第6节 电能（二） 电路分析、小灯泡额定功率、焦耳定律（知识点+点题精练）（无答案）

电能（二）
伏安法测定小灯泡额定功率及其实验探究
1、原理：利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可求出小灯泡的电功率。
2．实验电路图


实验操作要点
(1)在连接电路时，开关始终要断开，滑动变阻器的滑片应放在_______________处。
(2)根据小灯泡的额定电压和正常工作电流大小选择合适的量程。
(3)滑动变阻器在本实验中的作用除了保护电路以外，主要目的是__________________，便于测出它的额定功率和实际功率。
【针对练习】
1．小林想测量小灯泡的额定功率及正常发光时的电阻，小灯泡的额定电压为2.5V，实验电路如图甲所示。实验中，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示。根据实验过程及现象，下列四个选项中，判断正确的是(　　)





A．闭合开关前，滑片要移到最右端，保护电路 B．图乙中的电流表示数为0.45A
C．小灯泡正常发光时的电阻为5Ω D．小灯泡的额定功率为5W
2、有甲、乙两灯，甲灯上标有“2.5V 0.75W”，乙灯上标有“2.5V 1.25W”的字样。若只将这两个灯泡接 入同一电路中，两灯均未烧毁。则下列说法中正确（ ）
A 乙灯一定比甲灯亮 B两灯消耗的总功率一定为2瓦
C两灯串联时，通过两灯的电流最大为0.5A D.若两灯都能正常发光，则两灯一定是并联
3、如图甲，两个灯泡串联在电路中，电源电压为6V，L1的额定电压为3V，L2的额定电压为2V．通过两个灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片滑至中点时，其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏，下列说法中不正确的是（ ）
　　 A． 正常发光的小灯泡是L2，其额定功率为0.3W
　　 B． 正常发光的小灯泡是L1，其额定功率为0.45W
　　 C． 当L2两端电压为1.5V时，通过它的电流为0.15A
　　 D． 此时滑动变阻器两端电压是1.5V
4.(遵义中考)如图所示的电路中，电源电压不变，开关S闭合，滑动变阻器滑片P在a端时，电流表的示数为2.4A，电压表的示数为12V；滑片P移动到中点时，R1消耗的功率为P1；滑片P移到b点时，R1消耗的功率为P1′，P1∶P1′＝25∶9，滑片P在中点和在b端时，R2消耗的功率之比为(　　)

A．1∶2　　　　B．5∶3　　　　C．25∶9　　　　D．25∶18
5.(泰安中考)如图所示，电源电压为4.5V，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，滑动变阻器规格为“10Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”(灯丝电阻不变)，在保证小灯泡L电流不超过额定电流的情况下，移动滑动变阻器的滑片，下列说法正确的是(　　)
①小灯泡的额定电流是0.6A ②滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4～10Ω
③电压表示数变化范围是0～3V ④电流表示数变化范围是0.3～0.5A
A．只有②、④正确　　　B．只有②、③正确
C．只有①、④正确　　D．只有①、③正确
6．(安徽中考)如图，小灯泡L1和L2均标有“1.5V，0.3A”字样，AB两端的电压U＝1.5V。开关S断开时，通过L2的电流为______A。闭合开关S，两只小灯泡消耗的总功率为______W。

第6题图 第7题图
7.如图所示，电源电压保持不变，开关S断开后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是5∶4，由此判断甲、乙两个电表都是________，此时灯L1、L2________(填“并联”或“串联”)，灯L1与灯L2的电功率之比是________。
8．在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡标有“2.5V”字样，电源由两节新干电池组成，灯泡电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω　1A”字样。
实验次数 灯泡两端电压/V 通过灯泡电流/A 灯泡亮度 灯泡的功率/W 灯泡的平均功率/W
1 3 0.28 较亮 0.84 ？
2 2.5 ？ 正常发光 ？
3 2 0.22 较暗 0.44


(1)小芳设计的实验电路图如图甲所示，按照电路图连接的实物图如图乙所示，图乙中有一处明显错误是________________________。
(2)改正错误后，经检查电路连接无误。实验过程中，当灯泡两端电压为2.5V时，电流表的指针位置如图丙所示，则电流表的示数为________A。
(3)本实验测得小灯泡的额定功率为________。
(4)通过分析表格中数据以及实验现象可知灯泡的亮度是由__________决定的。
(5)小芳设计的表格中有一处不妥，请帮助她指出来：________________________。
(6)老师提醒同学仔细研究实验所得的数据，还能发现实验中小灯泡灯丝的电阻_______(填“变大”、“不变”或“变小”)，你认为产生此现象的原因是_______________。
9.琳琳小组在做“测量小灯泡电功率”的实验，实验前他们观察到小灯泡上标有“2.5V”字样。
(1)在电路连接完成后，闭合开关前，同组同学检查电路，发现她有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并在图中正确连线。

(2)正确连接电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，其原因可能是________(选填符号)。
A．灯泡断路　　 　　B．灯泡短路
C．滑动变阻器断路　　　　D．滑动变阻器短路
(3)故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表、电压表的示数如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是________A；小灯泡两端的电压是________V；若使小灯泡正常发光，则应调节滑动变阻器使电压表的示数为________V。
(4)实验结束，琳琳小组根据实验数据绘制了如图丙所示的图像，则小灯泡正常发光时的电阻大约是________Ω(保留一位小数)。
焦耳定律及其实验探究
一、电流的热效应
电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫电流的________。其实质上是电能转化为________的过程。
二、电热器
利用______________工作的用电器。如：电饭煲、电热水壶、电熨斗、电吹风机、电烙铁等。
三、焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟______________成正比，跟导体的________成正比，跟通电的________成正比，这个规律叫做焦耳定律。
数学表达式：Q＝________。
四、电热的计算
1．Q＝I2Rt适用于任何用电器。
2．对于纯电阻电路，即电能全部转化为内能的用电器，像电炉、电烙铁、电饭锅等。Q＝W＝UIt＝t＝I2Rt＝Pt
【针对练习】
1．用2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是前者的(　　)
A．1/2　　　　B．1/4　　　　 C．4倍　　　　 D．2倍
2、如图所示，电阻R和内阻为r的电动机M串联接到电路中，接通开关后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功W1，产生热量Q1，电流流过电动机做功W2，产生热量Q2，则有（　　）



3.如图是课本“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，通电进行实验过程中，下列说法正确的是(　　)
A．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
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
4.严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关(金属片M可分别拨至a、b、c处)，电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温档为6W，则其中温档和高温档分别为(　　)




A．8W，12W　　　B．8W，24W C．12W，18W　　　　D．12W，24W
5.为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等。实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过煤油升高的温度体现出来的，这种方法叫________。甲装置可探究电流通过导体产生的热量与________是否有关。在相同的通电时间内，温度计________所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多。

第6题图 第7题图
6.如图甲所示，是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。根据图像可知，反映电源总功率PU随电流I变化关系的图像是________，电源电压为________，R0阻值为________。
7.如图甲、乙所示为某型号电水壶的电路示意图及铭牌，R与R0产生的热能均能被水吸收，保温状态水温保持在80℃以上。回答下列问题：

(1)保温状态下，开关S0、S分别处于什么状态？
(2)求电阻R0和R的阻值。
(3)80℃的一杯水，放在桌上自然冷却，每隔5分钟记录一次水温，得出丙图图线。从图中可以得出什么降温规律？
(4)一满壶80℃的水自然冷却到室温，水释放的热量为多少？[水的比热c＝4.2×103J/(kg·℃)]





8.(海南中考)如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220V的电源和阻值为R0＝88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R1(可取值范围为0～120Ω)和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。

(1)由图乙可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而________。(填“增大”、“不变”或“减小”)
(2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。
(3)如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R应取多大阻值？
(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少℃？




电能的综合计算
1、电热加湿器靠电流的热效应工作．某种家用电热加湿器相关参数、外形、电路简化图如图所示．电热器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度．当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入到加热仓中．








当气雾调节器R2的滑片移到最左边时，加湿器以最大运行功率工作，求电热丝R1的电阻值．
(2)如果加热仓内冷水的温度为20℃，用最大运行功率工作，经过5min36s，水沸腾产生蒸气，求加热 仓中水的体积．[c水=4.2×103J/（kg?℃）．ρ水=1×103kg/m3，电热丝R1产生的热量全部被水吸收．环境为标准大气压]．
（3）当滑片移到最右端时，气雾调节器R2的阻值为605Ω，加湿器以最低气雾量工作，求此时电热丝R1的电功率是多少瓦？24小时R1消耗多少度电？（计算结果保留一位小数）



2、如图的电路，电源电压为25V且保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，其上标有“50Ω?2A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡L标有“5V?1W”的字样．
（1）灯泡L正常工作时的电流是多大？
（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡恰好正常工作，求R1的阻值．
（3）S、S1、S2均闭合，为确保电路安全，求滑动变阻器R2连入电路的阻值为多大时电路功率最大？ 并求出此种情况下电路1min产生的热量．




3．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能．已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以10m/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦．物体上升20s的过程中．(g取10N/Kg)，求：
（1）电压表读数；
（2）电流通过线圈产生的热量；
（3）提升物体的有用功；
（4）电动机工作效率．




4. 新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：
（1）该电动汽车此时对地面的压强；
（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率；
（3）该电动汽车电动机线圈的电阻。