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专题09 电功和电功率重难点突破
【课程标准】
1、电功
①概述电功的概念； ②知道电功的单位
③列举决定电功大小的因素 ④知道用电器消耗的电能可以用电功来量度
⑤应用电功的公式计算用电器消耗的电能 ⑥根据电能表读数的变化估算消耗的电能
2、电功率
①概述电功率的概念； ②知道电功率的单位
③应用电功率的公式进行简单的计算； ④知道额定功率的概念
⑤从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率
3、测定小灯泡的电功率
①说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理； ②绘制实验电路图
③测定小灯泡的额定功率和实际功率； ④收集和整理实验数据得出实验结论
4、电流的热效应
①知道电流具有热效应； ②概述探究影响电流热效应因素实验原理和涉及的科学方法
③说出焦耳定律内容和数学表达式； ④应用焦耳定律解决简单的问题
【学业要求】
①应用电功的公式计算用电器消耗的电能。
②根据电能表读数的变化估算消耗的电能
③应用电功率的公式进行简单的计算
④从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率
⑤测定小灯泡的额定功率和实际功率；
⑥探究影响电流热效应因素实验原理和涉及的科学方法
⑦应用焦耳定律解决简单的问题
【命题重点】掌握用电器消耗的电能，应用电功率进行计算；伏安法测量小灯泡电功率的实验，绘制实验电路图；焦耳定律和数学表达式，应用焦耳定律解决简单的问题。题型较分散:选择、填空、作图、实验、计算都会出现。
【方法要点】做题时先关注串并联选择合适的公式，焦耳定律仅能用在纯电阻电路中。
考点1：电能和电能的测量
考点解读：电功：电流所做的功叫电功，用字母W表示，电流做功的过程，就是电能转变为其他形式能的过程(如内能、光能、机械能)。电功的国际单位：焦耳，生活中还常用“千瓦时”(度)做电功的单位，1 kW·h＝3、6×106J。测量电功的仪表是电能表，可测量用电器消耗的电能。电能表的表盘如图所示，电能表的各参数表示的物理意义：600r/kw h，表示每消耗1kw h的电能，电能表的转盘转600转，“10(20)A”表示电能表的标定电流是10A，最大瞬间电流是20A，220V表示该电能表的额定电压，50Hz表示该电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用。
例1：（2024·温州模拟）将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表(如图乙)的转盘转6 r用时1 min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（ ）
A．电能表应接在空气开关和用电器之间
B．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时最大功率不能超过2200 W
C．电热水瓶的实际功率是600 W
D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，说明它们之间是串联的
【答案】C
【解析】（1）根据家庭电路的连接顺序判断；
（2）根据P=UI计算承载的最大功率；
（3）首先根据计算出热水瓶消耗的电能，再根据计算出它的功率。
（4）用电器相互影响，则它们串联；用电器不相互影响，则它们并联。
【解答】A.电能表应该接再空气开关的前面，故A错误；
B.根据乙图可知，电能表允许通过的最大电流为20A，则承载的最大功率：P=UI=220V×20A=4400W，故B错误；
C.电热水瓶消耗的电能：；
它的实际功率：，故C正确；
D.若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，那么二者不相互影响，为并联，故D错误。故选C。
考点2：电功和电功率的计算
考点解读：①公式W=Pt=UI t和P= W/t=UI适用于所有电功和电功率的计算，而W=I2Rt=t和P=I2R=只适用于纯电阻电路(即电能只转化为内能)的计算。②对于电阻不变的用电器，额定电压、额定功率和实际电压、实际功率存在着以下关系：P实/P额=(U实/U额)2。
例2：（2024九下·杭州模拟）传统的公共充电桩充电电流在32A到80A之间。充电电流小会使充电速度过慢，用户等待时间长。日前，华为数字能源助力打造的全液冷超级充电桩正式上线，最大充电电压为1000V，对应的最大充电功率是600kW。该产品具有充电快、噪音低、寿命长的特点，用“遥遥领先”的技术为国家环保减排事业再立新功。（“全液冷系统”是一种密闭式液冷系统，通过冷板和风液换热器两种高效换热部件将产生的热量通过液体带出机体）请结合以上信息。
（1）该充电桩最大充电电流是多少？
（2）新款比亚迪唐纯电车搭配有108kW h容量的磷酸铁锂电池，若使用最大功率给该车充电，让电池的电量从25%充到100%，理论上需要多少分钟？
（3）传统充电桩没有冷却系统，为什么华为超级充电桩需要用“全液冷系统”？
【答案】（1）由P＝UI可知，该充电桩最大充电电流
（2）电池充满电消耗的电能W＝（100%﹣25%）W电＝75%×108kW h＝81kW h
由可知，需要的时间
（3）与传统充电桩相比，华为超级充电桩的电流大，当电阻和通电时间相同，根据焦耳定律可知，华为超级充电桩通电时产生的热量多，所以华为超级充电桩需要用“全液冷系统”来降温。
【解析】（1）题中给了充电桩最大充电电压和电功率，由P＝UI的变式计算。
（2）根据电能计算公式的变式计算。
（3）华为超级充电桩最大充电电流大，由焦耳定律可知产生的热量多。
【解答】（3）与传统充电桩相比，华为超级充电桩的电流大，根据焦耳定律可知，所以华为超级充电桩需要用“全液冷系统”来降温。
答：与传统充电桩相比，华为超级充电桩的电流大，根据焦耳定律可知，所以华为超级充电桩需要用“全液冷系统”来降温。
考点3：额定功率和实际功率
考点解读：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；用电器工作时实际加的电压叫实际电压，用电器在实际电压下的功率叫实际功率，每个用电器的额定功率只有1个，而实际功率有很多个，电压不同，实际功率就不同，实际值和额定值的关系为：U实＝U额时，P实＝P额，用电器处于正常工作状态；U实＜U额时，P实＜P额，用电器不能正常工作；U实＞U额时，P实＞P额，用电器寿命减短，且容易烧坏。
例3：（2024九上·平湖期末）在如图所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，电源电压保持不变。当电路中接入“6V 6W”的灯泡L，在a、b之间接入一段导线时，闭合开关，灯泡L恰能正常发光；断开开关，在a、b之间换接入一个“6V 3W”的灯泡后，再闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L将变亮 B．电路总功率变大
C．换接灯泡的亮度大于灯泡L D．换接灯泡的实际功率为3W
【答案】C
【解析】判断出换接“6V 6W"的灯泡后，电路中总电阻的阻值变化，进而判断出电流的变化情况：然后结合计算电功率的公式判断灯L的实际功率以及电路消耗的总功率的变化情况.
【解答】当电路中接入“6V 6W”的灯泡L，在a、b之间接入一段导线时，闭合开关，灯泡L恰能正常发光，断开开关，在a、b之间换接入一个“6V 3W”的灯泡后，由于串联分压， 新接灯泡电阻更大，分压更多，灯泡L将变暗，且换接灯泡的亮度大于灯泡L，电路电阻变大，电流减小， 电路总功率减小， 换接灯泡的实际功率小于3W，C正确；
故答案为：C。
考点4：求实际功率和实际电压问题
考点解读：求实际功率和实际电压，都先根据用电器的规格求出电阻，因为电阻只跟电阻丝的长度、材料、横截面积、温度有关，所以在不考虑温度影响电阻的情况下，电阻是固定不变的，在根据与电阻有关的公式求出相应的物理量。
例4：（2022·南湖模拟）某品牌的电加热器工作电路如图所示，其额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为44W。单刀双掷开关S接b时，电加热器处 (选填”保温”或”加热”)状态；电路中定值电阻R1的阻值为 Ω。单刀双掷开关S接a时，若电路中电压只有200V，则R2的实际功率为 W(结果保留1位小数)。
【答案】加热；44；34.9
【解析】【分析（1）根据开关的开合确定连接情况，再根据P=比较对应电功率大小，从而确定对应状态；
（2）开关S接b时，只有R1接入电路，此时为加热状态，根据计算R1的阻值。
开关S接a时，R1与R2串联，电加热器处于保温状态。根据计算此时的总电阻，根据2=R总-R1计算R2的阻值，当电压为200V时，根据计算此时的总电流，最后根据P2=I2R2计算R2的电功率。
【解答】由P=UI=得，电源电压一定时，电路总电阻越小，电路总电功率越大，故当开关S接b时，只有R1接入电路，电路总阻值较小，电加热器处于加热状态。定值电阻R1的阻值R1===44Ω。开关S接a时，R1与R2串联，电加热器处于保温状态，此时电路的总电阻R总==1100Ω，R2的阻值R2=R总-R1=1100Ω-44Ω=1056Ω。若电路中电压只有200V，则电路中的电流I=A，则R2的实际功率P2=I2R2=(A)2×1056Ω≈34.9W。
考点5：比较灯泡的明暗
考点解读：小灯泡的发光情况是由实际功率决定的。
U实与U额关系 P实与P额关系 灯泡亮度
U实>U额 P实>P额 较亮
U实＝U额 P实＝P额 正常发光
U实
例5：（2023九上·拱墅期末）如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样，将它们串联后接在电压可在3~6V之间调节的电源上，闭合开关S，若两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（ ）
A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流
B．当电源电压调节到6V时，灯L1正常发光
C．在调节电源电压的过程中，灯L1始终比灯L2亮
D．在调节电源电压的过程中，两灯的功率变化量相等
【答案】D
【解析】（1）根据串联电路的电流特点判断；
（2）根据分别计算出两个灯泡的电阻，然后根据串联电路中电压与电阻成正比的规律确定它们两端的电压，最后确定谁能正常发光；
（3）亮度由实际功率决定，在串联电路中，功率与电阻成正比；
（4）根据两个灯泡的电功率之间的大小关系判断。
【解答】A.根据图片可知，两个灯泡串联，则通过它们的电流相等，故A错误；
B.灯泡L1的电阻为：；；
那么两个灯泡的电阻相等。
根据串联电路中电压与电阻成正比的规律可知，此时它们两端的电压相等；
即它们的电压都是3V，因此灯泡L2正常发光，故B错误；
根据P=UI可知，两个灯泡的实际电功率相等，则它们的亮度相同，故C错误；
在调节电源电压的过程中，两个灯泡的电功率始终相等，则功率的变化量相等，故D正确。
考点6：测小灯泡的电功率
考点解读：实验目的：探究小灯泡在不同电压下的发光情况。
实验原理：P＝UI。
实验电路图：如右图
实验结论：小灯泡的发光情况是由实际功率决定的。
实验有关注意事项：①连接电路时，开关应该打开，滑动变阻器应达到最大位置；②滑动变阻器的作用：用于调节小灯泡两端的电压，使它分别等于额定电压、高于和低于额定电压的1/5③电表要选择合适的量程，一般遵循“能小则小”的原则；④使小灯泡正常发光的操作(移动滑片，眼睛注视测量小灯泡两端电压表示数为额定电压)；⑤温度对灯泡灯丝电阻的影响(温度越高，灯丝电阻越大)；⑥实际电压、实际功率与灯泡亮暗的关系(实际功率越大，灯泡越亮)；⑦实验中多次测量的目的(找电功率与电压的关系及小灯泡亮度变化规律)；⑧不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变，功率也改变)。
例6：（2024·嵊州模拟）图1是小明同学“测量小灯泡电功率”的实物连接图。电源电压为6V 恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时小灯泡电阻约为8Ω。
（1）连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于 端(选填“a”或“b”)。
（2）闭合开关，进行实验，并将实验数据记录在表中。
实验序号 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W|
1 2.0 0.28
2 2.5 I0
3 3.0 0.34
①移动滑片 P使电压表示数为2.5V时，电流表示数如图2，则小灯泡额定功率为 瓦。
②以电流的平方(F2 )为横坐标，以实际功率(P)为纵坐标，下列坐标图(实线部分)与实验数据相符的是 。(选填字母)
（3）与小灯泡的电阻相比较，虽然电流表的电阻非常小， 电压表的电阻非常大，但由于电流表、电压表电阻的影响，测量后计算出的电功率会比真实值 (选填“偏大”、 “偏小”或“不变”)。
【答案】（1）a
（2）0.8；D
（3）偏大
【解析】用“伏安法”测定小灯泡的电功率，根据电功率的计算公式P=UI。用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量通过小灯泡的电 流，就可以求出小灯泡的实际功率。
【解答】(1)连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处，保护电路，即位于a端；
（2）①根据图片知道，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0.32A，那么灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W
②由P=I2R知道，如果灯泡的电阻不变，那么它的电功率与电流的平方成正比，图像为通过坐标原点的斜线。实际上，随着电流的增大，温度的升高，灯丝电阻在不断增大，即相同的电流时，电功率会更大，则图像会向纵轴方向弯曲，故D符合题意。
故答案为：D。
（3）小灯泡电压是准确的，因为电压表和灯泡并联，但电流表测量灯泡和电压表二者总电流，所以电流测量值偏大，功率等于电压乘以电流， 测量后计算出电功率会比真实值偏大。
考点7：电流的热效应和焦耳定律
考点解读：电流热效应：电流通过导体时，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。用控制变量法进行研究(在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。)焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体的电阻和通电时间成正比，表达式：Q＝I2Rt。
例7：（2023·衢州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，和是阻值都为20欧的电热丝，放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使工作50秒，断开开关S，测量并记录__________。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持不变，将更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由： 。
【答案】（1）煤油的温度
（2）
（3）不合理。当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值
【解析】（1）煤油的质量相等，根据Q=cm△t可知，煤油的温度升高的越多，则说明电流产生的热量越多，即根据煤油温度的变化可以判断产生热量的多少；
（2）根据描点法画出图像的方法解答；
（3）根据乙图可知，R1和R2的阻值相等，电源电压相等。当开关分别与1和2闭合时，它们分别与变阻器串联，此时通过电流表的电流相等，这样可以避免调整过程产生热量对实验的影响。如果将R2换成30Ω的，那么通过电流表的示数就会发生变化，不是预定值，从而无法进行研究。
【解答】（1）实验中，要用煤油升高的温度反映产生热量的多少，因此步骤③的内容为：将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度。
（2）方格纸上已经存在描点，只需在各个描点附近画一条平滑的线将相临的点连接起来即可，如下图所示：
（3）滑动变阻器的阻值不变，如果两个电阻的阻值不同，那么电流表的示数会发生改变，则他的做法不合理，理由是：当调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，通过30欧电热丝的电流不是设定值。
考点8：电功和电热的综合计算
考点解读：①当指示灯亮时，指示灯与发热电阻串联，电路中的总电阻最大，根据P=UI=U2/R可知电路的总功率，据此判断其状态；②当指示灯亮时其两端的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出发热电阻两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出指示灯的电阻值；③双金属开关闭合时，电路为发热电阻的简单电路，根据P=UI=U2/R求出温度控制器所消耗的电功率；④由图乙可知，一个周期的时间为3min，恒温时间为150s，加热时间为30s，根据电阻的串联和W=U2/Rt求出一个周期内温度控制器消耗的电能，1h内有20个周期，据此求出温度控制器1小时所消耗的电能。
例8：（2024·浙江模拟）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇。
额定电压 220V
热风功率 1250w
冷风功率 40w
（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实现冷风和热风两档功能，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下表，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
【答案】（1）流体的流速越快，压强越小
（2）B
（3）由P=UI可得，电吹风正常工作时，通过风扇的电流：
由并联电路的特点可知，吹冷风和吹热风时电动机的电功率相同，
由表中数据可知，电热丝的电功率：P电热丝=P热风-PM=1250W-40W=1210W，
由可知，电热丝的电阻：
由可知，电热丝1min内产生的热量：Q=W电热丝=P电热丝t=1210W×1×60s=7.26×104J。
【解析】（1）电吹风吹风时，电吹风尾部的空气流速较快，压强较小，据此分析电吹风尾部吸附了不少毛发物理原理；
（2）由图乙可知，开关S1在干路上，S2控制B，根据无论是吹冷风还是吹热风，电动机均需工作，进而分析电热丝的位置；
（3）根据P=UI求出电吹风正常工作时，通过风扇的电流；根据表中数据求出电热丝的电功率，根据求电热丝的阻值；根据Q=W=Pt求出电热丝1min内产生的热量。
【解答】 （1）电吹风吹风时，电吹风尾部的空气流速较快，压强较小，于是空气中的毛发便被吸附在压强较小的电吹风尾部，因此造成这一现象的物理原理是流体的流速越快，压强越小；
（2）由图乙可知，开关S1在干路上，S2控制B，无论是吹冷风还是吹热风，电动机均需工作，因此开关S1控制电动机和电热丝，S2控制电热丝，则A处应该接电动机，B处接电热丝。
一、选择题
1．（2023·衢州）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（ ）
A．R1和R2串联 B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流 D．如果R1断了，R2也不能工作
【答案】C
【解析】如图所示电路中，当开关S1和S2均闭合时，电热丝R1和R2为并联关系，此时电路中的总电阻最大，相同时间内产生的热量最多。
【解答】A.由图可知R1和R2为并联关系；
B.R1和R2为并联关系，故两端电压相等；
C.电压相同时，电阻越大，电流越小，故其正确；
D.并联电路两条支路不会相互影响。
2．（2022·浙江杭州·九年级期末）标有“220V 100W”的灯泡L1和L3与标有“220V 40W”的灯泡L2和L4，按图甲、乙所示方式分别接入220V电路中，四只灯泡工作时最亮的是（ ）
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
【答案】C
【解析】根据公式可知，当额定电压相等时，电阻与额定功率成反比；因为L1和L3的额定功率大于L2和L4的额定功率，所以L1和L3的电阻小于L2和L4的电阻。
甲：L1和L2两个灯泡串联，则通过它们的电流相等，且电阻R1乙：L3和L4两个灯泡并联，则它们两端的电压相等，且电阻R4>R3，根据公式可知，则实际功率P43．（2023·定海模拟）如图所示，电源电压为4.5V，定值电阻R0为10Ω，滑动变阻器R的规格为“20Ω 2A”，电流表和电压表量程分别选择“0～0.6A”“0～3V”。闭合开关S，电路正常工作时，下列叙述正确的是（ ）
A．电流表示数最大值为0.6A
B．电压表示数范围为1.5～3V
C．滑动变阻器的功率可达0.6W
D．滑动变阻器的阻值变化范围为5～10Ω
【答案】B
【解析】本题主要考查电路的相关计算需灵活应用欧姆定律和电功率的计算公式。
【解答】A.当滑动变阻器为零时，此时电流表示数最大，，但此时电压表超过其量程，故最大电流为电压表示数3v时的电流大小=0.3A
B.当滑动变阻器位于最大阻值时，此时定值电阻电压最小，即，故电压范围为1.5v~3V
C.当滑动变阻器阻值与定值电阻相等时，此时滑动变阻器功率最大，故不可能达到0.6w
D.当电压表示数为3v时，此时R=，所以其范围为15 Ω ~20 Ω
故答案为：B
4．（2023·定海模拟）2023年的植树节，我国利用无人机在沙漠地区播撒植物种子。如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。若质量m＝2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h＝50m，整个运动过程中电动机提供升力F＝24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量ΔE＝25J。已知动力系统的电动机工作电压U＝25V，电流I＝3A。下列说法不正确的是（ ）
A．无人机在上升过程中做加速运动
B．20s内电动机输出的机械能（升力所做的功）为1200J
C．所受空气阻力f为4N
D．该电动机的线圈电阻约为1.7Ω
【答案】C
【解析】本题主要考查物体的功能关系，并通过受力分析完成功能转化。
【解答】A.由于无人机是由静止竖直向上飞的，故其在上升过程中做加速运动；
B.W=F升xS=24NX50m=1200J，故B正确；
C.由能量守恒定律可知f·h+G·h+ ΔE =W升，所以；
D.20s内其所消耗的电能=25v·3A·20s=1500J
Q=W总-W升=1500J-1200J=300J
R=
二、填空
5.（2023·台州）绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯，LED灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热发光，正常工作时，它们亮度相同。
（1）使用 灯照明更符合绿色生态理念。
（2）两灯都正常工作时，相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为 。
【答案】（1）LED （2）1：12
【解析】（1）根据能量转化的知识确定哪种灯泡更节能；（2）根据W=Pt计算电流通过灯泡做功之比。
【解答】（1）LED灯将电能转化为光能，而白炽灯将电能转化为内能和光能，可见LED灯更符合绿色生态理念。
（2）通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比。
6.（2023·台州）某电热器的简化电路如图所示，可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏，R1=2000欧，R2=484欧。
（1）开关转至ac位置时，电阻R1和R2的连接方式是 。
（2）开关转至bd位置时，该电热器可实现 功能、它的额定功率是 瓦。
【答案】（1）串联（2）加热；100
【解析】（1）如果用电器首尾相接，那么它们串联；如果用电器并排连接在两点间，则它们为并联。
（2）根据公式比较两种状态下电路总功率的大小，从而确定它们的工作状态，并计算出对应的功率。
【解答】（1）开关转至ac位置时，电流依次经过R1和R2，它们首尾相连，因此为串联。
（2）开关转至bd位置时，只有电阻R2工作，此时总电阻为R2。
根据公式可知，因为R串>R2，所以总功率P串则前者为保温状态，后者为加热状态。
那么它的额定功率为：。
7.（2022·浙江杭州·九年级期末）如图所示电路，电源电压不变，R是定值电阻。当把一个“2.5V 0.5A”的小灯泡L，接在a、b两点间时，通过小灯泡的电流是0.5A，则L1的实际功率为___________；若换一个“3.8V 0.5A”的小灯泡L2接在a、b两点间，则L2的实际功率___________额定功率（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】1.25W 小于
【解析】[1]根据“2.5V0.5A”可知，灯泡的额定电流为0.5A，即通过灯泡的电流为0.5A时，它正常发光，那么它的实际功率等于额定功率，即P1=U1I1=2.5V×0.5A=1.25W
[2]灯泡L1的电阻
灯泡L2的电阻，则R2>R1
根据R总=R+R1可知，流入L2的电流肯定小于流入L1的电流，即通过L2的电流肯定小于0.5A，即L2的实际功率肯定小于额定功率。
8.（2023九上·上城期末）徐家新换了一种电子式电能表，它用一个发光二极管代替普通电能表的转盘，发光二极管闪烁一次相当于转盘转动一圈，电能表的参数如图。小徐利用该表测量家中微波炉的最大电功率。
（1）先关闭家里其他用电器，只让微波炉以“高火档”工作，从电能表红灯闪烁开始计时，当电能表的二极管闪烁360次时，所用的时间为6 min，则微波炉的电功率为 W；（2）若上月底抄表读数如图所示，本月(按30天计)每天使用该微波炉“高火档”18 min，则本月底抄表读数至少为 ；
（3）该电能表 (选填“能”或“不能") 承载两台上述微波炉同时工作。
【答案】（1）1000 （2）2517.6 （3）能
【解析】（1）首先根据计算出微波炉消耗的电能，再根据计算出微波炉的电功率。
（2）首先根据W=Pt计算出微波炉本月消耗的电能，再与月初的电能表示数相加即可。
（3）根据P=UI计算出电能表承载的最大电功率，然后与两台微波炉的电功率之和进行比较即可。
【解答】（1）微波炉消耗的电能：；
微波炉的电功率：。
（2）本月微波炉消耗的电能：W=Pt=0.1kW×（0.3h×30）=0.9kW·h；
则月底电能表的示数为：2508.6kW·h+0.9kW·h=2517.6kW·h。
（3）根据电能表的铭牌可知，允许通过的最大电流为20A，
则允许承载的最大电功率：P=UI=220V×20A=4400W；
两台微波炉的电功率：1000W×2=2000W；
因为2000W<4400W， 所以该电能表可以承载两天微波炉同时工作。
三、解答
9.（2023·衢州）图甲是小宁哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“3.8V”字样。
（1）测小灯泡电压的电压表有“0-3V”、“0-15V”两个量程，小宁的哥哥正确选用了“ ”量程。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为 。
（3）小宁发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线这根导线是 。（用图甲中导线旁的字母表示）
【答案】（1）0~15V （2）1.14 （3）b
【解析】（1）根据灯泡的额定电压选择电压表的量程；
（2）根据图乙确定电流表的量程和分度值，然后根据指针的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。
（3）根据实验目的确定电器元件的串并联关系，注意电表的量程和接线柱，以及变阻器接线“一上一下”。
【解答】（1）根据题意可知，灯泡的额定电压为3.8V，即电压表的最大示数为3.8V，则电压表选择量程0~15V；
（2）根据乙图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则示数为0.3A，那么灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
（3）在测量小灯泡额定功率的实验中，除了电压表与灯泡并联外，其它的都是串联。根据图甲可知，滑动变阻器应该接2根线，现在却接了3根，肯定存在问题。观察发现，只要将开关与变阻器之间的b导线去掉即可恢复正常。
10．（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。图注电源电压恒为4V，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。数据如下表：
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。他们的结论正确的是：（ ）
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1.0V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关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA’表示的含义是 。
【答案】（1）左
（2）B
（3）0.3
（4）滑动变阻器的电功率
【解析】（1）根据表格确定电流的大小变化，再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化，最终确定滑片的移动方向。
（2）将表格中第1、3组数据比较，确定定值电阻的电功率与电流的变化关系。
（3）首先根据U2=U总-U1计算变阻器两端的电压，再根据P2=U2I2计算变阻器的功率；
（4）根据P总=P1+P2分析。
【解答】（1）根据表格可知，从第3次到第4次时，电流从0.2A到0.25A，此时电流变大，那么变阻器的阻值变小，则滑片P向左移动到适当位置。
（2）比较第1和3组数据可知，电流增大到原来的：0.2A÷0.1A=2倍，而定值电阻的电功率增大到原来的：0.4W÷0.1W=4=22倍，因此定值电阻的电功率与电流的平方成正比，故选B。
（3）当定值电阻两端的电压为1.0V时，
变阻器两端的电压U2=U总-U1=4V-1V=3V；
此时变阻器的电功率为：P2=U2I2=3V×0.1A=0.3W；
（4）A点的横坐标代表总功率，A'点的横坐标代表R1的电功率，根据P总=P1+P2可知，AA'就是滑动变阻器的电功率。
11.（2024·杭州模拟）在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中实物电路连接完整（要求：滑片P向右移时灯泡变亮）。
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片P应向 （选填“A”或“B”）端移动。
（3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为 W。
（4）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”、“偏小”或“不变”）.
【答案】（1）
（2）B
（3）0.6
（4）偏大
【解析】（1）滑片P向右移动时小灯泡变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，据此确定滑动变阻器选用的下端接线柱；
（2）根据电压表选用量程确定分度值读数，比较电压表示数与灯泡额定电压的大小，根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向；
（3）根据串联电路的分压规律求出每个灯泡两端的电压；根据图像得出此时的电流，根据P=UI求出总功率的大小；
（4）根据图丙同时结合欧姆定律比较两个电压下灯泡电阻的关系，再根据得出按此方案算出灯泡的额定功率与真实值的关系。
【解答】 （1）滑片P向右移动时小灯泡变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用右下接线柱与开关串联在电路中，如下图所示：
；
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2V，小于灯泡额定电压2.5V；若要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑动变阻器的滑片P应向B端移动；
（3）若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电路中，根据串联电路的分压规律可知，每个灯泡两端的电压为1.5V，根据图丙可知，此时的电路中的电流为0.2A，则电路消耗的总功率为：P'=UI'=3V×0.2A=0.6W；
（4）由图丙可知，因为灯泡两端的电压为2V时，其通过灯泡的电流小于当泡两端的电压为额定电压2.5V时的电流，
由的变形式可得，灯泡两端的电压为2V时对应的电阻小于电压为2.5V时对应的电阻，
因此若用第（2）小问中所测得数据算出灯泡的电阻RL，即此时灯泡的电阻小于灯泡正常发光时的电阻，再根据计算灯泡的额定功率，按此方案算出灯泡的额定功率比真实值偏大。
12.（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。
13．（2023·台州）如图电路中，电源电压恒为4.5V，灯泡规格是“3V 0.75W”。
（1）灯泡正常工作时，电压表V1、V2示数分别为多少 滑动变阻器接入的电阻为多少
（2）灯泡正常工作4分钟，整个电路消耗的电能是多少
【答案】（1）解：U1=3V U2=U-U1=4.5v-3V=1.5v
灯泡常工作电流I= =0.25A
滑动变阻器接人电阻：R= =6Ω
（2）解：W=UIt=4.5Vx0.25Ax4x60s=270 J
【解析】（1）根据图片可知，灯泡与变阻器串联，电压表V1测灯泡的电压，V2测变阻器的电压。根据灯泡的规格确定灯泡正常发光时的电压，也就是电压表V1的示数，然后根据U2=U总-U1计算电压表V2的示数。首先根据 计算出灯泡正常工作时通过电路的电流，再根据 计算出此时变阻器接入的电阻。
（2）根据公式W=UIt计算整个电路消耗的电能。
14.（2023·衢州）用两种不同充电桩，对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如表所示，不计充电过程中的能量损失。
充电桩 电池初始状态 充电电压/V 充电电流/A 充满电的时间/h
普通充电桩 相同 220 30 10
快充充电桩 600 100 ▲
（1）用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时？
（2）用快充充电桩充满电，需要多少小时？
（3）目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。为解决此问题，除用快充充电桩充电外，再提出一种设想。
【答案】（1）
答：用普通充电桩充满电，消耗的电能为66kW·h。
（2）
答：用快充充电桩充满电，需要1.1h。
（3）增加快充充电桩数量
【解析】（1）首先根据P=UI计算出普通充电桩的充电功率，再根据W=Pt计算消耗的电能；
（2）首先根据P=UI计算出快充充电桩的充电功率，再根据计算快充的时间；
（3）可从快充充电桩的数量的角度分析解答。
15．（2023·台州）便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。
项目 参数
工作电压（V） 20
低档位功率（W） 5
高档位功率（W） 10
完成下列问题：
（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器属于 档位；
（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？
（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？
【答案】（1）低
（2）当开关S与bc接触时，只有电阻R2工作，加湿器低档位工作时，
此时通过电路的电流；
（3）高温档消耗的电能：W=P高t=10W×（3600s×6）=2.16×105J。
【解析】（1）根据公式比较不同状态下电路总功率的大小，然后确定它的工作状态；
（2）当开关S与bc接触时，只有电阻R2工作，加湿器低档位工作时，根据公式计算出通过电路的电流；
（3）根据W=P高t计算出消耗的电能。
【解答】（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，只有电阻R2工作，此时总电阻为R2；
旋转开关S接触“cd”时，两个电阻并联，此时总电阻为R并；
则R2>R并；
根据公式可知，此时总功率P2则前者为低档，后者为高档。
16．（2023·衢州）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。
额定电压. 220V
磨豆功率 110W
加热功率 1210W
保温功率 88W
产品规格 295*280*410mm
（1）若仅闭合S2，咖啡机的工作状态处于 阶段。
（2）R1的阻值是多少欧？
（3）小金某次泡制咖啡，只进行了磨豆和加热，其中磨豆用时0.5分钟，加热用时3分钟，则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能？
【答案】（1）保温
（2）R1= =40Ω
（3）W总=P磨t磨+P热t热=110W×0.5×60s+ 1210W×3×60s=2.211×105J
【解析】（1）根据比较开关在不同闭合情况下总功率的大小，从而确定对应的工作状态；
（2）根据图片可知，当同时闭合开关S2和S3时，只有R1自己工作，此时为加热档，根据公式 计算R1的阻值。
（3）根据W=Pt分别计算出磨豆和加热消耗的电能，然后相加得到消耗的总电能。
【解答】（1）根据图片可知，当只闭合开关S1时，只有电动机工作，此时为磨豆状态；
当只闭合开关S2时，此时R1与R2串联，总电阻为R串；
当同时闭合开关S2和S3时，只有R1自己工作，总电阻为R1；
根据串联电路的电阻特点可知，R串>R1；
根据可知，总功率P串则二者对应的状态分别为保温和加热。
17.（2024·浙江）某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯，其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流，带动风叶转动而发电。
（1）风力发电机的发电原理是____（填字母）。
A．电磁感应 B．电流周围存在磁场 C．通电线圈在磁场中转动
（2）灯罩上方空气流速大，压强 。
（3）若路灯额定功率为100瓦，风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作 小时。
【答案】（1）A
（2）小
（3）10
【解析】 （1）发电机的工作原理是电磁感应；
（2）流体的压强跟流速有关：流体的流速越大、压强越小；流体的流速越小、压强越大；
（3）根据计算工作时间。
【解答】（1）电磁感应是指闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，电路中会产生感应电流，风力发电机原理是电磁感应现象，故选A；
（2）灯罩上方空气流速大，压强越小；
（3）风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作 。
18.（2024·余姚模拟）有一款额定电压为 220 V、可进行“高、中、低”三档调节的电热器，其简化电路如右图。其中，阻值恒定的电热丝 档位调节由开关 S1、单刀双掷开关 S2 的通断来实现。
（1）当电热器开关S1 闭合、S2接a 时，电热器的电路等效电路是下列选项中的 (填字母)，此时电热器处于 (填“高”“中”或“低”)温档。
（2）在不考虑其他损耗的情况下，1kW·h的电能可供电热器中温档工作多少小时
（3）若在c、d之间串联一个 (填元件名)，即可在原有三档温度调节的基础上增加一个档位，实现四档温度调节。
【答案】（1）C；高
（2）解：处于中温档时开关S1闭合，S2接b，此时的功率
1kW·h的电能可供电热器中温档工作的时间
答：1kW·h时的电能可供电热器中温档工作10h。
（3）开关
【解析】（1） 当电热器开关S1 闭合、S2接a 时， 两个电阻属于并联关系，等效图为C，此时总电阻最小，总电流最大，总功率最大，电热器属于高温档；
（2）根据电功率公式求得电功率大小，电能除以电功率等于时间；
（3） c、d之间串联一个开关，可以实现只有另一个定值电阻接入电路，电功率不同，从而实现四个档位。
19.（2024·浙江）自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。
（1）向水里加入氯化钠，目的是 （填“增大”或“减小”）电阻R2。
（2）求电鱼放电时电压U的大小。
（3）当R2=1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。
【答案】（1）减小
（2）当电流为0.05A时，UAB=1.5V
U=5×10-5A×R1+1.5V①
当电流为0.20A时，UAB=0.5V
U=1.5×10-4A×R1+0.5V②
由①②得U=2V R1=10000Ω
（3）P2=I2R2=（10-4A）2×1.0×104Ω=10-4W
【解析】 （1）向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子，进而分析向水里加入氯化钠的目的。
（2）由图1可知，两电阻串联，根据图2利用串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源电压，解方程求出R1的阻值和电源电压。
（3）根据欧姆定律求出通过的电流，根据P=I2R求出电鱼放电时R2的电功率P2。
【解答】 （1）向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子，因此向水里加入氯化钠，目的是减小电阻R2。
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专题09 电功和电功率重难点突破
【课程标准】
1、电功
①概述电功的概念； ②知道电功的单位
③列举决定电功大小的因素 ④知道用电器消耗的电能可以用电功来量度
⑤应用电功的公式计算用电器消耗的电能 ⑥根据电能表读数的变化估算消耗的电能
2、电功率
①概述电功率的概念； ②知道电功率的单位
③应用电功率的公式进行简单的计算； ④知道额定功率的概念
⑤从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率
3、测定小灯泡的电功率
①说明伏安法测量小灯泡的电功率的实验原理； ②绘制实验电路图
③测定小灯泡的额定功率和实际功率； ④收集和整理实验数据得出实验结论
4、电流的热效应
①知道电流具有热效应； ②概述探究影响电流热效应因素实验原理和涉及的科学方法
③说出焦耳定律内容和数学表达式； ④应用焦耳定律解决简单的问题
【学业要求】
①应用电功的公式计算用电器消耗的电能。
②根据电能表读数的变化估算消耗的电能
③应用电功率的公式进行简单的计算
④从说明书或铭牌上识别用电器的额定功率
⑤测定小灯泡的额定功率和实际功率；
⑥探究影响电流热效应因素实验原理和涉及的科学方法
⑦应用焦耳定律解决简单的问题
【命题重点】掌握用电器消耗的电能，应用电功率进行计算；伏安法测量小灯泡电功率的实验，绘制实验电路图；焦耳定律和数学表达式，应用焦耳定律解决简单的问题。题型较分散:选择、填空、作图、实验、计算都会出现。
【方法要点】做题时先关注串并联选择合适的公式，焦耳定律仅能用在纯电阻电路中。
考点1：电能和电能的测量
考点解读：电功：电流所做的功叫电功，用字母W表示，电流做功的过程，就是电能转变为其他形式能的过程(如内能、光能、机械能)。电功的国际单位：焦耳，生活中还常用“千瓦时”(度)做电功的单位，1 kW·h＝3、6×106J。测量电功的仪表是电能表，可测量用电器消耗的电能。电能表的表盘如图所示，电能表的各参数表示的物理意义：600r/kw h，表示每消耗1kw h的电能，电能表的转盘转600转，“10(20)A”表示电能表的标定电流是10A，最大瞬间电流是20A，220V表示该电能表的额定电压，50Hz表示该电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用。
例1：（2024·温州模拟）将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表(如图乙)的转盘转6 r用时1 min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（ ）
A．电能表应接在空气开关和用电器之间
B．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时最大功率不能超过2200 W
C．电热水瓶的实际功率是600 W
D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，说明它们之间是串联的
考点2：电功和电功率的计算
考点解读：①公式W=Pt=UI t和P= W/t=UI适用于所有电功和电功率的计算，而W=I2Rt=t和P=I2R=只适用于纯电阻电路(即电能只转化为内能)的计算。②对于电阻不变的用电器，额定电压、额定功率和实际电压、实际功率存在着以下关系：P实/P额=(U实/U额)2。
例2：（2024九下·杭州模拟）传统的公共充电桩充电电流在32A到80A之间。充电电流小会使充电速度过慢，用户等待时间长。日前，华为数字能源助力打造的全液冷超级充电桩正式上线，最大充电电压为1000V，对应的最大充电功率是600kW。该产品具有充电快、噪音低、寿命长的特点，用“遥遥领先”的技术为国家环保减排事业再立新功。（“全液冷系统”是一种密闭式液冷系统，通过冷板和风液换热器两种高效换热部件将产生的热量通过液体带出机体）请结合以上信息。
（1）该充电桩最大充电电流是多少？
（2）新款比亚迪唐纯电车搭配有108kW h容量的磷酸铁锂电池，若使用最大功率给该车充电，让电池的电量从25%充到100%，理论上需要多少分钟？
（3）传统充电桩没有冷却系统，为什么华为超级充电桩需要用“全液冷系统”？
考点3：额定功率和实际功率
考点解读：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；用电器工作时实际加的电压叫实际电压，用电器在实际电压下的功率叫实际功率，每个用电器的额定功率只有1个，而实际功率有很多个，电压不同，实际功率就不同，实际值和额定值的关系为：U实＝U额时，P实＝P额，用电器处于正常工作状态；U实＜U额时，P实＜P额，用电器不能正常工作；U实＞U额时，P实＞P额，用电器寿命减短，且容易烧坏。
例3：（2024九上·平湖期末）在如图所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，电源电压保持不变。当电路中接入“6V 6W”的灯泡L，在a、b之间接入一段导线时，闭合开关，灯泡L恰能正常发光；断开开关，在a、b之间换接入一个“6V 3W”的灯泡后，再闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L将变亮 B．电路总功率变大
C．换接灯泡的亮度大于灯泡L D．换接灯泡的实际功率为3W
考点4：求实际功率和实际电压问题
考点解读：求实际功率和实际电压，都先根据用电器的规格求出电阻，因为电阻只跟电阻丝的长度、材料、横截面积、温度有关，所以在不考虑温度影响电阻的情况下，电阻是固定不变的，在根据与电阻有关的公式求出相应的物理量。
例4：（2022·南湖模拟）某品牌的电加热器工作电路如图所示，其额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为44W。单刀双掷开关S接b时，电加热器处 (选填”保温”或”加热”)状态；电路中定值电阻R1的阻值为 Ω。单刀双掷开关S接a时，若电路中电压只有200V，则R2的实际功率为 W(结果保留1位小数)。
考点5：比较灯泡的明暗
考点解读：小灯泡的发光情况是由实际功率决定的。
U实与U额关系 P实与P额关系 灯泡亮度
U实>U额 P实>P额 较亮
U实＝U额 P实＝P额 正常发光
U实例5：（2023九上·拱墅期末）如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样，将它们串联后接在电压可在3~6V之间调节的电源上，闭合开关S，若两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（ ）
A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流
B．当电源电压调节到6V时，灯L1正常发光
C．在调节电源电压的过程中，灯L1始终比灯L2亮
D．在调节电源电压的过程中，两灯的功率变化量相等
考点6：测小灯泡的电功率
考点解读：实验目的：探究小灯泡在不同电压下的发光情况。
实验原理：P＝UI。
实验电路图：如右图
实验结论：小灯泡的发光情况是由实际功率决定的。
实验有关注意事项：①连接电路时，开关应该打开，滑动变阻器应达到最大位置；②滑动变阻器的作用：用于调节小灯泡两端的电压，使它分别等于额定电压、高于和低于额定电压的1/5③电表要选择合适的量程，一般遵循“能小则小”的原则；④使小灯泡正常发光的操作(移动滑片，眼睛注视测量小灯泡两端电压表示数为额定电压)；⑤温度对灯泡灯丝电阻的影响(温度越高，灯丝电阻越大)；⑥实际电压、实际功率与灯泡亮暗的关系(实际功率越大，灯泡越亮)；⑦实验中多次测量的目的(找电功率与电压的关系及小灯泡亮度变化规律)；⑧不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变，功率也改变)。
例6：（2024·嵊州模拟）图1是小明同学“测量小灯泡电功率”的实物连接图。电源电压为6V 恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时小灯泡电阻约为8Ω。
（1）连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于 端(选填“a”或“b”)。
（2）闭合开关，进行实验，并将实验数据记录在表中。
实验序号 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W|
1 2.0 0.28
2 2.5 I0
3 3.0 0.34
①移动滑片 P使电压表示数为2.5V时，电流表示数如图2，则小灯泡额定功率为 瓦。
②以电流的平方(F2 )为横坐标，以实际功率(P)为纵坐标，下列坐标图(实线部分)与实验数据相符的是 。(选填字母)
（3）与小灯泡的电阻相比较，虽然电流表的电阻非常小， 电压表的电阻非常大，但由于电流表、电压表电阻的影响，测量后计算出的电功率会比真实值 (选填“偏大”、 “偏小”或“不变”)。
考点7：电流的热效应和焦耳定律
考点解读：电流热效应：电流通过导体时，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。用控制变量法进行研究(在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。)焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体的电阻和通电时间成正比，表达式：Q＝I2Rt。
例7：（2023·衢州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，和是阻值都为20欧的电热丝，放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使工作50秒，断开开关S，测量并记录__________。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持不变，将更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由： 。
考点8：电功和电热的综合计算
考点解读：①当指示灯亮时，指示灯与发热电阻串联，电路中的总电阻最大，根据P=UI=U2/R可知电路的总功率，据此判断其状态；②当指示灯亮时其两端的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出发热电阻两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出指示灯的电阻值；③双金属开关闭合时，电路为发热电阻的简单电路，根据P=UI=U2/R求出温度控制器所消耗的电功率；④由图乙可知，一个周期的时间为3min，恒温时间为150s，加热时间为30s，根据电阻的串联和W=U2/Rt求出一个周期内温度控制器消耗的电能，1h内有20个周期，据此求出温度控制器1小时所消耗的电能。
例8：（2024·浙江模拟）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇。
额定电压 220V
热风功率 1250w
冷风功率 40w
（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实现冷风和热风两档功能，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下表，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
一、选择题
1．（2023·衢州）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（ ）
A．R1和R2串联 B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流 D．如果R1断了，R2也不能工作
2．（2022·浙江杭州·九年级期末）标有“220V 100W”的灯泡L1和L3与标有“220V 40W”的灯泡L2和L4，按图甲、乙所示方式分别接入220V电路中，四只灯泡工作时最亮的是（ ）
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
3．（2023·定海模拟）如图所示，电源电压为4.5V，定值电阻R0为10Ω，滑动变阻器R的规格为“20Ω 2A”，电流表和电压表量程分别选择“0～0.6A”“0～3V”。闭合开关S，电路正常工作时，下列叙述正确的是（ ）
A．电流表示数最大值为0.6A
B．电压表示数范围为1.5～3V
C．滑动变阻器的功率可达0.6W
D．滑动变阻器的阻值变化范围为5～10Ω
4．（2023·定海模拟）2023年的植树节，我国利用无人机在沙漠地区播撒植物种子。如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。若质量m＝2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h＝50m，整个运动过程中电动机提供升力F＝24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量ΔE＝25J。已知动力系统的电动机工作电压U＝25V，电流I＝3A。下列说法不正确的是（ ）
A．无人机在上升过程中做加速运动
B．20s内电动机输出的机械能（升力所做的功）为1200J
C．所受空气阻力f为4N
D．该电动机的线圈电阻约为1.7Ω
二、填空
5.（2023·台州）绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5W的LED灯与60W的白炽灯，LED灯直接把电转化为光，白炽灯由灯丝通电加热发光，正常工作时，它们亮度相同。
（1）使用 灯照明更符合绿色生态理念。
（2）两灯都正常工作时，相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为 。
6.（2023·台州）某电热器的简化电路如图所示，可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏，R1=2000欧，R2=484欧。
（1）开关转至ac位置时，电阻R1和R2的连接方式是 。
（2）开关转至bd位置时，该电热器可实现 功能、它的额定功率是 瓦。
7.（2022·浙江杭州·九年级期末）如图所示电路，电源电压不变，R是定值电阻。当把一个“2.5V 0.5A”的小灯泡L，接在a、b两点间时，通过小灯泡的电流是0.5A，则L1的实际功率为___________；若换一个“3.8V 0.5A”的小灯泡L2接在a、b两点间，则L2的实际功率___________额定功率（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
8.（2023九上·上城期末）徐家新换了一种电子式电能表，它用一个发光二极管代替普通电能表的转盘，发光二极管闪烁一次相当于转盘转动一圈，电能表的参数如图。小徐利用该表测量家中微波炉的最大电功率。
（1）先关闭家里其他用电器，只让微波炉以“高火档”工作，从电能表红灯闪烁开始计时，当电能表的二极管闪烁360次时，所用的时间为6 min，则微波炉的电功率为 W；（2）若上月底抄表读数如图所示，本月(按30天计)每天使用该微波炉“高火档”18 min，则本月底抄表读数至少为 ；
（3）该电能表 (选填“能”或“不能") 承载两台上述微波炉同时工作。
三、解答
9.（2023·衢州）图甲是小宁哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“3.8V”字样。
（1）测小灯泡电压的电压表有“0-3V”、“0-15V”两个量程，小宁的哥哥正确选用了“ ”量程。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为 。
（3）小宁发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线这根导线是 。（用图甲中导线旁的字母表示）
10．（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。图注电源电压恒为4V，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。数据如下表：
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。他们的结论正确的是：（ ）
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1.0V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关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA’表示的含义是 。
11.（2024·杭州模拟）在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中实物电路连接完整（要求：滑片P向右移时灯泡变亮）。
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片P应向 （选填“A”或“B”）端移动。
（3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为 W。
（4）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”、“偏小”或“不变”）.
12.（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·℃)]
13．（2023·台州）如图电路中，电源电压恒为4.5V，灯泡规格是“3V 0.75W”。
（1）灯泡正常工作时，电压表V1、V2示数分别为多少 滑动变阻器接入的电阻为多少
（2）灯泡正常工作4分钟，整个电路消耗的电能是多少
14.（2023·衢州）用两种不同充电桩，对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如表所示，不计充电过程中的能量损失。
充电桩 电池初始状态 充电电压/V 充电电流/A 充满电的时间/h
普通充电桩 相同 220 30 10
快充充电桩 600 100 ▲
（1）用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时？
（2）用快充充电桩充满电，需要多少小时？
（3）目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。为解决此问题，除用快充充电桩充电外，再提出一种设想。
15．（2023·台州）便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。
项目 参数
工作电压（V） 20
低档位功率（W） 5
高档位功率（W） 10
完成下列问题：
（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器属于 档位；
（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？
（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？
16．（2023·衢州）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。
额定电压. 220V
磨豆功率 110W
加热功率 1210W
保温功率 88W
产品规格 295*280*410mm
（1）若仅闭合S2，咖啡机的工作状态处于 阶段。
（2）R1的阻值是多少欧？
（3）小金某次泡制咖啡，只进行了磨豆和加热，其中磨豆用时0.5分钟，加热用时3分钟，则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能？
17.（2024·浙江）某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯，其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流，带动风叶转动而发电。
（1）风力发电机的发电原理是____（填字母）。
A．电磁感应 B．电流周围存在磁场 C．通电线圈在磁场中转动
（2）灯罩上方空气流速大，压强 。
（3）若路灯额定功率为100瓦，风力发电机产生1千瓦时的电能，能使该路灯正常工作 小时。
18.（2024·余姚模拟）有一款额定电压为 220 V、可进行“高、中、低”三档调节的电热器，其简化电路如右图。其中，阻值恒定的电热丝 档位调节由开关 S1、单刀双掷开关 S2 的通断来实现。
（1）当电热器开关S1 闭合、S2接a 时，电热器的电路等效电路是下列选项中的 (填字母)，此时电热器处于 (填“高”“中”或“低”)温档。
（2）在不考虑其他损耗的情况下，1kW·h的电能可供电热器中温档工作多少小时
（3）若在c、d之间串联一个 (填元件名)，即可在原有三档温度调节的基础上增加一个档位，实现四档温度调节。
19.（2024·浙江）自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。
（1）向水里加入氯化钠，目的是 （填“增大”或“减小”）电阻R2。
（2）求电鱼放电时电压U的大小。
（3）当R2=1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。
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