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核心素養專題八　電學的綜合計算(含多擋位、求極值、圖象)
類型一　電熱器的多擋問題
1.如圖所示是一款煲湯用的電熱鍋工作原理的簡化電路圖,該電熱鍋有兩擋,分別是高溫擋和保溫擋。R1與R2均為電熱絲,R1的阻值為66 Ω,S1為溫控開關,保溫擋的總功率是 440 W。求:
(1)保溫擋時電路中的電流。
答案:(1)2 A
(2)高溫擋時的電功率。
答案:(2)1 100 W
(3)若該電熱鍋煲湯時,高溫擋工作0.5 h,保溫擋工作1 h,則在此過程中消耗的電能是多少
答案:(3)0.99 kW·h
2.(2023大連)如圖所示是某電熱鍋內部簡化電路圖,電源電壓恒為220 V,R1,R2是電熱絲,R1的阻值為55 Ω。開關S,S1同時閉合時是高溫擋;只閉合開關S時是低溫擋,低溫擋功率為440 W。試求:
(1)低溫擋工作時的電流是多少
(2)R2的阻值是多少
答案:(1)2 A　(2)110 Ω
(3)高溫擋工作5 min,消耗的電能是多少
答案:(3)3.96×105 J
3.如圖所示是家用電火鍋工作電路的原理圖,它有高、中、低三個加熱擋位,分別為1 000 W,
800 W及200 W。旋鈕開關可以分別置于“0”和“1”,“1”和“2”,“2”和“3”或“3”和“4”接線柱。(忽略溫度對電阻的影響)
(1)請指出開關置于什么接線柱時,火鍋處于中溫擋。R2的阻值是多少
答案:(1)開關置于“2”和“3”接線柱時,火鍋處于中溫擋　60.5 Ω
(2)低溫擋工作1 min產生的熱量是多少 R3的阻值是多少
答案:(2)1.2×104 J　181.5 Ω
初中電學圖象類問題主要包括:U-I圖象、P-I圖象、P-U圖象以及電阻隨溫度、壓力等變化的圖象。從圖象的形狀可分為以下幾種情況:
1.直線型電學圖象,如電流—電壓關系圖象、電阻—溫度關系圖象。
2.曲線型電學圖象,如電流—電阻關系圖象、燈泡的伏安特性圖象。
3.直線和曲線相結合的電學圖象,如定值電阻和小燈泡的電流—電壓關系圖象。
解答此類題目的方法:(1)明確圖象橫坐標和縱坐標所表示的物理量,弄清圖象中各部分的物理意義,如圖象中的“起點、終點、拐點”“線”“線段”“面”及“陰影部分”等的含義;(2)結合電路圖分析圖象的變化趨勢或規律,根據圖象的變化規律確定物理量之間的關系,做出正確的判斷;(3)正確選擇公式,結合題目提供的條件進行解答。
類型二　圖象類電學問題
4.如圖(甲)電路,電源電壓不變,閉合開關S,將滑動變阻器R的滑片P由a移動到b時,定值電阻R0的電功率和電流的P I關系圖象如圖(乙)所示,求:
(1)電源電壓。
答案:(1)9 V
(2)滑動變阻器的最大阻值。
答案:(2)72 Ω
5.某款電熱飲水機具有加熱和保溫兩擋,額定電壓為 220 V。圖(甲)是其電路原理圖。S0為溫控開關,R1,R2為電熱絲(阻值不變),某飲水機在額定電壓下工作的電功率P與時間t的關系圖象如圖(乙)所示。求:
(1)飲水機處于加熱擋階段消耗的電能。
解析:(1)由圖(乙)知,加熱擋的功率為P加熱=484 W,加熱時間為t=5 min=300 s,
飲水機處于加熱擋階段消耗的電能為W=P加熱t=484 W×300 s=1.452×105 J。
答案:(1) 1.452×105 J
(2)飲水機處于保溫擋時,通過R1的電流。
答案:(2)0.2 A
(3)R2的阻值。
答案:(3)110 Ω
6.(2023百色)如圖(甲)所示電路,電源電壓不變,燈泡L上標有“5 V　2.5 W”字樣,電壓表量程為0～3 V,電流表量程為0～0.6 A。閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P由b端滑到中點的過程中,燈泡L的電功率與電流的P-I關系圖象如圖(乙)所示,忽略溫度對燈絲電阻的影響。求:
(1)燈泡L正常發光時的電阻。
(2)滑片P在b端時,1 min內燈泡L消耗的電能。
(2)閉合開關,燈泡和滑動變阻器串聯,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,滑片P在b端時,滑動變阻器接入電路的電阻最大,根據歐姆定律可知此時通過電路的電流最小,由圖(乙)可知此時通過電路的電流為0.3 A,燈泡的實際功率為0.9 W,1 min內燈泡L消耗的電能W=P1t1=
0.9 W×60 s=54 J。
答案:(1)10 Ω　(2)54 J
(3)電源電壓。
答案:(3)6 V
(4)在確保電路元件安全的情況下,滑動變阻器允許連入電路的最小阻值。
答案:(4)2 Ω
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第2節　電功率
第1課時　電功率
1.能說出電功率的物理意義、定義式和單位。
2.認識千瓦時的由來和意義、認識常見用電器的電功率。
3.會使用電功率公式進行相關的計算。
一、電功率
1.物理意義:在物理學中,用電功率表示　 　,電功率越大,電流做功越　 　。用字母　 　表示。
2.單位:　 　,簡稱　 　,符號是　 　。另外,還有單位　 　(kW)、　 　(mW),換算關系:1 kW=　 　W,1 W=　 　mW。
3.計算
(1)定義式:電功率等于電功與時間　 　,用公式表示為　 　,其中,電功W的單位是J,時間t的單位是s,則電功率P的單位是W;若電功W的單位是kW·h,時間t的單位是h,則電功率P的單位是kW。
(2)計算式:P=UI,公式中P的單位是　 　,U的單位是　 　,I的單位是　 　。
電流做功的快慢
快
P
瓦特
瓦
W
千瓦
毫瓦
103
103
之比
W
V
A
提示與辨析
(1)電流做功時間越短,電功率越大。( )
(2)用電器工作的時間一定時,消耗的電能越多,它的電功率越大。( )
×
√
Pt
焦(J)
千瓦時
度
1 kW
1 h
電功率的理解
[典例1] 關于電功率說法不正確的是( )
A.用電器消耗的電能越多,電功率越大
B.功率是表示電流做功快慢的物理量
C.單位時間內,電流做功越多,電功率越大
D.千瓦時是電功的單位,千瓦是電功率的單位
A
[變式1] 甲、乙兩個用電器工作時,甲用電器的電功率比乙大,則說明( )
A.電流通過甲用電器做功比乙多 B.電流通過甲用電器做功的時間比乙短
C.電流通過甲用電器做功比乙快 D.電流通過甲用電器做功的時間一定比乙長
C
電功率的簡單計算
[典例2] 將阻值為10 Ω的電阻R接入某電路中,它在1 min內消耗的電能是36 J,則它的電功率是　 　W;當該電阻兩端的電壓為2.5 V時,它的電功率是　 　W;當它接到5 V的電壓上時,它的電功率是　 　W;當有0.4 A的電流通過R時,它的電功率是　 　W。
0.6
0.625
2.5
1.6
2.已知電壓(U)與電流(I)時,用公式P=UI。
3.已知電流(I)與電阻(R)時,用公式P=I2R。
[變式2-1] (2023遼陽改編)如圖所示是小鵬家的電能表,他家同時工作用電器的總功率不能超過　 　W。電能表的轉盤轉得越快,說明電路總功率越　 　。將電熱水器單獨接入電路,正常工作3 min,電能表的轉盤轉150轉,電熱水器的功率為　 　W。
[變式2-2] 如圖所示,電源電壓恒定不變,R1=20 Ω,閉合開關S,斷開開關S1,電流表示數為 0.3 A;若再閉合開關S1,發現電流表示數變化了0.2 A,則電源電壓為　 　V,電流通過電阻R2消耗的電功率為　 　W,整個電路消耗的總電功率為　 　W。
4 400
大
2 000
6
1.2
3
串、并聯電路中電功率的特點
[典例3] 電阻甲、乙中的電流I與其兩端電壓U的關系如圖所示,下列分析正確的是( )
A.當將電阻甲、乙串聯時,它們的電功率之比是2∶1
B.當將電阻甲、乙并聯時,它們的電功率之比是1∶2
C.當電阻甲兩端的電壓為3.0 V時,其電功率為1.8 W
D.當電阻乙中的電流為0.3 A時,其電功率為0.45 W
C
方法技巧
巧選公式,快速計算
在比較電功率的大小時,一般按下列原則選用公式:
1.在串聯電路中,通過各用電器的電流相等,用公式P=I2R較簡便,P1∶P2=R1∶R2。
[變式3] 兩定值電阻R1=10 Ω,R2=5 Ω,現將R1、R2接入如圖所示的電路,電源電壓為3 V,當開關S閉合時,下列分析正確的是( )
A.R1、R2電流之比為1∶2
B.R1、R2兩端的電壓之比為2∶1
C.R1、R2消耗的電功率之比為1∶2
D.電路總共消耗的電功率等于2.7 W
B
1.曉寧家最近買了一個電烤箱,她發現,當電烤箱工作時,家里的電能表上的指示燈閃得飛快,她結合剛學到的物理知識,明白了其中的道理,下列說法正確的是( )
A.電烤箱消耗的電能很多 B.電烤箱的電功率很大
C.電烤箱中所烤食物太多 D.電烤箱做功很慢
2.(2023柳州)下列單個用電器正常工作時,相同時間內耗電量最小的是( )
A.電飯煲 B.電暖器 C.小臺燈 D.電熱水器
3.電阻R1∶R2=1∶3,把電阻R1與R2串聯在電路中,消耗的電功率分別為P1、P2,把電阻R1與R2并聯在電路中,消耗的電功率分別為P1′、P2′,則有( )
A.P1∶P2=1∶3　P1′∶P2′=1∶3 B.P1∶P2=3∶1　P1′∶P2′=3∶1
C.P1∶P2=1∶3　P1′∶P2′=3∶1 D.P1∶P2=3∶1　P1′∶P2′=1∶3
B
C
C
4.(2024天津)小明同學依據教材中“想想議議”欄目的內容編寫了一道習題:某工廠上半年共節電5 000 kW·h,可供500 W電吹風工作多少小時 其中“ kW·h”是　 　的單位(填物理量名稱);“5 000 kW·h”在實際生活中又可記為5 000　 　(填單位)。
5.(例題改編RJ九全P93)若電視機待機功率為10 W,一天待機20 h,則一天內待機消耗的電能為
　 　kW·h,電視機30天待機消耗的電能可供一盞25 W的電燈正常工作　 　h。
6.(2023珠海九中期末)如圖所示是通過電阻A,B的電流與其兩端電壓的關系圖象,若將電阻A和B串聯后接在電壓為6 V的電源兩端,則電阻A和B消耗的電功率之比PA∶PB=　 　。若并聯后接在電壓為4 V 的電源兩端,則電阻A和B消耗的電功率之比PA∶PB=　 　,并聯電路的總功率為　 　W。
電能(電功)
度
0.2
240
1∶2
2∶1
2.4
7.(原創題)李方家剛買了一個新的用電器,他想知道這個用電器銘牌上標注的功率值是否準確。李方首先觀察到電能表上標有“3 000 imp/(kW·h)”字樣,然后他把家中的其他用電器全部與電源斷開,只讓該用電器工作,觀察到電能表的指示燈在1 min內閃了30次。請你計算該用電器的電功率。
答案:600 W
8.(2023隨州)很多家庭的衛生間里安裝著浴霸,小李家的浴霸如圖(甲),由4個“大燈”、1個“小燈”和1個換氣扇組成。每個“大燈”的功率都是250 W,“小燈”的功率是16 W,換氣扇的功率是50 W。該浴霸由4個開關控制[如圖(乙)、(丙)]。設浴霸一直都在220 V電壓下工作。
(1)冬天寒冷,小李家洗浴時只閉合S1和S2(S3和S4未閉合),只有4個“大燈”工作。這種情況下小李家一天使用浴霸半小時,求這一天浴霸用了幾度電
(2)夏天炎熱,小李洗浴時只閉合S3和S4(S1和S2未閉合),1個“小燈”照明,1個換氣扇改善室內空氣質量。求這種情況下干路電流是多少
解析:(1)只閉合S1和S2,只有4個“大燈”工作,
浴霸消耗的電能W=Pt=4×250×10-3 kW×0.5 h=0.5 kW·h=0.5度。
答案:(1)0.5度　(2)0.3 A
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第十八章　電功率
第1節　電能　電功
1.能說出電能的單位,會從能的轉化角度認識電能。
2.知道電能表的作用,會讀家用電能表示數,知道電能表上幾個參數表示的含義,會通過電能表計算家庭電費。
3.知道電流做功的多少跟電流、電壓和通電時間有關,能利用電功的公式進行相關的計算。
一、電能
1.電能的來源:電源將不同形式的能　 　為電能。
2.電能的利用:通過用電器將電能轉化為其他形式的能。如:電燈把電能轉化為　 　,電動機把電能轉化為　 　,電熱器把電能轉化為　 　等。
3.在物理學中,常用的能量單位是　 　,符號是　 　。單位換算:1度=　 　kW·h=
　 　J。
二、電能的計量
1.工具:用電器在一段時間內消耗的電能,可以通過　 　(也叫　 　)計量出來。
2.電能表的主要參數如圖所示。
轉化
光能
機械能
內能
焦耳
J
1
3.6×106
電能表
電度表
(1)“220 V”表示　 　。
(2)“10(20)A”表示　 .
　。
(3)“600 r/(kW·h)”表示　 .
　。
(4)“50 Hz”表示　 　。
3.電能表的讀數:電能表上顯示的數字是表從開始計數到　 　用去的電能。一段時間內消耗的電能,是這段時間起始和結束時電能表上計數器的前后兩次示數　 　。
這個電能表應該接在220 V的電路中使用
這個電能表的標定電流為10 A,額定最大電流為 20 A。電能表工作時
的電流不應該超過額定最大電流
接在這個電能表上的用電器,每消耗1 kW·h的電能,電能表上
的轉盤轉過600轉
這個電能表在頻率為50 Hz的交流電路中使用
讀數為止
之差
提示與辨析
電能表計數器中最后一位數字是小數部分(十分位)。如圖所示,此電能表的讀數是
16.6 kW·h。
三、電功
1.電能與電功的關系:電能轉化為其他形式的能的過程也可以說是　 　的過程,有多少電能發生了轉化就說　 　,即電功是多少。
2.電功的計算:電流做功的多少跟　 　、　 　、　 　都有關系。
電功的計算公式:　 　。
電流做功
電流做了多少功
電流的大小
電壓的高低
通電時間的長短
W=UIt
電能及其計量
[典例1] (2024南寧改編)用電器消耗的電能可用電能表計量。如圖所示的電能表應接在
　 　V的電路中使用,示數是　 　kW·h;若單獨使用一個電飯鍋煮飯,正常工作12 min,
該電能表的轉盤轉過了900轉,則這個電飯鍋消耗的電能是　 　kW·h,等于　 J。
220
2022.6
0.3
1.08×106
方法技巧
[變式1-1] 下列家用電器中,將電能轉化為機械能的是( )
A.電視機 B.電燈
C.電風扇 D.電熨斗
[變式1-2] (教材圖18.1-1改編RJ九全P88)亞飛同學在家中拍到一張電能表照片,如圖所示,她仔細觀察照片后,得到了以下的結論,你認為正確的是( )
A.電流表的標定電流是20 A
B.電能表工作時的額定最大電流是10 A
C.電能表的轉盤轉過3 000轉,表明接在這個電能表上的用電器消耗了 1 kW·h 的電能
D.拍照片時,亞飛家已消耗的電能為 2 818.7 J
C
C
電功及其計算
[典例2] 在如圖所示的電路中,電阻R2=20 Ω。S閉合后,電流表A1、A2的示數分別為0.2 A和0.5 A。求 10 s 內電流經過R1、R2所做的電功。
解析:由電路圖可知,兩個電阻并聯,電流表A1測通過R1的電流,所以I1=0.2 A,
電流表A2測干路電流,所以通過R2的電流I2=I-I1=0.5-0.2 A=0.3 A,
電源電壓U=U1=U2=I2R2=0.3 A×20 Ω=6 V;10 s內電流通過R1做的功
W1=U1I1t=6 V×0.2 A×10 s=12 J;
電流通過R2做的功
W2=U2I2t=6 V×0.3 A×10 s=18 J。
答案:12 J　18 J
方法技巧
3.串、并聯電路中消耗的總電能等于各用電器消耗的電能之和。
[變式2-1] 如圖所示是一種手機電池,上面標明電壓為3.7 V,容量為850 mA·h,它充滿電后所儲存的電能是　 　J,這一過程是把　 　能轉化成　 　能。
[變式2-2] 已知電阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,若把這兩個電阻串聯在同一電路中,如圖(甲)所示,電阻R1與R2消耗的電能之比是　 　;若把這兩個電阻并聯在同一電路中,如圖(乙)所示,則在相同時間內,電阻R1與R2消耗的電能之比是　 　。
1.132 2×104
電
化學
1∶2
2∶1
[變式2-3] (2023廣安改編)如圖所示,電源電壓6 V不變,電阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,求:
(1)當開關S接2時,電壓表的示數。
(2)當開關S接1時,通過R1的電流10 s內所做的功。
答案:(1)2 V　(2)36 J
1.如圖所示的幾種用電器工作時,以電能轉化成內能為應用目的的是( )
D
A.電視機 B.電動自行車 C.抽油煙機 D.電烤箱
2.(2023青海)一種家用電能表上的參數如圖所示,下列說法錯誤的是( )
A.該電能表應該在220 V的電路中使用
B.該電能表的額定最大電流為20 A
C.電能表是計量用電器消耗電能的儀表
D.該電能表此時的讀數是31.6 J
D
3.小云從實驗室找到四只電能表,其規格如圖所示,她將四只相同的白熾燈分別與四只電能表相連并接入照明電路,則電能表轉盤轉得最快的是( )
D
4.當電能轉化為其他形式的能時,我們就說電流做了　 　。如果電流通過電動機做了300 J的功,表示有300 J的電能轉化為　 　J的　 　能和內能。
電功
300
機械
電能
40
20
39 960
200
7.(2023襄陽)在如圖所示的電路中,電源電壓不變,R1=10 Ω,R2=5 Ω。
(1)當只閉合開關S2,斷開S1、S3時,電流表的示數為0.4 A,求電源電壓。
(2)當閉合開關S1、S3,斷開S2時,求電阻R1在10 s內消耗的電能。
解析:(1)當只閉合開關S2,斷開S1、S3時,R1和R2串聯,
R總=R1+R2=10 Ω+5 Ω=15 Ω;
電源電壓U=IR總=0.4 A×15 Ω=6 V。
答案:(1)6 V　(2)36 J
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第2課時　額定功率與實際功率
1.能結合實際,說出用電器銘牌上額定電壓、額定功率所表示的含義。
2.能區分額定電壓與實際電壓、額定功率與實際功率。
3.會使用電功率公式進行相關的計算。
一、額定電壓、額定功率
1.額定電壓:用電器　 　時的電壓。
2.額定功率:用電器在　 　下工作時的電功率。
3.用電器的工作與電壓的關系:用電器只有在　 　下才能正常工作。實際電壓偏低,用電器的電功率　 　,不能正常工作。實際電壓偏高,有可能　 　用電器。
二、電功率的測量
1.測量原理:P=　 　。
2.通過電流和電壓的測量來間接得知用電器的　 　電功率。
正常工作
額定電壓
額定電壓
低
損壞
UI
實際
額定電壓與額定功率
[典例1] (2023陽江陽東區期末)如圖所示是燈泡的銘牌,“220”表示該燈泡的　 　電壓,
“40”表示該燈泡的　 　功率;該燈泡正常發光時的電流約為　 　A,電阻為　 　Ω。
額定
額定
0.18
1 210
方法技巧
從銘牌上可以找出的四點
1.額定電壓。
2.額定功率。
[變式1-1] (課后T3改編RJ九全P95)某同學家中有一個電磁爐,上面標有“220 V　2 000 W”的字樣,下面關于這個電磁爐的說法中正確的是( )
A.使用這個電磁爐時應連接額定電流為10 A的電能表
B.這個電磁爐在正常工作時的電阻為484 Ω
C.這個電磁爐工作時的電功率是2 000 W
D.這個電磁爐正常工作0.5 h消耗電能為1.8×106 J
[變式1-2] 一只燈泡標有“12 V　6 W”字樣,它正常工作時的電流是　 　A;若把它與另一只“12 V　12 W”的燈泡串聯在電路中,為了讓兩只燈泡都能長時間發光,則所能加的最大電壓是　 　V。
A
0.5
18
額定功率和實際功率的關系
[典例2] 將一盞標有“220 V　100 W”字樣的電燈接到200 V的電壓下工作(不考慮溫度對燈絲電阻的影響),則電燈的實際電壓為　 　V,額定電壓是　 　V,額定功率是　 　W,額定電流是　 　A,實際工作電流大約是　 　A,可見實際電流　 　(選填“大于”“等于”或“小于”)額定電流,實際功率　 　(選填“大于”“等于”或“小于”) 100 W,其亮度　 　(選填“大于”“等于”或“小于”)正常工作時的亮度;若將該燈泡再次接到230 V的電壓下工作,則它的實際功率約為　 　W,其亮度　 　(選填“大于”“等于”或“小于”)正常工作時的亮度。
200
220
100
0.45
0.41
小于
小于
小于
109.3
大于
方法技巧
實際功率與額定功率的關系
(1)若U實=U額,則P實=P額,用電器正常工作。
(2)若U實>U額,則P實>P額,用電器不能正常工作,長期使用會影響用電器的壽命,還可能燒壞用
電器。
(3)若U實[變式2-1] (2024臨沂)一個標有“220 V　1 100 W”的電熱器,當通過它的電流為4 A時,它的實際功率為( )
A.176 W B.704 W
C.880 W D.1 100 W
[變式2-2] 實驗室有兩只額定電壓相同的小燈泡L1、L2,小華想知道哪只燈泡額定功率大,于是將它們串聯接入電路,如圖所示。閉合開關,兩只燈泡均發光,電壓表V1示數比V2小,此時實際功率大的小燈泡是　 　。據此小華可以判斷,額定功率大的小燈泡是　 　。
B
L2
L1
燈泡亮度變化的判斷
[典例3] 甲、乙兩個小燈泡上分別標有“6 V　3 W”和“4 V　2 W”字樣,現在把它們按不同方式接在不同電路中(不考慮燈絲電阻的變化),下列判斷錯誤的是( )
A.若把它們串聯在10 V的電路中,兩燈都可以正常發光
B.若把它們串聯在10 V的電路中,甲燈比乙燈亮
C.若把它們并聯在4 V的電路中,甲燈比乙燈亮
D.若把它們并聯在4 V的電路中,乙燈正常發光
C
規律總結
判斷燈泡亮度變化的三點注意事項
1.燈泡的亮度是由燈泡的實際功率決定的,實際功率等于額定功率時,燈泡正常發光。實際功率越大,燈泡越亮。
2.兩個額定電壓相同,但額定功率不同的燈泡串聯起來接到電源上,額定功率小的燈泡其實際功率大,燈泡亮。
3.兩個額定電壓相同,但額定功率不同的兩個燈泡并聯接在同一電源上,額定功率大的燈泡其實際功率大,燈泡亮。
[變式3-1] 規格分別為“220 V　40 W”“36 V　40 W”和“110 V　40 W”的三盞燈泡,各自在額定電壓下工作,則下列說法正確的是( )
A.只有電壓為220 V的燈泡可以正常工作
B.三盞燈泡的額定功率一樣大
C.三盞燈泡的實際電壓一樣大
D.三盞燈泡的亮度不一樣,其中“220 V　40 W”的燈泡最亮
[變式3-2] (2023桂林)燈泡L1、L2分別標有“220 V　100 W”“220 V　40 W”的字樣,將它們接入220 V的電路中,則( )
A.L1、L2并聯時,L1比L2亮 B.L1、L2并聯時,亮度相同
C.L1、L2串聯時,L1比L2亮 D.L1、L2串聯時,亮度相同
[變式3-3] (2023哈爾濱改編)燈泡L1標有“2.5 V　0.3 A”字樣,燈泡L2標有“3.8 V　0.3 A”字樣,將L1、L2串聯在電路中,通過的電流是0.3 A時,燈泡　 　更亮;將L1、L2并聯在2.5 V的電源兩端,燈泡　 　更亮。
B
A
L2
L1
額定功率與實際功率的相關計算
[典例4] (2024廣東龍湖實驗模擬)電源電壓3 V保持不變,把標有“3 V　3 W”的燈L1和標有“3 V　1.5 W”的燈L2按如圖的方式連接,當開關S閉合后,忽略溫度對電阻的影響,則下列說法中正確的是( )
A.燈L1消耗的實際功率是3 W
B.燈L2消耗的實際功率是1.5 W
C.兩燈消耗的總功率是1 W
D.電壓表的示數與電源電壓之比是1∶2
C
[變式4-1] 標有“6 V　1.5 W”的小燈泡,通過它的電流隨兩端電壓變化的關系如圖所示,若把這樣的三只燈泡串聯起來,接在12 V的電源兩端,燈泡的電阻及實際功率為( )
A.24 Ω　0.67 W B.20 Ω　0.8 W
C.24 Ω　0.96 W D.20 Ω　0.67 W
[變式4-2] 如圖所示,電源電壓和燈泡L的電阻不變,燈泡L上標有“6 V　6 W”字樣。當開關S、S1均閉合,滑片P移至a端時,電流表示數為2.0 A,燈泡L正常發光;當開關S閉合,S1斷開,滑片P移至b端時,電源電壓U為　 　V,燈泡L的實際功率P為　 　W。
B
6
1.5
1.小科做作業時,電燈突然變暗,其原因可能是( )
A.電燈的實際電壓變大 B.電燈的額定電壓變小
C.電燈的實際功率變小 D.電燈的額定功率變小
2.甲、乙、丙三盞燈分別標有“220 V　100 W”“220 V　60 W”“110 V　100 W”的字樣,它們正常發光時,通過哪盞燈燈絲的電流大( )
A.甲燈 B.乙燈
C.丙燈 D.一樣大
3.已知L與R的I-U圖象如圖所示,若將L與R串聯在某電路中,用電壓表測出R兩端的電壓為2 V,此時L的電功率為( )
A.0.5 W B.1 W
C.0.1 W D.0.4 W
C
C
C
4.一個標有“220 V　500 W”的電熨斗,下列有關它的說法不正確的是( )
A.電熨斗的額定電壓是220 V
B.電熨斗正常工作1 h,消耗的電能是0.5 kW·h
C.電熨斗正常工作時的電阻是96.8 Ω
D.該電熨斗在110 V電壓下工作時的實際功率是250 W
5.一只電烙鐵的銘牌上標著“220 V　100 W”的字樣,它正常工作時,電壓是　 　V,電阻是　 　Ω。
6.(2024涼山)把標有“6 V　3 W”和“6 V　6 W”的兩個燈泡串聯接入電路中,在保證安全使用的情況下讓其中一個燈泡正常發光,忽略溫度對燈絲電阻的影響,則電源兩端電壓是
　 　V,此時兩燈消耗的總功率為　 　W。
7.甲、乙兩個燈泡分別標有“220 V　40 W”“220 V　60 W”字樣,若將它們并聯在220 V電源上,通過燈絲電流大的是　 　燈泡,較亮的是　 　燈泡;若將它們串聯在220 V的電路中,較亮的是　 　燈泡。
D
220
484
9
4.5
乙
乙
甲
8.把分別標有“220 V　40 W”和“40 V　40 W”的兩只白熾燈L1和L2串聯接在電壓恒為
220 V的照明電路中,且兩燈電阻不變,求:
(1)兩只燈泡的電阻。
(2)兩只燈泡實際功率之比。
(2)因為串聯電路中電流處處相等,由P=I2R可得,
P1實∶P2實=R1∶R2=1 210 Ω∶40 Ω=121∶4。
答案:(1)1 210 Ω　40 Ω　(2)121∶4
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核心素養專題七　測小燈泡額定功率的特殊方法
1.已知小燈泡的額定電壓(U額)
(1)根據并聯電路中各支路兩端的電壓相等,小燈泡應與已知電阻R0并聯。
(2)電流表與R0串聯,調節滑動變阻器,使電流表示數與R0的乘積等于小燈泡的額定電壓。
(3)再用電流表測出此時(滑片不可移動)通過小燈泡的電流I額。
2.已知小燈泡的額定電流(I額)
(1)小燈泡與已知電阻R0并聯,調節滑動變阻器的滑片,保證小燈泡的電流為額定電流,故電流表一定要先接在小燈泡所在的支路上。
(2)再用電流表測出(滑片不動)通過定值電阻的電流I,算出此時定值電阻兩端的電壓即為小燈泡的額定電壓。
類型一　安阻法
1.為了測量額定電壓為U0的小燈泡的額定功率,小玲設計了如圖所示的電路(R0為已知阻值的定值電阻,R為滑動變阻器),實驗操作如下:
(1)閉合開關S和S2,斷開開關S1,移動滑動變阻器滑片P,使電流表示數為　　 時小燈泡恰好正常發光。
(2)保持滑動變阻器滑片P位置不變,斷開開關S2,閉合開關S和S1,記下電流表示數I,則小燈泡L
的額定功率P額=　 　。(均用U0、R0和I表示)
2.如圖所示是小輝同學測小燈泡額定功率的實驗電路圖。已知小燈泡的額定電流為I額,定值電阻的阻值為R0。
(1)閉合開關　 　,斷開開關　 　,調節滑動變阻器的滑片P使電流表示數為　 　。
(2)　 　,閉合開關　 　,斷開開關　 　,記錄電流表示數I。
(3)通過R0的電流為　 　,此時小燈泡兩端的電壓為　 　,額定功率P額=
　 　。
S,S1
S2
I額
保持滑片P不動
S,S2
S1
I-I額
(I-I額)R0
I額R0(I-I額)
3.(2023丹東節選)“測量小燈泡的電功率”實驗,小丹同學在缺少電壓表的情況下,為了測量另一個額定電流為0.25 A的小燈泡的額定功率,設計了如圖所示的電路。電源電壓(未知)保持不變。請完成實驗步驟:
(1)閉合開關,移動滑動變阻器滑片P,使電流表示數為0.25 A。
(2)斷開開關,用5 Ω的定值電阻替換燈泡,滑動變阻器滑片P　 　(選填“向左移動”
“向右移動”或“保持不動”)。閉合開關,電流表的示數為0.3 A。
(3)將滑動變阻器滑片P移到最左端,電流表示數為0.9 A,可得電源電壓為　 　V。
(4)小燈泡的額定功率為　 　W。
保持不動
4.5
4.5
1.已知燈泡的額定電壓(U額)
(1)小燈泡與定值電阻R0串聯,通過小燈泡的電流等于通過定值電阻R0的電流。
(2)電壓表并聯在小燈泡的兩端,調節滑動變阻器,使小燈泡兩端的電壓為額定電壓(U額)。
類型二　伏阻法
2.已知小燈泡的額定電流(I額)
(1)保證小燈泡的電流為額定電流,將小燈泡與已知阻值電阻R0串聯;電壓表并聯在定值電阻R0的兩端,調節滑動變阻器滑片使電壓表示數為I額R0。
(2)保持滑動變阻器滑片不動,將電壓表并聯在定值電阻R0和小燈泡的兩端,記錄電壓表的示數為U,則小燈泡兩端的電壓U額=U-I額R0。
(3)小燈泡的額定功率:P額=U額I額=(U-I額R0)I額。
4.如圖所示,是小明測小燈泡額定功率的實驗電路圖。已知小燈泡的額定電壓為U額,定值電阻的阻值為R0。
(1)閉合開關S,將S1撥到　 　處,調節滑動變阻器的滑片使電壓表示數為　 　。
(2)　 　,開關S1撥到a處,記錄電壓表示數U。
(3)則R0兩端的電壓U0=　 　,電流I=　 　,則P額=　 　。
b
U額
保持滑片P不動
U-U額
5.如圖所示,是小菲測小燈泡額定功率的實驗電路圖。已知小燈泡的額定電流為I額,定值電阻的阻值為R0。
(1)將開關S撥到　 　處,調節滑動變阻器的滑片使電壓表示數為　 　。
(2)將開關S撥到　 　處,　 　,記錄電壓表示數為U。
(3)則此時小燈泡兩端的電壓U額=　 　,P額=　 　。
2
I額R0
1
保持滑片P位置不動
U-I額R0
I額(U-I額R0)
1.只閉合開關S1,移動滑動變阻器R2的滑片,使電流表示數為小燈泡的額定電流I1。
類型三　替代法
6.小鷺利用電流表和電阻箱測量小燈泡的功率,設計并連接了如圖(甲)所示的部分實驗電路。
(1)請你添加一條導線,將圖(甲)所示的實物圖補充完整,并使滑動變阻器的滑片P右移時接入電路的阻值變大。
(2)閉合開關S1,將開關S2扳向　 　(選填“1”或“2”),調節滑動變阻器使電流表的示數為I1,如圖(乙)所示,I1=　 　A。
(3)將開關S2扳向另一端,保持　 　的阻值不變,調節　 　的阻值R,使電流表的示數仍為I1。
(4)若此時R=7.0 Ω,小燈泡的實際功率P1=　 　W。
(5)若小燈泡的額定電流為I0=2I1,以下關于額定功率P0與實際功率P1的數值關系。你認為最有可能的是( )
A.P0=2P1 B.P0=3P1
C.P0=4P1 D.P0=5P1
1
0.20
滑動變阻器
電阻箱
0.28
D
7.現有下列實驗器材:
①額定電壓為2.5 V的小燈泡;②電壓約為6 V的直流電源;③量程為6 V的電壓表;④最大阻值為99.99 Ω的電阻箱R;⑤開關S1、單刀雙擲開關S2、導線若干。
要測量小燈泡的額定功率,請將下列實驗步驟補充完整。
(1)按圖(甲)所示電路圖將圖(乙)所示的實物圖連接完整。
(2)先將電阻箱阻值調到　 　(選填“最大”“最小”或“任意值”),再閉合開關S1。
(3)將S2擲向a,調節電阻箱阻值,使電壓表示數U1=2.5 V,再將S2擲向b,電壓表示數U2及電阻箱示數R如圖(丙)所示,U2=　 　V,R=　 　Ω,則該小燈泡的額定功率為　 　W。
最大
5.8
6.6
1.25
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第3節　測量小燈泡的電功率
1.知道“伏安法”測電功率的原理。
2.能自己選擇器材,設計電路和記錄數據的表格進行實驗。
3.能總結小燈泡的亮度跟功率的關系。
1.測量方法:由電功率公式　 　可以看出,測量出用電器兩端的　 　和通過用電器的
　 　,就可以知道用電器實際的電功率。
2.實驗設計:在本實驗中,我們用　 　控制電路,分別測出以下三種情況中小燈泡的實際功率。
(1)使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓,測量出小燈泡的　 　。
(2)使小燈泡兩端的電壓低于額定電壓,測量出小燈泡的　 　。
(3)使小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的1.2倍,測量出小燈泡的　 　。
P=UI
電壓
電流
滑動變阻器
額定功率
實際功率
實際功率
測量小燈泡的電功率
P=UI
斷開
阻值最大處
保護電路
改變小燈泡兩端的電壓
亮
燈絲電阻隨溫度的升高而增大
[典例] (一題練透)小紅同學在“測量小燈泡電功率”的實驗中,選取額定電壓為2.5 V的小燈泡、電壓恒為3 V 的電源、電流表、電壓表、開關、導線若干,另有三種規格的滑動變阻器可供選擇:R1(10 Ω　1 A)、R2(20 Ω　0.5 A)、R3(50 Ω　0.2 A)。按如圖(甲)所示的電路圖進行實驗。
(1)請將(乙)圖中的實物電路連接完整(要求:滑動變阻器的滑片向左移動時小燈泡變亮)。
(2)在連接電路過程中開關應　 　,滑動變阻器的滑片P應位于最　 　(選填“左”或“右”)端。
(3)正確連接完電路,閉合開關后,發現無論怎樣移動滑片,小燈泡不亮,電流表無示數,電壓表示數明顯,仔細檢查,連接無誤,那么出現該狀況的原因應該是　 　。
A.電流表內部斷路了 B.燈泡的燈絲斷了
C.燈座內部出現了短路 D.滑動變阻器的電阻線斷了
(4)排除故障后,閉合開關,當小燈泡兩端電壓為2.5 V時,電流表的示數如圖(丙)所示,小燈泡的額定功率為　 　W。
(5)測出小燈泡的額定功率后,再測大于小燈泡額定功率的實際功率,應將滑動變阻器的滑片向　 　(選填“左”或“右”)端滑動。
斷開
右
B
0.7
左
(6)下表是小紅四次實驗的數據,根據數據可知:
小燈泡的實際功率隨　 　而改變。測量小燈泡的電功率　 　(選填“需要”或“不需要”)多次測量求平均值,原因是　 　。
(7)為了研究小燈泡發光情況與電功率的關系,除了表中記錄的電表示數和電功率,還需要增加記錄的內容是　 　。
(8)請你分析表中的實驗數據,判斷小紅在實驗中選用的滑動變阻器是　 　(選填“R1”“R2”或“R3”)。
電壓改變
數據序號 1 2 3 4
電壓U/V 2.5 1.7 1.3 0.5
電流I/A 0.24 0.21 0.16
電功率P/W 0.408 0.273 0.08
不需要
小燈泡在不同電壓下的功率不同
燈泡的亮度
R2
(9)你認為利用本實驗電路能探究電流與電壓的關系嗎 答:　 　,理由是
　 　。
(10)小紅把圖(甲)中的小燈泡換成了定值電阻,閉合開關,移動滑片P,記下多組對應的電壓表和電流表的示數,多次測量的目的是　 　(選填“減小實驗誤差”或“尋找普遍規律”)。
不能
在探究電流跟電壓的關系時,必須保證電阻阻值不變,而小燈泡的電阻是隨溫度改變而改變的
減小實驗誤差
1.在“測量小燈泡的額定功率”實驗中,某同學正確連接電路,閉合開關后,小燈泡發光,但無論怎么調節滑動變阻器,電壓表的示數都不能達到小燈泡的額定電壓,可能的原因是( )
A.滑動變阻器的總電阻太大 B.電壓表的量程太大
C.燈泡燈絲斷開 D.電源電壓太低
2.用如圖所示電路測定小燈泡的功率,所用電源的電壓應　 　(選填“大于”“等于”或“小于”)燈泡的額定電壓。要使滑動變阻器滑片向左移動時,電流表示數變小,導線e端應連接在滑動變阻器的　 　接線柱上。
D
大于
d
3.(2023南充)小張用家中的電能表來測量家中電熱水壺的實際功率,他關閉其他所有用電器,只打開電熱水壺,觀察如圖所示的電能表轉盤在3 min時間轉動了110轉,則電熱水壺的實際功率是　 　W,電熱水壺工作時的電流是　 　A。
1 100
5
4.(2023懷化)小華同學進行“測量小燈泡的電功率”實驗,小燈泡的額定電壓為2.5 V,實物圖如圖(甲)所示
(1)連接電路時,開關應處于　 　狀態。
(2)請你用筆畫線代替導線,將圖(甲)中的電路連接完整。(要求:滑片P往左移時燈泡變暗)
斷開
(3)某次實驗中,移動滑片使電壓表示數為2 V時,電流表的指針位置如圖(乙)所示,則電流表的示數為　 　A,小燈泡的實際功率為　 　W。
(4)小華同學多次改變滑動變阻器滑片的位置,并根據實驗數據畫出了小燈泡的U-I關系圖象,如圖(丙)所示。由圖象可知:小燈泡的額定功率P額=　 　W。
0.22
0.44
0.625
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第4節　焦耳定律
1.能通過生活實例,認識電流的熱效應。
2.通過探究知道電流的熱效應與哪些因素有關。
3.會說出焦耳定律的內容,能用焦耳定律進行簡單的計算。
4.了解電熱的利用和防止。
一、電流的熱效應
1.定義:電流通過導體時,電能轉化成　 　的現象。
2.影響電流通過導體時產生熱量的因素:在電流、通電時間相同的情況下,電阻越大,這個電阻產生的熱量　 　;在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過導體的電流越大,這個電阻產生的熱量　 　。
二、焦耳定律
1.內容:電流通過導體產生的熱量跟　 　成正比,跟　 　成正比,跟
　 　成正比。
2.公式:　 　。
內能
越多
越多
電流的二次方
導體的電阻
通電時間
Q=I2Rt
三、電熱的利用和防止
1.電熱器:電熱器是利用電流的　 　工作的。日常生產、生活中使用的電熱器有
　 　、　 　、　 　、養雞場的　 　。
2.電熱的防止:如果電熱器聚集的電熱過多,溫度過高,有可能燒壞用電器,甚至會引起火災。電腦主機里裝有風扇、散熱窗就是為了　 　。
熱效應
電熱水器
電飯鍋
電熨斗
電熱孵化器
及時散熱
探究影響電熱大小的因素
部分實 驗裝置 1.部分實驗裝置
2.重點實驗器材的選取及原因
(1)被加熱的材料選用煤油:比熱容　 　,效果明顯。
(2)被加熱的材料選用空氣:氣體的熱脹冷縮　 　,使實驗結果更明顯。
(3)選擇被加熱物質的要求:物質種類、質量、初溫均相同
小
明顯
探究方法 1.轉換法的應用:通過溫度計的示數或　 　反映產生電熱的多少。
2.控制變量法的應用
(1)探究電熱與電流的關系,控制　 　相同,改變通過兩電阻的電流大小[電路設計:如圖(丙)(丁)所示]。
(2)探究電熱與電阻的關系,控制　 　相同,選擇兩個阻值不同的電阻[電路設計:如圖(甲)(乙)所示]。
(3)探究電熱與通電時間的關系,控制　 　相同,改變通電時間的長短
實驗結論 導體產生的電熱與電流、電阻和通電時間有關:①在電阻和通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越大,產生的熱量越　 　;②在電流和通電時間相同的情況下,電阻越　 　,產生的熱量越多;③在電阻和通過電阻的電流相同的情況下,通電時間越長,產生的熱量越　 　
U形管液面高度差的變化
電阻阻值和通電時間
通過電阻的電流和通電時間
電阻的阻值和通過電阻的電流
多
大
多
[典例] (一題練透)在探究“電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”時,小明和小紅分別用圖1和圖2的裝置進行實驗:向左移動時小燈泡變亮)。
(1)為了判斷導體放出熱量的多少,他們采用下面的方法:
①在圖1中,兩透明容器中密封著等質量的空氣,玻璃管內裝有等量帶顏色的液體,通過觀察U形管中液面的　 　來比較各容器中電熱絲產生熱量的多少。
②在圖2中,兩個完全相同的燒瓶內分別裝有質量和初溫相同的煤油,相同的溫度計A和B。通過觀察　 　比較容器中電熱絲產生熱量的多少,不選用水而選用煤油的原因是水的　 　太大。
③圖1和圖2兩種比較導體放熱多少的方法中,比較精確的是 　,用到的實驗方法是 。
高度差
溫度計的示數變化
比熱容
圖1
轉換法
(2)為了探究電流通過導體時產生的熱量與各種因素的關系,他們需要用的實驗方法是
　 　。　
①在圖(甲)中,通過兩電熱絲的電流　 　 ;該實驗是探究電流通過導體產生的熱量與導體　 　的關系。通電一段時間后,右邊容器中玻璃管內液面上升的高度較大,說明
　 　。
②在圖(乙)中,是探究電流通過導體產生的熱量與通過導體的　 　關系。在通電一段時間后,　 　(選填“左”或“右”)邊容器內液面上升得高,說明　 .
　。
(3)英國物理學家焦耳通過大量實驗,最先精確地確定了電流通過導體時產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的　 　成正比,跟　 　成正比。這個規律叫做焦耳定律,其表達式為　 　。
(4)圖中U形管　 　(選填“是”或“不是”)連通器。
(5)某實驗小組發現通電一段時間后,其中一個U形管中的液面高度幾乎不變,發生此現象的原因可能是 　。
控制變量法
相等
電阻
在電流和通電時間相同時,導體的電阻越大,導體產生的熱量越多
電流
左
在導體的電阻和通電時間
相同時,通過導體的電流越大,導體產生的熱量越多
電阻
通電時間
Q=I2Rt
不是
透明容器密閉性不好(透明容器漏氣或與該U形管相連接的容器中的電阻絲短路)
焦耳定律
D
易錯規避
注意結論成立的條件
1.在不同的公式中,影響電熱的因素是多個的,要比較電流產生的熱量與其中一個因素的關系時,其他的因素必須是一定的,否則,得出的結論是錯誤的。
[變式2-1] 某阻值為4 Ω的定值電阻,通過的電流為0.5 A,則1 min產生的熱量是( )
A.2 J B.30 J
C.60 J D.120 J
[變式2-2] (2023安徽)如圖所示,電源電壓保持3 V不變,電阻R1=10 Ω,R2=20 Ω。閉合開關S,則通電100 s電阻R1產生的熱量為　 　J。
[變式2-3] (2024陽江陽東區期末)兩個電加熱器的電熱絲的電阻之比為R1∶R2=3∶2,若將它們串聯在電路中,在相同時間里產生的熱量之比Q1∶Q2=　 　;若將它們并聯在電路中,在相同時間里產生的熱量之比Q1′∶Q2′=　 　。
C
10
3∶2
2∶3
電熱的利用和防止
[典例3] 下列圖中所示的家用電器,利用電流的熱效應工作的是( )
A
A.電暖器 B.洗衣機 C.電風扇 D.油煙機
[變式3] (課后T5改編RJ九全P102)下列屬于防止電流熱效應產生危害的實例是( )
A.使用電熱水壺燒水 B.利用電視機后蓋的小孔散熱
C.使用電飯鍋煮飯 D.小佳媽媽使用電熨斗熨衣服
B
1.將規格都是“220 V　100 W”的一臺電風扇、一臺電視機和一把電烙鐵分別接入同一家庭電路中,通電時間相同,下列說法正確的是( )
A.三個用電器產生的熱量相同 B.電風扇產生的熱量最多
C.電烙鐵產生的熱量最多 D.電視機產生的熱量最多
2.(教材內容片段改編RJ九全P101)電爐通電一段時間后,電爐絲熱得發紅,而與電爐絲相連的導線幾乎不發熱,這主要是因為( )
A.通過導線的電流大于通過電爐絲的電流 B.導線的電阻遠大于電爐絲的電阻
C.通過導線的電流小于通過電爐絲的電流 D.導線的電阻遠小于電爐絲的電阻
3.某同學為探究電流通過導體產生熱量的多少跟電阻的關系,設計了如下電路圖,其中正確的是( )
C
D
B
4.一臺“220 V　1 000 W”的電熱水器,正常工作10 min產生的熱量是　 　J;如果它的電源線比標準的細,則它的電阻比標準電源線的電阻大,相同時間內產生的熱量　 　。
5.(2023佛山許海中學期末)如圖實驗裝置,探究電流通過導體產生熱量的多少與哪些因素有關;若想探究電流產生熱量的多少與電阻的關系,則應選擇圖中的　 　兩個密閉容器進行實驗;通電時間相同時,產生熱量最多的是密閉容器　 　中的電阻絲;如果通電一段時間發現乙和丙U形管中液面的高度差逐漸變大,但甲中不變,則可能的原因是　 　。
6×105
增加
甲、乙
乙
甲裝置漏氣
6.(教材例題改編RJ九全P101)一根60 Ω的電阻絲接在36 V的電源兩端,在5 min內共產生多少熱量 (請思考用與課本中不同的方法計算)
答案:6 480 J
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第十八章 電功率 章末知識復習
電能與電功
重難點撥
1.(2023河池)現代社會生活和生產幾乎處處離不開電。用電,實際上用的是電能。下列關于電能和電功的說法正確的是( )
A.用電器通過電流做功把電能轉化為其他形式的能
B.發電站把電能轉化為其他形式的能
C.電功和電能的單位都是瓦特
D.電功和電能是同一個物理量
2.(2023攀枝花)如圖所示是小李同學家上月初和月末的電能表表盤示意圖,小李同學家電路干路中的電流不得超過　 　A,上月消耗的電能為　 　kW·h,如果按 0.6元/(kW·h)的電價計費,上月應付電費　 　元。年發電量可達1.5×109 kW·h的攀枝花銀江水電站將于2025年投產發電,投產發電后的銀江水電站可滿足　 戶小李同學這樣的家庭用電需求。
A
20
125
75
1.0×106　
3.在圖(甲)所示的電路中,電源電壓為6 V且保持不變,電阻R1的阻值為30 Ω。閉合開關S,電流表的示數如圖(乙)所示。求:
(1)通過電阻R1的電流。
答案:(1)0.2 A
(2)電阻R2的阻值。
答案:(2)10 Ω
(3)若一段時間內電流對電阻R1做的功為30 J,則這段時間內電流對電阻R2做的功W2。
答案:(3)90 J
電功率的計算與燈泡亮度的判斷
重難點撥
(3)注意題目隱含條件:用電器正常工作時,其兩端的電壓為額定電壓,功率為額定功率。
4.將規格為“2.5 V　0.3 A”的小燈泡L1和規格為“3.8 V　0.3 A”的小燈泡L2串聯,接在3 V的電源上,下列判斷正確的是( )
A.L1的電阻大于L2的電阻 B.L1比L2暗
C.兩只燈泡都正常發光 D.兩只燈泡實際功率相等
5.(2022濟寧)如圖所示是額定電壓均為220 V的燈泡L1和L2的U-I圖象。下列分析不正確的是 ( )
A.當L1兩端的電壓為100 V時,其實際功率為20 W
B.當通過L2的電流為0.45 A時,其1 min消耗的電能為4 320 J
C.將L1、L2串聯,若L1兩端的電壓為40 V,則L2的功率為8 W
D.將L1、L2并聯,若通過L2的電流為0.5 A,則L1的功率為66 W
B
C
6.如圖所示,燈泡L1標有“6 V　3 W”的字樣,L2標有“6 V　2 W”的字樣,電源電壓6 V恒定不變。閉合開關S,忽略溫度對燈絲電阻的影響,則(甲)、(乙)兩電路中流過L1的電流I1∶ I1′=　 　,L2消耗的實際功率P2　 　(選填“>”“=”或“<”)P2′。
2∶5
<
7.如圖所示的電路,燈泡L上標有“6 V　3 W”的字樣,閉合開關S,燈泡恰好正常發光;再閉合開關S1,電流表的示數變化了0.3 A,不考慮燈絲電阻的變化。求:
(1)通過燈泡L的電流是多少
(2)電阻R的阻值是多少
(3)閉合開關S、S1整個電路消耗的電功率是多少
(3)閉合開關S、S1整個電路消耗的電功率P=U(IL+IR)=6 V×0.8 A=4.8 W。
答案:(1)0.5 A　(2)20 Ω　(3)4.8 W
電功率的測量
重難點撥
1.伏安法測小燈泡的電功率:實驗原理是P=UI,考查的重點是電路的連接、儀器的選擇、故障的排查、表格的設計、數據的處理等。
2.依據等效替代的方法,還有兩種方法:若沒有電流表,可以用電壓表結合一個已知阻值的電阻來測量小燈泡的電功率;若沒有電壓表,可以用電流表結合一個已知阻值的電阻來測量小燈泡的電功率。
8.小琪同學在做“測量小燈泡的電功率”的實驗時,實驗器材有:電源(兩節新的干電池)、額定電壓為2.5 V的小燈泡、規格不同的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關和導線。圖(甲)是沒有連接完整的電路。
答案:(1)如圖所示
(1)請用筆畫線代替導線按要求將電路[圖(甲)]連接完整(要求:向左移動滑動變阻器的滑片使電流表示數變大,導線不交叉)。
(2)正確連接電路后,閉合開關,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,發現小燈泡始終不亮,且電壓表有示數,電流表無示數,則故障原因可能是　 　。
(3)排除故障后,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片到某位置,電壓表示數如圖(乙)所示,此時電壓為　 　V。若想測量小燈泡的額定功率,應將滑片向　 　(選填“A”或“B”)端移動,直到電壓表的示數為2.5 V。
(4)小琪在進行實驗數據處理時,計算出了小燈泡的平均電功率(如下表),你認為她這樣處理數據是　 　(選填“合理”或“不合理”)的,理由是　 _
　。
實驗序號 電壓U/V 電流I/A 功率P/W 平均功率P′/W
1 2.0 0.26 0.52 0.71
2 2.5 0.28 0.70
3 3.0 0.30 0.90
(5)實驗提供的滑動變阻器規格為R1“5 Ω　2 A”,R2“20 Ω　1 A”,R3“100 Ω　0.1 A”,小琪選擇的是　 　(選填“R1”“R2”或“R3”)。
小燈泡斷路
2.2
A
不合理
小燈泡在不同電壓下的功率不同,
求平均值沒意義
R2
焦耳定律
重難點撥
1.在某些電路中,電流做功所消耗的電能全部轉化為內能,這樣的電路稱之為純電阻電路,如僅含有各種電熱器的電路都是純電阻電路。有些電路,電流做功時消耗的電能除轉化為內能外,還轉化成其他形式的能,稱為非純電阻電路,如含有電動機的電路。
3.在非純電阻電路中,Q9.(2024齊齊哈爾)如圖所示是“探究電流通過導體產生熱量的多少跟什么因素有關”的實驗裝置。若探究電流通過導體產生熱量與電流的關系,實驗前應選擇　 (選填“甲”或“乙”)裝置。如果甲裝置中通過5 Ω電阻絲的電流為 0.6 A,則甲裝置中10 Ω電阻絲在1 min內產生的熱量是　 J。
乙
216　
10.(2023廣東)某電熱取暖器的簡化電路如圖所示,R1、R2為發熱電阻。電熱取暖器工作時,通過開關S1和S2實現低溫、高溫的擋位控制。已知高溫擋功率為1 320 W,R1=55 Ω。求:
(1)電熱取暖器工作時通過R1的電流。
答案:(1)4 A　
(2)電熱取暖器處于低溫擋時,工作1 min產生的熱量。
答案:(2)5.28×104 J　
(3)R2的阻值。
答案:(3)110 Ω
1.燈L1的規格為“6 V　3 W”,燈L2的規格為“3 V　3 W”,忽略燈絲電阻變化,則下列說法正確的是( )
A.L1與L2燈絲電阻之比為2∶1
B.兩燈串聯,當電路中電流為0.5 A時,燈L2兩端的電壓為3 V
C.兩燈并聯,當一個燈正常發光時,通過另一個燈的電流為1 A
D.兩燈并聯在3 V電壓下,燈L1與燈L2消耗的實際功率之比為1∶4
D
2.某型號電飯鍋有加熱和保溫兩擋,電路如圖所示,其加熱擋功率為 1 100 W,保溫擋功率為20 W。閉合開關S1,S2,電飯鍋處于　 　擋;電阻絲R1的阻值為　 　Ω,R2的阻值為　 　Ω;處于保溫狀態的電飯鍋,20 min產生熱量　 　J。
44
加熱
2 376
2.4×104
3.在研究微型電動機的性能時,小希用如圖所示的實驗電路進行實驗。通過調節滑動變阻器R使電動機實現停止轉動和正常運轉,并將測量數據記錄在表中,則該電動機的電阻為　 　Ω。在正常運轉時因發熱而損失的功率為　 　W。
4
16
電動機狀態 U/V I/A
停止轉動 2 0.5
正常運轉 2.4 2
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