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第21课时电功率、焦耳定律相关实验考点梳理夯实基础实验突破素养提升考点一伏安法测量小灯泡的电功率原理P=UI实物图与电路图考点梳理夯实基础实验突破素养提升(续表)电路连接开关:连接电路时,开关要断开。滑动变阻器:滑动变阻器“一上一下”接入电路,且开关闭合前,滑片要移到阻值最大处。电表:①电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联;②电流从正接线柱流入,负接线柱流出;③电压表的量程由小灯泡的额定电压决定,电流表的量程由小灯泡的额定电流决定滑动变阻器的作用改变灯泡两端的电压和保护电路。连接电路无误后,移动滑片的位置,同时眼睛观察电压表的示数,当电压表的示数达到额定电压时,停止移动滑片,并记下电流表的示数,利用公式即可求出灯泡的额定功率考点梳理夯实基础实验突破素养提升(续表)电路故障分析电表示数异常的原因:①电流表无示数:与电流表串联的电路断路(或电流表被短路或断路);②电流表指针满偏:电流表所选量程太小或与之串联的电路发生短路;③电压表无示数:小灯泡发生短路(或电压表短路或断路,或与电压表并联的电路以外部分断路);④电压表示数接近电源电压:小灯泡发生断路,或滑动变阻器短路。小灯泡不亮的原因:①电路完好,灯不亮:滑动变阻器连入电路的阻值太大,移动滑片观察小灯泡是否发光;②电路故障,灯不亮:小灯泡断路或短路,根据电表示数判断。移动滑片,电表示数不变的原因:滑动变阻器同时接两个上接线柱或同时接两个下接线柱考点梳理夯实基础实验突破素养提升(续表)多次测量的目的测出小灯泡在不同电压下的实际功率并比较、探究电功率与电压的关系及小灯泡亮度变化规律(小灯泡实际电压不同,小灯泡的实际功率理应不同,求平均值没有意义)设计表格物理量实验次数电压U/V电流I/A电动率P/W灯泡发光情况123考点梳理夯实基础实验突破素养提升(续表)图像分析小灯泡的U-I图像是曲线,原因是灯丝电阻随温度的升高而增大实验结论不同电压下,小灯泡的功率不同,实际电压越大,小灯泡的功率越大;小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮实验评估小灯泡额定电压为3.8V时,电压表读数不准确;若电源电压为6V,可将电压表改接在滑动变阻器两端,来减小实验误差考点梳理夯实基础实验突破素养提升考点二探究影响电流热效应的因素1.实验装置如图21-1所示。图21-1考点梳理夯实基础实验突破素养提升2.被加热的物质选用空气或煤油的原因:空气受热膨胀明显,煤油比热容小,都能使实验现象明显。3.选择被加热物质时需要保证物质的种类相同、质量相同、初温相同。4.转换法的应用:通过U形管中液面高度的变化或温度计示数的变化反映电流通过导体产生热量的多少。5.控制变量法的应用:①探究电热与电流的关系时,控制电热丝的电阻值与通电时间相同,改变通过两电热丝的电流大小;②探究电热与电阻的关系时,控制通过电热丝的电流与通电时间相同,选择两电阻不同的电热丝;③探究电热与通电时间的关系,控制两电热丝的电阻和通过的电流相同,改变通电时间的长短。考点梳理夯实基础实验突破素养提升6.多次测量的目的:使实验结论具有普遍性。7.实验结论: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,与通电时间成正比。考点梳理夯实基础实验突破素养提升突破一测量小灯泡的电功率例1在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。(1)请你用笔画线代替导线,将图21-2甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向右移动时小灯泡变暗。图21-2(1)如图所示考点梳理夯实基础实验突破素养提升例1在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是。(3)电路故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示,为V,若想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中的滑片P向(选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。图21-2小灯泡断路2.2A考点梳理夯实基础实验突破素养提升例1在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。(4)移动滑片P,记下多组电压表和电流表示数,并绘制图丙所示的I-U图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是W,此时小灯泡的电阻是Ω。(5)实验室可提供选用的滑动变阻器R1和R2的最大电阻分别为5Ω和20Ω,请你判断本实验中选用的是(选填“R1”或“R2”)。图21-20.512.5R2考点梳理夯实基础实验突破素养提升例1在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。(6)小明按同一电路连接好最后一根导线,小灯泡立即发出明亮耀眼的光,并很快熄灭,检查后发现连线正确,请你找出他在实验中两个操作不当之处:①;②。连接电路时开关没有断开连接电路时滑片P没有移到阻值最大处图21-2考点梳理夯实基础实验突破素养提升(7)小勇利用上述装置测量另一只标有“2.5V”字样的小灯泡的电功率,记录的数据如下表所示。分析实验数据得出:电压U/V1.52.02.53.0电流I/A0.20.220.250.28电功率P/W0.30.440.6250.84发光情况很暗暗正常发光很亮考点梳理夯实基础实验突破素养提升①小灯泡的发光亮度是由灯泡的决定的,且灯泡的越大,灯泡发光越亮。②由上表中的数据,小勇得出小灯泡的额定功率为P额=𝟎.𝟑𝐖+𝟎.𝟒𝟒𝐖+𝟎.𝟔𝟐𝟓𝐖+𝟎.𝟖𝟒𝐖𝟒≈0.55W,老师认为,通过四次测量得到四次数据,算出四个电功率值,再求平均值得到额定功率的数据处理方法不对,原因是。③在多次测量中还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比(选填“变大”“变小”或“不变”),导致这一结果的原因是。实际功率实际功率小灯泡两端的电压是额定电压时,变大小灯泡的电阻随温度的小灯泡的功率才是额定功率升高而增大考点梳理夯实基础实验突破素养提升例1在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。(8)整理器材时发现滑动变阻器的PA部分比PD部分热,原因是________________。PA部分电阻比PD部分电阻大图21-2考点梳理夯实基础实验突破素养提升例2在“测量小灯泡的额定功率”实验中,已连接的部分电路如图21-3甲所示,图中电源电压恒定,小灯泡上只能看到“3.8V”字样。(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。图21-3(1)如图所示考点梳理夯实基础实验突破素养提升例2在“测量小灯泡的额定功率”实验中,已连接的部分电路如图21-3甲所示,图中电源电压恒定,小灯泡上只能看到“3.8V”字样。(2)正确连接实验电路后,开始实验,在移动滑动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视的示数,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为W。图21-3电压表1.52考点梳理夯实基础实验突破素养提升例2在“测量小灯泡的额定功率”实验中,已连接的部分电路如图21-3甲所示,图中电源电压恒定,小灯泡上只能看到“3.8V”字样。(3)完成上述实验后,小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率,请完成下列实验步骤:①闭合开关S1,将S2拨到触点(选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为V;②再将开关S2拨到触点(选填“1”或“2”),保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U;③小灯泡额定功率表达式P额=。(用已知量和测量量表示)图21-323.81𝟑.𝟖𝐕×(𝑼-𝟑.𝟖𝐕)𝑹𝟎考点梳理夯实基础实验突破素养提升·实验拓展·(4)在实验时,电流表出现了故障不能使用,小聪向老师借了一只定值电阻R(阻值已知),设计了如图21-4甲所示的电路,继续测量小灯泡的额定功率,实验过程如下:①闭合开关,移动滑片使电压表示数为V;②断开开关,保持滑片位置不变,将电压表接到两端,然后闭合开关,读出电压表的示数为U;③小灯泡的额定电功率P=。(用已知量和测量量表示)3.8V×𝑼𝑹图21-43.8定值电阻R考点梳理夯实基础实验突破素养提升(5)小聪新加一最大阻值为R2的滑动变阻器,设计如图乙所示的电路也完成了该实验,实验过程如下:①闭合开关,使R2(最大阻值为R2)的滑片移动到最左端,调节R1的滑片使电压表示数为V;②_________________________________,读出并记录电压表的示数U;③小灯泡的额定功率P额=。(用已知量和测量量表示)3.8保持R1的滑片位置不变,使R2的滑片移动到最右端3.8V×𝑼-𝟑.𝟖𝐕𝑹𝟐图21-4考点梳理夯实基础实验突破素养提升(6)在实验时,电压表出现了故障不能使用,小聪向老师借了一只定值电阻R(阻值已知),设计了如图21-5甲所示的电路,继续测量小灯泡的额定功率,实验过程如下:①先闭合开关S和S1,调节滑动变阻器,当电流表的示数为时,小灯泡正常发光;②将,读出电流表的示数为I;③小灯泡的额定功率P额=。(用已知量和测量量表示)图21-5开关S1断开,S2闭合𝟑.𝟖𝐕𝑹3.8V×𝑰-𝟑.𝟖𝐕𝑹考点梳理夯实基础实验突破素养提升(7)小聪使用两只电流表和一只定值电阻R(阻值已知),利用如图乙所示电路也完成了测量,实验过程如下:闭合开关S,移动滑片,使电流表A1的示数为,此时小灯泡正常发光,读出电流表A的示数为I,小灯泡的额定功率P额=。(用已知量和测量量表示)𝟑.𝟖𝐕𝑹3.8V×𝑰-𝟑.𝟖𝐕𝑹图21-5考点梳理夯实基础实验突破素养提升突破二探究影响电流热效应的因素例3小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(1)请用笔画线代替导线,把图21-6甲中两个容器中的电阻丝连接到电路中。图21-6(1)如图所示考点梳理夯实基础实验突破素养提升例3小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(2)实验中,电流产生热量的多少是通过体现出来的,可知他们在实验探究过程中使用了法。(3)小华按如图甲将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,他探究的是导体产生的热量与的关系,这样做的好处是。连接好电路,闭合开关,通电一段时间后,侧U形管液面高度变化大,得出的结论是_______________________________________________________。U形管中液面的高度差转换电阻保证电流与通电时间相同右在电流图21-6和通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多考点梳理夯实基础实验突破素养提升例3小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(4)小玲设计的两容器中的电阻丝电阻一样大,并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝,如图乙所示,这是为了探究导体产生的热量与的关系。通电一段时间后发现侧U形管液面高度变化大,得出的结论是_________。电流左在电阻和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,产生的热量越多图21-6考点梳理夯实基础实验突破素养提升例3小华、小玲分别设计了两个装置,用来探究导体产生的热量与什么因素有关。两个透明的容器中密封着等量的空气。(5)若要探究导体产生的热量与通电时间的关系,实验中还需要的测量器材是。(6)通电一段时间后,发现其中一个U形管中液面的高度几乎不变,出现该现象的原因可能是。停表U形管气密性不好图21-6考点梳理夯实基础实验突破素养提升·实验拓展·小辉和小王也想探究电流通过电阻时产生的热量与电流的关系。小辉连接了如图21-7所示的电路进行实验,装置中三个完全相同的烧瓶A、B、C内都盛有质量和初温均相等的液体,其中A、B烧瓶