2.3 电能 同步讲义 2026-2027学年浙教版科学九年级上册

本讲义聚焦初中科学“电能”核心知识点，系统涵盖电功与电能、电功率概念及计算、电能表使用、伏安法测定电功率、焦耳定律及计算等12个题型，构建从基础定义（如电功单位、电功率物理意义）到实验测量（如伏安法、电能表参数）再到综合应用（如电路计算、生活实例）的递进式学习支架。 该资料以题型为框架，融合科学观念（能量转化、电功电热关系）、科学思维（公式推导、电路分析）和探究实践（伏安法实验、电热影响因素探究）。例如“伏安法测定电功率”实验培养学生数据处理能力，“无叶电风扇”“手机反向充电”等实例强化知识应用，课中辅助分层教学，课后助力查漏补缺，提升解决实际问题能力。

2.3 电能 内 容 导 航 题型1 电功与电能 题型2 电功率的概念 题型3 电功率的计算 题型4 电能表的使用 题型5 伏安法测定电功率 题型6 焦耳定律的计算 题型7 探究电热的影响因素 题型8 特殊方法测电功率 题型9 电功与电热的综合计算 题型10 探究用电器的电功率实验 题型11 用电器的名牌 题型12 电费的计算 考 点 演 练 题型1 电功与电能 解｜题｜知｜识 （1）定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 （2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW•h）；1度＝1千瓦时＝1kW•h＝3.6×106J。 【典例1】如图所示，甲、乙是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，把它们并联在同一电路中，通电后，下列说法正确的是（　　） A．甲导体两端的电压大 B．通过乙导体的电流大 C．相同时间内电流通过甲导体做功多 D．甲、乙并联后的总电阻大于甲的电阻 【答案】C 【分析】ABC．甲、乙导体并联，根据并联电路中各支路两端的电压相等，结合影响导体电阻大小的因素确定R甲＜R乙，由确定通过两电阻的电流大小，由W＝UIt比较相同时间内电流通过导体做功多少； D．并联电路的总电阻比任何一个分电阻都要小，据此分析。 【变式1】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。 【分析】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，根据串联电路的电压特点可知电源电压； 当电源电压变为6V时，根据并联电路电压规律、电流功率求得总电流，根据W＝UIt可知电流做的总功。 【变式2】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。 【分析】（1）根据流体压强与流速的关系进行分析； （2）改变内能的方式包括做功和热传递； （3）根据W＝Pt得出电动机消耗的电能。 【变式3】如图所示为一款具有反向充电技术的手机，其手机电池参数如表，对外充电时最大输出功率为40W，最多能输出总电能的50%。甲手机电池充满电储存的电能为　　 kW•h，图中甲手机正对乙手机充电，此时甲手机相当于　　 （填“电源”或“用电器”），按最大输出功率最多能对乙手机充电　　 h。 充电功率 210W 标称电压 4V 电池容量 5000mA•h 【答案】0.02；电源；0.25。 【分析】（1）由表格数据可知标称电压和电池容量，根据W＝UIt求出甲手机电池充满电储存的电能，手机对外充电时最大输出功率为40W，最多能输出总电能的50%，根据P求出甲手机按最大输出功率对乙手机充电时的最多充电时间； （2）电路中，消耗电能的装置是用电器，提供电能的装置是电源。 题型2 电功率的概念 解｜题｜知｜识 （1）定义：电流单位时间内所做的功。 （2）物理意义：表示电流做功快慢的物理量，用字母P表示，灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。 （3）国际单位：瓦特（W）；常用单位：千瓦（kW）。 【典例1】有甲、乙两个电热水壶，甲的容量为1L，乙的容量为1.5L。两个电热水壶各按上述容量烧开初温相同的一壶水，分别用时4min和5min。对于两个电热水壶电流做功多少和电流做功的快慢的比较，正确的是（　　） A．甲电流做功多、电流做功快 B．乙电流做功多、电流做功快 C．甲电流做功多、乙电流做功快 D．乙电流做功多、甲电流做功快 【答案】B 【分析】根据吸热公式Q吸＝cmΔt可得求出甲、乙两个电热水壶中水吸收热量表达式，电流做功近似等于水吸热，据此比较哪个电流做功多；根据求出甲、乙两个电热水壶的电功率，进而比较哪个电流做功快。 【变式1】如图是小浙连接的电路，开关闭合后，发现灯L2比L1亮。关于该电路分析错误的是（　　） A．L1的电阻比L2的电阻小 B．通过L1的电流比L2的电流大 C．L2两端电压比L1两端电压大 D．L2的实际功率比L1的实际功率大 【答案】B 【分析】A.根据串联电路电流处处相等，结合电功率公式P＝I2R，由灯泡亮度反映实际功率大小，分析电阻大小关系； B.直接应用串联电路的电流规律，判断通过两灯的电流是否相等； C.根据串联电路的分压规律，由电阻大小关系判断各灯两端电压的高低； D.根据灯泡亮度与实际功率的关系，判断两灯实际功率的大小。 【变式2】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 【分析】（1）由柱状图可知，正常工作1小时，电烤箱的用电费用最高，根据电费的单价一定可知电烤箱消耗的电能最多，根据P可知三者的电功率关系； （2）根据由W＝UIt可知通过三者的电流关系； （3）由W＝Pt可知用电器消耗电能的多少与用电器的电功率和工作时间都有关； （4）用电器正常工作时的电压和额定电压相等。 【变式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 【分析】白炽灯工作时，消耗电能转化为光能，比较灯的亮度就是要比较在一定时间内消耗电能的多少，即实际电功率的大小。 题型3 电功率的计算 解｜题｜知｜识 （1）定义式：P＝UI．即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。 P表示电功率，单位是W；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过这段电路的电流，单位是A （2）导出式：P＝I2R，P．这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。 【典例1】如图所示，小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗，这现象说明（　　） A．通过两只灯泡的电流不相同 B．两只灯泡的电阻可能相等 C．两只灯泡的额定功率一定不相同 D．两只灯泡两端的电压一定不相同 【答案】D 【分析】A.根据串联电路中电流处处相等的特点，判断通过两灯的电流大小关系； B.根据实际功率公式P＝I2R，结合两灯亮度不同反映实际功率不同，分析两灯电阻的大小关系； C.根据额定功率与额定电压和电阻的关系，结合额定电压未知，分析两灯额定功率的大小关系； D.根据串联电路中电压与电阻成正比的规律U＝IR，结合两灯电阻关系，分析两灯两端电压的大小关系。 【变式1】某种多功能电火锅可以实现小火、中火、大火三挡功率，使用时可通过旋钮开关实现功能转换，如图是电路原理图。电路中四个电阻阻值均为48.4Ω，小火、中火、大火所需加热功率依次增大，下列说法正确的是（　　） A．开关旋至“1”挡，电火锅处于“大火”挡 B．电火锅处于“小火”挡时，电路总电阻是48.4Ω C．“中火”挡加热功率是1000W D．“大火”挡电路总功率是“小火”的2倍 【答案】C 【分析】由题意可知电路中四个电阻阻值相等，分析开关旋至不同位置时电路的连接方式，根据电阻的串联和并联比较总电阻关系，根据由P＝UI可知，电路的总电阻最小时电路的总功率最大，电火锅处于“小火”挡，反之处于“大火”挡，从而得出“中火”挡，根据电阻的串联和并联特点求出电路的总电阻，利用P＝UI求出对应的电功率，据此进行解答。 【变式2】如图甲所示，电源电压恒定，电压表V1量程为0～15V，电压表V2量程为0～3V，电流表A量程为0～0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。在保证电路元件安全的前提下，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有（　　） A．电源电压为3.5V B．定值电阻R1的阻值为2.5Ω C．定值电阻R1的最小电功率为0.45W D．滑动变阻器的调节范围2.5～20Ω 【答案】C 【分析】（1）由图可知，电阻R1、R2串联，电压表V1测电源电压U，电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压U2；闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片P，R2 接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，由此分析电压表V1和V2的示数变化，得出图乙是电压表V2示数与电流表示数的关系图像； （2）由图可知，当电路中的电流为0.3A时，电压表V2示数为3V；当电路中的电流为0.6A时，电压表V2示数为1.5V；分别列等式表示出两种电路状态下的电源电压，进而求出电源电压和定值电阻R的阻值； （3）电路中的电流最小为I＝0.3A，根据P1＝I2R1计算此时定值电阻R1的最小电功率； （4）当电路中的电流为0.3A时，电压表V2示数为3V，计算出滑动变阻器的最大阻值；当电路中的电流为0.6A时，电压表V2示数为1.5V，计算出滑动变阻器的最小阻值；进而得出滑动变阻器的调节范围。 【变式3】一个用半导体材料制成的电阻D，其电流I随它两端电压U的关系如图（a）所示，如果它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个电阻消耗的电功率为P，现将它们连接为如图（b）所示的电路，再接在该电源的两端，设电阻D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，下列判断中错误的是（　　） A．P1＞P2 B．P1＞4PD C．PD＜P2 D．P1＜4P2 【答案】D 【分析】（1）当R1、R2、RD并联时，根据并联电路各支路两端的电压相等和三个电阻的功率相等，利用R可知此时三个电阻的阻值相等； （2）当它们连接为如图（b）所示的电路时，假如RD的电阻不变，根据电阻的并联特点求出并联部分的电阻，再根据串联电路电阻的分压特点求出它们分得的电压，利用P求出P1、PD的电功率关系；由a图可知电流的变化量大于电压的变化量，利用欧姆定律可知电压越大、电阻变小，反之越大；再由并联电路电阻越并越小、小于任何一个分电阻和串联电路的分压特点可知各电阻两端电压的变化，最后利用P得出各电阻功率之间的关系。 题型4 电能表的使用 解｜题｜知｜识 （1）参数的理解： 220V：表示电能表应该在220V的电路中使用； 10（20）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A； 50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用； 600revs/kW•h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过600圈． （2）电能的求法： ①测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）； ②测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能． 【典例1】小刚同学家的电能表上标有“600r/（kW•h）”字样，他用钟表记录了10min内电能表上的转盘转过120r，则他家的用电器在这段时间内消耗的电能是（　　） A．7.2kW•h B．0.72kW C．0.2kW D．0.2kW•h 【答案】D 【分析】600r/（kW•h）表示的是电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转600r，据此求出转盘转120r，电路中用电器消耗的电能。 【变式1】小强家安装的电能表如图甲所示，书房灯L及三孔插座的安装电路如图乙所示，为保证安全用电，下列说法正确的是（　　） A．电能表的转盘转的越快，说明用电器消耗电能越多 B．若保险丝熔断，可用铁丝代替 C．a端应接零线，b端应接火线 D．三孔插座的安装符合安全用电原则 【答案】D 【分析】（1）电能表的转盘转的越快，说明电流通过用电器做功越快； （2）保险丝的材料要求：电阻率大，熔点低； （3）开关应该接在火线和用电器之间； （4）三孔插座的安装应符合“左零右火上接地”。 【变式2】在家庭电路中，下列说法错误的是（　　） A．电能表用来显示所消耗的电能 B．用电器三脚插头中接地的脚弄掉后不能插入两孔插座中使用 C．电路中接入用电器过多可导致断路器“跳闸” D．36伏的电压对人体一定是安全的 【答案】D 【分析】（1）电能表是测量用户消耗电能的仪表。 （2）带金属外壳的家用电器要使用三孔插座，不能将三脚插头连接到双孔插座中使用。 （3）家庭电路中电流过大的原因是短路和用电器的总功率过大。 （4）不高于36V的电压对人体是安全的。 题型5 伏安法测定电功率 解｜题｜知｜识 1、用电压表和电流表分别测量电压和电流值，根据P＝UI计算功率。 2、电路图如图 【典例1】某同学想测量标有“3.8V”字样的小灯泡正常工作时的电功率，连接了如图所示的实验电路。电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”。 （1）该同学观察到的现象和测得的数据如表。 实验序号 1 2 3 4 5 发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮 电压U/伏 1 2 3 3.8 4.5 电流I/安 0.2 0.22 0.25 0.30 0.34 由表中数据可得，小灯泡的额定功率是　 　 W。 （2）该同学根据表中数据，计算了各次实验的灯丝电阻，分析后认为，闭合开关前灯丝的阻值小于5Ω，该同学的理由是　 　 。 【答案】（1）1.14； （2）第1次实验时灯丝电阻为5Ω，闭合开关前灯丝未通电，温度更低，灯丝电阻随温度的降低而减小。 【分析】（1）首先从小灯泡的铭牌标识中获取额定电压信息，然后对照实验数据表找出该电压对应的电流大小，最终代入电功率公式P＝UI完成额定功率的计算。 （2）首先利用欧姆定律变形公式求得第一次实验状态下的灯丝阻值，随后依据金属导体电阻受温度影响的规律，说明开关断开时灯丝处于室温且温度更低，进而解释其阻值偏小的物理机制。 【变式1】在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压为2.5V的小灯泡、滑动变阻器、开关和导线若干，实物电路如图甲所示。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移动时小灯泡变亮）。 （2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，应调节滑片向　　 （填“A”或“B”）端移动。 （3）图丙是由实验数据绘制的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个完全相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为　　 W。 （4）有同学认为可先利用图丙中的数据求出小灯泡电阻的平均值R，再利用求出小灯泡的额定功率，请判断是否可行，并说明理由：　 　 。 【答案】（1）； （2）B； （3）0.6； （4）不可行；灯丝电阻随温度升高而增大，取电阻平均值不能代表额定电压下的真实电阻，用计算出的额定功率不准确 【分析】（1）根据滑片右移小灯泡变亮判断电路中电流变大，反推滑动变阻器接入阻值变小，从而确定应接的下端接线柱并完成实物连接。 （2）按电压表量程读出图乙示数并与额定电压比较，再依据串联电路分压原理确定滑片移动方向，使灯泡两端电压达到额定电压。 （3）利用串联电路分压规律得出每个灯泡两端电压，在I﹣U图像中找出对应电流，再用P＝UI计算电路消耗的总功率。 （4）判断该方案是否可行时，应先明确灯泡电阻随温度变化、不同电压下电阻不同，再结合图像比较额定电压下电阻与其他电压下电阻的大小，最后用分析按电阻平均值计算额定功率的准确性及误差方向。 【变式2】某同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时灯泡 　 　 （选填“不发光”“微弱发光”或“比正常亮”）。 （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 　 　 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ 　 　 （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 　 　 。 【答案】（1）不发光；（2）0.75；（3）③；（4）先增大，后减小为零。 【分析】（1）根据图2分析电流表和电压表示数的大小，根据电流表示数分析电路故障的种类，根据电压表示数分析故障的原因； （2）灯在额定电压下的功率为额定功率，由图根据P＝UI求出额定功率； （3）在没有电压表时，使定值电阻与待测电阻串联，根据开关的状态、电流表的示数以及欧姆定律得出电源电压，根据电源电压不变列等式表示出未知电阻Rx的阻值表达式； （4）根据电路消耗的总功率P总＝P滑+P灯和图丙分析滑动变阻器的功率大小变化情况。 【变式3】研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图中电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据下表： 实验次数 1 2 3 4 5 电流（A） 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 电压（V） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 R0的电功率（W） 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90 （1）完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向　　 （选填“左”或“右”）移动到适当位置； （2）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为　　 瓦； （3）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P﹣I关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA′表示的含义是　 　 。 【答案】（1）左；（2）0.3；（3）滑动变阻器在电流为0.15A时的功率。 【分析】（1）根据表中数据分析实验总电阻变化情况，从而确定滑片移动方向； （2）根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据P＝UI计算出滑动变阻器的电功率； （3）根据图像中A、A'的物理意义结合串联电路中电路消耗的总功率等于各部分用电器消耗的电功之和分析解答。 题型6 焦耳定律的计算 解｜题｜知｜识 （1）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，这个规律叫焦耳定律． （2）公式：Q＝I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）． （3）变形公式：Qt，Q＝UIt． 【典例1】如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”的实验装置，煤油的质量、初温均相同，5分钟后观察到甲瓶中温度计示数比乙瓶高，若电阻丝的电阻分别为R甲和R乙，通过的电流分别为I甲和I乙，则（　　） A．I甲＞I乙，R甲＞R乙 B．I甲＞I乙，R甲＜R乙 C．I甲＝I乙，R甲＜R乙 D．I甲＝I乙，R甲＞R乙 【答案】D 【分析】串联电路的电流和通电时间是相同的；根据焦耳定律Q＝I2Rt结合两容器中温度计的示数变化确定电阻大小。 【变式1】如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（　　） A．电路中的最大电流为1A B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J C．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9 D．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 【答案】C 【分析】由电路图可知，R1与R串联，电压表测R两端的电压。 （1）当滑片P置于变阻器的中点时电压表的示数为4V，当滑片P置于变阻器的b端时电压表的示数变化了2V，根据串联电路的电压特点得出滑片P置于变阻器的b端时电压表的示数，此时电路中的电流最小，根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和Q＝I2Rt＝UIt结合在10s内定值电阻R1产生的热量为36J求出电路中的电流，利用欧姆定律求出R1的阻值，当滑片位于a端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，根据欧姆定律求出电路中的最大电流； （2）滑片P在中点时，电压表的示数为4V，根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出此时电路中的电流，根据W＝UIt求出10s内滑动变阻器R消耗的电能； （3）利用P＝UI求出R1先后两次消耗的电功率之比； （4）利用P＝UI求出滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比。 【变式2】如图是某电烤箱的内部简化电路图，下表是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计。已知R＝202欧。 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 高温挡 低温挡 200W （1）电烤箱A、B触点中连接火线的是　　 触点。 （2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于　 　 （选填“高温挡”或“低温挡”）。 （3）在额定电压下，电烤箱高温挡工作2分钟产生内能　 焦。 【答案】A；低温挡；1.452×105 【分析】（1）开关与用电器的连接方法：从火线先接入开关，再接入用电器，从用电器出来后回到零线； （2）将旋钮开关转到如图所示位置时，分析电路的总电阻，根据P＝UI判断电路的总功率大小，然后得出电烤箱的挡位； （3）电路图可知，R0与R串联，电烤箱处于低温挡，根据P＝UI求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出R0的阻值；电烤箱高温挡时电路为R0的简单电路，根据Q＝Wt求出工作2分钟产生的内能。 【变式3】在11月初查看电能表示数是，11月末查看时电能表读数如图甲所示。他家的破壁机如图乙，其部分参数如图丙。 （1）小艺家在11月份消耗的电能为　　 千瓦时。 （2）某次小艺仅接通破壁机的加热挡，关闭其它电器，通电4分钟后，家中的电能表指示灯闪烁160次，则当时破壁机的实际电压　　 （选填“大于”“小于”或“等于”）220伏； （3）当破壁机在额定电压220伏下仅使用破壁功能时，通过电动机的电流为2安，则电动机线圈在通电1分钟产生的热量为　 　 焦。 【答案】（1）234.7；（2）大于；（3）4800。 【分析】（1）小艺家在11月份消耗的电能W＝W2﹣W1； （2）由公式W求出消耗的电能，再由公式P求出实际功率，由P可知实际电压与额定电压的关系； （3）由公式Q＝I2Rt求出电动机线圈在通电1分钟产生的热量。 题型7 探究电热的影响因素 解｜题｜知｜识 1、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，即Q＝I2Rt。 2、实验电路： 【典例1】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 【分析】（1）电流通过电阻丝产生热量，加热容器内的气体，气体受热膨胀，从而引起U形管内液面高度变化，由此可得出结论； （2）探究电流产生热量与电阻关系时，控制电流和通电时间不变； （3）探究电流产生的热量与电流的关系，控制电阻和通电时间不变； （4）根据公式Q＝I2Rt可知，当电流一定时，电阻越大，产生热量越多。 【变式1】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 【分析】A、煤油比热容更小，吸收相同热量时升温更明显，便于观察。 B、两电阻串联（I、t相同），R甲＞R乙；由Q＝I2Rt，甲产热更多。 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。 D、本实验用了控制变量法+转换法（温度变化反映产热多少）。 【变式2】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R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1＝R3＝5Ω，R2＝10Ω，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R2和R3进行比较 B．闭合开关后，R1和R3的电功率之比是1：3 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 【分析】由装置图可知：R1与R2串联后，再与R3并联。串联电路中电流相等，并联电路中各支路电压相等。且R1＝R3＝5Ω，R2＝10Ω。然后结合电功率、电热的公式进行推导计算。 【变式3】小科用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关，他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨，当温度达到80℃时，该油墨会变成无色，以下选项不正确的是（　　） A．利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法 B．R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻 C．若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片P往右移 D．该实验控制的变量是电流和通电时间相同 【答案】C 【分析】电流通过导体产生的热量与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，与电流的平方成正比。 题型8 特殊方法测电功率 解｜题｜知｜识 特殊方法测电功率，通常是利用单表和一已知阻值的电阻间接测量电压或电流，再通过P＝UI计算功率。 【典例1】小明所在的物理实验小组利用图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻，电源由三节新干电池串联组成。 （1）图甲中小明将一根导线连接错误，请你在接错的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确； （2）小明测量了小灯泡在不同电压下的电流，并绘制了如图丙A所示的图像，根据图像可知小灯泡的电流与电压并不成正比，原因是　 　 ； （3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是　 　 Ω； （4）另一组的小李想设计一个电路测灯泡的额定功率，老师给他一个额定电流为0.3A的小灯泡和一个阻值为20Ω的定值电阻R0，电源电压未知。小李设计的电路如图丁，请将以下实验步骤补充完整； ①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为0.3A； ②保持滑片P的位置不变，断开开关S2，闭合开关S、S1，电流表示数为0.2A；将滑动变阻器的滑片P移到最左端，电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率P＝　 W。 【答案】（1）；（2）灯丝的电阻随温度的升高而增大；（3）9.5；（4）0.9。 【分析】（1）根据电路连接和电表的使用分析回答； （2）灯丝的电阻随温度的升高而增大； （3）根据电流表选用量程确定分度值读数，利用R求出小灯泡正常发光时的电阻； （4）保持滑片P的位置不变，断开开关S2，闭合开关S1，定值电阻R0与变阻器串联，电流表测量电路电流，电流表示数为0.2A；将滑动变阻器的滑片P移到最左端，电路为定值电阻R0的简单电路，电流表的示数为0.3A，根据欧姆定律求出电源电压； 滑动变阻器与定值电阻R0串联时，根据欧姆定律求出R0两端电压，利用串联电路电压规律结合欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值； 小灯泡与滑动变阻器串联，且灯泡正常发光时，根据欧姆定律求出滑动变阻器两端电压，利用串联电路电压规律求出灯泡额定电压，根据P＝UI求出小灯泡额定功率。 【变式1】在研究小灯泡的功率跟哪些因素有关实验中，小科利用“3V，5W”“3V，5W”“3V，15W”三个灯泡，设计了如图所示电路进行实验。小金进行了以下操作： ①按照电路图连接电路； ②闭合S1、S2、S3，记录数据； ③接下来断开　 ，记录数据； ④分析数据，得出结论。 请回答： （1）本实验中，灯泡的功率大小是通过　 　 来判断的（填“灯的亮度”或“电流和电压的乘积”）。 （2）为确保每次实验只有一个变量，“3V，15W”的灯泡应为　 （填“L1”“L2”或“L3”）。 （3）步骤2是研究电功率与　 　 的关系。 （4）在方便实验数据处理的前提下，将步骤③补充完整。 【答案】故答案为：S2和S3； （1）灯的亮度； （2）L1； （3）电流。 【分析】电功率与电流和电压有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，分析②中开关转换时电路的连接，根据并联电路各支路电压相等结合控制变量法分析； 为研究电功率与电压的关系，要控制电流相等，只改变电压大小，结合串联电路各处的电流相等分析回答。 （1）灯的功率越大，灯越亮； （2）为确保每次实验只有一个变量，若L1是“3V，5W”，则L2一定是“3V，15W”，则L3只能是“3V，5W”，则当断开S2和S3时，因两灯的规格相同，则无法研究电功率与电压的关系，据此分析。 （3）由控制变量法分析。 【变式2】小明利用如图甲测量“小灯泡正常发光时的电阻”，选用的电源电压为3.0V，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是小灯泡 　　 。 （2）观察图乙，在该图像中发现电流与电压不成正比，这是因为 　 　 。 （3）完成实验后，小明想测量另一个小灯泡的额定功率，重新设计了电路（如图丙），这个小灯泡正常工作的电流为I额，请完成实验步骤（已知电源电压为U、R2的最大阻值为R2）。 ①闭合开关S1、S2接1，　 　 ，使电流表示数为I额。 ②闭合开关S1、S2接2，　 　 ，调另一个滑动变阻器R1的滑片，使电流表示数为I额；再将滑动变阻器R2的滑片调到最右端，读出电流表的示数为I。 ③小灯泡的额定功率表达式为P额＝　 　 （用U、R2、I额、Ⅰ表示）。 【答案】（1）断路；（2）灯丝电阻随温度的升高而增大；（3）①移动滑动变阻器R2的滑片；②保持滑动变阻器R2的滑片位置不变；③I额2（R2）。 【分析】（1）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，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； （2）灯丝电阻随温度的升高而增大； （3）已知灯的额定电流，根据P＝I2R，求出灯正常发光时的电阻即可； ①分析闭合开关S1，S2接1时电路的连接，首先使灯正常发光； ②分析闭合开关S1，S2接2时电路的连接，在①的基础上，根据等效替代法，使滑动变阻器R1连入电路中的电阻等于灯正常发光时的电阻大小； ③将滑动变阻器R2的滑片调到最右端，读出电流表的示数为I，根据串联电路的规律及欧姆定律求出R1连入电路中的电阻，即灯正常发光时的电阻； 根据P＝I2R写出灯的额定功率表达式。 【变式3】小温做“测量小灯泡电功率”的实验，准备了如下器材：电压为6V的电源，额定电压为2V的小灯泡L（电阻约为10Ω），电流表A1和A2（所测得的电流分别为I1、I2），阻值已知的定值电阻R0、开关S1、规格分别为“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”的滑动变阻器R1和R2，导线若干。 （1）为了顺利完成实验，小温应选用规格为 　 （选填“R1”或“R2”）的滑动变阻器。 （2）请在方框内画出实验的电路图。 （3）根据你设计的电路图写出小灯泡电功率的表达式为P＝　 　 （用I1、I2、R0表示）。 【答案】（1）R2；（2）见解答图；（3）P＝I2R0I1或 P＝I1R0（I2﹣I1）或 P＝I 1 R0（I2﹣I1）。 【分析】（1）在实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路分压原理计算出当灯泡的电压为2V时，滑动变阻器接入的阻值，然后确定滑动变阻器的规格； （2）根据P＝UI可知，要测量灯泡的电功率就必须测出灯泡的电流和电压；题目中有电流表，肯定能测出额定电流，但是没有电压表，无法直接测出灯泡两端的电压值；在并联电路中，总电压等于各支路两端的电压，即让灯泡与定值电阻并联，此时它们两端的电压相等，然后借助两个电流表和滑动变阻器的配合，分别测出通过定值电阻的电流和灯泡的电流，用定值电阻的阻值乘以电流得到灯泡的额定电压，就可计算出灯泡的功率。 （3）根据（2）中不同的方法，结合功率的公式P＝UI计算出对应的灯泡额定功率的表达式。 题型9 电功与电热的综合计算 解｜题｜知｜识 题型1：如表所示，是某家庭电热饮水机说明书的﹣些数据，用时13min将1L的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾．（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 热水箱容量 1L 加热时功率 500W 额定电压 220V 保温时功率 50W 求在这一过程中： （1）电热饮水机工作时的最大电流； （2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能； （3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量． 分析：（1）加热时饮水机的电流最大，根据P＝UI求出其大小； （2）根据W＝Pt求出在加热过程中电热饮水机消耗的电能； （3）一个标准大气压下水的沸点为100℃，根据密度公式求出水的质量，再根据Q＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量． 解：（1）加热时电流最大，根据P＝UI可得： I2.27A； （2）加热时间： t＝13min＝13×60s＝780s， 在加热过程中，电热饮水机消耗的电能： W＝Pt＝500W×780s＝3.9×105J； （3）水的体积： V＝1L＝10﹣3m3， ρ可得，水的质量： m＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×10﹣3m3＝lkg， 水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J． 答：（1）电热饮水机工作时的最大电流约为2.27A； （2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能为3.9×105J； （3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量为3.36×105J． 点评：本题考查了电功与热量的综合计算，涉及到电功率公式、电功公式、密度公式和吸热公式，关键是从表格中得出相关信息，计算过程要注意单位的换算． 题型2：在一次课外活动中，小华同学对家里的电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如表所示．（水的比热容为c＝4.2×103J/（kg•℃）． 观察对象 有关记录 研究活动 电磁炉 铭牌 U额＝220V P额＝1kW ①用电磁炉加热一壶水（水的质量m＝2kg，初温t0＝30℃） ②关闭家里其它用电器．只将该电磁炉接入电路烧水，观察到电能表表盘在5min内转了150r，最后测得水的温度t＝50℃ 电能表 铭牌 220V10 （40）A 50Hz2000r/kW•h 请你根据小华同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内： （1）水所吸收的热量； （2）电磁炉的实际功率； （3）电磁炉烧水的效率． 分析：（1）知道水壶内水的质量、水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量； （2）知道只将电磁炉接入电路烧水观察电能表，表盘在5min内转了150r，利用电能表的参数“2000r/kW•h”求电磁炉工作5min消耗的电能； 知道电磁炉工作5min消耗的电能，利用P求电磁炉的功率； （3）电磁炉烧水的效率等于水吸收的热量与电磁炉消耗电能的比值． 解： （1）Q吸＝c水m（t﹣t0） ＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（50℃﹣30℃） ＝1.68×105J； （2）电磁炉工作5min消耗的电能： W3.6×106J＝2.7×105J； 电磁炉的功率： P900W； （3）电磁炉烧水的效率： η62.2%． 答：（1）水所吸收的热量为1.68×105J； （2）电磁炉的实际功率为900W； （3）电磁炉烧水的效率为62.2%． 点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与生活及到了实际功率、额定电压、额定功率的理解，考查了消耗电能的计算、热量的计算、电功率的计算，对电能表参数的理解和运用是本题的关键． 【典例1】如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如下表。请解答下列问题： 型号 额定电压 打浆装置 电热装置 JYP﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率 180W 1000W 242W （1）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？[设该豆浆的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] （2）电阻R1和R2的阻值分别为多大　 　 ，　 　 ？ （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为多大？ 【答案】（1）加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收2.4×105J的热量； （2）电阻R1和R2的阻值分别为48.4Ω、151.6Ω； （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为70800J。 【分析】（1）利用Q吸＝cm（t﹣t0）求加热该浆需要吸收的热量； （2）由图知，当S接a时，电路中只有R1，电阻较小，由P＝UI可知，此时电功率较大，为加热挡；当S接b时，电路中R1、R2串联，电阻较大，由P＝UI可知，此时电功率较小，为保温挡；利用P＝UI求R1、R串；再利用串联电阻的特点求R2； （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，求出总功率，再利用W＝Pt求正常工作1min所消耗电能。 【变式1】如图是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。电路简化后如下图所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度的变化。求： （1）低温挡的功率； （2）先低温挡工作30s，再高温挡工作1min，该打印笔消耗的总电能； （3）R2的电阻值。 【答案】（1）低温挡的功率为9W； （2）该打印笔消耗的总电能990J； （3）R2的电阻值为12Ω。 【分析】（1）低温挡时根据P，求出此时线路中的电功率； （2）根据高温挡和低温挡的功率比可知高温功率，根据W＝Pt可以求得打印笔消耗的总电能； （3）根据R求出R2的电阻值。 【变式2】如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为3420W和1000W，简化电路如图乙所示。 （1）在额定电压下，使用高温挡工作2h，电加热器消耗多少度电？ （2）电阻丝R2的阻值为多少？ （3）关闭其他所有用电器，单独使用该加热器在低温挡工作15分钟观察到表盘（如图丙所示）转动600转，此时加热器低温挡的实际电功率为多少？ 【答案】（1）在额定电压下，使用高温挡工作2h，电加热器消耗6.84度； （2）电阻丝R2的阻值为20Ω； （3）关闭其他所有用电器，单独使用该加热器在低温挡工作15分钟观察到表盘（如图丙所示）转动600转，此时加热器低温挡的实际电功率为800W。 【分析】（1）根据W＝Pt得出在额定电压下，使用高温挡工作2h，电加热器消耗的电能； （2）根据P2＝P高﹣P低得出电阻丝R2的功率，根据P得出电阻丝R2的阻值； （3）得此时加热器低温挡的实际消耗的电能，根据W＝Pt得出实际消耗电功率。 【变式3】如图所示是市场上某速热电热水器的工作原理简图，通过转动开关S可以实现冷水、温水和热水之间的切换，能做到5秒出热水，极大地方便了人们的生活。 （1）要使出水口出温水，应将开关S转到 　 　 位置（填“12”“23”或“34”）。 （2）电热水器出温水时的功率为550W，求电阻R1的阻值。 （3）已知R1＝3R2，在一次使用过程中，小科使用了2分钟热水，求电热水器消耗的电能。 【答案】（1）23； （2）电阻R1的阻值为88Ω； （3）电热水器消耗的电能2.64×105J。 【分析】（1）分析转换时电路的连接，根据并联电阻小于任一电阻结合分析； （2）S连接23时，出水为温水，由求解； （3）加热时，R1与R2并联，根据P，在电压不变时，电功率与电阻成反比，得出P2大小，根据W＝ Pt得出电热水器消耗的电能。 题型10 探究用电器的电功率实验 解｜题｜知｜识 灯的亮暗与电功率有关，灯越亮，电功率越大。 【典例1】小科在“探究电功率与电流关系”的实验中，连接了如图甲的电路，其中电源电压保持3V不变，R为定值电阻。 （1）实验开始前，小科需要将滑动变阻器的滑片移到　　 端（填空“A”或“B”）。 （2）实验中，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图乙所示位置，由此可以推断电路故障是　 　 。 （3）替换了问题器材后，小科移动滑动变阻器进行多次实验，绘制了电阻R电功率（曲线A）和电路总功率（曲线B）随电流变化图像（如图丙），分析可知小科用的定值电阻阻值为　 　 Ω；请根据图丙推测滑动变阻器功率随电流变化的规律，并说明推测的依据：　 　 。 【答案】（1）A；（2）电阻R断路；（3）10；先变大、后变小，原因是总功率和定值电阻的功率之差为滑动变阻器的功率，随着电流的增大，总功率和定值电阻的功率之差先变大、后变小。 【分析】（1）为了保护电路，实验开始前，小科需要将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处； （2）电流表没有示数，说明电路可能断路，而电压表有示数，说明电压表与电源连通，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； （3）根据图丙利用P＝UI求出定值电阻两端电压，据此求出电阻R的阻值； 从图中可知，随着电流的增大，总功率和定值电阻的功率之差先变大、后变小，据此得出滑动变阻器消耗功率随电流大小的变化情况。 【变式1】某兴趣小组探究“在串联电路中，滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器接入电路的电阻大小之间的关系”。老师提供的器材有定值电阻R＝20Ω、标有“40Ω 2A”的滑动变阻器、电压表（量程为0～15V）、电流表（量程为0～0.6A）、电压恒定的电源、开关、导线若干。） （1）根据实验目的，将实物图连接完整，要求滑片往A端移动，电压表读数变大。 （2）连接好电路，闭合开关，移动滑片，获得了以下几组电压和电流数据，计算电功率并记录。本实验的结论是 　 　 。 （3）请将表中的数值补充完整①　 、②　 　 。 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压（V） 8 7.2 6 4 2.4 0 电流（A） 0.2 0.24 0.3 0.4 0.48 0.6 电功率（W） 1.6 1.728 1.8 ① 1.152 ② 【答案】（1）如上图所示；（2）随着电流的增大，滑动变阻器的功率先变大后变小；（3）1.6；0 【分析】（1）由U＝IR，当电路的电流变大时，定值电阻的电压变大，由串联电路电压的规律，变阻器的电压变小，由表中数据知确定电压表并联在变阻器的两端； 根据滑片往A端移动，电压表读数变大，由分压原理确定变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联，由表中电压大小确定电压表选用大量程与灯并联； （2）分析表中数据得出结论； （3）根据P＝UI求出第4、6次实验变阻器的电功率。 【变式3】在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中，小组同学猜想：小灯泡的电功率可能与电压、电流有关，于是他们设计了如图所示的三个电路图： （1）你认为图 　 　 电路可以“研究小灯泡的电功率与电压的关系”。 （2）小组同学经过分析讨论，选择正确的电路进行实验，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是 　 　 。 （3）小聪小组认为用甲图可以研究“小灯泡电功率与电流的关系”，他们用 　 　 （选填“不同规格”或“相同规格”）的小灯泡替换L1，则接下去的操作是：　 　 。 【答案】（1）乙；（2）电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮；（3）不同规格；将两个与灯泡L1规格不同的灯泡L2、L3分别接入图甲电路中，闭合开关，调节滑片使电压表示数为U，读出电流表示数，观察灯泡亮度。 【分析】（1）小灯泡的电功率可能与电压、电流有关，根据控制变量法，研究小灯泡的电功率与电压的关系要控制电流相等，根据串联电路电流的规律分析； （2）图乙中两灯串联，根据P＝UI，在电流相等，灯的电压越大，灯的实际功率越大，灯越亮； （3）为得出普遍性的规律要用不同规格的灯泡多次测量。 题型11 用电器的名牌 解｜题｜知｜识 用电器铭牌上的信息重点掌握额定电压、额定功率等信息。 【典例1】如图是某型号全自动洗衣机的铭牌，你能读懂哪些内容？ 【答案】结合洗衣机的铭牌可知该洗衣机的额定电压为220V，脱水额定输入功率为210W。 【分析】用电器正常工作的电压是额定电压，额定电压下的功率是额定功率。 题型12 电费的计算 解｜题｜知｜识 某段时间电能表上先后两次读数之差，就是这段时间电路消耗的电能，再计算电费。 过 关 验 收 1．电视机处于待机状态时仍然会消耗电能。若某电视机待机功率为10W，一天待机20h，消耗的电能为多少千瓦时？该电视机待机30天消耗的电能可供一盏25W的电灯正常工作多少小时？ 【答案】一天消耗的电能为0.2kW•h；待机30天消耗的电能可供一盏25W的电灯正常工作240h。 【分析】先根据电功公式W＝Pt计算电视机一天待机消耗的电能，注意将功率10W换算为0.01kW以直接得出kW•h为单位的电能；再计算待机30天消耗的总电能，最后利用变形公式求出该总电能可供25W电灯正常工作的时间，注意电灯功率也需换算为kW。 2．如图甲所示，电源电压恒为9V，滑动变阻器的最大阻值为100Ω，电流在0.1～0.4A之间时电子元件能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示，下列判断不正确的是（　　） A．电子元件正常工作时，电路消耗的最小功率为0.9W B．为使电子元件正常工作，滑动变阻器阻值范围应为12.5～70Ω C．当P在中点时，电子元件与滑动变阻器的电压之比为1：1 D．电流在0.1～0.4A之间变化时，电子元件的电阻也是不断变化的 【答案】C 【分析】（1）当P在中点时，无法判断电子元件与滑动变阻器电阻的大小关系，根据电阻的分压特点可知无法确定当P在中点时电子元件与滑动变阻器的电压之比； （2）从图象可知，电流与电子元件两端的电压不是正比关系，电子元件处于正常工作状态时，电路消耗的最小功率根据公式P＝UI可求； （3）由图象可知，电路电流最小为0.1A，电流最大为0.4A，找到对应的电压，根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器两端的电压，进一步求出滑动变阻器接入电路的电阻。 3．某科学小组用L1、L2两个小灯泡及其它必要元件，设计了如图甲、乙、丙三个电路，电源电压相同且恒定不变，闭合开关后电路消耗的总功率P甲、P乙、P丙的关系是（　　） A．P乙＜P甲＜P丙 B．P甲＞P乙＞P丙 C．P甲＝P乙＝P丙 D．P甲＝P丙＜P乙 【答案】A 【分析】由于甲、乙、丙三个电路的电源电压相同且恒定不变，则根据串并联电路的电阻特点和P＝UI即可比较电路的总功率P甲、P乙、P丙的关系。 4．如图，甲、乙为两只相同电表（可视为电流表或电压表），当闭合S1、S2时，甲、乙两表示数之比为3：2，则甲、乙均为　 　 表，此时电路总功率为P1。若同时更换两电表种类，并只闭合其中一个开关，两表均有正常示数，此时电路总功率为P2。则P1：P2为　 　 。 【答案】电压；2：9。 【分析】（1）两表为电流表时电源短路，所以两表为电压表； （2）两表为电压表，闭合S1、S2时，两电阻串联，甲电压表测电源电压，乙电压表测R2两端电压，根据串联分压和两表示数，算出两电阻的阻值之比，用功率公式列出P1的表达式；将两表更换为电流表，根据两表示数正常可分析闭合的开关为S1，此时两电阻并联，甲电流表测通过R2的电流，乙电流表测干路电流，用电功率公式列出P2的表达，将两功率进行比值计算。 5．有一种亮度可以调节的小夜灯，其电路图如图甲所示。电源电压为9V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示，灯泡L的额定电压为6V，则灯泡L的额定功率为 　 　 V；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为1.8W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为 　 　 Ω。 【答案】4.8；10 【分析】由图乙可知，灯泡的额定电流，根据P＝UI求灯泡的额定功率； 由图甲可知，滑动变阻器和灯泡串联。调节滑动变阻器，当灯泡L的功率为1.8W时，根据P＝UI，结合图乙可知灯泡的实际电压和实际电流，根据串联电路的电压规律求得滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电流规律可知通过滑动变阻器的电流，根据欧姆定律求此时滑动变阻器R连入电路的阻值。 6．汽车前面的大灯通常有“远光”和“近光”两种照明方式。如图甲所示是汽车其中一个大灯的电路图，A和B是灯泡内的两条灯丝，S为扇形旋钮开关。当切换到近光灯挡位时大灯只有一条灯丝通电工作，切换到远光灯挡位时，大灯的A、B两条灯丝同时通电工作。 （1）当切换到远光灯时，开关S与触点 　 　 （选填“1和2”“2和3”或“3和4”）接触。 （2）司机某次用车10分钟，其中一个大灯的功率与时间的关系如图乙所示，10分钟内这个大灯消耗的电能为 　 　 J。 （3）汽车供电的蓄电池电压为12V，最大容量为60Ah。某天晚上，车熄火时司机忘记关闭远光灯，则车上蓄电池最多能供两个远光灯正常工作 　 　 h。（结果保留1位小数） 【答案】（1）3和4；（2）45600；（3）3.6。 【分析】（1）由图甲可知，开关接1和2时，电路未接通；开关接2和3时，B电阻丝接入电路；开关接3和4时，两电阻都接入电路工作；题意中远光灯挡位，两电阻丝同时工作，由此判断开关接3和4； （2）利用电功公式，分别计算0～4min和4～10min大灯消耗的电能，两电能之和即为10分钟内这个大灯消耗的电能； （3）开远光灯时两电阻并联，电路的总功率较大，由此可知图乙中100W为一个远光灯的功率；利用公式W＝UIt计算蓄电池储存的电能，利用电功率推导公式计算蓄电池供两个远光灯正常工作的时间。 7．如图甲为某款双控温多功能家用涮烤两用分体电火锅。该锅可实现汤锅、烧烤同时进行，也可以分开控制。其部分简化电路图如图乙；开关S1控制对中央区域汤锅进行加热的电路，R1、R2均为加热电阻，R2与温控开关并联，可以实现汤锅的保温和加热功能；两烧烤盘区域S左、S右可分别控制左右两盘的加热电阻R左、R右。该涮烤锅部分参数如表所示。求： 额定电压 额定功率 汤锅 烧烤盘 220V 加热 保温 左盘 右盘 1000W 800W 400W （1）汤锅加热状态正常工作时，R1的电阻为多少？ （2）若R2的电阻为51.6Ω，则该汤锅保温挡的额定保温功率为多少？ （3）在一次野外烧烤中通过很长的导线从一电压为220V的农家将电源引到烧烤点，发现烤肉速度比较慢。经分析因为距离远，导线有一定电阻（但远小于加热电阻阻值），所以导线会消耗些电能；当只让烧烤盘右盘工作时，测得右盘的实际功率只有324W，求此时导线上消耗的电功率。 【答案】（1）汤锅加热状态正常工作时，R1的电阻为48.4Ω； （2）若R2的电阻为51.6Ω，则该汤锅保温挡的额定保温功率为484W； （3）此时导线上消耗的电功率为36W。 