上册 微素养·专题突破8 电功、电功率综合计算(一)-【精彩练习】2024-2025学年九年级全一册科学同步评价作业教师用书课件PPT（华东师大版）

九年级·上册 第6章　电能 微素养·专题突破 八 　电功、电功率综合计算(一) 1 【例1】 小晨以某种PTC电阻作为发热部件，制作了一个恒温孵化箱。图甲是恒温孵化箱的电路图，R1、R2是两个相同的PTC电阻，电源电压为220 V。图乙为单个这种PTC电阻的阻值随温度变化的关系图像。 (1)当温度为40 ℃时，电路中的电流为多少？ (2)恒温孵化箱的最大发热功率是多少？ (3)当温度保持40 ℃不变时，恒温孵化箱的产热和散热达到了________关系。如果仅仅从产热方面分析，当温度超过40 ℃时，恒温孵化箱是怎样自动实现温度下降的？ 类型1　电功和电热的综合计算 平衡 类型1　电功和电热的综合计算 可知，电路的总功率变小，产热减少，自动实现温度下降。 类型1　电功和电热的综合计算 【变式】 如图所示，直流电动机所接的电源电压U＝3 V且保持不变，电动机线圈电阻R＝0.5 Ω。不计各处摩擦，电动机正常运转时电路中的电流I＝1 A，则电源的电功率是_____W，通电1 min电动机产生的热量是______J。 【解析】因U＝3 V，I＝1 A，则P＝UI＝3 V×1 A＝3 W；Q＝I2Rt ＝(1 A)2×0.5 Ω×60 s＝30 J。 类型1　电功和电热的综合计算 3 30 【例2】 某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和恒温两种状态。电路如图甲所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合、温度达到一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度的作用，指示灯的额定电压为200 V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40 Ω。 类型2　动态电路的电功率计算 (1)当指示灯亮时，温度控制器处于________状态。 (2)求指示灯的电阻值。 (3)求加热状态时温度控制器所消耗的电功率。 (4)温度控制器正常工作时，指示灯在一段时间内规律性亮灭情况如图乙所示，则温度控制器1 h所消耗的电能是多少？ 类型2　动态电路的电功率计算 恒温 类型2　动态电路的电功率计算 W加热＝Pt2＝1 210 W×30 s＝36 300 J， 一个周期消耗的电能：W总＝W加热＋W恒温＝5.28×104 J， 1 h经历20个周期，总共消耗的电能： W＝5.28×104 J×20＝1.056×106 J。 类型2　动态电路的电功率计算 【变式】 在右图所示的电路中，电源电压为8 V并保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P由一个位置移动到另一位置时，定值电阻R0的电功率由1.6 W变成了0.4 W，则电压表的示数可能(　　) A． 由2 V变为4 V 　 B．由3 V变为6 V C．由3 V变为5 V 　 D．由4 V变为6 V 【解析】设定值电阻R0 的电功率由1.6 W变成0.4 W时，电路中的电流由I1变为I2，由P＝I2R知I1＝2I2，又因为R0 的阻值保持不变，所以U1＝2U2。由题图知电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，所以，当电压表原来 类型2　动态电路的电功率计算 D 的示数为2 V时，R0 两端的电压U1＝8 V－2 V＝6 V，当电压表的示数为4 V时，R0 两端的电压U2＝8 V－4 V＝4 V，不符合U1＝2U2，故A错误；当电压表原来的示数为3 V时，R0两端的电压U1＝8 V－3 V＝5 V，当电压表的示数为6 V时，R0两端的电压U2＝8 V－6 V＝2 V，不符合U1＝2U2，故B错误；当电压表原来的示数为3 V时，R0 两端的电压U1＝8 V－3 V＝5 V，当电压表的示数为5 V时，R0 两端的电压U2＝8 V－5 V＝3 V，不符合U1＝2U2，故C错误；当电压表原来的示数为4 V时，R0 两端的电压U1＝8 V－4 V＝4 V，当电压表的示数为6 V时，R0 两端的电压U2＝8 V－6 V＝2 V，符合U1＝2U2，故D正确。 类型2　动态电路的电功率计算 【例3】 如图甲所示，R是压敏电阻，其阻值随压力的变化而改变，R0为定值电阻。闭合开关S，改变R上压力大小，两电表示数之间的关系图像如图乙所示，则电源电压U＝_____V，R0＝______Ω；当R0消耗的电功率为0.4 W时，R消耗的电功率P＝______W。 类型3　利用U－I图像计算电功率 6 10 0.8 【解析】由题图甲可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。 