2018_2019学年九年级物理全册第十八章电功率突破二电路动态分析与焦耳定律讲义（新版）新人教版.doc

1、15电功率突破二 电路动态分析与焦耳定律漫画释义知识互联网思路导航可变电阻最大实际电功率的问题如图所示, 一个定值电阻 R 与一个滑动变阻器 RP串联, 且 RP阻值大于 R. 我们比较熟悉的是定值电阻 R 的功率变化趋势, 即滑动变阻器阻值越小 , 电流就越大, 根据 2PI, 定值电阻 R 的功率就越大.但是可变电阻 RP的电功率又是如何变化的呢? 下面我们一起来探究一下吧.2PRI2()总 PU2()总=P2()4总PP24总PR可变电阻最大实际电功率的问题所以, 当 PR时, RP的功率最大, 且最大值为24总U. 可变电阻电功率随其阻值变化规律如下图所示. 当 RPR 时, 随着RP

2、的增加, P 减少. 模块一 动态电路分析与计算17电功率变化量问题利用欧姆定律中 URI, 建立起关系式解决电功率变化量的问题, 但注意,电功率变化量221P, 221PIRI能力提升【例 1】 如图所示, 电源电压不变. 闭合开关后, 下列说法正确的是 ( )A. 若向右移动滑动变阻器的滑片, 会使电压表示数变大B. 当滑动变阻器接入电路电阻最大时, 电路消耗的总功率最大 C. 若向左移动滑动变阻器的滑片, R 消耗的电功率将逐渐变大D. 移动滑动变阻器的滑片, 会发现电流表与电压表变化情况相反【答案】 C【例 2】 如图所示, 电源电压不变, 闭合开关 S 后, 滑动变阻器滑片 P 向

3、b 端移动过程中, 下列说法正确的是 ( )A. 电流表 A1示数变小, 电路的总电阻变小B. 电流表 A2示数不变, 电路消耗的总功率变小C. 电压表 V 示数变小, R1与 R2两端的电压之比变小 D. 电压表 V 示数不变, 电压表 V 的示数与电流表 A2的示数比值变大【答案】 B【解析】 等效电路图如图所示, 滑片 P 向 b 端移动过程中, 总电阻增大, 总电流减小, 电流表 A1示数变小 , 电流表 A2示数不变, 电路总功率变小. 【例 3】 (多选) 如图所示的电路中, 电源电压 U 保持不变, R1为定值电阻, R2为滑动变阻器. 闭合开关 S, 当滑动变阻器的滑片 P 从

4、变阻器当中某一位置滑到最右端的过程中 , R2的电功率有可能 ( )A. 始终变小 B. 始终变大C. 先变小, 后变大 D. 先变大, 后变小RPR0SA VSR1R2PR1 R2【答案】 ABD【解析】22222 11111212() ()()()44URRUP RRP2随 R2变化的图如右图所示, 设滑片从某一点移动至最右端过程中, 电阻 R2从 min变大至 2max, 2max1in2ax221i3P乙乙乙乙因此答案为 ABD.【例 4】 如图所示电路中, 电源两端电压保持不变, 在电路中 M、 N 两点间接入一只标有“2.5V 0.75W”的小灯泡 L1, 闭合开关 S, 调节滑动

5、变阻器滑片 , 使 L1恰好正常发光. 保持滑动变阻器滑片位置不变, 若在 M、 N 两点间换接另一只标有 “2.5V 2W”的小灯泡L2(L1和 L2的灯丝电阻均保持不变), 下列说法中正确的是 ( )A. 电流表的示数为 0.3AB L2可能不发光或发出较暗的光C. .L2的实际功率大于 2WD. 要使 L2正常发光, 需将滑动变阻器滑片适当向右调节【答案】 B【例 5】 如图所示电路, 电源电压保持不变, 开关 S 闭合后调节滑动变阻器的滑片 P, 使电压表的示数为 10V, 滑动变阻器的功率是 10W; 调节滑动变阻器的滑片 P 到另一位置时, 电压表的示数为 5V, 此时滑动变阻器的

6、功率是 7.5W, 则定值电阻 R0的阻值为 . 【答案】 10【例 6】 如图所示电路, 电源两端电压 U8V, 且保持不变, 定值电阻R1的阻值为 8, L 为标有“6V 3W”的小灯泡, 不 考 虑 灯 丝 电阻随温度的变化. 滑动变阻器 R2的阻值范围是 020, 电流表量程为 00.6A, 电压表量程为 03V, 闭合开关 S 后, 要求灯 L 两端的电压不超过额定电压, 且两电表的示数均不超过各自的量程, 则小灯泡 L 消耗电功率的变化范围是_W. 【答案】 0.751.92【例 7】 如图所示的电路中, R0为定值电阻, 电源电压 15V 保持ASRPPa bM NR0SPVAL

7、19不变, 灯泡 L 上标有“6V”字样, 额定功率字迹不清楚, 电流表的量程为(00.6)A, 电压表的量程为(03)V. 当开关 S 闭合后, 滑动变阻器的滑片 P 在最左端时, 灯泡 L恰好正常发光. 移动滑动变阻器的滑片 P, 在保证电路元件安全的情况下, 灯泡 L 消耗的最小电功率与它的额定功率之比是 . (灯丝的电阻不受温度的影响)【答案】 16:25【例 8】 如图甲所示电路, 电源两端电压不变. R1是滑动变阻器, R2是定值电阻. 当开关 S 闭合后, 逐步改变滑动变阻器接入电路的电阻值 , 根据电压表与电流表的示数, 绘制的图像如图乙所示. 下列判断正确的是 ( )A. 电

8、路消耗电功率的最大值为 7.2WB. 变阻器 R1接 入 电 路 的 最 大 阻 值 为 120C. 定值电阻 R2的电阻值为 40D. 电源两端电压为 10V【答案】 A夯实基础【例 9】 如图所示是某实验小组在“探究影响电流通过电阻丝产生热量的因素”时设计的一个实验方案: 将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封 , 用三段阻值不同的电阻丝( R1 R2 R3)分别给三个烧瓶中的空气加热. 请回答下列问题: 模块二 焦耳定律探究实验及比例计算甲R2SAVR10 0.2 0.4 0.6 0.8161248I/AU/V乙R1 R2a b气球R3cS(1) 如图所示的电路要研究的是电流产生热

9、量的多少跟_大小的关系. (2) 实验中, 通电一段时间后, 体积变得最大的是气球_(选填“ a”、 “b”、 “c”或“一样大”). 由此可以得到的结论是: 在通电时间和 一定时, . 【答案】 (1) 电阻 (2) c; 电流; 电阻丝的电阻越大, 电流通过电阻丝产生的热量越多 【例 10】 关于电流通过导体时产生的热量, 下列说法中正确的是( ) A. 根据 tRUQ2可知, 时间相同, 电阻越大, 电流产生的热量越少B. 根据 Q I2Rt 可知, 时间相同, 电阻越大, 电流产生的热量越多 C. 根据 Q UIt 可知, 时间相同, 电压越大, 电流产生的热量越多D. 根据 Q I2

10、Rt 可知, 时间和电流相同时, 电阻越大, 电流产生的热量越多【答案】 D【例 11】 在家庭电路中, 用甲、乙两根电热丝先后给完全相同的三壶水加热至沸腾. 单独接甲需用时间 t1; 甲、乙串联需用时间 t2; 则甲、乙并联需用时间 t3 . 【答案】 12()t【解析】 .21由焦耳定律可知: 21UQtR，甲 (), 2()UQtR甲 乙, 23()URQt甲 乙甲 乙（ ）解题关键控制变量: Q 相等、 U 相等, 时间与总电阻成正比由(1)(2)可得电阻比: 12.(4)t甲 乙由(1)(3)(4)可得: 123+ttR乙乙【例 12】 如果将电阻丝 R1、 R2串联接在电压为 2U

11、 的电源两端, 电阻丝 R1、 R2在 60s 内产生的总热量为 2Q; 如果只将电阻丝 R1接在电压为 U 的电源两端, 电阻丝 R1在 120s 内产生的热量为 5Q; 如果将电阻丝 R1、 R2并联接在电压为 U 的电源两端, 要使电阻丝R1、 R2产生的总热量为 25Q, 则需要通电的时间是s. 【答案】 480 【解析】 考点: 本题考查了焦耳定律中电路变换的比例问题, 属于难题.解题方法: 选择合适的电功公式2tWR, 求出电阻之比; 再利用电阻之比找到电热与时间的关系.因为2UtWR所以2121()/5RUtQ, 124R并联电路中: 214QP 即并联电路中 R1电热为 20Q

