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第十三章 电功和电功率 章节复习
【新教材北师大版】
【知识框架+知识精讲(5个知识归纳+10个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
知识归纳
【知识点1 电能和电功】
1. 电功与电能
(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。
2. 电功与电能的计算
(1)电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压,电路中的电流和通电时间的乘积。计算公式:W=UIt=Pt(适用于所有电路)
(2)对于纯电阻电路可推导出:
①串联电路中常用公式:W=I2Rt;
②并联电路中常用公式:,W1:W2=R2:R1;
③无论用电器串联或并联,计算在一定时间所做的总功,常用公式W=W1+W2+…Wn。
3. 电功的计算公式:W=UIt。
(1)U表示某段电路两端的电压,单位是V。
(2)I表示通过该电路的电流,单位是A。
(3)t表示通电时间,单位是s。
(4)W表示电流在该段电路上所做的功,单位是J。
4. 电能表参数的理解
(1)220V:表示电能表应该在220V的电路中使用。
(2)10(20)A:表示该电能表的标定电流是10A,额定最大电流是20A。
(3)50Hz:表示电能表在50Hz的交流电路中使用。
(4)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。
【例1】(2026·河南焦作·期末)图甲是标有“8V 4.8W”的小灯泡L的I﹣U图像。将小灯泡L接入图乙所示的电路中,只闭合开关S时小灯泡正常发光,则电源电压为 V,再闭合开关S1,电流表示数为1.6A,则定值电阻R的阻值为 Ω。若将小灯泡L与定值电阻R串联接在该电源两端,测得小灯泡L和定值电阻R两端的电压相等,则1min内电路消耗的总电能为 J。
【答案】8;8;240。
【解析】(1)只闭合开关S时,电路为灯泡的简单电路,电流表测量电路电流,小灯泡正常发光,则电源电压U=UL=8V;
(2)灯泡的额定电压为8V,由图甲可知灯泡的额定电流为0.6A;再闭合开关S1,灯泡和定值电阻并联,电流表测量干路电流,电流表示数为1.6A,因并联电路中各支路互不影响,则灯泡仍然正常发光,所以通过灯泡的电流仍为0.6A,根据并联电路的电流特点可知,通过定值电阻的电流:IR=I﹣IL=1.6A﹣0.6A=1A,根据欧姆定律可知定值电阻R的阻值为:R8Ω。
(3)若将小灯泡L与定值电阻R串联接在该电源两端,测得小灯泡L和定值电阻R两端的电压相等,则根据串联电路的电压特点可知灯泡两端电压UL′4V,从图中可知此时电路中的电流I′=0.5A,则1min内电路消耗的总电能为:W=UI′t=8V×0.5A×60s=240J。
【变式1-1】如图所示电路,电阻,。当开关S闭合后,下列说法正确的是( )
A.电压表V1、V2的示数之比为3∶1
B.相等时间内R1、R2消耗的电能之比为1∶3
C.R1两端电压与R2两端电压之比为1∶3
D.通过电阻R1、R2的电流之比为1∶1
【答案】D
【解析】D.当开关S闭合后,电阻R1、R2串联,根据串联电路中电流处处相等,故通过电阻R1、R2的电流之比为1∶1,故D正确;
A.电压表V1测电源电压,电压表V2测R1两端电压。根据串联电路的分压原理,电压表V1、V2的示数之比,故A错误;
B.根据可得,相等时间内R1、R2消耗的电能之比,故B错误;
C.R1两端电压与R2两端电压之比为,故C错误。
故选A。
【变式1-2】(2026·河北邢台·期末)小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的关系图像如图乙所示,B图像所代表元件的阻值为 Ω,当电压表示数为8V时,小灯泡L和定值电阻R在10s内消耗的总电能为 J。
【答案】40 48
【解析】[1]如图乙所示,B图像所代表元件的电流与电压成正比,即B的阻值是一定的,当B的电压为8.0V时,通过它的电流为0.2A,则B的阻值为
[2]分析电路图可知,小灯泡L和定值电阻R并联。电压表测量L和R并联的总电压,当电压表示数为8V时,灯泡L和定值电阻R的电压均为8V,由乙图可知,此时通过它们的电流分别为0.4A和0.2A。在10s内灯泡L和定值电阻R消耗的总电能为。
【例2】(2025·四川广安·中考真题)小强上次查看家里的电能表显示为,本次查看时电能表示数如图所示,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.在这段时间内消耗的电能为792kW•h
C.小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
D.只将一台标有“220V,1000W”的电热水器接入电路中,正常工作5min,电能表的指示灯闪烁300次
【答案】D
【解析】A、电能表是测量电功的仪表,不是电功率,故A错误;
B、电能表前、后的示数为8553.2kW•h、8632.4kW•h,这段时间内消耗的电能为:8632.4kW•h﹣8553.2kW•h=79.2kW•h,故B错误;
C、由图知,电能表的工作电压是220V,电能表平时工作允许通过的最大电流为20A,小强家同时使用的用电器最大总功率:P最大=UI最大=220V×20A=4400W,故C错误;D、电热水器正常工作时的电功率P=P额=1000W=1kW,单独正常工作5min消耗的电能:W=Pt=1kWhkW•h,
3600imp/(kW•h)表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能,电能表的指示灯闪烁3600次,
这段时间内电能表指示灯闪烁的次数:n=3600imp/(kW•h)kW•h=300imp(次),故D正确。
故选:D。
【变式2-1】(2026·福建福州·期末)小福家的电能表表盘如图所示,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.电能表的示数为45566kW•h
C.脉冲灯闪烁频率越快,说明消耗电量越多
D.消耗0.5kW•h电能,脉冲灯闪烁800次
【答案】D
【解析】A、电能表是测量消耗电功的仪表,不是电功率,故A错误;
B、电能表的最后一位数是小数,单位是kW•h,图示电能表的示数为4556.6kW•h,故B错误;
C、电能表脉冲灯闪烁的快慢反映了做功的快慢,不是消耗电量的多少,故C错误;
D、1600imp/(kW•h)表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能,电能表的脉冲灯闪烁1600次,消耗0.5kW•h电能,脉冲灯闪烁的次数为800,故D正确。故选:D。
【变式2-2】(2026·陕西西安·期末)如图所示分别是小朵家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知,下列选项中正确的是( )
A.电能表是测量用电器消耗电功率的仪表
B.小朵家上个月消耗的电能为
C.电能表上指示灯闪烁的次数越多,说明电路中消耗的电能越多
D.小朵家家庭电路中的干路电流不得超过
【答案】C
【解析】A.电能表是测量用电器消耗电能的仪表,而不是电功率,故A 错误;
B.电能表最后一位是小数位,上月初读数为,上月末读数为,小朵家上个月消耗的电能为
故B错误;
C.电能表上指示灯闪烁的次数越多,说明电路中消耗的电能越多。因为电能表的工作原理是通过测量电流做功来计量电能,指示灯闪烁频率与电能消耗成正比,故C 正确;
D.小朵家家庭电路中的干路电流不得超过40A(括号内的40A是允许通过的最大电流),而不是10A,故D错误。故选C。
【知识点2 电功率】
1. 电功率的概念
(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)。
(4)电功与电功率的区别:用电器消耗电能的多少为电功,而消耗电能的快慢叫电功率。
2. 额定电压、额定功率、实际电压、实际功率
(1)用电器正常工作时的电压叫额定电压;用电器在额定电压下的功率叫额定功率。
(2)用电器实际工作时的电压叫实际电压;用电器在实际电压下的功率叫实际功率。
3. 电功率与时间、电压、电流间的关系
(1)电功率与电能、时间的关系::电功率是反映电能消耗快慢的物理量,定义为1秒钟内消耗电能的多少,因此,用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间,就得到定义式。
公式在使用时单位要统一,有两种可用
①电功率用瓦(W),电能用焦耳(J),时间用秒(s)。
②电功率用千瓦(kW),电能用千瓦时(kW•h 度),时间用小时(h)。
(2)电功率与电压、电流的关系:在电压相等的情况下,通过灯泡的电流越大,灯泡消耗的电功率越大;在电流相同的情况,电功率的大小与电压的大小有关,且与电压成正比;在电压相同的情况,电功率的大小与电流的大小有关,且与电流成正比。
4. 电功率的计算
(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,,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。
5. 探究小灯泡的电功率实验
(1)实验目的:用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
(4)实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查电路无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数等于2.5V时,停止滑动,记录此时电流表的示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤③调节滑动变阻器的滑片,分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍(注意不能超过小灯泡的额定电压太多,否则会损坏小灯泡),记录每一次对应电流表示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤④将实验中记录的数据分别代入P=UI,算出小灯泡的实际功率,并填人表格中;
步骤⑤整理实验器材。
(5)实验分析和结论
①小灯泡的发光情况由它的实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮。
②灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变,电压越大,功率越大。
③灯泡的实际功率可以等于额定功率,也可以不等于额定功率。
【例3】(2026·北京海淀区·期末)将标有“6V,6W”的甲灯泡和“6V,3W”的乙灯泡串联后,接在电压为9V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.甲灯能正常发光 B.乙灯能正常发光
C.两灯均能正常发光 D.两灯均不能正常发光
【答案】B
【解析】由P=UI得R,求得:甲灯灯丝电阻R甲Ω;乙灯灯丝电阻R乙;两灯串联后接在9V的电源上,电路的总电阻R=R甲+R乙=6Ω+12Ω=18Ω,
电路中的电流I0.5A; 根据P=UI=I2R得:甲灯消耗的实际功率P实甲=I2R甲=(0.5A)2×6Ω=1.5W;乙灯消耗的实际功率P实乙=I2R乙=(0.5A)2×12Ω=3W;
因甲灯消耗的实际功率小于其额定功率,不能正常发光;乙灯消耗的实际功率等于其额定功率,能正常发光。故选:B。
【变式3-1】(2026·陕西西安·期末)标有“6V,3W”和“6V,6W”的灯L1和L2,假设两灯灯丝电阻不变,若将它们串联在某电源上,在保证电路安全的条件下,使其中一个灯泡正常发光,下列说法正确的是( )
A.电源电压为12V
B.电路消耗的总功率为4.5W
C.灯L2和L1的发光亮度相同
D.灯L1两端的电压比灯L2两端的电压小
【答案】B
【解析】A.两个灯泡的额定电流分别为,
两个灯泡的电阻分别为,
在保证电路安全的条件下,使其中一个灯正常发光,将它们串联在某电源上,通过它们的电流相等,因为L1的额定电流小于L2的额定电流,所以通过电路的电流是0.5A,L1正常发光,L2不能正常发光,电源电压为U=I1R1+I1R2=0.5A×12Ω+0.5A×6Ω=9V,故A错误;
B.根据P=UI可知,电路消耗的总功率为P=UI1=9V×0.5A=4.5W,故B正确;
C.灯的亮度取决于灯消耗的实际功率,当两灯串联时通过它们的电流相等,且L1的电阻大于L2的电阻,根据P=I2R可知,灯L1消耗的功率大于L2消耗的功率,灯L1比L2亮,故C错误;
D.两灯串联,通过的电流相等,且L1的电阻大于L2的电阻,根据串联分压原理可知,L1两端的电压大于L2两端的电压,故D错误。故选:B。
【变式3-2】(2026·四川成都·期末)如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.4A,小灯泡消耗的功率为0.4W;当滑片P移至中点时,电压表示数变化了1.5V,此时小灯泡正常发光,且消耗的功率为1.5W。下列说法中正确的是( )
A.电源电压4V
B.小灯泡正常发光时的电阻2.5Ω
C.滑动变阻器最大阻值15Ω
D.滑动变阻器的滑片P在中点时,滑动变阻器所消耗的电功率4.2W
【答案】C
【解析】电源电压不变,闭合开关后,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.4A,小灯泡消耗的功率为0.4W;当滑片P移至中点时,电压表示数变化了1.5V,此时小灯泡正常发光,且消耗的功率为1.5W;小灯泡的电功率变大,说明滑片向左移动,电压表的示数是增大1.5V,可得电压表的示数为1V+1.5V=2.5V,即小灯泡正常发光时的电压为2.5V;且可确定滑片P原来在某一端点是最右端,阻值最大处。
ABC.当滑片P在阻值最大端时:
电压表测小灯泡的两端的电压,灯泡的电压为:,则电压表的示数为1V;
电源电压为:U=1V+0.4A×R……①
当滑片P移至中点时:小灯泡正常发光,电压为2.5V,消耗的功率为1.5W;小灯泡正常发光时的电阻为:;
电路中的电流为:,电源电压为:U=2.5V+0.6AR……②
联立①②可得电源电压U=7V,滑动变阻器的最大值R=15Ω;故A、B错误,C正确;
D.滑动变阻器的滑片P在中点时,滑动变阻器所消耗的电功率为:2.7W,故D错误。故选:C。
【例4】(2026·湖北武汉·期末)如图甲所示的电路,电源电压4.5V不变。R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“xΩ 1A”字样,其铭牌上所标的最大阻值模糊不清,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A。先闭合开关S、S1,断开S2、S3,将滑动变阻器R2的滑片从最右端移到最左端;再闭合开关S、S2、S3,断开S1,在保证电路安全的前提下最大范围移动滑动变阻器,两次实验中电流表与电压表示数的关系图像如图乙所示。则关于此电路的说法正确的是( )
A.灯泡L的额定电压为3V
B.定值电阻R1的阻值为20Ω
C.R1的最大功率为1.35W
D.该电路的最大与最小功率之比为3:1
【答案】C
【解析】A.闭合开关S、S2、S3,断开S1,小灯泡与滑动变阻器串联,图乙中上面图像为此时电流表与电压表示数的关系。电路电流最大为0.3A,此时滑动变阻器两端电压为0,因此小灯泡两端电压等于电源电压为4.5V;因为在保证电路安全的前提下最大范围移动滑动变阻器,只能确定灯的电压可以等于4.5V,并不代表额定电压就是4.5V,但肯定不是3V,故A错误;
BC.闭合开关S、S1断开S2、S3,分析电路可知R1与R2串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器滑片左侧电阻的电压,根据欧姆定律可知,将滑动变阻器R2的滑片从最右端移到最左端,总电阻不变,因此电流不变,电压表示数变化,因此图乙中下面图像为此时电流表与电压表示数的关系;由图像可知,当电压表示数为3V时,滑动变阻器阻值最大,即R滑max30Ω,
此时R1两端电压为1.5V,则定值电阻R1的阻值为R115Ω,故B错误;
C.闭合开关S、S1、S3,断开S2,定值电阻和滑动变阻器串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,
将滑动变阻器R2的滑片移到最左端时,电路为定值电阻R1的简单电路,其两端的电压最大等于电源电压,根据P可知此时R1的功率最大,
则R1的最大功率:P1max1.35W,故C正确;
D.由前面解答可知,灯泡两端的电压可达到4.5V(只有灯泡接入电路),此时通过灯泡的电流最大为0.3A,则小灯泡的最大电功率为PL=UIL=4.5V×0.3A=1.35W,
当所有开关均闭合,且变阻器滑片移到最左端时,灯泡和定值电阻R1并联,根据前面解答和并联电路的特点可知,此时灯泡的电功率与定值电阻R1的电功率相同,都为最大值1.35W,
则此时电路的电功率最大为:P总max=1.35W×2=2.7W;
由图乙可知电路中的最小电流为0.1A(此时变阻器的最大阻值与电阻R1串联),
则电路的最小电功率:P总min=UImin=4.5V×0.1A=0.45W,
则该电路的最大与最小功率之比为2.7W:0.45W=6:1,故D错误。
故选:C。
【变式4-1】如图甲所示的电路,R0为定值电阻,R为滑动变阻器(0~25Ω)。闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表示数U,电流表示数I,作出U﹣I关系图象如图乙所示。则下列判断正确的有( )
A.R0的阻值为15Ω
B.电源电压为2.5V
C.当电压表示数为2V时,电路消耗的总功率为0.6W
D.当电压表示数为1V时,滑动变阻器消耗的电功率最大
【答案】C
【解析】AB、由图甲知R0和变阻器R串联,电流表测量串联电路电流,电压表测量R两端电压,由图乙知,当I=0.1A时,变阻器两端电压U=2.5V,当I'=0.4A时,变阻器两端电压U'=1V,
则电源电压U总=U+IR0=2.5V+0.1A×R0……①
电源电压U总=U'+I'R0=1V+0.4A×R0……②
解方程组得:U总=3V,R0=5Ω,故AB错误;
C、当电压表示数为2V时,电路消耗的总功率P总=U总I'=3V×0.2A=0.6W,故C正确;
D、变阻器消耗的功率PRR,则当R=R0时,滑动变阻器消耗的电功率最大,由串联分压可知,此时电压表电压为电源电压的一半,即当电压表示数为1.5V时,滑动变阻器消耗的电功率最大,故D错误。
故选:C。
【变式4-2】(2026·河南郑州·期末)物理兴趣小组的同学,为了探究滑动变阻器的电流、电压关系,按照如图甲的电路进行实验。闭合开关S,让滑片P从最右端开始向左滑动,测量滑片到最右端的距离x,同时观察电压表、电流表的示数,记录数据并绘制电压表读数U与x的关系图象如图乙所示,电流表读数I与x的关系图象如图丙所示。根据题目信息,下列说法中错误的是( )
A.由图乙可知,电源电压3.0V,滑动变阻器出现了断路故障,且断点位置x=5cm
B.滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化2Ω
C.滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是20Ω
D.若电流表的量程为0~3A,则此电路的最大功率可达4.5W
【答案】C
【解析】A、由图甲可知:滑动变阻器与R0串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中电流;当滑动变阻器的电阻丝有断点时,电压表测量电源电压,
由图乙可知,当x<5cm时,电压表示数保持3.0V不变,则电源电压为3.0V;断点处离变阻器最右端5cm,故A正确;
B、由欧姆定律可得,当x=5cm时,滑动变阻器接入电路中的电阻R118Ω,
当x=10cm时,电压表示数U2=2.4V,电流表示数I2=0.3A,则R28Ω,
故滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量是ΔR=R1﹣R2=18Ω﹣8Ω=10Ω,
所以从断点处滑片P向左滑动的过程中,该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化是2Ω,故B正确;
C、该滑动变阻器没有断路时的总电阻值:R总=R1+5cm×2Ω/cm=18Ω+10Ω=28Ω,故C错误;
D、当x=5cm时,由乙、丙图可知,电压表示数U1=2.7V,电流表示数I1=0.15A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R0两端的电压:U01=U﹣U1=3.0V﹣2.7V=0.3V,
由欧姆定律可得,电阻R0的阻值:R02Ω;
当滑动变阻器滑片P在最左端,接入电路的电阻为零,电路中只有R0连入电路,此时电路中的电流最大,功率最大,电路中的最大电流:I最大1.5A<3A,没有超过电流表的量程;
则此电路的最大功率:P最大4.5W,故D正确。故选:C。
【知识点3 焦耳定律】
1. 实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关
(1)实验目的、原理、方法
实验目的:探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关;
实验原理:根据U形管液体升高高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少;
实验方法:控制变量法、转换法。
(2)电流产生的热量与电阻的关系
实验步骤
步骤①如图甲所示,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。两个密闭容器中都有一段电阻丝,右边容器中的电阻比较大;
步骤②两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后,比较两个U形管中液面高度的变化;
步骤③整理实验器材。
实验结论:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。
(3)电流产生的热量与电流的关系
实验步骤
步骤①如图乙所示,两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部,将一个电阻和这个容器内的电阻并联,因此通过两容器中电阻的电流不同;
步骤②通电时间相同的情况下,观察两个U形管中液面高度的变化;
步骤③整理实验器材。
实验结论:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。
2. 焦耳定律的定义和应用
(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:,Q=UIt。
(4)在纯电阻电路中,电能全部转化为热能,电功等于电热,即W=Q;在非纯电阻电路中,电能大部分转化为其他能,已小部分转化为热能,电功大于电热,W=Q+W其他。
(5)探究电热与哪些因素有关:①怎样用转换法体现电热:用温度计升高的度数;用细管内液柱升高的高度;用气球膨胀的大小;②怎样用控制变量法研究与电阻的关系:串联时控制电流和通电时间一定,并联时控制电压与通电时间一定。
3. 焦耳定律的计算公式及其应用
(1)电热与电能的关系:纯电阻电路时Q=W;非纯电阻电路时Q<W。
(2)电热与电功的关系
物理量
电功
电功率
焦耳定律
适用范围
基本公式
W=UIt
P=UI
Q=I2Rt
普遍适用
导出公式
=I2Rt
=I2R
=UIt
纯电阻电路W=Q
(3)公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式,与W=UIt不能通用.W=UIt是电流做功的计算公式,如果电流做功时,只有热效应,则两公式是等效的;如果电流做功时,同时有其他能量转化,像电动机工作时,电能既转化为热能,也转化为动能,则Q=I2Rt只是转化为电热的部分,W=UIt则是总的电功,只有对纯电阻电路才有W=Q,对非纯电阻电路Q<W。
4. 电热的利用与防止
(1)电流的热效应:电流通过导体时电能转化成热,这个现象叫做电流的热效应。
(2)电流热效应的实质:是电流通过导体时,由电能转化为内能。
(3)电热器:电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高,且便于控制和调节电流。
(4)有时人们利用电热,如电饭锅、电熨斗等;有时人们防止电热产生的危害,如散热孔、散热片、散热风扇等。
【例5】(2025·四川巴中·中考真题)实验室里有一小灯泡的铭牌模糊不清,只能看清小灯泡的额定电流I额=0.3A,为了测出该小灯泡的额定功率,小明和小王分别设计了两种不同的测量方案,请你帮助完善。
方案一:(1)请用笔画线代替导线帮小明补全甲图的实物电路。(要求:只连一根导线且不交叉)
(2)甲图中,闭合开关前,滑片P应位于 (选填“A”或“B”)端。
(3)当滑动变阻器的滑片位于某位置时,电流表的示数为0.2A,为了测出小灯泡的额定功率,应向
(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片。
(4)当电流表的示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
方案二:
(5)小王同学设计了如图丙所示的电路图,电源电压不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大电阻为R0,实验步骤如下:
①闭合开关S和S1,断开S2,调节R2,使电流表的示数为0.3A;
②保持R2不变,闭合开关S和S2,断开S1,调节R1,使电流表的示数仍为0.3A;
③保持R1不变,接着将R2的滑片P调至最左端,记下电流表的示数为I1,再将R2的滑片P调至最右端,记下电流表的示数为I2,则小灯泡额定功率的表达式P额= (用I额、R0、I1、I2表示)。
【答案】(1);(2)B;(3)A;(4)0.75;(5)。
【解析】(1)根据实验原理和滑动变阻器的使用规则,将C或D接线柱与灯泡的右接线柱连接起来,如上图所示:
(2)闭合开关前,滑片P置于最大阻值B处。
(3)此时电流表的电流低于灯泡的额定电流,应向A端移动滑动变阻器的滑片。
(4)此时电压表的示数为2.5V。所以灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
(5)实验通过两步操作实现“R1等效替代 R额”:
S、S1闭合,S2断开,小灯泡与 R2串联,调节 R2使电流为 0.3A(小灯泡正常发光),此时电路总电阻为 R灯+R2;S、S2闭合,S1断开,保持 R2不变,R1与 R2串联,调节 R1使电流仍为 0.3A,此时电路总电阻为 R1+R2。由于电源电压 U 不变、电流I不变,R灯+R2=R1+R2,即 R1=R灯=R额(R1等效替代了小灯泡的额定电阻)。
二、推导 R1的阻值(即 R额)第三步实验通过 R1与 R2的“串联、最大阻值串联”两种状态,结合欧姆定律列方程求解 R1:
状态 1:R2滑片调至最左端(R2接入电阻为 0),电路中只有 R1,电流为 I1。根据欧姆定律:U=I1R1——(1)。
状态 2:R2滑片调至最右端(R2接入最大电阻 R0),R1与R0串联,电流为I2。根据串联电路电阻规律和欧姆定律:U=I2(R1+R0)——(2)。
因电源电压 U 不变,联立(1)(2):R1。三、小灯泡的额定功率P额=I额2R灯。
【变式5-1】(2026·云南昆明·期末)同学们测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。
(1)实验前,电流表指针位置如图甲所示,应对电流表进行 。
(2)同学们连接的电路如图乙所示,经检查发现A、E两点间的导线连接错误,应改接到 两点之间;更正错误后,将滑动变阻器的滑片置于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不亮,经检查发现小灯泡灯丝断了,此时电压表
(选填“有”或“无”)示数。排除故障后继续实验,移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,继续调节滑动变阻器,使电压表示数低于、略高于小灯泡的额定电压。实验数据和现象记录如表,表中a处的数据为 。
实验次数
小灯泡两端的电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
小灯泡的亮度
1
a
0.30
正常发光
2
2.0
0.26
较暗
3
3.0
0.32
较亮
(4)分析表格中的信息可知小灯泡的额定功率为 W,小灯泡的实际功率越 ,小灯泡越亮。某同学通过计算不同电压下小灯泡电功率的平均值来减小误差,这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的。
【答案】(1)调零;(2)B、E;右;(3)有;2.5;(4)0.75;大;错误。
【解析】(1)由图甲可知,使用前,电流表的指针没有对准零刻度线,故应对电流表进行调零;
(2)测量小灯泡的电功率时,小灯泡应串联在电路中,电压表并联在小灯泡两端,测小灯泡两端的电压。图乙中,小灯泡和电压表被短路,应将A、E两点间的导线,改接到B、E两点之间;
实验中,为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即最右端;
(3)小灯泡灯丝断了,此时电压表串联电路中,电压表仍能与电源连通,电压表有示数;
第1次实验中,小灯泡正常发光,它两端的实际电压等于额定电压,为2.5V,即a处的数据为2.5;
(4)根据表中数据和现象可知小灯泡正常发光时的电流为0.3A,
小灯泡额定功率:P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W;
对比三次实验,根据P=UI可知,小灯泡越亮时,它的实际功率越大,即小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮;小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大,不是一个定值,求平均值减小误差无意义,故这种做法是错误的。
【变式5-2】(2026·广西南宁·期末)小明用标有“2.5V”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)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“a”或“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,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω,小灯泡的额定功率为 W;
(3)图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(4)受到上述实验的启发,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?请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。
答: 。
【答案】(1)b;断路;(2)1.2;6.25;1;(3)增大;(4)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。
【解析】(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的b端;闭合开关后,发现小灯泡不亮,可能是电路中出现断路,则可能变阻器断路;
(2)电压表选择小量程,分度值为0.1V,所以电压表示数为1.2V。
由图丙可知,小灯泡正常发光时的电流为0.4A,则小灯泡正常发光时的电阻为
6.25Ω,
小灯泡的额定功率为PL=ULIL=2.5V×0.4A=1W;
(3)图丙中,当灯泡电压变大时,通过灯泡的电流也增大,灯泡的功率变大,灯丝温度变高,灯泡的电阻随温度的升高而增大;
(4)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。
【例6】(2026·湖北武汉武昌区·月考)某品牌电热扇工作原理如图所示。S3为双触点开关,1、2、3、4为开关触点,通过旋转开关S3可实现加热功能的“空挡”、“低温挡”和“高温挡”之间的切换;电动机工作时可使电热扇往复转动。R1和R2均为电热丝,阻值不受温度影响。电热扇部分参数如表所示。下列说法中正确的是( )
额定电压
220V
高温挡加热功率
1650W
低温挡加热功率
550W
电动机工作电压
100V
限流电阻R3阻值
300Ω
电动机线圈电阻
5Ω
①仅高温挡加热,电动机不工作时,电路中的总电流为7.5A;
②电热丝R2的阻值为88Ω;
③低温转动时,电路中的总功率为4950W;
④电动机正常工作10min,线圈产生的热量为480J。
A.①② B.②③ C.①④ D.②④
【答案】C
【解析】①由表格数据可知,电热扇高温挡加热的功率P高温=1650W,由P=UI可知,此时电路中的总电流:I7.5A,故①正确;
②由图可知,当开关S1闭合、S2断开,S3接触点3、4时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由P可知,电路中的总功率最大,电热扇处于高温挡;
当开关S1闭合、S2断开,S3接触点2、3时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,电热扇处于低温挡;则高温挡工作时,R2的电功率P2=P高温﹣P低温=1650W﹣550W=1100W,
由P可知,R2的阻值:R244Ω,故②错误;
③当开关S1、S2都闭合,S3接触点2、3时,电热扇处于低温转动状态,由图可知,此时R3与电动机串联后再与R1并联,根据串联电路的电压特点可知,R3两端的电压:U3=U﹣UM=220V﹣100V=120V,
则电动机所在支路的电流:I′0.4A,
则电动机所在支路的电功率:P′=UI′=220V×0.4A=88W,
低温转动时,电路中的总功率:P低总=P′+P低=88W+550W=638W。故③错误;
④电动机正常工作10min,线圈产生的热量:QM=I2RMt=(0.4A)2×5Ω×10×60s=480J,故④正确。
故选:C。
【变式6-1】图甲是一款养生壶,图乙是其简化电路图,部分参数如下表所示,、是电热丝(阻值不随温度的变化而变化),[粥的比热容取],求∶
额定电压/V
220
加热挡功率/W
880
保温挡功率/W
176
(1)加热挡正常工作时,电路中的电流;
(2)电热丝的阻值;
(3)将1.1kg的粥从20℃加热到100℃,需要加热挡正常工作500s,求此养生壶的加热效率。
【解析】(1)根据可得,加热挡正常工作时,电路中的电流
(2)当开关S拨至a时,两电阻串联,养生壶处于保温挡;当开关S拨至b时,只有R1接入电路,电路总电阻最小,养生壶处于加热挡。根据可得,电热丝R1的阻值
R1和R2的串联总电阻
所以电热丝R2的阻值
(3)根据可得,粥吸收的热量:
由得,加热挡正常工作500s消耗的电能
则养生壶的加热效率。
【变式6-2】电动轮椅(图甲)为残障人士的出行提供了方便。某型号的电动轮椅工作原理如图乙所示,操纵杆可操纵双刀双掷开关S以及滑动变阻器R1的滑片P。前推操纵杆时轮椅慢慢前进,继续前推操纵杆时轮椅快速前进,前进时电流表A的最大示数为3A;后拉操纵杆时轮椅慢慢后退,后退时电流表A的示数保持0.5A不变,此时电动机的实际功率为7W。蓄电池的电压保持24V不变。下面结论正确的是( )
①原理图中双刀双掷开关S刀片中间的连接物应为导体
②开关接到1、2两个触点时,轮椅后退
③R2的阻值为10Ω
④轮椅以最快速度前进1min,电动机消耗的电能为4320J
A.①③ B.②③ C.②④ D.③④
【答案】C
【解析】①原理图中双刀双掷开关S刀片中间的连接物应为绝缘体,否则会造成电源短路,故①错误;
②开关接到1、2两个触点时,电流从电源正极流出,先后经过电机M、电阻R2、电流表回到负极,R2与电机M串联,由于没有滑动变阻器,速度不可调,是轮椅后退,故②正确;
③后退时电流表A的示数保持0.5A不变,此时电动机的实际功率为7W,
根据P=UI=(U﹣IR2)I=(24V﹣0.5A×R2)×0.5A=7W;解得R2=20Ω,故③错误;
④轮椅以最快速度前进1min,电流表A的最大示数为3A,此时滑动变阻器的电阻为0,则电动机消耗的电能为W=UIt=24V×3A×60s=4320J,故④正确。综上所述,②④正确。故选:C。
【知识点4 家庭电路】
1. 家庭电路的组成:家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、用电器、插座、导线等组成。
(1)进户线:进户线有两条,一条是端线,也叫相线,一条是中性线。相线与中性线之间的电压是220V。相线与地面间的电压为220V;正常情况下,中性线之间和地线之间的电压为0V。
(2)电能表:装在家庭电路的干路上,这样才能测出全部家用电器消耗的电能。
(3)总开关:即闸刀开关或空气开关。安装在电能表后,控制整个电路的通断,以便检测电路更换设备。
(4)插座:连接家用电器,给家用电器供电。插座有二孔插座和三孔插座。
二孔插座接线情况:左边孔接中性线,右边孔接相线。(左零右火)
三孔插座接线情况:左边孔接中性线,右边孔接相线,上面孔接地线。(左零右火上接地)
2. 家庭电路的连接:各种用电器都是并联接入电路的,插座与灯座是并联的,控制各用电器工作的开关与用电器是串联的。
(1)开关、保险串联后接入相线,不能接入中性线。
(2)螺口灯座的螺旋套只允许接在中性线上,绝不允许接在相线上。
3. 保险丝:电路符号。
(1)保险丝的特点:电阻率大、熔点低。
(2)保险丝的作用:当电路中电流过大时保险丝发热熔断,切断电路。
(3)保险丝的更换原则:电路发生故障,有时会导致保险丝熔断,更换保险丝后,首先要查清熔断的原因,
再闭合总开关。
(4)保险丝的规格:保险丝越粗,额定电流越大。
(5)保险丝的选择:保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。
(6)保险丝的连接:保险丝应串联在家庭电路的干路上,且一般只接在相线上。
(7)保险丝的工作原理:当过大的电流通过时,保险丝产生较多的热量使它的温度达到熔点,于是保险丝熔断,自动切断电路,起到保险作用。
(8)空气开关:现代家庭中用的空气开关相当于总开关和保险丝的共同作用,保险丝是电流的热效应原理,
空气开关是电流的磁效应原理。
4. 测电笔(试电笔):用来辨别相线和中性线;种类:钢笔式,螺丝刀式。
(1)使用方法:手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触被测导线,观察氖管是否发光(若发光则被测导线是相线)。
(2)使用时手指绝不能接触笔尖。
【例7】(2026·安徽芜湖·期末)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.家庭电路中,用电器被短路会造成电路中总电流变大,容易烧坏用电器
B.洗衣机工作时其金属外壳需要接零线,是为了防止漏电事故发生
C.使用试电笔时为了确保安全,手不能接触试电笔上的任何金属部分
D.家庭电路中保险丝熔断,一定是由于电路中的总电流过大
【答案】D
【解析】A.家庭电路中,用电器都被短路,没有电流经过用电器,所以用电器不会被烧坏,故A错误;
B.带金属外壳的家用电器要使用三线插头,是因为三线插头与地线相连,能将金属外壳上带的电及时导走,从而能防止出现触电事故,故B错误;
C.使用试电笔时,手不能触碰到试电笔的笔尖金属体,否则会造成触电,手应该触碰的是试电笔笔尾的金属体,故C错误;
D.家庭电路中保险丝熔断,其原因是电路中的总电流过大,故D正确。故选:D。
【变式7-1】(2026·四川绵阳·期末)某家庭电路图如图所示,下列说法中正确的是( )
A.a为空气开关,b为电能表
B.连接电路时可以将地线和零线互换
C.螺口灯的安装符合安全用电要求
D.插座的“两孔”和“三孔”是串联的
【答案】C
【解析】A.由家庭电路正确安装顺序可知,电能表下来是总开关,所以a为电能表,b为总开关,故A错误;
B.地线和零线在电路中有不同的功能,互换会导致安全隐患,故B错误;
C.螺口灯泡的螺口接零线,上方端点接火线,开关连接在灯与火线之间,图中接法正确,故C正确;
D.插座的“两孔”和“三孔”是独立工作互不影响的,是并联的,故D错误。故选:C。
【变式7-2】(2026·湖北襄阳·期末)如图所示某照明电路,开始时各部分工作正常,突然正在烧水的电热水壶停止工作,灯泡却能正常发光。把测电笔插入插座的左、右孔,氖管均能发光,则发生故障的可能原因是( )
A.插座的中性线和相线接反了 B.B、C两点之间的插座发生了短路
C.A、B之间的中性线断路 D.插座用导线接地了
【答案】C
【解析】A.三孔插座接线时,左孔接中性线,右孔接相线,上孔接地线,图中插座连接正确,故A不符合题意;
B.若B、C两点之间的插座发生了短路,所有电器不能工作,故B不符合题意;
C.若A、B之间中性线断路,导致电热水壶不能形成回路,左孔通过电热壶与相线连接,也能发光,故C符合题意;
D.三孔插座用导线接地,不会对线路造成影响,故D不符合题意。故选:C。
【知识点5 安全用电】
1. 家庭电路中触电的情况
(1)单线触电:站在地上的人接触到相线;
(2)双线触电:人同时接触到相线和中性线。
2. 高压触电的两种方式:高压电弧触电、跨步电压触电。
3. 触电急救常识:
(1)发现有人触电,不能直接去拉触电人,应首先切断电源或用绝缘棒使触电人脱离电源。
(2)发生火灾时,要首先切断电源,决不能带电泼水救火。
(3)为了安全用电,要做到不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
(4)在安装电路时,要把电能表接在干路上,保险丝应接在相线上(一根已足够),控制开关也要装在相线上,螺丝口灯座的螺旋套要接在中性线上。
4. 安全用电原则
(1)不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
(2)更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。
(3)不弄湿用电器,不损坏绝缘层。
(4)保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
【例8】(2026·山西·中考真题)电是人们的好帮手,但违规操作会造成很大危害,甚至威胁生命。下列做法符合安全用电原则的是( )
A.在电线上晾晒衣服 B.绝缘皮破损的电线可以安全使用
C.用湿的手去拔电源 D.在规定区域内给电动自行车充电
【答案】D
【解析】A、在电线上晾晒衣服,湿衣服是导体,容易导致电线绝缘层破损,引发触电事故,不符合安全用电原则,故A错误。
B、绝缘皮破损的电线,内部金属线裸露,容易造成漏电或短路,接触后会引发触电危险,不能安全使用,故B错误。
C、湿手的电阻比干手小很多,用湿手拔电源时,电流更容易通过人体,极易引发触电事故,不符合安全用电原则,故C错误。
D、在规定区域内给电动自行车充电,能避免因充电环境不当(如高温、潮湿、易燃物附近)引发的火灾、触电等安全隐患,符合安全用电原则,故D正确。故选:D。
【变式8-1】(2026·贵州·中考真题)遵循安全用电原则,方可减少用电事故。以下符合安全用电原则的是( )
A.湿手触碰开关 B.超负荷使用同一插座
C.高压线下钓鱼 D.用电器金属外壳接地
【答案】D
【解析】A、水是导体,湿手触碰开关时,电流容易通过水传导到人体,会引发触电事故,不符合安全用电要求,故A错误;
B、多个大功率电器共用一个插座,会造成电路总功率过大,电路中电流超标,导线发热易诱发火灾,不符合安全用电要求,故B错误;
C、高压线下存在强电场,钓鱼的鱼线一旦靠近或触碰高压线,会发生高压触电,属于危险行为,不符合安全用电要求,故C错误;
D、将用电器金属外壳接地,若电器内部线路破损漏电,电流会顺着地线直接流入大地,避免人体接触外壳时触电,符合安全用电原则,故D正确。故选:D。
【变式8-2】(2026·四川成都·中考真题)没有电,我们的生产、生活寸步难行。若管理不善、违规操作等,电也会给我们带来深刻的教训。下列说法中不符合安全用电原则的是( )
A.更换灯泡时应先断开开关
B.不可用湿毛巾擦拭正在工作的台灯
C.发生触电事故时应立即切断电源
D.家用电器起火可直接用水扑灭
【答案】D
【解析】A、更换灯泡,首先断开开关,切断了火线,防止触电事故发生,符合安全用电原则。故A正确;
B、用湿抹布擦拭正在工作的台灯,由于湿抹布是导体,容易通电,容易造成触电事故,故B正确;
C、发生触电事故时,为了保证救援安全,首先要切断电源再进行施救,故C正确;
D、生活用水是导体,用水扑灭时水导电,有电流通过人体,故使得人体触电,故D错误。
故选:D。
模块三 课后作业
一、单选题(共14题)
1.(2026·北京西城区·期末)下列用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A.电热水壶 B.吸尘器 C.电冰箱 D.电视机
【答案】A
【解析】A、电热水壶是利用电流的热效应来工作的,故A符合题意;
B、吸尘器中的电动机主要把电能转化为机械能,故B不符合题意;
C、电冰箱是一种制冷电器,不是利用电流的热效应,故C不符合题意;
D、电视机主要把电能转化为声能和光能,故D不符合题意。故选:A。
2.下列各用电器均标有“220V60W”字样,它们正常工作相同的时间,消耗的电能( )
A.电视机最多 B.电风扇最多
C.电热毯最多 D.一样多
【答案】D
【解析】用电器的铭牌上均标有“220V 60W”的字样,
当它们接在家庭电路中正常工作时,它们的实际功率都等于额定功率,即P实=P额=60W,
它们正常工作相同的时间,根据公式W=Pt可知,三个用电器消耗的电能也是相同的。故选:D。
3.(2026·山西太原·期末)如图所示是比较简单的家庭电路示意图,关于家庭电路,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量家庭电路中正在工作的用电器总功率的仪表
B.保险盒内的保险丝熔断后,不能用铜导线或者铁导线代替
C.控制灯泡的开关和它所控制的灯泡,位置可以互换
D.连接三孔插座的导线中,a导线是火线,b导线是零线
【答案】B
【解析】A、电能表是测量家庭电路中正在工作的用电器电能的仪表,故A错误;
B、保险盒内的保险丝熔断后,要更换同规格的保险丝,不能用铜导线或者铁导线代替,故B正确;
C、控制灯泡的开关和它所控制的灯泡串联后接在火线上,这样开关断开后,灯泡断了电,同时灯座脱离了火线,人更换灯泡时才不会触电,故C错误;
D、三孔插座的正确接法是左零右火上接地,连接三孔插座的导线中,a导线是零线,b导线是火线,故D错误。故选:B。
4.(2026·吉林长春·期末)电视机可以用遥控器关机而不用断开电源,这种功能叫做待机功能。这一功能给人们带来了方便,但很少有人注意到在待机状态下电视机仍然要消耗电能。例如某同学家的一台彩色电视机的待机功率大约是10W,假如他家电视机平均每天待机20h。试估算该同学家一年(按360天计算)中因这台电视机待机浪费的电能为( )
A.36kw•h B.360kw•h C.72kw•h D.720kw•h
【答案】C
【解析】已知待机功率为:P=10W=0.01kW,待机一年的时间为:t=20h×360=7200h,
则该同学家一年因待机浪费的电能为:W=Pt=0.01kW×7200h=72kW•h,故C正确。故选:C。
5.(2026·四川绵阳·期末)安全用电,至关重要。从安全角度出发,下列四幅图中,三孔插座、开关接入家庭电路最合理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】在家庭电路中,为保证安全,灯泡的开关必须接在灯泡和火线之间;三孔插座的接法:上孔接地线、左孔接零线、右孔接火线;根据选项可知,B正确。故选:B。
6.(2026·河南信阳·期末)图甲是小明家墙上的插座面板,图乙是其内部线路的正确连接情况,当闭合开关后,下列分析正确的是( )
A.图乙中电源线①是零线 B.家用电冰箱可以接在该插座上
C.用试电笔接触插座的右孔,氖管发光 D.若指示灯不亮,该插座一定不能使用
【答案】C
【解析】A、图乙中电源线①是火线,开关要接在火线上,故A错误;
B、家用电冰箱是带金属外壳的用电器,应该使用三孔插座,不可以接在双孔插座上,故B错误;
C、试电笔接触该插座的右孔,与火线相连,氖管发光,故C正确;
D、开关同时控制双孔插座和指示灯,插座和指示灯并联,若指示灯不亮,该插座也可以使用,故D错误。
故选:C。
7.(2026·河北石家庄·期末)电能是现代社会生活的重要资源,每个人都应该有节约用电的意识。根据下表提供的用电器的额定功率数值估算,当它们都正常工作4小时所消耗的电能最接近1度电的是( )
电视机
80﹣100W
电脑
250W
电冰箱
50﹣150W
空调
1000﹣2000W
A.电视机 B.电脑 C.电冰箱 D.空调
【答案】B
【解析】A、电视机最小的额定功率为0.08kW,最大的额定功率为0.1kW,由W=Pt可得其正常工作4小时所消耗的电能最多为W多=0.1kW×4h=0.4kW•h=0.4度,最少为W少=0.08kW×4h=0.32kW•h=0.32度,故A错误;
B、电脑的额定功率为0.25kW,由W=Pt可得其正常工作4小时所消耗的电能为W=0.25kW×4h=1kW•h=1度,故B正确;
C、电冰箱最小的额定功率为0.05kW,最大的额定功率为0.15kW,由W=Pt可得其正常工作4小时所消耗的电能最多为W多=0.15kW×4h=0.6kW•h=0.6度,最少为W少=0.05kW×4h=0.2kW•h=0.2度,故C错误;
D、空调最小的额定功率为1kW,最大的额定功率为2kW,由W=Pt可得其正常工作4小时所消耗的电能最多为W多=2kW×4h=8kW•h=8度,最少为W少=1kW×4h=4kW•h=4度,故D错误。故选:B。
8.(2026·湖北武汉洪山区·月考)如图是“220V 15W”的LED灯和“220V 15W”的白炽灯正常工作时,内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法正确的是( )
A.LED灯两端的实际电压低于白炽灯
B.相同时间LED灯产生的内能多于白炽灯
C.相同时间LED灯消耗的电能少于白炽灯
D.LED灯电能转化为光能的效率高于白炽灯
【答案】D
【解析】A、两灯的额定电压均为220V,且都正常工作,根据额定电压的定义,正常工作时用电器两端的实际电压等于额定电压,因此两灯两端的实际电压都是220V,故A错误。
B、两灯的额定功率相同,正常工作时功率P相等,根据公式W=Pt,相同时间t内消耗的电能W相同。从占比图可知,LED灯内能占比远小于白炽灯,所以相同时间内LED灯产生的内能少于白炽灯,故B错误。
C、由W=Pt可知,两灯功率相同、工作时间相同,消耗的电能相等,故C错误。
D、电能转化为光能的效率。两灯消耗的电能相同,LED灯光能占比高、内能占比低,因此其电能转化为光能的效率高于白炽灯,故D正确。故选:D。
9.关于电功、电能、电热和电功率,下列说法中正确的是( )
A.对所有用电器来说,电流做功的多少等于用电器消耗电能的多少
B.电视机消耗电能的多少等于电视机中产生电热的多少
C.某用电器的电功率越大,它消耗的电能越多
D.电流产生热量相同的用电器,消耗的电能一定相同
【答案】A
【解析】A.电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程,所以对于用电器来说,对所有用电器来说,电流做功的多少等于用电器消耗电能的多少,故A正确;
B.电视机工作时,电能主要转化为光能、声能等其他形式的能,只有少量转化为电热,因此消耗的电能远大于产生的电热,故B错误;
C.用电器消耗的电能由电功率和通电时间共同决定,公式为W=Pt,电功率大的用电器,若通电时间很短,消耗的电能也可能很少,故C错误;
D.不同用电器的能量转化情况不同,例如电暖器电能几乎全部转化为电热,而电风扇电能主要转化为机械能,只有少量转化为电热,因此电流产生热量相同时,消耗的电能不一定相同,故D错误。
故选:A。
10.规格分别为“220V,40W”、“36V,40W”、“110V,40W”的三盏电灯,均在各自额定电压下正常工作。下列说法正确的是( )
A.三盏电灯的实际功率一样大 B.三盏电灯的额定电压一样大
C.三盏电灯实际电压一样大 D.三盏电灯的亮度不一样亮
【答案】A
【解析】A.规格分别为“220V,40W”、“36V,40W”、“110V,40W”的三盏电灯,均在各自的额定电压下正常工作,则三盏电灯实际电压等于各自的额定电压,三只电灯的实际功率都等于各自的额定功率,三盏电灯的额定功率相同均为40W,所以三盏电灯的实际功率一样大,故A正确;
B.铭牌上标有的电压值是三盏电灯的额定电压,额定电压值不同,所以三盏电灯的额定电压不一样大,故B错误;
C.三盏电灯均在各自的额定电压下正常工作,三盏电灯的实际电压等于各自的额定电压,三盏电灯的额定电压不一样大,所以三盏电灯实际电压不一样大,故C错误;
D.灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,三盏电灯的实际功率一样大,所以三盏电灯的亮度一样亮,故D错误。故选:A。
11.(2026·北京海淀区·期末)如图所示为小明家中配电箱内的空气开关,①为总开关,②为控制照明灯的开关,③为控制插座的开关。下列分析正确的是( )
A.若①自动断开,可能是由于电路中的总电流过小
B.若只有②自动断开,一定是由于照明灯断路
C.若只有③自动断开,可能是插座中接入用电器的总电功率过大
D.若某个空气开关自动断开,排除故障后需更换该空气开关
【答案】C
【解析】A.若①自动断开,可能是由于电路中的总电流过大,故A错误;
B.若只有②自动断开,一定是由于照明灯短路,因为断路电流减小,不可能跳闸,故B错误;
C.若只有③自动断开,说明插座的电流过大,可能是插座中接入用电器的总电功率过大,故C正确;
D.若某个空气开关自动断开,排除故障后直接合闸,不需更换该空气开关,故D错误。故选:C。
12.(2026·广东广州·期末)物理课上,老师给同学们做了这样一个实验:取口香糖锡纸,剪成如图甲所示形状,其中ab、bc和cd段等长。戴好防护手套,将锡纸条两端连接电池正、负极,如图乙所示,发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列说法正确的是( )
A.最先着火的是ab段,因为这里的电流最大
B.通过ab、bc、cd段的电流均相等,但相同时间电流通过ab段产生的热量最多
C.电流通过ab、bc、cd段相同时间产生的热量相同
D.ab段横截面积最小,电阻最大,所以通过ab段的电流最小
【答案】B
【解析】A、ab、bc、cd三段是串联在同一电路中的,串联电路电流处处相等,所以ab段的电流并不比另外两段大,故A错误;
B、三段长度相同,由题图可知ab段横截面积最小,因此ab段电阻最大;又因为三段串联电流相等,根据焦耳定律Q=I2Rt,在相同时间内电阻越大的导体产生热量越多,所以ab段产生热量最多,故B正确;
C、由于三段电阻大小不同,而电流和通电时间相同,由Q=I2Rt可知它们相同时间产生的热量不相同,故C错误;
D、串联电路中电流处处相等,ab段电阻最大并不会导致通过它的电流最小,故D错误。故选:B。
13.(2026·四川达州·期末)如图为小超家部分电路示意图。他闭合开关S,灯泡正常发光;将电热水壶插头插入插座,正常工作一段时间后,灯泡突然熄灭;马上取下电热水壶,灯泡仍不发光。经检查空气开关未跳闸,用验电笔检测a、b、c三点氖管均发光。下列电路故障判断正确的是( )
A.灯泡短路 B.进户火线开路
C.进户零线开路 D.三孔插座短路
【答案】C
【解析】他闭合开关S,灯泡正常发光;将电热水壶插头插入插座,正常工作一段时间后,灯泡突然熄灭,经检查空气开关未跳闸,不可能短路,用验电笔检测a、b、c三点氖管均发光,可能进户零线开路,故C正确,ABD错误。故选:C。
14.(2026·四川自贡·中考真题)下列行为符合安全用电要求的是( )
A.在高压线下放风筝
B.发现电器失火时用水浇灭
C.发现有人触电时迅速切断电源
D.从家中私自拉线给电动车充电
【答案】C
【解析】A、安全用电的原则的不靠近高压带电体,不接触低压带电体,在高压线下放风筝,很容易造成触电事故,故A不符合安全用电要求;
B、生活中的水是导体,发现电器失火时,要先切断电源,在灭火,不能直接用水浇灭,故B不符合安全用电要求;
C、发现有人触电时,要及时切断电源,再实施抢救,故C符合安全用电要求;
D、从家中拉线给电动车充电不符合安全用电原则,家用线路临时拉线可能存在线路磨损、过载、绝缘不良等问题,易引发触电、短路、火灾等事故,故D不符合安全用电要求。故选:C。
15.(2026·四川达州·期末)如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡和R1的I—U图像分别如图乙所示,滑片在a点时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.灯泡的额定功率是0.15W
B.只闭合S、S1时,电路的最小功率为1.25W
C.只闭合S、S2,R1的滑片在a点,调节R2,R1的最大功率是2.16W
D.只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R2允许接入电路的最大阻值是10Ω
【答案】C
【解析】AB.只闭合S、S1,灯泡和串联,电压表测灯泡电压。在滑动变阻器的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,变阻器阻值变小,则总电阻变小,根据,电路中电流变大,根据串联分压原理,变阻器的电压减小,则灯泡电压变大,由此可知,图乙中,左边的曲线为灯泡的I-U图像,则右边的曲线为的I-U图像。滑片在a点时灯泡正常发光,由图乙可知,此时电流最大为0.5A,灯泡电压为1.5V,的电压为3V。则灯泡的额定功率
根据串联电压规律,电源电压为
由图乙可知,最小电流为0.3A,则只闭合S、S1时,电路的最小功率为
故AB错误;
CD.只闭合S、S1,灯泡正常发光时,滑片在a点,此时阻值为
只闭合S、S2,R1的滑片在a点,和串联,电压表测电压,电流表测电路电流。电流表量程是0~0.6A,则调节R2,电路中电流最大为0.6A。则R1的最大功率
电压表量程是0~3V,根据串联分压原理,当电压表示数最大为3V时,R2允许接入电路的阻值最大,则有
解得,则R2允许接入电路的最大阻值是12Ω,故C正确,D错误。故选C。
二、填空题
16.(2026·山东济南·中考真题)小明总结了远距离输电时减少输电线上电能损失的两种方法:一种是在输电功率一定时,通过增大输电电压从而 (选填“增大”或“减小”)输电线上的电流;另一种是在输电线材料和长度一定时,更换横截面积更大的输电线从而 (选填“增大”或“减小”)电阻。
【答案】减小;减小。
【解析】根据输电功率公式P=UI可知,功率P一定时,电压U越大,电流I越小,所以增大输电电压,可以减小输电线上的电流,减少导线发热损耗;
电线材料ρ、长度L不变,横截面积S越大,电阻R越小,换横截面积更大的输电线,减小导线电阻,减少电能损耗。
17.(2025·广西·中考真题)某试电笔的构造如图。正确使用试电笔时,手指按住笔卡,用试电笔的 部位接触导线的芯线,若氖管发光,则该导线是 (选填“火线”或“零线”)。
【答案】笔尖;火线。
【解析】使用试电笔辨别火线和零线时,试电笔笔尖接触待测芯线,手指必须接触笔尾金属体,电流通过试电笔中的高值电阻再通过人体才是安全的。若试电笔氖管发光,说明有电流通过,表示接触的是火线。
18.(2026·山东威海·期末)家庭电路的部分电路如图所示,进户线 (选填“甲”“乙”)是火线;
只闭合开关S1,L1正常发光,再闭合开关S2,L1马上熄灭,如果故障出在L2上,则可能是L2 。
【答案】甲;短路。
【解析】开关控制火线,家庭电路的部分电路如图所示,进户线甲是火线;
家庭电路中两灯是并联的,只闭合开关S1,L1正常发光,说明电路正常,再闭合开关S2,L1马上熄灭,如果故障出在L2上,则可能是L2短路,造成导致熔丝熔断,两灯都不发光。
19.(2026·河南南阳·月考)如图所示是小新家中电能表上的信息,为保证电路安全,此电路中用电器的总功率不得超过 W。若小新只让家中2000W的热水器工作15min,消耗的电能为 J,此时电能表的示数变为 kW•h。
【答案】4400;1.8×106;6861.1。
【解析】(1)根据P=UI结合图中参数可得此电路中用电器的最大总功率为:
P最大=UI=220V×20A=4400W;
(2)热水器消耗的电能为:W=Pt=2000W×15×60s=1.8×106J;
(3)由图可知,初始电能表示数为6860.6kW•h,热水器消耗的电能为W=1.8×106J=0.5kW•h,因此最终电能表的示数为:
6860.6kW•h+0.5kW•h=6861.1kW•h。
20.(2026·陕西西安·期末)如图,用测电笔辨别火线、零线时,正确的使用方式是图 (选填“甲”或“乙”),电工师傅正确测试火线时,氖管发光,此时 (选填“有”或“没有”)电流通过电工师傅的身体。图丙中,电路中画“×”表示断路之处,开关闭合后,用测电笔测试A点,氖管 (选填“会”或“不会”)发光。
【答案】甲;有;会。
【解析】使用测电笔时,笔尖接触被测导线,手接触尾部金属体,图甲是正确;测电笔笔尖接触火线时,电流会经笔尖、氖管、大电阻、笔尾、人体导向大地,形成通路,这一过程中,人体会成为电路的一部分,会有微弱的电流通过人体。
由丙图可知,零线开路了,开关闭合后,用测电笔测试电路中的A点,A点与火线相连通,试电笔氖管会发光。
21.(2025·山东日照·中考真题)某电工师傅检查刚安装的插座是否符合安全用电要求。闭合开关,指示灯亮,用测电笔分别接触插座各孔,只有接触B、E两孔时氖管发光,说明这两个孔均接 (选填“火线”或“零线”)。用USB供电模块给一款标明电压为4V,容量为4000mA•h的手机电池充电,充满后电池储存的电能约为 J。
【答案】火线;57600。
【解析】测电笔的氖管发光表明接触的是火线,不发光则为零线,由于接触B、E两孔时氖管发光,所以B、E两孔均接火线;
已知手机电池电压U=4V,容量4000mA•h。先进行单位换算:4000mA=4A,1h=3600s,根据电能公式W=UIt,代入数据得W=4V×4A×3600s=57600J。
22.(2026·江苏南通·中考真题)如图所示,将开关和电灯按用电规范接入家庭电路中。
【解析】根据安全用电原则可知,火线进入开关,电灯应与零线相连,如图所示。
23.(2026·甘肃兰州·中考真题)小灯泡额定电流“0.25A”,电源电压3V,需测量该小灯泡的额定功率,实验如下:
(1)笔画线代替导线,将图甲电路补画完整,要求滑动变阻器的滑动头向右移动时灯泡变亮;
(2)电路连接完整。闭合开关后移动滑动变阻器的滑动头,发现小灯泡不亮,电流表示数始终为零,电压表示数接近3V且保持不变,故障可能是 (选填字母);
A.电流表处断路 B.小灯泡短路
C.小灯泡的灯座接触不良 D.电压表正、负接线柱接反了
(3)排除故障后,正确连接电路。闭合开关,移动滑动变阻器的滑动头,改变电路电流记录出对应电压值,绘制出图乙的U﹣I曲线。小灯泡的额定功率是 W;通过灯泡的电流与其两端的电压不成正比,原因是灯丝电阻受 的影响。
(4)实验拓展:利用图丙电路,测出了额定电流为I1的小灯泡的额定功率。步骤如下:
①开关S1闭合,S2连接b,移动滑动变阻器的滑动头,是电流表示数为I1;
②开关S2改接a,滑动变阻器滑动头的位置 (选填“左移”“右移”或“不动”),调节电阻箱阻值,使电流表示数仍为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③小灯泡的额定功率表达式:P额= (用字母表示)。
【答案】(1);
(2)C;
(3)0.625;温度;
(4)②不动;③R0。
【解析】(1)滑片向右移动灯泡变亮,说明电路电流变大,滑动变阻器接入电阻变小;滑动变阻器一上一下接线,应接右下B接线柱;由于小灯泡额定电流为0.25A,则电流表选用“0.6A“接线柱与小灯泡的左侧接线柱连接,连接如上图所示;
(2)电流表示数为零,说明电路断路;电压表示数接近电源电压3V,说明电压表到电源通路;
A.电流表断路,电压表无示数,故A错误;
B.小灯泡短路,电流表有示数,电压表示数为0,故B错误;
C.小灯泡灯座接触不良,灯泡断路,电路无电流,电压表测电源电压,符合现象,故C正确;
D.电压表正负接线柱接反,仅指针反向偏转,故D错误;
故答案为:C;
(3)小灯泡额定电流I额=0.25A,由图像得此时额定电压U额=2.5V;P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W;灯丝电阻受温度影响,所以电流与电压不成正比;
(4)②实验采用等效替代法,要保证电路其他条件不变,滑动变阻器滑片位置不动;
③调节电阻箱的阻值,使电流表示数仍为I1,此时电阻箱阻值等于灯泡正常发光电阻,即RL=R0;P额=U额I1=I1RL×I1R0。
24.(2026·四川遂宁·中考真题)在调查家用电器的实践活动中,王宇发现他家的电饭锅铭牌中的功率标识已模糊不清。他想通过测量电阻来计算电饭锅正常加热时的功率,于是设计了以下测量方案。
(1)图甲为电饭锅的简化电路,当温控开关和电源开关均闭合时,电饭锅处于 状态(选填“加热”或“保温”);
(2)王宇了解到温控开关在80℃以下时为闭合状态。他从家庭实验箱里选择实验电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线。将以上元件与电饭锅电源接口连接,如图乙所示。请用笔画线代替导线,将图乙电路补充完整(要求:滑片向右移动时电流表示数变小);
(3)闭合图乙电路开关前应将滑动变阻器滑片调到最 端,保护电路;
(4)闭合图甲电饭锅电源开关和图乙电路开关,开始测量:
第1次测量时调节滑动变阻器滑片,电流表指针所在位置如图丙所示,I= A;再调节滑动变阻器滑片,多次测量得到下表数据。
实验次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
4
2
5.5
0.14
39
3
6.5
0.16
41
(5)根据三次测量数据计算,R2= Ω,该电饭锅接入家庭电路正常加热时的功率为 W;
(6)他与老师交流时,老师指出这种方法计算出的电功率与实际值偏差较大。因为没有考虑温度对电阻的影响。
【答案】(1)加热;(2);(3)右;(4)0.1;(5)40;1210。
【解析】(1)当温控开关和电源开关均闭合时,R1被短路,电路中只有R2工作,根据公式,此时电路电阻最小,功能最大,所以电饭锅处于加热状态;
(2)补充实物电路图,要求滑片向右移动时电流表示数变小,说,明滑动变阻器接入电路的电阻要变大,因此应接左下接线柱,如上图:
(3)闭合电路开关前,应将滑动变阻器滑片调到最大阻值处,这样电路中电流最小,起到保护电路元件的目的。由(2)题图所示,当滑片处于最右端时,接入电路的阻值最大,所以填“右”;
(4)根据图丙所示,选用的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,则指针示数为0.1A;
(5)根据欧姆定律变形公式求电阻,
根据(4)题表格,第1次实验,;
则根据三次测量数据,R240Ω;
根据题(1),电饭锅加热时只有R2工作,则此时的电功率。
25.(2026·四川成都·中考真题)(23-24九年级上·四川成都·期末)如图所示的电路,电源电压不变,灯泡L上标有“6V、3W”字样,电压表量程0~15V,电流表量程0~3A。当S1、S2断开,S3闭合,滑片P滑到a端,小灯泡的实际功率只有额定功率的,滑片P滑到b端,小灯泡的实际功率只有额定功率的;当S1、S2闭合,S3断开,滑片P滑到b端,电流表的示数为,滑片P滑到离a端处,电流表的示数为,(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1)小灯泡的额定电流
(2)定值电阻R0的阻值
(3)在电路各元件安全的情况下:①当S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器R消耗的最大功率,②当S1、S₂断开,S3闭合,滑动变阻器R消耗的最大功率。
【解析】(1)因为灯泡L上标有“6V、3W”字样,故小灯泡的额定电流为
(2)当S1、S2断开,S3闭合,滑片P滑到a端,此时灯泡和电阻R0串联,小灯泡的实际功率只有额定功率的。滑片P滑到b端,此时灯泡和电阻R0以及滑动变阻器(阻值最大)串联,小灯泡的实际功率只有额定功率的。则有,即,根据欧姆定律则有
化简则有①
当S1、S2闭合,S3断开,滑片P滑到b端,此时电阻R0和滑动变阻器(阻值最大)并联,电流表测干路电流,此时电流表的示数为。
滑片P滑到离a端处,此时电阻R0和滑动变阻器(阻值为最大值的)并联,电流表测干路电流,电流表的示数为,。根据欧姆定律则有,化简则有②
由①②解得,故定值电阻R0的阻值为
(3)当S1、S2断开,S3闭合,滑片P滑到a端,此时灯泡和电阻R0串联,小灯泡的实际功率只有额定功率的,则有,解得
所以电源电压,电压表量程0~15V,电源电压为6V,故电压表不需要保护。电流表量程0~3A,在电流表安全的情况下:
①当S1、S2、S3都闭合,此时灯泡和电阻R0以及滑动变阻器并联,因为电源电压为6V,灯泡正常发光。
此时滑动变阻器的最大电流为
滑动变阻器R消耗的最大功率为
②当S1、S₂断开,S3闭合,此时灯泡和电阻R0以及滑动变阻器串联。
滑动变阻器的功率为,则有,即
根据二次函数最大值求法,当时,滑动变阻器R消耗的最大功率为。
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第十三章 电功和电功率 章节复习
【新教材北师大版】
【知识框架+知识精讲(5个知识归纳+10个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
知识归纳
【知识点1 电能和电功】
1. 电功与电能
(1)定义:电流通过某段电路所做的功叫 。
(2)单位:国际单位是 ;常用单位: ;1度=1千瓦时= 。
2. 电功与电能的计算
(1)电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压,电路中的电流和通电时间的乘积。
计算公式: (适用于所有电路)
(2)对于纯电阻电路可推导出:
①串联电路中常用公式:W=I2Rt;
②并联电路中常用公式:,W1:W2=R2:R1;
③无论用电器串联或并联,计算在一定时间所做的总功,常用公式W=W1+W2+…Wn。
3. 电功的计算公式: 。
(1)U表示某段电路两端的电压,单位是V。
(2)I表示通过该电路的电流,单位是A。
(3)t表示通电时间,单位是s。
(4)W表示电流在该段电路上所做的功,单位是J。
4. 电能表参数的理解
(1)220V:表示电能表应该在220V的电路中使用。
(2)10(20)A:表示该电能表的标定电流是10A,额定最大电流是20A。
(3)50Hz:表示电能表在50Hz的交流电路中使用。
(4)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。
【例1】(2026·河南焦作·期末)图甲是标有“8V 4.8W”的小灯泡L的I﹣U图像。将小灯泡L接入图乙所示的电路中,只闭合开关S时小灯泡正常发光,则电源电压为 V,再闭合开关S1,电流表示数为1.6A,则定值电阻R的阻值为 Ω。若将小灯泡L与定值电阻R串联接在该电源两端,测得小灯泡L和定值电阻R两端的电压相等,则1min内电路消耗的总电能为 J。
【变式1-1】如图所示电路,电阻,。当开关S闭合后,下列说法正确的是( )
A.电压表V1、V2的示数之比为3∶1
B.相等时间内R1、R2消耗的电能之比为1∶3
C.R1两端电压与R2两端电压之比为1∶3
D.通过电阻R1、R2的电流之比为1∶1
【变式1-2】(2026·河北邢台·期末)小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的关系图像如图乙所示,B图像所代表元件的阻值为 Ω,当电压表示数为8V时,小灯泡L和定值电阻R在10s内消耗的总电能为 J。
【例2】(2025·四川广安·中考真题)小强上次查看家里的电能表显示为,本次查看时电能表示数如图所示,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.在这段时间内消耗的电能为792kW•h
C.小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
D.只将一台标有“220V,1000W”的电热水器接入电路中,正常工作5min,电能表的指示灯闪烁300次
【变式2-1】(2026·福建福州·期末)小福家的电能表表盘如图所示,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.电能表的示数为45566kW•h
C.脉冲灯闪烁频率越快,说明消耗电量越多
D.消耗0.5kW•h电能,脉冲灯闪烁800次
【变式2-2】(2026·陕西西安·期末)如图所示分别是小朵家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知,下列选项中正确的是( )
A.电能表是测量用电器消耗电功率的仪表
B.小朵家上个月消耗的电能为
C.电能表上指示灯闪烁的次数越多,说明电路中消耗的电能越多
D.小朵家家庭电路中的干路电流不得超过
【知识点2 电功率】
1. 电功率的概念
(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: ;常用单位: 。
(4)电功与电功率的区别:用电器 为电功,而消耗电能的快慢叫电功率。
2. 额定电压、额定功率、实际电压、实际功率
(1)用电器正常工作时的电压叫 ;用电器在额定电压下的功率叫 。
(2)用电器实际工作时的电压叫 ;用电器在实际电压下的功率叫 。
3. 电功率与时间、电压、电流间的关系
(1)电功率与电能、时间的关系::电功率是反映 的物理量,定义为1秒钟内消耗电能的多少,因此,用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间,就得到定义式。
公式在使用时单位要统一,有两种可用
①电功率用瓦(W),电能用焦耳(J),时间用秒(s)。
②电功率用千瓦(kW),电能用千瓦时(kW•h 度),时间用小时(h)。
(2)电功率与电压、电流的关系:在电压相等的情况下,通过灯泡的电流越大,灯泡消耗的电功率越大;在电流相同的情况,电功率的大小与电压的大小有关,且与电压成正比;在电压相同的情况,电功率的大小与电流的大小有关,且与电流成正比。
4. 电功率的计算
(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,,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。
5. 探究小灯泡的电功率实验
(1)实验目的:用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
(4)实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查电路无误后,闭合开关, 的滑片,当电压表的示数等于2.5V时,停止滑动,记录此时电流表的示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤③调节滑动变阻器的滑片,分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍(注意不能超过小灯泡的额定电压太多,否则会损坏小灯泡),记录每一次对应电流表示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤④将实验中记录的数据分别代入P=UI,算出小灯泡的实际功率,并填人表格中;
步骤⑤整理实验器材。
(5)实验分析和结论
①小灯泡的发光情况由它的实际功率决定, ,灯泡越亮。
②灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变, ,功率越大。
③灯泡的实际功率可以等于额定功率,也可以不等于额定功率。
【例3】(2026·北京海淀区·期末)将标有“6V,6W”的甲灯泡和“6V,3W”的乙灯泡串联后,接在电压为9V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.甲灯能正常发光 B.乙灯能正常发光
C.两灯均能正常发光 D.两灯均不能正常发光
【变式3-1】(2026·陕西西安·期末)标有“6V,3W”和“6V,6W”的灯L1和L2,假设两灯灯丝电阻不变,若将它们串联在某电源上,在保证电路安全的条件下,使其中一个灯泡正常发光,下列说法正确的是( )
A.电源电压为12V
B.电路消耗的总功率为4.5W
C.灯L2和L1的发光亮度相同
D.灯L1两端的电压比灯L2两端的电压小
【变式3-2】(2026·四川成都·期末)如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.4A,小灯泡消耗的功率为0.4W;当滑片P移至中点时,电压表示数变化了1.5V,此时小灯泡正常发光,且消耗的功率为1.5W。下列说法中正确的是( )
A.电源电压4V
B.小灯泡正常发光时的电阻2.5Ω
C.滑动变阻器最大阻值15Ω
D.滑动变阻器的滑片P在中点时,滑动变阻器所消耗的电功率4.2W
【例4】(2026·湖北武汉·期末)如图甲所示的电路,电源电压4.5V不变。R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“xΩ 1A”字样,其铭牌上所标的最大阻值模糊不清,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A。先闭合开关S、S1,断开S2、S3,将滑动变阻器R2的滑片从最右端移到最左端;再闭合开关S、S2、S3,断开S1,在保证电路安全的前提下最大范围移动滑动变阻器,两次实验中电流表与电压表示数的关系图像如图乙所示。则关于此电路的说法正确的是( )
A.灯泡L的额定电压为3V
B.定值电阻R1的阻值为20Ω
C.R1的最大功率为1.35W
D.该电路的最大与最小功率之比为3:1
【变式4-1】如图甲所示的电路,R0为定值电阻,R为滑动变阻器(0~25Ω)。闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表示数U,电流表示数I,作出U﹣I关系图象如图乙所示。则下列判断正确的有( )
A.R0的阻值为15Ω
B.电源电压为2.5V
C.当电压表示数为2V时,电路消耗的总功率为0.6W
D.当电压表示数为1V时,滑动变阻器消耗的电功率最大
【变式4-2】(2026·河南郑州·期末)物理兴趣小组的同学,为了探究滑动变阻器的电流、电压关系,按照如图甲的电路进行实验。闭合开关S,让滑片P从最右端开始向左滑动,测量滑片到最右端的距离x,同时观察电压表、电流表的示数,记录数据并绘制电压表读数U与x的关系图象如图乙所示,电流表读数I与x的关系图象如图丙所示。根据题目信息,下列说法中错误的是( )
A.由图乙可知,电源电压3.0V,滑动变阻器出现了断路故障,且断点位置x=5cm
B.滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化2Ω
C.滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是20Ω
D.若电流表的量程为0~3A,则此电路的最大功率可达4.5W
【知识点3 焦耳定律】
1. 实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关
(1)实验目的、原理、方法
实验目的:探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关;
实验原理:根据U形管液体升高高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少;
实验方法:控制变量法、转换法。
(2)电流产生的热量与电阻的关系
实验步骤
步骤①如图甲所示,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。两个密闭容器中都有一段电阻丝,右边容器中的电阻比较大;
步骤②两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后,比较两个U形管中液面高度的变化;
步骤③整理实验器材。
实验结论:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。
(3)电流产生的热量与电流的关系
实验步骤
步骤①如图乙所示,两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部,将一个电阻和这个容器内的电阻并联,因此通过两容器中电阻的电流不同;
步骤②通电时间相同的情况下,观察两个U形管中液面高度的变化;
步骤③整理实验器材。
实验结论:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。
2. 焦耳定律的定义和应用
(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 。
(2)公式: ,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:,Q=UIt。
(4)在 电路中,电能全部转化为热能,电功 电热,即W=Q;在非纯电阻电路中,电能大部分转化为其他能,已小部分转化为热能,电功大于电热,W=Q+W其他。
(5)探究电热与哪些因素有关:①怎样用转换法体现电热:用温度计升高的度数;用细管内液柱升高的高度;用气球膨胀的大小;②怎样用控制变量法研究与电阻的关系:串联时控制电流和通电时间一定,并联时控制电压与通电时间一定。
3. 焦耳定律的计算公式及其应用
(1)电热与电能的关系:纯电阻电路时Q=W;非纯电阻电路时Q<W。
(2)电热与电功的关系
物理量
电功
电功率
焦耳定律
适用范围
基本公式
W=UIt
P=UI
Q=I2Rt
普遍适用
导出公式
=I2Rt
=I2R
=UIt
纯电阻电路W=Q
(3)公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式,与W=UIt不能通用.W=UIt是电流做功的计算公式,如果电流做功时,只有热效应,则两公式是等效的;如果电流做功时,同时有其他能量转化,像电动机工作时,电能既转化为热能,也转化为动能,则Q=I2Rt只是转化为电热的部分,W=UIt则是总的电功,只有对纯电阻电路才有W=Q,对非纯电阻电路Q<W。
4. 电热的利用与防止
(1)电流的热效应:电流通过导体时电能转化成热,这个现象叫做 。
(2)电流热效应的实质:是电流通过导体时,由 。
(3)电热器:电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高,且便于控制和调节电流。
(4)有时人们利用电热,如电饭锅、电熨斗等;有时人们防止电热产生的危害,如散热孔、散热片、散热风扇等。
【例5】(2025·四川巴中·中考真题)实验室里有一小灯泡的铭牌模糊不清,只能看清小灯泡的额定电流I额=0.3A,为了测出该小灯泡的额定功率,小明和小王分别设计了两种不同的测量方案,请你帮助完善。
方案一:(1)请用笔画线代替导线帮小明补全甲图的实物电路。(要求:只连一根导线且不交叉)
(2)甲图中,闭合开关前,滑片P应位于 (选填“A”或“B”)端。
(3)当滑动变阻器的滑片位于某位置时,电流表的示数为0.2A,为了测出小灯泡的额定功率,应向
(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片。
(4)当电流表的示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
方案二:
(5)小王同学设计了如图丙所示的电路图,电源电压不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大电阻为R0,实验步骤如下:
①闭合开关S和S1,断开S2,调节R2,使电流表的示数为0.3A;
②保持R2不变,闭合开关S和S2,断开S1,调节R1,使电流表的示数仍为0.3A;
③保持R1不变,接着将R2的滑片P调至最左端,记下电流表的示数为I1,再将R2的滑片P调至最右端,记下电流表的示数为I2,则小灯泡额定功率的表达式P额= (用I额、R0、I1、I2表示)。
【变式5-1】(2026·云南昆明·期末)同学们测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。
(1)实验前,电流表指针位置如图甲所示,应对电流表进行 。
(2)同学们连接的电路如图乙所示,经检查发现A、E两点间的导线连接错误,应改接到 两点之间;更正错误后,将滑动变阻器的滑片置于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不亮,经检查发现小灯泡灯丝断了,此时电压表
(选填“有”或“无”)示数。排除故障后继续实验,移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,继续调节滑动变阻器,使电压表示数低于、略高于小灯泡的额定电压。实验数据和现象记录如表,表中a处的数据为 。
实验次数
小灯泡两端的电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
小灯泡的亮度
1
a
0.30
正常发光
2
2.0
0.26
较暗
3
3.0
0.32
较亮
(4)分析表格中的信息可知小灯泡的额定功率为 W,小灯泡的实际功率越 ,小灯泡越亮。某同学通过计算不同电压下小灯泡电功率的平均值来减小误差,这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的。
【变式5-2】(2026·广西南宁·期末)小明用标有“2.5V”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)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“a”或“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,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω,小灯泡的额定功率为 W;
(3)图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(4)受到上述实验的启发,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?请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。
答: 。
【例6】(2026·湖北武汉武昌区·月考)某品牌电热扇工作原理如图所示。S3为双触点开关,1、2、3、4为开关触点,通过旋转开关S3可实现加热功能的“空挡”、“低温挡”和“高温挡”之间的切换;电动机工作时可使电热扇往复转动。R1和R2均为电热丝,阻值不受温度影响。电热扇部分参数如表所示。下列说法中正确的是( )
额定电压
220V
高温挡加热功率
1650W
低温挡加热功率
550W
电动机工作电压
100V
限流电阻R3阻值
300Ω
电动机线圈电阻
5Ω
①仅高温挡加热,电动机不工作时,电路中的总电流为7.5A;
②电热丝R2的阻值为88Ω;
③低温转动时,电路中的总功率为4950W;
④电动机正常工作10min,线圈产生的热量为480J。
A.①② B.②③ C.①④ D.②④
【变式6-1】图甲是一款养生壶,图乙是其简化电路图,部分参数如下表所示,、是电热丝(阻值不随温度的变化而变化),[粥的比热容取],求∶
额定电压/V
220
加热挡功率/W
880
保温挡功率/W
176
(1)加热挡正常工作时,电路中的电流;
(2)电热丝的阻值;
(3)将1.1kg的粥从20℃加热到100℃,需要加热挡正常工作500s,求此养生壶的加热效率。
【变式6-2】电动轮椅(图甲)为残障人士的出行提供了方便。某型号的电动轮椅工作原理如图乙所示,操纵杆可操纵双刀双掷开关S以及滑动变阻器R1的滑片P。前推操纵杆时轮椅慢慢前进,继续前推操纵杆时轮椅快速前进,前进时电流表A的最大示数为3A;后拉操纵杆时轮椅慢慢后退,后退时电流表A的示数保持0.5A不变,此时电动机的实际功率为7W。蓄电池的电压保持24V不变。下面结论正确的是( )
①原理图中双刀双掷开关S刀片中间的连接物应为导体
②开关接到1、2两个触点时,轮椅后退
③R2的阻值为10Ω
④轮椅以最快速度前进1min,电动机消耗的电能为4320J
A.①③ B.②③ C.②④ D.③④
【知识点4 家庭电路】
1. 家庭电路的组成:家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、用电器、插座、导线等组成。
(1)进户线:进户线有两条,一条是 ,也叫相线,一条是中性线。相线与中性线之间的电压是 。相线与地面间的电压为220V;正常情况下,中性线之间和地线之间的电压为0V。
(2)电能表:装在家庭电路的 上,这样才能测出全部家用电器消耗的电能。
(3)总开关:即闸刀开关或空气开关。安装在电能表后,控制整个电路的通断,以便检测电路更换设备。
(4)插座:连接家用电器,给家用电器供电。插座有二孔插座和三孔插座。
二孔插座接线情况:左边孔接中性线,右边孔接相线。(左零右火)
三孔插座接线情况:左边孔接中性线,右边孔接相线,上面孔接地线。(左零右火上接地)
2. 家庭电路的连接:各种用电器都是 接入电路的,插座与灯座是 的,控制各用电器工作的开关与用电器是 的。
(1)开关、保险串联后接入 ,不能接入中性线。
(2)螺口灯座的螺旋套只允许接在中性线上,绝不允许接在相线上。
3. 保险丝:电路符号。
(1)保险丝的特点:电阻率大、熔点低。
(2)保险丝的作用:当电路中电流过大时保险丝发热熔断,切断电路。
(3)保险丝的更换原则:电路发生故障,有时会导致保险丝熔断,更换保险丝后, 。
(4)保险丝的规格:保险丝越粗,额定电流越大。
(5)保险丝的选择:保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。
(6)保险丝的连接:保险丝应串联在家庭电路的干路上,且一般只接在相线上。
(7)保险丝的工作原理:当过大的电流通过时,保险丝产生较多的热量使它的温度达到 ,于是保险丝熔断,自动 电路,起到保险作用。
(8)空气开关:现代家庭中用的 相当于总开关和保险丝的共同作用,保险丝是电流的热效应原理,
空气开关是 原理。
4. 测电笔(试电笔):用来辨别相线和中性线;种类:钢笔式,螺丝刀式。
(1)使用方法:手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触被测导线,观察 是否发光(若发光则被测导线是相线)。
(2)使用时手指绝不能接触笔尖。
【例7】(2026·安徽芜湖·期末)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.家庭电路中,用电器被短路会造成电路中总电流变大,容易烧坏用电器
B.洗衣机工作时其金属外壳需要接零线,是为了防止漏电事故发生
C.使用试电笔时为了确保安全,手不能接触试电笔上的任何金属部分
D.家庭电路中保险丝熔断,一定是由于电路中的总电流过大
【变式7-1】(2026·四川绵阳·期末)某家庭电路图如图所示,下列说法中正确的是( )
A.a为空气开关,b为电能表
B.连接电路时可以将地线和零线互换
C.螺口灯的安装符合安全用电要求
D.插座的“两孔”和“三孔”是串联的
【变式7-2】(2026·湖北襄阳·期末)如图所示某照明电路,开始时各部分工作正常,突然正在烧水的电热水壶停止工作,灯泡却能正常发光。把测电笔插入插座的左、右孔,氖管均能发光,则发生故障的可能原因是( )
A.插座的中性线和相线接反了
B.B、C两点之间的插座发生了短路
C.A、B之间的中性线断路
D.插座用导线接地了
【知识点5 安全用电】
1. 家庭电路中触电的情况
(1)单线触电:站在地上的人接触到相线;
(2)双线触电:人同时接触到相线和中性线。
2. 高压触电的两种方式:高压 触电、跨步 触电。
3. 触电急救常识:
(1)发现有人触电,不能直接去拉触电人,应首先切断电源或用绝缘棒使触电人脱离电源。
(2)发生火灾时,要首先切断电源,决不能带电泼水救火。
(3)为了安全用电,要做到不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
(4)在安装电路时,要把电能表接在干路上,保险丝应接在相线上(一根已足够),控制开关也要装在相线上,螺丝口灯座的螺旋套要接在中性线上。
4. 安全用电原则
(1)不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
(2)更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。
(3)不弄湿用电器,不损坏绝缘层。
(4)保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
【例8】(2026·山西·中考真题)电是人们的好帮手,但违规操作会造成很大危害,甚至威胁生命。下列做法符合安全用电原则的是( )
A.在电线上晾晒衣服
B.绝缘皮破损的电线可以安全使用
C.用湿的手去拔电源
D.在规定区域内给电动自行车充电
【变式8-1】(2026·贵州·中考真题)遵循安全用电原则,方可减少用电事故。以下符合安全用电原则的是( )
A.湿手触碰开关
B.超负荷使用同一插座
C.高压线下钓鱼
D.用电器金属外壳接地
【变式8-2】(2026·四川成都·中考真题)没有电,我们的生产、生活寸步难行。若管理不善、违规操作等,电也会给我们带来深刻的教训。下列说法中不符合安全用电原则的是( )
A.更换灯泡时应先断开开关
B.不可用湿毛巾擦拭正在工作的台灯
C.发生触电事故时应立即切断电源
D.家用电器起火可直接用水扑灭
模块三 课后作业
一、单选题(共14题)
1.(2026·北京西城区·期末)下列用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A.电热水壶 B.吸尘器 C.电冰箱 D.电视机
2.下列各用电器均标有“220V60W”字样,它们正常工作相同的时间,消耗的电能( )
A.电视机最多 B.电风扇最多
C.电热毯最多 D.一样多
3.(2026·山西太原·期末)如图所示是比较简单的家庭电路示意图,关于家庭电路,下列说法正确的是( )
A.电能表是测量家庭电路中正在工作的用电器总功率的仪表
B.保险盒内的保险丝熔断后,不能用铜导线或者铁导线代替
C.控制灯泡的开关和它所控制的灯泡,位置可以互换
D.连接三孔插座的导线中,a导线是火线,b导线是零线
4.(2026·吉林长春·期末)电视机可以用遥控器关机而不用断开电源,这种功能叫做待机功能。这一功能给人们带来了方便,但很少有人注意到在待机状态下电视机仍然要消耗电能。例如某同学家的一台彩色电视机的待机功率大约是10W,假如他家电视机平均每天待机20h。试估算该同学家一年(按360天计算)中因这台电视机待机浪费的电能为( )
A.36kw•h B.360kw•h C.72kw•h D.720kw•h
5.(2026·四川绵阳·期末)安全用电,至关重要。从安全角度出发,下列四幅图中,三孔插座、开关接入家庭电路最合理的是( )
A. B.
C. D.
6.(2026·河南信阳·期末)图甲是小明家墙上的插座面板,图乙是其内部线路的正确连接情况,当闭合开关后,下列分析正确的是( )
A.图乙中电源线①是零线 B.家用电冰箱可以接在该插座上
C.用试电笔接触插座的右孔,氖管发光 D.若指示灯不亮,该插座一定不能使用
7.(2026·河北石家庄·期末)电能是现代社会生活的重要资源,每个人都应该有节约用电的意识。根据下表提供的用电器的额定功率数值估算,当它们都正常工作4小时所消耗的电能最接近1度电的是( )
电视机
80﹣100W
电脑
250W
电冰箱
50﹣150W
空调
1000﹣2000W
A.电视机 B.电脑 C.电冰箱 D.空调
8.(2026·湖北武汉洪山区·月考)如图是“220V 15W”的LED灯和“220V 15W”的白炽灯正常工作时,内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法正确的是( )
A.LED灯两端的实际电压低于白炽灯
B.相同时间LED灯产生的内能多于白炽灯
C.相同时间LED灯消耗的电能少于白炽灯
D.LED灯电能转化为光能的效率高于白炽灯
9.关于电功、电能、电热和电功率,下列说法中正确的是( )
A.对所有用电器来说,电流做功的多少等于用电器消耗电能的多少
B.电视机消耗电能的多少等于电视机中产生电热的多少
C.某用电器的电功率越大,它消耗的电能越多
D.电流产生热量相同的用电器,消耗的电能一定相同
10.规格分别为“220V,40W”、“36V,40W”、“110V,40W”的三盏电灯,均在各自额定电压下正常工作。下列说法正确的是( )
A.三盏电灯的实际功率一样大
B.三盏电灯的额定电压一样大
C.三盏电灯实际电压一样大
D.三盏电灯的亮度不一样亮
11.(2026·北京海淀区·期末)如图所示为小明家中配电箱内的空气开关,①为总开关,②为控制照明灯的开关,③为控制插座的开关。下列分析正确的是( )
A.若①自动断开,可能是由于电路中的总电流过小
B.若只有②自动断开,一定是由于照明灯断路
C.若只有③自动断开,可能是插座中接入用电器的总电功率过大
D.若某个空气开关自动断开,排除故障后需更换该空气开关
12.(2026·广东广州·期末)物理课上,老师给同学们做了这样一个实验:取口香糖锡纸,剪成如图甲所示形状,其中ab、bc和cd段等长。戴好防护手套,将锡纸条两端连接电池正、负极,如图乙所示,发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列说法正确的是( )
A.最先着火的是ab段,因为这里的电流最大
B.通过ab、bc、cd段的电流均相等,但相同时间电流通过ab段产生的热量最多
C.电流通过ab、bc、cd段相同时间产生的热量相同
D.ab段横截面积最小,电阻最大,所以通过ab段的电流最小
13.(2026·四川达州·期末)如图为小超家部分电路示意图。他闭合开关S,灯泡正常发光;将电热水壶插头插入插座,正常工作一段时间后,灯泡突然熄灭;马上取下电热水壶,灯泡仍不发光。经检查空气开关未跳闸,用验电笔检测a、b、c三点氖管均发光。下列电路故障判断正确的是( )
A.灯泡短路 B.进户火线开路
C.进户零线开路 D.三孔插座短路
14.(2026·四川自贡·中考真题)下列行为符合安全用电要求的是( )
A.在高压线下放风筝
B.发现电器失火时用水浇灭
C.发现有人触电时迅速切断电源
D.从家中私自拉线给电动车充电
15.(2026·四川达州·期末)如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡和R1的I—U图像分别如图乙所示,滑片在a点时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.灯泡的额定功率是0.15W
B.只闭合S、S1时,电路的最小功率为1.25W
C.只闭合S、S2,R1的滑片在a点,调节R2,R1的最大功率是2.16W
D.只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R2允许接入电路的最大阻值是10Ω
二、填空题
16.(2026·山东济南·中考真题)小明总结了远距离输电时减少输电线上电能损失的两种方法:一种是在输电功率一定时,通过增大输电电压从而 (选填“增大”或“减小”)输电线上的电流;另一种是在输电线材料和长度一定时,更换横截面积更大的输电线从而 (选填“增大”或“减小”)电阻。
17.(2025·广西·中考真题)某试电笔的构造如图。正确使用试电笔时,手指按住笔卡,用试电笔的 部位接触导线的芯线,若氖管发光,则该导线是 (选填“火线”或“零线”)。
18.(2026·山东威海·期末)家庭电路的部分电路如图所示,进户线 (选填“甲”“乙”)是火线;
只闭合开关S1,L1正常发光,再闭合开关S2,L1马上熄灭,如果故障出在L2上,则可能是L2 。
19.(2026·河南南阳·月考)如图所示是小新家中电能表上的信息,为保证电路安全,此电路中用电器的总功率不得超过 W。若小新只让家中2000W的热水器工作15min,消耗的电能为 J,此时电能表的示数变为 kW•h。
20.(2026·陕西西安·期末)如图,用测电笔辨别火线、零线时,正确的使用方式是图 (选填“甲”或“乙”),电工师傅正确测试火线时,氖管发光,此时 (选填“有”或“没有”)电流通过电工师傅的身体。图丙中,电路中画“×”表示断路之处,开关闭合后,用测电笔测试A点,氖管 (选填“会”或“不会”)发光。
21.(2025·山东日照·中考真题)某电工师傅检查刚安装的插座是否符合安全用电要求。闭合开关,指示灯亮,用测电笔分别接触插座各孔,只有接触B、E两孔时氖管发光,说明这两个孔均接 (选填“火线”或“零线”)。用USB供电模块给一款标明电压为4V,容量为4000mA•h的手机电池充电,充满后电池储存的电能约为 J。
22.(2026·江苏南通·中考真题)如图所示,将开关和电灯按用电规范接入家庭电路中。
23.(2026·甘肃兰州·中考真题)小灯泡额定电流“0.25A”,电源电压3V,需测量该小灯泡的额定功率,实验如下:
(1)笔画线代替导线,将图甲电路补画完整,要求滑动变阻器的滑动头向右移动时灯泡变亮;
(2)电路连接完整。闭合开关后移动滑动变阻器的滑动头,发现小灯泡不亮,电流表示数始终为零,电压表示数接近3V且保持不变,故障可能是 (选填字母);
A.电流表处断路 B.小灯泡短路
C.小灯泡的灯座接触不良 D.电压表正、负接线柱接反了
(3)排除故障后,正确连接电路。闭合开关,移动滑动变阻器的滑动头,改变电路电流记录出对应电压值,绘制出图乙的U﹣I曲线。小灯泡的额定功率是 W;通过灯泡的电流与其两端的电压不成正比,原因是灯丝电阻受 的影响。
(4)实验拓展:利用图丙电路,测出了额定电流为I1的小灯泡的额定功率。步骤如下:
①开关S1闭合,S2连接b,移动滑动变阻器的滑动头,是电流表示数为I1;
②开关S2改接a,滑动变阻器滑动头的位置 (选填“左移”“右移”或“不动”),调节电阻箱阻值,使电流表示数仍为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③小灯泡的额定功率表达式:P额= (用字母表示)。
24.(2026·四川遂宁·中考真题)在调查家用电器的实践活动中,王宇发现他家的电饭锅铭牌中的功率标识已模糊不清。他想通过测量电阻来计算电饭锅正常加热时的功率,于是设计了以下测量方案。
(1)图甲为电饭锅的简化电路,当温控开关和电源开关均闭合时,电饭锅处于 状态(选填“加热”或“保温”);
(2)王宇了解到温控开关在80℃以下时为闭合状态。他从家庭实验箱里选择实验电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线。将以上元件与电饭锅电源接口连接,如图乙所示。请用笔画线代替导线,将图乙电路补充完整(要求:滑片向右移动时电流表示数变小);
(3)闭合图乙电路开关前应将滑动变阻器滑片调到最 端,保护电路;
(4)闭合图甲电饭锅电源开关和图乙电路开关,开始测量:
第1次测量时调节滑动变阻器滑片,电流表指针所在位置如图丙所示,I= A;再调节滑动变阻器滑片,多次测量得到下表数据。
实验次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
4
2
5.5
0.14
39
3
6.5
0.16
41
(5)根据三次测量数据计算,R2= Ω,该电饭锅接入家庭电路正常加热时的功率为 W;
(6)他与老师交流时,老师指出这种方法计算出的电功率与实际值偏差较大。因为没有考虑温度对电阻的影响。
25.(2026·四川成都·中考真题)(23-24九年级上·四川成都·期末)如图所示的电路,电源电压不变,灯泡L上标有“6V、3W”字样,电压表量程0~15V,电流表量程0~3A。当S1、S2断开,S3闭合,滑片P滑到a端,小灯泡的实际功率只有额定功率的,滑片P滑到b端,小灯泡的实际功率只有额定功率的;当S1、S2闭合,S3断开,滑片P滑到b端,电流表的示数为,滑片P滑到离a端处,电流表的示数为,(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1)小灯泡的额定电流
(2)定值电阻R0的阻值
(3)在电路各元件安全的情况下:①当S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器R消耗的最大功率,②当S1、S₂断开,S3闭合,滑动变阻器R消耗的最大功率。
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