第6节电能2(学生版+解析)

第6节电能2目标导航目标导航课程标准课标解读1.会使用电流表和电压表测定小灯泡的电功率，能区分用电器的额定电压和实际电压，额定功率和实际功率。2.熟悉常用电热器，知道电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。3.理解焦耳定律，能利用焦耳定律进行简单计算。解读1:能说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理，绘制实验电路图，并通过实验测定小灯泡的额定功率和实际功率，收集和整理实验数据得出实验结论，常见题型为实验探究题，难度稍大。解读2:知道电流具有热效应、影响电流热效应的因素,应用焦耳定律解决简单的问题，常见题型为选择题、实验探究题、解答题，难度较大。知识精讲知识精讲知识点03电功率的实验探究（一）影响电功率大小的因素(1)研究电功率与电流的关系实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。灯L1灯L2条件控制(电压关系)亮度(亮暗)电流(安)实验结果: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)研究电功率与电压的关系实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。灯L1灯L2条件控制(电流关系)亮度(亮暗)电压(安)实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。（二）电功率的计算公式(1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。(2)电功率的公式可表示为P=UI(电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏.安。(3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P=U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。(4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。（三）电功的计算(1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。(2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏.安.秒。(3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。

（四）电功率的测量(1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。(2)实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。(3)过程和步骤:①按正确的电路图连接电路。②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。序号电压电流电功率小灯泡的亮度变化123【能力拓展】（1）研究电功率与电流、电压的关系，应用控制变量法。在研究电功率与电流的关系时，应控制电压不变，比较电功率(小灯泡亮暗)与电流的关系，实验中采取将两只小灯泡并联来控制电压不变。在研究电功率与电压的关系时，应控制电流不变,比较电功率(小灯泡亮暗)与电压的关系，实验中采取将两只小灯泡串联来控制电流不变。

（2）对于同一用电器而言,用电器的阻值常认为是不变的，电功率之比等于它相应的电压的平方之比，故可利用P实/P额=U实2/U额2解题。如标有“220伏40瓦”字样的灯泡，若接在电路中的实际电压是110伏，则灯泡的实际功率是10瓦。

（3）根据公式P=I2R得，串联电路中各用电器电功率与电阻成正比，即P1/P2=R1/R2（4）根据公式P=U2/R得，并联电路中各用电器电功率与电阻成反比，即P1/P2=R2/R1【即学即练5】（2020·金华·丽水）某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3．8V”的小灯泡、学生电源(电压恒为6V)、电流表(0~0．6A，0~3A)、电压表(0~3V，0~15V)、滑动变阻器(“20Ω1A”)、开关各一只，导线若干。（1）小金组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3．8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________瓦；（2）小丽组同学发现，实验桌上的电压表0~15V的量程已损坏，其它器材完好。他们经讨论后认为，用该电压表0~3V的量程，通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下：步骤一：按图甲电路先将电压表（0~3V)接在小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3伏，断开开关，拆下电压表；步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在________两端；步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)移动，直到电压表示数为________伏，读出此时电流表的示数，算出小灯泡的额定电功率。反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。【即学即练6】（2021·杭州）小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定。

（1）依据图甲，请在答题卷上用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。（2）小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为________V。接下来调节滑动变阻器的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，直至小灯泡正常发光。知识点04电热器与焦耳定律（一）电流的热效应(1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。(2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是。(3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由的金属导体制成的。（二）探究影响电热的因素提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢?猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。设计实验:如图(注意控制变量法的运用)控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。进行实验:①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。获得结论:①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。（三）焦耳定律(1)焦耳定律的内容: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。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。(2)公式:Q=I2Rt。

(3)对焦耳定律的计算公式QrPRt的理解要注意以下几点:①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。【能力拓展】(1)电阻丝产生的热看不见，可对电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油上升的高度进行比较，这是采用了转换法。

(2)电流产生的热量与电阻、电流和通电时间均有关系，在研究热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，这是采用了控制变量法。【即学即练7】（2021九上·余姚月考）小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。（2）电流产生热量的多少不易直接测量.因此在这个实验中是通过

显示电流产生热量的多少。（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有

（写出一个即可得分）。（4）根据所学知识可知，在相同时间内

瓶内的电阻丝放出的热量较多（选填“甲”或“乙”）。【即学即练8】（2019·嘉兴）某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。为验证猜想一，设计以下方案：①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数l1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数l2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。请回答下列问题：（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有________（写出一条即可）。（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是________。（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例：________

。知识点05电热(Q)和电功(W)的区别电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的，电功是指电流通过导体时所做的功。当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q);如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。举例说明:当电流通过电饭煲(纯电阻电路)时，电能全部转化成内能，此时电功等于电热(W=Q);电流通过电风扇(非纯电阻电路)时，电流做的功(电功)只有一小部分转化为电热，另-部分转化成机械能使电风扇转动起来，此时电功大于电热，故选用热量计算公式时分两种情况:①电功全部转化成电热:Q=W=I2Rt=UIt=U2t/R=Pt(适用于纯电阻电路)②电功全部或部分转化成电热:Q=I2Rt(适用于任何电路)【即学即练9】（2019•鹿邑县一模）春节，小刚给弟弟买了一个电动小汽车，里面主要的部件是电动机。电动机的工作原理是________________________；该电动机的电压由4节干电池提供，通过的额定电流为1A，电动机线圈电阻为0.5Ω，则小汽车正常工作2分钟，消耗的电能为____J，输出的机械能是____J。【即学即练10】（2020·萧山模拟）我们在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示。假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻1Ω。在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作50s，把质量为3t的重物吊起44m（g取10N/kg）。求：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能。（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量。（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率。能力拓展能力拓展考法03误将电热当电功计算时，由于对电热和电功没有区别开，所以在利用焦耳定律计算电热时，往往容易跟电功的计算相混淆。计算时，先根据题目给出的已知条件判断出电流通过用电器时电能是否全部转化为内能，如果电能全部转化为内能(如电饭煲、电熨斗等用电器)，此时电热和电功相等(W=Q),计算电热时可以用公式Q=I2Rt=UIt=U2t/R=Pt;如果电能没有全部转化为内能(如电动机、电风扇等用电器)，此时电功要大于电热电器消耗的电能用焦作单位时，时间单位用秒，功(W>Q),计算电热时只能用公式Q=I2Rt。【典例3】（2020·绍兴模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转抽使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数，后松开夹子，使电动机转抽转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下：U(V)I(A)W(J)Q(J)不转动0.20.2W1Q1转动3.01.2W2Q2利用上表数据计算和分析：（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。分层提分分层提分题组A基础过关练1.（2018秋•南京期末）将规格都是“220V180W”的一台电视机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（）A．电视机产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多 C．三者产生的热量一样多 D．电热毯产生的热量最多2.（2019•巴中模拟）如图所示的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气，通电前，A、B两U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过A、B两个U形管内的液面相比较（）A．A管中的液面较高 B．B管中的液面较高 C．A管和B管的液面一样高 D．A管中的液面先升高后又降低3.（2019•宁波模拟）某同学探究焦耳定律，部分电略如图所示。两个柑冋的烧瓶中装有初温相同、质量不等的煤油，装置左侧煤油多于右侧。通电一段时间后，左侧温度计示数高于右侧。下列说法正确的是（）A．通过右侧电阻丝的电流比左侧小 B．右侧电阻丝的阻值比左侧小 C．该装置不能用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 D．通过温度计的示数变化判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法4.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（

）A.W=3800J，Q=200J

B.W=3800J，Q=3800J

C.W=7200J，Q=200J

D.W=7200J，Q=3800J5.（2019·温州模拟）实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的I—U图像如图，则下列图中有关此小灯泡功率P与I2的图像可能正确的是（

）A.

B.

C.

D.6.（2021·定海模拟）某同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时，设计了如下图所示的实验装置，2只平底烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（

）①平底烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些③本实验运用了控制变量法和转换法④通过此实验研究可以得出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⑥在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成申联电路只是为了控制电流大小相等A.②③

B.①⑤

C.②④

D.①④⑤7.（2021九上·余姚月考）把一个标有“10V

3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰好能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是（

）A.6J

B.30J

C.36J

D.60J题组B能力提升练1.（2019•黄石模拟）甲灯标有“36V7.2W”，乙灯标有“12V1.2W”。将它们串联后接在电源上，其中一个灯泡能正常发光，正常发光的灯泡是，电源电压是V，另一盏灯的实际功率是W。2.（2021·台州）某电热器的简化电路如图所示，可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏，R1=2000欧，R2=484欧。（1）开关转至ac位置时，电阻R1和R2的连接方式是________。（2）开关转至bd位置时，该电热器可实现________功能、它的额定功率是________瓦。3.（2021·宁波模拟）小科家买了一台电烤箱，有高、中、低三个挡位的发热功率。如图是其内部简化电路图，R1＝R2，开关S1可分别与触点a、b接触。当开关S1置于a端，S2闭合时，电烤箱处于

（选填“高温”、“中温”或“低温”）挡位；该电烤箱高中低三挡的功率之比P高∶P中∶P低＝

。4.（2021·金华）便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。项目参数工作电压（V）20低档位功率（W）5高档位功率（W）10完成下列问题：（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器属于________档位；（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？5.（2019·绍兴）在验证焦耳定律（Q=I²Rt)中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲<R乙）。闭合开关，三种电路的电流表指均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度△h。小组实验报告汇总如下表，请把表格空白处填写完整。

实验电路玻璃管内液面高度小组结论你的合理解释与评价A液面都不上升导体产生的热量跟电阻无关⑴________B液面都上升，且△h甲<△h乙电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就⑵________电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系C液面都上升，且△h甲⑶________△h乙电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多⑷________6.（2021·嘉兴）学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：容积：1L：功能：①加热：②保温：性能：能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃(不计热量损失)。（1）【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻（R1<R2）进行设计，其中方案一如图所示。利用方案一中的器材，请将方案二的电路补充完整.

