第6节 电能 电功、电功率专题（含解析）

第三章 能量的转化与守恒 ：电功、电功率专题
一 、选择题
1. “220V，25W”的电灯甲和“36V，25W”的电灯乙，当它们都正常发光时( )
A．甲灯亮 B．乙灯亮 C．两灯一样亮. D．无法判断
2.标有“220V 40W"和“36V 40W"的两盏灯都处于正常发光状态， 比较它们的亮度，则( )。
A． “220V 40W"的灯较亮 B．"36V 40W”的灯较亮
C．两盏灯一样亮 D．无法判断哪盏灯较亮
3.某台灯铭牌上标有“9 W”字样， “9 W”表示该台灯的( )
A．额定功率 B．实际功率 C．额定电流 D．实际电流
4.对于 1kW·h 的理解，下列说法正确的是( )
A．kW·h 是电功率的单位 B．只能同时点亮 4 只 250W 的灯泡
C．等于 3.6×103J D．可供 1kW 的用电器正常工作 1h
5.两盏相同的“220V 100W”的电灯，串联后接在 220V 的电路中， 则两灯总的电功率为( )
A．200W B．100W C．50W D．25W
6.如图所示，电源电压为 12V，R0 ＝60Ω, 滑动变阻器的规格为“50Ω2A”，电流表的量程为“0～0.6A”，
小灯泡上标有“6V3W”字样。不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全。则( )
A．S 闭合，S1 、S2 都断开，滑动变阻器接入电路的阻值范围是 8Ω~50Ω
B．S 闭合，S1 、S2 都断开，调节滑动变阻器， 灯泡的功率变化范围是 2.25W～3W
C．S、S1 、S2 都闭合， 电路消耗的总功率最小值为 2.4W
D．S、S1 、S2 都闭合， 当电路消耗的总功率最大时， 滑动变阻器接入电路的阻值是 30Ω
7.如图是小明设计的一个简易身高测量仪的示意图， 电源电压恒定不变。R0 是定值电阻。R 是一根固定
竖直放置的、阻值均匀的电阻棒。滑片 p 与电路接触良好。当被测者的身高越高时( )
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A．电流表的示数越大
B．电压表的示数越小
C．电路消耗的总功率越小
D．电压表与电流表的比值保持不变
8.为了探究电流通过导体所产生的热量与什么因素有关，某同学设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质
量和初温均相同的煤油， 已知 R1＜R2 。下列分析错误的是( )
A．选用煤油， 因为煤油的比热较小
B．一段时间后，温度计示数 t 甲＜t 乙
C．比较两支温度计的示数大小， 可以探究电热与电阻的关系
D．该电路没有接入电流表，因此无法探究电热与电流的关系
9.小金利用如图装置来研究电热跟哪些因素有关。甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻
丝的大小关系为 R 甲>R 乙 以下说法不正确的是( )
A．通电后，乙瓶中的液面升高得快
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B．不选择水来做实验， 是因为煤油的比热比水小
C．煤油吸热的多少是通过玻璃管内的液面变化来反映的
D．烧瓶和玻璃管相当于液体温度计
10.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，则下列判断不正确的是( )
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 10 D．电路的总功率变化了 1.2W
二 、填空题
11.某电热水壶铭牌上标有“220V 1000W”字样， 当其正常工作时，把质量为 2 千克， 温度为 30℃的水 加热到 80℃, 用时 10 分钟[c 水=4.2×103 焦/(千克·℃)]。加热过程中，水吸收的热量为
焦，电热水壶烧水的效率为 。
12.某电热水壶正常工作时的电流为 5A．电阻为 42Ω . 假设电热水壶正常工作时电能全部转化为水的 内能， 工作 5min 后，水吸收的热量为 J，此热量能把质量为 1kg、温度为 20℃的水
加热到 ℃[水的比热容 c 水=4.2×103J/（kg ℃) ].
