第23课 电能公开课教案教学设计课件案例试卷

瓶中的煤油换成
相同的水，将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中
镍铬合金丝的
相等的镍铬合金丝，并将两个烧瓶中的金属丝做
绝缘处理。
【解析】 (1)铜丝的电阻小于镍铬合金丝，在电流大小和 通电时间相同时，电阻越大产生的热量就越多，故乙烧瓶 中温度计示数大。 【答案】 (1)乙 大 (2)电流大小 通电时间 观测煤油 温度的变化多少 (3)质量 电阻
【典例 3】 如图 23-9 所示为探究电流通过导体时产生热的多少与
哪些因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，
U 形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法
中，正确的是
()
图 23-9 A．甲实验是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系 D．乙实验通电一段时间后，右侧 U 形管中液面的高度差比左侧
现在只有 1 台 1000 瓦的空调和一台 200 瓦的电视机在
工作，半小时内电能表的转盘将转过
转，此时
电能表的示数将变为
千瓦时。
图 23-4
【解析】 1000 瓦的空调和 200 瓦的电视机工作半小时消 耗的电能分别为：W1＝P1t＝1 千瓦×0.5 小时＝0.5 千瓦时， W2＝P2t＝0.2 千瓦×0.5 小时＝0.1 千瓦时，则半小时消耗 的总电能 W＝W1＋W2＝0.5 千瓦时＋0.1 千瓦时＝0.6 千瓦 时，则半小时后转盘转过的转数 n＝3000 转/千瓦时× 0.6 千瓦时＝1800 转。由图可知，原来电能表的示数为 1123.4 千瓦时，半小时后电能表的示数将变为 1123.4 千瓦 时＋0.6 千瓦时＝1124.0 千瓦时。 【答案】 1800 1124.0
所做的功之比为
。
图 23-5 【解析】 (1)正常工作时，亮度相同，但 LED 灯的功率小，消耗的 电能少，更符合绿色生态理念。
(2)相同时间内通过 LED 灯和白炽灯的电流所做的功之比等于对应 的功率之比，即 5 瓦∶60 瓦＝1∶12。 【答案】 (1)LED (2)1∶12
专题二 电功率的计算
专题三 电流的热效应
电流通过导体产热的多少不易直接比较，实验时常把 它转换为给一定质量的物体加热，比较升温的多少、气球 的膨胀程度、U 形管内两侧液面的高低等定性或定量的观 测方法；另外，因电流的大小、电阻的大小、通电时间的 长短等多个因素会影响产热的多少，实验时需采用控制变 量法，常通过串联滑动变阻器来改变电流大小、更换阻值 不同的电阻丝来改变电阻大小。
路中的电流 I＝0.1 安，由欧姆定律得，定值电阻 R1＝UI1
＝ 2伏 0.1 安
＝
20 欧。 (2)因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压 U＝U1 ＋U2＝2 伏＋4 伏＝6 伏。外界温度改变，整个电路的电功率发生改 变，当电路中的电流最大时，工作功率最大，由图像可知，电路中 的最大电流 I′＝0.3 安，则有 P 大＝UI′＝6 伏×0.3 安＝1.8 瓦。 【答案】 (1)20 (2)1.8
图 23-8
(1)定值电阻 R1 的阻值为
欧。
(2)外界温度改变，整个电路的电功率发生改变，工作最大功率
为
瓦。
【解析】 由电路图可知，R1 与 R2 串联，电压表 V1 测 R1 两端的电 压，电压表 V2 测 R2 两端的电压，电流表测电路中的电流。 (1)由图丙可知，图线 a 电压与电流成正比，电阻是一定值，可知表 示的是定值电阻 R1，图线 b 电阻是变化的，表示热敏电阻 R2。当 电路中的电流最小时，电压表 V1、V2 的示数依次为 2 伏、4 伏，电
头在热水挡位正常工作时电路消耗的功率是
瓦。
图 23-7
【解析】 当开关 S 接触 2、3 触点时，只有电阻 R1 接入 电路，电路的电阻最大，由 P＝UI＝U2 可知，电源电压
R
一定时，电路的电功率最小，水龙头放出的是温水；当开
关 S 接触 3、4 触点时，电阻 R1 和 R2 并联，电路的总电 阻最小，总功率最大，水龙头处于热水挡，水龙头在热水
W电 P额
＝6.3×105 焦 1500 瓦
＝420 秒。
【答案】 420
【类题演练 3-2】 小明利用如图 23-10 所示的装
置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电
阻大小的关系。在两个相同的烧瓶中盛着质量
和温度都相同的煤油， 煤油中都浸泡着一段
金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较
小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比
【类题演练 2-1】 (2020·云南)如图 23-7 所示，图甲是某款电热水龙
头，图乙是它的电路原理图。R1、R2 是电热丝，R1＝24 欧，R2 ＝48 欧。通过旋转手柄使扇形开关 S 同时接触两个相邻触点实
现冷水、温水、热水挡的切换。当开关 S 接触 2、3 触点时，水
龙头放出的是
。不考虑温度对电热丝阻值的影响，水龙
易错点一 根据图像解决电功率的实际问题
【典例 1】 (2020·连云港)如图 23-11 所示，在图甲电路中，R 为定值电阻，R1 为滑动变阻器，图乙是该滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中变阻器
的电功率与其电阻的关系图像。下列说法中，正确的是
()
图 23-11 A．电源电压为 3 伏 B．电压表的最大示数为 2 伏 C．整个电路功率变化了 0.1 瓦 D．电流表的示数变化了 0.4 安
公式 P＝Wt 是功率的定义式，适用于一切功率的运 算。而公式 P＝UI 仅适用于计算电功率，它反映了电功率 的大小跟哪些因素有关，即电路消耗的电功率的大小由电 路两端的电压与通过电路的电流这两个因素来决定。
【典例 2】 (2021·宁波海曙模拟)小科利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设
计并连接了如图 23­6 甲所示的实物电路。
挡正常工作时电路消耗的功率
P＝P1
＋
P2＝
U2 R1
＋U2 R2
＝
（220 伏）2 24 欧
＋（220 伏）2 48 欧
＝3025 瓦。
【答案】 温水 3025
【类题演练 2-2】 (2020·温州乐清模拟)红外额温枪(如图 23­8 甲所 示)的工作过程是：被测物体辐射的红外线由光学系统会聚，聚 集后的红外线输入到光电探测器中，探测器的关键部件是红外线 传感器(热敏电阻)，其电路原理简化图如图 23­8 乙所示，电源电 压恒定，R1 是定值电阻，R2 是热敏电阻，闭合开关 S，两电压表 示数随电流表示数变化的 U­I 图像如图 23­8 丙所示。
的小
【解析】 甲实验右侧上方的 5 欧电阻起到分流作用，在 甲实验中，经过透明容器中的电流大小不同，所以甲实验 是探究电流产生的热量与电流大小的关系，故 A 错误；乙 实验探究的是产生的热量与电阻的关系，其他条件相同 时，电阻越大，产生的热量就越多，故 C、D 错误。 【答案】 B
【类题演练 3-1】 (2021·宁波)某品牌电热水壶的铭牌(部分内容)如
则电压表的最大示数 U1′＝I2R1′＝0.2 安×20 欧＝4 伏；
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总电阻最小，整个
电路的总功率最大，则 P 大＝UR2
＝（6 伏）2 10 欧
＝3.6 瓦，当 R1′＝
20 欧时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，整个 电路的总功率最小，则 P 小＝UI2＝6 伏×0.2 安＝1.2 瓦，所以，整 个电路功率变化了ΔP＝P 大－P 小＝3.6 瓦－1.2 瓦＝2.4 瓦；当滑动 变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总电阻最小，电路中电流
瓦。
(4)在实际测量中，若小灯泡的额定电流 I0＝2I1，下列关于小灯泡的额定功率
P0 与实际功率 P1 的数值关系，可能正确的是
(填字母)。
A．P0＝2P1
B．P0＝3P1
C．P0＝4P1
D．P0＝5P1
【解析】 (1)如图乙所示，电流表的量程为 0～0.6 安，分度值为 0.02 安，则电流表的示数 I1＝0.2 安。 (3)由(2)可知，通过小灯泡的电流为 I1 时，其阻值 R＝5 欧，则小灯
较大。
(1)通电一段时间后，小明发现
烧
瓶中温度计的示数较大，这表明其他条件
相同时，导体的电阻越
，产生的热量越多。
(2) 本实验使用了控制变量的科学方法，通过两段金属丝串联的方式 ，控制
及
相同；还使用了转换的科学方法，实验中采取的措施
是
。
(3)小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，则他应将其中一个烧
(1)闭合开关 S1，将单刀双掷开关 S2 扳向“1”，调节滑动变阻器的阻值，使电
流表的示数为 I1，如图乙所示，I1＝
安。
图 23­6
(2)将开关 S2 扳向“2”，保持滑动变阻器的阻值不变，调节电阻箱的阻值 R，
使电流表的示数仍为 I1，此时 R＝5 欧。
(3)步骤(1)中小灯泡的实际功率 P1＝
【错解】 选 C，理由是：从图像中可以看出电功率从 0.9 瓦变到 了 0.8 瓦，整个功率变化了 0.1 瓦。
【析错】 不能充分提取图像中的有效信息，导致解题时缺少解决
问题的相关必要条件。
【正解】 选 D，理由是：由图甲电路图可知，R1 与 R 串联，电压
表测 R1 两端的电压，电流表测电路中的电流。由图乙可知，当 R1
源电压不变，所以电源电压 U＝I1(R＋R1)＝I2(R＋R1′)，即 0.3 安
×(R＋10 欧)＝0.2 安×(R＋20 欧)，解得 R＝10 欧，电源电压 U＝
I1(R＋R1)＝0.3 安×(10 欧＋10 欧)＝6 伏；当 R1′＝20 欧时，变阻
器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电压表的示数最大，
【类题演练 1】 (2021·衢州)绿色生态理念要求人们注重环保节能。
如图 23­5 所示为额定功率为 5 瓦的 LED 灯与 60 瓦的白炽灯，
LED 灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热后发光，正
常工作时，它们的亮度相同。
(1)使用
灯照明更符合绿色生态理念。
(2)两灯都正常工作时，相同时间内通过 LED 灯和白炽灯的电流
2
泡的实际功率 P 实＝I1 R＝(0.2 安)2×5 欧＝0.2 瓦。
(4)若小灯泡的额定电流 I0＝2I1，假设小灯泡的阻值不变，则 P 额＝
2
2
I 0
R ＝(2I 1)2R ＝4I 1
R ＝4P1；由于小灯泡的阻值不是定值，会随温
度的升高而变大，所以，当小灯泡在正常工作时，其阻值会变大，
则额定功率 P0＞P 额＝4P1，所以额定功率可能为 5P1。 【答案】 (1)0.2 (3)0.2 (4)D
表所示。当该电热水壶正常工作时，至少需要
秒才能
把质量为 2.0 千克、初温为 25 ℃的水加热到 100 ℃。[c 水＝ 4.2×103 焦/(千克·℃)]
容量(升)
2.0
Hale Waihona Puke Baidu
额定电压(伏)
220
额定功率(瓦)
1500
【解析】 水吸收的热量 Q 吸＝cmΔt＝4.2×103 焦/(千克·℃)× 2.0 千克×(100 ℃－25 ℃)＝6.3×105 焦；若电能全部转化为热能， 即 Q 吸＝W 电，热水器正常工作时 P＝P 额＝1500 瓦，加热时间 t＝
专题一 电功的计算
用电器消耗多少电能，即电流就做了多少功。电能表 是测量电功的仪表，以图 23­3 为例，电路中消耗了多少电 功不仅可以从计数窗中读出，也可根据“2500r /(kW ·h )” 这一数据结合电能表转盘转过的转数来测定。
图 23­3
【典例 1】 小颖观察到家中电能表的示数如图 23­4 所示，
表的示数最大，则 I
大＝UR
＝6伏 10 欧
＝0.6 安，当 R1′＝20 欧时，变
阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，即电流表的示数 最小，所以电流表的示数变化了ΔI＝I 大－I2＝0.6 安－0.2 安＝ 0.4 安。 ★名师指津 对于涉及图像的电功率问题，解题时结合题目的要 求，充分提取图像中的有效信息。可按以下程序进行审题、并求解： 先确定要解决什么问题？需要知道哪些相关量才可求解？这些量 能否在图像中反映出来？如不能反映，是否可结合题干信息转化得 出？这样图像中的有效信息就不会遗漏。
＝10 欧时，P1＝0.9 瓦，当 R1′＝20 欧时，P1′＝0.8 瓦，因串联
电路中各处的电流相等，所以，由 P＝UI＝I2R 可得，电路中的电
流 分 别 为 I1 ＝
P1 ＝ R1
0.9 瓦 10 欧
＝ 0.3 安 ， I2 ＝
P1′ ＝ R 1′
0.8 瓦 20 欧
＝0.2 安，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且电