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第6章 电功率（复习讲义）
学习目标
考点要求 新课标要求 命题预测
电功 结合实例，了解电功。会读电能表，能计算消耗的电能及电费。 本专题是电学的重要组成部分，更是电学应用最广泛、综合性最强的内容。它不仅要求考生对电学基础知识熟练掌握，更要求考生能够应用电学知识解决实际问题。因此，本专题考题综合性、实践性非常强。考题的难度对考生也具有一定的挑战性，考生在复习时应重点关注，强化训练，做到有的放矢。本专题考点集中体现在电能与电功的计算、电功率的简单计算、电功率和电热的综合计算；伏安法测小灯泡功率、电流的热效应与什么因素等。所有考题与欧姆定律等电学知识相结合是这类考题的一大特点。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。
从命题方向和命题点看，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。
电功率 结合实例，了解电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。知道电功率的计算公式以及推导公式，能运用公式进行计算。用电流表和电压表测量小灯泡电功率。
焦耳定律 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。
跨学科实践：半导体与光伏发电 理解半导体的基本特性及其在光伏发电中的应用原理。掌握光伏效应和太阳能电池的能量转换过程。
思维导图
知识点
考点一：电功
1.电能（W）
①定义：电流所具有的能量，叫电能。
②作用：通过用电器把电能转化为人们需要的其它形式的能。
③电能的来源：
电能属于二次能源，通过发电机或各类电池，把其他形式的能转化为电能。
④单位：a.国际单位是焦耳（J）；b.常用单位：度（kW·h）
1度=1千瓦时=1kW·h=3.6×106J
⑤电能的测量：
A.测量仪表：电能表。
B.电能表作用：测量用电器在某段时间内消耗的电能。
C.铭牌含义：
“220V”“10（20）A”：电能表额定电压220V；标定电流为10A，额定最大电流是20A。
“1000R/kW·h”：每消耗一度电电能表转盘转1000转。
“50Hz”表示接在50Hz的交流电路中。
D.读数：
a.测量较大电功时用刻度盘读数。
最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
b.测量较小电功时，用表盘转数计算。
如：某用电器单独工作电能表（3000R/kW·h）在10分钟内转36转，则10分钟内电器消耗的电能是：
W=kW·h =0.01kW·h= 3.6×104J
2.电功（W）
①定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
②实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程。电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。
③电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
④单位：国际单位是焦耳（J）。常用单位：度（kW·h）。
1度=1千瓦时=1 kW·h=3.6×106J
⑤影响因素：电压、电流和通电时间。
电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。
⑥计算公式：
A.基本公式：
a.W=UIt；b.W=Pt（适用于所有电路）
B.推导公式：（适用于纯电阻电路）
c.W=I2Rt（常用在串联电路）；d.（常用在并联电路）。
考点二：电功率
1.电功率（P）
①定义：电流做的功与通电时间之比。
②物理意义：表示电流做功快慢。
③单位：
a.国际单位：国际单位瓦特（W），简称“瓦”。
b.常用单位：兆瓦（MW）、千瓦（kW）。
c.换算：1MW=1000kW 1 kW=1000W
④公式：
a.基本公式：P=UI；（适用于所有电路）
b.推导公式：（适用于纯电阻电路）
P= I2R（常用在串联电路）
（常用在并联电路）
⑤常见用电器的大约功率：
电子表：0.01mW；小计算器：0.5mW；手电筒：0.5W；节能灯：20W；电风扇：60W；
电视机：100W；计算机：200W；电吹风：500W；空调器：1000W
2.额定电压和额定功率
①额定电压和额定功率：
a.额定电压：用电器正常工作时的电压，常用U额表示。
b.额定功率：用电器在额定电压下的功率，常用P额表示。
②实际电压和实际功率：
a.实际电压：用电器实际工作时的电压，常用U实表示。
b.实际功率：用电器在实际电压下的功率，常用P实表示。
③实际功率和额定功率的关系：
a.当U实=U额时，P实=P额，灯正常发光
b.当U实c当U实>U额时，P实>P额，灯光很亮（会烧坏）
④已知“额定电压和额定功率”可以求出什么？
例如：一个“PZ220-25”的灯泡正常发光，则可以求出：
a.灯泡两端实际电压为：220V
b.灯泡的实际功率为：25W
c.额定电流：
d.灯丝阻值：
3.电功率的测定
①家庭电路中：
a.利用电能表测用电器消耗的电能W。
b.用停表测对应的时间t。
c.利用公式计算。
例如：一天，小亮让电热水器单独工作3 min，测得家中如图所示的电能表的转盘转了100 r，热水器的实际功率为多少？
（1）用电器消耗的电能：W=kW·h =0.1kW·h= 3.6×105J
（2）工作时间：t=0.05h=180s
（3）实际功率：
解法一：
解法二：
②实验室：用伏安法测电功率（P=UI）
4.影响灯泡亮度的因素
①灯泡的亮度：只与实际功率有关，实际功率越大，发光越亮，反之则越暗。
②串联时：根据P=I2R可知，两灯串联时，电流相等，电阻越大，灯泡实际功率越大，发光越亮。
③并联时：根据可知，两灯并联时，电压相等，电阻越小，灯泡实际功率越大，发光越亮。
5.伏安法测电功率实验
①实验原理：P=UI
②实验电路图：
③实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。
敲桌子：滑动变阻器的作用：
a.保护电路。
b.改变小灯泡两端电压，使灯泡正常发光。
④会连接实物电路：
⑤电流表和电压表量程的选择：
A.电压表：a.根据隐含条件选。b.根据额定电压选：如“3.8V”灯泡，选大量程。c.根据电源电压选：如3V电源，选小量程。
B.电流表：a.根据隐含条件选。b.根据估测选：如“2.5V1W”灯泡，选小量程。c.根据选：如：“2.5V”灯泡电阻约6Ω，则选小量程。
⑥电路连接注意事项：
a.连接电路时，开关要断开。
b.电流表串联，电压表并联，“正进负出”。
c.滑动变阻器：按“上下各一”的原则串联接入电路。闭合开关前，滑片移到阻值最大处。
⑦实验步骤：
a.设计电路图并连接实物电路。
b.检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为额定电压，记下此时的电流表示数，并观察灯泡发光情况。
c.断开开关，根据P=UI算出额定功率。
d.重复实验，测出实际电压小于U额、略大于U额时的电功率。
⑧测量灯泡额定功率的操作：
移动滑片，观察电压表示数，使电压表示数等于灯泡的额定电压。
⑨电路连接正确，开始小灯泡不亮的原因：
滑动变阻器连入电路的阻值太大，小灯泡的实际电功率太小。
⑩实验中多次测量的目的：a.测量小灯泡在不同电压下的实际功率：灯泡两端电压越大，电功率越大。
b.得出普遍规律：灯泡实际功率越大，发光越亮。
小灯泡的U-I图像不是直线的原因：
灯丝电阻随温度的升高而增大
不能求电功率平均值的原因：
电压改变，灯泡电功率也改变。
6.伏安法测电功率和测电阻的异同：
测电阻 测电功率
相同点 1.实验器材相同。2.实验电路相同。 3.测量方法相同。4.都需要测量U、I。
不同点 实验原理 P=UI
多次测量目的 取平均值减小误差 不能取平均值，而是为了得到普遍规律
结论 一个平均值 实际功率越大，发光越亮
7.电路故障分析：
①闭合开关，如果灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，可能为灯泡被短路。
②闭合开关，如果灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数，可能为灯泡开路。
③如果电压表和电流表有示数，灯泡一定没有毛病，则灯泡不发光可能是因为变阻器连入阻值过大，灯泡的实际功率太小。
④灯泡较暗，两表的示数均较小，移动滑片，灯泡亮度及电表示数均不变：同时接了滑动变阻器下面两个接线柱。
⑤灯泡很亮，两表的示数均较大，移动滑片，灯泡亮度及电表示数均不变：同时接了滑动变阻器上面两个接线柱。
⑥灯泡发光，两表均有示数，移动滑片，电流表、电压表示数的变化相反：电压表与滑动变阻器并联。
⑦接好最后一根导线，灯泡就发出耀眼的光：连接电路时开关没有断开，滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处。
考点三：焦耳定律
1.电流的热效应
①定义：电流通过导体时，把电能转化为内能的现象。
②电热器：利用电流热效应工作的设备。
③实验：电流产生热量与什么因素有关？
a.原理：根据温度计升高的温度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。（或者细玻璃管中液面上升的高度）
b.方法：控制变量法、转换法。
c.实验采用煤油的原因：
煤油比热容小，在相同条件下吸热，温度升高的快；是绝缘体。
d.实验结论：
图甲说明：在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流产生的热量越多。
图乙说明：在电阻和通电时间一定时，电流越大，电流产生的热量越多。
另外，在电流和电阻一定时，通电时间越长，电流产生热量越多。
2.焦耳定律
①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，跟通电时间成正比。
②公式：Q=I2Rt（适用于所有电路）
a.单位：J、A、Ω、s。
b.变形公式：已知其中3个物理量，就可以求第4个量。
③对于纯电阻电路可推导出：
Q=W=UIt；；Q=W=Pt。
（▲敲桌子：电能必须全部转化为内能才能用）
④发热功率：
3.电热的利用和防止
①电热器：
a.定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。
b.组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
c.优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
②电热的防止：用电器开散热窗、电脑装电风扇等。
考点四：跨学科实践：半导体与光伏发电
1.认识半导体
①半导体：是导电性能介于导体和绝缘体之间的一些材料，如锗、硅、砷化镓等。
②光伏电池板：由半导体材料制成。
③半导体元器件的制作：通过控制掺入元素的种类，研制出N型半导体和P型半导体，再以不同方式结合，制成二极管、三极管等元器件。
④二极管的导电性：把电源、开关和发光二极管串联，二极管通电发光；再把二极管反向接入电路，二极管不发光。这说明二极管具有________（选填“单向”或“双向”）导电性。
[注意] 半导体只有在一定条件下才能导电。
2.半导体的应用
①集成电路：作为电子设备的核心，集成电路通过微型化工艺将晶体管、电阻、电容等元件集成于半导体晶片，广泛应用于计算机、通信设备、消费电子等领域。
②光电子器件：利用半导体的光敏性特性，制造光敏电阻、光敏二极管、激光器等元件，应用于光通信、光电自动控制、太阳能电池等领域。
③功率半导体器件：用于电能转换与电路控制，如整流器等，在智能电网、新能源汽车、工业电机驱动中起关键作用。
④传感器：基于热敏性、光敏性等特性，开发温度传感器、压力传感器、光电探测器等，服务于环境监测、医疗设备和自动化控制。
3.实践活动：设计校园光伏发电项目方案
①光伏发电：利用半导体太阳能电池板将光能直接转变为电能的一种技术。
②影响太阳能电池输出功率的因素：光照强度、光源射入角度、太阳能电池板的连接方式以及校园的地理、环境特征等。
③学校屋顶光伏理论发电量和学校用电量的测算：通过实地调查、网络查询和图书查阅等估算学校日常用电量，研究测算学校屋顶太阳能电池板的理论日发电量。
④太阳能电池板安装方式的确定：查阅电子地图，记录学校所在位置及当日太阳高度角，模拟并测算出太阳能电池板最佳方位角及当日太阳能电池板倾角度数。
⑤学校屋顶光伏发电项目方案的撰写：搜集本地区自然环境特征资料，分析实际发电量少于理论发电量的原因，分析影响学校发电量的有利条件和不利条件，思考如何提高太阳能电池板的发电量，据此撰写项目方案。
⑥交流展示：举办报告会，尝试从能源结构、环境保护角度讨论能源利用对环境的影响，并分享和交流自己设计的项目方案。
典型例题
题型一 电能表涉及计算
【例1】（2024·西藏·中考真题）如图所示，从安全用电的角度考虑，巴桑家同时使用的用电器最大总功率不应超过________W。断开其他用电器，让电饭锅单独工作2min，转盘转了90转，则电饭锅的电功率为_________kW。
