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电功、电功率和电热
考点一 电功、电能的理解
1．(多选)充电宝内部主要部件是锂电池，充电宝铭牌上标注了锂电池的电压和容量，民航局规定严禁携带额定能量超过160 W·h的充电宝乘机，则电压为3.7 V、容量为下列数值的充电宝可以带上飞机的是( )
A．10 000 mA·h B．40 000 mA·h
C．50 A·h D．30 A·h
2．现代社会生活和生产几乎处处离不开电，用电实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是(　　)
A．用电器通过电流做功把电能转化为其他形式的能
B．发电站把电能转化为其他形式的能
C．电功和电能的单位都是瓦特
D．电功和电能是同一个物理量
考点二 焦耳定律的理解及应用
3．甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通电相同时间产生的热量之比为 5∶1，则通过甲、乙的电流之比为(　　)
A．4∶1 B．1∶4 C．2∶1 D．1∶2
4．如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6 V　6 W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为________Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2∶3，则电阻R的阻值为________Ω，电阻R在10 s内产生的热量为________J。
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考点三 电能表、电能及其相关计算
5．小明家新购买了一台“220 V　6 600 W”的即热式热水器。小明洗头时，该热水器共正常工作5 min，消耗的电能为________J；吹干头发后，用塑料梳子梳头，头发越梳越蓬松，这是头发与梳子摩擦后带同种电荷而相互________的结果。
6．小丽仔细观察了自己家的电能表，参数如图。她让家中某个用电器单独工作3 min，发现电能表的转盘转过90转，则此用电器消耗的电能是________kW·h，此用电器的电功率是________W。
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考点四 电功率的相关计算
7．一个标有“220 V　1 100 W”的电热器，当通过它的电流为4 A时，它的实际功率为(　　)
A．176 W B．704 W
C．880 W D．1 100 W
8．图甲所示电路，电源电压为4.5 V，小灯泡的额定电压为2.5V。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一位置的过程中，两电表的示数关系如图乙所示。下列判断正确的是(　　)
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A．小灯泡的额定功率为0.625 W
B．电路的最大总功率为1.2 W
C．小灯泡的灯丝阻值越来越小
D．R的阻值变化范围为20～8 Ω
9．如甲图所示，灯泡L标有“8 V　4 W”字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，滑动变阻器R1标有“50 Ω　1 A”字样，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6 A，定值电阻R2的电流随电压变化的图像如乙图所示。在保证电路安全和电表不超量程的情况下，当闭合开关S、S1、S2时，通电30s，电路中电流所做的功为120 J；当闭合开关S，断开开关S1、S2时，灯泡的实际功率为PL；当闭合开关S1、S2，断开开关S时，定值电阻R2消耗的最小功率为P2。下列说法中(　　)
①灯泡L的电阻为16 Ω　②电源电压为12 V　③P2＝0.75 W　④PL＝1 W
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A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①②正确 D．只有①③④正确
10．在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6 A，电压表V1、V2的量程均为0～3 V，滑动变阻器R的规格为“30 Ω　0.5 A”。在保证电路各元件安全的情况下，最大范围调节滑动变阻器的滑片P，其中的一只电压表示数与电流表示数对应关系如图乙所示，当滑片P在某点时，电压表V1、V2的示数之和为4 V。下列说法正确的是(　　)
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①电源电压为6 V
②定值电阻R0的阻值为5 Ω
③滑动变阻器的取值范围是3～30 Ω
④整个电路消耗的最大功率为2 W
A．①和② B．②和③
C．③和④ D．②和④
11．二极管具有单向导电性，硅二极管正向导通时，其两端电压为0.7 V。如图所示，将一个硅二极管和阻值为23 Ω的定值电阻串联，闭合开关，二极管导通，电流表的示数为0.1 A。则定值电阻两端的电压为______V，电功率为________W；电源电压为________V。
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12．如图甲所示，电源电压恒定不变，定值电阻R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50 Ω。开关闭合后，当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，电压表V1的示数如图乙所示，此时R2的功率为0.8 W。则电流表的示数为________A，电源电压为________V。
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ56.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ56.TIF" \* MERGEFORMAT
13．如图为某用电器的内部简化电路，R1和R2为定值电阻，R1＝176 Ω。现将该用电器接入电压为220 V的电路，当S1断开、S2接b时用电器消耗的电功率为220 W。求：
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ443.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ443.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)只闭合S1时，流过R1的电流。
(2)电阻R2的阻值。
(3)该用电器的最大电功率。
14．如图是一种测定油箱内油量装置的示意图。当油箱中油量改变时，浮子带动滑杆，滑杆带动滑片在电阻片R上滑动，从而改变电路中电流表的示数。已知电源电压15 V保持不变，R的规格为“20 Ω　1 A”。 当油量最多时，滑片在A端；当油量最少时，滑片在B端，此时电流表示数为0.3 A。求：
(1)R0的阻值。
(2)油量最多时，电流表的示数及R0消耗的电功率。
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ431.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ431.TIF" \* MERGEFORMAT
15．如图甲所示，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。当滑片P由滑动变阻器b端移动到a端的过程中，分别测出几组对应的电压值和电流值，通过计算得出滑动变阻器对应的电功率P，并画出滑动变阻器的电功率P和电流I的关系图像，如图乙所示。求：
(1)滑动变阻器的最大阻值；
(2)R0的阻值和电源电压；
(3)整个电路消耗的最小电功率和最大电功率之比。
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ63.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ63.TIF" \* MERGEFORMAT
16．小明家有一个标有“220 V　10 A”的插排(图甲所示)，同时接入一个电加热坐垫(“220 V　24.2 W”) 和一台吸尘器(“220 V　1 100 W”), 吸尘器的电动机线圈电阻为2 Ω，小明家电压恒为220 V。
(1)吸尘器工作10 min消耗的电能是多少？
(2)现有一个电吹风机(“220 V　880 W”)，请通过计算说明插排能否允许再接入此电吹风机，使3个用电器同时工作。
(3)图乙是电加热坐垫(“220 V　24.2 W”) 的简化电路图，通过调控开关可实现保温和加热两个功能。电阻R1在调温盒内，电阻R2置于坐垫内用于加热。电加热坐垫处于保温状态时电阻R2消耗的电功率为20 W，则R1的阻值为多少？
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ363.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ363.TIF" \* MERGEFORMAT
考点五 测量小灯泡的电功率
17．实验室购买了一批规格为“2.5 V　0.8 W”的小灯泡，物理兴趣小组的同学通过测量小灯泡的额定功率来鉴别灯泡是否符合规格。他们准备了如下器材：电源(电压恒为 6 V)、开关、滑动变阻器(“20 Ω　1 A”)、电流表各1个，导线若干。
(1)若要完成此实验，还需要的器材是________；请在图甲所示的虚线框内画出实验电路图。
INCLUDEPICTURE"23SDZTHBWLJ362.TIF" INCLUDEPICTURE "23SDZTHBWLJ362.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)按正确的电路图连接好电路，闭合开关，发现小灯泡强烈发光后立即熄灭，造成这种现象的原因可能是___________________________________。
(3)问题解决后继续实验，当小灯泡两端电压为2.5 V时，电流表示数如图乙所示， 此时电路中的电流为________A, 小灯泡的电功率为________W, 小灯泡是否符合规格？________。
(4)兴趣小组按上述操作测量了这批小灯泡在电压为2.5 V时的电功率，发现其中一些小灯泡不符合规格，如果问题出在钨丝的制作环节，其原因可能是________________________________________________________________。
18．现有下列实验器材：①额定电压为2.5 V的小灯泡；②电压约为6 V的直流电源；③量程为6 V的电压表；④最大阻值为99.99 Ω的电阻箱R；⑤开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。要测量小灯泡的额定功率，请将下列实验步骤补充完整。
INCLUDEPICTURE"22ZZWLJNZT46.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLJNZT46.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)按电路图甲将图乙所示的实物图连接完整。
(2)先将电阻箱阻值调到________(选填“最大”“最小”或“任意值”)再闭合开关S1。
(3)将S2掷向a，调节电阻箱阻值，使电压表示数U1＝2.5 V，再将S2掷向b，电压表示数U2及电阻箱示数R如图丙所示，U2＝__________V，R＝__________Ω，则该小灯泡的额定功率为____________W。
19．为了测量小灯泡的电功率及观察小灯泡的亮度变化情况，某小组选用了一只额定电压为3.8 V的小灯泡，他们准备进行三次测量，加在小灯泡两端的电压分别为3.8 V、4.5 V和3 V，连接的实物电路图如图所示。
eq \a\vs4\al(INCLUDEPICTURE"22ZZWLZT464.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLZT464.TIF" \* MERGEFORMAT )
电压表示数(V) 电流表示数(A) 小灯泡的实际功率(W) 小灯泡的发光情况
3.8 0.40 正常发光
4.5 0.42 1.89 较亮
3.0 0.38 1.14 较暗
(1)开始实验后，闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片时，发现小灯泡的亮度________(选填“变亮”“变暗”或“不变”)，电流表的示数________，电压表的示数________(后两个空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)小组成员根据观察到的现象检查发现有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，用笔画线代替导线画出正确的连线。
(3)正确连接电路后开始实验，实验所测数据如表所示，则小灯泡的额定功率为____________W。
(4)根据表中的实验数据以及小灯泡的发光情况，你有什么发现？
考点六 探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关
20．用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。三个相同的锥形瓶内均装有质量相等的煤油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1＝R3＝6 Ω，R2＝3 Ω。闭合开关前，记录下煤油的初温度t0；接通电源，同时闭合开关S1、S2，记录下电流I，通电时间相同，记录下煤油的末温度，结果如表所示，则R1、R2所在锥形瓶中的煤油升温所吸收的热量之比为________；比较①③可知，导体产生的热量与________有关；比较________(选填序号)可知，导体产生的热量与电阻有关，若要探究导体产生的热量与通电时间的关系，应进行的探究是__________________________________________。
序号 电阻 电流I/A 初温度t0/℃ 末温度/℃
① R1 1.0 20 30
② R2 1.0 20 24
③ R3 1.5 20 44
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参考答案
1．ABD　2.A　3.C　4.6　12　30
5．1.98×106　排斥　6.0.025　500
7．B　8.A　9.A　10.D
11．2.3　0.23　3　12.0.4　6
13．解：(1)只闭合S1时，流过R1的电流：
I1＝＝＝1.25 A。
(2)当S1断开，S2接b时，R1和R2串联，
由公式P＝得，
电阻R2的阻值：
R2＝－R1＝－176 Ω＝44 Ω。
(3)当S1闭合，S2接a时，R1和R2并联，该用电器的电功率最大。
R1和R2的电功率分别为
PR1＝＝＝275 W，
PR2＝＝＝1 100 W，
该用电器的最大电功率：Pmax＝PR1＋PR2＝1 375 W。
14．解：(1)当油量最少时，滑片在B端，此时R全部接入电路中，其阻值Rmax＝20 Ω，电流表示数I＝0.3 A，电源电压U＝15 V，根据欧姆定律可知，此时电路中的总电阻：
R总＝＝＝50 Ω，
R0与R串联，则R0＝R总－Rmax＝50 Ω－20 Ω＝30 Ω。
(2)油量最多时，R接入电路中的阻值为0，电路为R0的简单电路，则电流表的示数：
I′＝＝＝0.5 A，
R0消耗的电功率：P＝UI′＝15 V×0.5 A＝7.5 W。
15．解：(1)由图乙可知，当滑片P在b端时，电路中的电流最小，且Ib＝0.2 A，Pb＝2 W，
由P＝I2R可知，滑动变阻器的最大阻值：
Rb＝＝＝50 Ω。
(2)由图乙可知，当滑片P在某点c处时，电路中的电流Ic＝0.4 A，Pc＝3.2 W，所以滑动变阻器连入电路的阻值：
Rc＝＝＝20 Ω。
当滑片P在b端时，电源电压：U＝Ib(R0＋Rb)①
当滑片P在c点时，电源电压：U＝Ic(R0＋Rc)②
由①②两式可得：
R0＝＝＝10 Ω，
电源电压：
U＝Ib(R0＋Rb)＝0.2 A×(10 Ω＋50 Ω)＝12 V。
(3)当滑片P在b端时，电路消耗的电功率最小，则
P最小＝UIb＝12 V×0.2 A＝2.4 W，
当滑片P在a端时，电路消耗的电功率最大，则
P最大＝＝＝14.4 W，
电路消耗的最小电功率和最大电功率之比：
＝＝。
16．解：(1)吸尘器工作10 min消耗的电能：
W吸＝P吸t＝1 100 W×10×60 s＝6.6×105 J。
(2)插排最大功率：
P最大＝UI最大＝220 V×10 A＝2 200 W，
允许再接入的功率：
P＝P总－P热－P吸＝2 200 W－24.2 W－1 100 W＝1 075.8 W，
大于电吹风机的额定功率880 W，因此可以再接入此电吹风机。
(3)当开关S1、S2都闭合时，只有R2接入电路，电加热坐垫处于加热功能，R2的阻值：
R2＝＝＝2 000 Ω，
当开关S1闭合、S2断开时，R1与R2串联接入电路，电加热坐垫处于保温功能，
由P2＝I2R2可得，I＝＝＝0.1 A，
电路中的总电阻：R总＝＝＝2 200 Ω，
则R1＝R总－R2＝2 200 Ω－2 000 Ω＝200 Ω。
17．(1)电压表
如图所示(其他合理答案同样得分)
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(2)连接电路前，滑动变阻器的滑片没有滑至阻值最大处
(3)0.32　0.8　符合规格(或符合或是)
(4)制作钨丝时，钨丝材料不合格；钨丝长度不合格；钨丝横截面积不合格；钨丝的电阻不合格(答出一条即可，其他合理答案同样得分)
18．(1)如图所示
INCLUDEPICTURE"22ZZWLZT241.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLZT241.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)最大　(3)5.8　6.6　1.25
19．(1)变亮　变大　不变
(2)如图所示
INCLUDEPICTURE"22ZZWLZT464DA.TIF" INCLUDEPICTURE "22ZZWLZT464DA.TIF" \* MERGEFORMAT
(3)1.52　(4)小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮
20．5∶2　电流　①②　只闭合开关S2，改变通电时间，观察温度计示数的变化量

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