沪科版学年第一学期九年级物理.docx

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沪科版学年第一学期九年级物理

（沪科版）2005~2006学年第一学期九年级物理

同步辅导与测试之测量电功率和电功、电功率的有关计算

基本要求：

1.会测定小灯泡的额定功率和实际功率，进一步学习电压表、电流表和滑动变阻器的使用。

2.加深对电功和电功率的理解。

3.通过习题的讲解，帮助同学们深化概念，并能灵活运用电学公式解决一些综合问题，从而提高分析问题解决问题的能力。

重点内容有：

电功率的测量和有关电功率的计算。

难点内容有：

电功率的计算。

具体内容讲述如下：

一.测量小灯泡的额定功率和实际功率

前面我们讲过了一种用电能表来测量用电器的电功率的实验，不过我们在实验室中是用电功率的定义来测量用电器的功率的，实验中我们是测量的小灯泡的电功率，其额定电压为2.5V。

根据电功率的定义式P=UI可知，只要我们用电压表测出小灯泡两端的电压U，用电流表测出小灯泡中的电流I，就可以用公式P=UI计算出电功率。

由于我们在实验中有一个意图就是研究小灯泡的实际电压与其消耗功率之间的关系，所以我们要改变小灯泡中的电压和电流，这样在实验器材中除了电压表、电流表之外，还要有滑动变动器。

实验电路如图所示：

器材如电路图和实物图所示，但这里也存在一个问题，就是两表的量程的选择问题。

为了能够较为准确地测出其功率值的大小，所以我们在电源的选择上是两节干电池串联起来，这样电源的总电压为3伏，所以我们完全可以用0至3伏的量程。

即使电源的电压略高于3伏，为了准确测量，我们也完全可以选择此量程，这就是因为电路中还串联了一个滑动变阻器，它会起到分压的作用。

因为小灯泡的电阻大约10欧左右，所以电流表的量程我们选择的是0至0.6安的量程。

此外同学们在连接实际电路时，一定还要注意滑动变阻器接线柱的选择，电路图和实物电路中必须一致。

连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大的位置。

按上面的电路图连接的实物电路如图所示。

实验步骤：

（1）按照电路图连接实物，并认真检查各部分接线是否正确，是否符合要求，有把握之后方可进行下一步的实验。

（2）使小灯泡两端电压等于额定电压，观察小灯泡的发光情况，在数据表格中记下U、I，算出P额。

　　（3）使小灯泡两端电压约为额定电压的1.2倍，使U=1.2U额时，要小心移动滑动变阻器，以免因实际电压超过额定电压过大，烧坏灯泡，观察小灯泡的亮度并记录数据和计算。

　　（4）使小灯泡两端的电压低于额定电压，观察小灯泡的亮度并记录数据和计算。

　　实验数据分析和小结

　　①从实验看出，小灯泡在额定电压下正常发光。

在实际电压高于额定电压下小灯泡比正常情况更亮。

这样做轻则会影响用电器的使用寿命，重则会直接烧毁用电器。

所以我们要求在实验时最高不要超过其额定电压的1.2倍。

在实际电压低于额定电压的情况下小灯泡比正常情况下暗。

　　②使用用电器时，应该让它在额定电压下工作。

　　③若为了测定小灯泡的额定功率，实验中发现电压表的示数是2伏，那么滑动变阻器的滑片P应向左移动。

④当U实＜U额时，P实＜P额，用电器不能正常工作；当U实＝U额时，P实＝P额，用电器正常工作；当U实＞U额时，P实＞P额，用电器不能正常工作。

⑤如果我们在实验时发现电流表几乎没有示数，电压表示数较大，而且无论怎样移动滑片，电压表和电流表几乎没有变化。

这可能是怎么回事呢？

如果电流表的示数随着滑片的滑动有明显的变化，但是电流表的示数变小时，我们发现电压表的示数变化则变大，这可能怎么回事？

例题：

　　在测定小灯泡功率的实验中：

　1.除了待测灯泡外，选用了安培表、伏特表、滑动变阻器、电键和导线若干，要完成该实验还必须有____。

（电源）

　2.在下边线框内画出用上述器材组成的实验电路图，并标出电表的“＋”、“-”接线极。

　3.在实验接线时电键处于____状态，滑动变阻器的滑片P的位置如上图所示，如果要求滑动变阻器接入电路后，不移动滑片P，就可以直接闭合电键，则必须将____和____接线柱接入电路。

（断开，B，C（D））

　4.已知小灯泡的额定电压是2.5伏，闭合电键后，小灯泡两端电压为2伏，调节滑动变阻器时，应注意观察____直到____为止。

（伏特表示数，达到2.5伏）

　5.当小灯泡正常发光时，安培表示数如图所示，为____安，则待测小灯泡的功率为____瓦。

（0.24，0.6）

　6.实验中某同学连接好电路，闭合电键后伏特表示数为2.0伏，安培表示数为0.16安，他调节滑动变阻器的滑片P，在调节过程中发现伏特表和安培表示数始终不变，产生上述现象的原因是____。

（将滑动变阻器的电阻全部接入电路中（即为定值电阻）

　7.实验中另一位同学连接的电路闭合后，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现安培表的指针虽有偏转但不变化，而伏特表的示数则始终等于电源电压值，产生上述现象的原因是____。

（将变阻器的金属柱接入电路中）

　8.实验中有一位同学在闭合电键后调节滑动变阻器，发现伏待表示数减小，灯泡变亮；伏特表示数增大，灯泡变暗，产生上述现象的原因是____。

（伏特表并联在变阻器的两端）

　9.此实验能否测出小灯泡灯丝的电阻，为什么？

（能，根据

）

　10.已知灯泡L标有“4V，4W”字样，滑动变阻器阻值为0～8欧，如图所示，当滑片滑至端点a处时,小灯泡能正常发光，当滑片滑至变阻器中点时，小灯泡的电阻和实际功率分别为（A）

A.4欧，1瓦B.1欧,4瓦C.4欧，8瓦D.12欧，1瓦

二.有关电功、电功率及焦耳定律的计算。

目的：

1.掌握电功、电功率、焦耳定律及它们的公式的运用。

2.通过习题的练习，帮助同学们深化概念，并能灵活运用电学公式解决一些综合问题，从而提高分析问题解决问题的能力。

因为有关电功、电功率及焦耳定律的计算是初中物理电学计算中的重点，当然更是其难点，很多同学们在这里审题时没有思路，所以本周我们通过几个典型例题的讲评来提高同学们利用公式来解题的能力与水平。

例1：

一只“220V40W”的灯泡，求：

①灯泡正常发光时的电阻值。

②灯泡正常发光时通过的电流。

③每天开灯4小时，一个月（按3O天计算）消耗多少度电？

④若把此灯泡接入110伏的电路中，它的实际功率是多大？

解：

③W=Pt=0.04千瓦×4×30时=4.8千瓦·时（度）。

例题小结：

通过此题练习，练习由额定状态求I额、R、W、P实，掌握电功、电功率公式的运用。

　例2：

有两个电阻R1=10欧，R2=20欧。

第一次把它们并联在电压为3伏的电源上，第二次把它们串联在电压为3伏的电源上，求每一次在R1、R2上所消耗的电功率。

解：

例题小结：

通过这个例题，我们要正确理解电功率的两个导出

解决问题较为方便。

串联时通过两个用电器的电流相等，所以电阻

　　解决问题较为方便。

并联时两个用电器两端电压相同，所以电阻小的实际功率大。

　例3：

将标有“6V”字样的小灯泡L、定值电阻R1、10伏的电源和变阻器R′按图甲连接，当小灯泡正常发光时，电流表的示数为1A；按图乙连接，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为8伏，求小灯泡的电阻和额定功率各是多少？

　　分析与解：

图乙：

由于灯泡正常发光，电压表示数为8伏，灯两端的电压是6伏，R1两端的电压就是2伏。

　　图甲：

由于灯正常发光，L与R1并联，就有I额＋I1=1A

I额=0.25安

例题小结：

①求小灯泡的电阻，在知道灯泡额定电压的情况下，必须设法求出灯泡的额定电流。

由甲图的并联电路，可得到I额+I1=1安，和

；由乙图可以求出

。

这样就可求出I额，并进一步求出R灯。

②灯泡的额定功率可根据P额=U灯额·I额或P额

来求。

　例4：

现给你一电源（电压未知），已知一电阻为R的电灯泡L1，电流表、滑动变阻器、开关各一个和导线若干。

请你用上述材料测定电灯泡L2的实际功率，①试画出测试的电路图。

②写出实验步骤。

③写出L2的功率计算式。

　　解：

①电路图如图所示。

②实验步骤：

　　a．按图连接电路。

b．闭合开关用电流表分别测出通过

　　L1、L2的电流I1、I2。

c.计算出P2。

　　③P2=UI2=U1I2=I1RI2=I1I2R。

　　例题小结：

①求解此题要用到欧姆定律，串、并联电路和电功率的知识。

通过此题可使同学们综合运用这些知识的能力得以提高。

②滑动变阻器可控制灯泡两端电压，保护灯泡不被损坏。

电功率的计算技巧：

在电学部分中，电功率的计算是经常遇到的，要正确、迅速地计算这类问题，就要掌握电功率计算的一些技巧。

（1）计算电功率除了根据P=W/t=UI外，结合欧姆定律还可推出P=I2R=U2/R，这两个公式也常常在计算中用到，但应知道它只适应于计算纯电阻电路（初中阶段我们学的电路都为纯电阻电路），对电风扇、洗衣机之类的用电器便不再适用。

（2）额定功率与电路中的实际功率是两个不同的概念，不能认为二者相等。

只有在给用电器加的实际电压与额定电压相等时，实际功率才与额定功率相等。

如标有“220V、110W”字样的灯泡，只有给它的电压是220V时，其实际功率才会是110W。

若实际电压与额定电压不相等那么实际的电流强度、电功率不再与其对立的额定值相符；其中唯一不变的量就是电阻，因为电阻是导体本身的一种属性，它不受电压的影响。

实际中常用“电阻不变”来解决电功率的计算问题。

例如：

把“220V100W”的灯泡接在110V的电路中，求实际功率。

解：

　　（3）在比较两灯泡的亮度时，有的同学往往片面地比较通过两灯泡的电流强度或电压，这是错误的，实际这也是计算比较它们在电路中的实际功率（每秒钟消耗的电能）。

　　例如：

把“220V，60W”和“220V，40W”的灯泡串联后接在220伏的电路中，问哪个灯泡更亮些？

解：

　　因为，U1额=U2额，P1额＞P2额。

　　所以：

R1

　　由P=I2R得到P1实＜P2实

　　故“220V，40W”的灯泡在电路中实际功率大也更亮。

　　（4）我们归纳了串、并联电路中电压、电流强度、电阻的关系。

而对于电功率，无论是串联电路还是并联电路都有以下规律：

　　P总=P1+P2+……+Pn

　　证明：

在串联电路中：

　　P总=U（U1＋U2＋……＋Un）I=U1I＋U2I＋……＋UnI

　　=P1＋P2＋……＋Pn

　　在并联电路中：

　　P总=UI=U（I1+I2+……+In）=UI1+UI2+U3I+……+UnI

　　＝P1+P2+……+Pn

　　三个物理理量的单位通常是：

P：

瓦特，W：

焦耳，t：

秒。

但有时为了方便可均使用各量的常用单位：

P：

千瓦，W：

千瓦时，t：

小时。

　　例如：

1度电可供“220V，40W”的灯泡工作多长时间？

解：

【典型例题】

例1.用伏安法测定额定电压为2.5V的小灯泡的电阻和额定电功率。

（l）在未完成的电路［图（a）］中，导线的接头M应连在滑动变阻器的____接线柱上（填：

A，B，C）。

（2）闭合开关S后，电压表的示数为0.5V。

要使小灯泡正常发光，应将滑动变阻器的滑片P向＿移动（填：

A，B）。

　　（3）小灯泡正常发光时，电流表的示数［图（b）］是____A。

　　（4）小灯泡正常发光时的电阻R=____Ω。

　　（5）小灯泡的额定功率P=____W。

　　分析：

伏安法测电阻、测电功率，是利用电压表、电流表分别测出待测电阻的电压U和电流I，再根据R=U/I算出电阻值，由P=IU算出电功率。

本题要测小灯泡正常发光时的电阻，要求调节小灯泡的电压，因此要用到滑动变阻器。

　　答：

（1）从图（a）中滑动变阻器的滑片所在的位置，可知导线M可以和接线柱A或B连接，但不能和C连接。

（2）要使小灯泡正常发光，应使它两端的电压从0.5V增大到2.5V，因此要增大电路的电流，采取的方法是减小滑动变阻器的电阻。

如果M接在A处，这时使用的是靠近A端的电阻丝，应将滑片P向A端移动；如果M接在B处，应将滑片P向B端移动。

　　（3）电流表使用的是0～0.6A档，这时指针指在0.4～0.6A的中间，故示数是0.50A。

也可以这样读数，这一量程每一小格（最小分度值）是0.02A，指针偏过了25格，故示数是0.02×25=0.50A。

　　（4）正常发光时电压U=2.5V，电流I=0.5A，故电阻R=U/I=5Ω。

　　（5）小灯泡的额定功率P=IU=0.5×2.5W=1.25W。

　　说明：

用电流表和电压表（即伏安法）测小灯泡的电阻和额定功率是初中电学中两个重要的学生实验。

学习中应注意对这两个实验的相同之处与不同之处加以对比分析。

例2.在做测定小灯泡电功率的实验时，有一位同学分别设计了四个实验电路图，如图所示，其中正确的是（）

分析：

因为该实验需要测小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流，所以电压表要并联小灯泡两端，电流表要与小灯泡串联。

滑动变阻器只有与小灯泡串联才能通过改变自身阻值来改变小灯泡两端的电压。

而图（a）中两电表的位置正好接反了；图（b）中电压表测的是电路总电压；图（C）中滑动变阻器与小灯泡并联，所以正确的只有（d）。

　　答：

（d）

例3.一只标有“PZ220－40”和一只标有“PZ220－100”的灯泡，若：

（1）把它们并联在220V的电源上，问哪盏灯亮些？

（2）把它们串联在220V的电源上，哪盏灯亮些？

　　分析：

灯泡的亮暗程度取决于实际功率的大小，因此只要求出并比较两只灯泡的实际功率，就可以判断它们的亮暗了。

　　答：

（1）当两只灯泡并联在220V的电源线上时，有U实=U额，所以P实=P额。

　　因为“PZ220－100”的灯泡的额定功率大，所以此灯泡较亮。

（2）当两只灯泡串联在220V的电源线上时，根据串联电路的特点，有I1=I2。

例4.现有两个小灯泡，上面分别标有“6V，1.2W”和“12V，6W”字样，如果把这两个灯泡串联起来，为了使其中一个灯泡持续正常发光，那么加在串联电路两端的电压是（）

　　A.9.4VB.10.8VC.18VD.27V

　　分析：

要使其中一个灯泡能持续正常发光，必须先找出每盏灯正常发光时的电流，并以其中较小的电流作为两灯串联后的电流，然后求出电路两端的总电压。

因

两灯串联后的总电阻R=R1+R2=30Ω+24Ω=54Ω。

所以加在串联电路两端的电压为

U=IR=0.2×54V=10.8V

答：

B

例5.将“PZ220－100”的灯泡与总电阻是121Ω的滑动变阻器串联起来，接到220V的电源上，如图所示，调整滑动变阻器的阻值时，可使电灯的功率在多大范围内变化？

　　分析：

“PZ220－100”是指灯泡的额定电压220V和额定功率100w。

当它与滑动变阻器串联后接入电路（如图所示）时，由于滑动变阻器的电阻发生变化，灯泡两端的实际电压和实际功率也随之变化。

我们只要求出滑片在A，B两端点时灯泡的电压和实际功率即可。

答：

滑片在A端时，RAB=12lΩ，与灯泡串联，灯泡电阻

滑片在B端时，RAB=0。

此时灯泡两端的电压就等于电源电压，即

UL=U总=220V，PL实=100W

答：

灯泡的实际功率在64～100W之间变化。

例6.将一只电炉的电阻丝剪成长度相等的两段，并联后接到原来的电源上（设电源电压保持不变），功率将变为（）

　　分析：

设原电炉的电阻丝电阻为R，剪成长度相等的两段后，每段阻值为

，并联后的电阻为

。

答：

B。

　　说明：

此题可引伸为相同时间电炉放出热量是原来的多少倍？

（由于电源电压不变，利用公式

，得

例7.电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而即使暂时不用也要将它接到电源上，但这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡，所以，有时采用如图所示的电路，在暂时不需要焊接时，断开电键S，使电烙铁处于预热状态；当需要焊接时，闭合电键S，就能很快达到焊接温度。

现给一个“220V，25W”的电烙铁预热，若灯泡L在预热状态时的电阻为800Ω，则：

（l）在预热状态下电烙铁消耗的功率为多少？

（2）整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时消耗功率的百分之几？

分析：

电烙铁在预热状态时，相当于电烙铁和灯泡电阻串联在电路中，算出此时电烙铁消耗的功率即为电烙铁在预热状态下消耗的功率。

解：

根据题意可知，电源电压不变，在电烙铁处于预热状态时，相当于电烙铁和灯泡电阻串联在电路中。

由

得电烙铁的电阻为

所以预热时的总电阻R=R1+R2=1936Ω+800Ω=2736Ω。

此时通过灯泡及电烙铁的电流大小为

　　因电烙铁与灯泡构成串联电路，所以通过它们的电流均为0.08A。

由P=I2R可知此时电烙铁消耗的电功率为

　　P’=（0.08）2×1936W=12.4W

　　同理，此时整个电路消耗的功率为

　　P=I2R=（0.08）2×2736W=17.5W

　　由于电烙铁正常工作时消耗的功率P０=25W，所以此时整个电路消耗的功率占电烙铁正常工作时消耗功率的百分比是

　　答：

（l）预热时电烙铁的功率是12.4W；

（2）整个电路消耗功率是电烙铁正常功率的70%。

例8.灯L1为“220V，100W”，灯L2为“220V，40W”，两灯串联在220伏电路中，哪盏灯亮？

并联在220伏电路中，哪盏灯亮？

两灯串联在380伏电路中，会发生什么现象？

　　分析：

铭牌“220V、l00W”表示，此灯额定电压为220伏，额定功率为100瓦，据此可求出用电器的电阻

　　且电阻不变。

比较灯的亮暗问题，就是要比较灯的实际功率大小问题，实际功率大的灯亮，还可根据串联分压，并联分流的特点判断，

解：

例9.如图所示电路，电热器的电阻丝R1和定值电阻R2都是待测，当S1、S2都闭合时，经1分钟，电热器使水到达沸点，已知水的初温为20℃，水的质量为484克，当S1闭合S2断开时，电热器加热同样的初温和质量的水使其达到沸腾，需要4分钟。

求R1和R2的阻值多大？

（热损失不计，电源电压220伏不变）

分析：

此题是一道电学和热学的综合题。

电路是纯电阻电路，当S1、S2都闭合时，定值电阻R2被局部短路，电路中只有Rl工作；当S1闭合S2断开时，R2和R1串联在一起工作。

因为电流通过R1放出的热量等于水吸收的热量。

Q吸=Q放，只要利用吸收热量公式Q吸=Cm（t-t0）

解此题时要注意：

①题中有个隐含条件是水的末温是100℃；②两次对水放热的都是R1。

　　解：

水两次吸收的热量相等，

　　Q吸=Cm（t-t0）＝4.2×103焦/千克·℃×0.484千克×（100℃-20℃）=162624焦

　　当S1、S2都闭合时，R1两端的电压等于电路的总电压，根据焦耳定律，R1放出的热量

。

又∵Q放=Q吸=162624焦，

当S1闭合S2断开时，R14分钟放出的热量和前一次一样多，但R2两端电压只是总电压的一部分U1。

则有

例10.用粗细均匀的电阻丝加热烧水，通电10分钟可烧开一壶水，若将电阻丝对折起来使用，电源电压不变，烧开同样一壶水的时间是（）

　　A.2.5分钟B.5分钟C.20分钟D.30分钟

分析：

此题可知两次使用的电源电压相同，烧开同样一壶水所要吸收的热量相同，

　　答：

选A。

解题小结：

由以上三题可知：

（1）已知用电器的额定电压、额定功率，可根据

（2）用电器的实际功率随着它两端的实际电压的改变而改变，若知道用电器的电阻，可根据

求出用电器的实际功率或根据

　　（3）判断用电器能不能接到某一电源（或电路）上，要把加在用电器两端的实际电压和它的额定电压作个比较。

若U实=U额，能接，且P实=P额，用电器正常工作；若U实

可求出

；若

，用电器应和一只电阻串联后再接到电源（或电路）上。

所以用电器安全工作的条件是加在它两端的电压的实际值不能超过它的额定值。

【模拟试题】（答题时间：

60分钟）

一.填空

　1.0.5度=____kWh=Ws=______J。

　2.一只电炉所用的电压是220V，通过的电流强度是0.5A，通电lh，电流做的功是______，消耗的电能是____。

　3.如图所示，R1=6Ω，R2=2Ω，当电键S闭合时，伏特表的读数为0.5V，那么电源两极间的电压是____，通电2min，流过R1的电流做的功等于____。

4.如图电路中，如果R1∶R2=3∶2，当电键S闭合时，则它们两端电压之比U1∶U2=____，在相同的时间内，R1和R2中的电流做的功之比W1∶W2=____。

　5.在上题图中，如果R1∶R2=3∶2，当S闭合时，则通过它们的电流强度之比I1∶I2=____，在相同时间内，R1和R2中的电流做的功之比W1∶W2=____。

　6.44100W=______kW=______J/S。

　7.电灯泡上标着“220V100W”字样，它的意义是____。

在正常工作时，通过灯泡的电流强度为____，电阻为____，2h用电____。

　8.如果将上题中灯泡接在电压为55V的电源上，则灯泡的实际功率是____。

　9.有一根阻值为8Ω的粗细均匀的电阻丝，接在4V电压的电源上，则电阻上电流的功率是____，如果将电阻丝剪去一半后，仍接在这个电源上，它消耗的功率是____。

　10.要将一“6V3W”的小灯泡，接在24V的电源上使用，必须串联阻值为____的电阻，该电阻的额定功率至少为____。

二.选择题

11.“1A·s”等于（）

　　A.1JB.1W　　　C.1J/CD.1C

12.将电阻R接到电压为U的电路上时，功率为P，那么当电路的电压为2U时，这个电阻的电功率是（）

13.下列说法中哪一句话是错误的？

（）

A.kWh不是电功率的单位

B.电度表是量度电功率的仪表

C.电功率是量度电流做功快慢的物理量

D.电流通过导体消耗的电能越多，电功率不一定越大

14.为了使电阻的电功率减小到原来的一半，应该使（）

A.电压加倍B.电阻加倍C.电压减半D.电阻减半

15.电阻为8Ω的用电器，2s内通过的电量为10C，则这个电阻的实际功率是（）

A.2.4WB.40WC.160WD.200W

16.有两只标有“220V40W”、“220V100W”字样的电灯，串联后接入电压是440V的电路中，那么（）

A.两灯的实际电压各为220V，它们能正常发光

B.“220V40W”的电灯可能会被烧毁

C.“220V100W”的电灯可能会被烧毁

　　D.两灯都可能会被烧毁

17.阻值为R的用电器，在时间t内通过的电量为Q，那么下列叙述中哪些是错误的？

（）

A.这段时间内通过用电器的电流强度等于Q/t

B.电阻两端的电压等于QR/t

C.电流通过电阻所做的功等于Q2Rt

D.用电器的电功率等于Q2R/t2

18.在串联电路中，发热最快的部分一定是（）

A.电压最大的部分B.电阻最小的部分

C.电流最大的部分D.温度最高的部分

19.电阻R1和R2阻值之比是1∶2，分别把它们串联和并联在同一电源的两端，在相同的时间里电流分别通过产生的热量之比是（）

A.1∶3B.2∶9　　　C.1∶2D.