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專題25　電功　電功率
【知識點回顧】
一、電功
電功的實質：電流做功的過程就是________轉化為________的過程。
單位為________(簡稱焦，符號為J)、千瓦時(kW·h)。
換算：1kW·h＝________J。
影響電功大小的因素有電壓、________和通電________。
電流做功的過程實際上就是電能轉化為其他形式能量的過程，電流做了多少功就有多少________轉化為其他形式的能。
電能計算公式為：________，對純電阻性用電器，電功還可用公式________計算。
測量電功的儀表是________(電度表或千瓦時計)，計數器上前后兩次讀數之差就是這段時間內消耗的千瓦時數。
二、電功率
電流在單位時間內所做的功叫________，是用來表示________的物理量。
單位：瓦特(簡稱瓦，符號為W)，千瓦(kW)。1kW＝1000W。
電功率計算公式為：P＝________、P＝________。對于純電阻性用電器，電功率還可用公式P＝________、P＝________計算。
1．額定功率：用電器在________下工作時所消耗的電功率。
2．用電器只有在額定電壓下工作時，實際功率等于額定功率。燈泡的亮度取決于燈的________電功率。
以燈泡為例：PZ220V　25W
PZ表示普通照明燈泡，220V表示額定電壓為220V，25W表示該燈泡的額定功率為25W。
三、測定小燈泡的電功率
原理為________。
考點14　測定小燈泡的額定功率和實際功率，收集和整理實驗數據得出實驗結論　
調節滑動變阻器，當電壓表讀數不等于額定電壓時，可測實際功率；當電壓表讀數________額定電壓時，可測額定功率。
四、電流的熱效應
考點15　知道電路具有熱效應　a；概述探究影響電流熱效應因素實驗的原理和涉及的科學方法　
1．電流熱效應
電流通過導體時，____________能轉化為____________能，這種現象叫做電流的熱效應。
2．用控制變量法進行研究
在電流相同，通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。
在電阻相同，通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越多。
考點16　說出焦耳定律的內容和數學表達式　；應用焦耳定律解決簡單問題　
焦耳定律：電流通過導體產生的熱量，跟____________的平方、導體的____________和通電時間成正比。
表達式：Q＝____________
考點1　電能　其他形式能
考點2　焦耳　3.6×106
考點3　電流　時間
考點4　電能
考點5　W＝UIt、W＝Pt　W＝(U2/R)t、W＝I2Rt
考點6　電能表
考點7　電功率　電流做功快慢
考點9　W/t　UI　U2/R　I2R
考點10　1.額定電壓　2.實際
考點12　P＝UI
考點14　等于
考點15　1.電　內
考點16　電流強度　電阻　I2Rt
【例題精析】
（2022 寧波）盛夏，室外溫度達36℃，小寧將客廳空調的設定溫度設置為28℃，發現空調正常工作時的工作周期：工作10min后會停止工作，5min后再重新工作……周而復始。從該空調銘牌上獲悉，空調的制冷額定功率為2000W。
（1）空調正常工作時，一個工作周期內消耗的電能為 　1.2×106　J。
（2）為了節能減排，小寧家換上了隔熱保溫性能更好的門窗。在工作電壓、室外溫度、空調的設定溫度等條件均相同的情況下，空調新的一個工作周期內，工作時間會 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）10min。
【解答】解：（1）空調正常工作時，一個工作周期內消耗的電能：W＝Pt＝2000W×10×60s＝1.2×106J；
（2）為了節能減排，小寧家換上了隔熱保溫性能更好的門窗，在工作電壓、室外溫度、空調的設定溫度等條件均相同的情況下，保溫效果更好，則空調新的一個工作周期內，工作時間會小于10min。
故答案為：（1）1.2×106；（2）小于。
（2022 金華）學習小組開展“測量小燈泡的功率”實驗，實驗電路如圖甲，繪制出小燈泡的I﹣U關系曲線如圖乙，已知小燈泡的額定電壓為3.8V，電源電壓恒為6V。回答下列問題：
（1）閉合開關后移動變阻器的滑片，當電壓表示數為 　3.8　V時，讀出電流表示數，即可計算小燈泡的額定功率；
（2）實驗時，變阻器的滑片向左移動過程中，電流表與電壓表示數的比值將 　變小　（選填“變大”“不變”或“變小”）。
【解答】解：（1）小燈泡的額定電壓為3.8V，當電壓表示數為3.8V時燈泡正常工作，此時燈泡的功率為額定功率，讀出電流表示數，即可計算小燈泡的額定功率；
（2）圖中，電壓表測燈的電壓，電流測燈的電流，當滑片向左滑動時，變阻器連入電路中的電阻變小，由歐姆定律，電路中電流變大，燈的電壓變大，根據P＝UI，燈的功率變大，燈絲的溫度升高，因燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，故燈絲的電阻變大；
由歐姆定律R，電流表與電壓表示數的比值即燈的電阻的倒數，故電流表與電壓表示數的比值將變小。
故答案為：（1）3.8；（2）變小。
（2022 臺州）某興趣小組在研究“電阻絲產生的熱量與電阻、電流及通電時間的定量關系”時，制作了如圖甲所示的實驗裝置：有機玻璃盒內裝有電阻絲、水和電子溫度計，盒外采用優質保溫材料包裹。
（1）采用優質保溫材料的目的是減少實驗過程中 　熱量　的散失。
（2）保持水的質量和電流不變，換用不同阻值的電阻絲R，記錄水溫變化ΔT和通電時間t的數據，整理部分數據并繪制圖像如圖乙。
根據上述實驗，可以得出結論：　當電流和通電時間一定時，電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成正比　。
（3）保持水的質量、電阻和通電時間不變，改變電流大小，相關數據整理如下表。
電流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的溫度ΔT/℃ 0.4 0.9 　1.6　 2.5 3.6
請分析表中數據，并將表中所缺的數據補上。
【解答】解：（1）采用優質保溫材料的目的是減少實驗過程中熱量的散失；
（2）水的質量相同，水溫變化ΔT與吸熱的多少成正比，水溫變化ΔT越大，電阻絲放出的越多，即當電流和通電時間一定時，電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成正比；
（3）不計熱量損失，Q吸＝Q放，cmΔT＝I2Rt， ΔT41.6℃。
故答案為：（1）熱量；（2）當電流和通電時間一定時，電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成正比；（3）1.6。
（2022 寧波）小寧用如圖甲所示電路研究小燈泡的電學特性，所用小燈泡上標有“2.5V”字樣。閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，讀取并記錄電壓表、電流表的示數。實驗數據記錄如下（第4次實驗時電流表指針位置如圖乙所示）：
實驗次數 1 2 3 4 5
電壓表示數/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
電流表示數/A 0.17 0.24 0.30 ☆ 0.37
（1）該小燈泡的額定功率為 　0.85　W。
（2）用描點法（實驗數據對應的點用“×”表示）在圖丙上畫出該小燈泡燈絲的I﹣U曲線。
（3）小寧計算小燈泡的燈絲電阻值時，發現燈絲電阻隨著其兩端電壓的升高而增大。
小寧反思：電阻是導體的一種性質，決定和影響導體阻值大小的因素中并沒有電壓這一因素，那么導體兩端電壓的變化可能引起了某個因素發生變化！小寧思考后得出這個因素就是 　溫度　。
【解答】解：（1）第4次實驗時電流表指針位置如圖乙，電流表選用小量程，分度值0.02A，其示數為0.34A，由表中數據可知，此時電壓表示數為2.5V，燈泡正常發光，燈泡額定功率為：
P＝UI＝2.5V×0.34A＝0.85W；
（2）用描點法在圖丙上畫出該小燈泡燈絲的I﹣U曲線，如下圖所示：
；
（3）因為燈絲的電阻與溫度有關，并且隨溫度的升高而增大；當燈泡兩端電壓增大時，通過燈泡的電流也增大，燈泡的功率變大，燈絲的溫度升高，因此燈絲電阻隨著它兩端電壓的升高而增大。
故答案為：（1）0.85；（2）見解答圖；（3）溫度。
（2022 杭州）密閉的房間里有一臺規格為“220V 800W”的取暖器，閉合開關使其正常工作30分鐘。
（1）該取暖器消耗的電能為多少焦耳？
（2）若房間里空氣質量為45千克，取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，則房間里空氣溫度升高了多少攝氏度？[空氣的比熱為1000J/（kg ℃）]
【解答】解：（1）30分鐘取暖器消耗的電能為：
W＝Pt＝800W×60×30s＝1.44×106J；
（2）取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，即Q吸＝15%Q放＝15%W＝0.15×1.44×106J＝2.16×105J；
根據Q吸＝cmΔt，則：
Δt4.8℃。
答：（1）該取暖器消耗的電能為1.44×106J；
（2）若房間里空氣質量為45千克，取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，則房間里空氣溫度升高了4.8℃。
（2022 臺州）某興趣小組想要利用風扇、發熱電阻等元件，制作一個有低溫擋和高溫擋的暖風機，設計了發熱部分的兩種電路，如圖甲、乙所示。
（1）圖甲中，當開關S閉合、S1斷開時，R1和R2的連接方式是 　串聯　，此時處于 　低溫　擋工作狀態。
（2）若選用圖乙所示電路，電源電壓為24伏，想要實現發熱電阻R3的電功率為120瓦，則選用R3的阻值應為多少？
（3）按圖乙電路制作的暖風機高溫擋的總功率為200瓦，在高溫擋工作600秒，暖風機所消耗的電能是多少？
【解答】解：
（1）甲方案中，開關S、S1均閉合時，電路為R1的簡單電路，電路的總功率P甲1；
開關S閉合、S1斷開時，R1與R2串聯，由串聯電路中總電阻等于各分電阻之和可知，電路的總功率P甲2，
因P甲1P甲2，
所以，開關S、S1均閉合時，電熱器處于高溫擋；開關S閉合、S1斷開時，電熱器處于低溫擋；
（2）R3的阻值應為：R34.8Ω；
（3）暖風機所消耗的電能：W＝Pt＝200W×600s＝1.2×105J。
答：（1）串聯；低溫；
（2）R3的阻值應為4.8Ω；
（3）暖風機所消耗的電能為1.2×105J。
（2022 寧波）電動汽車正在走進千家萬戶。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一輛電動汽車從A地勻速運動到B地用時0.05h，這一行程中電動汽車的平均能耗為0.22kW h/km。
（1）從A地到B地，電動汽車的速度為 　100　km/h。
（2）從A地到B地，電動汽車消耗的電能為 　1.1　kW h。
（3）不同能源的單位能耗的碳排放量不同，其中電能的CO2排放系數為：1.00kg/kW h（消耗1kW h的電能相當于排放1.00kg的CO2）。求汽車從A地到B地消耗的電能相當于排放多少千克的碳元素？
（4）從A地到B地的行程中，電動汽車消耗電能的75%用于驅動車輪推動汽車前進，求汽車受到的阻力大小。
【解答】解：（1）從A地到B地，電動汽車的速度v100km/h。
（2）從A地到B地，電動汽車消耗的電能W＝0.22kW h/km×5km＝1.1kW h＝3.96×106J。
（3）汽車從A地到B地消耗的電能相當于排放的CO2的質量m＝1.00kg/kW h×1.1kW h＝1.1kg。
相當于排放多少千克的碳元素mC＝1.1kg0.3kg。
（4）從A地到B地的行程中，電動汽車消耗電能的75%用于驅動車輪推動汽車前進，
牽引力做的功W牽＝W×75%＝3.96×106J×75%＝2.97×106J，
牽引力的大小F594N，
電動汽車做勻速直線運動，處于平衡狀態，故汽車受到的阻力大小f＝F＝594N。
故答案為：（1）100。
（2）1.1。
（3）汽車從A地到B地消耗的電能相當于排放0.3kg的碳元素。
（4）汽車受到的阻力大小為594N。
（2022 紹興）圖甲是某款電火鍋，其內部簡化電路如圖乙所示，S1是旋鈕開關，S2是溫控開關（當鍋體溫度達到設定值時自動斷開，當鍋體溫度低于一定值時自動閉合），R是指示燈的分壓電阻，不起到加熱作用，發熱管內部結構如圖丙所示，滑片轉動時只能與滑動觸頭接觸，0擋為斷開狀態，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ擋是不同功率的擋位，電熱絲被均分為四段接入電路，其他元件的電阻均忽略不計。
（1）S1從0擋轉到Ⅰ擋開始工作，溫控開關S2的狀態是 　閉合　（選填“斷開”或“閉合”）。
（2）加熱時，鍋內水溫逐漸升高，其中改變水的內能的方式是 　熱傳遞　（選填“做功”或“熱傳遞”）。
（3）圖丙中，滑片順時針轉動，發熱管的加熱功率增大，Ⅳ擋時功率最大。則接線柱a、b、c中連入電路的應該是 　b、c　。
（4）已知電火鍋Ⅳ擋加熱功率為1000瓦，若電火鍋在Ⅲ擋工作5分鐘，求發熱管消耗的電能。
【解答】解：（1）因為當鍋體溫度達到設定值時溫控開關自動斷開，當鍋體溫度低于一定值時溫控開關自動閉合，所以S1從0擋轉到Ⅰ擋剛開始工作，溫度較低，溫控開關S2的狀態閉合；
（2）加熱時，鍋內水溫逐漸升高，其中改變水的內能的方式是熱傳遞；
（3）圖丙中，滑片順時針轉動，發熱管的加熱功率增大，Ⅳ擋時功率最大。由P可知，在Ⅳ擋時連入電路的電阻最小，則應將b、c連入電路；
（4）已知電火鍋Ⅳ擋加熱功率為1000瓦，則Ⅳ擋加熱時的電阻為：RⅣ48.4Ω，
所以Ⅲ擋工作時的電阻為：RⅢ＝2RⅣ＝2×48.4Ω＝96.8Ω，
所以電火鍋在Ⅲ擋工作5分鐘消耗的電能為：W＝UIⅢtt5×60s＝1.5×105J。
故答案為：（1）閉合；（2）熱傳遞；（3）b、c；（4）電火鍋在Ⅲ擋工作5分鐘，發熱管消耗的電能為1.5×105J。
（2022 金華）圖甲為市面上的某款電熱毛巾架，額定電壓220V，簡化的工作電路如圖乙，該毛巾架通過智能系統實現加熱、保溫擋自動切換，圖丙為該毛巾架在正常工作30分鐘內功率的變化情況。
完成下列問題：
（1）加熱狀態下，毛巾架正常工作時的電流為多大？
（2）分析計算圖乙電路中定值電阻R0、R1的阻值各為多少歐？
（3）毛巾架正常工作30分鐘總共消耗多少電能？
【解答】解：（1）加熱狀態下通過毛巾架的電流為I加熱2A；
（2）由電路圖可知，開關S、S1閉合時，電路為R0的簡單電路，電熱飲水機處于加熱狀態，
所以由P＝UI可得，R0的阻值：
R0110Ω，
當開關S閉合、S1斷開時，R1與R0串聯，電熱飲水機處于保溫狀態，
此時電路的總電阻：
R605Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電阻R1的阻值：
R1＝R﹣R0＝605Ω﹣110Ω＝495Ω。
（3）由P可得，該電熱水器正常工作30分鐘消耗的電能：
W＝Pt＝440W×10×60s+80W×（30﹣10）×60s
＝3.6×105J。
答：（1）加熱狀態下，毛巾架正常工作時的電流為2A；
（2）分析計算圖乙電路中定值電阻R0、R1的阻值各為110Ω、495Ω；
（3）毛巾架正常工作30分鐘總共消耗3.6×105J電能。
（2022 麗水）空氣炸鍋是一種新型家電，如圖甲是某型號空氣炸鍋，其內部電路可簡化為圖乙，部分參數和食品加熱時間如表所示。其工作原理是通過發熱管迅速加熱鍋內空氣，利用大功率風扇形成循環的熱流，使盛放籃內的食品均勻受熱，不放油也能達到類似煎炸的效果。
部分參數
風扇額定功率/瓦 80
發熱管額定功率/瓦 1320
額定電壓/伏 220
食品加熱時間
薯條/分 12﹣15
雞翅/分 18﹣20
（1）正常工作時，求通過發熱管的電流；
（2）某次用該空氣炸鍋炸一鍋薯條耗時15分鐘，求所消耗的電能；
（3）根據空氣炸鍋的工作原理，發熱管、風扇、盛放籃三者的位置從上到下依次是 　風扇、發熱管、盛放籃　。
【解答】解：（1）通過發熱管的電流：6A；
（2）空氣炸鍋炸加熱時的總功率：P＝P1+P2＝1320W+80W＝1400W；
該空氣炸鍋炸所消耗的電能：W＝Pt＝1400W×15×60s＝1.26×106J；
（3）食物用盛放籃盛放后只有上表面方便通過空氣加熱，因此放在最下；通過發熱管加熱后的鍋內空氣密度變小，浮力大于重力會上升，要利用大功率風扇把熱空氣吹到食物上，因此，風扇在最上面。發熱管、風扇、盛放籃三者的位置從上到下依次是風扇、發熱管、盛放籃。
答：（1）正常工作時，通過發熱管的電流為6A；
（2）該空氣炸鍋炸一鍋薯條耗時15分鐘所消耗的電能為1.26×106J；
（3）風扇、發熱管、盛放籃。
【習題鞏固】
一．選擇題（共9小題）
1．（2022 常山縣模擬）科學中常用數學方法來表示某些量的關系。下列圖像中能用陰影面積表示相應的量是（　　）
A．壓強 B．電功率
C．電流 D．速度
【解答】解：
A、由圖可知，橫坐標表示受力面積，縱坐標表示壓力，陰影部分面積等于壓力和受力面積的乘積，由p可知，壓強等于壓力和受力面積的比值，故A錯誤；
B、由圖可知，橫坐標表示電流，縱坐標表示電壓，陰影部分面積等于電壓和電流的乘積，由P＝UI可知，陰影部分面積表示電功率，故B正確；
C、由圖可知，橫坐標表示電阻，縱坐標表示電壓，陰影部分面積等于電壓和電阻的乘積，由I可知，電流等于電壓與電阻的比值，故C錯誤；
D、由圖可知，橫坐標表示時間，縱坐標表示路程，陰影部分面積等于路程和時間的乘積，由v可知，速度等于路程與時間的比值，故D錯誤。
故選：B。
2．（2022 杭州二模）甲、乙兩段實心鐵導體的電阻值相等，將它們如圖所示串聯在電路中，通電一段時間后，比較甲、乙導體產熱的多少，正確的是（　　）
A．甲導體的產熱比乙導體多
B．乙導體的產熱比甲導體多
C．甲、乙導體產熱相等
D．條件不足，無法判斷
【解答】解：由題意可知，兩者的電阻相同，因兩電阻串聯，所以通過的電流相等；
根據Q＝I2Rt可知，相同時間內產生的熱能相等，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
3．（2022 臨平區一模）將燈L1（9V 9W）和L2（6V 6W）串聯接入電源電壓為15V電路中，閉合開關后，兩燈都發光。下列關于L1、L2的說法正確的是（　　）
A．L1實際功率小于額定功率
B．L2 實際功率小于額定功率
C．L1、L2實際功率相等
D．L1、L2都能正常發光
【解答】解：由P可知，燈L1的電阻R19Ω，燈L2的電阻R26Ω；
將兩燈串聯在電路中，電路中的總電阻R＝R1+R2＝9Ω+6Ω＝15Ω；
電路中的電流I1A；
根據串聯電路的電流特點可知，通過L1、L2的電流I1＝I2＝I＝1A；
燈L1的實際功率P1實＝I12R1＝（1A）2×9Ω＝9W，燈L2的實際功率P2實＝I22R2＝（1A）2×6Ω＝6W；
所以，燈L1、L2的實際功率都等于其額定功率，所以都能正常發光，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
4．（2022 杭州模擬）為了研究電熱跟哪些因素有關，小明將阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置。已知電源電壓相等且保持不變，R1＜R2，裝入燒瓶的煤油質量相等，下列有關此研究的各種表述，正確的是（　　）
A．因為水的比熱大，若將煤油換成水，實驗效果更明顯
B．乙裝置可探究電熱與電阻是否有關
C．在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多
D．比較相同通電時間內a、c溫度計示數變化，可探究電流產生熱量與電流是否有關
【解答】解：
A、為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，選用煤油而不用水，主要是由于水的比熱容大于煤油的比熱容，吸收相同的熱量，溫度變化不明顯，故A錯誤；
B、甲裝置中兩電阻串聯，則兩電阻中的電流相等，根據溫度計示數的變化判斷吸收熱量的多少，則可知電流產生的熱量與電阻大小的關系；而乙裝置中的電流和電阻都不同，所以無法判斷，故B錯誤；
C、在電源電壓和通電時間相同的條件下：由串并聯電路的電壓關系可知，串聯使用時各電阻兩端電壓小于電源電壓，并聯使用時各電阻兩端電壓等于電源電壓；由Q＝I2Rt、I得：Qt，所以電阻并聯時產生的熱量多；乙裝置中，兩電阻并聯時，由Qt可知，電壓相等，R1＜R2，電阻R1產生的熱量多，故c溫度計所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多，故C錯誤；
D、圖甲為串聯電路，圖乙為并聯電路，因此通過a、c溫度計所在燒瓶中的電阻絲的電流不同，而電阻絲電阻相同，相同通電時間內，可探究電流產生熱量與電流是否有關，故D正確。
故選：D。
5．（2022 寧波模擬）如圖甲所示電路中，R0為定值電阻，R1為滑動變阻器。圖乙是該滑動變阻器消耗的電功率與電流關系的圖象，則下列說法不正確的是（　　）
A．滑動變阻器最大阻值為50Ω
B．電源電壓為10V
C．R0阻值為10Ω
D．滑動變阻器R1最大功率3.6W
【解答】解：由電路圖可知，R0與R1串聯，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
（1）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，
由圖象可知，電路中的最小電流I最小＝0.2A時，此時R1的電功率P1＝2W，
由P＝I2R可得，滑動變阻器的最大阻值：
R1最大50Ω，故A正確；
（2）由圖象可知，當電路中的電流I′＝0.4A時，R1的電功率P1′＝3.2W，
此時R1接入電路的電阻：
R1′20Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I可得，電源的電壓：
U＝I′（R0+R1′）＝0.4A×（R0+20Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
當電路中的電流I＝0.2A時，電源的電壓：
U＝I（R0+R1）＝0.2A×（R0+50Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
因電源的電壓不變，
所以，0.4A×（R0+20Ω）＝0.2A×（R0+50Ω），
解得：R0＝10Ω，故C正確；
則電源的電壓：
U＝I（R0+R1）＝0.2A×（10Ω+50Ω）＝12V，故B錯誤；
（3）滑動變阻器消耗的電功率：
P＝I2R1＝（）2R1，
所以，當R1＝R0＝10Ω時，滑動變阻器消耗的電功率最大；
滑動變阻器消耗電功率的最大值：
P最大3.6W，故D正確。
故選：B。
6．（2022 蒼南縣模擬）標有“6V 1.5W”的小燈泡，通過它的電流隨兩端電壓變化的關系如圖所示，若把這樣的兩只燈泡串聯起來，接在8伏的電源兩端，則電路的總功率為（　　）
A．0.8W B．1.6W C．2.4W D．3.2W
【解答】解：兩燈泡串聯時，由于兩只燈泡的規格相同，所以兩燈泡分得的電壓相同，則兩只燈泡串聯接在U總＝8V的電源兩端時，每只燈泡兩端的電壓都為4V，
由圖象可知，當U＝4V時，I＝0.2A，
由于串聯電路處處電流相等，所以電路電流為0.2A，
電路的總功率：P總＝U總I＝8V×0.2A＝1.6W。
故選：B。
7．（2022 普陀區校級模擬）目前城市公共區域、小區等都安裝了公共充電插座，采取掃碼付費自動充電（如圖所示）。給電動自行車充電時，充電器將220V家庭電路電壓降為電動車蓄電池需要的充電電壓。假設某充電器輸出電壓為48V，輸出電流為2.5A，當地的商用電價為1元/（kW h），以下描述中符合事實的是（　　）
A．這些插座都是串聯的
B．該充電器的輸出功率為550W
C．它充電6小時的用電成本是0.72元
D．手機照相機掃碼時，影像傳感器上所成的像為正立放大的虛像
【解答】解：
A、這些插座給電動自行車充電時，它們之間互不影響，所以是并聯的，故A錯誤；
BC、該充電器的輸出功率：P＝UI＝48V×2.5A＝120W＝0.12kW，故B錯誤；
充電6小時消耗的電能：W＝Pt＝0.12kW×6h＝0.72kW h，
則用電成本（電費）：0.72kW h×1元/（kW h）＝0.72元，故C正確；
D、手機照相機掃碼時，影像傳感器上所成的像為倒立、縮小的實像，故D錯誤。
故選：C。
8．（2022 鹿城區模擬）下列連接方法中，閉合開關后，在相同時間內虛線框里的電阻絲產生的總熱量最少的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：串聯電路總電阻大于任何一個分電阻，并聯電路的總電阻小于任何一個分電阻，
根據電阻串聯和并聯的特點可知，四個圖中電路的總電阻關系為：RC＞RB＞RA＞RD，
由題知，甲、乙、丙、丁四個電路兩端電壓相等，
由Qt可知，C圖中電路的總電阻最大，相同時間內產生的總熱量最少。
故選：C。
9．（2022 溫州模擬）圖甲是一款車載USB充電器，工作原理如圖乙，閉合S后穩壓元件兩端電壓恒為U，可為手機等提供穩定的充電電壓，汽車電源電壓為U總（U總＞U），R為定值電阻，其消耗的電功率為P，則下列關于P﹣U總圖象的變化正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：由歐姆定律和P＝UI可得，R消耗的電功率：P＝URIUU總，顯然R消耗的電功率P隨電源總電壓U總變化關系為二次函數圖象，由數學知識知，圖象為拋物線，并且開口朝上，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
二．填空題（共8小題）
10．（2022 鄞州區模擬）圖甲為升降機電路的部分原理圖，電源電壓恒為6V，R0為定值電阻，電壓表量程為0～3V，壓敏電阻R1的阻值與所受壓力大小的關系如圖乙所示。
（1）壓敏電阻所受壓力為0時，電壓表示數為2V，此時電路工作10min電阻R0消耗的電能為 　24　J。
（2）在不改變電表量程的條件下，要增大壓敏電阻的承壓范圍，可以適當 　減小　（填“增大”或“減小”）定值電阻R0的阻值。
【解答】解：
（1）由圖乙可知，當壓敏電阻所受壓力為0時，壓敏電阻的阻值R1＝200Ω；
由圖甲可知，兩電阻串聯，電壓表測定值電阻R0兩端的電壓，
由題知，壓敏電阻所受壓力為0時，電壓表示數為2V，
根據串聯電路的電壓規律可知，此時壓敏電阻R1兩端的電壓：
U1＝U﹣U0＝6V﹣2V＝4V，
電路中的電流：I＝I0＝I10.02A；
電路工作10min電阻R0消耗的電能：W0＝U0I0t＝2V×0.02A×10×60s＝24J；
（2）由圖乙可知，壓敏電阻所受壓力越大時，壓敏電阻的阻值越小，電路總電阻越小，由I可知，電源電壓不變時，電路總電流越大，定值電阻兩端電壓越大，要增大壓敏電阻的承壓范圍，而不改變電表量程的條件下，可以適當減小定值電阻阻值。
故答案為：（1）24；（2）減小。
11．（2022 常山縣模擬）電熱水壺由底座和壺身兩個部分組成。底座由電源線和供電插座組成，內部簡化電路如圖甲所示。電熱絲R1和R2的阻值均為48.4歐。
（1）為防止觸電，供電插座的外殼材料應是 　絕緣體　（選填“絕緣體”或“導體”）。
（2）某課外興趣小組在原有電路的基礎上，設計了圖乙和圖丙所示的電路，實現了加熱時，高、中、低三擋調節，低溫擋功率為 　500　瓦.
（3）從安全角度分析，使用電熱水壺時應注意 　防止觸電　。（寫出一點）
【解答】解：
（1）為防止觸電，供電插座的外殼材料應不容易導電是絕緣體；
（2）丙圖中兩電阻并聯，總電阻最小，電源電壓不變，根據P可知總功率最大，電熱水壺處于高溫擋；
甲圖為R1的簡單電路，總電阻較大，電源電壓不變，根據P可知總功率較大，電熱水壺處于中溫擋；
乙圖中兩電阻串聯，總電阻最大，電源電壓不變，根據P可知總功率最小，電熱水壺處于低溫擋；低溫擋功率P500W；
（3）從安全角度分析，使用電熱水壺時應注意防止觸電。
故答案為：（1）絕緣體；（2）500；（3）防止觸電。
12．（2022 柯橋區一模）近年來，越來越多人追求健康的生活，飲茶也成為人們的一種生活習慣，市場上出現了一種用來煮茶的家電產品——煮茶器，類似于電熱水壺具有加熱和保溫功能，如圖1所示是其電路原理簡圖，R1、R2為發熱電阻（阻值不隨溫度的變化而變化），且R2＝4R1，S2為自動溫控開關，下表為煮茶器的部分參數。求：
型號 ZCQ﹣1000
額定電壓U/V 220
額定加熱功率P額/W 1000
容量V/L 1.0
（1）在閉合開關S1和S2時，煮茶器處于 　加熱　狀態；
（2）求煮茶器處于保溫狀態時的額定功率；
（3）若將煮茶器單獨接入電路中在加熱狀態煮茶10min，發現如圖2所示的電能表轉盤轉動81r，求煮茶器的實際功率 　810W　和電路的實際電壓 　198V　。
【解答】解：（1）由圖1知，當閉合開關S1和S2時，電路只有R1發熱電阻接入電路，此時電路中電阻最小，根據P＝UI可知，煮茶器處于加熱狀態。
（2）處于加熱狀態時，R1發熱電阻的阻值為：
，
所以R2的發熱電阻阻值為：R2＝4R1＝4×48.4Ω＝193.6Ω，
當只閉合開關S1時，R1和R2兩發熱電阻以串聯方式接入電路，電路中電阻最大，此時煮茶器處于保溫狀態，其額定功率為：
；
（3）600r/（kW h）表示用電器每消耗1kW h的電能，電能表的轉盤轉動600r，所以加熱狀態煮茶10min消耗的電能為：W0.135kW h，
煮茶器的實際功率為：，
根據P＝UI得，電路的實際電壓為：。
答：（1）加熱；
（2）煮茶器處于保溫狀態時的額定功率為200W；
（3）810W；198V。
13．（2022 臺州模擬）某品牌酸奶機的部件如圖甲所示，工作電路如圖乙所示，其中R1與R2為電熱絲。接入電路，閉合開關S1、S2，此時酸奶機的功率為20W；當溫度達到42℃時，溫控開關S2自動斷開，功率減小到4W，此后設備達到熱平衡，溫度保持42℃不變（不考慮溫度對電阻的影響）。
（1）組成酸奶機部件的材料中，屬于金屬材料的是 　不銹鋼　。（填“玻璃”、“塑料”或“不銹鋼”）
（2）該酸奶機電熱絲R2的阻值為 　3025　Ω；若加熱時的效率為75%，則將240g的混合牛奶（鮮奶和酸奶的混合物）從22℃加熱到42℃大約需要 　800　s。[混合牛奶的比熱容始終為2.5×103J/（kg ℃）；不考慮加熱過程中熱量散失的影響]
【解答】解：（1）組成酸奶機部件的材料中，屬于金屬材料的是不銹鋼。
（2）由電路圖可知，S1、S2均閉合時為并聯電路，電路總電阻較小，由P＝UI可知，電功率較大，為高溫擋；
S1閉合，S2斷開時，電路總電阻較大，由P可知，電功率較小，為保溫擋；
由并聯電路的特點可知，R2的功率：
P2＝P高﹣P保＝20W﹣4W＝16W，
由P＝UI可知，R2的阻值：
；
酸奶吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝2.5×103J/（kg ℃）×240×10﹣3kg×（42℃﹣22℃）＝12000J；
由η100%可知，酸奶機消耗的電能：
，
由可知，加熱時間：
。
故答案為：（1）不銹鋼；（2）3025；800。
14．（2022 溫州模擬）為了驗證通電導體產生的熱量和導體的電阻之間的關系，某興趣小組選擇5歐、10歐、15歐三個定值電阻，將電阻封閉在塑料盒中，通過溫度傳感器記錄塑料盒中空氣溫度值（塑料盒中空氣升高的溫度與電阻產生的熱量成正比）。興趣小組設計如下兩種方案：
電阻 塑料盒中溫度值（℃）
0 1分鐘 2分鐘 3分鐘 4分鐘
5歐 26 26.5 27.1 27.7 28.4
10歐 26 27.1 28.2 29.6 30.8
15歐 26 27.5 29.3 31.5 33.2
方案一：如圖甲，先接入R1，閉合開關，記錄4分鐘內溫度值，換用R2和R3，記錄溫度值。
方案二：如圖乙，直接將三個電阻同時接入電路，閉合開關，記錄4分鐘內溫度值。
（1）請從兩個方案中選出你認為合理的方案并說明理由 　方案乙，方案甲每一次換電阻后，較難達到電流與通電時間相同　。
（2）選擇正確的方案后，興趣小組得到的實驗結果如上表。得出結論：當其他條件相同時，導體產生的熱量與電阻成正比。結合表中數據說明其證據是 　在通電3分鐘時，三個電阻對應升高的溫度之比約為1：2：3，與電阻比值相同　。
（3）為了讓實驗結果更具有普遍性，你的做法有 　換用不同的電阻重復上述實驗；換用不同的電源電壓重復上述實驗；增加滑動變阻器改變電路電流重復上述實驗等　。（寫出一點）
【解答】解：（1）根據Q＝I2Rt可知，電流通過導體產生的熱量與電流、時間和電阻大小有關。要驗證通電導體產生的熱量和導體的電阻之間的關系，就必須控制電流和時間相同，而甲中很難做到。在乙中，三個電阻串聯，則通過它們的電流和時間相同。所以合理的方案是乙，理由：方案甲每一次換電阻后，較難達到電流與通電時間相同。
（2）根據表格數據可知，當加熱3分鐘時，三個電阻溫度的升高量依次為：（27.7℃﹣26℃）：（29.6℃﹣26℃）：（31.5℃﹣26℃）＝1.7：3.6：5.5≈1：2：3，則它們三者產生的熱量之比也是1：2：3，這和三個電阻的比值相同，因此可得出結論：當其他條件相同時，熱量與電阻成正比。（例舉4分鐘的情況亦可）
（3）為了讓實驗結果更具有普遍性，做法有：換用不同的電阻重復上述實驗；換用不同的電源電壓重復上述實驗；增加滑動變阻器改變電路電流重復上述實驗等。
故答案為：（1）方案乙，方案甲每一次換電阻后，較難達到電流與通電時間相同；
（2）在通電3分鐘時，三個電阻對應升高的溫度之比約為1：2：3，與電阻比值相同。
（3）換用不同的電阻重復上述實驗；換用不同的電源電壓重復上述實驗；增加滑動變阻器改變電路電流重復上述實驗等。
15．（2022 寧波模擬）小明設計了一個多擋位節能電燒水壺。其中開關S為防干燒溫控開關，通常情況閉合；定值電阻R1、R2為加熱電阻，R1電阻為48.4Ω，R2電阻是R1的兩倍。通過滑動金屬滑桿上的滑塊P可實現“高功率擋”、“中功率擋”、“低功率擋”和“斷開擋”之間的轉換。用電高峰時，他請父母斷開家中除燒水壺外的全部用電器，用燒水壺“中功率擋”加熱60s，觀察到電能表在這60s內閃爍了24次（電能表表盤如圖3）。
（1）“高功率擋”時，滑塊P位置應在圖 　①　（選填“①”、“②”、“③”或“④”）的位置。
（2）在這60s內消耗的電能是 　5.4×104J　。
【解答】解：（1）在圖2中，滑塊P在位置①時，電阻R1、R2并聯；
滑塊P在位置②時，只有R2連入電路；
滑塊P在位置③時，電阻R1、R2都沒有連入電路，為斷開擋；
滑塊P在位置④時，只有R1連入電路；
四種情況中，電阻R1、R2并聯，電路中電阻最小，電源電壓一定，由P可知，此時電功率最大，為高功率擋；
（2）1600imp/kW h表示電路中用電器每消耗1kW h的電能，電能表的指示燈閃爍1600次，
則指示燈閃爍24次時，電燒水壺消耗的電能：
W0.015kW h＝0.015×3.6×106J＝5.4×104J。
故答案為：（1）①；（2）5.4×104J。
16．（2022 溫州模擬）小明觀察了小區入口的車輛出入自動控制閘，發現當車牌被識別系統識別后，綠燈亮，欄桿抬起，車輛通行。于是他設計了如圖所示的模擬電路，車牌識別成功相當于圖中開關S閉合。
（1）已知該電路電源電壓為12伏，指示燈L工作時的阻值為5歐，滑動變阻器接入電路的阻值為15歐，線圈阻值不計。閉合開關后，線圈吸住鐵柱時，指示燈的功率為 　1.8　瓦。
（2）若電源電壓下降，欄桿不能抬起。除了更換電池外，請你再寫出一種能使欄桿正常抬起的方法：　將滑動變阻器接入電路的阻值調小些　。
【解答】解：（1）由圖知，指示燈L與滑動變阻器串聯，當滑動變阻器接入電路的阻值為15Ω時，開關閉合，
電路的電流為：I0.6A，
小燈泡的電功率為：P＝I2RL＝（0.6A）2×5Ω＝1.8W；
（2）若電源電壓下降，根據I可知在電阻不變時電路的電流較小，電磁鐵的磁性較弱，吸引力較小，不能將鐵柱吸下來，因此欄桿不能抬起，此時可以將滑動變阻器的阻值調小些，便可以增大電路的電流，使電磁鐵的磁性增強，將鐵柱吸下來，便可以使欄桿正常抬起來。
故答案為：（1）1.8；（2）將滑動變阻器接入電路的阻值調小些。
17．（2022 紹興模擬）某品牌的電加熱器工作電路如圖所示，其額定電壓為220V，加熱功率為1100W，保溫功率為44W。單刀雙擲開關S接b時，電加熱器處 　加熱　（選填“保溫”或“加熱”）狀態；電路中定值電阻R1的阻值為 　44　Ω。單刀雙擲開關S接a時，若電路中電壓只有200V，則R2實際消耗的功率為 　34.9W　。
【解答】解：（1）由電路圖可知，單刀雙擲開關S接b時電路為R1的簡單電路，單刀雙擲開關S接a時R1與R2串聯，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，單刀雙擲開關S接b時，電路的總電阻最小，由P＝UI可知，電壓一定時，電路的總功率最大，電加熱器處于加熱狀態；
同理可知，單刀雙擲開關S接a時，電加熱器處于保溫狀態；
（2）單刀雙擲開關S接b時，電路為R1的簡單電路，電加熱器處于加熱狀態，
則定值電阻R1的阻值：R144Ω；
（3）單刀雙擲開關S接a時，R1與R2串聯，電加熱器處于保溫狀態，
此時電路的總電阻：R總1100Ω，
因串聯電路中總電阻等于各用電阻之和，
所以，R2的阻值：R2＝R總﹣R1＝1100Ω﹣44Ω＝1056Ω，
若電路中電壓只有200V，則電路中的電流：IA，
則R2實際消耗的功率：P2＝I2R2＝（A）2×1056Ω≈34.9W。
故答案為：加熱；44；34.9W。
三．實驗探究題（共2小題）
18．（2022 拱墅區一模）在“測量小燈泡的電功率”實驗中，所用小燈泡上標有2.5V字樣，滑動變阻器標有“20Ω 1A”字樣。
（1）請用筆畫線代替導線，完成圖甲實物電路的連接。（要求，滑動變阻器的滑片P向右滑動時，小燈泡變亮，連線不得交叉）
（2）閉合開關，通過移動滑片P記錄了多組數據如表，請在圖乙中，描點作出I﹣U的關系圖線。
序號 1 2 3 4 5
電壓U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
電流VA 0.12 0.20 0.24 0.28 0.30
（3）旋轉學生電源旋鈕，使電源電壓為3V；閉合開關，調節滑片P使滑動變阻器的阻值為10Ω，此時小燈泡的實際功率是 　0.2　瓦。
【解答】解：（1）小燈泡上標有“2.5V”字樣，燈的額定電壓為2.5 V，電壓表選用小量程與燈并聯，滑動變阻器的滑片P向右滑動時，小燈泡變亮，即電流變大，電阻變小，即滑片右邊電阻絲連入電路中，如下圖所示：
（2）根據表中數據，用描點法作圖，用平滑的曲線連接起來，如下圖所示：
（3）電源電壓為3V，變阻器連入電路中的電阻為10Ω，因燈與變阻器串聯，根據串聯電路的規律，通過各處的電流都相等，由表中數據知，當燈兩端的電壓為U2＝1.0V，通過的電流為I2＝0.2A時，根據歐姆定律可得變阻器的電壓：
U滑＝I2R滑＝0.2A×10Ω＝2V，U滑+U2＝2V+1V＝3V，符合串聯電路的規律；
故此時小燈泡的實際功率為：P實＝U2I2＝1V×0.2A＝0.2W。
故答案為：（1）見解答圖；（2）見解答圖；（3）0.2。
19．（2022 甌海區一模）為了測定小燈泡的電功率，小明利用電壓恒為3伏的電源、合適規格的滑動變阻器、標有“2.5V”字樣的小燈泡等器材按圖甲方式連接電路進行實驗
（1）當小燈泡兩端電壓為2.5V時，電流表示數如圖乙所示，此時小燈泡的電功率為 　0.5　瓦。
（2）實驗過程中，小燈泡忽然熄滅，若故障為小燈泡短路，則此時兩個電表的示數情況為 　電流表示數變大，電壓表示數變小為0　。
（3）在滑動變阻器滑片移動過程中，若電路消耗的總功率、小燈泡的功率隨電流變化如圖丙所示，請判斷隨電流增大，滑動變阻器的功率大小變化是 　先增大，后減小為零　。
【解答】解：（1）由圖乙所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.20A，燈泡額定功率P＝UI＝2.5V×0.20A＝0.5W；
（2）燈泡短路時，電路中的總電阻變小，電源電壓不變，因此電流表示數變大。小燈泡短路，小燈泡之間的電阻變小為0，電壓表示數變小為0；
（3）電路消耗的總功率P總＝P滑+P燈，則滑動變阻器消耗的功率P滑＝P總﹣P燈，從圖丙中可知，在電流逐漸增大的過程中，P總與P燈的差先增大，后減小為零，故滑動變阻器的功率大小變化是先增大，后減小為零。
故答案為：（1）0.5；（2）電流表示數變大，電壓表示數變小為0；（3）先增大，后減小為零。
四．計算題（共2小題）
20．（2022 龍港市模擬）學校項目化學習小組利用實驗室的相關器材設計了一個“測力計”模型，可以測量拉力與壓力大小，其原理如圖中所示，“測力計”的表盤由電壓表改裝而成。彈簧形變長度ΔL與所受力F的關系如圖乙所示，電源電壓恒為6伏，R0為10歐，R為均勻電阻絲，長度為40厘米，阻值為10歐，彈簧處于原長時，滑片P恰好指在R的中點，電壓表量程為0﹣3伏。手柄的重力與彈簧電阻均不計且彈簧的形變量在彈性限度內，對手柄所施加的力均沿著彈簧的軸線方向。手柄受力大小與電壓表的示數U關系如圖丙所示。
（1）閉合開關S后，該“測力計”測量壓力時，則電路消耗的總功率將 　不變　。（選填“變大”、“不變”或“變小”）
（2）將電壓表表盤改裝成“測力計”表盤，則“0N”對應的電壓表示數U0為多少？
（3）若R0損壞，將其換成阻值為5歐的電阻，請在圖丙的坐標系中畫出更換電阻后手柄受力大小與電壓表示數關系圖，并在坐標軸上標出更換電阻后所能測的拉力的最大值。
【解答】解：
（1）因為電壓表在電路中相當于斷路，所以閉合開關S后，電阻R0始終與電阻絲R的最大阻值串聯，電壓表測滑片下方電阻絲的電壓，則電阻絲滑片移動的過程，電阻絲接入電路的電阻不變，由歐姆定律可知，電路中的電流不變，由P＝UI可知，電路消耗的總功率不變；
（2）由題意可知，所測力為0N時，彈簧處于原長，滑片P恰好指在R的中點，此時滑片下方電阻絲的阻值：R下R10Ω＝5Ω，
由串聯電路的電阻特點和歐姆定律可知，電路中的電流：I0.3A，
則電壓表的示數：U1＝IR下＝0.3A×5Ω＝1.5V；
（3）未更換R0時，因為電壓表的量程為0～3V，由串聯電路的分壓原理可知，電壓表示數最大時，滑片下方電阻絲的阻值最大，所以其阻值為：R大10Ω，由題意可知，此時滑片在最上端，
因為“0N”時滑片對應在中點，所以拉力最大時，彈簧的伸長量為ΔL＝40cm40cm＝20cm，
由圖乙可知，ΔL＝20cm時，彈簧受到的拉力：F大30N＝100N，
若將R0換成阻值為5Ω的電阻，“0N”時電路中的電流：I′0.4A，電壓表的示數：U0'＝I'R下＝0.4A×5Ω＝2V，因此U0'U0，
因為電壓表的量程為0～3V，由串聯電路的分壓原理可知，電壓表示數最大時，滑片下方電阻絲的阻值最大，所以其最大阻值為：R大'7.5Ω，
因為電阻絲長度為40cm，阻值為10Ω，所以7.5Ω電阻絲的長度為：40cm＝30cm，
因為“0N”時滑片對應在中點，所以拉力最大時，彈簧的伸長量為ΔL'＝30cm40cm＝10cm，
由圖乙可知，ΔL＝10cm時，彈簧受到的拉力：F大'30N＝50N，據此可畫出圖象如圖所示：
。
答：（1）不變；
（2）“0N”對應的電壓表示數U0為1.5V；
（3）如上圖所示。
21．（2022 嘉善縣模擬）小明用零花錢給媽媽買了一個電熱足浴盆。圖中甲是該品牌足浴盆的電路圖（局部）表是產品銘牌（最大功率被覆蓋）。電路中的電動機帶有按摩裝置，S1為溫控開關，當溫度低于某設定值時，開關自動閉合；當溫度高于某設定值時，開關自動斷開；小明媽媽某次用足浴盆洗腳時，水的質量為3kg，初溫是18℃。足浴盆正常工作，電路中總電流隨時間的關系如圖乙所示，0﹣6min為加熱階段，使水溫達到預設溫度；閉合S2，6min﹣20min電路中電動機一直工作，電熱絲間歇工作。請回答以下問題：
（1）電動機正常工作時，通過的電流是多少。
（2）電熱絲工作時的功率是多少。
（3）若不考慮熱量散失，則預設溫度是多少。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
指標 參數
最大容水量/kg 4
額定電壓/V 220
電動機功率/W 110
最大功率/W
【解答】解：（1）由表格數據可知，電動機的額定功率為PM＝110W，
由P＝UI可知，電動機正常工作時，通過的電流：IM0.5A；
（2）0～6min為加熱階段，由圖可知加熱時R的電流7I0，6～8min電流為I0，8～9min電流為8I0，由此可知，6～8min時只有電動機工作，8～9min時電動機和電熱絲一起工作，
則電動機工作時的電流I0＝IM＝0.5A，
電熱絲的電流IR＝7I0＝7×0.5A＝3.5A，
電熱絲工作時的功率：PR＝UIR＝220A×3.5A＝770W；
（3）由P可知，電熱絲消耗的電能：W＝PRt＝770W×6×60s＝2.772×105J；
不就熱量損失，水吸收的熱量Q吸＝W＝2.772×105J，
由Q吸＝cmΔt可知，水升高的溫度：Δt22℃；
由Δt＝t﹣t0可知，水的末溫：t＝Δt+t0＝22℃+18℃＝40℃。
答：（1）電動機正常工作時，通過的電流是0.5A；
（2）電熱絲工作時的功率是770W；
（3）若不考慮熱量散失，則預設溫度是40℃。專題25　電功　電功率
【知識點回顧】
一、電功
電功的實質：電流做功的過程就是________轉化為________的過程。
單位為________(簡稱焦，符號為J)、千瓦時(kW·h)。
換算：1kW·h＝________J。
影響電功大小的因素有電壓、________和通電________。
電流做功的過程實際上就是電能轉化為其他形式能量的過程，電流做了多少功就有多少________轉化為其他形式的能。
電能計算公式為：________，對純電阻性用電器，電功還可用公式________計算。
測量電功的儀表是________(電度表或千瓦時計)，計數器上前后兩次讀數之差就是這段時間內消耗的千瓦時數。
二、電功率
電流在單位時間內所做的功叫________，是用來表示________的物理量。
單位：瓦特(簡稱瓦，符號為W)，千瓦(kW)。1kW＝1000W。
電功率計算公式為：P＝________、P＝________。對于純電阻性用電器，電功率還可用公式P＝________、P＝________計算。
1．額定功率：用電器在________下工作時所消耗的電功率。
2．用電器只有在額定電壓下工作時，實際功率等于額定功率。燈泡的亮度取決于燈的________電功率。
以燈泡為例：PZ220V　25W
PZ表示普通照明燈泡，220V表示額定電壓為220V，25W表示該燈泡的額定功率為25W。
三、測定小燈泡的電功率
原理為________。
考點14　測定小燈泡的額定功率和實際功率，收集和整理實驗數據得出實驗結論　
調節滑動變阻器，當電壓表讀數不等于額定電壓時，可測實際功率；當電壓表讀數________額定電壓時，可測額定功率。
四、電流的熱效應
考點15　知道電路具有熱效應　a；概述探究影響電流熱效應因素實驗的原理和涉及的科學方法　
1．電流熱效應
電流通過導體時，____________能轉化為____________能，這種現象叫做電流的熱效應。
2．用控制變量法進行研究
在電流相同，通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。
在電阻相同，通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越多。
考點16　說出焦耳定律的內容和數學表達式　；應用焦耳定律解決簡單問題　
焦耳定律：電流通過導體產生的熱量，跟____________的平方、導體的____________和通電時間成正比。
表達式：Q＝____________
【例題精析】
（2022 寧波）盛夏，室外溫度達36℃，小寧將客廳空調的設定溫度設置為28℃，發現空調正常工作時的工作周期：工作10min后會停止工作，5min后再重新工作……周而復始。從該空調銘牌上獲悉，空調的制冷額定功率為2000W。
（1）空調正常工作時，一個工作周期內消耗的電能為 　 　J。
（2）為了節能減排，小寧家換上了隔熱保溫性能更好的門窗。在工作電壓、室外溫度、空調的設定溫度等條件均相同的情況下，空調新的一個工作周期內，工作時間會 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）10min。
（2022 金華）學習小組開展“測量小燈泡的功率”實驗，實驗電路如圖甲，繪制出小燈泡的I﹣U關系曲線如圖乙，已知小燈泡的額定電壓為3.8V，電源電壓恒為6V。回答下列問題：
（1）閉合開關后移動變阻器的滑片，當電壓表示數為 　 　V時，讀出電流表示數，即可計算小燈泡的額定功率；
（2）實驗時，變阻器的滑片向左移動過程中，電流表與電壓表示數的比值將 　 　（選填“變大”“不變”或“變小”）。
（2022 臺州）某興趣小組在研究“電阻絲產生的熱量與電阻、電流及通電時間的定量關系”時，制作了如圖甲所示的實驗裝置：有機玻璃盒內裝有電阻絲、水和電子溫度計，盒外采用優質保溫材料包裹。
（1）采用優質保溫材料的目的是減少實驗過程中 　 　的散失。
（2）保持水的質量和電流不變，換用不同阻值的電阻絲R，記錄水溫變化ΔT和通電時間t的數據，整理部分數據并繪制圖像如圖乙。
根據上述實驗，可以得出結論：　 　。
（3）保持水的質量、電阻和通電時間不變，改變電流大小，相關數據整理如下表。
電流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的溫度ΔT/℃ 0.4 0.9 　 　 2.5 3.6
請分析表中數據，并將表中所缺的數據補上。
（2022 寧波）小寧用如圖甲所示電路研究小燈泡的電學特性，所用小燈泡上標有“2.5V”字樣。閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，讀取并記錄電壓表、電流表的示數。實驗數據記錄如下（第4次實驗時電流表指針位置如圖乙所示）：
實驗次數 1 2 3 4 5
電壓表示數/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
電流表示數/A 0.17 0.24 0.30 ☆ 0.37
（1）該小燈泡的額定功率為 　 　W。
（2）用描點法（實驗數據對應的點用“×”表示）在圖丙上畫出該小燈泡燈絲的I﹣U曲線。
（3）小寧計算小燈泡的燈絲電阻值時，發現燈絲電阻隨著其兩端電壓的升高而增大。
小寧反思：電阻是導體的一種性質，決定和影響導體阻值大小的因素中并沒有電壓這一因素，那么導體兩端電壓的變化可能引起了某個因素發生變化！小寧思考后得出這個因素就是 　 　。
