第十五章 电功和电热（举一反三讲义）物理新教材苏科版九年级下册

该初中物理单元复习讲义以思维导图统领“电功和电热”知识体系，通过表格对比（如电功与电功率）、分层梳理（概念-公式-计算-应用）呈现电功、电功率、焦耳定律及家庭电路等核心知识点，明确公式运用、额定功率计算等重点和非纯电阻电路分析等难点，构建清晰内在联系。 讲义亮点在于“方法技巧”专题设计，如针对电功率多档位问题，通过开关控制电阻组合模型，结合动态电路分析培养科学思维；实验题（伏安法测功率）融入科学探究要素，典例与变式题分层设置，助力不同学生提升，为教师精准教学和学生自主复习提供有力支持。

第十五章 电功和电热 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：电功 2 知识点2：电功率 6 知识点3：电流的热效应 焦耳定律 13 知识点4：家庭电路与安全用电 18 【方法技巧】 24 方法技巧1 电功率多档位问题 24 方法技巧2 电功率范围值问题 24 方法技巧3 电热的多挡问题 25 方法技巧4 动态电路中电功率的变化 25 【巩固训练】 26 【学习目标】 1、掌握电功、电热、电功率的公式及计算，能进行单位换算，明确纯电阻与非纯电阻电路的能量关系； 2、了解安全用电的核心原则（不接触低压带电体、不靠近高压带电体），知道家庭电路的组成；​ 3、能识别用电隐患，了解电热危害的防止和安全用电常识。​ 重点： 1、熟练运用电功、电热、电功率公式计算，结合串并联电路特点分析物理量；​ 2、掌握额定功率与实际功率的计算，会根据电能表参数计算电功率；​ 3、熟记安全用电常识，明确家庭电路中触电原因及防护措施（如接地、漏电保护器作用）。​ 难点： 1、区分电功与电功率的概念，避免公式混淆，理解非纯电阻电路中能量转化差异；​ 2、结合动态电路分析电功率、电热变化，同时关联安全用电（如滑动变阻器调节与电流过载风险）； 3、理解家庭电路中短路、过载导致危险的本质，及安全用电原则的实际应用（如不同场景的触电防护）。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电功 一、电能表 1、电能表的作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。 2、电能表的读数方法：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 （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用。 （2）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。 （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时。 （4）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。 4、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：。 二、电功和电能的概念 电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能 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 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，换算关系1kW·h=1度=3.6×106J。 电功 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，单位跟电能一样。 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 三、电功的计算 1、影响电功大小的因素：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。 2、电功的计算 电功的计算 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；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过该电路的电流，单位是A；t表示通电时间，单位是s；W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J。 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。 3、串、并联电路中电功的特点 （1）推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系。 a．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。 b．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。 （2）串、并联电路中电功分配关系 a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即。 b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即1。 【典例1】小明在家中拍到一张电能表的照片，如图所示。下列说法不正确的是（   ） A．此电能表的实际功率为2200W B．此电能表应接在220V的电路中使用 C．拍照片时，小明家已消耗的电能为2829.6kW·h D．电能表的转盘转过3000转，表示小明家中消耗了1度电 【典例2】如图所示，某品牌扫地机器人的电池输出电压为14V，电池容量为，其正常工作时的电流恒为1.5A。该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间为 h。若该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5分钟，则在此过程中，它消耗的电能为 J。 【典例3】如图所示，电源电压恒定，的阻值为30Ω，只闭合开关S，电流表的示数为0.2A；再闭合开关，电流表的示数变为0.5A。求： （1）电源电压； （2）两开关均闭合时，1min内整个电路消耗的电能。 【变式1】几位同学分别记录如图所示的家用电能表的读数正确的是（    ） A． B． C． D． 【变式2】某手机电池的充电电压为，电池容量为，手机电池充满电后储存的电能为 J；手机离不开芯片，芯片核心主要是由 材料制成的。 【变式3】在如图所示的电路中，，，闭合开关后，电流表示数为0.3A。试求： （1）电源电压是多少？ （2）通电10s整个电路消耗的电能是多少？ 知识点2：电功率 一、电功率的概念 1、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）；常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）；换算关系：1kW=103W；1W=1003mW。  （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。 2、电功电功率的比较 物理量 电功（W） 电功率（P） 定义 电流通过导体或用电器所做的功 1s内所消耗的电能 物理意义 描述电流做功的多少 描述消耗电能的快慢 实质 电能转化为其他形式能的过程中，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能 电流通过导体或用电器时，每秒消耗电能的多少 计算公式 W=UIt，由此可以看出，电流做功多少跟电压、电流和通电时间三个因素有关，是由它们三者的乘积决定的 P=UI，它表明电功率跟电压、电流两个因素有关，其大小由它们的乘积 决定 测里方法 用电能表直接测量 用伏安法间接测量，即测出用电器两端的电压及通过用电器的电流，然后利用公式P=UI求出电 功率 联系 利用公式 P=W/t 可得出 W=Pt 二、电功率的计算 1、电功率的定义式：。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。 对应单位：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、电功率的计算式：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、电功率的导出式：、。电功率的导出式仅适用于纯电阻电路。 推导过程;。 4、对电功率的理解与推论 对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化 可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大 电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：… 对于纯电阻比例电路来说， 无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和，即： 三、额定电压 额定功率 1、额定电压和额定电功率的相关物理量 额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示 额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示 额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示 实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示 实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率 2、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 3、额定功率与实际功率的计算 （1）纯电阻用电器，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。 四、测量灯泡的电功率 1、伏安法测量小灯泡的电功率 （1）实验目的：用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率。 （2）实验原理：。 （3）实验方法：伏安法。 （4）实验器材：干电池、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。 （5）实验步骤 步骤①根据电路图连接实物图，注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。 步骤②检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于2.5V时，停止滑动，记录此时电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中。 步骤③调节滑动变阻器的滑片，分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍（注意不能超过小灯泡的额定电压太多，否则会损坏小灯泡），记录每一次对应电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中。 步骤④将实验中记录的数据分别代入P=UI，算出小灯泡的实际功率，并填人表格中； 步骤⑤整理实验器材。 （6）实验分析和结论 ①小灯泡的发光情况由它的实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。 ②灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变，电压越大，功率越大。 ③灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。 2、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路） 方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式 安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0） 只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0 伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ， 闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ， 保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ， 【例4】为保护视力，很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示，R0为定值电阻，R为距离传感器，眼睛与电子屏幕的距离越近，其阻值越小，当电压表示数大于设定值时，会进行提示。某次眼睛和屏幕距离减小，电压表示数变化量为△U，电流表示数变化量为△I，下列分析正确的是（    ） A．眼睛距离屏幕越近，电压表示数越小 B．眼睛距离屏幕越近，电路总功率越大 C．靠近时电压表示数和电流表示数的比值变大 D．靠近时R0功率变化量等于ΔU和ΔI的乘积 【例5】机场规定严禁携带超过160W·h的充电宝乘飞机，其中“W·h”是 （填物理量）的单位。某同学带了一个充电宝，铭牌上写着电池容量20000 mA·h/3.7V，则充满电后，此充电宝的容量是 W·h。 【例6】小华做“测定小灯泡的电功率”实验，将电源、待测小灯泡（标有“6.0V”字样）、滑动变阻器（标有“10Ω 1A”字样）、电流表、开关串联，电压表并联在小灯泡两端，连接正确。然后，他将滑动变阻器滑片移至一端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大，闭合开关，观察到电压表示数、电流表示数如图所示。 序号 电压表示数（伏） 电流表示数（安） 1 6.5 0.38 2 5.5 0.46 3 4.5 0.52 4 4.0 0.54 (1)在图乙中，用笔画线代替导线，将小华的实验电路连接完整。 (2)由图甲可知，此时小灯泡两端的电压为 伏。 (3)为了测出待测小灯泡的额定功率，小华拆除电路，改变电源电压，更换滑动变阻器，重新连接电路进行实验，实验中电源电压保持不变。实验数据见表。根据小华实验的相关信息，求正常发光时小灯泡的电阻R灯。 【例7】如图所示，电源电压恒定，电流表的量程为0~3A，。只闭合开关S，滑动变阻器R（标有“40Ω 1A”字样）的滑片P处于中点时，小灯泡L（标有“3V 1.8W”字样）正常发光。（不考虑灯丝电阻的变化）。 (1)小灯泡正常发光的电阻是多少？ (2)电源电压是多少？ (3)当开关全部闭合时，在保证电路安全的前提下，求该电路消耗的最大功率？ 【变式1】如图所示的电路中，电源电压恒定，灯L1、L2是两个不同规格的小灯泡，只闭合开关S2，发现小灯泡L1比L2亮，此时电路总功率为P0，下列判断正确的是（　　） A．小灯泡L1的电阻小于小灯泡L2的电阻 B．只闭合开关S2，通过L1的电流比通过L2的电流大 C．只闭合开关S1、S2，只有L1发光，电路总功率大于P0 D．只闭合开关S1、S3，电流表A1示数大于A2示数的两倍 【变式2】现有标有“6V 6W”的灯L1和“6V 12W”的灯L2，如果两灯串联后接入电路中，恰好让其中一盏灯正常发光，则电源电压是 V，如果两灯并联后接入电路 （选填“L1”或“L2”）更亮。（灯丝电阻不变） 【变式3】在物理实验课上，小组在实验“探究并联电路中电流规律”的实验中，设计的电路如图1所示，电路正确后，小张把电流表分别接入到电路中的a、b、c处，测出a、b、c处的电流数据记录如表。 实验次数 Ia/A Ib/A Ic/A 1 0.22 0.22 0.44 2 0.24 0.24 0.48 3 0.28 0.28 0.56 (1)在进行实验时，灯泡L2突然熄灭，L1仍发光，则电路故障可能是 ； (2)小张根据如表实验数据断定“并联电路中各支路的电流一定相等”，这一结论是错误的，造成这一现象的原因是两个小灯泡的规格是 （选填“相同”或“不同”）； (3)小王用三个电流表和两个小灯泡做实验，检验并联电路干路电流是否等于各支路电流之和，其连接的电路如图2所示，这个电路中有一根导线忘记连了，请在图中把那一根导线画出来。 (4)小王正确连接好电路后，闭合开关，发现灯泡L1比L2亮，则灯泡L1的电阻 （选填“大于”“小于”或“等于”）灯泡L2的电阻；若两灯泡灯丝长度相同， 的灯丝更细。 【变式4】如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4:3，R1=4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求： (1)低温挡的功率； (2)R2的电阻值。 知识点3：电流的热效应 焦耳定律 一、探究影响电流热效应的因素 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。 2、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关 （1）实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。 （2）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验装置 （3）实验步骤 ①探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。 ②探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。 ③探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。 （4）分析论证 ①如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 ②如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 ③由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 （5）实验结论：电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 二、焦耳定律 焦耳定律 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）。 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 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 焦耳定律应用问题 （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。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 三、焦耳定律的应用 1、焦耳定律在实际中的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略．电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路．　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 2、电热器的“双挡”问题 （1）“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 （2）“双挡”的控制开关 a短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 3、电热与电功的关系 应用公式 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 四、电热的利用与防止 1、电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。电热器是将电能转化为内能来工作的。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 2、电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。 【例8】如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝、串联在电路中，且。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，通过的电流小于的电流 B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙管慢 C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系 D．该实验用到了转换法和控制变量法 【例9】在如图所示的电路中，电源两端电压恒定，R1＝10Ω。当开关S1闭合，S2断开时，电流表的示数为0.6A；当开关S1和S2都闭合时，电流表的示数为0.9A，则电源电压值为 V，电阻R2在1min内产生的电热是 J。 【例10】为了探究电热与电流的关系，做了如图所示的实验。 (1)甲、乙两个相同的容器中密封着 的空气，乙容器中电阻丝 。 (2)实验中通过观察U形管中 来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。通电一段时间后， 容器中的电阻丝产生的热量多。 (3)要使实验现象更明显，应该将R₃换成阻值更 的电阻。 【变式1】两个电热器的阻值之比为2:5，把它们并联起来接入电路中，相同时间内它们产生的热量之比是（ ） A． B． C． D． 【变式2】如果在野外没有带火柴和打火机，可以用干电池和口香糖纸取火，取宽约2cm的口香糖锡箔纸条，在其中部剪窄约为2～3mm的口香糖锡箔纸。如图所示，让锡箔纸条一端放在干电池正极，另一端放在干电池负极，用食指和拇指分别用力压住，很快就会看到锡箔纸条窄处燃烧起来，这是因为电流的 效应，锡箔纸条中部剪窄后与没剪时相比电阻 （变大/变小/不变），所以短时间内锡箔纸窄处会产生较多电热。 【变式3】在“探究导体产生的热量与导体两端的电压、电阻和通电时间关系”的实验中，实验装置如图所示，两烧瓶A、B中煤油质量相等，两支温度计的示数相同，电阻丝的阻值。 (1)在这个实验中，电流产生热量的多少是通过 体现出来的。实验中采用这种电路连接方式的目的是 。 (2)烧瓶中不装水而装煤油，是因为水的比热容较 开关接在干路上，是为了控制 相同。 (3)闭合开关后，发现B中温度计的示数上升较快，则B中电阻丝放出的热量比A中放出的热量 ，由此得出的实验结论 。 (4)实验中有同学提议利用该装置“比较水和煤油的吸热能力”，则他们应将其中的一个烧瓶中的煤油换成 相等的水，并使A、B两烧瓶中金属丝的电阻 。 (5)若B瓶中的温度计示数变化了10℃，电阻丝R2消耗了3.15×10ˉ3kW·h的电能，则烧瓶中煤油的质量是 （已知c煤油=2.1×103J/（kg·℃），不计热损失） 知识点4：家庭电路与安全用电 一、家庭电路的组成 1、家庭电路的组成 （1）家庭电路的主要组成部分有：进户线、电能表、总开关、保险装置、开关和灯泡、插 座和用电器。 （2）要分析清楚各组成部分的先顺序：为防止偷电事故，进户线首先要进电能表；为检修 电路保险丝时安全，总开关要安装在保险丝前面。 （3）开关与所控制的灯泡是串联的；各用电器之间是并联的。 2、家庭电路的连接 （1）进户线：连接户外的供电电路的电线，一根是火线，另一根是零线，它们之间有220V 的电压。 （2）电能表：测量用户在一段时间内消耗电能的仪器。 （3）总开关：能同时切断火线和零线，方便室内电路的安装和检修。 （4）保险丝：当电路中电流过大时，自动熔断并切断电源，起保护电路的作用，现在家庭 多用空气开关来取代保险丝。 （5）插座与用电器：插座给可移动家用电器供电，插座并联在电路中，两孔插座右火左零， 三孔插座右火左零上地，用电器是直接利用电能工作的器件，各用电器之间通常是并联的。 （6）开关与灯泡：开关与被控制的灯泡串联，为了安全，开关应接在火线与灯泡的尾部金 属体之间。 二、常见触电事故 触电形式 家庭电路触电 单线触电 站在地上的人接触到火线，则电流流入人体，通过人体流入大地，造成触电事故，如果这时脚下踩着绝缘材料，就不会触电 双线触电 人站在绝缘体上，若一只手接触火线，另一只手接触零线，电流将由火线流经人体回到零线，造成触电事故 高压触电 高压电弧触电 高压带电体会在周围形成强大的电场，当人靠近高压带电体到一定距离时，高压的带电体和人体间发生放电现象，电流通过人体造成高压电弧触电 跨步电压触电 高压输电线掉落在地上，地面上和电线断头距离不同的各点间存在电压，当人两脚与电线断头的距离不等时，两脚之间存在相当高的电压，这时电流从一条腿流入，另一条腿流出，造成跨步电压触电 触电事故急救 处理原则 使触电的人迅速和电源脱离，同时注意自身安全 具体做法 一是切断电源，或者用一根绝缘棒将电线挑开，使触电者尽快脱离电源；二是尽力抢救；三是发生电气火灾时，务必在切断电源后再灭火 三、插座的构造与工作方式 1、分类：按是否移动可分为固定插座和移动插座；按孔的数量分为双孔插座和三孔插座．插排是多个插座的组合； 2、接法：右孔接火线、左孔接零线、上孔接地线（右火左零上地）； 3、三孔插座配合三脚插头使用的，三脚插头的第三个脚与用电器的金属外壳相连，三孔插座的第三个孔与大地相连，这样在使用的时候就把用电器的金属外壳与大地相连通，避免用电器一旦漏电时使人发生触电事故； 4、三脚插头的第三个脚比另外两个长，这样在插入时先把用电器外壳与大地接通，拨出时后把用电器外壳与大地分离，更加安全。 四、 家庭电路中电流过大的两个原因：一是家庭电路中总功率过大，二是家庭电路中发生短路。 1、家庭电路中总功率过大 （1）家庭电路中总功率的计算：在家庭电路中，各用电器之间是并联的，家用电器的总功率等于各用电器的功率之和，即P=P1+P2+…+Pn （2）家庭电路中总电流与总功率的关系：由电功率公式P=UI可推得I=P/U。因为家庭电路的电压是一定的，U=220V，所以当总功率P越大时，电路中的总电流就越大。因此用电器的总功率过大是家庭电路中电流过大的原因之一。 2、家庭电路中总电流过大的现象及危害 （1）现象：家中电灯发光较暗；电能表的转盘转的很快；干路导线发热。 （2）危害：由公式Q=I2Rt知，总电流越大，相同时间内家庭电路中干路导线上产生的热量越大，就越可能烧坏供电线路及其他元件，甚至引起火灾。 3、短路概述：家庭电路中的短路就是直接或间接将火线和零线连通的现象。 4、造成家庭电路中短路的原因 （1）安装或改装电路时不小心，使火线和零线直接连通。 （2）电线绝缘皮被刮破或烤焦、老化，使火线和零线接通。 （3）电路进水 5、发生短路事家庭电路中电流过大的另一个原因 （1）家庭电路发生短路时，火线和零线之间只连有导线，电阻很小，此时电路中的电流会非常大。所以，发生短路是家庭电路中电流过大的另一个原因。 （2）过大的电流会产生大量热量，使保险丝熔断或空气开关跳闸，若线路老化或没有保险装置，则容易引起火灾。 五、电流过大的防护 1、保险丝 作用 电流过大时，自动熔断，以保护用电器和人身安全 制作材料 一般为电阻较大、熔点较低的铅锑合金 原理 保险丝的电阻较大而熔点较低，当电路中通过较大电流时，保险丝会产生较多的热量，使温度达到熔点自动熔断，从而切断电路，起到保护电路作用 选用原则 保险丝的额定电流等于或稍大于电路正常工作时的电流 熔断原因 （1）电路总功率过大；（2）电路中发生短路 连接方式与安装 保险丝与被保护的电路串联，保险丝安装在总开关之后 2、保险丝的选择方法：选择额定电流等于或稍大于电路正常工作电流最大值的保险丝。  （1）过粗的保险丝对电路起不到保护作用，过细的保险丝会导致电路频繁切断，不能正常 工作，因此要选择合适规格的保险丝。 （2）不能用铜丝、铁丝代替保险丝，因为铜丝铁丝的电阻小，熔点高，在电流过大时不易 熔断，根本起不到保护电路，的作用。 3、保险丝的更换原则：电路发生故障，有时会导致保险丝熔断，更换保险丝后，首先要查清熔断的原因， 再闭合总开关。 4、空气开关：现代家庭中用的空气开关相当于总开关和保险丝的共同作用，保险丝是电流的热效应原理， 空气开关是电流的磁效应原理。 六、安全用电原则 1、影响人体触电伤害的因素 （1）通过人体的电流大小：超过一定大小后，电流越大，对人体的伤害越大。 （2）持续时间：电流通过人体的时间越长，对人体的伤害越大。 2、电压越高越危险：根据欧姆定律可知，通过人体的电流取决于人体的电阻和加在人体两端的电压。通常情况下，在人的皮肤干燥的时候，人体电阻约为104~105Ω；人体的电阻可降到约103Ω。当人体触及带电体使人体成为闭合电路一部分时，就会有电流通过人体。根据可知，若通过人体的电流超过人体所承受的极限，就会造成生命危险。很明显，在人本身电阻一定情况下，电压越高越危险。 3、安全电压：只有不高于36V的电压对人体才是安全的。我国家庭电路的电压是220V，工厂用的动力电压是380V，高压输电线路的电压高达10~500kV，这些都远远超出了安全电压，因此人一旦发生触电，就会有生命危险。 4、日常生活中的安全用电原则 （1）不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 （2）更换灯泡，搬动电器前应断开电源开关。 （3）不弄湿用电器，不损坏绝缘层。 （4）保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。 （5）有金属外壳的用电器要有接地线。 5、家庭电路安装中的安全用电原则 （1）保险丝必须安装在火线上。 （2）开关必须安装在火线和用电器之间。 （3）三孔插座要严格按照“左零右火上接地”接线。 （4）带金属外壳的用电器要使用三线插头。 （5）螺口灯泡的螺旋套接零线，顶部金属片接火线。 （6）家庭电路的接地线要良好接地。 6、注意防雷 （1）雷电：雷电是自然界所产生的一种大气放电现象，是由带电荷的雷云引起的。各种雷电现象中雷云对大地的放电只占少数，但一旦发生，可能带来严重的危害。 （2）避雷针：高大建筑的顶端都有针状的金属物，通过很长的金属线与大地相连，可以防雷，叫做避雷针。 （3）避雷线：高压输电线最上面的两条导线是用来防雷的，叫避雷线，又称架空地线，简称地线。避雷线在被保护导线的上方，避免雷电击中输电线路，保护导线正常送电。 【例11】如图是一种多插孔接线板，按下某插座控制开关S，其对应指示灯D发光，再将台灯插头插入该插座，台灯与指示灯能同时发光。下列关于接线板的说法正确的是（　　） A．若指示灯D损坏，则台灯不亮 B．若该电路电流过大跳闸了，一定是电路短路了 C．将测电笔插入图中接地线的A孔，测电笔氖管发光 D．使用电冰箱时，必须将三线插头插入三孔插座中，使金属外壳接地 【例12】在潮湿环境下，人体皮肤的导电性会增强，人体电阻会 （填“升高”或“降低”），当危险电流阈值不变时，会导致安全电压 （填“升高”或“降低”）。 【例13】请按照安全用电原则将如图连接完整。 【变式1】“安全用电，珍爱生命”，下列做法符合安全用电原则的是（　　） A．禁止用铜丝、铁丝等导线代替保险丝 B．使用试电笔时，笔尖接触被测导线，手指接触笔尖 C．家庭中长时间同时使用多个大功率用电器 D．在触电事故的现场，第一时间用手去拉触电者 【变式2】小明同学想在家里安装一盏由开关控制的照明灯，如图所示是他设计的电路。图中虚线框1应该安装 （开关/照明灯）；安装完毕后，闭合开关，电灯不亮，用测电笔分别测试a、b、c点时，测电笔的氖管都发光，而测试d点时，氖管不发光，则电路的故障为 ； 【变式3】将如图所示的电路连接完整，要求开关控制电灯。 【方法技巧】 方法技巧1 电功率多档位问题 1、多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。 （1）高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小。 （2）中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档。 （3）低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 2、并联电路中求解总功率时，可以采用两种方法： 方法一：求出总电阻，然后再求解总功率（此方法计算量大，不推荐） 方法二：根据公式求解较为方便。 方法技巧2 电功率范围值问题 1、对特定条件下电路中电流、电压允许的最大值、最小值 确定出每个用电器的额定电流、电流表的量程和滑动变阻器的最大电流，以其中最小的电流作为电路的最大电流；最小电流则需滑动变阻器接入阻值最大（当滑动变阻器两端有电压限制时，需满足滑动变阻器两端电压达到最大），通过欧姆定律求解得到。通过最大电流和最小电流求得电压的最大值和最小值。 2、电路中可能出现的最大、最小功率 首先要判断：变阻器阻值从最小变到最大的过程中，相应的电压，电流的功率是否是单调变化（递增或递减）还是非单调变化，非单调变化就有最值（最大或最小）。在解题时，头脑里一定要呈数学函数图像，判断该图像的类型，性质等等。在求电功率的最大、最小值时，将电功率写成关于电阻的二次函数的形式，即P=（A-B）2+C，当A=B时有最值。 3、电路中的最大电流I大：由“用电器额定电流、电流表量程、滑动变阻器的最大电流”中的小电流值决定，则，故R小滑=R总小-R定、U小滑=I大R小滑、P大=UI大。电路中的最小电流I小：由滑动变阻器接入最大阻值决定，则R总大=R定值＋R滑大、，U滑大=I小R滑大、P小=UI小。滑动变阻器分得最大电压U滑大：由电压表量程决定。 方法技巧3 电热的多挡问题 1、多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。 （1）高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小； （2）中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档； （3）低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 2、电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q。那么，用来计算电功的公式W=UIt 不能用来计算电热，电热只能用焦耳定律 Q=I2Rt来计算。 方法技巧4 动态电路中电功率的变化 1、‌动态电路中电功率的变化‌可以通过调整电路中的元件，如滑动变阻器或电源电压的变化，来影响电路中的电流和电压分布，进而改变电路中各个元件的电功率。 2、分析步骤：①简化电路；②分析电路连接方式；③确定电表测量对象；④滑动变阻器变化时，电阻、电流、电压的变化关系；⑤电路各部分电功率的变化分析。 【巩固训练】 1．某中学开展了“安全用电，警钟长鸣”系列教育活动，在一次关于家庭用电的“对”、“错”抢答比赛中，提出以下说法，其中应答“对”的是（　　） A．家庭电路着火后应迅速用水浇灭 B．洗衣机插入三孔插座后，电灯和洗衣机是串联 C．洗衣机使用三孔插座的目的是使其金属外壳接地 D．保险丝熔断后，可以使用铜丝代替保证电路正常工作 2．在全国中小学安全教育平台上，安全用电常识是其中一项重要的教育内容。下列做法符合安全用电要求的是（    ） A．用电器的开关应该装在火线上 B．当有人触电时，立即用手将其拉开 C．家庭电路中同时工作的用电器越多，电路中的总电阻越大 D．使用试电笔辨别火线时，用笔尖接触被测的导线，手指须接触笔尖 3．小茜家新购住房刚装修完毕，家中部分照明电路如图所示。验收工程时，小茜闭合了开关S（家中其他用电器均处于断开状态），白炽灯L亮了一段时间后熄灭了，她用测电笔分别测试了图中插座的两个孔，发现测电笔都发光。她断开开关S，再次用测电笔测试插座的两个孔，假设故障只有一处，她将观察到（　　） A．测试两孔时测电笔都发光 B．测试两孔时测电笔都不发光 C．只有测试左面的孔时测电笔才发光 D．只有测试右面的孔时测电笔才发光 4．一根电炉丝烧坏了，切掉了后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．5︰6 B．6︰5 C．1︰6 D．6︰1 5．图示课本四个示例中的能量转化过程，与汽油机压缩冲程相同的是（　　）               甲 乙 丙 丁 ①甲图中反复弯折铁丝                     ②乙图中压缩空气 ③丙图中盒内燃气推出盒盖                 ④丁图中取暖器通电后电热丝发热 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 6．如图所示，在探究“影响电流热效应的因素”时，两个相同的容器内均装有质量相等的空气，实验前U型管中液面相平．下列说法中正确的是（    ） ①U型管中液柱的高度差反映电阻丝产生热量的多少 ②该装置此时探究的是电热与电流的关系 ③通电一段时间后，右侧U型管中液面的高度差更大 ④该装置还可探究电热与时间的关系 A．①③ B．①②③ C．①④ D．①②④ 7．小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示，他仔细观察照片后，得到了以下结论，你认为错误的是（　　） A．电能表的基本电流是10A B．电能表工作时的允许最大电流是20A C．电能表的转盘转过3000转，表明这个电能表消耗了1kW∙h的电能 D．拍照片时，家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h 8．如图所示是自动测量油箱内油量的装置，其中电源电压恒定不变，R1是定值电阻，油量表是由实验室常用电表改装而成，滑动变阻器R2最大阻值为40Ω，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定点转动，另一端固定着一个浮标。当滑片在a端时，电路中的电流为0.5A；当滑片在b端时，电路中的电流为0.1A，此时油箱内无油，下列说法正确的是（   ） A．R1的阻值为20Ω B．油量减少时，电路中的电流变大 C．电源电压为5V D．当油面上升时，电路的总功率变小 9．如图所示，已知灯泡的额定电压为的额定电压为，电源电压保持不变，温度对电阻的影响不计。当开关、闭合，、断开时，电压表示数为消耗的功率为其额定功率的；当开关闭合，断开时，电压表示数为；当开关闭合，断开时，电流表示数为。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为 B．电阻为 C．的额定功率为 D．只闭合、时，电路中的电流为 10．小伟设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理如图甲所示。其中，电源两端电压为6V固定不变，定值电阻R0=20Ω，R1是热敏电阻，其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示，闭合开关S后，下列说法中（　　） ①当环境温度降低，电压表的示数变小 ②当环境温度为40℃时，电压表的示数为4V ③当电压表的示数为2V时，环境温度为20℃ ④当环境温度为50℃时，定值电阻R0在1min内消耗的电能为240J A．只有①③正确 B．只有①②正确 C．只有①④正确 D．只有②④正确 11．电灯的发明，照亮了人类生活的每一个角落。图甲所示的白炽灯是利用电流的 （选填“热效应”“磁效应”或“化学效应”）使灯丝达到白炽状态而发光的，而图乙所示节能、环保的LED灯，主要是用 （选填“绝缘体材料”、“超导材料”或“半导体材料”）制成的。某品牌一盏“220V，100W”的白炽灯发光效率仅为8%，其亮度相当于一盏“220V，10W”LED灯的亮度，则该品牌的LED灯发光效率为 %。 12．如图所示为搭载自主知识产权麒麟9000S芯片的华为Mate60Pro。该手机采用锂离子聚合物5000mA•h不可拆卸式电池，电池工作电压为3.7V，则一次充满电储存电能为 J。该手机支持有线最大超级快充（20V/4.4A），兼容11V/6A或10V/4A等超级快充，若充电10分钟，最多可充满 %的电量。（保留整数） 13．小明家的取暖器具有高、中、低三挡功率，已知，，其电路简化如图所示。当闭合、断开时，取暖器处于 温挡。小明将取暖器调至中温挡，断开其它用电器，发现标有的电能表转盘在3min内转过 r。 14．如图所示为电阻R1和R2的I-U图象，其中R1的阻值为 Ω。将两电阻串联接在6V的电源两端，R1两端的电压与R2两端的电压之比为 ；通电1min，R2产生的热量为 J。 15．在如图所示，闭合开关，电灯不亮，用测电笔接触F点时氖管发光，则电路故障是 ；此时，D、E两点之间电压是 V，站在地上的人接触E点 （选填“会”“不会”）触电。 16．如图甲所示电路，定值电阻，滑动变阻器的规格为“25Ω  2A”。闭合开关后，调节滑片可得滑动变阻器的功率P与其电阻的关系图像如图乙所示，则电源电压为 V，的电功率最大值为 V。若仅将甲图中换成阻值为35Ω的定值电阻，根据乙图图像呈现的规律，则在的滑片调节过程中，通电10s产生的热量最多为 J。 17．家用电冰箱的压缩机由一个温控开关自动控制，冷藏室中的照明灯由电冰箱门控制。请在虚画出家用电冰箱的电路简图。 18．请用笔画线代替导线在图中完成家庭电路的连接。 19．如图所示，小明对以下三个实验进行复习总结。 (1)甲实验中，不同物质吸收热量的多少是通过 反映的； (2)乙实验中，应在 时记录水的末温，小明发现用碎纸片加热的烧杯水温升得快，这 （选填“能”或“不能”）说明碎纸片的热值大； (3)丙实验中，小明选用煤油而不用水，主要是因为煤油的 比水的小，实验现象更明显；为了探究电热与电流的关系，除图示器材外， （选填“需要”或“不需要”）添加秒表； (4)下列说法正确的是 。 A．甲实验中要控制酒精灯内的酒精质量相同 B．每个实验中盛被加热物质的容器不需要相同 C．三个实验都需要控制被加热物质的质量相等 D．三个实验都需要利用天平、秒表和温度计 20．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选取了额定电压为2.5V的小灯泡L（正常发光时阻值约为10Ω），有两个规格分别为“10Ω，0.5A”、“20Ω，1A”的滑动变阻器，电源电压保持6V不变，电路如图甲所示。 (1)实验中选择的滑动变阻器的规格是 ； (2)实验中，移动滑动变阻器的滑片，进行了多次测量，并绘制了通过小灯泡的电流I随其两端电压U变化的图象如图乙所示，由图象可知，小灯泡的额定功率为 ，此时灯泡的电阻是 Ω。 (3)小亮实验时发现他的桌上没有电流表，却多了一个最大阻值为的滑动变阻器，于是他设计了如图丙所示电路，测出了额定电压为“”小灯泡正常发光时的电阻； ①闭合开关S，先调节滑动变阻器的滑片到最左端，再调节滑动变阻器R，直到电压表的示数为； ②接着调节滑动变阻器的滑片到最右端，读出此时电压表的示数为U； ③小灯泡正常发光时电阻的表达式 （用U、和表示）。 21．电池容量是决定电动汽车续航里程的主要因素，某汽车电池容量为，电池最低电量为电池容量的20%。 (1)用的“快充”充电桩给该车充电，则从最低电量到充满电需多少分钟？ (2)充满电时，电池所储备的电能相当于完全燃烧多少质量汽油所释放的能量？（汽油的热值q取 (3)汽车充满电行驶后，显示电池降至最低电量，若整车能量利用率为，汽车行驶过程中所受平均阻力多大? 22．如图所示电路，电源电压不变，R1是定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关，将滑动变阻器 R2的滑片 P从最左端移动到最右端的过程中，电压表示数的最大值为 5V，电流表的示数变化范围为0.1A~0.6A。则 (1)电源电压为 V，滑动变阻器R2的最大阻值为 Ω； (2)滑动变阻器R2的滑片P置于最右端时通电1min滑动变阻器R2产生的热量为 J； (3)变阻器滑片在上述移动过程中，R1的电功率变化了 W。 23．图甲是某款鸡蛋孵化器，底部装有加热器。通电后，加热器对水加热，水向上方鸡蛋传递热量，提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙，R1、R2都是发热电阻，孵化器相关参数如下表所示。 额定电压 220V 额定功率 加热挡 110W 保温挡 22W (1)孵化器在保温挡正常工作，通过R2的电流是多少？ (2)R1的阻值是多少？ (3)将该孵化器单独接在220V电路中，在加热挡正常工作6min，将使标有“220V  3000imp/kW·h”的电能表指示灯闪烁多少次？ / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十五章 电功和电热 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：电功 2 知识点2：电功率 7 知识点3：电流的热效应 焦耳定律 18 知识点4：家庭电路与安全用电 26 【方法技巧】 34 方法技巧1 电功率多档位问题 34 方法技巧2 电功率范围值问题 34 方法技巧3 电热的多挡问题 35 方法技巧4 动态电路中电功率的变化 35 【巩固训练】 35 【学习目标】 1、掌握电功、电热、电功率的公式及计算，能进行单位换算，明确纯电阻与非纯电阻电路的能量关系； 2、了解安全用电的核心原则（不接触低压带电体、不靠近高压带电体），知道家庭电路的组成；​ 3、能识别用电隐患，了解电热危害的防止和安全用电常识。​ 重点： 1、熟练运用电功、电热、电功率公式计算，结合串并联电路特点分析物理量；​ 2、掌握额定功率与实际功率的计算，会根据电能表参数计算电功率；​ 3、熟记安全用电常识，明确家庭电路中触电原因及防护措施（如接地、漏电保护器作用）。​ 难点： 1、区分电功与电功率的概念，避免公式混淆，理解非纯电阻电路中能量转化差异；​ 2、结合动态电路分析电功率、电热变化，同时关联安全用电（如滑动变阻器调节与电流过载风险）； 3、理解家庭电路中短路、过载导致危险的本质，及安全用电原则的实际应用（如不同场景的触电防护）。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电功 一、电能表 1、电能表的作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。 2、电能表的读数方法：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 （1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用。 （2）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。 （3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时。 （4）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。 4、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：。 二、电功和电能的概念 电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能 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 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，换算关系1kW·h=1度=3.6×106J。 电功 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，单位跟电能一样。 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 三、电功的计算 1、影响电功大小的因素：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。 2、电功的计算 电功的计算 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；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过该电路的电流，单位是A；t表示通电时间，单位是s；W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J。 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。 3、串、并联电路中电功的特点 （1）推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系。 a．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。 b．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。 （2）串、并联电路中电功分配关系 a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即。 b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即1。 【典例1】小明在家中拍到一张电能表的照片，如图所示。下列说法不正确的是（   ） A．此电能表的实际功率为2200W B．此电能表应接在220V的电路中使用 C．拍照片时，小明家已消耗的电能为2829.6kW·h D．电能表的转盘转过3000转，表示小明家中消耗了1度电 【答案】A 【详解】A．电能表上铭牌标的是电能表的工作电压和基本电流，故该电能表的额定功率为 故A错误，符合题意； B．根据题图可知，电能表的工作电压为220V，故B正确，不符合题意； C．电能表的读数由两部分组成，即整数部分和小数部分，该表盘上显示数字的最后一位是小数位，电能表读数的单位是，所以显示已用电，故C正确，不符合题意； D．表示用电器每消耗1的电能，该电能表上的转盘转过3000圈，故D正确，不符合题意。 故选A。 【典例2】如图所示，某品牌扫地机器人的电池输出电压为14V，电池容量为，其正常工作时的电流恒为1.5A。该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间为 h。若该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5分钟，则在此过程中，它消耗的电能为 J。 【答案】 2 6300 【详解】[1]电池充满电储存的电能为 该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间为 [2]若该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5分钟，则在此过程中，它消耗的电能为 【典例3】如图所示，电源电压恒定，的阻值为30Ω，只闭合开关S，电流表的示数为0.2A；再闭合开关，电流表的示数变为0.5A。求： （1）电源电压； （2）两开关均闭合时，1min内整个电路消耗的电能。 【详解】解：由图得闭合开关S，定值电阻R1单独工作，电流表测量电路电流，电流表的示数为0.2A；再闭合S1，两电阻并联，电流表测量干路电流，电流表的示数变为0.5A。 （1）由欧姆定律得，电源电压 （2）两开关闭合时，1min内电路消耗的电能 答：（1）电源电压6V； （2）两开关均闭合时，1min内整个电路消耗的电能为180J。 【变式1】几位同学分别记录如图所示的家用电能表的读数正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】家用电能表使用的单位是，电能表的最后一位是小数，故读数为。故ABD错误，C正确。 故选C。 【变式2】某手机电池的充电电压为，电池容量为，手机电池充满电后储存的电能为 J；手机离不开芯片，芯片核心主要是由 材料制成的。 【答案】 半导体 【解析】【小题1】[1]由题可知，电池容量为，所以手机电池充满电后储存的电能 [2]芯片核心材料属于半导体（如硅），因其导电性介于导体和绝缘体之间，是制造集成电路的基础。 【变式3】在如图所示的电路中，，，闭合开关后，电流表示数为0.3A。试求： （1）电源电压是多少？ （2）通电10s整个电路消耗的电能是多少？ 【详解】解：（1）两个电阻并联，电源电压等于R2之路的电压，电源电压 （2）通过R1的电流 干路中的电流 通电10s整个电路消耗的电能 答：（1）电源电压是9V。 （2）通电10s整个电路消耗的电能是67.5J。 知识点2：电功率 一、电功率的概念 1、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）；常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）；换算关系：1kW=103W；1W=1003mW。  （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。 2、电功电功率的比较 物理量 电功（W） 电功率（P） 定义 电流通过导体或用电器所做的功 1s内所消耗的电能 物理意义 描述电流做功的多少 描述消耗电能的快慢 实质 电能转化为其他形式能的过程中，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能 电流通过导体或用电器时，每秒消耗电能的多少 计算公式 W=UIt，由此可以看出，电流做功多少跟电压、电流和通电时间三个因素有关，是由它们三者的乘积决定的 P=UI，它表明电功率跟电压、电流两个因素有关，其大小由它们的乘积 决定 测里方法 用电能表直接测量 用伏安法间接测量，即测出用电器两端的电压及通过用电器的电流，然后利用公式P=UI求出电 功率 联系 利用公式 P=W/t 可得出 W=Pt 二、电功率的计算 1、电功率的定义式：。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。 对应单位：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、电功率的计算式：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、电功率的导出式：、。电功率的导出式仅适用于纯电阻电路。 推导过程;。 4、对电功率的理解与推论 对电功率的理解 P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化 可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大 电功率的三个推论 对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：…=R1：R2：… 对于纯电阻比例电路来说， 无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和，即： 三、额定电压 额定功率 1、额定电压和额定电功率的相关物理量 额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示 额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示 额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示 实际电压 用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示 实际功率 用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率 2、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 3、额定功率与实际功率的计算 （1）纯电阻用电器，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。 四、测量灯泡的电功率 1、伏安法测量小灯泡的电功率 （1）实验目的：用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率。 （2）实验原理：。 （3）实验方法：伏安法。 （4）实验器材：干电池、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。 （5）实验步骤 步骤①根据电路图连接实物图，注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。 步骤②检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于2.5V时，停止滑动，记录此时电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中。 步骤③调节滑动变阻器的滑片，分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍（注意不能超过小灯泡的额定电压太多，否则会损坏小灯泡），记录每一次对应电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中。 步骤④将实验中记录的数据分别代入P=UI，算出小灯泡的实际功率，并填人表格中； 步骤⑤整理实验器材。 （6）实验分析和结论 ①小灯泡的发光情况由它的实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮。 ②灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变，电压越大，功率越大。 ③灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。 2、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路） 方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式 安阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0） 只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0 伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ， 闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ， 保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ， 【例4】为保护视力，很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示，R0为定值电阻，R为距离传感器，眼睛与电子屏幕的距离越近，其阻值越小，当电压表示数大于设定值时，会进行提示。某次眼睛和屏幕距离减小，电压表示数变化量为△U，电流表示数变化量为△I，下列分析正确的是（    ） A．眼睛距离屏幕越近，电压表示数越小 B．眼睛距离屏幕越近，电路总功率越大 C．靠近时电压表示数和电流表示数的比值变大 D．靠近时R0功率变化量等于ΔU和ΔI的乘积 【答案】B 【详解】由电路图可知，距离传感器R与定值电阻R0串联，电压表测量R0两端的电压，电流表测量电路中的总电流。 AB．当眼睛距离屏幕越近时，传感器的阻值变小，根据串联电路的电阻特点，电路的总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流I变大，根据可知，定值电阻两端的电压即电压表示数变大，电源电压不变，根据可知，电路总功率变大，故A错误，B正确； C．电压表测量R0两端的电压，所以电压表示数和电流表示数的比值等于定值电阻R0的阻值，因为R0是定值电阻，其阻值不发生变化，所以该比值保持不变，故C错误； D．设靠近前后R0两端的电压分别为U1和U2，通过它的电流分别为I1、I2。根据题意，电流表示数变化量 电压表示数变化量 R0的功率变化量为 而ΔU和ΔI的乘积为 显然， 故D错误。 故选B。 【例5】机场规定严禁携带超过160W·h的充电宝乘飞机，其中“W·h”是 （填物理量）的单位。某同学带了一个充电宝，铭牌上写着电池容量20000 mA·h/3.7V，则充满电后，此充电宝的容量是 W·h。 【答案】 电能 74 【详解】[1]机场规定严禁携带超过的充电宝乘飞机，其中“W·h”是功率单位与时间单位的乘积，由可知，“W·h”是电能（电功）的单位。 [2]充满电后，此充电宝的容量是 【例6】小华做“测定小灯泡的电功率”实验，将电源、待测小灯泡（标有“6.0V”字样）、滑动变阻器（标有“10Ω 1A”字样）、电流表、开关串联，电压表并联在小灯泡两端，连接正确。然后，他将滑动变阻器滑片移至一端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大，闭合开关，观察到电压表示数、电流表示数如图所示。 序号 电压表示数（伏） 电流表示数（安） 1 6.5 0.38 2 5.5 0.46 3 4.5 0.52 4 4.0 0.54 (1)在图乙中，用笔画线代替导线，将小华的实验电路连接完整。 (2)由图甲可知，此时小灯泡两端的电压为 伏。 (3)为了测出待测小灯泡的额定功率，小华拆除电路，改变电源电压，更换滑动变阻器，重新连接电路进行实验，实验中电源电压保持不变。实验数据见表。根据小华实验的相关信息，求正常发光时小灯泡的电阻R灯。 【答案】(1) (2)6.5 (3)11.5 【详解】（1）由题知，小灯泡额定电压为6V，因此应选择电压表的大量程，故将电压表负接线柱与小灯泡左端相连，将标有“15V”的正接线柱与小灯泡右端相连。如图所示： （2）由图甲可知，电压表选择的是大量程，分度值为0.5V，故电压表示数为6.5V，故此时小灯泡两端的电压为6.5V。 （3）由题，未更换滑动变阻器和电源前，电压表测小灯泡两端电压，此时电压表示数为6.5V，电流表示数为0.54A，超过小灯泡的额定电压。更换滑动变阻器和电源后，由表中数据可知，电流表示数变大，电压表示数减小，说明此时电压表测滑动变阻器两端的电压，由于通过小灯泡的电流为0.54A时，小灯泡两端电压为6.5V，由表中数据可知通过滑动变阻器的电流为0.54A时，滑动变阻器两端电压为4V，则电源电压 由表中数据可知，电压表示数为4.5V时，小灯泡两端电压为6V，电流表示数为0.52A，由欧姆定律可知， 【例7】如图所示，电源电压恒定，电流表的量程为0~3A，。只闭合开关S，滑动变阻器R（标有“40Ω 1A”字样）的滑片P处于中点时，小灯泡L（标有“3V 1.8W”字样）正常发光。（不考虑灯丝电阻的变化）。 (1)小灯泡正常发光的电阻是多少？ (2)电源电压是多少？ (3)当开关全部闭合时，在保证电路安全的前提下，求该电路消耗的最大功率？ 【详解】（1）由小灯泡的铭牌“3V 1.8W”可知，小灯泡正常发光时的电阻 （2）由电路可知，只闭合开关S，滑动变阻器与灯泡串联接入电路，由题意知，滑动变阻器R的滑片P处于中点时，小灯泡L正常发光，此时滑动变阻器滑片P处于中点，其接入电路的电阻为 小灯泡正常发光，说明通过小灯泡的电流为其额定电流，即电路中的电流为 根据串联电路的特点和欧姆定律，电源电压等于各部分电压之和 （3）由电路图可知，当开关全部闭合时，小灯泡被短路，滑动变阻器R与定值电阻R0并联，电流表的量程为0~3A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，通过定值电阻R0的电流为 则电流允许通过的最大电流为 则该电路消耗的最大功率 【变式1】如图所示的电路中，电源电压恒定，灯L1、L2是两个不同规格的小灯泡，只闭合开关S2，发现小灯泡L1比L2亮，此时电路总功率为P0，下列判断正确的是（　　） A．小灯泡L1的电阻小于小灯泡L2的电阻 B．只闭合开关S2，通过L1的电流比通过L2的电流大 C．只闭合开关S1、S2，只有L1发光，电路总功率大于P0 D．只闭合开关S1、S3，电流表A1示数大于A2示数的两倍 【答案】C 【详解】AB．只闭合开关S2时，灯L1和L2串联，根据串联电路的电流特点，通过L1的电流等于通过L2的电流；由题意可知，小灯泡L1比L2亮，说明L1的实际功率P1大于L2的实际功率P2，根据P=I2R可知，当电流相等时，灯泡L1的电阻大于小灯泡L2的电阻，故AB错误； C．只闭合开关S1、S2时，电流经过L1后经开关S1、A1流回电源负极，灯L2被短路，此时只有灯L1会发光，此时电路的总电阻为；只闭合开关S2时，灯L1和L2串联，电路总电阻为，所以R总<R总′，电源电压恒定，根据电功率公式可知，此时的电路总功率大于只闭合开关S2时的电功率，故C正确； D．只闭合开关S1、S3时，灯L1和L2并联，电流表A1测量干路电流，电流表A2测量通过L2的电流。根据并联电路各支路电压相等的特点，L1和L2两端的电压都等于电源电压，两灯的电阻不同，所以通过两灯的电流不同；由于灯泡L1的电阻大于小灯泡L2的电阻，所以通过L1的电流小于通过L2的电流，即；电流表A₁的示数，因为，所以 即电流表A1的示数小于A2示数的两倍，故D错误。 故选C。 【变式2】现有标有“6V 6W”的灯L1和“6V 12W”的灯L2，如果两灯串联后接入电路中，恰好让其中一盏灯正常发光，则电源电压是 V，如果两灯并联后接入电路 （选填“L1”或“L2”）更亮。（灯丝电阻不变） 【答案】 9 L2 【详解】[1]由可得，两灯泡的额定电流分别为， 由可得，两灯泡的电阻分别为， 串联电路中各处的电流相等，且其中一盏灯恰好正常发光，所以能正常发光的灯泡为额定电流较小的L1灯，电路中的电流 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电源的电压 [2]在并联电路中，各支路两端的电压相同，由公式可知，电阻越小的灯泡，电功率越大，灯泡越亮，已知小灯泡L1的电阻为6Ω，小灯泡L2的电阻为3Ω，所以小灯泡L2更亮。 【变式3】在物理实验课上，小组在实验“探究并联电路中电流规律”的实验中，设计的电路如图1所示，电路正确后，小张把电流表分别接入到电路中的a、b、c处，测出a、b、c处的电流数据记录如表。 实验次数 Ia/A Ib/A Ic/A 1 0.22 0.22 0.44 2 0.24 0.24 0.48 3 0.28 0.28 0.56 (1)在进行实验时，灯泡L2突然熄灭，L1仍发光，则电路故障可能是 ； (2)小张根据如表实验数据断定“并联电路中各支路的电流一定相等”，这一结论是错误的，造成这一现象的原因是两个小灯泡的规格是 （选填“相同”或“不同”）； (3)小王用三个电流表和两个小灯泡做实验，检验并联电路干路电流是否等于各支路电流之和，其连接的电路如图2所示，这个电路中有一根导线忘记连了，请在图中把那一根导线画出来。 (4)小王正确连接好电路后，闭合开关，发现灯泡L1比L2亮，则灯泡L1的电阻 （选填“大于”“小于”或“等于”）灯泡L2的电阻；若两灯泡灯丝长度相同， 的灯丝更细。 【答案】(1)L2断路 (2)相同 (3) (4) 小于 L2 【详解】（1）并联电路中各支路互不影响，灯泡 L2突然熄灭，L1仍发光，说明 L1所在支路正常，L2所在支路出现故障，若 L2短路，电源会被短路，L1也不会发光，所以故障只能是 L2断路。 （2）并联电路中，若用电器的规格相同，则各支路电流相等。实验中得出“并联电路中各支路的电流一定相等”这一错误结论，是因为选用了规格相同的小灯泡，从而电流相等，这一结论不具有普遍性。 （3）根据并联电路的特点，电流从电源正极流出后应分成两条支路，分别经过两个灯泡，再汇合流回电源负极，且三个电流表分别测量干路和两条支路的电流。因此，应将电源负极与左下角电流表的负接线柱相连，使电流形成完整回路，实物连接如图所示： （4）[1][2]并联电路中各支路电压相等，根据公式，灯泡L1比L2亮，说明 L1的实际功率P更大，电压U相同的情况下，电阻R越小，功率越大，所以灯泡L1的电阻小于灯泡L2的电阻。当两灯泡灯丝长度相同、材料相同时，电阻越大，横截面积越小，所以 L2的灯丝更细。 【变式4】如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4:3，R1=4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求： (1)低温挡的功率； (2)R2的电阻值。 【详解】（1）由题意可知，只闭合S1时，电路为低温挡，此时只有电阻R1接入电路，低温挡的功率为 （2）当S1、S2都闭合时，电路为高温挡，此时电阻R1和R2并联。高温挡的功率为 电阻R2消耗的功率为 可得R2的电阻值为 知识点3：电流的热效应 焦耳定律 一、探究影响电流热效应的因素 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。 2、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关 （1）实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。 （2）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验装置 （3）实验步骤 ①探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。 ②探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。 ③探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。 （4）分析论证 ①如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 ②如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 ③由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 （5）实验结论：电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 二、焦耳定律 焦耳定律 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）。 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 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 焦耳定律应用问题 （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。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 三、焦耳定律的应用 1、焦耳定律在实际中的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略．电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路．　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 2、电热器的“双挡”问题 （1）“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 （2）“双挡”的控制开关 a短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 3、电热与电功的关系 应用公式 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 四、电热的利用与防止 1、电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。电热器是将电能转化为内能来工作的。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 2、电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。 【例8】如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝、串联在电路中，且。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，通过的电流小于的电流 B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙管慢 C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系 D．该实验用到了转换法和控制变量法 【答案】D 【详解】A．因为、串联在电路中，根据串联电路电流处处相等的特点可知，闭合开关后，通过的电流等于的电流，故A错误； B．已知，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律可知，产生的热量多。因为U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，所在容器中空气吸收的热量多，温度升高得快，所以甲管中液面上升比乙快，故B错误； C．该实验中两电阻丝串联，电流和通电时间相等，电阻不同，是用于探究电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系，而不是电压和通电时间一定时，故C错误； D．通过U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，从而反映电阻丝产生热量的多少，运用了转换法；控制电流和通电时间相同，研究电热与电阻的关系，运用了控制变量法，故D正确。 故选D。 【例9】在如图所示的电路中，电源两端电压恒定，R1＝10Ω。当开关S1闭合，S2断开时，电流表的示数为0.6A；当开关S1和S2都闭合时，电流表的示数为0.9A，则电源电压值为 V，电阻R2在1min内产生的电热是 J。 【答案】 6 108 【详解】[1]当开关S1闭合，S2断开时，电路为R1的简单电路，此时电流表的示数为0.6A即电路中的电流为0.6A，根据欧姆定律可得，电源电压为U=I1R1=0.6A×10Ω=6V [2]当开关S1和S2都闭合时，两电阻并联，电流表测干路电流，电流表的示数为0.9A即干路电流为0.9A，由并联电路电流特点可知，通过R2的电流为I2=I-I1=0.9A-0.6A=0.3A 电阻R2在1min内产生的电热为Q=I2R2t=UI2t=6V×0.3A×1×60s=108J 【例10】为了探究电热与电流的关系，做了如图所示的实验。 (1)甲、乙两个相同的容器中密封着 的空气，乙容器中电阻丝 。 (2)实验中通过观察U形管中 来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。通电一段时间后， 容器中的电阻丝产生的热量多。 (3)要使实验现象更明显，应该将R₃换成阻值更 的电阻。 【答案】(1) 质量和温度相同 10 (2) 液面高度差 甲 (3)小 【详解】（1）[1][2]为了探究电热与电流的关系，根据控制变量法及转换法，甲、乙两个相同的容器中应密封着质量和温度相同的空气，甲、乙两个容器中电阻丝的阻值相同，即 （2）[1]根据转换法，实验中通过观察U形管中液面高度差来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。 [2]R2、R3并联后与R1串联，则通过R1的电流大于通过R2的电流，且 根据可知通电一段时间后，甲容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）要使实验现象更明显，即右容器中电阻丝产生热量更小一些，根据可知，应让通过乙容器中电阻丝的电流更小一些，根据串联、并联电路电流的规律知，通过R3的电流应更大一些，根据并联电路电压的规律和欧姆定律可知，应该将R3换成电阻更小的电阻。 【变式1】两个电热器的阻值之比为2:5，把它们并联起来接入电路中，相同时间内它们产生的热量之比是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意可知，两个电热器并联起来接入电路中，且两电阻之比为 由于并联电路中各支路两端的电压相等，所以由可得，相同时间内产生的热量之比 【变式2】如果在野外没有带火柴和打火机，可以用干电池和口香糖纸取火，取宽约2cm的口香糖锡箔纸条，在其中部剪窄约为2～3mm的口香糖锡箔纸。如图所示，让锡箔纸条一端放在干电池正极，另一端放在干电池负极，用食指和拇指分别用力压住，很快就会看到锡箔纸条窄处燃烧起来，这是因为电流的 效应，锡箔纸条中部剪窄后与没剪时相比电阻 （变大/变小/不变），所以短时间内锡箔纸窄处会产生较多电热。 【答案】 热 变大 【详解】[1]电流通过锡纸条，窄处燃烧起来，说明通电后产生热量，即将电能转化为内能，这是利用了电流的热效应。 [2]锡箔纸条中部剪窄后与没剪时相比，材料和长度不变，横截面积小，根据电阻的影响因素可知，电阻变大。 【变式3】在“探究导体产生的热量与导体两端的电压、电阻和通电时间关系”的实验中，实验装置如图所示，两烧瓶A、B中煤油质量相等，两支温度计的示数相同，电阻丝的阻值。 (1)在这个实验中，电流产生热量的多少是通过 体现出来的。实验中采用这种电路连接方式的目的是 。 (2)烧瓶中不装水而装煤油，是因为水的比热容较 开关接在干路上，是为了控制 相同。 (3)闭合开关后，发现B中温度计的示数上升较快，则B中电阻丝放出的热量比A中放出的热量 ，由此得出的实验结论 。 (4)实验中有同学提议利用该装置“比较水和煤油的吸热能力”，则他们应将其中的一个烧瓶中的煤油换成 相等的水，并使A、B两烧瓶中金属丝的电阻 。 (5)若B瓶中的温度计示数变化了10℃，电阻丝R2消耗了3.15×10ˉ3kW·h的电能，则烧瓶中煤油的质量是 （已知c煤油=2.1×103J/（kg·℃），不计热损失） 【答案】(1) 温度计的示数 保持电阻丝两端的电压相等 (2) 大 通电时间 (3) 多 在导体两端电压和时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越少 (4) 质量 相等 (5)0.54 kg 【详解】（1）[1]实验中无法直接测量电流产生热量的多少，通过观察温度计的示数变化来间接判断，示数变化越大，说明电流产生的热量越多。 [2]由图可知，两电阻丝采用并联连接方式，根据并联电路电压规律，可保持两电阻丝两端的电压相等。 （2）[1]水的比热容较大，相同质量的水和煤油吸收相同热量时，水的温度变化较小，温度计示数变化不明显，不利于观察实验现象，所以选择煤油。 [2]开关接在干路上，可同时控制两支路的通断，确保通过两电阻丝的通电时间相同，符合控制变量法的要求。 （3）[1]温度计示数上升越快，说明液体吸收的热量越多，即电阻丝放出的热量越多，因此B中电阻丝放出的热量比A中多。 [2]实验中两电阻丝两端电压和通电时间相同，电阻丝阻值不同，且B中电阻丝阻值小于A中，B中产生热量更多，由此得出结论：在导体两端电压和时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越少。 （4）[1]比较水和煤油的吸热能力，需控制两种物质的质量相等，因此应将一个烧瓶中的煤油换成质量相等的水。 [2]根据控制变量法，要探究物质吸热能力与种类的关系，需保证其他变量相同，因此A、B两烧瓶中金属丝的电阻应相等，确保相同时间内产生的热量相同。 （5）消耗的电能 不计热损失时，煤油吸收的热量等于电阻丝消耗的电能，即 根据吸热公式Q吸= c煤mΔt，可得煤油的质量 知识点4：家庭电路与安全用电 一、家庭电路的组成 1、家庭电路的组成 （1）家庭电路的主要组成部分有：进户线、电能表、总开关、保险装置、开关和灯泡、插 座和用电器。 （2）要分析清楚各组成部分的先顺序：为防止偷电事故，进户线首先要进电能表；为检修 电路保险丝时安全，总开关要安装在保险丝前面。 （3）开关与所控制的灯泡是串联的；各用电器之间是并联的。 2、家庭电路的连接 （1）进户线：连接户外的供电电路的电线，一根是火线，另一根是零线，它们之间有220V 的电压。 （2）电能表：测量用户在一段时间内消耗电能的仪器。 （3）总开关：能同时切断火线和零线，方便室内电路的安装和检修。 （4）保险丝：当电路中电流过大时，自动熔断并切断电源，起保护电路的作用，现在家庭 多用空气开关来取代保险丝。 （5）插座与用电器：插座给可移动家用电器供电，插座并联在电路中，两孔插座右火左零， 三孔插座右火左零上地，用电器是直接利用电能工作的器件，各用电器之间通常是并联的。 （6）开关与灯泡：开关与被控制的灯泡串联，为了安全，开关应接在火线与灯泡的尾部金 属体之间。 二、常见触电事故 触电形式 家庭电路触电 单线触电 站在地上的人接触到火线，则电流流入人体，通过人体流入大地，造成触电事故，如果这时脚下踩着绝缘材料，就不会触电 双线触电 人站在绝缘体上，若一只手接触火线，另一只手接触零线，电流将由火线流经人体回到零线，造成触电事故 高压触电 高压电弧触电 高压带电体会在周围形成强大的电场，当人靠近高压带电体到一定距离时，高压的带电体和人体间发生放电现象，电流通过人体造成高压电弧触电 跨步电压触电 高压输电线掉落在地上，地面上和电线断头距离不同的各点间存在电压，当人两脚与电线断头的距离不等时，两脚之间存在相当高的电压，这时电流从一条腿流入，另一条腿流出，造成跨步电压触电 触电事故急救 处理原则 使触电的人迅速和电源脱离，同时注意自身安全 具体做法 一是切断电源，或者用一根绝缘棒将电线挑开，使触电者尽快脱离电源；二是尽力抢救；三是发生电气火灾时，务必在切断电源后再灭火 三、插座的构造与工作方式 1、分类：按是否移动可分为固定插座和移动插座；按孔的数量分为双孔插座和三孔插座．插排是多个插座的组合； 2、接法：右孔接火线、左孔接零线、上孔接地线（右火左零上地）； 3、三孔插座配合三脚插头使用的，三脚插头的第三个脚与用电器的金属外壳相连，三孔插座的第三个孔与大地相连，这样在使用的时候就把用电器的金属外壳与大地相连通，避免用电器一旦漏电时使人发生触电事故； 4、三脚插头的第三个脚比另外两个长，这样在插入时先把用电器外壳与大地接通，拨出时后把用电器外壳与大地分离，更加安全。 四、 家庭电路中电流过大的两个原因：一是家庭电路中总功率过大，二是家庭电路中发生短路。 1、家庭电路中总功率过大 （1）家庭电路中总功率的计算：在家庭电路中，各用电器之间是并联的，家用电器的总功率等于各用电器的功率之和，即P=P1+P2+…+Pn （2）家庭电路中总电流与总功率的关系：由电功率公式P=UI可推得I=P/U。因为家庭电路的电压是一定的，U=220V，所以当总功率P越大时，电路中的总电流就越大。因此用电器的总功率过大是家庭电路中电流过大的原因之一。 2、家庭电路中总电流过大的现象及危害 （1）现象：家中电灯发光较暗；电能表的转盘转的很快；干路导线发热。 （2）危害：由公式Q=I2Rt知，总电流越大，相同时间内家庭电路中干路导线上产生的热量越大，就越可能烧坏供电线路及其他元件，甚至引起火灾。 3、短路概述：家庭电路中的短路就是直接或间接将火线和零线连通的现象。 4、造成家庭电路中短路的原因 （1）安装或改装电路时不小心，使火线和零线直接连通。 （2）电线绝缘皮被刮破或烤焦、老化，使火线和零线接通。 （3）电路进水 5、发生短路事家庭电路中电流过大的另一个原因 （1）家庭电路发生短路时，火线和零线之间只连有导线，电阻很小，此时电路中的电流会非常大。所以，发生短路是家庭电路中电流过大的另一个原因。 （2）过大的电流会产生大量热量，使保险丝熔断或空气开关跳闸，若线路老化或没有保险装置，则容易引起火灾。 五、电流过大的防护 1、保险丝 作用 电流过大时，自动熔断，以保护用电器和人身安全 制作材料 一般为电阻较大、熔点较低的铅锑合金 原理 保险丝的电阻较大而熔点较低，当电路中通过较大电流时，保险丝会产生较多的热量，使温度达到熔点自动熔断，从而切断电路，起到保护电路作用 选用原则 保险丝的额定电流等于或稍大于电路正常工作时的电流 熔断原因 （1）电路总功率过大；（2）电路中发生短路 连接方式与安装 保险丝与被保护的电路串联，保险丝安装在总开关之后 2、保险丝的选择方法：选择额定电流等于或稍大于电路正常工作电流最大值的保险丝。  （1）过粗的保险丝对电路起不到保护作用，过细的保险丝会导致电路频繁切断，不能正常 工作，因此要选择合适规格的保险丝。 （2）不能用铜丝、铁丝代替保险丝，因为铜丝铁丝的电阻小，熔点高，在电流过大时不易 熔断，根本起不到保护电路，的作用。 3、保险丝的更换原则：电路发生故障，有时会导致保险丝熔断，更换保险丝后，首先要查清熔断的原因， 再闭合总开关。 4、空气开关：现代家庭中用的空气开关相当于总开关和保险丝的共同作用，保险丝是电流的热效应原理， 空气开关是电流的磁效应原理。 六、安全用电原则 1、影响人体触电伤害的因素 （1）通过人体的电流大小：超过一定大小后，电流越大，对人体的伤害越大。 （2）持续时间：电流通过人体的时间越长，对人体的伤害越大。 2、电压越高越危险：根据欧姆定律可知，通过人体的电流取决于人体的电阻和加在人体两端的电压。通常情况下，在人的皮肤干燥的时候，人体电阻约为104~105Ω；人体的电阻可降到约103Ω。当人体触及带电体使人体成为闭合电路一部分时，就会有电流通过人体。根据可知，若通过人体的电流超过人体所承受的极限，就会造成生命危险。很明显，在人本身电阻一定情况下，电压越高越危险。 3、安全电压：只有不高于36V的电压对人体才是安全的。我国家庭电路的电压是220V，工厂用的动力电压是380V，高压输电线路的电压高达10~500kV，这些都远远超出了安全电压，因此人一旦发生触电，就会有生命危险。 4、日常生活中的安全用电原则 （1）不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 （2）更换灯泡，搬动电器前应断开电源开关。 （3）不弄湿用电器，不损坏绝缘层。 （4）保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。 （5）有金属外壳的用电器要有接地线。 5、家庭电路安装中的安全用电原则 （1）保险丝必须安装在火线上。 （2）开关必须安装在火线和用电器之间。 （3）三孔插座要严格按照“左零右火上接地”接线。 （4）带金属外壳的用电器要使用三线插头。 （5）螺口灯泡的螺旋套接零线，顶部金属片接火线。 （6）家庭电路的接地线要良好接地。 6、注意防雷 （1）雷电：雷电是自然界所产生的一种大气放电现象，是由带电荷的雷云引起的。各种雷电现象中雷云对大地的放电只占少数，但一旦发生，可能带来严重的危害。 （2）避雷针：高大建筑的顶端都有针状的金属物，通过很长的金属线与大地相连，可以防雷，叫做避雷针。 （3）避雷线：高压输电线最上面的两条导线是用来防雷的，叫避雷线，又称架空地线，简称地线。避雷线在被保护导线的上方，避免雷电击中输电线路，保护导线正常送电。 【例11】如图是一种多插孔接线板，按下某插座控制开关S，其对应指示灯D发光，再将台灯插头插入该插座，台灯与指示灯能同时发光。下列关于接线板的说法正确的是（　　） A．若指示灯D损坏，则台灯不亮 B．若该电路电流过大跳闸了，一定是电路短路了 C．将测电笔插入图中接地线的A孔，测电笔氖管发光 D．使用电冰箱时，必须将三线插头插入三孔插座中，使金属外壳接地 【答案】D 【详解】A．台灯与指示灯并联，两者工作时互不影响，若指示灯D损坏，则台灯仍是亮的，故A错误； B．若该电路电流过大跳闸了，可能是电路短路了，也可能是用电器总功率过大，故B错误； C．火线能使测电笔的氖管发光，由图知，A孔与三孔插座中的接地线相连，则将测电笔插入图中A孔，测电笔氖管不发光，故C错误； D．三孔插座已接地，当电冰箱的插头插入三孔插座能使电冰箱的金属外壳接地，这样能防止金属外壳的用电器漏电发生触电事故，故D正确。 故D。 【例12】在潮湿环境下，人体皮肤的导电性会增强，人体电阻会 （填“升高”或“降低”），当危险电流阈值不变时，会导致安全电压 （填“升高”或“降低”）。 【答案】 降低 降低 【详解】[1][2]在潮湿环境下，由于水是导体，皮肤潮湿后，人体皮肤的导电性会增强，人体电阻会降低，当危险电流阈值不变时，由可知，会导致安全电压降低。 【例13】请按照安全用电原则将如图连接完整。 【答案】 【详解】灯泡接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，这样断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。既能控制灯泡，又能更安全，三孔插座的接法：左孔接零线；右孔接火线；上孔接地线。如图： 【变式1】“安全用电，珍爱生命”，下列做法符合安全用电原则的是（　　） A．禁止用铜丝、铁丝等导线代替保险丝 B．使用试电笔时，笔尖接触被测导线，手指接触笔尖 C．家庭中长时间同时使用多个大功率用电器 D．在触电事故的现场，第一时间用手去拉触电者 【答案】A 【详解】A．保险丝是由电阻率大、熔点低的材料制成的，铜丝、铁丝熔点太高，很难熔断，所以禁止用铜丝、铁丝等导线代替保险丝，故A符合题意； B．使用试电笔时，笔尖接触被测导线，手指接触笔尾而不能接触笔尖，否则容易发生严重的触电事故，故B不符合题意； C．根据公式可知，长时间同时使用多个大功率用电器，通过电路的电流较大，容易导致电路发热，引起火灾，故C不符合题意； D．在触电事故的现场，第一时间应先切断电源，再救助触电者，故D不符合题意。 故选A。 【变式2】小明同学想在家里安装一盏由开关控制的照明灯，如图所示是他设计的电路。图中虚线框1应该安装 （开关/照明灯）；安装完毕后，闭合开关，电灯不亮，用测电笔分别测试a、b、c点时，测电笔的氖管都发光，而测试d点时，氖管不发光，则电路的故障为 ； 【答案】 照明灯 cd间断路 【解析】【小题1】[1]照明电路中，火线应先接开关，再接用电器，以保护人身安全，故虚线框1中应为照明灯，虚线框2中应为开关。 [2]闭合开关，电灯不亮，用测电笔分别测试a、b、c点时，测电笔的氖管都发光，说明a、b、c与火线连通，测试d点时，氖管不发光，说明与火线不连通，综上可以判断cd之间断路。 【变式3】将如图所示的电路连接完整，要求开关控制电灯。 【答案】 【详解】开关应与灯串联在电路中，开关要接在火线上，再接灯泡尾部的金属点，零线直接连接螺旋套，如图所示： 【方法技巧】 方法技巧1 电功率多档位问题 1、多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。 （1）高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小。 （2）中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档。 （3）低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 2、并联电路中求解总功率时，可以采用两种方法： 方法一：求出总电阻，然后再求解总功率（此方法计算量大，不推荐） 方法二：根据公式求解较为方便。 方法技巧2 电功率范围值问题 1、对特定条件下电路中电流、电压允许的最大值、最小值 确定出每个用电器的额定电流、电流表的量程和滑动变阻器的最大电流，以其中最小的电流作为电路的最大电流；最小电流则需滑动变阻器接入阻值最大（当滑动变阻器两端有电压限制时，需满足滑动变阻器两端电压达到最大），通过欧姆定律求解得到。通过最大电流和最小电流求得电压的最大值和最小值。 2、电路中可能出现的最大、最小功率 首先要判断：变阻器阻值从最小变到最大的过程中，相应的电压，电流的功率是否是单调变化（递增或递减）还是非单调变化，非单调变化就有最值（最大或最小）。在解题时，头脑里一定要呈数学函数图像，判断该图像的类型，性质等等。在求电功率的最大、最小值时，将电功率写成关于电阻的二次函数的形式，即P=（A-B）2+C，当A=B时有最值。 3、电路中的最大电流I大：由“用电器额定电流、电流表量程、滑动变阻器的最大电流”中的小电流值决定，则，故R小滑=R总小-R定、U小滑=I大R小滑、P大=UI大。电路中的最小电流I小：由滑动变阻器接入最大阻值决定，则R总大=R定值＋R滑大、，U滑大=I小R滑大、P小=UI小。滑动变阻器分得最大电压U滑大：由电压表量程决定。 方法技巧3 电热的多挡问题 1、多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。 （1）高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小； （2）中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档； （3）低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 2、电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q。那么，用来计算电功的公式W=UIt 不能用来计算电热，电热只能用焦耳定律 Q=I2Rt来计算。 方法技巧4 动态电路中电功率的变化 1、‌动态电路中电功率的变化‌可以通过调整电路中的元件，如滑动变阻器或电源电压的变化，来影响电路中的电流和电压分布，进而改变电路中各个元件的电功率。 2、分析步骤：①简化电路；②分析电路连接方式；③确定电表测量对象；④滑动变阻器变化时，电阻、电流、电压的变化关系；⑤电路各部分电功率的变化分析。 【巩固训练】 1．某中学开展了“安全用电，警钟长鸣”系列教育活动，在一次关于家庭用电的“对”、“错”抢答比赛中，提出以下说法，其中应答“对”的是（　　） A．家庭电路着火后应迅速用水浇灭 B．洗衣机插入三孔插座后，电灯和洗衣机是串联 C．洗衣机使用三孔插座的目的是使其金属外壳接地 D．保险丝熔断后，可以使用铜丝代替保证电路正常工作 【答案】C 【详解】A．生活用水是导体，家庭电路着火后不能用水浇灭，容易发生触电现象，故A不符合题意； B．洗衣机接入三孔插座后，电灯与洗衣机是并联的，洗衣机和电灯都能正常工作，并且互不影响，故B不符合题意； C．洗衣机接入三孔插座能使洗衣机金属外壳接地，防止金属外壳的用电器漏电发生触电事故，故C符合题意； D．保险丝熔断后千万不能用铜丝代替，因为铜的熔点很高，在电路中电流过大时，铜丝不能自动熔断，不能起到保护电路的作用，故D不符合题意。 故选C。 2．在全国中小学安全教育平台上，安全用电常识是其中一项重要的教育内容。下列做法符合安全用电要求的是（    ） A．用电器的开关应该装在火线上 B．当有人触电时，立即用手将其拉开 C．家庭电路中同时工作的用电器越多，电路中的总电阻越大 D．使用试电笔辨别火线时，用笔尖接触被测的导线，手指须接触笔尖 【答案】A 【详解】A．用电器开关装在火线上，断开开关能切断火线，防止触电，符合安全用电要求，故A符合题意； B．有人触电时，应先切断电源或用绝缘物挑开导线，用手拉开，施救者也会触电，不符合安全用电要求，故B不符合题意； C．家庭电路用电器并联，并联越多总电阻越小，不是越大，总电阻小，干路电流大，不符合安全用电要求，故C不符合题意； D．使用试电笔，手指应接触笔尾金属体，不能接触笔尖，否则会触电，不符合安全用电要求，故D不符合题意。 故选A。 3．小茜家新购住房刚装修完毕，家中部分照明电路如图所示。验收工程时，小茜闭合了开关S（家中其他用电器均处于断开状态），白炽灯L亮了一段时间后熄灭了，她用测电笔分别测试了图中插座的两个孔，发现测电笔都发光。她断开开关S，再次用测电笔测试插座的两个孔，假设故障只有一处，她将观察到（　　） A．测试两孔时测电笔都发光 B．测试两孔时测电笔都不发光 C．只有测试左面的孔时测电笔才发光 D．只有测试右面的孔时测电笔才发光 【答案】D 【详解】闭合开关S，白炽灯L亮了一段时间后熄灭了，用测电笔分别测试图中插座的两个孔，发现测电笔都发光，说明现在两个孔都与火线连通了，分析电路可知，此时控制白炽灯L的开关S闭合，如果白炽灯L没有断路，则通过开关S，火线与零线连接在一起，而零线此时氖管也发光，说明是白炽灯L之后的零线断了；此时若断开开关，火线与零线断开，测电笔查检插座左面的孔不会发光，右面孔直接与火线连通还会发光，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 4．一根电炉丝烧坏了，切掉了后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．5︰6 B．6︰5 C．1︰6 D．6︰1 【答案】B 【详解】导体的材料和横截面积一定时，导体的电阻与导体的长度成正比，若原来电炉丝的电阻为R，切掉以后，电炉丝的电阻为 仍接在原电源上，即电炉丝两端的电压不变，通电时间相同，由可得，产生的热量与原来产生的热量之比 故选B。 5．图示课本四个示例中的能量转化过程，与汽油机压缩冲程相同的是（　　）               甲 乙 丙 丁 ①甲图中反复弯折铁丝                     ②乙图中压缩空气 ③丙图中盒内燃气推出盒盖                 ④丁图中取暖器通电后电热丝发热 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 【答案】A 【详解】汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能。 ①甲图中反复弯折铁丝 ，铁丝弯折处温度升高，机械能转化为内能，使铁丝内能增加，故①符合题意； ②乙图中压缩空气，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程机械能转化为内能，故②符合题意； ③丙图中燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，内能转化为盒盖的机械能，故③不符合题意； ④丁图中取暖器通电后电热丝发热是电能转化为内能，故④不符合题意。 故选A。 6．如图所示，在探究“影响电流热效应的因素”时，两个相同的容器内均装有质量相等的空气，实验前U型管中液面相平．下列说法中正确的是（    ） ①U型管中液柱的高度差反映电阻丝产生热量的多少 ②该装置此时探究的是电热与电流的关系 ③通电一段时间后，右侧U型管中液面的高度差更大 ④该装置还可探究电热与时间的关系 A．①③ B．①②③ C．①④ D．①②④ 【答案】D 【详解】①电阻丝产生热量不便于直接观察或测量，U型管中液柱的高度差反映电阻丝产生热量的多少，采用了转换法，故①正确； ②如图，两个容器中电阻的阻值和通电时间相同，左侧容器中的电阻丝处在干路上，左侧容器中的电阻丝处在支路上，通过它们的电流不同，该装置此时探究的是电热与电流的关系，故②正确； ③两个容器中电阻的阻值和通电时间相同，由于干路电路大于支路电流，根据可知，通电一段时间后，左侧容器中电阻产生热量较多，左侧U型管中液面的高度差更大，故③错误； ④该装置还可探究电热与时间的关系，选择某一容器中的电阻为研究对象，加热不同时间，比较U形管两侧液面高度差即可，故④正确； 综上所述，正确的是①②④，故D正确，ABC错误。 故选D。 7．小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示，他仔细观察照片后，得到了以下结论，你认为错误的是（　　） A．电能表的基本电流是10A B．电能表工作时的允许最大电流是20A C．电能表的转盘转过3000转，表明这个电能表消耗了1kW∙h的电能 D．拍照片时，家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h 【答案】C 【详解】AB．10A（20）表示标定电流为10A，允许通过的最大电流为20A，故AB正确，不符合题意； C．3000r/kW∙h：接在这个电能表上的用电器每消耗1千瓦时的电能，电能表上转盘转3000转，故C错误，符合题意； D．拍照片时，电能表示数为2818.5kW∙h，所以家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．如图所示是自动测量油箱内油量的装置，其中电源电压恒定不变，R1是定值电阻，油量表是由实验室常用电表改装而成，滑动变阻器R2最大阻值为40Ω，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定点转动，另一端固定着一个浮标。当滑片在a端时，电路中的电流为0.5A；当滑片在b端时，电路中的电流为0.1A，此时油箱内无油，下列说法正确的是（   ） A．R1的阻值为20Ω B．油量减少时，电路中的电流变大 C．电源电压为5V D．当油面上升时，电路的总功率变小 【答案】C 【详解】AC．由图可知，R1、R2及油量表串联在电路中。当滑片在a端时，电路中的电流为0.5A，R2阻值为0，根据欧姆定律可得  ① 当滑片在b端时，电路中的电流为0.1A，R2=40Ω，根据欧姆定律可得 ② 联立①②两式可得：U=5V，R1=10Ω 故A错误，C正确； B．油量减少时，浮标向下移动，滑片向上滑动，滑动变阻器连入电路的阻值变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，故B错误； D．当油面上升时，浮标向上移动，滑片向下滑动，滑动变阻器连入电路的阻值变小，电路电流变大，由于电源电压不变，根据公式可知，电路的总功率变大，故D错误。 故选C。 9．如图所示，已知灯泡的额定电压为的额定电压为，电源电压保持不变，温度对电阻的影响不计。当开关、闭合，、断开时，电压表示数为消耗的功率为其额定功率的；当开关闭合，断开时，电压表示数为；当开关闭合，断开时，电流表示数为。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为 B．电阻为 C．的额定功率为 D．只闭合、时，电路中的电流为 【答案】B 【详解】A．当开关、闭合，、断开时，灯泡和R串联，L1消耗的功率为其额定功率的，忽略灯泡电阻的变化，根据电功率公式分析可知， 代入数据解得实际电压1V。电压表测量R两端电压，示数为5V，根据串联电路电压规律可知，电源电压U=1V+5V=6V 故A错误。 B．当开关闭合，断开时，灯泡和R串联，此时电压表测量R两端电压，电压表示数为，则L2两端电压的电压也为3V，根据串联分压：用电器的电阻之比等于电压之比，可知；同理分析A可知，，所以，当开关闭合，断开时，灯泡L1和L2串联，根据欧姆定律计算电路的总电阻 连立解得， 故B正确。 C．根据电功率公式计算的额定功率 故C错误。 D．当开关、闭合，、断开时，灯泡和R串联，电路的总电阻 根据欧姆定律计算电路的电流 故D错误。 故选B 。 10．小伟设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理如图甲所示。其中，电源两端电压为6V固定不变，定值电阻R0=20Ω，R1是热敏电阻，其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示，闭合开关S后，下列说法中（　　） ①当环境温度降低，电压表的示数变小 ②当环境温度为40℃时，电压表的示数为4V ③当电压表的示数为2V时，环境温度为20℃ ④当环境温度为50℃时，定值电阻R0在1min内消耗的电能为240J A．只有①③正确 B．只有①②正确 C．只有①④正确 D．只有②④正确 【答案】A 【详解】①．由图甲可知，两个电阻串联，电压表测量R两端的电压，由图乙可知，环境温度降低时，热敏电阻R1的阻值增大，根据串联电路的分压规律可知，其两端的电压增大，根据串联电路电压特点可知，R两端的电压变小，即电压表示数将变小，故①正确； ②．由图乙可知，环境温度为40℃时，R1=20Ω，电路中的电流为 R0两端的电压 U=IR0=0.15A×20Ω=3V 故②错误； ③．当电压表的示数为2V时，电路中的电流为 R1的阻值为 由图乙可知，此时环境温度为20℃，故③正确； ④．由图乙可知，环境温度为50℃时，R1′′=10Ω，电路中的电流为 定值电阻R0在1min内消耗的电能为 故④错误。 故选A。 11．电灯的发明，照亮了人类生活的每一个角落。图甲所示的白炽灯是利用电流的 （选填“热效应”“磁效应”或“化学效应”）使灯丝达到白炽状态而发光的，而图乙所示节能、环保的LED灯，主要是用 （选填“绝缘体材料”、“超导材料”或“半导体材料”）制成的。某品牌一盏“220V，100W”的白炽灯发光效率仅为8%，其亮度相当于一盏“220V，10W”LED灯的亮度，则该品牌的LED灯发光效率为 %。 【答案】 热效应 半导体材料 80 【详解】[1]电流具有热效应，图甲所示的白炽灯是利用电流的热效应使灯丝达到白炽状态而发光的，电能除了转化为光能，还转化为内能。 [2]LED灯主要是用半导体材料制成的，半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。 [3]灯的发光效率等于转化为光能的功率与消耗电能的功率之比，即 因10W的节能灯与100W的白炽灯在正常工作时发光效果相当，所以两灯泡获得光能的功率相等，则 即 解得该白炽灯的发光效率 12．如图所示为搭载自主知识产权麒麟9000S芯片的华为Mate60Pro。该手机采用锂离子聚合物5000mA•h不可拆卸式电池，电池工作电压为3.7V，则一次充满电储存电能为 J。该手机支持有线最大超级快充（20V/4.4A），兼容11V/6A或10V/4A等超级快充，若充电10分钟，最多可充满 %的电量。（保留整数） 【答案】 66600 79 【详解】[1]电池一次充满电储存电能 [2]充电10min可以充的电量 则若充电10分钟，最多可充满电量的百分比 13．小明家的取暖器具有高、中、低三挡功率，已知，，其电路简化如图所示。当闭合、断开时，取暖器处于 温挡。小明将取暖器调至中温挡，断开其它用电器，发现标有的电能表转盘在3min内转过 r。 【答案】 低 44 【详解】[1]当闭合、断开时，电路为R2串联，由于，此时电路中电阻最大，根据可知，电功率最小为低温挡。 [2]据图可知，当闭合、断开时，电路为R1的简单电路，此时电路中的电阻处于中间大小，为中温挡，则中温挡工作3min消耗的电能为 有的电能表转盘在3min内转过 14．如图所示为电阻R1和R2的I-U图象，其中R1的阻值为 Ω。将两电阻串联接在6V的电源两端，R1两端的电压与R2两端的电压之比为 ；通电1min，R2产生的热量为 J。 【答案】 10 2∶1 48 【详解】[1]从图象可以看到，R1的图线为过原点的直线，当它的电压为2.5V时，流过它的电流为0.25A，根据可知，R1的阻值为 R1的阻值为10Ω。 [2]由[1]解析可知，R1的阻值为10Ω，再由图象可知，R2的阻值为 R2的阻值为5Ω；将两电阻串联接在6V的电源两端，根据串联电路的分压特点，可知R1两端的电压与R2两端的电压之比为 电压之比为2∶1。 [3]已知电源电压为6V，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为5Ω，根据欧姆定律可知，串联电路的电流大小为 通电1min，根据焦耳定律可知，R2产生的热量为 R2产生的热量为48J。 15．在如图所示，闭合开关，电灯不亮，用测电笔接触F点时氖管发光，则电路故障是 ；此时，D、E两点之间电压是 V，站在地上的人接触E点 （选填“会”“不会”）触电。 【答案】 进户线零线断路 0 会 【详解】[1][2]闭合开关，电灯不亮，用测电笔接触F点时氖管发光，说明F点与火线相连接，则电路故障是进户线零线断路。此时，D、E两点均与火线相连接，D、E两点之间电压是0V。 [3]站在地上的人接触E点，此时E点与火线相连接，人体两端的电压为220V，高于人体的安全电压，人会发生触电事故。 16．如图甲所示电路，定值电阻，滑动变阻器的规格为“25Ω  2A”。闭合开关后，调节滑片可得滑动变阻器的功率P与其电阻的关系图像如图乙所示，则电源电压为 V，的电功率最大值为 V。若仅将甲图中换成阻值为35Ω的定值电阻，根据乙图图像呈现的规律，则在的滑片调节过程中，通电10s产生的热量最多为 J。 【答案】 3 0.225 0.625 【详解】[1]根据图乙可知，当，滑动变阻器的功率为0.2W，则电路中的电流为 电源电压为 [2]根据图乙可知，当，滑动变阻器的功率最大，此时滑动变阻器与电阻R1串联，电流中的电流为 的电功率最大值为 [3]根据乙图图像呈现的规律，当滑动变阻器接入的阻值与定值电阻R1的阻值相同时，的功率最大，在0~35Ω这个区间，电阻R2的阻值变大，滑动变阻器的总功率变大，根据滑动变阻器的规格为“25Ω  2A”可知，滑动变阻器的最大阻值只能为25Ω，故当滑动变阻器接入的阻值为25Ω时，通电10s产生的热量最多，此时电路中电流为 通电10s产生的热量最多为 17．家用电冰箱的压缩机由一个温控开关自动控制，冷藏室中的照明灯由电冰箱门控制。请在虚画出家用电冰箱的电路简图。 【答案】 【详解】由生活经验可知，照明灯与压缩机可以独立工作、互不影响，所以它们是并联的，且温控开关控制压缩机，与其串联，照明灯泡与门控开关（照明灯开关）串联，电路图如图所示： 18．请用笔画线代替导线在图中完成家庭电路的连接。 【答案】 【详解】由三孔插座的接法“左零右火”可知，上边为火线，中间为零线。灯泡接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。既能控制灯泡，又能更安全。如图所示： 19．如图所示，小明对以下三个实验进行复习总结。 (1)甲实验中，不同物质吸收热量的多少是通过 反映的； (2)乙实验中，应在 时记录水的末温，小明发现用碎纸片加热的烧杯水温升得快，这 （选填“能”或“不能”）说明碎纸片的热值大； (3)丙实验中，小明选用煤油而不用水，主要是因为煤油的 比水的小，实验现象更明显；为了探究电热与电流的关系，除图示器材外， （选填“需要”或“不需要”）添加秒表； (4)下列说法正确的是 。 A．甲实验中要控制酒精灯内的酒精质量相同 B．每个实验中盛被加热物质的容器不需要相同 C．三个实验都需要控制被加热物质的质量相等 D．三个实验都需要利用天平、秒表和温度计 【答案】(1)加热时间 (2) 燃料烧尽 不能 (3) 比热容 需要 (4)C 【详解】（1）探究不同物质的吸热能力，使用相同的加热装置，加热相同时间，物质吸收的热量相同，因此通过加热时间来表示物质吸收热量的多少。 （2）[1]探究不同燃料放热能力的实验中，通过观察被加热物质温度的变化情况来得到燃料放热能力的强弱，因此应在燃料烧尽时，记录水的末温。 [2]实验中通过温度计升高的多少来表示燃料的放热能力，发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快，但升高的不一定多，不能说明碎纸片的热值大。 （3）[1]由于煤油的比热容小，吸收相同热量的前提下，温度变化量大，实验现象更明显。 [2]丙图中电路是串联的，探究电热与电流的关系时，使用同一电阻丝，通过改变变阻器接入电路中的电阻，改变电路中的电流，且需要控制工作的时间相同，因此需要秒表。 （4）A．探究不同物质的吸热能力，需要控制加热装置的火力相同即可，不需要控制酒精灯内酒精的质量相同，故A错误； B．实验中为了使烧杯的传热能力相同，因此每个实验中盛被加热物质的容器需要相同，故B错误； C．由于物体的质量会影响物质吸收热量的多少、燃料放出热量的多少，因此探究不同物质的吸热能力和放热能力需要控制物体的质量相同；探究电流产生的电热与电流关系实验中，需要控制被加热物质的质量相同，即煤油的质量相同，故C正确； D．探究燃料放热能力的实验中，需要控制被加热物质的质量相同，将燃料燃烧尽后，通过比较温度计升高的温度即可，不需要利用秒表测量时间，故D错误。 故选C。 20．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选取了额定电压为2.5V的小灯泡L（正常发光时阻值约为10Ω），有两个规格分别为“10Ω，0.5A”、“20Ω，1A”的滑动变阻器，电源电压保持6V不变，电路如图甲所示。 (1)实验中选择的滑动变阻器的规格是 ； (2)实验中，移动滑动变阻器的滑片，进行了多次测量，并绘制了通过小灯泡的电流I随其两端电压U变化的图象如图乙所示，由图象可知，小灯泡的额定功率为 ，此时灯泡的电阻是 Ω。 (3)小亮实验时发现他的桌上没有电流表，却多了一个最大阻值为的滑动变阻器，于是他设计了如图丙所示电路，测出了额定电压为“”小灯泡正常发光时的电阻； ①闭合开关S，先调节滑动变阻器的滑片到最左端，再调节滑动变阻器R，直到电压表的示数为； ②接着调节滑动变阻器的滑片到最右端，读出此时电压表的示数为U； ③小灯泡正常发光时电阻的表达式 （用U、和表示）。 【答案】(1)20Ω，1A (2) 0.5W 12.5 (3) 【详解】（1）小灯泡的额定电流约为 滑动变阻器两端的电压 此时滑动变阻器接入电路的电阻 所以滑动变阻器选用的规格是“20Ω，1A”。 （2）[1]由图乙可知，当小灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.2A，则小灯泡额定功率 [2]小灯泡正常发光时的电阻 （3）滑动变阻器的滑片到最右端时，其两端电压 此时通过变阻器的电流 则小灯泡正常发光时的电阻为 21．电池容量是决定电动汽车续航里程的主要因素，某汽车电池容量为，电池最低电量为电池容量的20%。 (1)用的“快充”充电桩给该车充电，则从最低电量到充满电需多少分钟？ (2)充满电时，电池所储备的电能相当于完全燃烧多少质量汽油所释放的能量？（汽油的热值q取 (3)汽车充满电行驶后，显示电池降至最低电量，若整车能量利用率为，汽车行驶过程中所受平均阻力多大? 【详解】（1）电池电量80kW·h，汽车电池最低电量不得低于电池容量的20%，消耗的电能W=80kW·h-80kW·h×20%=64kW·h 则给该车从最低电量到充满电需要的时间为 （2）充满电时，电池所储备的电能相当于完全燃烧汽油所释放的能量，即Q=W′=80kW·h=80×3.6×106J=2.88×108J 汽油的质量 （3）汽车行驶过程中所受平均阻力 22．如图所示电路，电源电压不变，R1是定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关，将滑动变阻器 R2的滑片 P从最左端移动到最右端的过程中，电压表示数的最大值为 5V，电流表的示数变化范围为0.1A~0.6A。则 (1)电源电压为 V，滑动变阻器R2的最大阻值为 Ω； (2)滑动变阻器R2的滑片P置于最右端时通电1min滑动变阻器R2产生的热量为 J； (3)变阻器滑片在上述移动过程中，R1的电功率变化了 W。 【答案】(1) 6 50 (2)30 (3)3.5 【详解】（1）[1][2]据图可知，电路是串联的，电压表测变阻器两端电压， P从最左端时，电路为R1单独串联，电路中的电阻最小，电流最大，已知最大电流为0.6A，则电源电压可表示为-----① 当变阻器在最右端时，变阻器接入电路中的阻值最大，电路中电流最小为0.1A，根据串联分压原理可知，电压表的示数最大，此时电压表的示数为5V，电源电压可表示为------② 联立①②解得U=6V，，当变阻器接入电路中的阻值最大时，电压为5V，电流为0.1A，则变阻器的最大阻值为 （2）滑动变阻器R2的滑片P置于最右端时通电1min滑动变阻器R2产生的热量为 （3）变阻器滑片在上述移动过程中，R1的电功率变化了 23．图甲是某款鸡蛋孵化器，底部装有加热器。通电后，加热器对水加热，水向上方鸡蛋传递热量，提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙，R1、R2都是发热电阻，孵化器相关参数如下表所示。 额定电压 220V 额定功率 加热挡 110W 保温挡 22W (1)孵化器在保温挡正常工作，通过R2的电流是多少？ (2)R1的阻值是多少？ (3)将该孵化器单独接在220V电路中，在加热挡正常工作6min，将使标有“220V  3000imp/kW·h”的电能表指示灯闪烁多少次？ 【详解】（1）据图可知，当电路为R2单独接入电路时，电路中的电阻最大，根据可知，电路中的电功率最小为保温挡，已知保温挡功率P保温=22W，额定电压U=220V。可得通过R2的电流 （2）据图可知，当电路为两电阻并联时，电路中的总电阻最小，根据可知，电功率最大为加热挡，已知加热挡功率P加热=110W，则R1的功率 根据，可得 （3）加热挡工作6min，即 加热挡功率 消耗的电能 电能表参数为“3000imp/kW·h”，则指示灯闪烁次数 / 学科网（北京）股份有限公司 $