第十五章 电能与电功率（复习讲义）物理沪粤版2024九年级上册

第十五章 电能与电功率（复习讲义） 1．二种研究方法 控制变量法：在探究电功率与电压、电流的关系时，研究电功率与电流的关系需控制电压不变，研究与电压的关系需控制电流不变；探究通电导体产生的热量与电阻、电流的关系时，也通过控制其他变量不变的方式分析单一因素的影响； 转换法：通过电能表转盘转动的转数反映消耗电能的多少；通过煤油温度的变化反映通电导体产生热量的多少，将不易直接测量的物理量转化为易观察的现象。 2．九个基本概念 ①电功（W）：电能转化为其他形式能量的多少，用于量度电能转化的多少。 ②电功率（P）：电流做功的快慢，等于电功与时间的比值。 ③额定电压：用电器正常工作时的电压值。 ④额定电流：用电器正常工作时的电流值。 ⑤额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率。 ⑥实际电压：实际使用时加在用电器上的电压。 ⑦实际功率：用电器在实际电压下工作的电功率。 ⑧电流的热效应：电流通过导体时，电能转化为内能导致导体发热的现象。 ⑨焦耳定律：电流产生的热量跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比的规律。 3．五个常考角度 ①公式计算：电功（W=UIt）、电功率（P=UI、）及焦耳定律（Q=I2Rt）的定量计算，涉及单位换算（如kW⋅h与J的转换）。 ②电能表应用：电能表的读数规则（关注小数位）、通过前后示数差计算某段时间用电量。 ③额定与实际功率辨析：结合用电器铭牌，分析不同电压下实际功率的变化及计算（如电陶炉在 220V 和 110V 电压下的功率差异）。 ④实验探究分析：控制变量法在电功率、焦耳定律探究实验中的应用，实验现象与结论的对应（如电阻越大、电流越大、时间越长，产生热量越多）。 ⑤能量转化与应用：分析电能在不同用电器中的转化形式（如照明→光能、取暖→内能），及电流热效应的应用（电热器）与控制（散热设计）。 知识点分类 知识点内容 重点归纳 常见易错点 电能与电功 1. 电能利用：电能可转化为其他形式的能量，如照明时转化为光能、取暖时转化为内能等。 2. 电功概念：用于衡量电能转化为其他形式能量的多少，用符号W表示。 3. 影响因素：电功大小与电流、电压、通电时间成正比。 4. 计算公式：W = UIt，单位为焦耳（J）；生活中常用单位为千瓦・时（kW· h），换算关系为1kW·h = 3.6×106J。 5. 电能表测量：用于记录消耗的电能，用电量为前后示数之差，现代电能表有电子式、IC 卡等智能类型。 1. 电功公式W = UIt的适用条件及单位统一：电压U的单位为伏特（V），电流I的单位为安培（A），时间t的单位为秒（s）。 2. 读取电能表示数时需注意小数位，准确计算用电量差值。 3. 牢记kW· h与J的换算关系：1kW·h = 3.6×106J。 1. 混淆电功与电能的概念，电功是电能转化的量度，并非能量形式本身。 2. 读取电能表示数时遗漏小数位，导致用电量计算错误。 3. 单位换算出错。 电功率 1. 概念：表示电流做功的快慢，用符号P表示，定义式为。 2. 影响因素：与电压、电流相关，推导公式为P = UI。 3. 单位：基本单位为瓦特（W），常用单位为千瓦（kW），换算关系为1kW = 1000W。 4. 应用：用电器铭牌标注的额定功率是选择用电器的关键参数。 1. 灵活运用电功率公式：P = UI适用于任何电路，为定义式。 2. 在实验中运用控制变量法探究电功率与电压、电流的关系：保持电压相同时观察电流影响，保持电流相同时观察电压影响。 1. 错误认为电功率大的用电器消耗电能一定多，忽略时间因素，需结合W = Pt综合判断。 2. 混淆电功率单位换算关系，如记错1kW = 100W。 3. 计算时单位不统一，例如未将时间t换算为秒（s）。 用电器的正确使用 1. 额定参数：包括额定电压、额定电流、额定功率，是用电器正常工作时的标准参数。 2. 实际参数：指用电器在实际电压下的实际功率，实际电压过高会损坏用电器，过低则无法正常工作。 3. 测量方法：采用伏安法测电功率，依据公式P = UI设计实验。 1. 明确额定功率与实际功率的区别：额定功率是用电器在额定电压下的功率，实际功率随实际电压变化而改变。 2. 在假设电阻不变的情况下，可通过额定参数计算实际功率，如，其中。 1. 误以为实际电压与额定电压不同时，用电器功率仍为额定功率。 2. 计算实际功率时未先求出电阻，直接使用额定电流或电压代入公式。 3. 忽视实验中滑动变阻器保护电路、调节电压的重要作用。 焦耳定律 1. 电流热效应：电流通过导体时，电能转化为内能并产生热量的现象。 2. 探究结论：产生的热量与电阻、电流、时间相关，电阻越大、电流越大、时间越长，产生的热量越多。 3. 定律内容：Q = I2Rt，热量与电流的二次方、电阻、时间成正比。 4. 应用与控制：广泛应用于电热器，通过散热孔等设计减少不必要的发热。 1. 深入理解焦耳定律公式Q = I2Rt，明确热量与电流的二次方成正比关系。 2. 实验中采用转换法（如通过煤油温度变化）反映热量多少，运用控制变量法探究单一因素对热量的影响。 3. 区分电功与电热：在纯电阻电路中W = Q，在非纯电阻电路（如电动机）中W > Q。 1. 记错焦耳定律公式中电流的平方关系，误写成Q = IRt或Q = UIt（仅适用于纯电阻电路）。 2. 错误认为所有用电器的电功都等于电热，忽略非纯电阻电路（如电动机）的能量转化差异。 3. 实验过程中未严格控制变量，如探究电阻影响时未保持电流和时间不变。 题型一 电能及其单位 【例1】关于能量的转化，下列分析不正确的是（　　） A．电饭锅工作原理是焦耳定律，工作时将电能转化为内能 B．蓄电池对外供电时，将化学能转化为电能 C．利用核能发电时，是将化学能最终转化为电能 D．家庭中使用的排风扇工作时，主要将电能转化为机械能 【答案】C 【解析】A．电饭锅消耗电能使米饭的温度升高，从而将饭做熟，故主要是将电能转化为内能，工作原理是焦耳定律，故A正确，不符合题意； B．蓄电池对外供电时，内部发生化学反应，将化学能转化为电能，故B正确，不符合题意； C．利用核能发电时，是核能转化为电能，而不是化学能转化为电能，故C错误，符合题意； D．家庭中使用的排风扇工作时，主要将电能转化为机械能，使风扇转动，，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式1-1】电能 （1）获取： 提供电能； （2）使用：用电器将电能转化为其他形式的能； （3）单位： ①国际单位： ②常用单位： ③换算关系：1kW·h = J （4）测量工具    电能表 【答案】 电源 焦耳 千瓦时 3.6×106 【解析】（1）[1]根据物理常识可知，电源是提供电能的装置。 （3）[2][3][4]在国际单位制中，电能的单位是焦耳，简称焦，符合J；常用单位还有千瓦时，符合kW·h，且1kW·h =3.6×106J。 【变式1-2】三峡水电站年发电量约为8×1010kW·h，合 J（用科学记数法表示）。已知燃煤发电的效率为40%，标准煤的热值为3×107J/kg，三峡水电站运行一年大约为国家节约 万吨标准煤。 【答案】 2.88×1017 2400 【解析】[1]由 1kW·h=3.6×106J 可知，三峡水电站年发电量约为8×1010kW·h，所以有 8×1010kW·h=8×1010×3.6×106J=2.88×1017J [2]已知燃煤发电的效率为40%，则发出2.88×1017J的电量需要完全燃烧煤产生的热量是 所需煤的质量是 合2400万吨。故三峡水电站运行一年大约为国家节约2400万吨的标准煤。 题型二 电能表 【例2】如图所示分别是小明家的电能表在某月初和月末时的示数，则小明家本月共用电 ，按照0.7元/度的电价计算，小明家本月应缴电费是 元。 