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教材梳理
第十八章 電 功 率
第二課時 測量用電器的電功率 焦耳定律
1. 知道用電器的額定功率和實際功率。
2. 通過實驗，了解焦耳定律，能用焦耳定律說明生產、生活中的有關現象。
課程標準
考點梳理
額定功率和實際功率
1. 額定功率：(1)用電器_____________時的電壓叫額定電壓，用電器上標明的電壓就是_____________。
(2)用電器在__________電壓下工作時的電功率叫做額定功率，用電器上標明的功率就是_______________。
如用電器上標注“220 V 40 W”，220 V表示______________，40 W表示______________；根據這些數據可求出額定電流
I額=________A（結果保留2位小數），電阻R=__________Ω。
正常工作
額定電壓
額定
額定功率
額定電壓
額定功率
0.18
1 210
2. 實際功率：實際功率是在實際電壓下的功率，不同的實際電壓下有不同的實際功率。①當U實=U額時，P實__________P額；
②當U實＜U額時，P實_________P額；③當U實＞U額時，
P實__________P額。
=
<
>
（1）測量原理：__________。
（2）實驗電路圖如圖1－18－18所示。
（3）電路中滑動變阻器的作用：
①____________________;
②_________________________________________。
P=UI
測量用電器的電功率
保護電路
改變用電器兩端電壓和通過它的電流
（4）在實驗中要注意：一是連接實物時，為了______________，開關要__________；二是閉合開關前，滑動變阻器的滑片應移到阻值__________的位置，防止電路中電流過大，燒壞用電器和電源。
保護電路
斷開
最大
1. 電流的熱效應定義：電流通過導體時電能轉化為_________能的現象，叫電流的熱效應。
2. 電熱的計算：
(1)焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟__________的平方成正比，跟__________成正比，跟__________________成正比。
(2)公式：Q=__________，其中I、R、t的單位分別是__________、__________、__________，則Q的單位是__________。
內
焦耳定律
電流
電阻
通電時間
I2Rt
安培(A)
歐姆(Ω)
秒(s)
焦耳(J)
全部
利用
防止
課本簡練
1. （九全P95動手動腦學物理1改編）一只電熱水壺銘牌上標著“220 V 1 100 W”的字樣，它正常工作時，電流是________A。
2. (九全P96實驗改編)在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中，當手移動滑動變阻器滑片時，眼睛應觀察（ ）
A. 電流表的示數 B. 電壓表的示數
C. 燈泡的發光情況 D. 變阻器滑片的位置
5
B
3. (九全P99圖18.4-1改編)下列機器工作時應用電流熱效應的是( )
A. 電熱水壺 B. 電風扇
C. 刷卡機 D. 太陽能玩具車
A
4. (九全P102動手動腦學物理3改編)一個電烙鐵的額定電壓是220 V，在額定電壓下工作的電阻是440 Ω。問：
（1）電烙鐵正常工作時的電流多大？
（2）這一電烙鐵正常工作10 min產生多少熱量？

（2）這一電烙鐵正常工作10 min產生熱量
Q＝W＝UIt＝220 V×0.5 A×10×60 s＝6.6×104 J。
答：（略）
易錯精講
【例1】某個小燈泡上標有“6 V 6 W”的字樣，假如接在3 V的電路中，燈絲的電阻不變，這時小燈泡的實際功率為（ ）A. 1 W B. 1.5 W
C. 3 W D. 6 W
易錯點1
燈泡的額定功率和實際功率
B
思路點撥：涉及額定功率與實際功率的計算，一般的方法是根據用電器的標示計算出用電器的電阻作為已知條件。其余的計算與電學的基本計算相同。
【變式1】如圖1－18－19所示，將甲、乙兩燈串聯在電路中，閉合開關，發現甲燈發光，乙燈不發光。則乙燈不發光的原因可能是（ ）
A. 乙燈燈絲的電阻比甲的大
B. 乙燈的實際功率太小
C. 乙燈的額定電壓太低
D. 通過乙燈的電流小于甲燈的電流
B
【例2】如圖1－18－20所示是測量額定電壓為3 V的小燈泡的電功率時所繪制的I－U變化關系圖像。根據圖像，下列關于小燈泡的一些物理量分析正確的是( )
A. 實驗時通過小燈泡的電流與兩端電壓成正比
B. 實驗過程中小燈泡電阻保持不變
C. 小燈泡的額定電流是0.3 A
D. 小燈泡的額定功率是1.5 W
易錯點2
燈泡的電學特征
D
思路點撥：測量燈泡的電功率，與伏安法測電阻的步驟一樣。需要注意的是測量燈泡的額定功率時，燈泡必須正常發光。而燈泡正常發光，或用電壓表來反映(電壓表的示數為額定電壓)，或用電流表來反映(電流表的示數為額定電流)。
【變式2】在測量額定電壓為2.5 V的小燈泡的電功率時。小紅所觀察和記錄的結果如下表所示。
小燈泡兩端的電壓U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
通過小燈泡的電流I/A 0.12 0.16 0.19 0.23 0.25 0.28
小燈泡的亮度 暗→亮 正常發光 過亮
分析實驗記錄，她得出了以下結論：①小燈泡的額定功率為0.625 W；②小燈泡的實際功率越大，亮度越亮；③小燈泡的電阻隨兩端的電壓升高而增大；④小燈泡和阻值為2 Ω的定值電阻串聯接在電壓為3 V的電源兩端時，能正常發光。其中正確的是( )
A. 只有① B. 只有①②
C. 只有①②③ D. ①②③④都正確
D
【例3】請完成下列有關電熱的計算：
（1）一個10 Ω的定值電阻，通過2 A的電流時，1 min產生的熱量是__________J。（使用公式Q=__________）
（2）一個5 Ω的定值電阻，接到2 V的電壓上工作5 min，產生
的熱量是__________J。（使用公式Q=__________）
易錯點3
電熱計算公式的運用
2 400
I2Rt
240
（3）一個定值電阻，接到3 V的電壓上時通過它的電流是0.2 A，則10 min內該電阻產生的熱量是__________J。（使用公式Q=__________）
（4）一個標有“220 V800 W”的電熱水器，正常工作5 min能產生_______________J的熱量。（使用公式Q=_________）
360
UIt
2.4×105
Pt
【變式3】(2024福建）小閩設計的車載可加熱果蔬攪拌機工作電路圖如圖1-18-21。電熱絲R的阻值為4 Ω，電動機標有
“12 V 24 W”字樣。閉合開關S、S1，電動機正常工作。求：
（1）電源電壓。
（2）閉合開關S、S1，電動機1 min內消耗的電能。
（3）閉合開關S、S2，通電100 s，
電熱絲R產生的熱量。
解：（1）由電路圖知，閉合開關S、S1，電路為電動機的簡單電路，此時電動機正常工作，電動機兩端的電壓等于電動機的額定電壓，所以電源電壓U＝U額＝12 V。
（2）閉合開關S、S1時，電動機1 min內消耗的電能W＝Pt＝24 W×60 s＝1 440 J。

【例4】（2019廣東）某品牌電烤箱在額定電壓下,電功率從大到小有高擋、中擋和低擋。圖1-18-22為電烤箱在不同擋位工作時的電路圖,R1、R2為發熱電阻絲,且阻值R1>R2,則高擋、中擋和低擋對應的電路圖分別是圖________、圖_________和圖________。(均填“甲”“乙”或“丙”)
易錯點4
電加熱器的擋位判斷
丙
乙
甲

【變式4】如圖1-18-23甲所示為某電烤箱的內部簡化電路，S1為自動控制開關，R1和R2均為電熱絲，圖1-18-23乙是電烤箱正常工作時電流隨時間變化的圖像。求：
（1）低溫擋工作時的電功率。
（2）電熱絲R2的阻值。
（3）15 min內R1消耗的電能。


（3）15 min內R1消耗的電能W1＝UI1t＝220 V×6 A×15×60 s＝1.188×106 J＝0.33 kW·h。
答：（略）
實驗一 測量小燈泡的電功率(10年3考：2017年、2019年、2020年)
重點實驗
實驗名稱 測量小燈泡的電功率
實驗器材 電流表、電壓表、電源、開關、小燈泡、滑動變阻器、導線
考點歸納 （1）實驗原理：P=UI
（2）畫電路圖或者連接實物圖
（3）連接電路時開關必須斷開；開關閉合前，滑動變阻器的滑片移到最大阻值處
（4）電流表、電壓表選擇正確量程并正確連接和讀數
考點歸納 （5）滑動變阻器的作用：調節滑片使
小燈泡兩端的電壓達到額定電壓；保
護電路；多次測量
（6）利用表格或圖像，讀出電流對應
的電壓值，利用公式P=UI計算相應的電功率
（7）多次測量的目的：測量小燈泡在
不同電壓下的電功率
實驗結論 （1）小燈泡兩端的電壓不同，小燈泡的實際功率不同
（2）小燈泡的實際功率越大，小燈泡越亮
【例1】【科學探究】小華在“探究小燈泡的亮度與哪些因素有關”的實驗中，所用電源電壓恒為3 V，小燈泡上標有“3 V”的字樣。
【實物圖連接】
（1）請用筆畫線代替導線，將圖1-18-24中的實物電路連接完整。
如答圖1-18-1所示。
【實驗電路圖】
（2）在虛線框中畫出對應的電路圖。
如答圖1-18-2所示。
【實驗器材選擇】
(3)如果小燈泡的阻值為10 Ω，電源由2節干電池串聯組成，電流表有量程0～0.6 A和0～3 A兩擋，電壓表量程有0～3 V和0～15 V兩擋，那么電流表量程應選________________擋，電壓表量程應選_______________擋。
0～0.6 A
0～3 V
【實驗現象解釋】
(4)小華進行了8次測量，并將有關數據及現象記錄在表格中。在第1次實驗中小燈泡不亮的原因是___________________________。
小燈泡的實際功率太小
實驗序號 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
燈泡發光情況 不亮 微亮 逐漸變亮 正常發光
【實驗圖像與結論】
（5）請根據上表所示的數據
在圖1-18-25中畫出U-I圖像。
如答圖1-18-3所示。
實驗序號 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
燈泡發光情況 不亮 微亮 逐漸變亮 正常發光
①由上表數據可知，當U＜1.40 V時，燈絲電流與電壓成__________比，燈絲電阻為__________Ω；當U＞1.40 V時，燈絲的溫度逐漸升高，其電阻隨溫度升高而__________；
②從圖線上可以看出，當小燈泡兩端電壓逐漸地增大時，燈絲的電阻__________（填“變大”“變小”或“不變”）；
③分析表中信息，可知小燈泡的額定
功率為________W。 實驗得出的結論：
小燈泡的實際電功率______，燈泡越亮。
正
10
增大
變大
0.615
越大
【實驗操作】
（6）閉合開關，發現小燈泡兩端電壓只有1.8 V，滑動變阻器的滑片P應向__________端移動，才能使電壓表示數為__________V，此時燈泡的實際功率就是額定功率。
左
3
實驗二 探究電流產生的熱量與哪些因素有關(10年1考：2015年)
實驗名稱 探究電流產生的熱量與哪些因素有關
實驗器材 2個透明密閉容器、2根5 Ω的電阻絲、1根10 Ω的電阻絲、U形管、開關、電源、導線
考點歸納
（1）轉換法：通過U形管液
面的高度差的變化反映產生
熱量的多少
考點歸納 （2）控制變量法：探究電流產生的熱量與電流大小的關系時，控制電阻絲的阻值和通電時間相同，改變通過兩電阻絲的電流大小；探究電流產生的熱量與電阻的關系時，控制電阻絲的電流和通電時間相同，選擇2個電阻不同的電阻絲；探究電流產生的熱量與通電時間的關系時，控制電阻絲的阻值和通過的電流相同，改變通電時間
實驗結論 電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
生活應用 電飯鍋、電熨斗等
【例2】【科學探究】用如圖1-18-26所示的實驗裝置探究“電流、通電時間相同時，導體產生的熱量與電阻大小的關系”（圖中甲、乙是完全相同的密閉容器，實驗前，A、B兩U形管內液面是相平的）。
【實物圖連接】
（1）請你用筆畫線代替導線，將電路連接完整。
如答圖1-18-4所示。
【實驗原理】
(2)實驗的設計依據是電流的__________效應。
【實驗方法】
(3)這是采用__________的研究方法。
【實驗條件】
（4）閉合開關后，通過兩段金屬絲中的電流是_________（填“相等”或“不相等”）的，因為兩電阻絲________聯。
熱
轉換法
相等
串
【實驗結論】
(5)通過對比觀察，你認為__________(填“甲”或“乙”)容器中的電阻產生的熱量多。由此可知：在電流相同、通電時間相同的情況下，__________越大，電流產生的熱量越多。
乙
電阻
【實驗拓展1】
（6）電流產生的熱量不易直接測量，因此在這個實驗中通過觀察U形管中液面的______________來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化。當容器內溫度升高時，瓶內壓強會__________（填“變大”或“變小”）。
高度差
變大
【實驗拓展2】
（7）用圖1-18-27所示裝置，探究導體通電時產生的熱量與電流的關系。
①實驗時需控制__________、_____________相同,改變__________;
電阻
通電時間
電流
②2個密閉容器中的電阻一樣大,在其中1個容器的外部,將1個電阻與這個容器內的電阻__________,把該裝置連接到電源兩端，目的是_________________________________________________________;
③現象及分析：通電一段時間后,_______側U形管中液面的高度差較大,這說明在電阻、通電時間相同時,電流越_________,導體產生的熱量越多。
并聯
使通過兩電阻絲的電流不相等
左
大
考點1 額定功率和實際功率［10年3考：2015年(計算)、2017年(填空)、2022年(綜合)考查］
1. 下列四個燈泡均正常發光時，其中最亮的是（ ）
A. “36 V 40 W” B. “110 V 60 W”
C. “220 V 25 W” D. “220 V 100 W”
考點精練
D
2. 把標有“36 V 15 W”的甲燈和標有“36 V 5 W”的乙燈串聯后接在電壓是36 V的電路中，則（ ）
A. 因為甲燈的額定功率較大，所以甲燈較亮
B. 因為通過的電流相等，所以兩燈一樣亮
C. 因為甲燈的電阻較小，所以甲燈較亮
D. 因為乙燈的實際功率較大，所以乙燈較亮
D
3. 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
B
考點2 測量用電器的電功率［10年3考：2017年(綜合)、2019年(實驗)、2020年(綜合)考查］
4. 在測定小燈泡額定功率實驗中，某同學正確連接電路，閉合開關后燈泡發光，但無論怎么調節滑動變阻器，電壓表示數都不能達到燈泡額定電壓，可能原因是（ ）
A. 滑動變阻器總電阻太大 B. 電壓表量程太大
C. 燈泡燈絲斷開 D. 電源電壓太低
D
5. (2024無錫）用如圖1－18－28所示的電路測量小燈泡的功率，實驗原理是__________。閉合開關，調節滑動變阻器滑片P，分別使電壓表的示數小于、等于和略大于小燈泡的額定電壓3.8 V，觀察小燈泡的亮度，讀出電壓表、電流表的示數記錄在表中，則小燈泡L的額定功率為__________W，小燈泡的亮度由_____________決定。
P=UI
1.14
實際功率
實驗序號 電壓 U/V 電流I/A 小燈泡的亮度
① 3.0 0.28 較亮
② 3.8 0.30 正常發光
③ 4.2 0.32 過亮

電流
電壓
（2）實驗室有如下器材：標有“2.5 V 0.75 W”字樣的小燈泡1只、電壓為6 V的電源、電流表、電壓表、導線若干條、開關、滑動變阻器R1（10 Ω 2 A）和R2（50 Ω 1 A）。根據實驗要求應選用滑動變阻器__________。
R2
（3）根據實驗要求，設計并填寫實驗記錄表內的7個空格。
實驗序號 __________ __________ __________ __________
1 __________ — — —
2 __________ — — —
3 __________ — — —
電壓U/V
電流I/A
電功率P/W
燈泡亮度
2.5
2.0
3.0
考點3 焦耳定律［10年6考：2015年(實驗)、2018年(綜合)、2020年(填空)、2021年(綜合)、2022年(計算)、2023年(計算)考查］
7. （2020廣東)如圖1-18-30所示為“探究電流通過導體產生的熱量跟__________的關系”的實驗裝置。實驗中用Ｕ形管內液面高度差的大小來反映電流通過導體產生熱量的多少，這種方法叫__________（填“控制變量”或“轉換”）法。通電一段時間后，左側容器內空氣吸收的熱量比右側的__________（填“多”或“少”）。
電阻
轉換
少
8. (2024廣東）如圖1-18-31所示，閉合開關，導線夾M在鉛筆芯上向右移動，電流表的示數變__________。若要測量鉛筆芯的電阻，需補充的儀表是_____________。實驗時鉛筆芯發燙的現象，屬于電流的__________效應。
小
電壓表
熱
9. (2024廣元）如圖1-18-32是“揚帆”學習小組對小燈泡L和定值電阻R的阻值進行測量后，根據實驗數據作出的U-I圖像。若將L和R串聯接在8 V的電源兩端，L與R的電阻之比為__________；若將L和R并聯在2 V的電源
兩端，在1 min內，L與R產生的熱量之比
為__________。
1∶1
3∶2
10. (2024遼寧）如圖1-18-33甲、乙兩個透明容器內均裝有質量為100 g、初溫為25 ℃的某種絕緣液體，甲、乙中都有一段電阻絲，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω。閉合開關，電流表的示數為
1.2 A。通電120 s后，甲中溫度計的示數為29 ℃，求：
（1）R2兩端的電壓。
（2）R2的電功率。
（3）電流通過R1產生的熱量。
（4）液體的比熱容（不計熱量損失）。

（2）R2的電功率P2＝U2I2＝12 V×1.2 A＝14.4 W。
（3）電流通過R1產生的熱量Q1＝I21R1t＝（1.2 A）2
×5 Ω×120 s＝864 J。
考點4 綜合真題
11. （2023廣東）如圖1-18-34甲是用某款3D打印筆進行立體繪畫時的場景。打印筆通電后，筆內電阻絲發熱使筆內繪畫材料熔化。加熱電路簡化后如圖1-18-34乙所示，電源電壓恒為
6 V，R1和R2為發熱電阻絲。只閉合S1時低溫擋工作，S1、S2都閉合時高溫擋工作，高溫擋和低溫擋的功率比為4∶3，R1＝4 Ω，忽略電阻絲阻值隨溫度變化。求：
（1）通過R1的電流。
（2）低溫擋的功率。
（3）R2的電阻值。

12. （2017廣東）某校實驗小組設計了1個智能供暖器，電路如圖1-18-35所示，電源兩端的電壓U為220 V，R1和R2是2個供熱電阻絲，S1、S2是溫控開關，工作過程如下：當氣溫低于25 ℃時，S1、S2都閉合；當氣溫等于或高于25 ℃時，S2斷開，此時電流表的示數為1 A，電阻絲R1的電功率
為20 W(忽略溫度對電阻絲的影響)。問：
(1)電阻絲R2的阻值是多少
(2)當氣溫低于25 ℃時，電路工作0.5 h
消耗電能是多少千瓦時


13. （2021廣東）如圖1-18-36甲是某品牌家用電吹風，其電路如圖1-18-36乙所示，R1、R2為電阻絲，M為電動機。通過調節開關，可使電吹風分別處于“停止”“冷風”“暖風”或“熱風”四種狀態。
（1）要使電吹風正常工作，圖甲中的
A處應安裝__________，
B處應安裝__________。
（均填“電動機”或“電阻絲”）
電阻絲
電動機
（2）如圖乙，要使電吹風處于“冷風”狀態，應閉合開關______，要使電吹風處于“暖風”狀態，應閉合開關__________。
（3）已知電吹風處于“暖風”狀態時，從出風口吹出的空氣溫度升高了20 ℃；處于“熱風”狀態時，從出風口吹出的空氣溫度升高了30 ℃。假設這兩種狀態下的熱效率
相同，相同時間內吹出的空氣質量相同，
則R1∶R2＝__________。
S
S、S1
1∶2
（4）電吹風用了幾年后，由于電阻絲的升華，實際發熱功率會__________（填“變大”“變小”或“不變”）。
變小

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