欢迎光临外达文库,如需获取更多资料请使用搜索功能。
外达文库
当前位置:首页 » 初中教育 » 科学 » 正文

浙教版九年级科学上册教师辅导讲义--电功率综合计算讲义2

学科教师辅导讲义学员编号: 学员姓名: 年 级: 九年级 辅导科目: 科学 课 时 数:3 学科教师:授课主题 授课日期及时段C (专题名称)电功与电功率综合计算教学内容一、课前检测1. 由 电 功 率 公 式 P=I R 可 知 , 导 体 中 的 电 流 一 定 时 , 导 体 的 电 功 率 P 与 导 体 的 电 阻 R 之 间 的 关 系 图 象是( )2A 答案:CBCD2. 图 甲 是 研 究 电 流 与 电 压 关 系 的 电 路 图 . 开 关 S 闭 合 后 . 将 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 P 从 a 端 移 至 b 端 , 电 流 表 和 电 压 表 的 示 数 变 化 关 系 如 图 乙 所 示 .实 验 时 ,电 源 电 压 3V 保 持 不 变 ,结 合 图 象 可 知 ,当 滑 片 P 位 于 b 端 时 , 定 值 电 阻 R 0 的 电 功 率 是 _______WP=UI=3V × 0.6A=1.8W . 故 答 案 为 : 1.8 . 3.小华准备参加玩具赛车比赛,他运用如图所示的电路来挑选一只能量转化率较高的电动机。

(图中是电动机, 电流表,开关,电源串联成的一条通路)设电池电源电压恒定不变,他先用手捏住电动机的转轴,使其不转动, 闭合开关后,读出电流表读数为 2A;然后放手,当电动机正常转动时,又读出电流表读数是 0.6A,则该玩具电 动机正常转动时电能转化为机械能的效率为多少?

解:设电源电压为 U 当电动机转轴不转时,电动机可认为是纯电阻电器,电动机的电阻就是 U/2 当电动机正常旋转后,电动机作功转化为机械能和内能两部分,总功率为 P=UI=U×0.6 2 2 电动机发热功率为 Q=I ×R=0.6 ×U/2=0.18U 效率就是(0.6U-0.18U)/0.6U=70% 4.小 明 家 买 了 一 台 电 烤 箱 , 有 低 、 中 、 高 三 个 档 位 的 发 热 功 率 , 图 是 其 内 部 简 化 电 路 图 , 开 关 S 1 可 分 别 与 触 点 a、 b 接 触 , 且 R1、 R2 均 为 发 热 电 阻 . 则 当 电 烤 箱 处 于 低 档 位 时 , 开 关 S1、 S2 的 状 态 应该是( )A. 开 关 S1 置 于 触 点 b, S2 断 开 B. 开 关 S1 置 于 触 点 b, S2 闭 合 C. 开 关 S1 置 于 触 点 a, S2 闭 合 D. 开 关 S1 置 于 触 点 a, S2 断 开 答案:A二、题型突破1.电动机类型 2 2 公式 W=UIt 是普遍适用的公式,而 W=I Rt ,W=U t/R 适用在电能完全转化成热能的情 况。

如果电路中还包含 有电动机、 电解槽等用电器, 这时电能除部分转化为热能外, 还要转化为机械能、 化学能等, 这时电功只能用 W=UIt 2 2 计算,而不能用 W= I Rt ,W=U t/R 【知识点一、电动机的机械效率的物理意义】即所转化的机械能所占消耗的总电能之比,一般也用百分数表示。

电动机的效率为η =E/W 总(其中 E 是电动机消耗电能转化成的机械能,W 总是电动机消耗的电能总和) (1)电动机消耗的总电能为 W=UIt 2 (2)产生的内能为 Q=I Rt  (3)有效的机械能为 E=W—Q  2 (4)电动机的效率为η =E/W 总=UIt—I Rt/UIt 【知识点二、电动机的机械功率】 2 机械功率=总功率-发热功率(即:PE= UI—I R) (1)该电动机的总功率是:P=UI 2 (2)该电动机的发热功率是:P=I R  2 (3)电动机的机械功率是:PE=UI—I R 【思维点拨】利用电动机轴不转动,求出电动机的线圈的电阻(设电源电压为 U 总)R=U/I 例 1.一个电动机的线圈电阻是 4.4Ω ,当把它接在 220V 电压下工作 10min。

已知:通过线圈的电流是 5A,这时 电动机做功____J, 线圈产生的热量是_____J。

解析:电动机为非纯电阻电路,求电流所做的功只能用 W=UIt=220V×5A×600s=6.6×10 J;求电流产生的热量只 2 2 4 能用 Q=I Rt=(5A) ×4.4Ω ×600s=6.6×10 J。

例 2.某电动机线圈电阻为 1Ω ,接在 220V 的直流电压下,工作电流为 1A,则电动机消耗的电功率为_____W;发 热损耗的电功率为____ W;转化为机械能的功率为____W。

解析:电动机消耗的电功率为总功率 P 总=UI=220V×1A= 220W; 2 2 发热损耗的电功率 P 热=I R=(1A) ×1Ω =1W; 转化为机械能的功率为 P 机= P 总–P 热 =220W-1W = 219W 2.发 热 档 位 问 题 2 根 据 公 式 P = U /R 可 知 , 电 路 电 阻 最 大 时 , 功 率 最 小 . 电 阻 最 大 就 是 两 电 阻 串 联 .电 阻 最 小 就 是 两 电阻并联, 例 1. 小 明 家 买 了 一 台 电 烤 箱 , 发 热 功 率 有 高 、 中 、 低 三 个 档 位 . 小 明 根 据 电 烤 箱 的 工 作 情 况 , 跟 同 学 们 在 实 验 室 组 成 模 拟 电 烤 箱 的 实 验 电 路 如 图 所 示 .电 源 输 出 电 压 稳 定 为 6V ,两 个 发 热 电 阻 分 别 为 R 1 =10 Ω , R 2 =20 Ω . 单 刀 双 掷 开 关 S 2 可 分 别 与 触 点 a 、 b 接 通 . 请 你 参 与 小 明 他 们 的 研 究 , 分 析 和解答以下问题: ( 1 )两 个 开 关 分 别 处 于 什 么 状 态 时 ,模 拟 电 烤 箱 电 路 处 于“ 低 ”档 位 ? 为 什 么 ? ( 2) 模 拟 电 烤 箱 电 路 处 于 “ 中 ” 档 位 工 作 时 , 消 耗 的 电 功 率 是 多 少 ? (2)模 拟 电 烤 箱 电 路 处 于 “ 高 ” 档 位 工 作 时 , 通 电 10min , 电 流 产 生 多 少 热 量 ?5解 : ( 1) 当 开 关 S1 断 开 , S2 接 a 时 , 电 路 处 于 “ 低 ” 档 位 . 2 此 时 电 阻 R 1 和 R 2 串 联 , 接 入 电 路 的 电 阻 最 大 , 当 电 压 不 变 时 . 根 据 P = U /R 可知,此时电功率最小. 答 : 当 开 关 S1 断 开 , S2 接 a 时 , 电 路 处 于 “ 低 ” 档 位 . ( 2 )当 开 关 S 1 闭 合 , S 2 接 a 时 ,只 有 电 阻 R 2 接 入 电 路 ,电 路 处 于“ 中 ”档 位 .此 时 电 功 率 P 中 =P 2 = 2 U /R= 6 V × 6 V / 20 Ω =1.8 W . 答 : 消 耗 的 电 功 率 是 1.8W . ( 3 ) 当 开 关 S 1 闭 合 , S 2 接 b 时 , 两 个 电 阻 并 联 接 入 电 路 , 此 时 电 路 处 于 “ 高 ” 档 位 . P 高 =P 1 +P 2 = U 2 /R 1 +P 2 =6 V × 6 V / 10 Ω +1.8 W = 5.4 W . 通 电 10 分 钟 产 生 热 量 Q=W=P 高 t=5.4W × 600s=3240J . 答 : 电 流 产 生 3240J 的 热 量 . 例 2. 小 明 家 买 了 一 台 电 烤 箱 , 有 低 、 中 、 高 三 个 档 位 的 发 热 功 率 . 如 图 是 其 内 部 简 化 电 路 图 , 其 中 开 关 S 1 可 分 别 与 触 点 a 、 b 接 触 . 已 知 : R 1 =48.4 Ω , R 2 =96.8 Ω , 电 源 电 压 保 持 不 变 . 请 分 析 和 解答以下问题: ( 1) 当 开 关 S1 置 于 b 端 、 S2 断 开 时 , 电 烤 箱 处 于 什 么 档 位 ? 简 述 理 由 . ( 2) 电 烤 箱 在 中 档 位 工 作 时 , 消 耗 的 电 功 率 是 多 少 ? ( 3) 电 烤 箱 在 高 档 位 工 作 时 , 对 食 物 加 热 10min , 消 耗 的 电 能 为 多 少 ?分 析 : ( 1 ) 电 烤 箱 的 电 压 一 定 , 由 P= U /R 可 知 电 阻 越 大 , 功 率 越 小 ; ( 2) 利 用 开 关 的 闭 合 情 况 判 断 出 此 时 电 路 的 连 接 方 式 , 分 析 出 电 烤 箱 处 于 什 么 档 位 ; ( 3) 由 电 烤 箱 在 中 档 位 工 作 时 的 要 求 判 断 出 此 时 开 关 的 通 断 状 态 ; 2 由 P=UI 和 I= U /R 可 得 到 P= U /R, 由 此 计 算 出 电 烤 箱 在 中 档 位 工 作 时 的 发 热 功 率 ; 2 ( 3 ) 电 烤 箱 在 高 档 位 工 作 时 的 电 阻 最 小 , 即 两 电 阻 并 联 时 正 好 在 高 档 位 工 作 , 利 用 W= U t/R 计 算2

此时消耗的电能. 解 : ( 1) 当 开 关 S1 置 于 b 端 、 S2 断 开 时 , 由 图 可 知 两 电 阻 串 联 , 此 时 总 电 阻 最 大 为 R1 与 R2 的 和 , 2 由 发 热 功 率 公 式 P=U /R 可 知 电 阻 越 大 , 功 率 越 小 , 因 此 电 烤 箱 处 于 低 档 位 ; ( 2) 如 果 电 烤 箱 在 中 档 位 工 作 , 必 须 开 关 S1 置 于 b 端 、 S2 闭 合 , 此 时 电 路 中 只 接 入 R1; 2 2 此 时 的 发 热 功 率 为 : P=U /R=(220 V ) /48.4 Ω =1000W ; ( 3) 如 果 电 烤 箱 在 高 档 位 工 作 , 必 须 开 关 S1 置 于 a 端 、 S2 闭 合 , 此 时 R1 与 R2 并 联 ; 电 路 总 电 阻 : R 总 =48.4 Ω × 96.8 Ω /48.4 Ω +96.8 Ω ≈ 32.3 Ω ; 2 2 5 加 热 10min , 消 耗 的 电 能 为 : W=U t/R=(220 V ) /32.3 Ω × 60s × 10 ≈ 8.99071 × 10 J ; 答 : ( 1) 当 开 关 S1 置 于 b 端 、 S2 断 开 时 , 是 低 档 位 ; ( 2 ) 中 档 位 工 作 时 发 热 功 率 为 1000W ; 5 ( 3 ) 高 档 位 工 作 时 , 对 食 物 加 热 10min , 消 耗 的 电 能 为 8.99071 × 10 J . 练 习 1. 利 民 电 器 厂 设 计 了 一 种 具 有 高 、中 、低 温 三 档 的 家 用 电 火 锅 ,其 发 热 体 电 阻 丝 如 图 所 示 .A 、 B、 C 为 三 个 接 线 柱 , B 是 电 阻 丝 中 点 的 接 线 柱 . 相 信 你 一 定 能 帮 助 该 厂 完 成 以 下 工 作 . ( 1) 说 明 各 档 位 的 连 接 方 法 ( 文 字 表 述 或 画 图 连 接 均 可 ) . ( 2 ) 如 果 要 求 低 温 档 发 热 功 率 为 200W , 那 么 高 温 和 中 温 两 档 的 发 热 功 率 分 别 应 是 多 大 ?解 :( 1 ) 低 温 档 的 实 际 电 功 率 最 小 , 连 入 电 路 的 电 阻 最 大 . 将 A 、 C 直 接 接 入 电 源 . 中 温 档 : 中 温 档 的 实 际 电 功 率 比 低 温 档 的 实 际 电 功 率 大 ,中 温 档 连 入 电 路 的 电 阻 比 低 温 档 连 入 电 路 的 电 阻 小 .将 A 、 B 或 B 、 C 接 入 电 源 .高 温 档 :高 温 档 的 实 际 电 功 率 最 大 ,连 入 电 路 的 电 阻 最 小 .将 A 、 C 连 接 在 一 起 后 , A 与 B 接 入 电 源 ( 或 将 A、 C 连 接 在 一 起 后 , B 与 C 接 入 电 源 ) . 各档位的连接方法如图所示:( 说 明 : 高 温 档 将 A、 C 连 接 在 一 起 后 , 也 可 以 将 B 与 C 接 在 电 源 上 ) 2 ( 2 ) 设 A 、 C 间 的 电 阻 为 R , 已 知 该 火 锅 的 低 温 功 率 : P 低 = U /R =200W , 则 该 火 锅 的 中 温 功 率 : P 2 2 中 =2U /R =2P 低 =400W , 该 火 锅 的 高 温 功 率 : P 高 =4U /R =4P 低 =800W . 答 : 高 温 和 中 温 两 档 的 发 热 功 率 分 别 应 是 800W 和 400W . 练 习 2. 小 星 同 学 为 实 验 室 设 计 了 一 个 多 档 位 电 加 热 器 , 其 工 作 原 理 图 如 图 所 示 . 其 中 R 1 、 R 2 、 R 3 为 发 热 电 阻 ,三 个 灯 泡 为 上 述 发 热 电 阻 相 应 的 工 作 指 示 灯 ,其 所 消 耗 的 电 功 率 可 忽 略 不 计 .小 星 设 想 通 过 开 关 的 组 合 ,使 电 加 热 器 能 有 多 档 功 率 .当 只 S 1 闭 合 时 ,测 得 功 率 为 200W ;当 只 S 2 闭 合 时 , 测 得 功 率 为 100W ; 小 星 设 计 此 电 热 器 最 大 发 热 功 率 为 800W , 则 ( )A.当只 S3 断开时,功率为 500W B.此电热器一共可有六档不同的功率 C.三个发热电阻的阻值之比为 5:10:2 D.此电热器可能有一档的功率为 400W

答案:C 3.功率变化问题 例 1.如图所示的电路,电源电压为 3V 且保持不变,滑动变阻器 R1 标有“1A 10Ω ”的字样。

当滑动变阻错的滑 片 P 在最右端时闭合开关 S,通过灯泡 L 的电流为 0.5A,移动滑动变阻器的滑片 P,在电路安全工作的情况下, 下列说法正确的是 A.向左移动滑动变阻器的滑片 P 时灯泡变亮 B.滑片 P 在最右端时通过干路中的电流是 0.9A C.R1 消耗的电功率范围是 1.5W-3W D.电路消耗的总功率范围是 2.4w~4.5w答案:D 例 2.如 图 所 示 的 电 路 ,电 源 电 压 为 6V 且 保 持 不 变 ,滑 动 变 阻 器 R 1 标 有“ 1A 20 Ω ”的 字 样 .当 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 P 在 最 右 端 时 ,闭 合 开 关 S ,通 过 电 阻 R 2 的 电 流 为 0.5A ,此 时 通 过 干 路 中 的 电 流 是 A ;移 动 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 P ,在 电 路 安 全 工 作 的 情 况 下 ,R 1 消 耗 的 电 功 率 范 围 是 W.解 :( 1 )因 为 R 1 与 R 2 并 联 ,所 以 U 1 =U 2 =U=6V 通 过 R 1 的 电 流 I 1 =U 1 /R 1 =6V/20 Ω =0.3A ;通 过 干 路 中 的 电 流 I=I 1 +I 2 =0.5A+0.3A=0.8A . ( 2 ) 由 题 意 知 , 滑 动 变 阻 器 允 许 通 过 的 电 流 为 1A , 所 以 R 1 消 耗 的 最 大 电 功 率 P 1 m a x =U 1 I m a x =6V × 1A=6W ; 当 滑 片 接 入 电 路 的 电 阻 最 大 时 , 此 时 消 耗 的 功 率 最 小 , P 1 最 小 =U 1 I 1 =6V × 0.3A=1.8W ; 故 滑 动 变 阻 器 的 阻 值 范 围 是 1.8W ~ 6W . 故 答 案 为 : 0.8 ; 1.8W ~ 6W . 练 习 1. 如 图 所 示 的 电 路 , 电 源 电 压 为 3V 且 保 持 不 变 , 滑 动 变 阻 器 R 1 标 有 “ 1A 10 Ω ” 的 字 样 . 当 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 P 在 最 右 端 时 闭 合 开 关 S ,通 过 灯 泡 L 的 电 流 为 0.5A ,移 动 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 P , 在电路安全工作的情况下,下列说法正确的是. A. 向 左 移 动 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 P 时 灯 泡 变 亮 B . 滑 片 P 在 最 右 端 时 通 过 干 路 中 的 电 流 是 0.9A C . R 1 消 耗 的 电 功 率 范 围 是 1.5W-3W D . 电 路 消 耗 的 总 功 率 范 围 是 2.4W ~ 4.5W . 答案:D 练 习 2. 如 图 所 示 的 电 路 ,电 源 电 压 为 6 伏 且 保 持 不 变 .滑 动 变 阻 器 R 2 标 有“ 2A 动 变 阻 器 滑 片 P 在 最 右 端 时 , 闭 合 电 键 S , 通 过 电 阻 R 1 的 电 流 为 0.5 安 .10 Ω“ 的 字 样 .滑

