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专题07 电路中的电能
学知识·讲典例 1
知识点01 电能、电功与电能表 1
知识点02 额定功率与实际功率 3
知识点03 电功率、电功计算 4
知识点04 伏安法测小灯泡电功率 6
知识点05 电流热效应与焦耳定律 8
练基础·过关测 10
学知识·讲典例
知识点01 电能、电功与电能表
1.电能
（1）来源：水能、风能、太阳能等转化而来；用电器可将电能转化为光能、声能、机械能、内能、化学能。
（2）单位：国际单位J；常用单位 度kW·h，换算1kW·h=3.6106J
2．电功
（1）定义：电流做的功，符号W；
（2）实质：电能转化为其他形式的能，消耗多少电能，电流就做多少功。
3．电能表
【例1】元旦三天假期，小柯一家外出旅游，出门前和回家后两次查看电能表示数（如图所示）。发现耗电量较大，检查后发现除电冰箱在正常工作外，还有一个电器忘记关闭。则下列说法正确的是（　　）
A．电能表测量的是电路中电功率的大小
B．电能表允许通过的最小电流为10A
C．除了电冰箱在正常工作，忘记关闭的电器可能是空调
D．小柯家在元旦三天假期内消耗的电能为820kW h
【即练1】如图所示是小科家的电能表，由表盘信息可知（　　）
A．电能表是测量电功率的仪器
B．当月小科家用电量为55467kW h
C．该电能表允许通过的最大电流为10A
D．每消耗1kW h电能，指示灯闪烁1600下
知识点02 额定功率与实际功率
电功率
（1）物理意义：电流做功快慢
（2）定义：电流所做的功与所用时间之比叫作电功率，数值上等于电流单位时间内做的功，符号P。
（3）公式：P=
（4）单位：W、kW，1kW=1000W；
注意：功率大不代表耗电多，由功率、时间共同决定。
额定电压和额定功率
（1）额定电压U额：用电器正常工作电压
（2）额定功率P额：额定电压下的功率
额定电压220V，额定功率40W；40W表示1s电流做功40J。
（3） 注意：额定电压、额定功率是定值，不随实际工作电压改变。
实际电压和实际功率
（1）实际电压U实：实际两端电压
（2）实际功率P实：实际工作功率。
（3）功率和电压的关系
电压关系 功率关系 工作状态
U实=U额 P实=P额 正常工作
U实>U额 P实>P额 容易损坏
U实结论：灯泡亮度只由实际功率决定。
【例2】小明写作业时，发现家里的电灯突然变暗，推测主要的原因可能是电灯（　　）
A．实际电压变大 B．实际功率变小
C．额定功率变小 D．额定电压变小
【即练2】两盏白炽灯，甲标有“PZ220V 40W”，乙标有“PZ220V 25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（　　）
A．都正常工作时，甲比乙亮
B．甲一定比乙亮
C．乙一定比甲亮
D．都正常工作时，乙比甲亮
知识点03 电功率、电功计算
1. 探究实践：小灯泡的电功率跟哪些因素有关
目标：设计实验，探究影响小灯泡的电功率的因素。
器材：2 只不同功率的小灯泡、电流表、电压表各 2 只，开关，电池组，导线等。
过程
（1） 提出问题：小灯泡的电功率跟哪些因素有关？
（2） 建立假设：
① 小灯泡的电功率跟电压有关，加在两端电压越高，电功率就越大。
② 小灯泡的电功率跟电流有关，通过的电流越大，电功率就越大。
（3） 设计实验方案、进行实验。收集证据、分析论证得出结论。
① 探究：电功率与电流的关系
分别将 2 只不同规格的小灯泡L1、L2按图并联在电路中，电流表分别测量通过小灯泡L1、L2的电流。观察小灯泡L1、L2的亮暗，在表格中记录电流表的示数。
项目 灯L1 灯L2
条件控制 (电压关系) 两端电压相等 两端电压相等
亮度 (亮、暗)
电流 / A
实验结论：在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。
② 探究：电功率与电压的关系
分别将 2 只不同规格的小灯泡L1、L2按图串联在电路中，电压表分别测量加在小灯泡L1、L2两端的电压。观察小灯泡L1、L2的亮暗，在表格中记录电压表的示数。
项目 灯L1 灯L2
条件控制 (电流关系) 通过电流相等 通过电流相等
亮度 (亮、暗)
电压 / V
实验结论：在电流相等的情况下，加在小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
2.计算公式
（1）通用式（所有电路）：P=UI、W=UIt
（2）纯电阻推导式（电热器、白炽灯）：
P=I2R（串联常用，电流相等）、P=（并联常用，电压相等）
W=I2Rt=t
3.串并联功率
（1）串联：功率与电阻成正比=；
（2）并联：功率与电阻成反比=；
（3）总功率：P总=P1+P2+……
【例3】如图所示，是电路元件甲和标有“2.5V1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，乙的实际功率是 W，电路工作10分钟消耗的电能是 J；若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中，电路中的电流为 A，甲的实际功率是 W。
【即练3】额定电压均为6V的甲、乙两灯，I﹣U图线如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B．甲、乙两灯的额定功率之比为4：1
C．甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为3：2
D．甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1：3
知识点04 伏安法测小灯泡电功率
1.实验原理： P=UI
2.器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器（一上一下接线）
3.实验步骤
① 连接电路，开关断开，滑片调到最大阻值；
②调节滑片，使U=U额，记录电流，观察正常亮度，计算额定功率；
③调高电压至1.2U额，短时测量，防止烧坏；
④调低电压至0.8 U额，记录数据；
⑤计算三次实际功率，对比亮度。
4.实验结论：实际电压越高，实际功率越大，灯泡越亮；
注意：测电阻多次测量求平均值减小误差；测电功率三次是三种不同工作状态，不能取平均。
5.常见电路故障
（1）滑动变阻器全上：灯泡超亮，调节无变化；全下：灯泡极暗；
（2）电表正负接反：指针反向偏转；量程选错：指针偏出 / 偏太小；
（3）灯泡短路：灯不亮，电压表无示数，电流表有示数；
（4）灯泡断路：灯不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数。
【例4】如图，在测定“小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为4.5伏，小灯泡L1的额定电压为2.5伏。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）连好电路，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针出现较大偏转。则电路故障可能是 。
（3）小科移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的I﹣U图像，根据图像信息，可得出小灯泡L1的额定功率是 瓦。
（4）小科将（3）中刚测完小灯泡额定功率的电路开关断开，并用标有“2.5伏1瓦”的小灯泡L2替换L1，然后直接闭合开关（未调节滑动变阻器滑片）。则此时L2的功率 （填“＞”“＜”或“＝”）1瓦。
【即练4】某小组同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压4.5V，小灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为10Ω）
（1）正确连接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表和电压表有示数但都很小，接下来的操作是 。
（2）为了能顺利完成该实验，下列两种规格的滑动变阻器中应选用（填字母） 。
A．“5Ω　0.5A”
B．“20Ω　0.5A”
（3）由实验数据得到小灯泡的U﹣I图像如图乙所示。①由此可判断小灯泡的电阻是 （选填“定值”“可变的”）；②则根据图像可知小灯泡的额定功率为 W。
知识点05 电流热效应与焦耳定律
1.电流热效应：电流通过导体发热，电能转化为内能，导体温度升高，称为电流热效应。
2. 实质：电能→内能。
3.应用：电热器发热体选用电阻率大、熔点高的合金丝。
4.实验：电热的影响因素探究
（1）猜想：电热与电阻、电流、通电时间有关。
（2）实验设计（控制变量 + 转换法）：用煤油液面上升高度反映产生热量多少。
①串联两电阻丝（t、I相同，R不同）：R越大，液面上升越高，产热越多；
②同一电阻，改变滑动变阻器电流（t、R相同）：电流越大，产热越多；
③同一电阻、电流不变，延长通电时间：时间越长，产热越多。
（3）实验结论
① I、t相同时，R越大，电热越多；
② R、t相同时，I越大，电热越多；
③ I、R相同时，t越长，电热越多。
5.焦耳定律
（1）内容：电流产生热量与电流平方、电阻、通电时间成正比；
（2）公式（所有电路通用）：Q=I2Rt。
6.纯电阻与非纯电阻区分
项目 电热Q 电功W
定义 电流发热产生的内能 电流做的功，电能可转多种能
适用 全部电路，Q=I2Rt 全部电路W=UIt；纯电阻W= Q
联系 纯电阻：Q=W；非纯电阻（电动机）：W电=W机+Q
【例5】用如图所示的装置可以探究电流通过用电器产生的热量与 （选填“电流”或“电阻”）的关系；若通过R1的电流为2A，则通电2分钟，R2的产生的热量为 J；若将R3更换为10Ω的电阻， （选填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。
【即练5】如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1＜R2＜R3）分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　）
A．a B．b C．c D．三个相同
练基础·过关测
1． 2025年我国新增可再生能源发电量5193亿千瓦时。其中“5193亿千瓦时”描述的是（　　）
A．电流 B．电压 C．电阻 D．电能
2．1kW h的电能可供标有“220V﹣40W”的灯泡正常工作的时间是（　　）
A．1h B．40h C．20h D．25h
3．如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．该电能表每小时指示灯闪烁了3000次
B．该电能表显示共消耗了电能12345度
C．该电能表是测量电路中电功率的仪器
D．该电能表指示灯闪烁了300次，可使100W灯泡正常工作1h
4．A灯泡标有“6V 3W”、B灯泡标有“4V 4W”，按如图所示甲、乙两种方式连接，已知电源电压相同，下列分析正确的是（　　）
A．图甲中A灯比B灯暗
B．图乙中A灯比B灯亮
C．图甲中A灯比图乙中A灯暗
D．图甲中的总功率比图乙中的总功率要大
5.如图是探究电流通过导体时产生热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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等
D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
6．如图所示，在“比较两个灯泡亮暗”的实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使两图中的灯L1和L2均发光，L1的规格为“2.5V 0.3A”，L2的规格为“3.8V 0.3A”（忽略灯丝的电阻变化）。下列说法正确的是（　　）
A．图甲实验中，灯L1比灯L2亮
B．图乙实验中，灯L1比灯L2亮
C．图甲实验可探究“电流做功多少与电流大小的关系”
D．图乙实验可探究“电流做功多少与电压大小的关系”
7．如图甲所示为便携式封口机，其工作原理是利用 ，使发热电阻快速升温，熔化塑料包装实现封口。图乙为其电路原理图，已知封口机正常工作时电流为4A，发热电阻R的阻值为1.25Ω。闭合开关，10s内电阻产生的热量为 J。若封口过程中常出现塑料袋被烫坏的现象，根据该电路图，可提出一项改进措施是 。
8．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，假设灯丝电阻不受温度影响。
（1）当两灯均正常发光时，相同时间内灯泡 （填“甲”或“乙”）消耗的电能更多；
（2）将两灯串联在220V的电压下，灯泡 （填“甲”或“乙”）较亮；
（3）某家庭电能表上标有“3000r/（kW h）”字样。当电路中只有乙灯泡工作时，观察到4分钟内电能表转盘转了18圈。此时乙灯泡的实际功率为 W。
9．小湖利用图甲电路来研究小灯泡的电学性质，已知小灯泡额定电压2.5V，电源电压4V保持不变。
（1）实验过程中，要求滑片向右滑动时滑动变阻器接入电路的阻值变小，导线a端应接滑动变阻器 接线柱。
（2）闭合开关，将滑动变阻器滑片移动到某一位置时，发现电压表的示数如图乙所示，此时读数为 。
（3）记录数据并绘制小灯泡的I﹣U图像如图丙，则小灯泡的额定功率为 W。
（4）小湖想直接利用该电路探究电流与电压的关系，能否完成实验，请说明理由 。
10．图甲是小科制作的简易调光台灯，其内部电路如图乙（电源电压恒为6V，LED灯标有“3V 1.5W”字样）。
（1）图丙是调光电位器结构图，接线柱bc接入电路，滑片顺时针旋转过程中调光灯亮度 （填“变亮”“不变”或“变暗”）。
（2）求该LED灯正常工作时的电流。
（3）求该LED灯正常工作1小时消耗多少焦的电能。
（4）根据评价量表，该简易调光台灯“功能性”指标被评为优秀，“安全性”指标被评为不合格，请你提出相应的改进措施： （写一种即可）。
制作简易调光台灯评价量表（节选）
指标 优秀 合格 不合格
功能性 连续调光 间断调光 不能调光
安全性 长期使用灯泡不易损坏 偶尔出现灯泡损坏 极易损坏
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专题07 电路中的电能
学知识·讲典例 1
知识点01 电能、电功与电能表 1
知识点02 额定功率与实际功率 3
知识点03 电功率、电功计算 5
知识点04 伏安法测小灯泡电功率 8
知识点05 电流热效应与焦耳定律 11
练基础·过关测 14
学知识·讲典例
知识点01 电能、电功与电能表
1.电能
（1）来源：水能、风能、太阳能等转化而来；用电器可将电能转化为光能、声能、机械能、内能、化学能。
（2）单位：国际单位J；常用单位 度kW·h，换算1kW·h=3.6106J
2．电功
（1）定义：电流做的功，符号W；
（2）实质：电能转化为其他形式的能，消耗多少电能，电流就做多少功。
3．电能表
【例1】元旦三天假期，小柯一家外出旅游，出门前和回家后两次查看电能表示数（如图所示）。发现耗电量较大，检查后发现除电冰箱在正常工作外，还有一个电器忘记关闭。则下列说法正确的是（　　）
A．电能表测量的是电路中电功率的大小
B．电能表允许通过的最小电流为10A
C．除了电冰箱在正常工作，忘记关闭的电器可能是空调
D．小柯家在元旦三天假期内消耗的电能为820kW h
【答案】C
【解答】解：A、电能表测量的是电路中消耗的电能，不是电功率，故A错误；
B、“220V 10（20）A”中，220V是指电能表的工作电压，10A是指电能表的标定电流（该电流条件下，电能表计量最准确），不是电能表允许通过的最小电流，故B错误；
CD、电能表的最后一位数是小数，计数单位是kW h；出门前、回家后电能表示数为1387.5kW h、1469.5kW h，小柯家在元旦三天假期内消耗的电能：W＝1469.5kW h﹣1387.5kW h＝82kW h，
电路中用电器的总电功率：
P1.14kW，
电冰箱的功率约为200W，空调的功率约为1000W，据此确定除了电冰箱在正常工作，忘记关闭的电器是空调，故C正确，D错误。
故选：C。
【即练1】如图所示是小科家的电能表，由表盘信息可知（　　）
A．电能表是测量电功率的仪器
B．当月小科家用电量为55467kW h
C．该电能表允许通过的最大电流为10A
D．每消耗1kW h电能，指示灯闪烁1600下
【答案】D
【解答】解：A、电能表是测量电路消耗电能的仪表，故A错误；
B、当月小科家用电量为5546.7kW h，故B错误；
C、10（40）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是40A，因此该电能表允许通过的最大电流为40A，故C错误；
D、小科家用电器每消耗1kW h，电能表指示灯闪烁1600次，故D正确。
故选：D。
知识点02 额定功率与实际功率
电功率
（1）物理意义：电流做功快慢
（2）定义：电流所做的功与所用时间之比叫作电功率，数值上等于电流单位时间内做的功，符号P。
（3）公式：P=
（4）单位：W、kW，1kW=1000W；
注意：功率大不代表耗电多，由功率、时间共同决定。
额定电压和额定功率
（1）额定电压U额：用电器正常工作电压
（2）额定功率P额：额定电压下的功率
额定电压220V，额定功率40W；40W表示1s电流做功40J。
（3） 注意：额定电压、额定功率是定值，不随实际工作电压改变。
实际电压和实际功率
（1）实际电压U实：实际两端电压
（2）实际功率P实：实际工作功率。
（3）功率和电压的关系
电压关系 功率关系 工作状态
U实=U额 P实=P额 正常工作
U实>U额 P实>P额 容易损坏
U实结论：灯泡亮度只由实际功率决定。
【例2】小明写作业时，发现家里的电灯突然变暗，推测主要的原因可能是电灯（　　）
A．实际电压变大 B．实际功率变小
C．额定功率变小 D．额定电压变小
【答案】B
【解答】解：AB．电灯的亮度取决于它的实际功率，电灯突然变暗，实际功率变小，根据电功率公式可知，白炽灯的实际电压会变小，故B正确，A错误；
CD．用电器正常工作时的电压叫做额定电压，额定电压下的功率叫额定功率，白炽灯的额定电压和额定功率是不变的，故CD错误。
故选：B。
【即练2】两盏白炽灯，甲标有“PZ220V 40W”，乙标有“PZ220V 25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（　　）
A．都正常工作时，甲比乙亮
B．甲一定比乙亮
C．乙一定比甲亮
D．都正常工作时，乙比甲亮
【答案】A
【解答】解：（1）当灯泡正常发光时，实际功率等于额定功率；
比较额定功率即可比较灯泡的亮度；
已知，甲灯的额定功率为40W，乙灯的额定功率等于25W；
所以正常发光时，甲比乙亮。故A正确。D错误；
（2）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，而甲、乙两灯的实际功率没法比较；所以，不能确定甲、乙的亮度，故BC选项是错误的；
故选：A。
知识点03 电功率、电功计算
1. 探究实践：小灯泡的电功率跟哪些因素有关
目标：设计实验，探究影响小灯泡的电功率的因素。
器材：2 只不同功率的小灯泡、电流表、电压表各 2 只，开关，电池组，导线等。
过程
（1） 提出问题：小灯泡的电功率跟哪些因素有关？
（2） 建立假设：
① 小灯泡的电功率跟电压有关，加在两端电压越高，电功率就越大。
② 小灯泡的电功率跟电流有关，通过的电流越大，电功率就越大。
（3） 设计实验方案、进行实验。收集证据、分析论证得出结论。
① 探究：电功率与电流的关系
分别将 2 只不同规格的小灯泡L1、L2按图并联在电路中，电流表分别测量通过小灯泡L1、L2的电流。观察小灯泡L1、L2的亮暗，在表格中记录电流表的示数。
项目 灯L1 灯L2
条件控制 (电压关系) 两端电压相等 两端电压相等
亮度 (亮、暗)
电流 / A
实验结论：在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。
② 探究：电功率与电压的关系
分别将 2 只不同规格的小灯泡L1、L2按图串联在电路中，电压表分别测量加在小灯泡L1、L2两端的电压。观察小灯泡L1、L2的亮暗，在表格中记录电压表的示数。
项目 灯L1 灯L2
条件控制 (电流关系) 通过电流相等 通过电流相等
亮度 (亮、暗)
电压 / V
实验结论：在电流相等的情况下，加在小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
2.计算公式
（1）通用式（所有电路）：P=UI、W=UIt
（2）纯电阻推导式（电热器、白炽灯）：
P=I2R（串联常用，电流相等）、P=（并联常用，电压相等）
W=I2Rt=t
3.串并联功率
（1）串联：功率与电阻成正比=；
（2）并联：功率与电阻成反比=；
（3）总功率：P总=P1+P2+……
【例3】如图所示，是电路元件甲和标有“2.5V1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，乙的实际功率是　0.4　 W，电路工作10分钟消耗的电能是　720　 J；若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中，电路中的电流为　0.2　 A，甲的实际功率是　0.2　 W。
【答案】0.4；720；0.2；0.2。
【解答】解：若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，则甲、乙两端的电压均为2V，此时通过乙的电流为0.2A，所以P乙＝U乙I乙＝2V×0.2A＝0.4W；
通过甲的电流为0.4A，所以甲的功率为：P甲＝U甲I甲＝2V×0.4A＝0.8W，电路中的总功率为：P＝P甲+P乙＝0.8W+0.4W＝1.2W；
W＝UIt＝Pt＝1.2W×10×60s＝720J；
若甲、乙串联，则通过的电流相等，总电压等于甲、乙两端的电压和，由图知，当电源电压为3V时，电路中的电流为0.2A，甲两端的电压为1V，乙两端的电压为2V；
此时甲的实际功率为：P甲′＝U甲′I甲′＝1V×0.2A＝0.2W。
故答案为：0.4；720；0.2；0.2。
【即练3】额定电压均为6V的甲、乙两灯，I﹣U图线如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B．甲、乙两灯的额定功率之比为4：1
C．甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为3：2
D．甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1：3
【答案】D
【解答】解：
A．由甲、乙曲线图可知，灯泡的电阻随电压的增大而增大。故A错误；
B．由于甲、乙两灯的额定电压均为6V，由图象可知：I甲额＝0.6A，I乙额＝0.3A，
则：，故B错误；
C、甲、乙两灯并联在2V的电源两端时，由图象可知：I甲＝0.3A，I乙＝0.2A，根据I可得电阻之比；
，故C错误；
D．把甲、乙两灯串联接在8V的电源上时，通过它们的电流相等，且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和，由图象可知，当电路中的电流为0.3A，甲灯的实际电压为2V，乙灯的实际电压为6V时满足电源电压为8V，所以实际功率之比：P甲：P乙＝U甲I：U乙I＝2V：6V＝1：3，故D正确。
故选：D。
知识点04 伏安法测小灯泡电功率
1.实验原理： P=UI
2.器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器（一上一下接线）
3.实验步骤
① 连接电路，开关断开，滑片调到最大阻值；
②调节滑片，使U=U额，记录电流，观察正常亮度，计算额定功率；
③调高电压至1.2U额，短时测量，防止烧坏；
④调低电压至0.8 U额，记录数据；
⑤计算三次实际功率，对比亮度。
4.实验结论：实际电压越高，实际功率越大，灯泡越亮；
注意：测电阻多次测量求平均值减小误差；测电功率三次是三种不同工作状态，不能取平均。
5.常见电路故障
（1）滑动变阻器全上：灯泡超亮，调节无变化；全下：灯泡极暗；
（2）电表正负接反：指针反向偏转；量程选错：指针偏出 / 偏太小；
（3）灯泡短路：灯不亮，电压表无示数，电流表有示数；
（4）灯泡断路：灯不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数。
【例4】如图，在测定“小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为4.5伏，小灯泡L1的额定电压为2.5伏。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）连好电路，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针出现较大偏转。则电路故障可能是　小灯泡断路　 。
（3）小科移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的I﹣U图像，根据图像信息，可得出小灯泡L1的额定功率是　0.5　 瓦。
（4）小科将（3）中刚测完小灯泡额定功率的电路开关断开，并用标有“2.5伏1瓦”的小灯泡L2替换L1，然后直接闭合开关（未调节滑动变阻器滑片）。则此时L2的功率　＜　 （填“＞”“＜”或“＝”）1瓦。
【答案】（1）；（2）小灯泡断路； （3）0.5； （4）＜。
【解答】解：（1）根据图乙电流大小，可知电流表选用小量程串联在电路中，如下所示：
（2）连好电路，闭合开关，发现电流表无示数，电路可能断路，电压表指针出现较大偏转，电压表与电源连通，则电路故障可能是小灯泡断路。
（3）根据绘制成的I﹣U图像知，灯在额定电压下的电流为0.2A，根据图像信息，可得出小灯泡L1的额定功率是
P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W。
（4）原来小灯泡L1的额定电压为2.5伏，额定功率为0.5W，小科将（3）中刚测完小灯泡额定功率的电路开关断开，并用标有“2.5伏1瓦”的小灯泡L2替换L1，根据P有R，故可知L2的电阻小，然后直接闭合开关（未调节滑动变阻器滑片），由分压原理可知，L2的电压小于2.5V，则此时L2的功率＜1瓦。
故答案为：（1）；（2）小灯泡断路； （3）0.5； （4）＜。
【即练4】某小组同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压4.5V，小灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为10Ω）
（1）正确连接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表和电压表有示数但都很小，接下来的操作是 　向右适当移动滑动变阻器滑片P　 。
（2）为了能顺利完成该实验，下列两种规格的滑动变阻器中应选用（填字母） 　B　 。
A．“5Ω　0.5A”
B．“20Ω　0.5A”
（3）由实验数据得到小灯泡的U﹣I图像如图乙所示。①由此可判断小灯泡的电阻是 　可变的　 （选填“定值”“可变的”）；②则根据图像可知小灯泡的额定功率为 　0.625　 W。
【答案】（1）向右适当移动滑动变阻器滑片P；
（2）B；
（3）可变的；0.625。
【解答】解：（1）闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表和电压表有示数但都很小，说明电路是通路，可能变阻器连入电路的电阻最大，可以向右适当移动滑动变阻器滑片P，使变阻器连入电路的电阻减小。
（2）灯泡正常发光电流约为；
由串联电路特点和欧姆定律可得，灯泡正常发光时滑动变阻器连入阻值5Ω；
所以选择滑动变阻器B合适。
（3）①由图乙可知，小灯泡两端的电压和通过它的电流不成正比，小灯泡的电阻是变化的。
②小灯泡的额定电压为2.5V，由图乙可知，小灯泡的额定电流为0.25A，小灯泡的额定功率
PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W。
故答案为：（1）向右适当移动滑动变阻器滑片P；
（2）B；
（3）可变的；0.625。
知识点05 电流热效应与焦耳定律
1.电流热效应：电流通过导体发热，电能转化为内能，导体温度升高，称为电流热效应。
2. 实质：电能→内能。
3.应用：电热器发热体选用电阻率大、熔点高的合金丝。
4.实验：电热的影响因素探究
（1）猜想：电热与电阻、电流、通电时间有关。
（2）实验设计（控制变量 + 转换法）：用煤油液面上升高度反映产生热量多少。
①串联两电阻丝（t、I相同，R不同）：R越大，液面上升越高，产热越多；
②同一电阻，改变滑动变阻器电流（t、R相同）：电流越大，产热越多；
③同一电阻、电流不变，延长通电时间：时间越长，产热越多。
（3）实验结论
① I、t相同时，R越大，电热越多；
② R、t相同时，I越大，电热越多；
③ I、R相同时，t越长，电热越多。
5.焦耳定律
（1）内容：电流产生热量与电流平方、电阻、通电时间成正比；
（2）公式（所有电路通用）：Q=I2Rt。
6.纯电阻与非纯电阻区分
项目 电热Q 电功W
定义 电流发热产生的内能 电流做的功，电能可转多种能
适用 全部电路，Q=I2Rt 全部电路W=UIt；纯电阻W= Q
联系 纯电阻：Q=W；非纯电阻（电动机）：W电=W机+Q
【例5】用如图所示的装置可以探究电流通过用电器产生的热量与　电流　 （选填“电流”或“电阻”）的关系；若通过R1的电流为2A，则通电2分钟，R2的产生的热量为　600　 J；若将R3更换为10Ω的电阻，　仍能　 （选填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。
【答案】电流；600；仍能。
【解答】解：由图可知，R2与R3并联后与R1串联，根据串、并联电路电流特点和欧姆定律可知，R1和R2与R3电阻相同，所以通过R1电流等于通过R2的电流的2倍，所以可以探究电流产生的热量与电流的关系；
通过R2的电流I2I1＝2A＝1A，
通电1min，R2产生的热量：Q2＝R2t＝（1A）2×5Ω×2×60s＝600J；
若将R3更换为10Ω的电阻，仍满足两容器中电阻和通电时间相等，电流不同的要求，所以仍能完成该实验探究。
故答案为：电流；600；仍能。
【即练5】如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1＜R2＜R3）分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　）
A．a B．b C．c D．三个相同
【答案】C
【解答】解：由图示电路可知，三电阻丝串联接入电路，则通过三个电阻的电流I与通电时间t都相等，
由题意可知：R1＜R2＜R3，由焦耳定律：Q＝I2Rt可知：Q1＜Q2＜Q3，
c瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大；
故选：C。
练基础·过关测
1． 2025年我国新增可再生能源发电量5193亿千瓦时。其中“5193亿千瓦时”描述的是（　　）
A．电流 B．电压 C．电阻 D．电能
【答案】D
【解答】解：“5193亿千瓦时”描述的是电能。
故选：D。
2．1kW h的电能可供标有“220V﹣40W”的灯泡正常工作的时间是（　　）
A．1h B．40h C．20h D．25h
【答案】D
【解答】解：灯泡正常工作时的电功率P＝P额＝40W＝0.04kW，
由可得：
，故ABC错误、D正确。
故选：D。
3．如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．该电能表每小时指示灯闪烁了3000次
B．该电能表显示共消耗了电能12345度
C．该电能表是测量电路中电功率的仪器
D．该电能表指示灯闪烁了300次，可使100W灯泡正常工作1h
【答案】D
【解答】解：AD、3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次，不是每小时指示灯闪烁3000次；
指示灯闪烁300次，灯泡消耗的电能：
WkW h＝0.1kW h，
供灯泡工作时间：
t1h，故A错误、D正确；
B、电能表的最后一位数是小数，计数单位是kW h，该电能表显示共消耗了电能1234.5kW h＝1234.5度，故B错误；
C、电能表是测量电路消耗电能（电功）的仪表，测量的不是电功率，故C错误。
故选：D。
4．A灯泡标有“6V 3W”、B灯泡标有“4V 4W”，按如图所示甲、乙两种方式连接，已知电源电压相同，下列分析正确的是（　　）
A．图甲中A灯比B灯暗
B．图乙中A灯比B灯亮
C．图甲中A灯比图乙中A灯暗
D．图甲中的总功率比图乙中的总功率要大
【答案】C
【解答】解：由甲电路图可知两灯泡串联，由乙电路图可知两灯泡并联；
根据P知，两灯泡的电阻分别为：
RA12Ω，RB4Ω；
A、甲电路中A灯与B灯串联，灯泡A的电阻大于B的电阻，根据P＝I2R知，灯泡A的实际功率大于灯泡B的实际功率，所以灯泡A比B亮，故A错误；
B、乙电路中A灯与B灯并联，两灯泡两端的电压相同，灯泡A的电阻大于B的电阻，根据P知，灯泡A的实际功率小于灯泡B的实际功率，所以灯泡A比B暗，故B错误；
C、由串联电路的分压特点可知图甲中A灯两端的电压小于电源的电压，由并联电路的电压特点可知图乙中A两端的电压等于电源的电压，即图甲中A灯的电压小于图乙中A的电压，所以由P＝UI可知，图甲中A灯比图乙中A灯暗，故C正确；
D、由串联电路中的总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中的总电阻小于任何一个分电阻可知，图甲中的总电阻大于图乙中的总电阻，而电源电压相同，由P＝UI可知，图甲中的总功率比图乙中的总功率要小，故D错误。
故选：C。
5.如图是探究电流通过导体时产生热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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等
D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
【答案】B
【解答】解：AB．装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，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右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2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，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q＝I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，B正确；
CD．在乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由U＝IR可知，两个电阻丝两端电压不相等，该实验是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；故由Q＝I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下电阻越大电流通过导体时产生的热量越多，故CD错误。
故选B。
6．如图所示，在“比较两个灯泡亮暗”的实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使两图中的灯L1和L2均发光，L1的规格为“2.5V 0.3A”，L2的规格为“3.8V 0.3A”（忽略灯丝的电阻变化）。下列说法正确的是（　　）
A．图甲实验中，灯L1比灯L2亮
B．图乙实验中，灯L1比灯L2亮
C．图甲实验可探究“电流做功多少与电流大小的关系”
D．图乙实验可探究“电流做功多少与电压大小的关系”
【答案】B
【解答】解：根据欧姆定律可得灯泡的电阻：，，
AC、甲图中两灯串联，两电压表分别测两灯两端的电压，根据串联分压原理可知电阻大的灯泡其两端电压大，比较可知灯泡L2两端的电压大，串联电路各处电流相等，根据P＝UI可知灯泡两端的电压越大，实际功率大，灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，所以灯泡L2比L1亮，相同时间做功也多，所以可“探究电流做功多少与电压大小的关系”，故AC错误；
BD、乙图中两灯并联，两电流表分别测通过两灯电流，根据P＝UI可知通过电流大的灯泡，实际功率大，相同时间做功也越多，可“探究电流做功多少与电流大小的关系”，
根据P可知灯泡L1的实际功率大，所以灯泡L1比灯泡L2亮，故B正确，D错误。
故选：B。
7．如图甲所示为便携式封口机，其工作原理是利用　电流的热效应　 ，使发热电阻快速升温，熔化塑料包装实现封口。图乙为其电路原理图，已知封口机正常工作时电流为4A，发热电阻R的阻值为1.25Ω。闭合开关，10s内电阻产生的热量为　120　 J。若封口过程中常出现塑料袋被烫坏的现象，根据该电路图，可提出一项改进措施是　可将发热电阻换成阻值更大的电阻　 。
【答案】电流的热效应；120；可将发热电阻换成阻值更大的电阻。
【解答】解：便携式封口机工作时将电能转化为内能，所以便携式封口机是利用电流的热效应实现高温封口；
发热电阻10s内产生的热量：
Q＝I2Rt＝（4A）2×1.25Ω×10s＝200J；
封口时总是把塑料袋烫坏，说明电阻发热过多。通电时间一定，由Q＝I2Rtt可知，当电压不变时，要减小电阻产生的热量，可将发热电阻换成阻值更大的电阻。
故答案为：电流的热效应；120；可将发热电阻换成阻值更大的电阻。
8．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，假设灯丝电阻不受温度影响。
（1）当两灯均正常发光时，相同时间内灯泡　乙　 （填“甲”或“乙”）消耗的电能更多；
（2）将两灯串联在220V的电压下，灯泡　甲　 （填“甲”或“乙”）较亮；
（3）某家庭电能表上标有“3000r/（kW h）”字样。当电路中只有乙灯泡工作时，观察到4分钟内电能表转盘转了18圈。此时乙灯泡的实际功率为　90　 W。
【答案】（1）乙；（2）甲；（3）90。
【解答】解：（1）如图所示，甲灯泡的额定功率P甲＝25W，乙灯泡的额定功率P乙＝100W，根据P可知，两灯均正常发光时，相同时间内灯泡乙消耗的电能更多；
（2）根据可知，甲灯泡的电阻大于乙灯泡的电阻，即R甲＞R乙，当两灯串联时，根据串联电路电流规律可知，通过两个灯泡的电流相等，根据P＝I2R可知，此时甲灯泡的实际功率更大，则甲灯泡更亮；
（3）电能表转盘转18圈消耗的电能为：
，
根据P可知，乙灯泡的实际功率为：
。
故答案为：（1）乙；（2）甲；（3）90。
9．小湖利用图甲电路来研究小灯泡的电学性质，已知小灯泡额定电压2.5V，电源电压4V保持不变。
（1）实验过程中，要求滑片向右滑动时滑动变阻器接入电路的阻值变小，导线a端应接滑动变阻器　D　 接线柱。
（2）闭合开关，将滑动变阻器滑片移动到某一位置时，发现电压表的示数如图乙所示，此时读数为　1.6　 。
（3）记录数据并绘制小灯泡的I﹣U图像如图丙，则小灯泡的额定功率为　0.5　 W。
（4）小湖想直接利用该电路探究电流与电压的关系，能否完成实验，请说明理由　不能，因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值　 。
【答案】（1）D；
（2）1.6；
（3）0.5；
（4）不能，因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值。
【解答】解：（1）实验要求滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小。滑动变阻器应采用“一上一下”的接法。为了使滑片向右移动时接入电路的电阻丝长度变短，应将下方的 D 接线柱接入电路。因此，导线a端应接滑动变阻器的 D 接线柱。
（2）小灯泡的额定电压为2.5V，因此电压表应选用0～3V的量程。在此量程下，表盘的分度值为0.1V。观察图乙，所以电压表的读数为1.6V。
（3）小灯泡的额定功率是指其在额定电压下工作时的功率。已知额定电压U额＝2.5V。从图丙的I﹣U图像中可以查到，当电压U＝2.5V时，通过小灯泡的电流I＝0.2A。根据电功率公式P＝UI，可得小灯泡的额定功率：P额＝U额×I额＝2.5V×0.2A＝0.5W。
（4）不能完成实验。理由：探究电流与电压的关系，需要控制导体的电阻保持不变。而小灯泡的灯丝电阻会随着温度的变化而改变（温度升高，电阻增大），不是一个定值电阻。从图丙的I﹣U图像是一条曲线而非过原点的直线也可以看出，其电阻是变化的。因此，不能用该电路来探究电流与电压的定量关系。
故答案为：（1）D；
（2）1.6；
（3）0.5；
（4）不能，因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值。
10．图甲是小科制作的简易调光台灯，其内部电路如图乙（电源电压恒为6V，LED灯标有“3V 1.5W”字样）。
（1）图丙是调光电位器结构图，接线柱bc接入电路，滑片顺时针旋转过程中调光灯亮度　变亮　 （填“变亮”“不变”或“变暗”）。
（2）求该LED灯正常工作时的电流。
（3）求该LED灯正常工作1小时消耗多少焦的电能。
（4）根据评价量表，该简易调光台灯“功能性”指标被评为优秀，“安全性”指标被评为不合格，请你提出相应的改进措施：　在电路中串联一个6Ω的定值电阻　 （写一种即可）。
制作简易调光台灯评价量表（节选）
指标 优秀 合格 不合格
功能性 连续调光 间断调光 不能调光
安全性 长期使用灯泡不易损坏 偶尔出现灯泡损坏 极易损坏
【答案】（1）变亮；
（2）0.5A；
（3）5400J；
（4）在电路中串联一个6Ω的定值电阻。
【解答】解：（1）当接线柱bc接入电路，滑片顺时针旋转时，接入电路的电阻丝长度变短，电阻变小。由欧姆定律可知，电路中电流变大，LED灯的实际功率变大，所以调光灯亮度变亮。
（2）根据公式P＝UI，可得该LED灯正常工作时的电流。
（3）该LED灯正常工作时间t＝1h＝3600s，消耗的电能W＝Pt＝1.5W×3600s＝5400J。
（4）根据，该LED灯正常发光的电阻。
电源电压恒为6V，不合格的标准为极易损坏，原因为电位器接入电路电阻较小，导致电路电流过大而损坏该LED灯，为解决这一问题，根据串联电路分压理，可在调光电位器的电阻上加入一个限位器，使其接入电路的电阻不小于6Ω；或在电路中串联一个6Ω的定值电阻。
故答案为：（1）变亮；
（2）0.5A；
（3）5400J；
（4）在电路中串联一个6Ω的定值电阻。
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