13.民航局规定：严禁乘客携带超过 160W·h（瓦·时）的锂电池上飞机， 某品牌笔记本电脑的电池铭 牌标有“10.8V 10A·h”字样， 充满电后，存储的电能 kW·h，该笔记本电脑 （选
填“能 ”或“不能 ”）带上飞机。
14.如图甲是一种新型插座， 它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和所耗电费等（插座本身 消耗电能由内部电池提供）．小明将装有质量为 2.4kg、初温为 10℃水的电水壶插在该插座上，这时插 座屏幕上显示如图乙所示，当水烧开至 100℃时，屏幕显示如图丙所示。这段时间内电水壶消耗的电能
为 J，实际功率为 W．[电费单价： 0.5 元/kW h]
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15.某灯泡的铭牌上标有“PZ220 伏 40 瓦 ”的字样， 表示该灯泡的 是 220 伏，
是 40 瓦。
三 、实验题
16.如图所示， 某同学利用 1 台电压为 6 伏的学生电源、2 只额定电压为 6 伏的相同规格小灯泡、2 根 镍铬合金线、开关、若干导线做实验，连接的电路如图所示(镍铬合金线与 L2 串联)。闭合开关后，发 现灯 L1 较亮，灯 L2 较暗。两只小灯泡规格相同，且并联在电路中，为什么亮度却不同？ 该同学为此进
行了探究。
（1）他应用所学知识进行分析：灯泡的亮度不同，说明它们的实际功率 (选填“相同 ”或“不 同")，忽略温度对灯丝电阻的影响， 由于它们的灯丝电阻相同，根据公式 P= 可知，它们两
端的实际电压应该不同。
（2）为了验证自己的分析，某同学应该用电压表测出 的电压。
（3）测量结果证实了该同学的想法。通过进一步分析、推断可知， 本实验中灯泡亮度不同的原因
是 。
四 、解答题
17.饮水机其加热水槽部分工作原理电路如右图所示， 其中单刀双掷开关 S 表示一个自动温控开关， R1 为电加热管。当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S 自动切换到保温状态。若
饮水机加热时总功率为 1100W，而保温时总功率为 88W，请回答[C 水=4.2×103J/(kg·℃)]：
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（1）饮水机处于加热状态时，饮水机正常工作时电路中的电流；
（2）求电阻 R2 的阻值；
（3）若加热水槽储水 1000mL，将其从初温 20℃加热到 70℃需要 5 分钟，则饮水机的加热效率是多少？ 18.洗碗机由于能够自动清洗碗筷等餐具，解放劳动者的双手，而备受消费者欢迎。某型号家用洗碗机 工作程序： 先给水箱注水，当水注满时停止注水并自动加热， 水温上升到 50℃即停止加热， 洗涤程序 启动，水会从喷管喷出对餐具清洗喷淋，直到洗涤过程结束，水系统启动，将水箱中的废水排出，最 后烘干系统对餐具进行烘干。已知水的比热容为 4.2×103J/（kg ℃), 设水箱中水的初温为 20℃, 加 热时产生的热量全部被水吸收。图 1 为与洗碗机等效的加热电路图，R 为发热电阻， 位于水箱上部的两 个导电块 B、A 组成一个开关，注入的自来水是导体。图 2 是该洗碗机某次正常工作时的部分 P﹣t 图
像。
（1）洗碗机 A，B 触点中连接火线的是 触点.
（2）洗碗机给水加热时，参与工作的发热电阻 R 的阻值多大？ （不计水的电阻）
（3）若人工洗碗一次用水 20kg，用该洗碗机洗碗一次可以节约多少水
（4）从注水到排水结束，使用一次洗碗机要消耗多少电能？
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第三章 能量的转化与守恒 ：电功、电功率专题答案解析
一 、选择题
1.C
【解析】根据灯泡发光强弱的影响因素判断。
灯泡的发光强度由它的实际功率大小决定，则当灯泡正常发光时， 此时实际功率等于额定功率， 那么 额定功率越大， 灯泡越亮。根据题意可知，二者的额定功率都是 25W，因此正常发光时二者一样亮。
故选 C。
2.C
【解析】根据电功率的意义分析。
灯泡的亮度由它的实际功率决定，即功率越大，它的亮度越大。这两盏灯的额定电压不同， 但是它们
的额定功率相等，则正常发光时，它们的亮度相同，故 C 正确，而 A．B、D 错误。
故选 C。
3.A
【解析】知道电功率的基本单位，并知道用电器铭牌上所标信息为用电器正常工作时的额定值.
某台灯铭牌上标有“9W”字样， 就是指灯的额定功率为 9W.故答案为 A.
4.D
【解析】（1）根据电能的单位判断；
（2）根据 P=UI 分析判断；
（3）根据单位换算的知识判断；
（4）根据t = 计算。
A．kW·h 是电功的单位，故 A 错误；
B1kW·h 只是描述电能的多少， 与是否能够同时点亮 4 只灯泡无关，故 B 错误；
C．等于 3.6×106J，故 C 错误；
D．根据t = p (w) = 11kw (kw·) = 1 可知， 它可供 1kW 的用电器正常工作 1h，故 D 正确。
故选 D。
5.
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解： 一盏灯泡两端的电压为 220V 时，功率为 100W，即 P＝ ＝100W，
因两灯泡的规格相同，
所以， 两灯泡的电阻均为 R，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 且电源的电压不变，
所以， 两灯泡串联后接在 220V 的电路中时， 两灯的总电功率：
P 总 ＝ ＝ ＝P= ×100W＝50W。
故选： C。
6.
解： A．S 闭合，S1 、S2 都断开， 滑动变阻器与 L 串联。小灯泡上标有“6V 3W”字样。
小灯泡电阻 R＝ ＝ ＝12Ω,小灯泡正常发光时的电流 I＝ ＝ ＝0.5A， 则滑动变阻器接入电路的最小阻值 R 小＝ ＝ ＝12Ω;
滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”，则最大阻值 R 大 ＝50Ω, 故滑动变阻器接入电路的阻值范围是 12Ω~
50Ω, 故 A 错误；
B、S 闭合，S1、S2 都断开， 滑动变阻器与 L 串联，其最小电流 I 最小＝ ＝ ＝A， 则灯泡的最小功率 P 最小 ＝R 灯 = ×12Ω≈0.45W，
故灯泡的功率变化范围是 0.45W～3W，故 B 错误；
C、S、S1 、S2 都闭合， 滑动变阻器与 R0 并联， 流经 R0 的电流 I1＝＝ ＝0.2A， 当滑动变阻器的阻值最大时，此支路上的电流最小，则 I2＝ ＝ ＝0.24A
则干路上的电流 I 最小 ＝I1+I2 ＝0.2A+0.24A＝0.44A，
电路消耗的总功率最小值 P 最小 ＝UI 最小 ＝12V×0.44A＝5.28W，故 C 错误；
D、由电流表的量程可知，干路中的最大电流为 0.6A，则电路消耗的总功率最大，
电路中的总电阻 R 总 ＝ ＝ ＝20Ω ,
因滑动变阻器与 R0 并联，则 ＝+，即 ＝+
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解得 R 滑 ＝30Ω . 故 D 正确。
故选： D。
7.
解：
由图可知， R0 与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压， 电流表测量电路中的电流；
A．当被测者的身高越高时，滑片 P 向上移动， 变阻器连入阻值变大，电路的总电阻变大，电源电压恒
定不变，由 I＝可知电路中电流变小，即电流表示数越小，故 A 错误；
B、根据串联电路的电压特点可知，电压表示数 UV ＝U﹣U0 ＝U﹣IR0，因电流变小，所以电压表示数变大，
故 B 错误；
C、电源电压恒定不变， 电路中电流变小， 由 P＝UI 可知电路消耗的总功率变小， 故 C 正确；
D、根据欧姆定律可知，电压表与电流表示数的比值等于变阻器连入电路中的电阻，所以该比值变大，
故 D 错误。
故选： C。
8.D
【解析】由煤油与水的比热容大小关系分析实验中用煤油而不用水的原因； 两个电阻是串联的， 电流 相等， 通电时间相等， 根据电阻关系，由 Q=I2Rt 可知 t 甲和 t 乙关系； 探究导体产生的热量跟什么因素
有关的实验中， 应采用控制变量法。
A．选用煤油， 因为煤油的比热较小， 温度变化明显，故 A 说法正确；
B、两电阻串联在电路中，通过的电流相同， 已知 R1＜R2 ， 由 Q=I2Rt 可知， 一段时间后， 电阻 R2 产生
的热量多， 所以 温度计示数 t 甲＜t 乙 ，故 B 说法正确；
C、通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数， 是为了探究电热与电阻的关系， 故 C 说法正确；
D、探究电热与电流的关系，可以调节滑动变阻器改变电流，通电相同时间， 观察同一只烧瓶中煤油升
高的温度计的示数变化， 故 D 说法错误。
故答案为： D。
9.A
【解析】（1）根据 Q=I2Rt 比较产生热量的多少，产生热量多的液面升高的快；
（2）根据 Q=cm△t 分析；
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（3）煤油吸收的热量越多，它的温度升高越多，体积膨胀越多，玻璃管内液面升高越多；
（4）根据液体温度计的工作原理分析判断。
A．根据图片可知， 甲和乙两个电阻丝串联，那么通过它们的电流相等，通电后，时间也相等。根据 Q=I2Rt 可知， 甲的电阻大于乙的电阻， 则甲产生的热量大于乙产生的热量，则甲瓶中液面升高的快，故 A 错
误符合题意；
B.根据 Q=cm△t 可知，当水和煤油的质量和吸收的热量相等时，煤油的比热容小， 温度升高的多，液
面高度变化的多，现象更明显， 故 B 正确不合题意；
C.煤油吸热的多少是通过玻璃管内的液面变化来反映的， 故 C 正确不合题意；
D.液体温度计的工作原理为液体的热胀冷缩， 则烧瓶相当于液泡， 玻璃管相当于液柱， 煤油就是测温
液体， 故 D 正确不合题意。
故选 A.
10.B
【解析】（1）（2）（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；
（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。
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I = 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I = 可得，
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滑动变阻器的最大阻值： R2 = = = 10Ω;
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
解①②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；
则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。
故选 B。
二 、填空题
11.4.2×105 ；70%
【解析】（1）根据 Q=cm△t 计算水吸收的热量；
（2）根据 W=Pt 计算电热水壶消耗的电能，再根据η = 计算电水壶的加热效率。 （1）水吸收的热量 Q=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×（80℃-30℃) =4.2×105J；
（2）电热水壶消耗的电能 W=Pt=1000W×600s=6×105J；
电热水壶的效率为： η = = = 70%。
12.3.15×105 ；95
【解析】解：电流产生的热量为： Q=I2Rt=（5A）2 ×42Ω×5×60s=3.15×105J
由于全部转化， 则水吸收的热量为： Q 吸=Q=3.15×105J
由 Q 吸=cm△t 可得：△t=cm (Q)=4 (3.)2 (15)5=75℃
则水的末温为 t=75℃+20℃=95℃
故答案为： 3.15×105J；95.
根据焦耳定律公式求出电流产生的热量， 得出水吸收的热量， 结合水的吸热公式再求水的温度.
13.0.108；能
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【解析】根据公式 W=UIt 计算出笔记本电池储藏的电能， 然后与乘客的携带标准进行比较即可。
笔记本电池储存的电能为：W=UIt=10.8V×10A×3600s=388800J=0.108kW·h=108W·h；
因为 108W·h<160W·h，
所以该笔记本电脑能带上飞机。
14.
解：
电水壶消耗的电能为 W＝ ＝0.3kW h＝1.08×106J，
由乙、丙图可知，烧水时间为 14：32min：﹣14：20min＝12min＝720s
电水壶的实际功率为 P＝ ＝ ＝1500W。
故答案为： 1.08×106 ；1500。
15.额定电压； 额定功率
【解析】用电器正常工作时的电压叫额定电压；用电器在额定电压下的功率叫额定功率.
灯泡的铭牌上标有“PZ220 伏 40 瓦 ”，它表示该灯泡的额定电压是 220 伏， 额定功率是 100 瓦.
三 、实验题
16.（1）不同；
（2）两只灯泡两端
（3）镍铬合金线的电阻较大， 使 L2 两端电压小于 L1
【解析】（1）灯泡的亮度与它的实际功率有关，即实际功率越大， 灯泡越亮。已知电阻和功率， 可根
据公式P = 计算出电阻两端的电压。
（2）（1）中理论上已经推算出两个灯泡的电压不同， 接下来可以用电压表分别并联在两个灯泡两端，
分别测出实际电压进行分析即可。
（3）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比。灯泡 L2 与镍铬合金线串联，由于合金线的电阻比较大，
因此它分得的电压会比较大，导致 L2 的电压比较小。
四 、解答题
17.（1）解： I 额= U (P)额 (额) = =5A
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（2）解： R1= I (U)额 (额) = 25A (20)V =44Ω
R 温= P (U)温 (2) = =550Ω
R2=R 温-R1=550Ω-44Ω=506Ω
（3）解： Q 吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1000mL×1.0g/cm(70℃-20℃)
=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×50℃=2.1×105J
W=Pt=1100W×300S=3.3×105J
η= w (Q吸) = 3 (2). (.)3 (1)10 (10)5J (5J) ≈63.6%
【解析】（1）从题目中找到饮水机的加热功率，然后根据公式 I额 = U (P)额 (额) 计算饮水机处于加热状态时
的工作电流；
（2）当饮水机处于加热状态时，只有 R1 自己工作，根据 R1 = I (U)额 (额) 计算出 R1 的阻值。当饮水机处于保
温状态时， R1 与 R2 串联， 根据 R温 = P (U)温 (2)
计算出总电阻， 最后根据 R2=R 温-R1 计算出 R2 的阻值。
（3）首先根据 Q 吸=cm(t-t0)计算出水吸收的热量，再根据 W=Pt 计算出消耗的电能，最后根据 η = w (Q吸)
计算出饮水机的加热效率。
18.
解：（1）开关应该控制火线，由图可知， 触点 B 与开关直接相连， 因此连接火线的是 B 触点；
（2）由图乙可知， 洗碗机加热时的功率 P 加热 ＝800W，
由 P＝UI＝可得，发热电阻的阻值：
R＝ ＝ ＝60.5Ω;
（3）由图乙可知， 洗碗机加热时的功率为 800W，工作的时间为 21min，洗碗机加热时消耗的电能：
W 加热 ＝P 加热 t 加热 ＝800W×21×60s＝1.008×106J，
加热过程中水吸收的热量：Q 吸 ＝W 加热 ＝1.008×106J，
由 Q 吸 ＝cm（t﹣t0 ）可得，水箱注满水时水的质量：
m 水 ＝ ＝ ＝8kg，
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人工洗一次碗用 20kg 的水，则改用该洗碗机洗碗， 一次可以节约水的质量：
Δm＝m 水 ′﹣m 水 ＝20kg﹣8kg＝12kg；
（4）洗碗机注水时不消耗电能，
洗碗机加热时消耗的电能：
W 加热 ＝1.008×106J，
洗碗机清洗喷淋时的功率为 120W，工作时间为 60min，
由 P＝可得，洗碗机清洗喷淋时消耗的电能：
W 清喷 ＝P 清喷 t 清喷 ＝120W×60×60s＝4.32×105J，
洗碗机排水的功率为 60W，工作的时间为 1min，
洗碗机排水时消耗的电能：
W 排 ＝P 排 t 排 ＝60W×60s＝3.6×103J，
该洗碗机正常洗一次碗消耗的电能：
W＝W 加热+W 清喷+W 排 ＝1.008×106J+4.32×105J+3.6×103J＝1.4436×106J。
答：（1）B；
（2）洗碗机给水加热时，参与工作的发热电阻 R 的阻值为 60.5Ω;
（3）若人工洗碗一次用水 20kg，用该洗碗机洗碗一次可以节约 12kg 水；
（4）从注水到排水结束，使用一次洗碗机要消耗 1.4436×106J 的电能。
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