模块三 电学
第16讲 电功率【讲义】（3-7分）（原卷版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 电能 电功 4
考点二 电功率 6
考点三 测量小灯泡的电功率 9
考点四 焦耳定律 15
题型归纳，技巧点拨 18
01 电能表及其计算 18
02 电功及其计算 19
03 电功率与电功 20
04 额定功率与实际功率 21
05 小灯泡亮度问题 22
06 动态电路中电功率问题 23
07 实验器材的选择与电路故障 24
08 测量小灯泡的电功率 25
09 探究影响电流热效应的因素 27
10 电功与电热的简单计算 28
11 多挡电器电热的计算 29
12 生活中的电流热效应（电热的利用与防止） 30
课标要求 3.4.5结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。 3.4.6通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
考查内容 一、电能 电功； 二、电功率； 三、测量小灯泡的电功率； 四、焦耳定律
考点分布 考查频率 命题趋势
01 电能表及其相关计算 ☆☆☆ 电功率在初中物理中占据举足轻重的地位，无论考卷分值、试题数量和考点分配怎样，对本单元的考查都应作为备考的重点和热点。 本单元考点集中体现在电能与电功的计算、电功率的简单计算、电功率和电热的综合计算；伏安法测小灯泡功率、电流的热效应与什么因素等。所见考题与欧姆定律等电学知识相结合是这类考题的一大特点。 从考题题型看，对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题（综合计算题）和综合应用题等。 从命题方向和命题点看，主要有：电功率的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用电功率进行综合计算、电功率在生活中的应用、电路安全与极值、测量小灯泡额定功率、影响电流热效应的因素等
02 电功及其计算 ☆☆☆
03 电功率与电功 ☆☆☆
04 额定功率与实际功率 ☆☆☆
05 小灯泡亮度问题 ☆☆☆
06 动态电路中的电功率问题 ☆☆☆☆
07 实验器材的选择与电路故障 ☆☆
08 小灯泡电功率的测量 ☆☆☆
09 探究影响电流热效应的因素 ☆☆
10 电功与电热的简单计算 ☆☆☆
11 多挡电器的电热计算 ☆☆☆
12 生活中的电流热效应（电热的利用与防止） ☆☆☆
考点一 电能 电功
一、电能与电能的计量
电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能
电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能
电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能
电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能
读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。
电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用； （2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A； （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转
用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。
二、电功
电功 当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示
电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的
影响电功大小的因素 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多
电功的计算 计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积
两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。
（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，； （2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，
【例1】（23-24九年级上·山东枣庄·期末）王华家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（ ）。
A．电能表是测量电功率的仪表
B．他家在这段时间内消耗的电能为90.3kW·h
C．只将一盏标有“220V，100W”的电灯接在电路中，正常工作1h，转盘转3600圈
D．这个电能表的测量值是以“J”为单位
【变式1-1】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）某充电宝上面标有5V、15000mA·h字样，给它充电时， 能转化为 能，充满电后，大约储存了 J的电能。
【变式1-2】（23-24九年级上·黑龙江大庆·期末）电能表是测量 的仪表。图中电能表刚接入电路时示数是0，两周后电能表的示数如图所示，则这段时间内消耗的电能是 kW·h，电能表中的铝质圆盘共转了 revs。
【变式1-3】（23-24九年级上·辽宁盘锦·期末）探究夏季同一台空调在制冷温度由26℃调高到28℃时节省的电能。
小强从网上看到：同一台空调制冷时将温度由26℃调高到28℃，可节省7%~10%的电能。为了验证这种说法的可靠性，小强利用家中的电能表进行了测算。
(1)实验器材：电能表、 ；
(2)测试步骤：
① ；
②观察到电能表此时的示数为 ；
③打开空调，将制冷温度设定为26℃，待其正常工作后，数出电能表的转盘在10min内转过的圈数；
④将制冷温度调为28℃，待其正常工作后，数出电能表的转盘在 min内转过的圈数；
(3)根据测量得到的数据和电能表上的参数，如何分析比较，得出结论 ？
考点二 电功率
一、电功率
电功率 定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示
物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢
单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W； 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW
电功率的计算 定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）
计算式：P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率； 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）
导出式：、。适用于纯电阻电路
对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化
可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大
电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：…
对于纯电阻比例电路来说，
无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和， 即：
二、额定电压、额定功率
1.额定电压和额定电功率的相关物理量
额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示
额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示
实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示
实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率
2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
额定功率 实际功率
区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同
联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实
3.额定功率与实际功率的计算
（1）纯电阻用电器，额定功率，用电器的实际功率。
（2）当用电器阻值不变时，由可推出。
（3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。
【例2】（23-24九年级上·山东聊城·期末）关于电功和电功率，下列说法正确的是（ ）。
A．电流做功的过程就是电能转化为光能的过程
B．电流做功越多，电流做功越快
C．电功率越大，单位时间内电流做功越多
D．额定功率大的灯泡一定比额定功率小的灯泡亮
【变式2-1】（23-24九年级上·四川泸州·期末）如图所示为电子式单相电能表，其示数为 kW·h；由参数可得，该电能表允许接入的最大电功率是 W；关闭其他用电器，单独接入电热水壶工作1min，此过程中电能表一共闪了50次，则该电热水壶的实际功率是 W。
【变式2-2】（2024·新疆昌吉·模拟预测）随着科技的进步，各种智能小家电产品已经充斥生活每个角落。如图所示为电热水壶。
(1)加热盘上的指示灯是发光二极管，它是由 （填“半导体”或“超导体”）材料做成的，它对水加热过程中，是通过 （填“做功”或“热传递”）的方式增加水的内能；
(2)当壶里装水量达到最大值时，水对壶底的压力 （填“大于”“小于”或“等于”）水的重力，关闭其他用电器只让电热水壶工作，把1.8L初温为20℃的水加热到80℃，用时20min，若电热水壶的加热效率为90%，则电热水壶的实际电功率是 W。铭牌为3600revs/（kW·h）的电能表转盘转了 圈。[已知c水=4.2×103J/（kg·℃）]
【变式2-3】（2024·四川南充·模拟预测）如图1所示，电源电压不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”，灯泡L的额定电流为0.3A。图2是灯泡L的电流与电压关系图像。闭合开关S，当滑片P移至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.25A。
(1)求电源电压；
(2)在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，灯泡的最小功率是多少？
(3)用定值电阻R1替换灯泡L，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A，这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50Ω，求定值电阻R1的可能值。
考点三 测量小灯泡的电功率
一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）； （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）； （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中； （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材； （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮； （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的； （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W； 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2.实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件； （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出； （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数； （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡； （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材； （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
二、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
三、利用电能表测量用电器的电功率
（1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）；
（2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作；
（3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间；
（4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。
【例3】（23-24九年级下·山东济南·期末）小明用如图甲的实验器材，测量额定电压为小灯泡的额定功率。下列说法正确的是（ ）。
A．闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最右端（端）
B．闭合开关后，灯不亮，电压表有示数，电流表无示数，可能是灯泡开路
C．闭合开关后，灯不亮，电压表无示数，电流表有示数，可能是滑动变阻器断路
D．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图所示，小灯泡的额定功率为
【变式3-1】（23-24九年级上·四川绵阳·期末）在测量标有额定电压为2.5V的某小灯泡的电功率实验中，选用的电源电压为4.5V，灯丝的电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线，完成实物图连接；
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于 （选填“A”或“B”）端；
(3)闭合开关后，缓慢移动滑动变阻器的滑片P，当电流表的示数如图丙所示时，其示数为 A；
(4)改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，如下表所示，由表可知，随着电压的增大，小灯泡消耗的功率 （选填“增大”“不变”或“减小”）。当小灯泡正常工作时，其功率为 W，其电阻为 Ω（结果保留一位小数）；
(5)根据表中数据，诗在图中画出U—I关系图象；
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.10 0.32 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56
(6)根据表中的数据，画出的图象是 （选填“直线”或“曲线”），原因是在不同的电压下，灯丝的电阻随温度的升高而 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
【变式3-2】（2024·江苏镇江·一模）某小灯泡的额定电流为0.3A，图1是测量该灯泡额定功率的实验电路。
(1)请用笔画线代替导线，将电路连接完整，使此时滑动变阻器接入电路阻值最大 。图中电源A端为电源的 极；
(2)闭合开关前检查电路，发现电流表如图2所示，接下来应该进行的操作是 ；
(3)闭合开关，调节滑片使电流表示数为0.3A，此时电压表示数如图3 所示，则该灯泡的额定功率为 W。
(4)完成实验后，断开开关，首先拆除 两端导线，然后整理器材；
(5)用图4所示电路来测量另一只额定电压为4V的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 6V，定值电阻R0的阻值为 5Ω。
①只闭合开关 S、S1，移动滑片，使电流表示数为 A，小灯泡正常发光；
②只闭合开关 S、S2，使滑片 （选填“向左移”、“保持不动”或“向右移”），读出电流表的示数为0.15A；
③小灯泡的额定电功率 P额= W。
【变式3-3】（23-24九年级上·湖南株洲·期末）某实验小组在做“测量小灯泡电功率”的实验中，所用电源电压为3V，待测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。
(1)请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接，（要求：连线不得交叉，电流表量程要正确） ；
(2)检查电路连接无误后，闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表几乎无示数。产生这一现象的原因可能是________；
A．变阻器断路 B．电压表短路 C．电压表断路 D．小灯泡断路
(3)故障排除后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，此时的读数为 。要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动；
(4)闭合开关，调节滑动变阻器换片P，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图丙所示，则待测灯泡的额定功率为 W。
考点四 焦耳定律
一、电流热效应
1.电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。
设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。
分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 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，跟它的时间成正比
计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s
焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的
焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即
三、电热的利用与防止
1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。
电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
【例4】（23-24九年级上·福建莆田·期末）如图所示，下列四种用电器，其中主要是利用电流的热效应来工作的是（ ）。
A．电脑 B．节能灯
C．电烤箱 D．电风扇
【变式4-1】（23-24九年级上·山东德州·阶段练习）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电熨斗分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）。
A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多
C．电熨斗产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多
【变式4-2】（23-24九年级下·安徽淮南·期末）小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法不正确的是（ ）。
A．实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少
B．装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的
C．想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，应该选用甲图所示的实验装置
D．将d图中容器外的电阻换成10Ω，不能达到实验目的
【变式4-3】（23-24九年级上·湖北武汉·期末）甲图是某种型号的家用踢脚线取暖器，冷空气从进风框B进入取暖器内部被加热，热空气会从出风框A散出。乙图是它的简化电加热原理图，手动控制开关可实现多挡温度调节。已知R1>R2，电加热部分的参数如表格所示。
额定电压 220V
发热方式 铝片发热
低温挡 800W
净重 8kg
R2 30.25Ω
（1）如图甲，电流通过铝片时发热是通过 方式改变的；
（2）如图乙，该取暖器可实现 挡温度调节。当取暖器倾倒，倾倒开关断开切断电路，取暖器停止工作，据此判断：倾倒开关是 （选填“S”、“S1”或“S2”）；
（3）请计算电阻R1的大小和高温挡工作时的功率 ；
（4）断开家里其它用电器，取暖器单独以高温挡连续工作0.5小时，则电能表铝盘会转多少圈 。（使用图丙所示的电能表计量耗电）
01 电能表及其计算
1．（2024·四川广安）小强上次查看家里的电能表显示为，本次查看时电能表示数如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．电能表是测量电功率的仪表
B．在这段时间内消耗的电能为792kW·h
C．小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
D．只将一台标有“220V 1000W”的电热水器接入电路中，正常工作5min，电能表的指示灯闪烁300次
2．（2024·重庆A卷）如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是 kW·h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为 ％。[]
02 电功及其计算
3．（2024·江苏扬州）家中应急手电筒的电路图如图所示，电源电压为3V，闭合开关，通过灯泡的电流为0.6A，忽略灯泡电阻的变化。求：
（1）灯泡电阻R；
（2）电路工作1min消耗的电能W；
4. （2024·广东）某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能，其简化电路如图所示。发热电阻，紫外灯L规格为“220V 50W”。闭合开关和，消毒柜正常工作，求：
（1）通过R的电流；
（2）R的电功率；
（3）L工作100s消耗的电能。
03 电功率与电功
【点拨】 （1）电功率与电功是两个不同的概念：电功是表示电流做功多少的物理量，其单位是kW·h或J；电功率是电功与通电时间的比值，表示电流做功的快慢，其单位是kW或W。 （2）纯电阻电路中电功率计算公式的选用技巧 1）两个电阻串联接入电路，因串联电路中电流相同，比较两个电阻的电功率时优先考虑用公式； 2）两个电阻并联接入电路，因并联电路两电阻两端电压相同，比较电阻电功率时优先考虑公式； 3）若已知电阻两端电压和通过电阻的电流，优先考虑公式P=UI。
5．（2024·陕西A卷）中药煎煮方式分为“文火”和“武火”，小明受此启发，用手动开关、温控开关、水量开关、加热电阻和限流电阻（、阻值不随温度变化），设计了煎药壶电路，其中为总开关，电源电压为220V。闭合开关，能实现下表所示的功能，下列关于此电路的分析正确的是（ ）。
温度t/℃ 温控开关 壶内水量V/L 水量开关 的功率P/W 煎煮方式
闭合 闭合 800 武火
断开 闭合 800 武火
断开 断开 100 文火
A. 温控开关与水量开关是串联的
B. 加热电阻的阻值是
C. 若壶内水量小于0.2L，煎药壶工作时无法进行“武火”加热
D. 若限流电阻断路，煎药壶工作时只能进行“武火”加热
6. （2024·山东滨州）为研究调光灯的工作原理，某小组设计了如图甲所示的模拟电路进行探究。已知小灯泡L标有“12V 12W”字样，电源电压恒定不变。在保证电路安全的情况下，通过调节滑动变阻器，分别记录三个电表的示数，并将电表示数绘制成如图乙所示的关系图象，求：
（1）灯泡L正常发光时的电流。
（2）灯泡L正常发光10s消耗的电能。
（3）电源电压。
（4）滑动变阻器阻值的变化范围。
04 额定功率与实际功率
【点拨】 额定功率和实际功率的桥梁—电阻：当用电器的电阻大小不变时，可先由额定参数求出用电器的电阻，然后再结合实际工作时的电压、电流，利用公式或计算出实际功率。
7.（2024·黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示的电路，电源电压为12V且保持不变，为阻值未知的定值电阻，图乙是小灯泡L和定值电阻的电流随它们两端电压变化的图像。当同时闭合开关、和时，小灯泡L的实际功率为P，定值电阻的功率为，则______；当闭合开关、断开开关和时，小灯泡的实际功率为0.6W，此时灯丝电阻为R，则______。
8. （2024·黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的家用便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V。有高温、低温两个加热档位，其内部简化电路如图乙所示，当双触点开关S接触1和2时为关机状态。、是两个阻值不变的电热丝，。求：
（1）挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为多少？
（2）若某次使用时，用高温档位正常工作，将0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是多少？
（3）若（2）问中用高温档位正常工作，加热过程共用时80s，则此次加热过程，该挂烫机的加热效率是多少？
05 小灯泡亮度问题
【点拨】 （1）“正常发光”即小灯泡正常工作，在额定电压下以额定的功率工作。 （2）判断灯泡亮度的方法：比较灯泡的亮度实际上就是比较灯泡的实际功率的大小。 1）在串联电路中，由可知，电流相等，电阻大的灯泡实际功率大，亮度高； 2）在并联电路中，由可知，电压相等，电阻小的灯泡亮度高。 （3）两个灯泡的安全：为保护灯泡不会损害，当两个灯泡串联时，电路中最大的电流取小的额定电流，而且电阻大的灯泡亮；当两个灯泡并联时，电路中电源电压取小的额定电压，而且电阻小的灯泡亮。
9．（2024·江苏无锡）用如图所示的电路测量小灯泡的功率，实验原理是：______。闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8V，观察小灯泡的亮度，读出电压表、电流表的示数记录在下表中。则小灯泡L的额定功率为______W，小灯泡的亮度由______决定。
实验序号 电压U/V 电流I/A 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮
10. （2024·天津）在“练习使用滑动变阻器”的实验中，连接了如图所示电路。闭合开关，当滑片P向________移动时小灯泡变亮；已知电源电压为9V，小灯泡标有“6V 3W”的字样，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的电阻为________Ω。
06 动态电路中电功率问题
【点拨】 （1）开关类动态电路中电功率的计算 1）根据开关的通、断确定电路的连接方式；2）明确电流表、电压表测量的对象；3）画出等效电路，在图中标出相应的物理量；4）根据欧姆定律、串并联电路的特点及电功率计算公式进行求解。 （2）电功率的极值 1）对整体电路：应电源电压不变，由公式可知，电路中总电阻最大时，电路总功率最小；电路中总电阻最小时，电路总功率最大； 2）对电路中某一用电器（电阻不变）：由P=I2R可知，当通过它的电流最大时，其电功率最大；当通过它的电流最小时，其电功率最小。
11.（2024·四川达州）如图所示电路，电源电压为18V保持不变，、为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为30Ω。当滑片P位于最右端，同时闭合、时，滑动变阻器功率，电压表示数为，电流表示数为；P位于最右端，只闭合时，滑动变阻器功率为，电压表示数为，电流表示数为；将滑片P移至中点，只闭合时，滑动变阻器功率为，电压表示数为，电流表示数为。若，下列说法正确的是（ ）。
A． B． C． D．
12．（2024·四川达州）如图甲所示，将定值电阻与规格为“40Ω 2A”的滑动变阻器连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P，的电功率P与其连入电路电阻R之间的变化图像如图乙所示。则电源电压 V，的阻值为 Ω，电路的最大电功率为 W。
07 实验器材的选择与电路故障
【点拨】 （1）实验器材的选择原则：1）电压表、电流表的选择原则：在满足量程要求的前提下尽可能选择小量程，以使测量结果的精确度更高。2）滑动变阻器的选择：①看允许通过的最大电流是否符合要求；②看最大阻值是否符合电路调节要求。 （2）实验电故障分析：1）首先要根据题干给出的条件确定是断路还是短路：电流表有（无）示数，说明电流表所在电路时通路（断路）；电压表有（无）示数，说明电压表两接线柱到电源两极的电路时通路（断路）；（2）然后再分析、判断是哪一部分发生断路或短路。
13．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压6V恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V（电阻约为10Ω）。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整（滑片向左移动时电压表示数变大）；( )
（2）闭合开关前，应将滑片移到______端（选填“A”或“B”）；
（3）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表没有示数，电压表示数超量程，出现这种故障的原因是______；
A．开关短路 B．灯泡短路 C．电压表断路 D．灯泡开路
（4）排除故障，再次闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为______V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W；
（5）现有规格为“10Ω 2A”、“20Ω 1A”和“50Ω 0.2A”的甲、乙、丙三个滑动变阻器，为了实验的顺利进行，小明应在其中选择______ （选填“甲”“乙”或“丙”）滑动变阻器接入电路；
（6）小明利用图甲装置______（选填“能”或“不能”）做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系”的实验。
14.在“测定小灯炮的电功率”实验中，连接了如图所示的电路。当闭合开关S后，若发现：
（1）灯泡发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转，则故障原因是 ；
（2）灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因是 ；
（3）灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变，故障原因是 。
08 测量小灯泡的电功率
【点拨】 测量小灯泡额定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基础上衍生出来的。 （1）只有电流表时：利用并联电路电压相等的规律，用电流表和已知阻值的定值电阻串联，然后与小灯泡并联，间接测出小灯泡两端的电压； （2）只有电压表时：利用串联电路电流相等的规律，将已知电阻和小灯泡串联，用电压表测出已知电阻两端的电压，便可以间接测出通过小灯泡的电流。
15．（2024·黑龙江绥化）在“测量小灯泡的电功率”实验中，选用的小灯泡上标有“2.5V”字样，额定电流约为0.3A，电源电压恒为6V，实验电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整 ；（导线不允许交叉）
（2）现有规格为A“”、B“”和C“”的三个滑动变阻器可供选择，应选择 （选填字母）滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是 和调节小灯泡两端的电压及通过的电流；
（3）电路连接完成后，闭合开关，发现小灯泡发光很暗，这时眼睛应该看着 （选填“电流表”或“电压表”）移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W；
（4）实验中改变小灯泡两端的电压，多次测量的目的是 ；
（5）测得小灯泡的额定功率后，把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的功率大于其额定功率的四分之一，请对其加以分析： 。
16．（2024·广西）小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验，设计了如图甲所示的电路图。
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于 （选填“a”或“b”）端，闭合开关后，发现小灯泡不亮，则电路故障可能是滑动变阻器 （选填“短路”或“断路”）；
（2）排除故障后，某次实验电压表的示数如图乙所示，为 V；小明测得多组数据，并画出如图丙所示的图像，由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 ，小灯泡的额定功率为 W；
（3）图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而 （选填“增大”或“减小”）。
（4）受到上述实验的启发，为测量高温物体的温度，小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下：将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝，选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表？请说明理由（从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述）。
答：
09 探究影响电流热效应的因素
【点拨】 对于该实验，需要重点掌握两种物理实验方法的应用： （1）控制变量法：①探究电流产生的热量跟电流的关系时，控制电阻和通电时间相同；②探究电流产生的热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流相同。 （2）转化法：电阻丝放出热量的多少，转化为容器内气体温度的变化，转化为U型管中液面的高度的变化。
17. （2024·黑龙江龙东）如图是“探究通电导体产生的热量与__________大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为___________J。
18．（2024·四川宜宾）（多选）如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻、，其中，。下列说法正确的是（ ）。
A．只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．只闭合，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻产生的热量为12J
C．闭合和，通过的电流是电流的0.5倍
D．闭合和后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
10 电功与电热的简单计算
19．（2024·四川广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关闭合、断开时，甲、乙两电表示数之比为5∶3，则两电表均为 （选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻产生的热量为；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻产生的热量为，则为 。
20．（2024·四川成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1=242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
11 多挡电器电热的计算
【点拨】 解答多挡电路类试题时，要注意以下几点： （1）多挡电路问题的实质，就是求解多挡电路的实际功率； （2）电压一定时，根据可知，当总电阻最小时，实际功率最大，发热最快，是高温挡；当总电阻最大时，实际功率最小，发热最慢，是低温挡。
21．（2024·重庆B卷）如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中的阻值为48.4Ω，和均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温档，正常工作时，保温档功率为110W。[]
（1）求饮水机在保温档正常工作时的电流；
（2）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率；
（3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天太阳能电池一天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。
22．（2024·四川南充）如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为，双触点开关只能在触点1和、和3及3和4之间切换。、是两个阻值不变的发热元件，其中。现将此电热水壶装入初温为的水，接到的家庭电路中，选用加热挡加热至。已知该电热水壶加热效率为，，。求：
（1）电热水壶中水吸收的热量；
（2）加热挡的电功率；
（3）需要的加热时间。
12 生活中的电流热效应（电热的利用与防止）
【点拨】 （1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都不是利用电流热效应工作的。 （2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。 （3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。
23．（2024·江苏盐城）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。
24. （2024·吉林）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，请你用学过的电学知识解释这种现象。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)模块三 电学
第16讲 电功率【讲义】（3-7分）（解析版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 电能 电功 4
考点二 电功率 7
考点三 测量小灯泡的电功率 12
考点四 焦耳定律 20
题型归纳，技巧点拨 25
01 电能表及其计算 25
02 电功及其计算 26
03 电功率与电功 27
04 额定功率与实际功率 29
05 小灯泡亮度问题 32
06 动态电路中电功率问题 33
07 实验器材的选择与电路故障 35
08 测量小灯泡的电功率 38
09 探究影响电流热效应的因素 40
10 电功与电热的简单计算 42
11 多挡电器电热的计算 43
12 生活中的电流热效应（电热的利用与防止） 46
课标要求 3.4.5结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。 3.4.6通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
考查内容 一、电能 电功； 二、电功率； 三、测量小灯泡的电功率； 四、焦耳定律
考点分布 考查频率 命题趋势
01 电能表及其相关计算 ☆☆☆ 电功率在初中物理中占据举足轻重的地位，无论考卷分值、试题数量和考点分配怎样，对本单元的考查都应作为备考的重点和热点。 本单元考点集中体现在电能与电功的计算、电功率的简单计算、电功率和电热的综合计算；伏安法测小灯泡功率、电流的热效应与什么因素等。所见考题与欧姆定律等电学知识相结合是这类考题的一大特点。 从考题题型看，对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题（综合计算题）和综合应用题等。 从命题方向和命题点看，主要有：电功率的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用电功率进行综合计算、电功率在生活中的应用、电路安全与极值、测量小灯泡额定功率、影响电流热效应的因素等
02 电功及其计算 ☆☆☆
03 电功率与电功 ☆☆☆
04 额定功率与实际功率 ☆☆☆
05 小灯泡亮度问题 ☆☆☆
06 动态电路中的电功率问题 ☆☆☆☆
07 实验器材的选择与电路故障 ☆☆
08 小灯泡电功率的测量 ☆☆☆
09 探究影响电流热效应的因素 ☆☆
10 电功与电热的简单计算 ☆☆☆
11 多挡电器的电热计算 ☆☆☆
12 生活中的电流热效应（电热的利用与防止） ☆☆☆
考点一 电能 电功
一、电能与电能的计量
电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能
电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能
电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能
电能的计量-电能表 作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能
读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。
电能表上所标参数的物理意义： （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用； （2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A； （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转
用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。
二、电功
电功 当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示
电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的
影响电功大小的因素 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多
电功的计算 计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积
两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。
（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，； （2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，
【例1】（23-24九年级上·山东枣庄·期末）王华家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（ ）。
A．电能表是测量电功率的仪表
B．他家在这段时间内消耗的电能为90.3kW·h
C．只将一盏标有“220V，100W”的电灯接在电路中，正常工作1h，转盘转3600圈
D．这个电能表的测量值是以“J”为单位
【答案】B。
【解析】A．电能表是测量电功的仪表，故A错误；
B．他家在这段时间内消耗的电能为，故B正确；
C．只将一盏标有“220V，100W”的电灯接在电路中，由得，正常工作1h，消耗的电能为
转盘转，故C错误；
D．电能的单位为J，这个电能表的测量值是以“kW·h”为单位，故D错误。故选B。
【变式1-1】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）某充电宝上面标有5V、15000mA·h字样，给它充电时， 能转化为 能，充满电后，大约储存了 J的电能。
【答案】电；化学；2.7×105。
【解析】[1][2]充电宝充电时将电能转化为化学能储存起来。
[3]充电宝充满电时储存的电能W＝UIt＝5V×15000×10﹣3A×1×3600s＝2.7×105J。
【变式1-2】（23-24九年级上·黑龙江大庆·期末）电能表是测量 的仪表。图中电能表刚接入电路时示数是0，两周后电能表的示数如图所示，则这段时间内消耗的电能是 kW·h，电能表中的铝质圆盘共转了 revs。
【答案】消耗电能；16.6；9960。
【解析】[1]电能表是测量消耗电能的仪表，衡量家庭电路中消耗电能的多少。
[2]这段时间内消耗的电能W=16.6kW·h﹣0kW·h=16.6kW·h
[3]铝制圆盘转过的圈数n=16.6kW·h×600r/(kW·h)=9960revs。
【变式1-3】（23-24九年级上·辽宁盘锦·期末）探究夏季同一台空调在制冷温度由26℃调高到28℃时节省的电能。
小强从网上看到：同一台空调制冷时将温度由26℃调高到28℃，可节省7%~10%的电能。为了验证这种说法的可靠性，小强利用家中的电能表进行了测算。
(1)实验器材：电能表、 ；
(2)测试步骤：
① ；
②观察到电能表此时的示数为 ；
③打开空调，将制冷温度设定为26℃，待其正常工作后，数出电能表的转盘在10min内转过的圈数；
④将制冷温度调为28℃，待其正常工作后，数出电能表的转盘在 min内转过的圈数；
(3)根据测量得到的数据和电能表上的参数，如何分析比较，得出结论 ？
【答案】(1)秒表；(2)断开家中其他用电器；2014.1kW·h；10；(3)见解析。
【解析】（1）实验中需要用电能表测量用电器消耗的电能，需要测量用电器工作的时间，故需要用到电能表、秒表。
（2）[1]测试步骤①：断开家中其他用电器。
[2]步骤②：观察到电能表此时的示数为2014.1kW·h。
[3]步骤④：将制冷温度调为28°C，待其正常工作后，数出电能表的转盘在10 min内转过的圈数n2。
（3）空调制冷温度为26°C时正常工作10 min消耗的电能为；空调制冷温度为28°C时正常工作10min消耗的电能为；比较空调两次工作消耗的电能，能节省电能的比率
据此可验证同一台空调制冷时将温度由26°C调高到28°C，是否可节省7%~10%的电能。
考点二 电功率
一、电功率
电功率 定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示
物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢
单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W； 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW
电功率的计算 定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）
计算式：P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率； 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）
导出式：、。适用于纯电阻电路
对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化
可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大
电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：…
对于纯电阻比例电路来说，
无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和， 即：
二、额定电压、额定功率
1.额定电压和额定电功率的相关物理量
额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示
额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示
额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示
实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示
实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率
2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
额定功率 实际功率
区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同
联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实3.额定功率与实际功率的计算
（1）纯电阻用电器，额定功率，用电器的实际功率。
（2）当用电器阻值不变时，由可推出。
（3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。
【例2】（23-24九年级上·山东聊城·期末）关于电功和电功率，下列说法正确的是（ ）。
A．电流做功的过程就是电能转化为光能的过程
B．电流做功越多，电流做功越快
C．电功率越大，单位时间内电流做功越多
D．额定功率大的灯泡一定比额定功率小的灯泡亮
【答案】C。
【解析】A．电流做功的过程就是电能转化为其他能量的过程，故A错误；
B．由得，电流做功越多，做功时间未知，电流做功的快慢无法比较，故B错误；
C．由得，电功率越大，单位时间内电流做功越多，故C正确；
D．灯泡的亮暗与实际电功率有关，与额定电功率无关，故D错误。故选C。
【变式2-1】（23-24九年级上·四川泸州·期末）如图所示为电子式单相电能表，其示数为 kW·h；由参数可得，该电能表允许接入的最大电功率是 W；关闭其他用电器，单独接入电热水壶工作1min，此过程中电能表一共闪了50次，则该电热水壶的实际功率是 W。
【答案】5387.5；；1000。
【解析】[1]电能表示数的最后一位为小数位，单位是kW·h，示数为5387.5kW·h。
[2]该电能表的工作电压为220V，额定最大电流为40A，该电能表允许接入的最大电功率是
[3]电能表闪50次，电热水壶消耗的电能为
该电热水壶的实际功率是。
【变式2-2】（2024·新疆昌吉·模拟预测）随着科技的进步，各种智能小家电产品已经充斥生活每个角落。如图所示为电热水壶。
(1)加热盘上的指示灯是发光二极管，它是由 （填“半导体”或“超导体”）材料做成的，它对水加热过程中，是通过 （填“做功”或“热传递”）的方式增加水的内能；
(2)当壶里装水量达到最大值时，水对壶底的压力 （填“大于”“小于”或“等于”）水的重力，关闭其他用电器只让电热水壶工作，把1.8L初温为20℃的水加热到80℃，用时20min，若电热水壶的加热效率为90%，则电热水壶的实际电功率是 W。铭牌为3600revs/（kW·h）的电能表转盘转了 圈。[已知c水=4.2×103J/（kg·℃）]
【答案】(1)半导体；热传递；(2)大于；420；504。
【解析】（1）[1]半导体材料在电子产品中运用非常广泛，其中发光二极管就是由半导体材料做成的。
[2]它对水加热的过程中，是将加热盘的内能转移给水，使水的内能增加，因此对水加热过程中，是通过热传递的方式增加水的内能。
（2）[1]根据水壶的形状是上窄下宽，由p=ρgh可知，水对壶底的压强大于由于水的重力产生的压强，所以水对壶底的压力大于水的重力。
[2]水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10-3m3=1.8kg
水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.8kg×(80℃-20℃)=4.536×105J
则电热水壶实际消耗的电能为
电热水壶的实际电功率为
[3]3600revs/(kW·h)表示电路中每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3600revs，电热水壶消耗的电能为W=5.04×105J=0.14kW·h
电能表的转盘转的圈数为n=3600revs/(kW·h)×0.14kW·h=504revs。
【变式2-3】（2024·四川南充·模拟预测）如图1所示，电源电压不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”，灯泡L的额定电流为0.3A。图2是灯泡L的电流与电压关系图像。闭合开关S，当滑片P移至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.25A。
(1)求电源电压；
(2)在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，灯泡的最小功率是多少？
(3)用定值电阻R1替换灯泡L，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A，这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50Ω，求定值电阻R1的可能值。
【答案】(1)；(2)；(3)5Ω或10Ω。
【解析】（1）闭合S，灯L与滑动变阻器R串联，当时
由图2可知，当时
根据串联电路电压的特点得
（2）由题意知，电压表测滑动变阻器两端电压，当电压表示数最大为3V时，此时灯L的电压最小，功率最小，故灯L两端最小电压为
由图2知，灯L的最小电流
灯L的最小功率为
（3）滑动变阻器与定值电阻R1串联，电压表测变阻器的电压，电压表量程为0～3V，变阻器的最大电压不能超过3V，当滑动变阻器的电压最大为3V时，此滑动变阻器接入电路电阻最大，电路电流最小，此时定值电阻R1两端电压为
此时电路电流为
若R1阻值较小，调节滑动变阻器的滑片P，电流表能达到最大示数0.6A，已知电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A，则当电流表示数为0.6A时，有
解得
若R1阻值较大，调节滑动变阻器的滑片P，电流表不能达到最大示数0.6A，则滑动变阻器连入电路的电阻为0时，电路的电流最大，即
则
解得
故定值电阻R1的可能值为5Ω和10Ω。
考点三 测量小灯泡的电功率
一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）； （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）； （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中； （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材； （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮； （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的； （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W； 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2.实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件； （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出； （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数； （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡； （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材； （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
二、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
三、利用电能表测量用电器的电功率
（1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）；
（2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作；
（3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间；
（4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。
【例3】（23-24九年级下·山东济南·期末）小明用如图甲的实验器材，测量额定电压为小灯泡的额定功率。下列说法正确的是（ ）。
A．闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最右端（端）
B．闭合开关后，灯不亮，电压表有示数，电流表无示数，可能是灯泡开路
C．闭合开关后，灯不亮，电压表无示数，电流表有示数，可能是滑动变阻器断路
D．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图所示，小灯泡的额定功率为
【答案】ABD。
【解析】A．闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大的最右端（端），故A正确；
B．定值电阻与变阻器串联，电压表测量定值电阻电压，电流表测量电路电流。闭合开关后，灯不亮，电压表有示数，电流表无示数，可能是与电压表并联的灯泡开路，故B正确；
C．闭合开关后，灯不亮，电压表无示数，电流表有示数，可能是与电压表并联的灯泡短路，电路有电流，不可能是断路现象，故C错误；
D．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图所示，电流表的分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率为
故D正确。故选ABD。
【变式3-1】（23-24九年级上·四川绵阳·期末）在测量标有额定电压为2.5V的某小灯泡的电功率实验中，选用的电源电压为4.5V，灯丝的电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线，完成实物图连接；
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于 （选填“A”或“B”）端；
(3)闭合开关后，缓慢移动滑动变阻器的滑片P，当电流表的示数如图丙所示时，其示数为 A；
(4)改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，如下表所示，由表可知，随着电压的增大，小灯泡消耗的功率 （选填“增大”“不变”或“减小”）。当小灯泡正常工作时，其功率为 W，其电阻为 Ω（结果保留一位小数）；
(5)根据表中数据，诗在图中画出U—I关系图象；
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.10 0.32 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56
(6)根据表中的数据，画出的图象是 （选填“直线”或“曲线”），原因是在不同的电压下，灯丝的电阻随温度的升高而 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】(1)如图；(2)A；(3)0.12；(4) 增大；1.4；4.5；(5)如图；(6)曲线；增大。
【解析】（1）要测量小灯泡的电功率，电流表串联在电路中测通过小灯泡的电流，小灯泡正常发光时，通过的电流约为
电流表选用小量程，作图如下：
（2）为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大的A端。
（3）电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.12A.
（4）[1]由表格数据知，随着电压增大，电流也在增大，则电压与电流的乘积增大，据P=UI知，小灯泡消耗的功率增大。
[2]当电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.56A，则正常工作时的功率
[3]正常工作时的电阻
（5）将表格中的数据对应的点描出，再用线将各点相连。作图如下：
（6）[1]由画出的U-I图像知，画出的图像是曲线。
[2]小灯泡的U-I图像是曲线，是因为在不同的电压下，灯丝的温度不同，则电阻的阻值不同，电压越高，灯丝的温度越高，且随着电压升高，曲线的倾斜度变大，说明灯丝的电阻随温度的升高而增大。
【变式3-2】（2024·江苏镇江·一模）某小灯泡的额定电流为0.3A，图1是测量该灯泡额定功率的实验电路。
(1)请用笔画线代替导线，将电路连接完整，使此时滑动变阻器接入电路阻值最大 。图中电源A端为电源的 极；
(2)闭合开关前检查电路，发现电流表如图2所示，接下来应该进行的操作是 ；
(3)闭合开关，调节滑片使电流表示数为0.3A，此时电压表示数如图3 所示，则该灯泡的额定功率为 W。
(4)完成实验后，断开开关，首先拆除 两端导线，然后整理器材；
(5)用图4所示电路来测量另一只额定电压为4V的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 6V，定值电阻R0的阻值为 5Ω。
①只闭合开关 S、S1，移动滑片，使电流表示数为 A，小灯泡正常发光；
②只闭合开关 S、S2，使滑片 （选填“向左移”、“保持不动”或“向右移”），读出电流表的示数为0.15A；
③小灯泡的额定电功率 P额= W。
【答案】(1)如图；负；(2)调零；(3)0.45；(4)电源；(5)0.4；保持不动；1。
【解析】（1）[1]实验中为保护电路，开关闭合前，应使滑动变阻器移至阻值最大处，由图可知滑片P在最右端，因此连接的是滑动变阻器的左下接线柱，灯泡的额定电流为3A，电流表选用小量程，如下图所示：
[2]如图，图中电源A端为电流负极，因为它与电流 表负接线柱相连。
（2）闭合开关前，发现电流表指针未指向0刻度线，因此需要对电流表进行调零。
（3）图3电压表示数为1.5V，电流为0.3A，故灯泡的额定功率为
（4）测量结束后，断开开关，先拆除电源两端导线， 再拆除其他导线，整理器材。
（5）[1]只闭合S，S1，滑动变阻器先与灯泡并联，再与R0串联，电流表测干路电流，使小灯泡正常发光 ，则滑动变阻器电压等于小灯泡额定电压为4V，则R0两端电压为
则干路电流为，即电流 表示数为0.4A。
[2][3]只闭S、S2，滑动变阻器与灯泡并联，再与R0串联，电流表测滑动变阻器电流。若要测小灯泡额定功率，应保持滑 动变阻器阻值不变，使小灯泡保持额定电压，因此滑片保持不动。滑动变阻器电流为0.15A，小灯泡电流为
即小灯泡额定电流为0.25A，故小灯泡额定功率为。
【变式3-3】（23-24九年级上·湖南株洲·期末）某实验小组在做“测量小灯泡电功率”的实验中，所用电源电压为3V，待测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。
(1)请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接，（要求：连线不得交叉，电流表量程要正确） ；
(2)检查电路连接无误后，闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表几乎无示数。产生这一现象的原因可能是________；
A．变阻器断路 B．电压表短路 C．电压表断路 D．小灯泡断路
(3)故障排除后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，此时的读数为 。要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动；
(4)闭合开关，调节滑动变阻器换片P，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图丙所示，则待测灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)如图；(2)D；(3)2.2V；B；(4)0.5。
【解析】（1）灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，则电流约为
故电流表应选择0~0.6A量程，串联在电路中，如图所示：
（2）A．若变阻器断路，则电流表无示数，电压表也无示数，故A不符合题意；
B．若电压表短路，则电流表有示数，电压表无示数，故B不符合题意；
C．若电压表断路，则电流表无示数，电压表也无示数，故C不符合题意；
D．若小灯泡断路，则电流表无示数，电压表有示数，故D符合题意。故选D。
（3）[1]如图乙，电压表所选量程为0~3V，分度值为0.1V，由指针位置可知，电压表的示数为2.2V。
[2]电压表的示数小于小灯泡的额定电压，若要测量小灯泡的额定功率，则应使灯泡两端的电压等于其额定电压，即需要调节滑动变阻器使灯泡两端电压变大到2.5V，由串联分压原理知，应减小滑动变阻器的阻值，故应应将滑动变阻器的滑片P向B端移动。
（4）如图丙，电流表的示数为0.2A，则小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W。
考点四 焦耳定律
一、电流热效应
1.电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。
设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。
分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 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，跟它的时间成正比
计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s
焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的
焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即
三、电热的利用与防止
1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。
电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
【例4】（23-24九年级上·福建莆田·期末）如图所示，下列四种用电器，其中主要是利用电流的热效应来工作的是（ ）。
A．电脑 B．节能灯
C．电烤箱 D．电风扇
【答案】C。
【解析】A．利用电流的热效应来工作的用电器主要将电能转化为内能。电脑工作时主要将电能转化为光能和声能，故A不符合题意；
B．节能灯工作时主要将电能转化为光能，故B不符合题意；
C．电烤箱工作时将电能转化为内能，故C符合题意；
D．电风扇工作时主要将电能转化为机械能，故D不符合题意。故选C。
【变式4-1】（23-24九年级上·山东德州·阶段练习）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电熨斗分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）。
A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多
C．电熨斗产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多
【答案】C。
【解析】三种用电器的额定电压及额定功率相同，电风扇消耗的电能主要转化为机械能，电视机消耗的电能主要转化为光能和声能等，电熨斗是利用电流的热效应工作的，消耗的电能主要转化为内能，通电时间相同时，据W=Pt知，消耗的电能相同，但产生的热量不同，电熨斗产生的热量最多，故ABD错误，C正确。
故选C。
【变式4-2】（23-24九年级下·安徽淮南·期末）小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法不正确的是（ ）。
A．实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少
B．装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的
C．想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，应该选用甲图所示的实验装置
D．将d图中容器外的电阻换成10Ω，不能达到实验目的
【答案】D。
【解析】A．电流通过电阻丝产生热量的多少肉眼不能直接观察出来，可以通过对瓶内气体加热，电流通过电阻丝产生热量越多，瓶内气体压强越大，再根据相连的U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，故A正确，不符合题意；
B．当电流在电阻丝中流动时，会遇到电阻的阻碍，从而迫使电子在电阻丝内部发生碰撞和摩擦，导致电阻丝的温度升高，内能增加，因此装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的，故B正确，不符合题意；
C．如图甲所示，一个5Ω的电阻与一个10Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，流过左端电阻的电流与流过右端的电阻电流相等，想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，应控制通过a、b两容器中电阻丝的电流相同、通电时间相同，应该选用甲图所示的实验装置，故C正确，不符合题意；
D．若容器d外的电阻换成10Ω，它起分流的作用，在探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系时，容器c、d里的电阻都是5Ω，而电流不同所以能探究出电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，所以将d图中容器外的电阻换成10Ω，也能达到实验目的，故D错误，符合题意。故选D。
【变式4-3】（23-24九年级上·湖北武汉·期末）甲图是某种型号的家用踢脚线取暖器，冷空气从进风框B进入取暖器内部被加热，热空气会从出风框A散出。乙图是它的简化电加热原理图，手动控制开关可实现多挡温度调节。已知R1>R2，电加热部分的参数如表格所示。
额定电压 220V
发热方式 铝片发热
低温挡 800W
净重 8kg
R2 30.25Ω
（1）如图甲，电流通过铝片时发热是通过 方式改变的；
（2）如图乙，该取暖器可实现 挡温度调节。当取暖器倾倒，倾倒开关断开切断电路，取暖器停止工作，据此判断：倾倒开关是 （选填“S”、“S1”或“S2”）；
（3）请计算电阻R1的大小和高温挡工作时的功率 ；
（4）断开家里其它用电器，取暖器单独以高温挡连续工作0.5小时，则电能表铝盘会转多少圈 。（使用图丙所示的电能表计量耗电）
【答案】做功；三； S；60.5Ω，2400W；720圈。
【解析】（1）[1]根据电流的热效应可知，如图甲，电流通过铝片时发热是通过做功方式改变的。
（2）[2]由电路图知，只闭合开关S、S1时，电路中只有定值电阻R1接入电路，只闭合开关S、S2时，电路中只有定值电阻R2接入电路，闭合开关S、S1、S2时，两电阻并联，由于R1>R2，所以该取暖器可实现三挡温度调节。
[3]当取暖器倾倒，倾倒开关断开切断电路，取暖器停止工作，据此判断：倾倒开关在干路上，则倾倒开关是S。
（3）[4]由于R1>R2，且并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，所以只有定值电阻R1接入电路时处于低温挡，只有定值电阻R2接入电路时处于中温挡，两电阻并联时处于高温挡；只有定值电阻R1接入电路时处于低温挡，即P1＝P低温＝800W
电阻R1的大小为
[5]只有定值电阻R2接入电路时处于中温挡，中温挡的功率为
高温挡的功率为
（4）[6]断开家里其它用电器，取暖器单独以高温挡连续工作0.5小时消耗的电能为
电能表铝盘转过的圈数为。
01 电能表及其计算
1．（2024·四川广安）小强上次查看家里的电能表显示为，本次查看时电能表示数如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．电能表是测量电功率的仪表
B．在这段时间内消耗的电能为792kW·h
C．小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
D．只将一台标有“220V 1000W”的电热水器接入电路中，正常工作5min，电能表的指示灯闪烁300次
【答案】D。
【解析】A．电能表是测量电能的仪表，不是测量电功率的，故A错误；
B．电能表的示数
W=8632.4kW h 8553.2kW h=79.2kW h故B错误；
C．电能表允许通过的最大电流为20A，则小强家同时工作的用电器的总功率不能超过
P=UI=220V×20A=4400W故C错误；
D．只将一台标有“220V 1000W”的电热水器接入电路中，正常工作5min消耗的电能
3600r/kW h表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表转盘转3600r，电能表的指示灯闪烁300次消耗的电能
因为W=W′，所以正常工作5min，电能表的指示灯闪烁300次，故D正确。故选D。
2．（2024·重庆A卷）如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是 kW·h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为 ％。[]
【答案】2024.6；84。
【解析】[1]电能表示数中最后一位为小数，由图可知，小欣同学家电能表4月底的示数是2024.6kW·h。
[2]将1.2kg水从20℃加热到80℃，水吸收的热量为
电能表的指示灯闪烁300次时，消耗的电能为
则电热水壶的加热效率为。
02 电功及其计算
3．（2024·江苏扬州）家中应急手电筒的电路图如图所示，电源电压为3V，闭合开关，通过灯泡的电流为0.6A，忽略灯泡电阻的变化。求：
（1）灯泡电阻R；
（2）电路工作1min消耗的电能W；
【答案】（1）；（2）。
【解析】解：（1）灯泡电阻为
（2）电路工作1min消耗的电能为
答：（1）灯泡电阻R为；（2）电路工作1min消耗的电能为。
4. （2024·广东）某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能，其简化电路如图所示。发热电阻，紫外灯L规格为“220V 50W”。闭合开关和，消毒柜正常工作，求：
（1）通过R的电流；
（2）R的电功率；
（3）L工作100s消耗的电能。
【答案】（1）2A；（2）440W；（3）5000J。
【解析】（1）由题意可得，灯泡L和电阻R并联在电路中，消毒柜正常工作，所以电路中的电源电压为220V，通过R的电流
（2）R的电功率为
（3）紫外灯L两端的电压为220V，正好处于额定电压工作状态，工作100s消耗的电能
答：（1）通过R的电流为2A；（2）R的电功率为440W；（3）灯泡L工作100s消耗的电能5000J。
03 电功率与电功
【点拨】 （1）电功率与电功是两个不同的概念：电功是表示电流做功多少的物理量，其单位是kW·h或J；电功率是电功与通电时间的比值，表示电流做功的快慢，其单位是kW或W。 （2）纯电阻电路中电功率计算公式的选用技巧 1）两个电阻串联接入电路，因串联电路中电流相同，比较两个电阻的电功率时优先考虑用公式； 2）两个电阻并联接入电路，因并联电路两电阻两端电压相同，比较电阻电功率时优先考虑公式； 3）若已知电阻两端电压和通过电阻的电流，优先考虑公式P=UI。
5．（2024·陕西A卷）中药煎煮方式分为“文火”和“武火”，小明受此启发，用手动开关、温控开关、水量开关、加热电阻和限流电阻（、阻值不随温度变化），设计了煎药壶电路，其中为总开关，电源电压为220V。闭合开关，能实现下表所示的功能，下列关于此电路的分析正确的是（ ）。
温度t/℃ 温控开关 壶内水量V/L 水量开关 的功率P/W 煎煮方式
闭合 闭合 800 武火
断开 闭合 800 武火
断开 断开 100 文火
A. 温控开关与水量开关是串联的
B. 加热电阻的阻值是
C. 若壶内水量小于0.2L，煎药壶工作时无法进行“武火”加热
D. 若限流电阻断路，煎药壶工作时只能进行“武火”加热
【答案】D。
【解析】A．根据表中数据可知，温控开关和水量开关互不影响，故温控开关与水量开关是并联的，故A错误；
B．当限流电阻与加热电阻串联时，由分压原理可知，加热电阻的电压小，根据可知加热电阻的功率小，当限流电阻短路（闭合与其并联的S3）时，电路为加热电阻的简单电路，加热电阻的电压为电源电压，根据可知其功率大，
故加热电阻的阻值，故B错误；
C．若壶内水量小于0.2L，但温度小于60℃，温控开关闭合，限流电阻短路，则电路为的简单电路，煎药壶工作时可进行“武火”加热，故C错误；
D．若限流电阻断路，闭合S3（或S2）则电路连通，电路为的简单电路，煎药壶工作时只能进行“武火”加热，故D正确。故选D。
6. （2024·山东滨州）为研究调光灯的工作原理，某小组设计了如图甲所示的模拟电路进行探究。已知小灯泡L标有“12V 12W”字样，电源电压恒定不变。在保证电路安全的情况下，通过调节滑动变阻器，分别记录三个电表的示数，并将电表示数绘制成如图乙所示的关系图象，求：
（1）灯泡L正常发光时的电流。
（2）灯泡L正常发光10s消耗的电能。
（3）电源电压。
（4）滑动变阻器阻值的变化范围。
【答案】（1）1A；（2）120J；（3）18V；（4）6Ω~50Ω。
【解析】由图甲可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1测滑动变阻器两端电压，电压表V2测灯泡两端电压，电流表测电路电流。
（1）由P=UI可知，灯泡L正常发光时的电流
（2）灯泡L正常发光10s消耗电能W=Pt=12W×10s=120J
（3）当滑动变阻器向左移动时，其接入的阻值变大，电路总电阻变大，由欧姆定律可知，电路电流变小，则灯泡两端电压减小，由串联分压可知，滑动变阻器两端电压增大，因此由图乙可知，当滑动变阻器阻值最大时，电路电流最小为0.3A，此时灯泡两端的电压为3V，滑动变阻器两端的电压为15V，根据串联电路电压的特点可知，电源电压为U=15V+3V=18V
（4）由上述可知，当滑动变阻器阻值最大时，电路电流最小为0.3A，滑动变阻器两端的电压为15V，则滑动变阻器接入的最大阻值为
灯泡L正常发光时的电流为1A，所以电路中允许通过的最大电流为1A，由图乙可知，此时滑动变阻器两端的电压为6V，则滑动变阻器允许接入的最小阻值为
因此滑动变阻器阻值的变化范围为6Ω~50Ω。
答：（1）灯泡L正常发光时的电流为1A；（2）灯泡L正常发光10s消耗的电能为120J；（3）电源电压为18V；（4）滑动变阻器阻值的变化范围为6Ω~50Ω。
04 额定功率与实际功率
【点拨】 额定功率和实际功率的桥梁—电阻：当用电器的电阻大小不变时，可先由额定参数求出用电器的电阻，然后再结合实际工作时的电压、电流，利用公式或计算出实际功率。
7.（2024·黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示的电路，电源电压为12V且保持不变，为阻值未知的定值电阻，图乙是小灯泡L和定值电阻的电流随它们两端电压变化的图像。当同时闭合开关、和时，小灯泡L的实际功率为P，定值电阻的功率为，则______；当闭合开关、断开开关和时，小灯泡的实际功率为0.6W，此时灯丝电阻为R，则______。
【答案】 ①. 4∶3 ②. 1∶5。
【解析】[1]当同时闭合开关S1 、S2 和S3 时，灯泡L与定值电阻R1 并联，并联电路中各支路两端的电压相等，且电源电压U=12V，所以，由图象可知，通过灯泡的电流IL =0.8A，通过R1 的电流I1 =0.6A，则灯泡L的实际功率
定值电阻R1 的功率
所以
[2]当闭合开关S1 、断开开关S2 和S3 时，灯泡L与定值电阻R2 串联，串联电路中各处的电流相等，由图乙可得UL=2V时，通过灯泡的电流为IL=0.3A，此时灯泡的实际功率PL =0.6W，所以，由可得，此时灯泡的电阻
灯泡L与定值电阻R2 串联，R2 两端的电压为
串联电路中各处的电流相等，R2 的阻值为
所以R：R2 =Ω：Ω=1：5。
8. （2024·黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的家用便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V。有高温、低温两个加热档位，其内部简化电路如图乙所示，当双触点开关S接触1和2时为关机状态。、是两个阻值不变的电热丝，。求：
（1）挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为多少？
（2）若某次使用时，用高温档位正常工作，将0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是多少？
（3）若（2）问中用高温档位正常工作，加热过程共用时80s，则此次加热过程，该挂烫机的加热效率是多少？
【答案】（1）500W；（2）；（3）84%。
【解析】（1）当开关接触2和3时，与串联接入电路，使用低温档位工作，与串联总电阻为
使用低温档位正常工作时的电功率
（2）水吸收的热量是
（3）当开关接触3和4时，只有工作，用高温档位加热，挂烫机高温档位的电功率
挂烫机高温档位加热消耗的电能
该挂烫机的加热效率
答：（1）挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为500W；（2）水吸收的热量是6.72×104J。
05 小灯泡亮度问题
【点拨】 （1）“正常发光”即小灯泡正常工作，在额定电压下以额定的功率工作。 （2）判断灯泡亮度的方法：比较灯泡的亮度实际上就是比较灯泡的实际功率的大小。 1）在串联电路中，由可知，电流相等，电阻大的灯泡实际功率大，亮度高； 2）在并联电路中，由可知，电压相等，电阻小的灯泡亮度高。 （3）两个灯泡的安全：为保护灯泡不会损害，当两个灯泡串联时，电路中最大的电流取小的额定电流，而且电阻大的灯泡亮；当两个灯泡并联时，电路中电源电压取小的额定电压，而且电阻小的灯泡亮。
9．（2024·江苏无锡）用如图所示的电路测量小灯泡的功率，实验原理是：______。闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8V，观察小灯泡的亮度，读出电压表、电流表的示数记录在下表中。则小灯泡L的额定功率为______W，小灯泡的亮度由______决定。
实验序号 电压U/V 电流I/A 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮
【答案】①. ；②. 1.14；③. 实际功率。
【解析】[1]如图所示，用电流表测量通过小灯泡的电流，通过电压表测量小灯泡两端的电压，则根据可以测量出小灯泡的实际功率。
[2]根据第②数据可知，小灯泡正常发光，小灯泡L的额定功率为
[3]实际功率比较大时，相同的时间内，更多的电能转化为光能，小灯泡更亮，故小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定的。
10. （2024·天津）在“练习使用滑动变阻器”的实验中，连接了如图所示电路。闭合开关，当滑片P向________移动时小灯泡变亮；已知电源电压为9V，小灯泡标有“6V 3W”的字样，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的电阻为________Ω。
【答案】①. 左；②. 6。
【解析】[1]由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，要让小灯泡变亮，电路中的电流就要变大，即滑动变阻器接入电路中的电阻要变小，所以滑片P应向左移动。
[2]当小灯泡正常发光时,电路中的电流为
滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器连入电路的电阻为。
06 动态电路中电功率问题
【点拨】 （1）开关类动态电路中电功率的计算 1）根据开关的通、断确定电路的连接方式；2）明确电流表、电压表测量的对象；3）画出等效电路，在图中标出相应的物理量；4）根据欧姆定律、串并联电路的特点及电功率计算公式进行求解。 （2）电功率的极值 1）对整体电路：应电源电压不变，由公式可知，电路中总电阻最大时，电路总功率最小；电路中总电阻最小时，电路总功率最大； 2）对电路中某一用电器（电阻不变）：由P=I2R可知，当通过它的电流最大时，其电功率最大；当通过它的电流最小时，其电功率最小。
11.（2024·四川达州）如图所示电路，电源电压为18V保持不变，、为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为30Ω。当滑片P位于最右端，同时闭合、时，滑动变阻器功率，电压表示数为，电流表示数为；P位于最右端，只闭合时，滑动变阻器功率为，电压表示数为，电流表示数为；将滑片P移至中点，只闭合时，滑动变阻器功率为，电压表示数为，电流表示数为。若，下列说法正确的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】A．当滑片P位于最右端，同时闭合S1、S2时，电路为R2与滑动变阻器串联，滑动变阻器功率P1=7.5W，滑动变阻器阻值为30Ω，据P=I2R得，此时电路中电流为0.5A。此时
则R2为
当P位于最右端，只闭合S1时，电路为R2与R1与滑动变阻器串联，将滑片P移至中点，只闭合S1时，电路为R2与R1与滑动变阻器阻值的一半串联。因P2∶P3=8∶9，则有
解得
据电源电压不变得，
得R1=9Ω，故A错误。
C．据欧姆定律得
同理得I2=0.4A，I3=0.6A
故I1∶I3=5∶6，故C正确。
B．U2同U3所测电压的电阻值相同，故U2∶U3= I2∶I3=2∶3，故B错误。
D．又因为，故D错误。故选C。
12．（2024·四川达州）如图甲所示，将定值电阻与规格为“40Ω 2A”的滑动变阻器连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P，的电功率P与其连入电路电阻R之间的变化图像如图乙所示。则电源电压 V，的阻值为 Ω，电路的最大电功率为 W。
【答案】24；20；28.8。
【解析】[1][2]由图甲可知，R1、R2串联，由图乙知，当R2=10Ω时，P2=6.4W，由P=I2R得，此时电路中电流
同理，当时，，由P=I2R得
根据电源电压不变建立等式有
即
解得R1=20Ω。电源电压
[3]由可知，当电路中电流最大时，电路中电功率最大，当R2接入电路的阻值为0时，此时电路中总电阻最小，为
则电路中电流最大为
电路中最大电功率为。
07 实验器材的选择与电路故障
【点拨】 （1）实验器材的选择原则：1）电压表、电流表的选择原则：在满足量程要求的前提下尽可能选择小量程，以使测量结果的精确度更高。2）滑动变阻器的选择：①看允许通过的最大电流是否符合要求；②看最大阻值是否符合电路调节要求。 （2）实验电故障分析：1）首先要根据题干给出的条件确定是断路还是短路：电流表有（无）示数，说明电流表所在电路时通路（断路）；电压表有（无）示数，说明电压表两接线柱到电源两极的电路时通路（断路）；（2）然后再分析、判断是哪一部分发生断路或短路。
13．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压6V恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V（电阻约为10Ω）。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整（滑片向左移动时电压表示数变大）；( )
（2）闭合开关前，应将滑片移到______端（选填“A”或“B”）；
（3）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表没有示数，电压表示数超量程，出现这种故障的原因是______；
A．开关短路 B．灯泡短路 C．电压表断路 D．灯泡开路
（4）排除故障，再次闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为______V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W；
（5）现有规格为“10Ω 2A”、“20Ω 1A”和“50Ω 0.2A”的甲、乙、丙三个滑动变阻器，为了实验的顺利进行，小明应在其中选择______ （选填“甲”“乙”或“丙”）滑动变阻器接入电路；
（6）小明利用图甲装置______（选填“能”或“不能”）做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系”的实验。
【答案】如图；B；D；2.5；0.75；乙；不能。
【解析】（1）[1]滑动变阻器要采取“一上一下”的连接方式，电压表并联在小灯泡两端，要求滑片向左移动时，电压表的示数变大，即灯泡两端的电压变大，滑动变阻器两端的电压变小，滑动变阻器的阻值变小，滑动变阻器接左下接线柱，如图所示：
（2）[2]为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即B端。
（3）[3]闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表没有示数，则电路中没有电流通过，电路故障的类型为断路，电压表有示数，说明电压表的两个接线柱分别能接到电源两极上，故灯泡断路，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
（4）[4][5]小灯泡的额定电压是2.5V，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为2.5V，由图乙可知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为
P=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W
（5）[6]实验中，要测出额定功率，要保持小灯泡两端的电压为额定电压（小灯泡的电阻约为10Ω），电路中的电流为
则滑动变阻器的电阻
应该选择“20Ω 1A”的滑动变阻器。
（6）[7]要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变，而灯丝随温度的升高而增大，不是定值，不能探究电流与电压的关系。
14.在“测定小灯炮的电功率”实验中，连接了如图所示的电路。当闭合开关S后，若发现：
（1）灯泡发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转，则故障原因是 ；
（2）灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因是 ；
（3）灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变，故障原因是 。
【答案】（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中接了两上或两下）。
【解析】（1）灯泡发光，说明电路是通路，电流表无示数，说明电流表短路；
（2）电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡不发光，说明灯泡发生了短路；
（3）无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变；
移动滑动变阻器滑片，电表示数都不变，说明变阻器下面两接线柱接入电路。
故答案为：（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中接了两上或两下）。
08 测量小灯泡的电功率
【点拨】 测量小灯泡额定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基础上衍生出来的。 （1）只有电流表时：利用并联电路电压相等的规律，用电流表和已知阻值的定值电阻串联，然后与小灯泡并联，间接测出小灯泡两端的电压； （2）只有电压表时：利用串联电路电流相等的规律，将已知电阻和小灯泡串联，用电压表测出已知电阻两端的电压，便可以间接测出通过小灯泡的电流。
15．（2024·黑龙江绥化）在“测量小灯泡的电功率”实验中，选用的小灯泡上标有“2.5V”字样，额定电流约为0.3A，电源电压恒为6V，实验电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整 ；（导线不允许交叉）
（2）现有规格为A“”、B“”和C“”的三个滑动变阻器可供选择，应选择 （选填字母）滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是 和调节小灯泡两端的电压及通过的电流；
（3）电路连接完成后，闭合开关，发现小灯泡发光很暗，这时眼睛应该看着 （选填“电流表”或“电压表”）移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W；
（4）实验中改变小灯泡两端的电压，多次测量的目的是 ；
（5）测得小灯泡的额定功率后，把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的功率大于其额定功率的四分之一，请对其加以分析： 。
【答案】 如图；B；保护电路；电压表；0.65；寻找普遍规律；见解析。
【解析】（1）[1]要测量小灯泡的电功率，小灯泡与滑动变阻器应串联连接，电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，电压表应并联在小灯泡的两端，小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选用小量程，作图如下：
>或
（2）[2]小灯泡的额定电流约为0.3A>0.2A，C变阻器不符合题意；小灯泡正常发光时的电阻约为
此时变阻器两端的电压U变=U总-U=6V-2.5V=3.5V
据串联电路的分压特点有
解得，变阻器应接入电路的阻值，R大大于10欧，而小于20欧，所以应选择B变阻器。
[3]实验中，为了保护电路，在闭合开关前，滑片应置于变阻器阻值最大位置处。
（3）[4]小灯泡发光较暗时，说明未正常发光，移动滑片时，应观察电压表，直到其示数为2.5V。
[5]由图书知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.26A。小灯泡的额定功率
（4）[6]为得到更具普遍性的结论，应进行多次实验，得到多组实验数据。
（5）[7]根据可知，若灯丝电阻不变，实际电压为额定电压一半时，实际功率恰好等于额定功率的四分之一；当实际电压低于额定电压时，灯丝温度降低。电阻减小，所以此时实际功率大于额定功率的四分之一。
16．（2024·广西）小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验，设计了如图甲所示的电路图。
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于 （选填“a”或“b”）端，闭合开关后，发现小灯泡不亮，则电路故障可能是滑动变阻器 （选填“短路”或“断路”）；
（2）排除故障后，某次实验电压表的示数如图乙所示，为 V；小明测得多组数据，并画出如图丙所示的图像，由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 ，小灯泡的额定功率为 W；
（3）图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而 （选填“增大”或“减小”）。
（4）受到上述实验的启发，为测量高温物体的温度，小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下：将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝，选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表？请说明理由（从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述）。
答：
【答案】b；断路；1.2；6.25；1；增大；见解析。
【解析】（1）[1]为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到阻值最大处，即b端。
[2]闭合开关，灯泡不亮，电路可能断路，则电路故障可能是滑动变阻器断路。
（2）[3]电压表选择小量程，分度值为0.1V，所以电压表示数为1.2V。
[4]由图丙可知，小灯泡正常发光时的电流为0.4A，则小灯泡正常发光时的电阻为
[5]根据可知，小灯泡的额定功率为
（3）[6]图丙中，当灯泡电压变大时，通过灯泡的电流也增大，灯泡的功率变大，灯丝温度变高，灯泡的电阻随温度的升高而增大。
（4）[7]温度越高，电阻丝的电阻越大，根据串联电路分压原理可知，电阻丝两端的电压越大，因此选择电压变改装为温度显示仪。
09 探究影响电流热效应的因素
【点拨】 对于该实验，需要重点掌握两种物理实验方法的应用： （1）控制变量法：①探究电流产生的热量跟电流的关系时，控制电阻和通电时间相同；②探究电流产生的热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流相同。 （2）转化法：电阻丝放出热量的多少，转化为容器内气体温度的变化，转化为U型管中液面的高度的变化。
17. （2024·黑龙江龙东）如图是“探究通电导体产生的热量与__________大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为___________J。
【答案】 ①. 电流；②. 12。
【解析】[1]右侧两个电阻并联，然后与左侧电阻串联，根据并联电路电流规律可知，所以通过左侧容器内电阻的电流大于右侧容器内的电流，两个容器内的电阻值都是，通电相同时间，所以探究的是电流产生热量与电流大小的关系。
[2]如果通过左侧容器中电阻丝的电流是0.4A，根据并联电路的电流特点，通过右侧容器中电阻丝的电流是
1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为。
18．（2024·四川宜宾）（多选）如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻、，其中，。下列说法正确的是（ ）。
A．只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．只闭合，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻产生的热量为12J
C．闭合和，通过的电流是电流的0.5倍
D．闭合和后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
【答案】AB。
【解析】A．只闭合，两个电阻R1、R2串联，电流相同，通电时间相同，电阻的大小不同，故可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故A正确；
B．只闭合，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻产生的热量为
故B正确；
C．闭合和，R2与R3并联，R2与R3电阻相同，设通过R2的电流为I，通过R1的电流为2I，通过的电流是电流的2倍，故C错误；
D．闭合和后，R2与R3并联，通过的电流是电流的2倍，左侧电阻R1放出的热量多于右侧电阻放出的热量，左侧U形管内液柱的高度差大于右侧的高度差，故D错误。故选AB。
10 电功与电热的简单计算
19．（2024·四川广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关闭合、断开时，甲、乙两电表示数之比为5∶3，则两电表均为 （选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻产生的热量为；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻产生的热量为，则为 。
【答案】电流表；25∶9。
【解析】[1][2]因电压表并联在电路中，其内阻较大，在电路中相当于断路，若两表都是电压表，则电路当开关闭合、断开时，电压表串联在电路中，不符合题意，故两个电表都是电流表，此时两电阻并联，甲测干路电流，乙测R2支路电流。由并联电路电流特点可知，通过两电阻的电流之比
由可知，两电阻之比
经过时间t后，电阻产生的热量
现同时更换两电表种类，即两电表都更换为电压表，两个开关都闭合，R1、R2串联，甲测R2两端电压，乙测电源电压，电路中电流为
经过时间t后，电阻产生的热量
则。
20．（2024·四川成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1=242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
【答案】121；1.2×104。
【解析】[1]由电路图可知，开关S接触3、4两个触点时，电路为R2的简单电路；开关S接触2、3两个触点时，R1与R2并联；开关S接触1、2两个触点时，电路为R1的简单电路；因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，由可知，开关S接触2、3两个触点时，为高温挡；由于电加热器有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位，所以R1与R2的阻值应该不同，所以R2应该选取阻值为121Ω。
[2]开关S接触“1”、“2”两个触点时，电路为R1的简单电路，通电1min，电流产生的热量
11 多挡电器电热的计算
【点拨】 解答多挡电路类试题时，要注意以下几点： （1）多挡电路问题的实质，就是求解多挡电路的实际功率； （2）电压一定时，根据可知，当总电阻最小时，实际功率最大，发热最快，是高温挡；当总电阻最大时，实际功率最小，发热最慢，是低温挡。
21．（2024·重庆B卷）如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中的阻值为48.4Ω，和均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温档，正常工作时，保温档功率为110W。[]
（1）求饮水机在保温档正常工作时的电流；
（2）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率；
（3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天太阳能电池一天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。
【答案】（1）0.5A；（2）90%；（3）29.1m2。
【解析】解：（1）正常工作时，保温档功率为110W，则在保温档正常工作时的电流
（2）将3kg水从10℃加热到100℃，水吸收热量
由加热前后公园安装的数字式电能表示数可知，消耗电能
饮水机的加热效率
（3）由甲图可知，闭合开关S和S1，电路中只有R1工作，由可知为加热档，则加热档功率
饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，3天消耗电能
已知晴天1m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h，则至少要安装的太阳能电池面积
答：（1）饮水机在保温档正常工作时的电流为0.5A；（2）饮水机的加热效率为90%；（3）至少要安装的太阳能电池面积为29.1m2。
22．（2024·四川南充）如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为，双触点开关只能在触点1和、和3及3和4之间切换。、是两个阻值不变的发热元件，其中。现将此电热水壶装入初温为的水，接到的家庭电路中，选用加热挡加热至。已知该电热水壶加热效率为，，。求：
（1）电热水壶中水吸收的热量；
（2）加热挡的电功率；
（3）需要的加热时间。
【答案】（1）；（2）900W；（3）210s。
【解析】（1）水的质量为
水吸收的热量为
（2）由可知，电阻越小时，电功率越大，故当开关接2和3时为保温挡，只有R1工作，当开关接3和4时，为加热挡，此时R1和R2并联，的功率为
故加热功率为
（3）电热水壶加热时消耗的电能为
则加热时间为
答：（1）电热水壶中水吸收的热量为；（2）加热挡的电功率为900W；（3）需要的加热时间为210s。
12 生活中的电流热效应（电热的利用与防止）
【点拨】 （1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都不是利用电流热效应工作的。 （2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。 （3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。
23．（2024·江苏盐城）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。
【答案】电阻；热；热传递。
【解析】[1][2]由于芯片原件有电阻，电流通过导体时，导体发热是电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
[3]散热部件与芯片紧密接触，热量通过热传递的方式传递给散热部件，从而起到降温作用。
24. （2024·吉林）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，请你用学过的电学知识解释这种现象．
【答案】电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通电的时间相同．而导线的电阻很小，电炉丝的电阻很大，由公式知，相同时间电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。
【解析】当电炉丝与导线串联接到电路里时，通过两者的电流相等，由于导线的电阻很小，电炉丝的电阻很大，由焦耳定律Q=I2Rt知道，在相同时间电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。
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