9年级下册物理 第15章复习课 逐字稿-4,707字
师:同学们,今天我们来复习第15章电工和电热。首先回顾关于电功率、电热的基本概念。电功,就是电流所做的功,电流做多少功就消耗多少电能。电功率,表示电流做功的快慢,等于电功与做功所用时间之比。电热,是电流通过导体产生的热量,此过程中电能转化为内能。
接着看它们的单位。电功的国际单位是焦耳,常用单位是千瓦时,1千瓦时等于3.6×10?焦耳;电功率的国际单位是瓦特,常用单位有千瓦、毫瓦,1千瓦等于103瓦特,1毫瓦等于10?3瓦特;电热的国际单位也是焦耳。
再来看看基本公式,电功W = UIT,电功率P = UI。电热Q = I2RT。还有一些推导公式,电功还可以是W = PT 。使用这个公式时要注意物理量单位,如果功率用千瓦做单位,时间用小时做单位,电功的单位就是千瓦时;如果功率用瓦做单位,时间用秒做单位,电功的单位就是焦耳。把欧姆定律代入功率公式,还能推导出P = I2×R、P = U2÷R,进而推出电功的计算公式W = I2RT、W = U2÷R×t 。这四个公式只适用于纯电阻电路,在纯电阻电路中,电热Q = W,又可以等于PT,等于UIT,等于U2÷R×t 。这些公式大家记住了吗?
下面回顾串并联电路中电功和电功率的特点。两个电阻R1、R2分别串联和并联,电流对R1做的功为W1,对R2做的功为W2,R1的电功率为P1,R2的电功率为P2。则这两个电路中电流做的总功W总 = W1 + W2,电路的总功率P总 = P1 + P2 。在串联电路中,两个电阻的电热之比等于电功率之比,等于电压之比,与电阻成正比;在并联电路中,电热之比等于电功率之比,等于电流之比,与电阻成反比。
比如,两个定值电阻R1、R2并联在电路中,闭合开关S,它们的电流与其两端电压关系如图乙所示。由图像可推知两个电阻的阻值之比为1 : 2。因为并联电路中电热和电阻成反比,所以电热之比等于2 : 1 。这道题还可以利用前面的比值关系,因为是并联,抓住电压一定,可推知它们两条支路的电流之比为2 : 1 。根据前面的比值关系,在并联电路中电热之比就等于电流之比,所以也等于2 : 1 。这两种方法都能快速推出它们的电热之比。
下面复习电能表。电能表是测量电路消耗电能的仪表。参数“220伏”,是电能表适用的额定电压;“10(20)安”,其中20表示长期正常运行的最大电流为20安。根据公式P = UI = 220伏×20安 = 4400瓦,可求出家庭电路中允许接入的最大总功率为4400瓦。电能表现在的读数为2135.7千瓦时。“3200IMP/千瓦时”是电能表常数,表示每消耗1千瓦时的电能,电能表指示灯闪烁3200次。
来看一道例题。关闭家中其他用电器,只接入某用电器。当该用电器单独工作6分钟时,电能表耗电指示灯闪烁320IMP。由电能表参数“3200IMP/千瓦时”可知,用320IMP÷3200IMP/千瓦时 = 0.1千瓦时,这就是该用电器消耗的电能。用电器的功率是多少呢?根据公式P = W÷t,0.1千瓦时÷6分钟(6分钟 = 0.1小时),可得功率为1千瓦。
以上是对本章一些基本知识、基本概念的复习,下面重点针对大家相对较为薄弱的动态电路问题进行分析。所谓动态电路,就是指电路工作过程中某些电学物理量发生变化,这种变化一般由两种情况引起:一是电路中滑动变阻器滑片位置改变;二是电路中有多个开关的状态发生变化。
先看第一种,由滑动变阻器滑片位置改变引起电路中的变化。以2018年南京市中考题第12题为例。如图所示电路,电源电压不变,小灯泡标有“6伏 3瓦”字样。闭合开关后,当滑片P移至某一位置时,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器消耗的功率为P1;当滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.3安,电压表示数变化了3伏,此时滑动变阻器消耗的功率为P2,且P1 : P2 = 5 : 6 。下列判断正确的是:A. 滑动变阻器的最大阻值为10欧;B. 电路允许消耗的最大功率为4.5瓦;C. 小灯泡正常发光时,滑片P位于滑动变阻器中点位置;D. 滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中,小灯泡消耗的功率变化了0.6瓦。
解决这类问题,首先从电路图出发,明确这是串联电路。第二,弄清电路中最基本的物理量电流、电压、电阻之间的关系。本题中只涉及灯泡与滑动变阻器串联,所以灯泡两端的电压UL与滑动变阻器两端的电压UP之和等于电路两端的总电压。因为是串联电路,电流处处相等,设电流为I,电路中的总电阻等于灯的电阻加上变阻器的电阻。此外,本题还涉及功率,设灯的功率为PL,变阻器的功率为PP 。
第一次实验,P位于某一点,小灯泡恰好正常发光。由灯泡铭牌“6伏 3瓦”,可求出与灯泡相关的物理量:灯泡电压6伏,通过灯泡的电流I = P÷U = 3瓦÷6伏 = 0.5安,灯泡的阻值R = U÷I = 6伏÷0.5安 = 12欧,灯泡功率3瓦。而与变阻器相关的物理量,它的电压UP1、电阻RP1、功率P1均未知。
第二次实验,移动滑片P到某一端点,电流表的示数为0.3安,发现电路中的电流变小了,说明滑动变阻器的阻值变大了,所以这一次的端点应该是变阻器在最大阻值处。电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,示数变化了3伏,应该是增大了3伏。抓住电源电压恒定不变,变阻器电压增大3伏时,灯两端的电压就会减小3伏,原来灯电压是6伏,现在就变成了3伏。由灯的电压3伏,除以灯的电流0.3安,可得此时灯的阻值为10欧,由公式P = UI,3伏×0.3安 = 0.9瓦,这就是此时灯的功率。
此时变阻器的功率设为P2,由题目条件P1 : P2 = 5 : 6,根据公式P = UI,已知电流0.5安和0.3安,即电流之比5 : 3,功率之比5 : 6,可推知它们的电压之比为1 : 2 。代入电路中,抓住电源电压恒定,可推知第一次变阻器两端的电压为3伏,第二次两端的电压为6伏,那么总电压就为9伏。第二次变阻器滑片在最大值处,由电压6伏,电流0.3安,可求出它的最大阻值为20欧,所以A选项错误。