第6节 电能（举一反三讲义）-科学浙教版九年级上册

第6节 电能 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：电能与电功 2 知识点2：电器的电功率 2 知识点3：电功率和电功的计算 4 知识点4：常用的电热器 7 【学习目标】 1.了解电能与电能表的使用 2.家庭电器的电功率计算 3.掌握电功和电功率的计算 4.焦耳定律与电热器的挡位分析 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电能与电功 1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 2.实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。 电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 3.规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。 4.单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh）   1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J 5.测量电功： ⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。 ⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。 ⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。 　　①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。 ②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 知识点2：电器的电功率 1．定义：电流在单位时间内所做的功。 2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。　 3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路） 【典例1】如图所示是“，”的LED灯和“，”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时，下列说法正确的是（　　） A．LED灯比白炽灯亮、相同时间内消耗电能多 B．LED灯比白炽灯亮、相同时间内消耗电能一样多 C．LED灯与白炽灯一样亮、相同时间内白炽灯消耗电能多 D．LED灯与白炽灯一样亮、相同时间内消耗电能一样多 【变式1】小乐观察到如表所示的两种家用电器的铭牌，根据铭牌上提供的信息，判断在12个小时内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能的情况是（　　） ××牌电风扇 规格400mm 额定电压220V 额定频率50Hz 额定功率60W ××牌电冰箱 额定电压220V 额定频率50Hz 冷冻能力5kg/24h 耗电量0.5kW·h/12h A．电风扇比电冰箱多 B．电冰箱比电风扇多 C．电冰箱与电风扇一样多 D．电冰箱比电风扇可能多，也可能少 【变式2】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3768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 【变式3】小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为903kW·h B．电能表是测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作12min，则电能表的圆盘转了640转 D．该电能表所在家庭电路短时间内允许的最大总电功率为2200W 知识点3：电功率和电功的计算 1．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路） 　对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R 　　①串联电路中常用公式：P=I2R     P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn 　 ②并联电路中常用公式：P=U2/R     P1：P2=R2：R1 　　③无论用电器串联或并联。计算总功率    常用公式P=P1+P2+…Pn 2．单位：国际单位 瓦特（W）   常用单位：千瓦（kw） 3．额定功率和实际功率： ⑴额定电压：用电器正常工作时的电压。 额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R 某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。 若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0．11A 灯丝阻值Ｒ＝U额2/Ｐ＝2936Ω。 ⑵当U实=U额时，P实=P额　　用电器正常工作（灯正常发光） 当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡），有时会损坏用电器 6.家庭电路电功率的计算 使用公式P=W/t ，如电能表使用消耗电能多少千瓦时，可根据1千瓦时是功率为一千瓦的用电器工作一小时消耗的电能，可根据比例计算用电器电功率。 【例1】小文同学在探究“电流与电压关系”实验中，分别测量了定值电阻R和小灯泡L在不同电压下的电流值，并根据数据绘制了I﹣U图象，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．①是小灯泡的I﹣U图象，②是定值电阻的I﹣U图象 B．由图像可知，当灯泡两端电压变大时，灯泡的电阻变小 C．把定值电阻R和小灯泡L串联后接在电源电压恒为9V的电路中，电路中的总功率为4.5W D．当定值电阻R和小灯泡L并联在电压为4V电路中，电路中总电流为1A 【变式1】通过两定值电阻甲、乙的电流与电压关系如图所示，当将甲、乙两电阻并联在2V的电源两端，下列分析错误的是（  ） A．甲、乙电阻的电流之比为2：1 B．干路上的电流是0.6A C．甲消耗的电功率为0.4W D．乙在1分钟内消耗的电能为24J 【变式2】如图所示，将灯、按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中，在甲图中灯的功率为，在乙图中灯的功率为。设灯丝电阻不变，下列说法中不正确的是（　　） A．甲、乙两图中灯两端的电压之比是 B．、两灯灯电阻之比为 C．甲、乙两图电路消耗的总功率之比为 D．甲、乙两图中灯的功率之比为 【变式3】如图甲所示电路，电源电压恒定不变，为定值电阻，电流表的量程为“”，电压表的量程为“”，滑动变阻器的最大阻值为，在保证电路元件安全的情况下，缓慢移动滑片，消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．电源电压为 B．定值电阻的阻值为 C．滑动变阻器的调节范围为 D．电路消耗总功率的最小值为 知识点4：常用的电热器 1．焦耳定律：　 (1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。 焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。 (2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积． (3)电功率与热功率:对纯电阻电路，电功率等于热功率 即： P=I*U=I2R=U2/R 此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路 对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和． 2.电热 （1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。 （2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。 （3）公式：Q=I2Rt. （4）适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。 3．热功率的意义及计算 （1）热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率， 即：P=Q/t=I2R （2）热功率计算:当电路不是纯电阻电路时，电功用W=UIt来计算，电热Q只能用Q=I2Rt进行计算，电功率用P=IU计算，热功率只能用P热=I2R 计算。 4.电热的档位问题： 如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R2单独工作 中温档：R1单独工作 低温档：R1,R2同时工作 如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R1,R2同时工作 中温档：R2单独工作 低温档：R1单独工作 【例1】为研究电热跟导体阻值大小的关系，小敏设计了如图所示的电路。两只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插一根玻璃管R甲和R乙（R甲<R乙）。对于该实验分析不正确的是（　　） A．实验中烧瓶内装煤油的原因是煤油的比热容小 B．该电路不能研究电热跟通过导体电流大小的关系 C．实验中体现了控制变量、转换、放大等科学思想 D．闭合开关，一段时间后，甲装置玻璃管内液面的上升高度要小于乙装置 【变式1】小科利用如图所示装置来研究电热与哪些因素有关。实验初始U形管两侧液面相平，电阻阻值如图所示。下列说法中，不正确的是（　　） A．该装置可以探究电热与电流的关系 B．通电相同时间后，左侧U形管液面高度差比右侧小 C．容器内选用比热容较小的液体，可使实验现象更明显 D．若通过的电流为1A，通电1min，则电流通过做功为150J 【变式2】如图是探究电流通过导体时产生热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质量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等 D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气升高的温度相同 【变式3】某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，，高温挡的功率为，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（　　） A．这段时间长为3分钟 B．低温挡时的功率为 C．低温挡时的电流为 D．的电阻为 【巩固训练】 一、选择题 1．下列关于电功和电功率的叙述中，正确的是（　　） A．电功率越大，电流做的功越多 B．电流做的功越多，电功率越大 C．电流做功的时间越短，电功率越大 D．电流在一定时间内做功越多，电功率越大 2．某实验室使用的电热器有发热电阻丝R1和R2，电源电压为220V，通过开关S1和S2的通断组合，可以实现不同的加热效果。已知在“加热”挡时电热器功率为2420W，在“保温”挡时电热器功率为400W。下列关于该电热器的叙述中，正确的是（    ） A．开关S1闭合、S2断开时，电热器处于“加热”挡 B．在“加热”挡时，R1的功率为2420W，R2的功率为400W C．在“保温”挡时，R1的功率为400W D．在“保温”挡运行10min时，电热器需消耗240000J的电能 3．如图是探究焦耳定律的实验装置（R甲>R乙），下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系 B．闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快 C．通过甲、乙两电阻丝的电流不同 D．该实验运用了控制变量法和类比法 4．利用如图所示装置探究电流热效应跟哪些因素有关，甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为，以下说法不正确的是（    ） A．将该装置中煤油换成水，会让实验现象更明显 B．该装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关 C．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过细玻璃管液面高低变化体现出来的 D．在相同的通电时间内，甲温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量较多 5．将灯泡和定值电阻以图甲方式连在6V的电源上，如图乙所示为和的图像（　　） A．灯泡的电阻随着电流的增大而减小 B．灯泡的实际阻值为10Ω C．灯泡的实际功率为0.8W D．定值电阻的实际功率为6.4W 6．某同学绘制了1度电可供他家中的一些额定电压相同的用电器分别在额定功率下、持续工作的时间图，如图所示。关于图中家用电器的比较，下列说法中正确的是（　　） A．浴霸正常工作的电流最小 B．节能灯正常工作的电压最大 C．电风扇的额定功率比白炽灯的额定功率小 D．节能灯正常工作的电流比白炽灯正常工作的电流小 7．如图，电源电压恒为6V，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，滑动变阻器R的规格为“20Ω，1A”，定值电阻的规格为“10Ω，0.5A”。为了保证电路安全，闭合开关后，在滑动变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电路的最小电功率为1.2W B．电阻的最小电功率为0.9W C．电流表示数允许变化范围是0.2~0.5A D．滑动变阻器R接入电路的阻值变化范围是2~20Ω 8．如图甲所示的电路中，电源电压为3伏，R1为湿敏电阻，其阻值与相对湿度（RH）的关系如乙图所示，定值电阻R的阻值是2欧姆。若环境中相对湿度在10%到90%之内变化，下列说法正确的是（　　） A．当相对湿度减小时，电压表的示数变小 B．当相对湿度为30%时，20s内电路消耗总电能15J C．当相对湿度为70%时，R1消耗功率最大，为1.125W D．要使电流的变化范围更大，可以更换阻值更大的定值电阻 9．如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b为其两端点）。闭合开关S，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为1W；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3A，R2消耗的电功率为1.8W。则下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R1的阻值为10Ω B．滑片P在b点时电压表示数为2V C．滑片P移至R2中点位置时，R2消耗的电功率最大 D．若让滑片P从a移动到b，电路消耗的总功率变化值为6W 二、填空题 10．如图分别是小明家上月初和上月末的电能表的表盘，若当地电价为每度电0.5元，小明家上月应交电费为 元。小明想测量电吹风的功率，于是关闭家里所有用电器后只让电吹风单独工作2min，表盘指示灯闪烁了64次，此时电吹风的功率为 W。 11．按要求填空： (1)当家里只有电磁炉工作时，电能表的铝盘在3min内转，60转，则电磁炉的电功率为 W。 (2)把该电磁炉和一个“220V；484W”的电炉分别在家庭电路中单独使用，发现电炉接入电路时，电能表铝盘转动较 （选填“快”或“慢”）。 (3)在用电高峰期，小李家中实际电压降低到200V，若“220V；484W”的电炉电阻不变，这时电炉的实际功率是 W。 三、探究题 12．小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。 (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整 （要求滑片向左移动灯泡变亮）。 (2)闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因是 。 (3)故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，小灯泡正常工作时的电阻是 Ω。 (4)完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，步骤如下： ①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为U0＝3.8V。 ②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到另一个触点，读出电压表的示数为U。 ③小灯泡额定功率的表达式为P额＝ （用已知量和测量量的字母表示）。 13．小伟在做“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡标有“2.5V”字样。 (1)如图甲是小伟连接的实验电路，经检查发现其中有一根导线连接有误。请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法 。（导线不得交叉） (2)连好电路后.闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数。接下来应进行的操作是 。 (3)问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数为1.8V，应向 （选填“左”或“右”）调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是 W。 (4)完成上述实验后，小伟进一步思考，在没有电流表的情况下，能否测量小灯泡的额定功率？他想利用一个定值电阻接在原电路电流表的位置，设计的电路图如图丙所示，然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为，接着保持滑片位置不变，将电压表B点的接线改接到C点，观察并记录电压表示数为，则小灯泡的额定功率可表示为 （用、、等物理量符号表示）。 四、解答题 13．冬奥会上亮相一个新可爱——创可贴体温计，如图甲所示。如图乙所示为该装置感温区的电路图，其中R为热敏电阻，其阻值会随体温的升高而增大。电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为20Ω，当电压表的示数达到2V时便会报警。求： (1)恰好报警时，电流表的示数； (2)恰好报警时，热敏电阻的阻值； (3)恰好报警时，整个电路100s钟消耗的电能。 14．如图所示，电源电压恒定，灯泡L标有“12V；12W”字样，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω，电流表的量程为0～3A，电压表的量程为0～3V。求： (1)闭合开关S1、S2、S3，灯泡恰好正常发光，电流表的示数为1.4A，求电源电压和R1的阻值； (2)当闭合开关S1，断开S2、S3时，在保证电路中各元件安全工作的情况下，求滑动变阻器R2连入电路的阻值为多大时电路总功率最小，最小电功率为多少？ 15．如图所示是某型号电热水器的内部简化电路，R1和R2为电热丝，电源电压恒为220V。通过开关S1、S2的通断和连接不同触点，可实现高、中、低三挡加热。已知中温挡功率为1210W，低温挡时电路电流为2A。求： (1)电热丝R1的阻值。 (2)高温挡的功率（结果保留一位小数）。 (3)用电热水器将15kg水从25℃加热到55℃，若加热效率为84％，需要消耗几度电？[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 16．小莉在实践活动中设计的模拟调光灯电路，如图所示。她选用的电源电压恒为12V，小灯泡上标有“6V　6W”、滑动变阻器上标有“20Ω　2A”字样。若不考虑灯泡温度对电阻的影响，闭合开关S后，问： (1)小灯泡正常发光时的电阻是多少？ (2)当滑动变阻器的滑片P在中点时，电压表的示数以及电路消耗的总功率是多少？ (3)当小灯泡正常发光时，滑动变阻器的阻值是多少？ 14．如图，电源电压恒定，小灯泡L标有“4V；2W”字样，为定值电阻，开关S闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.3A，请计算：    (1)小灯泡正常发光时的电阻； (2)流过的电流； (3)的电阻； (4)在10min内消耗的电能； 17．如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个档位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求： (1)当开关、均闭合时，电加热器处于 （选填“高温挡”或“低温挡”）； (2)电阻丝的阻值 ； (3)在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是多少 ？则表盘转动多少转 ？ 18．自然界中有许多"电鱼"，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体段可看成电源和电阻两部分串联而成，其余部分和水的电阻为，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为，电阻欧。为获得的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变，得到两点间电压和电路中电流的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。请回答： (1)向水里加入氯化钠，目的是 （填“增大”或“减小”）电阻； (2)求电鱼放电时电压的大小； (3)当欧，求电鱼放电时的电功率。 19．小锦家一款新型电烤箱铭牌上的部分参数如表所示，其简化电路如图甲所示，R1、R2均为电热丝（阻值不随温度变化）； ××牌电烤箱 额定电压：220V 额定加热功率：1210W 额定保温功率：110W （1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流是多少？ （2）电热丝R2的阻值是多少？ （3）傍晚用电高峰期，小锦想测量电烤箱在工作时的实际功率，于是他断开了家中其他用电器，仅让电烤箱在加热状态下工作，1min内如图乙所示的电能表转盘转了50r，则电烤箱实际的加热功率是多少？ 20．电池是电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。某品牌电动汽车有慢充和快充两种。能量回收系统是该车的智慧功能，当司机松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时给汽车的电池充电。该电动汽车的部分参数如表： 整车质量 电池容量 电池能量密度 标准工况耗电量 1800 kg 60 kW·h 0.15 kW·h/kg 16 kW·h/100km （1）从题中信息中可获知该电动汽车配备的电池质量是 千克； （2）该车在快充模式下，其额定电压为400伏，额定电流为150安。使其从20%的电量充到80%的电量，需要多少小时？( ) （3）该汽车在标准工况下沿水平路面匀速行驶100千米的过程中，受到的平均阻力为432牛，则该汽车将电能转换为机械能的效率是多少？( )   / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第6节 电能 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：电能与电功 2 知识点2：电器的电功率 2 知识点3：电功率和电功的计算 4 知识点4：常用的电热器 7 【学习目标】 1.了解电能与电能表的使用 2.家庭电器的电功率计算 3.掌握电功和电功率的计算 4.焦耳定律与电热器的挡位分析 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电能与电功 1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 2.实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。 电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 3.规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。 4.单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh）   1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J 5.测量电功： ⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。 ⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。 ⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。 　　①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。 ②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 知识点2：电器的电功率 1．定义：电流在单位时间内所做的功。 2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。　 3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路） 【典例1】如图所示是“，”的LED灯和“，”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时，下列说法正确的是（　　） A．LED灯比白炽灯亮、相同时间内消耗电能多 B．LED灯比白炽灯亮、相同时间内消耗电能一样多 C．LED灯与白炽灯一样亮、相同时间内白炽灯消耗电能多 D．LED灯与白炽灯一样亮、相同时间内消耗电能一样多 【答案】B 【解析】因两灯的额定功率相同，当两灯均正常工作时，相同时间内，根据W=Pt可知，两灯消耗的电能相等。由图可知白炽灯把大部分电能转化为内能，LED灯把大部分电能转化为光能，因此相同时间内LED灯产生的内能小于白炽灯，说明LED灯电能转化为光能的效率高，LED灯比白炽灯亮，故B正确，ACD错误。 故选B。 【变式1】小乐观察到如表所示的两种家用电器的铭牌，根据铭牌上提供的信息，判断在12个小时内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能的情况是（　　） ××牌电风扇 规格400mm 额定电压220V 额定频率50Hz 额定功率60W ××牌电冰箱 额定电压220V 额定频率50Hz 冷冻能力5kg/24h 耗电量0.5kW·h/12h A．电风扇比电冰箱多 B．电冰箱比电风扇多 C．电冰箱与电风扇一样多 D．电冰箱比电风扇可能多，也可能少 【答案】A 【解析】电风扇连续工作，由可知，电风扇耗电 W风扇=P风扇t风扇=60×10-3kW×12h=0.72kW•h 电冰箱间歇工作，由电冰箱铭牌可知，电冰箱耗电 W冰箱=0.5kW•h/12h×12h=0.5kW•h 因为 W风扇＞W冰箱 所以电风扇耗电多，故A正确，BCD错误。 故选A。 【变式2】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3768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 【答案】D 【解析】A．电能表表盘标识600r/kW⋅h，表示每消耗1kW⋅h的电能，电能表的转盘转600转，故A错误； B．电能表读数时，最后一位为小数，所以该电能表显示消耗了电能376.5度，故B错误； C．电能表是用来测量电路中用电器消耗电能多少的仪表，故C错误； D．该表转盘转6转说明电路中用电器消耗电能 故D正确。 故选D。 【变式3】小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为903kW·h B．电能表是测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作12min，则电能表的圆盘转了640转 D．该电能表所在家庭电路短时间内允许的最大总电功率为2200W 【答案】C 【解析】A．小明家上次查看电能表示数为1255.4 kW·h，本次查看时电能表读数如图所示为1345.7 kW·h，则他家在这段时间内消耗的电能为90.3kW·h，故A错误； B．电能表是测量电能的仪表，不是电功率，故B错误； C．若只让一个标有：“220V 1000W”的电热水器正常工作12min即0.2h，消耗的电能为 由图电能表规格可知消耗1 kW·h的电能，转盘转3200转，现在消耗0.2 kW·h的电能，则转盘的转数为 故C正确； D． 由图电能表规格可知短时间内允许的最大电流为40A，该电能表所在家庭电路短时间内允许的最大总电功率为 故D错误。 故选C。 知识点3：电功率和电功的计算 1．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路） 　对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R 　　①串联电路中常用公式：P=I2R     P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn 　 ②并联电路中常用公式：P=U2/R     P1：P2=R2：R1 　　③无论用电器串联或并联。计算总功率    常用公式P=P1+P2+…Pn 2．单位：国际单位 瓦特（W）   常用单位：千瓦（kw） 3．额定功率和实际功率： ⑴额定电压：用电器正常工作时的电压。 额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R 某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。 若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0．11A 灯丝阻值Ｒ＝U额2/Ｐ＝2936Ω。 ⑵当U实=U额时，P实=P额　　用电器正常工作（灯正常发光） 当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡），有时会损坏用电器 6.家庭电路电功率的计算 使用公式P=W/t ，如电能表使用消耗电能多少千瓦时，可根据1千瓦时是功率为一千瓦的用电器工作一小时消耗的电能，可根据比例计算用电器电功率。 【例1】小文同学在探究“电流与电压关系”实验中，分别测量了定值电阻R和小灯泡L在不同电压下的电流值，并根据数据绘制了I﹣U图象，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．①是小灯泡的I﹣U图象，②是定值电阻的I﹣U图象 B．由图像可知，当灯泡两端电压变大时，灯泡的电阻变小 C．把定值电阻R和小灯泡L串联后接在电源电压恒为9V的电路中，电路中的总功率为4.5W D．当定值电阻R和小灯泡L并联在电压为4V电路中，电路中总电流为1A 【答案】C 【解析】A．由图可知，①是一条直线，说明电阻的阻值不变，所以①是定值电阻的I-U图像；②是一条曲线，电阻的阻值不断变化，说明是灯泡的电阻受温度影响，所以②是小灯泡的I-U图像，故A错误； B．由图像可知，当灯泡两端电压变大时，通过灯泡的电流增大量逐渐减小，根据可知，灯泡电阻会变大，故B错误； C．根据串联电路中电流处处相等可知，当电流为0.5A时，灯泡L两端电压为4V，定值电阻两端电压为5V，则总电压为 所以定值电阻R和小灯泡L串联后是接在电源电压为9V的电路中，电路中的电流是0.5A，总功率为 故C正确； D．当定值电阻R和小灯泡L并联在电压为4V电路中，由图可知，灯泡L的电流为0.5A，定值电阻的电流为0.4A，则总电流为，故D错误。 故选C。 【变式1】通过两定值电阻甲、乙的电流与电压关系如图所示，当将甲、乙两电阻并联在2V的电源两端，下列分析错误的是（  ） A．甲、乙电阻的电流之比为2：1 B．干路上的电流是0.6A C．甲消耗的电功率为0.4W D．乙在1分钟内消耗的电能为24J 【答案】C 【解析】A．由图象可知，当它们两端电压为2V时，通过它们的电流分别为I甲=0.4A，I乙=0.2A，则甲、乙电阻的电流之比为，故A正确，不符合题意； B．由图象可知，当它们两端电压为2V时，通过它们的电流分别为I甲=0.4A，I乙=0.2A，因干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流：，故B正确，不符合题意； C．甲消耗的电功率为：，故C错误，符合题意； D．乙在1分钟内消耗的电能为：，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式2】如图所示，将灯、按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中，在甲图中灯的功率为，在乙图中灯的功率为。设灯丝电阻不变，下列说法中不正确的是（　　） A．甲、乙两图中灯两端的电压之比是 B．、两灯灯电阻之比为 C．甲、乙两图电路消耗的总功率之比为 D．甲、乙两图中灯的功率之比为 【答案】C 【解析】A．因在图甲中灯L1的功率为4W，在乙图中灯L1的功率为16W，甲、乙两图中灯L1两端的电压之比为 故A正确，不符合题意； B．甲中两灯泡串联接入电路，乙中两灯泡并联接入电路，串联电路总电阻等于各部分电压之和，则甲图中加在灯L1两端的电压占总电压的 加在L2两端的电压 根据串联分压原理知道，L1、L2两灯的电阻之比为 故B正确，不符合题意； C．甲图电路消耗的总功率为 乙图电路消耗的总功率为 所以 故C错误，符合题意； D． 甲、乙两图中灯L2的功率之比为 故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式3】如图甲所示电路，电源电压恒定不变，为定值电阻，电流表的量程为“”，电压表的量程为“”，滑动变阻器的最大阻值为，在保证电路元件安全的情况下，缓慢移动滑片，消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．电源电压为 B．定值电阻的阻值为 C．滑动变阻器的调节范围为 D．电路消耗总功率的最小值为 【答案】C 【解析】AB．由乙图可知，当电压表的示数为13V时，R2的电功率为6.5W，则电源电压可表示为 -------1 当电压表的示数为15V时，R2的电功率为4.5W，则电源电压可表示为 ----2 联立1、2解得R=10Ω，电源电压U=18V，故AB错误； C． 根据题意电路中的电流最大为0.6A，此时滑动变阻器接入电路中的阻值最小，则电路中的总电阻为 滑动变阻器此时的电阻为 根据串联分压原理可知，当电压表的示数为15V时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，此时电路中的电流为 滑动变阻器的最大阻值为 则滑动变阻器R2的调节范围为20Ω～50Ω，故C正确； D．当电路中电流最小时，电路中的总功率最小，为 故D错误。 