資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
1.電能與電能表
（1）電能表：用電器在一段時(shí)間里消耗的電能的多少，可以用電能表來(lái)測(cè)量。電能表也叫電度表。
電能表
（2）根據(jù)電能表計(jì)算電能的兩種方法
①W電=W末-W初：如圖，2月消耗的電能W電=W末-W初=88.1kW·h-58.1kW·h=30kW·h。
②W電=轉(zhuǎn)數(shù)每轉(zhuǎn)消耗的電能：如圖，若1月份期間該電能表轉(zhuǎn)了18000轉(zhuǎn)，則1月消耗的電能W電=轉(zhuǎn)數(shù)每轉(zhuǎn)消耗的電能=18000kW·h=30kW·h。
2.電功及其計(jì)算
（1）定義：電流所做的功叫做電功。
（2）實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程。電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的多少可以用電功來(lái)度量。
（3）單位：電能、電功的單位是焦耳（J），還有千瓦時(shí)（kW·h），俗稱“度”。
1 kW·h＝3.6×106 J
（4）電功的計(jì)算
①功能關(guān)系：W功=W電，根據(jù)電能表計(jì)算出消耗的電能，電流所做的功的多少即為此時(shí)消耗的電能的多少。
②計(jì)算式：W功=Pt=UIt，適用于任何電路。
③推導(dǎo)式：W功= t =I2Rt，只適用于純電阻電路。
電能的計(jì)算有兩種方法：①根據(jù)電能表的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，注意單位是焦還是千瓦時(shí)；②根據(jù)電功的公式進(jìn)行計(jì)算。
如圖甲、乙是某同學(xué)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易坐位體前屈測(cè)試儀示意圖、簡(jiǎn)化原理圖。在測(cè)試中，測(cè)試的同學(xué)向前推動(dòng)測(cè)試儀的滑塊實(shí)際上是原理圖中從左向右滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)用來(lái)反映被測(cè)試者的成績(jī)。已知：電源電壓恒為6V，滑動(dòng)變阻器R1標(biāo)有“15Ω 1A”，滑片P每移動(dòng)1cm，R1的電阻變化0.5Ω，定值電阻R2＝10Ω。
求：（1）當(dāng)滑片P位于最左端時(shí)，電流表的示數(shù)。
（2）小江測(cè)試時(shí)，從最左端推動(dòng)滑片P向右移動(dòng)20cm，并在此處堅(jiān)持30秒，R2消耗的電能多大？
（3）為保證電路各元件的安全，又能使滑片P移動(dòng)到最右端，并能相對(duì)精確的顯示成績(jī)，電壓表量程可否選擇“0﹣3V”？試通過(guò)計(jì)算來(lái)判斷。

【解答】解：電路圖可知，定值電阻R2與滑動(dòng)變阻器R1串聯(lián)，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)量電路電流；
（1）當(dāng)滑片P位于最左端時(shí)，電路為定值電阻的簡(jiǎn)單電路，
根據(jù)歐姆定律可得此時(shí)通過(guò)電路的電流：I＝＝＝0.6A，
即電流表示數(shù)為0.6A；
（2）滑片P每移動(dòng)1cm，R1的電阻變化0.5Ω，某同學(xué)測(cè)試時(shí)，從最左端推動(dòng)滑片P向右移動(dòng)20cm，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：R1＝0.5Ω/cm×20cm＝10Ω，
串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，根據(jù)歐姆定律可得此時(shí)通過(guò)電路的電流：
I′＝＝＝0.3A，
堅(jiān)持30秒，R2消耗的電能W＝UIt＝I2Rt＝（0.3A）2×10Ω×30s＝27J；
（3）根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律知，當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值最大，電路電流最小，
因串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以定值電阻R2兩端電壓：U'2＝U﹣UV＝6V﹣3V＝3V，
電路中最小電流：I小＝＝0.3A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值R1′＝＝＝10Ω＜15Ω，
故不能用量程為3V的電壓表測(cè)量，滑動(dòng)變阻器還沒有達(dá)到最大值時(shí)，電壓表已經(jīng)滿偏了。
答：（1）當(dāng)滑片P位于最左端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.6A。
（2）小江測(cè)試時(shí)，從最左端推動(dòng)滑片P向右移動(dòng)20cm，并在此處堅(jiān)持30秒，R2消耗的電能27J；
（3）電壓表量程不能選擇“0﹣3V”。
1.電功率的計(jì)算
（1）定義：電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功，用字母P表示。
（2）意義：描述電流做功的快慢。
（3）單位：瓦（W）或千瓦（kW），1kW＝1000W。
（4）定義式：P＝，W表示電功，t表示時(shí)間，其變形公式為t＝，W＝Pt。
（5）計(jì)算式：P=UI，適用于所有電路的計(jì)算。
（6）推導(dǎo)式：P= =I2R，只適用于純電阻電路。
2.額定功率與實(shí)際功率
（1）額定電壓與實(shí)際電壓
用電器正常工作時(shí)的電壓叫做額定電壓，常用U額表示；
用電器實(shí)際工作時(shí)的電壓叫做實(shí)際電壓，常用U實(shí)表示；
（2）額定功率與實(shí)際功率
額定電壓下用電器消耗的電功率叫做額定功率，常用P額表示；
實(shí)際電壓下用電器消耗的電功率叫做實(shí)際功率，常用P實(shí)表示；
（3）實(shí)際功率和額定功率的關(guān)系
用電器兩端的電壓 電功率 用電器工作情況
U實(shí)＝U額 P實(shí)＝P額 正常工作
U實(shí)U額 P實(shí)P額 不能正常工作，容易損壞
U實(shí)U額 P實(shí)P額 不能正常工作
3.串并聯(lián)電路的電功率
電路類型 串聯(lián)電路 并聯(lián)電路
電路圖
電流 I=I1=I2 I=I1＋I(xiàn)2
電壓 U=U1＋U2 U=U1=U2
電阻 R=R1＋R2 =＋
比例關(guān)系 = （串聯(lián)分壓） = （并聯(lián)分流）
電功與 電功率 = = = =
電功率的計(jì)算試題中常出現(xiàn)滑動(dòng)變阻器，由于滑片的移動(dòng)導(dǎo)致電路中電流和各用電器兩端電壓的變化，解題時(shí)需要注意電表的測(cè)量對(duì)象，以及滑片在兩端時(shí)分別對(duì)應(yīng)的電流和電壓值，再結(jié)合相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。
如圖甲所示，電源電壓保持不變，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)滑片P由滑動(dòng)變阻器b端移動(dòng)到a端的過(guò)程中，分別測(cè)出幾組對(duì)應(yīng)的電壓值和電流值，通過(guò)計(jì)算得出滑動(dòng)變阻器對(duì)應(yīng)的電功率P，并畫出滑動(dòng)變阻器的電功率P和電流I的關(guān)系圖象，如圖乙所示。求：
（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（2）R0的阻值和電源電壓；
（3）整個(gè)電路消耗的最小電功率和最大電功率之比。
【解答】解：由圖甲可知，定值電阻R0與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓；
（1）由乙圖可知，當(dāng)滑片P在b端時(shí)，電路中的電流最小，且Ib＝0.2A，Pb＝2W，
由P＝UI＝I2R可知，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為：Rb＝＝＝50Ω；
（2）由乙圖可知，當(dāng)滑片P在某點(diǎn)c處時(shí)，電路中的電流Ic＝0.4A，Pc＝3.2W，所以滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值Rc＝＝＝20Ω；
當(dāng)滑片P在b端時(shí)，電源電壓：U＝Ib（R0+Rb）＝0.2A×（R+50Ω）……①
當(dāng)滑片P在某點(diǎn)c處時(shí)，電源電壓：U＝Ic（R0+Rc）＝0.4A×（R+20Ω）……②
由①②解得：R0＝10Ω，U＝12V；
（3）當(dāng)滑片P在b端時(shí)，電路中的電流最小，電路消耗的電功率最小，最小電功率：P最小＝UIb＝12V×0.2A＝2.4W，
當(dāng)滑片P在a端時(shí)，電路為R0的簡(jiǎn)單電路，電路中的電流最大，電路消耗的電功率最大，最大電功率：P最大＝＝＝14.4W，
則整個(gè)電路消耗的最小電功率和最大電功率之比：＝＝。
答：（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω；
（2）R0的阻值為10Ω，電源電壓為12V；
（3）整個(gè)電路消耗的最小電功率和最大電功率之比為1：6。
1.伏安法測(cè)小燈泡的電功率
（1）實(shí)驗(yàn)原理：P=UI
（2）實(shí)驗(yàn)器材：常用小燈泡1只（標(biāo)明額定電壓），電流表、電壓表各1只，滑動(dòng)變阻器1個(gè)，開關(guān)1個(gè)，電池組或?qū)W生電源，導(dǎo)線若干。
（3）實(shí)驗(yàn)電路圖
（4）測(cè)量步驟
①按正確的電路圖連接電路。
②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，眼睛看著電壓表指針，使小燈泡兩端的電壓恰好等于燈泡的額定電壓。讀出此時(shí)兩只電表的讀數(shù)，并記錄在表中。
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的1.2 倍。觀察小燈泡的亮度變化（相對(duì)于額定電壓下的亮度），讀出兩只電表的讀數(shù)，并記錄在表中。
④調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的0.8倍。觀察小燈泡的亮度變化（相對(duì)于額定電壓下的亮度），讀出兩只電表的讀數(shù)，并記錄在表中。
⑤計(jì)算出三種情況下小燈泡的功率。
序號(hào) 電壓/伏 電流/安 電功率/瓦 小燈泡的亮度變化
1
2
3
伏安法測(cè)小燈泡電功率，要注意電壓表測(cè)量的對(duì)象是小燈泡還是滑動(dòng)變阻器，實(shí)驗(yàn)題中還經(jīng)常考查電路故障和電路連線。
小明用圖甲所示電路測(cè)量小燈泡的電功率。電源電壓為0﹣12伏，滑動(dòng)變阻器R最大阻值為15歐，小燈泡的額定電流為0.3安。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他調(diào)節(jié)電源電壓和滑動(dòng)變阻器的滑片，分別記錄電流為0.32安、0.3安和0.25安時(shí)電源電壓和電壓表示數(shù)，整理三次數(shù)據(jù)如圖乙所示。
（1）小明同學(xué)連接了如圖甲所示的電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表均有示數(shù)，但小燈泡不發(fā)光，其原因可能是　 　。
A．小燈泡斷路
B．小燈泡短路
C．開關(guān)接觸不良
D．滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值過(guò)大
（2）某次記錄數(shù)據(jù)時(shí)，小明觀察到電流表示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為　 　安。
（3）分析圖甲電路，小明認(rèn)為第①次實(shí)驗(yàn)小燈泡的電功率可用圖乙中陰影部分的面積來(lái)表示，其理由是　 　。
（4）若將小燈泡換成阻值已知的定值電阻，利用這些實(shí)驗(yàn)器材不能完成的下列實(shí)驗(yàn)是
　 　。
A．探究電流與電阻的關(guān)系
B．探究電流與電壓的關(guān)系
C．測(cè)定值電阻的電功率
【解答】解：
（1）圖甲電路中，小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。
A．小燈泡斷路時(shí)，它不發(fā)光，電流表和電壓表都無(wú)示數(shù)，故A不符合題意；
B．小燈泡短路，它不發(fā)光，電壓表和電流表有示數(shù)，故B符合題意；
C．開關(guān)控制電路的通斷，它接觸不良時(shí)，整個(gè)電路都斷開，小燈泡不發(fā)光，而且電流表及電壓表都無(wú)示數(shù)，故C不符合題意；
D．滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值過(guò)大時(shí)，電路中的總電阻過(guò)大，據(jù)歐姆定律知，電路中的電流過(guò)小，那么小燈泡不發(fā)光，但電流表及電壓表都有示數(shù)。故D符合題意。
故選BD；
（2）根據(jù)圖丙可知，電流表選用的是小量程，分度值為0.02A，由指針位置可知，電流表的示數(shù)為0.3A；
（3）圖乙中橫坐標(biāo)表示通過(guò)小燈泡的電流I，縱坐標(biāo)表示小燈泡兩端的電壓U，陰影部分面積為UI，由P＝UI可知，它表示的物理量是電功率，所以第①次實(shí)驗(yàn)小燈泡的電功率可用圖乙中陰影部分的面積來(lái)表示；
（4）AB、若將小燈泡換成阻值已知的定值電阻，可利用滑動(dòng)變阻器改變電路中的電流，記錄多組電壓、電流值，所以探究電阻一定時(shí)，電流與電壓的關(guān)系；
要探究探究電流與電阻的關(guān)系，要在電壓一定時(shí)，改變電路中的電阻，觀察電流與電阻的變化關(guān)系，由于定值電阻的阻值不變，所以無(wú)法探究電流與電阻的關(guān)系，故A不能完成實(shí)驗(yàn)、B可以完成實(shí)驗(yàn)；
C、利用電流表測(cè)量出通過(guò)定值電阻的電流，利用電壓表測(cè)量出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)P＝UI可以求出定值電阻的電功率，故C可以完成實(shí)驗(yàn)；
故選：A。
故答案為：（1）BD；（2）0.3；（3）圖乙中橫坐標(biāo)表示通過(guò)小燈泡的電流I，縱坐標(biāo)表示小燈泡兩端的電壓U，陰影部分面積為UI，由P＝UI可知，它表示的物理量是電功率，所以第①次實(shí)驗(yàn)小燈泡的電功率可用圖乙中陰影部分的面積來(lái)表示；（4）A。
1.伏阻法測(cè)小燈泡額定功率
（1）基本思路：利用定值電阻與電壓表并聯(lián)來(lái)代替電流表，測(cè)量額定電流。
（2）實(shí)驗(yàn)電路圖
圖1 圖2
（3）測(cè)量步驟
①如圖1，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片，使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓UL；
②如圖2，保持滑動(dòng)變阻器的滑片P不動(dòng)，斷開開關(guān)S，把電壓表改接到R0的兩端，再合上開關(guān)，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U0；
③計(jì)算小燈泡的額定功率P= UL。
2.安阻法測(cè)小燈泡額定功率
（1）基本思路：利用定值電阻與電流表串聯(lián)來(lái)代替電壓表，測(cè)量額定電壓。
（2）實(shí)驗(yàn)電路圖
圖1 圖2
（3）測(cè)量步驟
①如圖1，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片，使通過(guò)燈泡的電流達(dá)到額定電流IL；
②如圖2，保持滑動(dòng)變阻器的滑片P不動(dòng)，斷開開關(guān)S，把電流表改接到R0所在的的支路上，再合上開關(guān)，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)為I0；
③計(jì)算小燈泡的額定功率P=I0R0IL。
（1）伏阻法測(cè)小燈泡電功率，關(guān)鍵是利用定值電阻與電壓表并聯(lián)來(lái)代替電流表，測(cè)量額定電流。
（2）安阻法測(cè)小燈泡電功率，關(guān)鍵是利用定值電阻與電流表串聯(lián)來(lái)代替電壓表，測(cè)量額定電壓。
小溫做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備了如下器材：電壓為6V的電源，額定電壓為2V的小燈泡L（電阻約為10Ω），電流表A1和A2（當(dāng)小燈泡L兩端電壓為額定電壓時(shí)所測(cè)得的電流分別為I1、I2），阻值已知的定值電阻R0、開關(guān)S1、規(guī)格分別為“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器R1和R2，導(dǎo)線若干。
（1）為了順利完成實(shí)驗(yàn)，小溫應(yīng)選用規(guī)格為　 ?。ㄟx填“R1”或“R2”）的滑動(dòng)變阻器。
（2）請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖。
（3）根據(jù)你設(shè)計(jì)的電路圖寫出小燈泡電功率的表達(dá)式為P＝　 ?。ㄓ肐1、I2、R0表示）。
【解答】解：（1）當(dāng)燈泡的電壓UL＝2V時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：
U變＝U總﹣UL＝6V﹣2V＝4V；
根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理：
，即，
解得：R變＝20Ω，故小溫應(yīng)選用規(guī)格為R2的滑動(dòng)變阻器；
（2）方法一：燈泡L與R0并聯(lián)，電流表A1與L串聯(lián)，電流表A2與R0串聯(lián)，變阻器在干路上，如下圖所示：
方法二：燈泡L與R0并聯(lián)，電流表A1與L串聯(lián)，電流表A2在干路上，變阻器也在干路上，如下圖所示：
方法三：燈泡L與R0并聯(lián)，電流表A1與R0串聯(lián)，電流表A2在干路上，變阻器也在干路上，如下圖所示：
（3）方法一：①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，此時(shí)電流表A2的示數(shù)為I2，電流表A1的示數(shù)為I1，
則燈泡兩端的電壓為：
U＝U0＝I2R0，
燈泡的電功率為：
P＝UI1＝I2R0I1；
方法二：①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，此時(shí)電流表A2的示數(shù)為I2，電流表A1的示數(shù)為I1，
則燈泡兩端的電壓為：
U＝U0＝R0（I2﹣I1），
燈泡的電功率為：
P＝UI1＝I1R0（I2﹣I1）；
方法三：①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，此時(shí)電流表A2的示數(shù)為I2，電流表A1的示數(shù)為I1，
則燈泡兩端的電壓為：
U＝U0＝I1R0，
燈泡的電功率為：
P＝UI＝I1R0（I2﹣I1）。
故答案為：（1）R2；（2）見解答圖；（3）P＝I2R0I1或 P＝I1R0（I2﹣I1）或 P＝I1R0（I2﹣I1）。
1.電熱器加熱的快慢
電熱器的加熱快慢取決于電熱器發(fā)熱體實(shí)際功率的大小，發(fā)熱體實(shí)際功率越大，它在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能越多。對(duì)于電熱器而言，工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，因此相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量更多。所以，電熱器實(shí)際功率越大，加熱的速度越快。
2.多檔位電熱器的分類
（1）改變發(fā)熱體兩端的電壓
這類多檔位電熱器的特點(diǎn)是發(fā)熱體只有一個(gè)，通過(guò)檔位開關(guān)改變與發(fā)熱體串聯(lián)的電阻大小，改變串聯(lián)電阻上的分壓，進(jìn)而改變發(fā)熱體上的電壓，改變發(fā)熱體的功率，達(dá)到改變加熱快慢的目的。
（2）改變發(fā)熱體連入電路的電阻
這類多檔位電熱器的特點(diǎn)是發(fā)熱體有多個(gè)，通過(guò)檔位開關(guān)改變發(fā)熱體的連接方式，使發(fā)熱體或串聯(lián)接入、或單獨(dú)接入、或并聯(lián)接入，從而在電壓不變的情況下改變發(fā)熱體的總電阻，進(jìn)而改變發(fā)熱體的功率，達(dá)到改變加熱快慢的目的。
類型 電阻串聯(lián) 電阻并聯(lián)
圖示
高溫檔 S1、S2都閉合，P熱= S1、S2都閉合，P熱= +
低溫檔 S1閉合，S2斷開，P熱= S1閉合，S2斷開，P熱=
電熱器的擋位問題，要注意的是電功率大的為高溫?fù)?，電功率小的為低溫?fù)酢?br/>我國(guó)北方冬天比較寒冷，許多家庭安裝了一種利用電來(lái)取暖的床﹣﹣“韓式電熱炕”。其工作電路可簡(jiǎn)化為如圖所示，其中K為保護(hù)開關(guān)，平常處于閉合狀態(tài)，當(dāng)溫度超過(guò)某一警戒溫度時(shí)自動(dòng)斷開，扇形導(dǎo)體S為旋轉(zhuǎn)型選擋開關(guān)，可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，每次都和相鄰的兩觸點(diǎn)同時(shí)接觸，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)、低、中、高四個(gè)擋位的轉(zhuǎn)換（擋位順序未知，電功率越大擋位越高）。小明在家里利用所學(xué)的物理知識(shí)來(lái)測(cè)量該電熱炕的電功率。他先關(guān)閉家里其它所有的用電器，然后將S旋轉(zhuǎn)到與觸點(diǎn)1、2連接，觀察發(fā)現(xiàn)家里標(biāo)有“3000r/（kW h）”的電能表的轉(zhuǎn)盤在1min內(nèi)剛好轉(zhuǎn)了20轉(zhuǎn)。已知R1和R2是發(fā)熱電阻，R2的阻值是R1的2倍，其它電阻忽略不計(jì)，小明家電壓恒為220V。完成下列問題：
（1）當(dāng)S與觸點(diǎn)1、2接觸時(shí)，電熱炕功率是多少？
（2）當(dāng)電熱炕處于低擋時(shí)，電路中通過(guò)O點(diǎn)的電流是多少？
（3）當(dāng)該電熱炕處于低擋，且正常工作30min，所消耗的電能可使1.8L水從25℃升高到多少攝氏度？
（無(wú)熱損失，c水＝4.2×103J/（kg ℃），結(jié)果保留1位小數(shù)。）
【解答】解：
（1）分析可知，當(dāng)S與觸點(diǎn)1、2接觸時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，1min內(nèi)電熱炕消耗的電能：
W1＝＝kW h＝2.4×104J；
由P＝可得，電熱炕功率：
P1＝＝＝400W；
（2）由P＝可得，R1＝＝＝121Ω，
當(dāng)S與觸點(diǎn)3、4接觸時(shí)處于低擋，此時(shí)只有R2工作，電路中通過(guò)O點(diǎn)的電流：
I＝＝＝＝A≈0.9A；
（3）由ρ＝可得，1.8L水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.8×10﹣3m3＝1.8kg，
當(dāng)該電熱炕處于低擋，且正常工作30min，所消耗的電能：
W2＝UIt＝220V×A×30×60s＝3.6×105J，
W2＝Q＝cmΔt，
即：3.6×105J＝4.2×103J/（kg ℃）×1.8kg×（t﹣25℃），
解得：t＝72.6℃，
即水溫能升高到72.6℃。
答：（1）當(dāng)S與觸點(diǎn)1、2接觸時(shí)，電熱炕功率是400W；
（2）當(dāng)電熱炕處于低擋時(shí)，電路中通過(guò)O點(diǎn)的電流是0.9A；
（3）當(dāng)該電熱炕處于低擋，且正常工作30min，所消耗的電能可使1.8L水從25℃升高到72.6℃。
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1.電能與電能表
（1）電能表：用電器在一段時(shí)間里消耗的電能的多少，可以用電能表來(lái)測(cè)量。電能表也叫電度表。
電能表
（2）根據(jù)電能表計(jì)算電能的兩種方法
①W電=W末-W初：如圖，2月消耗的電能W電=W末-W初=88.1kW·h-58.1kW·h=30kW·h。
②W電=轉(zhuǎn)數(shù)每轉(zhuǎn)消耗的電能：如圖，若1月份期間該電能表轉(zhuǎn)了18000轉(zhuǎn)，則1月消耗的電能W電=轉(zhuǎn)數(shù)每轉(zhuǎn)消耗的電能=18000kW·h=30kW·h。
2.電功及其計(jì)算
（1）定義：電流所做的功叫做電功。
（2）實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程。電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的多少可以用電功來(lái)度量。
（3）單位：電能、電功的單位是焦耳（J），還有千瓦時(shí)（kW·h），俗稱“度”。
1 kW·h＝3.6×106 J
（4）電功的計(jì)算
①功能關(guān)系：W功=W電，根據(jù)電能表計(jì)算出消耗的電能，電流所做的功的多少即為此時(shí)消耗的電能的多少。
②計(jì)算式：W功=Pt=UIt，適用于任何電路。
③推導(dǎo)式：W功= t =I2Rt，只適用于純電阻電路。
電能的計(jì)算有兩種方法：①根據(jù)電能表的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，注意單位是焦還是千瓦時(shí)；②根據(jù)電功的公式進(jìn)行計(jì)算。
如圖甲、乙是某同學(xué)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易坐位體前屈測(cè)試儀示意圖、簡(jiǎn)化原理圖。在測(cè)試中，測(cè)試的同學(xué)向前推動(dòng)測(cè)試儀的滑塊實(shí)際上是原理圖中從左向右滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)用來(lái)反映被測(cè)試者的成績(jī)。已知：電源電壓恒為6V，滑動(dòng)變阻器R1標(biāo)有“15Ω 1A”，滑片P每移動(dòng)1cm，R1的電阻變化0.5Ω，定值電阻R2＝10Ω。
求：（1）當(dāng)滑片P位于最左端時(shí)，電流表的示數(shù)。
（2）小江測(cè)試時(shí)，從最左端推動(dòng)滑片P向右移動(dòng)20cm，并在此處堅(jiān)持30秒，R2消耗的電能多大？
（3）為保證電路各元件的安全，又能使滑片P移動(dòng)到最右端，并能相對(duì)精確的顯示成績(jī)，電壓表量程可否選擇“0﹣3V”？試通過(guò)計(jì)算來(lái)判斷。

1.電功率的計(jì)算
（1）定義：電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功，用字母P表示。
（2）意義：描述電流做功的快慢。
（3）單位：瓦（W）或千瓦（kW），1kW＝1000W。
（4）定義式：P＝，W表示電功，t表示時(shí)間，其變形公式為t＝，W＝Pt。
（5）計(jì)算式：P=UI，適用于所有電路的計(jì)算。
（6）推導(dǎo)式：P= =I2R，只適用于純電阻電路。
2.額定功率與實(shí)際功率
（1）額定電壓與實(shí)際電壓
用電器正常工作時(shí)的電壓叫做額定電壓，常用U額表示；
用電器實(shí)際工作時(shí)的電壓叫做實(shí)際電壓，常用U實(shí)表示；
（2）額定功率與實(shí)際功率
額定電壓下用電器消耗的電功率叫做額定功率，常用P額表示；
實(shí)際電壓下用電器消耗的電功率叫做實(shí)際功率，常用P實(shí)表示；
（3）實(shí)際功率和額定功率的關(guān)系
用電器兩端的電壓 電功率 用電器工作情況
U實(shí)＝U額 P實(shí)＝P額 正常工作
U實(shí)U額 P實(shí)P額 不能正常工作，容易損壞
U實(shí)U額 P實(shí)P額 不能正常工作
3.串并聯(lián)電路的電功率
電路類型 串聯(lián)電路 并聯(lián)電路
電路圖
電流 I=I1=I2 I=I1＋I(xiàn)2
電壓 U=U1＋U2 U=U1=U2
電阻 R=R1＋R2 =＋
比例關(guān)系 = （串聯(lián)分壓） = （并聯(lián)分流）
電功與 電功率 = = = =
電功率的計(jì)算試題中常出現(xiàn)滑動(dòng)變阻器，由于滑片的移動(dòng)導(dǎo)致電路中電流和各用電器兩端電壓的變化，解題時(shí)需要注意電表的測(cè)量對(duì)象，以及滑片在兩端時(shí)分別對(duì)應(yīng)的電流和電壓值，再結(jié)合相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。
如圖甲所示，電源電壓保持不變，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)滑片P由滑動(dòng)變阻器b端移動(dòng)到a端的過(guò)程中，分別測(cè)出幾組對(duì)應(yīng)的電壓值和電流值，通過(guò)計(jì)算得出滑動(dòng)變阻器對(duì)應(yīng)的電功率P，并畫出滑動(dòng)變阻器的電功率P和電流I的關(guān)系圖象，如圖乙所示。求：
（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（2）R0的阻值和電源電壓；
（3）整個(gè)電路消耗的最小電功率和最大電功率之比。
1.伏安法測(cè)小燈泡的電功率
（1）實(shí)驗(yàn)原理：P=UI
（2）實(shí)驗(yàn)器材：常用小燈泡1只（標(biāo)明額定電壓），電流表、電壓表各1只，滑動(dòng)變阻器1個(gè)，開關(guān)1個(gè)，電池組或?qū)W生電源，導(dǎo)線若干。
（3）實(shí)驗(yàn)電路圖
（4）測(cè)量步驟
①按正確的電路圖連接電路。
②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，眼睛看著電壓表指針，使小燈泡兩端的電壓恰好等于燈泡的額定電壓。讀出此時(shí)兩只電表的讀數(shù)，并記錄在表中。
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的1.2 倍。觀察小燈泡的亮度變化（相對(duì)于額定電壓下的亮度），讀出兩只電表的讀數(shù)，并記錄在表中。
④調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的0.8倍。觀察小燈泡的亮度變化（相對(duì)于額定電壓下的亮度），讀出兩只電表的讀數(shù)，并記錄在表中。
⑤計(jì)算出三種情況下小燈泡的功率。
序號(hào) 電壓/伏 電流/安 電功率/瓦 小燈泡的亮度變化
1
2
3
伏安法測(cè)小燈泡電功率，要注意電壓表測(cè)量的對(duì)象是小燈泡還是滑動(dòng)變阻器，實(shí)驗(yàn)題中還經(jīng)?？疾殡娐饭收虾碗娐愤B線。
小明用圖甲所示電路測(cè)量小燈泡的電功率。電源電壓為0﹣12伏，滑動(dòng)變阻器R最大阻值為15歐，小燈泡的額定電流為0.3安。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他調(diào)節(jié)電源電壓和滑動(dòng)變阻器的滑片，分別記錄電流為0.32安、0.3安和0.25安時(shí)電源電壓和電壓表示數(shù)，整理三次數(shù)據(jù)如圖乙所示。
（1）小明同學(xué)連接了如圖甲所示的電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表均有示數(shù)，但小燈泡不發(fā)光，其原因可能是　 　。
A．小燈泡斷路
B．小燈泡短路
C．開關(guān)接觸不良
D．滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值過(guò)大
（2）某次記錄數(shù)據(jù)時(shí)，小明觀察到電流表示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為　 　安。
（3）分析圖甲電路，小明認(rèn)為第①次實(shí)驗(yàn)小燈泡的電功率可用圖乙中陰影部分的面積來(lái)表示，其理由是　 　。
（4）若將小燈泡換成阻值已知的定值電阻，利用這些實(shí)驗(yàn)器材不能完成的下列實(shí)驗(yàn)是
　 　。
A．探究電流與電阻的關(guān)系
B．探究電流與電壓的關(guān)系
C．測(cè)定值電阻的電功率
1.伏阻法測(cè)小燈泡額定功率
（1）基本思路：利用定值電阻與電壓表并聯(lián)來(lái)代替電流表，測(cè)量額定電流。
（2）實(shí)驗(yàn)電路圖
圖1 圖2
（3）測(cè)量步驟
①如圖1，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片，使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓UL；
②如圖2，保持滑動(dòng)變阻器的滑片P不動(dòng)，斷開開關(guān)S，把電壓表改接到R0的兩端，再合上開關(guān)，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U0；
③計(jì)算小燈泡的額定功率P= UL。
2.安阻法測(cè)小燈泡額定功率
（1）基本思路：利用定值電阻與電流表串聯(lián)來(lái)代替電壓表，測(cè)量額定電壓。
（2）實(shí)驗(yàn)電路圖
圖1 圖2
（3）測(cè)量步驟
①如圖1，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片，使通過(guò)燈泡的電流達(dá)到額定電流IL；
②如圖2，保持滑動(dòng)變阻器的滑片P不動(dòng)，斷開開關(guān)S，把電流表改接到R0所在的的支路上，再合上開關(guān)，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)為I0；
③計(jì)算小燈泡的額定功率P=I0R0IL。
（1）伏阻法測(cè)小燈泡電功率，關(guān)鍵是利用定值電阻與電壓表并聯(lián)來(lái)代替電流表，測(cè)量額定電流。
（2）安阻法測(cè)小燈泡電功率，關(guān)鍵是利用定值電阻與電流表串聯(lián)來(lái)代替電壓表，測(cè)量額定電壓。
小溫做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備了如下器材：電壓為6V的電源，額定電壓為2V的小燈泡L（電阻約為10Ω），電流表A1和A2（當(dāng)小燈泡L兩端電壓為額定電壓時(shí)所測(cè)得的電流分別為I1、I2），阻值已知的定值電阻R0、開關(guān)S1、規(guī)格分別為“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器R1和R2，導(dǎo)線若干。
（1）為了順利完成實(shí)驗(yàn)，小溫應(yīng)選用規(guī)格為　 　（選填“R1”或“R2”）的滑動(dòng)變阻器。
（2）請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖。
（3）根據(jù)你設(shè)計(jì)的電路圖寫出小燈泡電功率的表達(dá)式為P＝　 ?。ㄓ肐1、I2、R0表示）。
1.電熱器加熱的快慢
電熱器的加熱快慢取決于電熱器發(fā)熱體實(shí)際功率的大小，發(fā)熱體實(shí)際功率越大，它在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能越多。對(duì)于電熱器而言，工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，因此相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量更多。所以，電熱器實(shí)際功率越大，加熱的速度越快。
2.多檔位電熱器的分類
（1）改變發(fā)熱體兩端的電壓
這類多檔位電熱器的特點(diǎn)是發(fā)熱體只有一個(gè)，通過(guò)檔位開關(guān)改變與發(fā)熱體串聯(lián)的電阻大小，改變串聯(lián)電阻上的分壓，進(jìn)而改變發(fā)熱體上的電壓，改變發(fā)熱體的功率，達(dá)到改變加熱快慢的目的。
（2）改變發(fā)熱體連入電路的電阻
這類多檔位電熱器的特點(diǎn)是發(fā)熱體有多個(gè)，通過(guò)檔位開關(guān)改變發(fā)熱體的連接方式，使發(fā)熱體或串聯(lián)接入、或單獨(dú)接入、或并聯(lián)接入，從而在電壓不變的情況下改變發(fā)熱體的總電阻，進(jìn)而改變發(fā)熱體的功率，達(dá)到改變加熱快慢的目的。
類型 電阻串聯(lián) 電阻并聯(lián)
圖示
高溫檔 S1、S2都閉合，P熱= S1、S2都閉合，P熱= +
低溫檔 S1閉合，S2斷開，P熱= S1閉合，S2斷開，P熱=
電熱器的擋位問題，要注意的是電功率大的為高溫?fù)?，電功率小的為低溫?fù)酢?br/>我國(guó)北方冬天比較寒冷，許多家庭安裝了一種利用電來(lái)取暖的床——“韓式電熱炕”。其工作電路可簡(jiǎn)化為如圖所示，其中K為保護(hù)開關(guān)，平常處于閉合狀態(tài)，當(dāng)溫度超過(guò)某一警戒溫度時(shí)自動(dòng)斷開，扇形導(dǎo)體S為旋轉(zhuǎn)型選擋開關(guān)，可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，每次都和相鄰的兩觸點(diǎn)同時(shí)接觸，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)、低、中、高四個(gè)擋位的轉(zhuǎn)換（擋位順序未知，電功率越大擋位越高）。小明在家里利用所學(xué)的物理知識(shí)來(lái)測(cè)量該電熱炕的電功率。他先關(guān)閉家里其它所有的用電器，然后將S旋轉(zhuǎn)到與觸點(diǎn)1、2連接，觀察發(fā)現(xiàn)家里標(biāo)有“3000r/（kW h）”的電能表的轉(zhuǎn)盤在1min內(nèi)剛好轉(zhuǎn)了20轉(zhuǎn)。已知R1和R2是發(fā)熱電阻，R2的阻值是R1的2倍，其它電阻忽略不計(jì)，小明家電壓恒為220V。完成下列問題：
（1）當(dāng)S與觸點(diǎn)1、2接觸時(shí)，電熱炕功率是多少？
（2）當(dāng)電熱炕處于低擋時(shí)，電路中通過(guò)O點(diǎn)的電流是多少？
（3）當(dāng)該電熱炕處于低擋，且正常工作30min，所消耗的電能可使1.8L水從25℃升高到多少攝氏度？
（無(wú)熱損失，c水＝4.2×103J/（kg ℃），結(jié)果保留1位小數(shù)。）
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