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第2节　电功率
第1课时　电功率
早预习　新知梳理 01
一、电功率
1.意义:表示　 　的快慢,用字母　 　表示。
2.定义:电功率等于电功与完成这些电功所用的时间　 　,公式是
　 　。变形公式:P=　 　=　 　=　　。
3.单位:瓦特(W)、千瓦(kW)、毫瓦(mW),1 kW=　 　W,1 W=
　 　mW。
电流做功
P
之比
UI
I2R
103
103
二、拓展:千瓦时
1.“1 kW·h”表示的含义:电功率为1 kW的用电器工作1 h所消耗的
电能。
探究点一　对电功率的理解
探重难　以练代讲 02
典例1 关于电功和电功率,下列说法中正确的是( )
A.电流做功的过程就是电能转化为内能的过程
B.功率大的用电器总比功率小的用电器做功多
C.用电器的电功率越大,电流做的功一定越多
D.用电器消耗电能越多,电流做的功一定越多
D
方法技巧
电功 电功率
定义 电流通过导体或用电器所做的功 电功与完成电功所用时间之比
物理 意义 描述电流做功的多少 描述电流做功的快慢
方法技巧
实质 电流做了多少功,就消耗了多少电能 单位时间消耗电能的多少
公式 W=UIt P=UI
联系 利用公式 可得出W=Pt
变式1 (2024枣庄期末)关于电功和电功率,下列说法中正确的是( )
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电功率越大,电流做功越多
C.电功率越大,表示电流做功越快
D.电流做功越多,电功率越大
C
探究点二　电功率比值的计算
典例2 (2024泰安新泰市期中)如图所示,闭合开关S时两电流表示数之比为5∶3,则下列说法中( )
①R1∶R2=2∶3
②R1和R2两端电压U1∶U2=2∶3
③R1和R2的电功率P1∶P2=2∶3
④相同时间内电阻器R1和R2消耗的电能 W1∶W2=2∶3
A.只有①②正确 B.只有①③正确
C.只有②④正确 D.只有③④正确
D
方法技巧
电功率公式的应用技巧
变式2 (2024巴中)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1、V2示数之比为 2∶3。下列说法正确的是( )
A.通过R1、R2的电流之比I1∶I2=1∶2
B.R1、R2两端的电压之比U1∶U2=2∶1
C.相同时间R1、R2消耗的电功之比W1∶W2=1∶2
D.R1、R2的电功率之比P1∶P2=2∶1
C
探究点三　电功率的计算
典例3 在如图所示的电路中,定值电阻R1=10 Ω,电源电压保持不变,闭合开关后,电流表A1的示数为0.6 A,电流表A的示数为0.9 A。求:
(1)R1两端的电压。
解析:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A测干路电流。
(1)R1两端的电压
U1=I1R1=0.6 A×10 Ω=6 V。
答案:(1)6 V
(2)R2的电阻。
(3)电路的总功率。
(3)电路的总功率
P=UI=U1I=6 V×0.9 A=5.4 W。
答案:(2)20 Ω　(3)5.4 W
变式3 如图所示,电源电压恒为 220 V,R1和R2均为定值电阻,定值电阻R1的电阻为 44 Ω,只闭合开关S时,电路的电功率P为 440 W,S、S1都闭合时,电路的电功率为P′。求:
(1)R2的电阻。
答案:(1)66 Ω
(2)电功率P′。
答案:(2)1 100 W
课堂小结
培素养　分层作业 03
A基础达标
1.如图所示,下列日常生活中的用电器,正常工作时的功率最接近1 kW的是( )
C
A.LED台灯 B.笔记本电脑
C.电饭煲 D.电视机
2.(2024北京房山区期末)关于电功率,下列说法正确的是( )
A.电功率是表示电流做功多少的物理量
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量
C.用电器的电功率越大,工作时所用的时间越少
D.用电器的电功率越大,工作时消耗的电能越多
B
3.如图所示,电源电压恒定,R1为5 Ω,R2为 10 Ω。若闭合S1、S3,断开S2时,电流表示数为1.8 A,则只闭合S2时,电路的总功率P为( )
A.2.4 W B.10.8 W
C.27 W D.48.6 W
A
4.如图是灯泡L的I-U图像。结合图像分析,下列选项正确的是( )
A.通过灯泡L的电流与其两端的电压成正比
B.当通过灯泡L的电流为0.3 A时,其实际功率为0.72 W
C.将两个完全相同的灯泡L串联在2.4 V的电源两端,电路的总功率为0.24 W
D.将灯泡L和18 Ω的定值电阻并联在3.6 V
的电源两端,电路的总功率为 2.16 W
D
5.电阻器R1=20 Ω、R2=30 Ω,将它们并联在电路中,则R1、R2两端的电压之比U1∶U2=　 　;如果将它们串联,此时R1与R2的功率之比P1∶P2=
　 　。
6.(2024滨州惠民县期末)如图所示是握力计的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起,AB间有可收缩的导线,R0为保护电阻,电压表可显示压力的大小。闭合开关S,当握力F增加时,电压表的示数将
　 　,电路的总功率　 　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
1∶1
2∶3
变大
变小
7.(2024遂宁期末)如图所示,电源电压恒定,R1、R2是定值电阻,R1=
15 Ω,电流表的测量范围为0～3 A,滑动变阻器R3标有“50 Ω　0.5 A”字样。只闭合开关S1,电流表的示数为0.6 A,再闭合开关S2、S3,电流表的示数为1.5 A。求:
(1)电源电压。
解析:(1)由图可知,只闭合开关S1,电路中只有R1工作,电源电压
U=U1=I1R1=0.6 A×15 Ω=9 V。
答案:(1)9 V
(2)开关S1、S2、S3都闭合时,R2的电阻。
答案:(2)10 Ω
(3)只闭合开关S3,保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器滑片,当滑动变阻器R3接入电路的电阻最小时,电路中的总功率。
解析:(3)由图可知,只闭合开关S3,R1、R3串联,根据电流表的测量范围和滑动变阻器的规格可知,电流中的最大电流I大=0.5 A,此时滑动变阻器R3接入电路中的电阻最小,
电路中的总功率
P=UI大=9 V×0.5 A=4.5 W。
答案:(3)4.5 W
B能力提升
8.(2024临沂期末)某定值电阻两端的电压从 10 V 升高到15 V,通过它的电流变化了 0.5 A,则该定值电阻的电功率变化了( )
A.12.5 W B.10 W
C.7.5 W D.2.5 W
9.(2024自贡)如图所示是一款有两个挡位的挂烫机的工作电路图,正常工作电压为 220 V,加热电阻R1=44 Ω,R2=88 Ω,只闭合开关S1时,挂烫机的功率是　 　W。同时闭合开关S1、S2,挂烫机工作中1 min
消耗的电能为　 　J。
A
1 100
99 000
10.如图所示,电源电压不变,只闭合开关S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3在10 s内消耗电能80 J;只闭合开关S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表A1示数为1 A;只闭合开关S、S2,滑动变阻器滑片位于最左端时,电流表A2示数为3 A。已知滑动变阻器的最大电阻是R3的电阻的4
倍,求:
(1)只闭合开关S且滑动变阻器滑片位于最左端时,R3的电功率。
答案:(1)8 W
(2)电阻R1与R3的比值。
答案:(2)3∶1
(3)电路的最小电功率。
答案:(3)64 W
C素养培优
11.如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片P由a移动到b时,定值电阻R0的电功率和电流的P-I关系图像如图乙所示。求:
(1)电源电压。
答案:(1)9 V
(2)滑动变阻器的最大阻值。
答案:(2)72 Ω
