第10讲 电功 电功率（7考点+8题型）-2025-2026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 10 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 20 题型6电功率的测量 24 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 30 题型8电热器及其计算 34 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 1. （2024秋•杭州期末）如图所示是小金家的电能表，下列说法正确的是（　　） A．每小时该电能表表盘转过600转 B．该电能表显示消耗了电能3765度 C．该电能表是测量电路电功率的仪器 D．该表转盘转6转说明消耗电能0.01度 【解答】解：A、用电器的功率未知，每小时该电能表表盘不一定转过600转，故A错误； B、该电能表显示消耗了电能376.5度，故B错误； C、电能表测量电功的仪器，故C错误； D、该表转盘转6转说明消耗的电能WkW•h＝0.01kW•h＝0.01度，故D正确。 故选：D。 2. （2024秋•温岭市期末）小明将家里其他用电器关闭，只开启一个用电器，测出1分钟时间内电能表上的转盘转过了50转，该电能表表头如图所示，则小明实验过程中开着的用电器可能是（　　） A．电饭煲 B．电风扇 C．电视机 D．笔记本电脑 【解答】解：3000r/（kW•h）表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转3000转， 电能表转盘转动50转消耗的电能： ； t＝1min＝60s， 该用电器的电功率： ； 电风扇、电视机、笔记本电脑的功率都小于1000W，电饭锅的功率接近1000W，故A符合。 故选：A。 3. （2024秋•北仑区期末）如图所示分别是小科家上月初和上月末电能表的表盘示数，下列选项正确的是（　　） A．该电能表允许通过的最大电流为20A B．电能表的表盘转1转，说明电路中消耗了600kW•h的电能 C．小科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、由图可知，该电能表允许通过的最大电流是20A，故A正确； B、600r/kW•h表示电路每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转600r， 即电能表的表盘转600转时，说明电路中消耗了1kW•h的电能，故B错误； C、小科家上月消耗的电能为W＝5637.8kW•h﹣5546.7kW•h＝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。 4. （2024秋•三台县期末）小明观察到家里的电能表的表盘如图所示，他想检测该电能表是否准确，他用电压表测得电路电压为220V，将标有“220V 1200W”字样的电热水壶接入电路中，只让电热水壶工作，通过计算可知1h后电能表读数应为 kW•h。如果该电热水壶正在给3L水加热，水温从60℃到烧开（一标准大气压），已知加热效率为80%，则加热时间为 s。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3。 【解答】解：由可得，电热水壶正常工作1h消耗的电能：W1＝Pt＝1.2kW×1h＝1.2kW•h， 电能表读数时，最后一位是小数，电能表原来的示数是107.6kW•h， 则1h后电能表示数107.6kW•h+1.2kW•h＝108.8kW•h； 由知道，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3＝3kg， 一个标准大气压下，水的沸点是100℃，则水升高的温度Δt＝100℃﹣60℃＝40℃， 所以水吸收的热量：， 由η可知，电水壶消耗的电能：， 由知道，加热所用的时间：。 故答案为：108.8；525。 题型2电功与电功率的计算 5. （2024秋•浙江期末）一度电能为我们做什么？小明收集了家里的一些用电器的功率（如图）。则一度电可供下列电器持续工作时间最长的是（　　） A．LED灯 B．洗衣机 C．电冰箱 D．电视机 【解答】解：由图可知，洗衣机的电功率最大，LED灯的电功率最小，由P的变形公式t可知，消耗一度电，LED灯可持续工作的时间最长。 故选：A。 6. （2024秋•衢州期末）如图，电源电压恒为6V，两灯泡L1和L2的规格分别为“6V 3W”和“6V 6W，假定灯丝电阻不变，按甲、乙方式连接，接通电路后最亮的是（　　） A．甲图中的L1 B．甲图中的L2 C．乙图中的L1 D．乙图中的L2 【解答】解：灯泡的亮度决定于实际功率大小，甲图中两个灯泡串联，根据串联分压，每个灯泡的电压都小于6V，实际功率都小于额定功率， 而乙图并联，每个灯泡的电压都等于额定电压6V，都正常发光，两灯泡L1和L2规格分别为“6V 3W”和“6V 6W“，说明L2的实际功率大，故并联时L2最亮。 故选：D。 7. （2023秋•长兴县期末）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确的是（　　） A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水 B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联 C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是10A D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W 【解答】解：（1）当开关S接触1、2触点时，电路不通电，电热丝不工作，水龙头放出的是冷水； （2）当开关S接触2、3触点时，电路中只有R2电热丝工作，根据P可知，此时的电功率：P1100W； 此时电路的电流：I5A； （3）当开关S接触3、4触点时，电路中R1、R2电热丝并联，此时的电功率：P′2200W+1100W＝3300W； （4）比较可知，当开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是温水，当开关S接触3、4触点时，水龙头放出的是热水； 根据以上分析可知，ABC错误，D正确。 故选：D。 8. （2024秋•西湖区期末）如图所示，小灯泡L1、L2串联在电路中，闭合开关后，发现灯L1较暗，灯L2较亮，下列分析正确的是（　　） A．灯L1的电流较小 B．灯L2的电流较小 C．灯L1的实际功率较小 D．灯L2的实际功率较小 【解答】解：AB、由图可知，两个灯泡组成串联电路，串联电路中电流处处相等，所以通过两灯电流相等，故AB错误； CD、发现灯L1较暗，灯L2较亮，说明灯L2的实际功率比L1的实际功率大，故C正确、D错误。 故选：C。 题型3比例问题 9. 在如图甲所示的电路中，L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡，通过这种小灯泡的电流随其两端的电压变化的曲线如图乙所示，当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A。则此时（　　） A．L1的电压为L2电压的2倍 B．L1消耗的功率为0.75W C．L2的电阻为12Ω D．L1、L2消耗的电功率的比值为4：1 【解答】解：A、当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A，则流过L1的电流为0.25A，由乙图可知此时L1两端电压为3V，L2和L3并联后与L1串联，所以L1的电流为L2电流和L3电流之和，L2和L3的电压和电流均相等，所以L2和L3的电流都是0.125A，根据乙图可知，此时L2和L3的电压大约都为0.3V，所以L1的电压大约为L2电压的10倍，故A不正确； B、流过L1的电流为0.25A，由乙图可知此时L1两端电压为3V，根据P＝UI可知L1的电功率为：P1＝U1I＝3V×0.25A＝0.75W，故B正确； C、已知通过L2的电流为0.125A，由乙图可知此时L2的电压大约为0.3V，根据欧姆定律I2可知：L2的电阻大约为R22.4Ω，故C不正确； D、已知通过L2的电流为0.125A，由乙图可知此时L2的电压大约为0.3V，所以L2的电功率大约为：P2＝U2I2＝0.3V×0.125A＝0.0375W，而L1的电功率为：P1＝U1I＝3V×0.25A＝0.75W，此时L1、L2的电功率的比值大约是P1：P2＝0.75W：0.0375W＝20：1，故D不正确。 