（2）【器材选择】若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆?[Q吸=cm(t-to)，c水=4.2×103J/(kg℃)]（3）【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议________。【项目制作】……7.（2018•沈阳）如图所示，在测量小灯泡电功率的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源为两节新干电池。（1）实验原理_____________________；（2）正确连接电路并测量，得到如下数据：实验序号12345电压U/V0.51.32.12.52.9电流I/A0.160.220.260.280.30发光情况不发光较暗较亮正常发光强烈发光在第1组数据中，电压表和电流表虽然都有示数，却观察到灯泡不发光，主要原因是：；由表格中的数据，计算出小灯泡的额定电功率P额＝W；（3）下表是实验过程中出现的不正常现象及检测结果，请分析导致该现象的可能原因，从下列选项中选择一个原因，并将前面的字母填入表格。A．小灯泡灯丝断了B．滑动变阻器断路C．滑动变阻器下面两个接线柱接入电路现象检测原因灯泡不亮，两表的示数均较小移动滑片，灯泡仍不亮，两表的示数均不变①C灯泡不亮，电压表的示数接近电源电压，电流表几乎无示数取下灯泡，两表的示数均不变②A8.（2021·金华）研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图注电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据如下表：实验次数12345电流（A）0.100.150.200.250.30电压（V）1.01.52.02.53.0R0的电功率（W）0.100.2250.400.6250.90（1）完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向________（选填“左”或“右”）移动到适当位置；（2）小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。他们的结论正确的是：A.定值电阻的电功率与电流成正比

B.定值电阻的电功率与电流的平方成正比（3）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为________瓦；（4）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA’表示的含义是________。9.（2021·丽水）小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器电功率与其接入电路电阻的关系。[建立猜想]猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而减小；猜想3；滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小。[进行实验]将5欧的定值电阻R0、"10Ω3A"的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源，数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。（1）图甲中电压表测________两端的电压；（2）实验中，将滑动变阻器滑片向________移动(填“左"或“右”)，电流表示数变小；（3）实验中，R分别取0欧、1欧……欧接入电路，观察记录并处理数据得到下表。请将表中缺失的数据补充完整。R阻值/欧012345678910电流/安3.002.502.141.881.671.501.361.241.141.061.00电压/伏0.002.504.285.646.687.508.168.689.129.5410.00电功率/瓦0.006.259.1610.0611.16________11.1010.7610.4010.1110.00（4）[得出结论]根据实验数据作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线(如图乙)，小科得出结论：猜想3成立，且当R=R2时，滑动变阻器的电功率最大。[交流评价]小科只通过，上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由________

。10.小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V），小灯泡1（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器R1和“50Ω0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为________（填“R1”或“R2”）的滑动变阻器；（3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是________。（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为________W。分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________；（5）小华打算增加一个阻值为150的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是

。A.两种方案都能

B.两种方案都不能

C.丙方案能，丁方案不能

D.丙方案不能，丁方案能题组C培优拔尖练1.如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为120伏。电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安(g取10牛/千克)。（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。（2）求电动机线圈阻值。（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏？2.（2021九上·余姚月考）如图所示为“无人机”（多功能飞行器），它具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景.（1）该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定电压为15伏，电动机正常工作时，通过该电动机的电流为多少安？（2）该机所需的能量是由一块输出电压为15伏，容量为5000mA•h的电池提供，若电能的80%用于飞行，飞行时的实际总功率为100W，则该机最多能飞行多少时间？3.（2021·温州模拟）随着数码产品的逐渐普及，充电宝也成了人们日常生活中必需品，如图是一款“神奇的充电宝”，使用说明上的部分参数如图所示，请回答下列问题：项目指标参数容量4000mAh输入DC5V/1A输出6-8W发热温度48-50℃充电时间·4.5小时（1）这款“神奇的充电宝”的神奇之处在于：它不仅可以用于给移动设备充电，还可以作为暖手宝使用，产品介绍中写有：独创的吹气功能设计，只需轻吹一下，便可释放5分钟的热量。那么，吹气孔中的电路结构相当于是电路中的________。吹一次气，最多可提供多少热量________？（2）已知电池容量“4000mAh”是指工作电流为4000mA时，能持续供电1小时。问：该充电宝一次充满电，仅作为暖手宝使用，最多可持续正常工作多长时间？（不计额外散失）4.（2018·台州模拟）养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料（金属化合物）喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热。小明家买了一把养生壶（图甲）小明关闭了家中的其它所有用电器，并在壶中加入初温为25℃的水，6分钟将水烧开（标准大气压下），求：（1）在加热过程中家用电能表（图乙）的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少J？

（2）如果养生壶的热效率是87.5%，则壶中水的质量是多少？

（3）养生壶两端的实际电压是多少？（不考虑温度对电阻的影响）5.小峻家中有一个足浴盆，其部分铭牌信息如表格所示，图甲为足浴盆的工作电路，R1、R2均为电热丝，当开关S接a、b触点时，足浴盆的挡位不同。求：型号MLJY－01额定电压220V额定加热功率880W额定保温功率100W（1）额定加热电流。（2）R1和R2的阻值各为多少欧？（3）在用电高峰期，小峻关闭家中其他用电器，只让足浴盆通电，使其处于加热状态1min，电能表(如图乙所示)的圆盘转了30转，则浴足盆加热的实际功率为多少瓦？6.（2021·湖州）小萍同学想利用图甲所示电路研究通过小灯泡(额定电压为3伏)的电流与它两端电压的关系。她根据图甲完成图乙的部分连接，待连接完整后，移动滑动变阻器滑片，记录了多组数据，作出了图像a，还作出了电流大小与电源电压大小的关系图像b(如图丙所示)。(已知滑动变阻器最大阻值为20欧)。（1）根据图甲将图乙中的实物图连接完整。(要求：滑动变阻器滑片向右移动，小灯泡变亮)（2）根据图像a，描述通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。________（3）当电流表示数为0.12A时，电压表的示数为多少?（4）图丙阴影部分的面积表示________。7.（2021·丽水）智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶(图甲)。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，单刀双掷开关S2；可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低"三种温档的调节，其中低温档的功率为20瓦，电阻R1为1210欧。（1）座圈加热时，把电能转化为________能；（2）当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的________；（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作多少小时？（4）该座圈处于中温档工作时的电功率为多少？8.小明的妈妈为了丰富早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如图甲所示。图乙所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸；图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P－t”图像。表中是这个豆浆机的主要技术参数。型号SYL－624额定电压220V额定频率50Hz额定功率120W加热功率1210W请解答下列问题：（1）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？（2）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？（3）在一次豆浆机工作的时候，小明将家中其他用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作时，家里标有“2400r/(kW·h)”字样的电能表转盘在2min内转过了80转。此时电路的实际电压是多大？9.（2021·嵊州模拟）小明同学设计了图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光，电路中电源电压恒为6V，R0为定值电阻，指示灯规格均为“6V3W”，电磁铁线圈和衔铁的电阻忽略不计，指示灯的电压与电流的变化规律如表所示：电压/V……0.51.22.03.04.05.05.5……电流/A……0.080.120.180.260.340.420.46……（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点________接通（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）。（2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压U灯随时间t变化规律如图乙所示。①当右转指示灯微弱发光时，通过电磁铁线圈的电流为

▲

安，定值电阻R0的阻值为

▲

欧。②右转指示灯交替闪烁工作15s时，指示灯和R0消耗的电能分别是多少？10.（2021·温岭模拟）小明利用旋钮开关和电学工具箱中的元件，设计了一个调光台灯，电路如图甲。旋钮式的结构给了小明设计台灯的灵感，将裸露的电阻丝绕成圆环，电阻丝上的A点接入电路中，滑片P能绕O点在圆环上自由转动，电路图如乙（1）若使图甲中的小灯泡处于最亮状态，电路甲中的旋钮开关应旋至________（选填“0”或“1”或“2”）。（2）已知该电阻丝粗细均匀，阻值与其长度成正比。图乙中台灯最暗时，滑片P落在圆环上的________（选填“A”、“B”、“C”、“D”）位置。（3）已知电源电压恒为5V，在台灯电路中接入电流表如图乙所示，滑片P从A点顺时针旋转一圈，划过的距离和电流表的示数变化如图丙所示。请计算图乙整个电路的最大电功率。11.（2021·江北模拟）小科在“测量小灯泡的额定功率”实验中，选用的小灯泡标有“2.5V”字样。（1）如图甲是小科测量小灯泡额定功率不完整的实物电路，请用笔画线代替导线将电路连接完整。

（2）实验时，电压表的示数如图乙所示，则应将滑片向

端移到某一位置，才能使小灯泡正常工作，测出其额定功率。（3）完成上述实验后，小科又设计了一种测额定电压为U1的小灯泡额定功率的方案，如图丙所示，R0是阻值已知的定值电阻。请完成下列操作：①连接好电路，闭合开关S，将开关S1拨到触点A，移动滑片，使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1；②保持滑片的位置不动，再将开关S1拨到另一触点B，读出电压表的示数U2；③用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率，则表达式P＝

。12.（2021·长兴模拟）某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，所用的器材有：标有“2.5V"”的小灯泡、电压为3V的电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、导线若干。（1）请用笔画线代替导线，根据图甲的电路图，将图乙的实物图连接完整。（2）实验过程中，发现电流表示数为零，电压表示数接近电源电压，出现这个现象的原因可能是小灯泡连接处________

(选填“断路”或“短路")。（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片可改变电压表示数。若使电压表示数由2.5V变为图丙所示，应向________

移动滑动变阻器的滑片。（4）他调节滑动变阻器，获得多组电压表和电流表示数，并画出U-I图像如图丁所示。若该小灯泡在额定电压下工作10s消耗的电能为W额，小灯泡两端电压为额定电压一半时工作10s消耗的电能为W实，则W实________

W额(选填“大于”、“小于”或“等于”)。13.（2021·乐清模拟）某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3.8伏”的小灯泡、学生电源（电压恒为8伏）、电流表（0～0.6安，0～3安）、电压表（0～3伏，0～15伏）、滑动变阻器（20欧2安）、开关及导线若干。（1）小知组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3.8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________瓦；（2）小临组同学检查发现，实验桌上的电流表已损坏，其他器材完好。小组讨论后，他们选用一个阻值已知的定值电阻R0，设计了如图丙所示的电路，所用电压表量程为“0～15伏”，也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下：①检查电路无误后，闭合开关S，再闭合开关S1，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为________伏；②滑动变阻器滑片不动，断开开关S1，再闭合开关S2，读出电压表示数为U0；③小灯泡的额定功率P额＝________（用U额、U0、R0表示）。第6节电能2目标导航目标导航课程标准课标解读1.会使用电流表和电压表测定小灯泡的电功率，能区分用电器的额定电压和实际电压，额定功率和实际功率。2.熟悉常用电热器，知道电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。3.理解焦耳定律，能利用焦耳定律进行简单计算。解读1:能说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理，绘制实验电路图，并通过实验测定小灯泡的额定功率和实际功率，收集和整理实验数据得出实验结论，常见题型为实验探究题，难度稍大。解读2:知道电流具有热效应、影响电流热效应的因素,应用焦耳定律解决简单的问题，常见题型为选择题、实验探究题、解答题，难度较大。知识精讲知识精讲知识点03电功率的实验探究（一）影响电功率大小的因素(1)研究电功率与电流的关系实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。灯L1灯L2条件控制(电压关系)亮度(亮暗)电流(安)实验结果: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)研究电功率与电压的关系实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。灯L1灯L2条件控制(电流关系)亮度(亮暗)电压(安)实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。（二）电功率的计算公式(1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。(2)电功率的公式可表示为P=UI(电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏.安。(3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P=U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。(4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。（三）电功的计算(1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。(2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏.安.秒。(3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。

（四）电功率的测量(1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。(2)实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。(3)过程和步骤:①按正确的电路图连接电路。②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。序号电压电流电功率小灯泡的亮度变化123【能力拓展】（1）研究电功率与电流、电压的关系，应用控制变量法。在研究电功率与电流的关系时，应控制电压不变，比较电功率(小灯泡亮暗)与电流的关系，实验中采取将两只小灯泡并联来控制电压不变。在研究电功率与电压的关系时，应控制电流不变,比较电功率(小灯泡亮暗)与电压的关系，实验中采取将两只小灯泡串联来控制电流不变。

（2）对于同一用电器而言,用电器的阻值常认为是不变的，电功率之比等于它相应的电压的平方之比，故可利用P实/P额=U实2/U额2解题。如标有“220伏40瓦”字样的灯泡，若接在电路中的实际电压是110伏，则灯泡的实际功率是10瓦。

（3）根据公式P=I2R得，串联电路中各用电器电功率与电阻成正比，即P1/P2=R1/R2（4）根据公式P=U2/R得，并联电路中各用电器电功率与电阻成反比，即P1/P2=R2/R1【即学即练5】（2020·金华·丽水）某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3．8V”的小灯泡、学生电源(电压恒为6V)、电流表(0~0．6A，0~3A)、电压表(0~3V，0~15V)、滑动变阻器(“20Ω1A”)、开关各一只，导线若干。（1）小金组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3．8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________瓦；（2）小丽组同学发现，实验桌上的电压表0~15V的量程已损坏，其它器材完好。他们经讨论后认为，用该电压表0~3V的量程，通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下：步骤一：按图甲电路先将电压表（0~3V)接在小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3伏，断开开关，拆下电压表；步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在________两端；步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)移动，直到电压表示数为________伏，读出此时电流表的示数，算出小灯泡的额定电功率。反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。【答案】（1）1.52（2）滑动变阻器；左；2.2【解析】（1）根据乙图读出灯泡的额定电流，然后根据P=UI计算灯泡的额定功率；

（2）当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为3.8V，此时变阻器两端的电压U变=U总-UL=6V-3.8V=2.2V<3V。既然电压表的0~15V的量程损坏，那么不妨将电压表与变阻器并联，当它的示数为2.2V时，小灯泡正常发光，据此分析解答。

【解答】（1）根据乙图可知，电流表选择的量程是0~0.6A，分度值为0.02A，那么灯泡的额定电流为0.4A，因此灯泡的额定功率为：PL=ULIL=3.8V×0.4A=1.52W；

（2）步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在滑动变阻器两端；

步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片直到电压表示数为：U变=U总-UL=6V-3.8V=2.2V；

因为原来电压表的示数为3V，要变为2.2V，因此变阻器的电压变小，根据串联电路电压与电阻成正比的规律可知，变阻器的阻值应该变小，即滑片向左移动。【即学即练6】（2021·杭州）小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定。

（1）依据图甲，请在答题卷上用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。（2）小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为________V。接下来调节滑动变阻器的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，直至小灯泡正常发光。【答案】（1）

（2）2.30；B【解析】（1）根据甲图确定电路的串并联关系，注意电表的量程和接线柱的选择，以及变阻器接线“一上一下”。

（2）根据丙图确定电压表的量程和分度值，然后读出电压表的示数。将电压表的示数与额定电压2.5V比较，确定电压表的示数增大还是减小，然后根据U=IR确定电流表的示数变化，再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化，最终确定滑片的移动方向。【解答】（1）根据甲图可知，除了电压表与灯泡并联外，其它的都是串联。因为2.5V<3V，所以电压表选择0~3V的量程，它的“3”接线柱已经与灯泡右端相连，只需将“-”接线柱与灯泡左端相连即可，如下图所示：

（2）根据丙图可知，电压表量程0~3V，分度值为0.1V，示数为2.3V。因为2.3V<2.5V，所以电压表的示数要增大，根据U=IR可知，电流表的示数要增大，而变阻器的阻值要减小，则：调节滑动变阻器的滑片向B端移动，直至小灯泡正常发光。知识点04电热器与焦耳定律（一）电流的热效应(1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。(2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。(3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。（二）探究影响电热的因素提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢?猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。设计实验:如图(注意控制变量法的运用)控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。进行实验:①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。获得结论:①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。（三）焦耳定律(1)焦耳定律的内容: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。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。(2)公式:Q=I2Rt。

(3)对焦耳定律的计算公式QrPRt的理解要注意以下几点:①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。【能力拓展】(1)电阻丝产生的热看不见，可对电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油上升的高度进行比较，这是采用了转换法。

(2)电流产生的热量与电阻、电流和通电时间均有关系，在研究热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，这是采用了控制变量法。【即学即练7】（2021九上·余姚月考）小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。（2）电流产生热量的多少不易直接测量.因此在这个实验中是通过

显示电流产生热量的多少。（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有

（写出一个即可得分）。（4）根据所学知识可知，在相同时间内

瓶内的电阻丝放出的热量较多（选填“甲”或“乙”）。【答案】（1）

（2）温度计示数的变化

（3）煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同等合理给分

（4）甲【解析】（1）根据并联电路电压的特点分析解答。

（2）电阻产生热量被煤油吸收，煤油的温度会升高。当煤油的质量和初温相同时，煤油的温度越高，则说明电阻产生的热量越多。

（3）根据Q=cm△t可知，只有煤油的质量和初温相同时，它的温度越高，则吸收的热量越多，据此分析；

（4）首先比较电阻丝的电阻大小，然后根据焦耳定律确定放出热量的多少。【解答】（1）为了保证电压相等，可以将两段电阻丝并联，如下图所示：

（2）电流产生热量的多少不易直接测量，因此在这个实验中是通过温度计示数的变化显示电流产生热量的多少。

（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制量有：煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同。

（4）电阻丝的长度和粗细都相同，则铜丝的电阻小于镍铬合金丝的电阻。根据可知，在相同时间内，甲（铜丝）产生的热量较多。【即学即练8】（2019·嘉兴）某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。为验证猜想一，设计以下方案：①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数l1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数l2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。请回答下列问题：（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有________（写出一条即可）。（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是________。（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例：________

。【答案】（1）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少（其它合理也给分）

（2）保持前后两次电阻的大小相同

（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多（其它合理也给分）【解析】（1）热量看不到，摸不着，且没有测量仪器将它准确的测量出来，但是可以借助玻璃管内液面的高度变化判断吸热的多少，这种方法叫转换法；

（2）电流产生热量与电流大小和电阻、时间有关；要探究电热与电流的关系，就必须控制电阻和时间相同；

（3）电水壶和导线串联，电饭锅也和导线串联，这时电流相同，当水烧开，饭蒸熟时，导线几乎没有发热，因此可以猜想电热与导体电阻大小有关。

【解答】（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有：通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少；

（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是保持前后两次电阻的大小相同；

（3）科学研究倡导有依据的猜想，生活中支持猜想二实例：电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多。知识点05电热(Q)和电功(W)的区别电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的，电功是指电流通过导体时所做的功。当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q);如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。举例说明:当电流通过电饭煲(纯电阻电路)时，电能全部转化成内能，此时电功等于电热(W=Q);电流通过电风扇(非纯电阻电路)时，电流做的功(电功)只有一小部分转化为电热，另-部分转化成机械能使电风扇转动起来，此时电功大于电热，故选用热量计算公式时分两种情况:①电功全部转化成电热:Q=W=I2Rt=UIt=U2t/R=Pt(适用于纯电阻电路)②电功全部或部分转化成电热:Q=I2Rt(适用于任何电路)【即学即练9】（2019•鹿邑县一模）春节，小刚给弟弟买了一个电动小汽车，里面主要的部件是电动机。电动机的工作原理是________________________；该电动机的电压由4节干电池提供，通过的额定电流为1A，电动机线圈电阻为0.5Ω，则小汽车正常工作2分钟，消耗的电能为____J，输出的机械能是____J。【答案】通电导线在磁场中受力的作用而转动；720；660。【解析】（1）电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用而转动的原理制成的；（2）电源电压为：U＝4×1.5V＝6V，这台电动机正常工作2min＝120s，电动机消耗的电能：W＝UIt＝6V×1A×120s＝720J，产生的电热：Q＝I2Rt＝（1A）2×0.5Ω×120s＝60J，输出的机械能：W机械＝W﹣Q＝720J﹣60J＝660J。【即学即练10】（2020·萧山模拟）我们在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示。假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻1Ω。在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作50s，把质量为3t的重物吊起44m（g取10N/kg）。求：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能。（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量。（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率。【答案】（1）W电=Pt=38kW×50s=1.9×106J

（2）I==100AQ=I2Rt=(100A)21Ω×50s=5×105J（3）W机=W电-Q=1.9×106J-5×105J=1.4×106JW物=Gh=mgh=3000kg×10N/kg×44m=1.32×106Jη=W物/W机=1.32×106J/1.4×106J=94.3%【解析】（1）根据公式W电=Pt计算消耗的电能；

（2）首先根据计算出通过线圈的电流，然后根据Q=I2Rt计算通过线圈产生的热量；

（3）首先根据W机=W电-Q计算出电动机做的机械功，然后根据W物=Gh计算出有用功，最后根据计算机械效率。能力拓展能力拓展考法03误将电热当电功计算时，由于对电热和电功没有区别开，所以在利用焦耳定律计算电热时，往往容易跟电功的计算相混淆。计算时，先根据题目给出的已知条件判断出电流通过用电器时电能是否全部转化为内能，如果电能全部转化为内能(如电饭煲、电熨斗等用电器)，此时电热和电功相等(W=Q),计算电热时可以用公式Q=I2Rt=UIt=U2t/R=Pt;如果电能没有全部转化为内能(如电动机、电风扇等用电器)，此时电功要大于电热电器消耗的电能用焦作单位时，时间单位用秒，功(W>Q),计算电热时只能用公式Q=I2Rt。【典例3】（2020·绍兴模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转抽使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数，后松开夹子，使电动机转抽转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下：U(V)I(A)W(J)Q(J)不转动0.20.2W1Q1转动3.01.2W2Q2利用上表数据计算和分析：（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。【答案】（1）电动机不转动时，通电10s电动机所做的电功：W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；R=U1/I1=0.2V/0.2A=1Ω通电10s电动机所产生的热量：Q1=I21Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J（2）电动机转动时，通电10s电动机所做的电功：W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，电动机转动时，其线圈的电阻R不变，仍然为1Ω，通电10s电动机所产生的热量：Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J；（3）通过上述计算可得,W1=Q1,W2>Q2；电动机未转动时,电流流经电动机线圈时电能全部转化为内能,因此W1=Q1;电动机转动时,电流流经电动机线圈时电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,因此W2>Q2.【解析】（1）当电动机不转时，电压为0.2V，电流为0.1A，首先根据计算出线圈电阻，然后根据W1=U1I1t计算电动机所做的功，根据Q1=I12Rt计算电动机产生的热量即可；

（2）当电动机转动时，根据W2=U2I2t计算电动机做的功，根据Q2=I22Rt计算出电动机产生的热量；

（3）将前后两个电功与热量进行比较即可；从能量转化的角度分析其中的原因。

分层提分分层提分题组A基础过关练1.（2018秋•南京期末）将规格都是“220V180W”的一台电视机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（）A．电视机产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多 C．三者产生的热量一样多 D．电热毯产生的热量最多【答案】D【解析】因为接在家庭电路中，U＝220V，所以三种用电器的实际功率：P实＝P额＝180W；又因为W＝Pt，用电器工作时间t相等，所以三种用电器消耗的电能相同，电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，几乎把电能全部转化为热量，所以产生热量最多的是电热毯。2.（2019•巴中模拟）如图所示的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气，通电前，A、B两U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过A、B两个U形管内的液面相比较（）A．A管中的液面较高 B．B管中的液面较高 C．A管和B管的液面一样高 D．A管中的液面先升高后又降低【答案】B【解析】因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高，故ACD错误，B正确。3.（2019•宁波模拟）某同学探究焦耳定律，部分电略如图所示。两个柑冋的烧瓶中装有初温相同、质量不等的煤油，装置左侧煤油多于右侧。通电一段时间后，左侧温度计示数高于右侧。下列说法正确的是（）A．通过右侧电阻丝的电流比左侧小 B．右侧电阻丝的阻值比左侧小 C．该装置不能用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 D．通过温度计的示数变化判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法【答案】B【解析】A、由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流是相同的，故A错误；B、两个相同的烧瓶中密封初温相同的煤油，左侧的煤油的质量大，通电一段时间后，做侧玻璃管中液面比右侧高，说明电流通过左侧电阻丝产生的热量多；电流和通电时间均相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧电阻丝的阻值大，故B正确；C、由前面解答可知，通过电阻丝的电流和通电时间均相同，但两侧煤油的质量是不相同的，所以无法探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故C错误；D、通过温度计的示数变化判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故D错误。4.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（

）A.W=3800J，Q=200J

B.W=3800J，Q=3800J

C.W=7200J，Q=200J

D.W=7200J，Q=3800J【答案】A【解析】电动机消耗的电能：；产生的热量；故选A．5.（2019·温州模拟）实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的I—U图像如图，则下列图中有关此小灯泡功率P与I2的图像可能正确的是（

）A.

B.

C.

D.【答案】B【解析】根据公式可知，小灯泡的功率P与I2的比其实就是小灯泡的电阻，据此判断即可。【解答】根据公式可知，小灯泡的电压U与电流I的比就是电阻R；根据公式可知，小灯泡的功率P与I2的比其实就是小灯泡的电阻，因此这两个图像的形状应该是相同的。题目中给出的是I-U图像，那么灯泡的U-I图像应该与这个图像形状相反，故B正确。

6.（2021·定海模拟）某同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时，设计了如下图所示的实验装置，2只平底烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（

）①平底烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些③本实验运用了控制变量法和转换法④通过此实验研究可以得出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⑥在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成申联电路只是为了控制电流大小相等A.②③

B.①⑤

C.②④

D.①④⑤【答案】A【解析】①食盐溶液为导体，在烧瓶内加入食盐溶液后，两根电阻丝被短路，不能正常发热，故①错误；

②根据V=Sh可知，玻璃管内径可以再小一些，那么液柱上升的高一些，则实验现象更明显，故②正确；

③探究导体产生的热量与电阻的关系时，控制电流和时间相同，使用了运用了控制变量法；电流产生的热量看不见，将其转化为液柱的高度变化，则使用了转换法，故③正确；

④通过此实验研究只能得到电阻越大，电流越大，时间越长，电流产生的热量越多，而不能得到定量的结论，故④错误；

⑥在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成申联电路为了控制电流和通电时间大小相等，故⑥错误。

那么正确的是②③。

7.（2021九上·余姚月考）把一个标有“10V

3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰好能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是（

）A.6J

B.30J

C.36J

D.60J【答案】A【解析】首先根据计算出通过定值电阻的电流，然后根据U=U总-UL计算出定值电阻两端的电压，最后根据Q=W=UIt计算定值电阻产生的热量。【解答】通过定值电阻的电流；

定值电阻两端的电压U=U总-UL=12V-10V=2V；

定值电阻产生的热量Q=W=UIt=2V×0.3A×10s=6J。

题组B能力提升练1.（2019•黄石模拟）甲灯标有“36V7.2W”，乙灯标有“12V1.2W”。将它们串联后接在电源上，其中一个灯泡能正常发光，正常发光的灯泡是，电源电压是V，另一盏灯的实际功率是W。【答案】乙灯；30；1.8。【解析】根据P＝UI可得，灯泡的额定电流分别为：I甲＝＝＝0.2A，I乙＝＝＝0.1A，因为串联电路中各处的电流相等，所以两灯泡串联时，电路中的最大电流I＝I乙＝0.1A，即乙灯泡正常发光，由I＝可得，甲灯泡的电阻：R甲＝＝＝180Ω，此时甲灯泡的实际功率：P甲′＝I2R甲＝（0.1A）2×180Ω＝1.8W。乙灯的电阻：R乙＝＝＝120Ω，电源电压为：U＝I（R甲+R乙）＝0.1A×（120Ω+180Ω）＝30V。2.（2021·台州）某电热器的简化电路如图所示，可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏，R1=2000欧，R2=484欧。（1）开关转至ac位置时，电阻R1和R2的连接方式是________。（2）开关转至bd位置时，该电热器可实现________功能、它的额定功率是________瓦。【答案】（1）串联（2）加热；100【解析】（1）如果用电器首尾相接，那么它们串联；如果用电器并排连接在两点间，则它们为并联。

（2）根据公式比较两种状态下电路总功率的大小，从而确定它们的工作状态，并计算出对应的功率。【解答】（1）开关转至ac位置时，电流依次经过R1和R2，它们首尾相连，因此为串联。

（2）开关转至bd位置时，只有电阻R2工作，此时总电阻为R2。

根据公式可知，因为R串>R2，所以总功率P串<P2。

则前者为保温状态，后者为加热状态。

那么它的额定功率为：。3.（2021·宁波模拟）小科家买了一台电烤箱，有高、中、低三个挡位的发热功率。如图是其内部简化电路图，R1＝R2，开关S1可分别与触点a、b接触。当开关S1置于a端，S2闭合时，电烤箱处于

（选填“高温”、“中温”或“低温”）挡位；该电烤箱高中低三挡的功率之比P高∶P中∶P低＝

。【答案】高温；4：2：1【解析】当开关S1置于a端，S2闭合时，两个电阻并联，此时的总电阻为：；

当开关S1置于b端，S2闭合时，只有R1工作，此时的总电阻为：；

当开关S1置于b端，S2断开时，两个电阻串联，此时的总电阻为：；

根据公式得到：。

则三者对应的状态分别为高温、中温和低温档位。

4.（2021·金华）便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。项目参数工作电压（V）20低档位功率（W）5高档位功率（W）10完成下列问题：（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器属于________档位；（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？【答案】（1）低

（2）当开关S与bc接触时，只有电阻R2工作，加湿器低档位