資源簡介

18 電功率
【課標】
本中考考點及要求（“▲”表示該標準要求屬于評價水平這一層次）
評價目標和評價水平 標準要求 知識性 目標 技能性 目標 體驗性 目標
了解 認識 理解 獨立 操作 經 歷 認 同 內 化
1.結合實例理解電功和電功率。知道用電器的 額定功率和實際功率。 ▲ ▲
2.通過實驗探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律說明生產、生活中的一些現象。 ▲ ▲ ▲
【規律】
規律總結1：解決電能表問題需要學習的基本知識
1.構造
2.銘牌數據物理含義
（1）“220V”是指電能表適用的 額定電壓是220V 。
（2）“10(20)A”其中10A表示平時允許流過電能表的最大電流；20A表示短時間內允許流過電能表的最大電流。前面數值是標定電流或稱額定電流， 稱Ib。 括號內為最大負載電流Imax ， 在使用中負載功率電流不能超過電能表的最大負載電流.反之會造成儀表損壞.嚴重時會造成儀表燒毀及安全事故.
（3）“50Hz”表示所接電路交流電的頻率為50赫茲
（4）“600revs/kWh”表示用電器消耗1度電，表中鋁盤旋轉600圈. 3000R/KW h表示每消耗1kW h的電能，表盤轉3000轉。對于 電子式電能表，其參數為imp/KW h，每消耗1KW h的電能，指示燈閃爍的次數；
（5）讀數:16.6KW h 即16.6度(注意最后一格是小數點后一位)
規律總結2：含有圖像之電功率問題
1.考查與I-U圖像相關的電功率計算
2.以焦耳定律和電功、電功率為考查點的計算題
3.考查了串聯電路的特點、歐姆定律的應用以及電功率的計算，從圖象中獲取有用的信息。
規律總結3：電功率動態與最值以及范圍問題
1.要熟練掌握串并聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活運用，要注意燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等。
2.理解電路結構變化時歐姆定律和電功率的理解和應用，解題的關鍵是要能夠準確的分析電路的連接情況，并且能夠從圖象提取有用信息。
3.靈活應用數學技巧。
規律總結4：焦耳定律及其應用問題
1.內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
2.公式：Q=I2Rt
3.當發電廠電功率一定，送電電壓與送電電流成反比，輸電時電壓越高，電流就越小。此時因為輸電線路上有電阻，根據P=I2R可知，電流越小時，在電線上消耗的電能就會越少。所以電廠在輸電時增大送電電壓，減少電能在輸電線路上的損失。
規律總結5：解決測量小燈泡電功率實驗需要掌握的基礎知識
［實驗目的］測量小燈泡在不同狀態下的電功率。
［實驗要求］分別測量小燈泡在實際電壓等于額定電壓、略大于額定電壓、小于額定電壓時的電功率。
［實驗原理］根據公式 ，測出燈泡 和 ，就可以計算出小燈泡的電功率。
［實驗電路圖］根據實驗的目的和原理設計實驗電路圖，并按電路圖連接實物。
［實驗器材］小燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關、導線。
實驗數據（記錄）表格：小燈泡的額定電壓是
實驗次數 發光情況 電流（A） 電壓（V） 電功率（W）
1
2
3
［實驗步驟］
1．按電路圖連接實物電路。
2．合上開關，調節滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為額定電壓，觀察小燈泡發光情況，記錄電流表、電壓表示數。
3．調節滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為額定電壓值的1.2倍，觀察燈泡發光情況，記錄電流表、電壓表示數。
4．調節滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，觀察并做記錄。
5．斷開開關，整理實驗器材。
［注意事項］
1．按電路圖連接實物電路時注意：
（1）連接過程中開關應始終處于斷開狀態。
（2）根據小燈泡的額定電壓值，估計電路中電流、電壓的最大值，選擇合適的量程，并注意正負接線柱的連接及滑動變阻器正確接法。
（3）連接好以后，每個同樣檢查一遍，保證電路連接正確。
2．合上開關前，應檢查滑動變阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并調整。
3．調節滑動變阻器的過程中，要首先明白向什么方向可以使變阻器阻值變大或變小，怎么調能使小燈泡兩端電壓變大或變小。
［實驗結論］由公式P=IU計算小燈泡的功率。（將計算結果填入表中，通過分析和比較得出）
（1）不同電壓下，小燈泡的功率不同。實際電壓越大，小燈泡功率越大。
（2）小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮。
【例題】
考點一：電能
1.定義：電流所具有的能量稱為電能。
2.單位：在國際單位制中，電能的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。電能的另一個單位是千瓦時，又稱“度”，符號是kw·h。1kw·h=J，1kw·h=1度。
3.測量工具：電能表。
（1）讀數方法：電能表計數器前后兩次讀數之差，就是用戶在這段時間內消耗的千瓦時，即用電度數。
（2）銘牌上通常所表參數的含義。
A.220V——表示電能表的額定電壓。
B.10（20）A——表示電能表的額定電流為10A，在短時間內允許通過的最大電流為20A。
C.3000r/（kw·h）——表示用電1kw·h電能表轉盤轉3000轉。
【例題1】（2022廣西貴港）如圖所示的電能表的讀數是________kW·h；若該電能表的表盤轉了360轉，則此時的用電器消耗了________kW·h的電能。
考點二：電功
1.定義：電流所做的功叫電功，用符號W表示。
2.公式：W=UIt。即電流在一段電路上所做的功，跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時間成正比。
3.單位：在國際單位制中，電功的單位是焦耳，符號是J。常用的電功單位是“度”也叫“千瓦時”，符號kw·h。
注意：公式W=UIt，適用于任何電路，而公式的變形式W=IRt和只適用于純電阻電路，即將電能全部轉化為熱能的電路。
【例題2】（2022貴州黔東南）如圖所示的電路，電源電壓保持不變，R1＝30Ω，R2＝10Ω．當閉合開關S1、S，斷開S2時，電流表的示數為0.4A。
（1）求電源電壓；
（2）當閉合開關S2、S，斷開S1時，求電流表的示數；
（3）當閉合開關S1、S2、S時，通電100s，求整個電路消耗的電能。
考點三：電功率
1.定義：電流在單位時間內所做的功叫做電功率，用符號“P”表示。
2.公式
（1）定義式P=W/t，其中W——電流做的功（用電器所消耗的電能），單位:焦（J）；
t——做功所用的時間，單位：秒（s）；P——用電器的功率，單位：瓦（W）。
（2）計算式：P=UI，即一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比。
（3）推導式:.
3.物理意義：電功率是用來表示電流做功快慢的物理量。
4.單位：瓦，千瓦，且1KW=10W
【例題3】（2022浙江麗水）智能家居帶給我們健康、舒適的生活，如智能馬桶圖甲，某品牌智能馬桶座圈的簡易加熱電路如圖乙所示，電阻和是阻值恒定的電熱絲，單刀雙擲開關可接a或b，再通過開關的通斷，實現“高、中、低”三種溫擋的調節，其中低溫擋的功率為20瓦，電阻為1210歐。
（1）座圈加熱時，把電能轉化為______ 能；
（2）當開關閉合、接a時，該座圈的電路相當于下列選項中的______ ；
（3千瓦時的電能可供該座圈低溫擋工作多少小時？
（4）該座圈處于中溫擋工作時的電功率為多少？
考點四：額定功率與實際功率
1.額定電壓。用電器正常工作時的電壓。（一般都標在用電器的銘牌上）
2.額定功率。用電器在額定電壓下的功率。（標在用電器的銘牌上）
3.實際功率。用電器在實際工作下的電功率。用電器的實際功率可以等于額定功率，也可不等于額定功率。
注意：實際功率與額定功率的關系：當U＞U額時，則P＞P額，燈很亮，易燒壞。當U＜U額時，則P＜P額，燈很暗或不發光。當U=U額時，則P=P額，燈正常發光。
【例題4】（2022貴州黔東南州）如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電流表的量程為“0~0.6A”，電壓表的量程為“0~3V”，燈泡L標有“2.5V 1.25W”字樣（設燈絲電阻不變），滑動變阻器R的規格為“20Ω 1A”。閉合開關，在保證電路安全的情況下，移動滑片P的過程中，下列正確的是（　　）
A. 電流表的示數最大為0.6A B. 滑動變阻器接入電路的最小電阻為4Ω
C. 燈泡消耗的最小電功率為0.12W D. 電路消耗的最大功率為2.7W
考點五: 焦耳定律
1.內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，這個規律叫做焦耳定律。
2.數學表達式：Q=I2Rt,式中熱量Q、電流I、電阻R、時間t的單位分別是J、A、Ω、s，且1J=1A·Ω·s
3.電流的熱效應。電流通過導體時使導體發熱的現象叫做電流的熱效應。
4.實例：電流通過電爐絲時，爐絲會熱得發紅；電流通過燈泡內的鎢絲時，鎢絲會發熱至白熾狀態等。
5.電功與電熱的對比
【例題5】 （2022廣東省）如圖是探究電流通過導體產生的熱量與______ 關系的實驗裝置。實驗中用U形管內液面的______ 反映導體產生熱量的多少，通電一段時間后，容器______ 選填“甲”或“乙”內電阻絲產生的熱量較多。
【演練】
一、選擇題（本道大題有10小題，每小題3分，共30分）
1.（2022齊齊哈爾）在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變。當閉合開關S，滑動變阻器的滑片P向右移動時，下列說法中正確的是( )
A. 電流表示數減小，電壓表示數增大
B. 電流表示數減小，電壓表示數不變
C. 電路總電阻減小，電路總功率增大
D. 電流表示數不變，電壓表示數不變
2.（2022廣西貴港）如圖所示的電路，燈L標有“6V 3.6W”字樣，電源電壓保持不變。當閉合開關S，滑動變阻器R的滑片P移到最右端時，燈L正常發光；滑片P移到最左端時，電壓表示數為3.6V。假設燈絲電阻不受溫度影響，下列四個結論正確的是（ ）
①燈L正常發光時的電阻為12Ω
②電源電壓為6V
③滑動變阻器的最大阻值為20Ω
④電路消耗的總功率的變化范圍為1.44～3.6W
A. ①② B. ②④ C. ②③ D. ③④
3. （2022哈爾濱）如圖，電源電壓保持不變，電阻R1的阻值為20Ω，閉合開關S，電流表A1的示數為0.3A，電流表A2的示數為0.2A，電路通電時間為3min.下列說法中不正確的是（　　）
A. 電源電壓為6V B. 電阻R2的阻值為30Ω
C. 電路的總功率為3W D. 這段時間電路消耗的電能為9J
4.（2022江蘇揚州）如圖所示電路，電源電壓保持6V不變，滑動變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R2為5Ω，電壓表示數為U1，R2的電功率為P2，電流表示數為I，閉合開關后，移動滑片P，下列圖像可能正確的是（　　）
A. B. C. D.
5.（2022河北）如圖所示電路，電源電壓不變，滑動變阻器R2的最大阻值與R1的阻值均為R0，a、b、c分別為電阻（阻值均為R0）、電流表、電壓表其中之一，且不相同。當S1、S3閉合時，移動滑片P，電路中消耗的功率始終為I02R0，下列有關說法正確的是（　　）
A. b一定是電流表，c一定是電壓表
B. 開關都閉合時，電路消耗功率為2I02R0
C. 只閉合S1，若b為電壓表，P向右移動，b的示數可能變小
D. 將a、c互換，開關都閉合時，電路中的電流可能為3I0
6.（2022江蘇泰州）A、B兩只燈泡的額定電壓均為6V，通過它們的電流隨兩端電壓變化關系如圖所示，下列選項正確的是（　　）
A. A、B兩燈泡的電阻均隨燈泡兩端電壓的增大而減小
B. 將兩燈并聯接在3V的電源兩端，A、B兩燈的實際功率之比為2：1
C. 將兩燈串聯接在某電源兩端，使B燈恰好正常發光，電源兩端電壓為9V
D. 將5Ω的電阻與B燈串聯接在6V的電源兩端，該電阻消耗的功率為0.8W
7．（2022內蒙古通遼）如圖甲所示，電源電壓不變，小燈泡的額定電壓為3V。第一次只閉合S1、S3，將滑動變阻器R的滑片從最下端滑到最上端，第二次只閉合開關S2，將滑動變阻器R的滑片從最下端向上滑到中點時，電壓表V2的示數為1.5V，滑到最上端時，小燈泡正常發光。圖乙是兩次實驗中電流表A與電壓表V1、V2示數關系圖象，下列說法正確的是（　　）
A．小燈泡的額定功率為0.75W
B．定值電阻R0的阻值為12Ω
C．滑動變阻器R的最大阻值15Ω
D．兩次實驗中，電路最小功率為0.36W
8.（2022江蘇連云港）如圖甲所示電路中，R為定值電阻，R1為滑動變阻器。圖乙是該滑動變阻器滑片從一端移至另一端過程中變阻器的電功率與其電阻的關系圖像。下列說法正確的是（　　）
A. 電源電壓為3V B. 電壓表的最大示數為2V
C. 整個電路功率變化了0.1W D. 電流表的示數變化了0.4A
9.（2022天津）圖所示電路中，燈泡L上標有“6V9W”字樣，閉合開關S后，燈泡正常發光，電壓表V1的示數為U1，電壓表V2的示數為U2，若U1∶U2=2∶3，則（　　）
A. 電源電壓是15V B. 電阻R的阻值是6Ω
C. 燈泡L中的電流是1.5A D. 電阻R消耗的功率是6W
10.（2022湖北武漢）如圖甲所示電路中，電源電壓保持不變，燈泡L的I-U圖象如圖乙所示。當只閉合開關S1，滑動變阻器的滑片P在最右端時，電壓表的示數是2V，電流表的示數是I1；當只閉合開關S1、S3，滑片P在最左端時，電流表的示數是I2；當只閉合開關S2、S3，滑片P在中點時，電壓表的示數是3V，電流表的示數是I3。已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1。當滑片P在最左端時，通過開關通斷，可使電路消耗的功率最大，該最大值是（ ）
A. 7.2W B. 8.1w C. 9.0W D. 9.9W
二、填空題（每空1分，共24分）
1. （2022齊齊哈爾）如圖所示的電能表，在某段時間內轉盤轉了1800轉，則此段時間內接在這個電能表上的用電器消耗的總電能是______ ，此電能表允許接入用電器的最大總功率是______ W。
2.（2022黑牡雞朝鮮族）小明家的電子式電能表表盤上標有“3200imp/（kW h）”字樣。11月底的示數為，12月底的示數為，則他家12月份消耗的電能是 ______kW h。為測電暖器實際消耗的功率，小明將標有“220V 1000W”字樣的電暖器單獨接入自家電路中，觀察電能表上的指示燈在1min閃爍48次，則電暖器消耗的實際功率是 ______W。
3.（2022哈爾濱）如圖所示，某電熨斗重力為12N，放在水平桌面上，它與桌面的接觸面積為0.01m2，則它對桌面的壓強為______Pa；若電熨斗電阻為55Ω，通過的電流為4A，則其工作200s產生的熱量為_______J。
4．（2022四川綿陽）如圖所示是某工廠兩種照明方式的電路圖，燈泡L1和L2的規格均為“220V 40W”。閉合開關S1、S2，滿足夜間正常照明需要；閉合開關S1、斷開S2，滿足夜間多區域照明需要。電源電壓恒為220V，燈泡電阻變化忽略不計。正常照明與多區域照明L1中的電流之比為 　　；正常照明10h消耗的電能比多區域照明10h消耗的總電能多　　kW h。
5.（2022齊齊哈爾）如圖所示的電路中，標有“”字樣，標有“”字樣，閉合開關后，兩燈均發光，此時兩電壓表示數之比為： ______ ；若兩燈并聯后接入3V電路中，則、兩燈的實際電功率之比為： ______ 忽略溫度對燈絲電阻的影響。
6.（2022齊齊哈爾）如圖所示的電路中，接通電源，通電一段時間后，______ 側U形管液面高度的變化較大選填“左”或“右”。如果通過甲容器中電阻絲的電流是2A，則乙容器中電阻絲在1min內產生的熱量是______ J。
7.（2022江蘇南京）如圖所示，電源電壓恒定，R1=12Ω，R2=5Ω，滑動變阻器R3的規格是“20Ω 1.5A”，電流表A1、A2的量程都是0～3A，電壓表的量程是0～15V，（1）只閉合開關S，移動滑片，當電流表A2的示數為0.8A時，電壓表示數為8V，則電源電壓是______V，變阻器接入電路的電阻是______；（2）將滑片移到最右端，閉合所有開關，電流表A1、A2的示數之比是______，1min內R1產生的熱量為______J，為保證電路安全，變阻器接入電路的阻值范圍是______Ω。