故选C。 知识点4：常用的电热器 1．焦耳定律：　 (1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。 焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。 (2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积． (3)电功率与热功率:对纯电阻电路，电功率等于热功率 即： P=I*U=I2R=U2/R 此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路 对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和． 2.电热 （1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。 （2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。 （3）公式：Q=I2Rt. （4）适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。 3．热功率的意义及计算 （1）热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率， 即：P=Q/t=I2R （2）热功率计算:当电路不是纯电阻电路时，电功用W=UIt来计算，电热Q只能用Q=I2Rt进行计算，电功率用P=IU计算，热功率只能用P热=I2R 计算。 4.电热的档位问题： 如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R2单独工作 中温档：R1单独工作 低温档：R1,R2同时工作 如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R1,R2同时工作 中温档：R2单独工作 低温档：R1单独工作 【例1】为研究电热跟导体阻值大小的关系，小敏设计了如图所示的电路。两只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插一根玻璃管R甲和R乙（R甲<R乙）。对于该实验分析不正确的是（　　） A．实验中烧瓶内装煤油的原因是煤油的比热容小 B．该电路不能研究电热跟通过导体电流大小的关系 C．实验中体现了控制变量、转换、放大等科学思想 D．闭合开关，一段时间后，甲装置玻璃管内液面的上升高度要小于乙装置 【答案】B 【解析】A．实验中，烧瓶内装煤油的原因是煤油的比热容小，加热相同时间，煤油的温度变化快，可以缩短实验时间，使实验现象更明显，故A正确，不符合题意； B．由图可知，实验中通过移动滑动变阻器的滑片，改变滑动变阻器的阻值，改变电路中的电流大小，由控制变量法可知，该电路可以研究电热跟通过导体电流大小的关系，故B错误，符合题意； C．实验中，控制通过两个烧瓶内的电热丝的电流相等，将电热丝产生的热量转换为温度计示数的变化，将不易观察的温度变化，通过温度计示数放大，所以体现了控制变量、转换、放大等科学思想，故C正确，不符合题意； D．由于R甲<R乙，通过两个烧瓶内的电热丝的电流相等，由可知，在相同时间内，R乙产生的热量更多，则甲装置玻璃管内液面的上升高度要小于乙装置，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式1】小科利用如图所示装置来研究电热与哪些因素有关。实验初始U形管两侧液面相平，电阻阻值如图所示。下列说法中，不正确的是（　　） A．该装置可以探究电热与电流的关系 B．通电相同时间后，左侧U形管液面高度差比右侧小 C．容器内选用比热容较小的液体，可使实验现象更明显 D．若通过的电流为1A，通电1min，则电流通过做功为150J 【答案】D 【解析】A．图中两密闭容器中电阻丝的阻值大小相等、通电时间相同、电流的大小不同，因此探究的是电热与电流的关系，故A正确，不符合题意； B．图中右侧密闭容器内电阻丝在干路上，电流大于左侧密闭容器内电阻丝的电流，根据可知，右侧密闭容器内电阻丝产生的电热大于左侧容器内电阻丝产生的电热，因此左侧U形管液面高度差比右侧小，故B正确，不符合题意； C．容器内选用比热容较小的液体，在吸收相同热量的前提下，温度变化量大，现象更明显，故C正确，不符合题意； D．若通过的电流为1A，通电1min，则电流通过做功为 故D错误，符合题意。 故选D。 【变式2】如图是探究电流通过导体时产生热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质量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等 D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气升高的温度相同 【答案】B 【解析】A．甲实验容器中的电阻相同，右边由于支路分流，电流比左边的小，因此是为了研究电流产生的热量与电流的关系，故A错误； B．甲实验容器中的电阻相同，右边由于支路分流，电流比左边的小，由于在其他条件相同时，电流越大，产生的热量越多，因此通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多，故B正确； C．乙实验探究电流产生热量跟电阻关系，要通过保持两个电阻丝电流相等，故C错误； D．乙实验中通电时间相同，由于左边电阻小于右边，因此右边容器中电阻丝产生的热量多，空气升高的温度也多，故D错误。 故选B。 【变式3】某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，，高温挡的功率为，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（　　） A．这段时间长为3分钟 B．低温挡时的功率为 C．低温挡时的电流为 D．的电阻为 【答案】C 【解析】由电路图可知，S1闭合，S2断开时，R2与R1串联，S1闭合，S2也闭合时，R2被短路，为R1的简单电路，由可知，当电源电压一定时，总电阻越小，总功率越大，挡位越高，R2与R1串联，总电阻最大，为低温挡，仅R1接入电路时，总电阻最小，为高温挡，R1的阻值 R2的阻值 低温档的功率 低温档的电流 电能表转过44转消耗的电能 由可知，工作的时间 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【巩固训练】 一、选择题 1．下列关于电功和电功率的叙述中，正确的是（　　） A．电功率越大，电流做的功越多 B．电流做的功越多，电功率越大 C．电流做功的时间越短，电功率越大 D．电流在一定时间内做功越多，电功率越大 【答案】D 【解析】A．电功是用电器中电流所做的功，消耗多少电能就做多少功，在不确定做功时间的情况下，电功率越大，电流做的功不一定越多，故A错误； B．电功率是表示电流做功快慢的物理量，与做功时间有关，在不确定做功时间的情况下，电流做的功越多，电功率不一定越大，故B错误； C．电功率是表示电流做功快慢的物理量，在不确定做功多少的情况下，电流做功的时间越短，电功率不一定越大，故C错误； D．电功率是表示电流做功快慢的物理量，定义是单位时间内电流做功的多少；由电功率的定义可知，电流在一定时间内做功越多，电功率越大，故D正确。 故选D。 2．某实验室使用的电热器有发热电阻丝R1和R2，电源电压为220V，通过开关S1和S2的通断组合，可以实现不同的加热效果。已知在“加热”挡时电热器功率为2420W，在“保温”挡时电热器功率为400W。下列关于该电热器的叙述中，正确的是（    ） A．开关S1闭合、S2断开时，电热器处于“加热”挡 B．在“加热”挡时，R1的功率为2420W，R2的功率为400W C．在“保温”挡时，R1的功率为400W D．在“保温”挡运行10min时，电热器需消耗240000J的电能 【答案】D 【解析】AC．由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，电加热器处于加热挡；当开关S1闭合、S2断开时，只有R2工作，电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电加热器处于保温挡，在“保温”挡时，R1的功率为零，故AC错误； B．根据并联电路特点可知，加热挡工作时R2的电功率即为电加热器保温挡的功率，即加热挡工作时，R2的功率为400W，加热挡工作时R1的电功率P1=P加热-P保温=2420W-400W=2020W 故B错误； D．在“保温”挡运行10min时，电热器需消耗的电能W=P保温t=400W×10×60s=240000J 故D正确。 故选D。 3．如图是探究焦耳定律的实验装置（R甲>R乙），下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系 B．闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快 C．通过甲、乙两电阻丝的电流不同 D．该实验运用了控制变量法和类比法 【答案】B 【解析】AC．该装置由于两电阻串联，电流相同，加热时间相同，故是用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故AC错误； B．实验中通过温度计示数变化，判断电流产生热量的多少，通电一段时间后，由于甲乙两烧瓶中甲电阻大于乙电阻，则甲电阻丝产生的热量大于乙电阻丝产生的热量，因此甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快，故B正确； D．该实验中运用了控制变量法和转换法，故D错误。 故选B。 4．利用如图所示装置探究电流热效应跟哪些因素有关，甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为，以下说法不正确的是（    ） A．将该装置中煤油换成水，会让实验现象更明显 B．该装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关 C．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过细玻璃管液面高低变化体现出来的 D．在相同的通电时间内，甲温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量较多 【答案】A 【解析】A．由于水的比热容大，吸收相同的热量，温度变化量小，瓶内温度升高的少，该实验是通过比较液柱的变化来得到电阻丝产热多少的，将该装置中煤油换成水，液柱升高的高度低，因此现象会不明显，故A错误，符合题意； B．据图可知，两电阻丝串联在同一电路中，电流和通电时间相同，电阻丝的阻值不同，因此可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故B正确，不符合题意； C．实验中运用转换法，通过观察细玻璃管液面高低变化来表示电流通过导体产生热量的多少，故C正确，不符合题意； D．在相同的通电时间内，电流相同，根据可知，电阻丝的阻值越大，产生的电热越多，由于，因此甲温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量较多，故D正确，不符合题意。 故选A。 5．将灯泡和定值电阻以图甲方式连在6V的电源上，如图乙所示为和的图像（　　） A．灯泡的电阻随着电流的增大而减小 B．灯泡的实际阻值为10Ω C．灯泡的实际功率为0.8W D．定值电阻的实际功率为6.4W 【答案】C 【解析】A．由图像乙知道，灯泡L的电阻随着电流的增大而增大，故A错误； B．由图甲知道，电阻与灯泡串联。从图乙中可以看出，当电阻电压为4V时，灯泡电压为2V，灯泡与电阻的电压之和正好等于6V，此时电路的电流为0.4A，灯泡L的实际阻值为 故B错误； C．灯泡L的实际功率为 故C正确； D．定值电阻R实际功率为 故D错误。 故选C。 6．某同学绘制了1度电可供他家中的一些额定电压相同的用电器分别在额定功率下、持续工作的时间图，如图所示。关于图中家用电器的比较，下列说法中正确的是（　　） A．浴霸正常工作的电流最小 B．节能灯正常工作的电压最大 C．电风扇的额定功率比白炽灯的额定功率小 D．节能灯正常工作的电流比白炽灯正常工作的电流小 【答案】D 【解析】AB．家庭电路中各用电器是并联的，且额定电压均是220V，图中表示1度电可供他家中的一些额定电压相同的用电器分别在额定功率下、持续工作的时间图，据图可知，节能灯的时间最长，根据可知，节能灯正常工作的电流最小，故AB错误； C．图中消耗相同的电能，电风扇所用的时间小于白炽灯所用的时间，根据可知，电风扇的额定功率比白炽灯的额定功率大，故C错误； D．据图可知，节能灯的时间比白炽灯用的时间长，根据可知，节能灯正常工作的电流比白炽灯正常工作的电流小，故D正确。 故选D。 7．如图，电源电压恒为6V，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，滑动变阻器R的规格为“20Ω，1A”，定值电阻的规格为“10Ω，0.5A”。为了保证电路安全，闭合开关后，在滑动变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电路的最小电功率为1.2W B．电阻的最小电功率为0.9W C．电流表示数允许变化范围是0.2~0.5A D．滑动变阻器R接入电路的阻值变化范围是2~20Ω 【答案】B 【解析】CD．当电压表的最大示数为3V时，根据串联电路的分压规律可知，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路电流最小；因串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和，所以定值电阻R0两端电压 U0=U-UR=6V-3V=3V 此时电路中的最小电流 此时电路的总电阻 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最大阻值 R2大=R总大-R0=20Ω-10Ω=10Ω 因电流表的量程为0～0.6A，定值电阻R0允许通过的最大电流为0.5A，滑动变阻器R允许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流I大=0.5A；则电流表示数允许变化范围是0.3A～0.5A； 此时电路中的总电阻 此时滑动变阻器接入电路的最小电阻 R2小=R总小-R0=12Ω-10Ω=2Ω 变阻器R接入电路阻变化范围为2Ω～10Ω，故CD错误。 A．电路中的最小电流为I小=0.3A，电路消耗的最小电功率为 P=UI小=6V×0.3A=1.8W 故A错误； B．电阻R0消耗的最小电功率为 P'=R0=（0.3A）2×10Ω=0.9W 故B正确。 故选B。 8．如图甲所示的电路中，电源电压为3伏，R1为湿敏电阻，其阻值与相对湿度（RH）的关系如乙图所示，定值电阻R的阻值是2欧姆。若环境中相对湿度在10%到90%之内变化，下列说法正确的是（　　） A．当相对湿度减小时，电压表的示数变小 B．当相对湿度为30%时，20s内电路消耗总电能15J C．当相对湿度为70%时，R1消耗功率最大，为1.125W D．要使电流的变化范围更大，可以更换阻值更大的定值电阻 【答案】C 【解析】A．由图甲可知，该电路为R1和R的串联电路，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端的电压；由图乙可知，当相对湿度减小时，R1的阻值变大，由串联电路的分压规律可知，R1两端的电压变大，即电压表示数变大，故A错误； B．由图乙可知R1与相对湿度RH的关系是一次函数，设 当时，则 当时，则 联立①②可解得 即 当湿度为30%时 由串联电路的电阻特点可知电路总电阻为 则电路中的电流为 则20s内电路消耗的总电能为 故B错误； C．当环境湿度为70%时 由和可知，R1消耗的功率为 当 时，R1消耗的功率最大，即此时环境湿度为70%，R1消耗的最大功率为 故C正确； D．电路中的电流为，由此可知，R的阻值越小，电路中的电流变化范围越大，故D错误。 故选C。 9．如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b为其两端点）。闭合开关S，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为1W；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3A，R2消耗的电功率为1.8W。则下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R1的阻值为10Ω B．滑片P在b点时电压表示数为2V C．滑片P移至R2中点位置时，R2消耗的电功率最大 D．若让滑片P从a移动到b，电路消耗的总功率变化值为6W 【答案】D 【解析】B．由电路图可知，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；当滑片从b端向a移动时，滑动变阻器接入电路的电阻从最大变化到零，根据欧姆定律可知，电路中的电流从最小变化到最大，由此可知，当电流表示数从0.1A变化到0.3A时，滑片是从b端移动到某一位置，即滑片P在b端时，电路中的最小电流为 此时R2两端的电压为 故B错误； A．根据串联电路电压特点可得，电源电压为 滑片P在某一位置时，电路中的电流为 此时R2两端的电压为 电源电压为 联立①②解得 故A错误； D．当滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，其两端电压为 电路为R1的简单电路，电路中的电流最大，此时电路中的最大电流为 电流表的示数变化量为 电路消耗的总功率变化量为 故D正确； C．根据欧姆定律可知，滑动变阻器的最大阻值 滑动变阻器的电功率 当 时，滑动变阻器的电功率最大，滑片P未移至R2中点位置，故C错误。 故选D。 二、填空题 10．如图分别是小明家上月初和上月末的电能表的表盘，若当地电价为每度电0.5元，小明家上月应交电费为 元。小明想测量电吹风的功率，于是关闭家里所有用电器后只让电吹风单独工作2min，表盘指示灯闪烁了64次，此时电吹风的功率为 W。 【答案】 45.5 1200 【解析】[1]电能表中最后一位为小数，则上月消耗的电能为 上月应交电费为 [2]表盘指示灯闪烁了64次，消耗的电能为 此时电吹风的功率为 11．按要求填空： (1)当家里只有电磁炉工作时，电能表的铝盘在3min内转，60转，则电磁炉的电功率为 W。 (2)把该电磁炉和一个“220V；484W”的电炉分别在家庭电路中单独使用，发现电炉接入电路时，电能表铝盘转动较 （选填“快”或“慢”）。 (3)在用电高峰期，小李家中实际电压降低到200V，若“220V；484W”的电炉电阻不变，这时电炉的实际功率是 W。 【答案】(1)2000 (2)慢 (3)400 【解析】（1）能表的转盘转60转消耗的电能为 用电器的总功率为 （2）因为电炉的功率小于电磁炉的功率，所以将它们单独接在家庭电路中，电炉接入电路时，电炉消耗的电能慢，所以电能表铝盘转动较慢。 （3）根据题意可知，电炉丝的电阻 因为电炉丝的电阻不变，所以当电炉两端电压为200V时，电炉的实际功率 三、探究题 12．小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。 (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整 （要求滑片向左移动灯泡变亮）。 (2)闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因是 。 (3)故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，小灯泡正常工作时的电阻是 Ω。 (4)完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，步骤如下： ①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为U0＝3.8V。 ②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到另一个触点，读出电压表的示数为U。 ③小灯泡额定功率的表达式为P额＝ （用已知量和测量量的字母表示）。 【答案】(1) (2)小灯泡短路 (3)10 (4) 【解析】（1）滑片向左移动灯泡变亮，即滑动变阻器接入电路阻值减小，作用滑动变阻器接左下接线柱，如下图所示： （2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，灯泡始终不亮，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明电压表测导线两端电压，则故障原因是小灯泡短路。 （3）由图乙可知电流表接小量程，分度值为0.02A，示数为0.38A，小灯泡正常工作时的电阻是 （4）保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到另一个触点，电路连接情况不变，读出电压表的示数为U，则定值电阻两端电压为 电路中电流为 小灯泡额定功率的表达式为 13．小伟在做“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡标有“2.5V”字样。 (1)如图甲是小伟连接的实验电路，经检查发现其中有一根导线连接有误。请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法 。（导线不得交叉） (2)连好电路后.闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数。接下来应进行的操作是 。 (3)问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数为1.8V，应向 （选填“左”或“右”）调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是 W。 (4)完成上述实验后，小伟进一步思考，在没有电流表的情况下，能否测量小灯泡的额定功率？他想利用一个定值电阻接在原电路电流表的位置，设计的电路图如图丙所示，然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为，接着保持滑片位置不变，将电压表B点的接线改接到C点，观察并记录电压表示数为，则小灯泡的额定功率可表示为 （用、、等物理量符号表示）。 【答案】(1) (2)移动滑动变阻器滑片， 观察灯泡是否发光 (3) 左 0.65 (4) 【解析】（1）原电路图中，电流表和灯泡并联，电压表串联在电路中是错误的，在“测量小灯泡的电功率”实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，如下图所示： （2）连好电路后，闭合开关，发现电流表有示数，说明电路是通路，电压表有示数，说明灯泡没有短路，小灯泡不亮，说明灯泡实际功率太小，故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。 （3）[1]电压表的示数为1.8V，小于灯泡额定电压2.5V，为使小灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应向左调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光； [2]此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.26A，则小灯泡额定功率为 P额=U额I=2.5V×0.26A=0.65W （4）调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额=2.5V，接着保持滑片位置不变，根据电流从电压表正接线柱流入，将电压表B点的接线改接到C点，观察并记录电压表示数U，因为各个电阻的大小和电压大小都不变，灯泡仍然正常发光，根据串联电路的电压规律，定值电阻的电压为 由欧姆定律，通过定值电阻的电流 根据串联电路的电流规律，通过定值电阻的电流即为小灯泡的额定电流，则小灯泡的额定功率可表示为 四、解答题 13．冬奥会上亮相一个新可爱——创可贴体温计，如图甲所示。如图乙所示为该装置感温区的电路图，其中R为热敏电阻，其阻值会随体温的升高而增大。电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为20Ω，当电压表的示数达到2V时便会报警。求： (1)恰好报警时，电流表的示数； (2)恰好报警时，热敏电阻的阻值； (3)恰好报警时，整个电路100s钟消耗的电能。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1） 电压表的示数达到2V时便会报警，由图可知两个电阻串联，电压表测定值电阻两端电压，电流表测电路中的电流，则恰好报警时，电流表的示数 （2）根据串联电路电压规律可得热敏电阻两端电压为 恰好报警时，热敏电阻的阻值 （3）恰好报警时，整个电路100s钟消耗的电能 14．如图所示，电源电压恒定，灯泡L标有“12V；12W”字样，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω，电流表的量程为0～3A，电压表的量程为0～3V。求： (1)闭合开关S1、S2、S3，灯泡恰好正常发光，电流表的示数为1.4A，求电源电压和R1的阻值； (2)当闭合开关S1，断开S2、S3时，在保证电路中各元件安全工作的情况下，求滑动变阻器R2连入电路的阻值为多大时电路总功率最小，最小电功率为多少？ 【答案】(1)12V，30Ω (2)10Ω，3.6W 【解析】（1）据图可知，闭合开关S1、S2、S3，电路为电路为定值电阻R1和灯泡并联，变阻器被短路，电流表测干路电流，此时灯泡正常发光，根据并联电路电压规律可知，电源电压与灯泡的额定电压相等为12V，根据灯泡规格可知，灯泡的电流为 则R1的电流为 R1的阻值为 （2）当闭合开关S1，断开S2、S3时，电路为R1和变阻器串联，电压表测变阻器两端电压，当变阻器接入电路中的阻值最大时，电路中的电流最小，根据可知，电路总功率最小，由串联分压原理可知，当电压表的示数为3V时，变阻器接入电路中的阻值最大，此时R1两端电压为 电路中的电流为 此时滑动变阻器R2连入电路的阻值为 最小电功率为 15．如图所示是某型号电热水器的内部简化电路，R1和R2为电热丝，电源电压恒为220V。通过开关S1、S2的通断和连接不同触点，可实现高、中、低三挡加热。已知中温挡功率为1210W，低温挡时电路电流为2A。求： (1)电热丝R1的阻值。 (2)高温挡的功率（结果保留一位小数）。 (3)用电热水器将15kg水从25℃加热到55℃，若加热效率为84％，需要消耗几度电？[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）由图可知，当开关S1闭合、S2接a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，由可知，电路的总功率最大，电热水器处于高温挡；当开关S1断开、S2接b时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，总功率最小，电热水器处于低温挡； 当开关S1闭合、S2接b时，只有R1工作，电热水器处于中温挡， 由可知，R1的阻值 （2）当电热水器处于低温挡时，R1、R2串联，根据欧姆定律可得，此时电路的总电阻为 所以电热丝R2的阻值 高温挡的功率 （3）水吸收的热量为 消耗的电能为 16．小莉在实践活动中设计的模拟调光灯电路，如图所示。她选用的电源电压恒为12V，小灯泡上标有“6V　6W”、滑动变阻器上标有“20Ω　2A”字样。若不考虑灯泡温度对电阻的影响，闭合开关S后，问： (1)小灯泡正常发光时的电阻是多少？ (2)当滑动变阻器的滑片P在中点时，电压表的示数以及电路消耗的总功率是多少？ (3)当小灯泡正常发光时，滑动变阻器的阻值是多少？ 【答案】(1)6Ω (2)4.5V；9W (3)6Ω 【解析】（1）由电路图知道，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测L两端的电压，小灯泡正常发光时的电阻 （2）由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，当滑动变阻器的滑片P在中点时电路中的电流是 电压表的示数（即灯泡两端的电压）是UL′=IRL=0.75A×6Ω=4.5V 电路消耗的总功率是P=UI=12V×0.75A=9W （3）由于串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，小灯泡正常发光时，变阻器R两端的电压是UR=U﹣UL=12V﹣6V=6V 又因为串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流 即 由此解得滑动变阻器的阻值是R′=6Ω。 14．如图，电源电压恒定，小灯泡L标有“4V；2W”字样，为定值电阻，开关S闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.3A，请计算：    (1)小灯泡正常发光时的电阻； (2)流过的电流； (3)的电阻； (4)在10min内消耗的电能； 【解析】（1）小灯泡正常发光时的电阻 （2）小灯泡正常发光，由P=UI可知，通过小灯泡的电流 根据并联电路的电流特点可知，通过R1的电流I1=I-IL=1.3A-0.5A=0.8A （3）根据并联电路的电压特点可知，R1两端的电压U1=UL=4V 由欧姆定律可知，R1的阻值 （4）R1在10min内消耗的电能W1=U1I1t=4V×0.8A×10×60s=1920J 17．如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个档位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求： (1)当开关、均闭合时，电加热器处于 （选填“高温挡”或“低温挡”）； (2)电阻丝的阻值 ； (3)在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是多少 ？则表盘转动多少转 ？ 【答案】(1)高温挡 (2)48.4Ω (3) 2.2kW•h 1056转 【解析】（1）由图2知道，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作；根据并联电路的电阻特点知道，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由知道，电路中的总功率最大，电加热器处于高温挡。 （2）当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电功率最小，电加热器处于低温挡；由知道，电热丝R1的阻值 （3）[1]由 知道，在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能 [2]480r/（kW•h），表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表表盘转动480次，电加热器消耗的电能2.2kW•h，故表盘转动 18．自然界中有许多"电鱼"，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体段可看成电源和电阻两部分串联而成，其余部分和水的电阻为，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为，电阻欧。为获得的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变，得到两点间电压和电路中电流的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。请回答： (1)向水里加入氯化钠，目的是 （填“增大”或“减小”）电阻； (2)求电鱼放电时电压的大小； (3)当欧，求电鱼放电时的电功率。 【答案】(1)减小 (2) (3) 【解析】（1）向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子，因此向水里加入氯化钠，目的是减小电阻R2。 （2）由图1知道，两电阻串联，由AB间的电压R2为两端的电压，图2知道，当电路中的电流为0.05mA时，R2两端的电压为1.5V，由串联电路的电压特点和欧姆定律知道，电源电压   ① 当电路中的电流为0.15mA时，R2两端的电压为0.5V，由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压   ② 由①②解得 U=2V （3）由串联电路的电阻特点知道，此时电路中的总电阻 则电路中的电流 则电鱼放电时R2的电功率 19．小锦家一款新型电烤箱铭牌上的部分参数如表所示，其简化电路如图甲所示，R1、R2均为电热丝（阻值不随温度变化）； ××牌电烤箱 额定电压：220V 额定加热功率：1210W 额定保温功率：110W （1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流是多少？ （2）电热丝R2的阻值是多少？ （3）傍晚用电高峰期，小锦想测量电烤箱在工作时的实际功率，于是他断开了家中其他用电器，仅让电烤箱在加热状态下工作，1min内如图乙所示的电能表转盘转了50r，则电烤箱实际的加热功率是多少？ 【答案】（1）0.5A；（2）44欧；（3）1000W 【解析】解：（1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流 （2）当S闭合，S1接右边接线柱b时，R1单独工作，电路中电阻较大，由可知，电路处于保温挡位；当S闭合、S1接左边接线柱a时，电阻R1和R2并联，电路中电阻较小，由可知，处于加热挡位，此时R1的电功率 R2的电功率 则电热丝R2的阻值 （3）电能表转盘转了50r，电烤箱消耗的电能 电烤箱的实际功率 答：（1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流为0.5A； （2）电热丝R2的阻值为44Ω； （3）电烤箱的实际功率是1000W。 20．电池是电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。某品牌电动汽车有慢充和快充两种。能量回收系统是该车的智慧功能，当司机松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时给汽车的电池充电。该电动汽车的部分参数如表： 整车质量 电池容量 电池能量密度 标准工况耗电量 1800 kg 60 kW·h 0.15 kW·h/kg 16 kW·h/100km （1）从题中信息中可获知该电动汽车配备的电池质量是 千克； （2）该车在快充模式下，其额定电压为400伏，额定电流为150安。使其从20%的电量充到80%的电量，需要多少小时？( ) （3）该汽车在标准工况下沿水平路面匀速行驶100千米的过程中，受到的平均阻力为432牛，则该汽车将电能转换为机械能的效率是多少？( ) 【答案】 400kg 0.6 h 75%。 【解析】解：（1）[1]从题中信息中可获知该电动汽车配备的电池质量为 （2）[2]充电消耗的能量为    充电功率为 需要的时间为 （3）[3]由题可知行驶100 km消耗的电能是 匀速行驶100千米的过程中有用功为 该汽车将电能转换为机械能的效率为 答：（1）电动汽车配备的电池质量是 400kg； （2）从20%的电量充到80%的电量需要0.6 h； （3）该汽车将电能转换为机械能的效率是75%。 / 学科网（北京）股份有限公司 $