12、, R2电热为 5Q.对比第二个状态和第三个状态, R1的两端电压相等, R1电热之比 1:4, 所以时间之比为 1:4, 即 480s.能力提升【例 13】 如图所示电路中, 电源两端电压为 U, 且保持不变. R1、 R2和 R3为三个定值电阻, 已知 R15. 当只闭合开关 S2时, 电流表的示数为 0.3A, 电路消耗的总功率为 P; 当三个开关都闭合时, 电流表的示数变化了 1.95A, 电路消耗的总功率为 P . 当只断开开关 S1时, 电流表的示数为 0.45A, 电路消耗的总功率为 P . 下列判断正 确的是 ( )A. U6V, R220B. U9V, R330C. R310

13、, P:P 3:2D. R220, P:P 2:15【答案】 D【例 14】 如图所示的电路中, 电源两端电压 U 保持不变, 小灯泡上标有“12V 6W”字样, R1为定值电阻, 滑动变阻器的最大阻值为 R2, 忽略温度对电阻的影响 , 闭合开关 S, 将滑动变阻器的滑片 P 移至最右端时, 电压表的示数为 U1, 小灯泡的实际功率为其额定功率的 1/4; 将滑动变阻器的滑片 P 移至最左端时, 电压表的示数为 U2, 小灯泡正常发光. 若 U1: U2=3: 2, 则滑动变阻器接入电路的最大阻值 R2为 . 【答案】 48模块三 电路变换计算强化训练SPBAC DR2R1L23复习巩固【练

14、 1】 如图所示电路, 电源电压保持不变, R1为定值电阻, 滑动变阻器的最大阻值为 R2, 当闭合开关 S, 调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小, 两个电阻的“ U I”关系图像如图中的甲、乙所示. 当滑动变阻器的滑片 P 移到 R2/3 时, 则电路消耗的总功率 W. 图甲P AV1 V2R2S图乙丙2460.2 0.4 0.6 0.80 I/AU/V8乙丙甲丙【答案】 3.2【解析】 滑动变阻器接入电路电阻最大时, 电路图如图 1 所示; 通过对图像的分析可知, 随着电流的增大而减小的是V2表, V1表随电流增大而增大. 于是可知最小电流和最大电流值, 可求两个电阻的阻值大小. 1121

15、20A,6V,0,3IUR滑片移到最左端时, 电路图如图 2 所示. .8AI滑动变阻器接入电路阻值为 R2/3 时电路图如图 3 所示. 213.W/PR总【练 2】 图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图. 长方柱形绝缘容器 A 内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接, 底部有一小孔与湖水相通 , 且容器底面与警戒水位相平. 已知电源电压恒为 6 V, 小灯泡标有“2 V 2 W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响).两金属板间的湖水电阻 R 与 x 的关系如图乙所示( x 为容器内水柱高度 h 的倒数, 即x=1/h). 则下列说法正确的是 ( )A. 小灯泡的电阻是 1B. 将电流表改

16、为水位计, 水位计的刻度是均匀的C. 当湖水水位高于警戒水位 0.4m 时, 电流表示数为 0.6AD. 当湖水水位高于警戒水位 5m 时, 灯泡正常工作R1 R225图甲 图乙【答案】 D【练 3】 物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置来提升重物 M, 图乙是物体 M 上升过程某段时间内的距离 s 随时间 t 变化的图像. 已知物体 M 重为 1N, 闭合开关后, 在 2.4s2.8s这段时间内, 电流表和电压表的示数分别为 0.2A 和 4V, 则 2.4s2.8s 这段时间内该装置的效率是 %. 甲t/s2.92.5 2.72.3S/m乙0.500.600.550.750.700.65【答案】 62.52627电热的利用和防止生活中和许多产业中都要用到电热. 家里的电热水器、电饭锅、电熨斗, 养鸡场的电热孵化器,都是利用电热的例子.但是, 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高. 电视机的后盖有很多孔, 就是为了通风散热, 使用时一定要把防尘的布罩拿开. 电动机的外壳有很多翼状散热片, 使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风, 也是为了降温.电热孵化器 计算机和电脑使用时要注意散热物理名人焦 耳 (James Prescort Joule,18189） 英 国 杰 出 的 物 理 学 家 。 18年 12月 24日 生 于 曼 彻 斯 特 附 近 的 索尔 福 德