8.（2022長春）某加熱器簡化電路如圖甲所示，其加熱元件是利用新型材料制成的，它的電阻R隨溫度t變化的關系圖象如圖乙所示；照明燈L標有“220V 100W”。此加熱器白天只加熱不照明，夜晚加熱并照明。
（1）該加熱器的金屬外殼應與______相連，避免金屬外殼帶電時發生觸電事故；
（2）白天和夜晚加熱器的加熱元件溫度均為t0時，電路總功率之比為4：5，則t0=___________℃；
（3）閉合開關S，若加熱元件的溫度從16℃升高37℃，通過加熱元件的電流變化情況是___________。
9．（2022黑龍江龍東農墾森工）如圖，燈L標有“4V 2W”，R＝20Ω，閉合開關S時，燈L正常發光（燈絲的電阻不受溫度影響），電流表示數為　 　A，通電1min電路中產生的熱量為　 　J。
10.（2022福建）如圖電路，閉合開關S，將滑動變阻器的滑片P從a端向b端移動過程中，示數減小的電表是　 　（選填“A”“V1”或“V2”電路的總功率　 　（選填“增大”“減小”或“不變”）。
三、綜合應用計算題（2小題，共28分）
1.（12分）（2022貴州安順）如圖所示電路，電源電壓保持不變，燈L標有“3V0.6A”的字樣，定值電阻R的阻值為10Ω。設燈絲電阻不變，求:
（1）燈絲電阻；
（2）當開關S1閉合、S2斷開，電流表示數為0.2A時，燈L兩端電壓；
（3）當開關S1、S2均閉合時，定值電阻R消耗的電功率。
2.（16分）（2022貴州黔東南州）如圖甲是某電熱水壺的電路圖，銘牌如圖乙。R為加熱器，溫控器S是一個雙金屬片溫控開關，當溫度較低時，其處于閉合狀態，加熱器加熱。當水沸騰后，S會自動斷開進入保溫狀態，從而實現了自動溫度開關控制（設加熱器電阻阻值一定）。[已知:水的比熱容c=4.2103J/（kg·℃），1L=10-3m3]。求：
（1）該電熱水壺正常加熱工作時，其加熱器的阻值是多少？
（2）該電熱水壺正常加熱工作時，對加熱器通電10s產生的熱量是多少？
（3）將電熱水壺裝滿初溫為25℃的水加熱到75℃，水吸收的熱量是多少
（4）用如圖丙所示的電能表單獨測量該電熱水壺消耗的電能，實際加熱時。3min電能表中間的鋁質圓盤轉動了24轉，此時電路消耗的實際功率是多少
四、實驗探究題（共18分）
1. （9分）(2021甘肅威武)小王用如圖甲所示的實驗裝置測量額定電壓為 的小燈泡電功率時，電源電壓為 ，若所用器材均能滿足實驗需要。
（1）用筆畫線替代導線，將實物電路連接完整；
（2）連接電路時，開關要________（選填“斷開”或“閉合”）；滑動變阻器滑片應該移到連入電路阻值________位置；
（3）實驗過程中，當電壓表示數為 時小燈泡正常發光，由圖乙可知，此時電流表的示數為________A，小燈泡正常發光時的電阻為________ ，小燈泡的額定功率為________W；
（4）小王受此實驗啟發，想測定電動自行車上用作照明的LED（發光二極管）額定功率。在老師的幫助下通過實驗得到該LED的 圖像如圖丙所示，由圖像可知LED燈的電阻隨電壓的增大而________（選填“增大”、“不變”或“減小”）。查閱資料知道該LED的額定電壓為 ，結合圖像可得該LED的額定功率為________W。
2. （9分）（2022廣西貴港）在“探究電流產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中，實驗電路如圖1所示，其中R1>R2。
實驗一：探究電流產生的熱量與電阻大小的關系；
（1）請按照圖1中的電路圖將圖2實物圖連接完整；_______
（2）實驗電路按照圖1中的電路圖連接是為了控制通電時間相同和控制_______；電阻絲放出熱量的多少，通過_______來進行判斷。
（3）為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入_______相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時間內達到明顯的實驗效果，實驗時選用煤油而不選水，是因為煤油的比熱容_______水的比熱容（選填“大于”、“等于”或“小于”）；
實驗二：探究電流產生的熱量與電流大小的關系
（4）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同。實驗發現：用電阻絲R1加熱的煤油，在實驗一中溫度升高Δt1，在實驗二中溫度升高Δt1′，則Δt1′_____2Δt1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實驗說明電流產生的熱量與電流大小______正比例關系（選填“成”或“不成”）。實驗中，用電阻絲R2加熱煤油重復以上實驗步驟，也可以得出相同的結論。
（5）如果在兩燒瓶中分別裝入質量相等的不同液體，并接入兩根阻值_______的電阻絲（選填“相同”或“不同”），就可用這個裝置來探究兩種不同液體的吸熱性質。假設a燒瓶中液體的質量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測出通過它的電流為I，通電一段時間t后，溫度計的示數變化量為Δt，若不計熱量損失，則a液體的比熱容為________（用所給出的物理量寫出比熱容的表達式）。
DD
【例題】
考點一：電能
1.定義：電流所具有的能量稱為電能。
2.單位：在國際單位制中，電能的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。電能的另一個單位是千瓦時，又稱“度”，符號是kw·h。1kw·h=J，1kw·h=1度。
3.測量工具：電能表。
（1）讀數方法：電能表計數器前后兩次讀數之差，就是用戶在這段時間內消耗的千瓦時，即用電度數。
（2）銘牌上通常所表參數的含義。
A.220V——表示電能表的額定電壓。
B.10（20）A——表示電能表的額定電流為10A，在短時間內允許通過的最大電流為20A。
C.3000r/（kw·h）——表示用電1kw·h電能表轉盤轉3000轉。
【例題1】（2022廣西貴港）如圖所示的電能表的讀數是________kW·h；若該電能表的表盤轉了360轉，則此時的用電器消耗了________kW·h的電能。
【答案】 201.8；0.6
【解析】測量電流做功或消耗的電能，可以利用電能表來測量，需要注意的是電能表的最后一位是小數；通過電能表的表盤可以看出，每消耗一度電轉盤轉動600圈，結合題目給出的轉盤轉動的圈數求解消耗的電能。
電能表的讀數是201.8kW·h。
若該電能表的表盤轉了360轉，則此時用電器消耗了
故此時用電器消耗了 。
考點二：電功
1.定義：電流所做的功叫電功，用符號W表示。
2.公式：W=UIt。即電流在一段電路上所做的功，跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時間成正比。
3.單位：在國際單位制中，電功的單位是焦耳，符號是J。常用的電功單位是“度”也叫“千瓦時”，符號kw·h。
注意：公式W=UIt，適用于任何電路，而公式的變形式W=IRt和只適用于純電阻電路，即將電能全部轉化為熱能的電路。
【例題2】（2022貴州黔東南）如圖所示的電路，電源電壓保持不變，R1＝30Ω，R2＝10Ω．當閉合開關S1、S，斷開S2時，電流表的示數為0.4A。
（1）求電源電壓；
（2）當閉合開關S2、S，斷開S1時，求電流表的示數；
（3）當閉合開關S1、S2、S時，通電100s，求整個電路消耗的電能。
【答案】（1）電源電壓為12V；
（2）當閉合開關S2、S，斷開S1時，電流表的示數為1.2A；
（3）當閉合開關S1、S2、S時，通電100s，整個電路消耗的電能為1920J。
【解析】（1）當閉合開關S1、S，斷開S2時，電路為R1的簡單電路，電流表測通過的電流，
由I＝可得，電源電壓：
U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
（2）當閉合開關S2、S，斷開S1時，電路為R2的簡單電路，電流表測通過的電流，
則電流表的示數：
I2＝＝＝1.2A；
（3）當閉合開關S1、S2、S時，R1與R2并聯，
因并聯電路中各支路獨立工作、互不影響，
所以，通過R1、R2的電流不變，
因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，干路電流：
I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，
通電100s整個電路消耗的電能：
W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。
考點三：電功率
1.定義：電流在單位時間內所做的功叫做電功率，用符號“P”表示。
2.公式
（1）定義式P=W/t，其中W——電流做的功（用電器所消耗的電能），單位:焦（J）；
t——做功所用的時間，單位：秒（s）；P——用電器的功率，單位：瓦（W）。
（2）計算式：P=UI，即一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電壓和電路中的電流成正比。
（3）推導式:.
