第13章 电功率（高效培优·复习讲义）物理沪科版（五四学制）2024九年级上册

该初中物理电功率单元复习讲义通过分题型系统梳理知识体系，将电功、电功率、焦耳定律、家庭电路四大核心内容按“概念-公式-应用”逻辑组织，用对比表格呈现公式适用范围，实验步骤框架图展示探究过程，清晰呈现重难点分布及内在联系。 讲义亮点在于分层练习设计，从典例解析到跟踪训练再到中考链接，融入科学探究（如焦耳定律实验控制变量法）和科学思维（电路计算模型建构），如“电热水壶热效率计算”题培养能量观念，助力不同学生提升，为教师精准教学提供支持。

第13章 电功率 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 1 题型2 5 题型3 10 题型4 18 【能力培优练】 23 【链接中考】 37 【重难题型讲解】 题型1 电功 一、电功与电能的计算 1、电功与电能 （1）定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 （2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW•h）；1度=1千瓦时=1kW•h=3.6×106J。  2、电功与电能的计算 （1）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。计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路） （2）对于纯电阻电路可推导出： ①串联电路中常用公式：W=I2Rt； ②并联电路中常用公式：,W1：W2=R2：R1； ③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn。 二、电能表和电功的测量 1、电功的实质：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,电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程。 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。 2、电功的测量：利用电能表计算电功，根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能。 （1）先根据每kW•h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能． （2）由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。 3、电能表参数的理解 （1）220V：表示电能表应该在220V的电路中使用。 （2）10（20）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A。 （3）50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用。 （4）600revs/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圈。 ★特别提醒 利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW•h，记住单位之间换算关系：1kW•h=3.6×106J。‌ 三、电功的应用 1、电功的计算公式：W=UIt。 （1）U表示某段电路两端的电压，单位是V。 （2）I表示通过该电路的电流，单位是A。 （3）t表示通电时间，单位是s。 （4）W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J。 2、串、并联电路中电功的特点 （1）串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2。 （2）并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2。 概念规律：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（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2。 【探究归纳】电能是电流具有的能量，电功是电流所做的功（等于消耗的电能），单位为焦耳（J）和千瓦时（kW・h，1度 = 3.6×106J）；用电能表测量，公式为 W=UIt，过程是电能转化为其他形式能（如光、热、机械能）。 【典例1-1】某家用电能表上的参数如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量用电器电功率的仪表 B．该电能表应该在110V的电路中使用 C．该电能表的额定最大电流为20A D．该电能表的转盘转600转消耗的电能是31.6kW·h 【答案】C 【详解】A．电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，而不是测量电功率的，故A错误； B．家用电能表通常适用于220V的家庭电路，从图中参数可知该电能表应在220V电路中使用，不是110V，故B错误； C．图中电能表上标注的额定最大电流为20A，这是其正常工作时允许通过的最大电流，故C正确； D．“600 转 / kW·h ”表示电能表转盘转600转时，用电器消耗的电能是1 kW·h，而31.6kW·h是电能表显示的累计消耗电能，故D错误。 故选C。 【典例1-2】家庭电路中，用电热水壶加热2kg的水，若水吸收的热量是2.1×105J，那么水温最多可以升高 ；实际上，此过程中电热水壶消耗的电能 选填（“大于”“等于”或“小于”）水吸收的热量。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】 大于 【详解】[1]水最多可以升高的温度为 [2]因为在烧水过程中，有热损失，所以电热水壶实际消耗的电能大于水吸收的热量。 【典例1-3】如图所示的电路中，电源电压恒为9V，、为定值电阻，，只闭合开关时，电流表的示数为0.2A。求闭合开关、后： (1)通过定值电阻的电流 (2)整个电路在100s内消耗的电能 【详解】（1）由图知，当S1、S2同时闭合时，R1与R2并联，R2两端的电压等于电源电压为9V，则通过R2的电流为 （2）当只闭合S1时，是只有R1的简单电路，此时电流表示数为0.2A，即通过R1的电流为0.2A。S1、S2同时闭合后两电阻并联工作，由于并联电路各支路互不影响，通过R1的电流仍为0.2A，由前述计算可得两电阻并联工作时通过R2的电流为0.3A。则干路电流为 则整个电路在100s内消耗的电能为 跟踪训练1关于电功，下列说法不正确的是（    ） A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能 B．电流越大，电流做功就一定越多 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流做功的过程就是消耗电能的过程 【答案】B 【详解】A．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确，不符合题意； B．电流做功的多少由公式 W=UIt 决定，不仅与电流有关，还与电压、时间有关。仅电流大，不能确定做功一定多，故B错误，符合题意； C．电能表是用来测量电流做功（消耗电能）多少的仪器，故C正确，不符合题意； D．电流做功的过程就是消耗电能的过程，电流做了多少功就消耗了多少电能。故D正确，不符合题意。 故选B。 跟踪训练2某智能手机的锂电池上标有“3.7V，4000mAh”字样，该手机能通过增大充电的电流来实现超级快充功能。给手机充电的过程中，手机电池属于电路构成中的 （选填“电源”或“用电器”）。这块锂电池充满电可以储存 J的电能。 【答案】用电器 5.328×104 【详解】[1]给手机充电的过程中，手机电池消耗电能，转化为化学能，此时电池相当于用电器。 [2]这块锂电池充满电可以储存的电能为 跟踪训练3如图所示，电源电压为6V，电阻，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，滑动变阻器上标有“  0.5A”字样，求： (1)电路中的最小电流； (2)当电路中电流最小时，1min内电流通过电阻做的功； (3)当电路中电流最大时，1min内整个电路消耗的电能。 【详解】（1）据图可知，电路为定值电阻R0和滑动变阻器R串联，电压表测定值电阻两端电压，当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，电路中的总电阻最大，电流最小，此时电路总阻值为 电路中的最小电流为 （2）当电路电流最小时，电阻消耗的电能，即1min内电流通过电阻做的功为 （3）根据题意，电压表的量程是0~3V，则当电压表的示数为3V时，通过定值电阻R0的电流为 结合电流表的量程和滑动变阻器的规格可知，该电路中允许通过的最大电流为0.3A，则1min内整个电路消耗的电能 题型2 电功率 一、电功率的概念 1、定义：电流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，用字母P表示，灯泡的亮度取决于灯泡的实 际功率大小。 3、国际单位：瓦特（W）；常用单位：千瓦（kW）。  4、电功与电功率的区别：用电器消耗电能的多少为电功，而消耗电能的快慢叫电功率。 5、额定电压、额定功率、实际电压、实际功率 （1）用电器正常工作时的电压叫额定电压；用电器在额定电压下的功率叫额定功率。 （2）用电器实际工作时的电压叫实际电压；用电器在实际电压下的功率叫实际功率。 二、电功率与时间、电压、电流间的关系 1、电功率与电能、时间的关系 （1）电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式。 （2）公式在使用时单位要统一，有两种可用 ①电功率用瓦（W），电能用焦耳（J），时间用秒（s）。 ②电功率用千瓦（kW），电能用千瓦时（kW•h 度），时间用小时（h）。 2、电功率与电压、电流的关系 （1）在电压相等的情况下，通过灯泡的电流越大，灯泡消耗的电功率越大。 （2）在电流相同的情况，电功率的大小与电压的大小有关，且与电压成正比。 （3）在电压相同的情况，电功率的大小与电流的大小有关，且与电流成正比。 三、电功率的计算 1、定义式：P=UI．即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。 P表示电功率，单位是W；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过这段电路的电流，单位是A 2、导出式：P=I2R，,这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。 四、电功率的测量 1、实验室里通常根据电功率的计算公式P=UI测量电功率。 2、测量电功率的方法 （1）测量用电器的电功率可以用专门的仪器。 （2）用电能表测量出电流通过用电器做的功，用秒表测量出所用的时间。根据公式计算出用电器的电功率。 （3）用电压表测出加在用电器两端的电压，用电流表测出通过用电器的电流，根据公式P=UI计算出用电器此刻的电功率，这种方法叫做伏安法。 3、如果没有电压表，我们可以用一个已知电阻和电流表来代替电压表，根据U=IR可得出电压值，这时应将小灯泡与已知电阻并联，因为得出了已知电阻两端的电压，就知道了小灯泡两端的电压；反之，如果没有电流表，我们可以用一个已知电阻和电压来代替电流表，根据可得出电流值，这时应将小灯泡与已知电阻串联，因为得出了已知电阻的电流，就知道了通过小灯泡的电流。 【探究归纳】电功率是表示电流做功快慢的物理量，单位为瓦特（W，1kW=1000W），公式为 P=W/t=UI；额定功率是用电器正常工作时的功率，实际功率由实际电压决定，体现电流做功的快慢差异。 【典例2-1】某智能电热水壶调温电路如图所示，电源电压恒为220V，R1为热敏电阻（阻值随水温升高而减小），R2为定值电阻（44Ω）。当水温从25℃升至95℃时，R1阻值变化如下表格。下列说法正确的是（    ） 水温/℃ 25 60 95 R1阻值/Ω 110 66 44 A．电流表示数逐渐减小 B．电压表示数始终为电源电压的一半 C．电路总功率先增大后减小 D．水温升高时，R2的实际功率增大 【答案】D 【详解】由电路图可知，热敏电阻与定值电阻串联，电压表测量定值电阻R2两端的电压，电流表测量电路电流。 A．当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，因此电路中的总电阻减小，已知电源电压不变，由知，电路中的电流变大，即电流表示数变大，故A错误； B．由串联分压规律可知，要使电压表示数始终为电源电压的一半，则两电阻阻值必须相等，且都等于44Ω，但由题意可知，R1阻值会随温度而变化，故B错误； C．根据公式P=UI可知，电源电压不变，电流变大，电路消耗的总功率变大，故C错误； D．水温升高时，热敏电阻的阻值减小，因此电路中的总电阻减小，电流增大，根据公式，的阻值不变，则R2的实际功率增大，故D正确。 故选D。 【典例2-2】某科技小组设计“风光互补”路灯系统，当风速为6m/s、光照强度为800W/m2时，1h可发电 kW·h。（电池板面积为2m2，光电转化效率为20%） 【答案】0.32 【解析】【小题1】接收到的光功率 输出的电功率 1 小时发电量 【典例2-3】某电热淋浴器铭牌中的主要参数如下表所示，在正常工作时，将装满的一桶水从20℃加热到70℃需要80min 额定电压 220V 额定功率 3000W 额定频率 50Hz 质量（满） 60kg 求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)我们把水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率，求该淋浴器的热效率是多少？ 【详解】（1）水吸收的热量 （2）加热水消耗的电能 电热淋浴器加热时的热效率 跟踪训练1如图所示的两个电路中，电源电压相等，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P都向右滑动时，灯泡L1和L2的亮度变化是（　　） A．L1变暗，L2不变 B．L1变亮，L2变暗 C．L1和L2都变暗 D．L1和L2都变亮 【答案】A 【详解】左图中灯泡L1与滑动变阻器串联， 当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大， 由可知，电路中的电流变小， 因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小， 所以，由可知灯泡L1的实际功率变小，灯泡L1变暗。右图中灯泡L2与滑动变阻器并联， 因并联电路中各支路独立工作、互不影响， 所以，滑片移动时，灯泡L2的实际功率不变，L2亮度不变。 综上所述，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 跟踪训练2有一个电灯，它的电阻是15Ω，正常工作的电压为9V。现只有一个电压为15V的电源，为使电灯正常工作，应给它 （选填“串”或“并”）联一个阻值为 Ω的电阻，灯泡额定电压为 V；额定功率为 W。 【答案】串 10 9 5.4 【详解】[1][2]根据串联电压规律可知，要使电灯正常工作，需要给电灯串联一个电阻，串联电阻两端的电压 电灯正常工作，通过灯泡的电流 串联电路中各处的电流相等，通过电阻的电流为，串联电阻的阻值 [3]由题意可知，电灯正常工作的电压为，所以灯泡的额定电压为。 [4]由电功率公式可得，灯泡的额定功率为 跟踪训练3如图所示的电路，电源电压不变，电阻R1的阻值为。当开关S闭合时，电压表的示数为1V，电流表的示数为0.4A。求： (1)电阻R2的阻值。 (2)电阻R1的电功率。 【详解】（1）图中两个电阻R1与R2串联，电流表测通过电路的电流，电压表测R2两端的电压，由欧姆定律可知，R2的阻值 （2）根据串联电路电流处处相等可知，R1两端的电压为 R1的电功率 题型3 焦耳定律 一、实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1、实验目的、原理、方法 （1）实验目的：探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关； （2）实验原理：根据U形管液体升高高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少； （3）实验方法：控制变量法、转换法。 2、电流产生的热量与电阻的关系 （1）实验步骤 步骤①如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大； 步骤②两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化； 步骤③整理实验器材。 （2）实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 3、电流产生的热量与电流的关系 （1）实验步骤 步骤①如图乙所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同； 步骤②通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化； 步骤③整理实验器材。 （2）实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 二、焦耳定律的定义和应用 1、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，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。 2、公式：Q=I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）。 3、变形公式：，Q=UIt。 4、在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W=Q；在非纯电阻电路中，电能大部分转化为其他能，已小部分转化为热能，电功大于电热，W=Q+W其他。 5、探究电热与哪些因素有关：①怎样用转换法体现电热：用温度计升高的度数；用细管内液柱升高的高度；用气球膨胀的大小；②怎样用控制变量法研究与电阻的关系：串联时控制电流和通电时间一定，并联时控制电压与通电时间一定。 6、焦耳定律的计算公式及其应用 （1）电热与电能的关系：纯电阻电路时Q=W；非纯电阻电路时Q＜W。 （2）电热与电功的关系 物理量 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q （3）公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用．W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。 三、电热的利用与防止 1、电流的热效应：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。 2、电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。 3、电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、 热效率高，且便于控制和调节电流。 4、有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、 散热片、散热风扇等。 【归纳总结】焦耳定律指电流通过导体产生的热量（Q）跟电流的二次方（I²）成正比，跟导体的电阻（R）成正比，跟通电时间（t）成正比，公式为 Q=I²Rt（单位为 J），是电流热效应的定量规律，解释了电热器发热等现象。 【典例3-1】如图是探究电流通过导体产生热量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，U形管中液面高度差的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少 C．图中左右容器内电阻丝在相同时间内产生的热量之比为2∶1 D．不改变导线的连接方式，将右边容器上方的电阻丝换成的电阻丝，在相同时间内右边容器内电阻丝产生的热量变小 【答案】D 【详解】A．由图可知，两个容器内电阻的阻值相等，装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，由串并联电路电流的特点可知通过两个容器内电阻的电流不同，探究电流产生的热量与电流的关系，故A错误； B．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气温度的变化会导致容器中空气体积的变化，即可以通过U形管中液面高度差的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故B错误； C．图中右侧两等值电阻并联，根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知，通过右侧两电阻的电流相等，根据串联电路电流的规律，可知通过左右两个容器中两阻的电流之比为2∶1，根据Q=I2Rt可知，左右两容器中的电阻丝在相同时间内产生的热量之比是4∶1，故C错误； D．不改变导线的连接方式，将右边容器上方的电阻丝换成的电阻丝，由并联分流可知通过的电阻丝的电流较大，通过右侧容器内能电阻丝的电流较小，产生热量变小，故D正确。 故选D。 【典例3-2】图甲是具有“高温”、“低温”两个挡位的空气炸锅。可以不用或用少量的油炸制食物，图乙是其内部简化电路图，已知R1=44Ω，R2=88Ω。当闭合S1，断开S2时，炸锅处于 挡。空气炸锅在高温挡正常工作100s产生的热量是 J。 【答案】 低温 【详解】[1][2]由电路图可知，当闭合S1，断开S2时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较大；当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电路中的总电阻较小。由可知，当闭合S1，断开S2时，电路消耗的电功率较小，空气炸锅处于低温挡；当S1、S2均闭合时，电路消耗的电功率较大，空气炸锅处于高温挡。空气炸锅高温挡的功率 空气炸锅在高温挡正常工作100s产生的热量 【典例3-3】如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验装置。 (1)将RA、RB两电阻串联在电路中，目的是 ；两电阻产生热量的多少可以通过观察 来比较； (2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后，可以得出结论： ； (3)家用电暖器，发热管热的发红，而串联的电线却不怎么热，主要是因为发热管的 比电线的大； 【答案】(1) 控制电流和通电时间相同 温度计示数的变化 (2)见解析 (3)电阻 【详解】（1）[1]串联电路电流处处相等，将RA、RB两电阻串联在电路中，可以控制电流和通电时间相同。 [2]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，根据转换法，实验中通过观察温度计示数的变化来反映电阻产生热量的多少。 （2）图甲中两不同的电阻串联，电流和通电时间相同，电阻大的温度计示数增大的多，则可以得出结论是在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 （3）电源线的电阻远小于发热管的电阻，发热管和电源线串联，通过的电流相等，由Q=I2Rt可知，电流通过电源线产生的热量很少，电流通过发热管产生的热量比较多。 【典例3-4】小明同学家里有一款电热水壶如图所示，在标准大气压下烧开一壶初温20℃、质量为2kg的水，用时7min。电热水壶的部分参数如下表，。求： 额定电压 220V 频率 50Hz 加热功率 2000W (1)水吸收的热量； (2)电热水壶在7min产生的热量； (3)用电热水壶烧水的热效率。 【详解】（1）标准大气压下水的沸点为100℃，水吸收的热量 （2）电热水壶在7min产生的热量 （3）用电热水壶烧水的热效率 跟踪训练1将小灯泡L和电阻R接入如图甲所示的电路中，电源电压不变。只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。图乙是小灯泡L和电阻R的I﹣U图像下列说法中正确的是（　　） A．电源电压为3V B．只闭合开关S1时，L的电阻为10Ω C．再闭合开关S2后，电路总电流为0.8A D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量是24J 【答案】D 【详解】A．由电路图知，只闭合开关S1时，电路为小灯泡L的简单电路，此时小灯泡L的实际功率为1W，由图像可知，当UL=2V时，IL=0.5A，其实际功率为 则电源的电压 故A错误； B．由可得，此时小灯泡L的电阻为 故B错误； C．再闭合S2后，R与L并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R两端的电压也为2V，由图像可知，此时通过R的电流为0.2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流为 故C错误； D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为 故D正确。 故选D。 跟踪训练2物理“创新”小组的同学们调查发现，雨雪天气里，汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图所示是加热电路原理图，电源电压为，加热电阻与阻值均为，电路低温挡除雾，高温挡除霜。在除雾模式下，工作电路产生的热量为 J。 【答案】1800 【详解】由图可知，当S、S1都闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，此时电路电阻较小，根据公式可知，电路功率较大，为高温挡；当S闭合，S1断开时，两电阻串联，电路电阻较大，功率较小，为低温挡。在除雾模式下，工作电路产生的热量为 跟踪训练3在“探究电流的热效应”实验中，使用装置如图所示。 (1)烧瓶内应该装初温和 （选填“质量”或“体积”）相等的煤油； (2)实验通过比较 （选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映煤油吸收热量的多少，该研究方法叫 ； (3)若加热一段时间后，瓶内的煤油温度较高，说明 （选填“大于”“等于”或“小于”），该装置是探究电流产生的热量与 （选填“电流”或“电阻”）的关系。 【答案】(1)质量 (2)升高的温度 转换法 (3)大于 电阻 【详解】（1）根据控制变量法，探究电流热效应时，要控制煤油的初温和质量相等，这样才能通过温度变化比较吸收热量的多少。 （2）[1][2]电流产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量越多，温度升高越多，所以通过比较煤油升高的温度来反映吸收热量的多少，这种将不易直接测量的热量转化为易测量的温度变化的方法叫转换法。 （3）[1]两电阻串联，通过它们的电流和通电时间都相同。根据焦耳定律，在I、t相同时，产生的热量Q与电阻R成正比。R1瓶内煤油温度较高，说明R1产生的热量更多，所以R1大于R2。 [2]该装置中，电流I和通电时间t相同，只有电阻不同，所以是探究电流产生的热量与电阻的关系。 跟踪训练4电火锅绝对是提升家庭幸福感的神器之一，无论是亲朋好友来访，还是一家人围坐一起，吃着热气腾腾的火锅，都是一件无比惬意的事。在家吃火锅，不仅干净卫生，还能花更少的钱，吃得更尽兴。如图是“虹乡牌”电火锅内部电路图，加热装置由电热丝R1和R2组成，通过控制两开关的闭合方式实现高、中、低温三挡的调节，R1=176Ω，R2 =44Ω。求： (1)S1断开，S2接a时，电路处于什么挡，此时电功率为多少？ (2)S1断开，S2接b时处于中温挡时，电火锅工作一分钟产生的热量为多少？ 【详解】（1）当 S1断开、S2接 a 时，R1和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，因为电源电压U不变，由可知，此时电路中总功率最小，电路处于低温挡。此时的电功率为 （2）开关S1断开，S2接b时，电路中只有R2接入电路中，电火锅处于中温挡，电火锅工作1min产生的热量为 题型4 家庭电路 一、家庭电路的组成：家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、用电器、插座、导线等组成。 二、家庭电路的各部分的作用 1、进户线：进户线有两条，一条是端线，也叫火线，一条是零线。火线与零线之间的电压是220V。火线与地面间的电压为220V；正常情况下，零线之间和地线之间的电压为0V。 2、电能表：装在家庭电路的干路上，这样才能测出全部家用电器消耗的电能。 3、总开关：即闸刀开关或空气开关。安装在电能表后，控制整个电路的通断，以便检测电路更换设备。 5、插座：连接家用电器，给家用电器供电。插座有二孔插座和三孔插座。 （1）二孔插座接线情况：左边孔接零线，右边孔接火线。（左零右火） （2）三孔插座接线情况：左边孔接零线，右边孔接火线，上面孔接地线。（左零右火上接地） 6、家庭电路的连接：各种用电器都是并联接入电路的，插座与灯座是并联的，控制各用电器工作的开关与用电器是串联的。 （1）开关、保险串联后接入火线，不能接入零线。 （2）螺口灯座的螺旋套只允许接在零线上，绝不允许接在火线上。 7、测电笔（试电笔）：用来辨别火线和零线；种类：钢笔式，螺丝刀式。 （1）使用方法：手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触被测导线，观察氖管是否发光（若发光则被测导线是火线）。 （2）使用时手指绝不能接触笔尖。 三、家庭电路中电流过大的原因：短路和用电器总功率过大。 1、各种电器集中使用；接入电路总功率过大。 2、线路的线径偏小，电阻增大，加大电耗。 3、电路发生短路或漏电。 4、开关电器时瞬间电流增大。 四、减少电流过大的方法 1、各种电器分散使用。 2、适当加大线路的线径，减少线路的电耗。 3、线路与电器的绝缘性能要好，避免漏电。 4、大功率电器开关上并联上适宜的电容器，减少开关电器时瞬间电流。 五、家庭电路中触电的情况 1、单线触电：站在地上的人接触到火线； 2、双线触电：人同时接触到火线和零线。 六、触电急救常识： 1、发现有人触电，不能直接去拉触电人，应首先切断电源或用绝缘棒使触电人脱离电源。 2、发生火灾时，要首先切断电源，决不能带电泼水救火。 3、为了安全用电，要做到不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 4、在安装电路时，要把电能表接在干路上，保险丝应接在火线上(一根已足够)，控制开关也要装在火线上，螺丝口灯座的螺旋套要接在零线上。 【探究归纳】家庭电路基本组成：进户线（火线、零线，提供 220V 电压）、电能表（测消耗电能）、总开关（控制电路通断）、保险装置（保险丝或空气开关，防电流过大），以及并联的用电器和插座（各用电器可独立工作）。 【典例4-1】如图所示是生活中常用的一个插线板，下列分析正确的是（　　） A．开关与指示灯它们之间是并联的 B．指示灯不亮时，插孔不能提供电压 C．插线板的塑料外壳是绝缘体 D．我们看到指示灯发出的红光是红外线 【答案】C 【详解】A．开关控制指示灯和插孔的通断电，开关闭合，指示灯亮，插孔能供电；开关断开，指示灯灭，插孔不能供电，说明开关与指示灯它们之间是串联的，而不是并联，故A错误； B．指示灯与插孔是并联的（虽然开关控制它们整体通断，但指示灯和插孔之间是并联关系），指示灯不亮可能是指示灯损坏，但插孔仍可能通过其他通路连接到电源，能提供电压，故B错误； C．插线板的塑料外壳不导电，属于绝缘体，可防止人触电，起到保护作用，故C正确； D．红外线属不可见光，而人眼能看到的红光是可见光，故D错误。 故选C。 【典例4-2】能量密度是指某种能源的能量与质量的比值，由此可知，能量密度相当于物理量 （选填“密度”、“比热容”或“热值”）；下图为家庭电路中的某一部分，电工师傅在检查电路的过程中发现：闭合开关和，只有发光，用测电笔测a、b、c、d四个接线点，发现只有在c点氖管不发光，若电路中只有一处故障，则故障为 （选填“ab”、“ac”、“cd”或“bd”）间断路。 【答案】 热值 cd 【详解】[1]因为能量密度是能量与质量的比值，这与热值（单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量，也是能量与质量的比值）概念相似。 [2]闭合开关和，只有发光，说明所在电路出现断路现象，用测电笔测a、b、c、d四个接线点，发现只有在c点氖管不发光，说明所在电路与c点左边的零线部分均正常，bd之间连接均正常，故障为cd间断路。 【典例4-3】如图所示，请用笔画线代替导线将三孔插座、节能灯和开关正确连入家庭电路。 【答案】 【详解】在家庭电路中，为了保证用电器能被单独控制，需要并联，其中节能灯与开关的连接中，开关应接在火线与节能灯之间，这样断开开关时，能切断火线，防止人接触节能灯时触电。节能灯的螺旋套接零线，顶端金属点接开关引出的线（与火线相连）。对于三孔插座的连接，三孔插座的接法是“左零右火上接地”，即左侧孔接零线，右侧孔接火线，上方孔接地线，根据以上原则进行接线，如图所示： 跟踪训练1下列做法符合安全用电要求的是（　　） A．正在使用的用电器着火，应立即用水浇灭 B．带有金属外壳的用电器，其外壳一定要接地 C．高压输电线路不接触就没有危险 D．空气开关“跳闸”后，赶紧将其复位 【答案】B 【详解】A．正在使用的用电器着火，由于水是导体，若立即用水浇灭，可能会发生触电事故，故A不符合题意； B．带有金属外壳的用电器，为了防止其漏电发生触电事故，其外壳一定要接地，故B符合题意； C．高压输电线路不接触也可能出现电弧触电，应远离，故C不符合题意； D．空气开关“跳闸”后，应先检查其原因，确定电路无故障后，才能将其复位，故D不符合题意。 故选B。 跟踪训练2如图甲所示，三脚插座上 （选填“A”、“B”或“C”）孔对应的导线和地线相连；小明同学想在家里安装一盏照明灯，图乙是他设计的电路，图中虚线框1和2应连入开关和电灯，则开关应装在虚线框 （选填“1”或“2”）中。 【答案】 A 2 【详解】[1]根据家庭电路中三孔插座的接线规律可知：左零右火中间地，所以可判断：图甲中三脚插座上A孔对应的导线和地线相连。 [2]已知，在家庭电路中，根据安全用电原则，开关应接在火线与灯泡之间，所以可判断，开关应装在虚线框2中。 跟踪训练3在遵守安全用电原则的前提下，请用笔画线代替导线，将如图所示电路补全，其中开关只控制灯泡。 【答案】 【详解】连接家庭电路时，三孔插座的左孔接零线、右孔接火线、上孔接地线；连接灯泡时，开关接在火线与灯泡之间，且灯头的中心接火线，螺旋套接零线，电路连接如图所示： 【能力培优练】 1．下列做法符合安全用电原则的是（    ） A．电线绝缘皮破损后仍继续使用 B．电线着火时，应迅速用水浇灭火焰 C．电动车充电时，用湿布擦拭插线板 D．发生电火灾时，应立即切断电源 【答案】D 【详解】A．电动车充电线的绝缘皮破损时应及时更换，继续使用，容易发生触电事故，故A不符合题意； B．生活中的水是导体，电线着火时迅速用水浇灭火焰，易造成触电，故B不符合题意； C．湿布含有水，生活中的水是导体，电动车充电时用湿布擦拭插线板，易造成触电，故C不符合题意； D．发生电火灾时，为了避免发生触电事故，应立即切断电源，再灭火，故D符合题意。 故选D。 2．如图是两个定值电阻、的内部结构图，、所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为43圈和33圈，的电阻丝比的电阻丝细。将、并联在电路中工作一段时间，下列说法正确的是（　　） A．通过的电流等于通过的电流 B．两端的电压大于两端的电压 C．电流通过做的功大于通过做的功 D．消耗的电能小于消耗的电能 【答案】D 【详解】电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关。已知R1、R2所用电阻丝材料相同，R1的电阻丝比R2的电阻丝细（横截面积小），且R1的圈数43圈比R2的33圈多（长度长），则R1>R2。 A．因为R1、R2并联，并联电路各支路电压相等，根据，U相同，R1>R2，所以通过R1的电流I1小于通过R2的电流I2，故A错误； B．并联电路各支路两端电压相等，所以R1两端的电压等于R2两端的电压，故B错误； C．根据电功公式W=UIt，U相同，t相同，I1<I2，所以电流通过R1做的功W1小于通过R2做的功W2，故C错误； D．电流做功的过程就是消耗电能的过程，所以R1消耗的电能小于R2消耗的电能，故D正确。 故选D。 3．某同学想把两盏“220V  60W”的电灯和一个插座接入家庭电路中，他设计的电路图如图所示，若闭合开关和，下列现象会出现的是（    ） A．两盏灯同时烧坏 B．两盏灯正常发光 C．只有正常发光 D．在插座上插上一盏“110V  30W”的台灯，台灯能正常发光 【答案】C 【详解】ABC．根据电路图可知，灯泡L2单独受开关S1控制，且额定电压为220V，在家庭电路上能正常发光，灯泡L1跟插座串联受开关S2控制，插座在不插入用电器的情况下是断路，不会有电流通过，所以开关S2闭合后灯泡L1不能发光，则闭合开关S1和S2后，只有L2可以正常发光，故AB不符合题意，C符合题意； D．根据公式可知，灯泡的电阻为 根据公式可知，台灯的电阻为 因为插座上的台灯与灯泡L1串联，根据串联电路电阻的特点和欧姆定律可知，此电路的电流为 根据公式可知，台灯的实际电压为 由此可知，台灯的实际电压为73.4V小于额定电压110V，所以不能正常发光，故D不符合题意。 故选C。 4．如图甲是小光设计的身高、体重测量仪，当人站在台面上时，能自动显示身高和体重。原理如图乙所示，压敏电阻R的阻值随压力增大而增大，滑片P随身高增高而上滑。下列分析不正确的是（　　） A．身高越高通过的电流越小 B．身高越高电压表示数越大 C．体重越大电流表示数越小 D．体重越大电路消耗总功率越小 【答案】A 【详解】A．R0全部接入电路中，根据可知，通过R0的电流是不变的，因此身高高低不影响通过R0的电流，故A错误，符合题意； B．R0的上部分和下部分相当于串联，根据串联分压知识可知，下部分电阻越大，分压越大，故身高越高电压表示数越大，故B正确，不符合题意； CD．压敏电阻R的阻值随压力增大而增大，体重越大，R的阻值越大，根据可知，通过R的电流变小，即体重越大，电流表示数越小，总电流也越小，根据可知，电路消耗总功率也越小，故CD正确，不符合题意。 故选A。 5．如图所示是晓丽家的部分家庭电路，下列说法正确的是（　　） A．电视机接入三孔插座后其外壳与零线相连 B．灯L1与灯L2与其对应的控制开关的连接都是正确的 C．灯L1与灯 L2是串联的 D．闭合开关S1时，灯L1不亮，保险丝熔断，可能是因为灯L1短路 【答案】D 【详解】A．电视机插入三孔插座能使电视机金属外壳接地，不是使其外壳与零线相连，故A错误； B．开关要接在火线和灯之间，所以灯L1与其对应的控制开关的连接是正确的，灯L2与其对应的控制开关的连接是错误的，故B错误； C．灯L1与灯L2在工作时，互不影响，为并联，故C错误； D．保险丝熔断的原因可能是发生短路或总功率过大。闭合开关S1时，不会使电路中总功率过大，而保险丝熔断，灯L1不亮，则原因可能是灯L1短路，使得电灯不亮，故D正确。 故选D。 6．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，以下说法中正确的是（　　） A．此电路探究的是电功与电压的关系 B．该实验要选用两个规格相同的小灯泡 C．实验中，通过电压表的示数反映电功的大小 D．两灯串联的目的是为了控制两灯电压相同 【答案】A 【详解】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； B．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，因此要探究电功与电压关系，必须改变电压，应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B错误； C．实验中，通过电压表的示数反映电压的大小，不能反映电功的大小，故C错误； D．两灯串联的目的是为了控制通过两灯的电流相同，故D错误。 故选A。 7．如图所示，电源电压6V不变，小灯泡标有“6V 3W”，滑动变阻器标有“20Ω 1A”，电流表所接量程为“0～0.6A”，电压表所接量程为“0～3V”，不考虑温度对灯丝电阻的影响．闭合开关，为保证电路安全，下列正确的是（　　） A．电路中允许通过的最大电流为1A B．小灯泡的最小功率为0.75W C．小灯泡正常发光5min，灯泡产生的热量为15J D．滑动变阻器可以接入电路的阻值为0～20Ω 【答案】B 【详解】A．由P=UI可得，灯L的额定电流 因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流为I大=0.5A，故A错误； B．当电路中的电流最小时，灯泡的电功率最小，小灯泡的最小功率 故B正确； C．小灯泡正常发光5min，产生的热量为 故C错误； D．电路中电流最大时，灯泡两端的电压达到额定电压，也是电源的电压，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为0Ω，由可得，灯泡的电阻 当电压表的示数UR=3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时灯泡两端的电压 电路中的电流 滑动变阻器接入电路中的最大阻值 所以，滑动变阻器R允许接入电路中的阻值范围是0~12Ω，故D错误。 故选B。 8．在测量小灯泡L电阻的实验中，小兵连接的电路如图所示。滑动变阻器R的滑片P从最左端移至最右端过程中，V与A示数间的关系如图乙，小灯泡L的额定电压为2.5V。则下列说法错误的是（　　） A．R的最大阻值为25Ω B．小灯的额定功率为0.625W C．当R＝7.5Ω时，R和L的功率相等 D．当P灯＝0.3W时，电路10s内消耗电能60J 【答案】D 【详解】A．如图灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量灯泡电压。当滑动变阻器的滑片在最右端时，滑动变阻器接入电阻为0，此时电路中只有小灯泡，电压表测电源电压，由图乙可知，电源电压。 当滑片在最左端时，滑动变阻器接入的电阻最大，此时电路中的电流最小，由图乙可知，最小电流，此时小灯泡两端电压。根据串联电路电压特点，此时滑动变阻器两端电压 滑动变阻器的最大阻值 故A正确，不符合题意； B．由图乙可知，当时，通过小灯泡的电流。小灯泡的额定功率 故B正确，不符合题意； C．灯泡和滑动变阻器串联，通过灯泡和滑动变阻器的电流相等，如果R和L的功率相等，根据，灯泡和滑动变阻器的电压相等，故此时 由图乙可知，此时电路电流为0.2A，故滑动变阻器阻值 故C正确，不符合题意； D．当P灯＝0.3W时。 故选D。 9．小莉期中成绩考得好，爸爸奖励她一个新手机，小莉发现手机电池上标有“电压3.7V，容量1000mA·h”的字样，则它充满电后存储的电能为 J，经查该手机的待机电流为20mA，则该手机最长待机时间 h。 【答案】 13320 50 【详解】[1]充满电后储存的电能 [2]该手机最长待机时间 10．如图所示，为一蓝牙耳机内的微型充电电池，这块电池的工作电压是3.7V，容量为“500mA·h”。则这块电池充满电所储存的电能为 J。假如该耳机工作时的电功率恒为0.37W，则这块电池充满电后能够使该耳机连续工作 h。 【答案】 6660 5 【详解】[1]首先将容量单位换算为电流和时间的乘积，500mA·h = 0.5A×3600s = 1800A·s 根据电能公式W=UIt，可得储存的电能W=UIt=3.7V×1800A·s=6660J [2]根据电功率公式变形可得。代入数据可得 11．如图所示家庭电路，闭合开关S1、S2，电灯L1正常发光，但L2不亮。把测电笔分别插入三孔插座的左、右孔，氖管均发光，请你判断该电路的故障是 两点之间断路。 【答案】DF 【详解】闭合开关、，电灯正常发光，这表明所在电路是通路， 即从火线（C点）经过、到零线（B、D点 ）的路径是连通的，说明火线到C、、、D、B以及零线正常，故障出在所在支路或后续电路。分析测电笔检测三孔插座的情况测电笔插入三孔插座的左、右孔，氖管均发光。正常情况下，三孔插座右孔接火线，氖管发光；左孔接零线，氖管不发光。现在左孔氖管发光，说明左孔通过某种方式与火线连通了，即零线出现断路，使得左孔带电。 因为正常工作，说明B、D之前的零线是好的，那么故障就在所在支路的零线部分，也就是DF两点之间断路。当DF间断路时，所在支路的零线无法正常导通，电流会通过、插座等使左孔带电，导致测电笔检测左孔氖管发光，同时因零线断路无法形成回路而不亮 。 12．将小灯泡L1（6V 6W） 和小灯泡L2（6V 3W） 串联到一个电源电压为9V 的电路中， 闭合开关， 小灯泡 （选填“L1”或“L2”）更亮， 该电路正常工作 1min，若忽略小灯泡灯丝电阻受温度的影响，则小灯泡L1产生热量为 J。 【答案】 L2 90 【详解】[1]根据两灯泡的规格，求得两灯泡的电阻分别为， 由于灯L1的电阻比灯L2的电阻小， 串联电路中电流处处相等，根据可知， 电阻越大的灯泡实际功率越大，灯泡的亮度越亮，因此L2更亮。 [2]两灯泡串联时电路中的总电流 灯泡L1产生的热量 13．如图所示的电路中，电源电压不变，灯丝电阻不变。闭合开关S后，两灯均发光，两个电压表的示数之比为5∶1，则灯、两端的电压之比 ，灯、的电功率之比 。 【答案】 4∶1 4∶1 【详解】[1]由图知，闭合开关后两灯串联，电压表V1测量电源电压，电压表V2测量灯泡L2两端的电压。根据串联电路的电压规律可知，电压表V1的示数大于电压表V2的示数。所以电压表V1与电压表V2示数之比为5∶1。所以有 解得 [2]由于两灯串联，所以通过两灯的电流相等，则两灯功率之比为 14．如图所示，完成家庭电路接线，要求开关控制两盏220V的灯都正常发光，三孔插座不受开关控制。 【答案】 【详解】三孔插座是左零右火上接地线的原则，开关控制灯时，开关接火线，且两灯保持并联，如图所示： 15．如图，请用笔画线代替导线将两孔插座、电灯和开关分别接入电路。 【答案】 【详解】灯泡接法：火线接入开关，经灯泡连到零线，这样在断开开关时能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故，既能控制灯泡，又能更安全。两孔插座的接法：左孔接零线，右孔接火线。如图所示： 16．在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。 (1)如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，通过观察两个U形管中 的变化反映密闭空气温度的变化； (2)甲图所示的装置是用来研究电流通过导体产生的热量与 的关系； (3)若想利用乙图继续完成接下来的实验探究，则电阻B的阻值为 Ω。 【答案】(1)高度差 (2)电阻 (3)5 【详解】（1）本实验将不易观察的现象转换成易观察的现象，通过U形管液面高度差显示电流产生热量的多少，使用了转换法。 （2）甲图所示的装置中两个电阻串联，故通过两电阻的电流相同，两电阻阻值不同， 控制通电时间相同，可以用来研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。 （3）乙图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，根据并联和串联电路电流的规律，为研究电流产生的热量与电流的关系，应控制电阻和通电时间相同，因此电阻B的阻值为5Ω。 17．琳琳用如图甲所示的实验装置进行“测量小灯泡电功率”的实验，小灯泡的额定电压为2.5V。 (1)请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整；（要求：滑片向左移时灯泡变暗） (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，接下来琳琳应进行的操作是______（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)某次实验中，移动滑片使电压表示数为2V时，电流表的指针位置如图乙所示，则电流表的示数为 A，小灯泡的实际功率为 W； (4)琳琳多次改变滑动变阻器滑片的位置，并根据实验数据画出了小灯泡的U-I关系图像，如图丙所示。由图像可知：小灯泡的额定功率P额= W。 【答案】(1) (2)B (3) 0.22 0.44 (4)0.625 【详解】（1） 滑动变阻器需要串联接入电路，且接入“一上一下”两个接线柱；要求滑片向左移时灯泡变暗，即滑片向左滑动时，接入的电阻变大，电路中的电流变小，灯泡变暗，故将滑动变阻器的右下接线柱与灯泡的右接线柱连接起来，如图所示： （2）电路连接正确后，闭合开关，电流表、电压表均有示数，则电路为通路，发现小灯泡不亮，说明电路的电流过小，故接下来应进行的操作是移动滑动变阻器的滑片，观察灯的发光情况，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[1][2]电流表的指针位置如图乙所示，由图甲可知电流表选择的是小量程，分度值为0.02A，故读数为0.22A；此时电压表示数为2V，小灯泡的实际功率为 （4）小灯泡的额定电压为2.5V，根据图丙可知，额定电流为0.25A，则小灯泡的额定功率为 18．如图（a）所示电路，电源电压为8伏且保持不变，电阻R1的阻值为10欧，闭合开关后，电流表的示数为1安，求： (1)通过R1的电流； (2)通电10秒钟，电流通过R2所做的功。 【详解】（1）由图可知，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电压特点可知，R1、R2两端的电压U1=U2=U=8V 通过R1的电流 （2）根据并联电路的电流特点可知，通过R2的电流I2=I-I1=1A-0.8A=0.2A 通电10秒钟，电流通过R2所做的功W2=U2I2t=8V×0.2A×10s=16J 19． 如图所示， 电源电压恒定，R1和 R2均是定值电阻，R2=10Ω。当只闭合开关S3时，电流表的示数为0.3A；当同时闭合开关 S1和 S3时，电流表的示数为0.6A．求： (1)电源电压； (2)定值电阻R1的阻值； (3)当只闭合开关S2时，电路中的总功率。 【详解】（1）当只闭合开关S3时，只有R2接入电路，电流表测R2的电流，电源电压 （2）当同时闭合开关 S1和 S3时，R1和R2并联，电流表测干路电流，干路电流，根据并联电路电压特点可知 根据并联电路各支路互不影响可知，流过R2的电流 根据并联电路电流特点可知，流过R1的电流 定值电阻R1的阻值 （3）当只闭合开关S2时，R1和R2串联，总电阻 电源电压不变为，则电路中的总功率 20．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，求： 型号 805D 电路总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W (1)只有内置风扇工作时，电路中的电流；（保留两位小数） (2)的阻值； (3)保温状态下工作5min，电热丝产生的热量。 【详解】（1）风扇功率，电压，由P=UI得风扇工作时，电路中的电流 （2）加热总功率，风扇功率为100W，故电热丝加热功率 由图可知，开关接3、4时，电路中只有R1，电路中的阻值较小，由得电路中的总功率较大，为加热功率，的阻值 （3）由图可知，开关接2、3时，R1和R2串联，电路中的阻值较大，由得电路中的总功率较小，为保温功率，保温时，电路中总电阻 保温时电热丝功率 工作，电热丝产生的热量 【链接中考】 1．（2025·四川巴中·中考真题）下列符合安全用电的是（    ） A．用电器着火，要先灭火，再切断电源 B．使用测电笔时，不能接触笔尾的金属部分 C．有金属外壳的家用电器必须使用三孔插座 D．家里的多个大功率用电器可以同时共用一个插座 【答案】C 【详解】A．用电器着火时，应先切断电源，再救火，如果先用水灭火，容易引发触电，故A不符合题意； B．使用测电笔时，手不能接触笔尖金属体，但要接触笔尾金属体，故B不符合题意； C．有金属外壳的用电器应使用三孔插座，这样可防止因用电器漏电而触电，故C符合题意； D．让家里的多个大功率用电器共用一个插座，会造成电流过大，易引发火灾，因此不能同时共用一个插座，故D不符合题意。 故选C。 2．（2025·四川巴中·中考真题）如图所示的电路中，电源电压不变，闭合开关后，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.4A，小灯泡消耗的功率为0.4W；当滑片P移至中点时，电压表示数变化了1.5V，此时小灯泡正常发光，且消耗的功率为1.5W。下列说法中正确的是（    ） A．电源电压4V B．小灯泡正常发光时的电阻2.5Ω C．滑动变阻器最大阻值15Ω D．滑动变阻器的滑片P在中点时，滑动变阻器所消耗的电功率4.2W 【答案】C 【详解】由电路图可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑片P在某一端点时，电流I1=0.4A，小灯泡功率PL1=0.4W。根据P=UI可得此时小灯泡两端电压 当滑片P移至中点时，小灯泡正常发光，功率PL2=1.5W，电压表示数变化了1.5V，由于小灯泡消耗的功率变大可知，小灯泡两端电压增大，所以此时小灯泡两端电压 根据可得小灯泡正常发光时的电阻 此时电路中的电流 设电源电压为U，滑动变阻器最大阻值为R。当滑片在某一端点（阻值最大端）时，根据串联电路电压规律U=UL1+I1R 即U=1V+0.4A×R ① 当滑片在中点时，滑动变阻器接入阻值为R2，此时U=UL2+I2×R2 即U=2.5V+0.6A×R2 ② 联立①②可得 则0.1A×R=1.5V 解得R=15Ω，将R=15Ω代入①可得 滑片在中点时，滑动变阻器接入阻值 电流I2=0.6A。则滑动变阻器的滑片P在中点时，滑动变阻器所消耗的电功率 综上所述，故ABD错误，C正确 故选C。 3．（2025·山东德州·中考真题）如图甲所示，电源电压恒定，电压表V1量程为0~15V，电压表V2量程为0~3V，电流表A量程为0~0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。在保证电路元件安全的前提下，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有（　　） ①电源电压为4.5V ②定值电阻R1的阻值为2.5Ω ③定值电阻R1的最小电功率为0.45W ④滑动变阻器的调节范围2.5~20Ω A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】B 【详解】①②闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表V1测量电源电压，示数不变，电压表V2测量滑动变阻器两端的电压，示数变化，如图乙；滑动变阻器接入电路的阻值较小时，总电阻较小，根据欧姆定律可知，电路电流较大，从图中可知为0.6A，此时变阻器两端的电压为1.5V，根据欧姆定律及串联电路的电压特点可知，电源电压 滑动变阻器接入电路的阻值较大时，总电阻较大，根据欧姆定律可知，电路电流较小，从图中可知为0.3A，此时变阻器两端的电压为3V，根据欧姆定律及串联电路的电压特点可知，电源电压 联立两式解得，，故①正确，②错误； ④根据欧姆定律可知变阻器接入电路的阻值分别为 则滑动变阻器的调节范围2.5~10Ω，故④错误； ③定值电阻R1的最小电功率为，故③正确； 综上可知，①③正确，②④错误，则正确的有2个，故B正确，ACD错误。 故选B。 4．（2025·上海·中考真题）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 【详解】[1]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。 [2]该电器工作时消耗电能，将电能转化为其他形式的能。 5．（2025·上海·中考真题）物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验，现有2个电源（电源电压未知），滑动变阻器2个分别标有A“10Ω  2A” B“20Ω  2A”字样，待测小灯（标有“6.0V”字样）、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路，将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处，闭合开关S后，此时电压表示数、电流表示数如图所示。 (1)补全实验电路图； (2)电压表所示示数为 伏； (3)小徐仅更换电源与滑动变阻器，重新实验，记录数据如下表，其中有一组数据，小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。（需写出主要推理和计算过程） 实验序号 电流表示数（安） 电压表示数（伏） 1 0.38 6.5 2 0.46 5.5 3 0.52 4.5 4 0.54 4.0 【答案】(1) (2)6.5 (3)见详解 【详解】（1）“测定小灯泡的电功率”实验中，将电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联，由图可知，电压表选择0~15V量程，分度值为0.5V，电压表示数为6.5V；由图可知，电流表选择0~0.6A量程，分度值为0.02A，电流表示数为0.54A；滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处，最大阻值为10Ω，则滑动变阻器两端电压 则电压表示数为6.5V测量的是灯泡两端电压，如下图所示： （2）由图可知，电压表选择0~15V量程，分度值为0.5V，电压表示数为6.5V。 （3）电压表示数为6.5V，电流表示数为0.54A时，灯泡电压超过小灯泡的额定电压；由表中数据可知，电流表示数为0.54A时，电压表示数为4V，由于通过灯泡的电流为0.54A时，灯泡两端电压为6.5V，则电压表测量滑动变阻器两端电压，则电源电压 由表中数据可知，电压表示数为4.5V时，灯泡两端电压为6V，电流表示数为0.52A，小灯泡正常发光，则小灯泡的额定功率 6．（2025·山东日照·中考真题）某学校食堂购置了一批加热餐台，如图甲所示。通电后加热容器中的水，为上方饭菜提供所需的热量。加热器简化电路如图乙所示，旋转开关S分别连通0、1、2触点，可实现加热器的断电、快速加热、保温多挡位功能调节。是定值电阻，。容器内水的体积为，密度，比热容，加热器使用的电源电压恒为220V，加热器快速加热时的功率为2kW。求： (1)的阻值； (2)加热器保温时的功率； (3)加热器使用保温挡工作1小时消耗的电能是多少度？ (4)加热器使用快速加热挡工作15min可使水温升高40℃，则加热器对水加热的效率是多少？（结果保留一位小数） 【详解】（1）旋转开关S连通1触点，电路为R1的简单电路，可实现加热器快速加热，加热器快速加热时的功率为2kW，的阻值 （2）旋转开关S连通2触点，电阻R1和R2串联，可实现加热器的保温功能，加热器保温时的功率 （3）加热器使用保温挡工作1小时消耗的电能是 （4）容器内水的体积为，水的质量 水温升高40℃吸收的热量 加热器使用快速加热挡工作15min消耗的电能 加热器对水加热的效率是 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第13章 电功率 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 1 题型2 4 题型3 8 题型4 13 【能力培优练】 16 【链接中考】 22 【重难题型讲解】 题型1 电功 一、电功与电能的计算 1、电功与电能 （1）定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 （2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW•h）；1度=1千瓦时=1kW•h=3.6×106J。  2、电功与电能的计算 （1）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。计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路） （2）对于纯电阻电路可推导出： ①串联电路中常用公式：W=I2Rt； ②并联电路中常用公式：,W1：W2=R2：R1； ③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn。 二、电能表和电功的测量 1、电功的实质：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,电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程。 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。 2、电功的测量：利用电能表计算电功，根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能。 （1）先根据每kW•h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能． （2）由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。 3、电能表参数的理解 （1）220V：表示电能表应该在220V的电路中使用。 （2）10（20）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A。 （3）50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用。 （4）600revs/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圈。 ★特别提醒 利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW•h，记住单位之间换算关系：1kW•h=3.6×106J。‌ 三、电功的应用 1、电功的计算公式：W=UIt。 （1）U表示某段电路两端的电压，单位是V。 （2）I表示通过该电路的电流，单位是A。 （3）t表示通电时间，单位是s。 （4）W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J。 2、串、并联电路中电功的特点 （1）串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2。 （2）并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2。 概念规律：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（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2。 【探究归纳】电能是电流具有的能量，电功是电流所做的功（等于消耗的电能），单位为焦耳（J）和千瓦时（kW・h，1度 = 3.6×106J）；用电能表测量，公式为 W=UIt，过程是电能转化为其他形式能（如光、热、机械能）。 【典例1-1】某家用电能表上的参数如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量用电器电功率的仪表 B．该电能表应该在110V的电路中使用 C．该电能表的额定最大电流为20A D．该电能表的转盘转600转消耗的电能是31.6kW·h 【典例1-2】家庭电路中，用电热水壶加热2kg的水，若水吸收的热量是2.1×105J，那么水温最多可以升高 ；实际上，此过程中电热水壶消耗的电能 选填（“大于”“等于”或“小于”）水吸收的热量。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【典例1-3】如图所示的电路中，电源电压恒为9V，、为定值电阻，，只闭合开关时，电流表的示数为0.2A。求闭合开关、后： (1)通过定值电阻的电流 (2)整个电路在100s内消耗的电能 跟踪训练1关于电功，下列说法不正确的是（    ） A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能 B．电流越大，电流做功就一定越多 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流做功的过程就是消耗电能的过程 跟踪训练2某智能手机的锂电池上标有“3.7V，4000mAh”字样，该手机能通过增大充电的电流来实现超级快充功能。给手机充电的过程中，手机电池属于电路构成中的 （选填“电源”或“用电器”）。这块锂电池充满电可以储存 J的电能。 跟踪训练3如图所示，电源电压为6V，电阻，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，滑动变阻器上标有“  0.5A”字样，求： (1)电路中的最小电流； (2)当电路中电流最小时，1min内电流通过电阻做的功； (3)当电路中电流最大时，1min内整个电路消耗的电能。 题型2 电功率 一、电功率的概念 1、定义：电流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，用字母P表示，灯泡的亮度取决于灯泡的实 际功率大小。 3、国际单位：瓦特（W）；常用单位：千瓦（kW）。  4、电功与电功率的区别：用电器消耗电能的多少为电功，而消耗电能的快慢叫电功率。 5、额定电压、额定功率、实际电压、实际功率 （1）用电器正常工作时的电压叫额定电压；用电器在额定电压下的功率叫额定功率。 （2）用电器实际工作时的电压叫实际电压；用电器在实际电压下的功率叫实际功率。 二、电功率与时间、电压、电流间的关系 1、电功率与电能、时间的关系 （1）电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式。 （2）公式在使用时单位要统一，有两种可用 ①电功率用瓦（W），电能用焦耳（J），时间用秒（s）。 ②电功率用千瓦（kW），电能用千瓦时（kW•h 度），时间用小时（h）。 2、电功率与电压、电流的关系 （1）在电压相等的情况下，通过灯泡的电流越大，灯泡消耗的电功率越大。 （2）在电流相同的情况，电功率的大小与电压的大小有关，且与电压成正比。 （3）在电压相同的情况，电功率的大小与电流的大小有关，且与电流成正比。 三、电功率的计算 1、定义式：P=UI．即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。 P表示电功率，单位是W；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过这段电路的电流，单位是A 2、导出式：P=I2R，,这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。 四、电功率的测量 1、实验室里通常根据电功率的计算公式P=UI测量电功率。 2、测量电功率的方法 （1）测量用电器的电功率可以用专门的仪器。 （2）用电能表测量出电流通过用电器做的功，用秒表测量出所用的时间。根据公式计算出用电器的电功率。 （3）用电压表测出加在用电器两端的电压，用电流表测出通过用电器的电流，根据公式P=UI计算出用电器此刻的电功率，这种方法叫做伏安法。 3、如果没有电压表，我们可以用一个已知电阻和电流表来代替电压表，根据U=IR可得出电压值，这时应将小灯泡与已知电阻并联，因为得出了已知电阻两端的电压，就知道了小灯泡两端的电压；反之，如果没有电流表，我们可以用一个已知电阻和电压来代替电流表，根据可得出电流值，这时应将小灯泡与已知电阻串联，因为得出了已知电阻的电流，就知道了通过小灯泡的电流。 【探究归纳】电功率是表示电流做功快慢的物理量，单位为瓦特（W，1kW=1000W），公式为 P=W/t=UI；额定功率是用电器正常工作时的功率，实际功率由实际电压决定，体现电流做功的快慢差异。 【典例2-1】某智能电热水壶调温电路如图所示，电源电压恒为220V，R1为热敏电阻（阻值随水温升高而减小），R2为定值电阻（44Ω）。当水温从25℃升至95℃时，R1阻值变化如下表格。下列说法正确的是（    ） 水温/℃ 25 60 95 R1阻值/Ω 110 66 44 A．电流表示数逐渐减小 B．电压表示数始终为电源电压的一半 C．电路总功率先增大后减小 D．水温升高时，R2的实际功率增大 【典例2-2】某科技小组设计“风光互补”路灯系统，当风速为6m/s、光照强度为800W/m2时，1h可发电 kW·h。（电池板面积为2m2，光电转化效率为20%） 【典例2-3】某电热淋浴器铭牌中的主要参数如下表所示，在正常工作时，将装满的一桶水从20℃加热到70℃需要80min 额定电压 220V 额定功率 3000W 额定频率 50Hz 质量（满） 60kg 求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)我们把水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率，求该淋浴器的热效率是多少？ 跟踪训练1如图所示的两个电路中，电源电压相等，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P都向右滑动时，灯泡L1和L2的亮度变化是（　　） A．L1变暗，L2不变 B．L1变亮，L2变暗 C．L1和L2都变暗 D．L1和L2都变亮 跟踪训练2有一个电灯，它的电阻是15Ω，正常工作的电压为9V。现只有一个电压为15V的电源，为使电灯正常工作，应给它 （选填“串”或“并”）联一个阻值为 Ω的电阻，灯泡额定电压为 V；额定功率为 W。 跟踪训练3如图所示的电路，电源电压不变，电阻R1的阻值为。当开关S闭合时，电压表的示数为1V，电流表的示数为0.4A。求： (1)电阻R2的阻值。 (2)电阻R1的电功率。 题型3 焦耳定律 一、实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1、实验目的、原理、方法 （1）实验目的：探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关； （2）实验原理：根据U形管液体升高高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少； （3）实验方法：控制变量法、转换法。 2、电流产生的热量与电阻的关系 （1）实验步骤 步骤①如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大； 步骤②两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化； 步骤③整理实验器材。 （2）实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 3、电流产生的热量与电流的关系 （1）实验步骤 步骤①如图乙所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同； 步骤②通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化； 步骤③整理实验器材。 （2）实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 二、焦耳定律的定义和应用 1、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，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。 2、公式：Q=I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）。 3、变形公式：，Q=UIt。 4、在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W=Q；在非纯电阻电路中，电能大部分转化为其他能，已小部分转化为热能，电功大于电热，W=Q+W其他。 5、探究电热与哪些因素有关：①怎样用转换法体现电热：用温度计升高的度数；用细管内液柱升高的高度；用气球膨胀的大小；②怎样用控制变量法研究与电阻的关系：串联时控制电流和通电时间一定，并联时控制电压与通电时间一定。 6、焦耳定律的计算公式及其应用 （1）电热与电能的关系：纯电阻电路时Q=W；非纯电阻电路时Q＜W。 （2）电热与电功的关系 物理量 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q （3）公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用．W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。 三、电热的利用与防止 1、电流的热效应：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。 2、电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。 3、电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、 热效率高，且便于控制和调节电流。 4、有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、 散热片、散热风扇等。 【归纳总结】焦耳定律指电流通过导体产生的热量（Q）跟电流的二次方（I²）成正比，跟导体的电阻（R）成正比，跟通电时间（t）成正比，公式为 Q=I²Rt（单位为 J），是电流热效应的定量规律，解释了电热器发热等现象。 【典例3-1】如图是探究电流通过导体产生热量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，U形管中液面高度差的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少 C．图中左右容器内电阻丝在相同时间内产生的热量之比为2∶1 D．不改变导线的连接方式，将右边容器上方的电阻丝换成的电阻丝，在相同时间内右边容器内电阻丝产生的热量变小 【典例3-2】图甲是具有“高温”、“低温”两个挡位的空气炸锅。可以不用或用少量的油炸制食物，图乙是其内部简化电路图，已知R1=44Ω，R2=88Ω。当闭合S1，断开S2时，炸锅处于 挡。空气炸锅在高温挡正常工作100s产生的热量是 J。 【典例3-3】如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验装置。 (1)将RA、RB两电阻串联在电路中，目的是 ；两电阻产生热量的多少可以通过观察 来比较； (2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后，可以得出结论： ； (3)家用电暖器，发热管热的发红，而串联的电线却不怎么热，主要是因为发热管的 比电线的大； 【典例3-4】小明同学家里有一款电热水壶如图所示，在标准大气压下烧开一壶初温20℃、质量为2kg的水，用时7min。电热水壶的部分参数如下表，。求： 额定电压 220V 频率 50Hz 加热功率 2000W (1)水吸收的热量； (2)电热水壶在7min产生的热量； (3)用电热水壶烧水的热效率。 跟踪训练1将小灯泡L和电阻R接入如图甲所示的电路中，电源电压不变。只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。图乙是小灯泡L和电阻R的I﹣U图像下列说法中正确的是（　　） A．电源电压为3V B．只闭合开关S1时，L的电阻为10Ω C．再闭合开关S2后，电路总电流为0.8A D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量是24J 跟踪训练2物理“创新”小组的同学们调查发现，雨雪天气里，汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图所示是加热电路原理图，电源电压为，加热电阻与阻值均为，电路低温挡除雾，高温挡除霜。在除雾模式下，工作电路产生的热量为 J。 跟踪训练3在“探究电流的热效应”实验中，使用装置如图所示。 (1)烧瓶内应该装初温和 （选填“质量”或“体积”）相等的煤油； (2)实验通过比较 （选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映煤油吸收热量的多少，该研究方法叫 ； (3)若加热一段时间后，瓶内的煤油温度较高，说明 （选填“大于”“等于”或“小于”），该装置是探究电流产生的热量与 （选填“电流”或“电阻”）的关系。 跟踪训练4电火锅绝对是提升家庭幸福感的神器之一，无论是亲朋好友来访，还是一家人围坐一起，吃着热气腾腾的火锅，都是一件无比惬意的事。在家吃火锅，不仅干净卫生，还能花更少的钱，吃得更尽兴。如图是“虹乡牌”电火锅内部电路图，加热装置由电热丝R1和R2组成，通过控制两开关的闭合方式实现高、中、低温三挡的调节，R1=176Ω，R2 =44Ω。求： (1)S1断开，S2接a时，电路处于什么挡，此时电功率为多少？ (2)S1断开，S2接b时处于中温挡时，电火锅工作一分钟产生的热量为多少？ 题型4 家庭电路 一、家庭电路的组成：家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、用电器、插座、导线等组成。 二、家庭电路的各部分的作用 1、进户线：进户线有两条，一条是端线，也叫火线，一条是零线。火线与零线之间的电压是220V。火线与地面间的电压为220V；正常情况下，零线之间和地线之间的电压为0V。 2、电能表：装在家庭电路的干路上，这样才能测出全部家用电器消耗的电能。 3、总开关：即闸刀开关或空气开关。安装在电能表后，控制整个电路的通断，以便检测电路更换设备。 5、插座：连接家用电器，给家用电器供电。插座有二孔插座和三孔插座。 （1）二孔插座接线情况：左边孔接零线，右边孔接火线。（左零右火） （2）三孔插座接线情况：左边孔接零线，右边孔接火线，上面孔接地线。（左零右火上接地） 6、家庭电路的连接：各种用电器都是并联接入电路的，插座与灯座是并联的，控制各用电器工作的开关与用电器是串联的。 （1）开关、保险串联后接入火线，不能接入零线。 （2）螺口灯座的螺旋套只允许接在零线上，绝不允许接在火线上。 7、测电笔（试电笔）：用来辨别火线和零线；种类：钢笔式，螺丝刀式。 （1）使用方法：手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触被测导线，观察氖管是否发光（若发光则被测导线是火线）。 （2）使用时手指绝不能接触笔尖。 三、家庭电路中电流过大的原因：短路和用电器总功率过大。 1、各种电器集中使用；接入电路总功率过大。 2、线路的线径偏小，电阻增大，加大电耗。 3、电路发生短路或漏电。 4、开关电器时瞬间电流增大。 四、减少电流过大的方法 1、各种电器分散使用。 2、适当加大线路的线径，减少线路的电耗。 3、线路与电器的绝缘性能要好，避免漏电。 4、大功率电器开关上并联上适宜的电容器，减少开关电器时瞬间电流。 五、家庭电路中触电的情况 1、单线触电：站在地上的人接触到火线； 2、双线触电：人同时接触到火线和零线。 六、触电急救常识： 1、发现有人触电，不能直接去拉触电人，应首先切断电源或用绝缘棒使触电人脱离电源。 2、发生火灾时，要首先切断电源，决不能带电泼水救火。 3、为了安全用电，要做到不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 4、在安装电路时，要把电能表接在干路上，保险丝应接在火线上(一根已足够)，控制开关也要装在火线上，螺丝口灯座的螺旋套要接在零线上。 【探究归纳】家庭电路基本组成：进户线（火线、零线，提供 220V 电压）、电能表（测消耗电能）、总开关（控制电路通断）、保险装置（保险丝或空气开关，防电流过大），以及并联的用电器和插座（各用电器可独立工作）。 【典例4-1】如图所示是生活中常用的一个插线板，下列分析正确的是（　　） A．开关与指示灯它们之间是并联的 B．指示灯不亮时，插孔不能提供电压 C．插线板的塑料外壳是绝缘体 D．我们看到指示灯发出的红光是红外线 【典例4-2】能量密度是指某种能源的能量与质量的比值，由此可知，能量密度相当于物理量 （选填“密度”、“比热容”或“热值”）；下图为家庭电路中的某一部分，电工师傅在检查电路的过程中发现：闭合开关和，只有发光，用测电笔测a、b、c、d四个接线点，发现只有在c点氖管不发光，若电路中只有一处故障，则故障为 （选填“ab”、“ac”、“cd”或“bd”）间断路。 【典例4-3】如图所示，请用笔画线代替导线将三孔插座、节能灯和开关正确连入家庭电路。 跟踪训练1下列做法符合安全用电要求的是（　　） A．正在使用的用电器着火，应立即用水浇灭 B．带有金属外壳的用电器，其外壳一定要接地 C．高压输电线路不接触就没有危险 D．空气开关“跳闸”后，赶紧将其复位 跟踪训练2如图甲所示，三脚插座上 （选填“A”、“B”或“C”）孔对应的导线和地线相连；小明同学想在家里安装一盏照明灯，图乙是他设计的电路，图中虚线框1和2应连入开关和电灯，则开关应装在虚线框 （选填“1”或“2”）中。 跟踪训练3在遵守安全用电原则的前提下，请用笔画线代替导线，将如图所示电路补全，其中开关只控制灯泡。 【能力培优练】 1．下列做法符合安全用电原则的是（    ） A．电线绝缘皮破损后仍继续使用 B．电线着火时，应迅速用水浇灭火焰 C．电动车充电时，用湿布擦拭插线板 D．发生电火灾时，应立即切断电源 2．如图是两个定值电阻、的内部结构图，、所用电阻丝（涂有绝缘漆）粗细均匀、材料相同，分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上，圈数分别为43圈和33圈，的电阻丝比的电阻丝细。将、并联在电路中工作一段时间，下列说法正确的是（　　） A．通过的电流等于通过的电流 B．两端的电压大于两端的电压 C．电流通过做的功大于通过做的功 D．消耗的电能小于消耗的电能 3．某同学想把两盏“220V  60W”的电灯和一个插座接入家庭电路中，他设计的电路图如图所示，若闭合开关和，下列现象会出现的是（    ） A．两盏灯同时烧坏 B．两盏灯正常发光 C．只有正常发光 D．在插座上插上一盏“110V  30W”的台灯，台灯能正常发光 4．如图甲是小光设计的身高、体重测量仪，当人站在台面上时，能自动显示身高和体重。原理如图乙所示，压敏电阻R的阻值随压力增大而增大，滑片P随身高增高而上滑。下列分析不正确的是（　　） A．身高越高通过的电流越小 B．身高越高电压表示数越大 C．体重越大电流表示数越小 D．体重越大电路消耗总功率越小 5．如图所示是晓丽家的部分家庭电路，下列说法正确的是（　　） A．电视机接入三孔插座后其外壳与零线相连 B．灯L1与灯L2与其对应的控制开关的连接都是正确的 C．灯L1与灯 L2是串联的 D．闭合开关S1时，灯L1不亮，保险丝熔断，可能是因为灯L1短路 6．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，以下说法中正确的是（　　） A．此电路探究的是电功与电压的关系 B．该实验要选用两个规格相同的小灯泡 C．实验中，通过电压表的示数反映电功的大小 D．两灯串联的目的是为了控制两灯电压相同 7．如图所示，电源电压6V不变，小灯泡标有“6V 3W”，滑动变阻器标有“20Ω 1A”，电流表所接量程为“0～0.6A”，电压表所接量程为“0～3V”，不考虑温度对灯丝电阻的影响．闭合开关，为保证电路安全，下列正确的是（　　） A．电路中允许通过的最大电流为1A B．小灯泡的最小功率为0.75W C．小灯泡正常发光5min，灯泡产生的热量为15J D．滑动变阻器可以接入电路的阻值为0～20Ω 8．在测量小灯泡L电阻的实验中，小兵连接的电路如图所示。滑动变阻器R的滑片P从最左端移至最右端过程中，V与A示数间的关系如图乙，小灯泡L的额定电压为2.5V。则下列说法错误的是（　　） A．R的最大阻值为25Ω B．小灯的额定功率为0.625W C．当R＝7.5Ω时，R和L的功率相等 D．当P灯＝0.3W时，电路10s内消耗电能60J 9．小莉期中成绩考得好，爸爸奖励她一个新手机，小莉发现手机电池上标有“电压3.7V，容量1000mA·h”的字样，则它充满电后存储的电能为 J，经查该手机的待机电流为20mA，则该手机最长待机时间 h。 10．如图所示，为一蓝牙耳机内的微型充电电池，这块电池的工作电压是3.7V，容量为“500mA·h”。则这块电池充满电所储存的电能为 J。假如该耳机工作时的电功率恒为0.37W，则这块电池充满电后能够使该耳机连续工作 h。 11．如图所示家庭电路，闭合开关S1、S2，电灯L1正常发光，但L2不亮。把测电笔分别插入三孔插座的左、右孔，氖管均发光，请你判断该电路的故障是 两点之间断路。 12．将小灯泡L1（6V 6W） 和小灯泡L2（6V 3W） 串联到一个电源电压为9V 的电路中， 闭合开关， 小灯泡 （选填“L1”或“L2”）更亮， 该电路正常工作 1min，若忽略小灯泡灯丝电阻受温度的影响，则小灯泡L1产生热量为 J。 13．如图所示的电路中，电源电压不变，灯丝电阻不变。闭合开关S后，两灯均发光，两个电压表的示数之比为5∶1，则灯、两端的电压之比 ，灯、的电功率之比 。 14．如图所示，完成家庭电路接线，要求开关控制两盏220V的灯都正常发光，三孔插座不受开关控制。 15．如图，请用笔画线代替导线将两孔插座、电灯和开关分别接入电路。 16．在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。 (1)如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，通过观察两个U形管中 的变化反映密闭空气温度的变化； (2)甲图所示的装置是用来研究电流通过导体产生的热量与 的关系； (3)若想利用乙图继续完成接下来的实验探究，则电阻B的阻值为 Ω。 17．琳琳用如图甲所示的实验装置进行“测量小灯泡电功率”的实验，小灯泡的额定电压为2.5V。 (1)请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整；（要求：滑片向左移时灯泡变暗） (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，接下来琳琳应进行的操作是______（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)某次实验中，移动滑片使电压表示数为2V时，电流表的指针位置如图乙所示，则电流表的示数为 A，小灯泡的实际功率为 W； (4)琳琳多次改变滑动变阻器滑片的位置，并根据实验数据画出了小灯泡的U-I关系图像，如图丙所示。由图像可知：小灯泡的额定功率P额= W。 18．如图（a）所示电路，电源电压为8伏且保持不变，电阻R1的阻值为10欧，闭合开关后，电流表的示数为1安，求： (1)通过R1的电流； (2)通电10秒钟，电流通过R2所做的功。 19． 如图所示， 电源电压恒定，R1和 R2均是定值电阻，R2=10Ω。当只闭合开关S3时，电流表的示数为0.3A；当同时闭合开关 S1和 S3时，电流表的示数为0.6A．求： (1)电源电压； (2)定值电阻R1的阻值； (3)当只闭合开关S2时，电路中的总功率。 20．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，求： 型号 805D 电路总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W (1)只有内置风扇工作时，电路中的电流；（保留两位小数） (2)的阻值； (3)保温状态下工作5min，电热丝产生的热量。 【链接中考】 1．（2025·四川巴中·中考真题）下列符合安全用电的是（    ） A．用电器着火，要先灭火，再切断电源 B．使用测电笔时，不能接触笔尾的金属部分 C．有金属外壳的家用电器必须使用三孔插座 D．家里的多个大功率用电器可以同时共用一个插座 2．（2025·四川巴中·中考真题）如图所示的电路中，电源电压不变，闭合开关后，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.4A，小灯泡消耗的功率为0.4W；当滑片P移至中点时，电压表示数变化了1.5V，此时小灯泡正常发光，且消耗的功率为1.5W。下列说法中正确的是（    ） A．电源电压4V B．小灯泡正常发光时的电阻2.5Ω C．滑动变阻器最大阻值15Ω D．滑动变阻器的滑片P在中点时，滑动变阻器所消耗的电功率4.2W 3．（2025·山东德州·中考真题）如图甲所示，电源电压恒定，电压表V1量程为0~15V，电压表V2量程为0~3V，电流表A量程为0~0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。在保证电路元件安全的前提下，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有（　　） ①电源电压为4.5V ②定值电阻R1的阻值为2.5Ω ③定值电阻R1的最小电功率为0.45W ④滑动变阻器的调节范围2.5~20Ω A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 4．（2025·上海·中考真题）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。 5．（2025·上海·中考真题）物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验，现有2个电源（电源电压未知），滑动变阻器2个分别标有A“10Ω  2A” B“20Ω  2A”字样，待测小灯（标有“6.0V”字样）、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路，将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处，闭合开关S后，此时电压表示数、电流表示数如图所示。 (1)补全实验电路图； (2)电压表所示示数为 伏； (3)小徐仅更换电源与滑动变阻器，重新实验，记录数据如下表，其中有一组数据，小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。（需写出主要推理和计算过程） 实验序号 电流表示数（安） 电压表示数（伏） 1 0.38 6.5 2 0.46 5.5 3 0.52 4.5 4 0.54 4.0 6．（2025·山东日照·中考真题）某学校食堂购置了一批加热餐台，如图甲所示。通电后加热容器中的水，为上方饭菜提供所需的热量。加热器简化电路如图乙所示，旋转开关S分别连通0、1、2触点，可实现加热器的断电、快速加热、保温多挡位功能调节。是定值电阻，。容器内水的体积为，密度，比热容，加热器使用的电源电压恒为220V，加热器快速加热时的功率为2kW。求： (1)的阻值； (2)加热器保温时的功率； (3)加热器使用保温挡工作1小时消耗的电能是多少度？ (4)加热器使用快速加热挡工作15min可使水温升高40℃，则加热器对水加热的效率是多少？（结果保留一位小数） / 学科网（北京）股份有限公司 $