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(共34張PPT)
第2節　電功率
第1課時　電功率
早預習　新知梳理 01
一、電功率
1.意義:表示　 　的快慢,用字母　 　表示。
2.定義:電功率等于電功與完成這些電功所用的時間　 　,公式是
　 　。變形公式:P=　 　=　 　=　　。
3.單位:瓦特(W)、千瓦(kW)、毫瓦(mW),1 kW=　 　W,1 W=
　 　mW。
電流做功
P
之比
UI
I2R
103
103
二、拓展:千瓦時
1.“1 kW·h”表示的含義:電功率為1 kW的用電器工作1 h所消耗的
電能。
探究點一　對電功率的理解
探重難　以練代講 02
典例1 關于電功和電功率,下列說法中正確的是( )
A.電流做功的過程就是電能轉化為內能的過程
B.功率大的用電器總比功率小的用電器做功多
C.用電器的電功率越大,電流做的功一定越多
D.用電器消耗電能越多,電流做的功一定越多
D
方法技巧
電功 電功率
定義 電流通過導體或用電器所做的功 電功與完成電功所用時間之比
物理 意義 描述電流做功的多少 描述電流做功的快慢
方法技巧
實質 電流做了多少功,就消耗了多少電能 單位時間消耗電能的多少
公式 W=UIt P=UI
聯系 利用公式 可得出W=Pt
變式1 (2024棗莊期末)關于電功和電功率,下列說法中正確的是( )
A.電功是表示電流做功快慢的物理量
B.電功率越大,電流做功越多
C.電功率越大,表示電流做功越快
D.電流做功越多,電功率越大
C
探究點二　電功率比值的計算
典例2 (2024泰安新泰市期中)如圖所示,閉合開關S時兩電流表示數之比為5∶3,則下列說法中( )
①R1∶R2=2∶3
②R1和R2兩端電壓U1∶U2=2∶3
③R1和R2的電功率P1∶P2=2∶3
④相同時間內電阻器R1和R2消耗的電能 W1∶W2=2∶3
A.只有①②正確 B.只有①③正確
C.只有②④正確 D.只有③④正確
D
方法技巧
電功率公式的應用技巧
變式2 (2024巴中)如圖所示電路,電源電壓不變,閉合開關S,電壓表V1、V2示數之比為 2∶3。下列說法正確的是( )
A.通過R1、R2的電流之比I1∶I2=1∶2
B.R1、R2兩端的電壓之比U1∶U2=2∶1
C.相同時間R1、R2消耗的電功之比W1∶W2=1∶2
D.R1、R2的電功率之比P1∶P2=2∶1
C
探究點三　電功率的計算
典例3 在如圖所示的電路中,定值電阻R1=10 Ω,電源電壓保持不變,閉合開關后,電流表A1的示數為0.6 A,電流表A的示數為0.9 A。求:
(1)R1兩端的電壓。
解析:由電路圖可知,R1與R2并聯,電流表A1測R1支路的電流,電流表A測干路電流。
(1)R1兩端的電壓
U1=I1R1=0.6 A×10 Ω=6 V。
答案:(1)6 V
(2)R2的電阻。
(3)電路的總功率。
(3)電路的總功率
P=UI=U1I=6 V×0.9 A=5.4 W。
答案:(2)20 Ω　(3)5.4 W
變式3 如圖所示,電源電壓恒為 220 V,R1和R2均為定值電阻,定值電阻R1的電阻為 44 Ω,只閉合開關S時,電路的電功率P為 440 W,S、S1都閉合時,電路的電功率為P′。求:
(1)R2的電阻。
答案:(1)66 Ω
(2)電功率P′。
答案:(2)1 100 W
課堂小結
培素養　分層作業 03
A基礎達標
1.如圖所示,下列日常生活中的用電器,正常工作時的功率最接近1 kW的是( )
C
A.LED臺燈 B.筆記本電腦
C.電飯煲 D.電視機
2.(2024北京房山區期末)關于電功率,下列說法正確的是( )
A.電功率是表示電流做功多少的物理量
B.電功率是表示電流做功快慢的物理量
C.用電器的電功率越大,工作時所用的時間越少
D.用電器的電功率越大,工作時消耗的電能越多
B
3.如圖所示,電源電壓恒定,R1為5 Ω,R2為 10 Ω。若閉合S1、S3,斷開S2時,電流表示數為1.8 A,則只閉合S2時,電路的總功率P為( )
A.2.4 W B.10.8 W
C.27 W D.48.6 W
A
4.如圖是燈泡L的I-U圖像。結合圖像分析,下列選項正確的是( )
A.通過燈泡L的電流與其兩端的電壓成正比
B.當通過燈泡L的電流為0.3 A時,其實際功率為0.72 W
C.將兩個完全相同的燈泡L串聯在2.4 V的電源兩端,電路的總功率為0.24 W
D.將燈泡L和18 Ω的定值電阻并聯在3.6 V
的電源兩端,電路的總功率為 2.16 W
D
5.電阻器R1=20 Ω、R2=30 Ω,將它們并聯在電路中,則R1、R2兩端的電壓之比U1∶U2=　 　;如果將它們串聯,此時R1與R2的功率之比P1∶P2=
　 　。
6.(2024濱州惠民縣期末)如圖所示是握力計的原理圖,其中彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起,AB間有可收縮的導線,R0為保護電阻,電壓表可顯示壓力的大小。閉合開關S,當握力F增加時,電壓表的示數將
　 　,電路的總功率　 　。(均選填“變大”“變小”或“不變”)
1∶1
2∶3
變大
變小
7.(2024遂寧期末)如圖所示,電源電壓恒定,R1、R2是定值電阻,R1=
15 Ω,電流表的測量范圍為0～3 A,滑動變阻器R3標有“50 Ω　0.5 A”字樣。只閉合開關S1,電流表的示數為0.6 A,再閉合開關S2、S3,電流表的示數為1.5 A。求:
(1)電源電壓。
解析:(1)由圖可知,只閉合開關S1,電路中只有R1工作,電源電壓
U=U1=I1R1=0.6 A×15 Ω=9 V。
答案:(1)9 V
(2)開關S1、S2、S3都閉合時,R2的電阻。
答案:(2)10 Ω
(3)只閉合開關S3,保證電路安全的前提下,移動滑動變阻器滑片,當滑動變阻器R3接入電路的電阻最小時,電路中的總功率。
解析:(3)由圖可知,只閉合開關S3,R1、R3串聯,根據電流表的測量范圍和滑動變阻器的規格可知,電流中的最大電流I大=0.5 A,此時滑動變阻器R3接入電路中的電阻最小,
電路中的總功率
P=UI大=9 V×0.5 A=4.5 W。
答案:(3)4.5 W
B能力提升
8.(2024臨沂期末)某定值電阻兩端的電壓從 10 V 升高到15 V,通過它的電流變化了 0.5 A,則該定值電阻的電功率變化了( )
A.12.5 W B.10 W
C.7.5 W D.2.5 W
9.(2024自貢)如圖所示是一款有兩個擋位的掛燙機的工作電路圖,正常工作電壓為 220 V,加熱電阻R1=44 Ω,R2=88 Ω,只閉合開關S1時,掛燙機的功率是　 　W。同時閉合開關S1、S2,掛燙機工作中1 min
消耗的電能為　 　J。
A
1 100
99 000
10.如圖所示,電源電壓不變,只閉合開關S,滑動變阻器滑片位于最左端時,R3在10 s內消耗電能80 J;只閉合開關S、S1,滑動變阻器滑片位于最右端時,電流表A1示數為1 A;只閉合開關S、S2,滑動變阻器滑片位于最左端時,電流表A2示數為3 A。已知滑動變阻器的最大電阻是R3的電阻的4
倍,求:
(1)只閉合開關S且滑動變阻器滑片位于最左端時,R3的電功率。
答案:(1)8 W
(2)電阻R1與R3的比值。
答案:(2)3∶1
(3)電路的最小電功率。
答案:(3)64 W
C素養培優
11.如圖甲所示電路,電源電壓保持不變,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關系圖像如圖乙所示。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
12.物理學與日常生活　 如圖甲所示是某型號空氣炸鍋,其內部電路可簡化為如圖乙所示,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/W 80
發熱管額定功率/W 1 320
額定電壓/V 220
食品加熱時間
薯條/min 12～15
雞翅/min 18～20
請你回答下列問題:
(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 min,求所消耗的電能。
(2)空氣炸鍋加熱時的總功率 P=P1+P2=1 320 W+80 W=1 400 W,
該空氣炸鍋所消耗的電能 W=Pt=1 400 W×15×60 s=1.26×106 J。
答案:(1)6 A　(2)1.26×106 J
(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　　　　、　　　　、　　　　。
解析:(3)食物用盛放籃盛放后只有上表面方便通過空氣加熱,因此放在最下面;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。
答案:(3)風扇　發熱管　盛放籃
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核心素養專題十一
多擋位用電器的計算
類型一　串聯型
類型解讀
1.教材樣板題　 (多選)有一臺家用電水壺,如圖所示是其內部電路的簡圖,R1、R2均為加熱電阻,通過旋轉旋鈕開關可以實現加熱和保溫兩種功能的切換。電水壺加熱功率為 1 000 W、保溫功率為44 W。用此電水壺加熱初溫為 20 ℃、體積為1 L的水,400 s剛好沸騰[忽略溫度對電阻的影響,在標準大氣壓下,c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×
103 kg/m3],則下列說法正確的是( )
A.旋轉旋鈕開關到“1”時,電水壺處于保溫擋
B.水吸收的熱量為3.36×104 J
C.此熱水器加熱擋的熱效率為84%
D.在保溫時,接入電路的電阻為48.4 Ω
AC
2.某型號電飯鍋有“高溫燒煮”和“保溫燜飯”兩擋,其電路如圖所示。當開關S置于1時,電流表示數為 5 A,此時電飯鍋處于　 　擋,在此擋位下加熱 100 s 消耗的電能為　 　J;當開關S置于2時,電流表的示數為 0.1 A,R的電阻為　 　Ω。若從做飯快的角度考慮,應選擇功率更　 　的電飯鍋。
高溫燒煮
1.1×105
2 156
高
3.如圖所示為某家用電水壺的簡化電路圖,如表為銘牌的部分參數,R1、R2為發熱絲,其中R2=40 Ω。求:
型號 ××× 容量 1 L
額定電壓 220 V 額定頻率 50 Hz
加熱功率 保溫功率 40 W
(1)電水壺的加熱功率。
答案:(1)1 210 W
(2)電水壺處于保溫擋時,正常工作5 min消耗的電能。
解析:(2)電水壺處于保溫擋時,正常工作5 min消耗的電能
W=P保溫t=40 W×5×60 s=1.2×104 J。
答案:(2)1.2×104 J
(3)R1的電阻。
答案:(3)1 170 Ω
類型解讀
類型二　并聯型
4.(2024遂寧射洪市二模改編)如表是小濱家中兩擋位電飯鍋銘牌,如圖是其簡化電路圖。R1和R2都是電阻絲,不計溫度對電阻的影響,產生的熱量全部被水吸收,水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),通過斷開其他用電器,只接通電飯鍋且處于加熱狀態,來測量電飯鍋的功率,觀察1 min電飯鍋消耗的電能為4.5×
104 J,下面說法正確的是( )
A
額定電壓 220 V
頻率 50 Hz
額定功率 加熱 880 W
保溫 44 W
A.電飯鍋在加熱狀態下正常工作時的總電流為4 A
B.電阻器R2的電阻是1 100 Ω
C.測量時電飯鍋的實際加熱功率是800 W
D.電飯鍋在加熱狀態下正常工作7 min,可將2.2 kg水的溫度升高2 ℃
5.(2024成都武侯區模擬)如圖甲所示是一種家用電暖器,圖乙是其簡化電路圖,A、B間的電壓為220 V,C為保護線。已知R1中溫
1.26×106
額定電壓 220 V
功率選擇 低溫擋　950 W
中溫擋　1 150 W
高溫擋
6.(2024臨沂)水暖電熱毯以其溫潤環保的加熱方式成為部分人群冬天御寒的新寵。圖甲是一款具有高、低兩擋加熱功能的水暖電熱毯,其簡化電路如圖乙所示,其中兩個加熱電阻的電阻相同。該款電熱毯低溫擋的額定電流為0.25 A;高溫擋正常工作20 min可將毯內1.1 kg的水從15 ℃加熱到40 ℃。已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),求該款電熱毯:
(1)加熱電阻的電阻。
答案:(1)880 Ω
(2)高溫擋正常工作時的加熱效率。
答案:(2)87.5%
類型解讀
類型三　混聯型
7.(2024成都錦江區模擬)如圖是某小型電煎藥鍋的電路簡圖,通過開關S1和S2的組合,可以實現高溫擋(880 W)、中溫擋(440 W)和低溫擋三擋加熱,其中定值電阻R1、R2都是發熱電阻。當開關S1閉合,S2接1時,電煎藥鍋處于　 　擋;該電煎藥鍋在低溫擋正常工作100 s產生的熱量為
　 　J。
高溫
22 000
8.廚藝最講究“火候”二字,如圖甲所示的智能蛋糕機就是通過智能化技術控制制作時間和溫度,制作出口感好、營養價值高的蛋糕。該蛋糕機的電路簡圖如圖乙所示,其中R1、R2均為發熱電阻(假定電阻不隨溫度變化),部分參數如下表所示。求:
額定電壓/V 220
額定功率/W 高溫1 100
中溫880　
低溫　　　
(1)當開關S1斷開,單刀多擲開關S2打到 3時,蛋糕機處于　　　　(選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋。
(2)該蛋糕機以高溫擋正常工作時,10 min產生的熱量。
(2)高溫擋10 min產生的熱量
Q=W=P高t=1 100 W×600 s=6.6×105 J。
答案:(1)低溫 (2)6.6×105 J
(3)該蛋糕機正常工作時,R2的電阻。
答案:(3)220 Ω
(4)該蛋糕機低溫擋的額定功率。
答案:(4)176 W
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核心素養專題十
電學圖像問題
類型一　電流與電壓、電阻的關系圖像
1.(2023南充)如圖所示為電阻器R1和R2的I-U圖像,下列說法正確的是
( )
A.R2的阻值為10 Ω
B.兩電阻器串聯與并聯的總電阻之比為9∶4
C.將兩電阻器串聯接入電路,通電后,R1兩端電
壓與R2兩端電壓之比為1∶2
D.將兩電阻器并聯接入電路,通電1 min,電流通過R1產生的熱量
與電流通過R2產生的熱量之比為1∶2
D
2.(多選)如圖甲所示,電源電壓保持不變,R1=10 Ω。閉合開關S,將滑動變阻器R2的滑片P從a端移動到b端的過程中,電流表示數隨滑動變阻器R2連入電路的電阻的變化關系如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A.電源電壓為8 V
B.R1的最小電功率為1.6 W
C.滑動變阻器R2的最大電阻為30 Ω
D.當滑片P位于中點時,R1與R2的電功率之比為2∶3
ACD
3.(多選)在如圖甲所示的電路中,R0為定值電阻,R為滑動變阻器。閉合開關后,調節滑動變阻器R的電阻,根據記錄的數據,作出電壓表與電流表示數關系圖像如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A.電源電壓U=1.50 V
B.電流表示數為0.40 A時,滑動變阻器電阻R=2.50 Ω
