2.3 电路中的电能（重难点专练）科学新教材浙教版九年级上册

**基本信息** 聚焦电路中电能转化与测量，构建从概念（电能/电功率）到计算（W=Pt/UIt）、实验（伏安法）到应用（焦耳热）的完整方法体系，强化科学思维与探究实践。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电能和电功|5题|电能表读数与计算法|概念→测量方法| |电功率|5题|电功率公式（P=W/t=UI及推导式）|定义→公式→比较计算| |电功的计算|5题|电功计算式（W=UIt及纯电阻推导式）|公式推导→串并联计算| |伏安法测小灯泡电功率|5题|伏安法实验步骤与故障分析|原理→操作→数据处理| |焦耳热|5题|焦耳定律（Q=I²Rt）及应用|定律→电热计算|

2.3 电路中的电能 题型01 电能和电功 题型02 电功率 题型03 电功的计算 题型04 伏安法测小灯泡电功率 题型05 焦耳热 ▌题型01 电能与电功 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．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．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 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．将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表（如图乙）的转盘转6转用时1min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（　　） A．电能表应接在空气开关和用电器之间 B．电热水瓶的实际功率是600W C．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时总功率不能超过2200W D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，说明它们之间是串联的 ▌题型02 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 6．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 7．两盏白炽灯，甲标有“PZ220V 40W”，乙标有“PZ220V 25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（　　） A．都正常工作时，甲比乙亮 B．甲一定比乙亮 C．乙一定比甲亮 D．都正常工作时，乙比甲亮 8．如图所示是某加热器的电路图，电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，R1＝5Ω，R2＝10Ω。通过控制开关S1和S2闭合、断开，可得到不同加热挡位。下列说法正确的是（　　） A．该加热器有两个加热挡位 B．开关S1和S2都闭合时加热功率最小 C．只闭合开关S2时加热功率最大 D．该加热器最大加热功率和最小加热功率之比是3：1 9．A灯泡标有“6V 3W”、B灯泡标有“4V 4W”，按如图所示甲、乙两种方式连接，已知电源电压相同，下列分析正确的是（　　） A．图甲中A灯比B灯暗 B．图乙中A灯比B灯亮 C．图甲中A灯比图乙中A灯暗 D．图甲中的总功率比图乙中的总功率要大 10．如图是某款电热水龙头的内部简化电路原理图，R1、R2是用于发热的定值电阻，通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现热水、温水、冷水挡的切换。 （1）当开关S接触2、3触点，此时电路中发热的电阻为 （填“R1”“R2”或“R1、R2”），水龙头放出的是 。 （2）已知该电热水龙头热水挡的功率为2200W，温水挡的功率为1000W，则R1的阻值为 Ω。 ▌题型03 电功的计算 （一）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。 （二）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。 11．如图甲是定值电阻R和灯泡L的I﹣U图像，将定值电阻R和灯泡L接在图乙电路中，闭合开关S，电流表示数为0.3A，则电源电压为 V。若将定值电阻R和灯泡L并联接在电路中，闭合开关S，电源电压变为6V时，通电10秒钟电流做的总功为 J。 12．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。 （1）电源电压为 V。 （2）当滑片在a点时，通电1分钟，R0消耗的电能为 J。 13．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）出风框外围的空气被大气压压入环形空腔，风量变大，外围的空气被大气压压入的科学原理是 。 （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 。（选填“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。 14．烘干机能较快烘干衣物且对衣服进行高温除螨，深受人们喜爱。某烘干机的内部电路如图所示，其利用电热丝发热、风机吹风、指示灯指示电路工作状态。 型号：N100F 模式 时间（min） 功率（kW） 快速 20 0.75 夜间 120 0.6 （1）各用电器的连接方式是 。 （2）烘干的衣物会带有静电，其实质是因为干燥的衣服之间摩擦导致电子发生 。 （3）若采用“夜间模式”进行一次烘干，该烘干机消耗的电能为 度。 15．国内某品牌新能源汽车铭牌数据如下： 锂离子动力电池系统/Li—ion Battery 产品型号 V67 储能装置种类 磷酸铁锂 额定容量 170Ah 额定电压 420V 最大允许总质量 2500kg 驱动电机峰值功率 150KW 警示 为保护电池，剩余电量20%时需充电 （1）磷酸铁锂化学式为LiFePO4，其中Li元素化合价为+1价，则Fe元素的化合价 价； （2）计算该电池充满电时提供的电能。 （3）若该车在实际行驶过程中每百公里能耗是10千瓦时，计算该车能行驶的安全续航里程。 ▌题型04 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。 16．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 17．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 18．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 。 19．小科利用如图甲所示的器材测量小灯泡的电功率，其中器材有：学生电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器，电流表和电压表、开关、若干导线。请回答： （1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 （选填“A”或“B”）端。 （2）闭合开关进行实验，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数接近电源电压，电流表始终无示数。若故障仅发生在导线处，则图甲中导线 （选填“①”“②”或“③”）发生了断路。 （3）排除故障后，记录实验数据并在U﹣I图像中描点，得到小灯泡L1两端的电压与电流的关系图像如图乙所示，则小灯泡L1的额定电功率P为 W。 （4）若小灯泡L1正常发光时，断开开关，用“2.5V1.5W”的小灯泡L2替换小灯泡L1，其他不变，再次闭合开关，此时电流表的示数可能是 。 A．0.1A B．0.2A C．0.3A D．0.4A 20．某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3.8V”的小灯泡、学生电源（电压恒为6V）、电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V，0～15V）、滑动变阻器（“20Ω 1A”）、开关各一只，导线若干。 （1）某小组同学连接的实物如图所示，闭合开关后，发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡都不发光。经检查发现其中有一根导线连接错误，请你在这根错误连接的导线上打“×”并补画一根导线，使之成为正确的电路 。 （2）按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3.8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 瓦。 （3）小科同学顺利地完成了实验，正准备拆除电路结束实验时，同组的小金同学提出，在调节变阻器滑片使灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确指示，由此可能造成一定的测量误差，他认为只要对电路稍作改动，就能提高测量数据的精确度。请你帮小金阐述他的修改方案： 。 反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。 ▌题型05 焦耳热 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)。 21．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 22．图甲的水热毯由主机和毯体组成，采用水电分离的设计。毯体内的固定水管与主机相连。水经过主机加热至设定温度，并由水泵推动，在水管中循环来实现取暖功能。主机内部的工作电路简化后如图乙所示，其中R为电热丝，M为水泵，S1为智能开关，下列说法正确的是（　　） A．采用水电分离的设计可以防止触电或短路 B．达到设定的温度后，智能开关S1应闭合 C．S和S1都闭合时，电热丝R和水泵M的电功率相同 D．电热丝R产生的热量与通过它的电流成正比 23．空气炸锅是生活中常用的电器。它有两种工作模式： ①冷风模式400W，此时工作电流较小，低温慢煮食物； ②热风模式1280W，此时工作电流较大，高温烘烤食物。 小宁依照上述空气炸锅的工作模式推测了三个不同的工作原理图，如图（a）（b）（c）所示。 （1）小宁很快发现图（a）所示的电路不符合空气炸锅两种工作模式的原理，请简述理由： 。 （2）图（b）（c）所示的电路，你认为哪个设计更适合两种工作模式的需求，请简述理由： 。 （3）仅需采用热风模式正常工作8min，即可将鸡翅加热至200℃，这过程中消耗 J的电能。 24．学习了“焦耳定律”的内容后，小科同学想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点，已知R1＝121Ω。请回答： （1）为了达到目的，R2该选取阻值为 （填“121Ω”或“242Ω”）的电热丝。 （2）要使该电加热器处于高温挡工作，则开关S应接触 两个触点。 （3）开关S接触“1、2”两个触点时，通电5min，电流产生的热量是 J。 25．图甲是某电火锅，图乙是其内部简化电路，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合），R是指示灯的分压电阻，没有加热作用。图丙是发热管的内部结构，滑片转动时只能与滑动触头接触，0档为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ档是不同功率的挡位，电热丝被均分为四段接入电路，忽略其他元件电阻。 （1）S1从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是 （填“断开”或“闭合”）。 （2）加热时，锅内水温升高，其中改变水内能的方式是 （填“做功”或“热传递”）。 （3）各档位的功率关系为：Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ＜Ⅳ。则接线柱a、b、c中连入电路的是 。 （4）Ⅳ档的功率为1000W。若在Ⅲ档下工作5min，求发热管消耗的电能。 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 电路中的电能 题型01 电能和电功 题型02 电功率 题型03 电功的计算 题型04 伏安法测小灯泡电功率 题型05 焦耳热 ▌题型01 电能与电功 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．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．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。 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．将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表（如图乙）的转盘转6转用时1min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（　　） A．电能表应接在空气开关和用电器之间 B．电热水瓶的实际功率是600W C．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时总功率不能超过2200W D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，说明它们之间是串联的 【答案】B 【解答】解： A、电能表是用来测量电路中用电器消耗电能的仪表，应接在空气开关之前，故A错误； B、600r/kW•h表示每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转600转， 则转6转消耗的电能WkW•h＝0.01kW•h，实际功率P0.6kW＝600W，故B正确； C、由表盘信息可知，电能表平时工作允许通过的最大电流I最大＝20A，工作电压为220V， 该电能表所在家庭电路用电器同时工作时最大总电功率P最大＝UI最大＝220V×20A＝4400W，故C错误； D、若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，说明它们之间互不影响，是并联的，故D错误。 故选：B。 ▌题型02 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 6．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。 7．两盏白炽灯，甲标有“PZ220V 40W”，乙标有“PZ220V 25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（　　） A．都正常工作时，甲比乙亮 B．甲一定比乙亮 C．乙一定比甲亮 D．都正常工作时，乙比甲亮 【答案】A 【解答】解：（1）当灯泡正常发光时，实际功率等于额定功率； 比较额定功率即可比较灯泡的亮度； 已知，甲灯的额定功率为40W，乙灯的额定功率等于25W； 所以正常发光时，甲比乙亮。故A正确。D错误； （2）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，而甲、乙两灯的实际功率没法比较；所以，不能确定甲、乙的亮度，故BC选项是错误的； 故选：A。 8．如图所示是某加热器的电路图，电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，R1＝5Ω，R2＝10Ω。通过控制开关S1和S2闭合、断开，可得到不同加热挡位。下列说法正确的是（　　） A．该加热器有两个加热挡位 B．开关S1和S2都闭合时加热功率最小 C．只闭合开关S2时加热功率最大 D．该加热器最大加热功率和最小加热功率之比是3：1 【答案】D 【解答】解：ABC、只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电路的总功率为：P1，其中U为电源电压， 只闭合S2时，电路为R2的简单电路，电路的总功率为：P2， 开关都闭合时，R1与R2并联，电路的总功率为：P＝P1+P2， 所以该加热器有三个加热挡位，故A错误； 比较三个功率可得：P＞P1＞P2，即开关S1和S2都闭合时加热功率P最大，故B错误； 只闭合开关S2时加热功率P2最小，故C错误； D、该加热器最大加热功率和最小加热功率之比是：，故D正确； 故选：D。 9．A灯泡标有“6V 3W”、B灯泡标有“4V 4W”，按如图所示甲、乙两种方式连接，已知电源电压相同，下列分析正确的是（　　） A．图甲中A灯比B灯暗 B．图乙中A灯比B灯亮 C．图甲中A灯比图乙中A灯暗 D．图甲中的总功率比图乙中的总功率要大 【答案】C 【解答】解：由甲电路图可知两灯泡串联，由乙电路图可知两灯泡并联； 根据P知，两灯泡的电阻分别为： RA12Ω，RB4Ω； A、甲电路中A灯与B灯串联，灯泡A的电阻大于B的电阻，根据P＝I2R知，灯泡A的实际功率大于灯泡B的实际功率，所以灯泡A比B亮，故A错误； B、乙电路中A灯与B灯并联，两灯泡两端的电压相同，灯泡A的电阻大于B的电阻，根据P知，灯泡A的实际功率小于灯泡B的实际功率，所以灯泡A比B暗，故B错误； C、由串联电路的分压特点可知图甲中A灯两端的电压小于电源的电压，由并联电路的电压特点可知图乙中A两端的电压等于电源的电压，即图甲中A灯的电压小于图乙中A的电压，所以由P＝UI可知，图甲中A灯比图乙中A灯暗，故C正确； D、由串联电路中的总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中的总电阻小于任何一个分电阻可知，图甲中的总电阻大于图乙中的总电阻，而电源电压相同，由P＝UI可知，图甲中的总功率比图乙中的总功率要小，故D错误。 故选：C。 10．如图是某款电热水龙头的内部简化电路原理图，R1、R2是用于发热的定值电阻，通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现热水、温水、冷水挡的切换。 （1）当开关S接触2、3触点，此时电路中发热的电阻为 （填“R1”“R2”或“R1、R2”），水龙头放出的是 。 （2）已知该电热水龙头热水挡的功率为2200W，温水挡的功率为1000W，则R1的阻值为 Ω。 【答案】（1）R2；热水；（2）26.4。 【解答】解：（1）①根据P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小；当开关S接触0、1触点，电路断路，冷水挡；当开关S接触1、2触点，电阻R1、R2串联，电阻较大，电功率较小，温水挡；当开关S接触2、3触点，电阻R1被短路，只有R2工作，电功率最大，热水挡； ②当开关S接触2、3触点，热水挡，水龙头放出的是热水； （2）热水挡只有R2工作，热水挡的功率为2200W，则电阻R2的阻值为：22Ω， 温水挡电阻R1、R2串联，温水挡的功率为1000W，串联电路的总电阻为： 电阻R1的阻值为：R1＝R串﹣R2＝48.4Ω﹣22Ω＝26.4Ω。 故答案为：（1）R2；热水；（2）26.4。 ▌题型03 电功的计算 （一）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。 （二）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。 11．如图甲是定值电阻R和灯泡L的I﹣U图像，将定值电阻R和灯泡L接在图乙电路中，闭合开关S，电流表示数为0.3A，则电源电压为 V。若将定值电阻R和灯泡L并联接在电路中，闭合开关S，电源电压变为6V时，通电10秒钟电流做的总功为 J。 【答案】4；84。 【解答】解：R与L串联，当电流表示数为0.3A时，由图甲可知，R与L两端电压分别为1V、3V，则电源电压为U＝UR+UL＝1V+3V＝4V； 当电源电压变为6V时，根据并联电路电压规律可知，定值电阻R和灯泡L两端的电压均为6V，由图像可知，当灯泡L流过为0.8A，定值电阻R流过的电流为0.6A，此时干路电流为I＝IR+IL＝0.6A+0.8A＝1.4A， 则通电10秒钟电流做的总功是W＝U′It＝6V×1.4A×10s＝84J。 故答案为：4；84。 12．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。 （1）电源电压为 V。 （2）当滑片在a点时，通电1分钟，R0消耗的电能为 J。 【答案】（1）6； （2）1080。 【解答】解： （1）滑动变阻器R和电阻R0串联，电压表V1测R0两端电压，V2测R两端电压，电流表测电路中电流。 当滑动变阻器的滑片P从b点滑到某点的过程中，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路的分压原理可知：滑动变阻器两端的电压变小，R0两端的电压变大；所以图乙中5V～3V是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线，1V～3V是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线。 P在b点时，电路中电阻最大，电流最小，滑片P在b点时电流Ib＝0.5A，U1＝1V、U2＝5V， 所以电源电压U＝U1+U2＝1V+5V＝6V； （2）电阻R0的阻值 ， 当滑片在a点时，滑动变阻器连入电路中的电阻为0，此时R0消耗的电能为 。 故答案为： （1）6； （2）1080。 13．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）出风框外围的空气被大气压压入环形空腔，风量变大，外围的空气被大气压压入的科学原理是 。 （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 。（选填“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，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，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，压强小；（2）变大；（3）3300。 14．烘干机能较快烘干衣物且对衣服进行高温除螨，深受人们喜爱。某烘干机的内部电路如图所示，其利用电热丝发热、风机吹风、指示灯指示电路工作状态。 型号：N100F 模式 时间（min） 功率（kW） 快速 20 0.75 夜间 120 0.6 （1）各用电器的连接方式是 。 （2）烘干的衣物会带有静电，其实质是因为干燥的衣服之间摩擦导致电子发生 。 （3）若采用“夜间模式”进行一次烘干，该烘干机消耗的电能为 度。 【答案】（1）串联；（2）转移；（3）1.2。 【解答】解：（1）把电路元件逐个按顺序首尾连接成的电路叫作串联电路，由图可知电源、风扇、电热丝逐个连接起来，因此是串联； （2）摩擦起电的实质是电子的转移，烘干的衣物会带有静电，其实质是因为干燥的衣服之间摩擦导致电子发生转移； （3）采用“夜间模式”进行一次烘干，P＝0.6kW，t＝120min＝2h，烘干机消耗的电能为： W＝Pt＝0.6kW×2h＝1.2kW•h＝1.2度。 故答案为：（1）串联；（2）转移；（3）1.2。 15．国内某品牌新能源汽车铭牌数据如下： 锂离子动力电池系统/Li—ion Battery 产品型号 V67 储能装置种类 磷酸铁锂 额定容量 170Ah 额定电压 420V 最大允许总质量 2500kg 驱动电机峰值功率 150KW 警示 为保护电池，剩余电量20%时需充电 （1）磷酸铁锂化学式为LiFePO4，其中Li元素化合价为+1价，则Fe元素的化合价 价； （2）计算该电池充满电时提供的电能。 （3）若该车在实际行驶过程中每百公里能耗是10千瓦时，计算该车能行驶的安全续航里程。 【答案】（1）+2； （2）71.4 kW•h； （3）571.2 km。 【解答】解：（1）化合物中所有元素化合价代数和为0，磷酸铁锂化学式为LiFePO4，其中Li元素化合价为+1价，P为+5价，O为﹣2价；设Fe化合价为x，可得：（+1）+x+（+5）+4×（﹣2）＝0，解得x＝+2； （2）额定电压U＝420V，额定容量Q＝170Ah；先换算容量：170Ah＝170A×3600s＝612000A•s；电能公式：W＝UQ＝420V×612000A•s＝257040000J＝71.4 kW•h； （3）题目要求剩余20%电量时必须充电，因此可使用的电能为总电能的80%：W可用 ＝71.4kW•h×（ 1−20% ）＝ 57.12kW•h；已知每百公里能耗为10kW•h，因此续航里程：S＝（57.12kW•h÷10 kW•h）×100 km ＝571.2 km。 故答案为： （1）+2； （2）71.4 kW•h； （3）571.2 km。 ▌题型04 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。 16．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。 17．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。 故答案为：（1）；（2）灯泡断路；（3）左；（4）0.3；1.14。 18．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。 19．小科利用如图甲所示的器材测量小灯泡的电功率，其中器材有：学生电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器，电流表和电压表、开关、若干导线。请回答： （1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 （选填“A”或“B”）端。 （2）闭合开关进行实验，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数接近电源电压，电流表始终无示数。若故障仅发生在导线处，则图甲中导线 （选填“①”“②”或“③”）发生了断路。 （3）排除故障后，记录实验数据并在U﹣I图像中描点，得到小灯泡L1两端的电压与电流的关系图像如图乙所示，则小灯泡L1的额定电功率P为 W。 （4）若小灯泡L1正常发光时，断开开关，用“2.5V1.5W”的小灯泡L2替换小灯泡L1，其他不变，再次闭合开关，此时电流表的示数可能是 。 A．0.1A B．0.2A C．0.3A D．0.4A 【答案】（1）A； （2）③； （3）0.75； （4）D。 【解答】解：（1）闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器应调到最大阻值处。图中滑动变阻器下接线柱接的是B端，滑片移至A端时，接入电路的电阻丝最长，阻值最大。 （2）图甲电路中，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测小灯泡两端电压，电流表测串联电路中的电流。电流表无示数，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，故障可能是小灯泡所在的支路断路。故选③。 （3）由图乙可知，小灯泡的额定电压U额＝2.5V，此时对应的电流I额＝0.3A。小灯泡额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W （4）L1正常发光时电阻 L2 正常发光时电阻 L2 的电阻比 L1 小，替换后电路总电阻变小，电源电压不变，电路电流会比原来 L1 正常发光时的0.3A要大。 故选：D。 故答案为：（1）A； （2）③； （3）0.75； （4）D。 20．某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3.8V”的小灯泡、学生电源（电压恒为6V）、电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V，0～15V）、滑动变阻器（“20Ω 1A”）、开关各一只，导线若干。 （1）某小组同学连接的实物如图所示，闭合开关后，发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡都不发光。经检查发现其中有一根导线连接错误，请你在这根错误连接的导线上打“×”并补画一根导线，使之成为正确的电路 。 （2）按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3.8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 瓦。 （3）小科同学顺利地完成了实验，正准备拆除电路结束实验时，同组的小金同学提出，在调节变阻器滑片使灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确指示，由此可能造成一定的测量误差，他认为只要对电路稍作改动，就能提高测量数据的精确度。请你帮小金阐述他的修改方案： 。 反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。 【答案】（1）；（2）1.52；（3）将电压表并联在变阻器两端，移动变阻器滑片，当电压表示数为2.2V时，记下电流表示数。 【解答】解：（1）原电路中，电流表与灯并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表与灯串联，电压表与灯并联，如下所示： ； （2）按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3.8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，则小灯泡的额定功率是P＝UI＝3.8V×0.4A＝1.52W。 （3）电压表大量程的分度值为0.5V，则灯的额定电压为3.8V，由此可能造成一定的测量误差；根据串联电路的规律可知，当变阻器的电压为 U变＝6V﹣3.8V＝2.2V时，灯正常发光，故他的修改方案：将电压表并联在变阻器两端，移动变阻器滑片，当电压表示数为2.2V时，记下电流表示数。 ▌题型05 焦耳热 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)。 21．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。 22．图甲的水热毯由主机和毯体组成，采用水电分离的设计。毯体内的固定水管与主机相连。水经过主机加热至设定温度，并由水泵推动，在水管中循环来实现取暖功能。主机内部的工作电路简化后如图乙所示，其中R为电热丝，M为水泵，S1为智能开关，下列说法正确的是（　　） A．采用水电分离的设计可以防止触电或短路 B．达到设定的温度后，智能开关S1应闭合 C．S和S1都闭合时，电热丝R和水泵M的电功率相同 D．电热丝R产生的热量与通过它的电流成正比 【答案】A 【解答】解：A、采用水电分离的设计可以防止触电或短路，故A正确； B、达到设定的温度后，智能开关S1应断开，电热丝不再发热，故B错误； C、S和S1都闭合时，电热丝R和水泵M的电压相等，电功率不一定相同，故C错误； D、电热丝R产生的热量与通过它的电流的二次方成正比，故D错误。 故选：A。 23．空气炸锅是生活中常用的电器。它有两种工作模式： ①冷风模式400W，此时工作电流较小，低温慢煮食物； ②热风模式1280W，此时工作电流较大，高温烘烤食物。 小宁依照上述空气炸锅的工作模式推测了三个不同的工作原理图，如图（a）（b）（c）所示。 （1）小宁很快发现图（a）所示的电路不符合空气炸锅两种工作模式的原理，请简述理由： 。 （2）图（b）（c）所示的电路，你认为哪个设计更适合两种工作模式的需求，请简述理由： 。 （3）仅需采用热风模式正常工作8min，即可将鸡翅加热至200℃，这过程中消耗 J的电能。 【答案】（1）当两个开关都闭合时，发热管被短路，电路中只有电动机接入电路，此时电流较大，电动机吹冷风；当只闭合S时电动机和发热管串联接入电路，此时电路中的电流较小，此时低温烘烤食物； （2）图（b）更适合，空气炸锅两种工作模式，均需吹风，而图（c）所示的电路中，可能会出现只加热不吹风的情况；图（c）中，若在热风工作模式时停止工作，空气炸锅需要同时断开两个开关； （3）614400。 【解答】解：（1）图（a）中当两个开关都闭合时，发热管被短路，电路中只有电动机接入电路，此时电流较大，电动机吹冷风；当只闭合S时电动机和发热管串联接入电路，此时电路中的电流较小，此时低温烘烤食物，故（a）不符合题意； （2）图（b）更适合，因为空气炸锅两种工作模式，均需吹风，而图（c）所示的电路中，可能会出现只加热不吹风的情况；图（c）中，若在热风工作模式时停止工作，空气炸锅需要同时断开两个开关，故（b）符合题意，（c）不符合题意。 （3）仅需采用热风模式正常工作8min，即可将鸡翅加热至200℃，这过程中消耗电能。W＝Pt＝1280W×8×60s＝614400J。 故答案为： （1）当两个开关都闭合时，发热管被短路，电路中只有电动机接入电路，此时电流较大，电动机吹冷风；当只闭合S时电动机和发热管串联接入电路，此时电路中的电流较小，此时低温烘烤食物； （2）图（b）更适合，空气炸锅两种工作模式，均需吹风，而图（c）所示的电路中，可能会出现只加热不吹风的情况；图（c）中，若在热风工作模式时停止工作，空气炸锅需要同时断开两个开关； （3）614400。 24．学习了“焦耳定律”的内容后，小科同学想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点，已知R1＝121Ω。请回答： （1）为了达到目的，R2该选取阻值为 （填“121Ω”或“242Ω”）的电热丝。 （2）要使该电加热器处于高温挡工作，则开关S应接触 两个触点。 （3）开关S接触“1、2”两个触点时，通电5min，电流产生的热量是 J。 【答案】（1）242Ω；（2）2、3；（3）1.2×105。 【解答】解：（1）由图可知，电路的工作状态有三种，分别是“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入，那么如果想要有3种挡位，则需要R1、R2的阻值不同，R1＝121Ω，则R2该选取阻值为242Ω的电热丝； （2）根据并联电路的特点可知，当R1、R2并联时，电路中的总电阻最小，由P可知，电路中的总功率最大，电加热器处于高温挡工作，由图可知，此时开关S接触“2、3”两个触点； （3）由图可知，开关S接触“1、2”两个触点时，只有R1工作，则通电5min，电流产生的热量：Q＝Wt5×60s＝1.2×105J。 故答案为：（1）242Ω；（2）2、3；（3）1.2×105。 25．图甲是某电火锅，图乙是其内部简化电路，S1是旋钮开关，S2是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合），R是指示灯的分压电阻，没有加热作用。图丙是发热管的内部结构，滑片转动时只能与滑动触头接触，0档为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ档是不同功率的挡位，电热丝被均分为四段接入电路，忽略其他元件电阻。 （1）S1从0档转到Ⅰ档开始工作，温控开关S2的状态是 （填“断开”或“闭合”）。 （2）加热时，锅内水温升高，其中改变水内能的方式是 （填“做功”或“热传递”）。 （3）各档位的功率关系为：Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ＜Ⅳ。则接线柱a、b、c中连入电路的是 。 （4）Ⅳ档的功率为1000W。若在Ⅲ档下工作5min，求发热管消耗的电能。 。 【答案】（1）闭合；（2）热传递；（3）b、c；（4）1.5×104J。 【解答】解：（1）已知S2是温控开关，当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合。S1从 0 挡转到Ⅰ挡开始工作，此时锅体温度是低于设定值的，所以温控开关S2的状态是闭合的。 （2）改变物体内能的方式有做功和热传递。做功是其他形式的能与内能之间的相互转化，热传递是内能从高温物体转移到低温物体。在电火锅加热时，是电流通过发热管产生热量，热量传递给锅内的水，使水温升高，这是内能的转移过程，所以改变水的内能的方式是热传递。 （3）根据可知：在电压一定时，电阻R越小，功率P越大。已知滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大，说明Ⅳ挡时接入电路的电阻最小。观察图丙，当接线柱b、c连入电路时，接入的电热丝段数最少，电阻最小，满足条件，所以接线柱a、b、c中连入电路的应该是b、c。 （4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000W，家庭电路电压U＝220V。 根据公式，可求出Ⅳ挡时发热管的电阻； 因为电热丝被均分为四段接入电路，Ⅲ挡时接入电路的电阻是Ⅳ挡时的 2 倍（从电路结构和挡位变化规律可知），所以Ⅲ挡时连入阻值为2×48.4Ω＝96.8Ω。Ⅲ挡时的功率为：； Ⅲ挡时发热管消耗的电能为：W＝P't＝500W×5×60s＝1.5×104J。 故答案为：（1）闭合；（2）热传递；（3）b、c；（4）1.5×104J。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $