資源簡介

1234440010401300 電能（二）
知識點一：測量小燈泡額定功率
額定功率：用電器在額定電壓工作時的電功率即為額定功率。
實驗原理：false。
實驗設計基本思路：根據小燈泡兩端電壓是否為額定電壓來判斷小燈泡是否為正常工作，用電壓表測出小燈泡兩端電壓、電流表測電流。
切記測定小燈泡的額定功率的時候在不同電壓不能求平均值，無意義。
伏安法測量小燈泡功率（電路圖）
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【例題精講】
481266549530【例1】如圖所示是測額定電壓為2.5V燈泡的額定功率的電路圖。
（1）a是　 　表，b是　 　表。
（2）按電路圖連接好電路，測量前，開關應　斷開　，滑片P應滑到　 　點。
（3）如果小燈泡的阻值約為10Ω，電源由兩節干電池串聯組成，電流表有量程0～0.6A、0～3A兩擋，電壓表量程為0～3V和0～15V兩個擋，那么電流表量程應選　 　擋，電壓表量程應選　 　擋。
（4）閉合開關，發現小燈泡兩端電壓只有1.8V，滑動變阻器的滑片P應向 　端移動，才能使電壓表示數為　 　V，此時燈泡實際功率就是額定功率。
【例2】測定“小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。
（1）連接電路時開關應　 　，電流表的量程應選0～　 　A。
（2）請你用筆畫線代替導線，將圖1中的實物電路連接完整。
（3）小明同學閉合開關，移動滑片P到某一點時，電壓表示數（如圖2所示）為　 　V，若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖中滑片P向　 　（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數為2.5V。
（4）小明同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖3所示的I﹣U圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是　 　W。
（5）小紅同學的實驗小組在實驗中連接好電路，閉合開關，移動變阻器滑片P，發現小燈泡始終不亮，電壓表有示數，電流表無示數，原因可能是　 　（寫出一種即可）。
【例3】為測定小燈泡的額定功率，在下面提供的兩組器材中，選取一組實驗器材，設計一種實驗方法。要求：
（1）畫出實驗電路圖；
（2）寫出實驗步驟并用字母表示所測的物理量；
（3）寫出被測小燈泡額定功率的表達式。
器材l：標有“3V”的小燈泡、電流表、電池組、滑動變阻器、已知阻值的定值電阻、開關、導線若干；
器材2：標有“0.3A”的小燈泡、電壓表、電池組、滑動變阻器、已知阻值的定值電阻、開關、導線若干。
知識點二：焦耳定律
電流熱效應：電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高，這種現象叫做電流的熱效應。
焦耳定律：通過實驗得出電流通過導體產生熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成反比，跟通電時間成正比；即false。
探究電流通過導體產生的熱的多少與那些因素有關的實驗設計：在2只燒瓶內裝有煤油，瓶塞上各插一個玻璃管，瓶內各裝1根阻值不同的電阻絲R甲和R乙。如下圖：
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【例題精講】
4378960238760【例4】探究“電流通過導體時產生熱量多少與什么因素有關”時，采用了如圖所示的實驗裝置。密閉容器中的電阻絲產生熱量越多，容器內空氣受熱膨脹越明顯，使U形管兩邊液面高度差越大。圖乙中兩根相同的電阻絲并聯后再與圖甲中的電阻絲串聯接入電路，則圖示對應的步驟探究是（　　）
A．通電導體產生的熱量與導體電阻的關系
B．通電導體產生的熱量與通過導體電流的關系
C．通電導體產生的熱量與導體的長度的關系
D．通電導體產生的熱量與通電時間的關系
【例5】在研究電流通過電熱絲產生的熱量與哪些因素有關的實驗中，研究性學習小組設計了如圖1所示的實驗裝置，將導線A、B分別接在電源兩端，密封在塑料盒中的電熱絲對盒中的空氣加熱。若電熱絲阻值保持不變，密封塑料盒吸熱及其體積的變化均可忽略不計，則可通過U形管中液柱高度的變化情況，判斷盒中空氣被加熱的情況，從而可知電流通過電熱絲產生熱量的多少。實驗中，他們取四套這樣的裝置，其中只是電熱絲的阻值有所不同（均已標在圖中），其它方面均完全相同，將它們組裝成如圖2中甲、乙所示的情景，其中各U形管兩側的液柱高度均相同，在乙圖右側塑料盒外又并聯了一個阻值為5Ω的電熱絲，將導線A、B分別接在電源兩端進行實驗。下列說法中正確的是（　　）
A．甲實驗是為了研究電流產生的熱量與電流大小是否有關
B．乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻大小是否有關
C．甲實驗在通電一段時間內，兩U形管中液面的高度差均不斷增大，且左側U形管中液柱高度差小于右側U形管中液柱高度差
D．乙實驗在通電一段時間內，兩U形管中液面的高度差均不斷增大，且左側U形管中液面高度差等于右側U形管中液柱高度差
1214120619125【例6】如圖所示小蕾同學在研究“電流通過導體產生熱量的多少與電流、電阻是否有關”時，采用了如圖所示的實驗裝置，其中a、b、c、d四個相同的容器密閉著等量空氣，將1、2和3、4導線分別接到電源兩端。
（1）實驗中通過觀察U形管中　 　的變化來比較電流通過電阻絲產生熱量的多少。這種實驗方法叫　 　。下面實驗也用這種實驗方法的是　 　。
A．認識電壓時，我們用水壓來類比
B．用光線來描述光通過的路徑
C．把敲響的音叉來接觸水面，看有沒有濺起水花，來判斷音叉有沒有振動
D．用斜面和小車來研究阻力對物體的影響
（2）裝置中的U形管　 　（選填“是”或“不是”）連通器。
（3）甲圖所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產生的熱量與　 　的關系，通電一段時間，　 　（選填“a”或“b”）容器中電流產生的熱量較多。
（4）乙圖所示的實驗裝置是用來研究電流通過電阻絲產生的熱量與　 　的關系，通電一段時間，　 　（選填“c”或“d”）容器中電流產生的熱量多。
知識點三：電熱器
電熱器：將電能轉化成熱能的用電器。工作原理：電流的熱效應，主要電子元件：電阻絲。
生活中的電熱器：電熱水器、電熱毯、電飯煲等等
兩根電阻絲接入電路中的四種情況（電源電壓均為U，R1>R2）：
false false false false
false
電熱器檔位：電熱器主要采用通過開關閉合與斷開來改變接入電路中電阻的個數的方式來實現檔位的改變；故在完成題目的時應仔細分析電路，確認不同情況下電路的總功率變化情況。
【例題精講】
4116070435610【例7】如圖是電飯鍋的電路圖。電飯鍋工作時有兩種狀態：當自動開關S 接通時，電飯鍋處于加熱狀態，將鍋內的水加熱直到燒開；當自動開關S 斷開時，電飯鍋處于保溫狀態。圖中R2 是加熱用的電熱絲，阻值為55 歐；R1 是電阻，阻值為145 歐。試求：
（1）在加熱狀態下，電飯鍋正常工作30分鐘產生多少熱量？
（2）在保溫狀態下，電飯鍋消耗的功率多大？
4195445600710【例8】如圖是某家用電熱水器的簡化電路圖，溫控開關S可根據水溫自動切換到加熱和保溫兩種狀態，R1、R2是發熱電阻，熱水器主要參數如下表。熱水器正常加熱35min，可使滿箱水的溫度從25℃升高到55℃，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），請你解答：
額定電壓
220V　
　容積
30L　
　加熱功率
2000W　
　保溫功率
　800W
（1）開關S跳至　 　觸點位置時，熱水器進入保溫狀態；
（2）R1的阻值　 　；
（3）在上述加熱任務中，水吸收的熱量 　；
（4）在上述加熱任務中，熱水器的加熱效率 　。
項目
參數
電源電壓（V）
220
低溫檔功率（W）
275
中溫檔功率（W）
550
高溫檔功率（W）
1100
【例9示，圖乙是該養生壺的簡化電路圖。
（1）開關S1、S2處于什么狀態，養生壺為低溫檔，說明判斷依據；
（2）求R1的阻值；
（3）養生壺處于高溫檔工作時，求電路中的電流大小；
3576320737235（4）該養生壺正常工作時，在1個標準大氣壓下，使用高溫檔將初溫是12℃，質量為1kg的水燒開，若高溫檔的加熱效率為80%求養生壺消耗的電能和燒開一壺水需要的時間。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
知識點四：電動機
電動機：主要將電能轉化為機械的動力裝置。
電動機（直流）結構：轉子（線圈銅導線制成，有一定的電阻）、定子（一般為永磁體）、換向器
電動機轉動時能量轉化示意圖：
電動機的兩種狀態及對應的相關計算：
①轉動時：
電動機功率：false；熱功率：false；根據能量守恒可以得出機械功率： false
②不轉動：false；機械功率為零。
③電動機效率：false
電動機為非純電阻，故電動機轉動時歐姆定律不成立；電動機在不轉動時為純電阻，歐姆定律成立。
【例題精講】
【例10】小江組裝了一臺直流電動機模型，她將電動機模型接入如圖甲所示的電路中，已知電源電壓U＝3V，并保持不變，線圈電阻R＝1.5Ω，接通電路后，電動機正常轉動，電流表讀數I＝0.8A，已知電動機正常工作時的能量轉化關系如圖乙所示，摩擦不計，求：
（1）完成圖乙能量轉化圖
（2）電動機正常轉動1min消耗的電能W和線圈產生的熱量Q；
（3）電動機輸出的機械功率P；
（4）在圖乙中方框3內填入能量名稱，并求出電動機能量利用率η。
【例11】某同學根據如圖所示電路進行實驗，先用夾子夾住電動機轉軸使其不能轉動，閉合開關S，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數；后松開夾子，使電動機轉軸轉動，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數。數據記錄如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不轉動
0.2
0.2
W1
Q1
轉動
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表數據計算和分析：
（1）電動機不轉動時，通電10s，電動機所做的電功W1和所產生的熱量Q1。
（2）電動機轉動時，通電10s，電動機所做的電功W2和所產生的熱量Q2。
（3）試比較W1和Q1的大小關系以及W2和Q2的大小關系，并分析其原因。
4652645346075【例12】某工地用電動起重機吊起重物，重物的質量m＝400kg，電源提供的電壓U＝220V，不計一切摩擦。當電動起重機以v＝0.1m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I＝2A（g取l0N/kg）
（1）電動機線圈的電阻R是多少？
（2）電動機勻速提升質量m′＝200kg的重物，電動機的輸入功率不變，提升速度是多少？
課堂練習
在科學實驗時，往往需要我們注意操作，才能取得良好的實驗效果，在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，當手移動變阻器滑片時，眼睛應觀察（　　）
A．燈泡的發光情況 B．變阻器滑片的位置
C．電壓表的示數 D．電流表的示數
電爐工作時，根據焦耳定律可知，相同時間內電爐絲產生的熱量比導線多，所以電爐絲熱得發紅而連接電爐絲的導線不太熱，其原因是（　　）
A．電爐絲的電阻較大 B．電爐絲與導線是并聯的
C．電爐絲的橫截面大 D．通過電爐絲的電流較大
3644900370205小明想利用如圖所示裝置探究“電流通過導體產生的熱量與電阻大小的關系”。甲、乙丙三個燒瓶內所盛煤油中都各自浸泡著一段電阻絲，阻值分別為R1、R2和R3，用插有溫度計的橡膠塞封閉燒瓶，煤油中的電阻絲通過橡膠塞上的接線柱與電路相連，溫度計可以測量煤油的溫度，下列說法正確的是（　　）
A．為實現實驗目的，應將R1、R2和R3改為并聯
B．甲、乙、丙三瓶中裝入煤油的質量可以不相等
C．為實現實驗目的，三個燒瓶內的電阻R1、R2和R3阻值應相等（且質量未知）
D．實驗中通過觀察溫度計示數變化來判斷電流通過導體產生熱量的多少
小華家需要安裝一個電熱淋浴器。一般淋浴用水的流量約為8L/min（約1.33×10﹣4m3/s），淋浴時間可按5min計算，合適的水溫約為45℃．電熱淋浴器有甲、乙兩種類型。甲類型沒有水箱，電熱淋浴器與水管相連，直接對流動的水加熱；乙類型有水箱，待水箱中的水加熱至45℃后再淋浴。小華家供電電路的額定電壓為220V，允許通過的最大電流為20A．假設電流所產生的熱量全部用來使水升溫，加熱前的水溫為20℃，請你根據以上條件判斷，下列兒種說法正確的是（　　）
A．只有甲類型的電熱淋浴器適合小華家的供電電路
B．只有乙類型的電熱淋浴器適合小華家的供電電路
C．甲類型的電熱淋浴器所需要的最小電流為lOA
D．在小華家的供電電路允許的前提下，乙類型的電熱淋浴器使40kg水溫度升高25℃，至少需要約30min
有兩根電熱絲，R1＝nR2，若單獨用R1對一壺水加熱，則所需時間為t，則將這兩根電熱絲同時連入電路，燒開同一壺水所需的最短時間為（不計熱損失）（　　）
A．t B．t C．t D．t
某電動機線圈的電阻為R，正常工作時兩端的電壓為U，通過的電流為I，則該電動機工作時，輸出的最大機械功率為（　　）
A．UI B．I2R C．UI﹣I2R D．UI+I
4609465788035納米技術不僅應用于高科技，在生產、生活中得到了廣泛的應用，某中學納米課題研究小組的同學了解到的某一新產品﹣﹣納米電熱水器的部分技術參數表及電路圖如下，設R1、R2、R3均為加熱電阻，其值不受溫度影響，S為檔位開關，是熱水器有“低”“中”“高”溫度檔，使用時接入家庭電路中，則下列說法正確的是（　　）
型號
額定電壓（V）
水箱容量（L）
頻率（Hz）
額定功率（kW）
DGW
220
40
50
0.5/1.0/2.2
A．開關S接“3”檔時為高溫檔，因為接入電路的熱電阻多
B．R2的阻值為26.4Ω
C．在低溫檔通電10min，該熱水器消耗電能為5×103J
D．該熱水器在“低”“中”溫度檔分別通電1min（不計熱量損耗）兩種情況下水箱內水溫升高之比為1：4
3806190227965電動自行車有行駛工作、蓄電池充電兩種狀態，局部電路圖如圖所示，斷開S后，充電插口可以外接充電器對電池進行充電，電動自行車行駛過程中，其電動機正常工作電壓為48V，此時通過電動機線圈的電流為5A，電動機線圈的電阻是0.5Ω．下列說法正確的是（ ）
A．電動機正常工作1min，消耗的電能為14400J
B．電動機正常工作lmin，電流通過線圈所產生的熱量為14400J
C．電動自行車行駛過程中電動機把電能全部轉化為機械能
D．對蓄電池充電時，化學能轉化為電能
如圖所示的四個電路中，電源電壓U相同，R1＜R2，在相同時間內電流做功由大到小的順序是（）
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．丙、乙、甲、丁 D．丁、甲、乙、丙
2721610436880小林想測量小燈泡的電功率。小燈泡上標有“2.5V0.3A”的字樣，實驗電路如圖甲所示。實驗中，當電壓表示數為1.5V時，電流表示數如圖乙所示。根據實驗過程及現象，下列四個選項中不正確的是（）
A．圖乙中的電流表示數為 1A
B．小燈泡此時的實際功率為0.3W
C．若想測量小燈泡的額定功率，電壓表量程需選擇0～3V
D．滑片P在某位置時，電壓表示數為2V，若要測量小燈泡的額定功率，還應將滑片繼續向右移動
在探究電流通過導體產生熱量多少的影響因素時，小明把阻值恒定為R1＝5Ω、R2＝10Ω的兩段電熱絲分別放在如圖1所示的兩個完全相同的燒瓶中并接入電路，在燒瓶中加入質量、初溫均相同的煤油，再分別插入相同的溫度計。實驗設計中用　 　表示電流通過電熱絲產生熱量的多少，不計實驗過程中的熱損失。
（1）利用該實驗裝置可以完成的可探究的科學問題是：　 　。
（2）將如圖2所示的甲、乙、丙三個完全相同的燒瓶，每個燒瓶內裝有質量相等的煤油、相同的溫度計和阻值相等且恒定的電熱絲R，依次分別接入如圖3所示電路進行實驗得到下表所示實驗數據，其中I為通過電熱絲的電流，t0為閉合開關前燒瓶內的溫度計的示數，t為通電4min時溫度計的示數。根據此表格數據可以得到初步的實驗結論是：　 　。
I/A
0.10
0.14
0.18
t0/℃
18
18
18
t/℃
19
20
21
△t/℃
1
2
3
在此實驗過程中燒瓶甲、乙、丙依次接入電路前須先　 　（填“斷開”或“閉合”）開關，依次接入電路后，滑動變阻器的滑動觸頭P需向　 　（填“左”或“右”或“不動”）滑動。
如圖1是小明“測量小燈泡電功率”的電路，燈泡的額定電壓為2.5V（電阻約10Ω）、電源電壓恒為6V。
（1）為保證實驗順利進行，應選擇下列哪個滑動變阻器接入電路中　 　；
A.10Ω 2A B.20Ω 1A
（2）閉合開關，調節滑動變阻器滑片P，發現電壓表示數為2.7V，要使燈泡正常發光，下一步操作應該是：將滑片P向　 　（填“左”或“右”）端移動；
（3）完成上述實驗后，小明向老師又要了一個已知阻值為R0的定值電阻和一個單刀雙擲開關，設計了如圖2所示的電路測量燈泡的額定功率。請完成實驗步驟：
①閉合開關S1，將S2撥到觸點　 （填“1”或“2”））），移動滑片P，使電壓表的示數為　 　V；
②再將開關S2撥到觸點　 　（填“1”或“2”），保持滑片P的位置不動，讀出電壓表的示數U；
③燈泡額定功率的表達式為P額＝　 　（用已知量和測量量符號表示）。
4406265217805小華家買了一個家用電吹風，其簡化電路如圖所示，主要技術參數如下表。電吹風在額定電壓下工作，請解答如下問題：
（1）電吹風吹冷風時，通過電動機的電流是多大？
（2）電熱絲工作時的電阻是多大？
（3）電吹風內電動機的電阻是1Ω，電吹風吹冷風5min產生的熱量是多少？
4728845394335在一次課外探究中，王華觀察了他家的某品牌雙色電烤箱。看說明書后得知電烤箱采用雙控電路，電路如圖所示，S為總開關，S1和S2為兩個溫控開關，R1和R2為上、下兩層的加熱電阻，上、下同時加熱時額定功率為1600W，其中R1＝3R2．
（1）上、下兩層同時正常工作時，R1消耗的電功率是多少瓦？
（2）只有R1正常工作時，通過R1的電流是多少？（計算結果保留一位小數）
（3）王華決定用家中的電能表和手表測量做晚飯時電烤箱的實際功率。他觀察家里電能表和手表測量做晚飯時電烤箱的實際功率。他觀察家里電能表標有220V、20（40）A、50Hz、3200r/kW?h的字樣。于是，他關閉了家中所有其他用電器，僅讓電烤箱單獨工作（上、下層同時加熱）30秒，電能表轉盤轉過了32轉，請計算電烤箱的實際功率是多少瓦？
爆米花機工作參數和電路如圖1圖2，只閉合開關S1時開始加工爆米花，電熱絲R1加熱的同時電動機攪拌，電動機功率為40W；只閉合S2時，電熱絲R2單獨工作保溫，防止爆米花變涼。求：
（1）電熱絲R2的阻值是多少Ω？
（2）將100g、20℃玉米加熱到300℃后成為爆米花，需要5min，玉米加熱過程中吸收的熱量是多少J？[c玉米＝1.2×103J/（kg?℃）]
391922012065（3）電熱絲R1給玉米加熱時的效率是多少？
課后作業
4770755292735小明按如圖所示電路測量小燈泡功率，備有器材規格如下：電源電壓恒為6V，小燈泡額定電壓為2.5V，燈泡正常發光時燈絲電阻約為l0Ω，變阻器甲的規格“10Ω 1A”、乙的規格“50Ω 0.5A”，電流表（0﹣0.6A、0﹣3A），電壓表（0﹣3V、0﹣15V），下列說法錯誤的是（　　）
A．在連接實驗電路時，應將滑動變阻器滑片滑置最右端
B．變阻器應選擇甲“10Ω 1A”的
C．實驗可發現，燈泡在不同電壓下，實際功率不同，亮度不同
D．在測量不同電壓下的電功率，為減小誤差，應選用量程為0﹣3V的電壓表
如圖所示是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關的實驗，下列分析正確的是（　　）
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A．甲實驗通電一段時間后，左側容器內空氣吸收的熱量更多
B．乙實驗通電一段時間后，左側 U 形管中液面的高度差比右側的大
C．乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系
D．乙實驗右邊密閉容器與左邊密閉容器中的電阻絲產生熱量之比為 4：1
在測量小燈泡的電功率的實驗中，把標有“2.5V”的燈泡L與滑動變阻器R串聯起來接在電壓是5V的電源上，調節滑動變阻器，使燈泡正常發光，測得小燈泡的功率為0.5W，以下說法中不正確的是（　　）
A．電流表的讀數為0.2A，變阻器兩端電壓是5V
B．滑動變阻器連入電路中的電阻R＝12.5Ω
C．相等時間內，電流對L和R所做的功相等
D．燈泡L和滑動變阻器消耗的總電功率相等
為了探究電流產生的熱量跟什么因素有關，群宇同學設計了如圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩根阻值不同的電阻絲（R1＜R2）分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與完全相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓相同，以下說法正確的是（　　）
A．乙裝置可用來研究電熱與電流的關系 B．通電 3min 后，A 氣球要比 B 氣球大
C．通電 3min 后，C 氣球最大 D．通電 3min 后，D 氣球最大
如圖所示，是某電器內部的電路結構圖，R1、R2為阻值相同的電熱絲，不同的連接方式其發熱功率不同，下列說法正確的是（　　）
A．甲的發熱功率與丙的發熱功率相等 B．丁的發熱功率是丙的發熱功率的4倍
C．丙的發熱功率是乙的發熱功率的2倍 D．丁的發熱功率是乙的發熱功率的2倍
468122076835如圖是直流電動機提升重物的示意圖，電源電壓為36V且保持不變，電路中的電流是2A，質量為8kg的重物在電動機帶動下以0.8m/s的速度勻速上升，不計各處摩擦，則電動機線圈的電阻是（g取10N/kg）（　　）
A．18Ω B．8Ω C．2Ω D．4Ω
加在某電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為r，則電動機線圈上消耗的電熱功率為（　　）
A．P B． C． D．P﹣
某興趣小組利用圖甲裝置探究電流熱效應的影響因素，實驗步驟如下：
①將阻值為10歐和20歐的電阻絲分別置于A、B兩個盛滿煤油的燒瓶中，按圖甲所示連接電路。
②閉合開關，將滑動變阻器的滑片移至某一位置，記錄此時電流表的讀數I，通電一段時間，記錄A、B燒瓶的玻璃管內液面的變化高度分別為△h1、△h2。
③斷開開關，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置。
④閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電流表的讀數為2I，當通電時間與步驟②相同時，記錄A、B燒瓶的玻璃管內液面的變化高度分別為△h3、△h4，實驗數據如表。
電流大小
燒瓶玻璃管內液面的變化高度
A燒瓶（RA＝10歐）
B燒瓶（RB＝20歐）
I
△h1
△h2
2I
△h3
△h4
（1）步驟②中的電流表示數如圖乙所示，此時電流為　 　安。
（2）本實驗通過設計串聯電路來研究電阻對電流產生熱量的影響，可以控制哪些變量相同？　
　。
小明認為：只要選擇“△h1、△h2、△h3、△h4”四個量中的某兩個量進行比較，就能說明“對電流產生熱量多少的影響，電流比電阻更大”，請比較這兩個量的大小關系：　 　。
在一次測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率的實驗中，（電源由三節新干電池串聯組成）聰明而粗心的小馬連接了如圖A所示的電路。同組的小王發現電路連接有錯。問：
（1）如果閉合開關，電流表　 　（選填“不”、“不會”）損壞不發光。
（2）小明主張拆了以后重新連接，可是時間來不及了，小剛眼珠一轉，在圖示電路中只改變了某根導線一端的接點位置，電路就能測量小燈泡額定功率。在圖A中畫出小剛改動的那條導線。
（3）排除故障后正確操作實驗，測量數據如表所示：
實驗次數
1
2
3
4
5
6
7
8
發光情況
耀眼
明亮
亮
較亮
較暗
微光
熄滅
熄滅
電壓U/V
3.0
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.2
電流I/A
0.32
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
0.1
分析實驗數據可知：
①第2次實驗時，電流表的示數如圖B所示，則燈的額定功率為　 　。
②7、8兩次實驗中，燈泡熄滅的原因是　 　。
③小燈泡在斷電一段時間后的電阻可能是　 　（填“0Ω”、“1Ω”、“2Ω”或“8.9Ω”）。
小明家買了一臺電烤箱，有低、中、高三個檔位的發熱功率。
4864100342900如圖是其內部簡化電路圖，開關S1可分別與觸點a、b接觸。 已知：R1＝48.4Ω，R2＝96.8Ω，電源電壓保持不變。請分析和解答以下問題：
（1）當開關S1，置于b端、S2斷開時，電烤箱處于什么檔位？簡述理由
（2）電烤箱在中檔位工作時，消耗的電功率是多少？
（3）電烤箱在高檔位工作時，對食物加熱6min，消耗的電能為多少？
在今年5月份助殘活動中，某校初三同學為傷殘軍人買了一輛電動輪椅。同學們對這輛車的工作原理產生了興趣。他們對照說明書的電路原理圖（如圖所示）了解到，操縱桿可操縱雙刀雙擲開關K以及滑動變阻器R1的滑片P．前推操縱桿時輪椅前進，再向前推時快速前進；后拉操縱桿時輪椅慢慢后退。又知蓄電池的電壓U＝24V（保持不變）、定值電阻R2＝10Ω，電動機的額定功率P0＝72W、額定電壓4220845111760U0＝24V。
（1）從原理圖可知，當開關K接到哪兩個接線柱時，輪椅前進？
（2）當輪椅后退時，電流表示數為I＝1A，此時電動機的實際功率為多少？
（3）當電動機以額定功率工作時，輪椅勻速前進的速度為1.5m/s，電動機線圈電阻損耗的功率為12W，求此時輪椅受到的阻力大小。
新型電飯鍋采用“聰明火”技術，智能化地控制食物在不同時間段的溫度，以得到最佳的營養和口感，其簡化電路如圖甲所示。R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關。煮飯時，把電飯鍋接入220V電路中，在電飯鍋工作的30min內，電路中總電流隨時間變化的圖象如圖乙所示。求：
（1）當S和S1都閉合時電飯鍋的電功率；
（2）用該電飯鍋將2L的水從20℃加熱到 100℃吸收的熱量是多少？
（3）電熱絲R2的阻值；
（4）這30min內電飯鍋產生的熱量。
484695542164013．如圖為某些型號玩具電動機的工作電路圖，電動機銘牌上標有“6V 6W，線圈電阻2Ω”字樣，當開關閉合的瞬間，電動機尚未轉動，此時通過電動機的電流稱為啟動電流，為了保護電動機，啟動電流不得超過2A，求：
（1）啟動時，變阻箱R的阻值至少多大？
（2）當電動機啟動后，再次調節變阻箱R，使電動機進入正常工作狀態，此時R消耗的電功率為多大？
1234440010401300 電能（二）
知識點一：測量小燈泡額定功率
額定功率：用電器在額定電壓工作時的電功率即為額定功率。
實驗原理：false。
實驗設計基本思路：根據小燈泡兩端電壓是否為額定電壓來判斷小燈泡是否為正常工作，用電壓表測出小燈泡兩端電壓、電流表測電流。
切記測定小燈泡的額定功率的時候在不同電壓不能求平均值，無意義。
伏安法測量小燈泡功率（電路圖）
134302553975

【例題精講】
481266549530【例1】如圖所示是測額定電壓為2.5V燈泡的額定功率的電路圖。
（1）a是　 　表，b是　 　表。
（2）按電路圖連接好電路，測量前，開關應　斷開　，滑片P應滑到　 　點。
（3）如果小燈泡的阻值約為10Ω，電源由兩節干電池串聯組成，電流表有量程0～0.6A、0～3A兩擋，電壓表量程為0～3V和0～15V兩個擋，那么電流表量程應選　 　擋，電壓表量程應選　 　擋。
（4）閉合開關，發現小燈泡兩端電壓只有1.8V，滑動變阻器的滑片P應向 　端移動，才能使電壓表示數為　 　V，此時燈泡實際功率就是額定功率。
【答案】（1）電壓；電流；（2）斷開；B；（3）0～0.6A；0～3V；（4）A；2.5。
【解析】（1）由圖示電路圖可知，a與燈泡并聯，a是電壓表；b串聯在電路中，b是電流表。
（2）為保護電路，測量前，開關應斷開，滑片P應滑到B點。
（3）燈泡正常發光時的電流約為：I＝＝＝0.25A，電流表應選擇0～0.6A；燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選0～3V量程。
（4）電壓表示數為1.8V小于燈泡額定電壓2.5V，由電路圖可知，為測燈泡額定功率，應向A端移動滑片，直到電壓表示數為2.5V為止。
【例2】測定“小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。
（1）連接電路時開關應　 　，電流表的量程應選0～　 　A。
（2）請你用筆畫線代替導線，將圖1中的實物電路連接完整。
（3）小明同學閉合開關，移動滑片P到某一點時，電壓表示數（如圖2所示）為　 　V，若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖中滑片P向　 　（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數為2.5V。
（4）小明同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖3所示的I﹣U圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是　 　W。
（5）小紅同學的實驗小組在實驗中連接好電路，閉合開關，移動變阻器滑片P，發現小燈泡始終不亮，電壓表有示數，電流表無示數，原因可能是　 　（寫出一種即可）。
【答案】（1）斷開；0.6；（2）見解析（3）2.2；B；（4）0.5；（5）燈泡斷路
【解析】（1）連接電路時，開關必須處于斷開狀態；
4478655194945電路中的最大電流約：I＝＝＝0.25A，因此電流表量程選擇0～0.6A；
（2）使電流表的0.6A接線柱與燈泡的左接線柱相連，如下圖所示：
（3）由圖2所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，電壓表示數為2.2V，小于燈泡額定電壓，要測燈泡額定功率，由電路圖可知，應向B端移動滑動變阻器滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，減小滑動變阻器分壓，增大燈泡兩端電壓，使電壓表示數等于燈泡額定電壓；
（4）由圖3所示圖象可知，燈泡額定電壓對應的電流為0.2A，燈泡額定功率P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；
（5）燈泡不亮，電流表無示數，說明電路故障為斷路；電壓表有示數，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為燈泡斷路。
【例3】為測定小燈泡的額定功率，在下面提供的兩組器材中，選取一組實驗器材，設計一種實驗方法。要求：
（1）畫出實驗電路圖；
（2）寫出實驗步驟并用字母表示所測的物理量；
（3）寫出被測小燈泡額定功率的表達式。
器材l：標有“3V”的小燈泡、電流表、電池組、滑動變阻器、已知阻值的定值電阻、開關、導線若干；
器材2：標有“0.3A”的小燈泡、電壓表、電池組、滑動變阻器、已知阻值的定值電阻、開關、導線若干。
【答案】方法一：將定值電阻R0與燈泡并聯，兩電流表分別測量燈泡和定值電阻的電流，電路如圖所示：
步驟：按電路圖連接電路，調節滑動變阻器使A1的示數滿足U＝I1R0＝3V，并記下A2的示數I2。
則小燈泡的額定功率為P額＝U額I2（U額＝3V）；
316992048260134175529210

方法一 方法二
方法二：使燈泡與定值電阻R0串聯，兩電壓表分別測量燈泡和定值電阻兩端的電壓，電路如圖所示：
步驟：按電路圖連接電路，調節滑動變阻器的滑片P，使V2的示數U2滿足I＝＝0.3A，同時記錄電壓表V1的示數U1；則小燈泡的電功率P額＝U1I額（I額＝0.3A）。
知識點二：焦耳定律
電流熱效應：電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高，這種現象叫做電流的熱效應。
焦耳定律：通過實驗得出電流通過導體產生熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成反比，跟通電時間成正比；即false。
探究電流通過導體產生的熱的多少與那些因素有關的實驗設計：在2只燒瓶內裝有煤油，瓶塞上各插一個玻璃管，瓶內各裝1根阻值不同的電阻絲R甲和R乙。如下圖：
172529520320
【例題精講】
4378960238760【例4】探究“電流通過導體時產生熱量多少與什么因素有關”時，采用了如圖所示的實驗裝置。密閉容器中的電阻絲產生熱量越多，容器內空氣受熱膨脹越明顯，使U形管兩邊液面高度差越大。圖乙中兩根相同的電阻絲并聯后再與圖甲中的電阻絲串聯接入電路，則圖示對應的步驟探究是（　　）
A．通電導體產生的熱量與導體電阻的關系
B．通電導體產生的熱量與通過導體電流的關系
C．通電導體產生的熱量與導體的長度的關系
D．通電導體產生的熱量與通電時間的關系
【答案】B
【解析】如圖，通過電阻的電阻相同，通電時間相同，由于兩個電阻并聯后與左邊的電阻串聯，則通過電阻的電流不同，根據控制變量法可知：電阻的導體的長度、電阻相同，通電時間相同，所以探究的是電流產生熱量跟電流的關系
【例5】在研究電流通過電熱絲產生的熱量與哪些因素有關的實驗中，研究性學習小組設計了如圖1所示的實驗裝置，將導線A、B分別接在電源兩端，密封在塑料盒中的電熱絲對盒中的空氣加熱。若電熱絲阻值保持不變，密封塑料盒吸熱及其體積的變化均可忽略不計，則可通過U形管中液柱高度的變化情況，判斷盒中空氣被加熱的情況，從而可知電流通過電熱絲產生熱量的多少。實驗中，他們取四套這樣的裝置，其中只是電熱絲的阻值有所不同（均已標在圖中），其它方面均完全相同，將它們組裝成如圖2中甲、乙所示的情景，其中各U形管兩側的液柱高度均相同，在乙圖右側塑料盒外又并聯了一個阻值為5Ω的電熱絲，將導線A、B分別接在電源兩端進行實驗。下列說法中正確的是（　　）
A．甲實驗是為了研究電流產生的熱量與電流大小是否有關
B．乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻大小是否有關
C．甲實驗在通電一段時間內，兩U形管中液面的高度差均不斷增大，且左側U形管中液柱高度差小于右側U形管中液柱高度差
D．乙實驗在通電一段時間內，兩U形管中液面的高度差均不斷增大，且左側U形管中液面高度差等于右側U形管中液柱高度差
【答案】C
【解析】A、在甲裝置中，容器中的兩個電阻絲串聯，通過它們的電流I與通電時間t相同，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，所以甲實驗是為了探究電流產生的熱量與電阻大小的關系，
B、裝置甲中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯后再串聯，根據串聯電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右＝I左，兩個5Ω的電阻并聯，根據并聯電路的電流特點知I右＝I1+I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1＝I2，所以右邊容器中的通過電阻的電流是左側通過電流的一半，即是研究電流產生的熱量與電流的關系；
C、甲實驗兩電阻絲串聯，則通過電阻絲的電流和通電時間相同，右側電阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右側電阻產生熱量多，所以左側U形管中液柱高度差小于右側U形管中液柱高度差，
D、乙實驗中右邊容器中的通過電阻的電流是左側通過電流的一半，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左側電阻產生熱量多，所以左側U形管中液柱高度差大于右側U形管中液柱高度差。
1214120619125【例6】如圖所示小蕾同學在研究“電流通過導體產生熱量的多少與電流、電阻是否有關”時，采用了如圖所示的實驗裝置，其中a、b、c、d四個相同的容器密閉著等量空氣，將1、2和3、4導線分別接到電源兩端。
（1）實驗中通過觀察U形管中　 　的變化來比較電流通過電阻絲產生熱量的多少。這種實驗方法叫　 　。下面實驗也用這種實驗方法的是　 　。
A．認識電壓時，我們用水壓來類比
B．用光線來描述光通過的路徑
C．把敲響的音叉來接觸水面，看有沒有濺起水花，來判斷音叉有沒有振動
D．用斜面和小車來研究阻力對物體的影響
（2）裝置中的U形管　 　（選填“是”或“不是”）連通器。
（3）甲圖所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產生的熱量與　 　的關系，通電一段時間，　 　（選填“a”或“b”）容器中電流產生的熱量較多。
（4）乙圖所示的實驗裝置是用來研究電流通過電阻絲產生的熱量與　 　的關系，通電一段時間，　 　（選填“c”或“d”）容器中電流產生的熱量多。
【答案】（1）液面高度；轉換法；C；（2）不是；（3）電阻；b；（4）電流；c
【解析】（1）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉換法；
A、類比法；B、模型法；C、轉化法；D、；本實驗用到了實驗推理的研究方法。
（2）U形管本身是一個連通器，但圖中的U形管，一端被封閉，不符合“兩端開口，底部連通”這一特點，因此，不是連通器；
（3）如圖甲，兩個電阻串聯在電路中，電流相同，通電時間相同，電阻不同，運用控制變量法，探究電流產生熱量跟電阻的關系；通過一段時間，b容器中電流產生的熱量較多，該容器的電阻最大；
（4）圖乙裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯后再串聯，
根據串聯電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右＝I左，兩個5Ω的電阻并聯，根據并聯電路的電流特點知I右＝I內+I外，所以，I左＞I內，燒瓶內的電阻值都是5Ω，阻值相等，通電時間相等，電流不同，運用控制變量法，探究電流產生熱量跟電流的關系；通過一段時間，c容器中電流產生的熱量多。
知識點三：電熱器
電熱器：將電能轉化成熱能的用電器。工作原理：電流的熱效應，主要電子元件：電阻絲。
生活中的電熱器：電熱水器、電熱毯、電飯煲等等
兩根電阻絲接入電路中的四種情況（電源電壓均為U，R1>R2）：
false false false false
false
電熱器檔位：電熱器主要采用通過開關閉合與斷開來改變接入電路中電阻的個數的方式來實現檔位的改變；故在完成題目的時應仔細分析電路，確認不同情況下電路的總功率變化情況。
【例題精講】
4116070435610【例7】如圖是電飯鍋的電路圖。電飯鍋工作時有兩種狀態：當自動開關S 接通時，電飯鍋處于加熱狀態，將鍋內的水加熱直到燒開；當自動開關S 斷開時，電飯鍋處于保溫狀態。圖中R2 是加熱用的電熱絲，阻值為55 歐；R1 是電阻，阻值為145 歐。試求：
（1）在加熱狀態下，電飯鍋正常工作30分鐘產生多少熱量？
（2）在保溫狀態下，電飯鍋消耗的功率多大？
【答案】（1）1.584×106 J。（2）242 W
【解析】略（書中例題）
4195445600710【例8】如圖是某家用電熱水器的簡化電路圖，溫控開關S可根據水溫自動切換到加熱和保溫兩種狀態，R1、R2是發熱電阻，熱水器主要參數如下表。熱水器正常加熱35min，可使滿箱水的溫度從25℃升高到55℃，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），請你解答：
額定電壓
220V　
　容積
30L　
　加熱功率
2000W　
　保溫功率
　800W
（1）開關S跳至　 　觸點位置時，熱水器進入保溫狀態；
（2）R1的阻值　 　；
（3）在上述加熱任務中，水吸收的熱量 　；
（4）在上述加熱任務中，熱水器的加熱效率 　。
【答案】（1）b；（2）24.2Ω；（3）3.78×106J；（4）90%
【解析】（1）由電路圖可知，開關S跳至b觸點位置時，兩電阻串聯，電路電阻較大，
由P＝UI＝可知，電壓一定時，電路的總功率最小，熱水器進入保溫狀態；
（2）開關S與a觸點連接時，電路為R1的簡單電路，此時電路的電阻較小，電路的總功率最大，處于加熱狀態，
由P＝UI＝可得，R1的阻值：
R1＝＝＝24.2Ω；
（3）滿箱水中水的體積：
V＝30L＝30dm3＝0.03m3，
由ρ＝可知，水的質量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.03m3＝30kg，
則水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×30kg×（55℃﹣25℃）＝3.78×106J；
（4）由P＝可得，加熱狀態下，熱水器正常工作35min需消耗電能：
W＝P加熱t′＝2000W×35×60s＝4.2×106J，
熱水器的加熱效率：
η＝×100%＝×100%＝90%。
項目
參數
電源電壓（V）
220
低溫檔功率（W）
275
中溫檔功率（W）
550
高溫檔功率（W）
1100
【例9示，圖乙是該養生壺的簡化電路圖。
（1）開關S1、S2處于什么狀態，養生壺為低溫檔，說明判斷依據；
（2）求R1的阻值；
（3）養生壺處于高溫檔工作時，求電路中的電流大小；
3576320737235（4）該養生壺正常工作時，在1個標準大氣壓下，使用高溫檔將初溫是12℃，質量為1kg的水燒開，若高溫檔的加熱效率為80%求養生壺消耗的電能和燒開一壺水需要的時間。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】（1）當開關S1斷開，S2接A時，為低溫檔；因為此時電阻R1、R2串聯，電路中的總電阻最大，總功率最小；（2）88Ω；（3）5A；（4）420s。
【解析】（1）由電路圖可知，當開關S1斷開，S2接A時，電阻R1、R2串聯，電路中的電阻最大，
由P＝可知，電功率最小，所以此時養生壺為低溫檔。
（2）由電路圖可知，當開關S1閉合，S2接A時，電阻R2被短路，電路為R1的簡單電路，電路中的電阻較大，
由P＝可知，電功率較小，所以此時養生壺為中溫檔，
則R1的阻值：R1＝＝＝88Ω。
（3）由P＝UI得，養生壺處于高溫檔工作時電路中的電流：
I＝＝＝5A。
（4）在1個標準大氣壓下，水沸騰時的溫度t＝100℃，
水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，
由η＝×100%得，養生壺消耗的電能：
W＝＝＝4.62×105J。
由P＝得，燒開一壺水需要的時間：
t＝＝＝420s。
知識點四：電動機
電動機：主要將電能轉化為機械的動力裝置。
電動機（直流）結構：轉子（線圈銅導線制成，有一定的電阻）、定子（一般為永磁體）、換向器
電動機轉動時能量轉化示意圖：
電動機的兩種狀態及對應的相關計算：
①轉動時：
電動機功率：false；熱功率：false；根據能量守恒可以得出機械功率： false
②不轉動：false；機械功率為零。
③電動機效率：false
電動機為非純電阻，故電動機轉動時歐姆定律不成立；電動機在不轉動時為純電阻，歐姆定律成立。
【例題精講】
【例10】小江組裝了一臺直流電動機模型，她將電動機模型接入如圖甲所示的電路中，已知電源電壓U＝3V，并保持不變，線圈電阻R＝1.5Ω，接通電路后，電動機正常轉動，電流表讀數I＝0.8A，已知電動機正常工作時的能量轉化關系如圖乙所示，摩擦不計，求：
（1）完成圖乙能量轉化圖
（2）電動機正常轉動1min消耗的電能W和線圈產生的熱量Q；
（3）電動機輸出的機械功率P；
（4）在圖乙中方框3內填入能量名稱，并求出電動機能量利用率η。
【答案】（1）略 （2）144J，57.6J；（3）1.44W；（4）60%
【解析】（1）略
（2）t＝1min＝60s，由W＝UIt得
電機正常運轉時消耗的電能W＝3V×0.8A×60s＝144J。
由Q＝I2Rt得
Q＝（0.8A）2×1.5Ω×60s＝57.6J
（3）由能量守恒得，電機輸出的機械功W1＝W﹣Q＝86.4J
機械功率為P＝＝＝＝1.44W
（4）由能量轉化與守恒知，電能轉化為機械能與內能，故上表中填內能，
能量利用率η＝＝＝60%。
【例11】某同學根據如圖所示電路進行實驗，先用夾子夾住電動機轉軸使其不能轉動，閉合開關S，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數；后松開夾子，使電動機轉軸轉動，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數。數據記錄如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不轉動
0.2
0.2
W1
Q1
轉動
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表數據計算和分析：
（1）電動機不轉動時，通電10s，電動機所做的電功W1和所產生的熱量Q1。
（2）電動機轉動時，通電10s，電動機所做的電功W2和所產生的熱量Q2。
（3）試比較W1和Q1的大小關系以及W2和Q2的大小關系，并分析其原因。
【答案】（1）電動機所做的電功為0.4J，所產生的熱量Q1是0.4J；
（2）電動機轉動時，通電10s，電動機所做的電功率W2是36J，所產生的熱量Q2是14.4J；
（3）W1＝Q1，W2＞Q2，電動機未轉動時，電流經線圈時電能全部轉化為熱能，因此W1＝Q1；電動機轉動時，電流流經線圈時電能一部分轉化為機械能，另一部分轉化為熱能，因此W2＞Q2。
【解析】（1）電動機不轉動時，電能全部轉化為內能，所以W1＝U1I1t＝0.2V×0.2A×10s＝0.4J；
因為I＝，所以電動機不轉動時電阻R＝＝＝1Ω，
電動機所產生的熱量Q1＝I12Rt＝（0.2A）2×1Ω×10s＝0.4J；
（2）因為I＝，通電10s，電動機所做的電功W2＝U2I2t＝3.0V×1.2A×10s＝36J，
電動機轉動時電阻R與電動機不轉動時的電阻相等，
電動機所產生的熱量Q2＝I22Rt＝（1.2A）2×1Ω×10s＝14.4J；
（3）通過上述計算可得，W1＝Q1，W2＞Q2，電動機未轉動時，電流經線圈時電能全部轉化為熱能，因此W1＝Q1；電動機轉動時，電流流經線圈時電能一部分轉化為機械能，另一部分轉化為熱能，因此W2＞Q2。
4652645346075【例12】某工地用電動起重機吊起重物，重物的質量m＝400kg，電源提供的電壓U＝220V，不計一切摩擦。當電動起重機以v＝0.1m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I＝2A（g取l0N/kg）
（1）電動機線圈的電阻R是多少？
（2）電動機勻速提升質量m′＝200kg的重物，電動機的輸入功率不變，提升速度是多少？
【答案】（1）10Ω；（2）0.2m/s。
【解析】電動機的輸出功率：
P出＝Fv＝Gv＝mgv＝400kg×l0N/kg×0.1m/s＝400W，
電動機的輸入功率：
P入＝UI＝220V×2A＝440W，
根據能量守恒定律得，電動機線圈的發熱功率：
PR＝P入﹣P出＝440W﹣400W＝40W，
根據P＝I2R可得，電動機線圈的電阻：
R＝＝＝10Ω；
（2）∵電動機的輸入功率不變時，發熱功率不變，
∴輸出功率不變，
則提升速度v′＝＝＝＝＝0.2m/s。
課堂練習
在科學實驗時，往往需要我們注意操作，才能取得良好的實驗效果，在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，當手移動變阻器滑片時，眼睛應觀察（　C　）
A．燈泡的發光情況 B．變阻器滑片的位置
C．電壓表的示數 D．電流表的示數
電爐工作時，根據焦耳定律可知，相同時間內電爐絲產生的熱量比導線多，所以電爐絲熱得發紅而連接電爐絲的導線不太熱，其原因是（　A　）
A．電爐絲的電阻較大 B．電爐絲與導線是并聯的
C．電爐絲的橫截面大 D．通過電爐絲的電流較大
3644900370205小明想利用如圖所示裝置探究“電流通過導體產生的熱量與電阻大小的關系”。甲、乙丙三個燒瓶內所盛煤油中都各自浸泡著一段電阻絲，阻值分別為R1、R2和R3，用插有溫度計的橡膠塞封閉燒瓶，煤油中的電阻絲通過橡膠塞上的接線柱與電路相連，溫度計可以測量煤油的溫度，下列說法正確的是（　D　）
A．為實現實驗目的，應將R1、R2和R3改為并聯
B．甲、乙、丙三瓶中裝入煤油的質量可以不相等
C．為實現實驗目的，三個燒瓶內的電阻R1、R2和R3阻值應相等（且質量未知）
D．實驗中通過觀察溫度計示數變化來判斷電流通過導體產生熱量的多少
小華家需要安裝一個電熱淋浴器。一般淋浴用水的流量約為8L/min（約1.33×10﹣4m3/s），淋浴時間可按5min計算，合適的水溫約為45℃．電熱淋浴器有甲、乙兩種類型。甲類型沒有水箱，電熱淋浴器與水管相連，直接對流動的水加熱；乙類型有水箱，待水箱中的水加熱至45℃后再淋浴。小華家供電電路的額定電壓為220V，允許通過的最大電流為20A．假設電流所產生的熱量全部用來使水升溫，加熱前的水溫為20℃，請你根據以上條件判斷，下列兒種說法正確的是（　B　）
A．只有甲類型的電熱淋浴器適合小華家的供電電路
B．只有乙類型的電熱淋浴器適合小華家的供電電路
C．甲類型的電熱淋浴器所需要的最小電流為lOA
D．在小華家的供電電路允許的前提下，乙類型的電熱淋浴器使40kg水溫度升高25℃，至少需要約30min
有兩根電熱絲，R1＝nR2，若單獨用R1對一壺水加熱，則所需時間為t，則將這兩根電熱絲同時連入電路，燒開同一壺水所需的最短時間為（不計熱損失）（　B　）
A．t B．t C．t D．t
某電動機線圈的電阻為R，正常工作時兩端的電壓為U，通過的電流為I，則該電動機工作時，輸出的最大機械功率為（　C　）
A．UI B．I2R C．UI﹣I2R D．UI+I
4609465788035納米技術不僅應用于高科技，在生產、生活中得到了廣泛的應用，某中學納米課題研究小組的同學了解到的某一新產品﹣﹣納米電熱水器的部分技術參數表及電路圖如下，設R1、R2、R3均為加熱電阻，其值不受溫度影響，S為檔位開關，是熱水器有“低”“中”“高”溫度檔，使用時接入家庭電路中，則下列說法正確的是（　B　）
型號
額定電壓（V）
水箱容量（L）
頻率（Hz）
額定功率（kW）
DGW
220
40
50
0.5/1.0/2.2
A．開關S接“3”檔時為高溫檔，因為接入電路的熱電阻多
B．R2的阻值為26.4Ω
C．在低溫檔通電10min，該熱水器消耗電能為5×103J
D．該熱水器在“低”“中”溫度檔分別通電1min（不計熱量損耗）兩種情況下水箱內水溫升高之比為1：4
3806190227965電動自行車有行駛工作、蓄電池充電兩種狀態，局部電路圖如圖所示，斷開S后，充電插口可以外接充電器對電池進行充電，電動自行車行駛過程中，其電動機正常工作電壓為48V，此時通過電動機線圈的電流為5A，電動機線圈的電阻是0.5Ω．下列說法正確的是（ A ）
A．電動機正常工作1min，消耗的電能為14400J
B．電動機正常工作lmin，電流通過線圈所產生的熱量為14400J
C．電動自行車行駛過程中電動機把電能全部轉化為機械能
D．對蓄電池充電時，化學能轉化為電能
如圖所示的四個電路中，電源電壓U相同，R1＜R2，在相同時間內電流做功由大到小的順序是（D）
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．丙、乙、甲、丁 D．丁、甲、乙、丙
2721610436880小林想測量小燈泡的電功率。小燈泡上標有“2.5V0.3A”的字樣，實驗電路如圖甲所示。實驗中，當電壓表示數為1.5V時，電流表示數如圖乙所示。根據實驗過程及現象，下列四個選項中不正確的是（A）
A．圖乙中的電流表示數為 1A
B．小燈泡此時的實際功率為0.3W
C．若想測量小燈泡的額定功率，電壓表量程需選擇0～3V
D．滑片P在某位置時，電壓表示數為2V，若要測量小燈泡的額定功率，還應將滑片繼續向右移動
在探究電流通過導體產生熱量多少的影響因素時，小明把阻值恒定為R1＝5Ω、R2＝10Ω的兩段電熱絲分別放在如圖1所示的兩個完全相同的燒瓶中并接入電路，在燒瓶中加入質量、初溫均相同的煤油，再分別插入相同的溫度計。實驗設計中用　 　表示電流通過電熱絲產生熱量的多少，不計實驗過程中的熱損失。
（1）利用該實驗裝置可以完成的可探究的科學問題是：　 　。
（2）將如圖2所示的甲、乙、丙三個完全相同的燒瓶，每個燒瓶內裝有質量相等的煤油、相同的溫度計和阻值相等且恒定的電熱絲R，依次分別接入如圖3所示電路進行實驗得到下表所示實驗數據，其中I為通過電熱絲的電流，t0為閉合開關前燒瓶內的溫度計的示數，t為通電4min時溫度計的示數。根據此表格數據可以得到初步的實驗結論是：　 　。
I/A
0.10
0.14
0.18
t0/℃
18
18
18
t/℃
19
20
21
△t/℃
1
2
3
在此實驗過程中燒瓶甲、乙、丙依次接入電路前須先　 　（填“斷開”或“閉合”）開關，依次接入電路后，滑動變阻器的滑動觸頭P需向　 　（填“左”或“右”或“不動”）滑動。
【答案】溫度計升高的示數；（1）電流通過電熱絲時產生的熱量與電熱絲的阻值大小有關嗎？（2）在通電時間和電熱絲阻值一定時，通過電熱絲的電流越大，電熱絲產生的熱量越多；斷開；右。
如圖1是小明“測量小燈泡電功率”的電路，燈泡的額定電壓為2.5V（電阻約10Ω）、電源電壓恒為6V。
（1）為保證實驗順利進行，應選擇下列哪個滑動變阻器接入電路中　 　；
A.10Ω 2A B.20Ω 1A
（2）閉合開關，調節滑動變阻器滑片P，發現電壓表示數為2.7V，要使燈泡正常發光，下一步操作應該是：將滑片P向　 　（填“左”或“右”）端移動；
（3）完成上述實驗后，小明向老師又要了一個已知阻值為R0的定值電阻和一個單刀雙擲開關，設計了如圖2所示的電路測量燈泡的額定功率。請完成實驗步驟：
①閉合開關S1，將S2撥到觸點　 （填“1”或“2”））），移動滑片P，使電壓表的示數為　 　V；
②再將開關S2撥到觸點　 　（填“1”或“2”），保持滑片P的位置不動，讀出電壓表的示數U；
③燈泡額定功率的表達式為P額＝　 　（用已知量和測量量符號表示）。
【答案】（1）B；（2）右；（3）①2；2.5；②1；③＝
4406265217805小華家買了一個家用電吹風，其簡化電路如圖所示，主要技術參數如下表。電吹風在額定電壓下工作，請解答如下問題：
（1）電吹風吹冷風時，通過電動機的電流是多大？
（2）電熱絲工作時的電阻是多大？
（3）電吹風內電動機的電阻是1Ω，電吹風吹冷風5min產生的熱量是多少？
4340225146050【答案】（1）0.5A；（2）44Ω；（3）75J
4728845394335在一次課外探究中，王華觀察了他家的某品牌雙色電烤箱。看說明書后得知電烤箱采用雙控電路，電路如圖所示，S為總開關，S1和S2為兩個溫控開關，R1和R2為上、下兩層的加熱電阻，上、下同時加熱時額定功率為1600W，其中R1＝3R2．
（1）上、下兩層同時正常工作時，R1消耗的電功率是多少瓦？
（2）只有R1正常工作時，通過R1的電流是多少？（計算結果保留一位小數）
（3）王華決定用家中的電能表和手表測量做晚飯時電烤箱的實際功率。他觀察家里電能表和手表測量做晚飯時電烤箱的實際功率。他觀察家里電能表標有220V、20（40）A、50Hz、3200r/kW?h的字樣。于是，他關閉了家中所有其他用電器，僅讓電烤箱單獨工作（上、下層同時加熱）30秒，電能表轉盤轉過了32轉，請計算電烤箱的實際功率是多少瓦？
【答案】（1）400W；（2）1.8A；（3）1200W
爆米花機工作參數和電路如圖1圖2，只閉合開關S1時開始加工爆米花，電熱絲R1加熱的同時電動機攪拌，電動機功率為40W；只閉合S2時，電熱絲R2單獨工作保溫，防止爆米花變涼。求：
（1）電熱絲R2的阻值是多少Ω？
（2）將100g、20℃玉米加熱到300℃后成為爆米花，需要5min，玉米加熱過程中吸收的熱量是多少J？[c玉米＝1.2×103J/（kg?℃）]
391922012065（3）電熱絲R1給玉米加熱時的效率是多少？
【答案】（1）2200Ω；（2）3.36×104J；（3）56%

課后作業
4770755292735小明按如圖所示電路測量小燈泡功率，備有器材規格如下：電源電壓恒為6V，小燈泡額定電壓為2.5V，燈泡正常發光時燈絲電阻約為l0Ω，變阻器甲的規格“10Ω 1A”、乙的規格“50Ω 0.5A”，電流表（0﹣0.6A、0﹣3A），電壓表（0﹣3V、0﹣15V），下列說法錯誤的是（　B　）
A．在連接實驗電路時，應將滑動變阻器滑片滑置最右端
B．變阻器應選擇甲“10Ω 1A”的
C．實驗可發現，燈泡在不同電壓下，實際功率不同，亮度不同
D．在測量不同電壓下的電功率，為減小誤差，應選用量程為0﹣3V的電壓表
如圖所示是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關的實驗，下列分析正確的是（　B　）
15074909525
A．甲實驗通電一段時間后，左側容器內空氣吸收的熱量更多
B．乙實驗通電一段時間后，左側 U 形管中液面的高度差比右側的大
C．乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系
D．乙實驗右邊密閉容器與左邊密閉容器中的電阻絲產生熱量之比為 4：1
在測量小燈泡的電功率的實驗中，把標有“2.5V”的燈泡L與滑動變阻器R串聯起來接在電壓是5V的電源上，調節滑動變阻器，使燈泡正常發光，測得小燈泡的功率為0.5W，以下說法中不正確的是（　A　）
A．電流表的讀數為0.2A，變阻器兩端電壓是5V
B．滑動變阻器連入電路中的電阻R＝12.5Ω
C．相等時間內，電流對L和R所做的功相等
D．燈泡L和滑動變阻器消耗的總電功率相等
為了探究電流產生的熱量跟什么因素有關，群宇同學設計了如圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩根阻值不同的電阻絲（R1＜R2）分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與完全相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓相同，以下說法正確的是（　C　）
A．乙裝置可用來研究電熱與電流的關系 B．通電 3min 后，A 氣球要比 B 氣球大
C．通電 3min 后，C 氣球最大 D．通電 3min 后，D 氣球最大
如圖所示，是某電器內部的電路結構圖，R1、R2為阻值相同的電熱絲，不同的連接方式其發熱功率不同，下列說法正確的是（　C　）
A．甲的發熱功率與丙的發熱功率相等 B．丁的發熱功率是丙的發熱功率的4倍
C．丙的發熱功率是乙的發熱功率的2倍 D．丁的發熱功率是乙的發熱功率的2倍
468122076835如圖是直流電動機提升重物的示意圖，電源電壓為36V且保持不變，電路中的電流是2A，質量為8kg的重物在電動機帶動下以0.8m/s的速度勻速上升，不計各處摩擦，則電動機線圈的電阻是（g取10N/kg）（　C　）
A．18Ω B．8Ω C．2Ω D．4Ω
加在某電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為r，則電動機線圈上消耗的電熱功率為（　C　）
A．P B． C． D．P﹣
某興趣小組利用圖甲裝置探究電流熱效應的影響因素，實驗步驟如下：
①將阻值為10歐和20歐的電阻絲分別置于A、B兩個盛滿煤油的燒瓶中，按圖甲所示連接電路。
②閉合開關，將滑動變阻器的滑片移至某一位置，記錄此時電流表的讀數I，通電一段時間，記錄A、B燒瓶的玻璃管內液面的變化高度分別為△h1、△h2。
③斷開開關，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置。
④閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電流表的讀數為2I，當通電時間與步驟②相同時，記錄A、B燒瓶的玻璃管內液面的變化高度分別為△h3、△h4，實驗數據如表。
電流大小
燒瓶玻璃管內液面的變化高度
A燒瓶（RA＝10歐）
B燒瓶（RB＝20歐）
I
△h1
△h2
2I
△h3
△h4
（1）步驟②中的電流表示數如圖乙所示，此時電流為　 　安。
（2）本實驗通過設計串聯電路來研究電阻對電流產生熱量的影響，可以控制哪些變量相同？　
　。
小明認為：只要選擇“△h1、△h2、△h3、△h4”四個量中的某兩個量進行比較，就能說明“對電流產生熱量多少的影響，電流比電阻更大”，請比較這兩個量的大小關系：　 　。
【答案】（1）0.24；（2）電流和通電時間；（3）△h3＞△h2
在一次測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率的實驗中，（電源由三節新干電池串聯組成）聰明而粗心的小馬連接了如圖A所示的電路。同組的小王發現電路連接有錯。問：
（1）如果閉合開關，電流表　 　（選填“不”、“不會”）損壞不發光。
（2）小明主張拆了以后重新連接，可是時間來不及了，小剛眼珠一轉，在圖示電路中只改變了某根導線一端的接點位置，電路就能測量小燈泡額定功率。在圖A中畫出小剛改動的那條導線。
（3）排除故障后正確操作實驗，測量數據如表所示：
實驗次數
1
2
3
4
5
6
7
8
發光情況
耀眼
明亮
亮
較亮
較暗
微光
熄滅
熄滅
電壓U/V
3.0
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.2
電流I/A
0.32
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
0.1
分析實驗數據可知：
①第2次實驗時，電流表的示數如圖B所示，則燈的額定功率為　 　。
②7、8兩次實驗中，燈泡熄滅的原因是　 　。
③小燈泡在斷電一段時間后的電阻可能是　 　（填“0Ω”、“1Ω”、“2Ω”或“8.9Ω”）。
【答案】（1）不會；（2）略；（3）①0.75W；②加在燈泡兩端的實際電壓太低，其實際功率太小；③1Ω
小明家買了一臺電烤箱，有低、中、高三個檔位的發熱功率。
4864100342900如圖是其內部簡化電路圖，開關S1可分別與觸點a、b接觸。 已知：R1＝48.4Ω，R2＝96.8Ω，電源電壓保持不變。請分析和解答以下問題：
（1）當開關S1，置于b端、S2斷開時，電烤箱處于什么檔位？簡述理由
（2）電烤箱在中檔位工作時，消耗的電功率是多少？
（3）電烤箱在高檔位工作時，對食物加熱6min，消耗的電能為多少？
【答案】（1）當開關S1置于b端、S2斷開時，R1和R2串聯接入電路，電源電壓不變，功率最小，故是低檔位；（2）1000W；（3）5.4×105J
在今年5月份助殘活動中，某校初三同學為傷殘軍人買了一輛電動輪椅。同學們對這輛車的工作原理產生了興趣。他們對照說明書的電路原理圖（如圖所示）了解到，操縱桿可操縱雙刀雙擲開關K以及滑動變阻器R1的滑片P．前推操縱桿時輪椅前進，再向前推時快速前進；后拉操縱桿時輪椅慢慢后退。又知蓄電池的電壓U＝24V（保持不變）、定值電阻R2＝10Ω，電動機的額定功率P0＝72W、額定電壓4220845111760U0＝24V。
（1）從原理圖可知，當開關K接到哪兩個接線柱時，輪椅前進？
（2）當輪椅后退時，電流表示數為I＝1A，此時電動機的實際功率為多少？
（3）當電動機以額定功率工作時，輪椅勻速前進的速度為1.5m/s，電動機線圈電阻損耗的功率為12W，求此時輪椅受到的阻力大小。
【答案】（1）開關接3、4時，輪椅前進；（2）電動機的實際功率為14W； （3）車受到的阻力為40N。
新型電飯鍋采用“聰明火”技術，智能化地控制食物在不同時間段的溫度，以得到最佳的營養和口感，其簡化電路如圖甲所示。R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關。煮飯時，把電飯鍋接入220V電路中，在電飯鍋工作的30min內，電路中總電流隨時間變化的圖象如圖乙所示。求：
（1）當S和S1都閉合時電飯鍋的電功率；
（2）用該電飯鍋將2L的水從20℃加熱到 100℃吸收的熱量是多少？
（3）電熱絲R2的阻值；
（4）這30min內電飯鍋產生的熱量。
【答案】（1）660W；（2）6.72×105J；（3）220Ω；（4）9.9×105J
484695542164013．如圖為某些型號玩具電動機的工作電路圖，電動機銘牌上標有“6V 6W，線圈電阻2Ω”字樣，當開關閉合的瞬間，電動機尚未轉動，此時通過電動機的電流稱為啟動電流，為了保護電動機，啟動電流不得超過2A，求：
（1）啟動時，變阻箱R的阻值至少多大？
（2）當電動機啟動后，再次調節變阻箱R，使電動機進入正常工作狀態，此時R消耗的電功率為多大？
【答案】（1）4Ω；（2）6W

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