专题25　电功　电功率（解析版）

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】（2022•宁波）盛夏，室外温度达36℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为28℃，发现空调正常工作时的工作周期：工作10min后会停止工作，5min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉，空调的制冷额定功率为2000W。（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能为1.2×106J。（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，工作时间会小于（填“大于”“等于”或“小于”）10min。【解答】解：（1）空调正常工作时，一个工作周期内消耗的电能：W＝Pt＝2000W×10×60s＝1.2×106J；（2）为了节能减排，小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗，在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下，保温效果更好，则空调新的一个工作周期内，工作时间会小于10min。故答案为：（1）1.2×106；（2）小于。（2022•金华）学习小组开展“测量小灯泡的功率”实验，实验电路如图甲，绘制出小灯泡的I﹣U关系曲线如图乙，已知小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压恒为6V。回答下列问题：（1）闭合开关后移动变阻器的滑片，当电压表示数为3.8V时，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率；（2）实验时，变阻器的滑片向左移动过程中，电流表与电压表示数的比值将变小（选填“变大”“不变”或“变小”）。【解答】解：（1）小灯泡的额定电压为3.8V，当电压表示数为3.8V时灯泡正常工作，此时灯泡的功率为额定功率，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率；（2）图中，电压表测灯的电压，电流测灯的电流，当滑片向左滑动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律，电路中电流变大，灯的电压变大，根据P＝UI，灯的功率变大，灯丝的温度升高，因灯丝的电阻随温度的升高而变大，故灯丝的电阻变大；由欧姆定律R=U故答案为：（1）3.8；（2）变小。（2022•台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失。（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。根据上述实验，可以得出结论：当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。电流I/A0.20.30.40.50.6升高的温度ΔT/℃0.40.91.62.53.6请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。【解答】解：（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失；（2）水的质量相同，水温变化ΔT与吸热的多少成正比，水温变化ΔT越大，电阻丝放出的越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）不计热量损失，Q吸＝Q放，cmΔT＝I2Rt，ΔT1ΔT故答案为：（1）热量；（2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）1.6。（2022•宁波）小宁用如图甲所示电路研究小灯泡的电学特性，所用小灯泡上标有“2.5V”字样。闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下（第4次实验时电流表指针位置如图乙所示）：实验次数12345电压表示数/V1.01.52.02.53.0电流表示数/A0.170.240.30☆0.37（1）该小灯泡的额定功率为0.85W。（2）用描点法（实验数据对应的点用“×”表示）在图丙上画出该小灯泡灯丝的I﹣U曲线。（3）小宁计算小灯泡的灯丝电阻值时，发现灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。小宁反思：电阻是导体的一种性质，决定和影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素，那么导体两端电压的变化可能引起了某个因素发生变化！小宁思考后得出这个因素就是温度。【解答】解：（1）第4次实验时电流表指针位置如图乙，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.34A，由表中数据可知，此时电压表示数为2.5V，灯泡正常发光，灯泡额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.34A＝0.85W；（2）用描点法在图丙上画出该小灯泡灯丝的I﹣U曲线，如下图所示：；（3）因为灯丝的电阻与温度有关，并且随温度的升高而增大；当灯泡两端电压增大时，通过灯泡的电流也增大，灯泡的功率变大，灯丝的温度升高，因此灯丝电阻随着它两端电压的升高而增大。故答案为：（1）0.85；（2）见解答图；（3）温度。（2022•杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/（kg•℃）]【解答】解：（1）30分钟取暖器消耗的电能为：W＝Pt＝800W×60×30s＝1.44×106J；（2）取暖器放出热量的15%被空气吸收，即Q吸＝15%Q放＝15%W＝0.15×1.44×106J＝2.16×105J；根据Q吸＝cmΔt，则：Δt=Q答：（1）该取暖器消耗的电能为1.44×106J；（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了4.8℃。（2022•台州）某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，设计了发热部分的两种电路，如图甲、乙所示。（1）图甲中，当开关S闭合、S1断开时，R1和R2的连接方式是串联，此时处于低温挡工作状态。（2）若选用图乙所示电路，电源电压为24伏，想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦，则选用R3的阻值应为多少？（3）按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦，在高温挡工作600秒，暖风机所消耗的电能是多少？【解答】解：（1）甲方案中，开关S、S1均闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总功率P甲1=U开关S闭合、S1断开时，R1与R2串联，由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知，电路的总功率P甲2=U因P甲1=U2R1所以，开关S、S1均闭合时，电热器处于高温挡；开关S闭合、S1断开时，电热器处于低温挡；（2）R3的阻值应为：R3=U2P（3）暖风机所消耗的电能：W＝Pt＝200W×600s＝1.2×105J。答：（1）串联；低温；（2）R3的阻值应为4.8Ω；（3）暖风机所消耗的电能为1.2×105J。（2022•宁波）电动汽车正在走进千家万户。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一辆电动汽车从A地匀速运动到B地用时0.05h，这一行程中电动汽车的平均能耗为0.22kW•h/km。（1）从A地到B地，电动汽车的速度为100km/h。（2）从A地到B地，电动汽车消耗的电能为1.1kW•h。（3）不同能源的单位能耗的碳排放量不同，其中电能的CO2排放系数为：1.00kg/kW•h（消耗1kW•h的电能相当于排放1.00kg的CO2）。求汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放多少千克的碳元素？（4）从A地到B地的行程中，电动汽车消耗电能的75%用于驱动车轮推动汽车前进，求汽车受到的阻力大小。【解答】解：（1）从A地到B地，电动汽车的速度v=s（2）从A地到B地，电动汽车消耗的电能W＝0.22kW•h/km×5km＝1.1kW•h＝3.96×106J。（3）汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放的CO2的质量m＝1.00kg/kW•h×1.1kW•h＝1.1kg。相当于排放多少千克的碳元素mC＝1.1kg×12（4）从A地到B地的行程中，电动汽车消耗电能的75%用于驱动车轮推动汽车前进，牵引力做的功W牵＝W×75%＝3.96×106J×75%＝2.97×106J，牵引力的大小F=W电动汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，故汽车受到的阻力大小f＝F＝594N。故答案为：（1）100。（2）1.1。（3）汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放0.3kg的碳元素。（4）汽车受到的阻力大小为594N。（2022•绍兴）图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合），R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用，发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0挡为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位，电热丝被均分为四段接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。（1）S1从0挡转到Ⅰ挡开始工作，温控开关S2的状态是闭合（选填“断开”或“闭合”）。（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是热传递（选填“做功”或“热传递”）。（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大。则接线柱a、b、c中连入电路的应该是b、c。（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000瓦，若电火锅在Ⅲ挡工作5分钟，求发热管消耗的电能。【解答】解：（1）因为当锅体温度达到设定值时温控开关自动断开，当锅体温度低于一定值时温控开关自动闭合，所以S1从0挡转到Ⅰ挡刚开始工作，温度较低，温控开关S2的状态闭合；（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是热传递；（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大。由P=U（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000瓦，则Ⅳ挡加热时的电阻为：RⅣ=U2P所以Ⅲ挡工作时的电阻为：RⅢ＝2RⅣ＝2×48.4Ω＝96.8Ω，所以电火锅在Ⅲ挡工作5分钟消耗的电能为：W＝UIⅢt=U2RⅢt故答案为：（1）闭合；（2）热传递；（3）b、c；（4）电火锅在Ⅲ挡工作5分钟，发热管消耗的电能为1.5×105J。（2022•金华）图甲为市面上的某款电热毛巾架，额定电压220V，简化的工作电路如图乙，该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切换，图丙为该毛巾架在正常工作30分钟内功率的变化情况。完成下列问题：（1）加热状态下，毛巾架正常工作时的电流为多大？（2）分析计算图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为多少欧？（3）毛巾架正常工作30分钟总共消耗多少电能？【解答】解：（1）加热状态下通过毛巾架的电流为I加热=P（2）由电路图可知，开关S、S1闭合时，电路为R0的简单电路，电热饮水机处于加热状态，所以由P＝UI=U2RR0=U2P当开关S闭合、S1断开时，R1与R0串联，电热饮水机处于保温状态，此时电路的总电阻：R=U2P因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻R1的阻值：R1＝R﹣R0＝605Ω﹣110Ω＝495Ω。（3）由P=WW＝Pt＝440W×10×60s+80W×（30﹣10）×60s＝3.6×105J。答：（1）加热状态下，毛巾架正常工作时的电流为2A；（2）分析计算图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为110Ω、495Ω；（3）毛巾架正常工作30分钟总共消耗3.6×105J电能。（2022•丽水）空气炸锅是一种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅，其内部电路可简化为图乙，部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。部分参数风扇额定功率/瓦80发热管额定功率/瓦1320额定电压/伏220食品加热时间薯条/分12﹣15鸡翅/分18﹣20（1）正常工作时，求通过发热管的电流；（2）某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟，求所消耗的电能；（3）根据空气炸锅的工作原理，发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是风扇、发热管、盛放篮。【解答】解：（1）通过发热管的电流：I=P（2）空气炸锅炸加热时的总功率：P＝P1+P2＝1320W+80W＝1400W；该空气炸锅炸所消耗的电能：W＝Pt＝1400W×15×60s＝1.26×106J；（3）食物用盛放篮盛放后只有上表面方便通过空气加热，因此放在最下；通过发热管加热后的锅内空气密度变小，浮力大于重力会上升，要利用大功率风扇把热空气吹到食物上，因此，风扇在最上面。发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是风扇、发热管、盛放篮。答：（1）正常工作时，通过发热管的电流为6A；（2）该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟所消耗的电能为1.26×106J；（3）风扇、发热管、盛放篮。【习题巩固】一．选择题（共9小题）1．（2022•常山县模拟）科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是（）A．压强 B．电功率 C．电流 D．速度【解答】解：A、由图可知，横坐标表示受力面积，纵坐标表示压力，阴影部分面积等于压力和受力面积的乘积，由p=FB、由图可知，横坐标表示电流，纵坐标表示电压，阴影部分面积等于电压和电流的乘积，由P＝UI可知，阴影部分面积表示电功率，故B正确；C、由图可知，横坐标表示电阻，纵坐标表示电压，阴影部分面积等于电压和电阻的乘积，由I=UD、由图可知，横坐标表示时间，纵坐标表示路程，阴影部分面积等于路程和时间的乘积，由v=s故选：B。2．（2022•杭州二模）甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体产热的多少，正确的是（）A．甲导体的产热比乙导体多 B．乙导体的产热比甲导体多 C．甲、乙导体产热相等 D．条件不足，无法判断【解答】解：由题意可知，两者的电阻相同，因两电阻串联，所以通过的电流相等；根据Q＝I2Rt可知，相同时间内产生的热能相等，故ABD错误，C正确。故选：C。3．（2022•临平区一模）将灯L1（9V9W）和L2（6V6W）串联接入电源电压为15V电路中，闭合开关后，两灯都发光。下列关于L1、L2的说法正确的是（）A．L1实际功率小于额定功率 B．L2实际功率小于额定功率 C．L1、L2实际功率相等 D．L1、L2都能正常发光【解答】解：由P=U2R可知，灯L1的电阻R1=U12P1=(9V将两灯串联在电路中，电路中的总电阻R＝R1+R2＝9Ω+6Ω＝15Ω；电路中的电流I=U根据串联电路的电流特点可知，通过L1、L2的电流I1＝I2＝I＝1A；灯L1的实际功率P1实＝I12R1＝（1A）2×9Ω＝9W，灯L2的实际功率P2实＝I22R2＝（1A）2×6Ω＝6W；所以，灯L1、L2的实际功率都等于其额定功率，所以都能正常发光，故ABC错误，D正确。故选：D。4．（2022•杭州模拟）为了研究电热跟哪些因素有关，小明将阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。已知电源电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等，下列有关此研究的各种表述，正确的是（）A．因为水的比热大，若将煤油换成水，实验效果更明显 B．乙装置可探究电热与电阻是否有关 C．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多 D．比较相同通电时间内a、c温度计示数变化，可探究电流产生热量与电流是否有关【解答】解：A、为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于水的比热容大于煤油的比热容，吸收相同的热量，温度变化不明显，故A错误；B、甲装置中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，根据温度计示数的变化判断吸收热量的多少，则可知电流产生的热量与电阻大小的关系；而乙装置中的电流和电阻都不同，所以无法判断，故B错误；C、在电源电压和通电时间相同的条件下：由串并联电路的电压关系可知，串联使用时各电阻两端电压小于电源电压，并联使用时各电阻两端电压等于电源电压；由Q＝I2Rt、I=UR得：Q=U2Rt，所以电阻并联时产生的热量多；乙装置中，两电阻并联时，由Q=U2D、图甲为串联电路，图乙为并联电路，因此通过a、c温度计所在烧瓶中的电阻丝的电流不同，而电阻丝电阻相同，相同通电时间内，可探究电流产生热量与电流是否有关，故D正确。故选：D。5．（2022•宁波模拟）如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象，则下列说法不正确的是（）A．滑动变阻器最大阻值为50Ω B．电源电压为10V C．R0阻值为10Ω D．滑动变阻器R1最大功率3.6W【解答】解：由电路图可知，R0与R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图象可知，电路中的最小电流I最小＝0.2A时，此时R1的电功率P1＝2W，由P＝I2R可得，滑动变阻器的最大阻值：R1最大=P1I最小2=2（2）由图象可知，当电路中的电流I′＝0.4A时，R1的电功率P1′＝3.2W，此时R1接入电路的电阻：R1′=P1'因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I=UU＝I′（R0+R1′）＝0.4A×（R0+20Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，当电路中的电流I＝0.2A时，电源的电压：U＝I（R0+R1）＝0.2A×（R0+50Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，因电源的电压不变，所以，0.4A×（R0+20Ω）＝0.2A×（R0+50Ω），解得：R0＝10Ω，故C正确；则电源的电压：U＝I（R0+R1）＝0.2A×（10Ω+50Ω）＝12V，故B错误；（3）滑动变阻器消耗的电功率：P＝I2R1＝（UR0+R1）所以，当R1＝R0＝10Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大；滑动变阻器消耗电功率的最大值：P最大=U故选：B。6．（2022•苍南县模拟）标有“6V1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的两只灯泡串联起来，接在8伏的电源两端，则电路的总功率为（）A．0.8W B．1.6W C．2.4W D．3.2W【解答】解：两灯泡串联时，由于两只灯泡的规格相同，所以两灯泡分得的电压相同，则两只灯泡串联接在U总＝8V的电源两端时，每只灯泡两端的电压都为4V，由图象可知，当U＝4V时，I＝0.2A，由于串联电路处处电流相等，所以电路电流为0.2A，电路的总功率：P总＝U总I＝8V×0.2A＝1.6W。故选：B。7．（2022•普陀区校级模拟）目前城市公共区域、小区等都安装了公共充电插座，采取扫码付费自动充电（如图所示）。给电动自行车充电时，充电器将220V家庭电路电压降为电动车蓄电池需要的充电电压。假设某充电器输出电压为48V，输出电流为2.5A，当地的商用电价为1元/（kW•h），以下描述中符合事实的是（）A．这些插座都是串联的 B．该充电器的输出功率为550W C．它充电6小时的用电成本是0.72元 D．手机照相机扫码时，影像传感器上所成的像为正立放大的虚像【解答】解：A、这些插座给电动自行车充电时，它们之间互不影响，所以是并联的，故A错误；BC、该充电器的输出功率：P＝UI＝48V×2.5A＝120W＝0.12kW，故B错误；充电6小时消耗的电能：W＝Pt＝0.12kW×6h＝0.72kW•h，则用电成本（电费）：0.72kW•h×1元/（kW•h）＝0.72元，故C正确；D、手机照相机扫码时，影像传感器上所成的像为倒立、缩小的实像，故D错误。故选：C。8．（2022•鹿城区模拟）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。9．（2022•温州模拟）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。二．填空题（共8小题）10．（2022•鄞州区模拟）图甲为升降机电路的部分原理图，电源电压恒为6V，R0为定值电阻，电压表量程为0～3V，压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。（1）压敏电阻所受压力为0时，电压表示数为2V，此时电路工作10min电阻R0消耗的电能为24J。（2）在不改变电表量程的条件下，要增大压敏电阻的承压范围，可以适当减小（填“增大”或“减小”）定值电阻R0的阻值。【解答】解：（1）由图乙可知，当压敏电阻所受压力为0时，压敏电阻的阻值R1＝200Ω；由图甲可知，两电阻串联，电压表测定值电阻R0两端的电压，由题知，压敏电阻所受压力为0时，电压表示数为2V，根据串联电路的电压规律可知，此时压敏电阻R1两端的电压：U1＝U﹣U0＝6V﹣2V＝4V，电路中的电流：I＝I0＝I1=U电路工作10min电阻R0消耗的电能：W0＝U0I0t＝2V×0.02A×10×60s＝24J；（2）由图乙可知，压敏电阻所受压力越大时，压敏电阻的阻值越小，电路总电阻越小，由I=U故答案为：（1）24；（2）减小。11．（2022•常山县模拟）电热水壶由底座和壶身两个部分组成。底座由电源线和供电插座组成，内部简化电路如图甲所示。电热丝R1和R2的阻值均为48.4欧。（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是绝缘体（选填“绝缘体”或“导体”）。（2）某课外兴趣小组在原有电路的基础上，设计了图乙和图丙所示的电路，实现了加热时，高、中、低三挡调节，低温挡功率为500瓦.（3）从安全角度分析，使用电热水壶时应注意防止触电。（写出一点）【解答】解：（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应不容易导电是绝缘体；（2）丙图中两电阻并联，总电阻最小，电源电压不变，根据P=U甲图为R1的简单电路，总电阻较大，电源电压不变，根据P=U乙图中两电阻串联，总电阻最大，电源电压不变，根据P=U2R（3）从安全角度分析，使用电热水壶时应注意防止触电。故答案为：（1）绝缘体；（2）500；（3）防止触电。12．（2022•柯桥区一模）近年来，越来越多人追求健康的生活，饮茶也成为人们的一种生活习惯，市场上出现了一种用来煮茶的家电产品——煮茶器，类似于电热水壶具有加热和保温功能，如图1所示是其电路原理简图，R1、R2为发热电阻（阻值不随温度的变化而变化），且R2＝4R1，S2为自动温控开关，下表为煮茶器的部分参数。求：型号ZCQ﹣1000额定电压U/V220额定加热功率P额/W1000容量V/L1.0（1）在闭合开关S1和S2时，煮茶器处于加热状态；（2）求煮茶器处于保温状态时的额定功率；（3）若将煮茶器单独接入电路中在加热状态煮茶10min，发现如图2所示的电能表转盘转动81r，求煮茶器的实际功率810W和电路的实际电压198V。【解答】解：（1）由图1知，当闭合开关S1和S2时，电路只有R1发热电阻接入电路，此时电路中电阻最小，根据P＝UI=U（2）处于加热状态时，R1发热电阻的阻值为：R1所以R2的发热电阻阻值为：R2＝4R1＝4×48.4Ω＝193.6Ω，当只闭合开关S1时，R1和R2两发热电阻以串联方式接入电路，电路中电阻最大，此时煮茶器处于保温状态，其额定功率为：P额（3）600r/（kW•h）表示用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转动600r，所以加热状态煮茶10min消耗的电能为：W=81r煮茶器的实际功率为：P实根据P＝UI=U2R答：（1）加热；（2）煮茶器处于保温状态时的额定功率为200W；（3）810W；198V。13．（2022•台州模拟）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，闭合开关S1、S2，此时酸奶机的功率为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）。（1）组成酸奶机部件的材料中，属于金属材料的是不锈钢。（填“玻璃”、“塑料”或“不锈钢”）（2）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）组成酸奶机部件的材料中，属于金属材料的是不锈钢。（2）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=US1闭合，S2断开时，电路总电阻较大，由P=U由并联电路的特点可知，R2的功率：P2＝P高﹣P保＝20W﹣4W＝16W，由P＝UI=U2RR2酸奶吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝2.5×103J/（kg•℃）×240×10﹣3kg×（42℃﹣22℃）＝12000J；由η=QW=Q由P=Wt=W故答案为：（1）不锈钢；（2）3025；800。14．（2022•温州模拟）为了验证通电导体产生的热量和导体的电阻之间的关系，某兴趣小组选择5欧、10欧、15欧三个定值电阻，将电阻封闭在塑料盒中，通过温度传感器记录塑料盒中空气温度值（塑料盒中空气升高的温度与电阻产生的热量成正比）。兴趣小组设计如下两种方案：电阻塑料盒中温度值（℃）01分钟2分钟3分钟4分钟5欧2626.527.127.728.410欧2627.128.229.630.815欧2627.529.331.533.2方案一：如图甲，先接入R1，闭合开关，记录4分钟内温度值，换用R2和R3，记录温度值。方案二：如图乙，直接将三个电阻同时接入电路，闭合开关，记录4分钟内温度值。（1）请从两个方案中选出你认为合理的方案并说明理由方案乙，方案甲每一次换电阻后，较难达到电流与通电时间相同。（2）选择正确的方案后，兴趣小组得到的实验结果如上表。得出结论：当其他条件相同时，导体产生的热量与电阻成正比。结合表中数据说明其证据是在通电3分钟时，三个电阻对应升高的温度之比约为1：2：3，与电阻比值相同。（3）为了让实验结果更具有普遍性，你的做法有换用不同的电阻重复上述实验；换用不同的电源电压重复上述实验；增加滑动变阻器改变电路电流重复上述实验等。（写出一点）【解答】解：（1）根据Q＝I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与电流、时间和电阻大小有关。要验证通电导体产生的热量和导体的电阻之间的关系，就必须控制电流和时间相同，而甲中很难做到。在乙中，三个电阻串联，则通过它们的电流和时间相同。所以合理的方案是乙，理由：方案甲每一次换电阻后，较难达到电流与通电时间相同。（2）根据表格数据可知，当加热3分钟时，三个电阻温度的升高量依次为：（27.7℃﹣26℃）：（29.6℃﹣26℃）：（31.5℃﹣26℃）＝1.7：3.6：5.5≈1：2：3，则它们三者产生的热量之比也是1：2：3，这和三个电阻的比值相同，因此可得出结论：当其他条件相同时，热量与电阻成正比。（例举4分钟的情况亦可）（3）为了让实验结果更具有普遍性，做法有：换用不同的电阻重复上述实验；换用不同的电源电压重复上述实验；增加滑动变阻器改变电路电流重复上述实验等。故答案为：（1）方案乙，方案甲每一次换电阻后，较难达到电流与通电时间相同；（2）在通电3分钟时，三个电阻对应升高的温度之比约为1：2：3，与电阻比值相同。（3）换用不同的电阻重复上述实验；换用不同的电源电压重复上述实验；增加滑动变阻器改变电路电流重复上述实验等。15．（2022•宁波模拟）小明设计了一个多挡位节能电烧水壶。其中开关S为防干烧温控开关，通常情况闭合；定值电阻R1、R2为加热电阻，R1电阻为48.4Ω，R2电阻是R1的两倍。通过滑动金属滑杆上的滑块P可实现“高功率挡”、“中功率挡”、“低功率挡”和“断开挡”之间的转换。用电高峰时，他请父母断开家中除烧水壶外的全部用电器，用烧水壶“中功率挡”加热60s，观察到电能表在这60s内闪烁了24次（电能表表盘如图3）。（1）“高功率挡”时，滑块P位置应在图①（选填“①”、“②”、“③”或“④”）的位置。（2）在这60s内消耗的电能是5.4×104J。【解答】解：（1）在图2中，滑块P在位置①时，电阻R1、R2并联；滑块P在位置②时，只有R2连入电路；滑块P在位置③时，电阻R1、R2都没有连入电路，为断开挡；滑块P在位置④时，只有R1连入电路；四种情况中，电阻R1、R2并联，电路中电阻最小，电源电压一定，由P=U（2）1600imp/kW•h表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次，则指示灯闪烁24次时，电烧水壶消耗的电能：W=24imp1600imp/kW⋅ℎ=0.015kW•h＝0.015×3.6×106故答案为：（1）①；（2）5.4×104J。16．（2022•温州模拟）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12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15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1.8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15Ω时，开关闭合，电路的电流为：I=U小灯泡的电功率为：P＝I2RL＝（0.6A）2×5Ω＝1.8W；（2）若电源电压下降，根据I=U故答案为：（1）1.8；（2）将滑动变阻器接入电路的阻值调小些。17．（2022•绍兴模拟）某品牌的电加热器工作电路如图所示，其额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为44W。单刀双掷开关S接b时，电加热器处加热（选填“保温”或“加热”）状态；电路中定值电阻R1的阻值为44Ω。单刀双掷开关S接a时，若电路中电压只有200V，则R2实际消耗的功率为34.9W。【解答】解：（1）由电路图可知，单刀双掷开关S接b时电路为R1的简单电路，单刀双掷开关S接a时R1与R2串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，单刀双掷开关S接b时，电路的总电阻最小，由P＝UI=U同理可知，单刀双掷开关S接a时，电加热器处于保温状态；（2）单刀双掷开关S接b时，电路为R1的简单电路，电加热器处于加热状态，则定值电阻R1的阻值：R1=U2P（3）单刀双掷开关S接a时，R1与R2串联，电加热器处于保温状态，此时电路的总电阻：R总=U2P因串联电路中总电阻等于各用电阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R总﹣R1＝1100Ω﹣44Ω＝1056Ω，若电路中电压只有200V，则电路中的电流：I=U则R2实际消耗的功率：P2＝I2R2＝（211A）2×1056Ω故答案为：加热；44；34.9W。三．实验探究题（共2小题）18．（2022•拱墅区一模）在“测量小灯泡的电功率”实验中，所用小灯泡上标有2.5V字样，滑动变阻器标有“20Ω1A”字样。（1）请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接。（要求，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，小灯泡变亮，连线不得交叉）（2）闭合开关，通过移动滑片P记录了多组数据如表，请在图乙中，描点作出I﹣U的关系图线。序号12345电压U/V0.51.01.52.02.5电流VA0.120.200.240.280.30（3）旋转学生电源旋钮，使电源电压为3V；闭合开关，调节滑片P使滑动变阻器的阻值为10Ω，此时小灯泡的实际功率是0.2瓦。【解答】解：（1）小灯泡上标有“2.5V”字样，灯的额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，小灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，即滑片右边电阻丝连入电路中，如下图所示：（2）根据表中数据，用描点法作图，用平滑的曲线连接起来，如下图所示：（3）电源电压为3V，变阻器连入电路中的电阻为10Ω，因灯与变阻器串联，根据串联电路的规律，通过各处的电流都相等，由表中数据知，当灯两端的电压为U2＝1.0V，通过的电流为I2＝0.2A时，根据欧姆定律可得变阻器的电压：U滑＝I2R滑＝0.2A×10Ω＝2V，U滑+U2＝2V+1V＝3V，符合串联电路的规律；故此时小灯泡的实际功率为：P实＝U2I2＝1V×0.2A＝0.2W。故答案为：（1）见解答图；（2）见解答图；（3）0.2。19．（2022•瓯海区一模）为了测定小灯泡的电功率，小明利用电压恒为3伏的电源、合适规格的滑动变阻器、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（1）当小灯泡两端电压为2.5V时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的电功率为0.5瓦。（2）实验过程中，小灯泡忽然熄灭，若故障为小灯泡短路，则此时两个电表的示数情况为电流表示数变大，电压表示数变小为0。（3）在滑动变阻器滑片移动过程中，若电路消耗的总功率、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）由图乙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.20A，灯泡额定功率P＝UI＝2.5V×0.20A＝0.5W；（2）灯泡短路时，电路中的总电阻变小，电源电压不变，因此电流表示数变大。小灯泡短路，小灯泡之间的电阻变小为0，电压表示数变小为0；（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）0.5；（2）电流表示数变大，电压表示数变小为0；（3）先增大，后减小为零。四．计算题（共2小题）20．（2022•龙港市模拟）学校项目化学习小组利用实验室的相关器材设计了一个“测力计”模型，可以测量拉力与压力大小，其原理如图中所示，“测力计”的表盘由电压表改装而成。弹簧形变长度ΔL与所受力