实验：测定小灯泡的功率
知识点 1 电学实验基本操作
1．(1)原理：用________表测出小灯泡两端的电压U，用________表测出通过小灯泡的电流I，用公式________算出小灯泡的功率P。
(2)电路图。(请在虚线框中画出)
(3)滑动变阻器的作用：
①________________。
②改变________________，从而实现多次测量。
2．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察( )
A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数 D．电流表的示数
知识点 2 小灯泡功率的测定
3．2018·台州天台模拟 有一个小灯泡标有“3.8 V”字样，要测定它的额定功率。已知小灯泡正常发光时的电阻值约为10 Ω，电源电压为4.5 V。
图B3－S－1
(1)请你用笔画线代替导线，将图B3－S－1中的实物电路连接完整。
(2)正确连接电路后，闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表没有示数，猜想以下三种故障，其中可能的是________。
A．灯丝断了
B．开关接线处断路
C．小灯泡的灯座短路
(3)为避免出现上述故障时损坏电流表，选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于________Ω。
(4)排除故障后，移动滑动变阻器滑片，当观察到__________________时，再记录另一个电表的示数，可以计算小灯泡的额定功率。
4．2016·绍兴 测定额定电压是2.5 V小灯泡额定功率的实验，电路如图B3－S－2甲所示，电源电压恒为4 V。
图B3－S－2
(1)闭合开关，电压表指针如图乙所示，此时小灯泡两端电压是________V。
(2)图丙是根据实验数据画出的小灯泡的U－I曲线，由图可知，小灯泡的额定功率是______W，小灯泡的电阻随其两端电压的增大而________。
(3)在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1，小灯泡电阻变化了ΔR2，则ΔR1______(填“大于”“等于”或“小于”)ΔR2，并说明理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．同一型号的两个灯泡串联在电路中会一样亮吗？小明在进行电学实验时发现了有趣的现象。实验时，小明将两个型号均为“12 V 25 W”的灯泡L1和L2接到12 V电源上，组成如图B3－S－3甲所示的电路并进行如下操作：①闭合开关S2，发现两个灯泡一起变亮，亮度相同；②再闭合开关S1，发现灯泡L1因短路而熄灭，灯泡L2变得更亮；③等到L1熄灭一段时间后，再断开S1，发现L2的亮度逐渐减弱，而L1逐渐亮起，过了一会儿，两个灯泡达到一样的亮度。为什么步骤③中会出现这种有趣的现象呢？小明猜想可能是因为灯泡两端电压变化时，引起影响电阻大小的某个因素发生改变，从而造成灯丝电阻变化所致。为了检验自
己的猜想是否正确，小明取其中一个灯泡，重新设计电路，将开关闭合后，测得了灯泡两端的电压和灯泡中的电流，实验数据如下表所示。
图B3－S－3
U/V
0
1
2
4
6
8
10
11
I/A
0
0.71
0.94
1.27
1.55
1.80
2.03
2.14
(1)由表中数据可知，当灯泡两端电压增大时，灯丝的电阻____________(填“不变”“逐渐增大”或“逐渐减小”)。你认为，小明猜想中的“某个因素”具体是指________。
(2)在操作③这个步骤中，为何开关Sl刚断开时，L1较暗而L2较亮？你的解释是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据表中的数据，你认为小明实验时采用的应是图乙、丙中哪一个电路，并简述理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．2018·金华 小科想知道标有“3.8 V”字样的小灯泡正常工作时的电功率，于是连接了如图B3－S－4所示的实验电路。电源电压6 V恒定不变，滑动变阻器规格为“50 Ω 1 A”。
图B3－S－4
(1)请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。
(2)正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮。小科观察到两电表的示数情况是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，由此判断故障是小灯泡断路。
(3)排除故障后，小科进行了正确操作，观察到的现象和测得的数据如下：
实验次数
1
2
3
4
5
发光情况
很暗
较暗
较亮
亮
很亮
电压U/V
1
2
3
3.8
4.5
电流I/A
0.2
0.22
0.25
0.30
0.34
由表中数据可得，小灯泡的额定功率是________________________________________________________________________W。
(4)小科根据表中数据，计算出了各次实验中灯丝的电阻，分析后认为，闭合开关前小灯泡灯丝的阻值小于5 Ω，小科的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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7．某同学利用如图B3－S－5所示的电路测定小灯泡的额定功率，滑动变阻器上标有“50 Ω 2 A”的字样，小灯泡的额定电流为0.3 A。该同学将滑动变阻器滑片置于最大阻值处后，闭合开关，电压表、电流表读数分别为2 V和0.2 A，接着移动滑动变阻器滑片直至小灯泡正常发光，这时滑动变阻器的滑片恰好在中点，则小灯泡的额定功率为( )
图B3－S－5
A．0.9 W B．0.4 W C．1.35 W D．无法确定
8．额定电压为2.5 V的小灯泡接在如图B3－S－6所示四个电路中，不能测出小灯泡额定功率的是( )
图B3－S－6
教师详解详析
1．(1)电压 电流 P＝UI
(2)如图所示
(3)①保护电路 ②小灯泡两端电压
2．C
3．(1)如图所示
(2)C (3)7.5
(4)电压表示数为3.8 V
[解析] 由题可知，电流表应选0～0.6 A量程，与灯泡串联接入电路，再将电压表并联在灯泡两端，如图所示。
(2)正确连接电路后，闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表没有示数，如果电路断路，则电流表无示数，所以C正确。
(3)当小灯泡短路时，由于电源电压为4.5 V，电流最大值为0.6 A，根据公式R＝可得R＝7.5 Ω。
(4)小灯泡在额定电压下工作时的电功率为额定功率，所以当观察到电压表示数为3.8 V时，再读出电流表示数就可以计算小灯泡的额定功率。
4．(1)0.5 (2)0.5 增大
(3)大于 因为电源电压不变，当滑动变阻器阻值减小ΔR1时，灯泡两端电压增大，电流I增大，总电阻减小，变阻器电阻减小值需大于小灯泡电阻的增大值，所以ΔR1大于ΔR2
[解析] (1)图乙电压表选择的是0～3 V量程，分度值为0.1 V，电压表读数为0.5 V。
(2)根据图像可知，当U＝2.5 V时，I＝0.2 A，P＝UI＝2.5 V×0.2 A＝0.5 W，通过图像可以看出灯泡两端电压增大时它的电阻变大。
(3)当滑动变阻器连入电路的电阻变小时，灯泡两端电压增大，电路中电流也增大，灯泡电阻变大，但总电阻应变小。
根据R＝R滑＋R灯，只有当R滑的减小量大于R灯的增大量时才会使总电阻变小。
5．(1)逐渐增大 温度
(2)S1刚断开时，L2的电阻大于L1的电阻，因为两灯泡串联，电流相等，根据P＝I2R可知，L2的实际功率大于L1的实际功率
(3)采用的是图乙所示电路，因为图丙所示电路不可能使电表的示数为零
6．(1)如图所示
(2)电压表有示数，电流表无示数(或电压表示数为6 V，电流表示数为0)
(3)1.14
(4)灯丝电阻随着温度的降低而减小，实验中灯泡很暗时灯丝电阻为5 Ω，没有通电时，温度更低，所以电阻会更小
[解析] (1)将开关与小灯泡右接线柱相连，如图所示。
(2)由题意可知，正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，判断故障是小灯泡断路，则电流表无示数，电压表有示数。
(3)由表可知，小灯泡的额定电压U＝3.8 V，额定电流I＝0.30 A，小灯泡的额定功率P＝UI＝3.8 V×0.3 A＝1.14 W。
(4)闭合开关前灯丝的阻值小于5 Ω，理由是小灯泡灯丝电阻随着温度降低而减小，实验中灯泡很暗时灯丝电阻为RL＝＝＝5 Ω，没有通电时，温度更低，所以电阻会更小。
7．C [解析] 刚开始时滑动变阻器接入电路的阻值最大，闭合开关，电压表、电流表读数分别为2 V和0.2 A，可以得出电源的电压为此时灯泡两端的电压与滑动变阻器两端的电压之和：U＝U灯＋Uab＝2 V＋0.2 A×50 Ω＝12 V。后来移动滑动变阻器滑片直至小灯泡正常发光时，这时电路中的电流为0.3 A，又因为滑动变阻器的滑片恰好在中点，意味着其接入电路的电阻为25 Ω，所以可得到此时滑动变阻器两端的电压为U滑＝0.3 A×25 Ω＝7.5 V，所以灯泡两端的电压为UL＝U－U滑＝12 V－7.5 V＝4.5 V，则小灯泡的额定功率为P额＝ULIL＝4.5 V×0.3 A＝1.35 W。
8．C [解析] 图A中电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，可以测出小灯泡的额定功率；图B中电压表V1测小灯泡两端的电压，R1与灯泡串联，因此通过二者的电流相同，利用V2与已知阻值的定值电阻可测出通过灯泡的电流，可以测出小灯泡的额定功率；图C中只能测出灯泡两端的电压，无法得到电流的大小，因此不能测出小灯泡的额定功率；图D中电流表A1可测出通过灯泡的电流，已知阻值的电阻R1与灯泡并联，它们两端的电压相同，通过A2和R1又可以算出灯泡两端电压的大小，可以测出小灯泡的额定功率。
第6节 电能
第1课时 电能及电能表
知识点 1 电流做功的实质
1．2018·湘西州 下列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是( )
图B3－6－1
2．有一种压电塑料薄膜，在压力作用下表面会产生电压。若将它用在话筒上，会将声信号转化为电信号，用在微型扬声器上又可将电信号转化为声信号；另外，当它受热时还会产生电流，可用来制作火警预警装置。以上信息中没有涉及下列哪个能量转化过程( )
A．机械能转化为电能
B．电能转化为机械能
C．内能转化为电能
D．内能转化为化学能
知识点 2 电能表
3．电业局为每一户居民安装了一个仪表，用该仪表来测量居民家中每个月消耗的电能，从而计算出该交多少电费。该仪表的中文标准名称及国际通用读数单位是( )
A．电能表——kW·h
B．电压表——V
C．电流表——A
D．电表——度
4．2018·深圳二模 小英同学在门外走廊拍了一张自家电能表的照片，如图B3－6－2所示。她仔细观察照片后得到下列结论，你认为不正确的是( )
图B3－6－2
A．电能表的额定电流为10 A
B．每消耗1 kW·h的电能，指示灯闪烁3200次
C．该电能表应该在220 V电压下工作
D．拍照片时，小英家已消耗的电能为7624.1 J
知识点 3 关于电能表的分析计算
5．某电能表表盘上标有3000 r/(kW·h)，当电路中用电20 kW·h时，电能表转盘转过________转。
6．小明家的电能表上月底的示数为
，本月底的示数如图B3－6－3所示，他家本月消耗的电能为________kW·h。若按0.5元/(kW·h)计费，本月应付电费________元。当家里只有电磁炉工作时，电能表指示灯在1 min内闪烁了80次，则电磁炉在1 min内消耗的电能为________J。
图B3－6－3
7．石刚家的电能表上月底的示数是，本月底的示数如图B3－6－4所示，可知他家本月用电________度。若每度电0.45元，则他家本月应支付电费________元。
图B3－6－4
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8．2018·昆明 电灯正常工作时会发热发光，这是电流________使电能转化为内能和光能，如果电灯在一段时间内消耗的电能为E1，电流做的功为W，转化的内能为E2，转化的光能为E3，那么E1、E2和E3三者的等量关系是___________________________，
功与能的关系是W＝________________。
教师详解详析
1．A [解析] 电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式能的过程。用电器消耗了电能，获得了其他形式的能量。在常见的家用电器中，电风扇主要把电能转化为机械能；电水壶、电饭煲主要把电能转化为内能；电视机主要把电能转化为光能和声能。
2．D 3.A
4．D [解析] 电能表上的电流值10(20) A：该电能表的额定电流为10 A，在短时间内使用时电流可大一些，但不能超过20 A。3200 imp/(kW·h)：接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW·h的电能，电能表上指示灯闪烁3200次；该电能表正常工作电压为220 V，略高于220 V、略低于220 V时也可以工作；电能表的示数应读为7624.1 kW·h。
5．6×104
6．140 70 9×104
7．114.3 51.435
8．做功 E1＝E2＋E3 E1
[解析] 电灯正常工作时，电流做功，消耗电能转化为内能和光能，使得电灯发热、发光。
电流做了多少功，就有多少电能转化为多少其他形式的能，所以如果电灯在一段时间内消耗的电能为E1，转化的内能为E2，转化的光能为E3，则E1、E2和E3三者的等量关系是E1＝E2＋E3。
电流做的功为W，消耗的电能为E1，数值相同，功与能的关系是W＝E1。
第2课时 电功率
知识点 1 电功率
1．电功率是反映( )
A．电流做功多少的物理量
B．单位时间内电能转化为机械能多少的物理量
C．电流做功快慢的物理量
D．电流做功所用时间多少的物理量
2．下列关于电功率的说法中，正确的是( )
A．用电器的电功率越大，它消耗的电能越多
B．用电器的电功率越大，它消耗电能越快
C．用电器工作时间越长，它的电功率越大
D．用电器消耗的电能与其电功率无关，只与通电时间有关
3．2016·温州 某台灯铭牌上标有“9 W”字样，“9 W”表示该台灯的( )
A．额定功率 B．实际功率
C．额定电流 D．实际电流
4．2017·连云港 智能手机在现代生活中的作用越来越重要，频繁地使用会导致它的电能消耗很快。当手机“电量”所剩无几时，通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间。这是通过以下哪种方式实现的( )
A．增大电池电压
B．增大总功率
C．减小总功率
D．降低散热能力
知识点 2 灯的亮度与电功率的关系
5．闭合开关后，图B3－6－5中的四个灯泡都正常发光，其中最亮的是( )
图B3－6－5
6．下列家用电器的额定功率最接近1500 W的是( )
A．电风扇 B．收音机 C．电视机 D．电热水壶
7．小萌在更换灯泡时发现灯泡上标有“220 V 40 W”的字样。下列说法中正确的是( )
A．该灯泡只能在220 V的电压下工作
B．该灯泡的实际功率是40 W不变
C．该灯泡每秒消耗的电能是40 W
D．该灯泡正常发光时的功率是40 W
8．2018·湘西州 某学校传达室里安装有40 W和20 W两种灯泡，晚上开灯时，同学们发现40 W的比20 W的亮。这说明40 W的灯泡比20 W的灯泡实际功率________(填“大”或“小”)。
9．小华发现家中空调每制冷工作10 min后，就转变成送风状态工作5 min，再转变为制冷状态，如此反复。为了测量空调制冷时的电功率，他在空调插座处接入一个电能表用于测量空调消耗的电能，相关数据见下表。空调送风10 min所消耗的电能为________kW·h，30 min内空调消耗的电能为________kW·h，空调制冷时的电功率为________kW。
送风状态时消耗的电功率：0.18 kW
测量时间
30 min
电能表示数
开始计时时
ＫＫ
30 min后
ＫＫ
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10．我国于2015年1月1日起停止销售40 W和60 W等种类的白炽灯，而改用荧光灯、LED灯等“能效比”更高的节能灯。改用节能灯的原因是( )
A．相同功率的白炽灯和节能灯使用相同的时间，白炽灯消耗的电能多
B．相同功率的白炽灯和节能灯使用相同的时间，白炽灯消耗的电能少
C．相同功率的白炽灯和节能灯消耗相同的电能，节能灯发出的光更亮
D．相同功率的白炽灯和节能灯消耗相同的电能，节能灯发出的光更暗
教师详解详析
1．C
2．B [解析] 由W＝Pt可知，用电器消耗的电能与电功率和工作时间有关，电功率大，消耗的电能不一定多，工作时间长，消耗的电能也不一定多。电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量，即用电器的电功率越大，它消耗电能越快。
3．A
4．C [解析] 设置成“省电模式”，不会增大电池电压；在功一定时，根据W＝Pt可知，若增大总功率，则会缩短使用时间；减小总功率，可延长使用时间；降低散热能力，会使手机温度升高，不能延长使用时间。
5．D [解析] 四盏电灯都正常发光，则其实际功率等于额定功率。电灯亮度由实际功率决定，实际功率越大，电灯越亮。
6．D
7．D
8．大
[解析] 灯的亮度由实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。所以同学们发现40 W的比20 W的亮，这说明40 W的灯泡比20 W的灯泡实际功率大。
9．0.03 0.5 1.41
[解析] (1)由表中数据可知送风状态时消耗的电功率，知道送风时间，利用W＝Pt求空调送风10 min所消耗的电能。
(2)由测量前后电能表示数变化可知30 min内空调消耗的电能，注意最后一位是小数位，单位是kW·h。
(3)求出30 min内空调消耗的电能，该段时间空调有10 min处于送风状态，由(1)中求出空调送风10 min消耗的电能可得制冷20 min所消耗的电能，利用功率公式P＝求空调制冷时的电功率。
10．C [解析] 根据W＝Pt可知，相同功率的白炽灯和节能灯使用相同的时间，消耗的电能相等；因为荧光灯、LED灯等“能效比”更高，消耗相同的电能，节能灯获得的光能多，节能灯发出的光更亮。
