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第16讲 电功率
目录 考情分析 知识构建 考点突破 考点一 电能 电功 考点二 电功率 考点三 测量电功率 考点四 焦耳定律
【考情分析】
考点要求 课标要求 命题预测
电能、电功及相关计算 从能量转化角度认识电源和用电器，结合实例了解电功，学读家用电能表、根据读数计算用电量 《欧姆定律》是电路理论的基础，《电功率》是电学综合所在。所以，电功率在初中物理中占据举足轻重的地位，对本单元的考查都应作为备考的重点和热点。 从考题题型看，对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题（综合计算题）和综合应用题等。 从命题方向和知识点看，电功率、额定功率、实际功率是重点。主要有：电功率的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用电功率进行综合计算、电功率在生活中的应用、电路安全与极值、测量小灯泡额定功率、影响电流热效应的因素等。 考题数量一般在2-4题，分值也较大，一般在10分-16分之间。
电功率及其简单计算 结合实例，了解电功率，知道用电器的额定功率和实际功率，调查常见用电器的铭牌，比较它们的电功率
电功率的综合计算 理解电功率和电流、电压的关系，并能进行简单计算；知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比
焦耳定律及应用 通过实验了解焦耳定律
【知识建构】
【考点突破】
考点一 电能 电功
一、电能与电能的计量
电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能
电能的利用 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
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
电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能
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。
电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用； （2）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； （3）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； （4）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
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：。
二、电功
电功 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
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
影响电功大小的因素 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
电功的计算 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
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。
（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，； （2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，
电功计算公式的选择
电功的计算公式有W=UIt、W=Pt、、。后两个公式只适用于纯电阻电路。
1．在商场中，一位微波炉的售货员和一位顾客产生了不同的意见。售货员说微波炉很省电，加热食物用时很短，花不了多少电费；顾客说微波炉很费电，他家的微波炉一打开就“烧保险”。你认为他们混淆了电学中的哪两个物理量（ ）
A．电流和电压 B．电功和电功率 C．电能和电功 D．电能和电流
【答案】B
【详解】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，所以说微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费，即售货员是从电功角度说的；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，相同时间内消耗的电能多，所以认为很费电，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
2．图为一台“3V 3W”的手持迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.2Ω。则小风扇正常工作1min消耗的电能为 J；电动机线圈1min产生的热量为 J。
【答案】 180 12
【详解】[1]由得，小风扇正常工作1min=60s消耗的电能为
[2]由得，小风扇正常工作的电流
电动机线圈1min=60s产生的热量为
3．中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压，、、是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，，，S为电源开关，通过温控开关可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率，“加热”效率。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”（“煮茶加热”时间如表格所示），最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为的水装入煮茶机，水的比热容，水的密度。
茶品 低浓度“煮茶加热”时间 中浓度“煮茶加热”时间 高浓度“煮茶加热”时间
乌龙茶 2min 5min 10min
红茶 1min 2min 5min
黑茶 2min 5min 7min
(1)求将水“加热”至过程中水吸收的热量；
(2)求煮茶机的“保温”功率；
(3)若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。
【答案】(1) (2) (3)
【详解】（1）将水“加热”至100°C过程中水吸收的热量为
（2）由题意可知
则定值电阻R0的阻值为
煮茶机的“保温”功率为
（3）将水“加热”至100°C过程中消耗的电能为
将水“加热”至100°C过程需要的时间为
由表格可知，若用户选择“红茶高浓度煮茶”，“煮茶加热”时间为5min，则保温时间为
煮茶机经过将水“加热”至100°C、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，这个过程煮茶机消耗的电能为
考点二 电功率
一、电功率
电功率 定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示
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
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
电功率的计算 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。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）
计算式：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）
导出式：、。适用于纯电阻电路
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
电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：…
对于纯电阻比例电路来说，
无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和， 即：
二、额定电压、额定功率
1.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
2.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3.额定功率与实际功率的计算
（1）纯电阻用电器，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。
（1）电功率与电功是两个不同的概念：电功是表示电流做功多少的物理量，其单位是kW·h或J；电功率是电功与通电时间的比值，表示电流做功的快慢，其单位是kW或W。
（2）纯电阻电路中电功率计算公式的选用技巧
1）两个电阻串联接入电路，因串联电路中电流相同，比较两个电阻的电功率时优先考虑用公式；
2）两个电阻并联接入电路，因并联电路两电阻两端电压相同，比较电阻电功率时优先考虑公式；
3）若已知电阻两端电压和通过电阻的电流，优先考虑公式P=UI。
1．瓦特改良了蒸汽机，并于1776年制造出第一台具有实用价值的蒸汽机，在工业上得到了广泛的应用，热效率大幅提升。瓦特是下列哪个物理量的单位（　　）
A．电功 B．电能 C．功率 D．电压
【答案】C
【详解】A B．电功和电能在国际单位制中的单位是焦耳，简称焦，符号为J，故AB不符合题意；
C．功率在国际单位制中的单位是瓦特，简称瓦，符号为W，故C符合题意；
D．电压在国际单位制中的单位是伏特，简称伏，符号V，故D不符合题意。
故选C。
2．如图所示，电源电压不变，电阻，，。当开关闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为，则电源电压为 V；调整开关可使电路的最大电功率达到 W。
【答案】 6 3
【详解】[1]当开关S1闭合，S2、S3断开时，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，串联电路各处电流都相等，串联电路总电阻等于各分电阻之和，电源电压为
U=I(R1+R2)=0.2A×(20Ω+10Ω)=6V
[2]由可知电源电压不变，当电路中的总电阻最小时，总功率是最大的；由图可知，当开关S1、S2、S3都闭合时，R1和R3并联，根据并联电路的电阻关系可知，并联电路的总电阻小于任一分电阻，此时的总电阻是最小的，电功率是最大的，最大功率为
3．如图所示电路，开关S闭合，灯泡L1和L2均发光。若它们的阻值不同，忽略温度对电阻的影响，下列说法不正确的是（　　）
A．通过A、B两点的电流不相等 B．L1和L2两端的电压相等
C．L1和L2的实际功率不相等 D．若L1断路，则L2不会发光
【答案】D
【详解】AB．由图可知，灯L1与灯L2是并联，由于并联电路两端电压相等，因此灯L1与灯L2两端的电压一定相等，均等于电源电压；由于两灯的电阻不同，根据欧姆定律可知，通过两灯的电流不相等，所以，通过A、B两点的电流不相等，故AB正确，不符合题意；
C．两灯的两端电压相等，电阻不等，根据可知，L1和L2的实际功率不相等，故C正确，不符合题意；
D．由于两灯是并联连接的，所以，两灯可以独立工作；若L1断路，则L2会发光，故D错误，符合题意。
故选D。
4．图甲是某酒精测试仪的简化电路图，R0为定值电阻，R为酒精气体传感器，其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。若电源电压不变，闭合开关，当R周围酒精浓度增加时，下列判断正确的是（　　）
A．电流表示数变小 B．电压表示数变大
C．电压表与电流表示数的比值不变 D．电路消耗的总功率变大
【答案】D
【详解】由图甲可知，R0与R并联，电流表测干路电流，电压表测电源电压。
A．由图乙可知，当R周围酒精浓度增加时，R的阻值变小，根据欧姆定律可知，通过R的电流变大，而通过R0的电流不变，则干路电流变大，即电流表示数变大，故A错误。
B．由于并联电路的总电压与各支路两端的电压相等，电源电压不变，则电压表示数不变，故B错误。
C．电压表示数不变，电流表示数变大，则电压表与电流表示数的比值变小，故C错误。
D．电源电压不变，干路电流变大，根据P=UI可知，电路消耗的总功率变大，故D正确。
故选D。
5．（2024·山东威海·中考真题）如图所示，电源电压恒定，电流表的量程为“0~3A”，。只闭合开关S，滑动变阻器R（40Ω 1A）的滑片P处于中点时，小灯泡L（3V 1.8W）正常发光，则电源电压为 V。当开关全部闭合时，在保证电路安全的前提下，该电路消耗的最大功率为 W（不考虑灯丝电阻的变化）。
【答案】 15 30
【详解】[1]只闭合开关S，此时变阻器与灯泡串联，滑动变阻器R（40Ω 1A）的滑片P处于中点时，接入电路的电阻为20Ω，不考虑灯丝电阻的变化，小灯泡的阻值为
灯泡正常发光，则电路中的电流为
则电源电压为
[2]当开关全部闭合时，灯泡短路，变阻器和定值电阻并联，当电流最大时，电路消耗的电功率最大，变阻器允许通过的最大电流为1A，则变阻器的最大功率为
定值电阻的功率为
则电路的最大功率为
考点三 测量小灯泡电功率
知识点01 用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
（1）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）小灯泡的亮度是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；
（4）当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光；
（5）当U实（6）当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
知识点02 特殊方法测量小灯泡电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
知识点03 利用电能表测量用电器的电功率
（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。
1.“用电流表、电压表测小灯泡功率”实验原理是 ，连接电路时电键应处于 状态，用如图实验器材测小灯泡功率时，电压表的量程选择为 伏，将设计的实验电路图填入方框中。
【答案】 断开
【详解】[1]伏安法测功率的原理是。
[2]为保护电路，连接电路时电键应处于断开状态。
[3]电源是两节干电池串联，电压为3V，所以电压表的量程选择为。
[4]伏安法测灯泡功率时，变阻器、电流表与灯泡串联，电压表与灯泡并联，作图如下：
2.（2024·黑龙江·模拟预测）如图甲所示是测量小灯泡电功率的实验电路，小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。（要求滑片P向左滑动时小灯泡变亮，导线不允许交叉）
(2)实验前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应置于最 端。连接好电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表和电压表都有示数，接下来应进行的操作是 。
(3)实验过程中，当电压表示数为 V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
(4)测量小灯泡在不同电压下的电功率不需要求平均值，原因是 。
【答案】(1)(2)右；移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡能否发光；(3) 2.5；0.6；
(4)小灯泡的电功率随电压的变化而变化
【详解】（1）小灯泡额定电压2.5V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端；滑片P向左滑动时小灯泡变亮，故滑动变阻器左下接线柱接入电路，作图如下：
（2）[1]实验前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处，因为滑动变阻器左下接线柱接入电路，滑片P应置于最右端。
[2]闭合开关，电流表、电压表均有示数，发现小灯泡不亮，可能是滑动变阻器阻值太大，导致小灯泡的实际功率太小了，导致小灯泡不亮。接下来应进行的操作是向左移动滑片，减小滑动变阻器的电阻，增大小灯泡两端的电压和通过的电流，增大小灯泡的实际功率。
（3）[1]小灯泡额定电压2.5V，所以当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光。
[2]电流表选择的是小量程，分度值是0.02A，读数是0.24A，则小灯泡的额定功率
（4）小灯泡在不同电压下电功率是不一样的，所以电功率不需要求平均值。
3．某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为的待测小灯泡（电阻约为），滑动变阻器两个（A：“　”；B：“　”）。
(1)如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路 （不能与其他导线交叉）；
(2)实验中，应选用的滑动变阻器是 （选填“A”或“B”）；
(3)小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是 ；
(4)排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为 W；
(5)该组的另一同学接着实验时，发现电压表量程已经损坏，量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，你的方法是 ；
(6)完成实验后，小明还想测量定值电阻的阻值，用替换了小灯泡，同时发现电流表损坏，于是用如图丙所示的电路完成了实验，已知滑动变阻器的最大阻值为，他的实验步骤：
①闭合开关，将滑片移至最左端，读出电压表示数为；
②将滑片移至最右端，读出电压表示数为，则电阻的阻值表达式： （用、、表示）。
【答案】(1) (2)B (3)小灯泡断路 (4)1.14
(5)将电压表与滑动变阻器并联 (6)
【详解】（1）实验中电流表要与灯泡串联，电压表与灯泡并联，作图如下：
（2）小灯泡正常发光时，根据串联分压原理则有
解得，所以应选用的滑动变阻器是B。
（3）小灯泡始终不发光，说明电路中有断路或者灯泡被短路。而电压表有示数，说明电压表与电源两极是相连的，因此，是在与电压表并联的部分出现了断路，故是与电压表并联的小灯泡断路了。
（4）如图乙所示，小灯泡电压为3.8V时，电流为0.3A，则该小灯泡的额定功率为
（5）小灯泡正常发光时，变阻器的电压为
电压表量程已经损坏，量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，可以将电压表与滑动变阻器并联，当电压表示数为2.2V时，小灯泡正常发光。
（6）①闭合开关，将滑片移至最左端，变阻器阻值为0，电压表测电源电压，读出电压表示数为，则电源电压为；
②将滑片移至最右端，和滑动变阻器的最大阻值为串联，电压表测电压，读出电压表示数为，则根据串联分压原理则有
解得电阻的阻值为
考点四 焦耳定律
一、电流热效应
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：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （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电流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 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 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）。 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
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
焦耳定律应用问题 （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。
串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即
知识点三、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
（1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都不是利用电流热效应工作的。
（2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。
（3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。
1．（2024·山东淄博·中考真题）如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中（ ）
①电源电压为6V
②定值电阻R的阻值为5Ω
③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④滑片P在b端时，通电1min电阻R产生的热量为27J
A．只有②③正确 B．只有①③正确 C．只有②③④正确 D．只有①②④正确
【答案】C
【详解】①②由图甲可知，定值电阻R与滑动变阻器RP串联，电流表测电路中的电流，电压表测定值电阻R两端的电压。当滑片P在a端时，RP连入电路的电阻为0，电路中只有R工作，则电压表示数最大且等于电源电压，由图乙可知，电源电压
此时电路中的电流，根据欧姆定律可得，定值电阻R的阻值
故①错误，②正确；
③④当滑片P在b端时，由图乙可知，R两端的电压，此时电路中的电流，根据串联电路的电压规律，RP两端电压
根据欧姆定律可得，滑动变阻器的最大阻值
通电1min电阻R产生的热量
故③④正确。综上，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．你注意观察过汽车后挡风玻璃上有一些“横条纹”吗 它是一种电加热装置，可用于除雾除霜。某汽车的电加热装置是由10条阻值均为20Ω的电阻丝并联而成，该装置与12V的汽车电池接通工作5min，通过每条电阻丝的电流为 A，产生的总热量为 J。
【答案】 0.6 21600
【详解】[1]因为并联，所以每条电阻丝两端的电压均等于电源电压12V，通过每条电阻丝的电流为
[2]根据并联电流规律，总电流为
产生的总热量为
3.（2024·江苏苏州·二模）如图所示，在“比较两个灯泡亮度”、探究“影响电流热效应的因素”的活动中，下列说法正确的是（　　）
①甲图中灯越亮说明在相同时间内电流做功越多
②图甲对探究电流做功多少与电流大小的关系有一定缺点
③图乙中，若R1④图乙中，实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多
A．只有① B．只有②③ C．只有①③④ D．①②③④
【答案】D
【详解】①甲图中，根据转换法可知，实验中通过灯泡的亮度来表示两灯相同时间内做功的多少；灯越亮说明在相同时间内电流做功越多；故①正确；
②图甲中只能做一次实验，故甲对探究电流做功多少与电流大小的关系有一定缺点，故②正确；
③图乙中，两灯串联，通过的电流和通电时间相同，根据Q=I2Rt，若R1④图乙中，瓶中装有质量相等的煤油，根据转换法，实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多，故④正确。
故ABC错误，D正确。
故选D。
4.（2024·黑龙江牡丹江·一模）下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（ ）
电视机 B．电风扇
C．电脑 D．电烤箱
【答案】D
【详解】A．电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故A不符合题意；
B．电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．电脑主要是把电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意；
D．电烤箱主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
5.（2024·吉林·模拟预测）夏天，人们常用电热驱蚊器驱蚊，它是利用电流的 效应来工作的。发热元件是一个阻值为的电阻，工作电流为20mA，则发热元件通电100s产生的热量为 J。
【答案】 热 400
【详解】[1]“电热驱蚊器”就是将电能转化成内能，利用了电流的热效应工作。
[2]发热元件产生的热量
考点五 实验综述
实验01 伏安法测量小灯泡的电功率
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）小灯泡的亮度是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是2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压是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，电流表的量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，同时通电时间不宜过长，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很难调节；（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
实验02 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：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （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电流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 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
1.（2024·湖南郴州·二模）小马同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，用到以下器材：额定电压为2V的待测小灯泡、滑动变阻器R1“50Ω 1A”、电流表（0~0.6A、0~3A）、电压表（0~3V、0~15V）、电源（4.5V）、开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导甲线将图甲的实物电路补充完整（要求滑片向右移动时灯泡变暗）；
(2)连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，小马发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表示数均为0，经检查电表完好，则故障可能是___________；
A．小灯泡断路 B．小灯泡短路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路
(3)故障排除后，正确操作，当小灯泡正常发光时，电流表指针偏转如图乙所示，则小灯泡额定功率为
W；
(4)完成上述实验后，小马又找来5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的电阻各一个，电流表（0~0.6A）和电压表（0~3V）的量程、滑动变阻器的规格和电源电压均保持不变，探究“电流与电阻的关系”，为使四个电阻分别接入电路都能完成实验且所有电路元件都安全，应控制电压表示数的范围为 V（每次更换电阻前都要断开开关，并将滑动变阻器的阻值调到最大）。
【答案】(1)；(2)C；(3)0.56；(4)2~3
【详解】（1）滑片向右移动时灯泡变暗，说明电路中电流变小，滑动变阻器阻值变大，故滑动变阻器选用左下接线柱与电流表串联在电路中，如图所示：
（2）电流表示数为0，说明电路可能断路，电压表示数为0，说明电压表与电源没有连通，经检查电表完好，则故障可能是滑动变阻器断路，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（3）由图甲可知，电流表选用小量程；当小灯泡正常发光时，电流表指针偏转如图乙所示，电流表分度值0.02A，其示数为0.28A，则小灯泡额定功率为
PL=ULIL=2V×0.28A=0.56W
（4）当定值电阻和滑动变阻器的阻值都最大时，控制电压最小，根据串联分压原理可知
最小控制电压为
当定值电阻最小，电路中电流最大时，控制电压最大，最大值为
Umax＝Imax×Rmin＝0.6A×5Ω＝3V
综上所述，为使四个电阻分别接入电路都能完成实验且所有电路元件都安全，应控制电压表示数的范围为2~3V。
2. 科学探究 （2024·湖南湘西·二模）在探究电流热效应与什么因素有关的实验中，如图所示，两个透明容器甲、乙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的温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻较大，它们相互串联接到电源两端。
（1）通电时，通过两个电阻丝的电流 （选填“相等”或“不相等”）；
（2）通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度，可判断甲、乙容器中空气的温度t甲 t乙。（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）实验表明：在 相同、 相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
【答案】（1）相等；（2）小于；（3）电流；通电时间
【详解】（1）[1]两容器中的电阻丝串联，根据串联电路电流的特点可知，通过两电阻的电流相同。
（2）[2]根据图像可知，两个U形管中液面高度右边高于左边，说明右边容器中的气压大，温度高，则甲、乙容器中空气的温度t甲小于t乙。
（3）[3][4]根据实验现象可知，在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
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第16讲 电功率
目录 考情分析 知识构建 考点突破 考点一 电能 电功 考点二 电功率 考点三 测量电功率 考点四 焦耳定律
【考情分析】
考点要求 课标要求 命题预测
电能、电功及相关计算 从能量转化角度认识电源和用电器，结合实例了解电功，学读家用电能表、根据读数计算用电量 《欧姆定律》是电路理论的基础，《电功率》是电学综合所在。所以，电功率在初中物理中占据举足轻重的地位，对本单元的考查都应作为备考的重点和热点。 从考题题型看，对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题（综合计算题）和综合应用题等。 从命题方向和知识点看，电功率、额定功率、实际功率是重点。主要有：电功率的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用电功率进行综合计算、电功率在生活中的应用、电路安全与极值、测量小灯泡额定功率、影响电流热效应的因素等。 考题数量一般在2-4题，分值也较大，一般在10分-16分之间。
电功率及其简单计算 结合实例，了解电功率，知道用电器的额定功率和实际功率，调查常见用电器的铭牌，比较它们的电功率
电功率的综合计算 理解电功率和电流、电压的关系，并能进行简单计算；知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比
焦耳定律及应用 通过实验了解焦耳定律
【知识建构】
【考点突破】
考点一 电能 电功
一、电能与电能的计量
电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能
电能的利用 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
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
电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能
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。
电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用； （2）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； （3）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； （4）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
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：。
二、电功
电功 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
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
影响电功大小的因素 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
电功的计算 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
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。
（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，； （2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，
电功计算公式的选择
电功的计算公式有W=UIt、W=Pt、、。后两个公式只适用于纯电阻电路。
1．在商场中，一位微波炉的售货员和一位顾客产生了不同的意见。售货员说微波炉很省电，加热食物用时很短，花不了多少电费；顾客说微波炉很费电，他家的微波炉一打开就“烧保险”。你认为他们混淆了电学中的哪两个物理量（ ）
A．电流和电压 B．电功和电功率 C．电能和电功 D．电能和电流
2．图为一台“3V 3W”的手持迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.2Ω。则小风扇正常工作1min消耗的电能为 J；电动机线圈1min产生的热量为 J。
3．中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压，、、是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，，，S为电源开关，通过温控开关可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率，“加热”效率。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”（“煮茶加热”时间如表格所示），最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为的水装入煮茶机，水的比热容，水的密度。
茶品 低浓度“煮茶加热”时间 中浓度“煮茶加热”时间 高浓度“煮茶加热”时间
乌龙茶 2min 5min 10min
红茶 1min 2min 5min
黑茶 2min 5min 7min
(1)求将水“加热”至过程中水吸收的热量；
(2)求煮茶机的“保温”功率；
(3)若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。
考点二 电功率
一、电功率
电功率 定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示
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
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
电功率的计算 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。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）
计算式：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）
导出式：、。适用于纯电阻电路
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
电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：…
对于纯电阻比例电路来说，
无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和， 即：
二、额定电压、额定功率
1.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
2.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3.额定功率与实际功率的计算
（1）纯电阻用电器，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。
（1）电功率与电功是两个不同的概念：电功是表示电流做功多少的物理量，其单位是kW·h或J；电功率是电功与通电时间的比值，表示电流做功的快慢，其单位是kW或W。
（2）纯电阻电路中电功率计算公式的选用技巧
1）两个电阻串联接入电路，因串联电路中电流相同，比较两个电阻的电功率时优先考虑用公式；
2）两个电阻并联接入电路，因并联电路两电阻两端电压相同，比较电阻电功率时优先考虑公式；
3）若已知电阻两端电压和通过电阻的电流，优先考虑公式P=UI。
1．瓦特改良了蒸汽机，并于1776年制造出第一台具有实用价值的蒸汽机，在工业上得到了广泛的应用，热效率大幅提升。瓦特是下列哪个物理量的单位（　　）
A．电功 B．电能 C．功率 D．电压
2．如图所示，电源电压不变，电阻，，。当开关闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为，则电源电压为 V；调整开关可使电路的最大电功率达到 W。
3．如图所示电路，开关S闭合，灯泡L1和L2均发光。若它们的阻值不同，忽略温度对电阻的影响，下列说法不正确的是（　　）
A．通过A、B两点的电流不相等 B．L1和L2两端的电压相等
C．L1和L2的实际功率不相等 D．若L1断路，则L2不会发光
4．图甲是某酒精测试仪的简化电路图，R0为定值电阻，R为酒精气体传感器，其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。若电源电压不变，闭合开关，当R周围酒精浓度增加时，下列判断正确的是（　　）
A．电流表示数变小 B．电压表示数变大
C．电压表与电流表示数的比值不变 D．电路消耗的总功率变大
5．（2024·山东威海·中考真题）如图所示，电源电压恒定，电流表的量程为“0~3A”，。只闭合开关S，滑动变阻器R（40Ω 1A）的滑片P处于中点时，小灯泡L（3V 1.8W）正常发光，则电源电压为 V。当开关全部闭合时，在保证电路安全的前提下，该电路消耗的最大功率为 W（不考虑灯丝电阻的变化）。
考点三 测量小灯泡电功率
知识点01 用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
（1）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）小灯泡的亮度是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；
（4）当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光；
（5）当U实（6）当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
知识点02 特殊方法测量小灯泡电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
知识点03 利用电能表测量用电器的电功率
（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。
1.“用电流表、电压表测小灯泡功率”实验原理是 ，连接电路时电键应处于 状态，用如图实验器材测小灯泡功率时，电压表的量程选择为 伏，将设计的实验电路图填入方框中。
2.（2024·黑龙江·模拟预测）如图甲所示是测量小灯泡电功率的实验电路，小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。（要求滑片P向左滑动时小灯泡变亮，导线不允许交叉）
(2)实验前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应置于最 端。连接好电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表和电压表都有示数，接下来应进行的操作是 。
(3)实验过程中，当电压表示数为 V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
(4)测量小灯泡在不同电压下的电功率不需要求平均值，原因是 。
3．某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为的待测小灯泡（电阻约为），滑动变阻器两个（A：“　”；B：“　”）。
(1)如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路 （不能与其他导线交叉）；
(2)实验中，应选用的滑动变阻器是 （选填“A”或“B”）；
(3)小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是 ；
(4)排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为 W；
(5)该组的另一同学接着实验时，发现电压表量程已经损坏，量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，你的方法是 ；
(6)完成实验后，小明还想测量定值电阻的阻值，用替换了小灯泡，同时发现电流表损坏，于是用如图丙所示的电路完成了实验，已知滑动变阻器的最大阻值为，他的实验步骤：
①闭合开关，将滑片移至最左端，读出电压表示数为；
②将滑片移至最右端，读出电压表示数为，则电阻的阻值表达式： （用、、表示）。
考点四 焦耳定律
一、电流热效应
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：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （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电流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 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 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）。 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
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
焦耳定律应用问题 （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。
串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即
知识点三、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
（1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都不是利用电流热效应工作的。
（2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。
（3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。
1．（2024·山东淄博·中考真题）如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中（ ）
①电源电压为6V
②定值电阻R的阻值为5Ω
③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④滑片P在b端时，通电1min电阻R产生的热量为27J
A．只有②③正确 B．只有①③正确 C．只有②③④正确 D．只有①②④正确
2．你注意观察过汽车后挡风玻璃上有一些“横条纹”吗 它是一种电加热装置，可用于除雾除霜。某汽车的电加热装置是由10条阻值均为20Ω的电阻丝并联而成，该装置与12V的汽车电池接通工作5min，通过每条电阻丝的电流为 A，产生的总热量为 J。
3.（2024·江苏苏州·二模）如图所示，在“比较两个灯泡亮度”、探究“影响电流热效应的因素”的活动中，下列说法正确的是（　　）
①甲图中灯越亮说明在相同时间内电流做功越多
②图甲对探究电流做功多少与电流大小的关系有一定缺点
③图乙中，若R1④图乙中，实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多
A．只有① B．只有②③ C．只有①③④ D．①②③④
4.（2024·黑龙江牡丹江·一模）下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（ ）
电视机 B．电风扇
C．电脑 D．电烤箱
5.（2024·吉林·模拟预测）夏天，人们常用电热驱蚊器驱蚊，它是利用电流的 效应来工作的。发热元件是一个阻值为的电阻，工作电流为20mA，则发热元件通电100s产生的热量为 J。
考点五 实验综述
实验01 伏安法测量小灯泡的电功率
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）小灯泡的亮度是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是2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压是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，电流表的量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，同时通电时间不宜过长，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很难调节；（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
实验02 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：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （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电流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 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
1.（2024·湖南郴州·二模）小马同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，用到以下器材：额定电压为2V的待测小灯泡、滑动变阻器R1“50Ω 1A”、电流表（0~0.6A、0~3A）、电压表（0~3V、0~15V）、电源（4.5V）、开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导甲线将图甲的实物电路补充完整（要求滑片向右移动时灯泡变暗）；
(2)连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，小马发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表示数均为0，经检查电表完好，则故障可能是___________；
A．小灯泡断路 B．小灯泡短路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路
(3)故障排除后，正确操作，当小灯泡正常发光时，电流表指针偏转如图乙所示，则小灯泡额定功率为
W；
(4)完成上述实验后，小马又找来5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的电阻各一个，电流表（0~0.6A）和电压表（0~3V）的量程、滑动变阻器的规格和电源电压均保持不变，探究“电流与电阻的关系”，为使四个电阻分别接入电路都能完成实验且所有电路元件都安全，应控制电压表示数的范围为 V（每次更换电阻前都要断开开关，并将滑动变阻器的阻值调到最大）。
2. 科学探究 （2024·湖南湘西·二模）在探究电流热效应与什么因素有关的实验中，如图所示，两个透明容器甲、乙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的温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻较大，它们相互串联接到电源两端。
（1）通电时，通过两个电阻丝的电流 （选填“相等”或“不相等”）；
（2）通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度，可判断甲、乙容器中空气的温度t甲 t乙。（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）实验表明：在 相同、 相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
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