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专题04 能量探索之电能 考点清单
清单1 电能与电功
考点一 电功
1.定义: 所做的功叫做电功。
2.实质: 能转化为其他形式能量的过程。
3.单位，电能电功的单位是 ，还有 俗称“ ”。焦耳与千瓦时之间的换算关系:1千瓦时= 焦耳。
考点二 电能表
1.电能表的作用:测量用电器在一段时间里消耗的 的多少。电能表也叫电度表。
2．电能表的参数含义
220V：电能表的 为220V
10（20）A：电能表的 为10A，短时间内通过的最大电流为20A
50Hz：电能表的频率为50Hz
3000r/kW·h：
3.电能表测量电能的方法:
①读数法:电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是 。
②计算法:由电能表参数Nr/ kW.h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N ×3.6× 106焦耳
学以致用
1．某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，R2＝24R1，高温挡的功率为1100W，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（ ）
A．这段时间长为3分钟
B．低温挡时R1的功率为44W
C．低温挡时的电流为0.2A
D．R2的电阻为1100Ω
2.（2023秋 鹿城区校级月考）如图所示分别是小实家上月初和月末的电能表的表盘示数，下列选项中说法正确的是（ ）
A．该电能表的最大额定电流为20A
B．电能表的表盘转1转，说明消耗了600kW h的电能
C．小实家上月消耗的电能为911kW h
D．电能表的表盘转得越快，电能表所在电路消耗电能越多
3．一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V，工作电流为10A，效率为80%．电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是总重的0.1倍，则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为（ ）
A．83s B．833s C．104s D．以上都不对
4．如图所示是宁波的风光互补LED路灯外形图和电路原理图，在晴天可利用太阳能发电，阴雨天和夜晚可利用风力发电。
（1）晴天阳光充足时，光控开关S处于断开状态，此时，蓄电池相当于电路中的 （选填“电源”或“用电器”）。
（2）一套400W的常规路灯若换成照明效果相当的风光互补LED路灯，一年可节电 kW h。 （路灯平均每天发光10小时，一年365天，每只LED灯标有“24V，60W”字样）
清单2 电功率
考点一 电功率
1.物理意义:描述电流做功的 。
2.定义:电流在 内做的功。用字母 表示。
3.单位: ( W )或千瓦(kW)，换算关系为1千瓦=1 000瓦。
4.公式: ，其中W代表电功，t表示时间，其变形式为W=Pt，t= W/P
考点二 额定电压和额定功率
1.额定电压:用电器 时的电压。用电器铭牌上标有的电压值就是额定电压，常用U额表示。
2.额定功率:用电器在 下消耗的电功率。用电器铭牌上标有的电功率值就是额定功率，常用P额表示。
考点三 实际电压和实际功率
1.实际电压:用电器 时的电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或小，还可能为零。常用U实表示。
2.实际功率:用电器在 下工作时的电功率，它可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或小，当用电器中无电流通过时实际功率为零。常用P实表示。
3.灯泡的亮度取决于其 的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在没有损坏的前提下，只要灯泡的实际功率相等，其发光的亮度就相同。
4.实际功率和额定功率之间的关系:
用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况
U实=U额 P实=P额
U实>U额 P实>P额
U实
电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路并联电路分析如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It= 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t= 推论一无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+…
2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比推导分析：推论三并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比推导分析：
学以致用
1.（2023秋 慈溪市期末）某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，R2＝24R1，高温挡的功率为1100W，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（ ）
A．这段时间长为3分钟
B．低温挡时R1的功率为44W
C．低温挡时的电流为0.2A
D．R2的电阻为1100Ω
2.（2024 浙江模拟）如图甲所示，电源电压恒定，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P从B端至A端的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的U﹣I图象如图乙所示，则（ ）
A．电源电压为20V
B．EF是V1表示数随A表示数变化的图象
C．滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D．整个电路的最大功率为14.4W
3.（2023秋 义乌市期末）如图所示电路，电源电压为4.5V且恒定。电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，小灯泡规格为“2.5V，1.25W”（灯丝阻值不变），滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。保证电路中各元件都不损坏，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数变化范围0.3A～0.5A
B．电压表示数变化范围2V～3V
C．滑动变阻器阻值变化范围4Ω～20Ω
D．小灯泡实际功率变化范围0.45W～1.25W
4.（2024 浙江模拟）如图所示，电源电压不变，R1＝6Ω，R2＝4Ω。
（1）当开关S1闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为0.6A，电路总电阻是 Ω，电源电压为 V。
（2）当开关S1、S2和S3都闭合时，电流表示数为1.5A，此时通过R1的电流是 A，10s内电流通过灯泡L做的功为 J。
清单3 电功率的实验探究
考点一 电功率的计算公式
1.实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的 。
2.电功率的公式可表示为 (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏·安。
3.电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出: 或 (只适用于纯电阻电路的计算)。
4.无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为 。
考点二 电功的计算
1.根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即 。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。
2.根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏·安·秒。
3.将公式I=U/R代入电功公式，可得 或 。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。
考点三 影响电功率大小的因素
1.研究电功率与电流的关系
控制两者两端的 相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和 (亮度反映实际功率的大小)。
实验结果: 。
2.研究电功率与电压的关系
控制通过两者的 相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。
实验结果:
考点四 电功率的测量
伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做 。
考点五 其他测定功率的方法：伏阻法
考点六 其他测定功率的方法：安阻法
学以致用
1．实验室有“110V25W”和“110V60W”的灯泡各一只，为使两灯能在家庭电路中正常发光，小科设计了如图所示的四种方案，其中可行的是（ ）
A． B．
C． D．
2．为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，某科学兴趣小组的同学按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动（滑片P到最右端的距离为x），同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R0的阻值为10Ω
B．x＝5cm时，R0消耗的电功率为0.045W
C．滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是18Ω
D．若电流表的量程为0～3A，则此电路的最大功率可达9W
3．某同学在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率关系”的实验中，所用电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。
（1）请将图甲的实验电路连接完整。
（2）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V。关于电压测量点的选择有如下三种方案，最佳方案应选用 （选填字母）。
A.1.0V、2.5V、4.0V B.0.5V、1.0V、1.5V C.2.0V、2.5V、3.0V
（3）完成电路连接后，闭合开关，电流表和电压表均有示数，但灯泡不亮，接下去首先应进行的最合理操作是 。该同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图像。他想利用有关数据求出小灯泡的电阻，于是分别选取不同电压时的电流，算出了小灯泡不同的电阻并取平均值作为小灯泡的电阻。你认为该同学求小灯泡电阻的做法是否正确？并说明理由 。
4．某灯泡上标有“7.*V 0.5A”的字样，其中额定电压值不清、估计在7.0V～7.9V之间，因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源（电压值未知）、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器R，一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。
（1）滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 A，计算出电源电压为 V。
（2） （请补充具体操作），此时小灯泡正常发光。
（3）当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1，断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。
清单4 电热器与焦耳定律
考点一 电流的热效应
(1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度 ，这种现象叫做电流的热效应。
(2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是 。
(3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的 工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由 的金属导体制成的。
考点二 探究影响电热的因素
获得结论:
①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越 。
②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越 。
③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越 。
考点三 焦耳定律
1.焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成 ，跟导体的电阻成 ，跟通电时间成 。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。
2.公式: 。
考点四 电热(Q)和电功(W)的区别
电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的
电功是指电流通过导体时所做的功。
当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q);如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。故选用热量计算公式时分两种情况:
①电功全部转化成电热: (适用于纯电阻电路)
②电功全部或部分转化成电热: (适用于任何电路)
学以致用
1．除了气体供应充足之外，不同鱼类对水温的需求是不同的。该科学兴趣小组继续开展了恒温水族箱的项目化学习。已知：R1为电热丝，标有“220V 2000W”的字样；S2为磁控开关。工作原理：热敏电阻Rx作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示；R2为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙。衔铁在至少6N吸引力的作用下才能被吸引，当吸引力小于4.5N时被弹开（电磁铁电阻不计，，ρ水＝1.0×103kg/m3）。
（1）水族箱使用时，需要装入4L水，要使水温从10℃升高到30℃，需要吸收多少热量？
（2）正常工作时，电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从10℃升高到30℃，电热丝需要加热多长时间？
（3）调节滑动变阻器R2使恒温箱的温度控制在20﹣30℃之间，求此时R2的阻值 。
（4）为了把恒温箱的温度区间控制改成25﹣30℃之间，小明将滑动变阻器向左移，结果无法达成功能，你觉得，这是为什么？ 。
2．如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个电动机。
（1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的原因是 。
（2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中 （选填“A”或“B”）位置。
（3）该电吹风的部分参数如表，电吹风吹热风时，通过风扇的电流是多少（保留两位小数）？电热丝1分钟内产生的热量是多少？
额定电压 220V
热风功率 1250W
冷风功率 40W
3．龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题
（1）当开关S与1、2位置同时连接时，电吹风吹 风。
（2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0电阻将 ，电热丝的发热功率将 （选填“增大”、“不变”或“减小”），则电热丝的最大发热功率为多少？
（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，经计算，热损耗为20%，则此时电动机线圈电阻。（不计机械摩擦损耗的能量）
4．（多选）小明用秒表和如图所示实验装置来探究“影响电流热效应因素”，他将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法错误的是（ ）
A．本实验中，电流产生的热量多少通过温度计的示数变化来判断
B．本实验可以探究电流产生的热量与电阻、电流和通电时间的关系
C．烧瓶内选用比热容较小的煤油，可以使实验现象更明显
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
5．小明学习了焦耳定律表达式Q＝I2Rt之后很好奇，电流流过导体产生的热量与导体两端电压是否有关，在老师的指导下，完成了如下实验：
①取两只同型号的直流电动机（不计工作过程中电刷与换向器摩擦产生的热量），按如图方式连接，并且在每只电动机金属外壳的相同位置固定一个电子温度计，同时记录两支电子温度计的初始温度值。
②闭合开关，发现两只电压表示数相同，然后对电动机M1施加一个阻力，使其转动速度变慢，发现电压表V1示数变小，V2示数变大。
③维持V1、V2示数不变（U1＜U2），每隔30s记录一次温度计示数，记录数据T1、T2如表所示。
④换用其他两个同型号的直流电动机重复上述实验。
t（min） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
T1（℃） 17.8 18.4 19.0 19.5 20.0 20.7 21.2 21.6 21.9 22.2 22.4
T2（℃） 17.8 18.5 19.1 19.6 20.0 20.7 21.2 21.7 22.0 22.4 22.6
试回答下列问题：
（1）两个电动机采用串联连接方式的目的是 。
（2）小明分析了该实验，认为在电流相等，通电相同时间时U1＜U2，两个电动机（R相同）所产生的热量（由T1、T2体现）却基本相等。由此可得出结论是 。
（3）从能量转化及功的角度分析，当电动机M1受到阻力转速变慢后，U1＜U2的原因是 。
【解题技巧】
1.如何定性比较电功率或电功、电热的大小？
【方法技巧】
（1）首先通过审题，挖掘隐含条件。当题中出现“用电器的铭牌”、“正常工作”等信息时，据此信息不但可知用电器的的额定电压和额定功率值的大小，还可以求出额定电流（I额）和电阻（或直接根据R=U额2/P额求电阻）。
（2）采用控制变量法选择电功率公式：
①单一用电器在不同状态时电功率大小的比较：由于不变量是用电器的电阻，可根据变量是U或I分别选择公式P=U2/R和P=IR比较电功率大小。
②串、并联电路中两用电器消耗电功率的大小比较：由于变量是电阻，对于串联电路，因电流相等，可利用P=I2R比较；对于并联电路，因电压相等，可利用P=U2/R比较；电功率大小关系确定后，再利用W=Pt可比较消耗的电能或电热。
【注意】
①用电功率或电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性。另外，推导公式P=U2/R和P=I2R仅适用于纯电阻电路。在初中阶段，有关电功、电热、电功率的计算都是有关纯电阻电路的。非纯电阻电路的计算几乎不涉及。
②灯泡亮度由实际消耗的功率决定。在有关小灯泡的电功率的计算中，通常认为其电阻是不随温度变化的根据公式P=U2/R可知，电阻一定时，实际电压变为额定电压的“n”倍，功率就会变为原来的“n2”倍。如实际电压为额定电压的一半，则实际功率为额定功率的1/4。电阻R是连接额定与实际的“桥梁”。
2、如何计算有关串并联电路中的电功率、电热问题？
（1）根据题意画出电路简图（不含电表、无用的短路或断路部分、开关等），明确电路连接方式，然后标出已知量和待求量。
（2）灵活选择电功率（或电功、电热）公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解。
注意：①若因含电表多导致电路连接不直观判断时，可采用“去表法”处理判别。
②若含两个电路状态时，务必根据每一状态画一个简易电路图。
③用欧姆定律、电功率、电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性。
3、如何分析或计算两档或三档电热器的热功率问题
（1）明确电热器档位改变的原理方法：通常采用开关对某一发热体“短路”、“断路”或“接通”使连入电路中的发热体数量或连接方式改变从而实现档位改变的目的。
（2）判定电热器的不同档位：①首先根据电热器的不同档位画出简易电路图（不含无用的短路或断路部分、开关等），并在电路图上标出不同档位下的热功率值；
②明确发热体对象及个数；
③最后根据公式P=U2/R判断：在总电压不变的情况下，电路中的总电阻最小时是高温档，电路中的总电阻最大时是低温档。
（3）熟练利用欧姆定律、电功率、串并联电路特点进行相关计算。
学以致用
1.（2023秋 西湖区期末）如图所示，两灯泡L1和L2规格分别为“6V 3W”和“6V 6W“，电源电压相同恒为6V，按甲、乙方式连接，工作时最亮的是（ ）
A．甲图中的L1 B．甲图中的L2
C．乙图中的L1 D．乙图中的L2
2.（2023秋 杭州期末）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为43圈和33圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2并联在电路中工作一段时间，下列说法正确的是（ ）
A．通过R1的电流等于通过R2的电流
B．R1两端的电压大于R2两端的电压
C．R1的电功率大于R2的电功率
D．R1消耗的电能小于R2消耗的电能
3.（2022秋 台州期末）某科学小组用L1、L2两个小灯泡及其它必要元件，设计了如图甲、乙、丙三个电路，电源电压相同且恒定不变，闭合开关后电路消耗的总功率P甲、P乙、P丙的关系是（ ）
A．P乙＜P甲＜P丙 B．P甲＞P乙＞P丙
C．P甲＝P乙＝P丙 D．P甲＜P丙＝P乙
4.（2022秋 乐清市校级期末）现有灯泡L1“6V、6W”和灯泡L2“6V、3W”，按右图所示的连接方式接入电路，断开开关S，灯泡L1的功率为P1，灯泡L2的功率为P2。若将开关S与电源的位置对换，再闭合开关S，L1、L2的功率分别为P1′、P2′（不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定）。下列关系式正确的是（ ）
A．P1＞P2＞P1′＞P2′ B．P2＞P1＞P1′＞P2′
C．P1′＞P2′＞P1＞P2 D．P1′＞P2′＞P2＞P1
一站到底（真题演练）
1.（2023秋 余姚市校级月考）如图所示，额定电压为110V的A、B两盏电灯，额定功率分别为100W和25W．把它们接到220V的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是（ ）
A． B．
C． D．
2.（2023秋 乐清市月考）如图所示的是A、B两个灯泡的U﹣I关系图象，现在将A、B两个灯泡并联在电路中，且电路中只有这两个电路元件。当A灯泡两端的电压为4V时，B灯泡在1min内产生的热量是（假设小灯泡消耗电能的90%转化为内能）（ ）
A．2.4J B．96J C．129.6J D．144J
3.（2023春 诸暨市期中）目前电动汽车的主流充电方式为智能恒功率充电，充电电压U和充电电流I的变化如图所示。第一阶段为限流段，即电池预充电阶段；第二阶段为恒流阶段，电流保持不变，电压稳定增加；第三阶段为恒功率段，该过程充电功率保持恒定；第四阶段为恒压段，充电电流不断减小，直至充满。在充电恒压段，电池能量E随时间t变化的图像为（ ）
A． B．
C． D．
4.（2023 钱塘区校级四模）如图甲所示，电源工作时输出的总功率恒定不变，R1＝10Ω。在移动滑动变阻器R2的滑片P时，电流表A的示数I与电流表A1的示数I1之间变化关系如图乙所示。根据图中信息判断，下列说法中正确的是（ ）
A．当滑片P向右移动时，电流表A的示数逐渐增大
B．当滑片P向左移动时，电源的输出电压逐渐增大
C．电源工作时每秒钟消耗的电能始终为5J
D．当电流表A1的示数为0.5A时，R2＝12.5Ω
5.（2024秋 浙江月考）如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，验电器的工作原理是同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引
B．如图乙，在探究电流与电压关系时，将定值电阻R由10Ω换成16Ω时，需向右移动滑片P
C．如图丙，将“6V 3W“的灯L1和“6V 6W”的灯L2串联接入9V电源上时，灯L1比灯L2亮
D．如图丁，闭合开关S，灯L1、L2都发光，两电流表指针偏转角度相同，则I1：I2是1：5
6.（2024 嘉兴模拟）在研究电流与电压关系的实验中，小科同学根据得到的实验数据绘制了电阻R1和R2的I﹣U图象（如图），下列有关分析正确的是（ ）
A．R1与R2的阻值之比是1：2
B．R1与R2串联接时，R1消耗的功率比R2大
C．R1与R2并联接时，R1和R2消耗的功率相等
D．R1与R2串联接时，通过R1与R2的电流之比是2：1
7.（2023秋 江北区期末）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为45圈和35圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1并联在电路中，工作相同时间，下列说法正确的是（ ）
A．R1消耗的电能小于R2消耗的电能
B．R1的电功率大于R2的电功率
C．通过R1的电流等于通过R2的电流
D．R1两端的电压大于R2两端的电压
8.（2024 鹿城区模拟）已知图甲中滑动变阻器最大阻值为50Ω，图乙为一个等边三角形电阻，由一根导线和两段相同金属材料制成。当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时，将两触头直接接触，闭合开关，电流表示数为0.6A；将两触头分别接触图乙中的a、c两点，两表示数不发生改变；将两触头分别接触a、b两点，电流表示数变为0.4A。下列说法错误的是（ ）
A．三角形电阻中ac是导线
B．两触头直接接触时，电压表示数为12V
C．三角形电阻中ab和 bc的电阻都为10Ω
D．当两触头分别接触b、c点时，电路消耗的电功率为4.8W
9.（2024 温州模拟）在如图A的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，滑动变阻器R的最大阻值为RM，移动滑动变阻器的滑片P从A端到B端，滑动变阻器的电功率随电流表示数变化的完整图线如图B，图线中a、b两点对应的电功率均为P1，且c点对应的是滑动变阻器的最大电功率P2，且P1：P2＝3：4，则图线中b点对应的电路状态中，滑动变阻器接入电路中的电阻大小（ ）
A． B． C．2R0 D．3R0
10.（2024 越城区校级一模）小金做了如图所示的“魔法火焰”实验。闭合开关，调节铜环使灯发光，再将铜环移到C时灯刚好熄灭，用点燃的蜡烛加热铅笔芯时，小灯泡又慢慢亮了起来！下列有关判断正确的是（ ）
A．对铅笔芯加热后，它的电阻将变大
B．铜环在C点时，通过小灯泡的电流为0A
C．对铅笔芯加热后，小灯泡功率变小
D．铅笔芯和铜环作用相当于滑动变阻器
11.（2024秋 浙江月考）如图为家用的一款电能表，关于家庭电路下列说法正确的是（ ）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．家用电能表应该安装在总开关与用电器之间
C．为了保证电路安全，同时工作的用电器的总功率最大不能超过2200W
D．电能表转盘转了1200转，电能表的示数将变为1123.8kW h
12.（2024 宁波模拟）小明家有一款家用空气炸锅如图甲所示，其简化电路如图乙所示，工作过程风扇始终转动，而发热管则通过温控开关有规律地闭合或断开，使锅内温度在一定范围内波动。其中电风扇功率为55W，发热管电阻为44Ω。小明用空气炸锅烘焙牛排时，设定温度为180℃，总工作时间为20min，温度传感器显示锅体温度随时间变化关系如图丙所示。
（1）为使空气炸锅能自动停止工作，应在图乙电路中的 （选填“a”或“b”）处串联一个定时开关；
（2）空气炸锅工作到12min时，图乙电路c点电流为多少？
（3）空气炸锅这次烘焙牛排共消耗了多少电能？
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专题04 能量探索之电能
考点清单
清单1 电能与电功
考点一 电功
1.定义:电流所做的功叫做电功。
2.实质:电能转化为其他形式能量的过程。
3.单位，电能电功的单位是焦耳，还有千瓦时(kW·h)俗称“度”。焦耳与千瓦时之间的换算关系:1千瓦时=3.6× 106焦耳。
考点二 电能表
1.电能表的作用:测量用电器在一段时间里消耗的电能的多少。电能表也叫电度表。
2．电能表的参数含义
220V：电能表的额定电压为220V
10（20）A：电能表的额定电流为10A，短时间内通过的最大电流为20A
50Hz：电能表的频率为50Hz
3000r/kW·h：电路中每消耗1 kW·h的电，电能表转盘转过3000r
3.电能表测量电能的方法:
①读数法:电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是千瓦时(度)。
②计算法:由电能表参数Nr/ kW.h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N ×3.6× 106焦耳
学以致用
1．某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，R2＝24R1，高温挡的功率为1100W，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（ ）
A．这段时间长为3分钟
B．低温挡时R1的功率为44W
C．低温挡时的电流为0.2A
D．R2的电阻为1100Ω
【答案】C
【解答】解：BCD、两开关都闭合时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P可知总功率较大，电饭锅处于高温挡，根据P可知R144Ω；R2的电阻R2＝24R1＝24×44Ω＝1056Ω，故D错误；
只闭合开关S1时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P可知总功率较小，电饭锅处于低温挡，根据P可知P低44W，因两电阻串联后的总功率为44W，故低温挡时R1的功率小于44W，故B错误；
根据P＝UI可知低温挡时的电流I0.2A，故C正确；
A、电能表上800r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转动800r，电饭锅单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44r，电饭锅消耗的电能W1kW h＝0.055kW h，
所用时间t1.25h＝75min，故A错误；
故选C。
2.（2023秋 鹿城区校级月考）如图所示分别是小实家上月初和月末的电能表的表盘示数，下列选项中说法正确的是（ ）
A．该电能表的最大额定电流为20A
B．电能表的表盘转1转，说明消耗了600kW h的电能
C．小实家上月消耗的电能为911kW h
D．电能表的表盘转得越快，电能表所在电路消耗电能越多
【解答】解：A、该电能表上的额定最大电流是20A，故A正确；
B、电能表的表盘转600转，说明消耗了1kW h的电能，故B错误；
C、小实家上月消耗的电能为91.1kW h，故C错误；
D、电能表的表盘转得越快，电能表所在电路消耗电能越快，故D错误。
故选：A。
3．一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V，工作电流为10A，效率为80%．电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是总重的0.1倍，则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为（ ）
A．83s B．833s
C．104s D．以上都不对
【答案】D
【解答】解：行驶时受到的阻力f＝0.1G＝0.1×2000N＝200N；
克服阻力做的有用功W有用＝fS＝200N×100m＝20000J；
该车做的总功W总25000J；
∵W总＝UIt，∴该车行驶的时间t104s；
故选：D。
4．如图所示是宁波的风光互补LED路灯外形图和电路原理图，在晴天可利用太阳能发电，阴雨天和夜晚可利用风力发电。
（1）晴天阳光充足时，光控开关S处于断开状态，此时，蓄电池相当于电路中的 用电器 （选填“电源”或“用电器”）。
（2）一套400W的常规路灯若换成照明效果相当的风光互补LED路灯，一年可节电 1022 kW h。 （路灯平均每天发光10小时，一年365天，每只LED灯标有“24V，60W”字样）
【答案】（1）用电器；（2）1022。
【解答】解：（1）晴天阳光充足时，光控开关S处于断开状态，此时太阳能电池将光能转化为电能，蓄电池将电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池相当于电路中的用电器；
（2）由P可知，一年可节约的电能：W＝Pt＝（400﹣60×2）×10﹣3kW×365×10h＝1022kW h。
故答案为：（1）用电器；（2）1022。
清单2 电功率
考点一 电功率
1.物理意义:描述电流做功的快慢。
2.定义:电流在单位时间内做的功。用字母P表示。
3.单位:瓦( W )或千瓦(kW)，换算关系为1千瓦=1 000瓦。
4.公式:P= W/t，其中W代表电功，t表示时间，其变形式为W=Pt，t= W/P
考点二 额定电压和额定功率
1.额定电压:用电器正常工作时的电压。用电器铭牌上标有的电压值就是额定电压，常用U额表示。
2.额定功率:用电器在额定电压下消耗的电功率。用电器铭牌上标有的电功率值就是额定功率，常用P额表示。
考点三 实际电压和实际功率
1.实际电压:用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或小，还可能为零。常用U实表示。
2.实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率，它可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或小，当用电器中无电流通过时实际功率为零。常用P实表示。
3.灯泡的亮度取决于其实际功率的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在没有损坏的前提下，只要灯泡的实际功率相等，其发光的亮度就相同。
4.实际功率和额定功率之间的关系:
用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况
U实=U额 P实=P额 正常工作
U实>U额 P实>P额 容易损坏
U实电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路并联电路分析如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2推论一无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+…
2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比推导分析：推论三并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比推导分析：
学以致用
1.（2023秋 慈溪市期末）某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，R2＝24R1，高温挡的功率为1100W，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（ ）
A．这段时间长为3分钟
B．低温挡时R1的功率为44W
C．低温挡时的电流为0.2A
D．R2的电阻为1100Ω
【解答】解：BCD、两开关都闭合时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P可知总功率较大，电饭锅处于高温挡，根据P可知R144Ω；R2的电阻R2＝24R1＝24×44Ω＝1056Ω，故D错误；
只闭合开关S1时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P可知总功率较小，电饭锅处于低温挡，根据P可知P低44W，因两电阻串联后的总功率为44W，故低温挡时R1的功率小于44W，故B错误；
根据P＝UI可知低温挡时的电流I0.2A，故C正确；
A、电能表上800r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转动800r，电饭锅单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44r，电饭锅消耗的电能W1kW h＝0.055kW h，
所用时间t1.25h＝75min，故A错误；
故选C。
2.（2024 浙江模拟）如图甲所示，电源电压恒定，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P从B端至A端的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的U﹣I图象如图乙所示，则（ ）
A．电源电压为20V
B．EF是V1表示数随A表示数变化的图象
C．滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D．整个电路的最大功率为14.4W
【解答】解：
（1）由甲图可知，两个电阻串联，电流表测电路中电流，电压V1测R1两端电压，电压表V2测R2两端电压。
滑片P从B点滑到A点的过程中，变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大；根据串联分压原理可知，滑动变阻器R2两端的电压变小；由于电源电压不变，则R1两端的电压变大；
所以，通过R2的电流随其两端电压的减小而增大，通过R1的电流随其两端电压的增大而增大；由此可知，乙图中MN是R1的U﹣I图象，EF是R2的U﹣I图象（即EF是V2表示数随A表示数变化的图象）；故B错误；
（2）由乙图可知，滑片在B点时滑动变阻器的电阻最大，电流最小为：IB＝0.4A，此时U1B＝4V，U2B＝8V，则串联电路的电压特点可得，电源电压：U＝U1B+U2B＝4V+8V＝12V，故A错误；
（3）由乙图可知，滑片在B点时滑动变阻器的电阻最大，电流最小为IB＝0.4A，变阻器的电压U2B＝8V，
则滑动变阻器的最大电阻为：
R2大20Ω；故C错误；
D、由图乙可知，电路的最大电流为1.2A，电源电压为12V．，
所以，整个电路的最大功率：
P总大＝UI＝12V×1.2A＝14.4W，故D正确。
故选：D。
3.（2023秋 义乌市期末）如图所示电路，电源电压为4.5V且恒定。电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，小灯泡规格为“2.5V，1.25W”（灯丝阻值不变），滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。保证电路中各元件都不损坏，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数变化范围0.3A～0.5A
B．电压表示数变化范围2V～3V
C．滑动变阻器阻值变化范围4Ω～20Ω
D．小灯泡实际功率变化范围0.45W～1.25W
【解答】解：根据电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联接入电路中，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压；
由P＝UI可得灯泡的额定电流：I额0.5A；电流表量程为“0～0.6A”，故电路中的最大电流为0.5A；
灯泡正常发光时的电压为2.5V，功率为1.25W，当灯泡正常发光时，串联电路总电压等于各分电压之和，此时电压表的最小示数：U滑＝U﹣UL＝4.5V﹣2.5V＝2V；
此时电路中的最大电流Imax＝0.5A，
此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，由I可得：R滑min4Ω；
灯泡的电阻：RL5Ω；
滑动变阻器的电阻越大，分担的电压越大，根据电压表的量程可知，电压表的最大示数为3V，所以电压表示数变化范围2V～3V，故B正确；
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的最小电流，则根据串联电路的特点和欧姆定律可得：
Imin0.3A，电路中电流变化的范围是0.3A～0.5A，故A正确；
此时滑动变阻器的最大阻值：Rmax10Ω，所以滑动变阻器的范围是4Ω～10Ω，故C错误；
灯泡的额定功率为最大功率；灯泡最小功率为：PL小＝U L小Imin＝1.5V×0.3A＝0.45W，则小灯泡实际功率变化范围0.45W～1.25W，故D正确。
故选：ABD。
4.（2024 浙江模拟）如图所示，电源电压不变，R1＝6Ω，R2＝4Ω。
（1）当开关S1闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为0.6A，电路总电阻是 Ω，电源电压为 V。
（2）当开关S1、S2和S3都闭合时，电流表示数为1.5A，此时通过R1的电流是 A，10s内电流通过灯泡L做的功为 J。
【解答】解：（1）当开关S1闭合，S2、S3断开时，R1与R2组成串联电路，
则电路中的总电阻＝R1+R2＝6Ω+4Ω＝10Ω；
根据欧姆定律I即可得：U＝IR，
则U总＝I总 R总＝0.6A×10Ω＝6V。
（2）当开关S1、S2和S3都闭合时，R2短路，R1与L组成并联电路；
根据欧姆定律I可得：I11A；
则通过L的电流为：IL＝I﹣I1＝1.5A﹣1A＝0.5A；
则WL＝UILt＝6V×0.5A×10s＝30J。
故答案为：（1）10，（2）1，30。
清单3 电功率的实验探究
考点一 电功率的计算公式
1.实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。
2.电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏·安。
3.电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。
4.无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。
考点二 电功的计算
1.根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。
2.根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏·安·秒。
3.将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。
考点三 影响电功率大小的因素
1.研究电功率与电流的关系
控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。
实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。
2.研究电功率与电压的关系
控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。
实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
考点四 电功率的测量
伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。
考点五 其他测定功率的方法：伏阻法
考点六 其他测定功率的方法：安阻法
学以致用
1．实验室有“110V25W”和“110V60W”的灯泡各一只，为使两灯能在家庭电路中正常发光，小科设计了如图所示的四种方案，其中可行的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解答】解：设“110V，25W”和“110V，60W”的灯分别为A、B。
根据P可知，“110V，25W”的灯泡的电阻：
RA484Ω，
“110V，60W”灯泡的电阻：
RB201.7Ω。
AB、图中两灯泡和电阻串联，然后接到220V的电源上，根据串联电路的分压特点可知两灯泡两端的电压都小于110V，所以不能正常工作，故AB错误；
C、图中60W灯和电阻R并联后又和25W灯泡串联，要让灯泡正常工作，必须满足60W灯泡与电阻R并联后和25W灯泡的电阻相等，但并联电路中，电阻越并越小，小于任何一个分电阻，所以此电路中25W灯泡和60W灯泡也不能正常工作，故C错误；
D、图中25W灯泡和电阻R并联后又和60W灯泡串联，要让灯泡正常工作，必须满足25W灯泡与电阻R并联后和60W灯泡的电阻相等；串联电路，电阻越串越大；可以使25W灯泡和60W灯泡正常工作，故D正确。
故选：D。
2．为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，某科学兴趣小组的同学按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动（滑片P到最右端的距离为x），同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R0的阻值为10Ω
B．x＝5cm时，R0消耗的电功率为0.045W
C．滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是18Ω
D．若电流表的量程为0～3A，则此电路的最大功率可达9W
【答案】B
【解答】解：由图甲可知：滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流；
AB、当滑动变阻器的电阻丝有断路时，电压表测量电源电压，
由图乙可知，当x＜5cm时，电压表示数保持3.0V不变，电路中电流为0，所以电源电压为3.0V，滑动变阻器电阻丝的断路处在距变阻器最右端5cm；
当x＝5cm时，由乙、丙图可知，电压表示数U1＝2.7V，电流表示数I1＝0.15A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R0两端的电压：
U01＝U﹣U1＝3.0V﹣2.7V＝0.3V，
由I可得，电阻R0的阻值：
R02Ω，故A错误；
x＝5cm时，R0消耗的电功率：
P0＝U01I1＝0.3V×0.15A＝0.045W，故B正确；
C、由I可得，
当x＝5cm时，滑动变阻器接入电路中的电阻为：
R118Ω，
当x＝10cm时，电压表示数U2＝2.4V，电流表示数I2＝0.3A，则R28Ω，
则滑动变阻器的滑片滑动5cm时电阻的改变量是ΔR＝R1﹣R2＝18Ω﹣8Ω＝10Ω，
所以滑动变阻器没有断路时的总电阻值：R总＝R1+ΔR＝18Ω+10Ω＝28Ω，故C错误；
D、当滑动变阻器滑片P在最左端，变阻器接入电路的电阻为零，电路中只有R0连入电路，此时电路中的电流最大，电路的功率最大，
电路中的最大电流：I最大1.5A＜3A，没有超过电流表的量程，
所以此电路的最大功率：P最大4.5W，故D错误。
故选：B。
3．某同学在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率关系”的实验中，所用电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。
（1）请将图甲的实验电路连接完整。
（2）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V。关于电压测量点的选择有如下三种方案，最佳方案应选用 C （选填字母）。
A.1.0V、2.5V、4.0V
B.0.5V、1.0V、1.5V
C.2.0V、2.5V、3.0V
（3）完成电路连接后，闭合开关，电流表和电压表均有示数，但灯泡不亮，接下去首先应进行的最合理操作是 移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光 。该同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图像。他想利用有关数据求出小灯泡的电阻，于是分别选取不同电压时的电流，算出了小灯泡不同的电阻并取平均值作为小灯泡的电阻。你认为该同学求小灯泡电阻的做法是否正确？并说明理由 不正确，灯丝的电阻会随温度的变化而变化，求平均值没有意义 。
【答案】（1）见解答图；（2）C；（3）移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光；不正确，灯丝的电阻会随温度的变化而变化，求平均值没有意义。
【解答】解：（1）连接电源正极与开关右边接线柱，使电路形成通路，如下图所示：
；
（2）要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，需要调节变阻器的滑片改变灯泡两端的电压，取小于额定电压、等于额定电压、稍大于额定电压几个电压值，实际功率将小于额电功率、等于额电功率、大于额定功率；A方案4V会烧坏灯；B方案没有在额定电压下；C方案的电压小于、等于、高于额定电压（为额定电压的1.2倍），综合分析可知，故AB方案不可取，应选用C方案；
（3）闭合开关后，电流表、电压表都有示数，说明电路是通路，灯泡也不可能短路（若灯短路，则电压表无示数），因连接电路时，为保护电路，变阻器连入电路中的电阻最大，故此时电路中的电流较小，导致灯的实际功率过小，故灯不亮；所以，下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，即应进行移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光的操作；灯丝的电阻随温度变化而变化，灯泡在不同电压下，灯丝温度不同，灯丝的电阻不同，求电阻的平均值是没有物理意义的，所以该同学做法不正确。
故答案为：（1）见解答图；（2）C；（3）移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光；不正确，灯丝的电阻会随温度的变化而变化，求平均值没有意义。
4．某灯泡上标有“7.*V 0.5A”的字样，其中额定电压值不清、估计在7.0V～7.9V之间，因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源（电压值未知）、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器R，一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。
（1）滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 0.4 A，计算出电源电压为 12 V。
（2） 只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A （请补充具体操作），此时小灯泡正常发光。
（3）当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1，断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 3.5 W。
【答案】（1）0.4；12；（2）只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A；（3）此时变阻器接入电路的阻值R'为10Ω；3.5。
【解答】解：①只闭合开关S和S1，滑片P位于a端时，滑动变阻器R电阻全部连入电路且与定值电阻R0串联，
灯泡正常发光时的电流为0.5A，则电流表选择小量程，示数为：I1＝0.4A；
则电压电压为：U＝I1（R最大+R0）＝0.4A×（20Ω+10Ω）＝12V；
②只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A，此时小灯泡正常发光；
③当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1、断开S2，读出电流表示数为：I2＝0.6A，
则此时定值电阻两端的电压为：U定＝I2R0＝0.6A×10Ω＝6V，
此时滑动变阻器两端电压为：U′＝U﹣U定＝12V﹣6V＝6V，
则滑动变阻器连入电路的电阻为：R10Ω；
当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为：U″＝IR＝0.5A×10Ω＝5V，
则此时灯泡两端的电压即额定电压为：U额＝U﹣U″＝12V﹣5V＝7V，
灯泡的额定电功率为：P＝U额I＝7V×0.5A＝3.5W。
故答案为：（1）0.4；12；（2）只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A；（3）此时变阻器接入电路的阻值R'为10Ω；3.5。
清单4 电热器与焦耳定律
考点一 电流的热效应
(1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
(2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。
(3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。
考点二 探究影响电热的因素
获得结论:
①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。
③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。
考点三 焦耳定律
1.焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。
2.公式:Q=I2Rt。
考点四 电热(Q)和电功(W)的区别
电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的
电功是指电流通过导体时所做的功。
当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q);如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。故选用热量计算公式时分两种情况:
①电功全部转化成电热: Q=W=I2Rt=UIt= U2t/R=Pt (适用于纯电阻电路)
②电功全部或部分转化成电热: Q=I2Rt(适用于任何电路)
学以致用
1．除了气体供应充足之外，不同鱼类对水温的需求是不同的。该科学兴趣小组继续开展了恒温水族箱的项目化学习。已知：R1为电热丝，标有“220V 2000W”的字样；S2为磁控开关。工作原理：热敏电阻Rx作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示；R2为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙。衔铁在至少6N吸引力的作用下才能被吸引，当吸引力小于4.5N时被弹开（电磁铁电阻不计，，ρ水＝1.0×103kg/m3）。
（1）水族箱使用时，需要装入4L水，要使水温从10℃升高到30℃，需要吸收多少热量？
（2）正常工作时，电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从10℃升高到30℃，电热丝需要加热多长时间？
（3）调节滑动变阻器R2使恒温箱的温度控制在20﹣30℃之间，求此时R2的阻值 160Ω 。
（4）为了把恒温箱的温度区间控制改成25﹣30℃之间，小明将滑动变阻器向左移，结果无法达成功能，你觉得，这是为什么？ 将滑动变阻器滑片向左移，滑动变阻器R2接入电路的电阻变小，根据串联电路电阻规律可知，电路中的总电阻变小，当温度为30℃时，通过电路的电流会大于150mA，吸引力大于4.5N，则衔铁不会被弹开 。
【答案】（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电热丝需要加热的时间为210s；
（3）160Ω；
（4）将滑动变阻器滑片向左移，滑动变阻器R2接入电路的电阻变小，根据串联电路电阻规律可知，电路中的总电阻变小，当温度为30℃时，通过电路的电流会大于150mA，吸引力大于4.5N，则衔铁不会被弹开。
【解答】解：（1）水的体积V＝4L＝4dm3＝4×10﹣3m3，
由ρ可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg，
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（30℃﹣10℃）＝3.36×105J；
（2）由η可知，电热丝消耗的电能：W4.2×105J，
由P可知，加热时间：t′210s；
（3）调节滑动变阻器R2使恒温箱的温度控制在20﹣30℃之间，
衔铁在至少6N吸引力的作用下才能被吸引，此时通过电路的电流为I＝200mA＝0.2A，此时热敏电阻接入电路的阻值为50Ω，
根据串联电路的特点和欧姆定律可知，电源电压U＝I（Rx+R2）＝0.2A×（50Ω+R2）＝10V+0.2A×R2……①
当吸引力小于4.5N时被弹开，此时通过电路的电流为I′＝150mA＝0.15A，此时热敏电阻接入电路的阻值为120Ω，
根据串联电路的特点和欧姆定律可知，电源电压U＝I′（Rx′+R2）＝0.15A×（120Ω+R2）＝18V+0.15A×R2……②
联立①②两式可解得：U＝42V；R2＝160Ω；
（4）由图甲可知，将滑动变阻器滑片向左移，滑动变阻器R2接入电路的电阻变小，根据串联电路电阻规律可知，电路中的总电阻变小，当温度为30℃时，通过电路的电流会大于150mA，吸引力大于4.5N，则衔铁不会被弹开。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电热丝需要加热的时间为210s；
（3）160Ω；
（4）将滑动变阻器滑片向左移，滑动变阻器R2接入电路的电阻变小，根据串联电路电阻规律可知，电路中的总电阻变小，当温度为30℃时，通过电路的电流会大于150mA，吸引力大于4.5N，则衔铁不会被弹开。
2．如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个电动机。
（1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的原因是 电吹风使用时，其尾部与空气不断摩擦，带了电，而带电体能吸引轻小物体 。
（2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中 B （选填“A”或“B”）位置。
（3）该电吹风的部分参数如表，电吹风吹热风时，通过风扇的电流是多少（保留两位小数）？电热丝1分钟内产生的热量是多少？
额定电压 220V
热风功率 1250W
冷风功率 40W
【答案】（1）电吹风使用时，其尾部与空气不断摩擦，带了电，而带电体能吸引轻小物体；
（2）B；
（3）电吹风吹热风时，通过风扇的电流是0.18A；电热丝1分钟内产生的热量是72600J。
【解答】解：（1）因为电吹风使用时，其尾部与空气不断摩擦，带了电，而带电体能吸引轻小物体，所以原本干净的电吹风尾部会吸附不少毛发；
（2）由图乙可知，只闭合开关S1时，电路为A的简单电路，电吹风处于冷风挡，故A处应接风扇；开关S1和S2均闭合时，A与B并联，电吹风处于热风挡，故B处应接电热丝；
（3）由于并联电路各支路互不影响，所以电吹风吹热风时，风扇的功率为P扇＝P冷风＝40W，
通过风扇的电流：I扇0.18A；
此时，电热丝的功率：P热＝P热风﹣P冷风＝1250W﹣40W＝1210W，
电热丝1分钟内产生的热量：Q热＝W热＝P热t＝1210W×1×60s＝72600J。
答：（1）电吹风使用时，其尾部与空气不断摩擦，带了电，而带电体能吸引轻小物体；
（2）B；
（3）电吹风吹热风时，通过风扇的电流是0.18A；电热丝1分钟内产生的热量是72600J。
3．龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题
（1）当开关S与1、2位置同时连接时，电吹风吹 热 风。
（2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0电阻将 变大 ，电热丝的发热功率将 减小 （选填“增大”、“不变”或“减小”），则电热丝的最大发热功率为多少？
（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，经计算，热损耗为20%，则此时电动机线圈电阻。（不计机械摩擦损耗的能量）
【答案】（1）热；（2）变大；减小；720W；（3）44Ω。
【解答】解：（1）当开关S与1、2位置同时连接时，R0与R串联，电热丝工作，所以吹热风；
（2）由图象知温度升高到400℃时，R0电阻增大；电源电压不变，当R0电阻变大时，电路中电流变小，电热丝阻值不变，由P＝I2R，可知电热丝电功率减小；
由图可知，R0的阻值最小为10Ω，R总＝R0+R＝10Ω+45Ω＝55Ω，电热丝所在电流I4A，该电热丝的最大功率：P＝I2R＝（4A）2×45Ω＝720W；
（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，消耗的电能W＝UIt＝220V×1A×20s＝4400J，
热损耗Q＝0.2×W＝0.2×4400J＝880J，由Q＝I2Rt，可知R电动44Ω。
故答案为：（1）热；（2）变大；减小；720W；（3）44Ω。
4．（多选）小明用秒表和如图所示实验装置来探究“影响电流热效应因素”，他将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法错误的是（ ）
A．本实验中，电流产生的热量多少通过温度计的示数变化来判断
B．本实验可以探究电流产生的热量与电阻、电流和通电时间的关系
C．烧瓶内选用比热容较小的煤油，可以使实验现象更明显
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
【答案】BD
【解答】解：A、通过温度计示数变化，判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法，故A正确；
B、该装置中电流和通电时间都相等，但两电阻丝的阻值不同，故可探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小、通电时间的关系，串联电路电流处处相等，故不能探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系，故B错误；
C、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故C正确；
D、比较水和煤油的比热容大小时，要使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以要使两瓶中电阻丝的阻值相同，故D错误。
故选：BD。
5．小明学习了焦耳定律表达式Q＝I2Rt之后很好奇，电流流过导体产生的热量与导体两端电压是否有关，在老师的指导下，完成了如下实验：
①取两只同型号的直流电动机（不计工作过程中电刷与换向器摩擦产生的热量），按如图方式连接，并且在每只电动机金属外壳的相同位置固定一个电子温度计，同时记录两支电子温度计的初始温度值。
②闭合开关，发现两只电压表示数相同，然后对电动机M1施加一个阻力，使其转动速度变慢，发现电压表V1示数变小，V2示数变大。
③维持V1、V2示数不变（U1＜U2），每隔30s记录一次温度计示数，记录数据T1、T2如表所示。
④换用其他两个同型号的直流电动机重复上述实验。
t（min） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
T1（℃） 17.8 18.4 19.0 19.5 20.0 20.7 21.2 21.6 21.9 22.2 22.4
T2（℃） 17.8 18.5 19.1 19.6 20.0 20.7 21.2 21.7 22.0 22.4 22.6
试回答下列问题：
（1）两个电动机采用串联连接方式的目的是 保证电流大小和通电时间相等 。
（2）小明分析了该实验，认为在电流相等，通电相同时间时U1＜U2，两个电动机（R相同）所产生的热量（由T1、T2体现）却基本相等。由此可得出结论是 同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等 。
（3）从能量转化及功的角度分析，当电动机M1受到阻力转速变慢后，U1＜U2的原因是 电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2 。
【答案】（1）保证电流大小和通电时间相等；
（2）同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等；
（3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。
【解答】解：（1）两个电动机采用串联连接方式，根据串联电流相等可知，控制了电动机通过的电流和通电时间相等；
（2）表格中同一时间，两个电动机金属外壳相同位置上固定的电子温度计的示数变化在误差范围内是相同的，说明同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等；
（3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。
故答案为：（1）保证电流大小和通电时间相等；
（2）同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等；
（3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。
【解题技巧】
1.如何定性比较电功率或电功、电热的大小？
【方法技巧】
（1）首先通过审题，挖掘隐含条件。当题中出现“用电器的铭牌”、“正常工作”等信息时，据此信息不但可知用电器的的额定电压和额定功率值的大小，还可以求出额定电流（I额）和电阻（或直接根据R=U额2/P额求电阻）。
（2）采用控制变量法选择电功率公式：
①单一用电器在不同状态时电功率大小的比较：由于不变量是用电器的电阻，可根据变量是U或I分别选择公式P=U2/R和P=IR比较电功率大小。
②串、并联电路中两用电器消耗电功率的大小比较：由于变量是电阻，对于串联电路，因电流相等，可利用P=I2R比较；对于并联电路，因电压相等，可利用P=U2/R比较；电功率大小关系确定后，再利用W=Pt可比较消耗的电能或电热。
【注意】
①用电功率或电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性。另外，推导公式P=U2/R和P=I2R仅适用于纯电阻电路。在初中阶段，有关电功、电热、电功率的计算都是有关纯电阻电路的。非纯电阻电路的计算几乎不涉及。
②灯泡亮度由实际消耗的功率决定。在有关小灯泡的电功率的计算中，通常认为其电阻是不随温度变化的根据公式P=U2/R可知，电阻一定时，实际电压变为额定电压的“n”倍，功率就会变为原来的“n2”倍。如实际电压为额定电压的一半，则实际功率为额定功率的1/4。电阻R是连接额定与实际的“桥梁”。
2、如何计算有关串并联电路中的电功率、电热问题？
（1）根据题意画出电路简图（不含电表、无用的短路或断路部分、开关等），明确电路连接方式，然后标出已知量和待求量。
（2）灵活选择电功率（或电功、电热）公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解。
注意：①若因含电表多导致电路连接不直观判断时，可采用“去表法”处理判别。
②若含两个电路状态时，务必根据每一状态画一个简易电路图。
③用欧姆定律、电功率、电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性。
3、如何分析或计算两档或三档电热器的热功率问题
（1）明确电热器档位改变的原理方法：通常采用开关对某一发热体“短路”、“断路”或“接通”使连入电路中的发热体数量或连接方式改变从而实现档位改变的目的。
（2）判定电热器的不同档位：①首先根据电热器的不同档位画出简易电路图（不含无用的短路或断路部分、开关等），并在电路图上标出不同档位下的热功率值；
②明确发热体对象及个数；
③最后根据公式P=U2/R判断：在总电压不变的情况下，电路中的总电阻最小时是高温档，电路中的总电阻最大时是低温档。
（3）熟练利用欧姆定律、电功率、串并联电路特点进行相关计算。
学以致用
1.（2023秋 西湖区期末）如图所示，两灯泡L1和L2规格分别为“6V 3W”和“6V 6W“，电源电压相同恒为6V，按甲、乙方式连接，工作时最亮的是（ ）
A．甲图中的L1 B．甲图中的L2
C．乙图中的L1 D．乙图中的L2
【解答】解：灯泡的亮度决定于实际功率大小，甲图中两个灯泡串联，根据串联分压，每个灯泡的电压都小于6V，实际功率都小于额定功率，
而乙图并联，每个灯泡的电压都等于额定电压6V，都正常发光，两灯泡L1和L2规格分别为“6V 3W”和“6V 6W“，说明L2的实际功率大，故并联时L2最亮。
故选：D。
2.（2023秋 杭州期末）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为43圈和33圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2并联在电路中工作一段时间，下列说法正确的是（ ）
A．通过R1的电流等于通过R2的电流
B．R1两端的电压大于R2两端的电压
C．R1的电功率大于R2的电功率
D．R1消耗的电能小于R2消耗的电能
【解答】解：AB、电阻丝R1与R2的材料相同，R1比R2更长，更细，所以R1的电阻比R2的电阻更大，
将R1、R2并联在电路中工作一段时间，根据并联电路的电压特点可知，R1两端的电压等于R2两端的电压，故B错误；
根据欧姆定律可知，由于 R1的电阻比R2的电阻更大，所以通过R1的电流小于通过R2的电流，故A错误；
C、由于R1两端的电压等于R2两端的电压，通过R1的电流小于通过R2的电流，根据P＝UI可知，R1的电功率小于R2的电功率，故C错误；
D、根据W＝UIt可知，R1消耗的电能小于R2消耗的电能，故D正确。
故选：D。
3.（2022秋 台州期末）某科学小组用L1、L2两个小灯泡及其它必要元件，设计了如图甲、乙、丙三个电路，电源电压相同且恒定不变，闭合开关后电路消耗的总功率P甲、P乙、P丙的关系是（ ）
A．P乙＜P甲＜P丙 B．P甲＞P乙＞P丙
C．P甲＝P乙＝P丙 D．P甲＜P丙＝P乙
【解答】解：由甲电路图可知，电路为灯泡L1的简单电路，乙电路为两灯泡串联，丙电路为两灯泡并联，
根据因串联电路中电阻越串越大、并联电路中电阻越并越小的特点可知：R甲＜R乙，R甲＞R丙，
所以，R乙＞R甲＞R丙，
由于甲、乙、丙三个电路的电源电压相同且恒定不变，则根据P＝UI可得：
所以，闭合开关后电路消耗的总功率关系为：P乙＜P甲＜P丙。
故选：A。
4.（2022秋 乐清市校级期末）现有灯泡L1“6V、6W”和灯泡L2“6V、3W”，按右图所示的连接方式接入电路，断开开关S，灯泡L1的功率为P1，灯泡L2的功率为P2。若将开关S与电源的位置对换，再闭合开关S，L1、L2的功率分别为P1′、P2′（不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定）。下列关系式正确的是（ ）
A．P1＞P2＞P1′＞P2′ B．P2＞P1＞P1′＞P2′
C．P1′＞P2′＞P1＞P2 D．P1′＞P2′＞P2＞P1
【解答】解：（1）由电功率公式P＝UI可得R，
灯泡L1的电阻：R16Ω，
灯泡L2的电阻：R212Ω，
所以R2＞R1；
（2）由图知，开关S断开时，两灯泡串联接在电源上，根据串联电路的电流规律可知，通过两个灯泡的电流相等，
根据P＝UI＝I2R可得，灯泡L1的功率为：P1＝I2R1，
灯泡L2的功率为：P2＝I2R2，
因为R2＞R1，所以P2＞P1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
由串联电路的电压规律可知，电源电压U大于灯泡L2两端的电压U2，
则图中灯泡L2的功率为：P2；
（3）将开关S与电源的位置对换，再闭合开关S，两灯泡并联接在电源上，根据串联电路的电压规律可知，两灯泡两端的电压等于电源电压，
由电功率公式P＝UI可得，灯泡L1的功率为：P1′，
灯泡L2的功率为：P2′，
因为R1＜R2，所以P1′＞P2′﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
因为U＞U2，所以P2′＞P2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③；
由①②③可知，P1′＞P2′＞P2＞P1；
所以ABC错误，D正确。
故选：D。
一站到底
1.（2023秋 余姚市校级月考）如图所示，额定电压为110V的A、B两盏电灯，额定功率分别为100W和25W．把它们接到220V的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：
根据公式P可知，灯泡A的电阻RA121Ω，灯泡B的电阻RB484Ω。
A、图是灯泡A和可变电阻串联，根据串联电路电阻的分压特点可知，要使灯泡A正常工作，则上面可变电阻接入电路的阻值为121Ω，即该支路的总电阻为242Ω，同理下边支路的总电阻为968Ω，由可得，此时并联电路的总电阻为R＝193.6Ω；
B、图是灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡A与灯泡B并联后和可变电阻R的阻值相等；由可得灯泡A和灯泡B并联后的电阻R并＝96.8Ω，此时电路的总电阻为R＝2R并＝2×96.8Ω＝193.6Ω；
C、图是灯泡B和可变电阻并联后又和灯泡A串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡B与可变电阻并联后和灯泡A的电阻相等；串联电路，电阻越串越大；灯泡A和灯泡B正常工作时，此时电路的总电阻为R＝2RA＝2×121Ω＝242Ω；
D、图是灯泡A和可变电阻并联后又和灯泡B串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡a与可变电阻R并联后和灯泡b的电阻相等；但并联电路中，电阻越并越小，小于任何一个分电阻，所以此电路中灯泡A和灯泡B不能都正常工作，故D不正确；
根据公式P可知，电路电阻越大，消耗的功率就越小，比较A、B、C图可知，C图的总电阻大，消耗的功率最小，
故选：C。
2.（2023秋 乐清市月考）如图所示的是A、B两个灯泡的U﹣I关系图象，现在将A、B两个灯泡并联在电路中，且电路中只有这两个电路元件。当A灯泡两端的电压为4V时，B灯泡在1min内产生的热量是（假设小灯泡消耗电能的90%转化为内能）（ ）
A．2.4J B．96J C．129.6J D．144J
【解答】解：由题意可知，A、B两个灯泡并联在电路中，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，A灯泡两端的电压为4V时，B灯泡两端的电压也为4V，
由图象可知，通过B灯泡的电流为0.6A，
B灯泡在1min内消耗的电能：
W＝UBIBt＝4V×0.6A×60s＝144J，
B灯泡在1min内产生的热量：
Q＝ηW＝90%×144J＝129.6J。
故选：C。
3.（2023春 诸暨市期中）目前电动汽车的主流充电方式为智能恒功率充电，充电电压U和充电电流I的变化如图所示。第一阶段为限流段，即电池预充电阶段；第二阶段为恒流阶段，电流保持不变，电压稳定增加；第三阶段为恒功率段，该过程充电功率保持恒定；第四阶段为恒压段，充电电流不断减小，直至充满。在充电恒压段，电池能量E随时间t变化的图像为（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：电池能量E不可能为0，故AC错误；
第四阶段为恒压段，充电电流不断减小，根据W＝UIt可知，电池能量的增加的越来越慢，故B正确、D错误。
故选B。
4.（2023 钱塘区校级四模）如图甲所示，电源工作时输出的总功率恒定不变，R1＝10Ω。在移动滑动变阻器R2的滑片P时，电流表A的示数I与电流表A1的示数I1之间变化关系如图乙所示。根据图中信息判断，下列说法中正确的是（ ）
A．当滑片P向右移动时，电流表A的示数逐渐增大
B．当滑片P向左移动时，电源的输出电压逐渐增大
C．电源工作时每秒钟消耗的电能始终为5J
D．当电流表A1的示数为0.5A时，R2＝12.5Ω
【解答】解：由图甲知定值电阻R1与滑动变阻器R2并联，电流表A1测量通过定值电阻R1的电流，电流表A测量干路的电流；
A、滑片P向右移动时，滑动变阻器R2的电阻变大，则定值电阻R1与滑动变阻器R2并联的总电阻变大，电源工作时输出的总功率恒定不变，由P＝I2R并知电路中的电流变小，电流表的示数减小，故A错误；
B、当滑片P向左移动时，滑动变阻器R2的电阻变小，则定值电阻R1与滑动变阻器R2并联的总电阻变小，电源工作时输出的总功率恒定不变，由P知电源电压变小，即输出电压变小，故B错误；
C、由图2知，当I1＝0.3A，I＝1.5A，
则定值电阻R1两端的电压为：
U1＝I1R1＝0.3A×10Ω＝3V＝U电源，
则电路的总功率为：
P总＝U电源I＝3V×1.5A＝4.5W，即电源工作时每秒钟消耗的电能始终为4.5J，故C错误；
D、由图2知，当I1′＝0.5A，I′＝0.9A，
则定值电阻R1两端的电压为：
U1′＝I1′R1＝0.5A×10Ω＝5V＝U2＝U电源，
经过电阻R2的电流为：
I2′＝I′﹣I1′＝0.9A﹣0.5A＝0.4A，
滑动变阻器R2接入电路的电阻为：
R212.5Ω，故D正确。
故选：D。
5.（2024秋 浙江月考）如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，验电器的工作原理是同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引
B．如图乙，在探究电流与电压关系时，将定值电阻R由10Ω换成16Ω时，需向右移动滑片P
C．如图丙，将“6V 3W“的灯L1和“6V 6W”的灯L2串联接入9V电源上时，灯L1比灯L2亮
D．如图丁，闭合开关S，灯L1、L2都发光，两电流表指针偏转角度相同，则I1：I2是1：5
【解答】解：A、验电器的金属片能够张开是因为同种电荷互相排斥，故A错误；
B、由图乙知，要探究电流与电压的关系，应控制电阻不变，改变电阻两端电压，故B错误；
C、两个灯泡的额定电压相同，额定功率不同，根据P可得，两灯泡的电阻关系为：R1＞R2，两个灯泡串联接入9V电源上时，电路中的电流相同，根据P＝I2R可知：P1实＞P2实，所以灯L1比灯L2亮，故C正确；
D、由图丁可知，两灯并联，电流表A1测量干路电流，电流表A2测量通过L2的电流；已知电流表A1、A2的指针位置相同，则两表示数之比为1：5，因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以（I1+I2）：I2＝5：1，则通过灯泡L1、L2的电流之比I1：I2＝4：1，故D错误。
故选：C。
6.（2024 嘉兴模拟）在研究电流与电压关系的实验中，小科同学根据得到的实验数据绘制了电阻R1和R2的I﹣U图象（如图），下列有关分析正确的是（ ）
A．R1与R2的阻值之比是1：2
B．R1与R2串联接时，R1消耗的功率比R2大
C．R1与R2并联接时，R1和R2消耗的功率相等
D．R1与R2串联接时，通过R1与R2的电流之比是2：1
【解答】解：A．由图知道，当通过R1与R2的电流为0.6A，R1、R2两端的电压分别为6V和3V，由欧姆定律可以求得，电阻R1的阻值为：
；
可以求得电阻R2的阻值为：
；
则R1与R2的阻值之比：
R1：R2＝10Ω：5Ω＝2：1，故A错误；
B．根据串联电路电流特点，R1与R2串联接时，通过电流相等，由P＝I2R知道，R1消耗的功率比R2大，故B正确；
C．根据并联电压特点，R1与R2并联接时，两端电压相等，由知道，R1消耗的功率比R2小，故C错误；
D．根据串联电路电流处处相等，所以R1与R2串联接时，通过R1与R2的电流之比是1：1，故D错误。
故选：B。
7.（2023秋 江北区期末）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为45圈和35圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1并联在电路中，工作相同时间，下列说法正确的是（ ）
A．R1消耗的电能小于R2消耗的电能
B．R1的电功率大于R2的电功率
C．通过R1的电流等于通过R2的电流
D．R1两端的电压大于R2两端的电压
【解答】解：导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，材料相同的电阻丝，电阻丝越长、越细，电阻越大，所以R1＞R2；并联各支路两端的电压相等；将R1、R2并联在电路中，工作相同时间：
A、由W＝UItt，R1消耗的电能：W1t，R2消耗的电能：W2t，W1＜W2，即R1消耗的电能小于R2消耗的电能，故A正确；
B、由P＝UI，R1消耗的电功率：P1，R2消耗的电功率：P2，P1＜P2，即R1的电功率小于R2的电功率，故B错误；
C、由欧姆定律可得，通过R1的电流：I1，通过R2的电流：I2，I1＜I2，通过R1的电流小于通过R2的电流，故C错误；
D、并联各支路两端的电压相等，故D错误。
故选：A。
8.（2024 鹿城区模拟）已知图甲中滑动变阻器最大阻值为50Ω，图乙为一个等边三角形电阻，由一根导线和两段相同金属材料制成。当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时，将两触头直接接触，闭合开关，电流表示数为0.6A；将两触头分别接触图乙中的a、c两点，两表示数不发生改变；将两触头分别接触a、b两点，电流表示数变为0.4A。下列说法错误的是（ ）
A．三角形电阻中ac是导线
B．两触头直接接触时，电压表示数为12V
C．三角形电阻中ab和 bc的电阻都为10Ω
D．当两触头分别接触b、c点时，电路消耗的电功率为4.8W
【解答】解：A、三角形电阻中ac电流最大，所以ac是导线，故A正确；
B、两触头直接接触时，相当于电路只接入滑动变阻器，电压表测量滑动变阻器电压，U＝IR＝20Ω×0.6A＝12V，故B正确；
C、三角形电阻中ab电阻为0，R'30Ω，Rbc＝30Ω﹣20Ω＝10Ω，故C错误；
D、当两触头分别接触b、c点时，P＝UI＝12V×0.4A＝4.8W，故D正确；
故选：C。
9.（2024 温州模拟）在如图A的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，滑动变阻器R的最大阻值为RM，移动滑动变阻器的滑片P从A端到B端，滑动变阻器的电功率随电流表示数变化的完整图线如图B，图线中a、b两点对应的电功率均为P1，且c点对应的是滑动变阻器的最大电功率P2，且P1：P2＝3：4，则图线中b点对应的电路状态中，滑动变阻器接入电路中的电阻大小（ ）
A． B． C．2R0 D．3R0
【解答】解：由图知a点时电流最小，滑动变阻器的电阻最大，滑片P在A端，电功率为P1，
P1RM；
滑动变阻器的电功率：
P滑R滑，
当R滑＝R0时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大为：
P2，
所以P1：P2RM：3：4，
即，
化简得，（3R0﹣RM）×（R0﹣3RM）＝0，
解得：RM＝3R0或RMR0，由前面解答可知变阻器的最大阻值一定大于R0，故RMR0应舍去；
图线中b点对应的电路状态中，设滑动变阻器接入电路中的电阻为R，且RM＝3R0﹣﹣﹣﹣﹣①
已知此时变阻器消耗的电功率也为P1，
则有P1RMR﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
联立①②解得R＝3R0或RR0，因b点对应的电路状态中的电流较大，则变阻器接入电路的阻值较小，故R＝3R0应舍去，即此时滑动变阻器接入电路的电阻为R0，只有B正确。
故选：B。
10.（2024 越城区校级一模）小金做了如图所示的“魔法火焰”实验。闭合开关，调节铜环使灯发光，再将铜环移到C时灯刚好熄灭，用点燃的蜡烛加热铅笔芯时，小灯泡又慢慢亮了起来！下列有关判断正确的是（ ）
A．对铅笔芯加热后，它的电阻将变大
B．铜环在C点时，通过小灯泡的电流为0A
C．对铅笔芯加热后，小灯泡功率变小
D．铅笔芯和铜环作用相当于滑动变阻器
【解答】解：AC．对铅笔芯加热后，不亮的灯泡变亮了，说明电流变大，灯泡的电功率变大，根据欧姆定律知，电路中的电阻变小了，即铅笔芯的电阻将变小，故AC错误；
B．铜环在C点时，电路为通路，因此电路电流不为零，故B错误。
D．铅笔芯和铜环移动过程中，改变接入电路中的铅笔芯的长度，改变电阻，作用相当于滑动变阻器，故D正确。
故选：D。
11.（2024秋 浙江月考）如图为家用的一款电能表，关于家庭电路下列说法正确的是（ ）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．家用电能表应该安装在总开关与用电器之间
C．为了保证电路安全，同时工作的用电器的总功率最大不能超过2200W
D．电能表转盘转了1200转，电能表的示数将变为1123.8kW h
【解答】解：A、电能表是用来测量电功的仪表，而不是测量电功率的仪表，故A错误；
B、电能表应该安装在总开关之前，故B错误；
C、由图可知，电能表的额定最大电流I＝20A，
则为了保证电路安全，同时工作的用电器的最大总功率：P＝UI＝220V×20A＝4400W，故C错误；
D、3000r/（kW ）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的转盘转过3000转，
则转盘转1200转，用电器消耗的电能W0.4kW h，
由图可知，电能表原来的示数为1123.4kW h，则电能表转盘转了1200转，电能表的示数将变1123.4kW h+0.4kW h＝1123.8kW h，故D正确。
故选：D。
12.（2024 宁波模拟）小明家有一款家用空气炸锅如图甲所示，其简化电路如图乙所示，工作过程风扇始终转动，而发热管则通过温控开关有规律地闭合或断开，使锅内温度在一定范围内波动。其中电风扇功率为55W，发热管电阻为44Ω。小明用空气炸锅烘焙牛排时，设定温度为180℃，总工作时间为20min，温度传感器显示锅体温度随时间变化关系如图丙所示。
（1）为使空气炸锅能自动停止工作，应在图乙电路中的 （选填“a”或“b”）处串联一个定时开关；
（2）空气炸锅工作到12min时，图乙电路c点电流为多少？
（3）空气炸锅这次烘焙牛排共消耗了多少电能？
【解答】解：（1）由图可知空气炸锅工作时，电风扇与发热管并联，所以在干路的a点串联一个定时开关，在定时开关断开时能使空气炸锅能自动停止工作；
（2）由图丙可知，空气炸锅工作到12min时，空气炸锅内的温度在上升，表明此时发热管与电风扇同时工作；
根据P＝UI可得，电风扇的电流：I扇0.25A，
由欧姆定律可得，发热管中通过的电流：I管5A，
根据并联电路电流规律可得，图乙电路c点电流：I＝I扇+I管＝0.25A+5A＝5.25A；
（3）由图丙可知，在整个工作过程中，风扇始终是工作状态，
由P可得，t＝20min＝1200s，风扇消耗的电能：W扇＝P扇t＝55W×1200s＝6.6×104J；
由图丙计算温度上升的时间，即发热管的工作时间，
t管＝8min+（13min﹣10min）+（18min﹣15min）＝14min＝840s，
根据欧姆定律和W＝UIt可得，发热管消耗的电能；
W管t840s＝9.24×105J，
空气炸锅这次烘焙牛排共消耗的电能：
W＝W扇+W管＝6.6×104J+9.24×105J＝9.9×105J。
答：（1）为使空气炸锅能自动停止工作，应在图乙电路中的a处串联一个定时开关；
（2）空气炸锅工作到12min时，图乙电路c点电流为5.25A
（3）空气炸锅这次烘焙牛排共消耗的电能为9.9×105J。
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