初三物理:电能的利用学案.docx
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1、电能的利用适用学科物理适用年级初三适用区域浙江课时时长(分钟)120知识点1. 电功的概念单位及单位换算2. 运用电功的公式解决有关问题3. 读电能表示数4. 电功率的物理意义、定义和单位5. 电功率的计算6.焦耳定律学习目标 知识与技能1. 理解电功的概念2. 知道电功的单位及单位换算3. 能够运用电功的公式解决有关问题4. 会读电能表示数5. 能说出电功率的物理意义、定义和单位;6能利用电功率的公式进行相关计算;7能结合实际,说出用电器多铭牌上额定电压、额定功率所表示的含义,能区别额定电压与实际电压,额定功率与实际功率;8.知道电热,会用焦耳定律计算 过程与方法1. 通过观察能够理解电能表
2、的结构以及电能表的构造2. 通过实验探究知道电功实验的方法与技巧注意事项3. 会利用电流表和电压表测量用电器的功率。情感、态度与价值观1. 通过观察,锻炼学生的观察总结能力通过实验探究培养学生探究精神以及激发学生的学习兴趣2.了解不同用电器的额定功率,知道用电器在待机时也要消耗电能,形成节约用电的意识。学习重点运用电功的公式及电热的公式解决有关问题,对电功率概念的掌握及计算。焦耳定律的应用。学习难点运用电功的公式解决有关问题,对额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的区别及灵活应用学过的知识解决简单的电功率问题。教学过程一、复习预习1电功(W): 电流所做的功 叫电功。2电流做功的特点:电流做
3、功时,把 电 能转化为 其他形式的能 。电流通过电风扇是电能转化为机械能。电流通过电炉是电能转化为内能。3电功的单位:国际单位: 焦耳 。常用单位有:度(千瓦时),1度=1 千瓦时 = 3.6106焦耳。4电能表是测量 电功 的工具。5电流做功的多少与 电压 、 电流 和 通电时间 有关。电功计算公式: W=UIt 。利用W=UIt计算电功时注意:式中的W.U.I和t是在同一段电路;计算时单位要统一;已知任意的三个量都可以求出第四个量。6计算电功还可用以下公式:W=I2Rt ; ,W=Pt; 7电功率(P)定义:电流在 单位时间内所做的功 。国际单位有: 瓦特 ;常用单位有:千瓦8计算电功率公
4、式:P= W/t = UI (式中单位PW ;W J;t S ;U V );I A 9利用计算时单位要统一,如果W用焦、t用秒,则P的单位是瓦 ;如果W用千瓦时、t用 小时 ,则P的单位是 千瓦 。10计算电功率还可用右公式(只适用于纯电阻电路):P=I2R和P=U2/R11额定电压(U额):用电器 正常工作时 的电压。额定功率(P额):用电器在额定电压下的功率。13实际电压(U实):实际加在用电器两端的电压。实际功率(P实):用电器在实际电压下的功率。以灯为例子: 当U实 U额时,则P实 P额 ;灯很亮 ,易 烧坏 。 当U实U额P实 P额 长期使用影响用电器寿命(灯发光强烈)考点/易错点5
5、 焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟电阻成正比,跟通电时间成正比 。如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则焦耳定律为Q=I2Rt。当电流做的功全部转化为内能时: 由于 W=UIt,U=IR , Q=W=I2Rt电功与电热的联系与区别1纯电阻电路中W=Q2非纯电阻电路中WQ电热 Q=I2Rt电线与电炉丝串联,电流相等,根据焦耳定律,导线的电阻比电炉丝小的多,相同时间内放出热量也少。三、例题精析【例题1】 如图是直流电动机提升重物的示意图,电源电压为110V且保持不变,电路中的电流是5A,质量为50kg的重物在电动机带动下以0.9m/s 的速度匀速上升
6、,不计各处摩擦,则电动机线圈的电阻是(g取10N/kg)()A2B22C10D4【例题2】如图所示,电源电压是3V,小灯泡的额定电压是2.5V,额定电流是0.2A,求:(1)小灯泡的额定功率;(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路中的阻值【例题3】小明家买了一台电烤箱,发热功率有高、中、低三个档位小明根据电烤箱的工作情况,跟同学们在实验室组成模拟电烤箱的实验电路如图所示电源输出电压稳定为6V,两个发热电阻分别为R1=10,R2=20单刀双掷开关S2可分别与触点a、b接通请你参与小明他们的研究,分析和解答以下问题:(1)两个开关分别处于什么状态时,模拟电烤箱电路处于“低”档位?为什么?(2)
7、模拟电烤箱电路处于“中”档位工作时,消耗的电功率是多少?(3)模拟电烤箱电路处于“高”档位工作时,通电10min,电流产生多少热量?【例题4】如图是某简易电吹风工作原理的电路图(R0为电热丝,M为电动机),下表是该电吹风的铭牌不计电热丝阻值随温度的变化,求: (1)电吹风正常工作且吹热风时,流过电热丝R0的电流多大?(2)吹热风时,1min内电流通过电热丝R0产生的热量为多少?例题5】云龙同学家有台电热水壶,此壶是在热胆中储水,由电热管加热工作的其壶内部工作电路可简化为如图所示,当壶内水烧开了时,其温控开关S自动断开,于是,电热水壶处于保温状态已知合上开关S,电热水壶开始加热,加热功率为500
8、W,求:(1)电热管R1的电阻值多大?(2)电热水壶加热10min产生的热量是多少J?(3)若电热水壶保温时电路中的电流为0.1A,则电阻R0应多大?【例题6】(2012江西)家用电器使用日益广泛,好学的瑞瑞突发奇想,想检验电热水壶与电饭煲谁的热效率高,如图所示是瑞瑞家两种电器及铭牌,下表是瑞瑞在使用这两种电器(正常工作)烧水时所记录的数据 (1)在1标准大气压下,把电热水壶中的水烧开,水需要吸收多少热量?(2)试通过计算说明电热水壶与电饭煲谁的热效率高四、课堂运用【基础】1(2014本溪)下列用电器与电水壶工作原理相同的是()2.(2013西宁)如果电视机,电烙铁和电风扇上都标有“220V,
9、60W”的字样,它们都在额定电压下,工作相同的时间,三个用电器产生的热量是()A电视机最多B电烙铁最多C电风扇最多D一样多3(2014十堰)小明观察家中的电能表(如图),下列说法正确的是()A此电能表应该接在220V的电路中使用B电能表的额定功率是220WC小明家已经消耗的电能为107JD此电能表转盘每小时转过3000转4.如图所示的电路中,电压U保持不变,电阻R=4,L为标有“6V 0.5A”的小灯泡,当小灯泡L正常发光时,在相同时间内电流通过灯泡L和电阻R 做功之比为()A1:3B1:1C3:1D4:15.(2014无锡)有一混合动力汽车,由汽车发动机(汽油机)和电动机为驱动系统提供动力,
10、汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程,带动曲轴转动两圈,该汽油发动机的最大功率是69kW,以最大功率工作时曲轴转速为5000r/min活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排气量,气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比,如图为气缸容积和燃烧室容积的示意图,该车排气量是1.8L,压缩比为10:1,动力蓄电池额定电压为200V,容量(蓄电池放电电流和放电时间乘积)为150Ah,已知该车的动能E与其速度v的关系如下表所示(1)该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能?(2)a当这辆汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶时,动力完全由汽油发动机提供,若汽车汽油发动机的输出功率为54kW,则
11、此时汽车所受的阻力是多大?b当驾驶员看到前方限速标志时,立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电,汽车速度由108km/h减小到72km/h,若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%,则动力蓄电池获得的电能为多少焦?(3)若该汽车汽油发动机以最大功率工作时,吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量是7.210-4kg,此时这台汽油发动机的效率是多少?(q汽油=4.6107J/kg)6(2014新疆)小雷家电能表上月底的示数为,本月底的示数如图所示,她家本月消耗电能为 kWh该电能表的转盘转过1500转时,消耗的电能为 kWh7.小芳家庭电路的一部分如图11所示,未画出的部分还接有正
12、在工作的其他用电器她要利用电路中的电能表和手表测出图11中电灯的电功率()电能表面的示意图如图12所示,表面上标的“3000RkWh”表示什么?()请你为小芳设计一合理的实验方案,要求:写出主要的实验步骤,写出电灯的电功率表达式(用实验测量的物理量表示)【巩固】1.图是体重自动测试仪的工作原理,下列有关它的说法中正确的是()A体重越大,体重示数计的示数越小B体重示数计是用电流表改装成的C体重测试仪电路由于缺少开关,始终处于通路D体重测试仪所测体重越大,电路消耗电能越少2. 定值电阻R5,通过的电流是2A时,10min内产生的热量是 。3如图,R=2,R=4,电压表示数是3V,那么在电阻R2上每
13、分钟放出 J的热量。 4、通过一条电阻丝的电流为1 A时,产生一定的热量,如果电流增大到3A,相同时间内产生的热量是前者的 倍。 5两个并联的电阻器,阻值分别是R1和R2,已知R13R2,在通电5min内,R1与R2放出热量之比是( )Al:3 B3:1 C. 1:9 D. 9:1 6通过电阻R的电流为I,在t秒内产生的热量为Q;当电阻增大为原来的2倍,电流减小为原来的一半时,在相同时间内,电阻产生的热量为( ) A4Q B2Q CQ D. Q7.如图16所示,电源电压为12V,并且保持不变,滑动变阻器的最大阻值为18,小灯泡上标有“6V 3W”字样。求: (1)灯泡的电阻和正常工作时的电流是
14、多少? (2)当S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路中的阻值为多大? (3)保持滑动变阻器的位置不变,闭合S、S1、S2,此时电流表示数变化了1A,求R0的阻值是多少? (4)闭合S、S1、S2,调节滑动变阻器,使整个电路消耗的总功率为最小,这个最小值是多少?8.随着我国经济的发展,汽车数量迅猛增长,汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重。据有关资料统计,汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上。在这种情况下,目前正在研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景。如图14所示是某研究所研制的太阳能汽车,它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动
15、机来驱动的一种新型汽车。设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7kW。在晴朗的天气,电池对着太阳时产生的电压为160V,并对车上的电动机提供12A的电流,请你求出: (1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大? (2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75,当汽车在水平路面上匀速行驶时,受到的牵引力为180N,则在1min钟内这辆车行驶了多少米? 9.有一种车床用的照明灯泡,它的额定电压是36V,正常工作时灯丝的电阻36,求:(l)该灯泡正常工作时的电功率。(2)灯泡连续正常工作10h消耗多少千瓦时的电能。 10.如图反映了一只“220V 100W”的白炽灯正常工作时能量转化情况.
16、(1)在图中空白括号内填上适当的能量名称.(2)求白炽灯正常工作时电能转化为光能的效率.(3)求白炽灯连续正常工作10h消耗的电能.11为了控制简易孵鸡厂车间里的温度,购买了“220V 300W”的电热器(电阻不受温度的影响)3台,并设计如图所示的一个电路图,该电路图接在照明电路上使用,图中R1、R2、R3即为3台电热器,按此图设计可以有几个温度档?各档的功率是多少?【拔高】1三个导体 R1、R2和 R3,它们的电阻R1: R2: R3= 3: 2: 1,则把它们并联后在相同时间内产生的热量之比 Q1: Q2: Q3= 。2一只电热器通过的电流是2A每分钟可以产生 2 4 103J的热量。那么
17、,这只电热器的热功率是 ,工作时的电压是 ,电热器的电阻值是 。 31度电可供“220V 500W”的电饭锅正常工作 h,若把它接入220V的电路中,2min内可放出热量 J。 4在图所示的电路中,已知 R1 R2,电源电压 U保持不变,在相同时间内放出热量由多到少排列的顺序是( )A丁、丙、乙、甲 B丁、乙、甲、丙C乙、甲、丙、丁 D丙、甲、乙、丁5,家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫,设计了调整温度的多档开关,使用时旋转旋或即可使熨斗加热到所需温度,下面最右端的图是电熨斗的电路图,旋转多档开关可以改变1、23、4之间的连接情况,现将开关置于温度最高档,这时,1、2、3、4之间的连接是下列四幅图
18、中的哪一个。( )6.一台电动机它的线圈电阻为l,把它接在220V的电路中,通过电动机的电流为25A,在lmin内电流做功多少?电流通过线圈产生的热量是多少?(提示:注意物理公式的适用范围) 7.某电炉铭牌上标记“220V 400W”,根据这个条件可以求出哪些物理量?正常工作 lh,可以间接求出哪些物理量?电炉的额定电压U额=22OV,额定功率400W,电阻121,额定电流约1.82A耗电量O.4度,产生热量1.44106J 8.小明家有一电热水壶,铭牌如下表所示,现他在壶中装上3L20的水(C=4.2 103Jkg)求(1)壶中所装水的质量是多少? (2)在额定电压下烧开这些水需要多少分钟?
19、(假如壶内气压等于1个标准大气压且不计热损失)(3)若在用电高峰,电热水壶的实际电压为额定电压的 90,则此时该水壶的实际电功率是多少? 额定电压 220V 额定电功率 840W 频 率 50Hz 容 量 4L 瓶 重 2kg9为了调整电动机的转速,往往串联一个变阻器,下图中 M为小型直流电动机,上面标有“24V 48W”字样,电动机的电阻为08,电源电压为40V,当电动机正常工作时:(1)变阻器接入电路中的阻值是多少?(2)电动机将电能转化为机械能的功率是多少?五、课堂小结、课后作业【基础】 1把“8V 16W”和“12V 36W”的两盏电灯、串联到电压是16V的电路中,比较两盏电灯的实际功
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