12.物理学与日常生活　 如图甲所示是某型号空气炸锅,其内部电路可简化为如图乙所示,部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气,利用大功率风扇形成循环的热流,使盛放篮内的食品均匀受热,不放油也能达到类似煎炸的效果。
部分参数
风扇额定功率/W 80
发热管额定功率/W 1 320
额定电压/V 220
食品加热时间
薯条/min 12～15
鸡翅/min 18～20
请你回答下列问题:
(1)正常工作时,求通过发热管的电流。
(2)某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15 min,求所消耗的电能。
(2)空气炸锅加热时的总功率 P=P1+P2=1 320 W+80 W=1 400 W,
该空气炸锅所消耗的电能 W=Pt=1 400 W×15×60 s=1.26×106 J。
答案:(1)6 A　(2)1.26×106 J
(3)根据空气炸锅的工作原理,发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是　　　　、　　　　、　　　　。
解析:(3)食物用盛放篮盛放后只有上表面方便通过空气加热,因此放在最下面;通过发热管加热后的锅内空气密度变小,浮力大于重力会上升,要利用大功率风扇把热空气吹到食物上,因此,风扇在最上面。发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是风扇、发热管、盛放篮。
答案:(3)风扇　发热管　盛放篮
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核心素养专题十一
多挡位用电器的计算
类型一　串联型
类型解读
1.教材样板题　 (多选)有一台家用电水壶,如图所示是其内部电路的简图,R1、R2均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为 1 000 W、保温功率为44 W。用此电水壶加热初温为 20 ℃、体积为1 L的水,400 s刚好沸腾[忽略温度对电阻的影响,在标准大气压下,c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×
103 kg/m3],则下列说法正确的是( )
A.旋转旋钮开关到“1”时,电水壶处于保温挡
B.水吸收的热量为3.36×104 J
C.此热水器加热挡的热效率为84%
D.在保温时,接入电路的电阻为48.4 Ω
AC
2.某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡,其电路如图所示。当开关S置于1时,电流表示数为 5 A,此时电饭锅处于　 　挡,在此挡位下加热 100 s 消耗的电能为　 　J;当开关S置于2时,电流表的示数为 0.1 A,R的电阻为　 　Ω。若从做饭快的角度考虑,应选择功率更　 　的电饭锅。
高温烧煮
1.1×105
2 156
高
3.如图所示为某家用电水壶的简化电路图,如表为铭牌的部分参数,R1、R2为发热丝,其中R2=40 Ω。求:
型号 ××× 容量 1 L
额定电压 220 V 额定频率 50 Hz
加热功率 保温功率 40 W
(1)电水壶的加热功率。
答案:(1)1 210 W
(2)电水壶处于保温挡时,正常工作5 min消耗的电能。
解析:(2)电水壶处于保温挡时,正常工作5 min消耗的电能
W=P保温t=40 W×5×60 s=1.2×104 J。
答案:(2)1.2×104 J
(3)R1的电阻。
答案:(3)1 170 Ω
类型解读
类型二　并联型
4.(2024遂宁射洪市二模改编)如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌,如图是其简化电路图。R1和R2都是电阻丝,不计温度对电阻的影响,产生的热量全部被水吸收,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),通过断开其他用电器,只接通电饭锅且处于加热状态,来测量电饭锅的功率,观察1 min电饭锅消耗的电能为4.5×
104 J,下面说法正确的是( )
A
额定电压 220 V
频率 50 Hz
额定功率 加热 880 W
保温 44 W
A.电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流为4 A
B.电阻器R2的电阻是1 100 Ω
C.测量时电饭锅的实际加热功率是800 W
D.电饭锅在加热状态下正常工作7 min,可将2.2 kg水的温度升高2 ℃
5.(2024成都武侯区模拟)如图甲所示是一种家用电暖器,图乙是其简化电路图,A、B间的电压为220 V,C为保护线。已知R1中温
1.26×106
额定电压 220 V
功率选择 低温挡　950 W
中温挡　1 150 W
高温挡
6.(2024临沂)水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯,其简化电路如图乙所示,其中两个加热电阻的电阻相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25 A;高温挡正常工作20 min可将毯内1.1 kg的水从15 ℃加热到40 ℃。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),求该款电热毯:
(1)加热电阻的电阻。
答案:(1)880 Ω
(2)高温挡正常工作时的加热效率。
答案:(2)87.5%
类型解读
类型三　混联型
7.(2024成都锦江区模拟)如图是某小型电煎药锅的电路简图,通过开关S1和S2的组合,可以实现高温挡(880 W)、中温挡(440 W)和低温挡三挡加热,其中定值电阻R1、R2都是发热电阻。当开关S1闭合,S2接1时,电煎药锅处于　 　挡;该电煎药锅在低温挡正常工作100 s产生的热量为
　 　J。
高温
22 000
8.厨艺最讲究“火候”二字,如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度,制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示,其中R1、R2均为发热电阻(假定电阻不随温度变化),部分参数如下表所示。求:
额定电压/V 220
额定功率/W 高温1 100
中温880　
低温　　　
(1)当开关S1断开,单刀多掷开关S2打到 3时,蛋糕机处于　　　　(选填“高温”“中温”或“低温”)挡。
(2)该蛋糕机以高温挡正常工作时,10 min产生的热量。
(2)高温挡10 min产生的热量
Q=W=P高t=1 100 W×600 s=6.6×105 J。
答案:(1)低温 (2)6.6×105 J
(3)该蛋糕机正常工作时,R2的电阻。
答案:(3)220 Ω
(4)该蛋糕机低温挡的额定功率。
答案:(4)176 W
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核心素养专题十
电学图像问题
类型一　电流与电压、电阻的关系图像
1.(2023南充)如图所示为电阻器R1和R2的I-U图像,下列说法正确的是
( )
A.R2的阻值为10 Ω
B.两电阻器串联与并联的总电阻之比为9∶4
C.将两电阻器串联接入电路,通电后,R1两端电
压与R2两端电压之比为1∶2
D.将两电阻器并联接入电路,通电1 min,电流通过R1产生的热量
与电流通过R2产生的热量之比为1∶2
D
2.(多选)如图甲所示,电源电压保持不变,R1=10 Ω。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a端移动到b端的过程中,电流表示数随滑动变阻器R2连入电路的电阻的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为8 V
B.R1的最小电功率为1.6 W
C.滑动变阻器R2的最大电阻为30 Ω
D.当滑片P位于中点时,R1与R2的电功率之比为2∶3
ACD
