1、初中物理第15章 复习本讲教育信息】一. 教学内容：第15章 复习二. 教学重点、难点：1. 知道电功与电能的单位、概念、计算公式。2. 知道焦耳定律的物理意义，及用电器的热效应与哪些因素有关3. 知道电功率的物理意义与应用。4. 安全用电的常识。三. 主要知识点分析：（一）电能A. 电能表是用来测量用电器消耗电能多少的仪表，如图1所示。把电能表正确接入电路后，电能表计数器上前后两次计数之差就是这段时间内消耗的电能。图1解读：电能表铭牌上参数的意义：220V50Hz表示电能表应该在220V 50Hz的电路中使用；10（20）A表示电能表持续工作时的最大电流，括号里的数字表示允许在短时间内通过电
2、能表的最大电流；600r/（kWh）表示用电器消耗1kWh的电能，电能表转盘转动600转。使用时注意两点：一是红色框内的数字是小数，二是供电部门一般是按耗电度数的整数收费。B. 电能的单位电能的国际单位是焦耳，简称焦（J）。家庭常用单位是千瓦时（kWh），俗称度。1kWh11033600J3.6106J。1 kWh在数值上等于功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能。（二）电功 A. 电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做了多少功就有多少电能发生了转化。电功是电能转化的量度。B. 影响电流做功的因素 某段电路上的电功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间有关。通过实
3、验探究知道，电功与电压、电流和通电时间这三个因素有关。一段电路的电阻对电流做功是有影响的，为什么没提这个因素呢？这是因为一段电路的电压、电流和电阻有UIR关系，研究了其中两个，第三个也就确定了。C. 电功的计算公式电功的计算公式为WUIt。当某用电器两端的电压为1V，通过用电器的电流为1A，则用电器在1s内电流对该用电器做了1J的功。如果一段电路的电阻为R，根据欧姆定律，电功的计算公式可以推导为：WI2Rt或。解读：在电能通过电流做功全部转化为内能的电路中，可以用电功的推导公式计算电流做功；如果电能不但转化为内能，而且还转化为其他形式的能，如电动机在消耗电能的时间主要转化为动能，少部分转化为内
4、能，就不能用这两个推导式计算电流做功。（三）焦耳定律 1. 电流通过导体时产生的热量，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，这就是焦耳定律。用公式QI2Rt表示。2. 电热与电功的关系 电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程。当用电器消耗的电能全部转化为内能时，电功等于电热；当用电器消耗的电能只有一部分转化为内能时，电功大于电热。解读：电流通过电炉、电烙铁、电饭锅等电热器时，消耗的电能几乎全部转化成内能，这时电流所做的功可以看作等于所产生的热量。即QWUIt。在一些情况下，电流所产生的热量（即“电热”）Q仅是电流所做的功W的一部分。例如：电流通过电动机做功时，大部分的电
5、能被转化为机械能，仅有少量的电能转化为内能，这时，计算电热必须使用焦耳定律。（四）电功率1. 电功率是描述电流做功快慢的物理量。电功率的定义式为，在数值上等于单位时间内电流所做的功。若电功的单位采用国际单位焦耳（J），时间单位用秒（s），则电功率的单位是瓦特（W），。电功率与力学中机械功率的物理意义类似，都是描述做功快慢的，定义式和单位也相同。但机械功率表示动力是做功快慢的，而电功率是表示电流做功快慢的，且有着不同的计算方法。2. 用电器的额定功率和实际功率用电器在额定电压下工作时消耗的电功率叫做额定功率。灯泡上所标的“220V 100W”中的“100W”，就是指这只灯泡的额定功率。用电器在实
