2026年中考物理一轮复习课件：第17讲电功、电功率、电流热效应

第17讲　电功、电功率、电流热效应 考点一　电功与电功率 1. 电功与电功率 项目 电功 电功率 定义 电流对外做的功，是电 能转化为其他形式的能 的量度，用符号W表示 电功率等于电功与时间之比， 是表示电流做功 ⁠的物理量，用符号P表示 国际单位 焦耳（J） 瓦特（W） 常用单位 及换算 千瓦时（kW·h）， 也称度 1度＝1 kW·h＝3.6×106 J 兆瓦（MW）、千瓦kW）、毫瓦（mW） 1 kW＝1 000 W 快慢　 项目 电功 电功率 公式 W＝UIt P＝ 项目 电功 电功率 推导公式 W＝I2Rt（适用于纯电阻 电路） W＝t（适用于纯电阻 电路） W＝Pt（同时适用于力 学、电学） P＝UI（适用于所有电路） P＝I2R（适用于纯电阻电路） P＝（适用于纯电阻电路） 2. 额定功率与实际功率 额定电压 用电器正常工作时的电压值 额定功率 用电器在 ⁠下工作时的电功率 实际电压 用电器 ⁠时的电压 实际功率 用电器在 ⁠下工作时的电功率 关系 （1）U实＝U额时：P实 P额，用电器正常工作； （2）U实＞U额时：P实 P额，用电器不能正常工作， 且有可能损坏； （3）U实＜U额时：P实 P额，用电器不能正常工作 额定电压　 实际工作　 实际电压　 ＝　 ＞　 ＜　 铭牌含义 一个标有“36 V　25 W”的灯泡，其中“36 V”表示 该灯泡的 为36 V，“25 W”表示该灯泡 的 为25 W 影响灯泡 亮暗的因素 灯泡的亮暗只与它的 有关， ⁠ 越大，灯泡越亮 额定电压　 额定功率　 实际功率　 实际功率 考点二　电能表 电能表 转盘式电能表 频闪式电能表 示意图 作用 用来测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪器 主要 参数 （1）“220 V”指电能表应接在电压为220 V的电路中使用； （2）“10（20）A”表示这个电能表的标定电流是10 A， 额定最大电流是20 A 600 r/（kW·h）指用电器每 消耗 的电能时， 电能表转盘转过600转 600 imp/（kW·h）指用电器 每消耗 ⁠的电能 时，电能表指示灯闪 烁 ⁠次 1 kW·h　 1 kW·h　 600　 读数 电能表最右边的格子显示的是用去电能的小数部分，其前 面的格子显示的是整数部分.若月初示数为 ，月 末示数如上图，则本月用电 kW·h 相关 计算 电能表转盘转n转或电能表指示灯闪烁n次电路消耗的电能 为W＝ kW·h＝×3.6×106 J，其中N表示消耗1 kW·h电 能时电能表转盘转过的转数或指示灯闪烁的次数 246.4　 考点三　电流的热效应 电流的 热效应 电流通过导体时 能转化为 ⁠能的现象 焦耳 定律 内容：电流通过导体产生的热量跟 ⁠成正 比，跟导体的 成正比，跟 ⁠成正比 公式：Q＝ 推导式：Q＝W＝Pt＝UIt＝t（适用于纯电阻电路） 电　 内　 电流的二次方　 电阻　 通电时间　 I2Rt　 电热的 利用 和防止 （1）利用：电熨斗、电热水壶、电饭锅等； （2）防止：有孔的电视机后盖、电脑的微型风扇等 电能表相关的计算 例1　（2025·遂宁)小聪在家长的陪同下了解家庭电路,打开配电箱进行观察.配电箱的情况以及电能表的表盘如图所示,请根据安全用电常识以及图中信息选出正确的一项（ ） A.可用湿抹布擦拭配电箱 B.发现空气开关跳闸后应立即重新将其合上 C.他家同时工作的用电器总功率不能超过 8 800 kW·h D.他只让一个电热水壶工作,10 s内电能表指 示灯闪烁了3次,则该电热水壶的电功率为900 W D　 电功、电功率的理解 例2　（2025·山东)某商家销售的移动电源相当于大型"充电宝"，其铭牌如表所示.顾客咨询:"该移动电源可以供2.5 kW的用电器正常工作吗?"客服回复:"没问题，这是3 kW·h的,3 kW的用电器都可以正常使用."该客服（　D　） B A. 说法正确 B.混淆了电功率和电能 C.混淆了电功率和电流 D.混淆了电功率和电压 电功、电功率及电热的相关计算 例3　（2025·自贡）如图为某用电器的 I-U 图像，其额定电压为12 V， 则额定功率是（ ） A.0.6 W B.1.8 W C.3.2 W D.4.8 W D　 焦耳定律及应用 例4　（2025·苏州)如图是一款电水壶的电路简图,R1、R2均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可实现加热与保温功能的切换,保温功率为 88 W,R1阻值为44 Ω,加热时应将开关旋至_______(选填"1"或"2")位置,加热功率为_______W,R2阻值为______Ω. 2 1 100 506 例5 (2025.威海)某汽车加热座椅的工作原理如图所示,R1、R2均为发热电阻,通过控制开关通断,实现高、中、低三挡加热功能,其中高、中挡位的电功率分别为60 W、30 W,电源电压为12 V.处于低挡位时开关的通断情况为_______________________,此时电路消耗的总功率为_____W. S2 连接2,S1断开 15 探究电流产生的热量与哪些因素有关 　　探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验是一个融技巧、难度 和趣味为一体的实验.其包含的方法有控制变量法和转换法，其涉及 的知识有电和热. 1. 实验原理：电流的热效应. 2. 实验过程. （1）被加热的物质选用煤油的原因：①不导电，对实验结果影响较 小；②比热容小，实验现象明显. （2）对被加热物质的要求：物质的种类、质量均相同. （3）转换法的应用：利用U形管中液面高度变化、温度计示数变 化、玻璃管中液面高度变化等反映电阻丝产生热量的多少. （4）控制变量法的应用： ①探究电热与电流的关系时，将两根阻值相同的电热丝分别接在一个 并联电路的干路和支路上，进行两次实验并记录相关物理量随时间变 化的规律，即控制电热丝阻值和通电时间相同，只有通过两根电热丝 的电流不同； ②探究电热与电阻的关系时，将两根阻值不同的电热丝串联，即控制 通过电热丝的电流和通电时间相同，只有电热丝的阻值不同； ③探究电热与通电时间的关系时，控制电热丝的阻值和通过电热丝的 电流相同，只有通电时间不同. （5）分析数据总结出结论：电流通过导体产生的热量与 ⁠、 导体的 和通电 有关.电流越大、电阻越大、通电时 间越长，导体产生的热量就越多. 电流　 电阻　 时间　 3. 交流与反思： （6）多次测量的目的：使实验结论具有普遍性. 例6　用如图所示的装置探究“电流通过导体时产生的热量多少跟什 么因素有关”.A、B两个相同烧瓶内装有等质量的煤油. （1）实验过程中，通过观察 ⁠比较电阻丝产生 的热量.为达到实验目的，选用的电阻丝R1与R2的阻值应 .通 过R1的电流 通过R2的电流. 温度计示数的变化　 不同　 等于　 （2）与上述实验采用的两种物理研究方法不同的是 ⁠. A. 探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念 B. 探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度 C. 探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定 A　 考点一　电功率估测 1. （2024·福建）下列数据最接近实际的是（　B　） A. 中学生的体重约为50 N B. 电热水壶的功率约为1 000 W C. 人步行的速度约为20 m/s D. 人感觉舒适的温度约为40 ℃ B 考点二　电流热效应及其应用 2. 下列利用电流的热效应工作的用电器是（　D　） A. 电视机 B. 电风扇 C. 电脑 D. 电炉 D 考点三　涉及电功率的动态电路分析 3. （2025·莆田模拟)小叶设计了一个如图所示的体温计电路图,用电表示数大小反映温度高低,热敏电阻R1的阻值随温度的升高而增大,定值电阻R2起保护电路的作用.下列说法正确的是（　B　） A. 显示仪表是由电流表改装的 B. 温度降低时,电路总功率变小 C. 温度升高时,R1的电功率变大 D. 温度降低时,R2的电功率变大 D 考点四　电功、电功率及电热的相关计算 4. （2024·福建）小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图. 电热丝R的阻值为4 Ω，电动机标有“12 V　24 W”字样.闭合开关 S、S1，电动机正常工作.求： （1）电源电压； 解：（1）闭合S、S1时， 电路中只有电动机正常工作. 电源电压U＝U额＝12 V （2）闭合开关S、S1，电动机1 min内消耗的电能； 解：（2）根据W＝Pt可知，电动机消耗的电能 W＝Pt1＝24 W×60 s＝1 440 J （3）闭合开关S、S2，通电100 s，电热丝R产生的热量. 解：（3）闭合S、S2，电路中只有电热丝R工作. 通过电热丝R的电流I＝＝＝3 A 电热丝R产生的热量 Q＝I2Rt2＝（3 A）2×4 Ω×100 s＝3 600 J 5. （2024·福建节选）小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控 制温度的装置，其简化的工作电路图如图.R1、R2是炉内加热电阻， R1阻值为44 Ω，R是变阻器，R0是电磁铁线圈电阻.温差电源的热点 探头放在炉内，冷点探头放在20 ℃的恒温箱中.烧制炉接入220 V的电路中，闭合开关S1、S2，衔铁与触点A接触，烧制炉处于加热状态；当电磁铁线圈中的电流达到0.01 A时，衔铁被吸下与触点B接触，烧制炉进入保温状态，保温功率为200 W. 求： （1）烧制炉处于加热状态时，通过R1的电流； 解：（1）烧制炉加热状态时，加热电路中只有R1工作. 通过R1的电流I1＝＝＝5 A （2）烧制炉处于保温状态时，R2的阻值. 解：（2）烧制炉保温状态时，R1与R2串联. 根据P＝可知，R总＝＝＝242 Ω R2＝R总－R1＝242 Ω－44 Ω＝198 Ω 6. 如图所示，是某暖手宝的工作原理图，电源电压恒为6 V，电阻R1为10 Ω.闭合开关S，电路的总电流为1 A. 求： （1）通过R1的电流； 解：（1）因为R1和R2并联， 则U1＝U2＝U＝6 V R1的电流I1＝＝＝0.6 A （2）电阻R2的阻值； 解：（2）通过 R2的电流I2＝I－I1＝1 A－0.6 A＝0.4 A R2的电阻R2＝＝＝15 Ω （3）电路消耗的总电功率. 解：（3）电路消耗的总电功率 P＝UI＝6 V×1 A＝6 W 1. （2025·烟台）电能是现代社会生活的重要资源，每个人 都应该有节约用电的意识.下列用电器正常工作1小时所消耗 的电能最接近1度电的是（　C　） A. 台灯 B. 智能手机 C. 家用空调 D. 笔记本电脑 C 2. （2025·北京）下列用电器中，利用电流热效应工作的是 （　A　） A. 电热水壶 B. 吸尘器 C. 电冰箱 D. 电视机 A 3. 如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图，R1、R2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，R1的电阻丝比 R2的电阻丝细.将R1、R2并联在电路中工作一段时间，下列 说法正确的是（　D　） D A. 通过R1的电流等于通过R2的电流 B. R1两端的电压大于R2两端的电压 C. R1的电功率大于R2的电功率 D. R1消耗的电能小于R2消耗的电能 4. 某电饭锅有加热和保温两种功能，其简化电路如图所 示.R1、R2为加热电阻，S为电源开关，S1为温控开关.闭合 电源开关S，温控开关S1由闭合到断开，下列说法正确的是 （　D　） A. 电饭锅进入加热状态 B. 电路总电压变小 C. 电路总电流变大 D. 电路总功率变小 D 5. （2025·眉山）如图所示，电源电压保持不变，R2的最大 阻值为10 Ω.闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P在中点时， R1的功率为7.2 W；将滑动变阻器的滑片P移动到最右端，电 流表A1的示数与滑片P在中点时的示数之比是3∶4.此过程 中，下列判断正确的是（　D　） D A. 电压表示数为9 V B. 滑片P在中点时电流表A2的示数为0.6 A C. P在中点时，1 min内R2产生216 J的热量 D. 电路的最小功率为10.8 W 6. （2024·苏州）图甲中，电源电压为12 V、电流表（0～ 0.6 A）、电压表（0～15 V）、滑动变阻器标有“？Ω　1 A”字样，虚线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡（6 V　 0.5 A）闭合开关，在元件安全的情况下，使滑片P移动范围 最大，得到滑动变阻器的I－U图像如图乙. ①虚线框内是小灯泡； ②电路的最大功率为6 W； ③虚线框内元件和滑动变阻器的功率相等时，滑动变阻器的 阻值为10 Ω； ④滑动变阻器最大阻值为20 Ω. 以上结论正确的有（　A　） A. ③④ B. ②③ C. ①② D. ①④ A 7. （2025·泸州）现代家庭电路的智能电能表分时段计费， 引导用户错峰用电.智能电能表的芯片主要用到了 ⁠ （选填“绝缘体”“半导体”或“超导体”）材料，它 的表盘如图所示，若在一段时间内指示灯闪烁了120次，则 表明用电器消耗了 J的电能.在使用带有金属外 壳的用电器时，应将金属外壳 ，以有 效地防止漏电带来的安全隐患. 半导 体　 3.6×105　 接地　 8. （2024·天津）在“练习使用滑动变阻器”的实验中，连 接了如图所示的电路.闭合开关，当滑片P向 ⁠移动时小 灯泡变亮；已知电源电压为9 V，小灯泡标有“6 V3 W”的 字样，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的电阻 为 Ω. 左　 6　 9. （2024·成都）小张想设计一个有“低温”“中温”和 “高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电 压为220 V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点. 她准备了三根电热丝，R1＝242 Ω，另外两根电热丝的阻值 分别是121 Ω和242 Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热 丝.开关S接触“1” “2”两个触点时，通 电1 min，电流产生的热量是 J. 121　 1.2×104　 10. （2025·德阳）如图所示，电源电压恒定为6 V，定值电 阻R0＝10 Ω，R1＝20 Ω，电流表量程为0～0.6 A，电压表量 程为0～3 V，滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω.若闭合开关S 和S2，且滑动变阻器的滑片P置于中点时，R1在5 min内产生 的热量为 J；若闭合开关S和S1，在保 证各元件安全的情况下，电路的最小电功率 和最大电功率之比为 ⁠. 240　 1∶2　 11. （2024·吉林）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得 发红，而导线却几乎不发热，请你用学过的电学知识解释这 种现象. 解：电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通电的时间 和电流相同，而导线的电阻很小，电炉丝的电阻很大，由公 式Q＝I2Rt知，相同时间电炉丝产生的热量远大于导线产生 的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热. 12. （2024·无锡）用如图所示的装置探究影响电流热效应的 因素.甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤 油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1＝R2＝5 Ω、 R3＝10 Ω.闭合开关前，记录下煤油的初温t0，开关S接a、调 节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为1 A，记录下第100 s 和第200 s时甲容器中煤油的末温t； 开关S接b，调节滑片P，使电流表的示数为0.5 A，记录下第200 s时乙、丙容器中煤油的末温t，断开开关，结果如下表，比较序号①②可得，当通过导体的电流和导体的 相等时，导体产生的热量与通电 有关.比较序号②和 ⁠可知导体产生的热量与电流大小有关.实验中，电阻R2产生的热量为 J. 电阻　 时间　 ③　 250　 序号 电阻 I/A 时间/s t0/℃ t/℃ ① R1 1 100 20 34 ② R1 1 200 20 48 ③ R2 0.5 200 20 27 ④ R3 0.5 200 20 34 13. （2024·齐齐哈尔）如图甲所示是一款利用高温水蒸气熨 烫衣服的家用便携式挂烫机，它的正常工作电压为220 V. 有 高温、低温两个加热挡位，其内部简化电路如图乙所示，当 双触点开关S接触1和2时为关机状态.R1、R2是两个阻值不变 的电热丝，R1＝R2＝48.4 Ω.求： （1）挂烫机使用低温挡位正常工作时 的电功率为多少？ 解：（1）当开关接触2和3时，R1与R2串联接入电路，使用低温挡位工作，则R总＝R1＋R2＝48.4 Ω＋48.4 Ω＝96.8 Ω 使用低温挡位正常工作时的电功率 P低＝＝＝500 W （2）若某次使用时，用高温挡位正常工作，将0.2 kg的水从 20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量是多少？ 解：（2）水吸收的热量 Q吸＝c水m水（t－t0）＝4.2×103 J/ （kg·℃）×0.2 kg×（100 ℃－ 20 ℃）＝6.72×104 J （3）若（2）问中用高温挡位正常工作，加热过程共用时 80 s，则此次加热过程，该挂烫机的加热效率是多少？[c水＝ 4.2×103 J/（kg·℃）] 解：（3）当开关接触3和4时，只有R2工作，用高温挡位加热，高温挡位的电功率P高＝＝＝1 000 W 挂烫机高温挡位加热消耗的电能 W＝P高t1＝1 000 W×80 s＝8×104 J 该挂烫机的加热效率 η＝×100％＝×100％＝84％ 14. （2025·福建）如图为电学知识部分结构图，请补充 完整. ① ；② ⁠. 电能　 电流　 15. （2025·烟台）为了节约电能又不影响照明，工人师傅设计出一个路灯改造方案.此前，每个路灯装有一只“220 V 100 W”的灯泡L0.此次改造要为每个路灯加装一只相同规格的灯泡L，并安装一个电磁控制感应装置，当夜幕降临时，光控开关闭合，路灯处于低功率的柔光状态；当行人走进感应区时，灯光瞬间变亮，离开感应区时，路灯又恢复原来的柔光状态.图甲是设计的电路（加装的灯泡L未画出），控制电路的电源电压恒为4.5 V，压敏电阻R的阻值随压力大小变化的图像如图乙所示，当通过电磁铁的电流等于或大于临界值时，衔铁会被电磁铁吸引而转换触点.工作电路的电源电压220 V不变，不考虑灯丝电阻变化，电磁铁线圈电阻忽略不计. （1）为达到改造要求，工人师傅需要将灯泡L接在电路 中 （选填“A”或“B”）处.从安全用电角度考虑， 工作电路的导线 （选填“C”或“D”）端应接火线. A　 D　 （2）若控制电路中R1接入的阻值为55 Ω，当感应区上受到 的压力F≥300 N时，衔铁被电磁铁吸引转换触点，则感应装 置中电磁铁的电流临界值是多少？保持电磁铁电流临界值不 变，要想让重力更小的人经过感应区时路灯变亮，写出一种 可行的改进办法. 解：（2）F＝300 N时，电阻R＝70 Ω，且与R1串联，电流临 界值为I＝＝＝0.036 A. 改进方法：可减小滑动变阻器R1接入的阻值（合理即可）. （3）若某路灯每天工作总时间为10 h，处于柔光状态的时间 累计为8 h，求改造后这个路灯在六月份（30天）节约的电能 （控制电路消耗的电能忽略不计）. 解：（3）处于柔光状态工作时，加装的灯泡L与灯泡L0 串联，两灯泡规格相同，根据串联电路电压规律可知，每 个灯泡两端的实际电压为110 V，由于灯丝电阻不变，所 以有R灯＝＝；灯泡的实际功率为P实＝P额＝ ×100 W＝25 W；L与L0串联的总功率P总＝2P 实＝2×25 W＝50 W， 故每天节省的电能W＝（P额－P总）t＝（100 W－50 W） ×8×3.6×103 s＝1.44×106 J； 30天节约的电能为W总＝30×1.44×106 J＝4.32×107J； （4）如图丙所示，在方案实施过程中，工人师傅改装完某 处的路灯后，需要把重为200 N的材料车沿倾斜路面推至下 一路灯处，M、 N是途经的两点.已知MN两点间的距离为20 m，竖直的灯杆与路面夹角为60°，材料车受到的摩擦力大 小是其重力的0.05倍.假设推力F的方向始终与 倾斜路面平行，求工人师傅将材料车从M点匀 速推至 N点的过程中推力F做的功. 解：（4）推力F既克服重力做有用功，又要克服摩擦力 做额外功，所以推力做的功等于有用功和额外功之和，所 做的有用功为W有用＝Gh＝200 N×20 m×sin（90°－ 60°）＝2 000 J，摩擦力大小为f＝0.05G＝0.05×200 N ＝10 N； 克服摩擦力所做的额外功为W额外＝fs＝10 N×20 m＝200J； 所以推力F做功为 W＝W有用＋W额外＝2 000 J＋200 J＝2 200 J. $