专题07 电能、电功率、焦耳定律（天津专用）（3大考点）2026年中考物理二模分类汇编

**基本信息** 聚焦电能、电功率与焦耳定律三大核心考点，汇编天津多区二模真题，通过电水壶功率比较、“天工Ultra”机器人供电等真实情境，实现从基础计算到综合电路设计的能力梯度考查。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单项选择|约10题|电能计算（电水壶110V实际功率）、电功率比较（灯泡串联电压）|结合用电器铭牌数据，考查概念辨析| |填空|约10题|电阻变化（玻璃温度影响）、电能存储（充电宝20000mA·h换算）|联系实验现象与生活设备参数| |综合题|约12题|电路功率（机器人牵引力做功）、实际应用（暖手宝多挡位设计）|融入新能源汽车、电子握力计等科技情境，强调问题解决与创新设计|

专题07电能、电功率、焦耳定律 3 大考点概览 考点01 电能 考点02 电功率与焦耳定律 考点03 电功率在生产生活中的应用 电能 考点01 一、单项选择题 1．D。 二、填空题 2．变小；0.074。 3．0.29；0.05。 4．40；25。 三、综合题 5．（1）机器人牵引力所做的功为1.08×106J； （2）一块满电的电池存储的电能为2.16×106J。 【解析】解：（1）机器人做匀速直线运动，由力的平衡条件可知， 机器人的牵引力与所受阻力平衡，大小相等，即：F＝f＝180N， 机器人牵引力所做的功：W＝Fs＝180N×6×103m＝1.08×106J； （2）一块满电的电池存储的电能：W＝UIt＝50V×12A×1×3600s＝2.16×106J。 答：（1）机器人牵引力所做的功为1.08×106J； （2）一块满电的电池存储的电能为2.16×106J。 6．（1）闭合开关S1和S2，R2的电功率为5.4W；（2）电路消耗的电能为432J。 【解析】解：（1）闭合S1、S2，R1、R2并联，电流表A1测通过R1的电流，电流表A2测干路电流，电流表A2的示数为1.2A； 闭合开关S1，断开开关S2，只有R1接入电路，则电流表A1接小量程，示数为0.3A，电源电压U＝I1R1＝0.3A×20Ω＝6V。 闭合开关S1和S2，并联时，R1电流不变：I1＝0.3A干路电流 I＝1.2A，故I2＝I−I1＝1.2A−0.3A＝0.9A，R2的功率：P2＝UI2＝6V×0.9A＝5.4W。 （2）总功率P总＝UI＝6V×1.2A＝7.2W，电路消耗的电能W＝P总t＝7.2W×60s＝432J。 答：（1）闭合开关S1和S2，R2的电功率为5.4W；（2）电路消耗的电能为432J。 7．解：（1）若只让左转指示灯工作，则只让左转指示灯接入电路中，右转指示灯被断开，则转向开关应与触点“4和5”接通。 （2）①指示灯的规格为“6V　3W”由图乙得，0～0.5s，右转指示灯的电压为额定电压6V，此时灯泡的电功率为额定电功率3W；0.5～1.5s，右转指示灯的电压为Ux，此时右转指示灯消耗的实际功率为额定功率的，为 右转指示灯交替闪烁的周期为1.5s，则右转指示灯闪烁交替工作15秒消耗的电能 ②由图甲得，当转向开关与触点“2和3”接通时，当衔铁被吸下时，电路为右转指示灯的简单电路，右转指示灯的电压为6V；当衔铁被释放时，电路为右转指示灯、电磁铁、定值电阻R0串联，此时右转指示灯的电压为Ux，此时右转指示灯消耗的实际功率为额定功率的。指示灯的电阻不变，由得 则 灯泡的电阻为 电磁铁线圈的阻值忽略不计，则右转指示灯、电磁铁、定值电阻R0串联时，定值电阻R0的电压为U0＝U﹣Ux＝6V﹣1.2V＝4.8V 结合串联分压可知得R0：RL＝U0：Ux＝4.8V：1.2V＝4：1 则定值电阻R0＝4RL＝4×12Ω＝48Ω 答：（1）4和5； （2）①右转指示灯闪烁交替工作15秒消耗的电能为16.2J。 ②定值电阻R0的阻值为48Ω。 8．（1）使水温由20℃升高到50℃，水吸收热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（50℃﹣20℃）＝2.52×105J； （2）不计热量损失，消耗的电能W＝Q吸，由P＝W/t可得，加热所需要的时间为： 。 答：（1）水吸收的热量为2.52×105J； （2）加热所需要的时间为630s。 9．（1）使水温由20℃升高到100℃，水需要吸收热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J； （2）不计热量损失，电热丝所产生热量的全部被水吸收， 由Q放＝Q吸＝W＝Pt得加热所需要的时间为： t336s。 答：（1）水吸收的热量为3.36×105J； （2）加热所需要的时间为336s。 10．（1）装满水后从25℃升到45℃，吸收的热量； （2）热水器工作40min消耗的电能W＝Pt＝2000W×40×60s＝4.8×106J； 该热水器的热效率。 答：（1）水吸收的热量是3.36×106J； （2）该热水器的热效率是70%。 电功率与焦耳定律 考点02 一、单项选择题 1．C。 2．D。 二、多项选择题 3．BCD。 4．BC。 5．ACD。 6．AC。 7．BC。 8．BCD。 三、填空题 9．6；5：2。 10．向N移动；9：5。 电功率在生产生活中的应用 考点03 一、单项选择题 1．D。 二、综合题 2．解：（1）由图1可知，电动机与滑动变阻器串联。当电动机转速最大时，电动机正常工作， 根据P＝UI可得，通过电动机的电流：IM， 根据串联电路的电流规律可知，通过滑动变阻器的电流：I滑＝IM， 根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器两端的电压：U滑＝U﹣UM＝U﹣U0， 根据欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路中的电阻： R滑； （2）电动机受力转动的方向与电流方向有关，要使电动汽车倒车，则应改变通过电动机的电流方向，可对调电源的正、负极，如图所示： ； （3）电动机受力转动的方向与电流方向有关。要实现电动汽车前进和倒车的变换，应通过单刀双掷开关改变通过电动机的电流，如图所示： ， 当开关S1接a、S2接c时和开关S1接b、S2接d时，通过电动汽车的电流方向相反，实现了电动汽车前进和倒车的变换。 3．（1）图中定值电阻与变阻器串联，根据串联电路的特点和欧姆定律知，电流I；握力越大，滑片下移，变阻器的电阻越小，故电流表示数越大。 （2）握力最大，电流最大，故最大电流为I，最大电功率P2＝UI； 最小电流I'，故最小总功率P1＝UI'； 总电功率波动量ΔP＝P2﹣P1； （3）使得握力最小时显示表示数为零，握力最大时显示表示数最大，可以采用电压表测量滑片以上部分电压，由于电压表相当于断路，电路中的电流不变，故总功率不变，符合电路的总电功率波动量极小的要求。 如图所示： 4．（1）由图甲可知，LED灯L与滑动变阻器R1串联，电流表测电路中的电流，电压表V1测变阻器R1两端的电压， 根据变阻器的规格可知电路中的最大电流不超过1A，且LED灯恰好正常发光时，电流表指针满偏，因此电流表的量程选0～0.6A，满偏时电路中的电流I＝0.6A， 滑片P置于距R1左端a点三分之一处，则变阻器接入电路的电阻R110ΩΩ， 由欧姆定律可得此时变阻器两端的电压：U1＝IR1＝0.6AΩ＝2V， 此时LED灯正常发光，其两端的电压UL＝10V， 由串联电路的电压特点可知电源电压：U＝UL+U1＝10V+2V＝12V。 （2）由题知，电路升级后，灯泡R2与变阻器R1串联，电压表V1仍然测R1两端的电压，电流表仍然测电路中的电流，新增电压表V2的位置不确定，有两种可能： Ⅰ、若电压表V2并联在R2两端， 已知此时两个电压表指针偏转的角度相同，且表V2示数大于表V1的示数，说明电压表V2选用大量程，而电压表V1选用小量程，因电压表指针位置相同时大量程示数是小量程示数的5倍，所以可得U2＝5U1， 由串联电路的电压特点可得U＝U1+U2＝12V，将U2＝5U1代入可得：U1+5U1＝12V，则U1＝2V，U2＝10V，由图乙可知此时电压表指针偏转了2个大格， 已知此时两种电表指针偏转角度之比为2：1，若电流表指针偏转角度是电压表的2倍，即电流表指针偏转了4个大格，由图乙可知这种情况不可能； 若电压表指针偏转角度是电流表的2倍，且由（1）可知电流表选用小量程，则由图乙可知此时电路中的电流I＝0.2A， 此时定值电阻R2的阻值：R250Ω； Ⅱ、若电压表V2并联在电源两端，其示数U2＝12V， 同理可得U2＝5U1，则V1的示数（变阻器R1两端的电压）U1U212V＝2.4V，由图乙可知此时电压表指针偏转了24个小格， 已知此时两种电表指针偏转角度之比为2：1，若电流表指针偏转角度是电压表的2倍，即电流表指针偏转了48个小格，由图乙可知这种情况不可能； 若电压表指针偏转角度是电流表的2倍，即电流表指针偏转了12个小格，且电流表选用小量程，则由图乙可知此时电路中的电流I′＝12×0.02A＝0.24A， 由串联电路的特点和欧姆定律可得，此时定值电阻R2的阻值：R2′40Ω； 综上可知，定值电阻R2可能的阻值为50Ω或40Ω。 答：（1）太阳能稳压供电系统的电源电压为12V； （2）定值电阻R2可能的阻值为50Ω或40Ω。 5．（1）在图乙中，当他把d和a相连、e和b相连，把滑动变阻器的滑片移至某位置时，闭合开关，电热丝R1与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端的电压。 根据欧姆定律可得，电热丝R1的阻值：R16Ω； （2）保持滑动变阻器的滑片P位置不变，只把e改接到c上，闭合开关后，电热丝R1、R2与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1、R2两端的电压。 根据串联的电路特点和欧姆定律可得，电源电压： U＝U1+IR滑＝3V+0.5A×R滑……① U＝U12+I′R滑＝7.2V+0.2A×R滑……② 电源电压不变，由①②解得，电源电压U＝10V； （3）电源电压一定时，根据P可知，电路的总电阻不同时，电路消耗的电功率不同，加热器的工作挡位不同。由此可知，要实现电加热器三挡功率的变换，应通过开关的状态变化实现电路总电阻的三种变化，根据串、并联电路的电阻规律可知，两个电阻串联时，总电阻最大；并联时，总电阻最小，故电路连接如图所示： ， 当S1断开，S2接2时，R1与R2串联；当S1闭合，S2接2时，只有R1接入电路；S1闭合，S2接1时，R1与R2并联，实现了电加热器三挡功率的变换。 答：（1）电热丝R1的阻值为6Ω； （2）电源电压为10V； （3）。 6．（1）根据题意知：S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的3倍，即P闭合：P断开＝3：1， 在电源电压一定的情况下，根据P知：R闭合：R断开＝1：3； 所以选取电阻R2＝6R0，R3＝3R0，两个电阻的连接方式要么串联，要么并联；在串联电路中，开关要么控制整个电路，要么和其中的一个电阻并联；在并联电路中，开关要么位于干路，要么位于其中一个支路，据此画出可能的连接电路； 故方式一： 故方式二： （2）以方式一为例， 则当S断开时，电阻R2和R3串联连入， 所以P断开； 当S闭合时，只有电阻R3连入， 所以P闭合，所以最大功率为：P大； 以方式二为例， 则当S断开时，只有电阻R2连入， 所以P断开 当S闭合时，电阻R2和R3并联连入， 所以P闭合。 所以最大功率为：P大′。 答：（1）；； （2）方式一的最大功率为； 方式二的最大功率为。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07电能、电功率、焦耳定律 3 大考点概览 考点01 电能 考点02 电功率与焦耳定律 考点03 电功率在生产生活中的应用 电能 考点01 一、单项选择题 1．（2026·河东区·二模）小明在家庭实践调查时，观察不同用电器的铭牌，发现电水壶标有“220V 1200W”字样，电风扇标有“220V 100W”字样。电水壶的电阻不随温度变化，下列说法正确的是（　　） A．电水壶比电风扇消耗的电能多 B．电风扇正常工作时的功率小于100W C．都正常工作时，电流通过电风扇做功更快 D．电水壶接在110V电压下工作时，实际功率为300W 二、填空题 2．（2026·东丽区·二模）课堂上老师演示了图示的实验，闭合开关后小灯泡不亮。用酒精灯灼烧玻璃，随着玻璃温度升高，小灯泡逐渐亮起来。由此可知随着玻璃温度升高，其电阻　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）；某充电宝铭牌上写着“电池容量20000mA•h/3.7V”，充满电后，存储的电能为　 　 kW•h。 3．（2026·河西区·二模）为践行“低碳理念”，现已广泛使用节能灯，它可以直接把电能转化为光能。如图所示，把一只40W的日光灯换成同亮度的11W的节能灯，一天正常工作10h，可以节约电能为　 　 kW•h。一只标有“220V，11W”的节能灯，正常工作时通过它的电流为　 A。 4．（2026·西青区·二模）一个电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率是　 W，1kW•h的电能可供它正常工作　 　 h。 三、综合题 5．（2026·河东区·二模）2025年，全球首场“人机共跑”半程马拉松赛事在北京正式开跑，“天工Ultra”机器人夺得冠军，如图所示。一块满电的电池供电电压50V，容量12Ah，可供机器人在平直路面上匀速奔跑6km。若奔跑过程中机器人所受阻力为180N，求： （1）机器人牵引力所做的功； （2）一块满电的电池存储的电能； 6．（2026·河北区·二模）在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S1，断开开关S2，电流表A1的示数如图乙所示；闭合开关S1和S2，电流表A2的示数为1.2A，求： （1）闭合开关S1和S2，电阻R2的电功率； （2）闭合开关S1和S2，通电1min，电路消耗的电能。 7．（2026·滨海新区·二模）某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6V，指示灯的规格为“6V　3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。 （1）若只让左转指示灯工作，转向开关应与触点　 　 接通；（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”） （2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的。求： ①右转指示灯闪烁交替工作15秒消耗的电能。 ②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变） 8．（2026·河西区·二模）如图所示是笑笑的妈妈给奶奶买的一款电热水袋坐垫，放在椅子上，可以温暖过冬。这款额定功率为400W的电热水袋坐垫正常工作时，把质量为2kg的水从20℃升高到50℃。已知，若不计热量损失，求： （1）水吸收的热量； （2）加热所需要的时间。 9．（2026·红桥区·二模）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求： （1）水吸收的热量； （2）加热所需要的时间。 10．