【变式1-1】（2024 四川广安 中考真题）小强上次查看家里的电能表显示为 ，本次查看时电能表示数如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.电能表是测量电功率的仪表
B.在这段时间内消耗的电能为792kW h
C.小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
D.只将一台“220V1000W”的电热水器接入电路中，正常工作5min，电能表的指示灯闪烁300次
【变式1-2】（2024 江苏盐城 中考真题）在“对家庭用电的调查研究”综合实践活动中，小明发现家中电能表表盘如图所示，该电能表的示数为_________kW h，他家同时工作的用电器总功率不能超过________W。小明想测家中电水壶的功率，只让电水壶在电路中工作，当指示灯闪烁了48次，用时1min，则该电水壶的功率为________W。
题型二 电功的计算
【例2】（2025·陕西省西安市·三模）华为Mate70Pro手机搭载了我国自主研发芯片麒麟9020S5G处理器，拥有容量为5000mA h，标称电压为3.8V的超大锂离子聚合物电池，该处理器的芯片主要材料是_________（选填“导体”、“半导体”或“超导体”）；该手机电池充满电后可储存的电能为________J；若每次都将手机电池电量耗尽后再充满，一度电最多能让该手机充满电________次。
【变式2-1】（2025·安徽省合肥市·三模）为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车，为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的________。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为________kW.h。
【变式2-2】（2024 贵州 中考真题）如图所示电路，电源电压U=3V保持不变，定值电阻R1=5Ω，闭合开关S，电压表示数为2V。求：
（1）定值电阻R2两端的电压U2为多少伏。
（2）通过定值电阻R1的电流I1为多少安。
（3）通电10s，整个电路电流所做的功W为多少焦。
题型三 对电功和电功率的理解
【例3】（24-25九年级上 北京 期中）关于电功和电功率的概念，下列说法中正确的是（ ）
A.电功率是表示电流做功快慢的物理量 B.电流做功的过程就是电能转化为内能的过程
C.用电器的电功率越大，做功就越多 D.用电器的额定功率越大，消耗的电能就越多
【变式3-1】（2024 湖北 模拟预测）如图所示是甲、乙两种电热水壶的铭牌，当它们分别单独接入电路正常工作时（ ）
A.通过甲的电流小于通过乙的电流 B.甲消耗的电能比乙多
C.甲接入电路时电能表指示灯闪烁的快 D.甲接入电路时电能表指示灯闪烁的次数多
【变式3-2】如图所示电路，电源电压U=9V保持不变，定值电阻R1=10Ω，闭合开关S，电压表示数为3V。求：
（1）通过定值电阻R1的电流；
（2）定值电阻R2的阻值：
（3）通电5min，电阻R2消耗电能所占电源消耗电能的百分比。
题型四 电功率的计算
【例4】（2025·陕西省西安市·三模）如图甲所示电路中，电源电压恒定，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表与电压表V1示数变化关系的图象如图乙所示，电流表与滑动变阻器R连入电阻关系的图象如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A.该电路的电源电压为8V B.灯泡正常发光时电阻为180
C.灯泡的最小功率为3.5W D.电路的功率范围为1.8W~4.5W
【变式4-1】（2025·陕西省西安市·三模）如图甲所示，定值电阻R与一个标有“12V 6W”的小灯泡并联接在一个电压可调的电源两端，电流表A1的量程为0~3A，电流表A2的量程为0~0.6A。闭合开关S时，电流表A1、A2的指针偏转均如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A.小灯泡的电阻为3Ω
B.定值电阻R的阻值为8Ω
C.通过定值电阻R和小灯泡的电流之比是4∶1
D.在确保电路元件安全的情况下，电路总功率的最大值为30W
【变式4-2】（2024·山东泰安·中考真题）如图甲所示电路，电源电压保持不变，电阻R1=20Ω，图乙为小灯泡L的I-U关系图象。当只闭合开关S1时，电阻R1功率为1.8W，电流表示数为I1，电路的总功率为P1；当开关S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为I2，电路的总功率为P2；当开关S1、S2闭合，S3断开时，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为RL，电路的总功率为P3。已知P1∶P2=1∶5，下列说法中（ ）
①P2=0.36W ②R2=5Ω ③RL=1.8Ω ④P3=3.6W
A.只有②④正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有③④正确
题型五 比较小灯泡亮度
【例5】(2025·安微省合肥市·三模）有“3V 0.75W”的L1灯泡和“3V 1.5W”的L2灯泡，如题图甲所示，闭合开关，L1灯泡和L2正常发光，则电路总电阻R=________Ω；如题图乙所示，闭合开关，L1灯正常发光，则电源2的电压U=_______V；此时L2消耗的实际功率P=_______W（假设灯丝电阻不变）。
【变式5-1】（24-25九年级上 山东淄博 期中）有两个分别标有“3V　3W”和“6V　6W”的灯泡，若将它们并联在电路中，使其中一个灯泡能正常发光，则并联电路中的干路电流最大是（　　）
A.1A　　　　　　　　　B.2A　　　　　　　　　C.0.5A 　　　　　　　　　D.1.5A
【变式5-2】（24-25九年级上 河北邢台 期中）把标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲、乙两只小灯泡接入同一电路，不考虑灯丝电阻的变化，接通电路后，以下说法正确的是（ ）
A.甲灯一定比乙灯亮
B.若两灯串联，两灯的亮度是一样的
C.若串联在12V的电源上，则两灯都能正常发光
D.若并联在电路中，工作相同时间，甲消耗的电能是乙的2倍
题型六 电功率动态电路分析
【例6】（2024 山东临沂 中考真题）闭合如图所示电路的开关，将滑动变阻器的滑片向左滑移动一小段距离的过程中（　　）
A.灯泡的亮度变小 B.电流表的示数不变
C.电压表的示数变大 D.电路的总功率变小
【变式6-1】（2024 山东枣庄 中考真题）如图所示是一款电子握力计的电路原理图，M、N均为金属板，N固定不动，当握力F增大时，则（　　）
A.滑动变阻器R接入电路中的阻值变小 B.电压表示数增大
C.电阻R的功率一定减小 D.电阻R0的功率增大
【变式6-2】（2024 四川乐山 中考真题）小嘉同学设计了一款身高测量仪，其工作原理如图所示。已知电压表、电流表示数分别为U、I，电压表、电流表示数变化量分别为ΔU、ΔI（　　）
A.被测人员身高越高，整个电路中的总电阻越小
B.被测人员身高越高，整个电路中的电功率越大
C.无论被测人员身高如何，的值不变
D.无论被测人员身高如何，的值不变
题型七 电路范围和最值计算
【例7】如图甲所示电路中，电源电压不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，灯泡L的额定电压为4V。第一次只闭合开关S、S1，滑片P从a端移到b端，图乙是滑动变阻器功率与电压表示数的关系图象；第二次只闭合开关S、S2，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片P，图丙是在安全的前提下通过灯泡的电流与灯泡两端电压的关系图象。则下列说法正确的是（ ）
A.定值电阻R0的阻值为20Ω
B.电源电压为10V
C.只闭合开关S、S1，滑动变阻器的最大功率为0.9W
D.只闭合开关S、S2，为保证电路安全，滑动变阻器移动的阻值范围为10~50Ω
【变式7-1】（2024·四川广安·中考真题）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，电流表量程是0~0.6A，电压表量程是0~3V。闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片从最右端向左滑到a点的过程中，滑动变阻器R和灯泡L的U-I图像分别如图乙所示，当滑片在a点时灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是（　　）
A.电源电压为4V B.灯泡L正常发光时的电阻为6Ω
C.电路中允许的最大功率为2.25W D.电压表测量的是滑动变阻器R两端的电压
【变式7-2】（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”，R0=15Ω。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）。
题型八 测量小灯泡电功
【例8】（2024·黑龙江牡丹江·中考真题）小江发现家里不同房间的灯亮度不同，猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节新干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干，测量额定电压为2.5V小灯泡的功率。
（1）小江选择两节新干电池进行实验，连接的实物电路如图甲所示，请在方框内画出对应的电路图。
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V，读出电流表示数，将数据记入表格。继续移动滑片，即使将滑片移动到阻值最小的位置，小灯泡两端电压也无法达到2.5V，解决的办法是____________________。
（3）问题解决后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压达到2.5V。如图乙所示，此时电流表的示数为________A，小灯泡的额定功率为________W。
（4）继续移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压为2.9V，读出电流表示数，将数据记入表格。如表所示，小江设计的表格不足之处是___________________。
实验次数 灯泡两端电压U 通过灯泡的电流I 灯泡的电功率P 发光情况
1 2 0.26 0.52 较暗
2 2.5 正常发光
3 2.9 0.32 0.93 较亮
（5）实验表明小灯泡的亮度由_____________决定。
【变式8-1】（2024·江苏宿迁·中考真题）在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5V，电源电压为4.5V，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
（1）如图甲所示电路，有一根导线连接错误，请在错误的导线上打“”，用笔画线代替导线将电路连接正确；
（2）连接电路时，开关应_________，试触时发现，电压表无示数，电流表有示数，小灯泡发光，则电压表发生了_________故障；
（3）纠正错误后继续进行实验，移动滑动变阻器滑片，电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，示数为________A，小灯泡额定功率为________W；
（4）利用原有电路，将小灯泡替换为定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个）探究电流和电阻关系，为了能完成实验，控制电压表示数可能是________。
A.1.7V B.2.2V C.2.7V
【变式8-2】（2025·四川省绵阳市·三模）某实验小组为测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，连接了如图所示的电路。请按要求完成下列各题。
（1）如图甲所示的电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线补画出正确的连线。
（2）正确连接电路，闭合开关后发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是（ ）（填序号）。
A.滑动变阻器发生断路 B.小灯泡发生断路
C.小灯泡发生短路 D.滑动变阻器发生短路
（3）实验过程中，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率P=________W。
（4）小张记录了不同电压下通过小灯泡的电流，并根据记录的数据作出了通过小灯泡的电流I随其两端电压U变化的关系图像，下列图像中能正确反映。上述关系的是（ ）（填序号）。
A. B. C. D.
题型九 探究影响电热大小的因素
【例9】（2025年黑龙江省龙东地区伊春市中考题）如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察______________来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为_________J。
【变式9-1】（2025年广东省初中学业考题）如图所示实验，实验前已调好器材，实验过程中通过电阻R1、R2的电流________（选填“相等”或“不相等”）；观察U形管内液面高度差可知________（选填“R1”或“R2”）产生的热量较多；要使液面高度差变化更快，可将滑动变阻器的滑片P向________滑动。
【变式9-2】（2025年黑龙江省齐齐哈尔市初中学业考题）物理学家焦耳于1840年最先精确的确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。探究电流产生的热量多少与电阻大小关系的实验装置如图所示，将其接到电源两端，通电后，装置元件始终完好，则相同时间内定值电阻R1、R2产生的热量之比Q1∶Q2= _______。远距离输电过程中，电流的热效应会引起电能的损耗。若某段时间内，从某发电厂采用的高压向目的地输电时，输电线路损耗的电能为W1；在输电线路可承受范围内，保持发电厂输送功率和输电线路不变，不计温度对导线电阻的影响，将输送电压提高到220kV后，相同时间内输电线路损耗的电能为W2，则W1∶W2=________。
题型十 多档位电路计算
【例10】（2025年山东省威海市初中学业考题）某汽车加热坐椅的工作原理如图所示，R1、R2均为发热电阻，通过控制开关通断，实现高、中、低三挡加热功能，其中高、中挡位的电功率分别为60W、30W，电源电压为12V。处于低挡位时开关的通断情况为________，此时电路消耗的总功率为________W。
【变式10-1】（2025年成都市中考物理试卷）小彬想制作一款有“低温”“中温”“高温”三个挡位的电加热器，电路如图所示。电源电压为24V，S2为单刀多掷开关，R1是阻值为12Ω的电热丝，R2为某种材料制成粗细均匀的电热丝，最大阻值为24Ω，触点2为R2的中点位置。当S1闭合，S2拨到触点3时，加热器处于_______挡；加热器在“中温”挡下工作1min，电路消耗的总电能是________J。
【变式10-2】（2025年重庆市初中学业水平暨高中招生考试试题）小渝家有一台旧式两挡位电炖锅，高温挡额定功率为550W，低温挡额定功率模糊不清，图甲是该电炖锅简化电路图，R1和R2是加热电阻丝，开关S2只能接触a或b，不计温度对电阻的影响。
（1）高温挡正常工作时的电流是多少安？
（2）小渝关闭家中其他用电器，读出电能表示数为2024.6kW·h，电炖锅高温挡正常工作0.8h、低温挡正常工作2.8h，炖煮结束时电能表示数如图乙所示，则R1的阻值是多少欧？
（3）为满足炖煮不同食材和防干烧的需求，现增加一个防干烧的温控开关S3，利用原电路元件，导线足够，请你在答图丙的方框内画一个至少有3个挡位且能防干烧的电路图。
题型十一 半导体的应用
【例11】如图是某广场的太阳能路灯，太阳能路灯的光伏电池板是由非晶态硅制成，它能把太阳能直接转化为电能，供给LED灯使用。太阳能路灯的光伏电池板、LED灯的核心元件发光二极管的主要材料分别是（　 　）
A.磁性材料、纳米材料 B.纳米材料、半导体
C.超导体、半导体 D.半导体、半导体
【变式11-1】家用加湿器的控制电路中有一种电阻，能根据空气湿度改变阻值大小，进一步控制加湿器的喷雾量，制成这种能根据空气湿度改变电阻大小的电阻材料是（　　）
A.导体　　　　　　　　B.绝缘体　　　　　　　　C.半导体　　　　　　　　D.超导体
【变式11-2】在某个清晨，小明同学利用电子体温计测量体温。如图，电子体温计通过感温头中电流大小来反映人的体温，感温头是用半导体材料制成的，这是利用了该半导体的（　 　）
A.单向导电特性 B.良好的导电特性
C.良好的绝缘特性 D.电阻随温度变化而变化的特性
题型十二 光伏发电
【例12】（2024·成都邛崃校级期末）物质具有能量，能量有各种形式，并且各种形式的能量可以相互转化。中国提出碳达峰、碳中和能源战略目标，大力发展光伏发电，光伏发电的能量的转化形式是（　 　）
A.电能转化为机械能 B.机械能转化为电能
C.光能转化为电能 D.内能转化为电能
【变式12-1】如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列说法错误的是（　　）
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能 B.给蓄电池充电将化学能转化为电能
C.蓄电池给手机充电时，手机相当于用电器 D.小风扇工作时将电能主要转化为机械能
【变式12-2】一个光伏发电系统，太阳能电池板输出电压为36V，输出电流为5A。
（1）求太阳能电池板的输出功率。
（2）若该系统每天工作8h，一个月（按30天计算）能产生多少电能？
基础练习
一、单选题
1.（2025年四川省遂宁市初中学业考题）1.物理学是认识世界的科学，下列选项中对事物的认知最接近生活实际的是（　　）
A.家用空调的额定功率约为1000W B.一本物理课本的质量为10kg
C.中学生的步行速度约为10m/s D.青藏高原上水的沸点为100℃
2.（2025年山东省学业考题）12.某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”，其铭牌如图所示。顾客咨询：“该移动电源可以供2.5kW的用电器正常工作吗？”客服回复：“没问题，这是3kW·h的，3kW的用电器都可以正常使用。”该客服（　　）
A.说法正确 B.混淆了电功率和电能
C.混淆了电功率和电流 D.混淆了电功率和电压
3.（2025年天津市初中学业考题）10.将标有“6V 6W”的甲灯泡和“6V 3W”的乙灯泡串联后，接在电压为9V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响，则（　　）
A.甲灯能正常发光 B.乙灯能正常发光
C.两灯均能正常发光 D.两灯均不能正常发光
4.（2025年山西省中考题）10.在创新实践活动中，小明和小亮为学校小花园的储水箱设计了一个水位监测装置，内部简化电路图如图所示。电源电压一定，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，水位计由电压表改装而成。闭合开关S，水箱中水位上升时，连杆带动滑片P向上移动，下列分析正确的是（ ）
A.R1接入电路的电阻变大 B.通过R0的电流变小
C.电压表的示数变小 D.电阻R0的功率变大
二、多选题
5.（2025年长春初中学业考题）10.图为酒精检测仪的简化电路图。电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为气敏电阻，R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，将电压表改装成显示酒精气体浓度大小的仪表。闭合开关，若检测的酒精气体浓度增大（　　）
A.电路中的电流变大 B.电压表的示数变大
C.R2两端的电压不变 D.电路的总功率变小
6.（2025年山东省威海市初中学业考题）11.图为某自动测温装置的工作原理图，电源电压保持不变，R为热敏电阻，R0为定值电阻。由电压表改装的显示仪示数随环境温度升高而增大。下列分析正确的是（　　）
A.环境温度升高，R阻值增大
B.环境温度越高，R0消耗的电功率越大
C.显示仪示数越小，电路在相同时间内消耗的总电能越大
D.环境温度不变，将R0换成阻值更大的电阻，显示仪示数变大
三、填空题
7.（2025年黑龙江省齐齐哈尔市初中学业考题）20.小明家的电能表表盘示数如图所示，读数为________kW·h。小明用该电能表测量家中电水壶工作时的实际功率，测量过程中电路电压稳定。他关闭家中其他用电器，只使用电水壶烧水，发现电水壶工作1min，电能表转盘转过60r，则烧水过程中该电水壶的实际功率为________W。
8. （2025年四川省南充市中考题）18.如图所示，当a处接电流表，b处接电压表，闭合开关S，电路总功率为P1；当a、b两电表互换位置后，再闭合开关S，电路总功率为P2。已知：U=6V，R1=20Ω，R2∶R3=1∶3，P1∶P2=4∶3，则R2的阻值为________Ω；若现将电源与b处电流表位置互换，其他均不变，再闭合开关S，电路总功率为________W。
四、实验题
9.（2025年四川省眉山市初中学业考题）22.在测量小灯泡发光时的电阻实验中，小灯泡的额定电压为2.5，电源电压恒为3V。
（1）如图甲所示电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于________（选填“左”或“右”）端；闭合开关，移动滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，此时灯泡两端的电压为________V。
（2）根据实验测得的数据，作出小灯泡的I-U图像如图丙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为________Ω；进一步分析发现，小灯泡的电阻在发生变化，原因是小灯泡电阻随________的改变而改变。
（3）另一组同学在没有电流表的情况下，测量另一只额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，设计了如图丁所示的电路，电源电压恒为4V，滑动变阻器最大阻值为20Ω。实验步骤如下：
①闭合开关S1和S3，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为________V，这时小灯泡正常发光；
②闭合开关S1和S2，断开S3，保持①步骤中滑动变阻器滑片的位置不变，此时电压表示数为1V；
③小灯泡的额定功率P=________W。
10．（2023·重庆·中考真题）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“”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请完成下列问题：
（1）如图甲，请用笔画线代替导线，正确连接电路；
（2）在开关S闭合前，应将滑片P移到________端（选填“A”或“B”）；
（3）闭合开关S，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________；
（4）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，同时眼睛要观察________表的示数，直到示数为_______V时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流表示数；
（5）继续移动滑片P，让电压表示数低于2.5V，某时刻电流表示数如图乙为________A，观察灯泡亮度并记录电表示数：继续缓慢移动滑片P，让电压表示数高出2.5V少许，观察灯泡亮度并记录电表示数。小华根据所有实验数据作出了小灯泡的U-I图像，如图丙，则小灯泡额定功率为________W；
（6）根据小灯泡U-I图像和亮度变化，还可以发现______________。
五、计算题
11．（2024·四川南充·中考真题）如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为220V，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100W，双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，其中R2=60.5Ω。现将此电热水壶装入0.45L初温为20℃的水，接到220V的家庭电路中，选用加热挡加热至100℃。已知该电热水壶加热效率为80%，ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）电热水壶中水吸收的热量；
（2）加热挡的电功率；
（3）需要的加热时间。
12．（2024·江苏苏州·中考真题）某电饭锅的电路如图所示，发热盘内有发热电阻R1和分压电阻R2，S是温控开关，当S接a时，电饭锅处于高温挡，通过的电流为4A；当温度达到一定值时，开关S自动切换到b，电饭锅处于保温挡，通过的电流为0.25A。求：
（1）R1的阻值；
（2）电饭锅高温挡的功率；
（3）保温16min，分压电阻R2产生的热量。
13．（2023·江苏苏州·中考真题）如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为小灯泡L的U-I图像。闭合开关S、S1，断开S2，电流表示数为0.4A，再闭合开关S2，电流表示数变为0.6A。求：
（1）电源电压；
（2）R2的阻值；
（3）若只闭合S，1min内电阻R1产生的热量。
14．（2023·山东枣庄·中考真题）体重超标已影响了部分中学生的身心健康，为了动态监测学生的体重情况，班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示。已知电源电压恒定，定值电阻R0=5Ω，R为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示，电流表量程为0~0.6A，踏板重力不计，求：
（1）闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为0.12A，电源电压为多少；
（2）当体重计示数为600N时，R0消耗的电功率为多少；
（3）此体重计所能测量的最大体重为多少。
15．（2023·广东深圳·中考真题）R是一个随推力F变化而变化的电阻，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙，丙的两个电路，R0为定值电阻，阻值为20Ω，电源电压恒为6V，电流表量程为0~0.6A。
（1）当小白同学推力为0时，求电阻R的阻值；
（2）用300N的力推电阻，求R0的电功率（图乙）；
（3）图丙中，当干路电流不超过电流表量程时，小白同学推力F的最大值。
16．（2023·广西·中考真题）实践基地芒果获丰收，为筛选优质大果，设计自动筛选装置如图甲，检测装置电路图如图乙，电源电压恒为12V，电阻R0为20Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15A时，不达标的芒果将被推离传送带，达标芒果继续被传送到指定位置，实现自动筛选。求：
（1）若R与R0阻值相等，R消耗的电功率；
（2）此装置能筛选出重力至少为多大的芒果；
（3）若想筛选出重力至少为2N的芒果，有同学建议：仅适当增加R0的阻值即可。你认为他的建议可行吗？请通过计算做出判断。
提升练习
1.（2025年山东省学业考题）14.水中溶氧量是水产养殖的一项关键指标。小红利用溶解氧传感器设计了自动充氧装置，其中监测电路如图所示，电源电压保持不变。溶解氧传感器的阻值随水中溶氧量的降低而减小。闭合开关，当溶氧量降低时（　　）
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.电路的总功率变小 D.滑动变阻器的功率变大
2.（2025年四川省眉山市初中学业考题）12.如图所示，电源电压保持不变，R2的最大阻值为10Ω。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P在中点时，R1的功率为7.2W；将滑动变阻器的滑片P移动到最右端，电流表A1的示数与滑片P在中点时的示数之比是3∶4。此过程中，下列判断正确的是（　　）
A.电压表示数为9V B.滑片P在中点时电流表A2的示数为0.6A
C.P在中点时，1min内R2产生216J的热量 D.电路的最小功率为10.8W
3.（2025年甘孜初中学业考题）32.如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，在所有元件都能安全工作的情况下，滑动变阻器R3的滑片P从B端向A端移动。下列说法正确的是（　　）
A.R3的阻值变大 B.电压表示数变小
C.电流表示数变大 D.电路消耗的电功率不变
4. （2025年四川省南充市中考题）12.如图所示，采用两条输电线向用户输电，输电线电阻不能忽略。已知电源电压恒为220V，用“400Ω 2A”的滑动变阻器代替用电器，当滑片移至中点时，闭合开关，电流表示数为1A，则此时（　　）
A.电路的总功率为220W B.用电器两端电压为220V
C.每条输电线电阻为20Ω D.输电线的功率为20W
5.（2025年四川省遂宁市初中学业考题）14.某同学用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。他闭合开关，将滑动变阻器滑片从最右端向左滑动，直到灯泡电压达到额定值，记录了不同时刻三个电表的示数，并在同一坐标图中分别绘制了L和RP的U-I图像如图乙。电源电压恒定不变，请分析：图乙中曲线_______是滑动变阻器的U-I图像；该电路的电源电压为________V；灯泡的额定电功率为_______W。
6.（2024·江苏连云港·中考真题）如图所示，电源电压不变，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向右移动过程中（　　）
A.电流表示数变小，灯变暗 B.电流表示数变大，灯变亮
C.电压表示数不变，灯亮度不变 D.电压表示数变小，灯亮度变亮
7.（2025年黑龙江省龙东地区伊春市中考题）23.如图，电源电压保持不变，电阻R1＝10Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A，则电源电压为________V；若再闭合开关S2时，发现电流表的示数变化了0.2A，则电路的总功率为________W。
8.（2024·四川泸州·中考真题）小华家电茶炉的加热电阻为60.5Ω，家用电能表的信息如图所示，只将电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，电能表指示灯应闪烁________次，刚好将电茶炉内1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为________J，电茶炉烧水的效率为_________。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
9.（2025年广西初中学业考题）24.为了解家用电器耗能情况，某小组进行了如下研究。图甲是2，图乙是其工作原理简图，R为热敏电阻，其电阻值随温度变化的部分曲线如图丙所示。将蚊香片装入蚊香器，通电后蚊香器的热敏电阻发热，加热蚊香片可以达到驱蚊功效，最后自动保持在一个特定温度（如图丙中的Tc）。
（1）蚊香器工作一会儿，人就能闻到蚊香片气味，这是气体分子在空气中的_________现象。
（2）若蚊香器正常工作的电功率为5W，则电路电阻值的大小为多少？工作10h消耗电能为多少？
（3）家用电器待机时也消耗电能，某些电视机机顶盒待机的功率可达蚊香器正常工作功率的3倍，我们在日常生活用电时该如何有效节能？请写出一条有效措施。
（4）请从能量转化和转移角度并结合热敏电阻的电阻值变化特点，解释蚊香器通电后温度升高，并能自动保持一定温度的原因______________。
10.（2025年山东省威海市初中学业考题）24.压电材料是一种在发生弹性形变时将机械能转化为电能的新型材料。为探究影响压电材料两端电压大小与压力大小、材料种类的关系，科技小组利用如图所示装置设计了如下实验：将质量不同的砝码分别放在压电材料a、b的中心，用数字电压表测量压电材料两端的电压，记录数据如表1所示。
表1
砝码质量m/g 50 100 150 200 …
电压U/V 材料a 1.0 2.0 3.0 4.0 …
材料b 0.7 1.4 2.1 2.8 …
（1）分析表1中材料a的相关数据，得出的结论：__________________________________________；对比分析材料a、b的相关数据，得出的结论：______________________________________。
（2）当砝码质量超过200g后，发现材料a两端的电压不再明显增加，原因可能是___________。
（3）某类型压电材料可为电路提供6V恒定电压，利用此电源测量小灯泡额定功率（额定电压3.8V） 。
①请在图虚线框内画出实验电路图___________。
②在连接电路时，当连接好最后一根导线，小灯泡立即发光，出现这种现象的原因可能是______________；排除问题后，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图所示，则小灯泡的额定功率为________W。
11.（2025年湖南省长沙市初中学业考题）23.冬天，为了给鱼缸内的水加热，小星购买了标有“220V 440W”的电热丝R1和标有“220V 275W”的电热丝R2各一根，电热丝的电阻不随温度变化。
（1）求电热丝R1正常工作时的电流；
（2）将R1和R2串联接入电路中，求R1与R2两端的电压之比；
（3）为了给鱼缸提供适宜的水温，小星想设计的加热电路需要满足以下要求：
（a）当水温低于20℃时，启动高挡快速加热，功率为440W；
（b）当水温在20℃至30℃之间时，启动低挡保温；
（c）当水温高于30℃时，断开整个电路。
为此，他找到了4个温控开关（功能见下表），从中选择两个开关设计了如图所示的电路。
元件类型 符号 功能
温控开关 S1 温度低于20℃时闭合，高于20℃时断开
S2 温度低于20℃时断开，高于20℃时闭合
S3 温度低于30℃时闭合，高于30℃时断开
S4 温度低于30℃时断开，高于30℃时闭合
①请在电路图相应的位置标出电热丝和所选开关的符号；
②按设计连好电路后，为调整功率，小星取下某一根电热丝，剪掉一截后接回原电路。再启动低挡，测得其中一根电热丝两端的电压为99V，请计算此时电路的总功率。
参考答案
题型一 电能表涉及计算
【例1】（2024·西藏·中考真题）如图所示，从安全用电的角度考虑，巴桑家同时使用的用电器最大总功率不应超过________W。断开其他用电器，让电饭锅单独工作2min，转盘转了90转，则电饭锅的电功率为_________kW。
【答案】8800；0.9
【详解】“20A”是指电能表的标定电流，“40A”是指电能表平时工作允许通过的最大电流，电路中接入的最大电功率：
P=UI=220V×40A=8800W
电能表的转盘转90r时，电饭锅消耗的电能：
电饭锅的功率：
【变式1-1】（2024 四川广安 中考真题）小强上次查看家里的电能表显示为 ，本次查看时电能表示数如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.电能表是测量电功率的仪表
B.在这段时间内消耗的电能为792kW h
C.小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
D.只将一台“220V1000W”的电热水器接入电路中，正常工作5min，电能表的指示灯闪烁300次
【答案】D
【详解】A.电能表是测量电能的仪表，不是测量电功率的，故A错误；
B.电能表的示数：
W=8632.4kW·h 8553.2kW·h=79.2kW·h
故B错误；
C.电能表允许通过的最大电流为20A，则小强家同时工作的用电器的总功率不能超过
P=UI=220V×20A=4400W故C错误；
D.只将一台标有“220V 1000W”的电热水器接入电路中，正常工作5min消耗的电能：
3600r/kW h表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表转盘转3600r，电能表的指示灯闪烁300次消耗的电能：
因为W=W′，所以正常工作5min，电能表的指示灯闪烁300次，故D正确。
故选D。
【变式1-2】（2024 江苏盐城 中考真题）在“对家庭用电的调查研究”综合实践活动中，小明发现家中电能表表盘如图所示，该电能表的示数为_________kW h，他家同时工作的用电器总功率不能超过________W。小明想测家中电水壶的功率，只让电水壶在电路中工作，当指示灯闪烁了48次，用时1min，则该电水壶的功率为________W。
【答案】326.6；8800；1800
【详解】由图可知，电能表显示的数字为003266，最后一位是小数，单位是kW h，此时的读数为326.6kW h。
由电能表的参数可知，电能表工作电压是220V，允许通过的最大电流为40A，他家同时工作的用电器最大总功率：
P=UI=220V×40A=8800W
当指示灯闪烁了48次消耗电能：
该用电器实际功率：
题型二 电功的计算
【例2】（2025·陕西省西安市·三模）华为Mate70Pro手机搭载了我国自主研发芯片麒麟9020S5G处理器，拥有容量为5000mA h，标称电压为3.8V的超大锂离子聚合物电池，该处理器的芯片主要材料是_________（选填“导体”、“半导体”或“超导体”）；该手机电池充满电后可储存的电能为________J；若每次都将手机电池电量耗尽后再充满，一度电最多能让该手机充满电________次。
【答案】半导体；68400；52
【解析】半导体材料（硅、锗、砷化镓等）是生产基础电子组件的关键，所以该处理器的芯片的主要材料是半导体。
根据公式W=UIt可知，充手机一次充满电可储存的电能为：
W=UIt=3.8V×5000×10-3A×3600s=68400J
1度=1kW·h=3.6×106J，则1度电可供充电的次数为：
舍，取52。
【变式2-1】（2025·安徽省合肥市·三模）为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车，为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的________。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为________kW.h。
【答案】电阻；76
【解析】第一空，导线越粗，导线的电阻越小，所以为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的电阻；
第二空，新能源电动公交车充电2h消耗的电能为：
W=UIt=380V×100A×2h=76000W·h=76kW·h
【变式2-2】（2024 贵州 中考真题）如图所示电路，电源电压U=3V保持不变，定值电阻R1=5Ω，闭合开关S，电压表示数为2V。求：
（1）定值电阻R2两端的电压U2为多少伏。
（2）通过定值电阻R1的电流I1为多少安。
（3）通电10s，整个电路电流所做的功W为多少焦。
【答案】（1）1V；（2）0.4A；（3）12J
【详解】（1）由图可知，R1和R2串联，电压表测R1两端的电压，根据串联分压特点可得：定值电阻R2两端的电压U2为：
U2=U-U1=3V-2V=1V
（2）由欧姆定律可得，通过R1的电流I1为：
（3）根据串联电路电流特点可知整个电路的电流为：
I=I1=0.4A
则整个电路电流做的功为：
W=UIt=3V×0.4A×10s=12J
答：（1）定值电阻R2两端的电压U2为1V；
（2）通过定值电阻R1的电流I1为0.4A；
（3）通电10s，整个电路电流所做的功W为12J。
题型三 对电功和电功率的理解
【例3】（24-25九年级上 北京 期中）关于电功和电功率的概念，下列说法中正确的是（ ）
A.电功率是表示电流做功快慢的物理量 B.电流做功的过程就是电能转化为内能的过程
C.用电器的电功率越大，做功就越多 D.用电器的额定功率越大，消耗的电能就越多
【答案】A
【详解】A.电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量，也是表示电流做功快慢的物理量，故A正确；
B.电流做的过程就是电能转化为其他形式能的过程，故B错误；
C.由公式W=Pt可知，用电器做功多少与功率和时间有关，用电器的电功率越大，时间未知，做功不一定越多，故C错误；
D.用电器的实际功率不一定等于其额定功率，用电器的额定功率越大，实际功率不一定越大，由公式W=Pt可知，不知道做功时间，额定功率越大，消耗的电能不一定就越多，故D错误。
故选A。
【变式3-1】（2024 湖北 模拟预测）如图所示是甲、乙两种电热水壶的铭牌，当它们分别单独接入电路正常工作时（ ）
A.通过甲的电流小于通过乙的电流 B.甲消耗的电能比乙多
C.甲接入电路时电能表指示灯闪烁的快 D.甲接入电路时电能表指示灯闪烁的次数多
【答案】C
【详解】A.当它们分别单独接入电路正常工作时，P甲>P乙，根据P=UI可知，当电压相同时，通过甲的电流大于通过乙的电流，故A错误；
B.根据W=Pt，虽然P甲>P乙，但通电时间未知，所以不能确定甲、乙电热水壶消耗的电能的多少，故B错误；
C.指示灯闪烁的快，说明做功快，即功率大，当它们分别单独接入电路正常工作时，由于P甲>P乙，故C正确；
D.指示灯闪烁的次数多说明做功多，虽然P甲>P乙，但通电时间未知，所以不能确定甲、乙电热水壶做功的多少，故D错误。
故选C。
【变式3-2】如图所示电路，电源电压U=9V保持不变，定值电阻R1=10Ω，闭合开关S，电压表示数为3V。求：
（1）通过定值电阻R1的电流；
（2）定值电阻R2的阻值：
（3）通电5min，电阻R2消耗电能所占电源消耗电能的百分比。
【答案】（1）0.3A；（2）200；（3）66.7%
【解析】（1）由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压。通过定值电阻R1的电流：
（2）根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压：
U2=U-U1=9V-3V=6V
由串联电路电流的规律可知通过电路的电流：I=I1=0.3A
根据欧姆定律可知定值电阻R2的阻值为：
（3) 通电5min，电阻R2消耗电能所占电源消耗电能的百分比：
题型四 电功率的计算
【例4】（2025·陕西省西安市·三模）如图甲所示电路中，电源电压恒定，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表与电压表V1示数变化关系的图象如图乙所示，电流表与滑动变阻器R连入电阻关系的图象如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A.该电路的电源电压为8V B.灯泡正常发光时电阻为180
C.灯泡的最小功率为3.5W D.电路的功率范围为1.8W~4.5W
【答案】D
【解析】A.由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表V1测灯泡L两端的电压，电压表V2测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。由图乙可知，当灯泡的电压为1V时，电路中的电流最小，根据丙图知，电路中的电流为0.2A时，变阻器接入电路中的电阻R=40Ω，由欧姆定律可得，滑动变阻器两端的电压为：
U滑=IR=0.2A×40Ω=8V
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压为：
U=UL+U滑=lV+8V=9V
故A错误。
BC.由图乙可知，当电路中的电流为0.5A时，灯泡两端的电压为额定电压，由图丙可知，变阻器接入电路中的电阻R=1Ω，由欧姆定律可得，滑动变阻器两端的电压为：
U′=I′R′=0.5A×1Ω=0.5V
因串联电路中总电压等于各分电压之和，此时灯泡的电压为：
UL′=U-U滑=9V-0.5V=8.5V
灯泡的正常发光的电阻：
灯泡的额定功率是：
P′=UL′I′=8.5V×0.5A=4.25W
此过程中灯泡的最小电压为1V，最小电流为0.2A，最小功率为：
P=ULI=1V×0.2A=0.2W
故BC错误。
D.当灯泡的电压为1V时，电路中的最小电流为0.2A，最大电流为0.5A，电路的功率：
P最小=UI小=9V×0.2A=1.8W
P最大=UI大=9V×0.5A=4.5W
故D正确。
故选D。
【变式4-1】（2025·陕西省西安市·三模）如图甲所示，定值电阻R与一个标有“12V 6W”的小灯泡并联接在一个电压可调的电源两端，电流表A1的量程为0~3A，电流表A2的量程为0~0.6A。闭合开关S时，电流表A1、A2的指针偏转均如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A.小灯泡的电阻为3Ω
B.定值电阻R的阻值为8Ω
C.通过定值电阻R和小灯泡的电流之比是4∶1
D.在确保电路元件安全的情况下，电路总功率的最大值为30W
【答案】CD
【解析】A.灯泡的电阻：
故A错误。
C.由电路图可知，灯泡和电阻并联，电流表A1在干路测干路电流，A2在支路测通过灯泡的电流：电流表的指针偏转相同，则电流表A1接0~3A量程，读数为1.5A；电流表A2接0~0.6A量程，读数为0.3A；通过定值电阻R的电流：
I2=I-I1=1.5A-0.3A=1.2A
通过定值电阻R和灯L的电流之比：
I2∶I1=1.2A∶0.3A=4∶1
故C正确：
B.根据并联电路的电压规律求得，定值电阻R两端的电压：
U2=UL=I1RL=0.3A×24Ω=7.2V
定值电阻R的阻值为：
故B错误。
D.在确保电路元件安全的情况下，灯泡两端的电压不能超过额定电压12V，此时通过灯泡的最大电流：
则电流表A2安全；由并联电路中电压关系可知，电源电压最大为12V，定值电阻的最大电流：
干路的最大电流：
I大=I3+I4=0.5A+2A=2.5A<3A
则电流表A1安全，所以电路总功率的最大值：
P大=UI大=12V×2.5A=30W
故Ｄ正确。
故选 CD。
【变式4-2】（2024·山东泰安·中考真题）如图甲所示电路，电源电压保持不变，电阻R1=20Ω，图乙为小灯泡L的I-U关系图象。当只闭合开关S1时，电阻R1功率为1.8W，电流表示数为I1，电路的总功率为P1；当开关S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为I2，电路的总功率为P2；当开关S1、S2闭合，S3断开时，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为RL，电路的总功率为P3。已知P1∶P2=1∶5，下列说法中（ ）
①P2=0.36W ②R2=5Ω ③RL=1.8Ω ④P3=3.6W
A.只有②④正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有③④正确
【答案】A
【详解】①②由图甲可知，当只闭合开关S1时，只有R1和电流表接入电路中，电路的总功率等于R1的电功率，P1=1.8W，电源电压：
当开关S1、S3闭合，S2断开时，电阻R1和R2并联，电流表测量干路中的电流，已知P1∶P2=1∶5，所以电路的总功率：
P2=5P1=5×1.8W=9W
电路的总电阻：
由电阻的并联可知：
R2=5Ω
故②正确，①错误。
③④当开关S1、S2闭合，S3断开时，灯泡L和电阻R1并联，电流表测量干路中的电流，灯泡L两端的电压等于电源电压，灯泡L两端的电压是6V，由图乙可知，通过灯泡的电流是0.3A，灯泡电阻：
灯泡的电功率为：
PL=ULIL=6V×0.3A=1.8W
电阻R1的电功率是1.8W，电路的总功率为：
P3=P1+PL=1.8W+1.8W=3.6W
故④正确，③错误。
故选A。
题型五 比较小灯泡亮度
【例5】(2025·安微省合肥市·三模）有“3V 0.75W”的L1灯泡和“3V 1.5W”的L2灯泡，如题图甲所示，闭合开关，L1灯泡和L2正常发光，则电路总电阻R=________Ω；如题图乙所示，闭合开关，L1灯正常发光，则电源2的电压U=_______V；此时L2消耗的实际功率P=_______W（假设灯丝电阻不变）。
【答案】4；4.5；0.375
【解析】L1灯泡的电阻为：
L2灯泡电阻为：
如题图甲所示，闭合开关，L1灯泡和L2正常发光且并联，则电路总电阻：
如题图乙所示，闭合开关，L1灯正常发光且串联，两个灯泡的额定电流：
两个灯泡串联，由串联电路电流的规律可知通过电路的电路为0.25A，则电源2的电压：
U=IR串=0.25A×（12Ω+6Ω)=4.5V
此时L2消耗的实际功率：
P=I2R2=（0.25A）2×6Ω=0.375W
【变式5-1】（24-25九年级上 山东淄博 期中）有两个分别标有“3V　3W”和“6V　6W”的灯泡，若将它们并联在电路中，使其中一个灯泡能正常发光，则并联电路中的干路电流最大是（　　）
A.1A　　　　　　　　　B.2A　　　　　　　　　C.0.5A 　　　　　　　　　D.1.5A
【答案】D
【详解】有两个分别标有“3V 3W”和“6V 6W”的灯泡，由可知，它们的阻值分别为：
将它们并联在电路中，使其中一个灯泡能正常发光，为了保证电路安全，加在两端的最大电压U=3V，则流过两灯的电流分别为：
并联电路中的干路电流最大：
I=I1+I2=1A+0.5A=1.5A
故选D。
【变式5-2】（24-25九年级上 河北邢台 期中）把标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲、乙两只小灯泡接入同一电路，不考虑灯丝电阻的变化，接通电路后，以下说法正确的是（ ）
A.甲灯一定比乙灯亮
B.若两灯串联，两灯的亮度是一样的
C.若串联在12V的电源上，则两灯都能正常发光
D.若并联在电路中，工作相同时间，甲消耗的电能是乙的2倍
【答案】D
【详解】根据，可求得R甲=6Ω，R乙=12Ω。
AB.若两灯串联，根据P=I2R，可知甲灯的实际电功率小于乙灯的，则乙灯亮，故AB错误；
C.若串联在12V的电源上，两灯的实际电压均不等于其额定电压，故两灯都不能正常发光，故C错误；
D.若两灯并联，甲、乙两灯两端的电压相等，，工作相同时间，根据可得：
即甲消耗的电能是乙的2倍，故D正确。
故选D。
题型六 电功率动态电路分析
【例6】（2024 山东临沂 中考真题）闭合如图所示电路的开关，将滑动变阻器的滑片向左滑移动一小段距离的过程中（　　）
A.灯泡的亮度变小 B.电流表的示数不变
C.电压表的示数变大 D.电路的总功率变小
【答案】B
【详解】C.由电路图可知，闭合开关S，灯泡与滑动变阻器并联，电压表测电源两端的电压，电流表测通过灯泡的电流；因电源的电压不变，所以滑片移动时，电压表的示数不变，故C错误；
AB.因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，滑片移动时，通过灯泡的电流和灯泡的实际功率不变，则灯泡的亮暗不变，故A错误，B正确；
D.将滑动变阻器滑片向左移动，变阻器接入电路的电阻变小，由可知，通过滑动变阻中的电流变大，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流变大，由P=UI可知，电路消耗的总功率变大，故D错误。
故选B。
【变式6-1】（2024 山东枣庄 中考真题）如图所示是一款电子握力计的电路原理图，M、N均为金属板，N固定不动，当握力F增大时，则（　　）
A.滑动变阻器R接入电路中的阻值变小 B.电压表示数增大
C.电阻R的功率一定减小 D.电阻R0的功率增大
【答案】B
【详解】ABD.如图所示，定值电阻R0和滑动变阻器R串联，电压表测量滑动变阻器R两端的电压，当握力F增大时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电压表示数增大，电路中的总电阻增大，电路中的电流减小，由P=I2R0知电阻R0的功率减小，故AD错误，B正确；
C.当定值电阻R0和滑动变阻器R阻值相同时，电阻R的功率最大，当握力F增大时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，当定值电阻R0和滑动变阻器R阻值大小关系不确定，故电阻R的功率不一定减小，故C错误。
故选B。
【变式6-2】（2024 四川乐山 中考真题）小嘉同学设计了一款身高测量仪，其工作原理如图所示。已知电压表、电流表示数分别为U、I，电压表、电流表示数变化量分别为ΔU、ΔI（　　）
A.被测人员身高越高，整个电路中的总电阻越小
B.被测人员身高越高，整个电路中的电功率越大
C.无论被测人员身高如何，的值不变
D.无论被测人员身高如何，的值不变
【答案】D
【详解】AB.由电路图可知，闭合开关S，R与变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；由图可知，身高越高时，变阻器接入电路中的电阻越大，根据欧姆定律可知电路中的电流的越小，由P=UI可知整个电路消耗的电功率越小，故AB错误；
C.身高越高，滑动变阻器的滑片向上移动的距离越大，变阻器接入电路中的电阻越大，由可知电压表示数与电流表示数的比值等于变阻器的阻值，所以电压表示数与电流表示数的比值越大，故C错误；
D.由于电源电压不变，所以变阻器两端电压的变化量等于定值电阻R两端电压的变化量，所以的值等于R的阻值，不变，故D正确。
故选D。
题型七 电路范围和最值计算
【例7】如图甲所示电路中，电源电压不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，灯泡L的额定电压为4V。第一次只闭合开关S、S1，滑片P从a端移到b端，图乙是滑动变阻器功率与电压表示数的关系图象；第二次只闭合开关S、S2，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片P，图丙是在安全的前提下通过灯泡的电流与灯泡两端电压的关系图象。则下列说法正确的是（ ）
A.定值电阻R0的阻值为20Ω
B.电源电压为10V
C.只闭合开关S、S1，滑动变阻器的最大功率为0.9W
D.只闭合开关S、S2，为保证电路安全，滑动变阻器移动的阻值范围为10~50Ω
【答案】C
【解析】AB.只闭合开关S、S1，R0和滑动变阻器串联，由图乙结合串联分压规律得：
联立解方程解得：R0=10Ω，U=6V
故AB错误。
C.只闭合开关S、S1，滑动变阻器的功率：
即当滑动变阻器阻值等于R0的阻值时其功率最大，滑动变阻器的最大功率为：
故C正确；
D.只闭合开关S、S2，灯L和滑动变阻器串联，由图丙知灯L正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值最小，最小值为：
因为电压表量程是0~15V，滑动变阻器滑片可滑至阻值最大处，即a端，由图乙可知，滑动变阻器的最大阻值是：
在电路安全的情况下，滑动变阻器移动的阻值范围为5~50Ω，故D错误。
故选C。
【变式7-1】（2024·四川广安·中考真题）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，电流表量程是0~0.6A，电压表量程是0~3V。闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片从最右端向左滑到a点的过程中，滑动变阻器R和灯泡L的U-I图像分别如图乙所示，当滑片在a点时灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是（　　）
A.电源电压为4V B.灯泡L正常发光时的电阻为6Ω
C.电路中允许的最大功率为2.25W D.电压表测量的是滑动变阻器R两端的电压
【答案】C
【详解】ABD.由电路图可知，L与R串联，电流表测电路中电流，电压表测灯泡两端电压。当滑动变阻器R的滑片从最右端向左滑到a点的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路中总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中电流增大，则灯泡两端电压增大，由串联电路电压特点可知，滑动变阻器两端电压减小，因此上半部分图像是R的U-I图像，下半部分是L的U-I图像。当滑片在a点时灯泡L恰好正常发光，则由图乙可知此时：IL=0.5A，UL=1.5V，UR=3V
由串联电路电压特点可知，电源电压：
U=UR+UL=3V+1.5V=4.5V
灯泡L正常发光时的电阻为：
故ABD错误。
C.因灯泡正常发光时的电流为0.5A，因此电路中允许的最大功率为：
P大=UIL=4.5V×0.5A=2.25W
故C正确。
故选C。
【变式7-2】（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”，R0=15Ω。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】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：
U=IR总=I（R中+R灯）=0.6A×（20Ω+5Ω）=15V
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：
P滑=UI滑=15V×1A=15W
定值电阻的功率为：
则电路的最大功率为：
Pmax=P滑+P0=15W+15W=30W
题型八 测量小灯泡电功率
【例8】（2024·黑龙江牡丹江·中考真题）小江发现家里不同房间的灯亮度不同，猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节新干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干，测量额定电压为2.5V小灯泡的功率。
（1）小江选择两节新干电池进行实验，连接的实物电路如图甲所示，请在方框内画出对应的电路图。
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V，读出电流表示数，将数据记入表格。继续移动滑片，即使将滑片移动到阻值最小的位置，小灯泡两端电压也无法达到2.5V，解决的办法是____________________。
（3）问题解决后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压达到2.5V。如图乙所示，此时电流表的示数为________A，小灯泡的额定功率为________W。
（4）继续移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压为2.9V，读出电流表示数，将数据记入表格。如表所示，小江设计的表格不足之处是___________________。
实验次数 灯泡两端电压U 通过灯泡的电流I 灯泡的电功率P 发光情况
1 2 0.26 0.52 较暗
2 2.5 正常发光
3 2.9 0.32 0.93 较亮
（5）实验表明小灯泡的亮度由_____________决定。
【答案】（1）见解析；（2）增加一节新的干电池；（3）0.3；0.75；（4）测量的物理量没有单位；（5）实际功率
【详解】（1）根据实物图画电路图，电路图与实物图须一一对应，电路图如下：
（2）将滑片移动到阻值最小的位置，滑动变阻器两端电压最小，此时小灯泡两端电压也无法达到2.5V，说明电源电压偏低，则可以增大电源电压，即增加一节新的干电池。
（3）由图乙可知电流表接小量程，所以电流表示数为0.3A。
小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）根据小江设计的表格可知不足之处为：所测量的物理量没有带单位。
（5）根据表格数据，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，故小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定。
【变式8-1】（2024·江苏宿迁·中考真题）在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5V，电源电压为4.5V，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
（1）如图甲所示电路，有一根导线连接错误，请在错误的导线上打“”，用笔画线代替导线将电路连接正确；
（2）连接电路时，开关应_________，试触时发现，电压表无示数，电流表有示数，小灯泡发光，则电压表发生了_________故障；
（3）纠正错误后继续进行实验，移动滑动变阻器滑片，电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，示数为________A，小灯泡额定功率为________W；
（4）利用原有电路，将小灯泡替换为定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个）探究电流和电阻关系，为了能完成实验，控制电压表示数可能是________。
A.1.7V B.2.2V C.2.7V
【答案】（1）见解析；（2）断开；断路；（3）0.24；0.6；（4）C
【详解】（1）实验中，灯泡与变阻器串联，电压表测量灯泡的电压，电流表测量电路电流。
（2）连接电路时，为了保护电路，开关应断开。
试触时发现，电压表无示数，电流表有示数，小灯泡发光，则与灯泡并联的电压表发生了断路故障。
（3）由图乙得，电流表的分度值为0.02A，示数为0.24A。
小灯泡额定功率为：
P=UI=2.5V×0.24A=0.6W
（4）探究电流和电阻关系，要控制定值电阻的电阻应不变，由欧姆定律得：
RP∶R=UP∶UR
当接入25Ω定值电阻时，变阻器接入电路中电阻最大，为20Ω时，定值电阻的电压最小，此时：
UP∶UR=20Ω∶25Ω=4∶5
由图得，电源电压由3节干电池组成，为4.5V，由串联电路电流特点得：
UP+UR=4.5V
则定值电阻的电压最小电压为：
UR=2.5V
当电压表示数最大为3V时，定值电阻的电压最大，故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
【变式8-2】（2025·四川省绵阳市·三模）某实验小组为测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，连接了如图所示的电路。请按要求完成下列各题。
（1）如图甲所示的电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线补画出正确的连线。
（2）正确连接电路，闭合开关后发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是（ ）（填序号）。
A.滑动变阻器发生断路 B.小灯泡发生断路
C.小灯泡发生短路 D.滑动变阻器发生短路
（3）实验过程中，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率P=________W。
（4）小张记录了不同电压下通过小灯泡的电流，并根据记录的数据作出了通过小灯泡的电流I随其两端电压U变化的关系图像，下列图像中能正确反映。上述关系的是（ ）（填序号）。
A. B. C. D.
【答案】（1）见解析；（2）B；（3）0.85；（4）C
【解析】（1）错误之处是将电压表串联进电路，且滑动变阻器和灯泡并联，正确电路应为灯泡、滑动变阻器、电流表、电源、开关串联，电压表并联在灯泡两端，修改如图所示：
（2）闭合开关S后发现小灯泡不发光，电流表无示数，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，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，即故障可能是小灯泡发生断路，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（3）当电压表示数为2.5V时，灯泡正常发光，此时的电流表示数如图乙所示，接小量程，分度值为0.02A，指针指在0.3A过两小格处，此时电流为0.34A，所以灯泡的额定功率为：
P=UI=2.5V×0.34A=0.85W
（4）灯的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值，因此通过灯的电流随电压的变化图像为一曲线，故ABD错误，C正确。
故选C。
题型九 探究影响电热大小的因素
【例9】（2025年黑龙江省龙东地区伊春市中考题）如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察______________来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为_________J。
【答案】U形管中液面高度差；12
【解析】实验中通过观察U形管中液面高度差来比较电阻产生的热量，这是转换法的应用。
I=0.2A，R=5Ω，t=1min=60s，则产生的热量：
Q=I2Rt=（0.2A）2×5Ω×60s=12J
【变式9-1】（2025年广东省初中学业考题）如图所示实验，实验前已调好器材，实验过程中通过电阻R1、R2的电流________（选填“相等”或“不相等”）；观察U形管内液面高度差可知________（选填“R1”或“R2”）产生的热量较多；要使液面高度差变化更快，可将滑动变阻器的滑片P向________滑动。
【答案】相等；R2；右
【解析】由图可知，两个电阻串联，由串联电路电流的规律可知通过两个电阻的电流相等。
由图可知，右侧U形管内液面高度差较大，说明R2产生的热量较多。
要使液面高度差变化更快，可以增大两个电阻丝中的电流，应将滑动变阻器滑片P向右移动，减小变阻器连入电路的电阻。
【变式9-2】（2025年黑龙江省齐齐哈尔市初中学业考题）物理学家焦耳于1840年最先精确的确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。探究电流产生的热量多少与电阻大小关系的实验装置如图所示，将其接到电源两端，通电后，装置元件始终完好，则相同时间内定值电阻R1、R2产生的热量之比Q1∶Q2= _______。远距离输电过程中，电流的热效应会引起电能的损耗。若某段时间内，从某发电厂采用的高压向目的地输电时，输电线路损耗的电能为W1；在输电线路可承受范围内，保持发电厂输送功率和输电线路不变，不计温度对导线电阻的影响，将输送电压提高到220kV后，相同时间内输电线路损耗的电能为W2，则W1∶W2=________。
【答案】1∶2；4∶1
【解析】相同时间内定值电阻R1、R2产生的热量之比：
某发电厂输出的总功率相同，相同时间内输电线路损耗的电能之比为：
题型十 多档位电路计算
【例10】（2025年山东省威海市初中学业考题）某汽车加热坐椅的工作原理如图所示，R1、R2均为发热电阻，通过控制开关通断，实现高、中、低三挡加热功能，其中高、中挡位的电功率分别为60W、30W，电源电压为12V。处于低挡位时开关的通断情况为________，此时电路消耗的总功率为________W。
【答案】S1断开，S2接2；15
【解析】由图可知开关S1闭合，S2接1，两个电阻并联，电路中电阻最小，根据可知为功率最大，为高温挡；开关S1闭合，S2接2，电路中只有电阻R1，电路中电阻较小，根据可知为功率较大，为中温挡；开关S1断开，S2接2，两个电阻串联接入电路，电路中电阻最大，根据可知为功率最小，为低温挡。
中挡位的电功率为30W，则R1的阻值为：
高挡位的电功率为60W，则R2消耗的功率为：P2=60W-30W=30W
R2的阻值为：
则低温挡功率为：
【变式10-1】（2025年成都市中考物理试卷）小彬想制作一款有“低温”“中温”“高温”三个挡位的电加热器，电路如图所示。电源电压为24V，S2为单刀多掷开关，R1是阻值为12Ω的电热丝，R2为某种材料制成粗细均匀的电热丝，最大阻值为24Ω，触点2为R2的中点位置。当S1闭合，S2拨到触点3时，加热器处于_______挡；加热器在“中温”挡下工作1min，电路消耗的总电能是________J。
【答案】高温；1440
【解析】当S1闭合，S2拨到触点3时，电路为R1的简单电路，电阻最小。根据（U为电源电压，R为电路总电阻），在电压U不变时，电阻R越小，功率P越大，所以此时加热器处于高温挡。
当S1闭合，S2拨到触点2时电路处于中温挡，R1与R2的一半串联，R2最大阻值24Ω，则串联的R2阻值：
电路总电阻：R总=R1+R2=12Ω+12Ω=24Ω
根据：，U=24V，t=1min=60s
电路消耗的总电能：
【变式10-2】（2025年重庆市初中学业水平暨高中招生考试试题）小渝家有一台旧式两挡位电炖锅，高温挡额定功率为550W，低温挡额定功率模糊不清，图甲是该电炖锅简化电路图，R1和R2是加热电阻丝，开关S2只能接触a或b，不计温度对电阻的影响。
（1）高温挡正常工作时的电流是多少安？
（2）小渝关闭家中其他用电器，读出电能表示数为2024.6kW·h，电炖锅高温挡正常工作0.8h、低温挡正常工作2.8h，炖煮结束时电能表示数如图乙所示，则R1的阻值是多少欧？
（3）为满足炖煮不同食材和防干烧的需求，现增加一个防干烧的温控开关S3，利用原电路元件，导线足够，请你在答图丙的方框内画一个至少有3个挡位且能防干烧的电路图。
【答案】（1）2.5A；（2）154Ω；（3）见解析
【解析】（1）由图甲可知，当开关S1闭合，S2接触a时，两电阻串联，电路的总电阻最大，根据可知，电功率最小，此时电炖锅处于低温挡；当开关S1闭合，S2接触b时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，根据可知，电功率最大，此时电炖锅处于高温挡。根据P=UI可得，高温挡正常工作时的电流是：
（2）由可得，R2的阻值是：
电炖锅高温挡正常工作0.8h，消耗的电能为：
W高温挡=P高温挡t高温挡=550W×0.8×3600s=1.584×106J
小渝关闭家中其他用电器，读出电能表示数为2024.6kW·h，炖煮结束时电能表示数如图乙所示，此时电能表读数为2025.6kW·h，则整个过程消耗的电能为：
W=2025.6kW·h－2024.6kW·h =1 kW·h =3.6×106J
所以，电炖锅低温挡正常工2.8h消耗的电能为：
W低温挡=W－W高温挡=3.6×106J－1.584×106J=2.016×106J
根据可得
所以，R1的阻值是
（3）根据题意可知，电炖锅的低温挡功率为
此时两电阻串联；为满足炖煮不同食材和防干烧的需求，现增加一个防干烧的温控开关S3，S3需接在干路上；当R2单独接入电路中时，根据串并联电路的电阻规律和可知，此时电炖锅可处于中温挡；电路图可设计如下：
当S2接a、S1和S3闭合时，此时只有R2接入电路中，电炖锅处于高温挡；当S2接a、S1断开、S3闭合时，两电阻串联，电炖锅处于低温挡；当S2接b、S1断开、S3闭合时，此时只有R1接入电路中，电炖锅处于中温挡；满足三个挡位的要求；且三个挡位工作时，温控开关S3都起到防干烧的功能，故以上设计的电路图符合题意。
题型十一 半导体的应用
【例11】如图是某广场的太阳能路灯，太阳能路灯的光伏电池板是由非晶态硅制成，它能把太阳能直接转化为电能，供给LED灯使用。太阳能路灯的光伏电池板、LED灯的核心元件发光二极管的主要材料分别是（　 　）
A.磁性材料、纳米材料 B.纳米材料、半导体
C.超导体、半导体 D.半导体、半导体
【答案】D
【解析】太阳能路灯的电池光伏板、LED灯的核心元件发光二极管的主要材料，都是硅，硅是半导体材料；
故选D。
【变式11-1】家用加湿器的控制电路中有一种电阻，能根据空气湿度改变阻值大小，进一步控制加湿器的喷雾量，制成这种能根据空气湿度改变电阻大小的电阻材料是（　　）
A.导体　　　　　　　　B.绝缘体　　　　　　　　C.半导体　　　　　　　　D.超导体
【答案】C
【解析】半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，其导电性能受温度、光照强度、空气湿度等的影响。
故选C。
【变式11-2】在某个清晨，小明同学利用电子体温计测量体温。如图，电子体温计通过感温头中电流大小来反映人的体温，感温头是用半导体材料制成的，这是利用了该半导体的（　 　）
A.单向导电特性 B.良好的导电特性
C.良好的绝缘特性 D.电阻随温度变化而变化的特性
【答案】D
【解析】电子体温计中半导体的电阻会随着温度的改变而改变，由欧姆定律可知，在电压一定时，流过感温头的电流会发生变化，以此来反映人的体温。所以感温头是用半导体材料制成是利用了该半导体的电阻随温度变化而变化的特性。
故选：D。
题型十二 光伏发电
【例12】（2024·成都邛崃校级期末）物质具有能量，能量有各种形式，并且各种形式的能量可以相互转化。中国提出碳达峰、碳中和能源战略目标，大力发展光伏发电，光伏发电的能量的转化形式是（　 　）
A.电能转化为机械能 B.机械能转化为电能
C.光能转化为电能 D.内能转化为电能
【答案】C
【解析】光伏发电就是利用半导体界面的光生伏特效应直接把光能转化为电能的技术，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【变式12-1】如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列说法错误的是（　　）
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能 B.给蓄电池充电将化学能转化为电能
C.蓄电池给手机充电时，手机相当于用电器 D.小风扇工作时将电能主要转化为机械能
【答案】B
【解析】A.太阳能电池板，吸收太阳能产出电能，所以将太阳能转化为电能，A正确，故A不符合题意；
B.给蓄电池充电，蓄电池相等于用电器，将电能转化为化学能，B错误，故B符合题意；
C.蓄电池给手机充电时，手机消耗电能，相等于用电器，C正确，故C不符合题意；
D.小风扇工作时，消耗电能，将电能主要转化为机械能，D正确，故D不符合题意。
故选B。
【变式12-2】一个光伏发电系统，太阳能电池板输出电压为36V，输出电流为5A。
（1）求太阳能电池板的输出功率。
（2）若该系统每天工作8h，一个月（按30天计算）能产生多少电能？
【答案】（1）180W；（2）43.2kW·h
【解析】太阳能电池板的输出功率：
P=UI=36V×5A=180W=0.18kW
一个月的工作时间：
t=8×30h=240h
一个月产生的电能：
W=Pt=0.18kW×240h=43.2kW·h
基础练习
一、单选题
1.（2025年四川省遂宁市初中学业考题）1.物理学是认识世界的科学，下列选项中对事物的认知最接近生活实际的是（　　）
A.家用空调的额定功率约为1000W B.一本物理课本的质量为10kg
C.中学生的步行速度约为10m/s D.青藏高原上水的沸点为100℃
【答案】A
【解析】A.家用空调属于大功率用电器，额定功率通常在1000W~2000W之间，1000W符合实际，故A正确；
B.一本物理课本的质量约0.2kg~0.5kg，10kg远大于实际值，故B错误；
C.中学生步行速度约为1.1m/s~1.5m/s，10m/s远超正常范围，故C错误；
D.气压越低，水的沸点越低。青藏高原气压低，水的沸点低于100℃，故D错误。
故选A。
2.（2025年山东省学业考题）12.某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”，其铭牌如图所示。顾客咨询：“该移动电源可以供2.5kW的用电器正常工作吗？”客服回复：“没问题，这是3kW·h的，3kW的用电器都可以正常使用。”该客服（　　）
A.说法正确 B.混淆了电功率和电能
C.混淆了电功率和电流 D.混淆了电功率和电压
【答案】B
【解析】客服回复中提到的“3kW·h”是电能（即电量）的单位，而“3kW的用电器”中的“kW”是电功率的单位。客服错误地将电能与电功率混淆，认为3kW·h的移动电源可以直接支持3kW的用电器，忽略了电功率的实际限制。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3.（2025年天津市初中学业考题）10.将标有“6V 6W”的甲灯泡和“6V 3W”的乙灯泡串联后，接在电压为9V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响，则（　　）
A.甲灯能正常发光 B.乙灯能正常发光
C.两灯均能正常发光 D.两灯均不能正常发光
【答案】B
【解析】甲灯的电阻为：
乙灯的电阻为：
两灯串联，串联电路的总电阻等于各串联电阻之和，则电路中的总电阻为：
R=R甲+R乙=6Ω+12Ω=18Ω
电路中的电流为：
甲灯的额定电流：
甲灯不能正常发光，乙灯的额定电流：
所以乙灯能正常发光，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
4.（2025年山西省中考题）10.在创新实践活动中，小明和小亮为学校小花园的储水箱设计了一个水位监测装置，内部简化电路图如图所示。电源电压一定，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，水位计由电压表改装而成。闭合开关S，水箱中水位上升时，连杆带动滑片P向上移动，下列分析正确的是（ ）
A.R1接入电路的电阻变大 B.通过R0的电流变小
C.电压表的示数变小 D.电阻R0的功率变大
【答案】D
【解析】由图得，R0与R1串联，电压表测量R0的电压。
A.滑片P向上移动，R1接入电路的电阻变小，故A错误；
B. R1接入电路的电阻变小，电路电阻变小，电源电压不变，由欧姆定律得，电路电流变大，串联电路电流处处相等，则通过R0的电流变大，故B错误；
C.通过R0的电流变大，R0为定值电阻，由欧姆定律得，R0的电压变大，则电压表的示数变大，故C错误；
D.电阻R0的电压、电流均变大，由P=UI得，电阻R0的功率变大，故D正确。
故选D。
二、多选题
5.（2025年长春初中学业考题）10.图为酒精检测仪的简化电路图。电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为气敏电阻，R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，将电压表改装成显示酒精气体浓度大小的仪表。闭合开关，若检测的酒精气体浓度增大（　　）
A.电路中的电流变大 B.电压表的示数变大
C.R2两端的电压不变 D.电路的总功率变小
【答案】AB
【解析】由图可知电路为串联电路，电压表测量R1两端电压；R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，若检测的酒精气体浓度增大，气敏电阻阻值减小，则电路中电流变大；根据串联分压原理可知气敏电阻两端电压减小，即R2两端电压减小；根据串联电路电压规律可知R1两端电压变大，即电压表示数变大；电源电压不变，电路中电流增大，根据P=UI可知电路总功率变大，故AB符合题意，CD不符合题意。
故选AB。
6.（2025年山东省威海市初中学业考题）11.图为某自动测温装置的工作原理图，电源电压保持不变，R为热敏电阻，R0为定值电阻。由电压表改装的显示仪示数随环境温度升高而增大。下列分析正确的是（　　）
A.环境温度升高，R阻值增大
B.环境温度越高，R0消耗的电功率越大
C.显示仪示数越小，电路在相同时间内消耗的总电能越大
D.环境温度不变，将R0

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