（2022 杭州）密閉的房間里有一臺規格為“220V 800W”的取暖器，閉合開關使其正常工作30分鐘。
（1）該取暖器消耗的電能為多少焦耳？
（2）若房間里空氣質量為45千克，取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，則房間里空氣溫度升高了多少攝氏度？[空氣的比熱為1000J/（kg ℃）]
（2022 臺州）某興趣小組想要利用風扇、發熱電阻等元件，制作一個有低溫擋和高溫擋的暖風機，設計了發熱部分的兩種電路，如圖甲、乙所示。
（1）圖甲中，當開關S閉合、S1斷開時，R1和R2的連接方式是 　 　，此時處于 　 　擋工作狀態。
（2）若選用圖乙所示電路，電源電壓為24伏，想要實現發熱電阻R3的電功率為120瓦，則選用R3的阻值應為多少？
（3）按圖乙電路制作的暖風機高溫擋的總功率為200瓦，在高溫擋工作600秒，暖風機所消耗的電能是多少？
（2022 寧波）電動汽車正在走進千家萬戶。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一輛電動汽車從A地勻速運動到B地用時0.05h，這一行程中電動汽車的平均能耗為0.22kW h/km。
（1）從A地到B地，電動汽車的速度為 　 　km/h。
（2）從A地到B地，電動汽車消耗的電能為 　 　kW h。
（3）不同能源的單位能耗的碳排放量不同，其中電能的CO2排放系數為：1.00kg/kW h（消耗1kW h的電能相當于排放1.00kg的CO2）。求汽車從A地到B地消耗的電能相當于排放多少千克的碳元素？
（4）從A地到B地的行程中，電動汽車消耗電能的75%用于驅動車輪推動汽車前進，求汽車受到的阻力大小。
（2022 紹興）圖甲是某款電火鍋，其內部簡化電路如圖乙所示，S1是旋鈕開關，S2是溫控開關（當鍋體溫度達到設定值時自動斷開，當鍋體溫度低于一定值時自動閉合），R是指示燈的分壓電阻，不起到加熱作用，發熱管內部結構如圖丙所示，滑片轉動時只能與滑動觸頭接觸，0擋為斷開狀態，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ擋是不同功率的擋位，電熱絲被均分為四段接入電路，其他元件的電阻均忽略不計。
（1）S1從0擋轉到Ⅰ擋開始工作，溫控開關S2的狀態是 　 　（選填“斷開”或“閉合”）。
（2）加熱時，鍋內水溫逐漸升高，其中改變水的內能的方式是 　 　（選填“做功”或“熱傳遞”）。
（3）圖丙中，滑片順時針轉動，發熱管的加熱功率增大，Ⅳ擋時功率最大。則接線柱a、b、c中連入電路的應該是 　 　。
（4）已知電火鍋Ⅳ擋加熱功率為1000瓦，若電火鍋在Ⅲ擋工作5分鐘，求發熱管消耗的電能。
（2022 金華）圖甲為市面上的某款電熱毛巾架，額定電壓220V，簡化的工作電路如圖乙，該毛巾架通過智能系統實現加熱、保溫擋自動切換，圖丙為該毛巾架在正常工作30分鐘內功率的變化情況。
完成下列問題：
（1）加熱狀態下，毛巾架正常工作時的電流為多大？
（2）分析計算圖乙電路中定值電阻R0、R1的阻值各為多少歐？
（3）毛巾架正常工作30分鐘總共消耗多少電能？
（2022 麗水）空氣炸鍋是一種新型家電，如圖甲是某型號空氣炸鍋，其內部電路可簡化為圖乙，部分參數和食品加熱時間如表所示。其工作原理是通過發熱管迅速加熱鍋內空氣，利用大功率風扇形成循環的熱流，使盛放籃內的食品均勻受熱，不放油也能達到類似煎炸的效果。
部分參數
風扇額定功率/瓦 80
發熱管額定功率/瓦 1320
額定電壓/伏 220
食品加熱時間
薯條/分 12﹣15
雞翅/分 18﹣20
（1）正常工作時，求通過發熱管的電流；
（2）某次用該空氣炸鍋炸一鍋薯條耗時15分鐘，求所消耗的電能；
（3）根據空氣炸鍋的工作原理，發熱管、風扇、盛放籃三者的位置從上到下依次是 　 　。
【習題鞏固】
一．選擇題（共9小題）
1．（2022 常山縣模擬）科學中常用數學方法來表示某些量的關系。下列圖像中能用陰影面積表示相應的量是（　　）
A．壓強 B．電功率
C．電流 D．速度
2．（2022 杭州二模）甲、乙兩段實心鐵導體的電阻值相等，將它們如圖所示串聯在電路中，通電一段時間后，比較甲、乙導體產熱的多少，正確的是（　　）
A．甲導體的產熱比乙導體多
B．乙導體的產熱比甲導體多
C．甲、乙導體產熱相等
D．條件不足，無法判斷
3．（2022 臨平區一模）將燈L1（9V 9W）和L2（6V 6W）串聯接入電源電壓為15V電路中，閉合開關后，兩燈都發光。下列關于L1、L2的說法正確的是（　　）
A．L1實際功率小于額定功率
B．L2 實際功率小于額定功率
C．L1、L2實際功率相等
D．L1、L2都能正常發光
4．（2022 杭州模擬）為了研究電熱跟哪些因素有關，小明將阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置。已知電源電壓相等且保持不變，R1＜R2，裝入燒瓶的煤油質量相等，下列有關此研究的各種表述，正確的是（　　）
A．因為水的比熱大，若將煤油換成水，實驗效果更明顯
B．乙裝置可探究電熱與電阻是否有關
C．在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多
D．比較相同通電時間內a、c溫度計示數變化，可探究電流產生熱量與電流是否有關
5．（2022 寧波模擬）如圖甲所示電路中，R0為定值電阻，R1為滑動變阻器。圖乙是該滑動變阻器消耗的電功率與電流關系的圖象，則下列說法不正確的是（　　）
A．滑動變阻器最大阻值為50Ω
B．電源電壓為10V
C．R0阻值為10Ω
D．滑動變阻器R1最大功率3.6W
6．（2022 蒼南縣模擬）標有“6V 1.5W”的小燈泡，通過它的電流隨兩端電壓變化的關系如圖所示，若把這樣的兩只燈泡串聯起來，接在8伏的電源兩端，則電路的總功率為（　　）
A．0.8W B．1.6W C．2.4W D．3.2W
7．（2022 普陀區校級模擬）目前城市公共區域、小區等都安裝了公共充電插座，采取掃碼付費自動充電（如圖所示）。給電動自行車充電時，充電器將220V家庭電路電壓降為電動車蓄電池需要的充電電壓。假設某充電器輸出電壓為48V，輸出電流為2.5A，當地的商用電價為1元/（kW h），以下描述中符合事實的是（　　）
A．這些插座都是串聯的
B．該充電器的輸出功率為550W
C．它充電6小時的用電成本是0.72元
D．手機照相機掃碼時，影像傳感器上所成的像為正立放大的虛像
8．（2022 鹿城區模擬）下列連接方法中，閉合開關后，在相同時間內虛線框里的電阻絲產生的總熱量最少的是（　　）
A． B．
C． D．
9．（2022 溫州模擬）圖甲是一款車載USB充電器，工作原理如圖乙，閉合S后穩壓元件兩端電壓恒為U，可為手機等提供穩定的充電電壓，汽車電源電壓為U總（U總＞U），R為定值電阻，其消耗的電功率為P，則下列關于P﹣U總圖象的變化正確的是（　　）
A． B．
C． D．
二．填空題（共8小題）
10．（2022 鄞州區模擬）圖甲為升降機電路的部分原理圖，電源電壓恒為6V，R0為定值電阻，電壓表量程為0～3V，壓敏電阻R1的阻值與所受壓力大小的關系如圖乙所示。
（1）壓敏電阻所受壓力為0時，電壓表示數為2V，此時電路工作10min電阻R0消耗的電能為 　 　J。
（2）在不改變電表量程的條件下，要增大壓敏電阻的承壓范圍，可以適當 　 　（填“增大”或“減小”）定值電阻R0的阻值。
11．（2022 常山縣模擬）電熱水壺由底座和壺身兩個部分組成。底座由電源線和供電插座組成，內部簡化電路如圖甲所示。電熱絲R1和R2的阻值均為48.4歐。
（1）為防止觸電，供電插座的外殼材料應是 　 　（選填“絕緣體”或“導體”）。
（2）某課外興趣小組在原有電路的基礎上，設計了圖乙和圖丙所示的電路，實現了加熱時，高、中、低三擋調節，低溫擋功率為 　 　瓦.
（3）從安全角度分析，使用電熱水壺時應注意 　 　。（寫出一點）
12．（2022 柯橋區一模）近年來，越來越多人追求健康的生活，飲茶也成為人們的一種生活習慣，市場上出現了一種用來煮茶的家電產品——煮茶器，類似于電熱水壺具有加熱和保溫功能，如圖1所示是其電路原理簡圖，R1、R2為發熱電阻（阻值不隨溫度的變化而變化），且R2＝4R1，S2為自動溫控開關，下表為煮茶器的部分參數。求：
型號 ZCQ﹣1000
額定電壓U/V 220
額定加熱功率P額/W 1000
容量V/L 1.0
（1）在閉合開關S1和S2時，煮茶器處于 　 　狀態；
（2）求煮茶器處于保溫狀態時的額定功率；
（3）若將煮茶器單獨接入電路中在加熱狀態煮茶10min，發現如圖2所示的電能表轉盤轉動81r，求煮茶器的實際功率 　 　和電路的實際電壓 　 　。
13．（2022 臺州模擬）某品牌酸奶機的部件如圖甲所示，工作電路如圖乙所示，其中R1與R2為電熱絲。接入電路，閉合開關S1、S2，此時酸奶機的功率為20W；當溫度達到42℃時，溫控開關S2自動斷開，功率減小到4W，此后設備達到熱平衡，溫度保持42℃不變（不考慮溫度對電阻的影響）。
（1）組成酸奶機部件的材料中，屬于金屬材料的是 　 　。（填“玻璃”、“塑料”或“不銹鋼”）
（2）該酸奶機電熱絲R2的阻值為 　 　Ω；若加熱時的效率為75%，則將240g的混合牛奶（鮮奶和酸奶的混合物）從22℃加熱到42℃大約需要 　 　s。[混合牛奶的比熱容始終為2.5×103J/（kg ℃）；不考慮加熱過程中熱量散失的影響]
14．（2022 溫州模擬）為了驗證通電導體產生的熱量和導體的電阻之間的關系，某興趣小組選擇5歐、10歐、15歐三個定值電阻，將電阻封閉在塑料盒中，通過溫度傳感器記錄塑料盒中空氣溫度值（塑料盒中空氣升高的溫度與電阻產生的熱量成正比）。興趣小組設計如下兩種方案：
電阻 塑料盒中溫度值（℃）
0 1分鐘 2分鐘 3分鐘 4分鐘
5歐 26 26.5 27.1 27.7 28.4
10歐 26 27.1 28.2 29.6 30.8
15歐 26 27.5 29.3 31.5 33.2
方案一：如圖甲，先接入R1，閉合開關，記錄4分鐘內溫度值，換用R2和R3，記錄溫度值。
方案二：如圖乙，直接將三個電阻同時接入電路，閉合開關，記錄4分鐘內溫度值。
（1）請從兩個方案中選出你認為合理的方案并說明理由 　 　。
（2）選擇正確的方案后，興趣小組得到的實驗結果如上表。得出結論：當其他條件相同時，導體產生的熱量與電阻成正比。結合表中數據說明其證據是 　 　。
（3）為了讓實驗結果更具有普遍性，你的做法有 　 　。（寫出一點）
15．（2022 寧波模擬）小明設計了一個多擋位節能電燒水壺。其中開關S為防干燒溫控開關，通常情況閉合；定值電阻R1、R2為加熱電阻，R1電阻為48.4Ω，R2電阻是R1的兩倍。通過滑動金屬滑桿上的滑塊P可實現“高功率擋”、“中功率擋”、“低功率擋”和“斷開擋”之間的轉換。用電高峰時，他請父母斷開家中除燒水壺外的全部用電器，用燒水壺“中功率擋”加熱60s，觀察到電能表在這60s內閃爍了24次（電能表表盤如圖3）。
（1）“高功率擋”時，滑塊P位置應在圖 　 　（選填“①”、“②”、“③”或“④”）的位置。
（2）在這60s內消耗的電能是 　 　。
16．（2022 溫州模擬）小明觀察了小區入口的車輛出入自動控制閘，發現當車牌被識別系統識別后，綠燈亮，欄桿抬起，車輛通行。于是他設計了如圖所示的模擬電路，車牌識別成功相當于圖中開關S閉合。
（1）已知該電路電源電壓為12伏，指示燈L工作時的阻值為5歐，滑動變阻器接入電路的阻值為15歐，線圈阻值不計。閉合開關后，線圈吸住鐵柱時，指示燈的功率為 　 　瓦。
（2）若電源電壓下降，欄桿不能抬起。除了更換電池外，請你再寫出一種能使欄桿正常抬起的方法：　 　。
17．（2022 紹興模擬）某品牌的電加熱器工作電路如圖所示，其額定電壓為220V，加熱功率為1100W，保溫功率為44W。單刀雙擲開關S接b時，電加熱器處 　 　（選填“保溫”或“加熱”）狀態；電路中定值電阻R1的阻值為 　 　Ω。單刀雙擲開關S接a時，若電路中電壓只有200V，則R2實際消耗的功率為 　 　。
三．實驗探究題（共2小題）
18．（2022 拱墅區一模）在“測量小燈泡的電功率”實驗中，所用小燈泡上標有2.5V字樣，滑動變阻器標有“20Ω 1A”字樣。
（1）請用筆畫線代替導線，完成圖甲實物電路的連接。（要求，滑動變阻器的滑片P向右滑動時，小燈泡變亮，連線不得交叉）
（2）閉合開關，通過移動滑片P記錄了多組數據如表，請在圖乙中，描點作出I﹣U的關系圖線。
序號 1 2 3 4 5
電壓U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
電流VA 0.12 0.20 0.24 0.28 0.30
（3）旋轉學生電源旋鈕，使電源電壓為3V；閉合開關，調節滑片P使滑動變阻器的阻值為10Ω，此時小燈泡的實際功率是 　 　瓦。
19．（2022 甌海區一模）為了測定小燈泡的電功率，小明利用電壓恒為3伏的電源、合適規格的滑動變阻器、標有“2.5V”字樣的小燈泡等器材按圖甲方式連接電路進行實驗
（1）當小燈泡兩端電壓為2.5V時，電流表示數如圖乙所示，此時小燈泡的電功率為 　 　瓦。
（2）實驗過程中，小燈泡忽然熄滅，若故障為小燈泡短路，則此時兩個電表的示數情況為 　 　。
（3）在滑動變阻器滑片移動過程中，若電路消耗的總功率、小燈泡的功率隨電流變化如圖丙所示，請判斷隨電流增大，滑動變阻器的功率大小變化是 　 　。
四．計算題（共2小題）
20．（2022 龍港市模擬）學校項目化學習小組利用實驗室的相關器材設計了一個“測力計”模型，可以測量拉力與壓力大小，其原理如圖中所示，“測力計”的表盤由電壓表改裝而成。彈簧形變長度ΔL與所受力F的關系如圖乙所示，電源電壓恒為6伏，R0為10歐，R為均勻電阻絲，長度為40厘米，阻值為10歐，彈簧處于原長時，滑片P恰好指在R的中點，電壓表量程為0﹣3伏。手柄的重力與彈簧電阻均不計且彈簧的形變量在彈性限度內，對手柄所施加的力均沿著彈簧的軸線方向。手柄受力大小與電壓表的示數U關系如圖丙所示。
（1）閉合開關S后，該“測力計”測量壓力時，則電路消耗的總功率將 　 　。（選填“變大”、“不變”或“變小”）
（2）將電壓表表盤改裝成“測力計”表盤，則“0N”對應的電壓表示數U0為多少？
（3）若R0損壞，將其換成阻值為5歐的電阻，請在圖丙的坐標系中畫出更換電阻后手柄受力大小與電壓表示數關系圖，并在坐標軸上標出更換電阻后所能測的拉力的最大值。
21．（2022 嘉善縣模擬）小明用零花錢給媽媽買了一個電熱足浴盆。圖中甲是該品牌足浴盆的電路圖（局部）表是產品銘牌（最大功率被覆蓋）。電路中的電動機帶有按摩裝置，S1為溫控開關，當溫度低于某設定值時，開關自動閉合；當溫度高于某設定值時，開關自動斷開；小明媽媽某次用足浴盆洗腳時，水的質量為3kg，初溫是18℃。足浴盆正常工作，電路中總電流隨時間的關系如圖乙所示，0﹣6min為加熱階段，使水溫達到預設溫度；閉合S2，6min﹣20min電路中電動機一直工作，電熱絲間歇工作。請回答以下問題：
（1）電動機正常工作時，通過的電流是多少。
（2）電熱絲工作時的功率是多少。
（3）若不考慮熱量散失，則預設溫度是多少。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
指標 參數
最大容水量/kg 4
額定電壓/V 220
電動機功率/W 110
最大功率/W

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