【分析】（1）由P知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合串联电路电阻规律和P知各挡位时电路的连接；根据P求出R1的电阻； （2）根据串联电路的电阻特点求出汤锅电路的总电阻，根据P求出该汤锅保温挡时的额定保温功率； （3）由题意可知，导线的电阻与R右串联，根据P＝UI表示出导线消耗的电功率，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出此时电路中的电流，解方程求出R右两端的电压，根据P求出此时右盘的实际电功率。 8．如表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。 太阳能电池板 风力发电机 蓄电池 LED灯 电池板的总面积 12.0m/s最大限制风速12.0m/s 电池容量 150Ah 额定电压 24V 光电转化效率 20% 最大输出功率 400W 额定电压 12V 额定功率 60W （1）该型号LED灯正常工作时的电流为多少？ （2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1kW的时候，太阳能电池板的输出功率为多少？ （3）100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗多少电能？ 【答案】（1）该型号LED灯正常工作时的电流为2.5A； （2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1kW时，太阳能电池板的输出功率为100W； （3）这100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗1800kW•h的电能。 【分析】（1）该型号LED灯正常工作时的功率和额定功率相等，根据P＝UI求出正常工作时的电流； （2）知道太阳能电池板的面积、光电转化效率，知道当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率，利用效率公式求太阳能电池板的输出功率； （3）根据W＝Pt求出100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗的电能。 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。 【分析】（1）根据焦耳定律Q＝I2Rt可知：在电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多； （2）根据Q吸＝cmΔt计算水吸收的热量。 10．某校的学生发明的电热课椅主要由坐垫和脚踏组成，它的电路示意图如下。坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260Ω、150Ω，脚踏内的电热丝R1的阻值为400Ω。闭合开关S1，调节开关S2，可以使脚踏分别处于“低温挡”、“中温挡”、“高温挡”（不考虑温度的变化对电阻的影响）。 （1）开关S1闭合，S2接b触点时，总电阻为多大？ （2）该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦？ （3）当脚踏处于中温挡时，坐垫与脚踏在10秒内产生的热量是多少焦？ 【答案】（1）总电阻为660Ω；（2）电热课椅消耗的最大功率是88W；（3）坐垫与脚踏在10秒内产生的热量约为733.3J。 【分析】（1）串联总电阻公式：R总＝R1+R2； （2）电功率公式：，电源电压不变，总电阻越小，总功率越大； （3）焦耳定律：，纯电阻电路产生热量等于消耗电能。 11．如图是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到沸腾；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2是加热用的阻值为55Ω的电热丝；R1是阻值为145Ω的电阻。 （1）在加热状态下，电饭锅正常工作30min产生多少热量？ （2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率为多大？ 【答案】（1）电饭锅正常工作30min产生的热量为1.584×106J； （2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率为242W。 【分析】（1）利用欧姆定律求出通过R2的电流，根据焦耳定律可得R2产生的热量； （2）根据串联电路特点与公式P可得保温状态电饭锅消耗的功率。 12．厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕.该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中R1、R2均为发热电阻（假定电阻不随温度变化），部分参数如下表所示。求： 额定电压/V 220 额定功率/W 高温1100 中温880 低温176 （1）当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，蛋糕机处于 　 　 挡（选填“高温”、“中温”或“低温”）； （2）该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量； （3）该蛋糕机正常工作时R2的电阻值。 【答案】（1）低温； （2）该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量为6.6×105J； （3）该蛋糕机正常工作时R2的电阻值为220Ω。 【分析】（1）由图乙可知，当开关 S1断开，单刀多掷开关 S2打到3时，R1、R2串联；当开关 S1闭合，单刀多掷开关 S2打到2时，R1、R2并联；当开关 S1闭合，单刀多掷开关 S2打到1时，电路中只有R1工作；根据串并联电路特点和P可知智能蛋糕机高温挡、中温挡和低温挡的电路连接； （2）根据Q＝W＝Pt求出该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量； （3）根据P2＝P高温﹣P中温求出高温挡工作时R2的电功率，根据P可求出R2的阻值。 13．如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是控温开关。电热毯铭牌上标有“220V 40W”字样，请回答（不考虑温度对电阻值的影响）： （1）要使电热毯处于低温挡，开关S应处于　 　 （填“断开”或“闭合”）状态。 （2）计算发热电阻丝R0的阻值是多大？ （3）当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为0.1A，则在50min内R0产生的热量是多少？ 【答案】见试题解答内容 【分析】（1）开关S闭合时，电路为R0的简单电路，开关S断开时，两电阻串联，此时电路中的总电阻最大，根据P可知，低温挡位时开关S应断开； （2）知道电热毯的额定电压和额定功率，根据P求出发热电阻丝R0的阻值； （3）根据串联电路的电流特点和焦耳定律求出在50min内R0产生的热量。 14．如图所示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图，R1、R2为电热丝，其中R2＝242Ω，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服。 （1）请分析电路图，闭合S1，当S2　 　 时（选填“闭合”或“断开”），电熨斗处于高温挡； （2）电熨斗处于低温挡时，正常工作功率为1100W。则R1的电阻是多大？ （3）电熨斗在高温挡状态下正常工作，通电多长时间电路中会产生3.9×104J的热量？ 【答案】答：（1）闭合； （2）R1的电阻是44Ω； （3）电熨斗在高温挡状态下正常工作，通电30s电路中会产生3.9×104J的热量。 【分析】（1）分析电路图可知，当闭合开关S1，电路中只有电热丝R1工作，然后再闭合S2，R1和R2并联，这时电路中总电流增大，电路中总功率也增大。所以只闭合S1，低温挡工作，S1和S2同时闭合，高温挡工作。 （2）根据P＝UI，I计算出R1的电阻； （3）根据W＝Pt计算产生3.9×104J的热量所需要的时间。 15．电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅，表格是该型号的参数，图乙是其内部电路的简化图，R1、R2为电热丝。 项目 参数 额定电压 220伏 加热功率 1000瓦 保温功率 100瓦 气压设定值 175千帕 容量 5L （1）当电压力锅处于保温状态时，开关S处于 　 　 状态。（选填“闭合”或“断开”） （2）加热时电压力锅的电阻大小为多少？ （3）图丙表示电压力锅在额定电压下工作时，电功率与时间的关系。图中阴影部分面积表示什么，并列式计算它的大小。 （4）不计热量损失，根据图丙数据，在加热状态时可以使20℃的5升水温度升高多少℃？[ρ水＝1.0×103千克/米3，c水＝4.2×103焦/（千克•℃）] 【答案】（1）断开； （2）加热时电压力锅的电阻大小为48.4Ω； （3）图中阴影部分面积表示电压力锅消耗的电能；它的大小为8.4×105J； （4）在加热状态时可以使20℃的5升水温度升高40℃。 【分析】（1）由图乙可知，当开关S断开时，R1、R2串联；当开关S闭合时，只有R2工作；根据串联电路的特点和P可知电压力锅加热状态和保温状态的电路连接； （2）由表格数据可知压力锅的加热功率，根据P可求出加热时电压力锅的电阻； （3）图丙为电功率与时间的关系图像，则图中阴影部分面积表示横坐标和纵坐标的乘积，根据W＝Pt可知图中阴影部分面积表示的物理量，根据W＝Pt求出它的大小； （4）不计热量损失，水吸收的热量等于电压力锅消耗的电能，根据密度公式求出水的质量，根据Q吸＝cmΔt求出水升高的温度。 16．如图甲所示是某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温挡，正常工作时，保温挡功率为110W。] （1）求饮水机在保温挡正常工作时的电流。 （2）求R2的阻值。 （3）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃加热前后，公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η。 【答案】（1）饮水机在保温挡正常工作时的电流为0.5A； （2）R2的阻值为391.6Ω； （3）饮水机的加热效率η为90%。 【分析】（1）根据P＝UI求出饮水机在保温挡正常工作时的电流； （2）由图甲可知，当开关S闭合、S1断开时，R1、R2串联，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作；根据串联电路的特点和P可知饮水机加热挡和保温挡的连接；根据保温挡功率和P可求出R1、R2的串联总电阻，根据串联电路的特点求出R2的阻值； （3）根据Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量；由图乙可知饮水机消耗的电能，根据效率公式求出饮水机的加热效率。 17．一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。 额定电压 220V 加热功率 1210W 磨豆功率 110W 保温功率 88W （1）当闭合开关 　 、断开其他开关时，咖啡机处于磨豆阶段。 （2）当S2、S3都闭合时，咖啡机处于加热阶段；当S2闭合，S3断开时咖啡机处于保温阶段。求R2的阻值大小。（不考虑温度对电阻的影响） （3）在额定电压下只让咖啡机加热挡单独工作，观察到家中的电能表表盘（如丙图）在2分钟内电能表指示灯闪烁了 　 　 次。 【答案】（1）S1； （2）R2的阻值为510Ω； （3）121。 【分析】（1）由图乙可知，当只闭合S1时，只有电动机M工作； （2）当S2、S3都闭合时，咖啡机处于加热阶段，由图乙可知，此时只有R1工作，根据加热功率和P求出R1的阻值；当S2闭合，S3断开时，咖啡机处于保温阶段，由图乙可知，R1、R2串联，根据保温功率和P求出R1、R2的串联总电阻，根据串联电路特点求出R2的阻值； （3）根据W＝Pt求出咖啡机加热挡单独工作2min消耗的电能；图丙中3000imp/kW•h表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，据此求出电能表表盘在2分钟内电能表指示灯闪烁的次数。 18．如图甲所示是一种电热水龙头，图乙是它的电路简图。电热水龙头的旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝，R2＝55Ω，温水挡的电功率是2.2kW。试回答或求解下列问题： （1）当开关S同时接触1、2触点时，水龙头放出的是 　　 （选填“冷水”“温水”或“热水”）。 （2）电热丝R1的阻值是多少？ （3）在某次使用该电热水龙头的过程中，流出的水的水温随时间变化关系如图丙所示，则在该次使用过程中消耗的总电能是多少？ 【答案】（1）温水； （2）电热丝R1的阻值是22Ω； （3）在该次使用过程中消耗的总电能是2.244×106J。 【分析】（1）由图乙可知，当开关处于位置1、2触点时，只有R1工作，当开关处于位置2、3触点时，R1、R2并联，根据并联电路特点和P可知水龙头温水挡和热水挡的电路连接； （2）根据温水挡的电功率和P可求出R1的阻值； （3）根据P求出热水挡的电功率，由图丙可知热水挡和温水挡的工作时间，根据W＝Pt求出消耗的总电能。 19．一鸣同学家买了一个电热水壶，其铭牌上部分信息如表所示。