求: ( 1) 电 阻 R1 的 阻 值 ; ( 2) 通 过 干 路 中 的 电 流 ; ( 3) 移 动 滑 动 变 阻 器 滑 片 P, 在 电 路 安 全 工 作 的 情 况 下 , R2 消 耗 的 电 功 率 范 围 . 解 : ( 1 ) 因 为 R 1 与 R 2 并 联 , 所 以 U 1 =U 2 =U=6V 电 阻 R1 的 阻 值 为 : R 1 =U 1 /I 1 =6V/0.5A=12 Ω ; 答 : 电 阻 R 1 的 阻 值 为 12 Ω . ( 2 ) 当 滑 片 在 最 右 端 时 , R 2 的 阻 值 最 大 , 为 10 Ω . 所 以 干 路 中 的 电 流 为 : I=I 1 +U/R 2 =0.5A+6V/10 Ω =1.1A 答 : 通 过 干 路 中 的 电 流 为 1.1A . ( 3 ) 由 题 意 知 , 滑 动 变 阻 器 允 许 通 过 的 电 流 为 2A . 所 以 滑 动 变 阻 器 允 许 的 最 小 阻 值 为 : R 最 小 =U/I 最 大 =6V/2A=3 Ω 当 滑 片 在 最 右 端 时 , 电 阻 值 最 大 , 此 时 2 2 消 耗 的 功 率 最 小 . P 最 小 =U /R 最 大 = ( 6V ) /10 Ω =3.6W 当 滑 动 变 阻 器 的 阻 值 为 3 Ω 时 , 其 功 率 最 大 . P 2 2 最 大 = U /R 最 小 = ( 6V ) /3 Ω =12W 答 : 滑 动 变 阻 器 的 阻 值 范 围 是 3.6W ~ 12W 4.图像类题目 1. 下 列 四 个 图 象 中 ,最 能 正 确 地 表 示 家 庭 常 用 的 白 炽 灯 泡 在 不 同 电 压 下 消 耗 的 电 功 率 P 与 电 压 平 方 U 之间的函数关系是(2)A 答案:CBCD2. 如 图 1 所 示 的 电 路 中 , 电 源 两 端 的 电 压 10V 恒 定 不 变 , 已 知 定 值 电 阻 R 1 消 耗 的 电 功 率 P 1 随 其 两 端 的 电 压 U 1 变 化 的 图 象 如 图 2 所 示 . 请 根 据 图 象 判 断 : 当 电 阻 R 1 消 耗 的 电 功 率 P 1 为 4W 时 , R 2 两 端 的 电 压 U2为 为 V, 在 滑 片 P 移 动 的 过 程 中 , R2消 耗 的 电 功 率 P2与 它 两 端 的 电 压 U2关 系 式答案:8 , P 2 = U 2 (10 V −U 2 ) 3. 如 图 所 示 , 直 线 A 为 电 源 的 U-I 图 象 , 直 线 B 为 电 阻 R 的 U-I 图 象 , 用 该 电 源 与 电 阻 R 组 成 闭

合电路时,则该电源电动势为 为 WV, 电 源 内 阻 为Ω ,电阻 R 上消耗的电功率答 案 : 9 ( 或 8.8 ~ 9.2 ) ; 1.5 ( 1.47 ~ 1.53 ) ; 12 ( 11.9 ~ 12.1 ) 如 图 所 示 ,直 线 A 为 电 源 的 U-I 图 象 ,直 线 B 为 电 阻 R 的 U-I 图 象 ,用 该 电 源 与 电 阻 R 组 成 闭 合 电 路时,下列说法中正确的是( A. 电 阻 R 的 阻 值 为 3Ω B . 电 源 的 内 阻 为 1.5 Ω C . 电 源 两 端 的 电 压 为 6V D . 电 源 消 耗 的 总 功 率 为 24W )答案:ABC三、专题过关1.电动机类型 1.电动机是一种使用广泛的动力机械,从能量转化的角度看.它主要是把电能转化为机械能,还有一部分能量 在线圈中以热量的形式散失掉。