3.物理意義：電功率是用來表示電流做功快慢的物理量。
4.單位：瓦，千瓦，且1KW=10W
【例題3】（2022浙江麗水）智能家居帶給我們健康、舒適的生活，如智能馬桶圖甲，某品牌智能馬桶座圈的簡易加熱電路如圖乙所示，電阻和是阻值恒定的電熱絲，單刀雙擲開關可接a或b，再通過開關的通斷，實現“高、中、低”三種溫擋的調節，其中低溫擋的功率為20瓦，電阻為1210歐。
（1）座圈加熱時，把電能轉化為______ 能；
（2）當開關閉合、接a時，該座圈的電路相當于下列選項中的______ ；
（3千瓦時的電能可供該座圈低溫擋工作多少小時？
（4）該座圈處于中溫擋工作時的電功率為多少？
【答案】內；；千瓦時的電能可供該座圈低溫擋工作50小時；
該座圈處于中溫擋工作時的電功率為40W。
【解析】座圈加熱時，把電能轉化為內能；
當開關閉合、接a時，兩電阻并聯。
圖A為的簡單電路，圖B為兩電阻串聯的電路，圖C為兩電阻并聯的電路，故該座圈的電路相當于下列選項中的C；
千瓦時的電能可供該座圈低溫擋工作的時間；
當開關閉合、接a時，兩電阻并聯。總電阻最小，根據可知此時總功率最大，為高溫擋，
只閉合時，電路為的簡單電路，總電阻較小，根據可知此時總功率較大，為中溫擋，
當開關閉合、接b時，兩電阻串聯。總電阻最大，根據可知此時總功率最小，為低溫擋；
該座圈處于低溫擋時，電路的總電阻，則，
該座圈處于中溫擋工作時的電功率。
考點四：額定功率與實際功率
1.額定電壓。用電器正常工作時的電壓。（一般都標在用電器的銘牌上）
2.額定功率。用電器在額定電壓下的功率。（標在用電器的銘牌上）
3.實際功率。用電器在實際工作下的電功率。用電器的實際功率可以等于額定功率，也可不等于額定功率。
注意：實際功率與額定功率的關系：當U＞U額時，則P＞P額，燈很亮，易燒壞。當U＜U額時，則P＜P額，燈很暗或不發光。當U=U額時，則P=P額，燈正常發光。
【例題4】（2022貴州黔東南州）如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電流表的量程為“0~0.6A”，電壓表的量程為“0~3V”，燈泡L標有“2.5V 1.25W”字樣（設燈絲電阻不變），滑動變阻器R的規格為“20Ω 1A”。閉合開關，在保證電路安全的情況下，移動滑片P的過程中，下列正確的是（　　）
A. 電流表的示數最大為0.6A B. 滑動變阻器接入電路的最小電阻為4Ω
C. 燈泡消耗的最小電功率為0.12W D. 電路消耗的最大功率為2.7W
【答案】B
【解析】從圖中可以看，開關閉合后，根據電流的流法可知，這是一個串聯電路，燈泡L和滑動變阻器R串聯在電路中，電壓表并聯在燈泡L兩端，電流表測串聯電路的電流。
A．假設電流表的示數最大為0.6A，這時串聯電路的電流是0.6A，流過燈泡L的電流是0.6A，燈泡L標有“2.5V 1.25W”字樣，并且設燈絲電阻不變，根據電功率的推導式可知，燈泡L的電阻
燈泡L的電阻是5Ω；根據歐姆定律的變換式可知，燈泡L的電壓
這時燈泡L的電壓是3.0V，但是燈泡L標有“2.5V”字樣，即額定電壓是2.5V，這是最大電壓，不能超過這個電壓，那么燈泡L的電壓不能是3.0V，假設不成立，電流表的示數最大不能為0.6A，故A錯誤；
B．假設滑動變阻器接入電路的最小電阻為4Ω，由A解析可知，燈泡L的電阻是5Ω，電源電壓恒為4.5V，電路中的電流
這時燈泡L的電壓
這時燈泡L的電壓是額定電壓，燈泡安全工作，這也是滑動變阻器接入電路的最小電阻，不能再小，否則燈泡不能安全工作，故B正確；
C．根據電功率的推導式可知，燈泡L的電阻不變，當流過燈泡L的電流最小時，燈泡的電功率最小，即要求串聯電路的電流最小，從圖中可以看到，當滑動變阻器接入電路的電阻最大時，電路的電流最小，即
這時燈泡L的電壓
燈泡不會出現安全問題，電壓表也沒有安全問題，電路的電流是0.18A，電流表也沒有安全問題，沒有超過滑動變阻器R的最大電流1A，電路是安全的，0.18A是電路的最小電流值，是允許存在的，不能再小了，燈泡L的電阻是5Ω，根據電功率的推導式可知，燈泡消耗的最小電功率
燈泡消耗的最小電功率是0.162W，不是0.12W，故C錯誤；
D．由B解析可知，滑動變阻器接入電路的最小電阻為4Ω，這時電路的總電阻最小，電路的電流最大，大小是0.5A，電源電壓恒為4.5V，根據電功率的公式可知，電路消耗的最大功率
電路消耗的最大功率是2.25W，不是2.7W，故D錯誤。
考點五: 焦耳定律
1.內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，這個規律叫做焦耳定律。
2.數學表達式：Q=I2Rt,式中熱量Q、電流I、電阻R、時間t的單位分別是J、A、Ω、s，且1J=1A·Ω·s
3.電流的熱效應。電流通過導體時使導體發熱的現象叫做電流的熱效應。
4.實例：電流通過電爐絲時，爐絲會熱得發紅；電流通過燈泡內的鎢絲時，鎢絲會發熱至白熾狀態等。
5.電功與電熱的對比
【例題5】 （2022廣東省）如圖是探究電流通過導體產生的熱量與______ 關系的實驗裝置。實驗中用U形管內液面的______ 反映導體產生熱量的多少，通電一段時間后，容器______ 選填“甲”或“乙”內電阻絲產生的熱量較多。
【答案】電流 高度差 甲
【解析】裝置中乙容器中兩個的電阻并聯后再與甲容器中一個的電阻串聯，根據串聯電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即，乙容器中兩個的電阻并聯，根據并聯電路的電流特點知，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，，所以右邊容器中的通過電阻的電流是左側通過電流的一半，即是研究電流產生的熱量與電流的關系；
據實驗裝置可知，電流通過導體產生熱量使容器中的空氣受熱膨脹，從而導致U形管中的液面會發生變化，雖然產生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U形管液面高度差的變化來反映電流通過導體產生熱量的多少，這種研究方法叫轉換法；
根據可知，在電阻和通電時間相同的情況下，電流越大，電流產生的熱量越多，由可知通過容器甲內電阻絲的電流較大，故其產生的熱量較多。
【演練】
一、選擇題（本道大題有10小題，每小題3分，共30分）
1.（2022齊齊哈爾）在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變。當閉合開關S，滑動變阻器的滑片P向右移動時，下列說法中正確的是( )
A. 電流表示數減小，電壓表示數增大
B. 電流表示數減小，電壓表示數不變
C. 電路總電阻減小，電路總功率增大
D. 電流表示數不變，電壓表示數不變
【答案】D
【解析】由圖可知，和并聯，電壓表測量電源的電壓；電流表測量的電流；
滑片向右移動時，由于電源電壓不變，則電壓表示數不變；因并聯電路中各支路互不影響，所以通過的電流不變，即電流表示數不變，故D正確，AB錯誤；
當閉合開關S，滑動變阻器的滑片P向右移動時，滑動變阻器接入電路的電阻變大，并聯電路的總電阻變大；根據可知，總功率變小，故C錯誤。
2.（2022廣西貴港）如圖所示的電路，燈L標有“6V 3.6W”字樣，電源電壓保持不變。當閉合開關S，滑動變阻器R的滑片P移到最右端時，燈L正常發光；滑片P移到最左端時，電壓表示數為3.6V。假設燈絲電阻不受溫度影響，下列四個結論正確的是（ ）
①燈L正常發光時的電阻為12Ω
②電源電壓為6V
③滑動變阻器的最大阻值為20Ω
④電路消耗的總功率的變化范圍為1.44～3.6W
A. ①② B. ②④ C. ②③ D. ③④
【答案】 B
【解析】分析電路結構，小燈泡和滑動變阻器是串聯關系，明確電流表和電壓表的測量對象，滑動變阻器接入電路中的電阻越大，電路中的電流越小，分得的電壓越大，小燈泡分得的電壓越小，整個電路的功率越小，結合歐姆定律求解電路中的電流和電壓變化范圍，利用功率公式P=UI求解功率即可。
①燈L正常發光時的電阻為
故①錯誤；
②當閉合開關S，滑動變阻器R的滑片P移到最右端時，此時只有燈泡接入電路，故燈L正常發光，電源電壓為6V，故②正確；
③滑片P移到最左端時，電壓表示數為3.6V，滑動變阻器的阻值最大，此時燈泡的兩端的電壓為
則電流為
最大阻值為
故③錯誤；
當滑動變阻器全部接入時，電流最小，電路消耗的最小總功率的為
當小燈泡正常發光時，總電功率最大，最大為3.6W，故④正確。
3. （2022哈爾濱）如圖，電源電壓保持不變，電阻R1的阻值為20Ω，閉合開關S，電流表A1的示數為0.3A，電流表A2的示數為0.2A，電路通電時間為3min.下列說法中不正確的是（　　）
A. 電源電壓為6V B. 電阻R2的阻值為30Ω
C. 電路的總功率為3W D. 這段時間電路消耗的電能為9J
【答案】D
【解析】A．電阻R1與R2并聯，電源電壓等于R1兩端的電壓
故A正確，不符合題意；
B．電阻R2的阻值
故B正確，不符合題意；
C．電路的總功率為
故C正確，不符合題意；
D．這段時間電路消耗的電能
故D錯誤，符合題意。
4.（2022江蘇揚州）如圖所示電路，電源電壓保持6V不變，滑動變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R2為5Ω，電壓表示數為U1，R2的電功率為P2，電流表示數為I，閉合開關后，移動滑片P，下列圖像可能正確的是（　　）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】如圖，兩個電阻串聯，電壓表測滑動變阻器R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流；
AB．R1為滑動變阻器最大阻值為15Ω時，電流最小，
對應電壓表的讀數
圖中對應的點應該為(0.3A，4.5)；
當滑動變阻器阻值為0時，電流最大，最大電流為
在圖中對應的點應改為(0，1.2)；A圖中對應點(0，6V)不應在圖像上，B圖中(0.3，5)不應在圖像上，故A錯誤，故B錯誤；
CD．R2的最小功率
R2的最大功率
以上圖像上的點均正確，由公式可知，P與I2成正比，圖像應為二次函數圖像的一部分，故C錯誤；D正確。
5.（2022河北）如圖所示電路，電源電壓不變，滑動變阻器R2的最大阻值與R1的阻值均為R0，a、b、c分別為電阻（阻值均為R0）、電流表、電壓表其中之一，且不相同。當S1、S3閉合時，移動滑片P，電路中消耗的功率始終為I02R0，下列有關說法正確的是（　　）
A. b一定是電流表，c一定是電壓表
B. 開關都閉合時，電路消耗功率為2I02R0
C. 只閉合S1，若b為電壓表，P向右移動，b的示數可能變小
D. 將a、c互換，開關都閉合時，電路中的電流可能為3I0
【答案】BD
【解析】A．當S1、S3閉合時，電阻R1開路。移動滑片P，電路中消耗的功率始終為I02R0，說明此時電路中滑動變阻器被短路，故c一定是電流表。若a是電壓表，則整個電路相當于開路，故不符合題意，因此a是電阻，b是電壓表，故A錯誤；
B．開關都閉合時，電阻與R1并聯，滑動變阻器被短路，電路的總電阻為
電路中的電流
電路消耗功率為
故B正確；
C．只閉合S1，電阻R1開路，滑動變阻器 R2與電阻串聯。若b為電壓表，電壓表測量滑動變阻器R2電壓，P向右移動，R2接入的阻值變大，b的示數會變大，故C錯誤；
D．將a、c互換，開關都閉合時，電阻R1被短路，電阻與滑動變阻器R2并聯，當動變阻器R2接入的電阻為 時，電路中的電流為3I0，故D正確。
6.（2022江蘇泰州）A、B兩只燈泡的額定電壓均為6V，通過它們的電流隨兩端電壓變化關系如圖所示，下列選項正確的是（　　）
A. A、B兩燈泡的電阻均隨燈泡兩端電壓的增大而減小
B. 將兩燈并聯接在3V的電源兩端，A、B兩燈的實際功率之比為2：1
C. 將兩燈串聯接在某電源兩端，使B燈恰好正常發光，電源兩端電壓為9V
D. 將5Ω的電阻與B燈串聯接在6V的電源兩端，該電阻消耗的功率為0.8W
【答案】D
【解析】A．由圖可知，電流增大，電壓變大，曲線的斜率變大，說明電阻變大，故兩燈泡的電阻均隨燈泡兩端電壓的增大而增大，故A錯誤；
B．將兩燈并聯接在3V的電源兩端，兩燈電壓都是3V，A電流0.7A，B電流0.3A，所以A、B兩燈的實際功率之比為
故B錯誤；
C．使B燈恰好正常發光，所以B電壓6V，電流0.5A，此時A電壓2V，兩燈串聯，電源電壓為
U=6V+2V=8V
故C錯誤；
D．如果電阻功率為0.8W，則電阻分壓為
電源電壓6V，B分壓為4V，此時電流0.4A，流過電阻電流為
故電阻功率確實為0.8W，故D正確。
7．（2022內蒙古通遼）如圖甲所示，電源電壓不變，小燈泡的額定電壓為3V。第一次只閉合S1、S3，將滑動變阻器R的滑片從最下端滑到最上端，第二次只閉合開關S2，將滑動變阻器R的滑片從最下端向上滑到中點時，電壓表V2的示數為1.5V，滑到最上端時，小燈泡正常發光。圖乙是兩次實驗中電流表A與電壓表V1、V2示數關系圖象，下列說法正確的是（　　）
A．小燈泡的額定功率為0.75W
B．定值電阻R0的阻值為12Ω
C．滑動變阻器R的最大阻值15Ω
D．兩次實驗中，電路最小功率為0.36W
【答案】ACD
【解析】第一次只閉合開關S1、S3，定值電阻與變阻器串聯，電壓表V1測電源電壓，電流表測電路的電流，當變阻器R的滑片滑至最上端時，為定值電阻的簡單電路，因電壓表V1測電源電壓，故V1示數保持不變；第第二次只閉合開關S2，燈與變阻器串聯，電壓表電壓表V1測電源電壓，V2測燈的電壓，電流表測電路的電流，將滑動變阻器R的滑片從最下端向上滑至中點再滑至最上端時，變阻器連入電路的電阻逐漸變小，最后為0，由歐姆定律，電路的電流變大，燈的電壓變大，故圖中左邊的曲線表示電流表A與電壓表V2示數關系的圖像，豎線表示電流表隨V1的變化關系：
A、小燈泡的額定電壓為3V，在第二次操作中，滑片滑至最上端時，因燈正常發光，故電源電壓為3V，由圖知，此時的電流最大為0.25A，故燈的額定功率：
P＝UI＝3V×0.25A＝0.75W，A正確；
B、在第一操作中，滑片從最下端滑至最上端時，V1的示數不變，為定值電阻的簡單電路，此時電路的電流應最大，由圖中豎線可知，電路的最大電流為0.3A，由歐姆定律，
R0＝＝＝10Ω，B錯誤；
C、在第二次操作中，滑片在中點時，由串聯電路的規律及歐姆定律，變阻器連入電路的電阻：
R滑中＝＝＝7.5Ω，故滑動變阻器R的最大阻值為15Ω，C正確；
D、由乙圖知，第一次操作中電路的最小電流小于第二次操作中電路的最小電流，在第一次操作中，當滑片滑到最下端時，電路的電阻最大，由串聯電阻的規律和歐姆定律，電路的最小電流：
I小1＝＝＝0.12A，
兩次實驗中，電路的最小功率為：
P小1＝I小1×U＝0.12A×3V＝0.36W，D正確。
8.（2022江蘇連云港）如圖甲所示電路中，R為定值電阻，R1為滑動變阻器。圖乙是該滑動變阻器滑片從一端移至另一端過程中變阻器的電功率與其電阻的關系圖像。下列說法正確的是（　　）
A. 電源電壓為3V B. 電壓表的最大示數為2V
C. 整個電路功率變化了0.1W D. 電流表的示數變化了0.4A
【答案】D
【解析】ABD．由圖可知，當P在最左端時，R1全部接入電路并與R串聯，電壓表測R1兩端的電壓，由圖乙可知，變阻器的最大阻值是20Ω，其對應的功率是0.8W，由串聯分壓可知變阻器兩端的電壓最大，電壓表的最大示數
U最大=
最小電流
I最小==0.2A
當變阻器接入電路的電阻為R時，其消耗的電功率最大
P=I2R=
當R=R1=10Ω
時，其電功率最大，由圖可知變阻器的最大功率0.9W，通過電路的電流
I==0.3A
電源電壓
U=I(R+R1)=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V
當變阻器的滑片滑動到阻值最小處，只有R接入電路，電路中最大電流
I最大==0.6A
電流表的示數變化了
ΔI=I最大-I最小=0.6A-0.2A=0.4A
故AB錯誤，D正確；
C．整個電路功率的變化量
ΔP=UΔI=6V×0.4A=2.4W
故C錯誤
9.（2022天津）圖所示電路中，燈泡L上標有“6V9W”字樣，閉合開關S后，燈泡正常發光，電壓表V1的示數為U1，電壓表V2的示數為U2，若U1∶U2=2∶3，則（　　）
A. 電源電壓是15V B. 電阻R的阻值是6Ω
C. 燈泡L中的電流是1.5A D. 電阻R消耗的功率是6W
【答案】ABC
【解析】A．由電路圖知，燈泡L與電阻R串聯，電壓表V1測燈泡L兩端的電壓，V2測電阻R的電壓，閉合開關后，燈泡正常發光，則燈泡兩端的電壓U1為6V，而U1∶U2=2∶3，所以電阻兩端的電壓U2=9V
那么電源電壓U=U1+U2=6V+9V=15V
故A符合題意；
BC．閉合開關后，燈泡正常發光，則電路中的電流
電阻R的阻值
故BC符合題意；
D．電阻R消耗的功率
P=U2I=9V×1.5A=13.5W
故D不符合題意。
10.（2022湖北武漢）如圖甲所示電路中，電源電壓保持不變，燈泡L的I-U圖象如圖乙所示。當只閉合開關S1，滑動變阻器的滑片P在最右端時，電壓表的示數是2V，電流表的示數是I1；當只閉合開關S1、S3，滑片P在最左端時，電流表的示數是I2；當只閉合開關S2、S3，滑片P在中點時，電壓表的示數是3V，電流表的示數是I3。已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1。當滑片P在最左端時，通過開關通斷，可使電路消耗的功率最大，該最大值是（ ）
A. 7.2W B. 8.1w C. 9.0W D. 9.9W
【答案】B
【解析】當滑片P在最左端時，通過開關通斷，要使電路消耗的功率最大，根據公式可得，整個電路電阻應最小，當閉合開關S1、S2、S3時，電阻、并聯后與電燈泡再并聯，此時電路總電阻最小；
當只閉合開關S1，滑動變阻器的滑片P在最右端時，電路為、串聯的簡單電路，電壓表測電壓，電流表的示數是I1，此時有
當只閉合開關S2、S3，滑片P在中點時，電路為、燈泡串聯的簡單電路，電壓表測燈泡電壓，電壓表的示數是3V，電流表的示數是I3，根據乙圖可知，I3=0.3A，此時有
已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1，則
聯立上面方程可求出U=6V
當只閉合開關S1、S3，滑片P在最左端時，此時電路為、并聯的電路，電流表的示數是I2，則有
整個電路電阻應最小，當閉合開關S1、S2、S3時，電阻、并聯后與電燈泡再并聯，由乙圖，此時燈泡電壓為6V，可算出燈泡電阻為
電路總電阻
此時電路消耗的最小功率為
故ACD不符合題意，B符合題意。
二、填空題（每空1分，共24分）
1. （2022齊齊哈爾）如圖所示的電能表，在某段時間內轉盤轉了1800轉，則此段時間內接在這個電能表上的用電器消耗的總電能是______ ，此電能表允許接入用電器的最大總功率是______ W。
【答案】 4400
【解析】表示每消耗電能，電能表轉盤轉過3000轉，
所以，電能表轉盤轉1800轉時，用電器消耗的電能：
；
由圖可知，電能表的工作電壓是220V，平時工作允許通過的最大電流是20A，
此電能表允許接入用電器的最大總功率：
；
2.（2022黑牡雞朝鮮族）小明家的電子式電能表表盤上標有“3200imp/（kW h）”字樣。11月底的示數為，12月底的示數為，則他家12月份消耗的電能是 ______kW h。為測電暖器實際消耗的功率，小明將標有“220V 1000W”字樣的電暖器單獨接入自家電路中，觀察電能表上的指示燈在1min閃爍48次，則電暖器消耗的實際功率是 ______W。
【答案】 108 900
【解析】他家12月份消耗的電能是
由于電能表的標號是“3200imp/（kW h）”字樣，其含義是閃爍3200次，相當于消耗，則現在閃爍48次所消耗的電能為
W==5.4×104J
故電暖器消耗的實際功率是
==900W
3.（2022哈爾濱）如圖所示，某電熨斗重力為12N，放在水平桌面上，它與桌面的接觸面積為0.01m2，則它對桌面的壓強為______Pa；若電熨斗電阻為55Ω，通過的電流為4A，則其工作200s產生的熱量為_______J。
【答案】
【解析】電熨斗對桌面的壓強為
電熨斗產生的熱量為
4．（2022四川綿陽）如圖所示是某工廠兩種照明方式的電路圖，燈泡L1和L2的規格均為“220V 40W”。閉合開關S1、S2，滿足夜間正常照明需要；閉合開關S1、斷開S2，滿足夜間多區域照明需要。電源電壓恒為220V，燈泡電阻變化忽略不計。正常照明與多區域照明L1中的電流之比為 　　；正常照明10h消耗的電能比多區域照明10h消耗的總電能多　　kW h。
【答案】2：1；0.2。
【解析】（1）由題知燈泡L1和L2的規格均為“220V 40W”，則兩燈的電阻為：，
閉合開關S1、S2，滿足夜間正常照明需要，此時電路為L1的簡單電路，此時通過L1的電流為：；
閉合開關S1、斷開S2，滿足夜間多區域照明需要，此時電路為L1和L2的串聯電路，此時通過L1的電流為：，則正常照明與多區域照明L1中的電流之比為：；
（2）當閉合開關S1、S2時，正常照明10h消耗的電能為：
W＝Pt＝40W×10×3600s＝1.44×106J，
閉合開關S1、斷開S2時，區域照明10h消耗的總電能為：
＝J，
W﹣W′＝1.44×106J﹣0.72×106J＝0.72×106J＝0.2kW h，則正常照明10h消耗的電能比多區域照明10h消耗的總電能多0.2kW h。
5.（2022齊齊哈爾）如圖所示的電路中，標有“”字樣，標有“”字樣，閉合開關后，兩燈均發光，此時兩電壓表示數之比為： ______ ；若兩燈并聯后接入3V電路中，則、兩燈的實際電功率之比為： ______ 忽略溫度對燈絲電阻的影響。
【答案】5：1 1：4
【解析】根據可知的電阻，的電阻；
閉合開關后，兩燈串聯，電壓表測量電源電壓，電壓表測量兩端的電壓，且串聯電路中電流處處相等，
根據歐姆定律的變形式可知，此時兩電壓表示數之比為
：：1；
若兩燈并聯后接入3V電路中，根據并聯電路的電壓特點可知兩燈兩端的電壓都為3V，
根據可知、兩燈的實際電功率之比為：：4。
6.（2022齊齊哈爾）如圖所示的電路中，接通電源，通電一段時間后，______ 側U形管液面高度的變化較大選填“左”或“右”。如果通過甲容器中電阻絲的電流是2A，則乙容器中電阻絲在1min內產生的熱量是______ J。
【答案】左 300
【解析】如圖，右邊兩個的電阻并聯后再與左邊的電阻串聯，串聯電路各處電流相等，所以右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等，即，
兩個的電阻并聯，并聯電路干路電流等于各支路電流之和，即，比較可知；
兩瓶中的電阻值相等均為，通電一段時間后，由于瓶中電阻相同、通電時間相同、，所以根據焦耳定律可知，左瓶內電阻絲產生的熱量多，則左側U形管液面高度的變化較大；
并聯電路各支路兩端電壓相等，兩個的電阻并聯，由歐姆定律可得，則，
乙容器中電阻絲在1min內產生的熱量：。
7.（2022江蘇南京）如圖所示，電源電壓恒定，R1=12Ω，R2=5Ω，滑動變阻器R3的規格是“20Ω 1.5A”，電流表A1、A2的量程都是0～3A，電壓表的量程是0～15V，（1）只閉合開關S，移動滑片，當電流表A2的示數為0.8A時，電壓表示數為8V，則電源電壓是______V，變阻器接入電路的電阻是______；（2）將滑片移到最右端，閉合所有開關，電流表A1、A2的示數之比是______，1min內R1產生的熱量為______J，為保證電路安全，變阻器接入電路的阻值范圍是______Ω。
【答案】 ①. 12 ②. 10Ω ③. 5∶8 ④. 720 ⑤.
【解析】（1）[1]當只閉合開關S時，R2和R3串聯，電流表A2測電路中的電流，電壓表測R3的電壓，此時R2的電壓為
電源電壓為
[2]滑動變阻器接入電路的電阻為
（2）[3]將滑片移到最右端，閉合所有開關，此時R2被短路，R1和R3并聯，電壓表測電源電壓，電流表A1測R1電流，電流表A2測干路電流，電流表A1的示數為
流過滑動變阻器的電流為
電流表A2的示數為
電流表A1、A2的示數之比是
[4]1min內R1產生的熱量為
[5]干路電流最大為3A，滑動變阻器R3的規格是“20Ω 1.5A”滑動變阻器的電阻最小為
滑動變阻器的范圍為。
8.（2022長春）某加熱器簡化電路如圖甲所示，其加熱元件是利用新型材料制成的，它的電阻R隨溫度t變化的關系圖象如圖乙所示；照明燈L標有“220V 100W”。此加熱器白天只加熱不照明，夜晚加熱并照明。
（1）該加熱器的金屬外殼應與______相連，避免金屬外殼帶電時發生觸電事故；
（2）白天和夜晚加熱器的加熱元件溫度均為t0時，電路總功率之比為4：5，則t0=___________℃；
（3）閉合開關S，若加熱元件的溫度從16℃升高37℃，通過加熱元件的電流變化情況是___________。
【答案】 大地（地線） 40 先變大后變小
【解析】（1）加熱器的金屬外殼與火線接觸了，外殼就會帶電，如果外殼沒有接地，人接觸時就會發生觸電，為避免金屬外殼帶電時發生觸電事故，該加熱器的金屬外殼應與大地（地線）相連。
（2）由題意知，白天和夜晚溫度均為t0時加熱元件的功率相同，則有
=
已知PL=100W，故解得P加熱=400W，由P=可得加熱元件的阻值
R===121Ω
由圖乙可知，加熱器的阻值為121Ω時，對應的溫度為40℃，即t0=40℃。
（3）閉合開關S，由圖乙可知，若加熱元件的溫度從16℃升高37℃，加熱元件的阻值先減小后增大，電壓一定，由I=可知，通過加熱元件的電流先變大后變小。
9．（2022黑龍江龍東農墾森工）如圖，燈L標有“4V 2W”，R＝20Ω，閉合開關S時，燈L正常發光（燈絲的電阻不受溫度影響），電流表示數為　 　A，通電1min電路中產生的熱量為　 　J。
【答案】0.7；168。
【解析】
由圖知R與L并聯，電流表測干路電流，燈L正常發光，
所以U＝UR＝UL＝4V，
由P＝UI可得通過燈泡的電流：IL＝＝＝0.5A，
由歐姆定律可得通過R的電流：IR＝＝＝0.2A，
由并聯電路的電流特點可得電流表示數：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；
通電1min電路中產生的熱量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。
10.（2022福建）如圖電路，閉合開關S，將滑動變阻器的滑片P從a端向b端移動過程中，示數減小的電表是　 　（選填“A”“V1”或“V2”電路的總功率　 　（選填“增大”“減小”或“不變”）。
【答案】V1；增大。
【解析】由電路圖可知，R1與R2串聯，電壓表V1測R1兩端的電壓，電壓表V2測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
將滑動變阻器的滑片P從a端向b端移動過程中，R1接入電路中的電阻變小，電路的總電阻變小，
由I＝可知，電路中的電流變大，即電流表A的示數變大，
由U＝IR可知，R2兩端的電壓變大，即電壓表V2的示數變大，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R1兩端的電壓變小，即電壓表V1的示數變小，
綜上可知，示數減小的電表是V1；
電源電壓不變，電路中的電流變大，由P＝UI可知，電路的總功率增大。
三、綜合應用計算題（2小題，共28分）
1.（12分）（2022貴州安順）如圖所示電路，電源電壓保持不變，燈L標有“3V0.6A”的字樣，定值電阻R的阻值為10Ω。設燈絲電阻不變，求:
（1）燈絲電阻；
（2）當開關S1閉合、S2斷開，電流表示數為0.2A時，燈L兩端電壓；
（3）當開關S1、S2均閉合時，定值電阻R消耗的電功率。
【答案】（1）5Ω；（2）1V；（3）0.9W
【解析】（1）燈絲電阻
（2）當開關S1閉合、S2斷開，燈L和電阻R串聯，電流表示數為0.2A時，燈L兩端電壓
（3）由（2）可知R兩端電壓
所以電源電壓
當開關S1、S2均閉合時，電路中只有R接入電路，R消耗的電功率
2.（16分）（2022貴州黔東南州）如圖甲是某電熱水壺的電路圖，銘牌如圖乙。R為加熱器，溫控器S是一個雙金屬片溫控開關，當溫度較低時，其處于閉合狀態，加熱器加熱。當水沸騰后，S會自動斷開進入保溫狀態，從而實現了自動溫度開關控制（設加熱器電阻阻值一定）。[已知:水的比熱容c=4.2103J/（kg·℃），1L=10-3m3]。求：
（1）該電熱水壺正常加熱工作時，其加熱器的阻值是多少？
（2）該電熱水壺正常加熱工作時，對加熱器通電10s產生的熱量是多少？
（3）將電熱水壺裝滿初溫為25℃的水加熱到75℃，水吸收的熱量是多少
（4）用如圖丙所示的電能表單獨測量該電熱水壺消耗的電能，實際加熱時。3min電能表中間的鋁質圓盤轉動了24轉，此時電路消耗的實際功率是多少
【答案】（1）48.4Ω；（2）10000J；（3）525000J；（4）0.8kW
【解析】（1）當溫度較低時，溫控器S處于閉合狀態，而R0短路，電路為R的簡單電路，電路電阻較小，根據P=可知，電水壺處于加熱狀態，由表中數據知加熱功率為1000W，由P=UI=得，加熱電阻的阻值為
R====48.4Ω
即加熱器的阻值是48.4Ω。
（2）若正常工作時，對加熱器通電10s產生的熱量
Q=W=P加熱t=1000W×10s=10000J
即加熱器通電10s產生的熱量是10000J。
（3）一滿壺水的質量
m=V=1.0×103kg/m3×2.5×10-3m3=2.5kg
水吸收的熱量
Q吸=cmΔt=4.2103J/（kg·℃）×2.5kg×(75℃-25℃)=525000J
即水吸收的熱量是525000J。
（4）電熱水壺消耗的電能
W= kWh=0.04 kWh
電熱水壺的實際功率
P===0.8 kW
即電路消耗的實際功率是0.8 kW。
四、實驗探究題（共18分）
1. （9分）(2021甘肅威武)小王用如圖甲所示的實驗裝置測量額定電壓為 的小燈泡電功率時，電源電壓為 ，若所用器材均能滿足實驗需要。
（1）用筆畫線替代導線，將實物電路連接完整；
（2）連接電路時，開關要________（選填“斷開”或“閉合”）；滑動變阻器滑片應該移到連入電路阻值________位置；
（3）實驗過程中，當電壓表示數為 時小燈泡正常發光，由圖乙可知，此時電流表的示數為________A，小燈泡正常發光時的電阻為________ ，小燈泡的額定功率為________W；
（4）小王受此實驗啟發，想測定電動自行車上用作照明的LED（發光二極管）額定功率。在老師的幫助下通過實驗得到該LED的 圖像如圖丙所示，由圖像可知LED燈的電阻隨電壓的增大而________（選填“增大”、“不變”或“減小”）。查閱資料知道該LED的額定電壓為 ，結合圖像可得該LED的額定功率為________W。
【答案】 （1）
（2）斷開；最大（3）0.3；；（4）減小； 0.072
【解析】（1）滑動變阻器串聯，一上一下，故用一根導線連接開關的右邊接線柱和滑動變阻器下面的接線柱，用一根導線接在滑動變阻器上方的接線柱和電流表的正0.6A的接線柱即可，電壓表并聯在燈泡上，用一根導線接在燈泡的右端的接線柱，另外一端接在正3接線柱，再用一根導線接在燈泡的左端和電壓表負接線柱上，故如圖所示：
（2）為了保護電路，需要斷開開關；為了保護電路，滑動變阻器滑片應該移到連入電路阻值最大處。
（3） 由圖乙可知，分度值為0.02A，選擇小量程，故讀數為0.3A；小燈泡正常發光時的電阻為
故小燈泡正常發光時的電阻為 ；小燈泡的額定功率為
故小燈泡的額定功率為 。
（4）當電壓為2.5V，電流為8mA，合計為0.008A，則此時的電阻為
當電壓為3V時，此時的電流為24mA，此時的電阻為
故當電壓變大時，電阻變小；結合圖像可得該LED的額定功率為
故圖像可得該LED的額定功率為 。
2. （9分）（2022廣西貴港）在“探究電流產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中，實驗電路如圖1所示，其中R1>R2。
實驗一：探究電流產生的熱量與電阻大小的關系；
（1）請按照圖1中的電路圖將圖2實物圖連接完整；_______
（2）實驗電路按照圖1中的電路圖連接是為了控制通電時間相同和控制_______；電阻絲放出熱量的多少，通過_______來進行判斷。
（3）為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入_______相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時間內達到明顯的實驗效果，實驗時選用煤油而不選水，是因為煤油的比熱容_______水的比熱容（選填“大于”、“等于”或“小于”）；
實驗二：探究電流產生的熱量與電流大小的關系
（4）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同。實驗發現：用電阻絲R1加熱的煤油，在實驗一中溫度升高Δt1，在實驗二中溫度升高Δt1′，則Δt1′_____2Δt1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實驗說明電流產生的熱量與電流大小______正比例關系（選填“成”或“不成”）。實驗中，用電阻絲R2加熱煤油重復以上實驗步驟，也可以得出相同的結論。
（5）如果在兩燒瓶中分別裝入質量相等的不同液體，并接入兩根阻值_______的電阻絲（選填“相同”或“不同”），就可用這個裝置來探究兩種不同液體的吸熱性質。假設a燒瓶中液體的質量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測出通過它的電流為I，通電一段時間t后，溫度計的示數變化量為Δt，若不計熱量損失，則a液體的比熱容為________（用所給出的物理量寫出比熱容的表達式）。
【答案】 （1）
（2）電流相等；溫度計的示數變化
（3）質量；小于
（4）大于；不成
（5）相同；
【解析】（1）變阻器一上一下串聯接入電路中，如圖所示：
（2）圖1中，兩個電阻絲串聯，通過它們的電流相等，通電時間相等。
[3]根據轉換法知，電阻絲放出熱量的多少，是通過溫度計的示數變化來進行判斷的。
（3）為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產生熱量的多少，甲乙兩瓶中要裝入質量相同、初溫相同的同種液體。
因煤油比水具有較小的比熱容，故用煤油比用水更容易看出溫度的變化。
（4）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同，根據Q=I2Rt可知，電阻絲產生的熱量是原來的4倍；所以用電阻絲R1加熱的煤油，溫度升高Δt1′大于2Δt1 ， 該實驗說明電流產生的熱量與電流不是正比例關系。
（5）在兩燒瓶中分別裝入質量相等的不同液體，并接入兩根阻值相等的電阻絲，可以探究兩種不同液體的吸熱性質。
電阻絲產生的熱量Q=I2Rt，不計熱量損失，液體吸收的熱量Q吸=Q=cmΔt
則c= 第 1 頁 共 2 頁
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