粤沪版物理2023-2024学年九年级上学期专项复习：电能与电功率
一、选择题
1．（2023九上·凤山期中）某同学家中有一个电热水器，上面标有“字样，下面关于这个电热水器的说法中正确的是
A．这个电热水器正常工作时的电流是
B．这个电热水器正常工作时的电阻为
C．这个电热水器正常工作时的电压是
D．这个电热水器正常工作消耗电能为
2．（2022九上·讷河期中）电视机、电烙铁、电风扇上都标有“220V150W”字样，都在额定电压下工作时，相同时间内消耗的电能最多的是（ ）
A．电烙铁 B．电视机 C．电风扇 D．一样多
3．（2023·文登期中）标有“6V 1.5W"的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，一只灯泡的电阻及实际功率约为：（ ）
A．24Ω 0.67W B．20Ω 0.8W
C．24Ω 0.96W D．20Ω 0.67W
4．（2022九上·侯马期末）将标有“12V 3W”的甲灯和“6V 3W”的乙灯，串联接在15V的电源上，那么能正常发光的是
A．甲灯 B．乙灯
C．两灯都能正常发光 D．两灯都不正常发光
5．（2021九上·白云期末）做某一个电学实验，下表是同一电路正确接线时的多组电压表和电流表的数据，可能是在进行下列哪些实验探究中收集的（ ）
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0
电流I/A 0.26 0.34 0.42 0.48 0.52 0.54
①探究通过导体的电流与电压的关系 ②测量小灯泡的电功率
③测量小灯泡的阻值 ④测量定值电阻的阻值
A．①④ B．③④ C．①③ D．②③
6．（2023九上·商河开学考）关于以下各图实验，说法不正确的（ ）
A．探究串联电路电流特点时，最好选用两个规格不同的小灯泡
B．探究不同物质吸热能力时，除了图中所示的器材，还需要天平和秒表
C．探究电流与电阻的关系时，因为要控制其他变量，所以滑片不能动
D．探究电流产生热量与电流关系时，煤油升高的温度反映电流产生热量多少
7．（2020九上·深圳月考）如图所示，是探究“电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关”的实验装置。甲乙两图中的电源电压是相同的，图乙中 。通电相同时间后（ ）
A．甲图中，左右两电阻发热量之比为2：1
B．甲图中，两电阻串联主要是为了保证通电时间相同
C．乙图中，左右两电阻发热量之比为4：1
D．乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热量变为原来的4倍
二、填空题
8．（2022九上·长沙期末） 半导体材料运用广泛，小明想了解某半导体器件的一些特性，为此他进行了一些实验并收集了相关的实验数据。他根据收集的实验数据做出了通过该器件的电流随其两端电压变化的图像，如图所示。由图像可知，当此器件两端的电压为 3.0V 时，通过此器件的电流为 A，在此电压下工作 1min 消耗的电能为 J；在器件两端电压从 0 到 4.0V 不断增大的过程中，器件的电阻值将 （选填“保持不变”“变大”或“变小”）。
9．（2022九上·夏邑期末）如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该电能表的工作电压是 V，表盘上显示已用电 kW·h，若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min，电能表指示灯闪烁了40次，该用电器在上述时间内消耗的电能为 kW·h。
10．（2022九上·长沙期末） 如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U 与电流表示数I的关系图象如图乙所示，则R1的电阻为 Ω， 滑动变阻器的最大电阻为 Ω，滑片 P 从 b 端移动到 a 端的过程中，电阻R1消耗的功率的变化量为 W。
11．（2022九上·夏邑期末）如图甲是通过小灯泡L的电流与其两端电压的关系图象。现将小灯泡L与电阻R连入如图乙所示的电路中，闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.6W，电压表示数为3V。则电源电压为 V，电阻R的阻值为 Ω，电路消耗的总功率为 W。
12．小阳和小华两位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验．实验中使用的小灯泡上标有“2.5V”字样，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样．
（1）小阳连接的电路如图1所示，实验步骤正确，闭合开关后，发现小灯泡发光较暗，电流表、电压表的示数如图2（a）、（b）所示，他所用的电源电压为 V．接着他移动滑动变阻器的滑片P，当观察到电压表的示数为2.5V时，此时滑动变阻器的滑片恰好在中点上，小灯泡正常发光时的功率为 W．
（2）小华正确连接了电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，观察到小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表的示数为零．若电路中只存在一处故障，则故障是 ．
13．某物理兴趣小组的同学为了用实验来探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，向实验室借来了如下实验器材：电源、开关、滑动变阻器、电阻箱（电路图符号 ），电压表、电流表及导线．他们通过实验完成了探究．
（1）他们经过思考，通过测出电阻箱两端的电压和通过的电流，计算出电阻箱消耗的电功率，从而得到电功率与电阻的关系．请你画出他们探究的实验电路图．
（2）该小组设计了如下的探究步骤，请填写完整：
①连接电路，注意开关应断开，变阻器滑片P应放在阻值最大处；
②将电阻箱调到某一适当阻值，闭合开关，调节变阻器滑片P，读出电阻箱阻值R、电压表示数U、电流表的示数I，并记录在表格中；
③改变电阻箱为另一适当阻值， ，读出 ，并记录在表格中；
④ ．
⑤利用公式P=UI计算电功率，并记录在表格中．
14．（2023九上·潮南期末）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关，将变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中，两电压表示数与电流表示数的变化关系如图乙所示，则电压表V1的示数变化是图像 （选填“a”或“b”），电源电压为 V；滑片移至最左端时，10s内电流通过R1产生的热量为 J。
三、作图题
15．（2021九上·西宁期末）物理实验小组想利用如图所给实验器材“测定小灯泡的额定功率”，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。请把如图的实物电路连接完整，要求正确选择电表量程。
16．（2020九上·惠山期末）如图是探究“影响电流热效应因素”实验装置的一些器材，将R1、R2、R3三电阻丝密封在三只完全相同的烧瓶内，且R1= R3=10Ω，R2=5Ω，瓶内装入等质量的煤油，小梁选择了两个电阻进行探究电流产生热量与电阻关系，请你把实物图连接好。
17．（2018九上·岱岳期末）小明在探究“比较水和煤油的吸热能力”的实验时，利用两根完全相同的电阻丝作为发热体给质量相同的两种液体加热，为了节省时间，他将两根电阻丝并联接入电路，用一个开关控制同时通电或断电请在如图所示中用笔画线代替导线，使电路满足要求．
四、实验探究题
18．（2023九上·凤山期中）如图是晓华探究焦耳定律的实验：
（1）如图所示的电路中，通电一段时间后，晓华发现 （填“左”或“右”)侧电阻丝产生的热量多，他是通过观察U形管两液面的 来判断的；这种用来比较电阻丝产生热量多少的方法叫做 法：
（2）如图所示电路中，晓华想探究电阻产生的热量与电流的关系，右侧容器内电阻丝的阻值应为 ，右侧容器外并联的电阻丝起到 (填“分流”或“分压”)作用；若容器外侧的电阻丝也为，则左右两侧容器中产生的热量之比为
（3）晓华将图右侧容器外并联的的电阻丝也放入右侧容器内，重新进行实验，通电一段时间后，左右两侧容器中产生的热量之比为
19．（2023九上·商河开学考）如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为，电阻大约为，电源电压为。
（1）图甲电路中还有一根导线没有连接，请用笔画线代替导线，将电路连接完整要求：导线不交叉；
（2）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 选填“太小”或“太大”；
（3）解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 。
实验次数 小灯泡两端的电压 通过小灯泡的电流 小灯泡的亮度 小灯泡的电功率
比正常发光暗
正常发光
比正常发光亮
（4）将如表数据填完整后进行分析，发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由其 选填“实际功率”或“额定功率”决定的；
（5）观察表中的数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是 。
20．（2020九上·松北期末）小文综合复习“研究小灯泡的电阻”和“研究小灯泡的电功率”两个实验。电路如图所示，所用灯泡规格是“2.5V 0.3A”。
（1）测小灯泡的电阻的原理是 ；测小灯泡电功率的原理是 ；
（2）小文在两个实验中都收集到三组证据：①2.0V 0.26A 灯泡发光暗淡；②2.5V 0.30A 灯泡正常发光；③3.0V 0.32A 灯泡强烈发光。在“研究小灯泡的电阻”实验中，合理的实验顺序是 ；在“研究小灯泡的电功率”实验中，合理的实验顺序是 （只写序号）。
（3）通过处理证据，可以获得相应的实验结论：
①“研究小灯泡的电阻”实验的具体结论是 ；
②在“研究小灯泡的电功率”实验中，通过计算灯泡电功率并比较对应电压关系，我们可以发现，当U实＞U额时
， 。
五、计算题
21．（2023·文登期中）某兴趣小组设计了一个监测湖水水位的报警装置，其原理如图。电源电压恒定，电阻R0的阻值为30Ω；R是竖直放置的长条形电阻片。浮子可带动金属滑杆AP在竖直方向上下移动、AP与R组成滑动变阻器。当电流表的示数达到设定数值时，表示水位达到警戒水位，装置发出报警信号。已知滑杆AP从底端上移到顶端的过程中，电压表示数与电流表示数的U- I图像如图2所示。
水位h/cm 10 15 20 30
电流I/A 0.1 0.12 0.15 0.3
（1）求滑动变阻器的最大阻值。
（2）求电源电压和电路的最小功率。
（3）滑杆AP从底端上移到顶端的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻均匀变化，记录下几组水位和对应的电流表示数，数据如表。当电流表的示数为0.25A时，水位达到警戒值，求警戒水位。
22．（2022九上·枣阳期末）如图甲所示是小明家的电饭锅，图乙是该电饭锅的工作电路图。R1和R2均为加热电阻，S是温控开关，当锅内温度达到100℃时温控开关S自动跳转电饭锅转入保温状态。从说明书上收集到的部分数据如下表所示。电饭锅正常工作时，10min可将电饭锅中1.5kg的食物从20℃加热到100℃，之后转入保温状态。[食物的比热容为4.0×103J/（kg ℃）]
额定电压 220V
额定功率 加热挡 1000W
保温挡 220W
电源频率 50Hz
（1）加热时食物吸收的热量是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？
（3）电饭锅的加热效率是多少？
六、综合题
23．（2019九上·顺德期末）如图甲是顺德第二届创客节比赛活动中使用的某3D打印机，工作时，喷头的发热体自动加热到预设温度，将PLA线材料变成液态后从喷嘴流出。喷头背面装有一个散热风扇，在喷头达到预设温度后开始工作，该打印机有四个相同型号的电动机M1、M2、M3、M4，其中M1、M2、M3共同实现喷头的精准定位，M4则将PLA线材送入喷头，发热体未达到预设温度时喷头静止不动。某创客小组收集了相关的信息如图乙表所示。
（1）打印机喷头能将PLA线材料变化成液态，它是利用电流的 工作的。
（2）电动机工作时，主要将 能转化为 能。
（3）在打印过程中，若发热体、散热风扇和M1、M2、M3、M4同时正常工作，则打印机总的工作电流为 A。
（4）打印某个3d作品，四台电动机和散热风扇均工作了10min，则四台电动机产生的热量共 J，散热风扇输出的机械能为 J
24．（2017九上·江阴开学考）某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路，如图所示．光控开关S因光照改变会自动通断，该电路具有白天保温、晚上加热的特点．R1、R2为电热丝，a、b间电压U = 24V，R1 = 72Ω，晚上电路的发热功率为12W．
（1）保温时S应处于 （选填“闭合”或“断开”）状态；
（2）求R2的阻值 ；
（3）求该电路白天工作5min所产生的热量 ．
25．（2021九上·林甸期末）有两只灯泡，A灯“6V 6W”、B灯“6V 3W”，A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。
（1）将A、B并联接在6V电源两端，1min内电路消耗的电能 J；
（2）将A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，此时A灯电阻是 Ω；
（3）将A与一个滑动变阻器（50Ω 2A）串联接在6V电源两端，如图乙所示，调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率为A灯功率2倍时，滑动变阻器的功率为 W。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】电功的计算；电功计算公式的应用
【解析】【解答】A、这个电热水器正常工作时的电流是，故A错误。
B、 这个电热水器正常工作时的电阻，故B错误。
C、这个电热水器正常工作时的电压是220V，故C错误。
D、这个热水器正常工作0.5h消耗的电能为W=Pt=2000W×1800S=3.6×106J。
故答案为：D
【分析】（1）热水器铭牌上的信息是额定电压和额定功率。
（2）根据额定电压和额定功率分别算出正常工作是的电阻和电流。
（3）消耗的电能可以用公式W=Pt直接求出。
2．【答案】D
【知识点】电功及电功的实质
【解析】【解答】因额定电压下用电器的电功率和额定功率相等，所以，三种用电器的实际功率相等，由W=Pt可知，相同时间内三种用电器消耗的电能相等。
故选D
【分析】本题考查的是电能电功的实质；实际功率、时间相等时。消耗电能相等；要跟产生热量区分开。
3．【答案】B
【知识点】串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】三只相同灯泡串联，由串联分电压可知每只灯泡两端电压为4V，由图可知通过灯泡的电流为0.2A，所以灯泡的电阻为。灯泡的功率为。B正确。
故选B。
【分析】串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压，灯泡相同，所以每个灯泡均分12V电压，由灯泡两端电压从图中找出通过灯泡的电流，由求出电阻，由P=UI求出电功率。
4．【答案】A
【知识点】串联电路的电流规律；电功率的计算
【解析】【解答】甲灯的额定电流为：；
乙灯的额定电流为：；
则甲的额定电流小于乙的额定电流。
当二者串联时，通过它们的电流始终相等；
为了保证两个灯泡都能工作，则额定电流小的灯泡能够正常发光；
即能正常发光的是甲灯。
故选A。
【分析】在串联电路中，各处电流都相等，据此判断串联时哪个灯泡能够正常发光即可。
5．【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验；伏安法测电阻的探究实验；探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】由表格数据可知，导体中的电流与其两端的电压不成正比，分析得：①探究通过导体的电流与电压的关系，当电阻一定时，导体中的电流与其两端的电压成正比，故①不符合本实验的探究；②测量小灯泡的电功率，由于灯丝的电阻随温度升高而变大，则灯泡的电功率是变化的，所以导体中的电流与其两端的电压不成正比，故②符合本实验的探究；③测量小灯泡的阻值，灯丝的电阻随温度升高而变大，所以导体中的电流与其两端的电压不成正比，故③符合本实验的探究；④测量定值电阻的阻值，每次实验数据电压与电流的比值应该相差不大，但由第一次数据可知，阻值为
由第二次数据可知，阻值为
每次实验数据所算出的阻值相差较大，故④不符合本实验的探究。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】熟知各个实验原理，逐项分析。
6．【答案】C
【知识点】探究串并联电路中的电流特点实验；探究电流与电压、电阻的关系实验；焦耳定律；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】A.探究串联电路电流特点时，选用规格不同的小灯泡，结论更具普遍性，A不符合题意；
B.探究不同物质吸热能力时，需要温度计测量温度，还需要使物体的质量相等，利用天平，还需要记录加热时间，需要秒表，B不符合题意；
C.探究电流与电阻的关系时，因为要控制电压不变，通过移动滑片保持电压不变，C符合题意；
D.探究电流产生热量与电流关系时，电流产生热量越多，被加热物体温度变化越大，即煤油升高的温度反映电流产生热量多少，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】探究电流规律时，选择不同规格的灯泡；探究物体吸热能力时，需要天平测量质量，秒表计算时间，温度计测量温度；探究电流和电阻关系时，移动滑片使电压表示数不变；探究电流产生热量多少的影响因素时，通过温度变化反应电流产生热量的多少。
7．【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】AB．由图甲可知，两个电阻串联接入电路中，根据串联电路的特点可知，通过两个电阻的电流是相同的，通电时间也相同；在电流和通电时间相同时，电流产生的热量与电阻成正比，电阻之比为
所以左右两电阻发热量之比为 ，AB不符合题意；
C．乙图中，电阻相同，通电时间相同，通过 的电流电流是通过 电流的2倍，根据 可知，左右两电阻发热量之比为 ，C符合题意；
D．乙图中，拆除前，由串并电路的电阻特点可知，电路总电阻
电路中电流
通过右侧电阻的电流为
拆除后，为串联电路，电路中电流
由 可知，拆除后与拆除前的产生热量之比
右侧发热电阻的发热量变为原来的2.25倍，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流产生的热量和电流的平方、电阻、时间成正比；探究过程时利用了控制变量法和转换法；根据可以计算热量的多少。
8．【答案】0.2；36；变小
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用
【解析】【解答】(1)从图象中可以直接读出3.0V对应的电流值为0.2A；
（2）此电压下工作1min消耗的电能为：W=UIt=3Vx 0.2A x 60s=36J；
（3）从图象中可以看出电压是3V时，电流为0.2A，电压为4V时，电流为0.4A，
根据，可得两次电压下的阻值分别为：
所以器件的电阻变小。
【分析】（1）从图象中找出电压值是3V的对应点，读出对应的纵坐标即可；
（2）利用W=UIt求得此电压下工作1min消耗的电能；
（3）在器件两端电压从0V到4.0V不断增大的过程中，根据欧姆定律计算两次电压下的电阻值，进行比较可知器件的电阻值变化情况。
9．【答案】220；5546.7；0.025
【知识点】电能表参数的理解
【解析】【解答】（1）根据图片可知，该电能表的工作电压为220V，示数为5546.7kW·h；
（2）用电器消耗的电能：。
【分析】（1）根据电能表的表盘分析解答；
（2）根据计算用电器消耗的电能。
10．【答案】5；10；1.6
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1） 闭合开关 S 后， 电阻 R1和滑动变阻器R2 串联， 电压表测量滑动变阻器两端电压，滑片 P 从b 端移动到a 端的过程中， 滑动变阻器的电阻变小，滑片在a端时电阻最小，电阻电阻 R1两端电压等于电源电压，由图乙可知，当电流最大0.6A时，电压表为0V，此时电源电压U电源=ImaxR1=0.6A×R1①；
当滑动变阻器在b端时，电压表示数最大为2V，此时电路中电流最小为0.2A，电源电压为：
U电源=U1+U2=IminR1+2V=0.2A×R1+2V②
联立①②可解得：R1=5 Ω ，U电源=3V；
（2） 滑片 P 在b 端时，滑动变阻器最大，由图像乙可知，电压表示数最大为2V，电流为0.2A，所以滑动变阻器的电阻为：；
（3）滑片在a端时，电路电流为：I最大=0.6A，由P=I2R，可知此时R1消耗的电功率最大，P最大=I2R1=（0.6A）2×5 Ω=1.8W，滑片在b端时，电路电流为：I最小=0.2A，此时R1消耗的电功率最小，P最大小=I2R1=（0.2A）2×5 Ω=0.2W，所以 电阻 R1 消耗的功率的变化量为 ：1.8W-0.2W=1.6W。
【分析】(1)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，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，由图象读出电流和电压，根据串联电路的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的阻值和电源电压；
（2）根据图像找确定滑动变阻器最值最大时电压表的示数和对应的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）根据P =UI =IR求出电阻R消耗功率的变化范围，进而求出变化量。
11．【答案】6；15；1.2
【知识点】探究串、并联电路中的电压规律实验；电功率的计算
【解析】【解答】根据乙图可知，灯泡与定值电阻R串联，电压表测R的电压。
根据甲图和P=UI可知，当灯泡电功率为0.6W时，灯泡两端的电压为3V，通过灯泡的电流为0.2A，
电源电压为：U总=UL+U=3V+3V=6V；
电阻R的阻值为：；
则电路的电功率为：P总=U总I总=6V×0.2A=1.2W。
【分析】根据甲图确定实际功率为0.6W时灯泡的电压和对应的电流，再根据U总=UL+U计算电源电压，根据计算电阻R的阻值，根据P总=U总I总计算电路消耗的总功率。
12．【答案】4.5；0.5；灯泡短路
【知识点】探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】解：（1）由图2可知，电流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数是0.14A；
由图（b）可知电压表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是1.7V；
闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值R滑=20Ω，
电源电压U=UL+U滑=UV+IR滑=1.7V+0.14A×20Ω=4.5V；
当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，滑动变阻器两端的电压U滑′=U﹣UL额=4.5V﹣2.5V=2V，
此时电路电流I′==0.2A，灯泡正常发光时的功率P=UL额I′=2.5V×0.2A=0.5W；
故答案为：4.5；0.5．
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表的示数为零，电路中只存在一处故障，则故障是灯泡短路．
故答案为：灯泡短路．
【分析】（1）实验步骤正确，闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为滑动变阻器的最大阻值，由图2读出电表示数，由公式U=IR及串联电路特点求出电源电压；由串联电路特点求出电压表示数为2.5V时滑动变阻器两端电压，然后由欧姆定律求出电路电流，最后由电功率公式P=UI求出灯泡正常发光时的电功率．
（2）电路故障有两种：断路或短路；灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路断路造成的；电流表有示数，说明电路不存在断路；电压表没有示数，可能是电压表并联电路之外电路存在断路或与电压表并联的灯泡短路造成的；综合分析可知，电路故障原因是：灯泡短路．
13．【答案】调节滑动变阻器阻值，使电流表示数与第②步相同 ；电压表示数；再次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤
【知识点】探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】解：
（1）电压表测电阻箱两端电压，电流表测电流，电阻箱与滑动变阻器串联，电路图如下：
（2）注意实验中，因电阻阻值的变化，电路中的电流会改变，为控制电流一定，应通过移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流保持为原来的值不变；
探究步骤：
①连接电路，注意开关应断开，变阻器滑片P应放在阻值最大处；
②将电阻箱调到某一适当阻值，闭合开关，调节变阻器滑片P，读出电阻箱阻值R、电压表示数U、电流表的示数I，并记录在表格中；
③改变电阻箱为另一适当阻值，调节滑动变阻器阻值，使电流表示数与第②步相同，读出电压表示数，并记录在表格中；
④再次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤；
⑤利用公式P=UI计算电功率，并记录在表格中．
故答案为：（1）电路图见上；（2）③调节滑动变阻器阻值，使电流表示数与第②步相同；电压表示数；④再次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤．
【分析】（1）电功率、电阻、电流的关系为P=I2R，研究电功率与电阻的关系时，控制电流一定；
（2）探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，所以实验中需调节滑动变阻器使电路中电流保持不变；为了能使结论具有普遍性应多次实验．由此完成实验步骤的设计．
14．【答案】b；15；6
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路图可知， 电阻R1 、电阻R2 、 滑动变阻器串联在电路中，电压表V1 测量R2两 端的电压，电压表V2 测量R2和变阻器两端的总电压，电流表测量电路中的电流。
当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入的电阻变小，电路中的总电阻变小，由 可知， 电路中的电流变大，由 可知， 和 两端的电压变大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电压表V2的示数变小，结合图乙可知， 图象中上半部分a为电压表V2示数变化图线，下半部分b为电压表V1示数变化图线。
当滑片P移至最右端时，两电压表均测 两端的电压，电路中的电流最大
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压
当滑片位于左端时，电压表V2的示数为 时，电路中的电流
则电源的电压
因电源的电压不变，所以由(1)(2)可得
滑片移至最左端时10s内电流通过 产生的热量
【分析】由 可知，电阻一定时，电流越大，电压越大；根据串联电路中总电压等于各分电压之和及，列出方程组，求出电源电压及定值电阻阻值；根据公式，求出热量。
15．【答案】解：如图所示：
【知识点】实物的电路连接；电功率的测量
【解析】【解答】小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，故电流表电压表选择小量程，电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，滑动变阻器接时一上一下，与小灯泡串联。
【分析】变阻器按一上一下连入电路中与灯串联；根据小灯泡的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联，因电阻约为10Ω，由欧姆定律求出灯的额定电流确定电流表选用小量程与灯串联。
16．【答案】解：如图所示：
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】探究电流产生热量与电阻关系，需保证电流一定，电阻不同，所以选择R1、R2串联，如下图所示：
【分析】要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同，故应设计为串联电路。
17．【答案】解：如图所示
【知识点】比热容；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由题意知道，应将两只电阻丝并列连接，且开关应该串联接在干路中，所以用一根导线将开关与其中一根电阻丝相连，再用一根导线将两根电阻丝的外侧相连，使之组成一个并联电路，如图所示：
【分析】实验时，应将两电阻丝并联，这样电路中的阻较小，电阻丝在的功率大，可在短时间内产生较多的热量，同时它们在相同时间内产生的热量相同 .
