2.3 电路中的电能（讲义）科学新教材浙教版九年级上册

本讲义聚焦电路中的电能核心知识点，系统梳理电功的定义、实质及单位，电能表的读数与计算，电功率的物理意义、公式及额定与实际功率辨析，伏安法测小灯泡功率的实验流程，焦耳定律的探究与应用，最终落实能量转化与守恒，形成从概念到计算、实验再到应用的递进学习支架。 该资料特色在于结合生活实例设计随学随练，如峰谷电计费问题，培养科学观念的实际应用；实验部分强调控制变量法，如探究电功率与电流、电压关系，提升探究实践能力；题型归纳电功关系推论，强化科学思维的推理论证。课中辅助教师系统授课，课后帮助学生通过分层练习巩固知识，查漏补缺。

第2章 能的转化与能量守恒 第3节 电路中的电能 课标要点 1、从能量转化角度认识电源与用电器；电流做功（电功）是电能转化为其他形式能的过程，用电功度量消耗电能多少。 2、了解电能、电功；会读电能表，能利用电能表计算一段时间消耗的电能；掌握 W=UIt 简单计算；知道单位焦耳、千瓦时，会换算。 3、结合实例认识电功率；物理意义：电流做功快慢；区分额定电压、额定功率、实际电压、实际功率；公式基础计算。 4、实验：测定小灯泡的电功率；学会伏安法，采集数据，对比额定、实际工作状态，解释灯泡亮度变化。 5、通过实验了解焦耳定律（电流热效应）；知道电热影响因素；能用焦耳定律解释电热器、导线发热等现象；区分电热的利用与防止。 6、建立完整能量观念：电能可转化为内能、机械能、化学能；结合机械能、内能，落实能量转化与守恒。 学习重难点 重点：电功、电功率概念与基础计算；电能表读数、耗电量计算；额定功率与实际功率辨析，灯泡亮度判断；伏安法测小灯泡功率实验；焦耳定律定性理解与现象解释。 难点：额定与实际状态区分，电压变化后功率动态分析；纯电阻 / 非纯电阻电路：电功与电热不相等（电动机高频易错）； 多开关、滑动变阻器动态电路，结合欧姆定律、电功率综合计算；实验误差、电路故障分析；能量转化综合：结合机械能、内能分析电能损耗。 知识点 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 随学随练 1. 如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．电能表应安装在家庭电路的总开关之前 C．此时电能表读数为20244kW•h D．小科家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W 2. 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。 知识点 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 （二）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。 （三）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 【能力拓展】 (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。 随学随练 3. 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 4. 下列关于电功率的说法中正确的是（　　） A．电流做功越多，电功率越大 B．电流做功时间越短，电功率越大 C．在相等时间内，消耗电能越多的用电器功率越大 D．电功率越大的用电器，消耗电能越多 知识点 电功 电功计算公式 （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。 【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。 （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 随学随练 5. 如图所示，在“比较两个灯泡亮暗”的实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使两图中的灯L1和L2均发光，L1的规格为“2.5V 0.3A”，L2的规格为“3.8V 0.3A”（忽略灯丝的电阻变化）。下列说法正确的是（　　） A．图甲实验中，灯L1比灯L2亮 B．图乙实验中，灯L1比灯L2亮 C．图甲实验可探究“电流做功多少与电流大小的关系” D．图乙实验可探究“电流做功多少与电压大小的关系” 6. 如图是一款新型无叶电风扇，额定电压220V，额定功率55W，工作时，底座中的电动机将空气从进风口吸入，吸入的空气经压缩后进入环形空腔，再从环形空腔上的细缝中高速吹出，夹带着周边的空气一起向前流动，导致后方的空气流入风扇的出风口，风量被显著放大，与传统有叶风扇相比具有易清洁、气流稳、安全等特点。 （1）出风口的气流加快且稳定流动时，出风框外围的空气会被大气压压入中心气流，风量被显著放大3倍之多，其用到的科学原理是 。 （2）电动机将空气从进风口吸入，然后经压缩后进入环形空腔，此过程中进入空腔内空气的内能 。（填“变大”“变小”或“不变”） （3）若该风扇的电动机正常工作1分钟，则电动机消耗的电能为 J。 知识点 伏安法测小灯泡电功率 实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。 实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线 实验电路图和实物图 甲 乙 实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。 实验数据记录表 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度 1 2.5 0.24 0.6 正常 2 2.0 0.20 0.4 较暗 3 3.0 0.28 0.84 较亮 分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。 实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 随学随练 7. 同学们用“伏安法”测小灯泡的电阻，已知小灯泡正常工作电压为2.5伏，电源电压恒定不变，有规格为“10Ω 2A”和“20Ω 2A”的滑动变阻器各一个。 （1）如图甲所示，选用“10Ω 2A”规格的滑动变阻器进行实验。连接好电路，闭合开关前需将滑动变阻器的滑片P置于如图所示位置，其目的是 。 （2）接着闭合开关迅速试触。灯泡发光，电压表示数如图乙，此时灯泡两端电压 伏。为了使灯泡正常发光，接下来的操作是 。 （3）当灯泡正常发光时，小吴读取并记录电流表的示数为0.30A，然后计算出灯泡的电阻为8.3Ω。而小兴认为应调节滑片P，进行多次测量，记录的多组数据及灯泡电阻的计算过程如下表。你认为这样处理数据是否合理，并说明理由 。 实验序号 U/V I/A R/Ω R的平均值/Ω 1 2.5 0.30 8.3 2 2.2 0.28 7.9 3 2.0 0.26 7.7 8. 小建在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为3.8V，电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”。 （1）该同学连接了如图所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整； （2）连接好电路，闭合开关，小建发现电流表示数为0、电压表示数为6伏。造成该现象的原因可能是 ； （3）排除故障后继续实验，闭合开关，发现电压表示数为3.2V。若要测得小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）端滑动； （4）实验过程中现象和测得的数据如下表。第四次实验中，电流表如图所示，读得I＝ 安，小灯泡的额定功率为 瓦。 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮 电压U/V 1.0 2.0 3.0 3.8 4.5 电流I/A 0.20 0.22 0.25 I 0.34 知识点 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。 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=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)。 随学随练 9. 某网红加热杯垫可以迅速将一杯冷水加热到55℃。 （1）通电后，杯垫温度不断升高，但与杯垫串联的导线却不热，这是因为 （选填“导线中的电流”、“导线的电阻”或“通电时间”）较小引起的。 （2）若不考虑一切热量损失，则该加热杯垫要将一杯200克温度为15℃的冷水加热到55℃需要吸收 J的热量。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 10. 如图是某电热水壶内部电加热器原理电路，它有“加热”和“保温”两挡，开关S断开时，电水壶处于 挡。已知该电热水壶处于“加热”挡，通电0.1h可使标有1200imp/（kW•h）的电能表指示灯闪烁120次，则消耗的电能为 kW•h，电热水壶“保温”挡功率为100W，则R2＝ Ω。 【答案】保温；0.1；435.6。 题型 电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路 并联电路 分析 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2 推论一 无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+… 2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二 串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比 推导分析： 推论三 并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比 推导分析： 活学活用 11. 如图甲所示是一款电煮茶器，配有智能温控系统，其电路如图乙所示，其中R1、R2均为电热丝。该电煮茶器工作时开关S闭合后，温控开关S1先闭合实现“武火快沸”功能将水先烧开，然后温控开关S1断开实现“文火慢煮”功能进入烹茶过程。已知“文火慢煮”挡功率为400W，电阻丝R2的阻值为121Ω。试求： （1）“武火快沸”挡功率是多少？ （2）“文火慢煮”5min消耗的电能是多少？ 12. 有两只灯泡，A灯“6V6W”，B灯“6V3W”。A和B电流随两端电压变化关系的图像如图甲所示。 （1）A灯正常发光时，求通过它的电流大小。 （2）将A、B并联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，求此时电路通电10秒消耗的电能。 （3）将B与一个滑动变阻器（30Ω 2A）串联接在12V电源两端，如图乙所示。调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率为B灯功率的两倍时，求滑动变阻器的功率。 基础通关 1. 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 2. 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 3. 在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　） ①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的 ②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 ③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω ④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 4. 额定电压均为6V的甲、乙两灯，I﹣U图线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小 B．甲、乙两灯的额定功率之比为4：1 C．甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为3：2 D．甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1：3 5. 如图是探究焦耳定律的装置（R甲＞R乙），下列说法正确的是（　　） A．两烧瓶里都装煤油，是因为煤油比热容比水大，现象明显 B．闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快 C．该实验是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系 D．该实验运用了控制变量法和类比法 6. 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 7. 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 8. 如图为某电热靴的加热电路，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关（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。这只电热靴的低温挡为6W，下列说法正确的是（　　） A．金属片M拨至c处时是低温挡 B．金属片M拨至a处时是高温挡 C．高温挡工作时，电热靴功率是12W D．中温挡工作时，电热靴功率是12W 素养提升 9. 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 10. 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 11. 如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、同温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关后，通过R1的电流小于R2的电流 B．通电一段时间后，R1所在的烧瓶温度计示数更高 C．该装置不能探究电流产生的热量与电流大小的关系 D．实验中选用比热容较大的液体可以使实验现象更明显 12. 小科在做测“小灯泡电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。 （1）如图甲所示是小科没有连接完整的实物电路请你用笔画线代替导线，帮小科将电路连接完整。 （2）小科连好电路，闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表没有示数，则故障原因可能是 。 （3）小科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。 （4）测完小灯泡的额定功率后，在不移动变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻。若要电压表的示数仍为2.5V，滑片P应 移动。 迁移创新 13. 小明用标有“2.5伏”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验，设计了如图甲所示的电路图。 （1）正确连接电路，将滑动变阻器的滑片置于b端，闭合开关后，发现小灯泡不亮，则电路故障可能是滑动变阻器 （选填“短路”或“断路”）。 （2）排除故障后，某次实验电压表指针位置如图乙所示，其示数为 伏。小明测得多组数据，并画出如图丙所示的图像，由图像可知小灯泡的额定功率为 瓦。 （3）受上述实验的启发，为测量高温物体的温度，小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下：将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝，选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表合适？并说明理由（从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述）： 。 14. 榕榕所在兴趣小组用如图所示的器材测量小灯泡的电功率，所用电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。经过多次实验，测量并记录多组数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图3所示。 （1）请用笔画线表示导线，将图1所示电路连接完整。 （2）正确连接电路后，格格闭合开关发现小灯泡很亮。请指出造成该异常现象的不规范操作是 。 （3）闭合开关后，当滑动变阻器的滑片移至某一位置时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图2所示，小灯泡的额定功率为 。 （4）格格完成本次实验后，打算继续用该电路研究电流与电压的关系，但另一位同学认为只用图1的实验装置不能达到实验目的，理由是 。 15. 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20Ω的定值电阻R0、一只标有“10Ω 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。 16. 在宁波，海鲜烹饪文化盛行，小余家购买了一款专门用于炖煮海鲜的电炖锅，该电炖锅有强炖和慢炖两个挡位。其内部简化电路图如图所示，R1、R2为两个发热电阻，R1＝484Ω，强炖挡功率为1200W。已知海鲜汤的比热容c海鲜＝4.0×103J/（kg•℃），求： （1）电炖锅正常工作时，慢炖挡的功率； （2）电炖锅正常工作时，电阻R2的阻值； （3）某次电炖锅对海鲜汤加热时，加热效率为80%，要使2.4kg的汤温度升高75℃需要消耗多少电能？ 17. 如图所示是养生壶及其工作原理图，S是一个温控开关，R1为电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W；不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯，红灯亮表示加热状态，绿灯亮表示保温状态）。 （1）分析说明 A、B哪个是红灯，哪个是绿灯； （2）求该养生壶的加热功率； （3）电阻R2的阻值。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 能的转化与能量守恒 第3节 电路中的电能 课标要点 1、从能量转化角度认识电源与用电器；电流做功（电功）是电能转化为其他形式能的过程，用电功度量消耗电能多少。 2、了解电能、电功；会读电能表，能利用电能表计算一段时间消耗的电能；掌握 W=UIt 简单计算；知道单位焦耳、千瓦时，会换算。 3、结合实例认识电功率；物理意义：电流做功快慢；区分额定电压、额定功率、实际电压、实际功率；公式基础计算。 4、实验：测定小灯泡的电功率；学会伏安法，采集数据，对比额定、实际工作状态，解释灯泡亮度变化。 5、通过实验了解焦耳定律（电流热效应）；知道电热影响因素；能用焦耳定律解释电热器、导线发热等现象；区分电热的利用与防止。 6、建立完整能量观念：电能可转化为内能、机械能、化学能；结合机械能、内能，落实能量转化与守恒。 学习重难点 重点：电功、电功率概念与基础计算；电能表读数、耗电量计算；额定功率与实际功率辨析，灯泡亮度判断；伏安法测小灯泡功率实验；焦耳定律定性理解与现象解释。 难点：额定与实际状态区分，电压变化后功率动态分析；纯电阻 / 非纯电阻电路：电功与电热不相等（电动机高频易错）； 多开关、滑动变阻器动态电路，结合欧姆定律、电功率综合计算；实验误差、电路故障分析；能量转化综合：结合机械能、内能分析电能损耗。 知识点 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 随学随练 1. 如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．电能表应安装在家庭电路的总开关之前 C．此时电能表读数为20244kW•h D．小科家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W 【答案】B 【解答】解：A、电能表是测量消耗电能（电功）的仪表，不是测量电功率，故A错误； B、在家庭电路中，电能表安装在家庭电路的总开关之前，故B正确； C、电能表的最后一位数是小数，计数单位是kW•h，图示电能表的示数为2024.4kW•h，故C错误； D、“220V 10（20）A”中，220V是指电能表的工作电压，20A是指电能表平时工作允许通过的最大电流，小科家同时使用的用电器最大总功率：P最大＝UI最大＝220V×20A＝4400W，故D错误。 故选：B。 2. 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。 知识点 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 （二）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。 （三）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 【能力拓展】 (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。 随学随练 3. 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。 4. 下列关于电功率的说法中正确的是（　　） A．电流做功越多，电功率越大 B．电流做功时间越短，电功率越大 C．在相等时间内，消耗电能越多的用电器功率越大 D．电功率越大的用电器，消耗电能越多 【答案】C 【解答】解：A、电流做功多，可以在很长时间内完成，即做功不一定快，其功率不一定大，故A错误。 B、电流做功时间越短，没有控制消耗的电能多少，因此不能确定电功率大小，故B错误。 C、相等时间内电流做功较多，即做功较快，也就是功率较大。故C正确； D、功率相同是指做功快慢相同，没有控制时间一定的前提下，不能确定消耗电能多少，故D错误。 故选：C。 知识点 电功 电功计算公式 （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。 【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。 （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 随学随练 5. 如图所示，在“比较两个灯泡亮暗”的实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使两图中的灯L1和L2均发光，L1的规格为“2.5V 0.3A”，L2的规格为“3.8V 0.3A”（忽略灯丝的电阻变化）。下列说法正确的是（　　） A．图甲实验中，灯L1比灯L2亮 B．图乙实验中，灯L1比灯L2亮 C．图甲实验可探究“电流做功多少与电流大小的关系” D．图乙实验可探究“电流做功多少与电压大小的关系” 【答案】B 【解答】解：根据欧姆定律可得灯泡的电阻：，， AC、甲图中两灯串联，两电压表分别测两灯两端的电压，根据串联分压原理可知电阻大的灯泡其两端电压大，比较可知灯泡L2两端的电压大，串联电路各处电流相等，根据P＝UI可知灯泡两端的电压越大，实际功率大，灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，所以灯泡L2比L1亮，相同时间做功也多，所以可“探究电流做功多少与电压大小的关系”，故AC错误； BD、乙图中两灯并联，两电流表分别测通过两灯电流，根据P＝UI可知通过电流大的灯泡，实际功率大，相同时间做功也越多，可“探究电流做功多少与电流大小的关系”， 根据P可知灯泡L1的实际功率大，所以灯泡L1比灯泡L2亮，故B正确，D错误。 故选：B。 6. 如图是一款新型无叶电风扇，额定电压220V，额定功率55W，工作时，底座中的电动机将空气从进风口吸入，吸入的空气经压缩后进入环形空腔，再从环形空腔上的细缝中高速吹出，夹带着周边的空气一起向前流动，导致后方的空气流入风扇的出风口，风量被显著放大，与传统有叶风扇相比具有易清洁、气流稳、安全等特点。 （1）出风口的气流加快且稳定流动时，出风框外围的空气会被大气压压入中心气流，风量被显著放大3倍之多，其用到的科学原理是 。 （2）电动机将空气从进风口吸入，然后经压缩后进入环形空腔，此过程中进入空腔内空气的内能 。（填“变大”“变小”或“不变”） （3）若该风扇的电动机正常工作1分钟，则电动机消耗的电能为 J。 【答案】（1）空气流速大的位置，压强小；（2）变大；（3）3300。 【解答】解：（1）空气从圆环空腔上的细缝中高速吹出，空气流速大的位置，压强小，其后方空气流速小，压强大，所以更多的空气流入电扇出风口。即运用到流体压强与流速关系的原理。 （2）电动机将空气从进风口吸入，然后经压缩后进入环形空腔，对空气做功，此过程中进入空腔内空气的内能变大； （3）若该风扇的电动机正常工作1分钟，则电动机消耗的电能W＝Pt＝55W×1×60s＝3300J。 故答案为：（1）空气流速大的位置，压强小；（2）变大；（3）3300。 知识点 伏安法测小灯泡电功率 实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。 实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线 实验电路图和实物图 甲 乙 实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。 实验数据记录表 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度 1 2.5 0.24 0.6 正常 2 2.0 0.20 0.4 较暗 3 3.0 0.28 0.84 较亮 分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。 实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 随学随练 7. 同学们用“伏安法”测小灯泡的电阻，已知小灯泡正常工作电压为2.5伏，电源电压恒定不变，有规格为“10Ω 2A”和“20Ω 2A”的滑动变阻器各一个。 （1）如图甲所示，选用“10Ω 2A”规格的滑动变阻器进行实验。连接好电路，闭合开关前需将滑动变阻器的滑片P置于如图所示位置，其目的是 。 （2）接着闭合开关迅速试触。灯泡发光，电压表示数如图乙，此时灯泡两端电压 伏。为了使灯泡正常发光，接下来的操作是 。 （3）当灯泡正常发光时，小吴读取并记录电流表的示数为0.30A，然后计算出灯泡的电阻为8.3Ω。而小兴认为应调节滑片P，进行多次测量，记录的多组数据及灯泡电阻的计算过程如下表。你认为这样处理数据是否合理，并说明理由 。 实验序号 U/V I/A R/Ω R的平均值/Ω 1 2.5 0.30 8.3 2 2.2 0.28 7.9 3 2.0 0.26 7.7 【答案】（1）保护电路； （2）2.8；将滑动变阻器的滑片向A端移动，直到电压表示数为2.5V； （3）不合理，小灯泡的灯丝电阻会随温度升高而增大，不同电压下小灯泡的灯丝温度不同，电阻本身就不相等，求不同电压下电阻的平均值没有实际物理意义。 【解答】解： （1）在连接好电路并闭合开关之前，必须将滑动变阻器的滑片移至阻值最大位置，这样做的目的是让电路在接通瞬间的总电阻最大，从而限制初始电流，防止电流过大而损坏电源、电表或小灯泡，起到保护电路的作用。 （2）观察图乙中的电压表，其选用的是0～3V的小量程，对应的分度值为0.1V，此时指针指示的刻度为2.8V，即灯泡两端的实际电压为2.8V。由于此时灯泡两端电压2.8V＞2.5V，为了让灯泡正常发光，必须降低灯泡两端的电压。根据串联电路的分压原理，需要增大滑动变阻器接入电路的阻值。结合图甲可知，滑动变阻器的右下接线柱B接入电路，因此应将滑片向A端滑动，同时观察电压表，直到其示数减小至2.5V为止。 （3）这种处理数据的方式是不合理的。因为小灯泡的灯丝是由金属材料制成的，其电阻大小会随温度的升高而明显增大。在不同的电压下，通过灯丝的电流不同，灯丝发光时的温度也不同，导致每次测量得到的电阻值本质上是不同温度下的真实阻值，并非由测量误差引起的偏差。因此，将不同工作状态下的电阻值求平均值是没有物理意义的，不能用来代表小灯泡的电阻。 故答案为： （1）保护电路； （2）2.8；将滑动变阻器的滑片向A端移动，直到电压表示数为2.5V； （3）不合理，小灯泡的灯丝电阻会随温度升高而增大，不同电压下小灯泡的灯丝温度不同，电阻本身就不相等，求不同电压下电阻的平均值没有实际物理意义。 8. 小建在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为3.8V，电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”。 （1）该同学连接了如图所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整； （2）连接好电路，闭合开关，小建发现电流表示数为0、电压表示数为6伏。造成该现象的原因可能是 ； （3）排除故障后继续实验，闭合开关，发现电压表示数为3.2V。若要测得小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）端滑动； （4）实验过程中现象和测得的数据如下表。第四次实验中，电流表如图所示，读得I＝ 安，小灯泡的额定功率为 瓦。 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮 电压U/V 1.0 2.0 3.0 3.8 4.5 电流I/A 0.20 0.22 0.25 I 0.34 【答案】（1）；（2）灯泡断路；（3）左；（4）0.3；1.14。 【解答】解：（1）根据实验，电路是串联的，电压表测灯泡两端电压，电流表测电路中的电流，据表格数据可知，电流不超过电流表的小量程，电流表选择小量程接入电路，如下图所示： ； （2）连接好电路，闭合开关，小嘉发现电流表示数为0，说明电路可能断路，电压表示数为6V，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即造成该现象的原因可能是灯泡断路； （3）灯在额定电压下正常发光，3.2V小于灯的额定电压3.8V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理，应减小滑动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； （4）由图可知，第四次实验中，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A； 由表中数据可知，第四次实验中，小灯泡的额定电压3.8V，故额定功率为P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W。 知识点 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。 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=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)。 随学随练 9. 某网红加热杯垫可以迅速将一杯冷水加热到55℃。 （1）通电后，杯垫温度不断升高，但与杯垫串联的导线却不热，这是因为 （选填“导线中的电流”、“导线的电阻”或“通电时间”）较小引起的。 （2）若不考虑一切热量损失，则该加热杯垫要将一杯200克温度为15℃的冷水加热到55℃需要吸收 J的热量。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】（1）导线的电阻；（2）3.36×1 04。 【解答】解：（1）根据焦耳定律，导线和杯垫是串联，电流和通电时间都相等，之所以导线不热是由于导线的电阻极小引起的； （2）水的质量m＝200g＝0.2kg， 若不考虑一切热量损失，水吸收的热量是： 。 故答案为：（1）导线的电阻；（2）3.36×1 04。 10. 如图是某电热水壶内部电加热器原理电路，它有“加热”和“保温”两挡，开关S断开时，电水壶处于 挡。已知该电热水壶处于“加热”挡，通电0.1h可使标有1200imp/（kW•h）的电能表指示灯闪烁120次，则消耗的电能为 kW•h，电热水壶“保温”挡功率为100W，则R2＝ Ω。 【答案】保温；0.1；435.6。 【解答】解：开关S断开时，两个电阻串联，电路的总电阻最大，由P可知总功率最小，处于保温挡；S闭合时，只有R1的简单电路，电路的总电阻最小，由P可知此时总功率最大，处于高温挡； 消耗的电能：WkW•h＝0.1kW•h， 高温挡的功率：P高1kW＝1000W， R1的阻值：R148.4Ω， 保温挡时总电阻：R484Ω， R2的阻值：R2＝R﹣R1＝484Ω﹣48.4Ω＝435.6Ω。 故答案为：保温；0.1；435.6。 题型 电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路 并联电路 分析 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2 推论一 无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+… 2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二 串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比 推导分析： 推论三 并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比 推导分析： 活学活用 11. 如图甲所示是一款电煮茶器，配有智能温控系统，其电路如图乙所示，其中R1、R2均为电热丝。该电煮茶器工作时开关S闭合后，温控开关S1先闭合实现“武火快沸”功能将水先烧开，然后温控开关S1断开实现“文火慢煮”功能进入烹茶过程。已知“文火慢煮”挡功率为400W，电阻丝R2的阻值为121Ω。试求： （1）“武火快沸”挡功率是多少？ （2）“文火慢煮”5min消耗的电能是多少？ 【答案】（1）“武火快沸”挡功率为800W； （2）“文火慢煮”5min消耗的电能为1.2×105J。 【解答】解：（1）“武火快沸”挡时，开关S、S1闭合，R1、R2并联，电阻丝R2的功率为：400W； “武火快沸”挡功率为：P＝P1+P2＝400W+400W＝800W； （2）“文火慢煮”5min消耗的电能为： 。 答：（1）“武火快沸”挡功率为800W； （2）“文火慢煮”5min消耗的电能为1.2×105J。 12. 有两只灯泡，A灯“6V6W”，B灯“6V3W”。A和B电流随两端电压变化关系的图像如图甲所示。 （1）A灯正常发光时，求通过它的电流大小。 （2）将A、B并联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，求此时电路通电10秒消耗的电能。 （3）将B与一个滑动变阻器（30Ω 2A）串联接在12V电源两端，如图乙所示。调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率为B灯功率的两倍时，求滑动变阻器的功率。 【答案】（1）A灯正常发光时，通过它的电流大小是1A。 （2）将A、B并联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，此时电路通电10秒消耗的电能是90J。 （3）滑动变阻器的功率是3.2W。 【解答】解：（1）A和B电流随两端电压变化关系的图像如图甲，A灯正常发光时电压为6V，故电流为1A； （2）将A、B并联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，则电源电压为6V，额定电压相等，故A灯也正常发光， 总功率为P＝PA额+PB额＝6W+3W＝9W； 此时电路通电10秒消耗的电能W＝Pt＝9W×10s＝90J； （3）如图乙所示，将B与一个滑动变阻器串联接在12V电源两端，因此U＝UB+U滑＝12V；且串联的电流相等， 根据P＝UI和当滑动变阻器的功率为B灯功率的两倍时，； 可得UB＝4V，U滑＝8V 如图甲所示，当B灯两端电压为4V时，电流为0.4A，滑动变阻器的功率P滑＝U滑I＝8V×0.4A＝3.2W。 答：（1）A灯正常发光时，通过它的电流大小是1A。 （2）将A、B并联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，此时电路通电10秒消耗的电能是90J。 （3）滑动变阻器的功率是3.2W。 基础通关 1. 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。 2. 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。 3. 在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　） ①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的 ②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 ③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω ④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 【答案】C 【解答】解：①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误； ②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确； ③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误； ④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确； 故选：C。 4. 额定电压均为6V的甲、乙两灯，I﹣U图线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小 B．甲、乙两灯的额定功率之比为4：1 C．甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为3：2 D．甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1：3 【答案】D 【解答】解： A．由甲、乙曲线图可知，灯泡的电阻随电压的增大而增大。故A错误； B．由于甲、乙两灯的额定电压均为6V，由图象可知：I甲额＝0.6A，I乙额＝0.3A， 则：，故B错误； C、甲、乙两灯并联在2V的电源两端时，由图象可知：I甲＝0.3A，I乙＝0.2A，根据I可得电阻之比； ，故C错误； D．把甲、乙两灯串联接在8V的电源上时，通过它们的电流相等，且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和，由图象可知，当电路中的电流为0.3A，甲灯的实际电压为2V，乙灯的实际电压为6V时满足电源电压为8V，所以实际功率之比：P甲：P乙＝U甲I：U乙I＝2V：6V＝1：3，故D正确。 故选：D。 5. 如图是探究焦耳定律的装置（R甲＞R乙），下列说法正确的是（　　） A．两烧瓶里都装煤油，是因为煤油比热容比水大，现象明显 B．闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快 C．该实验是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系 D．该实验运用了控制变量法和类比法 【答案】B 【解答】解：A、煤油比热容更小（不是更大），吸收相同热量时升温更明显，便于观察，故A错误。 B、两电阻串联（I、t相同），R甲＞R乙；由Q＝I2Rt，甲产热更多，煤油升温更快，温度计示数升高更快，故B正确。 C、控制了电流、通电时间相同，改变电阻，探究的是热量与电阻的关系（非电流大小），故C错误。 D、实验用了控制变量法+转换法（温度变化反映产热多少），没有类比法，故D错误。 故选：B。 6. 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。 7. 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。 8. 如图为某电热靴的加热电路，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关（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。这只电热靴的低温挡为6W，下列说法正确的是（　　） A．金属片M拨至c处时是低温挡 B．金属片M拨至a处时是高温挡 C．高温挡工作时，电热靴功率是12W D．中温挡工作时，电热靴功率是12W 【答案】C 【解答】解：AB.根据P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小；金属片M拨至c处时，电路中只有R2工作，电路中的电阻较小，电功率较大是高温挡；金属片M拨至a处时，R1、R2串联，电路中的电阻较大，电功率较小是低温挡，故AB错误； CD.设电源恒定电压为U，低温挡时R1、R2串联，串联总电阻为：， 电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，则R1＝R2， 高温挡时，只有R2工作，高温挡功率：， 中温挡时，电阻丝R1的一半接入电路与R2串联，电路总电阻为：，中温挡功率为：，故C正确，D错误。 故选：C。 素养提升 9. 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。 10. 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。 11. 如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、同温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关后，通过R1的电流小于R2的电流 B．通电一段时间后，R1所在的烧瓶温度计示数更高 C．该装置不能探究电流产生的热量与电流大小的关系 D．实验中选用比热容较大的液体可以使实验现象更明显 【答案】B 【解答】解：AB、两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，因电阻阻值R1＞R2，该装置探究的是电流产生的热量与电阻的关系；根据Q＝I2Rt，R1产生热量多，由转换法，温度计示数的变化可反映电流通过电阻产生热量的多少，装电阻丝R1的烧瓶中温度计示数上升较快，R1所在的烧瓶温度计示数更高，故A错误，B正确。 C、该装置只研究一个烧瓶内的电阻产生的热量，通过移动滑动变阻器改变电流，观察相同时间温度的变化，也可探究电流产生的热量与电流大小的关系，故C错误。 D、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故D错误。 故选：B。 12. 小科在做测“小灯泡电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。 （1）如图甲所示是小科没有连接完整的实物电路请你用笔画线代替导线，帮小科将电路连接完整。 （2）小科连好电路，闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表没有示数，则故障原因可能是 。 （3）小科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。 （4）测完小灯泡的额定功率后，在不移动变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻。若要电压表的示数仍为2.5V，滑片P应 移动。 【答案】（1） ；（2）小灯泡短路；（3）0.65；（4）向右。 【解答】解：（1）灯的额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，如下所示： ； （2）电流表有示数，说明电路为通路；电压表无示数，可能是小灯泡短路或者电压表短路； （3）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； （4）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。 迁移创新 13. 小明用标有“2.5伏”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验，设计了如图甲所示的电路图。 （1）正确连接电路，将滑动变阻器的滑片置于b端，闭合开关后，发现小灯泡不亮，则电路故障可能是滑动变阻器 （选填“短路”或“断路”）。 （2）排除故障后，某次实验电压表指针位置如图乙所示，其示数为 伏。小明测得多组数据，并画出如图丙所示的图像，由图像可知小灯泡的额定功率为 瓦。 （3）受上述实验的启发，为测量高温物体的温度，小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下：将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝，选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表合适？并说明理由（从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述）： 。 【答案】（1）断路； （2）1.2；1.0； （3）温度越高，电阻丝的电阻越大，根据串联电路分压原理可知，电阻丝两端的电压越大，因此选择电压表改装为温度显示仪。 【解答】解：（1）若滑动变阻器短路，则电路为通路，灯发光；若变阻器断路，整个电路断路，灯不发光，发现小灯泡不亮，则电路故障可能是滑动变阻器断路； （2）排除故障后，某次实验电压表指针位置如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，其示数为1.2伏。由图像可知灯在额定电压下的电流为0.4A，小灯泡的额定功率为 P＝UI＝2.5V×0.4A＝1.0W； （3）温度越高，电阻丝的电阻越大，根据串联电路分压原理可知，电阻丝两端的电压越大，因此选择电压表改装为温度显示仪。 故答案为：（1）断路； （2）1.2；1.0； （3）温度越高，电阻丝的电阻越大，根据串联电路分压原理可知，电阻丝两端的电压越大，因此选择电压表改装为温度显示仪。 14. 榕榕所在兴趣小组用如图所示的器材测量小灯泡的电功率，所用电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。经过多次实验，测量并记录多组数据，得到小灯泡的I﹣U图像如图3所示。 （1）请用笔画线表示导线，将图1所示电路连接完整。 （2）正确连接电路后，格格闭合开关发现小灯泡很亮。请指出造成该异常现象的不规范操作是 。 （3）闭合开关后，当滑动变阻器的滑片移至某一位置时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图2所示，小灯泡的额定功率为 。 （4）格格完成本次实验后，打算继续用该电路研究电流与电压的关系，但另一位同学认为只用图1的实验装置不能达到实验目的，理由是 。 【答案】（1）；（2）没有将变阻器的滑片移动到阻值最大处；（3）0.75W；（4）灯的电阻随温度的变化而变化。 【解答】解：（1）要求滑片向左移动时，电压表示数变小，可知电路的电流变小，变阻器连入电路的电阻变大，故变阻器右下接线柱连入电路中，如下所示： ； （2）正确连接电路后，小科闭合开关发现小灯泡很亮，通过灯的电流过大，造成该异常现象的不规范操作可能是没有将变阻器的滑片移动到阻值最大处。 （3）调整后闭合开关，当滑动变阻器的滑片移至某一位置时，小灯泡正常发光，电流表示数如图2所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.3A，此时小灯泡的电功率为 P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。 （4）如果要利用图1装置研究电流与电压关系时，要控制电阻的大小不变，根据图3信息，灯的电阻随温度的变化而变化，故可将灯换成几个不同阻值的定值电阻。 故答案为：（1）；（2）没有将变阻器的滑片移动到阻值最大处；（3）0.75W；（4）灯的电阻随温度的变化而变化。 15. 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20Ω的定值电阻R0、一只标有“10Ω 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）断开S1，闭合S2；1.25。 【解答】解：（1）为保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态； （2）灯泡正常发光时的电流为0.5A，故使电流表的示数为0.5A； （3）保持滑动变阻器滑片P不动，需将电路中的灯泡替换为定值电阻R0以测量滑动变阻器接入电路的电阻。 具体操作为断开S1，闭合S2，此时电路变为滑动变阻器R与定值电阻R0串联，电流表测量该串联电路的电流。 由图乙可知，电流表选用小量程（0～0.6A），分度值为0.02A，指针指在0.2A处，故电流表示数2＝0.2A 此时电源电压U＝5V，根据串联电路电压规律，U＝I2R滑+R0），代入数据得5V＝0.2A×（R滑+20Ω）， 解得R滑＝5Ω。 灯泡正常工作时，电路总电阻10Ω， 因串联电路总电阻等于各分电阻之和，故灯泡电阻RL＝R总﹣R滑＝10Ω﹣5Ω＝5Ω。 灯泡额定电压U额＝I额×RL＝0.5A×5Ω＝2.5V（在2.0～2.9V范围内，符合题意）， 额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.5A＝1.25W。 故答案为：（1）断开；（2）0.5；（3）断开S1，闭合S2；1.25。 16. 在宁波，海鲜烹饪文化盛行，小余家购买了一款专门用于炖煮海鲜的电炖锅，该电炖锅有强炖和慢炖两个挡位。其内部简化电路图如图所示，R1、R2为两个发热电阻，R1＝484Ω，强炖挡功率为1200W。已知海鲜汤的比热容c海鲜＝4.0×103J/（kg•℃），求： （1）电炖锅正常工作时，慢炖挡的功率； （2）电炖锅正常工作时，电阻R2的阻值； （3）某次电炖锅对海鲜汤加热时，加热效率为80%，要使2.4kg的汤温度升高75℃需要消耗多少电能？ 【答案】（1）电炖锅正常工作时，慢炖挡的功率100W； （2）电炖锅正常工作时，电阻R2的阻值44Ω； （3）某次电炖锅对海鲜汤加热时，加热效率为80%，要使2.4kg的汤温度升高75℃需要消耗9×105J电能。 【解答】解：根据P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小；当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作，电阻较大，电功率较小，处于慢炖挡位；当开关S1、S2闭合时，R1、R2两个电阻并联，电阻较小，电功率较大，处于强炖挡位； （1）慢炖挡只有R1工作，慢炖挡的功率：； （2）电炖锅强炖挡，R1、R2两个电阻并联，电阻R2的电功率：P2＝P强﹣P慢＝1200W﹣100W＝1100W， 电阻R2的阻值：R244Ω； （3）海鲜汤吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.0×103J/（kg•℃）×2.4kg×75℃＝7.2×105J， 电炖锅消耗的电能：W电9×105J。 答：（1）电炖锅正常工作时，慢炖挡的功率100W； （2）电炖锅正常工作时，电阻R2的阻值44Ω； （3）某次电炖锅对海鲜汤加热时，加热效率为80%，要使2.4kg的汤温度升高75℃需要消耗9×105J电能。 17. 如图所示是养生壶及其工作原理图，S是一个温控开关，R1为电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W；不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯，红灯亮表示加热状态，绿灯亮表示保温状态）。 （1）分析说明 A、B哪个是红灯，哪个是绿灯； （2）求该养生壶的加热功率； （3）电阻R2的阻值。 【答案】（1）A是红灯，B是绿灯； （2）养生壶的加热功率为550W； （3）电阻R2的阻值为132Ω。 【解答】解：（1）由图可知，当开关拨到左边时，此时A灯亮，只有R1工作，R1电功率：利用P＝UI； 当开关拨到右边时，此时B灯亮，R1、R2串联，电路中的电功率：P′＝UI′； 由此可知，P＞P′，即开关拨到左边的电功率大于开关拨到右边的电功率，所以A是红灯，B是绿灯； （2）当开关拨到左边时，为加热状态，此时的电功率：P550W； （3）当开关拨到右边时，为保温状态，电阻R1、R2串联； 由I可知，电功率：P＝UI＝IR•I＝I2R； 则电路中的电流：I′＝I2＝I11A； 则电路中的总电阻：R总220Ω； 定值电阻R2的阻值：R2＝R总﹣R1＝220Ω﹣88Ω＝132Ω； 答：（1）A是红灯，B是绿灯； （2）养生壶的加热功率为550W； （3）电阻R2的阻值为132Ω。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $