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教材梳理
第十八章 电 功 率
第二课时 测量用电器的电功率 焦耳定律
1. 知道用电器的额定功率和实际功率。
2. 通过实验，了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产、生活中的有关现象。
课程标准
考点梳理
额定功率和实际功率
1. 额定功率：(1)用电器_____________时的电压叫额定电压，用电器上标明的电压就是_____________。
(2)用电器在__________电压下工作时的电功率叫做额定功率，用电器上标明的功率就是_______________。
如用电器上标注“220 V 40 W”，220 V表示______________，40 W表示______________；根据这些数据可求出额定电流
I额=________A（结果保留2位小数），电阻R=__________Ω。
正常工作
额定电压
额定
额定功率
额定电压
额定功率
0.18
1 210
2. 实际功率：实际功率是在实际电压下的功率，不同的实际电压下有不同的实际功率。①当U实=U额时，P实__________P额；
②当U实＜U额时，P实_________P额；③当U实＞U额时，
P实__________P额。
=
<
>
（1）测量原理：__________。
（2）实验电路图如图1－18－18所示。
（3）电路中滑动变阻器的作用：
①____________________;
②_________________________________________。
P=UI
测量用电器的电功率
保护电路
改变用电器两端电压和通过它的电流
（4）在实验中要注意：一是连接实物时，为了______________，开关要__________；二是闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值__________的位置，防止电路中电流过大，烧坏用电器和电源。
保护电路
断开
最大
1. 电流的热效应定义：电流通过导体时电能转化为_________能的现象，叫电流的热效应。
2. 电热的计算：
(1)焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟__________的平方成正比，跟__________成正比，跟__________________成正比。
(2)公式：Q=__________，其中I、R、t的单位分别是__________、__________、__________，则Q的单位是__________。
内
焦耳定律
电流
电阻
通电时间
I2Rt
安培(A)
欧姆(Ω)
秒(s)
焦耳(J)
全部
利用
防止
课本简练
1. （九全P95动手动脑学物理1改编）一只电热水壶铭牌上标着“220 V 1 100 W”的字样，它正常工作时，电流是________A。
2. (九全P96实验改编)在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，当手移动滑动变阻器滑片时，眼睛应观察（ ）
A. 电流表的示数 B. 电压表的示数
C. 灯泡的发光情况 D. 变阻器滑片的位置
5
B
3. (九全P99图18.4-1改编)下列机器工作时应用电流热效应的是( )
A. 电热水壶 B. 电风扇
C. 刷卡机 D. 太阳能玩具车
A
4. (九全P102动手动脑学物理3改编)一个电烙铁的额定电压是220 V，在额定电压下工作的电阻是440 Ω。问：
（1）电烙铁正常工作时的电流多大？
（2）这一电烙铁正常工作10 min产生多少热量？

（2）这一电烙铁正常工作10 min产生热量
Q＝W＝UIt＝220 V×0.5 A×10×60 s＝6.6×104 J。
答：（略）
易错精讲
【例1】某个小灯泡上标有“6 V 6 W”的字样，假如接在3 V的电路中，灯丝的电阻不变，这时小灯泡的实际功率为（ ）A. 1 W B. 1.5 W
C. 3 W D. 6 W
易错点1
灯泡的额定功率和实际功率
B
思路点拨：涉及额定功率与实际功率的计算，一般的方法是根据用电器的标示计算出用电器的电阻作为已知条件。其余的计算与电学的基本计算相同。
【变式1】如图1－18－19所示，将甲、乙两灯串联在电路中，闭合开关，发现甲灯发光，乙灯不发光。则乙灯不发光的原因可能是（ ）
A. 乙灯灯丝的电阻比甲的大
B. 乙灯的实际功率太小
C. 乙灯的额定电压太低
D. 通过乙灯的电流小于甲灯的电流
B
【例2】如图1－18－20所示是测量额定电压为3 V的小灯泡的电功率时所绘制的I－U变化关系图像。根据图像，下列关于小灯泡的一些物理量分析正确的是( )
A. 实验时通过小灯泡的电流与两端电压成正比
B. 实验过程中小灯泡电阻保持不变
C. 小灯泡的额定电流是0.3 A
D. 小灯泡的额定功率是1.5 W
易错点2
灯泡的电学特征
D
思路点拨：测量灯泡的电功率，与伏安法测电阻的步骤一样。需要注意的是测量灯泡的额定功率时，灯泡必须正常发光。而灯泡正常发光，或用电压表来反映(电压表的示数为额定电压)，或用电流表来反映(电流表的示数为额定电流)。
【变式2】在测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如下表所示。
小灯泡两端的电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
通过小灯泡的电流I/A 0.12 0.16 0.19 0.23 0.25 0.28
小灯泡的亮度 暗→亮 正常发光 过亮
分析实验记录，她得出了以下结论：①小灯泡的额定功率为0.625 W；②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮；③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大；④小灯泡和阻值为2 Ω的定值电阻串联接在电压为3 V的电源两端时，能正常发光。其中正确的是( )
A. 只有① B. 只有①②
C. 只有①②③ D. ①②③④都正确
D
【例3】请完成下列有关电热的计算：
（1）一个10 Ω的定值电阻，通过2 A的电流时，1 min产生的热量是__________J。（使用公式Q=__________）
（2）一个5 Ω的定值电阻，接到2 V的电压上工作5 min，产生
的热量是__________J。（使用公式Q=__________）
易错点3
电热计算公式的运用
2 400
I2Rt
240
（3）一个定值电阻，接到3 V的电压上时通过它的电流是0.2 A，则10 min内该电阻产生的热量是__________J。（使用公式Q=__________）
（4）一个标有“220 V800 W”的电热水器，正常工作5 min能产生_______________J的热量。（使用公式Q=_________）
360
UIt
2.4×105
Pt
【变式3】(2024福建）小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图1-18-21。电热丝R的阻值为4 Ω，电动机标有
“12 V 24 W”字样。闭合开关S、S1，电动机正常工作。求：
（1）电源电压。
（2）闭合开关S、S1，电动机1 min内消耗的电能。
（3）闭合开关S、S2，通电100 s，
电热丝R产生的热量。
解：（1）由电路图知，闭合开关S、S1，电路为电动机的简单电路，此时电动机正常工作，电动机两端的电压等于电动机的额定电压，所以电源电压U＝U额＝12 V。
（2）闭合开关S、S1时，电动机1 min内消耗的电能W＝Pt＝24 W×60 s＝1 440 J。

【例4】（2019广东）某品牌电烤箱在额定电压下,电功率从大到小有高挡、中挡和低挡。图1-18-22为电烤箱在不同挡位工作时的电路图,R1、R2为发热电阻丝,且阻值R1>R2,则高挡、中挡和低挡对应的电路图分别是图________、图_________和图________。(均填“甲”“乙”或“丙”)
易错点4
电加热器的挡位判断
丙
乙
甲

【变式4】如图1-18-23甲所示为某电烤箱的内部简化电路，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图1-18-23乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求：
（1）低温挡工作时的电功率。
（2）电热丝R2的阻值。
（3）15 min内R1消耗的电能。


（3）15 min内R1消耗的电能W1＝UI1t＝220 V×6 A×15×60 s＝1.188×106 J＝0.33 kW·h。
答：（略）
实验一 测量小灯泡的电功率(10年3考：2017年、2019年、2020年)
重点实验
实验名称 测量小灯泡的电功率
实验器材 电流表、电压表、电源、开关、小灯泡、滑动变阻器、导线
考点归纳 （1）实验原理：P=UI
（2）画电路图或者连接实物图
（3）连接电路时开关必须断开；开关闭合前，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处
（4）电流表、电压表选择正确量程并正确连接和读数
考点归纳 （5）滑动变阻器的作用：调节滑片使
小灯泡两端的电压达到额定电压；保
护电路；多次测量
（6）利用表格或图像，读出电流对应
的电压值，利用公式P=UI计算相应的电功率
（7）多次测量的目的：测量小灯泡在
不同电压下的电功率
实验结论 （1）小灯泡两端的电压不同，小灯泡的实际功率不同
（2）小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮
【例1】【科学探究】小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中，所用电源电压恒为3 V，小灯泡上标有“3 V”的字样。
【实物图连接】
（1）请用笔画线代替导线，将图1-18-24中的实物电路连接完整。
如答图1-18-1所示。
【实验电路图】
（2）在虚线框中画出对应的电路图。
如答图1-18-2所示。
【实验器材选择】
(3)如果小灯泡的阻值为10 Ω，电源由2节干电池串联组成，电流表有量程0～0.6 A和0～3 A两挡，电压表量程有0～3 V和0～15 V两挡，那么电流表量程应选________________挡，电压表量程应选_______________挡。
0～0.6 A
0～3 V
【实验现象解释】
(4)小华进行了8次测量，并将有关数据及现象记录在表格中。在第1次实验中小灯泡不亮的原因是___________________________。
小灯泡的实际功率太小
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
灯泡发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光
【实验图像与结论】
（5）请根据上表所示的数据
在图1-18-25中画出U-I图像。
如答图1-18-3所示。
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
灯泡发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光
①由上表数据可知，当U＜1.40 V时，灯丝电流与电压成__________比，灯丝电阻为__________Ω；当U＞1.40 V时，灯丝的温度逐渐升高，其电阻随温度升高而__________；
②从图线上可以看出，当小灯泡两端电压逐渐地增大时，灯丝的电阻__________（填“变大”“变小”或“不变”）；
③分析表中信息，可知小灯泡的额定
功率为________W。 实验得出的结论：
小灯泡的实际电功率______，灯泡越亮。
正
10
增大
变大
0.615
越大
【实验操作】
（6）闭合开关，发现小灯泡两端电压只有1.8 V，滑动变阻器的滑片P应向__________端移动，才能使电压表示数为__________V，此时灯泡的实际功率就是额定功率。
左
3
实验二 探究电流产生的热量与哪些因素有关(10年1考：2015年)
实验名称 探究电流产生的热量与哪些因素有关
实验器材 2个透明密闭容器、2根5 Ω的电阻丝、1根10 Ω的电阻丝、U形管、开关、电源、导线
考点归纳
（1）转换法：通过U形管液
面的高度差的变化反映产生
热量的多少
考点归纳 （2）控制变量法：探究电流产生的热量与电流大小的关系时，控制电阻丝的阻值和通电时间相同，改变通过两电阻丝的电流大小；探究电流产生的热量与电阻的关系时，控制电阻丝的电流和通电时间相同，选择2个电阻不同的电阻丝；探究电流产生的热量与通电时间的关系时，控制电阻丝的阻值和通过的电流相同，改变通电时间
实验结论 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，跟通电时间成正比。
生活应用 电饭锅、电熨斗等
【例2】【科学探究】用如图1-18-26所示的实验装置探究“电流、通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”（图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，A、B两U形管内液面是相平的）。
【实物图连接】
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。
如答图1-18-4所示。
【实验原理】
(2)实验的设计依据是电流的__________效应。
【实验方法】
(3)这是采用__________的研究方法。
【实验条件】
（4）闭合开关后，通过两段金属丝中的电流是_________（填“相等”或“不相等”）的，因为两电阻丝________联。
热
转换法
相等
串
【实验结论】
(5)通过对比观察，你认为__________(填“甲”或“乙”)容器中的电阻产生的热量多。由此可知：在电流相同、通电时间相同的情况下，__________越大，电流产生的热量越多。
乙
电阻
【实验拓展1】
（6）电流产生的热量不易直接测量，因此在这个实验中通过观察U形管中液面的______________来显示甲、乙容器内空气温度的变化。当容器内温度升高时，瓶内压强会__________（填“变大”或“变小”）。
高度差
变大
【实验拓展2】
（7）用图1-18-27所示装置，探究导体通电时产生的热量与电流的关系。
①实验时需控制__________、_____________相同,改变__________;
电阻
通电时间
电流
②2个密闭容器中的电阻一样大,在其中1个容器的外部,将1个电阻与这个容器内的电阻__________,把该装置连接到电源两端，目的是_________________________________________________________;
③现象及分析：通电一段时间后,_______侧U形管中液面的高度差较大,这说明在电阻、通电时间相同时,电流越_________,导体产生的热量越多。
并联
使通过两电阻丝的电流不相等
左
大
考点1 额定功率和实际功率［10年3考：2015年(计算)、2017年(填空)、2022年(综合)考查］
1. 下列四个灯泡均正常发光时，其中最亮的是（ ）
A. “36 V 40 W” B. “110 V 60 W”
C. “220 V 25 W” D. “220 V 100 W”
考点精练
D
2. 把标有“36 V 15 W”的甲灯和标有“36 V 5 W”的乙灯串联后接在电压是36 V的电路中，则（ ）
A. 因为甲灯的额定功率较大，所以甲灯较亮
B. 因为通过的电流相等，所以两灯一样亮
C. 因为甲灯的电阻较小，所以甲灯较亮
D. 因为乙灯的实际功率较大，所以乙灯较亮
D
3. 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
B
考点2 测量用电器的电功率［10年3考：2017年(综合)、2019年(实验)、2020年(综合)考查］
4. 在测定小灯泡额定功率实验中，某同学正确连接电路，闭合开关后灯泡发光，但无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数都不能达到灯泡额定电压，可能原因是（ ）
A. 滑动变阻器总电阻太大 B. 电压表量程太大
C. 灯泡灯丝断开 D. 电源电压太低
D
5. (2024无锡）用如图1－18－28所示的电路测量小灯泡的功率，实验原理是__________。闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8 V，观察小灯泡的亮度，读出电压表、电流表的示数记录在表中，则小灯泡L的额定功率为__________W，小灯泡的亮度由_____________决定。
P=UI
1.14
实际功率
实验序号 电压 U/V 电流I/A 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮

电流
电压
（2）实验室有如下器材：标有“2.5 V 0.75 W”字样的小灯泡1只、电压为6 V的电源、电流表、电压表、导线若干条、开关、滑动变阻器R1（10 Ω 2 A）和R2（50 Ω 1 A）。根据实验要求应选用滑动变阻器__________。
R2
（3）根据实验要求，设计并填写实验记录表内的7个空格。
实验序号 __________ __________ __________ __________
1 __________ — — —
2 __________ — — —
3 __________ — — —
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
灯泡亮度
2.5
2.0
3.0
考点3 焦耳定律［10年6考：2015年(实验)、2018年(综合)、2020年(填空)、2021年(综合)、2022年(计算)、2023年(计算)考查］
7. （2020广东)如图1-18-30所示为“探究电流通过导体产生的热量跟__________的关系”的实验装置。实验中用Ｕ形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫__________（填“控制变量”或“转换”）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的__________（填“多”或“少”）。
电阻
转换
少
8. (2024广东）如图1-18-31所示，闭合开关，导线夹M在铅笔芯上向右移动，电流表的示数变__________。若要测量铅笔芯的电阻，需补充的仪表是_____________。实验时铅笔芯发烫的现象，属于电流的__________效应。
小
电压表
热
9. (2024广元）如图1-18-32是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U-I图像。若将L和R串联接在8 V的电源两端，L与R的电阻之比为__________；若将L和R并联在2 V的电源
两端，在1 min内，L与R产生的热量之比
为__________。
1∶1
3∶2
10. (2024辽宁）如图1-18-33甲、乙两个透明容器内均装有质量为100 g、初温为25 ℃的某种绝缘液体，甲、乙中都有一段电阻丝，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω。闭合开关，电流表的示数为
1.2 A。通电120 s后，甲中温度计的示数为29 ℃，求：
（1）R2两端的电压。
（2）R2的电功率。
（3）电流通过R1产生的热量。
（4）液体的比热容（不计热量损失）。

（2）R2的电功率P2＝U2I2＝12 V×1.2 A＝14.4 W。
（3）电流通过R1产生的热量Q1＝I21R1t＝（1.2 A）2
×5 Ω×120 s＝864 J。
考点4 综合真题
11. （2023广东）如图1-18-34甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图1-18-34乙所示，电源电压恒为
6 V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，R1＝4 Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求：
（1）通过R1的电流。
（2）低温挡的功率。
（3）R2的电阻值。

12. （2017广东）某校实验小组设计了1个智能供暖器，电路如图1-18-35所示，电源两端的电压U为220 V，R1和R2是2个供热电阻丝，S1、S2是温控开关，工作过程如下：当气温低于25 ℃时，S1、S2都闭合；当气温等于或高于25 ℃时，S2断开，此时电流表的示数为1 A，电阻丝R1的电功率
为20 W(忽略温度对电阻丝的影响)。问：
(1)电阻丝R2的阻值是多少
(2)当气温低于25 ℃时，电路工作0.5 h
消耗电能是多少千瓦时


13. （2021广东）如图1-18-36甲是某品牌家用电吹风，其电路如图1-18-36乙所示，R1、R2为电阻丝，M为电动机。通过调节开关，可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
（1）要使电吹风正常工作，图甲中的
A处应安装__________，
B处应安装__________。
（均填“电动机”或“电阻丝”）
电阻丝
电动机
（2）如图乙，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关______，要使电吹风处于“暖风”状态，应闭合开关__________。
（3）已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20 ℃；处于“热风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了30 ℃。假设这两种状态下的热效率
相同，相同时间内吹出的空气质量相同，
则R1∶R2＝__________。
S
S、S1
1∶2
（4）电吹风用了几年后，由于电阻丝的升华，实际发热功率会__________（填“变大”“变小”或“不变”）。
变小

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