18．【答案】（1）右；高度差；转换
（2）5Ω；分流；4∶1
（3）2∶1
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电流通过导体产生的热量与导体电阻成正比，电阻越大产生热量越多，右侧电阻大，产生热量多，通过观察U形管液面的高度差来判断的，这种方法是转换法。
（2）探究热量与电流的关系时，应该电流，保持电阻大小不变和加热时间相同，则右侧容器类的电阻应该为5Ω，并联电路是分流电路，若外侧电流也是5Ω，则右侧内部的电流为左侧电流的一半，故热量之比为。
（3）将右侧外边的电阻放进容器内，则右侧的总电阻为原来的一半，即R右=2.5Ω，此时热量之比为。
【分析】（1）电流通过导体产生的热量与电流二次方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比。
（2）研究热量与电流的关系时，采用控制变量法，应该电流不同，电阻和通电时间相同。
（3）两个相同的电阻并联后总电阻变为原来的一半，再利用电热公式计算出热量之比。
19．【答案】（1）
（2）太小
（3）0.75；0.30；0.75
（4）实际功率
（5）灯泡电阻随温度变化而变化
【知识点】电功率的计算；电功率的测量
【解析】【解答】测量小灯泡的电功率实验中，
（1）测量灯泡电功率时，电压表和灯泡并联，实物图为；
（2）将滑动变阻器电阻调节到最大，闭合开关，电压表的示数超过2.5V，滑动变阻器的最大阻值太小，分压小，灯泡分压过大；
（3）实验时，电压表示数为2.5V，电流表如图乙，量程0~0.6A，分度值为0.02A，电流为0.3A，电功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）根据数据，小灯泡的实际功率不同，亮度不同，可知，小灯泡的亮度是由实际功率决定的；
（5）根据数据，计算灯泡电阻为，，，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是灯泡电阻随温度变化而变化。
【分析】（1）测量电功率时，电压表和灯泡并联；
（2）滑动变阻器电阻过小，分压小，灯泡分压大；
（3）根据电流表的量程和指针位置，测量电流；利用P=UI，计算电功率；
（4）灯泡的亮度由实际电功率决定；
（5）根据，计算电阻，灯泡的电阻随温度变化而改变。
20．【答案】（1）；P=UI
（2）①②③（③②①也可给分）；②③①（②①③也可给分）
（3）同一小灯泡，灯丝温度越高，灯丝电阻越大；P实＞P额
【知识点】伏安法测电阻的探究实验；探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】(1)测小灯泡的电阻的原理是欧姆定律的计算公式： 。测小灯泡电功率的原理是电压与电流的关系：P=UI。(2)在“研究小灯泡的电阻”实验中，根据灯泡的亮度变化进行实验，故合理的实验顺序是①②③或③②①。在“研究小灯泡的电功率”实验中，要先使灯泡在额定电压下正常发光，再改变灯泡两端的电压，观察灯泡在非额定电压下的发光情况，故合理的实验顺序是②③①或②①③。(3)①研究小灯泡的电阻的实验中会发现灯丝的电阻随温度的增大而增大，故得出的结论是：同一小灯泡，灯丝温度越高，灯丝电阻越大。②[在研究小灯泡的电功率实验中，灯丝的电阻不变时，根据 ，当U实＞U额时 ，P实＞P额。
【分析】（1）利用功率公式P=UI求解即可；测量小灯泡电阻的原理即为欧姆定律；
（2）探究灯泡的电阻，结合灯泡两端的电压和电流，利用欧姆定律求解即可；同理，结合灯泡两端的电压和电流，利用功率公式P=UI求解即可；
（3）电阻的大小还与温度有关，一般来说，导体的温度越高，电阻越大。
21．【答案】（1）60Ω
（2）9V；0.9W
（3）28cm
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1）滑片P在最底端时滑动变阻器阻值最大，电压表示数最大。由图2可得滑动变阻器的最大阻值为。
（2）I=0.1A时，电阻R0两端电压为，所以电源电压为。电路的最小功率为。
（3）电路中电流为0.3A时，电路总电阻为，此时滑动变阻器的阻值为，即滑片在最顶端。滑片从最底端到顶端过程中，电流从0.1A到0.3A，电阻减小60Ω，水位上升距离为h=30cm-10cm=20cm，即电阻每减小3Ω，水位上升1cm。当电路中电流为0.25A时，电路总电阻为。滑动变阻器的阻值为。此时水位比0.1A时电阻小54Ω，所以水位比0.1A时上升距离为，所以此时水位是，即警戒水位是28cm。
【分析】（1）滑片P在最底端时滑动变阻器阻值最大。由图2读出此时滑动变阻器两端的电压和通过滑动变阻器的电流，由U=IR求出滑动变阻器的最大阻值。
（2）两电阻串联，I=0.1A时，电路中电流最小，由U=IR可求出电阻R0两端电压，由串联电路电压规律可求出电源电压。由P=UI可求出电路的最小功率。
（3）求出电路中电流为0.3A时，滑动变阻器的阻值，由此时滑动变阻器的阻值推测出滑片在最顶端。结合表格数据可得出电阻和水位变化关系为电阻每减小3Ω，水位上升1cm。求出电路中电流为0.25A时滑动变阻器的阻值，由电阻和水位变化关系求出比0.1A时上升距离，所以警戒水位是。
22．【答案】（1）解：加热时食物吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝4.8×105J；
答：加热时食物吸收的热量是4.8×105J；
（2）解：由电路图可知，开关S接1时，电路为R1的简单电路，当开关S接2时，两电阻串联，因为串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以两电阻串联时的总电阻比R1的电阻大，由P＝UI可知，电源的电压一定时，当开关S接1时，电路的电功率最大，电饭锅处于加热状态，当开关S接2时，电饭锅处于保温状态，
当电饭锅处于加热状态，则电热丝R1的阻值为：R148.4Ω，
当电饭锅处于保温状态时，电路的总电阻为：220Ω，
则R2的阻值为：R2＝R总﹣R1＝220Ω﹣48.4Ω＝171.6Ω；
答：电热丝R2的阻值是171.6Ω；
（3）解：由P可得，电饭锅加热时消耗的电能为：W＝P加热t′＝1000W×10×60s＝6×105J，
电饭锅的加热效率：η100%100%＝80%。
答：电饭锅的加热效率是80%
【知识点】热量的计算；欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据公式 Q吸＝cm（t﹣t0） 计算食物吸收的热量；
（2）由电路图可知，开关S接1时，电路为R1的简单电路，当开关S接2时，两电阻串联，根据公式 由 比较总功率的大小，从而确定对应的电功率。根据加热状态，利用公式 计算R1的阻值；根据保温状态，利用公式 计算出总电阻，最后根据 R2＝R总﹣R1 计算R2的阻值。
（3）首先根据 W＝P加热t′ 计算电饭锅消耗的电能，再根据公式 计算电饭锅的加热效率。
23．【答案】（1）热效应
（2）电；机械
（3）8.5
（4）2700；6600
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】解：（1）打印机的喷头利用电流的热效应将电能转化为内能，使固态树脂等材料温度升高；（2）电动车是利用电动机来工作的，故其是据通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，它工作时消耗电能，产生机械能，故其是将电能转化为机械能的装置；（3）在打印过程中，若发热体、散热风扇和M1、M2、M3、M4同时正常工作，则打印机的总工作电流：I＝I发热+I1+I2+I3+I4+I风扇＝2A+1.5A+1.5A+1.5A+1.5A+0.5A＝8.5A；（4）四台电动机产生的热量Q总＝4Q1＝4I12R1t＝（1.5A）2×0.5Ω×10×60s＝2700J；
散热风扇产生的热量Q风扇＝I风扇2R风扇t＝（0.5A）2×4Ω×10×60s＝600J，
风扇消耗的机械能W＝UIt＝24V×0.5A×10×60s＝7200J，
所以，W机械＝W﹣Q风扇＝7200J﹣600J＝6600J。
故答案为：（1）热效应；（2）电；机械；（3）8.5；（4）2700；6600。
【分析】（1）电流的热效应：电流通过电阻要发热，这叫做电流的热效应.
（2）磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用是制成电动机.
（3）在打印过程中，若发热体、散热风扇和M1、M2、M3、M4同时正常工作，则根据并联电路的电流特点即可求出打印机的总工作电流；
（4）根据焦耳定律即可求出电动机产生的热量；利用Q=I2Rt求出散热风扇产生的热量，利用W=UIt求出风扇消耗的机械能，最后即可求出输出的机械能.
24．【答案】（1）断开
（2）48Ω
（3）1440J
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）保温时功率小，由P＝ 可知，在电源电压不变时，电路中的阻值越大，功率越小，当闭合开关S将R1断开，两电阻串联接入电路，电功率最小，处于保温状态．
（2）晚上电路的发热功率为12W．由于白天保温、晚上加热则晚上电路中只有R2连入；由P＝ 可知，电阻阻值：R2＝ ＝48Ω；
（3）保温时两电阻串联，则总电阻R＝R1 R2＝72Ω 48Ω＝120Ω；则白天工作5min所产生的热量为Q1＝ t1 ＝1440J.
故答案为：（1）断开；（2）48Ω；（3）1440J.
【分析】（1）根据P=可知加热时电路中的电阻值最小；
（2）利用P=求出R2的阻值；
（3）利用Q=W=Pt=t求出产生的热量.
25．【答案】（1）540
（2）4
（3）2
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1）将A、B并联接在6V电源两端，因两灯的额定电压均为6V，且并联电路各支路两端电压相同都等于电源电压6V，所以A、B两灯都正常发光，由可得，1min内电路消耗的电能
（2）A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，则B灯两端电压为6V，由图象可知，通过B灯的电流为IB＝0.5A，串联电路电流处处相等，则通过A灯的电流
由图象可知，此时A灯的电压
由欧姆定律可得，此时A灯电阻
（3）当A与滑动变阻器串联接在6V电源两端时，两者电流相等，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，由P＝UI可知，变阻器的电压为A灯电压的2倍，即
根据串联电路的电压特点可知，电源电压
所以此时A灯两端的电压
由图甲可知，此时A灯的电流（即串联电路的电流）
变阻器两端的电压
此时滑动变阻器的功率
【分析】（1）A、B并联接在6V电源两端，都正常发光，实际功率等于额定功率，总功率等于两灯消耗功率之和，由W总=P总t计算1min内电路消耗的电能。
（2）A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，说明B达到额定电压，由图象可知通过B灯的电流，根据串联电路的电流规律可知通过A灯的电流，根据图象判断A灯的电压，根据欧姆定律计算其电阻。
（3）当A与滑动变阻器串联接在6V电源两端时，两者电流相等；当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，由P=UI可知，变阻器的电压为A灯电压的2倍；结合串联电路的电压特点求出A灯电压和变阻器两端的电压；根据图象找出此时通过A灯的电流即串联电路的电流，最后根据P=UI求出滑动变阻器的功率。
1 / 1粤沪版物理2023-2024学年九年级上学期专项复习：电能与电功率
一、选择题
1．（2023九上·凤山期中）某同学家中有一个电热水器，上面标有“字样，下面关于这个电热水器的说法中正确的是
A．这个电热水器正常工作时的电流是
B．这个电热水器正常工作时的电阻为
C．这个电热水器正常工作时的电压是
D．这个电热水器正常工作消耗电能为
【答案】D
【知识点】电功的计算；电功计算公式的应用
【解析】【解答】A、这个电热水器正常工作时的电流是，故A错误。
B、 这个电热水器正常工作时的电阻，故B错误。
C、这个电热水器正常工作时的电压是220V，故C错误。
D、这个热水器正常工作0.5h消耗的电能为W=Pt=2000W×1800S=3.6×106J。
故答案为：D
【分析】（1）热水器铭牌上的信息是额定电压和额定功率。
（2）根据额定电压和额定功率分别算出正常工作是的电阻和电流。
（3）消耗的电能可以用公式W=Pt直接求出。
2．（2022九上·讷河期中）电视机、电烙铁、电风扇上都标有“220V150W”字样，都在额定电压下工作时，相同时间内消耗的电能最多的是（ ）
A．电烙铁 B．电视机 C．电风扇 D．一样多
【答案】D
【知识点】电功及电功的实质
【解析】【解答】因额定电压下用电器的电功率和额定功率相等，所以，三种用电器的实际功率相等，由W=Pt可知，相同时间内三种用电器消耗的电能相等。
故选D
【分析】本题考查的是电能电功的实质；实际功率、时间相等时。消耗电能相等；要跟产生热量区分开。
3．（2023·文登期中）标有“6V 1.5W"的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，一只灯泡的电阻及实际功率约为：（ ）
A．24Ω 0.67W B．20Ω 0.8W
C．24Ω 0.96W D．20Ω 0.67W
【答案】B
【知识点】串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】三只相同灯泡串联，由串联分电压可知每只灯泡两端电压为4V，由图可知通过灯泡的电流为0.2A，所以灯泡的电阻为。灯泡的功率为。B正确。
故选B。
【分析】串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压，灯泡相同，所以每个灯泡均分12V电压，由灯泡两端电压从图中找出通过灯泡的电流，由求出电阻，由P=UI求出电功率。
4．（2022九上·侯马期末）将标有“12V 3W”的甲灯和“6V 3W”的乙灯，串联接在15V的电源上，那么能正常发光的是
A．甲灯 B．乙灯
C．两灯都能正常发光 D．两灯都不正常发光
【答案】A
【知识点】串联电路的电流规律；电功率的计算
【解析】【解答】甲灯的额定电流为：；
乙灯的额定电流为：；
则甲的额定电流小于乙的额定电流。
当二者串联时，通过它们的电流始终相等；
为了保证两个灯泡都能工作，则额定电流小的灯泡能够正常发光；
即能正常发光的是甲灯。
故选A。
【分析】在串联电路中，各处电流都相等，据此判断串联时哪个灯泡能够正常发光即可。
5．（2021九上·白云期末）做某一个电学实验，下表是同一电路正确接线时的多组电压表和电流表的数据，可能是在进行下列哪些实验探究中收集的（ ）
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0
电流I/A 0.26 0.34 0.42 0.48 0.52 0.54
①探究通过导体的电流与电压的关系 ②测量小灯泡的电功率
③测量小灯泡的阻值 ④测量定值电阻的阻值
A．①④ B．③④ C．①③ D．②③
【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验；伏安法测电阻的探究实验；探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】由表格数据可知，导体中的电流与其两端的电压不成正比，分析得：①探究通过导体的电流与电压的关系，当电阻一定时，导体中的电流与其两端的电压成正比，故①不符合本实验的探究；②测量小灯泡的电功率，由于灯丝的电阻随温度升高而变大，则灯泡的电功率是变化的，所以导体中的电流与其两端的电压不成正比，故②符合本实验的探究；③测量小灯泡的阻值，灯丝的电阻随温度升高而变大，所以导体中的电流与其两端的电压不成正比，故③符合本实验的探究；④测量定值电阻的阻值，每次实验数据电压与电流的比值应该相差不大，但由第一次数据可知，阻值为
由第二次数据可知，阻值为
每次实验数据所算出的阻值相差较大，故④不符合本实验的探究。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】熟知各个实验原理，逐项分析。
6．（2023九上·商河开学考）关于以下各图实验，说法不正确的（ ）
A．探究串联电路电流特点时，最好选用两个规格不同的小灯泡
B．探究不同物质吸热能力时，除了图中所示的器材，还需要天平和秒表
C．探究电流与电阻的关系时，因为要控制其他变量，所以滑片不能动
D．探究电流产生热量与电流关系时，煤油升高的温度反映电流产生热量多少
【答案】C
【知识点】探究串并联电路中的电流特点实验；探究电流与电压、电阻的关系实验；焦耳定律；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】A.探究串联电路电流特点时，选用规格不同的小灯泡，结论更具普遍性，A不符合题意；
B.探究不同物质吸热能力时，需要温度计测量温度，还需要使物体的质量相等，利用天平，还需要记录加热时间，需要秒表，B不符合题意；
C.探究电流与电阻的关系时，因为要控制电压不变，通过移动滑片保持电压不变，C符合题意；
D.探究电流产生热量与电流关系时，电流产生热量越多，被加热物体温度变化越大，即煤油升高的温度反映电流产生热量多少，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】探究电流规律时，选择不同规格的灯泡；探究物体吸热能力时，需要天平测量质量，秒表计算时间，温度计测量温度；探究电流和电阻关系时，移动滑片使电压表示数不变；探究电流产生热量多少的影响因素时，通过温度变化反应电流产生热量的多少。
7．（2020九上·深圳月考）如图所示，是探究“电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关”的实验装置。甲乙两图中的电源电压是相同的，图乙中 。通电相同时间后（ ）
A．甲图中，左右两电阻发热量之比为2：1
B．甲图中，两电阻串联主要是为了保证通电时间相同
C．乙图中，左右两电阻发热量之比为4：1
D．乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热量变为原来的4倍
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】AB．由图甲可知，两个电阻串联接入电路中，根据串联电路的特点可知，通过两个电阻的电流是相同的，通电时间也相同；在电流和通电时间相同时，电流产生的热量与电阻成正比，电阻之比为
所以左右两电阻发热量之比为 ，AB不符合题意；
C．乙图中，电阻相同，通电时间相同，通过 的电流电流是通过 电流的2倍，根据 可知，左右两电阻发热量之比为 ，C符合题意；
D．乙图中，拆除前，由串并电路的电阻特点可知，电路总电阻
电路中电流
通过右侧电阻的电流为
拆除后，为串联电路，电路中电流
由 可知，拆除后与拆除前的产生热量之比
右侧发热电阻的发热量变为原来的2.25倍，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流产生的热量和电流的平方、电阻、时间成正比；探究过程时利用了控制变量法和转换法；根据可以计算热量的多少。
二、填空题
8．（2022九上·长沙期末） 半导体材料运用广泛，小明想了解某半导体器件的一些特性，为此他进行了一些实验并收集了相关的实验数据。他根据收集的实验数据做出了通过该器件的电流随其两端电压变化的图像，如图所示。由图像可知，当此器件两端的电压为 3.0V 时，通过此器件的电流为 A，在此电压下工作 1min 消耗的电能为 J；在器件两端电压从 0 到 4.0V 不断增大的过程中，器件的电阻值将 （选填“保持不变”“变大”或“变小”）。
【答案】0.2；36；变小
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用
【解析】【解答】(1)从图象中可以直接读出3.0V对应的电流值为0.2A；
（2）此电压下工作1min消耗的电能为：W=UIt=3Vx 0.2A x 60s=36J；
（3）从图象中可以看出电压是3V时，电流为0.2A，电压为4V时，电流为0.4A，
根据，可得两次电压下的阻值分别为：
所以器件的电阻变小。
【分析】（1）从图象中找出电压值是3V的对应点，读出对应的纵坐标即可；
（2）利用W=UIt求得此电压下工作1min消耗的电能；
（3）在器件两端电压从0V到4.0V不断增大的过程中，根据欧姆定律计算两次电压下的电阻值，进行比较可知器件的电阻值变化情况。
9．（2022九上·夏邑期末）如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该电能表的工作电压是 V，表盘上显示已用电 kW·h，若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min，电能表指示灯闪烁了40次，该用电器在上述时间内消耗的电能为 kW·h。
【答案】220；5546.7；0.025
【知识点】电能表参数的理解
【解析】【解答】（1）根据图片可知，该电能表的工作电压为220V，示数为5546.7kW·h；
（2）用电器消耗的电能：。
【分析】（1）根据电能表的表盘分析解答；
（2）根据计算用电器消耗的电能。
10．（2022九上·长沙期末） 如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U 与电流表示数I的关系图象如图乙所示，则R1的电阻为 Ω， 滑动变阻器的最大电阻为 Ω，滑片 P 从 b 端移动到 a 端的过程中，电阻R1消耗的功率的变化量为 W。
【答案】5；10；1.6
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1） 闭合开关 S 后， 电阻 R1和滑动变阻器R2 串联， 电压表测量滑动变阻器两端电压，滑片 P 从b 端移动到a 端的过程中， 滑动变阻器的电阻变小，滑片在a端时电阻最小，电阻电阻 R1两端电压等于电源电压，由图乙可知，当电流最大0.6A时，电压表为0V，此时电源电压U电源=ImaxR1=0.6A×R1①；
当滑动变阻器在b端时，电压表示数最大为2V，此时电路中电流最小为0.2A，电源电压为：
U电源=U1+U2=IminR1+2V=0.2A×R1+2V②
联立①②可解得：R1=5 Ω ，U电源=3V；
（2） 滑片 P 在b 端时，滑动变阻器最大，由图像乙可知，电压表示数最大为2V，电流为0.2A，所以滑动变阻器的电阻为：；
（3）滑片在a端时，电路电流为：I最大=0.6A，由P=I2R，可知此时R1消耗的电功率最大，P最大=I2R1=（0.6A）2×5 Ω=1.8W，滑片在b端时，电路电流为：I最小=0.2A，此时R1消耗的电功率最小，P最大小=I2R1=（0.2A）2×5 Ω=0.2W，所以 电阻 R1 消耗的功率的变化量为 ：1.8W-0.2W=1.6W。
【分析】(1)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，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，由图象读出电流和电压，根据串联电路的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的阻值和电源电压；
（2）根据图像找确定滑动变阻器最值最大时电压表的示数和对应的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）根据P =UI =IR求出电阻R消耗功率的变化范围，进而求出变化量。
11．（2022九上·夏邑期末）如图甲是通过小灯泡L的电流与其两端电压的关系图象。现将小灯泡L与电阻R连入如图乙所示的电路中，闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.6W，电压表示数为3V。则电源电压为 V，电阻R的阻值为 Ω，电路消耗的总功率为 W。
【答案】6；15；1.2
【知识点】探究串、并联电路中的电压规律实验；电功率的计算
【解析】【解答】根据乙图可知，灯泡与定值电阻R串联，电压表测R的电压。
根据甲图和P=UI可知，当灯泡电功率为0.6W时，灯泡两端的电压为3V，通过灯泡的电流为0.2A，
电源电压为：U总=UL+U=3V+3V=6V；
电阻R的阻值为：；
则电路的电功率为：P总=U总I总=6V×0.2A=1.2W。
【分析】根据甲图确定实际功率为0.6W时灯泡的电压和对应的电流，再根据U总=UL+U计算电源电压，根据计算电阻R的阻值，根据P总=U总I总计算电路消耗的总功率。
12．小阳和小华两位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验．实验中使用的小灯泡上标有“2.5V”字样，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样．
（1）小阳连接的电路如图1所示，实验步骤正确，闭合开关后，发现小灯泡发光较暗，电流表、电压表的示数如图2（a）、（b）所示，他所用的电源电压为 V．接着他移动滑动变阻器的滑片P，当观察到电压表的示数为2.5V时，此时滑动变阻器的滑片恰好在中点上，小灯泡正常发光时的功率为 W．
（2）小华正确连接了电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，观察到小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表的示数为零．若电路中只存在一处故障，则故障是 ．
【答案】4.5；0.5；灯泡短路
【知识点】探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】解：（1）由图2可知，电流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数是0.14A；
由图（b）可知电压表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是1.7V；
闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值R滑=20Ω，
电源电压U=UL+U滑=UV+IR滑=1.7V+0.14A×20Ω=4.5V；
当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，滑动变阻器两端的电压U滑′=U﹣UL额=4.5V﹣2.5V=2V，
此时电路电流I′==0.2A，灯泡正常发光时的功率P=UL额I′=2.5V×0.2A=0.5W；
故答案为：4.5；0.5．
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表的示数为零，电路中只存在一处故障，则故障是灯泡短路．
故答案为：灯泡短路．
【分析】（1）实验步骤正确，闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为滑动变阻器的最大阻值，由图2读出电表示数，由公式U=IR及串联电路特点求出电源电压；由串联电路特点求出电压表示数为2.5V时滑动变阻器两端电压，然后由欧姆定律求出电路电流，最后由电功率公式P=UI求出灯泡正常发光时的电功率．
（2）电路故障有两种：断路或短路；灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路断路造成的；电流表有示数，说明电路不存在断路；电压表没有示数，可能是电压表并联电路之外电路存在断路或与电压表并联的灯泡短路造成的；综合分析可知，电路故障原因是：灯泡短路．
13．某物理兴趣小组的同学为了用实验来探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，向实验室借来了如下实验器材：电源、开关、滑动变阻器、电阻箱（电路图符号 ），电压表、电流表及导线．他们通过实验完成了探究．
（1）他们经过思考，通过测出电阻箱两端的电压和通过的电流，计算出电阻箱消耗的电功率，从而得到电功率与电阻的关系．请你画出他们探究的实验电路图．
（2）该小组设计了如下的探究步骤，请填写完整：
①连接电路，注意开关应断开，变阻器滑片P应放在阻值最大处；
②将电阻箱调到某一适当阻值，闭合开关，调节变阻器滑片P，读出电阻箱阻值R、电压表示数U、电流表的示数I，并记录在表格中；
③改变电阻箱为另一适当阻值， ，读出 ，并记录在表格中；
④ ．
⑤利用公式P=UI计算电功率，并记录在表格中．
【答案】调节滑动变阻器阻值，使电流表示数与第②步相同 ；电压表示数；再次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤
【知识点】探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】解：
（1）电压表测电阻箱两端电压，电流表测电流，电阻箱与滑动变阻器串联，电路图如下：
（2）注意实验中，因电阻阻值的变化，电路中的电流会改变，为控制电流一定，应通过移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流保持为原来的值不变；
探究步骤：
①连接电路，注意开关应断开，变阻器滑片P应放在阻值最大处；
②将电阻箱调到某一适当阻值，闭合开关，调节变阻器滑片P，读出电阻箱阻值R、电压表示数U、电流表的示数I，并记录在表格中；
③改变电阻箱为另一适当阻值，调节滑动变阻器阻值，使电流表示数与第②步相同，读出电压表示数，并记录在表格中；
④再次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤；
⑤利用公式P=UI计算电功率，并记录在表格中．
故答案为：（1）电路图见上；（2）③调节滑动变阻器阻值，使电流表示数与第②步相同；电压表示数；④再次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤．
【分析】（1）电功率、电阻、电流的关系为P=I2R，研究电功率与电阻的关系时，控制电流一定；
（2）探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，所以实验中需调节滑动变阻器使电路中电流保持不变；为了能使结论具有普遍性应多次实验．由此完成实验步骤的设计．
14．（2023九上·潮南期末）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关，将变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中，两电压表示数与电流表示数的变化关系如图乙所示，则电压表V1的示数变化是图像 （选填“a”或“b”），电源电压为 V；滑片移至最左端时，10s内电流通过R1产生的热量为 J。
【答案】b；15；6
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路图可知， 电阻R1 、电阻R2 、 滑动变阻器串联在电路中，电压表V1 测量R2两 端的电压，电压表V2 测量R2和变阻器两端的总电压，电流表测量电路中的电流。
当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入的电阻变小，电路中的总电阻变小，由 可知， 电路中的电流变大，由 可知， 和 两端的电压变大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电压表V2的示数变小，结合图乙可知， 图象中上半部分a为电压表V2示数变化图线，下半部分b为电压表V1示数变化图线。
当滑片P移至最右端时，两电压表均测 两端的电压，电路中的电流最大
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压
当滑片位于左端时，电压表V2的示数为 时，电路中的电流
则电源的电压
因电源的电压不变，所以由(1)(2)可得
滑片移至最左端时10s内电流通过 产生的热量
【分析】由 可知，电阻一定时，电流越大，电压越大；根据串联电路中总电压等于各分电压之和及，列出方程组，求出电源电压及定值电阻阻值；根据公式，求出热量。
三、作图题
15．（2021九上·西宁期末）物理实验小组想利用如图所给实验器材“测定小灯泡的额定功率”，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。请把如图的实物电路连接完整，要求正确选择电表量程。
【答案】解：如图所示：
【知识点】实物的电路连接；电功率的测量
【解析】【解答】小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，故电流表电压表选择小量程，电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，滑动变阻器接时一上一下，与小灯泡串联。
【分析】变阻器按一上一下连入电路中与灯串联；根据小灯泡的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联，因电阻约为10Ω，由欧姆定律求出灯的额定电流确定电流表选用小量程与灯串联。
16．（2020九上·惠山期末）如图是探究“影响电流热效应因素”实验装置的一些器材，将R1、R2、R3三电阻丝密封在三只完全相同的烧瓶内，且R1= R3=10Ω，R2=5Ω，瓶内装入等质量的煤油，小梁选择了两个电阻进行探究电流产生热量与电阻关系，请你把实物图连接好。
【答案】解：如图所示：
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】探究电流产生热量与电阻关系，需保证电流一定，电阻不同，所以选择R1、R2串联，如下图所示：
【分析】要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同，故应设计为串联电路。
17．（2018九上·岱岳期末）小明在探究“比较水和煤油的吸热能力”的实验时，利用两根完全相同的电阻丝作为发热体给质量相同的两种液体加热，为了节省时间，他将两根电阻丝并联接入电路，用一个开关控制同时通电或断电请在如图所示中用笔画线代替导线，使电路满足要求．
【答案】解：如图所示
【知识点】比热容；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由题意知道，应将两只电阻丝并列连接，且开关应该串联接在干路中，所以用一根导线将开关与其中一根电阻丝相连，再用一根导线将两根电阻丝的外侧相连，使之组成一个并联电路，如图所示：
【分析】实验时，应将两电阻丝并联，这样电路中的阻较小，电阻丝在的功率大，可在短时间内产生较多的热量，同时它们在相同时间内产生的热量相同 .
四、实验探究题
18．（2023九上·凤山期中）如图是晓华探究焦耳定律的实验：
（1）如图所示的电路中，通电一段时间后，晓华发现 （填“左”或“右”)侧电阻丝产生的热量多，他是通过观察U形管两液面的 来判断的；这种用来比较电阻丝产生热量多少的方法叫做 法：
（2）如图所示电路中，晓华想探究电阻产生的热量与电流的关系，右侧容器内电阻丝的阻值应为 ，右侧容器外并联的电阻丝起到 (填“分流”或“分压”)作用；若容器外侧的电阻丝也为，则左右两侧容器中产生的热量之比为
（3）晓华将图右侧容器外并联的的电阻丝也放入右侧容器内，重新进行实验，通电一段时间后，左右两侧容器中产生的热量之比为
【答案】（1）右；高度差；转换
（2）5Ω；分流；4∶1
（3）2∶1
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电流通过导体产生的热量与导体电阻成正比，电阻越大产生热量越多，右侧电阻大，产生热量多，通过观察U形管液面的高度差来判断的，这种方法是转换法。
（2）探究热量与电流的关系时，应该电流，保持电阻大小不变和加热时间相同，则右侧容器类的电阻应该为5Ω，并联电路是分流电路，若外侧电流也是5Ω，则右侧内部的电流为左侧电流的一半，故热量之比为。
（3）将右侧外边的电阻放进容器内，则右侧的总电阻为原来的一半，即R右=2.5Ω，此时热量之比为。
【分析】（1）电流通过导体产生的热量与电流二次方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比。
（2）研究热量与电流的关系时，采用控制变量法，应该电流不同，电阻和通电时间相同。
（3）两个相同的电阻并联后总电阻变为原来的一半，再利用电热公式计算出热量之比。
19．（2023九上·商河开学考）如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为，电阻大约为，电源电压为。
（1）图甲电路中还有一根导线没有连接，请用笔画线代替导线，将电路连接完整要求：导线不交叉；
（2）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 选填“太小”或“太大”；
（3）解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 。
实验次数 小灯泡两端的电压 通过小灯泡的电流 小灯泡的亮度 小灯泡的电功率
比正常发光暗
正常发光
比正常发光亮
（4）将如表数据填完整后进行分析，发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由其 选填“实际功率”或“额定功率”决定的；
（5）观察表中的数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是 。
【答案】（1）
（2）太小
（3）0.75；0.30；0.75
（4）实际功率
（5）灯泡电阻随温度变化而变化
【知识点】电功率的计算；电功率的测量
【解析】【解答】测量小灯泡的电功率实验中，
（1）测量灯泡电功率时，电压表和灯泡并联，实物图为；
（2）将滑动变阻器电阻调节到最大，闭合开关，电压表的示数超过2.5V，滑动变阻器的最大阻值太小，分压小，灯泡分压过大；
（3）实验时，电压表示数为2.5V，电流表如图乙，量程0~0.6A，分度值为0.02A，电流为0.3A，电功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）根据数据，小灯泡的实际功率不同，亮度不同，可知，小灯泡的亮度是由实际功率决定的；
（5）根据数据，计算灯泡电阻为，，，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是灯泡电阻随温度变化而变化。
【分析】（1）测量电功率时，电压表和灯泡并联；
（2）滑动变阻器电阻过小，分压小，灯泡分压大；
（3）根据电流表的量程和指针位置，测量电流；利用P=UI，计算电功率；
（4）灯泡的亮度由实际电功率决定；
（5）根据，计算电阻，灯泡的电阻随温度变化而改变。
20．（2020九上·松北期末）小文综合复习“研究小灯泡的电阻”和“研究小灯泡的电功率”两个实验。电路如图所示，所用灯泡规格是“2.5V 0.3A”。
（1）测小灯泡的电阻的原理是 ；测小灯泡电功率的原理是 ；
（2）小文在两个实验中都收集到三组证据：①2.0V 0.26A 灯泡发光暗淡；②2.5V 0.30A 灯泡正常发光；③3.0V 0.32A 灯泡强烈发光。在“研究小灯泡的电阻”实验中，合理的实验顺序是 ；在“研究小灯泡的电功率”实验中，合理的实验顺序是 （只写序号）。
（3）通过处理证据，可以获得相应的实验结论：
①“研究小灯泡的电阻”实验的具体结论是 ；
②在“研究小灯泡的电功率”实验中，通过计算灯泡电功率并比较对应电压关系，我们可以发现，当U实＞U额时
， 。
【答案】（1）；P=UI
（2）①②③（③②①也可给分）；②③①（②①③也可给分）
（3）同一小灯泡，灯丝温度越高，灯丝电阻越大；P实＞P额
【知识点】伏安法测电阻的探究实验；探究用电器的电功率实验
【解析】【解答】(1)测小灯泡的电阻的原理是欧姆定律的计算公式： 。测小灯泡电功率的原理是电压与电流的关系：P=UI。(2)在“研究小灯泡的电阻”实验中，根据灯泡的亮度变化进行实验，故合理的实验顺序是①②③或③②①。在“研究小灯泡的电功率”实验中，要先使灯泡在额定电压下正常发光，再改变灯泡两端的电压，观察灯泡在非额定电压下的发光情况，故合理的实验顺序是②③①或②①③。(3)①研究小灯泡的电阻的实验中会发现灯丝的电阻随温度的增大而增大，故得出的结论是：同一小灯泡，灯丝温度越高，灯丝电阻越大。②[在研究小灯泡的电功率实验中，灯丝的电阻不变时，根据 ，当U实＞U额时 ，P实＞P额。
【分析】（1）利用功率公式P=UI求解即可；测量小灯泡电阻的原理即为欧姆定律；
（2）探究灯泡的电阻，结合灯泡两端的电压和电流，利用欧姆定律求解即可；同理，结合灯泡两端的电压和电流，利用功率公式P=UI求解即可；
（3）电阻的大小还与温度有关，一般来说，导体的温度越高，电阻越大。
五、计算题
21．（2023·文登期中）某兴趣小组设计了一个监测湖水水位的报警装置，其原理如图。电源电压恒定，电阻R0的阻值为30Ω；R是竖直放置的长条形电阻片。浮子可带动金属滑杆AP在竖直方向上下移动、AP与R组成滑动变阻器。当电流表的示数达到设定数值时，表示水位达到警戒水位，装置发出报警信号。已知滑杆AP从底端上移到顶端的过程中，电压表示数与电流表示数的U- I图像如图2所示。
水位h/cm 10 15 20 30
电流I/A 0.1 0.12 0.15 0.3
（1）求滑动变阻器的最大阻值。
（2）求电源电压和电路的最小功率。
（3）滑杆AP从底端上移到顶端的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻均匀变化，记录下几组水位和对应的电流表示数，数据如表。当电流表的示数为0.25A时，水位达到警戒值，求警戒水位。
【答案】（1）60Ω
（2）9V；0.9W
（3）28cm
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1）滑片P在最底端时滑动变阻器阻值最大，电压表示数最大。由图2可得滑动变阻器的最大阻值为。
（2）I=0.1A时，电阻R0两端电压为，所以电源电压为。电路的最小功率为。
（3）电路中电流为0.3A时，电路总电阻为，此时滑动变阻器的阻值为，即滑片在最顶端。滑片从最底端到顶端过程中，电流从0.1A到0.3A，电阻减小60Ω，水位上升距离为h=30cm-10cm=20cm，即电阻每减小3Ω，水位上升1cm。当电路中电流为0.25A时，电路总电阻为。滑动变阻器的阻值为。此时水位比0.1A时电阻小54Ω，所以水位比0.1A时上升距离为，所以此时水位是，即警戒水位是28cm。
【分析】（1）滑片P在最底端时滑动变阻器阻值最大。由图2读出此时滑动变阻器两端的电压和通过滑动变阻器的电流，由U=IR求出滑动变阻器的最大阻值。
（2）两电阻串联，I=0.1A时，电路中电流最小，由U=IR可求出电阻R0两端电压，由串联电路电压规律可求出电源电压。由P=UI可求出电路的最小功率。
（3）求出电路中电流为0.3A时，滑动变阻器的阻值，由此时滑动变阻器的阻值推测出滑片在最顶端。结合表格数据可得出电阻和水位变化关系为电阻每减小3Ω，水位上升1cm。求出电路中电流为0.25A时滑动变阻器的阻值，由电阻和水位变化关系求出比0.1A时上升距离，所以警戒水位是。
22．（2022九上·枣阳期末）如图甲所示是小明家的电饭锅，图乙是该电饭锅的工作电路图。R1和R2均为加热电阻，S是温控开关，当锅内温度达到100℃时温控开关S自动跳转电饭锅转入保温状态。从说明书上收集到的部分数据如下表所示。电饭锅正常工作时，10min可将电饭锅中1.5kg的食物从20℃加热到100℃，之后转入保温状态。[食物的比热容为4.0×103J/（kg ℃）]
额定电压 220V
额定功率 加热挡 1000W
保温挡 220W
电源频率 50Hz
（1）加热时食物吸收的热量是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？
（3）电饭锅的加热效率是多少？
【答案】（1）解：加热时食物吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝4.8×105J；
答：加热时食物吸收的热量是4.8×105J；
（2）解：由电路图可知，开关S接1时，电路为R1的简单电路，当开关S接2时，两电阻串联，因为串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以两电阻串联时的总电阻比R1的电阻大，由P＝UI可知，电源的电压一定时，当开关S接1时，电路的电功率最大，电饭锅处于加热状态，当开关S接2时，电饭锅处于保温状态，
当电饭锅处于加热状态，则电热丝R1的阻值为：R148.4Ω，
当电饭锅处于保温状态时，电路的总电阻为：220Ω，
则R2的阻值为：R2＝R总﹣R1＝220Ω﹣48.4Ω＝171.6Ω；
答：电热丝R2的阻值是171.6Ω；
（3）解：由P可得，电饭锅加热时消耗的电能为：W＝P加热t′＝1000W×10×60s＝6×105J，
电饭锅的加热效率：η100%100%＝80%。
答：电饭锅的加热效率是80%
【知识点】热量的计算；欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据公式 Q吸＝cm（t﹣t0） 计算食物吸收的热量；
（2）由电路图可知，开关S接1时，电路为R1的简单电路，当开关S接2时，两电阻串联，根据公式 由 比较总功率的大小，从而确定对应的电功率。根据加热状态，利用公式 计算R1的阻值；根据保温状态，利用公式 计算出总电阻，最后根据 R2＝R总﹣R1 计算R2的阻值。
（3）首先根据 W＝P加热t′ 计算电饭锅消耗的电能，再根据公式 计算电饭锅的加热效率。
六、综合题
23．（2019九上·顺德期末）如图甲是顺德第二届创客节比赛活动中使用的某3D打印机，工作时，喷头的发热体自动加热到预设温度，将PLA线材料变成液态后从喷嘴流出。喷头背面装有一个散热风扇，在喷头达到预设温度后开始工作，该打印机有四个相同型号的电动机M1、M2、M3、M4，其中M1、M2、M3共同实现喷头的精准定位，M4则将PLA线材送入喷头，发热体未达到预设温度时喷头静止不动。某创客小组收集了相关的信息如图乙表所示。
（1）打印机喷头能将PLA线材料变化成液态，它是利用电流的 工作的。
（2）电动机工作时，主要将 能转化为 能。
（3）在打印过程中，若发热体、散热风扇和M1、M2、M3、M4同时正常工作，则打印机总的工作电流为 A。
（4）打印某个3d作品，四台电动机和散热风扇均工作了10min，则四台电动机产生的热量共 J，散热风扇输出的机械能为 J
【答案】（1）热效应
（2）电；机械
（3）8.5
（4）2700；6600
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】解：（1）打印机的喷头利用电流的热效应将电能转化为内能，使固态树脂等材料温度升高；（2）电动车是利用电动机来工作的，故其是据通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，它工作时消耗电能，产生机械能，故其是将电能转化为机械能的装置；（3）在打印过程中，若发热体、散热风扇和M1、M2、M3、M4同时正常工作，则打印机的总工作电流：I＝I发热+I1+I2+I3+I4+I风扇＝2A+1.5A+1.5A+1.5A+1.5A+0.5A＝8.5A；（4）四台电动机产生的热量Q总＝4Q1＝4I12R1t＝（1.5A）2×0.5Ω×10×60s＝2700J；
散热风扇产生的热量Q风扇＝I风扇2R风扇t＝（0.5A）2×4Ω×10×60s＝600J，
风扇消耗的机械能W＝UIt＝24V×0.5A×10×60s＝7200J，
所以，W机械＝W﹣Q风扇＝7200J﹣600J＝6600J。
故答案为：（1）热效应；（2）电；机械；（3）8.5；（4）2700；6600。
【分析】（1）电流的热效应：电流通过电阻要发热，这叫做电流的热效应.
（2）磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用是制成电动机.
（3）在打印过程中，若发热体、散热风扇和M1、M2、M3、M4同时正常工作，则根据并联电路的电流特点即可求出打印机的总工作电流；
（4）根据焦耳定律即可求出电动机产生的热量；利用Q=I2Rt求出散热风扇产生的热量，利用W=UIt求出风扇消耗的机械能，最后即可求出输出的机械能.
24．（2017九上·江阴开学考）某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路，如图所示．光控开关S因光照改变会自动通断，该电路具有白天保温、晚上加热的特点．R1、R2为电热丝，a、b间电压U = 24V，R1 = 72Ω，晚上电路的发热功率为12W．
（1）保温时S应处于 （选填“闭合”或“断开”）状态；
（2）求R2的阻值 ；
（3）求该电路白天工作5min所产生的热量 ．
【答案】（1）断开
（2）48Ω
（3）1440J
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）保温时功率小，由P＝ 可知，在电源电压不变时，电路中的阻值越大，功率越小，当闭合开关S将R1断开，两电阻串联接入电路，电功率最小，处于保温状态．
（2）晚上电路的发热功率为12W．由于白天保温、晚上加热则晚上电路中只有R2连入；由P＝ 可知，电阻阻值：R2＝ ＝48Ω；
（3）保温时两电阻串联，则总电阻R＝R1 R2＝72Ω 48Ω＝120Ω；则白天工作5min所产生的热量为Q1＝ t1 ＝1440J.
故答案为：（1）断开；（2）48Ω；（3）1440J.
【分析】（1）根据P=可知加热时电路中的电阻值最小；
（2）利用P=求出R2的阻值；
（3）利用Q=W=Pt=t求出产生的热量.
25．（2021九上·林甸期末）有两只灯泡，A灯“6V 6W”、B灯“6V 3W”，A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。
（1）将A、B并联接在6V电源两端，1min内电路消耗的电能 J；
（2）将A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，此时A灯电阻是 Ω；
（3）将A与一个滑动变阻器（50Ω 2A）串联接在6V电源两端，如图乙所示，调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率为A灯功率2倍时，滑动变阻器的功率为 W。
【答案】（1）540
（2）4
（3）2
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
【解析】【解答】（1）将A、B并联接在6V电源两端，因两灯的额定电压均为6V，且并联电路各支路两端电压相同都等于电源电压6V，所以A、B两灯都正常发光，由可得，1min内电路消耗的电能
（2）A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，则B灯两端电压为6V，由图象可知，通过B灯的电流为IB＝0.5A，串联电路电流处处相等，则通过A灯的电流
由图象可知，此时A灯的电压
由欧姆定律可得，此时A灯电阻
（3）当A与滑动变阻器串联接在6V电源两端时，两者电流相等，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，由P＝UI可知，变阻器的电压为A灯电压的2倍，即
根据串联电路的电压特点可知，电源电压
所以此时A灯两端的电压
由图甲可知，此时A灯的电流（即串联电路的电流）
变阻器两端的电压
此时滑动变阻器的功率
【分析】（1）A、B并联接在6V电源两端，都正常发光，实际功率等于额定功率，总功率等于两灯消耗功率之和，由W总=P总t计算1min内电路消耗的电能。
（2）A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，说明B达到额定电压，由图象可知通过B灯的电流，根据串联电路的电流规律可知通过A灯的电流，根据图象判断A灯的电压，根据欧姆定律计算其电阻。
（3）当A与滑动变阻器串联接在6V电源两端时，两者电流相等；当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，由P=UI可知，变阻器的电压为A灯电压的2倍；结合串联电路的电压特点求出A灯电压和变阻器两端的电压；根据图象找出此时通过A灯的电流即串联电路的电流，最后根据P=UI求出滑动变阻器的功率。
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