第十五章 电功和电热（重难点训练）物理新教材苏科版九年级下册

第十五章 电功和电热 目录 【题型1 电能表的计算】 2 【题型2 电功与电能的计算】 2 【题型3 电功计算公式W＝UIt的应用】 3 【题型4 电功的测量】 4 【题型5 额定功率与实际功率之间的关系】 5 【题型6 用电器铭牌的含义】 7 【题型7 电功率P＝W/t的简单计算】 7 【题型8 电功率的比例计算】 7 【题型9 电功率范围值问题】 9 【题型10 结合图像计算电功率】 10 【题型11 电功率的综合计算】 12 【题型12 伏安法测量小灯泡的电功率】 15 【题型13 用电压表和定值电阻测灯泡的电功率】 19 【题型14 用电流表和定值电阻测灯泡的电功率】 21 【题型15 电流的热效应】 28 【题型16 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】 28 【题型17 焦耳定律的简单计算】 29 【题型18 焦耳定律推导公式的应用】 31 【题型19 电热的大小比较】 32 【题型20 焦耳定律的比例计算】 34 【题型21 焦耳定律的应用】 35 【题型22 电热的多挡问题】 37 【题型23 电热的综合计算】 39 【题型24 非纯电阻电路的相关计算】 40 【题型25 试电笔判断电路故障】 42 【题型26 家庭电路故障点的判断】 44 【题型27 熔断器的作用】 45 【题型1 电能表的计算】 1．如图甲所示，是小李家月初电能表示数，图乙是月末电能表示数，由图可知，小李家本月用电　120　 kW•h。小李将家里的取暖器单独接入家庭电路，测得2min，脉冲指示灯闪烁了320次，这段时间内该取暖器消耗的电能为　0.1　 kW•h，合　3.6×105 J。 【解答】解：①电能表的最后一个数字为小数，则本月用电量为25898.35kW•h﹣25778.35kW•h＝120kW•h； ②根据图片可知，电能表参数为3200imp/kW•h，表示每消耗1kW•h电能，脉冲指示灯闪烁3200次。取暖器消耗的电能。 故答案为：120；0.1；3.6×105。 2．在发光亮度相当的情况下，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　44　 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　0.022　 kW•h，电能表指示灯闪烁　66　 次。 【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2 电功与电能的计算】 3．“无人机”在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。如图所示为“无人机”，可通过无线电进行操控，该机所需的能量是由一块输出电压为22V，容量为15000mA•h的电池提供，该无人机工作时的电流为15A，则无人机可以连续工作 　1　 h，当无人机连续工作40s时，无人机消耗的电能为 　1.32×104 J。 【解答】解：电池容量为15000mA•h＝15A•h，表示电池充满电后以15A的电流持续对外供电1h就能把电池储存的电能释放完，所以，该无人机工作时的电流为15A，则无人机可以连续工作1h； 电池输出电压为22V，该无人机工作时的电流为15A， 则无人机连续工作40s时，无人机消耗的电能：W＝UIt＝22V×15A×40s＝1.32×104J。 故答案为：1；1.32×104。 4．为了解决手机充电问题，市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”，当给共享充电宝充电时，充电宝相当于电路中的 　用电器　 ；这个充电宝的充电和放电电压都是3V，电池容量为6000mAh，当充电宝充满电后，可以储存的电能为 　64800　 J。 【解答】解：当给共享充电宝充电时，充电宝消耗电能，相当于电路中的用电器； 充电宝的充电和放电电压时都是3V，电池容量为6000mAh， 即：U＝3V，I＝6000mA＝5A，t＝1h＝3600s， 则当充电宝充满电后，可以储存的电能为： W＝UIt＝3V×6A×3600s＝64800J。 故答案为：用电器；64800。 【题型3 电功计算公式W＝UIt的应用】 5．某智能手机的锂电池上标有“5V 4000mA•h”字样。手机在充电过程中，手机电池相当于电路中的　用电器　 （填“电源”或“用电器”），充满电后电池储存的电能是　7.2×104 J。细心的小明发现电动汽车的充电线比手机的充电线要粗得多，这是因为材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越　小　 。 【解答】解：充电时手机电池消耗电能，在电路中相当于用电器； 充满电后电池储存的电能为： W＝UIt＝5V×4000×10﹣3A×3600s＝7.2×104J； 由电阻大小的影响因素可知，材料、长度相同时，导体横截面积越大，电阻越小，所以电动汽车的充电线比手机的充电线要粗得多，可以减小电阻。 故答案为：用电器；7.2×104；小。 6．如图所示是灯泡L与定值电阻R的I﹣U图像，灯泡正常发光时的电压为6V，若将该灯泡L与电阻R串联在电路中，电路中电流为0.2A，则该电路的电源电压为　4　 V，此时灯泡L在1min内消耗的电能为　12　 J；若将灯泡L与电阻R并联在电路中，则干路中允许通过的最大电流是　0.9　 A。 【解答】解：（1）将该灯泡L与电阻R串联在电路中，由图可知，电路中电流为0.2A时，灯泡L的电压为1V，定值电阻R的电压为3V，电源电压： U＝UL+UR＝1V+3V＝4V， 灯泡L在1min内消耗的电能： W＝ULILt＝1V×0.2A×60s＝12J； （2）若将灯泡L与电阻R并联在电路中，为保证灯泡L的安全，电路的最大电压为6V，此时灯泡L正常发光，电流为0.5A，定值电阻R的电压也为6V，由图可知定值电阻R的电流为0.4A， 根据并联电路的电流规律，干路上允许通过的最大电流：I＝IL'+IR'＝0.5A+0.4A＝0.9A。 故答案为：4；12；0.9。 【题型4 电功的测量】 7．电功大小与电流、电压、通电时间都有关。用如图所示装置探究电功大小的影响因素，下列说法正确的是（　　） A．两灯是并联的 B．两灯规格应相同 C．该装置可用来探究电功与电压的关系 D．灯L1比灯L2更亮时，电压表V2的示数比V1大 【解答】解：A、从图中可以看出，电流只有一条路径，两灯串联，故A错误； B、根据控制变量法可知，探究电功大小与电压的关系时，两灯的规格不能相同，故B错误； C、该装置是串联电路，电流和通电时间相同，当两灯泡的规格不相同时，可以探究电功与电压的关系，故C正确； D、灯L1比灯L2更亮时，说明L1的实际功率较大，串联时电流相同，根据公式P＝UI可知，电压表V1的示数比V2大，故D错误。 故选：C。 8．利用如图所示的电路可以验证电功与　电流　 的关系。 （1）图中两只灯泡的连接方式是　并　 联，它们工作时的电阻要　不同　 （选择“相同”或“不同”）。 （2）根据　灯泡亮度　 ，我们可以比较相同时间内电流做功的多少。 （3）小明正确操作，实验时发现甲灯比乙灯亮，同时观察到A1比A2的示数　大　 （选填“大”或“小”）； 由此可得出结论；接着它将两灯泡串联好，闭合开关可观察到　乙灯　 （选填“甲灯”或“乙灯”）更亮。 【解答】解：如图所示的电路，并联电路电压相等，电流不同，利用此电路可以验证电功与电流的关系； （1）图中两只灯泡的连接方式是并联，为了研究电功与电流的关系，它们工作时的电阻要不同； （2）根据灯泡的亮度，亮度不同电功率不同，我们可以比较相同时间内电流做功的多少； （3）实验时发现甲灯比乙灯亮，说明甲灯电功率比乙灯电功率大，因此观察到A1比A2的示数大；将两灯泡串联好，电流相等，电阻越大，电功率越大，并联时，电压相等，观察到A1比A2的示数大，可知甲灯比乙灯电阻小，因此闭合开关可观察到乙灯更亮。 故答案为：电流； （1）并；不同； （2）灯泡亮度； （3）大； 乙灯。 【题型5 额定功率与实际功率之间的关系】 9．下列白炽电灯正常发光时，亮度最亮的是（　　） A．“PZ 220V 15W” B．“PZ 220V 25W” C．“PZ 220V 40W” D．“PZ 220V 60W” 【解答】解：∵白炽电灯正常发光时，其实际功率等于额定功率， ∴D选项中灯泡的实际功率最大， ∵灯的亮度取决于灯的实际功率， ∴D选项中灯泡最亮。 故选：D。 【题型6 用电器铭牌的含义】 10．冬天到了，妈妈为了让小语在学习的时候有个温暖的环境，买了一台取暖器，上面标有“220V 1000W”的字样，这里“1000W”表示的物理意义是 　该用电器的额定功率是1000W　 。 【解答】解：某个用电器标有“220V 1000W”，220V是用电器的额定电压，表示灯泡正常工作的电压是220V；1000W是用电器的额定功率，表示该用电器在220V下的电压下工作时的功率是1000W。 故答案为：该用电器的额定功率是1000W。 【题型7 电功率P＝W/t的简单计算】 11．小明家中的电能表表盘如图1所示，小明关闭其他用电器，只让一个标有“220V，484W”的电热器工作3min，观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则此电热器的实际功率为　400　 W，小明家的实际电压为　200　 V（假设电热器的电阻不变）。如图2所示，某小型单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机一秒钟可以完成　20　 个图示冲程。 【解答】解：（1）电能表的指示灯闪烁了32次消耗的电能为：W实0.02kW•h； 此电热器的实际功率为： P实0.4kW＝400W； （2）根据电热器的铭牌可知电阻为 R100Ω， U实200V。 （3）观察图可知，内燃机两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，是内燃机的做功冲程； 若飞轮转速是2400r/min＝40r/s，表示每秒飞轮转动40圈，要经过80个冲程，完成20个工作循环，对外做功20次。 故答案为：400；200；20。 12．某电吹风正常工作4min，能使标有“1200imp/（kW•h）”字样的电能表脉冲指示灯闪烁96次，则该电吹风消耗的电能为　0.08　 kW•h，电功率为　1200　 W，这些电能可供一只“220V 5W”的LED灯正常工作　16　 h。“220V 5W”的LED灯与一只“220V 40W”的白炽灯正常发光时的亮度相当，若正常工作相同时间，LED灯与白炽灯相比可节能　87.5　 %。 【解答】解：电能表脉冲指示灯每闪烁1200次对应消耗电能1kW•h，闪烁96次时电吹风消耗的电能为 。 电吹风工作时间 ， 电功率为 。 LED灯功率 P1＝5W＝0.005kW， 这些电能可供它正常工作的时间 。 相同时间内，LED灯与白炽灯的耗电比等于功率比，节能比例为 。 故答案为：0.08；1200；16；87.5。 【题型8 电功率的比例计算】 13．小灯泡L1、L2分别标有“6V，6W”和“6V，3W”的字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，若将这两个小灯泡串联在电路中，在保证电路安全的情况下，求电路两端允许接入的最大电压和此时两灯消耗的功率之比分别为（　　） A．12V，2：1 B．9V，2：1 C．12V，1：2 D．9V，1：2 【解答】解：由P＝UI可得，两灯泡的额定电流分别为： I11A，I乙0.5A， 两灯泡的电阻分别为： R16Ω，R212Ω； 因为串联电路中各处的电流相等， 所以两电阻串联时，电路中的最大电流I＝I乙＝0.5A， 因为串联电路的总电阻等于各分电阻之和， 所以电路两端允许加的最大电压：U串＝I（R1+R2）＝0.5A×（6Ω+12Ω）＝9V； 根据P＝I2R可知此时两灯消耗的功率之比等于电阻之比，为6Ω：12Ω＝1：2。 故选：D。 14．如图是定值电阻R和灯泡L的U﹣I图像，灯泡L额定电压为2.5V。若只将R、L并联在1.5V的电路中，R、L的电功率之比为　3：2　 ；若只将R、L串联在电路中，该电路电源电压最大为　4　 V，此时电路总功率为　1.2　 W。 【解答】解：（1）若只将R、L并联在1.5V的电路中，由并联电路特点可知，定值电阻R和灯泡L的两端电压均等于电源电压，即U＝UL＝UR＝1.5V， 结合定值电阻R和灯泡L的U﹣I图像分析，此时IL＝0.2A，IR＝0.3A，R、L的电功率之比为； （2）串联电路中，电源电压等于各用电器两端电压之和，若只将R、L串联在电路中，当灯泡的两端电压达到额定电压时，电源电压最大；由图可知，当灯泡两端电压为2.5V时，电路中的电流为0.3A，定值电阻R的两端电压为1.5V，电路电源电压最大为U＝2.5V+1.5V＝4V； （3）电源电压最大为U＝4V，电路中电流为I＝0.3A，此时，电路总功率为P＝UI＝4V×0.3A＝1.2W。 故答案为：3：2；4；1.2。 【题型9 电功率范围值问题】 15．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 【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。 【题型10 结合图像计算电功率】 16．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 【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。 17．如图甲所示电路，电源电压恒为18V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器标有“？Ω 1A”。闭合开关，在保证所有元件安全的情况下，最大范围内调节滑动变阻器的滑片，绘制了这一过程中电流表示数与电压表示数对应关系图像，如图乙；然后再将电压表正确改接在A、B、C中的某两点间，闭合开关，重复上述操作，绘制了电压表示数与跟电压表并联元件的电阻的对应关系图像，如图丙。下列说法正确的是（　　） ①定值电阻的阻值为12Ω ②灯泡的额定功率为2.5W ③滑动变阻器两端电压的最大值为10.8V ④在最大范围内调节滑片的过程中，电路的总功率变化了3.6W A．①② B．②④ C．③④ D．②③ 【解答】解：闭合开关定值电阻、灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量灯泡和滑动变阻器的电压， ①根据乙图知，当灯泡和滑动变阻器的电压为6V时，定值电阻的电压U1＝U﹣UV＝18V﹣6V＝12V； 根据串联电路的特点知，定值电阻的电流I＝0.5A， 由I可得，此时定值电阻的阻值： R124Ω，故①错误； ②将电压表正确改接在A、B、C中的某两点间，闭合开关，在保证所有元件安全的情况下，最大范围内调节滑动变阻器的滑片，绘制了电压表示数与跟电压表并联元件的电阻关系图象如图丙。根据串联分压特点知，电阻越大，分得的电压越大，且电阻小于定值电阻，不可能接在AC之间，故电压表接在BC两点之间，说明灯泡的最大电阻为10Ω； 灯泡正常发光的电流为0.5A，则灯泡的额定功率P＝UI＝I2RL＝（0.5A）2×10Ω＝2.5W，故②正确； ③当滑动变阻器的电阻最大时，灯泡的电功率最小，则温度最低，电阻最小，R＝6Ω， 此时电流I'0.3A， 此时定值电阻的电压U'1＝I'R1＝0.3A×24Ω＝7.2V； 则滑动变阻器最大电压U'＝U﹣U1﹣UL＝18V﹣7.2V﹣1.8V＝9V，故③错误； ④电路的最大电流为0.5A，电路的最大功率为： P大＝UI大＝18V×0.5A＝9W； 电路的最小电流为0.3A，电路的最小功率为： P小＝UI小＝18V×0.3A＝5.4W， 电路的总功率变化量为： ΔP＝P大﹣P小＝9W﹣5.4W＝3.6W，故④正确。 故选：B。 【题型11 电功率的综合计算】 18．如图 所示是电阻R和灯泡L的U﹣I图像，下列说法正确的是（　　） A．R是阻值为10Ω的定值电阻 B．R、L串联在电流为0.4A电路中，电路总电功率为0.8W C．R、L串联在电源电压为6V的电路中，电路总电功率为1.8W D．R、L并联在电源电压为1V的电路中，灯泡的功率为0.4W 【解答】解：A．由图像R可知，该图像是一条过原点的倾斜直线，表明电压与电流成正比，因此R是一个定值电阻，当R两端的电压为3.0V时，通过电阻R的电流为0.6A，由I可得，R的阻值为：，故A错误； B．当R、L串联在电流为0.4A电路中，从图中可知R、L两端的电压分别为2V、1V，根据串联电路的电压特点可知电源电压U＝UR+UL＝2V+1V＝3V， 电路总电功率为：P＝UI＝3V×0.4A＝1.2W，故B错误； C．将L和R串联在电源电压为6V的电路中，串联电路各处电流相等，串联电路总电压等于各部分电压之和，通过小灯泡和定值电阻的电流相同，且小灯泡和定值电阻两端电压之和等于电源电压，由图可知当I'＝0.6A时，UL'＝UR'＝3V，电源电压U'＝UL'+UR'＝3V+3V＝6V， 电路总电功率为P'＝U'I'＝6V×0.6A＝3.6W，故C错误； D．将L和R并联在电源电压为1V的电路中，并联电路各支路两端电压相等，由图可知，当电源电压为1V时，通过灯泡的电流为0.4A，灯泡的功率为PL＝ULIL＝1V×0.4A＝0.4W，故D正确。 故选：D。 19．图甲为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图乙电路，电阻R阻值为10Ω，闭合开关S，电流表示数为0.2A，则电源电压为 　2　 V，干路电流为 　0.45　 A，此时灯泡L的电功率为 　0.5　 W。 【解答】解：定值电阻R与灯泡L并联，根据并联电路电压规律 U＝UR＝UL 电流表接在定值电阻R支路上，且示数为0.2A UR＝IRR＝0.2A×10Ω＝2V 故电源电压为2V。 由图甲可知，此时通过灯泡的电流为IL＝0.25A 干路电流为I＝IL+IR＝0.25A+0.2A＝0.45A 由图甲可知，当灯泡L两端电压为2V时，通过它的电流为0.25A，所以可得灯泡L此时的电功率为： PL＝ULIL＝2V×0.25A＝0.5W。 故答案为：2；0.45；0.5。 20．两盏小灯泡A灯“6V，3W”和B灯“6V，4.8W”，它们的电流与电压关系如图所示。若将这两盏小灯泡并联在3V的电源两端，经过10s，两盏小灯泡消耗的总电能是　24　 J；若将它们串联在某一电源两端并使其中一盏小灯泡正常发光，此时另一盏小灯泡的功率是　1.5　 W。 【解答】解：（1）当A、B两盏小灯泡并联在3V的电源两端时，因为并联电路各支路电压相等且等于电源电压，所以UA＝UB＝3V， 由图像可知，当U＝3V时，通过A灯的电流为0.3A，通过B灯的电流为0.5A， 根据并联电路电流特点可知，干路电流为I＝IA+IB＝0.3A+0.5A＝0.8A， 经过10s，两盏小灯泡消耗的总电能W＝UIt＝3V×0.8A×10s＝24J。 （2）根据P＝UI可知，A灯正常发光的电流 I′，同理B灯正常发光的电流为0.8A＞0.5A，因串联电路各处的电流都相等，故只有A灯正常发光，B不能正常发光，当电路中电流为0.5A时，B灯两端的电压为3V，则可计算出B灯的功率为 PB＝UBI′＝3V×0.5A＝1.5W。 故答案为：24；1.5。 21．如图甲所示，电源电压恒定，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，R1是定值电阻，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”，闭合开关S，移动变阻器滑片P，电压表与电流表示数的变化图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．滑片P向a端移动电压表示数变大 B．定值电阻R1的阻值为5Ω C．电路消耗的最大功率为1.6W D．电流表示数的变化范围是0～0.4A 【解答】解：A．由图甲可知，R1与R2串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路电流。滑片P向a端移动时，R2的阻值减小，根据串联分压的规律，电阻越小，电压越小，则电压表示数变小，故A错误； B．由图乙可知，当I＝0.2A时，U＝IR1+U2＝0.2A×R1+2V 当I＝0.3A时，U＝IR1+U2＝0.3A×R1+1V 联合两式解得R1＝10Ω，故B错误； C．将R1＝10Ω代入公式得U＝IR1+U2+0.3A×10Ω+1V＝4V， 根据P＝UI可知，电流最大I＝0.4A时，电功率最大，则有P最大＝UI最大＝4V×0.4A＝1.6W，故C正确； D．电阻R2的最大值为20Ω，电流的最小值为， 由图乙可知电流最大值为0.4A，电流表示数的变化范围是0.13A～0.4A，故D错误。 故选：C。 【题型12 伏安法测量小灯泡的电功率】 22．在“测量灯泡正常发光时的电功率”实验中，所用的器材有电池组、开关、灯泡（标有“2.5V”字样）、电压表、滑动变阻器、定值电阻（阻值为5Ω）、导线。 （1）实物电路如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整。 （2）连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于最　左　 端。 （3）调节滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2.5V，再将电压表接在定值电阻两端，电压表的示数如图乙所示，为　1.5　 V。 （4）灯泡正常发光时的电功率为　0.75　 W。 【解答】解：（1）如图所示（答案不唯一） ； （2）连线图中，滑动变阻器接的是右下，所以闭合开关前，保护电路，滑片P应该在最左端，所以是左； （3）图中电压表的量程接的是0﹣3V，根据指针的位置，所以读数为1.5V； （4）由题意可知，灯泡的额定电压为2.5V，灯泡正常发光时，灯泡与定值电阻串联，定值电阻两端的电压为1.5V，定值电阻的阻值为5Ω，0.3A，所以灯泡额定电流为0.3A，则小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W。 故答案为：（1）如图所示（答案不唯一） ； （2）左； （3）1.5；（4）0.75。 23．小明在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V。 （1）小明已连接了部分电路，如图甲所示。要使滑片P向右移动时滑动变阻器接入的电阻变大，应将电流表的负接线柱与滑动变阻器上的　A　 （A/B/D/P）点相连。 （2）小明连接好电路后，闭合开关，逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表示数不断变大，此现象的原因可能是　小灯泡　 （开关/小灯泡/滑动变阻器）出现　短　 （断/短）路故障。 （3）小明排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，观察到两电表示数在变化，并做好数据记录。根据多组实验数据绘制的U﹣I图像如图乙所示，根据图像可得小灯泡的额定功率是　0.5　 W，此时小灯泡的电阻是　12.5　 Ω。 （4）小明还发现图线在电流较小时是直线，随着电流增大，图线变成了一条曲线，如图乙所示。造成这变化的原因是小灯泡的　电阻　 随温度变化而变化。 （5）小明完成上述实验后，又连接了如图丙所示的电路，用它测量额定电流为IA的小灯泡的额定功率（已知电源电压为U，R为电阻箱，可以直接读出它的阻值）。请将实验过程补充完整： ①闭合开关S，调节电阻箱，使电流表示数为　IA ，并记下此时电阻箱的阻值为R1； ②小灯泡额定功率的表达式为P额＝　（U﹣IAR1）IA （用题中已有符号表示）。 【解答】解：（1）根据实验电路是串联的，滑片右移时接入电阻变大，说明接入左下端A接线柱，此时滑片右移，接入的电阻丝长度变长，电阻变大。 （2）电流表示数不断变大，说明电路是通路、总电阻在变小；小灯泡不亮、电压表无示数，则可能是小灯泡短路，电压表测短路的小灯泡，示数为0。 （3）小灯泡额定电压为2.5V，从U﹣I图像可得，额定电压对应电流为0.2A，因此额定功率 P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W 此时小灯泡电阻； （4）小灯泡的电阻随温度升高而增大，电流增大时，灯泡功率变大、温度升高，电阻发生变化，因此U﹣I图线随电流增大逐渐弯曲。 （5）已知小灯泡额定电流为IA，闭合开关后，电路是串联的，调节电阻箱，使电流表示数等于小灯泡额定电流IA，此时小灯泡正常发光，电阻箱的阻值为R1；由于串联电路总电压等于各部分电压之和，电阻箱两端电压为IAR1，因此小灯泡额定电压U额＝U﹣IAR1； 因此额定功率P额＝U额IA＝（U﹣IAR1）IA。 故答案为：（1）A； （2）小灯泡；短； （3）0.5；12.5； （4）电阻； （5）IA；（U﹣IAR1）IA。 【题型13 用电压表和定值电阻测灯泡的电功率】 24．小明用如图甲所示电路探究电流与电压的关系，电源电压保持3V不变。 （1）请用笔画线代替导线，在图甲中完成电路连接，要求滑片P向B端滑动时，电流表的示数变大。 （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近3V，移动滑片P，两电表示数均无变化，则电路故障可能是 　定值电阻处断路　 。 （3）排除故障后，实验中测得五组数据，并绘制出定值电阻R的图像如图乙所示。由图像可得实验结论：导体电阻一定时，　通过导体的电流与导体两端的电压成正比　 。定值电阻R的阻值为 　5　 Ω。 （4）完成上述实验后，小明继续利用该定值电阻R，设计了如图丙所示的电路来测量标有“1.5V”字样的小灯泡的额定功率。实验步骤如下： ①闭合开关S1，将开关S2置于位置2，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为 　1.5　 V； ②保持滑片位置不动，将开关S2置于位置1，小明读出电压表的示数为2V； ③根据实验数据，可求得小灯泡的额定功率为 　0.15　 W。 【解答】解：（1）由图甲可知滑动变阻器下端和开关右端没有连线，因要求滑动变阻器的滑片向B端移动时，电流表示数变大，说明滑片向B端移动时电路中电流变大，电阻变小，所以滑动变阻器下接线柱必须接B端，如图所示： （2）闭合开关发现电流表无示数，说明电路某处断路，电压表示数接近3V，说明电压表与电源连通，则电路故障可能是与电压表并联的定值电阻断路。 （3）由图像可知，这是一条过原点的倾斜的直线，即正比例图像，所以可得出在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比。 由图像与欧姆定律得，实验中所用定值电阻R的阻值为 （4）由图丙得，闭合开关S1，将开关S2置于位置2，灯泡、定值电阻R、滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端电压，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为1.5V，此时灯泡正常发光。 闭合开关S1，将开关S2置于位置1，保持滑片的位置不动，此时电路仍是灯泡、定值电阻R、滑动变阻器串联，灯泡仍然正常发光，电压表测量灯泡与定值电阻R的总电压，读出电压表的示数为2V，根据串联电路特点和欧姆定律可得，小灯泡的额定电流为 小灯泡额定功率为P额＝U额I额＝1.5V×0.1A＝0.15W 故答案为：（1）见解答图； （2）定值电阻处断路； （3）在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；5； （4）1.5；0.15。 25．在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中已连接的部分电路如图甲所示，小灯泡的额定电压U额＝3.8V。 （1）闭合开关后，滑动变阻器滑片P向右移动时电压表的示数将 　变大　 ； （2）当实验中小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时电阻为 　12.7　 Ω（结果保留一位小数）； （3）另一组的同学设计了图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，电源电压未知但恒定不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为R0。 1.闭合开关S、S1调节R2，使电压表的示数为U额； 2.只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表示数仍为U额； 3.接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U1，再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数U2，则小灯泡额定功率表达式P额＝ 　　 （用U额、R0、U1、U2表示）。 【解答】解：（1）由图甲得，灯泡与变阻器串联，电压表测量灯泡的两端电压，电流表测量电路电流。滑动变阻器的滑片向右移动时，其连入电路的电阻变小，由分压原理可知，变阻器的电压变小，根据串联电路电压特点得，灯泡的两端电压变大，即电压表示数变大。 （2）由图乙得，电流表选择小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，由欧姆定律得，小灯泡正常发光时电阻为 （3）由图丙得，闭合开关S、S1，灯泡与R2串联，电压表测量灯泡的两端电压，调节R2，使电压表的示数为U额，此时灯泡正常发光。 只闭合开关S、S2，R1与R2串联，电压表测量R1的两端电压，调节R1，使电压表示数仍为U额，此时R1接入电路中的电阻与灯泡正常发光的电阻丝的电阻相同。 接着将R2的滑片P调至最左端，此时电路为R1的简单电路，记下电压表的示数U1，则电源电压为U1；再将R2的滑片P调至最右端，此时R1与R2的最大电阻R0串联，电压表测量R1的电压，记下电压表的示数U2，由欧姆定律可知此时电路电流为： 由欧姆定律得，灯泡正常工作时的电阻为： 则小灯泡额定功率表达式： 故答案为：（1）变大； （2）12.7； （3）。 【题型14 用电流表和定值电阻测灯泡的电功率】 26．电学实验课上，老师提供了“20Ω 1A”字样的滑动变阻器RP、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、标有“2.5V”字样的小灯泡（灯丝电阻阻值不变）、电压为3V的两节干电池等器材。利用所学的知识，请你帮助小费同学完成下面的实验。 （1）探究电流与电阻关系 ①小费连接了如图甲所示的电路.其中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”并用笔画线代替导线，将电路连接正确； ②正确连接电路后，根据现有器材，为了让四个电阻单独接入电路都可完成实验，定值电阻两端的电压不能低于　1.5　 V； ③分别把5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的电阻单独接入电路后，必须调节滑动变阻器的滑片，保持定值电阻两端的电压　不变　 。经过多次实验，分析实验数据，得出结论：电压一定时，　电流与电阻成反比　 . （2）同组的小舜同学在想：若不用电压表，只用电流表，能否测出小灯泡的额定电功率？于是他设计了一个电路如图乙，他也测出了该小灯泡正常发光时的额定电功率.其中定值电阻的阻值R＝10Ω，正确操作步骤如下： ①只闭合开关S和　S2 ，调节滑动变阻器滑片使电流表示数为I1＝0.25A； ②闭合开关S和S1，断开开关S2，滑动变阻器滑片位置　不变　 （改变/不变）读出电流表示数为I2＝0.55A； ③小灯泡的额定电功率P额＝　0.75　 W。 【解答】解：（1）①原电路图中，变阻器未接入电路，变阻器应串联在电路中，电压表应并联在定值电阻两端，如图所示： 。 ②电源电压U＝3V，滑动变阻器最大阻值R1＝20Ω，当接入最大定值电阻R＝20Ω时，根据串联电路分压原理， 代入数据得， 解得UR＝1.5V，因此定值电阻两端电压不能低于1.5V。 ③探究电流与电阻关系使用控制变量法，必须保持定值电阻两端电压不变；结论为：电压一定时，电流与电阻成反比。 （2）①只闭合开关S和S2，R与L并联，电流表测R的支路电流，调节滑片使电流表示数为0.25A，此时定值电阻R两端电压U＝I1R＝0.25A×10Ω＝2.5V， 由并联电路电压规律，此时灯泡两端电压为2.5V，等于灯泡额定电压，灯泡正常发光。 ②闭合S和S1、断开S2后，保持滑片位置不变，保证灯泡两端电压仍为额定电压，此时R与L仍并联，电流表测干路电流，读出电流表示数为I2＝0.55A。 ③灯泡额定电流I额＝I2﹣I1＝0.55A﹣0.25A＝0.3A， 因此小灯泡额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W。 故答案为：（1）①；②1.5；③不变；电流与电阻成反比；（2）①S2；②不变；③0.75。 27．小红想利用小明的实验器材测量一个铭牌不清楚的滑动变阻器Rx的最大阻值，发现电压表已经损坏。聪明的小红利用小明实验中测得的小灯泡的额定电流I额和计算出的小灯泡额定电流下阻值RL（灯泡电阻受温度影响），设计了如图所示的电路，测出了滑动变阻器Rx的最大阻值。请你帮助小红补全实验步骤： （1）闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到b端，调节电阻箱R使　电流表示数为I额 ，此时小灯泡正常发光，读出此时电阻箱接入电路的阻值为R0； （2）将滑动变阻器的滑片P移到a端，闭合开关S，　调节电阻箱R使电流表示数为I额，读出电阻箱接入电路的阻值R1 （物理量的下标用“1”表示）； （3）滑动变阻器Rx的最大阻值：Rx＝　R1﹣R0 （用物理量的符号表示）。 【解答】解：（1）根据小红设计如图所示的电路，可以看出小红计划用“替换”的方式测量Rx的最大值，将滑动变阻器的滑片P分别移到a、b端，并通过调节变阻箱，分别使电路电流等于小灯泡的额定电流I额； 闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到b端，调节电阻箱R使电流表示数为I额，此时小灯泡正常发光，读出此时电阻箱接入电路的阻值为R0。 （2）将滑动变阻器的滑片P移到a端，闭合开关S，调节电阻箱R使电流表示数为I额，读出电阻箱接入电路的阻值R1； （3）滑动变阻器的滑片P从b移到a端，其接入电路的阻值从最大值变为0，而R1、R0的差值刚好替代滑动变阻器的减少值，则滑动变阻器Rx的最大阻值：Rx＝R1﹣R0。 故答案为：（1）电流表示数为I额；（2）调节电阻箱R使电流表示数为I额，读出电阻箱接入电路的阻值R1；（3）R1﹣R0。 【题型15 电流的热效应】 28．下列设备主要利用了电流的热效应来工作的是（　　） A．电磁铁 B．电风扇 C．电饭煲 D．电冰箱 【解答】解：A、电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故A不符合题意； B、电风扇是利用通电导体在磁场中受力运动的原理来工作的，故B不符合题意； C、电饭煲是利用电流的热效应来工作的，故C符合题意； D．电冰箱主要将电能转化为机械能，故D不符合题意。 故选：C。 29．华为麒麟9000S系列、5G芯片惊艳全球，该芯片主要用到　芯片　 材料（选填“导体”、“半导体”或“超导体”），当芯片中有电流通过时，芯片元件有电阻，由于电流的　热　 效应，不可避免地会产生热量。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过　热传递　 的方式改变芯片内能。 【解答】解：（1）芯片是半导体元件产品的总称，也称为集成电路、微电路和晶片。 （2）当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有电阻，电能转化为内能，产生热量，这种现象叫电流的热效应。 （3）散热部件与芯片紧密结合，芯片的内能转移到散热部件上，芯片的温度降低，这是通过热传递的方式改变芯片的内能。 故答案为：半导体；热；热传递。 【题型16 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】 30．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置，下列说法正确的是（　　） A．通电后，图甲透明容器中电阻丝内能增加和空气内能增大的方式是相同的 B．图甲中通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更少 C．图乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 D．图乙的实验结论可以解释为什么电炉丝与导线串联，电炉丝产生的电热更多 【解答】解：A．通电后，甲图透明容器中电阻丝的电流做功，将电能转化为内能使电阻丝内能增加，而空气内能是通过热传递增大的，故A错误； B．装置甲中左边的电阻与右边并联的两个电阻串联，右边容器中电阻的电流是左边的一半，左右两边容器中电阻大小相同，在相同时间内左侧的电流大，由Q＝I2Rt知，左侧产生的热量多，故B错误； C．在乙装置中两电阻串联，控制两电阻的电流与通电时间相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，这是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，运用了控制变量法，故C错误； D．电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，说明电流产生的热量与导体电阻大小的关系，图乙探究的是电流产生的热量与导体电阻的关系，故图乙的实验结论可以解释为什么电炉丝与导线串联，电炉丝产生的电热更多，故D正确。故选：D。 31．如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。 （1）通电后，透明容器中电阻丝的内能是通过 　做功　 的方式改变的；在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中 　液面的高度差　 来比较的； （2）图甲可探究电流产生的热量与 　电阻　 的关系； （3）图乙中若将容器外的电阻换成10Ω的，实验现象较之前相比更 　不明显　 （选填“明显”或“不明显”）；换完电阻通电一段时间后，电阻丝c和d产生的热量之比为 　9：4　 。 【解答】解：（1）电流流过电阻丝时，将电能转化为电阻丝的内能，是通过做功方式改变电阻丝内能的；电流通过电阻丝产生热量的多少不能直接看出来，可以观察两个U形管中液面的高度差，液面的高度差越大，说明空气体积膨胀得越多，吸收的热量越多，电阻丝产生的热量越多； （2）甲图中两电阻丝串联，通过两个电阻丝的电流相同，其阻值是不同的，在通电时间相等时，10Ω的电阻大，B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量多少与电阻的大小有关； （3）将容器外的电阻换成10Ω的电阻，分去的电流就较小，通过d的电流就较大，产生的热相对就较多，实验现象较之前相比液面相差不大更不明显，换完电阻通电一段时间后，通过电阻丝c的电流是通过电阻丝d的电流的，由Q＝I2Rt可得，电阻丝c和d产生的热量之比为9：4。 故答案为：（1）做功；液面的高度差；（2）电阻；（3）不明显；9：4。 【题型17 焦耳定律的简单计算】 32．某汽车加热座椅的工作原理如图所示，R1、R2均为发热电阻，通过控制开关通断，实现高、中、低温三挡加热功能，其中高、中挡位的电功率分别为60W、30W，电源电压为12V。电阻R1的阻值为　4.8　 Ω。当S1断开、S2打到触点2时，座椅处于　低温　 挡，此时电路消耗的总功率为　15　 W。加热座椅处于高温挡工作5分钟，可产生热量　1.8×104 J。 【解答】解：由可知，电压一定时，电阻越大，电功率越小；当S1闭合、S2打到触点1时，R1、R2并联，电路电阻最小，电路电功率最大，为高温挡；当S1闭合、S2打到触点2时，电路为R1的简单电路，电路电阻较小，电路电功率较大，中温挡；当S1断开、S2打到触点2时，R1、R2串联，电路电阻最大，电路电功率最小，低温挡。 （1）中温挡时只有电阻R1工作，电阻R1的阻值为； （2）当S1断开、S2打到触点2时，座椅处于低温挡； （3）R1、R2并联，高温挡，电阻R2的电功率为：P2＝P高﹣P中＝60W﹣30W＝30W， 电阻R2的阻值：， 低温挡时电阻R1、R2串联，则电功率为：； （4）加热座椅处于高温挡工作5分钟，可产生热量：Q＝W＝P高t＝60W×5×60s＝1.8×104J。 故答案为：4.8；低温；15；1.8×104。 33．某特殊电子元件E接在电路中，改变电路两端电压U，通过特殊电子元件的电流也相应改变，根据实验数据绘出RE的U﹣I图线，如图所示。分析图像可知特殊电子元件E的阻值随温度升高而 　变小　 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；若将阻值为10Ω的定值电阻R1与特殊电子元件串联后，接在电压为4.5V的电路中，则电阻R1在1分钟内产生的热量是 　54　 J。 【解答】解：由于电子元件工作时，随着电流增大温度也随着升高，由图像可知，电流增大时电压也增大，但电流的增大比电压的增大快，根据R可知，随着温度升高，电子元件的阻值变小； 将阻值为10Ω的定值电阻R1与特殊电子元件串联， 串联电路中的电流处处相等，即：I＝I1＝IE，串联电路的总电压：U＝U1+UE， 由图像可知，当I＝0.3A时，UE＝3V，且R1两端的电压：U1＝IR1＝0.3A×10Ω＝1.5V， 满足U1+UE＝1.5V+3V＝4.5V， 故电阻R1在1分钟内产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.3A）2×10Ω×60s＝54J。 故答案为：变小；54。 【题型18 焦耳定律推导公式的应用】 34．某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图，电源电压6V，阻值为2Ω的警灯与线圈电阻为0.5Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时，通过电动机线圈的电流为1A，则警灯两端的电压是 　2　 V；2min内电动机线圈产生的热量是 　60　 J，2min内电动机转化的机械能为 　420　 J。 【解答】解：由图可知，警灯和电动机串联，根据串联电路的电流特点可知，通过警灯的电流IL＝IM＝1A； 由I可知，警灯两端的电压：UL＝ILRL＝1A×2Ω＝2V； 2min内电动机线圈产生的热量：QRMt＝（1A）2×0.5Ω×2×60s＝60J； 整个电路消耗的电能为：W＝UIt＝6V×1A×2×60s＝720J； 灯泡消耗的电能为：W'RLt＝（1A）2×2Ω×2×60s＝240J； 2min内电动机转化的机械能为：E＝W﹣Q﹣W'＝720J﹣60J﹣240J＝420J。 故答案为：2；60；420。 35．一款电热水壶工作时有两挡，分别是加热挡和保温挡。其工作原理如图所示（虚线框内为电热水壶的发热部位），已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω，外界气压为一个标准大气压，求： （1）当开关S置于 　2　 （选填“1”或“2”）时电热水壶处于加热挡，它的功率是多大？ （2）保温状态下电路中的电流是多大？ （3）保温状态下电路5分钟产生的热量是多少？ 