C.定值電阻R0=3.50 Ω
D.滑動變阻器的電阻為零時,定值電阻R0的功率P=1.8 W
ABD
4.(2024達州)定值電阻R和燈泡L,其電流隨兩端電壓的變化圖像如圖所示。若將R與L串聯在4 V電源兩端,則R與L的電功率之比為　 　;若將R與L并聯在2 V的電源兩端,電路的總功率為　 　W。
3∶1
1.3
類型二　電功率圖像
5.(2024達州)如圖甲所示,將定值電阻R1與規格為“40 Ω　2 A”的滑動變阻器R2連入電源電壓恒定不變的電路中。移動滑片P,R2的電功率P與其連入電路的電阻R之間的變化圖像如圖乙所示。則電源電壓U=　 　V,
R1的電阻為　 　 Ω,電路的最大電功率為　 　W。
24
20
28.8
6.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,電壓表的測量范圍為 0～3 V,電流表的測量范圍為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 關系圖像如圖乙所示,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。
答案:(1)10 Ω
(2)滑片P在b端時,1 min內燈泡L消耗的電能。
解析:(2)閉合開關,燈泡和滑動變阻器串聯接入電路,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,串聯電路總電阻等于各部分電阻之和,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:(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電阻。
答案:(4)2 Ω
類型三　其他類型的圖像
7.(多選)某省博物館由于場地有限需要限制每天入館的人數。甲圖是小偉幫博物館設計的一個檢測入館人數的電路,電源電壓不變,壓敏電阻的電阻隨壓力大小的變化情況如乙圖所示,當電壓表的示數變小時,計數器自動計數一次。閉合開關,當壓敏電阻上的壓力變大時,下列說法正確的是( )
A.壓敏電阻的電阻變小
B.電路中的電流變小
C.電壓表的示數變小
D.電路中的總功率變小,計數器自動計數一次
AC
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第3節　跨學科實踐:為家庭節約用電提建議
　　電能是生產生活中所需要的重要能源,我們要從身邊的點點滴滴做起,注意節約用電。同學們回顧自己在家的日常,想一想生活中有沒有浪費電的現象,如果有,找出原因并提出節約用電的措施和建議。
用電器消耗電能的基本原理
1.原理:根據消耗電能的計算公式W=　 　,可知,用電器消耗電能的
多少與用電器的　 　和消耗電能所用的　 　有關。
Pt
電功率
時間
2.分析:要想節約用電,就應從用電器的　 　和消耗電能所用的
　 　考慮,在滿足我們需求的前提下,盡量減小用電器的　 　和用電器的　 　。
電功率
時間
電功率
工作時間
【活動準備】
1.調查家中的用電情況。利用不同的方法了解家中一周(或一個月)所消耗的電能。
2.了解用電器的耗電情況。查看用電器的銘牌或說明書,了解不同用電器每天工作的狀態、工作的時長,計算出消耗的電能。注意有不同擋位的電熱水器、電飯鍋等用電器狀態不同時的電功率不同,相同時間內消耗的電能不同。
3.針對發現的不同問題,提出對應的節約用電的建議。
【小組討論】
1.小組個人匯報:每個同學匯報自己的調查情況,為了使展示效果更加清晰,可以用表格列出相關問題。
2.展示交流:把家中的用電情況、節電建議分享給其他同學,看看哪些同學的節電措施更全面、更有效。匯總同學們的發現、改進建議,形成一份綜合性的研究報告,共同為家庭提供實用的節電建議。
【活動評估】根據總結的節約用電的建議,與家長商量后按照節電建議實施一段時間,看看家中消耗的電能是否減少。若減少了,計算比采
取節電措施前減少了多少。
【實踐應用】
1.為了響應關于“全民動員共建節能型社會”的號召,小明提出了一些在生活中節約用電的小建議,下列建議中仍有不節能因素的是( )
A.不看電視時,應及時用遙控器關電視機
B.教室中的電燈,做到人走燈滅
C.夏天用空調時,溫度不要調得太低
D.盡量減少開關電冰箱門的次數
A
2.下列節約用電的做法不合理的是( )
A.不能使用大功率的家用電器
B.使用節能燈代替白熾燈
C.用太陽能熱水器代替電熱水器
D.隨手關燈,不開無人燈
A
3.LED燈與普通節能燈、白熾燈相比,更為安全節能。經過測算,在亮度方面,4 W的LED燈=11 W的普通節能燈=40 W的白熾燈。求:
(1)一度電可供4 W的LED燈正常發光多少小時
答案:(1)250 h
(2)用4 W的LED燈代替原來 40 W 的白熾燈,一年按工作2 000 h計算,每盞燈可以節約多少電能
解析:(2)用4 W的LED燈代替原來 40 W 的白熾燈,一年可節約電能
ΔW=P白熾燈t′-PLEDt′=40×10-3 kW×2 000 h-4×10-3 kW×2 000 h=
72 kW·h。
答案:(2)72 kW·h
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第十八章 電功率 章末知識復習
建體系　思維導圖 01
kW·h
J
1kw·h=3.6×106J
電能表
UIt
I2Rt
快慢
W
UI
I2R
額定電壓
Q=I2Rt
=
UIt
I2Rt
命題點1　額定功率和實際功率
聯教材　圖說物理 02
1.如圖所示,在日常使用的節能燈上可以看到“24 W”字樣,“24 W”表示　 　。若其額定電壓為220 V,其正常工作時的電流約為　 　A,其電阻約為　 　Ω(保留一位小數)。若接在 200 V 的電壓下,該節能燈　 　正常工作,此時它的實際功率
　 　24 W。
該節能燈額定功率為24 W
0.1
2 016.7
不能
小于
命題點2　電熱與電阻的關系
2.如圖所示是探究電流通過導體時產生的熱量與　 　的關系,當電路中的電流是2 A時,通電10 s電流通過左邊電阻產生的熱量是　 　J。
電阻
200
過實驗　一題通關 03
實驗　探究電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關
圖解實驗
兩個U形管中
液面的高度差
轉換
電流
電阻
相平
漏氣
等量
熱脹冷縮明顯
分流
電阻
電流
電阻
電流
電阻
電流
一題通關
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。
基礎設問
(1)為了判斷導體放出熱量的多少,我們采用下面的方法:
①在圖1中,兩透明容器中密封著等質量的空氣,玻璃管內裝有帶顏色的液體,我們通過觀察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。通過觀察溫度計的示數變化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,比較方便的是
　 　,用到的實驗方法是　 　。
高度差
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多個因素中某一因素的關系,我們需要用的實驗方法是　 　 。
①在圖1甲中,通過兩電熱絲的電流　 　;該實驗可以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,左邊容器中玻璃管內液面上升的高度較大,說明　 .
　。
②圖1乙中實驗可以探究電流通過導體產生的熱量與通過導體的　 　的關系。通電一段時間后,左邊容器內液面上升得高,說明　 .
　 .
　。
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
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
(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,這個規律叫作焦耳定律,其表達式為　 　 。
拓展設問　
(4)小明用圖1甲實驗裝置進行實驗,若電源電壓3 V恒定不變,通電
1 min,電阻為10 Ω的電熱絲產生的熱量為　 　J。
電阻
通電時間
Q=I2Rt
24
(5)如圖3所示的裝置可以探究電流產生的熱量與電流的關系,要完成
該實驗,則R1　 　(選填“>”“<”或“=”)R2,接入R3的目的是
　 　。
=
減小通過R2的電流
串重難　逐點突破 04
知識點一　動態電路中的電功率分析
例1 新型的PTC發熱材料可以自動調節電路的電功率,圖甲為一新型PTC發熱材料的工作電路,R0是保護電阻,電阻恒定,R1是PTC電阻,電阻隨溫度變化規律如圖乙所示。閉合開關,當溫度從40 ℃升高到120 ℃的過程中
( )
A.電流表示數先變小后變大
B.電壓表示數先變大后變小
C.電壓表與電流表示數的比值先變小后變大
D.保護電阻R0的電功率先變小后變大
C
重難點撥
解答此類題目時,應先判斷出電路的連接情況,電壓表和電流表分別測哪里的電壓和電流。然后再根據題目的已知條件選擇合適的公式來判斷各電表示數和用電器消耗電功率的變化情況。
1.(2024遼陽白塔區四模)如圖所示,電源電壓不變,閉合開關S,將滑動變阻器的滑片從中點向右滑動,則下列說法中正確的是( )
A.整個電路的總功率變大
B.電壓表V的示數不變,燈泡的亮度變暗
C.電流表A1的示數變小,燈泡的亮度不變
D.電壓表V的示數與電流表A1的示數的比值變小
針對訓練
C
2.如圖所示,電源電壓保持不變,燈L1、L2規格相同,燈絲電阻保持不變。開關S閉合后,開關S1由斷開到閉合時,電路中( )
A.燈L2變暗,電壓表示數變小
B.燈L1變暗,電流表示數變小
C.燈L2變亮,電壓表示數變大
D.燈L1變亮,電流表示數變大
D
3.(2024濱州陽信縣一模)如圖所示,電源電壓保持不變,閉合開關S1和S2,燈L正常發光,則斷開開關S2時( )
A.電流表示數變小,燈L仍然正常發光
B.電流表示數變大,燈L變亮
C.電壓表示數變大,燈L的實際功率變小
D.電壓表示數不變,電路的總功率變大
A
4.(2024達州宣漢縣期末)在如圖所示的電路中,電源電壓和燈泡電阻都保持不變。當開關S閉合后,燈泡與滑動變阻器的連接方式為　 　聯,此時將滑動變阻器的滑片P由圖示位置向右移動時,電壓表的示數　 　,燈泡的功率　 　。(后兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)
并
不變
不變
知識點二　電能、電功率、電熱的綜合計算
例2 (2025泰安期中)如圖,電源電壓恒定U=9 V,R1、R2是定值電阻,R1=
10 Ω,滑動變阻器R3標有“20 Ω　0.5 A”字樣,閉合開關S1、S2、S3,電流表的示數為1.5 A。求:
(1)只閉合開關S1,電流表的示數。
答案:(1)0.9 A
(2)開關S1、S2、S3都閉合時,R2在10 s內產生的熱量。
解析:(2)開關S1、S2、S3都閉合時,R1與R2并聯,電流表測干路中的電流,由于并聯電路各支路互不影響,所以通過R1的電流不變,
通過R2的電流
I2=IA-I1=1.5 A-0.9 A=0.6 A,
10 s內R2產生的熱量
Q2=W2=UI2t=9 V×0.6 A×10 s=54 J。
答案:(2)54 J
(3)只閉合開關S3,移動滑動變阻器滑片,R1的最大功率。
答案:(3)2.5 W
5.(2024成都)小張想設計一個有“低溫”“中溫”和“高溫”三個擋位的電加熱器,其電路圖如圖所示,電源電壓為220 V,R1、R2是電熱絲,開關S接觸相鄰的兩個觸點。她準備了三根電熱絲,R1=242 Ω,另外兩根電熱絲的電阻分別是121 Ω和242 Ω,R2該選取電阻為　 　Ω 的電熱絲。開關S接觸“1”“2”兩個觸點時,通電1 min,電流產生的熱量是
　 　J。
針對訓練
121
1.2×104
6.(2024宜賓)電熱水壺內裝有質量為2 kg、溫度為20 ℃的水,加熱至沸騰時,水吸收的熱量為　 　J;電熱水壺額定功率為 2 000 W,正常工作時80%的熱量被壺內的水吸收,將這壺水燒開需要的時間是　 min。已知水的比熱容c水=4.2×103 J/(kg·℃),當地氣壓為標準大氣壓。
6.72×105
7
7.某款帶保溫功能的電水壺,其簡化電路圖如圖所示。S為總開關,S1為自動控制開關,R1和R2為電阻不變的發熱電阻,R2=840 Ω,加熱功率為
1 210 W。電水壺將質量為 1 kg、初溫為20 ℃的水燒開時,加熱效率為84%。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),標準大氣壓]求:
(1)水吸收的熱量。
解析:(1)水吸收的熱量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=
3.36×105 J。
答案:(1)3.36×105 J
(2)把水燒開需要多長時間(結果保留整數)。
答案:(2)331 s
(3)電水壺的保溫功率。
答案:(3)55 W
8.圖甲是一款多功能養生壺,圖乙是它的簡化電路圖,其中R1、R2為電熱絲,R1=R2且電阻不變,下表為其銘牌,其中高溫擋的額定功率已模糊不清,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3。在正常工作的情況下,試問:
項目 參數
電源電壓/V 220
低溫擋功率/W 200
中溫擋功率/W 400
高溫擋功率/W
容積/L 1.5
(1)在標準大氣壓下,將初溫是30 ℃的一壺水燒開,水需要吸收多少
熱量
解析:(1)一壺水的體積V=1.5 L=1.5 dm3=1.5×10-3 m3,水的質量m=ρ水V
=1.0×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.5 kg,在標準大氣壓下水的沸點為
100 ℃,水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×
(100 ℃-30 ℃)=4.41×105 J。
答案:(1)4.41×105 J
(2)高溫擋的功率是多少
答案:(2)800 W
(3)若養生壺用高溫擋來加熱且加熱效率為75%,燒開這一壺水需要多長時間
答案:(3)735 s
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第2課時　額定電壓　額定功率
早預習　新知梳理 01
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。
[注意] (1)對某個用電器來說,額定功率是唯一的、確定的,不隨實際工作電壓的改變而改變。
(2)為了不損壞用電器,加在用電器兩端的電壓不能大于其額定
電壓。
(3)通常用電器銘牌上標有額定電壓和額定功率。
正常工作
額定電壓
3.燈泡的亮度取決于燈泡的　 　。
實際電功率
燈泡兩端的實際電壓 實際功率 燈泡的亮度
U實>U額 P實>P額 發光較亮
U實=U額 P實=P額 正常發光
U實二、電功率的測量
電功率可以使用　 　直接測量,還可以通過測量用電器兩
端的　 　和通過用電器的　 　,利用電功率公式P=　 　計
算得出。
電力監測儀
電壓
電流
UI
探究點一　實際功率的計算
探重難　以練代講 02
典例1 (2024通遼期末)某燈泡上標著“6 V　3 W ”字樣,該燈泡正常工作180 s,消耗的電能為　 　kW·h。如果把該燈泡接在 3 V的電路中,它的實際功率是　 　W。(燈泡電阻不變)
1.5×10-4
0.75
方法技巧
變式1 (2024南充營山縣一模)如圖甲所示的電路中,電源電壓不變,小燈泡L的額定電壓為24 V,當把滑片P滑到最左端時,小燈泡恰好正常發光。圖乙為通過小燈泡L的電流與其兩端電壓的關系,當小燈泡正常發光時燈絲的電阻為　 　 Ω。調節滑動變阻器R,當其連入電路中的電阻是
　 　 Ω時,小燈泡的實際功率為3.6 W。
60
40
探究點二　燈泡亮度的判斷
典例2 (2024臨沂蘭陵縣二模)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
A
方法技巧
燈泡亮度的判斷
變式2 現有“6 V　3 W”和“12 V　6 W”字樣的甲、乙兩只燈泡,不考慮燈絲電阻的變化,下列判斷正確的是( )
A.通電時間相同時,甲燈泡消耗的電能一定比乙燈泡少
B.通電時間相同時,電流通過乙燈泡比甲燈泡做功一定快
C.兩只燈泡串聯工作時,甲燈泡一定比乙燈泡暗
D.兩只燈泡并聯工作時,甲燈泡一定比乙燈泡暗
C
探究點三　額定電壓、額定功率的計算
典例3 (多選)(2024通遼)如圖甲所示電路,電源電壓恒定,閉合開關S后,將滑動變阻器的滑片P從最右端開始移動至燈泡正常發光為止,并根據電流表和電壓表的示數繪制的I-U關系圖像如圖乙所示。則下列說法正確的有( )
A.曲線a是電流表與電壓表V2示數的關系圖像
B.電源電壓為11 V
C.燈泡的額定電壓為3 V
D.燈泡的額定功率為4.8 W
BD
變式3 如圖所示電路中,電源電壓恒為 6 V,燈泡L1標有“6 V”字樣,額定功率字跡不清,燈泡L2標有“4 V　1.6 W”字樣,滑動變阻器的最大電阻為50 Ω,電流表的測量范圍為 0～0.6 A。閉合開關S、S1、S2,滑動變阻器滑片位于最右端時,電流表示數為 0.42 A,不考慮燈絲電阻的變化。
(1)求燈泡L1的額定功率。
答案:(1)1.8 W
(2)只閉合開關S,移動滑動變阻器滑片,在確保電路安全的前提下,求電流表示數的變化范圍。
答案:(2)0.1～0.4 A
課堂小結
培素養　分層作業 03
A基礎達標
1.(2024赤峰期末)用久了的白熾燈由于升華后凝華燈絲變細了,接在家庭電路中則( )
A.電阻變小,通過它的實際電流變大
B.電阻變小,實際功率變小
C.電阻變大,實際功率變小
D.電阻變大,實際功率變大
C
2.(2024濟南萊蕪區期末)小明按照如圖所示把兩個小燈泡連在電路中,閉合開關后發現L1較亮,L2較暗,下列說法正確的是( )
A.L1的電流大 B.L1的額定功率大
C.L1的電阻小 D.L1的實際功率大
D
3.有兩個額定電壓相同的電熱水壺甲和乙,甲的額定功率為1 800 W,乙的額定功率為 1 200 W。兩個電熱水壺都正常工作時,下列說法中正確的是( )
A.甲電熱水壺兩端的電壓較高
B.電流通過甲電熱水壺做功較快
C.通過兩個電熱水壺的電流相等
D.相同時間內,兩個電熱水壺消耗的電能一樣多
B
4.將一只“6 V　3 W”的小燈泡與一個電阻為12 Ω的電阻器串聯后接到12 V的電源上,閉合開關后,小燈泡的實際功率( )
A.大于3 W B.等于3 W
C.小于3 W D.無法確定
B
5.教材樣板題　 將規格為“6 V　3 W”的燈L1和規格為“6 V　6 W”的燈L2串聯在電壓為 6 V的電路中,忽略燈絲電阻變化,則下列說法正確的是( )
A.L1與L2的電阻之比為1∶2
B.燈L1與燈L2的實際功率之比為1∶2
C.兩燈均不能正常發光,燈L2更亮些
D.兩燈的總功率為2 W
D
6.(2024成都錦江區期末)將兩個分別標有“6 V　3 W”和“6 V　2 W”的小燈泡串聯后接入電路,在確保兩個小燈泡都不超過額定值工作的前提下,不計燈絲電阻隨溫度的變化,下列說法中正確的是( )
A.規格為“6 V　3 W”的小燈泡更亮
B.通過兩個小燈泡的電流的最大值為0.5 A
C.加在兩個小燈泡兩端的電壓的最大值為10 V
D.兩個小燈泡總功率的最大值為5 W
C
7.燈泡上標著“PZ220-100”,它表示燈泡的　 　電壓是220 V,
　 　功率是100 W。若此燈泡能正常發光,則其兩端電壓必是　 　V,其實際的功率是　 　W;若此燈泡亮度偏暗,則其兩端電壓必定　 .　220 V,其實際的功率也就　 　100 W。(后兩空均選填“大于”“小于”或“等于”)
8.將燈泡L1“2.5 V　0.3 A”和燈泡L2“3.8 V 0.3 A”串聯在電路中,當電路中的電流是 0.3 A時,L1、L2兩端電壓之比是　 　,燈泡
　 　更亮,串聯電路的總功率為　 　W。
額定
額定
220
100
小于
小于
25∶38
L2
1.89
9.(2024德陽羅江區二模)現有燈泡L1和L2,分別標有“12 V　6 W”和
“6 V　6 W”字樣,若將它們并聯在6 V的電源兩端,則　 　(選填“L1”或“L2”)較亮。若將它們串聯在電源電壓為12 V的電路中,則燈泡L1的實際功率是　 　W。(忽略溫度對燈絲電阻的影響)
L2
3.84
10.如圖所示,已知電源電壓為 3 V,小燈泡L的規格“3 V　0.9 W”,滑動變阻器的規格“20 Ω　1 A”,電流表的測量范圍為 0～3 A,則小燈泡正常發光時的電阻RL=　 　Ω。當開關S1、S2同時閉合,改變滑動變阻器接入電路中的電阻,小燈泡的亮度將　 　(選填“變亮”“變暗”或“不變”);保持開關S1始終閉合,調節滑片,使電路的最大功率為P1,最小功率為P2,則P1∶P2=　 　。
10
不變
26∶3
B能力提升
11.(2025泰安新泰市期中)在如圖所示的電路中,電源電壓為3 V,R為電阻未知的定值電阻,小燈泡L的規格為“6 V　3 W”,閉合開關S后,電流表的示數為1.25 A。若不考慮溫度對小燈泡電阻的影響,求:
(1)小燈泡正常發光時的電阻。
答案:(1)12 Ω
(2)小燈泡的實際功率。
(3)通電1 min,電流對定值電阻R做的功。
(3)電路的總功率P=UI=3 V×1.25 A=3.75 W,定值電阻R的電功率PR=P-PL實=3.75 W-0.75 W=3 W,
通電1 min,電流對定值電阻R做的功
WR=PRt=3 W×60 s=180 J。
答案:(2)0.75 W　(3)180 J
12.(2024廣安)如圖所示,電源電壓為6 V恒定不變,燈泡L標有“2 V　0.4 W”的字樣(忽略溫度對燈絲電阻的影響),滑動變阻器R2標有
“60 Ω 1 A”的字樣,電流表的測量范圍為 0～0.6 A,電壓表的測量范圍為0～3 V。
(1)求燈泡L正常發光時的電阻。
答案:(1)10 Ω
C素養培優
(2)當S1、S2均閉合,S3接b,滑動變阻器滑片P移到最大電阻處時,電流表示數為 0.4 A,求R1的電阻。
答案:(2)20 Ω
(3)在保證電路安全的情況下,求整個電路電功率的變化范圍。
答案:(3)0.6～3.6 W
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核心素養專題九
電學的范圍與極值問題
類型一　特定條件下電路元器件安全引起的極值問題
1.如圖所示,電源電壓保持 4.5 V不變,電流表的測量范圍為0～0.6 A,電壓表的測量范圍為 0～3 V,燈泡的規格為“2.5 V　0.25 A”,滑動變阻器的規格為“50 Ω　1 A”。閉合開關,為了保證電路安全,求出有關電路元器件的變化范圍。(不考慮小燈泡電阻的變化)
①滑動變阻器接入電路中的電阻的變化范圍是8～20 Ω
②電路總功率的變化范圍是 0.675～1.125 W
③電流表示數的變化范圍是0～0.25 A
④電壓表示數的變化范圍是0～3 V
⑤燈泡的功率變化范圍是0.225～0.625 W
下列各選項正確的是( )
A.①③⑤ B.②③④ C.②④⑤ D.①②⑤
D
2.如圖所示,電源電壓U=24 V,定值電阻 R0=4 Ω,滑動變阻器的規格為“20 Ω　2 A”,電壓表的測量范圍為0～15 V。
(1)求當電壓表示數U0=6 V時,通過定值電阻R0的電流。
答案:(1)1.5 A
(2)求電路的最小電功率。
答案:(2)24 W
(3)為了保障電路安全,求滑動變阻器接入電路的最小電阻。
答案:(3)8 Ω
類型二　開關的變化引起的極值問題
3.(2024德州)如圖所示,電源電壓恒為4.5 V,小燈泡L上標有“3 V　1.5 W”字樣,滑動變阻器R2上標有“15 Ω　1 A”字樣,定值電阻R1的電阻為10 Ω,電壓表的測量范圍為0～3 V,不計溫度對燈絲電阻的影響,在保證電路元器件安全的前提下,下列說法錯誤的是( )
A.小燈泡正常工作時的電流為0.5 A
B.當開關S1、S2、S3斷開,S閉合時,R2接入電路中的最小電阻為3 Ω
C.當開關S、S1、S2閉合,S3斷開時,電路總功率的最小值為3.375 W
D.當開關S、S3閉合,S1、S2斷開時,R2接入電路中的最大電阻為15 Ω
D
4.如圖所示,電源電壓保持不變,燈泡L標有“3 V　1.5 W”的字樣,滑動變阻器R0標有“20 Ω　1 A”的字樣,R1=9 Ω,電流表的測量范圍為0～
3 A,假定燈絲電阻不隨溫度改變。當只閉合開關S2時,電流表示數為 0.3 A,則電源電壓是　 　V;當開關S1、S2和S3都閉合時,在保證電路安全前提下,滑動變阻器R0接入電路的電阻范圍是　 　Ω。
4.5
4.5～20
類型三　滑動變阻器滑片的移動引起的極值問題
5.(2024德陽模擬)如圖所示,電源電壓恒為6 V,電流表的測量范圍為0～0.6 A,電壓表的測量范圍為0～3 V,定值電阻R1的電阻為10 Ω,滑動變阻器R2的規格為“20 Ω　0.5 A”。閉合開關S,在確保電路安全的前提下,移動滑動變阻器的滑片P,下列說法中正確的是( )
A.電路的最大總功率為3 W
B.電流表示數的變化范圍為0.2～0.5 A
C.R2接入電路的最小電阻為2 Ω
D.R1的最大功率為0.9 W
D
(1)小燈泡的電阻RL。
答案:(1)10 Ω
(2)通電10 s電路消耗的電能。
答案:(2)72 J
(3)在保證電路安全的前提下,任意調整開關S、S1、S2的開閉狀態,并移動滑動變阻器的滑片P,電路總功率的最小值與最大值之比。
答案:(3)3∶22
電路的最小功率
Pmin=UImin=12 V×0.3 A=3.6 W,
則電路總功率的最小值與最大值之比
Pmin∶Pmax=3.6 W∶26.4 W=3∶22。
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第4節　焦耳定律
早預習　新知梳理 01
一、電流的熱效應
電流通過導體時　 　,這種現象叫作電流的熱效應。
二、焦耳定律
1.內容:電流通過導體產生的熱量跟　 　成正比,跟導體的
　 　成正比,跟　 　成正比。
2.表達式:Q=　 　。
電能轉化成內能
電流的二次方
電阻
通電時間
I2Rt
(2)在非純電阻電路(有電動機的電路)中,消耗的電能只有很少一部分用來產生熱量,大部分都轉化為其他形式的能,此時Q[注意] 在使用焦耳定律公式進行計算時,公式中的各物理量要
對應于同一導體或同一段電路。
UIt
I2Rt
三、電熱的利用和防止
1.電熱的利用:電熱水器、電飯鍋、電熨斗、養雞場的雞苗孵化器等。
2.電熱的防止:筆記本電腦通過安裝風扇散熱、一些手機利用　 　、石墨散熱片、　 　等散熱。
[注意] 電熱水器是利用電流的熱效應來工作的,其主要部件是發熱體,發熱體是由電阻大、熔點高的金屬導體制作的。
銅片
熱管
探究點一　 電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關
探重難　以練代講 02
典例1 在探究電流通過導體產生熱量的多少與什么因素有關的實驗中。某興趣小組猜想:電流通過導體產生的熱量可能與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關,于是他們利用甲、乙、丙三個裝置進行實驗探究,如圖所示,三個裝置的透明容器中各有一段電阻絲,容器中密封著等量的空氣。
(1)實驗中通過觀察　 　的變化來反映電阻產生熱量的多少,這種實驗方法是　 　法。
(2)要探究電熱與電阻的關系,應選用　 　組合,并將它們　 　接到電源兩端進行實驗。
(3)選用乙、丙組合,串聯接到電源兩端進行實驗,發現乙裝置U形管中
液面無高度差,丙裝置U形管中液面有高度差,產生此現象的原因是
　 　。
U形管內液面高度差
轉換
甲、乙
串聯
乙裝置漏氣
(4)選用乙、丙組合,更換器材后重新串聯接到電源兩端進行實驗,在通電時間相同的情況下,發現乙裝置U形管中液面高度變化大,由此可得到的結論是在電阻相同、通電時間相同的情況下,　 .
　。其中15 Ω電阻絲的作用是　 　。
通過導體的電流越大,
導體產生的熱量越多
分流
變式1 (2024南充三模)如圖所示的實驗裝置:三個相同的燒瓶A、B、C內分別盛有質量和初溫均相等的水或煤油,瓶中電阻絲的電阻分別為RA、RB、RC,且RA=RCc煤油)( )
A.三個燒瓶中的液體末溫由低到高順序:tBB.選擇燒瓶A、B作為研究對象,可以粗略地探究電熱的多
少與電流大小有關
C.選擇燒瓶B、C作為研究對象,可以粗略地探究物質的吸熱能力
D.雖然燒瓶C中水的末溫和燒瓶A中煤油的末溫不同,但是它們
增加的內能是一樣多的
D
探究點二　焦耳定律及應用
典例2 如圖所示,燈泡L標有“6 V　3 W”的字樣,定值電阻 R=10 Ω,滑動變阻器R1的最大電阻為20 Ω,閉合開關S,將開關S1撥至2,滑片P移至a端,燈泡正常發光。
(1)求燈泡正常發光時的電流。
答案:(1)0.5 A
(2)滑片P移至b端,開關S1撥至1,求定值電阻R工作10 min產生的熱量。
答案:(2)240 J
(3)接著將開關S1撥回2,電流表示數為 0.24 A,求此時燈泡的功率。
解析:(3)接著將開關S1撥回2,燈泡L與滑動變阻器R1串聯,電流表測量電路中的電流,
滑動變阻器兩端的電壓 U1=I實R1=0.24 A×20 Ω=4.8 V,
燈泡L兩端的實際電壓 U實=U-U1=6 V-4.8 V=1.2 V,
此時燈泡的功率 P實=U實I實=1.2 V×0.24 A=0.288 W。
答案:(3)0.288 W
變式2 電動自行車有充電、行駛兩種狀態,局部電路如圖所示。電動機正常工作電壓為36 V,線圈電阻為1.2 Ω,通過電動機線圈的電流為4 A,
5 min內電流通過線圈產生的熱量為　 　J,電動機消耗的電能為
　 　J。
5 760
43 200
課堂小結
培素養　分層作業 03
A基礎達標
1.(2024菏澤)下列家用電器,利用電流的熱效應工作的是( )
A.電冰箱 B.洗衣機
C.電腦 D.電飯煲
2.下列屬于防止電流熱效應產生危害的實例是( )
A.家里使用電熱水壺燒水
B.利用電視機后蓋的小孔散熱
C.家里使用電飯鍋煮飯
D.小佳媽媽使用電熨斗熨衣服
D
B
3.將規格都是“220 V　150 W”的一臺電風扇、一臺電視機和一只電烙鐵分別接入家庭電路中,正常工作相同時間,以下說法正確的是( )
C
4.(2024棗莊滕州市三模)小市同學在科學課上表演了一個小魔術,用如圖所示形狀的金屬片點燃火柴,他將此金屬片接在學生電源上(如圖所
示),則將火柴放在哪個位置最容易被點燃( )
C
A.a點 B.b點
C.c點 D.都一樣
5.兩個定值電阻R1、R2并聯在電路中,如圖甲所示,它們的電流與其兩端的電壓關系如圖乙所示,閉合開關S,則R1、R2產生的熱量之比為( )
A.2∶1 B.1∶2
C.4∶1 D.1∶4
A
6.(2024日照期末)當一個電阻器的電阻為R時,將它接在電路中通電一段時間,產生的熱量為Q;如果要使它產生的熱量為2Q,下列辦法中可行的是( )
D
7.電熱器是利用電流的　 　效應來工作的。某發熱元器件兩端的電壓為20 V,通過的電流為500 mA,則通電10 min產生的熱量是　 　J。
熱
6 000
8.R1、R2分別連接成如圖所示的甲、乙兩種電路,R1∶R2=3∶2,電源電壓均為U。圖甲中,在相同時間內,通過R1、R2的電流之比為　 　,R1、R2兩端的電壓之比為　 　,R1、R2消耗的電能之比為　 　,R1、R2的電功率之比為　 　,R1、R2產生的熱量之比為　 　。圖乙中,在相同時間內,通過R1、R2的電流之比為　 　,R1、R2兩端的電壓之比為
　 　,R1、R2消耗的電能之比為　 ,R1、R2的電功率之比為
　 　,R1、R2產生的熱量之比為　 　。
1∶1
3∶2
3∶2
3∶2
3∶2
2∶3
1∶1
2∶3
2∶3
2∶3
9.(2024臨沂一模)如圖所示為某品牌電動玩具警車的內部等效電路,電阻為2 Ω的警燈與線圈電阻為0.5 Ω的電動機串聯。當玩具警車正常勻速行駛時,通過電動機線圈的電流為1 A,則警燈兩端的電壓是　 　V;
2 min內電動機線圈產生的熱量是　 　J。
2
60
10.(2023成都)小強同學利用家庭實驗室中的器材,設計了一個可調節功率的簡易“電飯鍋”,如圖所示,電源電壓為6 V,電阻絲 R1=5 Ω,R2=
15 Ω,a、b是兩個觸點。閉合開關S,當開關S1接通觸點　 　時,“電飯鍋”的功率更大。將R2接入電路工作 3 min 產生的熱量是　 　J。
a
432
11.(2024安陽期末)在做“探究電流通過導體時產生的熱量與什么因素有關”實驗時,在裝有相同初溫、質量的煤油的瓶子內裝入銅絲和鎳鉻合金絲(R銅(1)實驗中是通過觀察　 　來顯示電流產生熱量多少的。
(2)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
水做實驗,是因為煤油具有比熱容　 　、吸熱升溫　 　的特點。
溫度計的示數
小
快
(3)如圖所示,將銅絲和鎳鉻合金絲串聯,是為了控制　 　和通電時間相同。閉合開關,移動滑動變阻器的滑片在某一位置,一段時間后觀察到乙瓶中溫度計的示數大于甲瓶中溫度計的示數,可得出結論:在其他條件一定時,　 　越大,電流通過導體產生的熱量越多。
(4)該實驗裝置還可以研究通電時間一定時導體產生的熱量與　 　的關系。
電流
電阻
電流
12.(2024廣安)如圖所示,電源電壓恒定不變,甲、乙為兩只相同的電表。當開關S1閉合、S2斷開時,甲、乙兩電表示數之比為5∶3,則兩電表均為
　 　(選填“電壓表”或“電流表”)。一段時間后,電阻器R1產生的熱量為Q1,現同時更換兩電表種類,并調整開關狀態,使兩電表均有正常示數,經過相同的時間,電阻器R1產生的熱量為Q2,則Q1∶Q2為　 　。
電流表
B能力提升
25∶9
13.(2023樂山)如圖所示,圖甲為某電飯鍋的實物圖,圖乙為其電路原理圖,圖丙為電飯鍋銘牌的主要參數,R1和R2為電阻不變的電熱絲,S1為總開關,S2為溫控開關。該電飯鍋可以通過S1、S2兩個開關的斷開與閉合實現加熱、保溫兩個擋位的變化。將電飯鍋接入電源電壓為220 V的電路中,求:
(1)電飯鍋在處于加熱擋時的電流。
(2)電飯鍋處于保溫擋時,持續工作 10 min,產生的熱量是多少焦
答案:(1)4 A　(2)4.8×104 J
(3)R1和R2的電阻。
答案:(3)55 Ω　550 Ω
14.如表所示是某家用電扇的銘牌。
C素養培優
××—36電扇
額定電壓 220 V
額定功率 66 W
質量 6 kg
(1)電扇正常工作時,電能主要轉化為　　　能。
解析:(1)電扇正常工作時,電能主要轉化為機械能。
答案:(1)機械
(2)電扇使用事項中明確規定:“禁止用手或其他物體阻擋葉片轉動”,這是因為正常工作的電扇,如果葉片被卡住而不轉動時,電能將全部轉化為　　　能,很容易燒壞電動機線圈。
解析:(2)葉片被卡住而不轉動時,電動機為純電阻用電器,電能將全部轉化為內能,很容易燒壞電動機線圈。
答案:(2)內
(3)已知線圈電阻為22 Ω,正常工作的電扇葉片被卡住不轉時,線圈中的電流為多少 若此狀態持續1 min,則線圈中電流產生的熱量是多少
答案:(3)10 A　1.32×105 J
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第十八章　電功率
第1節　電能　電功
早預習　新知梳理 01
一、電能
1.日常生活中人們常用的電能單位是　 　,學名叫　 　,符號是
　 　。
2.在物理學中,常用的能量單位是　 　,符號是　 　。1 kW·h=
　 　J。
度
千瓦時
kW·h
焦耳
J
3.6×106
二、電能表
1.用途:計量每家消耗的　 　。
2.讀數方法:某段時間內消耗的電能為電能表計數器上前后兩次示數
　 　。
3.拓展:如圖所示為某種電能表的表盤。
電能
之差
(1)“220 V　50 Hz”表示該電能表應在電壓為220 V、頻率為50 Hz的交流電路中工作;10(20) A表示該電能表的標定電流為10 A,額定最大電流為20 A。
(2)3 000 revs/(kW·h)表示用電器每消耗 1 kW·h的電能,電能表的轉盤轉過3 000轉。
三、電功
1.實質:電能轉化為其他形式的能的過程就是　 　的過程,有多少電能發生了轉化就說　 　是多少。
2.影響電功大小的因素:　 　、　 　、　 　。
電流做功
電功
電壓
電流
通電時間
3.計算公式:W=　 。
UIt
探究點一　電能表
探重難　以練代講 02
典例1 小明家中一周前、后電能表示數如圖所示,小明家所在地區每度電的費用是0.5元,本周小明家應付電費　 　元。
20
探究點二　電功
典例2 (2024成都簡陽市期末)如圖所示電路,已知R2的電阻為7.5 Ω,電源電壓不變,閉合開關S,電流表的示數為0.3 A,電壓表的示數為6 V。
求:
(1)電源電壓。
(2)通電50 s后R1消耗的電能。
解析:由圖可知,R1、R2串聯,電壓表測R1兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)電阻器R2兩端的電壓 U2=IR2=0.3 A×7.5 Ω=2.25 V,
則電源電壓 U=U1+U2=6 V+2.25 V=8.25 V。
(2)通電50 s后R1消耗的電能
W1=U1It=6 V×0.3 A×50 s=90 J。
答案:(1)8.25 V　(2)90 J
方法技巧
串、并聯電路中電功的分配關系
變式 現有兩個定值電阻R1和R2(R1>R2),按照如圖所示的四種方式,分別接到電壓恒為U的電源兩端工作相同的時間。則四個電路中電流做功大小關系正確的是( )
A.W甲>W乙>W丙>W丁
B.W甲>W丙>W丁>W乙
C.W丙>W丁>W乙>W甲
D.W乙>W丁>W丙>W甲
D
課堂小結
培素養　分層作業 03
A基礎達標
1.(2024吉林)圖中儀表可以用來計量( )
A.導體的電阻
B.電路中的電流
C.用電器兩端的電壓
D.用電器在一段時間內消耗的電能
D
2.(多選)電能是人們生產生活中的重要資源,下列關于電能和電功的說法正確的是( )
A.電功和電能是同一個物理量
B.電能和電功的單位都可以是焦耳
C.發電機工作時將電能轉化為其他形式的能
D.用電器消耗了多少電能就相當于電流做了多少功
BD
3.一塊手機用的電池上面標明電壓為 3.7 V,容量為4 000 mA·h,它充滿電后大約儲存的電能為( )
A.5.3×104 J
B.5.3×107 J
C.14.8 J
D.14.8 kW·h
A
4.如圖所示,導體A、B是由同種材料制成的,A和B等長,但A比B的橫截面積大,當開關閉合后,在相同時間內,下列說法正確的是( )
A.電流通過A、B所做的功是WA>WB
B.電流通過A、B所做的功是WAC.電流通過A、B所做的功是WA=WB
D.無法比較電流通過A、B時做功的大小
B
5.在如圖所示的電路中,電源電壓不變,只閉合開關S1,電流表的示數為 0.3 A,再閉合開關S2,電流表示數變化了0.4 A,則同時閉合S1、S2后,相同時間內R1、R2消耗的電能之比是( )
A.3∶4 B.4∶3
C.7∶3 D.4∶7
A
6.有兩個電路元件A和B,流過元件的電流與其兩端電壓的關系如圖甲所示;把它們串聯在電路中,如圖乙所示。閉合開關S,這時電路中的電流為 0.2 A,則電源電壓和在10 s內電流通過元件A做的功分別是( )
A.2 V,2 J B.3 V,2 J
C.3 V,6 J D.2 V,4 J
B
7.小林家中五月月初和月末電能表示數如圖所示。這個月他家的用電量是　 　度,若小林家所在地區每度電的電費是 0.6元,這個月他家應交
　 　元電費。
80
48
8.(2024西安期末節選)2024年12月9日,西安新地標“生命之樹”景觀正式亮相,吸引許多市民圍觀打卡,如圖所示。裝飾燈發光時,主要將電能轉化為　 　能。
光
9.如圖所示,電源電壓恒定不變,定值電阻R1的電阻為10 Ω。閉合開關S,電流表A的示數為0.5 A,A1的示數為0.3 A,則電源電壓為　 　V,定值電阻R2在1 min內消耗的電能為　 　J。
3
36
10.如圖是定值電阻R1和R2的I-U關系圖像,由圖像可知,R1和R2的大小關系為R1　 　(選填“>”“=”或“<”)R2;當R1和R2串聯時,R1和R2兩端電壓之比U1∶U2=　 　;當R1和R2并聯時,若通過R1的電流為0.64 A,則 10 s 內R2消耗的電能為　 　J。
<
1∶2
10.24
11.(2024貴州)如圖所示電路,電源電壓U=3 V 保持不變,定值電阻R1=
5 Ω,閉合開關S,電壓表示數為2 V。求:
(1)定值電阻R2兩端的電壓U2為多少伏
(2)通過定值電阻R1的電流I1為多少安
解析:(1)由圖可知,R1和R2串聯,電壓表測R1兩端的電壓,定值電阻R2兩端的電壓 U2=U-U1=3 V-2 V=1 V。
答案:(1)1 V　(2)0.4 A
(3)通電10 s,整個電路電流所做的功W為多少焦
解析:(3)根據串聯電路電流特點可知整個電路的電流為I=I1=0.4 A,
則通電10 s,整個電路電流做的功為
W=UIt=3 V×0.4 A×10 s=12 J。
答案:(3)12 J
B能力提升
12.(2025淄博期中)電阻器R1、R2,并聯接入電路,在同樣時間內兩個電阻器消耗電能分別記作W1、W2,其中W1>W2,下列分析中正確的是( )
A.R1C.U1A
13.教材樣板題　 在相距 20 km的甲、乙兩地之間有兩條輸電線,已知每1 m輸電線的電阻為0.01 Ω。現輸電線在某處發生短路,為確定短路位置,檢修員利用電壓表、電流表和電源接成如圖所示電路進行檢測。當電壓表的示數為1.5 V時,電流表的示數為 30 mA,則1 min該導線上損失的電能為　 　J,短路位置離甲地　 　km。
2.7
2.5
14.如圖甲所示,電源電壓保持不變,小燈泡正常發光時的電壓為6 V,R1=
4 Ω,小燈泡的電流隨電壓變化關系圖像如圖乙所示。當只閉合開關S
時,小燈泡正常發光;只閉合開關S2時,電壓表的示數為 4 V。求:
(1)電源電壓。
解析:(1)當只閉合開關S時,電阻器R1與小燈泡L串聯,電壓表測R1兩端的電壓,因為小燈泡正常發光,故小燈泡兩端的電壓為UL=6 V,根據圖乙可知,I1=IL=0.5 A,
電阻器R1兩端的電壓
U1=I1R1=0.5 A×4 Ω=2 V,
電源電壓
U=U1+UL=2 V+6 V=8 V。
答案:(1)8 V
(2)R2的電阻。
答案:(2)10 Ω
(3)閉合開關S、S1、S2時,電路工作 1 min 消耗的電能。
答案:(3)1 344 J
C素養培優
15.科學探究　 電流做的功跟電壓、電流和通電時間三個因素都有關。小明想通過實驗驗證電功跟電壓的關系,選用的器材如圖所示。其中甲、乙兩玻璃瓶內裝有初始溫度相同、等質量的煤油,兩電阻絲的電阻不同(R1>R2)。
(1)將兩根電阻絲串聯后接入電路中,可控制　 　和　 　相等。
(2)通電一段時間后,通過觀察　 　來比較電流做功多少。
(3)通過實驗發現:在相同時間內,電流通過電阻絲　 　(選填“R1”或“R2”)做的功多。
(4)若R1兩端的電壓為3 V,電路中的電流為0.4 A,則10 s內電流通過R1做的功為　 　J。
電流
通電時間
煤油升高的溫度
R1
12

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