第十七讲 电学实验及综合计算
一、复习策略
1、非纯电阻电路的计算
非纯电阻电路
注：①P总≠P热且P总>P热
②W≠Q且W>Q
即UIt≠I2Rt且UIt>I2Rt（原因：）
例如：电动机电路
已知：R线=1Ω，当U=2V时，I=0.8A．若t=1s（）
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2、安全用电
（1）家庭电路中电流过大的原因
（2）保险丝与电热器的区别
3、高压输电：（输电线上欧姆定律不适用）
高压输电的原因：当输电总功率P总一定时，提高输电电压U，可减小输电电流I（P总=UI），I越小，线损功率（发热功率）越小（P热=I2R线）
从而提高输电效率（ ）
4、电阻及电功率的测量及变形．（以测电阻为例）
（1）基本方法：伏安法
①电路图：
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②Rx=U/I
（2）安阻法：缺少电压表
①解决思想：（应与Rx并联）
②电路图：
③
（3）伏阻法：缺少电流表
①解决思想： （应与Rx串联）
②电路图：
③
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④变形：若滑动变阻器的最大阻值已知为R0．
a．
（S断开时，测电源电压U总，S闭合时，测Rx的电压Ux）
b．
（P在a端时，测电源电压U总，P在b端时，测Rx的电压Ux）
当P在b时：
（4）等效替代法
①（S接a端时，记下的示数为I1，S接b端时，调节R的阻值使I2=I1，读出R的阻值R1）
Rx=R1（注：若R0为滑动变阻器时，则应保持其阻值始终不变）
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②（S接a端时，记下的示数为U1．S接b端时，调节R的阻值，使U2=U1，读出R的阻值R1）
Rx=R1（注：若R0为滑动变阻器时，则应保持其阻值始终不变）
（5）短路法
①（闭合S1时，的示数为I1．断开S1时，的示数为I2）
当S断开时：
②[闭合开关S1时，的示数为I1：U总=I1Rx．断开开关S1时，的示数为I2：U总=I2（Rx＋R0）]
③变形：若滑动变阻器的最大的值已知为R0．
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[P在a端时，的示数为I1：U总=I1Rx．P在b端时，的示数为I2：U总=I2（Rx＋R0）]
二、典例剖析
例1、电功率反映了（ ）
A．电流做功的多少 B．电流做功的快慢
C．电流的强弱 D．用电器电阻的大小
解析：电流通过用电器做功，将电能转化为其他形式的能，电流做功用W=UIt计算，由公式知，电流做功不仅有大小，而且有快慢，电流做功的快慢用电功率来表示，它等于电流在ls内所做功的多少．电流做功快的，功率大，做功慢的，功率小．
答案：B．
例2、如图所示，R1=4Ω，电压U保持不变．当S1、S2都闭合时，电压表示数为6V，电流表的示数为1A，当S1断开后，5min内电流通过L1、L2所做的功是多少？L1、L2的功率为多少?
解析：S1、S2闭合时，L1短路，测L2电压，也等于电源电压，即U=6V，测的是L2的电流．由欧姆定律知：
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当S1断开后，灯L1与L2串联，有：
R总=R1＋R2=4Ω＋6Ω=10Ω
又由欧姆定律得
∴U1=I1R1=IR1=0.6A×4Ω=2.4V
由电功的公式W=UIt得：
W1=U1I1t1=2.4V×0.6A×5×60s=432J
W2=U2I2t2=3.6V×0.6A×5×60s=648J
答案：L1、L2所做的电功分别为432J和648J，其电功率分别为1.44W和2.16W.
例3、灯泡L已上标有“220V，100W”的字样．
（1）“220V 100W”表示什么意思?
（2）灯泡L正常发光时的灯丝电阻是多少?
（3）灯泡L正常发光时通过灯丝的电流是多少?
（4）灯泡L正常发光lmin通过灯丝的电荷量是多少?共有多少个自由电子通过灯丝?
解析：用电器的铭牌上标有的电压、电功率分别叫用电器的额定电压和额定功率．它表示此用电器正常工作时的电压和在正常工作时的功率．用电器的实际功率决定于用电器工作时的实际电压．
当U实=U额时，P实=P额 用电器正常工作
当U实P额 用电器易烧坏，长期这样，会减小用电器的寿命
解答：（1）220V是灯泡L的额定电压，100W是灯泡L的额定功率
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（2）由P=UI得
（3）I=0.45A
（4）Q=It=0.45A×60s=27.3C=1.7×1030e
例4、如图所示的电路中，电源电压恒定，滑动变阻器R2的滑片在a、b之间滑动的过程中，电压表的最大示数为4V，电阻R1消耗的电功率变化范围是0.8W～7.2W．求滑动变阻器的滑片滑到b端时，电流表的示数．
解析：图中所示，R1与滑动变阻器连入电路的电阻串联，变阻器连入电路的电阻增大时，电路中的电流减小，R1两端的分压减小，R2两端的分压增大．R1的电功率也不断地减小．设电源电压为U．
答案：P位于b端时，电流表的示数为0.4A
例5、如图（甲）所示，是冯创同学测小灯泡电功率的实验器材，请你画出他所设计的电路图，并根据电路图连接好实物电路，说明：
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（1）闭合开关S时，滑动变阻器的滑片P应放在变阻器的_________端（填a或b）．
（2）小灯泡的额定电压为2.5V，电流表的示数如图（乙）所示，则通过小灯泡的电流为_______A，此小灯泡的额定功率为_________W．
（3）小灯泡的发光电阻为_________Ω．
解析：用伏安法测功率即用定义式P=UI测功率,用、分别组织小灯泡两端的电压，流过小灯泡的电流其电路图如图（丙）所示．其实物连接如图（丁）所示。
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（1）闭合开关S前，变阻器的滑片P应位于b端．
（2）如图（乙）所示，小灯泡的额定电流为0.32A，其额定功率
P=UI=2.5V×0.32A=0.8W
（3）灯的发光电阻
例6、某电能表表盘上标有3000R/kWh，现用它来测量一电冰箱的功率，测得3min内电能表的转盘转了15圈，则电冰箱的电功率为多少?
解析：3000R/kWh表示此电能的表盘每转3000R时，电路中用电器所做的功为1kWh，在转15圈时，消耗的电能W，则W=×1kWh，再由，可求得电冰箱的电功率．
即电冰箱的功率为100W．
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例7、如图所示的两个电阻为R1和R2并联接入电路中，测得的示数为1.5A，R1=5Ω，R2=10Ω，求5min内R2产生的热量是多少?
解析：如图所示，电阻R1、R2并联，
∴有U1=U2
又U1=I1R1，U2=I2R2，
∴I1R1=I2R2，
即5I1=10I2，I1=2I2 ①
又I1＋I2=1.5A ②
由①②解得I1=1A，I2=0.5A
又由焦耳定律Q=I2Rt得
Q2=I22R2t=0.52×10×5×60=750J
答案：5min内R2产生的热量为750J．
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