2022年九年级物理辅导讲义与练习：专题18 电功率（练习）（解析版）.docx

1、专题专题 18 18 电功率（讲义）电功率（讲义） 一、知识梳理一、知识梳理 一、电能与电功一、电能与电功 1.电功：电流通过某段电路所做的功叫电功。 2电流做功的实质：电流做功过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能） 的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，也就消耗了多少电能。 3.电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功 的表现。 4规定电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电 时间的乘积。 5电功公式：PtUItW（适用于所有电路） ； 对于纯电阻电路可推导出：RtIt R U UItW 2 2 （1）串

2、联电路： 2 1 2 1 R R W W ； （2）并联电路： 1 2 2 1 R R W W ； （3）在任何情况下，在一定时间所做的总功 n WWWW 21 。 6电功单位：在国际单位制中，电功单位是焦耳（J） ；常用单位还有度（kwh） ， 1 度 =1 千瓦时=1kWh=3.610 6J； “1 度”的规定：1kw 的用电器工作 1h 消耗的电能。 7电功的测量 电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪 器。 电能表上“220V、5A、3000R/kWh”等字样，分别表示：电能表额定电压是 220V； 允许通过的最大电流是 5A；每消耗一度电电能表转盘

3、转 3000 转。 读数时：最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；电能表前后两次读数之 差，就是这段时间内用电的度数。 二、电功率二、电功率 1电功率：电流在单位时间内所做的功。 2电功率物理意义：表示电流做功快慢的物理量。 3电功率公式： t W UIP（适用于所有电路） ，推导公式： R U RIP 2 2 （适用于 纯电阻电路） 。 （1）串联电路中 2 1 2 1 R R P P ； （2）并联电路中： 1 2 2 1 R R P P ； （3）无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式 P=P1+P2+Pn。 4电功率单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特（W） ，常用单位：千瓦（k

4、W） 。 5额定功率 （1）某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示：普通照明，额定电压（用电器正常工 作时的电压）220V，额定功率（用电器在额定电压下的功率）25W 的灯泡。 （2）已知 U额、P额，可根据公式 I额=P额/U额计算出该灯的额定电流；可根据公式 额 额 P U R 2 计算出该灯的电阻。 （3）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小：当 U实=U额时，P实=P额灯正常发光； 当 U实U额 时，P实P额灯光暗淡；当 U实 U额时，P实P额灯发光强烈。 （4）已知 U额、P额、U实，可根据公式 额 额 实 实 P U U P 2 )(，由该式可知，当实际电压变为 额定电压的

5、1/n 时，实际功率就变为额定功率的 1/n 2。 （5）灯 L1“220V、100W” ，灯 L2“220V、25W”相比较而言，L1灯丝粗短，L2灯丝细长。 三、测量小灯泡电功率三、测量小灯泡电功率 （一）伏安法测量小灯泡的电功率（一）伏安法测量小灯泡的电功率 1.实验目的：学习用电压表和电流表测量小灯泡的额定功率和实际功率，并加以比较。 2.实验原理：要测量小灯泡的电功率，根据电功率公式UIP ，可以用电压表测出小灯 泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流。 3.实验器材：电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干。 4.设计并进行实验： （1）按照图所示的电路图连接好

6、实验电路，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变 阻器的滑片置于最大阻值处。 （2）检查电路连接无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使小灯泡两端的电压等 于额定电压，记录电压表与电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。 （3）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压小于小灯泡的额定电压，记录电压 表和电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。 （4）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压约为额定电压的 1.2 倍，记录电压 表与电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。 （5）整理好实验器材。 （6）用公式UIP 计算出小灯泡的额定功率和实际功率，记录在下表中。 实验序号 电压/V 电流/

7、A 电功率/W 小灯泡亮度 1 2.5 0.31 0.78 正常 2 2.0 0.25 0.50 较暗 3 3.0 0.38 1.14 较亮 5.分析与论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的电功率越 大，灯泡发光越亮。 （2）小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。 （3）小灯泡两端的实际电压只有在不高于额定电压时，才处于安全使用状态。 （4）小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。 6、实验结论 （1） 当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。 （2） 当实际电压低于额定电压时， 小灯泡的实际更率小于额定功率， 小灯泡发光

8、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。 7、注意事项 （1）电源电压应高于灯泡的额定电压；滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡 的正常工作电流， 滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多， 这样会使滑动变阻器的 调压效果明显。 （2）连接电路时，电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择，电流表的量程应根 据灯泡的额定电流来选择，如果灯泡的额定电压或电流位置，则要采用试触的方法判断。 （3）连接电路时，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表。 （4）闭合开关前，要将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置，以防止电路中电流过

9、大，其保护电路作用。 （5）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际 电压不能超过额定电压的 1.2 倍，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。 注意：伏安法测小灯泡电功率与伏安法测电阻阻值的异同。 相同点：实验电路基本相同，可采用同一电路；实验方法相同，都是伏安法；测 量的物理量相同，都测量电流 I 和电压 U。 不同点：实验原理不同，测小灯泡电功率的实验原理UIP ，测电阻阻值的实验原理 是 I U R ；数据处理方式不同，测电阻阻值时需要多次测量，最后求平均值以减小实验 误差，而测小灯泡电功率时也需要多次测量，但不能用来求平均值，而是寻找不同电压下的 电

10、功率有什么规律。 （二）实验中电路故障分析（二）实验中电路故障分析 故障 现象 故障原因 灯泡不 亮 闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表有示 数 滑动变阻器接成定值电阻 电 源电压太低 闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示 数 电源、电流表、开关或滑动变阻 器损坏 接线柱接触不良 连接导线断 裂 闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数， 电压表指针明显偏转 灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡 接触不良 电流表和电压表的位置互换了 电表问 题 电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏 转 电流表和电压表的“” “”接 线柱接反了 电流表与电压表的指针偏转角度很小 电表的量程都选择过大 电源 电压过低 电表

11、的指针超过最大刻度 量程选择过小 电路中出现短 路 滑动变 阻器问 题 滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡 的亮度无变化 滑动变阻器连接错误，没有遵循 “一上一下”的接线原则，使滑动 变阻器接成了定值电阻 无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小 于灯泡的额定电压 电源电压过低 闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭， 电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压 表仍有示数 灯泡两端电压过高，滑动变阻器的 滑片没有置于阻值最大位置 四、焦耳定律四、焦耳定律 1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的

12、电阻成正比， 与通电时间成正比。 3.焦耳定律公式：Q=I 2Rt。式中单位 Q焦(J)；I安(A)；R欧()；t秒。 4.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有 W=Q，可用电功公式来 计算 Q，如电热器、纯电阻就是这样的。 5.电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；电热的防止：电视机后盖有很多孔是 为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。 二、重点与难点二、重点与难点 重点一：电能及相关计算重点一：电能及相关计算 1.电能：电能是表示电流做多少功的物理量。公式是 W=UIt=Pt。电能的单位是“度” （功率为 1000W 的电器，在 1 小时的时间内所发出或消耗的电

13、能量为 1 度），它的学名叫做 千瓦时，符号是 kWh。 在物理学中， 能量国际单位单位是焦耳，简称焦， 符号是 J。 它们的关系是：1kWh=3.6 10 6J。 2.电能的测量：电能表是测量电能的仪器。 电能表铭牌的意义：“220V”表示电能表应该在 220V 的电路中使用；“10（20A）” 表示这个电能表的标定电流为 10A，额定最大电流为 20A（此处 20A 不是短时间内允许通 过最大电流而是额定最大电流） ；“50Hz” 表示它在 50 赫的交流电路中使用；“3000r/kW h” 表示接在这个电能表上的用电器， 每消耗 1 千瓦时的电能， 电能表上的转盘转过 3000 转。 根

14、据电能表转盘转动的转数进行计算：如果电能表标有“:3000r/kWh”，当转盘转过 n 圈时，消耗的电能为 W=nr/3000rkWh=n/30003.610 6J。 重点二：测量小灯泡电功率重点二：测量小灯泡电功率 1.1.实验内容实验内容 【实验目的】【实验目的】测量小灯泡工作时的电功率。 【实验器材】【实验器材】小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。 【实验原理】【实验原理】根据公式 P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的 电流，利用公式 PUI 计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。 【实验步骤】【实验步骤】一、按电路图连接好电路 二、

15、闭合开关， 调节滑动变阻器， 使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压 2.5V， 观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。 三、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的 1.2 倍。观察小灯 泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的 额定电压太多）。 四、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的 0.8 倍。观察小灯 泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。 五、计算出三种情况下小灯泡的电功率。 六、整理器材。 七、实验表格 实验次数 实验要求 发光情况 电流/A 电压/V 电功率/W 1 额定电压 正常发

16、光 2 额定电压 1.2 倍 较亮 3 额定电压 0.8 倍 较暗 【实验结论】【实验结论】 （1）不同电压下，小灯泡的功率不同；实际电压越大，小灯泡功率越大。 （2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。 2.2.考查内容考查内容 考查方向 解答思路 补充电路 以某一电器为起点，观察一周，先连主电器，后连测量电器，注 意连线不能交叉 测量前变阻器的位置、 目的 处于最大位置、为了保护电路 变阻器连接 一上一下 开关状态 断开状态 电路故障 电流表无示数，某处断路；电压表无示数，被测电器短路或电压 表连线未接好 电流表、电压表反偏 正负极反接 影响小灯泡亮度的因素 由小

17、灯泡实际功率决定，功率越大，亮度越高 确定划片移动方向和接入 电阻大小 根据电阻与长度成正比接线 实际功率大小 根据公式： UIP 进行计算 分析图像求额定功率 根据额定电压确定电流，计算即得额定功率 分析图象不同电压下灯丝 电阻值不同 原因是灯丝电阻随温度的变化而变化 重点三：焦耳定律与计算重点三：焦耳定律与计算 1.电流通过导体时会产生热量， 这叫做电流的热效应。 而电热器具是利用电流的热效应 来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器具。电热器具的 主要组成部分是电流的热效应发热体，发热体是电阻丝绕在绝缘材料上制成。 2.焦耳定律： 电流通过导体所产生的热量和导体

