资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第十讲：电能
1. 定义： 电流 所做的功，简称电功。
2. 实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为 其他能 (消耗电能)的过程；电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即消耗了多少电能。
3. 规定：电流在某段电路上做的功等于该电路两端的 电压 、电路中的 电流 和 时间 的乘积。
4. 计算公式： W=UIt (适用于所有电路)。
对于纯电阻电路可推导出： （电阻、白炽灯适用，电动机不适用）
5. 单位：国际单位是 焦耳 ；因为W=Pt，所以单位也可以是千瓦时(kW·h)。
换算关系:1kW·h= 3.6×106 W·s= 3.6×106 J。
【典例1】（2023·北京）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为43圈和33圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2并联在电路中工作一段时间，下列说法正确的是（　　）
A．通过R1的电流等于通过R2的电流
B．R1两端的电压大于R2两端的电压
C．R1的电功率大于R2的电功率
D．R1消耗的电能小于R2消耗的电能
【答案】D
【知识点】影响电阻大小的因素；电功的计算
【解析】【解答】A.R1的电阻细，R1>R2，通过R1的电流小于通过R2的电流，A不符合题意；
B.R1两端的电压等于R2两端的电压，B不符合题意；
C.电阻并联时，电压相等，根据，R1的电功率小于R2的电功率，C不符合题意；
D.根据，R1消耗的电能小于R2消耗的电能，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】电阻的材料长度相同时，横截面积越小，电阻越大； 并联电路中，支路电压相等；根据电压和电阻，判断电功率的大小；根据电压、电阻和时间，判断消耗电能的多少。
【对点训练1】（2023·南充）如图所示为电阻R1和R2的I—U图像，下列说法正确的是（　　）
A．R2的阻值为10Ω
B．两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶4
C．将两电阻串联接入电路，通电后，R1两端电压与R2两端电压之比为1∶2
D．将两电阻并联接入电路，通电1分钟，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
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A.根据图像，计算R2的阻值为，A不符合题意；
B.计算电阻R1阻值为，两电阻串联，总电阻为R串=5Ω+10Ω=20Ω，并联的总阻值为，，电阻之比为，B不符合题意；
C.将两电阻串联接入电路，根据图像，R1两端电压与R2两端电压之比为2∶1，C不符合题意；
D.将两电阻并联接入电路，通电1分钟，由于电流和时间相等，根据Q=I2Rt可知，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符合题意。
故答案为：D.
【分析】根据电压和电流的比值， 计算电阻；利用串联电路电阻规律计算总电阻，利用并联电路电阻规律，计算总电阻；根据电流、电阻和时间，计算电流产生的热量。
1. 定义：电流在 单位时间 内所做的功。
2. 科学意义：表示 做功快慢 的科学量。灯泡的亮度取决于灯泡的 实际功率 。实际功率越大，灯泡越 亮 ；实际功率越小，灯泡越 暗 。
3. 计算公式: 计算电功率的公式为P= UI 。
(1)由电功的计算公式可知W、P、t之间的关系是P= 。
(2)由欧姆定律 及电功率计算公式P=UI 可推知： 这两个推导公式只适用于纯电阻电路。
注意：适用于所有电路)。对于纯电阻电路可推导出： 。
4. 单位：国际单位是 瓦 ，常用单位有千瓦(kW)、兆瓦(MW)等。
单位换算:1kW= 1000 W,1MW= 1×106 W,1W= 1×10-6 mW。
5. 额定电压和额定功率；实际电压和实际功率（灯泡亮度的直接因素）
(1)额定电压：用电器正常工作时的电压。
(2)额定功率：用电器在 额定电压 下工作时的电功率。
（3）某灯泡上标有“220 V 60W”字样，表示该灯泡的额定电压为 220V ，额定功率为 60W 。
①当时,，灯泡正常发光；
②当灯泡不能正常工作，发光变暗；
③当灯泡不能正常工作，发光强烈，长期使用会影响其寿命。
【典例2.1】（2023 瓯海区模拟）现有甲、乙、丙三个灯泡，分别标有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 25W”的字样，当它们都是在各自额定电压下工作时，它们的亮度情况是（　　）
A．甲灯较亮 B．乙灯较亮 C．一样亮 D．丙灯较亮
【答案】C
【解答】解：因三灯泡的额定功率相同，当它们工作在额定电压下，实际功率等于额定功率，即三灯泡的实际功率相同，故三灯的亮度相同；
故选：C。
【对点训练2.1】（2023·龙东）标有“6V；3W”和“6V；6W”的灯L1和L2（假设两灯灯丝电阻不变），若将它们串联在某电源上，使其中一个灯正常发光时，下列说法正确的是（　　）
A．通过灯L1和L2的电流之比为1∶2
B．灯L1和L2两端的电压之比为2∶1
C．灯L2和L1的发光亮度相同
D．能够正常发光的灯应是灯L2
【答案】B
【知识点】串联电路的电流规律；电功率的计算
【解析】【解答】根据灯泡的规格，计算电阻为，，
A.由于串联电路电流处处相等，通过灯L1和L2的电流之比为1∶1，A不符合题意；
B.根据U=IR，计算分压，灯L1和L2两端的电压之比为2∶1，B符合题意；
C.根据公式P=UI，由于L1分压大，实际功率大，灯L2和L1的发光亮度不相同，C不符合题意；
D.L1的实际功率大，能够正常发光的灯应是灯L1，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据用电器的电压和电功率，计算电阻；结合串联电路的电流和电压规律，分析灯泡发光情况。
【拓展2.1】（2023·广安）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，消耗的电功率P1随阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（　　）
A．定值电阻为10Ω
B．电源电压为12V
C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V
D．滑片P置于b端时，闭合开关S，通电1分钟产生的热量为24J
【答案】C
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】 如图甲所示R1与R2串联，电压表测R2两端电压，如图乙，当
电流I1=0.6A.此时R1两端电压根据可得U1=6V，而电源电压U=U1+I1R2=6V+0.6AR2①；
当此时R1两端电压，电源电压②。
由①②可解得，U=12V，R2=10，当滑片p在b端时，电压表的示数是12V-10V=2V，通电1分钟R2产生的热量Q=I2R2t=24J.
A： 定值电阻为10Ω A正确 不符合题意
B：电源电压为12V B正确 不符合题意
C：滑片P置于b端时，闭合开关，电压表的示数为2V C 错误 符合题意
D： 滑片P置于b端时，闭合开关S，通电1分钟产生的热量为24J D正确 不符合题意
故选C
【分析】根据串联电路的特点，先求出电流，再根据电源电压U=U1+I1R2 ，求出定值电阻，最后根据可算出1分钟产生的热量。
6. 测定小灯泡的电功率
（1） 根据电功率计算公式 P=UI (实验原理)。
可知，要测出小灯泡的功率，只需要用 电压表 测出小灯泡两端的电压，用 电流表 测出通过小灯泡的电流，代入公式即可。这种测量电功率的方法叫伏安法测电功率。
（2） 实验中要测量小灯泡的额定功率、实际功率，是通过调节 滑动变阻器阻值 改变小灯泡两端 电压 来实现的。
(3)电路图如图所示。
（4）测小灯泡额定功率的拓展：安阻法、伏阻法。
【典例2.2】（2023江苏无锡）用如图所示的电路测量额定电压为的小灯泡的额定功率。调节电阻箱，使它接入电路的阻值为。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，保持滑片的位置不变、闭合开关，断开开关，此时电压表示数为，断开开关，调节电阻箱，使它接入电路的阻值为，闭合开关，此时电压表示数为。则小灯泡的额定功率为（　　）

A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】由图知道，当闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为时，是灯泡与滑动变阻器串联的电路，电压表测量灯泡两端的电压，灯泡正常发光，由欧姆定律知道，此时 ①，保持滑片的位置不变、闭合开关，断开开关，此时变阻箱与滑动变阻器串联的电路，电压表测量变阻箱两端的电压，由欧姆定律知道，此时 ②，断开开关，调节电阻箱，使它接入电路的阻值为，闭合开关，此时电压表示数为，由欧姆定律知道，此时 ③，由①②③解得，，由知道，小灯泡的额定功率，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【对点训练2.2】（2023·荆州）课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。
（1）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用____（选填字母）；
A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器
B．“20Ω 2A”的滑动变阻器
C．“5Ω 1A”的滑动变阻器
（2）电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是　 　；
（3）故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　 　端移动（选填“左”“右”）；
（4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　 　W；
（5）实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下：
①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R'的滑片，使小灯泡正常发光；
②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为8V；
③再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表的示数为14V；
④小灯泡的额定功率P额=　 　W。
【答案】（1）B
（2）小灯泡断路
（3）左
（4）0.5
（5）1.8
【知识点】电功率的计算；电功率的测量
【解析】【解答】测定小灯泡的电功率的实验中；
（1）灯泡正常发光时，，滑动变阻器的电阻约，为能顺利完成该实验，滑动变阻器应选用“20Ω 2A”的滑动变阻器，B符合题意；
（2）电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮，故障的原因是小灯泡断路；
（3）闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙，示数为2.2V，为了测量小灯泡的额定功率，需要增大灯泡的分压，减小滑动变阻器的分压，应将滑动变阻器的滑片向左端移动；
（4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.5A=0.5W；
（5）如图丁所示的电路，测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率，已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下：
①开关S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器滑片左边的电阻与灯泡串联，电压表测滑动变阻器的电压，要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压为6V，根据串联电路电压的规律可得：U滑=U-U额=18V-6V=12V，所以，调节滑动变阻器的滑片。使电压表的示数为12V，则灯泡正常发光；
②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，滑动变阻器的全部电阻R’与定值电阻R串联，电压表测量滑动变阻器滑片左边电阻两端的电压，此时电压表示数为U左=8V；
由于滑动变阻器的全部电阻连入电路，为了间接测出定值电阻R两端的电压，所以需要测出滑动变阻器两端的电压，故再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压，即U'=14V；
③在步骤②中，滑动变阻器的全部电阻R’与定值电阻R串联，根据串联电路电压的规律可得，R的电压为：UR=U-U'=18V-14V=4V，由分压原理可得：，所以滑动变阻器滑片左边电阻的阻值：
故在步骤①中，灯的额定电流为：
则小灯泡的额定功率：P额=U额I额=6V×03A=1.8W。
【分析】（1）根据灯泡和滑动变阻器的分压关系， 计算电阻关系，计算电阻大小；
（2）在串联电路中，电流表无示数，电压表有示数，电压表测量的位置断路；
（3）若使灯泡的电压变大，减小滑动变阻器的电阻，减小其分压；
（4）根据电压和电流的乘积，计算电功率；
（5）结合电压表和定值电阻，测量灯泡发光时的电流值，根据电压和电流的乘积计算电功率。
7.电能常见的专题：
家用电器的高温档、低温档问题：
因为家庭电路电压不变，根据可知，接入电路的电阻大，功率小（低温档）；电阻小，功率大（高温档）
【典例2.3】（2023·辽宁丹东）如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时，通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制，已知低温挡电阻R1=110Ω，中温挡功率为880W；求：
（1）电热锅低温挡工作时的电功率；
（2）电热锅中温挡工作时的电流；
（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量损失，水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃）]

【答案】（1）440W；（2）4A；（3）350s
【解析】解：（1）由电路图和已知条件可以得出，当只闭合开关S1时，只有电阻R1接入电路，为低温挡，电压为220V，根据公式可得低温档功率为
（2）根据题意可知，当只有电阻R2接入电路时为中温挡，电热锅中温挡功率为880W，电压为220V，由公式变形可知，此时电路中的电流为
（3）当R1、R2均接入电路，即开关S1和S2均闭合时为高温挡，根据串并联电路中电功率的规律可知，高温挡功率为，根据热平衡方程可知，即，所以所需的时间为
【对点训练2.3】（2023·黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示是一款小型电火锅，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能。图乙是它的简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R1的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求：
额定电压 220V
低温挡功率
中温挡功率 440W
高温挡功率 1100W
（1）R2的阻值是多少？
（2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？
（3）某次使用时，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min，该电火锅的实际功率是多少？（不计热损失）

【答案】（1）66Ω；（2）220W；（3）1000W
【解析】解：（1）从表格中可以看到，高温挡的功率为1100W，再观察图乙，高温挡时，根据电流的流法可知道，只有电阻R3接入电路，电源电压为220V，根据电功率推导式可知，R3的阻值大小为
R3的阻值大小为44Ω；从表格中还可以看到，中温挡的功率为440W，再观察图乙，中温挡时，根据电流的流法可知道，电阻R2和R3串联接入电路，电源电压为220V，根据电功率推导式可知
最后解得。
（2）电火锅在低温挡工作时，从图乙可以看到，电阻R1和R3串联接入电路，电源电压为220V，R1的阻值为176Ω，由（1）解析可知，R3的阻值大小为44Ω，根据电功率推导式可知，电火锅在低温挡工作时的功率为
低温挡工作时的功率为220W。
（3）由题意可知，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为
水吸收的热量为3.36×105J，由于不计热损失，消耗的电能完全转化为水的内能，所以
用时5.6min=336s，根据电功率公式可知，该电火锅的实际功率为
该电火锅的实际功率为1000W。
功率最值问题（定值电阻功率、电路总功率、滑动变阻器功率）：
定值电阻功率最值问题：因为电阻不变，根据可知，定值电阻两端电压最大或者电流最大时，有最大功率，即 ； ；。反之，可求最小值。
电路总功率最值:因为电源电压一般不变，根据总电阻最小或者电流最大，有最大功率，即 ；。反之可求最小值。
滑动变阻器功率最值：根据P=,由数学知识可知当R=时，有最大值，即。
【典例2.4】（2023湖南岳阳）如图，电源电压为18V，小灯泡规格为“10V，10W”且不考虑灯丝电阻随温度变化，R1为定值电阻。R2为滑动变阻器，最大阻值为60Ω。甲乙是同种电表，可供选择的电表为双量程电压表（量程分别为0~3V，0~15V）和电流表（量程分别为0~0.6A；0~3A）。闭合开关，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器R ，两表示数均有变化且小灯泡亮度发生改变。当小灯泡正常发光时，甲、乙两表示数之比为8:13。下列表述均正确且无遗漏的一组是：（　　）
①甲、乙同为电流表
②R 阻值为5Ω
③调节R ，通过R 最小的电流为0.24A
④调节R ，小灯泡的最小功率为3.6W
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
【答案】B
【解析】为确保电路安全，若甲乙同为电流表时，电路为R1、R2、L并联，根据并联电路中电压的特点可知灯泡电压此时超过额定电压，灯泡会被烧毁，因此，甲乙两表不能为电流表，应同为电压表；
当甲乙同为电压表时，电路为串联，电源电压为18V，甲电表测R1、R2两端电压，乙电表测R2、L两端电压，此时灯泡正常发光，电压为10V，且两电表的示数之比为8:13，则电路中的电流为，灯泡电阻为，电路中的总电阻为，则可得----------①，根据两电压表的示数之比可得-------------②，联立①②可解的，；为确保电路安全，当乙电压表的示数为15V时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，则电路中电流最小，此时R1的电压为，最小电流为，根据可知，灯泡的最小电功率为，所以②④符合题意，故B正确，ACD错误。
故选B。
【对点训练2.4】（2023枣庄）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
（1）图乙中__________（选填“dc”或“ec”）表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像；
（2）该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为__________。
【答案】ec 3∶1
【解析】（1）由甲图可知，R0与R串联，电压表V1测R0两端的电压，电压表V2测R两端的电压，电流表测电路中的电流，滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中，滑动变阻器R接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，根据串联分压原理可知，滑动变阻器两端的电压变小，R0两端的电压变大，所以图乙dc表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图像，ec表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像。
（2）滑片P在a点时，电路中的电阻最小，电流最大，电流，由可知，电路总功率最大，滑片P在b点时，电路中的电阻最大，电流最小，电流，由可知，电路总功率最小，则该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为
电动机问题：因为电动机消耗的电能转化为热能和机械能，即UIt=，通常利用这个关系计算电动机的线圈电阻，绝对不能用R=。
【典例2.5】（2021九下·台州开学考）用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示。当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响。
（1）当单刀双掷开关S1、S2同时　 　（向上或向下）合上时可实现电动机的反转。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为　 　W。
（3）电动机的电阻为　 　Ω，正常工作时的输出功率为　 　W。
【答案】（1）向下
（2）4.8
（3）10；3.2
【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）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，因此只要改变通过电动机的电流方向，就能改变电动机的反转。
（2）根据乙图确定电动机正常工作时的电流，然后根据P=UI计算出消耗的电功率；
（3）当刚刚闭合开关时，电动机还没有转动，此时相当于纯电阻电路，符合欧姆定律，根据乙图确定此时的最大电流，然后根据计算出电阻。然后根据P热=I2R计算出电动机工作时的发热功率，最后根据P输出=P-P热计算输出功率即可。
【解答】（1）当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电流从电动机左端流入；当单刀双掷开关S1、S2均向下合上时，电流从电动机右端流入，此时电流方向恰好相反，可实现电动机反转。
（2）根据乙图可知，电动机正常工作时电流为0.4A，
那么此时它的功率：P=UI=12V×0.4A=4.8W。
（3）根据乙图可知，电动机启动瞬间电流为1.2A，
那么电阻为：；
电动机正常工作时发热功率P热=I2R=（0.4A）2×10Ω=1.6W；
输出功率为：P输出=P-P热=4.8W-1.6W=3.2W。
【对点训练2.5】（2020九上·慈溪月考）如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A，电压表V2的示数是10V，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机M的线圈电阻为1Ω，不计摩擦，下列说法不正确的是（　　）
A．电压表V1的示数为6V
B．电路消耗的功率是10W
C．通电一分钟电流通过电动机产生的热量是240J
D．通电一分钟电动机产生的机械能是300J
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；热量的计算；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）定值电阻R与电动机串联，电压表V1测电动机的电压，V2测电源电压。首先根据U=IR计算出定值电阻的电压，再根据UM=U总-U计算出V1的示数；
（2）根据P总=U总I总计算电路消耗的功率；
（3）根据Q=IM2RMt计算电动机产生的热量；
（4）根据WM=UMIMt计算出计算出电动机的电能，然后根据W机械=W总-Q计算出产生的机械能。
【解答】定值电阻R与电动机串联，电压表V1测电动机的电压，V2测电源电压。
A.定值电阻的电压U=IR=1A×4Ω=4V；
V1的示数UM=U总-U=10V-4V=6V，
故A正确不合题意；
B.电路消耗的功率P总=U总I总=10V×1A=10W，故B正确不合题意；
C.电动机产生的热量Q=IM2RMt=（1A）2×1Ω×60s=60J，故C错误符合题意；
D.电动机消耗的电能WM=UMIMt=6V×1A×60s=360J，产生的机械能：W机械=W总-Q=360J-60J=300J，故D正确不合题意。
故选C。
④电路安全与取值范围问题：滑动变阻器滑片的移动导致电路中的电流或电压达到最大值引起的安全问题
【典例2.6】（2023四川达州）如图所示，灯泡规格为“5V 2.5W”（灯丝电阻不随温度变化），滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，电流表所选量程为“0~0.6A”，电压表所选量程为“0~3V”，电源电压恒为9V，闭合开关，在保证电路中各元件安全的情况下，下列表述正确的是（　　）
A．该电路消耗的最大功率为4.5W
B．滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为8Ω~50Ω
C．通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光
D．滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~7.5V
【答案】D
【解析】A．根据灯泡规格可求灯泡的电阻为，电压表所选量程为“0~3V”，则可求电路中允许通过的最大电流为，根据P=UI可知，电路中的最大电功率为，故A错误；
B．当电路中电流最大时，电路中的电阻最小，电路中电流最大为0.3A，则电路中的电阻为，则滑动变阻器的最小电阻为，滑动变阻器接入电路中的阻值范围为，故B错误；
C．因为电压表测灯泡电压，电压表最大测量电压为3V，小于灯泡的额定电压，因此灯泡不能正常发光，故C错误；
D．当灯泡电压最大时，滑动变阻器的电压最小，由题可知，滑动变阻器的最小电压为，根据串联分压原理可知，当滑动变阻器接入电路中电阻最大时，分得的电压最大，当滑动变阻器全都接入电路中时，电路中的电流为，滑动变阻器的最大电压为，故滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~7.5V，故D正确。
故选D。
【对点训练2.6】（2023四川遂宁）如图甲所示电路，电源电压恒定，R1为定值电阻，滑动变阻器R2铭牌上标有“120Ω 0.8A”的字样，电流表量程0~0.6A，电压表量程0~15V。在保证电路安全的前提下，移动滑动变阻器滑片，经测量分析，得出R2的电功率P与其两端电压U的关系如图乙。则下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为16V
B．R1的阻值为25Ω
C．电路总功率的最大变化量为10.8W
D．滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω
【答案】D
【解析】由图甲可知，R1、R2串联，电压表测量滑动变阻器R2两端的电压，电流表测量电路中的电流。
AB．由图乙可知，当R2两端的电压为8V时，R2的电功率为4W，由P=UI可知，此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压U=I1R1+8V=0.5A×R1+8V①，当R2两端的电压为10V时，R2的电功率为4W，由P=UI可知，此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压U=I2R1+10V=0.4A×R1+10V②，联立①②两式可解得，电源电压U=18V，R1的阻值R1=20Ω，故AB错误；
CD．根据题意可知，滑动变阻器允许通过的最大电流为0.8A，电流表的量程为0~0.6A，为了电路安全，电路中的最大电流为I大=0.6A，则电路中的最大总功率P大=UI大=18V×0.6A=10.8W，电路中的最小总电阻，根据串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器接入电路的最小阻值R2小=R小-R1=30Ω-20Ω=10Ω，根据电压表量程可知，R2两端的最大电压为15V，根据串联电路的电压特点可知，R1两端最小电压U1小=U-U2大=18V-15V=3V，电路中最小电流，电路中的最小总功率P小=UI小=18V×0.15A=2.7W，滑动变阻器接入电路的最大阻值，所以，电路总功率的最大变化量ΔP=P大-P小=10.8W-2.7W=8.1W，滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω，故C错误，D正确。
故选D。
知识点一 电磁感应
1. 发电机是根据 电磁感应 原理设计制造的。
2. 发电机是 种把 机械 能转化为 电 能的装置。
知识点二 安培力
1. 定义：通电导体在 磁场 中受到的作用力叫作安培力。
2. 方向：安培力的方向与 磁场 方向以及 电流 方向均有关。
3. 大小：通电导体在磁场中受到的安培力的大小与 磁场 强弱、 电流 大小以及在磁场中的导体长度都成正比，还与磁场方向和电流方向的夹角大小有关。
4．直流电动机
1. 直流电动机是根据 通电导线在磁场中受到安培力的作用 的原理设计制造的。直流电动机工作时，主要把 电 能转化成 机械 能。因为任何导线都有电阻，所以还有部分转化为热能。
关系式：或
2. 直流电动机由 磁铁 、 线圈 、 换向器 、 电刷 等部分组成。
3. 当直流电动机的初始时刻线圈平面与磁感线 垂直 (填“平行”或“垂直”)时，电路断开，线圈处于平衡位置，无法继续转动；转动过程中在平衡位置时，因为惯性 可以继续转动。直流电动机利用 换向器 来自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈连续转动。
电动机与发电机对比
对象 发电机 电动机
原理 电磁感应 通电导体在磁场中受到力的作用效果
原理图
影响因素 感应电流的方向跟导体的运动方向、磁场方向有关。感应电流的大小跟导体运动快慢、磁场强度有关 导体受力的方向跟电流方向、磁场方向有关。导体受力的大小跟电流大小、磁场强度有关
电路分析 无电源有电流计 有电源
实验要求 1.闭合电路的一部分导体。2项切割磁感线 1.闭合电路的一部分导体。2.导体垂直磁感线
模型图
能量转化 机械能转化为电能 电能转化为机械能
【典例3.1】（2023 杭州模拟）小张学习了“电与磁”知识后，设计了如图所示的装置：用导线将磁场中的金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是（　　）
A．当左右移动cd时，ab不会运动
B．当左右移动ab时，cd会运动
C．当上下移动右侧磁体时，ab会运动
D．当左右移动cd时，右侧装置工作原理与电动机原理相同
【答案】B
【解答】解：A、当左右移动cd时，导体cd在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，此时导体ab有电流通过，则导体ab在磁场中会受到力的作用而运动，故A错误；
B、当左右移动ab时，导体ab在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，此时导体cd有电流通过，则导体cd在磁场中会受到力的作用而运动，故B正确；
C、当上下移动右侧磁体时，导体cd没有切割磁感线，不能产生感应电流，故ab没有电流通过，不会运动，故C错误；
D、当左右移动cd时，导体cd在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，这就是电磁感应现象，右侧装置工作原理与发电机原理相同，故D错误。故选：B。
【对点训练3.1】（2023 柯桥区一模）从2012年到2023年，机器人的制造技术不断智能、升级。如下图为送餐机器人为顾客送餐的情景。（1）当机器人接受指令后，内部的电动机会驱动其底部轮子将食物送给顾客。制作电动机的原理依据与下图 　C　。（填字母）实验装置相同。
（2）该机器人以1米/秒的速度将菜送到客人桌前，若机器人工作时牵引力恒为50牛，已知该机器人电池容量为30Ah，工作电压为5V，能量转换效率为90%，请问充满电的该机器人可以行驶几小时。
【解答】解：（1）制作电动机依据是通电导体在磁场中受力运动；
A．该实验为奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，故A错误；
B．通电线圈具有磁性，利用的是电流的磁效应，故B错误；
C．该装置研究的是通电导体在磁场中受力而运动，电动机是依据此原理制成的，故C正确；
D．实验中，导体ab沿水平方向运动时，做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故D错误。
故选：C。
（2）该机器人以1米/秒的速度将菜送到客人桌前，若机器人工作时牵引力恒为50牛，机器人的功率为：
P＝Fv＝50N×1m/s＝50W，
电池电量W电＝UIt＝5V×30A×1×3600s＝5.4×105J，
最多可消耗的电能W机械＝ηW电＝90%×5.4×105J＝4.86×105J，
可工作的时间t′＝＝＝9720s＝2.7h。
答：（1）C；
充满电的该机器人可以行驶2.7h。
知识点三 电流的热效应
1. 定义：电流通过导体时，导体会 产生热量 的现象叫作电流的热效应。
2. 能量转化： 电 能转化为 热 能。
3. 影响因素：电流通过导体产生的热与 电流 大小、导体的 电阻 、通电的 时间 有关。
4.焦耳定律
（1） 内容：通电导体产生的热量Q与通过导体的电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成正比。
（2）公式: Q=I2Rt 。
注意：在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，而没有转化为其他形式的能，即Q=W= 对于电能没有全部转化为电热的非纯电阻电路，如含有电动机的电路，则有Q【典例3.2】（2023·北京）小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。
（1）该实验采用串联电路可以控制　 　相同和　 　相同；
（2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：　 　。
【答案】（1）电流；通电时间
（2）电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，
（1）该实验采用串联电路，可以控制电流相同和通电时间相同；
（2）电阻串联时，电阻不同，闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。
【分析】（1）在串联电路中，电流和时间相同；
（2）电流和时间相同时，电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。
【对点训练3.2】（2023·辽宁抚顺、铁岭）用如图所示的装置可探究电流产生热量与 （填“电流”或“电阻”）的关系，若通过R2的电流为1A，通电1min，R2产生的热量为 J。若将R3更换为10Ω的电阻， （填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。

【答案】 电流 300 仍能
【解析】[1]根据控制变量法的思想，R1和R2的电阻相同，R3与R1并联进行分流，因此R1和R2的电流不同，所以可以探究电流产生热量与电流的关系。
[2]根据焦耳定律，R2产生的热量Q=I2Rt=(1A)2×5Ω×1×60s=300J
[3]若将R3更换为10Ω的电阻，R3仍与R1并联进行分流，R1和R2的电流仍然不同，因此仍能完成该实验探究。
知识点四 电流的磁效应（具体内容参考上一讲内容）
通电导线的周围存在 磁场 ，这种现象称为电流的 磁 效应。
这是一种电能 转化为磁能 的过程
知识点五 电流的化学效应
1. 在电流的化学效应中存在着 电 能和 化学 能的转化。
2. 蓄电池充电时， 电能 转化为 化学能 。
3. 蓄电池放电时， 化学能 转化为 电能 。
【典例3.3】（北仑月考）手机是我们最常用的通讯工具，手机使用的是可充电电池，电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数。容量的单位通常为“毫安时”（符号mA h）．小科同学的爸爸使用的可充电电池所标的电压是3.6V，容量是1500mA h，这种电池一次充电最多可储存的能量为　 　J．使用该手机充满电一次能够持续通话的实际时间可长达5h，则该手机在通话状态的放电功率为　 　W。电池在放电时将　 　能转化为电能。
【答案】19440；1.08；化学
【解析】【分析】（1）根据W=UIt计算电池储存的能量；
（2）根据公式计算手机通话时的放电功率；
（3）根据电池的能量转换知识解答。
【解答】（1）电池储存的能量W=UIt=3.6V×1.5A×3600s=19440J；
（2）手机通话时的放电功率；
（3）电池在放电时将化学能转化为电能。
四、家庭电路
1.电路的结构
(1) 组成：进户线、 电能表 、闸刀开关和熔断器、插座、开关、电灯等。
(2)进户线：有两根，一根是 相线 (俗称火线)，另一根是 零线 。
(3)熔断器
①熔丝：一种 低 熔点的铅、锑合金丝。
②功能：当电流超过某一数值时，熔丝首先熔断，切断电路，起到保护 电路 和 人身安全 的作用。
③熔丝熔断的原因：电路短路或发生 过载时 。
④注意：在换用熔丝时，切不可因怕麻烦而用更粗的熔丝，更不允许随意将 铜丝 或铁丝代替熔丝使用。
(4)家庭电路的连接：各种用电器是 并联 接入电路的；插座与灯座是并联的；控制各用电器的开关与用电器是 串联 的。
(5)家庭电路电流过大的原因：发生 短路 或者用电器总功率过大。
【典例4.1】（2023 滨江区一模）小金学习了家庭电路后，在家中进行综合实践活动“对家庭电路的调查研究”。其中存在安全隐患的是（　　）
A．安装图甲装置保护电路
B．图乙三孔插座上孔接地线
C．图丙插头常用于带金属外壳的用电器
D．输电线进户后先接到图丁
【答案】C
【解答】解：
A、图甲为空气开关，电路中电流过大时，空气开关会断开电路，故A正确；
B、图乙三孔插座上孔要接地线，故B正确；
C、带金属外壳的用电器，其外壳要接地，所以该用电器要使用三脚插头，故C错误；
D、输电线进户后首先接电能表，然后接总开关、保险装置、用电器和插座等，故D正确。
故选：C。
【对点训练4.1】（2022·浙江杭州·统考一模）我国家庭电路的电压是_________V，家里的电灯、电冰箱等是_________联在电路中的。控制电灯的开关应安装在________线上；电冰箱的插头应插入如图所示的三孔插座，目的是使其金属外壳通过插座________（选填“A”“B”或“C”）孔中的地线与大地相连，防止因漏电而造成触电事故。
【答案】220 并 火 A
【详解】[1]世界各国的生活用电电压不完全相同，我国家庭电路的电压是220V。
[2]家里的电灯、电冰箱等可独立工作、互不影响，是并联在电路中的。
[3]为了安全用电，控制电灯的开关应安装在火线上。
[4]插座上A孔中的地线和室外的大地相连，插头上标着E的导线和用电器的金属外壳相连，电冰箱的插头应插入如图所示的三孔插座，目的是使其金属外壳通过插座A孔中的地线与大地相连，防止因漏电而造成触电事故。
2. 安全用电
(1)对人体不造成危险的安全电压值是 36V 以下。家庭电路电压为 220V ，超出了人体安全电压值。
(2)安全用电原则： 不接触高于36伏特的低压带电体，不靠近高压带电体，不接触低压
带电体。
(3) 大功率 用电器和带金属外壳的用电器一般都应使用三脚插头。
(4)测电笔：可以辨别相线和零线，使用时手应接触 笔尾金属体 ，但不准与
笔尖金属体 相接触。
3. 电能表
（1）电能表：测量用电器所消耗的 电能 多少的仪器。
（2）电能的计算公式： W=UIt 或 W=Pt 。 (普遍适用)
（3）所用单位:千瓦时,俗称“ 度 ”。 1kW · h= 3.6×106 J。
（4）某家庭电路中电能表的月底和月初两次读数的 差 表示这个月该家庭电路中所消耗的电能。
（5）电能表铭牌：3600r/kWh，表示消耗1度的电，电能表转了3600转。
【典例4.2】（2023四川南充）小林家的电能表如图所示，此时电能表的读数为_____kWh，他关闭了中的其它用电器，现用一台标有“220V，2000W”的电热水壶烧水，正常工作5min，则电能表的转盘转了________转。
【答案】4353.6 500
【解析】电能表读数时，最后一位是小数位，读数为4353.6kWh。
电热水壶烧水，正常工作5min消耗的电能，电能表的转盘转了
【对点训练4.2】（2023四川达州）小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为__________kWh，他家同时使用的用电器总功率不能超过__________W，家里新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为__________W。
【答案】219.6 2200 1200
【解析】电能表最后一位读成小数，图中电能表的示数为219.6 kWh。
由图知，电能表的额定电压为220V，允许通过的最大电流为10A，由P=UI可知，他家同时使用的用电器总功率不能超过
空调单独工作5min消耗的电能为
空调的实际电功率为
4．家庭电路故障
因为家庭电路是并联关系，所以一般不会出现短路故障。若出现测电笔测零线发光的情况，有两个条件：
有一条用电器电路是接通的（即用电器无故障，开关闭合）
② 测量点到入户零线段有断路
【典例4.3】（2022·浙江宁波·统考一模）某同学家中部分照明电路如图所示。闭合开关S （家中其他的用电器均处于断开状态），白炽灯亮了一会儿突然熄灭了。他用测电笔分别测试插座的两个孔，发现测电笔都发光：接着断开开关S，再用测电笔测试插座的两个孔，能使测电笔发光的是（　　）。
A．左孔 B．右孔 C．两孔 D．都不会发光
【答案】B
【详解】①插座的左孔与零线相连，右孔与火线相连，正常情况下，测电笔接触左孔不会发光，接触右孔会发光；
②闭合开关S后，白炽灯突然熄灭，可能是火线断开，也可能是零线断开；测电笔接触插座的左孔时也会发光，这说明进户线零线部分断开，此时左孔通过灯泡与火线相连而发光；
③断开开关S后，插座的右孔仍然与火线相连，而左孔却与火线断开，因此使测电笔发光的是右孔；
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
【典例4.3】（2022·浙江宁波·统考二模）如图是小明家的部分电路，他将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热水壶突然停止工作，但电灯仍正常发光，拔出电饭煲的插头，电热火线水壶仍不能工作，用测电笔分别测试插座的左、右孔，氖管均发光。若电路中只有一处故障，则（　　）
A．电热水壶所在电路的b、c间断路 B．插座的接地线断路
C．电路的a、b间导线断路 D．电路的c、d间导线断路
【答案】D
【分析】（1）在家庭电路中，所有的家用电器都是并联；正常情况下，测电笔接触火线，氖管发光，接触零线，氖管不发光；
（2）分析各个选项中故障所对应的现象，哪个与实际情况相同，它就是正确选项。
【详解】A．如果电热水壶所在电路的b、c间断路，则水壶开始就不能正常工作，不会等到电饭煲的插头插入后才停止工作，故A不符合题意；
B．插座所在的接地线断路，只会影响它的安全性能，对电路没有影响，所有的用电器都应该正常工作，故B不符合题意；
C．ab段是电水壶和电饭煲所在的火线干路部分，如果该处断路，那么测电笔测试插座时不会发光，故C不符合题意；
D．如果电路的c、d间导线断路，那么电水壶和插座都与火线接通，但是与零线断开，没有通路存在，所以电水壶不会工作。由于插座的左边的零线插孔通过电水壶与火线连通，所以测电笔会发出微弱的光，故D符合题意。
故选D。
真题演练
1.（2023·临沂）将一只“6V 3W”的小灯泡与一个阻值为的电阻串联后接到12V的电源上，闭合开关后，小灯泡的实际功率（　　）
A．大于3W B．等于3W C．小于3W D．无法确定
【答案】B
【知识点】电功率的计算
【解析】【解答】根据灯泡的规格，计算电阻为，灯泡电阻和定值电阻的阻值相同，根据串联电路电压规律规律，判断灯泡分压为电源电压的一半，为6V，达到灯泡的额定电压，电功率达到额定功率，为3W，B符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据灯泡的电压和电功率，计算电阻，结合串联电路电阻规律和分压规律，计算分压，判断电功率的大小。
2．（2023·深圳）已知，，琴琴同学分别按图甲和图乙两种方式将两电阻连接在一起，则（　　）
A．图甲中R1与R2的电流比
B．图乙中R1与R2的电压比
C．图甲与图乙的总功率比
D．图甲与图乙的总功率比
【答案】C
【知识点】串联电路的电流规律；并联电路的电压规律；电功率的计算
【解析】【解答】A.图甲中电阻串联，R1与R2的电流比I1：I2=1：1，A不符合题意；
B.图乙中电阻并联，R1与R2的电压比U1：U2=1：1，B不符合题意；
CD.图甲与图乙的总功率比，C符合题意；D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】串联电路中电流处处相等；并联电路中，各支路电压相等；根据电压和电阻，可以计算电功率。
3.（2023·达州）如图所示，灯泡规格为“5V2.5W”（灯丝电阻不随温度变化），滑动变阻器规格为“50Ω1A”，电流表所选量程为“0～0.6A”，电压表所选量程为“0~3V”，电源电压恒为9V，闭合开关，在保证电路中各元件安全的情况下，下列表述正确的是（　　）
A．该电路消耗的最大功率为4.5W
B．滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为8Ω～50Ω
C．通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光
D．滑动变阻器两端的电压变化范围为6V～7.5V
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】根据图片可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
灯的额定电流：，
灯泡的电阻：，
当电压表示数为3V时，电流中的电流，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，
所以电路中的最大电流为0.3A；
该电路消耗的最大功率P=UI=9V×0.3A=2.7W，故A错误；
电压表示数最大时，电路中的总电阻：，
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑=R总-RL=30Ω-10Ω=20Ω，
所以滑动变阻器的阻值允许调节的范围是20Ω～50Ω，故B错误；
由于电压表的量程是3V，小于灯泡的额定电压，故灯泡不可能正常发光，
根据前面的分析可知，通过电路的最大电流为0.3A，小于灯泡的额定电流0.5A，因此小灯泡不能正常发光，故C错误；
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，通过电路的电流最小，
此时电路中的电流：，
此时滑动变阻器的电压U'=I小R大=0.15A×50Ω=7.5V；
当电压表示数最大时，滑动变阻器的电压U″=U-UL=9V-3V=6V，
滑动变阻器两端的电压变化范围为6V～7.5V，故D正确。
故选D。
【分析】由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=UI求出灯泡的额定电流，然后结合电流表的量程确定电路中的最大电流，根据P=UI计算电路的最大电功率；
（2）根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电路中的最小电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算通过电路的最小电流，进一步确定滑动变阻器接入电路的电阻范围；
（3）将电路的最大电流与灯泡的额定电流进行比较即可；
（4）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，通过电路的电流最小，首先根据欧姆定律计算出通过电路的电流，再根据U=IR计算电压表的最大电压。
当电压表示数最大时，滑动变阻器两端的电压最小，根据U″=U-UL计算即可，从而确定变阻器两端电压的变化范围。
4.（2023·南岸）如图甲所示的电路中，电源电压为3V，R1为湿敏电阻，其阻值与湿度（RH）的关系如乙图所示，小灯泡L的阻值恒为2Ω。若环境中湿度在10%～90%之内变化，下列说法正确的是（　　）
A．当湿度变大时，电压表的示数变大
B．当湿度为30%时，20s内电路消耗总电能15J
C．当环境湿度为70%时，R1消耗功率最大，为1.125W
D．要让电流的变化范围更大，可以更换阻值更大的灯泡来实现
【答案】C
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】A．由图甲可知，湿敏电阻与小灯泡串联，电压表测湿敏电阻两端电压，由图乙可知，当湿度变大时，湿敏电阻的阻值变小，由串联电路电阻等比例分压可知，此时湿敏电阻两端电压变小，即电压表示数变小，A不符合题意；
B．由数学知识可知，图乙中湿敏电阻的阻值R与湿度RH的函数关系为R=-0.05RH+5.5，故当湿度为30%时，可得此时湿敏电阻的阻值为R0=-0.05×30+5.5=4Ω，因小灯泡L的阻值为RL=2Ω，由串联电路的电阻特点可知，电路的总电阻为R总=R0+RL=4Ω+2Ω=6Ω，因电源电压为U=3V，故可得20s内电源消耗的总电能为，B不符合题意；
C．由P=UI可得，R1消耗的功率为，因电源电压U与灯泡L的电阻RL均为定值，故要使P1取得最大值，则由数学知识可知，湿敏电阻的阻值R应等于RL，即R=RL=2Ω，此时湿敏电阻消耗的最大功率为，由B中可知，当湿敏电阻的阻值为2Ω时，此时环境湿度为70%，C符合题意；
D．设湿敏电阻的最大阻值为Rmax，湿敏电阻的最小阻值为Rmin，则由欧姆定律可得电流的变化范围为，因湿敏电阻的最大阻值Rmax、最小阻值Rmin、电源电压U均不变，故由数学知识可知，要使电流的变化范围更大，则小灯泡的阻值RL应更小，即应换阻值更小的灯泡来实现，D不符合题意。
故答案为：C。
5.（2021·镇海模拟）如图甲，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电压表的量程为0~15V。闭合开关S。移动滑动变阻器的滑片，得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像，如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压为15V
B．R1的阻值为15Ω
C．R2的最大功率为8.1W
D．为保证电压表安全，滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为5Ω
【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】（1）（2）由图知，两电阻串联，电压表测R1两端电压，在电路安全情况下，变阻器连入阻值最小时，电压表示数最大，连入阻值最大时电压表示数最小，由此根据串联电路特点和欧姆定律，结合图象列出方程组，然后计算出电源电压和R1的阻值；
（3）当变阻器和定值电阻串联，且变阻器的阻值等于定值电阻的阻值时，变阻器的电功率最大，据此根据公式P=I2R计算它的最大功率即可；
（4）根据电压表确定R1两端的最大电压，此时变阻器的电压最小，即它的阻值最小。首先根据U2'=U-U1'计算出变阻器两端的最小电压，然后根据“串联电路电压与电阻成正比”列式计算即可。
【解答】由图知，两电阻串联，电压表测R1两端电压，
由图象知当电压表示数为U1=9V，变阻器连入阻值R2=10Ω，
此时电路中电流 ，
根据电源电压得到：①
由图象知当电压表示数U1'=6V，变阻器连入阻值R2'=20Ω，
此时电路中电流 ，
根据电源电压得到：②；
①、②联立解得：R1=10Ω，U=18V，故A、B错误；
当变阻器R2的阻值与R1相等时，它的电功率最大。
那么R2的最大电功率为：，故C正确；
因为电压表的量程为0～15V，
所以当电压表示数为15V时，定值电阻分担电压最大，滑动变阻器阻值最小。
此时变阻器两端的电压：U2'=U-U1'=18V-15V=3V；
根据串联电路电压与电阻成正比得到：;
；
解得：R2'=2Ω。
故D错误。
故选C。
6．（2021·宁波模拟）灯泡L上标有“6V 6W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化关系如图(甲)所示。现把灯泡L接入如图(乙)所示的电路中，若电路电源电压为9V不变，电流表的量程为“0~0.6A”，电压表的量程为“0~15V”。则下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L的电阻值随电压表的示数增大而增大
B．滑动变阻器接入电路中的最小阻值约为11.7Ω
C．当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为6V
D．为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W
【答案】B
【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）首先根据甲图确定灯泡的电阻随它的电压的变化规律，再根据U总=UL+U变分析灯泡电阻随电压表示数的变化规律；
（2）当电路中电阻最小时，电流表的示数最大为0.6A，根据甲图确定此时灯泡的电压，再根据U变=U总-UL计算出变阻器的电压，最后根据计算变阻器的最小阻值；
（3）当电流表的示数为0.4A时，根据甲图确定此时灯泡的电压，再根据U变'=U总'-UL'计算出变阻器的电压；
（4）根据电流表的量程确定最大电流，然后根据P总=U总I总计算出电路的最大功率。
【解答】根据乙图可知，变阻器R变与灯泡串联，电压表测变阻器的电压。
A.根据甲图可知，电流随灯泡电压变化的图像向横轴方向偏折，说明灯泡的电阻随它两端电压的增大而增大。根据U总=UL+U变可知，灯泡的电阻随电压表的示数增大而减小，故A错误；
B.灯泡正常工作的电流为：；根据电流表的量程可知，通过电流表的最大电流为0.6A，比较可知，通过电路的最大电流为0.6A，根据甲图可知，此时灯泡的电压为2V，变阻器两端的电压为：U变=U总-UL=9V-2V=7V，此时变阻器接入的最小电阻为：，故B正确；
C.当电流表的示数为0.4A时，灯泡两端的电压为1V，此时电压表的示数：U变'=U总'-UL'=9V-1V=8V，故C错误；
D.通过电路的最大电流为0.6A，那么整个电路的最大功率：P总=U总I总=9V×0.6A=5.4W，故D错误。
故选B。
【分析】在串联电路中电阻减小，电流变大，减小的电阻分压减小；根据电压、电阻和时间，可以计算消耗的电能多少；根据电压和电阻，可以计算电功率的大小；利用电压和电阻的比值， 计算电流。
7.（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6V，电阻丝，，a、b是两个触点。闭合开关S，当开关接通触点　 　时，“电饭锅”的功率更大。将接入电路工作3min产生的热量是　 　J。
【答案】a；432
【知识点】电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）当开关S1接a时，只有R1工作；当开关S1接b时，只有R2工作；
且R1根据公式可知，功率P1>P2；
则当开关S1接通触点a时，“电饭锅”的功率更大。
（2）将R2接入电路工作3min产生的热量是：。
【分析】（1）根据公式比较电功率的大小即可；
（2）根据公式计算产生的热量。
8.（2023·重庆）如图所示的电路，电源电压恒为6V，白炽灯泡L1标有“5V；0.25A”，白炽灯泡L2标有“6V；3W”，的阻值为。忽略温度对灯丝电阻的影响，只闭合开关S1时，灯泡　 　更亮；只闭合开关S2时，的功率为　 　W。
【答案】；0.4
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】根据灯泡的规格，计算电阻为；；根据电路图，只闭合S1时，两灯泡串联，根据P=I2R判断，电阻越大， 电功率越大，则L1的实际电功率大，更亮；只闭合S2时，灯泡L1和电阻R串联，电路中的电流为，R的电功率为P=I2R=(0.2A)2×10Ω=0.4W。
【分析】根据灯泡的电压和电功率，计算电阻；在串联电路中，电流相同，电阻越大， 电功率越大；根据电流和电阻，可以计算电功率的大小。
9.（2023·达州）如图甲所示，电源电压恒为6V，闭合开关，当滑动变阻器滑片位于最右端时，电流表A的读数为0.1A；当滑片位于中点时，电流表A的读数为0.16A；则定值电阻R0的阻值为　 　Ω，滑动变阻器R的最大阻值为　 　Ω；如果用某小灯泡替换滑动变阻器接入该电路，此时小灯泡两端的电压是3V，小灯泡的U-I图像如图乙所示，再次闭合开关后，此时电路消耗的功率为　 　W。
【答案】15；45；1.2
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1）当滑动变阻器滑片位于最右端时，定值电阻R0与变阻器串联；
根据U总=I总R总得到：6V=0.1A×（R0+R） ①；
当滑片位于中点时，定值电阻R0与变阻器最大阻值的一半串联，
根据U总=I总R总得到：6V=0.16A×（R0+R） ②；
①②联立解得：R0=15Ω，R=45Ω；
（2）根据乙图可知，当灯泡的电压为3V时，通过灯泡的电流为0.2A，那么电路的总功率为：P总=U总I总=6V×0.2A=1.2W。
当滑片位于中点时，定值电阻R0与变阻器最大阻值的一半串联。
【分析】（1）当滑动变阻器滑片位于最右端时，定值电阻R0与变阻器串联；当滑片位于中点时，定值电阻R0与变阻器最大阻值的一半串联。根据U总=I总R总列出两个方程，从而计算出定值电阻和变阻器的最大阻值。
（2）根据乙图确定通过灯泡的电流，也就是通过串联电路的总电流，最后根据P=UI计算总功率。
10．（2023·云南）实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉　 　；
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R　 　（选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察　 　来比较相同时间内不同电流产生热量的多少；
（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法：　 　；
（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有　 　（请举一例）；
（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中　 　（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻　 　联（选填“串”或“并”）进行实验。
（6）本实验应用的研究方法有转换法和　 　法。
【答案】（1）
（2）开路；温度计示数的变化
（3）“当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。”是否正确，根据测出的多组Q与I的数据画出对应的Q～I图像，再根据图像判断猜想是否正确，若图像是一条过原点的直线，则猜想正确；若不是一条过原点的直线，则猜想不正确。
（4）电热水壶
（5）B；串
（6）控制变量
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”时，
（1）连接电路时，滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，需要连接滑动变阻器右下接线柱，如图 ；
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，若电阻丝R有故障，则电阻丝R开路；进行实验时，通过观察温度计示数的变化来比较相同时间内不同电流产生热量的多少；
（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流越大，通电导体产生的热量越多。又猜想：当电阻和通电时间一定时，热量可能与电流成正比。随后测出了多组热量与电流的数据；根据测出的多组热量与电流的数据画出对应的Q～I图像，再根据图像判断猜想是否正确，若图像是一条过原点的直线，则猜想正确；若不是一条过原点的直线，则猜想不正确；
（4）进一步学习了解到：当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系；生活中利用电热工作的家用电器有电热水壶、电饭锅等；
（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需要保持电流和时间相同，电阻不同，可选择图乙中B烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻串联进行实验；
（6）实验中应用的研究方法有转换法和控制变量法。
【分析】（1）连接滑动变阻器时，接线柱一上一下，滑片远离下面的接线柱，电阻变大；
（2）在串联电路中，若电流表无示数，发生断路；通过温度计示数变化，反应热量的多少；
（3）根据实验图像，判断数据间的定量关系；
（4）当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的平方成正比；电热水壶利用了电流的热效应；
（5）探究电流产生热量和电阻关系时，需要保持电流和时间相同，电阻不同；
（6）改变被研究的物理量，其他保持不变，是控制变量法；利用温度变化反应热量多少，是转换法。
11．（2023·自贡）小周利用如图甲所示电路，测量标有“2.5V”字样的灯泡L正常发光时的电阻和电功率。请按要求完成下列问题：
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物图连接完整　 　；
（2）连接电路后，闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表示数为零，产生这种现象的原因可能是：　 　；
（3）排除故障后进行实验，闭合开关S，发现电压表的示数为0.5V，为使灯泡L两端电压达到额定电压，应向　 　端（选填“A”或“B”）移动滑动变阻器的滑片P，直到观察到电压表示数为2.5V。此时，电流表示数如图乙所示，电流表示数为　 　A，则灯泡L正常发光时的电阻为　 　Ω，电功率为　 　W。
【答案】（1）
（2）小灯泡断路
（3）A；0.5；5；1.25
【知识点】电功率的测量
【解析】【解答】（1）在测量灯泡电阻和电功率的实验中，滑动变阻器与开关串联，且接线一上一下。根据甲图可知，左下角的接线柱已经与灯泡相连，此时可将左上角的D接线柱与开关右端相连即可，如下图所示：
（2）连接电路后，闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表示数为零，产生这种现象的原因可能是：小灯泡断路；
（3）①因为0.5V<2.5V，所以灯泡的电压要增大。根据U总=UL+U变可知，变阻器的电压要减小。根据“串联电路电压与电阻成正比”可知，变阻器的阻值要减小，即滑片向A移动。
②根据图乙可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则示数为0.5A。
那么灯泡正常发光的电阻：；
灯泡的额定功率为：PL=ULIL=2.5V×0.5A=1.25W。
【分析】（1）根据滑动变阻器的使用方法分析解答；
（2）在测量灯泡电功率的实验中，如果小灯泡发生断路，那么电压表与变阻器串联。由于电压表的内阻很大，因此通过电路的电流很小，即电流表示数几乎为零。在串联电路中，电压与电阻成正比，因此电压表几乎分得全部电压，因此示数接近电源电压。
（3）①将实际电压与额定电压比较，确定灯泡电压的变化方向，然后根据U总=UL+U变分析变阻器的电压变化，最后根据串联电路的分压规律确定变阻器的阻值变化即可。
②根据乙图确定电流表的量程和分度值，根据指针位置读出示数。然后根据公式计算正常发光时的电阻，根据公式P=UI计算额定功率即可。
12．（2023·重庆）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小华准备了以下器材：电源、标有“”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请完成下列问题：
（1）如图甲，请用笔画线代替导线，正确连接电路　 　；
（2）在开关S闭合前，应将滑片P移到　 　端（选填“A”或“B”）；
（3）闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，该电路故障可能是小灯泡　 　；
（4）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，同时眼睛要观察　 　表的示数，直到示数为　 　V时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流表示数；
（5）继续移动滑片，让电压表示数低于，某时刻电流表示数如图乙为　 　A，观察灯泡亮度并记录电表示数：继续缓慢移动滑片，让电压表示数高出少许，观察灯泡亮度并记录电表示数。小华根据所有实验数据作出了小灯泡的图像，如图丙，则小灯泡额定功率为　 　W；
（6）根据小灯泡图像和亮度变化，还可以发现　 　。
【答案】（1）
（2）B
（3）短路
（4）电压；2.5
（5）0.2；0.75
（6）小灯泡的温度升高，其电阻变大
【知识点】电功率的计算；电功率的测量
【解析】【解答】在测量小灯泡的电功率实验中，
（1）测量灯泡的电功率时，电压表和灯泡并联，根据灯泡的得到电压为2.5V，选择0-3V量程；电流表和灯泡串联，电压表和电流表的接线柱要求正入负出，如图
；
（2）在开关S闭合前，应将滑片P移到电阻最大处，即B 端；
（3）闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，可能是小灯泡短路；
（4）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，同时眼睛要观察电压表的示数，直到示数为2.5V时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流表示数；
（5）继续移动滑片P，让电压表示数低于2.5V，某时刻电流表示数如图乙，电流为0.2A，观察灯泡亮度并记录电表示数；继续缓慢移动滑片P，让电压表示数高出2.5V少许，观察灯泡亮度并记录电表示数。根据所有实验数据作出了小灯泡的U-I图像，如图丙，则小灯泡额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（6）根据小灯泡U-I图像和亮度变化，还可以发现小灯泡电流和电压不成之比，是因为灯丝的温度升高，其电阻变大。
【分析】（1）电压表和所测量的位置并联，电流表串联；
（2）闭合开关前，滑片在电阻最大处；
（3）在串联电路中，电流表有示数，电压表无示数，电压表测量的位置短路；
（4）当灯泡的电压达到额定电压，正常发光；
（5）根据电压和电流的乘积计算电功率；
（6）灯丝电阻随温度的升高而变大。
13.（2023山东枣庄）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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
（1）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。
（2）选用乙、丙组合，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型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，__________。
（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
【答案】（1）甲、乙 串联 （2）通过导体的电流越大，产生的热量越多 （3）B
【解析】（1）要研究电热与电阻的关系，需要控制通过电阻的电流与通电时间相同，而电阻的阻值不同，因此选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端进行实验。
（2）乙和丙，由于串联在电路中，可知通过电路乙中5Ω电阻的电流大于通过丙中5Ω电阻的电流，当在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，可知气压差越大，温度差越大，热量越多，可以得出的结论是：通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（3） A．实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这用到了转化法，而探究电流与电压、电阻的关系时，用到的方法是控制变量法，故A不符合题意；
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布时，磁体周围磁场的强弱转化为吸引铁屑的多少，故B符合题意；
C．研究光的传播时，引入“光线”，这是模型法，故C不符合题意；
D．探究平面镜成像的特点，用到的是替代法，故D不符合题意。
故选B。
14.（2023·重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为6V，为，为。求：
（1）只闭合开关时，电流表的示数：
（2）闭合开关、，在内消耗的电能。
【答案】（1）解：只闭合开关 时，电路中只有R1工作，电流表的示数
答：只闭合开关 时，电流表的示数0.3A：
（2）解：闭合开关 、 ，两电阻并联， 在 内消耗的电能
答：闭合开关 、 ， 在 内消耗的电能72J。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算
【解析】【分析】（1）根据电压和电阻的比值， 计算电流；
（2）根据电压、电阻和时间，可以计算消耗电能的多少。
15.（2023·云南）在如图所示的电路中，电源电压6V保持不变，电阻的阻值为20Ω。当开关S闭合时，电流表的示数为0.2A，求
（1）的阻值；
（2）通电1min，电流通过做的功；
（3）电路消耗的电功率。
【答案】（1）解：由电路图知道，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，串联电路中的电流处处相等，由欧姆定律知道，电路的总电阻
由串联电路电阻的特点知道，的阻值
答：的阻值是10Ω；
（2）解：电路工作1min，电流通过电阻R1做的功
答：通电1min，电流通过做的功48J
（3）解：由知道，电路消耗的电功率
答：电路消耗的电功率是1.2W。
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据电压和电流的比值， 计算电阻；
（2）根据电流、电阻和时间，可以计算电流做功的多少；
（3）利用电压和电流的乘积计算电功率。
16．（2023·重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为2V，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，闭合开关S。求：
（1）通过R1的电流；
（2）通电50s，R2消耗的电能。
【答案】（1）解：由图可知，电阻R1、R2并联，通过R1的电流为
答：通过R1的电流为0.2A；
（2）解：R2在10s内消耗的电能为
答：通电50s，R2消耗的电能为10J。
【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）根据电压和电阻的比值， 计算电流；
（2）利用电压、电阻和时间，可以计算消耗电能的多少。
17.（2023·达州）如图所示，电源电压不变，只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R3在10s内消耗电能80J；只闭合S、S1，滑动变阻器滑片位于最右端时，电流表A1读数为1A；只闭合S、S2，滑动变阻器滑片位于最左端时，电流表A2读数为3A。已知滑动变阻器的最大阻值是R3的4倍，求：
（1）只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R3的电功率；
（2）定值电阻R1与R3的比值；
（3）电路消耗的最小电功率。
【答案】（1）解：只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R1、R2、R3串联， R3在10s内消耗电能W=80J，R3的电功率
答：只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R3的电功率是8W；
（2）解：只闭合S、S1，滑动变阻器滑片位于最右端时，电路中只有R1，电流表A1读数为1A；由 得， R1电阻
只闭合S、S2，滑动变阻器滑片位于最左端时，电路中只有R3，电流表A2读数为3A；由 得， R3电阻
所以的电阻比R1∶R3=3∶1
答：定值电阻R1与R3的比值是3∶1；
（3）解：根据 可知，当电路中电阻最大时，电路消耗的电功率最小。只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时R1、R2、R3串联，R2全连入电路，电阻最大。根据P=I2R可知，串联电路电功率与电阻成正比，所以P1∶P3=3∶1
P3=8W，所以P1=3P3=3×8W=24W
又因为R2=4R3，所以P2=4P3=4×8W=32 W
电路消耗的最小电功率P1+P2+P3=8W+24W+32W=64W
答：电路消耗的最小电功率是64 W。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【分析】（1）只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R1、R2、R3串联， 根据公式计算R3的电功率；
（2）只闭合S、S1，滑动变阻器滑片位于最右端时，电路中只有R1，根据公式 计算R1的阻值。
只闭合S、S2，滑动变阻器滑片位于最左端时，电路中只有R3，再根据计算R3的阻值；
将两个式子做比计算出R1与R3的比值。
（3）根据 可知，当电路中电阻最大时，电路消耗的电功率最小。只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时R1、R2、R3串联，R2全连入电路，电阻最大。
据P=I2R可知，串联电路电功率与电阻成正比，据此分别计算R1和R2的电功率，
最后将它们的功率相加即可。
18.（2023·广安）轩轩设计了一款高、中、低三个档位的迷你多功能电锅，其部分设计参数如图甲所示，简化电路如图乙所示，、、为电热丝，其中。电锅在高温档、中温档工作时，开关均处于闭合状态；在低温档工作时，开关、均处于断开状态，闭合开关S，移动滑片，可调节低温档的功率。
额定电压 30V
高温档功率 150W
中温档功率 ？W
低温档功率范围 20w-50W
甲
（1）求电锅在高温档正常工作时的电流；
（2）求电锅中温档功率；
（3）现有、、三种规格，为了达到轩轩设计的低温档功率范围，请通过计算说明他选择的哪一种。
【答案】（1）解：电锅在高温挡时的功率P高=150W，则电锅在高温挡正常工作时的电流为
答：电锅在高温档正常工作时的电流为5A
（2）解：由题可知，电锅在高温档时开关均处于闭合状态，根据可知，R1与R2并联。则通过R1的电流为
则通过R2的电流为
则R2的阻值为
根据题意可知，电锅中温挡时电流仅有R2，则功率为
答：电锅中温档时的功率为90W；
（3）解：由题可知，低温挡时R0和R2串联，当低温档功率最小为20W时，电路最大总电阻为
则滑动变阻器的阻值为
当低温档功率最大为50W时，电路最小总电阻为
则滑动变阻器的阻值为
则滑动变阻器需要的电阻范围是
又因为功率最大时通过的电流为
所以滑动变阻器只能选择的规格为“”。
答：滑动变阻器选择的规格为“”
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1） 电锅在高温挡时的功率P高=150W，则电锅在高温挡正常工作时的电流为 。
（2） 电锅在高温档时开关均处于闭合状态，根据可知，R1与R2并联。则通过R1的电流为
则通过R2的电流为，则R2的阻值为，根据题意可知，电锅中温挡时电流仅有R2，则功率为。
（3）由题可知，低温挡时R0和R2串联，当低温档功率最小为20W时，电路最大总电阻为则滑动变阻器的阻值为，当低温档功率最大为50W时，电路最小总电阻为，则滑动变阻器的阻值为，则滑动变阻器需要的电阻范围是，又因为功率最大时通过的电流为，所以滑动变阻器只能选择的规格为“”。
【分析】（1）因为高温档功率150w，根据可算出高温档时的电流。
（2）如图，根据，只有当S2闭合时，电路中只有R2工作时才是电锅中温档。当S1，S2闭合时，电锅是高温档， R1与R2并联，求出 通过R1的电流 ，再求出 通过R2的电流 ， 则功率 可求出。
（3）先根据，当功率最低P=20W时求出最大电阻，，则滑动变阻器的阻值为；
当最大功率P=50W时，求出最小电阻， 则滑动变阻器的阻值为，求出滑动变阻器需要的电阻范围 ，再根据功率最大时通过的电流是1.67A确定滑动变阻器只能选择的规格 。
19．（2023·绥宁）小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：
热风温度 50～75℃
额定功率 热风时：900W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）正常工作时电热丝的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的线圈电阻是0.8Ω，电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是多少？
（4）一天，小华断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中标有“220V，10（20A）；3000r/（kW h）”的电能表5min内转了200圈，求电吹风此时的实际功率是多少？
【答案】（1）解：电吹风吹冷风时，由P＝UI可得，通过电动机的电流为
答：电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A；
（2）解：当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝R2的电功率为P2＝P﹣P1＝900W﹣110W＝790W
由可得电热丝R2的电阻值为
答：电热丝工作时的电阻是61.3Ω；
（3）解：时间t＝10min＝600s
则电吹风吹冷风10min产生的热量（电流通过电动机产生的热量）为Q1＝I12R1t＝（0.5A）2×0.8Ω×600s＝120J
答：电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是120J；
（4）解：转盘转了200圈，消耗的电能为：
电吹风此时的实际功率为
答：电吹风此时的实际功率是800W。
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据公式，可求出电流；
（2）根据公式，可求出电阻；
（3）根据公式 Q1＝I12R1t ，可求出热量；
（4）根据公式，可求出实际功率。
20.（2023山东滨州）某科研小组用如图甲所示的电路，对由多种半导体材料混合制成的一种新材料电阻（标有2.5V字样）进行了测量。电源电压恒定不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0~3V。当闭合S和S1、断开S2，将滑动变阻器的滑片P从一端移至另一端，测得电流表示数随电压表示数变化情况如图乙中的图象A所示。当把电压表并联在两端，闭合S和S2、断开S1，移动滑动变阻器的滑片P，测得新材料电阻电流随电压变化情况如图乙中的图象B所示。求：
（1）新材料电阻正常工作时的电功率。
（2）滑动变阻器的最大阻值。
（3）电源电压。
（4）在图甲电路中，电压表并联在两端，当闭合S和S2、断开S1时，为保证电路安全滑动变阻器连入电路的阻值范围。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】解：（1）当闭合S和S2、断开S1时，电阻R3与滑动变阻器串联，由图乙可知电阻R3正常工作时的电压为2.5V，电流为0.5A，根据得，电阻R3正常工作时的电功率为
（2）当闭合S和S1、断开S2时，电阻R1与滑动变阻器串联，由图乙可知，滑动变阻器接入电路阻值最大时，电路电流为0.2A，电压表示数为3V，由得，滑动变阻器最大阻值为
（3）根据串联电路电源电压等于各部分电压之和可知
得电阻R1的阻值为
滑动变阻器接入电路阻值最小时，电路电流为0.6A，可知
解得电源电压为。
（4）当闭合S和S2、断开S1时，电阻R3与滑动变阻器串联。根据串联电路电流特点，滑动变阻器接入电阻最小时，电路电流最大，由图乙知R3最大电流为0.5A，由得，电阻R3此时的阻值为
同理可得，电路中总电阻最小为
可知，滑动变阻器接入电路的最小阻值为
由题意知，滑动变阻器接入电阻最大时，已知电压表最大量程为3V。根据串联电路电压特点可知，滑动变阻器分得的最大电压为3V, 此时电阻R3分得的最小电压为1.5V。 结合图乙知此时电流表示数为0.25A,由由得，滑动变阻器接入电路的最大阻值为
所以为保证电路安全滑动变阻器连入电路的阻值范围为。
知识梳理
kW·h
0 6 4 3 4
220V 15A(30A) 50HZ
3000r/kW·h
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)第十讲：电能
1. 定义： 所做的功，简称电功。
2. 实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为 (消耗电能)的过程；电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即消耗了多少电能。
3. 规定：电流在某段电路上做的功等于该电路两端的 、电路中的 和 的乘积。
4. 计算公式： (适用于所有电路)。
对于纯电阻电路可推导出： （电阻、白炽灯适用，电动机不适用）
5. 单位：国际单位是 ；因为W=Pt，所以单位也可以是千瓦时(kW·h)。
换算关系:1kW·h= W·s= J。
【典例1】（2023·北京）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为43圈和33圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2并联在电路中工作一段时间，下列说法正确的是（　　）
A．通过R1的电流等于通过R2的电流
B．R1两端的电压大于R2两端的电压
C．R1的电功率大于R2的电功率
D．R1消耗的电能小于R2消耗的电能
【对点训练1】（2023·南充）如图所示为电阻R1和R2的I—U图像，下列说法正确的是（　　）
A．R2的阻值为10Ω
B．两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶4
C．将两电阻串联接入电路，通电后，R1两端电压与R2两端电压之比为1∶2
D．将两电阻并联接入电路，通电1分钟，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
1. 定义：电流在 内所做的功。
2. 科学意义：表示 的科学量。灯泡的亮度取决于灯泡的 。实际功率越大，灯泡越 ；实际功率越小，灯泡越 。
3. 计算公式: 计算电功率的公式为P= 。
(1)由电功的计算公式可知W、P、t之间的关系是P= 。
(2)由欧姆定律 及电功率计算公式P=UI 可推知： 这两个推导公式只适用于纯电阻电路。
注意：适用于所有电路)。对于纯电阻电路可推导出： 。
4. 单位：国际单位是 ，常用单位有千瓦(kW)、兆瓦(MW)等。
单位换算:1kW= W,1MW= W,1W= mW。
5. 额定电压和额定功率；实际电压和实际功率（灯泡亮度的直接因素）
(1)额定电压：用电器正常工作时的电压。
(2)额定功率：用电器在 下工作时的电功率。
（3）某灯泡上标有“220 V 60W”字样，表示该灯泡的额定电压为 ，额定功率为 。
①当时,，灯泡正常发光；
②当灯泡不能正常工作，发光变暗；
③当灯泡不能正常工作，发光强烈，长期使用会影响其寿命。
【典例2.1】（2023 瓯海区模拟）现有甲、乙、丙三个灯泡，分别标有“220V 25W”、“110V 25W”、“36V 25W”的字样，当它们都是在各自额定电压下工作时，它们的亮度情况是（　　）
A．甲灯较亮 B．乙灯较亮 C．一样亮 D．丙灯较亮
【对点训练2.1】（2023·龙东）标有“6V；3W”和“6V；6W”的灯L1和L2（假设两灯灯丝电阻不变），若将它们串联在某电源上，使其中一个灯正常发光时，下列说法正确的是（　　）
A．通过灯L1和L2的电流之比为1∶2
B．灯L1和L2两端的电压之比为2∶1
C．灯L2和L1的发光亮度相同
D．能够正常发光的灯应是灯L2
【拓展2.1】（2023·广安）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，消耗的电功率P1随阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（　　）
A．定值电阻为10Ω
B．电源电压为12V
C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V
D．滑片P置于b端时，闭合开关S，通电1分钟产生的热量为24J
6. 测定小灯泡的电功率
（1） 根据电功率计算公式 (实验原理)。
可知，要测出小灯泡的功率，只需要用 测出小灯泡两端的电压，用 测出通过小灯泡的电流，代入公式即可。这种测量电功率的方法叫伏安法测电功率。
（2） 实验中要测量小灯泡的额定功率、实际功率，是通过调节 改变小灯泡两端 来实现的。
(3)电路图如图所示。
（4）测小灯泡额定功率的拓展：安阻法、伏阻法。
【典例2.2】（2023江苏无锡）用如图所示的电路测量额定电压为的小灯泡的额定功率。调节电阻箱，使它接入电路的阻值为。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，保持滑片的位置不变、闭合开关，断开开关，此时电压表示数为，断开开关，调节电阻箱，使它接入电路的阻值为，闭合开关，此时电压表示数为。则小灯泡的额定功率为（　　）

A． B．
C． D．
【对点训练2.2】（2023·荆州）课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。
（1）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用____（选填字母）；
A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器
B．“20Ω 2A”的滑动变阻器
C．“5Ω 1A”的滑动变阻器
（2）电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是　 　；
（3）故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　 　端移动（选填“左”“右”）；
（4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　 　W；
（5）实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下：
①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R'的滑片，使小灯泡正常发光；
②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为8V；
③再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表的示数为14V；
④小灯泡的额定功率P额=　 　W。
7.电能常见的专题：
家用电器的高温档、低温档问题：
因为家庭电路电压不变，根据可知，接入电路的电阻大，功率小（低温档）；电阻小，功率大（高温档）
【典例2.3】（2023·辽宁丹东）如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时，通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制，已知低温挡电阻R1=110Ω，中温挡功率为880W；求：
（1）电热锅低温挡工作时的电功率；
（2）电热锅中温挡工作时的电流；
（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量损失，水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃）]

【对点训练2.3】（2023·黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示是一款小型电火锅，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能。图乙是它的简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R1的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求：
额定电压 220V
低温挡功率
中温挡功率 440W
高温挡功率 1100W
（1）R2的阻值是多少？
（2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？
（3）某次使用时，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min，该电火锅的实际功率是多少？（不计热损失）

功率最值问题（定值电阻功率、电路总功率、滑动变阻器功率）：
定值电阻功率最值问题：因为电阻不变，根据可知，定值电阻两端电压最大或者电流最大时，有最大功率，即 ； ；。反之，可求最小值。
电路总功率最值:因为电源电压一般不变，根据总电阻最小或者电流最大，有最大功率，即 ；。反之可求最小值。
滑动变阻器功率最值：根据P=,由数学知识可知当R=时，有最大值，即。
【典例2.4】（2023湖南岳阳）如图，电源电压为18V，小灯泡规格为“10V，10W”且不考虑灯丝电阻随温度变化，R1为定值电阻。R2为滑动变阻器，最大阻值为60Ω。甲乙是同种电表，可供选择的电表为双量程电压表（量程分别为0~3V，0~15V）和电流表（量程分别为0~0.6A；0~3A）。闭合开关，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器R ，两表示数均有变化且小灯泡亮度发生改变。当小灯泡正常发光时，甲、乙两表示数之比为8:13。下列表述均正确且无遗漏的一组是：（　　）
①甲、乙同为电流表
②R 阻值为5Ω
③调节R ，通过R 最小的电流为0.24A
④调节R ，小灯泡的最小功率为3.6W
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
【对点训练2.4】（2023枣庄）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
（1）图乙中__________（选填“dc”或“ec”）表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像；
（2）该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为__________。
电动机问题：因为电动机消耗的电能转化为热能和机械能，即UIt=，通常利用这个关系计算电动机的线圈电阻，绝对不能用R=。
【典例2.5】（2021九下·台州开学考）用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示。当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响。
（1）当单刀双掷开关S1、S2同时　 　（向上或向下）合上时可实现电动机的反转。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为　 　W。
（3）电动机的电阻为　 　Ω，正常工作时的输出功率为　 　W。
【对点训练2.5】（2020九上·慈溪月考）如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A，电压表V2的示数是10V，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机M的线圈电阻为1Ω，不计摩擦，下列说法不正确的是（　　）
A．电压表V1的示数为6V
B．电路消耗的功率是10W
C．通电一分钟电流通过电动机产生的热量是240J
D．通电一分钟电动机产生的机械能是300J
④电路安全与取值范围问题：滑动变阻器滑片的移动导致电路中的电流或电压达到最大值引起的安全问题
【典例2.6】（2023四川达州）如图所示，灯泡规格为“5V 2.5W”（灯丝电阻不随温度变化），滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，电流表所选量程为“0~0.6A”，电压表所选量程为“0~3V”，电源电压恒为9V，闭合开关，在保证电路中各元件安全的情况下，下列表述正确的是（　　）
A．该电路消耗的最大功率为4.5W
B．滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为8Ω~50Ω
C．通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光
D．滑动变阻器两端的电压变化范围为6V~7.5V
【对点训练2.6】（2023四川遂宁）如图甲所示电路，电源电压恒定，R1为定值电阻，滑动变阻器R2铭牌上标有“120Ω 0.8A”的字样，电流表量程0~0.6A，电压表量程0~15V。在保证电路安全的前提下，移动滑动变阻器滑片，经测量分析，得出R2的电功率P与其两端电压U的关系如图乙。则下列说法正确的是（　　）

A．电源电压为16V
B．R1的阻值为25Ω
C．电路总功率的最大变化量为10.8W
D．滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω
知识点一 电磁感应
1. 发电机是根据 原理设计制造的。
2. 发电机是 种把 能转化为 能的装置。
知识点二 安培力
1. 定义：通电导体在 中受到的作用力叫作安培力。
2. 方向：安培力的方向与 方向以及 方向均有关。
3. 大小：通电导体在磁场中受到的安培力的大小与 强弱、 大小以及在磁场中的导体长度都成正比，还与磁场方向和电流方向的夹角大小有关。
4．直流电动机
1. 直流电动机是根据 的原理设计制造的。直流电动机工作时，主要把 能转化成 能。因为任何导线都有电阻，所以还有部分转化为热能。
关系式：或
2. 直流电动机由 、 、 、 等部分组成。
3. 当直流电动机的初始时刻线圈平面与磁感线 (填“平行”或“垂直”)时，电路断开，线圈处于平衡位置，无法继续转动；转动过程中在平衡位置时，因为 可以继续转动。直流电动机利用 来自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈连续转动。
电动机与发电机对比
对象 发电机 电动机
原理 电磁感应 通电导体在磁场中受到力的作用效果
原理图
影响因素 感应电流的方向跟导体的运动方向、磁场方向有关。感应电流的大小跟导体运动快慢、磁场强度有关 导体受力的方向跟电流方向、磁场方向有关。导体受力的大小跟电流大小、磁场强度有关
电路分析 无电源有电流计 有电源
实验要求 1.闭合电路的一部分导体。2项切割磁感线 1.闭合电路的一部分导体。2.导体垂直磁感线
模型图
能量转化 机械能转化为电能 电能转化为机械能
【典例3.1】（2023 杭州模拟）小张学习了“电与磁”知识后，设计了如图所示的装置：用导线将磁场中的金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是（　　）
A．当左右移动cd时，ab不会运动
B．当左右移动ab时，cd会运动
C．当上下移动右侧磁体时，ab会运动
D．当左右移动cd时，右侧装置工作原理与电动机原理相同
【对点训练3.1】（2023 柯桥区一模）从2012年到2023年，机器人的制造技术不断智能、升级。如下图为送餐机器人为顾客送餐的情景。（1）当机器人接受指令后，内部的电动机会驱动其底部轮子将食物送给顾客。制作电动机的原理依据与下图 　　。（填字母）实验装置相同。
（2）该机器人以1米/秒的速度将菜送到客人桌前，若机器人工作时牵引力恒为50牛，已知该机器人电池容量为30Ah，工作电压为5V，能量转换效率为90%，请问充满电的该机器人可以行驶几小时。
知识点三 电流的热效应
1. 定义：电流通过导体时，导体会 的现象叫作电流的热效应。
2. 能量转化： 能转化为 能。
3. 影响因素：电流通过导体产生的热与 大小、导体的 、通电的 有关。
4.焦耳定律
（1） 内容：通电导体产生的热量Q与通过导体的电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成正比。
（2）公式: 。
注意：在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，而没有转化为其他形式的能，即Q=W= 对于电能没有全部转化为电热的非纯电阻电路，如含有电动机的电路，则有Q【典例3.2】（2023·北京）小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。
（1）该实验采用串联电路可以控制　 　相同和　 　相同；
（2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：　 　。
【对点训练3.2】（2023·辽宁抚顺、铁岭）用如图所示的装置可探究电流产生热量与 （填“电流”或“电阻”）的关系，若通过R2的电流为1A，通电1min，R2产生的热量为 J。若将R3更换为10Ω的电阻， （填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。

知识点四 电流的磁效应（具体内容参考上一讲内容）
通电导线的周围存在 ，这种现象称为电流的 效应。
这是一种 转化为 的过程
知识点五 电流的化学效应
1. 在电流的化学效应中存在着 能和 能的转化。
2. 蓄电池充电时， 转化为 。
3. 蓄电池放电时， 转化为 。
【典例3.3】（北仑月考）手机是我们最常用的通讯工具，手机使用的是可充电电池，电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数。容量的单位通常为“毫安时”（符号mA h）．小科同学的爸爸使用的可充电电池所标的电压是3.6V，容量是1500mA h，这种电池一次充电最多可储存的能量为　 　J．使用该手机充满电一次能够持续通话的实际时间可长达5h，则该手机在通话状态的放电功率为　 　W。电池在放电时将　 　能转化为电能。
四、家庭电路
1.电路的结构
(1) 组成：进户线、 、闸刀开关和熔断器、插座、开关、电灯等。
(2)进户线：有两根，一根是 (俗称火线)，另一根是 。
(3)熔断器
①熔丝：一种 熔点的铅、锑合金丝。
②功能：当电流超过某一数值时，熔丝首先熔断，切断电路，起到保护 和 的作用。
③熔丝熔断的原因：电路短路或发生 。
④注意：在换用熔丝时，切不可因怕麻烦而用更粗的熔丝，更不允许随意将 或铁丝代替熔丝使用。
(4)家庭电路的连接：各种用电器是 接入电路的；插座与灯座是并联的；控制各用电器的开关与用电器是 的。
(5)家庭电路电流过大的原因：发生 或者用电器总功率过大。
【典例4.1】（2023 滨江区一模）小金学习了家庭电路后，在家中进行综合实践活动“对家庭电路的调查研究”。其中存在安全隐患的是（　　）
A．安装图甲装置保护电路
B．图乙三孔插座上孔接地线
C．图丙插头常用于带金属外壳的用电器
D．输电线进户后先接到图丁
【对点训练4.1】（2022·浙江杭州·统考一模）我国家庭电路的电压是_________V，家里的电灯、电冰箱等是_________联在电路中的。控制电灯的开关应安装在________线上；电冰箱的插头应插入如图所示的三孔插座，目的是使其金属外壳通过插座________（选填“A”“B”或“C”）孔中的地线与大地相连，防止因漏电而造成触电事故。
2. 安全用电
(1)对人体不造成危险的安全电压值是 以下。家庭电路电压为 ，超出了人体安全电压值。
(2)安全用电原则：
(3) 用电器和带金属外壳的用电器一般都应使用三脚插头。
(4)测电笔：可以辨别相线和零线，使用时手应接触 ，但不准与
相接触。
3. 电能表
（1）电能表：测量用电器所消耗的 多少的仪器。
（2）电能的计算公式： 或 。 (普遍适用)
（3）所用单位:千瓦时,俗称“ ”。 1kW · h= J。
（4）某家庭电路中电能表的月底和月初两次读数的 表示这个月该家庭电路中所消耗的电能。
（5）电能表铭牌：3600r/kWh，表示消耗1度的电，电能表转了3600转。
【典例4.2】（2023四川南充）小林家的电能表如图所示，此时电能表的读数为_____kWh，他关闭了中的其它用电器，现用一台标有“220V，2000W”的电热水壶烧水，正常工作5min，则电能表的转盘转了________转。
【对点训练4.2】（2023四川达州）小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为__________kWh，他家同时使用的用电器总功率不能超过__________W，家里新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为__________W。
4．家庭电路故障
因为家庭电路是并联关系，所以一般不会出现短路故障。若出现测电笔测零线发光的情况，有两个条件：
有一条用电器电路是接通的（即用电器无故障，开关闭合）
② 测量点到入户零线段有断路
【典例4.3】（2022·浙江宁波·统考一模）某同学家中部分照明电路如图所示。闭合开关S （家中其他的用电器均处于断开状态），白炽灯亮了一会儿突然熄灭了。他用测电笔分别测试插座的两个孔，发现测电笔都发光：接着断开开关S，再用测电笔测试插座的两个孔，能使测电笔发光的是（　　）。
A．左孔 B．右孔 C．两孔 D．都不会发光
【典例4.3】（2022·浙江宁波·统考二模）如图是小明家的部分电路，他将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热水壶突然停止工作，但电灯仍正常发光，拔出电饭煲的插头，电热火线水壶仍不能工作，用测电笔分别测试插座的左、右孔，氖管均发光。若电路中只有一处故障，则（　　）
A．电热水壶所在电路的b、c间断路 B．插座的接地线断路
C．电路的a、b间导线断路 D．电路的c、d间导线断路
真题演练
1.（2023·临沂）将一只“6V 3W”的小灯泡与一个阻值为的电阻串联后接到12V的电源上，闭合开关后，小灯泡的实际功率（　　）
A．大于3W B．等于3W C．小于3W D．无法确定
2．（2023·深圳）已知，，琴琴同学分别按图甲和图乙两种方式将两电阻连接在一起，则（　　）
A．图甲中R1与R2的电流比
B．图乙中R1与R2的电压比
C．图甲与图乙的总功率比
D．图甲与图乙的总功率比
3.（2023·达州）如图所示，灯泡规格为“5V2.5W”（灯丝电阻不随温度变化），滑动变阻器规格为“50Ω1A”，电流表所选量程为“0～0.6A”，电压表所选量程为“0~3V”，电源电压恒为9V，闭合开关，在保证电路中各元件安全的情况下，下列表述正确的是（　　）
A．该电路消耗的最大功率为4.5W
B．滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为8Ω～50Ω
C．通过移动滑动变阻器的滑片可以使小灯泡正常发光
D．滑动变阻器两端的电压变化范围为6V～7.5V
4.（2023·南岸）如图甲所示的电路中，电源电压为3V，R1为湿敏电阻，其阻值与湿度（RH）的关系如乙图所示，小灯泡L的阻值恒为2Ω。若环境中湿度在10%～90%之内变化，下列说法正确的是（　　）
A．当湿度变大时，电压表的示数变大
B．当湿度为30%时，20s内电路消耗总电能15J
C．当环境湿度为70%时，R1消耗功率最大，为1.125W
D．要让电流的变化范围更大，可以更换阻值更大的灯泡来实现
5.（2021·镇海模拟）如图甲，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电压表的量程为0~15V。闭合开关S。移动滑动变阻器的滑片，得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像，如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压为15V
B．R1的阻值为15Ω
C．R2的最大功率为8.1W
D．为保证电压表安全，滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为5Ω
6．（2021·宁波模拟）灯泡L上标有“6V 6W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化关系如图(甲)所示。现把灯泡L接入如图(乙)所示的电路中，若电路电源电压为9V不变，电流表的量程为“0~0.6A”，电压表的量程为“0~15V”。则下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L的电阻值随电压表的示数增大而增大
B．滑动变阻器接入电路中的最小阻值约为11.7Ω
C．当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为6V
D．为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W
7.（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6V，电阻丝，，a、b是两个触点。闭合开关S，当开关接通触点　 　时，“电饭锅”的功率更大。将接入电路工作3min产生的热量是　 　J。
8.（2023·重庆）如图所示的电路，电源电压恒为6V，白炽灯泡L1标有“5V；0.25A”，白炽灯泡L2标有“6V；3W”，的阻值为。忽略温度对灯丝电阻的影响，只闭合开关S1时，灯泡　 　更亮；只闭合开关S2时，的功率为　 　W。
9.（2023·达州）如图甲所示，电源电压恒为6V，闭合开关，当滑动变阻器滑片位于最右端时，电流表A的读数为0.1A；当滑片位于中点时，电流表A的读数为0.16A；则定值电阻R0的阻值为　 　Ω，滑动变阻器R的最大阻值为　 　Ω；如果用某小灯泡替换滑动变阻器接入该电路，此时小灯泡两端的电压是3V，小灯泡的U-I图像如图乙所示，再次闭合开关后，此时电路消耗的功率为　 　W。
10．（2023·云南）实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉　 　；
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R　 　（选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察　 　来比较相同时间内不同电流产生热量的多少；
（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法：　 　；
（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有　 　（请举一例）；
（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中　 　（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻　 　联（选填“串”或“并”）进行实验。
（6）本实验应用的研究方法有转换法和　 　法。
11．（2023·自贡）小周利用如图甲所示电路，测量标有“2.5V”字样的灯泡L正常发光时的电阻和电功率。请按要求完成下列问题：
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物图连接完整　 　；
（2）连接电路后，闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表示数为零，产生这种现象的原因可能是：　 　；
（3）排除故障后进行实验，闭合开关S，发现电压表的示数为0.5V，为使灯泡L两端电压达到额定电压，应向　 　端（选填“A”或“B”）移动滑动变阻器的滑片P，直到观察到电压表示数为2.5V。此时，电流表示数如图乙所示，电流表示数为　 　A，则灯泡L正常发光时的电阻为　 　Ω，电功率为　 　W。
12．（2023·重庆）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小华准备了以下器材：电源、标有“”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请完成下列问题：
（1）如图甲，请用笔画线代替导线，正确连接电路　 　；
（2）在开关S闭合前，应将滑片P移到　 　端（选填“A”或“B”）；
（3）闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，该电路故障可能是小灯泡　 　；
（4）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，同时眼睛要观察　 　表的示数，直到示数为　 　V时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流表示数；
（5）继续移动滑片，让电压表示数低于，某时刻电流表示数如图乙为　 　A，观察灯泡亮度并记录电表示数：继续缓慢移动滑片，让电压表示数高出少许，观察灯泡亮度并记录电表示数。小华根据所有实验数据作出了小灯泡的图像，如图丙，则小灯泡额定功率为　 　W；
（6）根据小灯泡图像和亮度变化，还可以发现　 　。
13.（2023山东枣庄）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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
（1）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。
（2）选用乙、丙组合，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型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，__________。
（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
14.（2023·重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为6V，为，为。求：
（1）只闭合开关时，电流表的示数：
（2）闭合开关、，在内消耗的电能。
15.（2023·云南）在如图所示的电路中，电源电压6V保持不变，电阻的阻值为20Ω。当开关S闭合时，电流表的示数为0.2A，求
（1）的阻值；
（2）通电1min，电流通过做的功；
（3）电路消耗的电功率。
16．（2023·重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为2V，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，闭合开关S。求：
（1）通过R1的电流；
（2）通电50s，R2消耗的电能。
17.（2023·达州）如图所示，电源电压不变，只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R3在10s内消耗电能80J；只闭合S、S1，滑动变阻器滑片位于最右端时，电流表A1读数为1A；只闭合S、S2，滑动变阻器滑片位于最左端时，电流表A2读数为3A。已知滑动变阻器的最大阻值是R3的4倍，求：
（1）只闭合S，滑动变阻器滑片位于最左端时，R3的电功率；
（2）定值电阻R1与R3的比值；
（3）电路消耗的最小电功率。
18.（2023·广安）轩轩设计了一款高、中、低三个档位的迷你多功能电锅，其部分设计参数如图甲所示，简化电路如图乙所示，、、为电热丝，其中。电锅在高温档、中温档工作时，开关均处于闭合状态；在低温档工作时，开关、均处于断开状态，闭合开关S，移动滑片，可调节低温档的功率。
额定电压 30V
高温档功率 150W
中温档功率 ？W
低温档功率范围 20w-50W
甲
（1）求电锅在高温档正常工作时的电流；
（2）求电锅中温档功率；
（3）现有、、三种规格，为了达到轩轩设计的低温档功率范围，请通过计算说明他选择的哪一种。
19．（2023·绥宁）小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：
热风温度 50～75℃
额定功率 热风时：900W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）正常工作时电热丝的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的线圈电阻是0.8Ω，电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是多少？
（4）一天，小华断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中标有“220V，10（20A）；3000r/（kW h）”的电能表5min内转了200圈，求电吹风此时的实际功率是多少？
20.（2023山东滨州）某科研小组用如图甲所示的电路，对由多种半导体材料混合制成的一种新材料电阻（标有2.5V字样）进行了测量。电源电压恒定不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0~3V。当闭合S和S1、断开S2，将滑动变阻器的滑片P从一端移至另一端，测得电流表示数随电压表示数变化情况如图乙中的图象A所示。当把电压表并联在两端，闭合S和S2、断开S1，移动滑动变阻器的滑片P，测得新材料电阻电流随电压变化情况如图乙中的图象B所示。求：
（1）新材料电阻正常工作时的电功率。
（2）滑动变阻器的最大阻值。
（3）电源电压。
（4）在图甲电路中，电压表并联在两端，当闭合S和S2、断开S1时，为保证电路安全滑动变阻器连入电路的阻值范围。

知识梳理
kW·h
0 6 4 3 4
220V 15A(30A) 50HZ
3000r/kW·h

展开更多......

收起↑