故选：B。 10. （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。 11. 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所示，下列说法正确的是（　　） A．A的电阻值为6.25Ω B．当A和B串联，两者电阻相同时，电源电压为3V C．A和B串联，电路中电流为0.4A时，A、B的电压之比为5：4 D．A和B并联在电压为2.5V的电源两端，A、B的电功率之比为5：4 【解答】解： A、由图像可知，当通过A的电流IA＝0.4A时，A两端的电压UA＝2.0V， 由I可得，A的电阻值：RA5Ω，故A错误； B、当A和B串联，两者电阻相同时，它们两端的电压和通过的电流相等， 由图像可知，电路中的电流为0.6A，两元件两端的电压均为3V时符合要求， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压：U＝UA″+UB″＝3V+3V＝6V，故B错误； C、A和B串联，电路中电流为0.4A时，因串联电路中各处的电流相等，所以，通过两元件的电流IA＝IB＝0.4A， 由图像可知，两元件两端的电压UA＝2.0V，UB＝2.5V，A、B的电压之比为2.0V：2.5V＝4：5，故C错误； D、A和B并联在电压为2.5V的电源两端时， 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，两元件两端的电压UA′＝UB′＝2.5V， 由图像可知，通过两元件的电流IA′＝0.5A，IB′＝0.4A， 则A、B的电功率之比：，故D正确。 故选：D。 12. （2022秋•滨江区期末）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．闭合S1、S2时，甲、乙两灯的实际功率之比为1：2 C．只闭合S1时，电路的总功率为9W D．闭合S1、S2时，电路的总功率为3W 【解答】解：由甲、乙两灯分别标有“6V，6W”和“6V，3W”字样，可知甲、乙灯的额定电压：U额甲＝U额乙＝6V，甲灯的额定电功率：P额甲＝6W，乙灯的额定电功率：P额乙＝3W， 根据P＝UI可得甲、乙两灯的电阻：R甲6Ω，R乙12Ω； AC、只闭合S1时，甲、乙两灯串联，根据串联电路的电阻规律可知，电路的总电阻：R总＝R甲+R乙＝6Ω+12Ω＝18Ω， 电源电压U＝6V，所以电路中的电流：IA， 由串联电路的电流规律可知，甲、乙两灯泡中的电流：I甲＝I乙＝IA， 由P＝UI＝I2R可知甲、乙两灯的实际功率：P甲R甲＝（A）2×6ΩW，P乙R乙＝（A）2×12ΩW， 甲、乙两灯的实际功率之比：，故A错误； 此时电路的总功率：P总＝P甲+P乙WW＝2W，故C错误； BD、闭合S1、S2时，甲灯被短路，电路为乙灯的简单电路，此时乙灯泡的电压和额定电压相等，所以乙灯泡的功率是其额定功率3W，甲灯泡的实际功率为零，故B错误； 电路的总功率等于乙灯泡的额定功率3W，故D正确。 故选：D。 题型4变阻器移动问题 13. （2024秋•余姚市期末）如图所示电路中，电源电压恒为6V，R0是阻值为20Ω的定值电阻，R1为滑动变阻器。若在电路中换接最大阻值不同的滑动变阻器，则下列有关滑动变阻器消耗的电功率与电流大小关系的图像与对应滑动变阻器规格正确的是（　　） A．0～10Ω B．0～20Ω C．0～30Ω D．0～40Ω 【解答】解：滑动变阻器的功率为： PR1，当R1＝R0＝20Ω时，小灯泡的电功率最大，最大为： P大0.45W， 此时的电路为： I0.15A，故图D符合题意。 故选：D。 14. （2024秋•嘉兴期末）29.在“设计和制作模拟调光灯”的综合实践活动中，小嘉选择的器材为：电压恒为10V的学生电源，标有“6V 3W”字样的小灯泡，规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器R，定值电阻R0。其设计的电路如图所示。（不考虑温度对灯丝电阻的影响） （1）正常发光1分钟，小灯泡消耗的电能是多少？ （2）定值电阻R0起到保护电路的作用，则R0的阻值至少应为多少？ （3）在实验过程中，小嘉发现调光灯的调光效果不明显，下列改进措施可行的是 （选填字母）。 A.只增大电源电压 B.增大定值电阻R0的阻值 C.选择更大阻值的滑动变阻器 【解答】解：（1）灯泡正常发光时实际消耗的功率等于其额定功率，正常发光1分钟，小灯泡消耗的电能为： W＝PLt＝3W×1×60s＝180J； （2）灯泡的额定电流为：IL0.5A， 要保证在滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω时电路也是安全的，即此时R＝0Ω，电路中电流最大为灯的额定电流，此时灯泡两端电压为6V，则R0两端的电压为：U0＝U﹣UL＝10V﹣6V＝4V， 则R0的最小值为：R08Ω； （3）调光效果明显，实际上就是R对电路电流的影响是否明显，要提高调光效果，就要让R的调节作用更明显， A选项，电压促使电流形成，而电阻阻碍电流，它们两效果是对立的，增大电源电压，相对的就削弱了电阻的影响，不合题意： B选项，增大R0，但R0没有调节作用，也不合题意； C选项，选择更大阻值的滑动变阻器，R的调节效果更网作业帮强，调光效果也更强，故选C。 答：（1）正常发光1分钟，小灯泡消耗的电能是180J； （2）R0的阻值至少应为8Ω； （3）C。 15. （2023秋•温州期末）图像是表征事物的一种方法。小明用如图甲所示电路测定小灯泡的电功率，将滑片从b移至a，记录多组数据并描绘出如图乙所示的I﹣U图像。若图中面积S1表示灯泡两端电压为U1时消耗的电功率大小，则此时滑动变阻器所消耗的电功率可表示为（　　） A．S2 B．S3 C．S1+S2 D．S1+S3 【解答】解：当滑片在阻值最大处时电路中的电流最小，由图乙知电压表的示数为U1，当滑片在阻值最小处时电路中的电流最大，电压表的示数最大，为电源电压，由图乙知此时电压表的示数为U0，当电压为U1时，根据串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的电压为：U滑＝U0﹣U1， 电流与小灯泡的电流相同，由P＝UI知滑动变阻器的功率为：P滑＝U滑I＝（U0﹣U1）I，此时滑动变阻器所消耗的电功率可表示为S3。 故选：B。 16. （2023秋•鄞州区期末）为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，某科学兴趣小组的同学按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动（滑片P到最右端的距离为x），同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R0的阻值为10Ω B．x＝5cm时，R0消耗的电功率为0.045W C．滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是18Ω D．若电流表的量程为0～3A，则此电路的最大功率可达9W 【解答】解：由图甲可知：滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流； AB、当滑动变阻器的电阻丝有断路时，电压表测量电源电压， 由图乙可知，当x＜5cm时，电压表示数保持3.0V不变，电路中电流为0，所以电源电压为3.0V，滑动变阻器电阻丝的断路处在距变阻器最右端5cm； 当x＝5cm时，由乙、丙图可知，电压表示数U1＝2.7V，电流表示数I1＝0.15A， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R0两端的电压： U01＝U﹣U1＝3.0V﹣2.7V＝0.3V， 由I可得，电阻R0的阻值： R02Ω，故A错误； x＝5cm时，R0消耗的电功率： P0＝U01I1＝0.3V×0.15A＝0.045W，故B正确； C、由I可得， 当x＝5cm时，滑动变阻器接入电路中的电阻为： R118Ω， 当x＝10cm时，电压表示数U2＝2.4V，电流表示数I2＝0.3A，则R28Ω， 则滑动变阻器的滑片滑动5cm时电阻的改变量是ΔR＝R1﹣R2＝18Ω﹣8Ω＝10Ω， 所以滑动变阻器没有断路时的总电阻值：R总＝R1+ΔR＝18Ω+10Ω＝28Ω，故C错误； D、当滑动变阻器滑片P在最左端，变阻器接入电路的电阻为零，电路中只有R0连入电路，此时电路中的电流最大，电路的功率最大， 电路中的最大电流：I最大1.5A＜3A，没有超过电流表的量程， 所以此电路的最大功率：P最大4.5W，故D错误。 