专题39 电功率与焦耳定律（专题复习）2026年上海市中考物理一模二模专项复习

专题39 电功率与焦耳定律（专题复习） 目 录 一、考情分析 1 二、知识建构 2 三、板块训练 3 模块一、电功和电功率 3 模块二、测量小灯泡的电功率 5 模块三、焦耳定律 7 模块四、家庭电路 10 四、综合练习 11 一、考情分析 一、考点分析：电功和电功率；测量小灯泡的电功率；焦耳定律；生活用电。 二、命题预测 1. 考查电功和电功率。命题点有：电能表的读数；根据电能表的参数及转盘转过的转数计算消耗的电能；电功（电能）的计算；对电功率、额定电压和额定功率的理解；常常将电功率的分析和计算与欧姆定律，串、并联电路中的电流、电压关系相联系，综合性较强。 2. 考查测量小灯泡的电功率。命题点有：电路设计、实物电路的连接、故障的分析、判断滑动变阻器的规格、判断电源电压、电表量程的选择、数据的记录与处理等。 3. 考查焦耳定律。命题点有：焦耳定律；电流的热效应；探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关；利用Q=I2Rt进行电热的分析计算；常常结合比热容、热量、欧姆定律和电功率进行综合计算，难度较大。 4. 考查生活用电。命题点有：家庭电路的的基本组成；主要组成部分及其功能；安全用电；节约用电等。 二、知识建构 三、板块训练 模块一、电功和电功率 【例题1】在电能转化为其他形式的能量过程中，我们说 做了功。下图为某风扇和某空调部分参数。 电扇参数 空调参数 功率 85W 能效等级 1级 转速 320r/min 电辅热 1800W 电压/频率 220V/50Hz 额定制冷功率 2090W 噪声分贝 ≤67dB（A） 冷暖方式 冷暖 调速挡位 五挡调速 额定制热功率 3120W 由表格可知， （1）该电扇的电功率为 W，通过该电扇的电流每秒做功 J，表明每秒有 J的电能转化为其他形式的能。 （2）夏季该风扇和该空调正常工作时，通过风扇的电流做功 更慢，电流通过风扇做功 更多，风扇消耗电能 更大（以上均选填“可能”或“一定”） （3）若空调以额定功率制冷1h，则用电量为 度。 【例题2】电能表是测量 的仪表，如图a所示是电能表的表盘，其额定电压为 伏，允许通过的最大电流为 安。某同学家电能表上月10日和本月10日的示数如图b所示，他家一个月用电 千瓦·时，合 焦. 【练习1】家用电器已经成为生活必需品，其工作原理与物理知识紧密相关。 （1）电灯与控制它的开关之间是________连接的； A．串联 B．并联 （2）厨房中的抽油烟机工作时，将电能主要转化为_______； A．内能 B．机械能 （3）电视机铭牌上标有“150W”的字样，正常工作10小时消耗的电能为 kW·h。 【练习2】各式各样的电器已经成为人们便捷生活的必需品。 （1）小明家有额定电压相同的电饭锅、电烤箱和吸尘器各一个，将这三个用电器正常工作1小时的消耗的电能绘制成了如图所示的柱状图，则下列四个选项中，判断正确的是（　　） A．在这三个用电器中，吸尘器正常工作时的电压最低 B．在这三个用电器正常工作时，电流通过电烤箱做功最快 C．在这三个用电器正常工作时，通过这三个用电器的电流一样大 D．在一个月内，小明家电饭锅消耗的电能一定比吸尘器消耗的电能多 （2）下列情况属于防止电热危害的是（　　） A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇 C．电动机外壳上有散热片 D．家用电器长时间不用，要隔大段时间通一次电 【练习3】小姬给爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图表所示。足浴器某次正常工作时控制面板显示如图所示。 （1）求此时足浴器的工作电流。（结果保留一位小数） （2）足浴器装入最大容量且初温为22℃的水。当水温达到控制面板上显示的温度时，求水吸收的热量。（水比热容为） （3）若上述加热过程耗时15min，求该足浴器耗电多少度。 【练习4】为了节约用电，且在黑暗环境开灯方便，可使用一种带有指示灯的开关，如图（a）所示，该开关S与指示灯和照明灯组成的电路可简化为图（b）所示。当开关S闭合时，照明灯正常发光，指示灯不发光；当开关S断开时，照明灯不发光，指示灯正常发光，则（     ） A．指示灯是L1，其额定功率大于照明灯的额定功率 B．指示灯是L1，其额定功率小于照明灯的额定功率 C．指示灯是L2，其额定功率大于照明灯的额定功率 D．指示灯是L2，其额定功率小于照明灯的额定功率 【练习5】如图（a）所示电路，电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器R1标有“20Ω 2A”字样。电阻R2的阻值为10Ω，开关S闭合。 （1）求R1连入电路的最小阻值Rmin。 （2）在干路中串联一个电流表，表盘如图（b）所示，电路能正常工作，在移动R1滑片的过程中。求电路总功率的最大值Pmax和最小值Pmin的比值。 模块二、测量小灯泡的电功率 【例题1】小宝做“测定小灯泡的电功率”实验，所用器材有电源（电压有4伏和8伏两挡）、待测小灯（额定电压为“2.5V”或“4.5V”）、滑动变阻器（分别标有“20Ω  2A”“50Ω  1A”字样）、电压表、电流表、开关以及导线若干。他选用某挡电源电压，正确串联实验器材，并将电压表并联在电路中。闭合开关后，将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中，观察到小灯的亮度逐渐增加，但始终较暗，电压表的示数逐渐变小。 （1）请通过以上信息判断小宝同学将电压表并联在 （选填“电源”“待测小灯”或“滑动变阻器”）两端。 （2）经过思考，小宝仅对电源的挡位进行调整，重新实验，当变阻器的滑片位于中点附近时，小灯正常发光，电流表的示数如图所示。请通过计算说明： （Ⅰ）电流表的示数。 。 （Ⅱ）小灯的额定功率。 。 （Ⅲ）所用滑动变阻器规格。 。 【例题2】小松同学做“测小灯泡的电功率”实验，他将电源（电压为1.5伏的整数倍且保持不变）、待测小灯（如图所示）、滑动变阻器、电流表、开关串联，并将电压表并联入电路。闭合开关，移动变阻器滑片，记录的部分数据及现象见表。 序号 电压表示数 （伏） 电流表示数 （安） 电压表示数与电流表示数的 比值（欧） 1 0.22 10 2 1.7 0.24 （1）小松判定小灯正常发光的依据是 ； （2）实验中，电压表并联在 两端（选填“小灯”或“滑动变阻器”），理由是 ； （3）根据相关信息计算出电源电压U 、小灯泡的额定功率P额 。（需写出主要推理和计算过程） 【练习1】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 【练习2】在做“测量小灯泡的电功率”实验时，实验室提供如下器材：电源（电压恒为6伏）、小灯泡L（额定电压为3伏）、电流表、电压表、开关，规格分别为“10Ω 1A”和“30Ω 0.5A”的滑动变阻器R各一个，导线若干。小明同学选择恰当的器材先正确连接好串联电路，并把电压表并联连接在电路中。实验过程中测得的实验数据记录在下表中 实验序号 电压（V） 电流（A） 1 4.0 0.20 2 3.5 0.24 3 3.0 0.26 （1）在规定位置上画出小明的实验电路图。 （2）实验中如何判断小灯泡处于额定功率发光工作的？ （3）根据表中测得的数据，则小明选用的滑动变阻器为 （选填“10Ω 1A”或“30Ω 0.5A”）。小灯泡的额定功率为 瓦特。 （4）由表中数据可知，第2次实验与第1次实验相比，滑动变阻器功率的变化量ΔP滑与小灯泡功率的变化量ΔP灯相比较，则ΔP滑 （选填“>”“<”或“＝”）ΔP灯。若小灯泡两端电压恰好为1.5伏，则灯的功率可能是 （选填对应选项的符号）。 A. 0.195W B. 0.230W C. 0.240W D .0.390W 【练习3】小珠做“测定小灯泡的电功率”实验，她将电源（可调节至2V、4V、6V、8V）、待测小灯（额定电压为“5V”或“6V”）、滑动变阻器（标有“10Ω  2A”字样）、电流表和开关串联，并将电压表并联在电路中。小珠将滑动变阻器的滑片移至一端，闭合开关，小灯恰好正常发光。她断开开关，仅调小电源电压，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，小灯再次正常发光。两次小灯正常发光时，电压表的指针位置均如图所示。（两次实验过程中，电表均选择了合适的量程） （1）该实验的实验原理是 ； （2）求小灯泡的额定功率P额。（需写出解答过程） 模块三、焦耳定律 【例题1】“空气炸锅”因烹饪方便、无油无烟而深受大众喜欢。如图是某品牌空气炸锅及其工作的简易电路图。已知R1=55Ω，R2=110Ω，电源电压为220V，空气炸锅有高温、中温、低温三挡，高温档时电路中总电流最大，低温档时电路中总电流最小。操作时可按食材要求选择适宜的温度。 （1）当开关S1闭合，开关S2连接 （选填“a”或“b”）时，处于高温档； （2）空气炸锅在高温挡工作1min，产生的热量是多少J？ （3）当开关S1、S2处于什么状态时为低温档，并请说明理由。 【例题2】盛夏傍晚，某老旧小区多户居民家中空调、冰箱等电器同时运转。突然，小区某一供电设备因负荷过大而“烧坏”，导致部分楼栋停电。抢修人员检查后发现，是接入该设备的主导线因电流过大、温度过高而熔断。基于以上情境，回答下面的问题。 （1）小区内部分楼栋停电，而不是整个小区停电，说明该停电楼栋的电路与小区内未停电楼栋的电路是___________连接的。 A．串联 B．并联 （2）该主导线电流过大的原因是（依据公式展开说理） 。 （3）该主导线温度过高的原因是（依据公式展开说理） 。 【练习1】小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表，电吹风在额定电压下工作，问： （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风10min产生的热量是多少？ 热风温度 50~75℃ 额定功率 热风时：1210W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg 【练习2】某小组在研究“电流产生的热量与电阻的关系”的实验。 （1）如图所示，将甲、乙两根电热丝，分别浸入装有煤油的瓶中，瓶内各插入一支温度计进行实验。电流通过电热丝时将电能转化为电热丝的 能； （2）实验中通过观察______来比较电流产生热量的多少； A．温度计示数的变化量 B．加热时间 （3）煤油的温度升高是通过______的方式增加了煤油的内能。 A．做功 B．热传递 【练习3】图（a）是某电热水袋及其内部结构，其工作电路可简化如图（b）所示。袋内充水的质量为1kg，将它接入家庭电路中，电压U为220V，加热电阻R1的阻值为110Ω。求： （1）通过加热电阻的电流I1以及工作10s产生的热量Q1； （2）热水袋内水的温度升高50℃，求此过程中水吸收的热量；[] （3）将一个热敏电阻R2接入工作电路，其阻值随温度变化见表。通过设定加热电阻R1的最小工作电流值，实现控温，从而避免热水袋过热。 温度（℃） 电阻R2（Ω） 25 20 50 40 60 80 65 400 70 5000 80 10kΩ以上 ①写出热敏电阻R2与加热电阻R1之间的电路连接方式及理由； ②若加热电阻R1所设定的最小工作电流值为0.40A，通过计算说明该热水袋的控温范围。 模块四、家庭电路 【例题1】家庭电路包含供电线路、电能表、低压断路器、开关、插座和用电器。 （1）我国家庭电路的电压和频率是（   ）。 A．380V 50Hz B．220V 50Hz   C．36V 50Hz （2）家庭电路中使用（    ）保障电路安全。 A．供电线路 B．电能表 C．低压断路器 D．开关 【例题2】图为家庭简单电路的示意图，其中A是 表，火线和零线之间电压为 V；若在插座上接一台额定功率为300W的电视机，正常工作2h消耗的电能为 kW·h，它与灯是 连接的。 【练习1】安全用电、节约用电人人有责。 （1）人体安全电压不高于（　　） A．1.5V B．2V C．36V D．220V （2）11W的节能灯与60W的白炽灯发光效果相当，若两灯均工作200秒，节能灯比白炽灯消耗的电能要少 J。 （3）根据安全用电规范，用笔画线代替导线，将图中的电灯、开关和三孔插座正确接入电路中。 【练习2】图是小红设计的简单家庭电路示意图。 （1）★处的进户线是 线。 （2）设计中，下列元件接入位置错误的是________。 A．电能表 B．插座 C．开关 （3）以下做法中，安全的是________（不定项）。 A．用湿手插拔电器插头 B．使用破损、老化的电线 C．定期检查电路和电器 D．超负荷使用插座 E．遇触电事故，先断电再施救 【练习3】家用电器进万家，安全用电记心上。 （1）（单选）学习家庭电路相关知识后，小华对图中所设计的家庭电路的认识正确的是（   ） A．图中两个灯泡与其对应控制开关的连接都是正确的 B．使用洗衣机时应选择图中插座C C．图中灯L1、L2是串联的 D．如果图中A、B之间发生断路，则插座还是可以使用的 （2）小华家有一台两挡位电炖锅，高温挡额定功率为550W，低温挡额定功率模糊不清，图甲是该电炖锅简化电路图，R1和R2加热电阻丝，开关S2只能接触a或b，不计温度对电阻的影响。 ①高温挡正常工作时的电流是多少安？ ②小华关闭家中其他用电器，读出电能表示数为2024.6kW·h，电炖锅高温挡正常工作0.8h，低温挡正常工作2.8h，炖煮结束时电能表示数如图乙所示，则R1的阻值是多少欧？ 四、综合练习 1．如图是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（   ） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A B．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 C．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗电能越快 D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW 2. 某节能灯标有“220V 11W”字样。 （1）其中“11W”表示 ，当它正常工作时，通过的电流为 A； （2）在图中，请用笔画线代替导线，将该节能灯与开关连接后连入家庭电路中。 3. 某电动玩具汽车的直流电动机部分参数如图所示。 电阻（Ω） 1 额定电压（V） 3 额定电流（A） 1 （1）正常工作时，通电20s，电流通过电动机做功为 J，产生的热量为 J。 （2）分析电流通过电动机做功与产生的热量之间存在差异的原因。 4. 小松家新买来一台天然气热水器。小松学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率。 （1）他把“进水量”设置为40千克，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，天然气用了0.1m3。（天然气的热值）。求： ①水箱中水吸收的热量Q水吸； ②上述加热水的过程中，天然气完全燃烧放出的热量Q放； ③该热水器的热效率η。 （2）电热水器是利用电流的 工作的。电热水器需要连接在三孔插座上，浴室上方需要安装照明灯，请用笔画线代替导线，在图中，将三孔插座、开关和照明灯分别接入电路，开关只控制照明灯。 （3）我国家庭电路电压 V，若该电热水器加热时最高温挡的功率为2000W，消耗的电能由 表测量。家庭墙上的插座允许通过的最大电流为12A，则此插座能否满足该电热水器正常使用？并说明理由。 5. 图示的设备为USB充电装置的一种，它的参数见下表。从表中可以知道该设备使用时的输入电压为 V，它的插头 （选填“能”或“不能”）直接插在家庭电路的插座上。它可以连接多个USB设备，这些接口的工作电压为 V，各个USB接口是 连接的。 接口类型 2.4A/1AUSB接口 接口数量 6个USB接口 输入交流 100~240V  50~60Hz 输出直流 5V 电线长度 148cm 产品规格 13.5cm×6cm×3.8cm 6. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为10Ω。现将一滑动变阻器R2（标有“2A”字样）以某种方式接入该电路中。闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，在电路安全的情况下，电流表示数的最小值为0.9A，最大值为2.6A。    （1）在虚线框中画出接入R2后的电路图； （2）求电源电压； （3）求移动滑片的过程中，电阻R2消耗的电功率P2的变化范围。 7. 户外高压线因断开事故与地面接触时，在高压线周围的人并腿站在原地并不会触电，但若以较大脚步向远离高压线方向移动就会使人触电，如图（a）所示。为了搞清人触电的原因，小华通过查阅资料了解到：①人体电阻约为几kΩ：②通过人体的电流超过20mA时就可能导致触电。小华用铅笔芯模拟地面，用电压表模拟人体，按如图（b）所示连接电路进行实验，并将电压表示数和对应的电压表所测铅笔芯长度记录在下表中。 实验序号 1 2 3 4 5 电压表所测铅笔芯长度（cm） 0 5 10 15 20 电压表示数（V） 0 0.5 1 1.5 2 （1）分析表中电压表示数和对应的电压表所测铅笔芯长度等相关信息，可以得出的结论是：电源电压和铅笔芯长度不变， 。 （2）根据小华的模拟实验，及查阅的资料，结合所学电学知识，分析“在高压线周围的人以较大脚步向远离高压线方向移动会触电”的原因。 8. 电为人类赋能，安全用电是前提，规范用电是保障： （1）远方发电站通过（　　）输电将电能输送到用电区。 A．高压 B．低压 C．无法判断 （2）用电器和控制它的开关之间是（　　）连接的。 A．串联 B．并联 C．无法判断 （3）小李养成了随手关灯的习惯，某盏灯关闭后其电阻将（　　） A．变大 B．不变 C．变小 （4）微波炉正常工作时的电功率约为（　　） A．22W B．110W C．1100W D．2200W （5）汽车的四个车门中只要有一个门没有关好（相当于一个开关断开），指示灯就会发光。下列电路图中能实现上述目标的是（　　） A． B． C． D． 9. 在学习了电学相关知识后，小彭对身边的用电器产生了浓厚的兴趣。 （1）某彩色电视机的铭牌如图所示，其额定功率为 W，额定电流是 A。当它正常工作时，10min内消耗的电能为 J。 （2）1kW·h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是（    ） A．节能灯 B．电饭煲 C．电视机 D．电烤箱 （3）某调光台灯简化电路图如图所示，电源电压保持不变。为使台灯变亮，滑片应向 端移动（选填“A”或“B”）。台灯工作一段时间后，发现无论怎样调节滑片，台灯一直很亮且亮度不变，电路发生的故障可能是 。 （4）使用电热水壶把水烧开的过程是通过 的方式改变了水的内能，若1kg的水从20℃被加热至刚好沸腾，水吸收的热量为 J。（J/(kg·℃)） （5）一款电热水壶的简化电路如图所示。如表所示是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，R1和R2为发热电阻。当开关S、S1均闭合时，通电20s电热水壶产生的热量是 J，电阻R1和R2阻值之比是 。 额定电压 220V 额定功率 高温挡 2200W 低温挡 440W （6）结合生活经验，写出一条安全用电的注意事项： 。 10．在社区的电器维修店里，师傅正在检修居民送来的各类电器，从简单的小家电到基础电器模块，都离不开电路知识，请结合维修过程回答以下问题： （1）居民送来一台故障的台灯和空调，师傅先检查它们的电路适配性。在上海地区家庭电路中，火线和零线之间的电压是 伏，控制台灯的开关和台灯应 联，台灯和空调应 联在火线和零线之间，用 表来测量用户消耗的电能，一只标有“220V  10W”字样的节能灯正常工作10h，消耗的电能为 度。正常工作时，通过台灯的电流 通过空调的电流（选填“大于”“等于”或“小于”）； （2）检修中发现一个标注模糊的定值电阻，师傅用仪器测得其阻值为20欧，若通过它的电流为0.2安，则该导体两端的电压为 伏；随后调整电源，当该导体两端电压为6伏时，其电阻为 欧； （3）灯泡A、B内的灯丝由相同材料制成且长度相同。串联接入电路后，两灯均发光，且A灯较亮，则________；（选填符号） A．A灯丝较粗，电阻较大 B．B灯丝较粗，电阻较大 C．A灯丝较粗，电阻较小 D．B灯丝较粗，电阻较小 （4）电饭煲是常用的家用电器，它是利用电流的 工作的。某品牌电饭煲有“加热”和“保温”两挡功能，简化电路如图，两个发热电阻R1=220Ω，R2=55Ω。当该电饭煲处于“加热”挡工作10min，其消耗的电能是 J； （5）如图所示是某同学设计的电路，要求：闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片P时，电流表的示数变小，电压表的示数变大。请你在AB和CD两个位置分别填画定值电阻R1和滑动变阻器R2两个元件符号，完成电路的连接。 11. 小华做“测定小灯泡的电功率”实验，现有两个小灯泡（分别标有“2.2V 0.3A”“3.8V 0.3A”字样），滑动变阻器两个（其中A标有“10Ω 1A”字样，B标有“20Ω 1A”字样），他选择其中一个小灯泡与电源（电压为2伏的整数倍且保持不变）、电流表、其中一个滑动变阻器、开关串联，然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关，移动变阻器的滑片，在草稿纸上记录了两组实验数据，如图所示。 （1）判定小灯正常发光的依据是 ； （2）请根据相关信息求出电源电压U，并判断小华选用的滑动变阻器的规格；（需写出解答过程） （3）小灯的额定功率为 瓦。 12．小杨做“测定小灯泡电功率”实验，他将电源（电压稳定不变）、待测小灯泡（标有“3.5V”字样）、电流表、开关串联，再将电压表并联在电路中。闭合开关后，小杨观察到小灯泡亮度较亮，计算了电压表示数与电流表示数的乘积（即电功率），并记录在表中的序号1处。小杨思考后，认为仅利用上述器材无法完成实验。他从实验室中选用一个滑动变阻器，与原器材一起重新连接后进行实验，并将观察到的两电表示数及计算出的两电表示数乘积记录在表中的序号2、序号3和序号4处，其中有一组数据是在小灯泡正常发光时记录的，表中呈现了上述实验的部分数据。 序号 电压（伏） 电流（安） 电功率（瓦） 1 1.20 2 1.5 3 0.14 4 0 0.3 （1）请说明小杨在电路中接入滑动变阻器的理由。 （2）请画出小杨重新实验时的电路图。 （3）求小杨实验用电源电压U。（写出主要的计算或分析过程） （4）求小灯泡的额定功率P额。（写出主要的计算或分析过程） 13. 小林家住一栋建于1990年代的老居民楼。最近他发现，新买的电饭煲（铭牌标有“220V 880W”）煮饭时间明显变长，有时甚至煮不熟。爸爸用电压表测量发现：当电饭煲工作时，插座处的实际电压只有200V，而楼道配电箱输出端电压仍为220V。 经了解，这是由于入户电线老化，导线本身存在不可忽略的电阻。可将电路简化为如下模型：电源（配电箱）电压：U总=220V；从配电箱到插座的来回两根导线总电阻为R线（即火线+零线电阻之和）；电饭煲工作时，导线与电饭煲串联。 请根据以上信息回答： （1）当插座处电压为200V时，流过电路的电流是多少? （2）求入户导线的总电阻R线； （3）通过计算导线上损耗的电功率P损解释“煮饭时间长”的原因并说一说可能对电路造成的隐患。 14. 如图所示，图甲为一款市面常见的养生壶，额定电压为220V，简化的工作电路如图乙，该养生壶通过智能系统实现加热、保温挡自动切换，图丙为该养生壶在正常工作45分钟内功率的变化情况。求： （1）加热状态下，养生壶正常工作时的电流为多大？ （2）分析计算图乙电路中定值电阻R2的阻值为多少欧？ （3）养生壶正常工作45分钟，家庭电路中的电能表示数增加多少？ 15. 在探究“影响电流热效应的因素”实验中： 次数 RA=10Ω RB=20Ω 通电时间/min 温度/℃ 通电时间/min 温度/℃ 1 0 17.3 0 17.5 2 1 17.9 1 18.6 3 2 18.4 2 19.7 4 3 18.9 3 20.6 （1）为了探究电热器产生的热量与 的关系，小明设计了如图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。为让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）； （2）为了测温方便准确，小明利用温度传感器替代温度计测量烧瓶内液体的温度。闭合开关，当I=0.1A时，每1分钟测量一次温度，得到的数据如表中。由此数据可得出的两个结论是： 、 ； （3）为了探究电热器产生的热量与另一因素的关系，小明接下来的操作是 。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题39 电功率与焦耳定律（专题复习） 目 录 一、考情分析 1 二、知识建构 2 三、板块训练 3 模块一、电功和电功率 3 模块二、测量小灯泡的电功率 7 模块三、焦耳定律 13 模块四、家庭电路 17 四、综合练习 21 一、考情分析 一、考点分析：电功和电功率；测量小灯泡的电功率；焦耳定律；生活用电。 二、命题预测 1. 考查电功和电功率。命题点有：电能表的读数；根据电能表的参数及转盘转过的转数计算消耗的电能；电功（电能）的计算；对电功率、额定电压和额定功率的理解；常常将电功率的分析和计算与欧姆定律，串、并联电路中的电流、电压关系相联系，综合性较强。 2. 考查测量小灯泡的电功率。命题点有：电路设计、实物电路的连接、故障的分析、判断滑动变阻器的规格、判断电源电压、电表量程的选择、数据的记录与处理等。 3. 考查焦耳定律。命题点有：焦耳定律；电流的热效应；探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关；利用Q=I2Rt进行电热的分析计算；常常结合比热容、热量、欧姆定律和电功率进行综合计算，难度较大。 4. 考查家庭电路。命题点有：家庭电路的的基本组成；主要组成部分及其功能；安全用电；节约用电等。 二、知识建构 三、板块训练 模块一、电功和电功率 【例题1】在电能转化为其他形式的能量过程中，我们说 做了功。下图为某风扇和某空调部分参数。 电扇参数 空调参数 功率 85W 能效等级 1级 转速 320r/min 电辅热 1800W 电压/频率 220V/50Hz 额定制冷功率 2090W 噪声分贝 ≤67dB（A） 冷暖方式 冷暖 调速挡位 五挡调速 额定制热功率 3120W 由表格可知， （1）该电扇的电功率为 W，通过该电扇的电流每秒做功 J，表明每秒有 J的电能转化为其他形式的能。 （2）夏季该风扇和该空调正常工作时，通过风扇的电流做功 更慢，电流通过风扇做功 更多，风扇消耗电能 更大（以上均选填“可能”或“一定”） （3）若空调以额定功率制冷1h，则用电量为 度。 【答案】电流 85 85 85 一定 可能 可能 2.09 【详解】电流做功的过程就是电能转化为其它形式能量的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能量。 （1）由表中数据可知该电扇的电功率为85W，表示电流每秒做功85J，故每秒有85J电能转化为其他形式的能。 （2）风扇功率85W，空调制冷功率2090W，空调功率大于风扇功率，电流做功快慢取决于功率大小：风扇功率小，做功一定更慢；电流做功的大小与功率和时间有关，风扇做功的时间未知，所以电流做功可能更多，消耗电能可能更大。 （3）若空调以额定功率制冷1h，则用电量为W=Pt=2.09kW×1h=2.09kW⋅h=2.09度 【例题2】电能表是测量 的仪表，如图a所示是电能表的表盘，其额定电压为 伏，允许通过的最大电流为 安。某同学家电能表上月10日和本月10日的示数如图b所示，他家一个月用电 千瓦·时，合 焦。 【答案】 电能 220 10 104.6 3.7656×108 【详解】电能表是测量电能的仪表，如图a所示是电能表的表盘，其额定电压为220伏，允许通过的最大电流为10安。 某同学家电能表上月10日和本月10日的示数如图b所示，他家一个月用电 3846.2千瓦·时-3741.6千瓦·时=104.6千瓦·时 104.6千瓦·时=104.6×3.6×106焦=3.7656×108焦 【练习1】家用电器已经成为生活必需品，其工作原理与物理知识紧密相关。 （1）电灯与控制它的开关之间是________连接的； A．串联 B．并联 （2）厨房中的抽油烟机工作时，将电能主要转化为_______； A．内能 B．机械能 （3）电视机铭牌上标有“150W”的字样，正常工作10小时消耗的电能为 kW·h。 【答案】（1）A；（2）B；（3）1.5 【详解】（1）在家庭电路中，为了能有效控制电灯的通断，开关需要与电灯串联。因为串联电路中电流只有一条路径，开关闭合时电灯通路发光，开关断开时电灯断路熄灭，所以电灯与控制它的开关之间是串联连接的，故A符合题意，B不符合题意。故A符合题意。 （2）抽油烟机工作时，主要是通过电机带动扇叶转动来实现抽油烟的功能，这个过程中电能主要转化为扇叶转动的机械能，而不是转化为内能，故A不符合题意，B符合题意。故B符合题意。 （3）消耗的电能 【练习2】各式各样的电器已经成为人们便捷生活的必需品。 （1）小明家有额定电压相同的电饭锅、电烤箱和吸尘器各一个，将这三个用电器正常工作1小时的消耗的电能绘制成了如图所示的柱状图，则下列四个选项中，判断正确的是（　　） A．在这三个用电器中，吸尘器正常工作时的电压最低 B．在这三个用电器正常工作时，电流通过电烤箱做功最快 C．在这三个用电器正常工作时，通过这三个用电器的电流一样大 D．在一个月内，小明家电饭锅消耗的电能一定比吸尘器消耗的电能多 （2）下列情况属于防止电热危害的是（　　） A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇 C．电动机外壳上有散热片 D．家用电器长时间不用，要隔大段时间通一次电 【答案】（1）B；（2）BC 【详解】（1）A．三个用电器正常工作，实际电压等于额定电压，三个用电器的额定电压相等，则它们正常工作时的电压相等，故A错误； BC．由柱状图可知，这三个用电器正常工作1小时消耗电能的关系为W电烤箱>W电饭锅>W吸尘器 因工作时间都为1h，根据P=W/t可知，这三个用电器的电功率P电烤箱>P电饭锅>P吸尘器 因电烤箱的电功率最大，故电流通过电烤箱做功最快；由P=UI得，因实际电压相同，故通过这三个用电器的电流不同，故B正确，C错误； D．虽然电饭锅的实际功率大于吸尘器的实际功率，但因在一个月内，电烤箱与吸尘器的使用时间t的关系不确定，由W=Pt可知，消耗电能的多少与电功率大小和时间长短有关，所以，在一个月电饭锅消耗的电能不一定比吸尘器消耗的电能多，故D错误。 故选B。 （2）A．冬天用电暖器取暖，是利用电热取暖，故A不符合题意； B．电脑机箱内装有小风扇，是防止电热的危害，防止电脑被烧坏，故B符合题意； C．电动机外壳上有散热片，是防止电热的危害，防止电动机被烧坏，故C符合题意； D．家用电器长时间不用，要隔大段时间通一次电，是利用电热，驱除家用电器的潮气，故D不符合题意。 故选BC。 【练习3】小姬给爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图表所示。足浴器某次正常工作时控制面板显示如图所示。 （1）求此时足浴器的工作电流。（结果保留一位小数） （2）足浴器装入最大容量且初温为22℃的水。当水温达到控制面板上显示的温度时，求水吸收的热量。（水比热容为） （3）若上述加热过程耗时15min，求该足浴器耗电多少度。 【答案】（1）2.3A；（2）；（3）0.125度 【详解】（1）此时足浴器的工作电流 （2）水的质量 水吸收的热量 （3）该足浴器消耗的电能 【练习4】为了节约用电，且在黑暗环境开灯方便，可使用一种带有指示灯的开关，如图（a）所示，该开关S与指示灯和照明灯组成的电路可简化为图（b）所示。当开关S闭合时，照明灯正常发光，指示灯不发光；当开关S断开时，照明灯不发光，指示灯正常发光，则（     ） A．指示灯是L1，其额定功率大于照明灯的额定功率 B．指示灯是L1，其额定功率小于照明灯的额定功率 C．指示灯是L2，其额定功率大于照明灯的额定功率 D．指示灯是L2，其额定功率小于照明灯的额定功率 【答案】B 【详解】由题意可知，开关S闭合时，照明灯正常发光，指示灯不发光，由图（b）可知，开关S闭合时，灯L1被短路，灯L1不亮，则L1是指示灯，L2是照明灯。因为指示灯正常发光的亮度远远小于照明灯正常发光的亮度，因此指示灯的额定功率小于照明灯的额定功率，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【练习5】如图（a）所示电路，电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器R1标有“20Ω 2A”字样。电阻R2的阻值为10Ω，开关S闭合。 （1）求R1连入电路的最小阻值Rmin。 （2）在干路中串联一个电流表，表盘如图（b）所示，电路能正常工作，在移动R1滑片的过程中。求电路总功率的最大值和最小值的比值。 【答案】（1）6Ω；（2）5:3 【详解】（1）由电路图可知，两电阻并联。根据滑动变阻器的规格可知允许通过R1的最大电流为I1max=2A。根据欧姆定律可知R1连入电路的最小阻值 （2）根据欧姆定律可知通过R2的电流 在干路中串联一个电流表，根据并联电路的特点可知，电流表接入电路的量程为0~3A，即干路的最大电流为3A，电路总功率的最大值 当滑动变阻器接入的阻值最大时，通过R1的电流最小，则此时通过R1的最小电流 根据串联电路的特点可知，干路的最小电流 电路总功率的最小值 电路总功率的最大值和最小值的比值 模块二、测量小灯泡的电功率 【例题1】小宝做“测定小灯泡的电功率”实验，所用器材有电源（电压有4伏和8伏两挡）、待测小灯（额定电压为“2.5V”或“4.5V”）、滑动变阻器（分别标有“20Ω  2A”“50Ω  1A”字样）、电压表、电流表、开关以及导线若干。他选用某挡电源电压，正确串联实验器材，并将电压表并联在电路中。闭合开关后，将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中，观察到小灯的亮度逐渐增加，但始终较暗，电压表的示数逐渐变小。 （1）请通过以上信息判断小宝同学将电压表并联在 （选填“电源”“待测小灯”或“滑动变阻器”）两端。 （2）经过思考，小宝仅对电源的挡位进行调整，重新实验，当变阻器的滑片位于中点附近时，小灯正常发光，电流表的示数如图所示。请通过计算说明： （Ⅰ）电流表的示数。 。 （Ⅱ）小灯的额定功率。 。 （Ⅲ）所用滑动变阻器规格。 。 【答案】（1）滑动变阻器；（2）0.3A，1.35W，20Ω  2A 【详解】（1）根据题目信息可知：观察到小灯的亮度逐渐增加，说明电路中的电流越大，小灯两端电压越大，但电压表的示数越小，所以电压表并联在滑动变阻器两端。 （2）第一次实验时，小灯始终较暗，仅调整电源后，小灯可正常发光，说明待测小灯的额定电压为4.5V，调整后的电源电压为8伏。若电流表示数为0.3A，使用“20Ω  2A”变阻器第二次实验时， 约为电源电压8伏；使用“50Ω  1A”变阻器第二次实验时 大于电源电压（舍去）。若电流表示数为1.5A，使用“20Ω  2A”变阻器第二次实验时 大于电源电压（舍去）；使用“50Ω  1A”变阻器第二次实验时 大于电源电压（舍去）。所以 【例题2】小松同学做“测小灯泡的电功率”实验，他将电源（电压为1.5伏的整数倍且保持不变）、待测小灯（如图所示）、滑动变阻器、电流表、开关串联，并将电压表并联入电路。闭合开关，移动变阻器滑片，记录的部分数据及现象见表。 序号 电压表示数 （伏） 电流表示数 （安） 电压表示数与电流表示数的 比值（欧） 1 0.22 10 2 1.7 0.24 （1）小松判定小灯正常发光的依据是 ； （2）实验中，电压表并联在 两端（选填“小灯”或“滑动变阻器”），理由是 ； （3）根据相关信息计算出电源电压U 、小灯泡的额定功率P额 。（需写出主要推理和计算过程） 【答案】（1）电流表示数为0.22A；（2）滑动变阻器，见解析；（3）见解析，见解析 【详解】（1）根据上图知，灯的额定电流为0.22A（额定电压不小于3.0V），小松判定小灯正常发光的依据是电流表示数为0.22A。 （2）根据表中数据可知，第1次实验时电流表示数I=0.22A 而电压表示数与电流表示数的比值（即电阻）为10Ω，所以第1次实验时电压表示数 两次实验相比，第2次实验时电路的电流变大，灯的电压应变大，变阻器的电压应变小，故实验中，电压表并联在滑动变阻器两端。 （3）根据表中第1组数据可知，电源电压不小于U1=2.2V+3.0V=5.2V 而小于U2=2.2V+4.0V=6.2V 电压为1.5伏的整数倍且保持不变，故电源电压只能为U=6V 在第1次实验中，可知灯的额定电压为U额=6V-2.2V=3.8V 灯泡的额定功率 【练习1】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）见下图；（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 【练习2】在做“测量小灯泡的电功率”实验时，实验室提供如下器材：电源（电压恒为6伏）、小灯泡L（额定电压为3伏）、电流表、电压表、开关，规格分别为“10Ω 1A”和“30Ω 0.5A”的滑动变阻器R各一个，导线若干。小明同学选择恰当的器材先正确连接好串联电路，并把电压表并联连接在电路中。实验过程中测得的实验数据记录在下表中 实验序号 电压（V） 电流（A） 1 4.0 0.20 2 3.5 0.24 3 3.0 0.26 （1）在规定位置上画出小明的实验电路图。 （2）实验中如何判断小灯泡处于额定功率发光工作的？ （3）根据表中测得的数据，则小明选用的滑动变阻器为 （选填“10Ω 1A”或“30Ω 0.5A”）。小灯泡的额定功率为 瓦特。 （4）由表中数据可知，第2次实验与第1次实验相比，滑动变阻器功率的变化量ΔP滑与小灯泡功率的变化量ΔP灯相比较，则ΔP滑 （选填“>”“<”或“＝”）ΔP灯。若小灯泡两端电压恰好为1.5伏，则灯的功率可能是 （选填对应选项的符号）。 A. 0.195W B. 0.230W C. 0.240W D .0.390W 【答案】（1）见下图；（2）见解析；（3） 30Ω 0.5A，0.78；（4）<，B 【详解】（1）测量小灯泡电功率时，需改变灯泡两端电压，所以将滑动变阻器与小灯泡串联；电流表串联在电路中测量通过小灯泡的电流。由表格数据知随着电压表示数的减小，电流变大，说明电压表并联在滑动变阻器的两端，电路如下图所示： （2）因为小灯泡与滑动变阻器串联，小灯泡的额定电压为3V，所以小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为UP＝6V﹣3V＝3V 因此当电压表示数为3V时灯泡正常发光。 （3）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为 滑动变阻器电阻为 所以，选择滑动变阻器R2（30Ω 0.5A）。 灯泡正常发光时的功率为 （4）第1次实验时，灯泡两端的电压为 灯泡消耗的电功率为 第二次实验时，灯泡两端的电压为 此时灯泡消耗的电功率为 灯泡的功率变化量为 第1次实验中，滑动变阻器的功率为 第2次实验中，滑动变阻器的功率为 滑动变阻器功率的变化量为 综上所述，可知。 由表中3次实验数据分析可知，小灯泡两端电压变大时，灯丝电阻变大，即小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大。已知小灯泡的额定电压U0＝3V，额定电流I0＝0.26A，其额定功率 大致作出小灯泡的I﹣U图像如下图所示 由图像可知，当小灯泡两端电压时，通过灯泡的电流范围为 ① 在①式两端同时乘以可得 即 代入数据可得。 根据表格中电流与电压变化关系，进一步推导可知，当滑动变阻器两端电压为4.5V时，电流小于0.16A，此时灯泡两端电压为1.5V。所以当灯泡两端电压为1.5V时，电流一定小于0.16A，故功率应该小于0.24W，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 【练习3】小珠做“测定小灯泡的电功率”实验，她将电源（可调节至2V、4V、6V、8V）、待测小灯（额定电压为“5V”或“6V”）、滑动变阻器（标有“10Ω  2A”字样）、电流表和开关串联，并将电压表并联在电路中。小珠将滑动变阻器的滑片移至一端，闭合开关，小灯恰好正常发光。她断开开关，仅调小电源电压，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，小灯再次正常发光。两次小灯正常发光时，电压表的指针位置均如图所示。（两次实验过程中，电表均选择了合适的量程） （1）该实验的实验原理是 ； （2）求小灯泡的额定功率P额。（需写出解答过程） 【答案】（1）P=UI；（2）1.5W 【详解】（1）在“测定小灯泡的电功率”实验中，用电压表测灯泡两端电压，用电流表测通过灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡额定功率，故该实验的实验原理是P=UI。 （2）待测小灯额定电压为5V或6V，为了使灯泡正常发光，电源电压只能为6V或8V；小珠将滑动变阻器的滑片移至一端，闭合开关，小灯恰好正常发光，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，即10Ω；她断开开关，仅调小电源电压，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，小灯再次正常发光，说明第1次实验电源电压为8V，第2次电源电压为6V；两次小灯正常发光时，电压表的指针位置相同，说明电压表并联在灯泡两端，且电压表选用大量程；由图可知，电压表分度值0.5V，其示数为5V，即灯泡额定电压为5V；在第1次实验中，当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为U滑=U1-UL=8V-5V=3V 根据串联电路电流特点和欧姆定律可知，灯泡额定电流为 小灯泡额定功率为PL=ULIL=5V×0.3A=1.5W 模块三、焦耳定律 【例题1】“空气炸锅”因烹饪方便、无油无烟而深受大众喜欢。如图是某品牌空气炸锅及其工作的简易电路图。已知R1=55Ω，R2=110Ω，电源电压为220V，空气炸锅有高温、中温、低温三挡，高温档时电路中总电流最大，低温档时电路中总电流最小。操作时可按食材要求选择适宜的温度。 （1）当开关S1闭合，开关S2连接 （选填“a”或“b”）时，处于高温档； （2）空气炸锅在高温挡工作1min，产生的热量是多少J？ （3）当开关S1、S2处于什么状态时为低温档，并请说明理由。 【答案】（1）b；（2）；（3）见详解 【详解】（1）根据图片可知，当开关S1断开、S2接a时，两个电阻串联，总电阻为R串； 当开关S1闭合、S2接a时，只有R2自己工作，总电阻为R2； 当开关S1闭合、S2接b时，两个电阻并联，总电阻为R并；因为电路电阻R串＞R2＞R并，根据公式P=U2/R可知，总功率P串＜P2＜P并。那么它们对应的状态应该为低温、中温和高温挡，故当开关S1闭合，开关S2连接b时，处于高温挡。 （2）当开关S1闭合、S2接b时，两个电阻并联，此时处于高温挡，由欧姆定律可知，通过R1和R2的电流为 干路电流 在高温挡工作1min，产生的热量 （3）当开关S1断开、S2接a时，两个电阻串联，电路总电阻最大，根据P=U2/R可知，电源电压不变，电路总电阻最大时，电功率最小，为低温挡。 【例题2】盛夏傍晚，某老旧小区多户居民家中空调、冰箱等电器同时运转。突然，小区某一供电设备因负荷过大而“烧坏”，导致部分楼栋停电。抢修人员检查后发现，是接入该设备的主导线因电流过大、温度过高而熔断。基于以上情境，回答下面的问题。 （1）小区内部分楼栋停电，而不是整个小区停电，说明该停电楼栋的电路与小区内未停电楼栋的电路是___________连接的。 A．串联 B．并联 （2）该主导线电流过大的原因是（依据公式展开说理） 。 （3）该主导线温度过高的原因是（依据公式展开说理） 。 【答案】（1）B；（2）见解析；（3）见解析 【详解】（1）在家庭电路和小区供电电路中，各楼栋、各用户的电路均采用并联连接。并联电路的核心特点是各支路独立工作、互不影响，当某一支路（某部分楼栋）出现故障或断电时，其他支路（未停电楼栋）仍能正常工作，这与题目中 “部分楼栋停电，整个小区未全部停电” 的情境完全吻合。若为串联连接，一处断路则整个电路全部断电，与题意矛盾。故选B。 （2）主导线电流过大的根本原因是小区内用电器总功率过大，依据公式推导如下：家庭电路的供电电压U保持恒定不变（我国为220V），根据电功率公式P=UI变形可得，总功率越大，电流越大。 （3）主导线温度过高是电流通过导体产生的热量过多导致的，依据焦耳定律推导如下：焦耳定律公式Q=I2Rt，其中Q为导体产生的热量，I为通过导体的电流，R为导体的电阻，t为通电时间。主导线的电阻R和通电时间t可视为定值，导线产生的热量Q与电流的平方成正比。用电器总功率过大导致主导线电流I显著增大，使导线产生的热量Q急剧增加，大量热量在短时间内积聚，无法及时散失，最终导致主导线温度急剧升高，直至熔断。 【练习1】小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表，电吹风在额定电压下工作，问： （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风10min产生的热量是多少？ 热风温度 50~75℃ 额定功率 热风时：1210W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg 【答案】（1）0.5A；（2）44Ω；（3）150J 【详解】（1）当吹冷风时，只有电动机工作，从表中数据可以看到，，电吹风的额定电压U=220V，通过电动机的电流 （2）当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝的电功率 电热丝的电阻值 （3）电动机工作时的电流为0.5A，电吹风吹冷风的时间"10min=600s，电动机的电阻，根据焦耳定律可知，电吹风吹10min冷风产生的热量 【练习2】某小组在研究“电流产生的热量与电阻的关系”的实验。 （1）如图所示，将甲、乙两根电热丝，分别浸入装有煤油的瓶中，瓶内各插入一支温度计进行实验。电流通过电热丝时将电能转化为电热丝的 能； （2）实验中通过观察______来比较电流产生热量的多少； A．温度计示数的变化量 B．加热时间 （3）煤油的温度升高是通过______的方式增加了煤油的内能。 A．做功 B．热传递 【答案】（1）内；（2）A；（3）B 【详解】（1）电流通过电热丝时会发热，将电能转化为电热丝的内能，这叫做电流的热效应。 （2）根据转换法，实验中通过观察温度计示数的变化量来比较电流产生热量的多少，温度计示数的变化量越大，说明电流产生热量越多，故A符合题意，B不符合题意。故选A。 （3）电热丝产生的热量被煤油吸收，煤油的温度升高，内能增大，是通过热传递的方式增加了煤油的内能。故A不符合题意，B符合题意。故选B。 【练习3】图（a）是某电热水袋及其内部结构，其工作电路可简化如图（b）所示。袋内充水的质量为1kg，将它接入家庭电路中，电压U为220V，加热电阻R1的阻值为110Ω。求： （1）通过加热电阻的电流I1以及工作10s产生的热量Q1； （2）热水袋内水的温度升高50℃，求此过程中水吸收的热量；[] （3）将一个热敏电阻R2接入工作电路，其阻值随温度变化见表。通过设定加热电阻R1的最小工作电流值，实现控温，从而避免热水袋过热。 温度（℃） 电阻R2（Ω） 25 20 50 40 60 80 65 400 70 5000 80 10kΩ以上 ①写出热敏电阻R2与加热电阻R1之间的电路连接方式及理由； ②若加热电阻R1所设定的最小工作电流值为0.40A，通过计算说明该热水袋的控温范围。 【答案】（1）2A，4400J；（2）；（3）①串联，见解析；②65℃~70℃ 【详解】（1）根据欧姆定律，通过加热电阻R1的电流为 根据焦耳定律，工作10s产生的热量为 （2）根据热量计算公式，水吸收的热量为 （3）从题中可知，为控制加热电阻R1的最小工作电流值，需将热敏电阻R2与加热电阻R1进行串联，当温度升高（即R2阻值变大），电路中的电流就会随之变小，根据Q=I2Rt可得加热电阻R1产生的电热变小，从而避免热水袋过热，实现温控。 当电路中的电流为设定的最小工作电流Imin = 0.40A时，电路的总电阻为 因为加热电阻R1与热敏电阻R2串联，此时热敏电阻R2的阻值为 查表可知，当温度为65℃时，R2的阻值为400Ω；当温度为70℃时，R2的阻值为5000Ω。 由于，所以当电流减小到0.40A时，热水袋的温度在65℃到70℃之间，此时加热功率显著降低，实现了温度控制。因此，该热水袋的控温范围是65℃到70℃。 模块四、家庭电路 【例题1】家庭电路包含供电线路、电能表、低压断路器、开关、插座和用电器。 （1）我国家庭电路的电压和频率是（   ）。 A．380V 50Hz B．220V 50Hz   C．36V 50Hz （2）家庭电路中使用（    ）保障电路安全。 A．供电线路 B．电能表 C．低压断路器 D．开关 【答案】（1）B；（2）C 【详解】（1）我国家庭电路的电压标准为220V，频率标准为50Hz，这是固定的国家标准。选项A（380V）通常用于工业电路，选项C（36V）为安全电压，均不符合家庭电路实际。故B符合题意，AC不符合题意。故选B。 （2）低压断路器（俗称“空气开关”）在电路发生过载或短路时自动断开，起到保护作用；供电线路仅传输电能，电能表用于计量用电量，开关控制通断，均不直接保障安全。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 【例题2】图为家庭简单电路的示意图，其中A是 表，火线和零线之间电压为 V；若在插座上接一台额定功率为300W的电视机，正常工作2h消耗的电能为 kW·h，它与灯是 连接的。 【答案】 电能 220 0.6 并联 【详解】家庭电路首先接入电能表，用于测量家庭电路消耗的电能，所以图中A是电能表。 在我国，家庭电路中火线和零线之间的电压为220V。 若在插座上接一台额定功率为300W的电视机，正常工作2h消耗的电能为 家庭电路中各用电器为了互不影响，能独立工作，都是并联连接的，所以电视机与灯是并联连接的。 【练习1】安全用电、节约用电人人有责。 （1）人体安全电压不高于（　　） A．1.5V B．2V C．36V D．220V （2）11W的节能灯与60W的白炽灯发光效果相当，若两灯均工作200秒，节能灯比白炽灯消耗的电能要少 J。 （3）根据安全用电规范，用笔画线代替导线，将图中的电灯、开关和三孔插座正确接入电路中。 【答案】（1）C；（2）9800；（3）见下图。 【详解】（1）根据物理常识可知，人体安全电压不高于36V，故选C； （2）节能灯、白炽灯的功率差 工作200s两灯消耗的电能之差 即两灯均工作200s，节能灯比白炽灯消耗的电能要少9800J； （3）开关与灯的连接：火线先接开关，再接灯泡的金属点，零线直接连接螺旋套； 三孔插座的连接：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线。如图所示： 【练习2】图是小红设计的简单家庭电路示意图。 （1）★处的进户线是 线。 （2）设计中，下列元件接入位置错误的是________。 A．电能表 B．插座 C．开关 （3）以下做法中，安全的是________（不定项）。 A．用湿手插拔电器插头 B．使用破损、老化的电线 C．定期检查电路和电器 D．超负荷使用插座 E．遇触电事故，先断电再施救 【答案】（2）零；（2）C；（3）CE 【详解】（1）家庭电路中，进户线分为火线和零线。火线已经标出，因此★处进户线是零线。 （2）家庭电路中，开关应接在火线与用电器（灯泡）之间，这样断开开关时，灯泡不带电。图中开关接在了零线与灯泡之间，位置错误，其他元件连接正确。故C符合题意，AB不符题意。故选C。 （3）A．用湿手插拔电器插头：水是导体，容易触电，不安全，故A不符合题意； B．使用破损、老化的电线：易引发漏电、短路和火灾，不安全，故B不符合题意； C．定期检查电路和电器：可以及时发现隐患，是安全做法，故C符合题意； D．超负荷使用插座：会导致电流过大，引发火灾，不安全，故D不符合题意； E．遇触电事故，先断电再施救：是正确的施救步骤，安全，故E符合题意。 故选CE。 【练习3】家用电器进万家，安全用电记心上。 （1）（单选）学习家庭电路相关知识后，小华对图中所设计的家庭电路的认识正确的是（   ） A．图中两个灯泡与其对应控制开关的连接都是正确的 B．使用洗衣机时应选择图中插座C C．图中灯L1、L2是串联的 D．如果图中A、B之间发生断路，则插座还是可以使用的 （2）小华家有一台两挡位电炖锅，高温挡额定功率为550W，低温挡额定功率模糊不清，图甲是该电炖锅简化电路图，R1和R2加热电阻丝，开关S2只能接触a或b，不计温度对电阻的影响。 ①高温挡正常工作时的电流是多少安？ ②小华关闭家中其他用电器，读出电能表示数为2024.6kW·h，电炖锅高温挡正常工作0.8h，低温挡正常工作2.8h，炖煮结束时电能表示数如图乙所示，则R1的阻值是多少欧？ 【答案】（1）B；（2）①2.5，②154Ω 【详解】（1）A．家庭电路中，开关应接在火线和灯泡之间，图中开关接在灯泡和零线之间，两个灯泡与其对应控制开关的连接都是错误的，故A错误； B．为了用电安全，使用洗衣机时应选择图中插座C，使洗衣机的金属外壳接地，故B正确； C．图中灯L1、L2是并联的，故C错误； D．如果图中A、B之间发生断路，则C插座可以使用，D插座不能使用，故D错误。 故选B。 （2）图甲可知，当开关S1闭合，S2接触a时，两电阻串联，电路的总电阻最大，根据P=U2/R可知，电功率最小，此时电炖锅处于低温挡；当开关S1闭合，S2接触b时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，根据P=U2/R可知，电功率最大，此时电炖锅处于高温挡。根据P=UI可得，高温挡正常工作时的电流是 炖煮结束时，整个过程消耗的电能为W=2025.6kW·h-2024.6kW·h=1kW·h 电炖锅高温挡正常工作0.8h消耗的电能 低温挡正常工作2.8h消耗的电能 低温挡的功率 低温挡时的总电阻 高温挡时的电阻 则R1的阻值 四、综合练习 1．如图是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（   ） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A B．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 C．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗电能越快 D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW 【答案】B 【详解】A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误； BC．1600imp/kW·h表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故B正确，C错误； D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能为 故D错误。故选B。 2. 某节能灯标有“220V 11W”字样。 （1）其中“11W”表示 ，当它正常工作时，通过的电流为 A； （2）在图中，请用笔画线代替导线，将该节能灯与开关连接后连入家庭电路中。 【答案】（1）灯的额定功率为11W，0.05；（2）见下图。 【详解】（1）某节能灯标有“220V 11W”字样，其中“11W”表示节能灯的额定功率为11W，即节能灯正常工作时的功率为11W。节能灯正常工作时，通过的电流为 （2）根据安全用电原则，开关要接在火线上，开关要控制节能灯，所以开关要与节能灯串联。火线进入开关，再进入节能灯顶端的金属点，零线直接接入节能灯的螺旋套，如图所示： 3. 某电动玩具汽车的直流电动机部分参数如图所示。 直流电动机 电阻（Ω） 1 额定电压（V） 3 额定电流（A） 1 （1）正常工作时，通电20s，电流通过电动机做功为 J，产生的热量为 J。 （2）分析电流通过电动机做功与产生的热量之间存在差异的原因。 【答案】（1）60，20；（2）见解析 【详解】（1）电流通过电动机做功 产生的热量 （2）原因：电动机是非纯电阻用电器，电流通过电动机时，大部分电能转化为机械能，使电动机转动，只有小部分电能因电流的热效应转化为内能，产生热量，因此电流做功的总量大于产生的热量。 4. 小松家新买来一台天然气热水器。小松学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率。 （1）他把“进水量”设置为40千克，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，天然气用了0.1m3。（天然气的热值）。求： ①水箱中水吸收的热量Q水吸； ②上述加热水的过程中，天然气完全燃烧放出的热量Q放； ③该热水器的热效率η。 （2）电热水器是利用电流的 工作的。电热水器需要连接在三孔插座上，浴室上方需要安装照明灯，请用笔画线代替导线，在图中，将三孔插座、开关和照明灯分别接入电路，开关只控制照明灯。 （3）我国家庭电路电压 V，若该电热水器加热时最高温挡的功率为2000W，消耗的电能由 表测量。家庭墙上的插座允许通过的最大电流为12A，则此插座能否满足该电热水器正常使用？并说明理由。 【答案】（1），，96%；（2）热效应，见下图；（3）220，电能，见解析。 【详解】（1）水箱中的水吸收的热量 上述加热水的过程中，天然气完全燃烧放出的热量 该热水器的热效率 （2）电热水器在工作时，消耗了电能，产生了热量，因此是利用电流的热效应工作的。 三孔插座在连接时要按照“左零右火上接地”的方式接入，开关控制照明灯，则开关接在火线和照明灯之间，照明灯连接零线，如图所示： （3）根据常见的电压可知，我国家庭电路电压为220V；电能表是测量电路消耗总电能的仪器；已知电热水器加热时最高温挡的功率为2000W，则使用时电路中的电流为 因此此插座能满足该电热水器正常使用。 5. 图示的设备为USB充电装置的一种，它的参数见下表。从表中可以知道该设备使用时的输入电压为 V，它的插头 （选填“能”或“不能”）直接插在家庭电路的插座上。它可以连接多个USB设备，这些接口的工作电压为 V，各个USB接口是 连接的。 接口类型 2.4A/1AUSB接口 接口数量 6个USB接口 输入交流 100~240V  50~60Hz 输出直流 5V 电线长度 148cm 产品规格 13.5cm×6cm×3.8cm 【答案】 100~240 能 5 并联 【详解】由参数表“输入交流”可知，该设备的输入电压范围是100~240V。 我国家庭电路的电压是220V，该设备的输入电压包含220V（在100~240V范围内），因此它的插头能直接接在家庭电路的插座上。 由参数表“输出直流”可知，这些USB接口的工作电压为5V。 多个 USB 设备同时工作时，每个设备的工作电压都需要等于输出直流电压（5V），由于并联电路中各支路电压相等，所以各个USB接口是并联连接的。 6. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为10Ω。现将一滑动变阻器R2（标有“2A”字样）以某种方式接入该电路中。闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，在电路安全的情况下，电流表示数的最小值为0.9A，最大值为2.6A。    （1）在虚线框中画出接入R2后的电路图； （2）求电源电压； （3）求移动滑片的过程中，电阻R2消耗的电功率P2的变化范围。 【答案】（1）见下图；（2）6V；（3）1.8∼12W. 【详解】（1）滑动变阻器R2上标有“2A”字样，即允许通过R2的电流最大为2A，而电流表示数的最大值为2.6A，串联电流相等，所以电流表和滑动变阻器R2之间不可能是串联，则电阻R1和滑动变阻器R2之间不是串联，所以电阻R1和滑动变阻器R2并联，由于电流表和滑动变阻器R2之间不可能是串联，所以电流表不能在滑动变阻器R2支路上，若电流表在R1支路上，则电流表示数是不变的，所以电流表在干路上。据此画出接入R2后的电路图如下： （2）允许通过R2的电流最大为2A，而电流表示数的最大值为2.6A，所以通过R1的电流为 则电源电压 （3）允许通过R2的电流最大为2A，则电阻R2消耗的电功率最大为 电流表示数的最小值为0.9A，根据并联电流规律，通过R2的电流最小为 则电阻R2消耗的电功率最小为 所以移动滑片的过程中，电阻R2消耗的电功率P2的变化范围为1.8∼12W。 7. 户外高压线因断开事故与地面接触时，在高压线周围的人并腿站在原地并不会触电，但若以较大脚步向远离高压线方向移动就会使人触电，如图（a）所示。为了搞清人触电的原因，小华通过查阅资料了解到：①人体电阻约为几kΩ：②通过人体的电流超过20mA时就可能导致触电。小华用铅笔芯模拟地面，用电压表模拟人体，按如图（b）所示连接电路进行实验，并将电压表示数和对应的电压表所测铅笔芯长度记录在下表中。 实验序号 1 2 3 4 5 电压表所测铅笔芯长度（cm） 0 5 10 15 20 电压表示数（V） 0 0.5 1 1.5 2 （1）分析表中电压表示数和对应的电压表所测铅笔芯长度等相关信息，可以得出的结论是：电源电压和铅笔芯长度不变， 。 （2）根据小华的模拟实验，及查阅的资料，结合所学电学知识，分析“在高压线周围的人以较大脚步向远离高压线方向移动会触电”的原因。 【答案】（1）电压表示数与电压表所测铅笔芯长度成正比；（2）见解析 【详解】（1）观察表格数据可知，当电源电压和铅笔芯长度不变时，电压表所测铅笔芯长度越长，电压表示数越大，且比值不变，所以可得出：电压表示数与电压表所测铅笔芯长度成正比。 （2）高压电线接地后，地面相当于导体（类似实验中的铅笔芯），地面上不同位置间存在电压，且两点间的距离越大，电压越大，两者成正比；人迈开较大脚步时，两只脚与高压线接地点的距离不同，两脚之间形成一定的电压差（即“跨步电压”）；人体电阻约为几千欧，根据欧姆定律可知，跨步电压越大，通过人体的电流越大；当电流超过20mA时，就会导致触电；人腿站在原地时，两脚间距离极小，跨步电压几乎为零，通过人体的电流也几乎为零，因此不会触电。 8. 电为人类赋能，安全用电是前提，规范用电是保障： （1）远方发电站通过（　　）输电将电能输送到用电区。 A．高压 B．低压 C．无法判断 （2）用电器和控制它的开关之间是（　　）连接的。 A．串联 B．并联 C．无法判断 （3）小李养成了随手关灯的习惯，某盏灯关闭后其电阻将（　　） A．变大 B．不变 C．变小 （4）微波炉正常工作时的电功率约为（　　） A．22W B．110W C．1100W D．2200W （5）汽车的四个车门中只要有一个门没有关好（相当于一个开关断开），指示灯就会发光。下列电路图中能实现上述目标的是（　　） A． B． C． D． 【答案】（1）A；（2）A；（3）C；（4）C；（5）D 【详解】（1）根据功率的公式可知，在电功率一定，增大电压，可以减小输出的电流，减小因发热而损失的能量，故为减少电能损失，我国采用高压输电，故A符合题意，BC不符合题意。故选A。 （2）用电器和控制它的开关之间是串联，若用电器与开关并联，闭合开关时，用电器被短路，故A符合题意，BC不符合题意。故选A。 （3）灯泡电阻受温度影响，温度越高，阻值越大，某盏灯关闭后温度降低，其电阻将变小，故AB不符合题意，C符合题意。故选C。 （4）微波炉正常工作时的电流约为5A，电功率约P=UI=220V×5A=1100W，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 （5）汽车的四个车门中只要有一个门没有关好（相当于一个开关断开），指示灯就会发光，当四个车门都关好，指示灯被短路不发光，因此四个开关是串联，且开关与指示灯是并联，电路中还需接入保护电阻，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 9. 在学习了电学相关知识后，小彭对身边的用电器产生了浓厚的兴趣。 （1）某彩色电视机的铭牌如图所示，其额定功率为 W，额定电流是 A。当它正常工作时，10min内消耗的电能为 J。 （2）1kW·h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是（    ） A．节能灯 B．电饭煲 C．电视机 D．电烤箱 （3）某调光台灯简化电路图如图所示，电源电压保持不变。为使台灯变亮，滑片应向 端移动（选填“A”或“B”）。台灯工作一段时间后，发现无论怎样调节滑片，台灯一直很亮且亮度不变，电路发生的故障可能是 。 （4）使用电热水壶把水烧开的过程是通过 的方式改变了水的内能，若1kg的水从20℃被加热至刚好沸腾，水吸收的热量为 J。（J/(kg·℃)） （5）一款电热水壶的简化电路如图所示。如表所示是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，R1和R2为发热电阻。当开关S、S1均闭合时，通电20s电热水壶产生的热量是 J，电阻R1和R2阻值之比是 。 额定电压 220V 额定功率 高温挡 2200W 低温挡 440W （6）结合生活经验，写出一条安全用电的注意事项： 。 【答案】（1）110， 0.5，66000；（2）A；（3）A，滑动变阻器短路；（4）做功， （5）44000，1∶4；（6）不要同时使用大功率用电器、不 要用湿手碰开关、有金属外壳的用电器要使用三脚插头等 【详解】（1）从铭牌“消耗功率：110W”可知，彩色电视机的额定功率是110W。 根据P=UI，彩色电视机的额定电流 彩色电视机正常工作10min内消耗的电能W=Pt=110W×600s=66000J （2）根据P=W/t可知，电能一定时，功率越小，工作时间越长。节能灯的功率最小，工作时间最长，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 （3）电源电压保持不变，为使台灯变亮，所以电流要变大，根据I=U/R可知，总电阻变小，所以滑动变阻器的电阻需变小，滑片应向A端移动。 无论怎样调节滑片，台灯一直很亮且亮度不变，说明滑动变阻器不能改变电阻，故障可能是滑动变阻器短路。 （4）用电热水壶烧开水，是电流做功，通过做功的方式改变水的内能。 标准大气压下水的沸点是100℃，水吸收的热量 （5）由电路图可知，当开关S、S1都闭合时，R1和R2并联，此时电阻最小，根据P=U2/R可知，电热水壶处于高温挡。通电20s产生的热量 当只闭合S时，只有R2工作，此时电阻较大，根据P=U2/R可知，电热水壶处于低温挡，根据P=U2/R可知， 当开关S、S1都闭合时，R1和R2并联，R1的功率 所以 那么 （6）安全用电的注意事项：不要同时使用大功率用电器、不 要用湿手碰开关、有金属外壳的用电器要使用三脚插头等。 10．在社区的电器维修店里，师傅正在检修居民送来的各类电器，从简单的小家电到基础电器模块，都离不开电路知识，请结合维修过程回答以下问题： （1）居民送来一台故障的台灯和空调，师傅先检查它们的电路适配性。在上海地区家庭电路中，火线和零线之间的电压是 伏，控制台灯的开关和台灯应 联，台灯和空调应 联在火线和零线之间，用 表来测量用户消耗的电能，一只标有“220V  10W”字样的节能灯正常工作10h，消耗的电能为 度。正常工作时，通过台灯的电流 通过空调的电流（选填“大于”“等于”或“小于”）； （2）检修中发现一个标注模糊的定值电阻，师傅用仪器测得其阻值为20欧，若通过它的电流为0.2安，则该导体两端的电压为 伏；随后调整电源，当该导体两端电压为6伏时，其电阻为 欧； （3）灯泡A、B内的灯丝由相同材料制成且长度相同。串联接入电路后，两灯均发光，且A灯较亮，则________；（选填符号） A．A灯丝较粗，电阻较大 B．B灯丝较粗，电阻较大 C．A灯丝较粗，电阻较小 D．B灯丝较粗，电阻较小 （4）电饭煲是常用的家用电器，它是利用电流的 工作的。某品牌电饭煲有“加热”和“保温”两挡功能，简化电路如图，两个发热电阻R1=220Ω，R2=55Ω。当该电饭煲处于“加热”挡工作10min，其消耗的电能是 J； （5）如图所示是某同学设计的电路，要求：闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片P时，电流表的示数变小，电压表的示数变大。请你在AB和CD两个位置分别填画定值电阻R1和滑动变阻器R2两个元件符号，完成电路的连接。 【答案】（1）220，串，并，电能，0.1，小于；（2）4，20；（3）D；（4）热效应，；（5）见下图。 【详解】（1）家庭电路中，火线和零线之间的电压是220V。开关要控制台灯，则开关要和台灯串联。家用电器通常并联接入电路中，即台灯和空调应并联在火线和零线之间。家庭中，用电能表来测量用户消耗的电能，节能灯消耗的电能为 因为1kW⋅h电能即为1度，故节能灯消耗的电能为0.1度。 通过空调的电流约为10A，通过台灯的电流约为 故通过台灯的电流小于通过空调的电流。 （2）导体两端的电压为U=IR=0.2A×20Ω=4V 定值电阻的阻值是导体自身属性，与导体两端电压无关，即电阻仍为20Ω。 （3）灯泡的亮度取决于其实际功率，A灯较亮，说明其消耗的实际功率更大，即。因为两个灯泡串联，串联电路中电流处处相等，则，由分析可得；灯泡A、B内的灯丝由相同材料制成且长度相同，因为在材料、长度一定时，横截面积越大，导体电阻越小。则A灯丝较细，B灯丝较粗，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 （4）电饭煲是利用电流的热效应工作的，工作时电能转化为内能。 根据P=U2/R可知，当电压一定时，电路中的阻值越小，电功率越大，当R1和R2并联时，电路中的阻值小，电功率大，电饭煲处于“加热”挡工作10min，其消耗的电能是 （5）由题意知，闭合开关S后，向右移动滑动变阻器的滑片P时，电流表的示数变小，则此时电路中总电阻变大，即向右移动滑动变阻器的滑片P时接入电路中的阻值变大；根据串联分压可知，电压表的示数变大，则电压表测量的对象阻值变大，故电压表测量滑动变阻器两端电压，如下图所示： 11. 小华做“测定小灯泡的电功率”实验，现有两个小灯泡（分别标有“2.2V 0.3A”“3.8V 0.3A”字样），滑动变阻器两个（其中A标有“10Ω 1A”字样，B标有“20Ω 1A”字样），他选择其中一个小灯泡与电源（电压为2伏的整数倍且保持不变）、电流表、其中一个滑动变阻器、开关串联，然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关，移动变阻器的滑片，在草稿纸上记录了两组实验数据，如图所示。 （1）判定小灯正常发光的依据是 ； （2）请根据相关信息求出电源电压U，并判断小华选用的滑动变阻器的规格；（需写出解答过程） （3）小灯的额定功率为 瓦。 【答案】（1）见解析；（2）6V；滑动变阻器B；（3）1.14 【详解】（1）两只小灯泡的额定电流都是0.3A，当电流表读数为0.3A时，小灯泡正常发光。 （2）假设电压表测小灯泡两端的电压，则小灯泡两端的电压为2.2V时，电流表示数是0.3A，电压为3.5V时，电流表示数应大于0.3A，故假设不成立；假设电压表测滑动变阻器两端的电压，当滑动变阻器接入电路的阻值较小时，电压表示数为2.2V时，电流表示数为0.3A，此时小灯泡两端的电压为2.2V或3.8V，根据串联电路的电压规律可得，电源电压U=UL+U滑=2.2V+2.2V=4.4V（不合题意，舍去） 或U=UL+U滑=3.8V+2.2V=6V（符合题意） 故实验选择的小灯泡规格为“3.8V 0.3A”，当滑动变阻器两端的电压为3.5V，它接入电路的阻值较大，此时电路中的电流为0.22A，滑动变阻器接入电路的阻值 所以选用的滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。 （3）小灯泡的额定功率P额=U额I额=3.8V×0.3A=1.14W 12．小杨做“测定小灯泡电功率”实验，他将电源（电压稳定不变）、待测小灯泡（标有“3.5V”字样）、电流表、开关串联，再将电压表并联在电路中。闭合开关后，小杨观察到小灯泡亮度较亮，计算了电压表示数与电流表示数的乘积（即电功率），并记录在表中的序号1处。小杨思考后，认为仅利用上述器材无法完成实验。他从实验室中选用一个滑动变阻器，与原器材一起重新连接后进行实验，并将观察到的两电表示数及计算出的两电表示数乘积记录在表中的序号2、序号3和序号4处，其中有一组数据是在小灯泡正常发光时记录的，表中呈现了上述实验的部分数据。 序号 电压（伏） 电流（安） 电功率（瓦） 1 1.20 2 1.5 3 0.14 4 0 0.3 （1）请说明小杨在电路中接入滑动变阻器的理由。 （2）请画出小杨重新实验时的电路图。 （3）求小杨实验用电源电压U。（写出主要的计算或分析过程） （4）求小灯泡的额定功率P额。（写出主要的计算或分析过程） 【答案】（1）通过滑片的移动来改变小灯泡两端的电压（和通过小灯泡的电流），从而测得小灯泡在不同电压下的电功率。（2）见下图；（3）4V（4）0.98W 【详解】（1）未接入滑动变阻器时，只能测量一组数据，不能得出正确规律； 当接入滑动变阻器时，可通过调节滑片的位置，可以改变小灯泡两端的电压，进行多次实验，测量不同电压下小灯泡的电功率，从而得到正确实验结论。 （2）序号“2”的数据和序号“4”的数据中电压不同，说明用电器两端的电压会发生改变，而当滑动变阻器与小灯泡并联时，根据并联电路电压规律，不管如何移动滑片的位置，滑动变阻器两端的电压与小灯泡两端的电压都等于电源电压，大小始终不变，故滑动变阻器不与小灯泡并联，而与小灯泡串联；在第4组数据中，电压表的示数为“0V”，说明电压表可以被短接，即一根导线直接连在电压表两端，因此电压表不可能与小灯泡并联，故电压表与滑动变阻器并联，测量滑动变阻器两端电压。电路图如下： （3）序号“1”的数据是只接入了小灯泡，此时电压U1等于电源电压U。 序号“4”的电压为“0V”，说明接入的滑动变阻器相当于一根导线，仍然只有小灯泡接入电路中，所以此时的电流与序号“1”中的电流I1相等，即I1=0.3A。 所以电源电压的大小 （4）序号“2”、 序号“4”中电压大小分别为U2=1.5V，U4=0V，根据串联电路电压规律可知： 序号“2”中小灯泡两端的电压为 序号“4”中小灯泡两端的电压为 因为序号“2”、序号“3”和序号“4”有一组数据是小灯泡正常发光时记录的，故有一组数据中小灯泡两端的电压为3.5V，因为序号“2”、序号“4”中小灯泡两端的电压均不等于其额定电压3.5V，故序号“3”中小灯泡两端的电压等于额定电压，即U3L =3.5V 根据串联电路电压规律，此时滑动变阻器两端的电压 此时通过滑动变阻器的电流为 此时通过小灯泡的额定电流 小灯泡的额定功率 13. 小林家住一栋建于1990年代的老居民楼。最近他发现，新买的电饭煲（铭牌标有“220V 880W”）煮饭时间明显变长，有时甚至煮不熟。爸爸用电压表测量发现：当电饭煲工作时，插座处的实际电压只有200V，而楼道配电箱输出端电压仍为220V。 经了解，这是由于入户电线老化，导线本身存在不可忽略的电阻。可将电路简化为如下模型：电源（配电箱）电压：U总=220V；从配电箱到插座的来回两根导线总电阻为R线（即火线+零线电阻之和）；电饭煲工作时，导线与电饭煲串联。 请根据以上信息回答： （1）当插座处电压为200V时，流过电路的电流是多少? （2）求入户导线的总电阻R线； （3）通过计算导线上损耗的电功率P损解释“煮饭时间长”的原因并说一说可能对电路造成的隐患。 【答案】（1）3.64A；（2）5.49Ω；（3）72.74W，见解析 【详解】（1）电饭煲的电阻不变，电饭煲的电阻 实际电压U实=200V，电饭煲电阻不变，则此时通过的电流为 （2）由于导线与电饭煲串联，电路总电压U总=220V，导线的电阻为 （3）导线损耗功率为 电饭煲实际功率 电饭煲的实际功率减小，导致加热效率降低，煮饭时间变长。长时间使用大功率用电器有可能导致导线发热时间变长造成绝缘层老化，容易引发火灾隐患。 14. 如图所示，图甲为一款市面常见的养生壶，额定电压为220V，简化的工作电路如图乙，该养生壶通过智能系统实现加热、保温挡自动切换，图丙为该养生壶在正常工作45分钟内功率的变化情况。求： （1）加热状态下，养生壶正常工作时的电流为多大？ （2）分析计算图乙电路中定值电阻R2的阻值为多少欧？ （3）养生壶正常工作45分钟，家庭电路中的电能表示数增加多少？ 【答案】（1）5A;（2）176Ω;（3）0.385kW·h 【详解】（1）由图丙可知，加热功率P加=1100W，养生壶正常工作时的电流 （2）当S1、S2都闭合时，R2被短路，只有R1接入电路，处于加热挡。R1的阻值为 当S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，处于保温挡，功率P保=220W。总电阻为 R2的阻值为 （3）由图可知，加热时间 加热功率 保温时间 保温功率 养生壶正常工作45分钟消耗的总电能为 所以养生壶正常工作45分钟，家庭电路中的电能表示数增加0.385kW·h。 15. 在探究“影响电流热效应的因素”实验中： 次数 RA=10Ω RB=20Ω 通电时间/min 温度/℃ 通电时间/min 温度/℃ 1 0 17.3 0 17.5 2 1 17.9 1 18.6 3 2 18.4 2 19.7 4 3 18.9 3 20.6 （1）为了探究电热器产生的热量与 的关系，小明设计了如图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。为让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）； （2）为了测温方便准确，小明利用温度传感器替代温度计测量烧瓶内液体的温度。闭合开关，当I=0.1A时，每1分钟测量一次温度，得到的数据如表中。由此数据可得出的两个结论是： 、 ； （3）为了探究电热器产生的热量与另一因素的关系，小明接下来的操作是 。 【答案】（1）电阻，煤油；（2）见解析，见解析；（3）见解析 【详解】（1）图中两根阻值不同的电阻丝串联，电流相同，所以是为了探究电热器产生的热量与电阻的关系。 电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过温度计示数变化来反映，这是转换法。因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油升高的温度多，在短时间内用煤油做实验效果更明显，便于观察。 （2）RA＜RB，由表可知，时间相同时，B中温度计示数较高，可得：电流和通电时间相等时，电阻越大，电热越多。 由表可知，对于同一电阻丝，时间越长，温度计示数越高，可得：电阻和电流相同时，时间越长，电热越多。 （3）为了探究电热器产生的热量与另一因素（电流大小）的关系，可以调节滑动变阻器改变电流，记录相同时间A或B内的温度。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $