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21教育“胜哥课程”工作室
第3讲 电功和电功率
考点 考试要求
1．概述电功的概念 a
2．知道电功的单位 a
3．列举决定电功大小的因素 a
4.知道用电器消耗的电能可以用电功来量度 a
5．应用电功的公式计算用电器消耗的电能 c
6．根据电能表读数的变化估算消耗的电能 b
7.描述电功率的概念 a
8.知道电功率的单位 a
9.应用电功率的公式进行简单的计算 c
10.知道额定功率的概念 a
11.从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率 a
12.知道电流具有热效应 a
13.概述探究影响电流热效应因素实验原理和设计的科学方法 b
14.说出焦耳定律内容和数学表达式 a
15.应用焦耳定律解决简单的问题 c
一、电功
1．电功
(1)概念：________所做的功。
(2)实质：是________能转化为其他形式的能。
(3)单位：________，符号为J。常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称度。1焦＝1伏·安·秒。
(4)单位换算：1度＝1千瓦时(kW·h)＝________焦耳(J)。
(5)计算公式：W＝________。
(6)推导公式：W＝I2Rt，W＝________。
(7)电功的决定因素：某段电路两端的________、此段电路的电流I以及通电时间t。
2．电能表(电度表)
(1)用电器在一段时间里消耗的________的多少，可以用电能表来测量。
(2)计量方法：某段时间电能表上先后两次读数________，就是这段时间电路消耗的电能。
(3)电能表中各数值的意义：
a．电能表的示数为________kW·h。
b．“220 V”表示这个电能表应该在220 V的电路中使用。
c．“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为______A，额定最大电流为________A。
d．“600 revs/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器每消耗______kW·h的电能时，电能表上的转盘转动________转。
e．“50 Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。
f．若每度电的价格为0.5元，月末的示数为 ，则本月电费应为______元。
二、电功率
1．电功率
(1)概念：电流在________内做的功。电功率用字母P表示。
(2)物理意义：表示电流做功的________。
(3)单位：________，简称瓦，符号为W。
(4)单位换算：1千瓦(kW)＝________瓦(W)。
(5)大小：电功率大小等于电功与时间之比。
(6)公式：P＝
(7)推导式：
a．P＝________，即用电器所消耗的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器电流的乘积。
b．根据欧姆定律I＝ 可推导出：P＝I2R；P＝________。
2．额定电压与额定功率
额定电压 用电器正常工作的电压值
额定电流 用电器正常工作的电流值
额定功率 用电器在________或 ________下工作时所对应的功率
实际功率 用电器在________下工作时所对应的功率
U实＝U额 P实____P额，用电器正常工作(如：灯泡正常发光)
U实>U额 P实____P额，用电器不能正常工作(如：灯 泡超常亮)，有时会损坏用电器
U实三、实验：测定小灯泡的功率
1．器材[电源(两节干电池)、导线、开关、小灯泡(额定电压2.5 V ；电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、滑动变阻器(“5 Ω　1 A”、“10 Ω　0.2 A”)]
2．实验原理：____________
3．请根据实验器材和实验原理画出对应的电路图(连接下列实验物图)
根据电路图连接实物图(连接下列实物图)
(1)连接电路时，开关应处于________状态；
(2)电流表所选的量程为____________；
(3)电压表所选的量程为____________；
(4)滑动变阻器所选的规格为__________；
(5)电路连接完成后，应将滑动变阻器的滑片移动到________(选填“A”或“B”)端。
5．实验数据处理
(1)如图是第7组实验中，两电表的读数，请将实验数据补充完整：
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微亮 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 _____
电流I/A 0.10 0.32 0.38 0.42 0.48 0.52 _____
(2)在1、2次实验中，灯泡不发光，但电流表和电压表均有示数，导致这种现象的原因是_____________________________________________；
(3)由表格数据可知，小灯泡的额定功率为________W，此时小灯泡的电阻为______Ω(保留一位小数)。
(4)请根据以上数据绘制小灯泡的U－I图像
(5)根据图像可知，小灯泡的I－U图像是一条曲线，其原因是_______________________________________；
(6)将小灯泡与一个阻值为10 Ω的电阻串联在6.5 V的电路中时，此时小灯泡两端的实际电压为__________V。
6．交流分析
(1)连接好电路后，闭合开关，无论怎样移动变阻器的滑片，发现小灯泡都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障原因可能是小灯泡________(选填“短路”或“断路”)
(2)若电路连接正确，电压表、电流表、滑动变阻器均可正常使用，在实验中闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不能正常发光，且电压表示数始终达不到灯泡的额定电压，则可能的原因是____________，改变这种现象可以采取的相应措施是__________。
(3)本次实验中滑动变阻器的作用是
①________________；②________________。
(4)本次实验多次测量的目的是______________________________________________。
(5)实验中________(选填“能”或“不能”)对所测灯泡的电功率求平均值，原因是__________________________________________________________________________________。
四、电流的热效应
1．电流的热效应
(1)概念：电流通过各种导体时，会使导体的温度_______的现象。
(2)实质：电能转化为________的过程。
2．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟________的二次方成________，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
(2)公式：Q＝________(其中Q表示热量，单位为J；t表示时间，单位为s)。
(3)影响因素：
a．电流、通电时间相同时，电阻________，产生的热量越多；
b．电阻、通电时间相同时，电流越大，产生的热量________。
3．电热器
(1)原理：利用电流的________工作。
(2)主要组成部分：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
(3)应用：电熨斗、电吹风机、电热毯、电热壶、电饭煲等。
五、实验：探究导体产生热量与电流、电阻的关系
1．实验器材(U形管、电阻丝、密闭容器、秒表、煤油等)
2．实验装置
(1)被加热的材料选用煤油或空气，因为其______小，可以使实验现象更明显；
(2)要求被加热物质的种类、质量、初温均相同；
(3)转换法的应用(利用U形管中_______________变化来反映电阻丝产热的多少)。
3．要点探究(控制变量法)
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系(控制通过电热丝的电流和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝；电阻越___，产生的电热越多)；
(2)探究电流产生的热量与电流的关系(控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过两电热丝的电流大小；电流越______，产生的热量越多)；
(3)探究电流产生的热量与通电时间的关系(控制电热丝的阻值和通电电热丝的阻值相同，改变通电时间的长短；时间越________，产生的电热越多)。
4．交流与分析
(1)在实验中发现U形管两侧液面高度不变，存在的原因可能是电路存在断路故障；
(2)两电阻丝串联的目的是保证通过两电阻丝的______相等；
(3)多次测量时的注意事项：
①每次测量完成后应断开电源开关(使U形管内液体冷却；避免浪费电能)；
②测量完成后打开U形管盒盖上的通气孔(加快液体冷却的速度)；
③每次开始实验时均保持U形管内液面高度差为0(使每次实验时液体的初温相同，便于比较各次实验时电阻丝产生热量的多少)。
知识点1：电功率动态电路分析
例1：小科通过微信公众号“胜哥课程”学习电学知识。如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则(　　)
A. R1的电功率一定减小
B. R2的电功率一定增大
C. 电流表的示数增大
D. 电压表的示数减小
◆变式训练
1. 如图是一种输液时所用报警电路：电源电压恒定，R为定值电阻，闭合开关S，贴在针口处的传感器M接触到从针口处漏出的药液后，其电阻RM发生变化，导致的示数增大而触发警报器(图中未画出)报警，则M接触药液后---(　　)
A. M的电阻RM变大
B. 电路消耗的总功率变大
C. 与的示数乘积不变
D. 与的示数之比变大
知识点2：电功、电功率的相关计算
例2：如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，在移动滑动变阻器R滑片的过程中，描绘出了如图乙所示的滑动变阻器消耗电功率与电流关系的图像，以下计算结果错误的是---(　　)
A. 滑动变阻器消耗的最大功率为3.6 W
B. 电源电压为12 V
C. 滑动变阻器最大阻值为100 Ω
D. R0的阻值为20 Ω
◆变式训练
1. “胜哥”研究了电动车，发现它有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω.下列说法正确的是---( )
A. 对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源
B. 电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C. 电动机正常工作1min，电流通过线圈产生的热量为14400J
D. 电动机正常工作1min，消耗的电能为14400J
2.如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是---(　　)
A. 电源电压为14伏
B. 滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C. 滑片在b端时，电流表示数为0.75 安
D. 电路先后两次消耗的总电功率之比为2∶3
知识点3：测定小灯泡的电功率
例3：标有“6 V　1.5 W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示。当“胜哥”把这样的三只灯泡串联起来，接在12 V的电源两端，灯泡的电阻和实际功率约为---(　　)
A. 24 Ω　0.67 W
B. 20 Ω　0.96 W
C. 24 Ω　0.96 W
D. 20 Ω　0.8 W
◆变式训练
1.如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,小灯泡的电阻R1=8Ω, R2A.10W B.15W C.25W D.30W
知识点4：导体产热多少的相关因素
例4：小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了电流的热效应的课程后，马上动手去探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是---(　　)
◆变式训练
1. “胜哥”想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2．闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中正确的是---（　　）
A．此实验探究的是热量与电阻的关系
B．此实验探究的是热量与电流的关系
C．此实验探究的是热量与时间的关系
D．此实验中用煤油是因为煤油比热大
1．（2025·镇海区模拟）下列各图都是课本上的实验示意图，关于各实验的说法正确的是（　　）
A．甲图所示的实验中，甲乙两个电阻丝串联的目的是为了控制通过它们的电流和通电时间相同
B．乙图实验说明：物体动能大小与高度有关。在其它条件相同时，高度越高，物体的动能越大
C．丙图实验中，如果弹簧秤沿斜面拉动物体匀速直线运动，弹簧秤示数等于物体受到的摩擦力
D．丁图所示实验中金属管通过热传递的方式增大了内能
2．（2025·温州模拟）将一根细金属丝置入柔性塑料中，可以制成用来检测物体形变的应变片，其结构如图甲所示。将它接入如图乙所示的电路，电路中电源电压不变，R为定值电阻。闭合开关S，当应变片随被检测物体发生拉伸形变时，塑料中的金属丝会被拉长变细，导致电阻变大，电路中的
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表和电流表示数都变小
C．电压表示数变小，电流表示数变大
D．电压表和电流表示数都变大
3．（2025·镇海区模拟）如图所示的电路，电源电压保持不变，滑动变阻器和小灯泡两个元件中，一个接在A、B两点之间，另一个接在 C、D两点之间。“闭合开关S，电流段的示数为0.20A，用电压表测得A、B两点间的电压为1.8V C、D两点间的电压为1.2V；移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数变大，A、B两点间的电压变为1.5V，已知小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，则此时滑动变阻器接入电路的电阻值可能为（　　）
A．5Ω B．6Ω C．7Ω D．8Ω
4．（2025九下·莲都模拟）如图是某真空包装机的简易电路图，下列说法错误的是（　　）
A．闭合S、S2，抽气机才能工作
B．给塑料袋口“热封”利用了电流的热效应
C．滑动变阻器的作用是调节“抽气机”的吸力
D．气体抽出袋子变瘪是由于受到大气压的作用
5．（2025·镇海区模拟）加在某电动机上的电压是 U，电动机消耗的电功率为 P，电动机线圈的电阻为 r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（　　）
A．P B． C． D．
6．如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器的滑片 P 从 a端移到b端，定值电阻R1 两端的电压随滑动变阻器R2接入电路阻值变化的图像如图乙所示，下列说法中错误的是 (　　)
A．电源电压为 6 V
B．该电路的最大功率为3.6 W
C．滑片 P 在b 端时，电阻R1 的功率为0.1 W
D．滑片 P 在b 端时，该电路的总功率为0.5 W
7．课外兴趣小组活动时，某校两名同学通过实验研究小灯泡的电功率跟两端电压的关系。已知小灯泡的额定电压为2.5 V、额 定 功 率 为0.75 W。小明同学设计了如图甲所示的电路进行研究，他先测出若干组电压和电流值，再由P=UI 求得对应的功率，并作出功率随电压变化的曲线a。小红同学设计了如图乙所示的电路进行研究，她先由 计算出小灯泡的电阻 R，再测出若干个电压值，最后根据 求得对应的功率，也作出功率随电压变化的曲线b。则下列选项图中能反映他们的实验结果的是 (　　)
A． B．
C． D．
8．（2025九上·临海期末） 如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，初始时左右U形管中液面高度相同。下列说法正确的是(　　)
A．实验中两根电阻丝串联是为了控制电压与通电时间相同
B．根据U形管内液面高度差反映电阻丝放热多少是转换法
C．通电一段时间后，右侧 U 形管中液面高度差比左侧的小
D．要使液面上升更快，应将滑动变阻器滑片P 向左移动
9．如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少和什么因素有关的实验装置。通电一段时间后，左侧容器连接的 U 形管液面高度差较.大，说明电 流 通 过导体产生 的热 量跟　 　(选填“电流”或“电阻”)有关，如果将 R1 换成10Ω的电阻，此装置　 　(选填“能”或“不能”)直接探究电流产生的热量与电阻的关系。
10．（2025·嘉兴模拟）小科观察了小区入口的车辆出入自动控制闸， 发现当车牌被识别系统识别后， 绿灯亮， 栏杆抬起， 车辆通行。
（1）于是他设计了如图所示的模拟电路， 车牌识别成功相当于图中　 　。
（2）已知该电路电源电压为6伏，指示灯L工作时的阻值为5欧， 滑动变阻器接入电路的阻值为10欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时， 指示灯的功率为　 　瓦。
（3）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆止常抬起的方法。　 　。
11．（2025八上·金华期中）在中学生科技创新大赛中，某参赛小组设计了一种测定风力大小的装置如图甲所示，迎风板与压敏电阻连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向。压敏电阻的阻值随风力变化而变化，其阻值与风力F关系如图乙所示。电源电压恒为，定值电阻R为。
（1）开关闭合后，无风时，电压表的示数是　 　；
（2）如果电压表的读数范围为，该装置所能测量的最大风力为　 　。
12．在如图甲所示的电路中，当开关S从2转到1时，根据电流表和电压表对应的示数，在U-I坐标图中描绘出相应的点，如图乙所示，则电源电压为　 　V，电阻R1 的阻值为　 　Ω，电阻R2 的阻值为　 　Ω。
13．在“测小灯泡额定功率”的实验中，提供器材：电压恒为4.5 V 的电源，额定电压为 2.5 V 的待测小灯泡(电阻约为8 Ω)，电流表(0~0.6 A、0~3 A)，电压表(0~3 V、0~15 V)，开关和导线若干，另有标有“30 Ω 2 A”的滑动变阻器 R1和标有“5 Ω 1 A”的滑动变阻器 R2。
（1）实验电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。
（2）本实验选择的滑动变阻器是　 　(填“R1”或“R2”)。
（3）若增加一个阻值为10Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过简单操作(开关S接“a”与“b”各一次)来测量小灯泡的额定功率，图乙、丙是两种不同方案的电路图，则下列判断正确的是____(填字母)。
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．乙方案能，丙方案不能 D．乙方案不能，丙方案能
14．小瑞在验证“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用如图甲所示电路，其中 R1、R2为不同长度的同种电阻丝(R1长度大于 R2)，取相同的火柴梗用相同大小的石蜡粘在 R1、R2上(如图乙所示)，闭合开关，记录火柴梗掉落所需时间。调节滑动变阻器的滑片，重复实验，结果如表所示：
实验序号 滑动变阻器滑片位置 火柴梗掉落所需时间(s)
R1 R2
1 最右 126 124
2 中点 32 33
3 最左 15 15
（1）在完成一次实验后，小瑞准备进行下一次实验，在闭合开关前还应考虑会影响实验准确度的因素是　 　。
（2）小瑞得出“电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多”的结论，请你推理他的分析过程。
（3）小瑞的实验中 R1、R2的阻值不同，火柴梗几乎同时掉落，请结合实验示意图解释原因。
15．（2025九上·平阳月考）空气能热水器具有节能、环保、寿命长、不排放有毒有害气体等优点。如图甲所示是空气能热水器的工作原理图，其中压缩机、冷凝器、配套器件、蒸发器组成了热泵，热泵中封装了沸点很低的制冷剂。工作时，流过蒸发器的液态制冷剂从空气中吸热而汽化，然后通过压缩机压缩使气态制冷剂变成高温高压的蒸气，再通过冷凝器液化放热使水温升高，如此往复循环。表格中是某品牌两种型号的空气能热水器的测定参数(环境温度为20℃进水温度为20℃时测定)。
表1
型号 A B
最高出水温度(℃) 55 60
热水产率(kg/h) 120 140
输入功率(kW) 1.2 1.4
电源 220V， 50Hz
环境温度(℃) -10~50
（1）A 型号热水器的热水产率为120Kg/h，表示它工作 1h可使120Kg的水温度升高35℃这些水吸收的能量是　 　J，该热水器的制热功率为　 　kW。(水的比热容
（2）定义“能效比”：空气能热水器在额定状态下工作时，制热功率与输入功率之比(即图乙为A 型号热水器的能效标识，其能效比为多少 (计算结果取整数)。
（3）若两型号热水器的能效比相同，对B型号，如果只要求其出水温度也为55℃，则它工作1h能产多少 Kg热水。
16．在如图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的“直流电源”，灯泡L1 的额定电压为 8 V，图乙是灯泡L2的U—I图像。
（1）当开关S接a时，电压表的示数为1.2 V，电流表的示数为0.3A，求定值电阻 R0的阻值。
（2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，此时R0消耗的功率为1 W，求灯泡L1的额定功率。
（3）开关 S接b时，通过调节电源电压使灯泡L1 正常发光，求电路消耗的总功率。
17．（2022·台州）某同学做了一个如图所示的“魔法火焰”实验：加热铅笔芯时，小灯泡慢慢亮了起来！下列有关判断正确的是（　　）
A．电源电压变大 B．铅笔芯电阻变大
C．电路中电流变大 D．小灯泡功率变小
18．（2023·衢州）小科想购买一个电热水壶，已知他家中电路电压是220V、室内插座额定电流是5A，则下列规格的电热水壶适合他家的是（　　）
选项 额定电压/V 额定功率/W
A 220 1500
B 220 800
C 120 1500
D 120 800
A．A B．B C．C D．D
19．（2023·杭州）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（　　）
A．R1和R2串联
B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流
D．如果R1断了，R2也不能工作
20．（2021·衢州）绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯，LED灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热发光，正常工作时，它们亮度相同。
（1）使用　 　灯照明更符合绿色生态理念。
（2）两灯都正常工作时，相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为　 　。
21．（2022·宁波）盛夏，室外温度达36℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为28℃，发现空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作， 5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000W.
（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为　 　J
（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会　 　填“大于”“等于”或“小于”) 10min。
22．（2024·浙江）某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯，其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流，带动风叶转动而发电。
（1）风力发电机的发电原理是____（填字母）。
A．电磁感应
B．电流周围存在磁场
C．通电线圈在磁场中转动
（2）灯罩上方空气流速大，压强　 　。
（3）若路灯额定功率为100瓦，风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作　 　小时。
23．（2022·台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中　 　的散失。
（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化△T和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。
根据上述实验，可以得出结论：　 　。
（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。
电流I/A 02 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度△T/℃ 0.4 0.9 　 　 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
24．（2023·绍兴）为了探究灯泡亮度与灯泡电功率的关系，小敏用如图所示电路进行研究(光敏电阻和灯L放置在暗盒内，外界光照无法进人)。已知灯L的额定电压为2伏，R光敏的阻值随光照的增强而减小，R2是保护电阻。连接电路后，闭合开关S1和S2，移动滑片调节灯L两端电压，记录电压表和电流表的示数如下表。
实验次数 1 2 3 4 5
电压表V示数/伏 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流表A1示数/安 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24
电流表A2示数/安 0.04 0.10 0.14 0.16 0.18
（1）闭合S1前，应先将滑片移至最　 　(选填”左”或”右”)端。
（2）该实验通过观察　 　来体现灯泡 L的亮度变化。
（3）实验中灯L的额定功率为　 　瓦。
（4）通过数据分析，得出的实验结论是　 　。
25．（2023·温州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，和是阻值都为20欧的电热丝，放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使工作50秒，断开开关S，测量并记录__________。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持不变，将更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：　 　。
26．（2022·温州）小设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。
〖电路简介〗
工作电路：S1为电源开关；S2为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合；R1为可调电阻；R2为电饭堡内的电热丝。
控制电路：电磁继电器A和B完全相同，Ra和Rb是分别安装在电饭堡内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到120℃时，La就吸引弹性衔铁使Sa断开，当温度降到110℃时，La释放弹性衔铁使Sa闭合。
〖快煮模式〗闭合开关S、S1、S2，电饭煲进入快煮模式直至定时开关S2自动断开。在快煮过程中温度将维持在110℃～120℃，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。
〖保温模式〗开关S2断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在60℃~80℃。
（1）由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为　 　分钟。
（2）若R1接入电路的阻值为840欧，R2阻值为40欧，工作电路电源电压为220伏，则电饭煲完成一次快煮，电热R2消耗的电能为多少焦？
（3）请结合图甲、乙说明开关S2断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。
27．（2022·宁波）老师给小宁一个暗箱，其表面有两个接线柱M、N， 它们之间电阻值RMN恒定不变。小宁利用如图甲所示电路(电源电压不变)进行实验：在开关S、S1都闭合和开关S闭合、S1断开两种情况下，改变电阻箱R的阻值，读取电流表示数，绘制了如图乙所示的电流表示数Ⅰ随R变化的曲线。由上述信息可知：
（1）电源电压U为　 　Ⅴ。
（2）RMN为　 　Ω。
（3）图乙中曲线　 　(填“A”或“B”)是根据开关S、S1都闭合时测得的实验数据绘制的。
（4）老师告诉小宁，暗箱的M、N之间只接有两个定值电阻：一个阻值为R0(R0值已知)，另一个阻值未知，假设为Rx。求Rx的值。(用R0、RMN表示)
28．（2022·杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。
（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/(kg·℃)]
29．（2022·衢州）某学习小组设计如图甲电路，并将电流表改装成液体密度显示表。电源电压为6V且保持不变，定值电阻R0的阻值为20欧，R是压敏电阻，其阻值与所受压力F的关系如图乙。已知图中用来盛放待测液体的空容器质量为0.7千克，每次测量时液体须注满容器。
（1）小科按图甲连接电路时，开关应处于　 　 状态。
（2）容器中不加液体时，闭合开关，电流表指针所指刻度标为“0克/厘米3”。求“0克/厘米3”刻度线对应的电流值。
（3）小明在制作过程中发现，待测液体密度差异较大时，指针偏转角度差异却较小。小明针对测量精确度不高的问题，对装置进行了如图丙的改进(杆AO可绕固定点O自由转动，容器悬挂在A点)。请根据所学知识，说说这样改进的科学道理。
30．（2023·金华）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。
额定电压. 220V
磨豆功率 110W
加热功率 1210W
保温功率 88W
产品规格 295*280*410mm
（1）若仅闭合S2，咖啡机的工作状态处于　 　阶段。
（2）R1的阻值是多少欧？
（3）小金某次泡制咖啡，只进行了磨豆和加热，其中磨豆用时0.5分钟，加热用时3分钟，则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能？
答案
知识梳理
一、电功
1． (1) 电流 (2) 电 (3) 焦耳 (4) 3.6×106 (5) UIt (6) U2/R·t (7) 电压
2． (1) 电能 (2) 之差 (3) a． 2017.9 c． 10 20 d．1 600 f．2462.5 222.3
二、电功率
1． (1) 单位时间 (2) 快慢 (3) 瓦特 (4) 1000 (6) W/t (7) UI b．U/R U2/R
2．额定电流 额定电压 实际电压 = > <
三、实验：测定小灯泡的功率
2． P=UI (1) 断开 (2) 0～0.6A (3) 0～3V (4) 5 Ω　1 A (5) B
5．实验数据处理
(1)2.5 0.56 (2) 滑动变阻器接入电路中的阻值过大，总电流较小 (3) 1.4 4.5
(5) 小灯泡电阻随温度升高而变大 (6) 1.7
6． (1) 断路 (2) 电源电压太小 更换电源 (3) 保护电路 改变电阻
(4) 为了测量不同电压下小灯泡的实际功率
(5) 不能 不同电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值没有意义
四、电流的热效应
1． (1) 升高 (2) 内能 2． (1) 电流 正比 (2) I2Rt (3)a． 越大 b． 越大
3． (1) 热效应
五、实验：探究导体产生热量与电流、电阻的关系
2． (1) 比热容 (3) 液面差
3．(1) 大 (2) 大 (3) 长 4．(2) 电流和通电时间
考点突破
例1：A 1. B
例2：A 1. D 2.D
例3：D 1. B
例4：B 1.A
夯实基础
1．A 2．A 3．C 4．C 5．C 6．D 7．B 8．B
9．电流；不能
10．（1）开关S 闭合（电路接通） （2）0.8
（3）减小滑动变阻器的阻值〈或将滑片向上移动)
11．（1）3 （2）400
12．12；30；30
13．（1） （2）R1 （3）B
14．（1）电阻丝此时的温度
（2）分析实验1、2、3，滑片向左滑动时，滑动变阻器连入阻值减小，电路总电阻减小，由可知，当电源电压不变时，电路电流增大；电阻R1(或R2)上粘的火柴梗掉落所需时间越短，说明单位时间内电阻R1(或R2)上产生的热量越多。综上所述，电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多。
（3）R1、R2为不同长度的同种电阻丝，由图乙可知两电阻丝粘在石蜡上的长度几乎相等，则与火柴相连的两段电阻丝电阻几乎相同，在电流相同、通电时间相同时，产生的热量几乎相同，故两根火柴会几乎同时掉下。
15．（1）1.764×107；4.9
（2）解：根据能效比的定义公式可知，A型号热水器的能效比：。
（3）解：根据题意可知，B型热水器1h消耗电能：W'=P't=1.4kW×1h=1.4kW h=1.4×3.6×106J=5.04×106J，
根据题意可知，两型号热水器的能效比相同，
则此时水吸收的热量：Q吸B=ηW'=4×5.04×106J=2.016×107J，
那么被加热水的质量：。
16．（1）定值电阻
（2）开关S接a时，R0与灯泡L1 串联，且灯泡 L1 正常发光，R0功率.
电路中的电流
灯泡L1的额定功率 P=U1I1=8 V×0.5 A=4 W
（3）开关S接b且灯泡L1正常发光时，由图乙知， 且此时
电源电压
总功率P=UI=12V×0.5A=6W。
电路消耗的总功率为6W
真题再现
17．C 18．B 19．C
20．（1）LED （2）1：12
21．（1）1.2×106 （2）小于
22．（1）A （2）小 （3）10
23．（1）热量 （2）当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比 （3）1.6
24．（1）左 （2）电流表A2示数变化 （3）0.4
（4）灯泡亮度与灯泡电功率有关，灯泡电功率越大，灯泡越亮
25．（1）煤油的温度
（2）如图：
（3）不合理。当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值
26．（1）12
（2）解：R总=R1+R2=840欧+40欧=880欧
I= = = 0.25安
由W=UIt得：
W1=I2R2t1=(0.25安)2×40欧×720秒=1800焦
W1= = =8.712×105焦
W总=W1+W2=8.712×105焦+1800焦=8.73×105焦
答：电饭煲完成一次快煮，电热丝R2消耗的电能为8.73×105焦。
（3）当S2断开后，R2低功率工作，降温至110℃及以下，Sa始终闭合。继续降温至60℃时，Sb闭合，R1被短路，R2高功率工作，升温至80℃时，Sb断开，R1与R2串联，R2低功率工作，开始降温，如此往复，实现自动保温。
27．（1）6 （2）10 （3）B
（4）若R0若R0>RMN， 则R0与Rx并联，
故Rx=
28．（1）解：30分钟取暖器消耗的电能：W=Pt=800W×1800s=1.44×106J
（2）解：取暖器放出热量的15%被空气吸收．Q放×15%=Q吸
取暖器放出的热量：Q放=W=Pt；空气吸收的热量：Q吸=cm△t
Pt×15%=cm△t
△t= =4.8℃
29．（1）断开
（2）解：当容器中不加液体时，压敏电阻所受压力F=G=mg=0.7kg×10N/kg=7N
由图乙可知，当F=7N时，压敏电阻R=40Ω
电流表示数为：I= =0.1A
答：“0克/厘米3” 刻度线对应的电流值为0.1A。
（3）在杠杆OBA中，OA>OB，根据杠杆平衡条件，当液体密度(或质量或重力或压力)差异相同时，增大了作用在压敏电阻上的压力差异，使压敏电阻阻值差异更明显，从而增大了电路中电流的差异，提高测量精度。
30．（1）保温
（2）R1= =40Ω
（3）W总=P磨t磨+P热t热=110W×0.5×60s+ 1210W×3×60s=2.211×105J
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第3讲 电功和电功率
考点 考试要求
1．概述电功的概念 a
2．知道电功的单位 a
3．列举决定电功大小的因素 a
4.知道用电器消耗的电能可以用电功来量度 a
5．应用电功的公式计算用电器消耗的电能 c
6．根据电能表读数的变化估算消耗的电能 b
7.描述电功率的概念 a
8.知道电功率的单位 a
9.应用电功率的公式进行简单的计算 c
10.知道额定功率的概念 a
11.从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率 a
12.知道电流具有热效应 a
13.概述探究影响电流热效应因素实验原理和设计的科学方法 b
14.说出焦耳定律内容和数学表达式 a
15.应用焦耳定律解决简单的问题 c
一、电功
1．电功
(1)概念：__电流__所做的功。
(2)实质：是___电__能转化为其他形式的能。
(3)单位：__焦耳__，符号为J。常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称度。1焦＝1伏·安·秒。
(4)单位换算：1度＝1千瓦时(kW·h)＝__3.6×106__焦耳(J)。
(5)计算公式：W＝__UIt_。
(6)推导公式：W＝I2Rt，W＝___U2/R·t__。
(7)电功的决定因素：某段电路两端的_电压_、此段电路的电流I以及通电时间t。
2．电能表(电度表)
(1)用电器在一段时间里消耗的__电能_的多少，可以用电能表来测量。
(2)计量方法：某段时间电能表上先后两次读数_之差_，就是这段时间电路消耗的电能。
(3)电能表中各数值的意义：
a．电能表的示数为__2 017.9_kW·h。
b．“220 V”表示这个电能表应该在220 V的电路中使用。
c．“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为_10__A，额定最大电流为_20__A。
d．“600 revs/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器每消耗__1__kW·h的电能时，电能表上的转盘转动_600_转。
e．“50 Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。
f．若每度电的价格为0.5元，月末的示数为 2462.5 ，则本月电费应为_222.3_元。
二、电功率
1．电功率
(1)概念：电流在_单位时间_内做的功。电功率用字母P表示。
(2)物理意义：表示电流做功的__快慢__。
(3)单位：__瓦特__，简称瓦，符号为W。
(4)单位换算：1千瓦(kW)＝_1000__瓦(W)。
(5)大小：电功率大小等于电功与时间之比。
(6)公式：P＝ W/t
(7)推导式：
a．P＝_UI_，即用电器所消耗的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器电流的乘积。
b．根据欧姆定律I＝ U/R 可推导出：P＝I2R；P＝__U2/R__。
2．额定电压与额定功率
额定电压 用电器正常工作的电压值
额定电流 用电器正常工作的电流值
额定功率 用电器在_额定电流_或__额定电压_下工作时所对应的功率
实际功率 用电器在_实际电压_下工作时所对应的功率
U实＝U额 P实_=_P额，用电器正常工作(如：灯泡正常发光)
U实>U额 P实_>__P额，用电器不能正常工作(如：灯 泡超常亮)，有时会损坏用电器
U实三、实验：测定小灯泡的功率
1．器材[电源(两节干电池)、导线、开关、小灯泡(额定电压2.5 V ；电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、滑动变阻器(“5 Ω　1 A”、“10 Ω　0.2 A”)]
2．实验原理：___P=UI____
3．请根据实验器材和实验原理画出对应的电路图(连接下列实验物图)
根据电路图连接实物图(连接下列实物图)
(1)连接电路时，开关应处于_断开_状态；
(2)电流表所选的量程为___0~0.6A___；
(3)电压表所选的量程为__0~3V___；
(4)滑动变阻器所选的规格为___“5 Ω　1 A”__；
(5)电路连接完成后，应将滑动变阻器的滑片移动到___B__(选填“A”或“B”)端。
5．实验数据处理
(1)如图是第7组实验中，两电表的读数，请将实验数据补充完整：
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微亮 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.10 0.32 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56
(2)在1、2次实验中，灯泡不发光，但电流表和电压表均有示数，导致这种现象的原因是____滑动变阻器接入电路中的阻值过大，总电流较小__________；
(3)由表格数据可知，小灯泡的额定功率为__1.4__W，此时小灯泡的电阻为__4.5__Ω(保留一位小数)。
(4)请根据以上数据绘制小灯泡的U－I图像
(5)根据图像可知，小灯泡的I－U图像是一条曲线，其原因是____小灯泡电阻随温度升高而变大___；
(6)将小灯泡与一个阻值为10 Ω的电阻串联在6.5 V的电路中时，此时小灯泡两端的实际电压为__1.7____V。
6．交流分析
(1)连接好电路后，闭合开关，无论怎样移动变阻器的滑片，发现小灯泡都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障原因可能是小灯泡__断路__(选填“短路”或“断路”)
(2)若电路连接正确，电压表、电流表、滑动变阻器均可正常使用，在实验中闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不能正常发光，且电压表示数始终达不到灯泡的额定电压，则可能的原因是_电源电压太小___，改变这种现象可以采取的相应措施是__更换电源_。
(3)本次实验中滑动变阻器的作用是
①___保护电路__；②____改变电阻__。
(4)本次实验多次测量的目的是___为了测量不同电压下小灯泡的实际功率____。
(5)实验中_不能__(选填“能”或“不能”)对所测灯泡的电功率求平均值，原因是__________不同电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值没有意义________。
四、电流的热效应
1．电流的热效应
(1)概念：电流通过各种导体时，会使导体的温度__升高__的现象。
(2)实质：电能转化为__内能__的过程。
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_(其中Q表示热量，单位为J；t表示时间，单位为s)。
(3)影响因素：
a．电流、通电时间相同时，电阻_越大__，产生的热量越多；
b．电阻、通电时间相同时，电流越大，产生的热量__越大__。
3．电热器
(1)原理：利用电流的_热效应_工作。
(2)主要组成部分：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
(3)应用：电熨斗、电吹风机、电热毯、电热壶、电饭煲等。
五、实验：探究导体产生热量与电流、电阻的关系
1．实验器材(U形管、电阻丝、密闭容器、秒表、煤油等)
2．实验装置
(1)被加热的材料选用煤油或空气，因为其_比热容_小，可以使实验现象更明显；
(2)要求被加热物质的种类、质量、初温均相同；
(3)转换法的应用(利用U形管中__液面差__变化来反映电阻丝产热的多少)。
3．要点探究(控制变量法)
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系(控制通过电热丝的电流和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝；电阻越__大_，产生的电热越多)；
(2)探究电流产生的热量与电流的关系(控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过两电热丝的电流大小；电流越__大__，产生的热量越多)；
(3)探究电流产生的热量与通电时间的关系(控制电热丝的阻值和通电电热丝的阻值相同，改变通电时间的长短；时间越____长__，产生的电热越多)。
4．交流与分析
(1)在实验中发现U形管两侧液面高度不变，存在的原因可能是电路存在断路故障；
(2)两电阻丝串联的目的是保证通过两电阻丝的__电流和通电时间__相等；
(3)多次测量时的注意事项：
①每次测量完成后应断开电源开关(使U形管内液体冷却；避免浪费电能)；
②测量完成后打开U形管盒盖上的通气孔(加快液体冷却的速度)；
③每次开始实验时均保持U形管内液面高度差为0(使每次实验时液体的初温相同，便于比较各次实验时电阻丝产生热量的多少)。
知识点1：电功率动态电路分析
例1：小科通过微信公众号“胜哥课程”学习电学知识。如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则(　　)
A. R1的电功率一定减小
B. R2的电功率一定增大
C. 电流表的示数增大
D. 电压表的示数减小
解析：由电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的电阻变大，电路的总电阻变大；由I＝得，电路中的电流变小，所以电流表的示数变小，C错误；由U＝IR1可知，定值电阻两端的电压变小，因为串联电路总电压等于各分电压之和，则滑动变阻器两端的电压变大，即电压表的示数增大，D错误；由P＝UI得定值电阻R1消耗的电功率变小，故A正确；滑片P向右滑动时，当滑动变阻器R2的阻值等于定值电阻R1的阻值时，滑动变阻器R2消耗的功率最大，所以滑动阻器R2的电功率是先变大后减小，B错误；故选A。答案：A
◆变式训练
1. 如图是一种输液时所用报警电路：电源电压恒定，R为定值电阻，闭合开关S，贴在针口处的传感器M接触到从针口处漏出的药液后，其电阻RM发生变化，导致的示数增大而触发警报器(图中未画出)报警，则M接触药液后---(　　)
A. M的电阻RM变大
B. 电路消耗的总功率变大
C. 与的示数乘积不变
D. 与的示数之比变大
解析:M接触药液后，示数变大，根据串联电路分压规律可知，此时RM变小，故A错误；根据P＝可知，电路总电压不变，总电阻变小，总功率变大，故B正确；与的示数乘积代表的是R的电功率，因为总电阻变小，电流变大，而R的阻值不变，由P＝I2R得R的功率变大，即两电表示数乘积变大，故C错误；与的之比代表的是R的电阻，R的电阻是不变的，所以该比值不变，故D错误。故选B。
答案:B
知识点2：电功、电功率的相关计算
例2：如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，在移动滑动变阻器R滑片的过程中，描绘出了如图乙所示的滑动变阻器消耗电功率与电流关系的图像，以下计算结果错误的是---(　　)
A. 滑动变阻器消耗的最大功率为3.6 W
B. 电源电压为12 V
C. 滑动变阻器最大阻值为100 Ω
D. R0的阻值为20 Ω
解析:R0与R串联，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，由图像可知，电路中最小电流为0.1 A，R的电功率为1.0 W，则滑动变阻器的最大阻值为Rmax＝＝＝100 Ω，C正确；由图像可知，当电路中的电流为0.2 A时，滑动变阻器的电功率为1.6 W，此时滑动变阻器接入电路的电阻为R ′＝＝＝40 Ω，则电源电压为U＝0.2 A×(R0＋40 Ω)……①，当电路中的电流为0.1 A时，电源电压为U＝0.1 A×(R0＋100 Ω)……②，联立①、②两式可得，R0＝20 Ω，电源电压U＝12 V，B、D正确；滑动变阻器消耗的功率为P ′＝I′2R＝()2R＝＝，所以当R＝R0＝20 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，滑动变阻器的最大功率为Pmax＝＝＝1.8 W，A错误；故选A。
答案:A
◆变式训练
1. “胜哥”研究了电动车，发现它有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S后，充电插口可以外接充电器对电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω.下列说法正确的是---( )
A. 对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源
B. 电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C. 电动机正常工作1min，电流通过线圈产生的热量为14400J
D. 电动机正常工作1min，消耗的电能为14400J
解析:A. 对蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，将电能转化成化学能储存起来，所以相当于电路中的用电器，故A错误；B. 电动自行车的电动机是把电能大部分转化为机械能，不可能全部转化成机械能，故B错误；电动机正常工作1min消耗的电能为W＝48V×5A×60s＝14400J,故C错误，D正确。故答案为D,
答案:D
2.如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是---(　　)
A. 电源电压为14伏
B. 滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C. 滑片在b端时，电流表示数为0.75 安
D. 电路先后两次消耗的总电功率之比为2∶3
解析：电阻R1与滑动变阻器串联，当滑动变阻器滑片在b端时，滑动变阻器接入电路部分的阻值最大，此时电路中的电流为Ib＝，滑动变阻器两端的电压Ub＝IbR＝×R＝8 V①；R1在10秒钟内做功20 J，即W＝Ib2R1t＝20 J，即Ib2R1＝2 W②；滑动变阻器在中点时，滑动变阻器两端的电压表示为6 V＝×③，根据①③得，R＝2R1④，根据①②④得Ib＝0.5 A，滑动变阻器的最大电阻R＝＝＝16 Ω，电源电压为U＝12 V，即A、B、C选项都不正确；滑片在b端时，电路消耗的总功率Pb＝Ib2R总＝(0.5 A)2×(16 Ω＋8 Ω)＝6 W，滑片在中点时，I＝＝＝0.75 A，电路消耗的总功率P＝I2R总′＝(0.75 A)2×(8 Ω＋8 Ω)＝9 W，电路前后两次消耗的总电功率之比之6 W∶9 W＝2∶3，即D正确，故选D。
答案：D
知识点3：测定小灯泡的电功率
例3：标有“6 V　1.5 W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示。当“胜哥”把这样的三只灯泡串联起来，接在12 V的电源两端，灯泡的电阻和实际功率约为---(　　)
A. 24 Ω　0.67 W
B. 20 Ω　0.96 W
C. 24 Ω　0.96 W
D. 20 Ω　0.8 W
解析:因为三只灯泡串联且规格相同，所以它们的电流和电阻都相同，即这三只灯泡两端分得的电压都相同，当三只灯泡串联接在12 V的电源两端时，每只灯泡两端的电压都为U＝4 V；由图像可知，当U＝4 V时，I＝0.2 A，则小灯泡的电阻：R＝＝＝20 Ω，小灯泡的实际电功率：P＝UI＝4 V×0.2 A＝0.8 W。故选D。
答案:D
◆变式训练
1.如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,小灯泡的电阻R1=8Ω, R2A.10W B.15W C.25W D.30W
解析:由电路图可知,当滑动变阻器滑片P置于b端时,灯泡L和定值电阻R2、滑动变阻器R1的最大阻值串联,根据P=I2R可知,灯泡的实际功率为PL =I2RL=I2×8Ω=2W
解得:I=0.5A。根据串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，由I=可得,电源电压为U=I(R1+RL+R2)
当滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0 ,灯泡L与电阻R2串联,此时电路中的电流为
故选B。答案: B
知识点4：导体产热多少的相关因素
例4：小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了电流的热效应的课程后，马上动手去探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是---(　　)
解析:电热的多少与电流的大小、电阻的大小和通电时间有关，所以若想探究电热与电阻的关系，即需要让电流相同、通电时间相同，电阻不同，即将两个不同的电阻串联即可。故选B。
答案:B
◆变式训练
1. “胜哥”想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2．闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中正确的是---（　　）
A．此实验探究的是热量与电阻的关系
B．此实验探究的是热量与电流的关系
C．此实验探究的是热量与时间的关系
D．此实验中用煤油是因为煤油比热大
解析:由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是热量与电阻的关系，A正确，BC错误；电流通过电阻丝做功，消耗的电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量、温度升高，所以，本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少，而煤油的比热比水小，升温快。D正确,选A。
答案:A
1．（2025·镇海区模拟）下列各图都是课本上的实验示意图，关于各实验的说法正确的是（　　）
A．甲图所示的实验中，甲乙两个电阻丝串联的目的是为了控制通过它们的电流和通电时间相同
B．乙图实验说明：物体动能大小与高度有关。在其它条件相同时，高度越高，物体的动能越大
C．丙图实验中，如果弹簧秤沿斜面拉动物体匀速直线运动，弹簧秤示数等于物体受到的摩擦力
D．丁图所示实验中金属管通过热传递的方式增大了内能
答案：A
知识点：动能的影响因素；物体内能的改变方法；机械效率的测量实验；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
解析：根据焦耳定律、动能的影响因素等实验的设计思想和实验步骤分析判断即可。
解答：A.探究电热与电阻的关系时，要控制电流和时间相同而改变电阻；两个电阻丝串联，通过它们的电流肯定相等，同一开关控制肯定时间相同，故A正确；
B.在探究动能的影响因素时，物体在斜面上的高度决定了到达水平面时速度的大小，即高度越大，速度越大，因此不能说明动能与高度有关，故B错误；
C.当测力计沿斜面匀速拉动物体时，物体在斜面方向上保持平衡状态，它受到沿斜面向上的拉力，沿下面向下的摩擦力，还有重力在斜面上向下的分力，即F=f+G分力，故C错误；
D.在丁图实验中，通过摩擦做功的方式增大了铁管里面气体的内能，故D错误。
故选A。
2．（2025·温州模拟）将一根细金属丝置入柔性塑料中，可以制成用来检测物体形变的应变片，其结构如图甲所示。将它接入如图乙所示的电路，电路中电源电压不变，R为定值电阻。闭合开关S，当应变片随被检测物体发生拉伸形变时，塑料中的金属丝会被拉长变细，导致电阻变大，电路中的
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表和电流表示数都变小
C．电压表示数变小，电流表示数变大
D．电压表和电流表示数都变大
答案：A
知识点：影响电阻大小的因素；电路的动态分析
解析：（1）导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关；在温度不变时，某种材料的导体，导体越长，导体越细，其电阻越大；
（2）由图2可知，应变片与定值电阻R串联，电流表测电路中的电流，电压表测应变片两端的电压；金属丝被拉长变细时，应变片中金属丝的电阻变大，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中的电流变化，根据串联分压的规律可知应变片两端的电压变化，即电压表的示数变化；
解答：当应变片随被检测物体发生拉伸形变时，其电阻变大，电路的总电阻变大。根据，电路中的电流变小，即电流表示数变小。定值电阻R的阻值不变，由U=IR可知，定值电阻R两端的电压变小。因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以应变片两端的电压变大，即电压表示数变大。
故答案为：A。
3．（2025·镇海区模拟）如图所示的电路，电源电压保持不变，滑动变阻器和小灯泡两个元件中，一个接在A、B两点之间，另一个接在 C、D两点之间。“闭合开关S，电流段的示数为0.20A，用电压表测得A、B两点间的电压为1.8V C、D两点间的电压为1.2V；移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数变大，A、B两点间的电压变为1.5V，已知小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，则此时滑动变阻器接入电路的电阻值可能为（　　）
A．5Ω B．6Ω C．7Ω D．8Ω
答案：C
知识点：串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用
解析：根据滑动变阻器滑片变化导致电流变化，分析AB和CD分别接的是哪个元件，然后再根据电流变化来分析灯泡分压变化，反推变阻器的接入电阻的可能值。
解答：根据题意可知，电源电压为U总=UAB+UCD=1.8V+1.2V=3V。
当滑片使得电流表示数变大时，滑动变阻器接入阻值变小，分压减小，故滑动变阻器接入的是A、B两点间，灯泡接入的是C、D两点间。
滑片移动前，根据C、D两点间电压和电流可以算出小灯泡此时电阻为；
滑片移动后，根据串联电路的分压原理，可得C、D间的电压为U'CD=U总-U'AB=3V-1.5V=1.5V，此时灯泡和滑动变阻器分得的电压相同，故此时两者实际阻值相等。
因为小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，故灯泡此时电阻应大于6Ω；
因为滑动变阻器接入阻值变小，电路中电流变大，故实际电流大于0.2A，则实际电阻应小于。
故电阻的取值范围应为：6Ω＜R＜7.5Ω，符合选项的是C。
故选C。
4．（2025九下·莲都模拟）如图是某真空包装机的简易电路图，下列说法错误的是（　　）
A．闭合S、S2，抽气机才能工作
B．给塑料袋口“热封”利用了电流的热效应
C．滑动变阻器的作用是调节“抽气机”的吸力
D．气体抽出袋子变瘪是由于受到大气压的作用
答案：C
知识点：串、并联电路的设计；变阻器的原理及其使用；电路的动态分析
解析：A.根据电路中各个开关的作用判断电路的连接状态；
B.真空包装机加热塑料袋是利用电流的热效应；
C.根据滑动变阻器的特点和欧姆定律进行分析；
D.抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变掉，是由于大气压的作用。
解答：A.根据电路图分析，要使抽气机工作，需闭合开关S和S2；
B.真空包装机加热塑料袋口对袋子密封时，利用电流的热效应产生大量热量；
C.滑动变阻器与电热丝串联，在密封时温度过低导致塑料无法熔化时调节电阻丝所在支路的电流，而不能改变抽气机所在支路的电流；
D.抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，这是由于受到了大气压强的作用。
故答案为：C
5．（2025·镇海区模拟）加在某电动机上的电压是 U，电动机消耗的电功率为 P，电动机线圈的电阻为 r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（　　）
A．P B． C． D．
答案：C
知识点：电功率计算公式的应用
解析：电动机消耗的电功率为P=UI，发热功率P热=I2r。
解答：电动机消耗的电功率为P，加在电动机上的电压是U，故电流为：；
发热功率：；
故选C。
6．如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器的滑片 P 从 a端移到b端，定值电阻R1 两端的电压随滑动变阻器R2接入电路阻值变化的图像如图乙所示，下列说法中错误的是 (　　)
A．电源电压为 6 V
B．该电路的最大功率为3.6 W
C．滑片 P 在b 端时，电阻R1 的功率为0.1 W
D．滑片 P 在b 端时，该电路的总功率为0.5 W
答案：D
知识点：串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用；电路的动态分析；电功率计算公式的应用
解析：串联电路电流处处相等，由欧姆定律可知，电压表等于电阻比，串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和。
解答：A、由图可知，当滑片在a端时，滑动变阻器连入电路的阻值为零，此时定值电阻两端电压等于电源电压，可知电源电压为6V，故A正确，不符合题意；
B、由图乙可知，当滑动变阻器阻值为20欧姆时，定值电阻两端电压为2V，此时滑动变阻器两端电压为6V-2V=4V，串联电路电阻比等于电压表，可知定值电阻的阻值为10欧姆。由P=UI可知，电流最大时，电路的总功率最大，则最大电功率为，故B正确，不符合题意；
C、由图乙可知，滑片在b时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，此时定值电阻两端电压为1V，电功率为，故C正确，不符合题意；
D、由图乙可知，滑片在b时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，此时定值电阻两端电压为1V，电路中的电流为，可知电路中的总功率为，故D错误，符合题意。
故答案为：D。
7．课外兴趣小组活动时，某校两名同学通过实验研究小灯泡的电功率跟两端电压的关系。已知小灯泡的额定电压为2.5 V、额 定 功 率 为0.75 W。小明同学设计了如图甲所示的电路进行研究，他先测出若干组电压和电流值，再由P=UI 求得对应的功率，并作出功率随电压变化的曲线a。小红同学设计了如图乙所示的电路进行研究，她先由 计算出小灯泡的电阻 R，再测出若干个电压值，最后根据 求得对应的功率，也作出功率随电压变化的曲线b。则下列选项图中能反映他们的实验结果的是 (　　)
A． B．
C． D．
答案：B
知识点：测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素；电功率
解析： 灯泡电阻随灯泡温度的升高而变大，根据题干给出的两种情况，根据电功率公式应用数学知识分析答题。
解答： （1）∵ ，∴ 灯泡正常发光时的电阻R=，由题意知：和，由此可见，电功率P关于电压U的二次函数（跟y=ax2+bx+c，且a＞0，b=0，c=0时相符合），故图象是经过原点开口向上的抛物线，故CD错误。
（2）∵和，灯泡电阻R随温度升高而变大，
∴①当小灯泡两端电压U＜2.5V时，小灯泡在低于额定电压下工作，
它的电阻R＜8.3Ω，则P甲＞P乙，此时抛物线a在抛物线b的上方；
②当小灯泡两端电压U=2.5V时，小灯泡在额定电压下工作，
它的电阻R=8.3Ω，则P甲=P乙=0.75W，且此时两抛物线相交；
③当小灯泡两端电压U＞2.5V，小灯泡在高于额定电压下工作，
它的电阻R＞8.3Ω，则P甲＜P乙，此时抛物线a在抛物线b的下方。
综上所述，B图中的图线反映了实验结果。
故答案为B。
8．（2025九上·临海期末） 如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，初始时左右U形管中液面高度相同。下列说法正确的是(　　)
A．实验中两根电阻丝串联是为了控制电压与通电时间相同
B．根据U形管内液面高度差反映电阻丝放热多少是转换法
C．通电一段时间后，右侧 U 形管中液面高度差比左侧的小
D．要使液面上升更快，应将滑动变阻器滑片P 向左移动
答案：B
知识点：影响电流热效应的因素（焦耳定律）
解析：根据对探究影响电流产生热量因素的实验过程、现象和设计思想的认识，从而对各个选项分析判断。
解答： A.实验中两根电阻丝串联是为了控制电流与通电时间相同，故A错误；
B.根据U形管内液面高度差反映电阻丝放热多少是转换法，故B正确；
C.根据图片可知，通过电阻的电流相等，右侧电阻大，则产生的热量多，那么通电一段时间后，右侧 U 形管中液面高度差比左侧的大，故C错误；
D.要使液面上升更快，则应该增大通过电阻的电流，而减小总电阻，那么应将滑动变阻器滑片P 向右移动，故D错误。
故选B。
9．如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少和什么因素有关的实验装置。通电一段时间后，左侧容器连接的 U 形管液面高度差较.大，说明电 流 通 过导体产生 的热 量跟　 　(选填“电流”或“电阻”)有关，如果将 R1 换成10Ω的电阻，此装置　 　(选填“能”或“不能”)直接探究电流产生的热量与电阻的关系。
答案：电流；不能
知识点：影响电流热效应的因素（焦耳定律）
解析： （1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变；
（2）将R1换成10Ω的电阻，容器内两电阻的阻值不同，通过两电阻的电流不同，由此判断此装置能否探究电流产生的热量与电阻大小的关系。
解答： 装置中右边两个5Ω的电阻并联后再与左边一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左=I2+I3，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I2=I3，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即I1=2I2，这说明电流通过导体产生的热量跟电流大小有关；
将R1换成10Ω的电阻，容器内两电阻的阻值不同，通过两电阻的电流不同，即没有控制电流相等，所以此装置不能探究电流产生的热量与电阻大小的关系。
故答案为：电流；不能。
10．（2025·嘉兴模拟）小科观察了小区入口的车辆出入自动控制闸， 发现当车牌被识别系统识别后， 绿灯亮， 栏杆抬起， 车辆通行。
（1）于是他设计了如图所示的模拟电路， 车牌识别成功相当于图中　 　。
（2）已知该电路电源电压为6伏，指示灯L工作时的阻值为5欧， 滑动变阻器接入电路的阻值为10欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时， 指示灯的功率为　 　瓦。
（3）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆止常抬起的方法。　 　。
答案：（1）开关S 闭合（电路接通）
（2）0.8
（3）减小滑动变阻器的阻值〈或将滑片向上移动)
知识点：欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素
解析：（1）开关控制电路通断，根据描述分析车牌识别成功的作用；
（2）根据串联电路特点和欧姆定律算出电路的电流，根据P=I2R算出指示灯的功率；
（3）根据题意分析支点和力臂的变化，根据杠杆平衡条件分析所需吸力的变化，根据电磁铁磁性影响因素分析电路中电流的变化，最后根据欧姆定律分析滑动变阻器接入电路电阻的变化。
解答：（1） 于是他设计了如图所示的模拟电路， 车牌识别成功，此时控制电路接通，电磁铁产生磁场将栏杆拉起，则相当于图中的开关S闭合；
（2）由图知，指示灯L与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时，开关闭合后，
电路的电流为：，
则指示灯的功率为：P=I2RL=（0.4A）2×5Ω=0.8W；
（3）若栏杆AB长度不变，使固定点O向右移动，即杠杆的支点O向右移动，则栏杆AB重力的力臂增大，B端拉力的力臂变小，根据杠杆平衡条件可知，仍要使栏杆正常抬起，应使电磁铁的磁性增强，以增加电磁铁的吸引力，因此应增加电路中的电流，根据欧姆定律可知，此时应减小滑动变阻器接入电路的电阻，即应将滑动变阻器的滑片向上移动。
11．（2025八上·金华期中）在中学生科技创新大赛中，某参赛小组设计了一种测定风力大小的装置如图甲所示，迎风板与压敏电阻连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向。压敏电阻的阻值随风力变化而变化，其阻值与风力F关系如图乙所示。电源电压恒为，定值电阻R为。
（1）开关闭合后，无风时，电压表的示数是　 　；
（2）如果电压表的读数范围为，该装置所能测量的最大风力为　 　。
答案：（1）3
（2）400
知识点：串、并联电路的电压特点；电路的动态分析
解析：电阻R，Rx串联在电路中，电压表测量电阻R两端的电压。串联电路中电流处处相等，总电压等于各元件电压之和，总电阻为各电阻之和。
解答：（1）开关闭合后，无风时，从图乙可知，当风力F=0N时，压敏电阻Rx的阻值为12Ω。总电阻R总=R+Rx=4Ω+12Ω=16Ω。
电路中的电流
电压表示数为电阻R两端的电压
(2)电压表的最大读数为6V，此时定值电阻R两端的电压为UR=6V。
电路中的电流：
电源电压为U电源=12V，压敏电阻Rx的电压URx =U电源 -UR=12V - 6V = 6V。
压敏电阻Rx的电阻
从图乙中找出Rx=4Ω对应的风力F=400N。
故正确答案为（1）3；（2）400。
12．在如图甲所示的电路中，当开关S从2转到1时，根据电流表和电压表对应的示数，在U-I坐标图中描绘出相应的点，如图乙所示，则电源电压为　 　V，电阻R1 的阻值为　 　Ω，电阻R2 的阻值为　 　Ω。
答案：12；30；30
知识点：欧姆定律及其应用
解析： （1）由电路图可知，当S接1时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流，由图乙可知对应的电压和电流，根据欧姆定律求出电阻R1的阻值；
（2）当S接2时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，电流表测串联电路的电流；由图乙得出电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值。
解答： （1）由电路图可知，当S接1时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流；
此时电路中的电流最大，由图乙可知，电源的电压U=12V，电路中的电流I=0.4A，
由可得，电阻R1的阻值：
；
（2）当S接2时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，电流表测串联电路的电流；
此时电路中的电流最小，由图乙可知，电路中的电流I'=0.2A，
电路中的总电阻：
，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的阻值：
R2=R-R1=60Ω-30Ω=30Ω。
13．在“测小灯泡额定功率”的实验中，提供器材：电压恒为4.5 V 的电源，额定电压为 2.5 V 的待测小灯泡(电阻约为8 Ω)，电流表(0~0.6 A、0~3 A)，电压表(0~3 V、0~15 V)，开关和导线若干，另有标有“30 Ω 2 A”的滑动变阻器 R1和标有“5 Ω 1 A”的滑动变阻器 R2。
（1）实验电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。
（2）本实验选择的滑动变阻器是　 　(填“R1”或“R2”)。
（3）若增加一个阻值为10Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过简单操作(开关S接“a”与“b”各一次)来测量小灯泡的额定功率，图乙、丙是两种不同方案的电路图，则下列判断正确的是____(填字母)。
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．乙方案能，丙方案不能 D．乙方案不能，丙方案能
答案：（1）
（2）R1
（3）B
知识点：测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素
解析： （1）根据小灯泡的规格选择电表的量程，电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，均采用“正进负出”的连接方式；
（2）根据串联电路分压原理可得滑动变阻器接入电路的电阻，由此选择变阻器；
（3）开关分别接“a”、“b”各一次，根据电路图，确定能否使小灯泡正常发光，若不能，则无法测量小灯泡的额定功率。
解答： （1） 额定电压为2.5V的待测小灯泡，电阻约为8Ω，所以小灯泡处于额定电压时的电流约为： ，故电流表选择的量程为0～0.6A，电压表选择的量程为0～3V，电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，均采用“正进负出”的连接方式，连接电路如图所示：
（2）电源电压恒为4.5V，额定电压为2.5V的待测小灯泡，则滑动变阻器两端的电压：UR=U-UL=4.5V-2.5V=2V，根据串联电路分压原理可得：即 解得此时滑动变阻器接入电路的电阻：R=6.4Ω，所以滑动变阻器的最大电阻必须大于6.4Ω，故选择R1滑动变阻器；
（3） 图乙中，无论开关接“a”还是接“b”都无法得知小灯泡是否正常发光，此方案不能测定小灯泡的额定电功率；图丙中，R0、小灯泡和滑动变阻器三者串联，开关S接“a”时，电压表测量定值电阻的电压，当开关接“b”时测量灯泡和定值电阻的总电压，不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为2.5V，所以此方案不能测出小灯泡的额定功率故选B。
故答案为：（1）见解析（2）R1；（3）B。
14．小瑞在验证“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用如图甲所示电路，其中 R1、R2为不同长度的同种电阻丝(R1长度大于 R2)，取相同的火柴梗用相同大小的石蜡粘在 R1、R2上(如图乙所示)，闭合开关，记录火柴梗掉落所需时间。调节滑动变阻器的滑片，重复实验，结果如表所示：
实验序号 滑动变阻器滑片位置 火柴梗掉落所需时间(s)
R1 R2
1 最右 126 124
2 中点 32 33
3 最左 15 15
（1）在完成一次实验后，小瑞准备进行下一次实验，在闭合开关前还应考虑会影响实验准确度的因素是　 　。
（2）小瑞得出“电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多”的结论，请你推理他的分析过程。
（3）小瑞的实验中 R1、R2的阻值不同，火柴梗几乎同时掉落，请结合实验示意图解释原因。
答案：（1）电阻丝此时的温度
（2）分析实验1、2、3，滑片向左滑动时，滑动变阻器连入阻值减小，电路总电阻减小，由可知，当电源电压不变时，电路电流增大；电阻R1(或R2)上粘的火柴梗掉落所需时间越短，说明单位时间内电阻R1(或R2)上产生的热量越多。综上所述，电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多。
（3）R1、R2为不同长度的同种电阻丝，由图乙可知两电阻丝粘在石蜡上的长度几乎相等，则与火柴相连的两段电阻丝电阻几乎相同，在电流相同、通电时间相同时，产生的热量几乎相同，故两根火柴会几乎同时掉下。
知识点：焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
解析： （1）实验时电阻丝通电发热，再次实验时要让电阻丝冷却到室温，以避免上次实验时电阻丝温度较高带来的干扰。
（2）由表格数据结合电路图，分析三次实验电路电流的变化和电阻产生热量的变化情况，综合得出结论。
（3）实验中通过电路各部分的电流相同，通电时间相同，从图乙中分析两根火柴上的电阻丝的大小关系，从而得到火柴几乎同时掉落的原因。
解答： （1）在完成一次实验后，小瑞将滑片移到滑动变阻器的中点位置，在闭合开关前还应考虑会影响实验准确度的因素是电阻丝的温度，应等到电阻丝温度恢复到室温再开始下次实验，以避免上次实验时电阻丝温度较高带来的干扰；
（2）小瑞得出“电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多”的结论，他的分析过程是：分析实验1、2、3，滑片向左移，变阻器连入阻值减小，电路总电阻减小，由欧姆定律 知，当电源电压不变时，电路电流增大；电阻R1（或R2）上粘的火柴掉落的时间越短，说明电阻R1（或R2）上产生的热量越多，综合可知，电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多；
（3）小瑞的实验中R1、R2的阻值不同，火柴几乎同时掉落，原因是：R1、R2为不同长度的同种电阻丝，由图乙可知两电阻丝粘在火柴上的长度几乎相等，则与火柴相连的两段电阻丝电阻几乎相同，在电流相同、通电时间相同时，产生的热量几乎相同，故两根火柴会几乎同时掉落。
故答案为：（1）电阻丝此时的温度；（2）分析实验1、2、3，滑片向左滑动时，滑动变阻器连入阻值减小，电路总电阻减小，由可知，当电源电压不变时，电路电流增大；电阻R1(或R2)上粘的火柴梗掉落所需时间越短，说明单位时间内电阻R1(或R2)上产生的热量越多。综上所述，电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多；（3）R1、R2为不同长度的同种电阻丝，由图乙可知两电阻丝粘在石蜡上的长度几乎相等，则与火柴相连的两段电阻丝电阻几乎相同，在电流相同、通电时间相同时，产生的热量几乎相同，故两根火柴会几乎同时掉下。
15．（2025九上·平阳月考）空气能热水器具有节能、环保、寿命长、不排放有毒有害气体等优点。如图甲所示是空气能热水器的工作原理图，其中压缩机、冷凝器、配套器件、蒸发器组成了热泵，热泵中封装了沸点很低的制冷剂。工作时，流过蒸发器的液态制冷剂从空气中吸热而汽化，然后通过压缩机压缩使气态制冷剂变成高温高压的蒸气，再通过冷凝器液化放热使水温升高，如此往复循环。表格中是某品牌两种型号的空气能热水器的测定参数(环境温度为20℃进水温度为20℃时测定)。
表1
型号 A B
最高出水温度(℃) 55 60
热水产率(kg/h) 120 140
输入功率(kW) 1.2 1.4
电源 220V， 50Hz
环境温度(℃) -10~50
（1）A 型号热水器的热水产率为120Kg/h，表示它工作 1h可使120Kg的水温度升高35℃这些水吸收的能量是　 　J，该热水器的制热功率为　 　kW。(水的比热容
（2）定义“能效比”：空气能热水器在额定状态下工作时，制热功率与输入功率之比(即图乙为A 型号热水器的能效标识，其能效比为多少 (计算结果取整数)。
（3）若两型号热水器的能效比相同，对B型号，如果只要求其出水温度也为55℃，则它工作1h能产多少 Kg热水。
答案：（1）1.764×107；4.9
（2）解：根据能效比的定义公式可知，A型号热水器的能效比：。
（3）解：根据题意可知，B型热水器1h消耗电能：W'=P't=1.4kW×1h=1.4kW h=1.4×3.6×106J=5.04×106J，
根据题意可知，两型号热水器的能效比相同，
则此时水吸收的热量：Q吸B=ηW'=4×5.04×106J=2.016×107J，
那么被加热水的质量：。
知识点：热量的计算；机械效率的计算；电功率计算公式的应用
解析： （1）根据Q吸=cmΔt求出水吸收的热量；根据求出制热功率；
（2）根据能效比的定义公式求出A型号热水器的能效比；
（3）求出B型热水器1h消耗电能，根据能效比求水吸收的热量，利用Q=c水m水Δt计算被加热水的质量。
解答： （1）根据题意可知，水吸收的能量：Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×120kg×35℃=1.764×107J；
该热水器的制热功率：；
16．在如图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的“直流电源”，灯泡L1 的额定电压为 8 V，图乙是灯泡L2的U—I图像。
（1）当开关S接a时，电压表的示数为1.2 V，电流表的示数为0.3A，求定值电阻 R0的阻值。
（2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，此时R0消耗的功率为1 W，求灯泡L1的额定功率。
（3）开关 S接b时，通过调节电源电压使灯泡L1 正常发光，求电路消耗的总功率。
答案：（1）定值电阻
（2）开关S接a时，R0与灯泡L1 串联，且灯泡 L1 正常发光，R0功率.
电路中的电流
灯泡L1的额定功率 P=U1I1=8 V×0.5 A=4 W
（3）开关S接b且灯泡L1正常发光时，由图乙知， 且此时
电源电压
总功率P=UI=12V×0.5A=6W。
电路消耗的总功率为6W
知识点：电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
解析： （1）当开关S接a时，R0与L1串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出R0的阻值；
（2）当开关S接a时，由灯泡正常发光可知其两端的电压和额定电压相等，根据P=I2R表示出R0的电功率即可求出电路中的电流，根据P=UI求出灯泡L1的额定功率；
（3）开关S接b时，两灯泡串联，由灯泡L1正常发光可知电路中的电流，由图乙可知L2两端的电压，根据串联电路的电压特点可知电源的电压，根据P=UI求出电路消耗的电功率。
解答： （1）当开关S接a时，R0与L1串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流， 由 可得，R0的阻值 ：；
（2） 当开关S接a时，由P=I2R可得，此时电路中的电流：， 因灯泡正常发光时的电压UL1=8V，所以，灯泡L1的额定功率：P1=U1I=8V×0.5A=4W；
（3）开关S接b时，两灯泡串联，由L1正常发光可知，电路中的电流为0.5A，由乙图知L2两端的电压为4V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电路消耗的电功率：P=UI=（8V+4V）×0.5A=6W。
故答案为：（1）4；（2）4W；（3）6W。
17．（2022·台州）某同学做了一个如图所示的“魔法火焰”实验：加热铅笔芯时，小灯泡慢慢亮了起来！下列有关判断正确的是（　　）
A．电源电压变大 B．铅笔芯电阻变大
C．电路中电流变大 D．小灯泡功率变小
答案：C
知识点：影响电阻大小的因素；电功率计算公式的应用
解析：灯泡的亮度与它的实际电流大小有关，据此结合欧姆定律和电功率的公式分析判断。
解答：电源电压由电池的节数决定，故A错误；
根据图片可知，铅笔芯与灯泡串联。加热铅笔芯时，灯泡亮度增大，说明通过灯泡的电流变大，故C正确；
通过电路的电流变大，根据“电流与电阻的反比关系”可知，此时铅笔芯的电阻变小了，故B错误；
当电流增大时，灯丝的温度升高，它的电阻增大，根据P=I2R可知，灯泡的功率变大，故D错误。
故选C。
18．（2023·衢州）小科想购买一个电热水壶，已知他家中电路电压是220V、室内插座额定电流是5A，则下列规格的电热水壶适合他家的是（　　）
选项 额定电压/V 额定功率/W
A 220 1500
B 220 800
C 120 1500
D 120 800
A．A B．B C．C D．D
答案：B
知识点：电功率计算公式的应用
解析：首先根据P=UI计算出插座允许接入的最大功率，然后再与各个电水壶的功率比较即可。
解答：根据题意可知，室内插座上允许接入的最大功率P=UI=220V×5A=1100W，那么接入电水壶的功率应该不大于1100W，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
19．（2023·杭州）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（　　）
A．R1和R2串联
B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流
D．如果R1断了，R2也不能工作
答案：C
知识点：基本电路与电路图；电功率计算公式的应用；电功率
解析：如图所示电路中，当开关S1和S2均闭合时，电热丝R1和R2为并联关系，此时电路中的总电阻最大，相同时间内产生的热量最多。
解答：A.由图可知R1和R2为并联关系；
B.R1和R2为并联关系，故两端电压相等；
C.电压相同时，电阻越大，电流越小，故其正确；
D.并联电路两条支路不会相互影响。
故答案为：C
20．（2021·衢州）绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯，LED灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热发光，正常工作时，它们亮度相同。
（1）使用　 　灯照明更符合绿色生态理念。
（2）两灯都正常工作时，相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为　 　。
答案：（1）LED
（2）1：12
知识点：能量的相互转化和转移；电功计算公式的应用
解析：（1）根据能量转化的知识确定哪种灯泡更节能；
（2）根据W=Pt计算电流通过灯泡的做功之比。
解答：（1）LED灯将电能转化为光能，而白炽灯将电能转化为内能和光能，可见LED灯更符合绿色生态理念。
（2）通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比。
21．（2022·宁波）盛夏，室外温度达36℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为28℃，发现空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作， 5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000W.
（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为　 　J
（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会　 　填“大于”“等于”或“小于”) 10min。
答案：（1）1.2×106
（2）小于
知识点：电功计算公式的应用
解析：（1）根据W=Pt计算出空调消耗的电能；
（2）门窗的保温性能越好，热量的散失越慢，则工作时间应该越短，据此分析解答。
解答：（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能：W=Pt=2000W×（60s×10）=1.2×106J；
（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会小于10min。
22．（2024·浙江）某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯，其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流，带动风叶转动而发电。
（1）风力发电机的发电原理是____（填字母）。
A．电磁感应
B．电流周围存在磁场
C．通电线圈在磁场中转动
（2）灯罩上方空气流速大，压强　 　。
（3）若路灯额定功率为100瓦，风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作　 　小时。
答案：（1）A
（2）小
（3）10
知识点：流体压强与流速的关系；电磁感应；电功率计算公式的应用
解析： （1）发电机的工作原理是电磁感应；
（2）流体的压强跟流速有关：流体的流速越大、压强越小；流体的流速越小、压强越大；
（3）根据计算工作时间。
解答： （1）电磁感应是指闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，电路中会产生感应电流，风力发电机原理是电磁感应现象，故选A；
（2） 灯罩上方空气流速大，压强越小；
（3） 风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作 。
23．（2022·台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中　 　的散失。
（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化△T和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。
根据上述实验，可以得出结论：　 　。
（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。
电流I/A 02 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度△T/℃ 0.4 0.9 　 　 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
答案：（1）热量
（2）当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比
（3）1.6
知识点：影响电流热效应的因素（焦耳定律）
解析：（1）在实验过程中，如果玻璃盒的保温性能不好，那么会有大量的热量散失，就会使温度计的示数产生较大变化，从而产生较大的实验误差；
（2）根据Q=cm△t可知，当水的质量不变时，吸收的热量与升高的温度成正比。根据图乙可知，水升高的温度与电阻成正比。比较可知，电阻丝产生的热量应该与电阻成正比，据此根据控制变量法的要求描述结论。
（3）根据表格分析升高的温度与电流大小的数量关系，然后对空白处的温度进行计算即可。
解答：（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量散失。
（2）根据图像可知：当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比。
（3）根据表格可知，当电流为0.2A时，升高温度：；
当电流为0.3A时，升高温度：；
当电流为0.5A时，升高温度：；
…………
则升高温度与电流的关系为：△t=I2×10；
则当电流为0.4A时，升高的温度为：（0.4A）2×10=1.6。
24．（2023·绍兴）为了探究灯泡亮度与灯泡电功率的关系，小敏用如图所示电路进行研究(光敏电阻和灯L放置在暗盒内，外界光照无法进人)。已知灯L的额定电压为2伏，R光敏的阻值随光照的增强而减小，R2是保护电阻。连接电路后，闭合开关S1和S2，移动滑片调节灯L两端电压，记录电压表和电流表的示数如下表。
实验次数 1 2 3 4 5
电压表V示数/伏 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流表A1示数/安 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24
电流表A2示数/安 0.04 0.10 0.14 0.16 0.18
（1）闭合S1前，应先将滑片移至最　 　(选填”左”或”右”)端。
（2）该实验通过观察　 　来体现灯泡 L的亮度变化。
（3）实验中灯L的额定功率为　 　瓦。
（4）通过数据分析，得出的实验结论是　 　。
答案：（1）左
（2）电流表A2示数变化
（3）0.4
（4）灯泡亮度与灯泡电功率有关，灯泡电功率越大，灯泡越亮
知识点：小灯泡电功率的影响因素
解析：（1）闭合开关前，为了防止电流过大而烧毁用电器，要求变阻器的滑片要调到阻值最大的位置；
（2）根据图片可知，电流表A1与灯泡L串联，则通过它们的电流大小相等。根据表格可知，当电流表A1的示数增大时，A2的示数也增大。当通过电流表A1的电流越大时，A2的示数越大，通过灯泡的电流越大，则灯泡的亮度越大。
（3）根据表格确定灯泡的额定电流，然后根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（4）根据表格数据，分析灯泡的亮度与电功率之间的对应关系。
解答：（1）根据图片可知，当变阻器的滑片在最左端时阻值最大，那么：、闭合S1前，应先将滑片移至最左端。
（2）该实验通过观察电流表A2示数变化来体现灯泡 L的亮度变化。
（3）根据表格可知，当灯泡电压为额定电压2V时，通过灯泡的电流为0.2A，则灯泡的额定功率P=UI=2V×0.2A=0.4W。
（4）根据表格数据，利用P=UI分别计算出对应的电功率，发现电功率是逐渐变大的，而灯泡的亮度也在变大，那么得到结论：灯泡亮度与灯泡电功率有关，灯泡电功率越大，灯泡越亮。
25．（2023·温州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，和是阻值都为20欧的电热丝，放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使工作50秒，断开开关S，测量并记录__________。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持不变，将更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：　 　。
答案：（1）煤油的温度
（2）如图：
（3）不合理。当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值
知识点：影响电流热效应的因素（焦耳定律）
解析：（1）煤油的质量相等，根据Q=cm△t可知，煤油的温度升高的越多，则说明电流产生的热量越多，即根据煤油温度的变化可以判断产生热量的多少；
（2）根据描点法画出图像的方法解答；
（3）根据乙图可知，R1和R2的阻值相等，电源电压相等。当开关分别与1和2闭合时，它们分别与变阻器串联，此时通过电流表的电流相等，这样可以避免调整过程产生热量对实验的影响。如果将R2换成30Ω的，那么通过电流表的示数就会发生变化，不是预定值，从而无法进行研究。
解答：（1）实验中，要用煤油升高的温度反映产生热量的多少，因此步骤③的内容为：将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度。
（2）方格纸上已经存在描点，只需在各个描点附近画一条平滑的线将相临的点连接起来即可，如下图所示：
（3）滑动变阻器的阻值不变，如果两个电阻的阻值不同，那么电流表的示数会发生改变，则他的做法不合理，理由是：当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值。
26．（2022·温州）小设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。
〖电路简介〗
工作电路：S1为电源开关；S2为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合；R1为可调电阻；R2为电饭堡内的电热丝。
控制电路：电磁继电器A和B完全相同，Ra和Rb是分别安装在电饭堡内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到120℃时，La就吸引弹性衔铁使Sa断开，当温度降到110℃时，La释放弹性衔铁使Sa闭合。
〖快煮模式〗闭合开关S、S1、S2，电饭煲进入快煮模式直至定时开关S2自动断开。在快煮过程中温度将维持在110℃～120℃，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。
〖保温模式〗开关S2断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在60℃~80℃。
（1）由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为　 　分钟。
（2）若R1接入电路的阻值为840欧，R2阻值为40欧，工作电路电源电压为220伏，则电饭煲完成一次快煮，电热R2消耗的电能为多少焦？
（3）请结合图甲、乙说明开关S2断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。
答案：（1）12
（2）解：R总=R1+R2=840欧+40欧=880欧
I= = = 0.25安
由W=UIt得：
W1=I2R2t1=(0.25安)2×40欧×720秒=1800焦
W1= = =8.712×105焦
W总=W1+W2=8.712×105焦+1800焦=8.73×105焦
答：电饭煲完成一次快煮，电热丝R2消耗的电能为8.73×105焦。
（3）当S2断开后，R2低功率工作，降温至110℃及以下，Sa始终闭合。继续降温至60℃时，Sb闭合，R1被短路，R2高功率工作，升温至80℃时，Sb断开，R1与R2串联，R2低功率工作，开始降温，如此往复，实现自动保温。
知识点：欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用
解析：（1）根据图丙找到电热丝高功率工作的时间段，然后将它们相加即可。
（2）当低功率工作时，两个电阻串联，根据 R总=R1+R2 计算出此时的总电阻，再根据 计算出此时的总电流，接下来根据 W1=I2R2t1 计算出R2消耗的电能。高功率工作时，只有R2自己工作，根据公式 计算出它消耗的电能，最后将两个电能相加即可。
（3）注意分析温度变化时，两个热敏电阻对电路状态的影响，结合电功率的变化分析自动保温原理。
解答：（1）根据图丙可知，快煮24分钟内电热丝高功率加热的时间：t=6min+（11-9）min+（16-14）min+（21-19）min=12min。
27．（2022·宁波）老师给小宁一个暗箱，其表面有两个接线柱M、N， 它们之间电阻值RMN恒定不变。小宁利用如图甲所示电路(电源电压不变)进行实验：在开关S、S1都闭合和开关S闭合、S1断开两种情况下，改变电阻箱R的阻值，读取电流表示数，绘制了如图乙所示的电流表示数Ⅰ随R变化的曲线。由上述信息可知：
（1）电源电压U为　 　Ⅴ。
（2）RMN为　 　Ω。
（3）图乙中曲线　 　(填“A”或“B”)是根据开关S、S1都闭合时测得的实验数据绘制的。
（4）老师告诉小宁，暗箱的M、N之间只接有两个定值电阻：一个阻值为R0(R0值已知)，另一个阻值未知，假设为Rx。求Rx的值。(用R0、RMN表示)
答案：（1）6
（2）10
（3）B
（4）若R0若R0>RMN， 则R0与Rx并联，
故Rx=
知识点：欧姆定律及其应用
解析：（1）根据甲图可知，当开关S1闭合时，暗箱被短路，此时只有电阻箱R1；当开关S1断开时，暗箱与电阻器R串联。根据U=IR比较电阻箱两端电压的大小，从而确定电源电压即可。
（2）根据图乙确定电阻箱和暗箱串联时的总电阻和R1的阻值，然后根据RMN=R总-R1计算即可；
（3）根据前面的分析解答；
（4）在串联电路中，总电阻大于任何一个组成电阻；在并联电路中，总电阻小于任何一个组成电阻，据此根据串并联电路的电阻规律完成计算即可。
解答：（1）根据甲图可知，当开关S1闭合时，暗箱被短路，此时只有电阻箱R1；当开关S1断开时，暗箱与电阻器R串联。
根据图乙可知，当电流为0.2A时，A的电压为：U=IR=0.2A×20Ω=4V；
B的电压为：U'=IR'=0.2A×30Ω=6V；
因为4V<6V，
根据U总=U1+UMN可知，A图线应该是S闭合，S1断开，二者串联时的情形；
B图线应该是S闭合和S1都闭合，只有R1时的情形。
那么电源电压U总=U'=6V。
（2）根据前面的分析可知，当电流为0.2A时，总电阻应该为30Ω；
则RMN=R总-R1=30Ω-20Ω=10Ω。
（3）图乙中曲线B根据开关S、S1都闭合时测得的实验数据绘制的。
28．（2022·杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。
（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/(kg·℃)]
答案：（1）解：30分钟取暖器消耗的电能：W=Pt=800W×1800s=1.44×106J
（2）解：取暖器放出热量的15%被空气吸收．Q放×15%=Q吸
取暖器放出的热量：Q放=W=Pt；空气吸收的热量：Q吸=cm△t
Pt×15%=cm△t
△t= =4.8℃
知识点：电功计算公式的应用；电功与热量的综合计算
解析：（1）根据W=Pt计算取暖器消耗的电能。
（2）首先根据 Q放×15%=Q吸 计算出取暖器放出的热量，再根据 Q放=W=Pt 列出方程计算即可。
29．（2022·衢州）某学习小组设计如图甲电路，并将电流表改装成液体密度显示表。电源电压为6V且保持不变，定值电阻R0的阻值为20欧，R是压敏电阻，其阻值与所受压力F的关系如图乙。已知图中用来盛放待测液体的空容器质量为0.7千克，每次测量时液体须注满容器。
（1）小科按图甲连接电路时，开关应处于　 　 状态。
（2）容器中不加液体时，闭合开关，电流表指针所指刻度标为“0克/厘米3”。求“0克/厘米3”刻度线对应的电流值。
（3）小明在制作过程中发现，待测液体密度差异较大时，指针偏转角度差异却较小。小明针对测量精确度不高的问题，对装置进行了如图丙的改进(杆AO可绕固定点O自由转动，容器悬挂在A点)。请根据所学知识，说说这样改进的科学道理。
答案：（1）断开
（2）解：当容器中不加液体时，压敏电阻所受压力F=G=mg=0.7kg×10N/kg=7N
由图乙可知，当F=7N时，压敏电阻R=40Ω
电流表示数为：I= =0.1A
答：“0克/厘米3” 刻度线对应的电流值为0.1A。
（3）在杠杆OBA中，OA>OB，根据杠杆平衡条件，当液体密度(或质量或重力或压力)差异相同时，增大了作用在压敏电阻上的压力差异，使压敏电阻阻值差异更明显，从而增大了电路中电流的差异，提高测量精度。
知识点：欧姆定律及其应用；杠杆的平衡条件
解析：（1）在连接电路时，为了防止电路时通时断，可能烧毁用电器，因此要求开关必须是断开的；
（2）当容器中不加液体时，压敏电阻受到的压力就等于空容器的重力，即F=G=mg，然后根据图乙确定此时压敏电阻的阻值，接下来根据R总=R+R0计算出总电阻，最后根据计算出电流表的示数即可。
（3）要提高测量的精确程度，就要在液体密度差异不变时想办法增大压敏电阻上受到的压力差异。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析压敏电阻上的压力差异的变化即可。
30．（2023·金华）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。
额定电压. 220V
磨豆功率 110W
加热功率 1210W
保温功率 88W
产品规格 295*280*410mm
（1）若仅闭合S2，咖啡机的工作状态处于　 　阶段。
（2）R1的阻值是多少欧？
（3）小金某次泡制咖啡，只进行了磨豆和加热，其中磨豆用时0.5分钟，加热用时3分钟，则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能？
答案：（1）保温
（2）R1= =40Ω
（3）W总=P磨t磨+P热t热=110W×0.5×60s+ 1210W×3×60s=2.211×105J
知识点：电功率计算公式的应用
解析：（1）根据比较开关在不同闭合情况下总功率的大小，从而确定对应的工作状态；
（2）根据图片可知，当同时闭合开关S2和S3时，只有R1自己工作，此时为加热档，根据公式 计算R1的阻值。
（3）根据W=Pt分别计算出磨豆和加热消耗的电能，然后相加得到消耗的总电能。
解答：（1）根据图片可知，当只闭合开关S1时，只有电动机工作，此时为磨豆状态；
当只闭合开关S2时，此时R1与R2串联，总电阻为R串；
当同时闭合开关S2和S3时，只有R1自己工作，总电阻为R1；
根据串联电路的电阻特点可知，R串>R1；
根据可知，总功率P串则二者对应的状态分别为保温和加热。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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