【解答】解： （1）由电路图可知，开关S置于2时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最小，根据可知，此时电路的总功率最大，则电热水壶处于加热挡， 电热水壶处于加热挡时的功率： P加热1100W； （2）由电路图可知，开关S置于1时，R1与R2串联，此时电路的总电阻最大，总功率最小，则电热水壶处于保温挡， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，保温状态下电路中的电流： ； （3）保温状态下电路5分钟产生的热量： Q＝W＝UI保温t＝220V×0.1A×5×60s＝6600J。 答：（1）2；电热水壶处于加热挡时的功率是1100W； （2）保温状态下电路中的电流是0.1A； （3）保温状态下电路5分钟产生的热量是6600J。 36．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。 【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19 电热的大小比较】 37．有三个用电器，一个是“220V，60W”的电风扇，一个是“220V，40W”的电热毯，另一个是“220V，45W”的LED节能灯。都正常工作相同的时间，消耗电能最多的用电器是 　电风扇　 ，产生热量最多的用电器是 　电热毯　 。 【解答】解：根据W＝Pt可知：在通电时间一定时，用电器的电功率越大，消耗的电能越多，所以正常工作相同的时间，消耗电能最多的用电器是电风扇，因为电风扇的电功率最大，电热毯属于电热器，产生的热量最多。 故答案为：电风扇；电热毯。 38．如图乙所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火.关于该实验现象的分析错误的是（　　） A．ab段的电阻大于bc段的电阻 B．bc段产生的热量大于cd段 C．先冒烟的是ab段 D．ab段的电流小于bc段的电流 【解答】解： A、由图知，锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，在材料和长度相同时，横截面积越小电阻越大，所以ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，故A正确； BCD、ab、bc、cd段可看作是串联，通过三段的电流相等，根据Q＝I2Rt可知相等时间内，ab段的电阻最大，产生热量最多，其次是bc段，cd段产生的热量最少，所以先冒烟的是ab段，故BC正确，D错误。 故选：D。 【题型20 焦耳定律的比例计算】 39．如图所示为电阻R1和R2的I﹣U图像，下列说法正确的是（　　） A．R1的阻值为10Ω B．R1和R2两端电压为0V时，它们的电阻也为0Ω C．将它们串联接入3V的电路中，R1与R2两端电压之比为1：2 D．将它们并联接入1V的电路中，相同时间内，R1与R2产生的热量之比为1：2 【解答】解：A、根据欧姆定律得R1的阻值： R110Ω， R2的阻值： R24Ω，故A正确； B、电阻是导体阻碍电流的性质，其大小与导体的长度、横截面积、材料有关，而与导体两端的电压、通过的电流无关，所以R1和R2两端电压为0V时，它们的电阻不为0Ω，故B错误； C、两电阻串联时通过它们的电流相等，它们两端的电压之比为： U1：U2＝IR1：IR2＝R1：R2＝10Ω：4Ω＝5：2，故C错误； D、将两电阻并联接入1V的电路，它们两端的电压相等，相同时间内，由Q＝W可得R1与R2产生的热量之比： Q1：Q2：R2：R1＝4Ω：10Ω＝2：5，故D错误。 故选：A。 40．某电饭煲设有“加热”和“保温”两挡，其内部简化电路如图所示，当开关S1闭合时，电饭煲处于 　保温　 （填“加热”或“保温”）状态；若R1：R2＝1：24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为 　24：25　 。 【解答】解：由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作， 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，电路中的电阻最小，根据P可知，电功率最大，电饭煲处于加热状态； 当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作，电路中的电阻最大，电功率最小，电饭煲处于保温挡； 保温和加热的功率之比：， 由Q＝W＝Pt可知，电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比：。 故答案为：保温；24：25。 【题型21 焦耳定律的应用】 41．甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入加热电阻丝，其电阻大小和连接方式如图所示，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　） A．甲、乙、丙、丁 B．丙、丁、乙、甲 C．甲、乙、丁、丙 D．丙、乙、丁、甲 【解答】解：左图中，R与2R串联在电源电压为U＝10V的电路中，根据串联分压原理可知，U甲U，U乙U，在纯电阻电路中，Q＝W， 则Q甲tt， Q乙tt， 所以Q乙＞Q甲﹣﹣﹣﹣① 右图中，R与2R并联在电源电压为U＝10V的电路中，根据并联电路特点可知，各支路两端的电压都等于电源电压U，在纯电阻电路中，Q＝W， 则Q丙t， Q丁t， 所以 Q丁＜Q丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，即Q甲＜Q乙＜Q丁＜Q丙，不考虑热量散失时，电阻丝产生的电热Q越多，水吸收热量越多，水温升得越高， 因甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，根据Q＝cmΔt可知，这四个容器中的水温从高到低的顺序是丙、丁、乙、甲。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选：B。 42．电炉工作时电炉丝热得发红，与之串联的导线却几乎不发热，这是因为电炉丝的　电阻　 比导线大很多。额定电压为220V的电炉正常工作时，其电炉丝的电阻是44Ω，则该电炉正常工作4min产生的热量是　2.64×105 J。如果电炉消耗的这些能量由天然气来提供，需要完全燃烧　6.6×10﹣3 m3的天然气。（q天然气＝4×107J/m3） 【解答】解：电炉丝与导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt，在电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。因此电炉丝的电阻比导线大很多，才会出现电炉丝热得发红而导线几乎不发热的现象。 电炉正常工作时，电压等于额定电压，电能全部转化为内能，即 天然气完全燃烧放出的热量等于电炉产生的热量，即Q放＝Q＝Vq，变形可得需要天然气的体积。 故答案为：电阻；2.64×105；6.6×10﹣3。 【题型22 电热的多挡问题】 43．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 　1　 （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 　0.5　 A；若选择“高温”挡，通电100s时间，电路产生的热量为 　3600　 J。 【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。 44．随着生活水平的提高，越来越多的新式小家电进入了普通家庭，如图是某款电热水龙头的电路原理图。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切换。当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是　温　 （冷/温/热）水，若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为800W，则它在热水挡正常工作1min消耗的电能为　7.2×104 J。 【解答】解： （1）当开关同时接触2、3触点时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大， 根据P可知：此时功率最小，故此时放出的是温水； 由P＝UI可知，温水功率P温水＝800W， R160.5Ω； （2）当开关同时接触3、4触点时，电阻R1和R2并联接入电路， 因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和， 所以，电路中的总电阻： R， 正常工作1min消耗的电能： Wtt60s＝7.2×104J。 故答案为：温；7.2×104。 【题型23 电热的综合计算】 45．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 【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。 46．如图甲所示的电水壶有加热和保温两种功能，图乙是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为880W，保温功率为44W，c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： （1）加热状态工作时，电路中的电流； （2）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值； （3）不计热量损失，把1.1kg水从40℃加热到100℃，需要的时间。 【解答】解：（1）加热状态工作时电路中的电流为：I加4A； （2）在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路为R2的简单电路，此时电路中电阻小，消耗的功率大，为加热状态， 根据P可得电阻R2的阻值： R255Ω， 当旋钮开关切换到1时，两电阻串联，此时为保温状态， 由P可得，电路的总电阻： R总1100Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值： R1＝R总﹣R2＝1100Ω﹣55Ω＝1045Ω； （3）水壶要吸收的热量： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.1kg×（100℃﹣40℃）＝2.772×105J， 由于不计热量损失，则消耗的电能W＝Q＝2.772×105J， 由P可得，加热过程需要的时间： t315s。 答：（1）加热状态工作时，电路中的电流为4A； （2）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值为1045Ω； （3）不计热量损失.把1.1kg水从40℃加热到100℃，需要315s。 【题型24 非纯电阻电路的相关计算】 47．如图是电动汽车动力系统示意图，汽车行驶时，通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速，从而改变行驶速度，当汽车速度最大时，电压表的示数为180V，电流表的示数为15A，此时电动机消耗的功率为 　2700　 W。若电动机的内阻为0.4Ω，则车速最大时电动机对外输出机械能的效率为 　96.7　 %（保留一位小数）。 【解答】解：电压表的示数为180V，电流表的示数为15A，电动机消耗的功率P＝UI＝180V×15A＝2700W； 电动机所做的额外功为电阻产生的热量，由效率公式可得车速最大时电动机对外输出机械能的效率。96.7%. 故答案为：2700；96.7。 48．某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图，电源电压6V，阻值为2Ω的警灯与线圈电阻为0.5Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时，通过电动机线圈的电流为1A；2min内电动机线圈产生的热量是 　60　 J，2min内电动机转化的机械能为 　420　 J。（忽略摩擦） 【解答】解：2min内电动机线圈产生的热量为 Q＝I2Rt＝（1A）2×0.5Ω×2×60s＝60J； 由图可知，警灯和电动机串联，根据串联电路的电流特点可知，通过警灯的电流IL＝IM＝1A； 由I可知，警灯两端的电压：UL＝ILRL＝1A×2Ω＝2V； 电源电压6V，根据串联电路的电压特点知，电动机线圈两端电压为 U线＝U﹣U灯＝6V﹣2V＝4V； 2min内电动机消耗电能为 W＝UIt＝4V×1A×2×60s＝480J； 则电动机转化的机械能为 W机＝W﹣Q＝480J﹣60J＝420J。 故答案为：60；420。 【题型25 试电笔判断电路故障】 49．小明家里的一盏电灯不能发光了，换上了新的灯泡，还是不能发光。于是小明拿来试电笔，闭合开关后分别在图中a、b、c三个位置进行测量，试电笔均能发光；测量d点时，试电笔不发光。则电路故障是（　　） A．火线上的保险丝断路 B．a点与b点之间断路 C．c点与d点之间断路 D．进户线零线断路 【解答】解：小明家换上新的灯泡，还是不能发光，电路可能出现了断路故障；闭合开关后分别在图中a、b、c三个位置进行测量，试电笔均能发光，这三个点与火线是连通的；测量d点时，试电笔不发光，d点与零线相通，则c点与d点之间断路。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 50．某家庭电路的进户线如图所示。闭合开关S，灯L发光、电风扇正常工作，用试电笔检测插座，只有检测右孔时氖管发光。由于电路出现一处故障，灯L发光，电风扇仍工作，但用试电笔检测插座两孔，氖管均不发光。该故障可能是（　　） A．插座两孔短路 B．输电线甲a、b两点之间断路 C．输电线甲b、c两点之间断路 D．输电线乙d、e两点之间断路 【解答】解：A、若插座两孔短路，电路中会出现短路电流，会导致空气开关跳闸或保险丝熔断，此时灯L和电风扇无法工作，与“灯L发光、电风扇仍工作”矛盾，故A不符合题意； B、若输电线甲a、b两点之间断路，甲线的供电被切断，整个电路失去零线电压，灯L和电风扇无法工作，与“灯L发光、电风扇仍工作”矛盾，故B不符合题意； C、若输电线甲b、c两点之间断路，甲线的供电被切断，整个电路失去零线电压，灯L和电风扇无法工作，与“灯L发光、电风扇仍工作”矛盾，故C不符合题意； D、若输电线乙d、e两点之间断路，乙线的供电被切断，此时灯L和电风扇仍通过火线获得电压继续工作；而插座的两孔原本分别连接火线和零线，现在零线断开，插座两孔均无电压，用试电笔检测时氖管均不发光，与题目中“灯L发光、电风扇仍工作，插座两孔氖管均不发光”的现象一致，故D符合题意。 故选：D。 【题型26 家庭电路故障点的判断】 51．在如图所示的家庭电路中，闭合开关S，灯泡发光，但插座不能供电。断开开关，用试电笔分别检测a、b、c、d四点，发现氖管只在a点发光，若电路中只有一处故障，则故障可能是（　　） A．ab间断路 B．bc间短路 C．ad间短路 D．cd间断路 【解答】解：根据题意可知，闭合开关S后，灯泡正常发光，说明保险丝是正常的，电路没有发生短路现象； 插座不能供电，这说明插座所在的支路出现了断路现象；试电笔检测b点氖管不发光，这说明插座的b点与火线之间是断开的，所以故障是ab间断路。 故选：A。 52．如图所示，闭合开关，灯泡不亮，检查时发现保险丝完好，用测电笔接触P、M、N点时氖管发光，Q点时氖管不发光，若电路中仅有一处故障，则对该电路的分析正确的是（　　） A．开关短路 B．灯丝断路 C．进户零线断路 D．N、Q间断路 【解答】解：闭合开关S，电灯不亮，说明电路出现了断路现象；检查时发现保险丝完好，用测电笔接触P、M、N点时氖管发光，这说明这三点与火线之间是接通的； 接触Q点时氖管不发光，说明Q与火线之间是断开的，所以故障是N、Q间断路。 故选：D。 【题型27 熔断器的作用】 53．如图是研究“短路引起熔丝熔断”的实验，电路熔断器中的熔丝应该选用熔点 　低　 的材料做成，增加一根导线，并将导线接在 　BD或AD　 两点间，闭合开关，造成短路，可引起熔丝熔断，除短路之外，　用电器总功率过大　 也会引起熔丝熔断。 【解答】解：熔丝一般是用电阻率大、熔点低的材料制成的；短路时电路时电流很大，引起熔丝熔断，故BD或AD两个接线柱之间接入一根导线，闭合开关后，会发生电源短路，CD间的熔丝将会熔断；家庭电路的总功率过大也是造成电流过大的原因。 故答案为：低；BD或AD；用电器总功率过大。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十五章 电功和电热 目录 【题型1 电能表的计算】 2 【题型2 电功与电能的计算】 2 【题型3 电功计算公式W＝UIt的应用】 3 【题型4 电功的测量】 3 【题型5 额定功率与实际功率之间的关系】 4 【题型6 用电器铭牌的含义】 5 【题型7 电功率P＝W/t的简单计算】 5 【题型8 电功率的比例计算】 5 【题型9 电功率范围值问题】 6 【题型10 结合图像计算电功率】 6 【题型11 电功率的综合计算】 7 【题型12 伏安法测量小灯泡的电功率】 9 【题型13 用电压表和定值电阻测灯泡的电功率】 10 【题型14 用电流表和定值电阻测灯泡的电功率】 12 【题型15 电流的热效应】 14 【题型16 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】 14 【题型17 焦耳定律的简单计算】 15 【题型18 焦耳定律推导公式的应用】 16 【题型19 电热的大小比较】 17 【题型20 焦耳定律的比例计算】 17 【题型21 焦耳定律的应用】 18 【题型22 电热的多挡问题】 19 【题型23 电热的综合计算】 19 【题型24 非纯电阻电路的相关计算】 20 【题型25 试电笔判断电路故障】 21 【题型26 家庭电路故障点的判断】 22 【题型27 熔断器的作用】 22 【题型1 电能表的计算】 1．如图甲所示，是小李家月初电能表示数，图乙是月末电能表示数，由图可知，小李家本月用电________ kW•h。小李将家里的取暖器单独接入家庭电路，测得2min，脉冲指示灯闪烁了320次，这段时间内该取暖器消耗的电能为________ kW•h，合____________ J。 2．在发光亮度相当的情况下，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2 电功与电能的计算】 3．“无人机”在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。如图所示为“无人机”，可通过无线电进行操控，该机所需的能量是由一块输出电压为22V，容量为15000mA•h的电池提供，该无人机工作时的电流为15A，则无人机可以连续工作 _____ h，当无人机连续工作40s时，无人机消耗的电能为 _____________ J。 4．为了解决手机充电问题，市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”，当给共享充电宝充电时，充电宝相当于电路中的 ________ ；这个充电宝的充电和放电电压都是3V，电池容量为6000mAh，当充电宝充满电后，可以储存的电能为 __________ J。 【题型3 电功计算公式W＝UIt的应用】 5．某智能手机的锂电池上标有“5V 4000mA•h”字样。手机在充电过程中，手机电池相当于电路中的________ （填“电源”或“用电器”），充满电后电池储存的电能是____________ J。细心的小明发现电动汽车的充电线比手机的充电线要粗得多，这是因为材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越_____ 。 6．如图所示是灯泡L与定值电阻R的I﹣U图像，灯泡正常发光时的电压为6V，若将该灯泡L与电阻R串联在电路中，电路中电流为0.2A，则该电路的电源电压为_____ V，此时灯泡L在1min内消耗的电能为_______ J；若将灯泡L与电阻R并联在电路中，则干路中允许通过的最大电流是________ A。 【题型4 电功的测量】 7．电功大小与电流、电压、通电时间都有关。用如图所示装置探究电功大小的影响因素，下列说法正确的是（　　） A．两灯是并联的 B．两灯规格应相同 C．该装置可用来探究电功与电压的关系 D．灯L1比灯L2更亮时，电压表V2的示数比V1大 8．利用如图所示的电路可以验证电功与_______ 的关系。 （1）图中两只灯泡的连接方式是_____ 联，它们工作时的电阻要_______ （选择“相同”或“不同”）。 （2）根据_________ ，我们可以比较相同时间内电流做功的多少。 （3）小明正确操作，实验时发现甲灯比乙灯亮，同时观察到A1比A2的示数_____ （选填“大”或“小”）； 由此可得出结论；接着它将两灯泡串联好，闭合开关可观察到_______ （选填“甲灯”或“乙灯”）更亮。 【题型5 额定功率与实际功率之间的关系】 9．下列白炽电灯正常发光时，亮度最亮的是（　　） A．“PZ 220V 15W” B．“PZ 220V 25W” C．“PZ 220V 40W” D．“PZ 220V 60W” 【题型6 用电器铭牌的含义】 10．冬天到了，妈妈为了让小语在学习的时候有个温暖的环境，买了一台取暖器，上面标有“220V 1000W”的字样，这里“1000W”表示的物理意义是 ____________________ 。 【题型7 电功率P＝W/t的简单计算】 11．小明家中的电能表表盘如图1所示，小明关闭其他用电器，只让一个标有“220V，484W”的电热器工作3min，观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则此电热器的实际功率为________ W，小明家的实际电压为________ V（假设电热器的电阻不变）。如图2所示，某小型单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机一秒钟可以完成_______ 个图示冲程。 12．某电吹风正常工作4min，能使标有“1200imp/（kW•h）”字样的电能表脉冲指示灯闪烁96次，则该电吹风消耗的电能为_________ kW•h，电功率为_________ W，这些电能可供一只“220V 5W”的LED灯正常工作_______ h。“220V 5W”的LED灯与一只“220V 40W”的白炽灯正常发光时的亮度相当，若正常工作相同时间，LED灯与白炽灯相比可节能_________ %。 【题型8 电功率的比例计算】 13．小灯泡L1、L2分别标有“6V，6W”和“6V，3W”的字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，若将这两个小灯泡串联在电路中，在保证电路安全的情况下，求电路两端允许接入的最大电压和此时两灯消耗的功率之比分别为（　　） A．12V，2：1 B．9V，2：1 C．12V，1：2 D．9V，1：2 14．如图是定值电阻R和灯泡L的U﹣I图像，灯泡L额定电压为2.5V。若只将R、L并联在1.5V的电路中，R、L的电功率之比为________ ；若只将R、L串联在电路中，该电路电源电压最大为_____ V，此时电路总功率为________ W。 【题型9 电功率范围值问题】 15．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 【题型10 结合图像计算电功率】 16．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 17．如图甲所示电路，电源电压恒为18V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器标有“？Ω 1A”。闭合开关，在保证所有元件安全的情况下，最大范围内调节滑动变阻器的滑片，绘制了这一过程中电流表示数与电压表示数对应关系图像，如图乙；然后再将电压表正确改接在A、B、C中的某两点间，闭合开关，重复上述操作，绘制了电压表示数与跟电压表并联元件的电阻的对应关系图像，如图丙。下列说法正确的是（　　） ①定值电阻的阻值为12Ω ②灯泡的额定功率为2.5W ③滑动变阻器两端电压的最大值为10.8V ④在最大范围内调节滑片的过程中，电路的总功率变化了3.6W A．①② B．②④ C．③④ D．②③ 【题型11 电功率的综合计算】 18．如图 所示是电阻R和灯泡L的U﹣I图像，下列说法正确的是（　　） A．R是阻值为10Ω的定值电阻 B．R、L串联在电流为0.4A电路中，电路总电功率为0.8W C．R、L串联在电源电压为6V的电路中，电路总电功率为1.8W D．R、L并联在电源电压为1V的电路中，灯泡的功率为0.4W 19．图甲为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图乙电路，电阻R阻值为10Ω，闭合开关S，电流表示数为0.2A，则电源电压为 _____ V，干路电流为 _________ A，此时灯泡L的电功率为 ________ W。 20．两盏小灯泡A灯“6V，3W”和B灯“6V，4.8W”，它们的电流与电压关系如图所示。若将这两盏小灯泡并联在3V的电源两端，经过10s，两盏小灯泡消耗的总电能是_______ J；若将它们串联在某一电源两端并使其中一盏小灯泡正常发光，此时另一盏小灯泡的功率是________ W。 21．如图甲所示，电源电压恒定，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，R1是定值电阻，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”，闭合开关S，移动变阻器滑片P，电压表与电流表示数的变化图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．滑片P向a端移动电压表示数变大 B．定值电阻R1的阻值为5Ω C．电路消耗的最大功率为1.6W D．电流表示数的变化范围是0～0.4A 【题型12 伏安法测量小灯泡的电功率】 22．在“测量灯泡正常发光时的电功率”实验中，所用的器材有电池组、开关、灯泡（标有“2.5V”字样）、电压表、滑动变阻器、定值电阻（阻值为5Ω）、导线。 （1）实物电路如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整。 （2）连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于最_____ 端。 （3）调节滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2.5V，再将电压表接在定值电阻两端，电压表的示数如图乙所示，为________ V。 （4）灯泡正常发光时的电功率为_________ W。 23．小明在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V。 （1）小明已连接了部分电路，如图甲所示。要使滑片P向右移动时滑动变阻器接入的电阻变大，应将电流表的负接线柱与滑动变阻器上的_____ （A/B/D/P）点相连。 （2）小明连接好电路后，闭合开关，逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表示数不断变大，此现象的原因可能是________ （开关/小灯泡/滑动变阻器）出现_____ （断/短）路故障。 （3）小明排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，观察到两电表示数在变化，并做好数据记录。根据多组实验数据绘制的U﹣I图像如图乙所示，根据图像可得小灯泡的额定功率是________ W，此时小灯泡的电阻是_________ Ω。 （4）小明还发现图线在电流较小时是直线，随着电流增大，图线变成了一条曲线，如图乙所示。造成这变化的原因是小灯泡的_______ 随温度变化而变化。 （5）小明完成上述实验后，又连接了如图丙所示的电路，用它测量额定电流为IA的小灯泡的额定功率（已知电源电压为U，R为电阻箱，可以直接读出它的阻值）。请将实验过程补充完整： ①闭合开关S，调节电阻箱，使电流表示数为_______ ，并记下此时电阻箱的阻值为R1； ②小灯泡额定功率的表达式为P额＝_______________ （用题中已有符号表示）。 【题型13 用电压表和定值电阻测灯泡的电功率】 24．小明用如图甲所示电路探究电流与电压的关系，电源电压保持3V不变。 （1）请用笔画线代替导线，在图甲中完成电路连接，要求滑片P向B端滑动时，电流表的示数变大。 （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近3V，移动滑片P，两电表示数均无变化，则电路故障可能是 ____________ 。 （3）排除故障后，实验中测得五组数据，并绘制出定值电阻R的图像如图乙所示。由图像可得实验结论：导体电阻一定时，____________________ 。定值电阻R的阻值为 _____ Ω。 （4）完成上述实验后，小明继续利用该定值电阻R，设计了如图丙所示的电路来测量标有“1.5V”字样的小灯泡的额定功率。实验步骤如下： ①闭合开关S1，将开关S2置于位置2，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为 ________ V； ②保持滑片位置不动，将开关S2置于位置1，小明读出电压表的示数为2V； ③根据实验数据，可求得小灯泡的额定功率为 _________ W。 25．在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中已连接的部分电路如图甲所示，小灯泡的额定电压U额＝3.8V。 （1）闭合开关后，滑动变阻器滑片P向右移动时电压表的示数将 _______ ； （2）当实验中小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时电阻为 _________ Ω（结果保留一位小数）； （3）另一组的同学设计了图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，电源电压未知但恒定不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为R0。 1.闭合开关S、S1调节R2，使电压表的示数为U额； 2.只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表示数仍为U额； 3.接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U1，再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数U2，则小灯泡额定功率表达式P额＝ ____________________ （用U额、R0、U1、U2表示）。 【题型14 用电流表和定值电阻测灯泡的电功率】 26．电学实验课上，老师提供了“20Ω 1A”字样的滑动变阻器RP、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、标有“2.5V”字样的小灯泡（灯丝电阻阻值不变）、电压为3V的两节干电池等器材。利用所学的知识，请你帮助小费同学完成下面的实验。 （1）探究电流与电阻关系 ①小费连接了如图甲所示的电路.其中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”并用笔画线代替导线，将电路连接正确； ②正确连接电路后，根据现有器材，为了让四个电阻单独接入电路都可完成实验，定值电阻两端的电压不能低于________ V； ③分别把5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的电阻单独接入电路后，必须调节滑动变阻器的滑片，保持定值电阻两端的电压_______ 。经过多次实验，分析实验数据，得出结论：电压一定时，_____________ . （2）同组的小舜同学在想：若不用电压表，只用电流表，能否测出小灯泡的额定电功率？于是他设计了一个电路如图乙，他也测出了该小灯泡正常发光时的额定电功率.其中定值电阻的阻值R＝10Ω，正确操作步骤如下： ①只闭合开关S和_______ ，调节滑动变阻器滑片使电流表示数为I1＝0.25A； ②闭合开关S和S1，断开开关S2，滑动变阻器滑片位置_______ （改变/不变）读出电流表示数为I2＝0.55A； ③小灯泡的额定电功率P额＝_________ W。 27．小红想利用小明的实验器材测量一个铭牌不清楚的滑动变阻器Rx的最大阻值，发现电压表已经损坏。聪明的小红利用小明实验中测得的小灯泡的额定电流I额和计算出的小灯泡额定电流下阻值RL（灯泡电阻受温度影响），设计了如图所示的电路，测出了滑动变阻器Rx的最大阻值。请你帮助小红补全实验步骤： （1）闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到b端，调节电阻箱R使_____________ ，此时小灯泡正常发光，读出此时电阻箱接入电路的阻值为R0； （2）将滑动变阻器的滑片P移到a端，闭合开关S，____________________ （物理量的下标用“1”表示）； （3）滑动变阻器Rx的最大阻值：Rx＝__________ （用物理量的符号表示）。 【题型15 电流的热效应】 28．下列设备主要利用了电流的热效应来工作的是（　　） A．电磁铁 B．电风扇 C．电饭煲 D．电冰箱 29．华为麒麟9000S系列、5G芯片惊艳全球，该芯片主要用到_______ 材料（选填“导体”、“半导体”或“超导体”），当芯片中有电流通过时，芯片元件有电阻，由于电流的_____ 效应，不可避免地会产生热量。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过________ 的方式改变芯片内能。 【题型16 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】 30．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置，下列说法正确的是（　　） A．通电后，图甲透明容器中电阻丝内能增加和空气内能增大的方式是相同的 B．图甲中通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更少 C．图乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 D．图乙的实验结论可以解释为什么电炉丝与导线串联，电炉丝产生的电热更多 31．如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。 （1）通电后，透明容器中电阻丝的内能是通过 _______ 的方式改变的；在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中 ___________ 来比较的； （2）图甲可探究电流产生的热量与 _______ 的关系； （3）图乙中若将容器外的电阻换成10Ω的，实验现象较之前相比更 ________ （选填“明显”或“不明显”）；换完电阻通电一段时间后，电阻丝c和d产生的热量之比为 ________ 。 【题型17 焦耳定律的简单计算】 32．某汽车加热座椅的工作原理如图所示，R1、R2均为发热电阻，通过控制开关通断，实现高、中、低温三挡加热功能，其中高、中挡位的电功率分别为60W、30W，电源电压为12V。电阻R1的阻值为________ Ω。当S1断开、S2打到触点2时，座椅处于_______ 挡，此时电路消耗的总功率为_______ W。加热座椅处于高温挡工作5分钟，可产生热量____________ J。 33．某特殊电子元件E接在电路中，改变电路两端电压U，通过特殊电子元件的电流也相应改变，根据实验数据绘出RE的U﹣I图线，如图所示。分析图像可知特殊电子元件E的阻值随温度升高而 _______ （选填“变大”、“不变”或“变小”）；若将阻值为10Ω的定值电阻R1与特殊电子元件串联后，接在电压为4.5V的电路中，则电阻R1在1分钟内产生的热量是 _______ J。 【题型18 焦耳定律推导公式的应用】 34．某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图，电源电压6V，阻值为2Ω的警灯与线圈电阻为0.5Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时，通过电动机线圈的电流为1A，则警灯两端的电压是 _____ V；2min内电动机线圈产生的热量是 _______ J，2min内电动机转化的机械能为 ________ J。 35．一款电热水壶工作时有两挡，分别是加热挡和保温挡。其工作原理如图所示（虚线框内为电热水壶的发热部位），已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω，外界气压为一个标准大气压，求： （1）当开关S置于 _____ （选填“1”或“2”）时电热水壶处于加热挡，它的功率是多大？ （2）保温状态下电路中的电流是多大？ （3）保温状态下电路5分钟产生的热量是多少？ 36．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19 电热的大小比较】 37．有三个用电器，一个是“220V，60W”的电风扇，一个是“220V，40W”的电热毯，另一个是“220V，45W”的LED节能灯。都正常工作相同的时间，消耗电能最多的用电器是 ________ ，产生热量最多的用电器是 ________ 。 38．如图乙所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火.关于该实验现象的分析错误的是（　　） A．ab段的电阻大于bc段的电阻 B．bc段产生的热量大于cd段 C．先冒烟的是ab段 D．ab段的电流小于bc段的电流 【题型20 焦耳定律的比例计算】 39．如图所示为电阻R1和R2的I﹣U图像，下列说法正确的是（　　） A．R1的阻值为10Ω B．R1和R2两端电压为0V时，它们的电阻也为0Ω C．将它们串联接入3V的电路中，R1与R2两端电压之比为1：2 D．将它们并联接入1V的电路中，相同时间内，R1与R2产生的热量之比为1：2 40．某电饭煲设有“加热”和“保温”两挡，其内部简化电路如图所示，当开关S1闭合时，电饭煲处于 _______ （填“加热”或“保温”）状态；若R1：R2＝1：24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为 __________ 。 【题型21 焦耳定律的应用】 41．甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入加热电阻丝，其电阻大小和连接方式如图所示，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　） A．甲、乙、丙、丁 B．丙、丁、乙、甲 C．甲、乙、丁、丙 D．丙、乙、丁、甲 42．电炉工作时电炉丝热得发红，与之串联的导线却几乎不发热，这是因为电炉丝的_______ 比导线大很多。额定电压为220V的电炉正常工作时，其电炉丝的电阻是44Ω，则该电炉正常工作4min产生的热量是_____________ J。如果电炉消耗的这些能量由天然气来提供，需要完全燃烧_____________ m3的天然气。（q天然气＝4×107J/m3） 【题型22 电热的多挡问题】 43．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。 44．随着生活水平的提高，越来越多的新式小家电进入了普通家庭，如图是某款电热水龙头的电路原理图。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切换。当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是_____ （冷/温/热）水，若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为800W，则它在热水挡正常工作1min消耗的电能为____________ J。 【题型23 电热的综合计算】 45．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 46．如图甲所示的电水壶有加热和保温两种功能，图乙是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为880W，保温功率为44W，c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： （1）加热状态工作时，电路中的电流； （2）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值； （3）不计热量损失，把1.1kg水从40℃加热到100℃，需要的时间。 【题型24 非纯电阻电路的相关计算】 47．如图是电动汽车动力系统示意图，汽车行驶时，通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速，从而改变行驶速度，当汽车速度最大时，电压表的示数为180V，电流表的示数为15A，此时电动机消耗的功率为 _________ W。若电动机的内阻为0.4Ω，则车速最大时电动机对外输出机械能的效率为 _________ %（保留一位小数）。 48．某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图，电源电压6V，阻值为2Ω的警灯与线圈电阻为0.5Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时，通过电动机线圈的电流为1A；2min内电动机线圈产生的热量是 _______ J，2min内电动机转化的机械能为 ________ J。（忽略摩擦） 【题型25 试电笔判断电路故障】 49．小明家里的一盏电灯不能发光了，换上了新的灯泡，还是不能发光。于是小明拿来试电笔，闭合开关后分别在图中a、b、c三个位置进行测量，试电笔均能发光；测量d点时，试电笔不发光。则电路故障是（　　） A．火线上的保险丝断路 B．a点与b点之间断路 C．c点与d点之间断路 D．进户线零线断路 50．某家庭电路的进户线如图所示。闭合开关S，灯L发光、电风扇正常工作，用试电笔检测插座，只有检测右孔时氖管发光。由于电路出现一处故障，灯L发光，电风扇仍工作，但用试电笔检测插座两孔，氖管均不发光。该故障可能是（　　） A．插座两孔短路 B．输电线甲a、b两点之间断路 C．输电线甲b、c两点之间断路 D．输电线乙d、e两点之间断路 【题型26 家庭电路故障点的判断】 51．在如图所示的家庭电路中，闭合开关S，灯泡发光，但插座不能供电。断开开关，用试电笔分别检测a、b、c、d四点，发现氖管只在a点发光，若电路中只有一处故障，则故障可能是（　　） A．ab间断路 B．bc间短路 C．ad间短路 D．cd间断路 52．如图所示，闭合开关，灯泡不亮，检查时发现保险丝完好，用测电笔接触P、M、N点时氖管发光，Q点时氖管不发光，若电路中仅有一处故障，则对该电路的分析正确的是（　　） A．开关短路 B．灯丝断路 C．进户零线断路 D．N、Q间断路 【题型27 熔断器的作用】 53．如图是研究“短路引起熔丝熔断”的实验，电路熔断器中的熔丝应该选用熔点 _____ 的材料做成，增加一根导线，并将导线接在 __________ 两点间，闭合开关，造成短路，可引起熔丝熔断，除短路之外，_____________ 也会引起熔丝熔断。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $