专题22 电功率解析-2023中考物理一轮复习讲义

专题22电功率——划重点之精细讲义系列考点1电能1.电功：（1）定义：电流所做的功叫电功，电功的符号是W。电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。（2）单位：焦耳（焦，J）。电功的常用单位是度，即千瓦时（kW·h）。单位换算关系：1度=1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J（3）电功的计算电功的公式变形式注意事项（定义式）所有电路均可以使用-只适用纯电阻电路（将电能全部转化成内能的电路）2.电能表：测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表，是电能表（也叫电度表）。下图是一种电能表的表盘。如图所示，表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是小数，即2258.6kW·h。用电能表月底的读数减去月初的读数，就表示这个月所消耗的电能。“220V”表示这个电能表的额定电压是220V，应该在220V的电路中使用。“10（20A）”表示这个电能表的标定电流（基本电流）为10A，额定最大电流为20A，长时间工作时不允许超过20A。“50Hz”表示这个电能表在50Hz的交流电中使用；“3000revs/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的表盘转过3000转。超过20A也并不一定就是要损坏,只是已不安全,并有可能不能准确的计量,当然长期超过20A的确会做电表容易损坏。用电能表转盘或者指示灯闪烁次数计算电能电功的公式转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）为n转，电能表上参数Nr/（kW·h）的电能表，转盘转消耗的电能为kW·h或J.3.实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。【典例1】如图所示是电阻RA和RB的I-U图像，由图像可知（

）A．RA>RBB．若将A、B串联接入电路，闭合开关后，它们两端的电压UA∶UB=1∶2C．若将A、B并联接入电路，闭合开关后，干路电流为0.9A时，电源电压是6VD．若将A、B串联接入电路，闭合开关后，相同时间它们消耗的电能WA∶WB=2∶1【答案】B【详解】A．由图得，当电流相同时，B的电压大于A的电压，由得故A不符合题意；B．若将A、B串联接入电路，A、B电流相同，由图得，当A、B电流为0.3A时，它们两端的电压分别为1.5V和3V，则它们的电压之比故B符合题意；C．若将A、B并联接入电路，则它们两端的电压相等。由图得，当A电流为0.6A，B电流为0.3A时，满足干路电流为0.9A。此时A、B两端的电压都为3V，则电源电压是3V，故C不符合题意；D．若将A、B串联接入电路，它们的电流相等。闭合开关后，由得，相同时间它们消耗的电能之比故D不符合题意。故选B。【典例2】图中甲、乙分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数，则下列说法中正确的是（）A．电能表是计量电功率的仪表B．该家庭在这一个月的时间内总共用电2000kW·hC．该电能表工作时电流可以达到50AD．该电能表转盘每转过600转，电路消耗电能0.5kW·h【答案】D【详解】A．电能表是测量电功的仪表，故A错误；B．由图可知，5月初电能表的示数W1＝1042.8kW·h，6月初电能表的示数W2＝1242.8kW·h，则该家庭在这段时间内总共用电W＝W2﹣W1＝1242.8kW·h﹣1042.8kW·h＝200kW·h故B错误；C．该电能表工作时电流可以达到40A，故C错误；D．1200r/（kW·h）表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转1200转，则该电能表转盘每转过600转，电路消耗电能故D正确。故选D。【典例3】如图，电源电压保持不变，当开关S闭合后，灯L1、L2都能正常工作，且甲、乙两个电表的示数之比是3:4，通电10min后，下列说法正确的是（）A．L1、L2消耗的电能之比是1:3 B．L1、L2消耗的电能之比是3:1C．L1、L2两端的电压之比1:3 D．L1、L2两端的电压之比3:4【答案】AC【详解】由电路图知，甲乙两个都是电压表，若甲是电流表，闭合开关S后，灯L1被短路，若乙是电流表，则电源被短路，且两灯串联在电路中，甲测灯L2的电压，乙测电源电压。由题意知，两个电压表的示数之比为3:4，由串联电路的特点知，L1、L2两灯的电压之比为1:3，那么两灯的电阻之比R1:R2=1:3据W=I2Rt知，通电10min，两灯消耗的电能之比1:3。故BD错误，AC正确。故选AC。【典例4】有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中，如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，则元件A的电阻为______Ω，通电2min，元件B消耗的电能为______J。【答案】5120【详解】[1][2]把元件和串联在电路中，闭合开关，这时电流表的示数为，串联电路各处电流相等，则电路中的电流为，由图甲可知，当时，，，则元件的电阻为通电，元件消耗的电能为【典例5】小丁随父母去临涣镇淮海战役总前委旧址进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电，充电宝容量为20000mA·h，充电电压为5V，充电时剩余电量为0，于是她关闭家中其它用电器，并观察到家里电能表如图所示，要给充电宝充满电，电能表的转盘将转过_______r。【答案】100【详解】给充电宝充满电所需电能为如图所示，电能表参数为，电能表转盘转数为【典例6】如图所示，电源电压恒定，R1＝20Ω，当开关S闭合，S1断开时，电流表的示数为0.3A，电源电压是________V；当开关S、S1都闭合时，电流表的示数变化了0.2A，则此时电流表的示数为________A；当开关S、S1都闭合时，通电1min电路中电流做功________J。