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第十五章　电功率
@知识清单
■知识点一　电能　电功
1.电能
(1)单位
①国际单位：　焦耳　，用符号　J　表示；
②常用单位：　千瓦时　，用符号　kW·h　表示，俗称　度　。
(2)换算关系：1度＝　1　kW·h＝　3.6×106　J。
2.电能的计量——电能表
作用 测量用电器在一段时间内消耗的　电能　
参 数 220 V 在220 V的电路中使用 (转盘式电能表)
10(20) A 标定电流为　10　A； 额定最大电流为　20　A
2 500 r/(kW·h) (转盘式电能表) 每消耗1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过　2 500　转
2 500 imp/(kW·h) (频闪式电能表) 每消耗1 kW·h的电能，电能表上的指示灯闪　2 500　次
50 Hz 在频率为50 Hz的交流电路中使用
读数 表盘中最后一位是小数位，上图所示的示数为　367.2　kW·h
计算 (1)消耗的电能为电能表结束和起始时的示数差： W＝W末－W初 (2)电能表转盘转n转，消耗的电能： W＝ kW·h＝×3.6×106 J n是电能表的实际转数，N为电能表参数
温馨提示：电能表的示数受该家庭中用电器的影响，故应串联在电路中。
3.电功
项目 电功(W)
定义 电流对外做的功，表示用电器消耗电能的多少
国际单位 焦耳(J)
常用单位 及换算 千瓦时(kW·h)，也称度 1度＝1 kW·h＝3.6×106 J
公式 W＝　UIt　 (定义式)
推导公式 W＝Pt(电学、力学通用) 仅适用于纯电阻电路 (电能→内能)
▼[练对点一]
1.(2025·凉州区校级一模)如图所示的电能表的接入家庭电路中，该仪表测量　消耗的电能　；此电路中空气开关(保险丝)最大电流应略小于　20　A。
2.(2025·安定区二模)如图所示是小红家电子式电能表的表盘，若将某用电器单独接在该电能表上正常工作40 min，电能表指示灯闪烁了3 200次，则该用电器在上述时间内实际消耗的电能为　2　kW·h，它的实际电功率为　3　kW，则小红家中还能接入额定功率为　1 400　W的用电器。
3.(2025·城关区校级模拟)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5 000 mA·h，标称电压为3.8 V的超大锂离子聚合物电池，该处理器的芯片的主要材料是　半导体　(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　68 400　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　52　次。
■知识点二　电功率
4.电功率
项目 电功率(P)
定义 电功率等于　电功与完成这些电功所用的时间　之比，表示电流做功的　快慢　
国际单位 瓦特(W)
常用单位 及换算 千瓦(kW)　毫瓦(mW) 1 kW＝103 W
公式 P＝　　 (定义式)
推导公式 P＝UI(各种电路通用) 仅适用于纯电阻电路
常见用电 器的电功率 家用电扇30～40 W 液晶电视100～200 W 空调、电热水器1 000～3 000 W 发光二极管50 mW
温馨提示：
(1)定义式的适用范围要比推导式的广，这是由于推导式是在另加的限定条件下得出的。
(2)总电功等于电功之和，总功率等于功率之和。
5.额定功率和实际功率
额定电压 用电器　正常　工作时的电压
额定电流 用电器　正常　工作时的电流
额定功率 用电器在　额定电压　下工作时的电功率
实际功率 用电器在　实际　电压下工作时所对应的功率
功率与 用电器 工作情况 U实＜U额 P实＜P额 不能正常工作
U实＝U额 P实＝P额 正常工作
U实＞U额 P实＞P额 不能正常工作，甚至烧坏用电器
温馨提示：用电器的工作情况由其两端的实际电压决定。
▼[练对点二]
4.(2025·金川区校级月考)一个灯泡标有“220 V　40 W”的字样，下列关于灯泡的说法不正确的是 (　D　)
A.该灯泡正常工作时灯丝的电阻是1 210 Ω
B.该灯泡正常工作8 h消耗电能是0.32度
C.把该灯泡接在110 V的电压下实际功率为10 W
D.当把该灯泡与“220 V　60 W”的灯泡串联后接入220 V的电路中，“220 V　60 W”的灯泡亮
5.(2025·兰州模拟)如图所示，电源电压U＝5 V，定值电阻R1＝10 Ω，R2＝100 Ω，滑动变阻器RP的最大阻值为20 Ω，电压表的测量范围为0～3 V，电流表的测量范围为0～0.6 A。该电路的最大电功率为　2.75　W。
■知识点三　焦耳定律
6.电流的热效应
(1)定义：电流通过导体时将　电　能转化为　内　能的现象。
(2)影响因素：电流越大，电阻越大，通电时间越长，产生的热量越多。
7.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　
(3)推导公式
Q＝W＝Pt＝UIt＝t(适用于纯电阻电路)
8.电热的利用与防止
(1)防止：安装散热风扇、散热片、散热窗等。
(2)利用：电热水壶、热水器、电烙铁、鸡苗孵化器等。
▼[练对点三]
6.(2025·永靖县校级模拟)下列举例中不是利用电流的热效应工作的是 (　B　)
A.电饭锅　　　B.LED日光灯
C.电热水器 D.电熨斗
7.(2025·武威一模)某科学小组设计的豆浆机简化电路如图所示，L1亮表示正在加热或打浆，L2亮表示正在保温。经测试，加热时L1能正常发光，打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变，R1是电热丝，R2是限流电阻，电动机标有“24 V　12 W”，L1、L2均标有“4 V　4 W”且电阻不变，加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。则保温1 min，电热丝R2产生的热量为　390　J。
@重难点解读
纯电阻电路与非纯电阻电路中的公式应用
项目 纯电阻电路 (电能全部转化为内能) 非纯电阻电路(电能部分转化为内能)
电能 W＝UIt＝Pt＝I2Rt＝t W＝UIt＝Pt
电功率 P＝＝UI＝I2R＝ P＝＝UI
电热 Q＝I2Rt＝UIt＝t Q＝I2Rt
发热功率 P热＝I2R＝＝UI＝ P热＝I2R
1.关于公式W＝Pt的计算单位易出错(国际制单位分别是J、W、s，常用单位分别是千瓦时、千瓦、小时)；
2.应用公式不注意条件易出错(根据P＝UI，P与U成正比的条件是I一定。如果R一定，根据P＝可得出P与U2成正比)；
3.不能正确区分实际功率和额定功率(已知两灯的额定电压U额、额定功率P额，则两灯串联在U额的电路中时，U实＜U额，P实＜P额)；
4.在计算电热时，易得出Q＝W的错误结论(在纯电阻电路中，Q＝W；在非纯电阻电路中，Q＜W，计算电热只能用焦耳定律)。
典例　有一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“6 V　3 W”字样，电动机线圈电阻为0.1 Ω。则小风扇正常工作时通过线圈的电流是　0.5　A，通电1 min电流通过电动机线圈产生的热量为　1.5　J。
@实验突破
实验一　测量小灯泡的电功率
【命题点】
1.实验原理(P＝UI)
2.实验电路图
a.滑动变阻器连接方式：一上一下
b.电表正、负接线柱的正确连接：正进负出
3.电路连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片移到阻值最大处
4.电流表和电压表的读数及测量范围的选取
5.滑动变阻器的作用(改变灯泡两端的电压、保护电路)
6.电路故障判断
7.小灯泡功率的计算(P＝UI)
8.对表格数据或U－I图像的处理
9.温度对小灯泡灯丝电阻的影响(温度越高，灯丝电阻越大)
10.实验中多次测量的目的(测量小灯泡在不同电压下的实际功率，并进行比较)
11.不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变，功率也改变)
12.电压表示数较小的小灯泡不亮的原因(实际功率太小，不足以引起灯丝发光)
13.实验中电压表示数太大，应采取的措施(①减小电源电压；②换阻值更大的滑动变阻器)
14.实验中电压表大的测量范围损坏，小的测量范围小于小灯泡额定电压，应采取的措施(将电压表并联在滑动变阻器两端)
例1　(2025·麦积区一模)某实验小组准备做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为2.5 V，灯丝电阻约为10 Ω)，电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10 Ω　1 A”和R2“50 Ω　0.8 A”的滑动变阻器各一个，导线若干，设计的电路图如图甲所示。
(1)请你将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)。
如图乙所示。
(2)连接图乙的实物电路时，应　断开　开关，将滑动变阻器的滑片移至最　左端　(选填“左端”或“右端”)。连接完实物电路，闭合开关后，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有明显偏转，经检查，导线连接完好，电流表完好，则电路故障可能是小灯泡处　断路　(选填“短路”或“断路”)。
(3)故障排除后，为了能完成实验，应选择滑动变阻器　R2　(选填“R1”或“R2”)。
(4)移动滑片改变小灯泡两端的电压和电流，根据记录的实验数据描绘出小灯泡U－I图像(如图丙所示)，则根据图像可知小灯泡的额定功率为　0.625　W。
(5)本实验电路除了能测出小灯泡的功率，甲同学认为还能测出小灯泡正常发光时灯丝的电阻值，乙同学认为还能探究“欧姆定律”的一层关系，即电流与电压的关系，你认为　乙　同学的观点是不合理的，理由是　灯丝的电阻是变化的　。
(6)在测量小灯泡电功率的实验过程中，电流表坏了，同学们找来一只阻值合适的定值电阻R0，设计了如图丁所示电路图，也测量出了小灯泡L的额定功率，请补充完整他们的操作过程：
①断开S1，闭合S2，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数等于U额；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S2，闭合S1，记下此时电压表示数为U；
③测得小灯泡额定功率表达式：P额＝　U额×　(用U额、U和R0表示)。
(7)另一位同学进行同样的实验时，发现电压表0～3 V的测量范围坏了，不能直接测量小灯泡正常发光时的电压。在不更换实验
器材的情况下，请帮他提出解决方案：　将电压表并联在滑动变阻器两端　。
(8)测量小灯泡的电功率　不需要　(选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值，原因是　电压改变，功率也会改变　。
实验二　探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
【命题点】
1.选择加热物质的要求(物质、质量、初温均相同)
2.被加热的材料选用煤油的原因(利用其比热容小，可以使实验现象更明显)
3.转换法的应用(①被加热的物质是空气——通过U形管液面高度的变化反映产生电热的多少；②被加热的物质是煤油——通过温度计示数的大小反映产生电热的多少)
4.控制变量法的应用
(1)探究电热与通电电流的关系，控制电阻丝阻值和通电时间相同，改变通过电阻丝的电流大小
(2)探究电热与电阻的关系，控制通过电阻丝的电流和通电时间相同，选择电阻不同的电阻丝
(3)探究电热与通电时间的关系，控制通过电阻丝的电流和电阻丝的阻值相同，改变通电时间的长短
5.两电阻串联的目的(使通过两电阻丝的电流和通电时间相等)
6.将阻值相同的两电阻丝并联的目的(改变通过电阻丝的电流)
7.多次测量的目的(避免偶然因素对实验结论的影响，得出普遍规律)
8.实验数据分析
实验结论：电流产生的热量与电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。
例2　(2025春·金川区校级月考)在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图甲所示，A、B为两个完全相同的烧瓶，瓶中插入温度计a、b。
(1)为了让实验效果更显著，小明应在图甲的A、B两烧瓶中加入质量、初温均相同的　煤油　(选填“煤油”或“水”)。
(2)实验中，通过观察温度计的示数变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是　B　(选填序号)。
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.探究导体电阻的大小与哪些因素有关
C.“伏安法”测电阻
(3)爱思考的小明还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图甲的A、B两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的电阻R'1　＝　R'2。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则A、B两烧瓶内液体比热容的关系为cA　＜　cB；(均选填“＞”“＜”或“＝”)
(4)另一小组的小华同学用如图乙装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，实验中给装置通电，发现　左边　(选填“左边”或“右边”)U形管内的液面高度变化较快。
(5)如图乙所示，装置中的U形管　不是　(选填“是”或“不是”)连通器。某小组在实验中观察到左侧U形管液面很快出现高度差，右侧U形管中液面高度差为零，原因是　电阻丝R2断路　。
@甘肃5年中考
考点一　与电能表有关的计算
1.(2024·省卷)如图所示，电能表的读数为　213.9　度；该电路中能接入的用电器总功率最大为　4 400　W。
考点二　涉及电能、电功、电功率的常规计算
2.(2025·兰州)如图所示的电路中，电源电压恒为3 V，电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2 A。求：
(1)电压表的示数U2；
(2)电阻R2的阻值；
(3)电流在100 s内通过电阻R2所做的功W2。
解：(1)R1和R2两个电阻是串联的，电压表测量的是定值电阻R2两端的电压U2，
R1两端的电压
U1＝IR1＝0.2 A×10 Ω＝2 V，
电压表的示数U2＝U－U1＝3 V－2 V＝1 V。
(2)电阻R2的阻值R2＝＝＝5 Ω。
(3)电流在100 s内通过电阻R2所做的功
W2＝U2It＝1 V×0.2 A×100 s＝20 J。
3.(2021·兰州B卷)一只标有“6 V　3 W”字样的小灯泡L与一个阻值为8 Ω的定值电阻R串联，接在电源电压恒定不变的电路中，接通电路后，小灯泡L恰好正常发光。求：
(1)电路中的电流I；
(2)电源电压U；
(3)通电20 s，整个电路消耗的电能W。
解：(1)小灯泡正常发光，由P＝UI得，此时通过小灯泡的电流IL＝＝＝0.5 A，
由于小灯泡与定值电阻串联，各处电流相等，故
I＝IL＝IR＝0.5 A。
(2)由I＝得，定值电阻两端电压
UR＝IR＝0.5 A×8 Ω＝4 V，
因为串联电路中总电压等于各用电器两端的电压之和，
故电源电压U＝UL＋UR＝6 V＋4 V＝10 V。
(3)通电20 s，整个电路消耗的电能
W＝UIt＝10 V×0.5 A×20 s＝100 J。
考点三　小灯泡铭牌类
4.(2022·兰州)现有“6 V　3 W”和“12 V　6 W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是 (　C　)
A.通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B.通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C.两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1 A
考点四　滑动变阻器和多开关引起的动态电路计算
5.(2023·兰州)如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻的阻值为R0，灯丝电阻为RL，忽略温度对灯丝电阻的影响，R0∶RL＝1∶2，先将单刀双掷开关S3拨至触点a，只闭合开关S1、S4，滑片P位于最右端时，电压表示数为6 V，电流表示数为I1，电路的总功率为P1；只闭合开关S2、S4，滑片P移至中点时，电压表示数为2 V，电流表示数为I2，电路的总功率为P2。再将单刀双掷开关S3拨至触点b，只闭合开关S1、S2时，电流表示数为0.3 A。下列说法正确的是　 (　C　)
A.P1∶P2＝2∶3
B.电源电压为12 V
C.电路的最大功率为24.3 W
D.滑动变阻器的最大电阻为20 Ω
6.(2023·兰州)如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R上标有“20 Ω　1 A”的字样，电压表的测量范围为0～3 V，灯泡L1和L2上分别标有“2 V　0.8 W”和“2.5 V　1.25 W”的字样，忽略温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S、S1，调节滑动变阻器R的滑片P，当电压表的示数为2 V时，灯泡L2恰好正常发光。
(1)请根据实物图画出开关S、S1断开状态下的电路图；
(2)求电源电压；
(3)当开关S、S1闭合时，在确保电路安全的情况下，求滑动变阻器R接入电路的阻值范围；
(4)只闭合开关S时，计算电路在1 min内最多消耗的电能。
解：(1)电路图如右图。
(2)闭合开关S、S1，灯泡L1短路，灯泡L2与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压；调节滑动变阻器R的滑片P，当电压表的示数为U＝2 V时，灯泡L2恰好正常发光，灯泡L2两端的电压U2＝2.5 V，则U电源＝2 V＋2.5 V＝4.5 V。
(3)当开关S、S1闭合时，在确保电路安全的情况下，由串联电路的分压原理可知，滑动变阻器接入电路中阻值越大，电压表示数越大；因灯泡L2的额定电压为2.5 V，故可知灯泡L2两端的最大电压U2＝2.5 V，故由串联电路的分压规律可知，滑动变阻器两端最小电压U滑小＝U电源－U2＝4.5 V－2.5 V＝2 V，
根据P＝UI得，此时电路中的电流IL＝＝＝0.5 A，由欧姆定律可知，滑动变阻器R2接入电路中的最小阻值R滑小＝＝＝4 Ω；
因电压表的测量范围为0～3 V，故滑动变阻器两端最大电压U滑大＝3 V，此时灯泡L'2两端电压
U2'＝U电源－U滑大＝4.5 V－3 V＝1.5 V，
根据P＝得，灯泡L2的电阻R2＝＝＝5 Ω，
由欧姆定律可得，此时流过灯泡的电流
IL'＝＝＝0.3 A，
此时滑动变阻器接入电路中的最大阻值
R滑大＝＝＝10 Ω，
故可知滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为4～10 Ω。
(4)只闭合开关S时，灯泡L1、灯泡L2与滑动变阻器串联，
根据P＝得，灯泡L1的电阻R1＝＝＝5 Ω，
R1＝R2＝5 Ω，则灯泡L1、灯泡L2两端的电压最大为
U1'＝U2'＝2 V，
由欧姆定律可得，此时流过灯泡的电流I'＝＝＝0.4 A，
电路在1 min内最多消耗的电能
W＝U电源I't＝4.5 V×0.4 A×60 s＝108 J。
考点五　电器类相关计算
7.(2025·省卷)小新家有阻值为50 Ω的发热电阻R一个、额定电压为220 V的小型电动机(带有风扇叶)一个、开关两个和导线若干，他想利用这些器材制作一个风干机，风干机要有“吹冷风”和“吹热风”两种模式，吹冷风时只有电动机工作；吹热风时发热电阻和电动机同时工作，但不能出现发热电阻单独工作的情况。
(1)请在如图所示虚线框内的电路图中补画开关和导线，帮小新完成风干机的电路原理图；
(2)按以上电路原理图完成风干机制作后，小新发现发热电阻的功率偏大，存在安全隐患，他想在保留原发热电阻基础上，让发热总功率减小为原来的，请问：
①他需要购买一个新的发热电阻与原发热电阻　串联　(选填“串联”或“并联”)；
②通过计算说明，需要购买的发热电阻的阻值是多少？
解：(1)如图所示。
(2)②原发热电阻电功率
P＝＝＝968 W，
串联后新旧电阻总阻值
R总＝＝＝200 Ω，
需要购买新电阻阻值R1＝R总－R＝200 Ω－50 Ω＝150 Ω。
8.(2024·省卷)小明家买了一个既可烤肉，又可以吃火锅的多挡位电火锅，其内部电路原理如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻。R3的阻值为44 Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换。
物理量 参数
额定电压 220 V
中温挡功率 1 100 W
低温挡功率 440 W
　
(1)使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟　2和3　触点接触的位置，简单说明理由；
(2)电加热器电路中R1、R2的阻值各为多少？
(3)在高温挡模式下，向锅内装2 kg温度为20 ℃的水，高温挡连续正常工作210 s，水温升高到70 ℃，这时电火锅的加热效率η是多少？[电热丝的电阻不随温度变化，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫作加热效率]
解：(1)理由：跟2和3触点接触时，R1被短路，电路为R2的简单电路，电路中电阻较小，根据P＝可知，此时电功率较大，则电加热器为中温挡。
(2)电加热器处于中温挡时，只有R2工作，
根据P＝可知R2＝＝＝44 Ω，
电加热器处于低温挡时，R1、R2串联，根据P＝可知
R总＝＝＝110 Ω，
R1＝R总－R2＝110 Ω－44 Ω＝66 Ω。
(3)电加热器处于高温挡时，R2、R3并联
P高＝P2＋P3＝P2＋＝1 100 W＋＝2 200 W，
则高温挡连续工作210 s消耗的电能
W＝P高t＝2 200 W×210 s＝4.62×105 J，
水所吸收的热量
Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(70 ℃－20 ℃)＝4.2×105 J，
电火锅的加热效率η＝＝×100％≈90.9％。
9.(2023·省卷)如图甲所示为小艺同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个挡位，工作电路简化为图乙所示，其中S'为挡位开关，R1、R2为发热电阻(假定工作时电阻不变)，A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火挡时，红灯亮；处于文火挡时，绿灯亮。已知电中药壶额定电压为220 V，猛火挡的额定功率为2 420 W，R2的阻值为180 Ω。
(1)判断A灯是　红灯　(选填“红灯”或“绿灯”)，你的判断依据是什么？
(2)求电中药壶“文火”挡的额定功率；
(3)某天用电高峰时，小艺用电中药壶帮奶奶熬药，为了计算家里电路的实际电压，她关了家里其他用电器，只将电中药壶调到猛火挡上，电中药壶工作1 min，电能表(如图丙所示)的表盘转了100转，由此她计算出家庭电路的实际电压是多少？
解：(1)依据：指示灯的阻值忽略不计，当开关S闭合，S'打至触点M时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，此时电路中总电阻较大，根据P＝UI＝可知，电路总功率较小，电中药壶处于文火挡；
当开关S闭合，S'打至触点N时，电路为R1和指示灯A的串联电路，此时电路中总电阻较小，根据P＝UI＝可知，电路总功率较大，电中药壶处于猛火挡。
当开关S闭合，S'打至触点N时，电路为R1和指示灯A的串联电路，电中药壶处于猛火挡，此时红灯亮。
(2)猛火挡的额定功率为2 420 W，根据P＝UI＝可知
R1＝＝＝20 Ω，
当开关S闭合，S'打至触点M时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，电中药壶处于文火挡，故电中药壶文火挡的额定功率P文火＝＝＝＝242 W。
(3)猛火挡熬药时，电中药壶的实际功率
P实＝＝＝2 000 W，
此时家庭电路的实际电压
U实＝＝＝200 V。
10.(2022·省卷)厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中R1、R2均为发热电阻(假定电阻不随温度变化)，其部分参数如下表所示。求：
额定电压/V 220
额定功率/W 高温1 100
中温880
低温　　
(1)当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，蛋糕机处于　低温　(选填“高温”“中温”或“低温”)挡；
(2)该蛋糕机以高温挡正常工作时， 10分钟产生的热量；
(3)该蛋糕机正常工作时R2的电阻值；
(4)该蛋糕机低温挡的额定功率。
解：(2)高温挡正常工作10 min产生的热量
W＝P高t＝1 100 W×600 s＝6.6×105 J。
(3)当开关S1闭合，S2旋到位置2时，电路为R1、R2并联，此时总电阻最小，总功率最大为1 100 W；当S1闭合，S2旋到位置1时，电路中只有R1，此时电路处于中温挡，R1的功率为880 W，
所以，高温挡时R2的功率
P2＝P高－P中＝1 100 W－880 W＝220 W，
根据P＝可知，电热丝R2的阻值
R2＝＝＝220 Ω。
(4)电热丝R1的阻值 R1＝＝＝55 Ω，
当S1断开，S2旋到位置3时，电路为R1、R2的串联电路，此时总电阻最大，总功率最小，为低温挡，低温挡的额定功率P低＝＝＝176 W。
11.(2022·兰州)一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示，它不仅具有桌面暖手、桌底暖脚功能，还可以烧水、煮茶等。电陶炉的简化电路如图乙所示，其参数如表所示，高温挡额定功率字迹已被磨损。旋转旋钮开关，可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换。R1和R2均为电热丝，R2＝72.6 Ω。求：
电陶炉
额定电压 220 V
额定 功率 高温挡 ××W
低温挡 400 W
(1)R1的阻值；
(2)高温挡额定功率；
(3)在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“3 000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁168次，使质量为1.7 kg的水从25 ℃升高到49 ℃，求此时电陶炉的加热效率。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
解：(1)由题图乙可知，当旋钮开关接1时，电路为R1、R2的串联电路，电路的总电阻为两电阻阻值之和。当旋钮开关接2时，电路为只有R1的简单电路，电路的电阻为R1的阻值。由P＝可知，当旋钮开关接1时，电路处于低温挡；当旋钮开关接2时，电路处于高温挡。由表中数据知，低温挡的功率为400 W，则有
P低＝＝＝＝400 W，解得R1＝48.4 Ω。
(2)高温挡额定功率P高＝＝＝1 000 W。
(3)质量为1.7 kg的水从25 ℃升高到49 ℃，吸收的热量
Q＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.7 kg×(49 ℃－25 ℃)＝1.713 6×105 J，
标有“3 000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁168次，消耗的电能
W＝＝0.056 kW·h＝0.056×3.6×106 J＝2.016×105 J，
此时电陶炉的加热效率η＝＝×100％＝85％。
考点六　焦耳定律
12.(2023·金昌)如图所示，电源电压为9 V且保持不变。闭合开关后，电流表A1的示数为0.4 A，电阻R2＝15 Ω。求：
(1)电流表A2的示数；
(2)1分钟内，电阻R2上产生的热量。
解：由题图可知，R1、R2并联，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A2测量干路的总电流。
(1)由并联电路的电压特点可知，
R2两端的电压U2＝U＝9 V，
通过R2的电流I2＝＝＝0.6 A，
根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流I＝I1＋I2＝0.4 A＋0.6 A＝1 A，
即电流表A2的示数为1 A。
(2)1分钟内，电阻R2上产生的热量
Q2＝R2t＝(0.6 A)2×15 Ω×1×60 s＝324 J。
考点七　测量小灯泡的电功率
13.(2023·省卷)小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电压恒为3 V的电源一个、小灯泡(额定电压为2.5 V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。
　
(1)如图甲所示是小丽连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
如图甲所示。
(2)连接电路过程中，开关应该　断开　(选填“断开”或“闭合”)，滑动变阻器的滑片应该移动到　最左　(选填“最左”或“最右”)端。
(3)正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路的故障可能是　B　。(填选项符号)
A.灯泡短路 　　　B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路 　　　D.滑动变阻器断路
(4)电路故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是　0.14　A。
(5)正确连接电路后闭合开关，小灯泡发光，此时电压表的示数为2.0 V，为了测量小灯泡的额定电功率，这时应该向　右　(选填“左”或“右”)端移动滑动变阻器的滑片。
(6)小丽根据记录的多组I－U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图丙所示)，则小灯泡的额定功率为　0.625　W。
(7)小丽根据小灯泡的I－U图像(如图丙所示)，分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而　增大　(选填“增大”“不变”或“减小”)，你认为原因是　灯丝电阻随温度的升高而增大　。
考点八　探究电流产生的热量与哪些因素有关
14.(2021·兰州A卷)在“探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，采用了如下电路。
(1)为了在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应装入质量和初温都相同的　煤油　(选填“水”或“煤油”)，实验中通过观察　两支温度计示数变化　来比较电流通过导体产生热量的多少。
(2)如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，可以探究电流通过导体产生的热量与　电阻　的关系。
(3)如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，闭合开关，调节滑动变阻器，使两电流表示数　不同　(选填“相同”或“不同”)，可以探究电流通过导体产生的热量与　电流　的关系。
@精准押题
1.某学习小组用装满盐水的气球连接在如图所示的电路中。当用手向相反的方向拉扯连接气球的导线，使气球变长(盐水与导线充分接触且气球不破裂)，对这一过程进行分析，下面说法正确的是 (　C　)
A.小灯泡变得更亮
B.无论怎样拉动，电压表的示数都不变
C.电压表与电流表示数的比值变大
D.电路消耗的总功率变大
2.某同学家浴室里安装了一款风暖浴霸，通过开关开闭既可以实现照明、又可以实现送暖风、热风的功能，其简化电路如图所示，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。下表是浴霸电路的部分参数。下列各有关结论说法不正确的是　 (　C　)
　
额定电压 220 V
照明功率 50 W
暖风功率 1 270 W
热风功率 2 370 W
A.只闭合S2时浴霸处于暖风状态
B.每根电阻丝的阻值是44 Ω
C.浴霸正常工作10 min电路消耗的最大电能为2.214×106 J
D.浴霸中电动机的电功率为170 W
3.小军通过观察和研究他家汽车上的电加热座椅垫(原理如图)，发现该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位，S为挡位切换开关，R1和R2均为电热丝，电源电压恒为12 V，R1＝5 Ω。
(1)开关S切换到2时，电路处于　低温　挡，若此时电路中的电流为1 A，则电热丝R2工作1 min产生的热量为　420　J。
(2)汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭，但其中一个灯损坏时，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为　并联　。转向横杆相当于电路中的　开关　。
跨学科实践：为家庭节约用电提建议
1.(2025·白银区校级模拟)为节约用电，小明总是随手关掉家中暂时不使用的家用电器，每多关闭一个家用电器，家庭电路里变大的物理量是　 (　A　)
A.总电阻 B.总电流
C.总功率 D.无法判断
2.(2025·崇川区一模)在“对家庭用电的调查研究”的综合实践活动中，小轩观察到他家电能表上标有“220 V　10(40)A”和“3 200 imp/(kW·h)”等参数，他还发现电能表指示灯闪烁有快有慢，测得快时2 min内闪了27次，慢时2 min内闪了3次。检查用电器工作情况，发现除了电冰箱(间断工作)在工作，还有些用电器(如空调、机顶盒等)处于待机状态。小轩家用电器的总功率最大不能超过　8 800　W，电冰箱工作时的功率是　225　W。根据小轩的发现，给测家用电器实际功率的同学提一条建议：　使用电能表测量时，确保其他电器处于关闭状态　。第十五章　电功率
■知识点一　电能　电功
1.电能
(1)单位
①国际单位： ，用符号 表示；
②常用单位： ，用符号 表示，俗称 。
(2)换算关系：1度＝ kW·h＝ J。
2.电能的计量——电能表
作用 测量用电器在一段时间内消耗的
参 数 220 V 在220 V的电路中使用 (转盘式电能表)
10(20) A 标定电流为 A； 额定最大电流为 A
2 500 r/(kW·h) (转盘式电能表) 每消耗1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过 转
2 500 imp/(kW·h) (频闪式电能表) 每消耗1 kW·h的电能，电能表上的指示灯闪 次
50 Hz 在频率为50 Hz的交流电路中使用
读数 表盘中最后一位是小数位，上图所示的示数为 kW·h
计算 (1)消耗的电能为电能表结束和起始时的示数差： W＝W末－W初 (2)电能表转盘转n转，消耗的电能： W＝ kW·h＝×3.6×106 J n是电能表的实际转数，N为电能表参数
温馨提示：电能表的示数受该家庭中用电器的影响，故应串联在电路中。
3.电功
项目 电功(W)
定义 电流对外做的功，表示用电器消耗电能的多少
国际单位 焦耳(J)
常用单位 及换算 千瓦时(kW·h)，也称度 1度＝1 kW·h＝3.6×106 J
公式 W＝ (定义式)
推导公式 W＝Pt(电学、力学通用) 仅适用于纯电阻电路 (电能→内能)
▼[练对点一]
1.(2025·凉州区校级一模)如图所示的电能表的接入家庭电路中，该仪表测量 ；此电路中空气开关(保险丝)最大电流应略小于 A。
2.(2025·安定区二模)如图所示是小红家电子式电能表的表盘，若将某用电器单独接在该电能表上正常工作40 min，电能表指示灯闪烁了3 200次，则该用电器在上述时间内实际消耗的电能为 kW·h，它的实际电功率为 kW，则小红家中还能接入额定功率为 W的用电器。
3.(2025·城关区校级模拟)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5 000 mA·h，标称电压为3.8 V的超大锂离子聚合物电池，该处理器的芯片的主要材料是 (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。
■知识点二　电功率
4.电功率
项目 电功率(P)
定义 电功率等于 之比，表示电流做功的
国际单位 瓦特(W)
常用单位 及换算 千瓦(kW)　毫瓦(mW) 1 kW＝103 W
公式 P＝ (定义式)
推导公式 P＝UI(各种电路通用) 仅适用于纯电阻电路
常见用电 器的电功率 家用电扇30～40 W 液晶电视100～200 W 空调、电热水器1 000～3 000 W 发光二极管50 mW
温馨提示：
(1)定义式的适用范围要比推导式的广，这是由于推导式是在另加的限定条件下得出的。
(2)总电功等于电功之和，总功率等于功率之和。
5.额定功率和实际功率
额定电压 用电器 工作时的电压
额定电流 用电器 工作时的电流
额定功率 用电器在 下工作时的电功率
实际功率 用电器在 电压下工作时所对应的功率
功率与 用电器 工作情况 U实＜U额 P实＜P额 不能正常工作
U实＝U额 P实＝P额 正常工作
U实＞U额 P实＞P额 不能正常工作，甚至烧坏用电器
温馨提示：用电器的工作情况由其两端的实际电压决定。
▼[练对点二]
4.(2025·金川区校级月考)一个灯泡标有“220 V　40 W”的字样，下列关于灯泡的说法不正确的是 (　 　)
A.该灯泡正常工作时灯丝的电阻是1 210 Ω
B.该灯泡正常工作8 h消耗电能是0.32度
C.把该灯泡接在110 V的电压下实际功率为10 W
D.当把该灯泡与“220 V　60 W”的灯泡串联后接入220 V的电路中，“220 V　60 W”的灯泡亮
5.(2025·兰州模拟)如图所示，电源电压U＝5 V，定值电阻R1＝10 Ω，R2＝100 Ω，滑动变阻器RP的最大阻值为20 Ω，电压表的测量范围为0～3 V，电流表的测量范围为0～0.6 A。该电路的最大电功率为 W。
■知识点三　焦耳定律
6.电流的热效应
(1)定义：电流通过导体时将 能转化为 能的现象。
(2)影响因素：电流越大，电阻越大，通电时间越长，产生的热量越多。
7.焦耳定律
(1)内容
电流通过导体产生的热量跟电流的 ，跟导体的电阻 ，跟通电时间 。
(2)公式
Q＝
(3)推导公式
Q＝W＝Pt＝UIt＝t(适用于纯电阻电路)
8.电热的利用与防止
(1)防止：安装散热风扇、散热片、散热窗等。
(2)利用：电热水壶、热水器、电烙铁、鸡苗孵化器等。
▼[练对点三]
6.(2025·永靖县校级模拟)下列举例中不是利用电流的热效应工作的是 (　 　)
A.电饭锅　　　B.LED日光灯
C.电热水器 D.电熨斗
7.(2025·武威一模)某科学小组设计的豆浆机简化电路如图所示，L1亮表示正在加热或打浆，L2亮表示正在保温。经测试，加热时L1能正常发光，打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变，R1是电热丝，R2是限流电阻，电动机标有“24 V　12 W”，L1、L2均标有“4 V　4 W”且电阻不变，加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。则保温1 min，电热丝R2产生的热量为 J。
纯电阻电路与非纯电阻电路中的公式应用
项目 纯电阻电路 (电能全部转化为内能) 非纯电阻电路(电能部分转化为内能)
电能 W＝UIt＝Pt＝I2Rt＝t W＝UIt＝Pt
电功率 P＝＝UI＝I2R＝ P＝＝UI
电热 Q＝I2Rt＝UIt＝t Q＝I2Rt
发热功率 P热＝I2R＝＝UI＝ P热＝I2R
1.关于公式W＝Pt的计算单位易出错(国际制单位分别是J、W、s，常用单位分别是千瓦时、千瓦、小时)；
2.应用公式不注意条件易出错(根据P＝UI，P与U成正比的条件是I一定。如果R一定，根据P＝可得出P与U2成正比)；
3.不能正确区分实际功率和额定功率(已知两灯的额定电压U额、额定功率P额，则两灯串联在U额的电路中时，U实＜U额，P实＜P额)；
4.在计算电热时，易得出Q＝W的错误结论(在纯电阻电路中，Q＝W；在非纯电阻电路中，Q＜W，计算电热只能用焦耳定律)。
典例　有一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“6 V　3 W”字样，电动机线圈电阻为0.1 Ω。则小风扇正常工作时通过线圈的电流是 A，通电1 min电流通过电动机线圈产生的热量为 J。
实验一　测量小灯泡的电功率
【命题点】
1.实验原理(P＝UI)
2.实验电路图
a.滑动变阻器连接方式：一上一下
b.电表正、负接线柱的正确连接：正进负出
3.电路连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片移到阻值最大处
4.电流表和电压表的读数及测量范围的选取
5.滑动变阻器的作用(改变灯泡两端的电压、保护电路)
6.电路故障判断
7.小灯泡功率的计算(P＝UI)
8.对表格数据或U－I图像的处理
9.温度对小灯泡灯丝电阻的影响(温度越高，灯丝电阻越大)
10.实验中多次测量的目的(测量小灯泡在不同电压下的实际功率，并进行比较)
11.不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变，功率也改变)
12.电压表示数较小的小灯泡不亮的原因(实际功率太小，不足以引起灯丝发光)
13.实验中电压表示数太大，应采取的措施(①减小电源电压；②换阻值更大的滑动变阻器)
14.实验中电压表大的测量范围损坏，小的测量范围小于小灯泡额定电压，应采取的措施(将电压表并联在滑动变阻器两端)
例1　(2025·麦积区一模)某实验小组准备做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为2.5 V，灯丝电阻约为10 Ω)，电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10 Ω　1 A”和R2“50 Ω　0.8 A”的滑动变阻器各一个，导线若干，设计的电路图如图甲所示。
(1)请你将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)。
(2)连接图乙的实物电路时，应 开关，将滑动变阻器的滑片移至最 (选填“左端”或“右端”)。连接完实物电路，闭合开关后，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有明显偏转，经检查，导线连接完好，电流表完好，则电路故障可能是小灯泡处 (选填“短路”或“断路”)。
(3)故障排除后，为了能完成实验，应选择滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)。
(4)移动滑片改变小灯泡两端的电压和电流，根据记录的实验数据描绘出小灯泡U－I图像(如图丙所示)，则根据图像可知小灯泡的额定功率为 W。
(5)本实验电路除了能测出小灯泡的功率，甲同学认为还能测出小灯泡正常发光时灯丝的电阻值，乙同学认为还能探究“欧姆定律”的一层关系，即电流与电压的关系，你认为 同学的观点是不合理的，理由是 。
(6)在测量小灯泡电功率的实验过程中，电流表坏了，同学们找来一只阻值合适的定值电阻R0，设计了如图丁所示电路图，也测量出了小灯泡L的额定功率，请补充完整他们的操作过程：
①断开S1，闭合S2，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数等于U额；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S2，闭合S1，记下此时电压表示数为U；
③测得小灯泡额定功率表达式：P额＝ (用U额、U和R0表示)。
(7)另一位同学进行同样的实验时，发现电压表0～3 V的测量范围坏了，不能直接测量小灯泡正常发光时的电压。在不更换实验
器材的情况下，请帮他提出解决方案： 。
(8)测量小灯泡的电功率 (选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值，原因是 。
实验二　探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
【命题点】
1.选择加热物质的要求(物质、质量、初温均相同)
2.被加热的材料选用煤油的原因(利用其比热容小，可以使实验现象更明显)
3.转换法的应用(①被加热的物质是空气——通过U形管液面高度的变化反映产生电热的多少；②被加热的物质是煤油——通过温度计示数的大小反映产生电热的多少)
4.控制变量法的应用
(1)探究电热与通电电流的关系，控制电阻丝阻值和通电时间相同，改变通过电阻丝的电流大小
(2)探究电热与电阻的关系，控制通过电阻丝的电流和通电时间相同，选择电阻不同的电阻丝
(3)探究电热与通电时间的关系，控制通过电阻丝的电流和电阻丝的阻值相同，改变通电时间的长短
5.两电阻串联的目的(使通过两电阻丝的电流和通电时间相等)
6.将阻值相同的两电阻丝并联的目的(改变通过电阻丝的电流)
7.多次测量的目的(避免偶然因素对实验结论的影响，得出普遍规律)
8.实验数据分析
实验结论：电流产生的热量与电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。
例2　(2025春·金川区校级月考)在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图甲所示，A、B为两个完全相同的烧瓶，瓶中插入温度计a、b。
(1)为了让实验效果更显著，小明应在图甲的A、B两烧瓶中加入质量、初温均相同的 (选填“煤油”或“水”)。
(2)实验中，通过观察温度计的示数变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是 (选填序号)。
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.探究导体电阻的大小与哪些因素有关
C.“伏安法”测电阻
(3)爱思考的小明还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图甲的A、B两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的电阻R'1 R'2。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则A、B两烧瓶内液体比热容的关系为cA cB；(均选填“＞”“＜”或“＝”)
(4)另一小组的小华同学用如图乙装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，实验中给装置通电，发现 (选填“左边”或“右边”)U形管内的液面高度变化较快。
(5)如图乙所示，装置中的U形管 (选填“是”或“不是”)连通器。某小组在实验中观察到左侧U形管液面很快出现高度差，右侧U形管中液面高度差为零，原因是 。
考点一　与电能表有关的计算
1.(2024·省卷)如图所示，电能表的读数为 度；该电路中能接入的用电器总功率最大为 W。
考点二　涉及电能、电功、电功率的常规计算
2.(2025·兰州)如图所示的电路中，电源电压恒为3 V，电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2 A。求：
(1)电压表的示数U2；
(2)电阻R2的阻值；
(3)电流在100 s内通过电阻R2所做的功W2。
3.(2021·兰州B卷)一只标有“6 V　3 W”字样的小灯泡L与一个阻值为8 Ω的定值电阻R串联，接在电源电压恒定不变的电路中，接通电路后，小灯泡L恰好正常发光。求：
(1)电路中的电流I；
(2)电源电压U；
(3)通电20 s，整个电路消耗的电能W。
考点三　小灯泡铭牌类
4.(2022·兰州)现有“6 V　3 W”和“12 V　6 W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是 (　 　)
A.通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B.通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C.两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1 A
考点四　滑动变阻器和多开关引起的动态电路计算
5.(2023·兰州)如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻的阻值为R0，灯丝电阻为RL，忽略温度对灯丝电阻的影响，R0∶RL＝1∶2，先将单刀双掷开关S3拨至触点a，只闭合开关S1、S4，滑片P位于最右端时，电压表示数为6 V，电流表示数为I1，电路的总功率为P1；只闭合开关S2、S4，滑片P移至中点时，电压表示数为2 V，电流表示数为I2，电路的总功率为P2。再将单刀双掷开关S3拨至触点b，只闭合开关S1、S2时，电流表示数为0.3 A。下列说法正确的是　 (　 　)
A.P1∶P2＝2∶3
B.电源电压为12 V
C.电路的最大功率为24.3 W
D.滑动变阻器的最大电阻为20 Ω
6.(2023·兰州)如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R上标有“20 Ω　1 A”的字样，电压表的测量范围为0～3 V，灯泡L1和L2上分别标有“2 V　0.8 W”和“2.5 V　1.25 W”的字样，忽略温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S、S1，调节滑动变阻器R的滑片P，当电压表的示数为2 V时，灯泡L2恰好正常发光。
(1)请根据实物图画出开关S、S1断开状态下的电路图；
(2)求电源电压；
(3)当开关S、S1闭合时，在确保电路安全的情况下，求滑动变阻器R接入电路的阻值范围；
(4)只闭合开关S时，计算电路在1 min内最多消耗的电能。
考点五　电器类相关计算
7.(2025·省卷)小新家有阻值为50 Ω的发热电阻R一个、额定电压为220 V的小型电动机(带有风扇叶)一个、开关两个和导线若干，他想利用这些器材制作一个风干机，风干机要有“吹冷风”和“吹热风”两种模式，吹冷风时只有电动机工作；吹热风时发热电阻和电动机同时工作，但不能出现发热电阻单独工作的情况。
(1)请在如图所示虚线框内的电路图中补画开关和导线，帮小新完成风干机的电路原理图；
(2)按以上电路原理图完成风干机制作后，小新发现发热电阻的功率偏大，存在安全隐患，他想在保留原发热电阻基础上，让发热总功率减小为原来的，请问：
①他需要购买一个新的发热电阻与原发热电阻 (选填“串联”或“并联”)；
②通过计算说明，需要购买的发热电阻的阻值是多少？
8.(2024·省卷)小明家买了一个既可烤肉，又可以吃火锅的多挡位电火锅，其内部电路原理如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻。R3的阻值为44 Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换。
物理量 参数
额定电压 220 V
中温挡功率 1 100 W
低温挡功率 440 W
　
(1)使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟 触点接触的位置，简单说明理由；
(2)电加热器电路中R1、R2的阻值各为多少？
(3)在高温挡模式下，向锅内装2 kg温度为20 ℃的水，高温挡连续正常工作210 s，水温升高到70 ℃，这时电火锅的加热效率η是多少？[电热丝的电阻不随温度变化，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫作加热效率]
9.(2023·省卷)如图甲所示为小艺同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个挡位，工作电路简化为图乙所示，其中S'为挡位开关，R1、R2为发热电阻(假定工作时电阻不变)，A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火挡时，红灯亮；处于文火挡时，绿灯亮。已知电中药壶额定电压为220 V，猛火挡的额定功率为2 420 W，R2的阻值为180 Ω。
(1)判断A灯是 (选填“红灯”或“绿灯”)，你的判断依据是什么？
(2)求电中药壶“文火”挡的额定功率；
(3)某天用电高峰时，小艺用电中药壶帮奶奶熬药，为了计算家里电路的实际电压，她关了家里其他用电器，只将电中药壶调到猛火挡上，电中药壶工作1 min，电能表(如图丙所示)的表盘转了100转，由此她计算出家庭电路的实际电压是多少？
10.(2022·省卷)厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中R1、R2均为发热电阻(假定电阻不随温度变化)，其部分参数如下表所示。求：
额定电压/V 220
额定功率/W 高温1 100
中温880
低温　　
(1)当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，蛋糕机处于 (选填“高温”“中温”或“低温”)挡；
(2)该蛋糕机以高温挡正常工作时， 10分钟产生的热量；
(3)该蛋糕机正常工作时R2的电阻值；
(4)该蛋糕机低温挡的额定功率。
11.(2022·兰州)一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示，它不仅具有桌面暖手、桌底暖脚功能，还可以烧水、煮茶等。电陶炉的简化电路如图乙所示，其参数如表所示，高温挡额定功率字迹已被磨损。旋转旋钮开关，可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换。R1和R2均为电热丝，R2＝72.6 Ω。求：
电陶炉
额定电压 220 V
额定 功率 高温挡 ××W
低温挡 400 W
(1)R1的阻值；
(2)高温挡额定功率；
(3)在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“3 000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁168次，使质量为1.7 kg的水从25 ℃升高到49 ℃，求此时电陶炉的加热效率。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
考点六　焦耳定律
12.(2023·金昌)如图所示，电源电压为9 V且保持不变。闭合开关后，电流表A1的示数为0.4 A，电阻R2＝15 Ω。求：
(1)电流表A2的示数；
(2)1分钟内，电阻R2上产生的热量。
考点七　测量小灯泡的电功率
13.(2023·省卷)小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电压恒为3 V的电源一个、小灯泡(额定电压为2.5 V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。
　
(1)如图甲所示是小丽连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
(2)连接电路过程中，开关应该 (选填“断开”或“闭合”)，滑动变阻器的滑片应该移动到 (选填“最左”或“最右”)端。
(3)正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路的故障可能是 。(填选项符号)
A.灯泡短路 　　　B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路 　　　D.滑动变阻器断路
(4)电路故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是 A。
(5)正确连接电路后闭合开关，小灯泡发光，此时电压表的示数为2.0 V，为了测量小灯泡的额定电功率，这时应该向 (选填“左”或“右”)端移动滑动变阻器的滑片。
(6)小丽根据记录的多组I－U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图丙所示)，则小灯泡的额定功率为 W。
(7)小丽根据小灯泡的I－U图像(如图丙所示)，分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而 (选填“增大”“不变”或“减小”)，你认为原因是 。
考点八　探究电流产生的热量与哪些因素有关
14.(2021·兰州A卷)在“探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，采用了如下电路。
(1)为了在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应装入质量和初温都相同的 (选填“水”或“煤油”)，实验中通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少。
(2)如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，可以探究电流通过导体产生的热量与 的关系。
(3)如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，闭合开关，调节滑动变阻器，使两电流表示数 (选填“相同”或“不同”)，可以探究电流通过导体产生的热量与 的关系。
1.某学习小组用装满盐水的气球连接在如图所示的电路中。当用手向相反的方向拉扯连接气球的导线，使气球变长(盐水与导线充分接触且气球不破裂)，对这一过程进行分析，下面说法正确的是 (　 　)
A.小灯泡变得更亮
B.无论怎样拉动，电压表的示数都不变
C.电压表与电流表示数的比值变大
D.电路消耗的总功率变大
2.某同学家浴室里安装了一款风暖浴霸，通过开关开闭既可以实现照明、又可以实现送暖风、热风的功能，其简化电路如图所示，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。下表是浴霸电路的部分参数。下列各有关结论说法不正确的是　 (　 　)
　
额定电压 220 V
照明功率 50 W
暖风功率 1 270 W
热风功率 2 370 W
A.只闭合S2时浴霸处于暖风状态
B.每根电阻丝的阻值是44 Ω
C.浴霸正常工作10 min电路消耗的最大电能为2.214×106 J
D.浴霸中电动机的电功率为170 W
3.小军通过观察和研究他家汽车上的电加热座椅垫(原理如图)，发现该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位，S为挡位切换开关，R1和R2均为电热丝，电源电压恒为12 V，R1＝5 Ω。
(1)开关S切换到2时，电路处于 挡，若此时电路中的电流为1 A，则电热丝R2工作1 min产生的热量为 J。
(2)汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭，但其中一个灯损坏时，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为 。转向横杆相当于电路中的 。
跨学科实践：为家庭节约用电提建议
1.(2025·白银区校级模拟)为节约用电，小明总是随手关掉家中暂时不使用的家用电器，每多关闭一个家用电器，家庭电路里变大的物理量是　 (　 　)
A.总电阻 B.总电流
C.总功率 D.无法判断
2.(2025·崇川区一模)在“对家庭用电的调查研究”的综合实践活动中，小轩观察到他家电能表上标有“220 V　10(40)A”和“3 200 imp/(kW·h)”等参数，他还发现电能表指示灯闪烁有快有慢，测得快时2 min内闪了27次，慢时2 min内闪了3次。检查用电器工作情况，发现除了电冰箱(间断工作)在工作，还有些用电器(如空调、机顶盒等)处于待机状态。小轩家用电器的总功率最大不能超过 W，电冰箱工作时的功率是 W。根据小轩的发现，给测家用电器实际功率的同学提一条建议： 。

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