例1-1．（2020 邵阳）甲、乙二个普通白炽灯泡铭牌上分别标着“220V 40W”、“110V 40W”字样，正常发光相同时间，它们消耗的电能（ ）
A．甲灯的多 B．乙灯的多 C．一样多 D．不能确定
【解答】用电器在正常工作时的实际功率等于用电器的额定功率，
由灯泡的铭牌可知，两个白炽灯的额定功率相等，
则它们正常发光时的实际功率P相等，
由W＝Pt可知，在相等时间t内它们消耗的电能相等。故选：C。
例1-2.小柯利用该电能表测量一家用电器的电功率。当电路中只有这一个用电器连续工作时，测得在6min内电能表的转盘转了240转，那么这个用电器可能是（ ）
A. 台灯 B. 电热水壶 C. 笔记本电脑 D. 家用电风扇
【答案】B 【解析】本题考查了电能表的参数的理解与电能的求法，关键是考查日常生活中常见物体的功率．
本题首先要清楚“2400r/kW h”的物理意义：当用电器消耗1千瓦时的电能，电能表指示灯闪烁了2400次，1度=3.6×106焦，即1KW h=3.6×106J．
解答：由题意可知：用电器所做的功W=
用电器的功率
台灯功率大约几十瓦，笔记本电脑大约100W，家用电风扇大约100W，电热水器功率大约在500W-200W
因此符合题意的只有电热水壶
例1-3.小东家的电冰箱铭牌如下表。小东在家用电器只有冰箱工作的情况下，观察冰箱从启动到停止工作用了6min，电能表转盘转了18圈。则该冰箱以标定耗电量工作时，一天实际工作______h，启动______次，每消耗1度电电能表转盘转______圈。
耗电量 0.72kW h/24h 额定电压 220V
冷冻量 4kg 输入功率 120W
制冷剂 R600a 气候类型 N ST
答案：6；60；1500
（1）由表中数据可知，电冰箱一天消耗的电能为0.72kW h，
电冰箱的输入功率是120W=0.12kW，∵P=W/t
∴电冰箱每天实际工作时间t=W/p=0.72kW h/0.12kW=6h；
（2）电冰箱每次启动工作6min=1/10h，
电冰箱每天启动的次数为6h/1/10h=60次；
（3）∵P=W/t
∴电冰箱每次启动消耗的电能W1=Pt1=120W×60s×6=43200J，
设消耗1度电，电能表转过的圈数为n，则W1/n1=W/n，即：
43200J/18圈=3.6×106J/n，则n=1500圈；
例1-4.（2021江苏泰州）小明用电水壶将质量为1.8kg的水加热升温50℃，水吸收的热量为________J。若电水壶工作时功率为2000W，所消耗的电能全部被水吸收，则加热这壶水需要的时间是_______秒。小明家的电能表参数如图所示，若家中只有电水壶单独工作，则这段时间内电能表指示灯闪烁了_______次。［c水=4.2×103J/(kg·℃)］
答案： ①. ②. 189 ③. 315
解析： [1]水吸收的热量为
[2]加热这壶水需要的时间是
[3]消耗电能为W=0.105kW·h，则这段时间内电能表指示灯闪烁次数
例1-5.（2020 苏州）如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。
（1）该电能表示数为 kW h。
（2）小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V 10W”节能灯的额定功率。他关闭其他用电器，将该节能灯接入220V的测量电路，设计了以下三种测量方案：
方案一：测量出电能表显示消耗1kW h电能所用的时间t；
方案二：测量出1min时间内电能表转盘转过的圈数n；
方案三：测量出电能表转盘转过1圈所用时间t。
①若使用方案二，小明计算额定功率的关系式应该为：P＝ （单位：W）。（用数字和n表示）
②比较三种方案，最可行的是方案 。
【解答】 （1）电能表单位是kw h，最后一位是小数位，由图知电能表的示数是1469.5kW h。
（2）①方案二：2000r/kW h表示每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转2000转，
则节能灯1min消耗的电能：W＝kW h，
节能灯的实际电功率：P＝＝＝0.03nkW＝30nW；
②节能灯的功率：P＝10W＝0.01kW，
电能表转盘转一圈消耗的电能为：W＝kW h，
节能灯需要工作的时间：t＝＝＝0.05h＝180s；
由以上分析可知：方案一：因节能灯功率较小，测量出电能表显示消耗1kW h电能所用的时间t较长，不易操作；方案二：因节能灯功率较小，小灯泡工作1min“电能表转动不到一圈，无法测量；
方案三：电能表转盘转动1圈消耗的电能可供节能灯工作180s，比较容易测量。
比较可知，方案三容易操作，实验误差较小，最可行。故答案为：（1）1469.5；（2）①30n；方案三。
◆变式训练
1．（2020 淮安）如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（ ）
A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A
B．小英家上个月消耗的电能为1011kW h
C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J
D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多
【解答】
A、由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误；
B、小英家上月消耗的电能为：5647.8kW h﹣5546.7kW h＝101.1kW h，故B错误；
C、指示灯闪烁320次消耗的电能：W＝kW h＝0.2kW h；故C错误；
D、1600imp/kW h表示每消耗1kW h的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故D正确。
故选：D。
2.如图分别是小明家上个月月初和月末的电能表的表盘，表盘上“1600imp/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，下列选项中正确的是( )
A．指示灯闪烁越快，电能表所在电路消耗的电能越多
B．小明家上月消耗的电能为911kW·h
C．小明家干路中的电流不得超过10A
D．断开其他用电器，只让电饭锅单独工作2min，指示灯闪烁32次，此时电饭锅的功率为600W
解析：A、因为电能表指示灯闪烁的快慢反映了电流做功的快慢，所以指示灯闪烁越快，电路的总功率越大，不能说明消耗电能越多，故A错误；B、小明家上月消耗的电能为：5637.8kW h-5546.7kW h=91.1kW h，故B错误；C、由图知电能表允许通过的最大电流为20A，因此小明家干路中的电流不得超过20A，故C错误；D、1600imp/kW h表示每消耗1kW h的电能，指示灯闪烁1600次，指示灯闪烁32次，则电饭锅消耗的电能：W=32÷1600=0.02kW h；此时电饭锅的功率：P=0.6kW=600W．故D正确。答案：D
3.学习了家庭电路后，小明在家中进行综合实践活动“对家庭用电的调查研究”．
（1）观察供电箱时看到如图甲所示的情景，其中的A为________（漏电保护断路器/空气断路器），当有人因操作失误而触电或用电器漏电时，________（选填“A”、“B”、“A和B都”）能自动断开；
（2）观察厨房中的电器时，妈妈告诉他，以前电饭锅不用时要将插头从插座上拔下来，既不方便也容易损坏插座．后来电工师傅改进线路连接后只要拨动下开关就可以断开电了．小明仔细观察了如图乙所示的插座后，很快就在纸上画出了如图丙所示的插座背面接线示意图．则图中最上面的一根线应该是________（火/零）线，两孔插座与三孔插座是________联的．
（3）小明上网查阅资料得知：一般情况下空调制冷时调高2℃，虽然人体并不会感觉很明显，但对空调来说，平均可省近10%的电能．为了验证这种说法的可靠性，小明进行了测算．请你填写实验步骤中空缺的内容．①________；②打开空调，将制冷温度设定为25℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；③将制冷温度调高2℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；④计算并分析比较，得出结论．其中计算空调每次工作时消耗时，要用到如图丁所示电能表表盘上的参数________．
【答案】（1）漏电保护断路器；A （2）零；并
（3）断开家中其他用电器，只让空调工作；3000imp/（kW h）
【解析】（1）漏电保护器相当于一个开关，进户线中流入的电流和流出的电流的差值达到一定值时会切断电路；（2）根据“左零右火上接地”确定最上面一根线，家庭电路中各用电器独立工作、互不影
响；（3）关闭其它所有的用电器，只开待测功率的用电器，测出电能表表盘在时间t内转过的圈数，然后根据电能表参数求出该用电器消耗的电能，然后利用P= 求出用电器的功率．
解：（1）由图甲可知，A位于干路为漏电保护断路器，当有人因操作失误而触电或用电器漏电时，切断A断开电路；（2）由图丙可知，图中最上面的一根线应该是零线；两孔插座与三孔插座的用电器可以独立工作、互不影响，则两孔插座与三孔插座是并联的；（3）①利用电能表和秒表测量空调的电功率时，应断开家中其他用电器，只让空调工作；②知道电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数，根据电能表参数“3000imp/（kW h）”求出消耗的电能，利用P= 求出空调的电功率．
4.（2020 绍兴）小敏家住某5层公寓楼中的4楼，当他在1楼按下楼道灯开关，5盏“220V 12W”的楼道灯全部点亮，然后延时60秒均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为12秒。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能，对楼道电路进行设计，改进电路如图，K为启动延时开关，S为感应跳转开关，K按下时S接通触点1、2，S感应到人到2楼，跳转至触点2、3，感应到人到3楼，跳转至触点3、4……跳转后若20秒后感应不到人，则K断开。
（1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗多少电能？
（2）改进后的方案中，S跳转前后，通过启动延时开关的电流大小 ▲ (选填“增大”、“减小”或“不变”)，小敏正常上楼回家一次，比原来节约多少电能？
【答案】（1）W=Pt=5×12瓦×60秒=3600焦
（2）不变；
一楼灯消耗的电能：W1=P1t1=12瓦×12秒=144焦
二楼灯消耗的电能：W2=P2t2=12瓦×24秒=288焦
三楼灯消耗的电能：W3=P3t3=12瓦×24秒=288焦
四楼灯消耗的电能：W4=P4t4=12瓦×(12+20)秒=384焦
五楼灯消耗的电能：W5=P5t5=12瓦×20秒=240焦
W总=W1+W2+W3+W4+W5=1344焦
节约的电能：3600焦-1344焦=2256焦
【考点】电功计算公式的应用 【解析】（1）由题意可知，原先楼道5盏灯同时工作，则电路的总功率是工作一次的时间为60S，
（2）改进后，由图可知，开关跳转每次都是两个电灯同时同坐，所以通过开关的电流始终相等；
改进后的电路，一楼电灯工作12s，二楼的电灯工作24s，三楼的电灯工作24s，四楼的电灯工作两次：12s+20s=32s；五楼的电灯延迟时间20s；一楼灯消耗的电能：W1=P1t1=12瓦×12秒=144焦
二楼灯消耗的电能：W2=P2t2=12瓦×24秒=288焦 三楼灯消耗的电能：W3=P3t3=12瓦×24秒=288焦
四楼灯消耗的电能：W4=P4t4=12瓦×(12+20)秒=384焦 五楼灯消耗的电能：W5=P5t5=12瓦×20秒=240焦
W总=W1+W2+W3+W4+W5=1344焦，节约的电能：3600焦-1344焦=2256焦。
例2-1.甲、乙两只普通的照明灯，甲灯标有“220V、25W”，乙灯标有“220V、100W”的字样，下列说法中正确的是（D）
A．正常发光时灯丝电阻较大的乙灯
B．正常发光时乙灯消耗的电能较多
C．若乙灯单独接入电源电压为110V的电路，则消耗的实际电功率为50w
D．若将两灯串联接入电源电压为220v的电路，则较亮的是甲灯
例2-2.把“6V 3W”、“6V 6W”的两个灯泡串联后分别接在6V，9V，18V的电源上，下面说法中不正确的是（ ）21·A．接在9V的电源上时，“6V 3W”的灯泡能正常发光
B．接在6V的电源上时，“6V 6W”的灯泡的实际功率是额定功率的1/9
C．接在18V的电源上时，“6V 3W”的灯泡比正常发光时亮，“6V 6W”的灯泡比正常发光时暗
D．不另加器材，无论电源电压为多少，都不能使他们同时正常发光
答案：C
根据额定电压和额定功率，用R=U2/P计算出电阻大小分别为12Ω和6Ω。电阻不变是分析问题中重要的因素。串联电路中重要的分压。电阻为2：1，则电压也都以2：1进行分配。则可以快速求出灯泡两端的电压，并求出相应的量。
例2-3.如图所示，电源电压为4.5 V，定值电阻R0为10 Ω，滑动变阻器R的规格为“20 Ω 2 A”，电流表和电压表量程分别选择“0～0.6 A”“0～3 V”。闭合开关S，电路正常工作时，下列叙述正确的是( )
A．电流表示数最大值为0.6 A
B．电压表示数范围为1～3 V
C．滑动变阻器的功率可达0.5 W
D．滑动变阻器的阻值变化范围为5～10 Ω
解析：由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。当电压表的示数UR0＝3 V时，电路中的电流，I＝＝＝0.3 A，因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A，电流表的量程为0～0.6 A，所以，电路中的最大电流I大＝0.3 A，故A错误；此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路消耗的总功率最大，此时电路中的总电阻：R总＝＝＝15 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑＝R总－R0＝15 Ω－10 Ω＝5 Ω，则滑动变阻器阻值变化范围为5～20 Ω，故D不正确；此时滑动变阻器的功率P滑＝1.5 V×0.3 A＝0.45 W；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，电压表的示数最小，则电路中的最小电流：I小＝＝＝0.15 A，电压表的最小示数：UR0′＝I小R0＝0.15 A×10 Ω＝1.5 V，所以，电压表示数变化范围为1.5～3 V，故B不正确，此时滑动变阻器的功率P滑＝3 V×0.15 A＝0.45 W。答案：C
例2-4.（2020 眉山）如图所示，电源电压不变，电阻R为定值电阻，下列说法正确的是（ ）
①要使电路中消耗的总功率减小，给R并联一个较大阻值的电阻
②要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点，给R并联一个较大阻值的电阻
③如果给R并联一个等值电阻，此电路在相同的时间内产生的热量为原来的二分之一
④如果给R串联一个标有“6V 2W”的灯泡，灯泡恰好能正常发光。若换上一个“6V 3W”的灯泡与R串联，则此灯泡消耗的实际功率一定小于3W
A．①② B．②④ C．①③ D．③④
【解答】由电路图可知，电路为定值电阻R的简单电路。
①②电源电压一定，由P＝UI＝可知，要使电路中消耗的总功率减小，应增大电路中的总电阻，
因串联电路中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，
所以，应给R串联一个电阻，故①错误；
同理可知，要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点，应使电路中的总电阻稍稍减小一些，应给R并联一个较大阻值的电阻，故②正确；
③如果给R并联一个等值电阻，电路的总电阻变为原来的一半，
由Q＝W＝UIt＝t可知，此电路在相同的时间内产生的热量为原来的2倍，故③错误；
④如果给R串联一个标有“6V 2W”的灯泡，灯泡恰好能正常发光（其电压恰好为6V），若换上一个“6V 3W”的灯泡与R串联，
由P＝UI＝的变形式R＝可知，“6V 3W”的灯泡电阻较小，
由串联电路的分压特点可知，“6V 3W”灯泡两端分得的电压变小，即小于6V，此灯泡消耗的实际功率一定小于其额定功率3W，故④正确。综上可知，②④正确。
故选：B。
例2-5.如图所示的电路中，电源电压相同且为12V，R1=10欧，R2=20欧，
试回答。
（1）甲、乙中电功率关系为P1 > P2；甲、丙中R1的电功率关系为P1甲 > P1丙；
丙中R1、R2的电功率P1、P2的大小关系为P1 < P2；丁中R1、R2的电功率P1、P2的大小关系为P1 > P2。（填“<”、“>”或“=”），电路功率最大的是 丁 图。
（2）丁的电路功率为 21.6 w，丙中R2的电功率为 3.2 w。
◆变式训练
1.有两个灯泡，L1标有“6V 3W”的字样，L2没有标记，测得L2电阻为6Ω，把它们串联在电路中，两灯均正常发光，那么该电路两端电压和L2的电功率分别是（ ）
A．12V，3W B．12V，1.5W C．9V，3W D．9V，1.5W
答案：D
解析：灯泡正常发光是指其两端电压等于额定电压，流过的电流等于其额定电流，两灯串联，所以灯L1、L2的额定电流相等。2-1-c-n-j-y
灯L1的额定电流灯L2的额定电压为U2=I2R2=0.5A×6Ω=3V
电源电压为U=U1+U2=6V+3V=9V 灯L2的额定功率为P2=U2I2=3V×0.5A=1.5W
串联电路用好与电阻的关系（电阻不变的情况下）：
W1/W2=P1/P2=U1/U2=R1/R2
此题中先算出L1的电阻为：12Ω与L2的电阻之比为：2：1，因此L2的功率为1.5W。同样电压之比也为2：1，则U2为3V，电源电压就是9V。
2.如图所示的电路中，闭合开关S后，电流表A1的示数为0.2A，电流表A2的示数为 0.8A，此时，电阻R1和R2消耗的功率之比是（ ）
A．1：3 B．3：1 C．1：4 D．4：1
答案：B
等效电路图如下图所示：
∵两电阻并联，且I=0.8A，I2=0.2A，
∴I1=I-I2=0.8A-0.2A=0.6A；
∵并联电路各支路两端的电压相等，且P=UI，
∴P1：P2=I1：I2=0.6A：0.2A=3：1
3.如图所示的电路，当变阻器的滑片P向b移动过程中（ ）
A．灯L功率变大，电表的示数都变小
B．灯L功率变大，电表的示数变小的示数变大
C．灯L功率变小，电表示数都变大
D．灯L功率变小，电表的示数变小，示数变大
答案：D
当滑片向b移动时，电路中的总电阻增大，因此电流表示数减小，故灯泡的亮度减小，即灯泡的实际功率减小；因为串联电路起分压作用，aP接入电路的阻值增大，因此aP电阻分得的电压增大，故电压表示数变大c关键点拨：解决这类题目的大体思路是：先分析电路的连接方式，然后根据滑动变阻器电阻的变化分析电流变化情况，最后分析电压变化情况；在分析的过程中要合理的选用公式。
4．（2020 武汉）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是2V，电流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3．滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3．已知I1：I2＝2：9，I2：I3＝3：1．当滑片P在最左端时，通过开关通断，可使电路消耗的功率最大，该最大值是（ ）
A．7.2W
B．8.1W
C．9.0W
D．9.9W
【解答】
当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，灯泡L与R1串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流，
由电压表的示数是3V可知，灯泡两端的电压UL＝3V，由图乙可知，通过灯泡的电流即电路中电流表的示数I3＝0.3A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，由I＝可得，电源的电压U＝UL+I3×R1＝3V+0.3A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，R2与R3并联，电流表测两支路的电流之和，
由I2：I3＝3：1可得，此时两支路的电流之和I2＝3I3＝3×0.3A＝0.9A，
当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，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I1：I2＝2：9可知，电路中的电流I1＝0.2A，
电源的电压U＝I1R1+U2＝0.2A×R1+2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：U＝6V，
当滑片P在最左端时，闭合S1、S2、S3后，R2、R3、L并联，此时电路的总电阻最小，电路消耗的总功率最大，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，灯泡两端的电压为6V，由图乙可知，通过灯泡的电流IL＝0.45A，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，R2、R3两支路的电流之和为I2＝0.9A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，此时电路的总电流I＝IL+I2＝0.45A+0.9A＝1.35A，
则电路的最大功率P＝UI＝6V×1.35A＝8.1W。故选：B。
5.（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。
答案.（1）BC
（2）0.9
解析：（1）根据四个选项中的电路，分析其工作过程，哪个与题目要求一致，哪个就是正确选项；
（2）根据功率公式计算即可。
（1）A.开关S1断开时，电磁铁不能吸引衔铁，此时已经接通灯泡所在的电路，即无论人脸识别开关S2是否闭合，警示灯都会亮起，故A错误；
BC.体温正常开关S1闭合，电磁铁吸引衔铁，接通电动机的电路；人脸识别成功开关S2闭合，电动机 M 启动（门打开），此时警示灯不亮；若体温异常S1不闭合，此时衔铁不能被吸引，接通灯泡所在的电路，人脸识别成功S2闭合，电动机 M 不工作且警示灯亮起，故B、C正确；
D.体温正常开关S1闭合，电磁铁吸引衔铁，接通电动机的电路，此时无论人脸识别开关S2是否闭合，电动机都会启动，与题目不符，故D错误。
故选BC。
（2）警示灯工作时的功率为：。
6.（2020 湖州）方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙。
（1）实线表示的是________(选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
（2）求R0的阻值。(写出计算过程)
（3）当电流表示数为0．5安时，求R消耗的功率。(写出计算过程)
【答案】（1）R0
（2）解：当I=2A时 PR0=32W R0= =8Ω
（3）解：当I'=0．5A时 =0．5A×8Ω=4V
电源电压U= =16V
U'R=12V PR=12V× 0．5A=6W
【考点】欧姆定律及其应用，电功率计算公式的应用
【解析】（1）定值电阻R0与变阻器串联，电压表测R0的电压，电流表测总电流。根据公式可知，当电流增大时，定值电阻R0的电功率随电流的增大而增大，因此图乙中的实线表示的是R0的功率与电流的关系；
（2）根据图乙可知， 当I=2A时，定值电阻R0的电功率PR0=32W；
根据公式得到，定值电阻阻值 。
（3）当电流表的示数I'=0.5A时，
定值电阻两端的电压：UR0'=I'R0=0.5A×8Ω=4V;
当电流最大2A时，变阻器的阻值最小，此时只有定值电阻R0，它两端的电压等于电源电压。
那么电源电压 ；
此时变阻器两端的电压为：UR=U总-U0=16V-4V=12V；
此时变阻器消耗的功率为：PR=URIR==12V× 0.5A=6W。
例3-1.如图所示电路，开关闭合后，电源两端电压恒为6V。若电路中连接“3V 1.5W”的灯泡，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至点a 时，灯泡正常发光；若改接“4V 2W”的灯泡，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至点b时，灯泡也正常发光，则不正确的是（ ）
A．两种状态下，电路中灯泡与滑动变阻器的总功率相同
B．点a 在点b的右侧
C．电流表在两种状态下示数均为0.5A
D．电压表在两种状态下示数之比是2：3
答案：D
标有“3V 1.5W”灯泡的额定电流：I1=P1/U1=1.5W/3V=0.5A
标有“4V 2W”灯泡的额定电流：I2=P2/U2=2W/4V=0.5A
A、当滑片在a点和b点时，电路中的电流相等，而电源电压不变，由P=UI可知，两种状态下，电路中灯泡与滑动变阻器的总功率相同；故A正确；www-2-1-cnjy-com
B、因为额定电压4V大于3V，所以当接入“3V 1.5W”的灯泡时，滑动变阻器分得的电压大，说明滑动变阻器接入电路的阻值大，因此a点应在b点的右侧；故B正确；
C、两种状态下，灯泡都正常发光，因此电路中电流等于灯泡的额定电流，由A中的计算可知都为0.5A，故C正确；21教育名师原创作品
D、当电路中连接“3V 1.5W”的灯泡时，电压表示数U1=6V-3V=3V；当电路中连接“4V 2W”的灯泡时，电压表示数U2=6V-4V=2V；则两次电压表示数之比为3V：2V=3：2，故D错误。
例3-2.如图甲所示电路，电源电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。闭合开关，将滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中，电路中电流表示数和电压表示数的关系如图乙所示，则滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中（ ）
A. 电路总功率的最小值为1.8W
B. 电路总功率的最大值为5.4W
C. 定值电阻电功率的最小值为1.35W
D. 定值电阻电功率的变化为4.05W
答案：A解：由图一可知，滑片在左端时，电压表被短路，示数为0，电流为I左=1.2A，
滑片在右端时，电压表测量滑动变阻器两端的电压U滑=4.5V，电流为I右=0.3A，
根据欧姆定律可得：U=I左R1…①U=I右R1+U滑…② 两式联立：I左R1=I右R1+U滑，
解得R1=5Ω，U=6V，
电路总功率的最小值：P小=UI右=6V×0.3A=1.8W，故A正确；
电路总功率的最大值：P大=UI左=6V×1.2A=7.2W，故B错误；
定值电阻电功率的最小值：P1小=I右2R1=（0.3A）2×5Ω=0.45W，故C错误；
定值电阻电功率的最大值：P1大=I左2R1=（1.2A）2×5Ω=7.2W，
定值电阻电功率的变化：△P=P1大﹣P1小=7.2W﹣0.45W=6.75W，故D错误。
◆变式训练
1.如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是( )
A. 电源电压为14伏
B. 滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C. 滑片在b端时，电流表示数为0.75 安
D. 电路先后两次消耗的总电功率之比为2∶3
【解析】电阻R1与滑动变阻器串联，当滑动变阻器滑片在b端时，滑动变阻器接入电路部分的阻值最大，此时电路中的电流为Ib＝，滑动变阻器两端的电压Ub＝IbR＝×R＝8 V①；R1在10秒钟内做功20 J，即W＝Ib2R1t＝20 J，即Ib2R1＝2 W②；滑动变阻器在中点时，滑动变阻器两端的电压表示为6 V＝×③，根据①③得，R＝2R1④，根据①②④得Ib＝0.5 A，滑动变阻器的最大电阻R＝＝＝16 Ω，电源电压为U＝12 V，即A、B、C选项都不正确；滑片在b端时，电路消耗的总功率Pb＝Ib2R总＝(0.5 A)2×(16 Ω＋8 Ω)＝6 W，滑片在中点时，I＝＝＝0.75 A，电路消耗的总功率P＝I2R总′＝(0.75 A)2×(8 Ω＋8 Ω)＝9 W，电路前后两次消耗的总电功率之比之6 W∶9 W＝2∶3，即D正确，故选D。
【答案】D
2.（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，加湿器低档位工作时，
此时通过电路的电流；
（3）高温档消耗的电能：W=P高t=10W×（3600s×6）=2.16×105J。
【考点】电功计算公式的应用，电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据公式比较不同状态下电路总功率的大小，然后确定它的工作状态；
（2）当开关S与bc接触时，只有电阻R2工作，加湿器低档位工作时，根据公式计算出通过电路的电流；
（3）根据W=P高t计算出消耗的电能。
【解答】（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，只有电阻R2工作，此时总电阻为R2；
旋转开关S接触“cd”时，两个电阻并联，此时总电阻为R并；
则R2>R并；
根据公式可知，此时总功率P2
则前者为低档，后者为高档。
例4-1.（2021江苏泰州） A、B两只灯泡的额定电压均为6V，通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示，下列选项正确的是（ ）
A. A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B. 将两灯并联接在3V的电源两端，A、B两灯的实际功率之比为2：1
C. 将两灯串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，电源两端电压为9V
D. 将5Ω的电阻与B灯串联接在6V的电源两端，该电阻消耗的功率为0.8W
答案：D
解析：A．由图可知，电流增大，电压变大，曲线的斜率变大，说明电阻变大，故两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而增大，故A错误；
B．将两灯并联接在3V的电源两端，两灯电压都是3V，A电流0.7A，B电流0.3A，所以A、B两灯的实际功率之比为
故B错误；
C．使B灯恰好正常发光，所以B电压6V，电流0.5A，此时A电压2V，两灯串联，电源电压为
U=6V+2V=8V
故C错误；
D．如果电阻功率为0.8W，则电阻分压为
电源电压6V，B分压为4V，此时电流0.4A，流过电阻电流为
故电阻功率确实为0.8W，故D正确。故选D。
例4-2.如图所示电路，电源电压不变，R是定值电阻。将一个“6V 2W”的小灯泡接在a、b两点间，小灯泡恰能正常发光；若换一个“6V 3W”的小灯泡接在a、b两点间，则这个小灯泡( A )
A．比正常发光时暗些
B．比正常发光时亮
C．恰能正常发光
D．灯丝将会被烧坏
◆变式训练
1.一个标有“220 V 100 W”的电热器，当通过的电流为0.5安时，它的实际功率（ ）
A. 大于100瓦 B. 等于100瓦 C. 小于100瓦 D. 条件不足，无法判断
【答案】 A
【考点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据公式可知，当电阻不变时，如果实际电流大于额定电流，那么实际功率大于额定功率；如果实际电流等于额定电流，那么实际功率等于额定功率；如果实际电流小于额定电流，那么实际功率小于额定功率，据此判断。
【解答】电热器的额定电流为：；
因为 ， 所以 ， 故A正确。
故选A。
2. (2019·湖州)现有规格分别为“6V 3W”和“6V 6W”两个小灯泡L1、L2，已知它们的电流与电压间关系如图所示。
（1）由图可知，L1、L2的灯丝电阻都随电流的增大而 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）若将L1、L2并联接在学生电源间，电源电压调节为6伏，通电5分钟，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？
（3）若将L1、L2串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下，L1、L2消耗的实际总功率最大值是多少？
答案：（1）增大
（2）两灯并联，U总=6V时，L1和L2都正常发光，
W总=P总t=(3瓦+6瓦)×5×60秒=2700焦
（3）L1和L2的额定电流分别为I1===0.5安 I2===1安
L1和L2串联时，最大电流为0.5安。
P1=UL1I=6伏×0.5安=3瓦 P2=UL2I=2伏×0.5安=1 瓦
所以L1和L2实际消耗的最大功率P=P1+ P2=3瓦+1瓦=4瓦
例5-1．（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 。
【解答】 （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5-2．（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
【考点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（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。
◆变式训练
1.（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”)。
【答案】 （1）滑动变阻器滑片没有处在阻值最大处
（2）小灯泡断路
（3）1.05
（4）偏大
【考点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）在闭合开关前，为了防止电流过大烧毁电表或用电器，通常将变阻器的阻值调到最大；
（2）在测量灯泡功率的实验中，如果灯泡断路，那么电压表串联在电路中。因为它的内阻很大，所以通过电流表的电流几乎为零；因为串联电路中电压与电阻成正比，所以它的电压几乎等于电源电压。
（3）根据图乙确定灯泡的额定电流，再根据公式P=UI计算灯泡的额定功率；
（4）首先根据并联电路的电流特点分析电流表的示数变化，再根据P=UI分析灯泡功率的变化。
【解答】（1）根据图甲可知，变阻器的滑片在最左端时电阻最大，则小敏的操作错误为：滑动变阻器滑片没有处在阻值最大处。
（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,则故障原因可能是小灯泡断路。
（3）根据图乙可知，电流表量程为0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.42A，灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.42A=1.05W。
（4）电压表与灯泡并联，根据I总=I灯+I表可知，测得的灯泡的额定电流偏大，根据P=UI可知，测出的额定功率比实际值偏大。
2.（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……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 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电流/安 3.00 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.24 1.14 1.06 1.00
电压/伏 0.00 2.50 4.28 5.64 6.68 7.50 8.16 8.68 9.12 9.54 10.00
电功率/瓦 0.00 6.25 9.16 10.06 11.16 ________ 11.10 10.76 10.40 10.11 10.00
（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 ________ 。
【答案】 （1）滑动变阻器(或R)
（2）右
（3）11.25
（4）不可靠，没有换用不同的R0 ， 进行多次实验，无法得出普遍规律(或没有换用不同的R，进行多次实验，无法得出普遍规律；或在滑动变阻器电阻为4Ω-6Ω之间没有用更多的阻值进行实验)
【考点】电功率计算公式的应用，电功率
【解析】【分析】（1）电压表与哪个用电器并联，它就测哪个用电器的电压；
（2）根据“电流与电阻的反比关系”分析变阻器的阻值变化，再根据变阻器的接线情况确定滑片的移动方向；
（3）根据公式P=UI计算电功率的值；
（4）在科学研究中，往往需要多次完成实验，从而收集多组实验数据，这样才能保证得到的结论更客观，公正，具有普遍意义。
【解答】（1）根据图甲可知，电压表与变阻器并联，所以电压表测滑动变阻器的电压。
（2）电流表的示数变小，根据“电流与电阻的反比关系”可知，变阻器的阻值变大。根据图甲可知，此时滑片向右移动。（3）表中缺失的电功率为：P=UI=7.5V×1.5A=11.25W。
（4）小科只通过上述探究得出实验结论不可靠，理由为：没有换用不同的R0 ， 进行多次实验，无法得出普遍规律(或没有换用不同的R，进行多次实验，无法得出普遍规律；或在滑动变阻器电阻为4Ω-6Ω之间没有用更多的阻值进行实验)。
例6-1.如图所示，为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验电路，以下说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流相同
B. 先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 电流表示数保持不变
C. 先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 通过右容器中电阻丝的电流变小
D. 闭合开关S1、S2一段时间后，右边U形管内的液面比左边U形管内的液面高
【答案】C
【解析】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。（1）首先分析各个电阻的连接方式，然后根据串联、并联电路的电流特点，结合欧姆定律的应用分析；（2）吸热多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。
A、由图可知，右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，故闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流不相同，故A错误；
B、先闭合开关S1 ， 电流左边电阻和右下电阻串联，当再闭合开关S2 ， 右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，此时电路中总电阻减小，由欧姆定律可知，电流表示数应变大，故B错误；
C、先闭合开关S1 ， 电流左边电阻和右下电阻串联，由于两电阻相等，故两电阻等值分压，当再闭合开关S2 ， 右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，此时右边电阻分压较小，由欧姆定律可知，电流表示数应变小，故C正确；
D、由C可知，闭合开关S1、S2一段时间后，通过右容器中电阻丝的电流变小，由Q=I2Rt可得，电流通过左边电阻产生热量的多，则应该是左边U形管内的液面比右边U形管内的液面高，故D错误。
例6-2.（2016 温州）某兴趣小组利用图甲装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：
①将阻值为10欧和20欧的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路．
②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h1、△h2．
③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置．
④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h3、△h4，实验数据如表．
（1）步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为________安．
（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？________．
（3）小明认为：只要选择“△h1、△h2、△h3、△h4”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：________．
电流大小 烧瓶玻璃管内液面的变化高度
A烧瓶（RA=10欧） B烧瓶（RB=20欧）
I △h1 △h2
2I △h3 △h4
【答案】（1）0.24
（2）电流和通电时间
（3）△h3＞△h2
【解析】（1）电流表的读数，要先观察选用的量程及对应的分度值，再根据指针位置读数；（2）在串联电路中电流处处相等，串联的两个电阻同时工作、同时停止工作，通电时间相同；（3）由第一行、第二列数据，改变电流、电阻的倍数相同，观察玻璃管内液面的变化△h2、△h3的关系得出吸热关系，进而得出对电流产生热量影响较大的因素．本题为电流热效应的影响因素的实验探究题目，考查了电流表的读数方法、控制变量法的使用，以及分析实验数据得出结论的能力，有难度。
解：（1）由图可知，电流表选用的是0﹣0.6A量程，分度值为0.02A，根据指针位置可得电流I=0.24A；（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制电流和通电时间相同；（3）由第一行数据可知，通过的电流相同，使电阻变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化△h2可得吸收热量的变化；由第二列数据可知，电阻相同，使通过的电流变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化△h3可得吸收热量的变化；电流和电阻都是变为原来的二倍，通过比较得出△h2＜△h3 ， 可以得出对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大．
故答案为：（1）0.24；（2）电流和通电时间；（3）△h3＞△h2 ．
◆变式训练
1．（2020 济宁）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。为探究其原因，小明连接了如图所示的实验电路，其中R1＞R2。
（1）实验中通过 （选填“温度计示数”“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。在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中就用到这种思想和方法：让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块，通过木块 来反映动能的大小。
（2）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。请解释“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”的原因： 。
【解答】
（1）通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少。
让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块，控制了钢球的质量，改变的是钢球到达水平面的速度，木块移动的距离不同，据此可探究物体动能的大小与速度的关系。以上这种探究问题的方法就是转换法。
（2）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）温度计示数的变化；移动的距离；
（2）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。
2．(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针均发生了偏转，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
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 。 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 △h乙 电流通过导体时，电阻越小， 产生的热量就越多
A、两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
B、越多
C、＞ 两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
例7-1.下表为某电烤箱铭牌，如图虚线框内所示是其内部简化电路图，R1和R2均为电热丝。
××牌电烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温档 1100W
低温档 440W
频率 50Hz
求：（1）电烤箱在高温档工作10分钟所消耗的电能。
（2）电路中R2的阻值。
（3）若在电路中加一个“限高温开关”，当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路。该开关最好安装在A、B、C中的______点处。【出处：21教育名师】
解析：（1）观察电烤箱铭牌可知电烤箱在高温档工作10分钟所消耗电能W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J
（2）高温档时，，低温档时，，
（3）当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路，最好是切断火线，开关应装在火线上，即装在B点处。 应用；串联电路电阻规律应用；开关安装。
例7-2.（2020 衡阳）初（17001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：
额定电压 220V
加热功率 900W
保温功率 20W
水杯容量 0.6kg
（1）S闭合时，饮水机处于 工作状态。R2的阻值是 Ω。
（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]
（3）最近一次使用时，加热管R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图象如图丙所示，则：
①求R2的发热功率范围。
②变阻器的最大功率多大？
③简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。
【解答】 （1）S闭合时，两电阻并联，S断开时，为R1的简单电路，由并联电路小于其中任一电阻，根据P＝可知，S闭合时，饮水机处于加热工作状态，功率为900W；
S断开时，饮水机处于保温工作状态，功率为20W；
根据并联电路各支路互不影响，故加热时R2的功率为：P2＝900W﹣20W＝880W，
R2＝＝＝55Ω。
（2）一标标准大气压水的沸点为100℃，水杯中装满20℃水加热到沸点吸热：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.6kg×（100℃﹣20℃）＝2.016×105J，
不考虑热损失，消耗的电能W＝Q吸＝2.016×105J，
由P＝得，将水烧开的时间：
t′＝＝＝224s；
（3）①变阻器与R2串联，当变阻器连入电路的电阻为0时，
R2的电压为220V，其最大功率为880W；
当变阻器最大电阻连入电路中时，由图知电路的最小电流为0.5A，R2的最小功率为：
P 2小＝I小2 R2＝（0.5A）2×55Ω＝13.75W；
R2的发热功率范围为13.75W～880W；
②变阻器的功率：P变＝I2R变＝（）2×R变＝＝，
当R变＝R2时，变阻器的最大功率为：
变阻器的最大功率：P变大＝＝＝220W；
③因变阻器与R2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。
答：（1）加热；55；
（2）加热224s可将水烧开；
（3）①R2的发热功率范围为13.75W～880W；
②变阻器的最大功率为220W；
③因变阻器与R2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。
◆变式训练
1.（2020 舟山）图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇（部分参数如表），具有只扇 风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态
（1）图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合上图说明其工作原理________。
（2）小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是多少？
（3）商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作5小时。通过计算判断他们的宣传与实际是否相符。
【答案】（1）水位降低到探针以下时，控制电路断开，电磁铁磁性消失，衔铁弹回，红灯所在电路接通
（2）W=Pt=4W×10×60s=2400J
答：小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是2400J。
（3）解：6000mA·h=6A·h
t= = =3h<5h
答： 商家的宣传与实际不相符。
【考点】电磁铁的其他应用，电功计算公式的应用，电功率计算公式的应用
【解析】（1）该自动报警器的工作原理：水位降低到探针以下时，控制电路断开，电磁铁磁性消失，衔铁弹回，红灯所在电路接通；
（2）根据公式W=Pt计算风扇消耗的电能；
（3）首先根据W=UIt计算电池储藏的电能，再根据计算可以持续工作的时间，最后与宣传时间对比即可。
2.（2020 绍兴）如图是某电烤箱的内部简化电路图，图乙是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计，已知R=202欧。
（1）电烤箱A，B触点中连接火线的是________触点。
（2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于________ (选填“高温档”或“低温档”)。
（3）在额定电压下，电烤箱高温档工作2分钟产生内能________焦。
【答案】（1）A
（2）低温档
（3）145200
【考点】家庭电路的组成与连接，电功计算公式的应用，电功率计算公式的应用
【解析】（1）开关要接在火线上，所以A点是接触火线的；
（2）由图可知，旋钮开关如图所示时，电阻R和R0串联接入电路，总电阻最大， ，所以总功率最小，即低温档；
（3）低温档的功率为200W，所以R0=R总-R=242Ω-202Ω=40Ω；而高温档只有R0接入电路，
3.（2020·宁波）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P移至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
（1）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是________cm。
（2）在触点N滑动过程中，RMN的最大值是多少
（3）每1cm电阻丝的阻值是________ 。(提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
（4）如图内所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，通电lmin，电路消耗的电能为W。求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
【答案】 （1）10
（2）解：当x=0时：
R变= =5Ω
当x=20cm时，电路中电流最小，电阻最大：
R总= =9Ω
此时触点M、N之间的阻值最大，为RMN=R总-R变=9Ω-5Ω=4Ω
答：实验过程中，触点M、N之间的最大阻值RMN是4欧姆。
（3）0.4
（4）解：当M、N都未与铜丝接触时，W有最大值：
W=W1+W2= t+ t= ×60s+ ×60s=324J
答：W的最大值为324焦耳。
【解析】（1）根据甲图可知，整个金属圆环被NM分为两部分，这两部分并联在这两点之间。根据乙图可知，当滑过20cm时阻值达到最大，那么肯定是这两点之间电阻丝的电阻相等，也就是长度相等，因此整段电阻丝的长度应该是：20cm×2=40cm，而铜丝的长度应该是：50cm-40cm=10cm；
（2） 当x=0时：
变阻器的阻值： ；
当x=20cm时，电路中电流最小，电阻最大：
变阻器的阻值 ；
此时触点M、N之间的阻值最大，为RMN=R总-R变=9Ω-5Ω=4Ω。
（3）根据乙图可知，当x=50cm时，电流恢复原值，即圆环的周长就是50cm，
当MN之间最大阻值为4Ω时，根据并联电路可知，
此时每段电阻丝的阻值：R=2R总=2×4Ω=8Ω；
那么整段电阻丝的阻值：8Ω×2=16Ω；
因此每1cm电阻丝的阻值：。
（4）MN两点在圆环的直径上，将整个圆环平均分为25cm，因此只要两点都不与铜丝接触，那么肯定一边电阻丝的长度为：25cm-10cm=15cm，而另一边电阻丝的长度为：40cm-15cm=25cm。
根据电阻与长度成正比，可以这两段电阻丝的阻值分别为：
；；
因此电路消耗的电能为:
。
2例1-1．（2020 邵阳）甲、乙二个普通白炽灯泡铭牌上分别标着“220V 40W”、“110V 40W”字样，正常发光相同时间，它们消耗的电能（ ）
A．甲灯的多 B．乙灯的多 C．一样多 D．不能确定
例1-2.小柯利用该电能表测量一家用电器的电功率。当电路中只有这一个用电器连续工作时，测得在6min内电能表的转盘转了240转，那么这个用电器可能是（ ）
A. 台灯 B. 电热水壶 C. 笔记本电脑 D. 家用电风扇
例1-3.小东家的电冰箱铭牌如下表。小东在家用电器只有冰箱工作的情况下，观察冰箱从启动到停止工作用了6min，电能表转盘转了18圈。则该冰箱以标定耗电量工作时，一天实际工作______h，启动______次，每消耗1度电电能表转盘转______圈。
耗电量 0.72kW h/24h 额定电压 220V
冷冻量 4kg 输入功率 120W
制冷剂 R600a 气候类型 N ST
例1-4.（2021江苏泰州）小明用电水壶将质量为1.8kg的水加热升温50℃，水吸收的热量为________J。若电水壶工作时功率为2000W，所消耗的电能全部被水吸收，则加热这壶水需要的时间是_______秒。小明家的电能表参数如图所示，若家中只有电水壶单独工作，则这段时间内电能表指示灯闪烁了_______次。［c水=4.2×103J/(kg·℃)］
例1-5.（2020 苏州）如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。
（1）该电能表示数为 kW h。
（2）小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V 10W”节能灯的额定功率。他关闭其他用电器，将该节能灯接入220V的测量电路，设计了以下三种测量方案：
方案一：测量出电能表显示消耗1kW h电能所用的时间t；
方案二：测量出1min时间内电能表转盘转过的圈数n；
方案三：测量出电能表转盘转过1圈所用时间t。
①若使用方案二，小明计算额定功率的关系式应该为：P＝ （单位：W）。（用数字和n表示）
②比较三种方案，最可行的是方案 。
◆变式训练
1．（2020 淮安）如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（ ）
A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A
B．小英家上个月消耗的电能为1011kW h
C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J
D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多
2.如图分别是小明家上个月月初和月末的电能表的表盘，表盘上“1600imp/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，下列选项中正确的是( )
A．指示灯闪烁越快，电能表所在电路消耗的电能越多
B．小明家上月消耗的电能为911kW·h
C．小明家干路中的电流不得超过10A
D．断开其他用电器，只让电饭锅单独工作2min，指示灯闪烁32次，此时电饭锅的功率为600W
3.学习了家庭电路后，小明在家中进行综合实践活动“对家庭用电的调查研究”．
（1）观察供电箱时看到如图甲所示的情景，其中的A为________（漏电保护断路器/空气断路器），当有人因操作失误而触电或用电器漏电时，________（选填“A”、“B”、“A和B都”）能自动断开；
（2）观察厨房中的电器时，妈妈告诉他，以前电饭锅不用时要将插头从插座上拔下来，既不方便也容易损坏插座．后来电工师傅改进线路连接后只要拨动下开关就可以断开电了．小明仔细观察了如图乙所示的插座后，很快就在纸上画出了如图丙所示的插座背面接线示意图．则图中最上面的一根线应该是________（火/零）线，两孔插座与三孔插座是________联的．
（3）小明上网查阅资料得知：一般情况下空调制冷时调高2℃，虽然人体并不会感觉很明显，但对空调来说，平均可省近10%的电能．为了验证这种说法的可靠性，小明进行了测算．请你填写实验步骤中空缺的内容．①________；②打开空调，将制冷温度设定为25℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；③将制冷温度调高2℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；④计算并分析比较，得出结论．其中计算空调每次工作时消耗时，要用到如图丁所示电能表表盘上的参数________．
4.（2020 绍兴）小敏家住某5层公寓楼中的4楼，当他在1楼按下楼道灯开关，5盏“220V 12W”的楼道灯全部点亮，然后延时60秒均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为12秒。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能，对楼道电路进行设计，改进电路如图，K为启动延时开关，S为感应跳转开关，K按下时S接通触点1、2，S感应到人到2楼，跳转至触点2、3，感应到人到3楼，跳转至触点3、4……跳转后若20秒后感应不到人，则K断开。
（1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗多少电能？
（2）改进后的方案中，S跳转前后，通过启动延时开关的电流大小 ▲ (选填“增大”、“减小”或“不变”)，小敏正常上楼回家一次，比原来节约多少电能？
例2-1.甲、乙两只普通的照明灯，甲灯标有“220V、25W”，乙灯标有“220V、100W”的字样，下列说法中正确的是（ ）
A．正常发光时灯丝电阻较大的乙灯
B．正常发光时乙灯消耗的电能较多
C．若乙灯单独接入电源电压为110V的电路，则消耗的实际电功率为50w
D．若将两灯串联接入电源电压为220v的电路，则较亮的是甲灯
例2-2.把“6V 3W”、“6V 6W”的两个灯泡串联后分别接在6V，9V，18V的电源上，下面说法中不正确的是（ ）21·A．接在9V的电源上时，“6V 3W”的灯泡能正常发光
B．接在6V的电源上时，“6V 6W”的灯泡的实际功率是额定功率的1/9
C．接在18V的电源上时，“6V 3W”的灯泡比正常发光时亮，“6V 6W”的灯泡比正常发光时暗
D．不另加器材，无论电源电压为多少，都不能使他们同时正常发光
例2-3.如图所示，电源电压为4.5 V，定值电阻R0为10 Ω，滑动变阻器R的规格为“20 Ω 2 A”，电流表和电压表量程分别选择“0～0.6 A”“0～3 V”。闭合开关S，电路正常工作时，下列叙述正确的是( )
A．电流表示数最大值为0.6 A
B．电压表示数范围为1～3 V
C．滑动变阻器的功率可达0.5 W
D．滑动变阻器的阻值变化范围为5～10 Ω
例2-4.（2020 眉山）如图所示，电源电压不变，电阻R为定值电阻，下列说法正确的是（ ）
①要使电路中消耗的总功率减小，给R并联一个较大阻值的电阻
②要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点，给R并联一个较大阻值的电阻
③如果给R并联一个等值电阻，此电路在相同的时间内产生的热量为原来的二分之一
④如果给R串联一个标有“6V 2W”的灯泡，灯泡恰好能正常发光。若换上一个“6V 3W”的灯泡与R串联，则此灯泡消耗的实际功率一定小于3W
A．①② B．②④ C．①③ D．③④
例2-5.如图所示的电路中，电源电压相同且为12V，R1=10欧，R2=20欧，
试回答。
（1）甲、乙中电功率关系为P1 P2；甲、丙中R1的电功率关系为P1甲 P1丙；
丙中R1、R2的电功率P1、P2的大小关系为P1 P2；丁中R1、R2的电功率P1、P2的大小关系为P1 P2。（填“<”、“>”或“=”），电路功率最大的是 图。
（2）丁的电路功率为 w，丙中R2的电功率为 w。
◆变式训练
1.有两个灯泡，L1标有“6V 3W”的字样，L2没有标记，测得L2电阻为6Ω，把它们串联在电路中，两灯均正常发光，那么该电路两端电压和L2的电功率分别是（ ）
A．12V，3W B．12V，1.5W C．9V，3W D．9V，1.5W
2.如图所示的电路中，闭合开关S后，电流表A1的示数为0.2A，电流表A2的示数为 0.8A，此时，电阻R1和R2消耗的功率之比是（ ）
A．1：3 B．3：1 C．1：4 D．4：1
3.如图所示的电路，当变阻器的滑片P向b移动过程中（ ）
A．灯L功率变大，电表的示数都变小
B．灯L功率变大，电表的示数变小的示数变大
C．灯L功率变小，电表示数都变大
D．灯L功率变小，电表的示数变小，示数变大
4．（2020 武汉）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是2V，电流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3．滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3．已知I1：I2＝2：9，I2：I3＝3：1．当滑片P在最左端时，通过开关通断，可使电路消耗的功率最大，该最大值是（ ）
A．7.2W
B．8.1W
C．9.0W
D．9.9W
5.（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。
6.（2020 湖州）方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙。
（1）实线表示的是________(选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
（2）求R0的阻值。(写出计算过程)
（3）当电流表示数为0．5安时，求R消耗的功率。(写出计算过程)
例3-1.如图所示电路，开关闭合后，电源两端电压恒为6V。若电路中连接“3V 1.5W”的灯泡，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至点a 时，灯泡正常发光；若改接“4V 2W”的灯泡，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至点b时，灯泡也正常发光，则不正确的是（ ）
A．两种状态下，电路中灯泡与滑动变阻器的总功率相同
B．点a 在点b的右侧
C．电流表在两种状态下示数均为0.5A
D．电压表在两种状态下示数之比是2：3
例3-2.如图甲所示电路，电源电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。闭合开关，将滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中，电路中电流表示数和电压表示数的关系如图乙所示，则滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中（ ）
A. 电路总功率的最小值为1.8W
B. 电路总功率的最大值为5.4W
C. 定值电阻电功率的最小值为1.35W
D. 定值电阻电功率的变化为4.05W
◆变式训练
1.如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是( )
A. 电源电压为14伏
B. 滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C. 滑片在b端时，电流表示数为0.75 安
D. 电路先后两次消耗的总电功率之比为2∶3
2.（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？
例4-1.（2021江苏泰州） A、B两只灯泡的额定电压均为6V，通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示，下列选项正确的是（ ）
A. A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B. 将两灯并联接在3V的电源两端，A、B两灯的实际功率之比为2：1
C. 将两灯串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，电源两端电压为9V
D. 将5Ω的电阻与B灯串联接在6V的电源两端，该电阻消耗的功率为0.8W
答案：D
例4-2.如图所示电路，电源电压不变，R是定值电阻。将一个“6V 2W”的小灯泡接在a、b两点间，小灯泡恰能正常发光；若换一个“6V 3W”的小灯泡接在a、b两点间，则这个小灯泡( )
A．比正常发光时暗些
B．比正常发光时亮
C．恰能正常发光
D．灯丝将会被烧坏
◆变式训练
1.一个标有“220 V 100 W”的电热器，当通过的电流为0.5安时，它的实际功率（ ）
A. 大于100瓦 B. 等于100瓦 C. 小于100瓦 D. 条件不足，无法判断
2. (2019·湖州)现有规格分别为“6V 3W”和“6V 6W”两个小灯泡L1、L2，已知它们的电流与电压间关系如图所示。
（1）由图可知，L1、L2的灯丝电阻都随电流的增大而 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）若将L1、L2并联接在学生电源间，电源电压调节为6伏，通电5分钟，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？
（3）若将L1、L2串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下，L1、L2消耗的实际总功率最大值是多少？
例5-1．（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5-2．（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。
◆变式训练
1.（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”)。
2.（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……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 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电流/安 3.00 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.24 1.14 1.06 1.00
电压/伏 0.00 2.50 4.28 5.64 6.68 7.50 8.16 8.68 9.12 9.54 10.00
电功率/瓦 0.00 6.25 9.16 10.06 11.16 ________ 11.10 10.76 10.40 10.11 10.00
（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 ________ 。
例6-1.如图所示，为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验电路，以下说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流相同
B. 先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 电流表示数保持不变
C. 先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 通过右容器中电阻丝的电流变小
D. 闭合开关S1、S2一段时间后，右边U形管内的液面比左边U形管内的液面高
例6-2.（2016 温州）某兴趣小组利用图甲装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：
①将阻值为10欧和20欧的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路．
②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h1、△h2．
③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置．
④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h3、△h4，实验数据如表．
（1）步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为________安．
（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？________．
（3）小明认为：只要选择“△h1、△h2、△h3、△h4”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：________．
电流大小 烧瓶玻璃管内液面的变化高度
A烧瓶（RA=10欧） B烧瓶（RB=20欧）
I △h1 △h2
2I △h3 △h4
◆变式训练
1．（2020 济宁）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。为探究其原因，小明连接了如图所示的实验电路，其中R1＞R2。
（1）实验中通过 （选填“温度计示数”“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。在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中就用到这种思想和方法：让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块，通过木块 来反映动能的大小。
（2）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。请解释“电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热”的原因： 。
2．(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针均发生了偏转，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
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 。 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 △h乙 电流通过导体时，电阻越小， 产生的热量就越多
例7-1.下表为某电烤箱铭牌，如图虚线框内所示是其内部简化电路图，R1和R2均为电热丝。
××牌电烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温档 1100W
低温档 440W
频率 50Hz
求：（1）电烤箱在高温档工作10分钟所消耗的电能。
（2）电路中R2的阻值。
（3）若在电路中加一个“限高温开关”，当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路。该开关最好安装在A、B、C中的______点处。【出处：21教育名师】
例7-2.（2020 衡阳）初（17001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：
额定电压 220V
加热功率 900W
保温功率 20W
水杯容量 0.6kg
（1）S闭合时，饮水机处于 工作状态。R2的阻值是 Ω。
（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]
（3）最近一次使用时，加热管R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图象如图丙所示，则：
①求R2的发热功率范围。
②变阻器的最大功率多大？
③简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。
◆变式训练
1.（2020 舟山）图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇（部分参数如表），具有只扇 风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态
（1）图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合上图说明其工作原理________。
（2）小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是多少？
（3）商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作5小时。通过计算判断他们的宣传与实际是否相符。
2.（2020 绍兴）如图是某电烤箱的内部简化电路图，图乙是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计，已知R=202欧。
（1）电烤箱A，B触点中连接火线的是________触点。
（2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于________ (选填“高温档”或“低温档”)。
（3）在额定电压下，电烤箱高温档工作2分钟产生内能________焦。
3.（2020·宁波）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P移至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
（1）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是________cm。
（2）在触点N滑动过程中，RMN的最大值是多少
（3）每1cm电阻丝的阻值是________ 。(提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
（4）如图内所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，通电lmin，电路消耗的电能为W。求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
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