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专题16 电功率
【四大必考考点知识梳理+十二个题型讲练+20题模拟题训练 共44题】
考点一 电能 电功
一、电能与电能的计量
电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能
电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能
电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能
电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能
读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。
电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用； （2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A； （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转
用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。
二、电功
电功 当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示
电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的
影响电功大小的因素 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多
电功的计算 计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积
两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。
（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，； （2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，
考点二 电功率
一、电功率
电功率 定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示
物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢
单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W； 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW
电功率的计算 定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）
计算式：P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率； 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）
导出式：、。适用于纯电阻电路
对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化
可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大
电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：…
对于纯电阻比例电路来说，
无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和， 即：
二、额定电压、额定功率
1.额定电压和额定电功率的相关物理量
额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示
额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示
实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示
实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率
2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
额定功率 实际功率
区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同
联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实3.额定功率与实际功率的计算
（1）纯电阻用电器，额定功率，用电器的实际功率。
（2）当用电器阻值不变时，由可推出。
（3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。
考点三 测量小灯泡电功率
一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）； （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）； （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中； （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材； （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮； （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的； （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W； 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2.实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件； （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出； （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数； （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡； （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材； （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
二、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
三、利用电能表测量用电器的电功率
（1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）；
（2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作；
（3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间；
（4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。
考点四 焦耳定律
一、电流热效应
1.电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。
设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。
分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 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，跟它的时间成正比
计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s
焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的
焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即
知识点三、电热的利用与防止
1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。
电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
题型一 电能及其单位
【典型例题】小华家月初电能表的示数是，若电费收费标准是0.6元/度，则小华家这个月需要缴纳电费60元，本月消耗的电能是______，合______J，月末时电能表的示数是______。
【变式】很多物理量的单位是以科学家名字命名的，电能的单位是以科学家________的名字命名的，近年来，广西不断推进新型能源体系建设，持续大力发展陆上风电、光伏发电，加快推进海上风电发展。风机叶片每转动一圈，平均发电1.3度。某台风力发电机1min提供电能约=________=________度
题型二 电能表
【典型例题】如图所示是小明家的电能表。关于该电能表的以下说法中正确的是（　　）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．电能表上的数据显示该同学家这个月用电就是863.5度
C．若单独让一个电热水器正常工作10min，该表转盘转了600转，则电热水器的实际功率是1000W
D．小明家中2000W的电饭煲和1500W的空调可以同时正常工作
【变式】某同学家中电能表表盘如图所示，表盘上标有“3200imp/kW·h”，为测家中电水壶的功率，他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。
题型三 电功及其计算