求： 额定电压 220V 频率 50Hz 额定容量 1.8L 额定功率 1000W （1）该电热水壶正常工作时的电阻是多少？ （2）用该电热水壶将1.5L的水从20℃加热到100℃水吸收的热量是多少？ （3）一鸣断开家中的其它用电器，只让电热水壶工作，测得2min内电能表指示灯闪烁了96次（电能表如图所示），此电热水壶的实际功率是多少？ 【答案】（1）该电热水壶正常工作时的电阻是48.4Ω； （2）用该电热水壶将1.5L的水从20℃加热到100℃水吸收的热量是5.04×105J； （3）电热水壶的实际功率是900W。 【分析】（1）知道电热水壶的额定电压、额定功率，利用P求该电热水壶正常工作时的电阻； （2）知道水的体积，利用m＝ρV求出水的质量，再利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）求水吸收的热量； （3）3200imp/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能时，指示灯闪烁3200次，据此求指示灯闪烁96次时电热水壶消耗的电能，再利用P求电热水壶的实际功率。 20．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．甲比乙消耗电能少 C．甲比乙的工作电流大 D．乙比甲的工作时间短 【答案】BC 【分析】（1）电功率是表示电流做功快慢（消耗电能快慢）的物理量，由此分析甲、乙电热水壶消耗电能的快慢； （2）水的质量和升高的温度相同，且无热量损失，由此比较甲、乙电热水壶消耗电能的多少； （3）甲、乙电热水壶额定电压均为220V，根据比较甲、乙电热水壶工作电流的大小； （4）先确定甲、乙电热水壶消耗电能，再根据比较甲、乙电热水壶工作时间的长短。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 电能 内 容 导 航 题型1 电功与电能 题型2 电功率的概念 题型3 电功率的计算 题型4 电能表的使用 题型5 伏安法测定电功率 题型6 焦耳定律的计算 题型7 探究电热的影响因素 题型8 特殊方法测电功率 题型9 电功与电热的综合计算 题型10 探究用电器的电功率实验 题型11 用电器的名牌 题型12 电费的计算 考 点 演 练 题型1 电功与电能 解｜题｜知｜识 （1）定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 （2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW•h）；1度＝1千瓦时＝1kW•h＝3.6×106J。 【典例1】如图所示，甲、乙是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，把它们并联在同一电路中，通电后，下列说法正确的是（　　） A．甲导体两端的电压大 B．通过乙导体的电流大 C．相同时间内电流通过甲导体做功多 D．甲、乙并联后的总电阻大于甲的电阻 【变式1】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。 【变式2】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。 【变式3】如图所示为一款具有反向充电技术的手机，其手机电池参数如表，对外充电时最大输出功率为40W，最多能输出总电能的50%。甲手机电池充满电储存的电能为　　 kW•h，图中甲手机正对乙手机充电，此时甲手机相当于　　 （填“电源”或“用电器”），按最大输出功率最多能对乙手机充电　　 h。 充电功率 210W 标称电压 4V 电池容量 5000mA•h 题型2 电功率的概念 解｜题｜知｜识 （1）定义：电流单位时间内所做的功。 （2）物理意义：表示电流做功快慢的物理量，用字母P表示，灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。 （3）国际单位：瓦特（W）；常用单位：千瓦（kW）。 【典例1】有甲、乙两个电热水壶，甲的容量为1L，乙的容量为1.5L。两个电热水壶各按上述容量烧开初温相同的一壶水，分别用时4min和5min。对于两个电热水壶电流做功多少和电流做功的快慢的比较，正确的是（　　） A．甲电流做功多、电流做功快 B．乙电流做功多、电流做功快 C．甲电流做功多、乙电流做功快 D．乙电流做功多、甲电流做功快 【变式1】如图是小浙连接的电路，开关闭合后，发现灯L2比L1亮。关于该电路分析错误的是（　　） A．L1的电阻比L2的电阻小 B．通过L1的电流比L2的电流大 C．L2两端电压比L1两端电压大 D．L2的实际功率比L1的实际功率大 【变式2】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 【变式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 题型3 电功率的计算 解｜题｜知｜识 （1）定义式：P＝UI．即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。 P表示电功率，单位是W；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过这段电路的电流，单位是A （2）导出式：P＝I2R，P．这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。 【典例1】如图所示，小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗，这现象说明（　　） A．通过两只灯泡的电流不相同 B．两只灯泡的电阻可能相等 C．两只灯泡的额定功率一定不相同 D．两只灯泡两端的电压一定不相同 【变式1】某种多功能电火锅可以实现小火、中火、大火三挡功率，使用时可通过旋钮开关实现功能转换，如图是电路原理图。电路中四个电阻阻值均为48.4Ω，小火、中火、大火所需加热功率依次增大，下列说法正确的是（　　） A．开关旋至“1”挡，电火锅处于“大火”挡 B．电火锅处于“小火”挡时，电路总电阻是48.4Ω C．“中火”挡加热功率是1000W D．“大火”挡电路总功率是“小火”的2倍 【变式2】如图甲所示，电源电压恒定，电压表V1量程为0～15V，电压表V2量程为0～3V，电流表A量程为0～0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。在保证电路元件安全的前提下，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有（　　） A．电源电压为3.5V B．定值电阻R1的阻值为2.5Ω C．定值电阻R1的最小电功率为0.45W D．滑动变阻器的调节范围2.5～20Ω 【变式3】一个用半导体材料制成的电阻D，其电流I随它两端电压U的关系如图（a）所示，如果它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个电阻消耗的电功率为P，现将它们连接为如图（b）所示的电路，再接在该电源的两端，设电阻D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，下列判断中错误的是（　　） A．P1＞P2 B．P1＞4PD C．PD＜P2 D．P1＜4P2 题型4 电能表的使用 解｜题｜知｜识 （1）参数的理解： 220V：表示电能表应该在220V的电路中使用； 10（20）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A； 50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用； 600revs/kW•h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过600圈． （2）电能的求法： ①测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）； ②测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能． 【典例1】小刚同学家的电能表上标有“600r/（kW•h）”字样，他用钟表记录了10min内电能表上的转盘转过120r，则他家的用电器在这段时间内消耗的电能是（　　） A．7.2kW•h B．0.72kW C．0.2kW D．0.2kW•h 【变式1】小强家安装的电能表如图甲所示，书房灯L及三孔插座的安装电路如图乙所示，为保证安全用电，下列说法正确的是（　　） A．电能表的转盘转的越快，说明用电器消耗电能越多 B．若保险丝熔断，可用铁丝代替 C．a端应接零线，b端应接火线 D．三孔插座的安装符合安全用电原则 【变式2】在家庭电路中，下列说法错误的是（　　） A．电能表用来显示所消耗的电能 B．用电器三脚插头中接地的脚弄掉后不能插入两孔插座中使用 C．电路中接入用电器过多可导致断路器“跳闸” D．36伏的电压对人体一定是安全的 题型5 伏安法测定电功率 解｜题｜知｜识 1、用电压表和电流表分别测量电压和电流值，根据P＝UI计算功率。 2、电路图如图 【典例1】某同学想测量标有“3.8V”字样的小灯泡正常工作时的电功率，连接了如图所示的实验电路。电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”。 （1）该同学观察到的现象和测得的数据如表。 实验序号 1 2 3 4 5 发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮 电压U/伏 1 2 3 3.8 4.5 电流I/安 0.2 0.22 0.25 0.30 0.34 由表中数据可得，小灯泡的额定功率是　 　 W。 （2）该同学根据表中数据，计算了各次实验的灯丝电阻，分析后认为，闭合开关前灯丝的阻值小于5Ω，该同学的理由是　 　 。 【变式1】在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压为2.5V的小灯泡、滑动变阻器、开关和导线若干，实物电路如图甲所示。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移动时小灯泡变亮）。 （2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，应调节滑片向　　 （填“A”或“B”）端移动。 （3）图丙是由实验数据绘制的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个完全相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为　　 W。 （4）有同学认为可先利用图丙中的数据求出小灯泡电阻的平均值R，再利用求出小灯泡的额定功率，请判断是否可行，并说明理由：　 　 。 【变式2】某同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时灯泡 　 　 （选填“不发光”“微弱发光”或“比正常亮”）。 （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 　 　 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ 　 　 （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 　 　 。 【变式3】研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图中电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据下表： 实验次数 1 2 3 4 5 电流（A） 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 电压（V） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 R0的电功率（W） 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90 （1）完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向　　 （选填“左”或“右”）移动到适当位置； （2）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为　　 瓦； （3）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P﹣I关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA′表示的含义是　 　 。 题型6 焦耳定律的计算 解｜题｜知｜识 （1）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，这个规律叫焦耳定律． （2）公式：Q＝I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）． （3）变形公式：Qt，Q＝UIt． 【典例1】如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”的实验装置，煤油的质量、初温均相同，5分钟后观察到甲瓶中温度计示数比乙瓶高，若电阻丝的电阻分别为R甲和R乙，通过的电流分别为I甲和I乙，则（　　） A．I甲＞I乙，R甲＞R乙 B．I甲＞I乙，R甲＜R乙 C．I甲＝I乙，R甲＜R乙 D．I甲＝I乙，R甲＞R乙 【变式1】如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（　　） A．电路中的最大电流为1A B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J C．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9 D．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 【变式2】如图是某电烤箱的内部简化电路图，下表是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计。已知R＝202欧。 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 高温挡 低温挡 200W （1）电烤箱A、B触点中连接火线的是　　 触点。 （2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于　 　 （选填“高温挡”或“低温挡”）。 （3）在额定电压下，电烤箱高温挡工作2分钟产生内能　 焦。 【变式3】在11月初查看电能表示数是，11月末查看时电能表读数如图甲所示。他家的破壁机如图乙，其部分参数如图丙。 （1）小艺家在11月份消耗的电能为　　 千瓦时。 （2）某次小艺仅接通破壁机的加热挡，关闭其它电器，通电4分钟后，家中的电能表指示灯闪烁160次，则当时破壁机的实际电压　　 （选填“大于”“小于”或“等于”）220伏； （3）当破壁机在额定电压220伏下仅使用破壁功能时，通过电动机的电流为2安，则电动机线圈在通电1分钟产生的热量为　 　 焦。 题型7 探究电热的影响因素 解｜题｜知｜识 1、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，即Q＝I2Rt。 2、实验电路： 【典例1】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 【变式1】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 【变式2】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R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1＝R3＝5Ω，R2＝10Ω，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R2和R3进行比较 B．闭合开关后，R1和R3的电功率之比是1：3 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 【变式3】小科用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关，他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨，当温度达到80℃时，该油墨会变成无色，以下选项不正确的是（　　） A．利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法 B．R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻 C．若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片P往右移 D．该实验控制的变量是电流和通电时间相同 题型8 特殊方法测电功率 解｜题｜知｜识 特殊方法测电功率，通常是利用单表和一已知阻值的电阻间接测量电压或电流，再通过P＝UI计算功率。 【典例1】小明所在的物理实验小组利用图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻，电源由三节新干电池串联组成。 （1）图甲中小明将一根导线连接错误，请你在接错的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确； （2）小明测量了小灯泡在不同电压下的电流，并绘制了如图丙A所示的图像，根据图像可知小灯泡的电流与电压并不成正比，原因是　 　 ； （3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是　 　 Ω； （4）另一组的小李想设计一个电路测灯泡的额定功率，老师给他一个额定电流为0.3A的小灯泡和一个阻值为20Ω的定值电阻R0，电源电压未知。小李设计的电路如图丁，请将以下实验步骤补充完整； ①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为0.3A； ②保持滑片P的位置不变，断开开关S2，闭合开关S、S1，电流表示数为0.2A；将滑动变阻器的滑片P移到最左端，电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率P＝　 W。 【变式1】在研究小灯泡的功率跟哪些因素有关实验中，小科利用“3V，5W”“3V，5W”“3V，15W”三个灯泡，设计了如图所示电路进行实验。小金进行了以下操作： ①按照电路图连接电路； ②闭合S1、S2、S3，记录数据； ③接下来断开　 ，记录数据； ④分析数据，得出结论。 请回答： （1）本实验中，灯泡的功率大小是通过　 　 来判断的（填“灯的亮度”或“电流和电压的乘积”）。 （2）为确保每次实验只有一个变量，“3V，15W”的灯泡应为　 （填“L1”“L2”或“L3”）。 （3）步骤2是研究电功率与　 　 的关系。 （4）在方便实验数据处理的前提下，将步骤③补充完整。 【变式2】小明利用如图甲测量“小灯泡正常发光时的电阻”，选用的电源电压为3.0V，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是小灯泡 　　 。 （2）观察图乙，在该图像中发现电流与电压不成正比，这是因为 　 　 。 （3）完成实验后，小明想测量另一个小灯泡的额定功率，重新设计了电路（如图丙），这个小灯泡正常工作的电流为I额，请完成实验步骤（已知电源电压为U、R2的最大阻值为R2）。 ①闭合开关S1、S2接1，　 　 ，使电流表示数为I额。 ②闭合开关S1、S2接2，　 　 ，调另一个滑动变阻器R1的滑片，使电流表示数为I额；再将滑动变阻器R2的滑片调到最右端，读出电流表的示数为I。 ③小灯泡的额定功率表达式为P额＝　 　 （用U、R2、I额、Ⅰ表示）。 【变式3】小温做“测量小灯泡电功率”的实验，准备了如下器材：电压为6V的电源，额定电压为2V的小灯泡L（电阻约为10Ω），电流表A1和A2（所测得的电流分别为I1、I2），阻值已知的定值电阻R0、开关S1、规格分别为“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”的滑动变阻器R1和R2，导线若干。 （1）为了顺利完成实验，小温应选用规格为 　 （选填“R1”或“R2”）的滑动变阻器。 （2）请在方框内画出实验的电路图。 （3）根据你设计的电路图写出小灯泡电功率的表达式为P＝　 　 （用I1、I2、R0表示）。 题型9 电功与电热的综合计算 解｜题｜知｜识 题型1：如表所示，是某家庭电热饮水机说明书的﹣些数据，用时13min将1L的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾．（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 热水箱容量 1L 加热时功率 500W 额定电压 220V 保温时功率 50W 求在这一过程中： （1）电热饮水机工作时的最大电流； （2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能； （3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量． 分析：（1）加热时饮水机的电流最大，根据P＝UI求出其大小； （2）根据W＝Pt求出在加热过程中电热饮水机消耗的电能； （3）一个标准大气压下水的沸点为100℃，根据密度公式求出水的质量，再根据Q＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量． 解：（1）加热时电流最大，根据P＝UI可得： I2.27A； （2）加热时间： t＝13min＝13×60s＝780s， 在加热过程中，电热饮水机消耗的电能： W＝Pt＝500W×780s＝3.9×105J； （3）水的体积： V＝1L＝10﹣3m3， ρ可得，水的质量： m＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×10﹣3m3＝lkg， 水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J． 答：（1）电热饮水机工作时的最大电流约为2.27A； （2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能为3.9×105J； （3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量为3.36×105J． 点评：本题考查了电功与热量的综合计算，涉及到电功率公式、电功公式、密度公式和吸热公式，关键是从表格中得出相关信息，计算过程要注意单位的换算． 题型2：在一次课外活动中，小华同学对家里的电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如表所示．（水的比热容为c＝4.2×103J/（kg•℃）． 观察对象 有关记录 研究活动 电磁炉 铭牌 U额＝220V P额＝1kW ①用电磁炉加热一壶水（水的质量m＝2kg，初温t0＝30℃） ②关闭家里其它用电器．只将该电磁炉接入电路烧水，观察到电能表表盘在5min内转了150r，最后测得水的温度t＝50℃ 电能表 铭牌 220V10 （40）A 50Hz2000r/kW•h 请你根据小华同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内： （1）水所吸收的热量； （2）电磁炉的实际功率； （3）电磁炉烧水的效率． 分析：（1）知道水壶内水的质量、水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量； （2）知道只将电磁炉接入电路烧水观察电能表，表盘在5min内转了150r，利用电能表的参数“2000r/kW•h”求电磁炉工作5min消耗的电能； 知道电磁炉工作5min消耗的电能，利用P求电磁炉的功率； （3）电磁炉烧水的效率等于水吸收的热量与电磁炉消耗电能的比值． 解： （1）Q吸＝c水m（t﹣t0） ＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（50℃﹣30℃） ＝1.68×105J； （2）电磁炉工作5min消耗的电能： W3.6×106J＝2.7×105J； 电磁炉的功率： P900W； （3）电磁炉烧水的效率： η62.2%． 答：（1）水所吸收的热量为1.68×105J； （2）电磁炉的实际功率为900W； （3）电磁炉烧水的效率为62.2%． 点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与生活及到了实际功率、额定电压、额定功率的理解，考查了消耗电能的计算、热量的计算、电功率的计算，对电能表参数的理解和运用是本题的关键． 【典例1】如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如下表。请解答下列问题： 型号 额定电压 打浆装置 电热装置 JYP﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率 180W 1000W 242W （1）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？[设该豆浆的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] （2）电阻R1和R2的阻值分别为多大　 　 ，　 　 ？ （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为多大？ 【变式1】如图是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。电路简化后如下图所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度的变化。求： （1）低温挡的功率； （2）先低温挡工作30s，再高温挡工作1min，该打印笔消耗的总电能； （3）R2的电阻值。 【变式2】如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为3420W和1000W，简化电路如图乙所示。 （1）在额定电压下，使用高温挡工作2h，电加热器消耗多少度电？ （2）电阻丝R2的阻值为多少？ （3）关闭其他所有用电器，单独使用该加热器在低温挡工作15分钟观察到表盘（如图丙所示）转动600转，此时加热器低温挡的实际电功率为多少？ 【变式3】如图所示是市场上某速热电热水器的工作原理简图，通过转动开关S可以实现冷水、温水和热水之间的切换，能做到5秒出热水，极大地方便了人们的生活。 （1）要使出水口出温水，应将开关S转到 　 　 位置（填“12”“23”或“34”）。 （2）电热水器出温水时的功率为550W，求电阻R1的阻值。 （3）已知R1＝3R2，在一次使用过程中，小科使用了2分钟热水，求电热水器消耗的电能。 题型10 探究用电器的电功率实验 解｜题｜知｜识 灯的亮暗与电功率有关，灯越亮，电功率越大。 【典例1】小科在“探究电功率与电流关系”的实验中，连接了如图甲的电路，其中电源电压保持3V不变，R为定值电阻。 （1）实验开始前，小科需要将滑动变阻器的滑片移到　　 端（填空“A”或“B”）。 （2）实验中，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图乙所示位置，由此可以推断电路故障是　 　 。 （3）替换了问题器材后，小科移动滑动变阻器进行多次实验，绘制了电阻R电功率（曲线A）和电路总功率（曲线B）随电流变化图像（如图丙），分析可知小科用的定值电阻阻值为　 　 Ω；请根据图丙推测滑动变阻器功率随电流变化的规律，并说明推测的依据：　 　 。 【变式1】某兴趣小组探究“在串联电路中，滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器接入电路的电阻大小之间的关系”。老师提供的器材有定值电阻R＝20Ω、标有“40Ω 2A”的滑动变阻器、电压表（量程为0～15V）、电流表（量程为0～0.6A）、电压恒定的电源、开关、导线若干。） （1）根据实验目的，将实物图连接完整，要求滑片往A端移动，电压表读数变大。 （2）连接好电路，闭合开关，移动滑片，获得了以下几组电压和电流数据，计算电功率并记录。本实验的结论是 　 　 。 （3）请将表中的数值补充完整①　 、②　 　 。 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压（V） 8 7.2 6 4 2.4 0 电流（A） 0.2 0.24 0.3 0.4 0.48 0.6 电功率（W） 1.6 1.728 1.8 ① 1.152 ② 【变式3】在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中，小组同学猜想：小灯泡的电功率可能与电压、电流有关，于是他们设计了如图所示的三个电路图： （1）你认为图 　 　 电路可以“研究小灯泡的电功率与电压的关系”。 （2）小组同学经过分析讨论，选择正确的电路进行实验，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是 　 　 。 （3）小聪小组认为用甲图可以研究“小灯泡电功率与电流的关系”，他们用 　 　 （选填“不同规格”或“相同规格”）的小灯泡替换L1，则接下去的操作是：　 　 。 题型11 用电器的名牌 解｜题｜知｜识 用电器铭牌上的信息重点掌握额定电压、额定功率等信息。 【典例1】如图是某型号全自动洗衣机的铭牌，你能读懂哪些内容？ 题型12 电费的计算 解｜题｜知｜识 某段时间电能表上先后两次读数之差，就是这段时间电路消耗的电能，再计算电费。 过 关 验 收 1．电视机处于待机状态时仍然会消耗电能。若某电视机待机功率为10W，一天待机20h，消耗的电能为多少千瓦时？该电视机待机30天消耗的电能可供一盏25W的电灯正常工作多少小时？ 2．如图甲所示，电源电压恒为9V，滑动变阻器的最大阻值为100Ω，电流在0.1～0.4A之间时电子元件能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示，下列判断不正确的是（　　） A．电子元件正常工作时，电路消耗的最小功率为0.9W B．为使电子元件正常工作，滑动变阻器阻值范围应为12.5～70Ω C．当P在中点时，电子元件与滑动变阻器的电压之比为1：1 D．电流在0.1～0.4A之间变化时，电子元件的电阻也是不断变化的 3．某科学小组用L1、L2两个小灯泡及其它必要元件，设计了如图甲、乙、丙三个电路，电源电压相同且恒定不变，闭合开关后电路消耗的总功率P甲、P乙、P丙的关系是（　　） A．P乙＜P甲＜P丙 B．P甲＞P乙＞P丙 C．P甲＝P乙＝P丙 D．P甲＝P丙＜P乙 4．如图，甲、乙为两只相同电表（可视为电流表或电压表），当闭合S1、S2时，甲、乙两表示数之比为3：2，则甲、乙均为　 　 表，此时电路总功率为P1。若同时更换两电表种类，并只闭合其中一个开关，两表均有正常示数，此时电路总功率为P2。则P1：P2为　 　 。 5．有一种亮度可以调节的小夜灯，其电路图如图甲所示。电源电压为9V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示，灯泡L的额定电压为6V，则灯泡L的额定功率为 　 　 V；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为1.8W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为 　 　 Ω。 6．汽车前面的大灯通常有“远光”和“近光”两种照明方式。如图甲所示是汽车其中一个大灯的电路图，A和B是灯泡内的两条灯丝，S为扇形旋钮开关。当切换到近光灯挡位时大灯只有一条灯丝通电工作，切换到远光灯挡位时，大灯的A、B两条灯丝同时通电工作。 （1）当切换到远光灯时，开关S与触点 　 　 （选填“1和2”“2和3”或“3和4”）接触。 （2）司机某次用车10分钟，其中一个大灯的功率与时间的关系如图乙所示，10分钟内这个大灯消耗的电能为 　 　 J。 （3）汽车供电的蓄电池电压为12V，最大容量为60Ah。某天晚上，车熄火时司机忘记关闭远光灯，则车上蓄电池最多能供两个远光灯正常工作 　 　 h。（结果保留1位小数） 7．如图甲为某款双控温多功能家用涮烤两用分体电火锅。该锅可实现汤锅、烧烤同时进行，也可以分开控制。其部分简化电路图如图乙；开关S1控制对中央区域汤锅进行加热的电路，R1、R2均为加热电阻，R2与温控开关并联，可以实现汤锅的保温和加热功能；两烧烤盘区域S左、S右可分别控制左右两盘的加热电阻R左、R右。该涮烤锅部分参数如表所示。求： 额定电压 额定功率 汤锅 烧烤盘 220V 加热 保温 左盘 右盘 1000W 800W 400W （1）汤锅加热状态正常工作时，R1的电阻为多少？ （2）若R2的电阻为51.6Ω，则该汤锅保温挡的额定保温功率为多少？ （3）在一次野外烧烤中通过很长的导线从一电压为220V的农家将电源引到烧烤点，发现烤肉速度比较慢。经分析因为距离远，导线有一定电阻（但远小于加热电阻阻值），所以导线会消耗些电能；当只让烧烤盘右盘工作时，测得右盘的实际功率只有324W，求此时导线上消耗的电功率。 8．如表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。 太阳能电池板 风力发电机 蓄电池 LED灯 电池板的总面积 12.0m/s最大限制风速12.0m/s 电池容量 150Ah 额定电压 24V 光电转化效率 20% 最大输出功率 400W 额定电压 12V 额定功率 60W （1）该型号LED灯正常工作时的电流为多少？ （2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1kW的时候，太阳能电池板的输出功率为多少？ （3）100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗多少电能？ 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．某校的学生发明的电热课椅主要由坐垫和脚踏组成，它的电路示意图如下。坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260Ω、150Ω，脚踏内的电热丝R1的阻值为400Ω。闭合开关S1，调节开关S2，可以使脚踏分别处于“低温挡”、“中温挡”、“高温挡”（不考虑温度的变化对电阻的影响）。 （1）开关S1闭合，S2接b触点时，总电阻为多大？ （2）该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦？ （3）当脚踏处于中温挡时，坐垫与脚踏在10秒内产生的热量是多少焦？ 11．如图是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到沸腾；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2是加热用的阻值为55Ω的电热丝；R1是阻值为145Ω的电阻。 （1）在加热状态下，电饭锅正常工作30min产生多少热量？ （2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率为多大？ 12．厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕.该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中R1、R2均为发热电阻（假定电阻不随温度变化），部分参数如下表所示。求： 额定电压/V 220 额定功率/W 高温1100 中温880 低温176 （1）当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，蛋糕机处于 　 　 挡（选填“高温”、“中温”或“低温”）； （2）该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量； （3）该蛋糕机正常工作时R2的电阻值。 13．如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是控温开关。电热毯铭牌上标有“220V 40W”字样，请回答（不考虑温度对电阻值的影响）： （1）要使电热毯处于低温挡，开关S应处于　 　 （填“断开”或“闭合”）状态。 （2）计算发热电阻丝R0的阻值是多大？ （3）当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为0.1A，则在50min内R0产生的热量是多少？ 14．如图所示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图，R1、R2为电热丝，其中R2＝242Ω，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服。 （1）请分析电路图，闭合S1，当S2　 　 时（选填“闭合”或“断开”），电熨斗处于高温挡； （2）电熨斗处于低温挡时，正常工作功率为1100W。则R1的电阻是多大？ （3）电熨斗在高温挡状态下正常工作，通电多长时间电路中会产生3.9×104J的热量？ 15．电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅，表格是该型号的参数，图乙是其内部电路的简化图，R1、R2为电热丝。 项目 参数 额定电压 220伏 加热功率 1000瓦 保温功率 100瓦 气压设定值 175千帕 容量 5L （1）当电压力锅处于保温状态时，开关S处于 　 　 状态。（选填“闭合”或“断开”） （2）加热时电压力锅的电阻大小为多少？ （3）图丙表示电压力锅在额定电压下工作时，电功率与时间的关系。图中阴影部分面积表示什么，并列式计算它的大小。 （4）不计热量损失，根据图丙数据，在加热状态时可以使20℃的5升水温度升高多少℃？[ρ水＝1.0×103千克/米3，c水＝4.2×103焦/（千克•℃）] 16．如图甲所示是某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温挡，正常工作时，保温挡功率为110W。] （1）求饮水机在保温挡正常工作时的电流。 （2）求R2的阻值。 （3）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃加热前后，公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η。 17．一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。 额定电压 220V 加热功率 1210W 磨豆功率 110W 保温功率 88W （1）当闭合开关 　 、断开其他开关时，咖啡机处于磨豆阶段。 （2）当S2、S3都闭合时，咖啡机处于加热阶段；当S2闭合，S3断开时咖啡机处于保温阶段。求R2的阻值大小。（不考虑温度对电阻的影响） （3）在额定电压下只让咖啡机加热挡单独工作，观察到家中的电能表表盘（如丙图）在2分钟内电能表指示灯闪烁了 　 　 次。 18．如图甲所示是一种电热水龙头，图乙是它的电路简图。电热水龙头的旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝，R2＝55Ω，温水挡的电功率是2.2kW。试回答或求解下列问题： （1）当开关S同时接触1、2触点时，水龙头放出的是 　　 （选填“冷水”“温水”或“热水”）。 （2）电热丝R1的阻值是多少？ （3）在某次使用该电热水龙头的过程中，流出的水的水温随时间变化关系如图丙所示，则在该次使用过程中消耗的总电能是多少？ 19．一鸣同学家买了一个电热水壶，其铭牌上部分信息如表所示。求： 额定电压 220V 频率 50Hz 额定容量 1.8L 额定功率 1000W （1）该电热水壶正常工作时的电阻是多少？ （2）用该电热水壶将1.5L的水从20℃加热到100℃水吸收的热量是多少？ （3）一鸣断开家中的其它用电器，只让电热水壶工作，测得2min内电能表指示灯闪烁了96次（电能表如图所示），此电热水壶的实际功率是多少？ 20．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．甲比乙消耗电能少 C．甲比乙的工作电流大 D．乙比甲的工作时间短 学科网（北京）股份有限公司 $