（2026·静海区·二模）某同学家买了一台电热水器，下表是一些技术参数。装满水后正常工作40min，水温从25℃升到45℃，已知，求： 型号 最大水量 额定电压 额定功率 FED﹣H40 40kg 220V 2000W （1）水吸收的热量； （2）该热水器的热效率。 电功率与焦耳定律 考点02 一、单项选择题 1．（2026·滨海新区·二模）小灯泡L1、L2分别标有“6V，6W”和“6V，3W”的字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，若将这两个小灯泡串联在电路中，在保证电路安全的情况下，电路两端允许接入的最大电压为（　　） A．3V B．6V C．9V D．12V 2．（2026·南开区·二模）如图所示的电路，电源电压恒定，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为I1，电路的总功率为P1；闭合开关S1和S2，电流表示数为I2，电路的总功率为P2，下列说法正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，只有电阻丝bc部分接入电路 B．闭合开关S1和S2时，电流表只测量流过电阻丝ac部分的电流 C．两次电流表示数之比I1：I2＝1：4 D．两次电路总功率之比P1：P2＝1：2 二、多项选择题 3．（2026·南开区·二模）如图甲所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关，将R2滑片从位置1移到位置2，根据两表示数作出的U﹣I图像如图乙中线段AB所示，其中A点的数据与滑片在位置1时对应，下列判断正确的是（　　） A．电源电压为3V B．R1的阻值为5Ω C．滑片从位置1移到位置2即滑片向右移动 D．滑片从位置1到位置2移动过程中电路总功率的变化为0.5W 4．（2026·武清区·二模）如图甲所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡L正常发光的位置，在此过程中，电流表示数与两只电压表示数的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为7U0 B．滑动变阻器的最大阻值 C．L正常发光时的电阻为 D．L消耗电功率的变化量为7U0I0 5．（2026·静海区·二模）如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L额定电压为12V，开关S闭合后，滑动变阻器滑片P由b端向a端移动，图乙是小灯泡I﹣U图像，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为12V B．小灯泡正常发光时的电阻为8Ω C．滑动变阻器的最大阻值为9Ω D．电路中消耗的最小电功率为12W 6．（2026·河东区·二模）如图甲所示电路，电源电压不变，R1为定值电阻。闭合开关S，调节滑动变阻器R2，滑片P从某一位置移动到另一位置的过程中，R1和R2的I﹣U关系图像如图乙所示，在这个过程中，下列判断正确的是（　　） A．电源电压为6V B．R1的阻值为20Ω C．R2的阻值变化范围为0～20Ω D．电路消耗总功率变化范围为0.4～3.6W 7．（2026·东丽区·二模）如图所示，电源电压4.5V保持不变，电压表选择“0～3V”量程，电流表选择“0～0.6A”量程，电阻R1阻值为10Ω，滑动变阻器R2规格为“20Ω 1A”，闭合开关S，在保证各元件安全的条件下，移动滑片P的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表的变化范围是0.3A～0.6A B．电压表的变化范围是1.5V﹣3V C．滑动变阻器的阻值变化范围是5Ω～20Ω D．该电路的最大总功率是2.7W 8．（2026·和平区·二模）如图所示，电源电压恒为U，定值电阻R1＝R2＝R，开关S始终闭合，灯泡L的电阻为RL（不随温度变化），初始时开关S1接1，灯泡正常发光。当S1由1掷到2时，下列说法不正确的是（　　） A．电压表的示数UV′＝U，示数不变 B．电流表A2的示数，示数变大 C．灯泡的实际功率，灯泡变暗 D．电压表与电流表A1的示数之比，比值变大 三、填空题 9．（2026·河东区·二模）如图所示，灯泡L上标有“6V 3W”字样，定值电阻R的阻值为8Ω。当开关S闭合，灯泡L恰好正常发光，电压表的示数为　 　 V，电流表A1、A2的示数之比为　 　 。 10．（2026·武清区·二模）如图所示，电源电压不变，在a、b间接一个“3V，1W”的小灯泡L1，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡正常发光。若在a、b间换接一个“3V，1.8W”的小灯泡L2，欲使其正常发光，则滑片P应　 　 （选填“保持不动”“向M移动”或“向N移动”）。如果将灯泡L1、L2串联在同一电路中（L1和L2灯丝电阻不变），两灯消耗的功率之比P1：P2是　 　 。 电功率在生产生活中的应用 考点03 一、单项选择题 1．（2026·滨海新区·二模）下列家用电器正常工作时，消耗电能最快的是（　　） A．台灯 B．电脑 C．电视机 D．电热水器 二、综合题 2．（2026·东丽区·二模）新能源电动汽车由于节能环保、用车成本低等优点，受到越来越多用户的喜爱。电动汽车的主要核心部件分别是电池、驱动器和电动机。图1是小爱同学利用实验室中的器材设计的一个模拟电动汽车前进时的电路图，已知电源电压恒为U，电动机的规格是“U0P0”。请完成下列问题： 小资料： 驱动器的作用：调节供给电动机的电流大小，控制电机转速、动力强弱，实现加速、减速。 （1）当电动机转速最大时滑动变阻器连入电路中的电阻。 （2）画出模拟电动汽车倒车时的电路图。 （3）【优化设计】为方便操控，再增加2个单刀双掷开关，通过开关S1在a、b触点间的切换和S2在c、d触点间的切换，实现模拟电动汽车前进和倒车的变换。请你在图2中将各元件连接成符合优化要求的电路。 3．（2026·和平区·二模）为培养科学探究与创新能力，落实物理学科核心素养，小明参加了学校的跨学科实践创新小组。 【项目提出】小组结合生活实际，提出设计一款简易电子握力计，实现握力大小的数字化显示，解决传统握力计读数不精准、无直观量化的问题。 【项目分析】电子握力计核心是通过弹簧形变带动滑动变阻器阻值变化，将力学信号转化为电学信号： 需满足两个核心要求：①握力增大时，显示表示数增大；②电路的总电功率波动量极小，保证显示稳定、节能： 电路由电源（电压恒为U）、定值电阻（电阻为R0）、滑动变阻器R滑（最大电阻为Rmax）、显示表（电压表或电流表改装）组成。握力最小时，滑动变阻器的滑片在其最上端；握力最大时，滑动变阻器的滑片在其最下端。忽略弹簧形变对电路的其他影响。 【项目实施】小组分工完成在图1基础上的电路搭建、元件调试，重点探究滑动变阻器与显示表的匹配关系，通过字母运算推导电路规律，优化电路方案。 （1）小明初步设计时，选用的显示表为电流表，设计的电路如图2所示，请推导握力增大时，电流表示数I与R滑关系的表达式，并据此说明是否满足“握力增大，示数增大”的要求。 【展示交流】小组展示电路设计成果，分享推导过程，分析方案优劣，解决调试中出现的故障，最终确定最优电路方案。 （2）同小组同学小白设计的电路是：将图2中的电流表改为导线，选用的显示表为电压表，将其并联在定值电阻器两端。请通过字母运算推导握力最小时的总功率P1和最大时的总功率P2，计算出电路的总电功率波动量ΔP（ΔP为握力最小时和最大时电路总功率变化量的绝对值）。 （3）请你再设计一个与（1）（2）电路都不同的方案，使得握力最小时显示表示数为零，握力最大时显示表示数最大，在图1的虚线框内完成电路连接，并求出此电路的总电功率波动量ΔP'，判断是否满足“电路的总电功率波动量极小”的要求。 4．（2026·河北区·二模）在学校的新能源创客营活动中，同学们为校园户外宣传栏设计了一款直流稳压太阳能供电系统，用于驱动LED氛围灯。电路原理如图甲所示，LED灯L的额定电压为10V，滑动变阻器R1是规格为“10Ω，1A”的调光模块。电压表V1用于监测变阻器分压，电流表用于监测电路工作电流，电源由经过稳压处理、输出电压恒定的太阳能储能系统供电，确保电路工作稳定。闭合开关S，当滑片P置于距R1左端a点三分之一处时，LED灯恰好正常发光，此时电流表指针满偏，电表表盘如图乙所示。请完成以下电路参数计算与优化设计： （1）求太阳能稳压供电系统的电源电压。 （2）电路升级优化：为了适配宣传栏的亮度稳定需求，同学们将LED灯替换为定值电阻为R2的小灯泡，并新增一个电压表V2（其余电路连接不变）。闭合开关后，调节滑片P置于某一位置，同时满足以下条件： ①两个电压表指针偏转的角度相同，且表V2示数大于表V1的示数； ②两种电表指针偏转角度之比为2：1，请求出定值电阻R2可能的阻值。 5．（2026·河东区·二模）冬天，小明发现植物种植箱内的温度太低，于是他想自制一个多挡位的电加热器。如图1甲所示，他找来了连在一起的电热丝R1和R2（a、b、c为接线柱），用图1乙的电路进行测试。当他把d和a相连、e和b相连，把滑动变阻器的滑片移至某位置，闭合开关，电流表的示数为0.5A，电压表的示数为3V；接着他断开开关，保持滑动变阻器的滑片P位置不变，只把e改接到c上，闭合开关，电流表的示数为0.2A，电压表的示数为7.2V。求： （1）电热丝R1的阻值； （2）电源电压； （3）用上述的电源、电热丝R1和R2，开关S1，再添加一个单刀双掷开关S2，设计一个电路，通过开关S1的通断和S2在1、2触点间的切换，实现电加热器三挡功率的变换。请你在图2中将各元件连接成符合要求的电路（注意：无论怎样拨动开关，不能出现电源短路）。 6．（2026·西青区·二模）冬天，小明每天骑车上学，手很容易冻僵。妈妈给他买了一个小型充电式暖手宝，小明出门前将暖手宝接上充电宝，先用高温挡快速加热2分钟，然后切换到低温挡维持温度，一路上手都是暖暖的。暖手宝内部电路可以等效成如图甲所示的部分电路，电源电压U保持不变，a、b、c为三个接线柱，现备有三个电阻：R1＝9R0，R2＝6R0，R3＝3R0。 （1）若要从R1、R2、R3中选取两个电阻，连入图中的虚线框内，使得S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的3倍，请在图乙中画出两种连接电路（每个电路都应有两个电阻），并在连入电阻的上方标出该电阻的符号； （2）请你分别计算出两种连接方式的最大总功率（用题目已给的物理量U、R0表示）。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07电能、电功率、焦耳定律 3 大考点概览 考点01 电能 考点02 电功率与焦耳定律 考点03 电功率在生产生活中的应用 电能 考点01 一、单项选择题 1．（2026·河东区·二模）小明在家庭实践调查时，观察不同用电器的铭牌，发现电水壶标有“220V 1200W”字样，电风扇标有“220V 100W”字样。电水壶的电阻不随温度变化，下列说法正确的是（　　） A．电水壶比电风扇消耗的电能多 B．电风扇正常工作时的功率小于100W C．都正常工作时，电流通过电风扇做功更快 D．电水壶接在110V电压下工作时，实际功率为300W 【答案】D 【解析】解：A．由题知电水壶的额定功率大，根据W＝Pt可知，用电器正常工作时消耗电能的多少与用电器的额定功率和工作时间有关；只知道额定功率的大小，不知道工作时间，所以无法判定消耗电能的多少，故A错误； B．用电器铭牌标注的功率是额定功率，因此电风扇正常工作时功率等于100W，故B错误； C．电功率表示电流做功的快慢，正常工作时电水壶功率1200W大于电风扇的100W，因此电流通过电水壶做功更快，故C错误； D．实际电压， 实际功率，故D正确。 故选：D。 二、填空题 2．（2026·东丽区·二模）课堂上老师演示了图示的实验，闭合开关后小灯泡不亮。用酒精灯灼烧玻璃，随着玻璃温度升高，小灯泡逐渐亮起来。由此可知随着玻璃温度升高，其电阻　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）；某充电宝铭牌上写着“电池容量20000mA•h/3.7V”，充满电后，存储的电能为　 　 kW•h。 【答案】变小；0.074。 【解析】解：用酒精灯灼烧玻璃，随着玻璃温度升高，小灯泡逐渐亮起来，可知电路的电流变大，电阻变小，由此可知随着玻璃温度升高，其电阻变小， 铭牌上写着“标准电压为3.7V、电池容量20000mA•h”的充电宝的电能， W＝UIt＝3.7V×20000×10﹣3A•h＝74W•h＝0.074W×1h＝0.074kW•h 故答案为：变小；0.074。 3．（2026·河西区·二模）为践行“低碳理念”，现已广泛使用节能灯，它可以直接把电能转化为光能。如图所示，把一只40W的日光灯换成同亮度的11W的节能灯，一天正常工作10h，可以节约电能为　 　 kW•h。一只标有“220V，11W”的节能灯，正常工作时通过它的电流为　 A。 【答案】0.29；0.05。 【解析】解：节约的功率P＝40W﹣11W＝29W＝0.029kW； 一天正常工作10h，可以节约电能： W＝Pt＝0.029kW×10h＝0.29kW•h； 由P＝UI可得，节能灯正常工作时的电流IL0.05A， 故答案为：0.29；0.05。 4．（2026·西青区·二模）一个电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率是　 W，1kW•h的电能可供它正常工作　 　 h。 【答案】40；25。 【解析】解：电烙铁的额定功率： ； 1kW•h的电能可供它正常工作t25h。 故答案为：40；25。 三、综合题 5．（2026·河东区·二模）2025年，全球首场“人机共跑”半程马拉松赛事在北京正式开跑，“天工Ultra”机器人夺得冠军，如图所示。一块满电的电池供电电压50V，容量12Ah，可供机器人在平直路面上匀速奔跑6km。若奔跑过程中机器人所受阻力为180N，求： （1）机器人牵引力所做的功； （2）一块满电的电池存储的电能； 【答案】（1）机器人牵引力所做的功为1.08×106J； （2）一块满电的电池存储的电能为2.16×106J。 【解析】解：（1）机器人做匀速直线运动，由力的平衡条件可知， 机器人的牵引力与所受阻力平衡，大小相等，即：F＝f＝180N， 机器人牵引力所做的功：W＝Fs＝180N×6×103m＝1.08×106J； （2）一块满电的电池存储的电能：W＝UIt＝50V×12A×1×3600s＝2.16×106J。 答：（1）机器人牵引力所做的功为1.08×106J； （2）一块满电的电池存储的电能为2.16×106J。 6．（2026·河北区·二模）在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S1，断开开关S2，电流表A1的示数如图乙所示；闭合开关S1和S2，电流表A2的示数为1.2A，求： （1）闭合开关S1和S2，电阻R2的电功率； （2）闭合开关S1和S2，通电1min，电路消耗的电能。 【答案】（1）闭合开关S1和S2，R2的电功率为5.4W；（2）电路消耗的电能为432J。 【解析】解：（1）闭合S1、S2，R1、R2并联，电流表A1测通过R1的电流，电流表A2测干路电流，电流表A2的示数为1.2A； 闭合开关S1，断开开关S2，只有R1接入电路，则电流表A1接小量程，示数为0.3A，电源电压U＝I1R1＝0.3A×20Ω＝6V。 闭合开关S1和S2，并联时，R1电流不变：I1＝0.3A干路电流 I＝1.2A，故I2＝I−I1＝1.2A−0.3A＝0.9A，R2的功率：P2＝UI2＝6V×0.9A＝5.4W。 （2）总功率P总＝UI＝6V×1.2A＝7.2W，电路消耗的电能W＝P总t＝7.2W×60s＝432J。 答：（1）闭合开关S1和S2，R2的电功率为5.4W；（2）电路消耗的电能为432J。 7．（2026·滨海新区·二模）某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6V，指示灯的规格为“6V　3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。 （1）若只让左转指示灯工作，转向开关应与触点　 　 接通；（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”） （2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的。求： ①右转指示灯闪烁交替工作15秒消耗的电能。 ②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变） 【答案】（1）4和5； （2）①右转指示灯闪烁交替工作15秒消耗的电能为16.2J。 ②定值电阻R0的阻值为48Ω。 【解析】解：（1）若只让左转指示灯工作，则只让左转指示灯接入电路中，右转指示灯被断开，则转向开关应与触点“4和5”接通。 （2）①指示灯的规格为“6V　3W”由图乙得，0～0.5s，右转指示灯的电压为额定电压6V，此时灯泡的电功率为额定电功率3W；0.5～1.5s，右转指示灯的电压为Ux，此时右转指示灯消耗的实际功率为额定功率的，为 右转指示灯交替闪烁的周期为1.5s，则右转指示灯闪烁交替工作15秒消耗的电能 ②由图甲得，当转向开关与触点“2和3”接通时，当衔铁被吸下时，电路为右转指示灯的简单电路，右转指示灯的电压为6V；当衔铁被释放时，电路为右转指示灯、电磁铁、定值电阻R0串联，此时右转指示灯的电压为Ux，此时右转指示灯消耗的实际功率为额定功率的。指示灯的电阻不变，由得 则 灯泡的电阻为 电磁铁线圈的阻值忽略不计，则右转指示灯、电磁铁、定值电阻R0串联时，定值电阻R0的电压为U0＝U﹣Ux＝6V﹣1.2V＝4.8V 结合串联分压可知得R0：RL＝U0：Ux＝4.8V：1.2V＝4：1 则定值电阻R0＝4RL＝4×12Ω＝48Ω 答：（1）4和5； （2）①右转指示灯闪烁交替工作15秒消耗的电能为16.2J。 ②定值电阻R0的阻值为48Ω。 8．（2026·河西区·二模）如图所示是笑笑的妈妈给奶奶买的一款电热水袋坐垫，放在椅子上，可以温暖过冬。这款额定功率为400W的电热水袋坐垫正常工作时，把质量为2kg的水从20℃升高到50℃。已知，若不计热量损失，求： （1）水吸收的热量； （2）加热所需要的时间。 【答案】（1）水吸收的热量为2.52×105J； （2）加热所需要的时间为630s。 【解析】解：（1）使水温由20℃升高到50℃，水吸收热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（50℃﹣20℃）＝2.52×105J； （2）不计热量损失，消耗的电能W＝Q吸，由P＝W/t可得，加热所需要的时间为： 。 答：（1）水吸收的热量为2.52×105J； （2）加热所需要的时间为630s。 9．（2026·红桥区·二模）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求： （1）水吸收的热量； （2）加热所需要的时间。 【答案】（1）水吸收的热量为3.36×105J； （2）加热所需要的时间为336s。 【解析】解：（1）使水温由20℃升高到100℃，水需要吸收热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J； （2）不计热量损失，电热丝所产生热量的全部被水吸收， 由Q放＝Q吸＝W＝Pt得加热所需要的时间为： t336s。 答：（1）水吸收的热量为3.36×105J； （2）加热所需要的时间为336s。 10．（2026·静海区·二模）某同学家买了一台电热水器，下表是一些技术参数。装满水后正常工作40min，水温从25℃升到45℃，已知，求： 型号 最大水量 额定电压 额定功率 FED﹣H40 40kg 220V 2000W （1）水吸收的热量； （2）该热水器的热效率。 【答案】（1）水吸收的热量是3.36×106J； （2）该热水器的热效率是70%。 【解析】解：（1）装满水后从25℃升到45℃，吸收的热量； （2）热水器工作40min消耗的电能W＝Pt＝2000W×40×60s＝4.8×106J； 该热水器的热效率。 答：（1）水吸收的热量是3.36×106J； （2）该热水器的热效率是70%。 电功率与焦耳定律 考点02 一、单项选择题 1．（2026·滨海新区·二模）小灯泡L1、L2分别标有“6V，6W”和“6V，3W”的字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，若将这两个小灯泡串联在电路中，在保证电路安全的情况下，电路两端允许接入的最大电压为（　　） A．3V B．6V C．9V D．12V 【答案】C 【解析】解：由P＝UI可得，两灯泡的额定电流分别为， ， 由I可得，两灯泡的电阻分别为：， ， 因为串联电路中各处的电流相等，所以两电阻串联时，电路中的最大电流I＝I2＝0.5A 因为串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以电路两端允许加的最大电压U串＝I（R1+R2）＝0.5A×（6Ω+12Ω）＝9V，故ABD错误、C正确。 故选：C。 2．（2026·南开区·二模）如图所示的电路，电源电压恒定，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为I1，电路的总功率为P1；闭合开关S1和S2，电流表示数为I2，电路的总功率为P2，下列说法正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，只有电阻丝bc部分接入电路 B．闭合开关S1和S2时，电流表只测量流过电阻丝ac部分的电流 C．两次电流表示数之比I1：I2＝1：4 D．两次电路总功率之比P1：P2＝1：2 【答案】D 【解析】解：A、由图可知，只闭合S1，只有电阻丝ac段接入电路，故A错误； B、闭合开关S1和S2，电阻丝ac和bc并联接入电路，电流表测量干路电流，故B错误； C、设ac段的电阻为R，则cb段的电阻也为R， 由欧姆定律和并联电路的电流关系可知，I1：I21：2，故C错误； D、由P＝UI可得，两次电路总功率之比P1：P2＝UI1：UI2＝I1：I2＝1：2，故D正确。 故选：D。 二、多项选择题 3．（2026·南开区·二模）如图甲所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关，将R2滑片从位置1移到位置2，根据两表示数作出的U﹣I图像如图乙中线段AB所示，其中A点的数据与滑片在位置1时对应，下列判断正确的是（　　） A．电源电压为3V B．R1的阻值为5Ω C．滑片从位置1移到位置2即滑片向右移动 D．滑片从位置1到位置2移动过程中电路总功率的变化为0.5W 【答案】BCD 【解析】解：AB、由图甲可知，R1与R2串联，电压表测变阻器R2两端电压，电流表测电路中的电流； 由公式I，以及串联电路电流电压规律：I＝I1＝I2，U＝U1+U2可得： 当滑片在A处时，U＝U1+U2＝0.1A×R1+2V……①， 当滑片在B处时，U＝U′1+U′2＝0.3A×R1+1V……②， 由①②得：U＝2.5V，R1＝5Ω，故A错误，B正确； C、由图乙可知，从A点到B点，电路中电流变大，说明滑动变阻器阻值变小，因此滑片从位置1移到位置2即滑片向右移动，故C正确； D、由图乙可知，滑片从位置1到位置2移动过程中电路总功率的变化为： ΔP＝UIB﹣UIA＝2.5V×0.3A﹣2.5V×0.1A＝0.5W，故D正确。 故选：BCD。 4．（2026·武清区·二模）如图甲所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡L正常发光的位置，在此过程中，电流表示数与两只电压表示数的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为7U0 B．滑动变阻器的最大阻值 C．L正常发光时的电阻为 D．L消耗电功率的变化量为7U0I0 【答案】BC 【解析】解：AB．灯泡L与滑动变阻器串联接入电路，电压表V1测量灯泡两端的电压，电压表V2测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流，由乙图可知，当滑动变阻器的滑片P在最右端时，滑动变阻接入电路的电阻最大，此时电路电流为I0，滑动变阻器两端电压为7U0，L两端电压为U0，则电源电压U＝U0+7U0＝8U0，故A错误； 滑动变阻器的最大阻值Rp ，故B正确； C．由乙图可知，当小灯泡正常发光时，电路电流为3I0，滑动变阻器两端电压为2U0，则此时灯泡两端的电压UL＝U﹣Up＝8U0﹣2U0＝6U0，小灯泡正常发光时的电阻RL，故C正确； D、根据P＝UI知，L消耗电功率的变化量为ΔP＝6U0×3I0﹣U0×I0＝17U0I0，故D错误。 故选：BC。 5．（2026·静海区·二模）如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L额定电压为12V，开关S闭合后，滑动变阻器滑片P由b端向a端移动，图乙是小灯泡I﹣U图像，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为12V B．小灯泡正常发光时的电阻为8Ω C．滑动变阻器的最大阻值为9Ω D．电路中消耗的最小电功率为12W 【答案】ACD 【解析】解：A．由图甲可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端电压，电流表测量电路电流。当滑片P移到a端时，滑动变阻器接入电阻为0，灯泡两端电压等于电源电压，由图乙可知此时灯泡电压为12V，即电源电压为12V，故A正确； B．已知小灯泡额定电压为12V，由图乙可知小灯泡正常发光时电流为2A，根据欧姆定律可知灯泡正常发光时的电阻，故B错误； C．当滑片P移到b端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电流最小，由图乙可知最小电流为1A，此时灯泡两端电压为3V；根据串联电路电压规律可知，滑动变阻器两端电压U滑＝U﹣UL＝12V﹣3V＝9V，串联电路电流处处相等，因此滑动变阻器最大阻值，故C正确； D．电源电压不变，根据P＝UI，电路电流最小时，电路总功率最小，最小总功率为P最小＝UI最小＝12V×1A＝12W，故D正确。 故选：ACD。 6．（2026·河东区·二模）如图甲所示电路，电源电压不变，R1为定值电阻。闭合开关S，调节滑动变阻器R2，滑片P从某一位置移动到另一位置的过程中，R1和R2的I﹣U关系图像如图乙所示，在这个过程中，下列判断正确的是（　　） A．电源电压为6V B．R1的阻值为20Ω C．R2的阻值变化范围为0～20Ω D．电路消耗总功率变化范围为0.4～3.6W 【答案】AC 【解析】解：ABC、两电阻串联，电压表V1测R1的电压，电压表V2测R2的电压，电流表测电路的电流，调节滑动变阻器R2，从某一位置到另一位置，当V2示数为0时，变阻器连入电路的电阻为0，此时电路为R1的简单电路，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流最大，电压表V1的示数（最大）即为电源电压，由图乙知电源电压为6V，通过电路的最大电流为0.6A， 由欧姆定律可得定值电阻的阻值：R1 10Ω， 变阻器接入电路的最大值R2 20Ω；R2的阻值变化范围为0～20Ω，故AC正确，B错误； D、最大电流为0.6A，电路消耗总功率变化P＝UI1＝6V×0.6A＝3.6W， 最小电流时，P′＝UI小＝6V×0.2A＝1.2W，即电路消耗总功率变化范围为1.2～3.6W，故D错误； 故选：AC。 7．（2026·东丽区·二模）如图所示，电源电压4.5V保持不变，电压表选择“0～3V”量程，电流表选择“0～0.6A”量程，电阻R1阻值为10Ω，滑动变阻器R2规格为“20Ω 1A”，闭合开关S，在保证各元件安全的条件下，移动滑片P的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表的变化范围是0.3A～0.6A B．电压表的变化范围是1.5V﹣3V C．滑动变阻器的阻值变化范围是5Ω～20Ω D．该电路的最大总功率是2.7W 【答案】BC 【解析】解：由电路图可知，电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。 （1）由于电压表的“0～3V”量程，当电压表示数为3V时，通过R1的电流为： I10.3A， 因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许的最大电流为1A， 所以，电路中的最大电流（即电流表的最大示数）为：Imax＝I1＝0.3A； 由I可得，最大总电阻：Rmin15Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为：R2min＝Rmin﹣R1＝15Ω﹣10Ω＝5Ω； 则滑动变阻器的阻值变化范围是5Ω～20Ω，故C正确； 该电路的最大功率：Pmax＝UImax＝4.5V×0.3A＝1.35W，故D错误。 （2）当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时电路中电流最小，为：Imin0.15A， 则电流表的变化范围是0.15A～0.3A，故A错误； 由I可得，电压表最小示数为：U1min＝IminR1＝0.15A×10Ω＝1.5V， 则电压表的变化范围是1.5V﹣3V，故B正确； 故选：BC。 8．（2026·和平区·二模）如图所示，电源电压恒为U，定值电阻R1＝R2＝R，开关S始终闭合，灯泡L的电阻为RL（不随温度变化），初始时开关S1接1，灯泡正常发光。当S1由1掷到2时，下列说法不正确的是（　　） A．电压表的示数UV′＝U，示数不变 B．电流表A2的示数，示数变大 C．灯泡的实际功率，灯泡变暗 D．电压表与电流表A1的示数之比，比值变大 【答案】BCD 【解析】解：A、由电路图知，开关S始终闭合，开关S1接1，R1和小灯泡并联，电流表A1测量干路的电流，电流表A2测量通过小灯泡的电流，电压表测量电源电压，此时灯泡正常发光。当S1由1掷到2时，定值电阻R2被短路，只有小灯泡L接入电路，电流表A1、A2测量电路中的电流，电压表测量电源电压，电压表的示数为UV′＝U，示数不变，故A正确； B、开关S1接1时，电流表A2的示数为：I2，开关S1接2时，电流表A2的示数为：I2′，即示数不变，故B错误； C、此时灯泡的实际功率为：PL′，由于电流不变，由P＝UI知小灯泡的实际功率不变，灯泡亮度不变，故C错误； D、串联电路中电流表A1和A2的电流相同，所以电压表与电流表A1的示数之比：RL，比值不变，故D错误。 故选：BCD。 三、填空题 9．（2026·河东区·二模）如图所示，灯泡L上标有“6V 3W”字样，定值电阻R的阻值为8Ω。当开关S闭合，灯泡L恰好正常发光，电压表的示数为　 　 V，电流表A1、A2的示数之比为　 　 。 【答案】6；5：2。 【解析】解：由图可知，开关S闭合后，R与L并联，电压表测L两端的电压，电流表A1测干路中的电流，电流表A2测通过L的电流。 灯泡L恰好正常发光，根据灯泡的额定电压可知电压表的示数：UL＝U额＝6V， 根据P＝UI可得，通过L的电流：IL0.5A， 根据并联电路的电压规律可知，R两端的电压：UR＝UL＝6V， 通过R的电流：IR0.75A， 根据并联电路的电流规律可得，电流表A1的示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.75A＝1.25A， 电流表A1、A2的示数之比为I：IL＝1.25A：0.5A＝5：2。 故答案为：6；5：2。 10．（2026·武清区·二模）如图所示，电源电压不变，在a、b间接一个“3V，1W”的小灯泡L1，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时，小灯泡正常发光。若在a、b间换接一个“3V，1.8W”的小灯泡L2，欲使其正常发光，则滑片P应　 　 （选填“保持不动”“向M移动”或“向N移动”）。如果将灯泡L1、L2串联在同一电路中（L1和L2灯丝电阻不变），两灯消耗的功率之比P1：P2是　 　 。 【答案】向N移动；9：5。 【解析】解：“3V 1W”的小灯泡L1正常工作时的电阻R9Ω， “3V 1.8W”的小灯泡L2正常发光时的电阻R'5Ω， 两灯泡正常发光时的电压均为3V，当a，b间换成L2时，因为其电阻比L1小，故分压能力变弱，为了灯泡L2正常发光，L2两端电压要增大到3V，则应增大电路中的电流，所以要调小滑动变阻器的阻值，由图乙可知，滑片P应向N移动。 如果将灯泡L1、L2串联在同一电路中（L1和L2灯丝电阻不变），根据P＝I2R知，串联时电流相等，电功率之比等于电阻之比，两灯消耗的功率之比P1：P2＝R：R'＝9Ω：5Ω＝9：5。 故答案为：向N移动；9：5。 电功率在生产生活中的应用 考点03 一、单项选择题 1．（2026·滨海新区·二模）下列家用电器正常工作时，消耗电能最快的是（　　） A．台灯 B．电脑 C．电视机 D．电热水器 【答案】D 【解析】解：台灯功率大约20W，电视机功率大约100W，电热水器的功率大约2000W，电脑功率大约为300W。电热水器的功率最大，消耗的电能最快，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 二、综合题 2．（2026·东丽区·二模）新能源电动汽车由于节能环保、用车成本低等优点，受到越来越多用户的喜爱。电动汽车的主要核心部件分别是电池、驱动器和电动机。图1是小爱同学利用实验室中的器材设计的一个模拟电动汽车前进时的电路图，已知电源电压恒为U，电动机的规格是“U0P0”。请完成下列问题： 小资料： 驱动器的作用：调节供给电动机的电流大小，控制电机转速、动力强弱，实现加速、减速。 （1）当电动机转速最大时滑动变阻器连入电路中的电阻。 （2）画出模拟电动汽车倒车时的电路图。 （3）【优化设计】为方便操控，再增加2个单刀双掷开关，通过开关S1在a、b触点间的切换和S2在c、d触点间的切换，实现模拟电动汽车前进和倒车的变换。请你在图2中将各元件连接成符合优化要求的电路。 【答案】（1）当电动机转速最大时滑动变阻器连入电路中的电阻为； （2）； （3）。 【解析】解：（1）由图1可知，电动机与滑动变阻器串联。当电动机转速最大时，电动机正常工作， 根据P＝UI可得，通过电动机的电流：IM， 根据串联电路的电流规律可知，通过滑动变阻器的电流：I滑＝IM， 根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器两端的电压：U滑＝U﹣UM＝U﹣U0， 根据欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路中的电阻： R滑； （2）电动机受力转动的方向与电流方向有关，要使电动汽车倒车，则应改变通过电动机的电流方向，可对调电源的正、负极，如图所示： ； （3）电动机受力转动的方向与电流方向有关。要实现电动汽车前进和倒车的变换，应通过单刀双掷开关改变通过电动机的电流，如图所示： ， 当开关S1接a、S2接c时和开关S1接b、S2接d时，通过电动汽车的电流方向相反，实现了电动汽车前进和倒车的变换。 答：（1）当电动机转速最大时滑动变阻器连入电路中的电阻为； （2）； （3）。 3．（2026·和平区·二模）为培养科学探究与创新能力，落实物理学科核心素养，小明参加了学校的跨学科实践创新小组。 【项目提出】小组结合生活实际，提出设计一款简易电子握力计，实现握力大小的数字化显示，解决传统握力计读数不精准、无直观量化的问题。 【项目分析】电子握力计核心是通过弹簧形变带动滑动变阻器阻值变化，将力学信号转化为电学信号： 需满足两个核心要求：①握力增大时，显示表示数增大；②电路的总电功率波动量极小，保证显示稳定、节能： 电路由电源（电压恒为U）、定值电阻（电阻为R0）、滑动变阻器R滑（最大电阻为Rmax）、显示表（电压表或电流表改装）组成。握力最小时，滑动变阻器的滑片在其最上端；握力最大时，滑动变阻器的滑片在其最下端。忽略弹簧形变对电路的其他影响。 【项目实施】小组分工完成在图1基础上的电路搭建、元件调试，重点探究滑动变阻器与显示表的匹配关系，通过字母运算推导电路规律，优化电路方案。 （1）小明初步设计时，选用的显示表为电流表，设计的电路如图2所示，请推导握力增大时，电流表示数I与R滑关系的表达式，并据此说明是否满足“握力增大，示数增大”的要求。 【展示交流】小组展示电路设计成果，分享推导过程，分析方案优劣，解决调试中出现的故障，最终确定最优电路方案。 （2）同小组同学小白设计的电路是：将图2中的电流表改为导线，选用的显示表为电压表，将其并联在定值电阻器两端。请通过字母运算推导握力最小时的总功率P1和最大时的总功率P2，计算出电路的总电功率波动量ΔP（ΔP为握力最小时和最大时电路总功率变化量的绝对值）。 （3）请你再设计一个与（1）（2）电路都不同的方案，使得握力最小时显示表示数为零，握力最大时显示表示数最大，在图1的虚线框内完成电路连接，并求出此电路的总电功率波动量ΔP'，判断是否满足“电路的总电功率波动量极小”的要求。 【答案】（1）电流表示数I与R滑关系的表达式是I；满足“握力增大，示数增大”的要求。 （2）请通过字母运算推导握力最小时的总功率P1为， 最大时的总功率P2为；；电路的总电功率波动量ΔP；。 （3）；满足“电路的总电功率波动量极小”的要求。 【解析】解：（1）图中定值电阻与变阻器串联，根据串联电路的特点和欧姆定律知，电流I；握力越大，滑片下移，变阻器的电阻越小，故电流表示数越大。 （2）握力最大，电流最大，故最大电流为I，最大电功率P2＝UI； 最小电流I'，故最小总功率P1＝UI'； 总电功率波动量ΔP＝P2﹣P1； （3）使得握力最小时显示表示数为零，握力最大时显示表示数最大，可以采用电压表测量滑片以上部分电压，由于电压表相当于断路，电路中的电流不变，故总功率不变，符合电路的总电功率波动量极小的要求。 如图所示： 答：（1）电流表示数I与R滑关系的表达式是I；满足“握力增大，示数增大”的要求。 （2）请通过字母运算推导握力最小时的总功率P1为， 最大时的总功率P2为；电路的总电功率波动量ΔP。 （3）；满足“电路的总电功率波动量极小”的要求。 4．（2026·河北区·二模）在学校的新能源创客营活动中，同学们为校园户外宣传栏设计了一款直流稳压太阳能供电系统，用于驱动LED氛围灯。电路原理如图甲所示，LED灯L的额定电压为10V，滑动变阻器R1是规格为“10Ω，1A”的调光模块。电压表V1用于监测变阻器分压，电流表用于监测电路工作电流，电源由经过稳压处理、输出电压恒定的太阳能储能系统供电，确保电路工作稳定。闭合开关S，当滑片P置于距R1左端a点三分之一处时，LED灯恰好正常发光，此时电流表指针满偏，电表表盘如图乙所示。请完成以下电路参数计算与优化设计： （1）求太阳能稳压供电系统的电源电压。 （2）电路升级优化：为了适配宣传栏的亮度稳定需求，同学们将LED灯替换为定值电阻为R2的小灯泡，并新增一个电压表V2（其余电路连接不变）。闭合开关后，调节滑片P置于某一位置，同时满足以下条件： ①两个电压表指针偏转的角度相同，且表V2示数大于表V1的示数； ②两种电表指针偏转角度之比为2：1，请求出定值电阻R2可能的阻值。 【答案】（1）太阳能稳压供电系统的电源电压为12V； （2）定值电阻R2可能的阻值为50Ω或40Ω。 【解析】解：（1）由图甲可知，LED灯L与滑动变阻器R1串联，电流表测电路中的电流，电压表V1测变阻器R1两端的电压， 根据变阻器的规格可知电路中的最大电流不超过1A，且LED灯恰好正常发光时，电流表指针满偏，因此电流表的量程选0～0.6A，满偏时电路中的电流I＝0.6A， 滑片P置于距R1左端a点三分之一处，则变阻器接入电路的电阻R110ΩΩ， 由欧姆定律可得此时变阻器两端的电压：U1＝IR1＝0.6AΩ＝2V， 此时LED灯正常发光，其两端的电压UL＝10V， 由串联电路的电压特点可知电源电压：U＝UL+U1＝10V+2V＝12V。 （2）由题知，电路升级后，灯泡R2与变阻器R1串联，电压表V1仍然测R1两端的电压，电流表仍然测电路中的电流，新增电压表V2的位置不确定，有两种可能： Ⅰ、若电压表V2并联在R2两端， 已知此时两个电压表指针偏转的角度相同，且表V2示数大于表V1的示数，说明电压表V2选用大量程，而电压表V1选用小量程，因电压表指针位置相同时大量程示数是小量程示数的5倍，所以可得U2＝5U1， 由串联电路的电压特点可得U＝U1+U2＝12V，将U2＝5U1代入可得：U1+5U1＝12V，则U1＝2V，U2＝10V，由图乙可知此时电压表指针偏转了2个大格， 已知此时两种电表指针偏转角度之比为2：1，若电流表指针偏转角度是电压表的2倍，即电流表指针偏转了4个大格，由图乙可知这种情况不可能； 若电压表指针偏转角度是电流表的2倍，且由（1）可知电流表选用小量程，则由图乙可知此时电路中的电流I＝0.2A， 此时定值电阻R2的阻值：R250Ω； Ⅱ、若电压表V2并联在电源两端，其示数U2＝12V， 同理可得U2＝5U1，则V1的示数（变阻器R1两端的电压）U1U212V＝2.4V，由图乙可知此时电压表指针偏转了24个小格， 已知此时两种电表指针偏转角度之比为2：1，若电流表指针偏转角度是电压表的2倍，即电流表指针偏转了48个小格，由图乙可知这种情况不可能； 若电压表指针偏转角度是电流表的2倍，即电流表指针偏转了12个小格，且电流表选用小量程，则由图乙可知此时电路中的电流I′＝12×0.02A＝0.24A， 由串联电路的特点和欧姆定律可得，此时定值电阻R2的阻值：R2′40Ω； 综上可知，定值电阻R2可能的阻值为50Ω或40Ω。 答：（1）太阳能稳压供电系统的电源电压为12V； （2）定值电阻R2可能的阻值为50Ω或40Ω。 5．（2026·河东区·二模）冬天，小明发现植物种植箱内的温度太低，于是他想自制一个多挡位的电加热器。如图1甲所示，他找来了连在一起的电热丝R1和R2（a、b、c为接线柱），用图1乙的电路进行测试。当他把d和a相连、e和b相连，把滑动变阻器的滑片移至某位置，闭合开关，电流表的示数为0.5A，电压表的示数为3V；接着他断开开关，保持滑动变阻器的滑片P位置不变，只把e改接到c上，闭合开关，电流表的示数为0.2A，电压表的示数为7.2V。求： （1）电热丝R1的阻值； （2）电源电压； （3）用上述的电源、电热丝R1和R2，开关S1，再添加一个单刀双掷开关S2，设计一个电路，通过开关S1的通断和S2在1、2触点间的切换，实现电加热器三挡功率的变换。请你在图2中将各元件连接成符合要求的电路（注意：无论怎样拨动开关，不能出现电源短路）。 【答案】（1）电热丝R1的阻值为6Ω； （2）电源电压为10V； （3）。 【解析】解：（1）在图乙中，当他把d和a相连、e和b相连，把滑动变阻器的滑片移至某位置时，闭合开关，电热丝R1与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端的电压。 根据欧姆定律可得，电热丝R1的阻值：R16Ω； （2）保持滑动变阻器的滑片P位置不变，只把e改接到c上，闭合开关后，电热丝R1、R2与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1、R2两端的电压。 根据串联的电路特点和欧姆定律可得，电源电压： U＝U1+IR滑＝3V+0.5A×R滑……① U＝U12+I′R滑＝7.2V+0.2A×R滑……② 电源电压不变，由①②解得，电源电压U＝10V； （3）电源电压一定时，根据P可知，电路的总电阻不同时，电路消耗的电功率不同，加热器的工作挡位不同。由此可知，要实现电加热器三挡功率的变换，应通过开关的状态变化实现电路总电阻的三种变化，根据串、并联电路的电阻规律可知，两个电阻串联时，总电阻最大；并联时，总电阻最小，故电路连接如图所示： ， 当S1断开，S2接2时，R1与R2串联；当S1闭合，S2接2时，只有R1接入电路；S1闭合，S2接1时，R1与R2并联，实现了电加热器三挡功率的变换。 答：（1）电热丝R1的阻值为6Ω； （2）电源电压为10V； （3）。 6．（2026·西青区·二模）冬天，小明每天骑车上学，手很容易冻僵。妈妈给他买了一个小型充电式暖手宝，小明出门前将暖手宝接上充电宝，先用高温挡快速加热2分钟，然后切换到低温挡维持温度，一路上手都是暖暖的。暖手宝内部电路可以等效成如图甲所示的部分电路，电源电压U保持不变，a、b、c为三个接线柱，现备有三个电阻：R1＝9R0，R2＝6R0，R3＝3R0。 （1）若要从R1、R2、R3中选取两个电阻，连入图中的虚线框内，使得S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的3倍，请在图乙中画出两种连接电路（每个电路都应有两个电阻），并在连入电阻的上方标出该电阻的符号； （2）请你分别计算出两种连接方式的最大总功率（用题目已给的物理量U、R0表示）。 【答案】（1）；； （2）方式一的最大功率为； 方式二的最大功率为。 【解析】解：（1）根据题意知：S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的3倍，即P闭合：P断开＝3：1， 在电源电压一定的情况下，根据P知：R闭合：R断开＝1：3； 所以选取电阻R2＝6R0，R3＝3R0，两个电阻的连接方式要么串联，要么并联；在串联电路中，开关要么控制整个电路，要么和其中的一个电阻并联；在并联电路中，开关要么位于干路，要么位于其中一个支路，据此画出可能的连接电路； 故方式一： 故方式二： （2）以方式一为例， 则当S断开时，电阻R2和R3串联连入， 所以P断开； 当S闭合时，只有电阻R3连入， 所以P闭合，所以最大功率为：P大； 以方式二为例， 则当S断开时，只有电阻R2连入， 所以P断开 当S闭合时，电阻R2和R3并联连入， 所以P闭合。 所以最大功率为：P大′。 答：（1）；； （2）方式一的最大功率为； 方式二的最大功率为。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $