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专题18 电功率
知识点一：电能 电功
一、电能
电能广泛应用于工业、农业、交通、国防建设、学科研究及日常生活中，在现代社会中起着至关重要的作用，是其他能量无法比拟的。
1.电能的来源：其他形式的能转化为电能
干电池：化学能→电能 蓄电池：化学能→电能 光伏发电：太阳能→电能 火力发电：化学能→电能
水力发电：机械能→电能 风力发电：机械能→电能 地热发电：地热能→电能 核能发电：核能→电能
可见，我们使用的电能是由其他形式的能转化而来的。发电机和电池就是实现这种转化的装置。
2.电能的利用
电熨斗：电能→内能 电烤箱：电能→内能 白炽灯：电能→内能→光能
节能灯：电能→光能 电视机：电能→光能和声能 电风扇：电能→机械能和内能
用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。
3.电能的单位
（1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J；
（2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。
二、电能的计量
1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表）
（1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。
（2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。
（3）电能表上所标参数的物理意义
参数 物理意义
220V 表示该电能表应该在220V的电路中使用
10（20）A 表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A
kW·h 表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J
50Hz 表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用
1500r/（kW·h） 表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转
2.其他电能表
（1）IC卡电能表：也称为IC卡预付费电能表、智能电表。IC卡电能表先买后用，不需要麻烦的人工抄表，解决了收费难的问题。
IC卡电能表 电子式电能表
（2）电子式电能表：如图所示电子式电能表，没有转动的铝盘，相较于带铝盘的机械式电能表，具有相应快、精度高、功耗低、重量轻、可远程抄表和网上缴费等优点，现正逐步代替机械式电能表。
3.用电能表测量电路消耗电能的方法
（1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。
（2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。
4.节约用电
电能是人们生活中的主要资源，随着社会需求越来越大，能源供应日益紧张，所以每个人都用具有节约电能的意识，即有利于减少其他能源的消耗，减少污染，又可减轻电网的负荷压力，保障电网安全，提高电力资源的利用效率。
（1）1kW·h电的作用
使家用节能灯照明约100h 让手机充电约100次 使电动自行车行驶约60km
看电视约10h 可使壁挂式空调器运行约1h 烧开约8kg的水
（2）节约用电的措施：1）随手关灯；2）用电器关机后应拔下电源插头；3）尽量使用耗电少的节能灯具；4）夏季将空调的设定温度适当调高，冬季将空调的设定温度适当调低等。
三、电功
1.电功
（1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。
（2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。
2.影响电功多少的因素
大量的实验表面，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。
3.电功的计算
（1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
（2）两个重要的推导公式
结合欧姆定律可导出电功的计算公式：；
结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。
电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路并联电路分析如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2推论一无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+…
2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比推导分析：推论三并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比推导分析：
知识点二：电功率
一、电功率
1.电功率
（1）定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示。
（2）物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢。
（3）单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W。
常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW。
2.常用用电器的电功率
家用空调 吸尘器 电吹风 台式计算机
约1000W 约800W 约500W 约300W
32英寸液晶电视机 电饭煲 手电筒 计算器
约100W 约1000W 约0.5W 约0.5mW
3.电功率的计算
（1）定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。
公式中各符号所代表的物理意义：
P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）。
（2）计算式：将W=UIt代入公式中，可得到P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率。
公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）。
（3）导出式：、。
对于纯电阻电路，由P=UI及可推导出上述导出式。
4.对电功率的理解
P与U、I不是简单的正比关系 由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化。
可反映电功的效果 例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大。
比值定义法 电功率是电功和时间的比来定义的，而用比值定义法来定义一个物理量在物理学中是比较常见的，还有速度、密度、压强等。
二、额定电压、额定功率
1.现象探究—用电器的电功率
实验过程 取一个标有“36V、25W”的小灯泡，把它接在36V的电源上，观察它的发光情况；再把它接在24V、40V的电源上，观察它的发光情况
实验现象 该灯泡接在36V的电路中，正常发光；接在24V的电路中，发光较暗；接在40V电路中，发光强烈
现象分析 该灯在36V电压下处于正常工作状态，所观察到的亮度是功率为25W时的发光情况，而在24V和40V电压下它都不能正常发光，其功率分别低于和高于25W。
实验结论 在不同电压下，同一用电器的电功率不一样大；用电器实际电功率随着它两端电压的变化而变化。
2.额定电压和额定电功率的相关物理量
额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示。
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示。
额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示。
实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示。
实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示。决定灯泡亮度的是实际功率。
3.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
额定功率 实际功率
区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同
联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实4.额定功率与实际功率的计算
（1）由欧姆定律可推导出，用电器的额定功率，用电器的实际功率。
（2）当用电器阻值不变时，由可推出。
（3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。
5.串联电路和并联电路中电功和电功率的关系
串联电路 并联电路
电功
电功率
总电功率 ， ，
电功率的比例关系
四、测量电功率的三种方法
1.功率表测功率
如图所示，是专用的功率表，也叫瓦特表，常用于专业的测量中，在日常生活中应用较少。
2.“伏安法”测功率
在中学阶段，我们最常见的是通过电流和电压的测量来间接测量用电器的电功率。由P=UI可知，只要测出用电器两端电压和通过的电流，就可以计算出该用电器的实际电功率。
3.电能表测电功率
在精确度要求不高时，也可以用家庭电能表和钟表测量用电器的电功率。
知识点三：测量小灯泡电功率
一、用电流表、电压表测量小灯泡电功率（伏安法）
1.伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2.实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。 ①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程； ②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。 ①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的路程略大于额定电流即可； ②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。 ③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件。 （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出。 （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数。 （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡。 （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材。 （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处还为调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
二、用电能表测量用电器的电功率
实验原理 用电能表测出待测用电器在某段时间内消耗的电能，利用停表（秒表）测出所用时间，然后用公式进行计算
实验器材 待测用电器、电能表、停表（秒表）
实验步骤 （1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）； （2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作； （3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间； （4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。
知识点四：焦耳定律
一、电流的热效应
1.电流的热效应
由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。
设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。
分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。 这表明：。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
实验结论 。
二、焦耳定律
1.焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，从而得到了焦耳定律。
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，跟它的时间成正比。
计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）
单位 公式中，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Ω；t—表示它的时间，单位s。
2.焦耳定律公式的理论推导
焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。
可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的。
3.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题
（1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量。
（2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的。
（3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
三、电热的利用与防止
1.电热的利用
电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。
电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止
在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
考点一．电功与电能的计算
1．（2023 威海）商场里的自动扶梯无人乘坐时，运行速度缓慢；有人乘坐时，“感应开关”自动闭合，速度增大。自动扶梯的出、入口处各有一个“紧急制动开关”，断开任何一个，都能使自动扶梯停止，模拟电路如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．S1、S2是“紧急制动开关”，S3是“感应开关”
B．有人乘坐时，S1、S2、S3均闭合
C．有人乘坐时，电动机两端电压小于电阻R两端电压
D．无人乘坐时，电阻R可以起到节约电能的作用
【解答】解：A、电路分析电路中开关S1、S2，在干路中，断开其中任何一个，都可以断开整个电路，电动机不工作，所以 S1、S2是紧急制动开关；S3与电阻R并联，S3闭合会把电阻R短路，使电路中电阻变小，电流变大，电动机的转速变大，则S3是感应开关，故A不符合题意。
BC、有人乘坐时，S1.S2、S3都闭合，电阻R被短路，自动扶梯高速运行，所以R两端电压为0，故C符合题意，B不符合题意；
D、无人乘坐时，S1、S2闭合，S3断开，电阻R串联在电路中，电路中电流较小，由W＝Pt＝UIt可知电能消耗少，电梯低速运行，故D不符合题意。
故选：C。
考点二．电功计算公式的应用
2．（2023 南通）某智能手机的锂电池上标有“3.7V，4200mA h”字样，该手机搭配了超级快充功能，快充时保持充电电压3.7V不变，增大充电的电流。若给锂电池充入80%的电能，需要充电40min，此时手机的快充电流大小跟哪种用电器正常工作时的电流最接近（　　）
A．节能灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电冰箱
【解答】解：该款手机快充功能充电时充电的电流大小：I5040mA＝5.04A，电饭锅正常工作时的电流最接近5.04A，其他三种电器正常工作时的电流都远小于5A，故C正确。
故选：C。
考点三．电能表
3．（2023 宿迁）关于图中小明家的电能表，下列选项正确的是（　　）
A．电能表的示数为2023.6J
B．电能表能正常工作的最大电流是40A
C．电能表是测量电功率的仪表
D．脉冲指示灯闪的越快，电路消耗电能越多
【解答】解：A、电能表的示数为2023.6kW h，故A错误；
B、10（40）A，其中10A是指电能表的标定电流，40A是指该电能表平时工作允许通过的最大电流，故B正确；
C、电能表是测量电路消耗电能多少的仪表，故C错误；
D、电能表指示灯闪烁的快慢反映了电流做功的快慢，所以脉冲指示灯闪的越快，说明电能表所在电路的总功率越大。故D错误。
故选：B。
考点四．电功率与电压、电流的关系
4．（2023 高安市二模）如图所示，电源电压恒定，R0是定值电阻，小灯泡L标有“12V 3W”，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。三个开关均闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为0.55A。求：
（1）小灯泡的额定电流和电源电压；
（2）电阻R0的阻值；
（3）闭合S，断开S1和S2时，当滑片P移到最左端时，10min内电路消耗的电能。
【解答】解：（1）小灯泡的额定电流IL0.25A；
三个开关均闭合时，滑动变阻器短路，灯泡和定值电阻并联，电流表测干路中的电流，小灯泡恰好正常发光，灯泡两端的实际电压为UL＝12V，根据并联电路的电压规律可知电源电压U＝UL＝12V；
（2）根据并联电路电流的规律可知，三个开关均闭合时，通过定值电阻的电流I0＝I﹣IL＝0.55A﹣0.25A＝0.3A，
根据并联电路电压的规律可知，R0两端的电压为U0＝U＝12V，
R0的阻值R040Ω；
（3）闭合S，断开S1和S2时，定值电阻和滑动变阻器串联，当滑片P移到最左端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大。
此时电路中的电流I′0.2 A，
10 min内电路消耗的电能W＝UI′t＝12V×0.2A×10×60s＝1440J。
答：（1）小灯泡的额定电流为0.25A；电源电压为12V；
（2）电阻R0的阻值为40Ω；
（3）闭合S，断开S1和S2时，当滑片P移到最左端时，10min内电路消耗的电能为1440J。
考点五．电功率的计算
5．（2023 西宁）如图所示，是小灯泡L和定值电阻R的I﹣U图象，由图象可知（　　）
A．R的电阻为5Ω
B．小灯泡的电阻随温度的升高而减小
C．只将L与R并联在电压为2V的电路中，干路中的电流为0.3A
D．只将L与R串联在电流为0.2A的电路中，总功率为0.4W
【解答】解：A、由图可知，R的U﹣I图像是正比例函数，因此电阻R是定值电阻，其阻值为：R20Ω，故A错误；
B、灯泡两端的电压增大时，通过的电流增大，则灯丝温度升高，电阻变大，故B错误；
C、并联电路各个支路两端的电压相等，由图可知，只将L与R并联在电压为2V的电路中时，通过R的电流为0.1A，通过L的电流为0.2A，则干路的电流为：I＝IR+IL＝0.1A+0.2A＝0.3A，故C正确；
D、灯泡L和电阻R串联在电路中，当电流是为0.2A，图像可知，当L两端的电压为2V、R两端的电压为4V时，则电路两端的总电压等于2V+4V＝6V，则电路的总功率为：P＝U'I'＝6V×0.2A＝1.2W，故D错误。
故选：C。
6．（2023 德州）如图甲所示，电源电压保持不变。电流表A的量程为0～0.6A，电压表V1、V2的量程均为0～3V，滑动变阻器R的规格为“50Ω，2A”，小灯泡的额定电压为2.5V。滑动变阻器的滑片P在某点时，小灯泡正常发光，此时电压表V2的示数为1.5V。在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片P，其中一只电压表与电流表示数的变化图象如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为3V
B．电压表V1的示数变化范围为1.5V～3V
C．滑动变阻器的取值范围是3Ω～50Ω
D．小灯泡的功率范围为0.1W～1.25W
【解答】解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电压表V2测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
A．由题意可知，滑动变阻器的滑片P在某点时，小灯泡正常发光，此时电压表V2的示数UP＝1.5V，灯泡两端的电压UL＝UL额＝2.5V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压U＝UL+UP＝2.5V+1.5V＝4V，故A错误；
B．由串联电路的分压原理可知，当滑动变阻器接入电路中的电阻变大时，其分得的电压变大，即电压表V2的示数变大，
此时电路中的总电阻变大，由I可知，电路中的电流变小，由串联电路的电压特点可知，灯泡L两端的电压变小，即电压表V1的示数变小，
由图乙可知，当电压表的示数增大时，电流表的示数减小，则图像为滑动变阻器的I﹣U图像；
由图乙知当变阻器两端电压最大即UP大＝3V时，灯泡两端电压最小即UL小＝U﹣UP大＝4V﹣3V＝1V，
为保证灯泡长期工作，灯泡两端电压最大为其额定电压，
所以电压表V1的示数变化范围为1V～2.5V，故B错误；
C.由图乙知变阻器电阻最大时，其两端电压UP大＝3V时，电路中的电流I小＝0.1A，
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值：R大30Ω；
当变阻器接入电路的阻值最小时，其两端电压UP小＝1.5V，电路中的电流I大＝0.5A，
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R小3Ω；
所以滑动变阻器的取值范围是3Ω～30Ω，故C错误；
D.当电路中的电流I小＝0.1A，灯泡两端的电压U'L＝U﹣UP大＝4V﹣3V＝1V，
灯泡的最小功率PL小＝U'L×I小＝1V×0.1A＝0.1W，
当电路中的电流I大＝0.5A，灯泡两端的电压UL＝2.5V，
灯泡的最大功率PL大＝UL×I大＝2.5V×0.5A＝1.25W，
所以小灯泡的功率范围为0.1W～1.25W，故D正确。
故选：D。
7．（2023 雅安）如图所示为某种握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变，握力计显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2阻值为5Ω。不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端（弹簧及连片的电阻不计）。使用握力计时电路中电流变化的范围为0.1～0.6A，则下列说法正确的是（　　）
A．握力最大时电路中电流为0.6A
B．R1连入电路的阻值变化范围是0～30Ω
C．电路消耗的总功率变化范围是0.3～1.5W
D．R1消耗的最大功率为0.45W
【解答】解：A、由电路图可知，握力最大时，滑动变阻器阻值全部接入电路，电路总电阻最大，由欧姆定律可知，电路中电流最小，由题意可知，此时电路中电流为0.1A，故A错误；
B、由电路图可知，滑动变阻器接入电路的阻值最小为零时，只有R2接入电路，电路中电阻最小，电流最大为0.6A，由II可知，电源电压：U＝U2＝I最大R2＝0.6A×5Ω＝3V，滑动变阻器阻值全部接入电路时，电路中电流最小为0.1A，由I可得此时的总电阻：R总30Ω，
滑动变阻器接入电路的最大阻值：R1＝R总﹣R2＝30Ω﹣5Ω＝25Ω，所以R1连入电路的阻值变化范围0～25Ω，故B错误；
C、电路消耗的总功率最大为：P大＝UI大＝3V×0.6A＝1.8W，电路消耗的总功率最小为：P小＝UI小＝3V×0.1A＝0.3W，所以电路消耗的总功率变化范围是0.3W～1.8W，故C错误；
D、由欧姆定律和P＝I2R可得，变阻器R1消耗的功率：P1＝I2R1＝（）2R1，
所以，当R1的阻值等于R2的阻值时，R1消耗的功率最大，则P1最大0.45W，故D正确。
故选：D。
8．（2023 和田市模拟）如图所示的电路中，已知定值电阻R1＝8Ω，R2＝4Ω，灯泡L的额定电压为6V．读出电压表V1的示数为7V，电压表V2的示数为5V，电灯正常工作时，灯泡的额定功率为（　　）
A．3W B．6W C．9W D．12W
【解答】解：（1）电阻R1、R2与灯泡L串联，电压表V1测电阻R1与灯泡L两端的电压；
电压表电阻V2测电阻R2与灯泡L两端的电压；
（2）串联电路电流处处相等，则两定值电阻的电压之比2，则U1＝2U2﹣﹣﹣﹣﹣①；
由串联电路的特点知：UV 1＝U1+UL＝7V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
UV 2＝UL+U2＝5V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③；
由①②③解得U1＝4V，U2＝2V，UL＝3V；
（3）电路电流I0.5A，
灯泡电阻RL6Ω；
则灯泡的额定功率PL6W。
故选：B。
9．（2023 安徽模拟）如图所示电路，电源电压恒定不变，闭合开关，电压表的示数为U。现有两个标有不同字样小灯泡L1：“2.5V、1.25W”和L2：“2.5V、1.5W”，灯泡的电阻恒定不变。将L1接入ab间，再闭合开关，小灯泡L1正常发光，电压表示数变化了0.5V。下列说法正确的是（　　）
A．未接灯泡时，电压表示数U＝0V
B．电源电压为4V
C．R0的阻值为1Ω
D．在ab间换接L2，闭合开关，L2实际功率大于1.5W
【解答】解：AB、闭合开关，电压表通过定值电阻与电源相连测电源电压，电压表的示数为U，即电源电压为U；
将小灯泡L1接入ab间，再闭合开关，小灯泡与定值电阻串联，电压表测小灯泡L1两端的电压，此时小灯泡L1正常发光，根据串联电路电压的规律可知，电压表示数变小，电压表示数变化了0.5V，则电源电压为：
U＝UL1+0.5V＝2.5V+0.5V＝3V，故AB错误；
C、根据小灯泡L1标有“2.5V 1.25W”的字样，由P可知小灯泡正常发光的电阻为：
RL15Ω；
小灯泡L1正常发光时的电流：IL10.5A，
当小灯泡L1接入ab间，此时小灯泡L1正常发光，根据串联电路电压的规律可知，定值电阻R0两端的电压为：U0＝U﹣UL＝3V﹣2.5V＝0.5V，
因为串联电路中各处电流相等，由R可知，
定值电阻R0阻值为：R01Ω，故C正确；
D、根据小灯泡L2标有“2.5V 1.5W”的字样，由P可知小灯泡L2正常发光的电阻为：
RL2Ω；
根据串联电压规律和分压原理可知，
，即，
解得：U2≈2.42V＜2.5V，
即小灯泡L2此时的电压小于额定电压，所以小灯泡L2此时的实际功率应小于额定功率1.5W，故D错误。
故选：C。
10．（2023 沈阳）如图，电源两端电压为12V且保持不变，灯泡L标有“6V 6W”的字样。滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω。（不考虑温度对灯泡电阻的影响）求：
（1）灯泡的电阻；
（2）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器R2接入电路的电阻为18Ω时，灯泡两端的电压；
（3）当开关S、S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电流表示数为1.5A，此时R1消耗的电功率。
【解答】解：（1）灯泡的电阻：R6Ω；
（2）当开关S闭合，S1、S2断开时，R2和小灯泡串联，电路中的总电阻：R总＝R灯+R2＝6Ω+18Ω＝24Ω；电路中的总电流：I0.5A；灯泡两端的电压：
U灯＝IR灯＝0.5A×6Ω＝3V；
（3）当开关S、S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片P移到最右端时，R1和R2并联，I20.3A，通过R1的电流：I1＝I总﹣I2＝1，5A﹣0.3A＝1.2A；此时R1消耗的电功率：
P＝UI1＝12V×1.2A＝14.4W。
11．（2023 丹东一模）如图所示，电源电压恒为9V，R0的阻值为45Ω，滑动变阻器R1的规格为“30Ω 1A”，电流表的量程为“0～3A”，小灯泡上标有“3V 1.5W”字样。S闭合，S1、S2均断开，调节滑动变阻器的滑片P的位置，使小灯泡正常发光。求：
（1）小灯泡正常发光的电流。
（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器的阻值。
（3）当S、S1和S2均闭合时，电路消耗的最小功率。
【解答】解：（1）由P＝UI可得，小灯泡正常发光的电流：I额0.5A；
（2）当S闭合，S1、S2均断开时，滑动变阻器与灯泡串联，电流表测电路电流，
因串联电路各处电流相等，所以通过灯泡和滑动变阻器的电流相等，
所以，当灯泡正常发光时，变阻器中通过的电流为：I滑＝I额＝0.5A，
由串联电路电压规律可得，变阻器两端的电压：U滑＝U﹣U额＝9V﹣3V＝6V，
由欧姆定律可得，变阻器接入电阻：R滑12Ω；
（3）当S、S1、S2均闭合时，滑动变阻器与R0并联，灯泡被短接，电流表测干路电流，
通过R0的电流：I00.2A，
当滑动变阻器的阻值最大时，此支路上的电流最小，则I2最小0.3A，
则干路上的电流：I最小＝I0+I2最小＝0.2A+0.3A＝0.5A，
电路消耗的总功率最小值：P最小＝UI最小＝9V×0.5A＝4.5W；
考点六．额定功率与实际功率
12．（2023 淄博）如图所示，在探究并联电路中电流电压规律的实验中，闭合开关S后，发现L1比L2亮。则（　　）
A．L1的电流小于L2的电流
B．L1的电阻小于L2的电阻
C．L1两端电压大于L2两端电压
D．L1的实际功率小于L2的实际功率
【解答】解：由图知两灯泡并联，
C.并联电路各支路两端电压相等，故C错误；
D.灯泡的亮度反映了其实际功率，闭合开关S后，发现L1比L2亮，说明L1的实际功率大于L2的实际功率，故D错误；
A.由P＝UI知，在电压相同时，功率大的电流大，已经推出L1的实际功率大于L2的实际功率，说明L1的电流大于L2的电流，故A错误；
B.由I知，在电压相同时，电流大的电阻小，已经推出L1的电流大于L2的电流，说明L1的电阻小于L2的电阻，故B正确。
故选：B。
13．（2023 广饶县模拟）甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
B．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C．将乙灯接入110V的电路中，它的实际功率为50W
D．两灯串联在220V的电路中，甲灯比乙灯亮
【解答】解：A、两灯均正常发光时，乙的电功率大，因为不知道发光时间是否相同，所以不能比较两灯消耗的电能的多少，故A错；
B、两灯均正常发光时，额定电压相同都等于220V，
∵灯丝电阻R，甲灯额定功率小于乙灯的额定功率，
∴甲灯的电阻大于乙灯的电阻，故B错；
C、将乙灯接在110V的电路中，
∵R乙484Ω；
∴P乙实25W，故C错。
D、由R知道甲灯的电阻大于乙灯的电阻，当两灯串联时，通过的电流相等，
∵P＝I2R，
∴甲灯的实际功率比乙灯的大，
∴当两灯串联接在220V电路中，甲灯比乙灯亮，故D正确。
故选：D。
14．（2023 蒙阴县三模）如图所示，将标有“12V 6W”的灯泡L1和标有“6V 6W”的灯泡L2并联后，接在6V的电源上（设灯丝电阻不变），则（　　）
A．两灯的实际功率之和等于 12W
B．两灯的实际功率之和大于 12W
C．灯泡L2 比灯泡L1 亮
D．灯泡L1 比灯泡L2 亮
【解答】解：（1）灯泡L1的电阻R124Ω，灯泡L2的电阻R26Ω，
并联接在6V的电源上，灯泡L1的实际功率P实11.5W，
灯泡L2的实际功率P实2＝6W。
因为灯泡的亮度取决于实际功率，故灯泡L2比灯泡L1亮，故C正确，D错误；
（2）两灯的实际功率之和P总＝P实1+P实2＝1.5W+6W＝7.5W，小于12W，故AB错误。
故选：C。
考点七．实验 测量小灯泡的电功率
15．（2023 内蒙古）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，老师给同学们提供的器材有：电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡（灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关各一个，导线若干，三种规格的滑动变阻器R1（10Ω，0.5A）、R2（50Ω，0.5A）、R3（200Ω，0.2A）可供选择。
（1）通过估算，滑动变阻器应选择 （选填“R1”“R2”或“R3”）。选择合适变阻器后，请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求：变阻器的滑片P向B端移动时，灯泡变暗。
（2）滑片P置于阻值最大处，闭合开关试触时，发现电压表示数很大，电流表几乎无示数，出现的电路故障原因可能是 。
（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示为 V；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动。根据图丙图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W。
【解答】解：（1）灯泡正常发光时的电压UL＝2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：
IL0.25A＞0.2A；
电源电压恒为6V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，灯正常发光时，滑动变阻器两端的电压：U滑＝U﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V，
由欧姆定律I，灯正常发光时，变阻器连入电路的电阻为：R滑14Ω＞10Ω，考虑到电流因素，则滑动变阻器选R2；
滑动变阻器按“一上一下”的方式串联接入电路，滑片向右移动，灯泡变暗，表明电路中的电流减小，电路的总电阻变大，滑动变阻器电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下图所示：
（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路出现了断路现象，电压表有示数，说明电压表与电源之间是接通的，出现故障的原因可能是灯泡断路；
（3）P到图甲中某一位置时，电压表示数（如图乙所示），电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压为2.2V，因2.2V小于灯的额定电压2.5V，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A端移动，直到电压表示数为额定电压；
根据图丙信息，灯在额定电压下的电流为0.2A，可计算出小灯泡的额定功率是：
P＝ULIL＝2.5V×0.2A＝0.5W。
故答案为：（1）R2；见解答；（2）灯泡断路；（3）2.2；A；0.5。
16．（2023 陕西）如图﹣1，是“测量小灯泡的电功率”的实验电路，电源电压为4.5V且保持不变，小灯泡L的额定电压为2.5V。
（1）连接如图﹣1所示电路时，开关S应处于断开状态，滑动变阻器的滑片P应置于最 （选填“左”或“右”）端。
（2）闭合开关S，观察到小灯泡L不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不偏转，移动滑动变阻器的滑片P，两表的示数均无变化，则故障原因可能是 。
（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，多次实验并将数据和现象记录在如表中。分析表中信息，回答下列问题。
实验序号 电压U/V 电流I/A 灯泡的亮度 电功率P/W
1 0.5 0.20 不亮 0.10
2 1.0 0.24 暗 0.24
3 2.0 0.32 较暗 0.64
4 2.5 正常亮
5 3.0 0.38 很亮 1.14
①小灯泡L在额定电压下工作时，电流表的指针位置如图﹣2所示，则电流表示数为 A，小灯泡L的额定功率为 W。
②第1次实验中，小灯泡L不亮的原因可能是 。
③分析数据还发现，通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是 。
（4）本次实验所选用的滑动变阻器的规格是 。
A.10Ω 2A
B.20Ω 1A
【解答】解：（1）为了保护电路，连接电路时，开关S应处于断开状态，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，即最右端；
（2）闭合开关S，观察到小灯泡L不亮，电流表指针几乎不偏转，说明电路可能断路，电压表有示数且接近电源电压，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，即故障原因可能是小灯泡L断路；
（3）①小灯泡L在额定电压下工作时，电流表的指针位置如图﹣2所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.36A，则小灯泡L的额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.36A＝0.9W；
②由表中数据可知，在第1次实验中，两表均匀示数，说明电路是通路，小灯泡L不亮，说明小灯泡L实际功率太小；
③由表中数据可知，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，故通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比；
（4）由表中数据可知，当灯泡两端电压为0.5V时，通过灯泡的电流为0.2A，由串联电路电压规律可知，此时滑动变阻器两端电压为U滑＝U﹣U1＝4.5V﹣0.5V＝4V，
则滑动变阻器接入电路的阻值为：
R滑20Ω，故选：B。
17．（2023 宽甸县模拟）实验室购买了一批小灯泡，同学们发现其中有一只小灯泡上标有“2.5V”字样，小明想知道其额定功率。老师告诉他灯泡的电阻约8～15Ω，并给他准备了如下器材：电流表、电压表、滑动变阻器R1“10Ω 1A”、滑动变阻器R2“50Ω 2A”、电源（电压恒为6V）、开关、导线若干。
（1）按如图甲的电路图连接实物，为了防止小灯泡被烧坏，应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）连入电路，电压表的量程选择 （选填“0～3V”或“0～15V”）。
（2）将滑动变阻器的滑片P移到最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡两端电压逐渐增大到3V，并读出对应的电流值，绘制出了如图乙所示的I﹣U曲线。由图乙可知小灯泡的额定功率为 W，通过小灯泡的电流与它两端的电压并不成正比，其原因是 。
（3）小强也想测灯泡的额定功率，老师给他一个额定电流为0.3A的小灯泡和一个阻值为20Ω的定值电阻R0，电源电压未知。小强设计的电路图如图丙所示，请将以下实验步骤补充完整。
①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为 A；
②保持滑片P的位置不变，断开开关S2，闭合开关S1，电流表示数为0.2A；将滑动变阻器的滑片P移到最左端，电流表的示数为0.3A，则电源电压为 V；
③小灯泡的额定功率：P额＝ W。
【解答】解：（1）图甲中灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻的最小值约为8Ω，
串联电路总电压等于各部分电压之和，根据串联分压原理可知，代入数据可得，解得RP＝11.2Ω＞10Ω，所以为了防止小灯泡被烧坏，应选用滑动变阻器R2连入电路；
灯泡的额定电压为2.5V，电压表与灯泡并联接入电路，所以电压表的量程应选择0～3V；
（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，由图甲可知应将滑片移到最右端；
由图乙可知灯泡正常发光时的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5V×0.25A＝0.625W；
由图乙可知通过小灯泡的电流与它两端的电压并不成正比，其原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大，即灯泡的电阻是变化的；
（3）用图丙所示电路测量额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率，步骤如下：
①闭合开关S、S2，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测电路中的电流，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为0.3A，此时灯泡正常发光（如下面图1）；
②保持滑片P的位置不变，断开开关S2，闭合开关S1，此时定值电阻和滑动变阻器串联接入电路，电流表示数为0.2A（如下面图2）；
将滑动变阻器的滑片P移到最左端，此时电路为定值电阻R0的简单电路（如下面图3），电流表的示数为0.3A，则电源电压为U′＝I″R0＝0.3A×20Ω＝6V；
图2中定值电阻两端的电压：U0＝I′R0＝0.2A×20Ω＝4V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值：R滑10Ω，
图1和图2中变阻器接入电路的阻值相同，则灯泡正常发光时变阻器两端的电压：U滑＝IR滑＝0.3A×10Ω＝3V，
则灯泡正常发光时灯泡两端的电压：UL＝U′﹣U滑＝6V﹣3V＝3V，
③小灯泡的额定功率：PL＝ULI＝3V×0.3A＝0.9W。
故答案为：（1）R2；0～3V；（2）右；0.625；灯泡的电阻是变化的；（3）①0.3；②6；③0.9。
18．（2023 灌云县校级模拟）实验室电源电压为6V，要测量小灯泡的额定功率，小伟选择一个额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω左右的小灯泡，小强画出了电路图（图甲）。
（1）小伟看到电路图后提出一个建议：简化实验，去掉滑动变阻器测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗？为什么？ 。
（2）将图乙中的滑动变阻器和电压表（选用合适的量程）接入电路。
（3）在实验器材选择无误，电路连接正确的情况下，闭合开关，小灯泡不亮，但电压表和电流表都有示数，按照图乙的电路连接图判断，要让灯泡发光，你的操作是： 。
调整电路正常后开始实验，在调节滑动变阻器的过程中，灯泡突然熄灭，电流表的示数突然变得无示数，电压表的示数是6V，你判断故障可能是： 。
（4）为进一步确定小灯泡亮度与电压的关系，做了多次实验，并根据实验数据绘出了小灯泡的U﹣I图像（如图丙所示）。请根据图像信息计算出小灯泡的额定功率是 W。
【解答】解：（1）电源电压为6V，而灯泡的额定电压为2.5V，去掉滑动变阻器无法使灯泡两端的电压达到灯泡的额定电压，所以小伟的实验方案不可行；
（2）灯泡的额定电压为2.5V，则电压表的量程为0～3V且与灯泡并联，滑动变阻器的任意上方接线柱与灯泡相连，如下图所示：
（3）电压表和电流表都有示数说明电路通路且灯泡没有短路，灯泡不亮的原因是实际功率太小，下一步的操作是：将滑动变阻器的滑片向左移动；
灯泡突然熄灭，电流表的示数突然变得无示数，电压表的示数是6V，说明电压表并联部分断路，故障可能是小灯泡断路；
（4）由图象可知，灯泡两端的电压UL＝2.5V时，通过的电流IL＝0.2A，
则灯泡的额定功率PL＝ULIL＝2.5V×0.2A＝0.5W。
故答案为：（1）不可行，无法实现小灯泡两端的电压等于额定电压；（2）见解析；（3）将滑动变阻器的滑片向左移动；小灯泡断路；（4）0.5。
考点八．电功率的概念
19．（2023 济南）商场中，卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说：微波炉很省电，用一次花不了多少电费；顾客说：我觉得微波炉很费电，我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看，售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时（　　）
A．消耗较少的电能，消耗较多的电能
B．电功率较小，电功率较大
C．电功率较小，消耗较多的电能
D．消耗较少的电能，电功率较大
【解答】解：售货员认为微波炉很省电，是说微波炉的电功率大，但加热食物用时很短，消耗的电能并不多，所以“微波炉很省电，用一次花不了多少电费”，即售货员是从消耗较少的电能角度说的；
顾客是从电功率角度考虑的，因为微波炉属于大功率用电器，工作时电路中电流很大，会烧断保险丝，相同时间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。
故选：D。
考点九．电功与电热的综合计算
20．（2023 淄博）如图甲为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝506Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5A；开关置于“2”为保温挡。求：、
（1）当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率；
（2）当开关置于“2”时，养生壶1min消耗的电能；
（3）将壶内500g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【解答】解：（1）开关置于“1”为加热挡，由图乙可知，此时电路中只有R1工作，
由I可知，R1的阻值：R144Ω；
R1消耗的电功率：P1＝UI＝220V×5A＝1100W；
（2）由图乙可知，当开关置于“2”时，R1、R2串联，
根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝44Ω+506Ω＝550Ω，
养生壶1min消耗的电能：Wt1×60s＝5280J；
（3）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×500×10﹣3kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J。
一．选择题（共15小题）
1．（2023 炎陵县模拟）现将标有“220V 100W”的电冰箱、电风扇、电炉各一台，分别接入电路中均正常工作，在相同时间内（　　）
A．三个用电器产生的热量相同
B．电风扇消耗的电能最多
C．电炉将消耗的电能转化为内能最多
D．单独将电冰箱接入电路时，电能表转得最快
【解答】解：
（1）由题知，电冰箱、电风扇、电炉的额定功率相同，由W＝Pt知，正常工作时三个用电器消耗电能一样多，而三个用电器中，电冰箱和电风扇工作时，不仅将电能转化为内能，还转化为其他形式的能，只有电炉工作时将电能全部转化为内能，所以电炉消耗电能转化为内能最多，产生热量最多，故AB错误，C正确；
（2）三个用电器的额定功率相同，正常工作时，实际功率相同，电流做功快慢相同，所以单独将电冰箱、电风扇、电炉接入电路时，电能表转盘的转速相同，故D错误。
故选：C。
2．（2023 炎陵县模拟）关于如图所示的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．电能表是测量家中用电器电功率的仪表
B．电能表此时的读数为200kW h
C．只将一盏标有“220V 100W”的电灯接在电路中，正常工作1h，转盘转72圈
D．该电能表允许接入的家用电器最大总功率为2000W
【解答】解：A、电能表是测量家中用电器消耗电能的仪表，不是测量电功率的仪表，故A错误；
B、电能表显示数字中最后一位是小数，单位为kW h，图中电能表示数为20.0kW h，表示它所测量的电路消耗了20.0kW h的电能，故B错误；
C、电灯正常工作的电功率P＝100W＝0.1kW，灯正常工作1h消耗的电能W＝Pt＝0.1kW×1h＝0.1kW h；
“720r/（kW h）”表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转过720圈，消耗0.1kW h转动的圈数是0.1kW h×720r/（kW h）＝72r，所以，只将一盏标有“220V，100W”的电灯接在电路中，正常工作1h，转盘转72圈，故C正确；
D、“10A”表示电能表允许通过的最大电流为10A，该电能表允许接入的家用电器最大总功率P＝UI＝220V×10A＝2200W，故D错误。
故选：C。
3．（2023 淄川区二模）两盏白炽灯，甲标有“PZ220V 40W”，乙标有“PZ220V 25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（　　）
A．都正常工作时，甲比乙亮
B．甲一定比乙亮
C．乙一定比甲亮
D．都正常工作时，乙比甲亮
【解答】解：（1）当灯泡正常发光时，实际功率等于额定功率；
比较额定功率即可比较灯泡的亮度；
已知，甲灯的额定功率为40W，乙灯的额定功率等于25W；
所以正常发光时，甲比乙亮。故A正确。D错误；
（2）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，而甲、乙两灯的实际功率没法比较；所以，不能确定甲、乙的亮度，故BC选项是错误的；
故选：A。
4．（2023 双峰县模拟）小灯泡L的额定电压为3V，把小灯泡接入如图甲所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关S，电压表示数为1.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V，小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。已知电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 2A”。下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压为6V
B．小灯泡的额定功率为0.45W
C．小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为0.75W
D．在实验中，电压表的示数与电路中电流表的示数之比始终为5：1
【解答】解：由图甲可知，灯泡L和滑动变阻器串联，电压表测灯泡L两端的电压；
（1）当滑动变阻器的滑片P移至B端时，滑动变阻器的最大阻值和灯泡串联，
由图乙可知，当电压表示数为1.5V时，电路中的电流I＝0.3A，
由I可得，滑动变阻器两端的电压：
U滑＝IR滑＝0.3A×10Ω＝3V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U＝UL+U滑＝1.5V+3V＝4.5V，故A错误；
（2）由图乙可知，灯泡两端的电压为3V时，电路中的电流I′＝0.5A，
因额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，
所以，灯泡的额定功率：
PL额＝UL额I′＝3V×0.5A＝1.5W，故B错误；
此时滑动变阻器两端的电压：
U滑′＝U﹣UL额＝4.5V﹣3V＝1.5V，
滑动变阻器接入电路中的电阻：
R滑′3Ω，
滑动变阻器消耗的电功率：
P滑′＝U滑′I′＝1.5V×0.5A＝0.75W，故C正确；
（3）由欧姆定律可知电压表的示数与电路中电流表的示数之比为灯泡的电阻，由乙图可知灯泡的电阻是变化的，故D错误。
故选：C。
5．（2023 浑源县一模）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V 3W”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，小灯泡正常发光，电压表示数为3V，当滑片P移到最大阻值时，灯L与滑动变阻器此时的电功率之比为（　　）
A．2：1 B．1：1 C．1：2 D．2：3
【解答】解：由电路图可知，闭合开关S，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测变阻器R两端的电压。
当滑动变阻器的滑片P移动到中点时，滑动变阻器连入电路的电阻R滑R滑大，此时小灯泡正常发光，则UL＝6V，且电压表示数为3V，
根据串联电路的分压规律可得，即，所以RL：R滑大＝1：1；
当滑片P移到最大阻值时，因串联电路各处的电流相等，
则由P＝I2R可得灯L与滑动变阻器的电功率之比为PL：P滑＝RL：R滑大＝1：1。
故选：B。
6．（2023 两江新区校级模拟）如图甲所示，电源电压保持不变，已知灯L1正常工作时的电压为4V，灯L2正常工作时的电压为3V。图乙是L1、L2的I﹣U图。当只闭合开关S、S2，且滑动变阻器R的滑片位于最右端时，电流表的示数为0.2A；当只闭合开关S、S1，且滑动变阻器R的滑片位于最右端时，电流表的示数为0.3A。下列说法正确的是（　　）
A．只闭合开关S、S2，灯L2和滑动变阻器串联
B．灯丝电阻随电压的增大而减小
C．滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D．灯L1的额定功率为0.6W
【解答】解：B、根据图乙可知是L1、L2的I﹣U图为曲线，灯丝电阻随电压的增大而增大，故B错误。
ACD、由图甲可知，当只闭合开关S、S2时，灯L1与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为滑动变阻器的最大阻值，由串联电路的电流特点可知，此时通过灯L1的电流I1＝0.2A，由图乙可知，灯L1两端的电压为4V，
电源电压U＝U1+U滑1＝4V+0.2A×R滑大①
当只闭合开关S、S1时，灯L2与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为滑动变阻器的最大阻值，由串联电路的电流特点可知，此时通过灯L2的电流I2＝0.3A，由图乙可知，此时灯L2两端的电压为3V，
电源电压U＝U2+U滑2＝3V+0.3A×R滑大……②
由①②解得R滑大＝10Ω，U＝6V，
由图乙可知，当灯L1两端的电压为4V时，通过灯L1的电流I1＝0.2A，此时灯L1正常发光，
则L1的额定功率P1额＝U1I1＝4V×0.2A＝0.8W。
故AD错误、C正确。
故选：C。
7．（2023 惠安县模拟）有两个电路元件A和B，通过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们并联在电路中，如图乙所示，闭合开关S，这时电流表的示数为0.9A，则电源电压和元件B的电功率分别是（　　）
A．2.5V 0.8W B．2.5V 1.0W
C．4.5V 1.0W D．4.5V 4.05W
【解答】解：
由图乙电路图可知，两元件并联，电流表测量干路中电流。
（1）由图甲所示图象可知，电压为2.5V时，通过元件A、B的电流分别为IA＝0.5A、IB＝0.4A，
则电流表示数：
I＝IA+IB＝0.5A+0.4A＝0.9A，则电源电压为2.5V；
（2）元件B的功率为：PB＝UIB＝2.5V×0.4A＝1.0W，
只有B正确，ACD错误。
故选：B。
8．（2023 蜀山区二模）两个灯泡L1和L2分别标有“6V 1A”和“6V 0.5A”字样，不考虑温度对电阻的影响，将它们连入电路中，为确保两灯均不损坏，下列说法正确的是（　　）
A．将它们串联时，电路两端允许最大电压是12V
B．将它们串联时，灯泡L1和L2功率之比2：1
C．将它们并联时，干路允许通过最大电流是1.5A
D．将它们并联时，灯泡L1和L2功率之比1：2
【解答】解：AB、由灯泡L1标有“6V、1A”，可以求出R16Ω，由灯泡L2标有“6V、0.5A”，可以求出R212Ω，通过它们的电流和两端电压都不能超过额定值，否则会损坏灯泡；
AB、将它们串联时，则干路最大电流为I串＝I2＝0.5A，根据串联电路的特点和欧姆定律可得：允许最大电压U串＝I串（R1+R2）＝0.5A×（6Ω+12Ω）＝9V，故A错误；
串联电路的电流处处相等，根据P＝I2R可知灯泡L1和L2功率之比：，故B错误；
CD、将它们并联时，干路两端的最大电压为U并＝U1＝6V，根据并联电路的特点和欧姆定律可得：干路中允许最大电流I并＝I1+I2＝1A+0.5A＝1.5A，故C正确；
并联电路各支路两端的电压相等，根据P＝UI可知灯泡L1和L2功率之比：，故D错误。
故选：C。
9．（2023 宽甸县模拟）如图甲所示，电源电压不变，R1是定值电阻。在开关S闭合，滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动的过程中，两电表变化情况如图乙所示，下列说法不正确的是（　　）
A．滑动变阻器R2的最大阻值是30Ω
B．电源电压是15V
C．R1的阻值是10Ω
D．该电路消耗的最小电功率为4.5W
【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
A、当滑片P在最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，
由串联电路分压规律可知，此时滑动变阻器分得的电压最大，即电压表的示数最大，
由图乙可知，电路中的最小电流：I最小＝0.3A，电压表的最大示数：U2大＝9V，
由欧姆定律可得，滑动变阻器的最大阻值：R230Ω，故A正确；
BC、因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，当滑片P在最右端时的电源电压：U＝I最小R1+U2大＝0.3A×R1+9V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图乙可知当电流表示数为0.5A时，电压表的示数为5V，
同理可得电源电压：U＝I1R1+U2＝0.5A×R1+5V﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解得：R1＝20Ω，U＝15V，故B正确、C错误；
D、电路消耗的最小功率：P最小＝UI最小＝15V×0.3A＝4.5W，故D正确。
故选：C。
10．（2023 江阴市模拟）如图甲所示，将一个标有“36V 25W”的小灯泡接在电压为12V的恒压电源上，闭合开关的瞬间（t＝0）开始利用传感器记录电路中电流随时间的变化情况（如图乙），利用慢速摄影技术可以观察到前0.04s灯丝经历了从不发光、微微发光到逐渐变亮的过程，从第0.04s后灯泡逐渐变为稳定发光。下列说法正确的是（　　）
A．灯丝的实际功率一直不变
B．闭合开关瞬间，灯丝的实际功率最小
C．小灯泡稳定发光后实际功率为12W
D．灯丝从0～0.04s实际功率逐渐变大
【解答】解：A、电源的电压恒定，则小灯泡两端的电压不变，由图乙可知，通过灯泡的电流先减小后不变，由P＝UI可知，灯丝的实际功率先变小后不变，故A错误；
B、闭合开关瞬间，电流最大，灯丝的实际功率最大，故B错误；
C．灯泡稳定发光后实际功率为：P＝UI＝12V×1A＝12W，故C正确；
D．由P＝UI可知灯丝从0～0.04s实际功率逐渐变小，故D错误。
故选：C。
11．（2023 潮南区模拟）如图甲所示的电路，电源电压不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关，滑片P从一端滑到另一端的过程中，电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．滑片从最左端向最右端滑动过程中，电流表示数变小
B．滑片滑动过程中，电压表与电流表示数之比不变
C．电源电压为6V
D．电路消耗的最大功率为3.6W
【解答】解：由电路图可知，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
A、当变阻器滑片向右滑动过程中，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I可知，电路中的电流变大，即电流表的读数变大，故A错误；
B、由电路图可知，电压表测滑动变阻器R两端的电压，电流表测滑动变阻器中的电流，所以电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的电阻，因为变阻器滑片向右滑动过程中变阻器接入电路中的电阻变小，所以电压表与电流表示数之比变小，故B错误；
C、由图乙可知，当滑动变阻器的电阻为5Ω时，其两端的电压为3V，通过电路的电流为：I10.6A，则电源电压为：U＝U1+I1R0＝3V+0.6A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
滑动变阻器的电阻为10Ω时，其两端的电压为4V，通过电路的电流为：I20.4A，
则电源电压为：U＝U2+I2R0＝4V+0.4A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
联立①②得，R0＝5Ω，U＝3V+0.6A×5Ω＝6V，故C正确；
D、当滑动变阻器的电阻为零时电路消耗的功率最大，电路消耗的最大功率为P7.2W，故D错误。
故选：C。
12．（2023 阿城区一模）实验电路如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．闭合开关，向左移动滑片小灯泡变亮
B．闭合开关，向右移动滑片电压表示数变小
C．这个电路可以探究电功率与电压的关系（只利用图中器材）
D．这个电路不能探究电流与电压的关系
【解答】解：A、闭合开关，向左移动滑片，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电路中的电流增大，小灯泡变亮，故A正确；
B、闭合开关，向右移动滑片，滑动变阻器的电阻增大，根据串联分压的特点，电阻大分的电压大，故电压表的示数变小，故B正确；
C、灯丝电阻会随温度的升高而增大，故这个电路不能探究电功率与电压的关系，未控制电阻不变，故C错误；
D、灯丝电阻会随温度的升高而增大，故这个电路不能探究电流与电压的关系，故D正确。
故选：C。
13．（2023 宜城市模拟）在如图所示的电路中，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A、B两点时，灯泡L的功率为49W，若将灯泡L接在离电源较远的C、D两点时，灯泡L的功率为36W。则此时输电导线AC、BD共同消耗的功率为（　　）
A．2W B．3W C．6W D．13W
【解答】解：设灯泡L连接在A、B两点时，电路的电流为I1，
则有：P1RL＝49W﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
若将灯泡L接C、D两点时，电路的电流为I2，
则有：P2RL＝36W﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①÷②可得：I1：I2＝7：6﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③；
设电源电压为U，当灯泡接在离电源很近的A、B两点时，导线的电阻可忽略，此时灯泡两端电压等于电源电压U，则灯泡L的功率P1＝UI1＝49W﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④；
若将灯泡L接C、D两点时，电路的总功率为：P3＝UI2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤
则：，
所以，P3P149W＝42W，
则导线AC和BD共同消耗的功率：
P导线＝P3﹣P2＝42W﹣36W＝6W。
故选：C。
14．（2023 山阳县模拟）如图﹣1所示的电路，电源电压保持不变，滑动变阻器上标有“20Ω，2A”，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光；在图﹣2中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像。下列说法中正确的是（　　）
A．曲线甲是灯泡的电流﹣电压图像
B．小灯泡的正常发光时的电阻为25Ω
C．电路中的最小功率为4.8W
D．滑片在a点时，滑动变阻器与小灯泡的功率之比为5：1
【解答】解：由电路图可知，变阻器R与灯泡L串联，电压表V1测R两端的电压，电压表V2测L两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，
由图乙可知，电路中的最小电流I＝0.3A，此时灯泡和滑动变阻器两端的电压相等，即：UL＝UR，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，由I可得电源的电压：
U＝UL+UR＝2UR＝2IR＝2×0.3A×20Ω＝12V；
此时电路的总功率最小，则：
P小＝UI＝12V×0.3A＝3.6W，故C错误；
（2）当滑片从最右端向左滑动到a点时，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，
由串联电路的分压特点可知，变阻器R两端的电压变小，灯泡两端的电压变大，则图乙中甲曲线是变阻器R的I﹣U图像，乙曲线是灯泡的I﹣U图像，故A错误；
当小灯泡恰好正常发光时，电路中的电流最大，
由图乙可知，灯泡正常发光时的电流I′＝0.4A，灯泡两端的电压UL′＝10V，
根据串联电路的电压特点可知变阻器两端的电压UR′＝U﹣UL′＝12V﹣10V＝2V，
由I可得滑片在a点时变阻器的电阻为：
Ra5Ω，
小灯泡的额定功率：
PL＝UL′I′＝10V×0.4A＝4W，
小灯泡的正常发光时的电阻为25Ω，故B正确；
滑片在a点时，滑动变阻器与小灯泡的功率之比：，故D错误。
故选：B。
15．（2023 开江县模拟）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则下列分析正确的是（　　）
①电源电压为8V
②滑动变阻器的最大阻值是20Ω
③滑动变阻器消耗的电功率最大时，变阻器的阻值是20Ω
④整个电路消耗的最大电功率为14.4W
A．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④
【解答】解：（1）由图甲可知该电路为R和R0的串联电路，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压；
当滑动变阻器接入的阻值最大时，电路总电阻最大，由欧姆定律可知电路中的电流最小，
由图乙可知，电路中的电流最小为I1＝0.4A，此时滑动变阻器的功率为P1＝3.2W，
由P＝I2R可知滑动变阻器的最大阻值为：R20Ω，故②正确；
（2）当电路中的电流为0.4A时，由欧姆定律可知滑动变阻器两端的电压为：U1＝I1R＝0.4A×20Ω＝8V，
由串联电路的电压特点可知电源电压为：U＝U0+U1＝I1R0+U1＝0.4A×R0+8V﹣﹣﹣﹣⑤，
由图乙可知，当电路中的电流为I2＝0.6A时，滑动变阻器的功率为P2＝3.6W，
由P＝UI可知此时滑动变阻器两端的电压为：U26V，
由串联电路的电压特点可知电源电压为：U＝U0′+U2＝I2R0+U2＝0.6A×R0+6V﹣﹣﹣﹣⑥，
⑤⑥联立即可得：R0＝10Ω，U＝12V，故①错误；
（3）由图乙可知滑动变阻器的最大功率为P2＝3.6W，
由P＝I2R可知此时滑动变阻器的电阻为：R210Ω，故③错误；
（4）当滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω时，电路中只有R0，由P可知此时电路总功率最大，
则电路最大总功率为：P14.4W，故④正确。
故选：D。
二．实验探究题（共3小题）
16．（2023 平江县模拟）在测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是 ；经分析有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路；
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W。由图可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大，滑动变阻器的规格应选择 ；（选填序号）
A．10Ω 1A
B．15Ω 1A
C．25Ω 1A
D．30Ω 1A
（3）小敏同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，小金认为这种说法 ，（合理或不合理）理由是 。
【解答】解：（1）由图甲知，电压表串联在电路中，由于电压表自身电阻非常大，所以造成灯泡不亮，电流表无示数；
滑动变阻器、灯泡应串联，电压表应与灯泡并联，可以将灯泡右侧连接滑动变阻器的导线改接到电压表负接线柱上，如图所示：
；
（2）灯泡的额定电压2.5V，由图像知，此时通过灯泡的电流为0.25A，所以灯泡的额定功率：
P额＝U额I＝2.5V×0.25A＝0.625W；
由图像知，通过灯泡的电流随其两端电压增大而增大，由P＝UI知，其实际功率变大，所以小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大；
当滑动变阻器连入阻值最大时，电路中电阻最大，电流最小，由图像知，电路中电流最小为0.1A，此时灯泡两端电压为0.5V，
由串联电路特点和欧姆定律可得，此时滑动变阻器连入电路的阻值：
R滑25Ω，所以应选择25Ω 1A的滑动变阻器，故选C；
（3）以探究出导体中电流和导体两端电压关系应控制电阻不变，但灯泡的电阻会随温度变化的，故不能完成这个实验，即不能探究出导体中电流和导体两端电压成正比。
故答案为：（1）电压表串联在电路中了；见解析；（2）0.625；C；（3）不合理；在探究导体中电流和导体两端电压关系时应保持电阻不变，但小灯泡的电阻是随温度变化的。
17．（2023 柳州一模）如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，你仔细观察甲、乙两图，回答下列问题。
（1）.当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来，这种研究物理问题的方法叫 法，如图甲所示，实验中电流通过导体时产生热量的多少是通过观察比较U形管 反映出来；在实验中，改变滑片的位置，多次进行实验的目的是： 。
（2）将虚线框里甲装置换成乙图装置进行实验是为了探究电流通过导体时产生热量与 因素的关系；一段时间后 （选填“左”“右”）边容器中电流产生的热量多。
（3）实验结束后，小明取出甲装置中的两个电阻，发现两个电阻长度和材料相同， 电阻的横截面积较小（选填“5Ω”或“10Ω”）。
【解答】解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；在实验中，改变滑片的位置，多次进行实验的目的是寻找普遍规律；
（2）图乙装置中，右侧容器内的电阻丝与另一电阻并联，再与左侧容器内电阻丝串联，两个容器内电阻丝的阻值和通电时间相同，由并联电路电流特点可知，通过左侧容器内电阻丝的电流大于通过右侧容器内电阻丝的电流；两容器中的电阻是相同的，但通过电阻的电流是不同的，所以此实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系；根据焦耳定律Q＝I2Rt可知一段时间后左边容器中电流产生的热量多；
（3）在材料、长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大，所以10Ω电阻的横截面积较小。
故答案为：（1）转换；液面高度差；寻找普遍规律；（2）电流；左；（3）10Ω。
18．（2023 射洪市校级模拟）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
（1）请在如图甲中用笔画线代替导线，完成电路连接；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W；
（3）接着小明的同桌在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数情况是 （选填“示数为零”或“有较大示数”）；
（4）实验完成后小明对实验数据进行了分析：电压表内电阻虽然很大，但实验中仍会有微小的电流通过，这会导致实验时灯泡额定功率的测量值 （选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值；
（5）这时老师找来四个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻，想让小明完成“探究电流与电阻的关系”的实验。于是小明设计了如图丙所示的电路，他多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持 V不变，记下电流表的示数，得到如图丁所示的电流随电阻R变化的图象。
①由图象可以得出结论：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 比；
②实验的最后，小明的同桌找来一个25Ω的定值电阻替换掉20Ω的定值电阻后继续探究，实验中他们发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法达到原来的数值。经过思考和计算后，他们发现，在其它条件均不变时，换用电压不高于 V的电源即可完成实验。
【解答】解：（1）在测定小灯泡的电功率的实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，灯泡额定电压3.8V，故电压表选用大量程并联在灯泡两端，如下图所示：
（2）当电压表的示数为3.8V，灯泡正好正常工作，图乙电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以通过灯泡的电流I＝0.4A，则灯泡的额定功率为：
P额＝U额I额＝3.8V×0.4A＝1.52W；
（3）在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，将导致电压表、电流表、滑动变阻器串联在电源两端，电压表变成测量电源电压，所以电压表的示数情况是有较大示数；
（4）由实物图知，电压表并联在灯泡两端，所以测灯泡电压是准确的，电压表中也会有一定的电流通过，那么电流表测的通过灯泡和电压表的电流之和，所以以电流表示数作为通过灯泡的电流比实际通过灯泡电流偏大，由P＝UI可知，额定功率的测量值大于其真实值；
（5）由图丁所示的电流随电阻R变化的图象可知，当电流为0.5A时R的阻值为5Ω电压表的示数保持U＝IR＝0.5A×5Ω＝2.5V，
由图象可以得出结论：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
根据串联电路电压的规律及分压原理：，
当变阻器连入电路的电阻最大30Ω时，对应的定值电阻25Ω，此时电源最大电压满足：，
解得：U＝5.5V，
所以应该换用电压不高于5.5V的电源即可完成实验。
故答案为：（1）如上图所示；（2）1.52；（3）有较大示数；（4）大于；（5）2.5；反；5.5。
三．计算题（共2小题）
19．（2023 海拉尔区模拟）某同学家的双桶洗衣机的部分技术数据如表所示。求：
工作状态 额定电压 频率 工作电流
洗涤 220V 50Hz 0.5A
脱水 220V 50Hz 0.8A
（1）洗衣机正常洗涤时的功率；
（2）把洗衣机洗涤时从正转→停→反转→停，叫做完成一次周期性变化。那么，该洗衣机正常工作洗涤时完成一次周期性变化所消耗电能为多少？
（3）该洗衣机洗涤14min所消耗的电能。
【解答】解：（1）洗衣机正常洗涤时的功率：P1＝UI1＝220V×0.5A＝110W；
（2）洗衣机洗涤时完成一次周期性变化时，洗涤电动机正转30s、反转 30s，则洗涤电动机工作的时间为60s，由 得，正常工作洗涤时完成一次周期性变化所消耗的电能为：
W1＝P1t1＝110W×60s＝6600J；
（3）洗涤的总时间为14min＝840s，
由图可知，洗涤时完成一次周期性变化所需要的时间为t＝30s+5s+30s+5s＝70s，
则840s共完成工作循环个数为 ，
洗衣机洗涤14min所消耗的电能为：W＝12×6600J＝79200J。
20．（2023 宽甸县模拟）如图是两挡电炖锅及其简化电路图，铭牌上标有“220V 1000W”字样，一次性可装入2kg的食材，若食材的比热容为4×103J/（kg ℃）。打开电炖锅，10min可将2kg食材从40℃加热到100℃。那么计算：
（1）2kg食材从40℃加热到100℃，吸收多少热量？
（2）电炖锅加热食材的效率为多少？
（3）若R2的电阻为60.5Ω，则电炖锅的低挡功率有多大？
【解答】解：（1）2kg食材从初温40℃加热至100℃吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣40℃）＝4.8×105J；
（2）电炖锅加热10min，消耗的电能为：
W加热＝P高t＝1000W×10×60s＝6×105J，
则电炖锅加热食材的效率：
η100%100%＝80%；
（3）当S1、S2闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻较小，当S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，此时电阻中的总电阻较大，
由P可知，在电源电压一定时，总电阻越大，电功率越小，所以，当S1、S2闭合时，电炖锅处于高挡加热状态，当S1闭合、S2断开时，电炖锅处于低挡保温状态；
R2单独工作时的电功率：
P2800W，
所以R1单独工作时的电功率：
P1＝P高﹣P2＝1000W﹣800W＝200W，即电炖锅的低挡功率为200W。
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专题18 电功率
知识点一：电能 电功
一、电能
电能广泛应用于工业、农业、交通、国防建设、学科研究及日常生活中，在现代社会中起着至关重要的作用，是其他能量无法比拟的。
1.电能的来源：其他形式的能转化为电能
干电池：化学能→电能 蓄电池：化学能→电能 光伏发电：太阳能→电能 火力发电：化学能→电能
水力发电：机械能→电能 风力发电：机械能→电能 地热发电：地热能→电能 核能发电：核能→电能
可见，我们使用的电能是由其他形式的能转化而来的。发电机和电池就是实现这种转化的装置。
2.电能的利用
电熨斗：电能→内能 电烤箱：电能→内能 白炽灯：电能→内能→光能
节能灯：电能→光能 电视机：电能→光能和声能 电风扇：电能→机械能和内能
用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。
3.电能的单位
（1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J；
（2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。
二、电能的计量
1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表）
（1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。
（2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。
（3）电能表上所标参数的物理意义
参数 物理意义
220V 表示该电能表应该在220V的电路中使用
10（20）A 表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A
kW·h 表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J
50Hz 表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用
1500r/（kW·h） 表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转
2.其他电能表
（1）IC卡电能表：也称为IC卡预付费电能表、智能电表。IC卡电能表先买后用，不需要麻烦的人工抄表，解决了收费难的问题。
IC卡电能表 电子式电能表
（2）电子式电能表：如图所示电子式电能表，没有转动的铝盘，相较于带铝盘的机械式电能表，具有相应快、精度高、功耗低、重量轻、可远程抄表和网上缴费等优点，现正逐步代替机械式电能表。
3.用电能表测量电路消耗电能的方法
（1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。
（2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。
4.节约用电
电能是人们生活中的主要资源，随着社会需求越来越大，能源供应日益紧张，所以每个人都用具有节约电能的意识，即有利于减少其他能源的消耗，减少污染，又可减轻电网的负荷压力，保障电网安全，提高电力资源的利用效率。
（1）1kW·h电的作用
使家用节能灯照明约100h 让手机充电约100次 使电动自行车行驶约60km
看电视约10h 可使壁挂式空调器运行约1h 烧开约8kg的水
（2）节约用电的措施：1）随手关灯；2）用电器关机后应拔下电源插头；3）尽量使用耗电少的节能灯具；4）夏季将空调的设定温度适当调高，冬季将空调的设定温度适当调低等。
三、电功
1.电功
（1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。
（2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。
2.影响电功多少的因素
大量的实验表面，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。
3.电功的计算
（1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
（2）两个重要的推导公式
结合欧姆定律可导出电功的计算公式：；
结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。
电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路并联电路分析如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2推论一无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+…
2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比推导分析：推论三并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比推导分析：
知识点二：电功率
一、电功率
1.电功率
（1）定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示。
（2）物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢。
（3）单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W。
常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW。
2.常用用电器的电功率
家用空调 吸尘器 电吹风 台式计算机
约1000W 约800W 约500W 约300W
32英寸液晶电视机 电饭煲 手电筒 计算器
约100W 约1000W 约0.5W 约0.5mW
3.电功率的计算
（1）定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。
公式中各符号所代表的物理意义：
P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）。
（2）计算式：将W=UIt代入公式中，可得到P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率。
公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）。
（3）导出式：、。
对于纯电阻电路，由P=UI及可推导出上述导出式。
4.对电功率的理解
P与U、I不是简单的正比关系 由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化。
可反映电功的效果 例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大。
比值定义法 电功率是电功和时间的比来定义的，而用比值定义法来定义一个物理量在物理学中是比较常见的，还有速度、密度、压强等。
二、额定电压、额定功率
1.现象探究—用电器的电功率
实验过程 取一个标有“36V、25W”的小灯泡，把它接在36V的电源上，观察它的发光情况；再把它接在24V、40V的电源上，观察它的发光情况
实验现象 该灯泡接在36V的电路中，正常发光；接在24V的电路中，发光较暗；接在40V电路中，发光强烈
现象分析 该灯在36V电压下处于正常工作状态，所观察到的亮度是功率为25W时的发光情况，而在24V和40V电压下它都不能正常发光，其功率分别低于和高于25W。
实验结论 在不同电压下，同一用电器的电功率不一样大；用电器实际电功率随着它两端电压的变化而变化。
2.额定电压和额定电功率的相关物理量
额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示。
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示。
额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示。
实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示。
实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示。决定灯泡亮度的是实际功率。
3.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
额定功率 实际功率
区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同
联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实4.额定功率与实际功率的计算
（1）由欧姆定律可推导出，用电器的额定功率，用电器的实际功率。
（2）当用电器阻值不变时，由可推出。
（3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。
5.串联电路和并联电路中电功和电功率的关系
串联电路 并联电路
电功
电功率
总电功率 ， ，
电功率的比例关系
四、测量电功率的三种方法
1.功率表测功率
如图所示，是专用的功率表，也叫瓦特表，常用于专业的测量中，在日常生活中应用较少。
2.“伏安法”测功率
在中学阶段，我们最常见的是通过电流和电压的测量来间接测量用电器的电功率。由P=UI可知，只要测出用电器两端电压和通过的电流，就可以计算出该用电器的实际电功率。
3.电能表测电功率
在精确度要求不高时，也可以用家庭电能表和钟表测量用电器的电功率。
知识点三：测量小灯泡电功率
一、用电流表、电压表测量小灯泡电功率（伏安法）
1.伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2.实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。 ①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程； ②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。 ①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的路程略大于额定电流即可； ②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。 ③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件。 （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出。 （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数。 （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡。 （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材。 （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处还为调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
二、用电能表测量用电器的电功率
实验原理 用电能表测出待测用电器在某段时间内消耗的电能，利用停表（秒表）测出所用时间，然后用公式进行计算
实验器材 待测用电器、电能表、停表（秒表）
实验步骤 （1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）； （2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作； （3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间； （4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。
知识点四：焦耳定律
一、电流的热效应
1.电流的热效应
由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。
设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。
分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。 这表明：。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
实验结论 。
二、焦耳定律
1.焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，从而得到了焦耳定律。
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，跟它的时间成正比。
计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）
单位 公式中，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Ω；t—表示它的时间，单位s。
2.焦耳定律公式的理论推导
焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。
可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的。
3.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题
（1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量。
（2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的。
（3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
三、电热的利用与防止
1.电热的利用
电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。
电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止
在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
考点一．电功与电能的计算
1．（2023 威海）商场里的自动扶梯无人乘坐时，运行速度缓慢；有人乘坐时，“感应开关”自动闭合，速度增大。自动扶梯的出、入口处各有一个“紧急制动开关”，断开任何一个，都能使自动扶梯停止，模拟电路如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．S1、S2是“紧急制动开关”，S3是“感应开关”
B．有人乘坐时，S1、S2、S3均闭合
C．有人乘坐时，电动机两端电压小于电阻R两端电压
D．无人乘坐时，电阻R可以起到节约电能的作用
考点二．电功计算公式的应用
2．（2023 南通）某智能手机的锂电池上标有“3.7V，4200mA h”字样，该手机搭配了超级快充功能，快充时保持充电电压3.7V不变，增大充电的电流。若给锂电池充入80%的电能，需要充电40min，此时手机的快充电流大小跟哪种用电器正常工作时的电流最接近（　　）
A．节能灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电冰箱
考点三．电能表
3．（2023 宿迁）关于图中小明家的电能表，下列选项正确的是（　　）
A．电能表的示数为2023.6J
B．电能表能正常工作的最大电流是40A
C．电能表是测量电功率的仪表
D．脉冲指示灯闪的越快，电路消耗电能越多
考点四．电功率与电压、电流的关系
4．（2023 高安市二模）如图所示，电源电压恒定，R0是定值电阻，小灯泡L标有“12V 3W”，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。三个开关均闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为0.55A。求：
（1）小灯泡的额定电流和电源电压；
（2）电阻R0的阻值；
（3）闭合S，断开S1和S2时，当滑片P移到最左端时，10min内电路消耗的电能。
考点五．电功率的计算
5．（2023 西宁）如图所示，是小灯泡L和定值电阻R的I﹣U图象，由图象可知（　　）
A．R的电阻为5Ω
B．小灯泡的电阻随温度的升高而减小
C．只将L与R并联在电压为2V的电路中，干路中的电流为0.3A
D．只将L与R串联在电流为0.2A的电路中，总功率为0.4W
6．（2023 德州）如图甲所示，电源电压保持不变。电流表A的量程为0～0.6A，电压表V1、V2的量程均为0～3V，滑动变阻器R的规格为“50Ω，2A”，小灯泡的额定电压为2.5V。滑动变阻器的滑片P在某点时，小灯泡正常发光，此时电压表V2的示数为1.5V。在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片P，其中一只电压表与电流表示数的变化图象如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为3V
B．电压表V1的示数变化范围为1.5V～3V
C．滑动变阻器的取值范围是3Ω～50Ω
D．小灯泡的功率范围为0.1W～1.25W
7．（2023 雅安）如图所示为某种握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变，握力计显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2阻值为5Ω。不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端（弹簧及连片的电阻不计）。使用握力计时电路中电流变化的范围为0.1～0.6A，则下列说法正确的是（　　）
A．握力最大时电路中电流为0.6A
B．R1连入电路的阻值变化范围是0～30Ω
C．电路消耗的总功率变化范围是0.3～1.5W
D．R1消耗的最大功率为0.45W
8．（2023 和田市模拟）如图所示的电路中，已知定值电阻R1＝8Ω，R2＝4Ω，灯泡L的额定电压为6V．读出电压表V1的示数为7V，电压表V2的示数为5V，电灯正常工作时，灯泡的额定功率为（　　）
A．3W B．6W C．9W D．12W
9．（2023 安徽模拟）如图所示电路，电源电压恒定不变，闭合开关，电压表的示数为U。现有两个标有不同字样小灯泡L1：“2.5V、1.25W”和L2：“2.5V、1.5W”，灯泡的电阻恒定不变。将L1接入ab间，再闭合开关，小灯泡L1正常发光，电压表示数变化了0.5V。下列说法正确的是（　　）
A．未接灯泡时，电压表示数U＝0V
B．电源电压为4V
C．R0的阻值为1Ω
D．在ab间换接L2，闭合开关，L2实际功率大于1.5W
10．（2023 沈阳）如图，电源两端电压为12V且保持不变，灯泡L标有“6V 6W”的字样。滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω。（不考虑温度对灯泡电阻的影响）求：
（1）灯泡的电阻；
（2）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器R2接入电路的电阻为18Ω时，灯泡两端的电压；
（3）当开关S、S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电流表示数为1.5A，此时R1消耗的电功率。
11．（2023 丹东一模）如图所示，电源电压恒为9V，R0的阻值为45Ω，滑动变阻器R1的规格为“30Ω 1A”，电流表的量程为“0～3A”，小灯泡上标有“3V 1.5W”字样。S闭合，S1、S2均断开，调节滑动变阻器的滑片P的位置，使小灯泡正常发光。求：
（1）小灯泡正常发光的电流。
（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器的阻值。
（3）当S、S1和S2均闭合时，电路消耗的最小功率。
考点六．额定功率与实际功率
12．（2023 淄博）如图所示，在探究并联电路中电流电压规律的实验中，闭合开关S后，发现L1比L2亮。则（　　）
A．L1的电流小于L2的电流
B．L1的电阻小于L2的电阻
C．L1两端电压大于L2两端电压
D．L1的实际功率小于L2的实际功率
13．（2023 广饶县模拟）甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
B．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C．将乙灯接入110V的电路中，它的实际功率为50W
D．两灯串联在220V的电路中，甲灯比乙灯亮
14．（2023 蒙阴县三模）如图所示，将标有“12V 6W”的灯泡L1和标有“6V 6W”的灯泡L2并联后，接在6V的电源上（设灯丝电阻不变），则（　　）
A．两灯的实际功率之和等于 12W
B．两灯的实际功率之和大于 12W
C．灯泡L2 比灯泡L1 亮
D．灯泡L1 比灯泡L2 亮
考点七．实验 测量小灯泡的电功率
15．（2023 内蒙古）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，老师给同学们提供的器材有：电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡（灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关各一个，导线若干，三种规格的滑动变阻器R1（10Ω，0.5A）、R2（50Ω，0.5A）、R3（200Ω，0.2A）可供选择。
（1）通过估算，滑动变阻器应选择 （选填“R1”“R2”或“R3”）。选择合适变阻器后，请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求：变阻器的滑片P向B端移动时，灯泡变暗。
（2）滑片P置于阻值最大处，闭合开关试触时，发现电压表示数很大，电流表几乎无示数，出现的电路故障原因可能是 。
（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示为 V；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动。根据图丙图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W。
16．（2023 陕西）如图﹣1，是“测量小灯泡的电功率”的实验电路，电源电压为4.5V且保持不变，小灯泡L的额定电压为2.5V。
（1）连接如图﹣1所示电路时，开关S应处于断开状态，滑动变阻器的滑片P应置于最 （选填“左”或“右”）端。
（2）闭合开关S，观察到小灯泡L不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不偏转，移动滑动变阻器的滑片P，两表的示数均无变化，则故障原因可能是 。
（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，多次实验并将数据和现象记录在如表中。分析表中信息，回答下列问题。
实验序号 电压U/V 电流I/A 灯泡的亮度 电功率P/W
1 0.5 0.20 不亮 0.10
2 1.0 0.24 暗 0.24
3 2.0 0.32 较暗 0.64
4 2.5 正常亮
5 3.0 0.38 很亮 1.14
①小灯泡L在额定电压下工作时，电流表的指针位置如图﹣2所示，则电流表示数为 A，小灯泡L的额定功率为 W。
②第1次实验中，小灯泡L不亮的原因可能是 。
③分析数据还发现，通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是 。
（4）本次实验所选用的滑动变阻器的规格是 。
A.10Ω 2A
B.20Ω 1A
17．（2023 宽甸县模拟）实验室购买了一批小灯泡，同学们发现其中有一只小灯泡上标有“2.5V”字样，小明想知道其额定功率。老师告诉他灯泡的电阻约8～15Ω，并给他准备了如下器材：电流表、电压表、滑动变阻器R1“10Ω 1A”、滑动变阻器R2“50Ω 2A”、电源（电压恒为6V）、开关、导线若干。
（1）按如图甲的电路图连接实物，为了防止小灯泡被烧坏，应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）连入电路，电压表的量程选择 （选填“0～3V”或“0～15V”）。
（2）将滑动变阻器的滑片P移到最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡两端电压逐渐增大到3V，并读出对应的电流值，绘制出了如图乙所示的I﹣U曲线。由图乙可知小灯泡的额定功率为 W，通过小灯泡的电流与它两端的电压并不成正比，其原因是 。
（3）小强也想测灯泡的额定功率，老师给他一个额定电流为0.3A的小灯泡和一个阻值为20Ω的定值电阻R0，电源电压未知。小强设计的电路图如图丙所示，请将以下实验步骤补充完整。
①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为 A；
②保持滑片P的位置不变，断开开关S2，闭合开关S1，电流表示数为0.2A；将滑动变阻器的滑片P移到最左端，电流表的示数为0.3A，则电源电压为 V；
③小灯泡的额定功率：P额＝ W。
18．（2023 灌云县校级模拟）实验室电源电压为6V，要测量小灯泡的额定功率，小伟选择一个额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω左右的小灯泡，小强画出了电路图（图甲）。
（1）小伟看到电路图后提出一个建议：简化实验，去掉滑动变阻器测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗？为什么？ 。
（2）将图乙中的滑动变阻器和电压表（选用合适的量程）接入电路。
（3）在实验器材选择无误，电路连接正确的情况下，闭合开关，小灯泡不亮，但电压表和电流表都有示数，按照图乙的电路连接图判断，要让灯泡发光，你的操作是： 。
调整电路正常后开始实验，在调节滑动变阻器的过程中，灯泡突然熄灭，电流表的示数突然变得无示数，电压表的示数是6V，你判断故障可能是： 。
（4）为进一步确定小灯泡亮度与电压的关系，做了多次实验，并根据实验数据绘出了小灯泡的U﹣I图像（如图丙所示）。请根据图像信息计算出小灯泡的额定功率是 W。
考点八．电功率的概念
19．（2023 济南）商场中，卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说：微波炉很省电，用一次花不了多少电费；顾客说：我觉得微波炉很费电，我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看，售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时（　　）
A．消耗较少的电能，消耗较多的电能
B．电功率较小，电功率较大
C．电功率较小，消耗较多的电能
D．消耗较少的电能，电功率较大
考点九．电功与电热的综合计算
20．（2023 淄博）如图甲为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝506Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5A；开关置于“2”为保温挡。求：、
（1）当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率；
（2）当开关置于“2”时，养生壶1min消耗的电能；
（3）将壶内500g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
一．选择题（共15小题）
1．（2023 炎陵县模拟）现将标有“220V 100W”的电冰箱、电风扇、电炉各一台，分别接入电路中均正常工作，在相同时间内（　　）
A．三个用电器产生的热量相同
B．电风扇消耗的电能最多
C．电炉将消耗的电能转化为内能最多
D．单独将电冰箱接入电路时，电能表转得最快
2．（2023 炎陵县模拟）关于如图所示的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．电能表是测量家中用电器电功率的仪表
B．电能表此时的读数为200kW h
C．只将一盏标有“220V 100W”的电灯接在电路中，正常工作1h，转盘转72圈
D．该电能表允许接入的家用电器最大总功率为2000W
3．（2023 淄川区二模）两盏白炽灯，甲标有“PZ220V 40W”，乙标有“PZ220V 25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（　　）
A．都正常工作时，甲比乙亮
B．甲一定比乙亮
C．乙一定比甲亮
D．都正常工作时，乙比甲亮
4．（2023 双峰县模拟）小灯泡L的额定电压为3V，把小灯泡接入如图甲所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关S，电压表示数为1.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V，小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。已知电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 2A”。下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压为6V
B．小灯泡的额定功率为0.45W
C．小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为0.75W
D．在实验中，电压表的示数与电路中电流表的示数之比始终为5：1
5．（2023 浑源县一模）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V 3W”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，小灯泡正常发光，电压表示数为3V，当滑片P移到最大阻值时，灯L与滑动变阻器此时的电功率之比为（　　）
A．2：1 B．1：1 C．1：2 D．2：3
6．（2023 两江新区校级模拟）如图甲所示，电源电压保持不变，已知灯L1正常工作时的电压为4V，灯L2正常工作时的电压为3V。图乙是L1、L2的I﹣U图。当只闭合开关S、S2，且滑动变阻器R的滑片位于最右端时，电流表的示数为0.2A；当只闭合开关S、S1，且滑动变阻器R的滑片位于最右端时，电流表的示数为0.3A。下列说法正确的是（　　）
A．只闭合开关S、S2，灯L2和滑动变阻器串联
B．灯丝电阻随电压的增大而减小
C．滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D．灯L1的额定功率为0.6W
7．（2023 惠安县模拟）有两个电路元件A和B，通过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们并联在电路中，如图乙所示，闭合开关S，这时电流表的示数为0.9A，则电源电压和元件B的电功率分别是（　　）
A．2.5V 0.8W B．2.5V 1.0W
C．4.5V 1.0W D．4.5V 4.05W
8．（2023 蜀山区二模）两个灯泡L1和L2分别标有“6V 1A”和“6V 0.5A”字样，不考虑温度对电阻的影响，将它们连入电路中，为确保两灯均不损坏，下列说法正确的是（　　）
A．将它们串联时，电路两端允许最大电压是12V
B．将它们串联时，灯泡L1和L2功率之比2：1
C．将它们并联时，干路允许通过最大电流是1.5A
D．将它们并联时，灯泡L1和L2功率之比1：2
9．（2023 宽甸县模拟）如图甲所示，电源电压不变，R1是定值电阻。在开关S闭合，滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动的过程中，两电表变化情况如图乙所示，下列说法不正确的是（　　）
A．滑动变阻器R2的最大阻值是30Ω
B．电源电压是15V
C．R1的阻值是10Ω
D．该电路消耗的最小电功率为4.5W
10．（2023 江阴市模拟）如图甲所示，将一个标有“36V 25W”的小灯泡接在电压为12V的恒压电源上，闭合开关的瞬间（t＝0）开始利用传感器记录电路中电流随时间的变化情况（如图乙），利用慢速摄影技术可以观察到前0.04s灯丝经历了从不发光、微微发光到逐渐变亮的过程，从第0.04s后灯泡逐渐变为稳定发光。下列说法正确的是（　　）
A．灯丝的实际功率一直不变
B．闭合开关瞬间，灯丝的实际功率最小
C．小灯泡稳定发光后实际功率为12W
D．灯丝从0～0.04s实际功率逐渐变大
11．（2023 潮南区模拟）如图甲所示的电路，电源电压不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关，滑片P从一端滑到另一端的过程中，电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．滑片从最左端向最右端滑动过程中，电流表示数变小
B．滑片滑动过程中，电压表与电流表示数之比不变
C．电源电压为6V
D．电路消耗的最大功率为3.6W
12．（2023 阿城区一模）实验电路如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．闭合开关，向左移动滑片小灯泡变亮
B．闭合开关，向右移动滑片电压表示数变小
C．这个电路可以探究电功率与电压的关系（只利用图中器材）
D．这个电路不能探究电流与电压的关系
13．（2023 宜城市模拟）在如图所示的电路中，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A、B两点时，灯泡L的功率为49W，若将灯泡L接在离电源较远的C、D两点时，灯泡L的功率为36W。则此时输电导线AC、BD共同消耗的功率为（　　）
A．2W B．3W C．6W D．13W
14．（2023 山阳县模拟）如图﹣1所示的电路，电源电压保持不变，滑动变阻器上标有“20Ω，2A”，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光；在图﹣2中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像。下列说法中正确的是（　　）
A．曲线甲是灯泡的电流﹣电压图像
B．小灯泡的正常发光时的电阻为25Ω
C．电路中的最小功率为4.8W
D．滑片在a点时，滑动变阻器与小灯泡的功率之比为5：1
15．（2023 开江县模拟）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则下列分析正确的是（　　）
①电源电压为8V
②滑动变阻器的最大阻值是20Ω
③滑动变阻器消耗的电功率最大时，变阻器的阻值是20Ω
④整个电路消耗的最大电功率为14.4W
A．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④
二．实验探究题（共3小题）
16．（2023 平江县模拟）在测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是 ；经分析有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路；
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W。由图可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大，滑动变阻器的规格应选择 ；（选填序号）
A．10Ω 1A
B．15Ω 1A
C．25Ω 1A
D．30Ω 1A
（3）小敏同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，小金认为这种说法 ，（合理或不合理）理由是 。
17．（2023 柳州一模）如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，你仔细观察甲、乙两图，回答下列问题。
（1）.当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来，这种研究物理问题的方法叫 法，如图甲所示，实验中电流通过导体时产生热量的多少是通过观察比较U形管 反映出来；在实验中，改变滑片的位置，多次进行实验的目的是： 。
（2）将虚线框里甲装置换成乙图装置进行实验是为了探究电流通过导体时产生热量与 因素的关系；一段时间后 （选填“左”“右”）边容器中电流产生的热量多。
（3）实验结束后，小明取出甲装置中的两个电阻，发现两个电阻长度和材料相同， 电阻的横截面积较小（选填“5Ω”或“10Ω”）。
18．（2023 射洪市校级模拟）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
（1）请在如图甲中用笔画线代替导线，完成电路连接；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W；
（3）接着小明的同桌在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数情况是 （选填“示数为零”或“有较大示数”）；
（4）实验完成后小明对实验数据进行了分析：电压表内电阻虽然很大，但实验中仍会有微小的电流通过，这会导致实验时灯泡额定功率的测量值 （选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值；
（5）这时老师找来四个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻，想让小明完成“探究电流与电阻的关系”的实验。于是小明设计了如图丙所示的电路，他多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持 V不变，记下电流表的示数，得到如图丁所示的电流随电阻R变化的图象。
①由图象可以得出结论：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 比；
②实验的最后，小明的同桌找来一个25Ω的定值电阻替换掉20Ω的定值电阻后继续探究，实验中他们发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法达到原来的数值。经过思考和计算后，他们发现，在其它条件均不变时，换用电压不高于 V的电源即可完成实验。
三．计算题（共2小题）
19．（2023 海拉尔区模拟）某同学家的双桶洗衣机的部分技术数据如表所示。求：
工作状态 额定电压 频率 工作电流
洗涤 220V 50Hz 0.5A
脱水 220V 50Hz 0.8A
（1）洗衣机正常洗涤时的功率；
（2）把洗衣机洗涤时从正转→停→反转→停，叫做完成一次周期性变化。那么，该洗衣机正常工作洗涤时完成一次周期性变化所消耗电能为多少？
（3）该洗衣机洗涤14min所消耗的电能。
20．（2023 宽甸县模拟）如图是两挡电炖锅及其简化电路图，铭牌上标有“220V 1000W”字样，一次性可装入2kg的食材，若食材的比热容为4×103J/（kg ℃）。打开电炖锅，10min可将2kg食材从40℃加热到100℃。那么计算：
（1）2kg食材从40℃加热到100℃，吸收多少热量？
（2）电炖锅加热食材的效率为多少？
（3）若R2的电阻为60.5Ω，则电炖锅的低挡功率有多大？
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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