第十五章 电能与电功率（复习讲义）物理新教材沪粤版九年级上册

第十五章 电能与电功率 复习要点 1. 认识电能与电功，知道电能的利用就是电能转化为其他形式的能，会用 W = UIt 计算电功，知道 1 kW·h = 3.6×106 J，会正确读取电能表并计算用电量。 2. 理解电功率的物理意义与定义式，掌握 P = UI 及其简单计算，知道电功率与电压、电流的关系，能进行 W、P、t 的单位换算。 3. 知道额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的含义，会用 分析实际功率的变化，会用伏安法测量小灯泡的电功率。 4. 理解焦耳定律 Q = I2Rt，能用控制变量法和转换法分析电热实验，会解释电流热效应的应用与防止，能进行电功、电功率、电热的综合计算。 复习重难点 重点：电功与电功率的概念、公式及单位换算；电能表的读数与用电量计算；额定功率与实际功率的分析与计算；焦耳定律及电热计算。 难点：P = UI 与 P = I2R、的适用条件；非纯电阻电路中 W 与 Q 的区别；含电能表参数、多挡位用电器的综合计算；焦耳定律实验中的控制变量法与转换法。 要点 电能与电功 1．电能的利用与能量转化 电能的利用，都是通过电能转化为其他形式的能量来实现的。分析图 15-1-1 中的事例可知，用电器工作的过程，就是电能转化为其他形式能量的过程。 （1）用电照明时，电能主要转化为光能和内能； （2）用电取暖时，电能转化为内能； （3）无人机运行时，电能主要转化为机械能； （4）给电动汽车充电时，电能转化为化学能储存起来。 图 15-1-1 电能转化为其他形式的能量 2．电功及其计算 物理学中，当电能转化为其他形式的能量时，我们就说电流做了功，即电功（electric work），用字母 W 表示。电能转化为其他形式能量的多少，可以用电功的大小来量度：电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。 实验表明，电流做功的多少与电流的大小、电压的高低以及通电时间的长短都有关系。某段电路上的电功，与这段电路两端的电压、通过这段电路的电流以及通电时间成正比。 计算公式：W = UIt。式中 U 的单位是伏特（V），I 的单位是安培（A），t 的单位是秒（s），W 的单位是焦（J）。 （1）由 W = UIt 可知，电压越高、电流越大、通电时间越长，电流做的功就越多； （2）计算时三个量必须统一用国际单位，mA、kΩ、min、h 等都要先换算成 A、Ω、s； （3）W = UIt 是计算电功的普遍公式，对任何电路都成立。 3．电能的单位与换算 生活中常用千瓦·时（俗称“度”）作为电能的单位，符号是 kW·h。1 kW·h = 3.6×106 J；1 kW·h 可以看作 1 000 W 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。 （1）由 W = Pt 可得 1 kW·h = 1 kW × 1 h = 1 000 W × 3 600 s = 3.6×106 J； （2）W = Pt 中，P 用 kW、t 用 h 时，W 的单位是 kW·h；P 用 W、t 用 s 时，W 的单位是 J； （3）教材表 15-1-1 给出 1 kW·h 电能可供节能灯（3 W）工作约 333.33 h、电风扇（40 W）25 h、电视机（140 W）约 7.15 h、电饭煲（800 W）1.25 h，说明功率越大的用电器消耗同样电能所用时间越短。 4．用电能表测量电功 电功可以直接测量。家用电能表（也称电度表）是用来测量电功、记录电路消耗电能的仪表。 图 15-1-2 家用电能表及其铭牌参数 （1）读数方法：数字栏以 kW·h 为单位，最右边的一位是小数位；某一时段内前后两次示数之差，就是这段时间内的用电量； （2）例如某家庭 3 月底示数 270.1 kW·h，4 月底为 365.5 kW·h，则 4 月用电量为 365.5 kW·h − 270.1 kW·h = 95.4 kW·h； （3）铭牌参数：“220 V 50 Hz”表示应在 220 V、50 Hz 的交流电路中工作；“10（20） A”表示基本电流 10 A、额定最大电流 20 A，故允许接入的用电器最大总功率 P = UI = 220 V × 20 A = 4 400 W；“1 250 r/（kW·h）”表示每消耗 1 kW·h 电能，转盘转过 1 250 转； （4）图 15-1-3 是电能表接入家庭电路的示意图，电能表要接在干路上，且在所有用电器之前。 图 15-1-3 电能表的连接 （5）目前许多城市使用电子式多费率电能表，可按不同时段分别计费并远程抄表；IC 卡电能表等智能电能表也得到推广。 易错提醒 （1）kW·h 是电能（电功）的单位，kW 是电功率的单位，二者不能混淆；1 kW·h = 3.6×106 J。 （2）电能表最右一位是小数位，且某段时间的用电量要用“末示数 − 初示数”，不能直接用月末示数。 （3）用 W = UIt 时 t 必须换算成秒；用 W = Pt 时若 W 取 kW·h，则 P 用 kW、t 用 h。 要点速测 1．下列关于电功和电能的说法中，正确的是（　　） A．电流做功越多，消耗的电能一定越少 B．电能转化为其他形式能的多少，可以用电功的大小来量度 C．用电器通电时间越长，电流做功一定越少 D．1 kW·h = 3.6×103 J 【答案】B 【解析】A．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做功越多，消耗的电能越多，故A错误； B．电能转化为其他形式能量的多少用电功的大小来量度，故B正确； C．由 W = UIt 可知，电功由 U、I、t 共同决定，通电时间长不能单独说明做功多，故C错误； D．1 kW·h = 1 000 W × 3 600 s = 3.6×106 J，故D错误。 故选B。 2．某家庭 8 月底电能表示数为 2 708.3 kW·h，9 月底为 2 803.7 kW·h，电费为 0.6 元/（kW·h）。求：（1）9 月份用电量；（2）9 月份应缴电费；（3）1 kW·h 的电能可供“220 V 25 W”的节能灯正常工作多长时间？ 【答案】（1）95.4 kW·h；（2）57.24 元；（3）40 h 【解析】（1）[1] 9 月用电量 W = 2 803.7 kW·h − 2 708.3 kW·h = 95.4 kW·h。 [2] 电费 = 95.4 kW·h × 0.6 元/（kW·h） = 57.24 元。 （3）[3] 节能灯功率 P = 25 W = 0.025 kW，由 W = Pt 得 3．一盏灯接在 220 V 的电路中，通过它的电流为 0.2 A，通电 5 min。求电流做的功；若用 kW·h 作单位，结果是多少？ 【答案】1.32×104 J；约 3.67×10-3 kW·h 【解析】[1] t = 5 min = 300 s，由 W = UIt 得 W = 220 V × 0.2 A × 300 s = 1.32×104 J。 [2] 由 1 kW·h = 3.6×106 J 得 。 要点 电功率 1．认识电功率 观察用电器的铭牌，节能灯铭牌上的“7 W”、蒸汽电熨斗铭牌上的“1 200 W”表示的都是用电器的电功率（图 15-2-1）。 图 15-2-1 用电器及其铭牌 把标有“220 V 15 W”和“220 V 100 W”的两个灯泡同时接入家庭电路，实验表明：电功率不同的灯泡在相同时间里消耗的电能不同，电功率大的灯泡更亮、消耗的电能更多。灯泡在某段时间内消耗的电能，就是电流在这段时间内所做的功；选择用电器时，人们更多关注电流做功的快慢。 2．电功率的定义与单位 在物理学中，把电流在某段时间内所做的功与这段时间的比叫做电功率（electric power）。用 P 表示电功率，W 表示电功，t 表示时间，则。 在国际单位制中，电功率的单位与机械功率相同，也是瓦，符号 W；常用单位还有千瓦（kW），1 kW = 1 000 W。各种用电器的铭牌或说明书上都标有电功率，它是选择用电器的一个重要参数。 （1） 是定义式，适用于任何电路；由它可得 W = Pt、； （2）由 与 1 kW·h = 3.6×106 J 可知，1 kW·h 正是功率为 1 kW 的用电器工作 1 h 消耗的电能。 3．影响电功率大小的因素 探究方法为控制变量法：研究电功率与电流的关系时应控制电压不变（把两个灯泡并联）；研究电功率与电压的关系时应控制电流不变（把两个灯泡串联），通过灯泡的亮度比较电功率的大小。 实验结论：电功率的大小与用电器两端的电压、通过用电器的电流有关。电压相等时，电流越大，电功率越大；电流相等时，电压越高，电功率越大。 4．电功率的计算公式 由 W = UIt 和可推导出 P = UI，即电功率等于电压与电流的乘积。使用公式时 U 用 V、I 用 A、P 用 W。 （1）P = UI 是计算电功率的普遍公式，适用于任何电路； （2）在纯电阻电路中，结合欧姆定律 U = IR 还可得到 P = I2R 和，使用前必须先判断电能是否全部转化为内能； （3）教材例题：一盏电灯接在 220 V 电路中，通过灯的电流 I = 70 mA = 0.07 A，则 P = UI = 220 V × 0.07 A = 15.4 W；正常工作 t = 100 min = 6 000 s，电流做功 W = Pt = 15.4 W × 6 000 s = 9.24×104 J。 特别提醒 （1）电功率表示电流做功的快慢，不表示做功的多少；功率大不等于消耗电能多，还与通电时间有关。 （2）铭牌上“220 V 100 W”中的 100 W 是额定功率，只有在 220 V 电压下实际功率才是 100 W。 （3）计算时 mA 要化成 A、min 要化成 s；若 P 用 kW、t 用 h，则 W 的单位是 kW·h。 要点速测 4．关于电功率，下列说法正确的是（　　） A．用电器消耗的电能越多，电功率一定越大 B．电功率越大的用电器，电流做功越快 C．通电时间越短，电功率一定越大 D．电功率是表示电流做功多少的物理量 【答案】B 【解析】由可知，电功率由电功和通电时间共同决定，消耗电能多或通电时间短都不能单独说明电功率大，故A、C错误； 电功率是表示电流做功快慢的物理量，电功率越大，电流做功越快，故B正确、D错误。 故选B。 5．一台电风扇内电动机的电压为 220 V，电功率为 55 W。求：（1）正常工作时通过的电流；（2）连续工作 2 h 消耗的电能（分别用 J 和 kW·h 表示）。 【答案】（1）0.25 A；（2）3.96×105 J，0.11 kW·h 【解析】（1）[1] 由 P = UI 得 （2）[2] t = 2 h = 7 200 s，W = Pt = 55 W × 7 200 s = 3.96×105 J [3] 或 W = Pt = 0.055 kW × 2 h = 0.11 kW·h，而 0.11 × 3.6×106 J = 3.96×105 J，两种算法结果一致。 6．某教室里安装有 8 盏 40 W 的日光灯，求这 8 盏灯在 2 h 内消耗的电能是多少焦，合多少千瓦·时？ 【答案】2.304×106 J；0.64 kW·h 【解析】[1] 总功率 P = 8 × 40 W = 320 W = 0.32 kW，t = 2 h = 7 200 s。 [2] W = Pt = 320 W × 7 200 s = 2.304×106 J； [3] 或 W = 0.32 kW × 2 h = 0.64 kW·h，0.64 × 3.6×106 J = 2.304×106 J，结果一致。 要点 用电器的正确使用 1．额定电压、额定电流与额定功率 在物理学中，用电器正常工作时的电压值和电流值，分别叫做额定电压和额定电流；在额定电压下工作时的电功率，叫做额定功率。一般来说，用电器的铭牌或说明书上均标有额定电压、额定电流或额定功率的数值。 实验表明：当加在灯泡上的电压等于灯泡上标示的电压值时，灯泡正常发光；略大于标示值时灯泡偏亮；小于标示值时灯泡偏暗。 2．实际电压与实际功率 实际使用时，加在用电器上的电压叫实际电压，用电器在实际电压下工作的功率叫实际功率。实际电压略高于或略低于额定电压时用电器仍能工作，但工作状态会改变。 （1）U实 = U额 时，P实 = P额，用电器正常工作； （2）U实 > U额 时，P实 > P额，实际功率过大，有可能损坏用电器； （3）U实 < U额 时，P实 < P额，用电器不能正常工作（灯泡偏暗）。 若用电器电阻不随温度变化，可先由铭牌求出电阻，再由 求实际功率，即 。 教材例题：电陶炉煮茶器铭牌标有“220 V 1 600 W”（图 15-3-3）。接在 220 V 电路时实际电压等于额定电压，P实 = 1 600 W；由，接在 110 V 电路时。 图 15-3-3 电陶炉煮茶器 3．测量小灯泡的电功率 实验原理：P = UI（伏安法）。主要器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。电流表与小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端。 （1）按电路图连接电路，连接时开关应断开，滑片置于阻值最大的位置； （2）闭合开关，调节滑片使小灯泡在额定电压下发光，记录电流表示数和亮度； （3）调节滑片使小灯泡两端电压略高于额定电压，记录电流表示数和亮度； （4）调节滑片使电压略低于额定电压，记录电流表示数和亮度； （5）由 P = UI 分别算出三种情况下的电功率，其中额定电压下的功率就是额定功率。 4．常见用电器的额定功率 教材表 15-3-3 给出的部分数据：电子表约 1×10-5 W，电子计算器约 5×10-4 W，智能扫地机约 10 W，排风扇约 20 W，节能灯 3～40 W，台式电脑约 200 W，液晶电视机 100～300 W，电冰箱约 100 W，电饭煲约 800 W，壁挂式空调约 1 000 W，电热水器 1 500～3 000 W，“天河一号”超级计算机约 4.04×106 W。 易错提醒 （1）额定功率只有一个，实际功率可以有很多个；是否正常工作取决于实际电压是否等于额定电压。 （2）“灯泡变暗”是因为实际功率变小，额定功率并不会改变。 （3）测小灯泡电功率的三次实验是为了比较不同电压下的实际功率与亮度，不能把三次功率求平均值当作额定功率。 要点速测 7．在用电高峰期，标有“220 V 60 W”的灯泡接在实际电压为 210 V 的电路中（灯丝电阻不变）。求其实际功率，并说明此时灯泡变暗的原因。 【答案】约 54.7 W；实际电压低于额定电压，实际功率小于额定功率 【解析】[1]灯丝电阻 [2] 也可由 [3] 用电高峰期电网电压下降，U实 < U额，P实 < P额，灯泡的实际功率变小，故发光变暗。 8．将两盏灯 L1“6 V 2 W”和 L2“6 V 3 W”串联接入某电路，其中一盏恰好正常发光，另一盏电压未达到额定电压而偏暗（假设灯丝电阻不变）。判断哪盏灯正常发光，并求偏暗那盏灯的实际功率。 【答案】L1 正常发光；L2 的实际功率约 1.33 W 【解析】[1] ， [2] 串联时电流相同，由 P = I2R 知电阻大的灯实际功率大，故 R1 较大的 L1 先达到额定功率，L1 正常发光。 [3] 电路电流 [4] ，故 L2 偏暗，与题意相符。 9．某市交通道路上使用的风光互补 LED 路灯中，两个 LED 灯并联，灯上标有“24 V 60 W”字样。求：（1）两个 LED 灯正常发光时通过光控开关 S 的电流；（2）用这种路灯替换亮度相同的 420 W 普通路灯，500 套每天工作 10 h 可节约多少电能？ 【答案】（1）5 A；（2）1 500 kW·h（合 5.4×109 J） 【解析】（1）[1] 每盏灯正常发光时 两灯并联，光控开关在干路上，I = 2 × 2.5 A = 5 A。 （2）[2] 每套 LED 灯总功率 P = 2 × 60 W = 120 W，比普通路灯少 420 W − 120 W = 300 W = 0.3 kW。 [3] 500 套每天工作 10 h 节约电能 ΔW = 0.3 kW × 500 × 10 h = 1 500 kW·h = 1 500 × 3.6×106 J = 5.4×109 J。 要点 焦耳定律 1．电流的热效应 电炉通电时会产生热，电热水壶、电暖手宝等用电器通电也会发热。电流通过导体时，电能转化成内能，导致导体发热的现象，叫做电流的热效应（图 15-4-1）。 图 15-4-1 电炉 2．探究通电导体产生的热量与哪些因素有关 猜想：通电导体产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流大小以及通电时间有关。实验装置如图 15-4-3：甲、乙两个锥形瓶中装有等量、初温相同的煤油，瓶中电阻丝 R1 = 5 Ω、R2 = 10 Ω 串联接入电路，用温度计示数的变化反映产生热量的多少。 图 15-4-3 探究通电导体产生热量的实验装置 （1）探究与电阻的关系：两电阻丝串联，保证电流和通电时间相同。结论：电流一定时，电阻越大，导体产生的热量越多； （2）探究与电流的关系：对同一电阻丝改变通过它的电流，保持电阻和通电时间相同。结论：电阻一定时，电流越大，导体产生的热量越多； （3）探究与时间的关系：同一装置通电时间越长，导体产生的热量越多； （4）串联是为了控制电流相同，用等量、初温相同的煤油并用温度计示数变化反映热量，属于转换法；选用煤油而不用水，是因为煤油比热容小、绝缘性好，短时间温度变化更明显。 3．焦耳定律 英国物理学家焦耳经过多年研究，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系：电流通过导体时产生的热量，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（Joule's law）。 用 Q 表示热量，I 表示电流，R 表示电阻，t 表示通电时间，则 Q = I2Rt。式中 I 用 A、R 用 Ω、t 用 s、Q 用 J。 （1）在纯电阻电路中 Q = W = UIt = Pt，结合 U = IR 可推导出 Q = I2Rt，也可写成 ； （2）教材例题：R = 100 Ω 的电热器在 220 V 电压下工作 8 min，，Q = I2Rt = （2.2 A）2 × 100 Ω × 480 s ≈ 2.3×105 J；也可直接用求解，不必先求电流； （3）电动机、电解槽等非纯电阻用电器中，W = UIt 是消耗的总电能，Q = I2Rt 只是其中转化为内能的部分，此时 W > Q，不能用 Q = UIt 计算电热。 4．电流热效应的应用与控制 电流的热效应在生活中应用广泛：电压力锅、电暖手宝、电热水壶、电饼铛、电烙铁等都是把电能主要转化为内能的用电器（图 15-4-5）。 图 15-4-5 应用电流热效应的用电器 电视机、电脑等用电器工作时不可避免地发热，既浪费电能，又可能因升温烧坏元件，因此常采用设置散热孔、散热片或在发热部位安装电风扇等方法散热（图 15-4-6）。 图 15-4-6 用电器的多种散热方式 易错提醒 （1）Q = I2Rt 是计算电热的普遍公式；Q = UIt、、Q = Pt 只适用于纯电阻电路。 （2）电炉丝热得发红而导线几乎不热，是因为二者串联、电流相同，而电炉丝电阻远大于导线电阻，由 Q = I2Rt 知电炉丝产生的热量多得多。 （3）本实验用温度计示数变化反映热量多少是转换法；控制电流、电阻、时间中的两个量不变是控制变量法。 要点速测 10．电炉通电时，为什么电炉丝热得发红，而连接电炉的导线发热却几乎不被人们觉察？ 【答案】见解析 【解析】电炉丝与连接导线串联在电路中，通过它们的电流 I 相同、通电时间 t 相同；电炉丝的电阻远大于导线的电阻，由焦耳定律 Q = I2Rt 可知，电炉丝产生的热量比导线多得多，所以电炉丝热得发红，而导线发热很少，几乎觉察不到。 11．某家用电饭煲的铭牌上标有“220 V 500 W”字样。求：（1）正常工作时电阻丝的电阻；（2）煮饭用了 20 min 消耗的电能。 【答案】（1）96.8 Ω；（2）6×105 J（约 0.167 kW·h） 【解析】（1）[1] 由得 （2）[2] t = 20 min = 1 200 s，W = Pt = 500 W × 1 200 s = 6×105 J； [3] 或 W = 0.5 kW × （） h ≈ 0.167 kW·h。 12．电烙铁的规格为“220 V 110 W”。求：（1）正常工作时的电流；（2）正常工作时的电阻；（3）正常工作 10 min 产生的热量。 【答案】（1）0.5 A；（2）440 Ω；（3）6.6×104 J 【解析】（1）[1] 由 P = UI 得 （2）[2]（或） （3）[3] 电烙铁是纯电阻用电器，Q = W = Pt = 110 W × 600 s = 6.6×104 J；用 Q = I2Rt = （0.5 A）2 × 440 Ω × 600 s = 6.6×104 J 验证，结果一致。 难点 额定功率与实际功率的分析与计算 （1）三种工作状态的对照 用电器是否正常工作，只取决于实际电压与额定电压的关系：U实 = U额 时 P实 = P额，正常工作；U实 > U额 时 P实 > P额，用电器偏亮、容易损坏；U实 < U额 时 P实 < P额，用电器偏暗、不能正常工作。灯泡的亮度由实际功率决定。 （2）“电阻不变”是解题的桥梁 已知铭牌时先求电阻 ，再由实际电压求，或直接用比例式。若已知实际电流，也可用 U实 = I实R、P实 = I实2R。例如实际电压降为额定电压的，实际功率就降为额定功率的。 （3）串联、并联时灯泡亮度的比较 串联时电流相同，由 P = I2R 知电阻大的灯实际功率大、更亮；并联时电压相同，由知电阻小的灯实际功率大、更亮。例如 L1“220 V 40 W”与 L2“220 V 100 W”串联接在 220 V 电路中，R1 > R2，故 L1 更亮。 注意 （1）上述结论以“灯丝电阻不随温度变化”为前提；实际灯丝电阻随温度升高而增大，初中阶段按不变处理。 （2）两灯串联时要保证每盏灯的实际电压都不超过额定电压，否则可能烧坏灯泡。 难点 电功、电功率与电热的公式选用 （1）普遍适用的公式 电功 W = UIt = Pt；电功率 ；电热 Q = I2Rt。这三个式子对任何电路（包括含电动机的非纯电阻电路）都成立，应优先选用。 （2）只适用于纯电阻电路的导出式 当电能全部转化为内能时 U = IR、W = Q，故 ，。含电动机、电解槽等用电器时，W = UIt 是消耗的总电能，Q = I2Rt 只是发热部分，W = Q + E其他，此时不能用 求总功率，也不能用 Q = UIt 求热量。 （3）单位与换算 国际单位组：V、A、s、W、J；实用单位组：kV、A、h、kW、kW·h。1 kW = 1 000 W，1 kW·h = 3.6×106 J。解题步骤：先判断电路是否为纯电阻电路，再选公式，最后统一单位并代入计算。 难点 焦耳定律实验中的控制变量法与转换法 （1）转换法 电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，实验中通过等量煤油温度升高的多少（温度计示数变化）来反映。选用煤油而不用水，是因为煤油的比热容小、绝缘性好，相同条件下温度变化更明显、更安全。 （2）控制变量法的三种设计 探究 Q 与 R 的关系：把阻值不同的两根电阻丝串联，控制 I、t 相同，比较两瓶煤油的升温；探究 Q 与 I 的关系：对同一根电阻丝改变电流（可在旁边并联一个电阻分流），控制 R、t 相同；探究 Q 与 t 的关系：同一装置通电不同时间，比较升温。 （3）常考结论与细节 两瓶中煤油的质量和初温必须相同；串联的目的是控制电流和通电时间相同；温度计示数变化越大，说明产生的热量越多。综合可得：电流和通电时间相同时，电阻越大产生热量越多；电阻和通电时间相同时，电流越大产生热量越多。 考点 电能表与电功、电能的计算 ▌例1 （25-26九年级上·江苏南京·阶段检测）某导体两端的电压为时，通过的电流为，当电压变为时电流为_____，电阻为_____。小明家电能表3月底的示数为，4月底的示数为。小明家4月份用电_____，若电子式电能表上的参数为“3200imp/kW·h”，指示灯闪烁160次时电路中消耗的电能是_____J。 【答案】0 10 120 【解析】[1][2]已知导体两端的电压为时，通过的电流为，即0.2A，根据欧姆定律可得导体电阻 当电压变为0V，导体两端的电流为0A，电阻仍为，导体电阻是导体本身的性质，与电压、电流无关。 [3]电能表读数最后一位是小数位，3月底示数为2158.2kW·h，4月底示数为2278.2kW·h，因此4月份用电量 [4]若电子式电能表上的参数为“3200imp/kW·h”，指示灯闪烁160次时电路中消耗的电能 解题要点 1．用电量 = 末示数 − 初示数，读数时注意最右一位是小数位。 2．“1 250 r/（kW·h）”表示每消耗 1 kW·h 转 1 250 转，用实际转数除以该参数即得消耗的电能。 3．用时，kW·h 与 h 搭配得到 kW，J 与 s 搭配得到 W，单位要对应。 ▌迁移练1-1（2026·黑龙江哈尔滨·二模）电子式电能表表盘上标有“3200 imp/（kW·h）”字样（imp表示闪烁次数）。将某用电器单独接在该电能表上正常工作30 min，电能表指示灯闪烁了3200次，该用电器在上述时间内消耗的电能为_______kW·h，该用电器的额定功率是_______。该用电器可能是_______（选填“电视机”或“电热水器”）。 【答案】1 2000 电热水器 【解析】根据电能表参数“3200imp/（kW·h）”的含义，每消耗电能指示灯闪烁3200次，因此闪烁3200次时消耗的电能为 已知工作时间，该用电器的额定功率为 电视机的额定功率约为100~200W，电热水器的额定功率通常在1000W以上，2000W符合电热水器的功率范围，因此该用电器可能是电热水器。 ▌迁移练1-2（2026·湖北襄阳·一模）新型电饭锅在煮饭时采用“高温”和“低温”两种方式交替加热，其内部电路如图所示，R1和R2均为电热丝；S1是温度自动控制开关，当温度达到一定值后会自动断开。高、低温挡的额定功率见表。煮饭时，闭合开关S和S1，电饭锅正常工作30min消耗的电能为。求： 额定电压 220 V 额定功率 低温挡 440 W 高温挡 1100 W （1）煮饭时通过R1的电流。 （2）电热丝R2的电阻（结果保留一位小数）。 （3）30 min内R2消耗的电能。 【答案】（1）2A；（2）73.3Ω；（3）0.33kW·h 【解析】（1）低温挡R1单独工作，根据得通过R1的电流 （2）高温挡R1与R2并联，R2的功率 根据得电热丝R2的电阻 （3）根据得30 min内R2消耗的电能 考点 电功率的理解与 P = UI 的应用 ▌例2 （25-26九年级上·河南周口·期末）现在很多家庭和办公室采用新型管线饮水机，这种饮水机没有水仓，打开出水开关立即给水加热，出水口随即流出热水，停止出水时，加热就会停止。如图甲是某品牌新型管线饮水机，其铭牌如表所示。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] 某壁挂式家用管线饮水机 额定电压 220 V 额定总功率 2200 W 制热水能力 20 kg/h 额定频率 50 Hz （1）图示新型管线饮水机正常工作时的电阻为多少？ （2）温度为20℃的常温水直接流进饮水机，流出水的温度是95℃，关闭其他用电器，只让该饮水机按照正常出水能力出水3min，求流出热水需要吸收的热量是多少？ （3）出水3min，发现图乙所示电能表指示灯闪了160次，求该饮水机的加热效率。 （4）家用电器使用不当会带来安全隐患，请你结合安全用电知识，写出一条使用家用电器的建议并用所学的物理知识加以解释。 【答案】（1）22 Ω；（2）3.15×105 J；（3）87.5%；（4）建议：不要同时使用多个大功率用电器。 解释：在电压一定时，根据公式可知，电路中的电流很大，很容易烧坏电源线甚至引起火灾 【解析】（1）新型管线饮水机正常工作时的电阻 （2）3 min流出水的质量   3 min内流出热水需要吸收的热量 （3） 3 min饮水机消耗的电能 饮水机的加热效率 （4）建议：不要同时使用多个大功率用电器。 解释：在电压一定时，根据公式可知，电路中的电流很大，很容易烧坏电源线甚至引起火灾。（建议：凡是带金属外壳的用电器一定要使用三脚插头。解释：三脚插头可以将金属外壳与大地连通，防止触电。） 解题要点 1．电功率反映做功快慢，额定耗电量是一段时间消耗的电能，二者不能混淆。 2．由 P = UI 可求正常工作电流；由 W = Pt 可求一段时间消耗的电能。 3．判断节能要看规定时间内的耗电量，不能只看额定功率的大小。 ▌迁移练2-1（25-26九年级上·陕西汉中·期末）某型号电水壶的铭牌上标有“220 V  2 200 W”字样，将它接在家庭电路中工作。求： （1）它正常工作时电流是多少安? 电热丝电阻是多少欧? （2）用此款水壶把质量是1 kg，初温是40 ℃的水加热到100 ℃，水吸收的热量是多少焦？[已知] （3）若电水壶消耗的电能全部转化为水增加的内能，上述烧水过程消耗了多少千瓦时电能? 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】（1）它正常工作时电流是 电热丝电阻是 （2）水吸收的热量 （3）由题意，电能全部转化为水的内能，即消耗的电能等于水吸收的热量，则消耗的电能 ▌迁移练2-2（23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·期中）当天空中空气的湿度很大、两块云之间的电压很高时，原先不导电的空气就会变成导体，强大的电流可以在瞬间通过天空，形成闪电，某次闪电的放电电流约为，电压约，放电时间约0.01s，则这次闪电释放的电能约________J，这些电能可供1000W的电水壶连续工作________h。 【答案】 【解析】[1这次闪电释放的电能约为 [2]这些电能可供1000W的电水壶连续工作的时间为 考点 额定功率与实际功率 ▌例3 （25-26九年级上·广东清远·期末）某电陶炉铭牌标有“220V　1600W”字样，其正常工作时电阻是________Ω，若其电阻不随温度变化，当它接入220V电路时，实际功率是________W。若将它接入110V电路中，则它的实际功率为________W。 【答案】30.25 1600 400 【解析】[1][2]由题意，电陶炉的额定电压为，额定电功率为，电陶炉正常工作时的电阻为 当电陶炉接入220V电路时，因为实际电压等于额定电压，所以其实际功率等于额定功率。 [3]把电陶炉接入的电路中，其电阻不随温度变化，它的实际功率为 解题要点 1．“电阻不变”是连接额定值与实际值的桥梁，先用求电阻。 2．实际电压变为额定电压的实际功率变为额定功率的。 3．额定功率由铭牌唯一确定，实际功率随实际电压改变；灯泡亮度由实际功率决定。 ▌迁移练3-1（2026九年级上·全国·专题练习）一只标有“220 V 100 W”的白炽灯，接在200 V的电路中（设灯丝电阻不变）。求： （1）灯丝的电阻； （2）灯的实际功率。（结果保留一位小数） 【答案】（1）484Ω；（2）82.6W 【解析】（1）灯丝的电阻 （2）实际电路电压，灯丝电阻不变，灯的实际功率 ▌迁移练3-2（2025·黑龙江佳木斯·三模）（1）一个标有“220V  100W”的灯泡，正常工作时通过灯丝的电流为______A，灯丝的电阻为______Ω。 （2）把标有“6V  3W”和“6V  6W”的两盏电灯串联后接入电路中，如果让其中一盏灯正常发光，另一盏灯的实际功率不超过额定功率（灯丝电阻不变），则该电路两端的电压应为______V，两灯消耗的实际总功率为______W。 【答案】（1）0.45 484；（2）9 4.5 【解析】（1）[1]根据公式P=UI，可得正常工作时，通过灯丝的电流 [2]由可知，灯丝的电阻为 （2）[1]由P=UI可得，两灯泡的额定电流分别为 由可得，两灯泡的电阻分别为 因串联电路中各处的电流相等，且其中一盏灯正常发光，另一盏灯的实际功率不超过额定功率， 所以，两灯泡串联时，该电路中的电流I=0.5A， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路两端的电压 [2]两灯消耗的实际总功率 考点 焦耳定律与电热的综合计算 ▌例4 （2025·安徽阜阳·三模）图为某款电热器工作的部分电路简图。电源电压保持220 V不变，两根电热丝的电阻值关系为R1=2R2，通过两个开关的控制可实现该电热器高、低两个挡位的转换，其中“低温挡”时的发热功率为440 W。 （1）求R2的电阻值。 （2）求该电热器处于“高温挡”时正常工作消耗的电功率。 （3）如果该电热器在“高温挡”下正常工作5 min所产生热量能使质量为2 kg、初温为30 ℃的水温度升高到65 ℃，则此过程中该电热器的工作效率为多大？[结果用百分数表示且取整，c水=4.2×103 J/（kg·℃）] 【答案】（1）55 Ω；（2）1320 W；（3）74% 【解析】（1）由电路图可知，当仅闭合开关S1时，电热器只有电热丝R1工作，电热器处于低温挡，此时功率为440 W，根据公式可得 解得电热丝R1的电阻值为R1=110 Ω。由于R1=2R2，故R2的电阻值为 （2）该电热器处于“高温挡”时，开关S1、S2均闭合，电热丝R1与R2并联，此时电热器的发热功率为 （3）电热器处于“高温挡”下正常工作5 min所产生热量为Q=W=Pt=1320 W×300 s=3.96 ×105J 质量为2kg、初温为30℃的水温度升高到65℃吸收的热量为Q吸=c空mΔt=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（65℃-30℃）=2.94×105J 此过程中该电热器的工作效率为 解题要点 1．Q = I2Rt 对任何电路都适用；纯电阻电路还可用。 2．代入公式前把 t 换算成秒、电阻用 Ω、电流用 A，结果单位才是 J。 3．教材例题给出的 2.3×105 J 是保留两位有效数字的近似值，精确值为 232 320 J。 ▌迁移练4-1（2025·黑龙江哈尔滨·三模）小鸣同学按如图所示的电路，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，煤油中都浸着一段横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长。 （1）实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察______反映出来的。 （2）实验中，可观察到______（填“甲”或“乙”）瓶中温度计的示数升高得更快。 （3）小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶甲中煤油换成与其______相等的水，并将电热丝RA换成_______的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请用提供的符号写出煤油比热容的表达式：c煤油=______。  （已知水的比热容为c水） 【答案】（1）温度计升高的示数；（2）甲；（3）质量 与RB阻值相等 【解析】（1）电阻丝产生热量的多少可以通过温度计示数变化反映出来，电阻丝产生热量的多少转化为温度计示数的变化，本实验应用了转换法。 （2）由题意知，甲乙中的镍铬合金丝的材料相同，横截面积相同，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长，则甲中的镍铬合金丝的电阻大，由于甲乙串联在电路中，电流和通电时间相同，电阻丝的阻值越大，产生的热量越多，故甲中产生的热量多，温度计示数升高得更快。 （3）[1][2][3]根据控制变量法的思想，要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系，所以，应将烧瓶甲中煤油换成与其质量相等的水，把电热丝RA换成与RB阻值相同的电阻丝，电阻相等，在相同时间内放出的热量相同，所以水和煤油吸收的热量相同。因为Q水吸热=Q煤油吸热 所以c水m（t水-t0）=c煤油m（t煤油-t0） 则煤油的比热容 ▌迁移练4-2（25-26九年级上·重庆渝中·期末）某家用智能电热器简化电路如图甲所示，主要是由两根电阻丝和并联接在电源两端，该电热器能够随着外界条件变化实现高低温变挡，图乙所示为该电热器内功率变化情况，则电阻丝的阻值为___________，该电热器内产生的热量___________。 【答案】55 【解析】[1]由电路图甲可知，当开关S1闭合、S2断开时，只有电热丝R1工作，电路中总电阻最大。根据公式可知，此时电路的总功率最小，电热器处于低温挡；由图乙可知，低温挡的电功率为；由电路图甲可知，当开关S1、S2都闭合时，电热丝R1和R2并联，电路中总电阻最小，根据公式可知，此时电路的总功率最大，电热器处于高温挡；由图乙可知，高温挡的功率；高温挡与低温挡时R1两端的电压不变，R1的功率为110W不变，高温挡时R2的功率 电阻丝的阻值为 [2]由图乙可知，高温挡的加热时间为10min，低温挡的加热时间为20min，该电热器内产生的热量 基础达标 1．关于电功，下列说法中正确的是（   ） A．电流越大，电流做的功就越多 B．只有在电能转化为机械能时，电流才做功 C．电流做功的过程，就是其它形式能转化为电能的过程 D．有多少电能转化为其它形式的能量，就是电流做了多少功 【答案】D 【解析】A．由W=UIt可知，电功大小不仅取决于电流，还与电压、通电时间有关。若电压为 0 或通电时间极短，即使电流很大，电功也可能为 0 或很小，故A错误； B．电流做功的本质是电能的转化，转化形式多样：如电流通过电炉时，电能转化为内能；通过充电器时，电能转化为化学能；通过电动机时，电能转化为机械能。只要发生电能向其他形式能的转化，电流就做了功，故B错误； C．该描述颠倒了能量转化方向。电流做功时，是电能消耗并转化为其他形式的能，如内能、机械能、化学能，而非其他形式能转化为电能，故C错误； D．电流做功的过程本质是电能转化为其他形式能的过程，电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的多少，故D正确。 故选 D。 2．两盏白炽灯，甲标有“220V  40W”，乙标有“220V  25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（     ） A．甲一定比乙亮 B．乙一定比甲亮 C．都正常工作时，甲一定比乙亮 D．都正常工作时，乙可能比甲亮 【答案】C 【解析】AB．灯泡亮度由实际功率决定，未给出两灯实际工作电压，无法确定实际功率大小，则不能比较两灯亮度，故AB错误； CD．灯正常工作时实际功率等于额定功率，，，则，则甲更亮，故C正确，D错误。 故选C。 3．如图所示是小晋家购买的电压力锅部分铭牌信息。不考虑温度对电阻的影响，下列关于电压力锅的说法正确的是（　　） A．实际电压一定是220V B．实际电功率一定为 C．此锅正常工作时的电流为 D．电压低于时，额定功率不变 【答案】D 【解析】A．铭牌上的“额定电压：220V”指的是电压力锅正常工作时所需的电压。家庭电路的实际电压会随用电情况发生波动，不一定总是220V，故A错误； B．铭牌上的“额定功率：1000W”指的是电压力锅在额定电压220V下工作时的功率。当实际电压不等于额定电压时，实际功率也不等于额定功率，故B错误； C．此锅正常工作时，电压为额定电压220V，功率为额定功率 1000W。正常工作时的电流为，故C错误； D．额定功率是用电器的一个基本参数，是固定不变的，不会随实际工作电压的改变而改变，改变的是用电器的实际功率，故D正确。 故选D。 4．规格均为“”的电视机和烤箱各一台，它们分别正常工作，消耗的电能（     ） A．一样多，均为 B．一样多，均为 C．电视机更多 D．烤箱更多 【答案】A 【解析】用电器正常工作时实际功率等于额定功率，故电视机、烤箱的实际功率，消耗的电能 二者消耗电能相等。故选A。 5．关于用电器的额定功率和实际功率，下列说法正确的是（    ） A．额定功率大的用电器，其实际功率一定大 B．用电器不通电时，其额定功率为零 C．用电器的额定功率会随两端电压的改变而改变 D．用电器的实际功率会随两端电压的改变而改变 【答案】D 【解析】A．用电器在额定电压下工作时的电功率叫额定功率，额定功率大的用电器不一定在额定电压下工作，因此实际功率不一定达到额定功率，所以实际功率不一定大，故A错误； B．用电器的额定功率与是否通电无关，故B错误； C．用电器的额定功率不随两端电压的改变而改变，故C错误； D．用电器两端的实际电压小于其额定电压时，它的实际功率小于额定功率，用电器的实际功率会随两端电压的改变而改变，故D正确。 故选D。 6．科技从不是遥不可及的概念，从液态电池到固态电池安全续航的创新突破，是一代代人用热爱与探索搭建的阶梯。从能量转化本质来看，固态电池与传统干电池、锂电池一致，工作时都是将_________（选填“化学能转化为电能”或“电能转化为化学能”），为用电器供电。 【答案】化学能转化为电能 【解析】因固态电池、传统干电池、锂电池工作时作为电源为用电器供电，消耗自身储存的化学能，输出电能，故能量转化形式为化学能转化为电能。 7．如图是电饭锅的简化电路，其中和均为加热丝，开关为手动开关，为自动开关，做饭时闭合开关后自动高温烧煮，之后焖饭保温。则高温烧煮时开关________，焖饭、保温时开关________。 【答案】闭合 断开 【解析】由可知，电源电压不变，电路总电阻越小，总功率越大。 当闭合、闭合时，两电阻并联，总电阻小，总功率大，电路处于高温烧煮状态； 当闭合、断开时，只有接入电路，总电阻大，总功率小，处于焖饭保温状态。 8．如图甲电阻箱的阻值为___________Ω；如图乙所示是某家用电子式电能表的表盘，若将某用电器接在该电能表上工作3 min，电能表指示灯闪烁了32次（1600 imp/（kW·h）），该用电器在3 min内消耗的电能为___________kW·h。 【答案】3608 0.02 【解析】电阻箱总阻值为各转盘示数与对应倍率的乘积之和，即 由电能表脉冲参数的含义，用电器消耗的电能为闪烁次数与每千瓦时闪烁次数的比值 9．在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。 （1）要探究电热与电阻的关系。应选用___________组合，并将它们___________接到电源两端进行实验。 （2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现___________（选填“乙”或“丙”）装置U形管中液面高度变化大。 （3）实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映产生电热的多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，这种方法是___________。 【答案】（1）甲、乙 串联；（2）乙；（3）转换法 【解析】（1）探究电热与电阻的关系时，根据控制变量法，需要控制电流大小、通电时间相同，只让导体电阻不同；甲装置电阻为、乙装置电阻为，将两者串联接到电源两端时，通过两个电阻的电流和通电时间相同，满足实验要求。 （2）将乙、丙串联接电源时，通电时间相同，乙容器内是电阻丝，电流等于电路总电流；丙容器内的电阻丝和容器外另一个电阻丝并联，因此通过丙容器内电阻丝的电流仅为总电流的一半；根据焦耳定律，乙容器内电阻丝的电流更大，相同时间产生的热量更多，对应U形管液面高度变化更大。 （3）电流产生的热量无法直接肉眼观测，实验中将不易直接观察的电热多少，转换为容易观测的U形管液面高度差来体现，这种研究方法叫做转换法。 10．如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为，电源电压为； （1）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过2.5V，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值_____（选填“太小”或“太大”）；解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为_____。若要使小灯泡变得更亮一些，滑动变阻器的滑片应向_____（选填“左”或“右”）移动； （2）观察数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是______________。 【答案】（1）太小 0.75 右；（2）小灯泡的电阻随温度升高而增大 【解析】（1）将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过2.5V，根据串联分压的原理可知，滑动变阻器分得电压较小，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值太小。 小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，电流表用的是小量程，分度值为0.02A，通过小灯泡的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为 要使小灯泡变得更亮一些，则灯泡两端电压应更大一点，滑动变阻器分得的电压应小一些。根据串联分压原理知，滑动变阻器接入电路阻值应变小，故滑动变阻器的滑片应向右移动。 （2）由可知，小灯泡的电压与电流之比等于小灯泡的电阻，由于灯泡的电阻随温度的升高而增大，所以通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比。 11．如图所示，电源电压不变，只闭合开关，电流表示数为，、都闭合，电流表的示数为，已知。求： （1）电阻的阻值； （2）电阻的电功率。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）如图，只闭合开关，电路为的简单电路，电流表测电路中的电流，电流表示数为，电源电压 、都闭合，两个电阻并联，电流表测量干路电流，R1两端的电压不变，通过的电流不变，由并联电路电流特点可知，通过的电流 由并联电路电压规律，两端电压等于电源电压，电阻的阻值 （2）电阻的电功率 12．如图所示，图甲为小灯泡L的电流I随其两端电压U变化的图像。将该灯泡接入图乙电路中，电源电压恒定，已知定值电阻R的阻值大小为15Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为0.2A，求： （1）电流表A2的示数； （2）小灯泡工作10s消耗的电能。 【答案】（1）0.5A；（2）9J 【解析】（1）闭合开关S，小灯泡L与定值电阻R并联，电流表A1测的是通过定值电阻的电流，电流表A2测的是干路电流。此时定值电阻的两端电压等于小灯泡的两端电压等于电源电压，根据欧姆定律可得，电源电压为 由图像可知灯泡两端电压为3V时，通过小灯泡的电流 根据并联电路的电流规律可得，电流表的示数 （2）小灯泡工作10s消耗的电能 13．小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝R1、R2的阻值恒定，R1=4Ω。 （1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是多大？ （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是多少？ （3）若“速热”挡的电功率为36W。则使用“速热”挡通电10s的时间，R1产生的热量是多少？ 【答案】（1）1.5 A；（2）9 W；（3）90 J 【解析】（1）只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，通过R1的电流 （2）只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，R1的电功率 （3）分析电路可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时为保温挡；两开关都闭合时，两电阻并联，由可知，此时功率最大，为“速热”挡；根据并联电路互不影响可得使用“速热”挡通电10s电阻R1产生的热量 能力进阶 14．如图所示电路中，电源电压恒为9 V，灯泡L标有“4 V  1.6 W”字样，滑动变阻器的最大电阻为50 Ω，电流表的测量范围为0~0.6 A。当开关全部闭合，滑动变阻器滑片P位于最右端时，电流表示数为0.48 A，不考虑灯泡电阻变化，下列说法正确的是（     ） A．定值电阻的电阻R0为20 Ω B．此时定值电阻与滑动变阻器的功率之比为3∶5 C．当开关全部闭合时，为保证电路安全滑动变阻器的最小电阻为15 Ω D．只闭合开关S，为保证电路安全电流表示数变化范围为0.15 A~0.4 A 【答案】D 【解析】A．开关全部闭合，滑片P位于最右端时，灯泡L被短路，与滑动变阻器并联，电流表测量干路电流。通过滑动变阻器的电流 通过定值电阻的电流 定值电阻的阻值，故A错误； B．此时定值电阻与滑动变阻器的功率之比，故B错误； C．开关全部闭合时，电流表最大示数为，通过滑动变阻器的最大电流 滑动变阻器的最小电阻，故C错误； D．只闭合开关S时，灯泡L与滑动变阻器串联，电流表测量电路电流。灯泡的额定电流 电路允许的最大电流为；灯泡的电阻 当滑动变阻器接入最大阻值时，电路电流最小 电流表示数变化范围为，故D正确。 故选D。 15．小伟给学校图书馆设计了一个测量空气湿度的电路图，如图甲所示，电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为10Ω，湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是（     ） A．空气湿度越大，湿敏电阻R的阻值越大 B．空气湿度越大，电压表示数越小 C．当空气湿度为40%时，10s内R0消耗的电能为225J D．当电压表示数为2.4V时，空气湿度为60% 【答案】D 【解析】AB．由图乙可知空气湿度越大越小，电路总电阻变小，由可知电路电流变大，由可知电压表示数变大，故AB错误； C．当时，此时电路电流 消耗的电能为 故C错误； D．当时，电路电流 湿敏电阻的阻值 由图乙可知此时，故D正确。 故选D。 16．如图甲所示，电源电压恒定，R为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S，在滑片P从b端移向a端的过程中，电路的总功率、定值电阻的功率与电路中的电流的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．图乙中的图线I是定值电阻R的P-I图像 B．电压表示数的变化范围为 C．电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值的绝对值变小 D．滑动变阻器的最大功率为 【答案】D 【解析】A．由题图甲可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压；滑片P从b端向a端移动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，由于电路的总功率，电源电压U不变，则与I成正比，对应图线1；由于定值电阻的功率，R的阻值不变，则与I是二次函数关系，对应图线2，故A错误； B．滑片在a端时，滑动变阻器接入电路的阻值为零，滑动变阻器两端的电压为零，电路中的电流最大，电路的总功率最大，由题图乙可知，此时电路中的电流，电路的总功率，则电源电压 定值电阻的阻值 滑片在b端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，为，滑动变阻器两端的电压最大，此时电路中的电流 滑动变阻器两端的电压 因此电压表示数的变化范围为，故B错误； C．由于电源电压不变，则电压表示数的变化量等于定值电阻两端电压的变化量，即，故，R的阻值不变，该比值的绝对值不变，故C错误； D．滑动变阻器的功率，则当时，滑动变阻器的功率最大，为，故D正确。 故选D。 17．如图甲所示是某款微重力感应杯及杯垫，杯子的质量为300g。杯中加入200g的水后置于水平杯垫上，与杯垫的接触面积为，此时水杯对杯垫的压强为_________Pa。该杯垫有高温和低温两个挡位，图乙为其内部简化电路图。放上水杯，开关S自动闭合，当开关与触点_________（选填“a”或“b”）接触时为高温挡，此时加热功率为20W。现用高温挡将杯内200g的温水从45℃加热至55℃，用时14min，此过程中水吸收的热量为_________J，杯垫的加热效率为_________。[g取10N/kg，水的比热容为] 【答案】 a 50% 【解析】杯子和水的总质量 水杯对杯垫的压力 水杯对杯垫的压强 由题图乙可知，接a时，电路为的简单电路，电路总电阻较小，由可知，此时为高温挡，接b时，、串联，电路的总电阻较大，此时为低温挡； 水吸收的热量 杯垫消耗的电能 加热效率 18．小明家里灯泡坏了，他在网上购买了一个与原来灯泡外形相似的灯泡，如图甲所示。为使该灯泡接入家庭电路后能正常发光，可以给灯泡串联一个__________ Ω的定值电阻。小明用如图乙所示的电阻丝自制这个定值电阻，该卷电阻丝的规格如表所示，则需截取 _______ cm的电阻丝，并将其绕制在陶瓷管上完成制作。 产品规格 Cr20Ni80镍铬合金电阻丝 丝径：0.08mm 数量：10m 电阻：207Ω/m 质检：007 【答案】165.6 80 【解析】由图甲可知，灯泡的额定电压是36V，额定功率是40W，家庭电路的电压为220V，为了使灯泡能在额定电压下工作，可以串联一个电阻R串起分压作用； 灯泡的额定电流为 电阻的电压为 电阻 截取的电阻丝的长度 19．现有灯L1“6V，3W”和L2“3V，6W”。若将两灯串联，要使其中一盏灯长时间正常发光，则电源电压是____________V，电路的总功率是____________W。若将两灯并联，要使其中一盏灯长时间正常发光，则电源电压是____________V，电路的总功率是____________W。（灯泡电阻不变） 【答案】6.75 3.375 3 6.75 【解析】两灯的额定电流和电阻 若将两灯串联，因串联电路电流处处相等，为保证用电器安全，电路电流取较小的额定电流，电源电压 电路总功率 若将两灯并联，因并联电路各支路电压相等，为保证用电器安全，电源电压取较小的额定电压，L2正常发光，L1的实际功率 电路总功率 20．在“测量小灯泡的电功率”实验中，待测小灯泡的额定电压为2.5V（电阻约为10）。实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表（0~0.6A，0~3A）、电压表（0~3V，0~15V）、开关各一个，导线若干，两个滑动变阻器：（10　2A）、（20　1A）。 （1）如图所示连接电路时，开关应______；闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表无示数，则电路中发生的故障可能是滑动变阻器______（选填“断路”或“短路”）。 （2）排除故障后，闭合开关，电压表示数为2V，要使小灯泡正常发光，滑片应向______（选填“A”或“B”）端移动；当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是______W。 （3）根据上述描述可知，在实验时选择的滑动变阻器是______（选填“”或“”）。若还利用现有实验器材想探究“电流与电阻的关系”，还需要添加的器材是__________________。 【答案】（1）断开 断路；（2）B 0.65；（3） 多个阻值不同的定值电阻 【解析】（1）为了安全，连接电路时，开关应断开。 闭合开关后，电流表无示数，可能是断路，电压表无示数，说明是与电压表并联以外的部分发生了断路，所以故障可能是滑动变阻器断路。 （2）闭合开关，移动滑片P至某位置时，电压表的示数为2V，小于额定电压2.5V，若想测量小灯泡的额定功率，根据串联电路分压原理，应减小滑动变阻器两端电压，减小滑动变阻器连入电路电阻值，将滑片P向B端移动，使电压表示数为2.5V。 由图乙可知，电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.26A，小灯泡的额定功率是 （3）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为 此时滑动变阻器接入电阻 大于的最大阻值，因此滑动变阻器选。 在探究“电流与电阻的关系”实验中，需要控制定值电阻两端电压不变，更换不同阻值的电阻多次实验，因此还需要添加多个阻值不同的定值电阻。 21．电功和电热是电学中两个很重要的物理量，由此小明进行了下列两个实验。 （1）小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图1所示的实验，该实验是通过观察___________比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为___________能；将滑动变阻器的滑片向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，由此得出影响电流做功的因素。 （2）小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图2所示的实验装置，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。在实验过程中，通过观察U形管中___________的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；图2甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与___________的关系；为了探究另一个影响因素，图2乙在d容器外并联5Ω电阻的目的是_______________________。 【答案】（1）物体被吊起的高度 机械；（2）液面高度差 电阻 使通过容器c和d内两个5Ω电阻的电流不同 【解析】（1）该实验利用转换法，电流做功的多少无法直接观测，电流通过电动机做功时会将重物吊起，重物被吊起的高度越高，说明电流做的功越多； 此过程中电动机消耗电能，将重物提起，电能转化为重物的机械能。 （2）电流产生的热量无法直接观察，热量会使容器内空气受热膨胀，推动U形管液面出现高度差，因此通过U形管的液面高度差变化反映产热多少，是转换法的应用。 图2甲中两个电阻丝串联，通过的电流、通电时间都相同，只有电阻大小不同，因此是探究电流产热与电阻的关系。 图2乙中d容器外并联5Ω电阻，根据串并联电路电流的特点可知， 则流过d容器内电阻的电流会小于流过c容器内电阻的电流，两个容器内电阻阻值、通电时间相同，电流不同，以此探究电热与电流的关系。 22．用如下图所示的装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器内均装有等质量的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中，，记录甲、乙、丙中煤油的初温。闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.5 A，分别记录加热2 min、4 min时甲中煤油的末温，断开开关S、；再闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.0 A，分别记录加热4 min时乙、丙中煤油的末温。数据记录在下表中。 序号 电阻 阻值/Ω 电流I/A 时间/min 初温t0/℃ 末温t/℃ ① R1 6 1.5 2 25.0 31.1 ② R1 6 1.5 4 25.0 37.1 ③ R2 6 1.0 4 25.0 30.4 ④ R3 3 1.0 4 25.0 27.7 （1）比较序号①和②可知，导体产生的热量与通电________有关。若要比较导体产生的热量与电流大小的关系，应该比较序号②和________。 （2）比较序号③和④可知，电流和通电时间相同时，导体电阻越大，产生的热量越________。比较序号③④和序号②③可得，导体通电时间相同时，“电阻”和“电流”中对电流的热效应影响更大的因素是________。 【答案】（1）时间 ③；（2）多 电流 【解析】（1）①和②两次实验中，电阻都是6Ω（电阻大小相等），电流都是1.5A（电流大小相等），只有通电时间不同，且通电时间越长，温度计升高的温度越高，电阻丝产生的热量越多，因此可得结论：当通过导体的电流和导体的电阻相等时，导体产生的热量与通电时间有关； 若要比较导体产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻大小、通电时间相同，只改变电流大小：序号②电阻为6Ω、通电时间4min、电流1.5A，序号③电阻6Ω（电阻与②相等）、通电时间4min（时间与②相等）、电流1.0A（电流不同），符合控制变量法的要求，因此比较序号②和③即可得出结论。 （2）[1]③和④两次实验中，电流和通电时间相同时，电阻不同，且导体电阻越大，温度计升高的温度越高，电阻丝产生的热量越多； [2]对比序号④和③：电流均为1.0A、通电时间均为4min，电阻从3Ω变为6Ω（电阻变为原来的2倍），煤油升高的温度从 变为 热量变为原来的2倍，符合与的正比关系； 对比序号③和②：电阻均为6Ω、通电时间均为4min，电流从1.0A变为1.5A（电流变为原来的1.5倍），煤油升高的温度从 变为 热量变为原来的约2.25倍，符合与的正比关系。 可见在通电时间相同的前提下，电流的平方对电热的影响程度远大于电阻的影响，因此对电流的热效应影响更大的因素是电流。 23．在如图甲所示的电路中，电源电压恒定。闭合开关S、S1，断开开关，将滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端的过程中，电流表示数与电压表示数的关系如图乙所示。闭合开关、、，滑动变阻器的滑片滑至最左端时，灯泡正常发光，电流表的示数为。求： （1）定值电阻的阻值； （2）滑动变阻器的最大阻值； （3）小灯泡L正常发光时的功率。 【答案】（1）；（2）；（3）1.2W 【解析】（1）闭合S、S1，断开时，定值电阻和滑动变阻器R串联。当滑动变阻器的滑片滑至最左端时，滑动变阻器的电阻，此时的电压最大，为电源电压。从图乙可知，此时的电压，电源电压为3V，电流，则定值电阻的阻值 （2）当滑动变阻器的阻值最大时，的电压最小，从图乙可知，此时的电压，电流，滑动变阻器的电压 滑动变阻器的最大阻值 （3）闭合、、，滑动变阻器的滑片滑至最左端时，定值电阻和灯泡并联，此时灯泡和两端的电压均为电源电压，干路总电流，的电流，则通过灯泡的电流 小灯泡的额定功率 24．某家用电热水壶有加热和保温两个挡位，内部电路由温控开关和两段电热丝组成，加热挡的功率是保温挡的5倍。采用加热挡加热时，将2kg的水从20℃升高50℃需要用3.5min的时间。已知电源电压为220V，水的比热容为，若电热丝放出的热量完全被水吸收，求： （1）3.5min内水吸收的热量； （2）电热水壶保温挡的功率； （3）若电热水壶内部电路因故损坏，现用规格为0.5Ω/cm的电热丝和一个开关组装电路，以实现原有功能，请把你设计的内部电路画在虚线框中，将整个电路图补充完整，并通过计算说明需要截取的两段电热丝的长度。 【答案】（1）；（2）400W；（3） 两段电热丝并联，长度分别为242cm和60.5cm，R1直接并联在电源两端，R2与温控开关串联后并联在电源两端。 【解析】（1）根据得水吸收的热量 （2）电热丝放出的热量完全被水吸收，因此电热水壶消耗的电能 加热时间 根据得，加热挡功率 保温挡功率 （3）并联方案： 开关S1断开，R1单独工作，保温挡工作，根据得 R1长度 开关S1闭合，R1与R2并联，加热挡工作，有 R2长度 串联方案： 开关S1闭合，R1单独工作，加热挡工作，有 R1长度 开关S1断开，R1与R2串联，保温挡工作，有 R2长度 25．冬天人们喜欢吃火锅。 （1）家庭电路中，电火锅与冰箱是______________（选涂“A串联”或“B并联”），其工作电压为______________V； （2）某电火锅的简化电路如图所示，通过控制开关、、的断开或闭合，可实现挡位的调节，已知电热丝和的阻值不变，其中，。若只闭合开关，求： ①此时电路中的电流I； ②若电流通过电热丝所做的功全部转化为电火锅产生的热量，求内电火锅产生的热量Q； （3）若使该电火锅加热时电功率最大， ①则开关状态为（ ） A．仅闭合    B．仅闭合    C．同时闭合和 ②求电火锅的最大电功率。（ ） 【答案】（1）B并联 220；（2）2A ；4400J；（3）C 1320W 【解析】（1）我国家庭电路中，各用电器工作互不影响，电火锅与冰箱并联；我国家庭电路的标准工作电压为220V。 （2）由题意得，家庭电路电源电压，只闭合开关时，电路为的简单电路。 根据欧姆定律，可得电路中的电流 由题意，电流做功全部转化为热量，根据电功公式，可得 （3）① 根据电功率公式，电源电压不变，总电阻越小，电功率越大。当与并联时总电阻最小，功率最大；分析开关状态：仅闭合电路断路，仅闭合只有接入，同时闭合和时，与并联，总电阻最小，因此选C。 ② 并联电路总功率等于各支路功率之和，分别计算支路功率、 最大电功率 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十五章 电能与电功率 复习要点 1. 认识电能与电功，知道电能的利用就是电能转化为其他形式的能，会用 W = UIt 计算电功，知道 1 kW·h = 3.6×106 J，会正确读取电能表并计算用电量。 2. 理解电功率的物理意义与定义式，掌握 P = UI 及其简单计算，知道电功率与电压、电流的关系，能进行 W、P、t 的单位换算。 3. 知道额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的含义，会用 分析实际功率的变化，会用伏安法测量小灯泡的电功率。 4. 理解焦耳定律 Q = I2Rt，能用控制变量法和转换法分析电热实验，会解释电流热效应的应用与防止，能进行电功、电功率、电热的综合计算。 复习重难点 重点：电功与电功率的概念、公式及单位换算；电能表的读数与用电量计算；额定功率与实际功率的分析与计算；焦耳定律及电热计算。 难点：P = UI 与 P = I2R、的适用条件；非纯电阻电路中 W 与 Q 的区别；含电能表参数、多挡位用电器的综合计算；焦耳定律实验中的控制变量法与转换法。 要点 电能与电功 1．电能的利用与能量转化 电能的利用，都是通过电能转化为其他形式的能量来实现的。分析图 15-1-1 中的事例可知，用电器工作的过程，就是电能转化为其他形式能量的过程。 （1）用电照明时，电能主要转化为光能和内能； （2）用电取暖时，电能转化为内能； （3）无人机运行时，电能主要转化为机械能； （4）给电动汽车充电时，电能转化为化学能储存起来。 图 15-1-1 电能转化为其他形式的能量 2．电功及其计算 物理学中，当电能转化为其他形式的能量时，我们就说电流做了功，即电功（electric work），用字母 W 表示。电能转化为其他形式能量的多少，可以用电功的大小来量度：电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。 实验表明，电流做功的多少与电流的大小、电压的高低以及通电时间的长短都有关系。某段电路上的电功，与这段电路两端的电压、通过这段电路的电流以及通电时间成正比。 计算公式：W = UIt。式中 U 的单位是伏特（V），I 的单位是安培（A），t 的单位是秒（s），W 的单位是焦（J）。 （1）由 W = UIt 可知，电压越高、电流越大、通电时间越长，电流做的功就越多； （2）计算时三个量必须统一用国际单位，mA、kΩ、min、h 等都要先换算成 A、Ω、s； （3）W = UIt 是计算电功的普遍公式，对任何电路都成立。 3．电能的单位与换算 生活中常用千瓦·时（俗称“度”）作为电能的单位，符号是 kW·h。1 kW·h = 3.6×106 J；1 kW·h 可以看作 1 000 W 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。 （1）由 W = Pt 可得 1 kW·h = 1 kW × 1 h = 1 000 W × 3 600 s = 3.6×106 J； （2）W = Pt 中，P 用 kW、t 用 h 时，W 的单位是 kW·h；P 用 W、t 用 s 时，W 的单位是 J； （3）教材表 15-1-1 给出 1 kW·h 电能可供节能灯（3 W）工作约 333.33 h、电风扇（40 W）25 h、电视机（140 W）约 7.15 h、电饭煲（800 W）1.25 h，说明功率越大的用电器消耗同样电能所用时间越短。 4．用电能表测量电功 电功可以直接测量。家用电能表（也称电度表）是用来测量电功、记录电路消耗电能的仪表。 图 15-1-2 家用电能表及其铭牌参数 （1）读数方法：数字栏以 kW·h 为单位，最右边的一位是小数位；某一时段内前后两次示数之差，就是这段时间内的用电量； （2）例如某家庭 3 月底示数 270.1 kW·h，4 月底为 365.5 kW·h，则 4 月用电量为 365.5 kW·h − 270.1 kW·h = 95.4 kW·h； （3）铭牌参数：“220 V 50 Hz”表示应在 220 V、50 Hz 的交流电路中工作；“10（20） A”表示基本电流 10 A、额定最大电流 20 A，故允许接入的用电器最大总功率 P = UI = 220 V × 20 A = 4 400 W；“1 250 r/（kW·h）”表示每消耗 1 kW·h 电能，转盘转过 1 250 转； （4）图 15-1-3 是电能表接入家庭电路的示意图，电能表要接在干路上，且在所有用电器之前。 图 15-1-3 电能表的连接 （5）目前许多城市使用电子式多费率电能表，可按不同时段分别计费并远程抄表；IC 卡电能表等智能电能表也得到推广。 易错提醒 （1）kW·h 是电能（电功）的单位，kW 是电功率的单位，二者不能混淆；1 kW·h = 3.6×106 J。 （2）电能表最右一位是小数位，且某段时间的用电量要用“末示数 − 初示数”，不能直接用月末示数。 （3）用 W = UIt 时 t 必须换算成秒；用 W = Pt 时若 W 取 kW·h，则 P 用 kW、t 用 h。 要点速测 1．下列关于电功和电能的说法中，正确的是（　　） A．电流做功越多，消耗的电能一定越少 B．电能转化为其他形式能的多少，可以用电功的大小来量度 C．用电器通电时间越长，电流做功一定越少 D．1 kW·h = 3.6×103 J 2．某家庭 8 月底电能表示数为 2 708.3 kW·h，9 月底为 2 803.7 kW·h，电费为 0.6 元/（kW·h）。求：（1）9 月份用电量；（2）9 月份应缴电费；（3）1 kW·h 的电能可供“220 V 25 W”的节能灯正常工作多长时间？ 3．一盏灯接在 220 V 的电路中，通过它的电流为 0.2 A，通电 5 min。求电流做的功；若用 kW·h 作单位，结果是多少？ 要点 电功率 1．认识电功率 观察用电器的铭牌，节能灯铭牌上的“7 W”、蒸汽电熨斗铭牌上的“1 200 W”表示的都是用电器的电功率（图 15-2-1）。 图 15-2-1 用电器及其铭牌 把标有“220 V 15 W”和“220 V 100 W”的两个灯泡同时接入家庭电路，实验表明：电功率不同的灯泡在相同时间里消耗的电能不同，电功率大的灯泡更亮、消耗的电能更多。灯泡在某段时间内消耗的电能，就是电流在这段时间内所做的功；选择用电器时，人们更多关注电流做功的快慢。 2．电功率的定义与单位 在物理学中，把电流在某段时间内所做的功与这段时间的比叫做电功率（electric power）。用 P 表示电功率，W 表示电功，t 表示时间，则。 在国际单位制中，电功率的单位与机械功率相同，也是瓦，符号 W；常用单位还有千瓦（kW），1 kW = 1 000 W。各种用电器的铭牌或说明书上都标有电功率，它是选择用电器的一个重要参数。 （1） 是定义式，适用于任何电路；由它可得 W = Pt、； （2）由 与 1 kW·h = 3.6×106 J 可知，1 kW·h 正是功率为 1 kW 的用电器工作 1 h 消耗的电能。 3．影响电功率大小的因素 探究方法为控制变量法：研究电功率与电流的关系时应控制电压不变（把两个灯泡并联）；研究电功率与电压的关系时应控制电流不变（把两个灯泡串联），通过灯泡的亮度比较电功率的大小。 实验结论：电功率的大小与用电器两端的电压、通过用电器的电流有关。电压相等时，电流越大，电功率越大；电流相等时，电压越高，电功率越大。 4．电功率的计算公式 由 W = UIt 和可推导出 P = UI，即电功率等于电压与电流的乘积。使用公式时 U 用 V、I 用 A、P 用 W。 （1）P = UI 是计算电功率的普遍公式，适用于任何电路； （2）在纯电阻电路中，结合欧姆定律 U = IR 还可得到 P = I2R 和，使用前必须先判断电能是否全部转化为内能； （3）教材例题：一盏电灯接在 220 V 电路中，通过灯的电流 I = 70 mA = 0.07 A，则 P = UI = 220 V × 0.07 A = 15.4 W；正常工作 t = 100 min = 6 000 s，电流做功 W = Pt = 15.4 W × 6 000 s = 9.24×104 J。 特别提醒 （1）电功率表示电流做功的快慢，不表示做功的多少；功率大不等于消耗电能多，还与通电时间有关。 （2）铭牌上“220 V 100 W”中的 100 W 是额定功率，只有在 220 V 电压下实际功率才是 100 W。 （3）计算时 mA 要化成 A、min 要化成 s；若 P 用 kW、t 用 h，则 W 的单位是 kW·h。 要点速测 4．关于电功率，下列说法正确的是（　　） A．用电器消耗的电能越多，电功率一定越大 B．电功率越大的用电器，电流做功越快 C．通电时间越短，电功率一定越大 D．电功率是表示电流做功多少的物理量 5．一台电风扇内电动机的电压为 220 V，电功率为 55 W。求：（1）正常工作时通过的电流；（2）连续工作 2 h 消耗的电能（分别用 J 和 kW·h 表示）。 6．某教室里安装有 8 盏 40 W 的日光灯，求这 8 盏灯在 2 h 内消耗的电能是多少焦，合多少千瓦·时？ 要点 用电器的正确使用 1．额定电压、额定电流与额定功率 在物理学中，用电器正常工作时的电压值和电流值，分别叫做额定电压和额定电流；在额定电压下工作时的电功率，叫做额定功率。一般来说，用电器的铭牌或说明书上均标有额定电压、额定电流或额定功率的数值。 实验表明：当加在灯泡上的电压等于灯泡上标示的电压值时，灯泡正常发光；略大于标示值时灯泡偏亮；小于标示值时灯泡偏暗。 2．实际电压与实际功率 实际使用时，加在用电器上的电压叫实际电压，用电器在实际电压下工作的功率叫实际功率。实际电压略高于或略低于额定电压时用电器仍能工作，但工作状态会改变。 （1）U实 = U额 时，P实 = P额，用电器正常工作； （2）U实 > U额 时，P实 > P额，实际功率过大，有可能损坏用电器； （3）U实 < U额 时，P实 < P额，用电器不能正常工作（灯泡偏暗）。 若用电器电阻不随温度变化，可先由铭牌求出电阻，再由 求实际功率，即 。 教材例题：电陶炉煮茶器铭牌标有“220 V 1 600 W”（图 15-3-3）。接在 220 V 电路时实际电压等于额定电压，P实 = 1 600 W；由，接在 110 V 电路时。 图 15-3-3 电陶炉煮茶器 3．测量小灯泡的电功率 实验原理：P = UI（伏安法）。主要器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。电流表与小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端。 （1）按电路图连接电路，连接时开关应断开，滑片置于阻值最大的位置； （2）闭合开关，调节滑片使小灯泡在额定电压下发光，记录电流表示数和亮度； （3）调节滑片使小灯泡两端电压略高于额定电压，记录电流表示数和亮度； （4）调节滑片使电压略低于额定电压，记录电流表示数和亮度； （5）由 P = UI 分别算出三种情况下的电功率，其中额定电压下的功率就是额定功率。 4．常见用电器的额定功率 教材表 15-3-3 给出的部分数据：电子表约 1×10-5 W，电子计算器约 5×10-4 W，智能扫地机约 10 W，排风扇约 20 W，节能灯 3～40 W，台式电脑约 200 W，液晶电视机 100～300 W，电冰箱约 100 W，电饭煲约 800 W，壁挂式空调约 1 000 W，电热水器 1 500～3 000 W，“天河一号”超级计算机约 4.04×106 W。 易错提醒 （1）额定功率只有一个，实际功率可以有很多个；是否正常工作取决于实际电压是否等于额定电压。 （2）“灯泡变暗”是因为实际功率变小，额定功率并不会改变。 （3）测小灯泡电功率的三次实验是为了比较不同电压下的实际功率与亮度，不能把三次功率求平均值当作额定功率。 要点速测 7．在用电高峰期，标有“220 V 60 W”的灯泡接在实际电压为 210 V 的电路中（灯丝电阻不变）。求其实际功率，并说明此时灯泡变暗的原因。 8．将两盏灯 L1“6 V 2 W”和 L2“6 V 3 W”串联接入某电路，其中一盏恰好正常发光，另一盏电压未达到额定电压而偏暗（假设灯丝电阻不变）。判断哪盏灯正常发光，并求偏暗那盏灯的实际功率。 9．某市交通道路上使用的风光互补 LED 路灯中，两个 LED 灯并联，灯上标有“24 V 60 W”字样。求：（1）两个 LED 灯正常发光时通过光控开关 S 的电流；（2）用这种路灯替换亮度相同的 420 W 普通路灯，500 套每天工作 10 h 可节约多少电能？ 要点 焦耳定律 1．电流的热效应 电炉通电时会产生热，电热水壶、电暖手宝等用电器通电也会发热。电流通过导体时，电能转化成内能，导致导体发热的现象，叫做电流的热效应（图 15-4-1）。 图 15-4-1 电炉 2．探究通电导体产生的热量与哪些因素有关 猜想：通电导体产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流大小以及通电时间有关。实验装置如图 15-4-3：甲、乙两个锥形瓶中装有等量、初温相同的煤油，瓶中电阻丝 R1 = 5 Ω、R2 = 10 Ω 串联接入电路，用温度计示数的变化反映产生热量的多少。 图 15-4-3 探究通电导体产生热量的实验装置 （1）探究与电阻的关系：两电阻丝串联，保证电流和通电时间相同。结论：电流一定时，电阻越大，导体产生的热量越多； （2）探究与电流的关系：对同一电阻丝改变通过它的电流，保持电阻和通电时间相同。结论：电阻一定时，电流越大，导体产生的热量越多； （3）探究与时间的关系：同一装置通电时间越长，导体产生的热量越多； （4）串联是为了控制电流相同，用等量、初温相同的煤油并用温度计示数变化反映热量，属于转换法；选用煤油而不用水，是因为煤油比热容小、绝缘性好，短时间温度变化更明显。 3．焦耳定律 英国物理学家焦耳经过多年研究，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系：电流通过导体时产生的热量，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（Joule's law）。 用 Q 表示热量，I 表示电流，R 表示电阻，t 表示通电时间，则 Q = I2Rt。式中 I 用 A、R 用 Ω、t 用 s、Q 用 J。 （1）在纯电阻电路中 Q = W = UIt = Pt，结合 U = IR 可推导出 Q = I2Rt，也可写成 ； （2）教材例题：R = 100 Ω 的电热器在 220 V 电压下工作 8 min，，Q = I2Rt = （2.2 A）2 × 100 Ω × 480 s ≈ 2.3×105 J；也可直接用求解，不必先求电流； （3）电动机、电解槽等非纯电阻用电器中，W = UIt 是消耗的总电能，Q = I2Rt 只是其中转化为内能的部分，此时 W > Q，不能用 Q = UIt 计算电热。 4．电流热效应的应用与控制 电流的热效应在生活中应用广泛：电压力锅、电暖手宝、电热水壶、电饼铛、电烙铁等都是把电能主要转化为内能的用电器（图 15-4-5）。 图 15-4-5 应用电流热效应的用电器 电视机、电脑等用电器工作时不可避免地发热，既浪费电能，又可能因升温烧坏元件，因此常采用设置散热孔、散热片或在发热部位安装电风扇等方法散热（图 15-4-6）。 图 15-4-6 用电器的多种散热方式 易错提醒 （1）Q = I2Rt 是计算电热的普遍公式；Q = UIt、、Q = Pt 只适用于纯电阻电路。 （2）电炉丝热得发红而导线几乎不热，是因为二者串联、电流相同，而电炉丝电阻远大于导线电阻，由 Q = I2Rt 知电炉丝产生的热量多得多。 （3）本实验用温度计示数变化反映热量多少是转换法；控制电流、电阻、时间中的两个量不变是控制变量法。 要点速测 10．电炉通电时，为什么电炉丝热得发红，而连接电炉的导线发热却几乎不被人们觉察？ 11．某家用电饭煲的铭牌上标有“220 V 500 W”字样。求：（1）正常工作时电阻丝的电阻；（2）煮饭用了 20 min 消耗的电能。 12．电烙铁的规格为“220 V 110 W”。求：（1）正常工作时的电流；（2）正常工作时的电阻；（3）正常工作 10 min 产生的热量。 难点 额定功率与实际功率的分析与计算 （1）三种工作状态的对照 用电器是否正常工作，只取决于实际电压与额定电压的关系：U实 = U额 时 P实 = P额，正常工作；U实 > U额 时 P实 > P额，用电器偏亮、容易损坏；U实 < U额 时 P实 < P额，用电器偏暗、不能正常工作。灯泡的亮度由实际功率决定。 （2）“电阻不变”是解题的桥梁 已知铭牌时先求电阻 ，再由实际电压求，或直接用比例式。若已知实际电流，也可用 U实 = I实R、P实 = I实2R。例如实际电压降为额定电压的，实际功率就降为额定功率的。 （3）串联、并联时灯泡亮度的比较 串联时电流相同，由 P = I2R 知电阻大的灯实际功率大、更亮；并联时电压相同，由知电阻小的灯实际功率大、更亮。例如 L1“220 V 40 W”与 L2“220 V 100 W”串联接在 220 V 电路中，R1 > R2，故 L1 更亮。 注意 （1）上述结论以“灯丝电阻不随温度变化”为前提；实际灯丝电阻随温度升高而增大，初中阶段按不变处理。 （2）两灯串联时要保证每盏灯的实际电压都不超过额定电压，否则可能烧坏灯泡。 难点 电功、电功率与电热的公式选用 （1）普遍适用的公式 电功 W = UIt = Pt；电功率 ；电热 Q = I2Rt。这三个式子对任何电路（包括含电动机的非纯电阻电路）都成立，应优先选用。 （2）只适用于纯电阻电路的导出式 当电能全部转化为内能时 U = IR、W = Q，故 ，。含电动机、电解槽等用电器时，W = UIt 是消耗的总电能，Q = I2Rt 只是发热部分，W = Q + E其他，此时不能用 求总功率，也不能用 Q = UIt 求热量。 （3）单位与换算 国际单位组：V、A、s、W、J；实用单位组：kV、A、h、kW、kW·h。1 kW = 1 000 W，1 kW·h = 3.6×106 J。解题步骤：先判断电路是否为纯电阻电路，再选公式，最后统一单位并代入计算。 难点 焦耳定律实验中的控制变量法与转换法 （1）转换法 电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，实验中通过等量煤油温度升高的多少（温度计示数变化）来反映。选用煤油而不用水，是因为煤油的比热容小、绝缘性好，相同条件下温度变化更明显、更安全。 （2）控制变量法的三种设计 探究 Q 与 R 的关系：把阻值不同的两根电阻丝串联，控制 I、t 相同，比较两瓶煤油的升温；探究 Q 与 I 的关系：对同一根电阻丝改变电流（可在旁边并联一个电阻分流），控制 R、t 相同；探究 Q 与 t 的关系：同一装置通电不同时间，比较升温。 （3）常考结论与细节 两瓶中煤油的质量和初温必须相同；串联的目的是控制电流和通电时间相同；温度计示数变化越大，说明产生的热量越多。综合可得：电流和通电时间相同时，电阻越大产生热量越多；电阻和通电时间相同时，电流越大产生热量越多。 考点 电能表与电功、电能的计算 ▌例1 （25-26九年级上·江苏南京·阶段检测）某导体两端的电压为时，通过的电流为，当电压变为时电流为_____，电阻为_____。小明家电能表3月底的示数为，4月底的示数为。小明家4月份用电_____，若电子式电能表上的参数为“3200imp/kW·h”，指示灯闪烁160次时电路中消耗的电能是_____J。 解题要点 1．用电量 = 末示数 − 初示数，读数时注意最右一位是小数位。 2．“1 250 r/（kW·h）”表示每消耗 1 kW·h 转 1 250 转，用实际转数除以该参数即得消耗的电能。 3．用时，kW·h 与 h 搭配得到 kW，J 与 s 搭配得到 W，单位要对应。 ▌迁移练1-1（2026·黑龙江哈尔滨·二模）电子式电能表表盘上标有“3200 imp/（kW·h）”字样（imp表示闪烁次数）。将某用电器单独接在该电能表上正常工作30 min，电能表指示灯闪烁了3200次，该用电器在上述时间内消耗的电能为_______kW·h，该用电器的额定功率是_______。该用电器可能是_______（选填“电视机”或“电热水器”）。 ▌迁移练1-2（2026·湖北襄阳·一模）新型电饭锅在煮饭时采用“高温”和“低温”两种方式交替加热，其内部电路如图所示，R1和R2均为电热丝；S1是温度自动控制开关，当温度达到一定值后会自动断开。高、低温挡的额定功率见表。煮饭时，闭合开关S和S1，电饭锅正常工作30min消耗的电能为。求： 额定电压 220 V 额定功率 低温挡 440 W 高温挡 1100 W （1）煮饭时通过R1的电流。 （2）电热丝R2的电阻（结果保留一位小数）。 （3）30 min内R2消耗的电能。 考点 电功率的理解与 P = UI 的应用 ▌例2 （25-26九年级上·河南周口·期末）现在很多家庭和办公室采用新型管线饮水机，这种饮水机没有水仓，打开出水开关立即给水加热，出水口随即流出热水，停止出水时，加热就会停止。如图甲是某品牌新型管线饮水机，其铭牌如表所示。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] 某壁挂式家用管线饮水机 额定电压 220 V 额定总功率 2200 W 制热水能力 20 kg/h 额定频率 50 Hz （1）图示新型管线饮水机正常工作时的电阻为多少？ （2）温度为20℃的常温水直接流进饮水机，流出水的温度是95℃，关闭其他用电器，只让该饮水机按照正常出水能力出水3min，求流出热水需要吸收的热量是多少？ （3）出水3min，发现图乙所示电能表指示灯闪了160次，求该饮水机的加热效率。 （4）家用电器使用不当会带来安全隐患，请你结合安全用电知识，写出一条使用家用电器的建议并用所学的物理知识加以解释。 解题要点 1．电功率反映做功快慢，额定耗电量是一段时间消耗的电能，二者不能混淆。 2．由 P = UI 可求正常工作电流；由 W = Pt 可求一段时间消耗的电能。 3．判断节能要看规定时间内的耗电量，不能只看额定功率的大小。 ▌迁移练2-1（25-26九年级上·陕西汉中·期末）某型号电水壶的铭牌上标有“220 V  2 200 W”字样，将它接在家庭电路中工作。求： （1）它正常工作时电流是多少安? 电热丝电阻是多少欧? （2）用此款水壶把质量是1 kg，初温是40 ℃的水加热到100 ℃，水吸收的热量是多少焦？[已知] （3）若电水壶消耗的电能全部转化为水增加的内能，上述烧水过程消耗了多少千瓦时电能? ▌迁移练2-2（23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·期中）当天空中空气的湿度很大、两块云之间的电压很高时，原先不导电的空气就会变成导体，强大的电流可以在瞬间通过天空，形成闪电，某次闪电的放电电流约为，电压约，放电时间约0.01s，则这次闪电释放的电能约________J，这些电能可供1000W的电水壶连续工作________h。 考点 额定功率与实际功率 ▌例3 （25-26九年级上·广东清远·期末）某电陶炉铭牌标有“220V　1600W”字样，其正常工作时电阻是________Ω，若其电阻不随温度变化，当它接入220V电路时，实际功率是________W。若将它接入110V电路中，则它的实际功率为________W。 解题要点 1．“电阻不变”是连接额定值与实际值的桥梁，先用求电阻。 2．实际电压变为额定电压的实际功率变为额定功率的。 3．额定功率由铭牌唯一确定，实际功率随实际电压改变；灯泡亮度由实际功率决定。 ▌迁移练3-1（2026九年级上·全国·专题练习）一只标有“220 V 100 W”的白炽灯，接在200 V的电路中（设灯丝电阻不变）。求： （1）灯丝的电阻； （2）灯的实际功率。（结果保留一位小数） ▌迁移练3-2（2025·黑龙江佳木斯·三模）（1）一个标有“220V  100W”的灯泡，正常工作时通过灯丝的电流为______A，灯丝的电阻为______Ω。 （2）把标有“6V  3W”和“6V  6W”的两盏电灯串联后接入电路中，如果让其中一盏灯正常发光，另一盏灯的实际功率不超过额定功率（灯丝电阻不变），则该电路两端的电压应为______V，两灯消耗的实际总功率为______W。 考点 焦耳定律与电热的综合计算 ▌例4 （2025·安徽阜阳·三模）图为某款电热器工作的部分电路简图。电源电压保持220 V不变，两根电热丝的电阻值关系为R1=2R2，通过两个开关的控制可实现该电热器高、低两个挡位的转换，其中“低温挡”时的发热功率为440 W。 （1）求R2的电阻值。 （2）求该电热器处于“高温挡”时正常工作消耗的电功率。 （3）如果该电热器在“高温挡”下正常工作5 min所产生热量能使质量为2 kg、初温为30 ℃的水温度升高到65 ℃，则此过程中该电热器的工作效率为多大？[结果用百分数表示且取整，c水=4.2×103 J/（kg·℃）] 解题要点 1．Q = I2Rt 对任何电路都适用；纯电阻电路还可用。 2．代入公式前把 t 换算成秒、电阻用 Ω、电流用 A，结果单位才是 J。 3．教材例题给出的 2.3×105 J 是保留两位有效数字的近似值，精确值为 232 320 J。 ▌迁移练4-1（2025·黑龙江哈尔滨·三模）小鸣同学按如图所示的电路，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，煤油中都浸着一段横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝，甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长。 （1）实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察______反映出来的。 （2）实验中，可观察到______（填“甲”或“乙”）瓶中温度计的示数升高得更快。 （3）小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶甲中煤油换成与其______相等的水，并将电热丝RA换成_______的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t煤油，请用提供的符号写出煤油比热容的表达式：c煤油=______。  （已知水的比热容为c水） ▌迁移练4-2（25-26九年级上·重庆渝中·期末）某家用智能电热器简化电路如图甲所示，主要是由两根电阻丝和并联接在电源两端，该电热器能够随着外界条件变化实现高低温变挡，图乙所示为该电热器内功率变化情况，则电阻丝的阻值为___________，该电热器内产生的热量___________。 基础达标 1．关于电功，下列说法中正确的是（   ） A．电流越大，电流做的功就越多 B．只有在电能转化为机械能时，电流才做功 C．电流做功的过程，就是其它形式能转化为电能的过程 D．有多少电能转化为其它形式的能量，就是电流做了多少功 2．两盏白炽灯，甲标有“220V  40W”，乙标有“220V  25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（     ） A．甲一定比乙亮 B．乙一定比甲亮 C．都正常工作时，甲一定比乙亮 D．都正常工作时，乙可能比甲亮 3．如图所示是小晋家购买的电压力锅部分铭牌信息。不考虑温度对电阻的影响，下列关于电压力锅的说法正确的是（　　） A．实际电压一定是220V B．实际电功率一定为 C．此锅正常工作时的电流为 D．电压低于时，额定功率不变 4．规格均为“”的电视机和烤箱各一台，它们分别正常工作，消耗的电能（     ） A．一样多，均为 B．一样多，均为 C．电视机更多 D．烤箱更多 5．关于用电器的额定功率和实际功率，下列说法正确的是（    ） A．额定功率大的用电器，其实际功率一定大 B．用电器不通电时，其额定功率为零 C．用电器的额定功率会随两端电压的改变而改变 D．用电器的实际功率会随两端电压的改变而改变 6．科技从不是遥不可及的概念，从液态电池到固态电池安全续航的创新突破，是一代代人用热爱与探索搭建的阶梯。从能量转化本质来看，固态电池与传统干电池、锂电池一致，工作时都是将_________（选填“化学能转化为电能”或“电能转化为化学能”），为用电器供电。 7．如图是电饭锅的简化电路，其中和均为加热丝，开关为手动开关，为自动开关，做饭时闭合开关后自动高温烧煮，之后焖饭保温。则高温烧煮时开关________，焖饭、保温时开关________。 8．如图甲电阻箱的阻值为___________Ω；如图乙所示是某家用电子式电能表的表盘，若将某用电器接在该电能表上工作3 min，电能表指示灯闪烁了32次（1600 imp/（kW·h）），该用电器在3 min内消耗的电能为___________kW·h。 9．在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。 （1）要探究电热与电阻的关系。应选用___________组合，并将它们___________接到电源两端进行实验。 （2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现___________（选填“乙”或“丙”）装置U形管中液面高度变化大。 （3）实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映产生电热的多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，这种方法是___________。 10．如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为，电源电压为； （1）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过2.5V，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值_____（选填“太小”或“太大”）；解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为_____。若要使小灯泡变得更亮一些，滑动变阻器的滑片应向_____（选填“左”或“右”）移动； （2）观察数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是______________。 11．如图所示，电源电压不变，只闭合开关，电流表示数为，、都闭合，电流表的示数为，已知。求： （1）电阻的阻值； （2）电阻的电功率。 12．如图所示，图甲为小灯泡L的电流I随其两端电压U变化的图像。将该灯泡接入图乙电路中，电源电压恒定，已知定值电阻R的阻值大小为15Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为0.2A，求： （1）电流表A2的示数； （2）小灯泡工作10s消耗的电能。 13．小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝R1、R2的阻值恒定，R1=4Ω。 （1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是多大？ （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是多少？ （3）若“速热”挡的电功率为36W。则使用“速热”挡通电10s的时间，R1产生的热量是多少？ 能力进阶 14．如图所示电路中，电源电压恒为9 V，灯泡L标有“4 V  1.6 W”字样，滑动变阻器的最大电阻为50 Ω，电流表的测量范围为0~0.6 A。当开关全部闭合，滑动变阻器滑片P位于最右端时，电流表示数为0.48 A，不考虑灯泡电阻变化，下列说法正确的是（     ） A．定值电阻的电阻R0为20 Ω B．此时定值电阻与滑动变阻器的功率之比为3∶5 C．当开关全部闭合时，为保证电路安全滑动变阻器的最小电阻为15 Ω D．只闭合开关S，为保证电路安全电流表示数变化范围为0.15 A~0.4 A 15．小伟给学校图书馆设计了一个测量空气湿度的电路图，如图甲所示，电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为10Ω，湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是（     ） A．空气湿度越大，湿敏电阻R的阻值越大 B．空气湿度越大，电压表示数越小 C．当空气湿度为40%时，10s内R0消耗的电能为225J D．当电压表示数为2.4V时，空气湿度为60% 16．如图甲所示，电源电压恒定，R为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S，在滑片P从b端移向a端的过程中，电路的总功率、定值电阻的功率与电路中的电流的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．图乙中的图线I是定值电阻R的P-I图像 B．电压表示数的变化范围为 C．电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值的绝对值变小 D．滑动变阻器的最大功率为 17．如图甲所示是某款微重力感应杯及杯垫，杯子的质量为300g。杯中加入200g的水后置于水平杯垫上，与杯垫的接触面积为，此时水杯对杯垫的压强为_________Pa。该杯垫有高温和低温两个挡位，图乙为其内部简化电路图。放上水杯，开关S自动闭合，当开关与触点_________（选填“a”或“b”）接触时为高温挡，此时加热功率为20W。现用高温挡将杯内200g的温水从45℃加热至55℃，用时14min，此过程中水吸收的热量为_________J，杯垫的加热效率为_________。[g取10N/kg，水的比热容为] 18．小明家里灯泡坏了，他在网上购买了一个与原来灯泡外形相似的灯泡，如图甲所示。为使该灯泡接入家庭电路后能正常发光，可以给灯泡串联一个__________ Ω的定值电阻。小明用如图乙所示的电阻丝自制这个定值电阻，该卷电阻丝的规格如表所示，则需截取 _______ cm的电阻丝，并将其绕制在陶瓷管上完成制作。 产品规格 Cr20Ni80镍铬合金电阻丝 丝径：0.08mm 数量：10m 电阻：207Ω/m 质检：007 19．现有灯L1“6V，3W”和L2“3V，6W”。若将两灯串联，要使其中一盏灯长时间正常发光，则电源电压是____________V，电路的总功率是____________W。若将两灯并联，要使其中一盏灯长时间正常发光，则电源电压是____________V，电路的总功率是____________W。（灯泡电阻不变） 20．在“测量小灯泡的电功率”实验中，待测小灯泡的额定电压为2.5V（电阻约为10）。实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表（0~0.6A，0~3A）、电压表（0~3V，0~15V）、开关各一个，导线若干，两个滑动变阻器：（10　2A）、（20　1A）。 （1）如图所示连接电路时，开关应______；闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表无示数，则电路中发生的故障可能是滑动变阻器______（选填“断路”或“短路”）。 （2）排除故障后，闭合开关，电压表示数为2V，要使小灯泡正常发光，滑片应向______（选填“A”或“B”）端移动；当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是______W。 （3）根据上述描述可知，在实验时选择的滑动变阻器是______（选填“”或“”）。若还利用现有实验器材想探究“电流与电阻的关系”，还需要添加的器材是__________________。 21．电功和电热是电学中两个很重要的物理量，由此小明进行了下列两个实验。 （1）小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图1所示的实验，该实验是通过观察___________比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为___________能；将滑动变阻器的滑片向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，由此得出影响电流做功的因素。 （2）小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图2所示的实验装置，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。在实验过程中，通过观察U形管中___________的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；图2甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与___________的关系；为了探究另一个影响因素，图2乙在d容器外并联5Ω电阻的目的是_______________________。 22．用如下图所示的装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器内均装有等质量的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中，，记录甲、乙、丙中煤油的初温。闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.5 A，分别记录加热2 min、4 min时甲中煤油的末温，断开开关S、；再闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.0 A，分别记录加热4 min时乙、丙中煤油的末温。数据记录在下表中。 序号 电阻 阻值/Ω 电流I/A 时间/min 初温t0/℃ 末温t/℃ ① R1 6 1.5 2 25.0 31.1 ② R1 6 1.5 4 25.0 37.1 ③ R2 6 1.0 4 25.0 30.4 ④ R3 3 1.0 4 25.0 27.7 （1）比较序号①和②可知，导体产生的热量与通电________有关。若要比较导体产生的热量与电流大小的关系，应该比较序号②和________。 （2）比较序号③和④可知，电流和通电时间相同时，导体电阻越大，产生的热量越________。比较序号③④和序号②③可得，导体通电时间相同时，“电阻”和“电流”中对电流的热效应影响更大的因素是________。 23．在如图甲所示的电路中，电源电压恒定。闭合开关S、S1，断开开关，将滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端的过程中，电流表示数与电压表示数的关系如图乙所示。闭合开关、、，滑动变阻器的滑片滑至最左端时，灯泡正常发光，电流表的示数为。求： （1）定值电阻的阻值； （2）滑动变阻器的最大阻值； （3）小灯泡L正常发光时的功率。 24．某家用电热水壶有加热和保温两个挡位，内部电路由温控开关和两段电热丝组成，加热挡的功率是保温挡的5倍。采用加热挡加热时，将2kg的水从20℃升高50℃需要用3.5min的时间。已知电源电压为220V，水的比热容为，若电热丝放出的热量完全被水吸收，求： （1）3.5min内水吸收的热量； （2）电热水壶保温挡的功率； （3）若电热水壶内部电路因故损坏，现用规格为0.5Ω/cm的电热丝和一个开关组装电路，以实现原有功能，请把你设计的内部电路画在虚线框中，将整个电路图补充完整，并通过计算说明需要截取的两段电热丝的长度。 25．冬天人们喜欢吃火锅。 （1）家庭电路中，电火锅与冰箱是______________（选涂“A串联”或“B并联”），其工作电压为______________V； （2）某电火锅的简化电路如图所示，通过控制开关、、的断开或闭合，可实现挡位的调节，已知电热丝和的阻值不变，其中，。若只闭合开关，求： ①此时电路中的电流I； ②若电流通过电热丝所做的功全部转化为电火锅产生的热量，求内电火锅产生的热量Q； （3）若使该电火锅加热时电功率最大， ①则开关状态为（ ） A．仅闭合    B．仅闭合    C．同时闭合和 ②求电火锅的最大电功率。（ ） 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $