第17讲 电功率 生活用电 讲义 2027年中考物理一轮复习

第17讲 电功率 生活用电 内 容 导 航 知识点1 电能 电功 知识点2 电功率 知识点3 焦耳定律 知识点4 生活用电 知识点5 多挡位问题和电热综合 知识点6 家庭电路安装和故障分析 题型1 电能的单位及换算 题型2 电能表的读数 题型3 电能表的参数 题型4 电能表的计算 题型5 电能与电功的关系 题型6 电功的实质 题型7 电功的测量 题型8 电功与电能的计算 题型9 电功计算公式W＝UIt的应用 题型10 电功公式的变形应用 题型11 电功和电功率的区别与联系 题型12 电功率P＝W/t的简单计算 题型13 电功率P＝UI的简单计算 题型14 W＝Pt求电能的大小 题型15 小灯泡实际功率的比较 题型16 动态电路中电功率的变化 题型17 电功率的比例计算 题型18 电功率多档位问题 题型19 电功率范围值问题 题型20 结合图像计算电功率 题型21 电功率的综合计算 题型22 伏安法测量小灯泡的电功率 题型23 电流的热效应 题型24 焦耳定律的简单计算 题型25 焦耳定律推导公式的应用 题型26 焦耳定律的应用 题型27 焦耳定律的比例计算 题型28 电热的多挡问题 题型29 电热的综合计算 题型30 非纯电阻电路的相关计算 题型31 总功率过大对家庭电路的影响 题型32 短路对家庭电路的影响 题型33 电路故障与其对应的现象 题型34 家庭电路短路和断路的判断 题型35 家庭电路故障点的判断 题型36 火线和零线 题型37 漏电保护器的原理和作用 题型38 组成家庭电路的基本元件 题型39 家庭电路中各元件的连接方式 题型40 家庭电路的连线作图 知 识 点 通 关 知识点1 电能 电功 1．电能 （1）电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 （2）电能的单位 国际单位：焦耳，符号J。常用单位：千瓦时，用符号kw·h表示，俗称度。换算单位：1度=1kw·h=1000W×3600s=3.6×106J。 （3）电能表：计量消耗的电能 ①认识电能表 示意图 作用 测量电路消耗的电能 单位 千瓦时(kW·h) 参 数 220 V 在220 V的电路中使用 50Hz 频率为50Hz的交流电路中使用 10(20) A 标定电流为10 A，额定最大电流为20A 3200 imp/(kW·h) 每消耗1kW·h电能，脉冲指示灯闪烁3200次 ②读数方法：电能表计数器上显示的数字是表从开始计数到读数为止用去的电能。即电能=终止读数-起始读数，注意最后一位数字为小数。单位是kw·h。 ③用电能表计算电能的方法 方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 方法二：可通过指示灯闪烁的次数间接计算出电路消耗的电能。如参数为“Nimp/（kW·h）”的电能表，指示灯闪烁n次消耗的电能为：。 2．电功 （1）定义：电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生转化就说电流做了多少功，即电功是多少。电功用“W”表示。 （2）电流做功的形式：用电器运动、发光、发热、发声等。 （3）影响因素：用电器工作时，通电时间越长，电流做功就越多。电流做功的多少还跟电流的大小和电压的高低有关，加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大，电流做功也越多。 （4）电功的计算 ①公式：。其中U表示电路两端的电压，I表示电路中的电流，t表示通电时间。 ②单位：W、U、I、t的单位必须是J、V、A、s，1J=1V·A·s表示。 ③推导式：由欧姆定律的计算式及变形式，分别带入电功的计算公式，可推导出（串联型电路）、（并联型电路）（适用于纯电阻电路） （5）串、并联电路中电功的分配关系 无论是串联电路还是并联电路，电路中电流做的总功等于各个用电器做功的总和，即W=W1+W2。 关系 类型 串联电路 并联电路 特点 电流做的总功等于各部分用电器电流所做的功之和，即W=W1+W2。 电流做的总功等于各部分用电器电流所做的功之和，即W=W1+W2。 分配关系 电流通过各用电器所做的功与其电阻成正比，即 电流通过各用电器所做的功与其电阻的成反比，即 知识点2 电功率 1．电功率 （1）定义：电功与时间的比值叫做电功率，用符号P表示 （2）物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢 （3）公式： （4）单位：在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦（W），常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW），1kW=1000W，1W=1000mW. （5）将公式变形后，得到，如果P和t的单位分别用kW和h，那么它们相乘后，得到电能的另一个单位——kw·h，即度。电功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能就是1kW·h。 （6）计算式：根据与电功的公式得：。 （7）推导式：根据欧姆公式得：。 （8）在纯电阻电路中，电功率的定义式和一般式适用于任何电路，等效于，因为电能全部转化为内能；在非纯电阻电路中，由电功率的定义式和一般式求出的结果是总功率，公式表示转化为内能的功率，而除内能以外的其他形式的能的功率。W——总功的能量。 （9）串、并联电路中电功率的分配关系 无论是串联电路还是并联电路，电路中电流做的总功等于各个用电器做功的总和，即P=P1+P2。 关系 类型 串联电路 并联电路 特点 总电功率功等于各部分用电器电功率之和，即P=P1+P2。 总电功率功等于各部分用电器电功率之和，即P=P1+P2。 分配关系 各用电器的电功率功与其电阻成正比，即 各用电器的电功率功与其电阻成反比，即 2．额定电压 额定功率 （1）额定电压和额定功率 定义 说明 额定电压 用电器正常工作时的电压 用电器铭牌上标定的电压值就是额定电压，常用表示 额定电流 用电器正常工作时的电流 用电器铭牌上标定的电流值就是额定电压，常用表示 额定功率 用电器正常工作时的电功率 用电器铭牌上标定的电功率就是额定功率，常用表示 实际电压 用电器实际工作环境下的电压 可能与额定电压相同，也可能不相等，常用表示 实际功率 用电器实际工作中的电功率 可能与额定功率相同，也可能不相等，常用表示 （2）额定功率与实际功率的区别 额定功率 实际功率 区 别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在额定电压下工作时的电功率 是否变化 是确定的、唯一的、不随实际工作电压的改变而改变 是不确定的，随用电器两端所加电压的改变而改变 联系 ，，用电器正常工作 ，，用电器不能正常工作，有可能烧坏用电器 ，，用电器不能正常工作 （仅适用于电阻不变的纯电阻电路） 知识点3 焦耳定律 1．电流的热效应 （1）电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 2．焦耳定律 （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。这个规律叫做焦耳定律。 （2）公式：，在国际单位制中，电热的单位是焦耳，符号“J” （3）焦耳定律适用于所有电路的电热计算，使用时各物理量单位要分别统一为J、A、Ω、s。 （4）焦耳定律的理论推导：电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式的能，那么电流做功产生的热量Q等于电能的消耗量，即，再根据欧姆定律可知，。 （5）纯电阻电路焦耳定律：电能全部转化为内能。 （6）非纯电阻电路焦耳定律：电能转化机械能和内能。 （计算总能量）、（计算内能）、（计算其他形式的能） （计算总功率）、（计算热功率）、（计算其他形式能的功率） （7）串并联电路中焦耳定律 ①在串联电路中，根据可知，电热与电阻成正比，即； ②在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 3．电热的利用与防止 （1）电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的鸡苗孵化器等。 （2）电热的防止：笔记本电脑通过安装风扇散热，一些手机利用铜片、石墨散热片、热管等散热。大数据服务器会产生大量电热，可通过多种方式进行散热。 【特别提醒】 灯泡的额定电压相同，正常工作的时间相同，根据可知，电阻越小，产生的热量越多，其前提条件是电压相同；在电流相同时，正常工作的时间相同，根据可知，电阻越大，产生的热量越多，其前提条件是电流相同。 知识点4 生活用电 1．电功率过大 （1）家庭中的电能一般是从发电厂通过输电线输送来的。我国家庭电路的电压是220V，如图所示，在进户的两条输电线中，一条叫作相线（用L表示），俗称火线；另一条叫作中性线（用N表示），俗称零线。 （2）通常情况下，在家庭电路中，为了使各个用电器能够独立工作，各自的通断不影响其他用电器的通断，用电器采用并联的方式接在电路中。 （3）根据电功率和电流、电压的关系式P=UI，可以得到。家庭电路中的电压U是一定的，U=220V所以电功率P越大，电路中的电流I就越大。 （4）电功率过大危害：家用电器总功率过大时电路中总电流可能超过安全值，容易引起导线、开关、插座等处于过热状态，会加速绝缘材料老化，甚至引发事故，如火灾。 2．短路 （1）家庭电路短路的原因：连接电路时，误将火线和零线直接接通；电线和用电器的绝缘皮破损或老化，导致相线（火线）和中性线（零线）直接接通；用电器或插座进水等。 （2）短路对家庭电路的危害：短路时电路中的电流非常大，会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。 3．触电事故 （1）人体是导体。通常情况下，人的皮肤在干燥时电阻为103~105Ω，在潮湿时皮肤的电阻会大幅降低。 （2）影响人体触电伤害的因素 ①通过人体的电流大小：超过一定大小后，电流越大，对人体的伤害越大。 ②持续时间：电流通过人体的时间越长，对人体的伤害越大。 ③不同强度的电流对人体的伤害 通过人体的电流 人体的感觉或对人体造成的伤害 1mA左右 使人产生麻的感觉 不超过10mA 人尚可摆脱电源 达到100mA 只要很短时间使人心跳停止 （3）安全电压 只有不高于36V的电压对人体才是安全的。我国家庭电路的电压是220V，工厂用的动力电压是380V，高压输电线路的电压高达10~500kV，这些都远远超出了安全电压，因此人一旦发生触电，就会有生命危险。 （4）常见触电事故 5．电流过大的防护 （1）熔断器的核心部件（俗称保险丝）：电流过大时，自动熔断，以保护用电器和人身安全 （2）空气开关 在很多居民楼的供电线路中，目前常采用低压断路器对电流过大的电路进行保护。一种常见的低压断路器，又称空气开关。当电路中的电流过大时，空气开关自动断开，切断电路，也就是我们常说的“跳闸”。 6．相线和中性线的辨别 手握试电笔，并与试电笔的金属笔卡（笔尾金属体）接触，试电笔的笔尖接触被检测部位，氖管发光则是火线。 7．保护线和漏电保护器的作用 分类：插座一般可分为两孔插座和三孔插座，两孔的是左零右火，三孔的是左零右火上接地。 8．家庭电路的基本组成 （1）家庭电路的组成 家庭电路主要由进户线、电能表、总开关（含保险装置）、插座、用电器、导线等组成。 （2）连接家庭电路 知识点5 多挡位问题和电热综合 1．多挡位问题 分析挡位问题时，由于电源电压不变，因此一般用进行分析更方便。判断各挡位对应的电路，串联总功率最小，并联总功率最大：大电阻功率小，小电阻功率大(简单电路)。 2．电热综合 吸、放热公式： 电加热效率 知识点6 多挡位问题和电热综合 1．家庭电路连接口诀 火线零线并排走，插座电器并联接；左零右火上接地，三脚插头接外壳；电灯开关接火线，灯泡螺套接零线；保险串联火线中，检修电器要断电。 2.常见家庭电路故障及排除方法 用试电笔判断电路故障，在保险丝未熔断的情况下： （1）当用试电笔测试电路时，若火线和零线都发光，一定是进户线零线处断路；若火线和零线都不发光，一定是进户线火线处断路。 （2）插座的两个孔分别连接火线和零线，一般为“左零右火”，当插座连接正常时，用试电笔测试，如果一个孔发光(火线)，另一个孔不发光(零线)，说明插座正常；如果试电笔测试插座的两个孔，氖管都不发光，说明火线开路；若两个孔都发光，则一定是零线开路，且断开的零线与火线连接，成为火线的一部分(插座短路)。 考 点 演 练 题型1 电能的单位及换算 【典例1】为纪念科学家对物理研究的贡献，常常以科学家的名字作为物理量的单位。属于电功单位的是（　　） A．安培 B．欧姆 C．焦耳 D．伏特 【答案】C 【解答】解：焦耳是能量和功的单位，由科学家焦耳的名字命名，故ABD错误，C正确。 故选：C。 【变式1】2026年4月15日，全球最大、国内首艘万吨级纯电动智能集装箱海船“宁远电鲲”轮正式投入商业航线运营。船舶采用10个标准化箱式电池作为核心动力，总储电量约2×104kW•h，合　 J的电能。 【答案】7.2×1010 【解答】解：2×104kW•h＝2×104×3.6×106J＝7.2×1010J。 故答案为：7.2×1010。 题型2 电能表的读数 【典例1】小明家的电能表上月末示数为420.5kW•h，本月末示数为520.5kW•h，他家本月用电（　　） A．420.5kW•h B．520.5kW•h C．941kW•h D．100kW•h 【答案】D 【解答】解：电能表记录家庭消耗的电能，本月用电量等于本月月末示数减去上月月末示数；已知上月末示数：420.5kW•h，本月末示数：520.5kW•h；本月用电：W＝520.5kW•h﹣420.5kW•h＝100kW•h； 故选：D。 【变式1】如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是　 　 kW•h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为　　 %。[] 【答案】2024.6；84。 【解答】解：由图可知，电能表最后一位是小数，电能表4月底的示数是2024.6kW•h； 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，则电能表指示灯闪烁了300次，电热水壶实际消耗的电能：W0.1kW•h＝3.6×105J， Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×（80°﹣20°）＝3.024×105J， 电热水壶的加热效率为η84%。 故答案为：2024.6；84。 题型3 电能表的参数 【典例1】如图是一个电能表，对其中的重要参数，下列说法错误的是（　　） A．“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用 B．“10（20）A”是说这个电能表使用时允许通过的电流为20安 C．“50Hz”是说这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用 D．“600revs/kW•h”是说，接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时电能，转盘转过600转 【答案】B 【解答】解： A、“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用，正确； B、“10（20）A”是说这个电能表标定电流是10A，额定最大电流是20A，即短时间内允许通过的电流大些，但不超过20A，此选项不正确； C、“50Hz”是说这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用，正确； D、“600revs/kW•h”是说，接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600转，正确。 故选：B。 【变式1】电能表上标注的单位是（　　） A．V B．Ω C．kW D．kW•h 【答案】D 【解答】解：A、V是电压的单位，故A错误。 B、Ω是电阻的单位，故B错误。 C、kW是电功率的单位，故C错误。 D、kW•h（千瓦时）是电能的单位，电能表用于测量电能，表盘标注此单位，故D正确。 故选：D。 题型4 电能表的计算 【典例1】小明家的太阳能集热器中装有40kg、35℃的水，经太阳光照射温度升高到45℃，水吸收的热量是 　 J，用电热水器对相同的水也加热到45℃，标有“900r/kW•h”字样的电能表铝盘转过了450r（电路中只有热水器工作），热水器消耗的电能是 　 　 kW•h。热水器消耗的电能比水吸收的热量多，其原因是：　 　 （答出一种即可）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】1.68×106；0.5；在加热过程中存在热损失。 【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（45℃﹣35℃）＝1.68×106J； （2）电能表标有“900 r/kW•h”，每消耗1kW•h的电能铝盘转过900转， ∵用电热水器对相同的水也加热到45℃，铝盘转过了450r， ∴消耗的电能：W0.5kW•h； （3）热水器消耗的电能，只有一部分被水吸收，另一部分热量散失到空气中，存在热损失。 故答案为：1.68×106；0.5；在加热过程中存在热损失。 【变式1】在发光亮度相当的情况，和普通白炽灯相比，“220V 4.4W”的LED灯可以节约90%的电能，此LED灯与功率为　　 W的普通白炽灯亮度相当；家中电能表如图所示，如果断开家中所有用电器，只接通该LED灯，正常发光5小时消耗电能　 　 kW•h，电能表指示灯闪烁　　 次。 【答案】44；0.022；66。 【解答】解： 设两种灯泡正常发光的时间为t，由可得，LED消耗的电能为W1＝P1t＝0.0044kW×t，白炽灯消耗的电能为W2＝P2t，在达到相同亮度的条件下，LED灯可以节约90%的电能， 所以， 解得P2＝44W，即此LED灯与功率为44W的普通白炽灯亮度相当。 只接通LED灯，正常发光5小时消耗电能为：W＝PLtL＝4.4×10﹣3kW×5h＝0.022kW•h， 电能表闪烁的次数为：n＝0.022kW•h×3000imp/kW•h＝66imp。 故答案为：44；0.022；66。 题型5 电能与电功的关系 【典例1】关于电功，下列说法不正确的是（　　） A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能 B．电流做功的过程就是消耗电能的过程 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流越大，电流做功就一定越多 【答案】D 【解答】解： A、根据能量守恒定律可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确； B、电流做功的过程，就是消耗电能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故B正确； C、电能表是用来测量电流做功的多少的仪器，可以直接用电能表测量电流做功的多少，故C正确； D、由W＝UIt可知，电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关，电流越大，电流做功不一定越多，故D错误。 故选：D。 【变式1】我国的高铁列车运行速度可达350km/h。高铁列车的速度越快，耗电量越大，导致运行成本增加，对应的高铁票价就越高。如图所示为高铁列车运行时所受行车阻力与速度的关系图像，请结合图像分析高铁列车速度越快，耗电越多（运行成本越高）的主要原因。（不考虑车厢内用电器的耗电） 【答案】由图像可知，高铁列车速度越快，所受行车阻力越大，且阻力随速度增加而加速增长，匀速行驶时牵引力等于阻力。根据P，所需功率P随v增加而急剧增大。在相同时间内，消耗的电能W＝Pt显著增加，导致运行成本更高。因此，高铁速度越快，耗电量越多，运行成本越高。 【解答】答：由图像可知，高铁列车速度越快，所受行车阻力越大，且阻力随速度增加而加速增长，匀速行驶时牵引力等于阻力。根据P，所需功率P随v增加而急剧增大。在相同时间内，消耗的电能W＝Pt显著增加，导致运行成本更高。因此，高铁速度越快，耗电量越多，运行成本越高。 题型6 电功的实质 【典例1】下列用电器工作时，将电能主要转化为内能的是（　　） A．电风扇 B．电视机 C．电热水壶 D．笔记本电脑 【答案】C 【解答】解： A、电风扇工作时，电能转化为机械能和内能，故A错误； B、电视机工作时，电能主要转化为声能、光能和内能，故B错误； C、电水壶工作时，把电能全部转化为内能，故C正确； D、笔记本电脑工作时，电能转化为光能和内能，故D错误。 故选：C。 【变式1】北京的道路上行驶着很多公交电车，这种车的车顶上有两根电缆，被称为集电杆，电车通过集电杆与高压电线相连，给电车供电。关于这种电车，下列说法中错误的是（　　） A．相邻的两辆电车之间是并联关系 B．在等红绿灯时，一些电车会放下电缆，此时相当于断开了电路的开关 C．高压电线相当于电源 D．电车会把电能全部转化为机械能 【答案】D 【解答】解：A、并联电路互不影响，相邻的两辆电车互不影响，之间是并联关系，故A正确，不符合题意； B、在等红绿灯时，一些电车会放下电缆，此时相当于断开了电路的开关，电车没有电流经过，故B正确，不符合题意； C、高压电线相当于电源，给电车提供电压，故C正确，不符合题意； D、电流通过电路时会发热，一部分电能转化为内能，所以电车不能把电能全部转化为机械能，故D错误，符合题意。 故选：D。 题型7 电功的测量 【典例1】分时电能表是为适应峰谷分时电价政策、引导用户错峰用电以平衡电网负荷而提供的计量装置。电能表测量的物理量是（　　） A．电流 B．电压 C．电能 D．电功率 【答案】C 【解答】解：电能表（含分时电能表）是专门测量电路消耗电能的仪表，单位为千瓦时（kW・h），故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 【变式1】按要求完成填空。 （1）小明用细线拴住玻璃板四角，用弹簧测力计钩住细线并读数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，如图甲所示。可以观察到，测力计的示数　 　 （选填“变大”或“变小”），此现象说明分子间存在　 　 ； （2）在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，图乙是进行该探究的电路之一，所选用小灯泡的规格应　 　 （选填“相同”或“不相同”），该电路可探究电流做功多少与　 　 的关系。 【答案】（1）变大；引力； （2）不相同；电压 【解答】解： （1）使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计的示数变大，说明水和玻璃之间的分子存在引力，弹簧测力计受到的拉力大于玻璃板的重力。 （2）乙图中两灯泡串联在同一电路中，电流和通电时间相同，探究的是电流做功多少与电压的关系，因此两灯泡的规格应不同。 故答案为：（1）变大；引力； （2）不相同；电压。 题型8 电功与电能的计算 【典例1】 阻值为4Ω的小灯泡同一个阻值为2Ω的定值电阻串联在6V的电源上，则通电1min后，电流通过小灯泡所做的功为（　　） A．240J B．360J C．480J D．720J 【答案】A 【解答】解：由题意可知，灯泡L与定值电阻R串联， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路中的电流： I1A， 通电1min后电流通过小灯泡所做的功： W＝ULIt＝I2RLt＝（1A）2×4Ω×60s＝240J。 故选：A。 【变式1】如图所示，一充电宝上有两个接口，可同时给两部手机充电。甲手机的电池标明电压为4V，容量为4500mA•h（可以在4500mA电流下工作1h）。下列说法正确的是（　　） A．用充电宝给手机电池充电时，手机电池相当于电源 B．充电宝给手机充电时，能量的总量减少 C．充电时，两部手机是串联关系 D．甲手机充满电后储存的电能为6.48×104J 【答案】D 【解答】解：A、充电宝给手机充电时，手机电池消耗电能，在电路中相当于用电器，充电宝提供电能，在电路中相当于电源，故A错误； B、根据能量守恒定律，能量的总量保持不变，充电过程只是能量发生转化，总能量不会减少，故B错误； C、两个接口同时充电时，两部手机工作互不影响，可以独立工作，因此两部手机是并联关系，故C错误； D、由W＝UIt可得，甲手机充满电储存电能W＝UIt＝4V×4.5A×3600s＝6.48×104J，故D正确。 故选：D。 题型9 电功计算公式W＝UIt的应用 【典例1】机场规定：“严禁携带额定能量超过160W•h的充电宝搭乘飞机。”质量为60kg的小钟想带一个充电宝乘机，充电宝铭牌如图所示，下列说法正确的是（　　） A．充电宝给手机充电时，充电宝相当于一个用电器 B．小钟所带充电宝额定能量为74W•h C．小钟所带的充电宝规格超标，不能带上飞机 D．如果把小钟举高1m需要600J能量，则额定能量为160W•h的充电宝储存的能量可以把小钟举高96m 【答案】B 【解答】解：A．充电宝给手机充电时，把自身的化学能转化为电能提供给手机，所以充电宝相当于一个电源，故A错误； B．由充电宝的铭牌可知，电池的电压为U＝3.7V，电池的容量为Q＝It＝20000mAh＝20A•h， 充电宝的额定能量为W＝UIt＝3.7V×20A•h＝74W•h，故B正确； C．根据机场规定可知，小钟所带充电宝的额定能量为74W•h，小于160W•h，所以该充电宝的规格没有超标，可以带上飞机，故C错误； D．额定能量为160W•h的充电宝储存的能量为E′＝160W•h＝160W×3600s＝576000J， 把小钟举高1m需要600J能量，则该充电宝储存的能量可以把小钟举高的高度为，故D错误。 故选：B。 【变式1】某国产三折叠手机的电池工作电压为3.7V，电池容量为5600mAh，充满电可以储存的电能为　 　 ，使用充电器充电，充电电压为10V，充电电流为2.8A，充满电需　　 min。 【答案】74592J；44.4。 【解答】解：（1）已知手机的电池工作电压为3.7V，电池容量为5600mAh，则充满电可以储存的电能为：W＝UIt＝3.7V×5600×10﹣3A×3600s＝74592J； （2）充满电需要的时间为： 。 故答案为：74592J；44.4。 题型10 电功公式的变形应用 【典例1】某同学用两片规格为“5V 5W”的碳纤维发热片制作发热眼罩，要使发热眼罩功率大一些，两发热片应该采用 　　 连接方式（选填“并联”或“串联”）。如果用规格为“5V 1000mAh”的充电宝给眼罩供电，可以让眼罩正常使用 　　 分钟。 【答案】并联；30 【解答】解：两发热片串联时的总电阻大于它们并联时的总电阻，电源电压一定时，由P可知，两发热片并联时发热眼罩的功率更大，故两发热片应该采用并联的连接方式； 充电宝储存的电能：W＝UIt＝5V×1000×10﹣3A×1×3600s＝18000J， 眼罩正常使用时，总功率：P＝P1+P2＝5W+5W＝10W， 根据P可得，眼罩正常使用的时间：t1800s＝30min。 故答案为：并联；30。 【变式1】2024年4月11日，华为和奇瑞合作的纯电动轿车智界S7Max+正式上市。S7Max+的核心部件由电池、电动机、动力传输系统等组成，采用了华为“巨鲸”800V高压平台打造，配备业界最薄800V高压电池包。配合鸿蒙智行充电网络，具有电池容量大、能量密度高、放电效率高的特点，纯电也能安心出行。电池能量密度，指单位质量的物质中能够存储的电量多少。电池容量，指充满电时存储电量多少。放电效率，指将存储的化学能转化为电能的效率。S7Max+部分参数如下： 电池容量（kW•h） 100 电池放电效率 95% 电池能量密度（Wh/kg） 200 快充时间（h） 0.25 高压平台区间电压（V） 550﹣930 （1）请根据上述信息计算S7Max+电池的质量 　　 kg，若S7Max+使用能量密度更大的固态电池（500Wh/kg），相同容量下，电池的质量会更 　　 （选填“大”或“小”）。 （2）S7Max+在800V电压下快充0.25h后，电池存储电量从30%增加至80%，求电池充电时电流为多少安？（忽略充电能量转化的损耗） （3）S7Max+在某次测试中，在水平公路上匀速直线行驶9.5km，屏幕显示电池存储电量减少了1.5kW•h，若电动机将电能最终转化为汽车机械能的效率为90%，在这次测试中智界S7Max+受到的阻力是多少牛？ 【答案】（1）500；小； （2）电池充电时电流为250A； （3）在这次测试中智界S7Max+受到的阻力是486N。 【解答】解：（1）电池的电能为W＝100kW•h＝105W•h； 根据电池能量密度指单位质量的物质中能够存储的电量多少知， 该电池的质量m500kg； 根据上述计算过程知，使用能量密度更大的固态电池（500Wh/kg），相同容量下，电池的质量会更小； （2）800V电压下快充0.25h后，电池存储电量从30%增加至80%， 则电池增加的电能：W＝（80%﹣30%）×100kW•h＝50kW•h， 根据W＝UIt可得电池充电时电流：I250A； （3）屏幕显示电池存储电量减少了1.5kW•h，已知电池放电效率为95%，且电能转化为机械能的效率为90%， 则汽车获得的机械能为：W＝95%×90%×1.5kW•h＝1.2825W•h＝4.617×106J； 根据二力平衡条件和W＝Fs可知，此时汽车受到的阻力：f＝F486N。 答：（1）500；小； （2）电池充电时电流为250A； （3）在这次测试中智界S7Max+受到的阻力是486N。 题型11 电功和电功率的区别与联系 【典例1】学校为解决同学们喝热水的问题，在教学楼安装了新型速热饮水机代替传统保温饮水机。厂家人员说：“速热饮水机即开即热，不用反复加热，比一直通电保温的旧机器“省电省钱”。但同学小丽说：“速热饮水机一开电能表转得特别快，我觉得它比传统保温饮水机费电。”厂家说的“省电”和小丽说的“费电”分别指的是（　　） A．消耗的电能较少，消耗的电能较多 B．电功率较小，电功率较大 C．消耗的电能较少，电功率较大 D．电功率较小，消耗的电能较多 【答案】C 【解答】解：厂家说的“省电”，是从消耗总电能的角度来说的，虽然速热饮水机工作时电功率大，但只在需要时短时间工作，总耗电能较少； 小丽说：“速热饮水机一开电能表转得特别快”是从电功率角度考虑的，因为速热饮水机属于大功率用电器，工作时，相同时间内消耗的电能多，电能表转得快，故C正确、ABD错误。 故选：C。 【变式1】某家庭新买了一台空气炸锅，铭牌如表。小吕的爸爸说：“这台空气炸锅功率这么大，有1500W，所以非常费电。”他的说法（　　） XX空气炸锅 产品型号：AF﹣3202 额定频率：50Hz 额定功率：1500W 额定电压：220V～ A．说法正确 B．混淆了电功率和电能 C．混淆了电功率和电流 D．混淆了电功率和电压 【答案】B 【解答】解：1500W表示电功率较大，结合W＝Pt可知，相同时间，空气炸锅消耗的电能多，故爸爸混淆了电功率和电能。 故选：B。 题型12 电功率P＝W/t的简单计算 【典例1】我市邮政系统采用无人快递车来进行快递的转运，大大节省了工人劳作的时间，现通过查找资料可知，主流量产型无人快递车采用72V的磷酸铁锂电池组，标称容量为200Ah，满载时的质量为500kg，日常工作功率限制在3kW，若行驶过程中，阻力为车重的0.1倍，则下列说法正确的是（不计能量损失）（　　） ①充电桩功率越大，为减少导线发热损耗，配套导线要越细 ②电池充满电后存储电能为14.4kW•h ③日常行驶里程可达103.68km ④日常工作时间最多可维持4h A．只有①②正确 B．只有②④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确 【答案】D 【解答】解：①充电桩功率越大，由P＝I2R可知，横截面积越大，电阻越小，通过导线的电流越大，由P＝I2R可知，导线的电阻越小，发热功率越小，导线的发热损耗越少，因此为了减少导线的发热损耗，配套导线的电阻应小一些，导线要粗一些。故①错误，不符合题意； ②电池充满电后存储电能为W＝UIt＝72V×200A×3600s＝5.184×107J＝14.4kW•h，故②正确，符合题意； ③不计能量损失，若快递车满载，牵引力为F＝f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×500kg×10N/kg＝500N 由W＝Fs可得日常行驶里程可达，故③正确，不符合题意； ④日常工作时间最多可维持，故④错误，符合题意。 综上所述，只有②③正确， 故选：D。 【变式1】当新能源纯电动汽车开启ECO节能模式后，汽车系统会较为省电，可延长电池的供电时间，原因是（　　） A．增大消耗的电能 B．增大电池输出的电流 C．减小电动机的电阻 D．减小电池输出的功率 【答案】D 【解答】解：A．开启ECO节能模式后，汽车系统较为省电，即在相同时间内消耗的电能减少，而不是增大消耗的电能，故A错误； B．在电池输出电压一定的情况下，增大电池输出的电流，根据P＝UI可知，电池输出的功率会增大，耗电更快，供电时间会变短，故B错误； C．电动机的电阻是导体本身的一种性质，与是否开启ECO节能模式无关，开启ECO模式不能改变电动机的电阻，故C错误； D．电池储存的总电能W一定，根据可知，减小电池输出的功率P，可以延长电池的供电时间t，从而达到延长续航的目的，故D正确。 故选：D。 题型13 电功率P＝UI的简单计算 【典例1】小明对一个电学暗箱进行了实验探究。如图所示，A、B是小灯泡L1的接线柱，C、D是小灯泡L2的接线柱，E、F是小灯泡L3的接线柱。操作及对应现象如表所示。下列分析正确的是（　　） 实验操作 实验现象 闭合开关S 三个小灯泡均发光 观察亮度 L1最亮 取下其中任意一个小灯泡 剩余两个小灯泡均不发光 A．暗箱中的三个小灯泡并联 B．若用电压表分别测量三个小灯泡两端的电压，L1两端电压最大 C．取下其中任意一个小灯泡，电流表示数变大 D．暗箱中的三个小灯泡规格相同 【答案】B 【解答】解：A．根据“取下其中任意一个小灯泡，剩余两个小灯泡均不发光”，说明三个小灯泡之间互相影响，是串联关系，故A错误； BD．灯泡亮度由实际功率决定（P＝UI）。串联电路中各处的电流相等，L1最亮，说明其实际功率最大，根据U，因此L1两端电压最大，三个小灯泡规格不同，故B正确，D错误； C．取下其中任意一个小灯泡，电路断路，因此电流表示数为零，故C错误。 故选：B。 【变式1】如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1＜R2，电路消耗的总功率由小到大的顺序是（　　） A．丙、乙、甲、丁 B．丁、丙、乙、甲 C．丁、甲、乙、丙 D．甲、乙、丙、丁 【答案】A 【解答】解：两个电阻串联时，总电阻等于各分电阻之和，即总电阻越串越大，大于任何一个分电阻； 两电阻并联时，总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，即总电阻越并越小，小于任何一个分电阻； ∵R1＜R2， ∴甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，电阻关系为R丙＞R乙＞R甲＞R丁， ∵P，且电源的电压U相同， ∴四个电路的总功率关系为P丙＜P乙＜P甲＜P丁。 故选：A。 题型14 W＝Pt求电能的大小 【典例1】如图所示的是“220V，15W”的LED灯和“220V，15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为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．灯两端的实际电压：LED灯低于白炽灯 B．相同时间产生的内能：LED灯多于白炽灯 C．相同时间消耗的电能：LED灯少于白炽灯 D．电能转化为光能的效率：LED灯高于白炽灯 【答案】D 【解答】解：A、两灯的额定电压都是220V，它们正常工作时，灯泡的实际电压都达到220V，故A错误； BC、由两灯的规格可知，两灯的额定功率都是15W，所以两灯正常工作时，相同时间消耗电能相同，由于LED灯将电能转化为内能的占比较少，所以相同时间LED灯产生的内能更少，故BC错误； D、由图可知，正常工作时，LED灯将电能转化为光能的占比大，白炽灯将电能转化为光能的占比小，所以LED灯将电能转化为光能的效率高，故D正确。 故选：D。 【变式1】小华为了测量未知物质甲的比热容，在标准大气压下，他利用实际功率为100W的电加热器分别对400g的物质甲和500g的水进行加热。实验中，他记录了两种物质的温度随时间变化的数据，并绘制成如图所示的温度﹣时间图像。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），水和甲物质单位时间吸收热量相同，下列说法正确的是（　　） A．图线A表示的是水的温度﹣时间的变化关系 B．甲物质的比热容为2.1×103J/（kg•℃） C．10～15min，甲物质吸收的热量是2.1×104J D．电加热器的加热效率为75% 【答案】C 【解答】解： A．由物理常识可知水的比热容较大，即c水＞c甲，由题知两物质的质量关系为m水＞m甲，且相同时间内两物质吸收热量相同，根据Q吸＝cmΔt可知相同时间内水升高的温度较少（即水升温较慢），所以图线B表示的是水的温度﹣时间的变化关系，而图线A表示的是甲物质的温度﹣时间的变化关系，故A错误； B．用相同的电加热器分别对物质进行加热，则物质在相同的时间内吸收的热量相等，加热0～5min时，甲和水两种物质吸收的热量相等，Q吸甲＝Q吸水；甲的质量m甲＝400g＝0.4kg，甲升高的温度Δt甲＝40℃﹣20℃＝20℃；水的质量m水＝500g＝0.5kg；水升高的温度Δt水＝40℃﹣30℃＝10℃； 由Q吸＝cmΔt可得，c甲m甲Δt甲＝c水m水Δt水，即c甲2.625×103J/（kg•℃），故B错误； C．加热相同时间，物质吸收的热量相等，则甲物质在10min～15min吸收的热量等于水在0～5min吸收相同的热量，则水在0～5min吸收相同的热量为：Q吸水＝c水m水Δt水＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×10℃＝2.1×104J，因此10～15min，甲物质吸收的热量为2.1×104J，故C正确； D．10～15min，甲物质吸收的热量为2.1×104J，加热时间t＝15min﹣10min＝5min＝300s； 实际功率为100W的电加热器消耗的电能为：W＝Pt＝100W×300s＝3×104J； 电加热器的加热效率为：η70%，故D错误。 故选：C。 题型15 小灯泡实际功率的比较 【典例1】将甲、乙两个灯泡并联在同一电路时，此时甲灯比较亮；若将甲、乙两灯串联在同一电路时，则（　　） A．甲灯比较亮 B．乙灯比较亮 C．一样亮 D．无法判断 【答案】B 【解答】解：灯泡的亮度，由灯泡的实际功率决定，灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。两个灯泡不亮时，并联电路各支路电压相等，根据可知，当电压相同时，电阻越小，功率越大，甲灯更亮说明甲灯实际功率更大，甲电阻比乙电阻小。串联时通过甲、乙灯泡的电流相同，根据P＝I2R可知，乙灯的电阻大，乙灯的实际功率大，乙灯更亮，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选：B。 【变式1】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 【解答】解：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。 题型16 动态电路中电功率的变化 【典例1】如图﹣1所示的是一款家用体重秤的电路原理图，R1为压敏电阻，其阻值随人体质量变化的曲线如图﹣2所示。以下说法正确的是（　　） A．体重秤显示器相当于一个电压表 B．人体质量越大，体重秤的示数越小 C．定值电阻R2的功率随质量的增大而减小 D．人体质量越小，电路消耗的总功率越小 【答案】D 【解答】解：A．由图甲可知，体重秤是串联接入电路，所以应该是电流表，故A错误； BC．由图乙可知，人体质量越大，压敏电阻R1的阻值越小，电路的总电阻也越小，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流越大，即体重秤的示数越大； 由P＝I2R可知，定值电阻R2的功率增大，故BC错误； D．由图乙可知，人体质量越小，压敏电阻R1的阻值越大，电路的总电阻也越大，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流越小，根据总功率公式P总＝UI，可知电路消耗的总功率越小，故D正确。 故选：D。 【变式1】如图所示，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表V1的示数与V2的示数之和变小 B．电压表V2的示数变小，V1的示数不变，电路消耗的总功率变大 C．电压表V2的示数与电流表A示数的比值变大 D．电压表V1的示数与电流表A示数的比值不变 【答案】D 【解答】解：A、由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，电流表A测电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动时，R2接入电路中的电阻变小，电路的总电阻R总＝R1+R2变小，由可知，电路中的电流变大，即电流表A的示数变大；由U1＝IR1可知，定值电阻R1两端的电压变大，即电压表V1的示数变大。因串联电路中总电压等于各分电压之和，即U＝U1+U2，所以电压表V1的示数与V2的示数之和等于电源电压，保持不变，故A错误； B、由U2＝U﹣U1可知，滑动变阻器R2两端的电压变小，即电压表V2的示数变小，而电压表V1的示数变大，由P＝UI可知，电路消耗的总功率变大，故B错误； C、电压表V2的示数与电流表A示数的比值为，因R2接入电路中的电阻变小，所以该比值变小，故C错误； D、电压表V1的示数与电流表A示数的比值为，因R1为定值电阻，其阻值不变，所以该比值不变，故D正确。 故选：D。 题型17 电功率的比例计算 【典例1】如图所示的电路，当滑片P在最右端时，电压表的示数为3V，移动滑片P至中点时，电压表的示数为4V，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为10V B．R0的两次功率之比为16：9 C．滑动变阻器R'两次消耗的功率之比为9：8 D．两次电路消耗的总功率之比4：3 【答案】C 【解答】解：分析电路图可知，R0与R′串联，电压表测R0两端的电压， 当滑片P置于变阻器的最右端时，其接入电路中的电阻最大，电压表的示数U01＝3V； 当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数U02＝4V， 根据欧姆定律知：两种情况下电路中的电流之比 ， 根据电功率的相关公式知： R0 的两次功率之比 ， 滑动变阻器R′两次消耗的功率之比 ， 两次电路消耗的总功率之比 ， 由欧姆定律可得： ， 解得电源电压U＝6V。 综上，故C正确，ABD错误。 故选：C。 【变式1】我市某景区为了统计节假日游客的人流量，在景区检票口安装了自动计数器。其简化电路图如图甲所示。R1为光敏电阻（有人员通过挡住射向R1的红外线时，其阻值变大，计数器会计数一次），R2为分压定值电阻。某时段电流表示数随时间变化的图像如图乙所示。已知计数器电路的电源电压恒为6V，计数器计数时电阻R2消耗的电功率为0.1W。则（　　） A．电流表示数为0.3A时，计数器会计数一次 B．分压电阻R2的阻值为1.1Ω C．有人通过检票口与无人通过检票口，R1的电功率之比为5：9 D．无人通过检票口时，R1与R2的电压之比为5：1 【答案】C 【解答】解：由图可知，R1和R2组成串联电路，电流表测量总电流。 A、有人员通过挡住射向R1的红外线时，其阻值变大，总电阻变大，根据I可知，总电流变小，由图可知最小电流为0.1A，计数器会计数一次，无人通过时，电路中的电流最大即为0.3A，故A错误； B、有人员通过挡住射向R1的红外线时，计数器就计数一次，此时电阻R2消耗的电功率为0.1W，则 R210Ω，故B错误； C、有人员通过挡住射向R1的红外线时，总电阻 R60Ω， R1＝R﹣R2＝60Ω﹣10Ω＝50Ω， R1消耗的电功率 P1＝I小2R1＝（0.1A）2×50Ω＝0.5W； 无人通过时，电路中的电流最大即为0.3A，则总电阻 R′20Ω， R1′＝R′﹣R2＝20Ω﹣10Ω＝10Ω， 此时R1′消耗的电功率P1′＝I′2R1′＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W， 则有人通过检票口与无人通过检票口，R1的电功率之比为：0.5W：0.9W＝5：9，故C正确； D、根据串联分压可知，无人通过检票口时，R1与R2的电压之比为 ，故D错误。 故选：C。 题型18 电功率多档位问题 【典例1】如图甲是小明在社团课上使用的3D打印笔，有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，R1＝2200Ω，R2＝1100Ω，两个电阻都是用于发热的电热丝。下列说法正确的是（　　） A．胶条熔化时，是机械能转化为胶条的内能 B．两开关都闭合时，R1与R2串联 C．两开关都闭合时，电路的总电阻最大 D．两开关都闭合时为快挡，此时电路总功率为66W 【答案】D 【解答】解：A．胶条熔化时，从发热的电阻丝吸收热量，内能增大，电能转化为内能，故A错误； B．两开关都闭合时，R1与R2分别在两条支路上，用电器是并联的，故B错误； C．两开关都闭合时，R1与R2并联，此时电路的总电阻最小，故C错误； D．由C可知，两开关都闭合时，电路的总电阻最小，根据可知，电路中的总功率最大，为快挡，此时电路中的总功率为，故D正确。 故选：D。 【变式1】某家用电火锅有高、中、低三挡，内部有四个阻值相同的电热丝R，可通过旋钮开关切换挡位，下列说法正确的是（　　） A．开关接在1处是高温挡 B．高温挡时电路的总功率最小 C．低温挡与高温挡的电阻之比为2：1 D．中温挡与高温挡的功率比为1：2 【答案】D 【解答】解：A、开关接在1处时，电路接入两个电热丝串联，总电阻为2R，在电压一定时，由可知此时电阻最大、电功率最小，应为低温挡，不是高温挡，故A错误； B、高温挡应是总电阻最小的挡位，由可知总电阻最小时总功率最大，因此高温挡时电路的总功率不是最小，故B错误； C、开关接在3处时，两个电热丝并联，总电阻为，属于高温挡；低温挡的总电阻为2R，所以低温挡与高温挡的电阻之比为，不是2：1，故C错误； D、开关接在2处时接入一个电热丝，电阻为R，属于中温挡；高温挡的总电阻为，中温挡与高温挡的功率之比为，故D正确。 故选：D。 题型19 电功率范围值问题 【典例1】为了参加全国青少年创新大赛，小强运用所学电学知识，设计了一个电子身高测量仪，如图所示，其中定值电阻R1＝5Ω，电源电压恒为4.5V，R2的规格为“15Ω 0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A，为保证电路中各元件安全工作，以下说法正确的是（　　） A．电流表的变化范围是0.225A～0.5A B．R2两端电压的变化范围是1.5V～3V C．变阻器接入电路的阻值范围是2.5Ω～10Ω D．