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电电与与热热模块一电功率测量实验漫画释义知识互联网1291．原理：PUI2．器材的选择：电源、开关、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器各一个，导线若干．3．实验电路图（如上）注意事项：（1）观察电流表、电压表、滑动变阻器的量程和允许通过的最大电流，选择量程时电压表的量程要大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡的额定电流．变阻器的电阻应与小灯泡的电阻相当为好，允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流．（2）断开开关，调节滑变到最大阻值处，使电路中的电阻最大．（3）闭合开关，调节滑变，使小灯泡两端电压为其额定电压．（4）此实验只做一次，不用求平均值．【例1】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”）．知识导航夯实基础（3）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．【答案】（1）图略（电压表选0～15V量程）（2）B（3）1.9【例2】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．【答案】（1）图略（2）断开，B（3）0.75【例3】小明同学利用电压表和电流表测量小灯泡的电阻值（已知小灯泡的额定电压为2.5V），实验电路图如图左所示．（1）按左图所示的电路图，将右图中的电压表正确连入电路（用笔画线代替导线）（2）开关闭合前，滑片P应移到（填“a”或“b”）端；实验中，当滑片P移到某一位置时，电流表A和电压表V示数如图所示，则此时小灯泡的阻值为Ω．能力提升131（3）小明在实验时，小灯泡突然熄灭，检查发现A的示数为零，V的示数接近电源电压，请你帮小明分析电路的故障可能是：．（4）若小明同学想用已连好的电路测量小灯泡的额定电功率，请你帮他把主要的实验步骤补充完整：①移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为V时，读出电流表的示数；②用原理计算出小灯泡的额定电功率．【答案】（1）如图（2）)b；9（3）小灯泡处断路（4）2.5；P=UI【例4】某班同学到实验室做“测定小灯泡功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A0～3A）、电压表（0～3V0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R1（5Ω0.5A）、R2（50Ω0.5A）、R3（500Ω1A）．同学们设计的电路如图甲所示：（1）最合适的滑动变阻器应选用_____（选填R1、R2、R3）（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是_______．（3）经检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电流表和电压表的示数如图丙所示，则此时通过小灯泡的电流是____A，灯泡两端的电压是_____V，此时小灯泡的电阻是_______Ω（电阻计算的结果保留二位小数），灯泡的实际功率是______W．（4）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，同学们画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丁），根据图象提供的信息，算出小灯泡的额定功率为______W，小灯泡灯丝电阻随电压增大而______（选填“增大”“减小”或“不变”）【答案】（1）R2；（2）把指针调至零刻线（调零）；（3）0.22；1.8；8.18；0.396；（4）0.625；增大．1、实验装置：在两个相同的烧瓶中装满煤油，初温相同。瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量．（注意控制变量）三种情况：（1）第1次实验：两个电阻串联，它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，并观察两瓶煤油上升高度．比较A、B两瓶，什么相同？(I、t相同)，什么不同？(R不同，R甲＞R乙；玻璃管中煤油上升的高度不同，h甲＞h乙)．说明：在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多．（2）第2次实验：在两玻璃管中的液柱降回来后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度．说明：在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产热量与电流的平方成正比．（3）第3次实验：模块二焦耳定律实验知识导航133若通电时间越长，瓶中煤油上升得将会怎样？时间越长，瓶中煤油上升越高．说明：在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多．2、英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比．跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律．焦耳定律可以用公式表示：Q=I2Rt练习：一根50Ω的电阻丝接在12V的电压上，在5min内共产生多少热量.解：I=U/R=12V/50Ω=0.24A，Q＝I2Rt＝(0.24A)2×50Ω×300s＝864J.【例5】如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（）A．U甲=U乙，Q甲=Q乙B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙C．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙【答案】C【例6】如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验，烧瓶内用煤油而不用水，你认为主要的原因是（）夯实基础A．