暑假讲义第二单元第5讲 电能（二）- 2026-2027学年科学浙教版九年级上册

第5讲 电能（二） 知识点01 电功率的实验探究 （一）电功率的计算公式 公式可表示为P=UI (适用于所有电路) （二）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)过程和步骤: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。 （3）实验结论 ①当实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。 ②当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际更率小于额定功率，小灯泡发光较暗。 ③当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。 （4）注意事项 小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。 伏安法测小灯泡电功率 伏安法测电阻阻值 不同点 实验原理不同 数据处理方式不同 需要多次测量，但不能用来求平均值，而是寻找不同电压下的电功率有什么规律 需要多次测量，最后求平均值以减小实验误差 相同点 ①实验电路基本相同，可采用同一电路； ②实验方法相同，都是伏安法； ③测量的物理量相同，都测量电流I和电压U。 电路故障分析 现象 故障原因 闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数 接线柱接触不良 闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转 ①灯泡的灯丝断路 ②电流表和电压表的位置互换了 电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转 电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了 滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化 滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下”的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻 无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总调不到灯泡的额定电压 电源电压过低；滑动变阻器最大阻值过小 【能力拓展】 （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。 【即学即练1】用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”，下列说法不正确的是（　　） A．小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的 B．将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同 C．选用的两只小灯泡规格必须相同 D．将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验 【即学即练2】小金用如图装置完成科学书上“测定小灯泡电功率”的实验。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关滑片在B端时，灯泡的亮度最大 B．实验中调节滑动变阻器的目的是改变电路的总功率 C．电流表和电压表读数的比值始终保持不变 D．该实验多次测量的目的是寻找普遍规律 【即学即练3】利用图甲装置可进行多个实验，已知电源电压恒为6V，滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”。 组别 U/V I/A ① 4 0.2 ② 2 0.1 ③ 1.2 0.06 （1）在探究“电流与电阻的关系”时，当完成5欧电阻的实验后，换上10欧电阻，闭合开关，则接下来的操作是 。 （2）在探究“电流与电压的关系”时，小明记录了三组数据如表，小科质疑小明有一组数据并非测量而来，请判断小科质疑的是哪组数据，并说明理由 。 （3）下列实验中还可以用图甲装置完成的有 。 A.伏安法测电阻 B.研究影响电功率大小的因素 C.伏安法测电功率 D.研究电流通过导体时产生的热量多少跟哪些因素有关 【即学即练4】在研究小灯泡发光情况与电功率关系的实验中，电源是三节新干电池，灯泡的额定电压为2.5V。 （1）表中记录了电表示数和电功率，还需要增加记录的内容是 。 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W — 1 2.4 0.24 2 2.5 0.26 3 2.8 0.28 （2）分析实验数据可以发现，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率 。 （3）完成上述实验后，继续测量小灯泡的额定电功率，发现电流表无法正常使用，甲同学用原来的电源、电压表和一个5Ω的定值电阻R0，设计了如图2所示的电路。实验方案如下： ①调节滑动变阻器使小灯泡两端电压为2.5伏。 ②保持滑片位置不变，将电压表改接在R0两端，读出电压表示数。 ③算出小灯泡的额定功率。 乙同学认为可将电压表直接并联在R0两端，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。根据电压表示数和R0阻值，可算出小灯泡的额定功率。你认为哪种方案更好？请说出理由 。 知识点02 电热器与焦耳定律 （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。 实验方法: (1) 转换法：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。 (2) 控制变量法：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。 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=I2Rt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)。 （四）电热(Q)和电功(W)的区别 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，电功等于电热(W=Q);电风扇(非纯电阻电路)时，电功大于电热。 【即学即练1】小玉为了探究电流产生的热量与电流有关，利用阻值相等的电阻丝、、，设计了如图甲所示电路，下列说法中错误的是（   ） A．实验时，需要将电阻丝和分别放在如图乙所示的两个相同装置中 B．该实验通过U形管液面高度差反映电阻丝产生热量的多少 C．该实验装置还可以用来探究电流产生的热量与通电时间有关 D．电阻丝在实验过程中出现故障，不能换用其他不同阻值电阻来代替 【即学即练2】小明同学在学习电流通过导体产生热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③通过此实验研究可以得出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 ④在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．② B．①④ C．②③ D．①③④ 【即学即练3】用如图装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器均装有质量相等的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中，，下列说法中正确的是（   ） A．探究电流热效应与电流的关系应选择和进行比较 B．闭合开关后，和的电功率之比是 C．闭合开关后，相同时间内烧瓶中温度计示数的变化量：甲<乙<丙 D．比较物质的比热容只需将某一瓶煤油换成等质量的水 【即学即练4】在验证焦耳定律（Q＝I2Rt）中电热与电阻的定性关系时，小科设置了两种连接方式（如图甲、乙所示，其中R甲＞R乙）。 （1）为了使实验现象更明显，烧瓶中所装液体为 （选填“水”或“煤油”）。 （2）为验证电流和通电时间相同时，电阻对产生热量的影响，应选择图 的连接方式。 （3）按图乙连接方式，正常情况下的，液面上升的高度应该是Δh甲 Δh乙。 知识点03 档位问题 多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。家庭电路中电源电压U＝220V，根据知R总 越大，P实越小，档位越低；R总越小，P实越大，档位越高。 电路图 （短路式） （并联式） （单刀双掷开关） 低 温 档 闭合S，两电阻串联， 闭合S，只有R2接入电路， S1断开，S2接b，R1、R2串联， 中 温 档 只闭合S1，断开S2，只有R1接入电路， 高 温 档 闭合S、S0，只有R1接入电路， S、S0均闭合，R1、R2并联， S1闭合，S2接a，R1、R2并联， 【即学即练1】杭州梅家坞茶叶以自然品质优异而闻名。茶叶杀青是制茶工艺中的一个重要工序，该工序是通过高温破坏和钝化鲜茶青中的氧化酶活性，杀青一定时间后，要降低加热功率，使筒内温度下降。甲图是一种滚筒式茶叶杀青机，乙图是工作原理图，当筒内温度到达限定最高温度时，温控器能自动断电。加热电阻R1阻值为96.8欧、R2阻值为24.2欧。 （1）调节切换开关可以使茶叶杀青机处于“关、高温、自动、低温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“ ”时为高温挡。 （2）切换开关打到“3”位置时，求电路工作1分钟消耗的电能。 （3）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要多长时间？[电能的60%转化为茶青的内能，不考虑水蒸发，该茶青比热容为3.6×103J/（kg•℃）] 【即学即练2】空气炸锅是以空气为介质，利用风机和加热管在封闭的小空间内形成高温循环热空气，达到加热食物的目的。如图甲所示为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1＝50Ω，R2＝200Ω，额定工作电压为220V，发热部分内部电路可简化为图乙所示电路。请回答下列问题： （1）当开关S1断开，开关S接a时为 挡（选填“高温”、“中温”或“低温”）。 （2）当空气炸锅在高温挡工作时，R1、R2消耗的总功率是多少？ （3）用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，一次炸熟200g薯条，烹制一次薯条需要10分钟，若该空气炸锅加热效率为75%，则此时炸锅消耗的功率是多大？[c薯条取3.63×103J/（kg•℃）] 课堂练习 1.小科用右图所示电路探究“电流通过导体产生热量跟电阻大小的关系”，下列说法正确的是（　　） A．玻璃管越粗实验现象越明显 B．两电阻丝R甲、R乙可用铜线代替 C．用煤油代替水是因煤油有颜色便于观察 D．该装置还可以研究导体产生的热量与电流大小的关系 2.用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”，下列说法不正确的是（　　） A．选用的两只小灯泡L1和L2规格必须不相同 B．小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的 C．将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验 D．将题目中并联电路改为串联电路也可以完成实验 3．如图为某电热靴的加热电路，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c三处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温档为6W，下列说法正确的是（　　） A．金属片M拨至c处时是低温档 B．金属片M拨至a处时是高温档 C．高温档工作时，电热靴功率是12W D．中温档工作时，电热靴功率是12W 4. 在家用电器调查活动中，小亮让电热水器单独工作2min，测得家中如图所示的电能表的转盘转了 70r，热水器的实际功率为 W；若不计能量损失，这段时间内热水器中50L的水可升温 ℃。由于热水器的功率远大于冰箱，从安全用电的角度考虑，热水器的电源线比冰箱的要 （选填“粗”或“细”）。[已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 5.某兴趣小组在测定“小灯泡的电功率”实验中，所使用的小灯泡额定电压为2.5伏，电源电压恒为3伏。 （1）小科连接好电路，闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片P置于最 端。 （2）闭合开关，发现两电表指针始终处于图乙所示位置，则电路故障可能是 。 （3）排除故障后，进行实验，根据记录的数据绘制成图丙所示的U﹣I图像，由图可知小灯泡的额定功率是 瓦。 （4）用7.5欧的定值电阻替换滑动变阻器，闭合开关，则小灯泡的实际功率为 瓦。 6．在测定“小灯泡电功率”实验中，电源电压4.5V，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。 (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整______； (2)连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数，其原因可能是______； A．小灯泡断路 B．小灯泡短路 C．电压表短路 D．电压表断路 (3)调节滑动变阻器滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是______W； (4)小灯泡L两端电压随电流I变化的关系图如图乙所示。小金进一步绘制出小灯泡的电功率P随电流的平方变化的关系图，则下图中正确的是______。 A． B． C． 7．小科在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3V，小灯泡额定电压为2.5V。 (1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“A”或“B”）端。 (2)小科连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是______。 (3)记录实验数据并在图像中描点，得到通过小灯泡的电流与它两端的电压关系图像如图丙。图中阴影部分面积表示小灯泡两端电压为1V时，小灯泡的实际功率。结合图像回答：小灯泡的额定功率为______W；实验过程中电源电压恒为3V，当小灯泡正常发光时，阴影部分面积表示的含义是______。 8．浴室中的平面镜往往凝结大量的小水滴，导致成像模糊，而浴室防雾镜的背面粘贴有面积几乎等大的电热薄膜（相当于一个定值电阻），通电后镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于清晰成像。如图甲所示是某型号的浴室防雾镜，其相关数据如下表： 镜子质量 镜子比热容 电热薄膜额定电压 电热薄膜额定功率    (1)电热膜通电后能够升温，其工作原理是利用电流的________效应。 (2)电热薄膜正常工作时的电流为多少？ (3)经测试，在10℃环境下，电热薄膜正常工作使镜子的平均温度升高了33℃，求电热薄膜给镜子加热的效率。 (4)如图乙所示，给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器，能使电热薄膜的功率在原额定功率的16%~100%之间变化，以满足不同季节使用的需要。冬天气温下降时，该滑动变阻器的滑片应该向________（选填“在”或“右”）移动。 课后巩固 1.如图是研究电流产生热量实验装置的一部分，两个透明容器内密封着等质量、同温度的空气，容器内的电热丝阻值不同。在通电时间相同的情况下，下列判断不正确的是（　　） A．该装置探究的是：通电导体产生的热量多少与电阻的关系 B．该装置通过U形管液面的高度差显示容器内空气温度的变化 C．与甲相连的U形管液面升高得少，是因为通过甲容器中的电流小 D．与乙相连的U形管液面升高得多，是因为乙容器中电阻大放热多 2.用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”，下列说法不正确的是（　　） A．选用的两只小灯泡L1和L2规格必须相同 B．将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同 C．小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的 D．将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验 3.一只灯泡的额定电压为220V，为了确定该灯泡的额定功率，下述方案中最佳的是（　　） A．接入220V电路中使之正常发光，再与有标记的灯泡比较亮度进行判断 B．在实验室里用伏安法测出灯丝电阻，再用公式P进行计算 C．接入220V电路中，测出通过灯泡的电流强度I，再用公式P＝UI进行计算 D．直接与其它标有220V的灯泡从外观上比较确定 4.小余做测“小灯泡电功率”实验时，已知电源电压为6V的电源，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）图甲所示是小余没有连接完整的实物电路，请用笔画线代替导线，帮小余将电路连接完整。 （2）小余正确连接电路后闭合开关，移动滑片P到某处。小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是 W。 （3）测完小灯泡的额定功率后，在不改变变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻，若要使电压表的示数仍为2.5V，滑片P应向 移动（选填“左”或“右”）。 5．某灯泡上标有“2.*V；0.5A”的字样，其中额定电压值不完整，应在2.0~2.9V之间。 现有下列器材：一只电压恒定为5V的电源、一只电流表、一只阻值为的定值电阻R0、一只标有“；2A”的滑动变阻器R、开关和导线若干。小乐设计了如图甲所示电路来测量小灯泡的额定电功率。 (1)连接电路时，开关应处于________（选填“断开”或“闭合”）状态。 (2)正确连接好电路，滑动变阻器滑片P移至最左端，只闭合S和S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为________A，小灯泡正常工作。 (3)保持滑动变阻器的滑片P不动，________（补充具体操作），此时电流表示数如图乙所示；计算得出灯泡的额定功率为________W。 6．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气． (1)实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，只需比较__________。 (2)甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，__________（填“左”或“右”）侧容器中U形管中液面的高度差大。 (3)乙装置中的电阻R3的作用主要是__________。 (4)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与步骤（3）相比较，则左侧U型管中液面的高度差将__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 8.如图甲所示某种智能型电饭锅，有加热、保温、断电的功能，内部简化的电路如图乙所示，开关S可根据设定在“1”、“2”、“3”挡之间自动转换，某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示。 （1）测图乙可知，温控开关S与触点 （选填“1”、“2”或“3”）接触时，电饭锅处于保温状态。 （2）电阻R2＝ Ω。 （3）此次煮饭产生的总热量如果用来烧水，其中80%热量被水吸收，则能将初温是20℃的多少质量的水烧开？ （在一个标准大气压下，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），计算结果保留1位小数。） 9.某同学在家中实验测量家用电器是否以额定的电压工作。他首先查看自己家的电能表如图所示，表上标有“3600r/kW•h”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一个标有电水壶（如表格铭牌说明）盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘2分钟转过120圈。假设电水壶的电阻保持不变，求： （1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功是多少焦？ （2）根据电表的转动数据计算此时电水壶工作时的实际电功率？ （3）这2分钟消耗的电能有84%被水吸收，2分钟后使水从20℃升高到多少摄氏度？（c水＝4.2×103J/（kg•℃））。 热水壶容量 4L 额定功率 1210W 额定电压 220V 10．如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中和均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求： (1)小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少? (2)电阻、的阻值分别为多少? (3)小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值（电热转化效率）范围为。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知，请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 46 / 46 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5讲 电能（二） 知识点01 电功率的实验探究 （一）电功率的计算公式 公式可表示为P=UI (适用于所有电路) （二）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)过程和步骤: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。 （3）实验结论 ①当实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。 ②当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际更率小于额定功率，小灯泡发光较暗。 ③当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。 （4）注意事项 小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。 伏安法测小灯泡电功率 伏安法测电阻阻值 不同点 实验原理不同 数据处理方式不同 需要多次测量，但不能用来求平均值，而是寻找不同电压下的电功率有什么规律 需要多次测量，最后求平均值以减小实验误差 相同点 ①实验电路基本相同，可采用同一电路； ②实验方法相同，都是伏安法； ③测量的物理量相同，都测量电流I和电压U。 电路故障分析 现象 故障原因 闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数 接线柱接触不良 闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转 ①灯泡的灯丝断路 ②电流表和电压表的位置互换了 电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转 电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了 滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化 滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下”的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻 无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总调不到灯泡的额定电压 电源电压过低；滑动变阻器最大阻值过小 【能力拓展】 （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。 【即学即练1】用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”，下列说法不正确的是（　　） A．小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的 B．将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同 C．选用的两只小灯泡规格必须相同 D．将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验 【解答】解： A、灯泡的亮暗是由它的实际功率决定的，灯泡越亮，实际功率越大，所以小灯泡电功率的大小可以通过灯泡的亮度来判断，故A正确。 B、由图可知，两灯泡的连接方式是并联。在并联电路中，各支路两端的电压都相等。故B正确。 C、实验目的是研究电功率与电流的关系。所以在电路中的两个灯泡的规格即功率要有所不同，故C错误。 D、在并联电路中干路电路与支路电流的关系是干路电流等于各支路电流之和；将其中一只电流表移接到干路上也可以求出两个支路的电流，可以完成实验，故D正确。 故选：C。 【即学即练2】小金用如图装置完成科学书上“测定小灯泡电功率”的实验。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关滑片在B端时，灯泡的亮度最大 B．实验中调节滑动变阻器的目的是改变电路的总功率 C．电流表和电压表读数的比值始终保持不变 D．该实验多次测量的目的是寻找普遍规律 【解答】解：（1）由图知，闭合开关滑片在B端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中的总电阻最大，根据I知电路中的电流最小，灯泡的亮度最小，故A错误； B、实验中调节滑动变阻器的目的是改变灯泡两端的电压和电流，从而改变小灯泡的实际功率，故B错误； C、由于灯泡的电阻的电阻是变化的，所以电流表和电压表读数的比值是变化的，故C错误； D、该实验是测量不同电压下小灯泡的电功率，多次测量的目的是寻找小灯泡的功率与电流、电压的关系，故D正确。 故选：D。 【即学即练3】利用图甲装置可进行多个实验，已知电源电压恒为6V，滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”。 组别 U/V I/A ① 4 0.2 ② 2 0.1 ③ 1.2 0.06 （1）在探究“电流与电阻的关系”时，当完成5欧电阻的实验后，换上10欧电阻，闭合开关，则接下来的操作是 。 （2）在探究“电流与电压的关系”时，小明记录了三组数据如表，小科质疑小明有一组数据并非测量而来，请判断小科质疑的是哪组数据，并说明理由 。 （3）下列实验中还可以用图甲装置完成的有 。 A.伏安法测电阻 B.研究影响电功率大小的因素 C.伏安法测电功率 D.研究电流通过导体时产生的热量多少跟哪些因素有关 【解答】解：（1）实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大，研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大滑动变阻器两端的电压，由分压原理，要增大滑动变阻器电阻阻值，故接下来的操作是：将滑动变阻器滑片向右滑动，直到前后两次实验电压表的示数保持不变； （2）由表中第3组数据可知，当定值电阻两端电压为1.2V时，根据串联电路电压规律可知，滑动变阻器两端电压为U滑＝U＝U3＝6V﹣1.2V＝4.8V，根据串联电路电流特点结合欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的阻值为： R滑80Ω＞50Ω，故第3组数据非测量而来，因为滑动变阻器最大阻值太小； （3）A、在伏安法测电阻的实验中，用电压表测电阻两端的电压，用电流表测通过电阻的电流，通过移动滑片改变电阻两端的电压和通过电阻的电流，进行多次测量，故可行； B、研究影响电功率大小的因素，根据控制变量法可知需控制电阻两端的电压一定（或通过电阻的电流一定），改变通过电阻的电流（改变电阻两端的电压），故不可行； C、伏安法测电功率，根据P＝UI可知需测量电阻两端的电压和通过电阻的电流，故可行； D、研究电流通过导体时产生的热量多少跟哪些因素有关，电流通过导体产生的热量无法观察，故不可行，故选：AC。 故答案为：（1）将滑动变阻器滑片向右滑动，直到前后两次实验电压表的示数保持不变；（2）第3组数据非测量而来，因为滑动变阻器最大阻值太小；（3）AC。 【即学即练4】在研究小灯泡发光情况与电功率关系的实验中，电源是三节新干电池，灯泡的额定电压为2.5V。 （1）表中记录了电表示数和电功率，还需要增加记录的内容是 。 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W — 1 2.4 0.24 2 2.5 0.26 3 2.8 0.28 （2）分析实验数据可以发现，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率 。 （3）完成上述实验后，继续测量小灯泡的额定电功率，发现电流表无法正常使用，甲同学用原来的电源、电压表和一个5Ω的定值电阻R0，设计了如图2所示的电路。实验方案如下： ①调节滑动变阻器使小灯泡两端电压为2.5伏。 ②保持滑片位置不变，将电压表改接在R0两端，读出电压表示数。 ③算出小灯泡的额定功率。 乙同学认为可将电压表直接并联在R0两端，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。根据电压表示数和R0阻值，可算出小灯泡的额定功率。你认为哪种方案更好？请说出理由 。 【解答】解：（1）研究小灯泡发光情况与电功率的关系时需要比较灯泡的亮度与灯泡的电功率，因此表中还需要增加记录的内容为灯泡的亮度； （2）由表中数据可知，灯泡两端的电压增大，通过灯泡的电流也增大，由P＝UI可知，电压和电流都增大时，电功率增大，说明小灯泡两端的电压越高，它的实际功率越大； （3）要使小灯泡正常发光，应使其额定电压达到2.5V； 方案一是节滑动变阻器，同时观察电压表，使小灯泡两端电压为2.5伏；比较准确； 方案二是通过观察小灯泡发光的亮度来确定其是否正常发光，不准确； 所以，方案一更好。 故答案为：（1）灯泡的亮度；（2）越大；（3）方案一更好，节滑动变阻器，同时观察电压表，使小灯泡两端电压为2.5伏，比较准确。 知识点02 电热器与焦耳定律 （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。 实验方法: (1) 转换法：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。 (2) 控制变量法：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。 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=I2Rt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)。 （四）电热(Q)和电功(W)的区别 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，电功等于电热(W=Q);电风扇(非纯电阻电路)时，电功大于电热。 【即学即练1】小玉为了探究电流产生的热量与电流有关，利用阻值相等的电阻丝、、，设计了如图甲所示电路，下列说法中错误的是（   ） A．实验时，需要将电阻丝和分别放在如图乙所示的两个相同装置中 B．该实验通过U形管液面高度差反映电阻丝产生热量的多少 C．该实验装置还可以用来探究电流产生的热量与通电时间有关 D．电阻丝在实验过程中出现故障，不能换用其他不同阻值电阻来代替 【答案】D 【详解】A．图甲中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，三个电阻大小相等，根据串并联电路电流的规律，通过左侧电阻R1的电流大于通过右侧电阻R3的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系，因此应把R1和R3分别放在如图乙所示的两个相同装置中，故A正确； B．实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少，液面的高度差越大，说明电阻产生的热量越多，故B正确； C．在装置中，通过开关改变通电时间，只分析一侧容器中的电阻产生的热量，能探究电流产生的热量与通电时间的关系，故C正确； D．由图可知，根据并联电路电流规律可知，通过电阻丝R1的电流为电阻丝R2、R3电流之和，不管R2电阻多大，都能控制通过电阻丝R1、R3电流不同，电阻丝在实验过程中出现故障，能换用其他不同阻值电阻来代替，故D错误。 故选D。 【即学即练2】小明同学在学习电流通过导体产生热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③通过此实验研究可以得出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 ④在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．② B．①④ C．②③ D．①③④ 【解答】解：①食盐溶液为导体，烧瓶内装有某种液体，该液体不能选择食盐溶液，否则形成短路，故①错误； ②根据转换法，为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些，液面上升更明显，故②正确； ③根据实验条件不能得出通过此实验研究可以得出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，故③错误； ④在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小和通电时间相等，故④错误。 故选：A。 【即学即练3】用如图装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器均装有质量相等的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中，，下列说法中正确的是（   ） A．探究电流热效应与电流的关系应选择和进行比较 B．闭合开关后，和的电功率之比是 C．闭合开关后，相同时间内烧瓶中温度计示数的变化量：甲<乙<丙 D．比较物质的比热容只需将某一瓶煤油换成等质量的水 【答案】C 【详解】A．探究电流热效应与电流的关系，需控制电阻和通电时间相同，改变电流，和的阻值不同，不能探究电流热效应与电流的关系，故A错误； B．由装置图可知，R1与R2串联后，再与R3并联，串联支路的总电阻 该支路电流 R3支路的电流，R1的电功率 R3的电功率 和的电功率之比，故B错误； C．比较甲（R1）和乙（R2），二者串联，通过它们的电流相等，t相同，，由可知，，故 比较甲（R1）和丙（R3），，t相同，，由得，故 比较乙（R2）和丙（R3）吸收的热量， 则，故。综上得到，故C正确； D．比较物质的比热容，需控制吸收的热量相同、质量相同，改变物质种类。该电路中，若只换一瓶煤油为水，电阻丝产生的热量不一定相同（电流、电阻可能不同），无法保证水和煤油吸收的热量相同，故D错误。 故选C。 【即学即练4】在验证焦耳定律（Q＝I2Rt）中电热与电阻的定性关系时，小科设置了两种连接方式（如图甲、乙所示，其中R甲＞R乙）。 （1）为了使实验现象更明显，烧瓶中所装液体为 （选填“水”或“煤油”）。 （2）为验证电流和通电时间相同时，电阻对产生热量的影响，应选择图 的连接方式。 （3）按图乙连接方式，正常情况下的，液面上升的高度应该是Δh甲 Δh乙。 【解答】解：（1）水的比热容大于煤油的比热容，在质量和吸热相同时，根据Δt可知，煤油温度变化明显，故为了使实验现象更明显，烧瓶中所装液体为煤油。 （2）甲图中，两电阻串联，通过电阻的电流和通电时间相同；而乙中两电阻并联，因R甲＞R乙，故通过两电阻的电流不相同，为验证电流和通电时间相同时，电阻对产生热量的影响，应选择图甲的连接方式。 （3）图乙中两电阻并联，根据并联电路电压的规律，两电阻的电压相等，因R甲＞R乙，正常情况下，根据Q＝W可知，相同时间R乙产生的热量多，根据热胀冷缩，液面上升的高度应该是Δh甲小于Δh乙。 故答案为：（1）煤油；（2）甲；（3）小于。 知识点03 档位问题 多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。家庭电路中电源电压U＝220V，根据知R总 越大，P实越小，档位越低；R总越小，P实越大，档位越高。 电路图 （短路式） （并联式） （单刀双掷开关） 低 温 档 闭合S，两电阻串联， 闭合S，只有R2接入电路， S1断开，S2接b，R1、R2串联， 中 温 档 只闭合S1，断开S2，只有R1接入电路， 高 温 档 闭合S、S0，只有R1接入电路， S、S0均闭合，R1、R2并联， S1闭合，S2接a，R1、R2并联， 【即学即练1】杭州梅家坞茶叶以自然品质优异而闻名。茶叶杀青是制茶工艺中的一个重要工序，该工序是通过高温破坏和钝化鲜茶青中的氧化酶活性，杀青一定时间后，要降低加热功率，使筒内温度下降。甲图是一种滚筒式茶叶杀青机，乙图是工作原理图，当筒内温度到达限定最高温度时，温控器能自动断电。加热电阻R1阻值为96.8欧、R2阻值为24.2欧。 （1）调节切换开关可以使茶叶杀青机处于“关、高温、自动、低温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“ ”时为高温挡。 （2）切换开关打到“3”位置时，求电路工作1分钟消耗的电能。 （3）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要多长时间？[电能的60%转化为茶青的内能，不考虑水蒸发，该茶青比热容为3.6×103J/（kg•℃）] 【解答】（1）由题意可知，R1＞R2，由P知切换开关连接触点4是关、切换开关连接触点1是高温挡、切换开关连接触点2自动挡、切换开关连接触点3低温挡； （2）切换开关打到“3”位置时，电路为R1的简单电路，电路工作1分钟消耗的电能： W1＝UI1tt1×60s＝3×104J； （3）茶叶吸收的热量： Q吸＝c茶叶m（t﹣t0）＝3.6×103J/（kg•℃）×5kg×（70℃﹣20℃）＝9×105J； 由η可得消耗的电能：W1.5×106J， 高温工作的功率为：P高2×103W， 由P得需要的加热时间：t′750s。 【即学即练2】空气炸锅是以空气为介质，利用风机和加热管在封闭的小空间内形成高温循环热空气，达到加热食物的目的。如图甲所示为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1＝50Ω，R2＝200Ω，额定工作电压为220V，发热部分内部电路可简化为图乙所示电路。请回答下列问题： （1）当开关S1断开，开关S接a时为 挡（选填“高温”、“中温”或“低温”）。 （2）当空气炸锅在高温挡工作时，R1、R2消耗的总功率是多少？ （3）用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，一次炸熟200g薯条，烹制一次薯条需要10分钟，若该空气炸锅加热效率为75%，则此时炸锅消耗的功率是多大？[c薯条取3.63×103J/（kg•℃）] 【解答】解：（1）当开关S1闭合，开关S接b端时两电阻并联，开关S1闭合，开关S接a时，电路为R2的简单电路，开关S1断开，开关S接a时，两电阻串联； 串联电路总电阻大于任何一个分电阻，并联电路总电阻小于任何一个分电阻， 根据P可知，当开关S1闭合，开关S接b端时，电路消耗的功率最大，空气炸锅处于高温挡，开关S1闭合，开关S接a时，电路消耗的总功率较小，空气炸锅处于中温挡，开关S1断开，开关S接a时，电路消耗的总功率最小，空气炸锅处于低温挡； （2）当空气炸锅在高温挡工作时，R1、R2并联， 则空气炸锅在高温挡工作时，R1、R2消耗的总功率：P高＝P1+P21210W； （3）薯条质量m＝200g＝0.2kg， 薯条吸收的热量：Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg•℃）×0.2kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J， 由η可知，空气炸锅消耗的电能：W1.452×105J， 空气炸锅消耗的功率：P242W。 课堂练习 1.小科用右图所示电路探究“电流通过导体产生热量跟电阻大小的关系”，下列说法正确的是（　　） A．玻璃管越粗实验现象越明显 B．两电阻丝R甲、R乙可用铜线代替 C．用煤油代替水是因煤油有颜色便于观察 D．该装置还可以研究导体产生的热量与电流大小的关系 【解答】解：A、探究电流通过导体产生热量多少与电阻的关系，电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，通过管中液面变化来反映产生电热多少，玻璃管越细实验现象越明显，故A错误； B、根据Q＝I2Rt可知，对于长度、粗细相同的铜线和电阻丝来说，铜线的电阻较小，电阻丝的电阻较大，在电流和通电时间相同时，铜丝产生的热量少，无法完成实验，故A错误； C、煤油比水的比热小，吸收相同的热量，煤油的温度变化比水的温度变化大，易于观察，故C错误； D、将其中任一电阻丝作为研究对象，则电阻不变，控制通电时间相同，通过移动变阻器的滑片改变电路的电流，故装该装置还可研究导体产生的热量与电流大小的关系，故D正确。 故选：D。 2.用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”，下列说法不正确的是（　　） A．选用的两只小灯泡L1和L2规格必须不相同 B．小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的 C．将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验 D．将题目中并联电路改为串联电路也可以完成实验 【解答】解：A、实验目的是研究电功率与电流的关系。要控制电压相同，改变电流的大小。 若两个灯泡的电阻相同，根据欧姆定律，则通过两灯的电流相等，电流表示数相同，无法实验，故A正确； B、灯泡的亮暗是由它的实际功率决定的，灯泡越亮，实际功率越大，所以小灯泡电功率的大小可以通过灯泡的亮度来判断，故B正确； C、在并联电路中干路电路与支路电流的关系是干路电流等于各支路电流之和；将其中一只电流表移接到干路上也可以求出两个支路的电流，可以完成实验，故C正确； D、根据电功率公式P＝UI，如将电路改为串联，两灯泡各支路两端的电压不同，无法完成实验，故D错误。 故选：D。 3．如图为某电热靴的加热电路，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c三处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温档为6W，下列说法正确的是（　　） A．金属片M拨至c处时是低温档 B．金属片M拨至a处时是高温档 C．高温档工作时，电热靴功率是12W D．中温档工作时，电热靴功率是12W 【答案】C 【详解】AB．当开关接a时，电路中接入的电阻为，总电阻最大，根据，此时功率最小，为低温档；当开关接b时，电路中接入的电阻为，总电阻中等大小，功率中等，为中温档；当开关接c时，电路中仅接入，总电阻最小，功率最大，为高温档，故AB错误； C．当开关接a时，为低温档，功率为6W，则 电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，则 开关接c时，为高温档，功率，故C正确； D．开关接b时，为中温档，总电阻 则功率，故D错误。 故选C。 4. 在家用电器调查活动中，小亮让电热水器单独工作2min，测得家中如图所示的电能表的转盘转了 70r，热水器的实际功率为 W；若不计能量损失，这段时间内热水器中50L的水可升温 ℃。由于热水器的功率远大于冰箱，从安全用电的角度考虑，热水器的电源线比冰箱的要 （选填“粗”或“细”）。[已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【解答】解：（1）电能表的转盘转70r，电热水器消耗的电能：W0.07kW•h， 工作时间t＝2minh，则该电热水器的实际功率：P2.1kW＝2100W。 （2）电热水器消耗的电能：W′＝Pt＝2100W×120s＝2.52×105J， 水的体积V水＝50L＝0.05m3，由ρ可得，水的质量： m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg； 因为不计能量损失，所以水吸收的热量：Q吸＝W′＝2.52×105J， 由Q＝cmΔt得，水升高的温度：Δt1.2℃。 （3）由于电热水器的功率远大于冰箱，根据P＝UI可知，电热水器工作时的电流远大于冰箱，相同条件下热水器导线上产生的热量较多。 为保证线路安全，在电流和通电时间一定时，电热水器选择较粗的电源线，可以减小导线电阻， 根据Q＝I2Rt可知，电源线产生的热量减少，可防止电源线快速老化而引发安全事故。 故答案为：2100；1.2；粗。 5.某兴趣小组在测定“小灯泡的电功率”实验中，所使用的小灯泡额定电压为2.5伏，电源电压恒为3伏。 （1）小科连接好电路，闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片P置于最 端。 （2）闭合开关，发现两电表指针始终处于图乙所示位置，则电路故障可能是 。 （3）排除故障后，进行实验，根据记录的数据绘制成图丙所示的U﹣I图像，由图可知小灯泡的额定功率是 瓦。 （4）用7.5欧的定值电阻替换滑动变阻器，闭合开关，则小灯泡的实际功率为 瓦。 【解答】解：（1）为了保护电路，闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处，即最左端； （2）闭合开关，发现两电表指针始终处于图乙所示位置，电流表示数为0，说明电路可能断路，电压表示数达到最大值，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的元件断路了，即电路故障可能是小灯泡断路； （3）由图丙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则小灯泡额定功率为： PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W； （4）用7.5Ω的定值电阻替换滑动变阻器，若电路中电流为0.2A，则定值电阻两端电压为U定＝I'R＝0.2A×7.5Ω＝1.5V， 由图丙可知，此时灯泡两端电压为1.5V，根据串联电路电压规律可知，电源电压为U＝U定+U'＝1.5V+1.5V＝3V， 说明用7.5Ω的定值电阻替换滑动变阻器，电路中的电流为0.2A，则灯泡的实际功率为： P＝U'I'＝1.5V×0.2A＝0.3W。 故答案为：（1）左；（2）小灯泡断路；（3）0.625；（4）0.3。 6．在测定“小灯泡电功率”实验中，电源电压4.5V，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。 (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整______； (2)连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数，其原因可能是______； A．小灯泡断路 B．小灯泡短路 C．电压表短路 D．电压表断路 (3)调节滑动变阻器滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是______W； (4)小灯泡L两端电压随电流I变化的关系图如图乙所示。小金进一步绘制出小灯泡的电功率P随电流的平方变化的关系图，则下图中正确的是______。 A． B． C． 【答案】(1)(2)BC(3)0.5(4)C 【详解】（1）灯泡正常发光时的电流约为 所以电流表应选0∼0.6A的量程与灯泡串联，作图如下： （2）闭合开关，移动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，说明电路为通路，电压表无示数，其原因可能是小灯泡或电压表短路。若小灯泡断路，电流表不可能有示数，若电压表断路，小灯泡应能够发光。故BC符合题意，AD不符合题意。故选BC。 （3）由图乙可知，灯泡电压为2.5V时，电流为0.2A，则小灯泡的额定功率 （4）由图乙可知，灯泡电压变大时，电流也变大，但是电流的增速减慢，根据可知灯泡的电阻变大。根据，小灯泡的电功率P随电流的平方变化的关系图像的斜率表示灯泡的电阻，所以图像的斜率应是变大的。故AB错误，C正确。 7．小科在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3V，小灯泡额定电压为2.5V。 (1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“A”或“B”）端。 (2)小科连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是______。 (3)记录实验数据并在图像中描点，得到通过小灯泡的电流与它两端的电压关系图像如图丙。图中阴影部分面积表示小灯泡两端电压为1V时，小灯泡的实际功率。结合图像回答：小灯泡的额定功率为______W；实验过程中电源电压恒为3V，当小灯泡正常发光时，阴影部分面积表示的含义是______。 【答案】(1)B(2)向左移动滑动变阻器滑片，直到电压表示数为额定电压2.5V(3) 0.75 滑动变阻器的功率 【详解】（1）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处，即B端。 （2）由图甲可知电压表选择小量程，分度值为0.1V，由图乙可知，电压表的示数为1.2V，于灯的额定电压2.5V，需要应增大灯两端的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压2.5V。 （3）[1]由图丙可知，小灯泡额定电压2.5V时，通过小灯泡的电流是0.3A，小灯泡的额定功率为 [2]由图丙可知，当小灯泡的电压是2.5V时，阴影部分面积的横坐标电压是0.5V，电源电压恒为3V，由串联电路电压的规律可知，阴影部分面积的横坐标表示变阻器两端的电压，与电流的乘积是变阻器的电功率，阴影部分面积表示滑动变阻器的电功率。 8．浴室中的平面镜往往凝结大量的小水滴，导致成像模糊，而浴室防雾镜的背面粘贴有面积几乎等大的电热薄膜（相当于一个定值电阻），通电后镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于清晰成像。如图甲所示是某型号的浴室防雾镜，其相关数据如下表： 镜子质量 镜子比热容 电热薄膜额定电压 电热薄膜额定功率    (1)电热膜通电后能够升温，其工作原理是利用电流的________效应。 (2)电热薄膜正常工作时的电流为多少？ (3)经测试，在10℃环境下，电热薄膜正常工作使镜子的平均温度升高了33℃，求电热薄膜给镜子加热的效率。 (4)如图乙所示，给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器，能使电热薄膜的功率在原额定功率的16%~100%之间变化，以满足不同季节使用的需要。冬天气温下降时，该滑动变阻器的滑片应该向________（选填“在”或“右”）移动。 【答案】(1)热(2)1A(3)80%(4)左 【详解】（1）电热膜通电后能够升温，电能转化为内能，利用电流的热效应工作的。 （2）电热薄膜正常工作时的电流 （3）电热薄膜消耗的电能 镜子吸收的热量 电热薄膜给镜子加热的效率 （4）冬天气温下降时，需要增大电热薄膜的功率，由可知增大电路中的电流，由欧姆定律可知减小电路的总电阻，由电阻的串联减小变阻器连入电路的电阻，滑动变阻器的滑片应该向左移动。 课后巩固 1.如图是研究电流产生热量实验装置的一部分，两个透明容器内密封着等质量、同温度的空气，容器内的电热丝阻值不同。在通电时间相同的情况下，下列判断不正确的是（　　） A．该装置探究的是：通电导体产生的热量多少与电阻的关系 B．该装置通过U形管液面的高度差显示容器内空气温度的变化 C．与甲相连的U形管液面升高得少，是因为通过甲容器中的电流小 D．与乙相连的U形管液面升高得多，是因为乙容器中电阻大放热多 【解答】解：A、装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻大小不同，可探究电流产生的热量与电阻的关系，故A正确； B、容器内空气温度的变化不易观察，但容器内空气温度升高时，空气体积膨胀，推动U形管中的液体上升，从而用U形管中左右液面的高度差来显示容器内空气温度的变化，这是转换法，故B正确； C、与甲相连的U形管液面升高得少，根据转换法，是因为A电阻产生的热量少，两电阻串联接入电路，电流和通电时间相同，根据Q＝I2Rt可知，A电阻丝的阻值小，而不是通过甲容器中的电流小，故C错误； D、根据转换法和Q＝I2Rt可知，与乙相连的U形管液面升高得多，是因为乙容器中电阻大放热多，故D正确。 故选：C。 2.用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”，下列说法不正确的是（　　） A．选用的两只小灯泡L1和L2规格必须相同 B．将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同 C．小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的 D．将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验 【解答】解：A、实验目的是研究电功率与电流的关系。要控制电压相同，改变电流的大小。 若两个灯泡的电阻相同，根据欧姆定律，则通过两灯的电流相等，电流表示数相同，无法实验，故A错误。 B、由图可知，两灯泡的连接方式是并联。在并联电路中，各支路两端的电压都相等。故B正确。 C、灯泡的亮暗是由它的实际功率决定的，灯泡越亮，实际功率越大，所以小灯泡电功率的大小可以通过灯泡的亮度来判断，故C正确。 D、在并联电路中干路电路与支路电流的关系是干路电流等于各支路电流之和；将其中一只电流表移接到干路上也可以求出两个支路的电流，可以完成实验，故D正确。 故选：A。 3.一只灯泡的额定电压为220V，为了确定该灯泡的额定功率，下述方案中最佳的是（　　） A．接入220V电路中使之正常发光，再与有标记的灯泡比较亮度进行判断 B．在实验室里用伏安法测出灯丝电阻，再用公式P进行计算 C．接入220V电路中，测出通过灯泡的电流强度I，再用公式P＝UI进行计算 D．直接与其它标有220V的灯泡从外观上比较确定 【解答】解：A、D用肉眼观察比较，误差较大。都不是最佳方案。 B、因为灯丝的电阻与温度有关，所以在实验室用伏安法测出灯丝的电阻与灯泡正常发光时的电阻不同，算出的功率也不是灯泡正常发光时的额定功率。本方案不是最佳方案。 C、灯泡的额定电压是220V，将灯泡接入220V的电路中，测出灯泡的电流，再用电功率公式求出其功率，即为灯泡的额定功率。 故选：C。 4.小余做测“小灯泡电功率”实验时，已知电源电压为6V的电源，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）图甲所示是小余没有连接完整的实物电路，请用笔画线代替导线，帮小余将电路连接完整。 （2）小余正确连接电路后闭合开关，移动滑片P到某处。小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是 W。 （3）测完小灯泡的额定功率后，在不改变变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻，若要使电压表的示数仍为2.5V，滑片P应向 移动（选填“左”或“右”）。 【解答】解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端；由图乙可知，电流表选用小量程与灯泡串联在电路中；滑动变阻器上下各选一个接线柱与灯泡串联在电路中，如下图所示： ； （2）小余正确连接电路后闭合开关，移动滑片P到某处。小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.26A，则小灯泡额定功率为： PL＝ULIL＝2.5V×0.26A＝0.65W； （3）灯泡正常发光时电阻为：RL9.6Ω＞5Ω， 测完小灯泡的额定功率后，在不改变变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻，根据串联分压原理可知，电压表示数小于2.5V，若要使电压表的示数仍为2.5V，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑片P应向右移动。 故答案为：（1）见解答图；（2）0.65；（3）右。 5．某灯泡上标有“2.*V；0.5A”的字样，其中额定电压值不完整，应在2.0~2.9V之间。 现有下列器材：一只电压恒定为5V的电源、一只电流表、一只阻值为的定值电阻R0、一只标有“；2A”的滑动变阻器R、开关和导线若干。小乐设计了如图甲所示电路来测量小灯泡的额定电功率。 (1)连接电路时，开关应处于________（选填“断开”或“闭合”）状态。 (2)正确连接好电路，滑动变阻器滑片P移至最左端，只闭合S和S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为________A，小灯泡正常工作。 (3)保持滑动变阻器的滑片P不动，________（补充具体操作），此时电流表示数如图乙所示；计算得出灯泡的额定功率为________W。 【答案】(1)断开(2)0.5(3) 只闭合S和S2 1.25 【详解】（1）连接电路时，为保护电路元件，开关应处于断开状态。 （2）只闭合S和S1时，滑动变阻器与灯泡串联，此时电路中的电流大小等于电流表示数。因为灯泡的规格为“2.*V；0.5A”，所以灯泡正常工作时通过的电流IL为0.5A，所以使电流表的示数为0.5A时，灯泡正常工作。 （3）[1]若电流表接入电路的测量范围为0~3A，此时电流表的分度值为0.1A，指针指在1A的位置，电流表的示数为1A，即干路电流 此时电路中电流比小灯泡正常工作时的电流更大，则此时电路中总电阻变小，所以此时三个开关均闭合，因为灯泡正常工作时的电流为0.5A，为了用电器不被损坏，则通过灯泡的电流 则通过定值电阻的电流 根据可知，此时定值电阻两端电压 因为电源电压恒为5V，小于定值电阻两端电压，不符合串并联电路电压规律，所以电流表接入电路的测量范围不能为0~3A，所以电流表接入电路中的测量范围为0~0.6A。 如图乙所示，电流表接入电路中的测量范围为0~0.6A时，电流表的分度值为0.02A，指针指在0.2A的位置，此时电路中的电流为0.2A，此时电路中的电流比灯泡正常发光时的电流小，则此时电路中电阻变大，故此时开关S1需断开，S2需闭合，即只闭合S和S1。 [2]当开关S1断开，S2闭合时。定值电阻与滑动变阻器串联，此时定值电阻两端电压 此时滑动变阻器两端电压 滑动变阻器接入电路中的电阻 当只闭合S和S1时，灯泡正常发光，此时滑动变阻器两端电压 此时灯泡正常发光时的电压 灯泡的额定功率 6．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气． (1)实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，只需比较__________。 (2)甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，__________（填“左”或“右”）侧容器中U形管中液面的高度差大。 (3)乙装置中的电阻R3的作用主要是__________。 (4)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与步骤（3）相比较，则左侧U型管中液面的高度差将__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1)U形管液面的高度差(2)右(3)使R1和R2的电流不相等(4)变小 【详解】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，实验前，应使两个U形管中的液面高度相同，透明容器中封闭的空气的温度变化可以通过液面高度差的变化来反映。 （2）甲装置中，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，右侧容器中U形管中液面的高度差大，说明右边容器中的电阻产生的热量多，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多。 （3）图乙的装置在实验中，右侧容器的外部，将一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，由串、并联电路电流的规律，使通过R1和R2的电流不相等。 （4）当乙装置中R3发生了断路时，电路中只有R1和R2串联，此时电路中的总电阻变大，电路中电流变小，根据焦耳定律相同时间内，电阻丝R1产生热量变小，则左侧U形管中液面的高度差将变小。 8.如图甲所示某种智能型电饭锅，有加热、保温、断电的功能，内部简化的电路如图乙所示，开关S可根据设定在“1”、“2”、“3”挡之间自动转换，某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示。 （1）测图乙可知，温控开关S与触点 （选填“1”、“2”或“3”）接触时，电饭锅处于保温状态。 （2）电阻R2＝ Ω。 （3）此次煮饭产生的总热量如果用来烧水，其中80%热量被水吸收，则能将初温是20℃的多少质量的水烧开？ （在一个标准大气压下，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），计算结果保留1位小数。） 【解答】解： （1）由图乙可知，当开关接“1”时只有电阻R1工作，电阻较小，利用P可知，电功率较大，处于加热挡； 当开关接“2”时两电阻串联，电阻较大，利用P可知，电功率较小，处于保温挡； 当开关接“3”时断电； （2）由图丙可知，P加热＝0.8kW＝800W，P保温＝0.1kW＝100W， 根据P可知，电阻R1的阻值：R160.5Ω； 电阻R1和R2的串联总阻值为：R总484Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，电阻R2的阻值为：R2＝R总﹣R1＝484Ω﹣60.5Ω＝423.5Ω； （3）由图丙可知，加热时间和保温时间都是10min， 由P可知，加热时产生的热量：Q1＝W1＝P加热t1＝800W×10×60s＝4.8×105J； 保温时产生的热量：Q2＝W2＝P保温t2＝100W×10×60s＝6×104J； 此次煮饭产生的总热量：Q总＝Q1+Q2＝4.8×105J+6×104J＝5.4×105J， 由η可知，水吸收的热量：Q吸＝ηQ总＝80%×5.4×105J＝4.32×105J， 一个标准大气压先，水的沸点是100℃， 由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：m1.3kg。 故答案为：（1）2；（2）423.5；（3）能将初温是20℃1.3kg的水烧开。 9.某同学在家中实验测量家用电器是否以额定的电压工作。他首先查看自己家的电能表如图所示，表上标有“3600r/kW•h”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一个标有电水壶（如表格铭牌说明）盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘2分钟转过120圈。假设电水壶的电阻保持不变，求： （1）这2分钟电流通过电水壶所做的总功是多少焦？ （2）根据电表的转动数据计算此时电水壶工作时的实际电功率？ （3）这2分钟消耗的电能有84%被水吸收，2分钟后使水从20℃升高到多少摄氏度？（c水＝4.2×103J/（kg•℃））。 热水壶容量 4L 额定功率 1210W 额定电压 220V 【解答】解： （1）3600r/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3600圈， 则电能表转盘2分钟转过120圈，电水壶消耗的电能：WkW•h＝1.2×105J， 即这2分钟电流通过电水壶所做的总功是1.2×105J； （2）电水壶工作是的实际功率：P实1000W； （3）电水壶内水的体积V＝4L＝4dm3＝4×10﹣3m3， 由ρ可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg， 由η可知，电水壶内水吸收的热量：Q吸＝ηW＝84%×1.2×105J＝1.008×105J， 由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水的末温：tt020℃＝26℃。 10．如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中和均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求： (1)小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少? (2)电阻、的阻值分别为多少? (3)小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值（电热转化效率）范围为。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知，请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 【答案】(1)88W(2)；(3)电饭锅的热效率值达到三级能效 【详解】（1）由丙图可知，5min中电饭锅消耗的电能 电饭锅的保温功率 （2）由乙图可知，闭合开关S，电路中只有R1，电路中总电阻为R1；断开开关S，R1与R2串联，电路中总电阻为R1与R2之和。则闭合开关S时，电路中总电阻较小，根据可知，此时电功率较大。故闭合开关S时，电路处于加热挡；断开开关S时，电路处于保温挡。 R1的电阻；R1和R2的总电阻 R2的电阻 （3）加热过程中水吸收的热量 此过程中消耗的电能 加热功率 因为；所以电饭锅的热效率值达到三级能效。 46 / 46 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $