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第十五讲　电功率
1.（2025天津）如图所示的电路，电源电压恒为3 V，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为1 A，此时电路通电1 min消耗的电能为　180　J；闭合开关S1和S2，电流表示数为　2　A。
2.（2024牡丹江）两个电阻串联在电路中，R1=10 Ω，R2=20 Ω。R1两端的电压为1 V，通过R1的电流为　0.1　A，R2两端的电压为　2　V，通电5 min，R1上产生的热量为　30　J。
【解析】通过R1的电流为I1＝＝＝0.1 A，两个电阻串联，通过两个电阻的电流相等，即I2＝I1＝0.1 A，所以R2两端的电压为U2＝I2R2＝0.1 A×20 Ω＝2 V，通电5 min，R1上产生的热量为Q＝R1t＝（0.1 A）2×10 Ω×300 s＝30 J。
3.（2024长春）1 kW h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是（A）
A.节能灯 B.电饭煲
C.电视机 D.电烤箱
4.（2025陕西A卷）用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（A）
A.电蒸锅 B.洗衣机
C.电风扇 D.电冰箱
5.（2025吉林） 庖厨雅趣，烹享人间美味。在学校开展的“走进烹饪”的劳动实践活动中，小明探索到厨房里蕴含着丰富的物理知识。
（1）吸盘挂钩在　大气压　的作用下，被压在平滑的墙壁上，可以用来悬挂铲子等厨具。
（2）电热水壶是利用电流的　热　效应工作的。电热水壶具有加热与保温两种功能，其内部简化电路如图所示。开关S1闭合、S2　闭合　时为加热挡。若电热水壶加热挡的额定功率为1 200 W，其正常工作3 min消耗的电能为　2.16×105　J。
6.（2025威海） 采摘机器人在智慧农业中广泛使用，兴趣小组设计的某采摘机器人部分工作原理如图所示，可以“前进”“后退”“照明”；开关S1、S2用绝缘柄相连，可同时连接触点“1”或“2”，电动机均正常工作。部分元件参数：电动机（24 V　96 W），灯泡L（18 V　5.4 W），滑动变阻器R（50 Ω　1 A），电流表（0~0.6 A）。
（1）通过控制开关S1、S2，可实现前进、后退，原因是什么？
解：（1）由图可知开关S1、S2同时接1，电动机中电流方向为从右到左；开关S1、S2同时接2，电动机中电流方向为从左到右；所以通过控制开关S1、S2，改变通过电动机中电流的方向可实现前进、后退。
（2）电动机（线圈电阻为2 Ω）正常工作5 min消耗的电能和产生的热量分别为多少？
解：（2）电动机正常工作5 min消耗的电能
W=Pt=96 W×5×60 s=2.88×104 J
电动机正常工作时的电流为
I===4 A
产生的热量为Q=I2Rt=（4 A）2×2 Ω×5×60 s=9 600 J
（3）闭合S3，调节灯泡亮度时，为保证各元件安全，R连入电路的最小阻值为多少？（灯丝电阻随温度变化忽略不计）
解：（3）灯泡正常工作的电流为
I1===0.3 A
则电路中最大电流为0.3 A，由题意可知电动机正常工作，则电源电压为24 V，根据欧姆定律和串联电路特点可知此时R连入电路的最小阻值为
R小===20 Ω
基础达标
1.（2025安阳模拟）为了抵御极寒，小胡同学购买了某种品牌的暖手宝，如图所示。暖手宝正常工作时，将电能转化为内能，发热后再通过　热传递　方式给人手供暖。该型号暖手宝额定功率为4 W，电池容量为5 000 mA h，充放电时的电压均为5 V，则正常工作一小时，该暖手宝消耗的电能为　14 400　J。
2.（2024眉山）如图所示电路，电源电压恒定，滑动变阻器R标有“20 Ω　2 A”，灯泡L标有“4 V　2 W”，灯泡电阻不变。S闭合，滑片P在R的中点时，灯泡正常发光，则电源电压为　9　V。当P移到最右端时，电路的总功率为　2.9　W（结果保留一位小数）。
【解析】S闭合，灯泡与滑动变阻器串联，滑片P在R的中点时，连入电路的阻值为10 Ω，灯泡正常发光，通过灯泡的电流为I＝＝＝0.5 A，由于串联电路中电流处处相等，滑动变阻器两端的电压为U滑＝IR滑＝0.5 A×10 Ω＝5 V，则电源电压为U总＝UL＋U滑＝4 V＋5 V＝9 V，灯泡的电阻为RL＝＝＝8 Ω，当P移到最右端时，电路中的总电阻为R总＝R′滑＋RL＝20 Ω＋8 Ω＝28 Ω，电路的总功率P＝＝≈2.9 W。
3.（2024凉山州）小灯泡上标有“6 V　3 W”的字样，则小灯泡正常发光时的电阻为　12　Ω；若将小灯泡接在电源电压为9 V的电路中，要使小灯泡正常发光，需要串联一个阻值为　6　Ω的定值电阻。
4.（2025自贡）如图为某用电器的I－U图像，其额定电压为12 V，则额定功率是（D）
A.0.6 W B.1.8 W C.3.2 W D.4.8 W
5.（2025天津）将标有“6 V　6 W”的甲灯泡和“6 V　3 W”的乙灯泡串联后，接在电压为9 V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响，则（B）
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
【解析】甲灯的电阻为R甲＝＝＝6 Ω，乙灯的电阻为R乙＝＝＝12 Ω，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＝6 Ω＋12 Ω＝18 Ω，电路中的电流为I＝＝＝0.5 A，甲灯的额定电流I甲＝＝＝1 A＞I，甲灯不能正常发光，乙灯的额定电流I乙＝＝＝0.5 A＝I，所以乙灯能正常发光，故B符合题意。
6.（2025云南）为保障行车安全，同学设计了后视镜除雾、除霜装置，简化电路如图所示。电源电压为12 V，加热电阻R1、R2的阻值均为6 Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜。将旋转开关调至“1”时启动除　霜　模式，加热1 min，后视镜温度升高6 ℃，后视镜玻璃质量为0.15 kg，加热效率为　50%　。［c玻璃=0.8×103 J/（kg ℃）］
【解析】将旋转开关调至“1”时，为只有R1的简单电路，电路的总电阻最小，由P＝可知电路的总功率最大，为除霜模式。后视镜玻璃吸收的热量Q＝c玻璃mΔt＝0.8×103 J/（kg ℃）×0.15 kg×6 ℃＝720 J，加热1 min消耗的电能W＝t＝×60 s＝1 440 J，加热效率为η＝＝＝50％。
能力提升
7.（2024达州）如图所示是某品牌电热毯内部电路简化图，该电热毯具有高、低两挡加热功能，下列说法正确的是（C）
A.只闭合开关S1时，电路处于高温挡
B.只闭合开关S2时，电路处于低温挡
C.同时闭合开关S1、S2时，电路处于高温挡
D.同时闭合开关S1、S2时，电路处于低温挡
【解析】A.只闭合开关S1时，只有R1接入电路，由P＝，此时电热毯电功率最小，为低温挡，故A错误；B.只闭合开关S2时，电路断路，故B错误；CD.由电路图可知，当开关S1、S2同时闭合时，R1和R2并联，因为电阻越并联，总电阻越小，所以此时电路电阻最小，而电源电压一定，由P＝可知，此时电热毯电功率最大，为高温挡，故C正确，D错误。故选C。
8（2025重庆）科技小组的同学按图甲所示的电路研究自制小台灯的调光效果，灯泡L标有“2.5 V”字样，电源电压恒为4.5 V，电压表测量范围为“0~3 V”，电流表测量范围为“0~0.6 A”。闭合开关S，在确保电路安全的情况下，最大范围移动变阻器的滑片P，观察灯泡L的亮暗，绘出灯泡L的I－U图像如图乙所示。下列分析正确的是（C）
A.灯泡正常发光时电阻值为5 Ω
B.灯泡随滑片P向b端移动而变亮
C.滑动变阻器接入的阻值范围为8~40 Ω
D.电路消耗的最大电功率为0.625 W
【解析】A.由图乙可知，灯泡电压为2.5 V时，电流为0.25 A，则灯泡正常发光时电阻值为RL＝＝＝10 Ω，故A错误。B.分析电路可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测灯泡电压，电流表测电路电流。滑片P向b端移动时，滑动变阻器阻值变大，则总电阻变大，根据I＝，电路中电流变小，由图乙可知，灯泡电压变小，根据P＝UI，灯泡实际功率变小，灯泡变暗，故B错误。C.由图乙可知，灯泡电压为2.5 V时，电流最大为0.25 A，此时滑动变阻器阻值最小，R滑小＝＝＝8 Ω，灯泡电压为0.5 V时，电流最小为0.1 A，此时滑动变阻器阻值最大，R滑大＝＝＝40 Ω，所以滑动变阻器接入的阻值范围为8～40 Ω，故C正确。D.电流最大为0.25 A，则电路消耗的最大电功率为P大＝UI1＝4.5 V×0.25 A＝1.125 W，故D错误。故选C。
9.（2024湖北）小红用图甲的手持挂烫机帮家人熨烫衣物，挂烫机内的水被加热汽化后喷出。图乙为挂烫机的等效电路，R1为加热电阻，R2为限流电阻，S为自动温控开关。将挂烫机接入电路，S在位置“1”，前端电热板被加热，电路中的电流为5.0 A；当温度升到130 ℃时，S切换到位置“2”，挂烫机处于待机状态，电路中的电流为0.02 A，当温度降到100 ℃时，S又回到位置“1”。
（1）求R1的阻值。
解：（1）当S在位置“1”时，R1接入电路，为加热状态，由I=，可得
R1===44 Ω
（2）求挂烫机待机状态的功率。
解：（2）当S在位置“2”时，挂烫机处于待机状态，R2接入电路，由P=UI可得
P待机=UI2=220 V×0.02 A=4.4 W
（3）熨烫过程中，电路的电流随时间变化如图丙，求挂烫机0~150 s消耗的电能。
解：（3）挂烫机加热状态时的功率
P加热=UI1=220 V×5.0 A=1 100 W
挂烫机消耗的电能
W=P加热t加热＋P待机t待机=1 100 W×（30 s＋70 s）＋4.4 W×（20 s＋30 s）=110 220 J
（4）请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语。
解：（4）避免与其他大功率用电器共用同一插座。（合理即可）第十五讲　电功率
1.（2025天津）如图所示的电路，电源电压恒为3 V，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为1 A，此时电路通电1 min消耗的电能为　 　J；闭合开关S1和S2，电流表示数为　 　A。
2.（2024牡丹江）两个电阻串联在电路中，R1=10 Ω，R2=20 Ω。R1两端的电压为1 V，通过R1的电流为　 　A，R2两端的电压为　 　V，通电5 min，R1上产生的热量为　 　J。
3.（2024长春）1 kW h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是（ ）
A.节能灯 B.电饭煲
C.电视机 D.电烤箱
4.（2025陕西A卷）用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（ ）
A.电蒸锅 B.洗衣机
C.电风扇 D.电冰箱
5.（2025吉林） 庖厨雅趣，烹享人间美味。在学校开展的“走进烹饪”的劳动实践活动中，小明探索到厨房里蕴含着丰富的物理知识。
（1）吸盘挂钩在　 　的作用下，被压在平滑的墙壁上，可以用来悬挂铲子等厨具。
（2）电热水壶是利用电流的　 　效应工作的。电热水壶具有加热与保温两种功能，其内部简化电路如图所示。开关S1闭合、S2　 　时为加热挡。若电热水壶加热挡的额定功率为1 200 W，其正常工作3 min消耗的电能为　 　J。
6.（2025威海） 采摘机器人在智慧农业中广泛使用，兴趣小组设计的某采摘机器人部分工作原理如图所示，可以“前进”“后退”“照明”；开关S1、S2用绝缘柄相连，可同时连接触点“1”或“2”，电动机均正常工作。部分元件参数：电动机（24 V　96 W），灯泡L（18 V　5.4 W），滑动变阻器R（50 Ω　1 A），电流表（0~0.6 A）。
（1）通过控制开关S1、S2，可实现前进、后退，原因是什么？
（2）电动机（线圈电阻为2 Ω）正常工作5 min消耗的电能和产生的热量分别为多少？
（3）闭合S3，调节灯泡亮度时，为保证各元件安全，R连入电路的最小阻值为多少？（灯丝电阻随温度变化忽略不计）
基础达标
1.（2025安阳模拟）为了抵御极寒，小胡同学购买了某种品牌的暖手宝，如图所示。暖手宝正常工作时，将电能转化为内能，发热后再通过　 　方式给人手供暖。该型号暖手宝额定功率为4 W，电池容量为5 000 mA h，充放电时的电压均为5 V，则正常工作一小时，该暖手宝消耗的电能为　 　J。
2.（2024眉山）如图所示电路，电源电压恒定，滑动变阻器R标有“20 Ω　2 A”，灯泡L标有“4 V　2 W”，灯泡电阻不变。S闭合，滑片P在R的中点时，灯泡正常发光，则电源电压为　 　V。当P移到最右端时，电路的总功率为　 　W（结果保留一位小数）。
3.（2024凉山州）小灯泡上标有“6 V　3 W”的字样，则小灯泡正常发光时的电阻为　 　Ω；若将小灯泡接在电源电压为9 V的电路中，要使小灯泡正常发光，需要串联一个阻值为　 　Ω的定值电阻。
4.（2025自贡）如图为某用电器的I－U图像，其额定电压为12 V，则额定功率是（ ）
A.0.6 W B.1.8 W C.3.2 W D.4.8 W
5.（2025天津）将标有“6 V　6 W”的甲灯泡和“6 V　3 W”的乙灯泡串联后，接在电压为9 V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
6.（2025云南）为保障行车安全，同学设计了后视镜除雾、除霜装置，简化电路如图所示。电源电压为12 V，加热电阻R1、R2的阻值均为6 Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜。将旋转开关调至“1”时启动除　 　模式，加热1 min，后视镜温度升高6 ℃，后视镜玻璃质量为0.15 kg，加热效率为　 　。［c玻璃=0.8×103 J/（kg ℃）］
能力提升 7.（2024达州）如图所示是某品牌电热毯内部电路简化图，该电热毯具有高、低两挡加热功能，下列说法正确的是（ ）
A.只闭合开关S1时，电路处于高温挡
B.只闭合开关S2时，电路处于低温挡
C.同时闭合开关S1、S2时，电路处于高温挡
D.同时闭合开关S1、S2时，电路处于低温挡
8（2025重庆）科技小组的同学按图甲所示的电路研究自制小台灯的调光效果，灯泡L标有“2.5 V”字样，电源电压恒为4.5 V，电压表测量范围为“0~3 V”，电流表测量范围为“0~0.6 A”。闭合开关S，在确保电路安全的情况下，最大范围移动变阻器的滑片P，观察灯泡L的亮暗，绘出灯泡L的I－U图像如图乙所示。下列分析正确的是（ ）
A.灯泡正常发光时电阻值为5 Ω
B.灯泡随滑片P向b端移动而变亮
C.滑动变阻器接入的阻值范围为8~40 Ω
D.电路消耗的最大电功率为0.625 W
9.（2024湖北）小红用图甲的手持挂烫机帮家人熨烫衣物，挂烫机内的水被加热汽化后喷出。图乙为挂烫机的等效电路，R1为加热电阻，R2为限流电阻，S为自动温控开关。将挂烫机接入电路，S在位置“1”，前端电热板被加热，电路中的电流为5.0 A；当温度升到130 ℃时，S切换到位置“2”，挂烫机处于待机状态，电路中的电流为0.02 A，当温度降到100 ℃时，S又回到位置“1”。
（1）求R1的阻值。
（2）求挂烫机待机状态的功率。
（3）熨烫过程中，电路的电流随时间变化如图丙，求挂烫机0~150 s消耗的电能。
（4）请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语。

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