电功和电功率第6讲测量小灯泡的电功率与电流热效应学生版要点.docx

电功和电功率第6讲测量小灯泡的电功率与电流热效应学生版要点.docx

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电功和电功率第6讲测量小灯泡的电功率与电流热效应学生版要点

知识点1．测量小灯泡电功率

1．根据PUI=来计算小灯泡的电功率，用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量小灯泡中的

电流，利用公式PUI=计算电功率，在额定电压下测出的功率就是额定功率．2．“测小灯泡电功率”实验在分析、回答时容易犯的主要失误有：

（1）电表量程选错，读数值的失误．

许多试题给出小灯泡的额定电压和电表的量程，或给出小灯泡的额定功率和大约电阻值，请你通过计算确定电压表和电流表的量程后再读取测量值．由于量程选择错误使测量值大5倍或小5倍（想一想，为什么），从而使试题回答错误．认识电表，知道电表的最大测量范围和最小刻度值是读取数值的基本功，不能熟练地掌握这些实验基本功，也是读数值错误的原因之一．

（2）对实验电路图不熟悉造成的失误．

不少试题要求画出电路图，再对照电路图连接实验器材．若电路图设计不对，则全题无法做出．其

知识点睛

知识框架

中考要求

测量小灯泡的电功率与电流热效应

实这一实验的电路图和“伏安法测电阻”实验电路图完全一样，只要理解电压表、电流表和滑动变阻器的作用，电路元件的相对位置就不会摆错．

（3）不理解滑动变阻器能改变电流的原理，就会将其在电路中的位置接错；不掌握电流必须从正接

线柱流入电表，从负接线柱流出电表；电流表必须串联在电路中，电压表必须并联在电路中就会造成实物图连接的错误．

3．一些非常规测量小灯泡功率实验的设计对学生的能力提出了较高的要求．只要掌握PUI这一实

验原理，采用间接法能则出电流或电压，就可测出电功率．而串联电路中通过各用电器的电流相等，总电压等于各部分电压之和；并联电路中各支路电压相等，总电流等于各支路电流之和，是采用间接测量的主要依据．

4．通常在测小灯泡功率时，不考虑温度对电阻的影响，即小灯泡灯丝电阻不变．

【例1】小华利用图25甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系。

电源两端电压为9V且保

持不变。

（1）实验过程中，他每次改变电阻箱R'的阻值后，通过调节，始终保持不变。

（2）根据记录的数据，他描画出电流I与电阻箱阻值R'的关系图线，如图25乙。

根据图像分析，当通过R'的电流为0.06A时，电阻箱R'的阻值是Ω。

（3）滑动变阻器的滑片P向移动的过程中（选填“左”或“右”），通过R'的电流从0.4A变

化到如图25丙所示的示数，此时的电流为A，滑动变阻器接入电路中的电阻R1是Ω。

【例2】下表是小军在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”

时记录的实验数据。

请你对表格

例题精讲

中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻阻值之间的关系式：

_____________________。

【例3】某同学在进行“用伏安法测额定电压为2.5V小灯泡的额电定功率”的实验时，发现电流表已损坏，

但手边还有两只开关和一个阻值已知的定值电阻R0，于是他就利用这些元件重新设计了一个如图17所示的测小灯泡额定功率的实验方案。

（1）闭合开关S、S1，断开S2，将滑动变阻器的滑片P“左”或“右”）使电UL；

（2）保持滑片P的位置不变，断开S1，再闭合S2，记下此时电压表的示数为U，（3）根据所测数据，写出计算小灯泡额定功率的表达式：

P

【例4】小阳同学探究小灯泡发光时的亮度与哪些因素有关．他用九只不同规格的小灯泡分别接入电路，

使它们都正常发光，并用电压表和电流表分别测得小灯泡正常发光时的电压和电流．小阳仔细观

察小灯泡的亮暗程度，发现可把九只小灯泡分成三组，每组的亮暗程度相同，且第一组最亮，第．．．．．．．．．．．．．．．．．．二组较暗，第三组最暗．．．．．．．．．．

．实验中记录的有关数据如下表所示．

（1）分析比较实验序号1、4、8与3、6、9的数据及观察到的现象，可得到的初步结论是：

小

灯泡两端电压相同时，__________________________________．

（2）分析比较实验序号____________________的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：

通过小灯泡的电流相同时，小灯泡两端的电压越大，灯越亮．

（3）综合分析比较表中的数据及观察到的现象，可得到的初步结论是：

．

【例5】在老师的指导下，小刚和小红通过实验探究“220V60W”和“220V15W”的白炽灯接到电路中哪个

更亮．小刚的实验结论是“220V60W”灯泡更亮，小红却得出了与小刚相反的结论．

（1）他们是怎样把两个灯泡接在照明电路中的？

请完成下面虚线框内的电路连接．

（2）请说出小刚或小红实验结论成立的条件，并说明理由．

【例6】小阳观察家里的台灯（40W）、吸顶灯（60W）和壁灯（15W）亮度都不同，由此现象小阳得

出一个错误的推论：

如果将上述用电器串联起来使用，额定功率大的灯比额定功率小的灯亮．请你利用实验室给定的器材设计一个实验，说明小阳的推论是不正确的．

实验器材：

符合实验要求的电源、开关、导线和三盏额定电压相同、额定功率不同的小灯泡．

（1）简述实验过程及实验现象：

．

（2）简要说明小阳的结论为什么是不正确的：

．

【例7】图是小阳同学“测额定电压为小灯泡的额定功率”的电路．实验时，发现电流表已损坏，但手边还

有另一只电压表V1

个测定小灯泡额定功率的方案，并按要求完成下列问题．

（1）在方框内画出新设计的电路图；

（2）按新设计的电路图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，再闭合开关，

然后调节滑动变阻器的滑片P和______________，使接在小灯泡两端的电压表V的示数为

2.5V；

（3）记下此时另一块电压表V1的示数U和电阻箱连入电路中的阻值R1；（4）根据所测数据，写出计算小灯泡额定功率的表达式：

P＝____________．

【例8】小星同学做“测量小灯泡额定功率”的实验,所用灯泡的额定电压是2.5V：

（1如图22是他实验的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接。

（2小星正确连接电路闭合开关后，发现灯不亮，但是电压表有读数，则故障原因可能是灯泡（选填“短路”或“断路

”）。

（3排除故障后，小星调节滑动变阻器使电压表的读数为2.5V，电流表的读数如图23所示，则

小灯泡的额定功率是W。

【例9】实验桌上有如下实验器材：

满足实验要求的电源、阻值已知的定值电阻各1个，电阻箱（电路图

图23

符号

个实验证明“两个电阻R1与R2并联时，如果R1的阻值保持不变，则电阻R1与R2并联消耗的总功率P跟电阻R2消耗的功率P2关系为：

P=P2+k（k为常量）”。

请你画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。

【课1】小明测量小灯泡正常发光时的电阻（阻值约为10Ω），利用的实验器材有：

6V的电源电压，额定

电压为3.8V的灯泡．

（1）图是小明连接的实物图，其中滑动变阻器没有连接完整，请将滑动变阻器正确连入电路中，

要求：

滑片向右移动时滑动变阻器的电阻变大．

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为_______V时，小灯泡正常发光，此

时电流表的示数如图所示，通过小灯泡的电流为_______A，小灯泡的电阻是_______Ω．

【课2】下表是某同学研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时记录的实验数据，请你对表格

中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻的关系：

．

【课3】小武通过实验研究某电热器的功率与通电电流的关系．他使用同一电热器，多次改变这个电热器

课堂检测

两端的电压，然后将实验中测量的电流值及对应的电功率值画出如图所示的图象．

（1）由图所示的图象可知：

当电流为0.5A时，对应的电热器的功率P为W．

（2）根据这些数据推算，这个电热器的功率P与电流I两者之间的关系式是：

．

【课4】在用电压表、电流表测量小灯泡电功率的实验中，灯泡上标有“2.5V”字样．

（1）小红根据电路图连接了如图甲所示的实验电路，小刚检查后发现有一根导线连接有错误．请

你在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的连线．

（2）电路改正后，小红闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，而电压表示数接近3V，取下

灯泡，两表的示数仍不变．出现故障的原因可能是．

（3）故障排除后，开始进行实验，小刚根据测出的数据，在图乙中画出了小灯泡电流电压变化的

关系图像．由图可以判断，小灯泡的额定功率为W．

（4）根据图乙还可以判断，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐，原因是：

【课5】小丽测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率．实验桌上备有以下实验器材：

待测小灯泡、电压表、

电流表、滑动变阻器、电源、开关各一个；导线若干．

（1）请你在实物连接图中用笔画线代替导线将电压表连入电路．

（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移到端．这样做能对电路起保护作用，在此实

验过程中滑动变阻器的另一个作用是．

（3）若开关闭合后，小丽发现电流表有示数，电压表示数为零，则可能的原因

是．

（4）排除故障后，小丽通过实验得到的数据记录如下表．你通过分析表中的实验数据，可得到：

小灯泡发光亮度与其消耗的电功率之间的关系，除此之外你还能发现：

灯泡的电阻值．

【课6】某物理兴趣小组在用电压表和电流表测量电功率的实验中，设计的电路图如图甲所示：

（1）在某次实验中，电流表和电压表的示数如图乙所示．那么，电流表的读数为A，电压

表的读数为V，此时电阻R消耗的电功率为W．

（2）老师告诉同学们，电压表虽然内电阻较大，但还是有部分电流通过电压表，那么利用如图甲

所示的电路测量R的电功率时（不考虑温度对电阻的影响），通过R的电流大小跟电流表的示数相比，是的，则计算出的电功率大小跟真实值相比，是（均选填“偏大”、“偏小”或“相等”）．

【课7】图甲为测量3.8V小灯泡额定电功率的实物图，电源电压为6V且稳定不变．

（1）请用笔划线代替导线将电压表接入电路．

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到端（选填“A”或“B”）．

（3）闭合开关后，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近于电源电压，出现此故障

的原因可能是：

．

（4）故障排除后，移动滑片位置，使小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额

定功率为W．

（5）如果电压表15V量程损坏，3V量程仍能正常使用，若利用现有的器材测出3.8V小灯泡的

额定电功率，你的操作是．

【课8】小明在测量额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率时

（1）他已经连接的实物电路如图甲所示，已知电源电压为6V且保持不变，请你用笔画线代替导

线，将实物电路连接完整．

（2）连好电路后，小明闭合开关，观察到电压表的示数为4V，电流表的示数为0.35A，于是他

立即调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为3.8V，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．（结果保留两位小数）（3）开关闭合前，应将金属滑片放在滑动变阻器阻值最大的位置，但小明未按此要求操作，除了

从实物图中能直观地看到滑片所在的位置外，你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？

（4）若电压表的量程已损坏，在不添加任何器材的情况下，请你在方框内画出能测量小灯泡额定

功率的实验电路图．

【课9】某课外实验小组在测定小灯泡额定功率的实验中，实验桌上已经备有下列器材：

额定电压为

2.5V

的小灯泡、电压未知的电源（两端电压不变）、一个已知阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、3个单刀单掷开关、导线若干．

（1）小亮同学设计的实验电路如图所示，请你写出本实验主要测量步骤及所测物理量．

①按图所示连接电路元件．

②_______________________________________，③_______________________________________．

（2）本实验中，计算小灯泡额定功率的表达式________________P=．

（3）若将电流表换为一只电压表而其他器材不变，要再设计一种方案测量小灯泡的额定功率，

同组的小刚同学已连接了一部分实验电路（如图所示），请你设计完成剩余实验电路的连接，并用笔划线代替导线在图中完成实物电路图其余元件的连接．

【课10】在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：

额定电压为0U的小灯泡、电源（电

压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线，如图实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化．

（1）小张同学设计的实验电路图如图（a），请你根据电路图用笔画线连接未完成实物连线．

（2）写出用以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母

表示）．

（3）本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=．

【课11】实验桌上有如下器材：

满足实验要求（两端电压保持不变）的电源一个、已调零的电流表电压表

）一个、滑动变阻器一个、开关一个、导线若干。

请选择实

验桌上的器材，设计一个实验证明：

“当电阻两端电压保持不变时，电阻消耗的电功率跟它的电阻成反比”。

请画出实验电路图，写出实验步骤，并设计出实验数据记录表。

知识点2．焦耳定律

电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比，这个规律叫做焦耳定律，公式为2QIRt．

焦耳定律是个实验定律，是电流热效应的定量反映．它描述的是电能通过电流做功转化为内能的多少，这个规律具有普遍意义．

【例1】下列电器设备中，主要利用电流热效应进行工作的是（）

【例2】下列各用电器均标有“220V60W”字样，它们正常工作相同的时间，发热最多的用电器是（）

A．电视机

B．电风扇C．电热毯D．电灯

例题精讲

知识点睛

【例3】某电热水器的工作原理如图所示（已知两电阻丝的阻值相等，电源电压保持

不变），它有加热和保温两个工作状态．当开关S1接b，S2断开时，它是处于状态，此时电路功率为P1；当开关S1接a，S2闭合时，它是处于状态，此时电路功率为P2，则12:

PP=

【例4】将阻值为R的电阻丝接入电压为U的电路中，通电10min，电流产生的热量为Q．将阻值为2Ω的

电阻丝接入电压为2U的电路中，通电5min，电流产生的热量是（）A．2Q

B．QC．

2

Q

D．

4

Q

【例5】某太阳电池，白天利用太阳能发电将电能储存起来，夜晚供标有“24V30W”的路灯照明．求：

（1）路灯正常工作时的电流是多少？

（2）该太阳电池最多可储存68.410J⨯的电能，如果这些电能全部用来加热50kg水，水的温度升

高多少？

（34.210J/（kgCc=⨯⋅︒水）

【例6】某机床上使用的一台直流电动机，标有“36V24W”的字样，用多用电表测得电机的电阻为2Ω．试

计算这台电动机在满负荷工作时的效率．

【例7】为了探究“电流产生的热量与电流、电阻的关系”，小丽实验小组采用了如图所示的实验装置，装

有煤油的甲、乙两烧瓶中分别有阻值不等的电阻丝R1和R2，已知R1>R2．

（1）使用此实验装置，可研究的关系．

（2）在相同通电时间内，两烧瓶中煤油温度上升较高的是（“甲”或“乙”）瓶．由此可

知，．

【课1】将一根粗细均匀、阻值为12Ω的电阻丝接在输出电压恒为6V的电源两端，正常工作10s，产生

的热量为_______J．

【课2】某工厂开发研制了一种高、中、低三档家用电火锅，观察其内部结构发现是由两个相同的发热电

阻丝构成．改变档位就是改变电热丝连入电路的方式．研究发现：

旋动开关，当转换开关在中档位置时，发热功率为600W，这时只有一个电阻丝连入电路．那么，当转换开关分别处于高、低两档位置时，其发热功率分别为W和W．

【课3】将阻值分别为10Ω和30Ω的甲、乙两电阻串联后接在电源上，相同时间内，甲、乙两电阻产生

的热量之比为_________；若将甲、乙两电阻并联后接在电源上，相同时间内，电流通过甲、乙两电阻做功之比为_________．

【课4】某品牌快速电热水壶，其铭牌上标有“220V1500W”．在标准大气压下，将质量为1.5kg，温度为

40C︒的水烧开，水需要吸收的热量是．若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水的时

间是s．

【课5】电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的比

导线大得多，根据焦耳定律可知，在相同时，电炉丝产生了更多的热量．

【课6】小明家的太阳能集热器中装有40kg、35C︒的水，经太阳光照射温度升高到45C︒，水吸收的热

量是J．用电热水器对相同的水也加热到45C︒，标有“900r/kWh⋅”字样的电能表铝盘转过了450r（电路中只有热水器工作），热水器消耗的电能是J

．热水器消耗的电能比水吸收的

课堂检测

热量多，其原因是：

（答出一种即可）．[34.210J/（kgCc=⨯⋅︒水]

【课7】闭合开关后，用手按住玩具电动机的转子，不让它转动，这时与电动机并联的电压表读数为3V，

与电动机串联的电流表读数为6A．松手后，电动机正常转动，此时电流表读数为1A．这台玩具电动机正常转动时，每秒钟有J的电能转变为机械能．

【课8】在图所示的电路中，当通过R的电流为I，在时间1s内产生的热量为Q，现在由于电路变化发现

电流表的示数减少0.2A时，电压表的示数从6V变为5V，此后该定值电阻R在相同时间1s内产生的热量与Q相比变化了J．

【课9】如图所示的实验电路是小阳同学为探究“焦耳定律”所设计的，他的方法是用电阻丝给烧瓶中的煤

油（煤油质量相等）加热，然后观察插入密封烧瓶里的玻璃管中煤油柱上升的高度，就可比较电阻丝放热的多少．请你观察小阳设计的实验电路，并应用所学的知识分析回答下列问题：

（1）探究电流产生热的多少与电阻的关系，所选用图（甲）中（A）、（B）两烧瓶里的电阻

丝的电阻应是的（选填：

“相等”或“不相等”）．

（2）探究电流产生热的多少与电流的关系，所选用图（乙）中（A）、（C）两烧瓶里的电阻

丝的电阻应是（选填：

“相等”或“不相等”）．

【课10】图a是分别测量电阻丝1R和2R的阻值时，得到的电流随电压变化的图像，则两电阻丝的阻值大

小关系是1R2R（选填“＞”“＝”或“＜”）．将两电阻丝按图b的连接方式接入电路中，并将两根完全相同的火柴头分别放在两个电阻丝上．闭合开关一段时间后，发现2R上的火柴头先燃烧．

由

此可知，在一定时，越大，电功率越大．

【课11】暑期持续的“桑拿天”，居民家里的空调、电扇都闲不住，导致电路火灾时有发生，火警电话不断，

消防车拉着警笛呼啸而出，赶往火灾现场，调查发现，起火原因如出一辙：

电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮．根据学过的物理知识回答：

（1）“超负荷”是指如图所示（选填“①”或“②”）中所示情况；

（2）使火灾发生的理论依据是；

（3）请你提出一条预防这种火灾发生应采取什么措施．

【课12】如图是课本上的演示实验，请按要求回答：

甲图：

该装置能探究声音产生的原因，还能探究声音的______和_______的关系．乙图：

实验现象是：

_______________________________________________．实验现象说明了：

_________________________________________________．

【课13】为了探究影响电热的因素，实验室准备了两个装满煤油的烧瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相

同玻璃管，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等．两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了图甲、乙所示的两个方案．

（1）这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少．

（2）甲方案探究的问题是什么?

（3）乙方案探究的问题是什么?

知识点1．测量小灯泡电功率知识2．焦耳定律

【作业1】小鹏同学利用伏安法测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的功率．

（1）图中的电路没有连接完整，请你把图中的元件连接完整．（要求滑片P向右移动时变阻器阻

值变大）．

（2）在连接电路时，开关应该；滑动变阻器的滑片P应放在端（填：

A或B）（3）小鹏联接好电路后闭合开关，发现灯泡很暗，移动滑动变阻器灯泡的亮度不改变，请你分

析小鹏电路联接的错误可能是．

（4）小棚改正错误后，闭合开关，通过调节滑动变阻器的滑片P，使得电压表的示数为2.5V，

这时电流表的示数如图所示，小灯泡正常发光时的功率是W．

【作业2】小星同学做“测量小灯泡额定功率”的实验，所用灯泡的额定电压是2.2V：

（1）如图是他实验的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接．

课后作业

总结复习

（2）小星正确连接电路闭合开关后，发现灯不亮，但是电压表有读数，则故障原因可能是灯泡

（选填“短路”或“断路”）．

（3）排除故障后，小星调节滑动变阻器使电压表的读数为2.2V，电流表的读数如图所示，则小

灯泡的额定功率是W．

【作业3】一个同学在“测定小灯泡的功率”的实验中，所用小灯泡的额定电压是2.5V，电路原理图和实物

图如图甲和乙所示，按实验要求，他测出了一组实验数据，并记录了小灯泡亮度的变化情况，结果如表所示．

（1

（2）闭合开关，接通电路后，电流表、电压表工作正常，示数均不为零，移动滑动变阻器滑片P，

发现电流表和电压表指针不随着发生变化，则可能的原因是：

．（3）改正电路后进行实验，测得某次实验结果如图（a）（b）所示，此时电流表的示数为A，

电压表的示数为V．

（4）在实验（3）中，你认为该同学的操作不妥之处是，改进的办

法是．

（5）小灯泡的电阻随温度的升高而．（填„增大”、“不变”或“减小”）

【作业4】小华同学用电池组（电压为3V）、电压表、电流表和滑动变阻器等

实验器材，测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率．

（1）如图所示是小华连接的实物连接图，其中有一处连接错误，请在错误连线上打“×”，并用笔

画线代替导线画上正确的连线．

（2）电路错误改正后，小华闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮，且电压表有

示数、电流表示数始终为零．造成这种故障的原因是．

（分析实验数据．

①小灯泡L的额定功率为W．

②小灯泡消耗的功率与其发光亮度之间的关系是③小华通过表中的数据，求出了灯泡在不同发光状态下的电阻值，发现这几个电阻值相

差较大．其主要原因是

【作业5】三盏小灯泡分别按图中甲、乙两种方式连接在相同电源