6、际电压下工作时消耗的电功率叫做实际功率。用电器的实际工作电压与其额定电压不一定相等，这时它的实际功率也就与其额定功率不相等。3. 电功率的测定 电功率的测定主要有两种方法。一是用电能表来测量用电器的电功率，二是测量出用电器两端的电压和通过用电器的电流，再根据公式PUI，间接求得用电器的电功率。解读：在用电压表和电流表测定小灯泡的电功率时：（1）根据实验的要求，选择合适的实验器材：电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、额定电压为2.5V的小灯泡一个和若干导线。并根据图2所示的电路图连接电路。实验中应注意：在连接电路时，开关要处于断开状态；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放置在阻值最大的位置；电
7、路连好后，要调节滑动变阻器滑片的位置，先后使电压表的示数等于、小于、略大于小电灯的额定电压，读出电流表对应的示数，计算出小电灯的功率。并观察小电灯的亮度，分析灯泡亮度与实际功率的关系。4. 电功率的计算公式及单位 根据功的公式WUIt，可以推导出电功率的计算式：。再根据欧姆定律还可以推导出PI2R、。（五）家庭电路的组成1. 家庭电路主要由进户线、电能表、闸刀开关、熔断器、开关、插座、用电器等组成。2. 短路火线和零线直接相通，电流不经过用电器造成短路，短路时电流急剧增大，熔丝会被立即熔断。3. 超负荷运行电路中用电器的总功率过大，造成电流过大。也称为过载。 4. 火线和零线正常情况下，零线与
8、大地相通，与大地之间没有电压；而火线与零线之间有220V的电压。5. 测电笔（1）构造：如图所示，由笔尖金属体，笔尾金属体，氖管，高电阻，弹簧组成。（2）使用：当笔尖金属体接触电线时，如果氖管发光，表示接触的是火线；如果氖管不发光，则表示接触的是零线。6. 熔丝（1）材料：电阻率大而熔点低的铅锑合金制成。（2）原理：利用电流的热效应工作的。（3）规格：用熔丝的额定电流来表示，熔丝越粗，额定电流越大。熔丝俗称“保险丝”，当家庭电路中的电流超过安全电流值时，熔丝就会因发热过多而熔断，起到保护电路的作用。选用熔丝时，既不能选得过大或过小，过大起不到保护电路的作用，过小又极易造成电路断路。绝对不能用铜
9、丝或铁丝代替熔丝使用。7. 触电触电是指一定强度的电流流过人体所引起的伤害事故。安全电压不高于36V。安全用电的原则是：（1）不接触低压带电体；（2）不靠近高压带电体；（3）不弄湿用电器；（4）不损坏绝缘体。【典型例题】例1. 一个阻值为10的电阻器接在电压是3V的电源上，求通电5min电流做的功是多少？解析：本题直接运用电功公式WUIt计算即可，但是要注意U、I、t三个量均使用国际单位。根据欧姆定律A0.3A 得WUIt3V0.3A560s270J。答案：电流做功为270J。点评：如果能熟练运用电功公式的推导式，可以不先求出I，而直接将欧姆定律和电功公式综合起来，即用，将更加快捷方便。例2.
10、 一位同学家上周末电能表的示数是，本周末示数为，该家庭本周用电 kWh。若电能表铭牌上标有“3000 r/kWh”，则这周内电能表的转盘转 圈。解析：本题考查了两种测量电能的方法：一种是计数器的示数之差。注意最后一位虚线框内的为小数，本周消耗电能为WW2W11341.5kWh1326.2kWh15.3kWh。另一种是计算转盘转过的转数。已知消耗电能15.3kWh，则转数为15.3kWh3000r/kWh4.59104r。答案：（1）15.3；（2）4.59104。点评：从本题可以看出：若用电器用电较多，时间较长，应通过计数器测量消耗的电能；若用电器用电较少，时间较短，应用数转盘转过转数的方法也
11、可算出消耗的电能。例3. 如图3所示的电路中，电源电压U6V并保持不变，电阻R5，滑动变阻器的阻值范围为010，在滑动变阻器的滑片从左端移到右端的过程中，求：（1）闭合开关后，电流表和电压表的示数范围各是多少？（2）电路接通25s内，电阻R消耗的最大电功是多少？解析：当滑片P分别向左或右移动时，电路中的电流分别会变大或变小。显然，当滑片滑到左端时，电路中的电流最大，电阻R两端的电压最大且等于电源电压；当滑片滑到右端时，电路中的电流最小。当滑片滑到左端时，R滑10，A1.2A，UR6V当滑片滑到右端时，R滑210，A0.4A，URIR0.45V2V对于电阻R而言，当滑动变阻器滑片移到左端时，电路