现有一台电动机,当电动机两端加 220V 电压时,通过电动机线圈的电流为 50A。

问: (1)每分钟该电动机消耗的电能是多少? 2 (2)已知电流通过导体时产生的热量 Q= I R t(其中 I、R 和 t 分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电 时间) ,若该电动机线圈的电阻是 0.4Ω ,则线圈每分钟产生的热量是多少?(3)这台电动机每分钟所做的机械功 是多少? 5 解析: (1)消耗的电能 W 总=UIt=220V×50A×60s=6.6×10 J 2 2 4 (3)产生的热量 Q 热= I R t=(50A) ×0.4Ω ×60s=6×10 J 5 (3)所做的机械功 W 机=W 总-Q 热=6.6×105J-6×104J=6×10 J 2. 小 华 准 备 参 加 玩 具 赛 车 比 赛 ,他 运 用 如 图 所 示 的 电 路 来 挑 选 一 只 能 量 转 换 效 率 较 高 的 电 动 机 ,设 电 池 的 电 压 为 6V 恒 定 不 变 ,他 先 用 手 捏 住 电 动 机 的 转 轴 ,使 其 不 转 动 ,闭 合 开 关 后 读 出 电 流 表 的 读 数 为 2A ,则 电 动 机 线 圈 电 阻 为 ,电 动 机 的 功 率 为 ;然 后 放 手 ,当 电 动 机 正 常 转 动 时 , ,将电能转化又 读 出 电 流 表 的 读 数 为 0 6A , 则 该 玩 具 电 动 机 正 常 转 动 时 1min 产 生 的 热 量 为 为机械能的效率为 .

答 案 : 3 Ω , 12W , 64.8J , 70% . 3. 你 肯 定 见 过 ,风 扇 通 电 后 的 转 速 是 由 慢 逐 渐 变 快 的 ,那 么 你 猜 在 这 个 过 程 中 ,通 过 风 扇 内 电 动 机 的 电 流 会 不 会 变 化 呢 ? 如 果 转 动 中 的 风 扇 因 为 受 到 阻 碍 而 停 止 ,通 过 风 扇 内 电 动 机 的 电 流 又 会 如 何 变 化 呢 ? 会 带 来 什 么 后 果 呢 ? 如 图 1, 把 一 个 玩 具 电 动 机 、 一 个 小 灯 泡 和 电 池 串 联 起 来 , 接 通 电 路 后,电动机便开始由慢到快转动起来,这时我们会发现刚通电时,电动机转速还较慢,灯泡最亮, 而 随 着 电 动 机 转 速 变 快 ,灯 泡 则 逐 渐 变 暗 了 .且 当 电 动 机 转 得 最 快 时 ,灯 泡 也 最 暗 ,怎 么 样 ,你 一 定觉得很新奇有趣吧?那么现在让我们一起来动动脑筋,请你根据上述现象分析回答下列问题: ( 1 )在 图 1 所 示 的 电 路 中 ,如 果 用 手 指 捏 住 玩 具 电 动 机 的 转 轴 使 其 转 动 变 慢 最 后 完 全 停 下 来 ,灯 泡 的亮度将 ,通过电动机的电流将 . (填“变大” 、 “变小”或“不变” )( 2 )家 用 电 风 扇 的 主 要 部 分 就 是 电 动 机 ,如 果 转 动 中 的 电 风 扇 受 到 外 物 阻 碍 , (如有衣服被吸到扇 叶上)而无法转动,可能会导致火灾的发生,请你简要分析其中的原因. ( 3 )小 李 有 一 辆 玩 具 电 动 汽 车 ,由 于 故 障 无 法 行 驶 ,于 是 小 李 将 玩 具 中 的 电 机 拆 下 后 接 入 如 图 2 所 示 的 电 路 中 .电 源 的 电 压 不 变 ,闭 合 开 关 后 发 现 电 动 机 的 转 轴 不 转 动 ,此 时 电 流 表 的 示 数 为 2A ;然 后 小 李 断 开 开 关 维 修 电 动 机 ,当 电 动 机 正 常 转 动 时 又 读 出 电 流 表 的 读 数 为 0.2A .则 该 玩 具 电 动 机 正 常转动时将电能转化为机械能的效率为答案: ( 1) 变 亮 ; 变 大 ;( 2) 如 果 转 动 中 的 电 风 扇 受 到 外 物 阻 碍 , 而 无 法 转 动 风 扇 , 停 转 后 ,2由 于 电 动 机 接 入 电 路 的 是 线 圈 , 线 圈 的 电 阻 不 变 , 所 以 电 流 会 增 大 , 根 据 焦 耳 定 律 Q=I Rt 知 , 相 同时间内产生的电热会大幅度增加,进而引发火灾; ( 3 ) 90% . 2.发 热 档 位 问 题 1. 某 电 器 厂 欲 设 计 一 种 低 、 中 、 高 温 三 档 的 家 用 电 饭 锅 , 要 求 高 温 档 的 发 热 功 率 为 1000W ; 其 发 热 体 电 热 丝 如 下 图 虚 线 框 内 所 示 ,A、B、C 为 电 热 丝 的 三 个 接 线 柱 ,B 连 接 电 热 丝 的 中 点 . (电源电压 保持不变) .如果你是设计人员,那么:

( 1) 请 在 下 图 中 按 要 求 分 别 画 出 各 档 位 工 作 时 的 连 接 方 式 ; ( 2) 分 别 计 算 出 中 、 低 两 档 的 发 热 功 率 . 解 : ( 1) 低 温 档 的 实 际 电 功 率 最 小 , 连 入 电 路 的 电 阻 最 大 , 将 A、 C 直 接 接 入 电 源 ; 中 温 档 :中 温 档 的 实 际 电 功 率 比 低 温 档 的 实 际 电 功 率 大 ,中 温 档 连 入 电 路 的 电 阻 比 低 温 档 连 入 电 路 的 电 阻 小 ,将 A 、B 或 B 、C 接 入 电 源 ;高 温 档 :高 温 档 的 实 际 电 功 率 最 大 ,连 入 电 路 的 电 阻 最 小 .将 A 、 C 连 接 在 一 起 后 , A 与 B 接 入 电 源( 或 将 A 、 C 连 接 在 一 起 后 , B 与 C 接 入 电 源 );连 接 方 法 如 图所示: 2 ( 2 ) 设 AC 间 或 BC 间 的 电 阻 为 R , 电 饭 锅 处 于 高 温 档 时 , 电 路 中 的 电 阻 为 R/2 由 P= U /R 可 得 , 2 2 2 P 高 = 2U /R=1000W , 即 U /R =500W , 电 饭 锅 处 于 中 温 档 时 , P 中 = U /R =500W , 电 饭 锅 处 于 低 温 档 时 , 2 P 低 =1/2 × U /R=1/2 × 500W=250W . 答 : ( 1 ) 各 档 位 工 作 时 的 连 接 方 式 如 上 图 所 示 ; ( 2 ) 中 、 低 两 档 的 发 热 功 率 分 别 为 500W 、 250W . 2. 小 星 同 学 为 实 验 室 设 计 了 一 个 多 挡 位 电 加 热 器 , 其 工 作 原 理 图 如 图 所 示 . 其 中 R 1 、 R 2 、 R 3 为 发 热 电 阻 .三 个 灯 泡 为 上 述 发 热 电 阻 相 应 的 工 作 指 示 灯 ,其 所 消 耗 的 电 功 率 可 忽 略 不 计 .小 星 设 想 通 过 开 关 的 组 合 ,使 电 加 热 器 能 有 200W 、 300W 、„ 、 900W 共 七 挡 功 率 .他 设 计 了 其 中 二 个 档 位 的 表 格 : 表 中 的 “ √ ” 表 示 对 应 的 开 关 闭 合 , 相 应 的 指 示 灯 亮 :“ ×” 表 示 对 应 的 开 关 断 开 , 相 应 的 指 示 灯 熄灭;功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值.档位开关状态功率S1S2S31√××200W2×√×300W( 1 ) 按 照 他 的 设 想 ,帮 他 计 算 电 加 热 器 在 第 1 档 位 正 常 工 作 时 的 电 流 ,在 第 2 档 位 正 常 工 作 5 小 时可以产生的热量.

( 2 ) 当 功 率 为 900W 时 , 开 关 S 1 、 S 2 、 S 3 的 状 态 分 别 是 什 么 ? R 3 的 阻 值 是 多 少 ? ( 3) 另 外 四 个 功 率 档 位 的 功 率 值 分 别 是 多 少 ? ( 该 问 无 需 写 计 算 过 程 ) 解 : ( 1 ) 第 1 档 位 正 常 工 作 时 的 电 流 为 I 1 = P 1 / U=200W/220V ≈ 0.91A ; 第 2 档 位 正 常 工 作 5 小 时 6 产 生 的 热 量 为 Q=W=P 2 t=300W × 5 × 3600s=5.4 × 10 J . ( 2 )∵ 总 功 率 等 于 各 用 电 器 功 率 之 和 ,∴ 电 加 热 器 的 最 大 功 率 P 7 =900W 时 ,开 关 S 1 、 S 2 、 S 3 都 应 闭 2 2 合 ; R 3 的 功 率 为 P 3 =P 7 -P 1 -P 2 =900W-200W-300W=400W , R 3 的 阻 值 为 R 3 =U /P 3 = ( 220V ) /400W=121 Ω . ( 3 ) 由 题 意 可 知 : P 3 =400W , P 4 =P 1 +P 2 =200W+300W=500W , P 5 =P 1 +P 3 =200W+400W=600W , P 6 =P 2 +P 3 =300W+400W=700W . 答 :( 1 )电 加 热 器 在 第 1 档 位 正 常 工 作 时 的 电 流 约 为 0.91A ,在 第 2 档 位 正 常 工 作 5 小 时 产 生 的 热 6 量 为 5.4 × 10 J . ( 2 ) 当 功 率 为 900W 时 , 开 关 S 1 、 S 2 、 S 3 都 闭 合 ; R 3 的 阻 值 为 121 Ω . ( 3 ) 另 外 四 个 功 率 档 位 的 功 率 值 分 别 为 400W 、 500W 、 600W 、 700W . 3.在学习了电学知识后,同学们尝试“设计电路和编制习题” ,老师提供了以下器材:电源、两个“12V 18W”的 电阻和若干开关、足量导线。

⑴李军第一个完成设计,他设计的电路如图所示.他编制的 试题是: “在如图所示的电路中,闭合开关 S1,通电 5min 产 生多少热量?” 请写出计算过程。

⑵王华思考一会儿,设计了能提供两种功率工作的电路。

编制的试题是: “在李军设 计的电路基础上再连一个开关,使电路能以两种功率工作,其大、小功率之比是 ___。

” ⑶张明经过认真思考后,再使用了第三个开关,设计了 能提供三种功率工作的电路。

请你在图中的方框内,画 出张明所设计的最终电路图。

答案: (1)电阻的阻值:R=U /P= (12V) /18W=8Ω 通过电阻的电流:I=U/R 串=U/2R=12W(2×8Ω )=0.75A 2 3 电路通电 5min 产生的热量:Q=IR 串 t=(0.75A) ×2×8Ω ×60×5s=2.7×10 J (2)2∶1 (3)见下右图223.功率变化问题 1. 如 图 所 示 的 电 路 , 电 源 电 压 为 6 伏 且 保 持 不 变 . 滑 动 变 阻 器 R 2 标 有 “ 2A,20 Ω ” 的 字 样 . 滑 动 变 阻 器 滑 片 P 在 最 右 端 时 , 闭 合 电 键 S , 电 流 表 示 数 为 0.2 安 .

