第十五章 电能与电功率（复习课件）物理新教材沪粤版九年级上册

第十五章 电能与电功率 复习课件 沪粤版·九年级上册（新教材） 电能如同能量之流，沿导线奔涌，所过之处灯光亮起、暖意升腾、机械运转。今天我们复习第十五章，辨析电功与电功率，读懂电能表与焦耳定律，透过公式与实验理解能量转化的意义，开启本节复习之旅。 第十五章——电能与电功率 1 复习目标 2 重点难点 3 知识图谱 4 考点串讲 5 题型剖析 6 针对训练 7 单元总结 复习内容导览 学情诊断 ▍生活中的电能现象观察 电费单上的数字、灯泡的亮暗、水壶烧水的快慢，都与电能和电功率有关。结合生活经验，思考以下问题： 01. 能量转化：电饭煲、电风扇、充电的手机，工作时分别把电能转化为什么形式的能？ 02. 快慢之别：同样消耗1 kW·h电能，电饭煲与节能灯工作的时间相差很大，这反映了用电器的什么差别？ 03. 安全用电：为什么大功率用电器不宜同时使用？请结合公式说明其中的原因。 单元复习目标 01 认识电能与电功，知道用电器工作是电能转化为其他形式能的过程；会用W＝UIt计算电功，会读电能表并算用电量。 02 科学思维 通过比较用电器消耗电能的快慢建立电功率概念，经历P＝UI的推导，辨析额定功率与实际功率，能对多挡位电路作出分析与推理。 科学探究 经历测量小灯泡电功率、探究电流热效应的实验过程，学会用控制变量法与转换法设计实验，会读表、记录并分析数据。 科学态度与责任 认识电能的价值，树立节约用电、安全用电的意识；能用电学知识解释生活中的用电现象，体会物理与生活的联系。 物理观念 03 04 基础达标 能力提升 素养目标 单元重难点 重 点 难 点 重点 1．电功的计算与电能表的读数 2．电功率公式P＝UI及其应用 3．额定功率与实际功率的分析与计算 1．纯电阻与非纯电阻电路的区分 2．含电能表参数与多挡位电路的综合计算 3．焦耳定律实验中的控制变量法与转换法 知识图谱 电能与 电功率 电流生热Q＝I²Rt，纯电阻Q＝W 焦耳定律 用电量＝末示数－初示数 电能表与用电量 先判纯电阻，再选公式 综合计算与实验 电能转化为其他形式能 电能与电功 P＝＝UI，表示做功快慢 电功率 ，再求P实 额定与实际功率 01 02 03 04 05 06 考点串讲 ——1：电能与电功 04电能表与用电量 01电能的利用与转化 02电功及其计算 03电能的单位 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电功用W＝UIt量度。kW·h是电能的常用单位，1 kW·h＝3.6×10⁶ J；电能表测电功，用电量＝末示数－初示数。 归纳总结 用电器工作的过程，就是电能转化为其他形式能的过程 电功W＝UIt，单位焦（J）；也可用W＝Pt计算 1 kW·h＝3.6×10⁶ J，生活中俗称“度” 用电量＝末示数－初示数，铭牌参数可求电能 考点串讲 ——电能 1. 电能的来源与能量转化 电能的来源 能量转化过程 干电池、蓄电池、锂电池 化学能转化为_____ 火力发电 燃料的_____能转化为电能 风力发电 ______能转化为电能 地热发电 _____能转化为电能 太阳能发电 _____能转化为电能 核能发电 _____能转化为电能 电能 化学 机械 地热 太阳 核 考点串讲 ——电能 2. 电能的利用与能量转化 用电器 能量转化过程 电灯 电能转化为光能和____能 电动机（电风扇、电动车） 电能转化为_____能 电热器（热水器、电饭煲） 电能转化为____能 电视机 电能转化为______能、声能 空调 电能转化为____能 对手机充电 电能转化为_____能 内 机械 内 光 内 化学 考点串讲 ——电能 3. 电能的单位 1kW·h=3.6×106J （1）国际单位：焦耳，简称焦，用字母 J 表示。 （2）常用单位： 千瓦时，字母符号为 kW·h，也叫“度”。 （3）单位换算关系： 1度=1kW·h=1×103 W×3600s= 3.6×106 J 考点串讲 ——电能 4. 电能表 （1）作用：用来计量用电器在一段时间内消耗的电能。 （2）电能表的重要参数 符号或参数 物理意义 kW·h 电能表示数的单位为_______ 220V 表示该电能表正常工作电压为______伏. 10（20）A 表示这个电能表的标定电流为____，额定最大电流为_____。电能表工作时的电流不能超过额定最大电流. 3000r/kW·h 表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h时的电能，电能表上的转盘转过_______转. 50Hz 表示这个电能表在频率为______的交流电路中使用. 千瓦时 220 10A 20A 3000 50Hz 考点串讲 ——电能 （3）电能表的种类 常见的电能表：机械式电能表、电子式电能表。 其中电子式电能表表盘上有一指示灯，标有“1600imp/（kW·h）”（不同型号的表，该数值不同）字样。其含义是指用电器每消耗lkW·h的电能，指示灯闪烁______次。 （4）电能表的读数 电能表计数器上显示的数字是表从开始到 读数为止用电器消耗的电能。示数：整数加 一位小数，如图所示为______ kW·h 。 1600 318.6 考点串讲 ——电能 （5）利用电能表求消耗的电能 ①电能表计数器上前后两次的示数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能：W=W后-W前 ②利用电能表的转数求电能的方法 利用电能表转盘的实际转数n和电流表参数Nrevs/kW·h，可以比较精确的计算出某段时间内消耗的电能。即 W= ×3.6×106 J 如有一电表上标有“3000r/kW·h”的字样。一段时间内该电能表盘转了60转，则在这段时间内用电器消耗的电能为 W= = 7.2×104 J 考点串讲 ——电功 1. 电功的概念 （1）定义：电流所做的功叫做电功，用W表示。 （2）实质：电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。 电能是状态量：反映了做功的本领； 电功是过程量：反映了一段时间内电能转化或消耗电能的多少。 考点串讲 ——电功 2. 实验探究：影响电流做功多少的因素 （1）探究电功与电压的关系 ①把两盏规格不同的小灯串联在电路中，用电压表分别测量它们两端的电压，同时观察比较小灯的发光情况。 ②现象：电流与通电时间相同，两端电压较高的小灯较亮。 ③结论：在通过用电器的电流与 通电时间相同时，用电器两端的电压 越大，电流做功就越多。 考点串讲 ——电功 （2）探究电功与电流的关系 ①如图所示，把两盏规格不同的小灯并联，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察比较小灯的发光情况。 ②现象：电压与通电时间相同，通过电流较大的灯泡较亮。 ③结论：在用电器两端的电压与通电时间相同时，通过用电器的电流越大，电流做功就越多。 （3）进一步实验可得出： 电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成正比. 考点串讲 ——电功 （1）物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。 （2）公式：电功=电压×电流×通电时间 W = UIt （3）国际单位：焦耳（J） 1J =1V × 1A × 1s 常用单位：千瓦时（kW·h） 1kW·h=3.6×106J 3. 电功的计算 考点串讲 ——电功 由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ 可推导出电功的两个公式： W = t W＝I2Rt 提示： （1）W＝UIt 是普遍适用的公式；电功的两个推导公式只适用于________电路； （2）利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性。 4. 电功的推导公式 纯电阻 题型拆解 【例题1】在下列有关实验中能量转化关系的描述中，不正确的是（　　） A．电热水壶工作时，电能主要转化为内能 B．风扇转动时，电能全部转化为机械能 C．给蓄电池充电时，电能转化为化学能 D．LED灯发光时，电能转化为光能和少量内能 B 【解析】A．电热水壶工作时，通过内部的电阻加热元件（如电阻丝）将电能转化为内能。故A正确，不符合题意； B．风扇转动时，电能大部分转化为机械能，还有一部分转化为内能，故B错误，符合题意； C．给蓄电池充电时消耗电能，把电能转化为化学能储存起来，故C正确，不符合题意；D．LED灯发光时，消耗了电能，电能转化为光能和少量内能，故D正确，不符合题意。故选B。 题型拆解 【例题2】机场规定严禁携带超过160W·h的充电宝乘飞机，其中“W·h”是________（填物理量）的单位。小马同学某次带了一个充电宝，铭牌上写着电池容量10000mA·h/3.7V，则充满电后，此充电宝的容量是________W·h，他________（选填“能”或“不能”）携带此充电宝上飞机。 电能 【解析】机场规定严禁携带超过160W•h的充电宝乘飞机，其中“W•h”是功率单位与时间单位的乘积，由W=Pt可知，“W•h”是电能（电功）的单位。 充满电后，此充电宝的容量W=UIt=3.7V×10000×10-3A×1h=37W•h 37W•h＜160W•h，他能携带此充电宝上飞机。 37 能 研解题·高频考点突破 1．如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻R1=20Ω。闭合开关S，电流表A的示数为0.9A，电流表A1的示数为0.3A。求： （1）电源电压U； （2）通过定值电阻R2的电流I2； （3）通电10s，定值电阻R1消耗的电能W1。 研解题·高频考点突破 【解析】 （1）由电路图可知，R1、R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测通过R1的电流，电源电压为 U=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V （2）通过定值电阻R2的电流为I2=I-I1=0.9A-0.3A=0.6A （3）通电10s，定值电阻R1消耗的电能为 W1=UI1t=6V×0.3A×10s=18J 考点串讲 ——2：电功率 04测量小灯泡的电功率 01电功率的意义 02电功率的单位 03P＝UI的推导 电功率表示电流做功的快慢，定义式，普遍式P＝UI；纯电阻电路还可用P＝I²R、。铭牌给出额定电压与额定功率，实际功率随实际电压改变，灯泡亮度由实际功率决定，测电功率用伏安法。 归纳总结 单位是瓦（W），常用单位还有千瓦（kW），1 kW＝1 000 W。 由W＝UIt和推得P＝UI；U用V、I用A，P的单位是W。 原理P＝UI，电流表串联、电压表并联，滑动变阻器串联分压保护。 电功率表示电流做功的快慢，不表示做功的多少，功率大不等于耗电多。 考点串讲 ——电功率 （1）相同时间，比较电功的多少，电功越多，表示电流做功越快； （2）电功相同，比较所用的时间，用的时间越短，表示电流做功越快； （3）用电功与时间的比值表示电流做功的快慢，比值越大，表示电流做功越快。 1. 比较电流做功快慢的方法 考点串讲 ——电功率 （1）物理意义：是表示电流做功快慢的物理量。 （2）定义：电功率等于电功与时间之比。 （3）公式：电功率= P = P=UI （具有普遍意义） （4）电功率的推导公式: 由 P=W/t W=UIt I=U/R得 P= P=I2R （只适用于纯电阻电路） 2. 电功率 考点串讲 ——电功率 W—焦耳（J） t — 秒（s） P—瓦特（W） 1W=1J/s （5）电功率单位 国际单位：瓦特（W） 常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW） 换算关系： 1kW = 103 W 1 W = 103 mW U —伏（V） I —安（A） P —瓦特（W） 1W=1V·1A P=UI 考点串讲 ——电功率 3. 电功率和电功的区别 电 功 电功率 物理意义 表示电流做功的_____ 表示电流做功的_____ 定义 电功等于电压、电流 与通电时间的乘积 电功与时间之比 公式 单位 焦（J）、_____（kW·h） 瓦（W）、_____（kW） 多少 快慢 W=UIt P==UI 千瓦时 千瓦 考点串讲 ——额定电压 额定功率 1. 额定电压与额定功率及其相关物理量 项目 定义 说明 额定电压 用电器__________时的电压 额定功率 用电器在__________下 工作时的电功率 额定电流 用电器________时的电流 实际电压 用电器_________时的电压 实际功率 用电器在__________下 工作时的功率 正常工作 额定电压 正常工作 实际工作 实际电压 用电器铭牌上所标电压值 用电器铭牌上所标功率值 小电灯铭牌上所标电流值 可能等于额定电压， 也可能不相等 可能等于额定功率， 也可能不相等 考点串讲 ——额定电压 额定功率 2. 额定功率与实际功率的区别 项目 额定功率 实际功率 概念 变化情况 用电器在实际电压 下工作时的功率 一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，是确定的，与实际电压无关。 用电器的实际功率是不确定的，随着它两端电压的改变而改变。 用电器在额定电压 下工作时的功率 考点串讲 ——电功率的测量 1. 设计实验 （1）需要测定的物理量 根据公式P=UI，若求小灯泡的电功率，需测定小灯两端的电压与通过的电流。 用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，就可以计算出小灯泡的电功率，这种测量方法也叫做伏安法。 考点串讲 ——电功率的测量 （2）实验电路图 在电路中，使小灯泡与滑动变阻器串联，电压表与小灯并联，电流表串联在电路中。移动滑动变阻器的滑片，可以改变小灯泡两端的电压及通过的电流，使小灯泡在不同电压下发光。 A V L R S （3）选择实验器材 根据小灯泡的额定电压选择实验器材的规格。例如选用的小灯泡标有“2.5V 0.3A”，则电源至少需要2节干电池串联（电压为3V），电压表使用0～3V量程，电流表使用0～0.6A量程。 考点串讲 ——电功率的测量 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡发光情况 1 2.5 2 2.0 3 2.9 0.44 0.65 0.81 正常 较暗 较亮 0.22 0.26 0.28 （4）数据处理 根据公式P=UI 计算出小灯泡的额定功率和实际功率。 考点串讲 ——电功率的测量 （1）当小灯泡的实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。 P额=UI=2.5V×0.26A=0.65W （2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光较暗。 （3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。 2. 实验结论 考点串讲 ——电功率的测量 电功率可以使用电力监测仪直接测量。它是目前能够直接完成电功率测量的专用设备，在工业场景和家庭日常用电监测中都有广泛应用。 便携式微型电力监测仪（功率计量插座）操作简单，只需插入插座再连接用电设备，就能直接在屏幕上读取当前有功功率，还可同时监测电压、电流、累计电量，适合家庭排查待机功耗、核算家电用电成本。 3. 使用电力监测仪直接测量电功率 题型拆解 【例题3】下列关于电功率的说法中正确的是 （ ） A．电功率是表示电流做功多少的物理量 B．电流通过用电器做的电功越快，电功率就越大 C．用电器在相同的时间内消耗的电能越多，电功率越大 D．额定功率大的用电器一定比额定功率小的用电器消耗的电能多 BC 【解析】 AB．电功率是表示电流做功快慢的物理量，电流做功越快，电功率越大，故A错误，B正确； C．由P=W/t得，时间t相同时，消耗的电能W越大，电功率P越大，故C正确； D．由W=Pt得，消耗电能多少由功率和工作时间共同决定，仅额定功率大无法判断消耗电能更多，故D错误。故选BC。 题型拆解 【例题4】使用一节干电池可以使教室墙上挂的石英钟连续工作近一年时间，迷你小风扇使用一节同样的干电池只能连续工作几小时。与石英钟相比，迷你小风扇（ ） A．消耗电能较多 B．消耗电能较少 C．实际功率较小 D．实际功率较大 D 【解析】 AB．两者使用的是同样的一节干电池，干电池储存的电能相同，因此消耗的电能相同，故AB错误； CD．根据公式P=W/t，消耗的电能W相同，迷你小风扇的工作时间远短于石英钟，所以迷你小风扇的实际功率更大，故C错误，故D正确。 故选D。 研解题·高频考点突破 2．小华用电压表、电流表、滑动变阻器、导线、开关及新的干电池等实验器材，测量额定电压为2.5V小灯泡L的额定功率。 （1）小华连接好实验电路，闭合开关S，发现小灯泡L发光暗淡，观察电压表、电流表均有示数，移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表示数均不变，出现这种现象的原因是_______________________； （2）小华改正实验错误后，正确的电路图如图甲所示，在某次实验时发现电压表的示数为图乙，应_________________________________________以确定小灯泡L正常发光， 此时电流表示数如图丙 所示，则小灯泡L的额定 功率P=______W。 0.75 将滑动变阻器的下面两个接线柱连入了电路 将变阻器的滑片向左移动，使电压表的示数是2.5V 研解题·高频考点突破 【解析】（1）闭合开关S，观察电压表、电流表均有示数，说明电路为通路，发现小灯泡L发光暗淡，说明电路中的电流过小，移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表示数均不变，说明变阻器没有了变阻的作用，可能将滑动变阻器的下面两个接线柱连入了电路。 （2）由图乙可知，电压表的量程是0~3V，分度值是0.1V，电压表的示数是2V，灯泡正常发光的电压是2.5V，应增大灯两端的电压，减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片向左端移动，使电压表的示数是2.5V，小灯泡L正常发光。 由图丙可知，电流表选择小量程，分度值为0.02A，示数大小为0.3A，灯的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W 研解题·高频考点突破 3．电热暖手宝是生活中常见的取暖设备。某款电热暖手宝的主要参数如下图所示，其正常工作4min，恰好将袋内液体从10℃加热至32℃[袋内液体的比热容取4.2×103J/（kg⋅℃）]。求： （1）电热暖手宝正常工作时的电流； （2）袋内液体从10℃加热至32℃吸收的热量； （3）该过程中、电热暖手宝的加热效率。 研解题·高频考点突破 【解析】（1）根据参数可知，电热暖手宝正常工作时的电流为 （2）袋内液体从10℃加热至32℃吸收的热量为 （3）该过程中、电热暖手宝消耗的电能为 电热暖手宝的加热效率为 考点串讲 ——4：焦耳定律与电热 04电热的利用与防止 01电流的热效应 02探究电热的实验 03焦耳定律Q＝I²Rt 热效应是电能转化为内能的现象；焦耳定律Q＝I²Rt对任何电路成立，纯电阻电路还可用Q＝W＝UIt＝Pt。 归纳总结 两电阻丝串联，控制电流和通电时间相同，用温度计示数反映热量。 Q＝I²Rt：热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比。 电炉、电热水壶把电能主要转化为内能；电视机发热既浪费电能又易烧元件。 电流通过导体时电能转化为内能，导体发热，这就是电流的热效应。 考点串讲 ——电流的热效应 （1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路，使用学生电源供电。 （2）闭合开关，通电一段时间，观察U形管液面高度差的变化。 2. 探究影响电流的热效应的因素 电流通过导体时电能转化成内能的现象。 1. 电流的热效应 考点串讲 ——电流的热效应 （3）按照图乙将密封容器、开关及电源连接起来。实验中在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R3 ，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，从而研究电流通过导体产生的热量跟电流的关系。 由于R3的分流作用，通过两个容器中电阻的电流不同：I1=2I2 考点串讲 ——电流的热效应 （4）闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒U形管液面的高度差的变化。 考点串讲 ——电流的热效应 实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间 关系 U形管液面 高度差⊿h 左 右 左 右 左 右 左 右 1（甲图） 相等 5 10 相等 2（乙图） 大 小 相等 相等 【收集证据】 大 大 小 小 考点串讲 ——电流的热效应 【实验结论】 （1）在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 （2）在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 （3）在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。 考点串讲 ——电流的热效应 用如图所示的装置也可以探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。请你对该装置进行评价。 该装置中，两个相同的烧瓶盛有质量相同、温度相同的同种液体；烧瓶内插有温度计，可以测量液体的温度。 烧瓶内部有两个阻值不同的电阻丝，组成串联电路接入电路中。 通过比较烧瓶内__________________可以探究影响电流通过导体产生热量的因素。 【交流讨论】 考点串讲 ——焦耳定律 1. 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。 （2）公式： Q = I2Rt  （3）公式中各物理量单位： I 表示电流，单位是安培（A） R 表示电阻，单位是欧姆（Ω） t 表示时间，单位是秒（s） Q表示热量，单位是焦耳（J） 考点串讲 ——焦耳定律 2. 推导焦耳定律   电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q = W  因为电功 W = UIt   根据欧姆定律 U=IR 所以 Q = W = UIt = I2Rt 可见，在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。 考点串讲 ——焦耳定律 3. 电功与电热的区别与联系 （1）电功与电热的区别 电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。 两者表示的意义不同，是两个不同的概念。 考点串讲 ——焦耳定律 （2）电功与电热的联系 ①纯电阻电路 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即电热等于电功 Q热量=W Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R =I2Rt 这些公式适用于纯电阻电路。 ②非纯电阻电路 在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能 ，即电热小于电功 Q热量＜W 。 W总＝UIt =W机械能＋Q热量 考点串讲 ——焦耳定律 电功 电功率 焦耳定律 适用条件 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 纯电阻电路 Q=W 4. 电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围 W=t=I2Rt P==I2R Q=t=UIt 推导公式 考点串讲 ——电热的利用和防止 1. 电热的利用 电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，电热器的主要部分是发热体，用电阻率大、熔点高的金属导线制成的。家中的热水器、电饭煲、电熨斗，养鸡场中的孵化器等都是利用电热的例子。 2. 电热的防止 有些用电器工作时将电能转化为其他形式能的过程中，总有一部分转化为内能。例如电视机、计算机、电动机等用电器工作时都不可避免地发热，这既浪费能源，同时又使导线温度升高，绝缘材料会老化，造成短路烧毁用电器，这就需要散热。 