由题图乙可知，当电路中电流I1＝0.2 A时，压敏电阻R两端的电压U1＝4 V；当电路中电流I2＝0.5 A时，压敏电阻R两端的电压U2＝1 V， 因串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，且电源的电压不变，所以U＝I1R0＋U1＝I2R0＋U2，即0.2 A×R0＋4 V＝0.5 A×R0＋1 V，解得R0＝10 Ω， 电源电压U＝I1R0＋U1＝0.2 A×10 Ω＋4 V＝6 V； 类型3　利用U－I图像计算电功率 类型3　利用U－I图像计算电功率 【变式】 图甲是小明设计的调光电路图，他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路，小灯泡的额定电压为6 V。闭合开关S后，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I－U关系图像如图乙所示(电阻丝AB的阻值不随温度变化)，则小灯泡的额定功率为_______，电阻丝AB的阻值为________。 类型3　利用U－I图像计算电功率 6 W 9 Ω 1．在某段电路中，其两端电压为U，通过电路的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论错误的是(　　) A．在任何电路中，都有UIt＝I2Rt B．在任何电路中，电功都为UIt，电热都为I2Rt C．在纯电阻电路中，UIt＝I2Rt D．在非纯电阻电路中，UIt>I2Rt ——跟踪 巩固训练—— A 2．在右图所示的电路中，电源电压恒为4.5 V，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，定值电阻阻值为5 Ω，滑动变阻器最大阻值为20 Ω。闭合开关，移动滑片的过程中，下列说法正确的是(　　) A． 若滑片P向右移动，则电流表示数变大 B．滑动变阻器的阻值变化范围为2.5～20 Ω C．定值电阻的功率变化范围为0.45～1.8 W D．电压表与电流表示数的比值不变 ——跟踪 巩固训练—— C 3．小灯泡L和电阻R上分别标有“6 V　4.8 W”和“6 V　0.6 A”字样，它们的电流随电压变化规律如图所示。现将小灯泡L和电阻R连入电路中，若要确保电路中的元件不烧坏，L和R串联时电源电压不能超过_____V，L和R并联时电路的总功率最大可达到_______W。 ——跟踪 巩固训练—— 9 8.4 4．某品牌家用电熨斗的电路如图甲所示，额定电压为220 V，最大功率为440 W，发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成，调温电阻R是可变电阻，其最大阻值为110 Ω。则： (1)定值电阻R0的阻值是多大？ (2)该电熨斗工作时的最小功率是多大？ 此时通过电路的电流是多大？ (3)假设电熨斗每秒钟散发的热量Q与电熨斗温度t的关系如图乙所示，请分析得出电熨斗工作时温度的调节范围。 ——跟踪 巩固训练—— ——跟踪 巩固训练—— 本课结束！ 解：(1)由题图乙可知，当温度为40 ℃时，PTC电阻的阻值R1＝R2＝500 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的电流：I＝＝＝0.22 A。 (2)由题图乙可知，PTC电阻R1、R2的最小阻值均为100 Ω，则恒温孵化箱的最大发热功率： P大＝＝＝242 W。 (3)平衡　由题图乙可知，温度超过40 ℃时，两电阻阻值变大，由P＝ 解：(2)当指示灯亮时，指示灯与发热电阻串联，电路中的电流：I＝IL＝I电阻＝＝＝0.5 A， 由I＝得指示灯的电阻：RL＝＝＝400 Ω。 (3)加热状态时，双金属开关闭合，只有发热电阻工作，此时温度控制器所消耗的电功率：P＝＝＝1 210 W。 (4)由题图乙可知一个周期历时180 s，其中恒温状态用时150 s，消耗的电能： W恒温＝UIt1＝220 V×0.5 A×150 s＝16 500 J， 加热状态用时30 s，消耗的电能： 当R0消耗的电功率为0.4 W时，由P＝I2R可得，电路中的电流： I′＝＝＝0.2 A， 电路的总功率： P总＝UI′＝6 V×0.2 A＝1.2 W， 因电路中总功率等于各用电器功率之和，所以R消耗的电功率：P＝P总－P0＝1.2 W－0.4 W＝0.8 W。 解：(1)当调温电阻R＝0时，电熨斗工作时的电功率最大，根据 P＝可得，R0＝＝＝110 Ω。 (2)当调温电阻R＝110 Ω时，电熨斗工作时的电功率最小，此时通过电路的电流：I＝＝＝1 A， 电熨斗工作时的最小电功率：P′＝UI＝220 V×1 A＝220 W。 (3)由题图乙可知，当电熨斗工作时的功率是440 W时，温度最高，为200 ℃；当功率是220 W时，温度最低，为90 ℃，故电熨斗工作时温度的调节范围为90～200 ℃。 $$