第十八章电功率(原卷版+解析)

第十八章电功率（原卷版）知识导航知识点回顾知识点1：\o"18.1电能电功"电能电功1、电功：电流所做的功叫电功，电功的符号是W。电功的实际：电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式的能的过程。2、电功的单位：焦耳（焦，J），电功的常用单位是度，即：千瓦时（kW·h）1度=1kw.h＝3．6×106J3、电功计算公式：W=UIt（适用于所有电路）单位：电功（W）→焦(J)；电压（U）→伏(V)；电流（I）→安(A)；时间（t）→秒（s）。4、利用W=UIt计算电功时注意：（1）式中的W、U、I和t是在同一段电路；（2）计算时单位要统一；（3）已知任意的三个量都可以求出第四个量。5、计算电功还有以下公式：（1）W=Pt（适用于电功、机械功等所有求功的办法），计算时有两套单位：千瓦时、焦（2）对于纯电阻电路（只有电能转化为内能的电路）可推导出：①串联电路：；②并联电路：；③在任何情况下，在一定时间所做的总功。6、电功的测量（1）电能表：测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。（2）电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”等字样，分别表示：电能表额定电压是220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电，电能表转盘转3000转。（3）读数时：①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；②之差电能表以千瓦时为单位知识点2：\o"18.2电功率"电功率1、电功率(P)：电流在单位时间内做的功。（1）电功率表示电流做功快慢，不表示做功多少；（2）单位：瓦特(国际)，符号是W；常用单位有：千瓦符号是KW。2、电功率公式：（适用于所有电路）；利用计算时单位要统一：（1）如果W用焦、t用秒，则P的单位是瓦；（2）如果W用千瓦时、t用小时，则P的单位是千瓦。3、对于纯电阻电路推导公式：。

（1）串联电路中；（2）并联电路中：；（3）无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn。4、额定值与实际值：（1）额定电压：用电器正常工作的电压。（2）额定功率：用电器在额定电压下的功率。（3）实际电压：实际加在用电器两端的电压。（4）实际功率：用电器在实际电压下的功率。当U实>U额时，P实>P额，灯很亮，易烧坏。当U实<U额时，P实<P额，灯很暗，当U实=U额时，P实=P额，正常发光。同一个电阻或灯炮，接在不同的电压下使用，当实际电压是额定电压的一半时，则实际功率就是额定功率的1/4。例“220V100W”表示额定电压是220伏，额定功率是100瓦的灯泡，如果接在110伏的电路中，则实际功率是25瓦。（不计温度对电阻的影响）知识点3：\o"18.3测量小灯泡的电功率"测量小灯泡的电功率1、实验原理：P=UI

根据P=UI可知，只要用电压表（伏特表）测出小灯泡两端的电压、用电流表（安培表）测出通过小灯泡的电流，就可以间接测量出小灯泡的电功率了。为了测量不同电压下的电功率，我们要用串联滑动变阻器的办法，来控制加在灯泡两端的电压；

2、实验器材：电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器；

3、实验电路：若所用小灯泡的额定电压是2.5V，要测出小灯泡的功率，至少需要两节干电池（3V）作电源，电路图和实物电路图设计如图甲乙所示；4、实验步骤：

（1）按电路图连接实物图，将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大（右）端；

（2）检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于2.5V时，停止滑动，记录此时电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中；

（3）调节滑动变阻器的滑片，分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍（注意不能超过小灯泡的额定电压太多，否则会损坏小灯泡），记录每一次对应电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中；

（4）将实验中记录的数据分别代入P=UI，算出小灯泡的实际功率，并填人表格中。5、实验分析：（1）小灯泡的发光情况由它的实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮；

（2）灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变，电压越大，功率越大；

（3）灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。※实验中滑动变阻器的作用：

①闭合开关前，应该先调节滑动变阻器的滑片，使其连入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，这样能够保护电路中的各个电路元件不至于损坏；（保护电路）

②接通电源后，移动滑动变阻器的滑片，可以调节小灯泡两端的电压。（调节电压）※实验中电路故障分析故障现象故障原因灯泡不亮闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表有示数①滑动变阻器接成定值电阻②电源电压太低闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏②接线柱接触不良③连接导线断裂闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良②电流表和电压表的位置互换了电表问题电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了电流表与电压表的指针偏转角度很小①电表的量程都选择过大②电源电压过低电表的指针超过最大刻度①量程选择过小②电路中出现短路滑动变阻器问题滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下”的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡的额定电压电源电压过低闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置知识点4：\o"18.4焦耳定律"焦耳定律1、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。公式：Q=I2Rt式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)时，则有W=Q，可用电功公式来计算Q(如电热器，电阻就是这样的。)2、串联电路各部分电路产生的热量与它的电阻成正比，并联电路各支路产生的热量与它的电阻成反比。3、电饭锅属于电热器，它的工作原理是电流的热效应。典例分析考点1\o"18.1电能电功"电能电功【典例1】（2021•湘潭）如图是小王家的电能表，下列说法正确的是（）A．电能表的读数为56378kW•h B．这个电能表正常工作的电压为380V C．这个电能表要在20A的电流下才能正常工作 D．小王家用电器每消耗1度电，电能表指示灯闪烁1600次【典例2】（2022•博望区校级一模）有一只电动机，其线圈电阻r＝1Ω，电动机允许通过的最大电流为2A，如图所示，将这只电动机接在电压U＝6V不变的电源上，在把重物匀速提升时，2s对重物做的总功为10J。则电动机提升重物时消耗的电能是（）A．8J B．12J C．24J D．72J【典例3】（2022•重庆）如图甲所示电路中，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“6V0.3A”字样，电流表量程0～0.6A、电压表量程0～3V。在保障电路安全的前提下，只闭合开关S、S1，滑片P位于最右端，小灯泡恰好正常发光，则小灯泡10s内消耗的电能为J，再移动滑片P，电流表示数与R2关系如图乙a所示；当断开S1闭合S、S2、S3时，电流表示数与R2的关系如图乙b所示，则I1＝A（忽略小灯泡电阻变化）。【典例4】（2021•赤峰）小红从赤峰到宁城，选择了尾气零排放的G8208次列车。经查询赤峰到宁城高铁运行里程约100km，运行时间约30min。若该列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.7×105N，供电电路输入列车的电功率恒为2×107W。请你根据以上信息，解决下列问题：（1）从赤峰站到宁城站段列车消耗的电能。（2）求该列车从赤峰站至宁城站将电能转化为机械能的效率。考点2\o"18.2电功率"电功率【典例5】（2022•襄阳）如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“8V4W”和“4V1W”字样，将它们串联后接在电压可在4～8V之间调节的电源上，闭合开关S，假设两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（）A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流 B．在调节电源电压的过程中，灯L1始终比灯L2亮 C．在调节电源电压的过程中，两灯的功率变化量相同 D．当电源电压调节到8V时，两灯都不能正常发光【典例6】（2022•鄂尔多斯）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5Ω B．电源电压为6V C．滑动变阻器的最大功率为9W D．电流表示数的变化范围为0.75～1.5A【典例7】（2022•铜仁市）如图所示电路中，R1＝R2＝10Ω。当开关S闭合时，电流表的示数为0.6A，电源电压为V；若把电流表换成电压表，电压表示数为V；这两种情况下R2消耗的功率之比为。【典例8】（2022•安顺）在如图所示的电路中，电源电压恒为6V，滑动变阻器R2标有“20Ω3A”。闭合开关S，电流表的示数为0.3A。求（1）R1的阻值；（2）R2允许接入电路的最小阻值；（3）整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比。考点3\o"18.3测量小灯泡的电功率"测量小灯泡的电功率【典例9】（2022•江岸区校级模拟）为了测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，某同学设计了如图所示的电路，实验中电源电压3V保持不变，闭合开关，调节滑动变阻器，得到的实验数据如下表。下列说法正确的是（）实验次数12345发光情况熄灭微光暗较暗明亮电压U/V0.511.52.02.5电流1/A0.100.140.160.240.28A．多次实验的目的是减小误差 B．第4次实验数据是错误的 C．实验完毕断开开关，小灯泡的电阻可能是“1.2Ω” D．第1、2两次实验，滑动变阻器接入电路电阻的改变量ΔR1小于小灯泡的电阻改变量ΔR2【典例10】（2022•岳池县模拟）“测量小灯泡的额定功率”实验中，器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡（U额为2.5V）定值电阻R0（阻值为10Ω）、开关及若干导线。（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中未画出的两条导线补充完整；（2）正确连接电路后，闭合开关，发现灯不亮，两电流表有示数且相同，故障可能是；（3）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到电流表A2示数为A时小灯泡正常发光，电流表A1的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为W。【典例11】（2022•鄂尔多斯）物理实验小组利用图甲所示器材来测量小灯泡的额定功率，小灯泡的额定电压2.5V，电源电压值为3V。（1）图甲中缺少一根导线，请你用笔画线代替导线将实物图补充完整。（2）电路连接正确后，滑动变阻器的滑片P从阻值最大处开始移动，逐渐改变小灯泡两端的电压，利用测得的数据绘制出灯泡的I﹣U图像，如图乙。由图像可知，小灯泡的额定功率为W，该电路所选的滑动变阻器为。A.10Ω1.5AB.15Ω1AC.25Ω0.5AD.30Ω0.5A（3）同学们观察图像，发现通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是。（4）为了测量额定电压为U0的小灯泡的额定功率，同组的小玲设计了如图丙所示的电路（R0为已知阻值的定值电阻，R为滑动变阻器），实验操作如下：①闭合开关S和S2，断开开关S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为时小灯泡恰好正常发光。②保持变阻器滑片P位置不变，闭合开关S和S1，断开开关S2，记下电流表示数I，则小灯泡L的额定功率P额＝。（均用U0、R0和I表示）考点4\o"18.4焦耳定律"焦耳定律【典例12】（2022•聊城）如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（）A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少 B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同 C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同【典例13】（2022•牡丹江二模）如图所示，R1和R2是两个电热丝，接在电源电压为3V的电路中。闭合开关1min，下列说法正确的是（）A．R1产生的热量0.6J B．R1和R2的电压之比为1：1 C．R1和R2的电流之和为0.9A D．R2消耗的电能为12J【典例14】（2022•常州）某型号电饭锅有加热和保温两挡，电路如图所示，220V电压下，其加热挡功率为1100W，保温挡功率为20W。（1）闭合开关S1、S2，电饭锅处于挡。（2）电阻丝R1的阻值为Ω，R2的阻值为Ω。（3）处于保温状态的电饭锅，20min产生热量J。【典例15】（2021•贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1＞R2。实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系：（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制；电阻丝放出热量的多少，通过来进行判断。（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）。实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系：（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高△t1，在实验二中温度升高△t1′，则△t1′2△t1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，则a液体的比热容为（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。【典例16】（2022•丹东）中国茶文化源远流长。如图甲所示是一款煮茶器，有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，煮茶器部分参数如表。煮茶器中装有初温为20℃的水，在标准大气压下，将水刚好加热到沸腾，用时700s，在此过程中煮茶器的加热效率为80%。求：额定电压220V保温挡功率100W加热挡功率900W（1）发热电阻R1的阻值。（2）加热过程中煮茶器消耗的电能。（3）煮茶器中水的质量。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]巩固训练一、选择题。1．（2021•天津）某电能表的表盘如图所示，用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（）A．1.8×106J B．3.6×106J C．5.4×106J D．7.2×106J2．（2022•玉林）已知甲电阻是乙电阻的3倍，若分别对甲、乙两种导体通电，通过甲、乙两导体的电流之比为2：3，则甲、乙的功率之比为（）A．2：1 B．2：3 C．4：3 D．9：23．（2022•临沂）一个标有“220V1100W”的电热器，当通过它的电流为4A时，它的实际功率为（）A．176W B．704W C．880W D．1100W4．（2022•长春）下列家用电器中利用电热工作的是（）A．电风扇 B．洗衣机 C．电饭锅 D．吸油烟机5．（2022•柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（）A．电阻不同B．电流不同C．密度不同D．通电时间不同二、填空题。6．（2022•辽宁）如图是小鹏家的电能表，他家同时工作用电器的总功率不能超过W。电能表的转盘转得越快，说明电路总功率越。将电热水器单独接入电路，正常工作3min，电能表的转盘转150转，电热水器的功率为W。7．（2022•广安）如图所示，电源电压6V不变，电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，当开关S接2时，电压表示数为V；当开关S接1时，通过R1的电流10s内所做的功为J。8．（2022•襄阳）如图所示电路，电源电压不变，R0为定值电阻。闭合开关S，滑片P向左移动时，电压表示数会变。第一次移动滑片至某位置时电压表的示数为8V；再次移动滑片至另一位置。若前后两次滑动变阻器消耗的电功率相等，两次电路中电流之比为1：2，则电源电压为V。9．（2022•贵阳）如图所示电路，电源电压保持不变。只闭合开关S1时，定值电阻R1的功率是16W；当开关S1、S2都闭合时，R1的功率是25W。则先后两次电路消耗的功率之比是。10．（2022•淄博）电热水壶是利用电流的效应工作的。小明家要购买一只电热水壶，他发现某商场有容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，小明应选购W的电热水壶。如图电热水壶的插头中插脚①较长，将插头插入插座时，可确保电热水壶的金属外壳先接触线，避免触电事故。插头外壳是用橡胶做的，是因为橡胶是体。11．（2022•烟台）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2：3，则电阻R的阻值为Ω，电阻R在10s内产生的热量为J。三、实验探究题。12．（2022•深圳）小明需要测量小灯泡的额定功率，灯泡铭牌是3.8V，1.15W。电压表示数电流表示数3.0V0.32A3.8V0.4A4.5V（1）小明连接电路后，发现灯泡不亮，下列哪种方法可以一次性解析多项问题？。A、检查电源B、检查导线连接C、检查电流表和电压表的示数D、调节滑动变阻器观察灯泡亮度（2）实验过程中，小明发现小灯泡较暗，如果要让小灯泡正常发光，他应将滑动变阻器向（左/右）滑动。（3）如图乙所示，当电压表示数为4.5V时，电流表示数为A。（4）从表格可以求出，当灯泡正常发光时电阻为Ω。（5）通过计算，判断出这只小灯泡铭牌上的参数（合格/不合格）；在这个实验中，可能会观察到小灯泡出现的现象是（一点即可）。13．（2022•湛江模拟）图甲中两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。（1）图甲是探究在通电时间相同和相同的情况下，导体产生的热量与大小是否有关的装置；（2）实验中通过观察U形管内的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种“转换法”，下列研究实例采用研究方法与此相同的是。（不定项选择题）A.探究电流与电压、电阻的关系B.用海绵的凹陷程度显示压力作用效果C.研究光的传播时，引入“光线”D.通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱（3）由图乙所示，电流表的示数为A，由图甲可得到结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越，导体产生的热量越多。四、计算题。14．（2022•泰安）如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个挡位，由开关S和加热电阻丝R1、R2组成，U＝220V，R2＝242Ω；控制电路电压恒定，R0＝10Ω，RF为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘T形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体A竖直上浮，通过T形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加1.5N，电阻减小5Ω。浮体A体积为1000cm3，质量为50g。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体A体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为200mA，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体A体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为240mA；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为300mA。T形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计，g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。（1）当加热器处于高挡位时，加热140s所产生的热量全部被1.2kg的水吸收，水温升高了25℃。求加热器的高挡功率和低挡功率；（2）求浮体A体积的浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体A浸入水中的体积。第十八章电功率（解析版）知识导航知识点回顾知识点1：\o"18.1电能电功"电能电功1、电功：电流所做的功叫电功，电功的符号是W。电功的实际：电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式的能的过程。2、电功的单位：焦耳（焦，J），电功的常用单位是度，即：千瓦时（kW·h）1度=1kw.h＝3．6×106J3、电功计算公式：W=UIt（适用于所有电路）单位：电功（W）→焦(J)；电压（U）→伏(V)；电流（I）→安(A)；时间（t）→秒（s）。4、利用W=UIt计算电功时注意：（1）式中的W、U、I和t是在同一段电路；（2）计算时单位要统一；（3）已知任意的三个量都可以求出第四个量。5、计算电功还有以下公式：（1）W=Pt（适用于电功、机械功等所有求功的办法），计算时有两套单位：千瓦时、焦（2）对于纯电阻电路（只有电能转化为内能的电路）可推导出：①串联电路：；②并联电路：；③在任何情况下，在一定时间所做的总功。6、电功的测量（1）电能表：测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。（2）电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”等字样，分别表示：电能表额定电压是220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电，电能表转盘转3000转。（3）读数时：①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；②之差电能表以千瓦时为单位知识点2：\o"18.2电功率"电功率1、电功率(P)：电流在单位时间内做的功。（1）电功率表示电流做功快慢，不表示做功多少；（2）单位：瓦特(国际)，符号是W；常用单位有：千瓦符号是KW。2、电功率公式：（适用于所有电路）；利用计算时单位要统一：（1）如果W用焦、t用秒，则P的单位是瓦；（2）如果W用千瓦时、t用小时，则P的单位是千瓦。3、对于纯电阻电路推导公式：。

（1）串联电路中；（2）并联电路中：；（3）无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn。4、额定值与实际值：（1）额定电压：用电器正常工作的电压。（2）额定功率：用电器在额定电压下的功率。（3）实际电压：实际加在用电器两端的电压。（4）实际功率：用电器在实际电压下的功率。当U实>U额时，P实>P额，灯很亮，易烧坏。当U实<U额时，P实<P额，灯很暗，当U实=U额时，P实=P额，正常发光。同一个电阻或灯炮，接在不同的电压下使用，当实际电压是额定电压的一半时，则实际功率就是额定功率的1/4。例“220V100W”表示额定电压是220伏，额定功率是100瓦的灯泡，如果接在110伏的电路中，则实际功率是25瓦。（不计温度对电阻的影响）知识点3：\o"18.3测量小灯泡的电功率"测量小灯泡的电功率1、实验原理：P=UI

根据P=UI可知，只要用电压表（伏特表）测出小灯泡两端的电压、用电流表（安培表）测出通过小灯泡的电流，就可以间接测量出小灯泡的电功率了。为了测量不同电压下的电功率，我们要用串联滑动变阻器的办法，来控制加在灯泡两端的电压；

2、实验器材：电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器；

3、实验电路：若所用小灯泡的额定电压是2.5V，要测出小灯泡的功率，至少需要两节干电池（3V）作电源，电路图和实物电路图设计如图甲乙所示；4、实验步骤：

（1）按电路图连接实物图，将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大（右）端；

（2）检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于2.5V时，停止滑动，记录此时电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中；

（3）调节滑动变阻器的滑片，分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍（注意不能超过小灯泡的额定电压太多，否则会损坏小灯泡），记录每一次对应电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中；

（4）将实验中记录的数据分别代入P=UI，算出小灯泡的实际功率，并填人表格中。5、实验分析：（1）小灯泡的发光情况由它的实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮；

（2）灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变，电压越大，功率越大；

（3）灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。※实验中滑动变阻器的作用：

①闭合开关前，应该先调节滑动变阻器的滑片，使其连入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，这样能够保护电路中的各个电路元件不至于损坏；（保护电路）

②接通电源后，移动滑动变阻器的滑片，可以调节小灯泡两端的电压。（调节电压）※实验中电路故障分析故障现象故障原因灯泡不亮闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表有示数①滑动变阻器接成定值电阻②电源电压太低闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏②接线柱接触不良③连接导线断裂闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良②电流表和电压表的位置互换了电表问题电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了电流表与电压表的指针偏转角度很小①电表的量程都选择过大②电源电压过低电表的指针超过最大刻度①量程选择过小②电路中出现短路滑动变阻器问题滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下”的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡的额定电压电源电压过低闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置知识点4：\o"18.4焦耳定律"焦耳定律1、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。公式：Q=I2Rt式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)时，则有W=Q，可用电功公式来计算Q(如电热器，电阻就是这样的。)2、串联电路各部分电路产生的热量与它的电阻成正比，并联电路各支路产生的热量与它的电阻成反比。3、电饭锅属于电热器，它的工作原理是电流的热效应。典例分析考点1\o"18.1电能电功"电能电功【典例1】（2021•湘潭）如图是小王家的电能表，下列说法正确的是（）A．电能表的读数为56378kW•h B．这个电能表正常工作的电压为380V C．这个电能表要在20A的电流下才能正常工作 D．小王家用电器每消耗1度电，电能表指示灯闪烁1600次【答案】D。【解答】解：A、电能表显示数字中最后一位是小数，单位为kW•h，则图中电能表示数为5637.8kW•h，故A错误；B、表盘上“220V”表示电能表的正常工作电压为220V，故B错误；C、20A表示该电能表正常工作时允许通过的最大电流，故C错误；D、“1600imp/（kW•h）”表示用电器每消耗1kW•h（1度）的电能，电能表的指示灯闪烁1600次，故D正确。故选：D。【典例2】（2022•博望区校级一模）有一只电动机，其线圈电阻r＝1Ω，电动机允许通过的最大电流为2A，如图所示，将这只电动机接在电压U＝6V不变的电源上，在把重物匀速提升时，2s对重物做的总功为10J。则电动机提升重物时消耗的电能是（）A．8J B．12J C．24J D．72J【答案】B。【解答】解：在把重物匀速提升时，2秒对重物做的功为10J。电动机输出功率：P机械＝＝＝5W，不考虑摩擦和动滑轮的重力，电动机总功率：P总＝UI＝P机械+P热＝P机械+I2r，代入数据有：6V×I＝5W+I2×1Ω，解得：I＝5A或1A，由题意可知，电动机允许通过的最大电流为2A．因此舍去5A，电动机消耗的总电能为：W＝UIt＝6V×1A×2s＝12J，故B正确。故选：B。【典例3】（2022•重庆）如图甲所示电路中，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“6V0.3A”字样，电流表量程0～0.6A、电压表量程0～3V。在保障电路安全的前提下，只闭合开关S、S1，滑片P位于最右端，小灯泡恰好正常发光，则小灯泡10s内消耗的电能为18J，再移动滑片P，电流表示数与R2关系如图乙a所示；当断开S1闭合S、S2、S3时，电流表示数与R2的关系如图乙b所示，则I1＝0.45A（忽略小灯泡电阻变化）。【答案】18；0.45。【解答】解：只闭合开关S、S1，滑动变阻器和灯泡串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，滑片P位于最右端，此时滑动变阻器接入电路的电阻为0，电路为灯泡的简单电路，灯泡两端电压等于电源电压，小灯泡恰好正常发光，小灯泡L标有“6V0.3A”字样，小灯泡10s内消耗的电能为：W＝UILt＝6V×0.3A×10s＝18J；灯泡的电阻：RL＝＝＝20Ω，由乙图可知滑动变阻器接入电路的电阻为R时，通过电路的电流最小，根据欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，电压表量程0～3V，根据串联分压原理可知电压表示数为3V，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流：I′＝，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压：U＝U2+UL＝3V+I′RL，即3V＝6V，解方程可得：R＝20Ω，当断开S1，闭合S、S2、S3时，定值电阻和滑动变阻器并联接入电路，电流表测干路电流，由乙图可知滑动变阻器接入电路的电阻为R时，通过电路的电流最大，电流表量程0～0.6A，所以通过电路的最大电流为0.6A，并联电路干路电流等于各支路电流之和，根据欧姆定律可得干路电流I＝，即＝0.6A，解方程可得：R1＝20Ω，滑动变阻器接入电路的电阻为2R时，通过电路的电流：I1＝＝＝0.45A。故答案为：18；0.45。【典例4】（2021•赤峰）小红从赤峰到宁城，选择了尾气零排放的G8208次列车。经查询赤峰到宁城高铁运行里程约100km，运行时间约30min。若该列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.7×105N，供电电路输入列车的电功率恒为2×107W。请你根据以上信息，解决下列问题：（1）从赤峰站到宁城站段列车消耗的电能。（2）求该列车从赤峰站至宁城站将电能转化为机械能的效率。【解答】解：（1）已知供电电路输入列车的电功率恒为P＝2×107W，赤峰到宁城高铁运行时间t＝30min＝1800s，则从赤峰站到宁城站段列车消耗的电能为：W电＝Pt＝2×107W×1800s＝3.6×1010J；（2）赤峰到宁城高铁运行里程约100km，即s＝1×105m，引力恒为F＝2.7×105N，则列车从赤峰站至宁城站产生的机械能为：W机＝Fs＝2.7×105N×1×105m＝2.7×1010J，则将电能转化为机械能的效率为：η＝＝。答：（1）从赤峰站到宁城站段列车消耗的电能为3.6×1010J；（2）求该列车从赤峰站至宁城站将电能转化为机械能的效率为75%。考点2\o"18.2电功率"电功率【典例5】（2022•襄阳）如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“8V4W”和“4V1W”字样，将它们串联后接在电压可在4～8V之间调节的电源上，闭合开关S，假设两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（）A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流 B．在调节电源电压的过程中，灯L1始终比灯L2亮 C．在调节电源电压的过程中，两灯的功率变化量相同 D．当电源电压调节到8V时，两灯都不能正常发光【答案】C。【解答】解：由P＝可得，两灯泡的电阻分别为：R1＝＝＝16Ω，R2＝＝＝16Ω；A、两灯泡串联，通过灯L1的电流等于通过灯L2的电流，故A错误；B、在调节电源电压的过程中，由P＝I2R可知，两灯泡的实际功率相等，两灯泡一样亮，故B错误；C、两灯泡串联，在调节电源电压的过程中，通过两灯泡的电流变化相同，两灯泡电阻相同，由P＝I2R可知，灯泡功率的变化相同，故C正确；D、当电源电压调节到8V时，两灯泡的电阻相同，分得的电压相同，所以两灯泡分得的电压都为4V，所以灯泡L1不能正常发光，灯泡L2正常发光，故D错误。故选：C。【典例6】（2022•鄂尔多斯）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5Ω B．电源电压为6V C．滑动变阻器的最大功率为9W D．电流表示数的变化范围为0.75～1.5A【答案】B。【解答】解：由电路图可知，R1、R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流；（1）由图乙可知，当R1接入电路的阻值为2Ω时，变阻器的电功率为2W，由P＝UI＝I2R可知，此时电路中的电流：I1＝＝＝1A，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I1（R1+R2）＝1A×（2Ω+R2）﹣﹣﹣﹣﹣①当R1接入电路的阻值为8Ω时，变阻器的电功率为2W，此时电路中的电流：I2＝＝＝0.5A，电源电压：U＝I2（R1′+R2）＝0.5A×（8Ω+R2）﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②解得：R2＝4Ω，U＝6V，故A错误、B正确；（2）由图乙可知，变阻器的最大阻值为8Ω，滑动变阻器消耗的电功率：P＝I2R1＝（）2R1＝＝＝，所以，当R1＝R2＝4Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大；则滑动变阻器消耗电功率的最大值：P最大＝＝＝2.25W，故C错误；（3）当变阻器接入电路的电阻为零时，电路中的电流最大，由欧姆定律可知，电路中的最大电流：I最大＝＝＝1.5A，当变阻器接入电路的电阻最大为8Ω时，电路中的电流最小，由（1）可知，最小电流：I最小＝I2＝0.5A，因此电流表示数的变化范围为0.5A～1.5A，故D错误。故选：B。【典例7】（2022•铜仁市）如图所示电路中，R1＝R2＝10Ω。当开关S闭合时，电流表的示数为0.6A，电源电压为6V；若把电流表换成电压表，电压表示数为3V；这两种情况下R2消耗的功率之比为4：1。【答案】6；3；4：1。【解答】解：当开关S闭合时，电阻R1被短路，只有电阻R2接入电路，根据I＝得电源电压为：U＝IR2＝0.6A×10Ω＝6V；R2消耗的功率为：P2＝I2R2＝（0.6A）2×10Ω＝3.6W；若把电流表换成电压表，两电阻串联，电压表测量定值电阻R1两端的电压，此时电路中的的电流为：I′＝＝＝0.3A，R2两端的电压为：U2＝I′R2＝0.3A×10Ω＝3V，即电压表示数为3V；R2消耗的功率为：P2′＝I′2R2＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W，所以这两种情况下R2消耗的功率之比为：P2：P2′＝3.6W：0.9W＝4：1。故答案为：6；3；4：1。【典例8】（2022•安顺）在如图所示的电路中，电源电压恒为6V，滑动变阻器R2标有“20Ω3A”。闭合开关S，电流表的示数为0.3A。求（1）R1的阻值；（2）R2允许接入电路的最小阻值；（3）整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比。【解答】解：电阻R1与滑动变阻器R2并联，U＝U1＝U2＝6V；（1）电流表测R1的电流I1＝0.3A，根据欧姆定律I＝，则R1电阻为R1＝＝20Ω；（2）滑动变阻器R2标有“20Ω3A”表示允许通过的最大电流I2＝3A，R2允许接入电路的最小阻值R2＝＝2Ω；（3）当变阻器接入电路的电阻最小时，电流最大I大＝0.3A+3A＝3.3A；当变阻器接入电路的电阻最大时，电流最小，变阻器最大电流I'2＝＝0.3A，电路的最小总电流I小＝0.3A+0.3A＝0.6A；由P＝UI得，当电压相同时，电功率之比等于电流之比，整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比P大：P小＝I大：I小＝3.3A：0.6A＝11：2。故答案为：（1）R1的阻值为20Ω；（2）R2允许接入电路的最小阻值为2Ω；（3）整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比为11：2。考点3\o"18.3测量小灯泡的电功率"测量小灯泡的电功率【典例9】（2022•江岸区校级模拟）为了测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，某同学设计了如图所示的电路，实验中电源电压3V保持不变，闭合开关，调节滑动变阻器，得到的实验数据如下表。下列说法正确的是（）实验次数12345发光情况熄灭微光暗较暗明亮电压U/V0.511.52.02.5电流1/A0.100.140.160.240.28A．多次实验的目的是减小误差 B．第4次实验数据是错误的 C．实验完毕断开开关，小灯泡的电阻可能是“1.2Ω” D．第1、2两次实验，滑动变阻器接入电路电阻的改变量ΔR1小于小灯泡的电阻改变量ΔR2【答案】C。【解答】解：A、在测量小灯泡电功率实验中，多次测量的目的是为了寻找普遍规律，故A错误；B、第4次实验，灯泡两端的电压小于额定电压，但大于第3次电压，故其亮度应介于第3和第5次实验之间，所以第4次实验数据是正确的，故B错误；C、由表中数据可知，灯泡不亮时，电压为0.5V，电流为0.1A，此时灯泡的电阻为：R1＝＝＝5Ω，由于灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，当作完实验并断开开关一段时间后，灯泡的电阻应该小于灯泡不亮时的电阻5Ω，但不能为0，故灯泡的电阻可能是1.2Ω，故C正确；D、当灯泡两端的电压为0.5V时，通过电路的电流约为0.10A，滑动变阻器两端的电压为：UH1＝U﹣UL1＝3V﹣0.5V＝2.5V，滑动变阻器此时接入电路的电阻：RH1＝＝＝25Ω，此时灯泡的电阻为：R1＝＝＝5Ω；当灯泡两端的电压为1V时，通过电路的电流约为0.14A，滑动变阻器两端的电压为：UH＝U﹣UL2＝3V﹣1V＝2V，此时滑动变阻器接入电路的电阻：RH2＝＝≈14.3Ω，此时灯泡的电阻为：R2＝＝≈7.1Ω；通过电路的电流由0.1A变为0.14A，滑动变阻器的电阻由25Ω变为14.3Ω，电阻变化量为25Ω﹣14.3Ω＝10.7Ω；灯泡的电阻由5Ω变为7.1Ω，电阻的变化量为7.1Ω﹣5Ω＝2.1Ω，故小灯泡电阻的变化量ΔR2小于滑动变阻器电阻的变化量ΔR1，故D错误。故选：C。【典例10】（2022•岳池县模拟）“测量小灯泡的额定功率”实验中，器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡（U额为2.5V）定值电阻R0（阻值为10Ω）、开关及若干导线。（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中未画出的两条导线补充完整；（2）正确连接电路后，闭合开关，发现灯不亮，两电流表有示数且相同，故障可能是灯泡处断路或R0处短路；（3）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到电流表A2示数为0.25A时小灯泡正常发光，电流表A1的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为1.125W。【答案】（1）如上所示；（2）灯泡处断路或R0处短路；（3）0.25；1.125。【解答】解：（1）变阻器按一上一下连入电路中，电流表与定值电阻串联后与灯并联，如下所示：（2）左边电流表测干路电流，右边电流表测定值电阻的电流，正确连接电路后闭合开关，发现灯不亮，两电流表有示数且相同，则两电表串联在电路中，故障可能是灯泡处断路或R0处短路；（3）定值电阻R0（阻值为10Ω），灯的额定电压为2.5V，灯在额定电压下正常发光，由欧姆定律，移动滑动变阻器的滑片，当电流表A2示数为：I′＝＝＝0.25A时，小灯泡正常发光；电流表A1的示数如图丙，电流表选用大量程，分度值为0.1A，该示数为0.7A，由并联电路电流的规律，灯的额定电流为：I＝0.7A﹣0.25A＝0.45A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.45A＝1.125W。故答案为：（1）如上所示；（2）灯泡处断路或R0处短路；（3）0.25；1.125。【典例11】（2022•鄂尔多斯）物理实验小组利用图甲所示器材来测量小灯泡的额定功率，小灯泡的额定电压2.5V，电源电压值为3V。（1）图甲中缺少一根导线，请你用笔画线代替导线将实物图补充完整。（2）电路连接正确后，滑动变阻器的滑片P从阻值最大处开始移动，逐渐改变小灯泡两端的电压，利用测得的数据绘制出灯泡的I﹣U图像，如图乙。由图像可知，小灯泡的额定功率为0.75W，该电路所选的滑动变阻器为C。A.10Ω1.5AB.15Ω1AC.25Ω0.5AD.30Ω0.5A（3）同学们观察图像，发现通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是灯丝的电阻随温度的升高而增大。（4）为了测量额定电压为U0的小灯泡的额定功率，同组的小玲设计了如图丙所示的电路（R0为已知阻值的定值电阻，R为滑动变阻器），实验操作如下：①闭合开关S和S2，断开开关S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为时小灯泡恰好正常发光。②保持变阻器滑片P位置不变，闭合开关S和S1，断开开关S2，记下电流表示数I，则小灯泡L的额定功率P额＝U0×（I﹣）。（均用U0、R0和I表示）【答案】（1）见解答图；（2）0.75；C；（3）灯丝的电阻随温度的升高而增大；（4）①；②U0×（I﹣）。【解答】解：（1）图甲中，电压表应该并联在灯泡的两端，因为小灯泡的额定电压2.5V，所以电压表可选0～3V量程，如下图所示：；（2）由图象乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，灯泡的额定电流为0.3A，小灯泡额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；电路连接正确后，滑动变阻器的滑片P从阻值最大处开始移动，由图象乙可知，当灯泡两端的电压为0.5V时，电路中的电流为0.1A，由串联分压可知，此时变阻器两端的电压为：U滑＝U源﹣U1＝3V﹣0.5V＝2.5V，则变阻器此时的阻值为：R滑＝＝＝25Ω，即为了实验能顺利进行，滑动变阻器的最大阻值应等于25Ω，故选C；（3）由图象可知，通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，这是因为灯丝的电阻随温度的升高而增大；（4）实验步骤：①闭合开关S和S2，断开开关S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为时小灯泡恰好正常发光；②保持变阻器滑片P位置不变，闭合开关S和S1，断开开关S2，记下电流表示数I；在步骤①中，灯泡L与定值电阻R0并联后再与滑动变阻器串联，所以灯泡与定值电阻两端电压相同；移动滑动变阻器滑片P，当灯泡两端的电压为额定电压U0时，R0两端的电压也为U0，根据欧姆定律可知当电流表的示数为时，小灯泡恰好正常发光；在步骤②中，灯泡L与定值电阻R0仍并联，电流表测灯泡L与定值电阻R0的总电流，因电路的连接方式不变，各电阻的大小和通过的电流不变，此时灯泡仍正常发光，根据并联电路电流规律，通过灯泡的电流I额＝I﹣，则小灯泡L的额定功率P额＝U额I额＝U0×（I﹣）。故答案为：（1）见解答图；（2）0.75；C；（3）灯丝的电阻随温度的升高而增大；（4）①；②U0×（I﹣）。考点4\o"18.4焦耳定律"焦耳定律【典例12】（2022•聊城）如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（）A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少 B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同 C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同【答案】D。【解答】解：A、据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故A正确；B、由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流大小相等，故B正确；CD、由图可知，左侧U形管中液面高度差比右侧的大，说明在相同时间内，电流在左容器中产生的热量较多，则左侧器中空气吸收的热量多，两电阻丝串联，电流相同，根据Q＝I2Rt可知，图中左边容器的电阻丝阻值较大，故C正确，D错误。故选：D。【典例13】（2022•牡丹江二模）如图所示，R1和R2是两个电热丝，接在电源电压为3V的电路中。闭合开关1min，下列说法正确的是（）A．R1产生的热量0.6J B．R1和R2的电压之比为1：1 C．R1和R2的电流之和为0.9A D．R2消耗的电能为12J【答案】D。【解答】解：根据欧姆定律，由右图可知，R1的阻值：R1＝＝＝10Ω，R2的阻值：R2＝＝＝5Ω；由左图可知，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻：R＝R1+R2＝10Ω+5Ω＝15Ω，电路中的电流：I＝＝＝0.2A；A、R1产生的热量：Q1＝I2R1t＝（0.2A）2×10Ω×1×60s＝24J，故A错误；B、由I＝可知，R1和R2的电压之比：U1′：U2′＝IR1：IR2＝R1：R2＝10Ω：5Ω＝2：1，故B错误；C、R1和R2的电流之和：I′＝I+I＝0.2A+0.2A＝0.4A，故C错误；D、R2消耗的电能：W2＝U2′It＝I2R2t＝（0.2A）2×5Ω×1×60s＝12J，故D正确。故选：D。【典例14】（2022•常州）某型号电饭锅有加热和保温两挡，电路如图所示，220V电压下，其加热挡功率为1100W，保温挡功率为20W。（1）闭合开关S1、S2，电饭锅处于加热挡。（2）电阻丝R1的阻值为44Ω，R2的阻值为2376Ω。（3）处于保温状态的电饭锅，20min产生热量2.4×104J。【答案】（1）加热；（2）44；2376；（3）2.4×104。【解答】解：（1）闭合开关S1、S2，只有R1接入电路，此时电路消耗的功率P＝；当只闭合S1，电阻R1、R2串联，此时电路消耗的功率P'＝，P＞P'，所以闭合开关S1、S2时是加热挡；（2）闭合开关S1、S2，只有R1接入电路，电饭锅处于加热挡，；当只闭合S1，电阻R1、R2串联，电饭锅处于保温挡，总电阻，故R2＝R﹣R1＝2420Ω﹣44Ω＝2376Ω。（3）处于保温状态的电饭锅，20min产生热量Q＝W＝P't＝20W×20×60s＝2.4×104J。故答案为：（1）加热；（2）44；2376；（3）2.4×104。【典例15】（2021•贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1＞R2。实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系：（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制电流相同；电阻丝放出热量的多少，通过温度计的示数变化来进行判断。（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入质量相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容小于水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）。实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系：（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高△t1，在实验二中温度升高△t1′，则△t1′大于2△t1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小不成正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值相同的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，则a液体的比热容为c＝（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。【答案】（1）如上图所示；（2）电流相同；温度计的示数变化；（3）质量；小于；（4）大于；不成；（5）相同；c＝。【解答】解：（1）由电路图可知，滑片左移时变阻器接入电路中的电阻变小，则变阻器左下方接线柱必须接入电路中，如下图所示：（2）由电路图可知，两电热丝串联在电路中，这是为了控制通电时间相同和控制电流相同；根据转换法可知，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计示数的变化进行比较的；（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入质量相等、初温相同的同种液体；因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察；（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍，由Q吸＝cm△t的变形式△t＝可知，用电阻丝R1加热的煤油，温度升高量△t1′大于2△t1，该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系；（5）实验中两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，为控制相同时间两液体吸热相同，根据Q＝I2Rt可知，选用的两根电阻丝的阻值应相同；假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，电热丝放出的热量Q＝I2Rt，温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，放出的热量全部被液体吸收，由Q吸＝cm△t可得，a液体的比热容：c＝＝。故答案为：（1）如上图所示；（2）电流相同；温度计的示数变化；（3）质量；小于；（4）大于；不成；（5）相同；c＝。【典例16】（2022•丹东）中国茶文化源远流长。如图甲所示是一款煮茶器，有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，煮茶器部分参数如表。煮茶器中装有初温为20℃的水，在标准大气压下，将水刚好加热到沸腾，用时700s，在此过程中煮茶器的加热效率为80%。求：额定电压220V保温挡功率100W加热挡功率900W（1）发热电阻R1的阻值。（2）加热过程中煮茶器消耗的电能。（3）煮茶器中水的质量。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]【解答】解：（1）由电路图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时电路中的总电阻较大（比并联的总电阻大），根据P＝UI＝可知，煮茶器的总功率小，处于保温挡，由P＝UI＝可得R1的电阻：R1＝＝＝484Ω；（2）由P＝可得，加热过程中煮茶器消耗的电能：W＝P加热t＝900W×700s＝6.3×105J；（3）由η＝可得，吸收热量：Q吸＝ηW＝80%×6.3×105J＝5.04×105J；由Q吸＝cmΔt可求得煮茶器中水的质量：m＝＝＝1.5kg。答：（1）发热电阻R1的阻值为484Ω；（2）加热过程中煮茶器消耗的电能为6.3×105J；（3）煮茶器中水的质量为1.5kg。巩固训练一、选择题。1．（2021•天津）某电能表的表盘如图所示，用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（）A．1.8×106J B．3.6×106J C．5.4×106J D．7.2×106J【答案】B。【解答】解：720revs/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转720r，电能表的转盘转了720转时，用电器消耗的电能：W＝kW•h＝1kW•h＝3.6×106J。故选：B。2．（2022•玉林）已知甲电阻是乙电阻的3倍，若分别对甲、乙两种导体通电，通过甲、乙两导体的电流之比为2：3，则甲、乙的功率之比为（）A．2：1 B．2：3 C．4：3 D．9：2【答案】C。【解答】解：由题意可知，R甲＝3R乙，甲、乙两导体的电流之比为I甲：I乙＝2：3，则甲、乙的功率之比＝＝×＝×3＝×3＝。故选：C。3．（2022•临沂）一个标有“220V1100W”的电热器，当通过它的电流为4A时，它的实际功率为（）A．176W B．704W C．880W D．1100W【答案】B。【解答】解：（1）由P＝UI可得，正常工作时的电流I＝＝5A，由I＝可得，电热器内电热丝的电阻：R＝＝44Ω，（2）当通过它的电流为4A时，该电热器的实际功率：P实＝I实2R＝（4A）2×44Ω＝704W.故选：B。4．（2022•长春）下列家用电器中利用电热工作的是（）A．电风扇 B．洗衣机 C．电饭锅 D．吸油烟机【答案】C。【解答】解：A、电风扇工作时主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故A不符合题意；B、洗衣机工作时主要将电能转化机械能，不是利用电流热效应工作，故B不符合题意；C、电饭锅工作时将电能转化为内能，是利用电流热效应工作，故C符合题意；D、吸油烟机的主要部件是电动机，电动机工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。故选：C。5．（2022•柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（）A．电阻不同B．电流不同C．密度不同D．通电时间不同【答案】A。【解答】解：电路中的电阻丝和导线串联连接，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线的电流和通电时间都相等，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量比导线多。A符合题意。故选：A。二、填空题。6．（2022•辽宁）如图是小鹏家的电能表，他家同时工作用电器的总功率不能超过4400W。电能表的转盘转得越快，说明电路总功率越大。将电热水器单独接入电路，正常工作3min，电能表的转盘转150转，电热水器的功率为2000W。【答案】4400；大；2000。【解答】解：（1）他家同时工作用电器的最大总功率P大＝UI大＝220V×20A＝4400W；（2）电能表是测量电路中用电器消耗电能的仪表，转盘转得越快，表示用电器消耗电能越快，则电路总功率越大；（3）1500r/kW•h表示电路中用电器每消耗kW•h电能，电能表的转盘转过1500r，则电能表的转盘转150r，电热水器消耗的电能W＝＝0.1kW•h，电热水器的电功率P＝＝＝2kW＝2000W。故答案为：4400；大；2000。7．（2022•广安）如图所示，电源电压6V不变，电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，当开关S接2时，电压表示数为2V；当开关S接1时，通过R1的电流10s内所做的功为36J。【答案】2；36。【解答】解：①从图可知，当开关S接到点2时，电阻R1和R2串联，电压表测量R1两端的电压，R1＝10Ω，R2＝20Ω，电路中的总电阻为：R＝R1+R2＝10Ω+20Ω＝30Ω，电源电压U＝6V，因此电路中的电流为：I＝＝＝0.2A，则电阻R1两端的电压为：U1＝IR1＝0.2A×10Ω＝2V，即电压表的示数为2V；②当开关S转换到点1时，电路中只有电阻R1，由于t＝10s，所以电流所做的功为：W＝UIt＝＝＝36J。故答案为：2；36。8．（2022•襄阳）如图所示电路，电源电压不变，R0为定值电阻。闭合开关S，滑片P向左移动时，电压表示数会变大。第一次移动滑片至某位置时电压表的示数为8V；再次移动滑片至另一位置。若前后两次滑动变阻器消耗的电功率相等，两次电路中电流之比为1：2，则电源电压为12V。【答案】大；12。【解答】解：由图可知，滑动变阻器与定值电阻R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压；滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变大，即电压表示数会变大；已知前后两次滑动变阻器消耗的电功率相等，两次电路中电流之比为1：2，设第一次通过电路的电流为I，则第二次通过电路的电流为2I，根据P＝UI可得8V×I＝UP×2I，解得UP＝4V，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压U＝UP+U0＝8V+IR0＝4V+2IR0，解得IR0＝4V，则电源电压U＝8V+4V＝12V。故答案为：大；12。9．（2022•贵阳）如图所示电路，电源电压保持不变。只闭合开关S1时，定值电阻R1的功率是16W；当开关S1、S2都闭合时，R1的功率是25W。则先后两次电路消耗的功率之比是4：5。【答案】4：5。【解答】解：由题意，电源电压保持不变。只闭合开关S1时，R1和R2串联在电路中，定值电阻R1的功率是16W，即P1＝•R1＝16W﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，此时电路消耗的功率P＝•（R1+R2）当开关S1、S2都闭合时，R2被短路，电路中只有R1一个用电器，R1的功率是25W，此时R1的功率就是电路总功率，即P2＝＝25W﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，由①②可知，＝，可得＝，先后两次电路消耗的功率之比＝•（R1+R2）：＝＝。故答案为：4：5。10．（2022•淄博）电热水壶是利用电流的热效应工作的。小明家要购买一只电热水壶，他发现某商场有容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，小明应选购800W的电热水壶。如图电热水壶的插头中插脚①较长，将插头插入插座时，可确保电热水壶的金属外壳先接触地线，避免触电事故。插头外壳是用橡胶做的，是因为橡胶是绝缘体体。【答案】热；800；地；绝缘体。【解答】解：（1）电热水壶是利用电流的热效应工作的；（2）额定功率为800W电热水壶的额定电流为：I甲＝＝≈3.6A；额定功率分别为1800W电热水壶的额定电流为：I乙＝＝≈8.18A；室内插座的额定电流是5A，额定功率为1800W电热水壶的额定电流大于插座的额定电流，额定功率为800W电热水壶的额定电流小于插座的额定电流，所以应该选用800W的；（3）插头制作的长一些，可以使用电器在与火线接通之间先使外壳与地线相通，在拔插头时，先使插头与火线相脱离，防止触电事故的发生；（4）各种插头的外壳都采用了橡胶、塑料等材料，是因为塑料和橡胶都是绝缘体，可以防止漏电。故答案为：热；800；地；绝缘体。11．（2022•烟台）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为6Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2：3，则电阻R的阻值为12Ω，电阻R在10s内产生的热量为30J。【答案】6；12；30。【解答】解：（1）由P＝可知，灯泡电阻RL＝＝＝6Ω；（2）灯泡与电阻并联接在电源两端，闭合开关S1时，灯L正常发光，因此电源电压U＝UL＝6V，由P＝UI可知，灯泡正常发光时的电流：IL＝＝＝1A，闭合开关S1时，只有灯L接入电路，电流表测通过灯L的电流，IA＝IL＝1A，闭合开关S2时，灯泡L与电阻R并联接入电路，电流表测干路电流IA′，由前后两次电流表的示数之比为2：3可知，＝，所以干路电流：IA′＝IA＝×1A＝1.5A，根据并联电路的电流特点可知，通过电阻R的电流：IR＝IA′﹣IL＝1.5A﹣1A＝0.5A，根据并联电路的电压规律可知，灯泡L与电阻R两端电压相等，都等于电源电压，即UR＝6V；由I＝可知，电阻R的阻值：R＝＝＝12Ω；（3）电阻R10s内产生的热量：Q＝IR2Rt＝（0.5A）2×12Ω×10s＝30J。故答案为：6；12；30。三、实验探究题。12．（2022•深圳）小明需要测量小灯泡的额定功率，灯泡铭牌是3.8V，1.15W。电压表示数电流表示数3.0V0.32A3.8V0.4A4.5V（1）小明连接电路后，发现灯泡不亮，下列哪种方法可以一次性解析多项问题？C。A、检查电源B、检查导线连接C、检查电流表和电压表的示数D、调节滑动变阻器观察灯泡亮度（2）实验过程中，小明发现小灯泡较暗，如果要让小灯泡正常发光，他应将滑动变阻器向左（左/右）滑动。（3）如图乙所示，当电压表示数为4.5V时，电流表示数为0.44A。（4）从表格可以求出，当灯泡正常发光时电阻为9.5Ω。（5）通过计算，判断出这只小灯泡铭牌上的参数不合格（合格/不合格）；在这个实验中，可能会观察到小灯泡出现的现象是小灯泡烧坏（一点即可）。【答案】（1）C；（2）左；（3）0.44；（4）9.5；（5）不合格；小灯泡烧坏。【解答】解：（1）AB、检查电源、检查导线连接，无法判定电路故障的具体原因，故AB错误；C、检查电流表和电压表的示数，根据电流表、电压表的示数可以判定电路故障是短路或断路；若电流表和电压表都无示数，则可能是电流中除小灯泡以外的某处发生