因此很多家用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装电风扇等方法散热。 题型拆解 【例题5】（多选题）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，两个透明容器内密封着等量的空气，所用电源电压相同。下列说法正确的是（　　） A．该实验装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少 B．乙实验用来探究电流产生的热量与电阻大小的关系 C．将甲实验密封容器外的电阻由5Ω换成10Ω，不能研究电流产生的热量与电流的关系 BD 题型拆解 【解析】A．电流通过电阻丝产生热量，会使容器内空气受热膨胀，从而导致U形管中液面出现高度差，所以该实验利用密闭容器内空气受热膨胀引起U形管液面高度差变化来反映电阻丝产生热量的多少，故A错误； B．乙实验中两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，电阻分别为5Ω和10Ω（电阻不同），因此实验探究的是电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系，故B正确； C．将甲实验密封容器外的电阻由5Ω换成10Ω，左右两侧密闭容器内电阻仍相等，且左侧容器内电阻丝通过的电流等于右侧容器内外电阻丝通过电流之和，即左侧容器内电阻丝通过的电流与右侧容器内电阻丝通过的电流不等，在时间相等时，可用来研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误； D．通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，在其他条件相同时，左侧电阻产生的热量大于右侧电阻产生的热量，因此左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故D正确。 故选BD。 题型拆解 【例题6】将规格都是“220V 400W”的一台电风扇、一台电视机和一把电熨斗分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　 　） A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多 C．电熨斗产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多 C 题型拆解 【解析】三个用电器的额定功率均为400W，通电时间相同。根据公式 W=Pt，三个用电器消耗的电能相等。然而，不同用电器将电能转化为其他形式能量的比例不同：电风扇主要将电能转化为机械能，仅少量转化为热能；电视机将电能主要转化为光能，部分转化为热能；电熨斗是利用电流的热效应工作的，将电能转化为热能。因此，电熨斗产生的热量最多，而电风扇和电视机产生的热量较少。 故C正确，ABD错误。 故选C。 研解题·高频考点突破 3．如图甲是一款车载电热水杯，将其插头插在汽车电源上就可以使用，简单方便。该水杯有高、低两个挡位，图乙为其简化电路图，汽车电源电压为12V，电阻R1的阻值为4Ω。求： （1）开关S闭合、S1断开时，电路中电流为2A，则R2阻值是多少？ （2）开关S、S1闭合时，工作10min，电阻R1产生的热量为多少？ 2Ω 21600J 研解题·高频考点突破 【解析】（1）当开关S闭合、S1断开时，电阻R1和R2串联在电路中。根据欧姆定律，电路的总电阻为 R=U/I=12V/2A=6Ω 根据串联电路电阻的特点，R2的阻值为R2=R-R1=6Ω-4Ω=2Ω （2）当开关S、S1都闭合时，电阻R2短路，电路中只有电阻R1工作。此时通过R1的电流为 根据焦耳定律，电阻R1产生的热量为 研解题·高频考点突破 4. 如图甲是某家用电暖器，图乙是其工作原理图。R1、R2是电热丝，且R1˂R2，R2=60.5Ω。工作时它有高温、中温、低温三个挡位，中温挡功率为1100W。【c空气=1.0×103J/(kg⋅°C)】 （1）该电暖器低温挡的功率是多少； （2）电阻丝R1的阻值是多大； （3）若房间内空气质量为60kg，用该电暖器的高温挡正常工作20min，放出的热量50%被房间内的空气吸收，可使此房间空气的温度升高多少。 800W 19°C 44Ω 研解题·高频考点突破 【解析】（1）由图可知当开关拨至bc上时，只有电阻R2接入电路，电路中电阻最大，此时处于低温挡，低温挡的功率 （2）当开关S拨至de上时，电路中只有R1接入电路，此时电路处于中温挡，电阻丝R1的阻值 （3）当开关S拨至cd上时，电阻R1与R2并联接入电路，此时处于高温挡。 高温挡的功率P高=P低+P中=800W+1100W=1900W 高温挡工作20min放出的热量 Q放=W=P高t=1900W×20×60s=2.28×106J 空气吸收的热量Q吸=ηQ放=50%×2.28×106J=1.14×106J 空气升高的温度 限时训练·基础题 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。 