【典型例题】国产某品牌电动汽车以的速度在水平路面上匀速行驶27km，此过程中电机功率恒为20kW，则电动汽车消耗的电能为______。若电动机消耗的电能全部用于对汽车做功，则牵引力的大小为______N。
【变式】某充电宝上标有“额定容量：18000mA·h（5V）”字样，其中“5V”表示该容量是在标准输出电压为5V时计算而得，则该充电宝满电时可输出的电能为_______J。该充电宝还注明其采用“5V 3.6A”的输出模式，其中“5V”是指这种输出模式的输出电压，“3.6A”表示在5V输出电压下的最大输出电流。若该充电宝满电时始终以“5V”输出模式下的最大输出功率工作，直到电量耗尽，则该充电宝可持续供电时间为_______h。（不考虑能量损耗）
题型四 电功率的概念
【典型例题】某手机电池的容量为4000mA·h，可以理解为充满电的手机以4000mA的电流放电1h，该手机电池上标注着电压3.7V，充满电时该电池储存的电能为_____J；手机快没电时，往往会开启省电模式，可以延长手机的使用时间，“省电模式”实际减小的物理量是______（选填“电功”或“电功率”）。
【变式】某顾客咨询商家销售的移动电源能否供2.5kW 的家用电器正常工作，该移动电源的铭牌信息如图所示，顾客看到铭牌中的“3kW h”，这一参数对应的物理量是___________，其单位就是kW h；而客服回复 “这是 3kW h的，3kW的用电器都可以正常使用”，该说法错误，因为客服混淆了这一物理量和___________的概念。
题型五 电功率的计算
【典型例题】如图甲所示，为保护视力，很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示，为定值电阻，为距离传感器，眼睛与电子屏幕的距离越近，其阻值越小，当电压表示数大于设定值时，会进行提示。下列分析正确的是（ ）
A．眼睛距离屏幕越近，通过的电流越小
B．眼睛距离屏幕越远，两端电压越小
C．眼睛距离屏幕越远，电表示数越小
D．眼睛距离屏幕越远，电路中消耗的电功率越大
【变式】如图甲所示电路，定值电阻R1=10Ω，滑动变阻器R2的规格为“25Ω，2A”。闭合开关后，调节滑片可得滑动变阻器的功率P与其电阻R2的关系图像如图乙所示，则R2的电功率最大值为________W。
题型六 电功率的测量
【典型例题】在“测量小灯泡电功率”的实验中，其电路图如图甲所示。实验器材有：电源（电源电压为3V）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为2.5V的待测手电筒灯泡（电阻约为10Ω），滑动变阻器1个（20Ω，5A）。
(1)若某时刻电压表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的电压为_______V；
(2)如图丙所示是根据记录的实验数据画出的小灯泡两端的电压与通过的电流的关系图像。图像是曲线，从图像可知小灯泡正常工作时的电阻是_______Ω。
(3)现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2Ω的定值电阻R串联，接在电压为3.5V的电源两端，如图丁所示，则每个小灯泡消耗的功率是_______W。（结果保留2位小数）
【变式】小明利用如图甲所示电路测量小灯泡L正常发光时的电功率，其额定电压为2.7V，请回答下列问题：
(1)小明连接电路时，开关应处于_______（选填“断开”或“闭合”）状态；
(2)连接好电路并检查后，将滑动变阻器滑片移到最_______（选填“左”或“右”）端，闭合开关S，发现小灯泡不亮，电流表和电压表均有示数，接下来更合理的操作是_______；
A．移动滑片P B．更换小灯泡 C．更换电源
(3)问题解决后闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P至某位置，观察到电压表示数为2V，要使小灯泡正常发光，应将滑片P向_______（选填“左”或“右”）端滑动。调整到位时，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡L正常发光时的电功率P=________W；
(4)根据以上实验数据，还可得小灯泡L正常发光时的电阻RL=________Ω。
(5)小明想利用图甲电路再来探究电流与电压的关系，他的实验方案________（选填“可行”或“不可行”）。
题型七 电流的热效应
【典型例题】下列用电器在正常工作时消耗相同的电能，产生热量最多的是（　　）
A．洗衣机 B．电暖气
C．电视机 D．电风扇
【变式】图甲中人所戴的是高、低温两挡电加热眼罩，工作时利用了电流的_______效应；其简化电路如图乙所示，发热电阻，当、均闭合时，此眼罩为_______挡（选填“高温”或“低温”），此款设备的低温挡与高温挡功率之比为_______。
题型八 探究影响电流通过导体产生热量的因素
【典型例题】物理小组对电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关进行研究，实验装置如图所示，透明容器中密封着等质量的空气和一段电阻丝，闭合电路开关前，U形管中液面相平。
(1)实验中，通过观察U形管中________来比较电阻丝所产生热量的多少。电流通过电阻丝时发热，通过________（选填“做功”或“热传递”）使空气的温度升高，内能增大。
(2)图-甲中B容器外部电阻丝的作用是使通过A、B容器内电阻丝的________不相等；B容器内电阻丝的阻值应为________Ω，才符合实验探究的要求。
(3)由图-乙可知，在________和通电时间一定时，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。
(4)另一小组利用-乙装置探究电流通过导体时产生热量与电阻的关系时，将装置做了如下改动：将接在b接线柱上的导线改接在a接线柱上，再取一根导线连接在b、d两个接线柱之间，这样做________（填“能”或“不能”）达到探究目的。
【变式】如图所示是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置，甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的煤油，电阻丝、分别浸没在两烧瓶的液体中且（在不增加其他器材和仪表的条件下）下列四种观点正确的有（　　）
A．温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少
B．该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
C．该装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
题型九 焦耳定律及其应用
【典型例题】某同学在超市购买了一款电热型暖手宝，为了探究暖手宝内部液体的比热容，他从暖手宝内取出质量为0.5kg的液体，用功率为1000W的电阻丝加热42s后，发现该液体的温度升高了20℃。若电阻丝产生的热量全部被液体吸收，则该液体的比热容为______。
【变式】如图甲所示是一款可以通过USB接口连到电脑上的电热杯垫。杯垫内部简化电路如图乙所示，R1、R2为电热丝，开关S1、S2同时闭合时，处于加热状态，整个电路中的电流是1.3A；只闭合开关S1时，处于保温状态。已知R1的电阻为10Ω，USB接口的输出电压为5V。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]求：
(1)加热10min产生的热量是多少焦耳？
(2)保温功率是多少？
(3)电热丝R2的阻值？
题型十 电热的利用和防止
【典型例题】下列应用属于电热防止的是（　　）
A．鸡苗孵化器 B．手机内安装石墨片
C．电热毯 D．通电的电炉丝
【变式】电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是（　　）
A．用电饭锅煮饭 B．用电熨斗熨衣服
C．冬天用电暖器取暖 D．电视机的机壳上有许多小孔
题型十一 非纯电阻电路的功率
【典型例题】电吹风是现代家庭常用的电器，图甲是小华家中使用的电吹风，使用过程中，她发现电吹风既可以吹热风，又可以吹冷风。根据这个现象她断定：在电吹风中有带有风扇的电动机和可以发热的电热丝。根据电吹风能够单独输出冷风的现象，她认为电动机和电热丝是并联的，图乙是她根据现象分析画出的电吹风电路图。
(1)你认为开关在如图乙所示位置时，电吹风吹出的是________；（选择“热风”或“冷风”）
(2)小华查看说明书得知，该型号电吹风吹热风时的功率为460W，吹冷风时的功率为20W，求电吹风正常工作且吹热风时，电热丝的电阻及1min内电流通过电热丝所产生的热量。
【变式】在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则10s内电流通过电动机产生的热量为______J，10s内电动机消耗的电能为_______J。
题型十二 欧姆定律与电功的综合
【典型例题】如图甲所示是小强家中具有加热和保温两个挡位的电饭锅，图乙为其内部简化电路图，R1、R2为发热电阻，R1=110Ω，额定加热功率为1400W。当电饭锅处于保温状态时，通过电饭锅的电流为________A；处于加热状态时，通电5min电流通过R2产生的热量为________J。
【变式】如图甲所示电路中，电源电压和灯泡L的电阻均保持不变，滑动变阻器的最大电阻为。移动滑片，滑动变阻器的电功率P随连入电路的电阻R的变化关系如图乙所示。该电路的电源电压为________V，滑动变阻器滑片移到最右端时，通电1min灯泡L消耗的电能为________J。
1．额定电压相同的甲、乙两只电热水壶的铭牌如图所示，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　）
A．相同时间内，甲比乙消耗的电能少 B．正常工作时，通过甲的电流比乙小
C．正常工作时，甲比乙产生的热量少 D．正常工作时，电流通过乙做功较快
2．小明家的电能表表盘示数如图所示，其电能表常数为1200imp/（kW·h），下列说法正确的是（ ）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．电能表的示数为15372.76J
C．每消耗1kW·h电能，脉冲指示灯闪烁1200次
D．脉冲灯闪烁越快，说明消耗电能越多
3．两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示。现在将甲和乙并联后接在电压为3V的电源两端，下列分析错误的是（　　）
A．甲的电阻值小于乙的电阻值
B．甲的电流大于乙的电流
C．相同时间里甲消耗的电能小于乙消耗的电能
D．甲消耗的电功率大于乙消耗的电功率
4．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后（ ）
A．电压表的示数变大 B．电流表的示数不变
C．电路的总电阻变大 D．电路的总功率变大
5．取口香糖锡纸，剪成如图甲所示形状，其中AB和CD段等长。戴好防护手套，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池的正、负极，如图乙所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列分析正确的是（　　）
A．锡纸是绝缘体
B．AB和CD段的电压相等
C．通过AB和CD段的电流相等
D．正常情况下，CD段会比AB段先着火
6．小南同学利用如图所示的电路测量电阻R0的阻值。电源电压为3V，将滑片移至最右端，闭合开关S，甲表数值为1；将滑片P移至某一位置时，甲表数值为乙表数值的5倍。下列说法正确的是（　　）
A．若滑动变阻器滑片向左移动，R0的功率减小
B．图中甲表一定为电流表，乙表一定为电压表
C．若甲表有示数，乙表无示数，则R0可能短路
D．若滑片移到R中点处，则R0每分钟发热27J
7．如图所示，电源电压保持不变，R1、R2均为定值电阻，，当只闭合开关S1时，电流表的示数为0.4A；当闭合开关S1、S2时，电流表的示数为0.6A，则闭合开关S1、S2通电10s电路产生的热量为______J。
8．如图所示电路，电源电压保持不变，R1和R2为定值电阻且R1=5Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.4A，通电10s整个电路共产生12J的热量，则电阻R2产生的热量为___________J。
9．如图所示是科技小组的同学自制的电热水壶电路图，正常工作时，有加热（800W）、保温（200W）两个挡位，R1、R2是定值电热丝，用该电器的“加热”挡正常工作5min，R1产生的热量为__________ J。
10．电阻R和灯泡L的图像如图所示，当电阻R和灯泡L并联在某一电源上时，干路中的电流为，则电源电压为______V；若将电阻R和灯泡L串联在电压为的电源上，小灯泡L的实际功率为，定值电阻R的功率为P，则______。
11．炎热的夏天来临，小明在家打开空调制冷，接通电源时小明观察到电能表示数为甲图所示，开启15min后电能表示数为图乙，在此期间家里只有空调在工作，则空调的功率为_____W，从节能环保角度，空调制冷时温度设定不要太_____（填“高”或“低”）。
12．如图已知电源电压为9V且保持不变，的阻值为。闭合开关后，通过的电流为________A，此时电流表的示数为1.2A，通电1min，电路消耗的电功________J。
13．利用如图所示的电路测量额定电流为0.5A的小灯泡的额定功率，请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R（阻值已知）的元件符号，使电路完整，操作方便。
14．某实验小组的同学用如图所示的器材测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为3.8V，额定功率小于1W，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“　”，请用笔画线代替导线，在图中把电路连接完整。
15．如图所示，电源电压保持不变。虚线框内有两个阻值相同的定值电阻和一个开关，当开关闭合时，电路中的电功率增加到原来的2倍，请按要求在答题卡上画出电路图，并标明开关和定值电阻。
16．如图甲所示为“测量小灯泡电阻”的实验装置，已知小灯泡标有2.5V字样。
(1)请用笔画线代替导线，在图甲中将实验电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮）；
(2)在检查电路无误后进行实验，当电压表的示数如图乙时，为了测量小灯泡正常发光的电阻，应将滑动变阻器的滑片P向_____（选填“A”或“B”）端移动，同时眼睛注意观察_____（选填“电压表”、“电流表”或“灯泡”），直至灯泡正常发光；
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P，进行多次测量记录数据，并绘制U-I图像如图丙所示，由此可得小灯泡正常发光时的电阻是_____Ω；
(4)根据图丙可知小灯泡的电阻是_____（选填“变化”或“不变”），你认为原因是_____；
(5)根据小灯泡的U-I图像和观察到的亮度变化，还可以发现灯泡两端实际电压越大，_____越大，灯越亮。
17．如图是用“伏安法”测定值电阻阻值的实物图，电源电压为3V。
(1)在图甲中用笔画线代替导线完成实物图的连接；（要求：滑片向左移动，电路中电流变小）
(2)闭合开关，发现电流表无示数，电压表有示数，则产生故障的原因可能是__________；
(3)排除故障后，电压表和电流表示数如图乙、丙所示，则电阻______Ω，改变电路中电流和电阻两端电压又测出多组数据，接下来应____________；
(4)若电阻两端加2.5V电压时，电流是0.3A，它在这种情况下通电2min，电流做功________J。
18．小蕾同学在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器中密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
(1)实验中通过观察两个U形管中_____的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
(2)图甲所示的装置，当通过左边电阻丝的电流为时，通电，电阻丝产生的热量为_____，通电一段时间后_____（选填“a”或“b”）容器中电流通过电阻丝产生的热量多；
(3)图乙所示的装置用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_____的关系，通电一段时间后，_____（选填“c”或“d”）容器中电流通过电阻丝产生的热量多；
(4)电熨斗工作时发热明显，而与之相连导线却不怎么热可以用_____（选填“甲”或“乙”）图解释。
19．为了探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”，设计了如图所示甲、乙两组实验装置。
(1)探究电流产生的热量与电流大小的关系时，应选择图______装置，通电一段时间，左侧U形管两侧的高度差较大，由此可以得出结论：____________。为了使左右两侧U形管的高度差区别更明显，可以进行的操作是__________________；
(2)生活中我们发现：电炉丝通过导线接到电路中，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，其中图______（填“甲”或“乙”）装置的结论能够解释这一现象。
20．如图甲所示，小星做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为4V，小灯泡的螺旋套上标有“3.8V”字样，滑动变阻器的规格是“”。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整；（要求：向右移动滑片时，灯变亮，且导线不能交叉）
(2)在实验前检查仪器时，发现电流表的指针如图乙所示，则他接下来的操作是__________________；按照规范操作实验，小星闭合开关后，灯泡不发光，电流表和电压表都有示数，导致这一现象可能的原因是_________（填选项字母）；
A．灯丝断路 B．滑动变阻器断路 C．灯丝短路 D．滑动变阻器阻值太大
(3)移动滑片，电压表示数为2V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的阻值_________（选填“调大”或“调小”），直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是_________W；
(4)小星将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验（灯未被烧坏）并依据实验数据，描出灯泡的图像（如图a）不是一条直线，是因为小灯泡的电阻受_________的影响，在曲线上任取一点，构成如图b所示的矩形（阴影部分），则矩形面积表示的物理含义是__________________；
(5)同学们利用图甲所示电路继续探究“电流与电阻的关系”，小星同学只用电阻箱替换灯泡，其它器材不变，每次调节滑片P使电压表示数均为1.5V。在保证电路安全的前提下，为了完成实验，电阻箱接入电路的阻值范围为_________。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题16 电功率
【四大必考考点知识梳理+十二个题型讲练+20题模拟题训练 共44题】
考点一 电能 电功
一、电能与电能的计量
电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能
电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能
电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能
电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能
读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。
电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用； （2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A； （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转
用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。
二、电功
电功 当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示
电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的
影响电功大小的因素 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多
电功的计算 计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积
两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。
（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，； （2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，
考点二 电功率
一、电功率
电功率 定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示
物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢
单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W； 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW
电功率的计算 定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）
计算式：P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率； 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）
导出式：、。适用于纯电阻电路
对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化
可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大
电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：…
对于纯电阻比例电路来说，
无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和， 即：
二、额定电压、额定功率
1.额定电压和额定电功率的相关物理量
额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示
额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示
实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示
实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率
2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
额定功率 实际功率
区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同
联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实3.额定功率与实际功率的计算
（1）纯电阻用电器，额定功率，用电器的实际功率。
（2）当用电器阻值不变时，由可推出。
（3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。
考点三 测量小灯泡电功率
一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）； （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）； （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中； （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材； （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮； （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的； （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W； 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2.实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件； （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出； （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数； （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡； （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材； （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
二、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
三、利用电能表测量用电器的电功率
（1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）；
（2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作；
（3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间；
（4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。
考点四 焦耳定律
一、电流热效应
1.电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。
设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。
分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 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，跟它的时间成正比
计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s
焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的
焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即
知识点三、电热的利用与防止
1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。
电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
题型一 电能及其单位
【典型例题】小华家月初电能表的示数是，若电费收费标准是0.6元/度，则小华家这个月需要缴纳电费60元，本月消耗的电能是______，合______J，月末时电能表的示数是______。
【答案】 100 5688.4
【详解】[1][2]由题意可知，本月消耗的电能为
[3]根据电能表的使用方法可知，月末时电能表的示数为
【变式】很多物理量的单位是以科学家名字命名的，电能的单位是以科学家________的名字命名的，近年来，广西不断推进新型能源体系建设，持续大力发展陆上风电、光伏发电，加快推进海上风电发展。风机叶片每转动一圈，平均发电1.3度。某台风力发电机1min提供电能约=________=________度
【答案】 焦耳 20 20
【详解】[1]功和能的国际单位是焦耳，电能的单位焦耳（J）是以科学家焦耳的名字命名的。
[2][3]由于，因此
题型二 电能表
【典型例题】如图所示是小明家的电能表。关于该电能表的以下说法中正确的是（　　）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．电能表上的数据显示该同学家这个月用电就是863.5度
C．若单独让一个电热水器正常工作10min，该表转盘转了600转，则电热水器的实际功率是1000W
D．小明家中2000W的电饭煲和1500W的空调可以同时正常工作
【答案】C
【详解】A．用来测量电路消耗电能或电功的仪表叫做电能表，故A错误；
B．该同学家这个月用电量应该是电能表示数在一个月内的变化量，即月末的电能表示数与月初的电能表示数之差，故B错误；
C．根据如图所示的电能表示数可知，电热水器正常工作10min消耗的电能为
工作时长
由可得，电热水器的实际功率为
故C正确；
D．根据如图所示的电能表参数可知，该电能表允许接入用电器的最大总功率为
若小明家中电饭煲和空调同时正常工作，电路总功率为
所以不能同时正常工作，故D错误。
故选C。
【变式】某同学家中电能表表盘如图所示，表盘上标有“3200imp/kW·h”，为测家中电水壶的功率，他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】900
【详解】表示电路中每消耗的电能，电能表的指示灯闪烁3200次，当指示灯闪烁48次，电水壶消耗的电能为
根据电功率公式，电水壶工作时间
则该电水壶的功率为
题型三 电功及其计算
【典型例题】国产某品牌电动汽车以的速度在水平路面上匀速行驶27km，此过程中电机功率恒为20kW，则电动汽车消耗的电能为______。若电动机消耗的电能全部用于对汽车做功，则牵引力的大小为______N。
【答案】 6 800/
【详解】[1]电动车行驶的时间为
电动汽车消耗的电能为
[2]由题意可知，牵引力做的功等于电动机消耗的电能，即
牵引力的大小为
【变式】某充电宝上标有“额定容量：18000mA·h（5V）”字样，其中“5V”表示该容量是在标准输出电压为5V时计算而得，则该充电宝满电时可输出的电能为_______J。该充电宝还注明其采用“5V 3.6A”的输出模式，其中“5V”是指这种输出模式的输出电压，“3.6A”表示在5V输出电压下的最大输出电流。若该充电宝满电时始终以“5V”输出模式下的最大输出功率工作，直到电量耗尽，则该充电宝可持续供电时间为_______h。（不考虑能量损耗）
【答案】 5
【详解】[1]充电宝满电时可输出的电能为
[2]最大输出功率为
该充电宝可持续供电时间为
题型四 电功率的概念
【典型例题】某手机电池的容量为4000mA·h，可以理解为充满电的手机以4000mA的电流放电1h，该手机电池上标注着电压3.7V，充满电时该电池储存的电能为_____J；手机快没电时，往往会开启省电模式，可以延长手机的使用时间，“省电模式”实际减小的物理量是______（选填“电功”或“电功率”）。
【答案】 电功率
【详解】[1]充满电时该电池储存的电能
[2]省电模式的原理是降低手机的功率消耗，从而延长使用时间，因此“省电模式”实际减小的物理量是电功率。
【变式】某顾客咨询商家销售的移动电源能否供2.5kW 的家用电器正常工作，该移动电源的铭牌信息如图所示，顾客看到铭牌中的“3kW h”，这一参数对应的物理量是___________，其单位就是kW h；而客服回复 “这是 3kW h的，3kW的用电器都可以正常使用”，该说法错误，因为客服混淆了这一物理量和___________的概念。
【答案】 电能 电功率
【详解】[1]是电能的单位，“”描述的是移动电源总共储存的电能多少。
[2]是电功率的单位，电功率描述电流做功的快慢，客服混淆了电能和电功率的概念。
题型五 电功率的计算
【典型例题】如图甲所示，为保护视力，很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示，为定值电阻，为距离传感器，眼睛与电子屏幕的距离越近，其阻值越小，当电压表示数大于设定值时，会进行提示。下列分析正确的是（ ）
A．眼睛距离屏幕越近，通过的电流越小
B．眼睛距离屏幕越远，两端电压越小
C．眼睛距离屏幕越远，电表示数越小
D．眼睛距离屏幕越远，电路中消耗的电功率越大
【答案】C
【详解】A．分析电路可知，距离传感器和定值电阻串联，电压表测电压。眼睛距离屏幕越近，距离传感器阻值越小，则总电阻越小，根据，电路中电流越大，通过的电流越大，故A错误；
BCD．眼睛距离屏幕越远，距离传感器阻值越大，根据串联分压原理，两端电压越大，则电压越小，则电压表示数越小；总电阻增大，根据可知，电路中消耗的电功率越小，故C正确，BD错误。
故选C。
【变式】如图甲所示电路，定值电阻R1=10Ω，滑动变阻器R2的规格为“25Ω，2A”。闭合开关后，调节滑片可得滑动变阻器的功率P与其电阻R2的关系图像如图乙所示，则R2的电功率最大值为________W。
【答案】0.225
【详解】由图像可知，滑动变阻器的阻值为5Ω时的电功率，则，故电路中的电流，电源电压
由图像可知，滑动变阻器的阻值为10Ω时，R2消耗的电功率最大
题型六 电功率的测量
【典型例题】在“测量小灯泡电功率”的实验中，其电路图如图甲所示。实验器材有：电源（电源电压为3V）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为2.5V的待测手电筒灯泡（电阻约为10Ω），滑动变阻器1个（20Ω，5A）。
(1)若某时刻电压表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的电压为_______V；
(2)如图丙所示是根据记录的实验数据画出的小灯泡两端的电压与通过的电流的关系图像。图像是曲线，从图像可知小灯泡正常工作时的电阻是_______Ω。
(3)现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2Ω的定值电阻R串联，接在电压为3.5V的电源两端，如图丁所示，则每个小灯泡消耗的功率是_______W。（结果保留2位小数）
【答案】(1)2.3
(2)10
(3)0.63
【详解】（1）由图乙可知，电压表的量程是，分度值是0.1V，电压表的示数是2.3V；
（2）由图丙可知，灯在额定电压下的电流为0.25A，小灯泡正常工作时的电阻是
（3）将两个这样的电灯并联后再与的定值电阻串联，设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为和，总电流为，根据串并联电路的特点和欧姆定律可知这个电路两端的电源电压
则：
可得
结合图丙的图像，找到满足的点：
当时，
则，，每个小灯泡消耗的实际功率：
【变式】小明利用如图甲所示电路测量小灯泡L正常发光时的电功率，其额定电压为2.7V，请回答下列问题：
(1)小明连接电路时，开关应处于_______（选填“断开”或“闭合”）状态；
(2)连接好电路并检查后，将滑动变阻器滑片移到最_______（选填“左”或“右”）端，闭合开关S，发现小灯泡不亮，电流表和电压表均有示数，接下来更合理的操作是_______；
A．移动滑片P B．更换小灯泡 C．更换电源
(3)问题解决后闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P至某位置，观察到电压表示数为2V，要使小灯泡正常发光，应将滑片P向_______（选填“左”或“右”）端滑动。调整到位时，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡L正常发光时的电功率P=________W；
(4)根据以上实验数据，还可得小灯泡L正常发光时的电阻RL=________Ω。
(5)小明想利用图甲电路再来探究电流与电压的关系，他的实验方案________（选填“可行”或“不可行”）。
【答案】(1)断开
(2) 右 A
(3) 左 0.81
(4)9
(5)不可行
【详解】（1）连接电路时，为保护电路，开关应处于断开状态。
（2）[1][2]连接好电路，应将滑动变阻器滑片移到阻值最大处，即最右端；电流表和电压表均有示数，小灯泡不亮，可能是滑动变阻器阻值太大，电路中电流太小，故选A。
（3）[1][2]电压表示数小于灯泡额定电压，要使灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压，根据串联电路分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的电阻，所以将滑片向左端滑动；由图乙知，电流表示数为，根据，功率为
（4）根据，电阻为
（5）探究电流与电压的关系时，要控制电阻不变，而灯泡电阻随温度变化而变化，所以不可行。
题型七 电流的热效应
【典型例题】下列用电器在正常工作时消耗相同的电能，产生热量最多的是（　　）
A．洗衣机 B．电暖气
C．电视机 D．电风扇
【答案】B
【详解】A．洗衣机主要将电能转化为机械能驱动滚筒转动，仅极少部分因电流热效应转化为内能，故A不符合题意；
B．电暖气属于纯电阻用电器，利用电流的热效应设计，电能几乎全部转化为内能，是专门用于发热的设备，故B符合题意；
C．电视机将电能主要转化为光能和声能等其他形式，仅少量转化为内能，故C不符合题意；
D．电风扇主要将电能转化为机械能驱动扇叶旋转送风，仅极少部分转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
【变式】图甲中人所戴的是高、低温两挡电加热眼罩，工作时利用了电流的_______效应；其简化电路如图乙所示，发热电阻，当、均闭合时，此眼罩为_______挡（选填“高温”或“低温”），此款设备的低温挡与高温挡功率之比为_______。
【答案】 热 高温 1：2
【详解】[1]电加热眼罩工作时将电能转化为内能，因此利用了电流的热效应。
[2]电源电压不变，根据功率公式：电路总电阻越小，总功率越大，温度越高。当、均闭合时，与并联，总电阻小于单个电阻，总功率更大，因此此时是高温挡。
[3]设，低温挡（闭合、断开，只有接入）：功率
高温挡（两电阻并联）：总功率
因此功率之比
题型八 探究影响电流通过导体产生热量的因素
【典型例题】物理小组对电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关进行研究，实验装置如图所示，透明容器中密封着等质量的空气和一段电阻丝，闭合电路开关前，U形管中液面相平。
(1)实验中，通过观察U形管中________来比较电阻丝所产生热量的多少。电流通过电阻丝时发热，通过________（选填“做功”或“热传递”）使空气的温度升高，内能增大。
(2)图-甲中B容器外部电阻丝的作用是使通过A、B容器内电阻丝的________不相等；B容器内电阻丝的阻值应为________Ω，才符合实验探究的要求。
(3)由图-乙可知，在________和通电时间一定时，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。
(4)另一小组利用-乙装置探究电流通过导体时产生热量与电阻的关系时，将装置做了如下改动：将接在b接线柱上的导线改接在a接线柱上，再取一根导线连接在b、d两个接线柱之间，这样做________（填“能”或“不能”）达到探究目的。
【答案】(1) 液面高度差 热传递
(2) 电流 5
(3)电流
(4)不能
【详解】（1）[1]实验利用转换法：电流产生热量越多，容器内空气膨胀越明显，因此通过观察U形管液面高度差来反映电阻丝产热多少。
[2]电阻丝通电升温后，通过热传递将热量传给密封空气，使空气内能增大、温度升高。
（2）[1]甲图中B容器外的电阻和B内电阻并联，起到分流作用，目的是使A、B容器内电阻的电流不同；
[2]本实验探究产热与电流的关系，根据控制变量法，需要控制电阻相同，A内电阻为5Ω，因此B内电阻也应为。
（3）乙图中两个容器内电阻串联，通过电阻的电流、通电时间都相同，只有电阻不同，因此结论为：在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
（4）按题目方法改动后，两个电阻并联，探究产热与电阻的关系需要控制电流相同，改动后两个电阻电流不同（电压相同、电阻不同，电流随电阻改变），不符合控制变量的要求，因此不能达到探究目的。
【变式】如图所示是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置，甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的煤油，电阻丝、分别浸没在两烧瓶的液体中且（在不增加其他器材和仪表的条件下）下列四种观点正确的有（　　）
A．温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少
B．该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
C．该装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
【答案】AB
【详解】A．温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少，温度升高的多说明电阻丝产生的热量多，故A正确；
B．两根电热丝串联，电流和通电时间相同，电阻的大小不同，根据控制变量法可知，该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故B正确；
C．移动滑片位置，可以改变电路中的电流，但要控制两次实验的通电时间相同，所以还需要增加秒表才能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故C错误；
D．要比较水和煤油的比热容，需要控制吸收的热量相同。仅将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水，两个烧瓶内的电阻丝不同，相同时间内产生的热量不同，因此无法保证吸收的热量相同，故D错误。
故选AB。
题型九 焦耳定律及其应用
【典型例题】某同学在超市购买了一款电热型暖手宝，为了探究暖手宝内部液体的比热容，他从暖手宝内取出质量为0.5kg的液体，用功率为1000W的电阻丝加热42s后，发现该液体的温度升高了20℃。若电阻丝产生的热量全部被液体吸收，则该液体的比热容为______。
【答案】
【详解】电阻丝加热42s产生的热量为
由题意可知，电阻丝产生的热量全部被液体吸收，即
由可知，该液体的比热容为
【变式】如图甲所示是一款可以通过USB接口连到电脑上的电热杯垫。杯垫内部简化电路如图乙所示，R1、R2为电热丝，开关S1、S2同时闭合时，处于加热状态，整个电路中的电流是1.3A；只闭合开关S1时，处于保温状态。已知R1的电阻为10Ω，USB接口的输出电压为5V。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]求：
(1)加热10min产生的热量是多少焦耳？
(2)保温功率是多少？
(3)电热丝R2的阻值？
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）由题意得，加热状态下电源输出电压，电路总电流，加热时间。
电路为纯电阻电路，电流产生的热量等于消耗的电能，因此热量为
（2）由题意得，保温状态只闭合开关，只有接入电路，已知，电源电压。
根据电功率公式，保温功率为
（3）加热状态、同时闭合，与并联，根据并联电路的规律，干路电流等于各支路电流之和，各支路电压等于电源电压。
支路的电流
支路的电流
根据欧姆定律，得的阻值
题型十 电热的利用和防止
【典型例题】下列应用属于电热防止的是（　　）
A．鸡苗孵化器 B．手机内安装石墨片
C．电热毯 D．通电的电炉丝
【答案】B
【详解】ACD．鸡苗孵化器、电热毯、通电的电炉丝，都是利用电流的热效应来获得需要的热量，属于电热的利用，故ACD不符合题意；
B．手机工作时产生的热量会损坏内部电子元件，安装石墨片是利用石墨良好的导热性散发热量，避免热量堆积，属于电热的防止，故B符合题意。
故选B。
【变式】电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是（　　）
A．用电饭锅煮饭 B．用电熨斗熨衣服
C．冬天用电暖器取暖 D．电视机的机壳上有许多小孔
【答案】D
【详解】A．电饭锅是利用了电流的热效应，把电能转化为内能，从而给食物加热，故A不符合题意；
B．电熨斗熨衣服的原理是利用电流的热效应，将电能转换成热能，使熨烫头接触衣物表面，将热量传递给衣物，使衣物表面变得平整，故B不符合题意；
C．电暖器的工作原理是利用电流的热效应，主要是将电能转化为热能，通过发热元件将热能散发出来，从而实现取暖的效果。故C不符合题意；
D．电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故D符合题意。
故选D。
题型十一 非纯电阻电路的功率
【典型例题】电吹风是现代家庭常用的电器，图甲是小华家中使用的电吹风，使用过程中，她发现电吹风既可以吹热风，又可以吹冷风。根据这个现象她断定：在电吹风中有带有风扇的电动机和可以发热的电热丝。根据电吹风能够单独输出冷风的现象，她认为电动机和电热丝是并联的，图乙是她根据现象分析画出的电吹风电路图。
(1)你认为开关在如图乙所示位置时，电吹风吹出的是________；（选择“热风”或“冷风”）
(2)小华查看说明书得知，该型号电吹风吹热风时的功率为460W，吹冷风时的功率为20W，求电吹风正常工作且吹热风时，电热丝的电阻及1min内电流通过电热丝所产生的热量。
【答案】(1)冷风
(2)
【详解】（1）由图乙电路图可知，当开关在图示位置时，开关同时接通触点1和2，此时电动机M串联接入电路，只有电动机工作，电热丝不工作。电动机工作时吹风，所以电吹风吹出的是冷风。
（2）电吹风吹冷风时，只有电动机工作，其功率为
电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联同时工作，电热丝的功率为
电热丝的电阻为
通电时间
电热丝电流所做的功全部转化为内能
【变式】在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则10s内电流通过电动机产生的热量为______J，10s内电动机消耗的电能为_______J。
【答案】 5 30
【详解】[1]由图可知，定值电阻R0与电动机M并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R0支路的电流；因并联电路中各支路两端的电压相等，由可知，电源电压
根据并联电路的电流特点可知，通过电动机的电流
10s内电流通过电动机产生的热量
[2]10s内电动机消耗的电能
题型十二 欧姆定律与电功的综合
【典型例题】如图甲所示是小强家中具有加热和保温两个挡位的电饭锅，图乙为其内部简化电路图，R1、R2为发热电阻，R1=110Ω，额定加热功率为1400W。当电饭锅处于保温状态时，通过电饭锅的电流为________A；处于加热状态时，通电5min电流通过R2产生的热量为________J。
【答案】 2
【详解】[1]由图可知，当开关S接触点0、1时，R1工作，此时电路电阻较大，根据可知，电饭锅处于保温状态；当开关S接触点1、2时，R1、R2并联，此时电路电阻较小，根据可知，电饭锅处于加热状态。处于保温状态时，通过电饭锅的电流
[2]当开关S接触点1、2，电饭锅处于加热状态时，电阻R1的电功率
电阻R2的电功率
通电5min电流通过R2产生的热量
【变式】如图甲所示电路中，电源电压和灯泡L的电阻均保持不变，滑动变阻器的最大电阻为。移动滑片，滑动变阻器的电功率P随连入电路的电阻R的变化关系如图乙所示。该电路的电源电压为________V，滑动变阻器滑片移到最右端时，通电1min灯泡L消耗的电能为________J。
【答案】 24 192
【详解】[1]由图像可知：当滑动变阻器连入电路的电阻R为20Ω时，电功率P为7.2W，根据可得电路中的电流
根据串联电路特点和欧姆定律可得电源电压：……①
当滑动变阻器连入电路的电阻R'为10Ω时，电功率P'为6.4W，根据可得电路中的电流为
根据串联电路特点和欧姆定律得电源电压：……②
联立①②可得：U=24V，RL=20Ω。
[2]滑动变阻器滑片移到最右端时滑动变阻器连入电路的电阻R''为40Ω，据串联电路特点及欧姆定律得此时电路电流
滑动变阻器滑片移到最右端时，通电1min灯泡L消耗的电能
1．额定电压相同的甲、乙两只电热水壶的铭牌如图所示，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　）
A．相同时间内，甲比乙消耗的电能少 B．正常工作时，通过甲的电流比乙小
C．正常工作时，甲比乙产生的热量少 D．正常工作时，电流通过乙做功较快
【答案】BD
【详解】A．由图可知，甲的额定功率为1500W，乙的额定功率为1800W，由可知，正常工作时，在相同时间内，甲比乙消耗的电能少，但没有说明是否正常工作，条件不足，无法比较甲和乙消耗电能的多少，故A错误；
B．甲乙额定电压相同，正常工作时，甲的功率比乙小，由知，通过甲的电流比乙小，故B正确；
C．正常工作时，由可知，时间不知，则无法比较甲、乙产生的热量多少，故C错误；
D．正常工作时，乙的功率比甲的大，则电流通过乙做功比甲快，故D正确。
故选BD。
2．小明家的电能表表盘示数如图所示，其电能表常数为1200imp/（kW·h），下列说法正确的是（ ）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．电能表的示数为15372.76J
C．每消耗1kW·h电能，脉冲指示灯闪烁1200次
D．脉冲灯闪烁越快，说明消耗电能越多
【答案】C
【详解】A．电能表是测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表，故A错误；
B．电能表单位是，由图可知，表盘上最后二位是小数位，此时电能表的读数应为，故B错误；
C．电能表常数表示：每消耗电能，脉冲指示灯闪烁1200次，故C正确；
D．脉冲灯闪烁的快慢表示用电器消耗电能的快慢，也就是电功率P的大小，闪烁越快说明电功率越大，故D错误。
故选C。
3．两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示。现在将甲和乙并联后接在电压为3V的电源两端，下列分析错误的是（　　）
A．甲的电阻值小于乙的电阻值
B．甲的电流大于乙的电流
C．相同时间里甲消耗的电能小于乙消耗的电能
D．甲消耗的电功率大于乙消耗的电功率
【答案】C
【详解】AB．甲和乙并联后接在电压为3V的电源两端时，则两电阻两端的电压相等，由图像可知，此时通过甲的电流为0.6A，通过乙的电流为0.3A，则通过甲的电流大于乙的电流，且根据可知，甲的电阻值小于乙的电阻值，故AB正确，不符合题意；
CD．根据可知，甲消耗的电功率大于乙消耗的电功率，且根据可知，相同时间里甲消耗的电能大于乙消耗的电能，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
4．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后（ ）
A．电压表的示数变大 B．电流表的示数不变
C．电路的总电阻变大 D．电路的总功率变大
【答案】D
【详解】闭合开关前，电压表测量电源电压，电流表测量流经电流，电路中总电阻为。闭合开关后，两电阻并联，电压表测量电源电压，电流表测量干路电流。电源电压不变，电压表示数不变；电流表测量流经和两条支路电流之和，支路电流不变，电流表示数变大；根据可知，电路中总电阻变小；根据，电路总功率变大，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
5．取口香糖锡纸，剪成如图甲所示形状，其中AB和CD段等长。戴好防护手套，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池的正、负极，如图乙所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列分析正确的是（　　）
A．锡纸是绝缘体
B．AB和CD段的电压相等
C．通过AB和CD段的电流相等
D．正常情况下，CD段会比AB段先着火
【答案】C
【详解】A．锡纸含有金属成分，能够导电是导体，故A错误；
B．导体电阻和材料、长度、横截面积有关，AB和CD段的材料、长度均相同，AB段横截面积更小，因此；AB和CD串联在电路中，电流相等，根据公式可知，电阻越大，导体两端电压越大，因此，故B错误；
C．AB和CD段串联在电路中，由于串联电路中电流处处相等，因此通过AB和CD段的电流相等，故C正确；
D．AB和CD段串联，电流相同，相同时间内，根据焦耳定律可知，当，AB段产热更多，温度升高更快，因此正常情况下AB段会先着火，故D错误。
故选C。
6．小南同学利用如图所示的电路测量电阻R0的阻值。电源电压为3V，将滑片移至最右端，闭合开关S，甲表数值为1；将滑片P移至某一位置时，甲表数值为乙表数值的5倍。下列说法正确的是（　　）
A．若滑动变阻器滑片向左移动，R0的功率减小
B．图中甲表一定为电流表，乙表一定为电压表
C．若甲表有示数，乙表无示数，则R0可能短路
D．若滑片移到R中点处，则R0每分钟发热27J
【答案】D
【详解】A．当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻减小，电源电压不变，根据，电路电流增大；阻值不变，根据，的功率增大，故A错误；
B．分析电路图，电压表并联使用，电流表串联使用，所以甲是电压表，测两端电压，乙是电流表，测电路电流，故B错误；
C． 若短路，甲电压表测（短路导线）两端电压，甲表示数为0（无示数），电路为通路，乙电流表有示数，故C错误；
D．将滑片移至最右端，闭合开关S，和R串联，甲表数值为1，即两端电压为1V，电源电压为3V，滑动变阻器电压
串联分压得
可得
将滑片P移至某一位置时，甲表数值为乙表数值的5倍，此时
因此，所以
滑片移到中点，接入电阻，总电阻
电流
每分钟发热，故D正确。
故选D。
7．如图所示，电源电压保持不变，R1、R2均为定值电阻，，当只闭合开关S1时，电流表的示数为0.4A；当闭合开关S1、S2时，电流表的示数为0.6A，则闭合开关S1、S2通电10s电路产生的热量为______J。
【答案】36
【详解】当只闭合开关S1时，R1、R2串联，电流表的示数为0.4A，电源电压可表示为①
当闭合开关S1、S2时，R2被短路，只有R1接入电路，电流表的示数为0.6A，电源电压可表示为②
联立①②解得，
闭合开关S1、S2，只有R1接入电路，通电10s电路产生的热量
8．如图所示电路，电源电压保持不变，R1和R2为定值电阻且R1=5Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.4A，通电10s整个电路共产生12J的热量，则电阻R2产生的热量为___________J。
【答案】4
【详解】由于电路为纯电阻电路，根据焦耳定律，整个电路产生的热量，即
解得。
在串联电路中，总电阻等于各电阻之和，则
所以电阻R2产生的热量
9．如图所示是科技小组的同学自制的电热水壶电路图，正常工作时，有加热（800W）、保温（200W）两个挡位，R1、R2是定值电热丝，用该电器的“加热”挡正常工作5min，R1产生的热量为__________ J。
【答案】
【详解】由电路图可知，当、闭合时，与并联，总电阻最小，总功率最大，为加热挡，总功率
当闭合，断开时，只有接入电路，总电阻最大，总功率最小，为保温挡，因此的功率等于保温功率
并联电路总功率等于各支路功率之和，因此的功率
纯电阻电路中，产生的热量等于消耗的电能，则该电器的“加热”挡正常工作5min，R1产生的热量为
10．电阻R和灯泡L的图像如图所示，当电阻R和灯泡L并联在某一电源上时，干路中的电流为，则电源电压为______V；若将电阻R和灯泡L串联在电压为的电源上，小灯泡L的实际功率为，定值电阻R的功率为P，则______。
【答案】 3 2:1
【详解】[1]根据并联时电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，则由图像可知，当通过灯泡的电流为0.6A，通过电阻R的电流为0.3A时，干路中的电流恰好为0.9A，此时各支路电压为3V，则电源电压为3V。
[2]由图像知，当电流为0.6A时，、，则串联电路的总电压
小灯泡L的实际功率
定值电阻R的实际功率
则。
11．炎热的夏天来临，小明在家打开空调制冷，接通电源时小明观察到电能表示数为甲图所示，开启15min后电能表示数为图乙，在此期间家里只有空调在工作，则空调的功率为_____W，从节能环保角度，空调制冷时温度设定不要太_____（填“高”或“低”）。
【答案】 1200/ 低
【详解】[1]空调在消耗电能为
则空调的功率为
[2]温度太低耗电会更多，不节能，故从节能环保角度，空调制冷时温度设定不要太低。
12．如图已知电源电压为9V且保持不变，的阻值为。闭合开关后，通过的电流为________A，此时电流表的示数为1.2A，通电1min，电路消耗的电功________J。
【答案】 0.9 648
【详解】[1]由电路图可知，与并联，电流表测干路总电流，电源电压保持不变。
根据并联电路的电压规律，两端电压等于电源电压，即。 由欧姆定律得，通过的电流为
[2]已知干路总电流，通电时间，总电功公式为，代入得，通电1min电路消耗的电功
13．利用如图所示的电路测量额定电流为0.5A的小灯泡的额定功率，请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R（阻值已知）的元件符号，使电路完整，操作方便。
【答案】
【详解】要测量小灯泡的额定功率，应需要测量出它的额定电流和额定电压，小灯泡的额定电流已知，根据题意及部分电路分析可知，需将小灯泡与定值电阻串联，电压表应并联在定值电阻两端，闭合S、S1断开S2，调节滑动调节滑动变阻器使电压表示数为时，小灯泡正常发光；再闭合S2断开S1，电压表测量电阻和灯泡的总电压U，根据串联电路电压特点求出灯泡的额定电压U额，再根据就能求出灯泡的额定功率，如图所示：
14．某实验小组的同学用如图所示的器材测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为3.8V，额定功率小于1W，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“　”，请用笔画线代替导线，在图中把电路连接完整。
【答案】
【详解】测量小灯泡的电功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡的电压，电流表测量电路电流。灯泡的额定电压为3.8V，则电压表的量程选用0~15V；由得，小灯泡的额定电流为
电流表量程选用0~0.6A；滑动变阻器的连线一上一下，如图所示：
15．如图所示，电源电压保持不变。虚线框内有两个阻值相同的定值电阻和一个开关，当开关闭合时，电路中的电功率增加到原来的2倍，请按要求在答题卡上画出电路图，并标明开关和定值电阻。
【答案】
【详解】两个电阻的阻值相同，电路的总功率为，电源电压不变，当开关闭合时，电路中的电功率增加到原来的2倍，那么闭合开关后，电阻的总电阻变为了原来的，两个电阻可以选择并联，也可以选择串联，若电路为并联，则开关S1闭合前，只有一个电阻并联，闭合开关S1时，两个电阻并联，总电阻变为原来的，符合题意，故电路图如图所示：
若为串联，则闭合开关前，两个电阻串联，闭合开关S1后，只有一个电阻工作，总电阻变为原来的，符合题意，故电路图如图所示：
综上所述，故如图所示：
16．如图甲所示为“测量小灯泡电阻”的实验装置，已知小灯泡标有2.5V字样。
(1)请用笔画线代替导线，在图甲中将实验电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮）；
(2)在检查电路无误后进行实验，当电压表的示数如图乙时，为了测量小灯泡正常发光的电阻，应将滑动变阻器的滑片P向_____（选填“A”或“B”）端移动，同时眼睛注意观察_____（选填“电压表”、“电流表”或“灯泡”），直至灯泡正常发光；
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P，进行多次测量记录数据，并绘制U-I图像如图丙所示，由此可得小灯泡正常发光时的电阻是_____Ω；
(4)根据图丙可知小灯泡的电阻是_____（选填“变化”或“不变”），你认为原因是_____；
(5)根据小灯泡的U-I图像和观察到的亮度变化，还可以发现灯泡两端实际电压越大，_____越大，灯越亮。
【答案】(1)
(2) B 电压表
(3)10
(4) 变化 灯泡的电阻随温度改变而改变
(5)电流
【详解】（1）实验中，灯泡与滑动变阻器串联，要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮，说明电路中电流变大，则滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用右下接线柱与灯泡串联在电路中，如图所示：
（2）[1][2]图乙中电压表的分度值为0.1V，示数为1.8V；为了测量小灯泡正常发光的电阻，需要使灯泡两端电压为2.5V，根据串联电路电压规律以及串联分压，应将滑动变阻器的滑片P向B端移动，减小变阻器接入电路中的电阻，同时眼睛注意观察电压表，直至电压表示数为2.5V，灯泡正常发光。
（3）小灯泡在电压为2.5V时，由图丙可知，此时通过电流为0.25A，小灯泡正常发光时的电阻是
（4）[1][2]根据图丙可知，小灯泡的电流与电压的图像不是一条过原点的直线，说明其电阻是变化的。灯丝的电阻随温度升高而增大，当灯泡的电压、电流增大时，灯丝的温度升高，灯丝电阻增大。
（5）根据小灯泡的U-I图像和观察到的亮度变化，还可以发现灯泡两端实际电压越大，电流越大，灯的电功率越大，灯越亮。
17．如图是用“伏安法”测定值电阻阻值的实物图，电源电压为3V。
(1)在图甲中用笔画线代替导线完成实物图的连接；（要求：滑片向左移动，电路中电流变小）
(2)闭合开关，发现电流表无示数，电压表有示数，则产生故障的原因可能是__________；
(3)排除故障后，电压表和电流表示数如图乙、丙所示，则电阻______Ω，改变电路中电流和电阻两端电压又测出多组数据，接下来应____________；
(4)若电阻两端加2.5V电压时，电流是0.3A，它在这种情况下通电2min，电流做功________J。
【答案】(1)
(2)待测电阻断路
(3) 8 计算多次测量的电阻平均值，减小实验误差
(4)90
【详解】（1）滑动变阻器按要求接入，滑片左移，电流变小，说明接入电阻变大，因此将滑动变阻器的右下端接线柱接入串联电路，即将滑动变阻器的右下端接线柱与定值电阻的右端接线柱连接起来，据此作图。
（2）电流表无示数，说明电路发生断路；电压表有示数，说明电压表两端能连通到电源，因此断路位置在待测电阻处。
（3）[1]由图甲可知，电压表测待测电阻两端的电压，电流表测电路中的电流。由图乙可知，电压表选择的量程为0~3V，分度值为0.1V，电压表示数为2.4V；由图丙可知，电流表选择的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，电流表示数为0.3A。则待测电阻阻值
[2]测定值电阻阻值时，多次测量的目的是求平均值减小误差。
（4）电流做功时间
电流做功
18．小蕾同学在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器中密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
(1)实验中通过观察两个U形管中_____的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
(2)图甲所示的装置，当通过左边电阻丝的电流为时，通电，电阻丝产生的热量为_____，通电一段时间后_____（选填“a”或“b”）容器中电流通过电阻丝产生的热量多；
(3)图乙所示的装置用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_____的关系，通电一段时间后，_____（选填“c”或“d”）容器中电流通过电阻丝产生的热量多；
(4)电熨斗工作时发热明显，而与之相连导线却不怎么热可以用_____（选填“甲”或“乙”）图解释。
【答案】(1)液面高度差
(2) 1500 a
(3) 电流 c
(4)甲
【详解】（1）本实验利用转换法，通过观察两个U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。
（2）[1]图甲所示的装置，a的阻值为5Ω，当通过左边电阻丝的电流为时，通电，电阻丝产生的热量为
[2]a、b串联，电流与通电时间相同，由图甲得，a的阻值为5Ω，b电阻的阻值为10Ω，由得，通电一段时间后b容器中电流通过电阻丝产生的热量多。
（3）[1][2]乙装置中右侧容器内5Ω的电阻与容器外5Ω的电阻并联后，再与左侧容器内5Ω的电阻串联，由串、并联电路电流特点得，左侧容器中电阻的电流大于右侧容器中电阻的电流，而容器内电阻的阻值与通电时间相同，则图乙所示的装置用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系。由得，通电一段时间后， c容器中电流通过电阻丝产生的热量多。
（4）电熨斗工作时发热明显，而与之相连导线却不怎么热，是因为当电流与通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，可以用甲图解释。
19．为了探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”，设计了如图所示甲、乙两组实验装置。
(1)探究电流产生的热量与电流大小的关系时，应选择图______装置，通电一段时间，左侧U形管两侧的高度差较大，由此可以得出结论：____________。为了使左右两侧U形管的高度差区别更明显，可以进行的操作是__________________；
(2)生活中我们发现：电炉丝通过导线接到电路中，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，其中图______（填“甲”或“乙”）装置的结论能够解释这一现象。
【答案】(1) 乙 当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多 将容器外电阻换成更小的电阻
(2)甲
【详解】（1）[1]探究电流产生的热量与电流大小的关系时，应控制电阻大小和通电时间一定，只改变电流大小，所以应该选择图乙装置进行探究。
[2]实验中通过观察两侧U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，两侧U形管中液面高度差越大，说明电流产生的热量越多，由此可以得出结论：当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
[3]为了使实验现象更明显，可使容器内两个电阻的电流差别变大，可以将的阻值换成更小的，这样它分流更多，容器内两电阻的电流差别变大，现象更明显。
（2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系；电炉丝与导线串联，通过的电流和通电时间相同，通过导线接到电路中，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的电阻比导线大得多，其中图甲装置能够解释这一现象。
20．如图甲所示，小星做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为4V，小灯泡的螺旋套上标有“3.8V”字样，滑动变阻器的规格是“”。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整；（要求：向右移动滑片时，灯变亮，且导线不能交叉）
(2)在实验前检查仪器时，发现电流表的指针如图乙所示，则他接下来的操作是__________________；按照规范操作实验，小星闭合开关后，灯泡不发光，电流表和电压表都有示数，导致这一现象可能的原因是_________（填选项字母）；
A．灯丝断路 B．滑动变阻器断路 C．灯丝短路 D．滑动变阻器阻值太大
(3)移动滑片，电压表示数为2V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的阻值_________（选填“调大”或“调小”），直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是_________W；
(4)小星将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验（灯未被烧坏）并依据实验数据，描出灯泡的图像（如图a）不是一条直线，是因为小灯泡的电阻受_________的影响，在曲线上任取一点，构成如图b所示的矩形（阴影部分），则矩形面积表示的物理含义是__________________；
(5)同学们利用图甲所示电路继续探究“电流与电阻的关系”，小星同学只用电阻箱替换灯泡，其它器材不变，每次调节滑片P使电压表示数均为1.5V。在保证电路安全的前提下，为了完成实验，电阻箱接入电路的阻值范围为_________。
【答案】(1)
(2) 对电流表进行调零 D
(3) 调小 1.14
(4) 温度 滑动变阻器的实际功率
(5)
【详解】（1）向右移动滑片时，灯变亮，说明此时滑动变阻器接入电路中的阻值应变小，故滑动变阻器应接入右下接线柱，据此作图。
（2）[1]由图乙可知，此时电流表的指针位于0刻度线的左侧，故接下来应先对电流表进行调零。
[2]闭合开关后，电流表有示数，则说明电路处于通路状态，电压表有示数，则说明小灯泡未被短路，灯泡不发光原因可能是滑动变阻器接入电路中的阻值过大，使得灯泡的实际功率较小，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
（3）[1]由题意可知，小灯泡的额定电压为3.8V，移动滑片，电压表示数为2V，若要测量小灯泡的额定功率，则应增大小灯泡两端电压，由串联电路电阻等比例分压可知，应调小滑动变阻器接入电路中的阻值。
[2]小灯泡正常发光时，由图丙可知，此时电流表选择小量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.3A，故小灯泡的额定功率为
（4）[1]由图a可知，小灯泡的I-U图像是一条曲线，即小灯泡的电阻在发生变化，是因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
[2]由图b可知，矩形面积为
此时矩形面积表示的物理含义是滑动变阻器的实际功率。
（5）滑动变阻器的规格是“20Ω，0.5A”，表明滑动变阻器的最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流为0.5A，电阻箱两端的电压始终保持为，由串联电路的电压规律可得，滑动变阻器两端电压为
当滑动变阻器的阻值最大时，电路中的电流
电阻箱的阻值
通过滑动变阻器的最大电流，即电路中的电流最大为，电阻箱的阻值
故可知电阻箱接入电路的阻值范围为。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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