R1的电功率的变化范围是0.45W～1.25W 【答案】D 【解答】解：ABC、因串联电路中电流处处相等，所以为了既不烧坏电流表，又不烧坏电阻，比较各电流值可知，电路中的最大电流为I最大＝0.5A； 当电流最大为0.5A时，电阻R1两端的最大电压为： U1最大＝I最大R1＝0.5A×5Ω＝2.5V； 则滑动变阻器两端的最小电压： U2最小＝U﹣U1最大＝4.5V﹣2.5V＝2V； 由串联分压的规律可知，当滑动变阻器两端的电压最小时，其连入电路的电阻最小， 由欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路的最小阻值为： R2小4Ω； 由于电压表的量程为“0～3V”，则电压表示数最大为U2最大＝3V， 当变阻器两端的电压最大时，R1两端的电压最小， 则有：U1最小＝U﹣U2最大＝4.5V﹣3V＝1.5V， 电路中最小电流为： I最小0.3A； 此时滑动变阻器接入电路的最大阻值为： R2大10Ω； 所以电路中的电流范围为0.3A～0.5A，电压表的示数变化范围为2V～3.0V，滑动变阻器的取值范围为4Ω～10Ω，故ABC错误； D、由P＝I2R可知，定值电阻R1的最小功率为： P小R1＝（0.3A）2×5Ω＝0.45W， 最大功率为： P大R1＝（0.5A）2×5Ω＝1.25W，故D正确。 故选：D。 【变式1】建设居民楼雨水蓄水系统是苏州海绵城市建设项目之一，图甲是小明设计的地下蓄水池水位监测系统原理图，电路中电源电压保持不变，R0为定值电阻，R是竖直放置的长条形电阻片，金属滑杆P可随浮子在竖直方向上下移动，P与R组成滑动变阻器（最大阻值为60Ω），当电流表的示数达到某一数值时水位达到警戒值，R接入电路的阻值随水位的变化关系如图乙所示，电路工作时电压表与电流表变化关系如图丙所示，则下列说法正确的是（　　） A．当水位升高时，电流表的示数变小 B．该电路的电源电压是6V C．当水位在175～190cm之间变化时，电路总功率的变化范围为0.9～1.8W D．当水位达到警戒水位190cm时，滑动变阻器消耗的电功率达到最大值 【答案】C 【解答】解：闭合开关，两电阻串联接入电路，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；A、由图甲可知当水位升高时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律可知电流表的示数变大，故A错误； B、当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路为定值电阻的简单电路，根据欧姆定律可知此时通过电路的电流最大，由丙图可知通过电路的最大电流为0.3A， 根据欧姆定律可得电源电压：U＝IR0＝0.3A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， 由图丙可知通过电路的最小电流为0.1A，因串联电路总电压等于各部分电压之和， 则根据欧姆定律可得电源电压：U＝UR+I′R0＝6V+0.1A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， 联立①②可得 R0＝30Ω，U＝9V，故B错误； C、当水位在175cm时，滑动变阻器接入电路的电阻为60Ω，电路中的电流为0.1A，电路的总功率为 P＝UI＝9V×0.1A＝0.9W， 滑动变阻器的最大阻值为60Ω，总长度为195cm﹣175cm＝20cm，当水位达到190cm时，连入电路的长度为195cm﹣190cm＝5cm， 接入电路的电阻 RP60Ω＝15Ω 电路的总功率为P'1.8W 故C正确； D、根据串联电阻的规律及欧姆定律可知，变阻器的功率为 P滑 可知，当R滑＝R0＝30Ω 变阻器的电功率最大， 故D错误； 故选：C。 题型20 结合图像计算电功率 【典例1】如图甲所示电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“25Ω、1A”，电流表量程选择“0～0.6A”，电压表量程选择“0～3V”，小灯泡上标有“4.5V、0.3A”字样，其I﹣U图象如图乙所示，闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项不正确的是（　　） A．电流表的最大示数是0.3A B．电流表的最小示数是0.2A C．电路的最大功率是1.8W D．小灯泡的最小功率是0.75W 【答案】B 【解答】解：AC、由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流； 串联电路各处电流相等，为保证电路安全，电路中允许通过的最大电流是I″＝0.3A，即电流表的最大示数是0.3A， 由P＝UI可得电路的最大功率是：Pmax＝UI＝6V×0.3A＝1.8W；故AC正确； BD、由串联电路的分压特点可知，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，滑动变阻器两端的电压最大时，灯泡两端的电压最小，而且此时流过小灯泡的电流也最小，即电流表的示数最小，即当电压表的示数为3V时，小灯泡的电功率最小，此时小灯泡两端的电压为：UL小＝U﹣U滑＝6V﹣3V＝3V， 由图乙可知，此时流过小灯泡的最小电流是IL小＝0.25A， 小灯泡的最小功率是PL小＝UL小IL小＝3V×0.25A＝0.75W； 故B错误，D正确。 故选：B。 【变式1】图甲中R0为定值电阻，电源电压恒定。滑动变阻器R1标有“20Ω，1A”字样，电流表量程0～0.6A，灯泡L的额定电流是0.5A。闭合开关S，当开关S1、S2都断开或都闭合两种情况中，移动滑片P（所有元件都安全）得到了两次电流表示数与R1阻值变化关系的图像（如图乙所示），灯泡在工作时正常发光。下列说法中正确的是（　　） A．图线a对应S1、S2都断开的情况 B．电流表的最小示数为0.2A C．灯泡L的额定功率为6W D．该电路的最大功率为3.6W 【答案】B 【解答】解：A、当开关S1、S2都断开时，电阻R0与滑动变阻器R1串联，当开关S1、S2都闭合时，灯泡L与滑动变阻器R1并联，电流表测R1电流，当变阻器连入电路的电阻都为20Ω，由欧姆定律和串联电阻的规律可知，并联电路电流表的示数大于两电阻串联时的电流表示数，故图线a对应S1、S2都闭合的情况，故A错误； C、当开关S1、S2都闭合时，灯泡L与滑动变阻器R1并联，电流表测R1电流，灯泡在工作时正常发光，由图乙可知，R1＝20Ω时，I1＝0.3A， 电源电压 U＝I1×R1＝0.3A×R1＝0.3A×20Ω＝6V 即灯的额定电压为6V，灯泡L的额定功率为 P额＝UI额＝6V×0.5A＝3W C错误； B、当开关S1、S2都断开时，电阻R0与滑动变阻器R1串联，由图乙可知，R1＝0Ω时，I＝0.6A，由欧姆定律知 R010Ω 当变阻器的最大电阻连入电路中时，电路的电阻最大，电流最小（并联电阻小于其中任一电阻，串联电阻大于其中任一电阻，故此时电路最小电流） I小0.2A 故B正确； D、开关都断开时（串联电路），电路的最大电流为0.6A，电路最大功率 P开＝0.6A×6V＝3.6W 开关都闭合时，由并联电路电流的规律可得出干路的最大电流为 I总＝0.5A+0.6A＝1.1A 电路最大功率P合＝1.1A×6V＝6.6W 故D错误； 故选：B。 题型21 电功率的综合计算 【典例1】如图所示，电源电压保持不变，两个滑动变阻器R1、R2的电阻分别与其接入电路的长度成正比。当R1和R2的滑片均位于最右端时，电路的总功率为12W；当R1和R2的滑片均位于中点时，电路的总功率为6W；当R1和R2的滑片均位于最左端时，电路的总功率为（　　） A．1W B．2W C．3W D．4W 【答案】D 【解答】解：当R1和R2的滑片均位于最右端时，R1连入阻值为0，R2阻值最大，设电源电压为U，由得，R2的阻值为① 当R1和R2的滑片均位于中点时，R1、R2 均连入最大阻值的一半，电路中的总电阻为② 联立①②得， R1的最大阻值为 当R1和R2的滑片均位于最左端时，R2连入阻值为0，R1阻值最大，电路的总功率为。 故选：D。 【变式1】如图所示电路，电源电压为恒为3V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2接入电路的最大阻值为20Ω。闭合开关，下列说法正确的是（　　） A．当滑片在中点时，电压表的示数为3V B．当滑片在中点时，R2消耗的功率为0.225W C．当滑片在最右端时，电流表的示数为0.1A D．当滑片在最右端时，电路消耗的总功率为0.3W 【答案】A 【解答】解：A、由电路图知电路中并联，电流表测量通过滑动变阻器的电流，电压表测量电源电压，所以当滑片在中点时，电压表的示数为3V，故A正确； B、当滑片在中点时，R2消耗的功率为：P0.9W，故B错误； C、当滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，为20Ω，通过滑动变阻器的电流为：I0.15A，即电流表的示数为0.15A，故C错误； D、当滑片在最右端时，电路消耗的总功率为：P总＝P1+P21.35W，故D错误。 故选：A。 题型22 伏安法测量小灯泡的电功率 【典例1】小渝连接了如图甲所示的电路来测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。电源电压调为3V不变，当电压表示数为2.0V时，电流表示数如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡的额定功率为0.75W B．要让灯泡正常发光应将滑片P向右移 C．右移滑片P的过程，电压表和电流表示数的比值不变 D．小灯泡正常发光时，灯泡电阻大于滑动变阻器的阻值 【答案】D 【解答】解：灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡电压，电流表测电路电流，电源电压U＝3V，灯泡额定电压UL额＝2.5V，电压为2.0V时，电流表量程0～0.6A，分度值0.02A，电流I＝0.3A。 A．灯丝电阻随温度升高而变大，2.5V 时灯丝温度更高，电阻比2V时更大，额定电流≠0.3A，不能用P＝UI＝2.5V×0.3A计算额定功率，故A错误； B．要让灯泡电压从2.0V升高到2.5V，需要减小滑动变阻器接入电阻，滑动变阻器接左下接线柱，滑片左移才会减小电阻，右移电阻增大，故B错误； C．电压表和电流表示数的比值等于灯泡电阻，灯泡电阻随温度变化，右移滑片时，电流减小，灯泡温度降低，电阻减小，比值变小，故C错误； D．灯泡正常发光时，UL额＝2.5V，滑动变阻器电压U滑＝3V﹣2.5V＝0.5V；串联电流I相同，由得：；灯泡电阻大于滑动变阻器阻值，故D正确。 故选：D。 【变式1】“探究小灯泡的电功率”的实验电路如图甲所示，实验中选择“2.5V”规格的小灯泡，实验中得到的U﹣I图像如图乙。下列说法不正确的是（　　） A．调节滑片过程发现灯泡亮度变化，这是由灯泡的实际功率变化引起的 B．小灯泡的额定功率为0.75W，正常发光时电阻为8.3Ω C．实验中发现小灯泡无法调到额定电压，一定是因为电源电压过小 D．用图甲的电路，通过更换灯泡L的方法，能完成探究“电功率与电流的关系” 【答案】C 【解答】解：A、调节滑片，变阻器连入电路的阻值发生变化，这样灯泡两端电压和电流都会发生变化，由P＝UI知，其实际功率发生变化，所以灯泡亮度会发生改变，故A正确； B、由图像知，灯泡电压等于额定电压2.5V时，通过灯泡的电流为0.3A， 所以灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W； 由欧姆定律I，可得灯泡正常发光时电阻：R8.3Ω，故B正确； C、实验中，移动滑片调节灯泡两端电压，但都无法使灯泡两端电压调到额定电压2.5V，可能是电源电压低于灯泡的额定电压的原因；也可能是电源电压过大，而变阻器的最大电阻过小，当变阻器的最大电阻连入电路中时，灯的电压也高于2.5V，故C错误； D、探究“电功率与电流的关系”时，可换用不同灯泡且保持电压不变，观察小灯泡的亮度来比较电功率，从而得到电功率与电流的关系，故D正确。 故选：C。 题型23 电流的热效应 【典例1】下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电热毯 C．微波炉 D．电冰箱 【答案】B 【解答】解：A、电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故A不符合题意； B、电热毯是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B符合题意； C、微波炉是用微波来煮饭烧菜的，是利用电磁波工作的，不是利用电流的热效应，故C不符合题意； D、电冰箱主要是把电能转化为机械能，是利用了电流的磁效应，故D不符合题意。 故选：B。 【变式1】下图中的家用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．洗衣机 B．电暖器 C．笔记本电脑 D．台灯 【答案】B 【解答】解： A、洗衣机依靠电动机工作，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应，故A错误。 B、电暖器工作目的是取暖，电能主要转化为内能，主要利用电流热效应，故B正确。 C、笔记本电脑主要将电能转化为光能、声能，发热属于能量损耗，不主要利用电流热效应，故C错误。 D、台灯主要将电能转化为光能，产生的内能较少，不主要利用电流热效应，故D错误。 故选：B。 题型24 焦耳定律的简单计算 【典例1】如图所示电路，电源电压为6V，R1为定值电阻，R2为规格“20Ω，2A”的滑动变阻器，表a、表b为电压表或电流表。下列说法正确的是（　　） A．若表a为电流表、表b为电压表，当S闭合，电流表的示数为1A时，滑动变阻器R2连入电路的阻值为12Ω B．若定值电阻R1的阻值为5Ω，并拆去电表a和b，S闭合后，10s内R1产生的热量最多为72J C．若a、b均为电压表，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P的过程中，表a示数变化量大于表b示数变化量 D．若两个电表均为电流表，S闭合后，两个电阻并联 【答案】B 【解答】解：A、由图可知，若表a为电流表、表b为电压表，当S闭合，电路中只有R2工作， 由欧姆定律可知，滑动变阻器R2连入电路的阻值：R26Ω，故A错误； B、拆去电表a和b，S闭合后，R1、R2串联，当R2接入电路的阻值为0时，电路中的电流最大，10s内R1产生的热量， 则10s内R1产生的最大热量：Q＝Wt10s＝72J，故B正确； C、若a、b均为电压表，闭合开关S，R1、R2串联，电压表a测量R1两端的电压，电流表b测量R2两端的电压， 根据串联电路的特点可知，移动滑动变阻器滑片P的过程中，表a示数变化量等于表b示数变化量，故C错误； D、若两个电表均为电流表，S闭合后，电路发生短路，电源烧坏，R1、R2不工作，故D错误。 故选：B。 【变式1】如图是具有加热和保温功能的电热足浴盆的工作电路，R1、R2均为阻值不变的发热电阻，且R1＝220Ω、R2＝55Ω。下列说法正确的是（　　） A．当开关接3、4时，电热足浴盆处于保温挡 B．保温挡额定功率为880W C．加热挡正常工作时，通过R1、R2的电流之比为4：1 D．加热挡正常工作100s产生的热量为1.1×105J 【答案】D 【解答】解：A、开关接3、4时：R1与R2并联，总电阻小，根据P可知此时功率大，为加热挡；开关接2、3时：只有R1接入电路，电阻大，根据P可知，此时功率小，为保温挡，故A错误； B、保温挡只有R1工作，根据P可得其功率为：，故B错误； C、加热挡时R1、R2并联，电压相等，根据并联电路分流原理可得：，即I1：I2＝1：4，故C错误；D、加热挡时R1、R2并联，R1消耗的功率为：P1＝P保＝220W；R2消耗的功率为： ； 加热挡正常工作100s消耗的总功率为：P总＝P1+P2＝220W+880W＝1100W；加热挡正常工作100s产生的热量为：Q＝W＝P总t＝1100W×100s＝1.1×105J，故D正确。 故选：D。 题型25 焦耳定律推导公式的应用 【典例1】如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220V的电源和阻值为R0＝88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。 （1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高怎样变化？ （2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。 （3）如果恒温箱的温度设定为60℃则电阻箱R1应取多大阻值。 （4）该恒温箱可设定的最高温度是多少。 【答案】（1）热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小； （2）工作电路中电热丝R0工作时的电流为2.5A，工作5min产生的热量为1.65×105J。 （3）如果恒温箱的温度设定为60℃，电阻箱R1的取值为60Ω； （4）该恒温箱可设定的最高温度是180℃。 【解答】解：（1）由乙图可得热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小； （2）由题知，工作电路电压U0＝220V，R0＝88Ω， 工作电路中电热丝R0工作时的电流为： I02.5 A； 工作电路工作5min＝300s产生的热量为： Q＝W0＝U0I0t＝220V×2.5A×300s＝1.65×105 J； （3）由图甲知，控制电路中电阻箱R1与热敏电阻Rt串联，由图像可知，当恒温箱的温度设定为60℃时，热敏电阻Rt的阻值Rt1＝90Ω，此时控制电路的电流I＝50mA＝0.05A时，衔铁才被吸合，从而切断右边工作电路，停止加热，根据欧姆定律I可得，控制电路的总电阻： R总150Ω， 由串联电阻的规律，则电阻箱连入电阻： R1＝R总﹣Rt1＝150Ω﹣90Ω＝60Ω； （4）由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R可知，电路总电阻不变， 要使可设定的温度最高，则使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，即R箱大＝120Ω， 由第（2）可知，控制电路总电阻：R总＝150Ω， 根据串联电路电阻的特点可知，热敏电阻Rt的最小阻值： Rt小＝R总﹣R箱大＝150Ω﹣120Ω＝30Ω， 由图乙可知，当热敏电阻阻值为30Ω，恒温箱可设定的最高温度是180℃。 答：（1）热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小； （2）工作电路中电热丝R0工作时的电流为2.5A，工作5min产生的热量为1.65×105J。 （3）如果恒温箱的温度设定为60℃，电阻箱R1的取值为60Ω； （4）该恒温箱可设定的最高温度是180℃。 【变式1】如图电源电压为6V且保持不变，闭后，电流表A1和A2的示数分别为0.2A和1.2A。求： （1）电阻R1的阻值； （2）通电1min，电阻R2产生的热量。 【答案】（1）电阻R1的阻值为30Ω； （2）通电1min，电阻R2产生的热量为360J。 【解答】解：（1）由图可知，闭合开关，R1、R2并联，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A2测量干路的总电流； 根据并联电路的电压特点可知，R1两端的电压：U1＝U2＝U＝6V， 由I可知，R1的阻值：R130Ω； （2）根据并联电路的电流特点可知，通过R2的电流：I2＝I﹣I1＝1.2A﹣0.2A＝1A， 通电1min，电阻R2产生的热量：Q2＝W2＝U2I2t＝6V×1A×1×60s＝360J。 答：（1）电阻R1的阻值为30Ω； （2）通电1min，电阻R2产生的热量为360J。 题型26 焦耳定律的应用 【典例1】电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。下列说法正确的是（　　） A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 B．导线的电阻大于电炉丝的电阻 C．导线的电功率小于电炉丝的电功率 D．电流通过导线时没有产生热效应 【答案】C 【解答】解：A、因为电炉丝和导线是串联在电路中的，根据串联电路的电流特点，串联电路中各处的电流相等，所以通过导线的电流等于通过电炉丝的电流，故A错误。 B、电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的电阻比导线的电阻大得多，故B错误。 C、根据电功率公式P ＝ I2R，电流I相等，电炉丝电阻R大，所以电炉丝的电功率大，即导线的电功率小于电炉丝的电功率，故C正确。 D、电流通过导线时也产生了热效应，只是因为导线电阻很小，根据焦耳定律Q ＝ I2Rt，在电流和通电时间相同的情况下，产生的热量很少，几乎不发热，故D错误。 故选：C。 【变式1】小亮同学给大家表演用锡箔片点燃火柴，他将一厚度均匀的三角形锡箔片接入电路，如图所示，闭合开关S，你认为a、b、c三点最先被点燃的是（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．都一样 【答案】A 【解答】解：影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积和温度，当材料和长度一定时，横截面积越小，电阻越大，由图可知，a点横截面积最小，所以电阻最大，a、b、c是串联的，通过的电流相同，根据Q＝I2Rt可知，在相同时间内a点产生的热量多，所以将火柴放置在a点最容易被点燃，故A正确。 故选：A。 题型27 焦耳定律的比例计算 【典例1】两个电热器的阻值之比为2：5，把它们并联起来接入电路中，相同时间内它们产生的热量之比是（　　） A．5：2 B．2：5 C．4：25 D．25：4 【答案】A 【解答】解：由题知，两个电热器并联，电阻两端的电压相等，两电阻之比R1：R2＝2：5， 由Q＝W可得在相同时间内产生的热量之比： 。 故选：A。 【变式1】图甲为某品牌电热水壶实物图，图乙为其电路原理图，R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关，当水加热到100℃时，电热水壶自动切换到保温状态。电热水壶的额定电压是220V，加热功率是880W，保温功率是80W。电热水壶正常工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．加热过程一定比保温过程消耗的电能多 B．加热过程比保温过程电路中的电流小 C．电热丝R1：R2＝1：10 D．加热和保温相同时间产生的热量之比为10：1 【答案】C 【解答】解： A．根据电能公式W＝Pt，电能由功率和工作时间共同决定，未说明工作时间，无法比较加热和保温消耗电能的多少，故A错误； B．由P＝UI，电源电压U＝220V不变，加热功率P加＞P保，因此加热电流I加＞I保，故B错误； C．加热状态R1的电阻R155Ω， 保温状态总电阻R总605Ω， 串联电路总电阻等于各电阻之和，因此R2的电阻R2＝R总﹣R1＝605Ω﹣55Ω＝550Ω， 则R1：R2＝55Ω：550Ω＝1：10，故C正确； D．纯电阻电路，相同时间t内产生热量Q＝W＝Pt，因此热量比：，不是10：1，故D错误。 故选：C。 题型28 电热的多挡问题 【典例1】如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1＝55Ω，R2＝44Ω。该电暖气工作时分高、中、低三挡，其铭牌如表格所示。下列说法中正确的是（　　） 额定电压 220V 额定功率 高温挡 1980W 中温挡 1100W 低温挡 880W A．使用“低温挡”正常工作，只需要闭合S2 B．电暖气在“中温挡”正常工作时，接入电路的电阻丝阻值为55Ω C．电暖气在“高温挡”正常工作5分钟，电路产生的热量为5.94×105J D．闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5：4 【答案】C 【解答】解：AB、当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，当开关S2闭合、S1断开时，只有R2工作，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联； 根据并联电路的电阻特点可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P可知，电路中的总功率最大，电暖气处于高温挡； 由于R1＞R2，所以，当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电暖气处于低温挡， 当开关S2闭合、S1断开时，只有R2工作，电暖气处于中温挡，所以电暖气在“中温挡”正常工作时，接入电路的电阻丝阻值为R2＝44Ω，故AB错误； C、电暖气在“高温挡”正常工作5分钟，电路产生的热量：Q＝W＝P高温t＝1980W×5×60s＝5.94×105J，故C正确； D、闭合S1、S2时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，R1、R2两端的电压相等，都等于电源电压， 通过R1、R2的电流之比：，故D错误。 故选：C。 【变式1】如图是汽车座椅的加热电路，R1、R2是电热丝，旋钮式开关可绕O点转动，若选择“低温”挡，应将开关转至 　 （选填“1”或“2”）位置；已知电源电压为24V，R1阻值是32Ω，若“低温”挡功率为12W，则电路中的电流是 　 　 A；若选择“高温”挡，通电100s时间，电路产生的热量为 　 　 J。 【答案】1；0.5；3600。 【解答】解：由图可知，当旋钮开关转至1时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点，此时电路中的总电阻最大，由P可知，电路中总功率最小，汽车座椅处于低温挡； 当旋钮开关转至2时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，汽车座椅处于高温挡； 由P＝UI可知，低温挡时电路中的电流：I0.5A； 由I可知，低温挡时电路中的总电阻：R48Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2﹣R﹣R1＝48Ω﹣32Ω＝16Ω， 选择“高温”挡，通电100s时间，R2产生的热量即电路产生的热量：Q＝Wt100s＝3600J。 故答案为：1；0.5；3600。 题型29 电热的综合计算 【典例1】图甲、乙中，相同容器中装有相同质量的水，用不同电加热器在相同电压下工作，忽略散热损失，得到图丙所示水温与加热时间的图像，关于甲、乙图中容器下列说法正确的是（　　） A．加热相同时间，水吸收的热量之比为1：1 B．吸收相同热量，水的末温之比为3：2 C．升高相同温度，水吸热之比为2：3 D．加热器的电阻之比为2：3 【答案】D 【解答】解：A、由图丙可知，水的初温相同，加热相同时间，甲容器中水升高的温度大于乙容器中水升高的温度；水的质量相同，根据Q吸＝cmΔt可知甲容器中水吸收的热量大于乙容器中水吸收的热量，故A错误； B、根据Δt可知，吸收相同热量，水升高的温度相等，则水的末温相等，即水的末温之比为1：1，故B错误； C、根据Q吸＝cmΔt可知，升高相同温度，水吸收的热量相等，即水吸热之比为1：1，故C错误； D、由图可知，水温升高到40℃时，水吸收的热量相等，两电加热器的加热时间之比为t1：t2＝2：3， 忽略散热损失，水吸收的热量等于电加热器消耗的电能，根据W＝UItt可得， 加热器的电阻之比为R1：R2＝t1：t2＝2：3，故D正确。 故选：D。 【变式1】如图所示，是小江吃火锅所用的厨具，有甲、乙两相同的锅，放入食材前，甲中放入牛油和清水，乙中只有清水，甲、乙汤底的总质量分别为m1和m2（m1＞m2），初温相同；用额定电压相同的两个电加热器分别同时加热，控制加热功率P甲＜P乙。细心小江发现，甲中汤底更快沸腾，甲汤底沸腾时，显示甲温度大于乙。不考虑热量损失，下列说法正确的是（　　） A．相同时间内，两锅汤底吸收的热量相同 B．甲中汤底更快沸腾，是因为相同时间内吸收了更多的热量 C．甲中汤底更快沸腾，是因为甲中汤底比热容更大 D．为了能使乙与甲同时沸腾，可以减小乙中清水的质量 【答案】D 【解答】解：AB、不考虑热量损失，汤底吸收的热量等于加热器放出的热量，且加热功率P甲＜P乙，根据Q＝W＝Pt可知，在相同时间内，甲加热器放出的热量更少，即甲中汤底吸收的热量更少，故AB错误； C、甲中汤底为牛油和水的混合物，比热容比乙中水的比热容小。由于甲中放入牛油和清水，而油的密度小于水的密度，所以牛油会漂浮在水面上，阻碍了水的汽化吸热，减少了热量散失，相对于乙中的清水，温度升得快，所以甲中汤底更快沸腾，故C错误； D、为了能使乙与甲同时沸腾，应使乙中清水升温加快，即在吸收热量一定时水升高的温度更大，根据Δt可知，可以减小乙中清水的质量，故D正确。 故选：D。 题型30 非纯电阻电路的相关计算 【典例1】已知电动机两端的电压U＝4V，电阻r＝1.6Ω，流过的电流I＝0.25A，求通电100s，电动机对外做了 　 　 J的机械功。 【答案】90。 【解答】解：通电100s，电动机消耗的电能：W电＝UIt＝4V×0.25A×100s＝100J， 通电100s电阻产生的热量：Q＝I2rt＝（0.25A）2×1.6Ω×100s＝10J， 通电100s，电动机对外做的功： W机＝W电﹣Q＝100J﹣10J＝90J。 故答案为：90。 【变式1】扫地机器人是智能家电的一种，使我们的生活更便捷。 （1）扫地机器人能自动识别障碍物，遇到障碍物会转弯避开，转弯时机器人受力 　　 　 （选填“平衡”或“不平衡”），机器人的牵引轮用橡胶材质制成并有凹凸不平的花纹是为了 　 　 （选填“增大”或“减小”）摩擦力；机器人工作时内部电动机带动扇叶转动将灰尘和细小的杂物“吸”入集尘袋，此时机身内部气压 　 　 （选填“大于”或“小于”）外部大气压强。 （2）某扫地机器人质量为3kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.04m2，此时机器人对地面的压强为 　　 　 Pa。已知其额定工作电压15V，额定功率30W，该扫地机器人的电阻 　　 　 （选填“大于”“小于”或“等于”）7.5Ω。扫地机器人通常是由电机转动通过传动装置带动滚刷转动，滚刷转速为200r/min，电机转速与滚刷转速的比值为80，那么电机转速为 　 　 r/min。 【答案】（1）不平衡；增大；小于；（2）750；小于；16000。 【解答】解：（1）扫地机器人能自动识别障碍物，遇到障碍物会转弯避开，转弯时机器人方向改变，即运动状态改变，则受力不平衡； 机器人的牵引轮用橡胶材质制成并有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力； 由流体压强与流速的关系可知：流速越大的位置压强越小；机器人在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒，故主机内部的气压小于大气压而产生吸力。 （2）此时机器人对地面的压力： F＝G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N， 对地面的压强： p750Pa； 若扫地机器人为纯电阻用电器，则由P可得，该扫地机器人的电阻：R7.5Ω， 而事实上扫地机器人为非纯电阻用电器，欧姆定律不适用，也不能根据P计算扫地机器人的电阻，由物理常识可知扫地机器人的电阻（电机内部线圈的电阻）比较小，不到1Ω，由此可知扫地机器人的电阻小于7.5Ω； 已知滚刷转速为200r/min，电机转速与滚刷转速的比值为80， 则电机转速v＝80×200r/min＝16000r/min。 故答案为：（1）不平衡；增大；小于；（2）750；小于；16000。 题型31 总功率过大对家庭电路的影响 【典例1】在家庭电路中，以下情况会引起熔丝熔断的是（　　） A．用测电笔接触火线 B．电路中零线断路 C．将开关用导线接通 D．连接电路时误将火线与零线接通（短路） 【答案】D 【解答】解：A、测电笔接触火线，氖管发光，是辨别零线和火线的，不会导致电路中电流过大。故A不符合题意。 B、电路中零线断路只会使电路不通，电路中无电流。故B不符合题意。 C、将开关用导线接通，只会使灯泡变为长明灯，不会使电路中的电流增大。故C不符合题意。 D、连接电路时误将火线与零线接通，形成了短路，电路中的电流瞬时增大，使保险丝熔断。故D符合题意。 故选：D。 【变式1】图中的各用电器之间都是　　 联的，通过插座接入电路的用电器同时工作时，由于电路的　　 过大，引起干路导线中的电流过大，使导线严重发热导致温度急剧升高，容易引起火灾。 【答案】并；总功率。 【解答】解：多功能插座上的各个用电器互不影响，是并联的。 通过插座接入电路的用电器同时工作时，由于电路的总功率过大，引起干路导线中的电流过大，使导线严重发热导致温度急剧升高，容易引起火灾。 故答案为：并；总功率。 题型32 短路对家庭电路的影响 【典例1】如图所示是小华家部分家庭电路的示意图。他家正在使用的电饭煲的功率为1.5kW，饭煮熟后，他将这个电饭煲插头从插座中拔出，再将功率为1.2kW的电热水壶插头接入插座中，其他用电器仍正常工作，闭合电热水壶上的开关，空气开关跳闸。空气开关跳闸的原因可能是（　　） A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间 B．电热水壶的内部电路短路 C．用电器的总功率过大 D．三孔插座没有接地线 【答案】B 【解答】解：空气开关跳闸是电路中电流过大引起的，而家庭电路中电流过大的原因：一是家庭电路中用电器的总功率过大，二是家庭电路发生短路故障。 A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间，这种接法会导致开关断开后灯泡仍带电，故A不符合题意； B．当电路发生短路时，电流瞬间变得非常大，会直接触发空气开关的过流保护，导致跳闸。故B符合题意； C．电饭煲功率1.5kW，电热水壶功率1.2kW，两者同时工作时总功率才2.7kW。而电饭煲拔出后才接入电热水壶，其他用电器正常工作，总功率不会超过之前的状态，故C不符合题意； D．三孔插座没接地线会导致电器漏电时外壳带电，存在安全隐患，故D不符合题意。 故选：B。 【变式1】盛夏酷暑，需要开启空调降温，按下空调遥控器上的“开/关”按钮，家中的空气开关立即“跳闸”。为了排查电路故障，电工师傅拔出空调电源插头，将空气开关“合闸”后，发现其他用电器仍能正常工作；进一步检查发现家中包括空调在内的所有用电器的总功率并没有超过空气开关的额定功率。空气开关“跳闸”的原因（　　） A．一定是电路过载 B．一定是空调内部电路存在短路 C．一定是空调以外的电路存在短路 D．一定是空调的外壳没有与地线（保护线）相连 【答案】B 【解答】解：由题可知，进一步检查发现家中包括空调在内的所有用电器的总功率并没有超过空气开关的额定功率。这说明电路中的总功率是正常的，并没有发生“过载”现象。因此，空气开关“跳闸”的原因不是电路过载，另外电工师傅“拔出空调电源插头，将空气开关“合闸”后，发现其他用电器仍能正常工作”。这说明家庭电路的其他部分是完好的，没有发生短路。如果空调以外的电路存在短路，那么即使拔掉空调插头，空气开关也无法正常合闸或合闸后会立即跳闸。既然总功率未超标，且其他电路正常，那么当按下空调遥控器按钮（接通空调电路）时立即跳闸，必然是因为空调内部电路存在短路。当空调电路接通时，短路导致干路电流瞬间过大，从而引起空气开关跳闸，故ACD不正确，B正确。 故选：B。 题型33 电路故障与其对应的现象 【典例1】家庭电路中的保险丝突然熔断，发生这一现象的原因可能是（　　） A．电路的总电阻变大 B．电路的总功率变大 C．大功率用电器停止工作 D．用电器发生断路 【答案】B 【解答】解：A、根据I得，电压不变，当电阻变大时，电路中电流就会变小，不会熔断保险丝，故A错误； B、根据P＝UI得，总功率过大，电压不变，电流过大，会熔断保险丝，故B正确； C、大功率用电器停止工作，电路的总功率变小，干路中的电流变小，不会烧毁保险丝，故C错误； D、用电器发生断路，电路的总功率变小，干路中的电流变小，不会烧毁保险丝，故D错误。 故选：B。 【变式1】如图是家庭电路中的部分电路，当闭合开关S1、S2，电灯L1正常发光，但L2仍然不亮。将一把新买的电热水壶插入三孔插座，电热水壶也不能工作。把测电笔分别插入三孔插座的左、右孔，氖管均能发光。下列说法正确的是（　　） A．电灯L2所在支路断路 B．FG之间断路 C．电热水壶的内部电路短路 D．与插座右孔相连的导线断路 【答案】B 【解答】解：闭合开关S1、S2，电灯L1正常发光，说明L1支路、相线AB段、中性线EF段是通路。 A．若L2所在支路断路，插座支路不受影响，电热水壶应该正常工作，故A错误； B．若FG之间断路，L1在断点左侧，仍能正常工作；FG右侧的L2、插座都无法通过中性线形成闭合回路，因此都不工作；同时插座左孔会通过用电器和相线连通，因此测电笔接触左右孔氖管都发光，故B正确； C．若电热水壶内部短路，会触发保险丝熔断或空气开关跳闸，L1也不能正常发光，故C错误； D．若与插座右孔相连的相线断路，测电笔接触右孔时氖管不会发光，故D错误。 故选：B。 题型34 家庭电路短路和断路的判断 【典例1】电动汽车既节能环保又经济实用。电动汽车在充电过程中（　　） A．汽车上的电池相当于用电器 B．电池发热是电流的热效应 C．充电桩有防水功能，可避免断路 D．充电时间越长，充电桩上的电能表计数越大 【答案】ABD 【解答】解：A、给汽车上的电池充电时，消耗电能，得到化学能，电池把电能转化为化学能储存起来，电池相当于用电器，故A正确； B、给汽车电池充电时，电池发热是电流的热效应，故B正确； C、充电桩提供电能相当于电源，生活中用水是导体，淋湿后会引起短路，故C错误； D、充电时间越长，消耗的电能越大，充电桩上的电能表计数越大，故D正确。 故选：ABD。 【变式1】家庭电路的部分电路图如图所示（电路连接规范）。只闭合开关S1，灯L1正常发光，再闭合开关S2，灯L1马上熄灭，则故障原因可能是灯L2　　 （选填“短路”或“断路”）。 【答案】短路。 【解答】解：只闭合开关S1，灯L1正常发光，灯泡两端的电压等于家庭电路的电压；再闭合开关S2，灯L1马上熄灭，则故障原因可能是灯L2短路，导致熔丝熔断，L2断路对L1不影响。 故答案为：短路。 题型35 家庭电路故障点的判断 【典例1】如图所示是某家庭电路，闭合开关S1、S2，L1灯发光，L2灯不发光。用试电笔分别接触c，d两点，氖管都发光。若电路中只有一处故障，则（　　） A．L1短路 B．bc间断路 C．L2断路 D．ad间断路 【答案】B 【解答】解：闭合开关S1、S2，L1灯发光，L2灯不发光，并且用试电笔分别接触c、d 两点，氖管都发光，说明L1 灯的线路正常，而c点通过L2 灯与火线相连，L2没有断路，因此故障为bc间发生断路。 故选：B。 【变式1】小伟设计了一个如图所示的家庭模拟电路，电路符合安全用电标准。将模拟电路的插头EF正确插入家庭电路中，闭合开关S，灯泡发光；将用电器插入模拟电路插座时却不能工作，用试电笔检测此时模拟电路的c、e、d、g点，氖管均不发光。若电路中只有一处故障，则关于模拟电路的说法正确的是（　　） A．插脚E应连接火线 B．可能是ed间短路 C．可能是进户零线断路 D．可能是gf间断路 【答案】D 【解答】解：A、根据安全用电原则，插座应满足左零右火，由电路连接可知插座右孔与插脚F相连，所以插脚F应接火线，插脚E应接零线，故A错误； B、若ed间短路，则火线和零线会直接连通形成短路，保险丝或空气开关会立即切断电路，闭合开关后灯泡不可能正常发光，与题意不符，故B错误； C、若进户零线断路，则灯泡所在支路无法形成闭合回路，灯泡不能正常发光，与题中闭合开关S后灯泡发光不符；同时插座右孔仍与火线相连，试电笔接触插座右孔时应发光，与题中检测点氖管均不发光不符，故C错误； D、若gf间断路，插座右孔与火线之间断开，试电笔检测插座右孔时氖管不发光，左孔接零线本就不发光；灯泡所在支路完整，因此灯泡仍能正常发光，而用电器插入插座时不能工作，符合题意，故D正确。 故选：D。 题型36 火线和零线 【典例1】如图所示为某品牌家用电饭煲的结构示意图，X、Y、Z是其三根接线，R是发热电阻，下列说法正确的是（　　） A．X导线应接入相线（火线） B．Y导线应接入相线（火线） C．通电使用时，可以取消Z导线 D．通电使用时，用湿毛巾擦拭 【答案】A 【解答】解：AB.家庭电路中，开关必须接在相线（火线） 上，这样断开开关时，用电器会与火线断开连接，避免后续操作时触电；图中X导线连接了电饭煲的开关S，因此X导线应接入相线（火线），故A正确，故B错误； C.Z导线是电饭煲的接地线，它连接电饭煲的金属外壳。当电饭煲发生漏电故障时，电流会通过接地线直接导入大地，防止外壳带电引发触电事故，因此通电使用时绝对不能取消Z导线，故C错误。 D.湿毛巾是导体，通电使用时用湿毛巾擦拭电饭煲，极易引发触电危险，故D错误。 故选：A。 【变式1】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A、E两孔时氖管发光，说明这两个孔均接　 　 （选填“火线”或“零线”），由此判断　 　 （选填：“两孔”或“三孔”）插座接线错误。 【答案】火线；三孔。 【解答】解：接触A、E两孔时氖管发光，说明这两个孔均接火线；三孔插座的A孔应该接零线，结果氖管发光，说明接成了火线。 故答案为：火线；三孔。 题型37 漏电保护器的原理和作用 【典例1】关于家庭电路及安全用电，下列说法中正确的是（　　） A．甲图：两孔插座和三孔插座是串联的，三孔插座的“1”孔接地线 B．乙图：白炽灯泡的金属螺纹壳接火线，金属触头接零线 C．丙图：图中试电笔的笔尖接触甲图中三孔插座的“3”孔时，试电笔氖管会发光 D．丁图：发生此类触电时，电路中的“漏电保护器”会自动断开，切断电路 【答案】D 【解答】解：A、插座上的两孔插座和三孔插座是并联的，三孔插座的“1”孔接地线，故A错误； B、为了防止出现触电现象，在家庭电路中白炽灯螺丝套接零线（N）上，故B错误； C、常用试电笔辨别火线和零线，使用试电笔时，手要接触试电笔尾部的金属体，笔尖接触电线，如果氖管发光，表示接触的是火线，故C错误； D、人站在地面上单手接触火线时，电流直接由人体流入大地，造成电路中通过火线的电流较大，则火线与零线中的电流相差较大，所以漏电保护器会自动断开，起到保护作用，故D正确； 故选：D。 【变式1】如图所示现象中涉及的物理知识正确的是（　　） A．图甲：两个泡沫小球一定带异种电荷 B．图乙：闭合开关灯不发光，测试各点测电笔只在F点时氖管不发光，判断零线断路 C．图丙：“柠檬电池”形成通路后，电流将从铁片流入电压表 D．图丁：发生此类触电时，电路中的“漏电保护器”不会自动切断电路 【答案】D 【解答】解：A．异种电荷相互吸引，带电体也可以吸引轻小物体，则两个泡沫小球可能带异种电荷，也可能一个带电，一个不带电，故A错误； B．闭合开关灯不发光，测试各点测电笔只在F点时氖管不发光，说明从A到E与火线相通，因为E点发光证明有电流流过，即A到F之间应为通路，而F点不发光，证明EF段处于断路，故B错误； C．“柠檬电池”形成通路后，在电池的外部，电流将从电源正极即铜片流入电压表，故C错误； D．该电路中电流会从人的右手边到左手边回到零线，不存在漏电，所以“漏电保护器”不会自动切断电路，故D正确。 故选：D。 题型38 组成家庭电路的基本元件 【典例1】如图所示是家庭电路的一部分，下列关于该电路的描述中正确的是（　　） A．元件1是电能表，2是熔断器，3是闸刀开关 B．元件3应并联在电路中 C．图中元件4连接错误 D．图中各元件的连接完全正确 【答案】C 【解答】解：AB、根据家庭电路的连接顺序可知，电能表、总开关和保险丝的顺序不能颠倒，并且它们应该串联在干路中，故AB错误； CD、开关与灯泡串联，并且开关应该接在火线上，而图中开关与零线相连，故图中接错的元件是“4”，故C正确，D错误。 故选：C。 【变式1】如图所示是小明家简单的家庭电路示意图，有灯泡、开关、保险装置和总开关，且各元件的安装符合安全用电的原则，下列说法正确的是（　　） A．图中①处是保险装置，②是总开关 B．图中③是开关，④是灯泡 C．有金属外壳的电热水壶应该接在⑤ D．可以把导线A和B连起来，电路形成一个通路 【答案】B 【解答】解：A、保险丝要接在总开关之后，所以图中①处是总开关，②是保险装置，故A错误； B、在家庭电路中，为了安全，开关要接在火线和灯泡之间，所以③是开关，④是灯泡，故B正确； C、有金属外壳的用电器，其外壳要接地，所以电热水壶要使用三孔插座⑥，故C错误； D、A是火线，B是零线，将导线A和B连起来，会形成电源短路，故D错误。 故选：B。 题型39 家庭电路中各元件的连接方式 【典例1】如图所示为某住户的家庭电路简化图，下列分析正确的是（　　） A．①位置是空气开关，②位置是电能表 B．③位置是开关，④位置是照明灯 C．两个插座的连接都是正确的 D．两孔插座和三孔插座是并联的 【答案】D 【解答】解：A．由家庭电路的安装顺序可知，①为电能表，②为空气开关，故A错误； B．家庭电路中，开关连接在相线与灯泡之间，为了安全用电，③位置是照明灯，④位置是开关，故B错误； C．三孔插座的正确接法：左孔接中性线、右孔接相线、上孔接保护线，故C错误； D．插座上的两孔插座和三孔插座是并联的，接入用电器时，这两个用电器也是并联的，故D正确。 故选：D。 【变式1】如图所示的家庭电路，闭合开关，灯泡发光，一段时间后，突发熔丝熔断，下列不可能导致熔丝熔断的是（　　） A．开关处短路 B．灯泡处短路 C．插座内左右金属片接触 D．插座接入大功率用电器 【答案】A 【解答】解：A、如果开关处短路，相当于开关一直处于闭合状态，灯泡会持续发光，但电路中的电流不会过大，不会导致保险丝熔断，故A符合题意； B、灯泡处短路，相当于直接将相线和中性线用一根导线连接起来，电路中的电流过大，保险丝会熔断，故B不符合题意； C、插座内左右金属片接触，相当于短路，电路中的电流过大，保险丝会熔断，故C不符合题意。 D、插座接入大功率用电器，会使电路中电流过大，保险丝会熔断，故D不符合题意。 故选：A。 题型40 家庭电路的连线作图 【典例1】如图所示是带指示灯和开关的三孔插座，既安全又操作便利。闭合开关指示灯亮，三孔插座通电可用。断开开关，指示灯灭，插座同时断电。指示灯断路时，闭合开关，三孔插座仍能正常使用。其内部线路的连接情况，下列选项能符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：由题意可知，开关断开时指示灯不亮，插孔不能提供工作电压；开关闭合时指示灯亮，插孔能提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压，说明两者是并联，且都由开关来控制；三孔插座采用“左零右火上地”的接法，故A符合题意、BCD不符合题意。 故选：A。 【变式1】开关是电路的重要元件，既可确保安全用电，又能方便控制电路。学校的科学实践课堂上，小杭在家庭电路图中设置了四处开关（如图所示）。小杭觉得该电路设计不合理，因为有几处开关必须处于常闭状态，这几处开关就是多余的。多余的开关是（　　） A．2、4 B．2 C．1、2 D．1、3 【答案】B 【解答】解：在家庭电路中，电路的总开关应该接在干路中，在电能表之后，故1合理； 三孔插座中，中间的孔接地，不需要开关控制，故2是不合理的； 三孔插座的右孔接的是火线，开关3控制的是火线，故3合理； 控制灯泡的开关应该接在火线和灯泡之间，故4合理。 综上所述，无需设置的是2。 故选：B。 过 关 验 收 1．如图所示，下列生活情境，涉及的物理知识说法正确的是（　　） A．图甲：煤块燃烧的过程没有发生能量的转化 B．图乙：计算机的CPU主要是用超导体材料制成的 C．图丙：加油前触摸金属块是为了释放身体上的静电 D．图丁：该电能表通过的电流为10～20A时才能正常工作 【答案】C 【解答】解：A、煤块燃烧是化学能转化为内能和光能的过程，因此“没有发生能量的转化”，故A错误； B、计算机的CPU通常是用半导体材料（如硅）制成的，而非超导体，故B错误； C、在加油站触摸金属块是为了释放人体可能携带的静电，避免静电火花引发火灾，故C正确； D、“220V 10（20A）”中，说明这个电能表正常工作的电压为220V，10A是指电能表的标定电流，电能表平时工作时允许通过的最大电流为20A，故D错误； 故选：C。 2．如图所示为学校实验室中电能表的表盘，小明利用该电能表和秒表测量一个电热水壶的额定功率。他关闭其他用电器，只让该电热水壶工作20min，电能表示数变为“1235.00”。下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．该电热水壶消耗的电能为0.5J C．此过程电能表指示灯闪烁了1500次 D．该电热水壶的额定功率是1500kW 【答案】C 【解答】解：A．电能表是测量用电器在一段时间内消耗电能（电功）的仪表，故A错误； B．图中电能表读数为1234.50kW•h，该电热水壶消耗的电能为W＝1235.00kW•h﹣1234.50kW•h＝0.5kW•h，故B错误； C．3000imp/（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3000次，此过程电能表指示灯闪烁次数为n＝W×N＝0.5kW•h×3000imp/（kW•h）＝1500imp，故C正确； D．该电热水壶的额定功率为，故D错误。 故选：C。 3． 小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为 　 　 kW•h，他家里新添置一台空调，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为 　　 　W。 【答案】219.6；1200。 【解答】解：由图可知，图中电能表的示数为219.6kW•h； 3200imp/（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3200次， 则电能表的指示灯闪烁了320次，空调消耗的电能W0.1kW•h＝3.6×105J， 空调的实际功率：P1200W。 故答案为：219.6；1200。 4．在电学复习时小明绘制了如图的电学知识结构图，图中①②部分应填入的正确内容是（　　） A．电能 电流I B．电热 电流I C．电能 电功率P D．电热 电功率P 【答案】A 【解答】解：在电路中，电源的作用是提供电能，导线的作用是输送电能，用电器的作用是消耗电能，因此①是电能。 根据电学基本概念，电压是形成电流的原因，电阻对电流有阻碍作用，欧姆定律研究的就是电流、电压、电阻三者的关系，因此②是电流I。 故选：A。 5．如图所示的莫泽灯是指在屋顶嵌入装满水的透明塑料瓶，它可以将阳光引入昏暗的屋内，解决缺电地区日间照明问题。下列说法正确的是（　　） A．装满水的透明塑料瓶相当于平面镜 B．阳光通过多次折射和反射进入屋内 C．莫泽灯工作时将电能转化为光能 D．莫泽灯是光源 【答案】B 【解答】解：A、装满水的透明塑料瓶中间厚，边缘薄，是凸透镜，并非是平面镜，故A错误； B、凸透镜对光线具有会聚作用，会将阳光经多次折射和反射进入屋内，故B正确； C、莫泽灯工作时将阳光折射入室内，没有发生能量转化，故C错误； D、莫泽灯自身不能发光，不是光源，故D错误。 故选：B。 6．分时电能表是为适应峰谷分时电价政策、引导用户错峰用电以平衡电网负荷而提供的计量装置。电能表测量的物理量是（　　） A．电能 B．电压 C．电流 D．电功率 【答案】A 【解答】解：电能表（含分时电能表）是专门测量电路消耗电能的仪表，单位为千瓦时（kW・h），故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 7．下列说法与实际最相符的是（　　） A．电能表是测量电流做功快慢的仪表 B．对人体来说安全电压为36V C．家用电器是串联在电路中的 D．家用空调正常工作时电流约为5A 【答案】D 【解答】解：A．电能表是测量消耗电能多少的仪表，故A不正确； B．对人体来说安全电压为不高于36V，故B不正确； C．家用电器之间工作互不影响，是并联在电路中的，故C不正确； D．家用空调的额定功率约为1000W，正常工作时电流，则家用空调正常工作时电流约为5A，故D正确。 故选：D。 8．如图﹣1所示的电路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最大值向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光，在图﹣2中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像，下列说法中正确的是（　　） A．曲线甲是灯泡的I﹣U图像 B．滑动变阻器的最大阻值为15Ω C．小灯泡正常发光时的电阻为25Ω D．滑片在a点时，小灯泡在1min内做的功为4J 【答案】C 【解答】解：A、由图1可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表V1测R两端的电压，电压表V2测L两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器的滑片从最大值向左滑动到a点时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡两端的电压变大，所以曲线乙是灯泡的I−U图像，曲线甲是滑动变阻器的I−U图像，故A错误； B、当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，由图2可知，此时电流I＝0.3A，滑动变阻器两端的电压UR＝6V，根据可得滑动变阻器的最大阻值为： ，故B错误； C、由图2可知，当电路中电流为0.3A时，灯泡和滑动变阻器的两端的电压均为6V，根据串联电路电压特点可得电源电压为： U＝UL+UR＝6V+6V＝12V； 小灯泡恰好正常发光时，电路中的电流最大，由图2可知，此时电流I′＝0.4A，滑动变阻器的电压为2V，根据串联电路电压特点可得灯泡两端的电压为： UL＝U﹣U′＝12V﹣2V＝10V； 根据欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻为： ，故C正确； D、滑片在a点时，小灯泡正常发光，此时电流I′＝0.4A，电压UL＝10V，小灯泡在1min内做的功为： W＝UIt＝10V×0.4A×60s＝240J，故D错误。 故选：C。 9．如图是某电车的“无线快充”设备，将手机置于底座充电，几十分钟就能让电池达到最大容量，该手机电池的部分参数可参考表格，下列说法中正确的是（　　） 输入电压 3.8V 最大容量 5000mA•h A．手机内部总电阻恒为0.76Ω B．为该手机充电时，化学能转化为电能 C．充电过程中电流越大所做的功就越多 D．电池充满电后存储的电能为68400J 【答案】D 【解答】解：A、手机内部电路复杂，非纯电阻电路，所以总电阻并不是恒定不变的，故A错误； B、手机充电时，电能转化为化学能，手机耗电时，化学能转化为电能，故B错误； C、由公式W＝UIt可知，电流做的功不仅与电流有关，还与电压、时间有关，所以电流越大电功不一定多，故C错误； D、电池充满电后存储的电能为：W＝UIt＝3.8V×5000×10﹣3A×3600s＝68400J，故D正确； 故选：D。 10．速热式热水器由于其节能环保（相比储热式热水器省电15%～30%），安全性高，深受人们喜爱。如图所示的是小阳家安装的厨房用速热式热水器，其额定电压为220V、额定功率为5kW。小阳冬天洗碗筷一次，用温热水流的时间平均约为60s。则1度电可以让小阳用温热的水洗碗筷的次数是（　　） A．6次 B．12次 C．18次 D．24次 【答案】B 【解答】解：由题意可知，速热式热水器的额定功率5kW，由P可得，消耗1度电速热式热水器的工作时间为： t0.2h＝720s， 小阳用温热的水洗碗筷的次数为：n12次，故B正确，ACD错误。 故选：B。 11．小帆为了检测家人体重，设计了一个简易体重计，电路如图乙所示，R0为定值电阻，秤盘下方的电阻R为压敏电阻，其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图丙所示。已知电源电压为6V保持不变。 （1）当秤盘为空时，R的阻值为 　　 　 ；体重越大，电压表的示数越 　 　 （选填“大”或“小”）； （2）体重为600N的小帆站在体重秤上时，电压表示数为2.4V，则R0的阻值是多少？ （3）若小华站在体重秤上，5s内完成了称量体重的过程，这段时间内体重秤消耗的电能是0.45J，则小华的体重为多少牛？ 【答案】（1）600Ω； （2）R0的阻值是200Ω； （3）小华的体重为800N。 【解答】解：（1）由图丙得可知当压敏电阻的压力为0时，压敏电阻的阻值为600Ω，所以当秤盘为空时，R的阻值为600Ω； 由图乙可知压敏电阻与定值电阻R0串联，电压表测量定值电阻R0电压。体重越大，压敏电阻受到的压力越大，压敏电阻阻值越小，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知电路中电流越大，根据U＝IR可知定值电阻R0两端电压越大，即电压表的示数越大； （2）由图丙R﹣F图像可知，当G＝G＝600N时，R的阻值为300Ω， R两端的电压U1＝U﹣U0＝6V﹣2.4V＝3.6V， 电路中的电流I10.012A， 由欧姆定律得，R0的阻值为R0200Ω； （3）小华站在体重秤上时，电路中的电流为I20.015A， 由欧姆定律得，电路的总电阻为R总400Ω， 根据串联电路电阻规律可得压敏电阻R′＝R总﹣R0＝400Ω﹣200Ω＝200Ω，由图像得小华的体重为800N。 答：（1）600Ω； （2）R0的阻值是200Ω； （3）小华的体重为800N。 12．如图甲是某物理兴趣小组设计的身高、体重测量仪的原理图，电源电压相等且恒为6V，R0为定值电阻，脚踏板下方为压敏电阻R，其阻值随所受压力大小的变化如图乙所示：竖直固定的光滑电阻棒AB长为40cm，阻值为40Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。滑片P可以根据身高的变化在电阻棒上竖直上下移动，定值电阻R2＝12Ω，滑片的初始位置在AB最下方B处，此时标记的身高h＝150cm。求： （1）体重为400N的小丽站在脚踏板上时，电压表的示数为2V，则定值电阻R0的阻值； （2）某次测量时，电流表的示数为0.15A，则该同学的身高； （3）若小华站在脚踏板上，5s内完成了测量体重的过程，这段时间内体重测量仪消耗的电能是0.36J，则小华的体重为多少？ 【答案】（1）定值电阻R0的阻值为200Ω； （2）该同学的身高为178cm； （3）小华的体重为600N。 【解答】解：（1）由图乙可知，该电路为R0和R的串联电路，电压表测R0两端的电压； 物体对水平秤盘的压力大小等于物体的重力大小，由图丙R﹣F图像可知，当F＝G＝400N时，R＝400Ω， 串联电路总电压等于各部分电压之和， 根据欧姆定律可得通过电路的电流为：I0.01A， 则R0的阻值为：R0200Ω； （2）总电阻R总40Ω. 滑动变阻器接入电路的阻值为：R滑＝R总﹣R2＝40Ω﹣12Ω＝28Ω， 可知接入电路的电阻棒的长度为28cm， 该同学的身高：h＝150cm+28cm＝178cm； （3）小华站在体重秤上时，电路中的电流为：I′0.012A， 电路的总电阻为：R500Ω， R的阻值为：R′＝R﹣R0＝500Ω﹣200Ω＝300Ω， 由图丙R﹣F图像可知F的大小，即小华的体重大小为600N。 答：（1）定值电阻R0的阻值为200Ω； （2）该同学的身高为178cm； （3）小华的体重为600N。 13．世界上载电量最大的纯电动旅游客船——“长江三峡1”号，在屈原故里秭归的新港码头首航。相比于传统动力游轮，“长江三峡1”号利用清洁水电驱动，每年可替代燃油约530吨，减少有害气体排放1600多吨，是一艘真正实现“零污染、零排放”的绿色船舶。“长江三峡1”号外观气势恢宏，长100米、宽16.3米，设计载客人数1300人。它的动力来源是总电池容量约8600kW•h的电池组，可在停靠的码头进行充电。它采用10kV的高压充电装置，5个小时可将电池充满。满电能以16km/h的速度连续航行约100km。 （1）该船的排水量为2000t，在此情况下船受到的浮力是多少N？若船浸入水下的部分可以当作一个底面积为1400m2的长方体，则船底受到水的压强是多少Pa？（结果用科学记数法表示保留一位小数，g取10N/kg） （2）文段里介绍“采用10kV的高压充电装置，5个小时可将电池充满。”假设充电效率为100%，求充电时的电流是多少A？ （3）假设“长江三峡1”号电能转化为机械能效率为86%，目前市场现有主流柴油机的效率为43%，“长江三峡1”号以16km/h的速度连续航行约100km可节约多少柴油？（柴油的热值取4.3×107J/kg） 【答案】（1）船受到的浮力为2×107N；船底受到水的压强是1.4×104Pa。 （2）充电时的电流为172A。 （3）可节约柴油1440kg。 【解答】解：（1）满载时船受到的浮力F浮＝G排＝m排g＝2000×103kg×10N/kg＝2×107N； 满载时船排开水的体积：V2000m3； 船底在水中的深度：h1.4m； 船底受到的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.4m＝1.4×104Pa； （2）充电时的电流I172A。 （3）该船满电能以16km/h的速度连续航行约100km，做的有用功W＝86%×8600kW•h＝7396kW•h。 如果用效率为43%的主流柴油机工作，需要消耗的柴油质量m1440kg。 故可节约柴油1440kg。 故答案为：（1）船受到的浮力为2×107N；船底受到水的压强是1.4×104Pa。 （2）充电时的电流为172A。 （3）可节约柴油1440kg。 14．关于电功、电功率的说法中正确的是（　　） A．电流做功越多，电功率越大 B．电流做功越快，电功越大 C．用电器消耗电能越多，电功越大 D．用电器消耗电能越多，电功率越大 【答案】C 【解答】解： A．由P可知，由于电流做功时间不确定，所以电流做功越多，电功率不一定越大，故A错误； B．电流做功越快，则电功率越大，因电流做功时间未知，所以由W＝Pt可知，电功不一定越大，故B错误； C．电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程，用电器消耗的电能和电流做的功相等，所以用电器消耗电能越多，电流做功越多，故C正确； D．由P可知，由于工作时间不确定，所以用电器消耗电能越多，电功率不一定越大，故D错误。 故选：C。 15．某建筑工地需要架设临时供电线路，实现照明和电加热两种用途，其简化电路如图所示，供电处电压U不变，从供电处到工地用长导线（有电阻）连接，加热器的额定电压与照明灯相同，其额定功率大于照明灯的额定功率。仅闭合开关S1，照明灯工作；若断开S1、闭合S2，加热器单独工作。前后两种情况相比，下列分析正确的是（　　） A．加热器两端电压比照明灯高 B．长导线上消耗的电功率变大 C．相同时间内导线消耗的电能变少 D．供电处的电源输出的电功率变小 【答案】B 【解答】解：已知加热器的额定电压与照明灯的额定电压相同，其额定功率大于照明灯的额定功率，则根据P可知加热器的电阻小于照明灯的电阻，即：R加热＜RL； A、由于从供电处到工地用的导线比较长，导线的电阻不能忽略，设长导线的电阻为R0， 所以，根据电阻的串联特点可知：当照明灯单独工作时电路中的总电阻大于加热器单独工作时电路中的总电阻，即：（RL+R0）＞（R加热+R0）； 根据欧姆定律可知：供电处电压U不变时，加热器单独工作时电路中的电流大于照明灯单独工作时电路中的电流，即：I加热＞I灯； 根据串联电路的特点和欧姆定律可知：加热器单独工作时两端电压：U加热＝U﹣I加热R0，照明灯单独工作时两端电压：U灯＝U﹣I灯R0， 所以，加热器单独工作时两端电压小于照明灯单独工作时两端电压，故A错误； B、由于I加热＞I灯，根据P＝I2R0t可知：长导线上消耗的电功率变大，故B正确； C、由于I加热＞I灯，根据W＝I2R0t可知：相同时间内导线消耗的电能变大，故C错误； D、由于I加热＞I灯，根据P＝UI可知：供电处的电源输出的电功率增大，故D错误。 故选：B。 16．灯泡L1、L2的额定电压均为6V，两灯的电流随电压变化图像如图所示。仅将L1、L2接入电路，保证所有元件安全的前提下，下列说法正确的是（　　） A．L1的额定功率为6W B．当L1、L2串联接入电路，电源电压为5V时，L1与L2的实际功率之比为3：7 C．当L1、L2并联接入电路，L1的实际功率更大 D．电路最大的总功率为9W 【答案】D 【解答】解：A、由图可知灯泡L1两端的电压等于额定电压6V时，通过灯泡的电流为0.5A，灯泡L1的额定功率为P1＝UI1＝6V×0.5A＝3W，故A错误； B、串联电路各处电流相等，当L1、L2串联接入电路，由图可知通过电路的电流为0.4A时，两灯泡两端的电压分别为3.5V和1.5V， 串联电路总电压等于各部分等于之和，则电源电压为3.5V+1.5V＝5V， 根据P＝UI可知L1与L2的实际功率之比P′1：P′2＝U′1：U′2＝3.5V：1.5V＝7：3，故B错误； C、当L1、L2并联接入电路，并联电路各支路两端电压相等，由图可知通过灯泡L2的电流较大，根据P＝UI可知L2的实际功率更大，故C错误； D、两灯泡并联时电源电压最大为6V，由图可知两灯泡并联接入电源电压为6V的电路，通过灯泡的电流分别为0.5A和1A 并联电路干路电流等于各支路电流之和，电路最大电功率P＝U（I1+I2）＝6V×（0.5A+1A）＝9W，故D正确。 故选：D。 17．小张同学家正在准备对原有房屋进行装修改造，需要选择合适的空气开关以匹配家中的用电需求。如图是一个家中常见的空气开关，其额定电流应略大于所在分支回路的干路电流。小张同学家中的用电需求如下表所示。如需用作家中配电箱内的总开关，所选开关的额定电流为（　　） 分支回路 家用电器 功率/W 照明分支回路 节能灯12盏 300 插座分支回路1 洗衣机1台 200 电冰箱1台 300 电热水器1台 2200 其他 1200 插座分支回路2 微波炉1台 1000 电饭锅1台 800 空调分支回路 空调2台 5000 A．16A B．25A C．40A D．63A 【答案】D 【解答】解：家庭电路中各用器是并联的，电路的总功率为 P＝300W+200W+2200W+300W+1200W+1000W+800W+5000W＝11000W； 电路的总电流为 I50A＜63A 其额定电流应略大于所在分支回路的干路电流。小张同学家中的用电需求如下表所示。如需用作家中配电箱内的总开关，所选开关的额定电流为63A。 故选：D。 18．如图所示，这是某电热水壶工作原理图，其中R1为加热电阻（用于加热水），R2为限流电阻，S1是温控开关（也叫防干烧开关）。关于该电热水壶，以下说法正确的是（　　） A．热水壶处于正常加热状态时，开关均处于闭合状态 B．温控开关会在温度过高时自动闭合，使电路接通 C．在保温状态和正常加热状态时，R1的功率是恒定不变的 D．电热水壶在加热状态时的功率就是指限流电阻R2的功率 【答案】A 【解答】解：A、正常加热时S1、S2都闭合，R2被短路，电路中只有R1接入；由可知此时总电阻最小、总功率最大，对应正常加热状态，而S1作为防干烧开关正常加热时保持闭合，故A正确； B、S1是防干烧温控开关，温度过高时应自动断开切断电路，而不是自动闭合使电路接通，故B错误； C、保温时S2断开，R1与R2串联，R1两端电压小于电源电压；正常加热时R1两端电压等于电源电压，由可知R1在两种状态下功率不同，故C错误； D、加热状态时R2被短路，其功率为零，加热功率指的是R1消耗的功率，故D错误。 故选：A。 19．如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L标有“6V”字样，电流表选0﹣0.6A量程，电压表选0﹣15V量程，闭合开关S，在保证电路安全情况下，最大范围调节滑动变阻器的滑片P，分别绘制了电流表示数与电压表示数、电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像，如图乙、丙所示。则下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡的额定功率0.6W B．电源电压为18V C．电路电流为0.5A时，滑动变阻器连入电路的阻值为24Ω D．若将电压表量程换为0﹣3V，电路的总功率变化范围为4.5W﹣7.5W 【答案】C 【解答】解：A、由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中的电流。通过灯泡的电流为0.6A时，其两端的电压为6V，则小灯泡的额定功率PL＝UIL＝6V×0.6A＝3.6W，故A错误；B．当电路中的电流为0.6A时，灯泡两端的电压为6V，由图丙可知，变阻器接入电路中的电阻R＝15Ω，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压U＝UL+IR＝6V+0.6A×15Ω＝15V，故B错误；C、当电流表示数为0.5A时，由图乙可知此时电压表示数为3V，即L两端的电压为U′L＝3V，由串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压为：U′R＝U﹣U′L＝15V﹣3V＝12V，则滑动变阻器的阻值为：，故C正确； D、若将电压表量程换为0～3V，当电路中电流最大时，电压表示数也最大，此时滑动变阻器接入电阻最小，由图乙可知，通过灯泡即电路中的电流I'＝0.5A，此时滑动变阻器两端的电压U′滑＝U﹣U′L＝15V﹣3V＝12V，则滑动变阻器接入电路中的最小阻值为：，电路的最大功率为Pmax＝UImax＝15V×0.5A＝7.5W，滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，灯泡两端的电压最小，由图丙可知，变阻器接入电路中的最大阻值50Ω，此时电路的最小功率为Pmin＝UImin＝15V×0.28A＝4.2W，电路的总功率范围4.2W～7.5W，故D错误。 故选C。 20．某校创新小组的同学将一个废旧吹风机改造成由一个电动机、两根电热丝和三个开关组成的三挡位吹风机。接通电源，能实现如表所示的功能，已知整个过程风速不变，下列关于此电路的说法正确的是（　　） 开关闭合情况 工作情况 电热丝发热情况 仅S1闭合 吹冷风 电热丝均不发热 仅S1、S2闭合 吹暖风 R1发热 仅S1、S3闭合 吹冷风 电热丝均不发热 S1、S2、S3均闭合 吹热风 R1、R2同时发热 仅S2、S3闭合 不工作 A．吹风机吹热风时电热丝R1与R2串联 B．开关S1断开时，吹风机只发热不吹风 C．若电动机断路，该吹风机不存在安全隐患 D．开关S3只控制电阻丝R2 【答案】D 【解答】解：A、吹热风时R1、R2同时发热，由表格可知S1、S2、S3均闭合，两根电热丝互不影响，应为并联，故A错误。 B、由表格，仅S2、S3闭合时电路不工作，S1断开，电动机所在支路不通，不会发热吹风，故B错误。 C、若电动机断路，闭合开关后电热丝可以通电发热，但没有风散热，温度过高会有起火的安全隐患，故C错误。 D、仅S1、S2闭合，只有R1发热；S1、S2、S3均闭合，R1、R2同时发热；仅S1、S3闭合电热丝都不发热，说明开关S3只控制电阻丝R2，故D正确。 故选：D。 21．某测温装置可以通过数字电流表A（可测微小电流）的示数反映环境温度，其简化电路如图﹣1，其中的“恒流源”是一个特殊电源，可以给电路输出恒为150mA的电流，R0是一个阻值为40Ω的定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化规律如图﹣2所示。当开关闭合时，下列说法正确的是（　　） A．当装置所处环境温度升高时，热敏电阻R的阻值变小 B．当装置所处环境温度降低时，恒流源两端的电压不变 C．当环境温度为20℃时，热敏电阻消耗的电功率为0.484W D．当环境温度从20℃升高到40℃时，数字电流表示数变化了2.5mA 【答案】D 【解答】解：A、由图2可知，当温度升高时，热敏电阻R的阻值变大，故A错误； B、由图1可知，R0与R并联，电流表测通过R0的电流， 当温度降低时，热敏电阻R的阻值变小， 根据并联分流规律，R0分到的电流变小， 由欧姆定律可知，R0两端电压变小，即恒流源两端电压变小，故B错误； C、当温度为20℃时，由图2可知，R的阻值为：R＝110Ω， 设通过R0的电流为I1，通过R的电流为I2， 已知恒流源电流为：I＝150mA， 根据并联电路电流规律，有：I1+I2＝I＝150mA﹣﹣﹣①， R0两端电压为：U1＝R0I1，R两端电压为：U2＝RI2， 根据并联电路电压规律，有：U1＝U2，即：R0I1＝RI2， 将R0＝40Ω，R＝110Ω，代入上式，得：40Ω×I1＝110Ω×I2﹣﹣﹣②， 联立①②，解得：I1＝110mA，I2＝40mA＝0.04A， 热敏电阻R消耗的电功率为：PR＝（0.04A）2×110Ω＝0.176W，故C错误； D、当温度为40℃时，由图2可知，R的阻值为：R′＝120Ω， 设此时通过R0的电流为I3，通过R的电流为I4， 则：I3+I4＝150mA﹣﹣﹣③， R0I3＝R′I4，即：40Ω×I3＝120Ω×I4﹣﹣﹣④， 联立③④，解得：I3＝112.5mA，I4＝37.5mA， 数字电流表示数变化了：ΔI＝I3﹣I1＝112.5mA﹣110mA＝2.5mA，故D正确； 故选：D。 22．小明家电能表的铭牌如图甲所示，图乙是电热水器，图丙是电热水器的工作简化电路图。电热水器正常工作电压为220V，电阻R1＝R2＝88Ω；在接通开关S1后，温控开关S2可以自动实现加热和保温的转换，控制水温在40℃左右。下列说法正确的是（　　） A．该电能表此时示数为66282kW•h B．电热水器的保温功率为1100W C．电热水器保温挡正常工作10min，产生的热量为6.6×105J D．小明家只让电热水器正常加热6min，电能表指示灯闪烁352次 【答案】D 【解答】解：A、由图甲可知，该电能表此时示数为6628.2kW•h，故A错误； B、当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温挡， 则保温挡的电功率：P保550W，故B错误； C、电热水器保温挡正常工作10min，产生的热量：Q＝W＝P保t＝550W×10×60s＝3.3×105J，故C错误； D、当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的总电最小，总功率最大，电热水器处于加热挡， 则电热水器加热挡的功率：P加1100W， 电热水器正常加热6min消耗的电能：W＝P加t′＝1100W×6×60s＝3.96×105J＝0.11kW•h， 图甲中电能表3200imp/（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3200次， 则电热水器正常加热6min，电能表指示灯闪烁的次数：n＝0.11kW•h×3200imp/（kW•h）＝352imp，故D正确。 故选：D。 23．如图甲为某无人机内发动机限速的简化电路，当飞行速度达到350km/h时，衔铁B刚好被吸下，油门C的喷油量减小，无人机速度不再增大。已知电源电压为12V，定值电阻R0为25Ω，电磁铁线圈电阻不计，图乙为电阻R的阻值随飞行速度变化的关系图。下列说法正确的是（　　） A．当飞行速度增大时，电压表的示数减小 B．若以350km/h的速度飞行1min，电阻R产生的热量是54J C．若想要增大无人机的最大飞行速度，可以通过增大R0的阻值来实现 D．长时间使用后，电源电压会降低，若不及时更换，则会导致限速值小于350km/h 【答案】C 【解答】A、根据图甲可知，R与R0串联，电压表测量R0两端电压。根据图乙可知，R的阻值随飞行速度增大而减小。飞行速度增大时，R的阻值减小，总电阻会减小，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路电流增大，则R0两端电压增大，电压表测量R0两端电压，则电压表的示数增大，故A错误； B、根据图乙可知，速度为350km/h时，R的阻值为5Ω，电路中的总电阻为： R总＝R+R0＝5Ω+25Ω＝30Ω； 则电路中的吸合电流为： ； 1min内电阻R产生的热量为Q＝I2Rt＝（0.4A）2×5Ω×60s＝48J，故B错误； C、根据题意可知，要增大最大飞行速度，即需要更大的速度才达到吸合电流，更大速度对应更小的R阻值。电路中的电源电压和吸合电流一定，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻一定。若要R减小，则应增大R0，故C正确； D、根据欧姆定律可知，电源电压降低，吸合电流不变时，电路中的总电阻应减小。则R0不变的情况下，R的阻值将减小，R越小对应飞行速度越大，因此限速值大于350km/h，故D错误。 故选：C。 24．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中的电流为10A，若这台电动机正常工作1s，则（　　） A．产生的热量为3800J B．消耗的电能为200J C．电动机的效率约为94.7% D．获得的机械能为4000J 【答案】C 【解答】解：A、电动机线圈产生的热量：Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×1s＝200J，故A错误； B、电动机消耗的电能：W＝UIt＝380V×10A×1s＝3800J，故B错误； CD、获得的机械能：W机械＝W﹣Q＝3800J﹣200J＝3600J，故D错误； 电动机的效率：η100%100%≈94.7%，故C正确。 故选：C。 25．如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象，将它们接入如图乙所示的电路中。只闭合开关S，小灯泡L的实际功率为1W；再闭合开关S1，电流表示数变化了 　 　 A，电阻R在10s时间内产生的热量为 　 　　 J。 【答案】0.2；4。 【解答】解：由图乙可知，当闭合开关S、断开开关S1时，电路为L的简单电路， 由甲图象可知，当灯泡两端的电压UL＝2V，通过的电流IL＝0.5A， 此时灯泡的实际功率：PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W， 则电源的电压：U＝UL＝2V； 当再闭合开关S1时，灯泡与定值电阻R并联，电流表测干路电流， 因为并联电路中各支路两端的电压相等， 所以此时R两端的电压：UR＝UL＝2V，由图象可知，此时通过电阻R的电流IR＝0.2A， 由并联电路的特点可知，此时通过灯泡的电流不变， 因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以干路电流表示数的变化量等于通过电阻R的电流，即电流表的示数变化了0.2A， 电阻R在10s时间产生的热量为：QR＝WR＝URIRt＝2V×0.2A×10s＝4J。 故答案为：0.2；4。 26．一辆新能源电动汽车具有车速提醒功能，当车速过快时，提醒驾驶员需要减速。如图甲所示为该车提醒功能的简化电路图，电源电压为12V，定值电阻R为10Ω，Rv为阻值随车速变化的电阻，其阻值随车速变化的关系图像如图乙所示。当车速达到120km/h时，观察到电压表示数为10V，且报警铃声响起。该车驶入某高速服务区充电，充电后电桩显示屏的信息为：充电电压360V，充电电流200A，时间30min。求： （1）本次充电消耗的电能； （2）当车速达到120km/h时，Rv的阻值； （3）车速为0时，10s内定值电阻R产生的热量。 【答案】（1）本次充电的消耗的电能为1.296×108J； （2）当车速达到120km/h时，Rv的阻值为50Ω； （3）车速为0时，10s内定值电阻R产生的热量36J。 【解答】解：（1）已知时间t＝30min＝30×60s＝1800s 本次充电消耗的电能W＝UIt＝360V×200A×1800s＝1.296×108J （2）当车速达到120km/h时，电压表示数为10V，电源电压为12V，则定值电阻R两端的电压UR＝U﹣UV＝12V﹣10V＝2V 此时电路中的电流 Rv的阻值； （3）由图乙可知，当车速为0时，Rv＝10Ω，R与Rv串联，总电阻R总＝10Ω+10Ω＝20Ω 电路中的电流 则10s内定值电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝（0.6A）2×10Ω×10s＝36J。 故答案为：（1）本次充电的消耗的电能为1.296×108J； （2）当车速达到120km/h时，Rv的阻值为50Ω； （3）车速为0时，10s内定值电阻R产生的热量36J。 27．如图甲是某品牌的足浴盆，图乙是足浴盆的简化电路图，相关参数如表，请根据这些信息完成下列问题： 型号 B25 额定电压 2220V 加热功率 1000W 电动机功率 22W （1）加热电阻正常工作时的阻值为多少？ （2）启动按摩功能时，通过电动机线圈M的电流是多少？ （3）在足浴盆中加入5kg水，在加热状态下加热了500s，水温从20℃升高到40℃，则足浴盆的加热效率为多少？[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）只闭合加热开关时，足浴盆正常工作时的功率P＝1000W，电压U＝220V， 由P可得加热电阻值： R加热48.4Ω； （2）启动按摩功能时，电动机工作，功率P＝22W，电压U＝220V， 由P＝UI可得通过线圈的电流： I0.1A； （3）水需要吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0） ＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（40℃﹣20℃） ＝4.2×105J； 足浴盆消耗的电能： W＝Pt＝1000W×500s＝5×105J， 正常工作时的加热效率： η100%100%＝84%； 答：（1）加热电阻正常工作时的阻值为48.4Ω； （2）启动按摩功能时，通过电动机线圈的电流是0.1A； （3）足浴盆的加热效率为84%。 28．如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110Ω，M是电动机。开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风；当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，此时空调扇的总功率为1100W。已知：电源电压为220V。求： （1）吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低，若冰袋内冰的质量为1kg，温度从﹣15℃升高到﹣5℃时，冰从周围吸收的热量是多少？[冰的比热容c冰＝2.1×103J/（kg•℃）] （2）吹温风时，冷暖空调扇正常工作1h消耗的电能为0.55kW•h，此时通过电动机的电流是多少？ （3）吹热风时，R2的电阻是多少？ 【答案】（1）吹冷风时，冰从周围吸收的热量是2.1×104J； （2）吹温风时，通过电动机的电流是0.5A； （3）吹热风时，R2的电阻是88Ω。 【解答】解：（1）冰吸收的热量为： Q吸＝c冰m冰Δt＝2.1×103J/（kg•℃）×1kg×[﹣5℃﹣（﹣15℃）]＝2.1×104J； （2）开关S1闭合后，当S2接2、3时吹温风，此时电动机和R1并联接入电路工作， 冷暖空调扇正常工作1h，电阻R1消耗的电能W1＝UIt1h＝0.44kW×1h＝0.44kW•h， 此时冷暖空调扇正常工作1h，电动机消耗的电能为0.55kW•h﹣0.44kW•h＝0.11kW•h， 由W＝UIt可得，通过电动机的电流为：I冷0.5A； （3）电动机的功率为： P电动机0.11kW＝110W， 当S2接3、4时吹热风，此时电动机、R1、R2并联， 因并联电路各支路两端的电压相等， 则R1消耗的功率： P1440W， 已知此时空调扇的总功率为1100W，则消耗R2的功率为： P2＝P﹣P电动机﹣P1＝1100W﹣110W﹣440W＝550W， 由P可得，R2的阻值为： R288Ω。 答：（1）吹冷风时，冰从周围吸收的热量是2.1×104J； （2）吹温风时，通过电动机的电流是0.5A； （3）吹热风时，R2的电阻是88Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第17讲 电功率 生活用电 内 容 导 航 知识点1 电能 电功 知识点2 电功率 知识点3 焦耳定律 知识点4 生活用电 知识点5 多挡位问题和电热综合 知识点6 家庭电路安装和故障分析 题型1 电能的单位及换算 题型2 电能表的读数 题型3 电能表的参数 题型4 电能表的计算 题型5 电能与电功的关系 题型6 电功的实质 题型7 电功的测量 题型8 电功与电能的计算 题型9 电功计算公式W＝UIt的应用 题型10 电功公式的变形应用 题型11 电功和电功率的区别与联系 题型12 电功率P＝W/t的简单计算 题型13 电功率P＝UI的简单计算 题型14 W＝Pt求电能的大小 题型15 小灯泡实际功率的比较 题型16 动态电路中电功率的变化 题型17 电功率的比例计算 题型18 电功率多档位问题 题型19 电功率范围值问题 题型20 结合图像计算电功率 题型21 电功率的综合计算 题型22 伏安法测量小灯泡的电功率 题型23 电流的热效应 题型24 焦耳定律的简单计算 题型25 焦耳定律推导公式的应用 题型26 焦耳定律的应用 题型27 焦耳定律的比例计算 题型28 电热的多挡问题 题型29 电热的综合计算 题型30 非纯电阻电路的相关计算 题型31 总功率过大对家庭电路的影响 题型32 短路对家庭电路的影响 题型33 电路故障与其对应的现象 题型34 家庭电路短路和断路的判断 题型35 家庭电路故障点的判断 题型36 火线和零线 题型37 漏电保护器的原理和作用 题型38 组成家庭电路的基本元件 题型39 家庭电路中各元件的连接方式 题型40 家庭电路的连线作图 知 识 点 通 关 知识点1 电能 电功 1．电能 （1）电能的利用 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 （2）电能的单位 国际单位：焦耳，符号J。常用单位：千瓦时，用符号kw·h表示，俗称度。换算单位：1度=1kw·h=1000W×3600s=3.6×106J。 （3）电能表：计量消耗的电能 ①认识电能表 示意图 作用 测量电路消耗的电能 单位 千瓦时(kW·h) 参 数 220 V 在220 V的电路中使用 50Hz 频率为50Hz的交流电路中使用 10(20) A 标定电流为10 A，额定最大电流为20A 3200 imp/(kW·h) 每消耗1kW·h电能，脉冲指示灯闪烁3200次 ②读数方法：电能表计数器上显示的数字是表从开始计数到读数为止用去的电能。即电能=终止读数-起始读数，注意最后一位数字为小数。单位是kw·h。 ③用电能表计算电能的方法 方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 方法二：可通过指示灯闪烁的次数间接计算出电路消耗的电能。如参数为“Nimp/（kW·h）”的电能表，指示灯闪烁n次消耗的电能为：。 2．电功 （1）定义：电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生转化就说电流做了多少功，即电功是多少。电功用“W”表示。 （2）电流做功的形式：用电器运动、发光、发热、发声等。 （3）影响因素：用电器工作时，通电时间越长，电流做功就越多。电流做功的多少还跟电流的大小和电压的高低有关，加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大，电流做功也越多。 （4）电功的计算 ①公式：。其中U表示电路两端的电压，I表示电路中的电流，t表示通电时间。 ②单位：W、U、I、t的单位必须是J、V、A、s，1J=1V·A·s表示。 ③推导式：由欧姆定律的计算式及变形式，分别带入电功的计算公式，可推导出（串联型电路）、（并联型电路）（适用于纯电阻电路） （5）串、并联电路中电功的分配关系 无论是串联电路还是并联电路，电路中电流做的总功等于各个用电器做功的总和，即W=W1+W2。 关系 类型 串联电路 并联电路 特点 电流做的总功等于各部分用电器电流所做的功之和，即W=W1+W2。 电流做的总功等于各部分用电器电流所做的功之和，即W=W1+W2。 分配关系 电流通过各用电器所做的功与其电阻成正比，即 电流通过各用电器所做的功与其电阻的成反比，即 知识点2 电功率 1．电功率 （1）定义：电功与时间的比值叫做电功率，用符号P表示 （2）物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢 （3）公式： （4）单位：在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦（W），常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW），1kW=1000W，1W=1000mW. （5）将公式变形后，得到，如果P和t的单位分别用kW和h，那么它们相乘后，得到电能的另一个单位——kw·h，即度。电功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能就是1kW·h。 （6）计算式：根据与电功的公式得：。 （7）推导式：根据欧姆公式得：。 （8）在纯电阻电路中，电功率的定义式和一般式适用于任何电路，等效于，因为电能全部转化为内能；在非纯电阻电路中，由电功率的定义式和一般式求出的结果是总功率，公式表示转化为内能的功率，而除内能以外的其他形式的能的功率。W——总功的能量。 （9）串、并联电路中电功率的分配关系 无论是串联电路还是并联电路，电路中电流做的总功等于各个用电器做功的总和，即P=P1+P2。 关系 类型 串联电路 并联电路 特点 总电功率功等于各部分用电器电功率之和，即P=P1+P2。 总电功率功等于各部分用电器电功率之和，即P=P1+P2。 分配关系 各用电器的电功率功与其电阻成正比，即 各用电器的电功率功与其电阻成反比，即 2．额定电压 额定功率 （1）额定电压和额定功率 定义 说明 额定电压 用电器正常工作时的电压 用电器铭牌上标定的电压值就是额定电压，常用表示 额定电流 用电器正常工作时的电流 用电器铭牌上标定的电流值就是额定电压，常用表示 额定功率 用电器正常工作时的电功率 用电器铭牌上标定的电功率就是额定功率，常用表示 实际电压 用电器实际工作环境下的电压 可能与额定电压相同，也可能不相等，常用表示 实际功率 用电器实际工作中的电功率 可能与额定功率相同，也可能不相等，常用表示 （2）额定功率与实际功率的区别 额定功率 实际功率 区 别 概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在额定电压下工作时的电功率 是否变化 是确定的、唯一的、不随实际工作电压的改变而改变 是不确定的，随用电器两端所加电压的改变而改变 联系 ，，用电器正常工作 ，，用电器不能正常工作，有可能烧坏用电器 ，，用电器不能正常工作 （仅适用于电阻不变的纯电阻电路） 知识点3 焦耳定律 1．电流的热效应 （1）电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 2．焦耳定律 （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。这个规律叫做焦耳定律。 （2）公式：，在国际单位制中，电热的单位是焦耳，符号“J” （3）焦耳定律适用于所有电路的电热计算，使用时各物理量单位要分别统一为J、A、Ω、s。 （4）焦耳定律的理论推导：电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式的能，那么电流做功产生的热量Q等于电能的消耗量，即，再根据欧姆定律可知，。 （5）纯电阻电路焦耳定律：电能全部转化为内能。 （6）非纯电阻电路焦耳定律：电能转化机械能和内能。 （计算总能量）、（计算内能）、（计算其他形式的能） （计算总功率）、（计算热功率）、（计算其他形式能的功率） （7）串并联电路中焦耳定律 ①在串联电路中，根据可知，电热与电阻成正比，即； ②在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 3．电热的利用与防止 （1）电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的鸡苗孵化器等。 （2）电热的防止：笔记本电脑通过安装风扇散热，一些手机利用铜片、石墨散热片、热管等散热。大数据服务器会产生大量电热，可通过多种方式进行散热。 【特别提醒】 灯泡的额定电压相同，正常工作的时间相同，根据可知，电阻越小，产生的热量越多，其前提条件是电压相同；在电流相同时，正常工作的时间相同，根据可知，电阻越大，产生的热量越多，其前提条件是电流相同。 知识点4 生活用电 1．电功率过大 （1）家庭中的电能一般是从发电厂通过输电线输送来的。我国家庭电路的电压是220V，如图所示，在进户的两条输电线中，一条叫作相线（用L表示），俗称火线；另一条叫作中性线（用N表示），俗称零线。 （2）通常情况下，在家庭电路中，为了使各个用电器能够独立工作，各自的通断不影响其他用电器的通断，用电器采用并联的方式接在电路中。 （3）根据电功率和电流、电压的关系式P=UI，可以得到。家庭电路中的电压U是一定的，U=220V所以电功率P越大，电路中的电流I就越大。 （4）电功率过大危害：家用电器总功率过大时电路中总电流可能超过安全值，容易引起导线、开关、插座等处于过热状态，会加速绝缘材料老化，甚至引发事故，如火灾。 2．短路 （1）家庭电路短路的原因：连接电路时，误将火线和零线直接接通；电线和用电器的绝缘皮破损或老化，导致相线（火线）和中性线（零线）直接接通；用电器或插座进水等。 （2）短路对家庭电路的危害：短路时电路中的电流非常大，会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。 3．触电事故 （1）人体是导体。通常情况下，人的皮肤在干燥时电阻为103~105Ω，在潮湿时皮肤的电阻会大幅降低。 （2）影响人体触电伤害的因素 ①通过人体的电流大小：超过一定大小后，电流越大，对人体的伤害越大。 ②持续时间：电流通过人体的时间越长，对人体的伤害越大。 ③不同强度的电流对人体的伤害 通过人体的电流 人体的感觉或对人体造成的伤害 1mA左右 使人产生麻的感觉 不超过10mA 人尚可摆脱电源 达到100mA 只要很短时间使人心跳停止 （3）安全电压 只有不高于36V的电压对人体才是安全的。我国家庭电路的电压是220V，工厂用的动力电压是380V，高压输电线路的电压高达10~500kV，这些都远远超出了安全电压，因此人一旦发生触电，就会有生命危险。 （4）常见触电事故 5．电流过大的防护 （1）熔断器的核心部件（俗称保险丝）：电流过大时，自动熔断，以保护用电器和人身安全 （2）空气开关 在很多居民楼的供电线路中，目前常采用低压断路器对电流过大的电路进行保护。一种常见的低压断路器，又称空气开关。当电路中的电流过大时，空气开关自动断开，切断电路，也就是我们常说的“跳闸”。 6．相线和中性线的辨别 手握试电笔，并与试电笔的金属笔卡（笔尾金属体）接触，试电笔的笔尖接触被检测部位，氖管发光则是火线。 7．保护线和漏电保护器的作用 分类：插座一般可分为两孔插座和三孔插座，两孔的是左零右火，三孔的是左零右火上接地。 8．家庭电路的基本组成 （1）家庭电路的组成 家庭电路主要由进户线、电能表、总开关（含保险装置）、插座、用电器、导线等组成。 （2）连接家庭电路 知识点5 多挡位问题和电热综合 1．