限时训练·基础题 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。 限时训练·基础题 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。 限时训练·基础题 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。 限时训练·基础题 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。 限时训练·基础题 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。 限时训练·基础题 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。 限时训练·基础题 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 限时训练·基础题 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___________。 限时训练·基础题 【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。 限时训练·基础题 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______________。 限时训练·基础题 【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。 限时训练·基础题 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 限时训练·基础题 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 限时训练·基础题 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 限时训练·拓展题 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 限时训练·拓展题 【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。 限时训练·拓展题 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% 限时训练·拓展题 【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。 限时训练·拓展题 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 限时训练·拓展题 【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； 限时训练·拓展题 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。 限时训练·拓展题 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] 限时训练·拓展题 【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 限时训练·拓展题 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 限时训练·拓展题 【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 限时训练·拓展题 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） 限时训练·拓展题 【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 单元总结/易错复盘 ·答题规范避坑 电能表：读数时最右一位是小数，用电量＝末示数－初示数。 电功率：先分清纯电阻与非纯电阻，再选P＝UI或P＝I²R。 额定实际：先由铭牌求电阻，再按实际电压算实际功率。 ·核心速记口诀 电能转化做功量，W＝UIt记心上；一度电即三点六，千瓦时换十的六。 功率快慢P＝W/t，P＝UI最通用；额定实际看电压，亮度全由实际定。 电流生热Q＝I²Rt，纯电阻时Q即W；控制变量加转换，实验结论记得牢。 沪粤版·九年级上册（新教材） 谢谢聆听 电能无声流动，却点亮万家灯火；一度电的背后，是能量的转化与守恒。愿同学们以严谨的态度对待每一个数据，以节约的习惯对待每一度电，让物理的理性照亮前行的路。 $