第07讲 电路中的电能（培优预习讲义）新九年级科学新教材浙教版

第07讲 电路中的电能（培优讲义） 课标要点 1.理解电功的概念，知道电功的单位，列举决定电功大小的因素。 2.理解电功率的概念，掌握电功率和电功的基本计算。 3.熟悉常用电热器，知道电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。 公式分类记忆（抓适用范围，不混用） 通用公式（全部电路可用） 纯电阻（电热器、灯泡）专用 电能全部转化为热，W=Q，可互换推导： 方法指导 考点01 电能与电功 （一）电功 (1)定义:电流所做的功叫做电功。 (2)实质:电流做功的过程实质上就是电能转化为其他形式能量的过程。电能转化为其他形式能量的多少可以用电功来度量。如电流通过电动机，把电能转化为机械能，说明电流对电动机做了功。 (3)单位，电能电功的单位是焦耳，还有千瓦时(kW·h)俗称“度”。焦耳与千瓦时之间的换算关系:1千瓦时=3.6× 106焦耳。 （二）电能表 (1)电能表的作用:测量用电器在一段时间里消耗的电能的多少。电能表也叫电度表。 (2)电能表的参数含义 (3)电能表测量电能的方法: ①读数法:电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是千瓦时(度)。例如:家中电能表在月初的示数是03248，月末的示数是03365，则这个电能表计数器示数中最后一位数月家中用电量为336.5千瓦时-324.8千瓦时=11.7千瓦时，即这个月家中用电量为11.7度。 ②计算法:由电能表参数Nr/ kW.h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N ×3.6× 106焦耳 1. 元旦三天假期，小柯一家外出旅游，出门前和回家后两次查看电能表示数（如图所示）。发现耗电量较大，检查后发现除电冰箱在正常工作外，还有一个电器忘记关闭。则下列说法正确的是（　　） A．电能表测量的是电路中电功率的大小 B．电能表允许通过的最小电流为10A C．除了电冰箱在正常工作，忘记关闭的电器可能是空调 D．小柯家在元旦三天假期内消耗的电能为820kW•h 2. 如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　） A．该电能表每小时指示灯闪烁了3000次 B．该电能表显示共消耗了电能12345度 C．该电能表是测量电路中电功率的仪器 D．该电能表指示灯闪烁了300次，可使100W灯泡正常工作1h 3. 我市鼓励家庭使用峰谷电，具体收费方案如表所示。小科家使用的电子式电能表的铭牌上标有1200imp/kW•h，即每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次。 时段 时间范围 电价（元/kW•h） 峰电 8：00﹣22：00 0.568 谷电 22：00﹣次日8：00 0.288 （1）小科使用电热水器将50千克的水温度升高20℃，此过程中水至少吸收的热量为 焦。 （2）小科家调整用电时段，每天将原本峰电时段的2kW•h用电调整到谷电时段，每月（以30天计）可省 元。 （3）小科观察电能表在5分钟内闪烁200次，这段时间内小科家消耗的电能是 焦。 4. 如图是小明家的电能表，计数器记录了他家月初、月末的耗电示数，则这个月他家总共消耗的电能为 kW•h。若电路中只有一个电热水壶工作3min，观察到电能表的指示灯闪烁了100次，该热水壶的电功率为1250W，这个电能表看不清楚的数据应该标的是 imp/（kW•h）。 5. 某同学要检测一块旧电能表是否能正常使用，他在电压恒定为220V的家庭电路中只接入一个标有“220V，400W”的用电器。 （1）如图是测量前电能表的示数为 kW•h。 （2）若电能表指示准确，使用该用电器正常工作3分钟，表盘应转过 转。 （3）该用电器正常工作5小时后，电能表示数为762.6kW•h，此时电能表示数与计算结果相比较，应是 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。 考点02 电器的电功率 （一）电功率 (1)物理意义:描述电流做功的快慢。 (2)定义:电流在单位时间内做的功。用字母P表示。 (3)单位:瓦( W )或千瓦(kW)，换算关系为1千瓦=1 000瓦。 (4)公式:P= W/t，其中W代表电功，t表示时间，其变形式为W=Pt，t= W/P 考点03 额定功率 一、额定电压和额定功率 (1)额定电压:用电器正常工作时的电压。用电器铭牌上标有的电压值就是额定电压，常用U额表示。 (2)额定功率:用电器在额定电压下消耗的电功率。用电器铭牌上标有的电功率值就是额定功率，常用P额表示。 二、实际电压和实际功率 (1)实际电压:用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或小，还可能为零。常用U实表示。 (2)实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率，它可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或小，当用电器中无电流通过时实际功率为零。常用P实表示。 (3)灯泡的亮度取决于其实际功率的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在没有损坏的前提下，只要灯泡的实际功率相等，其发光的亮度就相同。 (4)实际功率和额定功率之间的关系: 用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况 U实=U额 P实=P额 正常工作 U实>U额 P实>P额 容易损坏 U实<U额 P实<P额 不能正常工作 【深化点拨】 (1)电功率大消耗的电能不一定多，因为消耗电能的多少由时间和电功率共同决定。 (2)电功率是描述电流做功快慢的物理量，即电功率是表示电能转化为其他形式能量快慢的物理量。电功率可以反映用电器通过电流时产生的效果。如:灯泡的电功率大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功多，也就是说，单位时间内灯泡消耗的电能多，灯泡的亮度就大。 6. 下列关于家用空调额定电功率的估测中，最符合实际的是（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 7. 小明写作业时，发现家里的电灯突然变暗，推测主要的原因可能是电灯（　　） A．实际电压变大 B．实际功率变小 C．额定功率变小 D．额定电压变小 8. 白炽灯泡的亮度是由下列哪个物理量决定的（　　） A．通过灯泡的电流大小 B．灯泡两端的电压 C．灯泡的额定电功率 D．灯泡的实际电功率 9. 小科家有额定电压相同的电烤箱、电饭锅和电视机各一台，按照每度电0.5元的计费标准，让这三台用电器单独正常工作1小时、将它们耗电费用绘制成了如图所示的柱状图。下列说法正确的是（　　） A．这三台用电器正常工作时，它们的额定功率相同 B．这三台用电器正常工作时，通过电烤箱的电流最大 C．在一个月内，电烤箱的耗电费用比电饭锅多 D．这三台用电器中，电烤箱的额定电压最大 10. 一位电视台记者在报道某工厂“淘汰落后产能、促进新旧动能转换”仅上半年就节电15000kW•h的时候，手举一只理发用的电吹风说：“这只电吹风是1500W的，也就是1.5kW，这个厂节省的电力可以开动10000个这样的电吹风。”这位记者的报道中弄混了两个重要的电学概念。这两个概念是电能和（　　） A．电流 B．电阻 C．电功率 D．电压 考点04 电功和电功率的计算公式 （一）影响电功率大小的因素 (1)研究电功率与电流的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电压关系) 亮度(亮暗) 电流(安) 实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。 (2)研究电功率与电压的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电流关系) 亮度(亮暗) 电压(安) 实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。 （二）电功率的计算公式 (1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。 (2)电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏·安。 (3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。 (4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。 （三）电功的计算 (1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。 (2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏·安·秒。 (3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。 （四）电功率的测量 (1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。 (2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。 (3)过程和步骤: ①按正确的电路图连接电路。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 【深化点拨】 （1）研究电功率与电流、电压的关系，应用控制变量法。在研究电功率与电流的关系时，应控制电压不变，比较电功率(小灯泡亮暗)与电流的关系，实验中采取将两只小灯泡并联来控制电压不变。在研究电功率与电压的关系时，应控制电流不变,比较电功率(小灯泡亮暗)与电压的关系，实验中采取将两只小灯泡串联来控制电流不变。 （2）对于同一用电器而言,用电器的阻值常认为是不变的，电功率之比等于它相应的电压的平方之比，故可利用P实/P额=U实2/U额2解题。如标有“220伏40瓦”字样的灯泡，若接在电路中的实际电压是110伏，则灯泡的实际功率是10瓦。 （3）根据公式P=I2R得，串联电路中各用电器电功率与电阻成正比，即P1/P2=R1/R2 （4）根据公式P=U2/R得，并联电路中各用电器电功率与电阻成反比，即P1/P2=R2/R1 11. 有两只灯泡L1和L2，分别标有“110V 40W”“110V 60W”字样，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．它们都正常工作时，通过L1的电流大 B．它们都正常工作时，L2消耗的电能一定更多 C．串联后，接在220V的电源上，它们都能正常发光 D．串联后，接在110V的电源上，L1的实际功率大 12. 功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近（　　） A．8×108kW•h B．8×1010kW•h C．8×1012kW•h D．8×1014kW•h 13. 如下图为甲、乙两灯的电流与电压的关系图象，若将甲、乙两灯串联接入6V的电路中，通电10秒，甲、乙两灯消耗的电能之比为（　　） A．2：1 B．1：2 C．1：4 D．4：1 14. 两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2消耗电能之比为（　　） A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1 15. 如图是某种锂电池的部分参数，小兴同学将电池安装到遥控车上，进行花样赛车训练。已知小车质量为0.5千克，行驶时功率为2W，电动机效率为80%（表中“Ah”读作“安时”，2Ah表示该电池在4V电压下能以2A的电流放电1小时）。（取g＝10N/kg）求。 名称：充电式锂电池 容量：2Ah 标称电压：4V 充电模式：恒流/恒压 …… （1）该电池充电一次可以储存的最大能量是 。 （2）造成电动机效率不能达到100%的原因可能是 。 （3）充满电一次，可供小亮同学训练多少小时？ 考点05 常见的电热器 （一）电流的热效应 (1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。 (3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。 （二）探究影响电热的因素 提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。设计实验:如图(注意控制变量法的运用) 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验: ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论: ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 （三）焦耳定律 (1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式:Q=I2Rt。 (3)对焦耳定律的计算公式Q rPRt的理解要注意以下几点: ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 【深化点拨】 (1)电阻丝产生的热看不见，可对电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油上升的高度进行比较，这是采用了转换法。 (2)电流产生的热量与电阻、电流和通电时间均有关系，在研究热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，这是采用了控制变量法。 16. 电炉丝通电后热得发红，而与电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这主要是因为（　　） A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大 B．铜导线有绝缘层，所以不怎么热 C．铜导线的电阻较小，因此产生的热量较少 D．铜导线的电阻较大，因此产生的热量较少 17. 如图甲所示为便携式封口机，其工作原理是利用 ，使发热电阻快速升温，熔化塑料包装实现封口。图乙为其电路原理图，已知封口机正常工作时电流为4A，发热电阻R的阻值为1.25Ω。闭合开关，10s内电阻产生的热量为 J。若封口过程中常出现塑料袋被烫坏的现象，根据该电路图，可提出一项改进措施是 。 18. 用如图所示的装置可以探究电流通过用电器产生的热量与 （选填“电流”或“电阻”）的关系；若通过R1的电流为2A，则通电2分钟，R2的产生的热量为 J；若将R3更换为10Ω的电阻， （选填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。 19. 如图甲是近年来人们常使用的电热桌垫。小科同学查看说明书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图乙所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知R1的阻值为24Ω，R2的阻值为6Ω。该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率（不考虑温度的变化对电阻的影响）。请回答： （1）当开关S置于 （填“2和3”或“3和4”）接线柱时，电热桌垫处于高温挡。 （2）该电热桌垫处于高温挡时的功率是多少瓦？ （3）当电热桌垫处于低温挡时，在10分钟内产生的热量是多少焦？ 20. 下列有关家用电器的说法中，合理的是（　　） A．电能的单位是W B．单独把电扇接入电路时，1h耗电约为1kW•h C．“PZ220﹣40”灯泡比“PZ220﹣60”的灯泡的电阻大 D．两铭牌均为“220V 1500W”的空调和电炉正常工作1h产生的热量一样多 电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的，电功是指电流通过导体时所做的功。当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q); 如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。 举例说明:当电流通过电饭煲(纯电阻电路)时，电能全部转化成内能，此时电功等于电热(W=Q);电流通过电风扇(非纯电阻电路)时，电流做的功(电功)只有一小部分转化为电热，另一部分转化成机械能使电风扇转动起来，此时电功大于电热，故选用热量计算公式时分两种情况: ①电功全部转化成电热: Q=W=I2Rt=UIt= U2t/R=Pt (适用于纯电阻电路) ②电功全部或部分转化成电热: Q=I2Rt(适用于任何电路) 1. 自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。 请回答。 （1）向水里加入氯化钠，目的是 （填“增大”或“减小”）电阻R2。 （2）求电鱼放电时电压U的大小。 （3）当R2＝1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。 1. 如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等 D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 2. 2025年我国新增可再生能源发电量5193亿千瓦时。其中“5193亿千瓦时”描述的是（　　） A．电流 B．电压 C．电阻 D．电能 3. 下列用电器均正常工作1小时，消耗电能最多的是（　　） A．台灯 B．笔记本电脑 C．电风扇 D．空调 4. 如图为某电动机的铭牌，据此可知该电动机正常工作时的（　　） 电动机 型号：Y200L﹣4 额定电压：220V 额定电流：3A A．线圈电阻 B．产生的电热 C．消耗的电能 D．消耗的电功率 5. 如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝（R1＞R2）分别密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是（　　） A．该装置可以探究电热与电阻的关系 B．滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢 C．闭合开关后，甲温度计上升比乙慢 D．烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢 6. 甲、乙、丙、丁四个相同容器中装有质量和初温相同的水，每个容器内放入一个电阻丝，其电阻大小和连接方式如图所示。若同时通电，则哪个容器中的水最先沸腾（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 7. 某市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220V，额定功率分别为800W和1500W。甲、乙均正常工作时，把同样多的、相同温度的水加热至沸腾（假设没有热量损失），下列说法不正确的是（　　） A．甲比乙消耗电能慢 B．乙比甲的工作电流大 C．甲比乙消耗电能少 D．乙比甲的工作时间短 8. 如图所示是小科家的电能表，由表盘信息可知（　　） A．电能表是测量电功率的仪器 B．当月小科家用电量为55467kW•h C．该电能表允许通过的最大电流为10A D．每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1600下 9. 小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h B．电能表是直接测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表的额定功率为2200W 10. 兴趣小组利用如图装置探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关。甲、乙烧瓶内装满初温相同的煤油，且R1＜R2。下列说法正确的是（　　） A．选择煤油是利用其比热容较大的性质 B．闭合开关一段时间后甲温度计示数较高 C．每两次实验间都要等温度计示数降到初温 D．本实验能得出电流产生的热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比 11. 我们给手机充电时，手机充电器将220V的电压降到5V左右，充电器内部会有电流通过，手机充电器插在插座上不给手机充电时，充电器内部也会有微电流通过。 （1）调查发现很多人有不及时拔掉充电器的习惯，如果每天就有的2亿（2×108）个充电器插在插线板上，每个充电器每天平均闲置时间约为20h，平均实际功率约为0.1W，则全国一天因此浪费的电能约为 kW•h。 （2）通过实验测得给手机充电时充电器的输出电压约为5V，输出功率约为6W，则输出电流与常见家用电器 （选填“电视机”、“空调”或“电热灭蚊器”）的正常工作电流最接近。 （3）某款手机电池上面标有电压为5V，容量为5000mAh，现有两个充电器，甲标注“输出5V，600mA”，乙标注“输出5V，4A”，为了快速充电选择哪个充电器？并说出你判断的原因是 。 故答案为：（1）4×105；（2）电视机；（3）乙的充电速度快；因为乙的充电功率大于甲的充电功率。 12. 甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，假设灯丝电阻不受温度影响。 （1）当两灯均正常发光时，相同时间内灯泡 （填“甲”或“乙”）消耗的电能更多； （2）将两灯串联在220V的电压下，灯泡 （填“甲”或“乙”）较亮； （3）某家庭电能表上标有“3000r/（kW•h）”字样。当电路中只有乙灯泡工作时，观察到4分钟内电能表转盘转了18圈。此时乙灯泡的实际功率为 W。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第07讲 电路中的电能（培优讲义） 课标要点 1.理解电功的概念，知道电功的单位，列举决定电功大小的因素。 2.理解电功率的概念，掌握电功率和电功的基本计算。 3.熟悉常用电热器，知道电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。 公式分类记忆（抓适用范围，不混用） 通用公式（全部电路可用） 纯电阻（电热器、灯泡）专用 电能全部转化为热，W=Q，可互换推导： 方法指导 考点01 电能与电功 （一）电功 (1)定义:电流所做的功叫做电功。 (2)实质:电流做功的过程实质上就是电能转化为其他形式能量的过程。电能转化为其他形式能量的多少可以用电功来度量。如电流通过电动机，把电能转化为机械能，说明电流对电动机做了功。 (3)单位，电能电功的单位是焦耳，还有千瓦时(kW·h)俗称“度”。焦耳与千瓦时之间的换算关系:1千瓦时=3.6× 106焦耳。 （二）电能表 (1)电能表的作用:测量用电器在一段时间里消耗的电能的多少。电能表也叫电度表。 (2)电能表的参数含义 (3)电能表测量电能的方法: ①读数法:电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是千瓦时(度)。例如:家中电能表在月初的示数是03248，月末的示数是03365，则这个电能表计数器示数中最后一位数月家中用电量为336.5千瓦时-324.8千瓦时=11.7千瓦时，即这个月家中用电量为11.7度。 ②计算法:由电能表参数Nr/ kW.h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N ×3.6× 106焦耳 1. 元旦三天假期，小柯一家外出旅游，出门前和回家后两次查看电能表示数（如图所示）。发现耗电量较大，检查后发现除电冰箱在正常工作外，还有一个电器忘记关闭。则下列说法正确的是（　　） A．电能表测量的是电路中电功率的大小 B．电能表允许通过的最小电流为10A C．除了电冰箱在正常工作，忘记关闭的电器可能是空调 D．小柯家在元旦三天假期内消耗的电能为820kW•h 【答案】C 【解答】解：A、电能表测量的是电路中消耗的电能，不是电功率，故A错误； B、“220V 10（20）A”中，220V是指电能表的工作电压，10A是指电能表的标定电流（该电流条件下，电能表计量最准确），不是电能表允许通过的最小电流，故B错误； CD、电能表的最后一位数是小数，计数单位是kW•h；出门前、回家后电能表示数为1387.5kW•h、1469.5kW•h，小柯家在元旦三天假期内消耗的电能：W＝1469.5kW•h﹣1387.5kW•h＝82kW•h， 电路中用电器的总电功率： P1.14kW， 电冰箱的功率约为200W，空调的功率约为1000W，据此确定除了电冰箱在正常工作，忘记关闭的电器是空调，故C正确，D错误。 故选：C。 2. 如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　） A．该电能表每小时指示灯闪烁了3000次 B．该电能表显示共消耗了电能12345度 C．该电能表是测量电路中电功率的仪器 D．该电能表指示灯闪烁了300次，可使100W灯泡正常工作1h 【答案】D 【解答】解：AD、3000imp/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次，不是每小时指示灯闪烁3000次； 指示灯闪烁300次，灯泡消耗的电能： WkW•h＝0.1kW•h， 供灯泡工作时间： t1h，故A错误、D正确； B、电能表的最后一位数是小数，计数单位是kW•h，该电能表显示共消耗了电能1234.5kW•h＝1234.5度，故B错误； C、电能表是测量电路消耗电能（电功）的仪表，测量的不是电功率，故C错误。 故选：D。 3. 我市鼓励家庭使用峰谷电，具体收费方案如表所示。小科家使用的电子式电能表的铭牌上标有1200imp/kW•h，即每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次。 时段 时间范围 电价（元/kW•h） 峰电 8：00﹣22：00 0.568 谷电 22：00﹣次日8：00 0.288 （1）小科使用电热水器将50千克的水温度升高20℃，此过程中水至少吸收的热量为 焦。 （2）小科家调整用电时段，每天将原本峰电时段的2kW•h用电调整到谷电时段，每月（以30天计）可省 元。 （3）小科观察电能表在5分钟内闪烁200次，这段时间内小科家消耗的电能是 焦。 【答案】（1）4.2×106；（2）16.8；（3）6×105。 【解答】解：（1）此过程中水至少吸收的热量： 由Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×20℃＝4.2×106J； （2）峰电时段应交电费为：2kW•h×30×0.568元/kW•h＝34.08元， 谷电时段应交电费为：2kW•h×30×0.288元/kW•h＝17.28元， 则每月（以30天计）可省：34.08元﹣17.28元＝16.8元； （3）电能表指示灯在5分钟内闪烁了200次，则这段时间内电水壶消耗的电能： WkW•h3.6×106J＝6×105J。 故答案为：（1）4.2×106；（2）16.8；（3）6×105。 4. 如图是小明家的电能表，计数器记录了他家月初、月末的耗电示数，则这个月他家总共消耗的电能为 kW•h。若电路中只有一个电热水壶工作3min，观察到电能表的指示灯闪烁了100次，该热水壶的电功率为1250W，这个电能表看不清楚的数据应该标的是 imp/（kW•h）。 【答案】95；1600。 【解答】解：（1）电能表的读数方法：①月末的减去月初的示数。②最后一位是小数。③单位kW•h。 由图可知，月初电能表示数为12519.6kW•h，月末电能表的示数为12614.6kW•h； 这个月他家消耗的电能为：12614.6kW•h﹣12519.6kW•h＝95kW•h； （2）已知该热水壶的电功率P＝1250W＝1.25kW，由P可得，电热水壶3min消耗的电能为：W＝Pt＝1.25kWh＝0.0625kW•h； 由题知，电路中消耗0.0625kW•h的电能时，电能表指示灯闪烁了100次， 则消耗1kW•h的电能时，电能表指示灯闪烁的次数：N1600imp/kW•h。 故答案为：95；1600。 5. 某同学要检测一块旧电能表是否能正常使用，他在电压恒定为220V的家庭电路中只接入一个标有“220V，400W”的用电器。 （1）如图是测量前电能表的示数为 kW•h。 （2）若电能表指示准确，使用该用电器正常工作3分钟，表盘应转过 转。 （3）该用电器正常工作5小时后，电能表示数为762.6kW•h，此时电能表示数与计算结果相比较，应是 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】（1）760.2；（2）60；（3）偏大。 【解答】解：（1）电能表的示数为760.2kW•h； （2）额定功率为400W的用电器，正常工作3min，消耗的电能为： W＝Pt＝400W×3min＝0.4kWh＝0.02kW•h， 这段时间内电能表的转盘转过的圈数为： 3000r/kW•h×0.02kW•h＝60r； （3）该用电器正常工作5小时，电能表用电度数为762.6kW•h﹣760.2kW•h＝2.4kW•h； 用电器消耗电能为：W'＝Pt'＝0.4kW×5h＝2kW•h＜2.4kW•h， 故此时电能表示数与计算结果相比较，应是偏大。 故答案为：（1）760.2；（2）60；（3）偏大。 考点02 电器的电功率 （一）电功率 (1)物理意义:描述电流做功的快慢。 (2)定义:电流在单位时间内做的功。用字母P表示。 (3)单位:瓦( W )或千瓦(kW)，换算关系为1千瓦=1 000瓦。 (4)公式:P= W/t，其中W代表电功，t表示时间，其变形式为W=Pt，t= W/P 考点03 额定功率 一、额定电压和额定功率 (1)额定电压:用电器正常工作时的电压。用电器铭牌上标有的电压值就是额定电压，常用U额表示。 (2)额定功率:用电器在额定电压下消耗的电功率。用电器铭牌上标有的电功率值就是额定功率，常用P额表示。 二、实际电压和实际功率 (1)实际电压:用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或小，还可能为零。常用U实表示。 (2)实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率，它可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或小，当用电器中无电流通过时实际功率为零。常用P实表示。 (3)灯泡的亮度取决于其实际功率的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在没有损坏的前提下，只要灯泡的实际功率相等，其发光的亮度就相同。 (4)实际功率和额定功率之间的关系: 用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况 U实=U额 P实=P额 正常工作 U实>U额 P实>P额 容易损坏 U实<U额 P实<P额 不能正常工作 【深化点拨】 (1)电功率大消耗的电能不一定多，因为消耗电能的多少由时间和电功率共同决定。 (2)电功率是描述电流做功快慢的物理量，即电功率是表示电能转化为其他形式能量快慢的物理量。电功率可以反映用电器通过电流时产生的效果。如:灯泡的电功率大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功多，也就是说，单位时间内灯泡消耗的电能多，灯泡的亮度就大。 6. 下列关于家用空调额定电功率的估测中，最符合实际的是（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 【答案】D 【解答】解：在家庭电路中，空调属于大功率用电器，额定电功率在1000W左右，故D符合实际、ABC不符合实际。 故选：D。 7. 小明写作业时，发现家里的电灯突然变暗，推测主要的原因可能是电灯（　　） A．实际电压变大 B．实际功率变小 C．额定功率变小 D．额定电压变小 【答案】B 【解答】解：AB．电灯的亮度取决于它的实际功率，电灯突然变暗，实际功率变小，根据电功率公式可知，白炽灯的实际电压会变小，故B正确，A错误； CD．用电器正常工作时的电压叫做额定电压，额定电压下的功率叫额定功率，白炽灯的额定电压和额定功率是不变的，故CD错误。 故选：B。 8. 白炽灯泡的亮度是由下列哪个物理量决定的（　　） A．通过灯泡的电流大小 B．灯泡两端的电压 C．灯泡的额定电功率 D．灯泡的实际电功率 【答案】D 【解答】解：灯泡工作时，消耗电能转化为光能，比较灯泡的亮度就是要比较在一定时间内消耗电能的多少，即白炽灯泡的亮度是由实际电功率的大小来决定，故D正确，ABC错误。 故选：D。 9. 小科家有额定电压相同的电烤箱、电饭锅和电视机各一台，按照每度电0.5元的计费标准，让这三台用电器单独正常工作1小时、将它们耗电费用绘制成了如图所示的柱状图。下列说法正确的是（　　） A．这三台用电器正常工作时，它们的额定功率相同 B．这三台用电器正常工作时，通过电烤箱的电流最大 C．在一个月内，电烤箱的耗电费用比电饭锅多 D．这三台用电器中，电烤箱的额定电压最大 【答案】B 【解答】解：A．由柱状图可知，正常工作1小时，电烤箱需要交纳的电费最多，电价一定，电烤箱消耗的电能最多，由可知，电烤箱的电功率，即额定电功率最大，故A错误； B．由柱状图可知，正常工作1小时，电烤箱需要交纳的电费最多，电价一定，电烤箱消耗的电能最多，由W＝UIt可知，通过电烤箱的电流最大，故B正确； C．因一个月内电烤箱和电饭锅的实际工作时间不知，根据无法判断电烤箱和电饭锅消耗的电能，所以无法比较耗电费用的多少，故C错误； D．由题意额定电压相同的电烤箱、电饭锅和电视机各一台可知，三台用电器额定电压大小相等，故D错误。 故选：B。 10. 一位电视台记者在报道某工厂“淘汰落后产能、促进新旧动能转换”仅上半年就节电15000kW•h的时候，手举一只理发用的电吹风说：“这只电吹风是1500W的，也就是1.5kW，这个厂节省的电力可以开动10000个这样的电吹风。”这位记者的报道中弄混了两个重要的电学概念。这两个概念是电能和（　　） A．电流 B．电阻 C．电功率 D．电压 【答案】C 【解答】解：W和kW是电功率的单位，kW•h是电能的单位，15000kW•h的电能可以让1.5kW的电吹风机正常工作10000小时，所以记者混淆了电能与电功率这两个重要的电学概念，故C正确。 故选：C。 考点04 电功和电功率的计算公式 （一）影响电功率大小的因素 (1)研究电功率与电流的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电压关系) 亮度(亮暗) 电流(安) 实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。 (2)研究电功率与电压的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电流关系) 亮度(亮暗) 电压(安) 实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。 （二）电功率的计算公式 (1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。 (2)电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏·安。 (3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。 (4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。 （三）电功的计算 (1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。 (2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏·安·秒。 (3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。 （四）电功率的测量 (1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。 (2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。 (3)过程和步骤: ①按正确的电路图连接电路。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 【深化点拨】 （1）研究电功率与电流、电压的关系，应用控制变量法。在研究电功率与电流的关系时，应控制电压不变，比较电功率(小灯泡亮暗)与电流的关系，实验中采取将两只小灯泡并联来控制电压不变。在研究电功率与电压的关系时，应控制电流不变,比较电功率(小灯泡亮暗)与电压的关系，实验中采取将两只小灯泡串联来控制电流不变。 （2）对于同一用电器而言,用电器的阻值常认为是不变的，电功率之比等于它相应的电压的平方之比，故可利用P实/P额=U实2/U额2解题。如标有“220伏40瓦”字样的灯泡，若接在电路中的实际电压是110伏，则灯泡的实际功率是10瓦。 （3）根据公式P=I2R得，串联电路中各用电器电功率与电阻成正比，即P1/P2=R1/R2 （4）根据公式P=U2/R得，并联电路中各用电器电功率与电阻成反比，即P1/P2=R2/R1 11. 有两只灯泡L1和L2，分别标有“110V 40W”“110V 60W”字样，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．它们都正常工作时，通过L1的电流大 B．它们都正常工作时，L2消耗的电能一定更多 C．串联后，接在220V的电源上，它们都能正常发光 D．串联后，接在110V的电源上，L1的实际功率大 【答案】D 【解答】解： A．正常发光时两灯泡的电压和额定电压相等，根据I可知，L1的额定功率小于L2的额定功率，则I1＜I2，故A错误； B．根据W＝Pt知，电能不仅与功率有关，还与时间有关，由于时间未知，无法比较电能多少，故B错误； C、灯泡铭牌可知，两灯泡额定电压相等，P1＜P2，由P＝UI的变形式R可知，R1＞R2，由串联电路的分压特点可知，两灯泡串联在220V的电路中时，灯泡两端电压不等于其额定电压，灯泡不能正常工作，故C错误； D．两灯泡串联在110V的电路中时，通过它们的电流相等，根据P＝UI＝I2R可知，P1实＞P2实，故D正确。 故选：D。 12. 功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近（　　） A．8×108kW•h B．8×1010kW•h C．8×1012kW•h D．8×1014kW•h 【答案】B 【解答】解：全国一年节省的电能最接近W＝Pt＝2（0.06kW﹣0.01kW）×5.5×108×4h×365＝8.03×1010kW•h。 故选：B。 13. 如下图为甲、乙两灯的电流与电压的关系图象，若将甲、乙两灯串联接入6V的电路中，通电10秒，甲、乙两灯消耗的电能之比为（　　） A．2：1 B．1：2 C．1：4 D．4：1 【答案】B 【解答】解：根据串联电路的特点，由图可知，若甲、乙两灯串联接入6V的电路中，当通过两灯的电流为0.3A时，甲灯两端的电压为2V，乙灯两端的电压为4V，符合要求， 则甲、乙两灯消耗的电能之比：。 故选：B。 14. 两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2消耗电能之比为（　　） A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1 【答案】B 【解答】解：根据题意可知，定值电阻R1、R2并联在电路中， 由图乙可知，当R1、R2两端的电压都电压3V时，通过R1、R2的电流分别为I1＝0.6A，I2＝0.2A， 即通过R1、R2的电流之比：I1：I2＝0.6A：0.2A＝3：1； 则闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2消耗电能之比：W1：W2＝UI1t：UI2t＝I1：I2＝3：1。 故选：B。 15. 如图是某种锂电池的部分参数，小兴同学将电池安装到遥控车上，进行花样赛车训练。已知小车质量为0.5千克，行驶时功率为2W，电动机效率为80%（表中“Ah”读作“安时”，2Ah表示该电池在4V电压下能以2A的电流放电1小时）。（取g＝10N/kg）求。 名称：充电式锂电池 容量：2Ah 标称电压：4V 充电模式：恒流/恒压 …… （1）该电池充电一次可以储存的最大能量是 。 （2）造成电动机效率不能达到100%的原因可能是 。 （3）充满电一次，可供小亮同学训练多少小时？ 【答案】（1）28800J； （2）电动机因线圈存在的电阻，所以电动机工作时，电流会产生热量，电能转化为内能，所以效率不可能达到100%； （3）充满电一次，可供小亮同学训练3.2h。 【解答】解：（1）该电池在4V电压下能以2A的电流放电1小时，放电时间t＝1h＝3600s 充电一次可以储存的最大能量是W＝UIt＝4V×2A×3600s＝28800J； （2）电动机是将电能转化为机械能的装置，电动机的效率为机械功与总功的比值。电动机因线圈存在的电阻，所以电动机工作时，电流会产生热量，电能转化为内能，所以效率不可能达到100%； （3）电能转化成的机械能W有用＝ηW＝80%×28800J＝23040J 车行驶的功率P＝2W，可供小亮训练时间。 故答案为：（1）28800J； （2）电动机因线圈存在的电阻，所以电动机工作时，电流会产生热量，电能转化为内能，所以效率不可能达到100%； （3）充满电一次，可供小亮同学训练3.2h。 考点05 常见的电热器 （一）电流的热效应 (1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。 (3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。 （二）探究影响电热的因素 提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。设计实验:如图(注意控制变量法的运用) 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验: ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论: ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 （三）焦耳定律 (1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式:Q=I2Rt。 (3)对焦耳定律的计算公式Q rPRt的理解要注意以下几点: ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 【深化点拨】 (1)电阻丝产生的热看不见，可对电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油上升的高度进行比较，这是采用了转换法。 (2)电流产生的热量与电阻、电流和通电时间均有关系，在研究热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，这是采用了控制变量法。 16. 电炉丝通电后热得发红，而与电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这主要是因为（　　） A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大 B．铜导线有绝缘层，所以不怎么热 C．铜导线的电阻较小，因此产生的热量较少 D．铜导线的电阻较大，因此产生的热量较少 【答案】C 【解答】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，根据串联电路的特点知，电流相等，通电时间t相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，所以电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象；铜导线有绝缘层包裹着，减少热量散失，不会导致温度较低，故C正确．ABD错误。 故选：C。 17. 如图甲所示为便携式封口机，其工作原理是利用 ，使发热电阻快速升温，熔化塑料包装实现封口。图乙为其电路原理图，已知封口机正常工作时电流为4A，发热电阻R的阻值为1.25Ω。闭合开关，10s内电阻产生的热量为 J。若封口过程中常出现塑料袋被烫坏的现象，根据该电路图，可提出一项改进措施是 。 【答案】电流的热效应；120；可将发热电阻换成阻值更大的电阻。 【解答】解：便携式封口机工作时将电能转化为内能，所以便携式封口机是利用电流的热效应实现高温封口； 发热电阻10s内产生的热量： Q＝I2Rt＝（4A）2×1.25Ω×10s＝200J； 封口时总是把塑料袋烫坏，说明电阻发热过多。通电时间一定，由Q＝I2Rtt可知，当电压不变时，要减小电阻产生的热量，可将发热电阻换成阻值更大的电阻。 故答案为：电流的热效应；120；可将发热电阻换成阻值更大的电阻。 18. 用如图所示的装置可以探究电流通过用电器产生的热量与 （选填“电流”或“电阻”）的关系；若通过R1的电流为2A，则通电2分钟，R2的产生的热量为 J；若将R3更换为10Ω的电阻， （选填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。 【答案】电流；600；仍能。 【解答】解：由图可知，R2与R3并联后与R1串联，根据串、并联电路电流特点和欧姆定律可知，R1和R2与R3电阻相同，所以通过R1电流等于通过R2的电流的2倍，所以可以探究电流产生的热量与电流的关系； 通过R2的电流I2I1＝2A＝1A， 通电1min，R2产生的热量：Q2＝R2t＝（1A）2×5Ω×2×60s＝600J； 若将R3更换为10Ω的电阻，仍满足两容器中电阻和通电时间相等，电流不同的要求，所以仍能完成该实验探究。 故答案为：电流；600；仍能。 19. 如图甲是近年来人们常使用的电热桌垫。小科同学查看说明书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图乙所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知R1的阻值为24Ω，R2的阻值为6Ω。该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率（不考虑温度的变化对电阻的影响）。请回答： （1）当开关S置于 （填“2和3”或“3和4”）接线柱时，电热桌垫处于高温挡。 （2）该电热桌垫处于高温挡时的功率是多少瓦？ （3）当电热桌垫处于低温挡时，在10分钟内产生的热量是多少焦？ 【答案】（1）3和4； （2）该电热桌垫处于高温挡时的功率是30W； （3）电热桌垫处于低温挡时，在10分钟内产生的热量3600J。 【解答】解：（1）旋钮开关S置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，总电阻较小，电源电压不变，根据P可知，总功率较大，该电热桌垫处于高温挡； （2）高温挡加热的功率：30W； （3）旋钮开关S置于“2和3”接线柱时，电路为R1的简单电路，总电阻较大，电源电压不变，根据P可知，总功率较小，该电热桌垫处于低温挡，当电热桌垫处于低温挡时，在10分钟内产生的热量：3600J。 答：（1）3和4； （2）该电热桌垫处于高温挡时的功率是30W； （3）电热桌垫处于低温挡时，在10分钟内产生的热量3600J。 20. 下列有关家用电器的说法中，合理的是（　　） A．电能的单位是W B．单独把电扇接入电路时，1h耗电约为1kW•h C．“PZ220﹣40”灯泡比“PZ220﹣60”的灯泡的电阻大 D．两铭牌均为“220V 1500W”的空调和电炉正常工作1h产生的热量一样多 【答案】C 【解答】解：A、电能的单位是焦耳（J），电功率的单位是瓦特（W），故A不合理； B、电扇的额定功率约为100W，根据P可知，电扇工作1h消耗的电能约为 W＝Pt＝100×10﹣3kW×1h＝0.1k•h，故B不合理； C、“PZ220﹣40”灯泡与“PZ220﹣60”灯泡的额定电压相同，“PZ220﹣40”灯泡的额定功率为40W，小于“PZ220﹣60”灯泡的额定功率60W，由R可知，“PZ220﹣40”灯泡的电阻比“PZ220﹣60”灯泡的电阻大，故C合理； D、根据W＝Pt可知，额定功率相同的空调和电炉正常工作1h，它们消耗的电能一样多，但空调正常工作时，将电能转化内能和机械能、电炉正常工作时，将电能全部转化为内能，所以它们产生的热量不同，故D不合理。 故选：C。 电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的，电功是指电流通过导体时所做的功。当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q); 如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。 举例说明:当电流通过电饭煲(纯电阻电路)时，电能全部转化成内能，此时电功等于电热(W=Q);电流通过电风扇(非纯电阻电路)时，电流做的功(电功)只有一小部分转化为电热，另一部分转化成机械能使电风扇转动起来，此时电功大于电热，故选用热量计算公式时分两种情况: ①电功全部转化成电热: Q=W=I2Rt=UIt= U2t/R=Pt (适用于纯电阻电路) ②电功全部或部分转化成电热: Q=I2Rt(适用于任何电路) 1. 自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。 请回答。 （1）向水里加入氯化钠，目的是 （填“增大”或“减小”）电阻R2。 （2）求电鱼放电时电压U的大小。 （3）当R2＝1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。 【答案】（1）减小； （2）电鱼放电时电压U的大小为2V； （3）当R2＝1.0×104欧，电鱼放电时R2的电功率P2为1.0×10﹣4W。 【解答】解：（1）向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子，因此向水里加入氯化钠，目的是减小电阻R2。 （2）由图1可知，两电阻串联，由AB间的电压R2为两端的电压， 图2可知，当电路中的电流为0.05mA时，R2两端的电压为1.5V， 由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝U2+U1＝U2+IR1＝1.5V+0.05×10﹣3A×1.0×104Ω＝2V。 （3）由串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝1.0×104Ω+1.0×104Ω＝2.0×104Ω， 则电路中的电流：I''1×10﹣4A， 则电鱼放电时R2的电功率：P2＝I''2R2＝（1×10﹣4A）2×1.0×104Ω＝1.0×10﹣4W。 答：（1）减小； （2）电鱼放电时电压U的大小为2V； （3）当R2＝1.0×104欧，电鱼放电时R2的电功率P2为1.0×10﹣4W。 1. 如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等 D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 【答案】B 【解答】解：AB．装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联根据并联电路的电流特点知I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q＝I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，B正确； CD．在乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由U＝IR可知，两个电阻丝两端电压不相等，该实验是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；故由Q＝I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下电阻越大电流通过导体时产生的热量越多，故CD错误。 故选B。 2. 2025年我国新增可再生能源发电量5193亿千瓦时。其中“5193亿千瓦时”描述的是（　　） A．电流 B．电压 C．电阻 D．电能 【答案】D 【解答】解：“5193亿千瓦时”描述的是电能。 故选：D。 3. 下列用电器均正常工作1小时，消耗电能最多的是（　　） A．台灯 B．笔记本电脑 C．电风扇 D．空调 【答案】D 【解答】解：生活中的台灯电功率约10﹣40W，笔记本电脑的电功率均50﹣100W，电风扇的电功率约30﹣80W，空调的电功率约800﹣2000W，由W＝Pt可知，正常工作1小时，消耗电能最多的是空调，故D正确。 故选：D。 4. 如图为某电动机的铭牌，据此可知该电动机正常工作时的（　　） 电动机 型号：Y200L﹣4 额定电压：220V 额定电流：3A A．线圈电阻 B．产生的电热 C．消耗的电能 D．消耗的电功率 【答案】D 【解答】解：已知电动机的额定电压、额定电流，利用P＝UI可知可以计算消耗的电功率；铭牌上只给出了额定电压、额定电流，没有提供电动机的发热功率或效率等信息，根据现有参数无法计算出线圈电阻。 故选：D。 5. 如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝（R1＞R2）分别密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是（　　） A．该装置可以探究电热与电阻的关系 B．滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢 C．闭合开关后，甲温度计上升比乙慢 D．烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢 【答案】A 【解答】解：由电路可知：R1和R2串联，电流I相同、时间t相同，只有电阻R不同（R1＞R2）。 A、该装置可以探究电热与电阻的关系，因为串联→电流、时间相同，只有电阻不同，符合控制变量法，探究Q与R的关系，故A正确。 B、滑片左移→变阻器电阻变小→电路中电流变大，由Q＝I2Rt，电流变大→相同时间产生热量更多，温度上升更快，故B错误。 C、闭合开关后电路串联，I、t相同，R1＞R2，由Q＝I2Rt，R 越大，Q越多，甲（R1）产生热量更多→升温更快，故C错误。 D、煤油比热容小→相同质量的煤油与其它液体相比，吸收相同的热量升温快，现象明显，故D错误。 故选：A。 6. 甲、乙、丙、丁四个相同容器中装有质量和初温相同的水，每个容器内放入一个电阻丝，其电阻大小和连接方式如图所示。若同时通电，则哪个容器中的水最先沸腾（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】C 【解答】解：左图中，R与2R串联在电源电压为U＝220V的电路中，根据串联分压原理可知，，，在纯电阻电路中，Q＝W， 则，， 所以Q乙＞Q甲﹣﹣﹣﹣① 右图中，R与2R并联在电源电压为U＝220V的电路中，根据并联电路特点可知，各支路两端的电压都等于电源电压U，在纯电阻电路中，Q＝W， 则 ，， 所以 Q丁＜Q丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，即Q甲＜Q乙＜Q丁＜Q丙，不考虑热量散失时，电阻丝产生的电热Q越多，水吸收热量越多，水温升得越高， 因甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，根据Q＝cmΔt可知，这四个容器中的水温从高到低的顺序是即丙、丁、乙、甲，丙先沸腾。 故选：C。 7. 某市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220V，额定功率分别为800W和1500W。甲、乙均正常工作时，把同样多的、相同温度的水加热至沸腾（假设没有热量损失），下列说法不正确的是（　　） A．甲比乙消耗电能慢 B．乙比甲的工作电流大 C．甲比乙消耗电能少 D．乙比甲的工作时间短 【答案】C 【解答】解：A、甲、乙额定功率分别为800W和1500W，电功率是表示电流做功快慢的物理量，说明甲比乙消耗电能慢，故A正确； B、已知额定电压均为220V，额定功率分别为800W和1500W。由I可知，乙比甲的工作电流大，故B正确； C、把同样多的、相同温度的水加热至沸腾根据Q＝cmΔt可知水吸收的热量应该是一样多， 由于假设没有热量损失，水吸收的热量等于消耗的电能，所以甲、乙消耗电能相同，故C错误； D、甲、乙消耗电能相同，乙的电功率大，由t可知乙比甲的工作时间短，即故D正确。 故选：C。 8. 如图所示是小科家的电能表，由表盘信息可知（　　） A．电能表是测量电功率的仪器 B．当月小科家用电量为55467kW•h C．该电能表允许通过的最大电流为10A D．每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1600下 【答案】D 【解答】解：A、电能表是测量电路消耗电能的仪表，故A错误； B、当月小科家用电量为5546.7kW•h，故B错误； C、10（40）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是40A，因此该电能表允许通过的最大电流为40A，故C错误； D、小科家用电器每消耗1kW•h，电能表指示灯闪烁1600次，故D正确。 故选：D。 9. 小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h B．电能表是直接测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表的额定功率为2200W 【答案】C 【解答】解：A．上次电能表读数8543.2kW•h；本次电能表读数8633.5kW•h，他家在这段时间内消耗的电能为8633.5kW•h﹣8543.2kW•h＝90.3kW•h，故A错误； B．电能表是直接测量电能（电功）的仪表，故B错误； C．电热水器的额定功率P＝1000W＝1kW，工作时间， 消耗的电能， 电能表参数为3600r/（kW•h），表示每消耗1kW•h的电能，圆盘转3600转，则转数为，故C正确； D．电能表的工作电压为220V、平时工作允许通过的最大电流为10A，电能表允许接入的用电器的最大电功率P最大＝UI最大＝220V×10A＝2200W，该电功率并非是电能表的额定功率，故D错误。 故选：C。 10. 兴趣小组利用如图装置探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关。甲、乙烧瓶内装满初温相同的煤油，且R1＜R2。下列说法正确的是（　　） A．选择煤油是利用其比热容较大的性质 B．闭合开关一段时间后甲温度计示数较高 C．每两次实验间都要等温度计示数降到初温 D．本实验能得出电流产生的热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比 【答案】C 【解答】解：A．选煤油是因为它比热容小，相同热量下温度变化明显，便于观察，故A错误。 B．串联：I1＝I2，t相同。由Q＝I2Rt，R1＜R2，所以Q1＜Q2。闭合开关一段时间后乙温度计示数较高，乙温度计示数更高，故B错误。 C．每两次实验间都要等温度计示数降到初温，控制变量法要求：每次实验初温相同，才能准确比较温度变化，故C正确。 D．本装置只串联，只能探究Q与R的关系，要得出“与I、t成正比”，还需要改变电流、改变时间的多组实验，本实验不能直接得出完整结论。故D错误。 故选：C。 11. 我们给手机充电时，手机充电器将220V的电压降到5V左右，充电器内部会有电流通过，手机充电器插在插座上不给手机充电时，充电器内部也会有微电流通过。 （1）调查发现很多人有不及时拔掉充电器的习惯，如果每天就有的2亿（2×108）个充电器插在插线板上，每个充电器每天平均闲置时间约为20h，平均实际功率约为0.1W，则全国一天因此浪费的电能约为 kW•h。 （2）通过实验测得给手机充电时充电器的输出电压约为5V，输出功率约为6W，则输出电流与常见家用电器 （选填“电视机”、“空调”或“电热灭蚊器”）的正常工作电流最接近。 （3）某款手机电池上面标有电压为5V，容量为5000mAh，现有两个充电器，甲标注“输出5V，600mA”，乙标注“输出5V，4A”，为了快速充电选择哪个充电器？并说出你判断的原因是 。 【答案】（1）4×105；（2）电视机；（3）乙的充电速度快；因为乙的充电功率大于甲的充电功率。 【解答】解：（1）全国一天浪费的电能约为W＝Pt＝2×108×0.1×10﹣3kW×20h＝4×105kW•h； （2）由于充电器的输出电流为，在家庭电路中的用电器以1.2A的电流工作，功率为P＝UI＝220V×1.2A＝264W，和家庭电路中的电视机的功率接近； （3）甲、乙两个充电器的充电功率分别为，P2＝U2I2＝5V×4A＝20W＞P1，那么乙的充电功率大于甲的充电功率，所以乙的充电速度快。 故答案为：（1）4×105；（2）电视机；（3）乙的充电速度快；因为乙的充电功率大于甲的充电功率。 12. 甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，假设灯丝电阻不受温度影响。 （1）当两灯均正常发光时，相同时间内灯泡 （填“甲”或“乙”）消耗的电能更多； （2）将两灯串联在220V的电压下，灯泡 （填“甲”或“乙”）较亮； （3）某家庭电能表上标有“3000r/（kW•h）”字样。当电路中只有乙灯泡工作时，观察到4分钟内电能表转盘转了18圈。此时乙灯泡的实际功率为 W。 【答案】（1）乙；（2）甲；（3）90。 【解答】解：（1）如图所示，甲灯泡的额定功率P甲＝25W，乙灯泡的额定功率P乙＝100W，根据P可知，两灯均正常发光时，相同时间内灯泡乙消耗的电能更多； （2）根据可知，甲灯泡的电阻大于乙灯泡的电阻，即R甲＞R乙，当两灯串联时，根据串联电路电流规律可知，通过两个灯泡的电流相等，根据P＝I2R可知，此时甲灯泡的实际功率更大，则甲灯泡更亮； （3）电能表转盘转18圈消耗的电能为： ， 根据P可知，乙灯泡的实际功率为： 。 故答案为：（1）乙；（2）甲；（3）90。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $