第10讲 电功 电功率（7考点+8题型）-2024-2025学年（浙教版）九年级上册科学期中期末题型复习讲义

第10讲 电功 电功率 考点一、电能 电功 1 考点二、电能的计量 2 考点三、电功 2 考点四、电功率 4 考点五、额定电压、额定功率 4 考点六、测量小灯泡电功率 5 考点七、焦耳定律 6 题型1电能表的认识及电能的计算 7 题型2电功与电功率的计算 9 题型3比例问题 13 题型4变阻器移动问题 16 题型5电路变化功率问题 21 题型6电功率的测量 25 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 29 题型8电热器及其计算 33 考点一、电能 电功 1.电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 2.电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。 考点二、电能的计量 1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表） （1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。 （2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。 （3）电能表上所标参数的物理意义 参数 物理意义 220V 表示该电能表应该在220V的电路中使用 10（20）A 表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A kW·h 表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J 50Hz 表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用 1500r/（kW·h） 表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转 2.用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。 考点三、电功 1.电功 （1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。 （2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。 2.影响电功多少的因素 大量的实验，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。 3.电功的计算 （1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。 （2）两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。 电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路 并联电路 分析 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2 推论一 无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+… 2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二 串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比 推导分析： 推论三 并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比 推导分析： 考点四、电功率 1.电功率 （1）定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示。 （2）物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢。 （3）单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W。 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW。 2.电功率的计算 （1）定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 公式中各符号所代表的物理意义： P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）。 （2）计算式：将W=UIt代入公式中，可得到P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率。 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）。 （3）导出式：、。 对于纯电阻电路，由P=UI及可推导出上述导出式。 考点五、额定电压、额定功率 1.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系 额定功率 实际功率 区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率 是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同 联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实<U额时，I实<I额，则P实<P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏。 2.额定功率与实际功率的计算 （1）由欧姆定律可推导出，用电器的额定功率，用电器的实际功率。 （2）当用电器阻值不变时，由可推出。 （3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。 3.串联电路和并联电路中电功和电功率的关系 串联电路 并联电路 电功 电功率 总电功率 ， ， 电功率的比例关系 考点六、测量小灯泡电功率 一、用电流表、电压表测量小灯泡电功率（伏安法） 1.伏安法测量小灯泡的电功率 实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。 实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线 实验电路图和实物图 甲 乙 实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。 实验数据记录表 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度 1 2.5 0.24 0.6 正常 2 2.0 0.20 0.4 较暗 3 3.0 0.28 0.84 较亮 分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。 实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 考点七、焦耳定律 一、电流的热效应 1.电流的热效应 由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 二、焦耳定律 1.焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，从而得到了焦耳定律。 内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟它的时间成正比。 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用） 单位 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s。 2.焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的。 3.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量。 （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的。 （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 题型1电能表的认识及电能的计算 [题型专练1]. （2023秋•鹿城区校级月考）如图所示分别是小实家上月初和月末的电能表的表盘示数，下列选项中说法正确的是（　　） A．该电能表的最大额定电流为20A B．电能表的表盘转1转，说明消耗了600kW•h的电能 C．小实家上月消耗的电能为911kW•h D．电能表的表盘转得越快，电能表所在电路消耗电能越多 [题型专练2]. （2022秋•鹿城区期末）如图所示分别是小白家10月1日和11月1日电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列判断正确的是（　　） A．电能表是测量电路消耗电功率的仪表 B．小白家10月份消耗的电能为125焦 C．电能表工作时的电流不应超过标定电流10A D．该表指示灯闪烁每1600次，消耗的电能是1kW•h [题型专练3]. （2022秋•柯城区期末）如图是家用单相电能表的简易图，以下关于电能表的作用及各参数的解释合理的是（　　） A．① B．② C．③ D．④ [题型专练4]. （2023秋•西湖区校级月考）如图所示分别是小夏家10月1日和11月1日电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列判断错误的是（　　） A．电能表是测量电路消耗电能的仪表 B．小白家10月份消耗的电能为1250kW•h C．电能表工作时的额定电流10A，短时间最大电流不超过20A D．该表指示灯闪烁每1600次，消耗的电能是1kW•h 题型2电功与电功率的计算 [题型专练5]. （2024•宁波自主招生）一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V，工作电流为10A，效率为80%．电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是总重的0.1倍，则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为（　　） A．83s B．833s C．104s D．以上都不对 [题型专练6]. （2023秋•乐清市月考）如图所示的是A、B两个灯泡的U﹣I关系图象，现在将A、B两个灯泡并联在电路中，且电路中只有这两个电路元件。当A灯泡两端的电压为4V时，B灯泡在1min内产生的热量是（假设小灯泡消耗电能的90%转化为内能）（　　） A．2.4J B．96J C．129.6J D．144J [题型专练7]. （2023秋•江北区期末）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为45圈和35圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1并联在电路中，工作相同时间，下列说法正确的是（　　） A．R1消耗的电能小于R2消耗的电能 B．R1的电功率大于R2的电功率 C．通过R1的电流等于通过R2的电流 D．R1两端的电压大于R2两端的电压 [题型专练8]. （2024•宁波自主招生）如图（a）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接一“示波器”（示波器的接入不影响电路）．光敏电阻两端的电压随时间变化的图像，可由示波器显示出来。水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住，示波器显示的电压随时间变化的图像如图（b）所示。已知计数器电路的电源电压恒为6伏，保护电阻R2的阻值为20欧，则光敏电阻在有光照和光被挡住两种状态下的电阻值之比为 ；光敏电阻在1小时内消耗的电能为 焦。 [题型专练9]. （2023秋•义乌市校级期末）资料一：“遥遥领先”华为9月25日发布Mate60系列手机搭载了海思麒麟9000s八核处理器，这就意味着华为芯片打破了美国等西方国家3年的封锁，他们的制裁不会阻止中国，而是刺激我们加倍努力。Mate60Pro部分参数；电池容量5000mA•h，工作电压5V，拍照像素5000万，存储内存12GB+1TB…… 资料二：今年11月28日华为发布智界S7搭载全新华为“巨鲸”800V高压电池平台，最大充电功率600kW，可实现充电5分钟续航200km，CLTC综合续航达855km，开启双800纯电里程。造就电动车领域在世界的领先地位。 ①通过资料一计算Mate60Pro电池最多储存多少焦电能？ ②以现在充电桩1.2元/千瓦时计算：智界S7电动车最大充电功率充电5分钟续航200km，每公里多少钱？ ③做为新时代的青年，你通过阅读资料有何感想： 。 题型3比例问题 [题型专练10]. （2019秋•江干区期末）现有一电压不变的电源，两个定值电阻R1和R2。当R1和R2以某种形式连接到电源上时，R1消耗的功率为P；再将它们以另外一种形式连接到相同的电源上时，R1消耗的功率为9P。且两种接法均有电流通过两个电阻。则下列说法错误的是（　　） A．第一种连接R1和R2两端的电压之比为1：2 B．前后两种连接中R1两端的电压之比为1：3 C．第一种连接形式是两电阻并联 D．第二种连接形式中R2消耗的功率为4.5P [题型专练11]. 如图所示，电源电压为10V且保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b为其两端点）。闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为0.5W；当滑片P移动至某一位置c时，电压表示数为4V。下列说法正确的是（　　） A．滑片P在a点时，R1消耗的电功率为1W B．滑片P在b点时，R1消耗的电功率为4W C．滑片P在c点时，R2消耗的电功率为0.48W D．滑片P在c点时，R1和R2消耗的功率之比为2：3 [题型专练12]. （2023秋•滨江区期末）如图所示电路，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.3A．那么闭合S、S1后，R1与R2的电功率之比是（　　） A．2：3 B．3：2 C．5：2 D．1：2 题型4变阻器移动问题 [题型专练13]. （2024•绍兴三模）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，R1为定值电阻，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15V”，滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω。在保证电路元件安全的情况下，缓慢移动滑片，R2消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为15V B．定值电阻R1的阻值为20Ω C．滑动变阻器R2的调节范围为20Ω～50Ω D．电路消耗总功率的最小值为10.8W [题型专练14]. （2024•宁波模拟）如图甲所示，当开关接a时，移动滑动变阻器的滑片，根据测出的电流、电压值，画出了定值电阻R0的U﹣I图像；当开关接b时，同样根据测出的电流、电压值，画出了热敏电阻R1的U﹣I图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R0阻值为100Ω B．电阻R1的阻值随温度的升高而升高 C．将R0、R1串联在6.5V电源两端时，R1的阻值为10Ω D．将R0、R1并联在同一电源两端，调节电压使R0消耗的电功率为6.4W，则R1的功率为4.8W [题型专练15]. （2024•西湖区模拟）如图甲，R1为定值电阻，Rp为滑动变阻器，闭合开关，Rp的滑片从一端移动到另一端，得到电压与电流图象如图乙，下列说法正确的是（　　） A．R1阻值为1.8Ω B．电路消耗的最小功率为0.2W C．当 Rp总阻值的接入电路时，它与定值电阻消耗的功率之比为5：6 D．当电流为0.4A时，R1与Rp连入电路的阻值之比为2：1 [题型专练16]. （2024•浙江模拟）L1、L2为两只额定电压均为6V的小灯泡，其电流随电压变化图像如图甲所示。现将两灯泡接入如图乙所示的电路中，电源电压恒定不变，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样，电流表的量程为“0～0.6A”。只闭合开关S1，当滑动变阻器接入电路的阻值为6Ω时，灯泡L1正常发光。在保证电路安全的前提下，下列说法正确的是（　　） A．该电路的电源电压为12V B．只闭合开关S2，调节滑动变阻器，可使灯泡L2正常发光 C．只闭合开关S1，当滑动变阻器两端的电压是4V时，电路的总功率为4.5W D．只闭合开关S1和只闭合开关S2时，两次电路消耗的最大功率之比是5：6 题型5电路变化功率问题 [题型专练17]. （2024•瓯海区校级模拟）两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据，并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U﹣I图线，则图象中两图线的交点表示的物理意义是（　　） A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B．电源的输出功率最小 C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值 [题型专练18]. （2024•瓯海区一模）如图甲所示，电源电压U恒为6V，R0为定值电阻。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P从A端滑至B端的过程中，图乙是电压表的示数U随电流表示数I的变化关系，图丙是滑动变阻器的功率P随其两端电压U的变化关系，图丁是效率η（即滑动变阻器消耗的功率与电路消耗的总功率之比）随滑动变阻器电阻R（滑动变阻器滑片位于B端时的电阻表示为RB）的变化关系，则下列判断正确的是（　　） A．定值电阻R0的阻值为5Ω B．丙图b点时R的电阻为5Ω C．乙图阴影部分面积为2.88W D．滑动变阻器最大阻值6Ω [题型专练19]. （2024•舟山模拟）如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器的滑片P从a端移到b端，定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如图乙所示，下列说法中错误的是（　　） A．电源电压为6V B．该电路的最大功率为3.6W C．P在b端时，电阻R1的功率为0.1W D．P在b端时，该电路的总功率为0.5W 题型6电功率的测量 [题型专练20]. （2024•上城区校级二模）按图示的电路图做“测量小灯泡的功率”的实验。所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小灯泡、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）、电压表（量程为0～3V、0～15V）、开关及导线若干。 小明同学按电路图正确连接电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入表。 电压表的示数U/V 电流表的示数I/A 小电灯的功率P/W 3.0 0.25 3.8 0.30 4.5 0.32 （1）通过上表数据，可算得小灯泡的额定功率为 W，还可得出关于灯丝电阻的结论是： 。 （2）小灯泡正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值为 Ω。（结果保留2位小数） （3）将两个这样的相同规格的小电灯串联后接在6V电源的两端，两灯消耗的总功率为 W。（不考虑灯丝电阻随温度的改变） [题型专练21]. （2023秋•上城区期末）小金在“测量小灯泡的电功率“实验中，选用了额定电压为2.5V的灯泡，“1A 20Ω”的滑动变阻器，6V的学生电源进行实验。 （1）请把实物电路图连接完整，要求滑片P向左移动，电流表示数增加。 （2）连接好电路，刚闭合开关时，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮。小金分析故障的原因是小灯泡灯丝断了，她判断的依据是 。 （3）排除故障后，小金调节变阻器直至小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 。 [题型专练22]. （2023秋•鄞州区期末）在“测小灯泡额定功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为8Ω），电流表，电压表，开关和导线若干，标有“30Ω 2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω 1A”的滑动变阻器R2。 （1）实验电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。 （2）本实验选择的滑动变阻器是 （填“R1”或“R2”）。 （3）实验结束后，小宁认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源（电压恒为8V）、一个额定电压为6V的小灯泡L1和一个阻值为20Ω的定值电阻R0等器材，设计了如图乙所示的电路，并完成了实验。实验过程如下： ①断开开关S1，闭合开关S、S2，移动滑片P，使小灯泡L1正常发光。 ②断开开关S2，闭合开关S、S1，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为1.6V。 ③小灯泡L1的额定功率为 W。 [题型专练23]. （2023秋•兰溪市校级期末）在科学实验时，往往需要我们手眼并用，下面是科学教材中的几个实验，想一想手和眼睛应该怎样配合： （1）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察 A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置 C．电压表的示数 D．电流表的示数 （2）在使用显微镜观察装片的过程中，当用手调节镜筒下降时，眼睛应注视的部位是 （3）往滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中逐滴加入盐酸的时候，当眼睛观察到 现象时，手关掉活塞，说明这两种溶液恰好完全反应。 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 [题型专练24]. （2023秋•上城区期末）如图所示装置中，甲、乙两个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的煤油，烧瓶中的电阻丝分别为R甲、R乙（其中R甲＞R乙），瓶塞上都有相同的玻璃管。小周用该装置探究“电热多少与哪些因素有关”实验，其中错误的是（　　） A．该装置可探究“电热多少与电阻大小有关” B．该装置无法完成“电热多少与电流大小有关” C．该探究实验中运用了控制变量法、转换法 D．通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙 [题型专练25]. （2023秋•越城区期末）小明用秒表和如图所示实验装置来探究“影响电流热效应因素”，他将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法错误的是（　　） A．本实验中，电流产生的热量多少通过温度计的示数变化来判断 B．本实验可以探究电流产生的热量与电阻、电流和通电时间的关系 C．烧瓶内选用比热容较小的煤油，可以使实验现象更明显 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可 [题型专练26]. （2024•鄞州区一模）如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（　　） A．电路中的最大电流为1A B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J C．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9 D．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 [题型专练27]. （2024•吴兴区校级模拟）除了气体供应充足之外，不同鱼类对水温的需求是不同的。该科学兴趣小组继续开展了恒温水族箱的项目化学习。已知：R1为电热丝，标有“220V 2000W”的字样；S2为磁控开关。工作原理：热敏电阻Rx作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示；R2为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙。衔铁在至少6N吸引力的作用下才能被吸引，当吸引力小于4.5N时被弹开（电磁铁电阻不计，，ρ水＝1.0×103kg/m3）。 （1）水族箱使用时，需要装入4L水，要使水温从10℃升高到30℃，需要吸收多少热量？ （2）正常工作时，电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从10℃升高到30℃，电热丝需要加热多长时间？ （3）调节滑动变阻器R2使恒温箱的温度控制在20﹣30℃之间，求此时R2的阻值 。 （4）为了把恒温箱的温度区间控制改成25﹣30℃之间，小明将滑动变阻器向左移，结果无法达成功能，你觉得，这是为什么？ 。 题型8电热器及其计算 [题型专练28]. （2024•舟山模拟）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个电动机。 （1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的原因是 。 （2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中 （选填“A”或“B”）位置。 （3）该电吹风的部分参数如表，电吹风吹热风时，通过风扇的电流是多少（保留两位小数）？电热丝1分钟内产生的热量是多少？ 额定电压 220V 热风功率 1250W 冷风功率 40W [题型专练29]. （2023秋•桐乡市期末）龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题 （1）当开关S与1、2位置同时连接时，电吹风吹 风。 （2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0电阻将 ，电热丝的发热功率将 （选填“增大”、“不变”或“减小”），则电热丝的最大发热功率为多少？ （3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，经计算，热损耗为20%，则此时电动机线圈电阻。（不计机械摩擦损耗的能量） [题型专练30]. （2024•平阳县校级模拟）小科同学为实现衣服快速晾干，计划利用电源、小型风机M、电热丝R、导线等元件做一个简易烘衣机，如图是他设计的烘衣机外形及其电路结构图。其中U0＝6伏，R＝10欧，电动机的内阻为4欧，当开关闭合时测得电流表示数为1.5安。回答下列问题： （1）开关闭合后，计算电热丝工作10分钟产生的热量。 （2）工作10分钟，计算风机产生的机械能。 （3）尝试工作几次后小科发现：电流表示数会不断减小，同时刚开始工作时干衣室内温度变化不明显，而当衣物快烘干时，干衣室内的温度逐步升高。请你分析造成这种现象的原因。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10讲 电功 电功率 考点一、电能 电功 1 考点二、电能的计量 2 考点三、电功 2 考点四、电功率 4 考点五、额定电压、额定功率 4 考点六、测量小灯泡电功率 5 考点七、焦耳定律 6 题型1电能表的认识及电能的计算 7 题型2电功与电功率的计算 9 题型3比例问题 13 题型4变阻器移动问题 16 题型5电路变化功率问题 21 题型6电功率的测量 25 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 29 题型8电热器及其计算 33 考点一、电能 电功 1.电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 2.电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。 考点二、电能的计量 1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表） （1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。 （2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。 （3）电能表上所标参数的物理意义 参数 物理意义 220V 表示该电能表应该在220V的电路中使用 10（20）A 表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A kW·h 表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J 50Hz 表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用 1500r/（kW·h） 表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转 2.用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。 考点三、电功 1.电功 （1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。 （2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。 2.影响电功多少的因素 大量的实验，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。 3.电功的计算 （1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。 （2）两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。 电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路 并联电路 分析 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2 推论一 无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+… 2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二 串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比 推导分析： 推论三 并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比 推导分析： 考点四、电功率 1.电功率 （1）定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示。 （2）物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢。 （3）单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W。 常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW。 2.电功率的计算 （1）定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。 公式中各符号所代表的物理意义： P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）。 （2）计算式：将W=UIt代入公式中，可得到P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率。 公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I—电流，单位安培（A）。 （3）导出式：、。 对于纯电阻电路，由P=UI及可推导出上述导出式。 考点五、额定电压、额定功率 1.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系 额定功率 实际功率 区别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率 是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化 不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同 联系 当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作； 当U实>U额时，I实>I额，则P实>P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏； 当U实<U额时，I实<I额，则P实<P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏。 2.额定功率与实际功率的计算 （1）由欧姆定律可推导出，用电器的额定功率，用电器的实际功率。 （2）当用电器阻值不变时，由可推出。 （3）当用电器在额定电压U额下工作时，其功率为额定功率P额，故根据可求出用电器在额定电压下工作时的电阻。 3.串联电路和并联电路中电功和电功率的关系 串联电路 并联电路 电功 电功率 总电功率 ， ， 电功率的比例关系 考点六、测量小灯泡电功率 一、用电流表、电压表测量小灯泡电功率（伏安法） 1.伏安法测量小灯泡的电功率 实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。 实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线 实验电路图和实物图 甲 乙 实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。 实验数据记录表 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度 1 2.5 0.24 0.6 正常 2 2.0 0.20 0.4 较暗 3 3.0 0.28 0.84 较亮 分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。 实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 考点七、焦耳定律 一、电流的热效应 1.电流的热效应 由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 二、焦耳定律 1.焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，从而得到了焦耳定律。 内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟它的时间成正比。 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用） 单位 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s。 2.焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的。 3.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量。 （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的。 （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 题型1电能表的认识及电能的计算 [题型专练1]. （2023秋•鹿城区校级月考）如图所示分别是小实家上月初和月末的电能表的表盘示数，下列选项中说法正确的是（　　） A．该电能表的最大额定电流为20A B．电能表的表盘转1转，说明消耗了600kW•h的电能 C．小实家上月消耗的电能为911kW•h D．电能表的表盘转得越快，电能表所在电路消耗电能越多 【解答】解：A、该电能表上的额定最大电流是20A，故A正确； B、电能表的表盘转600转，说明消耗了1kW•h的电能，故B错误； C、小实家上月消耗的电能为91.1kW•h，故C错误； D、电能表的表盘转得越快，电能表所在电路消耗电能越快，故D错误。 故选：A。 [题型专练2]. （2022秋•鹿城区期末）如图所示分别是小白家10月1日和11月1日电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列判断正确的是（　　） A．电能表是测量电路消耗电功率的仪表 B．小白家10月份消耗的电能为125焦 C．电能表工作时的电流不应超过标定电流10A D．该表指示灯闪烁每1600次，消耗的电能是1kW•h 【解答】解：A．电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，故A错误； B．小白家10月份消耗的电能：5713.4kW•h﹣5588.4kW•h＝125kW•h＝4.5×108J，故B错误； C．“10（20）A”表示电能表的标定电流为10A，平时工作允许通过的最大电流为20A，故C错误； D．1600imp/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，故D正确。 故选：D。 [题型专练3]. （2022秋•柯城区期末）如图是家用单相电能表的简易图，以下关于电能表的作用及各参数的解释合理的是（　　） A．① B．② C．③ D．④ 【解答】解：①电能表测量消耗电能多少的仪表，故①解释不合理； ②电能表读数时要注意最后一位是小数，示数为：7996.6kW•h，故②解释不合理； ③kW•h是电功的单位，电功率的单位是瓦特，故③解释不合理； ④10A表示电能表标定电流为10A，故④解释合理。 故选：D。 [题型专练4]. （2023秋•西湖区校级月考）如图所示分别是小夏家10月1日和11月1日电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列判断错误的是（　　） A．电能表是测量电路消耗电能的仪表 B．小白家10月份消耗的电能为1250kW•h C．电能表工作时的额定电流10A，短时间最大电流不超过20A D．该表指示灯闪烁每1600次，消耗的电能是1kW•h 【解答】解：A、电能表是测量电路消耗电能的仪表，故A正确； B、小白家10月份消耗的电能为5713.4kW•h﹣5588.4kW•h＝125kW•h，故B错误； C、电能表铭牌上的“10（20）A”表示电能表的标定电流为10A，短时间允许通过的最大电流为20A，故C正确； D、电能表铭牌上的1600imp/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，故D正确。 故选：B。 题型2电功与电功率的计算 [题型专练5]. （2024•宁波自主招生）一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V，工作电流为10A，效率为80%．电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是总重的0.1倍，则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为（　　） A．83s B．833s C．104s D．以上都不对 【解答】解：行驶时受到的阻力f＝0.1G＝0.1×2000N＝200N； 克服阻力做的有用功W有用＝fS＝200N×100m＝20000J； 该车做的总功W总25000J； ∵W总＝UIt，∴该车行驶的时间t104s； 故选：D。 [题型专练6]. （2023秋•乐清市月考）如图所示的是A、B两个灯泡的U﹣I关系图象，现在将A、B两个灯泡并联在电路中，且电路中只有这两个电路元件。当A灯泡两端的电压为4V时，B灯泡在1min内产生的热量是（假设小灯泡消耗电能的90%转化为内能）（　　） A．2.4J B．96J C．129.6J D．144J 【解答】解：由题意可知，A、B两个灯泡并联在电路中， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，A灯泡两端的电压为4V时，B灯泡两端的电压也为4V， 由图象可知，通过B灯泡的电流为0.6A， B灯泡在1min内消耗的电能： W＝UBIBt＝4V×0.6A×60s＝144J， B灯泡在1min内产生的热量： Q＝ηW＝90%×144J＝129.6J。 故选：C。 [题型专练7]. （2023秋•江北区期末）如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为45圈和35圈，R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1并联在电路中，工作相同时间，下列说法正确的是（　　） A．R1消耗的电能小于R2消耗的电能 B．R1的电功率大于R2的电功率 C．通过R1的电流等于通过R2的电流 D．R1两端的电压大于R2两端的电压 【解答】解：导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，材料相同的电阻丝，电阻丝越长、越细，电阻越大，所以R1＞R2；并联各支路两端的电压相等；将R1、R2并联在电路中，工作相同时间： A、由W＝UItt，R1消耗的电能：W1t，R2消耗的电能：W2t，W1＜W2，即R1消耗的电能小于R2消耗的电能，故A正确； B、由P＝UI，R1消耗的电功率：P1，R2消耗的电功率：P2，P1＜P2，即R1的电功率小于R2的电功率，故B错误； C、由欧姆定律可得，通过R1的电流：I1，通过R2的电流：I2，I1＜I2，通过R1的电流小于通过R2的电流，故C错误； D、并联各支路两端的电压相等，故D错误。 故选：A。 [题型专练8]. （2024•宁波自主招生）如图（a）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接一“示波器”（示波器的接入不影响电路）．光敏电阻两端的电压随时间变化的图像，可由示波器显示出来。水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住，示波器显示的电压随时间变化的图像如图（b）所示。已知计数器电路的电源电压恒为6伏，保护电阻R2的阻值为20欧，则光敏电阻在有光照和光被挡住两种状态下的电阻值之比为 ；光敏电阻在1小时内消耗的电能为 焦。 【解答】解：（1）由题知，R1与R2串联接在6V电源上，从图像上可知： ①有光照射时，R1两端的电压：U1＝3V，U2＝U﹣U1＝6V﹣3V＝3V； 则I0.15A， ∴R120Ω； ②无光照射时，R1两端的电压：U1′＝4V，U2′＝U﹣U1′＝6V﹣4V＝2V； 则I′0.1A， ∴R1′40Ω； 故R1：R1′＝20Ω：40Ω＝1：2。 （2）由示波器显示的电压随时间变化的图像可知，有光照时与无光照时的时间比为2：1，即工作1小时，有光照时的时间t＝40min＝2400s；无光照时的时间t′＝20min＝1200s； ∵I＝0.15A，I′＝0.1A ∴W＝W+W′＝UIt+UI′t′＝3V×0.15A×2400s+4V×0.1A×1200s＝1560J 故答案为：1：2；1560。 [题型专练9]. （2023秋•义乌市校级期末）资料一：“遥遥领先”华为9月25日发布Mate60系列手机搭载了海思麒麟9000s八核处理器，这就意味着华为芯片打破了美国等西方国家3年的封锁，他们的制裁不会阻止中国，而是刺激我们加倍努力。Mate60Pro部分参数；电池容量5000mA•h，工作电压5V，拍照像素5000万，存储内存12GB+1TB…… 资料二：今年11月28日华为发布智界S7搭载全新华为“巨鲸”800V高压电池平台，最大充电功率600kW，可实现充电5分钟续航200km，CLTC综合续航达855km，开启双800纯电里程。造就电动车领域在世界的领先地位。 ①通过资料一计算Mate60Pro电池最多储存多少焦电能？ ②以现在充电桩1.2元/千瓦时计算：智界S7电动车最大充电功率充电5分钟续航200km，每公里多少钱？ ③做为新时代的青年，你通过阅读资料有何感想： 。 【解答】解：①Mate60Pro电池最多储存的电能： W＝UIt＝5V×5A×3600s＝90000J； ②智界S7电动车最大充电功率600kW充电5分钟续航200km，消耗的电能为 W＝Pt＝600kW50kW•h 充电桩1.2元/千瓦时，花费为： 50kW•h×1.2元/kW•h＝60元 每公里花费为0.3元。 ③为实现中国梦努力学习（其它答案合理即可）。 答：①Mate60Pro电池最多储存90000电能； ②智界S7电动车最大充电功率充电5分钟续航200km，每公里0.3元； ③为实现中国梦努力学习（其它答案合理即可）。 题型3比例问题 [题型专练10]. （2019秋•江干区期末）现有一电压不变的电源，两个定值电阻R1和R2。当R1和R2以某种形式连接到电源上时，R1消耗的功率为P；再将它们以另外一种形式连接到相同的电源上时，R1消耗的功率为9P。且两种接法均有电流通过两个电阻。则下列说法错误的是（　　） A．第一种连接R1和R2两端的电压之比为1：2 B．前后两种连接中R1两端的电压之比为1：3 C．第一种连接形式是两电阻并联 D．第二种连接形式中R2消耗的功率为4.5P 【解答】解：当R1和R2以某种形式连接到电源上时，R1消耗的功率为P，则P① 再将它们以另外一种形式连接到相同的电源上时，R1消耗的功率为9P，则9P② 由①②可得：U1′＝3U1，即前后两种连接中R1两端的电压之比为1：3，故B正确； 因R1、R2接到同一电源上，且第二种连接形式中R1两端的电压更大， 所以，第一种连接形式是串联，第2次连接形式是并联，如下图： ，故C错误； 因串联电路中总电压等于各分电压之和，且并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，第一种连接R1和R2两端的电压之比，故A正确； 因第一种连接R1和R2的阻值之比， 所以，R2＝2R1， 则第二种连接形式中R2消耗的功率P29P＝4.5P，故D正确。 故选：C。 [题型专练11]. 如图所示，电源电压为10V且保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b为其两端点）。闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为0.5W；当滑片P移动至某一位置c时，电压表示数为4V。下列说法正确的是（　　） A．滑片P在a点时，R1消耗的电功率为1W B．滑片P在b点时，R1消耗的电功率为4W C．滑片P在c点时，R2消耗的电功率为0.48W D．滑片P在c点时，R1和R2消耗的功率之比为2：3 【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。 A、当滑片P在a时，电流表示数为：Ia＝0.1A， 由串联电路的电流特点可知，通过R1、R2的电流：I1＝I2＝Ia＝0.1A， 由P＝UI可知，此时R2两端电压：， 由串联电路的电压特点可知，R1两端的电压：U1＝U﹣U2＝10V﹣5V＝5V， 因此R1消耗的电功率：P1＝U1I1＝5V×0.1A＝0.5W，故A错误； 由欧姆定律可知，R1的电阻：； B、滑片P在另一端b点时，即变阻器连入电路中的电阻为0，电路为只有R1接在电源两极的简单电路， 此时R1消耗的电功率为：，故B错误； C、当滑片P移动至某一位置c时，电压表示数U2'＝4V， 根据串联电路电压特点可知，R1的电压：U1′＝U﹣U2′＝10V﹣4V＝6V， 此时电路中的电流：， 由串联电路的电流规律可得，通过R2的电流：I2′＝I′＝0.12A， 滑片P在c点时，R2消耗的电功率：P2'＝U2'I′2＝4V×0.12A＝0.48W，故C正确； D、滑片P在c点时，通过R的电流：I1′＝0.12A， R1消耗的电功率：P1'＝U1'I1′＝6V×0.12A＝0.72W， 因此R1和R2消耗的功率之比：，故D错误。 故选C。 [题型专练12]. （2023秋•滨江区期末）如图所示电路，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.3A．那么闭合S、S1后，R1与R2的电功率之比是（　　） A．2：3 B．3：2 C．5：2 D．1：2 【解答】解：当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，电流表的示数为通过R1的电流，即I1＝0.2A； 当再闭合开关S1时，两电阻并联，电流表测干路电流， ∵并联电路中各支路独立工作、互不影响， ∴闭合开关S1时通过R1的电流不变， ∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和， ∴通过R2的电流等于电流表的变化量，即I2＝0.3A， ∵并联电路中各支路两端的电压相等， ∴闭合S、S1后，R1与R2的电功率之比：。 故选：A。 题型4变阻器移动问题 [题型专练13]. （2024•绍兴三模）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，R1为定值电阻，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15V”，滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω。在保证电路元件安全的情况下，缓慢移动滑片，R2消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为15V B．定值电阻R1的阻值为20Ω C．滑动变阻器R2的调节范围为20Ω～50Ω D．电路消耗总功率的最小值为10.8W 【解答】解：由图甲可知，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流； AB、由图乙可知，当R2两端的电压为13V时，R2消耗的电功率为6.5W， 由P＝UI可知，此时电路中的电流：I0.5A， 由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝U1+U2＝IR1+U2＝0.5A×R1+13V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 当R2两端的电压为15V时，R2消耗的电功率为4.5W， 由P＝UI可知，此时电路中的电流：I'0.3A， 由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝U1'+U2'＝I'R1+U2'＝0.3A×R1+15V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②解得：R1＝10Ω，U＝18V，故AB错误； C、由串联电路的分压原理可知，滑动变阻器接入电路的电阻最小时，电压表的示数最小， 由欧姆定律可知，此时电路中的电流最大，因为电流表的量程为0～0.6A，所以电路中的最大电流I大＝0.6A， 由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻：R30Ω， 由串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器接入电路的最小阻值：R2小＝R﹣R1＝30Ω﹣10Ω＝20Ω， 由串联电路的分压原理可知，滑动变阻器接入电路的电阻最大时，滑动变阻器两端的电压最大， 因为电压表的量程为0～15V，因此滑动变阻器两端的最大电压U2大＝15V， 由串联电路的电压特点可知，此时定值电阻R1两端的电压：U1小＝U﹣U2大＝18V﹣15V＝3V， 此时电路中的电流：I最小0.3A， 由欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的最大阻值：R2大50Ω， 所以，滑动变阻器R2的调节范围为20Ω～50Ω，故C正确； D、电路中的最小电流I最小＝0.3A，则电路消耗总功率的最小值：P最小＝UI最小＝18V×0.3A＝5.4W，故D错误。 故选：C。 [题型专练14]. （2024•宁波模拟）如图甲所示，当开关接a时，移动滑动变阻器的滑片，根据测出的电流、电压值，画出了定值电阻R0的U﹣I图像；当开关接b时，同样根据测出的电流、电压值，画出了热敏电阻R1的U﹣I图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R0阻值为100Ω B．电阻R1的阻值随温度的升高而升高 C．将R0、R1串联在6.5V电源两端时，R1的阻值为10Ω D．将R0、R1并联在同一电源两端，调节电压使R0消耗的电功率为6.4W，则R1的功率为4.8W 【解答】解：A、由图象可知：电压和电流成正比，当U0＝2V时，I0＝0.2A， 所以定值电阻R0阻值为：R010Ω，故A错误； B、由图线可知电流的变化量ΔI大于电压的变化量ΔU，根据R可知R1的阻值随温度的升高而减小，故B错误； C、串联时电源电压为6V，电流相同，观察图可知，当电流为0.2A时，R0、R1两端的电压和正好为6V。 分析图象可知：此时R1两端的电压为U1＝4V，I1＝0.2A， R1的阻值R120Ω， 将R0、R1串联在6.5V电源两端时，R1的阻值应大于20Ω，故C错误； D、将R0、R1并联在同一电源两端，调节电压使R0消耗的电功率为6.4W， 根据P知， R0两端的电压： U0′8V， 因为R0与R1并联， 所以U1′＝U0′＝8V， 由图象可知此时：I1′＝0.6A， 故R1的功率为：P1＝U1′I1′＝8V×0.6A＝4.8W，故D正确。 故选：D。 [题型专练15]. （2024•西湖区模拟）如图甲，R1为定值电阻，Rp为滑动变阻器，闭合开关，Rp的滑片从一端移动到另一端，得到电压与电流图象如图乙，下列说法正确的是（　　） A．R1阻值为1.8Ω B．电路消耗的最小功率为0.2W C．当 Rp总阻值的接入电路时，它与定值电阻消耗的功率之比为5：6 D．当电流为0.4A时，R1与Rp连入电路的阻值之比为2：1 【解答】解： 由电路图可知，定值电阻R1和滑动变阻器RP串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端的电压。 （1）当滑片位于左端时，接入电路中的电阻为0，此时电流表和电压表的示数最大， 由图乙可知，电源的电压U＝3V，电路中的电流I＝0.6A， 由I可得，R1的阻值： R15Ω，故A错误； （2）当滑片位于右端时，接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电压表的示数最小， 由图乙可知，电路中的最小电流I′＝0.2A，R1两端的电压U1＝1V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压： UP＝U﹣U1＝3V﹣1V＝2V， 则滑动变阻器的最大阻值： RP10Ω， 电路消耗的最小功率： P小＝UI′＝3V×0.2A＝0.6W，故B错误； （3）因串联电路中各处的电流相等， 所以，当Rp总阻值的接入电路时，Rp与定值电阻消耗的功率：，故C错误； （4）当电流为0.4A时，电路的总电阻：R总7.5Ω， Rp连入电路的阻值：RP″＝R总﹣R1＝7.5Ω﹣5Ω＝2.5Ω， 所以，R1与Rp连入电路的阻值之比R1：RP″＝5Ω：2.5Ω＝2：1，故D正确。 故选：D。 [题型专练16]. （2024•浙江模拟）L1、L2为两只额定电压均为6V的小灯泡，其电流随电压变化图像如图甲所示。现将两灯泡接入如图乙所示的电路中，电源电压恒定不变，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样，电流表的量程为“0～0.6A”。只闭合开关S1，当滑动变阻器接入电路的阻值为6Ω时，灯泡L1正常发光。在保证电路安全的前提下，下列说法正确的是（　　） A．该电路的电源电压为12V B．只闭合开关S2，调节滑动变阻器，可使灯泡L2正常发光 C．只闭合开关S1，当滑动变阻器两端的电压是4V时，电路的总功率为4.5W D．只闭合开关S1和只闭合开关S2时，两次电路消耗的最大功率之比是5：6 【解答】解：只闭合S1时，L1与R串联，电流表测电路中的电流， A、当灯泡L1正常发光时，L1两端的电压U1＝6V，由图象可知通过L1的电流I1＝0.5A， 串联电路各处电流相等，根据欧姆定律可得此时滑动变阻器两端的电压：UR＝IR＝0.5A×6Ω＝3V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压：U＝U1+UR＝6V+3V＝9V，故A错误； B、只闭合S2时，L2与R串联，电流表测电路中的电流， 由图象可知L2正常发光时电路中的电流为1A，而电流表的量程为0～0.6A，因而灯泡L2不能正常发光，故B错误； C、只闭合开关S1，当滑动变阻器两端的电压是4V时，灯泡的电压为9V﹣4V＝5V，根据图像知，此时电路中的电流小于0.5A；电路的总功率小于P＝UI＝9V×0.5A＝4.5W，故C错误； D、只闭合S1时，当灯泡L1正常发光时，最大电流I1＝0.5A，该电路的最大电功率为：P＝UI＝9V×0.5A＝4.5W； 只闭合S2时，所以通过电路的最大电流为0.6A，该电路的最大电功率为：P＝UI′＝9V×0.6A＝5.4W； 只闭合开关S1和只闭合开关S2时，两次电路消耗的最大功率之比是4.5W：5.4W＝5：6，故D正确； 故选：D。 题型5电路变化功率问题 [题型专练17]. （2024•瓯海区校级模拟）两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据，并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U﹣I图线，则图象中两图线的交点表示的物理意义是（　　） A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B．电源的输出功率最小 C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值 【解答】解：A、由题意可知图象乙表示电源的路端电压随电流的变化关系；图象甲表示电阻R0两端的电压随电流的变化关系；交点处说明两图象表示的电流相等，并且电压相等，故说明此时滑动变阻器短路，即滑片滑到了最左端，故A错误； B、由图象可得，R02Ω，r1Ω； 当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题R0＞r，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率最大，故B错误； C、由图可知，此时电源的路端电压为1.0V，电流为0.5A，定值电阻上消耗的电功率P＝UI＝1.0V×0.5A＝0.5W，故C正确； D、电源的效率：η，故电流越小功率越大，可见滑动变阻器的滑动头P滑到最右端时效率最大，故D错误； 故选：C。 [题型专练18]. （2024•瓯海区一模）如图甲所示，电源电压U恒为6V，R0为定值电阻。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P从A端滑至B端的过程中，图乙是电压表的示数U随电流表示数I的变化关系，图丙是滑动变阻器的功率P随其两端电压U的变化关系，图丁是效率η（即滑动变阻器消耗的功率与电路消耗的总功率之比）随滑动变阻器电阻R（滑动变阻器滑片位于B端时的电阻表示为RB）的变化关系，则下列判断正确的是（　　） A．定值电阻R0的阻值为5Ω B．丙图b点时R的电阻为5Ω C．乙图阴影部分面积为2.88W D．滑动变阻器最大阻值6Ω 【解答】解：由甲电路图可知，滑动变阻器与定值电阻R0串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。 A、当滑片位于A端时，滑动变阻器接入电路中电阻为零，此时电路中的电流最大， 由图乙可知，电路中的最大电流I大＝3A， 由I可得，定值电阻的阻值：R02Ω，故A错误； B、当滑动变阻器接入电路中的电阻为R时，电路中电流： I， 此时滑动变阻器消耗的电功率： PR＝I2R＝（）2•R•R•R， 当R＝R0＝2Ω时，变阻器消耗的电功率最大，由图丙可知，变阻器消耗的最大功率为4.5W， 则丙图b点时R的电阻为2Ω，故B错误； D、因串联电路中各处的电流相等，且串联电路中总电阻等于各部分电阻之和， 所以，由P＝UI＝I2R可得，滑动变阻器消耗功率与电路消耗总功率之比： η100%100%100%100%100%， 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，效率最大，由图丁可知，最大效率为80%， 则80%100%解得：R大＝8Ω，故D错误； C、由图乙可知，a点表示电路中的电流最小，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大， 此时电路中的电流I小0.6A， 此时电压表的示数UR＝I小R大＝0.6A×8Ω＝4.8V； 则乙图阴影部分面积：P＝URI小＝4.8V×0.6A＝2.88W，故C正确。 故选：C。 [题型专练19]. （2024•舟山模拟）如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器的滑片P从a端移到b端，定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如图乙所示，下列说法中错误的是（　　） A．电源电压为6V B．该电路的最大功率为3.6W C．P在b端时，电阻R1的功率为0.1W D．P在b端时，该电路的总功率为0.5W 【解答】解： 由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端电压。 （1）滑片在a端时，只有定值电阻R1接入电路，电压表测电源两端电压， 由图乙所示图像可知，电源电压U＝6V，故A正确； （2）P在b端时，R2的阻值50Ω最大，由图乙可知此时电压表的示数U1＝1V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压： U2＝U﹣U1＝6V﹣1V＝5V， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，电路中的电流： I0.1A， 则R1的阻值： R110Ω， 电阻R1的功率： P1＝U1I＝1V×0.1A＝0.1W，故C正确； 电路的总功率： Pb＝UI＝6V×0.1A＝0.6W，故D错误； （3）当滑片在a端时，电路中的总电阻最小，电路的功率最大，则 P大3.6W，故B正确。 故选：D。 题型6电功率的测量 [题型专练20]. （2024•上城区校级二模）按图示的电路图做“测量小灯泡的功率”的实验。所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小灯泡、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）、电压表（量程为0～3V、0～15V）、开关及导线若干。 小明同学按电路图正确连接电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入表。 电压表的示数U/V 电流表的示数I/A 小电灯的功率P/W 3.0 0.25 3.8 0.30 4.5 0.32 （1）通过上表数据，可算得小灯泡的额定功率为 W，还可得出关于灯丝电阻的结论是： 。 （2）小灯泡正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值为 Ω。（结果保留2位小数） （3）将两个这样的相同规格的小电灯串联后接在6V电源的两端，两灯消耗的总功率为 W。（不考虑灯丝电阻随温度的改变） 【解答】解： （1）灯泡的额定电压为3.8V，由表中数据可知，当灯泡两端电压为3.8V时，通过灯泡的电流为0.3A， 则小灯泡额定功率为：PL＝ULIL＝3.8V×0.3A＝1.14W； 根据表中数据，利用R可求出灯丝电阻分别约为12Ω、12.7Ω、14Ω，即当灯泡的电压增大时，灯丝的电阻变大，这是因为当灯泡两端电压增大时，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知灯泡的实际功率变大，灯丝温度升高，所以可知灯丝的电阻随温度的升高而增大； （2）小灯泡正常工作时，根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端电压为U滑＝U﹣UL＝6V﹣3.8V＝2.2V， 由串联电路的电流特点和欧姆定律可知，此时变阻器接入电路的阻值为：R滑7.33Ω； （3）将两个这样的相同规格的小电灯串联后接在6V电源的两端，根据分压原理可知，两灯泡的电压均为3V，由表格数据可知此时通过灯泡的电流为0.25A， 则两灯消耗的总功率为：P总＝UI实＝6V×0.25A＝1.5W。 故答案为：（1）1.14；灯丝的电阻随温度的升高而增大；（2）7.33；（3）1.5。 [题型专练21]. （2023秋•上城区期末）小金在“测量小灯泡的电功率“实验中，选用了额定电压为2.5V的灯泡，“1A 20Ω”的滑动变阻器，6V的学生电源进行实验。 （1）请把实物电路图连接完整，要求滑片P向左移动，电流表示数增加。 （2）连接好电路，刚闭合开关时，无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮。小金分析故障的原因是小灯泡灯丝断了，她判断的依据是 。 （3）排除故障后，小金调节变阻器直至小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 。 【解答】解：（1）滑片P向左移动，电流表示数增加，说明滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用左下接线柱与灯泡串联在电路中，如下图所示： ； （2）若小灯泡灯丝断了，此时电路断路，电流表无示数，电压表与电源连通，有示数，因此她判断的依据是电流表无示数，电压表有示数； （3）小金调节变阻器直至小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。 故答案为：（1）见解答图；（2）电流表无示数，电压表有示数；（3）0.75W。 [题型专练22]. （2023秋•鄞州区期末）在“测小灯泡额定功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为8Ω），电流表，电压表，开关和导线若干，标有“30Ω 2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω 1A”的滑动变阻器R2。 （1）实验电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。 （2）本实验选择的滑动变阻器是 （填“R1”或“R2”）。 （3）实验结束后，小宁认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源（电压恒为8V）、一个额定电压为6V的小灯泡L1和一个阻值为20Ω的定值电阻R0等器材，设计了如图乙所示的电路，并完成了实验。实验过程如下： ①断开开关S1，闭合开关S、S2，移动滑片P，使小灯泡L1正常发光。 ②断开开关S2，闭合开关S、S1，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为1.6V。 ③小灯泡L1的额定功率为 W。 【解答】解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为8Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为： I'0.3125A＜0.6A，故电流表选用小量程与灯泡串联在电路中，如下图所示： ； （2）当灯正常发光时，根据串联电路的规律及欧姆定律可知，滑动变阻器连入电路中的电阻为： R滑'6.4Ω＞5Ω，故为了能够顺利完成实验探究，应选用“30Ω 2A”的滑动变阻器，即选R1； （3）①断开开关S1，闭合开关S、S2，滑动变阻器与小灯泡L1串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压规律，移动滑动变阻器R的滑片P，使电压表的示数为：U＝U电源﹣UL＝8V﹣6V＝2V，小灯泡L1正常发光； ②断开开关S2，闭合开关S、S1，滑动变阻器与R0串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，读出电压表的示数为1.6V；根据串联分压原理得， ， 则滑动变阻器的电阻为：R滑5Ω， ③在步骤①中，电路电流为：I0.4A； 小灯泡L1的额定功率为：P额＝ULI＝6V×0.4A＝2.4W。 故答案为：（1）见解答图；（2）R1；（3）2.4。 [题型专练23]. （2023秋•兰溪市校级期末）在科学实验时，往往需要我们手眼并用，下面是科学教材中的几个实验，想一想手和眼睛应该怎样配合： （1）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察 A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置 C．电压表的示数 D．电流表的示数 （2）在使用显微镜观察装片的过程中，当用手调节镜筒下降时，眼睛应注视的部位是 （3）往滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中逐滴加入盐酸的时候，当眼睛观察到 现象时，手关掉活塞，说明这两种溶液恰好完全反应。 【解答】解：（1）灯在额定电压下正常发光，在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察电压表示数，选C； （2）镜筒下降时如果只注视目镜，看不到物摬的位置，易让物镜压碎了玻璃标本，故在镜筒下降时要注视物镜，防止压碎了玻璃标本； （3）氢氧化钠溶液显碱性能使酚酞试液变红，逐滴加入盐酸，与氢氧化钠发生中和反应，两者恰好完全反应时，溶液不再显红色分析。 故答案为：（1）C；（2）物镜；（3）溶液由红色变为无色。 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 [题型专练24]. （2023秋•上城区期末）如图所示装置中，甲、乙两个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的煤油，烧瓶中的电阻丝分别为R甲、R乙（其中R甲＞R乙），瓶塞上都有相同的玻璃管。小周用该装置探究“电热多少与哪些因素有关”实验，其中错误的是（　　） A．该装置可探究“电热多少与电阻大小有关” B．该装置无法完成“电热多少与电流大小有关” C．该探究实验中运用了控制变量法、转换法 D．通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙 【解答】解：A、图中两个电阻串联，控制电流和通电时间相同，电阻不等，故装置可探究“电热多少与电阻大小有关”，故A正确； B、探究电流产生的热量跟电流关系，必须改变电流，保持电阻和通电时间不变，选用同一个装置加热相同时间，通过滑动变阻器改变电流，故可以探究电流产生的 热量与电流的关系，故B错误； C、由于此实验中，电热是不易观察的，通过温度计升高的示数来反映产生电热的多少，采用的是转换法；实验中需要相同的量和不同的量，采用的是控制变量法；故C正确； D、装置中电流和通电时间相同，R甲＞R乙；根据焦耳定律知，甲产生的热量多，根据转换法知，通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙；故D正确。 故选：B。 [题型专练25]. （2023秋•越城区期末）小明用秒表和如图所示实验装置来探究“影响电流热效应因素”，他将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法错误的是（　　） A．本实验中，电流产生的热量多少通过温度计的示数变化来判断 B．本实验可以探究电流产生的热量与电阻、电流和通电时间的关系 C．烧瓶内选用比热容较小的煤油，可以使实验现象更明显 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可 【解答】解：A、通过温度计示数变化，判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法，故A正确； B、该装置中电流和通电时间都相等，但两电阻丝的阻值不同，故可探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小、通电时间的关系，串联电路电流处处相等，故不能探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系，故B错误； C、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故C正确； D、比较水和煤油的比热容大小时，要使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以要使两瓶中电阻丝的阻值相同，故D错误。 故选：BD。 [题型专练26]. （2024•鄞州区一模）如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（　　） A．电路中的最大电流为1A B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J C．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9 D．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 【解答】解：由电路图可知，闭合开关S，R1与R串联，电压表测R两端的电压。 A.当滑片P置于变阻器的中点时电压表的示数为4V，当滑片P置于变阻器的b端时电压表的示数变化了2V， 由串联电路的分压特点可知，滑片P置于变阻器的b端时，接入电路中的电阻最大，电压表的示数最大， 则此时电压表的示数：UR′＝UR+ΔU＝4V+2V＝6V，此时电路中的电流最小， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，此时R1两端的电压：U1＝U﹣UR′＝12V﹣6V＝6V， 因串联电路中各处的电流相等，且在10s内定值电阻R1产生的热量为36J， 所以，由Q＝I2Rt＝UIt可得，电路中的最小电流：Ib0.6A， 由I可得，R1的阻值：R110Ω， 当滑片位于a端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大， 则电路中的最大电流：Ia1.2A，故A错误； B.滑片P在中点时，电压表的示数为4V，此时R1两端的电压：U1′＝U﹣UR＝12V﹣4V＝8V， 此时电路中的电流：I中0.8A， 10s内滑动变阻器R消耗的电能：WR＝URI中t＝4V×0.8A×10s＝32J，故B错误； C.R1先后两次消耗的电功率之比P1：P1′＝U1′I中：U1Ib＝8V×0.8A：6V×0.6A＝16：9，故C正确； D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比：PR：PR′＝URI中：UR′Ib＝4V×0.8A：6V×0.6A＝8：9，故D错误。 故选：C。 [题型专练27]. （2024•吴兴区校级模拟）除了气体供应充足之外，不同鱼类对水温的需求是不同的。该科学兴趣小组继续开展了恒温水族箱的项目化学习。已知：R1为电热丝，标有“220V 2000W”的字样；S2为磁控开关。工作原理：热敏电阻Rx作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示；R2为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙。衔铁在至少6N吸引力的作用下才能被吸引，当吸引力小于4.5N时被弹开（电磁铁电阻不计，，ρ水＝1.0×103kg/m3）。 （1）水族箱使用时，需要装入4L水，要使水温从10℃升高到30℃，需要吸收多少热量？ （2）正常工作时，电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从10℃升高到30℃，电热丝需要加热多长时间？ （3）调节滑动变阻器R2使恒温箱的温度控制在20﹣30℃之间，求此时R2的阻值 。 （4）为了把恒温箱的温度区间控制改成25﹣30℃之间，小明将滑动变阻器向左移，结果无法达成功能，你觉得，这是为什么？ 。 【解答】解：（1）水的体积V＝4L＝4dm3＝4×10﹣3m3， 由ρ可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg， 水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（30℃﹣10℃）＝3.36×105J； （2）由η可知，电热丝消耗的电能：W4.2×105J， 由P可知，加热时间：t′210s； （3）调节滑动变阻器R2使恒温箱的温度控制在20﹣30℃之间， 衔铁在至少6N吸引力的作用下才能被吸引，此时通过电路的电流为I＝200mA＝0.2A，此时热敏电阻接入电路的阻值为50Ω， 根据串联电路的特点和欧姆定律可知，电源电压U＝I（Rx+R2）＝0.2A×（50Ω+R2）＝10V+0.2A×R2……① 当吸引力小于4.5N时被弹开，此时通过电路的电流为I′＝150mA＝0.15A，此时热敏电阻接入电路的阻值为120Ω， 根据串联电路的特点和欧姆定律可知，电源电压U＝I′（Rx′+R2）＝0.15A×（120Ω+R2）＝18V+0.15A×R2……② 联立①②两式可解得：U＝42V；R2＝160Ω； （4）由图甲可知，将滑动变阻器滑片向左移，滑动变阻器R2接入电路的电阻变小，根据串联电路电阻规律可知，电路中的总电阻变小，当温度为30℃时，通过电路的电流会大于150mA，吸引力大于4.5N，则衔铁不会被弹开。 题型8电热器及其计算 [题型专练28]. （2024•舟山模拟）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个电动机。 （1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的原因是 。 （2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中 （选填“A”或“B”）位置。 （3）该电吹风的部分参数如表，电吹风吹热风时，通过风扇的电流是多少（保留两位小数）？电热丝1分钟内产生的热量是多少？ 额定电压 220V 热风功率 1250W 冷风功率 40W 【解答】解：（1）因为电吹风使用时，其尾部与空气不断摩擦，带了电，而带电体能吸引轻小物体，所以原本干净的电吹风尾部会吸附不少毛发； （2）由图乙可知，只闭合开关S1时，电路为A的简单电路，电吹风处于冷风挡，故A处应接风扇；开关S1和S2均闭合时，A与B并联，电吹风处于热风挡，故B处应接电热丝； （3）由于并联电路各支路互不影响，所以电吹风吹热风时，风扇的功率为P扇＝P冷风＝40W， 通过风扇的电流：I扇0.18A； 此时，电热丝的功率：P热＝P热风﹣P冷风＝1250W﹣40W＝1210W， 电热丝1分钟内产生的热量：Q热＝W热＝P热t＝1210W×1×60s＝72600J。 [题型专练29]. （2023秋•桐乡市期末）龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题 （1）当开关S与1、2位置同时连接时，电吹风吹 风。 （2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0电阻将 ，电热丝的发热功率将 （选填“增大”、“不变”或“减小”），则电热丝的最大发热功率为多少？ （3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，经计算，热损耗为20%，则此时电动机线圈电阻。（不计机械摩擦损耗的能量） 【解答】解：（1）当开关S与1、2位置同时连接时，R0与R串联，电热丝工作，所以吹热风； （2）由图象知温度升高到400℃时，R0电阻增大；电源电压不变，当R0电阻变大时，电路中电流变小，电热丝阻值不变，由P＝I2R，可知电热丝电功率减小； 由图可知，R0的阻值最小为10Ω，R总＝R0+R＝10Ω+45Ω＝55Ω，电热丝所在电流I4A，该电热丝的最大功率：P＝I2R＝（4A）2×45Ω＝720W； （3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，消耗的电能W＝UIt＝220V×1A×20s＝4400J， 热损耗Q＝0.2×W＝0.2×4400J＝880J，由Q＝I2Rt，可知R电动44Ω。 故答案为：（1）热；（2）变大；减小；720W；（3）44Ω。 [题型专练30]. （2024•平阳县校级模拟）小科同学为实现衣服快速晾干，计划利用电源、小型风机M、电热丝R、导线等元件做一个简易烘衣机，如图是他设计的烘衣机外形及其电路结构图。其中U0＝6伏，R＝10欧，电动机的内阻为4欧，当开关闭合时测得电流表示数为1.5安。回答下列问题： （1）开关闭合后，计算电热丝工作10分钟产生的热量。 （2）工作10分钟，计算风机产生的机械能。 （3）尝试工作几次后小科发现：电流表示数会不断减小，同时刚开始工作时干衣室内温度变化不明显，而当衣物快烘干时，干衣室内的温度逐步升高。请你分析造成这种现象的原因。 【解答】解：（1）根据电路图知，电动机与电阻并联，电流表测量干路电流，电阻的电压U＝6V； 根据欧姆定律知，电阻的电流I0.6A； 电热丝工作10分钟产生的热量Q＝I2Rt＝（0.6A）2×10Ω×10×60s＝2160J； （2）根据并联电路的电流特点知，通过电动机的电流I'＝I总﹣I＝1.5A﹣0.6A＝0.9A； 电动机工作10分钟产生的热量Q'＝I'2R't＝（0.9A）2×4Ω×10×60s＝1944J； 电动机工作10分钟消耗的电能W＝UIt＝6V×0.9A×10×60s＝3240J； 获得的机械能W机械＝W﹣Q'＝3240J﹣1944J＝1296J； （3）随着通电时间的增大，电热丝产生的热量增大，温度升高，而电热丝的电阻随着温度的升高而增大，根据欧姆定律知，电热丝的电流减小，干路中电流减小，电流表示数会不断减小； 同时刚开始工作时，干衣室水较多，水的蒸发需要吸热，使得干衣室内温度变化不明显，而当衣物快烘干时，水减少，蒸发吸热减少，干衣室内的温度逐步升高。 学科网（北京）股份有限公司 $$