【知识点详解】
1. 热量计算与电功率
当水的初始温度是0℃,要加热至沸腾(100℃),需要的热量可以用公式Q = cmΔT来计算,其中Q是热量,c是水的比热容,m是水的质量,ΔT是温度变化。假设壶中有1L水(约1kg),则Q = 1kg * 4.2×10³J/(kg·℃) * (100℃ - 0℃) = 4.2×10⁵J。如果电热水壶的效率是90%,实际功率P = Q/η/t,其中t是时间,即P = 4.2×10⁵J / (90% * 7 * 60s) ≈ 1000W。
2. 电阻串联和并联
在串联电路中,电压分配比例等于电阻比,即U1:U2=R1:R2,所以R1、R2两端的电压之比为12Ω:24Ω=1:2。功率比P1:P2=I²R1:I²R2=R1:R2,因此功率比也是1:2。在并联电路中,电流分配比例等于电阻的倒数比,I1:I2=R2:R1,所以通过R1、R2的电流之比为24Ω:12Ω=2:1。功率比P1:P2=U²R1:U²R2=1/R1:1/R2=R2:R1,故功率比为24Ω:12Ω=2:1。
3. 电能表读数与功率测量
电能表用于记录一段时间内的电能消耗,从月初的读数到月末的读数差即为消耗的电能,比如从3000kWh到3100kWh,消耗了100kWh电能。要测量电水壶的实际功率,除了电能表,还需要电流表和电压表,以计算功率P=UI。
4. 电饭锅电路分析
开关S置于“1”档时,电饭锅处于加热状态,这意味着R0和R1串联。若加热功率是保温功率的50倍,设加热时总功率为P1,保温时为P2,则P1/P2=(R0+R1)/R1=50,解得R0/R1=49。
5. 电路实验与灯泡特性
(1) 连接电路时,滑动变阻器应一端接电源,另一端连接电流表,同时要选择合适的量程。
(2) 灯泡不亮且电压表示数大,电流表无示数,可能是灯丝断路或者电压表并联在滑动变阻器两端。
(3) 灯泡的额定电流为5A/12Ω≈0.42A,所以电流表的示数应接近这个值。
(4) 数据处理时,额定功率P=U额I额,由表格数据知,正常发光时的功率P=2V*0.4A=0.8W。测量多组数据的目的是减小误差,与测量电阻目的相同。
(5) 滑动变阻器需能承受的最大电流至少为0.5A,所以应选R1。
(6) 更换灯泡为定值电阻可以探究电流与电压关系,因为电阻值恒定,实验是正确的。
6. 测定小灯泡额定功率
(1) 连接电路时,需将灯泡与滑动变阻器串联,电压表并联在灯泡两端。
(2) 闭合开关前,滑动变阻器应置于最大阻值端,即B端。
(3) 为了使小灯泡正常发光,电压表应调至3.8V,电流表读数为0.55A,所以额定功率P=UI=3.8V*0.55A=2.09W。
(4) 功率差异可能源自灯丝温度变化导致电阻变化。处理数据的方法是正确的,因为多次测量可以减小误差,提高测量的准确性。
这些知识点涵盖了热能转换、电路分析、电阻特性、电功率计算以及实验操作等多个方面,对于九年级物理期末复习具有很高的参考价值。