专题九 电功和电功率重难点突破
考点解析☆目标分解
b级目标：概述电功的概念；根据电能表计数的变化估算消耗的电能；概述电功率的概念；测量小灯泡的电功率；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。
c级目标：应用电功的公式计算用电器消耗的电能；应用电功率的公式进行简单的计算；应用焦耳定律解决简单的问题。
目标分解：
①电功的计算和电能表的使用与分析
②额定功率和实际功率的辨析与计算
③测定小灯泡的电功率实验解析
④焦耳定律的应用与计算
⑤电动机问题的综合解析
考点剖析☆聚焦高频
考点一：电功的计算和电能表的使用与分析
1.如图为某型号电冰箱的三脚插头，甲插头应与冰箱的________连接。电冰箱铭牌上标有“220V 150W”字样，测得一天消耗的电能为1.2KW·h。假设冰箱在压缩机停止工作时不消耗电能，则该冰箱压缩机在一天内工作的总时间为________h。
【答案】外壳；8
【解析】（1）三孔式插座除了火线插孔和零线插孔以外，还有一个中间插孔，在建造房屋电路布线时已经将这个插孔与大地相连，因此称为接地孔。
（2）根据电功及其形变公式进行计算。
（1）使用三脚插头的用电器，外壳接在插头的中间脚上，当把三脚插头插入三孔式插座时，用电器的外壳就与大地相连了。
（2）由题可知W=1.2KW·h，P=150W=0.15KW
根据W=Pt，t=W/P=1.2KW·h÷0.15KW=8h
2.充电宝也叫移动电源，又叫做外置电池，它的作用就是随时随地给手机或数码产品提供充电功能．如图所示是某品牌的充电宝，标配电芯容量为10000mAh，以2A充电电流输出，同等电压充电时，最多可持续充电________?小时，它可以同时给几部手机充电，此时手机之间是________?联连入充电宝的．
【答案】5；并
【解析】解：由I=得：Q=It，所以mA?h为电荷量单位，10000mA?h=10A?h，
所以以2A充电电流输出，可持续时间：t===5h；
手机充电过程中，给各手机充电应该互不影响，所以手机之间是并联的．
（1）由电流的定义可求得工作时间．
（2）给手机充电过程中，给各手机充电应该互不影响，根据串、并电路特点分析手机的连接方式．
3.学习了家庭电路后，小明在家中进行综合实践活动“对家庭用电的调查研究”．
（1）观察供电箱时看到如图甲所示的情景，其中的A为________（漏电保护断路器/空气断路器），当有人因操作失误而触电或用电器漏电时，________（选填“A”、“B”、“A和B都”）能自动断开；
（2）观察厨房中的电器时，妈妈告诉他，以前电饭锅不用时要将插头从插座上拔下来，既不方便也容易损坏插座．后来电工师傅改进线路连接后只要拨动下开关就可以断开电了．小明仔细观察了如图乙所示的插座后，很快就在纸上画出了如图丙所示的插座背面接线示意图．则图中最上面的一根线应该是________（火/零）线，两孔插座与三孔插座是________联的．
（3）小明上网查阅资料得知：一般情况下空调制冷时调高2℃，虽然人体并不会感觉很明显，但对空调来说，平均可省近10%的电能．为了验证这种说法的可靠性，小明进行了测算．请你填写实验步骤中空缺的内容．①________；②打开空调，将制冷温度设定为25℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；③将制冷温度调高2℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；④计算并分析比较，得出结论．其中计算空调每次工作时消耗时，要用到如图丁所示电能表表盘上的参数________．
【答案】（1）漏电保护断路器；A （2）零；并
（3）断开家中其他用电器，只让空调工作；3000imp/（kW?h）
【解析】（1）漏电保护器相当于一个开关，进户线中流入的电流和流出的电流的差值达到一定值时会切断电路；（2）根据“左零右火上接地”确定最上面一根线，家庭电路中各用电器独立工作、互不影
响；（3）关闭其它所有的用电器，只开待测功率的用电器，测出电能表表盘在时间t内转过的圈数，然后根据电能表参数求出该用电器消耗的电能，然后利用P= 求出用电器的功率．
解：（1）由图甲可知，A位于干路为漏电保护断路器，当有人因操作失误而触电或用电器漏电时，切断A断开电路；（2）由图丙可知，图中最上面的一根线应该是零线；两孔插座与三孔插座的用电器可以独立工作、互不影响，则两孔插座与三孔插座是并联的；（3）①利用电能表和秒表测量空调的电功率时，应断开家中其他用电器，只让空调工作；②知道电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数，根据电能表参数“3000imp/（kW?h）”求出消耗的电能，利用P= 求出空调的电功率．
考点二：额定功率和实际功率的辨析与计算
1.根据如图所示的两盏白炽灯的铭牌，可以判断（? ）
A.?甲灯一定比乙灯亮
B.?正常发光时，甲灯的电阻大于乙灯的电阻
C.?正常发光时，甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍
D.?正常发光时，甲灯消耗的电能是乙灯消耗电能的4倍
【答案】C
【解析】A、说法错误，只有在额定电压下时，甲灯一定比乙灯亮，若不在额定电压下，则无法比较电功率．
B说法错误，由 知，当额定电压相等时，功率大者，电阻小，甲的额定功率是100W，大于乙的额定功率25W，故应是甲灯的电阻小．
C说法正确，正常发光时，即为在额定电压下工作，甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍．
D说法错误，消耗的电能与功率和时间有关，不知通电时间时，无法比较消耗的电能．
2.将两只额定电压相同的小灯泡L1、L2串联在如图所示的电路中，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，其原因可能是(? )
A.?灯L1额定功率较大???? ?B.?灯L2两端电压较大
C.?灯L1的电阻较大????? D.?通过灯L1的电流较大
【答案】C
【解析】（1）灯泡的亮暗取决于灯泡的实际功率。
（2）根据P=I2R和P=U2/R进行功率、电阻的比较。
（3）串联电路的电流处处相等。
串联电路的电流处处相等，如图两个灯泡是串联的，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，说明灯泡L1的实际功率大，根据P=I2R知，灯泡L1的电阻比L2的电阻大。根据U=IR知，灯泡L1两端的电压大。根据P=U2/R ， 两个灯泡的额定电压相等，灯泡L1的电阻大，额定功率小。
3.目前国内销售的空调都有“中国能效标识”字样的彩色标签，为蓝白背景的彩色标识，分为一~五共5个等级。能效比公式：空调能效比=制冷量/额定功率。
能效比级别
一
二
三
四
五
能效比
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
（1）现有一批制冷量均为4200W的不同能效级别的空调，若能效比级别为“二”，则空调的额定功率为________W。
（2）选用能效级别为“三”的空调与选用能效级别为“二”的空调均正常工作2h能节约电能________度。
【答案】（1）1500 （2）0.2
【解析】（1）由题意可知，能效比公式：空调能效比=制冷量/额定功率，反应了空调能效比、制冷量、额定功率三者间的关系，根据其中的两个量可以求出第三个量，据此可以求出空调的额定功率；
（2）在制冷量保持4200W不变的情况下，根据不同能效级别下的能效比，可以计算得到额定功率，根据W=Pt可以计算出两空调消耗的电能，通过比较可以求出2h能节约的电能。
（1）根据题意，能效比公式：空调能效比=制冷量/额定功率。现有一批制冷量均为4200W能效级别为“二”的空调，查题中表格可知能效比级别为“二”能效比等于2.8，即可列式计算额定功率=制冷量/空调能效比=4200W/2.8=1500W。
（2）根据题意，能效级别为“三”的空调能效比等于3.0，额定电功率：P1=P制冷量/3.0
能效级别为“二”的空调效能比等于2.8，额定电功率：P2=P制冷量/2.8
假设制冷量P相等，且值为4200W.
节约的电功：W=P2t-P1t=(P制冷量/2.8-P制冷量/3.0)t=100W×2h=0.2kW?h．
选用能效级别为“三”的空调与选用能效级别为“二”的空调均正常工作2h能节约电能0.2度。
考点三：测定小灯泡的电功率实验解析
1.小刘所在的实验小组进行了研究“小灯泡消耗的电功率与灯泡亮度的关系”的实验：
（1）实验记录与计算如下表：
?电压U/V
0.5
1
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.15
0.2
0.22
0.26
0.30
功率P/W
0.075
0.2
0.33
0.52
灯泡发光情况
灯丝发热
灯丝较热
灯丝暗红
微弱发光
正常发光
根据实验数据分析，小灯泡正常发光时的功率是________?W；
（2）他们还注意到，这个实验记录也可以用来计算小灯泡灯丝的电阻，并发现灯丝的电阻值随电压升高而________?（选填“增大”或“减小”）．
（3）在图中，请在坐标中作出小灯泡的电压和电流的关系图象．
【答案】（1）0.75 （2）增大
（3）解：根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：
【解析】（1）由表中实验数据求出灯泡正常发光时的电压与电流，然后由P=UI求出灯泡功率．
（2）根据表中实验数据，应用欧姆定律分析答题．
（3）应用描点法作出图象．
2.王明同学准备测量额定电压为2.5V的小灯泡在实际工作时的功率，根据已有器材，他设计好了电路原理图，并完成了实物连接。如图所示。
（1）根据实物连接图，请你在虚线框内画出与之对应的电路原理图。
（2）在某次测量过程中，闭合开关后，电压表和电流表的示数如图所示，则电压表的示数为________V，电流表的示数为________A，则此时小灯泡的功率为________W。
（3）滑动变阻器的滑片P向B端滑动后，小灯泡的电功率将________。(选填“增大”“减小”或“不变”)
（4）王明同学经过多次测量与计算后，得到了一组功率P与电压的平方U2的数据，下列各图中能正确表示P与U2的关系的是：________(设灯丝电阻不变)。
【答案】（1）
（2）1.2；0.4；0.48
（3）增大
（4）A
【解析】（1）根据实物图作图即可。
（2）看清量程读数；利用公式计算。
（3）利用公式分析。
（4）利用公式分析。
（1）画此电路图的注意事项：电源的左边是正极；滑动变阻器滑片P向右移动时，有效阻值变小；电压表测小灯泡两端的电压。其故电路图为：
（2）电压表的量程为“0—3V”，所以示数为1.2V；电流表的量程为“0—0.6A”,所以示数为0.4A；小灯泡的电功率等于它两端的电压乘以通过它的电流，。
（3）由电路图可知，滑动变阻器的滑片P向B端滑动后，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总阻值变小，电源电压不变，电路电流变大；灯泡的电阻不变，通过的电流变大，根据公式可知，电功率将增大。
(4)根据和灯丝电阻不变，故可知P与U2成正比，J结合数学知识可知P随U2的变化图线是一条过原点的直线，故A符合题意。
3.为测量规格“6.3Ｖ，0.15A”小灯泡的额定功率，提供的实验器材有：蓄电池（输出电压约10V）、滑动变阻器（有“10Ω，2A”、“50Ω，1.5A”两种规格）、电流表、电压表各一只。
（1）下图是小张测量时所连接的部分实物连线图，请你根据电路图补全实物连线图。
（2）实验中，小徐同学选择了规格为“10Ω，2A”的滑动变阻器，你预计会出现什么现象？说明理由。________
（3）在某次测量中，电流表、电压表读数如图所示，则电流表读数为________，电压表读数为________，此时应如何改变滑动变阻器的阻值才能测量小灯泡的额定功率？________（选填“变大”“变小”“不变”）???
【答案】（1）
（2）现象：小灯泡烧坏；理由：滑动变阻器最大阻值太小，电路最小电流大于灯泡额定电流，灯泡有可能被烧坏。
（3）0.08Ａ；2.5Ｖ??；变小
【解析】（1)根据电路图连接实物电路图。
（2)应用串联电路特点与欧姆定律求滑动变阻器的最小阻值，然后答题。
（3)由图示电表确定其量程与分度值，然后读出其示数，根据电压表示数与灯泡额定电压的关系分析答题。
（1)根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
（2)灯泡正常发光时，电路电流等于灯泡额定电流0.15A，滑动变阻器两端电压
U滑=U-UL=10V-6.3V=3.7V，
滑动变阻器接入电路的阻值：R==≈24.7Ω＞10Ω，由于滑动变阻器阻值太小，
实验时电路电流将大于灯泡额定电流，灯泡可能被烧坏。
（3)由图示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.08A，电压表量程为0～15V，分度值为0.5V，示数为2.5V，
电压表示数小于灯泡额定电压3.8V,要测灯泡额定功率,应减小滑动变阻器分压，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，知道电压表示数等于灯泡额定电压为止。
考点四：焦耳定律的应用与计算
1.如图所示，为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验电路，以下说法正确的是（ ）
A.?闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流相同
B.?先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 电流表示数保持不变
C.?先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 通过右容器中电阻丝的电流变小
D.?闭合开关S1、S2一段时间后，右边U形管内的液面比左边U形管内的液面高
【答案】C
【解析】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。（1）首先分析各个电阻的连接方式，然后根据串联、并联电路的电流特点，结合欧姆定律的应用分析；（2）吸热多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。
A、由图可知，右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，故闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流不相同，故A错误；
B、先闭合开关S1 ， 电流左边电阻和右下电阻串联，当再闭合开关S2 ， 右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，此时电路中总电阻减小，由欧姆定律可知，电流表示数应变大，故B错误；
C、先闭合开关S1 ， 电流左边电阻和右下电阻串联，由于两电阻相等，故两电阻等值分压，当再闭合开关S2 ， 右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，此时右边电阻分压较小，由欧姆定律可知，电流表示数应变小，故C正确；
D、由C可知，闭合开关S1、S2一段时间后，通过右容器中电阻丝的电流变小，由Q=I2Rt可得，电流通过左边电阻产生热量的多，则应该是左边U形管内的液面比右边U形管内的液面高，故D错误。
2.（2016?温州）某兴趣小组利用图甲装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：
①将阻值为10欧和20欧的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路．
②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h1、△h2．
③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置．
④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h3、△h4，实验数据如表．
（1）步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为________安．
（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？________．
（3）小明认为：只要选择“△h1、△h2、△h3、△h4”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：________．
电流大小
烧瓶玻璃管内液面的变化高度
A烧瓶（RA=10欧）
B烧瓶（RB=20欧）
I
△h1
△h2
2I
△h3
△h4
【答案】（1）0.24
（2）电流和通电时间
（3）△h3＞△h2
【解析】（1）电流表的读数，要先观察选用的量程及对应的分度值，再根据指针位置读数；（2）在串联电路中电流处处相等，串联的两个电阻同时工作、同时停止工作，通电时间相同；（3）由第一行、第二列数据，改变电流、电阻的倍数相同，观察玻璃管内液面的变化△h2、△h3的关系得出吸热关系，进而得出对电流产生热量影响较大的因素．本题为电流热效应的影响因素的实验探究题目，考查了电流表的读数方法、控制变量法的使用，以及分析实验数据得出结论的能力，有难度。
解：（1）由图可知，电流表选用的是0﹣0.6A量程，分度值为0.02A，根据指针位置可得电流I=0.24A；（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制电流和通电时间相同；（3）由第一行数据可知，通过的电流相同，使电阻变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化△h2可得吸收热量的变化；由第二列数据可知，电阻相同，使通过的电流变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化△h3可得吸收热量的变化；电流和电阻都是变为原来的二倍，通过比较得出△h2＜△h3 ， 可以得出对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大．
故答案为：（1）0.24；（2）电流和通电时间；（3）△h3＞△h2 ．
3.电饭煲是利用电流的________原理工作的。如图所示三个同样的烧瓶装有相同质量的煤油，甲、乙两烧瓶是用来探究电热与________的关系。若通过电阻R1的电流为2A，则1分钟内电阻R1产生的热量为________J。
【答案】热效应；电流大小；2400
【解析】此题考查了电流热效应、焦耳定律的应用，同时通过探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，考查了学生对控制变量法的应用。（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子，将电能转化为内能；（2）要研究电流产生的热量与电流的大小，需要保持电阻和通电时间一定；要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要保持电流与通电时间相同；（3）已知电阻、电流与时间，由焦耳定律可求得1分钟内产生的热量。
（1）电饭煲工作时，是把电能转化为内能，所以是利用电流的热效应工作的；
（2）在电路中，R2与R3并联后与R1串联，甲、乙两烧瓶中的电阻R1与R2阻值相同，通过的电流不同，所以选择R1与R2 ， 可以研究电流产生热量与电流大小的关系；
（3）由焦耳定律可得：电阻R1在1分钟内产生的热量Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×60s=2400J。
4.如图所示，?将一个标有“2W5V”的小灯泡L与一个阻值为5Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时电阻R产生的热量是（?? ）
A.?48J??????B.?120J??????C.?144J??????D.?无法判断
【答案】A
【解析】由P=IU得，电路中的电流： ，则1min内电阻R产生的热量： ；故选：A
小灯泡恰能正常发光，根据 计算出电流，串联电路中各处电流都相等，即通过R的电流，最后根据焦耳定律的计算公式计算出R产生的热量．
考点五：电动机问题的综合解析
1.如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A，电压表V2的示数是l0V，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机M的线圈电阻为1Ω，不计摩擦，下列说法正确的是（ ）
A.?电压表V1的示数为4V???????B.?电路消耗的总功率是5W
C.?通电lmin电流通过电动机产生的热量是60J???
D.?通电lmin电动机产生的机械能是360J
【答案】C
【解析】由电路图可知，定值电阻与电动机组成串联电路，电压表V测电源电压，电压表V1测电动机电压，
（1）由 可知，电阻R两端电压UR=IR=1A×4Ω=4V，电动机两端电压UM=U﹣UR=10V﹣4V=6V，则电压表V1示数是6V，故A错误；
（2）电路消耗的总功率P=UI=10V×1A=10W，故B错误；
（3）通电1min电动机产生的热量Q=I2RMt=（1A）2×1Ω×60s=60J，故C正确；
（4）通电lmin电动机产生的机械能：W机械=UIt﹣Q=6V×1A×60s﹣60J=300J，故D错误．
分析清楚电路结构，根据串联电路特点.欧姆定律.电功率公式及电功公式分析答题．
2.（2017?杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为________（填写表达式）。
（2）在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过后知识给以解释。
【答案】（1）
（2）大于
（3）不正确，不转时W总功=Q电路? UI1t=I12(R+r)t??
转动时W'总功>Q'电路?? UI2t>I22(R+r)t??
故I2< I1 ， 灯泡变暗
【解析】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，根据焦耳定律的公式写出表达式； （2）（3）在电动机转动时，消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。
（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，则此时电路中的电流为：I=； 根据焦耳定律可知，t时间内电流在电路中产生的热量即电流所做的功为： W=Q=UIt=Ut=；
（2）在电动机转动时，电流所做的功主要有两个利用：一个是转化为电动机的机械能，另一个是转化为灯泡和电动机的内能；故电流在电路中产生的热量要小于电流所做的功；
（3）电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗，所以小金的判断时错误的；
不转时W总功=Q电路?UI1t=I12(R+r)t?? ，
转动时W'总功>Q'电路?? UI2t>I22(R+r)t?? ， 故I2< I1，灯泡变暗。
3.某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不转动
0.2
0.2
W1
Q1
转动
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【答案】（1）电动机所做的电功W10J，所产生的热量Q1是0.4J。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J。
（3）W1=Q1 ， W2＞Q2 ， 电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
【解析】（1）电动机不转动时，电动机不做功，此时电能全部转化为内能，先根据I=的变形求出电动机的电阻，根据Q=I2Rt计算所产生的热Q1。
（2）电动机转动时，根据电功率公式W=UIt计算，根据Q=I2Rt计算所产生的热量Q1。
（3）根据上述计算结果比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系。
（1）电动机不转动时，电能全部转化为内能，所以W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J
因为I=，所以电动机不转动时电阻R===1Ω
电动机所产生的热量Q1=I12Rt=（0.2A）2×1Ω×10s=0.4J
（2）因为I=，通电10s，电动机所做的电功W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J
电动机转动时电阻R与电动机不转动时的电阻相等，
电动机所产生的热量Q2=I22Rt=（1.2A）2×1Ω×10s=14.4J
（3）通过上述计算可得，W1=Q1 ， W2＞Q2 ， 电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
故答案为：（1）电动机所做的电功W10J，所产生的热量Q1是0.4J。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J。
（3）W1=Q1 ， W2＞Q2 ， 电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
考点过关☆专项突破
考点一：电功的计算和电能表的使用与分析
1.小柯利用该电能表测量一家用电器的电功率。当电路中只有这一个用电器连续工作时，测得在6min内电能表的转盘转了240转，那么这个用电器可能是（?? ）
A.?台灯????B.?电热水壶????C.?笔记本电脑????D.?家用电风扇
2.下列选项中，正确描述电功单位的是（ ）
A.?V??? ??B.?VAs? ????C.?kw??? ? D.?C
3. LED是一种半导体新型节能灯，它可以将电能的90%转化为光能（白炽灯只能将电能的20%转化为光能）。已知某LED灯在一定电压范围内的工作电流都是20mA，只是在不同的电压下发光颜色不同，如下表所示。如果将该LED灯与一定值电阻R串联后接在电压为5V的电源两端，如图，此时它发黄光，则定值电阻R的阻值是________Ω，该LED灯在此状态下工作10分钟消耗的电能为________J。
4. 在工业生产中，经常用热敏电阻来探测温度．如图甲所示的电路，将热敏电阻R0放置在热源内，其余部分都置于热源外，这样就可以通过电流表的示数来表示热源温度．已知电源电压是9V，定值电阻R的阻值是100Ω，热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示．求：
甲?????????? ?? 乙
已知电流表的量程为0．03A，此电路能够测量的最高温度是多少？此时该电路在100s内电流做了多少功？
5.笔记本电脑已进入寻常百姓家庭，出差旅游时常随身携带。出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带0.16kW·h以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携电子设备。请回答下列问题：
（1）某旅客携带的笔记本电脑电池容量3000mAh，输出电压15V，充满电后，若工作时的平均电流为1.5A，可工作多少时间？
（2）请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电带上民航飞机。
（3）使用发现，电脑工作时会发热，原因是________，当升温到一定值时，温控开关S1自动闭合，风扇启动，加快散热从而保护电脑。如果断开电源总开关S2 ， 风扇M和其他工作系统同时停止工作。根据上述特点，下列可能符合散热控温特点的原理图是________。
考点二：额定功率和实际功率的辨析与计算
1.有两灯如图所示，L1 ， L2 分别标有“15V、1A”、“10V、0.5A”的字样，其中一灯正常发光时，它们的功率之比是（ ）
A.?4：3??????B.?3：4??????C.?5：3??????D.?3：2
2.小科做作业时，电灯突然变暗，其原因可能是 （? ? ）
A.?电灯的实际电压变大????????B.?电灯的额定电压变小
C.?电灯的实际功率变小????????D.?电灯的额定功率变小
3.李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”，他找来额定电压均为6V的L1、L2两只灯泡．将两灯串联起来，按照如图所示的电路开始了实验探究，闭合开关后，看见灯L2微微发光，灯L1几乎不发光，则关于两灯的电阻R1和R2、两灯的额定功率P1和P2的大小关系成立的是（不考虑灯丝电阻值随温度的变化）（ ）
A.?R1＞R2 ， P1＞P2???? B.?R1＜R2 ， P1＜P2?
C.?R1＞R2 ， P1＜P2?????? D.?R1＜R2 ， P1＞P2
4.小雷想知道小灯的亮暗程度与什么因素有关．于是找来额定电流小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L1，接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图甲所示的电路开始探究．
（1）请你用笔画线代替导线，根据图甲所示的电路图，将图乙所示实物图连接完整．
（2）若小雷连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度．原因是他把滑动变阻器的________?．（选填“A、B”或“C、D”）接线柱接入了电路．
（3）小雷排除故障后，按图乙所示的电路继续进行实验：
①闭合开关，移动滑片P，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，记录和计算结果如下表：
次数
电压/V
实际功率
电阻Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.5
0.24
0.60
10.42
3
2.8
0.26
0.73
10.77
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表格的空格处．
（4）小雷注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮．结合表中数?据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越________?
（5）小雷在实验结束后与同学们讨论：
①有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确”．这种说法错误的原因是小雷忽略了________?对小灯电阻的影响．
②有同学认为“把灯L1换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系”．你认为这种说法________?（选填“正确”或“错误”）．
5.酷暑的傍晚，小聪打开空调后，发现台灯发光变暗，他猜想：开了空调，家用电器的总功率增大，总电流变大，输电线上有电阻，“分走”的电压U=IR变大，导致台灯两端的实际电压变小，实际功率变小，台灯变暗，为了验证猜想是否正确，他把所有家用电器看做一个整体，用不同规格的小灯泡来模拟这个整体，并用电压恒为3V的电源，根据图所示的电路进行了以下实验：
第1步：连接电路后闭合开关，读出电压表和电流表的示数，并记录在表格中．
第2步：分别换接两个不同规格的小灯泡重复第1步操作；
第3步：计算小灯泡的电功率并记录在表格中．
灯泡
电压/V
电流/A
电功率/W
L1
2.40
0.43
1.03
L2
2.60
0.33
0.86
L3
2.75
0.26
0.72
请你分析实验过程和数据后解答：
（1）由于每次实验小灯泡两端的电压都________?电源电压（选填“大于”、“等于”或“小于”），从而验证了电路中导线等元件有________?，会“分走”一部分电压；
（2）进一步分析可知，家用电器的总功率越大，其两端的电压就越________?，这时并联在家庭电路值的台灯就越暗；
（3）在实际生活中，解决“台灯发光变暗”的一种方法是尽量选择________?的导线．
6.如图甲是某品牌电饭煲实物图；如图乙是它的电路原理简图，它有“高温烧煮”和“焖饭、保温”两档，由温控开关自动控制，煮饭时先要按下温控开关按钮，到达设定温度(饭熟)，按钮会自动弹起；丙表是它铭牌上一些技术参数；丁图是两种插座。
加热功率
1100W
保温功率
200W
额定频率
50Hz
额定容积
5.0L
净重
2.0kg
（1）根据乙图，温控开关未按下时，“烧煮”和“保温”两部分电路是________(选填“串联”或“并联”)；按下温控开关按钮，“保温电路部分”R2?将________(选填“通路”、“开路”或“短路”)。
（2）为安全起见，在使用电饭煲时，应选用丁图中________（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）种插座。
（3）求电饭煲在额定功率下加热 10 分钟所消耗的电能。
考点三：测定小灯泡的电功率实验解析
1.在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω．
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉．
（2）小宇同学闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数（如图乙所示）为________?V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）小宇同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是________?W，还可以得出：小灯泡的实际功率随实际电压的增大而________（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）小叶同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验中两个操作不当之处是：①________；②________．
2.在一次测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率的实验中（电源由三节新干电池串联组成），聪明而粗心的小马连接了如图A所示的电路，同组的小王发现电路连接有错．问：
（1）如果闭合开关，电流表是否会损坏？________．
（2）小王主张拆了以后重新连接，小马眼珠一转，只需改动一根导线的连接就能测量小灯泡的额定功率．请你在答题卷实物图，将要改动的那根导线打“×”，并画出正确的接法．
（3）排除故障后正确操作实验，测量数据如表所示：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
发光情况
耀眼
明亮
亮
较亮
较暗
微光
不亮
不亮
电压U/V
3.0
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.2
电流I/A
0.32
（图B所示）
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
0.1
分析实验数据可知：
①第2次实验时，电流表的示数如图B所示，则灯的额定功率为________．
②第7、8两次实验中，灯泡不亮的原因是________．
③断电一段时间后，灯丝的电阻可能是________Ω．
3.在“测定小灯泡的电功率”的实验中，使用用如图甲所示的电路，其中电源电压保持6 V不变，小灯泡额定电压为2.5 V(灯丝电阻约为12 Ω)。
（1）为能顺利完成该实验探究，下列四种规格的滑动变阻器应选用? ????。
A.?“10Ω 0.2A”的滑动变阻器????B.?“10Ω 0.5A”的滑动变阻器?
C.?“20Ω 0.2A”的滑动变阻器????D.?“20Ω 0.5A”的滑动变阻器
（2）电路连接完成后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是：________。
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片至某一位置时，发现电压表的示数如图乙所示；此时为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________端移动.(选填： “A”或“B”)。
（4）多次测量，得出通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示。分析图像可知：该小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为________W。灯丝电阻受温度的影响情况是________
4.（2016?金华）做“测定小灯泡的功率”实验时，小金设计了如图所示的电路．已知电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V 0.3A”字样，滑动变阻器规格为“25Ω0.5A”
（1）试验记录表中①所在的方格内应补写的科学量是________．
实验记录表
序号
①
电流（A）
功率（W）
灯泡亮度变化
1
2
3
（2）连接好电路后，小金将滑动变阻器滑片P移到b端，闭合开关，发现小灯泡不亮，为查找原因，他仔细检查了电路中各元件的工作状态，判断出电路既不断路，也不短路．小金做出这样判断的依据是________．
5.为进行节能灯和白炽灯耗能情况的比较研究．
（1）小明和小华打开客厅内的一盏节能灯，节能灯正常发光．接着他们找到了小明家的电能表，如图所示，由此可知小明家中的用电器的总功率最大不能超过________?W．?
（2）他们以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，1min中内电能表指示灯闪烁了50次，根据该数据可算出小明家电路中电流做功的功率为________?W．
（3）小明感到此结果与普通节能灯的功率明显不符，其原因最可能是_______
A.小明家的节能灯比较特殊，功率很大??B.小明在时间测量中存在一定的误差
C.小明没有关闭其他的用电器??????D.小明在计数存在错误
（4）小明解决了研究中存在的问题后，再次回到电能表前，仍以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，计时1min，电能表指示灯还未闪烁，因而无法计算节能灯电功率，于是他们各自提出不同的实验方案：
小明的方案：测量3min内电能表指示灯闪烁的次数，计算出节能灯的电功率；
小华的方案：测量电能表指示灯闪烁3次所用时间，计算出节能灯的电功率．
你认为________?（选“小明”或“小华”）的方案更合理．
（5）小华按自己方案操作，以指示灯某次闪烁开始计时，并记为第1次，到指示灯闪烁第4次结束计时，刚好360s，则小明家节能灯的电功率________?W．若该节能灯与60W的普通白炽灯亮度相同，则该节能灯与亮度相同的白炽灯相比，可以节约________?%的电能．
考点四：焦耳定律的应用与计算
1.加在某电动机上的电压是U ，电动机消耗的电功率为P ，电动机线圈的电阻为r ，则电动机线圈上消耗的电热功率为（??????? ）
A.?P??????B.??????C.??????D.?P-
2.要使一个电热器在单位时间内放出的热量减少一半，应该（?? ）
A.使通过电热器的电流减少一半?B.使加在电热器两端的电压减少一半
C.使电热器的电阻减少一半???D.使加在电热器两端的电压和它的电阻都减少一半
3.如图是高、中、低“三档”电热器（R1＞R2）的工作电路，如果将电热器调至高温档工作，应该闭合________开关；如果调至中温档工作，已知电源电压为U，通电时间为t，则它产生的热量的表达式：________。
4.研究电热跟哪些因素有关的实验中，甲乙两个烧瓶内的煤油质量相等，把两根电阻丝串联连接的目的是________，通电一段时间后，甲烧瓶中煤油温度上升了5摄氏度，乙烧瓶中煤油温度上升了3摄氏度，则甲乙两根电阻丝的阻值之比是________．
5.小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量．因此在这个实验中是通过________显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有________（写出一个即可得分）。
（4）根据所学知识可知，在相同时间内________瓶内的电阻丝放出的热量较多（填“甲”或“乙”）。
考点五：电动机问题的综合解析
1.用一台直流电动机提升质量为200kg的重物，读得并联在电动机两端电压表读数为220V，串联在电动机电路中的电流表读数为5A，若此电动机在8s内能将重物提升4m，则此电动机的电阻和效率为（g=10N/kg，不计摩擦损失的能量）（?? ）
A.44Ω、91%???B.4Ω、91%???C.1.2Ω、 72.7%???D.12Ω、 72.7%
2.现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力．某直流电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω。
（1）电动机的工作原理是什么？
（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？
（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象。
3.电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具．它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．
（1）电动机的工作原理是：________；
（2）某电动自行车蓄电池的供电电压为24V．若该电动自行车包括载人共重1000N，匀速行驶时所受阻力为总重的0.03倍，而这时供电电流为l0A，电能转化为机械能的效率为75%，自行车前进的速度为 ________m/s．
4.如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A（g=10N/kg）。求：
（1）电源的输出功率是多少W?
（2）电动机线圈电阻R通电5min内产生的热量是多少J?
（3）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为多少m/s?
（4）该电动机电能转化为机械能的效率是多少?
专题九 电功和电功率重难点突破
考点解析☆目标分解
b级目标：概述电功的概念；根据电能表计数的变化估算消耗的电能；概述电功率的概念；测量小灯泡的电功率；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。
c级目标：应用电功的公式计算用电器消耗的电能；应用电功率的公式进行简单的计算；应用焦耳定律解决简单的问题。
目标分解：
①电功的计算和电能表的使用与分析
②额定功率和实际功率的辨析与计算
③测定小灯泡的电功率实验解析
④焦耳定律的应用与计算
⑤电动机问题的综合解析
考点剖析☆聚焦高频
考点一：电功的计算和电能表的使用与分析
1.如图为某型号电冰箱的三脚插头，甲插头应与冰箱的________连接。电冰箱铭牌上标有“220V 150W”字样，测得一天消耗的电能为1.2KW·h。假设冰箱在压缩机停止工作时不消耗电能，则该冰箱压缩机在一天内工作的总时间为________h。
【答案】外壳；8
【解析】（1）三孔式插座除了火线插孔和零线插孔以外，还有一个中间插孔，在建造房屋电路布线时已经将这个插孔与大地相连，因此称为接地孔。
（2）根据电功及其形变公式进行计算。
（1）使用三脚插头的用电器，外壳接在插头的中间脚上，当把三脚插头插入三孔式插座时，用电器的外壳就与大地相连了。
（2）由题可知W=1.2KW·h，P=150W=0.15KW
根据W=Pt，t=W/P=1.2KW·h÷0.15KW=8h
2.充电宝也叫移动电源，又叫做外置电池，它的作用就是随时随地给手机或数码产品提供充电功能．如图所示是某品牌的充电宝，标配电芯容量为10000mAh，以2A充电电流输出，同等电压充电时，最多可持续充电________?小时，它可以同时给几部手机充电，此时手机之间是________?联连入充电宝的．
【答案】5；并
【解析】解：由I=得：Q=It，所以mA?h为电荷量单位，10000mA?h=10A?h，
所以以2A充电电流输出，可持续时间：t===5h；
手机充电过程中，给各手机充电应该互不影响，所以手机之间是并联的．
（1）由电流的定义可求得工作时间．
（2）给手机充电过程中，给各手机充电应该互不影响，根据串、并电路特点分析手机的连接方式．
3.学习了家庭电路后，小明在家中进行综合实践活动“对家庭用电的调查研究”．
（1）观察供电箱时看到如图甲所示的情景，其中的A为________（漏电保护断路器/空气断路器），当有人因操作失误而触电或用电器漏电时，________（选填“A”、“B”、“A和B都”）能自动断开；
（2）观察厨房中的电器时，妈妈告诉他，以前电饭锅不用时要将插头从插座上拔下来，既不方便也容易损坏插座．后来电工师傅改进线路连接后只要拨动下开关就可以断开电了．小明仔细观察了如图乙所示的插座后，很快就在纸上画出了如图丙所示的插座背面接线示意图．则图中最上面的一根线应该是________（火/零）线，两孔插座与三孔插座是________联的．
（3）小明上网查阅资料得知：一般情况下空调制冷时调高2℃，虽然人体并不会感觉很明显，但对空调来说，平均可省近10%的电能．为了验证这种说法的可靠性，小明进行了测算．请你填写实验步骤中空缺的内容．①________；②打开空调，将制冷温度设定为25℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；③将制冷温度调高2℃，待其正常工作后，数出电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数；④计算并分析比较，得出结论．其中计算空调每次工作时消耗时，要用到如图丁所示电能表表盘上的参数________．
【答案】（1）漏电保护断路器；A （2）零；并
（3）断开家中其他用电器，只让空调工作；3000imp/（kW?h）
【解析】（1）漏电保护器相当于一个开关，进户线中流入的电流和流出的电流的差值达到一定值时会切断电路；（2）根据“左零右火上接地”确定最上面一根线，家庭电路中各用电器独立工作、互不影
响；（3）关闭其它所有的用电器，只开待测功率的用电器，测出电能表表盘在时间t内转过的圈数，然后根据电能表参数求出该用电器消耗的电能，然后利用P= 求出用电器的功率．
解：（1）由图甲可知，A位于干路为漏电保护断路器，当有人因操作失误而触电或用电器漏电时，切断A断开电路；（2）由图丙可知，图中最上面的一根线应该是零线；两孔插座与三孔插座的用电器可以独立工作、互不影响，则两孔插座与三孔插座是并联的；（3）①利用电能表和秒表测量空调的电功率时，应断开家中其他用电器，只让空调工作；②知道电子式电能表的指示灯在3min内闪烁的次数，根据电能表参数“3000imp/（kW?h）”求出消耗的电能，利用P= 求出空调的电功率．
考点二：额定功率和实际功率的辨析与计算
1.根据如图所示的两盏白炽灯的铭牌，可以判断（? ）
A.?甲灯一定比乙灯亮
B.?正常发光时，甲灯的电阻大于乙灯的电阻
C.?正常发光时，甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍
D.?正常发光时，甲灯消耗的电能是乙灯消耗电能的4倍
【答案】C
【解析】A、说法错误，只有在额定电压下时，甲灯一定比乙灯亮，若不在额定电压下，则无法比较电功率．
B说法错误，由 知，当额定电压相等时，功率大者，电阻小，甲的额定功率是100W，大于乙的额定功率25W，故应是甲灯的电阻小．
C说法正确，正常发光时，即为在额定电压下工作，甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍．
D说法错误，消耗的电能与功率和时间有关，不知通电时间时，无法比较消耗的电能．
2.将两只额定电压相同的小灯泡L1、L2串联在如图所示的电路中，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，其原因可能是(? )
A.?灯L1额定功率较大???? ?B.?灯L2两端电压较大
C.?灯L1的电阻较大????? D.?通过灯L1的电流较大
【答案】C
【解析】（1）灯泡的亮暗取决于灯泡的实际功率。
（2）根据P=I2R和P=U2/R进行功率、电阻的比较。
（3）串联电路的电流处处相等。
串联电路的电流处处相等，如图两个灯泡是串联的，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，说明灯泡L1的实际功率大，根据P=I2R知，灯泡L1的电阻比L2的电阻大。根据U=IR知，灯泡L1两端的电压大。根据P=U2/R ， 两个灯泡的额定电压相等，灯泡L1的电阻大，额定功率小。
3.目前国内销售的空调都有“中国能效标识”字样的彩色标签，为蓝白背景的彩色标识，分为一~五共5个等级。能效比公式：空调能效比=制冷量/额定功率。
能效比级别
一
二
三
四
五
能效比
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
（1）现有一批制冷量均为4200W的不同能效级别的空调，若能效比级别为“二”，则空调的额定功率为________W。
（2）选用能效级别为“三”的空调与选用能效级别为“二”的空调均正常工作2h能节约电能________度。
【答案】（1）1500 （2）0.2
【解析】（1）由题意可知，能效比公式：空调能效比=制冷量/额定功率，反应了空调能效比、制冷量、额定功率三者间的关系，根据其中的两个量可以求出第三个量，据此可以求出空调的额定功率；
（2）在制冷量保持4200W不变的情况下，根据不同能效级别下的能效比，可以计算得到额定功率，根据W=Pt可以计算出两空调消耗的电能，通过比较可以求出2h能节约的电能。
（1）根据题意，能效比公式：空调能效比=制冷量/额定功率。现有一批制冷量均为4200W能效级别为“二”的空调，查题中表格可知能效比级别为“二”能效比等于2.8，即可列式计算额定功率=制冷量/空调能效比=4200W/2.8=1500W。
（2）根据题意，能效级别为“三”的空调能效比等于3.0，额定电功率：P1=P制冷量/3.0
能效级别为“二”的空调效能比等于2.8，额定电功率：P2=P制冷量/2.8
假设制冷量P相等，且值为4200W.
节约的电功：W=P2t-P1t=(P制冷量/2.8-P制冷量/3.0)t=100W×2h=0.2kW?h．
选用能效级别为“三”的空调与选用能效级别为“二”的空调均正常工作2h能节约电能0.2度。
考点三：测定小灯泡的电功率实验解析
1.小刘所在的实验小组进行了研究“小灯泡消耗的电功率与灯泡亮度的关系”的实验：
（1）实验记录与计算如下表：
?电压U/V
0.5
1
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.15
0.2
0.22
0.26
0.30
功率P/W
0.075
0.2
0.33
0.52
灯泡发光情况
灯丝发热
灯丝较热
灯丝暗红
微弱发光
正常发光
根据实验数据分析，小灯泡正常发光时的功率是________?W；
（2）他们还注意到，这个实验记录也可以用来计算小灯泡灯丝的电阻，并发现灯丝的电阻值随电压升高而________?（选填“增大”或“减小”）．
（3）在图中，请在坐标中作出小灯泡的电压和电流的关系图象．
【答案】（1）0.75 （2）增大
（3）解：根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：
【解析】（1）由表中实验数据求出灯泡正常发光时的电压与电流，然后由P=UI求出灯泡功率．
（2）根据表中实验数据，应用欧姆定律分析答题．
（3）应用描点法作出图象．
2.王明同学准备测量额定电压为2.5V的小灯泡在实际工作时的功率，根据已有器材，他设计好了电路原理图，并完成了实物连接。如图所示。
（1）根据实物连接图，请你在虚线框内画出与之对应的电路原理图。
（2）在某次测量过程中，闭合开关后，电压表和电流表的示数如图所示，则电压表的示数为________V，电流表的示数为________A，则此时小灯泡的功率为________W。
（3）滑动变阻器的滑片P向B端滑动后，小灯泡的电功率将________。(选填“增大”“减小”或“不变”)
（4）王明同学经过多次测量与计算后，得到了一组功率P与电压的平方U2的数据，下列各图中能正确表示P与U2的关系的是：________(设灯丝电阻不变)。
【答案】（1）
（2）1.2；0.4；0.48
（3）增大
（4）A
【解析】（1）根据实物图作图即可。
（2）看清量程读数；利用公式计算。
（3）利用公式分析。
（4）利用公式分析。
（1）画此电路图的注意事项：电源的左边是正极；滑动变阻器滑片P向右移动时，有效阻值变小；电压表测小灯泡两端的电压。其故电路图为：
（2）电压表的量程为“0—3V”，所以示数为1.2V；电流表的量程为“0—0.6A”,所以示数为0.4A；小灯泡的电功率等于它两端的电压乘以通过它的电流，。
（3）由电路图可知，滑动变阻器的滑片P向B端滑动后，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总阻值变小，电源电压不变，电路电流变大；灯泡的电阻不变，通过的电流变大，根据公式可知，电功率将增大。
(4)根据和灯丝电阻不变，故可知P与U2成正比，J结合数学知识可知P随U2的变化图线是一条过原点的直线，故A符合题意。
3.为测量规格“6.3Ｖ，0.15A”小灯泡的额定功率，提供的实验器材有：蓄电池（输出电压约10V）、滑动变阻器（有“10Ω，2A”、“50Ω，1.5A”两种规格）、电流表、电压表各一只。
（1）下图是小张测量时所连接的部分实物连线图，请你根据电路图补全实物连线图。
（2）实验中，小徐同学选择了规格为“10Ω，2A”的滑动变阻器，你预计会出现什么现象？说明理由。________
（3）在某次测量中，电流表、电压表读数如图所示，则电流表读数为________，电压表读数为________，此时应如何改变滑动变阻器的阻值才能测量小灯泡的额定功率？________（选填“变大”“变小”“不变”）???
【答案】（1）
（2）现象：小灯泡烧坏；理由：滑动变阻器最大阻值太小，电路最小电流大于灯泡额定电流，灯泡有可能被烧坏。
（3）0.08Ａ；2.5Ｖ??；变小
【解析】（1)根据电路图连接实物电路图。
（2)应用串联电路特点与欧姆定律求滑动变阻器的最小阻值，然后答题。
（3)由图示电表确定其量程与分度值，然后读出其示数，根据电压表示数与灯泡额定电压的关系分析答题。
（1)根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
（2)灯泡正常发光时，电路电流等于灯泡额定电流0.15A，滑动变阻器两端电压
U滑=U-UL=10V-6.3V=3.7V，
滑动变阻器接入电路的阻值：R==≈24.7Ω＞10Ω，由于滑动变阻器阻值太小，
实验时电路电流将大于灯泡额定电流，灯泡可能被烧坏。
（3)由图示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.08A，电压表量程为0～15V，分度值为0.5V，示数为2.5V，
电压表示数小于灯泡额定电压3.8V,要测灯泡额定功率,应减小滑动变阻器分压，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，知道电压表示数等于灯泡额定电压为止。
考点四：焦耳定律的应用与计算
1.如图所示，为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验电路，以下说法正确的是（ ）
A.?闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流相同
B.?先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 电流表示数保持不变
C.?先闭合开关S1 ， 再闭合开关S2 ， 通过右容器中电阻丝的电流变小
D.?闭合开关S1、S2一段时间后，右边U形管内的液面比左边U形管内的液面高
【答案】C
【解析】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。（1）首先分析各个电阻的连接方式，然后根据串联、并联电路的电流特点，结合欧姆定律的应用分析；（2）吸热多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。
A、由图可知，右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，故闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流不相同，故A错误；
B、先闭合开关S1 ， 电流左边电阻和右下电阻串联，当再闭合开关S2 ， 右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，此时电路中总电阻减小，由欧姆定律可知，电流表示数应变大，故B错误；
C、先闭合开关S1 ， 电流左边电阻和右下电阻串联，由于两电阻相等，故两电阻等值分压，当再闭合开关S2 ， 右边两个电阻并联然后与左边电阻串联，此时右边电阻分压较小，由欧姆定律可知，电流表示数应变小，故C正确；
D、由C可知，闭合开关S1、S2一段时间后，通过右容器中电阻丝的电流变小，由Q=I2Rt可得，电流通过左边电阻产生热量的多，则应该是左边U形管内的液面比右边U形管内的液面高，故D错误。
2.（2016?温州）某兴趣小组利用图甲装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：
①将阻值为10欧和20欧的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路．
②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h1、△h2．
③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置．
④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h3、△h4，实验数据如表．
（1）步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为________安．
（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？________．
（3）小明认为：只要选择“△h1、△h2、△h3、△h4”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：________．
电流大小
烧瓶玻璃管内液面的变化高度
A烧瓶（RA=10欧）
B烧瓶（RB=20欧）
I
△h1
△h2
2I
△h3
△h4
【答案】（1）0.24
（2）电流和通电时间
（3）△h3＞△h2
【解析】（1）电流表的读数，要先观察选用的量程及对应的分度值，再根据指针位置读数；（2）在串联电路中电流处处相等，串联的两个电阻同时工作、同时停止工作，通电时间相同；（3）由第一行、第二列数据，改变电流、电阻的倍数相同，观察玻璃管内液面的变化△h2、△h3的关系得出吸热关系，进而得出对电流产生热量影响较大的因素．本题为电流热效应的影响因素的实验探究题目，考查了电流表的读数方法、控制变量法的使用，以及分析实验数据得出结论的能力，有难度。
解：（1）由图可知，电流表选用的是0﹣0.6A量程，分度值为0.02A，根据指针位置可得电流I=0.24A；（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制电流和通电时间相同；（3）由第一行数据可知，通过的电流相同，使电阻变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化△h2可得吸收热量的变化；由第二列数据可知，电阻相同，使通过的电流变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化△h3可得吸收热量的变化；电流和电阻都是变为原来的二倍，通过比较得出△h2＜△h3 ， 可以得出对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大．
故答案为：（1）0.24；（2）电流和通电时间；（3）△h3＞△h2 ．
3.电饭煲是利用电流的________原理工作的。如图所示三个同样的烧瓶装有相同质量的煤油，甲、乙两烧瓶是用来探究电热与________的关系。若通过电阻R1的电流为2A，则1分钟内电阻R1产生的热量为________J。
【答案】热效应；电流大小；2400
【解析】此题考查了电流热效应、焦耳定律的应用，同时通过探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，考查了学生对控制变量法的应用。（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子，将电能转化为内能；（2）要研究电流产生的热量与电流的大小，需要保持电阻和通电时间一定；要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要保持电流与通电时间相同；（3）已知电阻、电流与时间，由焦耳定律可求得1分钟内产生的热量。
（1）电饭煲工作时，是把电能转化为内能，所以是利用电流的热效应工作的；
（2）在电路中，R2与R3并联后与R1串联，甲、乙两烧瓶中的电阻R1与R2阻值相同，通过的电流不同，所以选择R1与R2 ， 可以研究电流产生热量与电流大小的关系；
（3）由焦耳定律可得：电阻R1在1分钟内产生的热量Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×60s=2400J。
4.如图所示，?将一个标有“2W5V”的小灯泡L与一个阻值为5Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时电阻R产生的热量是（?? ）
A.?48J??????B.?120J??????C.?144J??????D.?无法判断
【答案】A
【解析】由P=IU得，电路中的电流： ，则1min内电阻R产生的热量： ；故选：A
小灯泡恰能正常发光，根据 计算出电流，串联电路中各处电流都相等，即通过R的电流，最后根据焦耳定律的计算公式计算出R产生的热量．
考点五：电动机问题的综合解析
1.如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A，电压表V2的示数是l0V，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机M的线圈电阻为1Ω，不计摩擦，下列说法正确的是（ ）
A.?电压表V1的示数为4V???????B.?电路消耗的总功率是5W
C.?通电lmin电流通过电动机产生的热量是60J???
D.?通电lmin电动机产生的机械能是360J
【答案】C
【解析】由电路图可知，定值电阻与电动机组成串联电路，电压表V测电源电压，电压表V1测电动机电压，
（1）由 可知，电阻R两端电压UR=IR=1A×4Ω=4V，电动机两端电压UM=U﹣UR=10V﹣4V=6V，则电压表V1示数是6V，故A错误；
（2）电路消耗的总功率P=UI=10V×1A=10W，故B错误；
（3）通电1min电动机产生的热量Q=I2RMt=（1A）2×1Ω×60s=60J，故C正确；
（4）通电lmin电动机产生的机械能：W机械=UIt﹣Q=6V×1A×60s﹣60J=300J，故D错误．
分析清楚电路结构，根据串联电路特点.欧姆定律.电功率公式及电功公式分析答题．
2.（2017?杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为________（填写表达式）。
（2）在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过后知识给以解释。
【答案】（1）
（2）大于
（3）不正确，不转时W总功=Q电路? UI1t=I12(R+r)t??
转动时W'总功>Q'电路?? UI2t>I22(R+r)t??
故I2< I1 ， 灯泡变暗
【解析】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，根据焦耳定律的公式写出表达式； （2）（3）在电动机转动时，消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。
（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，则此时电路中的电流为：I=； 根据焦耳定律可知，t时间内电流在电路中产生的热量即电流所做的功为： W=Q=UIt=Ut=；
（2）在电动机转动时，电流所做的功主要有两个利用：一个是转化为电动机的机械能，另一个是转化为灯泡和电动机的内能；故电流在电路中产生的热量要小于电流所做的功；
（3）电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗，所以小金的判断时错误的；
不转时W总功=Q电路?UI1t=I12(R+r)t?? ，
转动时W'总功>Q'电路?? UI2t>I22(R+r)t?? ， 故I2< I1，灯泡变暗。
3.某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不转动
0.2
0.2
W1
Q1
转动
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【答案】（1）电动机所做的电功W10J，所产生的热量Q1是0.4J。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J。
（3）W1=Q1 ， W2＞Q2 ， 电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
【解析】（1）电动机不转动时，电动机不做功，此时电能全部转化为内能，先根据I=的变形求出电动机的电阻，根据Q=I2Rt计算所产生的热Q1。
（2）电动机转动时，根据电功率公式W=UIt计算，根据Q=I2Rt计算所产生的热量Q1。
（3）根据上述计算结果比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系。
（1）电动机不转动时，电能全部转化为内能，所以W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J
因为I=，所以电动机不转动时电阻R===1Ω
电动机所产生的热量Q1=I12Rt=（0.2A）2×1Ω×10s=0.4J
（2）因为I=，通电10s，电动机所做的电功W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J
电动机转动时电阻R与电动机不转动时的电阻相等，
电动机所产生的热量Q2=I22Rt=（1.2A）2×1Ω×10s=14.4J
（3）通过上述计算可得，W1=Q1 ， W2＞Q2 ， 电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
故答案为：（1）电动机所做的电功W10J，所产生的热量Q1是0.4J。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J。
（3）W1=Q1 ， W2＞Q2 ， 电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
考点过关☆专项突破
考点一：电功的计算和电能表的使用与分析
1.小柯利用该电能表测量一家用电器的电功率。当电路中只有这一个用电器连续工作时，测得在6min内电能表的转盘转了240转，那么这个用电器可能是（?? ）
A.?台灯????B.?电热水壶????C.?笔记本电脑????D.?家用电风扇
【答案】B
【解析】本题考查了电能表的参数的理解与电能的求法，关键是考查日常生活中常见物体的功率．
本题首先要清楚“2400r/kW?h”的物理意义：当用电器消耗1千瓦时的电能，电能表指示灯闪烁了2400次，1度=3.6×106焦，即1KW?h=3.6×106J．
解答：由题意可知：用电器所做的功W=
用电器的功率
台灯功率大约几十瓦，笔记本电脑大约100W，家用电风扇大约100W，电热水器功率大约在500W-200W
因此符合题意的只有电热水壶
2.下列选项中，正确描述电功单位的是（ ）
A.?V??? ??B.?VAs? ????C.?kw??? ? D.?C
【答案】B
【解析】解：A、V是电压的单位，所以A是错误的；
B、VAs是电压、电流与时间的单位，由W=UIt可知它们的积是电功的单位，所以B是正确的；
C、kW是电功率的单位，所以C是错误的；
D、C是电量的单位，所以D是错误的．
根据我们对于电功单位的了解来作答；电功的单位有两个：焦耳和千瓦时．
3. LED是一种半导体新型节能灯，它可以将电能的90%转化为光能（白炽灯只能将电能的20%转化为光能）。已知某LED灯在一定电压范围内的工作电流都是20mA，只是在不同的电压下发光颜色不同，如下表所示。如果将该LED灯与一定值电阻R串联后接在电压为5V的电源两端，如图，此时它发黄光，则定值电阻R的阻值是________Ω，该LED灯在此状态下工作10分钟消耗的电能为________J。
【答案】160；21.6
【解析】（1）串联电路的电流处处相等，串联电路的总电压等于各部分两端的电压之和，由I=即可算出R的值；（2）已知U、I、t代入W=UIt即可算出消耗的电能。
解∵R和LED灯串联，IR=IL=20mA=0.02A，
UR=U总-UL=5V-1.8V=3.2V,R==160Ω；
（2）根据W=UIt=1.8V×0.02A×10×60s=21.6J。
4. 在工业生产中，经常用热敏电阻来探测温度．如图甲所示的电路，将热敏电阻R0放置在热源内，其余部分都置于热源外，这样就可以通过电流表的示数来表示热源温度．已知电源电压是9V，定值电阻R的阻值是100Ω，热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示．求：
甲?????????? ?? 乙
已知电流表的量程为0．03A，此电路能够测量的最高温度是多少？此时该电路在100s内电流做了多少功？
【答案】80℃ 27J
【解析】热敏电阻R0和R串联，当I＝0.03A时，由欧姆定律得：UR＝IR＝0.03A×100Ω＝3V，所以U0＝U－UR＝9V－3V＝6V，所以R0＝? ＝? ＝200Ω，由图象得此时最高温度t＝80℃；电流在100s内所做的功：W＝UIt＝9V×0．03A×100s＝27J．
观察电路图：由串联电路特点可得U0＝U－UR．先由已知条件求得UR，再求得U0，再求得R0，之后观察图象便可得出测量的最高温度．再由电功公式W＝UIt求出该电路在100s内电流做了多少功．
5.笔记本电脑已进入寻常百姓家庭，出差旅游时常随身携带。出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带0.16kW·h以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携电子设备。请回答下列问题：
（1）某旅客携带的笔记本电脑电池容量3000mAh，输出电压15V，充满电后，若工作时的平均电流为1.5A，可工作多少时间？
（2）请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电带上民航飞机。
（3）使用发现，电脑工作时会发热，原因是________，当升温到一定值时，温控开关S1自动闭合，风扇启动，加快散热从而保护电脑。如果断开电源总开关S2 ， 风扇M和其他工作系统同时停止工作。根据上述特点，下列可能符合散热控温特点的原理图是________。
【答案】（1）笔记本电脑电池容量：3000mAh
平均电流为I=1.5A=1500mA则工作时间为：t= =2h
（2）W=UIt=15伏×3安×3600秒=162000焦=0.045千瓦时
因为0.045kW·h＜0.16kW·h，所以该笔记本电脑能带上民航飞机。
（3）电流通过导体时会产生热量；B
【解析】电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，用符号W表示，其国际单位制为焦耳(J)，电能的计算公式为 W =P·t = U·I·t 通常电能用千瓦时(kW · h)来表示大小
（1）电池容量为3000mAh=3Ah,而电脑工作时的电流为1.5A，则t=3Ah/1.5A=2h;故答案为：2h；（2）题干中提到不超过0.16kW·h的设备可以带上飞机，所以只需求出该电脑的电池储能多少即可；故答案为：W=UIt=15V×1.5A×2×3600S=162000J=0.045千瓦时；因为0.045kW·h＜0.16kW·h，所以该笔记本电脑能带上民航飞机。（3）用电器产热是因为用电器都有电阻，其中的导体也都有电阻；A、开关S2不是电源总开关，只控制工作系统；故A不符合；B、开关S2是总开关，而开关S1单独控制风扇；故B符合；C、任何一个开关闭合，风扇和工作系统都同时工作；故C不符合；D、只有两个开关同时闭合，电路才能工作；故D不符合；故答案为：电流通过导体时会产生热量；B；
故答案为：（1）2h；（2）：W=UIt=15V×1.5A×2×3600S=162000J=0.045千瓦时；因为0.045kW·h＜0.16kW·h，所以该笔记本电脑能带上民航飞机。（3）电流通过导体时会产生热量；B；
考点二：额定功率和实际功率的辨析与计算
1.有两灯如图所示，L1 ， L2 分别标有“15V、1A”、“10V、0.5A”的字样，其中一灯正常发光时，它们的功率之比是（ ）
A.?4：3??????B.?3：4??????C.?5：3??????D.?3：2
【答案】A
【解析】先判断哪一只正常发光，再次基础上对电路进行分析，利用欧姆定律和电功率公式进行计算解答。
L1额定电压是15V，L2额定电压是10V，由于两灯是并联关系，所以应该是L2正常发光，因为如果L1正常发光的话，L2两端的电压超过了额定电压10V，灯泡会损坏。
因为L2正常发光，所以L2的电功率
L1没有正常发光，先求出其电阻，
因为两灯并联，所以L1两端的电压也为10V，此时L1的电功率
所以
2.小科做作业时，电灯突然变暗，其原因可能是 （? ? ）
A.?电灯的实际电压变大????????B.?电灯的额定电压变小
C.?电灯的实际功率变小????????D.?电灯的额定功率变小
【答案】C
【解析】灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，故变暗可以从实际功率入手来分析，可能是功率变小，而实际功率与灯泡的电阻有关，故分析电阻的变化即可分析出灯泡变暗的原因。
灯丝在长时间的工作过程中灯丝升华，导致灯丝变细，使电阻变大；在电压不变的情况下，根据P=U2/R可知实际功率变小；电灯将会变暗。
3.李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”，他找来额定电压均为6V的L1、L2两只灯泡．将两灯串联起来，按照如图所示的电路开始了实验探究，闭合开关后，看见灯L2微微发光，灯L1几乎不发光，则关于两灯的电阻R1和R2、两灯的额定功率P1和P2的大小关系成立的是（不考虑灯丝电阻值随温度的变化）（ ）
A.?R1＞R2 ， P1＞P2???? B.?R1＜R2 ， P1＜P2?
C.?R1＞R2 ， P1＜P2?????? D.?R1＜R2 ， P1＞P2
【答案】D
【解析】解：灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的，因为灯L2微微发光，灯L1几乎不发光，所以L2的实际功率比L1的实际功率大．
由于两灯是串联，我们根据P=I2R可知，在电流相同的情况下，用电器的电功率与阻值成正比，所以R2＞R1 ．
因为两灯的额定电压U相同，根据P=可知，电功率与电阻成反比．由于R1＜R2 ， 所以P1＞P2 ． 故选 D．
由两个灯泡的亮度情况得出二者的电功率关系，然后根据P=I2R得出二者的电阻关系，最后根据P=得出二者的额定功率关系．
4.小雷想知道小灯的亮暗程度与什么因素有关．于是找来额定电流小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L1，接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图甲所示的电路开始探究．
（1）请你用笔画线代替导线，根据图甲所示的电路图，将图乙所示实物图连接完整．
（2）若小雷连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度．原因是他把滑动变阻器的________?．（选填“A、B”或“C、D”）接线柱接入了电路．
（3）小雷排除故障后，按图乙所示的电路继续进行实验：
①闭合开关，移动滑片P，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，记录和计算结果如下表：
次数
电压/V
实际功率
电阻Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.5
0.24
0.60
10.42
3
2.8
0.26
0.73
10.77
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表格的空格处．
（4）小雷注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮．结合表中数?据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越________?
（5）小雷在实验结束后与同学们讨论：
①有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确”．这种说法错误的原因是小雷忽略了________?对小灯电阻的影响．
②有同学认为“把灯L1换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系”．你认为这种说法________?（选填“正确”或“错误”）．
【答案】（1）解：电压表的负接线柱与灯泡的左接线柱相连，滑动变阻器的任意上方接线柱与电流表0.6的接线柱相连，如下图所示：
（2）A、B
（3）解：从表中数据可知，实际功率等于表中前两项之积，由P=UI可知，第二项数据为通过灯泡的电流I/A，电压的符号为U，实际功率的符号P、单位W，电阻的符号R，如下表所示：
次数
电压U/V
电流I/A
实际功率P/W
电阻R/Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.5
0.24
0.60
10.42
3
2.8
0.26
0.73
10.77
（4）大
（5）温度 ；正确
【解析】（1）电压表与灯泡并联，电流表选0～0.6A的量程且串联在电路中，注意正负接线柱的连接；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）灯泡几乎不发光，说明电路是通路，但是电流太小，并且移动串联在电路中的滑动变阻器的滑片，灯泡亮度不变，说明电路中的电阻太大，滑动变阻器又不起作用，是滑动变阻器把下面两个接线柱接入电路了；
（3）根据功率的计算公式P=UI可知表中缺少的物理量，然后根据功率和电阻的单位、符号进行解答；
（4）比较灯泡亮度增大时，可以判断灯泡的实际功率，因为灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定的；
（5）导体电阻大小跟导体长度、横截面积、材料、温度有关；灯丝电阻受温度影响较大，定值电阻阻值受温度影响较小，从温度上考虑；电流跟电阻和电压同时有关，L1换成定值电阻，电阻一定，可以探究电流跟电压的关系．
5.酷暑的傍晚，小聪打开空调后，发现台灯发光变暗，他猜想：开了空调，家用电器的总功率增大，总电流变大，输电线上有电阻，“分走”的电压U=IR变大，导致台灯两端的实际电压变小，实际功率变小，台灯变暗，为了验证猜想是否正确，他把所有家用电器看做一个整体，用不同规格的小灯泡来模拟这个整体，并用电压恒为3V的电源，根据图所示的电路进行了以下实验：
第1步：连接电路后闭合开关，读出电压表和电流表的示数，并记录在表格中．
第2步：分别换接两个不同规格的小灯泡重复第1步操作；
第3步：计算小灯泡的电功率并记录在表格中．
灯泡
电压/V
电流/A
电功率/W
L1
2.40
0.43
1.03
L2
2.60
0.33
0.86
L3
2.75
0.26
0.72
请你分析实验过程和数据后解答：
（1）由于每次实验小灯泡两端的电压都________?电源电压（选填“大于”、“等于”或“小于”），从而验证了电路中导线等元件有________?，会“分走”一部分电压；
（2）进一步分析可知，家用电器的总功率越大，其两端的电压就越________?，这时并联在家庭电路值的台灯就越暗；
（3）在实际生活中，解决“台灯发光变暗”的一种方法是尽量选择________?的导线．
【答案】（1）小于 ；电阻
（2）低
（3）短而粗
【解析】解：（1）数据分析：每次实验，电压表的读数都小于电源电压，说明实验中导线等其他元件也有电阻，会“分走”一部分电压；
（2）晚上7点至9点时为用电高峰期，同时使用的用电器增多，它们并联后的总电阻变小，又因用电器与输电线串联，根据欧姆定律可知，通过输电线的电流变大，两端分得的电压变大，用电器分得的电压减小，实际功率减小，所以灯泡变暗一些；反之到了11点以后同时使用的用电器减少，通过输电线的电流变小，两端分得的电压变小，用电器两端分得的电压变大，实际功率变大，灯泡变亮一些．
（3）当导线的材料一定时，导线越短、越粗，导线的电阻越小，由Q=I2Rt可知，导线消耗的电能越少．
故答案为：（1）小于；电阻；（2）低；（3）短而粗．
（1）分析表中数据得出结论；
（2）家庭用电器都是并联，并联的越多，总电阻会越小，电路中的电流越大，这样会导致输电线分担电压增多，导致用电器得到的电压减小，功率减小；
（3）导线电阻与导线的材料、长度以及横截面积有关．
6.如图甲是某品牌电饭煲实物图；如图乙是它的电路原理简图，它有“高温烧煮”和“焖饭、保温”两档，由温控开关自动控制，煮饭时先要按下温控开关按钮，到达设定温度(饭熟)，按钮会自动弹起；丙表是它铭牌上一些技术参数；丁图是两种插座。
加热功率
1100W
保温功率
200W
额定频率
50Hz
额定容积
5.0L
净重
2.0kg
（1）根据乙图，温控开关未按下时，“烧煮”和“保温”两部分电路是________(选填“串联”或“并联”)；按下温控开关按钮，“保温电路部分”R2?将________(选填“通路”、“开路”或“短路”)。
（2）为安全起见，在使用电饭煲时，应选用丁图中________（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）种插座。
（3）求电饭煲在额定功率下加热 10 分钟所消耗的电能。
【答案】（1）串联；短路
（2）Ⅱ
（3）W=Pt=10×60S×1100W=6.6×105J
【解析】三线插头是一根火线一根零线一个接地线，三线插头的作用是更好的保护工作人员使用外带金属壳的家用电器的安全，以防工作人员在使用过程中漏电触电时导致死亡事故的发生。电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间长短都有关系。加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功越多。研究表明，当电路两端电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W（或者说消耗的电能）为：W=UIt。
（1）由图可知，当温控开关未闭合时，电路中有两个电阻接入电路；而当温控开关闭合时，保温电路部分被短路，电路中只有一个电阻接入电路；根据P=可知，电阻越大，功率越小；电阻越小，功率越大；所以温控开关未闭合时，电路功率较小，属于保温状态；故答案为：保温；短路；
（2）电饭煲的功率较大，所以为了安全起见，要使用三孔插座；故答案为：Ⅱ；
（3）由表格可知，加热时电饭煲的额定功率是1100W；所以W=Pt=1100W1060S=6.6×105J；故答案为：W=Pt=10×60S×1100W=6.6×105J；
考点三：测定小灯泡的电功率实验解析
1.在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω．
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉．
（2）小宇同学闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数（如图乙所示）为________?V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）小宇同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是________?W，还可以得出：小灯泡的实际功率随实际电压的增大而________（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）小叶同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验中两个操作不当之处是：①________；②________．
【答案】（1）
（2）2.2；B
（3）0.5；增大
（4）连接电路时开关没有断开；连接电路时滑片没有置于最大阻值处
【解析】（1）根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，根据题目要求确定滑动变阻器的接法，把电流表、滑动变阻器串联接入电路．（2）由图示电压表确定其量程与分度值，读出电压表示数，根据电压表示数与灯泡额定电压间的关系，根据电路图确定滑片的移动方向．（3）由图象求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率；根据灯泡电流随电压的变化关系，由P=UI判断灯泡实际功率如何随电压变化．（4）连接实物电路时，开关要断开，滑动变阻器滑片要移到阻值最大位置处．
解：（1）灯泡正常发光时电流约为I= = =0.25A，则电流表选0～0.6A量程，当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，则滑动变阻器应接右下接线柱B，把电流表、滑动变阻器串联接入电路，电路图如图所示．（2）由图乙所示电压表可知，其量程为0～3V量程，分度值是0.1V，其示数为2.2V，小于灯泡额定电压，要测量小灯泡的额定功率，应减小滑动变阻器分压，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压变大，由电路图可知，应把滑动变阻器的滑片P向B端移动，使电压表的示数为2.5V．（3）由I﹣U图象可知，灯泡额定电压2.5V所对应的电流是0.2A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由I﹣U图象可知，随灯泡电压的增大，灯泡电流增大，灯泡实际功率P=UI增大．（4）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，说明连接电路时，没有断开开关；灯泡发出明亮耀眼的光，说明电路电流很大，电路电阻很小，连接电路时，滑动变阻器滑片没有置于最大阻值处．故答案为：（1）电路图如图所示；（2）2.2；B；（3）0.5；增大；（4）①连接电路时开关没有断开；②连接电路时滑片没有置于最大阻值处．
2.在一次测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率的实验中（电源由三节新干电池串联组成），聪明而粗心的小马连接了如图A所示的电路，同组的小王发现电路连接有错．问：
（1）如果闭合开关，电流表是否会损坏？________．
（2）小王主张拆了以后重新连接，小马眼珠一转，只需改动一根导线的连接就能测量小灯泡的额定功率．请你在答题卷实物图，将要改动的那根导线打“×”，并画出正确的接法．
（3）排除故障后正确操作实验，测量数据如表所示：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
发光情况
耀眼
明亮
亮
较亮
较暗
微光
不亮
不亮
电压U/V
3.0
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.2
电流I/A
0.32
（图B所示）
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
0.1
分析实验数据可知：
①第2次实验时，电流表的示数如图B所示，则灯的额定功率为________．
②第7、8两次实验中，灯泡不亮的原因是________．
③断电一段时间后，灯丝的电阻可能是________Ω．
【答案】（1）不会
（2）解：将灯泡与电阻R左端连线去掉，改接在电源负极，如图所示：
（3）0.75W；加在灯泡两端的实际电压太低，其实际功率太小；1
【解析】（1）根据电路的连接情况和电压表的内阻很大和电流表的内阻很小分析；（2）根据电压表应并联在灯泡两端，电流表串联在电路中，修改电路．（3）①由表中实验数据求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率；②如果灯泡实际功率如果太小，将不足以引起灯泡发光；③灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，根据表中实验数据求出灯泡电阻阻值，然后答题．
解：（1）电压表串联在电路中，能测量电源电压，故有示数，但电压表的内阻很大，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流会很小，所以电压表、电流表都不会损坏，（2）将灯泡与电阻R左端连线去掉，改接在电源负极，如图所示：
（3）①由表格中数据可知，灯泡两端的电压U=2.5V时，通过灯泡的电流为0.3A，
则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．②由表中实验数据可知，7、8两次实验，灯泡电压与电流很小，灯泡实际功率很小，由于灯泡实际功率很小不足以引起灯泡发光，所以灯泡不亮．③由表中第8组实验数据可知，此时灯泡电阻R= = =2Ω，灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，小灯泡在断电一段时间后，灯丝温度降低，灯泡电阻阻值减小，则灯泡电阻可能是1Ω．故答案为：（1）不会．（2）见上图．（3）①0.75W；②加在灯泡两端的实际电压太低，其实际功率太小；③1．
3.在“测定小灯泡的电功率”的实验中，使用用如图甲所示的电路，其中电源电压保持6 V不变，小灯泡额定电压为2.5 V(灯丝电阻约为12 Ω)。
（1）为能顺利完成该实验探究，下列四种规格的滑动变阻器应选用? ????。
A.?“10Ω 0.2A”的滑动变阻器????B.?“10Ω 0.5A”的滑动变阻器?
C.?“20Ω 0.2A”的滑动变阻器????D.?“20Ω 0.5A”的滑动变阻器
（2）电路连接完成后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是：________。
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片至某一位置时，发现电压表的示数如图乙所示；此时为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________端移动.(选填： “A”或“B”)。
（4）多次测量，得出通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示。分析图像可知：该小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为________W。灯丝电阻受温度的影响情况是________
【答案】（1）D
（2）小灯泡断路
（3）B
（4）0.7；温度越高，灯丝电阻越大
【解析】（1）知道灯泡额定电压和电阻，求出灯泡额定电流．滑动变阻器与灯泡串联．根据测量电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器的电压，求出滑动变阻器的电阻；
（2）根据灯泡的明暗情况和电流表的示数检查电路故障，找出故障然所在；
（3）根据串联电路电流及电压的特点和滑动变阻器的使用方法判断；
（4）①P=UI的应用；
②影响电阻大小的因素：电阻丝的材料、长度、横截面及温度。
解：（1）灯泡正常工作时，灯泡的额定电流：IL=≈0.2A,
滑动变阻器的电压及电流分别为3.5A、0.2A，其阻值RP==17.5A,所以应选D；
（2）小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，说明电流通过开关、滑动变阻器、电压表、电流表，无电流通过灯泡，所以灯泡断了；
（3）由图知L两端的电压为2.2V,要增大它两端电压，必须减小滑动变阻器的电压，即减小滑动变阻器的阻值，所以滑动变阻器的滑片向B端移动；
（4）①由P=UI得滑动变阻器的功率为：P=UI=3.5V×0.2A=0.7W;
②灯丝电阻主要受温度的影响，温度越高，灯丝电阻越大。
4.（2016?金华）做“测定小灯泡的功率”实验时，小金设计了如图所示的电路．已知电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V 0.3A”字样，滑动变阻器规格为“25Ω0.5A”
（1）试验记录表中①所在的方格内应补写的科学量是________．
实验记录表
序号
①
电流（A）
功率（W）
灯泡亮度变化
1
2
3
（2）连接好电路后，小金将滑动变阻器滑片P移到b端，闭合开关，发现小灯泡不亮，为查找原因，他仔细检查了电路中各元件的工作状态，判断出电路既不断路，也不短路．小金做出这样判断的依据是________．
【答案】（1）电压
（2）电压表和电流表都有示数
【解析】（1）做“测定小灯泡的功率”实验时，需要测量灯泡两端的电压和电路中的电流，据此分析．（2）分析电学问题时，出现电路图和实物电路时首先要分析电路（分析电路时可以根据电流的方向入手），若闭合开关，电流表无示数，且灯泡不发光，即表明电路中没有电流，说明该电路是断路；此时电压表有示数，即说明此时电压表测的不是用电器的电压，而是电源电压，故此时电压表与电源相连的部分不可能发生断路，故据此可判断出是哪一部分出现了故障．若灯泡短路，电压表示数为零．本题考查了电路故障的判断，这是我们常考的内容，也是中考重点考查的内容；平时学习时要注意多总结，多积累．
解：（1）做“测定小灯泡的功率”实验时，由P=UI可知，需要测量灯泡两端的电压和电路中的电流，则录表中①所在的方格内应补写的科学量是电压；（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，说明电路是通路，小金之所以判断出电路既不断路，也不短路的依据是两表都有示数，因为若灯泡短路，电压表示数为零．所以小灯泡不亮的原因可能是滑动变阻器连入电路阻值过大，灯泡能够分得的电压很小所致．
5.为进行节能灯和白炽灯耗能情况的比较研究．
（1）小明和小华打开客厅内的一盏节能灯，节能灯正常发光．接着他们找到了小明家的电能表，如图所示，由此可知小明家中的用电器的总功率最大不能超过________?W．?
（2）他们以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，1min中内电能表指示灯闪烁了50次，根据该数据可算出小明家电路中电流做功的功率为________?W．
（3）小明感到此结果与普通节能灯的功率明显不符，其原因最可能是_______
A.小明家的节能灯比较特殊，功率很大??B.小明在时间测量中存在一定的误差
C.小明没有关闭其他的用电器??????D.小明在计数存在错误
（4）小明解决了研究中存在的问题后，再次回到电能表前，仍以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，计时1min，电能表指示灯还未闪烁，因而无法计算节能灯电功率，于是他们各自提出不同的实验方案：
小明的方案：测量3min内电能表指示灯闪烁的次数，计算出节能灯的电功率；
小华的方案：测量电能表指示灯闪烁3次所用时间，计算出节能灯的电功率．
你认为________?（选“小明”或“小华”）的方案更合理．
（5）小华按自己方案操作，以指示灯某次闪烁开始计时，并记为第1次，到指示灯闪烁第4次结束计时，刚好360s，则小明家节能灯的电功率________?W．若该节能灯与60W的普通白炽灯亮度相同，则该节能灯与亮度相同的白炽灯相比，可以节约________?%的电能．
【答案】（1）8.8×103
（2）1000
（3）C
（4）小华
（5）10；83.3
【解析】解：（1）据电冰箱的表盘参数可知，家中用电器的总功率不能超过
P大=UI=220V×40A=8.8×103W；
（2）1min中内电能表指示灯闪烁了50次，故闪烁50次消耗的电能W=kW?h×50=kW?h；电功率P===1kW=1000W；
（3）节能灯的功率大约十几瓦，所以此时计算出的结果为1000W，故相差很大，所以据实际情况分析可知，很可能是由于在测量时小明没有关闭其他的用电器造成的，故选C；
（4）据实际情况可知，若是节能灯的功率很小，所以即使是工作3min，所消耗的电能仍然是很少的，所以也有可能闪烁不了几次，故不好记录；
故若测量电能表指示灯闪烁3次所用时间是比较好记录的，所以据此方法计算出节能灯的电功率更合理，故小华的方案更合理；
（5）此时消耗的电能是：W′=kW?h×3=kW?h；
故此时节能灯的电功率P===0.01kW=10W；
节能灯泡可以节约电能的百分比：
η=×100%=×100%
=×100%=×100%≈83.3%．
（1）已知电能表的额定电压和标定电流，根据公式P=UI可求电路的最大功率；
（2）已知电能表每消耗1kw?h的电能，转盘就转过2500r；可求转动5r消耗的电能；根据公式P=求出电功率；
（3）节能灯的功率大约十几瓦，所以此时计算出的结果为1000W，故相差很大，所以据实际情况分析可知，很可能是由于在测量时小明没有关闭其他的用电器造成的；
（4）据实际情况分析即可判断；
（5）知道电能表闪烁3次的时间刚好360s，故结合电能表的名牌可以计算出节能灯的电功率；
根据W=Pt表示出白炽灯消耗的电能和节能灯消耗的电能，两者之差即为节约的电能，节约的电能与白炽灯消耗的电能之比即为节约电能的百分比．
考点四：焦耳定律的应用与计算
1.加在某电动机上的电压是U ，电动机消耗的电功率为P ，电动机线圈的电阻为r ，则电动机线圈上消耗的电热功率为（??????? ）
A.?P??????B.??????C.??????D.?P-
【答案】 C
【解析】电动机消耗的电功率为P=UI，发热功率P热=I2r。对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路，可从从能量转化的角度理解电能全部转化内能时，是纯电阻电路；电能转化为内能和其他能时，是非纯电阻电路。
电动机消耗的电功率为P，加在电动机上的电压是U，故电流为：I=
发热功率：P热=I2r=
2.要使一个电热器在单位时间内放出的热量减少一半，应该（?? ）
A.使通过电热器的电流减少一半?B.使加在电热器两端的电压减少一半
C.使电热器的电阻减少一半???D.使加在电热器两端的电压和它的电阻都减少一半
【答案】D
【解析】A、由 可得，电阻不变，电流减半时，电流产生的热量将变为原来的1/4；
B、由 可得，电阻不变，电压减半，电流产生的热量将变为原来的1/4；
C、由 可得，电压不变，电阻减半时，电流产生的热量将变为原来的2倍；D、由 可得，电阻和电压均减半时，电流产生的热量将变为原来的 1/2．故选D．
纯电阻电路中电阻产生的热量和电流所做的功相等，计算公式通用，选择合理的电功率公式逐项分析即可得出结果
3.如图是高、中、低“三档”电热器（R1＞R2）的工作电路，如果将电热器调至高温档工作，应该闭合________开关；如果调至中温档工作，已知电源电压为U，通电时间为t，则它产生的热量的表达式：________。
【答案】S、S1、S2；
【解析】由电路图可知，当开关S、S1、S2闭合时，两电阻并联，根据电阻的并联特点可知，此时电路中的总电阻最小，由 可知，此时电热器的电功率最大，处于高温档位；
当闭合开关S、S2闭合时，电路中只有R2工作，因为R1＞R2，所以由 可知，此时电热器处于中温档位，t内产生的热量： 。
根据 可知，在电源的电压不变时，要调到电热器的高温档位，应使电路中的总电阻最小，根据电阻的并联特点可知两电阻并联时电路中的总电阻最小，据此判断需要闭合的开关；当电路中只有R2工作时，电热器处于中温档位，根据焦耳定律求出通电时间为t内产生的热量。
4.研究电热跟哪些因素有关的实验中，甲乙两个烧瓶内的煤油质量相等，把两根电阻丝串联连接的目的是________，通电一段时间后，甲烧瓶中煤油温度上升了5摄氏度，乙烧瓶中煤油温度上升了3摄氏度，则甲乙两根电阻丝的阻值之比是________．
【答案】控制电流相同；5：3
【解析】电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究电流与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变；
由Q=cm△t和Q=I2Rt计算两电阻丝的电阻比．
解：根据串联电路各处的电流相等可知，将两根不同的电阻丝串联起来接入电路，主要是为了控制电流相同，从而探究电热与电阻的关系；
电阻丝产生被煤油吸收，即Q放=Q吸 ，
即：I2Rt=cm△t，所以有： = ，
所以： = = =
5.小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量．因此在这个实验中是通过________显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有________（写出一个即可得分）。
（4）根据所学知识可知，在相同时间内________瓶内的电阻丝放出的热量较多（填“甲”或“乙”）。
【答案】（1）
（2）温度计示数的变化
（3）煤油质量相同、初温相同、电流大小相同
（4）甲
【解析】此题主要通过实验考查了探究了“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，考查了学生对电路的设计、控制变量法及转化法的应用。要探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，需要使两个电阻并联，确保电压相等，滑动变阻器串联在电路中起保护电路的作用．在连接滑动变阻器时，注意“一上一下”的接线原则。实验中将电阻丝产生热量的多少转换为温度计示数的变化。在做此实验时，要注意控制变量法的应用。煤油的量相等，通电时间相同，煤油的初温相同。在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多。根据公式很容易比较出产生热量的关系。
（1）因为电压一定，所以两电阻并联，滑动变阻器串联在干路中。如图所示
（2）实验中通过温度计升高的示数来判断产生热量的多少；
（3）此实验充分显示了控制变量法的应用．注意控制煤油质量相同、初温相同、电流大小相同；
（4）根据公式得，在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多。因为甲导线是铜的，电阻很小，所以甲瓶内放出的热量较多。
考点五：电动机问题的综合解析
1.用一台直流电动机提升质量为200kg的重物，读得并联在电动机两端电压表读数为220V，串联在电动机电路中的电流表读数为5A，若此电动机在8s内能将重物提升4m，则此电动机的电阻和效率为（g=10N/kg，不计摩擦损失的能量）（?? ）
A.44Ω、91%???B.4Ω、91%???C.1.2Ω、 72.7%???D.12Ω、 72.7%
【答案】B
【解析】（1）电流通过直流电动机做功，消耗电能（W电=UIt）转化为机械能（W机=mgh）和内能（W内=I2Rt），可求转化为的内能大小，再根据W内=I2Rt求电动机线圈的电阻；（2）知道了消耗的电能（总能量）和转化的机械能（有用能量），利用效率公式求直流电动机工作时的机械效率．
解：（1）在8s内电流通过直流电动机做功（消耗电能）：
W电=UIt=220V×5A×8s=8800J，
在时间8s内得到的机械能：
W机=Gh=mgh=200kg×10N/kg×4m=8000J，
在时间8s内，在电动机线圈的电阻转化的内能：
W内=I2Rt=W电﹣W机=8800J﹣8000J=800J
所以R= = =4Ω；（2）电动机的效率：
η= ×100%= ×100%≈91%．
2.现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力．某直流电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω。
（1）电动机的工作原理是什么？
（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？
（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象。
【答案】（1）通电导体在磁场中受到力的作用
（2）9×105J
（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能．消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，温度迅速升高。
【解析】通电导线在磁场中受到磁场力的作用而转动；由W=Pt求出电动机消耗的电能，由电功率的变形公式求出电动机正常工作时的电流，然后由电功公式求出线圈产生的热量；电动机被卡住，电路电流很大，线圈发热功率较大，会损坏电机。
（1）通电导体在磁场中受到力的作用；
（2）电动机消耗的电能W=Pt=5.5kW×1h=5.5kW?h，由 得，电动机正常工作时的电流： ，
线圈产生的热量Q=I2Rt=（25A）2×0.4Ω×3600s=9×105J；（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能，消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，温度迅速升高。
3.电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具．它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．
（1）电动机的工作原理是：________；
（2）某电动自行车蓄电池的供电电压为24V．若该电动自行车包括载人共重1000N，匀速行驶时所受阻力为总重的0.03倍，而这时供电电流为l0A，电能转化为机械能的效率为75%，自行车前进的速度为 ________m/s．
【答案】（1）通电线圈在磁场中受力转动（2）6
【解析】（1）电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受力转动．（2）电动自行车蓄电池的供电电压U=24V，供电电流I=l0A，电池的输出功率P=UI=24V×10A=240W，
电能转化为机械能的效率η=75%，电动自行车的机械功率
，
电动自行车包括载人共重G=1000N，匀速行驶时所受阻力f=0.03×1000N=30N，
电动自行车的牵引力F=f=30N，
电动自行车的功率： ，
自行车前进的速度： ．
本题主要考查以下内容：（1）电动机的工作原理；（2）根据公式P=UI计算电池的输出功率；（3）利用机械效率η计算电动自行车的机械功率；（4）利用公式 转换功率、牵引力及行驶速度之间的关系式．
4.如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A（g=10N/kg）。求：
（1）电源的输出功率是多少W?
（2）电动机线圈电阻R通电5min内产生的热量是多少J?
（3）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为多少m/s?
（4）该电动机电能转化为机械能的效率是多少?
【答案】（1）P电=UI=220V×4A=880W
（2）Q=I2Rt=(4A)2×10Ω×5×60s=48000J
（3）电动机电能转为物体上升所需机械能和电阻通电产生的热量P电=UI=880W??
P热=I2R=160W??
P机=880W-160W=720W
而P=Fv=Gv
G=mg=600N??????
v=P/G=720W/600N=1.2m/s
（4）η= ?=81.8%
【解析】（1）根据功率公式P=UI，由电源电压和电路中的电流可以求出电源输出功率；
（2）根据焦耳定律Q=I2Rt，可以求出电动机线圈电阻R通电5min内产生的热量；
（3）电源输出的能量一部分转化为电动机的机械能，一部分转化为线圈电阻的内能。可知电源输出的的功率转化为了线圈电阻的功率和电动机的功率。由第1小题可知电源输出功率为P电=880W，由P热=I2R可以求出线圈的功率，P机=P电-P热 ， 再根据公式P=Fv可以计算出重物上升的速度大小，物体匀速上升时拉力F与重力G是一对平衡力；
（4）根据公式η= P机/P电 ， 可以得到电能转化为机械能的效率。
