1150N,则其对应的电阻值为20Ω,由于电路中的电流为I=3V30Ω=0.1A,故压敏电阻分得的电压为UR=I·R'=0.1A×20Ω=2V,而电源电压为9V,故需串联一个电阻R分分得9V-2V-3V=4V的电压,且4VR【答案】(1)30Ω(2)90kg(3)应串联接入一个40Ω的电阻6、十二五期间,太阳能汽车是我国重点发展项目,余丽同学通过查阅资料得知:某品牌的太阳能辅助混合动力汽车,满载时全车最大质量是1800kg,太阳能电池板11.5m2,太阳能电池板向电池充电平均每平方米可提供200W的电功率.该车以72km/h的速度匀速行驶时所受的平均阻力是车重的(1)汽车满载时,在平直的路面上以72km/h的速度匀速行驶时牵引力是多少牛?(2)若昆山年平均日照时间约为×103小时,在昆山,这种汽车一年能将多少焦的太阳能转化为电能?(3)若汽油的热值为×107J/kg,该汽车在昆山一年从阳光转化的能量相当于燃烧多少千克汽油的能量?(4)假设电池组输出的电功率等于该车牵动汽车的机械功率,该车满载时在平直路面上以72km/h的速度匀速行驶时,蓄电池组工作电流为多少安培?解析:(1)汽车受到的重力是G=mg=1800kg×10N/kg=18000N;匀速前进时牵引力等于阻力,所以牵引力为F牵=f阻=×18000N=2700N.(2)这种汽车一年获得的电能是W=Pt=11.5m2×200W/m2××103×=6×1010J.(3)由公式Q=mq得需要的汽油质量是m=Qq=1.821(4)蓄电池的功率等于汽车的功率为P电池=P=Wt=Fst=Fv=2700N×=54000W.蓄电池工作时的电流为I=P电池U=54答案:(1)2700N(2)6×1010J(3)396kg(4)120A解题思路：力、热、电综合的联系纽带和解决关键(1)联系:能量的转化(2)关键是分清有用能量和总能量,具体如下①热、力综合:代表是热机类交通工具,效率公式η=W有Q=Pt②电、热综合:代表是电热水器,效率公式η=Q吸W③电、力综合:代表是电动机,效率公式η=W有W=Fs④热、力、电综合:代表是发电机,效率公式η=W有Q=第十八章单元过关与测试（40分钟满分100分）选题测控表电功1、11、13电功率2、4、5、6、7、8、9、10、12、14、15、16、20测量电功率17焦耳定律3、18、19一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分)1.小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示，他仔细观察照片后，得到下列四个结论，你认为正确的是（B）A．电能表的额定功率为2500WB．电能表的额定电流为5AC．拍照片时，小明家已消耗的电能为9316kW·hD．拍照片时，小明家已消耗的电能为J【解析】此电能表的额定电压为220V，额定电流为5A,故电能表的额定功率为1100W，电能表上表盘显示的示数表示电能表已经消耗的电能，且最后一位代表小数位，故拍照片时，小明家已消耗电能kW·h，故B对.2.下列家用电器中，功率约1kW的是（A）A.空调B.台灯C.洗衣机D.电风扇【解析】了解常用家用电器的电功率值是解决本题的关键.一般空调机的电功率为800～1300W，家用台灯的电功率一般为25W，洗衣机的电功率一般为400W左右，电风扇的电功率一般为40W左右，故选A.3、一只标有“220V40W”字样的电烙铁正常工作时，1min产生的热量为（C）A．40JB．240JC．2400JD．24J【解析】电烙铁工作时，电能全部转化为内能，根据W=Pt=40W×60s=2400J，所以电烙铁正常工作时，1min产生的热量为2400J.4.将标有“６V３W”的小灯泡连接在电路中时，通过其中的电流为A，这时小灯泡的实际功率P实与额定功率P额之间关系正确的是（B）实＞P额实＜P额实＝P额D.无法确定【解析】当小灯泡正常发光时，小灯泡的电流I==A.而实际电流小于额定电流，故实际功率小于额定功率.5.如图为小科设计的遮光感烟探测器部分工作原理图，在一个外部光线无法进入的烟室中，装有一个激光发生器及带有一感光电阻(R0)的电路，R为定值电阻，电源电压恒定.当烟雾进入烟室后，激光被烟雾遮挡而使感光电阻的阻值发生变化.当烟雾达到某一浓度时，探测器便会发出警报，已知光照越强，感光电阻阻值越小，反之则越大.当烟雾进入烟室并越来越浓时，则（B）A.电路的总电阻逐渐变小B.电压表的示数逐渐变大C.电流表的示数逐渐变大消耗的功率逐渐变大【解析】因为光照越强，感光电阻阻值越小，所以当烟雾进入烟室并越来越浓时，感光电阻受到的光照就越来越弱，即感光电阻的阻值越来越大，因为两个电阻是串联关系，R为定值电阻，所以电路的总电阻逐渐变大.电压表测量的是R0两端的电压，电路中电流变小，由U=IR可知，定值电阻R两端的电压变小，所以电压表的示数逐渐变大，由公式P=可知，电阻R消耗的功率变小.6、（2023连云港）现在“6V3W”的灯泡和“6V6W”的灯泡，将它们接入电路中，不考虑灯丝电阻的变化。下列关于两只灯泡的说法正确的是（D）A.串联后接到12V电源的两端，两灯均能正常发光B.串联工作时，和两端的电压之比为1：2C.并联工作时，和中的电流之比为2：1D.并联工作时，和的功率之比为1：2解析：根据额定电压和额定功率，可计算出两灯的电阻分别为12和6，则两灯串联后接到12V电源上，两灯两端的电压分别为8V和4V，均不能正常发光，A错；串联时，电压之比等于电阻之比，为2：1，B错；并联时，电流之比等于电阻之比的倒数，为1：2，C错；并联时，功率之比等于电阻之比的倒数，为1：2，D正确。7.在某一温度下，甲、乙两电阻的电流与电压的关系，如图所示.由图可知，将甲、乙并联后接在电压为3V的电源两端，则电路消耗的总功率为（D）A.0.6WWWW【解析】由图像可知，将甲、乙并联后接在电压为3V的电源两端时，通过甲、乙的电流分别为A、A，根据公式P=UI=3V×（A+A）=W.8、(2023临沂)如图所示，将标有“12V6W”的灯泡和“6V6W”的灯泡并联后，接在6V的电源上（设灯丝电阻不变），则（D）A．两灯的实际功率之和等于12WB．两灯的实际功率之和大于12WC．灯泡比灯泡亮D．灯泡比灯泡亮【解析】两灯泡并联接在6V的电源上，灯泡L2正常发光，所以灯泡L2的实际功率等于额定功率6W。灯泡L1的电阻是，所以灯泡L1的实际功率是：。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率大的灯泡亮，故灯泡L2比灯泡L1亮。9、（2023德阳）有两个电路元件A、B，把它们串联在电路中，如图（乙）所示，流过元件的电流与其两端的电压关系如图（甲）所示。闭合开关S，这时电流表的示数为，则A、B两元件的电功率之比为（A）甲甲乙A.4:5B.5:4C.2:3D.1:3【解析】由图示电路图可知，两元件串联，通过它们的电流相等，由图甲图象可知，电流为时，A、B两元件两端的电压分别为、，两元件的电功率之比：===4:5。故选A．10、（2023南充）一只电阻两端的电压由3V增大到4V时，通过该电阻的电流增大了，则该电阻消耗的电功率增加了（B）A.【解析】根据欧姆定律可得：当U=3V时，电路中的电流当U′=6V时，电路中的电流，则﹣=，解得：R=4Ω，该电阻R所消耗电功率的变化：PR′﹣PR=﹣=﹣=．二、填空题(本大题共6小题,每空2分,共24分)11、（2023滨州）在家庭电路中，用电器在一段时间内消耗的电能，通过电能表计量出来，客厅电视与卧室电灯是并联的。【解析】在家庭电路中，用电器在一段时间内消耗的电能可以用电能表来测量；家庭电路中，各用电器之间互不影响，所以各用电器之间是并联的，所以客厅电视与卧室电灯使并联的。12.近几年电动汽车的研发和推广得到了快速发展.电动汽车是零排放的环保车.当通过家庭电路对电动汽车充电时，若充电电流为10A,则充电功率为__2200__W.【解析】家庭电路电压为220V，故充电功率P=UI=220V×10A=2200W.13.用两节串接后的干电池给小灯泡供电，电压是3V，小灯泡发光时通过的电流为A，此时小灯泡的电阻为___10___Ω，工作0．5min消耗的电功为_27__J.【解析】由欧姆定律得，R==10Ω，时间t=min=30s，消耗的电功W=Pt=UIt=3V×A×30s=27J.14.两定值电阻R1=9Ω，R2=18Ω，若将R1、R2串联后接在电源两端（电源电压不变），此时R1、R2两端的电压之比为___1∶2_____；若将R1、R2并联后接在同一电源上，则通过R1、R2的电流之比为_2∶1__，前后两次电路消耗的总功率之比为_2∶9____.【解析】在串联电路中，由于电流相等，R1、R2两端的电压跟电阻成正比，即1∶2.在并联电路中由于电压相等，通过R1、R2的电流跟电阻成反比，即2∶1.电阻R1、R2串联后的总电阻R串=9Ω+18Ω=27Ω，电阻R1、R2并联后的总电阻R总＝=6Ω.由P=可知，两次电路消耗的总功率之比跟电阻成反比，即2∶9.15、（2023遂宁）【解析】在甲、乙两种连接方式中，因为P1:P1,=U12:U1,2，所以甲、乙两图中R1两端的电压之比是3:4；由U2=PR，在图甲、乙中R1消耗的功率分别为9W、16W，可分别把R1两端的电压表示为U12=9R1U2=16R1，U1:U=3:4，根据电源电压不变和串联电路分压原理可知U1:U2=3:1=R1:R2。16、(2023安顺)三、实验探究题(本大题共2小题,共18分)17、（8分）(2023安徽)某同学要测量一个额定电压为的小灯泡的额定功率，电路图如图甲所示。使用的电源电压约为6V，滑动变阻器的规格是“5Ω2A”。（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移至b（选填“a”或“b”）端。（2）该同学将滑片移至正确位置后，闭合开关，观察到电压表的示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压为V。为了保证小灯泡不被损坏，接下来应该进行的操作是断开开关