12、中电流最大，从而在相等的时间内消耗的电能最多。 答案：（1）电流表的示数范围是1.2A0.4A，电压表的示数范围是6V2V；（2）最大电功是1.8102J。点评：本题着重考查影响电路中电流大小的因素和滑动变阻器的作用。同学们可以思考一下，若题中加设条件：电压表量程为03V，则在25s内电阻消耗的最大电功又是多少？例4. 甲、乙两组同学利用如图4所示的电路测定小灯泡的功率。已知小灯泡的额定电压为2.5V，所用滑动变阻器铭牌上标有“10 2A”字样，电源电压不变。（不考虑灯丝电阻随温度变化）（1）甲、乙两组同学按如图4所示连接电路，闭合S前，滑动变阻器的滑片应在图中的 （选填“a”或“b”）端处。
13、（2）如果（1）中的滑动变阻器滑片P的位置正确，当他们闭合S后，却发现小灯泡不亮，此时电流表、电压表示数分别见下表。请根据表中所给的数据，分析产生故障的原因并填入下表中的空格内。组别电流I/A电压U/V故障原因甲组0.30乙组03（3）甲组同学排除故障后，再次闭合开关S，观察到电流表的示数为0.2A。当他们将滑动变阻器的滑片P移动到某一位置时，观察到电压表的示数为2.5V，电流表的示数如图5所示。请你在下表中将该组同学尚未记录的数据填写完整，并计算出小灯泡在三种情况下的电功率。电压U/V电流I/A小灯泡功率P/W10.222.533.0解析：（1）电路实验时要求闭合开关前，滑动变阻器的滑片应在
14、阻值最大的位置。（2）电路故障一般是断路或短路。甲组的现象是有电流、无电压，说明电路是通的，只不过灯泡不亮，也没有电压，故是灯泡被短路；而乙组电灯不亮，电流表示数也为零，说明是出现了断路。据此，可以判断出电源电压为3V。（3）题目中提示，不考虑灯泡的电阻随温度的变化而变化，因此可以把灯丝的电阻看成是一恒定的值。排除故障后，电路电流为I10.2A，则滑动变阻器两端的电压为U1I1R0.2A102V，则电灯两端的电压为UL3V2V1V，此时P1I1UL0.2A1V0.2W。其他依次类推。答案：（1）a点；（2）c、d间短路 c、d间断路；（3）1 0.2 0.5 1.25 0.6 1.8。点评：测
15、定小灯泡的电功率是初中阶段最重要的实验之一。同学们一定要会画用电压表和电流表测定电功率的电路图，学会本题中电路故障的判断方法。从而提高实验能力，培养严谨的实验态度，扎实科学的实验作风。例5. 某同学要自制1000W的电炉，但手边只有500W和2000W的电炉丝若干，下述可行的方法是（ ）A. 将两根500W的电炉丝并联B. 将两根500W的电炉丝串联C. 将500W的电炉丝分成相等的两段并取其中一段D. 将两根2000W的电炉丝并联分析：将两根500W的电炉丝并联，总功率是1000W；将500W的电炉丝分成相等的两段并取其中一段，电阻变成原来的一半，根据P，可知，功率将变成原来的2倍，即100
16、0W，但考虑到这时通过电炉丝的电流将是正常工作电流的2倍，电炉丝将很快被烧断，故而这种方法不可行。答案：本题应选A。说明：对一个具体问题的分析一定要全面考虑，并且在任何情况下，都要把安全放在第一位，凡是有安全隐患的情况，不论是否能暂时解决问题，都是不可行的。例6. 如图6所示是两盏白炽灯和两个插座的家庭电路，其中安装错误的是（ ）A. 开关S1和插座B B. 开关S2和电灯L2C. 插座A D. 插座B 分析：在家庭电路中，插座的两孔应分别与火线、零线相连，插座右孔接火线，图中插座A符合要求，插座B错误；熔丝串联在电路中且串在火线中符合要求；开关应与电灯串联，且开关接在火线上，从图中可以看出，
17、灯L1的开关S1接在零线上，不符合要求。 答案：本题应选A。说明：电器安装要符合技术要求，若开关接在零线上，也能起到控制作用，但开关断开后，电灯仍与火线相连，会发生触电危险。例7. 某同学家用电能表参数为“220V 5A 1800r/kWh”，则他家用电器的最大功率为_。若用电器工作h，电能表转盘转180转，则用电器消耗电能为 ，此用电器的功率为 。分析：电能表上的“220V”表示它的额定电压为220V，“5A”表示允许通过的最大正常工作电流为5A，“1800r/kWh”表示电路中用电器每消耗1 kWh的电能，电能表转盘转1800转。故电路中用电器的最大功率PUI220V5A1100W电能表转
18、180转表示用电器消耗的电能为W180kWh/18000.1kWh此用电器的功率PW/t0.1kWh/1h0.1kW100W答案：1100W，.1kWh，100W。说明：明确用电器铭牌的含义，能更好地帮助我们去分析问题和解决问题。【模拟试题】（答题时间：60分钟）一、填空题（每空1分，共27分）1. 家庭电路的电压为 V。在家庭电路中，控制电灯的开关，一端与电灯相连，另一端应该接在 线上。2. 选用保险丝时，应该使它的额定电流 或 电路中最大的正常工作电流。3. 昨天徐莉同学家买了一台空调，上午安装完打开，空调正常工作。但到了傍晚，在照明灯泡、微波炉等用电器正常工作时再开空调，电路中的保险丝却
19、熔断了。电路中电流过大的原因是 。4. 韩老师是个物理老师，他家的电水壶坏了，猜测是导线接触不良，拆开来之后发现连接导线与触片的螺丝松了，结果造成导线都已经在高温下氧化了，导电性能受到很大影响。韩老师将氧化的导线部分剪掉，又换上一枚铜制的螺丝将导线与触片重新连接好，电水壶又可以正常工作了。（1）请你猜测：接触不良的位置电阻 （选填“大”或“小”）。（2）通过接触不良的位置的电流与导线中的电流相比 （选填“大”、“小”或“相等”）（3）接触不良的位置工作时会产生高温的理论依据是_。5. 一只断丝灯泡，灯丝接好后仍能使用，灯泡要比原来 ，这是因为灯丝的电阻比原来 ，通过灯丝的电流强度比原来 。6.
20、 一节500mAh，1.5V的干电池可供石英钟工作一年，请估算石英钟秒针转一圈所消耗的电能约 J。7. 张宇同学家有一台34英寸的彩电，在正常播放节目时的功率为500 W，而待机（没有切断电源）时的功率为5 W，平均每天有1/4时间在插放节目，另3/4时间处于待机状态。则该彩电平均每天消耗 J的电能，其中 J是可以通过切断电源的方法节省的。8. 一间教室里有六盏40瓦特的电灯，同学们注意节约用电，做到人走熄灯，这样平均每天能少开半小时，则一个月（按30天计算）可以节约 千瓦时的电。9. 甲、乙两盏白炽灯，分别标有“220V 40W”和“220V 60W”的字样，灯丝若用同样长度的钨丝制成，灯丝
21、电阻值较大的是 灯，灯丝较粗的是 灯。两盏灯都在220伏特电路中工作时 灯较亮，把两盏灯并联在照明电路中则 灯较暗，把两盏灯串联在220伏特的电路中则 灯较亮。10. 一根电阻丝先后接在两个电路里，通过它的电流强度为I13I2，当两种情况放出的热量相同时，两次通电时间之比t1t2 。（假设电阻不随温度变化而变化）11. 如图所示电路，电源电压恒定为6伏，小灯泡的规格均为“6V3W”，该电路可实现小灯泡串并联的转换。该电路可消耗的最大功率是 W，最小功率是 W。12. 标有“220V、100W”的甲灯泡和标有“220V、40W”的乙灯泡，将它们并联接入220伏的电路中，总功率为 ；将它们串联接入
22、220V电路中，总功率为 。13. 一位同学家里的电能表的读数原来为，现在他家里有40瓦电灯4盏，一台“220V、110W”的电冰箱，“220V、70W”的彩色电视机一台，平均每天用电3小时，一个月30天，共消耗 度电，此时电能表的读数为。二、选择题（每题3分，共30分）14. 生活中，下列措施不符合安全用电的是（ ）A. 家用电器的金属外壳要接地B. 开关必须接在火线上C. 发现家用电器或导线失火时，必须先切断电源，然后再救火D. 发现有人触电时，应该立刻用手将触电人拉开15. 电能的利用给人们的生产、生活带来了很多方便，但如果使用不当也会给人们带来危害，下列做法中正确的是（ ）A. 电线连
23、接插座时，火线可以接在左插孔内，也可以接在右插孔内B. 接螺口灯头时，火线可以接在灯头内的金属片上，也可以接在螺旋套上C. 熔断器中熔丝断了，更换时不能用铜丝代替D. 安装闸刀开关时，电源进线可以接在上面两个接线柱上，也可以接在下面两个接线柱上16. 朱斌同学晚上做功课，把台灯插头插在书桌边的插座上，闭合台灯开关，发现台灯不亮。为了找出故障原因，他把台灯插头插入其他插座，发现台灯能正常发光，用测电笔插入书桌边的插座孔进行检查，发现其中一个孔能使测电笔的氖管发光。故障原因可能是（ ）A. 进户线火线上的熔丝烧断B. 进户线零线断了C. 书桌边的插座与零线断开 D. 书桌边的插座与火线断开17.