3.(多选)在如图甲所示的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关后,调节滑动变阻器R的电阻,根据记录的数据,作出电压表与电流表示数关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压U=1.50 V
B.电流表示数为0.40 A时,滑动变阻器电阻R=2.50 Ω
C.定值电阻R0=3.50 Ω
D.滑动变阻器的电阻为零时,定值电阻R0的功率P=1.8 W
ABD
4.(2024达州)定值电阻R和灯泡L,其电流随两端电压的变化图像如图所示。若将R与L串联在4 V电源两端,则R与L的电功率之比为　 　;若将R与L并联在2 V的电源两端,电路的总功率为　 　W。
3∶1
1.3
类型二　电功率图像
5.(2024达州)如图甲所示,将定值电阻R1与规格为“40 Ω　2 A”的滑动变阻器R2连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P,R2的电功率P与其连入电路的电阻R之间的变化图像如图乙所示。则电源电压U=　 　V,
R1的电阻为　 　 Ω,电路的最大电功率为　 　W。
24
20
28.8
6.如图甲所示电路,电源电压不变,灯泡L上标有“5 V　2.5 W”字样,电压表的测量范围为 0～3 V,电流表的测量范围为0～0.6 A。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中,灯泡L的电功率与电流的 P-I 关系图像如图乙所示,忽略温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)灯泡L正常发光时的电阻。
答案:(1)10 Ω
(2)滑片P在b端时,1 min内灯泡L消耗的电能。
解析:(2)闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可知,此时通过电路的电流最小,由图乙可知,此时通过电路的电流为0.3 A,灯泡的实际功率为
0.9 W,1 min 内灯泡L消耗的电能W=P1t1=0.9 W×60 s=54 J。
答案:(2)54 J
(3)电源电压。
答案:(3)6 V
(4)在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器允许连入电路的最小电阻。
答案:(4)2 Ω
类型三　其他类型的图像
7.(多选)某省博物馆由于场地有限需要限制每天入馆的人数。甲图是小伟帮博物馆设计的一个检测入馆人数的电路,电源电压不变,压敏电阻的电阻随压力大小的变化情况如乙图所示,当电压表的示数变小时,计数器自动计数一次。闭合开关,当压敏电阻上的压力变大时,下列说法正确的是( )
A.压敏电阻的电阻变小
B.电路中的电流变小
C.电压表的示数变小
D.电路中的总功率变小,计数器自动计数一次
AC
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第3节　跨学科实践:为家庭节约用电提建议
　　电能是生产生活中所需要的重要能源,我们要从身边的点点滴滴做起,注意节约用电。同学们回顾自己在家的日常,想一想生活中有没有浪费电的现象,如果有,找出原因并提出节约用电的措施和建议。
用电器消耗电能的基本原理
1.原理:根据消耗电能的计算公式W=　 　,可知,用电器消耗电能的
多少与用电器的　 　和消耗电能所用的　 　有关。
Pt
电功率
时间
2.分析:要想节约用电,就应从用电器的　 　和消耗电能所用的
　 　考虑,在满足我们需求的前提下,尽量减小用电器的　 　和用电器的　 　。
电功率
时间
电功率
工作时间
【活动准备】
1.调查家中的用电情况。利用不同的方法了解家中一周(或一个月)所消耗的电能。
2.了解用电器的耗电情况。查看用电器的铭牌或说明书,了解不同用电器每天工作的状态、工作的时长,计算出消耗的电能。注意有不同挡位的电热水器、电饭锅等用电器状态不同时的电功率不同,相同时间内消耗的电能不同。
3.针对发现的不同问题,提出对应的节约用电的建议。
【小组讨论】
1.小组个人汇报:每个同学汇报自己的调查情况,为了使展示效果更加清晰,可以用表格列出相关问题。
2.展示交流:把家中的用电情况、节电建议分享给其他同学,看看哪些同学的节电措施更全面、更有效。汇总同学们的发现、改进建议,形成一份综合性的研究报告,共同为家庭提供实用的节电建议。
【活动评估】根据总结的节约用电的建议,与家长商量后按照节电建议实施一段时间,看看家中消耗的电能是否减少。若减少了,计算比采
取节电措施前减少了多少。
【实践应用】
1.为了响应关于“全民动员共建节能型社会”的号召,小明提出了一些在生活中节约用电的小建议,下列建议中仍有不节能因素的是( )
A.不看电视时,应及时用遥控器关电视机
B.教室中的电灯,做到人走灯灭
C.夏天用空调时,温度不要调得太低
D.尽量减少开关电冰箱门的次数
A
2.下列节约用电的做法不合理的是( )
A.不能使用大功率的家用电器
B.使用节能灯代替白炽灯
C.用太阳能热水器代替电热水器
D.随手关灯,不开无人灯
A
3.LED灯与普通节能灯、白炽灯相比,更为安全节能。经过测算,在亮度方面,4 W的LED灯=11 W的普通节能灯=40 W的白炽灯。求:
(1)一度电可供4 W的LED灯正常发光多少小时
答案:(1)250 h
(2)用4 W的LED灯代替原来 40 W 的白炽灯,一年按工作2 000 h计算,每盏灯可以节约多少电能
解析:(2)用4 W的LED灯代替原来 40 W 的白炽灯,一年可节约电能
ΔW=P白炽灯t′-PLEDt′=40×10-3 kW×2 000 h-4×10-3 kW×2 000 h=
72 kW·h。
答案:(2)72 kW·h
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第十八章 电功率 章末知识复习
建体系　思维导图 01
kW·h
J
1kw·h=3.6×106J
电能表
UIt
I2Rt
快慢
W
UI
I2R
额定电压
Q=I2Rt
=
UIt
I2Rt
命题点1　额定功率和实际功率
联教材　图说物理 02
1.如图所示,在日常使用的节能灯上可以看到“24 W”字样,“24 W”表示　 　。若其额定电压为220 V,其正常工作时的电流约为　 　A,其电阻约为　 　Ω(保留一位小数)。若接在 200 V 的电压下,该节能灯　 　正常工作,此时它的实际功率
　 　24 W。
该节能灯额定功率为24 W
0.1
2 016.7
不能
小于
命题点2　电热与电阻的关系
2.如图所示是探究电流通过导体时产生的热量与　 　的关系,当电路中的电流是2 A时,通电10 s电流通过左边电阻产生的热量是　 　J。
电阻
200
过实验　一题通关 03
实验　探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
图解实验
两个U形管中
液面的高度差
转换
电流
电阻
相平
漏气
等量
热胀冷缩明显
分流
电阻
电流
电阻
电流
电阻
电流
一题通关
在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”时,小明和小红分别用图1和图2的装置进行实验。
基础设问
(1)为了判断导体放出热量的多少,我们采用下面的方法:
①在图1中,两透明容器中密封着等质量的空气,玻璃管内装有带颜色的液体,我们通过观察U形管中液面的　 　来比较各容器中电热丝产生热量的多少。
②在图2中,两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温相同的煤油,相同的温度计A和B。通过观察温度计的示数变化比较容器中电热丝产生热量的多少,不选用水而选用煤油的原因是水的　 　太大。
③图1和图2两种比较导体放热多少的方法中,比较方便的是
　 　,用到的实验方法是　 　。
高度差
比热容
图1
转换法
(2)为了探究电流通过导体时产生的热量与多个因素中某一因素的关系,我们需要用的实验方法是　 　 。
①在图1甲中,通过两电热丝的电流　 　;该实验可以探究电流通过导体产生的热量与导体　 　的关系。通电一段时间后,左边容器中玻璃管内液面上升的高度较大,说明　 .
　。
②图1乙中实验可以探究电流通过导体产生的热量与通过导体的　 　的关系。通电一段时间后,左边容器内液面上升得高,说明　 .
　 .
　。
控制变量法
相等
电阻
在电流和通电时间相同时,导体的电
阻越大,导体产生的热量越多
电流
在导体的
电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,导体产生的热
量越多
(3)英国物理学家焦耳通过大量实验,最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的　 　 成正比,跟
　 　成正比,这个规律叫作焦耳定律,其表达式为　 　 。
拓展设问　
(4)小明用图1甲实验装置进行实验,若电源电压3 V恒定不变,通电
1 min,电阻为10 Ω的电热丝产生的热量为　 　J。
电阻
通电时间
Q=I2Rt
24
(5)如图3所示的装置可以探究电流产生的热量与电流的关系,要完成
该实验,则R1　 　(选填“>”“<”或“=”)R2,接入R3的目的是
　 　。
=
减小通过R2的电流
串重难　逐点突破 04
知识点一　动态电路中的电功率分析
例1 新型的PTC发热材料可以自动调节电路的电功率,图甲为一新型PTC发热材料的工作电路,R0是保护电阻,电阻恒定,R1是PTC电阻,电阻随温度变化规律如图乙所示。闭合开关,当温度从40 ℃升高到120 ℃的过程中
( )
A.电流表示数先变小后变大
B.电压表示数先变大后变小
C.电压表与电流表示数的比值先变小后变大
D.保护电阻R0的电功率先变小后变大
C
重难点拨
解答此类题目时,应先判断出电路的连接情况,电压表和电流表分别测哪里的电压和电流。然后再根据题目的已知条件选择合适的公式来判断各电表示数和用电器消耗电功率的变化情况。
1.(2024辽阳白塔区四模)如图所示,电源电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从中点向右滑动,则下列说法中正确的是( )
A.整个电路的总功率变大
B.电压表V的示数不变,灯泡的亮度变暗
C.电流表A1的示数变小,灯泡的亮度不变
D.电压表V的示数与电流表A1的示数的比值变小
针对训练
C
2.如图所示,电源电压保持不变,灯L1、L2规格相同,灯丝电阻保持不变。开关S闭合后,开关S1由断开到闭合时,电路中( )
A.灯L2变暗,电压表示数变小
B.灯L1变暗,电流表示数变小
C.灯L2变亮,电压表示数变大
D.灯L1变亮,电流表示数变大
D
3.(2024滨州阳信县一模)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S1和S2,灯L正常发光,则断开开关S2时( )
A.电流表示数变小,灯L仍然正常发光
B.电流表示数变大,灯L变亮
C.电压表示数变大,灯L的实际功率变小
D.电压表示数不变,电路的总功率变大
A
4.(2024达州宣汉县期末)在如图所示的电路中,电源电压和灯泡电阻都保持不变。当开关S闭合后,灯泡与滑动变阻器的连接方式为　 　联,此时将滑动变阻器的滑片P由图示位置向右移动时,电压表的示数　 　,灯泡的功率　 　。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
并
不变
不变
知识点二　电能、电功率、电热的综合计算
例2 (2025泰安期中)如图,电源电压恒定U=9 V,R1、R2是定值电阻,R1=
10 Ω,滑动变阻器R3标有“20 Ω　0.5 A”字样,闭合开关S1、S2、S3,电流表的示数为1.5 A。求:
(1)只闭合开关S1,电流表的示数。
答案:(1)0.9 A
(2)开关S1、S2、S3都闭合时,R2在10 s内产生的热量。
解析:(2)开关S1、S2、S3都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路中的电流,由于并联电路各支路互不影响,所以通过R1的电流不变,
通过R2的电流
I2=IA-I1=1.5 A-0.9 A=0.6 A,
10 s内R2产生的热量
Q2=W2=UI2t=9 V×0.6 A×10 s=54 J。
答案:(2)54 J
(3)只闭合开关S3,移动滑动变阻器滑片,R1的最大功率。
答案:(3)2.5 W
5.(2024成都)小张想设计一个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器,其电路图如图所示,电源电压为220 V,R1、R2是电热丝,开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝,R1=242 Ω,另外两根电热丝的电阻分别是121 Ω和242 Ω,R2该选取电阻为　 　Ω 的电热丝。开关S接触“1”“2”两个触点时,通电1 min,电流产生的热量是
　 　J。
针对训练
121
1.2×104
6.(2024宜宾)电热水壶内装有质量为2 kg、温度为20 ℃的水,加热至沸腾时,水吸收的热量为　 　J;电热水壶额定功率为 2 000 W,正常工作时80%的热量被壶内的水吸收,将这壶水烧开需要的时间是　 min。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),当地气压为标准大气压。
6.72×105
7
7.某款带保温功能的电水壶,其简化电路图如图所示。S为总开关,S1为自动控制开关,R1和R2为电阻不变的发热电阻,R2=840 Ω,加热功率为
1 210 W。电水壶将质量为 1 kg、初温为20 ℃的水烧开时,加热效率为84%。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),标准大气压]求:
(1)水吸收的热量。
解析:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=
3.36×105 J。
答案:(1)3.36×105 J
(2)把水烧开需要多长时间(结果保留整数)。
答案:(2)331 s
(3)电水壶的保温功率。
答案:(3)55 W
8.图甲是一款多功能养生壶,图乙是它的简化电路图,其中R1、R2为电热丝,R1=R2且电阻不变,下表为其铭牌,其中高温挡的额定功率已模糊不清,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3。在正常工作的情况下,试问:
项目 参数
电源电压/V 220
低温挡功率/W 200
中温挡功率/W 400
高温挡功率/W
容积/L 1.5
(1)在标准大气压下,将初温是30 ℃的一壶水烧开,水需要吸收多少
热量
解析:(1)一壶水的体积V=1.5 L=1.5 dm3=1.5×10-3 m3,水的质量m=ρ水V
=1.0×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.5 kg,在标准大气压下水的沸点为
100 ℃,水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×
(100 ℃-30 ℃)=4.41×105 J。
答案:(1)4.41×105 J
(2)高温挡的功率是多少
答案:(2)800 W
(3)若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%,烧开这一壶水需要多长时间
答案:(3)735 s
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第2课时　额定电压　额定功率
早预习　新知梳理 01
一、额定电压　额定功率
1.额定电压:用电器　 　时的电压。
2.额定功率:用电器在　 　下工作时的电功率。
[注意] (1)对某个用电器来说,额定功率是唯一的、确定的,不随实际工作电压的改变而改变。
(2)为了不损坏用电器,加在用电器两端的电压不能大于其额定
电压。
(3)通常用电器铭牌上标有额定电压和额定功率。
正常工作
额定电压
3.灯泡的亮度取决于灯泡的　 　。
实际电功率
灯泡两端的实际电压 实际功率 灯泡的亮度
U实>U额 P实>P额 发光较亮
U实=U额 P实=P额 正常发光
U实二、电功率的测量
电功率可以使用　 　直接测量,还可以通过测量用电器两
端的　 　和通过用电器的　 　,利用电功率公式P=　 　计
算得出。
电力监测仪
电压
电流
UI
探究点一　实际功率的计算
探重难　以练代讲 02
典例1 (2024通辽期末)某灯泡上标着“6 V　3 W ”字样,该灯泡正常工作180 s,消耗的电能为　 　kW·h。如果把该灯泡接在 3 V的电路中,它的实际功率是　 　W。(灯泡电阻不变)
1.5×10-4
0.75
方法技巧
变式1 (2024南充营山县一模)如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L的额定电压为24 V,当把滑片P滑到最左端时,小灯泡恰好正常发光。图乙为通过小灯泡L的电流与其两端电压的关系,当小灯泡正常发光时灯丝的电阻为　 　 Ω。调节滑动变阻器R,当其连入电路中的电阻是
　 　 Ω时,小灯泡的实际功率为3.6 W。
60
40
探究点二　灯泡亮度的判断
典例2 (2024临沂兰陵县二模)灯泡L1、L2分别标有“220 V　100 W”
“220 V　40 W”的字样,将它们接入220 V的电路中,则( )
A.L1、L2并联时,L1比L2亮
B.L1、L2并联时,亮度相同
C.L1、L2串联时,L1比L2亮
D.L1、L2串联时,亮度相同
A
方法技巧
灯泡亮度的判断
变式2 现有“6 V　3 W”和“12 V　6 W”字样的甲、乙两只灯泡,不考虑灯丝电阻的变化,下列判断正确的是( )
A.通电时间相同时,甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B.通电时间相同时,电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C.两只灯泡串联工作时,甲灯泡一定比乙灯泡暗
D.两只灯泡并联工作时,甲灯泡一定比乙灯泡暗
C
探究点三　额定电压、额定功率的计算
典例3 (多选)(2024通辽)如图甲所示电路,电源电压恒定,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P从最右端开始移动至灯泡正常发光为止,并根据电流表和电压表的示数绘制的I-U关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有( )
A.曲线a是电流表与电压表V2示数的关系图像
B.电源电压为11 V
C.灯泡的额定电压为3 V
D.灯泡的额定功率为4.8 W
BD
变式3 如图所示电路中,电源电压恒为 6 V,灯泡L1标有“6 V”字样,额定功率字迹不清,灯泡L2标有“4 V　1.6 W”字样,滑动变阻器的最大电阻为50 Ω,电流表的测量范围为 0～0.6 A。闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表示数为 0.42 A,不考虑灯丝电阻的变化。
(1)求灯泡L1的额定功率。
答案:(1)1.8 W
(2)只闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,在确保电路安全的前提下,求电流表示数的变化范围。
答案:(2)0.1～0.4 A
课堂小结
培素养　分层作业 03
A基础达标
1.(2024赤峰期末)用久了的白炽灯由于升华后凝华灯丝变细了,接在家庭电路中则( )
A.电阻变小,通过它的实际电流变大
B.电阻变小,实际功率变小
C.电阻变大,实际功率变小
D.电阻变大,实际功率变大
C
2.(2024济南莱芜区期末)小明按照如图所示把两个小灯泡连在电路中,闭合开关后发现L1较亮,L2较暗,下列说法正确的是( )
A.L1的电流大 B.L1的额定功率大
C.L1的电阻小 D.L1的实际功率大
D
3.有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙,甲的额定功率为1 800 W,乙的额定功率为 1 200 W。两个电热水壶都正常工作时,下列说法中正确的是( )
A.甲电热水壶两端的电压较高
B.电流通过甲电热水壶做功较快
C.通过两个电热水壶的电流相等
D.相同时间内,两个电热水壶消耗的电能一样多
B
4.将一只“6 V　3 W”的小灯泡与一个电阻为12 Ω的电阻器串联后接到12 V的电源上,闭合开关后,小灯泡的实际功率( )
A.大于3 W B.等于3 W
C.小于3 W D.无法确定
B
5.教材样板题　 将规格为“6 V　3 W”的灯L1和规格为“6 V　6 W”的灯L2串联在电压为 6 V的电路中,忽略灯丝电阻变化,则下列说法正确的是( )
A.L1与L2的电阻之比为1∶2
B.灯L1与灯L2的实际功率之比为1∶2
C.两灯均不能正常发光,灯L2更亮些
D.两灯的总功率为2 W
D
6.(2024成都锦江区期末)将两个分别标有“6 V　3 W”和“6 V　2 W”的小灯泡串联后接入电路,在确保两个小灯泡都不超过额定值工作的前提下,不计灯丝电阻随温度的变化,下列说法中正确的是( )
A.规格为“6 V　3 W”的小灯泡更亮
B.通过两个小灯泡的电流的最大值为0.5 A
C.加在两个小灯泡两端的电压的最大值为10 V
D.两个小灯泡总功率的最大值为5 W
C
7.灯泡上标着“PZ220-100”,它表示灯泡的　 　电压是220 V,
　 　功率是100 W。若此灯泡能正常发光,则其两端电压必是　 　V,其实际的功率是　 　W;若此灯泡亮度偏暗,则其两端电压必定　 .　220 V,其实际的功率也就　 　100 W。(后两空均选填“大于”“小于”或“等于”)
8.将灯泡L1“2.5 V　0.3 A”和灯泡L2“3.8 V 0.3 A”串联在电路中,当电路中的电流是 0.3 A时,L1、L2两端电压之比是　 　,灯泡
　 　更亮,串联电路的总功率为　 　W。
额定
额定
220
100
小于
小于
25∶38
L2
1.89
9.(2024德阳罗江区二模)现有灯泡L1和L2,分别标有“12 V　6 W”和
“6 V　6 W”字样,若将它们并联在6 V的电源两端,则　 　(选填“L1”或“L2”)较亮。若将它们串联在电源电压为12 V的电路中,则灯泡L1的实际功率是　 　W。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
L2
3.84
10.如图所示,已知电源电压为 3 V,小灯泡L的规格“3 V　0.9 W”,滑动变阻器的规格“20 Ω　1 A”,电流表的测量范围为 0～3 A,则小灯泡正常发光时的电阻RL=　 　Ω。当开关S1、S2同时闭合,改变滑动变阻器接入电路中的电阻,小灯泡的亮度将　 　(选填“变亮”“变暗”或“不变”);保持开关S1始终闭合,调节滑片,使电路的最大功率为P1,最小功率为P2,则P1∶P2=　 　。
10
不变
26∶3
B能力提升
11.(2025泰安新泰市期中)在如图所示的电路中,电源电压为3 V,R为电阻未知的定值电阻,小灯泡L的规格为“6 V　3 W”,闭合开关S后,电流表的示数为1.25 A。若不考虑温度对小灯泡电阻的影响,求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻。
答案:(1)12 Ω
(2)小灯泡的实际功率。
(3)通电1 min,电流对定值电阻R做的功。
(3)电路的总功率P=UI=3 V×1.25 A=3.75 W,定值电阻R的电功率PR=P-PL实=3.75 W-0.75 W=3 W,
通电1 min,电流对定值电阻R做的功
WR=PRt=3 W×60 s=180 J。
答案:(2)0.75 W　(3)180 J
12.(2024广安)如图所示,电源电压为6 V恒定不变,灯泡L标有“2 V　0.4 W”的字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R2标有
“60 Ω 1 A”的字样,电流表的测量范围为 0～0.6 A,电压表的测量范围为0～3 V。
(1)求灯泡L正常发光时的电阻。
答案:(1)10 Ω
C素养培优
(2)当S1、S2均闭合,S3接b,滑动变阻器滑片P移到最大电阻处时,电流表示数为 0.4 A,求R1的电阻。
答案:(2)20 Ω
(3)在保证电路安全的情况下,求整个电路电功率的变化范围。
答案:(3)0.6～3.6 W
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核心素养专题九
电学的范围与极值问题
类型一　特定条件下电路元器件安全引起的极值问题
1.如图所示,电源电压保持 4.5 V不变,电流表的测量范围为0～0.6 A,电压表的测量范围为 0～3 V,灯泡的规格为“2.5 V　0.25 A”,滑动变阻器的规格为“50 Ω　1 A”。闭合开关,为了保证电路安全,求出有关电路元器件的变化范围。(不考虑小灯泡电阻的变化)
①滑动变阻器接入电路中的电阻的变化范围是8～20 Ω
②电路总功率的变化范围是 0.675～1.125 W
③电流表示数的变化范围是0～0.25 A
④电压表示数的变化范围是0～3 V
⑤灯泡的功率变化范围是0.225～0.625 W
下列各选项正确的是( )
A.①③⑤ B.②③④ C.②④⑤ D.①②⑤
D
2.如图所示,电源电压U=24 V,定值电阻 R0=4 Ω,滑动变阻器的规格为“20 Ω　2 A”,电压表的测量范围为0～15 V。
(1)求当电压表示数U0=6 V时,通过定值电阻R0的电流。
答案:(1)1.5 A
(2)求电路的最小电功率。
答案:(2)24 W
(3)为了保障电路安全,求滑动变阻器接入电路的最小电阻。
答案:(3)8 Ω
类型二　开关的变化引起的极值问题
3.(2024德州)如图所示,电源电压恒为4.5 V,小灯泡L上标有“3 V　1.5 W”字样,滑动变阻器R2上标有“15 Ω　1 A”字样,定值电阻R1的电阻为10 Ω,电压表的测量范围为0～3 V,不计温度对灯丝电阻的影响,在保证电路元器件安全的前提下,下列说法错误的是( )
A.小灯泡正常工作时的电流为0.5 A
B.当开关S1、S2、S3断开,S闭合时,R2接入电路中的最小电阻为3 Ω
C.当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,电路总功率的最小值为3.375 W
D.当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,R2接入电路中的最大电阻为15 Ω
D
4.如图所示,电源电压保持不变,灯泡L标有“3 V　1.5 W”的字样,滑动变阻器R0标有“20 Ω　1 A”的字样,R1=9 Ω,电流表的测量范围为0～
3 A,假定灯丝电阻不随温度改变。当只闭合开关S2时,电流表示数为 0.3 A,则电源电压是　 　V;当开关S1、S2和S3都闭合时,在保证电路安全前提下,滑动变阻器R0接入电路的电阻范围是　 　Ω。
4.5
4.5～20
类型三　滑动变阻器滑片的移动引起的极值问题
5.(2024德阳模拟)如图所示,电源电压恒为6 V,电流表的测量范围为0～0.6 A,电压表的测量范围为0～3 V,定值电阻R1的电阻为10 Ω,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　0.5 A”。闭合开关S,在确保电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P,下列说法中正确的是( )
A.电路的最大总功率为3 W
B.电流表示数的变化范围为0.2～0.5 A
C.R2接入电路的最小电阻为2 Ω
D.R1的最大功率为0.9 W
D
(1)小灯泡的电阻RL。
答案:(1)10 Ω
(2)通电10 s电路消耗的电能。
答案:(2)72 J
(3)在保证电路安全的前提下,任意调整开关S、S1、S2的开闭状态,并移动滑动变阻器的滑片P,电路总功率的最小值与最大值之比。
答案:(3)3∶22
电路的最小功率
Pmin=UImin=12 V×0.3 A=3.6 W,
则电路总功率的最小值与最大值之比
Pmin∶Pmax=3.6 W∶26.4 W=3∶22。
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第4节　焦耳定律
早预习　新知梳理 01
一、电流的热效应
电流通过导体时　 　,这种现象叫作电流的热效应。
二、焦耳定律
1.内容:电流通过导体产生的热量跟　 　成正比,跟导体的
　 　成正比,跟　 　成正比。
2.表达式:Q=　 　。
电能转化成内能
电流的二次方
电阻
通电时间
I2Rt
(2)在非纯电阻电路(有电动机的电路)中,消耗的电能只有很少一部分用来产生热量,大部分都转化为其他形式的能,此时Q[注意] 在使用焦耳定律公式进行计算时,公式中的各物理量要
对应于同一导体或同一段电路。
UIt
I2Rt
三、电热的利用和防止
1.电热的利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的鸡苗孵化器等。
2.电热的防止:笔记本电脑通过安装风扇散热、一些手机利用　 　、石墨散热片、　 　等散热。
[注意] 电热水器是利用电流的热效应来工作的,其主要部件是发热体,发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。
铜片
热管
探究点一　 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
探重难　以练代讲 02
典例1 在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想:电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关,于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究,如图所示,三个装置的透明容器中各有一段电阻丝,容器中密封着等量的空气。
(1)实验中通过观察　 　的变化来反映电阻产生热量的多少,这种实验方法是　 　法。
(2)要探究电热与电阻的关系,应选用　 　组合,并将它们　 　接到电源两端进行实验。
(3)选用乙、丙组合,串联接到电源两端进行实验,发现乙装置U形管中
液面无高度差,丙装置U形管中液面有高度差,产生此现象的原因是
　 　。
U形管内液面高度差
转换
甲、乙
串联
乙装置漏气
(4)选用乙、丙组合,更换器材后重新串联接到电源两端进行实验,在通电时间相同的情况下,发现乙装置U形管中液面高度变化大,由此可得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下,　 .
　。其中15 Ω电阻丝的作用是　 　。
通过导体的电流越大,
导体产生的热量越多
分流
变式1 (2024南充三模)如图所示的实验装置:三个相同的烧瓶A、B、C内分别盛有质量和初温均相等的水或煤油,瓶中电阻丝的电阻分别为RA、RB、RC,且RA=RCc煤油)( )
A.三个烧瓶中的液体末温由低到高顺序:tBB.选择烧瓶A、B作为研究对象,可以粗略地探究电热的多
少与电流大小有关
C.选择烧瓶B、C作为研究对象,可以粗略地探究物质的吸热能力
D.虽然烧瓶C中水的末温和烧瓶A中煤油的末温不同,但是它们
增加的内能是一样多的
D
探究点二　焦耳定律及应用
典例2 如图所示,灯泡L标有“6 V　3 W”的字样,定值电阻 R=10 Ω,滑动变阻器R1的最大电阻为20 Ω,闭合开关S,将开关S1拨至2,滑片P移至a端,灯泡正常发光。
(1)求灯泡正常发光时的电流。
答案:(1)0.5 A
(2)滑片P移至b端,开关S1拨至1,求定值电阻R工作10 min产生的热量。
答案:(2)240 J
(3)接着将开关S1拨回2,电流表示数为 0.24 A,求此时灯泡的功率。
解析:(3)接着将开关S1拨回2,灯泡L与滑动变阻器R1串联,电流表测量电路中的电流,
滑动变阻器两端的电压 U1=I实R1=0.24 A×20 Ω=4.8 V,
灯泡L两端的实际电压 U实=U-U1=6 V-4.8 V=1.2 V,
此时灯泡的功率 P实=U实I实=1.2 V×0.24 A=0.288 W。
答案:(3)0.288 W
变式2 电动自行车有充电、行驶两种状态,局部电路如图所示。电动机正常工作电压为36 V,线圈电阻为1.2 Ω,通过电动机线圈的电流为4 A,
5 min内电流通过线圈产生的热量为　 　J,电动机消耗的电能为
　 　J。
5 760
43 200
课堂小结
培素养　分层作业 03
A基础达标
1.(2024菏泽)下列家用电器,利用电流的热效应工作的是( )
A.电冰箱 B.洗衣机
C.电脑 D.电饭煲
2.下列属于防止电流热效应产生危害的实例是( )
A.家里使用电热水壶烧水
B.利用电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭
D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
D
B
3.将规格都是“220 V　150 W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中,正常工作相同时间,以下说法正确的是( )
C
4.(2024枣庄滕州市三模)小市同学在科学课上表演了一个小魔术,用如图所示形状的金属片点燃火柴,他将此金属片接在学生电源上(如图所
示),则将火柴放在哪个位置最容易被点燃( )
C
A.a点 B.b点
C.c点 D.都一样
5.两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1、R2产生的热量之比为( )
A.2∶1 B.1∶2
C.4∶1 D.1∶4
A
6.(2024日照期末)当一个电阻器的电阻为R时,将它接在电路中通电一段时间,产生的热量为Q;如果要使它产生的热量为2Q,下列办法中可行的是( )
D
7.电热器是利用电流的　 　效应来工作的。某发热元器件两端的电压为20 V,通过的电流为500 mA,则通电10 min产生的热量是　 　J。
热
6 000
8.R1、R2分别连接成如图所示的甲、乙两种电路,R1∶R2=3∶2,电源电压均为U。图甲中,在相同时间内,通过R1、R2的电流之比为　 　,R1、R2两端的电压之比为　 　,R1、R2消耗的电能之比为　 　,R1、R2的电功率之比为　 　,R1、R2产生的热量之比为　 　。图乙中,在相同时间内,通过R1、R2的电流之比为　 　,R1、R2两端的电压之比为
　 　,R1、R2消耗的电能之比为　 ,R1、R2的电功率之比为
　 　,R1、R2产生的热量之比为　 　。
1∶1
3∶2
3∶2
3∶2
3∶2
2∶3
1∶1
2∶3
2∶3
2∶3
9.(2024临沂一模)如图所示为某品牌电动玩具警车的内部等效电路,电阻为2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是　 　V;
2 min内电动机线圈产生的热量是　 　J。
2
60
10.(2023成都)小强同学利用家庭实验室中的器材,设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”,如图所示,电源电压为6 V,电阻丝 R1=5 Ω,R2=
15 Ω,a、b是两个触点。闭合开关S,当开关S1接通触点　 　时,“电饭锅”的功率更大。将R2接入电路工作 3 min 产生的热量是　 　J。
a
432
11.(2024安阳期末)在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”实验时,在装有相同初温、质量的煤油的瓶子内装入铜丝和镍铬合金丝(R铜(1)实验中是通过观察　 　来显示电流产生热量多少的。
(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,选用煤油而不用
水做实验,是因为煤油具有比热容　 　、吸热升温　 　的特点。
温度计的示数
小
快
(3)如图所示,将铜丝和镍铬合金丝串联,是为了控制　 　和通电时间相同。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片在某一位置,一段时间后观察到乙瓶中温度计的示数大于甲瓶中温度计的示数,可得出结论:在其他条件一定时,　 　越大,电流通过导体产生的热量越多。
(4)该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与　 　的关系。
电流
电阻
电流
12.(2024广安)如图所示,电源电压恒定不变,甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时,甲、乙两电表示数之比为5∶3,则两电表均为
　 　(选填“电压表”或“电流表”)。一段时间后,电阻器R1产生的热量为Q1,现同时更换两电表种类,并调整开关状态,使两电表均有正常示数,经过相同的时间,电阻器R1产生的热量为Q2,则Q1∶Q2为　 　。
电流表
B能力提升
25∶9
13.(2023乐山)如图所示,图甲为某电饭锅的实物图,图乙为其电路原理图,图丙为电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220 V的电路中,求:
(1)电饭锅在处于加热挡时的电流。
(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作 10 min,产生的热量是多少焦
答案:(1)4 A　(2)4.8×104 J
(3)R1和R2的电阻。
答案:(3)55 Ω　550 Ω
14.如表所示是某家用电扇的铭牌。
C素养培优
××—36电扇
额定电压 220 V
额定功率 66 W
质量 6 kg
(1)电扇正常工作时,电能主要转化为　　　能。
解析:(1)电扇正常工作时,电能主要转化为机械能。
答案:(1)机械
(2)电扇使用事项中明确规定:“禁止用手或其他物体阻挡叶片转动”,这是因为正常工作的电扇,如果叶片被卡住而不转动时,电能将全部转化为　　　能,很容易烧坏电动机线圈。
解析:(2)叶片被卡住而不转动时,电动机为纯电阻用电器,电能将全部转化为内能,很容易烧坏电动机线圈。
答案:(2)内
(3)已知线圈电阻为22 Ω,正常工作的电扇叶片被卡住不转时,线圈中的电流为多少 若此状态持续1 min,则线圈中电流产生的热量是多少
答案:(3)10 A　1.32×105 J
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第十八章　电功率
第1节　电能　电功
早预习　新知梳理 01
一、电能
1.日常生活中人们常用的电能单位是　 　,学名叫　 　,符号是
　 　。
2.在物理学中,常用的能量单位是　 　,符号是　 　。1 kW·h=
　 　J。
度
千瓦时
kW·h
焦耳
J
3.6×106
二、电能表
1.用途:计量每家消耗的　 　。
2.读数方法:某段时间内消耗的电能为电能表计数器上前后两次示数
　 　。
3.拓展:如图所示为某种电能表的表盘。
电能
之差
(1)“220 V　50 Hz”表示该电能表应在电压为220 V、频率为50 Hz的交流电路中工作;10(20) A表示该电能表的标定电流为10 A,额定最大电流为20 A。
(2)3 000 revs/(kW·h)表示用电器每消耗 1 kW·h的电能,电能表的转盘转过3 000转。
三、电功
1.实质:电能转化为其他形式的能的过程就是　 　的过程,有多少电能发生了转化就说　 　是多少。
2.影响电功大小的因素:　 　、　 　、　 　。
电流做功
电功
电压
电流
通电时间
3.计算公式:W=　 。
UIt
探究点一　电能表
探重难　以练代讲 02
典例1 小明家中一周前、后电能表示数如图所示,小明家所在地区每度电的费用是0.5元,本周小明家应付电费　 　元。
20
探究点二　电功
典例2 (2024成都简阳市期末)如图所示电路,已知R2的电阻为7.5 Ω,电源电压不变,闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,电压表的示数为6 V。
求:
(1)电源电压。
(2)通电50 s后R1消耗的电能。
解析:由图可知,R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)电阻器R2两端的电压 U2=IR2=0.3 A×7.5 Ω=2.25 V,
则电源电压 U=U1+U2=6 V+2.25 V=8.25 V。
(2)通电50 s后R1消耗的电能
W1=U1It=6 V×0.3 A×50 s=90 J。
答案:(1)8.25 V　(2)90 J
方法技巧
串、并联电路中电功的分配关系
变式 现有两个定值电阻R1和R2(R1>R2),按照如图所示的四种方式,分别接到电压恒为U的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是( )
A.W甲>W乙>W丙>W丁
B.W甲>W丙>W丁>W乙
C.W丙>W丁>W乙>W甲
D.W乙>W丁>W丙>W甲
D
课堂小结
培素养　分层作业 03
A基础达标
1.(2024吉林)图中仪表可以用来计量( )
A.导体的电阻
B.电路中的电流
C.用电器两端的电压
D.用电器在一段时间内消耗的电能
D
2.(多选)电能是人们生产生活中的重要资源,下列关于电能和电功的说法正确的是( )
A.电功和电能是同一个物理量
B.电能和电功的单位都可以是焦耳
C.发电机工作时将电能转化为其他形式的能
D.用电器消耗了多少电能就相当于电流做了多少功
BD
3.一块手机用的电池上面标明电压为 3.7 V,容量为4 000 mA·h,它充满电后大约储存的电能为( )
A.5.3×104 J
B.5.3×107 J
C.14.8 J
D.14.8 kW·h
A
4.如图所示,导体A、B是由同种材料制成的,A和B等长,但A比B的横截面积大,当开关闭合后,在相同时间内,下列说法正确的是( )
A.电流通过A、B所做的功是WA>WB
B.电流通过A、B所做的功是WAC.电流通过A、B所做的功是WA=WB
D.无法比较电流通过A、B时做功的大小
B
5.在如图所示的电路中,电源电压不变,只闭合开关S1,电流表的示数为 0.3 A,再闭合开关S2,电流表示数变化了0.4 A,则同时闭合S1、S2后,相同时间内R1、R2消耗的电能之比是( )
A.3∶4 B.4∶3
C.7∶3 D.4∶7
A
6.有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示;把它们串联在电路中,如图乙所示。闭合开关S,这时电路中的电流为 0.2 A,则电源电压和在10 s内电流通过元件A做的功分别是( )
A.2 V,2 J B.3 V,2 J
C.3 V,6 J D.2 V,4 J
B
7.小林家中五月月初和月末电能表示数如图所示。这个月他家的用电量是　 　度,若小林家所在地区每度电的电费是 0.6元,这个月他家应交
　 　元电费。
80
48
8.(2024西安期末节选)2024年12月9日,西安新地标“生命之树”景观正式亮相,吸引许多市民围观打卡,如图所示。装饰灯发光时,主要将电能转化为　 　能。
光
9.如图所示,电源电压恒定不变,定值电阻R1的电阻为10 Ω。闭合开关S,电流表A的示数为0.5 A,A1的示数为0.3 A,则电源电压为　 　V,定值电阻R2在1 min内消耗的电能为　 　J。
3
36
10.如图是定值电阻R1和R2的I-U关系图像,由图像可知,R1和R2的大小关系为R1　 　(选填“>”“=”或“<”)R2;当R1和R2串联时,R1和R2两端电压之比U1∶U2=　 　;当R1和R2并联时,若通过R1的电流为0.64 A,则 10 s 内R2消耗的电能为　 　J。
<
1∶2
10.24
11.(2024贵州)如图所示电路,电源电压U=3 V 保持不变,定值电阻R1=
5 Ω,闭合开关S,电压表示数为2 V。求:
(1)定值电阻R2两端的电压U2为多少伏
(2)通过定值电阻R1的电流I1为多少安
解析:(1)由图可知,R1和R2串联,电压表测R1两端的电压,定值电阻R2两端的电压 U2=U-U1=3 V-2 V=1 V。
答案:(1)1 V　(2)0.4 A
(3)通电10 s,整个电路电流所做的功W为多少焦
解析:(3)根据串联电路电流特点可知整个电路的电流为I=I1=0.4 A,
则通电10 s,整个电路电流做的功为
W=UIt=3 V×0.4 A×10 s=12 J。
答案:(3)12 J
B能力提升
12.(2025淄博期中)电阻器R1、R2,并联接入电路,在同样时间内两个电阻器消耗电能分别记作W1、W2,其中W1>W2,下列分析中正确的是( )
A.R1C.U1A
13.教材样板题　 在相距 20 km的甲、乙两地之间有两条输电线,已知每1 m输电线的电阻为0.01 Ω。现输电线在某处发生短路,为确定短路位置,检修员利用电压表、电流表和电源接成如图所示电路进行检测。当电压表的示数为1.5 V时,电流表的示数为 30 mA,则1 min该导线上损失的电能为　 　J,短路位置离甲地　 　km。
2.7
2.5
14.如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡正常发光时的电压为6 V,R1=
4 Ω,小灯泡的电流随电压变化关系图像如图乙所示。当只闭合开关S
时,小灯泡正常发光;只闭合开关S2时,电压表的示数为 4 V。求:
(1)电源电压。
解析:(1)当只闭合开关S时,电阻器R1与小灯泡L串联,电压表测R1两端的电压,因为小灯泡正常发光,故小灯泡两端的电压为UL=6 V,根据图乙可知,I1=IL=0.5 A,
电阻器R1两端的电压
U1=I1R1=0.5 A×4 Ω=2 V,
电源电压
U=U1+UL=2 V+6 V=8 V。
答案:(1)8 V
(2)R2的电阻。
答案:(2)10 Ω
(3)闭合开关S、S1、S2时,电路工作 1 min 消耗的电能。
答案:(3)1 344 J
C素养培优
15.科学探究　 电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系,选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油,两电阻丝的电阻不同(R1>R2)。
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中,可控制　 　和　 　相等。
(2)通电一段时间后,通过观察　 　来比较电流做功多少。
(3)通过实验发现:在相同时间内,电流通过电阻丝　 　(选填“R1”或“R2”)做的功多。
(4)若R1两端的电压为3 V,电路中的电流为0.4 A,则10 s内电流通过R1做的功为　 　J。
电流
通电时间
煤油升高的温度
R1
12

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