2021浙教版科学“中考二轮专题突破”讲义（二十五）：电功和电功率【word，含答案】
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| 名称 | 2021浙教版科学“中考二轮专题突破”讲义（二十五）：电功和电功率【word，含答案】 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2021-05-17 20:02:00 | ||
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文档简介
一、电功
1．电流通过某段电路所做的功叫电功。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量(消耗电能)的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。
2．公式：W＝UIt＝Pt(适用于所有电路)。
3．单位：焦耳(J)，常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称“度”。
1度＝1千瓦时＝1kW·h＝3.6×106J
4．电功或电能测量
电能表 转盘式 频闪式
示意图 ? ?
作用 测量用电器某一段时间内消耗的电能
主要参数 “220V”指电能表应接在电压为220V的电路中
(2)“10(20)A”表示这个电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A。
二、电功率
1．含义：电功率是电流在单位时间内做的功。电功率是表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率(而不是其额定功率)。
2．公式：P＝＝UI＝I2R＝。
3．单位： 瓦特(W)，常用单位：千瓦(kW)。
①串联电路中常用公式：P＝I2R P1∶P2＝R1∶R2
②并联电路中常用公式：P＝ P1∶P2＝R2∶R1
③无论用电器串联或并联，计算总功率可用公式：P＝P1＋P2 。
4．额定功率和实际功率
额定电压是用电器正常工作时的电压，额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率。
P额＝U额I额＝,R) R＝,P额)
U实U实________U额 P实＝P额 用电器正常工作
U实>U额 P实______P额 易损坏用电器
三、伏安法测量小灯泡的额定功率
原理：P＝UI
电路原理图如图所示。
多次测量观察小灯泡在不同功率时的亮度变化。计算额定功率时要选取额定电压那一组数据进行计算。伏安法测功率不需要计算三次实验的平均功率。
四、电热器
1．电流的热效应的探究实验
该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。
2．焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)，对于纯电阻电路可推导出：Q ＝UIt＝＝W＝Pt。
3．电热器
利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
电路图
低温挡 S闭合、S1断开，R1、R2串联，R总＝R1＋R2 S闭合、S1断开，只有R2接入电路，R总＝R2 S接a端，R1与R2串联．R总＝R1＋R2
高温挡 S、S1都闭合，只有R1接入电路，R总＝R1 S、S1都闭合，R1与R2并联，R总小于R1、R2中的最小值 S接b端，只有R2接入电路中，R总＝R2
例1、如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该表盘上显示已用电____kW·h。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min，电能表指示灯闪烁了32次。该用电器在上述时间内消耗的电能为____kW·h，它的实际电功率是____W。
例2、在验证焦耳定律(Q＝I2Rt)中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况(已知R甲＜R乙)。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度Δh。小组实验报告汇总如表，请把表格空白处填写完整。
实验电路 玻璃管内液面高度 小组结论 你的合理解释与评价
A 液面都不上升 导体产生的热量跟电阻无关 (1)____
B 液面都上升，且Δh甲＜Δh乙 电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就(2)____ 电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C 液面都上升，且Δh甲(3)____Δh乙 电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多 (4)____
例3、图甲是测定小灯泡(额定电压2V)电功率的实验电路。
(1)某同学根据实验数据画出如图乙所示的图像，则该小灯泡的额定功率为 W。老师认为图乙曲线右半段不符合实验事实，理由是 。
(2)另一同学为探究电流跟电阻的关系，换用4.5V的电源，并用多个不同阻值的定值电阻替换图甲中的灯泡，得到如图丙的图像，则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω。
例4、小金用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡的额定电压为2.5V，正常工作时的电阻约为10Ω。现有如下器材：电流表、电压表(量程只有0～3V)、开关、电压恒为6V的直流电源各一个，规格分别为“10Ω 1A”、“15Ω 2A”和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。
实验序号 U(V) I(A) P(W)
1 3.0 0.32
2 2.5
3 2.0
