2023年中考科学专题电学综合二 电功和电功率及生活应用（含解析 ）
文档属性
| 名称 | 2023年中考科学专题电学综合二 电功和电功率及生活应用（含解析 ） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-04 21:27:22 | ||
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文档简介
2023年中考科学专题电学综合二 电功和电功率及生活应用
考点精讲一、电功
典例1：图甲为一款自动电热马桶盖，产地为杭州下沙。下表为小明家安装的该款自动电热马桶盖的有关参数：
品牌 OJM 待机功率 ≤10W
材质 ABS 工作功率 1800W
额定电压 220V 每次加热时间 2分钟
温度范围 0℃~40℃ 每天耗电量 约0.3kWh
甲
若现在小明家的电能表上标着3600r/kWh,则每次加热时，电能表转过________圈，加热丝的电阻约为________Ω。
变式1：某同学家的电子式电能表表盘上有“1600imp/kw h”的字样，表示每用电1kw h指示灯闪烁1600次。据此信息，回答下列问题：若只让一个标有“220V 484W”的电热器工作3min， 观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则该电热器消耗的电能是 ________ J，实际电压是 ________V。（设电热器的电阻不变）
变式2：（2022·杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”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·℃)]
变式3：（2022·杭州期中）某同学在家中实验测量家用电器是否以额定的电压工作。他首先查看自己家的电能表如图所示，表上标有“3600r/kW·h”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一个标有电水壶（如表格铭牌说明）盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘2分钟转过120圈。假设电水壶的电阻保持不变，求：
（1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功是多少焦？
（2）根据电表的转动数据计算此时电水壶工作时的实际电功率？
（3）这2分钟消耗的电能有84%被水吸收，2分钟后使水从20℃升高到多少摄氏度？（c水＝4.2×103J/（kg·℃））。
热水壶容量 4L 额定功率 1210W 额定电压 220V
考点精讲二、电功率
典例1：（2022·杭州模拟）小明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2：7.(2022·宁波模拟)如图甲所示,电源电压U恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,两电压表V1、V2的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)图乙中“ac”段表示电压表 的示数随电流表示数变化的图象。
(2)调节滑片P的过程中,滑动变阻器R的最大电功率为 W。
变式1：如图甲所示电路中，R1 为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A.电源的电压为6V B.电路的最大总功率为3.6W
C.R2消耗的电功率先变大后变小 D.图乙中C点表示滑片P位于中点时的状态
变式2：（2021九上·新昌期末）如图甲所示电路中，电源电压恒定，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端，R1两端的电压随滑动变阻器R2连入电路电阻变化的图象如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．R1两端电压逐渐减小 B．电源电压为7伏
C．当R2=25Ω时，R2的电功率最大 D．电路中的最大电功率为3.6瓦
变式3：（2021九下·浙江期末）如图甲所示，是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。请回答：
（1）电源电压为 ，定值电阻R0的阻值为 。
（2）反映滑动变阻器R消耗的电功率PR随电流I变化的关系图线是 (选填“a”“b”或“c”)，请说明你判断的理由 。
考点精讲三、伏安法测量小灯泡的额定功率
典例1：（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 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 。
例2.(2022·泸州)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3.0 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。
(1)电学兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“M”或“N”)。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表示数为0,电压表示数为3.0 V,你认为产生该现象的原因是
发生了断路。
(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定电功率,手在移动滑动变阻器的滑片时,眼睛应观察 。
(4)小明移动滑动变阻器的滑片过程中,测量出了4组实验数据,描点并绘制出了通过滑动变阻器的电流I随其两端电压U变化的图象,如图乙所示。当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的功率为 W。
(5)同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中, 点并不是实验直接测得的数据,她的理由是 。
变式1：（2022·杭州模拟）测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，小灯泡不亮。检查发现电压表串联在电路中。请你在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路。
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W，本实验多次测量的目的是 (填下面的序号)。
①为了减小误差 ②比较不同电压下小灯泡的实际功率
(3)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”)。
变式2：如图甲所示，是测量小灯泡电功率的实验，小灯泡的额定电压为2.5V。
数据序号 1 2 3 4
发光情况 较暗 较亮 明亮 特亮
电压U(V) 1.3 2.1 2.5 3.0
电流I(A) 0.21 0.26 0.28 0.31
电功率P(W) 0.27 0.55 0.93
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整，要求：滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大。
(2)闭合开关后，灯泡发光微弱，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡亮度不变，其原因可能是将滑动变阻器的____(选填“A、B”或“C、D”)接线柱接入了电路。
(3)某次实验，电压表示数如图乙所示，欲使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片应向____(选填“C”或“D”)端滑动。
(4)实验测量数据如表所示，则小灯泡的额定功率为____W。小灯泡的亮度跟实际电功率的关系是____。
变式3.(2021·金华)研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图中电源电压恒为4 V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。实验过程中,调节滑动变阻器,逐次读取数据并记录,计算定值电阻电功率。数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5
电流(A) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
电压(V) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
R0的电功率(W) 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90
(1)完成第3次实验后,接下来要获得第4次实验的数据,则滑动变阻器R的滑片P应向 (选填“左”或“右”)移动到适当位置;
(2)小组同学根据表中数据,得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。正确的是( )
A.定值电阻的电功率与电流成正比
B.定值电阻的电功率与电流的平方成正比
(3)小科提出:要得知滑动变阻器的电功率,还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压;小金却认为:无需测滑动变阻器两端的电压,通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如,当定值电阻两端的电压为1.0 V时,滑动变阻器的电功率为 瓦;
(4)小组同学对小金的方法进行了归纳,结合表中数据,画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图象(如图乙所示)。请分析判断,图中线段AA'表示的含义是 。
考点精讲四、电热器
典例1：（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 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△T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 02 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度△T/℃ 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。
例2.小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中,在两个透明容器中密封等量的空气,各放置一段电阻丝,并连接一个装水的U形管,通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好,电源电压为6 V。
(1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时, ,电阻产生的热量越多”的结论。
(2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是 。
A.正常工作时,“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热
(3)为了验证猜想,小芳选用了5 Ω和100 Ω的电阻丝进行实验,如图乙所示,请你用笔画线把电路连接完整。
闭合开关,她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显,原因是 ,请你提出改进办法: 。
多挡位家用电器的计算
【例3】(2021·丽水)智能家居带给我们健康、舒适的生活,如智能马桶(图甲),某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示,电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b,再通过开关S1的通断,实现“高、中、低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20 W,电阻R2为1 210 Ω。
(1)座圈加热时,把电能转化为 能；
(2)当开关S1闭合、S2接a时,该座圈的电路相当于下列选项中的 ；
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少
变式1：（2022·温州）为延长食物保质期，可对食物进行真空包装。真空包装机（如图甲）先抽出塑料袋内的气体，再利用电热丝加热塑料袋口进行密封。图乙是模拟该真空包装机功能的简易电路图。
（1）该电路图中，要使抽气机工作，需闭合的开关是 。
（2）抽气机将塑料袋内空气抽出，使袋子变瘪，这是由于受到 作用。
（3）密封时温度过高导致袋口破损。为降低电热丝温度，应将滑动变阻器滑片向 移动。
变式2：（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、保温档自动切换，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？
考点精讲五、电动机(非纯电阻电路)的计算
所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。
二、电动机
1、通电不转动的时候（例如卡住或按住不转）：电能全部转化成热能（纯电阻电路）W=Q
可以根据已知通过的电流和两端电压求出线圈的电阻R：R=U0/I0。所以W电=Q；P电=P热=I2R
2、通电转动的时候：电能转化为机械能和热能（非纯电阻电路就不能再用欧姆定律）
（1）总能量W电=Q热+W机械 ===＞UIt=I2Rt + W机械
即电流做功是所消耗的总能量W电=UIt；工作时所产生的热能Q=W热=I2Rt；
所转化的机械能W机＝W总-W热＝UIt-I2Rt；
（2） 总功率 ===＞P电 = P热+ P机 或者===＞
(电动机消耗的总功率： P电=UI 消耗的热功率：P热=I2R 机械功率：P机 = UI- I2R )
===＞ UI = I2R + P机
3、机械效率： =W有/W总=P机t/P总t=P机/P总×100%
电动机不转动时通过的电流【启动电流】大于转动时的电流【工作电流】
典例1：如图所示,电源电压恒为12 V。闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10 Ω时,电压表的示数为10 V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是________W;若电动机内部线圈的电阻为2 Ω,则通电5 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是________J。
变式1：（2020·慈溪模拟）如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A。
（1）电源的输出功率是________。
（2）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为________m/s。
变式2：（2022·宁波模拟）科学小组的同学设计了一款“重力灯”。图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光，稳压设备能将电能储存并输出3.6V稳定的电压给其他电器。当挂上一个质量为25kg的重物时。重物恰好可以缓慢匀速下落。
（1）图甲虚线框内装置的工作原理是 。
（2）整个装置的能量转换率为20%。在重物下落高度为2. 4m的过程中产生的电能可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光多长时间
（3）取下灯泡，将图甲装置的两个输出端接入图乙中的a、b两个接线生进行实验。R0为标有“5欧 0. 3安”的定值电阻，滑动变阻器R1标有"50欧 1安”。电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。
变式3：（2020·宁波模拟）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）
（2）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
4.（2019.滨江一模.6分）如图为某品牌运动果汁杯及其铭牌参数。运动果汁杯内置一个电动机，电动机通过金属杆带动刀片旋转，将水果打成果汁。此款运动果汁杯以额定功率工作时，一次打汁时间是48 秒，充满电后可以打汁20次，20次后指示灯闪烁提示电量不足，需要充电。则：
（1）电动机正常工作时，通过线圈的电流约为______安。（保留1 位小数，下同）
（2）在打汁时，电动机线圈电阻为0.1 欧，电动机输出的机械功率是多少
（3）此款运动果汁杯，当电池容量低于______%时需要充电。(电池容量“5100mAh”是指当工作电流为5100 毫安，能持续供电1 小时)。
5.（2020.上城区一模.33题.6分）近期一些餐厅的出现了用送餐机器人进行无接触配送，其运动依靠底部电动机带动。已知电动机线圈为铜制，比热容为0.4×103J/（Kg·℃），整个线圈质量为0.2kg，产生的热量有80%转化为线圈的内能，电动机与电表串联后接在24V直流电源上工作，闭合开关后发现机器人并未运动，这时电流表示数为8A。检查发现电动机的齿轮被卡住了，排除故障后，正常工作时电流表的读数为1A。忽略所有摩擦，计算
（1）电动机线圈的阻值；
（2）电动机正常工作时的效率；
（3）不考虑线圈与其他材料之间的热传递，在卡住的1分钟内线圈的温度会升高多少？
电动机课后作业
1、如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以1Om/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20s的过程中。求：(l)电压表读数；(2)电流通过线圈产生的热量；(3)提升物体的有用功；(4)电动机工作效率。
2、在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V， 额定功率38kW，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s，把重物吊起20m．求：
（1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．
（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．
（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t？
3.（2020.富阳区一模）电动机工作时将电能转化为机械能，但因为线圈有电阻也会有电能转化为电热。如图所示，将线圈电阻为r的电动机接到电源电压U上时，流过电动机线圈的电流为I。
（1）推导：电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）η＝ U Ir/U×100%。
（2）若电动机的额定电流I＝1A，电动机线圈电阻r＝0.5Ω，工作t＝1min时间内对外输出的机械能为W＝150J。试求：①1min时间内消耗的电能。 ②电动机两端的电压为多少？
4.（2019.滨江二模）如图所示利用小型发电机给工厂中的电动机和灯泡供电，发电机的输出功率为1kW，输电电压为250V，发电机与工厂之间距离为为400m，发电机与工厂之间两根输电导线总电阻为7.5Ω，其它导线电阻忽略不计，在该电路中灯泡的实际功率为110W，电动机线圈电阻4Ω.试求：
（1）工厂用电器两端的电压是多少
（2）电动机的电功率以及输出功率
5. （2019.滨江期末）如图所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压U=12V，电解槽内阻rA=2Ω。当S1闭合，S2、S3断开时，电流表A示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，A示数为5A，且电动机输出功率为35W；当S3闭合，S1、S2断开时，A示数为4A。求：
（1）电炉子的电阻及发热功率各多大
（2）电动机的内阻是多少
（3）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少
6、（2019.杭州）如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏，电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培。（g取10牛/千克）
（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。
（2）求电动机线圈阻值。
（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然破卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏
7、.（2020.西湖区一模.35题.6分）某电动玩具汽车部分参数如下图所示：
电动机线圈电阻 1欧
电池电压 12伏
额定电流 2安
（1）电动机正常工作1分钟，消耗多少电能？
（2）电动机正常工作时的机械功率是多少？
（3）假定电池的输出电压恒定不变，若玩具汽车被障碍物卡住，电动机停止旋转，则持续通电一分钟会产生多少热量？
课后巩固
1.如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些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，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是( )
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
（1）（2）
2.在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中，根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中A、B的I-U图象，现将小灯泡L和定值电阻R连成如图乙、丙电路（电源电压均为8V），则下列说法正确（ ）
A.由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小 B.图乙电路的总功率为2.4W
C.由图甲知定值电阻的阻值为10Ω D.图丙电路中电流表示数为0.7A
3．（2022·浦江模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A．电源电压为3V B．R1的最大功率为0.2W
C．R2的最大阻值为10Ω D．电路的总功率变化了1.2W
4．（2022·海曙模拟）如图甲所示，R为定值电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片，R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为15 V
B．R1的阻值为25欧
C．当电流表的示数为0.3 A时，R2的电功率最大
D．该电路消耗的最大电功率为4.8 W
5.（2020·台州模拟）某品牌手机充电宝，上面标有电压为5V，容量为12000mA·h，它充满电后，可以储存的电能是________J；在充电过程中，将电能转化为________能储存。
6．（2020九上·余姚月考）已知甲灯标有“6V 3W”字样，乙灯的额定电压是3V。甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示，则乙灯的额定功率是 W。确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是 V，两灯并联使用，电路最大电流是 A。
7．（2021九上·江北期末）小宁家里的电子式电能表标有“3200imp/(kW·h)”的字样，表示用电器消耗1kW·h电能，电能表指示灯会闪烁3200次。他将电水壶单独接在该电能表上正常工作6min后水烧开，电能表的指示灯闪烁了320次，则烧水过程中消耗的电能为 kW·h，此时电水壶的实际电功率为 W。
8.(2021·金华模考)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5 V”字样(灯泡额定功率小于1.2 W),电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
(1)图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线,将其改正。
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向左端移动。根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象,如图丙所示。分析图象可知;小灯泡的额定功率为 W。
(3)继续实验时灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是 。
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
(4)小华将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验,并依据实验数据,描出灯泡的I-U图象(如图a),任取图像中一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形的面积表示的物理含义是 。
9.一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
规格 后轮驱动直流 电机
车型 26英寸 额定输出功率 120W
整车质量 30kg 额定电压 40V
最大载量 120kg 额定电流 4.0A
请根据上表计算：
(1)此车电机的内阻。
(2)在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率。
10．（2022·温州模拟）如图是小明家的电烤箱及简化电路图。电烤箱工作电压为220伏，R1和R2是电烤箱中的加热元件，阻值均为110欧。只闭合开关S1时，电烤箱启动低温档，再闭合开关S2后，电烤箱会切换成高温档。
（1）电烤箱高温档工作时，电路总功率为 瓦。
（2）小明发现他的电烤箱存在问题：无论是只闭合开关S1，还是同时闭合开关S1和S2，电烤箱都是高温档正常工作，无法实现低温档工作。则该电路出现的故障可能是 。
11．（2022·浦江模拟）最近网上很火的空气炸锅，因其烹制的食物不费油、不油腻、口感好，深受广大市民的青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，该锅设有低温、中温、高温三档，其发热部分的电路可简化为图乙所示电路，各档功率如表所示。R1和R2均为发热电阻，R1=44欧，电源电压为220V。请回答下列问题：
低温挡 550W
中温挡 1110W
高温档 2200W
（1）若要使空气炸锅停止加热，则开关S1应断开，开关S接 (选填“a"或“b")
（2）求电阻R2的阻值。
（3）若用此空气炸锅加工鸡翅，前20分钟用高温档加热，后10分钟用低温档工作，则一共消耗多少电能
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4200mAh
12．（2020九上·余姚月考）我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为“Mate 20 pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。
（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量进行了怎样运算的结果？
（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟？
（3）有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。
13．（2022九下·义乌期中）随着生活条件的改善，人们更加重视家居环境的美化，如图甲是带有水温调节功能的家庭水族箱，其工作原理如图乙所示，R1为阻值可调的电热丝，R2为阻值400Ω的定值电阻丝，开关S2为单刀双掷开关，不考虑温度对电阻的影响。请分析回答：
（1）当开关S1闭合，S2接 （填“a”或“b”）时，电路处于保温状态。当电路处于加热状态时，通电10分钟消耗的电能是多少焦 ？
（2）当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P=48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为多少？
产品类型 油汀取暖器
额定电压 220V
发热体R1规格 48.4Ω
发热体R2规格 96.8Ω
操作档位 三档
14．（2022·舟山）寒冷的冬天，人们经常会使用油汀取暖器。如图为小舟家油汀取吸器的工作原理示意图，R1和R2为发热体，其部分参数如表所示，试回答问题：
（1）取暖器的工作原理：导热油是一种易导热但不易 的液体，接通电路，发热体放热，导热油吸热，温度升高， 变小，在油管内上升，同时向周围的空气散热，到达顶端后从边上管道下降到油箱重新加热。
（2）取暖器有高、中、低三档，小舟选择中档在房间内取暖。使用一段时间后发现一个规律：取暖器工作85分钟后，温控开关断开停止加热，5分钟后温控开关又自动闭合，取暖器再次工作，如此循环，维持室温的基本恒定。则选择中档使用时，取暖器每小时消耗多少电能
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
（3）某次使用时，取暖器突然不工作了，于是小舟和父亲一起寻找故障，接入电源，闭合所有开关，用测电笔检测a~i各处，发现只有a、b两处测电笔的氖管能发光，根据此现象，可以推测取暖器发生的故障是 。
16．（2022·温州）小设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。
〖电路简介〗
工作电路：S1为电源开关；S2为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合；R1为可调电阻；R2为电饭堡内的电热丝。
控制电路：电磁继电器A和B完全相同，Ra和Rb是分别安装在电饭堡内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到120℃时，La就吸引弹性衔铁使Sa断开，当温度降到110℃时，La释放弹性衔铁使Sa闭合。
〖快煮模式〗闭合开关S、S1、S2，电饭煲进入快煮模式直至定时开关S2自动断开。在快煮过程中温度将维持在110℃～120℃，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。
〖保温模式〗开关S2断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在60℃~80℃。
（1）由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为 分钟。
（2）若R1接入电路的阻值为840欧，R2阻值为40欧，工作电路电源电压为220伏，则电饭煲完成一次快煮，电热R2消耗的电能为多少焦？
（3）请结合图甲、乙说明开关S2断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。
17．（2022·丽水）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。
（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 。
18．（2022·舟山模拟）小明同学进行“测定小灯泡电功率”的实验，现有器材：额定电压为2.5V小灯泡（电阻约为10Ω），电源电压为6V，电流表，电压表，开关各一个，规格分别为“10Ω，1A”和“50Ω，0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。
（1）实验中应选择规格为___________ （填编号）的滑动变阻器。
A．“10Ω，1A” B．“50Ω，0.5A”
（2）在连接实物图时，小明发现有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打×，并在图上补画出正确的连线。
（3）小明接着把小灯泡换成定值电阻来探究“电流跟电阻的关系”，先接入5Ω的定值电阻，当滑动变阻器移的滑片移到中点时，测得电流表示数为0.2A，然后他只将5Ω的电阻换成10Ω电阻，通电时可发现电流表的示数 （选填“>”、“<”或“=”）0.1A（不考虑温度对电阻的影响）。为完成探究他接下来的具体操作是 。
19．（2022·浦江模拟）小华在做“测定小灯泡电功率”的实验中，使用的器材有：电源(电压恒为6V)，小灯泡(额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω)，电流表、电压表、开关、规格为“50Ω 0.5A”的滑动变阻器一个，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整。
（2）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数电压表无示数，原因可能是 。
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。.
（4）小华打算增加一个阻值为25Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作单刀双掷开关(开关分别接“a”、“b”各一次)测量出小灯泡的额定电功率。图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 。
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能
20．（2022·衢江模拟）在“测量小灯泡额定功率”的实验中，器材有：电源（电压恒为 3V）、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为 2.5V 的灯泡、滑动变阻器（20Ω、1A）、导线若干。
（1）以画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向左移动时小灯泡变亮）
（2）问题解决后，第一小组的同学通过改变滑动变阻器的阻值，得到了小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W；
（3）第二小组的同学在准备进行实验时，发现电压表坏了，他们找到了一个阻值为 10Ω 的定值电阻 R0，设计了如图丙所示的电路，也顺利的完成了实验：
①先闭合开关 S、S1，断开 S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为 I1（0.25A）；
②接下里第二小组同学的操作是 ，然后读出电流表的示数为 I2，便可求出小灯泡的额定功率 P 额=U 额(I2-I1)
21：（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（当钢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头接触，0档为断开状态，Ⅰ、Ⅱ档是不同功率的档位，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）S从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是 （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 （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，V档时功率最大。则接线柱a、b、c中连入电路的应该是 。
（4）已知电火锅Ⅳ档加热功率为1000瓦。若电火锅在Ⅲ档工作5分钟，求发热管消耗的电能。
2023年中考科学专题电学综合二 电功和电功率及生活应用
考点精讲一、电功
典例1：图甲为一款自动电热马桶盖，产地为杭州下沙。下表为小明家安装的该款自动电热马桶盖的有关参数：
品牌 OJM 待机功率 ≤10W
材质 ABS 工作功率 1800W
额定电压 220V 每次加热时间 2分钟
温度范围 0℃~40℃ 每天耗电量 约0.3kWh
甲
若现在小明家的电能表上标着3600r/kWh,则每次加热时，电能表转过________圈，加热丝的电阻约为________Ω。
【答案】216；26.9
【解析】（1）每次加热消耗的电能为：；
根据公式得到：
那么：n=216r； 加热丝的电阻为：。
变式1：某同学家的电子式电能表表盘上有“1600imp/kw h”的字样，表示每用电1kw h指示灯闪烁1600次。据此信息，回答下列问题：若只让一个标有“220V 484W”的电热器工作3min， 观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则该电热器消耗的电能是 ________ J，实际电压是 ________V。（设电热器的电阻不变）
【答案】72000；200
【解析】根据电能表参数“1600imp/kw h”的含义，可求出指示灯闪烁32次消耗的电能；利用公式P=计算出电热器的实际功率，根据电热器的额定电压和额定功率计算出电热器的电阻，再利用公式P=计算出该同学家的实际电压。
电能表的指示灯闪烁了32次消耗的电能： W=kW h=0.02kW h=7.2×104J，
而t=3min=180s，所用电热器的实际功率为：P===400W，
又因为U额=220V，P额=484W，所用电热器的电阻为： R===100Ω；由P=可得，该同学家的实际电压为： U实===200V。
变式2：（2022·杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”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·℃)]
【答案】（1）解：30分钟取暖器消耗的电能：W=Pt=800W×1800s=1.44×106J
（2）解：取暖器放出热量的15%被空气吸收．Q放×15%=Q吸
取暖器放出的热量：Q放=W=Pt；空气吸收的热量：Q吸=cm△t
Pt×15%=cm△t
△t= =4.8℃
【解析】（1）根据W=Pt计算取暖器消耗的电能。
（2）首先根据 Q放×15%=Q吸 计算出取暖器放出的热量，再根据 Q放=W=Pt 列出方程计算即可。
变式3：（2022·杭州期中）某同学在家中实验测量家用电器是否以额定的电压工作。他首先查看自己家的电能表如图所示，表上标有“3600r/kW·h”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一个标有电水壶（如表格铭牌说明）盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘2分钟转过120圈。假设电水壶的电阻保持不变，求：
（1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功是多少焦？
（2）根据电表的转动数据计算此时电水壶工作时的实际电功率？
（3）这2分钟消耗的电能有84%被水吸收，2分钟后使水从20℃升高到多少摄氏度？（c水＝4.2×103J/（kg·℃））。
热水壶容量 4L 额定功率 1210W 额定电压 220V
【答案】（1）解：W= =1.2×105J
（2）解：P= = =1000W
（3）解：84%W=cm△t
84%×1.2×105J=4.2×103J/（kg·℃）×4kg·△t △t=6℃
水温升高到26℃
【解析】（1）根据W=计算电水壶做的功；
（2）根据公式计算电水壶的功率；
（3）根据和Q=cm△t列出方程，计算水升高的温度，再根据t=t0+△t计算水最终达到的温度。
【解答】（1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功：
W=。
考点精讲二、电功率
典例1：（2022·杭州模拟）小明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）由图乙中，R0的功率与电流关系图像知，I=2A时，P0=32W，
由P=I2R可得：32W=（2A）2×R0；
解得：R0=8Ω；
（3）由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电流表测电路中电流，
当滑动变阻器R连入阻值为0时，R0的简单电路，电路的电路中电流最大，
由图像知此时的电流I=2A，
由P=UI可得，电源电压：；
由欧姆定律可得，当电路中电流I′=0.5A时，
R0两端电压：U0′=I′R0=0.5A×8Ω=4V，
此时R两端电压：UR=U-U0′=16V-4V=12V，
R消耗的功率：PR=URI′=12V×0.5A=6W。
【解析】（1）由P=I2R分析可知，实线所表示对应功率与电流关系；
（2）由图乙中R0的功率与电流关系图像知，电流2A时，其功率为32W，由P=I2R计算R0的阻值；
（3）由图像知，电路中最大电流为2A，此时变阻器连入阻值为0，电路为R0的简单电路，由P=UI计算电源电压；由U=IR计算电流表0.5A时R0两端电压，由串联电路特点可得R的两端电压，由P=UI计算R消耗的功率。
【解答】（1）由P=I2R知，在电阻一定时，电功率P与电流I是二次函数关系，R0＞0，所以图像开口向上，图乙中实线是定值电阻R0的功率与电流的关系，虚线表示滑动变阻器R的功率与电流关系。
例2：7.(2022·宁波模拟)如图甲所示,电源电压U恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,两电压表V1、V2的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)图乙中“ac”段表示电压表 的示数随电流表示数变化的图象。
(2)调节滑片P的过程中,滑动变阻器R的最大电功率为 W。
例2：（1）V2（2）0.375
变式1：如图甲所示电路中，R1 为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A.电源的电压为6V B.电路的最大总功率为3.6W
C.R2消耗的电功率先变大后变小 D.图乙中C点表示滑片P位于中点时的状态
【答案】D
【解析】A.当滑片在a端时，变阻器的阻值为0，此时电流表示数是0.6A，电压表示数为0，
根据公式得到：
当滑片在b端时，变阻器全部接入，此时电流表示数为0.2A，电压表示数为4V，
根据公式得到：；
解得：，；
滑动变阻器的最大阻值：， 故A正确不合题意；
B.电路的最大电流是0.6A，电路的最大功率：，故B正确不合题意；
C.在乙图中，功率为：
当R2=10Ω时功率最大，因此它消耗的功率先变大后变小，故C正确不合题意；
D.乙图中C点时，变阻器的阻值：，可见滑片P不在中点，故D错误符合题意。
变式2：（2021九上·新昌期末）如图甲所示电路中，电源电压恒定，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端，R1两端的电压随滑动变阻器R2连入电路电阻变化的图象如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．R1两端电压逐渐减小 B．电源电压为7伏
C．当R2=25Ω时，R2的电功率最大 D．电路中的最大电功率为3.6瓦
【答案】D
【解析】（1）根据滑片移动的方向确定变阻器的阻值变化，根据“电流与电阻的反比关系”确定电流变化，最后根据U=IR分析R1两端的电压变化；
（2）当变阻器的阻值为零时，R1两端的电压等于电源电压；
（3）当R2=20Ω时，此时电压表的示数U1=2V，根据U2=U-U1计算出R2两端的电压，再根据计算出通过电路的电流，接下来根据计算R1的阻值，最后根据“串联电路中，当变阻器的阻值与定值电阻阻值相同时电功率最大”判断即可；
（4）确定电路的最小电阻，然后根据计算电路的最大功率。
【解答】由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端电压。
A.滑动变阻器的滑片P从b端移到a端，滑动变阻器阻值减小，电路中电流增大，根据U=IR可知，定值电阻R1分到的电压增大故A错误；
B.根据乙图可知，当变阻器R2接入的阻值为零时，此时只有R1，则它两端的电压等于电源电压，则电源电压为6V，故B错误；
C.当R2=20Ω时，此时电压表的示数U1=2V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：U2=U-U1=6V-2V=4V，
电路中的电流：，
则定值电阻；
当变阻器的阻值与定值电阻的阻值相等时，变阻器的电功率最大；
则当R2=10Ω时，变阻器R2的电功率最大，故C错误；
D.当变阻器接入的阻值为零时，此时只有R1，此时电阻最小，总功率最大，
则最大电功率为：，故D正确。
变式3：（2021九下·浙江期末）如图甲所示，是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。请回答：
（1）电源电压为 ，定值电阻R0的阻值为 。
（2）反映滑动变阻器R消耗的电功率PR随电流I变化的关系图线是 (选填“a”“b”或“c”)，请说明你判断的理由。
【答案】（1）3V；1Ω （2）c
【解析】根据功率的计算公式和欧姆定律，对三个功率的表达式进行推导，然后根据得到的数学表达式对功率和电流的变化关系进行分析，最终与图乙对应起来即可，然后再计算电源电压和定值电阻R0的阻值。
【解答】（2）根据公式P=UI可知，电源电压不变，那么电源总功率PU与电流I成正比，图像是一条倾斜的直线，由图乙可知，电源总功率PU随电流I变化的关系图线是a；
由图线b可知，当功率P＝9W时，电路电流I＝3A，则电阻阻值R＝ ＝ ＝1Ω；当P＝4W时，I＝2A，则电阻为R＝ ＝ ＝1Ω，说明电阻为一定值电阻，故曲线b为定值电阻的发热功率曲线；
所以曲线c为滑动变阻器的电功率变化曲线。
（1） 根据a图线可知，当总功率为9W时，通过的总电流为3A，那么电源电压为：。根据（2）中计算出可知，定值电阻R0=1Ω。
考点精讲三、伏安法测量小灯泡的额定功率
典例1：（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 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】（1）0.85
（2）
（3）温度
【解析】（1）根据图乙确定电流表的量程和分度值，然后根据指针位置读出灯泡的额定电流，最后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
（2）根据表格数据，在方格纸上描点，最后将相邻的点用平滑的线连接起来即可。
（3）电阻两端的电压越大，则通过电阻的电流越大，那么单位时间内产生的热量越多，自然电阻的温度就越高，据此分析解答。
【解答】（1）根据图乙可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.34A，那么灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.34A=0.85W。
（2）根据表格数据，在方格纸上描点，最后将相邻的点用平滑的线连接起来即可，如下图所示：
（3）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。
例2.(2022·泸州)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3.0 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。
(1)电学兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“M”或“N”)。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表示数为0,电压表示数为3.0 V,你认为产生该现象的原因是
发生了断路。
(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定电功率,手在移动滑动变阻器的滑片时,眼睛应观察 。
(4)小明移动滑动变阻器的滑片过程中,测量出了4组实验数据,描点并绘制出了通过滑动变阻器的电流I随其两端电压U变化的图象,如图乙所示。当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的功率为 W。
(5)同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中, 点并不是实验直接测得的数据,她的理由是 。
例2：（1）N（2）滑动变阻器（3）电压表（4）0.5 0.625（5）E E点滑动变阻器接入电路的电阻25 Ω大于滑动变阻器的最大阻值20 Ω
变式1：（2022·杭州模拟）测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，小灯泡不亮。检查发现电压表串联在电路中。请你在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路。
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W，本实验多次测量的目的是 (填下面的序号)。
①为了减小误差 ②比较不同电压下小灯泡的实际功率
(3)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）
（2）0.62；② （3）偏大
变式2：如图甲所示，是测量小灯泡电功率的实验，小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整，要求：滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大。
(2)闭合开关后，灯泡发光微弱，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡亮度不变，其原因可能是将滑动变阻器的____(选填“A、B”或“C、D”)接线柱接入了电路。
(3)某次实验，电压表示数如图乙所示，欲使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片应向____(选填“C”或“D”)端滑动。
(4)实验测量数据如表所示，则小灯泡的额定功率为____W。小灯泡的亮度跟实际电功率的关系是____。
数据序号 1 2 3 4
发光情况 较暗 较亮 明亮 特亮
电压U(V) 1.3 2.1 2.5 3.0
电流I(A) 0.21 0.26 0.28 0.31
电功率P(W) 0.27 0.55 0.93
【答案】(1)如答图所示。
(2)C、D (3)D (4)0.7 小灯泡的亮度是由实际电功率决定的，实际电功率越大，小灯泡越亮
【解析】 (1)要求滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则应接滑动变阻器右下接线柱。(3)图乙电压表示数为2.1V，电压表示数小于灯泡额定电压，要测小灯泡正常工作时的电功率，应减小滑动变阻器阻值直到电压表示数为2.5V。(4)由表格可知，小灯泡正常工作电流为0.28A，则额定功率P＝UI＝2.5V×0.28A＝0.7W。
变式3.(2021·金华)研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图中电源电压恒为4 V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。实验过程中,调节滑动变阻器,逐次读取数据并记录,计算定值电阻电功率。数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5
电流(A) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
电压(V) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
R0的电功率(W) 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90
(1)完成第3次实验后,接下来要获得第4次实验的数据,则滑动变阻器R的滑片P应向 (选填“左”或“右”)移动到适当位置;
(2)小组同学根据表中数据,得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。正确的是( )
A.定值电阻的电功率与电流成正比
B.定值电阻的电功率与电流的平方成正比
(3)小科提出:要得知滑动变阻器的电功率,还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压;小金却认为:无需测滑动变阻器两端的电压,通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如,当定值电阻两端的电压为1.0 V时,滑动变阻器的电功率为 瓦;
(4)小组同学对小金的方法进行了归纳,结合表中数据,画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图象(如图乙所示)。请分析判断,图中线段AA'表示的含义是 。
（1）左
（2）B（3）0.3
（4）滑动变阻器的电功率
考点精讲四、电热器
1．电流的热效应的探究实验
该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。
2．焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)，对于纯电阻电路可推导出：Q ＝UIt＝ U2t/R＝W＝Pt。
3．电热器
利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
典例1：（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 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△T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 02 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度△T/℃ 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】（1）热量 （2）当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比 （3）1.6
【解析】（1）在实验过程中，如果玻璃盒的保温性能不好，那么会有大量的热量散失，就会使温度计的示数产生较大变化，从而产生较大的实验误差；
（2）根据Q=cm△t可知，当水的质量不变时，吸收的热量与升高的温度成正比。根据图乙可知，水升高的温度与电阻成正比。比较可知，电阻丝产生的热量应该与电阻成正比，据此根据控制变量法的要求描述结论。
（3）根据表格分析升高的温度与电流大小的数量关系，然后对空白处的温度进行计算即可。
【解答】（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量散失。
（2）根据图像可知：当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比。
（3）根据表格可知，当电流为0.2A时，升高温度：；
当电流为0.3A时，升高温度：；
当电流为0.5A时，升高温度：；…………
则升高温度与电流的关系为：△t=I2×10；
则当电流为0.4A时，升高的温度为：（0.4A）2×10=1.6。
例2.(2022·宜昌)小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中,在两个透明容器中密封等量的空气,各放置一段电阻丝,并连接一个装水的U形管,通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好,电源电压为6 V。
(1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时, ,电阻产生的热量越多”的结论。
(2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是 。
A.正常工作时,“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热
(3)为了验证猜想,小芳选用了5 Ω和100 Ω的电阻丝进行实验,如图乙所示,请你用笔画线把电路连接完整。
闭合开关,她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显,原因是 ,请你提出改进办法: 。
答:（1）电流越大（2）C（3）电路中电流太小或电源电压太低 将100 Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝或增大电源电压
多挡位家用电器的计算
【例3】(2021·丽水)智能家居带给我们健康、舒适的生活,如智能马桶(图甲),某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示,电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b,再通过开关S1的通断,实现“高、中、低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20 W,电阻R2为1 210 Ω。
(1)座圈加热时,把电能转化为 内 能;
(2)当开关S1闭合、S2接a时,该座圈的电路相当于下列选项中的 C ;
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少
答:(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作的时间:t===50 h
(4)当S1断开,S2接b时,两电阻串联,处于低温挡,此时电功率为20 W,有:
P=UI=,20 W=,R1=1 210 Ω;
当S1闭合,S2接b时,此时R2被短路,电路处于中温挡,则电功率:P中温===40 W。
变式1：（2022·温州）为延长食物保质期，可对食物进行真空包装。真空包装机（如图甲）先抽出塑料袋内的气体，再利用电热丝加热塑料袋口进行密封。图乙是模拟该真空包装机功能的简易电路图。
（1）该电路图中，要使抽气机工作，需闭合的开关是 。
（2）抽气机将塑料袋内空气抽出，使袋子变瘪，这是由于受到 作用。
（3）密封时温度过高导致袋口破损。为降低电热丝温度，应将滑动变阻器滑片向 移动。
【答案】（1）S和S2
（2）大气压
（3）左
【解析】（1）根据图乙分析哪个开关能够控制抽气机即可；
（2）根据大气压强的知识解答；
（3）根据焦耳定律Q=I2Rt分析即可。
【解答】（1）根据图乙可知，当闭合开关S和S2时，抽气机的电路接通，它能够开始工作。
（2）抽气机将塑料袋内空气抽出，使袋子变瘪，这是由于受到大气压作用。
（3）电热丝的温度由它单位时间内产生的热量决定，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，要降低电热丝的温度，需要减小通过电路的电流，即增大滑动变阻器的阻值，因此滑片应向左移动。
变式2：（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、保温档自动切换，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？
【答案】（1）解：I= =2A
（2）解：加热时开关S、S1闭合，根据P加热=U2/R0
R0= =110Ω
保温时开关S闭合、S1断开，根据P保温=U2/（R0+R1）
R1= -R0= -110Ω=495Ω
（3）解：W=Pt=440W×10min+80W×(30-10)min=0.44kW× h+0.08kW× h=0.1kW·h=0.1kW·h（或360000J）
【解析】（1）加热状态下的电功率肯定大于保温状态下的功率，据此根据丙图确定加热功率，再根据公式 计算此时的电流。
（2）加热时开关S、S1闭合，此时只有电阻R0工作，为加热档，根据 计算出R0的阻值。开关S闭合、S1断开时，此时两个电阻串联，为保温档，根据 计算出总电阻，再根据R1=R总-R0计算出R1的阻值；
（3）根据丙图确定毛巾架在30分钟内的加热时间和保温时间，然后根据W=Pt分别计算出两种状态下消耗的电能，最后将它们相加即可。
考点精讲五、电动机(非纯电阻电路)的计算
所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。
电动机的耗电功率即为总功，计算公式：P总＝UI。
发热功率指电动机在工作时将电能转化为内能的功率，计算公式：P热＝I2R(此处的R指电动机的纯电阻)。电动机的机械功率不能直接求得，只能通过前两者相减：P有＝P总－P热＝UI－I2R。
典例1：如图所示,电源电压恒为12 V。闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10 Ω时,电压表的示数为10 V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是________W;若电动机内部线圈的电阻为2 Ω,则通电5 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是________J。
【答案】0.4；24
【解析】（1）首先根据U变=U总-UM计算出变阻器两端的电压，然后根据计算出通过串联电路的总电流，最后根据P变=U变I变计算变阻器消耗的功率；
（2）已知电动机的线圈电阻和时间，根据公式Q=I2Rt计算出线圈产生的热量。
【解答】（1）变阻器和电动机串联，
那么变阻器的电压为：U变=U总-UM=12V-10V=2V；
通过电路的电流；
滑动变阻器消耗的功率为：P变=U变I变=2V×0.2A=0.4W；
（2）线圈产生的热量为：Q=I2Rt=（0.2A）2×2Ω×300s=24J。
变式1：（2020·慈溪模拟）如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A。
（1）电源的输出功率是________。
（2）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为________m/s。
【答案】（1）880W（2）1.2
【解析】（1）电源的输出功率P总=U总I总=220V×4A=880W；
（2）电动机的发热功P热=I2R=（4A）2×10Ω=160W；
电动机的机械功率：P机械=P总-P热=880W-160W=720W；
重物上升的速度为：。
变式2：（2022·宁波模拟）科学小组的同学设计了一款“重力灯”。图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光，稳压设备能将电能储存并输出3.6V稳定的电压给其他电器。当挂上一个质量为25kg的重物时。重物恰好可以缓慢匀速下落。
（1）图甲虚线框内装置的工作原理是 。
（2）整个装置的能量转换率为20%。在重物下落高度为2. 4m的过程中产生的电能可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光多长时间
（3）取下灯泡，将图甲装置的两个输出端接入图乙中的a、b两个接线生进行实验。R0为标有“5欧 0. 3安”的定值电阻，滑动变阻器R1标有"50欧 1安”。电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。
【答案】（1）电磁感应
（2）重物下落时重力做的功：W=Gh=25kg×10N/kg×2.4m=600J；
则LED灯泡持续发光的时间为：；
（3）定值电阻允许通过的最大电流为0.3A，变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表允许通过的最大电流为0.6A，
比较可知，电路中最大电流为0.3A，
根据欧姆定律可得：；
代入数据，可得：R1=7Ω。即R1最小阻值为7Ω。
电压表最大示数为3V，则：；
解得：R1=25Ω。
即R1最大阻值为25Ω。
了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为7～25Ω。
【解析】（1）根据发电机的工作原理解答；
（2）首先根据W=Gh计算出重物重力做的功，再根据W’=ηW计算出供给LED灯泡的电能，最后根据计算它发光的时间。
（3）应用闭合电路欧姆定律求解滑动变阻器接入电路的最小值和最大值。【解答】（1）根据图片可知，虚线框内为发电机，工作原理为电磁感应现象。
变式3：（2020·宁波模拟）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）
（2）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
【答案】（1）大于
（2）当电动机不转动时，电能全部转化为小灯泡和细圈电阻上的热能，所以W=Q，U1I1t=I21(R+r)t，得；
当电动机转动时，电能转化为电动机的机械能和小灯泡和细圈电阻上的热能，所以W2>Q2，U2I2t> I22(R+r)t，得，所以 I1>I2。
【解析】1、在电动机工作时电能转化为了电动机的机械能和一部分热能；
2、小灯泡的亮暗反应了电灯泡的实际功率的大小，只需要比较小灯泡在电动机转动前后流过电流的大小即可判断小灯泡的亮暗情况。
（1）在电动机转动时，电流做所做的功分为两部分，一是转化为电动机的机械能，二是转化为热能。所以电流做的功大于电流在电路中产生的热量；
4（2019.滨江一模.6分）如图为某品牌运动果汁杯及其铭牌参数。运动果汁杯内置一个电动机，电动机通过金属杆带动刀片旋转，将水果打成果汁。此款运动果汁杯以额定功率工作时，一次打汁时间是48 秒，充满电后可以打汁20次，20次后指示灯闪烁提示电量不足，需要充电。则：
（1）电动机正常工作时，通过线圈的电流约为______安。（保留1 位小数，下同）
（2）在打汁时，电动机线圈电阻为0.1 欧，电动机输出的机械功率是多少
（3）此款运动果汁杯，当电池容量低于______%时需要充电。(电池容量“5100mAh”是指当工作电流为5100 毫安，能持续供电1 小时)。
【答案】（1）17.0；（2）电动机输出的机械功率是97.1W；（3）11.0。
【解析】（1）根据P=UI得，电动机正常工作时通过线圈的电流：I=P/U=126W/7.4V≈17.0A；
（2）电动机的发热功率：P热=I2r=（17.0A）2×0.1Ω=28.9W，
电动机输出的机械功率：P机械=P-P热=126W-28.9W=97.1W；
（3）20次打汁消耗的电能：W1=Pt=126W×48s×20=120960J，
电池容量“5100mAh”，则该电池充满电时储存的电能：W=UIt=7.4V×5.1A×3600s=135864J，
剩余的电能：W剩=W-W1=135864J-120960J=14904J，
剩余电能与总电能的比值：η=W剩/W=14904J/135864J×100%≈11.0%，
即当电池容量低于11.0%时需要充电
5.（2020.上城区一模.33题.6分）近期一些餐厅的出现了用送餐机器人进行无接触配送，其运动依靠底部电动机带动。已知电动机线圈为铜制，比热容为0.4×103J/（Kg·℃），整个线圈质量为0.2kg，产生的热量有80%转化为线圈的内能，电动机与电表串联后接在24V直流电源上工作，闭合开关后发现机器人并未运动，这时电流表示数为8A。检查发现电动机的齿轮被卡住了，排除故障后，正常工作时电流表的读数为1A。忽略所有摩擦，计算
（1）电动机线圈的阻值；
（2）电动机正常工作时的效率；
（3）不考虑线圈与其他材料之间的热传递，在卡住的1分钟内线圈的温度会升高多少？
【答案】（1）3Ω（2）87.5%（3）115.2℃
【解析】（1）电动机没有转动时是纯电阻用电器，由I=U/R可得，电动机线圈的电阻：R=U/I=24V/8A=3Ω；
（2）电动机正常工作时是非纯电阻用电器，此时电动机的功率：PM=UI′=24V×1A=24W，
电动机线圈电阻的热功率：P热=（I′）2R=（1A）2×3Ω=3W，正常转动时电动机的机械功率：
P机械=PM-P热=24W-3W=21W，所以电动机正常工作时的效率：η=W机/W电×100%=P机械t/PMt
×100%=P机/PM×100%=21W/24W×100%=87.5%；
（3）卡住的1分钟内电流通过线圈产生热量：Q=I2Rt=（8A）2×3Ω×60s=11520J，
由题意知，转化为线圈的内能：Q'=80%Q=80%×11520J=9216J，由Q=cm△t可得，线圈的温度会升高的温度：△t=Q′/cm=9216J/0.4×103J/（kg ℃）×0.2kg=115.2℃。
课后作业
1、1电压表测的是电动机的电压，电动机不是纯电阻，欧姆定律不适用。
P热=I2R=(2A)2×1.5Ω=6W P机械=Fv=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/s=54W
P总=P热+P机械=6W+54W=60W
电动机的电压U=P总/I=60W/2A=30V
电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J
提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J
提升物体的总功W总=P总t=60W×20s=1200J
电动机工作效率η=W有用/W总=1080J/1200J=90%
2、
3.（2020.富阳区一模.33.6分）电动机工作时将电能转化为机械能，但因为线圈有电阻也会有电能转化为电热。如图所示，将线圈电阻为r的电动机接到电源电压U上时，流过电动机线圈的电流为I。
（1）推导：电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）η＝ U Ir/U×100%。
（2）若电动机的额定电流I＝1A，电动机线圈电阻r＝0.5Ω，工作t＝1min时间内对外输出的机械能为W＝150J。试求：①1min时间内消耗的电能。 ②电动机两端的电压为多少？
【答案】（1）见解析（2）①180J ②3V
【解析】（1）电动机消耗的电能：W 总＝UIt线圈产生的热量：Q＝I2rt 则电能转化的机械能（有用的能量）：W 有＝W 总﹣Q＝UIt﹣I2rt＝It（U﹣Ir）
故电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）：
η＝W有/W总 ×100%＝ It（U Ir）/UIt×100%＝ U Ir/U×100%。 （2 分)
（2）①电动机正常工作 1min 产生的热量： Q＝I2rt＝（1A）2×0.5Ω×1×60s＝30J， 则电动机 1min 时间内消耗的电能：W 总＝Q+W＝30J+150J＝180J。 （2 分)
②U =W/It=180J/（1A*60S)=3V （2 分)
4.（2019.滨江二模）如图所示利用小型发电机给工厂中的电动机和灯泡供电，发电机的输出功率为1kW，输电电压为250V，发电机与工厂之间距离为为400m，发电机与工厂之间两根输电导线总电阻为7.5Ω，其它导线电阻忽略不计，在该电路中灯泡的实际功率为110W，电动机线圈电阻4Ω.试求：
（1）工厂用电器两端的电压是多少
（2）电动机的电功率以及输出功率
【答案】（1）220V（2）721W
【解析】（1）I=P输出/U输出=1000W/250V=4A，由I=U/R可得，输电线两端的电压：
U线=IR线=4A×7.5Ω=30V，则工厂用电器两端的电压：U工厂=U输出-U线=250V-30V=220V；
（2）由图可知，工厂中电动机和灯泡并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过灯泡的电流：I灯=P灯/U工厂=110W/220V=0.5A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过电动机的电流：I电动机=I-I灯=4A-0.5A=3.5A，则电动机的电功率：P电动机=U工厂I电动机=220V×3.5A=770W；电动机线圈的热功率：P热=I电动机2R线圈=（3.5A）2×4Ω=49W，
电动机的输出功率：P输出′=P电动机-P热=770W-49W=721W。
5. （2019.滨江期末）如图所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压U=12V，电解槽内阻rA=2Ω。当S1闭合，S2、S3断开时，电流表A示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，A示数为5A，且电动机输出功率为35W；当S3闭合，S1、S2断开时，A示数为4A。求：
（1）电炉子的电阻及发热功率各多大
（2）电动机的内阻是多少
（3）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少
【答案】（1）r=2Ω，72W（2）电动机的内阻是1Ω（3）16W
【解析】（1）当S1闭合、S2、S3断开时，只有电炉子接入，因电炉子为纯电阻，由欧姆定律有：电炉子的电阻 r=U/I1=（12/6）Ω=2Ω其发热功率为：PR=UI1=12×6 W=72W。
（2）当S2闭合、S1、S3断开时，电动机为非纯电阻，由能量守恒定律得：UI2=I22 rM+P输出代入数据解得：rM=1Ω
（3）当S3闭合、S1、S2断开时，电解槽工作，由能量守恒定律得：P化=UI3-I32 rA代入数据解得：P化=（12×4-42×2）W=16W。
6、（2019.杭州）如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏，电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培。（g取10牛/千克）
（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。
（2）求电动机线圈阻值。
（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然破卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏
【答案】（1）150J（2）6Ω（3）见下面解析
【解析】（1）由题意可知电动机1s消耗的电能：W=UIt=120V×5A×1s=600J，
消耗电能转化成的机械能对物体做功，所以转化成的机械能：W机=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.9m=450J，所以转化成的内能，即产生电热：Q=W-W机=600J-450J=150J；
（2）由Q=I2Rt可得，电动机线圈阻值：R=Q/（I2t）=150J/（5A）2×1s=6Ω；
（3）电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电流过大，将电能全部转化为内能，所以电动机温度过高，所以容易烧坏。
7、.（2020.西湖区一模.35题.6分）某电动玩具汽车部分参数如下图所示：
电动机线圈电阻 1欧
电池电压 12伏
额定电流 2安
（1）电动机正常工作1分钟，消耗多少电能？
（2）电动机正常工作时的机械功率是多少？
（3）假定电池的输出电压恒定不变，若玩具汽车被障碍物卡住，电动机停止旋转，则持续通电一分钟会产生多少热量？
【答案】（1）1440J（2）20W（3）8640J
【解析】（1）由表中数据知，电动机正常工作时电压U=12V，通过的电流I=2A，所以1min消耗电能：W=UIt=12V×2A×60s=1440J；
（2）电动机正常工作消耗电能的功率：P=UI=12V×2A=24W，电动机线圈电阻，正常工作产生热功率：P热=I2R=（2A）2×1Ω=4W，电动机工作时，消耗的电能转化为机械能和内能，所以正常工作时的机械功率：P机械=P-P热=24W-4W=20W；
（3）电动机停止转动还持续通电时，消耗电能全部转化为内能，一分钟产生热量：
Q=W=（U2/R）t=[（12V)2/1Ω]×60s=8640J。
1.如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些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，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是( )
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
【答案】C
【解析】观察装置图可知，右侧液柱高度差更大，右侧升温更高，所以右侧电阻更大。该装置是串联的，电流相等，所以该装置可用来探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系，也可通过控制通电时间不同来观察升温情况。U形管中液面高度发生变化是因为密闭容器中空气的热胀冷缩造成的。
2.在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中，根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中A、B的I-U图象，现将小灯泡L和定值电阻R连成如图乙、丙电路（电源电压均为8V），则下列说法正确（ ）
A.由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小 B.图乙电路的总功率为2.4W
C.由图甲知定值电阻的阻值为10Ω D.图丙电路中电流表示数为0.7A
【答案】B
【解析】A. 由图甲中的曲线可知，小灯泡电阻随温度的增大而增大，故A错误；
B.电阻R与灯泡L串联，通过它们的电流相等，且电压之和等于电源电压；观察甲图可知，当电流为0.3A时，R的电压是2V，灯泡L的电压是6V。因为2V+6V=8V，所以电路电流是0.3A，电路的总功率是P=UI=8V×0.3A=2.4W，故B正确；
C.由图甲中直线可知，当R的电压是4V时，电流是0.2A，那么定值电阻R的阻值是：，故C错误；
D.丙图中。灯泡和R并联，根据甲图可知，这时R的电流是0.4A，灯泡的电流是0.5A，那么电路电流是：I总=I+IL=0.4A+0.5A=0.9A，故D错误。
3．（2022·浦江模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A．电源电压为3V B．R1的最大功率为0.2W
C．R2的最大阻值为10Ω D．电路的总功率变化了1.2W
【答案】B
【解析】（1）（3）由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路为R1的简单电路，电路中的电流最大，根据欧姆定律表示出电源的电压；
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，电压表的示数最大，根据图象读出电表的示数，利用欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，利用串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R1的阻值，进一步求出电源的电压；
（2）（4）当电路中的电流最小时，电路的总功率最小，根据P=UI求出其大小；当电路中的电流最大时，电路为R1的简单电路，其电功率最大即为电路的最大总功率，根据P=UI求出其大小，进一步求出电路总功率的变化量。
【解答】由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图2可知I1=0.6A，
由可得，电源的电压：U=I1R1=0.6A×R1①
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2可知，I2=0.2A，U2=2V，
则由可得，滑动变阻器的最大阻值：，故C正确不合题意；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源的电压：U=I2R1+U2=0.2A×R1+2V②
①②联立解得：R1=5Ω，U=3V，故A正确不合题意；
当电路中的电流最小时，电路的总功率最小，则P小=UI2=3V×0.2A=0.6W，
当电路中的电流最大时，电路为R1的简单电路，其电功率最大即为电路的最大总功率，则
P1大=P大=UI1=3V×0.6A=1.8W，故B错误符合题意；
电路的总功率的变化量：△P=P1大-P1小=1.8W-0.6W=1.2W，故D正确不合题意。
4．（2022·海曙模拟）如图甲所示，R为定值电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片，R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为15 V
B．R1的阻值为25欧
C．当电流表的示数为0.3 A时，R2的电功率最大
D．该电路消耗的最大电功率为4.8 W
【答案】C
【解析】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）（2）由图像读出滑动变阻器的电功率和电压值，根据求出电路中的电流；根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，并求出R1的阻值和电源电压。
（3）当变阻器的和定值电阻串联时，如果变阻器的最大阻值大于定值电阻，那么当二者电阻相同时，变阻器的功率最大，据此确定变阻器的阻值，计算出电流表的示数；
（4）当变阻器的阻值为零时，只有R1自己工作，此时总电阻最小，总功率最大，根据公式计算即可。
【解答】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器消耗的功率P2=1.6W时，其两端电压为U2=4V，
由P=UI可得，此时电路中的电流为：，
则电源的电压：U=IR1+U2=0.4A×R1+4V①
当滑动变阻器消耗的功率P2′=1W时，其两端电压为U2′=10V，
由P=UI可得，此时电路中的电流为：，
则电源的电压：U=I′R1+U2′=0.1A×R1+10V②
①②联立，解得：R1=20Ω，U=12V，故A、B错误；
C.由图像可知，当变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的最大示数U2′=10V，消耗的电功率P2′=1W，
R2的最大阻值：，
当R=R1=20Ω时，变阻器消耗的电功率最大，
此时电流表的示数为：，故C正确；
当变阻器的阻值为零时，只有R1自己工作，此时总电阻最小，总功率最大，即：，故D错误。故选C。
5.（2020·台州模拟）某品牌手机充电宝，上面标有电压为5V，容量为12000mA·h，它充满电后，可以储存的电能是________J；在充电过程中，将电能转化为________能储存。
【答案】2.16×105；化学
【解析】（1）充满电后，电池储藏的电能：W=UIt=5V×12A×3600s=2.16×105 J；
（2）在充电过程中，将电能转化为化学能储存。
6．（2020九上·余姚月考）已知甲灯标有“6V 3W”字样，乙灯的额定电压是3V。甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示，则乙灯的额定功率是 W。确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是 V，两灯并联使用，电路最大电流是 A。
【答案】1.8；8；0.9
【解析】（1）根据图像确定乙灯电压为3V时的额定电流，然后根据P=UI计算它的额定功率；
（2）根据
分别计算出两个灯泡的电阻，根据图像确定两灯的额定电流。如果两灯串联，那么最大电流等于其中较小的额定电流，然后根据U总=I总R总计算出最大电压；
（3）如果两灯并联，那么它们两端的电压肯定相等，据此确定最大电源电压，再根据欧姆定律计算出两个电流，最后根据I总=I甲+I乙计算最大电流。
【解答】（1）根据图像可知，当乙的电压为3V时，乙的额定电流为0.6A，那么乙的额定功率：P=UI=3V×0.6A=1.8W；
（2）由P=UI可得：甲灯的额定电流：
两灯串联使用，电路中的最大电流是I甲=0.5A，
由图象可知，此时乙灯两端电压为2V，故电路两端的最大电压U串=U甲+U乙'=6V+2V=8V ；
（3）并联时二者的电压肯定相同，因为额定电压6V>3V，所以并联时的最大电压为3V；
由图象可知，此时流经甲的电流I甲'=0.3A，乙灯正常发光，
故电路最大电流I=I甲'+I乙'=0.3A+0.6A=0.9A
7．（2021九上·江北期末）小宁家里的电子式电能表标有“3200imp/(kW·h)”的字样，表示用电器消耗1kW·h电能，电能表指示灯会闪烁3200次。他将电水壶单独接在该电能表上正常工作6min后水烧开，电能表的指示灯闪烁了320次，则烧水过程中消耗的电能为 kW·h，此时电水壶的实际电功率为 W。
【答案】0.1；1000
【解析】根据计算出电水壶消耗的电能，根据公式计算它的实际功率。
【解答】烧水过程中消耗的电能为：；
电水壶的实际功率：。
8.(2021·金华模考)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5 V”字样(灯泡额定功率小于1.2 W),电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
(1)图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线,将其改正。
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向左端移动。根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象,如图丙所示。分析图象可知;小灯泡的额定功率为 W。
(3)继续实验时灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是 。
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
(4)小华将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验,并依据实验数据,描出灯泡的I-U图象(如图a),任取图像中一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形的面积表示的物理含义是 。
8、（1）答:（2）1（3）A（4）滑动变阻器的电功率
9.一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
规格 后轮驱动直流 电机
车型 26英寸 额定输出功率 120W
整车质量 30kg 额定电压 40V
最大载量 120kg 额定电流 4.0A
请根据上表计算：
(1)此车电机的内阻。
(2)在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率。
【答案】2.5Ω 640W
【解析】由表格读出电机的额定电压U＝40V，额定电流I＝4A，额定输出功率即有用功率为P有＝120W。
(1)电机的总功率即电功率P总＝UI＝40V×4A＝160W，
电机发热功率P热＝P总－P有，P热＝I2R，则P总－P有＝I2R，
R＝(P总－P有)/I2＝(160W－120W)/(4A)2＝2.5Ω。
(2)若电机突然卡死，则电能全部转化为内能，此时电机电路是纯电阻电路，欧姆定律成立，电机的总功率P＝U2/R＝(40V)2/2.5Ω＝640W。
10．（2022·温州模拟）如图是小明家的电烤箱及简化电路图。电烤箱工作电压为220伏，R1和R2是电烤箱中的加热元件，阻值均为110欧。只闭合开关S1时，电烤箱启动低温档，再闭合开关S2后，电烤箱会切换成高温档。
（1）电烤箱高温档工作时，电路总功率为 瓦。
（2）小明发现他的电烤箱存在问题：无论是只闭合开关S1，还是同时闭合开关S1和S2，电烤箱都是高温档正常工作，无法实现低温档工作。则该电路出现的故障可能是 。
【答案】（1）440 （2）电阻R2短路（S2短路）
【解析】（1）当开关S1和S2都闭合时，R2被短路，此时只有R1工作，为高温档，根据公式计算出此时的电功率；
（2）根据电路图可知，当开关S1闭合而S2断开时，两个电阻应该串联，此时电阻大电流小，应该为低温档。实际上此时R2没有工作，只有R1工作，那么电流从R2附近经过，但是没有过R2，即R2被短路了，据此分析解答。
【解答】（1）当开关S1和S2都闭合时，R2被短路，此时只有R1工作，为高温档，
则电路的总功率为：。
（2）小明发现他的电烤箱存在问题：无论是只闭合开关S1，还是同时闭合开关S1和S2，电烤箱都是高温档正常工作，无法实现低温档工作。则该电路出现的故障可能是：电阻R2短路（S2短路）
11．（2022·浦江模拟）最近网上很火的空气炸锅，因其烹制的食物不费油、不油腻、口感好，深受广大市民的青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，该锅设有低温、中温、高温三档，其发热部分的电路可简化为图乙所示电路，各档功率如表所示。R1和R2均为发热电阻，R1=44欧，电源电压为220V。请回答下列问题：
低温挡 550W
中温挡 1110W
高温档 2200W
（1）若要使空气炸锅停止加热，则开关S1应断开，开关S接 (选填“a"或“b")
（2）求电阻R2的阻值。
（3）若用此空气炸锅加工鸡翅，前20分钟用高温档加热，后10分钟用低温档工作，则一共消耗多少电能
【答案】（1）b
（2）解：R总= =88Ω
R2=R总-R1= 88Ω-44Ω=44Ω
（3）解：W高=Pt=2200W×20×60s=2.64×106J．
W低 =Pt-=550W×10×60s=3.3×105J
W总=W低+W高=3.3×105J+2.64×106J=2.97×106J
【解析】（1）停止加热，即两个电阻都不能工作，根据图乙分析解答；
（2）当开关S1断开，S接a时，两个电阻串联，此时电阻最大，功率最小，为低温档。首先根据 计算出电路的总电阻，再根据 R2=R总-R1 计算出R2的阻值。
（3）根据公式W=Pt分别计算出两种状态下消耗的电能，然后相加得到消耗的总电能。
【解答】（1）根据图乙可知，开关S1断开后，开关S接b时，两个电阻全部没有电流经过，此时处于停止加热状态。
12．（2020九上·余姚月考）我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为“Mate 20 pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4200mAh
（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量进行了怎样运算的结果？
（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟？
（3）有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。【答案】（1）电流与通电时间的乘积
答：表格中的电池“容量”是电流与时间的乘积
（2）两个充电器的充电功率分别为：
P1＝U1I1＝5V×0.6A＝3W，P2＝U2I2＝5V×4A＝20W，
所以第二个的充电速度快；
电池充满电储存的电能为：W储＝U电池Q＝3.7V×4.2A×3600s＝55944J，
已知充电效率为η＝90%，
则消耗的电能：
由 可得，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间：
答：需要51.8min；（3108s）
（3）减小电阻，使充电过程中产生的热量少一些。
答：充电线较粗可以减小电阻，在充电过程中产生的热量较少。
【解析】（1）在物理学中，物理
考点精讲一、电功
典例1：图甲为一款自动电热马桶盖，产地为杭州下沙。下表为小明家安装的该款自动电热马桶盖的有关参数：
品牌 OJM 待机功率 ≤10W
材质 ABS 工作功率 1800W
额定电压 220V 每次加热时间 2分钟
温度范围 0℃~40℃ 每天耗电量 约0.3kWh
甲
若现在小明家的电能表上标着3600r/kWh,则每次加热时，电能表转过________圈，加热丝的电阻约为________Ω。
变式1：某同学家的电子式电能表表盘上有“1600imp/kw h”的字样，表示每用电1kw h指示灯闪烁1600次。据此信息，回答下列问题：若只让一个标有“220V 484W”的电热器工作3min， 观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则该电热器消耗的电能是 ________ J，实际电压是 ________V。（设电热器的电阻不变）
变式2：（2022·杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”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·℃)]
变式3：（2022·杭州期中）某同学在家中实验测量家用电器是否以额定的电压工作。他首先查看自己家的电能表如图所示，表上标有“3600r/kW·h”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一个标有电水壶（如表格铭牌说明）盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘2分钟转过120圈。假设电水壶的电阻保持不变，求：
（1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功是多少焦？
（2）根据电表的转动数据计算此时电水壶工作时的实际电功率？
（3）这2分钟消耗的电能有84%被水吸收，2分钟后使水从20℃升高到多少摄氏度？（c水＝4.2×103J/（kg·℃））。
热水壶容量 4L 额定功率 1210W 额定电压 220V
考点精讲二、电功率
典例1：（2022·杭州模拟）小明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2：7.(2022·宁波模拟)如图甲所示,电源电压U恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,两电压表V1、V2的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)图乙中“ac”段表示电压表 的示数随电流表示数变化的图象。
(2)调节滑片P的过程中,滑动变阻器R的最大电功率为 W。
变式1：如图甲所示电路中，R1 为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A.电源的电压为6V B.电路的最大总功率为3.6W
C.R2消耗的电功率先变大后变小 D.图乙中C点表示滑片P位于中点时的状态
变式2：（2021九上·新昌期末）如图甲所示电路中，电源电压恒定，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端，R1两端的电压随滑动变阻器R2连入电路电阻变化的图象如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．R1两端电压逐渐减小 B．电源电压为7伏
C．当R2=25Ω时，R2的电功率最大 D．电路中的最大电功率为3.6瓦
变式3：（2021九下·浙江期末）如图甲所示，是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。请回答：
（1）电源电压为 ，定值电阻R0的阻值为 。
（2）反映滑动变阻器R消耗的电功率PR随电流I变化的关系图线是 (选填“a”“b”或“c”)，请说明你判断的理由 。
考点精讲三、伏安法测量小灯泡的额定功率
典例1：（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 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 。
例2.(2022·泸州)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3.0 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。
(1)电学兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“M”或“N”)。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表示数为0,电压表示数为3.0 V,你认为产生该现象的原因是
发生了断路。
(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定电功率,手在移动滑动变阻器的滑片时,眼睛应观察 。
(4)小明移动滑动变阻器的滑片过程中,测量出了4组实验数据,描点并绘制出了通过滑动变阻器的电流I随其两端电压U变化的图象,如图乙所示。当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的功率为 W。
(5)同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中, 点并不是实验直接测得的数据,她的理由是 。
变式1：（2022·杭州模拟）测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，小灯泡不亮。检查发现电压表串联在电路中。请你在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路。
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W，本实验多次测量的目的是 (填下面的序号)。
①为了减小误差 ②比较不同电压下小灯泡的实际功率
(3)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”)。
变式2：如图甲所示，是测量小灯泡电功率的实验，小灯泡的额定电压为2.5V。
数据序号 1 2 3 4
发光情况 较暗 较亮 明亮 特亮
电压U(V) 1.3 2.1 2.5 3.0
电流I(A) 0.21 0.26 0.28 0.31
电功率P(W) 0.27 0.55 0.93
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整，要求：滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大。
(2)闭合开关后，灯泡发光微弱，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡亮度不变，其原因可能是将滑动变阻器的____(选填“A、B”或“C、D”)接线柱接入了电路。
(3)某次实验，电压表示数如图乙所示，欲使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片应向____(选填“C”或“D”)端滑动。
(4)实验测量数据如表所示，则小灯泡的额定功率为____W。小灯泡的亮度跟实际电功率的关系是____。
变式3.(2021·金华)研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图中电源电压恒为4 V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。实验过程中,调节滑动变阻器,逐次读取数据并记录,计算定值电阻电功率。数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5
电流(A) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
电压(V) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
R0的电功率(W) 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90
(1)完成第3次实验后,接下来要获得第4次实验的数据,则滑动变阻器R的滑片P应向 (选填“左”或“右”)移动到适当位置;
(2)小组同学根据表中数据,得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。正确的是( )
A.定值电阻的电功率与电流成正比
B.定值电阻的电功率与电流的平方成正比
(3)小科提出:要得知滑动变阻器的电功率,还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压;小金却认为:无需测滑动变阻器两端的电压,通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如,当定值电阻两端的电压为1.0 V时,滑动变阻器的电功率为 瓦;
(4)小组同学对小金的方法进行了归纳,结合表中数据,画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图象(如图乙所示)。请分析判断,图中线段AA'表示的含义是 。
考点精讲四、电热器
典例1：（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 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△T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 02 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度△T/℃ 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。
例2.小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中,在两个透明容器中密封等量的空气,各放置一段电阻丝,并连接一个装水的U形管,通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好,电源电压为6 V。
(1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时, ,电阻产生的热量越多”的结论。
(2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是 。
A.正常工作时,“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热
(3)为了验证猜想,小芳选用了5 Ω和100 Ω的电阻丝进行实验,如图乙所示,请你用笔画线把电路连接完整。
闭合开关,她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显,原因是 ,请你提出改进办法: 。
多挡位家用电器的计算
【例3】(2021·丽水)智能家居带给我们健康、舒适的生活,如智能马桶(图甲),某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示,电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b,再通过开关S1的通断,实现“高、中、低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20 W,电阻R2为1 210 Ω。
(1)座圈加热时,把电能转化为 能；
(2)当开关S1闭合、S2接a时,该座圈的电路相当于下列选项中的 ；
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少
变式1：（2022·温州）为延长食物保质期，可对食物进行真空包装。真空包装机（如图甲）先抽出塑料袋内的气体，再利用电热丝加热塑料袋口进行密封。图乙是模拟该真空包装机功能的简易电路图。
（1）该电路图中，要使抽气机工作，需闭合的开关是 。
（2）抽气机将塑料袋内空气抽出，使袋子变瘪，这是由于受到 作用。
（3）密封时温度过高导致袋口破损。为降低电热丝温度，应将滑动变阻器滑片向 移动。
变式2：（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、保温档自动切换，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？
考点精讲五、电动机(非纯电阻电路)的计算
所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。
二、电动机
1、通电不转动的时候（例如卡住或按住不转）：电能全部转化成热能（纯电阻电路）W=Q
可以根据已知通过的电流和两端电压求出线圈的电阻R：R=U0/I0。所以W电=Q；P电=P热=I2R
2、通电转动的时候：电能转化为机械能和热能（非纯电阻电路就不能再用欧姆定律）
（1）总能量W电=Q热+W机械 ===＞UIt=I2Rt + W机械
即电流做功是所消耗的总能量W电=UIt；工作时所产生的热能Q=W热=I2Rt；
所转化的机械能W机＝W总-W热＝UIt-I2Rt；
（2） 总功率 ===＞P电 = P热+ P机 或者===＞
(电动机消耗的总功率： P电=UI 消耗的热功率：P热=I2R 机械功率：P机 = UI- I2R )
===＞ UI = I2R + P机
3、机械效率： =W有/W总=P机t/P总t=P机/P总×100%
电动机不转动时通过的电流【启动电流】大于转动时的电流【工作电流】
典例1：如图所示,电源电压恒为12 V。闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10 Ω时,电压表的示数为10 V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是________W;若电动机内部线圈的电阻为2 Ω,则通电5 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是________J。
变式1：（2020·慈溪模拟）如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A。
（1）电源的输出功率是________。
（2）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为________m/s。
变式2：（2022·宁波模拟）科学小组的同学设计了一款“重力灯”。图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光，稳压设备能将电能储存并输出3.6V稳定的电压给其他电器。当挂上一个质量为25kg的重物时。重物恰好可以缓慢匀速下落。
（1）图甲虚线框内装置的工作原理是 。
（2）整个装置的能量转换率为20%。在重物下落高度为2. 4m的过程中产生的电能可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光多长时间
（3）取下灯泡，将图甲装置的两个输出端接入图乙中的a、b两个接线生进行实验。R0为标有“5欧 0. 3安”的定值电阻，滑动变阻器R1标有"50欧 1安”。电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。
变式3：（2020·宁波模拟）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）
（2）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
4.（2019.滨江一模.6分）如图为某品牌运动果汁杯及其铭牌参数。运动果汁杯内置一个电动机，电动机通过金属杆带动刀片旋转，将水果打成果汁。此款运动果汁杯以额定功率工作时，一次打汁时间是48 秒，充满电后可以打汁20次，20次后指示灯闪烁提示电量不足，需要充电。则：
（1）电动机正常工作时，通过线圈的电流约为______安。（保留1 位小数，下同）
（2）在打汁时，电动机线圈电阻为0.1 欧，电动机输出的机械功率是多少
（3）此款运动果汁杯，当电池容量低于______%时需要充电。(电池容量“5100mAh”是指当工作电流为5100 毫安，能持续供电1 小时)。
5.（2020.上城区一模.33题.6分）近期一些餐厅的出现了用送餐机器人进行无接触配送，其运动依靠底部电动机带动。已知电动机线圈为铜制，比热容为0.4×103J/（Kg·℃），整个线圈质量为0.2kg，产生的热量有80%转化为线圈的内能，电动机与电表串联后接在24V直流电源上工作，闭合开关后发现机器人并未运动，这时电流表示数为8A。检查发现电动机的齿轮被卡住了，排除故障后，正常工作时电流表的读数为1A。忽略所有摩擦，计算
（1）电动机线圈的阻值；
（2）电动机正常工作时的效率；
（3）不考虑线圈与其他材料之间的热传递，在卡住的1分钟内线圈的温度会升高多少？
电动机课后作业
1、如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以1Om/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20s的过程中。求：(l)电压表读数；(2)电流通过线圈产生的热量；(3)提升物体的有用功；(4)电动机工作效率。
2、在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V， 额定功率38kW，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s，把重物吊起20m．求：
（1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．
（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．
（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t？
3.（2020.富阳区一模）电动机工作时将电能转化为机械能，但因为线圈有电阻也会有电能转化为电热。如图所示，将线圈电阻为r的电动机接到电源电压U上时，流过电动机线圈的电流为I。
（1）推导：电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）η＝ U Ir/U×100%。
（2）若电动机的额定电流I＝1A，电动机线圈电阻r＝0.5Ω，工作t＝1min时间内对外输出的机械能为W＝150J。试求：①1min时间内消耗的电能。 ②电动机两端的电压为多少？
4.（2019.滨江二模）如图所示利用小型发电机给工厂中的电动机和灯泡供电，发电机的输出功率为1kW，输电电压为250V，发电机与工厂之间距离为为400m，发电机与工厂之间两根输电导线总电阻为7.5Ω，其它导线电阻忽略不计，在该电路中灯泡的实际功率为110W，电动机线圈电阻4Ω.试求：
（1）工厂用电器两端的电压是多少
（2）电动机的电功率以及输出功率
5. （2019.滨江期末）如图所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压U=12V，电解槽内阻rA=2Ω。当S1闭合，S2、S3断开时，电流表A示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，A示数为5A，且电动机输出功率为35W；当S3闭合，S1、S2断开时，A示数为4A。求：
（1）电炉子的电阻及发热功率各多大
（2）电动机的内阻是多少
（3）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少
6、（2019.杭州）如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏，电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培。（g取10牛/千克）
（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。
（2）求电动机线圈阻值。
（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然破卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏
7、.（2020.西湖区一模.35题.6分）某电动玩具汽车部分参数如下图所示：
电动机线圈电阻 1欧
电池电压 12伏
额定电流 2安
（1）电动机正常工作1分钟，消耗多少电能？
（2）电动机正常工作时的机械功率是多少？
（3）假定电池的输出电压恒定不变，若玩具汽车被障碍物卡住，电动机停止旋转，则持续通电一分钟会产生多少热量？
课后巩固
1.如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些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，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是( )
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
（1）（2）
2.在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中，根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中A、B的I-U图象，现将小灯泡L和定值电阻R连成如图乙、丙电路（电源电压均为8V），则下列说法正确（ ）
A.由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小 B.图乙电路的总功率为2.4W
C.由图甲知定值电阻的阻值为10Ω D.图丙电路中电流表示数为0.7A
3．（2022·浦江模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A．电源电压为3V B．R1的最大功率为0.2W
C．R2的最大阻值为10Ω D．电路的总功率变化了1.2W
4．（2022·海曙模拟）如图甲所示，R为定值电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片，R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为15 V
B．R1的阻值为25欧
C．当电流表的示数为0.3 A时，R2的电功率最大
D．该电路消耗的最大电功率为4.8 W
5.（2020·台州模拟）某品牌手机充电宝，上面标有电压为5V，容量为12000mA·h，它充满电后，可以储存的电能是________J；在充电过程中，将电能转化为________能储存。
6．（2020九上·余姚月考）已知甲灯标有“6V 3W”字样，乙灯的额定电压是3V。甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示，则乙灯的额定功率是 W。确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是 V，两灯并联使用，电路最大电流是 A。
7．（2021九上·江北期末）小宁家里的电子式电能表标有“3200imp/(kW·h)”的字样，表示用电器消耗1kW·h电能，电能表指示灯会闪烁3200次。他将电水壶单独接在该电能表上正常工作6min后水烧开，电能表的指示灯闪烁了320次，则烧水过程中消耗的电能为 kW·h，此时电水壶的实际电功率为 W。
8.(2021·金华模考)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5 V”字样(灯泡额定功率小于1.2 W),电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
(1)图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线,将其改正。
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向左端移动。根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象,如图丙所示。分析图象可知;小灯泡的额定功率为 W。
(3)继续实验时灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是 。
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
(4)小华将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验,并依据实验数据,描出灯泡的I-U图象(如图a),任取图像中一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形的面积表示的物理含义是 。
9.一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
规格 后轮驱动直流 电机
车型 26英寸 额定输出功率 120W
整车质量 30kg 额定电压 40V
最大载量 120kg 额定电流 4.0A
请根据上表计算：
(1)此车电机的内阻。
(2)在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率。
10．（2022·温州模拟）如图是小明家的电烤箱及简化电路图。电烤箱工作电压为220伏，R1和R2是电烤箱中的加热元件，阻值均为110欧。只闭合开关S1时，电烤箱启动低温档，再闭合开关S2后，电烤箱会切换成高温档。
（1）电烤箱高温档工作时，电路总功率为 瓦。
（2）小明发现他的电烤箱存在问题：无论是只闭合开关S1，还是同时闭合开关S1和S2，电烤箱都是高温档正常工作，无法实现低温档工作。则该电路出现的故障可能是 。
11．（2022·浦江模拟）最近网上很火的空气炸锅，因其烹制的食物不费油、不油腻、口感好，深受广大市民的青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，该锅设有低温、中温、高温三档，其发热部分的电路可简化为图乙所示电路，各档功率如表所示。R1和R2均为发热电阻，R1=44欧，电源电压为220V。请回答下列问题：
低温挡 550W
中温挡 1110W
高温档 2200W
（1）若要使空气炸锅停止加热，则开关S1应断开，开关S接 (选填“a"或“b")
（2）求电阻R2的阻值。
（3）若用此空气炸锅加工鸡翅，前20分钟用高温档加热，后10分钟用低温档工作，则一共消耗多少电能
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4200mAh
12．（2020九上·余姚月考）我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为“Mate 20 pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。
（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量进行了怎样运算的结果？
（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟？
（3）有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。
13．（2022九下·义乌期中）随着生活条件的改善，人们更加重视家居环境的美化，如图甲是带有水温调节功能的家庭水族箱，其工作原理如图乙所示，R1为阻值可调的电热丝，R2为阻值400Ω的定值电阻丝，开关S2为单刀双掷开关，不考虑温度对电阻的影响。请分析回答：
（1）当开关S1闭合，S2接 （填“a”或“b”）时，电路处于保温状态。当电路处于加热状态时，通电10分钟消耗的电能是多少焦 ？
（2）当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P=48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为多少？
产品类型 油汀取暖器
额定电压 220V
发热体R1规格 48.4Ω
发热体R2规格 96.8Ω
操作档位 三档
14．（2022·舟山）寒冷的冬天，人们经常会使用油汀取暖器。如图为小舟家油汀取吸器的工作原理示意图，R1和R2为发热体，其部分参数如表所示，试回答问题：
（1）取暖器的工作原理：导热油是一种易导热但不易 的液体，接通电路，发热体放热，导热油吸热，温度升高， 变小，在油管内上升，同时向周围的空气散热，到达顶端后从边上管道下降到油箱重新加热。
（2）取暖器有高、中、低三档，小舟选择中档在房间内取暖。使用一段时间后发现一个规律：取暖器工作85分钟后，温控开关断开停止加热，5分钟后温控开关又自动闭合，取暖器再次工作，如此循环，维持室温的基本恒定。则选择中档使用时，取暖器每小时消耗多少电能
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
（3）某次使用时，取暖器突然不工作了，于是小舟和父亲一起寻找故障，接入电源，闭合所有开关，用测电笔检测a~i各处，发现只有a、b两处测电笔的氖管能发光，根据此现象，可以推测取暖器发生的故障是 。
16．（2022·温州）小设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。
〖电路简介〗
工作电路：S1为电源开关；S2为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合；R1为可调电阻；R2为电饭堡内的电热丝。
控制电路：电磁继电器A和B完全相同，Ra和Rb是分别安装在电饭堡内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到120℃时，La就吸引弹性衔铁使Sa断开，当温度降到110℃时，La释放弹性衔铁使Sa闭合。
〖快煮模式〗闭合开关S、S1、S2，电饭煲进入快煮模式直至定时开关S2自动断开。在快煮过程中温度将维持在110℃～120℃，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。
〖保温模式〗开关S2断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在60℃~80℃。
（1）由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为 分钟。
（2）若R1接入电路的阻值为840欧，R2阻值为40欧，工作电路电源电压为220伏，则电饭煲完成一次快煮，电热R2消耗的电能为多少焦？
（3）请结合图甲、乙说明开关S2断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。
17．（2022·丽水）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。
（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 。
18．（2022·舟山模拟）小明同学进行“测定小灯泡电功率”的实验，现有器材：额定电压为2.5V小灯泡（电阻约为10Ω），电源电压为6V，电流表，电压表，开关各一个，规格分别为“10Ω，1A”和“50Ω，0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。
（1）实验中应选择规格为___________ （填编号）的滑动变阻器。
A．“10Ω，1A” B．“50Ω，0.5A”
（2）在连接实物图时，小明发现有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打×，并在图上补画出正确的连线。
（3）小明接着把小灯泡换成定值电阻来探究“电流跟电阻的关系”，先接入5Ω的定值电阻，当滑动变阻器移的滑片移到中点时，测得电流表示数为0.2A，然后他只将5Ω的电阻换成10Ω电阻，通电时可发现电流表的示数 （选填“>”、“<”或“=”）0.1A（不考虑温度对电阻的影响）。为完成探究他接下来的具体操作是 。
19．（2022·浦江模拟）小华在做“测定小灯泡电功率”的实验中，使用的器材有：电源(电压恒为6V)，小灯泡(额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω)，电流表、电压表、开关、规格为“50Ω 0.5A”的滑动变阻器一个，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整。
（2）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数电压表无示数，原因可能是 。
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。.
（4）小华打算增加一个阻值为25Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作单刀双掷开关(开关分别接“a”、“b”各一次)测量出小灯泡的额定电功率。图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 。
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能
20．（2022·衢江模拟）在“测量小灯泡额定功率”的实验中，器材有：电源（电压恒为 3V）、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为 2.5V 的灯泡、滑动变阻器（20Ω、1A）、导线若干。
（1）以画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向左移动时小灯泡变亮）
（2）问题解决后，第一小组的同学通过改变滑动变阻器的阻值，得到了小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W；
（3）第二小组的同学在准备进行实验时，发现电压表坏了，他们找到了一个阻值为 10Ω 的定值电阻 R0，设计了如图丙所示的电路，也顺利的完成了实验：
①先闭合开关 S、S1，断开 S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为 I1（0.25A）；
②接下里第二小组同学的操作是 ，然后读出电流表的示数为 I2，便可求出小灯泡的额定功率 P 额=U 额(I2-I1)
21：（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（当钢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头接触，0档为断开状态，Ⅰ、Ⅱ档是不同功率的档位，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）S从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是 （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 （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，V档时功率最大。则接线柱a、b、c中连入电路的应该是 。
（4）已知电火锅Ⅳ档加热功率为1000瓦。若电火锅在Ⅲ档工作5分钟，求发热管消耗的电能。
2023年中考科学专题电学综合二 电功和电功率及生活应用
考点精讲一、电功
典例1：图甲为一款自动电热马桶盖，产地为杭州下沙。下表为小明家安装的该款自动电热马桶盖的有关参数：
品牌 OJM 待机功率 ≤10W
材质 ABS 工作功率 1800W
额定电压 220V 每次加热时间 2分钟
温度范围 0℃~40℃ 每天耗电量 约0.3kWh
甲
若现在小明家的电能表上标着3600r/kWh,则每次加热时，电能表转过________圈，加热丝的电阻约为________Ω。
【答案】216；26.9
【解析】（1）每次加热消耗的电能为：；
根据公式得到：
那么：n=216r； 加热丝的电阻为：。
变式1：某同学家的电子式电能表表盘上有“1600imp/kw h”的字样，表示每用电1kw h指示灯闪烁1600次。据此信息，回答下列问题：若只让一个标有“220V 484W”的电热器工作3min， 观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则该电热器消耗的电能是 ________ J，实际电压是 ________V。（设电热器的电阻不变）
【答案】72000；200
【解析】根据电能表参数“1600imp/kw h”的含义，可求出指示灯闪烁32次消耗的电能；利用公式P=计算出电热器的实际功率，根据电热器的额定电压和额定功率计算出电热器的电阻，再利用公式P=计算出该同学家的实际电压。
电能表的指示灯闪烁了32次消耗的电能： W=kW h=0.02kW h=7.2×104J，
而t=3min=180s，所用电热器的实际功率为：P===400W，
又因为U额=220V，P额=484W，所用电热器的电阻为： R===100Ω；由P=可得，该同学家的实际电压为： U实===200V。
变式2：（2022·杭州）密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”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·℃)]
【答案】（1）解：30分钟取暖器消耗的电能：W=Pt=800W×1800s=1.44×106J
（2）解：取暖器放出热量的15%被空气吸收．Q放×15%=Q吸
取暖器放出的热量：Q放=W=Pt；空气吸收的热量：Q吸=cm△t
Pt×15%=cm△t
△t= =4.8℃
【解析】（1）根据W=Pt计算取暖器消耗的电能。
（2）首先根据 Q放×15%=Q吸 计算出取暖器放出的热量，再根据 Q放=W=Pt 列出方程计算即可。
变式3：（2022·杭州期中）某同学在家中实验测量家用电器是否以额定的电压工作。他首先查看自己家的电能表如图所示，表上标有“3600r/kW·h”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一个标有电水壶（如表格铭牌说明）盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘2分钟转过120圈。假设电水壶的电阻保持不变，求：
（1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功是多少焦？
（2）根据电表的转动数据计算此时电水壶工作时的实际电功率？
（3）这2分钟消耗的电能有84%被水吸收，2分钟后使水从20℃升高到多少摄氏度？（c水＝4.2×103J/（kg·℃））。
热水壶容量 4L 额定功率 1210W 额定电压 220V
【答案】（1）解：W= =1.2×105J
（2）解：P= = =1000W
（3）解：84%W=cm△t
84%×1.2×105J=4.2×103J/（kg·℃）×4kg·△t △t=6℃
水温升高到26℃
【解析】（1）根据W=计算电水壶做的功；
（2）根据公式计算电水壶的功率；
（3）根据和Q=cm△t列出方程，计算水升高的温度，再根据t=t0+△t计算水最终达到的温度。
【解答】（1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功：
W=。
考点精讲二、电功率
典例1：（2022·杭州模拟）小明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）由图乙中，R0的功率与电流关系图像知，I=2A时，P0=32W，
由P=I2R可得：32W=（2A）2×R0；
解得：R0=8Ω；
（3）由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电流表测电路中电流，
当滑动变阻器R连入阻值为0时，R0的简单电路，电路的电路中电流最大，
由图像知此时的电流I=2A，
由P=UI可得，电源电压：；
由欧姆定律可得，当电路中电流I′=0.5A时，
R0两端电压：U0′=I′R0=0.5A×8Ω=4V，
此时R两端电压：UR=U-U0′=16V-4V=12V，
R消耗的功率：PR=URI′=12V×0.5A=6W。
【解析】（1）由P=I2R分析可知，实线所表示对应功率与电流关系；
（2）由图乙中R0的功率与电流关系图像知，电流2A时，其功率为32W，由P=I2R计算R0的阻值；
（3）由图像知，电路中最大电流为2A，此时变阻器连入阻值为0，电路为R0的简单电路，由P=UI计算电源电压；由U=IR计算电流表0.5A时R0两端电压，由串联电路特点可得R的两端电压，由P=UI计算R消耗的功率。
【解答】（1）由P=I2R知，在电阻一定时，电功率P与电流I是二次函数关系，R0＞0，所以图像开口向上，图乙中实线是定值电阻R0的功率与电流的关系，虚线表示滑动变阻器R的功率与电流关系。
例2：7.(2022·宁波模拟)如图甲所示,电源电压U恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,两电压表V1、V2的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)图乙中“ac”段表示电压表 的示数随电流表示数变化的图象。
(2)调节滑片P的过程中,滑动变阻器R的最大电功率为 W。
例2：（1）V2（2）0.375
变式1：如图甲所示电路中，R1 为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A.电源的电压为6V B.电路的最大总功率为3.6W
C.R2消耗的电功率先变大后变小 D.图乙中C点表示滑片P位于中点时的状态
【答案】D
【解析】A.当滑片在a端时，变阻器的阻值为0，此时电流表示数是0.6A，电压表示数为0，
根据公式得到：
当滑片在b端时，变阻器全部接入，此时电流表示数为0.2A，电压表示数为4V，
根据公式得到：；
解得：，；
滑动变阻器的最大阻值：， 故A正确不合题意；
B.电路的最大电流是0.6A，电路的最大功率：，故B正确不合题意；
C.在乙图中，功率为：
当R2=10Ω时功率最大，因此它消耗的功率先变大后变小，故C正确不合题意；
D.乙图中C点时，变阻器的阻值：，可见滑片P不在中点，故D错误符合题意。
变式2：（2021九上·新昌期末）如图甲所示电路中，电源电压恒定，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端，R1两端的电压随滑动变阻器R2连入电路电阻变化的图象如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．R1两端电压逐渐减小 B．电源电压为7伏
C．当R2=25Ω时，R2的电功率最大 D．电路中的最大电功率为3.6瓦
【答案】D
【解析】（1）根据滑片移动的方向确定变阻器的阻值变化，根据“电流与电阻的反比关系”确定电流变化，最后根据U=IR分析R1两端的电压变化；
（2）当变阻器的阻值为零时，R1两端的电压等于电源电压；
（3）当R2=20Ω时，此时电压表的示数U1=2V，根据U2=U-U1计算出R2两端的电压，再根据计算出通过电路的电流，接下来根据计算R1的阻值，最后根据“串联电路中，当变阻器的阻值与定值电阻阻值相同时电功率最大”判断即可；
（4）确定电路的最小电阻，然后根据计算电路的最大功率。
【解答】由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端电压。
A.滑动变阻器的滑片P从b端移到a端，滑动变阻器阻值减小，电路中电流增大，根据U=IR可知，定值电阻R1分到的电压增大故A错误；
B.根据乙图可知，当变阻器R2接入的阻值为零时，此时只有R1，则它两端的电压等于电源电压，则电源电压为6V，故B错误；
C.当R2=20Ω时，此时电压表的示数U1=2V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：U2=U-U1=6V-2V=4V，
电路中的电流：，
则定值电阻；
当变阻器的阻值与定值电阻的阻值相等时，变阻器的电功率最大；
则当R2=10Ω时，变阻器R2的电功率最大，故C错误；
D.当变阻器接入的阻值为零时，此时只有R1，此时电阻最小，总功率最大，
则最大电功率为：，故D正确。
变式3：（2021九下·浙江期末）如图甲所示，是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。请回答：
（1）电源电压为 ，定值电阻R0的阻值为 。
（2）反映滑动变阻器R消耗的电功率PR随电流I变化的关系图线是 (选填“a”“b”或“c”)，请说明你判断的理由。
【答案】（1）3V；1Ω （2）c
【解析】根据功率的计算公式和欧姆定律，对三个功率的表达式进行推导，然后根据得到的数学表达式对功率和电流的变化关系进行分析，最终与图乙对应起来即可，然后再计算电源电压和定值电阻R0的阻值。
【解答】（2）根据公式P=UI可知，电源电压不变，那么电源总功率PU与电流I成正比，图像是一条倾斜的直线，由图乙可知，电源总功率PU随电流I变化的关系图线是a；
由图线b可知，当功率P＝9W时，电路电流I＝3A，则电阻阻值R＝ ＝ ＝1Ω；当P＝4W时，I＝2A，则电阻为R＝ ＝ ＝1Ω，说明电阻为一定值电阻，故曲线b为定值电阻的发热功率曲线；
所以曲线c为滑动变阻器的电功率变化曲线。
（1） 根据a图线可知，当总功率为9W时，通过的总电流为3A，那么电源电压为：。根据（2）中计算出可知，定值电阻R0=1Ω。
考点精讲三、伏安法测量小灯泡的额定功率
典例1：（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 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】（1）0.85
（2）
（3）温度
【解析】（1）根据图乙确定电流表的量程和分度值，然后根据指针位置读出灯泡的额定电流，最后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
（2）根据表格数据，在方格纸上描点，最后将相邻的点用平滑的线连接起来即可。
（3）电阻两端的电压越大，则通过电阻的电流越大，那么单位时间内产生的热量越多，自然电阻的温度就越高，据此分析解答。
【解答】（1）根据图乙可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.34A，那么灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.34A=0.85W。
（2）根据表格数据，在方格纸上描点，最后将相邻的点用平滑的线连接起来即可，如下图所示：
（3）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。
例2.(2022·泸州)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3.0 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。
(1)电学兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“M”或“N”)。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表示数为0,电压表示数为3.0 V,你认为产生该现象的原因是
发生了断路。
(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定电功率,手在移动滑动变阻器的滑片时,眼睛应观察 。
(4)小明移动滑动变阻器的滑片过程中,测量出了4组实验数据,描点并绘制出了通过滑动变阻器的电流I随其两端电压U变化的图象,如图乙所示。当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的功率为 W。
(5)同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中, 点并不是实验直接测得的数据,她的理由是 。
例2：（1）N（2）滑动变阻器（3）电压表（4）0.5 0.625（5）E E点滑动变阻器接入电路的电阻25 Ω大于滑动变阻器的最大阻值20 Ω
变式1：（2022·杭州模拟）测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，小灯泡不亮。检查发现电压表串联在电路中。请你在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路。
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W，本实验多次测量的目的是 (填下面的序号)。
①为了减小误差 ②比较不同电压下小灯泡的实际功率
(3)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）
（2）0.62；② （3）偏大
变式2：如图甲所示，是测量小灯泡电功率的实验，小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整，要求：滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大。
(2)闭合开关后，灯泡发光微弱，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡亮度不变，其原因可能是将滑动变阻器的____(选填“A、B”或“C、D”)接线柱接入了电路。
(3)某次实验，电压表示数如图乙所示，欲使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片应向____(选填“C”或“D”)端滑动。
(4)实验测量数据如表所示，则小灯泡的额定功率为____W。小灯泡的亮度跟实际电功率的关系是____。
数据序号 1 2 3 4
发光情况 较暗 较亮 明亮 特亮
电压U(V) 1.3 2.1 2.5 3.0
电流I(A) 0.21 0.26 0.28 0.31
电功率P(W) 0.27 0.55 0.93
【答案】(1)如答图所示。
(2)C、D (3)D (4)0.7 小灯泡的亮度是由实际电功率决定的，实际电功率越大，小灯泡越亮
【解析】 (1)要求滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则应接滑动变阻器右下接线柱。(3)图乙电压表示数为2.1V，电压表示数小于灯泡额定电压，要测小灯泡正常工作时的电功率，应减小滑动变阻器阻值直到电压表示数为2.5V。(4)由表格可知，小灯泡正常工作电流为0.28A，则额定功率P＝UI＝2.5V×0.28A＝0.7W。
变式3.(2021·金华)研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图中电源电压恒为4 V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。实验过程中,调节滑动变阻器,逐次读取数据并记录,计算定值电阻电功率。数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5
电流(A) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
电压(V) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
R0的电功率(W) 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90
(1)完成第3次实验后,接下来要获得第4次实验的数据,则滑动变阻器R的滑片P应向 (选填“左”或“右”)移动到适当位置;
(2)小组同学根据表中数据,得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。正确的是( )
A.定值电阻的电功率与电流成正比
B.定值电阻的电功率与电流的平方成正比
(3)小科提出:要得知滑动变阻器的电功率,还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压;小金却认为:无需测滑动变阻器两端的电压,通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如,当定值电阻两端的电压为1.0 V时,滑动变阻器的电功率为 瓦;
(4)小组同学对小金的方法进行了归纳,结合表中数据,画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图象(如图乙所示)。请分析判断,图中线段AA'表示的含义是 。
（1）左
（2）B（3）0.3
（4）滑动变阻器的电功率
考点精讲四、电热器
1．电流的热效应的探究实验
该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。
2．焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)，对于纯电阻电路可推导出：Q ＝UIt＝ U2t/R＝W＝Pt。
3．电热器
利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
典例1：（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 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△T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 02 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度△T/℃ 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】（1）热量 （2）当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比 （3）1.6
【解析】（1）在实验过程中，如果玻璃盒的保温性能不好，那么会有大量的热量散失，就会使温度计的示数产生较大变化，从而产生较大的实验误差；
（2）根据Q=cm△t可知，当水的质量不变时，吸收的热量与升高的温度成正比。根据图乙可知，水升高的温度与电阻成正比。比较可知，电阻丝产生的热量应该与电阻成正比，据此根据控制变量法的要求描述结论。
（3）根据表格分析升高的温度与电流大小的数量关系，然后对空白处的温度进行计算即可。
【解答】（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量散失。
（2）根据图像可知：当电流和通电时间一定时，电阻丝产生的热量与电阻成正比。
（3）根据表格可知，当电流为0.2A时，升高温度：；
当电流为0.3A时，升高温度：；
当电流为0.5A时，升高温度：；…………
则升高温度与电流的关系为：△t=I2×10；
则当电流为0.4A时，升高的温度为：（0.4A）2×10=1.6。
例2.(2022·宜昌)小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中,在两个透明容器中密封等量的空气,各放置一段电阻丝,并连接一个装水的U形管,通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好,电源电压为6 V。
(1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时, ,电阻产生的热量越多”的结论。
(2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持她猜想的现象是 。
A.正常工作时,“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多,导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却不怎么热
(3)为了验证猜想,小芳选用了5 Ω和100 Ω的电阻丝进行实验,如图乙所示,请你用笔画线把电路连接完整。
闭合开关,她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显,原因是 ,请你提出改进办法: 。
答:（1）电流越大（2）C（3）电路中电流太小或电源电压太低 将100 Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝或增大电源电压
多挡位家用电器的计算
【例3】(2021·丽水)智能家居带给我们健康、舒适的生活,如智能马桶(图甲),某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示,电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b,再通过开关S1的通断,实现“高、中、低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20 W,电阻R2为1 210 Ω。
(1)座圈加热时,把电能转化为 内 能;
(2)当开关S1闭合、S2接a时,该座圈的电路相当于下列选项中的 C ;
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少
答:(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作的时间:t===50 h
(4)当S1断开,S2接b时,两电阻串联,处于低温挡,此时电功率为20 W,有:
P=UI=,20 W=,R1=1 210 Ω;
当S1闭合,S2接b时,此时R2被短路,电路处于中温挡,则电功率:P中温===40 W。
变式1：（2022·温州）为延长食物保质期，可对食物进行真空包装。真空包装机（如图甲）先抽出塑料袋内的气体，再利用电热丝加热塑料袋口进行密封。图乙是模拟该真空包装机功能的简易电路图。
（1）该电路图中，要使抽气机工作，需闭合的开关是 。
（2）抽气机将塑料袋内空气抽出，使袋子变瘪，这是由于受到 作用。
（3）密封时温度过高导致袋口破损。为降低电热丝温度，应将滑动变阻器滑片向 移动。
【答案】（1）S和S2
（2）大气压
（3）左
【解析】（1）根据图乙分析哪个开关能够控制抽气机即可；
（2）根据大气压强的知识解答；
（3）根据焦耳定律Q=I2Rt分析即可。
【解答】（1）根据图乙可知，当闭合开关S和S2时，抽气机的电路接通，它能够开始工作。
（2）抽气机将塑料袋内空气抽出，使袋子变瘪，这是由于受到大气压作用。
（3）电热丝的温度由它单位时间内产生的热量决定，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，要降低电热丝的温度，需要减小通过电路的电流，即增大滑动变阻器的阻值，因此滑片应向左移动。
变式2：（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、保温档自动切换，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？
【答案】（1）解：I= =2A
（2）解：加热时开关S、S1闭合，根据P加热=U2/R0
R0= =110Ω
保温时开关S闭合、S1断开，根据P保温=U2/（R0+R1）
R1= -R0= -110Ω=495Ω
（3）解：W=Pt=440W×10min+80W×(30-10)min=0.44kW× h+0.08kW× h=0.1kW·h=0.1kW·h（或360000J）
【解析】（1）加热状态下的电功率肯定大于保温状态下的功率，据此根据丙图确定加热功率，再根据公式 计算此时的电流。
（2）加热时开关S、S1闭合，此时只有电阻R0工作，为加热档，根据 计算出R0的阻值。开关S闭合、S1断开时，此时两个电阻串联，为保温档，根据 计算出总电阻，再根据R1=R总-R0计算出R1的阻值；
（3）根据丙图确定毛巾架在30分钟内的加热时间和保温时间，然后根据W=Pt分别计算出两种状态下消耗的电能，最后将它们相加即可。
考点精讲五、电动机(非纯电阻电路)的计算
所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。
电动机的耗电功率即为总功，计算公式：P总＝UI。
发热功率指电动机在工作时将电能转化为内能的功率，计算公式：P热＝I2R(此处的R指电动机的纯电阻)。电动机的机械功率不能直接求得，只能通过前两者相减：P有＝P总－P热＝UI－I2R。
典例1：如图所示,电源电压恒为12 V。闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10 Ω时,电压表的示数为10 V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是________W;若电动机内部线圈的电阻为2 Ω,则通电5 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是________J。
【答案】0.4；24
【解析】（1）首先根据U变=U总-UM计算出变阻器两端的电压，然后根据计算出通过串联电路的总电流，最后根据P变=U变I变计算变阻器消耗的功率；
（2）已知电动机的线圈电阻和时间，根据公式Q=I2Rt计算出线圈产生的热量。
【解答】（1）变阻器和电动机串联，
那么变阻器的电压为：U变=U总-UM=12V-10V=2V；
通过电路的电流；
滑动变阻器消耗的功率为：P变=U变I变=2V×0.2A=0.4W；
（2）线圈产生的热量为：Q=I2Rt=（0.2A）2×2Ω×300s=24J。
变式1：（2020·慈溪模拟）如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A。
（1）电源的输出功率是________。
（2）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为________m/s。
【答案】（1）880W（2）1.2
【解析】（1）电源的输出功率P总=U总I总=220V×4A=880W；
（2）电动机的发热功P热=I2R=（4A）2×10Ω=160W；
电动机的机械功率：P机械=P总-P热=880W-160W=720W；
重物上升的速度为：。
变式2：（2022·宁波模拟）科学小组的同学设计了一款“重力灯”。图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光，稳压设备能将电能储存并输出3.6V稳定的电压给其他电器。当挂上一个质量为25kg的重物时。重物恰好可以缓慢匀速下落。
（1）图甲虚线框内装置的工作原理是 。
（2）整个装置的能量转换率为20%。在重物下落高度为2. 4m的过程中产生的电能可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光多长时间
（3）取下灯泡，将图甲装置的两个输出端接入图乙中的a、b两个接线生进行实验。R0为标有“5欧 0. 3安”的定值电阻，滑动变阻器R1标有"50欧 1安”。电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。
【答案】（1）电磁感应
（2）重物下落时重力做的功：W=Gh=25kg×10N/kg×2.4m=600J；
则LED灯泡持续发光的时间为：；
（3）定值电阻允许通过的最大电流为0.3A，变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表允许通过的最大电流为0.6A，
比较可知，电路中最大电流为0.3A，
根据欧姆定律可得：；
代入数据，可得：R1=7Ω。即R1最小阻值为7Ω。
电压表最大示数为3V，则：；
解得：R1=25Ω。
即R1最大阻值为25Ω。
了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为7～25Ω。
【解析】（1）根据发电机的工作原理解答；
（2）首先根据W=Gh计算出重物重力做的功，再根据W’=ηW计算出供给LED灯泡的电能，最后根据计算它发光的时间。
（3）应用闭合电路欧姆定律求解滑动变阻器接入电路的最小值和最大值。【解答】（1）根据图片可知，虚线框内为发电机，工作原理为电磁感应现象。
变式3：（2020·宁波模拟）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）
（2）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
【答案】（1）大于
（2）当电动机不转动时，电能全部转化为小灯泡和细圈电阻上的热能，所以W=Q，U1I1t=I21(R+r)t，得；
当电动机转动时，电能转化为电动机的机械能和小灯泡和细圈电阻上的热能，所以W2>Q2，U2I2t> I22(R+r)t，得，所以 I1>I2。
【解析】1、在电动机工作时电能转化为了电动机的机械能和一部分热能；
2、小灯泡的亮暗反应了电灯泡的实际功率的大小，只需要比较小灯泡在电动机转动前后流过电流的大小即可判断小灯泡的亮暗情况。
（1）在电动机转动时，电流做所做的功分为两部分，一是转化为电动机的机械能，二是转化为热能。所以电流做的功大于电流在电路中产生的热量；
4（2019.滨江一模.6分）如图为某品牌运动果汁杯及其铭牌参数。运动果汁杯内置一个电动机，电动机通过金属杆带动刀片旋转，将水果打成果汁。此款运动果汁杯以额定功率工作时，一次打汁时间是48 秒，充满电后可以打汁20次，20次后指示灯闪烁提示电量不足，需要充电。则：
（1）电动机正常工作时，通过线圈的电流约为______安。（保留1 位小数，下同）
（2）在打汁时，电动机线圈电阻为0.1 欧，电动机输出的机械功率是多少
（3）此款运动果汁杯，当电池容量低于______%时需要充电。(电池容量“5100mAh”是指当工作电流为5100 毫安，能持续供电1 小时)。
【答案】（1）17.0；（2）电动机输出的机械功率是97.1W；（3）11.0。
【解析】（1）根据P=UI得，电动机正常工作时通过线圈的电流：I=P/U=126W/7.4V≈17.0A；
（2）电动机的发热功率：P热=I2r=（17.0A）2×0.1Ω=28.9W，
电动机输出的机械功率：P机械=P-P热=126W-28.9W=97.1W；
（3）20次打汁消耗的电能：W1=Pt=126W×48s×20=120960J，
电池容量“5100mAh”，则该电池充满电时储存的电能：W=UIt=7.4V×5.1A×3600s=135864J，
剩余的电能：W剩=W-W1=135864J-120960J=14904J，
剩余电能与总电能的比值：η=W剩/W=14904J/135864J×100%≈11.0%，
即当电池容量低于11.0%时需要充电
5.（2020.上城区一模.33题.6分）近期一些餐厅的出现了用送餐机器人进行无接触配送，其运动依靠底部电动机带动。已知电动机线圈为铜制，比热容为0.4×103J/（Kg·℃），整个线圈质量为0.2kg，产生的热量有80%转化为线圈的内能，电动机与电表串联后接在24V直流电源上工作，闭合开关后发现机器人并未运动，这时电流表示数为8A。检查发现电动机的齿轮被卡住了，排除故障后，正常工作时电流表的读数为1A。忽略所有摩擦，计算
（1）电动机线圈的阻值；
（2）电动机正常工作时的效率；
（3）不考虑线圈与其他材料之间的热传递，在卡住的1分钟内线圈的温度会升高多少？
【答案】（1）3Ω（2）87.5%（3）115.2℃
【解析】（1）电动机没有转动时是纯电阻用电器，由I=U/R可得，电动机线圈的电阻：R=U/I=24V/8A=3Ω；
（2）电动机正常工作时是非纯电阻用电器，此时电动机的功率：PM=UI′=24V×1A=24W，
电动机线圈电阻的热功率：P热=（I′）2R=（1A）2×3Ω=3W，正常转动时电动机的机械功率：
P机械=PM-P热=24W-3W=21W，所以电动机正常工作时的效率：η=W机/W电×100%=P机械t/PMt
×100%=P机/PM×100%=21W/24W×100%=87.5%；
（3）卡住的1分钟内电流通过线圈产生热量：Q=I2Rt=（8A）2×3Ω×60s=11520J，
由题意知，转化为线圈的内能：Q'=80%Q=80%×11520J=9216J，由Q=cm△t可得，线圈的温度会升高的温度：△t=Q′/cm=9216J/0.4×103J/（kg ℃）×0.2kg=115.2℃。
课后作业
1、1电压表测的是电动机的电压，电动机不是纯电阻，欧姆定律不适用。
P热=I2R=(2A)2×1.5Ω=6W P机械=Fv=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/s=54W
P总=P热+P机械=6W+54W=60W
电动机的电压U=P总/I=60W/2A=30V
电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J
提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J
提升物体的总功W总=P总t=60W×20s=1200J
电动机工作效率η=W有用/W总=1080J/1200J=90%
2、
3.（2020.富阳区一模.33.6分）电动机工作时将电能转化为机械能，但因为线圈有电阻也会有电能转化为电热。如图所示，将线圈电阻为r的电动机接到电源电压U上时，流过电动机线圈的电流为I。
（1）推导：电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）η＝ U Ir/U×100%。
（2）若电动机的额定电流I＝1A，电动机线圈电阻r＝0.5Ω，工作t＝1min时间内对外输出的机械能为W＝150J。试求：①1min时间内消耗的电能。 ②电动机两端的电压为多少？
【答案】（1）见解析（2）①180J ②3V
【解析】（1）电动机消耗的电能：W 总＝UIt线圈产生的热量：Q＝I2rt 则电能转化的机械能（有用的能量）：W 有＝W 总﹣Q＝UIt﹣I2rt＝It（U﹣Ir）
故电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）：
η＝W有/W总 ×100%＝ It（U Ir）/UIt×100%＝ U Ir/U×100%。 （2 分)
（2）①电动机正常工作 1min 产生的热量： Q＝I2rt＝（1A）2×0.5Ω×1×60s＝30J， 则电动机 1min 时间内消耗的电能：W 总＝Q+W＝30J+150J＝180J。 （2 分)
②U =W/It=180J/（1A*60S)=3V （2 分)
4.（2019.滨江二模）如图所示利用小型发电机给工厂中的电动机和灯泡供电，发电机的输出功率为1kW，输电电压为250V，发电机与工厂之间距离为为400m，发电机与工厂之间两根输电导线总电阻为7.5Ω，其它导线电阻忽略不计，在该电路中灯泡的实际功率为110W，电动机线圈电阻4Ω.试求：
（1）工厂用电器两端的电压是多少
（2）电动机的电功率以及输出功率
【答案】（1）220V（2）721W
【解析】（1）I=P输出/U输出=1000W/250V=4A，由I=U/R可得，输电线两端的电压：
U线=IR线=4A×7.5Ω=30V，则工厂用电器两端的电压：U工厂=U输出-U线=250V-30V=220V；
（2）由图可知，工厂中电动机和灯泡并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过灯泡的电流：I灯=P灯/U工厂=110W/220V=0.5A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过电动机的电流：I电动机=I-I灯=4A-0.5A=3.5A，则电动机的电功率：P电动机=U工厂I电动机=220V×3.5A=770W；电动机线圈的热功率：P热=I电动机2R线圈=（3.5A）2×4Ω=49W，
电动机的输出功率：P输出′=P电动机-P热=770W-49W=721W。
5. （2019.滨江期末）如图所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压U=12V，电解槽内阻rA=2Ω。当S1闭合，S2、S3断开时，电流表A示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，A示数为5A，且电动机输出功率为35W；当S3闭合，S1、S2断开时，A示数为4A。求：
（1）电炉子的电阻及发热功率各多大
（2）电动机的内阻是多少
（3）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少
【答案】（1）r=2Ω，72W（2）电动机的内阻是1Ω（3）16W
【解析】（1）当S1闭合、S2、S3断开时，只有电炉子接入，因电炉子为纯电阻，由欧姆定律有：电炉子的电阻 r=U/I1=（12/6）Ω=2Ω其发热功率为：PR=UI1=12×6 W=72W。
（2）当S2闭合、S1、S3断开时，电动机为非纯电阻，由能量守恒定律得：UI2=I22 rM+P输出代入数据解得：rM=1Ω
（3）当S3闭合、S1、S2断开时，电解槽工作，由能量守恒定律得：P化=UI3-I32 rA代入数据解得：P化=（12×4-42×2）W=16W。
6、（2019.杭州）如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏，电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培。（g取10牛/千克）
（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。
（2）求电动机线圈阻值。
（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然破卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏
【答案】（1）150J（2）6Ω（3）见下面解析
【解析】（1）由题意可知电动机1s消耗的电能：W=UIt=120V×5A×1s=600J，
消耗电能转化成的机械能对物体做功，所以转化成的机械能：W机=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.9m=450J，所以转化成的内能，即产生电热：Q=W-W机=600J-450J=150J；
（2）由Q=I2Rt可得，电动机线圈阻值：R=Q/（I2t）=150J/（5A）2×1s=6Ω；
（3）电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电流过大，将电能全部转化为内能，所以电动机温度过高，所以容易烧坏。
7、.（2020.西湖区一模.35题.6分）某电动玩具汽车部分参数如下图所示：
电动机线圈电阻 1欧
电池电压 12伏
额定电流 2安
（1）电动机正常工作1分钟，消耗多少电能？
（2）电动机正常工作时的机械功率是多少？
（3）假定电池的输出电压恒定不变，若玩具汽车被障碍物卡住，电动机停止旋转，则持续通电一分钟会产生多少热量？
【答案】（1）1440J（2）20W（3）8640J
【解析】（1）由表中数据知，电动机正常工作时电压U=12V，通过的电流I=2A，所以1min消耗电能：W=UIt=12V×2A×60s=1440J；
（2）电动机正常工作消耗电能的功率：P=UI=12V×2A=24W，电动机线圈电阻，正常工作产生热功率：P热=I2R=（2A）2×1Ω=4W，电动机工作时，消耗的电能转化为机械能和内能，所以正常工作时的机械功率：P机械=P-P热=24W-4W=20W；
（3）电动机停止转动还持续通电时，消耗电能全部转化为内能，一分钟产生热量：
Q=W=（U2/R）t=[（12V)2/1Ω]×60s=8640J。
1.如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些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，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是( )
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
【答案】C
【解析】观察装置图可知，右侧液柱高度差更大，右侧升温更高，所以右侧电阻更大。该装置是串联的，电流相等，所以该装置可用来探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系，也可通过控制通电时间不同来观察升温情况。U形管中液面高度发生变化是因为密闭容器中空气的热胀冷缩造成的。
2.在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中，根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中A、B的I-U图象，现将小灯泡L和定值电阻R连成如图乙、丙电路（电源电压均为8V），则下列说法正确（ ）
A.由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小 B.图乙电路的总功率为2.4W
C.由图甲知定值电阻的阻值为10Ω D.图丙电路中电流表示数为0.7A
【答案】B
【解析】A. 由图甲中的曲线可知，小灯泡电阻随温度的增大而增大，故A错误；
B.电阻R与灯泡L串联，通过它们的电流相等，且电压之和等于电源电压；观察甲图可知，当电流为0.3A时，R的电压是2V，灯泡L的电压是6V。因为2V+6V=8V，所以电路电流是0.3A，电路的总功率是P=UI=8V×0.3A=2.4W，故B正确；
C.由图甲中直线可知，当R的电压是4V时，电流是0.2A，那么定值电阻R的阻值是：，故C错误；
D.丙图中。灯泡和R并联，根据甲图可知，这时R的电流是0.4A，灯泡的电流是0.5A，那么电路电流是：I总=I+IL=0.4A+0.5A=0.9A，故D错误。
3．（2022·浦江模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断错误的是（ ）
A．电源电压为3V B．R1的最大功率为0.2W
C．R2的最大阻值为10Ω D．电路的总功率变化了1.2W
【答案】B
【解析】（1）（3）由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路为R1的简单电路，电路中的电流最大，根据欧姆定律表示出电源的电压；
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，电压表的示数最大，根据图象读出电表的示数，利用欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，利用串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R1的阻值，进一步求出电源的电压；
（2）（4）当电路中的电流最小时，电路的总功率最小，根据P=UI求出其大小；当电路中的电流最大时，电路为R1的简单电路，其电功率最大即为电路的最大总功率，根据P=UI求出其大小，进一步求出电路总功率的变化量。
【解答】由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图2可知I1=0.6A，
由可得，电源的电压：U=I1R1=0.6A×R1①
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2可知，I2=0.2A，U2=2V，
则由可得，滑动变阻器的最大阻值：，故C正确不合题意；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源的电压：U=I2R1+U2=0.2A×R1+2V②
①②联立解得：R1=5Ω，U=3V，故A正确不合题意；
当电路中的电流最小时，电路的总功率最小，则P小=UI2=3V×0.2A=0.6W，
当电路中的电流最大时，电路为R1的简单电路，其电功率最大即为电路的最大总功率，则
P1大=P大=UI1=3V×0.6A=1.8W，故B错误符合题意；
电路的总功率的变化量：△P=P1大-P1小=1.8W-0.6W=1.2W，故D正确不合题意。
4．（2022·海曙模拟）如图甲所示，R为定值电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片，R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为15 V
B．R1的阻值为25欧
C．当电流表的示数为0.3 A时，R2的电功率最大
D．该电路消耗的最大电功率为4.8 W
【答案】C
【解析】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）（2）由图像读出滑动变阻器的电功率和电压值，根据求出电路中的电流；根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，并求出R1的阻值和电源电压。
（3）当变阻器的和定值电阻串联时，如果变阻器的最大阻值大于定值电阻，那么当二者电阻相同时，变阻器的功率最大，据此确定变阻器的阻值，计算出电流表的示数；
（4）当变阻器的阻值为零时，只有R1自己工作，此时总电阻最小，总功率最大，根据公式计算即可。
【解答】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器消耗的功率P2=1.6W时，其两端电压为U2=4V，
由P=UI可得，此时电路中的电流为：，
则电源的电压：U=IR1+U2=0.4A×R1+4V①
当滑动变阻器消耗的功率P2′=1W时，其两端电压为U2′=10V，
由P=UI可得，此时电路中的电流为：，
则电源的电压：U=I′R1+U2′=0.1A×R1+10V②
①②联立，解得：R1=20Ω，U=12V，故A、B错误；
C.由图像可知，当变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的最大示数U2′=10V，消耗的电功率P2′=1W，
R2的最大阻值：，
当R=R1=20Ω时，变阻器消耗的电功率最大，
此时电流表的示数为：，故C正确；
当变阻器的阻值为零时，只有R1自己工作，此时总电阻最小，总功率最大，即：，故D错误。故选C。
5.（2020·台州模拟）某品牌手机充电宝，上面标有电压为5V，容量为12000mA·h，它充满电后，可以储存的电能是________J；在充电过程中，将电能转化为________能储存。
【答案】2.16×105；化学
【解析】（1）充满电后，电池储藏的电能：W=UIt=5V×12A×3600s=2.16×105 J；
（2）在充电过程中，将电能转化为化学能储存。
6．（2020九上·余姚月考）已知甲灯标有“6V 3W”字样，乙灯的额定电压是3V。甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示，则乙灯的额定功率是 W。确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是 V，两灯并联使用，电路最大电流是 A。
【答案】1.8；8；0.9
【解析】（1）根据图像确定乙灯电压为3V时的额定电流，然后根据P=UI计算它的额定功率；
（2）根据
分别计算出两个灯泡的电阻，根据图像确定两灯的额定电流。如果两灯串联，那么最大电流等于其中较小的额定电流，然后根据U总=I总R总计算出最大电压；
（3）如果两灯并联，那么它们两端的电压肯定相等，据此确定最大电源电压，再根据欧姆定律计算出两个电流，最后根据I总=I甲+I乙计算最大电流。
【解答】（1）根据图像可知，当乙的电压为3V时，乙的额定电流为0.6A，那么乙的额定功率：P=UI=3V×0.6A=1.8W；
（2）由P=UI可得：甲灯的额定电流：
两灯串联使用，电路中的最大电流是I甲=0.5A，
由图象可知，此时乙灯两端电压为2V，故电路两端的最大电压U串=U甲+U乙'=6V+2V=8V ；
（3）并联时二者的电压肯定相同，因为额定电压6V>3V，所以并联时的最大电压为3V；
由图象可知，此时流经甲的电流I甲'=0.3A，乙灯正常发光，
故电路最大电流I=I甲'+I乙'=0.3A+0.6A=0.9A
7．（2021九上·江北期末）小宁家里的电子式电能表标有“3200imp/(kW·h)”的字样，表示用电器消耗1kW·h电能，电能表指示灯会闪烁3200次。他将电水壶单独接在该电能表上正常工作6min后水烧开，电能表的指示灯闪烁了320次，则烧水过程中消耗的电能为 kW·h，此时电水壶的实际电功率为 W。
【答案】0.1；1000
【解析】根据计算出电水壶消耗的电能，根据公式计算它的实际功率。
【解答】烧水过程中消耗的电能为：；
电水壶的实际功率：。
8.(2021·金华模考)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5 V”字样(灯泡额定功率小于1.2 W),电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
(1)图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线,将其改正。
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向左端移动。根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象,如图丙所示。分析图象可知;小灯泡的额定功率为 W。
(3)继续实验时灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是 。
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
(4)小华将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验,并依据实验数据,描出灯泡的I-U图象(如图a),任取图像中一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形的面积表示的物理含义是 。
8、（1）答:（2）1（3）A（4）滑动变阻器的电功率
9.一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
规格 后轮驱动直流 电机
车型 26英寸 额定输出功率 120W
整车质量 30kg 额定电压 40V
最大载量 120kg 额定电流 4.0A
请根据上表计算：
(1)此车电机的内阻。
(2)在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率。
【答案】2.5Ω 640W
【解析】由表格读出电机的额定电压U＝40V，额定电流I＝4A，额定输出功率即有用功率为P有＝120W。
(1)电机的总功率即电功率P总＝UI＝40V×4A＝160W，
电机发热功率P热＝P总－P有，P热＝I2R，则P总－P有＝I2R，
R＝(P总－P有)/I2＝(160W－120W)/(4A)2＝2.5Ω。
(2)若电机突然卡死，则电能全部转化为内能，此时电机电路是纯电阻电路，欧姆定律成立，电机的总功率P＝U2/R＝(40V)2/2.5Ω＝640W。
10．（2022·温州模拟）如图是小明家的电烤箱及简化电路图。电烤箱工作电压为220伏，R1和R2是电烤箱中的加热元件，阻值均为110欧。只闭合开关S1时，电烤箱启动低温档，再闭合开关S2后，电烤箱会切换成高温档。
（1）电烤箱高温档工作时，电路总功率为 瓦。
（2）小明发现他的电烤箱存在问题：无论是只闭合开关S1，还是同时闭合开关S1和S2，电烤箱都是高温档正常工作，无法实现低温档工作。则该电路出现的故障可能是 。
【答案】（1）440 （2）电阻R2短路（S2短路）
【解析】（1）当开关S1和S2都闭合时，R2被短路，此时只有R1工作，为高温档，根据公式计算出此时的电功率；
（2）根据电路图可知，当开关S1闭合而S2断开时，两个电阻应该串联，此时电阻大电流小，应该为低温档。实际上此时R2没有工作，只有R1工作，那么电流从R2附近经过，但是没有过R2，即R2被短路了，据此分析解答。
【解答】（1）当开关S1和S2都闭合时，R2被短路，此时只有R1工作，为高温档，
则电路的总功率为：。
（2）小明发现他的电烤箱存在问题：无论是只闭合开关S1，还是同时闭合开关S1和S2，电烤箱都是高温档正常工作，无法实现低温档工作。则该电路出现的故障可能是：电阻R2短路（S2短路）
11．（2022·浦江模拟）最近网上很火的空气炸锅，因其烹制的食物不费油、不油腻、口感好，深受广大市民的青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，该锅设有低温、中温、高温三档，其发热部分的电路可简化为图乙所示电路，各档功率如表所示。R1和R2均为发热电阻，R1=44欧，电源电压为220V。请回答下列问题：
低温挡 550W
中温挡 1110W
高温档 2200W
（1）若要使空气炸锅停止加热，则开关S1应断开，开关S接 (选填“a"或“b")
（2）求电阻R2的阻值。
（3）若用此空气炸锅加工鸡翅，前20分钟用高温档加热，后10分钟用低温档工作，则一共消耗多少电能
【答案】（1）b
（2）解：R总= =88Ω
R2=R总-R1= 88Ω-44Ω=44Ω
（3）解：W高=Pt=2200W×20×60s=2.64×106J．
W低 =Pt-=550W×10×60s=3.3×105J
W总=W低+W高=3.3×105J+2.64×106J=2.97×106J
【解析】（1）停止加热，即两个电阻都不能工作，根据图乙分析解答；
（2）当开关S1断开，S接a时，两个电阻串联，此时电阻最大，功率最小，为低温档。首先根据 计算出电路的总电阻，再根据 R2=R总-R1 计算出R2的阻值。
（3）根据公式W=Pt分别计算出两种状态下消耗的电能，然后相加得到消耗的总电能。
【解答】（1）根据图乙可知，开关S1断开后，开关S接b时，两个电阻全部没有电流经过，此时处于停止加热状态。
12．（2020九上·余姚月考）我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为“Mate 20 pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4200mAh
（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量进行了怎样运算的结果？
（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟？
（3）有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。【答案】（1）电流与通电时间的乘积
答：表格中的电池“容量”是电流与时间的乘积
（2）两个充电器的充电功率分别为：
P1＝U1I1＝5V×0.6A＝3W，P2＝U2I2＝5V×4A＝20W，
所以第二个的充电速度快；
电池充满电储存的电能为：W储＝U电池Q＝3.7V×4.2A×3600s＝55944J，
已知充电效率为η＝90%，
则消耗的电能：
由 可得，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间：
答：需要51.8min；（3108s）
（3）减小电阻，使充电过程中产生的热量少一些。
答：充电线较粗可以减小电阻，在充电过程中产生的热量较少。
【解析】（1）在物理学中，物理