因为煤油的热值大B．因为煤油的比热容小C．因为煤油的密度小D．因为煤油具有可燃性【答案】B【例7】某同学探究“通电导体产生的热量与电阻的关系”而设计如图的实验．A、B两个相同的烧瓶里装有相同的煤油．（1）将铜丝A和镍铬合金丝B串联，其目的是_______________________．（2）这位同学通过实验得出：电阻越大，导体消耗的电功率则越大．另一位同学指出他的结论不严密，请你将这位同学的实验结论补充完整：_________________________．（3）已知RB＞RA，通电一段时间后，烧瓶________中的温度上升较高．（4）若保持电源电压不变，利用该实验装置还可以探究通电导体产生的热量与______的关系（写出一种）．【答案】（1）保证电流相等（2）通过导体的电流相同时（3）B（4）通电时间【例8】现用如图所示的器材来探究通电导体产生的热量与电阻的关系：（1）将A、B两烧瓶的锰铜合金丝和镍铬合金丝串联接入电路，其目的是控制_____________相等．能力提升135（2）随着时间增加，两瓶中煤油温度都逐渐上升，说明通电导体产生的热量与_____________有关．（3）已知镍铬合金丝比锰铜合金丝的电阻大，通电一段时间后，_____________烧瓶中的煤油温度上升快(填A或B)．由此，小明得出_____________结论：通电时间一定，电阻越大，导体产生的热量越多．（4）另一个同学指出小明的结论不严密，请你将小明的结论补充完整：___________．【答案】（1）电流（2）通电时间（3）B（4）电流和通电时间一定，电阻越大，电流产生的热量越多【例9】小明用如图所示的装置，探究电流产生的热量与哪些因素有关．他分别将电阻丝（R1＞R2）密封在完全相同的4个烧瓶中，并将烧瓶中气体通过短玻璃管与气球相连（设他们所用的各种同类器材性能相同）．同时闭合开关后，电流通过瓶中的电阻丝均有热量产生，在a、b、c、d四个气球中，鼓起来最快的是（）A．a球B．b球C．c球D．d球【答案】C1．焦耳定律电流通过导体要产生热，电流通过导体时产生的热量与导体中的电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比．电热的产生实际上是将电能转化为内能．2．电热的计算式（1）2QIRt此式是计算电热的一般公式，适用于所有电路（2）2UtQR，QUIt只适用于纯电阻电路．3．QW成立的条件：模块三电热和焦耳定律知识导航电流通过导体时，如果电能全部转化为热能，而没有同时转化为其他形式的能量，即电流所做的功全部用来产生热，则电流产生的热量Q就等于电流所做的功W．注意：（1）纯电阻电路与非纯电阻电路的区别：纯电阻电路指的是电能全部转化为内能的电路，例如电路中只有电阻或小灯泡的电路，而非纯电阻电路指的是电能不仅转化为内能，还转化为了其他形式的能量的电路，例如电路中有电动机的电路．（2）电热与电功的区别：电功指的是电能转化为其他形式的能量，包括转化为内能，而电热只表示转化为内能的那部分电能，所以一般情况下电功大于电热．若电路为纯电阻电路，那么电流只转化为内能，那么电功就等于电热4．电热的应用与防止（1）电热器是利用电流的热效应制成的加热设备．电热器的主要组成部分是发热体．发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的．常见的电热器有电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等．（2）电热的危害要加以防止，导体的电流过大，导体的温度升高，如果超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至烧坏，引起火灾，所以需要加快散热．【例10】将一台“220V100W”的电风扇，一个“220V100W”的充电器，一把“220V100W”的电烙铁，分别接到达220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（）A．电烙铁B．充电器C．电风扇D．一样多【答案】A【例11】关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（）A．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多B．根据Q=U2t/R可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少C．根据Q=UIt可知，相同时间内产生的热量与电阻无关D．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多【答案】D【例12】将阻值为40Ω的电阻丝接在电源两端，通电10min，电流产生的热量是1.5×103J，若将阻值为10Ω的电阻丝接入同一电源的两端，通电10min，电流产生的热量是（）A．1.5×103JB．3.75×103JC．7.5×103JD．6.0×103J【答案】D【例13】李同学自制了一个简易“电热驱蚊器”，它的发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻，将这个电热驱蚊器接在电源的两端，当电源两端电压为220V时，100s内产生的热量为_____________J．【答案】484夯实基础137【例14】小明买回如图所示的干鞋器，其电阻为2200Ω，正常工作电流为0.1A，把它放入鞋内，通电后就可以起到干燥杀菌除臭的作用，这是利用电流的____________效应工作的，它正常工作100s产生_____________J的热量．【答案】热2200【例15】一只灯泡接在4V电路中，通过它的电流为0.4A，通电l0s，则下列说法中不正确的是（）A．灯泡此时的电阻为10ΩB．灯泡此时的电功率为1.6WC．电流对灯泡做的功为16JD．灯丝放出的热量为40J【答案】D【例16】一段导体两端的电压是24V时，通过的电流是0.5A，则导体的电阻是Ω，这段导体消耗的电功率是W，通过10S产生的热量是J．【答案】4812120【例17】图是某家用电热器内部电路结构示意图，其中R1、R2为加热电阻丝（R1R2）．电阻丝有四种连接方式可使电热器提供不同的发热功率，其中发热功率最大的连接方式是（）【答案】D【例18】用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来接在原来的电