专题06 电功率（专项训练）物理教科版2024九年级上册

专题06 电功率（解析版） 目录 A题型建模・专项突破 ………………………………………………………………………1~40 题型一：各种用电器使用的能量转化（常考点） 1 题型二：电能的国际单位、常用单位及换算 2 题型三：电能表的作用和读数（重点） 3 题型四：利用电能表的主要参数计算电能（常考点） 5 题型五：IC卡电能表及家用电子电能表（常考点） 7 题型六：电功的概念、单位及换算 9 题型七：探究影响电功大小的因素（常考点） 9 题型八：电功的公式及简单应用（重点） 11 题型九：电功率的概念和单位（常考点） 12 题型十：额定电压与额定功率（常考点） 13 题型十一：串并联电路中的电功率（重点） 15 题型十二：伏安法测量小灯泡的电功率（常考点） 19 题型十三：电功率的计算（常考点） 25 题型十四：探究电流热效应的实验原理和电路图（常考点） 30 题型十五：电流产生的热量与电阻的关系（常考点） 33 题型十六：焦耳定律的推导及其应用（常考点） 35 题型十七：半导体（常考点） 38 题型十八：光伏发电 39 B综合攻坚・能力跃升………………………………………………………………………40~52 题型一：各种用电器使用的能量转化 【例1】（2025年上海市学业水平考试综合测试试卷）7.物理王同学家的一个电器上标有“220V 440W”，则此用电器正常工作时的电压为________伏，使用时将________转化为内能。 【答案】220；电能 【解析】用电器上标有 “220V   440W”，其中 “220V” 是该用电器的额定电压，即此用电器正常工作时的电压为 220 伏。 该电器工作时消耗电能，将电能转化为其他形式的能。 【变式1-1】目前新能源汽车在全球范围内受到了越来越多的关注，众多汽车制造商纷纷加入新能源汽车的研发和生产中。电动汽车充电时，是将电能转化为________能，电动汽车行驶时，主要将电能转化为________能。 【答案】化学；机械 【解析】电动汽车充电时，相当于用电器，是将电能转化为化学能。 电动汽车行驶时，消耗电能，是将电能转化为机械能。 【变式1-2】如图是某电路工作时的能量转化示意图，A、B是电路中的元件。下列分析正确的是（ ） A.A是电动机；方框内填电能；B是开关 B.A是电池；方框内填电能；B是小灯泡 C.A是电池；方框内填内能；B是小灯泡 D.A是电池；方框内填电能；B是发电机 【答案】B 【解析】如图是某电路工作时的能量转化示意图，由图可知此电路将化学能最终转化成光能，则此过程为化学能——电能——光能；电池能以化学能的形式储存能量，因此A是电池，中间方框内是电能，B是小灯泡，故B正确，ACD错误。 故选B。 题型二：电能的国际单位、常用单位及换算 【例2】下列单位中属于物理量电功的单位是（ ） A.N/m2 B.kW•h C.N•m D.J/kg 【答案】B 【解析】A.N/m2是压强的单位，1 N/m2=1Pa，故A不符合题意； B.kW•h由功率单位和时间单位复合而成，是电功或电能的单位，故B符合题意； C.N•m由力的单位和长度单位复合而成，是功的单位，故C不符合题意； D.J/kg由热量单位和质量单位复合而成，是热值的单位，故D不符合题意。 故选B。 【变式2-1】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】（1）电源；（3）①焦耳；②千瓦时；③3.6×106 【解析】（1）根据物理常识可知，电源是提供电能的装置。 （3）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2-2】对于1 kW·h的理解，下列说法正确的是（ ） A.kW·h是电功率的单位 B.1 kW·h就等于1000J C.能开动4个250W的电风扇 D.可供1000W的空调工作约1 h 【答案】D 【解析】A.千瓦时（kW·h）是电功的单位，不是电功率的单位，故A错误； B.千瓦时和焦耳的换算关系 1 kW·h=1 kW×1 h=1000W×3600s=3.6×106J 故B错误； C.1kW·h等于1 kW的用电器工作1 h消耗的电能，与同时工作用电器的多少无关，故C错误； D.1kW·h等于1 kW的用电器工作1 h消耗的电能，所以1 kW·h可供1000W的空调工作约1 h，故D正确。 故选D。 题型三：电能表的作用和读数 【例3】小明发现家里的电能表没有转动的铝盘，取而代之的是脉冲信号灯，用电时脉冲灯闪烁，示数由液晶板显示，按键可以切换显示的内容，图甲中显示的是截至上个月末电能表记录的总电量，为______________，切换回当前总电量后如图乙所示，则本月小明家已用电________度，脉冲灯闪烁________次。 【答案】20236.31kW∙h；10；12000 【解析】由图甲得出上月末电能表的示数为20236.31kW∙h，由图乙得出当前电能表的示数为20246.31kW∙h，则本月小明家已用电： 20236.31kW∙h-20246.31kW∙h=10 kW∙h 1200imp/kW∙h表示电路中用电器每消耗1kW∙h的电能，电能表的脉冲灯闪烁1200次，则当月脉冲灯闪烁的次数： n=1200imp/kW∙h×10kW∙h=12000imp 【变式3-1】图中仪表可以用来计量（ ） A.导体的电阻 B.电路中的电流 C.用电器两端的电压 D.用电器在一段时间内消耗的电能 【答案】D 【解析】图上有kW·h，则图中仪表为电能表。电能表是用来计量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式3-2】小明家里，11月底抄表时电能表示数是，12月底抄表时电能表示数是，他家12月用电________度，若电费0.55元/度，那么则该月他家应付电费_________元。 【答案】137.2；75.46 【解析】电能表是测量电能的仪器，电能表两次示数之差就是该家庭本月用电量： W=9695.9kW·h-9558.7kW·h=137.2kW·h=137.2度 应付电费： 137.2度×0.55元/度=75.46元 【变式3-3】如图是小英家的电能表表盘示意图，她断开其它用电器，只将电饭煲单独接入电路中正常工作1min，发现电能表转盘转过10r。下列说法正确的是（ ） A.电能表是测量电流的仪表 B.电能表允许通过的最大电流是10A C.电能表表盘示数为10226kW•h D.电饭煲正常工作10min，消耗电能6×105J 【答案】D 【解析】A.电能表是用来测量电功（即消耗电能）的仪表，而不是测量电流的仪表。故A错误； B.电能表上的“10（20）A”表示电能表允许通过的最大电流是20A，而不是10A，这里的10A可能是指标定电流或基本电流，但不影响最大电流的判断，故B错误； C.电能表表盘上的示数表示的是已经消耗的电能，其单位为kW·h；电能表上的数字最后一位通常是小数点后的数字（即十分位），因此电能表表盘示数应读为1022.6kW⋅h，而不是10226kW·h，故C错误； D.电饭煲单独接入电路中正常工作1 min，电能表转盘转过10r。而电能表上的“600r/（kW·h）”表示的是电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转600转。因此，电饭煲1 min内消耗的电能： 由于电饭煲是正常工作，所以其功率保持不变。那么，电饭煲10min内消耗的电能就是1min内消耗电能的10倍，即： W=10W1=10×kW·h=kW·h=×3.6×106J=6×105J 故D正确。 故选D。 题型四：利用电能表的主要参数计算电能 【例4】在“对家庭用电的调查研究”综合实践活动中，小明发现家中电能表表盘如图所示，该电能表的示数为________kW·h，他家同时工作的用电器总功率不能超过_______W。小明想测家中电水壶的功率，只让电水壶在电路中工作，当指示灯闪烁了48次，用时1min，则该电水壶的功率为________W。 【答案】326.6；8800；1800 【解析】由图可知，电能表显示的数字为003266，最后一位是小数，单位是kW·h，此时的读数为326.6kW·h。 由电能表的参数可知，电能表工作电压是220V，允许通过的最大电流为40A，他家同时工作的用电器最大总功率： P=UI=220V×40A=8800W 当指示灯闪烁了48次消耗电能： 该用电器实际功率： 【变式4-1】如图所示是小芸家的电能表及该表某月月初、月末的两次读数。由图可知，她家使用的电器该月消耗的电能为（ ） A.13875kW·h B.14695kW·h C.800kW·h D.82kW·h 【答案】D 【解析】由图知道，小芸家月末电能表示数1469.5kW•h，小芸家月初电能表示数1387.5kW•h，小芸家本月消耗的电能为： 1469.5kW·h-1387.5kW·h=82kW·h 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式4-2】某日，物业工作人员来小明家收电费，小明观察电能表的情况如图所示，然后从笔记本上查出上月的记录为1858.5kW·h。 （1）若按0.5元/kW·h计费，小明家本月应缴电费________元； （2）计算可知让“220V40W”的灯泡正常工作5min，可使这个电表转________圈。 【答案】58；10 【解析】本月消耗的电能： W=1974.5kW·h-1858.5kW·h=116kW·h 小明家本月应缴电费： 116 kW·h×0.5元/kW·h=58元 “220V40W”的灯泡正常工作5min消耗的电能： W1=Pt=0.04kW×h=kW·h 所以电能表的转盘转动： n=3000R/kW·h×kW·h=10R 【变式4-3】关于图中电能表说法正确的是（ ） A.电能表是测量电功率的仪表电子式单相电能表 B.电能表的示数为2023.6J C.电能表能正常工作的最大电流是40A D.电能表的指示灯每小时闪烁1600次 【答案】C 【解析】A.电能表是测量用电器消耗电能的仪表，故A错误； B.电能表的示数为2023.6kW·h，故B错误； C.10(40)A表示该电能表的标定电流为10A，额定最大电流为40A，故C正确； D.电能表的指示灯每闪烁1600次消耗1kW·h的电能，故D错误。 故选C。 考点五：IC卡电能表及家用电子电能表 【例5】如图所示是一个电能表，对其中的重要参数，下列说法错误的是（ ） A.“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用 B.“10（20）A”是指这个电能表的额定最大电流为20A C.示数“0020.0”表示此时电流正在做功20J D.“600r/（kW·h）”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转 【答案】C 【解析】A.根据电能表的参数可知，“220V”是说这个电能表应该在220伏的家庭电路中使用，故A正确，不符合题意； B.根据电能表的参数可知，“10（20）A”是说这个电能表标定电流是10A，额定最大电流是20A，即短时间内允许通过的电流大些，但不超过20A，故B正确，不符合题意； C.根据电能表的参数可知，示数“0020.0”表示此时已消耗的电能为20 kW·h，故C错误，符合题意； D.根据电能表的参数可知，“600r/(kW·h)”是说，接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600转，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式5-1】下列关于电能表的说法中正确的是（ ） A.标有“220V，5（10）A”的电能表可以安装在一个学校的干路上 B.不管有多少用电器工作，标有“220V，5（10）A”的电能表都不会被烧坏 C.新式电能表靠电子线路计算电能，读数由液晶板显示 D.当IC卡电能表卡中的金额用完以后，该电能表就不能用了 【答案】C 【解析】A.“220V，5（10）A”的电能表，允许通过的最大电流太小，不可以安装在一个学校的干路上，故A错误； B.当电路中的总电流大于10A时，标有“220V，5（10）A”的电能表就可能被烧坏，故B错误； C.新式电能表靠电子线路计算电能，读数由液晶板显示，接在电路干路上，故C正确； D.当IC卡电能表卡中的金额用完以后，向卡中充值后，该电能表就能继续使用了，故D错误。 故选C。 【变式5-2】如图所示，家庭电能表的表盘数据表明，电路消耗的电能是________kW·h，每消耗0.5kW·h电能指示灯闪烁________次。 【答案】318.6；1600 【解析】如图所示，电能表的示数为318.6kW·h，电路消耗的电能是318.6kW·h。 电能表上标有3200imp/kW·h，其意义是每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁3200次，故每消耗0.5kW·h电能指示灯闪烁1600次。 【变式5-3】下图是一个电能表表盘，对其中的重要参数，下列说法中错误的是（ ） A.“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用 B.“10（20）A”是说这个电能表使用时额定最大电流为10安 C.“50Hz”是说这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用 D.若电能表上的转盘转过600转，则表示接在这个电能表上的用电器消耗了0.2千瓦时的电能 【答案】B 【解析】A.“220V”的含义是应将这个电能表接在220伏的电路中使用，故A正确，不符合题意； B.“10（20）A”中的“10A”是指这个电能表的标定电流为10A，“20A”是指这个电能表使用时的额定最大电流为20A，故B错误，符合题意； C.“50Hz”是指这个电能表应在50Hz的交流电路中使用，故C正确，不符合题意； D.若电能表上的转盘转过600转，接在这个电能表上的用电器消耗的电能： 故D正确，不符合题意。 故选B。 考点六：电功的概念、单位及换算 【例6】甲、乙两个用电器串联后接在某一电源上，在相同的时间内，电流通过甲所做的功比乙大，则（ ） A.通过甲的电流比乙大 B.甲两端的电压比乙的大 C.甲的电阻比乙小 D.甲消耗的电能比乙小 【答案】B 【解析】A.甲、乙两个用电器串联后接在某一电源上，根据串联电路电流处处相等的特点，用电器通过的电流相等，故A不符合题意； B.根据W=UIt，根据串联电路电流处处相等的特点，W甲>W乙， 在相同时间内，由可知，U甲>U乙，故B符合题意； C.根据串联电路电流处处相等的特点，由U甲>U乙，结合可知，R甲>R乙，故C不符合题意； D.电流做功消耗电能，电流通过甲所做的功比乙的大，所以甲消耗的电能比乙的多，故D不符合题意。 故选B。 【变式6-1】安培被后人称为“电学中的牛顿”，为了纪念他在电学方面的突出贡献，物理学中用安培作为下列哪个物理量的单位（ ） A.电压 B.电阻 C.电流 D.电功 【答案】C 【解析】A.在物理学中，电压的单位是伏特，符号V，故A不符合题意； B.电阻的单位是欧姆，符号Ω，故B不符合题意； C.电流的单位是安培，符号A，故C符合题意； D.电功的单位是焦耳，符号J，故D不符合题意。 故选C。 【变式6-2】某电池铭牌标有3.6V、容量1500mA·h，这种电池一次充电最多可储存的电能为________kW·h。 【答案】5.4×10-3 【解析】这种电池一次充电最多可储存的电能为： W=UIt=3.6V×1500×10-3A×1 h=5.4×10-3kW·h 考点七：探究影响电功大小的因素 【例7】用如图装置探究电功大小的影响因素。两个白炽灯泡串联，控制了 与通电时间相等，两灯泡规格应_________。（选填“相同”或“不同”）。实验中发现L1更亮且电压表V1的示数更大，这说明在电流相同与通电时间相同时，导体的________越大，电流做的功也就越多。 【答案】电流；不同；电压 【解析】通过公式W=UIt分析得出电功与电压、电流和时间有关。电路中，两灯串联，串联电路电流处处相等，则电流相同，通电时间相同，根据控制变量法的思路，是为研究电流做功与电压的关系。所以，电路中两灯泡的规格应不同，使得各自的电压不同。 实验中发现L1更亮且电压表V1的示数更大，这说明在电流相同与通电时间相同时，导体的电压越大，电流做的功也就越多。 【变式7-1】如图是“探究影响电流做功多少的因素”电路。 （1）提供“2.5V”和“3.8V”两种规格的灯泡若干，则你所选用的灯泡是_____________________； （2）可以根据______________比较相同时间内电流做功的多少； （3）由图所示电路，可探究电流做功多少与________的关系。 【答案】2.5V、3.8V的灯泡各一个；灯泡的亮度；电压 【解析】（1）所选用的灯泡是“2.5V”和“3.8V”的灯各一个，因为两个灯泡串联，这样便于观察灯泡的亮度。 （2）灯泡工作时主要把电能转化为光能，因此灯泡越亮，灯泡消耗的电能越多，即电流做的功越多，故可以通过灯泡的亮度反应电流做功的多少。 （3）如图所示电路，两个灯泡串联连接，这样连接的目的是控制电流和通电时间相等，可以探究电流做功多少与灯泡两端的电压关系。 【变式7-2】在“探究电功与哪些因素有关”的实验中，小华连接了如图所示的电路，以下说法中错误的是（ ） A.此电路探究的是电功与电压的关系 B.实验中，通过电压表的示数反映电功的大小 C.实验中，要选用两个规格不同的小灯泡 D.实验时，要移动滑动变阻器的滑片改变电流，从而多次实验 【答案】B 【解析】由电路图可知，两灯泡与滑动变阻器串联，两电压表分别测两灯泡两端的电压。 A.因串联电路中各处的电流和通电时间相等，所以根据W = UIt可知，此电路可以探究电功与电压的关系，故A正确，不符合题意； B.灯泡越亮、实际功率越大，在相同时间里消耗的电能越多，电流做功越多，所以我们可以通过灯泡的亮度来比较相同时间内电流做功的多少，故B错误，不符合题意； C.由题图可知，两灯泡串联，因此通过两灯泡的电流相等，如果两灯泡的规格相同，那么两灯泡的两端电压相等，所用时间相同，这对研究的问题无意义，因此选用不同规格的灯泡进行实验，可以控制灯泡的两端电压不同，便于问题的研究。故C正确，不符合题意； D.实验时，要移动滑动变阻器的滑片改变电流，进行多次实验，从而避免实验的偶然性，故D正确，不符合题意。 故选B。 题型八：电功的公式及简单应用 【例8】手机已成为人们生活中主要的通讯工具，其中手机电池能否支持快充是消费者决定是否购买的重要因素，市面上很多手机已配备了“快充”功能（ ） A.“快充”是指手机充电时的充电器输出功率较大 B.“快充”是指手机充电时的充电器输出电流较大 C.“快充”是指手机充电时的充电器输出电压较大 D.“快充”是指手机电池存储的电能较多 【答案】A 【解析】A.“快充”是指手机充电时的充电器输出功率较大，故A符合题意； BC.“快充”是指手机充电时的充电器输出功率较大，由P=UI可知，功率较大时，电压和电流都可能较大，故BC不符合题意； D.“快充”是指手机充电时的充电器输出功率较大，与手机电池存储的电能无关，故D不符合题意。 故选A。 【变式8-1】锂电池是一种常见的可充电电池，给锂电池充电时，将电能转化为________能储存起来，如图是网络上甲、乙两种锂电池的宣传图片，若数据真实，_______（选填“甲”或“乙”）电池的容量（充满电后储存的电能）更高。 【答案】化学；乙 【解析】给锂电池充电时，锂电池是用电器，将电能转化为化学能储存起来。 甲图锂电池的容量 W甲=P甲t甲=7200×10-3W×1×3600s=25920J 铭牌中“3.7V 4.2V”表示锂电池放电的最低电压为3.7V，充满电时最高电压为4.2V，因此乙图锂电池的容量： W乙=UI乙t乙=4.2V×3000×10-3A×1×3600s=45360J 所以乙电池的容量更高。 【变式8-2】下列估测的数据中，最符合实际的是（ ） A.一台电视机正常工作的电流约为10A B.空气的密度为1.29kg/m3 C.一盛台灯工作2小时消耗电能约为2kW·h D.一个鸡蛋的重力约5N 【答案】B 【解析】A.电视机正常工作的电流在0.5A左右，故A不符合题意； B.在标准大气压下，空气的密度在1.29kg/m3左右，故B符合题意； C.一盏台灯的电功率在40W左右，工作2h消耗的电能约： W=Pt=0.04kW×2h=0.08kW⋅h 故C不符合实际； D.一个鸡蛋的质量在50g=0.05kg左右，受到的重力为： G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N 故D不符合题意。 故选B。 题型九：电功率的概念和单位 【例9】下列估测值最接近生活实际的是（　　） A.空调的功率约为1.5W B.教室门的高度约为10m C.舒适的环境温度约为100℃ D.中学生的质量约为50kg 【答案】D 【解析】A.空调的功率比较大，一般在1500W=1.5kW左右，故A不符合题意； B.教室的高度约3m，门的高度在2m左右，故B不符合题意； C.人体正常体温在37℃左右，感觉舒适的环境气温在23℃左右，故C不符合题意； D.成年人质量在65kg左右，中学生质量略小于此数值，在50kg左右，故D符合题意。 故选D。 【变式9-1】在国际单位制中，电流的基本单位是（　　） A.A B.V C.m D.W 【答案】A 【解析】A.A是电流的基本单位，故A符合题意； B.V是电压的基本单位，故B不符合题意； C.m是长度的基本单位，故C不符合题意； D.W是电功率的基本单位，故D不符合题意。 故选A。 【变式9-2】下列单个用电器正常工作时，相同时间内耗电量最小的是（　　） A.电饭煲 B.电暖器 C.小台灯 D.电热水器 【答案】C 【解析】耗电量指消耗的电能，由W=Pt可知，单个用电器正常工作时，相同时间内，功率大的，耗电量大；功率最小的，耗电量最小。电饭煲的的功率约为1000W，电暖器的功率约为1200W，小台灯的功率约为20W，电热水器的功率约为1000W，由于所给的四个用电器中，小台灯的功率最小，故耗电量最小的是小台灯。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式9-3】下列家用电器的有关数据，最符合实际的是（　　） A.电视逼控器的工作电流为1A B.洗衣机的工作电压为220V C.电冰箱的工作电压为380V D.空调的待机功率为0.01W 【答案】B 【解析】A.普通灯泡正常发光时的电流为0.2~0.3A，电视遥控器的工作电流比灯泡正常发光时的电流小，约为50mA左右，故A不符合题意； BC.家庭电路的电压为220V，所以洗衣机、电冰箱正常工作的电压都是220V，故B符合题意，C不符合题意； D.空调的待机功率大约为5W左右，故D不符合题意。 故选B。 题型十：额定电压与额定功率 【例10】灯泡L1、L2分别标有“220V 100W”、“220V 40W”的字样，将它们接入220V的电路中，则（　　） A.L1、L2并联时，L1比L2亮 B.L1、L2并联时，亮度相同 C. L1、L2串联时，L1比L2亮 D. L1、L2串联时，亮度相同 【答案】A 【解析】AB.根据可知，两灯泡正常发光时电压相等，因为L1的额定功率更大，可知L1的电阻更小，当两灯并联时，两灯都正常发光，正常发光时的功率等于额定功率，则有P1>P2，L1比L2亮，故A符合题意，B不符合题意； CD.由上可知L1的电阻小，L2的电阻大，当两灯泡串联接入220V的电路中时，通过的电流相等，根据P=I2R可知，P1′<P2′，L1比L2暗，故CD不符合题意。 故选A。 【变式10-1】连接如图所示的电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，观察到白炽灯泡L1比L2亮，说明L1的实际功率比L2大。关于该实验，下列说法中正确的是（　　） A.可以验证电功与电压大小的关系 B.L1对应的电压表示数比L2小 C.通过L1的电流比L2大 D.L1、L2规格是相同的 【答案】A 【解析】A.灯泡L1和L2串联，通过两灯泡的电流和时间相等，观察到白炽灯泡L1比L2亮，可知两灯实际功率不等，由P=UI可知，两灯获得的电压不同，在电流和时间相等，电压不等的情况下，根据W=UIt，可知此电路可以验证电功与电压大小的关系，故A正确； B.灯泡L1和L2串联，通过两灯泡的电流相等，而白炽灯泡L1比L2亮，则灯泡L1的实际功率比L2大，由P=UI可知，L1对应的电压表示数比L2大，故B错误； C.灯泡L1和L2串联，通过两灯泡的电流相等，故C错误； D.L1两端的电压比L2大，通过两灯的电流相等，根据可知，L1的电阻大于L2的电阻，两灯规格不相同，故D错误。 故选A。 【变式10-2】一个标有“220V 1100W”的电热器，当通过它的电流为4A时，它的实际功率为（　　） A.176W B.704W C.880W D.1100W 【答案】B 【解析】一个标有“220V 1100W”的电热器，则该电热器的电阻为： 当通过它的电流为4A时，它的实际功率为： P实=I实2R=（4A）2×44Ω=704W 故B符合题意。 故选B。 【变式10-3】如图所示是小明家的电能表。将一个标有“220V 1210W”的用电器单独接入家庭电路中工作12min，电能表业的转盘转了500转，在此工作过程中，下列说法正确的是（　　） A.该电能表的示数表示家中已经消耗1123.4J的电能 B.该用电器的实际功率为1200W C.该电路的实际电压为200V D.若小明家所有用电器同时工作，则总功率不得超过2.2kW 【答案】C 【解析】A.该电能表的示数表示家中已经消耗1123.4kW h的电能，故A错误； B.该用电器消耗的电能： 则用电器的实际功率为： 故B错误； C.用电器的电阻为： 该电路的实际电压： 故C正确； D.若小明家所有用电器同时工作，则总功率不得超过： P总=UI=220V×20A=4400W=4.4kW 故D错误。 故选C。 题型十一：串并联电路中的电功率 【例11】如图所示，将定值电阻R1、R2按甲、乙两图接在电压不同的电路中，已知两图中R1两端的电压相等，乙图中流过R1、R2的电流之比为2∶1。下列说法中正确的是（　　） A.两电阻的阻值之比为R1∶R2=2∶1 B.两图中电源的电压之比为U1∶U2=3∶2 C.两图中流过R2的电流之比为I2甲∶I2乙 =3∶2 D.两图电路消耗的总功率之比为P甲∶P乙=2∶1 【答案】D 【解析】A.由图乙可知，R1和R2并联，根据并联电路的分流性： 故A错误； B.由图甲可知，R1与R2串联，则电路的总电阻为： R甲=R1+R2=3R1 根据串联电路的分压性可得： 两图中R1两端的电压相等，又由图乙知， R1和R2并联，则 U2=UR1′= UR1 所以 故B错误； C.由图甲可知，R1与R2串联，串联电路中各处的电流相等，通过R2的电流为： 由图乙可知，R1和R2并联，关联电路中各支路两端的电压相等且与电源电压相等，则通过R2的电流为： 所以 故C错误； D.由图乙可知，R1和R2并联，电路的总电阻为： 由P=UI及欧姆定律可得： 则图甲电路消耗的总功率为： 图乙电路消耗的总功率为： 所以 故D正确。 故选D。 【变式11-1】某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R1=55Ω，R2=44Ω，以下说法正确的是（　　） A.使用“低温档”只需要闭合S2 B.使用“高温档”要闭合S1、S2 C.闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4 D.中温档正常工作1分钟，产生的热量为6.6×104J 【答案】BD 【解析】AB.根据可知，当电压一定时，R越大，P越小，为低温挡，R越小，P越大，为高温挡。由电路图可知，S1、S2同时闭合时，R1、R2并联，电阻最小，功率最大，为高温挡；由于R1>R2，所以只闭合S1时，电阻最大，功率最小，为低温挡；只闭合S2时，为中温挡。故A错误，B正确； C.当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，由并联分流可知通过R1、R2的电流之比为： 故C错误； D.中温挡正常工作，R2接入电路，1分钟产生的热量为： 故D正确。 故选BD。 【变式11-2】如图所示电路，甲、乙两灯分别标有“6V，6W”和“6V，3W”字样，电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A.只闭合S1时，甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1 B.只闭合S2、S3时，甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1 C.只闭合S1、S2时，电路的总功率为6W D.只闭合S1、S2时，电路的总功率为3W 【答案】BD 【解析】A.根据甲乙两灯的铭牌信息可得： 只闭合S1时，甲乙两灯串联，在串联电路中各处的电流相等，根据p=I2R可得甲、乙两灯的实际功率之比为： 故A错误； B.只闭合S2、S3时，甲乙两灯并联，在并联电路中，各支路两端的电压相等，根据可知，甲、乙两灯的实际功率之比为： 故B正确； CD.只闭合S1、S2时，甲灯被短路没有接入电路中，电路只有乙灯的简单电路，电源电压全部加在乙灯上，所以电路的总功率为： 故C错误，D正确。 故选BD。 【变式11-3】如图所示的串联电路中，定值电阻R1=2R2，开关闭合后，电阻R1、R2两端电压分别为U1、U2，通过的电流分别为I1、I2，电功率分别为P1、P2，相同时间内做的功为W1、W2，以下比值正确的是（    ） A.I1∶I2=2∶1 B.U1∶U2=1∶1 C.P1∶P2=2∶1 D.W1∶W2=2∶1 【答案】CD 【解析】A.如图，电阻R1、R2串联，根据串联电路的电流处处相等，通过两个电阻的电流相等，即I1∶I2=1∶1，故A错误； B.由于R1=2R2，两个电阻两端的电压之比： 故B错误； C.两个电阻两端的功率之比： 故C 正确； D.两个电阻相同时间内做的功之比： 故D正确。 故选CD。 题型十二：伏安法测量小灯泡的电功率 【例12】在测量额定电压为3.8V小灯泡的电功率实验中： （1）图甲为小华连接的电路，其中有一根导线连接错误，请你在连接错误的这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线； （2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表和电压表示数都很小，接下来小华应进行的操作是________；（填字母） A.更换小灯泡                        B.移动滑动变阻器滑片 C.检查开关是否接触不良        D.检查电压表是否断路 （3）电压表示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W； （4）下表是另一组同学在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率时的数据及发光情况。在交流讨论过程中，小华发现该组有一次实验中的电流值是编造的。你认为是第________次，判断的理由是：___________________________。 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况 1 2.5 0.30 0.75 正常发光 2 3.0 0.50 1.50 比正常发光亮 3 2.0 0.26 0.52 比正常发光暗 【答案】（1）见解析；（2）B；（3）1.14；（4）2；灯丝电阻随温度升高而变大 【解析】（1）原电路中，电流表和电压表串联在了一起是错误的，灯泡应该与滑动变阻器、电流表串联，电压表并联在灯泡的两端，改正后的电路图如图所示： （2）闭合开关，电流表和电压表示数都很小，说明电路是通路，但发现小灯泡不亮，说明电路中电流过小，电路中电阻过大，接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片，观察灯泡是否发光，故B符合题意。 （3）如图乙所示，电流表选择的小量程，分度值为0.02A，此时电流表示数为0.3A，电压表示数为3.8V时，则小灯泡的额定功率为： P=UI=3.8V×0.3A=1.14W （4）由第3组实验数据可知： 由第1组实验数据可知： 由第2组实验数据可知： 因为灯丝电阻随温度升高而变大，故随着电压增大，不可能会出现电阻变小的情况，故可知第2组实验中的电流值是编造的。 【变式12-1】做“测量小灯泡额定功率”的实验（灯泡的额定电压U额=2.5V，灯丝电阻阻值不变）。 （1）连接电路后，闭合开关，若小灯泡较暗，电流表有示数，电压表有示数，调节滑动变阻器的滑片，两表的示数都不变，原因是滑动变阻器接了________两个接线柱。 （2）排除故障后如图甲，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V时为止，此时电流表的示数如图乙，则小灯泡的额定电功率为________W。 （3）同组的小月同学设计了一个电路，如图丙，也测出了该小灯泡正常发光时的功率，其中定值电阻的阻值R=25Ω，正确操作步骤如下： ①只闭合开关S和________，调节滑动变阻器滑片使电流表示数为I1=_______A； ②闭合开关S和_______，断开开关________，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出电流表示数为I2； ③小灯泡的额定电功率表达式为P额=_________。（用物理量符号表示） 【答案】（1）下面；（2）0.75；（3）①S2；0.1；②S1；S2；③U额（I2-I1） 【解析】（1）连接好电路，闭合开关，电流表有示数，则电路为通路；若小灯泡较暗，说明电路的电流较小，电路的电阻较大，且无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数都不变，说明变阻器没有了“变阻”的作用，造成这一现象的原因可能是：滑动变阻器接了下面的两个接线柱。 （2）排除故障后如图甲，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V时为止，此时电流表的示数如图乙，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，即灯泡的额定电流为0.3A，则小灯泡额定功率为： P=UI=2.5V×0.3A=0.75W （3）①只闭合开关S和S2，此时灯泡L和定值电阻R并联，电流表测定值电阻的电流；要使灯泡正常发光，应调节滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为额定电压，定值电阻R两端的电压也等于灯泡L的额定电压2.5V，故此时电流表示数为： ②闭合开关S和S1，断开开关S2，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出电流表示数为I2。 ③在步骤②中，电流表测R与灯泡并联的总电流，由于电路连接关系没有改变，各电阻的电压和电阻大小不变，故通过灯的电流不变，由并联电路电流的规律，灯的额定电流为： IL额=I2-I1 小灯泡额定功率表达式为： PL额=UL额IL额=U额（I2-I1） 【变式12-2】小明在“探究电流与电阻关系”的实验中，所用电源是两节新的干电池，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。 （1）小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，电压表示数_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。经检查发现电路中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确； （2）改正电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为某一值时，电流表示数如图乙所示。接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻，并移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数仍为_______V； （3）小明将5Ω和15Ω电阻分别接入电路，并将电压表示数调到所控制的电压时，两次实验整个电路消耗的电功率之比为_________； （4）为确保所给的定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，滑动变阻器的最大阻值至少为________Ω； （5）通过实验探究，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻________； （6）实验结束后，小明想测一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，但电流表损坏。他用四节新干电池串联作电源，另有规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器R1和一个铭牌不清的滑动变阻器R2，设计了如图丙所示的电路。请你帮他完成测量过程： ①闭合开关，将滑动变阻器R1的滑片移至最左端，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为________V，小灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器R2的滑片位置不动，将滑动变阻器R1的滑片移至最右端，读出电压表的示数为0.5V； ③小灯泡的额定功率为________W。 【答案】（1）不变；图见解析；（2）1.5；（3）3∶1；（4）25；（5）正比；（6）①3.5；③0.375 【解析】（1）将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，由于电压表接在了电阻与滑动变阻器两端，测量的是电源电压，故电压表示数不变。 正确的接法是将电压表改接在定值电阻两端，如图： （2）如图乙所示，电流表接入0~0.6A量程，分度值为0.02A，电流表示数为0.3A，定值电阻两端的电压： U1=I1R1=0.3A×5Ω=1.5V 探究电流与电阻关系时，需要保持定值电阻两端的电压不变，故接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻，并移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数仍为1.5V。 （3）将5Ω电阻接入电路，并将电压表示数调到所控制的电压时，电路中的电流为0.3A，由于电源接入两节电池，电源电压为3V，整个电路消耗的电功率： P1=UI1=3V×0.3A=0.9W 将15Ω电阻接入电路，并将电压表示数调到所控制的电压时，电路中的电流为： 整个电路消耗的电功率： P2=UI2=3V×0.1A=0.3W 两次实验整个电路消耗的电功率之比为： （4）为确保所给的定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，需要最大定值电阻接入电路时，滑动变阻器能满足串联分压的需求；由于电源接入两节电池，电源电压为3V，当最大为25Ω的电阻接入电路时，定值电阻与滑动变阻器两端的电压相等，故滑动变阻器的最大阻值应与定值电阻的最大阻值相等，至少为25Ω。 （5）通过实验探究可知，在保持定值电阻两端的电压不变时，接入的电阻越大，通过电阻的电流就越小；得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 （6）①闭合开关，将滑动变阻器R1的滑片移至最左端，调节滑动变阻器R2的滑片，此时电压表测量两个滑动变阻器接入电路的电阻两端的电压，使电压表示数为： UR=6V-2.5V=3.5V 此时小灯泡两端的电压为额定电压2.5V，小灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器R2的滑片位置不动，将滑动变阻器R1的滑片移至最右端，电压表测R2两端的电压，读出电压表的示数为0.5V，则R1两端的电压为： U1′=UR-U2=3.5V-0.5V=3V 电路中的电流： ③由于①②两个步骤中电路没有改变，所以步骤二中灯泡两端的电压仍为额定电压，小灯泡的额定功率为： P=ULI=2.5V×0.15A=0.375W 【变式12-3】如图甲所示，小聪同学设计了用“伏安法”测电阻的实验。 （1）同组的小丽发现他的连接中有一处错误，而且只需改动一根导线的连接，就可以顺利进行实验。请你在需要改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线； （2）电路连接正确后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑到最________（选填“左”或“右”）端； （3）小聪闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P时，发现两个电表只有一个有示数，初步检查确认，电路接线完好，两个电表均无故障，则发生故障的元件应是________（填字母）； A.电源 B.滑动变阻器 C.定值电阻R D.开关 （4）排除故障后，小聪正常进行实验并将实验数据记录在下表中。若第2次测量时电流表的示数如图乙所示，为________A，根据三次实验数据可得定值电阻R=_______Ω（结果保留一位小数）； 实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 1 1.5 0.16 9.4 2 2.0 3 2.5 0.24 10.4 （5）在物理实验中，经常要对物理量进行多次测量，下列实验与本次实验进行多次测量的目的相同的是________（填字母）。 A.用刻度尺测量作业本的长度 B.探究同种物质的质量与体积的关系 C.测量小灯泡的电功率 【答案】（1）见解析；（2）右；（3）C；（4）0.20；9.9；（5）A 【解析】（1）用“伏安法”测电阻时，电压表应与定值电阻并联，由图甲可知，电压表接在定值电阻与滑动变阻器两端，测定值电阻与滑动变阻器串联电压，即电源电压，电压表连接错误，电压表应并联在定值电阻两端，电路图如图所示： （2）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最大值，即右端。 （3）A.若电源有故障，电流表和电压表都无示数，故A不符合题意； B.若滑动变阻器有故障，两表同时有示数或无示数，故B不符合题意； C.若定值电阻R有故障，若断路，电压表有示数，电流表无示数；若短路，电压表无示数，电流表有示数，故C符合题意； D.若开关有故障，两表同时有示数或无示数，故D不符合题意。 故选C。 （4）由图乙知，电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A。 由表中数据可计算第2次实验电阻的阻值： 则定值电阻R的阻值： 即三次实验数据可得定值电阻的阻值为9.9Ω。 （5）本实验多次测量是为了取平均值是为了提高测量的准确度，减小误差； A.用刻度尺测量物理课本的长与宽，需要多次测量，是为了取平均值减小误差，故A符合题意； B.探究同种物质的质量与体积的关系时，也需要多次测量得到多组数据，分析数据从而得到一个普遍规律，故B不符合题意； C.测量小灯泡的电功率时，也需要多次测量，是为了探究灯泡亮度与实际功率的关系，找到普遍规律，故C不符合题意。 故选A。 题型十三：电功率的计算 【例13】如图甲所示电路中，电源电压保持不变，电压表量程可选，电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器R2标有“1A”字样，最大阻值未知。闭合开关S1、S3，断开开关S2，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端，得R1的“U-I”关系图像如图乙所示。 （1）求电阻R1的阻值和R2的最大阻值； （2）若闭合开关S2、S3，断开开关S1，使R2的滑片P位于a端，此时电流表示数为0.42A，求R3通电50s产生的电热； （3）若闭合开关S1、S3，断开开关S2，且电压表的量程为0~3V，在保证电路元件都安全的情况下，求电路总功率的变化范围。 【答案】（1）10Ω；50Ω；（2）90J；（3）0.6~1.8W 【解析】（1）闭合开关S1、S3，断开开关S2，滑动变阻器R2与R1串联，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端时，电路中只有R1，由乙图可知，此时R1两端的电压为6V，电流为0.6A，电阻R1的阻值： 滑动变阻器R2的滑片P在b端时，滑动变阻器R2与R1串联，变阻器连入电路的电阻最大，此时R1两端的电压为1V，电流为0.1A，R2的最大阻值： （2）电源电压保持不变，若闭合开关S2、S3，断开开关S1，电阻R2与R3并联，电流表测干路电流；使R2的滑片P位于a端，滑动变阻器接入电路的电阻最大为50Ω，通过滑动变阻器的电流： 通过R3的电流： I3=I总-I2=0.42A-0.12A=0.3A R3通电50s产生的电热： Q=UI3t=6V×0.3A×50s=90J （3）若闭合开关S1、S3，断开开关S2，滑动变阻器R2的滑片P在b端时，滑动变阻器R2与R1串联，变阻器连入电路的电阻最大，此时R1两端的电压为1V，电流为0.1A，电路中的电流最小，电路的功率最小，最小功率为： Pmin=UImin=6V×0.1A=0.6W 电压表的示数最大时，电路中的电流最大，电流的最大值： 电路的最大功率： Pmax=UImax=6V×0.3A=1.8W 电路总功率的变化范围为：0.6~1.8W。 答：（1）电阻R1的阻值为10Ω，R2的最大阻值为50Ω； （2）R3通电50s产生的电热为90J； （3）电路总功率的变化范围为0.6~1.8W。 【变式13-1】在如图所示的电路中，电源电压恒定为6V，R1阻值为10Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.9A，问： （1）通过R1的电流是多少？ （2）R2的阻值是多少？ （3）现用一个规格为“50Ω 2A”的滑动变阻器替换R1或R2。要求：替换后，电源的最大电功率不小于15W，则电源的最小电功率是多少？ 【答案】（1）0.6A；（2）20Ω；（3）4.32W 【解析】如图，两个电阻并联，电源电压恒定为6V，电流表测干路电流，通过R1的电流： （2）R2的阻值是： （3）现用一个规格为“50Ω 2A”的滑动变阻器替换R1或R2.，滑动变阻器的最大功率为： P滑max=UImax=6V×2A=12W 替换后，电源的最大电功率不小于15W，则要求剩余的电阻的功率大于3W，电源电压不变，两电阻在电路中的功率不变，R1的功率： R2的功率 因电阻R2的功率P2小于3W，因此只能被替换，电路中剩余R1与“50Ω 2A”的滑动变阻器并联，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，变阻器的电功率最小，最小值： 电源的最小电功率是： Pmin=P滑min+P1=0.72W+3.6W=4.32W 答：（1）通过R1的电流为0.6a； （2）R2的阻值是20Ω； （3）电源的最小电功率是4.32W。 【变式13-2】小明为了控制灯泡的亮度，设计了如图甲所示的电路，已知电源电压恒定不变，灯泡L标有“6V 6W”字样（灯泡电阻不随温度变化），滑动变阻器R最大阻值为20Ω。将滑片P置于a端，闭合开关S，缓慢移动滑片P，当滑片P位于b端时，灯泡恰好正常发光。 （1）求电源电压U； （2）求灯泡L的电阻； （3）当电流表的示数为0.3A时，求此时滑动变阻器接入电路的电阻； （4）将滑动变阻器R连接成如图乙所示电路，电源电压U'=3V，当滑片P位于a、b之间某一位置时（不包括a、b两点），电路消耗的电功率最小，求此最小电功率。 【答案】（1）6V；（2）6Ω；（3）14Ω；（4）1.8W 【解析】（1）由图加可知，当滑片P移动b端时，只有灯泡L工作，灯泡L正常发光，则电源电压为6V。 （2）由灯泡L标有“6V 6W”字样（灯泡电阻不随温度变化）可知，灯泡的电阻为： （3）由图甲可知，滑动变阻器和灯泡L串联，电流表测量电路中的电流，当电流表的示数为I=0.3A时，电路中的总电阻为： 根据串联电路的电阻特点可知，此时滑动变阻器接入电路的电阻为： R′=R-RL=20Ω-6Ω=14Ω （4）如图乙，滑动变阻器分为两部分并联接入电路，假设上端为R1，下端为R2，则： R1+R2= R滑=20Ω 并联电路中的总电阻为： 则电路消耗的电功率为： 由上式可知，当时，电功率最小，最小电功率为： 答：（1）电源电压U为6V； （2）灯泡L的电阻为6Ω； （3）当电流表的示数为0.3A时，此时滑动变阻器接入电路的电阻为14Ω； （4）将滑动变阻器R连接成如图乙所示电路，电源电压U′=3V，当滑片P位于a、b之间某一位置时（不包括a、b两点），电路消耗的电功率最小为1.8W。 【变式13-3】如图所示，电源电压为18V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0~0.6A”，电压表量程为“0~15V”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V。 （1）求R0的阻值； （2）求滑动变阻器的最大阻值； （3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为P1；将电压表改接在R两端，电路消耗的最小功率为P2。求P1∶P2。 【答案】（1）10Ω；（2）80Ω；（3）2∶1 【解析】由电路图可知，R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。 （1）闭合开关S，移动滑片至中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V，所以R0的阻值为： （2）当电压表示数为3.6V时，滑动变阻器R两端的电压为： UR=U-U0=18V-3.6V=14.4V 此时滑动变阻器接入电路的阻值为： 由于电压表示数为3.6V时，滑片移至滑动变阻器中点，接入电阻为总电阻的一半，所以滑动变阻器的最大阻值为： R总=2R=2×40Ω=80Ω （3）由于电流表量程为“0~0.6A”，所以电路中的最大电流为0.6A，此时R0两端的电压： U0大=I大R0=0.6A×10Ω=6V<15V 所以电压表安全。此时电路消耗的最大功率为： P1=UI大=18V×0.6A=10.8W 将电压表改接在R两端，若滑动变阻器全部接入电路，根据正比分压可知，则滑动变阻器两端的电压为： 所以滑动变阻器不能全部接入电路。当电压表达到15V时，滑动变阻器接入电阻最大，电路中的电流最小，最小电流为： 此时电路消耗的最小功率为： P2=UI小=18V×0.3A=5.4W 所以 P1∶P2=10.8W∶5.4W=2∶1 答：（1）求R0的阻值为10Ω； （2）求滑动变阻器的最大阻值为80Ω； （3）P1∶P2=2∶1。 题型十四：探究电流热效应的实验原理和电路图 【例14】在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　） ①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的 ②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 ③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω ④用图甲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”的现象 A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 【答案】C 【解析】①U形管中液面高度变化主要是由透明容器中空气的热胀冷缩引起的，故①错误； ②图甲装置中，两电阻串联，电流相等，电阻不相等，能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故②正确； ③图乙实验过程中右边两个电阻丝并联，右边容器中的电阻通过的电流与左边电阻丝通过的电流不相等，探究的是电热与电流的关系，需要保持电阻相同，故阻值应该等于5Ω，故③错误； ④电炉丝热与电炉丝相连的导线串联，电流相等，电阻不相等；用图甲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”的现象，故④正确；故①③错误，②④正确。 故选C。 【变式14-1】如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（　　） A.U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故 B.通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的 C.图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2 D.图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系 【答案】B 【解析】A.电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的变化，即可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确；不符合题意； B.电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，空气会吸收电阻丝的热量，是通过热传递的方式改变内能的，故B错误；符合题意； C.甲实验，两个电阻丝是串联的，电流和通电时间相同，右侧容器电阻的阻值是左侧容器电阻的阻值的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量是左侧电阻产生热量的2倍，即左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2，故C正确，不符合题意； D.在乙装置中，一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，左边容器中通过电阻的电流大于右边容器中通过电阻的电流，这是研究电流产生的热量与电流的关系，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式14-2】用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油.下列说法正确的是（　　） A.该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系 B.闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快 C.实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少 D.将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小 【答案】C 【解析】A.由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误； B.由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2，故R2放出的热量多，温度计示数升的高，故B错误； C.通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，故C正确； D.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；故用相同质量的水代替煤油，两瓶中都有相同阻值相同的电阻丝，电阻相等；故D错误。 选C。 【变式14-3】俊羲在探究某个科学问题时，把阻值均为5Ω的两段电热丝R1、R2分别放在两个完全相同的烧瓶中，烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的不同液体（绝缘体），并连接成了如图所示的实验电路（两温度计完全相同），接通电路进行实验（忽略热损失）。则下列说法正确的是（　　） A.该装置能用来探究电流通过导体产生热量跟导体的电阻的关系 B.该装置能用来探究电流通过导体产生热量跟流过导体电流的关系 C.某时刻A温度计示数比B温度计的大，则电热丝R1产生的热量比R2的多 D.某时刻A温度计示数比B温度计的大，则左侧烧瓶中液体的比热容比右侧的小 【答案】D 【解析】AB.通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同，故无法探究导体产生热量跟导体的电阻、电流的关系，故AB错误。 CD.根据题意，两个电阻串联，通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同，则电阻产生的热量相同，忽略热损失的情况下，两个烧杯中液体吸收的热量相同。两个烧瓶中的液体的种类是不同的，但是质量和初温也相同，可以根据温度计升高的示数来区别两种液体的比热容，故C错误，D正确. 故选D。 题型十五：电流产生的热量与电阻的关系 【例15】在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（　　） A.电阻不同 B.电流不同 C.密度不同 D.通电时间不同 【答案】A 【解析】导线和电阻丝串联连接，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线中的电流和通电时间都相等，由Q=I2Rt可知，在电流和通电时间都相同时，电阻丝产生的热量较多，导线产生的热量较少，所以电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式15-1】如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（　　） A. 形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少 B.通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同 C.右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小 D.通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 【答案】D 【解析】A.电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的变化，即可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确，不符合题意； B.由图可知两个电阻串联在一起，根据串联电路中电流的规律可知，通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同，故B正确，不符合题意； C.由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流大小相等，根据Q=I2Rt可知，当通电时间和通电电流相同时，电阻越大产生的热量就越多，U形管中液面高度差就越高，所以可得右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小，故C正确，不符合题意； D.两个容器中的通电电流和通电时间相同，电阻大小不同，由Q=I2Rt可知，电流通过两个电阻产生的热量不同，两个容器中空气吸收的热量不同，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式15-2】用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是（　　）　 A.观察温度计的示数比较电流产生的热量 B.该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系 C.该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系 D.甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体 【答案】D 【解析】A.电流做功产生热量，通过热传递使液体的温度升高，温度计的示数增大，观察温度计的示数比较电流产生的热量，这里体现了转换法，故A正确，A不符合题意； B.该实验装置两电阻丝串联，电流相同，通电时间相同，电阻不同，产热不同，可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系，故B正确，B不符合题意； C.通过移动滑动变阻器，改变电路中的电阻，从而改变电路中的电流，观察温度计示数的变化，比较电流产生的热量，所以该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系，故C正确，C不符合题意； D.质量相同的不同液体，比热容不同，吸热能力不同，吸收相同的热量温度变化不同，无法通过温度计的示数的变化比较产热的多少，故D不正确，D符合题意。 故选D。 【变式15-3】现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　　） A.通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少 B.通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快 C.两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少 D.两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A 【答案】C 【解析】A.在额定电压下工作时，通电时间相同时，据W=Pt知，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡的少，但不是在额定电压下工作时，无法比较两灯消耗电能的多少，故A错误； B.电功率是指电流做功快慢的物理量，在额定电压下工作时，电流通过甲灯做功一定比乙灯慢，但不是在额定电压下工作时，无法比较电流通过两灯做功的快慢，故B错误； C.由题意知，两灯的额定电压分别为6V和12V，额定功率分别为3W和6W，据知，两灯的电阻： 即R甲<R乙。两灯串联时，通过两灯的电流相等，据Q=I2Rt知，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡的少，故C正确； D.由题意知，两灯正常工作时通过的电流分别为： 两灯并联时，灯两端的电压相等，最大电压为6V，甲灯正常工作，通过乙灯的电流： 允许通过干路的最大电流 I=I甲+I乙实=0.5A+0.25A=0.75A 故D错误。 故选C。 题型十六：焦耳定律的推导及其应用 【例16】以下说法正确的是（　　） A.只有正电荷的定向移动才能形成电流 B.金属容易导电是因为内部有大量电子 C.导体的电阻越大，导体对电流的阻碍作用越大 D.电流通过用电器产生的热量等于消耗的电能 【答案】C 【解析】A.电荷的定向移动形成电流，不管是正电荷还是负电荷只要是发生定向移动都能形成电流，故A错误； B.金属容易导电，是因为金属内部有大量的自由电子，自由电子定向移动时可以形成电流，故B错误； C.电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，故C正确； D.用电器把电能转化成了各种形式的能，而内能只是其中的一种，故D错误。 故选C。 【变式16-1】某款家用电热取暖器有两个档位，它正常工作时，下列说法正确的是（　　） A.取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成 B.“高温”档一定比“低温”档产生的热量多 C.“高温”档一定比“低温”档的工作电阻大 D.连接电热丝的导线比电热丝的电阻小 【答案】D 【解析】A.取暖器中的电热丝的作用是发热，材料应电阻率大、熔点高，熔点高的目的是防止电热丝发热后熔化，故A错误； B.高温挡的功率大，相同时间，高温挡产生的热量一定比低温挡产生的热量多，故B错误； C.高温挡的功率大，家庭电路的电压为220V，电压一定，根据可知，高温挡的电阻小，故C错误； D.接通电路后，连接电热丝的导线与电热丝是串联的，所以通过的电流相等，导线上产生的热量小，根据Q=I2Rt可知，导线的电阻小，故D正确。 故选D。 【变式16-2】如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（　　） A.用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少 B.通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系 C.通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系 D.通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大 【答案】AC 【解析】A.电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气吸收热量后温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确； BC.由图可知，左侧容器中的电阻丝与右侧容器中的电阻丝串联，通过的电流与通电时间相同，两个容器中的电阻丝阻值不同，因此装置可探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误，C正确； D.已知右侧容器中的电阻丝阻值大于左侧容器中电阻丝阻值，则装置中右侧容器中的电阻丝产生的热量较多，因此右侧容器中的U形管液面高度差较大，故D错误。 故选AC。 【变式16-3】如图甲所示电路，电源电压保持不变，R1、R2为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S1，断开开关S2，将R的滑片从b端移到a端过程中，两个电压表示数与电流表示数关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A.电源电压为4.5V B.滑动变阻器的最大阻值为20Ω C.R1的最小电功率为0.225W D.闭合开关S1、S2，通电10s整个电路最多产生热量为36J 【答案】BCD 【解析】AB.由电路图知，S1闭合、S2断开时，三个电阻串联在电路中，电压表V1测R2两端的电压，V2测R2和R两端的总电压。电流表测电路中的电流。滑片由b端向a端移动的过程中，变阻器接入电路的阻值变小，电路的总电阻变小，据欧姆定律知，电路中的电流变大，则R2两端的电压变大，R2两端的电压变大，R两端的电压变小。由图乙知，当电路中的电流最小为0.15A时，V1的示数为1.5V，V2的示数为4.5V。此时变阻器接入电路的阻值最大，变阻器两端的电压： U滑=U2-U1=4.5V-1.5V=3V 变阻器的最大阻值： 当变阻器接入电路的阻值为0时，R2两端的电压为3.0V，电路电流为0.3A。据串联电路的特点有： U-4.5V=0.15A×R1，U-3V=0.3A×R1 解以上两式得，电源电压及R1的阻值分别为： U=6V，R1=10Ω 故A错误，B正确； C.R1的最小电功率： P1=I12R1=（0.15A）2×10Ω=0.225W 故C正确； D.R2的阻值： 闭合开关S1、S2，变阻器接入电路的阻值为0时，电路中的电流最大，此时电路中只有R2工作，通电10s整个电路最多产生的热量： 故D正确。 故选BCD。 题型十七：半导体 【例17】（2025济南期中）将A、B两种不同的金属片分别插入柠檬，制成“柠檬电池”，闭合开关S，发光二极管发光。B金属片是“柠檬电池”的________（选填“+”或“-”）极；该二极管是由_________（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的。  【答案】+；半导体 【解析】电压表接入电路中时，电流从电压表的正接线柱流入，所以A端为负极、B端为正极;结合电压表的接线方法可知B金属片是“柠檬电池”的正极；二极管主要由半导体材料制成。 【变式17-1】如图所示是我国自主研发的一款高性能处理器，其具有强大的计算能力和低功耗性能。该处理器的成功研制将有助于提升我国在计算机硬件领域的自主创新能力，打破国外技术垄断，推动国内芯片产业的发展。制作该芯片需要_________（选填“半导体”或“超导体”）材料，该处理器正常工作时，相当于电路中的__________（选填“电源”或“用电器”）。 【答案】半导体；用电器 【解析】我国自主研发的一款高性能处理器，其具有强大的计算能力和低功耗性能。该处理器的成功研制将有助于提升我国在计算机硬件领域的自主创新能力，打破国外技术垄断，推动国内芯片产业的发展。制作该芯片需要半导体材料，该处理器正常工作时，相当于电路中的用电器。 故答案为：半导体；用电器。 【变式17-2】半导体制冷技术是用于电脑元件散热的前沿科技。如图所示是半导体制冷的原理图,图中标有“N”和“P”字样的材料分别叫作N型半导体和P型半导体。把N型半导体元件和P型半导体元件串联,接上直流电源后，半导体材料的两端会产生温度差,在电流方向是N→P的地方吸热,而在电流方向是P→N的地方放热。则靠近电脑发热体（CPU）的是________（选填“ A”或“B”）陶瓷片。该散热元件中的电源_________（填“可以”或“不可以”）直接用交流电源。 【答案】A；不可以 【解析】 半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件。也就是由 P 极到 N 极。由图可知，靠近 A 陶瓷片的电流方向是由 N→P ，靠近 B 陶瓷片的电流方向是由 P→N ，由于在电流方向是 P→N 的地方放热，因此下端 B 应是半导体元件放热的地方．在上方 A 处电流方向是 N→P 的地方吸热，所以靠近电脑发热体（ CPU ）的是 A。 交流电源的电流方向是变化的，这样吸热和放热的状态就会不断改变，不能使吸热的部分恒定保持吸热状态，不能使放热的地方恒定保持放热状态，故不可以直接用交流电源。 题型十八：光伏发电 【例18】如图甲所示的光敏电阻，其阻值R随光强E光强是表示光的强弱程度的物理量，照射光越强，光强越大。光强用符号E表示，国际单位为坎德拉（cd）]的变化关系如图乙所示。把它接在图丙所示的电路中，其中R是光敏电阻，R0是定值电阻。 （1）光敏电阻主要是由__________（选填“超导体”“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制作而成的。  （2）由图乙可知：当光强增大时，光敏电阻的阻值________（选填“增大”“不变”或“减小”）。  （3）在图丙中，当光强为1.0 cd时，闭合开关后，电流表的示数为0.1 A，电压表的示数为2 V，则定值电阻R0的阻值为________Ω；当光强增大到6.0 cd时，电压表的示数________（选填“变大”“不变”或“变小”）。  【答案】（1）半导体；（2）减小；（3）20；变大 【解析】（1）光敏电阻主要是由半导体材料制作而成的。半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，具有独特的电学性质，使得光敏电阻能够根据光照强度的变化而改变其阻值。 （2）从图乙可以看出，光敏电阻的阻值R随光强E的增大而减小。 （3）根据欧姆定律，定值电阻的阻值为，当光强增大到6.0cd时，由于光敏电阻的阻值会减小，根据串联电路的分压原理，光敏电阻两端的电压会减小，而定值电阻R0两端的电压（即电压表的示数）会变大。 【变式18-1】太阳能发电系统中，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能。中午时段，太阳能电池板的输出电压为500 V，输出电流为20 A，10 h可以为电网提供电能_________kW·h；这些电能可供额定功率为2000 W的热水器正常工作_________h。  【答案】100；50 【解析】太阳能电池板的输出电压为500 V，输出电流为20 A，10 h可以为电网提供的电能： W=UIt=500 V×20 A×10 h=100 kW·h 这些电能可供额定功率为2000 W的热水器正常工作的时间为： 【变式18-2】我国天宫空间站使用4对柔性三结砷化镓太阳能电池板来发电，它的技术非常先进，光电转换效率超30%。下列说法正确的是 （　　） A.太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体 B.太阳能电池板面积越大，发电效率越高 C.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为化学能 D.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为电能 【答案】D 【解析】太阳能电池板所用材料三结砷化镓是半导体，故A错误；太阳能电池板的光电转换效率超30%，与电池板的面积无关，太阳能电池板面积越大，发电功率越大，故B错误；太阳能电池板把光能转化成电能，以化学能的形式储存在电池中；太阳能电池板光电转换效率超30%，表明太阳能电池板能把至少30%的太阳能转化为电能，故C错误，D正确。 故选D。 1．小华家电茶炉的加热电阻为60.5Ω，家用电能表的信息如图所示，只将电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，电能表指示灯应闪烁________次，刚好将电茶炉内1 kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为_________J，电茶炉烧水的效率为_________。 [c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】160；3.36×105；70% 【解析】电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，消耗的电能为： 电能表指示灯应闪烁的次数为： 水吸收的热量为： Q=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×1 kg×（100℃-20℃）=3.36×105J 电茶炉烧水的效率为： 2.电热水器是利用电流的_______效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示为________kW·h，现仅接通一台如图乙所示的电热水器，观察到电能表指示灯1min内闪烁80次，则1min内消耗电能为________J，其两端电压________（高于/等于/低于）220V。 【答案】热；3023.6；9.0×104；等于 【解析】电流通过导体时，导体发热是电能转化为内能，这种现象是电流的热效应。 电能表的读数方法：最后一位是小数，由甲图可得家中的电能表示数为3023.6kW·h。 电能表指示灯 1min 内闪烁 80 次，电能表参数“3200imp/（kW·h）”，则 1min 内消耗电能为： 电热水器的实际功率为 实际功率等于额定功率，所以实际电压等于额定电压，为220V。 3.小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S，将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（ ） A.图中的甲是电压表、乙是电流表 B.将滑片P向左移时R的功率增大 C.一次实验就能精确测出R的阻值 D.电流0.4A时，R一分钟发热0.8J 【答案】B 【解析】A.由于使用电流表时，电流表应与被测电路串联，所以甲表为电流表；使用电压表时，电压表应与被测电路并联，所以乙表为电压表，故A错误； B.分析电路图可知，滑动变阻器与电阻R串联，将滑片P向左移时，滑动变阻器接入电路中阻值减小，由可知，电路中电流增大，由P=I2R可知，R的功率增大，故B正确； C.为了减小测量误差，应多次测量R的电阻，求平均值，故C错误； D.将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A，R一分钟发热： Q=W=UIt=2V×0.4A×60s=48J 故D错误。 故选B。 4．如图所示，电源电压不变，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向右移动过程中（ ） A.电流表示数变小，灯变暗 B.电流表示数变大，灯变亮 C.电压表示数不变，灯亮度不变 D.电压表示数变小，灯亮度变亮 【答案】A 【解析】由图可知滑动变阻器与灯泡串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流；将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，根据知，电源电压不变，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，即电流表的示数变小；串联电路电流处处相等，通过小灯泡的电流也减小，故又根据U=IR可知，灯泡两端的电压变小，电压表的示数变小，而P=UI且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，故灯泡的实际功率变小，灯泡变暗。 故选A。 5.课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。 （1）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用_______（选填字母）； A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B.“20Ω 2A”的滑动变阻器 C.“5Ω 1A”的滑动变阻器 （2）电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是___________； （3）故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________端移动（选填“左”或“右”）； （4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W； （5）实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下： ①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R'的滑片，使小灯泡正常发光； ②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为8V； ③再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表的示数为14V； ④小灯泡的额定功率P额=__________W。 【答案】（1）B；（2）小灯泡断路（3）左；（4）0.5；（5）1.8 【解析】（1）小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。额定电流约为： 此时滑动变阻器接入电路中的阻值约为： 由此可知，应选“20Ω 2A”的滑动变阻器。 故选B。 （2）电路连接完成后，闭合开关，发现电流表无示数，小灯泡不亮，说明电路存在断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表并联在电源两端，测电源电压，与电压表并联的电路部分存在断路，故小灯泡断路。 （3）由图乙可知，电压表选择小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V。为了测量小灯泡的额定功率，应增加小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的电阻，故将滑动变阻器的滑片向左移动。 （4）由图丙可知，当电压为2.5V时，电流为0.2A。因此小灯泡的额定功率是： P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W （5）开关S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器滑片左边的电阻与小灯泡串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压： UL=6V 根据串联电路电压的规律可得： U滑=U-UL=18V-6V=12V 所以，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为12V时，小灯泡正常发光。保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联，电压表测量滑动变阻器滑片左边电阻两端的电压，此时电压表示数为： U左=8V 由于滑动变阻器的全部电阻连入电路，为了间接测量出定值电阻R两端的电压，需要测量出滑动变阻器两端的电压，故再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压，即： U′=14V 在②中，滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联，根据串联电路电压的规律可得，R两端的电压： UR=U-U′=18V-14V=4V 此时电路中的电流： 当电压表示数为U左=8V时，滑动变阻器滑片左边电阻的阻值： 故在①中，小灯泡的额定电流为： 则小灯泡的额定功率： P额=ULIL=6V×0.3A=1.8W 6．我国制造的新型材料PTC、NTC可制成热敏电阻，现已打破国外技术垄断，被广泛应用于新能源汽车、电热器等多种电子产品。如图甲所示为PTC、NTC热敏电阻阻值随温度变化关系的图像。如图乙所示的电路，电源电压恒为6V，电压表量程0~3V，滑动变阻器Rp的阻值范围为0~100Ω，Rx的位置可接入PTC或NTC热敏电阻。 （1）由图甲可知，在16℃~200℃之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高的变化情况是__________； （2）NTC热敏电阻温度为240℃时阻值为56Ω，将其接入图乙中的Rx位置，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2.8V，求通过NTC热敏电阻的电流和通电10s它所消耗的电能； （3）现有PTC和NTC热敏电阻各一个，请任选其一接入图乙中的Rx位置，在热敏电阻温度为152℃时移动滑片，使电压表示数为2.5V，然后保持滑片位置不变。为保证电路安全，求所选热敏电阻允许降到的最低温度。（计算过程中若有近似，请用分数代入计算） 【答案】（1）先变小后变大；（2）0.05A；1.4J；（3）见解析 【解析】（1）在16℃~80℃之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在80℃~200℃之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，所以在16℃~200℃之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高的变化情况是先变小后变大。 （2）通过NTC热敏电阻的电流： 通电10sNTC热敏电阻所消耗的电能： WNTC=UNTCIt=2.8V×0.05A×10s=1.4J （3）在热敏电阻温度为152℃时，两曲线相交，无论是PTC还是NTC热敏电阻接入电路，阻值均为60欧姆，此时电压表示数为2.5V，则Rp两端的电压为： URP=U-Ux=6V-2.5V=3.5V 串联电路电压比等于电阻比，故Rp连入电路的阻值为： 解得： RP=84Ω 电压表最大测量值为3V，此时Rx和Rp两端的电压相同，串联电路电流处处相等，所以Rx和Rp的阻值相等，为84欧姆。由图甲可知，若将PTC接入电路，最低温度为24℃；若将NTC接入电路，最低温度为80℃。 7.如图所示，电源电压为18V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0~0.6A”，电压表量程为“0~15V”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V。 （1）求R0的阻值； （2）求滑动变阻器的最大阻值； （3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为P1；将电压表改接在R两端，电路消耗的最小功率为P2。求P1∶P2。 【答案】（1）10Ω；（2）80Ω；（3）2∶1 【解析】解：由电路图可知，R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。 （1）闭合开关S，移动滑片至中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V，所以R0的阻值为： （2）当电压表示数为3.6V时，滑动变阻器R两端的电压为： UR=U-U0=18V-3.6V=14.4V 此时滑动变阻器接入电路的阻值为： 由于电压表示数为3.6V时，滑片移至滑动变阻器中点，接入电阻为总电阻的一半，所以滑动变阻器的最大阻值为： R总=2R=2×40Ω=80Ω （3）由于电流表量程为“0~0.6A”，所以电路中的最大电流为0.6A，此时R0两端的电压： U0大=I大R0=0.6A×10Ω=6V<15V 所以电压表安全。此时电路消耗的最大功率为： P1=UI大=18V×0.6A=10.8W 将电压表改接在R两端，若滑动变阻器全部接入电路，根据正比分压可知，则滑动变阻器两端的电压为： 所以滑动变阻器不能全部接入电路。当电压表达到15V时，滑动变阻器接入电阻最大，电路中的电流最小，最小电流为： 此时电路消耗的最小功率为： P2=UI小=18V×0.3A=5.4W 所以 P1∶P2=10.8W∶5.4W=2∶1 答：（1）求R0的阻值为10Ω； （2）求滑动变阻器的最大阻值为80Ω； （3）P1∶P2=2∶1。 8．图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10Ω。灯L标有“2.5V；0.5W”字样。忽略温度对电阻的影响。求： （1）灯L正常发光时的电阻； （2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量； （3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率。 【答案】（1）12.5Ω；（2）60J；（3）0.18W 【解析】（1）灯L正常发光时的电阻为： （2）灯L正常发光时，电路中的电流为： 根据串联分压知识可知，变阻器两端的电压为： U2=U-U1=3V-2.5V=0.5V 变阻器R工作10min产生的热量： Q=W=U2It=0.5V×0.2A×10×60s=60J （3）电源电压降为2.7V后，根据P=I2R可知，当电路中电流最小时，灯L的实际电功率最小，忽略温度对电阻的影响，则当变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，为： 则灯L的最小实际电功率为： P实=I实2R灯=（0.12A）2×12.5Ω=0.18W 答：（1）灯L正常发光时的电阻为12.5Ω； （2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量为60J； （3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率为0.18W。 9.如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温档，正常工作时，保温档功率为110W。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] （1）求饮水机在保温档正常工作时的电流； （2）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η； （3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1 m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。 【答案】（1）0.5A；（2）90%；（3）29.1m2 【解析】解：（1）正常工作时，保温档功率为110W，则在保温档正常工作时的电流： （2）将3kg水从10℃加热到100℃，水吸收热量： Q=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×3kg×（100℃-10℃）=1.134×106J 由加热前后公园安装的数字式电能表示数可知，消耗电能： W=1862.59kW·h- 1862.24kW·h=0.35 kW·h=1.26×106J 饮水机的加热效率： （3）由甲图可知，闭合开关S和S1，电路中只有R1工作，由可知为加热档，则加热档功率 饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，3天消耗电能： W1=3×（P加t加+P保t保）=3×（1 kW×3h+0.11kW×8h=11.64kW·h 已知晴天1m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h，则至少要安装的太阳能电池面积： 答：（1）饮水机在保温档正常工作时的电流为0.5A； （2）饮水机的加热效率为90%； （3）至少要安装的太阳能电池面积为29.1m2。 10.（2025成都金牛区期末）为节能减排，我国的照明灯逐步由白炽灯替换为LED灯，如图甲所示为某款家用LED吸顶灯。LED即发光二极管，具有光效高、寿命长、无闪烁等优点,图乙是发光二极管的元件实物及符号。LED有单向导电性，当电流从它的正极流入时，处于通路状态，反之处于开路状态。 （1）制造发光二极管比制造白炽灯需要多使用到的材料种类是__________材料。 （2）把吸顶灯中一颗发光二极管接入图丙电路，调节变阻器滑片，记录多组电压、电流数据，描绘出如图丁所示的I-U图像。分析图丙、图丁，下列判断正确的是________。 A.二极管的电阻随两端电压的增大而增大 B.二极管的电功率随两端电压的增大而减小 C.图丙中闭合S，滑片P左移，电压表示数增大 D.图丙中对调电源正负极再闭合S，电压表示数为零 （3）图甲中的LED吸顶灯，其电路主要由48颗额定电流为0.2 A的发光二极管和驱动器组成。驱动器可视为电源，输出电压可以变化，其输出电流恒定。吸顶灯配置的驱动器参数如表所示。为确保LED灯正常照明，分析图丁、表，可知48颗发光二极管应________联连接。 输入电压 220V 输出电压 100~170V 输出电流 200mA 驱动效率 90% （4）表中，驱动效率指其输出功率和输入功率的比值。则图甲中的LED吸顶灯的额定输入功率为________W。 【答案】（1）半导体；（2）C；（3）并；（4）32 【解析】（1）发光二极管主要由半导体材料制成，由于二极管具有单向导电性，所以选用直流电。 （2）AB.由图丁可知，当U1=2.5V时，通过二极管的电流I1=50mA=0.05A，根据欧姆定律可知，此时二极管的电阻： 此时二极管的电功率： P1= U1I1= 2.5V×0.05A= 0.125W 当U2=3V时，通过二极管的电流：I1=200mA=0.2A 根据欧姆定律可知，此时二极管的电阻： 此时二极管的电功率： P2=U2I2=3V×0.2A=0.6W 由以上分析可知，AB错误。 C.由图丙可知，二极管和滑动变阻器串联，滑动变阻器滑片向左移，接入电路的阻值变小，根据串联分压的特点可知，滑动变阻器两端的电压减小，则二极管两端的电压会变大，故C正确。 D.根据二极管的单向导电性可知，图丙中对调电源正负极再闭合S，电路处于断路状态，电路中没有电流，电压表测量电源电压，电压表示数不为零，故D错误。 故选：C。 （3）根据串联电路的电压特点可知，如果12颗二极管串联，则总电压等于12颗二极管两端的电压之和，会大于电源电压，所以不可能串联，而应该是并联。 （4）工作中驱动器会选择并联恒流的输出模式，可保证电流稳定在200mA，则一个发光二极管的额定输出功率： P=U额I额=3V×200×10-3A=0.6W 故此吸顶灯的额定输出功率： P出=48×0.6W=28.8W 吸顶灯的输入功率： 故答案为：（1）半导体；（2）C；（3）并；（4）32。 11.为了方便学生就餐，某学校餐厅使用了一款智慧餐盘，该系统可以自动识别餐盘中食品的种类和质量，并在显示屏上显示出价钱，通过人脸识别系统自动扣费。某实践小组在了解智慧餐盘的工作原理后，他们利用电压恒为24V的电源、量程为0~15V的电压表、定值电阻、滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）等器材设计了一款自动称量装置，使用时，物体的质量可以从标注质量后的电压表表盘上直接读出。当餐盘不放物体时，滑片P恰好位于滑动变阻器的a端，如图甲所示。闭合开关S，滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，此过程的最大称量质量为2kg。实践探究过程中同学们还发现，滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器a端与滑片P所在位置之间的阻值和aP之间的距离成正比。求： （1）定值电阻R0在电路中的作用是什么？阻值为多少？ （2）整个电路消耗的电功率的变化范围是多少？ （3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为多少（结果保留一位小数）？此时对应的物体质量为多少？ （4）实践小组在对电压表表盘进行质量标注的过程中发现，表盘上原刻度的每一小格对应的质量值是不同的，即质量刻度不均匀，如图乙所示。请设计一个可以实现质量刻度均匀的电路，在图丙方框内画出，并从节能的角度对甲、丙两个电路作出评价。 【答案】（1）保护电路，60Ω；（2）3.6W到9.6W；（3）10.9V，1千克；（4）图如下；评价见解析 【解析】（1）根据甲图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测量R两端电压，在R接入电路中的电阻为0时，定值电阻R0可以保护电路；根据题意可知，电压恒为24V的电源、量程为0~15V的电压表、定值电阻、滑动变阻器R（最大阻值为100Ω），滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，此过程的最大称量质量为2kg，此时的电压是15V，滑动变阻器R接入电路阻值最大，为100Ω，此时电路中的电流是： 定值电阻R0的阻值为： （2）根据题意可知，滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，所以滑片P在a端时，电路中只有定值电阻R0，根据： 可知，整个电路消耗的电功率为： 滑片P在b端时，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，同理可知，整个电路消耗的电功率为： 整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6W到9.6W； （3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时，滑动变阻器接入电路中的电阻为50Ω，此时电路中的电流为： 电压表的示数为： 滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，最大称量质量为2kg，当滑片P位于滑动变阻器的中点时，质量为1kg。 （4）要使表盘上刻度均匀，必须保证电流不变，电压表示数与它所跨接的部分阻值成正比，电路如图： 与图甲相比，该电路电流最小且保持不变，比图甲电路更节能。 第 1 页 共 52 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 电功率（解析版） 目录 A题型建模・专项突破 ………………………………………………………………………1~18 题型一：各种用电器使用的能量转化（常考点） 1 题型二：电能的国际单位、常用单位及换算 2 题型三：电能表的作用和读数（重点） 2 题型四：利用电能表的主要参数计算电能（常考点） 3 题型五：IC卡电能表及家用电子电能表（常考点） 4 题型六：电功的概念、单位及换算 5 题型七：探究影响电功大小的因素（常考点） 5 题型八：电功的公式及简单应用（重点） 6 题型九：电功率的概念和单位（常考点） 7 题型十：额定电压与额定功率（常考点） 7 题型十一：串并联电路中的电功率（重点） 8 题型十二：伏安法测量小灯泡的电功率（常考点） 9 题型十三：电功率的计算（常考点） 12 题型十四：探究电流热效应的实验原理和电路图（常考点） 13 题型十五：电流产生的热量与电阻的关系（常考点） 14 题型十六：焦耳定律的推导及其应用（常考点） 15 题型十七：半导体（常考点） 16 题型十八：光伏发电 17 B综合攻坚・能力跃升………………………………………………………………………18~23 题型一：各种用电器使用的能量转化 【例1】（2025年上海市学业水平考试综合测试试卷）7.物理王同学家的一个电器上标有“220V 440W”，则此用电器正常工作时的电压为________伏，使用时将________转化为内能。 【变式1-1】目前新能源汽车在全球范围内受到了越来越多的关注，众多汽车制造商纷纷加入新能源汽车的研发和生产中。电动汽车充电时，是将电能转化为________能，电动汽车行驶时，主要将电能转化为________能。 【变式1-2】如图是某电路工作时的能量转化示意图，A、B是电路中的元件。下列分析正确的是（ ） A.A是电动机；方框内填电能；B是开关 B.A是电池；方框内填电能；B是小灯泡 C.A是电池；方框内填内能；B是小灯泡 D.A是电池；方框内填电能；B是发电机 题型二：电能的国际单位、常用单位及换算 【例2】下列单位中属于物理量电功的单位是（ ） A.N/m2 B.kW•h C.N•m D.J/kg 【变式2-1】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2-2】对于1 kW·h的理解，下列说法正确的是（ ） A.kW·h是电功率的单位 B.1 kW·h就等于1000J C.能开动4个250W的电风扇 D.可供1000W的空调工作约1 h 题型三：电能表的作用和读数 【例3】小明发现家里的电能表没有转动的铝盘，取而代之的是脉冲信号灯，用电时脉冲灯闪烁，示数由液晶板显示，按键可以切换显示的内容，图甲中显示的是截至上个月末电能表记录的总电量，为______________，切换回当前总电量后如图乙所示，则本月小明家已用电________度，脉冲灯闪烁________次。 【变式3-1】图中仪表可以用来计量（ ） A.导体的电阻 B.电路中的电流 C.用电器两端的电压 D.用电器在一段时间内消耗的电能 【变式3-2】小明家里，11月底抄表时电能表示数是，12月底抄表时电能表示数是，他家12月用电________度，若电费0.55元/度，那么则该月他家应付电费_________元。 【变式3-3】如图是小英家的电能表表盘示意图，她断开其它用电器，只将电饭煲单独接入电路中正常工作1min，发现电能表转盘转过10r。下列说法正确的是（ ） A.电能表是测量电流的仪表 B.电能表允许通过的最大电流是10A C.电能表表盘示数为10226kW•h D.电饭煲正常工作10min，消耗电能6×105J 题型四：利用电能表的主要参数计算电能 【例4】在“对家庭用电的调查研究”综合实践活动中，小明发现家中电能表表盘如图所示，该电能表的示数为________kW·h，他家同时工作的用电器总功率不能超过_______W。小明想测家中电水壶的功率，只让电水壶在电路中工作，当指示灯闪烁了48次，用时1min，则该电水壶的功率为________W。 【变式4-1】如图所示是小芸家的电能表及该表某月月初、月末的两次读数。由图可知，她家使用的电器该月消耗的电能为（ ） A.13875kW·h B.14695kW·h C.800kW·h D.82kW·h 【变式4-2】某日，物业工作人员来小明家收电费，小明观察电能表的情况如图所示，然后从笔记本上查出上月的记录为1858.5kW·h。 （1）若按0.5元/kW·h计费，小明家本月应缴电费________元； （2）计算可知让“220V40W”的灯泡正常工作5min，可使这个电表转________圈。 【变式4-3】关于图中电能表说法正确的是（ ） A.电能表是测量电功率的仪表电子式单相电能表 B.电能表的示数为2023.6J C.电能表能正常工作的最大电流是40A D.电能表的指示灯每小时闪烁1600次 考点五：IC卡电能表及家用电子电能表 【例5】如图所示是一个电能表，对其中的重要参数，下列说法错误的是（ ） A.“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用 B.“10（20）A”是指这个电能表的额定最大电流为20A C.示数“0020.0”表示此时电流正在做功20J D.“600r/（kW·h）”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转 【变式5-1】下列关于电能表的说法中正确的是（ ） A.标有“220V，5（10）A”的电能表可以安装在一个学校的干路上 B.不管有多少用电器工作，标有“220V，5（10）A”的电能表都不会被烧坏 C.新式电能表靠电子线路计算电能，读数由液晶板显示 D.当IC卡电能表卡中的金额用完以后，该电能表就不能用了 【变式5-2】如图所示，家庭电能表的表盘数据表明，电路消耗的电能是________kW·h，每消耗0.5kW·h电能指示灯闪烁________次。 【变式5-3】下图是一个电能表表盘，对其中的重要参数，下列说法中错误的是（ ） A.“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用 B.“10（20）A”是说这个电能表使用时额定最大电流为10安 C.“50Hz”是说这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用 D.若电能表上的转盘转过600转，则表示接在这个电能表上的用电器消耗了0.2千瓦时的电能 考点六：电功的概念、单位及换算 【例6】甲、乙两个用电器串联后接在某一电源上，在相同的时间内，电流通过甲所做的功比乙大，则（ ） A.通过甲的电流比乙大 B.甲两端的电压比乙的大 C.甲的电阻比乙小 D.甲消耗的电能比乙小 【变式6-1】安培被后人称为“电学中的牛顿”，为了纪念他在电学方面的突出贡献，物理学中用安培作为下列哪个物理量的单位（ ） A.电压 B.电阻 C.电流 D.电功 【变式6-2】某电池铭牌标有3.6V、容量1500mA·h，这种电池一次充电最多可储存的电能为________kW·h。 考点七：探究影响电功大小的因素 【例7】用如图装置探究电功大小的影响因素。两个白炽灯泡串联，控制了 与通电时间相等，两灯泡规格应_________。（选填“相同”或“不同”）。实验中发现L1更亮且电压表V1的示数更大，这说明在电流相同与通电时间相同时，导体的________越大，电流做的功也就越多。 【变式7-1】如图是“探究影响电流做功多少的因素”电路。 （1）提供“2.5V”和“3.8V”两种规格的灯泡若干，则你所选用的灯泡是_____________________； （2）可以根据______________比较相同时间内电流做功的多少； （3）由图所示电路，可探究电流做功多少与________的关系。 【变式7-2】在“探究电功与哪些因素有关”的实验中，小华连接了如图所示的电路，以下说法中错误的是（ ） A.此电路探究的是电功与电压的关系 B.实验中，通过电压表的示数反映电功的大小 C.实验中，要选用两个规格不同的小灯泡 D.实验时，要移动滑动变阻器的滑片改变电流，从而多次实验 题型八：电功的公式及简单应用 【例8】手机已成为人们生活中主要的通讯工具，其中手机电池能否支持快充是消费者决定是否购买的重要因素，市面上很多手机已配备了“快充”功能（ ） A.“快充”是指手机充电时的充电器输出功率较大 B.“快充”是指手机充电时的充电器输出电流较大 C.“快充”是指手机充电时的充电器输出电压较大 D.“快充”是指手机电池存储的电能较多 【变式8-1】锂电池是一种常见的可充电电池，给锂电池充电时，将电能转化为________能储存起来，如图是网络上甲、乙两种锂电池的宣传图片，若数据真实，_______（选填“甲”或“乙”）电池的容量（充满电后储存的电能）更高。 【变式8-2】下列估测的数据中，最符合实际的是（ ） A.一台电视机正常工作的电流约为10A B.空气的密度为1.29kg/m3 C.一盛台灯工作2小时消耗电能约为2kW·h D.一个鸡蛋的重力约5N 题型九：电功率的概念和单位 【例9】下列估测值最接近生活实际的是（　　） A.空调的功率约为1.5W B.教室门的高度约为10m C.舒适的环境温度约为100℃ D.中学生的质量约为50kg 【变式9-1】在国际单位制中，电流的基本单位是（　　） A.A B.V C.m D.W 【变式9-2】下列单个用电器正常工作时，相同时间内耗电量最小的是（　　） A.电饭煲 B.电暖器 C.小台灯 D.电热水器 【变式9-3】下列家用电器的有关数据，最符合实际的是（　　） A.电视逼控器的工作电流为1A B.洗衣机的工作电压为220V C.电冰箱的工作电压为380V D.空调的待机功率为0.01W 题型十：额定电压与额定功率 【例10】灯泡L1、L2分别标有“220V 100W”、“220V 40W”的字样，将它们接入220V的电路中，则（　　） A.L1、L2并联时，L1比L2亮 B.L1、L2并联时，亮度相同 C. L1、L2串联时，L1比L2亮 D. L1、L2串联时，亮度相同 【变式10-1】连接如图所示的电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，观察到白炽灯泡L1比L2亮，说明L1的实际功率比L2大。关于该实验，下列说法中正确的是（　　） A.可以验证电功与电压大小的关系 B.L1对应的电压表示数比L2小 C.通过L1的电流比L2大 D.L1、L2规格是相同的 【变式10-2】一个标有“220V 1100W”的电热器，当通过它的电流为4A时，它的实际功率为（　　） A.176W B.704W C.880W D.1100W 【变式10-3】如图所示是小明家的电能表。将一个标有“220V 1210W”的用电器单独接入家庭电路中工作12min，电能表业的转盘转了500转，在此工作过程中，下列说法正确的是（　　） A.该电能表的示数表示家中已经消耗1123.4J的电能 B.该用电器的实际功率为1200W C.该电路的实际电压为200V D.若小明家所有用电器同时工作，则总功率不得超过2.2kW 题型十一：串并联电路中的电功率 【例11】如图所示，将定值电阻R1、R2按甲、乙两图接在电压不同的电路中，已知两图中R1两端的电压相等，乙图中流过R1、R2的电流之比为2∶1。下列说法中正确的是（　　） A.两电阻的阻值之比为R1∶R2=2∶1 B.两图中电源的电压之比为U1∶U2=3∶2 C.两图中流过R2的电流之比为I2甲∶I2乙 =3∶2 D.两图电路消耗的总功率之比为P甲∶P乙=2∶1 【变式11-1】某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R1=55Ω，R2=44Ω，以下说法正确的是（　　） A.使用“低温档”只需要闭合S2 B.使用“高温档”要闭合S1、S2 C.闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4 D.中温档正常工作1分钟，产生的热量为6.6×104J 【变式11-2】如图所示电路，甲、乙两灯分别标有“6V，6W”和“6V，3W”字样，电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A.只闭合S1时，甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1 B.只闭合S2、S3时，甲、乙两灯的实际功率之比为2∶1 C.只闭合S1、S2时，电路的总功率为6W D.只闭合S1、S2时，电路的总功率为3W 【变式11-3】如图所示的串联电路中，定值电阻R1=2R2，开关闭合后，电阻R1、R2两端电压分别为U1、U2，通过的电流分别为I1、I2，电功率分别为P1、P2，相同时间内做的功为W1、W2，以下比值正确的是（    ） A.I1∶I2=2∶1 B.U1∶U2=1∶1 C.P1∶P2=2∶1 D.W1∶W2=2∶1 题型十二：伏安法测量小灯泡的电功率 【例12】在测量额定电压为3.8V小灯泡的电功率实验中： （1）图甲为小华连接的电路，其中有一根导线连接错误，请你在连接错误的这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线； （2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表和电压表示数都很小，接下来小华应进行的操作是________；（填字母） A.更换小灯泡                        B.移动滑动变阻器滑片 C.检查开关是否接触不良        D.检查电压表是否断路 （3）电压表示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W； （4）下表是另一组同学在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率时的数据及发光情况。在交流讨论过程中，小华发现该组有一次实验中的电流值是编造的。你认为是第________次，判断的理由是：___________________________。 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况 1 2.5 0.30 0.75 正常发光 2 3.0 0.50 1.50 比正常发光亮 3 2.0 0.26 0.52 比正常发光暗 【变式12-1】做“测量小灯泡额定功率”的实验（灯泡的额定电压U额=2.5V，灯丝电阻阻值不变）。 （1）连接电路后，闭合开关，若小灯泡较暗，电流表有示数，电压表有示数，调节滑动变阻器的滑片，两表的示数都不变，原因是滑动变阻器接了________两个接线柱。 （2）排除故障后如图甲，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V时为止，此时电流表的示数如图乙，则小灯泡的额定电功率为________W。 （3）同组的小月同学设计了一个电路，如图丙，也测出了该小灯泡正常发光时的功率，其中定值电阻的阻值R=25Ω，正确操作步骤如下： ①只闭合开关S和________，调节滑动变阻器滑片使电流表示数为I1=_______A； ②闭合开关S和_______，断开开关________，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出电流表示数为I2； ③小灯泡的额定电功率表达式为P额=_________。（用物理量符号表示） 【变式12-2】小明在“探究电流与电阻关系”的实验中，所用电源是两节新的干电池，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。 （1）小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，电压表示数_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。经检查发现电路中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确； （2）改正电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为某一值时，电流表示数如图乙所示。接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻，并移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数仍为_______V； （3）小明将5Ω和15Ω电阻分别接入电路，并将电压表示数调到所控制的电压时，两次实验整个电路消耗的电功率之比为_________； （4）为确保所给的定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，滑动变阻器的最大阻值至少为________Ω； （5）通过实验探究，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻________； （6）实验结束后，小明想测一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，但电流表损坏。他用四节新干电池串联作电源，另有规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器R1和一个铭牌不清的滑动变阻器R2，设计了如图丙所示的电路。请你帮他完成测量过程： ①闭合开关，将滑动变阻器R1的滑片移至最左端，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为________V，小灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器R2的滑片位置不动，将滑动变阻器R1的滑片移至最右端，读出电压表的示数为0.5V； ③小灯泡的额定功率为________W。 【变式12-3】如图甲所示，小聪同学设计了用“伏安法”测电阻的实验。 （1）同组的小丽发现他的连接中有一处错误，而且只需改动一根导线的连接，就可以顺利进行实验。请你在需要改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线； （2）电路连接正确后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑到最________（选填“左”或“右”）端； （3）小聪闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P时，发现两个电表只有一个有示数，初步检查确认，电路接线完好，两个电表均无故障，则发生故障的元件应是________（填字母）； A.电源 B.滑动变阻器 C.定值电阻R D.开关 （4）排除故障后，小聪正常进行实验并将实验数据记录在下表中。若第2次测量时电流表的示数如图乙所示，为________A，根据三次实验数据可得定值电阻R=_______Ω（结果保留一位小数）； 实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 1 1.5 0.16 9.4 2 2.0 3 2.5 0.24 10.4 （5）在物理实验中，经常要对物理量进行多次测量，下列实验与本次实验进行多次测量的目的相同的是________（填字母）。 A.用刻度尺测量作业本的长度 B.探究同种物质的质量与体积的关系 C.测量小灯泡的电功率 题型十三：电功率的计算 【例13】如图甲所示电路中，电源电压保持不变，电压表量程可选，电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器R2标有“1A”字样，最大阻值未知。闭合开关S1、S3，断开开关S2，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端，得R1的“U-I”关系图像如图乙所示。 （1）求电阻R1的阻值和R2的最大阻值； （2）若闭合开关S2、S3，断开开关S1，使R2的滑片P位于a端，此时电流表示数为0.42A，求R3通电50s产生的电热； （3）若闭合开关S1、S3，断开开关S2，且电压表的量程为0~3V，在保证电路元件都安全的情况下，求电路总功率的变化范围。 【变式13-1】在如图所示的电路中，电源电压恒定为6V，R1阻值为10Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.9A，问： （1）通过R1的电流是多少？ （2）R2的阻值是多少？ （3）现用一个规格为“50Ω 2A”的滑动变阻器替换R1或R2。要求：替换后，电源的最大电功率不小于15W，则电源的最小电功率是多少？ 【变式13-2】小明为了控制灯泡的亮度，设计了如图甲所示的电路，已知电源电压恒定不变，灯泡L标有“6V 6W”字样（灯泡电阻不随温度变化），滑动变阻器R最大阻值为20Ω。将滑片P置于a端，闭合开关S，缓慢移动滑片P，当滑片P位于b端时，灯泡恰好正常发光。 （1）求电源电压U； （2）求灯泡L的电阻； （3）当电流表的示数为0.3A时，求此时滑动变阻器接入电路的电阻； （4）将滑动变阻器R连接成如图乙所示电路，电源电压U'=3V，当滑片P位于a、b之间某一位置时（不包括a、b两点），电路消耗的电功率最小，求此最小电功率。 【变式13-3】如图所示，电源电压为18V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0~0.6A”，电压表量程为“0~15V”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V。 （1）求R0的阻值； （2）求滑动变阻器的最大阻值； （3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为P1；将电压表改接在R两端，电路消耗的最小功率为P2。求P1∶P2。 题型十四：探究电流热效应的实验原理和电路图 【例14】在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　） ①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的 ②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 ③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω ④用图甲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”的现象 A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 【变式14-1】如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（　　） A.U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故 B.通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的 C.图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2 D.图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系 【变式14-2】用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油.下列说法正确的是（　　） A.该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系 B.闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快 C.实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少 D.将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小 【变式14-3】俊羲在探究某个科学问题时，把阻值均为5Ω的两段电热丝R1、R2分别放在两个完全相同的烧瓶中，烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的不同液体（绝缘体），并连接成了如图所示的实验电路（两温度计完全相同），接通电路进行实验（忽略热损失）。则下列说法正确的是（　　） A.该装置能用来探究电流通过导体产生热量跟导体的电阻的关系 B.该装置能用来探究电流通过导体产生热量跟流过导体电流的关系 C.某时刻A温度计示数比B温度计的大，则电热丝R1产生的热量比R2的多 D.某时刻A温度计示数比B温度计的大，则左侧烧瓶中液体的比热容比右侧的小 题型十五：电流产生的热量与电阻的关系 【例15】在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（　　） A.电阻不同 B.电流不同 C.密度不同 D.通电时间不同 【变式15-1】如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（　　） A. 形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少 B.通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同 C.右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小 D.通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 【变式15-2】用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是（　　）　 A.观察温度计的示数比较电流产生的热量 B.该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系 C.该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系 D.甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体 【变式15-3】现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　　） A.通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少 B.通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快 C.两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少 D.两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A 题型十六：焦耳定律的推导及其应用 【例16】以下说法正确的是（　　） A.只有正电荷的定向移动才能形成电流 B.金属容易导电是因为内部有大量电子 C.导体的电阻越大，导体对电流的阻碍作用越大 D.电流通过用电器产生的热量等于消耗的电能 【变式16-1】某款家用电热取暖器有两个档位，它正常工作时，下列说法正确的是（　　） A.取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成 B.“高温”档一定比“低温”档产生的热量多 C.“高温”档一定比“低温”档的工作电阻大 D.连接电热丝的导线比电热丝的电阻小 【变式16-2】如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（　　） A.用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少 B.通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系 C.通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系 D.通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大 【变式16-3】如图甲所示电路，电源电压保持不变，R1、R2为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S1，断开开关S2，将R的滑片从b端移到a端过程中，两个电压表示数与电流表示数关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A.电源电压为4.5V B.滑动变阻器的最大阻值为20Ω C.R1的最小电功率为0.225W D.闭合开关S1、S2，通电10s整个电路最多产生热量为36J 题型十七：半导体 【例17】（2025济南期中）将A、B两种不同的金属片分别插入柠檬，制成“柠檬电池”，闭合开关S，发光二极管发光。B金属片是“柠檬电池”的________（选填“+”或“-”）极；该二极管是由_________（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的。  【变式17-1】如图所示是我国自主研发的一款高性能处理器，其具有强大的计算能力和低功耗性能。该处理器的成功研制将有助于提升我国在计算机硬件领域的自主创新能力，打破国外技术垄断，推动国内芯片产业的发展。制作该芯片需要_________（选填“半导体”或“超导体”）材料，该处理器正常工作时，相当于电路中的__________（选填“电源”或“用电器”）。 【变式17-2】半导体制冷技术是用于电脑元件散热的前沿科技。如图所示是半导体制冷的原理图,图中标有“N”和“P”字样的材料分别叫作N型半导体和P型半导体。把N型半导体元件和P型半导体元件串联,接上直流电源后，半导体材料的两端会产生温度差,在电流方向是N→P的地方吸热,而在电流方向是P→N的地方放热。则靠近电脑发热体（CPU）的是________（选填“ A”或“B”）陶瓷片。该散热元件中的电源_________（填“可以”或“不可以”）直接用交流电源。 题型十八：光伏发电 【例18】如图甲所示的光敏电阻，其阻值R随光强E光强是表示光的强弱程度的物理量，照射光越强，光强越大。光强用符号E表示，国际单位为坎德拉（cd）]的变化关系如图乙所示。把它接在图丙所示的电路中，其中R是光敏电阻，R0是定值电阻。 （1）光敏电阻主要是由__________（选填“超导体”“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制作而成的。  （2）由图乙可知：当光强增大时，光敏电阻的阻值________（选填“增大”“不变”或“减小”）。  （3）在图丙中，当光强为1.0 cd时，闭合开关后，电流表的示数为0.1 A，电压表的示数为2 V，则定值电阻R0的阻值为________Ω；当光强增大到6.0 cd时，电压表的示数________（选填“变大”“不变”或“变小”）。  【变式18-1】太阳能发电系统中，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能。中午时段，太阳能电池板的输出电压为500 V，输出电流为20 A，10 h可以为电网提供电能_________kW·h；这些电能可供额定功率为2000 W的热水器正常工作_________h。  【变式18-2】我国天宫空间站使用4对柔性三结砷化镓太阳能电池板来发电，它的技术非常先进，光电转换效率超30%。下列说法正确的是 （　　） A.太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体 B.太阳能电池板面积越大，发电效率越高 C.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为化学能 D.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为电能 1.小华家电茶炉的加热电阻为60.5Ω，家用电能表的信息如图所示，只将电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，电能表指示灯应闪烁________次，刚好将电茶炉内1 kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为_________J，电茶炉烧水的效率为_________。 [c水=4.2×103J/（kg·℃）] 2.电热水器是利用电流的_______效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示为________kW·h，现仅接通一台如图乙所示的电热水器，观察到电能表指示灯1min内闪烁80次，则1min内消耗电能为________J，其两端电压________（高于/等于/低于）220V。 3.小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S，将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（ ） A.图中的甲是电压表、乙是电流表 B.将滑片P向左移时R的功率增大 C.一次实验就能精确测出R的阻值 D.电流0.4A时，R一分钟发热0.8J 4.如图所示，电源电压不变，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向右移动过程中（ ） A.电流表示数变小，灯变暗 B.电流表示数变大，灯变亮 C.电压表示数不变，灯亮度不变 D.电压表示数变小，灯亮度变亮 5.课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。 （1）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用_______（选填字母）； A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B.“20Ω 2A”的滑动变阻器 C.“5Ω 1A”的滑动变阻器 （2）电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是___________； （3）故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________端移动（选填“左”或“右”）； （4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W； （5）实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下： ①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R'的滑片，使小灯泡正常发光； ②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为8V； ③再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表的示数为14V； ④小灯泡的额定功率P额=__________W。 6.我国制造的新型材料PTC、NTC可制成热敏电阻，现已打破国外技术垄断，被广泛应用于新能源汽车、电热器等多种电子产品。如图甲所示为PTC、NTC热敏电阻阻值随温度变化关系的图像。如图乙所示的电路，电源电压恒为6V，电压表量程0~3V，滑动变阻器Rp的阻值范围为0~100Ω，Rx的位置可接入PTC或NTC热敏电阻。 （1）由图甲可知，在16℃~200℃之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高的变化情况是__________； （2）NTC热敏电阻温度为240℃时阻值为56Ω，将其接入图乙中的Rx位置，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2.8V，求通过NTC热敏电阻的电流和通电10s它所消耗的电能； （3）现有PTC和NTC热敏电阻各一个，请任选其一接入图乙中的Rx位置，在热敏电阻温度为152℃时移动滑片，使电压表示数为2.5V，然后保持滑片位置不变。为保证电路安全，求所选热敏电阻允许降到的最低温度。（计算过程中若有近似，请用分数代入计算） 7.如图所示，电源电压为18V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0~0.6A”，电压表量程为“0~15V”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V。 （1）求R0的阻值； （2）求滑动变阻器的最大阻值； （3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为P1；将电压表改接在R两端，电路消耗的最小功率为P2。求P1∶P2。 8.图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10Ω。灯L标有“2.5V；0.5W”字样。忽略温度对电阻的影响。求： （1）灯L正常发光时的电阻； （2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量； （3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率。 9.如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温档，正常工作时，保温档功率为110W。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] （1）求饮水机在保温档正常工作时的电流； （2）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η； （3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1 m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。 10.（2025成都金牛区期末）为节能减排，我国的照明灯逐步由白炽灯替换为LED灯，如图甲所示为某款家用LED吸顶灯。LED即发光二极管，具有光效高、寿命长、无闪烁等优点,图乙是发光二极管的元件实物及符号。LED有单向导电性，当电流从它的正极流入时，处于通路状态，反之处于开路状态。 （1）制造发光二极管比制造白炽灯需要多使用到的材料种类是__________材料。 （2）把吸顶灯中一颗发光二极管接入图丙电路，调节变阻器滑片，记录多组电压、电流数据，描绘出如图丁所示的I-U图像。分析图丙、图丁，下列判断正确的是________。 A.二极管的电阻随两端电压的增大而增大 B.二极管的电功率随两端电压的增大而减小 C.图丙中闭合S，滑片P左移，电压表示数增大 D.图丙中对调电源正负极再闭合S，电压表示数为零 （3）图甲中的LED吸顶灯，其电路主要由48颗额定电流为0.2 A的发光二极管和驱动器组成。驱动器可视为电源，输出电压可以变化，其输出电流恒定。吸顶灯配置的驱动器参数如表所示。为确保LED灯正常照明，分析图丁、表，可知48颗发光二极管应________联连接。 输入电压 220V 输出电压 100~170V 输出电流 200mA 驱动效率 90% （4）表中，驱动效率指其输出功率和输入功率的比值。则图甲中的LED吸顶灯的额定输入功率为________W。 11.为了方便学生就餐，某学校餐厅使用了一款智慧餐盘，该系统可以自动识别餐盘中食品的种类和质量，并在显示屏上显示出价钱，通过人脸识别系统自动扣费。某实践小组在了解智慧餐盘的工作原理后，他们利用电压恒为24V的电源、量程为0~15V的电压表、定值电阻、滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）等器材设计了一款自动称量装置，使用时，物体的质量可以从标注质量后的电压表表盘上直接读出。当餐盘不放物体时，滑片P恰好位于滑动变阻器的a端，如图甲所示。闭合开关S，滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到15V，此过程的最大称量质量为2kg。实践探究过程中同学们还发现，滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器a端与滑片P所在位置之间的阻值和aP之间的距离成正比。求： （1）定值电阻R0在电路中的作用是什么？阻值为多少？ （2）整个电路消耗的电功率的变化范围是多少？ （3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为多少（结果保留一位小数）？此时对应的物体质量为多少？ （4）实践小组在对电压表表盘进行质量标注的过程中发现，表盘上原刻度的每一小格对应的质量值是不同的，即质量刻度不均匀，如图乙所示。请设计一个可以实现质量刻度均匀的电路，在图丙方框内画出，并从节能的角度对甲、丙两个电路作出评价。 第 1 页 共 23 页 学科网（北京）股份有限公司 $