【答案】 150 105 【解析】[1]电能表读数中最后一位为小数，则小明家本月共用电为 [2]按照0.7元/度的电价计算，小明家本月应缴电费是 【变式2-1】如图所示是小新家中电能表上的信息，该电能表应接在 V的电路中使用。若小新只让家中2000W的热水器工作15min，消耗的电能为 J，此时电能表的示数变为 kW·h。    【答案】 220 6861.1 【解析】[1]电能表上的“220V”表示该电能表应接在220V的电路中使用。 [2]已知热水器的功率P=2000W，工作时间 t=15min=15×60s=900s 消耗的电能 W=Pt=2000W×900s=1.8×106J=0.5kW·h [3]电能表上的数字最后一位为小数部分，所以此时电能表的示数为 6860.6kW·h+0.5kW·h=6861.1kW·h 【变式2-2】小潘家的电能表上标着“”。他将家里台式电脑单独接入电路，工作3min，电能表转盘转了30转，台式电脑消耗的电能为 J，电功率为 W。 【答案】 200 【解析】[1]是指每消耗的电能，电能表转3000转，因此电能表转盘转30转所消耗的电能为 [2]电功率为 题型三 电功及其计算 【例3】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的电路之一。 (1)可以根据 比较相同时间内电流做功的多少； (2)由如图所示电路，可探究电流做功多少与 的关系； (3)小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是 。 【答案】(1)灯泡亮暗程度 (2)电压 (3)电压表示数大的灯泡更亮 【解析】（1）灯泡将电能转化为光能和热能，故可以根据灯泡的亮暗程度来比较相同时间内电流做功的多少。 （2）由电路图可知，两灯泡串联，流过灯泡的电流与通电时间均相等，故可探究电流做功多少与电压的关系。 （3）因灯泡两端的实际电压越大，灯泡的实际功率越大，故可知支持该结论的实验现象是电压表示数大的灯泡更亮。 【变式3-1】如图所示装置用来“探究电流做功的多少与哪些因素有关”的实验。 ①我们通过比较 来判断电流做功的多少。 ②实验中，观察到的现象是：通电时间相同，电压表和电流表的示数越大，重物升高的高度就越高。由此，可初步得到的结论是 。 【答案】 比较重物提升的高度 通电时间相同时，加在导体两端的电压和通过导体的电流越大电流所做的功越多 【解析】（1）[1]实验时，小军通过比较重物提升的高度来判断电流做功的多少，重物被提升的越高，电流做的功越多；这里运用的科学方法是转换法。 （2）[2]实验中，小军通过调节电源电压来改变电压表和电流表的示数；观察到的现象是：通电时间相同，电压表和电流表的示数越大，重物升高的高度就越高。由此，可初步得到的结论是：通电时间相同时，加在导体两端的电压和通过导体的电流越大电流所做的功越多。 【变式3-2】有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示，把它们串联在电路中，如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.2A，则电源电压和元件A1min内消耗的电能分别是（　　）    A．2.0 V 0.8 J B．4.5 V  0.5 J C．2.5 V 1.0 J D．4.5 V  24J 【答案】D 【解析】由于电路元件A和B串联，所以， IA＝IB＝0.2A 由图像知道，此时UA＝2.0V，UB＝2.5V；所以，电源的电压是 U＝UA+UB＝2.0V+2.5V＝4.5V 元件A的1min内消耗的电能为 故选D。 题型四 串并联电路中电功的特点 【例4】电阻R1=10欧姆，R2=15欧姆，把它们并联接入电路，在同样时间内（     ） A．电流在R1上做的功多 B．电流在R2上做的功多 C．电流在R1、R2上做的功一样多 D．无法判断 【答案】A 【解析】电阻R1=10欧姆，R2=15欧姆，由并联电路电压特点知，两电阻两端的电压相等，由知，在相同的时间内电阻越小，电流做的电功越多，所以，电流在R1上做的功多。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式4-1】甲、乙两个电阻的U﹣I图线如图所示，当仅将甲、乙两电阻串联在电路中时，电路中的电流为0.4A，通过甲、乙两电阻的电流之比I甲：I乙＝ ，电源电压为 V；当仅将甲、乙两电阻改为并联接在相同的电路中时，则10s内消耗的总电能是 J。 【答案】 1∶1 6 108 【解析】[1]根据串联电路中的电流规律可知，通过两电阻的电流相等，故通过两电阻的电流之比为 [2]根据题图可知甲的电阻为R甲为 乙的电阻为 此时电路中的总电阻为 电源电压为 [3]当甲、乙两电阻并联时，在10s内甲电阻消耗的电能为 乙消耗的电能为 电路消耗的总电能为 【变式4-2】某用户电能表铭牌上标有“220伏、10安”字样，家中已装有40瓦的灯10盏，100瓦的彩电一台，150瓦的冰箱一台，900瓦的电饭锅一下，问： （1）若电灯工作时间每天2小时，彩电1.5小时，冰箱8小时，电饭锅0.5小时，则1个月（30天）用电多少千瓦时？ （2）能否接一台“220伏、1000瓦”的电热水器？ 【答案】(1) 78kW•h；(2) P总＞P电能表，不能 【解析】(1)由P=得，电灯每天消耗的电能： W1=P1t1=0.04kW×2h×10=0.8kW•h， 彩电每天消耗的电能： W2=P2t2=0.1kW×1.5h=0.15kW•h， 冰箱每天消耗的电能： W3=P3t3=0.15kW×8h=1.2kW•h， 电饭锅每天消耗的电能： W4=P4t4=0.9kW×0.5h=0.45kW•h， W=W1+W2+W3+W4=0.8kW•h+0.15kW•h+1.2kW•h+0.45kW•h=2.6kW•h， 一个月的用电量： W总=30W=30×2.6kW•h=78kW•h； (2)由电能表的铭牌“220V 10A”知，电能表的额定电压U=220V，额定电流I=10A；电能表的额定功率： P电能表=UI=220V×10A=2200W． 家电的总功率： P总=40W×10+100W+150W+900W+1000W=2550W＞P电能表； 所以不能接一台“220伏、1000瓦”的电热水器同时使用． 答：(1)一个月（30天）用电78千瓦时； (2)不能接一台“220伏、1000瓦”的电热水器． 题型五 电功率的概念 【例5】下列关于电功率的说法中，错误的是（　　） A．电功率是表示消耗电能多少的物理量 B．电功率是表示消耗电能快慢的物理量 C．用电器的电功率等于它在1s内所消耗的电能 D．瓦和千瓦都是电功率的单位，且1kW=1000W 【答案】A 【解析】ABC．电功率表示电流做功快慢的物理量，等于电功与时间之比，用电器的电功率等于它在1s内消耗的电能，故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意； D．较大的电功率用更大的单位：kW，较小的电功率用较小的单位W，且1kW=1000W，故D正确，不符合题意。 故选A。 【变式5-1】关于电功和电功率，下列说法中不正确的是（   ） A．千瓦时是电功的单位 B．电流在单位时间内做功越多，电功率越大 C．电功率是表示电流做功多少的物理量 D．电流通过导体消耗的电能越多，电功率不一定越大 【答案】C 【解析】A．千瓦时是电功的单位，故A正确，不符合题意； B．根据可知，单位时间电流做功越多，电功率越大，故B正确，不符合题意； C. 电功率表示电流做功快慢的物理量，电功率大表示做功快，电功率小表示做功慢，故C错误，符合题意； D．根据W=Pt可知，电流通过导体消耗的电能越多，电功率不一定越大，因为时间不确定，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式5-2】额定电压和额定功率 （1）额定电压 概念：用电器正常工作的电压； （2）额定功率 概念：用电器在额定电压下的功率； 铭牌：灯泡“PZ220V  40W”指灯泡的为 220V， 为40W。 【提示】用电器额定功率与外加电压和通过的电流无关。 【答案】 额定电压 额定功率 【解析】[1][2]灯泡的铭牌上标示的“PZ220V 40W”，220V是灯泡的额定电压，表示灯泡正常发光的电压是220V；40W是灯泡的额定功率，表示灯泡在220V电压下工作时的电功率是40W。 题型六 电功率的计算 【例6】某电视机的电功率是150W，每天使用3h，一个月用电多少千瓦时？（按30天计算） 【答案】13.5kW·h 【解析】一个月内消耗的电能是 W=Pt=0.15kW×30×3h=13.5kW·h 答：一个月用电13.5kW·h。 【变式6-1】在装有额定电流为20A的保险丝的家庭电路中，已装有“220V　100W”的电视机2台，“220V　125W”的电冰箱1台，“220V　800W”的电饭锅1个，“220V　225W”的洗衣机1台，“220V　20W”的节能灯8盏，“220V　1000W”的空调2台。求： (1)在电路中最多还能安装多大功率的用电器？ (2)若因电路出现故障，保险丝不慎熔断了。现检修好电路后，手边只有额定电流为10A的保险丝，应该怎么办？ 【答案】(1)890W (2)用两根额定电流为10A的保险丝并联接入家庭电路。 【解析】（1）电路允许的总功率 P1=UI=220V×20A=4400W 现有用电器的总功率 P2=100W×2+125W+800W+225W+20W×8+1000W×2=3510W 电路还能接入用电器的功率为 P=P1–P2=4400W–3510W=890W （2）并联电路干路电流等于各支路电流之和，可以用两根额定电流为10A的保险丝并联接入家庭电路。 【变式6-2】如图所示为模拟调光灯电路，电源电压恒为9V，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”的字样，电流表选用“0~0.6A”的量程，当滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光，已知小灯泡上标有“3V 0.9W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。为保证电路安全，下列选项正确的是（　　）    A．滑动变阻器阻值的变化范围为5～20Ω B．定值电阻的阻值为20Ω C．电流表示数变化的范围为0.225～0.3A D．小灯泡的最小功率为0.675W 【答案】C 【解析】由图可知，小灯泡、定值电阻、滑动变阻器串联，电流表测量电路电流。已知小灯泡上标有“3V 0.9W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），由可得小灯泡正常发光的电流 由可得小灯泡的电阻 A．电流表选用“0~0.6A”的量程，滑动变阻器允许通过最大电流为1A，灯泡正常发光的电流为0.3A，为保证电路安全，所以电路最大电流 此时滑动变阻器接入阻值最小，且题干说“当滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光”，结合滑动变阻器规格，可知滑动变阻器接入最小阻值为最大值的一半，即10Ω，所以滑动变阻器阻值的变化范围为10～20Ω，故A错误； B．滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光，由A已知此时电流为0.3A，滑动变阻器接入阻值为10Ω，由可得此时总电阻 则定值电阻的阻值 故B错误； C．由A已知最大电流为0.3A，当滑动变阻器接入阻值最大时，电路电流最小，为 即电流表示数变化的范围为0.225～0.3A，故C正确； D．由C已知最小电流为0.225A，小灯泡灯丝阻值为10Ω不变，则小灯泡的最小功率 故D错误。 故选C。 题型七 电功率的测量 【例7】小红在测量小灯泡的电功率实验中，选用的小灯泡标有“2.5V”字样。 (1)请你在图甲电路中用笔画线代替导线，将电路连接完整 ； (2)某次实验过程中电压表示数为2V，为测定小灯泡的额定功率，小红应将变阻器滑片向 （填“A”或“B”）端移动，同时注意观察电压表的示数变化，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W； (3)小红还设计出了只有电流表、没有电压表时测量小灯泡额定功率的方法，其电路图如图丙所示。已知定值电阻R0为5Ω，小红调节滑动变阻器的滑片，先使电流表A2的示数为 A时，再读出电流表A1的示数为0.3A，故测量出小灯泡的额定功率为 W。 【答案】(1) (2) B 0.75 (3) 0.5 0.75 【解析】（1）由图甲可知，电压表串联在电路中，接法是错误的；该实验中，灯泡应与电流表串联，电压表应与灯泡并联，如下图所示： （2）[1]此时电压表的示数为2V，小于灯的额定电压2.5V，故应增大灯两端的电压，减小变阻器的两端电压，根据串联电路分压原理可知，应减小变阻器连入电路中的电阻，故滑片向B端移动，直到电压表示数为2.5V，小灯泡正常发光。 [2]此时电流表示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为 P=UI=2.5V×0.3A=0.75W （3）[1][2]小灯泡的额定电压“2.5V”，图丙中，小灯泡与R0并联，则R0两端的电压必须为2.5V，小灯才能正常发光，所以电流表A2的示数为 电流表A3测的是通过小灯泡的电流，故小灯泡的额定功率为 P′=UI′=2.5V×0.3A=0.75W 【变式7-1】在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小潘选用的小灯泡L的额定电压为2.5V。    （1）小潘设计了如图甲所示的电路图，连接好电路后，闭合开关S，发现电流表的指针向左偏转，如图乙所示，其原因是 ； （2）排除故障后，闭合开关S，移动滑动变阻器R的滑片P到某一位置时，电压表示数如图丙所示，为 V，要测量小灯泡L的额定功率，滑片P应向 （选填“左”或“右”）移动，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数为0.24A，则小灯泡L的额定功率为 W； （3）实验结束后，小潘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，设计了如图丁所示的电路，并完成了实验。实验过程如下： ①断开开关S1，闭合开关S、S2，移动滑动变阻器R的滑片P，使电压表的示数为 V，小灯泡L1正常发光； ②断开开关S2，闭合开关S、S1，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； ③小灯泡L1的额定功率为 W。 【答案】 电流表正、负接线柱接反了 1.8 左 0.6 2 2.4 【解析】（1）[1]乙图中电流表指针反偏，说明电流表正、负接线柱接反了。 （2）[2][3][4]由乙图可知，电压表所选量程为0~3V，分度值为0.1V，读出其示数为1.8V；示数小于灯的额定电压2.5V，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压；灯泡的额定功率 P额=U额I额=2.5V×0.24A=0.6W （3）①[5]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的电压，根据串联分压原理，移动滑动变阻器R的滑片P，使电压表的示数为 UR=U-UL=8V-6V=2V 小灯泡L1正常发光。 ③[6]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；根据串联分压的规律可知 R滑=5Ω 在①中，电路电流为 小灯泡L1的额定功率为 P额=ULI=6V×0.4A=2.4W 【变式7-2】在“测定小灯泡正常发光时的电阻”的实验中，琪琪和航航设计的电路如图甲所示，电源电压恒为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V。琪琪的实验过程如下：    （1）实验电路还缺一根导线，请补全实物连接图； （2）实验时，琪琪调节滑动变阻器，发现当电压表的示数为2.5V时，小灯泡不能正常发光，而航航发现了问题，于是继续向 （选填“左”或“右”）端调节滑动变阻器，使电压表的示数为 V时，小灯泡才正常发光；若此时通过小灯泡的电流如图乙所示，电流为 A，小灯泡正常发光的电阻为 Ω； （3）她俩重新选择实验器材，不用电压表就测出了I额＝0.3A的小灯泡的额定功率，设计的电路图如图丙所示，请你将下列实验步骤补充完整，并计算出小灯泡的额定功率（电源电压恒定且未知，滑动变阻器的最大阻值为30Ω）； ①将滑动变阻器的电阻调到最大，开关S闭合，S1 （选填“闭合”或“断开”），读出电流表的示数为0.2A，则电源电压为 V； ②开关S闭合，S1 （选填“闭合”或“断开”），调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常发光； ③开关S、S1均闭合，滑动变阻器的滑片不动，读出电流表的示数为0.4A； ④小灯泡额定功率P额＝ W。 【答案】    左 2 0.4 6.25 闭合 6 断开 0.45 【解析】（1）[1]电流表、滑动变阻器应与小灯泡串联在电路中，所以电路连接如下图所示：    （2）[2][3]由图甲可知，电压表测滑动变阻器两端的电压，当电压表的示数为2.5V时，此时小灯泡两端的电压为 UL=4.5V﹣2.5V＝2V<2.5V 所以小灯泡不能正常发光。应使小灯泡两端的大于增大达2.5V，所以需要减小滑动变阻器两端的电压，根据串联分压规律可知应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应向左端调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V，小灯泡正常发光。 [4][5]由图乙可知，电流表选择的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，电流表的示数为0.4A。小灯泡的电阻为 （3）①[6][7]将滑动变阻器的电阻调到最大，闭合开关S、S1，灯泡被短路，电路为滑动变阻器的简单电路，读出电流表的示数为I＝0.2A，则电源电压为 U＝IR大＝0.2A×30Ω＝6V ②[8]开关S闭合，S1断开，灯泡与滑动变阻器串联，要使小灯泡正常发光，调节滑动变阻器的滑片使电流等于其额定电流 0.3A。 ③开关S、S1均闭合，保持滑动变阻器的滑片位置不变，读出电流表的示数为I′＝0.4A，灯泡被短路，电路为滑动变阻器的简单电路，此时滑动变阻器接入电路的阻值为 ④[9]小灯泡正常发光时，灯泡与滑动变阻器串联，滑动变阻器两端的电压 U滑＝I额R滑＝0.3A×15Ω＝4.5V 根据串联电路电压规律可知，小灯泡的额定电压为 U额＝U﹣U滑＝6V﹣4.5V＝1.5V 则小灯泡额定功率为 P额＝U额I额＝1.5V×0.3A＝0.45W 题型八 电流的热效应 【例8】下列家用电器利用电流热效应工作的是 （A．电脑；B．电饭锅；C．油烟机）（填字母）。该用电器将电能转化为 能。 【答案】 B 内 【解析】[1]A．电流通过导体要发热，电能转为内能，这叫做电流的热效应。电脑工作时主要把电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意； B．电饭锅工作时把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故B符合题意； C．油烟机工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意。 故选B。 [2]电流做功的过程就是电能转化为其它形式能的过程，电饭锅工作时把电能转化为内能。 【变式8-1】将规格都是“220V　100W”的一台电风扇和一床电热毯，接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电风扇产生的热量多 B．电热毯产生的热量多 C．二者产生的热量一样多 D．无法比较二者产生的热量 【答案】B 【解析】由题意知，两种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是100W；而家庭电路电压是220V，把这两个用电器接入家庭电路，用电器都正常工作，则其实际功率相同都等于额定功率，即 P实=P额=100W由W=Pt可知，两个用电器工作时间t相等，则两个用电器消耗的电能相同。由于电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小；电热毯工作时电热丝几乎把电能全部转化为内能，所以产生热量最多的是电热毯。 故选B。 【变式8-2】如图﹣1是一款具有加热和保温两挡的烧水壶，烧水壶是利用电流的 效应工作的，其简化电路如图﹣2所示，其中R1是阻值为55Ω的电热丝，R2是调温电阻（不发热），阻值为56Ω。当开关S1和S2均闭合时，烧水壶处于 挡。用该烧水壶加热水5min，消耗的电能是 J。 【答案】 热 加热 2.64×105 【解析】[1]烧水壶工作时将电能转化为内能，所以烧水壶是利用电流的热效率工作的。 [2]由图﹣2可知，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，烧水壶处于保温挡；当开关S1和S2均闭合时，只有R1工作，电路的总电阻最小，总功率最大，烧水壶处于加热挡。 [3]该烧水壶加热水5min，消耗的电能 题型九 探究影响电流通过导体产生热量的因素 【例9】为了比较水和煤油吸热的能力差异，某同学设计了如图甲所示的实验装置两个完全相同的电加热器，两个相同的烧杯中分别装有质量相等、初温度不等的水和煤油，并绘制出了它们温度随时间变化的图像。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 (1)实验中，加热到某时刻时液体b的温度如图乙所示，该温度为 ℃。 (2)加热过程会闻到浓浓的煤油味道是因为分子在做 运动； (3)实验中通过比较 就可以比较液体吸收热量的多少。 (4)由图像丙可知，该实验测得的煤油的比热容为 J/(kg·℃)。 (5)为了探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”，小明设计了实验装置丁：实验中通过观察U形管中 来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。 (6)该装置可探究电流产生的热量与 的关系。 【答案】(1)58 (2)无规则 (3)加热时间 (4)2.52×103 (5)液面高度差 (6)电流 【解析】（1）由图可知，温度计分度值为2℃，故读数为58℃。 （2）因为分子在做永不停息的无规则运动，温度升高，分子热运动更剧烈，更容易闻到煤油气味。 （3）因使用相同的加热器，其它条件相同，通过使用转换法，将吸收热量的多少转换为加热时间，更方便进行实验。 （4）水的比热容较大，升温较慢，故a图像是水，煤油和水吸收相同的热量，则 可得 （5）实验通过转换法，将电阻产生的热量的多少转化为U形管中页面的高度差。 （6）由图可知容器中电阻大小相同，左侧电阻位于干路，电流大，右侧电阻位于之路，电流小，故探究电流产生的热量与电流的关系。 【变式9-1】如图是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 J，左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比是 。 【答案】 电流 12 4:1 【解析】[1]观察可知，右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联。根据串联电路的电流特点可知右侧两个电阻的总电流和左侧的电阻电流相等，右侧两个5Ω的电阻并联，所以，容器内的电阻值都是5Ω，通电时间相同，在电阻和通电时间相同的情况下，电流不同，所以探究的是通电导体产生的热量与电流大小的关系。 [2]已知通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，根据并联电路的电流特点，通过右侧容器中电阻丝的电流为 在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 [3]由可知，左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比为 【变式9-2】小鸣同学按如图所示的电路，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，煤油中都浸着一段横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长。 (1)实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察 反映出来的。 (2)实验中，可观察到 （填“甲”或“乙”）瓶中温度计的示数升高得更快。 (3)小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶甲中煤油换成与其 相等的水，并将电热丝RA换成 的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请用提供的符号写出煤油比热容的表达式：c煤油= 。  （已知水的比热容为c水） 【答案】(1)温度计升高的示数 (2)甲 (3) 质量 与RB阻值相等 【解析】（1）电阻丝产生热量的多少可以通过温度计示数变化反映出来，电阻丝产生热量的多少转化为温度计示数的变化，本实验应用了转换法。 （2）由题意知，甲乙中的镍铬合金丝的材料相同，横截面积相同，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长，则甲中的镍铬合金丝的电阻大，由于甲乙串联在电路中，电流和通电时间相同，电阻丝的阻值越大，产生的热量越多，故甲中产生的热量多，温度计示数升高得更快。 （3）[1][2][3]根据控制变量法的思想，要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系，所以，应将烧瓶甲中煤油换成与其质量相等的水，把电热丝RA换成与RB阻值相同的电阻丝，电阻相等，在相同时间内放出的热量相同，所以水和煤油吸收的热量相同。因为Q水吸热=Q煤油吸热 所以c水m(t水-t0)=c煤油m(t煤油-t0) 则煤油的比热容 题型十 焦耳定律及其应用 【例10】某同学用如图所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。下列说法正确的是（　　） A．通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功方式改变的 B．观察图甲中的A、B管，发现B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量与电流有关 C．采用图乙装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边容器中电阻丝R应为10Ω D．用图乙中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热” 【答案】A 【解析】A．通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过电流做功，即电流通过电阻丝，电能转化为内能，故A正确； B．图甲中两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，电阻不同，观察图甲中的A、B管，发现B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量与电阻大小有关，故B错误； C．采用图乙装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，应控制电阻和通电时间相同，改变电流大小，所以右边容器中电阻丝R应为5Ω，故C错误； D．“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”是因为电炉丝和导线串联，通过的电流和通电时间相同，电炉丝的电阻比导线大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，这是用图甲中的实验结论来解释的，故D错误。 故选A。 【变式10-1】如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端，其消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示，以下正确的是（　　） A．滑动变阻器R的最大阻值40Ω B．电源电压U的大小6V C．R0的阻值20Ω D．当滑片P置于中点，在5s内电阻R0上所产生的焦耳热18J 【答案】D 【解析】A．滑动变阻器滑片P从最右端开始，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时电流为0.4A时，滑动变阻器功率为3.2W，根据P=I²R可得此时电阻为 则滑动变阻器的最大阻值20Ω，故A错误； BC．当电流为0.6A时，滑动变阻器功率达到最大值3.6W，同理，根据P=I2R可得，此时滑动变阻器接入电阻为10Ω，为最大阻值的一半，此时滑动变阻器两端的电压U' =I2R半=0.6A×10Ω=6V 电源电压U=6V+ I2R0=6V+0.6A×R0① 滑动变阻器接入电路的阻值最大时，滑动变阻器分得电压U滑=I1R最大=0.4A×20Ω=8V 电源电压不变，U=8V+I1R0=8V+0.4A×R0② ①②两个式子联立得，8V+0.4A×R0=6V+0.6A×R0 解得R0=10Ω 则电源电压U =6V+0.6A×R0=12V 故BC错误； D．当滑片P置于中点时，滑动变阻器接入10Ω，电流为0.6A，根据焦耳定律，R0在5s内产生 故D正确。 故选D。 【变式10-2】图﹣1为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图﹣2电路，电阻R阻值为10Ω。闭合开关S，电流表示数为0.2A。则电源电压为 V，通电1min电阻R产生的热量为 J，电路消耗的总功率为 W。 【答案】 2 24 0.9 【解析】[1]由图2可知，闭合开关，R与L并联，电流表测量通过R的电流。电阻R的阻值为10Ω，当电流表示数为0.2A时，电阻R两端的电压为UR＝IRR＝0.2A×10Ω＝2V 根据并联电路电压规律可知，电源电压为U=UR=2V   [2]通电1min电阻R产生的热量为Q=IR2Rt＝(0.2A)2×10Ω×1×60s＝24J   [3]根据并联电路电压规律可知，灯泡两端的电压为UL＝U＝2V 由图﹣1可知，此时通过灯泡的电流为IL＝0.25A，由并联电路电流规律可知，干路电流为I＝IL+IR＝0.25A+0.2A＝0.45A 电路消耗的总功率为P＝UI＝2V×0.45A＝0.9W 题型十一 电热的利用和防护 【例11】电流通过导体时，电能转化为 能的现象，叫做电流的热效应。电热可供利用，但有时也有危害。 第一，生活生产中利用电热的实例有：制成各种电热器，例如 、干衣机、电孵化箱、引发炸药的电热装置、高空飞行服里的电热装置等；保险丝的工作原理也用到了电热，当电路发生短路或者 ，导致电路中电流 时，保险丝由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护作用。 第二，生活生产中防止电热的危害而采取措施的实例有：电脑中的CPU在工作时要产生热，如果过热就会损坏芯片，所以在芯片上加装散热片和风扇；再如 。 【答案】 内 电饭锅 电功率过大 过大 电视机的散热窗 【解析】[1]电流通过导体时会做功，电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。 [2]在生活中利用电流的热效应工作的电器很多，例如：电饭锅、电吹风等。 [3][4]根据P=UI可知，当电路电功率过大时，会导致电路中电流过大，从而保险丝由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护作用。 [5]电热有时会带来危害，生活生产中防止电热的危害而采取措施的实例有：电视机的散热窗、电动机外壳有许多散热片等。 【变式11-1】电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。 （1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例； （2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。 【答案】见解析 【解析】（1）电暖器、电烙铁、电饭锅都是利用电流的热效应来工作的，把电能转化为内能。 （2）电视机、计算机在工作时产生的热量是有害的，电视机外壳的散热窗、计算机的散热风扇可以散失热量，防止电流热效应产生的热量带来的危害。 【变式11-2】在炎热的夏天，电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次。这是因为 在起作用，前者是 ，后者是 。 【答案】 电热 防止电热 利用电热 【解析】[1]无论电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，还是长期停止使用，隔一段时间要通电一次，这都是因为电热在起作用； [2]炎热夏天，连续长时间工作的电视机要停用一会儿，是为了防止产生过多的热量，影响电视机的正常使用，属于防止电热危害； [3]如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次，是为了利用电热来防潮，属于利用电热。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十五章 电能与电功率（复习讲义） 1．二种研究方法 控制变量法：在探究电功率与电压、电流的关系时，研究电功率与电流的关系需控制电压不变，研究与电压的关系需控制电流不变；探究通电导体产生的热量与电阻、电流的关系时，也通过控制其他变量不变的方式分析单一因素的影响； 转换法：通过电能表转盘转动的转数反映消耗电能的多少；通过煤油温度的变化反映通电导体产生热量的多少，将不易直接测量的物理量转化为易观察的现象。 2．九个基本概念 ①电功（W）：电能转化为其他形式能量的多少，用于量度电能转化的多少。 ②电功率（P）：电流做功的快慢，等于电功与时间的比值。 ③额定电压：用电器正常工作时的电压值。 ④额定电流：用电器正常工作时的电流值。 ⑤额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率。 ⑥实际电压：实际使用时加在用电器上的电压。 ⑦实际功率：用电器在实际电压下工作的电功率。 ⑧电流的热效应：电流通过导体时，电能转化为内能导致导体发热的现象。 ⑨焦耳定律：电流产生的热量跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比的规律。 3．五个常考角度 ①公式计算：电功（W=UIt）、电功率（P=UI、）及焦耳定律（Q=I2Rt）的定量计算，涉及单位换算（如kW⋅h与J的转换）。 ②电能表应用：电能表的读数规则（关注小数位）、通过前后示数差计算某段时间用电量。 ③额定与实际功率辨析：结合用电器铭牌，分析不同电压下实际功率的变化及计算（如电陶炉在 220V 和 110V 电压下的功率差异）。 ④实验探究分析：控制变量法在电功率、焦耳定律探究实验中的应用，实验现象与结论的对应（如电阻越大、电流越大、时间越长，产生热量越多）。 ⑤能量转化与应用：分析电能在不同用电器中的转化形式（如照明→光能、取暖→内能），及电流热效应的应用（电热器）与控制（散热设计）。 知识点分类 知识点内容 重点归纳 常见易错点 电能与电功 1. 电能利用：电能可转化为其他形式的能量，如照明时转化为光能、取暖时转化为内能等。 2. 电功概念：用于衡量电能转化为其他形式能量的多少，用符号W表示。 3. 影响因素：电功大小与电流、电压、通电时间成正比。 4. 计算公式：W = UIt，单位为焦耳（J）；生活中常用单位为千瓦・时（kW· h），换算关系为1kW·h = 3.6×106J。 5. 电能表测量：用于记录消耗的电能，用电量为前后示数之差，现代电能表有电子式、IC 卡等智能类型。 1. 电功公式W = UIt的适用条件及单位统一：电压U的单位为伏特（V），电流I的单位为安培（A），时间t的单位为秒（s）。 2. 读取电能表示数时需注意小数位，准确计算用电量差值。 3. 牢记kW· h与J的换算关系：1kW·h = 3.6×106J。 1. 混淆电功与电能的概念，电功是电能转化的量度，并非能量形式本身。 2. 读取电能表示数时遗漏小数位，导致用电量计算错误。 3. 单位换算出错。 电功率 1. 概念：表示电流做功的快慢，用符号P表示，定义式为。 2. 影响因素：与电压、电流相关，推导公式为P = UI。 3. 单位：基本单位为瓦特（W），常用单位为千瓦（kW），换算关系为1kW = 1000W。 4. 应用：用电器铭牌标注的额定功率是选择用电器的关键参数。 1. 灵活运用电功率公式：P = UI适用于任何电路，为定义式。 2. 在实验中运用控制变量法探究电功率与电压、电流的关系：保持电压相同时观察电流影响，保持电流相同时观察电压影响。 1. 错误认为电功率大的用电器消耗电能一定多，忽略时间因素，需结合W = Pt综合判断。 2. 混淆电功率单位换算关系，如记错1kW = 100W。 3. 计算时单位不统一，例如未将时间t换算为秒（s）。 用电器的正确使用 1. 额定参数：包括额定电压、额定电流、额定功率，是用电器正常工作时的标准参数。 2. 实际参数：指用电器在实际电压下的实际功率，实际电压过高会损坏用电器，过低则无法正常工作。 3. 测量方法：采用伏安法测电功率，依据公式P = UI设计实验。 1. 明确额定功率与实际功率的区别：额定功率是用电器在额定电压下的功率，实际功率随实际电压变化而改变。 2. 在假设电阻不变的情况下，可通过额定参数计算实际功率，如，其中。 1. 误以为实际电压与额定电压不同时，用电器功率仍为额定功率。 2. 计算实际功率时未先求出电阻，直接使用额定电流或电压代入公式。 3. 忽视实验中滑动变阻器保护电路、调节电压的重要作用。 焦耳定律 1. 电流热效应：电流通过导体时，电能转化为内能并产生热量的现象。 2. 探究结论：产生的热量与电阻、电流、时间相关，电阻越大、电流越大、时间越长，产生的热量越多。 3. 定律内容：Q = I2Rt，热量与电流的二次方、电阻、时间成正比。 4. 应用与控制：广泛应用于电热器，通过散热孔等设计减少不必要的发热。 1. 深入理解焦耳定律公式Q = I2Rt，明确热量与电流的二次方成正比关系。 2. 实验中采用转换法（如通过煤油温度变化）反映热量多少，运用控制变量法探究单一因素对热量的影响。 3. 区分电功与电热：在纯电阻电路中W = Q，在非纯电阻电路（如电动机）中W > Q。 1. 记错焦耳定律公式中电流的平方关系，误写成Q = IRt或Q = UIt（仅适用于纯电阻电路）。 2. 错误认为所有用电器的电功都等于电热，忽略非纯电阻电路（如电动机）的能量转化差异。 3. 实验过程中未严格控制变量，如探究电阻影响时未保持电流和时间不变。 题型一 电能及其单位 【例1】关于能量的转化，下列分析不正确的是（　　） A．电饭锅工作原理是焦耳定律，工作时将电能转化为内能 B．蓄电池对外供电时，将化学能转化为电能 C．利用核能发电时，是将化学能最终转化为电能 D．家庭中使用的排风扇工作时，主要将电能转化为机械能 【变式1-1】电能 （1）获取： 提供电能； （2）使用：用电器将电能转化为其他形式的能； （3）单位： ①国际单位： ②常用单位： ③换算关系：1kW·h = J （4）测量工具    电能表 【变式1-2】三峡水电站年发电量约为8×1010kW·h，合 J（用科学记数法表示）。已知燃煤发电的效率为40%，标准煤的热值为3×107J/kg，三峡水电站运行一年大约为国家节约 万吨标准煤。 题型二 电能表 【例2】如图所示分别是小明家的电能表在某月初和月末时的示数，则小明家本月共用电 ，按照0.7元/度的电价计算，小明家本月应缴电费是 元。 【变式2-1】如图所示是小新家中电能表上的信息，该电能表应接在 V的电路中使用。若小新只让家中2000W的热水器工作15min，消耗的电能为 J，此时电能表的示数变为 kW·h。    【变式2-2】小潘家的电能表上标着“”。他将家里台式电脑单独接入电路，工作3min，电能表转盘转了30转，台式电脑消耗的电能为 J，电功率为 W。 题型三 电功及其计算 【例3】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的电路之一。 (1)可以根据 比较相同时间内电流做功的多少； (2)由如图所示电路，可探究电流做功多少与 的关系； (3)小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是 。 【变式3-1】如图所示装置用来“探究电流做功的多少与哪些因素有关”的实验。 ①我们通过比较 来判断电流做功的多少。 ②实验中，观察到的现象是：通电时间相同，电压表和电流表的示数越大，重物升高的高度就越高。由此，可初步得到的结论是 。 【变式3-2】有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示，把它们串联在电路中，如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.2A，则电源电压和元件A1min内消耗的电能分别是（　　）    A．2.0 V 0.8 J B．4.5 V  0.5 J C．2.5 V 1.0 J D．4.5 V  24J 题型四 串并联电路中电功的特点 【例4】电阻R1=10欧姆，R2=15欧姆，把它们并联接入电路，在同样时间内（     ） A．电流在R1上做的功多 B．电流在R2上做的功多 C．电流在R1、R2上做的功一样多 D．无法判断 【变式4-1】甲、乙两个电阻的U﹣I图线如图所示，当仅将甲、乙两电阻串联在电路中时，电路中的电流为0.4A，通过甲、乙两电阻的电流之比I甲：I乙＝ ，电源电压为 V；当仅将甲、乙两电阻改为并联接在相同的电路中时，则10s内消耗的总电能是 J。 【变式4-2】某用户电能表铭牌上标有“220伏、10安”字样，家中已装有40瓦的灯10盏，100瓦的彩电一台，150瓦的冰箱一台，900瓦的电饭锅一下，问： （1）若电灯工作时间每天2小时，彩电1.5小时，冰箱8小时，电饭锅0.5小时，则1个月（30天）用电多少千瓦时？ （2）能否接一台“220伏、1000瓦”的电热水器？ 题型五 电功率的概念 【例5】下列关于电功率的说法中，错误的是（　　） A．电功率是表示消耗电能多少的物理量 B．电功率是表示消耗电能快慢的物理量 C．用电器的电功率等于它在1s内所消耗的电能 D．瓦和千瓦都是电功率的单位，且1kW=1000W 【变式5-1】关于电功和电功率，下列说法中不正确的是（   ） A．千瓦时是电功的单位 B．电流在单位时间内做功越多，电功率越大 C．电功率是表示电流做功多少的物理量 D．电流通过导体消耗的电能越多，电功率不一定越大 【变式5-2】额定电压和额定功率 （1）额定电压 概念：用电器正常工作的电压； （2）额定功率 概念：用电器在额定电压下的功率； 铭牌：灯泡“PZ220V  40W”指灯泡的为 220V， 为40W。 【提示】用电器额定功率与外加电压和通过的电流无关。 题型六 电功率的计算 【例6】某电视机的电功率是150W，每天使用3h，一个月用电多少千瓦时？（按30天计算） 【变式6-1】在装有额定电流为20A的保险丝的家庭电路中，已装有“220V　100W”的电视机2台，“220V　125W”的电冰箱1台，“220V　800W”的电饭锅1个，“220V　225W”的洗衣机1台，“220V　20W”的节能灯8盏，“220V　1000W”的空调2台。求： (1)在电路中最多还能安装多大功率的用电器？ (2)若因电路出现故障，保险丝不慎熔断了。现检修好电路后，手边只有额定电流为10A的保险丝，应该怎么办？ 【变式6-2】如图所示为模拟调光灯电路，电源电压恒为9V，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”的字样，电流表选用“0~0.6A”的量程，当滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光，已知小灯泡上标有“3V 0.9W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。为保证电路安全，下列选项正确的是（　　）    A．滑动变阻器阻值的变化范围为5～20Ω B．定值电阻的阻值为20Ω C．电流表示数变化的范围为0.225～0.3A D．小灯泡的最小功率为0.675W 题型七 电功率的测量 【例7】小红在测量小灯泡的电功率实验中，选用的小灯泡标有“2.5V”字样。 (1)请你在图甲电路中用笔画线代替导线，将电路连接完整 ； (2)某次实验过程中电压表示数为2V，为测定小灯泡的额定功率，小红应将变阻器滑片向 （填“A”或“B”）端移动，同时注意观察电压表的示数变化，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W； (3)小红还设计出了只有电流表、没有电压表时测量小灯泡额定功率的方法，其电路图如图丙所示。已知定值电阻R0为5Ω，小红调节滑动变阻器的滑片，先使电流表A2的示数为 A时，再读出电流表A1的示数为0.3A，故测量出小灯泡的额定功率为 W。 【变式7-1】在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小潘选用的小灯泡L的额定电压为2.5V。    （1）小潘设计了如图甲所示的电路图，连接好电路后，闭合开关S，发现电流表的指针向左偏转，如图乙所示，其原因是 ； （2）排除故障后，闭合开关S，移动滑动变阻器R的滑片P到某一位置时，电压表示数如图丙所示，为 V，要测量小灯泡L的额定功率，滑片P应向 （选填“左”或“右”）移动，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数为0.24A，则小灯泡L的额定功率为 W； （3）实验结束后，小潘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，设计了如图丁所示的电路，并完成了实验。实验过程如下： ①断开开关S1，闭合开关S、S2，移动滑动变阻器R的滑片P，使电压表的示数为 V，小灯泡L1正常发光； ②断开开关S2，闭合开关S、S1，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； ③小灯泡L1的额定功率为 W。 【变式7-2】在“测定小灯泡正常发光时的电阻”的实验中，琪琪和航航设计的电路如图甲所示，电源电压恒为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V。琪琪的实验过程如下：    （1）实验电路还缺一根导线，请补全实物连接图； （2）实验时，琪琪调节滑动变阻器，发现当电压表的示数为2.5V时，小灯泡不能正常发光，而航航发现了问题，于是继续向 （选填“左”或“右”）端调节滑动变阻器，使电压表的示数为 V时，小灯泡才正常发光；若此时通过小灯泡的电流如图乙所示，电流为 A，小灯泡正常发光的电阻为 Ω； （3）她俩重新选择实验器材，不用电压表就测出了I额＝0.3A的小灯泡的额定功率，设计的电路图如图丙所示，请你将下列实验步骤补充完整，并计算出小灯泡的额定功率（电源电压恒定且未知，滑动变阻器的最大阻值为30Ω）； ①将滑动变阻器的电阻调到最大，开关S闭合，S1 （选填“闭合”或“断开”），读出电流表的示数为0.2A，则电源电压为 V； ②开关S闭合，S1 （选填“闭合”或“断开”），调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常发光； ③开关S、S1均闭合，滑动变阻器的滑片不动，读出电流表的示数为0.4A； ④小灯泡额定功率P额＝ W。 题型八 电流的热效应 【例8】下列家用电器利用电流热效应工作的是 （A．电脑；B．电饭锅；C．油烟机）（填字母）。该用电器将电能转化为 能。 【变式8-1】将规格都是“220V　100W”的一台电风扇和一床电热毯，接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电风扇产生的热量多 B．电热毯产生的热量多 C．二者产生的热量一样多 D．无法比较二者产生的热量 【变式8-2】如图﹣1是一款具有加热和保温两挡的烧水壶，烧水壶是利用电流的 效应工作的，其简化电路如图﹣2所示，其中R1是阻值为55Ω的电热丝，R2是调温电阻（不发热），阻值为56Ω。当开关S1和S2均闭合时，烧水壶处于 挡。用该烧水壶加热水5min，消耗的电能是 J。 题型九 探究影响电流通过导体产生热量的因素 【例9】为了比较水和煤油吸热的能力差异，某同学设计了如图甲所示的实验装置两个完全相同的电加热器，两个相同的烧杯中分别装有质量相等、初温度不等的水和煤油，并绘制出了它们温度随时间变化的图像。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 (1)实验中，加热到某时刻时液体b的温度如图乙所示，该温度为 ℃。 (2)加热过程会闻到浓浓的煤油味道是因为分子在做 运动； (3)实验中通过比较 就可以比较液体吸收热量的多少。 (4)由图像丙可知，该实验测得的煤油的比热容为 J/(kg·℃)。 (5)为了探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”，小明设计了实验装置丁：实验中通过观察U形管中 来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。 (6)该装置可探究电流产生的热量与 的关系。 【变式9-1】如图是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 J，左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比是 。 【变式9-2】小鸣同学按如图所示的电路，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，煤油中都浸着一段横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长。 (1)实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察 反映出来的。 (2)实验中，可观察到 （填“甲”或“乙”）瓶中温度计的示数升高得更快。 (3)小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶甲中煤油换成与其 相等的水，并将电热丝RA换成 的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请用提供的符号写出煤油比热容的表达式：c煤油= 。  （已知水的比热容为c水） 题型十 焦耳定律及其应用 【例10】某同学用如图所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。下列说法正确的是（　　） A．通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功方式改变的 B．观察图甲中的A、B管，发现B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量与电流有关 C．采用图乙装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边容器中电阻丝R应为10Ω D．用图乙中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热” 【变式10-1】如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端，其消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示，以下正确的是（　　） A．滑动变阻器R的最大阻值40Ω B．电源电压U的大小6V C．R0的阻值20Ω D．当滑片P置于中点，在5s内电阻R0上所产生的焦耳热18J 【变式10-2】图﹣1为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图﹣2电路，电阻R阻值为10Ω。闭合开关S，电流表示数为0.2A。则电源电压为 V，通电1min电阻R产生的热量为 J，电路消耗的总功率为 W。 题型十一 电热的利用和防护 【例11】电流通过导体时，电能转化为 能的现象，叫做电流的热效应。电热可供利用，但有时也有危害。 第一，生活生产中利用电热的实例有：制成各种电热器，例如 、干衣机、电孵化箱、引发炸药的电热装置、高空飞行服里的电热装置等；保险丝的工作原理也用到了电热，当电路发生短路或者 ，导致电路中电流 时，保险丝由于温度升高而熔断，切断电路，起到保护作用。 第二，生活生产中防止电热的危害而采取措施的实例有：电脑中的CPU在工作时要产生热，如果过热就会损坏芯片，所以在芯片上加装散热片和风扇；再如 。 【变式11-1】电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。 （1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例； （2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。 【变式11-2】在炎热的夏天，电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次。这是因为 在起作用，前者是 ，后者是 。 [3]如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次，是为了利用电热来防潮，属于利用电热。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$