第3课时 电功率和电功的计算
知识点 1 电功率的计算
1．某科学兴趣小组的同学用几个完全相同的灯泡，设计了如图A3－6－1甲、乙、丙所示的三种电路，电源电压相同且恒定不变，电路消耗的总功率大小关系是( )
图A3－6－1
A．P甲＞P乙＞P丙 B．P甲＜P乙＜P丙
C．P甲＝P乙＝P丙 D．P甲＝P乙＞P丙
2.如图A3－6－2所示，闭合开关后，电流表A1、A2的示数之比为1?4，则下列说法正确的是( )
图A3－6－2
A．通过R1、R2的电流之比是1?4
B．R1、R2两端的电压之比是 3?1
C．R1、R2的阻值之比是1?3
D．R1、R2的电功率之比是 1?3
3．灯泡L1、L2分别标有“4 V 4 W”和“3 V 3 W”的字样，将它们并联连接起来使用，干路中允许的最大电流为________A，此时L1消耗的电功率为________W。(设灯泡电阻不变)
知识点 2 电功的计算
4.2017·湖州 如图A3－6－3 所示电路中，电源电压为12 V。在a、b间接入灯L1(“6 V 2 W”)，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光。断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，在a、b间接入灯L2(“6 V 3 W”)，闭合开关，则(灯泡电阻不变)( )
图A3－6－3
A．灯L2正常发光
B．滑动变阻器接入电路的电阻为12 Ω
C．通过L2的电流为0.4 A
D．滑动变阻器和灯L2每秒做功5 J
5．两个电阻R1和R2串联在电路中，R1和R2两端的电压之比为2∶3，若将它们并联在电路中，电阻R1和R2的电功率之比为( )
A．4∶9 B．2∶3 C．3∶2 D．2∶5
6．有两个电路元件A、B，把它们串联在电路中，如图A3－6－4甲所示，流过元件的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.4 A，则A、B两元件的电功率之比为( )
图A3－6－4
A．4∶5 B．5∶4 C．2∶3 D．1∶3
7.2018·杭州模拟 如图A3－6－5所示电路，电源电压恒为3 V，R1＝10 Ω，R2是规格为“20 Ω 1 A”的滑动变阻器。闭合开关S后，向左移动滑片P的过程中，下列说法正确的是( )
图A3－6－5
A．电压表示数逐渐减小
B．电压表与电流表示数的比值减小
C．电路总功率可能为0.2 W
D．R1的最大功率是0.9 W
8．2018·宁波 如图A3－6－6甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点滑到a点过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
图A3－6－6
(1)图乙中________(填“dc”或“ec”)表示电压表V2随电流表示数的变化。
(2)该过程中电路消耗的总功率最大值为________________________________________________________________________W。
9．2018·杭州 小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为1.5 Ω。为测量电动机工作时的电流，他利用身边现有器材，设计了如图A3－6－7所示的电路(符号表示数值可读的变阻器)。已知电源电压为12 V，当变阻器的阻值为6 Ω时，电压表的读数为3 V。计算此时：
(1)通过电动机的电流。
(2)电动机消耗的电功率。
图A3－6－7
10．2018·衢州 小柯家新添了一台变频空调，部分参数如下表所示。当室温和空调的设定温度相差较大时，变频空调一开机，即以最大功率工作，使室温迅速达到设定温度；当室温达到设定温度后，空调的制冷(热)功率随之减小，以维持室温基本不变。该空调另设电辅热功能，可以辅助制热，以弥补单靠空调压缩机工作制热不足的问题。
型号
——
功能
冷暖(辅助电加热)
制冷功率P冷/W
变化范围180～1600
制热功率P热/W
变化范围200～1900
电辅热功率P辅热/W
1000
电源电压/V
220
(1)空调接入家庭电路后，与其他用电器_______________________________________联。
(2)假设该空调开机后以最大制冷功率工作0.5 h，使室温降至设定温度。然后，空调又以某一恒定的功率工作了2.5 h，全过程空调消耗的电能为1.9 kW·h。求：
①前0.5 h空调消耗的电能。
②后2.5 h通过空调的电流。
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11.2017·绍兴 如图A3－6－8所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8 V，10 s内电流通过定值电阻R1做功为20 J；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6 V。下列结果正确的是( )
图A3－6－8
A．电源电压为14 V
B．滑动变阻器R的最大阻值为8 Ω
C．滑片在b端时，电流表示数为0.75 A
D．电路先后两次消耗的总功率之比为2∶3
12．小夏将n个“3 V 0.3 W”的小灯泡，按照如图A3－6－9 甲、乙所示两种连接方式分别接入电压为U的电路中，通过调节滑动变阻器R1和R2，使所有灯泡均正常发光。则甲、乙两电路中的总电流与总功率的关系正确的是( )
图A3－6－9
A．I甲＝I乙 B．I甲＝I乙
C．P甲＝nP乙 D．P甲＝n2P乙
教师详解详析
1．B [解析] 两个电阻串联时，总电阻等于各分电阻之和，即总电阻越串越大，大于任何一个分电阻；并联时，总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和，即总电阻越并越小，小于任何一个分电阻；故R甲＞R乙＞R丙。电源电压相同且不变，由P＝可知，P甲＜P乙＜P丙。
2．D
3．1.75 2.25
4．C [解析] 在a、b间接入灯L1(“6 V 2 W”)，L1的电阻：R1＝＝＝18 Ω，电路的电流：I1＝＝＝ A，变阻器接入电路的电阻：R＝＝＝18 Ω；在a、b间接入灯L2(“6 V 3 W”), L2的电阻：R2＝＝＝12 Ω，电路的电流：I2＝＝＝0.4 A；灯L2的实际功率：P＝I22R2＝(0.4 A)2×12 Ω＝1.92 W<3 W，所以L2不能正常发光；滑动变阻器和灯L2每秒做功：W＝UIt＝12 V×0.4 A×1 s＝4.8 J。
5．C [解析] 两个电阻R1和R2串联在电路中，R1和R2两端的电压之比为2∶3，则R1∶R2＝2∶3，若将它们并联在电路中，电阻R1和R2的功率之比和电阻成反比。
6．A
7．D [解析] 向左移动滑片P的过程中，电源电压不变，R1的阻值不变，R2连入电路的阻值变小，电流表示数逐渐增大，电压表示数逐渐增大；电压表与电流表示数的比值为电阻R1的阻值，而R1的阻值不变，所以比值不变；若总功率为0.2 W，根据公式R＝可得R总＝45 Ω，R总＞10 Ω＋20 Ω，故电路总功率不可能为0.2 W；当滑片在最左端时，R1的电功率最大，为P＝＝＝0.9 W。
8．(1)dc
(2)36
[解析] 由电路图知，滑动变阻器R和电阻R0串联，电压表V1测R0两端电压，V2测R两端电压，电流表测电路中电流。
(1)滑动变器的滑片P从b点滑到a点的过程中，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路的分压原理可知，滑动变阻器两端的电压变小，R0两端的电压变大，所以图乙中dc是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线，ec是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线。
(2)由电路图知，P在b点时，电路中电阻最大，电流最小，
由图像可以看出，滑片P在b点时的电流为Ib＝1 A，U1＝2 V、U2＝10 V；
滑片P在a点时，电路中电阻最小，电流最大，所以电流Ia＝3 A，U1′＝6 V、U2′＝6 V；
根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得电源电压：
U＝U1＋U2＝U1′＋U2′＝12 V，
所以电路消粍的总功率最大值为P＝UIa＝12 V×3 A＝36 W。
9．(1)变阻器两端的电压为U变＝U－U机＝12 V－3 V＝9 V，流过变阻器的电流为I＝＝＝1.5 A，
由于串联电路电流处处相等，故通过电动机的电流为1.5 A。
(2)电动机消耗的电功率：P＝U机I＝3 V×1.5 A＝4.5 W。
10．(1)并
(2)①由表格数据可得最大制冷功率为1600 W，所以前0.5 h消耗的电能：W1＝P最大制冷t1＝1.6 kW×0.5 h＝0.8 kW·h。
②全过程空调消耗的电能为1.9 kW·h，所以后2.5 h消耗的电能：
W2＝W－W1＝1.9 kW·h－0.8 kW·h＝1.1 kW·h，
功率为P2＝＝＝0.44 kW＝440 W，
由P＝UI可得，后2.5 h通过空调的电流：I2＝＝＝2 A。
11．D [解析] 设电源电压为U，滑动变阻器最大阻值为R，
由题意知，当滑片滑到b端时，滑动变阻器两端电压为U2＝8 V，则电路中的电流：I＝，
R1两端电压为U1＝U－U2＝U－8 V，
由串联电路的特点可知：＝，
即＝①；
又因为W1＝U1It，即20 J＝(U－8 V)×10 s②；
当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为U2′＝6 V，
R1两端电压为U1′＝U－U2′＝U－6 V，
由串联电路的特点可知：＝，
即＝③；
联立①②③可得：U＝12 V，R1＝8 Ω，R＝16 Ω。
滑片在b端时，电流表示数为I＝＝＝0.5 A；电路先后两次消耗的总功率之比：＝＝＝＝。
12．C [解析] 灯泡完全相同，正常发光时的电流相等，都为I＝＝＝0.1 A，若将它们并联，则电路中的电流为I甲＝nI，若将它们串联，串联电路中电流处处相等，则电流中的电流为I乙＝I，所以I甲＝nI乙；电路中的总功率：P甲＝UI甲＝U×nI，P乙＝UI乙＝UI，故P甲＝nP乙。
第5课时 电热
知识点 1 电流的热效应
1．下列家用电器主要利用电流热效应工作的是( )
A．电冰箱 B．电熨斗 C．电风扇 D．电视机
2．电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是因为( )
A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
B．导线的绝热皮隔热
C．导线的电阻远小于电阻丝的电阻
D．导线散热比电阻丝快
3．我国科研人员研发了百米级第二代高温超导带材，使中国跻身该技术领域国际先进行列。假如所有导体都成了常温下的超导体，那么当用电器通电时，下列说法正确的是( )
A．白炽灯仍然能发光
B．电动机仍然能转动
C．电饭锅仍然能煮饭
D．电熨斗仍然能熨烫衣服
知识点 2 焦耳定律
4．2016·嘉兴 某同学为探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系，设计了如图A3－6－10所示电路，其中正确的是( )
图A3－6－10
5．如图A3－6－11所示是电吹风送热风时的工作电路，对应的额定功率为1100 W，将它接入电压为220 V的电路中，正常工作(送热风)10 min，电吹风消耗的电能为________J。如果电热丝电阻为48.4 Ω，则此时电热丝消耗的电功率为________W，在10 min内它产生的热量为________J。
图A3－6－11
6．2018·台州 路桥模拟在研究“电流经过电阻产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学设计了如图A3－6－12所示实验电路。
图A3－6－12
(1)连接电路，闭合开关后，发现甲瓶中的温度计示数上升比乙瓶中快，这说明电阻R1________________________________________________________________________R2。
(2)通电后，电阻丝发热，这是通过________方式改变内能的。
(3)实验中，闭合开关，通电1 min，读出甲、乙瓶中温度计示数分别为T甲1和T乙1。断开开关，待温度计示数不再下降后，再调节滑动变阻器的阻值，闭合开关，通电1 min，再次读出甲、乙瓶中温度计示数分别为T甲2和T乙2。要得出电阻产生的热量与电流大小有关的结论，应比较哪两个数据：____________________。
7．一个开水煲的铭牌如图A3－6－13所示，其内部由开关和电热丝组成。求：
产品名称：开水煲
频 率：50 Hz
额定功率：1100 W
额定电压：220 V
容 量：1.2 L
型 号：JKY－12C11C
图A3－6－13
(1)开水煲正常工作时，通过其内部电热丝的电流。
(2)开水煲正常工作时，其内部电热丝的电阻。
(3)开水煲在额定电压下工作5 min消耗的电能。
8．如图A3－6－14所示，在四个相同水槽中盛有质量和温度都相同的纯水，现将阻值为R1、R2的电阻丝(R1＜R2)，分别按如图所示的四种方式连接放入水槽，并接入相同电源。通电相同时间后，水温最高的是( )
图A3－6－14
9．2018·西宁 如图A3－6－15所示是探究“电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验的过程中，下列说法正确的是( )
图A3－6－15
A．通过左边容器中电阻丝的电流比通过右边容器中电阻丝的电流大
B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
C．要保持两个电阻丝两端电压相等
D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
10．2017·绍兴 某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和恒温两种状态。电路如图A3－6－16甲所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度的作用，指示灯的额定电压为200 V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40 Ω。求：
图A3－6－16
(1)当指示灯亮起时，温度控制器处于________状态。
(2)指示灯的电阻值。
(3)加热状态时，温度控制器所消耗的电功率。
(4)温度控制器正常工作时，记录灯泡在一段时间内，规律性亮灭情况如图乙所示，则温度控制器 1 h 内所消耗的电能是多少。
拓| 展| 培| 优
11．由于电网供电电压比正常工作电压降低了10%，则接在电路中的电热器，在单位时间内产生的热量比原来减少了( )
A．90% B．81% C．19% D．10%
12．2017·杭州 图A3－6－17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闭合开关，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________(填“大于”“等于”或“小于”)电流在电路中产生的热量。
(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？并根据学过的相关知识解释。
图A3－6－17
教师详解详析
1．B 2.C 3.B 4.B
5．6.6×105 1000 6×105
6．(1)＞ (2)做功
(3)T甲1和T甲2或T乙1和T乙2
[解析] (1)由图可知两根电阻丝串联，通过的电流和通电时间相等，现甲瓶中的温度计示数上升比乙瓶中快，说明甲瓶中电阻丝产生的热量多，结合焦耳定律可知R1＞R2。
(2)电阻丝发热是电流做功的结果，所以是通过做功改变内能的。
(3)要研究电阻产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻和通电时间相等，改变电流大小，所以要选择T甲1和T甲2或T乙1和T乙2进行比较。
7．(1)根据P＝UI得，开水煲正常工作时，通过其内部电热丝的电流：I＝＝＝5 A。
(2)根据欧姆定律可得，开水煲正常工作时，其内部电热丝的电阻：R＝＝＝44 Ω。
(3)开水煲在额定电压下工作5 min消耗的电能：W＝Pt＝1100 W×5×60 s＝3.3×105 J。
8．D [解析] 相同电压下，电阻越小，产生的热量越多。R1、R2并联后的总电阻小于其中任何一个电阻的大小，也必定小于串联后的总电阻。
9．B [解析] 左、右容器中的电阻丝串联在同一电路中，通过它们的电流大小相等。电阻丝对等量的封闭空气加热，产生的热量越多，封闭空气的气压越大，与其相连的U形管的液面高度差越大，则可以根据U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少。要探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系，应控制电流的大小和通电时间相同，使两电阻丝阻值不同，则它们两端的电压不同。通过两容器中电阻丝的电流大小、通电时间相同，右侧容器中的电阻丝阻值更大，则右侧容器内电阻丝产生的热量更多，右侧容器内空气吸收的热量更多。
10．(1)恒温
(2)双金属开关断开时，＝；R灯＝＝＝400 Ω。
(3)加热状态时，双金属开关闭合，P＝＝ ＝1210 W。
(4)一个周期(3 min)消耗的电能：W＝W1＋W2＝t1＋Pt2＝×150 s＋1210 W×30 s＝5.28×104 J，1 h消耗电能：W总＝W×20＝1.056×106 J。
11．C [解析] 因为电热器是纯电阻，所以电热器在正常工作电压下的功率为P＝，由题可知，实际电压为0.9U，
则P实＝，ΔP＝P－P实＝，则比原来减少了19%。
12．(1)t
(2)大于
(3)不正确。电动机转轴不转时，W总功＝Q电路，即UI1t＝I12(R＋r)t，整理得I1＝；
电动机转轴转动时，W总功′>Q电路′，即 UI2t>I22(R＋r)t，整理得I2＜。
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，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＝t。(2)在电动机转动时，电流所做的功主要有两个用途：一是转化为电动机的机械能，二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。