多挡位问题 分析挡位问题时，由于电源电压不变，因此一般用进行分析更方便。判断各挡位对应的电路，串联总功率最小，并联总功率最大：大电阻功率小，小电阻功率大(简单电路)。 2．电热综合 吸、放热公式： 电加热效率 知识点6 多挡位问题和电热综合 1．家庭电路连接口诀 火线零线并排走，插座电器并联接；左零右火上接地，三脚插头接外壳；电灯开关接火线，灯泡螺套接零线；保险串联火线中，检修电器要断电。 2.常见家庭电路故障及排除方法 用试电笔判断电路故障，在保险丝未熔断的情况下： （1）当用试电笔测试电路时，若火线和零线都发光，一定是进户线零线处断路；若火线和零线都不发光，一定是进户线火线处断路。 （2）插座的两个孔分别连接火线和零线，一般为“左零右火”，当插座连接正常时，用试电笔测试，如果一个孔发光(火线)，另一个孔不发光(零线)，说明插座正常；如果试电笔测试插座的两个孔，氖管都不发光，说明火线开路；若两个孔都发光，则一定是零线开路，且断开的零线与火线连接，成为火线的一部分(插座短路)。 考 点 演 练 题型1 电能的单位及换算 【典例1】为纪念科学家对物理研究的贡献，常常以科学家的名字作为物理量的单位。属于电功单位的是（　　） A．安培 B．欧姆 C．焦耳 D．伏特 【变式1】2026年4月15日，全球最大、国内首艘万吨级纯电动智能集装箱海船“宁远电鲲”轮正式投入商业航线运营。船舶采用10个标准化箱式电池作为核心动力，总储电量约2×104kW•h，合　 J的电能。 题型2 电能表的读数 【典例1】小明家的电能表上月末示数为420.5kW•h，本月末示数为520.5kW•h，他家本月用电（　　） A．420.5kW•h B．520.5kW•h C．941kW•h D．100kW•h 【变式1】如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是　 　 kW•h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为　　 %。[] 题型3 电能表的参数 【典例1】如图是一个电能表，对其中的重要参数，下列说法错误的是（　　） A．“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用 B．“10（20）A”是说这个电能表使用时允许通过的电流为20安 C．“50Hz”是说这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用 D．“600revs/kW•h”是说，接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时电能，转盘转过600转 【变式1】电能表上标注的单位是（　　） A．V B．Ω C．kW D．kW•h 题型4 电能表的计算 【典例1】小明家的太阳能集热器中装有40kg、35℃的水，经太阳光照射温度升高到45℃，水吸收的热量是 　 J，用电热水器对相同的水也加热到45℃，标有“900r/kW•h”字样的电能表铝盘转过了450r（电路中只有热水器工作），热水器消耗的电能是 　 　 kW•h。热水器消耗的电能比水吸收的热量多，其原因是：　 　 （答出一种即可）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【变式1】在发光亮度相当的情况，和普通白炽灯相比，“220V 4.4W”的LED灯可以节约90%的电能，此LED灯与功率为　　 W的普通白炽灯亮度相当；家中电能表如图所示，如果断开家中所有用电器，只接通该LED灯，正常发光5小时消耗电能　 　 kW•h，电能表指示灯闪烁　　 次。 题型5 电能与电功的关系 【典例1】关于电功，下列说法不正确的是（　　） A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能 B．电流做功的过程就是消耗电能的过程 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流越大，电流做功就一定越多 【变式1】我国的高铁列车运行速度可达350km/h。高铁列车的速度越快，耗电量越大，导致运行成本增加，对应的高铁票价就越高。如图所示为高铁列车运行时所受行车阻力与速度的关系图像，请结合图像分析高铁列车速度越快，耗电越多（运行成本越高）的主要原因。（不考虑车厢内用电器的耗电） 题型6 电功的实质 【典例1】下列用电器工作时，将电能主要转化为内能的是（　　） A．电风扇 B．电视机 C．电热水壶 D．笔记本电脑 【变式1】北京的道路上行驶着很多公交电车，这种车的车顶上有两根电缆，被称为集电杆，电车通过集电杆与高压电线相连，给电车供电。关于这种电车，下列说法中错误的是（　　） A．相邻的两辆电车之间是并联关系 B．在等红绿灯时，一些电车会放下电缆，此时相当于断开了电路的开关 C．高压电线相当于电源 D．电车会把电能全部转化为机械能 题型7 电功的测量 【典例1】分时电能表是为适应峰谷分时电价政策、引导用户错峰用电以平衡电网负荷而提供的计量装置。电能表测量的物理量是（　　） A．电流 B．电压 C．电能 D．电功率 【变式1】按要求完成填空。 （1）小明用细线拴住玻璃板四角，用弹簧测力计钩住细线并读数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，如图甲所示。可以观察到，测力计的示数　 　 （选填“变大”或“变小”），此现象说明分子间存在　 　 ； （2）在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，图乙是进行该探究的电路之一，所选用小灯泡的规格应　 　 （选填“相同”或“不相同”），该电路可探究电流做功多少与　 　 的关系。 题型8 电功与电能的计算 【典例1】 阻值为4Ω的小灯泡同一个阻值为2Ω的定值电阻串联在6V的电源上，则通电1min后，电流通过小灯泡所做的功为（　　） A．240J B．360J C．480J D．720J 【变式1】如图所示，一充电宝上有两个接口，可同时给两部手机充电。甲手机的电池标明电压为4V，容量为4500mA•h（可以在4500mA电流下工作1h）。下列说法正确的是（　　） A．用充电宝给手机电池充电时，手机电池相当于电源 B．充电宝给手机充电时，能量的总量减少 C．充电时，两部手机是串联关系 D．甲手机充满电后储存的电能为6.48×104J 题型9 电功计算公式W＝UIt的应用 【典例1】机场规定：“严禁携带额定能量超过160W•h的充电宝搭乘飞机。”质量为60kg的小钟想带一个充电宝乘机，充电宝铭牌如图所示，下列说法正确的是（　　） A．充电宝给手机充电时，充电宝相当于一个用电器 B．小钟所带充电宝额定能量为74W•h C．小钟所带的充电宝规格超标，不能带上飞机 D．如果把小钟举高1m需要600J能量，则额定能量为160W•h的充电宝储存的能量可以把小钟举高96m 【变式1】某国产三折叠手机的电池工作电压为3.7V，电池容量为5600mAh，充满电可以储存的电能为　 　 ，使用充电器充电，充电电压为10V，充电电流为2.8A，充满电需　　 min。 题型10 电功公式的变形应用 【典例1】某同学用两片规格为“5V 5W”的碳纤维发热片制作发热眼罩，要使发热眼罩功率大一些，两发热片应该采用 　　 连接方式（选填“并联”或“串联”）。如果用规格为“5V 1000mAh”的充电宝给眼罩供电，可以让眼罩正常使用 　　 分钟。 【变式1】2024年4月11日，华为和奇瑞合作的纯电动轿车智界S7Max+正式上市。S7Max+的核心部件由电池、电动机、动力传输系统等组成，采用了华为“巨鲸”800V高压平台打造，配备业界最薄800V高压电池包。配合鸿蒙智行充电网络，具有电池容量大、能量密度高、放电效率高的特点，纯电也能安心出行。电池能量密度，指单位质量的物质中能够存储的电量多少。电池容量，指充满电时存储电量多少。放电效率，指将存储的化学能转化为电能的效率。S7Max+部分参数如下： 电池容量（kW•h） 100 电池放电效率 95% 电池能量密度（Wh/kg） 200 快充时间（h） 0.25 高压平台区间电压（V） 550﹣930 （1）请根据上述信息计算S7Max+电池的质量 　　 kg，若S7Max+使用能量密度更大的固态电池（500Wh/kg），相同容量下，电池的质量会更 　　 （选填“大”或“小”）。 （2）S7Max+在800V电压下快充0.25h后，电池存储电量从30%增加至80%，求电池充电时电流为多少安？（忽略充电能量转化的损耗） （3）S7Max+在某次测试中，在水平公路上匀速直线行驶9.5km，屏幕显示电池存储电量减少了1.5kW•h，若电动机将电能最终转化为汽车机械能的效率为90%，在这次测试中智界S7Max+受到的阻力是多少牛？ 题型11 电功和电功率的区别与联系 【典例1】学校为解决同学们喝热水的问题，在教学楼安装了新型速热饮水机代替传统保温饮水机。厂家人员说：“速热饮水机即开即热，不用反复加热，比一直通电保温的旧机器“省电省钱”。但同学小丽说：“速热饮水机一开电能表转得特别快，我觉得它比传统保温饮水机费电。”厂家说的“省电”和小丽说的“费电”分别指的是（　　） A．消耗的电能较少，消耗的电能较多 B．电功率较小，电功率较大 C．消耗的电能较少，电功率较大 D．电功率较小，消耗的电能较多 【变式1】某家庭新买了一台空气炸锅，铭牌如表。小吕的爸爸说：“这台空气炸锅功率这么大，有1500W，所以非常费电。”他的说法（　　） XX空气炸锅 产品型号：AF﹣3202 额定频率：50Hz 额定功率：1500W 额定电压：220V～ A．说法正确 B．混淆了电功率和电能 C．混淆了电功率和电流 D．混淆了电功率和电压 题型12 电功率P＝W/t的简单计算 【典例1】我市邮政系统采用无人快递车来进行快递的转运，大大节省了工人劳作的时间，现通过查找资料可知，主流量产型无人快递车采用72V的磷酸铁锂电池组，标称容量为200Ah，满载时的质量为500kg，日常工作功率限制在3kW，若行驶过程中，阻力为车重的0.1倍，则下列说法正确的是（不计能量损失）（　　） ①充电桩功率越大，为减少导线发热损耗，配套导线要越细 ②电池充满电后存储电能为14.4kW•h ③日常行驶里程可达103.68km ④日常工作时间最多可维持4h A．只有①②正确 B．只有②④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确 【变式1】当新能源纯电动汽车开启ECO节能模式后，汽车系统会较为省电，可延长电池的供电时间，原因是（　　） A．增大消耗的电能 B．增大电池输出的电流 C．减小电动机的电阻 D．减小电池输出的功率 题型13 电功率P＝UI的简单计算 【典例1】小明对一个电学暗箱进行了实验探究。如图所示，A、B是小灯泡L1的接线柱，C、D是小灯泡L2的接线柱，E、F是小灯泡L3的接线柱。操作及对应现象如表所示。下列分析正确的是（　　） 实验操作 实验现象 闭合开关S 三个小灯泡均发光 观察亮度 L1最亮 取下其中任意一个小灯泡 剩余两个小灯泡均不发光 A．暗箱中的三个小灯泡并联 B．若用电压表分别测量三个小灯泡两端的电压，L1两端电压最大 C．取下其中任意一个小灯泡，电流表示数变大 D．暗箱中的三个小灯泡规格相同 【变式1】如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1＜R2，电路消耗的总功率由小到大的顺序是（　　） A．丙、乙、甲、丁 B．丁、丙、乙、甲 C．丁、甲、乙、丙 D．甲、乙、丙、丁 题型14 W＝Pt求电能的大小 【典例1】如图所示的是“220V，15W”的LED灯和“220V，15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为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．灯两端的实际电压：LED灯低于白炽灯 B．相同时间产生的内能：LED灯多于白炽灯 C．相同时间消耗的电能：LED灯少于白炽灯 D．电能转化为光能的效率：LED灯高于白炽灯 【变式1】小华为了测量未知物质甲的比热容，在标准大气压下，他利用实际功率为100W的电加热器分别对400g的物质甲和500g的水进行加热。实验中，他记录了两种物质的温度随时间变化的数据，并绘制成如图所示的温度﹣时间图像。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），水和甲物质单位时间吸收热量相同，下列说法正确的是（　　） A．图线A表示的是水的温度﹣时间的变化关系 B．甲物质的比热容为2.1×103J/（kg•℃） C．10～15min，甲物质吸收的热量是2.1×104J D．电加热器的加热效率为75% 题型15 小灯泡实际功率的比较 【典例1】将甲、乙两个灯泡并联在同一电路时，此时甲灯比较亮；若将甲、乙两灯串联在同一电路时，则（　　） A．甲灯比较亮 B．乙灯比较亮 C．一样亮 D．无法判断 【变式1】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 题型16 动态电路中电功率的变化 【典例1】如图﹣1所示的是一款家用体重秤的电路原理图，R1为压敏电阻，其阻值随人体质量变化的曲线如图﹣2所示。以下说法正确的是（　　） A．体重秤显示器相当于一个电压表 B．人体质量越大，体重秤的示数越小 C．定值电阻R2的功率随质量的增大而减小 D．人体质量越小，电路消耗的总功率越小 【变式1】如图所示，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表V1的示数与V2的示数之和变小 B．电压表V2的示数变小，V1的示数不变，电路消耗的总功率变大 C．电压表V2的示数与电流表A示数的比值变大 D．电压表V1的示数与电流表A示数的比值不变 题型17 电功率的比例计算 【典例1】如图所示的电路，当滑片P在最右端时，电压表的示数为3V，移动滑片P至中点时，电压表的示数为4V，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为10V B．R0的两次功率之比为16：9 C．滑动变阻器R'两次消耗的功率之比为9：8 D．两次电路消耗的总功率之比4：3 【变式1】我市某景区为了统计节假日游客的人流量，在景区检票口安装了自动计数器。其简化电路图如图甲所示。R1为光敏电阻（有人员通过挡住射向R1的红外线时，其阻值变大，计数器会计数一次），R2为分压定值电阻。某时段电流表示数随时间变化的图像如图乙所示。已知计数器电路的电源电压恒为6V，计数器计数时电阻R2消耗的电功率为0.1W。则（　　） A．电流表示数为0.3A时，计数器会计数一次 B．分压电阻R2的阻值为1.1Ω C．有人通过检票口与无人通过检票口，R1的电功率之比为5：9 D．无人通过检票口时，R1与R2的电压之比为5：1 题型18 电功率多档位问题 【典例1】如图甲是小明在社团课上使用的3D打印笔，有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，R1＝2200Ω，R2＝1100Ω，两个电阻都是用于发热的电热丝。下列说法正确的是（　　） A．胶条熔化时，是机械能转化为胶条的内能 B．两开关都闭合时，R1与R2串联 C．两开关都闭合时，电路的总电阻最大 D．两开关都闭合时为快挡，此时电路总功率为66W 【变式1】某家用电火锅有高、中、低三挡，内部有四个阻值相同的电热丝R，可通过旋钮开关切换挡位，下列说法正确的是（　　） A．开关接在1处是高温挡 B．高温挡时电路的总功率最小 C．低温挡与高温挡的电阻之比为2：1 D．中温挡与高温挡的功率比为1：2 题型19 电功率范围值问题 【典例1】为了参加全国青少年创新大赛，小强运用所学电学知识，设计了一个电子身高测量仪，如图所示，其中定值电阻R1＝5Ω，电源电压恒为4.5V，R2的规格为“15Ω 0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A，为保证电路中各元件安全工作，以下说法正确的是（　　） A．电流表的变化范围是0.225A～0.5A B．R2两端电压的变化范围是1.5V～3V C．变阻器接入电路的阻值范围是2.5Ω～10Ω D．R1的电功率的变化范围是0.45W～1.25W 【变式1】建设居民楼雨水蓄水系统是苏州海绵城市建设项目之一，图甲是小明设计的地下蓄水池水位监测系统原理图，电路中电源电压保持不变，R0为定值电阻，R是竖直放置的长条形电阻片，金属滑杆P可随浮子在竖直方向上下移动，P与R组成滑动变阻器（最大阻值为60Ω），当电流表的示数达到某一数值时水位达到警戒值，R接入电路的阻值随水位的变化关系如图乙所示，电路工作时电压表与电流表变化关系如图丙所示，则下列说法正确的是（　　） A．当水位升高时，电流表的示数变小 B．该电路的电源电压是6V C．当水位在175～190cm之间变化时，电路总功率的变化范围为0.9～1.8W D．当水位达到警戒水位190cm时，滑动变阻器消耗的电功率达到最大值 题型20 结合图像计算电功率 【典例1】如图甲所示电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“25Ω、1A”，电流表量程选择“0～0.6A”，电压表量程选择“0～3V”，小灯泡上标有“4.5V、0.3A”字样，其I﹣U图象如图乙所示，闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项不正确的是（　　） A．电流表的最大示数是0.3A B．电流表的最小示数是0.2A C．电路的最大功率是1.8W D．小灯泡的最小功率是0.75W 【变式1】图甲中R0为定值电阻，电源电压恒定。滑动变阻器R1标有“20Ω，1A”字样，电流表量程0～0.6A，灯泡L的额定电流是0.5A。闭合开关S，当开关S1、S2都断开或都闭合两种情况中，移动滑片P（所有元件都安全）得到了两次电流表示数与R1阻值变化关系的图像（如图乙所示），灯泡在工作时正常发光。下列说法中正确的是（　　） A．图线a对应S1、S2都断开的情况 B．电流表的最小示数为0.2A C．灯泡L的额定功率为6W D．该电路的最大功率为3.6W 题型21 电功率的综合计算 【典例1】如图所示，电源电压保持不变，两个滑动变阻器R1、R2的电阻分别与其接入电路的长度成正比。当R1和R2的滑片均位于最右端时，电路的总功率为12W；当R1和R2的滑片均位于中点时，电路的总功率为6W；当R1和R2的滑片均位于最左端时，电路的总功率为（　　） A．1W B．2W C．3W D．4W 【变式1】如图所示电路，电源电压为恒为3V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2接入电路的最大阻值为20Ω。闭合开关，下列说法正确的是（　　） A．当滑片在中点时，电压表的示数为3V B．当滑片在中点时，R2消耗的功率为0.225W C．当滑片在最右端时，电流表的示数为0.1A D．当滑片在最右端时，电路消耗的总功率为0.3W 题型22 伏安法测量小灯泡的电功率 【典例1】小渝连接了如图甲所示的电路来测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。电源电压调为3V不变，当电压表示数为2.0V时，电流表示数如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡的额定功率为0.75W B．要让灯泡正常发光应将滑片P向右移 C．右移滑片P的过程，电压表和电流表示数的比值不变 D．小灯泡正常发光时，灯泡电阻大于滑动变阻器的阻值 【变式1】“探究小灯泡的电功率”的实验电路如图甲所示，实验中选择“2.5V”规格的小灯泡，实验中得到的U﹣I图像如图乙。下列说法不正确的是（　　） A．调节滑片过程发现灯泡亮度变化，这是由灯泡的实际功率变化引起的 B．小灯泡的额定功率为0.75W，正常发光时电阻为8.3Ω C．实验中发现小灯泡无法调到额定电压，一定是因为电源电压过小 D．用图甲的电路，通过更换灯泡L的方法，能完成探究“电功率与电流的关系” 题型23 电流的热效应 【典例1】下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电热毯 C．微波炉 D．电冰箱 【变式1】下图中的家用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．洗衣机 B．电暖器 C．笔记本电脑 D．台灯 题型24 焦耳定律的简单计算 【典例1】如图所示电路，电源电压为6V，R1为定值电阻，R2为规格“20Ω，2A”的滑动变阻器，表a、表b为电压表或电流表。下列说法正确的是（　　） A．若表a为电流表、表b为电压表，当S闭合，电流表的示数为1A时，滑动变阻器R2连入电路的阻值为12Ω B．若定值电阻R1的阻值为5Ω，并拆去电表a和b，S闭合后，10s内R1产生的热量最多为72J C．若a、b均为电压表，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P的过程中，表a示数变化量大于表b示数变化量 D．若两个电表均为电流表，S闭合后，两个电阻并联 【变式1】如图是具有加热和保温功能的电热足浴盆的工作电路，R1、R2均为阻值不变的发热电阻，且R1＝220Ω、R2＝55Ω。下列说法正确的是（　　） A．当开关接3、4时，电热足浴盆处于保温挡 B．保温挡额定功率为880W C．加热挡正常工作时，通过R1、R2的电流之比为4：1 D．加热挡正常工作100s产生的热量为1.1×105J 题型25 焦耳定律推导公式的应用 【典例1】如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220V的电源和阻值为R0＝88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。 （1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高怎样变化？ （2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。 （3）如果恒温箱的温度设定为60℃则电阻箱R1应取多大阻值。 （4）该恒温箱可设定的最高温度是多少。 【变式1】如图电源电压为6V且保持不变，闭后，电流表A1和A2的示数分别为0.2A和1.2A。求： （1）电阻R1的阻值； （2）通电1min，电阻R2产生的热量。 题型26 焦耳定律的应用 【典例1】电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。下列说法正确的是（　　） A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 B．导线的电阻大于电炉丝的电阻 C．导线的电功率小于电炉丝的电功率 D．电流通过导线时没有产生热效应 【变式1】小亮同学给大家表演用锡箔片点燃火柴，他将一厚度均匀的三角形锡箔片接入电路，如图所示，闭合开关S，你认为a、b、c三点最先被点燃的是（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．都一样 题型27 焦耳定律的比例计算 【典例1】两个电热器的阻值之比为2：5，把它们并联起来接入电路中，相同时间内它们产生的热量之比是（　　） A．5：2 B．2：5 C．4：25 D．25：4 【变式1】图甲为某品牌电热水壶实物图，图乙为其电路原理图，R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关，当水加热到100℃时，电热水壶自动切换到保温状态。电热水壶的额定电压是220V，加热功率是880W，保温功率是80W。电热水壶正常工作过程中，下列说法正确的是（　　） A．加热过程一定比保温过程消耗的电能多 B．加热过程比保温过程电路中的电流小 C．电热丝R1：R2＝1：10 D．