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第6节 电能2
考点三、电功率的实验探究
（一）影响电功率大小的因素
(1)研究电功率与电流的关系
实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。
灯L1 灯L2
条件控制(电压关系)
亮度(亮暗)
电流(安)
实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。
(2)研究电功率与电压的关系
实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。
灯L1 灯L2
条件控制(电流关系)
亮度(亮暗)
电压(安)
实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
（二）电功率的计算公式
(1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。
(2)电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏.安。
(3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。
(4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。
（三）电功的计算
(1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。
(2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏.安.秒。
(3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样这两个公式只能运用于纯电阻电路中。
（四）电功率的测量
(1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。
(2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。
(3)过程和步骤:
①按正确的电路图连接电路。
②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在表中。
③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在表中。
④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在表中。
⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。
典例1：（2022·浙江宁波·中考真题）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 1 2 3 4 5
电压表示数/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流表示数/A 0.17 0.24 0.30 ★ 0.37
（1）该小灯泡的额定功率为___________W；
（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___________。
【答案】0.85 温度
【解析】（1）[1]灯泡额定电压为2.5V，如图乙所示，电流表接0~0.6A量程，电流表示数为0.34A，额定功率为
（2）[2]利用描点法将各个点再坐标图中描出来，再用光滑的曲线将这些点连接起来。如图所示
（3）[3]灯泡两端电压越高，电流越大，灯泡实际功率越大，温度越高，温度会影响导体电阻值，温度越高，电阻越大。
变式1：（2022·浙江·中考真题）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___________V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___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】3.8 变小
【解析】（1）[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）[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，电流表与电压表示数的比值即灯的电阻的倒数，故电流表与电压表示数的比值将变小。
变式2：（2022·浙江宁波市鄞州蓝青学校九年级期中）小科想测量某个仅标有“0.25A”字样的灯泡的额定功率。电源电压为10V且恒定。
（1）检查器材时，小科发现电压表存在图甲所示的两个问题：一是指针位置不对；二是部分刻度模糊。出现指针位置不对的原因是_______。
（2）小科认为不更换电压表也能测出灯泡的额定功率，他进行了如下操作：
①解决了指针问题后，按规范步骤连接的部分电路如图乙，请你用笔画线代替导线帮他连接完整_______。
②连接好电路并检查无误后，闭合开关，在移动变阻器滑片时，眼睛要注视电流表的变化，当灯泡正常发光时，滑片正好在变阻器的中点。在变阻器滑片移动过程中，电流表示数从0.2A增大到0.25A，而电压表示数从2.0伏开始增大。
（3）小科的同桌依据实验数据计算如图方框内，小科认为同桌的算法有错。于是他用正确的方法计算出了灯泡的额定功率是_______W。
【答案】实验前没有调零 灯泡电阻受温度影响，不是定值 1.25
【解析】（1）[1]电压表指针没有指零是由于使用前没有对电压表调零造成的。
（2）灯上标有“0.25A”字样，表示灯的额定电流为0.25A，故电流表选用小量程与灯串联，如下
（3）[3]灯泡电阻受温度影响，在计算没有考虑灯泡电阻随温度的变化，他的计算是错误的。为保护电路，变阻器连入电路中的最大，此时对应的电流I=0.2A，电压表示数UV=2V，根据串联电路电压的规律和欧姆定律，变阻器的最大电阻
当滑片移动到中点时，R′滑=20Ω，因电路中电流I中=0.25A，灯正常发光，根据串联电路电压的规律，灯的额定电压
故灯的额定功率PL=ULIL=5V×0.25A=1.25W
变式3：（2022·四川绵阳·中考真题）某同学用如图所示实验电路图测量小灯泡L1、 L2的功率。L1标有“”字样，L2标有“”字样，阻值都约为。电源电压恒为，电压表只有“”量程可以用，定值电阻。回答问题，完成实验。
（1）电流表量程应选___________。（填序号）
A． B． C． D．
（2）滑动变阻器规格应选___________。（填序号）
A． B． C． D．
（3）正确连接了实物电路，将L1接入电路。
（4）闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，让电压表示数分别为，读出电流表示数，填在表中。根据表中数据，L1的额定功率___________W。
实验次数 1 2 3 4 5
电压 1.0 2.2 2.5 2.8 3.0
电流 接入L1 0.10 0.22 0.25 0.28 0.30
接入L2 0.10 0.23 0.26 0.29 0.31
（5）断开开关S，用L2替换L1，重复第（4）步测量操作，将测得的数据填入上表。
（6）该同学根据表中数据，计算L2的额定功率，他立即意识到这个结果不是L2的额定功率。要测得L2的额定功率，还需要的测量操作是：___________。
【答案】C D 0.625 调节滑动变阻器，让电流表示数为，读出电压表示数
【解析】（1）[1]由图知道，小灯泡L1或L2与定值电阻和滑动变阻器是串联关系，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量电路的电流，根据题意知道，小灯泡L1、 L2的阻值都约为10Ω，且L1标有“”字样，L2标有“”字样，由欧姆定律知道，当电路接小灯泡L1时，允许通过的电流是
由于0.25A，0.3A都小于0.6A，故电流表量程应选，故C符合题意。故选C。
（2）[2] 根据题意知道，电路中电流最大是0.3A，此时由欧姆定律知道
，解得
因为两个灯泡的额定电流大于0.2A，所以选择变阻器100Ω 1A，D符合题意。故选D。
（4）[3]根据题意知道，灯泡L1的额定电压是2.5V，由实验数据知道，此时的电流大小是0.25A，由知道，L1的额定功率
（6）[4]根据题意知道，灯泡L2的额定电路是0.3A，故第（4）步测量操作不正确，正确的操作应是调节滑动变阻器，让电流表示数为，读出电压表示数，由计算L2的额定功率。
考点四、电热器与焦耳定律
（一）电流的热效应
(1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
(2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。
(3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。
（二）探究影响电热的因素
提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢
猜想与假设:结合生活经验，可能与导体电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。
设计实验:如图(注意控制变量法的运用)
控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。
控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。
控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。
进行实验:
①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。
②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。
③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。
④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。
获得结论:
①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。
③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。
（三）焦耳定律
(1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。
(2)公式:Q=I2Rt。
(3)对焦耳定律的计算公式Q rPRt的理解要注意以下几点:
①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。
②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。
③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。
④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。
典例1：（2022·浙江杭州·九年级期末）小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示实验装置进行探究，接入的三根电阻丝规格相同（阻值为5Ω）；两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管，两U形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两U形管内的各液面相平。则该实验（ ）
A．通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快
B．可探究导体产生的热量与导体电阻的关系
C．无法探究导体产生的热量与通电时间的关系
D．运用了控制变量法和转换法
【答案】D
【解析】A．①中的电阻在干路上，而②中的电阻在支路上，根据并联电路的电流特点可知，通过左边电阻的电流大于右边电阻的电流。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，左边电阻产生的热量大于右边电阻产生的热量，则管①中的液面上升的快，故A不符合题意；
B．探究导体产生的热量与导体电阻的关系时，必须控制电流和时间相同而改变电阻，而题目中电阻的大小相同，因此无法达到目的，故B不符合题意；
C．探究导体产生的热量与通电时间的关系时，必须控制电阻和电流相同，而改变通电时间，只需选取左边的电阻即可完成实验，故C不符合题意；
D．根据上面的分析可知，本实验使用了控制变量法。电流产生的热量无法直接进行比较，将其转化为U形管中液面的高低变化，则使用了转换法，故D符合题意。故选D。
变式1：（2022·浙江台州·中考真题）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___________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：___________；
（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/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温/℃ 0.4 0.9 ___________ 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
【答案】热量 见解析 1.6
【解析】（1）[1]优质保温材料可以保温也可以隔热，采用优质保温材料可以减少实验过程中热量的散失。
（2）[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，电阻丝放出热量的越多，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）[3]不计热量损失，则Q吸=Q放 cmΔT=I2Rt
第3次升高的温度
变式2：（2022·浙江绍兴·九年级期末）为了比较水和煤油吸热能力的大小，小组同学设计了如图甲、乙两个电路。其中两电源的电压相等、所用器材都能安全工作；四个烧瓶完全相同，其中装有初温和质量相同的水或煤油，并分别配上规格完全相同的温度计和阻值相同的电阻丝R1、R2，实验提供秒表若干。
同学们选择了其中一个电路进行连接，并通过实验得到了以下数据：
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 升高温度/℃ ①
水 300 20 30 10 12
煤油 300 20 30 10 6
（1）由数据可知，同学们是通过___________（选填字母）的方法来比较两者吸热能力大小的；
A．吸收相同的热量，比较温度升高大小
B．升高相同的温度，比较吸收热量多少
（2）表中①处需要填写的测量内容是___________；
（3）实验中，当电热丝开始加热时，眼睛应观察___________ ；
（4）从节约电能的角度考虑，同学们应选择 ___________电路（选填“甲”或“乙”）进行实验。
【答案】B 加热或通电时间 温度计示数 甲
【解析】（1）[1]根据表格数据可知，物质的质量和升高的温度都相同，只有加热时间不同，因此比较吸热能力大小的方法为：升高相同的温度，比较吸收热量多少，故选B。
（2）[2]根据前面的分析可知，物质吸收热量的多少通过加热时间的长短来反映，则表格中①处填写的内容为：加热或通电时间。
（3）[3]实验中要记录水和煤油温度都升高10℃时的加热时间，因此眼睛应该观察温度计的示数。
（4）[4]甲图串联，电路中的总电阻较大，总电流较小，根据公式W=UIt可知，相同时间内消耗的电能更少，从节约电能的角度考虑，同学们应选择甲电路进行实验。
变式3：（2022·浙江丽水·中考真题）空气炸锅是种新型家电，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/W 80
发热管额定功率/W 1320
额定电压/V 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______。
【答案】6A 1.26×106J 风扇、发热管、盛放篮
【解析】解：（1）[1]由知道，正常工作时，通过发热管的电流
（2）[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
（3）[3]根据题意知道，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，所以，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。
1.将规格都是“220V 180W”的一台电视机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ ）
A．电视机产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多
C．三者产生的热量一样多 D．电热毯产生的热量最多
【答案】D
【解析】因为接在家庭电路中，U＝220V，
所以三种用电器的实际功率：P实＝P额＝180W；
又因为W＝Pt，用电器工作时间t相等，所以三种用电器消耗的电能相同，
电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，几乎把电能全部转化为热量，所以产生热量最多的是电热毯。
2．（2022·浙江温州·一模）将灯L1（6伏6瓦）和L2（3伏3瓦）串联接入电源电压为9伏电路中，闭合开关后，两灯都发光。下列关于L1、L2的说法正确的是（ ）
A．实际功率一样大 B．额定功率一样大 C．亮度一样亮 D．都能正常发光
【答案】D
【解析】ACD． L1的电阻为 L2的电阻为
则电路中的电流为
则L1的实际功率为 L2的实际功率为
两者实际功率不同，故A错误，实际功率决定亮度，所以两个小灯泡发光亮度不同，故C错误；因为两者的实际功率都等于额定功率，所以两个小灯泡都正常发光，故D正确。
B．根据题意中给出的小灯泡规格可知，两者额定功率不同，故B错误。故选D。
3.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A.W=3800J，Q=200J B.W=3800J，Q=3800J
C.W=7200J，Q=200J D.W=7200J，Q=3800J
【答案】A
【解析】电动机消耗的电能：；产生的热量 ；故选A．
4．（2022·浙江宁波·九年级期末）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确的是（ ）
A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水
B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联
C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是10A
D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
【答案】D
【解析】AB．根据图乙可知，开关接触1和2时，没有电阻丝被接通，此时水龙头不发热，应该为冷水档。当开关接触2和3时，此时只有R2自己工作，总电阻为R2；当开关接触3和4时，此时两个阻丝并排连接，为并联，总电阻为R并；根据并联电路的特点可知，R2>R并；根据可知，P2
C．当开关接触2和3时，此时只有R2自己工作，此时为温水档，电流为
故C错误；
D．当开关接触3和4时，此时两个电阻丝并排连接，为并联，则此时总功率为
，故D正确。
5.（2021九上·余姚月考）小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量.因此在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有 （写出一个即可得分）。
（4）根据所学知识可知，在相同时间内 瓶内的电阻丝放出的热量较多（选填“甲”或“乙”）。
【答案】（1）
（2）温度计示数的变化
（3）煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同等合理给分
（4）甲
【解析】（1）为了保证电压相等，可以将两段电阻丝并联，如下图所示：
（2）电流产生热量的多少不易直接测量，因此在这个实验中是通过温度计示数的变化显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制量有：煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同。
（4）电阻丝的长度和粗细都相同，则铜丝的电阻小于镍铬合金丝的电阻。根据可知，在相同时间内，甲（铜丝）产生的热量较多。
6．（2022·浙江杭州·九年级期末）小金用如图甲所示电路进行测定小灯泡的电功率实验，已知小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定为3V，根据实验数据作出小灯泡的I-U关系图，如图丙所示。
（1）用笔画代替导线将乙图连接完整；( )
（2）根据图丙可得小灯泡的额定功率为___________W；
（3）进一步分析丙图的U-I数值，小金有了新的发现，请据此解释家里的白炽灯在刚开灯的瞬间灯丝容易烧断的原因___________。
【答案】 1.25 见解析
【解析】（1）[1]在测量灯泡电功率的实验中，除了电压表与灯泡并联，其他的都是串联。根据图乙可知，只需将电压表的“-”接线柱与灯泡左端连接，将电流表的“-”接线柱与电源负极相连即可，如下图所示：
（2）[2]根据图丙可知，当灯泡电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.5A，则灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.5A=1.25W
（3）[3]家里的白炽灯在刚开灯的瞬间灯丝容易烧断的原因：刚开灯的瞬间，由于灯的温度较低，灯丝的电阻较小，通过灯的电流较大，灯泡实际功率较大，远大于灯泡正常发光时的电功率，所以灯丝容易烧断。
7．（2022·浙江·仙居县九年级开学考试）为测量小灯泡的额定功率， 现提供的器材如下：小灯泡一个（额定电压为2.5伏，阻值约为5欧），电流表，电压表，滑动变阻器，电源，导线若干。
（1）小金选出合适的滑动变阻器后，按图甲电路，将图乙实验器材用导线连接起来，其中有一处错误，请在错误的连接导线上打“×”，并画出正确的连接导线。( )
（2）改正错误后，移动滑片P，读取多组电压表的示数U和电流表的示数I，在坐标纸上描点作出I-U关系图，如图丙所示。通过图丙可得小灯泡的额定功率为 ___________ 瓦。
（3）实验后，小金同学想到另一种求解额定功率的方法，利用电压小于2.5伏时的电压、电流数据求出电阻，然后利用计算出小灯泡的电功率。小金发现计算结果与真实值相不符，根据所学的知识，你认为原因可能是___________。
【答案】 1.25 灯丝电阻随温度的升高而增大
【解析】（1）[1]小灯泡额定电压为2.5伏，阻值约为5欧，通过小灯泡的电流
电流表选择0~0.6A的量程，图乙中电流表选择0~3A的量程，所以改成0~0.6A的量程，如图所示：
（2）[2]由图丙知，当小灯泡两端的电压为额定电压2.5V时，电流为0.5A，小灯泡的额定功率为
PL=UIL=2.5V×0.5A=1.25W
（3）[3]因为灯丝的电阻受温度影响，在不同电压下，电阻不同，灯丝电阻随温度的增大而增大。灯泡两端的电压较低，灯泡的实际功率较小，所以温度较低，此时灯泡的电阻较小，根据计算额定功率时，代入的电阻值偏小，所以所得电功率偏大。
8．（2022·浙江舟山·九年级期末）为了“测量小灯泡的电功率”，某小组同学设计了如图甲所示的电路图，已知小灯泡上标有“2.5V”字样。请回答下列问题：
（1）请用笔画线代替导线，根据图甲中的电路图将图乙中的实物图连接完整；( )
（2）实验过程中灯泡突然熄灭，对故障进行分析：可能是灯泡断路，也可能是滑动变阻器断路。通过下列操作能判断出故障是灯泡断路还是滑动变阻器断路的是( )
A．直接观察电流表示数
B．直接观察电压表示数
C．将一根导线并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
D．将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
（3）图丙是某同学根据实验测得的数据，画出的小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像。由图可知小灯泡的额定功率是___________。
【答案】 BCD 1W
【解析】（1）[1]由图甲可知，变阻器的滑片向右移动，连入电路的电阻变小，连接变阻器右下方的接线柱，电压表与灯泡并联，灯泡的额定电压是2.5V，电压表的量程选择0~3V，实物图连接如下：
（2）A．无论是灯泡断路，还是变阻器断路，对电流表的影响都相同，无法判断，故A不符合题意；
B．如果电压表没有示数，那么说明整个电路没有电流，即变阻器断路。如果电压表有示数，那么说明电流从电压表流过，而没有从灯泡流过，即灯泡断路，故B符合题意；
C．将一根导线并联在灯泡两端，如果电流表有示数，那么灯泡断路；否则，变阻器断路，故C符合题意；
D．将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端，如果电流表有示数，那么灯泡断路；否则，变阻器断路，故D符合题意。故选BCD。
（3）根据图丙可知，灯泡的电压为2.5V时，通过电流为0.4A，则灯泡额定功率为P=UI=2.5V×0.4A=1W
9．（2022·浙江杭州·二模）探究小灯泡的电功率是初中科学非常重要的实验。
（1）探究小灯泡的电功率与电压有关的实验中，小组同学设计了图甲的电路图。小灯泡的电功率与电压有关，电压越大，功率越大。则支持该结论的实验现象是___________。
（2）为了测定额定电压为“2.5V”的小灯泡的额定电功率，小明按图乙连接电路。
①闭合开关，将滑动变阻器滑片P移到某一位置，电压表示数如图丙所示，此时为测定小灯泡额定功率，小明接下来应该如何操作？___________。
②当电压表示数为2.5伏，此时电流表读数为0.3安，小明根据P=UI算出小灯泡的额定功率为0.75W，断开开关，发现电流表的指针如图丁所示，则小灯泡的额定功率的真实值 ___________0.75W（填大于、等于或小于）。
【答案】电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮 滑片向左移动，直到电压表示数为2.5V 大于
【解析】（1）[1]甲中两灯串联，通过两盏灯的电流相等，灯的电压越大，由P=UI知道，灯的实际功率越大，灯越亮；支持该结论的实验现象是电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮。
（2）①[2]灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理知道，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以，滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压2.5V。
②[3]由图知道，电路中无电流时，电流表的指针指在零刻度线的左侧，则测量电流时，电流表的示数要小于灯泡的额定电流，由P=UI知道，测得的灯泡的实际功率偏小，即小灯泡的额定功率的真实值大于0.75W。
10．（2022·浙江杭州·九年级期末）小乐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）连接好电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数；则出现该故障的原因可能是小灯泡发生__（选填“断路”或“短路”）。
（2）排除故障，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图乙所示，接下来应调节滑动变阻器的滑片，直到__，再读出电流表的示数，算出小灯泡的额定功率。
（3）在电压表损坏的情况下，小乐又设计了如图丙所示电路，其中定值电阻的阻值为R0，也测出了额定电压为U0的小灯泡的额定功率；其实验步骤如下：①先闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片，使电流表的示数为需要的值，此时小灯泡正常发光；②保持滑动变阻器滑片的位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，读出电流表的示数为I。小灯泡的额定功率P额＝__（用U0、I、R0表示）。
【答案】短路 电压表的示数为2.5V
【解析】（1）[1]连接好电路后闭合开关，灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数说明电路是通路；则出现该故障的原因可能是小灯泡发生短路。
（2）[2]图乙所示电压表示数是2.3V，故接下来应调节滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为2.5V，再读出电流表的示数，算出小灯泡的额定功率。
（3）[3]①先闭合开关S、S1，断开S2，此时灯泡与R0并联，电流表测R0的电流。当灯泡正常发光时，R0两端的电压为U0，则此时通过电流表的示数为
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，此时灯泡与R0并联，电流表测干路的电流。此时电流表的示数为I，即总电流为I。根据并联电路的电流规律可知，此时通过灯泡的额定电流
那么灯泡额定功率
11．（2022·浙江·杭州市公益中学九年级阶段练习）已知电源电压恒为6V，小灯泡正常工作时的电压为3.8V，电阻约为12Ω，滑动变阻器最大阻值为50Ω。
（1）小唐利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”。
①请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接；( )
②正确连接电路后，用开关试触，小明发现泡不亮、电压表瞬间满偏，电流表指针几乎不动，图甲电路发生的故障是___________（电路只有一处故障）
③小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，小灯泡L1的额定功率为___________W。
④测量完灯泡的额定功率后，小明又测量了几组数据，计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大，原因是___________。
（2）小徐利用如图丙的实验电路图测量某未知定值电阻的阻值，闭合开关，移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，多次测量的目的是为了______（选填“减小实验误差”或“寻找普遍规律”）
（3）小华利用如图丙的实验电路图“探究电流与电阻的关系”，他选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻。正确连接电路后，闭合开关，移动滑片，当选用4Ω的电阻时，电流表示数为0.5A，滑动变阻器阻值的移动范围___________。
【答案】 滑动变阻器断路 1.14 灯丝电阻随温度的升高而变大 减小实验误差 8~40 Ω
【解析】（1）[1]①电流表串联接入电路中，滑动变阻器连入电路中时，要“一上一下”，且以阻值最大接入电路，电路图连接如下：
[2]②正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电流表指针几乎不动，说明电路可能有断路，电压表瞬间满偏，说明电压表到电源间是通路，所以电路的故障是与电压表并联的滑动变阻器断路了。
[3]③根据图乙，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，所以灯泡正常发光时的电流为0.3A，则灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
[4]④随着电压的变大，通过灯丝的电流变大，灯泡的电功率变大，相同时间内灯丝产生的热量变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻值变大，即灯丝电阻随温度升高而增大。
（2）[5]测量某定值电阻的阻值，多次测量的目的求平均值从而减小实验误差。
（3）[6]由欧姆定律，定值电阻的电压为U=IR=0.5A×4Ω=2V
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持定值电阻两端的电压不变。所以滑动变阻器两端的电压为
当选用4Ω的电阻时，滑动变阻器的阻值为
当选用20Ω的电阻时，滑动变阻器的阻值为
所以滑动变阻器阻值的移动范围8~40 Ω。
12．（2022·浙江·南海实验学校九年级开学考试）为测量小灯泡的电功率，学校提供的实验器材有：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（二节新干电池）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
（1）小明根据图甲连接好电路，闭合开关发现电流表、电压表指针均反向偏转，最简单的解决方法______；
（2）小明通过移动滑片记录了五组数据，标点并绘出了如图乙所示的I-U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为______W；
（3）测出小灯泡的额定功率后，小明又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，测得此时的实际功率，则实际功率P和额定功率P0的关系是______。
A． B． C． D．
（4）若实验过程中电流表发生故障，小明又找了一个阻值为10欧的定值电阻R1，并设计了图丙所示的电路图，则他______（选填“能”或“不能”）测出小灯泡的额定功率。
【答案】调换电源正负极 0.75 B 不能
【解析】（1）[1]小明根据图甲连接好电路，闭合开关发现电流表、电压表指针均反向偏转，说明电流从两个电表的负接线柱流入，正接线柱流出，最简单的解决方法调换电源正负极。
（2）[2]根据图乙可知，当灯泡实际电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.3A，那么灯泡的额定功率P0=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
（3）[3]根据图乙可知，当灯泡的实际电压为额定电压的一半（1.25V）时，通过灯泡的电流约为0.22A，则实际功率为P=U'I'=1.25V×0.22A=0.275W
灯泡额定功率的为
因此故选B。
（4）根据丙图可知，S接到1处，灯泡、R1与变阻器串联，电压表测灯泡电压。根据R总=RL+R1+R变
可知，电路的总电阻肯定大于10Ω；一节新干电池的电压是1.5V，电源为两节新干电池串联，电源电压为3V，根据欧姆定律可知，电路中的电流小于0.3A，灯泡的额定电流是0.3A，所以灯泡不能正常发光，即不能测出灯泡的额定功率。
13．（2022·浙江·金华市第九中学九年级阶段练习）如图所示是一种适合北方冬季使用的电热加湿器，其工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中从而提高空气湿度。下表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数，其发热电路如下图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，通过旋转可以实现档位的转换。
（1）小明在开始加热前测得水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，若从加热到沸腾最短时间为3分钟，则该电热槽中的水加热到沸腾需吸收的热量为多少？（不计热损失）
（2）R1的阻值为多少？
（3）该加湿器在低档时的发热功率是多少？
额定电压 220V
额定最大发热功率 400W
水箱容积 4L
适用面积 40~60m2
【答案】（1）72000焦；（2）121欧；（3）200瓦
【解析】解：（1）加热时间最短时，电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失，
该电热槽中的水加热到沸腾需吸收的热量为
（2）电热加湿器在高挡时，R2被短路，电路中只有R1，
R1的阻值
（3）当加湿器在低挡时，R1与R2串联，
由R1、R2为阻值相同的发热电阻可得R2=R1=121Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以低挡时的发热功率
14.（2020·绍兴模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转抽使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数，后松开夹子，使电动机转抽转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下：
U(V) I(A) W(J) Q(J)
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用上表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【答案】（1）电动机不转动时，通电10s电动机所做的电功：W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；R=U1/I1=0.2V/0.2A=1Ω
通电10s电动机所产生的热量：Q1=I21Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J
（2）电动机转动时，通电10s电动机所做的电功：W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，电动机转动时，其线圈的电阻R不变，仍然为1Ω，
通电10s电动机所产生的热量：Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J；
（3）通过上述计算可得,W1=Q1,W2>Q2；
电动机未转动时,电流流经电动机线圈时电能全部转化为内能,因此W1=Q1;电动机转动时,电流流经电动机线圈时电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,因此W2>Q2.
【解析】（1）当电动机不转时，电压为0.2V，电流为0.1A，首先根据计算出线圈电阻，然后根据 W1=U1I1t计算电动机所做的功，根据 Q1=I12Rt计算电动机产生的热量即可；
（2）当电动机转动时，根据W2=U2I2t计算电动机做的功，根据Q2=I22Rt计算出电动机产生的热量；
（3）将前后两个电功与热量进行比较即可；从能量转化的角度分析其中的原因。
15.（2021九上·余姚月考）电热桌垫在冬天很受欢迎（如图甲）。某校综合实践活动小组的同学探究了它的原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由8伏电源供电，发热部分由R1和R2组成，调温档有关、低温、高温三档，已知两图中R1均为6欧，R2均为2欧。
（1）按如图乙电路，当S1闭合、S2断开时电热桌垫处于 档（选填“关”、“低温”或“高温”）。
（2）图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？
（3）若该电热桌垫实际电路如图丙，现电热桌垫处于高温档，开关S1闭合，S2 （选填“断开”或“闭合”）。
（4）图乙中当电热桌垫处于低温档时，求10分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响）
【答案】（1）低温
（2）当S1、S2均闭合时，电热桌垫消耗的功率最大，
答：图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是32瓦
（3）闭合
（4）当图乙开关S1闭合，S2断开，低温档，
答：10分钟内产生的热量是4800焦。
【解析】（1）根据电功率的公式比较三种状态下总功率的大小即可；
（2）当S1、S2均闭合时，R1被短路，只有R2工作，电热桌垫消耗的功率最大，根据 计算出最大功率即可；
（3）根据电功率的公式比较三种状态下总功率的大小即可；
（4）当图乙开关S1闭合，S2断开，两个电阻串联，此时为低温档，根据 计算出产生的热量即可。
【解答】（1）根据乙图可知，当开关S1断开时，整个电路没有电流，此时为“关”；
当开关S1闭合，S2闭合时，此时只有R2工作，总电阻为R2；
当开关S1闭合，S2断开时，此时两个电阻串联，总电阻为R串；则R2根据电功率的公式可知，P2>P串； 则前者为高温，后者为低温。
（3）根据图丙可知，开关S1闭合，S2断开时，只有R1单独工作，此时电功率为P1；
开关S1和S2都闭合时，两个电阻并联，此时的电功率为P并；
因为P并=P1+P2，所以P并>P2；
则前者为低温，后者为高温；
那么电热桌垫处于高温档，开关S1闭合，S2闭合。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第6节 电能2
考点三、电功率的实验探究
（一）影响电功率大小的因素
(1)研究电功率与电流的关系
实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。
灯L1 灯L2
条件控制(电压关系)
亮度(亮暗)
电流(安)
实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。
(2)研究电功率与电压的关系
实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。
灯L1 灯L2
条件控制(电流关系)
亮度(亮暗)
电压(安)
实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
（二）电功率的计算公式
(1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。
(2)电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏.安。
(3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。
(4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。
（三）电功的计算
(1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。
(2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏.安.秒。
(3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样这两个公式只能运用于纯电阻电路中。
（四）电功率的测量
(1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。
(2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。
(3)过程和步骤:
①按正确的电路图连接电路。
②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在表中。
③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在表中。
④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在表中。
⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。
典例1：（2022·浙江宁波·中考真题）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 1 2 3 4 5
电压表示数/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流表示数/A 0.17 0.24 0.30 ★ 0.37
（1）该小灯泡的额定功率为___________W；
（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___________。
变式1：（2022·浙江·中考真题）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___________V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___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
变式2：（2022·浙江宁波市鄞州蓝青学校九年级期中）小科想测量某个仅标有“0.25A”字样的灯泡的额定功率。电源电压为10V且恒定。
（1）检查器材时，小科发现电压表存在图甲所示的两个问题：一是指针位置不对；二是部分刻度模糊。出现指针位置不对的原因是_______。
（2）小科认为不更换电压表也能测出灯泡的额定功率，他进行了如下操作：
①解决了指针问题后，按规范步骤连接的部分电路如图乙，请你用笔画线代替导线帮他连接完整_______。
②连接好电路并检查无误后，闭合开关，在移动变阻器滑片时，眼睛要注视电流表的变化，当灯泡正常发光时，滑片正好在变阻器的中点。在变阻器滑片移动过程中，电流表示数从0.2A增大到0.25A，而电压表示数从2.0伏开始增大。
（3）小科的同桌依据实验数据计算如图方框内，小科认为同桌的算法有错。于是他用正确的方法计算出了灯泡的额定功率是_______W。
变式3：（2022·四川绵阳·中考真题）某同学用如图所示实验电路图测量小灯泡L1、 L2的功率。L1标有“”字样，L2标有“”字样，阻值都约为。电源电压恒为，电压表只有“”量程可以用，定值电阻。回答问题，完成实验。
（1）电流表量程应选___________。（填序号）
A． B． C． D．
（2）滑动变阻器规格应选___________。（填序号）
A． B． C． D．
（3）正确连接了实物电路，将L1接入电路。
（4）闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，让电压表示数分别为，读出电流表示数，填在表中。根据表中数据，L1的额定功率___________W。
实验次数 1 2 3 4 5
电压 1.0 2.2 2.5 2.8 3.0
电流 接入L1 0.10 0.22 0.25 0.28 0.30
接入L2 0.10 0.23 0.26 0.29 0.31
（5）断开开关S，用L2替换L1，重复第（4）步测量操作，将测得的数据填入上表。
（6）该同学根据表中数据，计算L2的额定功率，他立即意识到这个结果不是L2的额定功率。要测得L2的额定功率，还需要的测量操作是：___________。
考点四、电热器与焦耳定律
（一）电流的热效应
(1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
(2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。
(3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。
（二）探究影响电热的因素
提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢
猜想与假设:结合生活经验，可能与导体电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。
设计实验:如图(注意控制变量法的运用)
控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。
控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。
控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。
进行实验:
①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。
②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。
③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。
④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。
获得结论:
①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。
③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。
（三）焦耳定律
(1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。
(2)公式:Q=I2Rt。
(3)对焦耳定律的计算公式Q rPRt的理解要注意以下几点:
①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。
②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。
③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。
④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。
典例1：（2022·浙江杭州·九年级期末）小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示实验装置进行探究，接入的三根电阻丝规格相同（阻值为5Ω）；两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管，两U形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两U形管内的各液面相平。则该实验（ ）
A．通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快
B．可探究导体产生的热量与导体电阻的关系
C．无法探究导体产生的热量与通电时间的关系
D．运用了控制变量法和转换法
变式1：（2022·浙江台州·中考真题）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___________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：___________；
（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/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温/℃ 0.4 0.9 ___________ 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
变式2：（2022·浙江绍兴·九年级期末）为了比较水和煤油吸热能力的大小，小组同学设计了如图甲、乙两个电路。其中两电源的电压相等、所用器材都能安全工作；四个烧瓶完全相同，其中装有初温和质量相同的水或煤油，并分别配上规格完全相同的温度计和阻值相同的电阻丝R1、R2，实验提供秒表若干。
同学们选择了其中一个电路进行连接，并通过实验得到了以下数据：
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 升高温度/℃ ①
水 300 20 30 10 12
煤油 300 20 30 10 6
（1）由数据可知，同学们是通过___________（选填字母）的方法来比较两者吸热能力大小的；
A．吸收相同的热量，比较温度升高大小
B．升高相同的温度，比较吸收热量多少
（2）表中①处需要填写的测量内容是___________；
（3）实验中，当电热丝开始加热时，眼睛应观察___________ ；
（4）从节约电能的角度考虑，同学们应选择 ___________电路（选填“甲”或“乙”）进行实验。
变式3：（2022·浙江丽水·中考真题）空气炸锅是种新型家电，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/W 80
发热管额定功率/W 1320
额定电压/V 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______。
1.将规格都是“220V 180W”的一台电视机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ ）
A．电视机产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多
C．三者产生的热量一样多 D．电热毯产生的热量最多
2．（2022·浙江温州·一模）将灯L1（6伏6瓦）和L2（3伏3瓦）串联接入电源电压为9伏电路中，闭合开关后，两灯都发光。下列关于L1、L2的说法正确的是（ ）
A．实际功率一样大 B．额定功率一样大 C．亮度一样亮 D．都能正常发光
3.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A.W=3800J，Q=200J B.W=3800J，Q=3800J
C.W=7200J，Q=200J D.W=7200J，Q=3800J
4．（2022·浙江宁波·九年级期末）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确的是（ ）
A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水
B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联
C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是10A
D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
5.（2021九上·余姚月考）小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量.因此在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有 （写出一个即可得分）。
（4）根据所学知识可知，在相同时间内 瓶内的电阻丝放出的热量较多（选填“甲”或“乙”）。
6．（2022·浙江杭州·九年级期末）小金用如图甲所示电路进行测定小灯泡的电功率实验，已知小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定为3V，根据实验数据作出小灯泡的I-U关系图，如图丙所示。
（1）用笔画代替导线将乙图连接完整；( )
（2）根据图丙可得小灯泡的额定功率为___________W；
（3）进一步分析丙图的U-I数值，小金有了新的发现，请据此解释家里的白炽灯在刚开灯的瞬间灯丝容易烧断的原因___________。
7．（2022·浙江·仙居县九年级开学考试）为测量小灯泡的额定功率， 现提供的器材如下：小灯泡一个（额定电压为2.5伏，阻值约为5欧），电流表，电压表，滑动变阻器，电源，导线若干。
（1）小金选出合适的滑动变阻器后，按图甲电路，将图乙实验器材用导线连接起来，其中有一处错误，请在错误的连接导线上打“×”，并画出正确的连接导线。( )
（2）改正错误后，移动滑片P，读取多组电压表的示数U和电流表的示数I，在坐标纸上描点作出I-U关系图，如图丙所示。通过图丙可得小灯泡的额定功率为 ___________ 瓦。
（3）实验后，小金同学想到另一种求解额定功率的方法，利用电压小于2.5伏时的电压、电流数据求出电阻，然后利用计算出小灯泡的电功率。小金发现计算结果与真实值相不符，根据所学的知识，你认为原因可能是___________。
8．（2022·浙江舟山·九年级期末）为了“测量小灯泡的电功率”，某小组同学设计了如图甲所示的电路图，已知小灯泡上标有“2.5V”字样。请回答下列问题：
（1）请用笔画线代替导线，根据图甲中的电路图将图乙中的实物图连接完整；( )
（2）实验过程中灯泡突然熄灭，对故障进行分析：可能是灯泡断路，也可能是滑动变阻器断路。通过下列操作能判断出故障是灯泡断路还是滑动变阻器断路的是( )
A．直接观察电流表示数
B．直接观察电压表示数
C．将一根导线并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
D．将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
（3）图丙是某同学根据实验测得的数据，画出的小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像。由图可知小灯泡的额定功率是___________。
9．（2022·浙江杭州·二模）探究小灯泡的电功率是初中科学非常重要的实验。
（1）探究小灯泡的电功率与电压有关的实验中，小组同学设计了图甲的电路图。小灯泡的电功率与电压有关，电压越大，功率越大。则支持该结论的实验现象是___________。
（2）为了测定额定电压为“2.5V”的小灯泡的额定电功率，小明按图乙连接电路。
①闭合开关，将滑动变阻器滑片P移到某一位置，电压表示数如图丙所示，此时为测定小灯泡额定功率，小明接下来应该如何操作？___________。
②当电压表示数为2.5伏，此时电流表读数为0.3安，小明根据P=UI算出小灯泡的额定功率为0.75W，断开开关，发现电流表的指针如图丁所示，则小灯泡的额定功率的真实值 ___________0.75W（填大于、等于或小于）。
10．（2022·浙江杭州·九年级期末）小乐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）连接好电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数；则出现该故障的原因可能是小灯泡发生__（选填“断路”或“短路”）。
（2）排除故障，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图乙所示，接下来应调节滑动变阻器的滑片，直到__，再读出电流表的示数，算出小灯泡的额定功率。
（3）在电压表损坏的情况下，小乐又设计了如图丙所示电路，其中定值电阻的阻值为R0，也测出了额定电压为U0的小灯泡的额定功率；其实验步骤如下：①先闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片，使电流表的示数为需要的值，此时小灯泡正常发光；②保持滑动变阻器滑片的位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，读出电流表的示数为I。小灯泡的额定功率P额＝__（用U0、I、R0表示）。
11．（2022·浙江·杭州市公益中学九年级阶段练习）已知电源电压恒为6V，小灯泡正常工作时的电压为3.8V，电阻约为12Ω，滑动变阻器最大阻值为50Ω。
（1）小唐利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”。
①请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接；( )
②正确连接电路后，用开关试触，小明发现泡不亮、电压表瞬间满偏，电流表指针几乎不动，图甲电路发生的故障是___________（电路只有一处故障）
③小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，小灯泡L1的额定功率为___________W。
④测量完灯泡的额定功率后，小明又测量了几组数据，计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大，原因是___________。
（2）小徐利用如图丙的实验电路图测量某未知定值电阻的阻值，闭合开关，移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，多次测量的目的是为了______（选填“减小实验误差”或“寻找普遍规律”）
（3）小华利用如图丙的实验电路图“探究电流与电阻的关系”，他选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻。正确连接电路后，闭合开关，移动滑片，当选用4Ω的电阻时，电流表示数为0.5A，滑动变阻器阻值的移动范围___________。
12．（2022·浙江·南海实验学校九年级开学考试）为测量小灯泡的电功率，学校提供的实验器材有：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（二节新干电池）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
（1）小明根据图甲连接好电路，闭合开关发现电流表、电压表指针均反向偏转，最简单的解决方法______；
（2）小明通过移动滑片记录了五组数据，标点并绘出了如图乙所示的I-U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为______W；
（3）测出小灯泡的额定功率后，小明又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，测得此时的实际功率，则实际功率P和额定功率P0的关系是______。
A． B． C． D．
（4）若实验过程中电流表发生故障，小明又找了一个阻值为10欧的定值电阻R1，并设计了图丙所示的电路图，则他______（选填“能”或“不能”）测出小灯泡的额定功率。
13．（2022·浙江·金华市第九中学九年级阶段练习）如图所示是一种适合北方冬季使用的电热加湿器，其工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中从而提高空气湿度。下表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数，其发热电路如下图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，通过旋转可以实现档位的转换。
（1）小明在开始加热前测得水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，若从加热到沸腾最短时间为3分钟，则该电热槽中的水加热到沸腾需吸收的热量为多少？（不计热损失）
（2）R1的阻值为多少？
（3）该加湿器在低档时的发热功率是多少？
额定电压 220V
额定最大发热功率 400W
水箱容积 4L
适用面积 40~60m2
14.（2020·绍兴模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转抽使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数，后松开夹子，使电动机转抽转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下：
U(V) I(A) W(J) Q(J)
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用上表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
15.（2021九上·余姚月考）电热桌垫在冬天很受欢迎（如图甲）。某校综合实践活动小组的同学探究了它的原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由8伏电源供电，发热部分由R1和R2组成，调温档有关、低温、高温三档，已知两图中R1均为6欧，R2均为2欧。
（1）按如图乙电路，当S1闭合、S2断开时电热桌垫处于 档（选填“关”、“低温”或“高温”）。
（2）图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？
（3）若该电热桌垫实际电路如图丙，现电热桌垫处于高温档，开关S1闭合，S2 （选填“断开”或“闭合”）。
（4）图乙中当电热桌垫处于低温档时，求10分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响）
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
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