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第14讲 电功和电功率
考点 常见题型 考点分值
1．概述电功的概念 选择、填空 2～4分
2．知道电功的单位 选择(综合型)、填空 2～4分
3．列举决定电功大小的因素 选择(综合型)、填空 2～4分
4.知道用电器消耗的电能可以用电功来量度 选择、填空 2～4分
5．应用电功的公式计算用电器消耗的电能 选择(综合型)、填空 2～4分
6．根据电能表读数的变化估算消耗的电能 选择(综合型)、填空 2～4分
7.描述电功率的概念 选择、填空 2～4分
8.知道电功率的单位 选择(综合型)、填空 2～4分
9.应用电功率的公式进行简单的计算 选择(综合型)、填空 2～4分
10.知道额定功率的概念 选择、填空 2～4分
11.从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率 选择(综合型)、填空 2～4分
12.知道电流具有热效应 选择(综合型)、填空 2～4分
13.概述探究影响电流热效应因素实验原理和设计的科学方法 选择、填空 2～4分
14.说出焦耳定律内容和数学表达式 选择(综合型)、填空 2～4分
15.应用焦耳定律解决简单的问题 选择(综合型)、填空 2～4分
一、电功
1．电功
(1)概念：________所做的功。
(2)实质：是________能转化为其他形式的能。
(3)单位：________，符号为J。常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称度。1焦＝1伏·安·秒。
(4)单位换算：1度＝1千瓦时(kW·h)＝________焦耳(J)。
(5)计算公式：W＝________。
(6)推导公式：W＝I2Rt，W＝________。
(7)决定因素：某段电路两端的________、此段电路的电流I以及通电时间t。
2．电能表(电度表)
(1)用电器在一段时间里消耗的________的多少，可以用电能表来测量。
(2)计量方法：某段时间电能表上先后两次读数________，就是这段时间电路消耗的电能。
(3)电能表中各数值的意义：
a．电能表的示数为________kW·h。
b．“220 V”表示这个电能表应该在220 V的电路中使用。
c．“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为______A，额定最大电流为________A。
d．“600 revs/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器每消耗______kW·h的电能时，电能表上的转盘转动________转。
e．“50 Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。
f．若每度电的价格为0.5元，月末的示数为 ，则本月电费应为______元。
二、电功率
1．电功率
(1)概念：电流在________内做的功。电功率用字母P表示。
(2)物理意义：表示电流做功的________。
(3)单位：________，简称瓦，符号为W。
(4)单位换算：1千瓦(kW)＝________瓦(W)。
(5)大小：电功率大小等于电功与时间之比。
(6)公式：P＝
(7)推导式：
a．P＝________，即用电器所消耗的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器电流的乘积。
b．根据欧姆定律I＝ 可推导出：P＝I2R；P＝________。
2．额定电压与额定功率
额定电压 用电器正常工作的电压值
额定电流 用电器正常工作的电流值
额定功率 用电器在________或 ________下工作时所对应的功率
实际功率 用电器在________下工作时所对应的功率
U实＝U额 P实____P额，用电器正常工作(如：灯泡正常发光)
U实>U额 P实____P额，用电器不能正常工作(如：灯 泡超常亮)，有时会损坏用电器
U实三、实验：测定小灯泡的功率
1．器材[电源(两节干电池)、导线、开关、小灯泡(额定电压2.5 V ；电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、滑动变阻器(“5 Ω　1 A”、“10 Ω　0.2 A”)]
2．实验原理：____________
3．请根据实验器材和实验原理画出对应的电路图(连接下列实验物图)
根据电路图连接实物图(连接下列实物图)
(1)连接电路时，开关应处于________状态；
(2)电流表所选的量程为____________；
(3)电压表所选的量程为____________；
(4)滑动变阻器所选的规格为__________；
(5)电路连接完成后，应将滑动变阻器的滑片移动到________(选填“A”或“B”)端。
5．实验数据处理
(1)如图是第7组实验中，两电表的读数，请将实验数据补充完整：
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微亮 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 _____
电流I/A 0.10 0.32 0.38 0.42 0.48 0.52 _____
(2)在1、2次实验中，灯泡不发光，但电流表和电压表均有示数，导致这种现象的原因是_____________________________________________；
(3)由表格数据可知，小灯泡的额定功率为________W，此时小灯泡的电阻为______Ω(保留一位小数)。
(4)请根据以上数据绘制小灯泡的U－I图像
(5)根据图像可知，小灯泡的I－U图像是一条曲线，其原因是_______________________________________；
(6)将小灯泡与一个阻值为10 Ω的电阻串联在6.5 V的电路中时，此时小灯泡两端的实际电压为__________V。
6．交流分析
(1)连接好电路后，闭合开关，无论怎样移动变阻器的滑片，发现小灯泡都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障原因可能是小灯泡________(选填“短路”或“断路”)
(2)若电路连接正确，电压表、电流表、滑动变阻器均可正常使用，在实验中闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不能正常发光，且电压表示数始终达不到灯泡的额定电压，则可能的原因是____________，改变这种现象可以采取的相应措施是__________。
(3)本次实验中滑动变阻器的作用是
①________________；②________________。
(4)本次实验多次测量的目的是______________________________________________。
(5)实验中________(选填“能”或“不能”)对所测灯泡的电功率求平均值，原因是__________________________________________________________________________________。
四、电流的热效应
1．电流的热效应
(1)概念：电流通过各种导体时，会使导体的温度_______的现象。
(2)实质：电能转化为________的过程。
2．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟________的二次方成________，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
(2)公式：Q＝________(其中Q表示热量，单位为J；t表示时间，单位为s)。
(3)影响因素：
a．电流、通电时间相同时，电阻________，产生的热量越多；
b．电阻、通电时间相同时，电流越大，产生的热量________。
3．电热器
(1)原理：利用电流的________工作。
(2)主要组成部分：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
(3)应用：电熨斗、电吹风机、电热毯、电热壶、电饭煲等。
五、实验：探究导体产生热量与电流、电阻的关系
1．实验器材(U形管、电阻丝、密闭容器、秒表、煤油等)
2．实验装置
(1)被加热的材料选用煤油或空气，因为其______小，可以使实验现象更明显；
(2)要求被加热物质的种类、质量、初温均相同；
(3)转换法的应用(利用U形管中_______________变化来反映电阻丝产热的多少)。
3．要点探究(控制变量法)
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系(控制通过电热丝的电流和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝；电阻越___，产生的电热越多)；
(2)探究电流产生的热量与电流的关系(控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过两电热丝的电流大小；电流越______，产生的热量越多)；
(3)探究电流产生的热量与通电时间的关系(控制电热丝的阻值和通电电热丝的阻值相同，改变通电时间的长短；时间越________，产生的电热越多)。
4．交流与分析
(1)在实验中发现U形管两侧液面高度不变，存在的原因可能是电路存在断路故障；
(2)两电阻丝串联的目的是保证通过两电阻丝的______相等；
(3)多次测量时的注意事项：
①每次测量完成后应断开电源开关(使U形管内液体冷却；避免浪费电能)；
②测量完成后打开U形管盒盖上的通气孔(加快液体冷却的速度)；
③每次开始实验时均保持U形管内液面高度差为0(使每次实验时液体的初温相同，便于比较各次实验时电阻丝产生热量的多少)。
知识点1：动态电路分析(涉及电功率)
【例题】
1．标有“6V 3.6W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压的变化关系如右上图所示，若把这种规格的两只灯泡串联接在6V的电源两端，则每只灯泡的电阻和实际功率分别为（　　）
A．10Ω 0.9W B．6Ω 1.5W C．6Ω 0.9W D．10Ω 1.8W
◆变式训练
2． 将“12V 6W ”和“12V 12W ”的两只灯泡L1和 L2， 串联或并联后接在电源两端， 不考虑温度对灯丝电阻的影响，则(　　)
A．若串联在电源电压为24V 时，两灯均正常发光
B．若串联电路中允许通过的最大电流为 1A
C．灯 L1与灯. L2并联在一个12V电源，两灯亮度一样
D．若串联两灯后的最大总功率为 9W
3． 如图甲为一种自动测定温度的电路原理图。电源电压不变，R0为定值电阻，R为可变电阻，其阻值R 随温度t变化情况如图乙。闭合开关S，当监控区的温度升高时，下列表示电路消耗的总功率 P 随温度t的变化关系图线中，可能正确的是（）
A． B．
C． D．
知识点2：电功、电功率的相关计算
【例题】
4．如图甲所示，是某同学“探究定值电阻) 的发热功率 滑动变阻器R 消耗的电功率. 和电源总功率 Pv随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。根据图象可知，其中，反映电源的总功率 随电流I变化的关系图象是　 　(选填“a”“b”或“c”)，滑动变阻器R 消耗的最大电功率为　 　W。
◆变式训练
5．我国对空调产品实行新的能效国家标准，将能效分为1、2、3 三个等级，等级1表示产品最节能，等级2表示产品比较节能，等级3表示产品的能效为我国市场的平均水平。如图所示为A、B两台家用空调的能效标识。
.
（1）按照图中所给的输入功率，空调A 在220V 电压下工作时的电流是　 　A。
（2）若每台空调一年均使用1000h，求出使用一年，空调A 比空调B节约的电能是　 　kW·h，这些电能可供一盏额定功率为40W的日光灯正常工作　 　h。
知识点3：测定小灯泡的电功率
【例题】
6．在探究“电功率与电压、电流关系”的实验中，有不同规格的小灯泡若干。
（1）图乙中电压表的示数为　 　V。
（2）小实按图甲连接电路后，闭合开关，发现两灯都不亮，灯泡L1两端电压较大，灯泡L2两端电压为零。则电路的故障可能是　 　。
（3）排除故障后，小实利用图甲所示的电路探究“电功率跟电压的关系”，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是　 　。
（4）为了探究"电功率与电流的关系”，小实选用一只“2.5V0.3A"的小灯泡，设计的电路如图丙所示，实验中多次改变滑片的位置，收集的数据如表所示：
实验次数 1 2 3 4
电流Ⅰ/安 0.21 0.23 0.30 0.32
灯泡亮度 微亮 较亮 正常发光 非常亮
小实根据实验过程中的相关信息得到的结论是：通过用电器的电流越大，电功率越大。你认为是否合理，判断并说明理由。　 　。
◆变式训练
7．科学兴趣小组开展“测量小灯泡电功率”的实验，所用电源为3节新干电池串联，小灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器上标有“20Ω IA”字样，小金同学根据设计好的电路图如图1 所示连接好电路。
（1）图1中，甲、乙是两只电表，则甲是　 　表；
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有正常偏转，但偏转的角度较小。则接下来应进行的操作是____；
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察灯泡是否发光
（3）继续实验，观察到电压表的示数为2伏，要使灯泡正常发光　 　端移动 (填“a”或“b”) ；
（4）小组同学为了得到比较准确的小灯泡额定功率，用同一套器材做了三次实验(电压表均调到3.8V)，获得三组数据 (如表)：
实验序号 电流表示数/A 额定功率/W 额定功率的平均值 N
1 0.71 2.698 P=2.698+2.622+2.584：=2.6353
2 0.69 2.622
3 0.68 2.584
请判断该处理数据的方法正确与否，并说明理由：　 　。
知识点4：探究导体产热多少与什么因素有关
【例题】
8．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中
（1）探究电流产生的热量与电阻的关系。
①电路中电阻丝的连接方式是为了控制　 　相同。
②闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了△t1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了△t2，那么△t1　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)△t2。
（2）探究电流产生的热量与电流的关系。
闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，温度升高量△t1　 　(选填“大于“”等于“或”小于“)2△t1，该实验说明电流产生的热量与电流　 　(选填“成”或“不成")正比例关系。
【评估】你认为做这个实验产生误差的主要原因是　 　。
◆变式训练
9．某小组同学猜想电流通过导体产生的热量跟下列因素有关：
猜想A：与电流大小有关； 猜想B：与电阻大小有关；猜想C：与通电时间长短有关于是他想用如图1和图2所示的实验装置进行探究
（1）图1实验烧瓶中装的煤油是　 　（选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）小金同学设计并连接了如图2所示的电路，则他是为了探究猜想：　 　（填字母即可）
（3）通过焦耳定律的学习，小金知道：图中　 　装置（填“甲”、“乙”、“丙”）U形管两边液面高度差最小。
10．下表为小明家安装的某品牌自动电热马桶盖的详细参数（在小明家的电能表上标着3600r/kW·h），说法正确的是（　　）
品牌 OJM 待机功率 ≤10W
材质 ABS 工作功率 1800W
额定电压 220V 每次加热时间 2分钟
温度范围 0℃~40℃ 每天耗电量 约0.3kW·h
A．每次加热时，电能表转过216圈
B．加热丝的电阻为2420欧
C．待机1小时消耗电能不高于0.1kW·h
D．工作电流为5A
11．如图所示是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，下列说法正确的是（）
A．甲装置可探究电流产生热量与电流的关系
B．甲装置通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧大
C．闭合开关一段时间，乙装置U形管两侧液面高度差为零，一定是电路开路了
D．把乙装置的R2和R3都放入右侧空气盒内，连接方式不变，能探究电流产生的热量与电阻的关系
12．小乐猜想：“电流通过导体产生的热量的多少可能跟电流、电阻和通电时间有关”，于是设计了如图所示的装置①和②，先将电阻丝（R1＜R2）分别装入规格相同的烧瓶中，然后将带有相同的玻璃管的塞子塞紧烧瓶，玻璃管在外侧的一端与相同的瘪气球相连；实验过程中电源电压保持不变。下列叙述中，正确的是（　　）
A．探究电流产生的热量与电流大小的关系，可比较气球甲、乙的体积变化
B．探究电流产生的热量与电阻大小的关系，可比较气球丙、丁的体积变化
C．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是丙气球
D．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是甲气球
13．科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是（　　）
A．压强 B．路程 C．电功率 D．电功
14．如图所示的电路，电源电压不变，灯L标有“8V 4 W”字样，不考虑灯丝电阻的变化，当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开，此时 ，电路消耗的总功率为 P1；当甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，此时 电路消耗的总功率为 P2，下列说法正确的是 (　　)
A．电阻R 的阻值为16Ω
B．两次实验灯泡的实际功率之比为16：1
C．电路的总功率之比
D．当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开时，两表示数之比
15．如图所示，电源电压U=8V，内阻r =4Ω，电灯A的电阻为10Ω，电灯B的电阻为8Ω，滑动变阻器的总电阻为6Ω。闭合开关S，当滑动触头P 由a 端向b端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化)，小科同学经分析得出以下四种判断：
①电流表示数先减小后增大 ②电压表的示数先增大后减小
③电灯 A 的亮度不断减小 ④电源的最大输出功率为4 W
其中说法正确的是 (　　)
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
16．如图甲，两个灯泡串联在电路中，电源电压为6 V，L1的额定电压为3 V，L2的额定电压为2V。通过两个灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片滑至中点时，其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏，说法中错误的是 (　　)
A．正常发光的小灯泡是L2，其额定功率为0.3W
B．正常发光的小灯泡是 L1，其额定功率为0.45 W
C．当L2两端电压为1.5 V时，通过它的电流为0.15 A
D．此时滑动变阻器两端电压是1.5V
17．已知图甲中滑动变阻器最大阻值为50Ω，图乙为一个等边三角形电阻，由一根导线和两段相同金属材料制成。当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时，将两触头直接接触，闭合开关，电流表示数为 0.6A；将两触头分别接触图乙中的 a、c 两点，两表示数不发生改变；将两触头分别接触 a、b两点，电流表示数变为0.4A．下列说法错误的是（　　）
A．三角形电阻中ac是导线
B．两触头直接接触时，电压表示数为12V
C．三角形电阻中ab和 bc的电阻都为10Ω
D．当两触头分别接触b、c点时，电路消耗的电功率为4.8W
18．图像是表征事物的一种方法。小刚用如图甲所示电路测定小灯泡的电功率，将滑片从b端移至a端，记录下多组电流表和电压表的数据并描绘出如图乙所示的I-U图像。若U1表示此时灯泡两端的电压，S3 表示此时滑动变阻器所消耗的电功率，则此时小灯泡的电功率可表示为 (　　)
A．S1 B．S2 C． D．
19． 探究小灯泡的电功率。
（1）小乐设计了如图甲所示的电路图来验证如下猜想： “小灯泡的电功率与电压有关，电压越大，功率越大”。则支持该结论的实验现象是　 　。
（2）为了测定额定电压为“2.8V”的小灯泡的额定电功率，小乐进行如下操作：
①按图乙所示连接电路并将滑动变阻器调到阻值最大。
②闭合开关，将滑动变阻器滑片移到某一位置，电压表示数如图丙所示，此时为测定小灯泡额定功率，小乐接下来的操作是　 　。
③当电压表示数为2.8伏时，电流表示数为0.3安，小乐根据P=UH算出小灯泡的额定功率为　 　W，断开开关，发现电流表的指针如图丁所示，则小灯泡的额定功率的真实值 　 　(选填“大于” “小于”或“等于”) 计算值。
20．小洋妈妈在国外旅游时买了一台家用智能电热马桶盖（如图甲），小洋从此立志学好物理，长大后创新设计推进“中国造”。图乙是小洋设计的便座加热电路，R1和R2是两个定值电阻（表示两个电热丝），单刀双掷开关S2可接a和b，该电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能（如下表所示）。
S1 断开 断开 闭合 闭合
S2 接b 接a 接a 接b
功率 Px
（1）求R1和R2的阻值？
（2）求出表中的Px？
（3）老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的，假设小洋想让马桶圈的温度升高4℃，则用“中温挡”加热的方式需要多长时间　 　；[设电热丝发热全部被马桶圈吸收，马桶圈的质量m=500g，马桶圈材料的比热容]
（4）若R2变大，则中温档的功率　 　，低温档的功率　 　。（填“变大”“不变”或“变小”）
21． 两电热丝的电阻值恒定不变，分别为R1、R2，且 把它们先后接到同一电源上，电源的电动势为E，电源的内阻为r，结果两电阻丝都恰好正常工作，且消耗的功率都是P。
（1）试证明
（2）如果R1、R2只能取其中的一个，那么，你选择哪一个 为什么
（3）如果把R1、R2串联后接到同一电源上，它们消耗的总功率为P3，把R1、R2并联后接到同一电源上，它们消耗的总功率为P4，试比较P3、P4、P的大小关系，并说明理由。
22．如图是一个给冷水加热后向外供应热水的实验装置图．为了在同时开放进水管和出水管时，保证水箱内的贮水量及出水管流出的水温度恒定，在箱内安装了两根阻值分别为R 1 、R 2 的电热丝来进行加热．当滑动变阻器的滑片P位于中点处，且3与1相连时，装置能正常供应某一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 1 ，电热丝发热的总功率为P；当滑动变阻器的滑片P位于距右端1/3处，且3与4相连时，装置能正常供应另一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 2 ，电热丝发热的总功率为P'，滑动变阻器的功率为20W．已知U 1 ：U 2 =2：1，P：P'=16：15。
求：
（1）电热丝的阻值R 1 ：R 2 ；
（2）若将1与3相连，同时4与2相连，滑动变阻器的滑片P位于最右端来完成供热，电热丝产生2.88×10 6 J的热量，则需要加热多长时间？（忽略热量损失）
23．如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η＜86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
24．小柯在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率的实验中，电路已部分连接，如图甲所示。
（1）请你用笔画线代替导线，将图中的电压表接在灯泡两端。
（2）正确接入电压表后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数等于电源电压，其故障可能是　 　。
（3）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的I—U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是　 　W。
（4）当小柯断开开关整理器材时，才发现电表如图丙所示，则他测得的额定功率　 　(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
25．小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电压恒为3V的电源一个、小灯泡（额定电压为2.5V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。
（1）如图甲所示是小丽连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线；
（2）连接电路过程中，开关应该　 　（选填“断开”或“闭合”），滑动变阻器的滑片应该移动到　 　（选填“最左”或“最右”）端；
（3）正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路的故障可能是____；（填选项符号）
A．灯泡短路 B．灯泡断路
C．滑动变阻器短路 D．滑动变阻器断路
（4）电路故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是　 　A；
（5）电路连接正确操作后，小灯泡发光，此时电压表的示数为2.0V，为了测量小灯泡的额定电功率，这时应该向　 　（选填“左”或“右”）端移动滑动变阻器的滑片；
（6）小丽根据记录的多组I-U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙所示），则小灯泡的额定功率为　 　W；
（7）小丽根据小灯泡的I-U图象（如图丙所示），分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而　 　（选填“增大”“不变”或“减小”），你认为原因是　 　。
26．小科开展“测量小灯泡额定电功率并比较不同功率时小灯泡的亮度”的实验。
【实验器材】电压恒为4.5伏电源1个，额定电压为2.5伏小灯泡1只，规格为“20欧，1安”滑动变阻器1个等。
【实验步骤】
①请设计一张实验记录表。
②连接电路（如图），闭合开关，小科发现电流表示数为0。电压表示数为4.5伏。造成该现象的原因是 ____。
③改正电路后，调节滑动变阻器滑片时。发现小灯泡亮暗明显发生了变化，并测出几组数据。
（1）测量小灯泡的额定电功率时，调节滑动变阻器滑片的目的是 　 　。
（2）小灯泡的亮暗由 　 　决定。
27．科学兴趣小组用如图甲所示装置进行“探究影响电流热效应的因素”的实验。两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，多次实验处理结果如图乙。
（1）除电流表外，本实验中还需要用到的测量工具有 　 　。
（2）实验中通过 　 　（选填“加热时间”或“玻璃管内液面的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）分析图乙，可得出的结论是 　 　。
（4）小明经过调查发现：常温下，空气的比热容是煤油比热容的二分之一，空气的比热容会随温度的变化而变化。小明建议用空气代替煤油进行实验，装置如图丙。你是否赞同小明的建议并说明理由 　 　。
28．小龙用如图甲所示的电路探究影响电流热效应的影响因素，把热熔胶棒竖直压在两根阻值不同、但长度和直径均相同的电阻丝上， R1和R2的阻值之比为3：2 (夹持仪器未画出)。用刻度尺测量两根热熔胶棒下降高度，分别记为L1和L2，来比较电阻丝产生热量的多少。
（1）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同 　 　。
（2）在探究电流的热效应与电阻大小的关系时，小龙记录数据如下表所示。分析表中数据，判断通电时间和电阻大小哪个因素对电流产生热量的影响更大，并从表中选择组别作为证据。　 　。
组别 1 2 3 4 5 6
电阻 R1 R2
通电时间/分 1 2 3 2 3 4
热熔胶棒的下降高度/毫米 9 18 27 12 18 23
（3）小龙继续延长通电时间，获得更多组数据，并画出L (L1、L2之和)随通电时间的变化情况，得到如图乙所示的曲线。请解释在to时间后曲线L增速变缓的原因。　 　。
29．如图装置，在两相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入长度、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲横截面积大于R乙，闭合开关，经过t时间后，甲玻璃管液面上升高度h甲　 　（选填“大于”或“小于”）乙玻璃管液面上升高度h乙。断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，仍旧经过t时间后，发现两玻璃管液面上升高度都比第一次实验少。可以得出的结论是　 　。
30．我市开展了多次：对驾驶电动车“违反规定载人”（电动车限载1名十二周岁以下未成年人）等违法行为开展专项整治行动。如图甲是电动自行车的实物图，爱探究的欣欣对电动车进行了深入研究。
（1）夏天不宜长时间将电动车暴露在烈日下，否则容易爆胎。爆胎是由于车胎内气体内能增大导致，在烈日下爆胎时，车胎内气体是通过　 　方式增加内能的；
（2）电动自行车的转速把手可以调节电动自行车的速度，有的电动自行车上还有加速按钮，当按下这个按钮时，电动自行车会加速，欣欣同学设计了两个电路图，如图乙（加速按钮相当于开关），能够体现加速按钮作用的电路图是　 　（填“A”或“B”）；
（3）如图丙是该品牌电动自行车的部分技术参数，该车蓄电池一次充足电可储存的能量是　 　焦。
31．如图为某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图，当温度上升至设定值t0时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能。（线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计）
（1）为了实现报警功能，应将指示灯串联在电路中　 　点。（用图中的字母表示）
（2）若电路中干电池电压为1.5伏，电池的容量为3安 时，可供规格为“1.5伏　 　小时。
32．（2023·杭州）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（　　）
A．R1和R2串联
B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流
D．如果R1断了，R2也不能工作
33．（2023·衢州）小科想购买一个电热水壶，已知他家中电路电压是220V、室内插座额定电流是5A，则下列规格的电热水壶适合他家的是（　　）
选项 额定电压/V 额定功率/W
A 220 1500
B 220 800
C 120 1500
D 120 800
A．A B．B C．C D．D
34．（2022·浙江）将一台“220 V 100 W”的电风扇，一个“220 V 100 W”的充电器，一把“220 V 100 W”的电烙铁，分别接到220 V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是 (　　)
A．电烙铁 B．充电器 C．电风扇 D．一样多
35．（2022·宁波）如图所示，电源的输出电压恒定不变，现将一个灯泡L接在离电源很近的AB两点时，灯泡L消耗的功率为25W，若将灯泡L接在离电源较远的CD两点时，灯泡L消耗的功率为16W。则输电导线AC、BD上消耗的功率为（　　）
A．1W B．2W C．4W D．9 W
36．（2022·浙江）如图所示是通过白炽灯L1(规格为“220V 100 W)、L2(规格为“220V 60W)的电流随两端所加电压的变化曲线，根据该曲线可确定将L1、L2 两灯串联接在220V电源上时，两灯的实际功率之比大约为 (　　)
A．1：2 B．3：5 C．5：3 D．1：3
37．（2024·浙江）某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯，其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流，带动风叶转动而发电。
（1）风力发电机的发电原理是____（填字母）。
A．电磁感应
B．电流周围存在磁场
C．通电线圈在磁场中转动
（2）灯罩上方空气流速大，压强　 　。
（3）若路灯额定功率为100瓦，风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作　 　小时。
38．（2024·浙江）自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。
请回答：
（1）向水里加入氯化钠，目的是　 　（填“增大”或“减小”）电阻R2。
（2）求电鱼放电时电压U的大小。
（3）当R2=1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。
39．（2023·舟山）科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：
[明确问题]科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：
①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W ；保温模式功率：88W；
②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。
（1）[方案设计]根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S1，S2都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1，应选择的阻值为多少欧？
（2）[方案优化]有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了如图乙的方案。
①工作电路中的发热电阻R，应设计在 ▲ 处(选填“a"或“b")。
②为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？(电磁铁线圈阻值不计)
40．（2023·温州）在献爱心活动中，小明为敬老院老人设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图甲，是安装在坐垫内的热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示。