加热和保温相同时间产生的热量之比为10：1 题型28 电热的多挡问题 【典例1】如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1＝55Ω，R2＝44Ω。该电暖气工作时分高、中、低三挡，其铭牌如表格所示。下列说法中正确的是（　　） 额定电压 220V 额定功率 高温挡 1980W 中温挡 1100W 低温挡 880W A．使用“低温挡”正常工作，只需要闭合S2 B．电暖气在“中温挡”正常工作时，接入电路的电阻丝阻值为55Ω C．电暖气在“高温挡”正常工作5分钟，电路产生的热量为5.94×105J D．闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5：4 【变式1】如图是汽车座椅的加热电路，R1、R2是电热丝，旋钮式开关可绕O点转动，若选择“低温”挡，应将开关转至 　 （选填“1”或“2”）位置；已知电源电压为24V，R1阻值是32Ω，若“低温”挡功率为12W，则电路中的电流是 　 　 A；若选择“高温”挡，通电100s时间，电路产生的热量为 　 　 J。 题型29 电热的综合计算 【典例1】图甲、乙中，相同容器中装有相同质量的水，用不同电加热器在相同电压下工作，忽略散热损失，得到图丙所示水温与加热时间的图像，关于甲、乙图中容器下列说法正确的是（　　） A．加热相同时间，水吸收的热量之比为1：1 B．吸收相同热量，水的末温之比为3：2 C．升高相同温度，水吸热之比为2：3 D．加热器的电阻之比为2：3 【变式1】如图所示，是小江吃火锅所用的厨具，有甲、乙两相同的锅，放入食材前，甲中放入牛油和清水，乙中只有清水，甲、乙汤底的总质量分别为m1和m2（m1＞m2），初温相同；用额定电压相同的两个电加热器分别同时加热，控制加热功率P甲＜P乙。细心小江发现，甲中汤底更快沸腾，甲汤底沸腾时，显示甲温度大于乙。不考虑热量损失，下列说法正确的是（　　） A．相同时间内，两锅汤底吸收的热量相同 B．甲中汤底更快沸腾，是因为相同时间内吸收了更多的热量 C．甲中汤底更快沸腾，是因为甲中汤底比热容更大 D．为了能使乙与甲同时沸腾，可以减小乙中清水的质量 题型30 非纯电阻电路的相关计算 【典例1】已知电动机两端的电压U＝4V，电阻r＝1.6Ω，流过的电流I＝0.25A，求通电100s，电动机对外做了 　 　 J的机械功。 【变式1】扫地机器人是智能家电的一种，使我们的生活更便捷。 （1）扫地机器人能自动识别障碍物，遇到障碍物会转弯避开，转弯时机器人受力 　　 　 （选填“平衡”或“不平衡”），机器人的牵引轮用橡胶材质制成并有凹凸不平的花纹是为了 　 　 （选填“增大”或“减小”）摩擦力；机器人工作时内部电动机带动扇叶转动将灰尘和细小的杂物“吸”入集尘袋，此时机身内部气压 　 　 （选填“大于”或“小于”）外部大气压强。 （2）某扫地机器人质量为3kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.04m2，此时机器人对地面的压强为 　　 　 Pa。已知其额定工作电压15V，额定功率30W，该扫地机器人的电阻 　　 　 （选填“大于”“小于”或“等于”）7.5Ω。扫地机器人通常是由电机转动通过传动装置带动滚刷转动，滚刷转速为200r/min，电机转速与滚刷转速的比值为80，那么电机转速为 　 　 r/min。 题型31 总功率过大对家庭电路的影响 【典例1】在家庭电路中，以下情况会引起熔丝熔断的是（　　） A．用测电笔接触火线 B．电路中零线断路 C．将开关用导线接通 D．连接电路时误将火线与零线接通（短路） 【变式1】图中的各用电器之间都是　　 联的，通过插座接入电路的用电器同时工作时，由于电路的　　 过大，引起干路导线中的电流过大，使导线严重发热导致温度急剧升高，容易引起火灾。 题型32 短路对家庭电路的影响 【典例1】如图所示是小华家部分家庭电路的示意图。他家正在使用的电饭煲的功率为1.5kW，饭煮熟后，他将这个电饭煲插头从插座中拔出，再将功率为1.2kW的电热水壶插头接入插座中，其他用电器仍正常工作，闭合电热水壶上的开关，空气开关跳闸。空气开关跳闸的原因可能是（　　） A．照明灯的开关接在了零线与灯泡之间 B．电热水壶的内部电路短路 C．用电器的总功率过大 D．三孔插座没有接地线 【变式1】盛夏酷暑，需要开启空调降温，按下空调遥控器上的“开/关”按钮，家中的空气开关立即“跳闸”。为了排查电路故障，电工师傅拔出空调电源插头，将空气开关“合闸”后，发现其他用电器仍能正常工作；进一步检查发现家中包括空调在内的所有用电器的总功率并没有超过空气开关的额定功率。空气开关“跳闸”的原因（　　） A．一定是电路过载 B．一定是空调内部电路存在短路 C．一定是空调以外的电路存在短路 D．一定是空调的外壳没有与地线（保护线）相连 题型33 电路故障与其对应的现象 【典例1】家庭电路中的保险丝突然熔断，发生这一现象的原因可能是（　　） A．电路的总电阻变大 B．电路的总功率变大 C．大功率用电器停止工作 D．用电器发生断路 【变式1】如图是家庭电路中的部分电路，当闭合开关S1、S2，电灯L1正常发光，但L2仍然不亮。将一把新买的电热水壶插入三孔插座，电热水壶也不能工作。把测电笔分别插入三孔插座的左、右孔，氖管均能发光。下列说法正确的是（　　） A．电灯L2所在支路断路 B．FG之间断路 C．电热水壶的内部电路短路 D．与插座右孔相连的导线断路 题型34 家庭电路短路和断路的判断 【典例1】电动汽车既节能环保又经济实用。电动汽车在充电过程中（　　） A．汽车上的电池相当于用电器 B．电池发热是电流的热效应 C．充电桩有防水功能，可避免断路 D．充电时间越长，充电桩上的电能表计数越大 【变式1】家庭电路的部分电路图如图所示（电路连接规范）。只闭合开关S1，灯L1正常发光，再闭合开关S2，灯L1马上熄灭，则故障原因可能是灯L2　　 （选填“短路”或“断路”）。 题型35 家庭电路故障点的判断 【典例1】如图所示是某家庭电路，闭合开关S1、S2，L1灯发光，L2灯不发光。用试电笔分别接触c，d两点，氖管都发光。若电路中只有一处故障，则（　　） A．L1短路 B．bc间断路 C．L2断路 D．ad间断路 【变式1】小伟设计了一个如图所示的家庭模拟电路，电路符合安全用电标准。将模拟电路的插头EF正确插入家庭电路中，闭合开关S，灯泡发光；将用电器插入模拟电路插座时却不能工作，用试电笔检测此时模拟电路的c、e、d、g点，氖管均不发光。若电路中只有一处故障，则关于模拟电路的说法正确的是（　　） A．插脚E应连接火线 B．可能是ed间短路 C．可能是进户零线断路 D．可能是gf间断路 题型36 火线和零线 【典例1】如图所示为某品牌家用电饭煲的结构示意图，X、Y、Z是其三根接线，R是发热电阻，下列说法正确的是（　　） A．X导线应接入相线（火线） B．Y导线应接入相线（火线） C．通电使用时，可以取消Z导线 D．通电使用时，用湿毛巾擦拭 【变式1】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A、E两孔时氖管发光，说明这两个孔均接　 　 （选填“火线”或“零线”），由此判断　 　 （选填：“两孔”或“三孔”）插座接线错误。 题型37 漏电保护器的原理和作用 【典例1】关于家庭电路及安全用电，下列说法中正确的是（　　） A．甲图：两孔插座和三孔插座是串联的，三孔插座的“1”孔接地线 B．乙图：白炽灯泡的金属螺纹壳接火线，金属触头接零线 C．丙图：图中试电笔的笔尖接触甲图中三孔插座的“3”孔时，试电笔氖管会发光 D．丁图：发生此类触电时，电路中的“漏电保护器”会自动断开，切断电路 【变式1】如图所示现象中涉及的物理知识正确的是（　　） A．图甲：两个泡沫小球一定带异种电荷 B．图乙：闭合开关灯不发光，测试各点测电笔只在F点时氖管不发光，判断零线断路 C．图丙：“柠檬电池”形成通路后，电流将从铁片流入电压表 D．图丁：发生此类触电时，电路中的“漏电保护器”不会自动切断电路 题型38 组成家庭电路的基本元件 【典例1】如图所示是家庭电路的一部分，下列关于该电路的描述中正确的是（　　） A．元件1是电能表，2是熔断器，3是闸刀开关 B．元件3应并联在电路中 C．图中元件4连接错误 D．图中各元件的连接完全正确 【变式1】如图所示是小明家简单的家庭电路示意图，有灯泡、开关、保险装置和总开关，且各元件的安装符合安全用电的原则，下列说法正确的是（　　） A．图中①处是保险装置，②是总开关 B．图中③是开关，④是灯泡 C．有金属外壳的电热水壶应该接在⑤ D．可以把导线A和B连起来，电路形成一个通路 题型39 家庭电路中各元件的连接方式 【典例1】如图所示为某住户的家庭电路简化图，下列分析正确的是（　　） A．①位置是空气开关，②位置是电能表 B．③位置是开关，④位置是照明灯 C．两个插座的连接都是正确的 D．两孔插座和三孔插座是并联的 【变式1】如图所示的家庭电路，闭合开关，灯泡发光，一段时间后，突发熔丝熔断，下列不可能导致熔丝熔断的是（　　） A．开关处短路 B．灯泡处短路 C．插座内左右金属片接触 D．插座接入大功率用电器 题型40 家庭电路的连线作图 【典例1】如图所示是带指示灯和开关的三孔插座，既安全又操作便利。闭合开关指示灯亮，三孔插座通电可用。断开开关，指示灯灭，插座同时断电。指示灯断路时，闭合开关，三孔插座仍能正常使用。其内部线路的连接情况，下列选项能符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【变式1】开关是电路的重要元件，既可确保安全用电，又能方便控制电路。学校的科学实践课堂上，小杭在家庭电路图中设置了四处开关（如图所示）。小杭觉得该电路设计不合理，因为有几处开关必须处于常闭状态，这几处开关就是多余的。多余的开关是（　　） A．2、4 B．2 C．1、2 D．1、3 过 关 验 收 1．如图所示，下列生活情境，涉及的物理知识说法正确的是（　　） A．图甲：煤块燃烧的过程没有发生能量的转化 B．图乙：计算机的CPU主要是用超导体材料制成的 C．图丙：加油前触摸金属块是为了释放身体上的静电 D．图丁：该电能表通过的电流为10～20A时才能正常工作 2．如图所示为学校实验室中电能表的表盘，小明利用该电能表和秒表测量一个电热水壶的额定功率。他关闭其他用电器，只让该电热水壶工作20min，电能表示数变为“1235.00”。下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．该电热水壶消耗的电能为0.5J C．此过程电能表指示灯闪烁了1500次 D．该电热水壶的额定功率是1500kW 3． 小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为 　 　 kW•h，他家里新添置一台空调，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为 　　 　W。 4．在电学复习时小明绘制了如图的电学知识结构图，图中①②部分应填入的正确内容是（　　） A．电能 电流I B．电热 电流I C．电能 电功率P D．电热 电功率P 5．如图所示的莫泽灯是指在屋顶嵌入装满水的透明塑料瓶，它可以将阳光引入昏暗的屋内，解决缺电地区日间照明问题。下列说法正确的是（　　） A．装满水的透明塑料瓶相当于平面镜 B．阳光通过多次折射和反射进入屋内 C．莫泽灯工作时将电能转化为光能 D．莫泽灯是光源 6．分时电能表是为适应峰谷分时电价政策、引导用户错峰用电以平衡电网负荷而提供的计量装置。电能表测量的物理量是（　　） A．电能 B．电压 C．电流 D．电功率 7．下列说法与实际最相符的是（　　） A．电能表是测量电流做功快慢的仪表 B．对人体来说安全电压为36V C．家用电器是串联在电路中的 D．家用空调正常工作时电流约为5A 8．如图﹣1所示的电路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最大值向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光，在图﹣2中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像，下列说法中正确的是（　　） A．曲线甲是灯泡的I﹣U图像 B．滑动变阻器的最大阻值为15Ω C．小灯泡正常发光时的电阻为25Ω D．滑片在a点时，小灯泡在1min内做的功为4J 9．如图是某电车的“无线快充”设备，将手机置于底座充电，几十分钟就能让电池达到最大容量，该手机电池的部分参数可参考表格，下列说法中正确的是（　　） 输入电压 3.8V 最大容量 5000mA•h A．手机内部总电阻恒为0.76Ω B．为该手机充电时，化学能转化为电能 C．充电过程中电流越大所做的功就越多 D．电池充满电后存储的电能为68400J 10．速热式热水器由于其节能环保（相比储热式热水器省电15%～30%），安全性高，深受人们喜爱。如图所示的是小阳家安装的厨房用速热式热水器，其额定电压为220V、额定功率为5kW。小阳冬天洗碗筷一次，用温热水流的时间平均约为60s。则1度电可以让小阳用温热的水洗碗筷的次数是（　　） A．6次 B．12次 C．18次 D．24次 11．小帆为了检测家人体重，设计了一个简易体重计，电路如图乙所示，R0为定值电阻，秤盘下方的电阻R为压敏电阻，其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图丙所示。已知电源电压为6V保持不变。 （1）当秤盘为空时，R的阻值为 　　 　 ；体重越大，电压表的示数越 　 　 （选填“大”或“小”）； （2）体重为600N的小帆站在体重秤上时，电压表示数为2.4V，则R0的阻值是多少？ （3）若小华站在体重秤上，5s内完成了称量体重的过程，这段时间内体重秤消耗的电能是0.45J，则小华的体重为多少牛？ 12．如图甲是某物理兴趣小组设计的身高、体重测量仪的原理图，电源电压相等且恒为6V，R0为定值电阻，脚踏板下方为压敏电阻R，其阻值随所受压力大小的变化如图乙所示：竖直固定的光滑电阻棒AB长为40cm，阻值为40Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。滑片P可以根据身高的变化在电阻棒上竖直上下移动，定值电阻R2＝12Ω，滑片的初始位置在AB最下方B处，此时标记的身高h＝150cm。求： （1）体重为400N的小丽站在脚踏板上时，电压表的示数为2V，则定值电阻R0的阻值； （2）某次测量时，电流表的示数为0.15A，则该同学的身高； （3）若小华站在脚踏板上，5s内完成了测量体重的过程，这段时间内体重测量仪消耗的电能是0.36J，则小华的体重为多少？ 13．世界上载电量最大的纯电动旅游客船——“长江三峡1”号，在屈原故里秭归的新港码头首航。相比于传统动力游轮，“长江三峡1”号利用清洁水电驱动，每年可替代燃油约530吨，减少有害气体排放1600多吨，是一艘真正实现“零污染、零排放”的绿色船舶。“长江三峡1”号外观气势恢宏，长100米、宽16.3米，设计载客人数1300人。它的动力来源是总电池容量约8600kW•h的电池组，可在停靠的码头进行充电。它采用10kV的高压充电装置，5个小时可将电池充满。满电能以16km/h的速度连续航行约100km。 （1）该船的排水量为2000t，在此情况下船受到的浮力是多少N？若船浸入水下的部分可以当作一个底面积为1400m2的长方体，则船底受到水的压强是多少Pa？（结果用科学记数法表示保留一位小数，g取10N/kg） （2）文段里介绍“采用10kV的高压充电装置，5个小时可将电池充满。”假设充电效率为100%，求充电时的电流是多少A？ （3）假设“长江三峡1”号电能转化为机械能效率为86%，目前市场现有主流柴油机的效率为43%，“长江三峡1”号以16km/h的速度连续航行约100km可节约多少柴油？（柴油的热值取4.3×107J/kg） 14．关于电功、电功率的说法中正确的是（　　） A．电流做功越多，电功率越大 B．电流做功越快，电功越大 C．用电器消耗电能越多，电功越大 D．用电器消耗电能越多，电功率越大 15．某建筑工地需要架设临时供电线路，实现照明和电加热两种用途，其简化电路如图所示，供电处电压U不变，从供电处到工地用长导线（有电阻）连接，加热器的额定电压与照明灯相同，其额定功率大于照明灯的额定功率。仅闭合开关S1，照明灯工作；若断开S1、闭合S2，加热器单独工作。前后两种情况相比，下列分析正确的是（　　） A．加热器两端电压比照明灯高 B．长导线上消耗的电功率变大 C．相同时间内导线消耗的电能变少 D．供电处的电源输出的电功率变小 16．灯泡L1、L2的额定电压均为6V，两灯的电流随电压变化图像如图所示。仅将L1、L2接入电路，保证所有元件安全的前提下，下列说法正确的是（　　） A．L1的额定功率为6W B．当L1、L2串联接入电路，电源电压为5V时，L1与L2的实际功率之比为3：7 C．当L1、L2并联接入电路，L1的实际功率更大 D．电路最大的总功率为9W 17．小张同学家正在准备对原有房屋进行装修改造，需要选择合适的空气开关以匹配家中的用电需求。如图是一个家中常见的空气开关，其额定电流应略大于所在分支回路的干路电流。小张同学家中的用电需求如下表所示。如需用作家中配电箱内的总开关，所选开关的额定电流为（　　） 分支回路 家用电器 功率/W 照明分支回路 节能灯12盏 300 插座分支回路1 洗衣机1台 200 电冰箱1台 300 电热水器1台 2200 其他 1200 插座分支回路2 微波炉1台 1000 电饭锅1台 800 空调分支回路 空调2台 5000 A．16A B．25A C．40A D．63A 18．如图所示，这是某电热水壶工作原理图，其中R1为加热电阻（用于加热水），R2为限流电阻，S1是温控开关（也叫防干烧开关）。关于该电热水壶，以下说法正确的是（　　） A．热水壶处于正常加热状态时，开关均处于闭合状态 B．温控开关会在温度过高时自动闭合，使电路接通 C．在保温状态和正常加热状态时，R1的功率是恒定不变的 D．电热水壶在加热状态时的功率就是指限流电阻R2的功率 19．如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L标有“6V”字样，电流表选0﹣0.6A量程，电压表选0﹣15V量程，闭合开关S，在保证电路安全情况下，最大范围调节滑动变阻器的滑片P，分别绘制了电流表示数与电压表示数、电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像，如图乙、丙所示。则下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡的额定功率0.6W B．电源电压为18V C．电路电流为0.5A时，滑动变阻器连入电路的阻值为24Ω D．若将电压表量程换为0﹣3V，电路的总功率变化范围为4.5W﹣7.5W 20．某校创新小组的同学将一个废旧吹风机改造成由一个电动机、两根电热丝和三个开关组成的三挡位吹风机。接通电源，能实现如表所示的功能，已知整个过程风速不变，下列关于此电路的说法正确的是（　　） 开关闭合情况 工作情况 电热丝发热情况 仅S1闭合 吹冷风 电热丝均不发热 仅S1、S2闭合 吹暖风 R1发热 仅S1、S3闭合 吹冷风 电热丝均不发热 S1、S2、S3均闭合 吹热风 R1、R2同时发热 仅S2、S3闭合 不工作 A．吹风机吹热风时电热丝R1与R2串联 B．开关S1断开时，吹风机只发热不吹风 C．若电动机断路，该吹风机不存在安全隐患 D．开关S3只控制电阻丝R2 21．某测温装置可以通过数字电流表A（可测微小电流）的示数反映环境温度，其简化电路如图﹣1，其中的“恒流源”是一个特殊电源，可以给电路输出恒为150mA的电流，R0是一个阻值为40Ω的定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化规律如图﹣2所示。当开关闭合时，下列说法正确的是（　　） A．当装置所处环境温度升高时，热敏电阻R的阻值变小 B．当装置所处环境温度降低时，恒流源两端的电压不变 C．当环境温度为20℃时，热敏电阻消耗的电功率为0.484W D．当环境温度从20℃升高到40℃时，数字电流表示数变化了2.5mA 22．小明家电能表的铭牌如图甲所示，图乙是电热水器，图丙是电热水器的工作简化电路图。电热水器正常工作电压为220V，电阻R1＝R2＝88Ω；在接通开关S1后，温控开关S2可以自动实现加热和保温的转换，控制水温在40℃左右。下列说法正确的是（　　） A．该电能表此时示数为66282kW•h B．电热水器的保温功率为1100W C．电热水器保温挡正常工作10min，产生的热量为6.6×105J D．小明家只让电热水器正常加热6min，电能表指示灯闪烁352次 23．如图甲为某无人机内发动机限速的简化电路，当飞行速度达到350km/h时，衔铁B刚好被吸下，油门C的喷油量减小，无人机速度不再增大。已知电源电压为12V，定值电阻R0为25Ω，电磁铁线圈电阻不计，图乙为电阻R的阻值随飞行速度变化的关系图。下列说法正确的是（　　） A．当飞行速度增大时，电压表的示数减小 B．若以350km/h的速度飞行1min，电阻R产生的热量是54J C．若想要增大无人机的最大飞行速度，可以通过增大R0的阻值来实现 D．长时间使用后，电源电压会降低，若不及时更换，则会导致限速值小于350km/h 24．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中的电流为10A，若这台电动机正常工作1s，则（　　） A．产生的热量为3800J B．消耗的电能为200J C．电动机的效率约为94.7% D．获得的机械能为4000J 25．如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象，将它们接入如图乙所示的电路中。只闭合开关S，小灯泡L的实际功率为1W；再闭合开关S1，电流表示数变化了 　 　 A，电阻R在10s时间内产生的热量为 　 　　 J。 26．一辆新能源电动汽车具有车速提醒功能，当车速过快时，提醒驾驶员需要减速。如图甲所示为该车提醒功能的简化电路图，电源电压为12V，定值电阻R为10Ω，Rv为阻值随车速变化的电阻，其阻值随车速变化的关系图像如图乙所示。当车速达到120km/h时，观察到电压表示数为10V，且报警铃声响起。该车驶入某高速服务区充电，充电后电桩显示屏的信息为：充电电压360V，充电电流200A，时间30min。求： （1）本次充电消耗的电能； （2）当车速达到120km/h时，Rv的阻值； （3）车速为0时，10s内定值电阻R产生的热量。 27．如图甲是某品牌的足浴盆，图乙是足浴盆的简化电路图，相关参数如表，请根据这些信息完成下列问题： 型号 B25 额定电压 2220V 加热功率 1000W 电动机功率 22W （1）加热电阻正常工作时的阻值为多少？ （2）启动按摩功能时，通过电动机线圈M的电流是多少？ （3）在足浴盆中加入5kg水，在加热状态下加热了500s，水温从20℃升高到40℃，则足浴盆的加热效率为多少？[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。 28．如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110Ω，M是电动机。开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风；当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，此时空调扇的总功率为1100W。已知：电源电压为220V。求： （1）吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低，若冰袋内冰的质量为1kg，温度从﹣15℃升高到﹣5℃时，冰从周围吸收的热量是多少？[冰的比热容c冰＝2.1×103J/（kg•℃）] （2）吹温风时，冷暖空调扇正常工作1h消耗的电能为0.55kW•h，此时通过电动机的电流是多少？ （3）吹热风时，R2的电阻是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $