资源简介 第二十一章电功和电功率■考点一 电能、电功? 1．电功：电流通过某段导体所做的功叫__________，消耗电能的过程即电流__________的过程，实质是将电能__________其他形式能的过程，可用公式__________计算电功大小，推导式有W＝Pt＝I2Rt＝U2t/R。2．电能(电功)：国际主单位是__________，符号是__________，日常生活中常用单位是__________，物理学中叫__________，1kW·h＝__________J。3．电能表的认识作用测量电路消耗__________单位__________读数计数器末尾数字的单位是__________位参数220V__________电压10A__________电流600r/(kW·h)每用1度电，表盘转600转4.注意：②计算电功公式W＝Pt＝UIt是普遍适用的公式，由定义式W＝UIt和欧姆定律I＝，可以推导两个式子：W＝t(方便用于并联电路)和W＝I2Rt(方便用于串联电路)。③无论串联还是并联，电路的总功W总＝__________。■考点二 电功率及其测量? 5.电功率：反映电流做功__________的物理量，等于电流做的__________的比值。6.电功率公式：__________，若是纯电阻电路，由欧姆定律可得变形公式__________或__________。7.单位：国际主单位是__________，另一个单位是__________,二者换算关系是1kW＝__________W。8.额定电压和额定功率：额定电压是指用电器在__________工作时的电压，额定功率是指用电器在__________电压下的电功率，与实际电压、实际功率的关系如下：P实＝()2·P额若U实＝U额时，则P实__________P额，用电器正常工作；若U实＜U额时，则P实__________P额，用电器不能正常工作；若U实＞U额时，则P实__________P额，损坏用电器。灯泡的亮度是由灯泡的__________决定的。9.伏安法测小灯泡电功率(1)原理是__________。(2)电路图：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C765.TIF"\MERGEFORMAT(3)滑动变阻器的作用：①__________电路；②改变小灯泡两端__________和通过小灯泡的__________，从而实现多次测量取平均值。注意：（1）在测量小灯泡电功率的实验中，不能将多次测得的电功率求平均值。多次测量的目的：为了研究小灯泡亮度(或电功率)与小灯泡两端电压的关系。（2）在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的：为了研究小灯泡的电阻是否与温度有关。（3）在测量定值电阻的实验中，多次测量的目的是为了求平均值，以减小测量误差。（4）在测量小灯泡电功率的实验中，选择滑动变阻器的最大阻与小灯泡阻值相差不大，调节效果明显。10.用电能表、秒表测用电器功率的原理是P＝W/t。方法是：用电能表测出用电器在某一段时间(t)消耗的电能W＝kW·h＝×3.6×106J(n、n0表示转数)，则用电器的电功率为P＝＝W。11.几种特殊测电功率方法(1)安阻法，如图所示：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C766.TIF"\MERGEFORMAT表达式为：P＝UI＝I2R0·I(2)伏阻法，如图所示：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C767.TIF"\MERGEFORMAT表达式为：P＝(3)转换法，如图所示：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C768.TIF"\MERGEFORMAT表达式为：P＝12.电功、电功率的综合计算题一般涉及电路变化问题，解答此类题时，应先根据开关的通、断和滑动变阻器的移动情况，确定各时刻的电路结构，最好画出等效电路图，然后根据电阻的变化情况以及“灯泡正常发光”“串联”等关键字眼，逐步分析电流和电压的变化，再灵活选择合适的公式进行求解。13.注意：（1）用电设备的P额、U额具有唯一性、对应性，而用电设备的U实、P实可有很多个，但U实、P实具有同体性，同时性；（2）串、并联电路，总功率P总＝P1＋P2＋…＋Pn，串联电路电功率与电阻关系：＝，并联电路电功率与电阻关系：＝。■考点三 焦耳定律与电热14.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为__________能的现象。利用电热工作的用电器有电饭锅等。为了防止电热危害，可以加散热窗等。我们可以借助电流的热效应来判定电流的大小，这种方法叫__________法。15.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟__________成正比，跟__________成正比，跟__________成正比。用公式表示为__________，单位是__________。16.电功和电热的关系(1)当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能全部(选填“全部”或“一部分”)转化为__________能，即W＝Q。(2)当电路中接入的电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有一部分(选填“全部”或“一部分”)电能转化为热能，即W大于Q。此时，只能利用公式__________计算电热。17.电热器的原理：__________。18.电热器的主要结构：发热体，发热体是由__________大、__________高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。电热器的优点：清洁环保，效率高，使用方便。19.几种材料的比较材料电阻熔点滑动变阻器的电阻线大高电热器的发热体大高保险丝大低20.电热的危害：由于电流的热效应，会使用电器的__________过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。安装散热扇、散热窗加快散热。21.注意：（1）由Q＝I2Rt和I＝可以推导Q＝t，Q＝I2Rt方便串联电路计算，Q＝t方便并联电路计算。（2）电热挡位的判定方法：由P＝可知，在电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；（3）比例关系：串联电路：＝＝＝＝，并联电路：＝＝＝＝。■易错提示? 1.误认为电能表是测电功率的仪器。2.当用电器两端电压减小一半，误认为其实际功率也减小一半。3.误认为将“110V 100W”和“110V 25W”两灯串联在220V电源上，两灯能正常发光。4.用I＝U/R计算电动机的工作电流。■考点1：电能及其测量? ◇典例1：（2020?普陀区校级模拟）下列用电器正常工作10秒钟消耗电能最少的是（ ）A．空调B．电视机C．洗衣机D．手电筒的小灯泡◇典例2：（2020秋?莱州市期中）如图所示是家庭常用的电能表，下列说法正确的是（ ）A．接在这个电能表上的用电器每消耗0.2kW?h的电能，电能表上的转盘转过500转B．这个电能表正常工作的电流应是5AC．只利用电能表就能测出用电器的电功率D．此时电能表指示的读数为931.6J◆变式训练1.1（2019秋?鞍山期末）关于电能和电功，下列说法正确的是（ ）A．家用电器每消耗1度电，产生的热量就是3.6×106JB．用电器消耗的电能等于电流通过该用电器所做的功C．电流做功的过程实质就是其他形式能转化为电能的过程D．通过导体的电流越大，电流做的功就越多1.2（2019秋?昌平区期末）电能表接在家庭电路中，是为了测量（ ）A．电能B．电压C．电流D．电功率■考点2：额定功率与实际功率? ◇典例1：（2020?安顺）如图所示是额定电压为3V的小灯泡的I﹣U变化关系图象。根据图象，下列关于小灯泡的一些物理量分析正确的是（ ）A．此过程中电流与电压成正比B．此过程中小灯泡电阻保持不变C．额定电流是0.3AD．额定功率是1.5W◇典例2：（2019秋?连州市期末）一只标有“3V6W”的灯泡，下列说法中正确的是（ ）A．该灯泡正常工作电压是6VB．该灯泡正常工作电流是3AC．该灯泡正常时额定功率是6WD．该灯泡正常工作时的电阻是2Ω◆变式训练2.1（2020秋?沂源县期中）一个标有“220V440W”的电热器，当通过它的电流为1A时，则（ ）A．电热器的额定功率变小B．电热器的电阻变大C．电热器的实际电压等于220VD．电热器的实际功率小于440W2.2（多选题）小灯泡L1和L2分别标有“6V 3W”、“6V 6W”，将L1和L2分别按如图甲、乙所示的方式与同一电源连接，闭合开关S后，L1和L2都能发光，（假设灯丝电阻不变），下列说法正确的是（ ）A．甲图中通过L1的电流小于通过L2的电流B．乙图中L1比L2更亮些C．乙图中L1、L2两端的实际电压不相等D．甲、乙两图中L1的实际功率都小于L2的实际功率■考点3：焦耳定律及其应用? ◇典例1：（2020秋?招远市期中）用如图的装置探究“影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（ ）A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少D．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少◆变式训练3.1（2020秋?东平县期中）探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”时，两个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，用电阻R1、R2对容器中的空气进行加热，如图所示。下列说法中正确的是（ ）①该装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系②实验时通过装置中R1与R2的电流相同③电流产生的热量越多，U形管内液面高度差越大④通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是4：1A．只有①②B．只有②③C．只有①④D．只有③④知识点4：电能、电功率、电热的综合计算◇典例1：（2020?盐城模拟）某电开水器有加热挡和保温挡，其电路原理图（R1、R2都是加热电阻）如图所示。开关S可以自动跳到a、b位置实现加热状态和保温状态的转换。已知该电开水器处于加热挡状态时加热功率为5500W；保温挡状态时，R1两端电压为44V．求：（1）加热10min电开水器消耗的电能；（2）加热时电路中的电流；（3）R2的阻值。◇典例2：（2020?广东）某款电热饮水机具有加热和保温两挡，额定电压为220V．图甲是其电路原理图。S0为温控开关，R1，R2为电热丝（阻值不变），某饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图象如图乙所示求：（1）饮水机处于加热挡阶段消耗的电能；（2）饮水机处于保温挡时，通过R1的电流；（3）R2的阻值。◆变式训练4.1（2020?临沂）图甲是某品牌家用蛋糕机，该蛋糕机配有很多卡通模型，可以做出多种多样的创意小蛋糕，图乙是该蛋糕机的简化电路图，可以实现蛋糕机的低、中、高三挡加热功能。单独闭合开关S1时，蛋糕机处于440W的低温挡加热状态；单独闭合开关S2时，阻值为55Ω的电阻R2让蛋糕机处于中温挡加热状态。求蛋糕机正常工作时：（1）低温挡加热电流；（2）中温挡加热功率；（3）高温挡加热5min消耗的电能。4.2（2018?平川区校级一模）电动摩托车是利用电动机来驱动的一种环保型交通工具，采用独轮设计，车身小巧并具有自身平衡功能，可帮助通勤者应对拥堵的交通和避免昂贵的停车费。某款电动摩托车的整车质量为57kg，电动机的额定电压为60V，电动机的额定功率为300W，此车只可乘一人，已知小强的质量为60kg，匀速行驶时所受阻力为总重的0.02倍。（g＝10N/kg）（1）该车以额定功率行驶20min时，消耗的电能；（2）若该车电动机将80%的电能转化为克服阻力做的功，在平直公路上以额定功率匀速行驶20km所需要的时间。4.3．（2016?玉溪校级模拟）如图是玉溪市太标集团旗下的一款新式电动车及部分参数，现以最高功率匀速骑行该车1min，求：参数整车质量100kg最高时速36km/h最高功率500w电机效率40%（1）该电动车消耗的电能为多少J？（2）若该电机效率达到50%其实需消耗多少电能？（3）该电动车以最高功率前进时电动机提供的牵引力为多大？4.4（2018?湘西州）如图所示，一个标有“2.5V0.5W”的小灯泡L与滑动变阻器R串联，电源两端的电压为6V保持不变。开关S闭合后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光。求：（1）小灯泡正常发光100s，消耗了多少电能？（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的电阻是多少？■考点5：伏安法测电功率? ◇典例1：（2020?泗阳县模拟）一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A，小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材，一个电压表、一个电流表，一个开关，电源、滑动变阻器、导线若干。电压U/V12.52.8电流I/A0.180.28（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮。电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是 。（3）排除故障后，进行了三次测量，测量数据如表。当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的额定功率为 W。（4）小明设计了如图丙的电路，测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率。实验方案如下，（电源电压不变，滑动变阻器Rl的最大阻值为R1，滑动变阻器R2的最大阻值为R2）①只闭合开关S和S2，移动R1滑片，使电流表的示数为I额②只闭合开关S和S1，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额，保持变阻器 的滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式 。（用I额、I1、I2、Rl、R2中的字母表示）。◆变式训练5.1（2020?营口三模）某同学到实验室做“测量小灯泡功率”的实验，所用的器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（额定功率小于1W），规格为“30Ω0.5A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干。（1）请将如图甲的实物电路补充完整。（要求：滑片向右移动时小灯泡变亮）（2）小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。（3）测完功率后，同学们继续利用这个电路探究“电流与电阻的关系”，将小灯泡换成定值电阻，实验中保持电压表的示数始终是2V，更换不同的定值电阻，并记录各次电流表的示数，为了能够完成实验更换的定值电阻阻值范围是 Ω。（4）在实验过程中，小明同学用某个电阻做完实验后，断开开关，保持滑片P的位置不变，换上另一电阻后马上闭合开关，发现电压表的示数是2.5V，请问小明刚换上的电阻的阻值是 Ω．（实验中更换的定值电阻的阻值均为整数）（5）上述实验完成后，老师又用另一套器材设计了如图丙所示的电路，只用电流表来测量额定电流I额＝0.2A的小灯泡正常发光时的电阻R，电源电压未知，滑动变阻器的最大阻值R0＝50Ω，测量过程如下，将测量步骤补充完整。①闭合S2，断开S1，移动滑动变阻器的滑片，至最 （选填“左”或“右”）端，记下电流表示数I1＝0.12A，则电源电压为 V。② （填两开关闭合情况），移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为0.2A，小灯泡正常发光；③ （填两开关闭合情况）， 记下电流表的示数为0.15A；④小灯泡正常发光的电阻R＝ Ω。5.2（2019秋?德惠市校级月考）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V。（1）如图所示是某同学连接的电路，电路中有一根导线连接错了，请你在接错的导线上打“×”并画出正确的连线。（2）正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调到最 ；闭合开关后，发现电压表和电流表只有一只电表有示数，小灯泡亮度一般，说明 表发生了断路；（3）排除故障后，根据测得的实验数据做出小灯泡电压在1.5V～2.5V之间的I﹣U图象如图所示，则小灯泡的额定功率是 W．小灯泡电压为1.5V时的电阻 小灯泡电压为2.5V时的电阻。若小灯泡电压为1.5V、2.0V、2.5V时小灯泡的功率分别为P1、P2、P3，则2P2 （P1+P3）（后两空均填“＞”、“＜”或“＝”）。■考点6：实验探究焦耳定律? ◇典例1：（2020秋?广饶县期中）如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。相同的透明容器中密封着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，U形管中的液面在接通电路前相平。将1、2和3、4导线分别接到电源两端。（1）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，乙图中两根电阻丝串联的目的是控制它们的 相同。（2）甲图装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，通电一段时间， （选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多：（3）通过观察乙图中的实验现象，可知 （选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。◆变式训练6.1（2020?靖江市二模）在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（本题中，三个烧瓶中的均装有质量相等的煤油）。（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，该实验通过比较 ，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。（2）小明先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（见表）。实验次数电流/A通电时间/s电阻/Ω温度升高量/℃10.330101.520.630106.0由此得出：电阻和通电时间相等时，电流 ，其产生的热量 。（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）。采用这种连接方式的目的是 。（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 ，（选填“串联”、“并联”或“串联、并联均可”）。并将其中一烧瓶中的煤油换成 。水和煤油吸热的多少是通过 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的。1．（2020秋?沂源县期中）一个标有“220V440W”的电热器，当通过它的电流为1A时，则（ ）A．电热器的额定功率变小B．电热器的电阻变大C．电热器的实际电压等于220VD．电热器的实际功率小于440W2．（2020秋?东城区校级期中）下列四种家用电器中，正常工作时功率可能大于800W的是（ ）A．电暖气B．电冰箱C．电视机D．日光灯3．（2020秋?东营期中）如图所示，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大2倍，当S闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（ ）A．通过导体中的电流之比IA：IB＝2：1B．加在导体两端的电压之比UA：UB＝1：1C．电流通过A、B所消耗的电功率之比PA：PB＝2：1D．电流通过A、B所做的功之比WA：WB＝1：24．（2020秋?莱州市期中）如图所示甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。下列说法正确的是（ ）A．只闭合开关S1时，电流表的示数为0.2AB．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为10ΩC．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.3AD．再闭合开关S2时，电路总功率为1.4W5．（2020秋?东平县期中）如图是电路元件甲和乙的﹣U图象，下列说法正确的是（ ）①乙为定值电阻②当甲两端电压为2V时，R甲＝5Ω③甲和乙两个元件串联接入电路中，电路电流为0.2A时，电路的总功率为0.6W④甲和乙两个元件并联接入电路中，当电源电压为2V时，电路总电流为0.4AA．只有①②B．只有②③C．只有③④D．只有①④6．（2020?南京二模）如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”和“探究电流的热效应与电阻关系”的实验，关于这两个实验，下列说法正确的是（ ）A．研究对象都是容器中的液体B．都要控制吸热液体的质量相同C．都要控制吸收液体的种类相同D．都要通过温度计上升的示数比较吸热的多少7．（2020?莱芜区）商场中，卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说：微波炉很省电，用它加热食物花不了多少电费。顾客说：微波炉很费电，他家的微波炉一开就“跳闸”。上述争论中，顾客混淆的两个概念是（ ）A．电压和电流B．电功率和电流C．电能和电功率D．电能和电功8．（2020?和平区一模）小虎利用如图甲所示的电路“探究小灯泡的亮度和电功率的关系“，已知小灯泡的额定电压为3.8V。（1）如图甲，连接的电路有错误。请你在错误连线上画“×”。并用笔画出正确的导线。（2）电路正确连接后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来首先进行的操作是 。A．检查滑动变阻器是否断路B．移动滑动变阻器的滑片C．检查小灯泡是否断路D．检查开关是否接触良好（3）实验过程中，当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的电阻为 Ω。（4）如果该实验电源用干电池，至少需要 节干电池。小虎设计了如下的实验表格。正确完成实验后，可以得出的结论是 。电压/V0.8U额定U额定1.2U额定电流/A电功率/W小灯泡的亮度（5）小虎设计了A、B、C三种电路图，试图测量另一个小灯泡的额定功率（额定电压已知），其中R0为10Ω的定值电阻，S为单刀双掷开关（S可以连接“a”或“b”），则以下测量方案可行的是 （选填字母）。9．（2020秋?东城区校级期中）小叶和小东用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡在不同电压下工作的电功率。已知电源两端电压恒为6V。（1）请根据实验要求完成实物电路图1的连接。（2）小东连接好实验电路，检查连接无误后，闭合开关S，却发现灯泡不发光，电流表无示数，电压表指针偏转明显，可能发生的故障是 。A．灯泡灯丝断了B．灯座接线短路C．蓄电池没有电了D．电流表接线柱短路（3）在发现电路有故障时，首要的规范操作应是： 。（4）小东排除故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P至如图所示位置时，电压表示数为2.1V，若他想测量小灯泡的额定功率，此时应将滑片P向 端移动（选填“A”或“B”），使电压表的示数为2.5V。（5）小叶同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图2所示的I﹣U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W。（6）若将小灯泡换成定值电阻，该电路还可以进行的实验有 （请写出一个即可）。10．（2018?蜀山区一模）节约用电，人人有责，为此，政府提倡市民在夏季高温期间将空调温度设定在舒适温度即可，不必贪凉求低，为响应倡导，某同学家中的一台额定电压220V，额定功率为1100W的变频空调，将原来设定的温度22℃改成26℃，此时制冷实际功率为850W，若变频空调平均每天连续工作10小时，求：（1）此空调正常工作时的电流？（2）每天节约用电多少度？这些电能通过标有“1200r/kW?h”的电能表可让其转盘转多少转？1．（2020?大连）如图所示的电路，电源电压保持不变。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端向b端移动的过程中，不计温度对灯丝电阻的影响，则电路总功率P与电压表示数U之间的关系图象为（ ）A．B．C．D．2．（2020?广安）利用如图所示的装置测量小灯泡的电功率，电源电压恒定不变，小灯泡上标有“3.8V“字样。如果闭合开关，实验操作过程中出现了以下几种情况，分析错误的是（ ）A．无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡不亮，电压表的示数几乎等于电源电压，电流表几乎无示数，原因可能是小灯泡断路B．无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡很暗且亮度不变，原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱C．当小灯泡的实际电压为2.5V时，要测量小灯泡的额定功率，需将滑片向左移动D．电压表无示数，小灯泡不亮，可能是小灯泡短路3．（2020?宿迁）图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（ ）A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少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4．（2020?娄底）下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（ ）A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡B．家里使用电热水壶烧水C．小明妈妈用电熨斗熨衣服D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温5．（2020?北京）如图所示电路中，将开关S闭合，完全相同的灯L1和灯L2均发光。下列说法正确的是（ ）A．灯L1比灯L2亮B．通过A点的电流大于通过B点的电流C．灯L1的实际电功率比灯L2的实际电功率小D．电路中AB两点间的电压等于BC两点间的电压6．（2020?无锡）在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如表所示。小灯泡两端的电压U/V0.51.01.522.53通过小灯泡的电流I/A0.120.160.190.230.250.28小灯泡的亮度暗→亮正常发光过亮分析实验记录，她得出了以下结论①小灯泡的额定功率为0.625W②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大④小灯泡和阻值为2Ω的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端时，能正常发光其中正确的是（ ）A．只有①B．只有①②C．只有①②③D．①②③④都正确7．（2020?眉山）如图甲所示，电源电压不变，将小灯泡L和电阻R接入电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W．图乙是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。下列说法中正确的是（ ）A．只闭合开关S1时，L的电阻为10ΩB．再闭合开关S2后，电路总功率为1.2WC．再闭合开关S2后，电流表示数增加0.5AD．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量是24J8.（2020?广西）在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压保持不变，待测小灯泡的额定电压为2.5V。（1）为了比较精确的测量小灯泡的电功率，电压表的量程应选0～ V；（2）实验时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不亮，电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障可能是 （选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良；（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数是2.5V，电流表示数如图所示，则小灯泡的额定功率是 W；（4）测量结束后，应先 ，再拆除导线，最后整理好器材；（5）某实验小组在处理实验数据时，采用描点法，在坐标纸上作出了如图所示的I﹣U图象，请指出作图过程中存在的错误或不足之处是 ；（6）某实验小组设计了如图所示的电路（还缺一根导线连接才完整），可以测量小灯泡的额定功率，其中R为定值电阻。请写出本实验主要测量步骤及所测物理量；①电路连接完整后，开关S2断开，S1、S3闭合，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为U额；② ，开关S3断开，S1、S2闭合，记录电压表的示数U2；③小灯泡额定功率的表达式P额＝ （用R、U额、U2表示）。9．（2020?鞍山）小刚同学在做“测量小灯泡额定功率”的实验中，选用如图甲所示的器材和电路。其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω1A”字样。（1）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片。发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数。若电路只有一处故障，则故障原因是 。（3）排除故障后再次闭合开关，移动滑片直到电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，为 A，小灯泡的额定功率为 W．再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3V，小灯泡强烈发光，此时小灯泡的实际功率 （填“大于”、“小于”或“等于”）1.08W。（4）同组的小红同学还想探究“在电压一定时，电流与电阻的关系”，于是将图甲中的小灯泡换成三个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻，其余连接均不改变。图丙是小红根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象。①由图象可知小红将定值电阻R两端的电压控制为 V不变。当定值电阻由5Ω换为10Ω时，为达到实验要求，滑动变阻器连入电路的阻值应 （填“变大”、“变小”或“不变”）。②实验结论是电压一定时， 。③实验结束后，小红问老师保持该电压不变的情况下，能否更换50Ω的定值电阻继续进行此实验，老师指导小红分析了不能更换的原因。你认为原因是 。41第二十一章电功和电功率■考点一 电能、电功? 1．电功：电流通过某段导体所做的功叫电功，消耗电能的过程即电流做功的过程，实质是将电能转化为其他形式能的过程，可用公式W＝UIt计算电功大小，推导式有W＝Pt＝I2Rt＝U2t/R。2．电能(电功)：国际主单位是焦，符号是J，日常生活中常用单位是度，物理学中叫kW·h，1kW·h＝3.6×106J。3．电能表的认识作用测量电路消耗电能(电流做功)单位度(kW·h)读数计数器末尾数字的单位是十分位参数220V额定电压10A额定电流600r/(kW·h)每用1度电，表盘转600转4.注意：②计算电功公式W＝Pt＝UIt是普遍适用的公式，由定义式W＝UIt和欧姆定律I＝，可以推导两个式子：W＝t(方便用于并联电路)和W＝I2Rt(方便用于串联电路)。③无论串联还是并联，电路的总功W总＝W1＋W2＋…＋Wn。■考点二 电功率及其测量? 5.电功率：反映电流做功快慢的物理量，等于电流做的功与时间的比值。6.电功率公式：，若是纯电阻电路，由欧姆定律可得变形公式P＝I2R或。7.单位：国际主单位是瓦(W)，另一个单位是千瓦(kW)二者换算关系是1kW＝103W。8.额定电压和额定功率：额定电压是指用电器在正常工作时的电压，额定功率是指用电器在额定电压下的电功率，与实际电压、实际功率的关系如下：P实＝()2·P额若U实＝U额时，则P实＝P额，用电器正常工作；若U实＜U额时，则P实＜P额，用电器不能正常工作；若U实＞U额时，则P实＞P额，损坏用电器。灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的。9.伏安法测小灯泡电功率(1)原理是P＝UI。(2)电路图：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C765.TIF"\MERGEFORMAT(3)滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流，从而实现多次测量取平均值。注意：（1）在测量小灯泡电功率的实验中，不能将多次测得的电功率求平均值。多次测量的目的：为了研究小灯泡亮度(或电功率)与小灯泡两端电压的关系。（2）在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的：为了研究小灯泡的电阻是否与温度有关。（3）在测量定值电阻的实验中，多次测量的目的是为了求平均值，以减小测量误差。（4）在测量小灯泡电功率的实验中，选择滑动变阻器的最大阻与小灯泡阻值相差不大，调节效果明显。10.用电能表、秒表测用电器功率的原理是P＝W/t。方法是：用电能表测出用电器在某一段时间(t)消耗的电能W＝kW·h＝×3.6×106J(n、n0表示转数)，则用电器的电功率为P＝＝W。11.几种特殊测电功率方法(1)安阻法，如图所示：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C766.TIF"\MERGEFORMAT表达式为：P＝UI＝I2R0·I(2)伏阻法，如图所示：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C767.TIF"\MERGEFORMAT表达式为：P＝(3)转换法，如图所示：INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\zcccsyzhy1\\AppData\\Roaming\\Microsoft\\Word\\C768.TIF"\MERGEFORMAT表达式为：P＝12.电功、电功率的综合计算题一般涉及电路变化问题，解答此类题时，应先根据开关的通、断和滑动变阻器的移动情况，确定各时刻的电路结构，最好画出等效电路图，然后根据电阻的变化情况以及“灯泡正常发光”“串联”等关键字眼，逐步分析电流和电压的变化，再灵活选择合适的公式进行求解。13.注意：（1）用电设备的P额、U额具有唯一性、对应性，而用电设备的U实、P实可有很多个，但U实、P实具有同体性，同时性；（2）串、并联电路，总功率P总＝P1＋P2＋…＋Pn，串联电路电功率与电阻关系：＝，并联电路电功率与电阻关系：＝。■考点三 焦耳定律与电热14.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为热能的现象。利用电热工作的用电器有电饭锅等。为了防止电热危害，可以加散热窗等。我们可以借助电流的热效应来判定电流的大小，这种方法叫转换法。15.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，跟通电时间成正比。用公式表示为Q＝I2Rt，单位是J。16.电功和电热的关系(1)当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能全部(选填“全部”或“一部分”)转化为热能，即W＝Q。(2)当电路中接入的电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有一部分(选填“全部”或“一部分”)电能转化为热能，即W大于Q。此时，只能利用公式Q＝I2Rt计算电热。17.电热器的原理：电流的热效应。18.电热器的主要结构：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。电热器的优点：清洁环保，效率高，使用方便。19.几种材料的比较材料电阻熔点滑动变阻器的电阻线大高电热器的发热体大高保险丝大低20.电热的危害：由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。安装散热扇、散热窗加快散热。21.注意：（1）由Q＝I2Rt和I＝可以推导Q＝t，Q＝I2Rt方便串联电路计算，Q＝t方便并联电路计算。（2）电热挡位的判定方法：由P＝可知，在电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；（3）比例关系：串联电路：＝＝＝＝，并联电路：＝＝＝＝。■易错提示? 1.误认为电能表是测电功率的仪器。2.当用电器两端电压减小一半，误认为其实际功率也减小一半。3.误认为将“110V 100W”和“110V 25W”两灯串联在220V电源上，两灯能正常发光。4.用I＝U/R计算电动机的工作电流。■考点1：电能及其测量? ◇典例1：（2020?普陀区校级模拟）下列用电器正常工作10秒钟消耗电能最少的是（ ）A．空调B．电视机C．洗衣机D．手电筒的小灯泡答：D解：手电筒的小灯泡的功率约1.0W，空调功率约为1000W；电视机的功率约为130W；洗衣机的额定功率约为300W；由此可见，手电筒小灯泡的功率最小，由W＝Pt可知，用电器正常工作相同时间消耗电能最少的是小灯泡。◇典例2：（2020秋?莱州市期中）如图所示是家庭常用的电能表，下列说法正确的是（ ）A．接在这个电能表上的用电器每消耗0.2kW?h的电能，电能表上的转盘转过500转B．这个电能表正常工作的电流应是5AC．只利用电能表就能测出用电器的电功率D．此时电能表指示的读数为931.6J答：A解：A、由2500R/kW?h：接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过2500转，用电器每消耗0.2kW?h的电能，电能表上的转盘转过，n＝0.2kW?h×2500R/kW?h＝500R（转），故A正确；B、“5A”是电能表允许通过最大电流是5A，故B错误。C、电能表是测量用电器一段时间内消耗的电能，故C错误；D、此时电能表指示的读数为931.6kW?h，故D错误。◆变式训练1.1（2019秋?鞍山期末）关于电能和电功，下列说法正确的是（ ）A．家用电器每消耗1度电，产生的热量就是3.6×106JB．用电器消耗的电能等于电流通过该用电器所做的功C．电流做功的过程实质就是其他形式能转化为电能的过程D．通过导体的电流越大，电流做的功就越多答：B解：A、用电器消耗1度电即3.6×106J，若是纯电阻电路，产生的热量等于3.6×106J，若是非纯电阻电路产生的热量小于3.6×106J，故A错误；B、电流做功的过程就是消耗电能的过程，所以用电器消耗的电能等于电流通过用电器所做的功，故B正确；C、电流做功的过程实质就是电能转化为其他形式能的过程，故C错误；D、根据W＝UIt知，在电压和通电时间一定时，通过导体的电流越大，电流做的功就越多，故D错误。1.2（2019秋?昌平区期末）电能表接在家庭电路中，是为了测量（ ）A．电能B．电压C．电流D．电功率答：A解：A、电能表是测量电流做功多少的仪表，即测量消耗的电能，故A正确；BCD、电压表测量电压、电流表测量电流，由P＝UI或P＝可计算出电功率，故BCD错误。■考点2：额定功率与实际功率? ◇典例1：（2020?安顺）如图所示是额定电压为3V的小灯泡的I﹣U变化关系图象。根据图象，下列关于小灯泡的一些物理量分析正确的是（ ）A．此过程中电流与电压成正比B．此过程中小灯泡电阻保持不变C．额定电流是0.3AD．额定功率是1.5W答：D解：AB、由图可知，I﹣U变化关系图象是曲线，小灯泡的电流与电压不成正比，电阻不是定值，故AB错误；C、由图象可得，电压为3V（在额定电压下）时的电流（额定电流）是0.5A，故C错误；D、额定功率P＝UI＝3V×0.5A＝1.5W，故D正确。◇典例2：（2019秋?连州市期末）一只标有“3V6W”的灯泡，下列说法中正确的是（ ）A．该灯泡正常工作电压是6VB．该灯泡正常工作电流是3AC．该灯泡正常时额定功率是6WD．该灯泡正常工作时的电阻是2Ω答：C解：AC、“3V6W”的灯泡，表示该灯的额定电压是3V，额定功率是6W，即正常工作电压为3V，正常工作时电功率为6W，故A错误，C正确；B、由P＝UI可得，灯泡正常工作电流：I＝＝＝2A，故B错误；D、灯泡正常工作时的电阻：R＝＝＝1.5Ω，故D错误。◆变式训练2.1（2020秋?沂源县期中）一个标有“220V440W”的电热器，当通过它的电流为1A时，则（ ）A．电热器的额定功率变小B．电热器的电阻变大C．电热器的实际电压等于220VD．电热器的实际功率小于440W答：D解：A、额定功率是指用电器额定电压下正常工作时的功率，当通过它的电流为1A时，额定电压不变，则额定功率不变，故A错误；B、由P＝可得电热器的电阻为：R＝＝＝110Ω，当通过它的电流为1A时，电热器的电阻不变，故B错误；C、由I＝可得，通过它的电流是1A时电热器的实际电压：U＝IR＝1A×110Ω＝110V＜U额＝220V；故C错误；D、通过它的电流是1A时电热器的实际功率为：P′＝（I′）2R＝（1A）2×110Ω＝110W＜P额＝440W，故D正确。2.2（多选题）小灯泡L1和L2分别标有“6V 3W”、“6V 6W”，将L1和L2分别按如图甲、乙所示的方式与同一电源连接，闭合开关S后，L1和L2都能发光，（假设灯丝电阻不变），下列说法正确的是（ ）A．甲图中通过L1的电流小于通过L2的电流B．乙图中L1比L2更亮些C．乙图中L1、L2两端的实际电压不相等D．甲、乙两图中L1的实际功率都小于L2的实际功率答：ABC解：根据P＝可得两灯泡的电阻分别为：R1＝＝＝12Ω，R2＝＝＝6Ω，则：R1＞R2；A．甲图中两灯泡并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以由I＝可知，通过L1的电流小于通过L2的电流，故A正确；B．乙图中两灯泡串联，因串联电路中各处的电流相等，所以由P＝I2R可知，R1＞R2；L1的实际功率大于L2的实际功率，所以，L1比L2更亮些，故B正确；C．乙图中两灯泡串联，因串联电路中各处的电流相等，所以由U＝IR可知，L1的实际电压大于L2的实际电压；故C正确；D．甲图中两灯泡并联它们两端的电压相等，由P＝可知，L1的电阻较大，实际功率较小；乙图中两灯泡串联通过它们的电流相等，由P＝I2R可知，L1的电阻较大，L1的实际功率大于L2的实际功率，故D错误。■考点3：焦耳定律及其应用? ◇典例1：（2020秋?招远市期中）用如图的装置探究“影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（ ）A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少D．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少答：C解：A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；B、由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2，故R2放出的热量多，温度计示数升的高，故B错误；C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，故C正确；D、本实验中控制电流和通电时间，所以得出的结论是：在电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，故D错误。◆变式训练3.1（2020秋?东平县期中）探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”时，两个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，用电阻R1、R2对容器中的空气进行加热，如图所示。下列说法中正确的是（ ）①该装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系②实验时通过装置中R1与R2的电流相同③电流产生的热量越多，U形管内液面高度差越大④通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是4：1A．只有①②B．只有②③C．只有①④D．只有③④答：D解：①②、由图可知，R2、R3并联后再与R1串联在电路中，根据并联电路的电流特点可知，通过R1、R2的电流是不同的，电阻相同，通电时间相同，所以该装置是探究电流产生的热量与电流大小的关系，故①②错误；③、电流产生的热量越多，空气吸收的热量越多，温度越高，气体膨胀程度越大，则U形管内液面高度差越大，故③正确；④、右侧两个5Ω的电阻并联后再与左侧的5Ω的电阻串联，根据并联电路的电流特点可知，通过左侧电阻的电流等于通过右侧容器中电阻的电流的2倍，根据公式Q＝I2Rt可知，通电后，甲图中左、右电阻产生的热量之比是4：1，故④正确。知识点4：电能、电功率、电热的综合计算◇典例1：（2020?盐城模拟）某电开水器有加热挡和保温挡，其电路原理图（R1、R2都是加热电阻）如图所示。开关S可以自动跳到a、b位置实现加热状态和保温状态的转换。已知该电开水器处于加热挡状态时加热功率为5500W；保温挡状态时，R1两端电压为44V．求：（1）加热10min电开水器消耗的电能；（2）加热时电路中的电流；（3）R2的阻值。答：见解析解：（1）加热10min电开水器消耗的电能：W＝P加t＝5500W×10×60s＝3.3×106J；（2）根据P＝UI可得加热时电路中的电流：I＝＝＝25A；（3）开关S接a时，只有电热丝R1接入电路，开关S接b时，电热丝R1和R2串联接入电路，因串联电路电阻大于其中任一电阻，根据P＝可知，开关S接a时为加热状态，开关S接b时为保温状态，由P＝得，R1的阻值：R1＝＝＝8.8Ω。由题知，串联时电阻R1两端电压为44V，因串联电流相等，结合根据串联电阻的电压特点可得，＝＝，代入数据，＝，解得：R2＝35.2Ω。答：（1）加热10min电开水器消耗的电能是3.3×106J；（2）加热时电路中的电流是25A；（3）R2的阻值是35.2Ω。◇典例2：（2020?广东）某款电热饮水机具有加热和保温两挡，额定电压为220V．图甲是其电路原理图。S0为温控开关，R1，R2为电热丝（阻值不变），某饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图象如图乙所示求：（1）饮水机处于加热挡阶段消耗的电能；（2）饮水机处于保温挡时，通过R1的电流；（3）R2的阻值。答：见解析解：（1）由图乙知，加热挡的功率为P加热＝484W，加热时间为t＝5min＝300s，饮水机处于加热挡阶段消耗的电能为：W＝P加热t＝484W×300s＝1.452×105J；（2）当开关S、S0闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，根据P＝可知，饮水机的总功率最大，此时为加热状态；当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，饮水机处于保温状态；根据图乙知保温挡的功率为44W，根据P＝UI知，保温挡时通过R1的电流为：I＝＝＝0.2A；（3）因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，加热时电阻丝R2的电功率：P2＝P加热﹣P1＝P加热﹣P保温＝484W﹣44W＝440W，因并联电路中各支路两端的电压相等，由P＝可得，电阻R2的阻值：R2＝＝＝110Ω；答：（1）饮水机处于加热挡阶段消耗的电能为1.452×105J；（2）饮水机处于保温挡时，通过R1的电流为0.2A；（3）R2的阻值为110Ω。◆变式训练4.1（2020?临沂）图甲是某品牌家用蛋糕机，该蛋糕机配有很多卡通模型，可以做出多种多样的创意小蛋糕，图乙是该蛋糕机的简化电路图，可以实现蛋糕机的低、中、高三挡加热功能。单独闭合开关S1时，蛋糕机处于440W的低温挡加热状态；单独闭合开关S2时，阻值为55Ω的电阻R2让蛋糕机处于中温挡加热状态。求蛋糕机正常工作时：（1）低温挡加热电流；（2）中温挡加热功率；（3）高温挡加热5min消耗的电能。答：见解析解：（1）蛋糕机正常工作时的电压U＝220V，根据P＝UI可得，低温挡加热电流为：I低＝＝＝2A；（2）由题知，中温挡时只有电阻R2工作，中温挡加热功率为：P中＝＝＝880W；（3）当开关S1和S2都闭合时处于高温加热挡，此时两电阻并联，其功率为低温挡与中温挡的功率之和，即P高温＝P低+P中＝440W+880W＝1320W，根据P＝可得，高温挡加热5min消耗的电能为：W＝P高温t＝1320W×5×60s＝3.96×105J。答：（1）低温挡加热电流为2A；（2）中温挡加热功率为880W；（3）高温挡加热5min消耗的电能为3.96×105J。4.2（2018?平川区校级一模）电动摩托车是利用电动机来驱动的一种环保型交通工具，采用独轮设计，车身小巧并具有自身平衡功能，可帮助通勤者应对拥堵的交通和避免昂贵的停车费。某款电动摩托车的整车质量为57kg，电动机的额定电压为60V，电动机的额定功率为300W，此车只可乘一人，已知小强的质量为60kg，匀速行驶时所受阻力为总重的0.02倍。（g＝10N/kg）（1）该车以额定功率行驶20min时，消耗的电能；（2）若该车电动机将80%的电能转化为克服阻力做的功，在平直公路上以额定功率匀速行驶20km所需要的时间。答：见解析解：（1）由P＝可得消耗的电能：W＝Pt＝300W×20×60s＝3.6×105J；（2）人和车的总重力：G总＝（m车+m人）g＝（57kg+60kg）×10N/kg＝1170N；车受到的阻力：F阻＝0.02G总＝23.4N；由题意得：80%Pt＝F阻s则t＝＝＝1950s＝32.5min。答：（1）该车以额定功率行驶20min时，消耗的电能为3.6×105J；（2）在平直公路上以额定功率匀速行驶20km所需要的时间为32.5min。4.3．（2016?玉溪校级模拟）如图是玉溪市太标集团旗下的一款新式电动车及部分参数，现以最高功率匀速骑行该车1min，求：参数整车质量100kg最高时速36km/h最高功率500w电机效率40%（1）该电动车消耗的电能为多少J？（2）若该电机效率达到50%其实需消耗多少电能？（3）该电动车以最高功率前进时电动机提供的牵引力为多大？答：见解析解：（1）t＝1min＝60s，电动车做的机械功：W机械＝Pt＝500W×60s＝30000J；根据η＝得，消耗的电能：W电＝＝＝7.5×104J；（2）若该电机效率达到50%则需消耗的电能为：W电′＝＝＝6×104J；（3）v＝36km/h＝10m/s，该电动车以最高功率前进时电动机提供的牵引力为：F＝＝＝50N故答案为：（1）该电动车消耗的电能为7.5×104J；（2）若该电机效率达到100%其实只需消6×104J的电能。（3）该电动车以最高功率前进时电动机提供的牵引力为50N。4.4（2018?湘西州）如图所示，一个标有“2.5V0.5W”的小灯泡L与滑动变阻器R串联，电源两端的电压为6V保持不变。开关S闭合后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光。求：（1）小灯泡正常发光100s，消耗了多少电能？（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的电阻是多少？答：见解析解：（1）由P＝可得小灯泡正常发光100s，消耗的电能：W＝Pt＝0.5W×100s＝50J；（2）由图知，L与R串联，由P＝UI可得小灯泡正常发光时电路中电流：I＝IR＝IL＝＝＝0.2A，由串联电路特点知此时R两端电压：UR＝U﹣U额＝6V﹣2.5V＝3.5V，由欧姆定律可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：R＝＝＝17.5Ω。答：（1）小灯泡正常发光100s，消耗了50J的电能；（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的电阻是17.5Ω。■考点5：伏安法测电功率? ◇典例1：（2020?泗阳县模拟）一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A，小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材，一个电压表、一个电流表，一个开关，电源、滑动变阻器、导线若干。电压U/V12.52.8电流I/A0.180.28（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮。电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是 。（3）排除故障后，进行了三次测量，测量数据如表。当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的额定功率为 W。（4）小明设计了如图丙的电路，测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率。实验方案如下，（电源电压不变，滑动变阻器Rl的最大阻值为R1，滑动变阻器R2的最大阻值为R2）①只闭合开关S和S2，移动R1滑片，使电流表的示数为I额②只闭合开关S和S1，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额，保持变阻器 的滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式 。（用I额、I1、I2、Rl、R2中的字母表示）。答：见解析解：（1）变阻器按一上一下连入电路中，正常发光时的电流约为0.3A，故电流表选用小量程串联在电路中，小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如下所示：（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电路可能断路，电压表有示数，则说明电压表与电源连通，出现这一故障的原因可能是灯泡断路；（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.26A，此时小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W；（4）①闭合开关S和S2，移动R1滑片，使电流表的示数为I额。②只闭合开关S和S1，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额，保持变阻器R2的滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。在①中，R1与灯串联，灯正常发光，在②中，R1与R2串联，因为电路中电流仍为I额，所以R2′＝RL；保持R2滑片位置不动，将另一个滑动变阻器（R1）滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器（R1）的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。由串联电路特点和欧姆定律可得：U＝I1R2′＝I2（R1+R2′），解得：R2′＝，小灯泡额定功率的表达式为：P额＝I额2RL＝I额2R2′＝I额2?。故答案为：（1）如上所示；（2）灯泡断路；（3）0.65；（4）②R2；③P额＝I额2?。◆变式训练5.1（2020?营口三模）某同学到实验室做“测量小灯泡功率”的实验，所用的器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（额定功率小于1W），规格为“30Ω0.5A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干。（1）请将如图甲的实物电路补充完整。（要求：滑片向右移动时小灯泡变亮）（2）小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。（3）测完功率后，同学们继续利用这个电路探究“电流与电阻的关系”，将小灯泡换成定值电阻，实验中保持电压表的示数始终是2V，更换不同的定值电阻，并记录各次电流表的示数，为了能够完成实验更换的定值电阻阻值范围是 Ω。（4）在实验过程中，小明同学用某个电阻做完实验后，断开开关，保持滑片P的位置不变，换上另一电阻后马上闭合开关，发现电压表的示数是2.5V，请问小明刚换上的电阻的阻值是 Ω．（实验中更换的定值电阻的阻值均为整数）（5）上述实验完成后，老师又用另一套器材设计了如图丙所示的电路，只用电流表来测量额定电流I额＝0.2A的小灯泡正常发光时的电阻R，电源电压未知，滑动变阻器的最大阻值R0＝50Ω，测量过程如下，将测量步骤补充完整。①闭合S2，断开S1，移动滑动变阻器的滑片，至最 （选填“左”或“右”）端，记下电流表示数I1＝0.12A，则电源电压为 V。② （填两开关闭合情况），移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为0.2A，小灯泡正常发光；③ （填两开关闭合情况）， 记下电流表的示数为0.15A；④小灯泡正常发光的电阻R＝ Ω。答：见解析解：（1）测额定电压为2.5V的小灯泡功率，电压表选用0～3V量程与灯泡并联，滑片P向右移动时小灯泡变亮，即电流变大电阻变小，所以应将变阻器的B接线柱接入电路中，如图所示：（2）灯泡正常发光时两端电压等于2.5V，由此图乙知，电流表使用小量程，分度值0.02A，所以此时通过灯泡的电流为0.24A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.24A＝0.6W；（3）实验中保持电压表的示数始终是2V，根据串联电路的规律，变阻器的电压为6V﹣2V＝4V，由分压原理，变阻器的电阻为定值电阻的2倍，由滑动变阻器规格知，电路中最大电流为0.5A，由欧姆定律，电路的电阻应大于：R＝＝＝12Ω，根据串联电路的电阻特点知，定值电阻不应小于：R小＝×12Ω＝4Ω；当变阻器的最大电阻连入电路中时，定值电阻的最大值为：×30Ω＝15Ω；为了能够完成实验，更换的定值电阻的阻值范围是4Ω～15Ω。（4）在实验过程中，小明同学用某个电阻为R1做完实验，则变阻器连入的电阻为2R1，换上另一电阻后马上闭合开关，发现电压表的示数是2.5V，则变阻器的电压为3.5V，由分压原理有：＝，解得：R换＝，因实验中更换的定值电阻的阻值均为整数，故R1可能为7或14Ω，对应的R换＝10Ω，或20Ω，若R1为14Ω，因更换的电阻范围为4Ω～15Ω；故小明刚换上的电阻的阻值是10Ω；（5）①闭合开关S2，断开开关S1，移动滑动变阻器的滑片使其连入阻值为最大，即P移动到最左端，此时R0＝50Ω，并记下电流表的示数为I1＝0.12A，电流测通过变阻器的电压，则电源电压为：U＝I1×R0＝0.12A×50Ω＝6V；②闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片使电流表的示效为0.2A，灯泡正常发光，③闭合S2，断开S1，保持滑动变阻器的滑片位置，记下电流表的示效为I2＝0.15A；④在②中，此时变阻器左边电阻丝与灯串联，电流表测电路中的电流，设变阻器滑片以右电阻为R右，则左边电阻为50Ω﹣R右，根据电阻的串联及欧姆定律有：50Ω﹣R右+RL＝，即50Ω﹣R右+RL＝＝30Ω…②；在③中，根据欧姆定律有：R右＝，即R右＝＝40Ω…③，将③代入②得灯正常发光时的电阻为RL＝20Ω。故答案为：（1）见上图；（2）0.6（3）4～15；（4）10；（5）①左；6；②闭合S1，断开S2③闭合S2，断开S1；保持滑片位置不变；④20。5.2（2019秋?德惠市校级月考）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V。（1）如图所示是某同学连接的电路，电路中有一根导线连接错了，请你在接错的导线上打“×”并画出正确的连线。（2）正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调到最 ；闭合开关后，发现电压表和电流表只有一只电表有示数，小灯泡亮度一般，说明 表发生了断路；（3）排除故障后，根据测得的实验数据做出小灯泡电压在1.5V～2.5V之间的I﹣U图象如图所示，则小灯泡的额定功率是 W．小灯泡电压为1.5V时的电阻 小灯泡电压为2.5V时的电阻。若小灯泡电压为1.5V、2.0V、2.5V时小灯泡的功率分别为P1、P2、P3，则2P2 （P1+P3）（后两空均填“＞”、“＜”或“＝”）。答：见解析解：（1）测量小灯泡的电功率的实验中，开关应与R串联，电压表应与R并联，由此改接电路如图所示：（2）为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调到最大值处；闭合开关后，灯泡能发光，说明电路是通路，两表中只有一个有示数，且电路是由于两表中一只电表断路造成的，若电流表断路，整个电路断路不合题意；若电压表断路，除电压表无示数，电路其它部分正常，电流表有示数，符合题意；（3）灯泡正常发光时电压等于其额定电压2.5V，由图象知此时通过灯泡的电流为0.25A，灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；由图象知，灯泡两端电压由1.5V增大到2.5V时，电压变化比电流变化快，由此可知灯泡电阻随电压增大而增大，所以小灯泡电压为1.5V时的电阻小于2.5V时的电阻；由图象知，灯泡电压1.5V﹣2.5V变化过程中，电流变化是均匀的，若电压从1.5V增大到2.0V时电流增大△I，则电压从2.0V增大到2.5V时电流变化也为△I，由P＝UI有：P2＝U2I＝2V×I，P1＝U1I1＝1.5V×（I﹣△I），P3＝U3I3＝2.5V×（I+△I），则：P1+P3＝1.5V×（I﹣△I）+2.5V×（I+△I）＝2×2V×I+△I＝2P2+△I，所以2P2＜（P1+P3）。故答案为：（1）见上图；（2）大值处；电压；（3）0.625；＜；＜。■考点6：实验探究焦耳定律? ◇典例1：（2020秋?广饶县期中）如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。相同的透明容器中密封着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，U形管中的液面在接通电路前相平。将1、2和3、4导线分别接到电源两端。（1）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，乙图中两根电阻丝串联的目的是控制它们的 相同。（2）甲图装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，通电一段时间， （选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多：（3）通过观察乙图中的实验现象，可知 （选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。答：见解析解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接比较，但产生热量的多少可以通过U形管中液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；图乙中，两个电阻串联在电路中目的是控制它们的电流相同；（2）图甲装置中，两个5Ω的电阻并联后与一个5Ω的电阻再串联，容器b外连接的5Ω电阻，它起分流的作用；根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻并联的总电流和左边电阻的电流相等，即I右＝I左；右边两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左＝I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω（阻值相等），通电时间相等，根据Q＝I2Rt可知，通电一段时间后，a容器（左边容器）中电流产生的热量多；（3）乙图中，右侧U形管中液柱上升幅度更大。根据串联电路的电流特点可知，电流和通电时间相等，通电一段时间后，装置d容器内电阻大，产生的热量多。故答案为：（1）U形管中液面高度差；电流；（2）电流；a；（3）d。◆变式训练6.1（2020?靖江市二模）在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（本题中，三个烧瓶中的均装有质量相等的煤油）。（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，该实验通过比较 ，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。（2）小明先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（见表）。实验次数电流/A通电时间/s电阻/Ω温度升高量/℃10.330101.520.630106.0由此得出：电阻和通电时间相等时，电流 ，其产生的热量 。（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）。采用这种连接方式的目的是 。（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 ，（选填“串联”、“并联”或“串联、并联均可”）。并将其中一烧瓶中的煤油换成 。水和煤油吸热的多少是通过 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的。答：见解析解：（1）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过温度计示数变化来反映，这是转换法。温度计示数变化越大，电流产生的热量越多。这是转换法。A．力是看不见的，可以通过力的作用效果认识它，这是把力转换为物体的形变或运动状态的变化，是转换法，符合题意。B．探究电流与电压、电阻的关系，探究电流跟电压关系时，控制电阻不变，探究电流跟电阻关系时，控制电压不变，这是控制变量法。不符合题意。C．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻，总电阻和两个串联电阻的效果是相同的，是等效替代法。不符合题意。煤油比水的比热小，吸收相同的热量，煤油的温度变化比较大，温度计示数变化明显，实验效果比较好。（2）由表格数据知，电阻相同，通电时间相同，电流越大，温度升高量越大，说明电流产生热量越多。（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量多少跟电阻的关系，控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。（4）“比较水和煤油比热容的大小”根据Q＝cm△t，可以采用质量相同，吸收热量相同的不同物质，所以选择A烧瓶，由于电阻相同，和甲图烧瓶并联；电阻相同，两个电阻串联或并联时，其电压是相同的，电流产生热量相同，并且把烧瓶A的液体换成和甲图中质量相同的水。水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映，加热时间越长，吸收的热量越多。故答案为：（1）温度计示数变化；（2）越大；越多；（3）B；串联；控制电流与通电时间相同；（4）A；串联、并联均可；等质量的水；加热时间。1．（2020秋?沂源县期中）一个标有“220V440W”的电热器，当通过它的电流为1A时，则（ ）A．电热器的额定功率变小B．电热器的电阻变大C．电热器的实际电压等于220VD．电热器的实际功率小于440W答：D解：A、额定功率是指用电器额定电压下正常工作时的功率，当通过它的电流为1A时，额定电压不变，则额定功率不变，故A错误；B、由P＝可得电热器的电阻为：R＝＝＝110Ω，当通过它的电流为1A时，电热器的电阻不变，故B错误；C、由I＝可得，通过它的电流是1A时电热器的实际电压：U＝IR＝1A×110Ω＝110V＜U额＝220V；故C错误；D、通过它的电流是1A时电热器的实际功率为：P′＝（I′）2R＝（1A）2×110Ω＝110W＜P额＝440W，故D正确。2．（2020秋?东城区校级期中）下列四种家用电器中，正常工作时功率可能大于800W的是（ ）A．电暖气B．电冰箱C．电视机D．日光灯答：A解：A、电暖气属于大功率用电器，其功率一般大于800W，故A符合题意；B、电冰箱的功率在200W左右，故B不合题意；C、电视机的功率约为100W，故C不合题意；D、日光灯的功率约为40W，故D不合题意。3．（2020秋?东营期中）如图所示，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大2倍，当S闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（ ）A．通过导体中的电流之比IA：IB＝2：1B．加在导体两端的电压之比UA：UB＝1：1C．电流通过A、B所消耗的电功率之比PA：PB＝2：1D．电流通过A、B所做的功之比WA：WB＝1：2答：D解：A.因串联电路中各处的电流相等，所以通过导体中的电流之比IA：IB＝1：1，故A错误；B.因导体A、B的材料、长度相同，但A比B的横截面积大2倍，所以导体B的电阻是导体A电阻的2倍，由U＝IR可知，加在导体两端的电压之比UA：UB＝RA：RB＝1：2，故B错误；C.由P＝UI＝I2R可得，电流通过A、B所消耗的电功率之比PA：PB＝RA：RB＝1：2，故C错误；D.由W＝UIt＝I2Rt可知，相同时间内，电流通过A、B所做的功之比WA：WB＝RA：RB＝1：2，故D正确。4．（2020秋?莱州市期中）如图所示甲图是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。下列说法正确的是（ ）A．只闭合开关S1时，电流表的示数为0.2AB．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为10ΩC．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.3AD．再闭合开关S2时，电路总功率为1.4W答：D解：AB、只闭合开关S1时，电路为L的简单电路，由图象可知，当UL＝2V、IL＝0.5A时，灯泡的实际功率PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W，符合题意；则电源电压U＝UL＝2V，电流表示数为0.5A，由I＝可得，小灯泡L的电阻为：RL＝＝＝4Ω，故AB错误；CD、再闭合开关S2时，L与R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以UR＝U＝2V，由图象可知，通过R的电流IR＝0.2A，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以电流表示数增加了0.2A，故C错误；因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A，电路的总功率P＝UI＝2V×0.7A＝1.4W，故D正确。5．（2020秋?东平县期中）如图是电路元件甲和乙的﹣U图象，下列说法正确的是（ ）①乙为定值电阻②当甲两端电压为2V时，R甲＝5Ω③甲和乙两个元件串联接入电路中，电路电流为0.2A时，电路的总功率为0.6W④甲和乙两个元件并联接入电路中，当电源电压为2V时，电路总电流为0.4AA．只有①②B．只有②③C．只有③④D．只有①④答：B解：①由I﹣U图象可知，元件乙对应的电流与电压不成正比，根据欧姆定律可知乙不是定值电阻，故①错误；②由图象可知，当甲两端电压为2V时，通过甲的电流为0.4A，由I＝可得，R甲＝＝＝5Ω，故②正确；③甲和乙两个元件串联接入电路中，电路电流为0.2A时，由图象可知，两元件两端的电压分别为U甲＝1V、U乙＝2V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压U＝U甲+U乙＝1V+2V＝3V，则电路的总功率：P＝UI＝3V×0.2A＝0.6W，故③正确；④甲和乙两个元件并联接入电路中，当电源电压为2V时，它们两端的电压均为2V，由图象可知，此时通过的电流分别为I甲＝0.4A，I乙＝0.2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流I′＝I甲+I乙＝0.4A+0.2A＝0.6A，故④错误；综上可知，只有②③正确。6．（2020?南京二模）如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”和“探究电流的热效应与电阻关系”的实验，关于这两个实验，下列说法正确的是（ ）A．研究对象都是容器中的液体B．都要控制吸热液体的质量相同C．都要控制吸收液体的种类相同D．都要通过温度计上升的示数比较吸热的多少答：B解：A、探究不同物质吸热升温现象时的研究对象是容器内的不同液体；探究电流的热效应与电阻关系时的研究对象是电阻的大小，故A错误；B、探究不同物质吸热升温现象、探究电流的热效应与电阻关系时采用的是控制变量法，需要控制吸热液体的质量相同，故B正确；C、探究不同物质吸热升温现象时，需要控制液体的种类是不相同的，故C错误；D、探究不同物质吸热升温现象时，通过温度计上升的示数比较吸热能力的大小；探究电流的热效应与电阻关系时，通过温度计上升的示数比较电阻放热的多少，故D错误。7．（2020?莱芜区）商场中，卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说：微波炉很省电，用它加热食物花不了多少电费。顾客说：微波炉很费电，他家的微波炉一开就“跳闸”。上述争论中，顾客混淆的两个概念是（ ）A．电压和电流B．电功率和电流C．电能和电功率D．电能和电功答：C解：售货员认为微波炉很省电，是说微波炉的电功率大，但加热食物用时很短，消耗的电能并不多，所以“微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费”，即售货员是从电能角度说的；顾客是从电功率角度考虑的，因为微波炉属于大功率用电器，工作时电路中电流很大，会跳闸，相同时间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。8．（2020?和平区一模）小虎利用如图甲所示的电路“探究小灯泡的亮度和电功率的关系“，已知小灯泡的额定电压为3.8V。（1）如图甲，连接的电路有错误。请你在错误连线上画“×”。并用笔画出正确的导线。（2）电路正确连接后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来首先进行的操作是 。A．检查滑动变阻器是否断路B．移动滑动变阻器的滑片C．检查小灯泡是否断路D．检查开关是否接触良好（3）实验过程中，当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的电阻为 Ω。（4）如果该实验电源用干电池，至少需要 节干电池。小虎设计了如下的实验表格。正确完成实验后，可以得出的结论是 。电压/V0.8U额定U额定1.2U额定电流/A电功率/W小灯泡的亮度（5）小虎设计了A、B、C三种电路图，试图测量另一个小灯泡的额定功率（额定电压已知），其中R0为10Ω的定值电阻，S为单刀双掷开关（S可以连接“a”或“b”），则以下测量方案可行的是 （选填字母）。答：见解析解：（1）如图甲，将变阻器的金属杆连入电路上是错误的，应按一上一下连入电路中，如下所示：（2）电路正确连接后，电流表和电压表均有示数，电路为通路，发现小灯泡不亮，说明电路的电流过小，故接下来首先进行的操作是移动滑动变阻器的滑片，选B；（3）实验过程中，当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.38A，由欧姆定律，此时小灯泡的电阻为：R＝＝＝10Ω；（4）1节干电池电压为1.5V，灯的额定电压为3.8V，从实验表格中可知，需要调节滑动变阻器使得灯泡两端的电压为1.2U额定，即1.2U额定＝1.2×3.8V＝4.56V，故至少需要4节干电池。小虎设计了如下的实验表格。正确完成实验后，可以得出的结论是灯的实际功率越大，灯越亮；（5）A、S打到a，通过移动滑片的位置，使灯的电压为额定电压；保持滑片位置不动，S打到b若该电路中没有电流表，电压表和定值电阻应起到测量电流的作用，故将灯与定值电阻串联后再与变阻器串联；要测灯的额定功率，首先使灯正常发光，先将电压表与灯并联，通过移动滑片的位置，使灯的电压为额定电压；保持滑片位置不动，通过开关的转换，使电压表测灯与定值电阻的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，可求出此时定值电阻的电压，由欧姆定律可求出灯的额定电流，根据P＝UI可求出灯的额定功率；B、要测灯的额定功率，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R0应起到电压表的测量作用，故将R与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电流表示数为I1＝时，由并联电路电压的规律，灯的电压为额定电压，灯正常发光；保持滑片位置不变，通过开关的转换，使电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据P＝UI写出灯的额定功率的表达式，B可行；C、无论S打到a或b，无法确定灯是否正常发光，C不可行。故选A、B。故答案为：（1）如上所示；（2）B；（3）10；（4）4；灯的实际功率越大，灯越亮；（5）A、B。9．（2020秋?东城区校级期中）小叶和小东用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡在不同电压下工作的电功率。已知电源两端电压恒为6V。（1）请根据实验要求完成实物电路图1的连接。（2）小东连接好实验电路，检查连接无误后，闭合开关S，却发现灯泡不发光，电流表无示数，电压表指针偏转明显，可能发生的故障是 。A．灯泡灯丝断了B．灯座接线短路C．蓄电池没有电了D．电流表接线柱短路（3）在发现电路有故障时，首要的规范操作应是： 。（4）小东排除故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P至如图所示位置时，电压表示数为2.1V，若他想测量小灯泡的额定功率，此时应将滑片P向 端移动（选填“A”或“B”），使电压表的示数为2.5V。（5）小叶同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图2所示的I﹣U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W。（6）若将小灯泡换成定值电阻，该电路还可以进行的实验有 （请写出一个即可）。答：见解析解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表应选择0～3V量程与灯泡并联，实物电路连接如图所示：（2）A．若灯泡灯丝断了，电压表串联在电路中测电源电压，电压表指针偏转明显，由于电压表自身电阻非常大，所以电路中电流几乎为0，电流表没有示数，灯不发光，符合题意；B．若灯座接线短路，电压表没有示数，不符合题意；C．若蓄电池没有电了，电压表没有示数；不符合题意；D．电流表接线柱短路，则电流表没有示数，不符合题意；故选A；（3）在发现电路有故障时，首要的规范操作应是断开开关，检查电路是否有短路发生；（4）灯在额定电压下正常发光，电压表示数为2.1V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由串联电路的分压原理知，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向A移动，直到电压表示数为额定电压；（5）由图2知，灯泡两端电压等于额定电压为2.5V时，通过它的电流为0.2A，所以灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；（6）若将小灯泡换成定值电阻，阻值大小不变，该电路还可以探究电流与电压关系的实验。故答案为：（1）见上图；（2）A；（3）断开开关，检查电路是否有短路发生；（4）A；（5）0.5；（6）探究电流与电压关系。10．（2018?蜀山区一模）节约用电，人人有责，为此，政府提倡市民在夏季高温期间将空调温度设定在舒适温度即可，不必贪凉求低，为响应倡导，某同学家中的一台额定电压220V，额定功率为1100W的变频空调，将原来设定的温度22℃改成26℃，此时制冷实际功率为850W，若变频空调平均每天连续工作10小时，求：（1）此空调正常工作时的电流？（2）每天节约用电多少度？这些电能通过标有“1200r/kW?h”的电能表可让其转盘转多少转？答：见解析解：（1）由P＝UI可得，此空调正常工作时的电流：I＝＝＝5A；（2）若设定的温度由原来的22℃改设为26℃，减小的功率△P＝P额﹣P实＝1100W﹣850W＝250W＝0.25kW，每天节约的电能：W＝△P?t＝0.25kW×10h＝2.5kW?h＝2.5度；1200r/kW?h表示电路每消耗1kW?h的电能，电能表的转盘转过1200r，则这些电能可让电能表转盘转动的转数：n＝W×1200r/kW?h＝2.5kW?h×1200r/kW?h＝3000r。答：（1）此空调正常工作时的电流为5A；（2）每天节约用电2.5度；这些电能通过标有“1200r/kW?h”的电能表可让其转盘转3000转。1．（2020?大连）如图所示的电路，电源电压保持不变。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端向b端移动的过程中，不计温度对灯丝电阻的影响，则电路总功率P与电压表示数U之间的关系图象为（ ）A．B．C．D．答：A解：滑动变阻器R和灯L串联接入电路，电压表测量滑动变阻器R两端的电压，设电压表示数为U，电源电压为U′，由串联电路电压的规律及欧姆定律，灯的电流即电路的电流：I＝，则电路的总功率：P＝U′I＝U′×＝﹣×U，因上式中，U′和RL均为定值，故电路的总功率随电压表示数变化的一次减函数关系式，只有A正确。2．（2020?广安）利用如图所示的装置测量小灯泡的电功率，电源电压恒定不变，小灯泡上标有“3.8V“字样。如果闭合开关，实验操作过程中出现了以下几种情况，分析错误的是（ ）A．无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡不亮，电压表的示数几乎等于电源电压，电流表几乎无示数，原因可能是小灯泡断路B．无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡很暗且亮度不变，原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱C．当小灯泡的实际电压为2.5V时，要测量小灯泡的额定功率，需将滑片向左移动D．电压表无示数，小灯泡不亮，可能是小灯泡短路答：C解：A、无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡不亮，电流表几乎无示数，则电路可能断路；电压表的示数几乎等于电源电压，说明电压表与电源连通，原因是小灯泡断路，故A正确；B、无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡很暗且亮度不变，则电路的电流很小，变阻器没有了变阻的作用，故原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱，故B正确；C、灯在额定电压下正常发光，示数为2.5V小于灯的额定电压3.8V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，故C错误；D、电压表无示数，小灯泡不亮，若电流表有示数，可能是小灯泡短路；若电流表无示数，则可能整个电路断路，故D正确。3．（2020?宿迁）图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（ ）A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少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：D解：A、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故A正确；B、由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，故B正确；C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法为转换法，故C正确；D、比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要控制两个电阻的阻值相同，故D错误。本题选错误的.4．（2020?娄底）下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（ ）A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡B．家里使用电热水壶烧水C．小明妈妈用电熨斗熨衣服D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温答：D解：ABC、用电热孵化器孵小鸡、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服，都是将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故ABC不符合题意；D、电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温，是为了防止电热产生危害，故D符合题意。5．（2020?北京）如图所示电路中，将开关S闭合，完全相同的灯L1和灯L2均发光。下列说法正确的是（ ）A．灯L1比灯L2亮B．通过A点的电流大于通过B点的电流C．灯L1的实际电功率比灯L2的实际电功率小D．电路中AB两点间的电压等于BC两点间的电压答：D解：由图知，两灯泡串联；在串联电路中，各处电流都相等，所以通过A点的电流等于通过B点的电流；已知灯L1和灯L2完全相同（其电阻相同）并且串联，所以由U＝IR可知，两灯的电压相同，即AB两点间的电压等于BC两点间的电压；灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，两只灯泡两端电压相同，通过的电流相同，由公式P＝UI知，其实际功率相同，所以两灯泡的亮度相同，故D正确，ABC错误。6．（2020?无锡）在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如表所示。小灯泡两端的电压U/V0.51.01.522.53通过小灯泡的电流I/A0.120.160.190.230.250.28小灯泡的亮度暗→亮正常发光过亮分析实验记录，她得出了以下结论①小灯泡的额定功率为0.625W②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大④小灯泡和阻值为2Ω的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端时，能正常发光其中正确的是（ ）A．只有①B．只有①②C．只有①②③D．①②③④都正确答：D解：①灯泡两端电压等于额定电压2.5V时正常发光，由表中数据知，此时通过灯泡的电流为0.25A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W，故①正确；②由表中数据知，灯泡两端电压越大，通过的电流也越大，由P＝UI可知，灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，故②正确；③由R＝计算可得，各次实验灯泡电阻分别为：4.17Ω、6.25Ω、7.89Ω、8.70Ω、10Ω、10.71Ω，所以小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大，故③正确；④小灯泡和阻值为2Ω的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端，由表中数据知，当灯泡电压2.5V，对应电流为0.25A，此时定值电阻两端电压：UR＝IR＝0.25A×2Ω＝0.5V，恰好满足电源电压：U＝UL+UR＝0.5V+2.5V＝3V，所以灯泡能正常发光，故④正确。7．（2020?眉山）如图甲所示，电源电压不变，将小灯泡L和电阻R接入电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W．图乙是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。下列说法中正确的是（ ）A．只闭合开关S1时，L的电阻为10ΩB．再闭合开关S2后，电路总功率为1.2WC．再闭合开关S2后，电流表示数增加0.5AD．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量是24J答：D解：A．只闭合开关S1时，电路为小灯泡L的简单电路，此时小灯泡L的实际功率为1W，由图象可知，当UL＝2V时，IL＝0.5A，其实际功率为：PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W，则电源的电压U＝UL＝2V，由I＝可得，小灯泡L的电阻：RL＝＝＝4Ω，故A错误；B．再闭合S2后，R与L并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R两端的电压也为2V，由图象可知，此时通过R的电流为0.2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流为：I＝IR+IL＝0.2A+0.5A＝0.7A，电路总功率：P＝UI＝2V×0.7A＝1.4W，故B错误；C．因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，再闭合开关S2后，通过L的电流不变，则电流表示数的增加量即为通过R的电流，其大小为0.2A，故C错误；D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量：QR＝WR＝URIRt＝2V×0.2A×60s＝24J，故D正确。8.（2020?广西）在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压保持不变，待测小灯泡的额定电压为2.5V。（1）为了比较精确的测量小灯泡的电功率，电压表的量程应选0～ V；（2）实验时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不亮，电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障可能是 （选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良；（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数是2.5V，电流表示数如图所示，则小灯泡的额定功率是 W；（4）测量结束后，应先 ，再拆除导线，最后整理好器材；（5）某实验小组在处理实验数据时，采用描点法，在坐标纸上作出了如图所示的I﹣U图象，请指出作图过程中存在的错误或不足之处是 ；（6）某实验小组设计了如图所示的电路（还缺一根导线连接才完整），可以测量小灯泡的额定功率，其中R为定值电阻。请写出本实验主要测量步骤及所测物理量；①电路连接完整后，开关S2断开，S1、S3闭合，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为U额；② ，开关S3断开，S1、S2闭合，记录电压表的示数U2；③小灯泡额定功率的表达式P额＝ （用R、U额、U2表示）。答：见解析解：（1）灯的额定电压为2.5V，故为了比较精确的测量小灯泡的电功率，电压表的量程应选0～3V；（2）实验时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不亮，电流表示数几乎为零，则电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，则故障可能是灯泡与灯座接触不良；（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数是2.5V，电流表示数如图所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流表读数为0.5A，则小灯泡的额定功率是：P＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W；（4）测量结束后，为防止短路，应先断开开关，再拆除导线，最后整理好器材；（5）灯的电阻随温度的变化而变化，故I﹣U图象为一曲线，图中横坐标分度值为0.3V，而灯的额定电压为2.5V，故横坐标的标度取值过大，作图过程中存在的错误或不足之处是：图线不应画成直线或横坐标的标度取值过大；（6）主要测量步骤及所测物理量；（为达到电压表既能测量灯的电压，又能测量R与灯的总电压，电压表的负接线柱应与S3的左接线柱连接）①电路连接完整后，开关S2断开，S1、S3闭合，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为U额；②保持滑动变阻器滑片位置不动，开关S3断开，S1、S2闭合，记录电压表的示数U2；③在①中，电压表测灯的电压，因电压表示数为U额，故灯正常发光；在②中，电压表测R与灯串联后的电压，因滑动变阻器滑片位置不动，故此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压为：UR＝U2﹣U额，由欧姆定律可求出R的电流，即灯的额定电流：IL＝＝，小灯泡的额定功率表达式：P额＝U额×。故答案为：（1）3；（2）灯泡与灯座；（3）1.25；（4）断开开关；（5）图线不应画成直线或横坐标的标度取值过大；（6）②保持滑动变阻器滑片位置不动；③U额×。9．（2020?鞍山）小刚同学在做“测量小灯泡额定功率”的实验中，选用如图甲所示的器材和电路。其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω1A”字样。（1）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片。发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数。若电路只有一处故障，则故障原因是 。（3）排除故障后再次闭合开关，移动滑片直到电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，为 A，小灯泡的额定功率为 W．再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3V，小灯泡强烈发光，此时小灯泡的实际功率 （填“大于”、“小于”或“等于”）1.08W。（4）同组的小红同学还想探究“在电压一定时，电流与电阻的关系”，于是将图甲中的小灯泡换成三个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻，其余连接均不改变。图丙是小红根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象。①由图象可知小红将定值电阻R两端的电压控制为 V不变。当定值电阻由5Ω换为10Ω时，为达到实验要求，滑动变阻器连入电路的阻值应 （填“变大”、“变小”或“不变”）。②实验结论是电压一定时， 。③实验结束后，小红问老师保持该电压不变的情况下，能否更换50Ω的定值电阻继续进行此实验，老师指导小红分析了不能更换的原因。你认为原因是 。答：见解析解：（1）测小灯泡额定功率实验中，滑动变阻器应串联入电路中，滑片向右移动时小灯泡变亮，说明其连入电路的阻值变小，所以应将B接线柱接入电路中，如图所示：（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电流表无示数，说明电路中有断路，电压表有示数，说明电压表与电源间通路，而电路只有一处故障，则故障原因是：灯泡断路；（3）灯泡两端电压为2.5V时，灯泡正常发光，由图乙知，电流表使用小量程，分度值0.02A，则此时通过灯泡的电流为0.3A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；根据P＝知在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，电压表的示数达到3.0V为额定电压的＝1.2倍，若灯的电阻不变，则灯泡的实际功率为：P实＝（1.2）2×0.75W＝1.08W，但因灯的电阻随温度的升高而变大，根据P＝，故此时灯泡的实际功率小于1.08W；（4）①由图象知，当定值电阻R＝15Ω时，通过的电流为0.2A，所以定值电阻R两端的电压控制为U＝IR＝0.2A×15Ω＝3V；当定值电阻由5Ω换为10Ω时，为了控制定值电阻两端电压不变，由串联电路的分压原理知，就增大滑动变阻器连入电路的阻值；②由图象知，该图象为反比例图象，所以可得结论：电压一定时，电流与电阻成反比；③滑动变阻器取最大阻值20Ω，当定值电阻为50Ω时，由串联电路的分压原理有：＝＝＝，则定值电阻两端最小电压UR＝U＝×6V＞3V，无法保持定值电阻两端电压始终3V，故不能更换50Ω的定值电阻继续进行实验。故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）0.3；0.75；小于；（4）①3；变大；②电流与电阻成反比；③无法保持定值电阻两端电压始3V不变。41 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第二十一章电功和电功率原卷.doc 第二十一章电功和电功率解析卷.doc
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