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第十五章 电功率
第1轮复习 基础巩固
第1节 电功、电功率、焦耳定律的理解和应用
1.电能
（1）单位：①___，学名叫做千瓦时，符号是 kW·h.
（2）换算关系：1度=②___kW·h=3.6×106 J.
（3）电能表的使用及读数
度
1
示意图
用途 用来测量电路消耗③_____的仪表 表盘 参数 220 V 电能表适用的额定电压
10（20）A 10 A：电能表的额定电流;20 A：电能表的额定最大电流
600 r/（kW·h） 用电器每消耗1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转
读数 方法 电能表的示数由四位整数和一位小数（虚线框内的数字）组成．如图所示的电能表的示数为④_______kW·h，某段时间消耗的电能等于这段时间前后两次电能表示数之⑤___ 电能
530.9
差
2.电功
（1）定义：电能转化为其他形式的能的过程,也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少．用符号⑥___表示．
（2）公式：W=⑦____.其中W表示电功，单位是⑧__；U表示用电器两端的电压，单位是V；I表示电路中的电流，单位是A；t表示通电时间，单位必须是s．
（3）推导公式：W=I2Rt； (造用于纯电阻电路) .
UIt
J
W
1.已知时间t前后电能表示数：
①用电器消耗的电能：W=W2-W1.
②电路消耗的电功率： .
2.已知时间t内电能表转盘转n转或指示灯闪烁n次：
①用电器消耗的电能： ×3.6×10 6 J.
②电路消耗的电功率： ×3.6×106 W(t的单位换成s）
即
时
总
结
1．电功率
（1）定义：电流在某段时间内的⑨_____与⑩_____的比值，用符号 ___ 表示．
（2）物理意义：电功率是表示电流做功 _____的物理量．
（3）单位：瓦特，简称瓦，符号是 ___，其他常用电功率单位还有千瓦（kW）和毫瓦（mW）．（4）单位换算：1 kW= ____W，1 mW= ____W．
（5）公式：P= ___ ，其中P表示电功率，单位是 W，W表示电功，单位是J，t表示电流做功所用的时间，单位必须是s．
（6）推导公式：P=I2R= (造用于纯电阻电路)．
W
103
10-3
电功
时间
P
快慢
（7）额定功率与实际功率
a.额定电压：用电器 _____工作时的电压．
b.额定功率：用电器在 _________下工作的功率．
c.实际功率：用电器实际工作时的功率．
d.当U实=U额时，P实=P额，用电器正常工作；
当U实当U实>Uv时，P实>P额，有可能损坏用电器.
正常
额定电压
（8）中考常考电功率的估测教室内日光灯的电功率约为40 W，液晶电视机的电功率约为150 W，洗衣机的电功率约为300 W，家用空调的电功率约为1 000 W
①基本公式（W=UIt、P=UI）适用于各种电路中的电功、电功率的计算；
②推导公式（并联：W= 、P= ；串联：W=I2Rt、P=I2R）只适用于纯电阻电路（电能全部转化为内能），不适用于含电动机、电吹风等电路的计算.
即
时
总
结
1．电流的热效应
（1）定义：电流通过导体时 _____能转化为 _____，这个现象叫做电流的热效应．
（2）影响因素：通电导体产生的热量与导体本身的电阻、通过导体的 _____以及通电时间有关．
2. 焦耳定律
电能
内能
电流
（1）内容：电流通过导体时产生的热量跟 __________成正比，跟导体的 _____成正比，跟 _________成正比．
（2）公式：Q= _____；其中Q表示热量，单位是J，I表示电流，单位是A，R表示电阻，单位是 Ω，t表示时间，单位是s．（该公式适用于所有电路）
3．电热的利用与防止
（1）利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等．
（2）防止：散热窗、散热片、散热孔、电脑的微型风扇等．
电流的平方
电阻
通电时间
I2Rt
1.（2019省卷12题3分）如图所示是某家用电子式电能表的表盘,该表盘上显示已用电________kW·h.若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3 min,电能表指示灯闪烁了32次,该用电器在上述时间内消耗
的电能为____kW·h,它的实际电功率
是____W.
5 546.7
0.02
400
2.（2019兰州23题3分）某电能表的表盘上标有“1 600 imp/(kW·h)”的字样，将铭牌上标有“220 V1 210 W”字样的电热水器接在家庭电路中,只让它单独工作6 min,这段时间内电能表的指示灯闪烁了160次,则该电热水器在上述时间内实际消耗的电能为 ____kW·h,实际功率为_____W,该电路的实际电压为____V.
0.1
1 000
200
3.（2022兰州10题3分）现有“6 V3 W”和“12 V6 W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
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，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1 A
C
4.（2018兰州12题3分）将规格分别为“6 V6 W”和“6 V3 W”的甲、乙两只小灯泡串联后接到电压为 6 V 的电源上，两灯均发光，忽略灯丝电阻的变化，则下列说法中正确的是( )
A.甲灯两端电压较大
B.通过乙灯的电流较大
C.甲灯较亮
D.乙灯较亮
D
5.（2017兰州14题3分）甲、乙两灯分别标有“6 V3 W”和“6 V6 W”字样，先将两灯串联后接在电压为U的电路中，甲灯的功率为P1；再将两灯并联后接在同一电压下，乙灯的功率为P2．两次灯泡均安全，忽略温度对灯丝电阻的影响，则P1∶P2为
( )
A．9∶2 B．2∶9
C．4∶9 D．1∶9
B
类型1 简单串、并联电路类
6.（2020兰州14题3分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡L上标有“6 V0.6 W”的字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响.闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移动到中点时，灯泡L正常发光，电压表示数为4 V；当滑片P移到阻值最大处时，灯泡L与滑动变阻器的电功率之比为( )
A.3∶4 B.4∶3 C.3∶2 D.2∶3
A
7.（2019兰州16题3分）有两只灯泡L1、L2,分别标有“220 V100 W”和“220 V40 W”的字样.若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是( )
A?两灯正常发光时，L1的电阻较大
B?两灯并联接入220 V的电路，L1、L2消耗功率之比是2∶5
C?两灯串联接入220 V的电路，L1消耗的功率小于 25 W
D?两灯串联接入220 V的电路，两灯泡消耗总功率大于40 W小于100 W
C
8.（2021兰州A卷24题、B卷25题7分）一只标有“6 V3 W”字样的小灯泡L与一个阻值为8 Ω的定值电阻R串联，接在电源电压恒定不变的电路中，接通电路后，小灯泡L恰好正常发光.求：
（1）电路中的电流I；
（2）电源电压U；
（3）通电20 s，整个电路消耗的电能W.
解：（1）灯泡正常发光，由P＝UI得，此时通过灯泡的电流： ，由于灯泡与电阻串联，各处电流相等，故I＝IL＝IR＝0.5 A；
（2）由 得，电阻两端电压为：UR＝IR＝0.5 A×8 Ω＝4 V，因为串联电路中总电压等于各用电器两端的电压之和，故电源电压：U＝UL+UR＝6 V+4 V＝10 V；
（3）通电20 s，整个电路消耗的电能：W＝UIt＝10 V×0.5 A×20 s＝100 J.
9.（2021兰州B卷11题3分）如图所示，电源电压恒为6 V，电流表量程为0~0.6 A，电压表量程为0~3 V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω0.5 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.电路消耗的最大总功率为3 W B.电流表示数的变化范围为0.2~0.5 A
C.滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为2 Ω D.电阻R1消耗的最大功率为0.9 W
D
类型2 动态电路类
考向1 滑动变阻器滑片移动类
10.（2020兰州16题3分）如图甲所示R1为定值电阻，调节电阻箱R2时电流表的示数I随之发生变化.如图乙为电流表示数的倒数 与电阻箱R2的阻值之间的变化关系图像，则下列判断正确的是( )
A.电源电压为5 V
B.定值电阻R1的阻值为2.5 Ω
C.该电路的最大电流为2 A
D.该电路的最大功率为1.25 W
D
11.（2019天水6题3分）如图甲所示的电路，在滑动变阻器R2的滑片P从B向A滑动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A R1的阻值是20 Ω B 当电流表的示数是04 A时,R2接入电路的阻值是30 Ω
C 电源电压是16 V D 该电路的最大电功率为72 W
A
12.（2018兰州16题3分改编）如图甲所示，已知电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω0.5 A”.闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片P，得到电流表与电压表的示数关系如图乙所示，在保证电路安全的前提下，下列说法中正确的是( )
A．电源电压为9 V
B．R1的阻值为20 Ω
C．滑动变阻器的取值范围是2～20 Ω
D．电路总功率的变化范围是2～3 W
C
13.（2020天水6题2分)如图甲所示，电源电压12 V保持不变，闭合开关S后，当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图乙所示，最后小灯泡正常发光.下列说法中正确的是( )
A.小灯泡的额定电压为3 V B.滑动变阻器的最大阻值为9 Ω
C.该电路总功率变化范围为3～24W D.小灯泡正常发光1min，电流所做的功为24J
B
14.(2020兰州34题9分)如图所示的电路，电源电压恒为18 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，小灯泡L上标有“6 V3 W”的字样，滑动变阻器的规格为“100 Ω1 A”.闭合开关S后，在确保两个电表的示数均不超过所选量程，灯泡L两端电压不超过额定电压（灯丝电阻不变）的前提下，求：
（1）小灯泡的电阻RL；
（2）滑动变阻器允许调节的阻值范围；
（3）电路消耗总功率的变化范围.
解：
（1）根据 得，小灯泡的电阻为： ;
（2）（3）为保护电压表，滑动变阻器两端的最大电压为15 V，此时滑动变阻器连
入的电阻最大，电路中的电流最小，因串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之
和，所以灯泡两端的最小电压：UL′=U-U滑=18 V-15 V=3 V，
此时电路中的电流最小为： ，
滑动变阻器接入电路的最大阻值为：
电路的最小功率为：Pmin=UImin=18 V×0.25 A=4.5 W；
灯正常发光时的电流为： ,IL＜0.6 A，
所以电路中的最大电流应为Imax=IL=0.5 A，
此时电路的总电阻为： ,
根据串联电路电阻的规律知，滑动变阻器接入电路的最小电阻为：
R滑min=R-RL=36 Ω-12 Ω=24 Ω，
整个电路消耗的最大总功率为：Pmax=UImax=18 V×0.5 A=9 W，
所以滑动变阻器允许调节的阻值范围为24～60 Ω；电路消耗总功率的变化范围
为4.5～9 W.
考向2 开关通断类
15.（2019天水12题2分）如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R1与R2的阻值之比为2∶3.开关S断开时,R1与R2的电功率之比为____;开关S闭合前后,电压表两次的示数之比为____.
3:2
2:5
考向3 滑片移动+开关通断类
16.（2022兰州11题3分）如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30 Ω1 A”，定值电阻R0的阻值为10 Ω，小灯泡L标有“6 V0.6 A”，电流表的量程为0～3 A.不考虑灯丝电阻的变化，只闭合S，滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光.在保证电路安全的前提下，下列说法错误的是（ ）
A.小灯泡的电阻为10 Ω B.电源电压为15 V
C.小灯泡发光最暗时的功率约为1.4 W
D.电路消耗总功率的最小值与最大值之比是1∶8
D
17.（2019兰州34题8分）如图所示的电路中，电源电压恒定,灯泡L上标有“6 V3 W”的字样,R1为定值电阻，滑动变阻器R2上标有“10 Ω0.8 A”的字样，电流表 的量程为0~3 A,电压表 的量程为0~3 V,忽略温度对灯丝电阻的影响.求:
(1)灯泡L的电阻;
(2)闭合S、S1与S2时，灯泡L正常发光，电流表A的
示数为1.5 A，求电源电压U和R1的阻值;
(3)闭合S,断开S1与S2时，在确保电路安全的前提下，求滑动变阻器R2接入电路的阻值范围和电路总功率的变化范围.
解：（1）灯泡L上标有“6 V 3 W”的字样，由 得， ;
（2）开关S、S1、S2都闭合时，R2被短路，此时R1和L并联，灯泡L正常发光，电流
表测干路上的电流.小灯泡L的额定电压为U额=6 V，所以可得电源电压U=U额=6 V通
过小灯泡的电流 ,由并联电路电流规律可知，通过R1的电流
I1=I-IL=1.5 A-0.5 A=1 A由欧姆定律可得，电阻R1的阻值 ;
（3）由图可知，闭合S，断开S1与S2时，R1与R2串联，电压表测R2两端电压，根据
题意，滑动变阻器R2上标有“10 Ω 0.8 A”的字样，电流表A的量程为0～3 A，可得
电路中的最大电流I大=0.8 A，
此时电压表的示数U小=U-I大R1=6 V-0.8 A×6 Ω=1.2 V＜3 V，
故不会损坏电压表，变阻器R2的值：
电路总功率：P大=UI大=6 V×0.8 A=4.8 W；当滑片向右滑动时，其接入电路的电阻
变大，电流变小，根据串联电路分压原理，变阻器两端电压即电压表示数变大，由于
电压表使用的量程为0～3 V，可得U大=3 V，
电路中的电流： ,变阻器R2的值： ,
电路总功率：P小=UI小=6 V×0.5 A=3 W，故R2的阻值范围为1.5～6 Ω，
电路总功率变化范围为3～4.8 W.
18.（2020天水23题6分)如图所示的电路中，电源电压恒定不变，电压表的量程为0～15 V，电流表的量程为0～0.6 A，灯L上标有“6 V3 W”字样（不考虑灯丝电阻随温度的变化)，定值电阻R2＝30 Ω．当只闭合开关S1、S2，调节滑片P至距B端 处时，灯L正常工作；当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，电流表示数为0.3 A，求：
（1)灯泡的电阻；（2)电源电压；
（3)在保证电路各元件安全的情况下，只
闭合开关S1、S2时，灯L消耗的电功率范围.
解：（1)由 得，灯泡的电阻： ；
（2)当只闭合开关S1、S2，调节滑片P至距B端 处时， R1与L串联，因串联电路中
各处的电流相等，所以，由P＝UI可得，电路中的电流： ，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由 可得，
电源的电压： ……①
当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，R2与 R1串联，电流表测电路中的
电流，则电源的电压： ……②
由①②可得：U＝18 V，R1＝60 Ω；
（3)只闭合开关S1、S2时，R1与L串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的
电流，此时灯泡可以正常发光，其最大功率为3 W，当电压表的示数U1＝15 V时，
滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡的功率最小，此时灯
泡两端的电压：UL′＝U-U1＝18 V-15 V＝3 V，
灯L消耗的最小电功率： ，所以，灯L消耗的电功率
范围为0.75～3 W.
类型3 电器类
19.（2018天水12题3分）某电饭锅内部电加热器原理电路如图所示，它有烧煮和保温两挡.开关S断开时,电饭锅处于_____挡;已知R1= 605 Ω时,电饭锅烧煮时的功率是保温时的11倍，则R2=_____Ω;该电饭锅烧煮 20 min,保温10 min总共产生的电热是___________. (不计热量损失)
保温
60.5
1.104×106
20.（2022武威23题8分）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：
（1）当开关S1断开，单刀多掷开关S2打
到3时，蛋糕机处于______挡
（选填“高温”“中温”或“低温”）；
（2）该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量；
低温
（3）该蛋糕机正常工作时R2的电阻值；
（4）该蛋糕机低温挡的额定功率.
解：（2）高温挡产生的热量：W＝P高温t＝1100 W×600 s＝6.6×105 J
（3）当S1闭合，S2旋到位置2时，电路为并联，此时，总电阻最小，总功率最大
为1100 W，当S1闭合，S2旋到位置1时，电路中只有R1，此时，电路处于中温挡，
R1的功率为880 W，所以高温挡时R2的功率：P2＝P高-P中＝1100 W-880 W＝220 W，
根据 可知，电热丝R2的阻值为：
（4）电热丝R1的阻值： ，当开关S1闭合，S2旋到位置3时，
电路为串联，此时总电阻最大，总功率最小，蛋糕机处于低温挡：
21.（2022兰州24题7分）一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示，它不仅具有桌面暖手、桌底暖脚功能，还可以烧水、煮茶等.电陶炉的简化电路如图乙所示，其参数如表所示，高温挡额定功率字迹已被磨损.旋转旋钮开关，可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换.R1和R2均为电热丝，R2＝72.6 Ω.求：
（1）R1的阻值；
（2）高温挡额定功率；
（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“3 000 imp/（kW·h）”的电能表的指示灯闪烁168次，使质量为1.7 kg的水从25 ℃升高到49 ℃，求此时电陶炉的加热效率.［c水＝4.2×103 J/（kg·℃）］
解：（1）旋钮开关放在1位置时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，
根据 可知总功率较小，电陶炉处于低温挡，根据 可知
；根据电阻串联的特点可知
R1＝R串-R2＝121Ω-72.6Ω＝48.4Ω；
（2）旋钮开关放在2位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，
根据 可知总功率较大，电陶炉处于高温挡，根据 可知高温挡额定功
率 ；
（3）电能表上的3000 imp/（kW·h），表示电路中用电器消耗1kW·h电能，电能
表的指示灯闪烁3000次，故闪烁168次电陶炉消耗的电能：
W＝ kW·h/imp×168 imp＝0.056 kW·h＝2.016×105 J，
质量为1.7kg的水从25℃升高到49℃吸收的热量
Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×1.7kg×（49 ℃-25 ℃）＝1.7136×105J；
此时电陶炉的加热效率：η＝ ×100％＝ ×100%＝85%
22.（2020天水21题6分)如图所示是某款电热水壶及相关信息表.现在该水壶内装入1 L、初温为20 ℃的水，放置在水平桌面上.接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开.求：
（1)装入水后水壶对桌面的压强；（2)水吸收的热量；
（3)此电热水壶在额定电压下正常工作7 min可将1 L水烧开，
试计算该电热水壶的加热效率.
［c水＝4.2×103 J/（kg·℃)，g取10 N/kg］
解：（1)水壶内装水的体积：V水＝1L＝1 dm3＝1×10-3 m3，由 可得，水壶内
装水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3＝1kg，水壶内水
的重力：G水＝m水g＝1kg×10 N/kg＝10N，
装入水后水壶对桌面的压力：F＝G水+G水壶＝10N+5N＝15N，
装入水后水壶对桌面的压强：
（2)在标准大气压下水的沸点是100 ℃，则水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t-t0)＝4.2×103J/（kg·℃)×1kg×（100℃-20℃)＝3.36×105J；
（3)由 可得，电热水壶消耗的电能：W＝Pt′＝1000W×7×60s＝4.2×105J，
该电热水壶的加热效率：
23.（2021省卷23题7分）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐.它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数. ［ρ水＝1×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃),g取10 N/kg］
（1）开关S1、S2处于什么状态，电炖锅为低温挡，说明判断依据；
（2）求R1、R2的阻值；
（3）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一锅水烧开，若电炖锅高温挡加热效率为80%,求烧开一锅水需要的时间.
解：（1）由电路图可知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联,电路中的总
电阻最大，由 可知,总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡；
（2）由电路图可知，当S2接A，S1闭合时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，电炖
锅处于中温挡.由P=UI得，R1的阻值: 高温挡时，
R1、R2并联，则此时R2消耗的功率为:P2=P高-P中=1100W-400W=700W
；
(3)由 可得，水的质量:m=ρ水V= 1×103 kg/m3×1×10-3m3=1kg水吸收的热量:
Q吸=c水m (t-t0) =4.2×103J/(kg·℃) ×1kg× (100 ℃-12 ℃)=3.696× 105J
由 得：消耗的电能： .
由 得，烧开一锅水需要的时间 .
24.（2020省卷23题9分)如图甲乙所示是某调温型电烤箱和简化电路图，它的工作电压为220 V，R1和R2均为电烤箱中的加热元件，R2的阻值为70 Ω.当只闭合S1时为低温挡，低温挡电烤箱的电功率为440 W.
(1)低温挡工作时，电路中的电流是多少？(2)发热电阻R1的阻值是多少？
(3)高温挡时应该闭合的开关是S1、S2，高温挡的电功率是多少？
(4)小余发现傍晚用电高峰时，电烤箱内比平时温度低，他猜想是用电高峰时电压偏低所致，于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压.傍晚用电高峰时，他关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在30s内电能表的转盘转了25转，电能表的铭牌如图丙所示，则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑电阻值随温度的变化)
解：(1)只闭合S1时为低温挡，电功率为440W，由P=UI可得电路中的电流
;
(2)只闭合S1时，R1与R2串联，电烤箱处于低温挡，由 可得，电路的总电阻
所以，电阻R1的阻值R1=R-R2=110Ω-70Ω=40Ω；
(3)高温挡的电功率： ；
(4)“3000 r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000转，电能表转
盘转25转消耗的电能：W= kW·h= ×3.6×106J＝3×104J.
电烤箱的实际功率： ，
由 得实际电压： .
25.（2018省卷23题8分）如图所示为某品牌四旋翼无人机，该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能，下表是该无人机的部分参数：
在某次火灾中，该无人机参与火情的勘测，它先以最大速度匀速直线上升，且达到60 m高处时，再以最大速度水平匀速直线飞行到达1.6 km远处的火场上空.
若无人机整个过程四个电动机同时工作，电动机将电能转化为机械能的效率为90%，假设无人机以最大速度匀速直线上升时，受到的阻力大小为10 N，通过计算回答下列问题：（g取10 N/kg）
（1）无人机从起飞到火场上空，这一过程共耗时多少秒？
（2）无人机到达火场上空后，悬停观测10分钟，则10分钟内电动机消耗多少电能？（3）无人机以最大速度匀速直线上升60 m，这个过程中消耗多少电能？
解：（1）由 得，匀速上升需要的时间： 水平匀速直线飞行
的时间： 无人机从起飞到火场上空，这一过程共
耗时：t=t1+t2=10 s+100s=110s；
（2）悬停时电动机总功率：P=50W×4=200W，悬停时消耗电能：
W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J
（3）无人机匀速上升过程的升力：F=G+f=mg+f=2kg×10N/kg+10N=30N
做的有用功：W有用=Fh=30N×60m=1800J 由 可得,
消耗的电能: .
26.（2017省卷22题8分）母亲为了给小林增加营养，买了一台全自动米糊机，如图（甲）所示．米糊机的主要结构：中间部分是一个带可动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热．如图（乙）所示是米糊机正常工作时，做一次米糊的过程中，电热管和电动机交替工作的“P-t”图像．表格内是主要技术参数．
请问：
（1）米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大？（计算结果保留两位小数）
（2）米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是多少？
（3）米糊机在正常工作状态下做一次米糊，若各类原料和清水总质量为1.5 kg，初温为20 ℃，米糊沸腾时温度是100 ℃，电热管的加热效率是多少？［已知原料和清水的混合物的比热容及米糊的比热容均为4.0×103 J/（kg·℃），计算结果保留百分数整数］
解：（1）由P=UI可得，米糊机正常加热时的电流： ;
（2）由乙图可知：加热时间t1=9min=540s，电动机工作时间t2=2min=120s加热
消耗的电能：W1=P1t1=1000W×540s=5.4×105J电动机工作消耗的电能：
W2=P2t2=130W×120s=1.56×104J米糊机正常工作做一次米糊总共消耗的电能：
W=W1+W2=5.4×105J+1.56×104J=5.556×105J;
（3）米糊吸收的热量为：
Q吸=cm（t-t0）=4.0×103J/(kg·℃)×1.5kg×（100℃-20℃）=4.8×105J
电热管的加热效率： .
27.（2019天水23题6分）如图甲是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖.图乙为其简化的电路原理图，已知电阻R1>R2,铭牌见下表.在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开，切断电源，保证安全.电暖器有“高温挡”、“中温挡”和“低温挡”三个挡位,解答下列问题:(已知c煤油=21×103J/(kg·℃)，ρ煤油=0.8×103kg/m3)
(1)煤油温度升高20℃时，吸收了多少焦耳的热量
(2)R1的阻值是多少 (写出必要的文字说明)
(3)某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电热丝串联,制成一个新的电热器，将它接在家庭电路中工作11min，产生的热量是多少
解：（1）煤油的质量为m=ρ煤油V=0.8×103 kg/m3×25×10-3m3=20kg温度升高20℃
吸收的热量为Q吸=c煤油mΔt=21×103J/（kg·℃）×20kg×20 ℃=84×105J;
（2）由于R1>R2，根据 可知，当电压一定时，电阻越大，功率越小，故当
S、S1闭合时，R1单独工作，电路中电阻最大，电暖器处于低温挡，
;
（3）当S、S2闭合时，R2单独工作，电暖器处于中温挡，
串联后的电阻为R串=R1+R2=121Ω+44Ω=165Ω
产生的热量为 .
28.（2019省卷23题7分）某学校建了一个植物园，园内有一个温室大棚，大棚内设计了模拟日光和自动调温系统，对大棚进行照明、保温和加热.冬季白天有日光的时候,灯泡不亮;白天开启该系统的保温功能,晚上开启该系统的加热功能.大棚照明调温功能的原理电路图如图所示.已知电源电压恒为220 V,R1和R2是两个电热丝(不考虑温度对电阻的影响)，保温时R1与R2的电功率
之比为1∶3,R2=30 Ω,L是标有“220 V 100 W”的灯泡.
请解答下列问题:
(1)灯泡正常工作时的电阻多大
(2)开启加热功能时开关S2处于_____（选填“断开”或“闭合”)状态.
(3)若每天保温状态和加热状态各连续工作10 h,一天中电热丝放出的热量完全由该植物园自产的沼气提供,其热效率为50%,则每天需要完全燃烧多少立方米的沼气 (已知热值q沼气=1.8×107J/m3)
闭合
解：（1）由 可得灯泡正常工作时的电阻为 ;
（3）由题知，当开关S2断开时，R1、R2串联工作，电路中总电阻最大，由 可
知，此时电路电功率最小，处于保温状态，因串联电路中电流处处相等，由P=I2R可
知，两个电热丝的功率之比为 ，解得
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以系统处于保温状态10h，电热丝消耗
的电能为 系统处于加热
状态时，开关S2闭合，电热丝R2被短路.电热丝R1 10h消耗的电能
W加热= = ×10×3600s=1.742 4×108J
电路消耗的总电能为W=W保温+W加热=4.356×107J+1.7424×108J=2.178×108J
由η= ×100%可得，沼气完全燃烧释放的热量为
由Q放=Vq可得，每天需要完全燃烧沼气的体积为
.
29.（2021兰州A卷22题5分）在探究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，采用了如下电路.
探究电流产生的热量与哪些因素有关
（1）为了在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应装入质量和初温都相同的_____（选填“水”或“煤油”），实验中通过观察___________________来比较电流通过导体产生热量的多少；
（2）如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，可以探究电流通过导体产生的热量与_____的关系；
（3）如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，闭合开关，调节滑动变阻器，使两电流表示数_____（选填“相同”或“不同”），可以探究电流通过导体产生的热量与______的关系.
煤油
两支温度计示数变化
电阻
不同
电流
例1 （2022·北部湾经济区）如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，下列说法正确的是（ ）
A.电流表示数变大，灯泡变暗
B.电流表示数变小，灯泡变亮
C.电压表示数变大，灯泡变暗
D.电压表示数变小，灯泡变亮
C
例2 （2022·烟台）如图所示,电源电压不变,灯泡L标有“6V 6W”字样.闭合开关S1,灯泡L正常发光,此时灯泡L的电阻为___Ω;再闭合开关S2,前后两次电流表的示数之比为2∶3,则电阻R的阻值为__Ω,电阻R在10s内产生的热量为___J.
6
12
30
例3 （2022·襄阳）如图所示电路，电源电压不变，R0为定值电阻.闭合开关S，滑片P向左移动时，电压表示数会变____.第一次移动滑片至某位置时电压表的示数为8 V；再次移动滑片至另一位置.若前后两次滑动变阻器消耗的电功率相等，两次电路中电流之比为1∶2，则电源电压为___V.
大
12
例4 （2022·宜宾）根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小这一特性，小梅自制一电子温度计，其原理图如图甲.已知电源电压恒为6V，R0为定值电阻，Rt为热敏电阻，其阻值Rt随温度t变化的规律如图乙.当环境温度是40℃时，电流表示数为0.2A，此时R1消耗的电功率是__W；电流表量程为0～0.3A，该温度计能测量的最高温度是___℃.
1
85
例5 （2022·常州）某型号电饭锅有加热和保温两挡，电路如图所示，220V电压下，其加热挡功率为1100W，保温挡功率为20W.
（1）闭合开关S1、S2，电饭锅处于_____挡.
（2）电阻丝R1的阻值为___Ω，R2的阻值
为______Ω.
（3）处于保温状态的电饭锅，20 min产生热量________J.
加热
44
2376
2.4×104
例6 （2021·常德）某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是( )
A.开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态
B.开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态
C.电饭煲处于加热状态时的功率是800W
D.保温状态下电饭煲1min消耗200J的电能
C
（1）解决挡位问题的关键是判断接入电路
中的总电阻R的大小，根据 可知R越
大，P实越小，挡位低；R越小，P实越大，
挡位高.
（2）常考多挡位电路解读：
备
考
指
导
命题点
1.实验主要器材的作用及使用
（1）两电阻丝串联的目的：使通过两电阻丝的电流相等
（2）被加热物质的要求：物质种类、质量、初温均相同
（3）被加热的材料选用煤油或空气的原因：
①煤油比热容较小，温度上升快，实验现象更明显；
②空气受热容易膨胀，可使U形管中液柱上升快，实验现象更明显
2.实物电路图的连接
3.转换法的应用：通过U形管中液面高度差反映电阻丝产生的热量，液面高度差越大，电阻丝产生的电热越多
4.控制变量法的应用
（1）探究电热与通电电流的关系：控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过两电阻丝的电流大小，通电后观察U形管两侧液面高度差；方法：将阻值相同的电阻分别接在并联电路的支路和干路上，通电后观察U形管两侧液面高度差
（2）探究电热与电阻的关系：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；方法：将阻值不同的电阻丝串联接入电路中，通电后观察U形管两侧液面高度差
（3）探究电热与通电时间的关系：控制电热丝的阻值和通过电热丝的电流相同，改变通电时间的长短，观察U形管两侧液面高度差
5.多次测量的目的：使结论更具有普遍性
6.根据实验现象，总结电流产生热量的影响因素及与影响因素的关系
7.实验改进：缩短加热时间的方法：增大电源电压、减小滑动变阻器接入电路的阻值
8.根据实验结论解释实际问题：电炉工作时电热丝热得发烫而导线不太热
实验结论：导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关.在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；在电流和通电时间相同
的情况下，电阻越大，产生的热量越多；在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多.
针对训练 （2021·绥化）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气.
（1）实验中通过观察_____________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是___（填序号）.
①探究物体的动能跟哪些因素有关
②探究杠杆的平衡条件
（2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，______越大，产生的热量越多.
（3）图中U形管_____（选填“是”或“不是”）连通器，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的_____不同.
液面的高度差
①
电阻
不是
电流
（4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好.请你分析实验现象不同的原因：___________.
电阻R3断路
（5）用Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因.___________________________________
________________________________________________________________
拓
展
设
问
不能，含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化为内能，即发热了，W=UIt＞Q(共17张PPT)
第十五章 电功率
第1轮复习 基础巩固
第2节 测量小灯泡的电功率
1.（2021省卷20题10分）小王用如图甲所示的实验装置测量额定电压为的小灯泡电功率时，电源电压为3 V，若所用器材均能满足实验需要.
（1）用笔画线替代导线，将实物电路连接完整；
如答图所示
（2）连接电路时，开关要_____（选填“断开”或“闭合”）；滑动变阻器滑片应该移到连入电路阻值_____位置；
（3）实验过程中，当电压表示数为2.5 V时小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电流表的示数为____A，小灯泡正常发光时的电阻为____ Ω，小灯泡的额定功率为 _____W；
断开
最大
0.3
8.33
0.75
（4）小王受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率.在老师的帮助下通过实验得到该LED的I-U图像如图丙所示，由图像可知LED灯的电阻随电压的增大而_____（选填“增大”“不变”或“减小”）.查阅资料知道该LED的额定电压为3 V，结合图像可得该LED的额定功率为 ______W.
减小
0.072
2.（2018兰州32题5分）如图甲所示为测量小灯泡电功率的实物图，所选小灯泡的额定电压为2.5 V，电路连接完成后：
（1）闭合开关发现小灯泡不发光且电流表无示数，但是电压表的示数很大且接近电源电压，经检查导线连接无误，
则出现这种现象的原因可能是：___.
A．电流表断路 B．小灯泡断路
C．电压表断路 D．变阻器断路
B
（2）排除电路故障后继续实验.当电压表示数为2 V时，电流表的示数如图乙所示,此时通过小灯泡的电流为 _____A，小灯泡消耗的电功率为
_____W．为了测量小灯泡的额定功率，则应将滑动变阻器
的滑片P向___（选填“A”或“B”）端移动.
（3）图丙是根据多组实验数据描绘出的I-U关系图像，分析通过灯泡的电流与其两端电压不成正比的原因是______________________________.
0.32
0.64
B
灯丝的电阻随温度的变化而变化
3.（2018天水20题5分）小明同学手里有一个标有“3.8 V” 字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电功率，于是在学校实验室借了一些实验器材,连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变.
(1)在图甲中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确.
如答图所示
(2)电路连接好后,小明闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数，则故障原因可能是________________________.
(3)故障排除后,小明调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为_____W.
1.14
灯泡短路(或电压表被短路)
(4)完成上述实验后，小明又找到了一只阻值已知的定值电阻R0，并借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，继续测量另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻.测量时，应先闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，当电流表的示数为 ____时，小灯泡正常发光，接着将S1断开,S、S2闭合,读出电流表的示数I,则小灯泡正常发光时的电阻R=_________Ω.
(以上两空均用含有I、U额和R0的代数式表示)
命题点
1.实验原理（P=UI）
2.实物图连接
3.电路连接注意事项:
（1）开关断开；
（2）闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处
4.滑动变阻器在电路中的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端的电压
5. 滑动变阻器规格选取：R滑≥ （UL、RL分别表示小灯泡的额定电压和正常发光时的电阻）
6.使小灯泡正常发光的操作：移动滑片，观察电压表示数，使电压表示数等于小灯泡的额定电压
7.电流表、电压表的使用和读数
8.电路故障分析
9.实验中多次测量的目的：测量小灯泡在不同电压下的实际功率或观察在不同电压
下小灯泡的发光情况
10.根据实验数据计算小灯泡的电功率（P额=U额I额）及灯泡正常发光时的电阻（R= ）
11.判断小灯泡亮暗与实际功率的关系：实际功率越大，灯泡越亮
12.分析小灯泡的U-I图像不是直线的原因：灯丝电阻随温度的升高而增大
13.不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因：电压改变，功率也改变,求平均值没意义
14.缺电表测量小灯泡的电功率
针对训练（2022·龙东）在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为4.5 V，小灯泡额定电压为2.5 V，图甲是未连接完整的实验电路：
（1）连接实验电路的过程中，开关应_____；
（2）用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时电流表的示数变大）；
如答图所示
断开
（3）闭合开关后，小明发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5 V，则电路的故障可能是___________（填一种情况即可）；
（4）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，如图乙所示，电压表的示数为____ V，为了测小灯泡的额定功率，应将滑片向___（选填“A”或“B”）端移动；
小灯泡断路
1.9
B
（5）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图丙所示的I-U图像，由图像可知，小灯泡的额定功率为______ W；
（6）由图丙可知小灯泡正常发光时的电阻是___ Ω，小灯泡的电阻是变化的，原因是灯丝电阻受_____的影响.
温度
0.625
10
（7）小明在进行实验处理数据时，算出了小灯泡的平均电功率，你认为这样处理数据是_______（选填“合理”或“不合理”）的，理由是________________________
__________________________.
（8）实验中，不小心将电压表损坏，用一个已知阻值的定值电阻R0，利用如图所示电路也能测出此小灯泡的额定功率，
请完成下列实验步骤：
小灯泡的阻值随温度的增大而增大，求平均值没有意义
不合理
①闭合开关S、S1，断开开关S2，移动滑片，使电流表的示数为_______；
②_______________，保持滑片位置不变，读出电流表示数为I；
③小灯泡额定功率P额 ＝______________
(用已知量和测量量表示).
断开S1，闭合S2

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