求:①滑动变阻器两端的电压; ② 电 阻 R1 的 阻 值 ; ③ 在 电 路 安 全 工 作 的 情 况 下 , 选 择 合 适 的 量 程 , 移 动 滑 动 变 阻 器 滑 片 P, R1 消 耗 的 最 大 电 功 率 . 解:①由题意知,滑动变阻器接入电路的阻值为滑动变阻器的最大阻值, 滑 动 变 阻 器 两 端 的 电 压 U 2 =IR 2 =0.2A × 20 Ω =4V , 答 : 滑 动 变 阻 器 两 端 的 电 压 是 4V . ② 由 串 联 电 路 的 特 点 知 , 电 阻 R 1 两 端 的 电 压 U 1 =U-U 2 =6V-4V=2V , 电 阻 电 阻 R 1 的 电 阻 R 1 =U 1 /I 1 =2V/0.2A=10 Ω , 答 : 电 阻 R 1 的 阻 值 是 10 Ω . ③ 当 滑 动 变 阻 器 滑 片 P 在 最 左 端 即 滑 动 变 阻 器 接 入 电 路 的 阻 值 为 零 时 , 电 阻 R1 消 耗 的 功 率 最 大 , 2 2 R 1 消 耗 的 最 大 电 功 率 P=U /R 1 ( 6V ) /10 Ω ==3.6W , 答 : R 1 消 耗 的 最 大 电 功 率 是 3.6W . 2. 如 图 所 示 的 电 路 ,电 源 电 压 为 6 伏 且 保 持 不 变 .滑 动 变 阻 器 R 2 标 有“ 1.5A 20 Ω ”的 字 样 .滑 动 变 阻 器 滑 片 P 在 最 左 端 时 , 闭 合 电 键 S , 通 过 电 阻 R 1 的 电 流 为 0.4 安 .求 : ① 电 阻 R1 的 阻 值 . ②通过干路中的电流. ③ 移 动 滑 动 变 阻 器 滑 片 P, 在 电 路 安 全 工 作 的 情 况 下 , 电 路 消 耗 的 总 电 功 率 范 围 . 答 : ① 电 阻 R 1 的 阻 值 为 15 Ω ; ② 通 过 干 路 中 的 电 流 为 0.7A ; ③ 移 动 滑 动 变 阻 器 滑 片 P , 在 电 路 安 全 工 作 的 情 况 下 , 电 路 消 耗 的 总 电 功 率 范 围 为 4.2W ~ 11.4W . 3. 如 图 所 示 的 电 路 中 , 电 源 电 压 保 持 18V 不 变 , 定 值 电 阻 R 1 =6 Ω , 滑 动 变 阻 器 R2 上 标 有 “ 50 Ω 2A ” 字 样 . 闭 合 开 关 S , 移 动 滑 动 变 阻 器 滑 片 P 到 某 位 置 时 , 电 压 表 V 1 示 数 为 6V ,求: ( 1) 通 过 电 阻 R1 的 电 流 ; ( 2) 电 阻 R1 消 耗 的 功 率 ; ( 3) 在 电 路 能 安 全 工 作 的 情 况 下 , 滑 动 变 阻 器 R2 可 调 节 的 阻 值 范 围 . ( 电 压 表 V1 和 V2 的 量 程 均 为 0 ~ 15V ) 答: ( 1 )通 过 电 阻 R 1 的 电 流 为 1A ; ( 2 )电 阻 R 1 消 耗 的 功 率 为 6W ; ( 3 )在 电 路 能 正 常 工 作 的 情 况 下 , 滑 动 变 阻 器 R 2 连 入 电 路 的 阻 值 范 围 为 3 Ω ~ 30 Ω . 4. 如 图 所 示 的 电 路 中 ,电 源 电 压 保 持 不 变 ,滑 动 变 阻 器 R 2 上 标 有“ 50 Ω 2A ”字 样 .闭 合 电 键 S , 移 动 滑 片 P 到 某 位 置 时 , 电 压 表 V 的 示 数 为 6 伏 , 电 压 表 V1 的 示 数 如 图 所 示 , 电 流 表 A 的 示 数 为 0.2 安 .

求: ( 1) 电 阻 R1 的 阻 值 . ( 2 ) 通 电 10 秒 , 电 流 通 过 电 阻 R 1 所 做 的 功 W 1 . ( 3) 移 动 滑 动 变 阻 器 滑 片 P, 在 电 路 安 全 工 作 的 情 况 下 , R1 消 耗 的 电 功 率 范 围 . 答: ( 1 ) 电 阻 R 1 的 阻 值 是 10 Ω . ( 2 ) 通 电 10 秒 , 电 流 通 过 电 阻 R 1 所 做 的 功 是 4J . ( 3) R1 消 耗 的 电 功 率 范 围 是 0.1W ~ 0.9W .四、课后作业1. 小 红 家 买 了 一 台 电 热 器 , 有 高 、 低 两 个 档 位 的 发 热 功 率 , 如 图 是 其 电 路 示 意 图 .( 1 )如 果 R 1 =R 2 =60.5 Ω ,则 电 热 器 在 旋 钮 开 关 接 静 触 点“ 1 ”时 处 于 ( 选 填“ 高 ”或“ 低 ”) 档位,电功率为 W , 接 静 触 点 “ 2 ” 时 通 电 1min 产 生 的 热 量 是 J. ( 2 )小 明 想 在 电 路 中 加 一 个“ 倾 倒 开 关 ”,使 电 热 器 被 碰 倒 时 能 自 动 断 开 电 路 ,以 免 引 起 火 灾 .该 开 关 最 好 应 安 装 在 示 意 图 中 A、 B、 C、 D、 E 中 的 点处. 故答案为: ( 1 ) 低 ; 400 ; 48000 ; ( 2) C. 2. 在 如 图 所 示 的 电 路 中 ,电 源 电 压 保 持 不 变 . 电 路 中 滑 动 变 阻 器 上 标 有“ 20 Ω 2A ”字 样 , 电 流 表 的 量 程 为 0 ~ 0.6A ,电 压 表 的 量 程 为 0 ~ 3V ,电 阻 R 1 的 阻 值 为 4 Ω .当 滑 片 在 滑 动 变 阻 器 的 最 右 端 a 点 时 , 闭 合 电 键 , 电 压 表 的 示 数 为 1.5V ,求: ( 1) 通 过 电 阻 R1 的 电 流 . ( 2) 电 源 电 压 . ( 3) 为 了 保 证 电 路 能 正 常 工 作 及 各 电 表 不 致 损 坏 , 滑 动 变 阻 器 的 取 值 范 围 . 答: ( 1 )通 过 电 阻 R 1 的 电 为 0.375A . ( 2 )电 源 电 压 为 9V . ( 3 )滑 动 变 阻 器 的 取 值 范 围 应 为 11 ~ 20 欧 . 3. 如 图 所 示 的 电 路 中 ,电 源 电 压 保 持 不 变 ,闭 合 开 关 S 后 ,滑 动 变 阻 器 的 滑 片 P 由 B 端 移 动 到 A 端 时 , 测 得 电 阻 R1 两 端 的 电 压 与 通 过 电 阻 R1 的 电 流 的 变 化 关 系 如 图 所 示 , 则 变 阻 器 的 最 大 阻 值 是 , 电 压 表 V2 对 应 示 数 的 变 化 范 围 .

解: ( 1 )由 图 可 知 ,当 滑 片 P 在 A 端 ,时 电 源 电 压 加 在 R 1 上 ,∴ U=12V ;当 滑 片 P 在 A 端 时 :R 1 =U1/I1 = 12U/1.5A=8 Ω ; 当 P 在 B 端时: R 总 = U1/I2=12U/0.5A =24 Ω , 滑动变阻器的最大阻值: R 2 =R 总 -R l =24 Ω -8 Ω =16 Ω ; ( 2 ) 当 P 在 A 端 时 : 电 压 表 V 2 的 示 数 为 OV , 由 右 图 可 知 , 当 P 在 B 端 时 : U 1 ′ =4V , ∴ U 2 ′ =U-U 1 ′ =12V-4V=8V , ∴ 电 压 表 V 2 示 数 的 变 化 范 围 为 : 0 ~ 8V . 4. 如 图 所 示 ,电 源 电 压 为 6V 且 保 持 不 变 ,小 灯 泡 L 的 规 格 为 ” 3V 3W ” ,滑 动 变 阻 器 的 最 大 阻 值 为 12 Ω , 电 流 表 的 量 程 为 0 ~ 3A .( 1 ) 当 开 关 S 1 、 S 2 都 断 开 时 , 小 灯 泡 L 恰 能 正 常 发 光 , R 1 的 阻 值 为 多 大 ? 在 10s 内 电 流 通 过 R1 所 产 生 的 热 量 是 多 少 ? ( 2) 当 开 关 S1、 S2 均 闭 合 时 , 要 使 电 流 表 安 全 使 用 , 变 阻 器 接 入 电 路 的 阻 值 不 得 小 于 多 少 ? R2 的 电功率的变化范围是多少? 答: ( 1 ) 当 开 关 S 1 、 S 2 都 断 开 时 , 小 灯 泡 L 恰 能 正 常 发 光 , R 1 的 阻 值 为 3 Ω . 在 10s 内 电 流 通 过 R 1 所 产 生 的 热 量 是 30J . ( 2 )当 开 关 S 1 、 S 2 均 闭 合 时 ,要 使 电 流 表 安 全 使 用 ,变 阻 器 接 入 电 路 的 阻 值 不 得 小 于 6 Ω . R 2 的 电 功 率 的 变 化 范 围 是 3W-6W . 5. 在 如 图 所 示 电 路 中 , 电 源 电 压 保 持 6V 不 变 , 定 值 电 阻 R 1 为 10 Ω , 滑 动 变 阻 器 R 2 的 最 大 阻 值 为 50 Ω , 电 流 表 量 程 “ 0-0.6A ” , 电 压 表 量 程 “ 0-3V ” , 开 关 S 闭 合 后 , 将 滑 动 变 阻 器 R 2 的 滑 片 P 自 b 端向左移动过程中,保证电表安全.电路总功率与电流的关系图象是( ).C.A B C D P 最 大 =6V×0.3A=1.8W. 故 选 D . 6. 小 华 组 装 了 一 台 直 流 电 动 机 模 型 , 她 将 电 动 机 模 型 接 入 如 图 ( a ) 所 示 的 电 路 中 , 已 知 电 源 电 压 U=3V , 并 保 持 不 变 , 接 通 电 路 后 , 电 动 机 没 转 动 时 , 电 流 表 读 2A ; 电 动 机 正 常 转 动 , 电 流 表 读 数 I=0.8A , 已 知 电 动 机 正 常 工 作 时 的 能 量 转 化 关 系 如 图 ( b ) 所 示 , 摩 擦 不 计 , 求 :

( 1 ) 电 动 机 正 常 转 动 1min 消 耗 的 电 能 W 和 线 圈 产 生 的 热 量 Q . ( 2) 电 动 机 输 出 的 机 械 功 率 P. ( 3) 电 动 机 能 量 转 换 效 率 η .答: ( 1 )电 机 正 常 运 转 时 消 耗 的 电 能 为 144J ,线 圈 产 生 的 热 量 Q 为 57.6J . ( 2 )电 动 机 输 出 的 机 械 功 率 P 为 1.44W . ( 3 ) 电 动 机 能 量 转 换 效 率 η 为 60% .五、专题总结