小金按图甲所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表示数为3.0V，于是她就记录下电流表的示数(见表格)，之后再移动滑动变阻器的滑片，依次测量电压表示数为2.5V和2.0V时的电流。其中当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示。接着小金继续移动变阻器的滑片至某一位置时，发现小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏。
(1)小灯泡的额定功率为 W。小金所选的滑动变阻器规格是 。
(2)小金的实验操作过程是否规范，为什么？ 。
(3)上述过程中出现小灯泡不亮的原因可能是 。
例5、电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如表乙。
(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
(2)图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8V，已知电热丝R1阻值为4Ω，电热丝R2阻值为6Ω，开关S3只接a或b。
①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为 (选填“高”“中”或“低”)温挡。
②中温挡功率为多少瓦？
③高温挡工作20min，眼罩消耗的电能为多少焦？
1．下列用电器主要利用电流热效应工作的是( )
2.把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上(如图所示)，小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是( )
A．60J B．36J C．30J D．6J
3.小华同学将额定电压相同的两只小灯泡L1和L2串联在电路中，如图所示，接通开关后发现灯L1亮而灯L2不亮；当她用一根导线并接在灯L1的两端时，发现灯L2亮了而灯L1不亮，分析产生这一现象的原因是(不考虑温度对灯丝电阻的影响)( )
A．灯泡L2发生了短路
B．灯泡L1的电阻比灯泡L2的电阻小得多
C．灯泡L1发生了断路
D．灯L1的额定功率比灯L2的额定功率小得多
4.如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则( )
A．R1的电功率一定减小
B．R2的电功率一定增大
C．电流表的示数增大
D．电压表的示数减小
5.小柯同学在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源为三节干电池，小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
(2)电路连接完闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是____。
(3)故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是____；小柯同学测量了六组且记下对应的电压表(0.5V、1.0V、…、3.0V)和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I－U图像，可计算出小灯泡的额定功率是____W。
(4)为完成上述整个实验，最合理的滑动变阻器应选____。
A．“0.5A 10Ω” B．“1A 20Ω”
C．“1A 60Ω” D．“0.2A 200Ω”
6.自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。取水时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。
(1)电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一个低压区，水在____的作用下，通过进水管进入泵売。当水离开出水口后，由于____，会继续向上运动。
(2)自动取水时，将1L水抽高0.5m灌入电热水壶中需要5s，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？(g取10N/kg)
(3)某电热水壶的额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为55W，工作电路如图丙。制作电热水壶时，所选用电热丝R1、R2的阻值分别为多少欧姆？
7.现有规格分别为“6V 3W”和“6V 6W”两个小灯泡L1、L2，已知它们的电流与电压间关系如图所示。
(1)由图可知，L1、L2的灯丝电阻都随电流的增大而____(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)若将L1、L2并联接在学生电源间，电源电压调节为6V，通电5min，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？
(3)若将L1、L2串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下，L1、L2消耗的实际总功率最大值是多少？
8.如图所示电路，电源电压U不变，灯L1、L2上都标有“3V”字样，且灯丝阻值不变，R1是定值电阻。闭合开关S1后，依次进行如下操作：①开关S2接1、2，移动滑片P，使电压表V1示数为3V，此时电流表示数为0.3A；②开关S2接2、3，电流表示数为0.4A；③开关S2接4、5，电流表示数仍为0.4A，电压表V2示数为2V。
请解答下列问题：
(1)灯L1、L2的额定功率分别是多少？
(2)小科根据上述实验数据，计算R1的阻值，分析如下：
操作①中，L1与R0串联，L1两端电压为3V，通过L1的
电流大小为0.3A。
操作②中，L1与R1并联后(可看作一个阻值变小的电阻)
与R0串联，通过L1与R1的总电流大小I为0.4A。假设
此时L1两端电压为U1，通过的电流为IL1。
可求得R1＝＝＝＝30Ω
老师指出：求解R1时，代入的“3V”“0.4A”“0.3A”三个数据中有错误。请你指出错误的数据： ，并正确求解R1。
(3)当开关S2接4、5时，滑片P怎样移动才能使L2正常工作？(要求说明移动方向和变化的阻值大小)
1.小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1。他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙)，闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1′、P2′(不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定)。下列关系式正确的是( )
A．P2′>P1′>P1 B．P2′>P1>P1′ C．P1>P2′>P1′ D．P1>P1′>P2′
2.小明同学家的电能表上标有“3000r/(kW·h)”的字样，他将家中的其他用电器都与电源断开，仅让电水壶在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45r，则下列说法不正确的是( )
A．电水壶是利用电流的热效应来工作的
B．烧水过程中消耗的电能为5.4×105J
C．电水壶的额定功率为900W
D．当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W
3.如图甲所示电路，分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接入A、B之间后进行实验，并根据电流表和电压表示数画出A、B之间电阻的P－U图像，如图乙所示。如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验，同理，可以在图乙中画出它的P－U图像③。则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是( )
A．R1和Ⅰ B．R1和Ⅲ C．R2和Ⅰ D．R2和Ⅲ
4.如图甲是一种电热膜，它不易氧化，工作时能自动控温。其构造是在绝缘薄膜表面，将多条薄的导电墨线两端与金属导线相连，如图乙。导电墨线电阻随温度变化图像如图丙。有关电热膜说法正确的是( )
A．导电墨线间以串联的方式连接 B．不易氧化属于电热膜的物理性质
C．工作时通过导电墨线的电流始终不变 D．温度到达t0时，发热功率会急剧减小
5.如图所示，A、B为两盏白炽灯，A灯的规格是“110V 25W”，B灯的规格是“110V 100W”，R是一个未知电阻。若把它们接到电压为220V的电路上，下面四种接法中，可能让两盏灯都正常发光的电路是( )
A B C D
6.标有“6V 3W”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示。则该灯泡正常发光时的电阻为 Ω，若把它与一只阻值为8Ω的电阻串联接在电压为7.2V的电路中，则整个电路消耗的功率为 W。
7.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)如图乙是小张测量时所连接的部分实物连线图，请你根据图甲补全实物连线图。
(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、电压表读数如图丙所示，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”或“不变”)。
8.某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
(1)为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 (写出一条即可)。
(2)为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 。
(3)科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 。
9.如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”，使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：
额定电压：5V 额定功率：5W
光源类型：LED 锂电池输出电压：5V
锂电池容量：4800mAh
(注：以4800mA的电流放电能工作1h)
(1)若A球内置的磁体下端为N极，则B球内置磁体上端为 极。
(2)求平衡台灯正常发光时电路中的电流。
(3)给该台灯充电时，充电器的输出电压为5V、电流2A，充电效率为80%，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？
参考答案
例1、5546.7 0.02 400
例2、（1）两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系；（2）越多；（3）＞；（4）两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
【解析】(1)A图中，电流通过电热丝产生热量的多少是通过烧瓶中液体体积的变化反映的，电热丝没有接入电路，无法产生热量，所以两根玻璃管中的液柱都没有变化，更无法验证电热与电阻的关系；
(2)B图中,两根电热丝串联接入电路,通过的电流和通电时间相同,已知R甲(3)C图中，两根电热丝并联接入电路，电阻不同，同时电流也不同，所以不能正确研究电流产生热量与电阻的关系。
例3、（1）0.8 当实际电压远大于额定电压时，小灯泡会烧毁；（2）15
【解析】 (1)小灯泡的额定电压为2V，根据图乙可知，2V时通过小灯泡的电流为0.4A，则小灯泡的额定功率P额＝U额I＝2V×0.4A＝0.8W。(2)探究电流跟电阻的关系时，需保证电阻两端的电压不变，由图丙可知，电阻两端的电压U1＝I1R1＝0.3A×10Ω＝3V，电源电压U＝4.5V，则滑动变阻器两端的电压为U滑＝U－U1＝4.5V－3V＝1.5V。当电路中电流最小时，滑动变阻器阻值最大，图丙中电流最小值I2＝0.1A，此时滑动变阻器的阻值R滑＝＝＝15Ω。
例4、（1）0.75 “50Ω 0.5A”；（2）不规范，因为在闭合开关前，滑动变阻器没有调到阻值最大(或没有将滑动变阻器的滑片移动最左端)；（3）滑动变阻器的阻值过大，使小灯泡两端电压过小，功率过小
例5、（1）1.44h；（2）①低；②5.76W；③11520J
【解析】(1)t＝＝1.44h
(2)②当S1闭合，S2闭合，S3接a时为中温挡，P1＝＝＝5.76W
(2)③当S1闭合，S2闭合，S3接b时为高温挡，R2的功率P2＝＝＝3.84W，R1的功率P1＝5.76W，总功率P＝P1＋P2＝5.76W＋3.84W＝9.6W，消耗的电能W＝Pt＝9.6W×20×60s＝11520J
1．A
2.D
3.D
4.A
5.(1)如答图所示。
小灯泡断路；（3）向右移滑片P使电压表示数为2.5V 0.5；（4）C
6.（1）大气压 惯性；（2）1W；（3）R1的阻值为44Ω，R2的阻值为836Ω。
【解析】(2)解：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10－3m3＝1kg
G＝mg＝1kg×10N/kg＝10N
W＝Gh＝10N×0.5m＝5J
P＝＝＝1W
答：电动机抽水时的功率至少为1W。
(3)解：开关闭合时，只有R1工作，为加热状态：
R1＝＝＝44Ω
开关断开时，R1、R2同时工作，为保温状态：
R总＝＝＝880Ω
R2＝R总－R1＝880Ω－44Ω＝836Ω
答：R1的阻值为44Ω，R2的阻值为836Ω。
7.（1）增大；（2）2700J；（3）4W
【解析】(2)两灯并联，U总＝6V时，L1和L2都正常发光，W总＝P总t＝(3W＋6W)×5×60s＝2700J。
(3)L1和L2的额定电流分别为I1＝＝＝0.5A，I2＝＝＝1A，
L1和L2串联时，最大电流为0.5A。
由图可知，P1′＝6V×0.5A＝3W，P2′＝2V×0.5A＝1W，
所以L1和L2实际消耗的最大功率P＝P1′＋P2′＝4W。
8.（1）灯L1的额定功率为0.9W，灯L2的额定功率为1.8W。（2）3V、0.3A；10Ω；（3）当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5Ω，才能使L2正常工作。
【解析】(1)解：操作①中，灯L1正常工作，UL1额＝UL1＝3V
灯L1的额定功率为PL1额＝PL1＝UL1IL1＝3V×0.3A＝0.9W
根据操作③，可求出灯L2的电阻值为RL2＝＝＝5Ω
因此，灯L2的额定功率为PL2额＝＝＝1.8W
答：灯L1的额定功率为0.9W，灯L2的额定功率为1.8W。
(2)解法1：根据操作①可得，RL1＝＝＝10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以＋＝，即＋＝
求得：R1＝10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10Ω。
解法2：根据操作①可得，RL1＝＝＝10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以S2接2、3时，IL1′＝＝＝0.2A
I1＝I－IL1′＝0.4A－0.2A＝0.2A
所以R1＝＝＝10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10Ω。
(3)解：操作①中，L1与R0串联，U＝UL1＋UR0＝UL1＋IR0R0
即：U＝3V＋0.3A×R0
同理，据操作③可得：U＝2V＋0.4A×R0
综上二式可得：U＝6V，R0＝10Ω
当S2接4、5时，R0与L2串联，已知L2正常工作时UL2′＝3V
此时，R0两端的电压UR0′＝U－UL2′＝6V－3V＝3V
即：UR0′＝UL2′＝3V
所以R0′＝RL2＝5Ω，R0减小的阻值ΔR0＝R0－R0′＝10Ω－5Ω＝5Ω
所以滑片P应向左移动
答：当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5Ω，才能使L2正常工作。
1.C
2.B
3.C
【解析】 P＝I2R＝，U相同时，R越小，P越大，因此图像①对应R2。并联后，总电阻小于其中任一电阻，即总电阻变小，图像③应在Ⅰ区域。(或两电阻并联后，功率为它们的叠加值，落在Ⅰ区域。)
4.D
【解析】 任何一条导电墨线断路，都不影响其他导电墨线的正常工作，导电墨线之间是并联连接的。不易被氧化属于物质的化学性质。由于工作时导电墨线会发热使得温度发生改变，进而影响电阻的变化，而其两端的电压恒定，因此电流会发生变化。P＝I2R＝，温度达到t0时，电阻R急剧增大，发热功率P会急剧减小。
5.C
6.12 2.88
7.(1)如答图所示。
小灯泡烧坏；由于滑动变阻器阻值太小，实验时电路电流始终大于灯泡额定电流，灯泡将被烧坏；（3）变小
【解析】(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，
此时滑动变阻器接入电路的阻值：R=U滑/I=3.7V/0.15A≈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。
8.（1）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少(合理即可)；（2）保持前后两次电阻的大小相同；（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多(合理即可)
9.（1）南(S) ；（2）1A；（3）3h
【解析】 (2)I＝＝＝1A
(3)W电池＝U1I1t1＝5V×4.8A×3600s＝86400J
W输入＝＝108000J
t2＝＝＝10800s＝3h
1．电流通过某段电路所做的功叫电功。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量(消耗电能)的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。
2．公式：W＝UIt＝Pt(适用于所有电路)。
3．单位：焦耳(J)，常用单位：千瓦时(kW·h)，俗称“度”。
1度＝1千瓦时＝1kW·h＝3.6×106J
4．电功或电能测量
电能表 转盘式 频闪式
示意图 ? ?
作用 测量用电器某一段时间内消耗的电能
主要参数 “220V”指电能表应接在电压为220V的电路中
(2)“10(20)A”表示这个电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A。
二、电功率
1．含义：电功率是电流在单位时间内做的功。电功率是表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率(而不是其额定功率)。
2．公式：P＝＝UI＝I2R＝。
3．单位： 瓦特(W)，常用单位：千瓦(kW)。
①串联电路中常用公式：P＝I2R P1∶P2＝R1∶R2
②并联电路中常用公式：P＝ P1∶P2＝R2∶R1
③无论用电器串联或并联，计算总功率可用公式：P＝P1＋P2 。
4．额定功率和实际功率
额定电压是用电器正常工作时的电压，额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率。
P额＝U额I额＝,R) R＝,P额)
U实
U实>U额 P实______P额 易损坏用电器
三、伏安法测量小灯泡的额定功率
原理：P＝UI
电路原理图如图所示。
多次测量观察小灯泡在不同功率时的亮度变化。计算额定功率时要选取额定电压那一组数据进行计算。伏安法测功率不需要计算三次实验的平均功率。
四、电热器
1．电流的热效应的探究实验
该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。
2．焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)，对于纯电阻电路可推导出：Q ＝UIt＝＝W＝Pt。
3．电热器
利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
电路图
低温挡 S闭合、S1断开，R1、R2串联，R总＝R1＋R2 S闭合、S1断开，只有R2接入电路，R总＝R2 S接a端，R1与R2串联．R总＝R1＋R2
高温挡 S、S1都闭合，只有R1接入电路，R总＝R1 S、S1都闭合，R1与R2并联，R总小于R1、R2中的最小值 S接b端，只有R2接入电路中，R总＝R2
例1、如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该表盘上显示已用电____kW·h。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min，电能表指示灯闪烁了32次。该用电器在上述时间内消耗的电能为____kW·h，它的实际电功率是____W。
例2、在验证焦耳定律(Q＝I2Rt)中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况(已知R甲＜R乙)。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度Δh。小组实验报告汇总如表，请把表格空白处填写完整。
实验电路 玻璃管内液面高度 小组结论 你的合理解释与评价
A 液面都不上升 导体产生的热量跟电阻无关 (1)____
B 液面都上升，且Δh甲＜Δh乙 电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就(2)____ 电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C 液面都上升，且Δh甲(3)____Δh乙 电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多 (4)____
例3、图甲是测定小灯泡(额定电压2V)电功率的实验电路。
(1)某同学根据实验数据画出如图乙所示的图像，则该小灯泡的额定功率为 W。老师认为图乙曲线右半段不符合实验事实，理由是 。
(2)另一同学为探究电流跟电阻的关系，换用4.5V的电源，并用多个不同阻值的定值电阻替换图甲中的灯泡，得到如图丙的图像，则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω。
例4、小金用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡的额定电压为2.5V，正常工作时的电阻约为10Ω。现有如下器材：电流表、电压表(量程只有0～3V)、开关、电压恒为6V的直流电源各一个，规格分别为“10Ω 1A”、“15Ω 2A”和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。
实验序号 U(V) I(A) P(W)
1 3.0 0.32
2 2.5
3 2.0
小金按图甲所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表示数为3.0V，于是她就记录下电流表的示数(见表格)，之后再移动滑动变阻器的滑片，依次测量电压表示数为2.5V和2.0V时的电流。其中当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示。接着小金继续移动变阻器的滑片至某一位置时，发现小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏。
(1)小灯泡的额定功率为 W。小金所选的滑动变阻器规格是 。
(2)小金的实验操作过程是否规范，为什么？ 。
(3)上述过程中出现小灯泡不亮的原因可能是 。
例5、电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如表乙。
(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
(2)图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8V，已知电热丝R1阻值为4Ω，电热丝R2阻值为6Ω，开关S3只接a或b。
①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为 (选填“高”“中”或“低”)温挡。
②中温挡功率为多少瓦？
③高温挡工作20min，眼罩消耗的电能为多少焦？
1．下列用电器主要利用电流热效应工作的是( )
2.把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上(如图所示)，小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是( )
A．60J B．36J C．30J D．6J
3.小华同学将额定电压相同的两只小灯泡L1和L2串联在电路中，如图所示，接通开关后发现灯L1亮而灯L2不亮；当她用一根导线并接在灯L1的两端时，发现灯L2亮了而灯L1不亮，分析产生这一现象的原因是(不考虑温度对灯丝电阻的影响)( )
A．灯泡L2发生了短路
B．灯泡L1的电阻比灯泡L2的电阻小得多
C．灯泡L1发生了断路
D．灯L1的额定功率比灯L2的额定功率小得多
4.如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则( )
A．R1的电功率一定减小
B．R2的电功率一定增大
C．电流表的示数增大
D．电压表的示数减小
5.小柯同学在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源为三节干电池，小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
(2)电路连接完闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是____。
(3)故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是____；小柯同学测量了六组且记下对应的电压表(0.5V、1.0V、…、3.0V)和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I－U图像，可计算出小灯泡的额定功率是____W。
(4)为完成上述整个实验，最合理的滑动变阻器应选____。
A．“0.5A 10Ω” B．“1A 20Ω”
C．“1A 60Ω” D．“0.2A 200Ω”
6.自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。取水时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。
(1)电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一个低压区，水在____的作用下，通过进水管进入泵売。当水离开出水口后，由于____，会继续向上运动。
(2)自动取水时，将1L水抽高0.5m灌入电热水壶中需要5s，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？(g取10N/kg)
(3)某电热水壶的额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为55W，工作电路如图丙。制作电热水壶时，所选用电热丝R1、R2的阻值分别为多少欧姆？
7.现有规格分别为“6V 3W”和“6V 6W”两个小灯泡L1、L2，已知它们的电流与电压间关系如图所示。
(1)由图可知，L1、L2的灯丝电阻都随电流的增大而____(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)若将L1、L2并联接在学生电源间，电源电压调节为6V，通电5min，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？
(3)若将L1、L2串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下，L1、L2消耗的实际总功率最大值是多少？
8.如图所示电路，电源电压U不变，灯L1、L2上都标有“3V”字样，且灯丝阻值不变，R1是定值电阻。闭合开关S1后，依次进行如下操作：①开关S2接1、2，移动滑片P，使电压表V1示数为3V，此时电流表示数为0.3A；②开关S2接2、3，电流表示数为0.4A；③开关S2接4、5，电流表示数仍为0.4A，电压表V2示数为2V。
请解答下列问题：
(1)灯L1、L2的额定功率分别是多少？
(2)小科根据上述实验数据，计算R1的阻值，分析如下：
操作①中，L1与R0串联，L1两端电压为3V，通过L1的
电流大小为0.3A。
操作②中，L1与R1并联后(可看作一个阻值变小的电阻)
与R0串联，通过L1与R1的总电流大小I为0.4A。假设
此时L1两端电压为U1，通过的电流为IL1。
可求得R1＝＝＝＝30Ω
老师指出：求解R1时，代入的“3V”“0.4A”“0.3A”三个数据中有错误。请你指出错误的数据： ，并正确求解R1。
(3)当开关S2接4、5时，滑片P怎样移动才能使L2正常工作？(要求说明移动方向和变化的阻值大小)
1.小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1。他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙)，闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1′、P2′(不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定)。下列关系式正确的是( )
A．P2′>P1′>P1 B．P2′>P1>P1′ C．P1>P2′>P1′ D．P1>P1′>P2′
2.小明同学家的电能表上标有“3000r/(kW·h)”的字样，他将家中的其他用电器都与电源断开，仅让电水壶在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45r，则下列说法不正确的是( )
A．电水壶是利用电流的热效应来工作的
B．烧水过程中消耗的电能为5.4×105J
C．电水壶的额定功率为900W
D．当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W
3.如图甲所示电路，分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接入A、B之间后进行实验，并根据电流表和电压表示数画出A、B之间电阻的P－U图像，如图乙所示。如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验，同理，可以在图乙中画出它的P－U图像③。则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是( )
A．R1和Ⅰ B．R1和Ⅲ C．R2和Ⅰ D．R2和Ⅲ
4.如图甲是一种电热膜，它不易氧化，工作时能自动控温。其构造是在绝缘薄膜表面，将多条薄的导电墨线两端与金属导线相连，如图乙。导电墨线电阻随温度变化图像如图丙。有关电热膜说法正确的是( )
A．导电墨线间以串联的方式连接 B．不易氧化属于电热膜的物理性质
C．工作时通过导电墨线的电流始终不变 D．温度到达t0时，发热功率会急剧减小
5.如图所示，A、B为两盏白炽灯，A灯的规格是“110V 25W”，B灯的规格是“110V 100W”，R是一个未知电阻。若把它们接到电压为220V的电路上，下面四种接法中，可能让两盏灯都正常发光的电路是( )
A B C D
6.标有“6V 3W”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示。则该灯泡正常发光时的电阻为 Ω，若把它与一只阻值为8Ω的电阻串联接在电压为7.2V的电路中，则整个电路消耗的功率为 W。
7.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)如图乙是小张测量时所连接的部分实物连线图，请你根据图甲补全实物连线图。
(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、电压表读数如图丙所示，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”或“不变”)。
8.某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
(1)为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 (写出一条即可)。
(2)为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 。
(3)科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 。
9.如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”，使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：
额定电压：5V 额定功率：5W
光源类型：LED 锂电池输出电压：5V
锂电池容量：4800mAh
(注：以4800mA的电流放电能工作1h)
(1)若A球内置的磁体下端为N极，则B球内置磁体上端为 极。
(2)求平衡台灯正常发光时电路中的电流。
(3)给该台灯充电时，充电器的输出电压为5V、电流2A，充电效率为80%，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？
参考答案
例1、5546.7 0.02 400
例2、（1）两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系；（2）越多；（3）＞；（4）两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
【解析】(1)A图中，电流通过电热丝产生热量的多少是通过烧瓶中液体体积的变化反映的，电热丝没有接入电路，无法产生热量，所以两根玻璃管中的液柱都没有变化，更无法验证电热与电阻的关系；
(2)B图中,两根电热丝串联接入电路,通过的电流和通电时间相同,已知R甲
例3、（1）0.8 当实际电压远大于额定电压时，小灯泡会烧毁；（2）15
【解析】 (1)小灯泡的额定电压为2V，根据图乙可知，2V时通过小灯泡的电流为0.4A，则小灯泡的额定功率P额＝U额I＝2V×0.4A＝0.8W。(2)探究电流跟电阻的关系时，需保证电阻两端的电压不变，由图丙可知，电阻两端的电压U1＝I1R1＝0.3A×10Ω＝3V，电源电压U＝4.5V，则滑动变阻器两端的电压为U滑＝U－U1＝4.5V－3V＝1.5V。当电路中电流最小时，滑动变阻器阻值最大，图丙中电流最小值I2＝0.1A，此时滑动变阻器的阻值R滑＝＝＝15Ω。
例4、（1）0.75 “50Ω 0.5A”；（2）不规范，因为在闭合开关前，滑动变阻器没有调到阻值最大(或没有将滑动变阻器的滑片移动最左端)；（3）滑动变阻器的阻值过大，使小灯泡两端电压过小，功率过小
例5、（1）1.44h；（2）①低；②5.76W；③11520J
【解析】(1)t＝＝1.44h
(2)②当S1闭合，S2闭合，S3接a时为中温挡，P1＝＝＝5.76W
(2)③当S1闭合，S2闭合，S3接b时为高温挡，R2的功率P2＝＝＝3.84W，R1的功率P1＝5.76W，总功率P＝P1＋P2＝5.76W＋3.84W＝9.6W，消耗的电能W＝Pt＝9.6W×20×60s＝11520J
1．A
2.D
3.D
4.A
5.(1)如答图所示。
小灯泡断路；（3）向右移滑片P使电压表示数为2.5V 0.5；（4）C
6.（1）大气压 惯性；（2）1W；（3）R1的阻值为44Ω，R2的阻值为836Ω。
【解析】(2)解：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10－3m3＝1kg
G＝mg＝1kg×10N/kg＝10N
W＝Gh＝10N×0.5m＝5J
P＝＝＝1W
答：电动机抽水时的功率至少为1W。
(3)解：开关闭合时，只有R1工作，为加热状态：
R1＝＝＝44Ω
开关断开时，R1、R2同时工作，为保温状态：
R总＝＝＝880Ω
R2＝R总－R1＝880Ω－44Ω＝836Ω
答：R1的阻值为44Ω，R2的阻值为836Ω。
7.（1）增大；（2）2700J；（3）4W
【解析】(2)两灯并联，U总＝6V时，L1和L2都正常发光，W总＝P总t＝(3W＋6W)×5×60s＝2700J。
(3)L1和L2的额定电流分别为I1＝＝＝0.5A，I2＝＝＝1A，
L1和L2串联时，最大电流为0.5A。
由图可知，P1′＝6V×0.5A＝3W，P2′＝2V×0.5A＝1W，
所以L1和L2实际消耗的最大功率P＝P1′＋P2′＝4W。
8.（1）灯L1的额定功率为0.9W，灯L2的额定功率为1.8W。（2）3V、0.3A；10Ω；（3）当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5Ω，才能使L2正常工作。
【解析】(1)解：操作①中，灯L1正常工作，UL1额＝UL1＝3V
灯L1的额定功率为PL1额＝PL1＝UL1IL1＝3V×0.3A＝0.9W
根据操作③，可求出灯L2的电阻值为RL2＝＝＝5Ω
因此，灯L2的额定功率为PL2额＝＝＝1.8W
答：灯L1的额定功率为0.9W，灯L2的额定功率为1.8W。
(2)解法1：根据操作①可得，RL1＝＝＝10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以＋＝，即＋＝
求得：R1＝10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10Ω。
解法2：根据操作①可得，RL1＝＝＝10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以S2接2、3时，IL1′＝＝＝0.2A
I1＝I－IL1′＝0.4A－0.2A＝0.2A
所以R1＝＝＝10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10Ω。
(3)解：操作①中，L1与R0串联，U＝UL1＋UR0＝UL1＋IR0R0
即：U＝3V＋0.3A×R0
同理，据操作③可得：U＝2V＋0.4A×R0
综上二式可得：U＝6V，R0＝10Ω
当S2接4、5时，R0与L2串联，已知L2正常工作时UL2′＝3V
此时，R0两端的电压UR0′＝U－UL2′＝6V－3V＝3V
即：UR0′＝UL2′＝3V
所以R0′＝RL2＝5Ω，R0减小的阻值ΔR0＝R0－R0′＝10Ω－5Ω＝5Ω
所以滑片P应向左移动
答：当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5Ω，才能使L2正常工作。
1.C
2.B
3.C
【解析】 P＝I2R＝，U相同时，R越小，P越大，因此图像①对应R2。并联后，总电阻小于其中任一电阻，即总电阻变小，图像③应在Ⅰ区域。(或两电阻并联后，功率为它们的叠加值，落在Ⅰ区域。)
4.D
【解析】 任何一条导电墨线断路，都不影响其他导电墨线的正常工作，导电墨线之间是并联连接的。不易被氧化属于物质的化学性质。由于工作时导电墨线会发热使得温度发生改变，进而影响电阻的变化，而其两端的电压恒定，因此电流会发生变化。P＝I2R＝，温度达到t0时，电阻R急剧增大，发热功率P会急剧减小。
5.C
6.12 2.88
7.(1)如答图所示。
小灯泡烧坏；由于滑动变阻器阻值太小，实验时电路电流始终大于灯泡额定电流，灯泡将被烧坏；（3）变小
【解析】(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，
此时滑动变阻器接入电路的阻值：R=U滑/I=3.7V/0.15A≈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。
8.（1）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少(合理即可)；（2）保持前后两次电阻的大小相同；（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多(合理即可)
9.（1）南(S) ；（2）1A；（3）3h
【解析】 (2)I＝＝＝1A
(3)W电池＝U1I1t1＝5V×4.8A×3600s＝86400J
W输入＝＝108000J
t2＝＝＝10800s＝3h