【答案】60.5180【详解】[1]由图可知，当开关S闭合，S1断开时，只有R1工作，电流表示数即为通过R1的电流，电源电压U＝U1＝I1R1＝0.3A×20Ω＝6V[2]当开关S、S1都闭合时，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的特点可知，电流表示数的变化量即为通过R2的电流，则电流表示数I＝I1+I2＝0.3A+2A＝0.5A[3]当开关S、S1都闭合时，通电1min电路中电流所做功W＝UIt＝6V×0.5A×1×60s＝180J考点2电功率1.电功率：（1）定义：电流在单位时间内所做的功叫电功率。（2）物理意义：表示电流做功快慢的物理量。电功率越大，电流做功越快。（3）符号：P（4）单位：瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW），1kW＝103W（5）电功率的定义式：P=eq\f(W,t)变形式：W=Ptt=eq\f(W,P)第一种单位：P—瓦特（W）；W—焦耳（J）；t—秒（s）。第二种单位：P—千瓦（kW）；W—千瓦时（kW·h）；t—小时（h）。（6）推导式：①（通用公式）②（适用于纯电阻电路，一般用于并联电路）③（适用于纯电阻电路，一般用于串联电路）2.串并联电路总功率：在串联电路和并联电路中，总功率等于各用电器电功率之和。3.用电器的额定功率和实际功率（1）额定电压：用电器正常工作时的电压叫额定电压。（2）额定功率：用电器在额定电压下的功率叫额定功率。（3）额定电流：用电器在正常工作时的电流叫额定电流。（4）用电器实际工作时的三种情况：①U实＜U额，P实＜P额—用电器不能正常工作。（如果是灯泡，则表现为灯光发暗，灯丝发红，实际功率太小灯泡有可能不亮）；②U实＞U额P实＞P额—用电器不能正常工作，有可能烧坏。（如果是灯泡，则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝）；③U实=U额P实=P额—用电器正常工作。电灯泡上的铭牌“PZ22040”表示额定电压是220V，额定功率是40W。灯泡的亮度是由其所消耗的实际电功率决定的，与额定电压和额定功率无关。额定电压相同，额定功率不同的灯泡，灯丝越粗，功率越大。（5）串并联电路P实与R大小的关系项目串联电路并联电路P实与R的关系串联电路中电阻越大的用电器消耗的电功率越大并联电路中电阻越小的用电器消耗的电功率越大灯泡发光亮度实际电压大的P实越大，因此实际电压大的灯泡较亮通过电流大的P实越大，因此通过电流大的灯泡较亮电阻大的P实越大，因此电阻大的灯泡较亮电阻小的P实越大，因此电阻小的灯泡较亮串接上滑动变阻器的小灯泡，变阻器阻值增大时分压也大，小灯泡实际电压减小，小灯泡发光较暗并接上滑动变阻器的电灯，由于并联电路中各部分互不干扰，所以通过小灯泡所在支路的电流不变，小灯泡发光情况不变4.串并联电路的电参数规律：（1）电功率之比等于电阻之比：；（2）电功率之比等于电阻的倒数之比：；【典例1】如图所示电路，电源电压恒为6V，小灯泡L上标有“4.5V0.3A”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。电流表量程选择“0～0.6A”，电压表量程选择“0～3V”滑动变阻器R规格为“30Ω1A”。闭合开关S，为保证电路安全。在移动滑片P的过程中，下列选项错误的是（）A．电压表的示数变化范围是2～3VB．小灯泡的最大电功率是1.35WC．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是15～30ΩD．该电路的最大总功率是1.2W【答案】B【详解】由电路图知道，灯泡与变阻器R串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。A．因串联电路中各处的电流相等，且变阻器R允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，灯泡的额定电流为0.3A，由知道，灯泡的电阻电压表量程0～3V，灯泡的额定电压为4.5V，则灯泡两端最大电压为UL大＝3V，电路中的最小电流灯泡两端的最小电压（电压表的最小示数）所以电压表示数变化范围为2V～3V，故A正确，不符合题意；B．小灯泡的最大电功率是故B错误，符合题意；C．由题意知道，灯泡的电压最大3V，此时电流最大为此时变阻器接入电路的阻值最小，根据串联电路分压规律知道，此时滑动变阻器两端的最小电压，最小电压U滑小＝U﹣UL大＝6V﹣3V＝3V则滑动变阻器接入电路的最小阻值当滑动变阻器接入电路的阻值最大为30Ω时，电路中电流最小，故滑动变阻器阻值变化范围为15Ω～30Ω，故C正确，不符合题意；D．由C选项分析知道，电路中最大电流I大＝0.2A，则电路的最大功率P大＝UI大＝6V×0.2A＝1.2W故D正确，不符合题意。故选B。【典例2】在图甲电路中，电源电压恒定，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。开关闭合后，将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中，变阻器的电功率P随其阻值R1的变化关系如图乙所示。下列对电路的表述中，正确的是（）A．R2的阻值为5ΩB．电源电压为9VC．滑动变阻器的最大功率为2.25WD．电流表示数的变化范围为0.75~1.5A【答案】C【详解】由图甲得，滑动变阻器R1、定值电阻R2串联，电压表测量滑动变阻器R1电压，电流表测量电路电流。AB．由图乙得，当滑动变阻器电功率为2W时，R1接入电路中电阻为2Ω或者8Ω，由得，此时R1的电压分别为电路电流分别为由欧姆定律和串联电路分压特点得解得故A错误；C．滑动变阻器的功率所以当时，滑动变阻器的功率最大，为故C正确；D．由图得，滑动变阻器的最大电阻为8Ω，当滑动变阻器接入电路中电阻最大时，电路中电流最小，为当滑动变阻器接入电路中电阻为0时，电路中电流最大，为故电路中电流变化范围为0.5~1.5A，故D错误。故选C。【典例3】如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的U-I关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是（）A．电源电压为6VB．定值电阻R1的阻值为20ΩC．滑动变阻器R2的阻值变化范围为0～20ΩD．变阻器滑片在中点时，电路消耗的总功率为1.8W【答案】ACD【详解】A．由图象可知，电路中的最小电流，两端的电压，两端的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压故A正确；B．由可得，定值电阻的阻值故B错误；C．滑动变阻器的最大阻值即滑动变阻器的阻值变化范围为，故C正确；D．因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，变阻器滑片在中点时，电路消耗的总功率故D正确。故选ACD。【典例4】如图，当闭合开关S1、S2，且甲、乙为电压表时，甲、乙两表示数之比为4∶3，则两电阻R1、R2之比为______，此时电路总功率为P1。同时更换两电表为电流表，调整开关状态，使两表均有正常示数，此时电路总功率为P2，则P1、P2之比为______。【答案】1∶33∶16【详解】[1]当闭合开关S1、S2，且甲、乙为电压表时，甲、乙两表示数之比为4∶3。此时两电阻串联，电压表甲测量电源电压，电压表乙测量R2两端的电压，甲、乙两表示数之比为4∶3，根据串联分压特点可知，两电阻R1、R2之比为[2]设电源电压为U，R1=R，则R2=3R，当两表都为电压表时，闭合两开关，两电阻串联，电路总功率为同时更换两电表种类，即两表都为电流表时，闭合开关S1，两电阻并联，此时电路总功率为则P1、P2之比为【典例5】如图甲为一款紫砂电饭锅，其电路原理图如图乙所示，通过开关S1和S2的闭合、断开可实现高、中、低三挡加热。已知该电饭锅容积2L，额定电压220V，低温挡功率275W，中温挡功率550W，其内部电路由发热电阻R1和R2组成。求：（1）R1的阻值是多少？（2）使1kg的水温度从22℃升至55℃，水需要吸收多少热量？[已知ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]（3）若用此电饭锅加热（2）中的水，工作效率为90%，以高温挡正常工作需要加热多长时间？【答案】（1）88Ω；（2）1.386×105J；（3）140s【详解】解：（1）观察图乙可知，闭合开关S1，S2接B时，两电阻并联接在电路，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，为高温挡；闭合开关S1，S2接A时，只有R1接入电路中，电路的总电阻较大，电路的总功率较小，为中温挡；断开开关S1，S2接A时，两电阻串联接在电路中，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，为低温挡。由于该电饭锅额定电压为220V，中温挡功率550W，根据电功率的推导式，可知电阻R1的大小为电阻R1的大小为88Ω。（2）由题意可知，水的质量为1kg，水温度从22℃升至55℃，水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)，根据比热容公式可知，水需要吸收的热量为（3）由（1）解析可知，电阻R1的大小为88Ω，低温挡的时候两电阻串联接在电路中，低温挡功率275W，根据电功率的推导式，可知解得。高温挡的时候两电阻并联接在电路，根据电功率的推导式，可知，高温挡的电功率为设需要加热的时间为t，则高温挡正常工作放出的热量为由（2）解析可知，水需要吸收的热量为1.386×105J，工作效率为90%，根据效率公式，可得解得，故高温挡正常工作需要加热的时间为140s。答：（1）R1的阻值是88Ω；（2）使1kg的水温度从22℃升至55℃，水需要吸收热量为1.386×105J；（3）若用此电饭锅加热（2）中的水，工作效率为90%，以高温挡正常工作需要加热的时间为140s。考点3测量小灯泡的电功率1.伏安法测小灯泡的功率（1）实验原理：（2）实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。（3）实验电路图（4）实验步骤：①按电路图连接实物。②检查无误后，闭合开关。移动滑片，使小灯泡在额定电压下发光，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。③调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。④调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压小于额定电压，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。（5）实验表格：次数电压U/V电流I/A电功率P/W发光情况123（6）注意事项：①接通电源前应将开关处于断开状态，将滑动变阻器的阻值调到最大；②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程；③滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压和通过的电流；保护电路；④本实验的3次测量与电阻的3次测量不同。测电阻的3次测量是为了求平均值减小误差，而本实验测电功率的3次测量是为了测不同电压下的实际功率并比较灯泡的亮度，故在本实验中不能取平均值。【典例1】在复习电学知识时，小多在实验室又做了“测量小灯泡电功率”的实验。实验中，所用的电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器的规格为“30Ω1A”。（1）在实验中，小多按图甲所示的电路图正确连接了电路。实物中少了一根导线。请用笔画线代替导线补上，将图乙中的实物电路连接完整；______（2）闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表几乎没有示数，电压表有示数且接近电源电压，其故障是______。（3）改正故障，闭合开关，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W；（4）移动变阻器的滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丁所示的小灯泡的U-I图象。由图象可知：实验过程中当电流逐渐增大时，小灯泡的电阻是逐渐变大的，同时滑动变阻器接入的电阻是逐渐变小的，则小灯泡的电阻变化量ΔRL______（选填“大于”、“小于”或“等于”）滑动变阻器电阻的变化ΔR。【答案】小灯泡断路1.52小于【详解】（1）[1]由图甲可知，当滑动变阻器滑片向右移动，阻值变小，故图乙中，滑动变阻器选用右下接线柱与灯泡串联在电路中，如下图所示：（2）[2]闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表几乎没有示数，说明电路可能断路；电压表有示数且接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即其故障是小灯泡断路。（3）[3]改正故障，闭合开关，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为时，电流表的示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值，其示数为，故小灯泡额定功率为（4）[4]灯泡两端电压增大，通过灯的电流也增大，电源电压不变，由知，电路的总电阻变小，由知，灯泡的实际功率增大，灯丝的温度升高，小灯泡阻值随温度的升高而变大，由电阻的串联规律可知：小灯泡阻值增大的值小于滑动变阻器电阻的变化量。【典例2】小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L的额定功率时，选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。（1）正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最_______（选填“左”或“右”）端，闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转。则电路出现的故障可能是滑动变阻器_______；（2）排除故障闭合开关，适当移动滑片，当电压表的示数为2V时，为了测小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值_______（选填“变大”或“变小”）。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示为_______A，小灯泡的额定功率为_______W；（3）小明用一个电流表测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，如图丙，已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤：①将电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片，使灯泡正常发光；②电流表位置不变，只闭合开关S和S2，滑动变阻器滑片位置_______（选填“保持不动”、“向右移动”或“向左移动”），读出电流表的计数为I；③小灯泡L2的额定功率表达式为：P额=_______。【答案】左断路变小0.41保持不动【详解】（1）[1][2]为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最左端；闭合开关后，发现电流表的指针不发生偏转，说明电路可能有断路，电压表无示数，表明电压表两接线柱与电源两极存在断路，则电路出现的故障可能是滑动变阻器断路。（2）[3]排除故障闭合开关，适当移动滑片，当电压表的示数为2V时，小于灯泡额定电压2.5V，为了测小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小变阻器接入电路的阻值，故应使滑动变阻器连入电路的阻值变小。[4][5]小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.4A，小灯泡的额定功率为（3）[6][7]①将电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为灯泡正常发光；②只闭合开关S和S2，滑动变阻器滑片位置保持不动，读出电表的示数为I；③在①中，灯泡和定值电阻并联，电流表测通过定值电阻的电流，根据并联电路各支路两端电压相等，当灯泡两端的电压为U额时灯泡正常发光，此时定值电阻两端的电压等于灯泡的额定电压，通过定值电阻的电流为，所以应调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为；在②中，变阻器滑片位置保持不动，灯泡和定值电阻仍并联，电流表测干路电流，电表的示数为I；由于电路结构不变，电路中电阻不变，电流不变，此时灯泡仍正常发光；根据并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过灯泡的电流为小灯泡L2的额定功率表达式为【典例3】如图是小明测量小灯泡电功率的电路，小灯泡额定电压为2.5V，电阻为10欧姆左右。（1）用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整；()（2）正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮。电流表指针几乎不动，电压表示数接近3伏且保持不变。为排除故障，小明检查了开关并拧紧两端接线柱，小芳则将小灯泡与灯座拧紧。若电路中只有一处故障，___________（选填“小明”或“小芳”）排除故障的操作是正确的；（3）排除故障后重新闭合开关，改变滑片位置，他们根据测量数据画出了通过灯丝电流与其两端电压关系的图像如图乙。根据图像可得小灯泡的额定功率为___________W。研究发现，通过灯丝的电流与其两端电压不成正比，原因是：___________；（4）在测量小灯泡电功率拓展实验过程中，电流表坏了，他们找来一只阻值合适的定值电阻R0，设计了如图丙电路图，操作步骤如下：①断开S1，闭合S2，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额；②保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S2，闭合S1，记下此时电压表示数为U，则小灯泡额定功率表达式P额=___________（用U额、U和R0表示）【答案】小芳0.625见解析【详解】（1）[1]测小灯泡的额定功率，电压表测小灯泡两端的电压，电流表测干路电流，与小灯泡串联，通过灯泡的电流约为电流表应该选择0~0.6A，连线如图所示：（2）[2]电流表指针几乎不动，电压表示数接近3V且保持不变，说明电压表直接测电源电压，小灯泡出现断路或者小灯泡接触不良；若开关接触不良，电压表示数也应该为零，故小芳操作正确。（3）[3]由图可知，当小灯泡两端的电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.25A，由P=UI可得，额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W[4]由于电流的热效应，电流通过导线时，导线会发热，温度发生变化，使得导线的电阻也发生变化，使电流与其两端电压不成正比。（4）[5]断开S1，闭合S2，电压表测L两端的电压；断开S2，闭合S1，电压表测R0与L的总电压，由题意可得R0两端的电压为U0=U-U额R0与L串联，电流为小灯泡额定功率表达式为一、单选题1．关于电功的认识，正确的是（）A．电流通过导体所做功的多少取决于导体两端的电压、通过导体的电流和导体的电阻大小B．电流做功的过程，实际上是把电能转化为机械能的过程C．电功与做功时间长短无关D．有多少电能发生了转化就说明电流做了多少功【答案】D【详解】AC．由电功的公式可知：电流通过导体所做功的多少取决于导体两端的电压、通过导体的电流和通电时间的长短，故AC错误；BD．电流做功的过程，实际上是把电能转化为其他形式的能量的过程，有多少电能发生了转化就说明电流做了多少功，故B错误，D正确。故选D。2．将三个相同的电阻R按照甲、乙两种不同的连接方式（如图）分别接到同一电源两端，则相同时间内整个电路消耗的电能之比W甲:W乙为（）A．1:3 B．3:1 C．1:9 D．9:1【答案】C【详解】图甲中三个电阻串联接入电路，图乙中三个电阻并联接入电路，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，并联电路总电阻的倒数等于各负电阻的倒数之和，所以，分别接到同一电源两端，则相同时间内整个电路消耗的电能之比故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。3．如图所示的电能表，下列说法正确的是（）A．电能表能直接测量用电器的电功率B．该电能表正常工作的最大功率不超过2200WC．此时电能表的示数为3186kW·hD．电能表指示灯闪烁160次电路耗电0.05kW·h【答案】D【详解】A．电能表是测量电能或电功的仪器，不是测电功率的，故A错误；B．电能表正常工作的最大功率为P=UI=220V×40A=8800W故B错误；C．电能表计数器最后一位是小数，所以此时电能表的示数为318.6kW·h，故C错误；D．电能表标有3200imp/kW·h表示消耗1kW·h的电能，电能表闪烁3200次，所以电能表指示灯闪烁160次，消耗的电能为故D正确。故选D。4．如图电路中，电源电压不变，变阻器的滑片P由b向a滑动，下列正确的是（

）A．电流表的示数变小B．电压表的示数变小C．电路的总功率变小D．电压表与电流表的比值不变【答案】D【详解】A．由图可知定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测电阻R两端的电压，电流表测电路中的电流；闭合开关S，滑动变阻器的滑片由b向a移动过程中，接入电路中的电阻变小，因此总电阻也变小；由可知，电路中的电流变大，即电流表的示数增大，故A错误；B．由可知，电路中电流增大，电阻R不变，电阻R两端的电压变大，故B错误；C．由可知，电源电压不变，电流表的示数增大，电路的总功率变大，故C错误；D．因为电压表、电流表示数的比值等于定值电阻R的阻值，所以电压表、电流表示数的比值不变，故D正确。故选D。5．如图甲，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电压表的量程为0～15V，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图象，如图乙所示。下列说法中正确的是（）A．电源电压为12VB．R1的阻值为5ΩC．R1的最大功率为0.9WD．为保证电压表安全，R1的阻值与R2接入电路的最小阻值之比为5∶1【答案】D【详解】AB．由乙图可知，当滑动变阻器的电阻为10Ω时，定值电阻R1的电压为9V，则电源电压可表示为由乙图可知，当滑动变阻器的电阻为20Ω时，定值电阻R1的电压为6V，则电源电压可表示为综上上面两式可解得电源电压为18V，R1的电阻为10Ω，故AB错误；C．根据公式可知，当R1的电压最大时，其功率最大，R1的电压最大不能超过电压表的量程，即最大电压为15V，则R1的最大功率为故C错误；D．根据公式可知，当电压表示数最大时，电路中的电流最大，滑动变阻器的电阻最小，此时电路中的电流为滑动变阻器接入电路的最小电阻为则R1的阻值与R2接入电路的最小阻值之比为故D正确。故选D。6．有两个电路元件甲和乙，通过元件的电流与其两端电压的关系如图所示，下列说法不正确的是（）A．甲是定值电阻，通过导体的电流与导体两端的电压成正比B．乙元件电压与电流的比是不变的C．甲、乙并联，当电源电压为2V时，电路总功率为0.6WD．甲、乙串联，当电路中的电流为0.2A时，电路总电阻30Ω【答案】B【详解】A.从图中可知，通过甲元件的电流与其两端电压的关系图为过原点的倾斜直线，故甲是定值电阻，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，故A正确，不符合题意；B.从图中可知，通过乙元件的电流与其两端电压的关系图为过曲线，乙元件电压与电流的比是变化的，故B错误，符合题意；C.甲、乙并联，当电源电压为2V时，根据并联电路的电压特点可知甲、乙两端的电压均为2V，从图中可知通过甲、乙的电流分别为0.1A、0.2A，根据并联电路的电流特点可知干路电流I＝I1+I2＝0.1A+0.2A＝0.3A根据P＝UI可知电路总功率P＝UI＝2V×0.3A＝0.6W故C正确，不符合题意；D.甲、乙串联，当电路中的电流为0.2A时，通过甲、乙的电流均为0.2A，从图中可知甲、乙两端的电压分别为4V、2V，根据串联电路的电压特点可知总电压U′＝U1+U2＝4V+2V＝6V根据欧姆定律可知电路总电阻Ω故D正确，符合题意。故选B。7．如图甲所示，电源电压恒定不变，R为定值电阻，滑动变阻器的最大电阻为9Ω，电流表的量程为0~3A，电压表的量程为0~3V。闭合开关S，在滑动变阻器滑片P从a端移向b端的过程中，电路的总功率、定值电阻的功率及滑动变阻器的功率与电流的关系图线如图乙所示，下列说法中正确的是（）A．图乙中曲线1是定值电阻R的P-I图像B．滑片移动过程中，电压表示数的变化范围为1-3VC．滑动变阻器的滑片P处于最大电阻时，电路的功率为3WD．当滑动变阻器功率为0.72W时，其滑片所处的位置有两处【答案】D【详解】由电路图可知，闭合开关S，滑动变阻器与定值电阻R串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；A．当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器的电功率为零，由图乙可知，3是滑动变阻器的功率与电流的关系图线；由可知，电源电压不变时，电路的总功率与电流成正比，由图乙可知，是电路的总功率与电流的关系图线；由可知，定值电阻的功率与电流图像为二次函数图像，则是定值电阻的功率与电流的关系图线，故A错误；B．由图乙可知，当电流表示数为1A时，电路的总功率、定值电阻的功率均为3W，由可知，电源的电压由可得，定值电阻的阻值为当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，定值电阻两端的电压最小，此时电路中的总电阻为则电路中的电流为电阻两端的电压为因此滑片移动过程中，电压表示数的变化范围为，故B错误；C．由B可知，滑动变阻器的滑片P处于最大电阻时，电路的总电阻则此时电路中的功率故C错误；D．因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流为当滑动变阻器功率为0.72W时，根据可得解得，由于，所以当滑动变阻器功率为0.72W时，其滑片所处的位置有两处，故D正确。故选D。8．如图所示，电源电压恒为5V，电压表量程为“0~3V”，电流表量程为“0~0.6A”，滑动变阻器规格为“40Ω1A”小灯泡L标有“4V1.6W”的字样（灯丝电阻不变）；闭合开关S后，若保证所有元件都能安全使用，则移动滑动变阻器的片P，下列说法中正确的是（）A．滑片P向左移动时，电压表示数变大，电流表示数变大B．滑动变阻器连入电路的阻值为5Ω时，灯泡90s消耗电能50JC．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为2.5Ω~40ΩD．整个电路中消耗的总功率变化范围为1W~2W【答案】D【详解】由电路图可知，灯泡L和滑动变阻器R串联，电压表测的是滑动变阻器的两端电压，电流表测的是电路电流。A．滑片P向左移动时，变阻器连入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路的电流变大，电流表示数变大，由于灯丝电阻不变，根据欧姆定律可得，灯泡的两端电压变大，根据串联电路的电压特点可得，变阻器的两端电压变小，即电压表示数变小，故A错误；B．根据可得，灯丝的电阻为滑动变阻器连入电路的阻值为5Ω时，根据欧姆定律可得，此时电路的电流为则灯泡90s消耗电能为故B错误；C．根据P=UI可得，灯泡的额定电流为根据串联电路的电流特点可知，电路的最大电流为此时灯泡正常发光，根据欧姆定律可得，变阻器连入电路的最小电阻为由于电压表的量程为0~3V，因此变阻器的两端电压最大为U滑大=3V，根据串联电路的电压特点可得，灯泡的两端电压为根据欧姆定律可得，此时的电路电流最小，即为根据欧姆定律可得，此时滑动变阻器连入电路的电阻为故滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为2.5Ω~15Ω。故C错误；D．由C分析可知，根据P=UI可得，电路消耗的最小总功率为电路消耗的最大总功率为因此整个电路中消耗的总功率变化范围为1W~2W。故D正确。故选D。二、填空题9．电阻R1与R2的I-U图像如图所示。当R2上的电压为2.5V时，R2的阻值是_______Ω；若将它们并联到电压为2.5V的电源上，则整个电路10s消耗的电能是_______J。【答案】12.517.5【详解】[1]由图像可知当R2两端的电压U2＝2.5V时，通过R2的电流I2＝0.2A，由可得R2的阻值[2]由图可知R1两端的电压为1.5V时，通过R1的电流为0.3A，根据欧姆定律可得R1的电阻将它们并联到电压为2.5V的电源上，并联电路中各支路两端的电压相等，此时通过R1的电流为因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，此时干路的电流I=I1′+I2=0.5A+0.2A=0.7A整个电路10s消耗的电能W=UIt=2.5V×0.7A×10s=17.5J10．如图所示，电源电压恒定，R1＝10Ω，闭合开关S，断开S1电流表示数为0.3A。若再闭合S1，发现电流表示数变化了0.2A，则R2的阻值为________Ω，闭合S1后，1min电路消耗的电能为________J。【答案】1590【详解】[1]闭合开关S，断开S1，电路是关于R1的简单电路；R1＝10Ω，电流表示数为0.3A即电路中的电流为0.3A，由欧姆定律可知，电源电压为U=IR1=0.3A×10Ω=3V再闭合S1，两电阻并联，根据并联电路特点可知，通过R1电流不变，则通过R2的电流为I2=ΔIA=0.2AR2的阻值为[2]闭合S1后，电路中的总电流为I总=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A1min电路消耗的电能为W=UI总t=3V×0.5A×1×60s=90J11．在如图甲所示电路中，当闭合开关后，两个电压表指针偏转均为图乙所示，通过R1和R2的电流之比是_____，R1和R2的电阻之比是_____。相同时间内，R1和R2消耗电能之比_____。【答案】1∶14∶14∶1【详解】[1]由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测的是电源电压；电压表V2测的是R2两端的电压。因为串联电路电流处处相等，所以通过R1和R2的电流之比是1∶1。[2]两表指针位置相同，因为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，所以电压表V1选的量程是0～15V，其分度值是0.5V，读数为9V，即电源电压为U＝9V，电压表V2选的量程是0～3V，其分度值是0.1V，读数为1.8V，即R2两端的电压为U2＝1.8V，所以电阻R1两端的电压为U1＝U﹣U2＝9V﹣1.8V＝7.2V由可得，R1和R2的电阻之比[3]R1和R2消耗电能之比12．如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R1＝20Ω，只闭合开关S2时，电流表的示数为0.2A，电压表的示数为2V，则电源电压为______V，定值电阻R2的阻值为______Ω，闭合开关S1、S3，断开开关S2时，通电10min，该电路消耗的电能为______J，开关S1、S2、S3不能同时闭合的原因是会造成电路______。【答案】6103240短路【详解】[1][2]只闭合开关S2时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，由可得，定值电阻R1两端的电压定值电阻R2的阻值因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压[3]闭合开关S1、S3，断开开关S2时，R1与R2并联，电压表测电源两端的电压，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，通电10min，该电路消耗的电能[4]由电路图可知，开关S1、S2、S3同时闭合时，电流从电源的正极出发，不经过用电器而直接回到电源负极，会造成电源短路，这是不允许的。13．如图，A灯标有“4V4W”字样，B灯标有“4V2W”字样，温度对灯泡电阻的影响忽略不计。闭合开关，从右向左缓慢滑动变阻器滑片，直到其中一盏灯恰好正常发光，则这盏灯是_____灯，此时电压表的示数是_____V，A灯和B灯的总功率是_____W。【答案】B63【详解】[1]由电路图可知，两灯泡和滑动变阻器串联，电压表测两灯泡两端的电压之和，由可得，两灯泡的额定电流分别为由可得，两灯泡的电阻分别为因串联电路中各处的电流相等，所以，从右向左缓慢滑动变阻器滑片，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流逐渐变大，直到其中一盏灯恰好正常发光时，电路中的电流为0.5A，即B灯可以正常发光。[2][3]因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电压表的示数为此时A灯和B灯的总功率为三、计算题14．小明家电热吹风机的铭牌如表格所示，其工作原理如图甲所示。由于使用了多年，吹风机中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，电动机性能仍保持不变。为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该吹风机单独接入家庭电路并使其吹热风，发现电能表的转盘6min内转过132圈，电能表规格如图乙所示。问：电热吹风机额定电压/V220电热丝功率/W480电动机功率/W40（1）这段时间内电吹风消耗了多少电能？（2）氧化电热丝正常工作时的实际电阻值是多少？（3）此吹风机冷风状态下正常工作6min电流做功多少？【答案】（1）1.584×105J；（2）121Ω；（3）14400J【详解】解：（1）电能表上标有3000r/kW·h，表示电能表转盘每转3000转消耗1度电，则发现电能表的转盘6min内转过132圈，电吹风消耗电能（2）氧化电热丝正常工作时的实际功率此时电热丝的实际功率P热′=P﹣P电动机=440W﹣40W=400W根据氧化电热丝的实际电阻值（3）此吹风机冷风状态下（只有电动机工作）正常工作6min电流做功W冷=P电动机t=40W×6×60s=14400J答：（1）这段时间内电吹风消耗了1.584×105J电能；（2）氧化电热丝正常工作时的实际电阻值是121Ω；（3）此吹风机冷风状态下正常工作6min电流做功14400J。15．如图所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的阻值范围是0~20Ω，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片移到A端时，电流表的示数为0.6A；当滑动变阻器的滑片移到B端时，电流表的示数为1.2A。则:（1）电源电压是多少?（2）定值电R2的阻值是多少?（3）分析说明电路在什么状态下消耗的电功率最大?并求出电路消耗的最大电功率。【答案】（1）12V；（2）20Ω；（3）R1与R2并联时电功率最大，14.4W【详解】解：（1）当S闭合，P在A端时，只有R1全部接入电路根据欧姆定律有（2）当P在B端时，R1与R2并联，此时电流，由可得根据并联电路中电阻的规律有解得（3）根据可知，电压一定时，电阻越小，电功率越大，所以当R1与R2并联时，电路的电功率最大，由可得，电路最大电功率为答：（1）电源电压是；（2）定值电R2的阻值是；（3）当R1与R2并联时，电路的电功率最大，电路消耗的最大电功率。16．在抗击新冠肺炎疫情期间，中医为诊疗发挥了积极作用，成为世界瞩目的“中国战法”重要组成部分。袁伯伯家购买了如图甲所示的智能电热中药壶（具有“加热”和“保温”两种工作状态），它的内部简化电路如图乙所示，其中只有R1为加热管（只有加热管放出的热量能被水吸收），R2为限流电阻。已知该壶的额定电压为220V，其加热时的额定功率为1210W，保温时加热管的额定功率为193.6W。求：（1）在加热状态正常工作时，通过R1的电流；（2）电阻R2的阻值；（3）某傍晚用电高峰期，实际电压为200V，他只让家中电热中药壶通电工作，使其处于“保温”状态6min。他家电能表表盘如图丙所示。求该过程中电能表指示灯闪烁的次数n。【答案】（1）5.5A；（2）60Ω；（3）48【详解】解：（1）在加热状态正常工作时，电路消耗的功率最大，根据可知，此时电路的电阻最小，即R2被短路，额定功率为1210W，由P=UI可得，通过R1的电流为（2）由（1）和欧姆定律可得，R1的阻值为当开关S闭合、S1断开时，两电阻串联，电路中总电阻最大，根据可知，此时电路的电功率最小，即处于保温状态，根据可得，此时的电路电流为此时电路的总电阻为根据串联电路的电阻特点可得，电阻R2的阻值为（3）当实际电压为200V，让家中电热中药壶通电工作，使其处于“保温”状态6min，消耗的电能为则该过程中电能表指示灯闪烁的次数为答：（1）在加热状态正常工作时，通过R1的电流为5.5A；（2）电阻R2的阻值为60Ω；（3）该过程中电能表指示灯闪烁的次数为48次。四、实验题17．小红同学在“测定小灯泡电功率”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（灯丝电阻约为10Ω）。（1）为了能够顺利完成该实验，下列两种规格的滑动变阻器应选用___________（选填“A”或“B”）；A．“10Ω

5A”的滑动变阻器

B．“50Ω

0.5A”的滑动变阻器（2）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像（如图乙所示），分析图像可知：小灯泡的额定功率为___________W；（3）完成上面实验后，小红同学又想测量额定电压为的小灯泡的额定功率，但发现电流表坏了，于是她又找来了两个开关和一定值电阻，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压恒为U，定值电阻的阻值为，请你完成下面实验步骤：①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为_____；②闭合开关S、S2，断开S1，保持滑片不动，读出电压表示数为；③灯泡额定功率的表达式为=___________。【答案】B0.625U-U额【详解】（1）[1]小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω，则灯泡正常发光时的额定电流约为由串联电路特点和欧姆定律知道，灯泡正常发光时滑动变阻器连入阻值所以应选择滑动变阻器B。（2）[2]由图乙知道，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则小灯泡额定功率为PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W（3）[3][4]实验步骤：①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U-U额；②闭合开关S、S2，断开S1，保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表示数为U1；在步骤①中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测定值电阻和滑动变阻器两端的电压，当电压表示数为U-U额时，根据串联电路电压规律，灯泡两端电压为额定电压，此时灯泡正常发光；在步骤②中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器仍串联，电压表测定值电阻两端的电压，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，根据串联电路电流特点和欧姆定律可知，灯泡正常工作时的电流则灯泡的额定功率的表达式为18．测定“小灯泡额定电功率”的实验中，电源电压为4.5V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整；______（2）按要求将电路连接后，闭合开关，移动变阻器滑片P，电流表、电压表示数如图所示，则小灯泡此时的电功率为_____W。若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中变阻器滑片P向_____端（填“A”或“B”）移动，使电压表的示数为_____V；（3）实验中发现小灯泡很暗，移动滑动变阻器的滑片，电压表、电流表的示数不发生改变，则出现故障的原因可能是_____；（4）排除故障后，小明画出小灯泡的电流随电压变化的图象，你认为图像应该是图中的_____，小明_____（选填“能”或“不能”）用该实验装置中的器材完成探究电流与电压的关系；（5）实验结束后，小琪想测量小灯泡L的额定功率却发现电压表坏了，于是他设计了图丁电路。已知小灯泡的额定电流为I额＝0.3A，图中R为电阻箱，R0为定值电阻（阻值未知），实验步骤如下：①将单刀双掷开关接a，调节电阻箱和滑动变阻器的滑片至适当位置，记下电流表示数为_____和电阻箱的读数R1；②将单刀双掷开关接b，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数不变，记下电阻箱的读数R2；③小灯泡L的额定功率为P额＝____________（用已知量和测量量的符号表示）。【答案】0.57B2.5滑动变阻器接了下面两个接线柱甲不能0.3A(0.3A)2(R2-R1)【详解】（1）[1]小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选用0~3V的量程与灯并联，变阻器按一上一下连入电路中，如图所示：（2）[2]由图可知，电压表选用0~3V的量程，分度值为0.1V，电压为1.9V，电流表选用0~0.6A的量程，分度值为0.02A，电流为0.3A，则小灯泡此时的电功率为P=UI=1.9V×0.3A=0.57W[3][4]灯在额定电压下正常发光，示数为1.9V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，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向B移动，直到电压表示数为额定电压2.5V。（3）[5]灯泡发光较暗，说明电路是通路，然后移动滑动变阻器的滑片，无论怎样移动滑片，电压表、电流表的示数不发生改变，可能滑动变阻器接下面两个接线柱。（4）[6][7]因小灯泡的电阻随温度的变化而变化，故小灯泡的电流随电压变化的图象为一曲线，故选A；探究电流与电压的关系的实验中需要改变电压同时保持电阻不变，但灯泡电阻是变化的，所以不能完成。（5）①[8]将单刀双掷开关接a，调节电阻箱和滑动变阻器的滑片至适当位置，记下电流表示数为0.3A和电阻箱的读数R1，此时小灯泡正常发光。③[9]前后两次实验保持电路中电流不变，由欧姆定律可知电路中总电阻不变，后一次实验中用电阻箱变多的那部分的阻值替代了小灯泡的电阻值，所以小灯泡的电阻R=R2-R1则小灯泡的额定功率P额=I2R=(0.3A)2(R2-R1)19．用如图甲所示的电路测量小灯泡的电阻，小灯泡正常工作时的电压为2.5V（超出正常工作电压容易损坏小灯泡）。（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调节至最___________（填“左”或“右”）端；（2）按照要求正确组装电路，闭合开关。移动滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，读数为________V。要测量灯泡正常工作时的