24、如图所示，R22R1，当开关S打开和闭合时，在相同的时间内，电流通过R1产生的热量之比为（ ）A. 13 B. 19 C. 31 D. 9118. 甲乙两盏灯的电阻分别为R1和R2，且R12R2。将两盏灯并联在同一电路中，它们两端的电压、电流强度、电功分别用U1、U2，I1、I2，W1、W2来表示。以下五种关系：I12I2 2I1I2 U1U2 W12W2 2W1W2，其中正确的是（ ）A. B. C. D. 19. 两盏电灯分别标有“36V 40W”和“220V 40W”的字样，当它们都正常发光时，比较它们的亮度，可知A. “36V 40W”灯较亮B. “220V 40W”灯较亮 C. 两盏
25、灯一样亮 D. 条件不足无法比较 20. 灯Ll标有“8V 16W”的字样，灯L2标有“12V 36W”的字样。两灯串联后接在电压为U的电路中，要保证两灯不损坏，电压U的最大值应是（ ）A. 8V B. 12V C. 16V D. 20V21. 现有两个小灯泡，上面分别标有“6V 1.2W”和“12V 6W”字样，如果把这两盏灯并联起来，为了让两盏灯持续正常发光，该并联电路允许通过的最大电流是 （ ）A. 0.7A B. 0.5A C. 0.45A D. 0.9A22. 如图所示，电源电压U18V，小灯泡L的额定电压为9V。当滑动变阻器的滑片P移至中点时，小灯泡L正常发光；当滑片P移至最右端时
26、，小灯泡的实际功率为6W。则小灯泡的额定功率和滑动变阻器的最大阻值分别为A. 13.5W 6 B. 6W 12 C. 6W 27 D. 13.5W 1223. 把标有“220V 60W”和“220V 100W”字样的两盏灯串联接入220伏特电路两端，结果两盏灯都变暗了，这是因为A. 灯泡的电阻变大了B. 灯泡的额定电压变小了C. 灯泡的额定电功率变小了D. 每盏灯泡的实际功率都小于各自的额定功率三、作图与实验探究（24题10分，25题9分，共19分）24. 由一个电源、一只开关和两个阻值相等的电阻组成的电路，电源电压恒为6V，当开关由闭合变成断开时，电路的总功率减少了6W。请设计符合题意的两种
27、不同电路，并填写对应的电阻的阻值。25. 郑星同学要测量额定电压为3.8V小灯泡的功率。（1）连接不完整的实物电路如图（甲）所示。请用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。（2）连好电路后，闭合开关，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.35A，小灯泡的实际功率为_W。调节变阻器的滑片，使电压表的示数为3.8V时，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。（3）开关闭合前，滑动变阻器连入电路中的阻值不是最大。你除了从实物电路中直观地看到了滑片所在的位置以外，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？ （陈述实验现象即可）四、解答题（每题12分，共
28、24分）26. 孙彬彬同学设计了一种电热水壶，电路如图所示，s是温控开关，R1为发热体。当开关s接到a时，电热水壶处于加热状态，此时发热体的电功率为1000W；当水烧开时，开关s自动切换到b，电热水壶处于保温状态，此时发热体的电功率为160W。（1）请你算出R1、R2的电阻值。（不计温度对电阻值的影响）（2）为充分利用好电能，在不改变电路连接方法的前提下，请你对孙彬彬的设计提出合理的改进办法。【试题答案】1. 220 火 2. 等于 略大于 3. 过载4. （1）大 （2）相等 （3）电流相等时，电阻越大，产生的热量越多（焦耳定律）5. 亮 小 大 6. 8.56105（电池能够提供的电能为：WUIt1.5V500mAh） 7. 1.08107 3.241058. 3.6 9. 甲 乙 乙 甲 甲 10. 1：911. 6 1.5 12. 140W 28.6W 13. 30.6 8211.1 14. D 15. C 16. C 17. B 18. D 19. C（说明电功率相同，正常工作时，电功率就相同）