热敏电阻的阻值与温度的关系
温度/ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/欧 600 480 390 300 240 230 220 210 200 190 180 150 120 100 85
闭合开关，电热坐垫启动高功率工作模式，当通过电磁铁的电流达到0.05安时，衔铁和同时被吸引，转为低功率工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电流为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁和、恢复原位，又转为高功率工作模式。电热坐垫在高功率和低功率模式之间切换，使其温度维持在一定范围。
（1）分析表中数据，当温度升高时，热敏电阻R，的阻值　 　。（选填“变大”或“变小”）
（2）图甲中和的阻值均为1210欧。在某次测试中，电热坐垫高功率工作和低功率工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为多少焦？
（3）小明想在控制电路中增加一个力敏电阻，以实现两个功能：
①1000牛压力以下，坐垫最高温度不超过；
②人离开后，坐垫始终低功率工作。
现有三种力敏电阻，其阻值随压力变化如图乙所示。写出你选择的力敏电阻以及在控制电路中的连接方式，并写出500牛压力下坐垫的最高温度值：　 　。（线圈阻值忽略不计）
41．（2023·宁波）小宁以两节串联的干电池为电源，用若干定值电阻和一只电压表来“探究申联电路电压特点”实验电路如图，测得实验数据如下表。
序号 R1/ U1/V R2/ U2/V R总/ Uab/V
1 5 1.1 5 1.1 10 2.2
2 5 0.8 10 1.6 15 2.4
3 4 0.5 16 2.0 20 2.5
4 5 0.6 15 1.9 20 2.5
5 8 1.0 12 1.5 20 2.5
（1）分析上述实验数据，除了能得到Uab=U1+U2的规律外，小宁还发现：
①U1、U2与R1、R2之间存在着下列关系：U1：U2=　 　。(用R1、R2表示)
②当R总不变时，ab两端的电压Uab大小不变；当R总发生变化时，Uab大小　 　（填“会”或“不会”）变化。
（2）断开开关S，拆除R1、R2，将R3=20Ω和R4=20Ω并联后接到ab之间，闭合开关S。求：
①ab两点之间的电压为多少？
②20s内，电流通过R3做的功为多少？
42．（2023·温州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，和是阻值都为20欧的电热丝，放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使工作50秒，断开开关S，测量并记录__________。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持不变，将更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：　 　。
43．（2023·绍兴）为了探究灯泡亮度与灯泡电功率的关系，小敏用如图所示电路进行研究(光敏电阻和灯L放置在暗盒内，外界光照无法进人)。已知灯L的额定电压为2伏，R光敏的阻值随光照的增强而减小，R2是保护电阻。连接电路后，闭合开关S1和S2，移动滑片调节灯L两端电压，记录电压表和电流表的示数如下表。
实验次数 1 2 3 4 5
电压表V示数/伏 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流表A1示数/安 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24
电流表A2示数/安 0.04 0.10 0.14 0.16 0.18
（1）闭合S1前，应先将滑片移至最　 　(选填”左”或”右”)端。
（2）该实验通过观察　 　来体现灯泡 L的亮度变化。
（3）实验中灯L的额定功率为　 　瓦。
（4）通过数据分析，得出的实验结论是　 　。
44．（2022·浙江）刘爽对风力发电进行研究，了解到当地的风速在 v2和v4之间，风车可以带动发电机发电，某段时间内甲、乙、丙、丁四个风力发电站风速与时间关系如图一所示。
（1）根据图一请判断该段时间内哪个风力发电站效能最大 　 　。
（2）如图二所示为风力发电机的控制电路，只有发电机与风车离合器有电流通过时，风车才能带动发电机发电，当风速为v1、v2、v3、v4时，挡风板带动金属滑片 P 分别和下金属轨及AE 滑道上的A、B、C、D 点接触，求：
①判断AE 滑道哪段导电
②完成下列控制电路图。
（3）丙发电站有N台风车，每台风车车叶转动时可形成半径为r 的圆面，当风速在v2和v4之间时，风车每平方米叶片在t0时间内接收到的风能为W0，如果风车能将10%的风能转变成电能，求：
①每台发电机的平均功率 P0；
②发电站在0~t4时间内总发电量W。
45．（2022·浙江）现在流行的无线市话俗称“小灵通”，是一种新型的个人无线接收系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点，它的使用使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，并可随时随地接听、拨打本地和国内、国际电话。
下表是某一型号小灵通的部分资料数据。若这种小灵通在正常使用情况下，充电一次可使用7d(7天)，累计通话时间为1.2h，通话时耗电功率为平均发射功率的20倍。则：
尺寸(长×高×宽) 约45 mm×83 mm×23.5 mm
质量 约85g
发射功率 约10 mW(平均)
电池 3.6 V 580 mA·h锂电池
充电器 输入：AC 220 V 50 Hz 输出：DC 5.2 V 320 mA
充电器重 约50g
充电时间 2.5~3.5 h
连续待机时间 48~200 h
（1）这部小灵通正常通话时的工作电流大约多大
（2）小灵通开机但不通话时的状态称为待机。这部小灵通的待机电流大约多大
（3）在没有充电器的情况下，可用一个电压略高于3.6V的直流电源为小灵通电池临时应急充电。请你设计一个方案，用如图所示的直流电源给这部小灵通的电池充电，并画出充电的电路图。
46．（2022·浙江）为合理利用电能，目前许多城市在推广使用“分时电能表”(电子式多费率电能表)，进行分时段计费。张敏同学家的“分时电能表”规格为“220 V 10 A”。
（1）张敏家同时接入电路的用电器总功率不得超过　 　W。
（2）张敏同学统计她家所有的用电器的额定功率如下表：
电器名称 电饭锅 洗衣机 电视机 照明电灯 电扇
额定功率/W 750 150 70 25 25 40 40
当这些用电器正常工作时，通过电能表的实际电流是　 　A。
（3）分时段计费标准如下表。若使用“分时电能表”前(电价是0.52元/度)，张敏家所有用电器每天平均正常工作2h；使用后，两个时段各正常工作1h。则张敏家一天可节省电费　 　元。
高峰时段(07：00~21：00) 0.55元/度
低谷时段(21：00~07：00) 0.30元/度
47．（2022·浙江）微电子控制的电热水瓶铭牌及简易电路原理图如图1所示，其中R1和R2均是可用于加热的电阻丝，K是微电子控制的自动开关。
型号 DSP—22C
电源 220 V—50 Hz 类别：防触电保护一类
消耗功率 煮水时 1 300 W
保温时 90 W
容量 2.2 L
（1）为安全起见，该电热水瓶使用的插座应用图2中的　 　(选填“甲”或“乙”)。
（2）分析简易电路原理图可知：当K断开，电热水瓶处于　 　(选填“保温”或“煮水”)状态。
（3）求出 R2的电阻值；若此电热水瓶煮水15 min，消耗的电能为几度
48．（2022·绍兴）图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当钢体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合。R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用。发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动头接触，0档为断开状态，Ⅰ、Ⅱ档是不同功率的档位，电热丝被均分为四段接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。
（1）S从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是　 　（选填“断开”或“闭合”）。
（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是　 　（选填“做功”或“热传递”）。
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，V档时功率最大。则接线柱a、b、c中连入电路的应该是　 　。
（4）已知电火锅Ⅳ档加热功率为1000瓦。若电火锅在Ⅲ档工作5分钟，求发热管消耗的电能。
49．（2022·宁波）一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为8Ω。小明想测量它的额定功率，实验室有如下器材：电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω 1 A”和“50 Ω 0.5 A”的滑动变阻器2个，导线若干。
（1）小明设计了如图甲所示的电路，他应选用规格为　 　的滑动变阻器。
（2）图乙是小明根据电路图连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
（3）小明正确连线后，闭合开关，测得的电压表和电流表的示数如下表所示。分析表中数据，小明粗略地绘制了这个灯泡的电流随电压变化的图象，正确的是　 　。
实验序号 电压U/V 电流I/A
1 2.0 0.25
2 2.5 0.3
3 3.0 0.32
50．（2022·台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中　 　的散失。
（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化△T和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。
根据上述实验，可以得出结论：　 　。
（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。
电流I/A 02 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度△T/℃ 0.4 0.9 　 　 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
第14讲 电功和电功率答案
知识梳理
一、电功
1． (1) 电流 (2) 电 (3) 焦耳 (4) 3.6×106 (5) UIt (6) U2/R·t (7) 电压
2． (1) 电能 (2) 之差 (3) a． 2017.9 c． 10 20 d．1 600 f．2462.5 222.3
二、电功率
1． (1) 单位时间 (2) 快慢 (3) 瓦特 (4) 1000 (6) W/t (7) UI b．U/R U2/R
2．额定电流 额定电压 实际电压 = > <
三、实验：测定小灯泡的功率
2． P=UI (1) 断开 (2) 0～0.6A (3) 0～3V (4) 5 Ω　1 A (5) B
5．实验数据处理
(1)2.5 0.56 (2) 滑动变阻器接入电路中的阻值过大，总电流较小 (3) 1.4 4.5
(5) 小灯泡电阻随温度升高而变大 (6) 1.7
6． (1) 断路 (2) 电源电压太小 更换电源 (3) 保护电路 改变电阻
(4) 为了测量不同电压下小灯泡的实际功率
(5) 不能 不同电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值没有意义
四、电流的热效应
1． (1) 升高 (2) 内能 2． (1) 电流 正比 (2) I2Rt (3)a． 越大 b． 越大
3． (1) 热效应
五、实验：探究导体产生热量与电流、电阻的关系
2． (1) 比热容 (3) 液面差
3．(1) 大 (2) 大 (3) 长 4．(2) 电流和通电时间
考点突破
1．B 2．D 3．B 4．a；2.25 5．（1）3.36A （2）60kW·h；1500h
6．（1）3.5 （2）L1断路 （3）电压越大，灯泡越亮 （4）不合理，未控制电压相同
7．（1）电流 （2）C （3）b （4）正确，采用多次测量取平均值的方法减少误差。
8．（1）电流和通电时间相等；大于 （2）＞；不成；热量的散失
9．（1）绝缘体 （2）A （3）乙
夯实基础
10．A 11．D 12．C 13．B 14．B 15．C 16．A 17．C 18．A
19．（1）电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
（2）应将滑动变阻器的滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压2.8V；0.84；大于
20．（1）当开关S1闭合、S2接a时，电路为R1的简单电路，电路功率P2=44W，
由可知，R1的阻值：。
由题中表格和电路图可知，当断开S1、将S2接a点时，定值电阻R1和R2串联，c此时电路的功率P1=22W，
由可知，R1、R2的串联总电阻：。
（2）由题中表格和电路图可知，当开关S1闭合、S2接b时，R1与R2并联，
则此时电路中的总功率：。
（3）20s （4）不变；变小
21．（1）由题意知，两电阻丝都恰好正常工作，且消耗的功率都是 P，则
解得
（2）选择R1。因为 ，选R1时电路的总电流小，功率小
（3）把R1、R2串联后，总电阻
把R1、R2并联后，总电阻
根据第一问结论，当 时，电阻R1和R2 消耗的功率相等因为 故 P3=P4； 因为 故P4
22．（1）当滑动变阻器的滑片P位于中点处，且3与1相连时，如图1所示；
当滑动变阻器的滑片P位于右端，且3与4相连时，如图2所示；
将1与3相连，同时4与2相连，滑动变阻器的滑片P位于最右端时，如图3所示；
由图可得：；
解得：，
；
解得：即R2=1.5R1；
R1：R2=2：3
（2）由图1，图2可得：
R=1.5R1=R2
由图2可知R1：R2：R=2：3：1
PR1：PR2：PR=2：3：1
PR=20W
P总2=PR1+PR2+PR=40W+60W+20W=120W 由图3可知：
R=1.5R1
=3R1+1.5R1+ R1=3R1 由图2、3可得，
∴P总3=600W
由图可知
23．（1）电阻R1的阻值为40Ω； （2）该电饭锅的保温功率为60W；
（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效。
24．（1）图略 （2）灯丝断了或灯座接线柱接触不良 （3）0.75 （4）偏小
25．（1） （2）断开；最左 （3）B （4）0.14 （5）右 （6）0.625
（7）增大；灯丝电阻随温度的升高而增大
26．（1）使灯泡两端的电压等于额定电压 （2）实际功率
27．（1）秒表、刻度尺 （2）玻璃管内液面的变化
（3）在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多
（4）赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显
28．（1）通电时间、电流大小 （2）一样大。或2、3、5 (其它合理答案也可)
（3）随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据Q=t，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少
29．小于；在电阻和通电时间相同时，流过导体电流越大，产生热量越多
30．（1）热传递 （2）A （3） 31．（1）A （2）4.5
真题再现
32．C 33．B 34．A 35．C 36．D 37．（1）A （2）小 （3）10
38．（1）减小
（2）当电流为0.05A时，UAB=1.5V ；U=5×10-5A×R1+1.5V①
当电流为0.20A时，UAB=0.5V ； U=1.5×10-4A×R1+0.5V②
由①②得U=2V R1=10000Ω
（3）P2=I2R2=（10-4A）2×1.0×104Ω=10-4W
39．（1）解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；
控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，
选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
40．（1）减小
（2）解：工作电路处于低功率状态时， 和 串联
欧
焦
工作电路处于高功率状态时， 和 并联
焦
消耗的总电能为 焦
答：测试中电热丝消耗的总电能为 焦。
（3）选用 与 并联，500牛压力下坐垫的最高温度值为
41．（1）R1：R2；会
（2）①解：当R与R并联时，根据 可知
由实验数据可知，此时ab间的电压为Uab=2.2V 答：此时ab间的电压为2.2V。
②解： =0.11A
W3=UabI3t=2.2V×0.11A×20s=4.84J 答：R3做的功为4.84J。
42．（1）煤油的温度 （2）如图：
（3）不合理。当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值
43．（1）左 （2）电流表A2示数变化 （3）0.4
（4）灯泡亮度与灯泡电功率有关，灯泡电功率越大，灯泡越亮
44．（1）丙 （2）BD、
（3）、|
45．（1）小灵通通话的电功率： 。根据公式 ， 可求得这部小灵通正常通话时的工作电流： 。
（2）这部小灵通的电池充电一次获得的总能量： ， 通话时间消耗电能 ， 正常使用的情况下待机 7 d 消耗的电能为 6652.8 J 。由公式 可求得待机电流大约为
（3）因为直流电源的输出电压为 36 V ， 远大于被充电池的电压， 所以需要串联一个阻值适当的电阻才能充电。另串接一只电流表， 观察充电电流不超过 320 mA ，以免烧坏电池。让直流电源的电流从电池正极流人， 负极流出， 其电路图如下图所示。
46．（1）2200 （2）5 （3）0.20
47．（1）乙 （2）保温 （3）电阻 R2的功率： -P保温=1300 W-90 W=1210 W，由 可知，R2的阻值 电热水瓶煮水t=15 min=0.25 h，消耗的电能W= Pt=1.3 kW×0.25 h=0.325 kW·h
48．（1）闭合 （2）热传递 （3）b、c
（4）解：根据 Ⅲ档时，连入阻值为96.8欧，此时功率
发热管消耗的电能W=P=500W×5×60s=1.5×103J
49．（1）50Ω 0.5 A （3）D
50．（1）热量
（2）当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比 （3）1.6
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第14讲 电功和电功率
考点 常见题型 考点分值
1．概述电功的概念 选择、填空 2～4分
2．知道电功的单位 选择(综合型)、填空 2～4分
3．列举决定电功大小的因素 选择(综合型)、填空 2～4分
4.知道用电器消耗的电能可以用电功来量度 选择、填空 2～4分
5．应用电功的公式计算用电器消耗的电能 选择(综合型)、填空 2～4分
6．根据电能表读数的变化估算消耗的电能 选择(综合型)、填空 2～4分
7.描述电功率的概念 选择、填空 2～4分
8.知道电功率的单位 选择(综合型)、填空 2～4分
9.应用电功率的公式进行简单的计算 选择(综合型)、填空 2～4分
10.知道额定功率的概念 选择、填空 2～4分
11.从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率 选择(综合型)、填空 2～4分
12.知道电流具有热效应 选择(综合型)、填空 2～4分
13.概述探究影响电流热效应因素实验原理和设计的科学方法 选择、填空 2～4分
14.说出焦耳定律内容和数学表达式 选择(综合型)、填空 2～4分
15.应用焦耳定律解决简单的问题 选择(综合型)、填空 2～4分
一、电功
1．电功
(1)概念：__电流__所做的功。
(2)实质：是___电__能转化为其他形式的能。
(3)单位：__焦耳__，符号为J。常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称度。1焦＝1伏·安·秒。
(4)单位换算：1度＝1千瓦时(kW·h)＝__3.6×106__焦耳(J)。
(5)计算公式：W＝__UIt_。
(6)推导公式：W＝I2Rt，W＝___U2/R·t__。
(7)电功的决定因素：某段电路两端的_电压_、此段电路的电流I以及通电时间t。
2．电能表(电度表)
(1)用电器在一段时间里消耗的__电能_的多少，可以用电能表来测量。
(2)计量方法：某段时间电能表上先后两次读数_之差_，就是这段时间电路消耗的电能。
(3)电能表中各数值的意义：
a．电能表的示数为__2 017.9_kW·h。
b．“220 V”表示这个电能表应该在220 V的电路中使用。
c．“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为_10__A，额定最大电流为_20__A。
d．“600 revs/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器每消耗__1__kW·h的电能时，电能表上的转盘转动_600_转。
e．“50 Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。
f．若每度电的价格为0.5元，月末的示数为 2462.5 ，则本月电费应为_222.3_元。
二、电功率
1．电功率
(1)概念：电流在_单位时间_内做的功。电功率用字母P表示。
(2)物理意义：表示电流做功的__快慢__。
(3)单位：__瓦特__，简称瓦，符号为W。
(4)单位换算：1千瓦(kW)＝_1000__瓦(W)。
(5)大小：电功率大小等于电功与时间之比。
(6)公式：P＝ W/t
(7)推导式：
a．P＝_UI_，即用电器所消耗的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器电流的乘积。
b．根据欧姆定律I＝ U/R 可推导出：P＝I2R；P＝__U2/R__。
2．额定电压与额定功率
额定电压 用电器正常工作的电压值
额定电流 用电器正常工作的电流值
额定功率 用电器在_额定电流_或__额定电压_下工作时所对应的功率
实际功率 用电器在_实际电压_下工作时所对应的功率
U实＝U额 P实_=_P额，用电器正常工作(如：灯泡正常发光)
U实>U额 P实_>__P额，用电器不能正常工作(如：灯 泡超常亮)，有时会损坏用电器
U实三、实验：测定小灯泡的功率
1．器材[电源(两节干电池)、导线、开关、小灯泡(额定电压2.5 V ；电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、滑动变阻器(“5 Ω　1 A”、“10 Ω　0.2 A”)]
2．实验原理：___P=UI____
3．请根据实验器材和实验原理画出对应的电路图(连接下列实验物图)
根据电路图连接实物图(连接下列实物图)
(1)连接电路时，开关应处于_断开_状态；
(2)电流表所选的量程为___0~0.6A___；
(3)电压表所选的量程为__0~3V___；
(4)滑动变阻器所选的规格为___“5 Ω　1 A”__；
(5)电路连接完成后，应将滑动变阻器的滑片移动到___B__(选填“A”或“B”)端。
5．实验数据处理
(1)如图是第7组实验中，两电表的读数，请将实验数据补充完整：
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微亮 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.10 0.32 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56
(2)在1、2次实验中，灯泡不发光，但电流表和电压表均有示数，导致这种现象的原因是____滑动变阻器接入电路中的阻值过大，总电流较小__________；
(3)由表格数据可知，小灯泡的额定功率为__1.4__W，此时小灯泡的电阻为__4.5__Ω(保留一位小数)。
(4)请根据以上数据绘制小灯泡的U－I图像
(5)根据图像可知，小灯泡的I－U图像是一条曲线，其原因是____小灯泡电阻随温度升高而变大___；
(6)将小灯泡与一个阻值为10 Ω的电阻串联在6.5 V的电路中时，此时小灯泡两端的实际电压为__1.7____V。
6．交流分析
(1)连接好电路后，闭合开关，无论怎样移动变阻器的滑片，发现小灯泡都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障原因可能是小灯泡__断路__(选填“短路”或“断路”)
(2)若电路连接正确，电压表、电流表、滑动变阻器均可正常使用，在实验中闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不能正常发光，且电压表示数始终达不到灯泡的额定电压，则可能的原因是_电源电压太小___，改变这种现象可以采取的相应措施是__更换电源_。
(3)本次实验中滑动变阻器的作用是
①___保护电路__；②____改变电阻__。
(4)本次实验多次测量的目的是___为了测量不同电压下小灯泡的实际功率____。
(5)实验中_不能__(选填“能”或“不能”)对所测灯泡的电功率求平均值，原因是__________不同电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值没有意义________。
四、电流的热效应
1．电流的热效应
(1)概念：电流通过各种导体时，会使导体的温度__升高__的现象。
(2)实质：电能转化为__内能__的过程。
2．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟__电流_的二次方成__正比_，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
(2)公式：Q＝__I2Rt_(其中Q表示热量，单位为J；t表示时间，单位为s)。
(3)影响因素：
a．电流、通电时间相同时，电阻_越大__，产生的热量越多；
b．电阻、通电时间相同时，电流越大，产生的热量__越大__。
3．电热器
(1)原理：利用电流的_热效应_工作。
(2)主要组成部分：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
(3)应用：电熨斗、电吹风机、电热毯、电热壶、电饭煲等。
五、实验：探究导体产生热量与电流、电阻的关系
1．实验器材(U形管、电阻丝、密闭容器、秒表、煤油等)
2．实验装置
(1)被加热的材料选用煤油或空气，因为其_比热容_小，可以使实验现象更明显；
(2)要求被加热物质的种类、质量、初温均相同；
(3)转换法的应用(利用U形管中__液面差__变化来反映电阻丝产热的多少)。
3．要点探究(控制变量法)
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系(控制通过电热丝的电流和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝；电阻越__大_，产生的电热越多)；
(2)探究电流产生的热量与电流的关系(控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过两电热丝的电流大小；电流越__大__，产生的热量越多)；
(3)探究电流产生的热量与通电时间的关系(控制电热丝的阻值和通电电热丝的阻值相同，改变通电时间的长短；时间越____长__，产生的电热越多)。
4．交流与分析
(1)在实验中发现U形管两侧液面高度不变，存在的原因可能是电路存在断路故障；
(2)两电阻丝串联的目的是保证通过两电阻丝的__电流和通电时间__相等；
(3)多次测量时的注意事项：
①每次测量完成后应断开电源开关(使U形管内液体冷却；避免浪费电能)；
②测量完成后打开U形管盒盖上的通气孔(加快液体冷却的速度)；
③每次开始实验时均保持U形管内液面高度差为0(使每次实验时液体的初温相同，便于比较各次实验时电阻丝产生热量的多少)。
知识点1：动态电路分析(涉及电功率)
【例题】
1．标有“6V 3.6W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压的变化关系如右上图所示，若把这种规格的两只灯泡串联接在6V的电源两端，则每只灯泡的电阻和实际功率分别为（　　）
A．10Ω 0.9W B．6Ω 1.5W C．6Ω 0.9W D．10Ω 1.8W
【答案】B
【知识点】电功率计算公式的应用；电功率
【解析】【分析】两只完全相同的灯泡串联，灯泡的电阻相等，通过的电流相等，根据欧姆定律可知，两只灯泡两端的电压相等（也可由串联分压的规律判断），再从图像上找到对应的电压和电流，根据欧姆定律和公式P=UI分别算出每只灯泡的实际电阻和实际功率。
【解答】 把同种规格的两只灯泡串联接在6V的电源两端，由串联分压的规律可知，每只灯泡分得的电压都为3V，由图像可知，此时通过灯泡的电流为0.5A，
由欧姆定律可得，每只灯泡的实际电阻：，
每只灯泡的实际功率：P=UI=3V×0.5A=1.5W。
故答案为：B。
◆变式训练
2． 将“12V 6W ”和“12V 12W ”的两只灯泡L1和 L2， 串联或并联后接在电源两端， 不考虑温度对灯丝电阻的影响，则(　　)
A．若串联在电源电压为24V 时，两灯均正常发光
B．若串联电路中允许通过的最大电流为 1A
C．灯 L1与灯. L2并联在一个12V电源，两灯亮度一样
D．若串联两灯后的最大总功率为 9W
【答案】D
【知识点】电功率计算公式的应用；电功率
【解析】【分析】 先根据计算出灯泡L1和灯泡L2的电阻，由此计算出两电阻的比例；
（1）串联电路电流处处相等，根据串联电路分压原理计算出灯泡L1和灯泡L2两端电压之比，已知电源电压，由此计算出两个灯泡的电压，然后看此时电压是否等于额定电压，据此判断灯泡是否正常发光；
（2）根据P=UI计算出两个灯泡的额定电流，保证电路元件正常的情况下，判断电路中的最大电流；
（3）已知灯泡正常发光的电流，根据并联电路分流原理判断出电路电流，据此判断灯泡是否正常发光；
（4）根据（3）判断出电路中的最大电流，然后根据P=I2R计算出电路的最大电功率。
【解答】 根据可知：
灯泡L1的电阻为：，
灯泡L2的电阻为：，
R1：R2=24Ω：12Ω=2：1。
A、灯泡L1和L2串联后接在电源两端，串联电路中电流处处相等，根据串联电路分压原理可知：U1：U2=R1：R2=1：2，已知电源电压为24V，即U1+U2=24V，所以U1=8V，U2=16V，两灯的电压都不等于其额定电压，所以两灯都不能正常发光，故A错误；
B、根据P=UI可知灯泡L1的额定电流为：，
灯泡L2的额定电流为：，
为了保证电路安全，电路中允许通过的最大电流应为0.5A，故B错误；
C、灯L2正常发光的电流为1A，若与它并联一个电阻后还要达到1A，会使整个电路的电流增大，此时L1会被烧坏，所以不可能使两灯泡正常发光，故C错误；
D、因为电路中允许通过的最大电流为0.5A，
串联电路的总功率为：，故D正确。
故选：D。
3． 如图甲为一种自动测定温度的电路原理图。电源电压不变，R0为定值电阻，R为可变电阻，其阻值R 随温度t变化情况如图乙。闭合开关S，当监控区的温度升高时，下列表示电路消耗的总功率 P 随温度t的变化关系图线中，可能正确的是（）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】电功率计算公式的应用；电功率
【解析】【分析】由电路图可知，R与R0并联。由题意可知温度升高时热敏电阻阻值的变化，根据欧姆定律可知通过热敏电阻R的电流I1变化，根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化，进而分析可得图象。
【解答】 由电路图可知，R与R0并联，
因热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，且成正比，即R=kT，
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得：
干路电流；
电路消耗的总功率，是反比例函数平移后的图像，不是直线，且温度升高电功率变小。
故答案为：B。
知识点2：电功、电功率的相关计算
【例题】
4．如图甲所示，是某同学“探究定值电阻) 的发热功率 滑动变阻器R 消耗的电功率. 和电源总功率 Pv随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。根据图象可知，其中，反映电源的总功率 随电流I变化的关系图象是　 　(选填“a”“b”或“c”)，滑动变阻器R 消耗的最大电功率为　 　W。
【答案】a；2.25
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）电源电压U不变，由P=UI可知，电源总功率P与I成正比，P-I图像是一条倾斜的直线；
（2）设出电路中的电流，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出变阻器两端的电压，根据P=UI表示出滑动变阻器消耗的电功率，进一步求出滑动变阻器消耗的最大功率。
【解答】（1）电源电压U不变，由P=UI可知，电源总功率P与电流I成正比，图像是一条倾斜的直线，由图像可知，电源总功率P随电流I变化的关系图线是a；
（2）由P=I2R可知，定值电阻R0的发热功率P0与电流I是二次函数关系，则由图像可知，定值电阻R0的发热功率P0随电流I变化的关系图线是b，且定值电阻R0的最大功率P0=9W，此时电路中的电流I=3A，
由P=I2R可得，电阻R0的阻值：；
（3A）2=1Ω；电源电压U不变，由P=UI可知，电源总功率P与电流I成正比，图像是一条倾斜的直线，
由图像可知，电源总功率P随电流I变化的关系图线是a；
由图像可知，电源总功率P=9W时，电流I=3A，
由P=UI可得，电源电压：；
图线a表示PU-I图像，图线b表示P0-I图像，则图线c表示PR-I图像，
设变阻器R消耗的电功率最大时，电路中的电流为I，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，由可得，滑动变阻器两端的电压：
UR=U-IR0=3V-I×1Ω，
则滑动变阻器消耗的电功率：
，
所以，当时，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大为2.25W。
故答案为：a；2.25。
◆变式训练
5．我国对空调产品实行新的能效国家标准，将能效分为1、2、3 三个等级，等级1表示产品最节能，等级2表示产品比较节能，等级3表示产品的能效为我国市场的平均水平。如图所示为A、B两台家用空调的能效标识。
.
（1）按照图中所给的输入功率，空调A 在220V 电压下工作时的电流是　 　A。
（2）若每台空调一年均使用1000h，求出使用一年，空调A 比空调B节约的电能是　 　kW·h，这些电能可供一盏额定功率为40W的日光灯正常工作　 　h。
【答案】（1）3.36A
（2）60kW·h；1500h
【知识点】电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】（1）知道输入功率和电压，根据P=UI求出电流大小；
（2）根据W=Pt分别求出AB两空调消耗电能的多少，进而求出节约的电能；再根据W=Pt求出灯泡工作的时间。
【解答】 （1）空调A在220V电压下工作时的电流：
（2）空调A消耗的电能：
WA=PAt=0.74kW×1000h=740kW h，
空调B消耗的电能：
WB=PBt=0.8kW×1000h=800kW h，
W节=WB-WA=800kW h-740kW h=60kW h；
40W的日光灯正常工作的时间：
知识点3：测定小灯泡的电功率
【例题】
6．在探究“电功率与电压、电流关系”的实验中，有不同规格的小灯泡若干。
（1）图乙中电压表的示数为　 　V。
（2）小实按图甲连接电路后，闭合开关，发现两灯都不亮，灯泡L1两端电压较大，灯泡L2两端电压为零。则电路的故障可能是　 　。
（3）排除故障后，小实利用图甲所示的电路探究“电功率跟电压的关系”，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是　 　。
（4）为了探究"电功率与电流的关系”，小实选用一只“2.5V0.3A"的小灯泡，设计的电路如图丙所示，实验中多次改变滑片的位置，收集的数据如表所示：
实验次数 1 2 3 4
电流Ⅰ/安 0.21 0.23 0.30 0.32
灯泡亮度 微亮 较亮 正常发光 非常亮
小实根据实验过程中的相关信息得到的结论是：通过用电器的电流越大，电功率越大。你认为是否合理，判断并说明理由。　 　。
【答案】（1）3.5
（2）L1断路
（3）电压越大，灯泡越亮
（4）不合理，未控制电压相同
【知识点】测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】根据乙图确定电压表的量程和分度值，根据指针的位置读出示数；
（2）根据甲图可知，当灯泡L1发生断路时，与它并联的电压表串联在电路中。由于电压表的内阻很大，串联电路的电压与电阻成正比，因此左边的电压表会几乎分得全部电源电压，而右边的电压表示数为零。
（3）根据P=UI可知，通过灯泡的电流越大，它两端的电压越大，则灯泡的实际功率越大，此时灯泡的亮度也最大，据此分析解答；
（4）根据控制变量法的要求分析解答。
【解答】（1）根据乙图可知，电压表的量程为0-3V，分度值为0.5V，则电压表的示数为3.5V；
（2）小实按图甲连接电路后，闭合开关，发现两灯都不亮，灯泡L1两端电压较大，灯泡L2两端电压为零。则电路的故障可能是L1断路。
（3）排除故障后，小实利用图甲所示的电路探究“电功率跟电压的关系”，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是：电压越大，灯泡越亮。
（4）我认为小实的结论不合理，理由是： 未控制电压相同 。
◆变式训练
7．科学兴趣小组开展“测量小灯泡电功率”的实验，所用电源为3节新干电池串联，小灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器上标有“20Ω IA”字样，小金同学根据设计好的电路图如图1 所示连接好电路。
（1）图1中，甲、乙是两只电表，则甲是　 　表；
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有正常偏转，但偏转的角度较小。则接下来应进行的操作是____；
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察灯泡是否发光
（3）继续实验，观察到电压表的示数为2伏，要使灯泡正常发光　 　端移动 (填“a”或“b”) ；
（4）小组同学为了得到比较准确的小灯泡额定功率，用同一套器材做了三次实验(电压表均调到3.8V)，获得三组数据 (如表)：
实验序号 电流表示数/A 额定功率/W 额定功率的平均值 N
1 0.71 2.698 P=2.698+2.622+2.584：=2.6353
2 0.69 2.622
3 0.68 2.584
请判断该处理数据的方法正确与否，并说明理由：　 　。
【答案】（1）电流
（2）C
（3）b
（4）正确，采用多次测量取平均值的方法减少误差。
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）根据电表的使用分析回答。
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表、电压表均有正常偏转，但偏转的角度较小，说明电路是通路，且灯泡没有短路，小灯泡不亮，说明小灯泡实际功率太小，据此分析。
（3）根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向。
（4）由于在进行读数时，具有误差，所以虽然用同一套器材做了三次实验，结果也会有差别，此时可以用求平均值的方法来减小误差。
【解答】（1）由图可知，乙表与灯泡并联是电压表，甲表串联在电路中是电流表。
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表、电压表均有正常偏转，但偏转的角度较小，说明电路是通路，且灯泡没有短路，小灯泡不亮，说明小灯泡实际功率太小，因此接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片，观察灯泡是否发光，故选：C。
（3）继续实验，观察到电压表的示数为2V，小于灯泡额定电压2.5V，要使灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑动变阻器滑片向b端移动。
（4）测量灯泡的额定功率时，灯泡两端电压为额定电压，但由于电压表量程太大，导致读数出现误差，从而造成电功率数值不同，可以通过多次测量求平均值的办法减小误差，所以取平均值的做法是正确的。
故答案为：（1）电流表；（2）C；（3）b；（4）正确；求平均值可以减小误差。
知识点4：探究导体产热多少与什么因素有关
【例题】
8．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中
（1）探究电流产生的热量与电阻的关系。
①电路中电阻丝的连接方式是为了控制　 　相同。
②闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了△t1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了△t2，那么△t1　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)△t2。
（2）探究电流产生的热量与电流的关系。
闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，温度升高量△t1　 　(选填“大于“”等于“或”小于“)2△t1，该实验说明电流产生的热量与电流　 　(选填“成”或“不成")正比例关系。
【评估】你认为做这个实验产生误差的主要原因是　 　。
【答案】（1）电流和通电时间相等；大于
（2）＞；不成；热量的散失
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 （1）①根据串联电路各处电流都相等分析；
②根据Q=I2Rt分析两个电阻产生热量多少，再根据Q=cm△t分析对应煤油温度的升高值；
（2）①由焦耳定律可判断；
②实验过程中存在热量散失。
【解答】 （1）①电路中电阻丝的连接方式是为了控制电流和通电时间相等；
②闭合开关，因电流和通电时间相同，R1＞R2，根据Q=I2Rt可知，经过一定时间，R1产生的热量多，根据可知，升高的温度Δt1大于Δt2；
（2）①闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；
根据可知，用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量Δt1'大于2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系；
②实验中电流产生的热量不能全部被煤油吸收，存在热量的散失。
◆变式训练
9．某小组同学猜想电流通过导体产生的热量跟下列因素有关：
猜想A：与电流大小有关； 猜想B：与电阻大小有关；猜想C：与通电时间长短有关于是他想用如图1和图2所示的实验装置进行探究
（1）图1实验烧瓶中装的煤油是　 　（选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）小金同学设计并连接了如图2所示的电路，则他是为了探究猜想：　 　（填字母即可）
（3）通过焦耳定律的学习，小金知道：图中　 　装置（填“甲”、“乙”、“丙”）U形管两边液面高度差最小。
【答案】（1）绝缘体
（2）A
（3）乙
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）容易导电的物体为导体，不容易导电的物体为绝缘体；
（2）根据图2确定哪个因素不同即可；
（3）根据Q=I2Rt分析哪个电阻产生的热量最少即可。
【解答】（1）烧瓶中的煤油不容易导电，属于绝缘体。
（2）在并联电路中，干路电流大于支路电流。在并联电路中，如果一个支路电路变大，那么总电阻变大。
根据图2可知，三个电阻阻值相等，且甲在干路上，而乙和丙都在支路上，因此通过电流甲的电流最大，即通过它们的的电流大小不同，那么实验探究电流产生的热量与电流的关系，即探究猜想A。
（3）电阻乙和5Ω的电阻并联，电阻丙与10Ω的电阻并联，则乙部分的总电阻小于丙部分的总电阻，而串联电路中电压与电阻成正比，因此乙两端的电压肯定小于丙两端的电压。根据可知，通过乙电阻的电流小于通过丙电阻的电流。比较可知，通过乙的电流是最小的。根据Q=I2Rt可知，相同时间内乙产生的热量最少，则U形管两边液面高度差最小。
10．下表为小明家安装的某品牌自动电热马桶盖的详细参数（在小明家的电能表上标着3600r/kW·h），说法正确的是（　　）
品牌 OJM 待机功率 ≤10W
材质 ABS 工作功率 1800W
额定电压 220V 每次加热时间 2分钟
温度范围 0℃~40℃ 每天耗电量 约0.3kW·h
A．每次加热时，电能表转过216圈
B．加热丝的电阻为2420欧
C．待机1小时消耗电能不高于0.1kW·h
D．工作电流为5A
【答案】A
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）知道加热功率和时间，利用W=Pt求每次加热消耗的电能，电能表上标3600r/kW h，进而求出电能表转盘转动的圈数；
（2）知道加热功率和工作电压，利用求马桶盖加热的电热丝的电阻；
（3）根据W=Pt计算待机1小时消耗的电能；
（4）根据公式计算出工作电流。【解答】A.根据表格可知，加热功率P加热=1800W=1.8kW，，
马桶盖每次加热消耗的电能：，
电能表转盘转动的圈数：0.06kW·h×3600r/kW h=216r，故A正确；
B.马桶盖加热的电热丝的电阻：，
故B错误；
C.待机功率小于10W，则待机1小时消耗电能不高于：W=Pt=0.01kW×1h=0.01kW·h，故C错误；
D工作电流，故D错误。
故选A。
11．如图所示是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，下列说法正确的是（）
A．甲装置可探究电流产生热量与电流的关系
B．甲装置通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧大
C．闭合开关一段时间，乙装置U形管两侧液面高度差为零，一定是电路开路了
D．把乙装置的R2和R3都放入右侧空气盒内，连接方式不变，能探究电流产生的热量与电阻的关系
【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】电流热效应因素主要有电流的大小，电阻的大小以及通电时间长短。
【解答】A装置两电阻串联连接，而串联电路中电流处处相等，故无法探究电流产生热量与电流的关系，错误
B、根据焦耳定律，Q=I2Rt，甲图中左右导体电流相同，通电时间相同，故电阻大的产热大，故右侧10欧电阻产热更大，气体膨胀更明显，故右侧U形管中液面高度差比较大，错误
C、乙装置中，右侧两电阻并联后接入电路，根据各支路电流之和等于干路电流，右侧R2电流比左侧R1电流小，而他们电阻相等，通电时间相等，故根据焦耳定律，Q=I2Rt，左侧产热更大，气体膨胀更多，U形管中液面高度差比较大。如果实际液面差为零，那有可能是电路开路，也有可能是U行管内漏气等原因。错误
D、将R2和R3都放入右侧空气盒内，连接方式不变，可将两个电阻并联等效为一个新电阻，根据欧姆定律新电阻大小为2.5欧，与R1相比，通过等效电阻的电流不变，时间不变，电阻改变，变量唯一为电阻，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，正确
故答D
12．小乐猜想：“电流通过导体产生的热量的多少可能跟电流、电阻和通电时间有关”，于是设计了如图所示的装置①和②，先将电阻丝（R1＜R2）分别装入规格相同的烧瓶中，然后将带有相同的玻璃管的塞子塞紧烧瓶，玻璃管在外侧的一端与相同的瘪气球相连；实验过程中电源电压保持不变。下列叙述中，正确的是（　　）
A．探究电流产生的热量与电流大小的关系，可比较气球甲、乙的体积变化
B．探究电流产生的热量与电阻大小的关系，可比较气球丙、丁的体积变化
C．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是丙气球
D．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是甲气球
【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）（2）根据控制变量法的要求分析判断；
（3）（4）比较各个电阻产生热量的多少，从而判断气球体积的大小变化即可。
【解答】根据题意可知，电阻产生的热量越多，则烧瓶内气体温度越高，那么气球的体积越大。
A.探究电流产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻相同而改变电流的大小，而甲和乙中两个电阻串联电流相同，而电阻不同，故A错误；
B.探究电流产生的热量与电阻大小的关系，需要控制电流大小和时间相同，改变电阻大小，因此可以比较甲和乙气球的体积变化，故B错误；
CD.甲和乙中两个电阻串联，通过的电流相等，根据Q=I2Rt可知，乙中电阻产生的热量多，即Q乙＞Q甲。丙和丁中两个电阻并联，它们的电压相等，根据可知，丙中电阻产生的热量多，即Q丙＞Q丁。①和②中电源电压相等，则丁的电阻两端的电压肯定大于乙的电压，根据可知，丁产生的热量大于乙产生的热量，即Q丁＞Q乙。比较可知，产生热量最多的是丙，则体积变化最大的是丙气球，故C正确，D错误。
故选C。
13．科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是（　　）
A．压强 B．路程 C．电功率 D．电功
【答案】B
【知识点】速度公式及其应用；压强的大小及其计算；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据F=pS分析；
（2）根据s=vt分析；
（3）根据U=IR分析；
（4）根据P=UI判断。
【解答】A.根据公式可知，压力和受力面积的比值等于压强，故A错误；
B.根据s=vt可知，速度和时间的乘积等于路程，故B正确；
C.根据U=IR可知，电流与电阻的乘积等于电压，而不等于电功率，故C错误；
D.根据P=UI可知，电压和电流的乘积等于电功率，而不等于电功，故D错误。
故选B。
14．如图所示的电路，电源电压不变，灯L标有“8V 4 W”字样，不考虑灯丝电阻的变化，当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开，此时 ，电路消耗的总功率为 P1；当甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，此时 电路消耗的总功率为 P2，下列说法正确的是 (　　)
A．电阻R 的阻值为16Ω
B．两次实验灯泡的实际功率之比为16：1
C．电路的总功率之比
D．当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开时，两表示数之比
【答案】B
【知识点】串、并联电路的电流特点；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 根据P=UI求出灯泡正常工作时的电流，根据求出灯泡的电阻；
AB.当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开时，R与L并联，电流表甲测L的电流，电流表乙测干路电流，根据并联电路的电压特点结合灯泡的电流与额定电流相等得出电源的电压；当甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，R与L串联，电压表甲测电源两端的电压，电压表乙测L两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，利用串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据P=UI求出R的电功率，根据欧姆定律求出R的阻值；
C.根据串并联电路的电阻特点求出R与L并联和R与L串联时的总电阻，根据求出两种情况下电路总功率之比；
D.当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开时，R与L并联，电流表甲测L支路的电流，电流表乙测干路电流，根据欧姆定律求出此时通过R的电流，利用并联电路的电流特点求出干路电流，然后求出两电流表示数之比。
【解答】 由P=UI可得，灯泡正常工作时的电流：，
则灯泡的电阻：；
AC、当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开，此时R与L并联，甲电流表测L的电流，
因I甲=0.5A=I额，即灯泡正常工作，
由并联电路的电压特点可知，电源电压U=U额=8V；
当甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，R与L串联接在电路中，甲电压表测总电压U，乙测L两端电压，且UL=U乙=2V，
根据串联电路的特点可得电路中的电流：，
电阻R两端的电压：UR=U-UL=8V-2V=6V，
电阻R的阻值：，
灯L的实际功率：PL=ULIL=2V×0.125A=0.25W；
则次实验灯泡的实际功率之比为：4W：0.25W=16：1，
故A错误，B正确；
C.当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开，此时R与L并联，
此时总功率为：P并=PL+PR=4W+=5.3W；
当甲、乙都是电压表，S1、S2都闭合，R与L串联接在电路中，
则串联电路总电阻R串=RL+R=16Ω+48Ω=64Ω，
此时的总功率为：
电路总功率之比：P并：P串=5.3W：1W=5：1，故C错误；
D.当甲、乙都是电流表，S1闭合、S2断开时，此时R与L并联，
甲电流表测L的电流，且I甲=0.5A，
乙电流表测干路电流，则：，
两表示数之比为，故D错误。
故选B。
15．如图所示，电源电压U=8V，内阻r =4Ω，电灯A的电阻为10Ω，电灯B的电阻为8Ω，滑动变阻器的总电阻为6Ω。闭合开关S，当滑动触头P 由a 端向b端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化)，小科同学经分析得出以下四种判断：
①电流表示数先减小后增大 ②电压表的示数先增大后减小
③电灯 A 的亮度不断减小 ④电源的最大输出功率为4 W
其中说法正确的是 (　　)
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 由电路图可知，电灯A与aP部分的电阻串联、电灯B与Pb部分的电阻串联，然后它们并联，电流表测电路中的电流，电压表测电源外部两端的电压。根据电阻的串联和电阻的并联表示出电源外部的总电阻，然后得出aP部分的电阻为2Ω时，外部的总电阻最大，并求出其大小；
（1）滑片从a端到接入电路中的电阻为2Ω的过程中，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中的电流变化，根据串联电路的电压特点结合U外=U-Ir得出电源外部的电压变化，根据并联电路的电压特点得出电灯B与Pb部分的总电压变化，然后结合电灯B与Pb部分的总电阻变化得出该支路的电流变化，根据串并联电路的电流特点得出电灯A与aP部分的电流变化，利用P=UI=I2R判断电灯A的实际功率变化，从而得出其亮度变化；
（2）滑片从接入电路中的电阻为2Ω到b端的过程中，先判断电路总电阻的变化和电路中电流的变化，利用U外=U-Ir判断电源外部的电压变化，根据电灯A与aP部分的总电阻变化和其两端的电压变化得出该支路的电流变化，进一步判断电灯A的实际功率变化和亮度变暗；
（3）根据电源外部总电阻的表达式得出电路中外部的总电阻范围，根据欧姆定律表示出电路中的总电流，利用P=UI=I2R表示出电源的输出功率，然后结合电源外部的电阻范围求出电源的最大输出功率。
【解答】 由电路图可知，电灯A与aP部分的电阻串联、电灯B与Pb部分的电阻串联，然后它们并联，电流表测电路中的电流，电压表测B灯两端的电压。
设aP部分的电阻为R，则Pb部分的电阻为Rab-R，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和、并联部分的总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，电源外部的总电阻，
当R=2Ω时，外部的总电阻最大，则；
（1）滑片从a端到接入电路中的电阻为2Ω的过程中，电路的总电阻变大，
由可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，由U外=U-Ir可知，电源外部的电压变大，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以电灯B与Pb部分的总电压变大，
又因电灯B与Pb部分的总电阻变小，所以该支路的电流变大，
由UB=IBRB可知，灯泡B两端的电压变大，即电压表的示数变大，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且串联电路中各处的电流相等，所以电灯A与aP部分的电流变小，
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，
所以，由P=UI=I2R可知，电灯A的实际功率变小，其亮度变暗；
（2）滑片从接入电路中的电阻为2Ω到b端的过程中，电路的总电阻变小，电路的电流变大，即电流表的示数变大，
由U外=U-Ir可知，电源外部的电压变小，
由电灯A与aP部分的总电阻变大、其两端的电压变小可知，该支路的电流变小，
则电灯A的实际功率变小，其亮度变暗；
由电路的总电流变大、电灯A与aP部分支路电流变小可知，电灯B与Pb部分的电流变大，
由UB=IBRB可知，灯泡B两端的电压变大，即电压表的示数变大，
综上可知，当滑动触头P由a端向b端滑动的过程中，电流表示数先减小后增大，电压表的示数一直增大，电灯A的亮度不断减小，故①③正确、②错误；
（3）当R=0时，，
当R=6Ω时，，
所以，电路中外部的总电阻分别为，电路中的总电流，
电源的输出功率
，
理论上，当R外=r=4Ω时电源的输出功率最大，则电源外部的电阻从到6Ω的过程中，电源的输出功率变小，
所以，实际上R外=时，电源的输出功率最大，
即，故④错误。
故选C。
16．如图甲，两个灯泡串联在电路中，电源电压为6 V，L1的额定电压为3 V，L2的额定电压为2V。通过两个灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片滑至中点时，其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏，说法中错误的是 (　　)
A．正常发光的小灯泡是L2，其额定功率为0.3W
B．正常发光的小灯泡是 L1，其额定功率为0.45 W
C．当L2两端电压为1.5 V时，通过它的电流为0.15 A
D．此时滑动变阻器两端电压是1.5V
【答案】A
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率
【解析】【分析】（1）由图象可知，两灯泡的额定电流，根据串联电路的电流特点可知能正常发光的灯泡是额定电流较小的，根据P=UI求出其额定功率；
（2）由图象可知，电路中的电流为0.15A时，两灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压。
【解答】AB.由图象可知，L1的电压为3V时通过的电流0.15A，L2的电压为2V时通过的电流大于0.15A，
因串联电路中各处的电流相等，且其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏，
所以，正常发光的灯泡是L1，其额定功率P1=U1I1=3V×0.15A=0.45W，故A不正确，但符合题意，B正确，但不符合题意；
C.由图象可知，当电路中的电流为0.15A时，灯泡L1两端的电压为3V，灯泡L2两端的电压为1.5V，故C正确，但不符合题意；
D.因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：U滑=U-U1-U2=6V-3V-1.5V=1.5V，故D正确，但不符合题意。
故答案为：A。
17．已知图甲中滑动变阻器最大阻值为50Ω，图乙为一个等边三角形电阻，由一根导线和两段相同金属材料制成。当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时，将两触头直接接触，闭合开关，电流表示数为 0.6A；将两触头分别接触图乙中的 a、c 两点，两表示数不发生改变；将两触头分别接触 a、b两点，电流表示数变为0.4A．下列说法错误的是（　　）
A．三角形电阻中ac是导线
B．两触头直接接触时，电压表示数为12V
C．三角形电阻中ab和 bc的电阻都为10Ω
D．当两触头分别接触b、c点时，电路消耗的电功率为4.8W
【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别；欧姆定律及其应用；电功率
【解析】【分析】 图乙为一个等边三角形电阻，由一根导线和两段相同金属材料制成，所以只要不是导线连入电路，剩余电阻连入电路一定为并联。
【解答】A.当两触头直接接触时，电路为滑动变阻器的简单电路，电流表测电路中的电流，电源电压：U= IR= 0.6Ax 200= 12V ，当两触头分别接触图乙中的a、c两点时，两表示数不发生改变，说明ac两点间电阻为零，即ac是导线，故A正确；
B.两触头直接接触时，电压表被测量电源正负极电压，示数为12V ，故B正确；
C.当两触头分别接a、b两点时， 电流表示数变为0.4A ，则总电阻为30 Ω ， 当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时， 等边三角形电阻为10Ω，但此时电阻为 三角形电阻中ab和 bc并联后电阻，则 ab和 bc电阻都为20Ω，故C错误；
D.当两触头分别接触b、c点时，和连接ab效果一样， 电路消耗的电功率为 P=0.4x12W=4.8W，故D正确。
故答案为：B。
18．图像是表征事物的一种方法。小刚用如图甲所示电路测定小灯泡的电功率，将滑片从b端移至a端，记录下多组电流表和电压表的数据并描绘出如图乙所示的I-U图像。若U1表示此时灯泡两端的电压，S3 表示此时滑动变阻器所消耗的电功率，则此时小灯泡的电功率可表示为 (　　)
A．S1 B．S2 C． D．
【答案】A
【知识点】电功率
【解析】【分析】根据串联电路电压的规律和P=UI计算出此时滑动变阻器所消耗的电功率的区域。
【解答】当滑片在阻值最大处时电路中的电流最小，由图乙知灯泡两端电压表的示数为U1，此时电路中的电流为I，则U1与电流的乘积即面积S1，由于P=UI，则小灯泡的电功率可表示为S1。
故答案为：A。
19． 探究小灯泡的电功率。
（1）小乐设计了如图甲所示的电路图来验证如下猜想： “小灯泡的电功率与电压有关，电压越大，功率越大”。则支持该结论的实验现象是　 　。
（2）为了测定额定电压为“2.8V”的小灯泡的额定电功率，小乐进行如下操作：
①按图乙所示连接电路并将滑动变阻器调到阻值最大。
②闭合开关，将滑动变阻器滑片移到某一位置，电压表示数如图丙所示，此时为测定小灯泡额定功率，小乐接下来的操作是　 　。
③当电压表示数为2.8伏时，电流表示数为0.3安，小乐根据P=UH算出小灯泡的额定功率为　 　W，断开开关，发现电流表的指针如图丁所示，则小灯泡的额定功率的真实值 　 　(选填“大于” “小于”或“等于”) 计算值。
【答案】（1）电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
（2）应将滑动变阻器的滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压2.8V；0.84；大于
【知识点】电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素；电功率
【解析】【分析】（1）图甲中两灯串联，根据P=UI，在电流相等时，灯两端的电压越大，灯的实际功率越大，灯越亮（2）灯泡在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确定滑片移动的方向；2电流表指针没有指在零刻度线上，根提电流表指针的位置判定通过灯泡的电流与灯泡的额定电流的大小，然后根据P=UI分析功率的大小关系。
【解答】（1）甲中两灯串联，通过两盏灯的电流相等。灯的电压越大，根据P=UI可知，灯的实际功率越大，灯越亮，支持该结论的实验现象是电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮。
（2）②灯在额定电压下正常发光，图中电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为2V，小于灯的额定电压2.8V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压。由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压2.8V。③由图可知电路中无电流时，电流表的指针指向零刻度线的左侧，则测量电流时，电流表的示数要小于灯泡的额定电流，根据P=UI可知，测得的灯泡的实际功率偏小，即小灯泡的额定功率的真实值大于0.84w。
故答案为：（1）电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮：（2）②应将滑动变阻器的滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压2.8V；③0.84；大于。
20．小洋妈妈在国外旅游时买了一台家用智能电热马桶盖（如图甲），小洋从此立志学好物理，长大后创新设计推进“中国造”。图乙是小洋设计的便座加热电路，R1和R2是两个定值电阻（表示两个电热丝），单刀双掷开关S2可接a和b，该电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能（如下表所示）。
S1 断开 断开 闭合 闭合
S2 接b 接a 接a 接b
功率 Px
（1）求R1和R2的阻值？
（2）求出表中的Px？
（3）老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的，假设小洋想让马桶圈的温度升高4℃，则用“中温挡”加热的方式需要多长时间　 　；[设电热丝发热全部被马桶圈吸收，马桶圈的质量m=500g，马桶圈材料的比热容]
（4）若R2变大，则中温档的功率　 　，低温档的功率　 　。（填“变大”“不变”或“变小”）
【答案】（1）当开关S1闭合、S2接a时，电路为R1的简单电路，电路功率P2=44W，
由可知，R1的阻值：。
由题中表格和电路图可知，当断开S1、将S2接a点时，定值电阻R1和R2串联，c此时电路的功率P1=22W，
由可知，R1、R2的串联总电阻：。
（2）由题中表格和电路图可知，当开关S1闭合、S2接b时，R1与R2并联，
则此时电路中的总功率：。
（3）20s
（4）不变；变小
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）；电功率
【解析】【分析】 （1）当断开S1，将S2接a点时，定值电阻R1和R2串联；开关S1闭合、S2接a时，电路为R1的简单电路。由计算R1和R2的阻值。
（2）当开关S1闭合、S2接b时，R1与R2并联，由电路特点和计算Px。
（3）根据Q吸=cmΔt求出马桶圈吸收的热量，根据题意可知电热丝消耗的电能，根据求出用“中温挡”加热的方式需要的时间。
（4）根据判断若R2变大，中温挡和低温挡的功率变化情况。
【解答】（3）马桶圈吸收的热量：Q吸=cmΔt=0.44×103J/（kg ℃）×0.5kg×4℃=880J
根据题意可知，电热丝消耗的电能W=Q吸=880J，
由可知，用“中温挡”加热的方式需要的时间：。
（4）由图乙可知，中温挡工作时，只有R1工作，R2不工作，所以若R2变大，中温挡的功率不受影响。
低温挡工作时，R1、R2串联，若R2变大，则电路中的总电阻变大，电源电压不变，由可知，电路中的总功率变小，即低温挡的功率变小。
答：（1）R1和R2的阻值均为1100Ω。
（2）表中的Px为88W。
（3）用“中温挡”加热的方式需要的时间为20s。
（4）不变；变小。
21． 两电热丝的电阻值恒定不变，分别为R1、R2，且 把它们先后接到同一电源上，电源的电动势为E，电源的内阻为r，结果两电阻丝都恰好正常工作，且消耗的功率都是P。
（1）试证明
（2）如果R1、R2只能取其中的一个，那么，你选择哪一个 为什么
（3）如果把R1、R2串联后接到同一电源上，它们消耗的总功率为P3，把R1、R2并联后接到同一电源上，它们消耗的总功率为P4，试比较P3、P4、P的大小关系，并说明理由。
【答案】（1）由题意知，两电阻丝都恰好正常工作，且消耗的功率都是 P，则
解得
（2）选择R1。因为 ，选R1时电路的总电流小，功率小
（3）把R1、R2串联后，总电阻
把R1、R2并联后，总电阻
根据第一问结论，当 时，电阻R1和R2 消耗的功率相等因为 故 P3=P4；
因为 故P4
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据闭合电路欧姆定律和焦耳定律列式求解即可；
（2）从电源消耗的总功率大小进行分析；
（3）根据第一问的结论证明P3=P4，再比较其与P的大小。
22．如图是一个给冷水加热后向外供应热水的实验装置图．为了在同时开放进水管和出水管时，保证水箱内的贮水量及出水管流出的水温度恒定，在箱内安装了两根阻值分别为R 1 、R 2 的电热丝来进行加热．当滑动变阻器的滑片P位于中点处，且3与1相连时，装置能正常供应某一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 1 ，电热丝发热的总功率为P；当滑动变阻器的滑片P位于距右端1/3处，且3与4相连时，装置能正常供应另一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 2 ，电热丝发热的总功率为P'，滑动变阻器的功率为20W．已知U 1 ：U 2 =2：1，P：P'=16：15。
求：
（1）电热丝的阻值R 1 ：R 2 ；
（2）若将1与3相连，同时4与2相连，滑动变阻器的滑片P位于最右端来完成供热，电热丝产生2.88×10 6 J的热量，则需要加热多长时间？（忽略热量损失）
【答案】（1）当滑动变阻器的滑片P位于中点处，且3与1相连时，如图1所示；
当滑动变阻器的滑片P位于右端，且3与4相连时，如图2所示；
将1与3相连，同时4与2相连，滑动变阻器的滑片P位于最右端时，如图3所示；
由图可得：；
解得：，
；
解得：即R2=1.5R1；
R1：R2=2：3
（2）由图1，图2可得：
R=1.5R1=R2
由图2可知R1：R2：R=2：3：1
PR1：PR2：PR=2：3：1
PR=20W
P总2=PR1+PR2+PR=40W+60W+20W=120W
由图3可知：
R=1.5R1
=3R1+1.5R1+ R1=3R1
由图2、3可得，
∴P总3=600W
由图可知
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】先画出三种情况的等效电路图：
（1）根据欧姆定律和电压表的示数求出图1、图2中电流关系，根据滑动变阻器消耗的电功率之比求出电热丝R1：R2之间的关系；
（2）根据电源的电压不变和图1、2中的电流关系得出三电阻之间的关系，根据P=I2R和串联电路的电流特点结合滑动变阻器的功率求出图2中电路的总功率；根据电阻的并联特点求出图3中的总电阻，再根据电源的电压不变和得出图3中的总功率，最后根据Q=W=Pt的变形式求出加热时间。
23．如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η＜86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
【答案】（1）电阻R1的阻值为40Ω；
（2）该电饭锅的保温功率为60W；
（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效。
【知识点】热量的计算；电能表参数的理解与电能的求法；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态，
当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态，由算出R1的电阻；
（2）根据电能表的转数求出电饭锅处于“保温”状态下正常工作消耗的电能，根据得出保温功率；
（3）根据Q吸=c水mΔt算出水吸收的热量，由W'=P加热t'算出用时700s消耗的电能，由×100%算出该电饭锅的热效率，进而判断出该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
【解答】 （1）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态，
当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态，
则R1的电阻：；
（2）“3000r/（kW h）”表示每消耗1kW h电能，电能表转盘转3000圈，
只让电饭煲在“保温”状态下工作，转盘在10min内转了30转，
则电饭锅消耗的电能为：，
电饭锅处于“保温”状态时的功率为：；
（3）水吸收的热量为：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×2.2kg×（100℃-23℃）=7.1148×105J；
用时700s消耗的电能为：W'=P加热t'=1210W×700s=8.47×105J，
该电饭锅的热效率为：，
故该电饭锅的热效率值达到三级能效。
24．小柯在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率的实验中，电路已部分连接，如图甲所示。
（1）请你用笔画线代替导线，将图中的电压表接在灯泡两端。
（2）正确接入电压表后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数等于电源电压，其故障可能是　 　。
（3）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的I—U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是　 　W。
（4）当小柯断开开关整理器材时，才发现电表如图丙所示，则他测得的额定功率　 　(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】（1）图略
（2）灯丝断了或灯座接线柱接触不良
（3）0.75
（4）偏小
【知识点】测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）电压表接在灯泡两端，注意量程和正负接线柱；
（2）正确接入电压表后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明断路，电压表示数等于电源电压，说明电压表测量对象断路；
（3）根据电功率公式可计算出小灯泡的额定功率；
（4）整理器材时发现电表如图丙所示，说明电流表示数偏大。
【解答】（1）电压表接在灯泡两端，注意量程和正负接线柱，电路连接如下：
；
（2）正确接入电压表后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明断路，电压表示数等于电源电压，说明电压表测量对象断路，故其故障可能是小灯泡断路；
（3）小灯泡额定电压U=2.5V，由乙图可知此时I=0.3A，根据电功率公式可计算出小灯泡的额定功：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）整理器材时发现电表如图丙所示，说明读出的电流表示数偏大，根据P=UI可知测得的额定功率偏大。
25．小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电压恒为3V的电源一个、小灯泡（额定电压为2.5V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。
（1）如图甲所示是小丽连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线；
（2）连接电路过程中，开关应该　 　（选填“断开”或“闭合”），滑动变阻器的滑片应该移动到　 　（选填“最左”或“最右”）端；
（3）正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路的故障可能是____；（填选项符号）
A．灯泡短路 B．灯泡断路
C．滑动变阻器短路 D．滑动变阻器断路
（4）电路故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是　 　A；
（5）电路连接正确操作后，小灯泡发光，此时电压表的示数为2.0V，为了测量小灯泡的额定电功率，这时应该向　 　（选填“左”或“右”）端移动滑动变阻器的滑片；
（6）小丽根据记录的多组I-U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙所示），则小灯泡的额定功率为　 　W；
（7）小丽根据小灯泡的I-U图象（如图丙所示），分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而　 　（选填“增大”“不变”或“减小”），你认为原因是　 　。
【答案】（1）
（2）断开；最左
（3）B
（4）0.14
（5）右
（6）0.625
（7）增大；灯丝电阻随温度的升高而增大
【知识点】测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）在“测量小灯泡的电功率”实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端；
（2）为了保护电路，连接电路过程中，开关应该断开，滑动变阻器的滑片应该移动到阻值最大处；
（3）正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；
（4）根据电流表选用量程确定分度值读数；
（5）比较电压表示数与灯泡额定电压大小，根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向；
（6）根据图丙确定灯泡额定电压对应的额定电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
（7）灯丝电阻随温度的升高而增大。
【解答】（1）原电路图中，电流表与灯泡并联，电压表串联在电路中是错误的，在“测量小灯泡的电功率”实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，如下图所示：
；
（2）为了保护电路，连接电路过程中，开关应该断开，滑动变阻器的滑片应该移动到阻值最大处，即最左端；
（3）正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电路的故障可能是灯泡断路，故选：B；
（4）电路故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.14A；
（5）电路连接正确操作后，小灯泡发光，此时电压表的示数为2.0V，小于灯泡额定电压2.5V，为了测量小灯泡的额定电功率，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故这时应该向右端移动滑动变阻器的滑片；
（6）由图丙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则小灯泡额定功率为：
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（7）由图丙可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P=UI可知，灯泡功率变大，温度升高，灯丝电阻随温度的升高而增大，故小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大。
故答案为：（1）；（2）断开；最左；（3）B；（4）0.14；（5）右；（6）0.625；（7）增大；灯丝电阻随温度的升高而增大。
26．小科开展“测量小灯泡额定电功率并比较不同功率时小灯泡的亮度”的实验。
【实验器材】电压恒为4.5伏电源1个，额定电压为2.5伏小灯泡1只，规格为“20欧，1安”滑动变阻器1个等。
【实验步骤】
①请设计一张实验记录表。
②连接电路（如图），闭合开关，小科发现电流表示数为0。电压表示数为4.5伏。造成该现象的原因是 ____。
③改正电路后，调节滑动变阻器滑片时。发现小灯泡亮暗明显发生了变化，并测出几组数据。
（1）测量小灯泡的额定电功率时，调节滑动变阻器滑片的目的是 　 　。
（2）小灯泡的亮暗由 　 　决定。
【答案】（1）使灯泡两端的电压等于额定电压
（2）实际功率
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】【实验步骤】①根据实验目的确定要记录的实验项目和内容，从而确定表格的行数和列数，进而画出对应的表格；
②在测量灯泡电功率的实验中，如果灯泡发生断路，那么电压表串联在电路中。由于电压表的内阻很大，因此电流表的示数几乎为零。此时电压表测电源电压，示数接近3V；
（1）根据图片可知，灯泡与滑动变阻器串联，则二者的电压之和始终等于电源电压。在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，因此调节变阻器的阻值可以改变灯泡两端的电压；
（2）灯泡的实际功率越大，则亮度越大。
【解答】 ①根据题意可知，实验要记录电压、电流和对应的电功率，以及对应的灯泡亮度，那么表格可以有5行。实验要进行3次，则表格有4列，实验记录表如下：
② 连接电路（如图），闭合开关，小科发现电流表示数为0。电压表示数为4.5伏。造成该现象的原因是 灯泡断路；
（1）测量小灯泡的额定电功率时，调节滑动变阻器滑片的目的是使灯泡两端的电压等于额定电压；
（2）小灯泡的亮暗由实际功率决定。
27．科学兴趣小组用如图甲所示装置进行“探究影响电流热效应的因素”的实验。两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，多次实验处理结果如图乙。
（1）除电流表外，本实验中还需要用到的测量工具有 　 　。
（2）实验中通过 　 　（选填“加热时间”或“玻璃管内液面的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）分析图乙，可得出的结论是 　 　。
（4）小明经过调查发现：常温下，空气的比热容是煤油比热容的二分之一，空气的比热容会随温度的变化而变化。小明建议用空气代替煤油进行实验，装置如图丙。你是否赞同小明的建议并说明理由 　 　。
【答案】（1）秒表、刻度尺
（2）玻璃管内液面的变化
（3）在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多
（4）赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据实验目的确定要测量的物理量，据此确定需要的测量工具；
（2）根据甲图可知，电阻丝产生的热量越多，则液体的温度越高，玻璃管内液体的液面越高；
（3）根据图乙，确定相同的因素和不同的因素，根据控制变量法的要求描述结论；
（4）根据Q=cm△t可知，当质量相同的物质吸收相同的热量时，比热容越小，温度变化越大，则实验现象越明显，据此分析解答。
【解答】（1）在探究影响电流热效应的因素的实验中，要测量电流的大小，还要测量通电时间和液面上升的高度，因此除了电流表，还需要秒表和刻度尺。
（2）实验中通过玻璃管内液面的变化来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）根据图乙可知，两个电阻丝串联，则通过它们的电流相等。当通电时间相同时，B液面比A液面升高的更多，那么得到结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。
（4）我赞同小明的建议，理由：空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显。
28．小龙用如图甲所示的电路探究影响电流热效应的影响因素，把热熔胶棒竖直压在两根阻值不同、但长度和直径均相同的电阻丝上， R1和R2的阻值之比为3：2 (夹持仪器未画出)。用刻度尺测量两根热熔胶棒下降高度，分别记为L1和L2，来比较电阻丝产生热量的多少。
（1）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同 　 　。
（2）在探究电流的热效应与电阻大小的关系时，小龙记录数据如下表所示。分析表中数据，判断通电时间和电阻大小哪个因素对电流产生热量的影响更大，并从表中选择组别作为证据。　 　。
组别 1 2 3 4 5 6
电阻 R1 R2
通电时间/分 1 2 3 2 3 4
热熔胶棒的下降高度/毫米 9 18 27 12 18 23
（3）小龙继续延长通电时间，获得更多组数据，并画出L (L1、L2之和)随通电时间的变化情况，得到如图乙所示的曲线。请解释在to时间后曲线L增速变缓的原因。　 　。
【答案】（1）通电时间、电流大小
（2）一样大。或2、3、5 (其它合理答案也可)
（3）随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据Q=t，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据焦耳定律的公式Q=I2Rt分析控制的变量即可。
（2）根据控制变量法的要求选择对照实验，根据热熔胶棒下降的高度判断产生热量多少，进而分析解答。
（3）在加热的过程中，随着温度的升高，电阻也在增大，此时反而会引起电流大小，可根据焦耳定律的变形式 分析解答。
【解答】（1）根据Q=I2Rt可知，探究电阻对导体产生热量多少的实验中，需要控制通电时间和电流大小相同，只改变电阻。在串联电路中，各处电流都相等，且开关同时闭合同时断开，因此设计串联电路可以控制通电时间和电流大小相同。
（2）比较实验3和5可知，此时电流和通电时间相等（3min），电阻之比为：3：2，热熔胶棒降低的高度之比为27：18=3：2；
比较实验2和3可知，此时电阻和电流相等，通电时间之比为：3：2，热熔胶降低的高度之比为27：18=3：2。
比较可知，通电时间和电阻对产生热量的影响是相同的。
（3）在t0时间后曲线L增速变缓的原因：随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据可知，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少。
29．如图装置，在两相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入长度、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲横截面积大于R乙，闭合开关，经过t时间后，甲玻璃管液面上升高度h甲　 　（选填“大于”或“小于”）乙玻璃管液面上升高度h乙。断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，仍旧经过t时间后，发现两玻璃管液面上升高度都比第一次实验少。可以得出的结论是　 　。
【答案】小于；在电阻和通电时间相同时，流过导体电流越大，产生热量越多
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）液体吸收的热量越多，温度升高越多，则体积膨胀越大，最终玻璃管内液面升高越大。首先根据影响导体电阻的因素比较两个电阻的大小，再根据焦耳定律Q=I2Rt比较两个电阻产生的热量多少即可。
（2）玻璃管内液面高度比第一次实验少，说明产生的热量少。当变阻器的滑片向右移动时，它接入的阻值变大，而通过电阻的电流变小，据此分析电流产生的热量与通过电流大小的数量关系。
【解答】（1）长度、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲横截面积大于R乙，则R甲（2）断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，仍旧经过t时间后，发现两玻璃管液面上升高度都比第一次实验少。可以得出的结论是：在电阻和通电时间相同时，流过导体电流越大，产生热量越多。
30．我市开展了多次：对驾驶电动车“违反规定载人”（电动车限载1名十二周岁以下未成年人）等违法行为开展专项整治行动。如图甲是电动自行车的实物图，爱探究的欣欣对电动车进行了深入研究。
（1）夏天不宜长时间将电动车暴露在烈日下，否则容易爆胎。爆胎是由于车胎内气体内能增大导致，在烈日下爆胎时，车胎内气体是通过　 　方式增加内能的；
（2）电动自行车的转速把手可以调节电动自行车的速度，有的电动自行车上还有加速按钮，当按下这个按钮时，电动自行车会加速，欣欣同学设计了两个电路图，如图乙（加速按钮相当于开关），能够体现加速按钮作用的电路图是　 　（填“A”或“B”）；
（3）如图丙是该品牌电动自行车的部分技术参数，该车蓄电池一次充足电可储存的能量是　 　焦。
【答案】（1）热传递
（2）A
（3）
【知识点】物体内能的改变方法；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）做功和热传递都可以改变物体的内能；做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移；
（2）滑动变阻器是通过改变连接在电路中的电阻线的长度来改变电阻大小的，通过改变电阻的大小来改变电路中电流的大小；电流越大，电动车运行的速度越大；
（3）根据W=UIt求出该车蓄电池一次充足电可储存的能量。
【解答】 （1）炎热的夏天，在太阳光的照射下，车胎内的气体温度升高、内能增大，这是通过热传递方式增加内能的；
（2）“转速把手”相当于我们学过的滑动变阻器，它是利用改变电阻的大小来改变电路中电流大小的；当把加速按钮按下时，电动自行车会加速，说明通过电动机的电流增大，故电路图为A图；
（3）由表格参数可知，蓄电池的电压U=48V，蓄电池容量Q=12A h，
则该车蓄电池一次充足电可储存的能量：W=UIt=UQ=48V×12A×1×3600s=2.0736×106J。
31．如图为某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图，当温度上升至设定值t0时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能。（线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计）
（1）为了实现报警功能，应将指示灯串联在电路中　 　点。（用图中的字母表示）
（2）若电路中干电池电压为1.5伏，电池的容量为3安 时，可供规格为“1.5伏　 　小时。
【答案】（1）A
（2）4.5
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）电源的两端被导线相连，则电源会被短路；
（2）根据p=w/t求出时间的大小。
【解答】（1）线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计，根据图示可知，当指示灯串联在B或C位置时，当温度上升至设定值t0时，电路接通，此时电源会被短路，所以指示灯只能接在A处，电路接通，通过指示灯有电流，灯泡发光，此时电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使得动触点和静触点分离，电路中无电流，指示灯不发光，电磁铁失去磁性，衔铁回到原位置，使得动触点和静触点接触，电路接通，指示灯发光，从而实现指示灯亮灭交替闪烁；
（2）干电池电压为1.5伏，电池的容量为3安 时，则电池储存的电能为：W=UIt=1.5V×3安 时=4.5W 时；指示灯正常发光的时间为：t=W/P=4.5W 时/1W=4.5h。
32．（2023·杭州）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（　　）
A．R1和R2串联
B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流
D．如果R1断了，R2也不能工作
【答案】C
【知识点】基本电路与电路图；电功率计算公式的应用；电功率
【解析】【分析】如图所示电路中，当开关S1和S2均闭合时，电热丝R1和R2为并联关系，此时电路中的总电阻最大，相同时间内产生的热量最多。
【解答】A.由图可知R1和R2为并联关系；
B.R1和R2为并联关系，故两端电压相等；
C.电压相同时，电阻越大，电流越小，故其正确；
D.并联电路两条支路不会相互影响。
故答案为：C
33．（2023·衢州）小科想购买一个电热水壶，已知他家中电路电压是220V、室内插座额定电流是5A，则下列规格的电热水壶适合他家的是（　　）
选项 额定电压/V 额定功率/W
A 220 1500
B 220 800
C 120 1500
D 120 800
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】首先根据P=UI计算出插座允许接入的最大功率，然后再与各个电水壶的功率比较即可。
【解答】根据题意可知，室内插座上允许接入的最大功率P=UI=220V×5A=1100W，那么接入电水壶的功率应该不大于1100W，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
34．（2022·浙江）将一台“220 V 100 W”的电风扇，一个“220 V 100 W”的充电器，一把“220 V 100 W”的电烙铁，分别接到220 V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是 (　　)
A．电烙铁 B．充电器 C．电风扇 D．一样多
【答案】A
【知识点】热量的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】解答本题要注意区分电热和电功，明白对于不同的电器二者的关系。
【解答】3个用电器虽然功率一样，但是电风扇主要把电能转化为机械能，发热量较小，充电器将电能转化为化学能在电池里储存起来，发热量很小，只有电烙铁是利用电热，电能全部变成内能。
故答案为：A。
35．（2022·宁波）如图所示，电源的输出电压恒定不变，现将一个灯泡L接在离电源很近的AB两点时，灯泡L消耗的功率为25W，若将灯泡L接在离电源较远的CD两点时，灯泡L消耗的功率为16W。则输电导线AC、BD上消耗的功率为（　　）
A．1W B．2W C．4W D．9 W
【答案】C
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】根据公式 可计算判断
【解答】设灯泡L连接在A、B两点时，电路的电流为I1，则
P1=I12RL=25W--------①
若将灯泡L接C、D两点时，电路的电流为I2，则
P2=I22RL=16W--------②
由①②两式可得：
I1：I2=5：4，
若将灯泡L接C、D两点时，电路的总功率为：P3=UI2，
则： ， = ×25W=20W，
所以导线AC和BD消耗的总功率为：
P=P3-P2=20W-16W=4W．
故选C．
36．（2022·浙江）如图所示是通过白炽灯L1(规格为“220V 100 W)、L2(规格为“220V 60W)的电流随两端所加电压的变化曲线，根据该曲线可确定将L1、L2 两灯串联接在220V电源上时，两灯的实际功率之比大约为 (　　)
A．1：2 B．3：5 C．5：3 D．1：3
【答案】D
【知识点】电功率计算公式的应用；电功率
【解析】【分析】 （1）铭牌可知两端的额定电压和额定功率关系，根据可比较两者的额定电流关系即可判断两灯泡的U-I图象；
（2）两灯泡串联时，通过两灯泡的电流相等，且它们两端的电压之和等于220V，由图象找出对应的电流和电压，再根据P=UI得出两灯实际功率之比。
【解答】 （1）两灯泡的额定电压相等，根据可知，“220V 100W”比“220V 60W”灯泡的额定电流大，故上边的U-I图象为60W灯泡的图象，下边的为100W灯泡的图象；
（2）两电阻串联时，流过两电阻的电流相等，而总电压应为220V，由I-U图象可知，串联时电流应为0.24A，此时L1的电压为60V，故此时L1的功率P=U1I1=14.4W；
L2的电压为160V，故此时L2的功率P=U2I2=38.4W；所以，所以D正确。
故答案为：D。
37．（2024·浙江）某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯，其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流，带动风叶转动而发电。
（1）风力发电机的发电原理是____（填字母）。
A．电磁感应
B．电流周围存在磁场
C．通电线圈在磁场中转动
（2）灯罩上方空气流速大，压强　 　。
（3）若路灯额定功率为100瓦，风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作　 　小时。
【答案】（1）A
（2）小
（3）10
【知识点】流体压强与流速的关系；电磁感应；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）发电机的工作原理是电磁感应；
（2）流体的压强跟流速有关：流体的流速越大、压强越小；流体的流速越小、压强越大；
（3）根据计算工作时间。
【解答】 （1）电磁感应是指闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，电路中会产生感应电流，风力发电机原理是电磁感应现象，故选A；
（2） 灯罩上方空气流速大，压强越小；
（3） 风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作 。
38．（2024·浙江）自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。
请回答：
（1）向水里加入氯化钠，目的是　 　（填“增大”或“减小”）电阻R2。
（2）求电鱼放电时电压U的大小。
（3）当R2=1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。
【答案】（1）减小
（2）当电流为0.05A时，UAB=1.5V
U=5×10-5A×R1+1.5V①
当电流为0.20A时，UAB=0.5V
U=1.5×10-4A×R1+0.5V②
由①②得U=2V R1=10000Ω
（3）P2=I2R2=（10-4A）2×1.0×104Ω=10-4W
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子，进而分析向水里加入氯化钠的目的。
（2）由图1可知，两电阻串联，根据图2利用串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源电压，解方程求出R1的阻值和电源电压。
（3）根据欧姆定律求出通过的电流，根据P=I2R求出电鱼放电时R2的电功率P2。
【解答】 （1）向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子，因此向水里加入氯化钠，目的是减小电阻R2。
39．（2023·舟山）科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：
[明确问题]科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：
①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W ；保温模式功率：88W；
②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。
（1）[方案设计]根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S1，S2都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1，应选择的阻值为多少欧？
（2）[方案优化]有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了如图乙的方案。
①工作电路中的发热电阻R，应设计在 ▲ 处(选填“a"或“b")。
②为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？(电磁铁线圈阻值不计)
【答案】（1）解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；
控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，
选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】电磁继电器是电磁铁应用，可以利用低电压、弱电流控制高电压和强电流；功率是指电流在单位时间内所做的功，表示做功的快慢；P=I2R=U2/R=UI
【解答】（1）已知加热功率P=880W；R1===55Ω；答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）①从图中可以看出控制电路中的热敏电阻随着温度的升高而降低，所以当温度升高是时，控制电路中电阻变小，电流变大，磁性变强，吸引衔铁，所以发热电阻不工作，所以①工作电路中的发热电阻R，应设计在a处。
②解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω；
故答案为：（1） 解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2） a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
40．（2023·温州）在献爱心活动中，小明为敬老院老人设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图甲，是安装在坐垫内的热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示。
热敏电阻的阻值与温度的关系
温度/ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/欧 600 480 390 300 240 230 220 210 200 190 180 150 120 100 85
闭合开关，电热坐垫启动高功率工作模式，当通过电磁铁的电流达到0.05安时，衔铁和同时被吸引，转为低功率工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电流为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁和、恢复原位，又转为高功率工作模式。电热坐垫在高功率和低功率模式之间切换，使其温度维持在一定范围。
（1）分析表中数据，当温度升高时，热敏电阻R，的阻值　 　。（选填“变大”或“变小”）
（2）图甲中和的阻值均为1210欧。在某次测试中，电热坐垫高功率工作和低功率工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为多少焦？
（3）小明想在控制电路中增加一个力敏电阻，以实现两个功能：
①1000牛压力以下，坐垫最高温度不超过；
②人离开后，坐垫始终低功率工作。
现有三种力敏电阻，其阻值随压力变化如图乙所示。写出你选择的力敏电阻以及在控制电路中的连接方式，并写出500牛压力下坐垫的最高温度值：　 　。（线圈阻值忽略不计）
【答案】（1）减小
（2）解：工作电路处于低功率状态时， 和 串联
欧
焦
工作电路处于高功率状态时， 和 并联
焦
消耗的总电能为 焦
答：测试中电热丝消耗的总电能为 焦。
（3）选用 与 并联，500牛压力下坐垫的最高温度值为
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据表格数据分析热敏电阻的阻值随温度的变化规律；
（2）根据甲图可知，当电路处于低功率状态时，两个电阻串联，根据R总=R1+R2计算出此时的总电阻，再根据 计算消耗的总电能。
当电路处于高功率状态时，两个电阻并联。根据分别计算出两个电阻丝消耗的电能，然后相加即可。
（3）①当电磁铁的电流达到0.05A时，转为低功率模式，此时温度达到最高。根据计算出此时控制电路的总电阻，然后根据表格确定45℃时热敏电阻的阻值，二者进行比较，根据串并联电路的电阻特点确定连接方式，并计算出加入的阻值。根据图像判断压力减小时45℃是否为最高温度，最终确定加入的力敏电阻即可。
②根据乙图确定500N时加入力敏电阻的阻值，然后根据并联电路的电阻规律计算出此时热敏电阻Ra的阻值，最后根据表格确定对应的最高温度即可。
【解答】（3）①当电磁铁的电流达到0.05A时，转为低功率模式，此时温度达到最高。
此时电路的总电阻为：；
根据表格可知，当温度为45℃时，热敏电阻Ra=180Ω；
则此时的总电阻小于热敏电阻，
根据并联电路总电阻小于任何一个组成电阻的规律可知，力敏电阻与热敏电阻并联。
根据得到：；
解得：R=360Ω；
即压力为1000N时，力敏电阻的阻值为360Ω；
则可能为Rc或Rd；
对于Rc来说，当压力减小时它的阻值增大，
根据并联电路电阻的特点可知，当总电阻不变时，热敏电阻的阻值要减小，
则此时温度会高于45℃；
因此只能选择Rd与Ra并联；
②当压力为500N时，Rd的阻值为300Ω；
根据得到：；
解得：Ra=200Ω；
根据表格可知，此时最高温度为43℃。
41．（2023·宁波）小宁以两节串联的干电池为电源，用若干定值电阻和一只电压表来“探究申联电路电压特点”实验电路如图，测得实验数据如下表。
序号 R1/ U1/V R2/ U2/V R总/ Uab/V
1 5 1.1 5 1.1 10 2.2
2 5 0.8 10 1.6 15 2.4
3 4 0.5 16 2.0 20 2.5
4 5 0.6 15 1.9 20 2.5
5 8 1.0 12 1.5 20 2.5
（1）分析上述实验数据，除了能得到Uab=U1+U2的规律外，小宁还发现：
①U1、U2与R1、R2之间存在着下列关系：U1：U2=　 　。(用R1、R2表示)
②当R总不变时，ab两端的电压Uab大小不变；当R总发生变化时，Uab大小　 　（填“会”或“不会”）变化。
（2）断开开关S，拆除R1、R2，将R3=20Ω和R4=20Ω并联后接到ab之间，闭合开关S。求：
①ab两点之间的电压为多少？
②20s内，电流通过R3做的功为多少？
【答案】（1）R1：R2；会
（2）①解：当R与R并联时，根据 可知
由实验数据可知，此时ab间的电压为Uab=2.2V
答：此时ab间的电压为2.2V。
②解： =0.11A
W3=UabI3t=2.2V×0.11A×20s=4.84J
答：R3做的功为4.84J。
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）①将每组数据中的两个电阻作比，对应的两个电压作比，然后比较比值的大小即可；
②根据表格数据1、2、3分析即可。
（2）①根据并联电路的电阻规律 计算出此时ab之间的总电阻，然后根据表格数据确定此时ab之间的电压值即可；
②首先根据欧姆定律 计算出通过R3的电流，再根据 W3=UabI3t 计算电流通过R3做的功。
【解答】（1）①根据表格中前三组数据可知，对应的电压之比和电阻之比分别为：1：1，1：2，1：4，那么得到结论： U1：U2=R1：R2 。
②根据实验3、4、5可知，当R总不变时，ab两端的电压Uab大小不变；
根据实验1、2、3可知，当R总发生变化时，Uab大小会变化。
42．（2023·温州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，和是阻值都为20欧的电热丝，放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使工作50秒，断开开关S，测量并记录__________。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持不变，将更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：　 　。
【答案】（1）煤油的温度
（2）如图：
（3）不合理。当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）煤油的质量相等，根据Q=cm△t可知，煤油的温度升高的越多，则说明电流产生的热量越

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