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专题14 电功、电热的计算
电功率与电热的计算也是每年必考项目，难度情况各有不同，单独考察会相对简单一些，综合问题情况下会有较大难度，做好此类问题的关键还是要牢记欧姆定律公式，串并联电路特点，电功率焦耳定律公式等，会分析电路且画出等效电路帮助解题。2024年中考在第19.30题对电功率进行了考察，2025年有大概率会继续考察，需要重点复习！
★重难点01：电功和电功率计算
1.电功的计算
（1）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。
（2）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。
2.电功率的计算
（1）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。
（2）计算式：将W=UIt代入公式中，可得到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。
（3）导出式：、。
对于纯电阻电路，由P=UI及可推导出上述导出式。
1．（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。
请回答：
（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
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （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。
2．（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℃
【知识点】电功计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（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。
★重难点02： 电热计算
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.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。
3.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题
（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。
1．（2021·宁波）某品牌电热水壶的铭牌(部分内容)如表所示。当该电热水壶正常工作时，至少需要 s才能把质量为2.0kg、初温为25℃的水加热到100℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg℃)]
容量 2.0L
额定电压 220V
额定功率 1500W
【答案】420
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】首先根据Q=cm△t计算出水吸收的热量，再根据计算出加热时间。
【解答】水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×2kg×（100℃-25℃）=6.3×105J；
电水壶的加热时间。
2．（2020·杭州）如图电路中，电源电压恒为9V，灯泡L规格为“6V3W”。闭合开关，灯泡正常工作。求
（1）电阻R的阻值。
（2）灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻R产生的热量。
【答案】（1）灯泡与定值电阻R串联，电压表测灯泡的电压。
灯泡正常工作电流是：；
电阻两端的电压：U2=U-U1=9V-6V=3V；电阻阻值： 。
（2）5分钟内灯泡消耗的电能是：W1=P1t=3W×300s=900J；
电阻R产生的热量是： 。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】（1）灯泡与定值电阻R串联，电压表测灯泡的电压。首先根据 计算通过灯泡的电流，然后根据 U2=U-U1=计算出定值电阻R两端的电压，最后根据 计算电阻R的阻值；
（2）利用公式 W1=P1t 计算灯泡消耗的电能，根据公式 计算电阻R产生的热量。
1．（2025·宁波模拟）如图甲所示电路，电源电压不变。闭合开关S，电压表示数为6伏；将滑动变阻器的滑片从右端向左移动至某点的过程中，记录两个电流表的示数，并绘制如图乙所示图像。则（ ）
A．定值电阻R1的阻值为12欧
B．滑动变阻器R2的最大值为20欧
C．A点纵坐标表示通过R1的电流大小
D．C点时电路消耗的总功率为3瓦
【答案】C
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据图片确定电器元件的串并联关系，以及电表所测的物理量，然后从乙图提取信息，结合欧姆定律、并联电路的电流规律，以及电功率的公式分析判断即可。
【解答】根据甲图可知，定值电阻R1与变阻器R2并联，电流表A1测干路电流，A2测变阻器的电流。
根据并联电路的电流规律可知，A1的示数大于A2的示数；
根据乙图可知，当A2的示数为0.2A时，A1的示数为0.3A；
那么乙图中横轴表示通过变阻器R2的电流，纵轴表示干路电流。
A点时变阻器的电流为零，那么此时干路电流等于通过R1的电流，故C正确；
通过R1的电流为：I1=I总-I2=0.3A-0.2A=0.1A；
则R1的阻值为：，
故A错误；
由于无法确定变阻器阻值最大时干路电流，那么无法计算此时通过变阻器的电流，因此无法计算变阻器的最大阻值，故B错误；
C点时干路电流I总'=I1'+I2'=0.5A+0.1A=0.6A；
此时电路的总功率为：P总=U总I总'=6V×0.6A=3.6W，故D错误。
故选C。
2．（2023·宁波模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为60欧，电源电压保持不变。滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．R2的滑片向左滑动时，电流表和电压表的示数都变大
B．电源电压为12V
C．R1的电功率变化范围是1.2～10.8W
D．电流为0.6A时，2min内电流通过R1产生的热量是648J
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）R2的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律即可判断电路中的电流变化，根据串联电路的电压分配特点可知电压表示数变化；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，由图象读出最大和最小电流值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，并求出R1的阻值和电源电压；
（3）根据P=I2R即可求出R1的电功率变化范围；
（4）根据Q=I2Rt即可求出R1产生的热量。【解答】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
A.R2的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知断电路中的电流变大，根据串联电路的电压分配特点可知电压表示数变小，故A错误；
B.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，由图象可知最大和最小电流分别为I最小=0.2A；I最大=0.6A，
由及串联电路的电压规律可得：
U=I最小（R1+R2）=0.2A×（R1+60Ω） ①；
U=I最大R1=0.6A×R1 ②，
解①②得：R1=30Ω，U=18V，故B错误；
C.P1最小=I最小2R1=（0.2A）2×30Ω=1.2W；P1最大=I最大2R1=（0.6A）2×30Ω=10.8W；
所以，R1的电功率变化范围是1.2～10.8W，故C正确；
D.R1产生的热量Q1=I最大2R1t=（0.6A）2×30Ω×120s=1296J，故D错误。
故选C。
3．（2024·镇海区模拟）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
【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别；欧姆定律及其应用；电功率
【解析】【分析】 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，所以只要不是导线连入电路，剩余电阻连入电路一定为并联。
【解答】A.当两触头直接接触时，电路为滑动变阻器的简单电路，电流表测电路中的电流，电源电压：U= IR= 0.6Ax 200= 12V ，当两触头分别接触图乙中的a、c两点时，两表示数不发生改变，说明ac两点间电阻为零，即ac是导线，故A正确；
B.两触头直接接触时，电压表被测量电源正负极电压，示数为12V ，故B正确；
C.当两触头分别接a、b两点时， 电流表示数变为0.4A ，则总电阻为30 Ω ， 当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时， 等边三角形电阻为10Ω，但此时电阻为 三角形电阻中ab和 bc并联后电阻，则 ab和 bc电阻都为20Ω，故C错误；
D.当两触头分别接触b、c点时，和连接ab效果一样， 电路消耗的电功率为 P=0.4x12W=4.8W，故D正确。
故答案为：B。
4．（2025·丽水模拟）图甲是一种绿色家居设计图。风帽、光电池、太阳能热水器、复合保温墙体、屋顶绿化等都是它的配置。
（1）图甲所示的“人工树叶”是一种模拟电化学的实验装置，能利用太阳能，将水和二氧化碳转化为氧气和燃料甲醇，该装置模拟植物的 作用。
（2）安装在房顶上的光电池，平均每天发电5.5千瓦时，使用时输出电压为220伏，冬季室内采用电热地板取暖，电热地板的规格是“220伏2.5安”，那么5.5千瓦时电能可供该电热地板正常工作 小时。
【答案】（1）光合
（2）10
【知识点】光合作用的原料、条件和产物；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）绿色植物利用叶绿体，将太阳能、水和无机物通过光合作用转化为植物生长必须的有机物和氧气；
（2） 根据P=UI和W=Pt进行计算。
【解答】（1）图甲所示的“人工树叶”是一种模拟电化学的实验装置，能利用太阳能，将水和二氧化碳转化为氧气和燃料甲醇，该装置模拟植物的光合作用。
（2） 电热板的功率为：P=UI=220V×2.5A=550W=0.55kW；
5.5千瓦时电能可供该电热地板正常工作的时间为：。
5．（2025·临平模拟）机械式电能表是家庭用电计量仪表，电能表上的信息如图所示。
（1）家庭电路中有电流通过时，电能表上的铝制转盘能够转动。下面三幅图中与这种铝制转盘转动原理相同的是 。
（2）小科切断电路中其他用电器，仅让电热水壶工作，记录电能表铝制表盘转10圈所需时间为50秒。
①该时间内电热水壶消耗的电能为 焦。
②该电热水壶的功率为 瓦。
【答案】（1）C
（2）5×104；
【知识点】电磁感应；家庭电路的组成与连接；电能表参数的理解与电能的求法；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】（1）电能表铝制转盘转动是因为通电导体在磁场中受力运动，需要判断给出三幅图的原理，找出与之相同的。
（2）①根据电能表参数 “720r/(kW h)”，通过转盘转动圈数计算电热水壶消耗的电能。②利用功率公式，结合①中求出的电能和已知时间计算电热水壶的功率。
【解答】（1）电能表铝制转盘转动原理是通电导体在磁场中受力运动。
A 图是电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中产生感应电流。
B 图是奥斯特实验，表明通电导体周围存在磁场。
C 图是通电导体在磁场中受力运动，与电能表铝制转盘转动原理相同，所以选 C。
（2）①电能表参数 “720r/(kW h)” 表示每消耗1kW h电能，转盘转720圈。转盘转10圈，消耗电能。
②已知时间t=50s，根据，可得电热水壶功率
。
6．（2025·拱墅模拟）如图是一种手摇发电的手电筒，当手沿箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光。这个手电筒壳内有线圈，摇动时，可以感受到有一个物块在来回运动，小明猜想这个物块是磁体，依据是：磁体运动时，闭合线圈切割磁感线产生 ，线圈相当于电路中的 (填“用电器”或“电源”)。若发电功率为80w，给一个额定电压是5v，电池容量是3200mAh的手机充电，从20%充到70%需要 小时.
【答案】感应电流；电源；0.1
【知识点】基本电路与电路图；电磁感应；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）产生感应电流的条件：闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动；
（2）用电器消耗电能，电源提供电能；
（3）首先根据W=UItη计算从20%到70%需要的电能，然后根据计算需要的时间。
【解答】（1） 该手电筒有线圈，使用时将它来回摇晃，线圈在磁场中就做切割磁感线运动，此时线圈中有感应电流产生，所以手电筒里面的物块应该是磁铁，线圈相当于电路中的电源，此手电筒发电是电磁感应现象；
（2）额定电压是5V，电池容量是3200mAh的手机充电，从20%充到70%时消耗的电能为：W=UItη=5V×3.2A×3600s×（70%-20%）=28800J；
需要的时间为：。
（6题图） （7题图）
7．（2025九下·浙江模拟）随着科技发展，自发电动感单车越来越受人们的喜爱，它可以将骑行能量转化为电能，实现大功率自发电，不插电随处开练，其外观和显示屏如图所示。
（1）下列设备的主要原理与自发电动感单车原理相同的是____。
A．动圈式话筒 B．电磁起重机 C．电动机
（2）同时动感单车还可以实现20W无线快充，骑行1小时为手机充电 J。
（3）利用动感单车的自发电功能，将其与热水器进行联动，也可便捷燃脂后的洗漱，此过程是实现了电能到 能的转化。
【答案】（1）A（2）72000J（3）内能
【知识点】电磁感应；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流 。
（2）根据W = Pt计算。
（3）在生活中，很多用电器都涉及电能与其他形式能量的转化。热水器工作时，电流通过电阻丝等发热元件，电阻丝发热，将电能转化为内能，使水的内能增加，温度升高，从而可以用于洗漱等用途。类似的还有电暖器，也是将电能转化为内能来提供热量 。
【解答】（1）A、自发电动感单车是将骑行的机械能转化为电能，原理是电磁感应现象。动圈式话筒是当人对着话筒说话时，膜片振动，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，也是利用电磁感应原理，A 正确；
B、电磁起重机是利用电流的磁效应工作，即通电后电磁铁有磁性，吸引铁等物质，B 错误；
C、电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，是将电能转化为机械能，C 错误。
故答案为：A。
（2）根据W = Pt，已知功率P = 20W，时间t = 1h = 3600s，
则W = 20W×3600s = 72000J 。
（3）热水器工作时是将电能转化为内能，使水的温度升高，从而满足洗漱需求。
8．（2025·浙江模拟）如图所示是某型号电热水器的内部简化电路，R1和R2为电热丝，电源电压恒为220V。通过开关S1、S2 的通断和连接不同触点，可实现高、中、低三挡加热。已知中温挡功率为1210W，低温挡时电路电流为2A。求：
（1）电热丝R1的阻值。
（2）高温挡的功率(结果保留一位小数)。
（3）用电热水器将15kg水从25℃加热到55℃，若加热效率为84%，需要消耗几度电
【答案】（1）
（2）R2=110Ω-40Ω=70Ω
V
w
（3）25℃)=1.89×106J，
【知识点】电路的动态分析；电功率计算公式的应用；电功率
9．（2025·滨江模拟）洗碗机是自动清洗餐具的机器。图甲所示是家用洗碗机的工作程序：首先给水箱注水，当水注满时停止注水并自动加热，水温上升到50℃时停止加热，洗涤程序启动，水从喷管喷出对餐具进行清洗、喷淋，直到水箱内的水耗尽，洗涤程序结束，排水程序启动将废水排出。水的比热容为 (kg ℃)，设水箱中水的初温为20℃，加热时产生的热量全部被水吸收。
（1）为了防止漏电，该洗碗机应选用图乙插座中 (选填“上”或“下”)插孔。
（2）图丙是该洗碗机加热程序的等效电路图。R为发热电阻，其中位于水箱上部的两个导电块A、B组成一个开关，此开关在水位过低时，能自动断开加热电路。图丁为该洗碗机某次正常工作时的P-t图像，求R的阻值为多大。(不计水的电阻)
（3）某家庭每天午餐、晚餐各洗碗一次，若人工洗碗一次用水 20kg，求改用该洗碗机洗碗后，该家庭一天可节水多少千克。
【答案】（1）下
（2）
（3）tmA=22min-1min=21min=1260s
Qα=W= Ptma=800W×1260s=1.008×106J
一天节水量：
【知识点】电路的动态分析；电功率计算公式的应用；电器的电功率
10．（2025·杭州模拟） 小柯在科学课上设计了一款加热装置，加热电路如图甲所示，电阻和是阻值恒定的电热丝，单刀双掷开关可接或，再通过开关的通断，实现“高、中、低”三种温档的调节，电阻为。
（1）中温档时，开关应 （选填“断开”或“闭合”），开关接 （选填“a”或“b”）；
（2）在高温档时，若要使整个电路的总功率不超过，求的最大阻值是多少？
（3）若电路中只有该装置在低温档时工作了，如图乙所示的家用电能来指示灯闪烁了150次，则该装置的低温档功率为多少？若此时的阻值为，则电路实际电源电压为多少伏？
【答案】（1）闭合；b
（2）高温挡工作时R1的电功率：，
在高温挡时，若要使整个电路的总功率不超过150W，
则R2的最大电功率：P2=P高-P1=150W-100W=50W，
由可知，R2的最小阻值：
（3）图乙中3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，
则指示灯闪烁150次，电路消耗的电能：，
该装置的低温挡功率：；
根据串联电路的特点可知，R1、R2的串联总电阻：R=R1+R'2=484Ω+316Ω=800Ω，
由可知，电路的实际电源电压：。
【知识点】电路的动态分析；电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】 （1）由图甲可知，当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联，当开关S1闭合、S2接b时，只有R1工作，当开关S1断开、S2接b时，R1、R2串联，根据串并联电路的特点和可知加热电路高温挡、中温挡和低温挡的电路连接；
（2）根据可求出高温挡工作时R1的电功率，根据P2=P高-P1求出R2的最大电功率，根据可求出R2的最小阻值；
（3）图乙中3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，据此求出指示灯闪烁150次，电路消耗的电能，根据求出该装置低温挡的功率；根据串联电路的电阻特点求出R1、R2的串联总电阻，根据可求出电路的实际电源电压。
【解答】 （1）由图甲可知，当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，加热电路处于高纬度；
当开关S1断开、S2接b时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，总功率最小，加热电路处于低温挡；
当开关S1闭合、S2接b时，只有R1工作，加热电路处于中温挡；
（2）高温挡工作时R1的电功率：，在高温挡时，若要使整个电路的总功率不超过150W，则R2的最大电功率：P2=P高-P1=150W-100W=50W，
由可知，R2的最小阻值：；
（3）图乙中3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，
则指示灯闪烁150次，电路消耗的电能：，
该装置的低温挡功率：；
根据串联电路的特点可知，R1、R2的串联总电阻：R=R1+R'2=484Ω+316Ω=800Ω，
由可知，电路的实际电源电压：。
11．（2025·杭州模拟） 某滚桶洗衣机自带加热功能，其洗衣过程分“加热水”、“保温洗涤”、“脱水”三种状态，图乙是其简化电路图，其中电热丝R1、R2的阻值分别为24.2Ω和242Ω。
（1）当开关置于2位置时，R2与电动机并联，此时洗衣机的工作状态是 （填“加热水“保温洗涤”或“脱水”）。
（2）该洗衣机脱水过中消耗的电能主要转化为 能。
（3）洗衣机处于“加热水”状态（R1与R2并联）正常工作的功率为多少 ？
【答案】（1）保温洗涤
（2）机械
（3）2200W
【知识点】电器的电功率；电功率
【解析】【分析】 （1）由电路图可知，开关置于1位置时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，洗衣机处于“加热水”状态，开关置于2位置时，电动机与R2并联，洗衣机处于“保温洗涤”状态，开关置于3位置时，电路中只有电动机工作，洗衣机处于脱水状态；
（2）根据脱水时，只有电动机工作，由此可得出能量的转化；
（3）当洗衣机处于加热状态时，两个电阻并联，根据公式分别计算出它们的电功率，然后相加得到此时的总功率即可。
【解答】 （1）根据乙图可知，当开关位于1位置时，两个电阻并联，电阻最小，根据可知，此时加热功率最大，应该为加热水状态。
当开关S位于2位置时，电阻R2与电动机并联，此时既发热也洗涤，应该为保温洗涤状态；
当开关S位于3位置时，只有电动机工作，应该为脱水状态。
（2）该洗衣机脱水过程中消耗的电能主要转化为机械能。
（3）洗衣机处于“加热水”状态，R1与R2并联，
根据并联电路的电压特点知，U1=U2=U=220V，
正常工作时，电阻R1电功率；
正常工作时，电阻R1电功率；
电路的总功率P=P1+P2=2000W+200W=2200W。
12．（2025·南湖模拟）(10分)小明从废弃的空气炸锅上拆下一个加热部件(如图甲)，该部件由阻值相等且不变的两根电阻丝 构成，小明设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中 欧，M、N为接线柱。
（1）电阻丝加热时，电能转化为 能。
（2）用导线把M和N连接，只闭合开关 电流表示数为IA，则电源电压为 V。
（3）把M接A，N接B，只闭合开关S1，电流表示数为0.5 安， 求 的阻值是 。
（4） 把 M接A， N接C， 只闭合开关 检测 完好。将该部件接回空气炸锅，空气炸锅能达到的最大功率是多少
【答案】（1）内（2）22（3）22欧姆（4）440W
【知识点】能量的相互转化和转移；电功率计算公式的应用；电功率
【解析】【分析】物理学名词，电流在单位时间内做的功叫做电功率。是用来表示消耗电能的快慢的物理量，用P表示，它的单位是瓦特，简称"瓦"，符号是W。作为表示电流做功快慢的物理量，一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能。如果在"t"（SI单位为s）这么长的时间内消耗的电能“W”（SI单位为J），那么这个用电器的电功率：就是P=W/t（定义式）电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积，（P=U·I）。
【解答】(1) 电阻丝加热时，电能转化为热能。
(2) 用导线把M和N连接，只闭合开关 电流表示数为IA，则电源电压IR=1A×22欧姆=22V。
(3) 把M接A，N接B，只闭合开关S1，R1和Ro串联；电流表示数为0.5 安， R0=22欧姆，U=2V；求 =U/I-R0=22V/0.5A-22欧姆=22欧姆；
(4) 该部件由阻值相等且不变的两根电阻丝 构成 ，R2也是22欧姆；R1和R2串联进入电路，此时电流最大，R1和R2并联的电阻为11欧姆，Ro短路，所以I=U/I=22V/11欧姆=2A；多以P=UI=2220V×2A=440W
故答案为：（1）内（2）22（3）22欧姆（4）3300W
13．（2025·湖州模拟）我国科学家研制出了全球首个仅依靠太阳能的微型飞行器(如图甲)，其“静电电动机”工作时几乎不发热。如图乙所示，该电动机转子由64片导电的叶片组成，但是彼此之间绝缘，环状排列；定子由8对电极组成，环状排列在转子的周围，通过电刷与转子接触，并分别与电源正负极相连(图中未画出)。工作时，相邻的定子带上异种电荷，转子不同部位与定子接触后带上相应的电荷。
（1）以叶片A为例，工作时主要受到定子B和C的共同作用，据此分析，该电动机的工作原理是 。(填“通电线圈在磁场中受力而转动”或“电荷间的相互作用”)
（2）该电动机在5千伏电压下工作时消耗的电功率为0.055瓦，求在5千伏电压下该电动机的工作电流。
（3）根据计算结果，请解释为什么该电动机工作时几乎不发热。 。
（4）根据该电动机的特点，请你预测其应用前景。(填出一点即可) 。
【答案】（1）电荷间的相互作用
（2）
（3）在电阻大小和通电时间相同情况下，电流越小，产生的电热越少
（4）精密仪器的散热、航天器、小型无人机等
【知识点】电荷间的相互作用规律；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据题中提示和图像进行判断。
（2）根据电功率的变式计算电流，注意单位换算。
（3）根据进行分析。
（4）结合电动机仅靠太阳能和发热少判断应用领域。
【解答】（1）由图可知，定子B和C带有异种电荷，叶片A在BC的作用下工作，可知该电动机的原理是：电荷间的相互作用。
（3）由焦耳定律可知，电阻和时间一定时，电流越小，产生热量越少。
（4）该电动机与一般电动机相比，产生热热量少，且仅依靠太阳能，可应用于精密仪器的散热、航天器、小型无人机等。
14．（2025·富阳模拟） 在科技展览会上，一款名为“智灵号”的智能机器人吸引了众多观众的目光。这款机器人集物理、化学和生物等技术于一体，展现了人类科技的最新成果。请你根据所学的初中科学知识，回答以下关于“智灵号”的问题。
（1）“智灵号”机器人的视觉系统采用了高清摄像头，能够清晰地识别物体的颜色和形状。摄像头的镜头相当于一个凸透镜，利用的成像原理是 。
（2）“智灵号”机器人的外壳采用了高强度的铝合金材料。铝合金适合用于机器人的外壳优点是 。(答出一点)
（3）“智灵号”机器人使用锂电池作为动力源。已知该电池的部分参数如表所示。如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”；其中有一个是快速充电器，假设充电效率为90%，选用快速充电器将上述电池从20%充满需要多少 min。(写出计算过程)
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4500mA·h
（4）锂电池的使用需要考虑其对环境的影响，要及时回收和处理。锂电池会造成环境污染的原因是 .(答出一点即可)
【答案】（1）u>2f时成倒立缩小的实像 (写出成倒立缩小的实像，成缩小的实像；凸透镜成像规律均给分)
（2）铝合金密度比较小，等体积时质量小； (铝合金有氧化物保护膜，不容易被氧化；硬度大)等(答出一点，合理即可)
（3）W=UIt=3.7V4.5A3600S=59940J
W充=W/η=59940J/0.9=66600J
t=W/P=W/(UI)=(66600J0.8)/(5V4A)=2664S=44.4min
（4）锂电池中含有有毒化学物质，会污染土壤和水体。(答出一点，合理即可)
【知识点】凸透镜成像的应用；机械效率的计算；电功计算公式的应用；新型金属材料
【解析】【分析】（1）物距大于两倍焦距时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，是照相机、摄像机的原理。
（2）铝合金密度小，体积一定时，可以减轻机器人的质量。
（3）利用所给参数计算电池储存的能量，结合机械效率计算所消耗的电能，再根据功率计算时间。
（4）锂电池中含有有毒物质，没有妥善处理会造成环境污染。
【解答】（1）照相机成倒立、缩小的实像，物距大于两倍焦距。
（2）铝合金表面有致密的氧化铝保护膜，不易被氧化，且铝合金的密度小，机器人的质量轻。
（4）锂电池中含有重金属离子等有毒物质，会造成水体、土壤污染。
15．（2025·嘉兴模拟）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下表，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）一辆电车的质量为1500千克，轮胎与地面的接触面积总和为0.2平方米，停在水平地面上对地面的压强为多少
（2）用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时
（3）用快充充电桩充满电，需要多少小时
（4）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）解：电车对地面的压力为：F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N；
电车对地面的压强：。
（2）解：普通充电桩充满电，消耗的电能
W=UIt=220V×30A×10h=6600W×10h=6.6kW×10h=66kW h。
（3）解：用快充充电桩充满电，消耗的电能不变，W=66kW h；
则充电时间为：。
（4）多安装一些充电桩，设立电池交换站等
【知识点】压强的大小及其计算；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据F=G=mg计算电车对地面的压力，再根据计算电车对地面的压强；
（2）根据W=UIt求出用普通充电桩充满电，消耗的电能；
（3）使用普通充电桩充满电和使用快充充电桩充满电所消耗的电能相同，根据求出用快充充电桩充满电，需要的时间；
（4）根据题中的存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题分析解答。
【解答】（4）目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。采用快充可以减小充电时间，多安装一些充电桩可以解决充电桩紧缺。
16．（2025·浙江模拟）小科同学购置了一台电热水器，铭牌信息如表所示。电热水器的简化电路图如图甲所示，S1 是手动开关，S2是温控开关，置于热水器水箱内部当水温低于40℃时S2自动闭合，此时为加热状态；水温达到73℃时S2自动断开，此时为保温状态，R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。为确保安全，他还为电热水器安装了漏电保护器，如图乙所示，当I1和I2的差值达到一定值时，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开，短时间内允许通过人体的最大电流为30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
额定电压 220V
加热功率 2200W
保温功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）为确保人体触电后漏电保护器会立即断开电路，其允许通过的电流差值最大为 。
（2）求电阻R1的阻值。
（3）若不计能量的损失，求开关S2从自动闭合到自动断开过程所需的时间。
【答案】（1）30mA
（2）解：两开关都闭合时，两电阻并联，只闭合S1时，电路为R1的简单电路，
根据并联电阻的规律结合可知，
两开关都闭合时，电功率大，为加热挡，
只闭合S1时，为保温挡，保温功率为110W，
故电阻R1的阻值。
（3）解：满箱水的质量；
水温从40℃达到73℃时水吸收的热量：=5.544×106J；
若不计能量的损失，开关S2从自动闭合（加热状态）到自动断开过程所需的时间 。
【知识点】电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】 （1）根据已知条件结合I1=I2+I3分析回答；
（2）分析开关转换时电路的连接，根据电阻并联的规律结合得出不同档位电路的结构，根据得出R1大小；
（3）根据密度公式得出满箱水的质量，根据吸热公式得出水温从40℃达到73℃时水吸收的热量，根据W=Pt得出开关S2从自动闭合（加热状态）到自动断开过程所需的时间。
【解答】 （1）当I1和I2的差值达到一定值时，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开，
短时间内允许通过人体的最大电流为30mA，
根据乙图可知，I1=I2+I3，
为确保人体触电后漏电保护器会立即断开电路，其允许通过的电流差值最大为I1-I2=30mA=0.03A。
17．（2025·拱墅模拟）图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和为发热电阻丝，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1=4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化，求：
（1）低温档工作时，通过R1的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）R2的电阻值。
【答案】（1）解：电源电压恒为6V，R1=4Ω，
低温档时只有R1单独工作，则通过R1的电流为：；
（2）解：只闭合S1时低温挡工作，此时电路为只有R1的简单电路，
则低温挡的功率为：；
（3）解：因为高温挡和低温挡的功率比为4：3，
所以，
S1、S2都闭合时为高温挡，此时R1、R2并联，
因R1前后电压不变，电阻不变，所以功率不变，
故R2的功率为：P2=P高-P低=12W-9W=3W，
则R2的电阻值为：。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）低温挡时根据求出此时线路中的电流。
（2）根据P=I2R求出此时的电功率。
（3）根据高温挡和低温挡的功率比为4：3，可求出高档时的电功率和R2的功率，根据求出R2。
18．（2025九下·浙江模拟）为方便师生饮水，学校安装了直饮水机，如甲图所示，其工作电路原理如乙图，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过按“温水、开水选择开关”按钮，可以选择出温水或开水。该直饮水机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1000W。[已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容( 水的密度 分析并计算：
（1）当“温、开水选择开关”闭合时，饮水机处于出 (填“温水”或“开水”)状态；
（2）电阻R1的阻值为多大
（3）现在需要50℃的温水1000mL，已知水的初温是20℃，不计热量损失，需要加热多长时间
【答案】（1）开水
（2）当开关断开时，R1与R0串联，此时电路总电阻R串=R1+R0
根据，可得此时电路总电阻 。
当开关闭合时，R1被短路，电路中只有R0，此时饮水机处于开水状态，功率P开=2200W。
根据，可得此时电路总电阻
电阻R1 =48.4Ω-22Ω=26.4Ω
（3）由可得100mL水的质量：
m=ρ水V=1g/cm3×100cm3=1000g=1kg，
水需要吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（50℃-20℃）=1.26×105J，
由可得，加热时间：
。
【知识点】电功与热量的综合计算；电器的电功率；常用电热器
【解析】【分析】（1）饮水机所处的状态根据开关S接通或断开时连入的电阻即可判断。当开关S闭合时，只有电阻R0接入电路，当开关S断开时，电阻R1和R0串联接入电路，由电功率的公式可判断饮水机处于什么状态；
（2）根据欧姆定律分析；
（3）知道水的质量、水的初温和末温及比热容，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，再根据效率公式求出消耗的电能，根据求出加热时间。
【解答】 （1）当S闭合时，R1被短路，R0单独工作，电路中电阻最小，根据知，此时饮水机的功率最大，处于加热状态，即开水挡；
当开关S断开时，电阻R1和R0串联接入电路，电路中的电阻最大，可知，此时饮水机的功率最小，处于保温状态，即温水挡。
19．（2025九下·慈溪模拟）旋翼无人机由于其机动性和灵活性强，！厂泛应用在航拍领域、交通管理等方面。如图甲所示为某品牌四旋翼无人机，它采用4个电动机带动旋翼(螺旋桨)转动，对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能。下表所示为该无人机的部分参数。
整机质量 2kg
电池额定电压 15V
悬停时每个电动机功率 50W
最大上升速度 6m/s
电池容量 5000mA·h
电动机的转换效率 90%
（1）某次飞行消耗了电池总容量的20%，若无人机输出的机械能为改由航空燃油来提供不计能量损失，计算需要完全燃烧燃油的质量。
（2）该无人机执行某航拍任务时，需要从地面飞到60m高空处，然后悬停观测(整个过程4个电动机同时工作)，若以最大速度匀速直线上升，且达到60m时立即静止(悬停)。若无人机悬停观测10min人机上升过程中所受的阻力为10N，计算从起飞到悬停结束，电动机消耗的电能为多少
（3）无人机利用测距传感器来判断离地高度.若某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系如图乙所示，如图丙所示的检测电路采用了“稳流电源”(电源输出的电流恒定)，要使高度表(实质是电流表或电压表)的示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在、∽(1/2/3)位置， 该高度表示数刻度 (均匀/不均匀).
【答案】（1）无人机消耗的电能为：E电=0.2×15V×5A×3600s=5.4×104J，
输出的机械能为：E机=ηE电=0.9×5.4×104J=4.86×104J，
不计能量损失，Q放=E机=4.86×104J，需要完全燃烧燃油的质量为：m燃= 1×10-3kg 。
（2）无人机飞行时，只要增加右侧两个旋翼的转速，就能增大右侧两个旋翼获得的升力，就能使无人机右侧抬升，向左倾斜飞行；
无人机匀速上升阶段：F升=G+f=mg+f=2kg×10N/kg+10N=30N，W=Fs=30N×60m=1.8×103J，电动机消耗的电能E1=2×103J；
悬停阶段，电动机消耗的电能E2=P总t=4×50W×10×60s=1.2×105J，
无人机从起飞到悬停结束，电动机消耗的电能E=E1+E2=2×103J+1.2×105J=1.22×105J；
（3）均匀
【知识点】欧姆定律及其应用；燃料的热值；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据W=Pt，求无人机消耗的电能；根据Q=qm，求需要完全燃烧燃油的质量， 人机飞行时，只要增加右侧两个旋翼的转速，就能增大右侧两个旋翼获得的升力，就能使无人机右侧抬升，向左倾斜飞行；电动机消耗的电能等于无人机匀速上升阶段电动机消耗的电能加上悬停阶段，电动机消耗的电能。
【解答】（3） 由图乙可知，R1=kh+b，若将实质是电压表的高度表安装在图丙中“3”位置，则U1=IR1=I（kh+b），由于稳流电源电流大小不变，h变大，则U1变大，由于U1与h之间是一次函数的关系，所以高度表示数刻度均匀。
20．（2024·鄞州模拟）在学校创新比赛中，小敏同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的简易电路图，R1和R2是电热丝。他设计的旋转开关如图乙所示，顺时针旋转依次出现不同档位。A位置为空档位，B位置时1、2接线柱相连，3、4接线柱相连，依次类推。当旋钮开关指向 B、C、D、E不同位置时，可以实现四档加热功率，且旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递增或递减。他设计的四档加热功率如下表所示：
档位 高温 中温1 中温2 低温
加热功率/W 1100 660 * *
（1）电热水器a、b触点中连接火线的是 触点。闭合S后，将旋转开关打到指向B，此时电热水器以 档工作。
（2）通过计算，电热丝. 和 的阻值分别是多少
（3）该电热水器低温档时的加热功率是多少
（4）若该电热水器内胆容量为30L，水的初温为 要将30 L水加热至 水的比热为 若水的吸热效率为90%，需要在高温档下工作大约多少秒 (结果取整数)
【答案】（1）a；高温档
（2）闭合S后，将旋转开关打到指向E，2、4接线柱相连，由图甲可知，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总在最大，总功率最小，电热水器处于低温挡；
根据题意可知，旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递增或递减，所以闭合S后，将旋转开关打到指向C，3、4接线柱相连，电热水器处于中温挡1，由图甲可知，此时只有R1工作，
由表格数据可知，此时的电功率为660W，由可知，R1的阻值：；
闭合S后，将旋转开关打到指向D，1、2接线柱相连，由图甲可知，此时只有R2在，
R2的电功率：P2=P高-P1=1100W-660W=440W，
由可知，R2的阻值：。
（3）根据串联电路的电阻特点可知，R1、R2的串联总电阻：，
该电热水器低温挡时的加热功率：P低=；
（4）由可知，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×30×10-3m3=30kg，
水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×30kg×（55℃-25℃）=3.78×106J，
由可知，电热水器消耗的电能：，
由可知，电热水器高温挡工作的时间：。
【知识点】基本电路与电路图；电路的动态分析；电功计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）家庭电路中，为了用电安全，开关应该与火线相连；闭合S后，将旋转开关打到指向B，R1、R2并联，根据并联电路特点和可知电热水器的状态；
（2）闭合S后，将旋转开关打到指向C，由图甲可知，此时只有R1工作，闭合S后，将旋转开关打到指向D，此时只有R2在，闭合S后，将旋转开关打到指向E，此时R1、R2串联；根据串联电路的特点和可知各个档位的电路连接；根据中温1的功率和可求出R1的阻值；根据P2=P高-P1求出R2的电功率，根据可求出R2的阻值；
（3）根据串联电路的电阻特点求出R1、R2的串联总电阻，根据可求出电热水器低温挡时加热功率；
（4）根据密度公式求出水的质量，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，根据效率公式求出电热水器消耗的电能，根据求出电热水器高温挡工作的时间。
【解答】解：（1）家庭电路中，为了用电安全，开关应该与火线相连，由图甲可知，连接火线的是a触点；
闭合S后，将旋转开关打到指向B，由图甲可知，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电热水器处于高温挡。
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专题14 电功、电热的计算
电功率与电热的计算也是每年必考项目，难度情况各有不同，单独考察会相对简单一些，综合问题情况下会有较大难度，做好此类问题的关键还是要牢记欧姆定律公式，串并联电路特点，电功率焦耳定律公式等，会分析电路且画出等效电路帮助解题。2024年中考在第19.30题对电功率进行了考察，2025年有大概率会继续考察，需要重点复习！
★重难点01：电功和电功率计算
1.电功的计算
（1）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。
（2）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。
2.电功率的计算
（1）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。
（2）计算式：将W=UIt代入公式中，可得到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。
（3）导出式：、。
对于纯电阻电路，由P=UI及可推导出上述导出式。
1．（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。
请回答：
（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。
2．（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·℃)]
★重难点02： 电热计算
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.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。
3.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题
（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。
1．（2021·宁波）某品牌电热水壶的铭牌(部分内容)如表所示。当该电热水壶正常工作时，至少需要 s才能把质量为2.0kg、初温为25℃的水加热到100℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg℃)]
容量 2.0L
额定电压 220V
额定功率 1500W
2．（2020·杭州）如图电路中，电源电压恒为9V，灯泡L规格为“6V3W”。闭合开关，灯泡正常工作。求
（1）电阻R的阻值。
（2）灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻R产生的热量。
1．（2025·宁波模拟）如图甲所示电路，电源电压不变。闭合开关S，电压表示数为6伏；将滑动变阻器的滑片从右端向左移动至某点的过程中，记录两个电流表的示数，并绘制如图乙所示图像。则（ ）
A．定值电阻R1的阻值为12欧
B．滑动变阻器R2的最大值为20欧
C．A点纵坐标表示通过R1的电流大小
D．C点时电路消耗的总功率为3瓦
2．（2023·宁波模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为60欧，电源电压保持不变。滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．R2的滑片向左滑动时，电流表和电压表的示数都变大
B．电源电压为12V
C．R1的电功率变化范围是1.2～10.8W
D．电流为0.6A时，2min内电流通过R1产生的热量是648J
3．（2024·镇海区模拟）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
4．（2025·丽水模拟）图甲是一种绿色家居设计图。风帽、光电池、太阳能热水器、复合保温墙体、屋顶绿化等都是它的配置。
（1）图甲所示的“人工树叶”是一种模拟电化学的实验装置，能利用太阳能，将水和二氧化碳转化为氧气和燃料甲醇，该装置模拟植物的 作用。
（2）安装在房顶上的光电池，平均每天发电5.5千瓦时，使用时输出电压为220伏，冬季室内采用电热地板取暖，电热地板的规格是“220伏2.5安”，那么5.5千瓦时电能可供该电热地板正常工作 小时。
5．（2025·临平模拟）机械式电能表是家庭用电计量仪表，电能表上的信息如图所示。
（1）家庭电路中有电流通过时，电能表上的铝制转盘能够转动。下面三幅图中与这种铝制转盘转动原理相同的是 。
（2）小科切断电路中其他用电器，仅让电热水壶工作，记录电能表铝制表盘转10圈所需时间为50秒。
①该时间内电热水壶消耗的电能为 焦。
②该电热水壶的功率为 瓦。
6．（2025·拱墅模拟）如图是一种手摇发电的手电筒，当手沿箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光。这个手电筒壳内有线圈，摇动时，可以感受到有一个物块在来回运动，小明猜想这个物块是磁体，依据是：磁体运动时，闭合线圈切割磁感线产生 ，线圈相当于电路中的 (填“用电器”或“电源”)。若发电功率为80w，给一个额定电压是5v，电池容量是3200mAh的手机充电，从20%充到70%需要 小时.
（6题图） （7题图）
7．（2025九下·浙江模拟）随着科技发展，自发电动感单车越来越受人们的喜爱，它可以将骑行能量转化为电能，实现大功率自发电，不插电随处开练，其外观和显示屏如图所示。
（1）下列设备的主要原理与自发电动感单车原理相同的是____。
A．动圈式话筒 B．电磁起重机 C．电动机
（2）同时动感单车还可以实现20W无线快充，骑行1小时为手机充电 J。
（3）利用动感单车的自发电功能，将其与热水器进行联动，也可便捷燃脂后的洗漱，此过程是实现了电能到 能的转化。
8．（2025·浙江模拟）如图所示是某型号电热水器的内部简化电路，R1和R2为电热丝，电源电压恒为220V。通过开关S1、S2 的通断和连接不同触点，可实现高、中、低三挡加热。已知中温挡功率为1210W，低温挡时电路电流为2A。求：
（1）电热丝R1的阻值。
（2）高温挡的功率(结果保留一位小数)。
（3）用电热水器将15kg水从25℃加热到55℃，若加热效率为84%，需要消耗几度电
9．（2025·滨江模拟）洗碗机是自动清洗餐具的机器。图甲所示是家用洗碗机的工作程序：首先给水箱注水，当水注满时停止注水并自动加热，水温上升到50℃时停止加热，洗涤程序启动，水从喷管喷出对餐具进行清洗、喷淋，直到水箱内的水耗尽，洗涤程序结束，排水程序启动将废水排出。水的比热容为 (kg ℃)，设水箱中水的初温为20℃，加热时产生的热量全部被水吸收。
（1）为了防止漏电，该洗碗机应选用图乙插座中 (选填“上”或“下”)插孔。
（2）图丙是该洗碗机加热程序的等效电路图。R为发热电阻，其中位于水箱上部的两个导电块A、B组成一个开关，此开关在水位过低时，能自动断开加热电路。图丁为该洗碗机某次正常工作时的P-t图像，求R的阻值为多大。(不计水的电阻)
（3）某家庭每天午餐、晚餐各洗碗一次，若人工洗碗一次用水 20kg，求改用该洗碗机洗碗后，该家庭一天可节水多少千克。
10．（2025·杭州模拟） 小柯在科学课上设计了一款加热装置，加热电路如图甲所示，电阻和是阻值恒定的电热丝，单刀双掷开关可接或，再通过开关的通断，实现“高、中、低”三种温档的调节，电阻为。
（1）中温档时，开关应 （选填“断开”或“闭合”），开关接 （选填“a”或“b”）；
（2）在高温档时，若要使整个电路的总功率不超过，求的最大阻值是多少？
（3）若电路中只有该装置在低温档时工作了，如图乙所示的家用电能来指示灯闪烁了150次，则该装置的低温档功率为多少？若此时的阻值为，则电路实际电源电压为多少伏？
11．（2025·杭州模拟） 某滚桶洗衣机自带加热功能，其洗衣过程分“加热水”、“保温洗涤”、“脱水”三种状态，图乙是其简化电路图，其中电热丝R1、R2的阻值分别为24.2Ω和242Ω。
（1）当开关置于2位置时，R2与电动机并联，此时洗衣机的工作状态是 （填“加热水“保温洗涤”或“脱水”）。
（2）该洗衣机脱水过中消耗的电能主要转化为 能。
（3）洗衣机处于“加热水”状态（R1与R2并联）正常工作的功率为多少 ？
12．（2025·南湖模拟）(10分)小明从废弃的空气炸锅上拆下一个加热部件(如图甲)，该部件由阻值相等且不变的两根电阻丝 构成，小明设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中 欧，M、N为接线柱。
（1）电阻丝加热时，电能转化为 能。
（2）用导线把M和N连接，只闭合开关 电流表示数为IA，则电源电压为 V。
（3）把M接A，N接B，只闭合开关S1，电流表示数为0.5 安， 求 的阻值是 。
（4） 把 M接A， N接C， 只闭合开关 检测 完好。将该部件接回空气炸锅，空气炸锅能达到的最大功率是多少
13．（2025·湖州模拟）我国科学家研制出了全球首个仅依靠太阳能的微型飞行器(如图甲)，其“静电电动机”工作时几乎不发热。如图乙所示，该电动机转子由64片导电的叶片组成，但是彼此之间绝缘，环状排列；定子由8对电极组成，环状排列在转子的周围，通过电刷与转子接触，并分别与电源正负极相连(图中未画出)。工作时，相邻的定子带上异种电荷，转子不同部位与定子接触后带上相应的电荷。
（1）以叶片A为例，工作时主要受到定子B和C的共同作用，据此分析，该电动机的工作原理是 。(填“通电线圈在磁场中受力而转动”或“电荷间的相互作用”)
（2）该电动机在5千伏电压下工作时消耗的电功率为0.055瓦，求在5千伏电压下该电动机的工作电流。
（3）根据计算结果，请解释为什么该电动机工作时几乎不发热。 。
（4）根据该电动机的特点，请你预测其应用前景。(填出一点即可) 。
14．（2025·富阳模拟） 在科技展览会上，一款名为“智灵号”的智能机器人吸引了众多观众的目光。这款机器人集物理、化学和生物等技术于一体，展现了人类科技的最新成果。请你根据所学的初中科学知识，回答以下关于“智灵号”的问题。
（1）“智灵号”机器人的视觉系统采用了高清摄像头，能够清晰地识别物体的颜色和形状。摄像头的镜头相当于一个凸透镜，利用的成像原理是 。
（2）“智灵号”机器人的外壳采用了高强度的铝合金材料。铝合金适合用于机器人的外壳优点是 。(答出一点)
（3）“智灵号”机器人使用锂电池作为动力源。已知该电池的部分参数如表所示。如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”；其中有一个是快速充电器，假设充电效率为90%，选用快速充电器将上述电池从20%充满需要多少 min。(写出计算过程)
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4500mA·h
（4）锂电池的使用需要考虑其对环境的影响，要及时回收和处理。锂电池会造成环境污染的原因是 .(答出一点即可)
15．（2025·嘉兴模拟）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下表，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）一辆电车的质量为1500千克，轮胎与地面的接触面积总和为0.2平方米，停在水平地面上对地面的压强为多少
（2）用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时
（3）用快充充电桩充满电，需要多少小时
（4）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。
16．（2025·浙江模拟）小科同学购置了一台电热水器，铭牌信息如表所示。电热水器的简化电路图如图甲所示，S1 是手动开关，S2是温控开关，置于热水器水箱内部当水温低于40℃时S2自动闭合，此时为加热状态；水温达到73℃时S2自动断开，此时为保温状态，R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。为确保安全，他还为电热水器安装了漏电保护器，如图乙所示，当I1和I2的差值达到一定值时，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开，短时间内允许通过人体的最大电流为30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
额定电压 220V
加热功率 2200W
保温功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）为确保人体触电后漏电保护器会立即断开电路，其允许通过的电流差值最大为 。
（2）求电阻R1的阻值。
（3）若不计能量的损失，求开关S2从自动闭合到自动断开过程所需的时间。
17．（2025·拱墅模拟）图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和为发热电阻丝，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1=4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化，求：
（1）低温档工作时，通过R1的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）R2的电阻值。
18．（2025九下·浙江模拟）为方便师生饮水，学校安装了直饮水机，如甲图所示，其工作电路原理如乙图，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过按“温水、开水选择开关”按钮，可以选择出温水或开水。该直饮水机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1000W。[已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容( 水的密度 分析并计算：
（1）当“温、开水选择开关”闭合时，饮水机处于出 (填“温水”或“开水”)状态；
（2）电阻R1的阻值为多大
（3）现在需要50℃的温水1000mL，已知水的初温是20℃，不计热量损失，需要加热多长时间
19．（2025九下·慈溪模拟）旋翼无人机由于其机动性和灵活性强，！厂泛应用在航拍领域、交通管理等方面。如图甲所示为某品牌四旋翼无人机，它采用4个电动机带动旋翼(螺旋桨)转动，对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能。下表所示为该无人机的部分参数。
整机质量 2kg
电池额定电压 15V
悬停时每个电动机功率 50W
最大上升速度 6m/s
电池容量 5000mA·h
电动机的转换效率 90%
（1）某次飞行消耗了电池总容量的20%，若无人机输出的机械能为改由航空燃油来提供不计能量损失，计算需要完全燃烧燃油的质量。
（2）该无人机执行某航拍任务时，需要从地面飞到60m高空处，然后悬停观测(整个过程4个电动机同时工作)，若以最大速度匀速直线上升，且达到60m时立即静止(悬停)。若无人机悬停观测10min人机上升过程中所受的阻力为10N，计算从起飞到悬停结束，电动机消耗的电能为多少
（3）无人机利用测距传感器来判断离地高度.若某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系如图乙所示，如图丙所示的检测电路采用了“稳流电源”(电源输出的电流恒定)，要使高度表(实质是电流表或电压表)的示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在、∽(1/2/3)位置， 该高度表示数刻度 (均匀/不均匀).
20．（2024·鄞州模拟）在学校创新比赛中，小敏同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的简易电路图，R1和R2是电热丝。他设计的旋转开关如图乙所示，顺时针旋转依次出现不同档位。A位置为空档位，B位置时1、2接线柱相连，3、4接线柱相连，依次类推。当旋钮开关指向 B、C、D、E不同位置时，可以实现四档加热功率，且旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递增或递减。他设计的四档加热功率如下表所示：
档位 高温 中温1 中温2 低温
加热功率/W 1100 660 * *
（1）电热水器a、b触点中连接火线的是 触点。闭合S后，将旋转开关打到指向B，此时电热水器以 档工作。
（2）通过计算，电热丝. 和 的阻值分别是多少
（3）该电热水器低温档时的加热功率是多少
（4）若该电热水器内胆容量为30L，水的初温为 要将30 L水加热至 水的比热为 若水的吸热效率为90%，需要在高温档下工作大约多少秒 (结果取整数)
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