初中物理第15章复习.docx
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初中物理第15章复习
本讲教育信息】
一.教学内容：
第15章 复习
二.教学重点、难点：
1.知道电功与电能的单位、概念、计算公式。
2.知道焦耳定律的物理意义，及用电器的热效应与哪些因素有关
3.知道电功率的物理意义与应用。
4.安全用电的常识。
三.主要知识点分析：
（一）电能
A.电能表是用来测量用电器消耗电能多少的仪表，如图1所示。
把电能表正确接入电路后，电能表计数器上前后两次计数之差就是这段时间内消耗的电能。
图1
解读：
电能表铭牌上参数的意义：
220V50Hz表示电能表应该在220V 50Hz的电路中使用；10（20）A表示电能表持续工作时的最大电流，括号里的数字表示允许在短时间内通过电能表的最大电流；600r/（kW·h）表示用电器消耗1kW·h的电能，电能表转盘转动600转。
使用时注意两点：
一是红色框内的数字是小数，二是供电部门一般是按耗电度数的整数收费。
B.电能的单位
电能的国际单位是焦耳，简称焦（J）。
家庭常用单位是千瓦时（kW·h），俗称度。
1kW·h＝1×103×3600J＝3.6×106J。
1kW·h在数值上等于功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能。
（二）电功
A.电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做了多少功就有多少电能发生了转化。
电功是电能转化的量度。
B.影响电流做功的因素
某段电路上的电功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间有关。
通过实验探究知道，电功与电压、电流和通电时间这三个因素有关。
一段电路的电阻对电流做功是有影响的，为什么没提这个因素呢？
这是因为一段电路的电压、电流和电阻有U＝IR关系，研究了其中两个，第三个也就确定了。
C.电功的计算公式
电功的计算公式为W＝UIt。
当某用电器两端的电压为1V，通过用电器的电流为1A，则用电器在1s内电流对该用电器做了1J的功。
如果一段电路的电阻为R，根据欧姆定律，电功的计算公式可以推导为：
W＝I2Rt或
。
解读：
在电能通过电流做功全部转化为内能的电路中，可以用电功的推导公式计算电流做功；如果电能不但转化为内能，而且还转化为其他形式的能，如电动机在消耗电能的时间主要转化为动能，少部分转化为内能，就不能用这两个推导式计算电流做功。
（三）焦耳定律
1.电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，这就是焦耳定律。
用公式Q＝I2Rt表示。
2.电热与电功的关系
电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程。
当用电器消耗的电能全部转化为内能时，电功等于电热；当用电器消耗的电能只有一部分转化为内能时，电功大于电热。
解读：
电流通过电炉、电烙铁、电饭锅等电热器时，消耗的电能几乎全部转化成内能，这时电流所做的功可以看作等于所产生的热量。
即Q＝W＝UIt。
在一些情况下，电流所产生的热量（即“电热”）Q仅是电流所做的功W的一部分。
例如：
电流通过电动机做功时，大部分的电能被转化为机械能，仅有少量的电能转化为内能，这时，计算电热必须使用焦耳定律。
（四）电功率
1.电功率是描述电流做功快慢的物理量。
电功率的定义式为
，在数值上等于单位时间内电流所做的功。
若电功的单位采用国际单位焦耳（J），时间单位用秒（s），则电功率的单位是瓦特（W），
。
电功率与力学中机械功率的物理意义类似，都是描述做功快慢的，定义式和单位也相同。
但机械功率表示动力是做功快慢的，而电功率是表示电流做功快慢的，且有着不同的计算方法。
2.用电器的额定功率和实际功率
用电器在额定电压下工作时消耗的电功率叫做额定功率。
灯泡上所标的“220V 100W”中的“100W”，就是指这只灯泡的额定功率。
用电器在实际电压下工作时消耗的电功率叫做实际功率。
用电器的实际工作电压与其额定电压不一定相等，这时它的实际功率也就与其额定功率不相等。
3.电功率的测定
电功率的测定主要有两种方法。
一是用电能表来测量用电器的电功率，二是测量出用电器两端的电压和通过用电器的电流，再根据公式P＝UI，间接求得用电器的电功率。
解读：
在用电压表和电流表测定小灯泡的电功率时：
（1）根据实验的要求，选择合适的实验器材：
电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、额定电压为2.5V的小灯泡一个和若干导线。
并根据图2所示的电路图连接电路。
⑵实验中应注意：
①在连接电路时，开关要处于断开状态；②在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放置在阻值最大的位置；③电路连好后，要调节滑动变阻器滑片的位置，先后使电压表的示数等于、小于、略大于小电灯的额定电压，读出电流表对应的示数，计算出小电灯的功率。
并观察小电灯的亮度，分析灯泡亮度与实际功率的关系。
4.电功率的计算公式及单位
根据功的公式W＝UIt，可以推导出电功率的计算式：
。
再根据欧姆定律还可以推导出P＝I2R、
。
（五）家庭电路的组成
1.家庭电路主要由进户线、电能表、闸刀开关、熔断器、开关、插座、用电器等组成。
2.短路
火线和零线直接相通，电流不经过用电器造成短路，短路时电流急剧增大，熔丝会被立即熔断。
3.超负荷运行
电路中用电器的总功率过大，造成电流过大。
也称为过载。
4.火线和零线
正常情况下，零线与大地相通，与大地之间没有电压；而火线与零线之间有220V的电压。
5.测电笔
（1）构造：
如图所示，由笔尖金属体，笔尾金属体，氖管，高电阻，弹簧组成。
（2）使用：
当笔尖金属体接触电线时，如果氖管发光，表示接触的是火线；如果氖管不发光，则表示接触的是零线。
6.熔丝
（1）材料：
电阻率大而熔点低的铅锑合金制成。
（2）原理：
利用电流的热效应工作的。
（3）规格：
用熔丝的额定电流来表示，熔丝越粗，额定电流越大。
熔丝俗称“保险丝”，当家庭电路中的电流超过安全电流值时，熔丝就会因发热过多而熔断，起到保护电路的作用。
选用熔丝时，既不能选得过大或过小，过大起不到保护电路的作用，过小又极易造成电路断路。
绝对不能用铜丝或铁丝代替熔丝使用。
7.触电
触电是指一定强度的电流流过人体所引起的伤害事故。
安全电压不高于36V。
安全用电的原则是：
（1）不接触低压带电体；
（2）不靠近高压带电体；（3）不弄湿用电器；（4）不损坏绝缘体。
【典型例题】
例1.一个阻值为10Ω的电阻器接在电压是3V的电源上，求通电5min电流做的功是多少？
解析：
本题直接运用电功公式W＝UIt计算即可，但是要注意U、I、t三个量均使用国际单位。
根据欧姆定律
A＝0.3A 得W＝UIt＝3V×0.3A×5×60s＝270J。
答案：
电流做功为270J。
点评：
如果能熟练运用电功公式的推导式，可以不先求出I，而直接将欧姆定律和电功公式综合起来，即用
，将更加快捷方便。
例2.一位同学家上周末电能表的示数是
，本周末示数为
，该家庭本周用电 kW·h。
若电能表铭牌上标有“3000r/kW·h”，则这周内电能表的转盘转 圈。
解析：
本题考查了两种测量电能的方法：
一种是计数器的示数之差。
注意最后一位虚线框内的为小数，本周消耗电能为W＝W2－W1＝1341.5kW·h－1326.2kW·h＝15.3kW·h。
另一种是计算转盘转过的转数。
已知消耗电能15.3kW·h，则转数为15.3kW·h×3000r/kW·h＝4.59×104r。
答案：
（1）15.3；
（2）4.59×104。
点评：
从本题可以看出：
若用电器用电较多，时间较长，应通过计数器测量消耗的电能；若用电器用电较少，时间较短，应用数转盘转过转数的方法也可算出消耗的电能。
例3.如图3所示的电路中，电源电压U＝6V并保持不变，电阻R＝5Ω，滑动变阻器的阻值范围为0—10Ω，在滑动变阻器的滑片从左端移到右端的过程中，求：
（1）闭合开关后，电流表和电压表的示数范围各是多少？
（2）电路接通25s内，电阻R消耗的最大电功是多少？
解析：
当滑片P分别向左或右移动时，电路中的电流分别会变大或变小。
显然，当滑片滑到左端时，电路中的电流最大，电阻R两端的电压最大且等于电源电压；当滑片滑到右端时，电路中的电流最小。
当滑片滑到左端时，R滑1＝0，
A＝1.2A，UR＝6V
当滑片滑到右端时，R滑2＝10Ω，
A＝0.4A，U′R＝I′R＝0.4×5V＝2V
对于电阻R而言，当滑动变阻器滑片移到左端时，电路中电流最大，从而在相等的时间内消耗的电能最多。
答案：
（1）电流表的示数范围是1.2A—0.4A，电压表的示数范围是6V—2V；
（2）最大电功是1.8×102J。
点评：
本题着重考查影响电路中电流大小的因素和滑动变阻器的作用。
同学们可以思考一下，若题中加设条件：
电压表量程为0—3V，则在25s内电阻消耗的最大电功又是多少？
例4.甲、乙两组同学利用如图4所示的电路测定小灯泡的功率。
已知小灯泡的额定电压为2.5V，所用滑动变阻器铭牌上标有“10Ω 2A”字样，电源电压不变。
（不考虑灯丝电阻随温度变化）
（1）甲、乙两组同学按如图4所示连接电路，闭合S前，滑动变阻器的滑片应在图中的 （选填“a”或“b”）端处。
（2）如果
（1）中的滑动变阻器滑片P的位置正确，当他们闭合S后，却发现小灯泡不亮，此时电流表、电压表示数分别见下表。
请根据表中所给的数据，分析产生故障的原因并填入下表中的空格内。
组别
电流I/A
电压U/V
故障原因
甲组
0.3
0
乙组
0
3
（3）甲组同学排除故障后，再次闭合开关S，观察到电流表的示数为0.2A。
当他们将滑动变阻器的滑片P移动到某一位置时，观察到电压表的示数为2.5V，电流表的示数如图5所示。
请你在下表中将该组同学尚未记录的数据填写完整，并计算出小灯泡在三种情况下的电功率。
电压U/V
电流I/A
小灯泡功率P/W
1
0.2
2
2.5
3
3.0
解析：
（1）电路实验时要求闭合开关前，滑动变阻器的滑片应在阻值最大的位置。
（2）电路故障一般是断路或短路。
甲组的现象是有电流、无电压，说明电路是通的，只不过灯泡不亮，也没有电压，故是灯泡被短路；而乙组电灯不亮，电流表示数也为零，说明是出现了断路。
据此，可以判断出电源电压为3V。
（3）题目中提示，不考虑灯泡的电阻随温度的变化而变化，因此可以把灯丝的电阻看成是一恒定的值。
排除故障后，电路电流为I1＝0.2A，则滑动变阻器两端的电压为U1＝I1R＝0.2A×10Ω＝2V，则电灯两端的电压为UL＝3V－2V＝1V，此时P1＝I1UL＝0.2A×1V＝0.2W。
其他依次类推。
答案：
（1）a点；
（2）c、d间短路 c、d间断路；（3）1 0.2 0.5 1.25 0.6 1.8。
点评：
测定小灯泡的电功率是初中阶段最重要的实验之一。
同学们一定要会画用电压表和电流表测定电功率的电路图，学会本题中电路故障的判断方法。
从而提高实验能力，培养严谨的实验态度，扎实科学的实验作风。
例5.某同学要自制1000W的电炉，但手边只有500W和2000W的电炉丝若干，下述可行的方法是（ ）
A.将两根500W的电炉丝并联
B.将两根500W的电炉丝串联
C.将500W的电炉丝分成相等的两段并取其中一段
D.将两根2000W的电炉丝并联
分析：
将两根500W的电炉丝并联，总功率是1000W；将500W的电炉丝分成相等的两段并取其中一段，电阻变成原来的一半，根据P＝
，可知，功率将变成原来的2倍，即1000W，但考虑到这时通过电炉丝的电流将是正常工作电流的2倍，电炉丝将很快被烧断，故而这种方法不可行。
答案：
本题应选A。
说明：
对一个具体问题的分析一定要全面考虑，并且在任何情况下，都要把安全放在第一位，凡是有安全隐患的情况，不论是否能暂时解决问题，都是不可行的。
例6.如图6所示是两盏白炽灯和两个插座的家庭电路，其中安装错误的是（ ）
A.开关S1和插座B
B.开关S2和电灯L2
C.插座A
D.插座B
分析：
在家庭电路中，插座的两孔应分别与火线、零线相连，插座右孔接火线，图中插座A符合要求，插座B错误；熔丝串联在电路中且串在火线中符合要求；开关应与电灯串联，且开关接在火线上，从图中可以看出，灯L1的开关S1接在零线上，不符合要求。
答案：
本题应选A。
说明：
电器安装要符合技术要求，若开关接在零线上，也能起到控制作用，但开关断开后，电灯仍与火线相连，会发生触电危险。
例7.某同学家用电能表参数为“220V 5A 1800r/kW·h”，则他家用电器的最大功率为__________。
若用电器工作１h，电能表转盘转180转，则用电器消耗电能为 ，此用电器的功率为 。
分析：
电能表上的“220V”表示它的额定电压为220V，“5A”表示允许通过的最大正常工作电流为5A，“1800r/kW·h”表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转1800转。
故电路中用电器的最大功率P＝UI＝220V×5A＝1100W
电能表转180转表示用电器消耗的电能为W＝180kW·h/1800＝0.1kW·h
此用电器的功率P＝W/t＝0.1kW·h/1h＝0.1kW＝100W
答案：
1100W，０.1kW·h，100W。
说明：
明确用电器铭牌的含义，能更好地帮助我们去分析问题和解决问题。
【模拟试题】（答题时间：
60分钟）
一、填空题（每空1分，共27分）
1.家庭电路的电压为 V。
在家庭电路中，控制电灯的开关，一端与电灯相连，另一端应该接在 线上。
2.选用保险丝时，应该使它的额定电流 或 电路中最大的正常工作电流。
3.昨天徐莉同学家买了一台空调，上午安装完打开，空调正常工作。
但到了傍晚，在照明灯泡、微波炉等用电器正常工作时再开空调，电路中的保险丝却熔断了。
电路中电流过大的原因是 。
4.韩老师是个物理老师，他家的电水壶坏了，猜测是导线接触不良，拆开来之后发现连接导线与触片的螺丝松了，结果造成导线都已经在高温下氧化了，导电性能受到很大影响。
韩老师将氧化的导线部分剪掉，又换上一枚铜制的螺丝将导线与触片重新连接好，电水壶又可以正常工作了。
（1）请你猜测：
接触不良的位置电阻 （选填“大”或“小”）。
（2）通过接触不良的位置的电流与导线中的电流相比 （选填“大”、“小”或“相等”）
（3）接触不良的位置工作时会产生高温的理论依据是____________________。
5.一只断丝灯泡，灯丝接好后仍能使用，灯泡要比原来 ，这是因为灯丝的电阻比原来 ，通过灯丝的电流强度比原来 。
6.一节500mAh，1.5V的干电池可供石英钟工作一年，请估算石英钟秒针转一圈所消耗的电能约 J。
7.张宇同学家有一台34英寸的彩电，在正常播放节目时的功率为500W，而待机（没有切断电源）时的功率为5W，平均每天有1/4时间在插放节目，另3/4时间处于待机状态。
则该彩电平均每天消耗 J的电能，其中 J是可以通过切断电源的方法节省的。
8.一间教室里有六盏40瓦特的电灯，同学们注意节约用电，做到人走熄灯，这样平均每天能少开半小时，则一个月（按30天计算）可以节约 千瓦时的电。
9.甲、乙两盏白炽灯，分别标有“220V 40W”和“220V 60W”的字样，灯丝若用同样长度的钨丝制成，灯丝电阻值较大的是 灯，灯丝较粗的是 灯。
两盏灯都在220伏特电路中工作时 灯较亮，把两盏灯并联在照明电路中则 灯较暗，把两盏灯串联在220伏特的电路中则 灯较亮。
10.一根电阻丝先后接在两个电路里，通过它的电流强度为I1＝3I2，当两种情况放出的热量相同时，两次通电时间之比t1∶t2＝ 。
（假设电阻不随温度变化而变化）
11.如图所示电路，电源电压恒定为6伏，小灯泡的规格均为“6V 3W”，该电路可实现小灯泡串并联的转换。
该电路可消耗的最大功率是 W，最小功率是 W。
12.标有“220V、100W”的甲灯泡和标有“220V、40W”的乙灯泡，将它们并联接入220伏的电路中，总功率为 ；将它们串联接入220V电路中，总功率为 。
13.一位同学家里的电能表的读数原来为
，现在他家里有40瓦电灯4盏，一台“220V、110W”的电冰箱，“220V、70W”的彩色电视机一台，平均每天用电3小时，一个月30天，共消耗 度电，此时电能表的读数为
。
二、选择题（每题3分，共30分）
14.生活中，下列措施不符合安全用电的是（ ）
A.家用电器的金属外壳要接地
B.开关必须接在火线上
C.发现家用电器或导线失火时，必须先切断电源，然后再救火
D.发现有人触电时，应该立刻用手将触电人拉开
15.电能的利用给人们的生产、生活带来了很多方便，但如果使用不当也会给人们带来危害，下列做法中正确的是（ ）
A.电线连接插座时，火线可以接在左插孔内，也可以接在右插孔内
B.接螺口灯头时，火线可以接在灯头内的金属片上，也可以接在螺旋套上
C.熔断器中熔丝断了，更换时不能用铜丝代替
D.安装闸刀开关时，电源进线可以接在上面两个接线柱上，也可以接在下面两个接线柱上
16.朱斌同学晚上做功课，把台灯插头插在书桌边的插座上，闭合台灯开关，发现台灯不亮。
为了找出故障原因，他把台灯插头插入其他插座，发现台灯能正常发光，用测电笔插入书桌边的插座孔进行检查，发现其中一个孔能使测电笔的氖管发光。
故障原因可能是（ ）
A.进户线火线上的熔丝烧断
B.进户线零线断了
C.书桌边的插座与零线断开
D.书桌边的插座与火线断开
17.如图所示，R2＝2R1，当开关S打开和闭合时，在相同的时间内，电流通过R1产生的热量之比为（ ）
A.1∶3 B.1∶9 C.3∶1 D.9∶1
18.甲乙两盏灯的电阻分别为R1和R2，且R1＝2R2。
将两盏灯并联在同一电路中，它们两端的电压、电流强度、电功分别用U1、U2，I1、I2，W1、W2来表示。
以下五种关系：
①I1＝2I2 ②2I1＝I2 ③U1＝U2 ④W1＝2W2 ⑤2W1＝W2，其中正确的是（ ）
A.①③④ B.①③⑤ C.②③④ D.②③⑤
19.两盏电灯分别标有“36V40W”和“220V40W”的字样，当它们都正常发光时，比较它们的亮度，可知
A.“36V 40W”灯较亮
B.“220V 40W”灯较亮
C.两盏灯一样亮
D.条件不足无法比较
20.灯Ll标有“8V16W”的字样，灯L2标有“12V36W”的字样。
两灯串联后接在电压为U的电路中，要保证两灯不损坏，电压U的最大值应是（ ）
A.8V B.12V C.16V D.20V
21.现有两个小灯泡，上面分别标有“6V1.2W”和“12V6W”字样，如果把这两盏灯并联起来，为了让两盏灯持续正常发光，该并联电路允许通过的最大电流是（ ）
A.0.7A B.0.5A C.0.45A D.0.9A
22.如图所示，电源电压U＝18V，小灯泡L的额定电压为9V。
当滑动变阻器的滑片P移至中点时，小灯泡L正常发光；当滑片P移至最右端时，小灯泡的实际功率为6W。
则小灯泡的额定功率和滑动变阻器的最大阻值分别为
A.13.5W 6Ω
B.6W 12Ω
C.6W 27Ω
D.13.5W 12Ω
23.把标有“220V 60W”和“220V 100W”字样的两盏灯串联接入220伏特电路两端，结果两盏灯都变暗了，这是因为
A.灯泡的电阻变大了
B.灯泡的额定电压变小了
C.灯泡的额定电功率变小了
D.每盏灯泡的实际功率都小于各自的额定功率
三、作图与实验探究（24题10分，25题9分，共19分）
24.由一个电源、一只开关和两个阻值相等的电阻组成的电路，电源电压恒为6V，当开关由闭合变成断开时，电路的总功率减少了6W。
请设计符合题意的两种不同电路，并填写对应的电阻的阻值。
25.郑星同学要测量额定电压为3.8V小灯泡的功率。
（1）连接不完整的实物电路如图（甲）所示。
请用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。
（2）连好电路后，闭合开关，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.35A，小灯泡的实际功率为________W。
调节变阻器的滑片，使电压表的示数为3.8V时，电流表的指针位置如图（乙）所示，此时电流表的示数为________A，小灯泡的额定功率为________W。
（3）开关闭合前，滑动变阻器连入电路中的阻值不是最大。
你除了从实物电路中直观地看到了滑片所在的位置以外，还能用在上述实验过程中发生的哪个实验现象来证实这一点？
（陈述实验现象即可）
四、解答题（每题12分，共24分）
26.孙彬彬同学设计了一种电热水壶，电路如图所示，s是温控开关，R1为发热体。
当开关s接到a时，电热水壶处于加热状态，此时发热体的电功率为1000W；当水烧开时，开关s自动切换到b，电热水壶处于保温状态，此时发热体的电功率为160W。
（1）请你算出R1、R2的电阻值。
（不计温度对电阻值的影响）
（2）为充分利用好电能，在不改变电路连接方法的前提下，请你对孙彬彬的设计提出合理的改进办法。
【试题答案】
1.220 火
2.等于 略大于
3.过载
4.
（1）大
（2）相等
（3）电流相等时，电阻越大，产生的热量越多（焦耳定律）
5.亮 小 大
6.8.56×10－5（电池能够提供的电能为：
W＝UIt＝1.5V×500mAh）
7.1.08×107 3.24×105
8.3.6
9.甲 乙 乙 甲 甲
10.1：
9
11.6 1.5
12.140W 28.6W
13.30.6 8211.1
14.D
15.C
16.C
17.B
18.D
19.C（说明电功率相同，正常工作时，电功率就相同）
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