故选：B。 题型5电路变化功率问题 17. （2023秋•兰溪市校级期末）创新小组的同学设计了一个粉尘浓度监测装置，图甲为该监测装置的简化电路图，它是通过传感器R来进行检测的，R的阻值随粉尘浓度β变化的关系如图乙所示。已知电源电压为4V，定值电阻R0的阻值为15Ω，电压表的量程为0～3V。下列分析正确的是（　　） A．电压表示数随粉尘浓度增大而减小 B．电路可测的最大粉尘度为25mg/m3 C．定值电阻R0的最大功率为0.6W D．整个电路的最小总功率为0.8W 【解答】解：A、由图甲可知该电路为串联电路，电压表测量定值电阻两端的电压，由图乙可知，随着粉尘浓度的增加，传感器R的电阻减小，所以当粉尘浓度增大时，电路中的总电阻变小，由欧姆定律得电路中的电流变大，定值电阻两端的电压变大，即电压表示数变大，故A错误； BC、因为电压表的量程为0～3V，所以当定值电阻两端电压达到电压表量程的最大值3V时，由欧姆定律得此时电路中的电流最大，即I最大0.2A， 此时的总电阻最小，即传感器R的阻值最小，粉尘浓度最大，则根据欧姆定律可得此时的总电阻为：R总20Ω； 因为定值电阻R0的阻值为15Ω，所以此时传感器R的阻值为5Ω，由图乙知此时对应的粉尘度为14mg/m3，所以电路可测的最大粉尘度为14mg/m3，故B错误； 定值电阻R0的最大功率为：P0最大＝U0最大I最大＝3V×0.2A＝0.6W，故C正确； D．由P可得电路的总功率为：P，要使电功率最小，需要传感器R的阻值最大，由图乙可知，传感器R的最大阻值为45Ω，所以电路的最小总功率为：P0.27W，故D错误。 故选：C。 18. （2023秋•涪城区校级期末）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，滑动变阻器上标有“10Ω 1A”，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光。在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像，下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡的电阻保持10Ω不变 B．小灯泡的额定功率为3.2W C．整个电路的最小功率为1.8W D．电源电压为5V 【解答】解：由电路图可知，变阻器R与灯泡L串联，电压表V1测R两端的电压，电压表V2测L两端的电压，电流表测电路中的电流。 当滑片从最右端向左滑动到a点时，接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大， 由串联电路的分压特点可知，R两端的电压变小，灯泡两端的电压变大， 因此图乙中左侧图线为电流表A与电压表V1示数关系的图像，右侧图线为电流表A与电压表V2示数关系的图像， A、由右侧图线可知，通过灯泡两端的电压与对应的电流不成正比，根据欧姆定律可知灯泡的阻值是变化，故A错误； D、当滑片位于最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小， 由图乙可知，电路中的最小电流I最小＝0.3A，此时灯泡和滑动变阻器两端的电压相等，即：UL＝UR， 由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源的电压：U＝UL+UR＝2UR＝2IR＝2×0.3A×10Ω＝6V，故D错误； B、当小灯泡恰好正常发光时，电路中的电流最大， 由图乙可知，灯泡正常发光时的电流I最大＝0.4A，变阻器两端的电压UR′＝1V， 此时小灯泡两端的电压：UL′＝U﹣UR′＝6V﹣1V＝5V， 小灯泡的额定功率：PL＝UL′I最大＝5V×0.4A＝2W，故B错误； C、整个电路的最小功率为：P小＝UI最小＝6V×0.3A＝1.8W，故C正确。 故选：C。 19. （2023秋•义乌市校级期末）如图甲所示电路的电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，图乙是小灯泡的I﹣U图像。闭合开关S后，下列判断正确的是（　　） A．滑动变阻器的滑片P向左滑动时，灯泡变暗 B．电流表示数为0.4A时，灯泡的电阻是5Ω C．电压表示数为2.5V时，小灯泡的功率是1.25W D．小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率是0.25W 【解答】解：A、由图可知，闭合开关S后，灯泡与变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流， 滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变小，根据串联电路电压规律可知灯泡两端电压变大，根据P＝UI可知灯泡的实际功率增大，则灯泡变亮，故A错误； B、由灯泡的I﹣U图象可知，当电流为0.4A时，灯泡的电压为1V，由欧姆定律可得，灯的电阻：RL2.5Ω，故B错误； C、电压表示数为2.5V时，由串联电路电压的规律可得灯两端的电压为：UL′＝U﹣U滑′＝3V﹣2.5V＝0.5V， 由图象可知，灯的电压为0.5V时电流为0.3A，则小灯泡的功率：PL′＝UL′I′＝0.5V×0.3A＝0.15W，故C错误； D、小灯泡的电压等于额定电压2.5V时，灯正常发光，由图象可知灯的额定电流为0.5A， 根据串联电路电压的规律，变阻器的电压为：U滑＝U﹣UL额＝3V﹣2.5V＝0.5V， 此时滑动变阻器的功率：P滑＝U滑I滑＝0.5V×0.5A＝0.25W，故D正确。 故选：D。 20. （2023秋•义乌市期末）如图所示电路，电源电压为4.5V且恒定。电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，小灯泡规格为“2.5V，1.25W”（灯丝阻值不变），滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。保证电路中各元件都不损坏，下列说法正确的是（　　） A．电流表示数变化范围0.3A～0.5A B．电压表示数变化范围2V～3V C．滑动变阻器阻值变化范围4Ω～20Ω D．小灯泡实际功率变化范围0.45W～1.25W 【解答】解：根据电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联接入电路中，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压； 由P＝UI可得灯泡的额定电流：I额0.5A；电流表量程为“0～0.6A”，故电路中的最大电流为0.5A； 灯泡正常发光时的电压为2.5V，功率为1.25W，当灯泡正常发光时，串联电路总电压等于各分电压之和，此时电压表的最小示数：U滑＝U﹣UL＝4.5V﹣2.5V＝2V； 此时电路中的最大电流Imax＝0.5A， 此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，由I可得：R滑min4Ω； 灯泡的电阻：RL5Ω； 滑动变阻器的电阻越大，分担的电压越大，根据电压表的量程可知，电压表的最大示数为3V，所以电压表示数变化范围2V～3V，故B正确； 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的最小电流，则根据串联电路的特点和欧姆定律可得： Imin0.3A，电路中电流变化的范围是0.3A～0.5A，故A正确； 此时滑动变阻器的最大阻值：Rmax10Ω，所以滑动变阻器的范围是4Ω～10Ω，故C错误； 灯泡的额定功率为最大功率；灯泡最小功率为：PL小＝U L小Imin＝1.5V×0.3A＝0.45W，则小灯泡实际功率变化范围0.45W～1.25W，故D正确。 故选：ABD。 题型6电功率的测量 21. （2024秋•鹿城区期末）图甲电路中电源电压为6V，小灯泡上标有“2.5V”字样。小明将电路连接完整后，测定小灯泡电功率，测得实验数据如表： 实验次数 1 2 3 电压U/V 1.5 2.5 3.0 电流I/A 0.15 0.23 小灯泡亮度 较暗 正常 较亮 （1）请画线代替导线，将图甲中的电路实物图连接完整。 （2）第1次实验后电压表示数为1.5V，接下来测定小灯泡的额定功率，应进行的操作是 。 （3）第2次实验电流表数据如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 。 （4）本实验中可选择的滑动变阻器规格为 。（可多选） A.“10Ω 0.5A” B.“20Ω 0.5A” C.“30Ω 1A” D.“50Ω 1A” 【解答】解：（1）电压表并联在小灯泡两端，电流从正接线柱流入，不接线柱流程，从表中实验数据，电压表所选量程0～3V，连接电路实物图如下： （2）第1次实验后电压表示数是1.5V，接下来要测定小灯泡的额定功率，要使小灯泡两端的电压为额定电压2.5V，就要调节滑动变阻器分得较小的电压，减小滑动变阻器接入的电阻阻值，故接下来的阻值是，向左移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V； （3）图乙总电流表的量程是00.6A，分度值是0.02A，电流表的示数I＝0.2A， 小灯泡的额定功率P额＝IU额＝0.2A×2.5V＝0.5W； （4）实验1中，电路中的电流最小，此时滑动变阻器接入的电阻最大，故选择CD。 故答案为：（1）见解答；（2）向左移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；（3）0.5W；（4）CD。 22. （2024秋•台州期末）某同学在测定小灯泡额定功率时，电源电压为3伏恒定不变，小灯泡额定电压为2.5伏，滑动变阻器规格为“30Ω 2A”。 （1）请完成电路连接。要求滑动变阻器滑片P向右滑动时，电流表的示数变大； （2）某次实验后，得到了如下表所示的数据，分析数据发现电压表没有调零，请选择表中合适的数据计算该小灯泡的额定功率为 W。 实验序号 1 2 3 4 5 6 电压表示数/V 0.5 1 1.5 2 2.5 3 电流表示数/A 0 0.12 0.19 0.25 0.28 0.3 【解答】解：（1）滑动变阻器滑片P向右滑动时，电流表的示数变大，说明滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用右下接线柱与开关串联在电路中，如下图所示： ； （2）已知灯泡的额定电压是2.5V，电压表没有调零，由表中数据可知，未通电时电压表的示数是0.5V，则灯泡正常发光时，灯泡的电压应为3V，此时电路中的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。 故答案为：（1）；（2）0.75。 23. （2024秋•义乌市校级期末）宾宾同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时电路中存在的故障可能是： ； （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 【解答】解：（1）由图2知，电流表示数为0，电路可能断路，电压表示数为电源电压，则电压表与电源连通，故此时电路中存在的故障可能是：灯泡断路。 （2）根据小灯泡U﹣I图象可知，灯在额定电压下的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是： P＝U灯I灯＝2.5V×0.3A＝0.75W； （3）③在①中，只闭合开关S1时，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电流表的示数为I1。在②中，只有R0工作，电流表测量电路的电流，电流表的示数为I2。根据串联电阻的规律及欧姆定律，两次实验中电源电压为U＝I2R0＝I1（R0+Rx） 未知电阻Rx的阻值表达式为； （4）电路消耗的总功率P总＝P滑+P灯，则变阻器的功率为P滑＝ P总﹣P灯，从图5可知，在电流变大的过程中，P总和P灯的差先变大后减小为0，故滑动变阻器的功率大小变化是先增大，后减小为0。 故答案为：（1）灯泡断路；（2）0.75；（3）；（4）先增大，后减小为0。 24. （2024秋•平湖市校级期末）小嘉在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为3.8V，电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω　1A”。 （1）该同学连接了如图所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整。 （2）连接好电路，闭合开关，小嘉发现电流表示数为0、电压表示数为6伏。造成该现象的原因可能是 ； （3）排除故障后继续实验，闭合开关，发现电压表示数为3.2V。若要测靠小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）端滑动。 （4）实验过程中现象和测得的数据如下表。根据表中数据，小灯泡的额定功率为 瓦。 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮 电压U/V 1.0 2.0 3.0 3.8 4.5 电流I/A 0.20 0.22 0.25 0.30 0.34 【解答】解：（1）本实验中，灯与滑动变阻器串联，电压表与灯泡并联；根据表中数据，电流都小于0.6A，故电流表选用小量程串联在电路中，如下图所示： ； （2）连接好电路，闭合开关，小嘉发现电流表示数为0，说明电路可能断路，电压表示数为6V，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即造成该现象的原因可能是灯泡断路； （3）灯在额定电压下正常发光，3.2V小于灯的额定电压3.8V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理，应减小滑动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； （4）由表中数据可知，灯在额定电压3.8V时对应的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为： P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W。 故答案为：（1）见解答图；（2）灯泡断路；（3）左；（4）1.14。 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 25. （2024秋•余姚市期末）某校学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察U形管的液面高度变化来反映电流通过导体时产生热量的大小，这种方法在科学上称为 。 （2）图甲电路通电一段时间后，若发现右侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 。 （3）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 。 （4）将3个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面的高度变化，该实验探究的是电流通过导体时产生热量的大小跟 因素的关系。 【解答】解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体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； （2）通电一段时间后，若发现图甲中右侧U形管的液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是右侧U形管漏气； （3）由甲图可知，两段阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同、通电时间相同，由焦耳定律可知，由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以右侧中的液面较高，故可得：当电流大小和通电时间相同时，电流通过导体时产生热量大小随电阻增大而增大； （4）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，B端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，故探究的是电流通过导体时产生热量的大小跟电流大小的关系。 故答案为：（1）转换法；（2）右侧U形管漏气； （3）当电流大小和通电时间相同时，电流通过导体时产生热量大小随电阻增大而增大； （4）电流大小。 26. （2024秋•越城区期末）科学兴趣小组在探究“电热丝产生的热量与电阻的定量关系”时，连接了如图甲所示电路，其中电热丝接在有机玻璃盒内，盒内装有一定质量的煤油和电子温度计，盒外用优质保温材料包裹（如图乙）。已知电源电压为6V，开关、电流表、秒表各1个，可供选择的电热丝有3Ω、6Ω、9Ω、12Ω、15Ω各1个，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（10Ω，1A）和R2（20Ω，0.6A）。 实验过程如下： ①将阻值为3Ω的电热丝接入有机玻璃盒内，读出电子温度计的示数t1。 ②闭合开关，移动滑片，使电流表示数为0.4A，读出通电100s后电子温度计的示数t2，计算出煤油升高的温度Δt。 ③断开开关，待电子温度计示数重新降到t1时，换用不同阻值的电热丝R重复操作②。整理数据并绘制图像如图丙。请回答下列问题： （1）本实验应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）。 （2）实验通过观察 来判断电热丝产生的热量多少。 （3）根据图丙信息，可以得出的结论是： 。 （4）与图丁实验电路相比，采用图甲电路有哪些优点与不足 （各写一点）。 【解答】解：（1）当电流是0.4A时，总电阻R15Ω，此时滑动变阻器的阻值Rp＝R﹣R0＝15Ω﹣3Ω＝12Ω，故选用滑动变阻器R2合适； （2）实验通过观察煤油升高的温度来判断电热丝产生的热量多少，体现了转换法； （3）根据图丙信息可知，Δt与R成正比，说明其它因素不变时，电阻阻值越大，煤油温度变化越大，即产生的热量越多，故可得结论：在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多； （4）图丁实验，两个不同阻值的电阻串联，故可以直观进行对比，图甲不能直观的进行对比。 故答案为：（1）R2；（2）煤油升高的温度；（3）在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多；（4）图甲不能直观的进行对比。 27. （2024秋•奉化区期末）小科用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝（R甲＞R乙），瓶中插入温度计a、b。 （1）选择比热容较 的液体作为被加热物体，实验现象会更加明显。 （2）在开关闭合前，滑动变阻器P要处于 位置（选填“A”或“B”）。 （3）实验过程中，小科根据 来判断电阻丝产生热量的多少。 （4）实验一段时间后，请你根据所学知识预测可能观察到的现象 。 【解答】解：（1）选择比热容较小的液体作为被加热物体，当吸热相同的热量时，质量相同的液体，根据Q＝cmΔt可知，比热容小的升温高，实验现象会更加明显。 （2）在开关闭合前，为保护电路，变阻器连入电路的电阻应最大，应滑动变阻器P要处于B位置； （3）根据转换法，实验过程中，小科根据温度计升高的示数来判断电阻丝产生热量的多少。 （4）两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，实验一段时间后，已知R甲＞R乙，根据Q＝I2Rt可知，故甲电阻丝产生热量多，由转换法，温度计a升高的示数大。 故答案为：（1）小； （2）B； （3）温度计升高的示数；（4）温度计a升高的示数大。 28. （2024秋•嘉兴期末）兴趣小组的同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”时，制作了如图甲所示的实验装置：双层有机玻璃盒（中间填充泡沫），内有电阻丝、水和温度传感器。 （1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，这样做的目的是减少实验过程中的 散失。 （2）请用笔画线代替导线，帮兴趣小组同学将图乙中的电路连接完整。 （3）在两个双层有机玻璃盒内装入等质量的水，密封后闭合开关，记录容器中的水温变化和通电时间，对记录的数据处理后绘制成图像丙，其中R1＞R2。根据图像，兴趣小组能得出的实验结论是 。 【解答】解：（1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，起到绝热的性能，减少实验过程中的热量损失； （2）滑动变阻器接入电路中时，滑片应该移到阻值最大处，故应该将滑动变阻器的右下接线柱与开关串联，如图所示： （3）串联电路电流相等，由图丙可知，加热相同时间，R1的温度变化大，由Q＝cmΔt可知，R1所在容器产生的热量多，可得出结论：电流与通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。 故答案为：（1）热量；（2）见解析图；（3）电流与通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。 题型8电热器及其计算 29. （2023秋•温州期末）秋冬季节，浴室内的镜子上常附有水雾而影响使用。为此，小明想将浴室镜改装为一个自动控温防雾镜。 （1）设计产品。如图甲是小明设计的自动控温防雾镜的结构示意图，如图乙为防雾膜的温控电路原理图。闭合开关S1和S2电磁铁L吸引衔铁使工作电路动触点与静触点接触，防雾膜工作电路启动高发热模式；当控制电路中的电流等于0.02安时，衔铁因电磁铁L吸力变小而弹回，防雾膜工作电路转为低发热模式，实现保温。R是热敏电阻，用以探测镜面温度。由图丙可知，小明选择的热敏电阻R的阻值随温度变化情况是 。 （2）测试产品。测试发现该防雾膜的低发热模式功率为8瓦。若R2的电阻为12欧，则防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为多少焦？（写出计算过程） （3）改进产品。小明为了实现镜面温度可调，在图乙的控制电路中串联一个最大阻值为100欧的滑动变阻器，则镜面可调的温度范围为 。（电磁铁线圈电阻忽略不计） 【解答】解：（1）由图可知，热敏电阻R的阻值随温度升高而增大； （2）由图乙可知，工作电路中，当动触点和静触点接触时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P可知，电路中的总功率最大，防雾膜处于高发热模式； 当动触点和静触点分开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，防雾膜处于低发热模式； 高发热模式下，R2的电功率：P248W； 则高发热模式的总功率：P高＝P低+P2＝8W+48W＝56W， 由P可知，防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量：Q＝W＝P高t＝56W×1×60s＝3360J； （3）由I可知，控制电路中的电流为0.02A时，控制电路中的总电阻：R总400Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，此时热敏电阻R的最小阻值：R小＝R总﹣R滑大＝400Ω﹣100Ω＝300Ω， 此时热敏电阻R的最大阻值：R大＝R总﹣R滑小＝400Ω﹣0Ω＝400Ω， 由图丙可知，镜面的温度变化范围为32℃﹣40℃。 故答案为：（1）随温度升高而增大； （2）防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为3360J； （3）32℃﹣40℃。 30. （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。 31. （2022秋•鄞州区期末）小斌同学家浴室中安装一种灯暖型“浴霸”，他利用热敏电阻设计了一个温度自动控制装置，如图甲。控制电路中的R1为热敏电阻，R1的阻值随温度变化关系如图乙，电磁铁的线圈可看成阻值为30Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V 440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开，当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，“浴霸”电路闭合。求： （1）工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量。 （2）若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压U的最小值。 （3）若电源电压U恒为12V，将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制范围的大小。 【解答】解：（1）灯泡的额定电压220V，额定功率440W，工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量： Q＝W＝Pt＝440W×60s＝2.64×104J； （2）由装置图知，热敏电阻R1与线圈串联， 由图像知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，温度40℃时R1＝170Ω， 若浴室中的温度不得超过40℃，此时线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开， 由串联电路特点和欧姆定律可得，电源电压的最小值： U＝I（R1+R0）＝50×10﹣3A×（170Ω+30Ω）＝10V； （3）若电源U电压恒定为12V，当电磁铁线圈中电流等于50mA时，浴室中的温度最高， 此时电路中的总电阻： R总240Ω， 此时热敏电阻的阻值： R1′＝R总﹣R0＝240Ω﹣30Ω＝210Ω， 由图乙可知，浴室内的最高温度为30℃； 当线圈中的电流等于40mA时，浴室中的温度最低， 此时电路中的总电阻： R总300Ω， 此时热敏电阻的阻值： R1″＝R总﹣R0＝300Ω﹣30Ω＝270Ω， 由图乙可知，浴室内的最低温度为22℃； 所以，浴室内温度可控制在22℃～30℃范围内。 答：（1）工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量为2.64×104J。 （2）若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压U的最小值为10V。 （3）若电源电压U恒为12V，将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制范围为22℃～30℃。 32. 为了在冬季便于驾驶员准确观察后方情况，保障行车安全，许多车后风窗玻璃装有加热除霜电路。如图所示是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路，它由控制电路和受控电路组成，R1为固定在玻璃内的热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，阻值随温度升高而增大。受控电路中电热丝R2与控制电路中的R1均能对玻璃均匀加热。S接“自动”时，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开，电热丝R2停止工作，此时控制电路中通过的电流为0.02A。已知电路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω。电磁铁A线圈的电阻忽略不计。求： （1）受控电路工作时，R2工作10秒钟产生的热量。 （2）玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开时，R0的电功率。 （3）开关S接“自动”，玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，则15℃时热敏电阻R1的阻值大小。 【解答】解： （1）由图知，受控电路工作时是R2的简单电路，受控电路的电压U2＝12V，R2＝0.8Ω， R2工作10秒钟产生的热量： Q2＝W2t10s＝1800J； （2）S接“自动”时，R0与R1串联，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开时，此时电路中电流为0.02A， 则R0的电功率： P0＝I2R0＝（0.02A）2×150Ω＝0.06W； （3）由题意可知，开关S接“自动”，玻璃的温度为45℃时，控制电路中通过的电流为0.02A， 此时控制电路的功率：P1＝U1I1＝6V×0.02A＝0.12W， 因热敏电阻R1的阻值随温度升高而增大，且玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W， 所以，15℃时控制电路的功率：P2＝P1+ΔP＝0.12W+0.03W＝0.15W， 此时控制电路的总电阻：R240Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，15℃时热敏电阻R1的阻值： R1＝R﹣R0＝240Ω﹣150Ω＝90Ω。 答：（1）受控电路工作时，R2工作10秒钟产生的热量为1800J； （2）玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开时，R0的电功率为0.06W； （3）开关S接“自动”，15℃时热敏电阻R1的阻值为90Ω。 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 11 题型4变阻器移动问题 12 题型5电路变化功率问题 14 题型6电功率的测量 16 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 19 题型8电热器及其计算 21 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 1. （2024秋•杭州期末）如图所示是小金家的电能表，下列说法正确的是（　　） A．每小时该电能表表盘转过600转 B．该电能表显示消耗了电能3765度 C．该电能表是测量电路电功率的仪器 D．该表转盘转6转说明消耗电能0.01度 2. （2024秋•温岭市期末）小明将家里其他用电器关闭，只开启一个用电器，测出1分钟时间内电能表上的转盘转过了50转，该电能表表头如图所示，则小明实验过程中开着的用电器可能是（　　） A．电饭煲 B．电风扇 C．电视机 D．笔记本电脑 3. （2024秋•北仑区期末）如图所示分别是小科家上月初和上月末电能表的表盘示数，下列选项正确的是（　　） A．该电能表允许通过的最大电流为20A B．电能表的表盘转1转，说明电路中消耗了600kW•h的电能 C．小科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 4. （2024秋•三台县期末）小明观察到家里的电能表的表盘如图所示，他想检测该电能表是否准确，他用电压表测得电路电压为220V，将标有“220V 1200W”字样的电热水壶接入电路中，只让电热水壶工作，通过计算可知1h后电能表读数应为 kW•h。如果该电热水壶正在给3L水加热，水温从60℃到烧开（一标准大气压），已知加热效率为80%，则加热时间为 s。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3。 题型2电功与电功率的计算 5. （2024秋•浙江期末）一度电能为我们做什么？小明收集了家里的一些用电器的功率（如图）。则一度电可供下列电器持续工作时间最长的是（　　） A．LED灯 B．洗衣机 C．电冰箱 D．电视机 6. （2024秋•衢州期末）如图，电源电压恒为6V，两灯泡L1和L2的规格分别为“6V 3W”和“6V 6W，假定灯丝电阻不变，按甲、乙方式连接，接通电路后最亮的是（　　） A．甲图中的L1 B．甲图中的L2 C．乙图中的L1 D．乙图中的L2 7. （2023秋•长兴县期末）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确的是（　　） A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水 B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联 C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是10A D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W 8. （2024秋•西湖区期末）如图所示，小灯泡L1、L2串联在电路中，闭合开关后，发现灯L1较暗，灯L2较亮，下列分析正确的是（　　） A．灯L1的电流较小 B．灯L2的电流较小 C．灯L1的实际功率较小 D．灯L2的实际功率较小 题型3比例问题 9. 在如图甲所示的电路中，L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡，通过这种小灯泡的电流随其两端的电压变化的曲线如图乙所示，当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A。则此时（　　） A．L1的电压为L2电压的2倍 B．L1消耗的功率为0.75W C．L2的电阻为12Ω D．L1、L2消耗的电功率的比值为4：1 10. （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 11. 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所示，下列说法正确的是（　　） A．A的电阻值为6.25Ω B．当A和B串联，两者电阻相同时，电源电压为3V C．A和B串联，电路中电流为0.4A时，A、B的电压之比为5：4 D．A和B并联在电压为2.5V的电源两端，A、B的电功率之比为5：4 12. （2022秋•滨江区期末）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．闭合S1、S2时，甲、乙两灯的实际功率之比为1：2 C．只闭合S1时，电路的总功率为9W D．闭合S1、S2时，电路的总功率为3W 题型4变阻器移动问题 13. （2024秋•余姚市期末）如图所示电路中，电源电压恒为6V，R0是阻值为20Ω的定值电阻，R1为滑动变阻器。若在电路中换接最大阻值不同的滑动变阻器，则下列有关滑动变阻器消耗的电功率与电流大小关系的图像与对应滑动变阻器规格正确的是（　　） A．0～10Ω B．0～20Ω C．0～30Ω D．0～40Ω 14. （2024秋•嘉兴期末）29.在“设计和制作模拟调光灯”的综合实践活动中，小嘉选择的器材为：电压恒为10V的学生电源，标有“6V 3W”字样的小灯泡，规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器R，定值电阻R0。其设计的电路如图所示。（不考虑温度对灯丝电阻的影响） （1）正常发光1分钟，小灯泡消耗的电能是多少？ （2）定值电阻R0起到保护电路的作用，则R0的阻值至少应为多少？ （3）在实验过程中，小嘉发现调光灯的调光效果不明显，下列改进措施可行的是 （选填字母）。 A.只增大电源电压 B.增大定值电阻R0的阻值 C.选择更大阻值的滑动变阻器 15. （2023秋•温州期末）图像是表征事物的一种方法。小明用如图甲所示电路测定小灯泡的电功率，将滑片从b移至a，记录多组数据并描绘出如图乙所示的I﹣U图像。若图中面积S1表示灯泡两端电压为U1时消耗的电功率大小，则此时滑动变阻器所消耗的电功率可表示为（　　） A．S2 B．S3 C．S1+S2 D．S1+S3 16. （2023秋•鄞州区期末）为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，某科学兴趣小组的同学按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动（滑片P到最右端的距离为x），同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R0的阻值为10Ω B．x＝5cm时，R0消耗的电功率为0.045W C．滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是18Ω D．若电流表的量程为0～3A，则此电路的最大功率可达9W 题型5电路变化功率问题 17. （2023秋•兰溪市校级期末）创新小组的同学设计了一个粉尘浓度监测装置，图甲为该监测装置的简化电路图，它是通过传感器R来进行检测的，R的阻值随粉尘浓度β变化的关系如图乙所示。已知电源电压为4V，定值电阻R0的阻值为15Ω，电压表的量程为0～3V。下列分析正确的是（　　） A．电压表示数随粉尘浓度增大而减小 B．电路可测的最大粉尘度为25mg/m3 C．定值电阻R0的最大功率为0.6W D．整个电路的最小总功率为0.8W 18. （2023秋•涪城区校级期末）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，滑动变阻器上标有“10Ω 1A”，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光。在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像，下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡的电阻保持10Ω不变 B．小灯泡的额定功率为3.2W C．整个电路的最小功率为1.8W D．电源电压为5V 19. （2023秋•义乌市校级期末）如图甲所示电路的电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，图乙是小灯泡的I﹣U图像。闭合开关S后，下列判断正确的是（　　） A．滑动变阻器的滑片P向左滑动时，灯泡变暗 B．电流表示数为0.4A时，灯泡的电阻是5Ω C．电压表示数为2.5V时，小灯泡的功率是1.25W D．小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率是0.25W 20. （2023秋•义乌市期末）如图所示电路，电源电压为4.5V且恒定。电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，小灯泡规格为“2.5V，1.25W”（灯丝阻值不变），滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。保证电路中各元件都不损坏，下列说法正确的是（　　） A．电流表示数变化范围0.3A～0.5A B．电压表示数变化范围2V～3V C．滑动变阻器阻值变化范围4Ω～20Ω D．小灯泡实际功率变化范围0.45W～1.25W 题型6电功率的测量 21. （2024秋•鹿城区期末）图甲电路中电源电压为6V，小灯泡上标有“2.5V”字样。小明将电路连接完整后，测定小灯泡电功率，测得实验数据如表： 实验次数 1 2 3 电压U/V 1.5 2.5 3.0 电流I/A 0.15 0.23 小灯泡亮度 较暗 正常 较亮 （1）请画线代替导线，将图甲中的电路实物图连接完整。 （2）第1次实验后电压表示数为1.5V，接下来测定小灯泡的额定功率，应进行的操作是 。 （3）第2次实验电流表数据如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 。 （4）本实验中可选择的滑动变阻器规格为 。（可多选） A.“10Ω 0.5A” B.“20Ω 0.5A” C.“30Ω 1A” D.“50Ω 1A” 22. （2024秋•台州期末）某同学在测定小灯泡额定功率时，电源电压为3伏恒定不变，小灯泡额定电压为2.5伏，滑动变阻器规格为“30Ω 2A”。 （1）请完成电路连接。要求滑动变阻器滑片P向右滑动时，电流表的示数变大； （2）某次实验后，得到了如下表所示的数据，分析数据发现电压表没有调零，请选择表中合适的数据计算该小灯泡的额定功率为 W。 实验序号 1 2 3 4 5 6 电压表示数/V 0.5 1 1.5 2 2.5 3 电流表示数/A 0 0.12 0.19 0.25 0.28 0.3 23. （2024秋•义乌市校级期末）宾宾同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时电路中存在的故障可能是： ； （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 24. （2024秋•平湖市校级期末）小嘉在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为3.8V，电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω　1A”。 （1）该同学连接了如图所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整。 （2）连接好电路，闭合开关，小嘉发现电流表示数为0、电压表示数为6伏。造成该现象的原因可能是 ； （3）排除故障后继续实验，闭合开关，发现电压表示数为3.2V。若要测靠小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）端滑动。 （4）实验过程中现象和测得的数据如下表。根据表中数据，小灯泡的额定功率为 瓦。 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮 电压U/V 1.0 2.0 3.0 3.8 4.5 电流I/A 0.20 0.22 0.25 0.30 0.34 题型7电热的影响因素 焦耳定律的计算 25. （2024秋•余姚市期末）某校学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察U形管的液面高度变化来反映电流通过导体时产生热量的大小，这种方法在科学上称为 。 （2）图甲电路通电一段时间后，若发现右侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 。 （3）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 。 （4）将3个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面的高度变化，该实验探究的是电流通过导体时产生热量的大小跟 因素的关系。 26. （2024秋•越城区期末）科学兴趣小组在探究“电热丝产生的热量与电阻的定量关系”时，连接了如图甲所示电路，其中电热丝接在有机玻璃盒内，盒内装有一定质量的煤油和电子温度计，盒外用优质保温材料包裹（如图乙）。已知电源电压为6V，开关、电流表、秒表各1个，可供选择的电热丝有3Ω、6Ω、9Ω、12Ω、15Ω各1个，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（10Ω，1A）和R2（20Ω，0.6A）。 实验过程如下： ①将阻值为3Ω的电热丝接入有机玻璃盒内，读出电子温度计的示数t1。 ②闭合开关，移动滑片，使电流表示数为0.4A，读出通电100s后电子温度计的示数t2，计算出煤油升高的温度Δt。 ③断开开关，待电子温度计示数重新降到t1时，换用不同阻值的电热丝R重复操作②。整理数据并绘制图像如图丙。请回答下列问题： （1）本实验应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）。 （2）实验通过观察 来判断电热丝产生的热量多少。 （3）根据图丙信息，可以得出的结论是： 。 （4）与图丁实验电路相比，采用图甲电路有哪些优点与不足 （各写一点）。 27. （2024秋•奉化区期末）小科用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝（R甲＞R乙），瓶中插入温度计a、b。 （1）选择比热容较 的液体作为被加热物体，实验现象会更加明显。 （2）在开关闭合前，滑动变阻器P要处于 位置（选填“A”或“B”）。 （3）实验过程中，小科根据 来判断电阻丝产生热量的多少。 （4）实验一段时间后，请你根据所学知识预测可能观察到的现象 。 28. （2024秋•嘉兴期末）兴趣小组的同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”时，制作了如图甲所示的实验装置：双层有机玻璃盒（中间填充泡沫），内有电阻丝、水和温度传感器。 （1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，这样做的目的是减少实验过程中的 散失。 （2）请用笔画线代替导线，帮兴趣小组同学将图乙中的电路连接完整。 （3）在两个双层有机玻璃盒内装入等质量的水，密封后闭合开关，记录容器中的水温变化和通电时间，对记录的数据处理后绘制成图像丙，其中R1＞R2。根据图像，兴趣小组能得出的实验结论是 。 题型8电热器及其计算 29. （2023秋•温州期末）秋冬季节，浴室内的镜子上常附有水雾而影响使用。为此，小明想将浴室镜改装为一个自动控温防雾镜。 （1）设计产品。如图甲是小明设计的自动控温防雾镜的结构示意图，如图乙为防雾膜的温控电路原理图。闭合开关S1和S2电磁铁L吸引衔铁使工作电路动触点与静触点接触，防雾膜工作电路启动高发热模式；当控制电路中的电流等于0.02安时，衔铁因电磁铁L吸力变小而弹回，防雾膜工作电路转为低发热模式，实现保温。R是热敏电阻，用以探测镜面温度。由图丙可知，小明选择的热敏电阻R的阻值随温度变化情况是 。 （2）测试产品。测试发现该防雾膜的低发热模式功率为8瓦。若R2的电阻为12欧，则防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为多少焦？（写出计算过程） （3）改进产品。小明为了实现镜面温度可调，在图乙的控制电路中串联一个最大阻值为100欧的滑动变阻器，则镜面可调的温度范围为 。（电磁铁线圈电阻忽略不计） 30. （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） 31. （2022秋•鄞州区期末）小斌同学家浴室中安装一种灯暖型“浴霸”，他利用热敏电阻设计了一个温度自动控制装置，如图甲。控制电路中的R1为热敏电阻，R1的阻值随温度变化关系如图乙，电磁铁的线圈可看成阻值为30Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V 440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开，当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，“浴霸”电路闭合。求： （1）工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量。 （2）若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压U的最小值。 （3）若电源电压U恒为12V，将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制范围的大小。 32. 为了在冬季便于驾驶员准确观察后方情况，保障行车安全，许多车后风窗玻璃装有加热除霜电路。如图所示是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路，它由控制电路和受控电路组成，R1为固定在玻璃内的热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，阻值随温度升高而增大。受控电路中电热丝R2与控制电路中的R1均能对玻璃均匀加热。S接“自动”时，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开，电热丝R2停止工作，此时控制电路中通过的电流为0.02A。已知电路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω。电磁铁A线圈的电阻忽略不计。求： （1）受控电路工作时，R2工作10秒钟产生的热量。 （2）玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开时，R0的电功率。 （3）开关S接“自动”，玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，则15℃时热敏电阻R1的阻值大小。 学科网（北京）股份有限公司 $