初中物理欧姆定律电功和电功率Word下载.doc

初中物理欧姆定律电功和电功率Word下载.doc

《初中物理欧姆定律电功和电功率Word下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《初中物理欧姆定律电功和电功率Word下载.doc（8页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

如果把此灯泡接在110V的电源上，灯泡消耗的实际功率小于100W。

若将灯泡接在230V的电源上，灯泡消耗的实际功率将大于100W。

3、灯泡的电阻:

一只“220V、100W”的灯泡，在正常工作时的电阻可用P=计算出来，即:

R=U2/P=2202/100=484（欧）。

若把此灯泡分别接在110V或230V的不同电源上时，灯泡的实际电阻发生变化，不再是正常发光的484欧。

为计算方便若没有特别说明，通常我们可视为灯泡的电阻不变（即为正常发光时的数值）。

4、对电热器来说，在原理上是一个电阻，电流通过电热器所做的电功，都消耗在电阻的发热上，即电能完全转化为内能。

依据电功W=UIt和电功率P=UI，结合或U=IR可有W=t=I2Rt和P==I2R。

有些用电装置，例如电动机、电解槽等，当电流通过时也会发热，这说明在它们的内部也有电阻；

但同时还可获得机械能或化学能等除内能以外其他形式的能量，这种能量也是由电能在这些用电装置中转化来的。

依据能的转化和守恒定律应有：

在电动机中：

输入的电能=输出的机械能+增加的内能

在电解槽中：

消耗的电能=产生的化学能+增加的内能

若以单位时间来计量能量的转化，即以功率计算，则输入的电功率P入=IU，因电阻发热而消耗的电功率P热=I2R。

显然，P入＞P热，即UI＞I2R，或U＞IR，即在这种电路中，对于形式的欧姆定律不再成立（这种电路叫做非纯电阻电路，其中的电流、电压和电阻的相互关系不再能用、U=IR的形式表述）。

在非纯电阻电路中，电功W=UIt，电功率P=UI，但是电功W≠t或W≠I2Rt；

同样，电功率P≠U2/R或P≠I2R。

5、解题步骤：

（1）明确题意，根据题意和电路图分析电路结构和各电路元件在电路中所起的作用。

（2）画出等效电路图，并在图上标明已知量和未知量。

（3）根据电功率公式、欧姆定律、串并联电路的特点，以及题目给定的条件列方程。

（4）建立方程组，将已知数据带入方程，注意对应关系。

三、例题分析：

例1、如图所示的电路电压恒定不变，Rab＞R0，当滑片从a向b滑的过程中，问各物理量的变化情况及各量间的关系。

[分析与解]

这是一个动态物理问题，由于滑片P向b端滑动，变阻器接入电路的电阻Rx增大

（1）R=R0+Rx，总电阻R增大

I=，电流表示数变小

Uo=IRo定值电阻两端电压Uo变小

Ux=U－Uo电压表示数变大

（2）Po=（）2Ro，定值电阻消耗的功率变小

当Rx=0时，P0max=U2/R0

当Rx=Rab时，P0min=（）2Ro

（3）P=Po+Px=，电路消耗的总功率减小

当Rx=0时，Pmax=U2/R0

当Rx=Rab时，Pmin=

（4）Px=（）2Rx=

当Rx=R0时，PXmax=U2/4Ro

滑片移向b的过程中Rx增大，变阻器消耗的功率先变大后变小，函数图象如图2。

当Rx＜Ro时，Px随Rx增大而增大。

当Rx＞Ro时，Px随Rx增大而减少。

注意：

①滑片移向b的过程中Rx增大，当Rab＜Ro时，变阻器消耗功率逐渐变大。

PXmax=（）2Rab

②当Rab=Ro时，变阻器消耗功率逐渐变大，PXmax=U2/4Ro

（5）滑片移向b的过程中，Rx增大，Po:

Px=I2Ro:

I2Rx=Ro:

Rx，Po:

Px值变小

Po:

P总=I2Ro:

I2（Ro+Rx），Po:

P总值变小。

例2：

如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，R3的阻值不等于零，当断开开关S后，电压表的示数为6V，当闭合开关S后电压表的示数可能是（）

A.11VB.10VC.9VD.8V

这是一道求电压取值范围的习题，从题目中所给的条件可知定值电阻R3阻值未知，其限制条件为R3＞0，本题求在开关S闭合后电压表示数的取值范围。

当S断开时，由电阻R1、R2和R3组成串联电路。

U=U2（R1+R2+R3）/R2，即U=6（10+20+R3）/20——

（1）

当S闭合时，电阻R1被短路，R2、R3组成串联电路

U=U2’（R2+R3）/R2，即U=U2’（20+R3）/20——

（2）

由（l）、

（2）可得：

6（10+20+R3）/20=U2’（20+R3）/20

U2’=

当R3→0时，U2’=9V

当R3→∞时，U2’=6V

∴S闭合后电压表取值范围为6V＜U2’＜9V，

给定选项中只有D选项符合题意，因此选：

D。

说明：

从题中可以看到建立的方程数比未知数的个数少，因而解题难度较大，必须灵活运用数学知识才能正确迅速进行物理问题的运算。

可见解决物理问题时，数学知识是必不可少的。

例3：

已知电路由两个定值电阻、一个开关和电压为60V的电源用导线连成的，且电源电压恒定。

当开关处于一状态时，电路的电功率为40W，当开关处于另一状态时，电路的电功率增加了20W，求两定值电阻的阻值。

首先要清楚电源电压恒定的物理意义，根据欧姆定律，当电路“电压恒定”时，电路中的总电流与总电阻成反比，在这样条件的电路中，总电阻的改变是第一控制变量，由题目中“电压恒定”的条件，想方设法改变两电阻组成的电路的总阻值是解题关键。

利用开关，“并联闭合短路，串联断开断路”的作用来改变两电阻组成的电路的总阻值，连接方式如图4、图5所示。

（1）由图4所示：

S断开，——①

S闭合，————②

联立①和②解得：

R1=60Ω，R2=30Ω

（2）由图5所示：

S断开，————③

解③得：

R1’=90Ω

S闭合，———④

解④得：

R2’=180Ω

开关的断开、闭合会引起电路结构的变化，全面考虑问题、正确画出两种连接方式的电路图是解答本题的关键。

例4：

如图6所示电路中，电源电压恒定，滑动变阻器最大阻值为20Ω。

当开关S1断开、S2闭合,滑动变阻器滑片P位于变阻器的b端时,电压表示数为4V；

当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器滑片P位于变阻器中点时,电压表示数为2V,电流表示数为0.4A,灯泡L2正常发光。

求:

（1）此时电压表的示数为多少?

（2）灯泡L2的额定功率为多少?

（温度对灯丝电阻的影响忽略不计）

图6涉及的电路元件达11个之多。

电路计算问题中，首先要识别电路，识别电路图关键要抓住一个“去”字:

①"

去"

掉开路部分;

②"

掉短路部分;

③去掉电压表。

电压表的内阻认为无穷大，视为开路，可直接去掉;

④去掉电流表，电流表的内阻认为很小,可将电流表换成一段导线。

首先，将图6中的电流表和电压表去掉,则可得到图7,这就简单多了。

当开关S1断开、S2闭合,滑动变阻器滑片P位于b端时,S1处开路,L1被短路,则去掉这两部分,从而得到图8;

当开关S1闭合、S2断开,S2处开路,滑动变阻器被短路,则去掉这两部分,从而得到图9。

解:

当开关S1断开,S2闭合时,灯泡L2与滑动变阻器R串联。

这时电压表测量滑动变阻器两端电压。

U2=IR2=（UR/R）R2

U=U2+UR=（UR/R）R2+UR,

U=4R2/20+4—————①

当开关S1闭合,S2断开时,灯泡L1和灯泡L2串联。

这时,电压表测量灯泡L1两端电压,电流表测量串联电路中的电流。

U=U2’+U1’=I’R2+U1’

U=0.4R2+2——————②

由式①、②解得，灯泡L2的电阻R2=10Ω，电源电压，即电压表的示数U=6V，故灯泡L2的额定功率为：

P2=I’2R2=（0.4A）2×

10Ω=1.6W

说明:

搞清每种情况下的电路结构是解题的关键，这也是此题考查的主要目的之一。

例5、有一种电冰箱，只有在压缩机工作时才消耗电能。

将一台这样的电冰箱单独接在标有“3000r/kWh”字样的电能表上，测得电冰箱压缩机连续工作10min，电能表的表盘转过了75转。

（1）这台电冰箱压缩机的功率多大?

（2）如果测得该电冰箱某一天耗电为1.2kWh，设压缩机每次连续工作时间都是15min,并且每次工作后的间歇时间也都相等,那么,它的间歇时间的可能值是多少min?

（设电冰箱压缩机工作时功率保持不变,计算结果保留整数）

（1）电能表的转盘转过75转,压缩机所消耗的电能为：

W=1kWh×

75/3000=0.025kWh

故电冰箱压缩机的功率为：

P=

（2）压缩机连续工作一次消耗的电能为：

W’=Pt’=150×

15×

60=1.35×

105J

24小时内压缩机启动的次数为：

n=次

又在24h内压缩机工作的总时间为：

t1=nt’=32×

15min=480min

在24h内压缩机间歇的总时间为：

t2=t－t1=24×

60min－480min=960min

故在24h内，压缩机停机的次数最少为31次，最多为33次。

所以，压缩机最长间歇时间为：

t2’=t2/31=960min/31=31min

压缩机最短时间间歇为：

t2”=t2/33=960min/33=29min

即压缩机的间歇时间在29~31min之间。

这是一道典型的STS型试题，主要考查学生灵活使用电功率定义式P=W/t的能力和利用电能表测定用电器功率的方法。

解这类问题的关键是，要搞清电能表所标"

3000r/kWh"

的含义及了解电冰箱压缩机的工作规律。

例6、在测小灯泡电功率的实验中，如果实验器材完好无缺，但经常碰到下列几种不正常的情况，请分析原因并设法排除。

实验电路如图10所示:

1.闭合开关后，灯泡发光，但瞬间灯丝熔断，电路不工作，示数为零，示数很大。

分析：

变阻器Ro接入电路的电阻太小，灯泡两端的电压大于额定电压，强电流将灯丝熔断。

解决的办法是：

将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处，更换己烧坏的灯泡。

2.开关闭合后，两电表指针左右摆动，灯泡忽亮忽暗。

线路接触不良。

排除方法：

逐个接头进行检查，特别检查接线柱下面的螺母是否松动，并将其扭紧。

3.开关闭合，滑动滑片P，灯泡亮度不变且很暗，两电表示数不变。

变阻器接线错误，两端接线都接在变阻器下面的两个接线柱上，变阻器在电路中起定值电阻（阻值最大）的作用。

改接一上一下接线柱。

4.开关闭合后，灯泡能正常工作，但或指针反向偏转。

或接线错误，排除方法：

将两个接线柱的接线对调。

5.开关闭合后，灯泡能正常工作，但或指针偏转太大（超量程）或太小。

电表的量程选择不当，排除方法：

改用合适的量程。

6.开关闭合后，灯泡不亮，示数为零，而指针偏转却很大。

出现此故障有两个可能，一是灯丝断了，二是、接错位置（如图11），电路里串联了一只内阻特别大的电压表，通过电路的电流趋于零，而电压表的示数接近电源电压。

一.更换灯泡。

二.两只电表对调。

第8页（共8页）