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第24讲 测量小灯泡的电功率 焦耳定律
要点梳理
易错集锦
正常工作的电取暖器,它的发热管热得发红，而供电的电源线却不热，
这主要是因为( )
D
A.电源线散热比发热管快得多
B.通过电源线的电流小于通过发热管的电流
C.电源线的绝缘隔热性能好
D.电源线的电阻远小于发热管的电阻
第24讲 测量小灯泡的电功率 焦耳定律
典题精析
考点1 电流的热效应
抢分攻略
1.电流通过导体时电能转化成内能的现象叫电流的热效应。
2.电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多；电阻
和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
3.电热的应用：电暖器、电饭煲、电热炉等。
4.电热的防止：输电导线选用电阻率小的材料，一些用电设备装有
散热片、风扇。
例1 （2023·福建）下列用电器利用电流热效应工作的是( )
D
A.电视机 B.电风扇 C.电脑 D.电炉
方法点拨 常见用电器中，电烙铁、电炉、电热毯、热水器、电烤箱、热得快、电饭锅（煲）等都是利用电流的热效应工作的。很容易误将微波炉、电磁炉也当成是利用电流的热效应工作的，虽然它们也是用来加热食物的，但不是利用电流的热效应工作的。
考点专练
图24-1
1.（2023·吉林模拟）我国科研人员为运动员提供了带电
源的智能控温加热手套（如图24-1所示）。下列与加热手
套工作原理相同的用电器是( )
B
A.话筒 B.电热水壶 C.电风扇 D.吸尘器
2.（2022·广西梧州）下列属于防止电流热效应产生危害的实例是( )
B
A.家里使用电热水壶烧水 B.利用电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭 D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
考点2 焦耳定律与电热的计算
抢分攻略
1.电热的计算：焦耳定律 。纯电阻电路中
,非纯电阻电路（如含电动机的电路）
只能用 求电热。
2.通电导线的发热功率 。
3.用电器挡位问题的解决策略：判断电路中电阻的大小，由于电源
电压保持不变，由 可知，总电阻最小时，总功率最大，用电器处
于高功率挡位；总电阻最大时，总功率最小，用电器处于低功率挡位。
4.电热的利用率（热效率）
以电热水壶为例，电流通过电热丝时产生的热量 ，而
水吸收的热量 ，所以利用率 。
图24-2
例2 （2023·江苏无锡）图24-2是超市常用的塑料袋封口夹
的电路原理图，电源电压为 ，电热丝 的阻值为 。
闭合开关 ，电热丝温度升高，利用电流的热效应实现高
温封口， 内产生的热量为____ 。若使用时总把塑料袋
烫坏，可以______（选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。
方法点拨 在纯电阻电路中，满足 ，电阻产生的热量
。若电压不变，则电阻越大，产生的热量就越少。
图24-2
【解析】电阻 产生的热量
；由 可知，
电压不变，要减小电阻产生的热量，应增大电热丝的阻
值。
【答案】75; 增大
考点专练
3.（2023·广西）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一
起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处( )
C
A.电阻变小 B.电流比别处电流小
C.电阻变大 D.电流比别处电流大
【解析】在家庭电路中，导线连接处因接触不良而电阻较大，导线连接
处与导线串联在电路中，通过的电流相等，由 可知，通电时间
相等时导线连接处产生的热量较多。
图24-3
4.（2022·广西玉林）图24-3是“探究电热与电流的关
系”的部分装置，已知 、 两点间的电压为 ，
，通电时间为 ，则 与
产生的热量相差为_____ 。
图24-3
【解析】由题图可知， 与 并联后再与 串联，
已知 ，则 与 并联后的总
电阻 ，则整个电路的总电阻
，通过 的电
流 ，通过 的电流
【答案】288
，通电时间为 , 与 产生的热量分别为
、
，则 。
图24-4
5.（2023·湖北宜昌）一只家用电吹风如图24-4甲所示，它内部有一根电热丝和一个可产生强风的风扇。
图24-4
（1）图24-4乙为电吹风的内部电路简图，
通过开关 和 实现冷风和热风两挡功
能，电热丝应该接在图中的___（选填
“ ”或“ ”）位置。
（2）该电吹风的部分参数如下表所示，电吹风冷风挡正常工作时，通
过风扇的电流是多少（保留2位小数）？电热丝的电阻及其 内产生
的热量是多少
额定电压
热风功率
冷风功率
图24-4
（1）由题图乙可知，开关 控制干
路，开关 控制 所在的支路。由题意
可知，无论是吹冷风还是吹热风，电动
机均需工作，因此开关 控制电动机和
电热丝， 控制电热丝，则 处应该接
电动机， 处接电热丝。
【答案】
图24-4
解：（2）由 和表中参数可得，通过风扇
的电流为
由并联电路的特点可知，吹冷风和吹热风时电动机的电功率相同，由表中数据可知，电热丝的电功率为
图24-4
由 可知，电热丝的电阻为
由 可知，电热丝 内产生的热量为
图24-4
第24讲 测量小灯泡的电功率 焦耳定律
实验与探究
实验1 测量小灯泡的电功率
实验 方法 （1）测量原理： （2）多次测量寻找规律 ①断开开关，按电路图连接电路，将滑动变 阻器滑片调到电阻最大端，选择电流表和电 压表量程，试触开关 ②调节滑动变阻器，根据要求调节 两端的 电压（看清要求，测小灯泡的什么功率） 实验电路
实验 方法 ③用电压表测 两端的电压，记录为 ；用 电流表测通过 的电流，记录为 ④调节滑动变阻器，重复步骤②③，进行多 次测量，得出多组数据 、 和 、 ， 观察并记录不同电压对应灯泡的亮度 ⑤根据 算出 、 、 ，根据不同 功率对应灯泡的亮度，分析灯泡的亮度与实 际功率的关系
续表
注意 事项 （1）连接电路时要断开开关（目的：保护电路）
（2）电流表和电压表须正确连接，并且用试触法选择量程
实验 结论 （1）小灯泡的额定功率
（2）小灯泡的亮度取决于实际功率，小灯泡两端的电压越大，
实际功率越大，灯泡越亮
续表
评估 交流 测量小灯泡功率时，不能多次测量求平均值。原因：小灯泡的
电功率随其两端电压改变而改变，多次测量求平均值没有意义
深入 拓展 （1）滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端的电
压
（2）通过本实验也能发现小灯泡的电阻是随电压的改变而改变
的，即电压越大，消耗的电功率越大，温度越高，电阻越大。
因此，小灯泡的电阻不能求平均值
续表
例1 （2023·重庆·改编）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“ ”字样的小灯泡、电流表、电压表、滑动
变阻器、开关、导线若干。
图24-5
（1）请用笔画线代替导线，将如图24-5甲所示的实验电路连接完整。
【解析】灯泡的额定电压为 ，
则选择电压表的量程为 ，将
电压表与小灯泡并联接入电路。
【答案】如答图24-1所示
答图24-1
图24-5
（2）在开关 闭合前，应将滑片 移到___（选填“ ”或“ ”）端。
图24-5
【解析】为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片要滑到阻值最
大处，故将滑片移至 端。
图24-5
【答案】
（3）闭合开关 ，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______（选填“短路”或“断路”）。
图24-5
【解析】闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路，而灯泡不亮，电压表没有示数，说明电压表所测的电路短路，即灯泡短路。
图24-5
【答案】短路
图24-5
（4）排除故障后，闭合开关 ，移动滑片 ，
同时眼睛要观察______表的示数，直到示数为
____ 时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流
表示数。
图24-5
【解析】为了测量小灯泡的额定功率，要将
灯泡两端的电压调到与其额定电压相等，所以
向左移动滑片 的同时，眼睛应观察电压表，
直到示数为 ，再确定电流表的示数。
【答案】电压; 2.5
图24-5
（5）继续移动滑片 ，让电压表示数低于 ，
某时刻电流表如图24-5乙所示，示数为____A，
观察灯泡亮度并记录电表的示数；继续缓慢移动
滑片 ，让电压表示数高出 少许，观察灯
泡的亮度并记录电表的示数。小华根据所有实验
数据作出了小灯泡的 图像（图24-5丙），
则小灯泡的额定功率为_____ 。
图24-5
【解析】由题图乙可知，电流表示数是 ；
由小灯泡的 图像可知，当电压为
时，对应的电流为 ，则该灯泡的额定功
率 。
【答案】0.2; 0.75
图24-5
（6）根据小灯泡的 图像和亮度变化，
还可以发现____________________________
______________，这是由于小灯泡的电阻随
______的升高而增大。
图24-5
【解析】由题图丙可知，通过小灯泡的电流跟它
两端的电压不成正比（或小灯泡的 图像是曲
线而不是过原点的倾斜直线）；随着灯泡两端电
压的增大，通过灯泡的电流变大，由 可知
灯泡的实际功率变大，小灯泡的亮度是由实际功
率决定的，实际功率越大，灯泡越亮，温度越高，
小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大。
【答案】小灯泡的 图像是曲线而不是过原点的直线; 温度
拓展考问
1.在例1中：
（1）若小华在实际操作中发现灯泡很暗，电流表和电压表示数均很小，
无论怎样移动滑片，电表的示数几乎不变，则出现此现象的原因是___
（选填字母代号）。
A.滑动变阻器同时接入了下方的两个接线柱
B.灯泡的电阻太小
C.滑动变阻器的最大阻值太小
【解析】灯泡很暗，电流表和电压表示数均很小，说明电路是通路，且电路中电阻较大；无论怎样移动滑片，电表的示数几乎不变，说明滑动变阻器失去了变阻的作用，即滑动变阻器同时接入了下方的两个接线柱。
【答案】A
（2）已知电源电压初设为 ，现要测定一个额定电压为 的小灯泡
的电功率，若该实验中电压表标有 的接线柱损坏了，则替代方案可
行的是___（选填字母代号）。
A.只将电源电压减小
B.只更换一个其他规格的滑动变阻器
C.将该电压表并联到滑动变阻器的两端
【解析】电源电压为 ，灯泡和滑动变阻器串联在电路中，灯泡的额
定电压为 ，要让灯泡正常工作，滑动变阻器两端的电压应为
，可以用电压表 量程，并联在滑动变阻器
的两端，故选C。
【答案】C
图24-6
（3）小华设计了另一种方案：不用电流表，但增加了
一只阻值已知的定值电阻 ，用如图24-6所示的电路
进行实验，也测量出了该小灯泡的额定功率。具体步
骤如下：闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表
的示数为小灯泡的额定电压 ；然后保持__________
不变，将电压表接在“ ”处的导线换接到“ ”处，读出电压表示数 ，
利用此方法测量出小灯泡的额定功率，其表达式 _ _________（用已
知和所测量的物理量符号表示）。
图24-6
【解析】电压表测灯泡两端的电压，当电压表的示数
为小灯泡的额定电压 时，灯泡正常发光；然后保持
滑片位置不变，将电压表接在“ ”处的导线换接到“ ”
处，此时电压表测灯泡与 两端的总电压，因为此时
各电阻的大小和电压不变，所以灯泡仍正常工作，则
【答案】滑片位置;
此时 两端的电压 ，由欧姆定律可知，通过小灯泡的电流
，小灯泡的额定功率 。
实验2 探究电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系
实验 电路
实验 方法 （1）转换法：通过温度变化的多少来反映电流通过导体产生的
热量的多少
（2）控制变量法：
①探究电热与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值、通电时
间相同
②探究电热与电阻的关系时，要控制通过两个电阻丝的电流、通
电时间相同
续表
注意 事项 （1）用煤油代替水进行实验
（2）烧瓶内煤油的质量必须相等
（3）甲、乙电阻丝的电阻值不同，乙、丙电阻丝的电阻值相同
实验 结论 （1）比较甲、乙的温度变化可知，电流、通电时间相同时，电
阻越大，产生的热量越多
（2）比较乙、丙的温度变化可知，通电时间、电阻相同时，电
流越大，产生的热量越多
续表
评估 交流 实验中用煤油代替水的原因：①煤油比水的比热容小，在吸收相
等的热量时温度上升得多，这样现象更明显；②煤油不导电，可
使实验安全可靠
深入 拓展 实验改进：将玻璃管插入密封烧瓶里的煤油中代替温度计，整个
烧瓶相当于一个温度计的玻璃泡，由于烧瓶里的液体较多，使升
温膨胀效果更明显
续表
例2 （2021·广西贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图24-7甲所示，其中 。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系。
（1）请按照图24-7甲所示的电路图将图24-7乙所示的实物图连接完整。
【解析】由电路图可知，滑片向左移动时滑动变阻器接入电路中的电阻变小，则应将滑动变阻器左下方接线柱接入电路中，如答图24-2所示。
【答案】如答图24-2所示
答图24-2
（2）实验电路按照图24-7甲所示的电路
图连接是为了控制通电时间相同和控制
__________;电阻丝放出热量的多少，通
过__________________来进行判断。
【解析】由电路图可知，两电热丝串
联在电路中，这是为了控制通电时间
相同和控制电流相同。电流通过导体
产生热量的多少不能直接观察，但液
【答案】电流相同; 温度计的示数变化
体温度的变化可以通过温度计示数的变化量来反映，根据转换法可知，
电阻丝放出热量的多少是通过温度计示数的变化进行判断的。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流
后产生热量的多少， 、 两瓶中要装入
________________相等、初温相同的同种
液体。为了在较短时间内达到明显的实验
效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容______（选填
“大于”“等于” 或“小于”）水的比热容。
【解析】为了便于比较两根电阻丝通过
电流后产生热量的多少， 、 两瓶中要
装入质量（或体积）相等、初温相同的同
种液体。因为煤油的比热容比水的比热容
【答案】质量（或体积）; 小于
小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量时，煤油的温度升高得
多，所以用煤油做实验效果更明显，便于观察。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系。
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一
中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝 加热的煤油，
在实验一中温度升高 ，在实验二中温度升高 ，则 ______
（选填“大于”“等于”或“小于”） ，该实验说明电流产生的热量与电
流大小______（选填“成”或“不成”）正比例关系。实验中，用电阻丝
加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
【解析】闭合开关，移动滑动
变阻器的滑片，使电路中的电
流变成实验一中电流的2倍，且
通电时间相同，由 可
知，电阻丝产生的热量是原来
【答案】大于; 不成
的4倍，由 的变形式 可知，用电阻丝 加热的煤油，
温度的升高量 大于 ，该实验说明电流产生的热量与电流大小不
成正比例关系。
（5）如果在两烧瓶中分别装入
质量相等的不同液体，并接入
两根阻值______（选填“相同”或
“不同”）的电阻丝，就可用这个
装置来探究两种不同液体的吸
热性质。假设 烧瓶中液体的质量为 ，瓶中电阻丝的阻值为 , 测出
通过它的电流为 ,通电一段时间 后，温度计的示数变化量为 ,若不计
热量损失，则 液体的比热容为_____（用所给出的物理量写出比热容
的表达式）。
【解析】实验中两电阻丝串联，通过的电流和通
电时间相同，为了探究两种不同液体的吸热性质，
应控制相同时间内两液体吸热相同，根据
【答案】相同;
可知，选用的两根电阻丝的阻值应相同。假设 烧瓶中液体的
质量为 ，瓶中电阻丝的阻值为 ，测出通过它的电流为 ，通电一段
时间 后，电热丝放出的热量 ，温度计的示数变化量为 ，若
不计热量损失，放出的热量全部被液体吸收，由 可
得， 液体的比热容 。
拓展考问
2.（2023·云南·改编）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24-8甲所示的电路。
图24-8
（1）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝 有故障，
则电阻丝 ______（选填“短路”或“开路”）。
开路
图24-8
（2）排除故障后进行实验，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。小明猜想：当电阻和通电时间一定时， 可能与 成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组 与 的数据。
图24-8
请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： _______________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
________________________________________________ 。
图24-8
将测得的 与 的数
据描点画出 图像，若 图像为过原点的一条直线，则
与 成正比，否则不成正比（或求出 与 的比值，若 与
的比值为定值，则 与 成正比，否则不成正比）
（3）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24-8
乙中___（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图24-8甲烧瓶中的电阻____
（选填“串”或“并”）联进行实验。
B
串
图24-8
第24讲 测量小灯泡的电功率 焦耳定律
备考练习 第24讲 测量小灯泡的电功率 焦耳定律
达标练
1.（2022·湖南长沙）下列用电器与电蚊香加热器工作原理相同的是
( )
C
A.电风扇 B.电视机 C.电饭煲 D.电冰箱
2.（2022·广西柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实
验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因
为二者的( )
A
A.电阻不同 B.电流不同 C.密度不同 D.通电时间不同
3.（2023·湖南湘潭）将口香糖锡纸剪成如图B24-1甲所示的形状，其中
和 段等长。戴好防护手套，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电
池的正、负极，如图B24-1乙所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。
下列分析正确的是( )
图B24-1
B
A.通过 和 段的电流不相等 B.正常情况下， 段会先着火
C. 和 段两端的电压相等 D. 和 段的电阻相等
图B24-2
4.（2023·江苏扬州·改编）学习电学知识后，小芳
把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈，使
笔尖刚好接触，如图B24-2所示，接上 的电源，
接触点出现了明亮的电火花，是因为铅笔尖接触
处的______较大；若让电火花更亮些，则可以
电阻
增大
______（选填“增大”或“减小”）电源电压，原理是_________（填写公
式）。
5.（2023·山东聊城）熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以本身
产生的热量使其熔断的原理制成的。测得某熔断器在不同电流下的熔断
时间如下表所示。若通过的电流为 ，熔断器的电阻为 ，则通
电时间为____ 时熔断器熔断，此过程中熔断器产生的热量是_____ 。
电流 1.2 2.0 2.5 3.0 4.0
熔断时间 不会熔断 40 8 4.5 2.5
40
160
6.（2020·广西贺州）现有两个定值电阻 和 ，分别标有“ ”
和“ ”的字样。现将它们串联接在同一电路中，则电路两端允许接
入的最大电压是_____ ；当它们工作时间相同时，电阻 和 上产生
的热量之比 _____。
12.5
提分练
7.（2023·湖南益阳·改编）有三个均标有“ ”字样的用电器，
它们分别是电风扇、电热毯和 节能灯。若它们都正常工作相同时间，
则产生热量最多的用电器是________；若该用电器工作时的实际电压只
有额定电压的 ，则它在 内产生的热量为_______ （不考虑温
度对其电阻的影响）。
【解析】电热毯的电阻 ，若该用电器工作
时的实际电压 ，则它在 内产
生的热量为 。
【答案】电热毯; 2 560
8.（2023·陕西）图B24-3甲是“测量小灯泡的电功率”的实验电路，电源
电压为 且保持不变，小灯泡 的额定电压为 。
图B24-3
（1）连接如图B24-3甲所示的电路时，开关 应处于断开状态，滑动变
阻器的滑片 应置于最____（选填“左”或“右”）端。
右
图B24-3
（2）闭合开关 ，观察到小灯泡 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 ，两表的示数均无变
化，则故障原因可能是_____________。
小灯泡 断路
图B24-3
（3）排除故障后，闭合开关 ，移动滑动变阻器的滑片 ，多次实验并将数据和现象记录在下表中。分析表中信息，回答下列问题：
实验序号 电压 电流 灯泡的亮度 电功率
1 0.5 0.20 不亮 0.10
2 1.0 0.24 暗 0.24
3 2.0 0.32 较暗 0.51
4 2.5 正常亮
5 3.0 0.38 很亮 1.14
图B24-3
①小灯泡 在额定电压下工作时，电流表的指针位置如图B24-3乙所示，
则电流表的示数为_____A，小灯泡 的额定功率为____ 。
0.36
0.9
图B24-3
②第1次实验中，小灯泡 不亮的原因可能是_______________________。
小灯泡 的实际功率太小
图B24-3
③分析数据还发现，通过小灯泡 的电流与其两端的电压不成正比，其
原因可能是灯丝电阻随______的升高而增大。
温度
图B24-3
（4）本次实验所选用的滑动变阻器的规格是___（填字母代号）。
A. B.
图B24-3
【解析】由表中第一组数据可知，当灯泡两端的电压为 时，通过
灯泡的电流为 ，此时滑动变阻器两端的电压为
，由欧姆定律可得滑动变阻器接入电
路的阻值 ，故选B。
图B24-3
【答案】B
冲刺练
9.（2021·贵州安顺）小明在“探究电流通过导体时产生的热量与
哪些因素有关”的实验中，提出了下列猜想：
A.与通电时间有关
B.与电阻大小有关
C.与电压大小有关
D.与电流大小有关
实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
请回答下列问题：
（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，通电一段时间后火柴被点燃，这一现象说明：
①电阻丝产生的热量通过________的方式传递给火柴头；
②电阻丝产生的热量与通电时间______（选填“有关”或“无关”）。
热传递
有关
图B24-4
（2）探究猜想B时，如图B24-4所示，将 和
的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴
头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）。
①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否
判断该电阻丝产生的热量多？答：____（选填“能”或“不能”）。
能
图B24-4
图B24-4
②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，
但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况
下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？答：
___（填字母代号）。
C
、
B. 、
C. 、
（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估
该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那
么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻
丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计？答：______（选填
“能”或“不能”）。请你说明理由：________________________________
_______________________________________。
不能
两电阻丝并联时，电压相同，由于电阻不同，电流也不同，不能控制电流相同

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