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第二篇　物质科学（一）
第25课时　电功　电功率
一、电功
知识点1　概述电功的概念
1. 电功的实质：电流做功的过程就是 转化为 的
过程。
2. 电功的单位为 （简称焦，符号为J）、千瓦时（kW·h）。换算：
1kW·h＝ J。
3. 影响电功大小的因素有电压、 和通电 。
电能　
其他形式能　
焦耳　
3.6×106　
电流　
时间　
知识点2　知道用电器消耗的电能可以用电功来量度
　　电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多
少功就有多少 转化为其他形式的能。
电能　
知识点3　应用电功的公式计算用电器消耗的电能
　　电能计算公式： ，对纯电阻性用电器，电功还可用
公式 计算。
W＝UIt、W＝Pt　
W＝（U2/R）t、W＝I2Rt　
知识点4　根据电能表读数的变化估算消耗的电能
　　测量电功的仪表是 ，计数器上前后两次读数之差就是这段时
间内消耗的千瓦时数。
电能表　
1. 科学兴趣小组开展“制作可调式电热水壶”的活动。设计电路时要求满
足：闭合开关后，顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时，通过发热体的电流增
大，产热加快；同时反映发热体功率高低的显示仪（电压表）示数增大。下
列设计符合要求的是（　C　）
A. B. C. D.
C
2. 智能家居已经悄然走入我们的生活，智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转、产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。智能扫地机器人的工作原理可简化成图乙。当地面灰尘增多，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，改变电磁铁的磁性，从而达到自动控制工作。控制电路电源电压为6V，定值电阻R0＝14Ω，R为光敏电阻，其阻值随光照强度E（单位cd）的变化如图丙所示。线圈的阻值忽略不计。
甲
乙
丙
（1）地面灰尘增多，衔铁将与 （选填“A”或“B”）触点连接。
（2）闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于0.3A时，继电器的衔铁被
吸合，此时光敏电阻接收到的光照强度至少为多少（写出计算过程）？
【答案】（2）3.0cd
A　
（3）下表为该智能扫地机器人部分工作参数。为了能使扫地机器人长
时间扫地，电动机不会过热。可通过其自带的智能开关将工作电路设定为扫地
20min，然后待机5min，如此循环工作。则机器人充满电开始连续工作，其中
扫地时间最长为多少分钟（写出计算过程）？
额定工作电压/V 10
额定功率/W 40
电池总容量/（A·h） 5.9
待机指示灯额定功率/W 5
【答案】（3）86min
（4）为了使智能扫地机器人在地面的灰尘更少时也能开始工作，他应该如何
改进扫地机器人的控制电路？ （写出一种）。
增大定值电阻R0的阻值　
二、电功率
知识点5　概述电功率的概念
1. 电流在单位时间内所做的功叫 ，是用来表示
的物理量。
2. 电功率的单位为瓦特（简称瓦，符号为W）、千瓦（kW）。1kW＝1000W。
电功率　
电流做功快慢　
知识点6　应用电功率的公式进行简单的计算
　　电功率计算公式：P＝ ，P＝ 。对于纯电阻性用电器，电
功率还可用公式P＝ ，P＝ 计算。
W/t　
UI　
U2/R　
I2R　
知识点7　知道额定功率的概念
1. 额定功率：用电器在 下工作时所消耗的电功率。
2. 用电器只有在额定电压下工作时，实际功率才等于额定功率。灯泡的亮度
取决于灯的 电功率。
3. 以灯泡为例：PZ220V　25WPZ表示普通照明灯泡，220V表示额定电压为
220V，25W表示该灯泡的额定功率为25W。
额定电压　
实际　
3. 在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为8Ω，灯泡L标有“6V 3W”的字
样，通过灯泡的电流与灯泡两端的电压关系如图乙所示。在a、b间接入电
源，为保证通过电阻R的最大电流不超过0.5A且灯泡L不损坏，则允许接入的
最大电源电压为 V。闭合开关S，此时通过电流表 的电流为 A。
4　
0.9　
4. 某电热器的简化电路如图所示，可通过转动旋钮开关实现加热和保温功
能。该电热器额定电压为220V，R1＝2000Ω，R2＝484Ω。
（1）开关转至ac位置时，电阻R1和R2的连接方式是 。
（2）开关转至bd位置时，该电热器可实现 功能，它的额定功率
是 W。
串联　
加热　
100　
三、测定小灯泡的电功率
知识点8　伏安法测量小灯泡的电功率
实验原理 P＝UI
实验电路图
实验器材 电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干等
实验步骤 （1）按设计的电路图连接实物，并设计实验记录表格；（2）闭
合开关S，移动滑动变阻器的滑片P。当电压表的示数等于小灯
泡的额定电压时，记下电流表的示数；（3）使小灯泡两端的电
压为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表
和电流表的示数；（4）使小灯泡两端的电压低于额定电压的
1/5，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数；
（5）整理实验器材
实验 记录 表格
实验 结论 若U实＞U额，则P实＞P额，小灯泡很亮
若U实＝U额，则P实＝P额，小灯泡正常发光
若U实＜U额，则P实＜P额，小灯泡很暗
项目 灯泡 亮度 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W 灯泡
亮度
U实＝U额
U实＞U额
U实＜U额
5. 在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3.0V，小灯泡的额定电
压为2.5V，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。
（1）电学兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后，闭合开关之前，滑动
变阻器的滑片应置于 （选填“M”或“N”）端。
N　
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表示数为0，电压表示数为3.0V，
你认为产生该现象的原因是 发生了开路。
（3）排除故障后，为了测量小灯泡的额定电功率，手在移动滑动变阻器的滑
片时，眼睛应观察 。
滑动变阻器　
电压表示数　
（4）小明移动滑动变阻器的滑片过程中，测量出了4组实验数据，描点并绘
制出了通过滑动变阻器的电流I随其两端电压U变化的图像，如图乙所示。当
电压表示数为 V时，小灯泡正常发光，此时小灯泡的功率
为 W。
（5）同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中， 点并不是实
验直接测得的数据，她的理由是
。
0.5　
0.625　
E　
E点滑动变阻器接入电路的电阻为25Ω，大
于滑动变阻器的最大阻值20Ω　
四、电流的热效应
知识点9　知道电流具有热效应，概述探究影响电流热效应因素实验的原
理和涉及的科学方法
1. 电流热效应。
电流通过导体时， 能转化为 能，这种现象叫做电流的热效应。
电　
内　
2. 用控制变量法进行研究。
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量
越多；
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生
的热量越多。
知识点10　说出焦耳定律的内容和数学表达式，应用焦耳定律解决简单问
题
　　焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟 的平方、导体
的 和通电时间成正比。
　　表达式：Q＝ 。
电流强度　
电阻　
I2Rt　
6. 某兴趣小组欲利用如图所示的装置研究“镍铬合金丝电阻大小与温度的关系”。
（1）图中的镍铬合金丝通电后，使烧瓶内煤油的温度升高，这是因为电流具
有 效应。
（2）用笔画线代替导线将图中电路连接完整，并写出实验步骤。
热　
【答案】如图　实验步骤：①连接电路，将滑动变阻器滑片移到阻值最大处，闭合开关；②移动滑片至适当位置观察温度计，间隔相同温度，多次同时读取温度计、电压表和电流表的示数，并记录在表格中，根据R＝，计算
各个温度下的电阻值，分析表中数据得出结论。
高频点1　电功的计算
例1　某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙
是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像。关于电饭煲工作时下列说法中
正确的是（　C　）
C
A. 开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态
B. 开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态
C. 电饭煲处于加热状态时的功率是800W
D. 保温状态下电饭煲1min消耗200J的电能
1. 灯泡L的电流随电压变化的图像如图乙所示，将此灯泡与定值电阻R接入图
甲所示的电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.5W，则电源电压
是 V；再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.1A，则R的阻值是 Ω；通电1min，定值电阻R消耗的电能是 J。
2　
20　
12　
高频点2　电功率的计算
例2　小莉在测量小灯泡的实际电功率实验中，实验器材有：电压恒为3V的
电源一个、规格相同的小灯泡两个、电压表一个、电流表一个、滑动变阻器
一个、开关一个、导线若干。
（1）小莉设计并连接的实物电路如图甲所示，在闭合开关前，为了确保安
全，她应将滑动变阻器的滑片滑到最 （选填“左”或“右”）端。
右　
（2）小莉闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，观察到电压表的示数接近
3V，电流表的示数几乎为零，请分析电路发生的故障可能是 。
（3）小莉排除故障后继续实验，经过多次测量，得到小灯泡的I－U图像如图
乙所示，请你结合图像计算当U＝2.0V时，小灯泡的实际功率大小为 W。
（4）完成上述实验操作后，小莉利用已有的实验器材设计了如图丙所示的电
路，闭合开关，待电路稳定后，其中一只灯泡的电阻为 Ω。
小灯泡断路
0.56　
6　
2. 通过甲、乙两个电阻的电流I随其两端电压U变化的情况如图所示。由图可
知，电阻值比较大的是 。把它们并联在电路中，当甲消耗的电功率为
0.4W时，乙消耗的电功率为 W。
乙　
0.16　
高频点3　焦耳定律
例3　电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验
验证电功跟电压的关系，选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有
初始温度相同、等质量的煤油，两电阻丝阻值不同（R1＞R2）。
（1）将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制 和
相等。
电流　
时间　
（2）通电一段时间后，通过观察
来比较电流做功多少。
温度计的示数　
（3）通过实验发现：在相同时间内，电流通过电阻丝 （选填“R1”或
“R2”）做的功多。
（4）若R1两端的电压为3V，电路中的电流为0.4A，则10s内电流通过R1做的
功为 J。
R1　
12　
【提醒】本题考查串联、并联电路的规律及电功率公式的运用，根据P＝，
在R不变时，功率与电压的平方成正比是解题的突破口。
例4　如图甲所示电路中，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变
阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下
列说法正确的是（　D　）
D
A. 电源电压为3V
B. 电压表的最大示数为2V
C. 整个电路功率变化了0.1W
D. 电流表的示数变化了0.4A
电功　电功率　练习
1.电动汽车既节能环保又经济实用。电动汽车在充电过程中，下列说法不
正确的是（　C　）
A. 汽车上的电池相当于用电器
B. 电池发热是电流的热效应
C. 充电桩有防水功能，可避免断路
D. 充电时间越长，充电桩上的电能表计数越大
C
2. 如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（　D　）
A. 环境温度升高，R阻值增大
B. 环境温度越高，R0消耗的电功率越小
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
第2题图
D
3. 科学兴趣小组制作“可调式电热水壶”，要求满足：闭合开关后，顺时针调
节旋钮滑片P时，通过发热体的电流增大，产热加快；同时显示仪（电压表）
示数增大。下列设计符合要求的是（　B　）
A. B. C. D.
B
4.图甲为通过灯泡L和定阻电阻R的电流与其两端电压关系的图像。把它们按
图乙接入电路，闭合开关S，电流表示数为0.2A，下列选项正确的是（　D　）
A. 电源电压为1.5V
B. 定值电阻R的阻值为10Ω
C. 通过灯泡L的电流为0.2A
D. 灯泡L的实际功率为0.9W
D
第4题图
5. 如图甲，两个相同的容器中分别装有液体a、b，液体a的质量大于b的质量。
用两个电热丝分别对液体a、b加热，电热丝R1的阻值大于R2的阻值，工作电
压相同，且电热丝产生的热量均被液体吸收，液体a、b温度随时间的变化关
系如图乙。下列说法正确的是（　B　）
A. a、b为同种物质
B. a的比热容小于b的比热容
C. 相同时间内a、b吸收的热量相等
D. R1的电功率大于R2的电功率
第5题图
B
6. 小张想设计一个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，
其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的
两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是
121Ω和242Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”“2”
两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
121　
1.2×104　
第6题图
7. 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。
第7题图
相等　
R2　
右　
8. 为保障行车安全，小科设计了后视镜除雾、除霜装置，简化电路如图所示。
电源电压为12V，加热电阻R1、R2的阻值均为6Ω，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1min，后视镜温度升高6℃，后视镜玻璃质量为0.15kg，加热效率为 [c玻璃＝0.8×103J/（kg·℃）]。
第8题图
霜　
50％　
9. 科学兴趣小组参观农场后，准备为农场的储水箱设计自动抽水控制系统
（g取10N/kg）。
【明确目标】电路功能：水箱装满水时，水泵能自动停止工作。
限制条件：①工作电路电压U1恒为220V，控制电路电压U2恒为12V；
②压敏电阻R2安装在水箱下部，其阻值与压力的关系如图乙；
③电磁铁线圈阻值不计，当电流达到40mA时，衔铁恰好被吸下；
④水箱的容积为0.8m3。【设计方案】根据要求，该小组设计了图甲方案。
第9题图
（1）水箱装满水时控制水泵的电动机 恰能自动停止工作，则R1应选多少欧？
【答案】（1）R总＝＝＝300Ω　F＝G＝mg＝ρVg＝
1000kg/m3×0.8m3×10N/kg＝8000N　查表可知，当F＝8000N时，R2＝200Ω　
R1＝R总－R2＝300Ω－200Ω＝100Ω
（2）若水箱距水源的高度为3m，需要在2min内将水箱装满，则选择的电动机
抽水功率至少为多少瓦？
【答案】（2）P＝＝＝＝200W
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