专题25电功电功率(原卷版+解析)

专题25电功电功率【思维导图】【知识点回顾】一、电功eq\a\vs4\al(考点1概述电功的概念)电功的实质：电流做功的过程就是________转化为________的过程。eq\a\vs4\al(考点2知道电功的单位)单位为________(简称焦，符号为J)、千瓦时(kW·h)。换算：1kW·h＝________J。eq\a\vs4\al(考点3列举决定电功大小的因素)影响电功大小的因素有电压、________和通电________。eq\a\vs4\al(考点4知道用电器消耗的电能可以用电功来量度)电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流做了多少功就有多少________转化为其他形式的能。eq\a\vs4\al(考点5应用电功的公式计算用电器消耗的电能)电能计算公式为：________，对纯电阻性用电器，电功还可用公式________计算。eq\a\vs4\al(考点6根据电能表读数的变化估算消耗的电能)测量电功的仪表是________(电度表或千瓦时计)，计数器上前后两次读数之差就是这段时间内消耗的千瓦时数。二、电功率eq\a\vs4\al(考点7概述电功率的概念)电流在单位时间内所做的功叫________，是用来表示________的物理量。eq\a\vs4\al(考点8知道电功率的单位)单位：瓦特(简称瓦，符号为W)，千瓦(kW)。1kW＝1000W。eq\a\vs4\al(考点9应用电功率的公式进行简单的计算)电功率计算公式为：P＝________、P＝________。对于纯电阻性用电器，电功率还可用公式P＝________、P＝________计算。eq\a\vs4\al(考点10知道额定功率的概念)1．额定功率：用电器在________下工作时所消耗的电功率。2．用电器只有在额定电压下工作时，实际功率等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯的________电功率。eq\a\vs4\al(考点11从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率)以灯泡为例：PZ220V25WPZ表示普通照明灯泡，220V表示额定电压为220V，25W表示该灯泡的额定功率为25W。三、测定小灯泡的电功率eq\a\vs4\al(考点12说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理)原理为________。eq\a\vs4\al(考点13绘制实验的电路图)考点14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调节滑动变阻器，当电压表读数不等于额定电压时，可测实际功率；当电压表读数________额定电压时，可测额定功率。四、电流的热效应考点15知道电路具有热效应a；概述探究影响电流热效应因素实验的原理和涉及的科学方法1．电流热效应电流通过导体时，____________能转化为____________能，这种现象叫做电流的热效应。2．用控制变量法进行研究在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。考点16说出焦耳定律的内容和数学表达式；应用焦耳定律解决简单问题焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟____________的平方、导体的____________和通电时间成正比。表达式：Q＝____________【例题精析】例1．（2021•衢州）绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯，LED灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热发光，正常工作时，它们亮度相同。（1）使用灯照明更符合绿色生态理念；（2）两灯都正常工作时，相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为。例2．（2021•温州）疫情期间只允许体温正常的师生进入校园，为此，小明设计了一款“智能门禁”，能检测体温并进行人脸识别。工作原理为：①若体温正常开关S1闭合，人脸识别成功开关S2闭合，电动机M工作（门打开），警示灯不亮；②若体温异常S1不闭合，人脸识别成功S2闭合，电动机M不工作且警示灯亮起；③不管体温是否正常，若人脸识别失败S2不闭合，电动机M不工作且警示灯不亮。（1）下列电路设计符合要求的是。（可多选）（2）若警示灯工作时，两端电压为3伏，电阻为10欧，其工作时的功率为瓦。例3．（2020•温州）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。（1）已知该电路电源电压为6伏，指示灯L工作时的阻值为5欧，滑动变阻器接入电路的阻值为10欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，指示灯的功率为瓦。（2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法。。例4．（2020•衢州）小科测量额定电压为2.0V小灯泡的电功率，电路图如图甲所示，电源为两节干电池，利用测得数据绘制图象如图乙、丙所示，图中x为滑片P移动的距离。（1）当滑片P移动的距离为a时，图丙中电流突然变小的原因是。（2）该小灯泡的额定功率是。例5．（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。例6．（2021•绍兴）在“测量小灯泡的功率”实验中，电源为2节干电池，小灯泡标有“2.5V”字样。（1）按图甲方式连接好电路，小敏刚要闭合开关时，同组同学提醒他的操作有一个不妥之处，请你帮他指出：。（2）闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，小敏发现小灯泡始终不发光，电压表示数接近于3V保持不变，电流表示数始终为零，则故障原因可能是。（3）排除故障后，小敏闭合开关进行实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。（4）实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比（选填“偏大”或“偏小”）。例7．（2021•丽水）小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器的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……10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0.006.259.1610.6011.1611.2511.1010.7610.4010.1110.00【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＝R0时，滑动变阻器的电功率最大。【交流评价】（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由。例8．（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）。【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。【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﹣t0），c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【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】……例l9．（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”三种温挡的调节，其中低温挡的功率为20瓦，电阻R2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挡工作多少小时？（4）该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少？例10．（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、低两个挡位的转换，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低挡位功率（W）5高挡位功率（W）10完成下列问题：（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器处于挡位；（2）加湿器低挡位工作时，电路通过的电流多大？（3）加湿器高挡位工作6小时，将消耗多少电能？【习题巩固】一．选择题（共7小题）1．下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是（）A． B． C． D．2．如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则（）A．电路中的电流为4A B．电动机的功率为16W，它两端的电压为4V C．1分钟在电阻R上产生热量60J，电动机消耗电能120J D．电动机工作时将机械能转化为电能，若将电阻R换成滑动变阻器，可调节电动机的转速3．如图所示是一个电吹风的实物连接图，其中发热电阻丝的阻值为50Ω，电吹风吹冷风时，测得插头处的电流表为0.2A。当此电吹风吹热风时，正常工作2分钟，消耗的电能是（）A．5050J B．240J C．116160J D．121440J4．如图所示，将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，将多个阻值相同的电阻R以不同的连接方式接入电路中，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5．图甲是一款车载USB充电器，工作原理如图乙，闭合S后稳压元件两端电压恒为U，可为手机等提供稳定的充电电压，汽车电源电压为U总（U总＞U），R为定值电阻，其消耗的电功率为P，则下列关于P﹣U总图象的变化正确的是（）A． B． C． D．6．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，某同学设计了如图所示的装置。将两段阻值不同的电阻丝分别密封在两个完全相同的小塑料盒中，塑料盒内分别插着相同的温度计，电源电压不变。闭合开关，相同时间内A的温度计温度上升快，则下列说法不正确的是（）A．相同时间内电阻R1产热量多 B．电阻R1＞R2 C．R1两端电压大于R2两端的电压 D．该实验为探究电流产生的热量与电流大小是否有关7．多功能煲汤炖锅可以实现保温、慢炖、快炖三种功能，使用时可通过旋钮开关实现功能切换。下图是模拟加热原理图，其中测试电源的电压为5伏，四段电热丝电阻均为5欧，保温、慢炖、快炖所需加热功率依次增大。下列说法正确的是（）A．开关旋至“1”挡，开启快炖功能 B．开启保温功能，电路中的总电阻为5欧 C．从快炖到慢炖，电路总电流变化0.5安 D．快炖与慢炖电路总功率之比为2：1二．填空题（共3小题）8．甲、乙两个相同的烧瓶里分别装有等质量的水和煤油，在水和煤油中放入完全相同的电阻丝，现把两个电阻丝串联起来，组成如图所示的电路，闭合开关一段时间，通过温度计观察水和煤油的温度上升。（1）水上升的温度（Δt水）与煤油上升的温度（Δt油）的大小关系是Δt水Δt油（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（2）移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得更快，那么滑动变阻器滑片在向（选填“A”或“B”）移动。9．如图所示，利用电动机通过滑轮组（虚线框内的滑轮组未画出）依次拉动物体A、B。图中效率为60%的电动机拉绳子的功率为50W且保持不变，不计绳重与摩擦，动滑轮的总重力为6N，拉动A向右做匀速直线运动时，所受阻力为48N，电动机拉绳的力为F1，此过程中，A所受的拉力与阻力的大小（填“相等”或“不相等”），电动机工作1min消耗的电能为J。拉动B向右做匀速直线运动时，B所受阻力为36N，电动机拉绳的力为F2，F2比F1小4N，此时电动机拉绳的力F2为N。（电动机的效率为电动机输出的有用机械功与电流做的总功的比值）10．一只标有“6V3.6W”的小灯泡和一个定值电阻“10Ω0.5A”，通过它们的电流随两端电压的变化关系如图所示，若把它们并联接入3V的电路中，则电路的总功率为W．若把它们串联在一个电路中，小灯泡的最大功率为W。三．实验探究题（共6小题）11．为了测定小灯泡的电功率，小明利用电压恒为3伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材按图甲方式连接电路进行实验，闭合开关并移动滑片P，获得相关数据如表：实验序号电压/伏电流/安电功率/瓦12.00.180.3622.50.5033.00.220.66（1）完成实验2后，要想获得实验3的数据，则实验中滑片P的移动情况是。（2）请分析表中数据，确定小灯泡正常发光时电流表的示数为，并在图乙中画出此时电流表指针位置。（3）在滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图丙所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是。12．小科同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计并连接了如图甲所示的实物电路。（1）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1＝A。（2）将开关S2扳向“2”，保持滑动变阻器的阻值不变，调节电阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R＝5Ω。（3）步骤（1）小灯泡的实际功率P1＝W；（4）在实际测量中，若小灯泡的额定电流为I0＝2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为可能的是。A.P0＝2P1B.P0＝3P1C.P0＝4P1D.P0＝5P113．电炉丝正常工作时，导线和电炉丝通过的电流相同，但电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。为探究其原因，小乐设计了如图所示的实验电路，其中R1＞R2。（1）用笔画线代替导线将实验电路连接完整。（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，烧瓶中应加入等量的（选填“水”或“煤油”）；实验中通过（选填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。（3）实验表明：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。则“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”的原因是。14．某品牌酸奶机的部件如图甲所示，工作电路如图乙所示，其中R1与R2为电热丝。接入电路，启动工作即为闭合开关S1，进入加热状态，此时的功率为20W；当温度达到42℃时，温控开关S2自动断开，功率减小到4W，此后设备达到热平衡，温度保持42℃不变（不考虑温度对电阻的影响）。小乐利用此酸奶机按如下方式制取酸奶：①将酸奶机的不锈钢内胆放在开水中煮5分钟；②将新鲜纯牛奶倒入酸奶机，然后加入适量酸奶；③盖上酸奶机的顶盖，让内部处于密封状态，打开电源开关。（1）组成酸奶机部件的材料中，属于金属材料的是（选填“玻璃”“塑料”或“不锈钢”）。（2）在制作酸奶过程中，步骤①和步骤③的目的分别是。（3）该酸奶机电热丝R2的阻值为Ω；若加热时的效率为75%，则将240g的混合牛奶（鲜奶和酸奶的混合物）从22℃加热到42℃大约需要s。[混合牛奶的比热容始终为2.5×103J/（kg•℃）；不考虑加热过程中热量散失的影响]15．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V。（1）小明在连接实验电路时还有导线未接上，如图甲所示，请用笔画线代替导线把图甲中的电路连接好；（2）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该移到（填“A”或“B”）端；（3）实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3.8V，此时电流表的示数如图乙所示，那么小灯泡的额定功率是W。16．在一次测量小灯泡额定功率的实验中，所用电源由两节新干电池串联组成，小灯泡上标有“2.5V”字样（小灯泡额定功率约为0.7W）。聪明而粗心的小鹏连接了如图甲所示的电路。（1）同组的小张发现电路连接有错，如果闭合图甲所示电路的开关，电压表的示数约为V，小灯泡的发光情况为（选填“正常发光”、“亮度较暗”或“不发光”）。（2）小张主张拆了以后重新连接，可是时间来不及了，小鹏眼珠一转，在图甲电路中只改变了某根导线一端的接点位置，就能测量电路中小灯泡额定功率。请在图甲中错误的导线上画“×”，并画出小鹏改动的那条导线。（3）故障排除后，小张从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡的U﹣I图像，如图所示，测得小灯泡的额定功率是0.75W，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的。A.5Ω，2AB.15Ω，2AC.25Ω，2AD.30Ω，2A（4）有的同学认为该实验可以用来探究导体中的电流与电压的关系，你认为这种说法（选填“合理”或“不合理”）。理由是。四．计算题（共3小题）17．电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，解决了压力锅的安全问题，如图是某品牌的电压力锅和它的简化电路图，R1为工作时的加热电热丝，额定功率为800W；R2为保温保压电热丝，且R2＝4R1，使用时同时闭合开关S1、S2，S1为压力开关，当压强达到设定值时S1会自动断开，排气阀开始排气；S2为限时开关，可以设定保温保压时间。（1）电压力锅工作时，把电能转化为能；（2）加热功率为额定功率800W时，电阻丝R1的阻值为多少欧姆？（3）用电压力锅煮骨头汤时食物更容易煮透。假设某次要煮水和骨头共计4千克，水的初温20℃，不计热损失，加热到最高温度120℃时，至少需要多少时间？（c水＝4.2×103J/（kg•℃），设骨头的比热容与水相同）18．某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和保温两种状态。电路如图所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合，温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用，指示灯的额定电压为200V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40Ω。求：（1）当指示灯亮时，温度控制器处于状态。（2）指示灯的电阻值。（3）加热状态时，温度控制器工作1分钟所消耗的电能。19．某品牌电加热座椅垫内部电路如图所示，S接触“2”或“3”触点时，可实现“低温”或“高温”挡位调节，已知低温挡功率为9W，高温挡功率为36W。求：（1）在“高温”挡工作时，电路中的电流。（2）在“低温”挡工作时，5min电路消耗的总电能。（3）R1的阻值。五．解答题（共1小题）20．随着生活条件的改善，人们更加注意家居环境的美化，如图所示甲是带有水温调节功能的家庭水族箱。该水族箱的鱼缸水温调节器工作原理如图乙所示：其中R1为阻值可调的电热丝，R2为定值电热丝，R2＝400欧，开关S2为单刀双掷开关，不考虑温度对电阻的影响。试问：（1）如图乙所示可知：当开关S1闭合，S2接b时，电路处于状态（填“保温”或“加热”）；（2）当开关S1闭合，S2接a时，若电路消耗功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为多少？（3）当开关S1闭合，S2接a时，调节滑片得到R1的功率随电路中电流变化的图象如图丙所示，求R1接入电阻最大时R1的功率为多少？专题25电功电功率【思维导图】【知识点回顾】一、电功eq\a\vs4\al(考点1概述电功的概念)电功的实质：电流做功的过程就是________转化为________的过程。eq\a\vs4\al(考点2知道电功的单位)单位为________(简称焦，符号为J)、千瓦时(kW·h)。换算：1kW·h＝________J。eq\a\vs4\al(考点3列举决定电功大小的因素)影响电功大小的因素有电压、________和通电________。eq\a\vs4\al(考点4知道用电器消耗的电能可以用电功来量度)电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流做了多少功就有多少________转化为其他形式的能。eq\a\vs4\al(考点5应用电功的公式计算用电器消耗的电能)电能计算公式为：________，对纯电阻性用电器，电功还可用公式________计算。eq\a\vs4\al(考点6根据电能表读数的变化估算消耗的电能)测量电功的仪表是________(电度表或千瓦时计)，计数器上前后两次读数之差就是这段时间内消耗的千瓦时数。二、电功率eq\a\vs4\al(考点7概述电功率的概念)电流在单位时间内所做的功叫________，是用来表示________的物理量。eq\a\vs4\al(考点8知道电功率的单位)单位：瓦特(简称瓦，符号为W)，千瓦(kW)。1kW＝1000W。eq\a\vs4\al(考点9应用电功率的公式进行简单的计算)电功率计算公式为：P＝________、P＝________。对于纯电阻性用电器，电功率还可用公式P＝________、P＝________计算。eq\a\vs4\al(考点10知道额定功率的概念)1．额定功率：用电器在________下工作时所消耗的电功率。2．用电器只有在额定电压下工作时，实际功率等于额定功率。灯泡的亮度取决于灯的________电功率。eq\a\vs4\al(考点11从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率)以灯泡为例：PZ220V25WPZ表示普通照明灯泡，220V表示额定电压为220V，25W表示该灯泡的额定功率为25W。三、测定小灯泡的电功率eq\a\vs4\al(考点12说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理)原理为________。eq\a\vs4\al(考点13绘制实验的电路图)考点14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调节滑动变阻器，当电压表读数不等于额定电压时，可测实际功率；当电压表读数________额定电压时，可测额定功率。四、电流的热效应考点15知道电路具有热效应a；概述探究影响电流热效应因素实验的原理和涉及的科学方法1．电流热效应电流通过导体时，____________能转化为____________能，这种现象叫做电流的热效应。2．用控制变量法进行研究在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。考点16说出焦耳定律的内容和数学表达式；应用焦耳定律解决简单问题焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟____________的平方、导体的____________和通电时间成正比。表达式：Q＝____________考点1电能其他形式能考点2焦耳3.6×106考点3电流时间考点4电能考点5W＝UIt、W＝PtW＝(U2/R)t、W＝I2Rt考点6电能表考点7电功率电流做功快慢考点9W/tUIU2/RI2R考点101.额定电压2.实际考点12P＝UI考点14等于考点151.电内考点16电流强度电阻I2Rt【例题精析】例1．（2021•衢州）绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯，LED灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热发光，正常工作时，它们亮度相同。（1）使用LED灯照明更符合绿色生态理念；（2）两灯都正常工作时，相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为1：12。【解答】解：（1）正常工作时，亮度相同，但LED灯的功率小，消耗的电能少，更符合绿色生态理念；（2）正常工作时，LED的功率为P1＝5W，白炽灯的功率为P2＝60W，由P=WW1故答案为：LED；1：12.例2．（2021•温州）疫情期间只允许体温正常的师生进入校园，为此，小明设计了一款“智能门禁”，能检测体温并进行人脸识别。工作原理为：①若体温正常开关S1闭合，人脸识别成功开关S2闭合，电动机M工作（门打开），警示灯不亮；②若体温异常S1不闭合，人脸识别成功S2闭合，电动机M不工作且警示灯亮起；③不管体温是否正常，若人脸识别失败S2不闭合，电动机M不工作且警示灯不亮。（1）下列电路设计符合要求的是BC。（可多选）（2）若警示灯工作时，两端电压为3伏，电阻为10欧，其工作时的功率为0.9瓦。【解答】解：（1）A.若体温异常S1不闭合，动触点与下面的静触点接触，警示灯接通，不管人脸识别是否成功，警示灯都要亮起，故A不符合题意；B.若体温正常开关S1闭合，电磁铁把衔铁吸起，动触点与上面的静触点接触，警示灯断开，人脸识别成功开关S2闭合，电动机M工作（门打开），警示灯不亮；若体温异常S1不闭合，动触点与下面的静触点接触，电动机M断开，人脸识别成功S2闭合，警示灯接通，此时电动机M不工作警示灯亮起；不管体温是否正常，若人脸识别失败S2不闭合，电动机M和警示灯都断开，电动机M不工作且警示灯不亮，故B符合题意；C.若体温正常开关S1闭合，电磁铁把衔铁吸下，动触点与下面的静触点接触，警示灯断开，人脸识别成功开关S2闭合，电动机M工作（门打开），警示灯不亮；若体温异常S1不闭合，动触点与上面的静触点接触，电动机M断开，人脸识别成功S2闭合，警示灯接通，此时电动机M不工作警示灯亮起；不管体温是否正常，若人脸识别失败S2不闭合，电动机M和警示灯都断开，电动机M不工作且警示灯不亮，故C符合题意；D.若体温正常开关S1闭合，动触点与下面的静触点接触，电动机M接通，不管人脸识别是否成功，电动机M工作（门打开），故D不符合题意。（2）若警示灯工作时，两端电压为3伏，电阻为10欧，其工作时的功率为：P＝UI=U故答案为：（1）BC；（2）0.9。例3．（2020•温州）小明观察了小区入口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。（1）已知该电路电源电压为6伏，指示灯L工作时的阻值为5欧，滑动变阻器接入电路的阻值为10欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，指示灯的功率为0.8瓦。（2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法。将滑动变阻器接入电路的阻值调小些。【解答】解：（1）由图知，指示灯L与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时，开关闭合，电路的电流为：I=U小灯泡的电功率为：P＝I2RL＝（0.4A）2×5Ω＝0.8W；（2）若电源电压下降，根据I=U故答案为：（1）0.8；（2）将滑动变阻器接入电路的阻值调小些。例4．（2020•衢州）小科测量额定电压为2.0V小灯泡的电功率，电路图如图甲所示，电源为两节干电池，利用测得数据绘制图象如图乙、丙所示，图中x为滑片P移动的距离。（1）当滑片P移动的距离为a时，图丙中电流突然变小的原因是灯丝断了（或电压表所测电路开路）。（2）该小灯泡的额定功率是0.4W。【解答】解：（1）灯与变阻器串联，电压表测灯的电压，电流表测电路的电流，当滑片P移动的距离为a时，图丙中电流突然减小到0，电路可能断路，图乙中，电压增大为电源电压3V，则电压表与电源连通，故图丙中电流突然变小的原因是灯丝断了；（2）灯在额定电压下正常发光，由图乙知，电压表示数为2V时，x移动的距离为12cm，根据图丙知，此时的电流为0.2A，该小灯泡的额定功率是：P＝UI＝2V×0.2A＝0.4W。故答案为：（1）灯丝断了；（2）0.4W。例5．（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2.3V。接下来调节滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）端移动，直至小灯泡正常发光。【解答】解：（1）根据电路图可知，电流表串联接入电路中，电压表并联到灯泡的两端，实物图如图所示：；（2）由图丙可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.3V，而额定电压为2.5V，故应使小灯泡两端的电压增大，则应减小变阻器分得的电压，根据串联电路的分压原理，要减小变阻器连入电路中的电阻，即滑片向B移动，使电压表示数为2.5V。故答案为：（1）如图；（2）2.3；B。例6．（2021•绍兴）在“测量小灯泡的功率”实验中，电源为2节干电池，小灯泡标有“2.5V”字样。（1）按图甲方式连接好电路，小敏刚要闭合开关时，同组同学提醒他的操作有一个不妥之处，请你帮他指出：滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置。（2）闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，小敏发现小灯泡始终不发光，电压表示数接近于3V保持不变，电流表示数始终为零，则故障原因可能是灯泡处断路。（3）排除故障后，小敏闭合开关进行实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为1.05W。（4）实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大（选填“偏大”或“偏小”）。【解答】解：（1）为保护电路，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于阻值最大位置，而图甲中，闭合开关前滑片没有置于阻值最大位置；（2）闭合开关，灯泡不亮，且电压表有示数、电流表示数始终为零，造成这种故障的原因是灯泡处断路；（3）由图乙可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.42A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.42A＝1.05W；（4）由图知，电压表与小灯泡并联，所测电压较准确，而电流表测通过小灯泡和电压表的电流，所测电流偏大，由P＝UI可知所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。故答案为：（1）滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置；（2）灯泡处断路；（3）1.05；（4）偏大。例7．（2021•丽水）小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器的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）图甲中电压表测滑动变阻器两端的电压；（2）实验中，将滑动变阻器滑片向右移动（填“左”或“右”），电流表示数变小；（3）实验中，R分别取0欧、1欧……10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0.006.259.1610.6011.1611.2511.1010.7610.4010.1110.00【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＝R0时，滑动变阻器的电功率最大。【交流评价】（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由不可靠，只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。。【解答】解：（1）由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，所以电压表测量滑动变阻器两端的电压；（2）由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，当电流表的示数减小时，由I=U（3）表格中第5次的功率值为：P＝UI＝7.50V×1.50A＝11.25W；（4）只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。故答案为：（1）滑动变阻器；（2）右；（3）11.25；（4）不可靠、只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。例8．（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）。【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。【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﹣t0），c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【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在加热的支路上增加一个温度控制开关。【项目制作】……【解答】解：【方案设计】方案一，电路中两电阻串联，闭合开关S后，当开关S1闭合时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较小，电功率较大，为加热状态；当开关S1断开时，两电阻串联，电路的电阻较大，电功率较小，为保温状态；开关转换达到改变电路中电阻的大小，从而改变电热水壶的电功率，以实现加热和保温功能；为了实现上述功能，还可以将两电阻并联，通过开关转换实现，电路图如图所示：当闭合开关S时，为保温状态，再闭合S1为加热状态；【器材选择】由题知，方案一中能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃，水的质量：m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J，不计热量损失，电热水壶消耗的电能：W＝Q吸，电热水壶的加热率：P=W由P=U2P可得，R=即选择的加热电阻阻值最大为60.5Ω；【方案反思】为了保证使用的安全，可以在加热的支路上增加一个温度控制开关，避免水加热至沸腾后仍持续加热。故答案为：【方案设计】见上图；【器材选择】方案一，选择的加热电阻阻值最大60.5Ω；【方案反思】在加热的支路上增加一个温度控制开关。例9．（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”三种温挡的调节，其中低温挡的功率为20瓦，电阻R2为1210欧。（1）座圈加热时，把电能转化为内能；（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C；（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时？（4）该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少？【解答】解：（1）座圈加热时，把电能转化为内能；（2）当开关S1闭合、S2接a时，两电阻并联。图A为R1的简单电路，图B为两电阻串联的电路，图C为两电阻并联的电路，故该座圈的电路相当于下列选项中的C；（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作的时间t=W（4）当开关S1闭合、S2接a时，两电阻并联。总电阻最小，根据P＝UI=U闭合S1，S2接b时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，根据P＝UI=U当开关S1断开、S2接b时，两电阻串联。总电阻最大，根据P＝UI=U该座圈处于低温挡时，电路的总电阻R串=U2P低温=(220V)220W=2420Ω，则R1＝R该座圈处于中温挡工作时的电功率P中温=U故答案为：（1）内；（2）C；（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作50小时；（4）该座圈处于中温挡工作时的电功率为40W。例10．（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、低两个挡位的转换，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低挡位功率（W）5高挡位功率（W）10完成下列问题：（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器处于低挡位；（2）加湿器低挡位工作时，电路通过的电流多大？（3）加湿器高挡位工作6小时，将消耗多少电能？【解答】解：（1）旋转开关S接触触点ab时，电路未接通；旋转开关S接触触点cd时，电路为R1、R2的并联电路，总电阻较小，根据P＝UI=U旋转开关S接触触点bc时，电路为R2的简单电路，总电阻较大，根据P＝UI=U（2）已知低挡位的功率为5W，加湿器低挡位工作时，电路通过的电流I=P（3）已知高挡位的功率为10W，加湿器高挡位工作6小时，将消耗的电能W＝P高t＝10W×6×3600s＝2.16×105J。故答案为：（1）低；（2）加湿器低挡位工作时，电路通过的电流为0.25A；（3）加湿器高挡位工作6小时，将消耗2.16×105J的电能。【习题巩固】一．选择题（共7小题）1．下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是（）A． B． C． D．【解答】解：串联电路总电阻大于任何一个分电阻，并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，根据电阻串联和并联的特点可知，四个图中电路的总电阻关系为：RC＞RB＞RA＞RD，由题知，甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，由Q=U故选：C。2．如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则（）A．电路中的电流为4A B．电动机的功率为16W，它两端的电压为4V C．1分钟在电阻R上产生热量60J，电动机消耗电能120J D．电动机工作时将机械能转化为电能，若将电阻R换成滑动变阻器，可调节电动机的转速【解答】解：由电路图中可知，电动机与保护电阻串联，电压表V1测量电源电压；电压表V2测量保护电阻R两端的电压；（1）由题意可知，闭合开关后，电阻R两端的电压为2V，则通过电阻R的电流：I=U因为串联电路电流处处相等，电路中的电流为0.5A，故A错误；（2）电压表V1测量电源电压，则结合题中数据可知，电源电压为6V，因为串联电路总电压电压各用电器电压之和，所以电动机的电压为：UM＝U﹣UR＝6V﹣2V＝4V，电动机的功率为：PM＝UMI＝4V×0.5A＝2W；故B错误；（3）1分钟在电阻R上产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.5A）2×4Ω×60s＝60J；1分钟电动机消耗电能：W＝UMIt＝4V×0.5A×60s＝120J；故C正确；（4）电动机工作时把电能转化成机械能；将电阻R换成滑动变阻器，可以调节电路中电流的大小，从而起到调节电动机转速的作用，故D错误。故选：C。3．如图所示是一个电吹风的实物连接图，其中发热电阻丝的阻值为50Ω，电吹风吹冷风时，测得插头处的电流表为0.2A。当此电吹风吹热风时，正常工作2分钟，消耗的电能是（）A．5050J B．240J C．116160J D．121440J【解答】解：电吹风吹冷风时，只有电动机工作，电路中电压是220V，插头处电流为0.2A，则电吹风消耗的电功率：PM＝UI＝220V×0.2A＝44W，电吹风吹热风时，电动机和电热丝都工作，并且是并联，电热丝的功率：P丝=U此时电吹风的总功率：P总＝PM+P丝＝44W+968W＝1012W正常工作2min，消耗的电能：W＝P总t＝1012W×120s＝121440J。故选：D。4．如图所示，将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，将多个阻值相同的电阻R以不同的连接方式接入电路中，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【解答】解：由图可知，三个烧瓶的电阻（相同的电阻R）以不同方式接入电路中时是串联的，所以通过电流相等，通电时间也相等，由电阻的串联和并联特点知，电阻串联后电阻最大，并联后电阻最小，即被b气球密封的烧瓶里的电阻最大，由Q＝I2Rt可知这个烧瓶里电阻放出热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大。故选：B。5．图甲是一款车载USB充电器，工作原理如图乙，闭合S后稳压元件两端电压恒为U，可为手机等提供稳定的充电电压，汽车电源电压为U总（U总＞U），R为定值电阻，其消耗的电功率为P，则下列关于P﹣U总图象的变化正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：由欧姆定律和P＝UI可得，R消耗的电功率：P＝URI=UR2R=(U总故选：A。6．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，某同学设计了如图所示的装置。将两段阻值不同的电阻丝分别密封在两个完全相同的小塑料盒中，塑料盒内分别插着相同的温度计，电源电压不变。闭合开关，相同时间内A的温度计温度上升快，则下列说法不正确的是（）A．相同时间内电阻R1产热量多 B．电阻R1＞R2 C．R1两端电压大于R2两端的电压 D．该实验为探究电流产生的热量与电流大小是否有关【解答】解：根据图可知，该电路为串联电路，在串联电路中各处的电流是相同的；相同时间内A的温度计温度上升快，说明R1产生的热量多，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，即电阻R1＞R2；电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流产生的热量与电流大小是否有关；根据U＝IR可知，R1两端电压大于R2两端的电压，故ABC正确，D错误；本题选错误的；故选：D。7．多功能煲汤炖锅可以实现保温、慢炖、快炖三种功能，使用时可通过旋钮开关实现功能切换。下图是模拟加热原理图，其中测试电源的电压为5伏，四段电热丝电阻均为5欧，保温、慢炖、快炖所需加热功率依次增大。下列说法正确的是（）A．开关旋至“1”挡，开启快炖功能 B．开启保温功能，电路中的总电阻为5欧 C．从快炖到慢炖，电路总电流变化0.5安 D．快炖与慢炖电路总功率之比为2：1【解答】解：A、开关旋至“1”挡，两个电阻串联，此时电路总电阻：R串＝2R＝2×5Ω＝10Ω；此时的总功率P1=U开关旋至“2”挡，只有一个电阻工作，此时的总功率P2=U开关旋至“3”挡，两个电阻并联，并联的电阻为：R并=12R=12×此时的总功率P3=U因此开关旋至“1”挡，为保温挡；接“2”时为慢炖，接“3”时为快炖，故A错误；B、开关旋至“1”挡，为保温挡，总电阻为10Ω，故B错误；C、快炖时，两个电阻并联，总电流为：I并=U慢炖时，只有一个电阻，总电流为：I=U则从快炖到慢炖，电路总电流变化：△I＝I并﹣I＝2A﹣1A＝1A，故C错误；D、快炖与慢炖电路总功率之比：P3：P2＝10W：5W＝2：1，故D正确。故选：D。二．填空题（共3小题）8．甲、乙两个相同的烧瓶里分别装有等质量的水和煤油，在水和煤油中放入完全相同的电阻丝，现把两个电阻丝串联起来，组成如图所示的电路，闭合开关一段时间，通过温度计观察水和煤油的温度上升。（1）水上升的温度（Δt水）与煤油上升的温度（Δt油）的大小关系是Δt水小于Δt油（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（2）移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得更快，那么滑动变阻器滑片在向A（选填“A”或“B”）移动。【解答】解：（1）两个完全相同电阻丝串联接入电路中，电流相等，由Q＝I2Rt可知两电阻丝产生的热量相同，水的比热容比煤油大，所以质量相等的水和煤油，吸收相同的热量，水的比热容大，吸收能力大，温度上升的少，故是Δt水小于Δt油；（2）移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得更快，说明电流产生的热量多，由Q＝I2Rt可知，是电路中电流变大，所以电路中的电阻变小，即滑片向A端移动。故答案为：小于；A。9．如图所示，利用电动机通过滑轮组（虚线框内的滑轮组未画出）依次拉动物体A、B。图中效率为60%的电动机拉绳子的功率为50W且保持不变，不计绳重与摩擦，动滑轮的总重力为6N，拉动A向右做匀速直线运动时，所受阻力为48N，电动机拉绳的力为F1，此过程中，A所受的拉力与阻力的大小相等（填“相等”或“不相等”），电动机工作1min消耗的电能为5000J。拉动B向右做匀速直线运动时，B所受阻力为36N，电动机拉绳的力为F2，F2比F1小4N，此时电动机拉绳的力F2为14N。（电动机的效率为电动机输出的有用机械功与电流做的总功的比值）【解答】解：（1）拉动A向右做匀速直线运动，A处于平衡状态，由二力平衡条件可知，A所受的拉力与阻力的大小相等，为48N；（2）已知电动机的效率为60%，电动机拉绳子的功率P＝50W，则电动机的电功率P′=50W由P=Wt可得，电动机工作3s消耗的电能W＝P′t（3）依次拉动物体A、B，电动机的效率都为60%，不计绳重与摩擦，设动滑轮上绳子的有效股数为n，则：F1=1n（fA+G动F2=1n（fB+G动由题知F2+4N＝F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，且已知fA＝48N、fB＝36N、G动＝6N，再联立①②③式，解得F2＝14N。故答案为：相等；5000；14。10．一只标有“6V3.6W”的小灯泡和一个定值电阻“10Ω0.5A”，通过它们的电流随两端电压的变化关系如图所示，若把它们并联接入3V的电路中，则电路的总功率为2.4W．若把它们串联在一个电路中，小灯泡的最大功率为1.5W。【解答】解：（1）由I﹣U图象可知，U＝3V时，通过灯泡的电流IL＝0.5A，通过电阻的电流IR＝0.3A，电路总电流I＝IL+IR＝0.5A+0.3A＝0.8A，电路总功率P＝UI＝3V×0.8A＝2.4W；（2）∵P＝UI，∴灯泡正常发光时的电流：IL额=P由题意知，电阻允许通过的最大电流是0.5A，当灯泡与电阻串联时，电路的最大电流应等于电阻允许通过的最大电流I′＝0.5A，由I﹣U图象可知，此时灯泡两端电压UL′＝3V，灯泡与电阻串联时的最大功率：P＝UL′I′＝3V×0.5A＝1.5W；故答案为：2.4；1.5。三．实验探究题（共6小题）11．为了测定小灯泡的电功率，小明利用电压恒为3伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材按图甲方式连接电路进行实验，闭合开关并移动滑片P，获得相关数据如表：实验序号电压/伏电流/安电功率/瓦12.00.180.3622.50.5033.00.220.66（1）完成实验2后，要想获得实验3的数据，则实验中滑片P的移动情况是向左移动。（2）请分析表中数据，确定小灯泡正常发光时电流表的示数为0.2A，并在图乙中画出此时电流表指针位置。（3）在滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图丙所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是先增大，后减小为零。【解答】解：（1）由表格数据可知，实验3中灯泡两端的电压值大于实验2中灯泡两端的电压值，而电源电压不变，且U＝U滑+UL，故完成实验2后，要想获得实验3的数据（即增大灯泡两端的电压），应减小滑动变阻器两端的电压，根据串联分压特点可知，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，则由图甲可知滑片P应向左移动；（2）小灯泡的额定电压为2.5V，从表中可知，小灯泡正常发光时的额定功率为0.5W，根据P＝UI可知小灯泡正常发光时电流表的示数I=P（3）电路消耗的总功率P总＝P滑+P灯，则滑动变阻器消耗的功率P滑＝P总﹣P灯，从图丙中可知，在电流逐渐增大的过程中，P总与P灯的差先增大，后减小为零，故滑动变阻器的功率大小变化是先增大，后减小为零。故答案为：（1）向左移动；（2）0.2A；如上图所示；（3）先增大，后减小为零。12．小科同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计并连接了如图甲所示的实物电路。（1）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1＝0.2A。（2）将开关S2扳向“2”，保持滑动变阻器的阻值不变，调节电阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R＝5Ω。（3）步骤（1）小灯泡的实际功率P1＝0.2W；（4）在实际测量中，若小灯泡的额定电流为I0＝2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为可能的是D。A.P0＝2P1B.P0＝3P1C.P0＝4P1D.P0＝5P1【解答】解：（1）闭合开关S1，将开关S2扳向“1”，滑动变阻器与灯泡串联，如图乙所示，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，则电流表的示数为I1＝0.2A；（2）将开关S2扳向“2”，保持滑动变阻器的滑片位置不变，使滑动变阻器接入电路的阻值不变，调节电阻箱连入电路的阻值，当电流表示数为I1时，此时电阻箱连入电路的电阻与上次实验中电流为I1时灯丝电阻相同；故灯泡的电阻R1＝5Ω；（3）由（2）知灯丝中电流为I1时，灯丝的阻值R＝5Ω，则小灯泡的实际功率：P实＝I12R＝（0.2A）2×5Ω＝0.2W；（4）若小灯泡的额定电流为I0＝2I1，假设灯泡的阻值不变，则P额＝I02R＝（2I1）2R＝4I12R＝4P1。由于灯泡的阻值不是定值，会随温度的升高而变大，所以，当灯泡在正常工作时，灯泡的阻值变大，则额定功率P0＞P额＝4P1，所以最有可能的额定功率值P0＝5P1。故选：D。故答案为：（1）0.2；（3）0.2；（4）D。13．电炉丝正常工作时，导线和电炉丝通过的电流相同，但电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。为探究其原因，小乐设计了如图所示的实验电路，其中R1＞R2。（1）用笔画线代替导线将实验电路连接完整。（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，烧瓶中应加入等量的煤油（选填“水”或“煤油”）；实验中通过温度计示数的变化（选填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。（3）实验表明：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。则“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”的原因是电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，根据Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，而电炉丝的电阻远大于导线的电阻。【解答】解：（1）电炉丝正常工作时，导线和电炉丝通过的电流相同，通电时间也相同，但电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，这说明导体产生的热量与导体的电阻的大小有关，探究该问题时，需要控制电流和通电时间相同，故需要两个电阻丝串联在电路中，如图所示：；（2）煤油的比热容比水小，质量相等且吸收相同热量时，煤油上升的温度比水更快，实验现象更明显，故选用的是煤油；根据转换法，实验中煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的；（3）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，根据Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，所以在相同的时间内，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热。故答案为：（1）如图所示：（2）煤油；温度计示数的变化；（3）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，根据Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，而电炉丝的电阻远大于导线的电阻。14．某品牌酸奶机的部件如图甲所示，工作电路如图乙所示，其中R1与R2为电热丝。接入电路，启动工作即为闭合开关S1，进入加热状态，此时的功率为20W；当温度达到42℃时，温控开关S2自动断开，功率减小到4W，此后设备达到热平衡，温度保持42℃不变（不考虑温度对电阻的影响）。小乐利用此酸奶机按如下方式制取酸奶：①将酸奶机的不锈钢内胆放在开水中煮5分钟；②将新鲜纯牛奶倒入酸奶机，然后加入适量酸奶；③盖上酸奶机的顶盖，让内部处于密封状态，打开电源开关。（1）组成酸奶机部件的材料中，属于金属材料的是不锈钢（选填“玻璃”“塑料”或“不锈钢”）。（2）在制作酸奶过程中，步骤①和步骤③的目的分别是高温可以杀菌，防止杂菌的污染；达到适宜的温度和缺氧的环境。（3）该酸奶机电热丝R2的阻值为3025Ω；若加热时的效率为75%，则将240g的混合牛奶（鲜奶和酸奶的混合物）从22℃加热到42℃大约需要800s。[混合牛奶的比热容始终为2.5×103J/（kg•℃）；不考虑加热过程中热量散失的影响]【解答】解：（1）玻璃是由无机非金属材料制成的；塑料是由合成材料制成的；不锈钢是由金属材料制成的；（2）①制作酸奶时，对材料进行煮沸处理，高温可以杀菌，防止杂菌的污染；③乳酸菌大量繁殖所需要的基本外界条件：适宜的温度、缺氧的环境（氧气能抑制乳酸菌的繁殖），还有水和充足的有机物，所以盖上酸奶机的盖子，打开开关，目的让内部处于密封状态从而达到适宜的温度和缺氧的环境；（3）由电路图可知，S1、S2均闭合时为并联电路，电路总电阻较小，由P＝UI=U2R可知，此时为高温挡；S1闭合，S2R2的功率：P2＝P高﹣P保＝20W﹣4W＝16W，由P＝UI=U2RR2=U2P（4）牛奶吸收的热量：Q吸＝c牛奶m△t＝2.5×103J/（kg•℃）×240×10﹣3kg×（42℃﹣22℃）＝12000J，由η=QW=Q由W＝Pt可得加热时间为：t=W答：（1）不锈钢；（2）高温可以杀菌，防止杂菌的污染；达到适宜的温度和缺氧的环境；（3）电阻丝R2的阻值为3025Ω；如果该酸奶机加热时的效率为75%，则将240g牛奶加从22℃热到42℃大约需要800s。15．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V。（1）小明在连接实验电路时还有导线未接上，如图甲所示，请用笔画线代替导线把图甲中的电路连接好；（2）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该移到A（填“A”或“B”）端；（3）实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3.8V，此时电流表的示数如图乙所示，那么小灯泡的额定功率是2.66W。【解答】解：（1）因为灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表量程选择0～15V；将电压表“15”接线柱与灯泡的右接线柱相连，如下图所示：；（2）连接完电路时，闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即将滑片放在A端；（3）要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数等于灯泡的额定电压3.8V；根据图乙可知，电流表量程为0～3A，分度值为0.1A，示数为0.7A；灯泡的额定功率：P＝UI＝3.8V×0.7A＝2.66W。故答案为：（1）如图；（2）A；（3）2.66。16．在一次测量小灯泡额定功率的实验中，所用电源由两节新干电池串联组成，小灯泡上标有“2.5V”字样（小灯泡额定功率约为0.7W）。聪明而粗心的小鹏连接了如图甲所示的电路。（1）同组的小张发现电路连接有错，如果闭合图甲所示电路的开关，电压表的示数约为3V，小灯泡的发光情况为不发光（选填“正常发光”、“亮度较暗”或“不发光”）。（2）小张主张拆了以后重新连接，可是时间来不及了，小鹏眼珠一转，在图甲电路中只改变了某根导线一端的接点位置，就能测量电路中小灯泡额定功率。请在图甲中错误的导线上画“×”，并画出小鹏改动的那条导线。（3）故障排除后，小张从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡的U﹣I图像，如图所示，测得小灯泡的额定功率是0.75W，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的C。A.5Ω，2AB.15Ω，2AC.25Ω，2AD.30Ω，2A（4）有的同学认为该实验可以用来探究导体中的电流与电压的关系，你认为这种说法不合理（选填“合理”或“不合