18、的电阻成正比， 和通过导体的电流的平 方成正比，和通电时间成正比。 焦耳定律公式：。 其中 Q 指热量， 单位是焦耳(J)， I 指电流， 单位是安培(A)， R 指电阻， 单位是欧姆()， t 指时间， 单位是秒(s)， 以上单位全部用国际单位制中的单位。 从焦耳定律公式可知， 电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、 跟导体的电 阻成正比、 跟通电时间成正比。 若电流做的功全部用来产生热量。 即 W=UIt。 根据欧姆定律， 有W=IRt。 需要说明的是t R U W 2 是从欧姆定律推导出来的， 只能在电流所做功将电能全部转化为 热能的条件下才成立(纯电阻电路)。例如对电炉、电烙铁

19、这类用电器，这两公式和焦耳定律 才是等效的。 使用焦耳定律公式进行计算时， 公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路， 与 欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区 别。 注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而t R U W 2 只用于纯电阻电路(全部用于发热)。 3.在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流 通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。 在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通 过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。 难点一：电功率概念及其计算难点一：电功率概念及其计算

20、 1.电功率：指电流在单位时间内做的功，是一个表示电流做功快慢的物理量，用 P 来表 示，单位是瓦特，简称瓦，用符号表示为 W。 2.电功率公式： t W P 。该式为电功率的定义式，主要适用于已知电能 W 和时间 t 求 功率的情况。 电功率公式：P=UI，主要适用于已知电压 U 和电流 I 求功率的情况。 电功率公式：RIP 2 ，主要适用于纯电阻电路，多用于在串联电路中已知电流 I 和电 阻 R 求功率的情况； R U P 2 ，主要适用于纯电阻电路，多用于在并联电路中已知电压 U 和 电阻 R 求功率的情况。 电功率公式：t N n P ，主要适用于已知 t、n 和 N 求功率的情况。

21、式中 t 为用电器单独 工作的时间，n 为用电器单独工作 t 时间内电能表转盘转过的转数，N 为电能表铭牌上每消 耗 1 千瓦时电能表转盘转过的转数。 3.串并联电路电功率 （1）由于串联电路电流相等，所以由 P=UI 得 2 1 2 1 U U P P ；由RIP 2 得 2 1 2 1 R R P P 。 总功率等于各功率之和，即 2 2 1 2 21 RIRIPPP总。 额定功率与实际功率的比值等于额定电压与实际电压比值的平方，即 2 2 实 额 实 额 U U P P 。 （2）由于并联电路电压相等，所以由 P=UI 得 2 1 2 1 I I P P ；由 R U P 2 ，得 1

22、2 2 1 R R P P 。 总功率等于各功率之和，即 21 2 2 2 1 2 21 RR U R U R U PPP总。 三、考查方向三、考查方向 1.1.电功、电能与计算电功、电能与计算 典例一： （典例一： （20202020山东聊城）山东聊城）下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息，小明家电能表的示 数如图所示。把电饭煲接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是（ ） 。 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 高挡 1800W 中挡 1200W 低挡 500W A. 电饭煲是利用电流的热效应工作的； B. 电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小； C. 电饭煲在高挡正常工

23、作 10min，消耗的电能是 1.0810 4J； D. 若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作 10min，电能表示数将变成 7328.6kWh 【答案】D。 【解析】A电饭煲是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故 A 正确，不符 合题意； B由R= 2 U P 可知，电压不变，P越大，R越小，中挡时的电功率大于低挡时的功率， 电压不变， 所以在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小， 故 B 正确， 不符合题意； C电饭煲在高挡正常工作 10min，消耗的电能：W=Pt=1800W1060s=1.0810 4J， 故 C 正确，不符合题意； D若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作 1

24、0min，消耗的电能： W=Pt=1.8kW 10 60 h=0.3kWh 电能表示数将变成：7325.6kWh+0.3kWh=7325.9kWh；故 D 错误，符合题意。 故选 D。 典例二： （典例二： （20202020岳阳）岳阳）如右图所示是某小灯泡的电流电压图像，小灯泡的额定电压 为 6V。小灯泡正常发光时，灯丝的电阻是 ，若将小灯泡与 R=10的定值电阻并 联接入某电路，干路的总电流为 0.5A，通电 10s，电阻 R 消耗的电能为 J。 【答案】20、9 。 【解析】依据图片可知，当电压为 6V 时，通过灯泡的电流为 0.3A，灯泡的电阻 R = U I = 6V 0.3A =

25、20； ，当灯泡接入 3V 的电源时，通过灯泡的电流为 0.2A，通过定值电阻 R 的电流I = U R = 3V 10 = 0.3A，干路的电流 I=I1+I2=0.2A+0.3A=0.5A，符合题意；故电阻消耗的 电能，即电流所做的功 W=UIt=3V0.3A10s=9J 。 故答案为：20、9 。 典例三： （典例三： （20202020重庆）重庆）灯泡 L 标有“6V字样,为探究其工作时的特点，小刚利用图 6 甲所示的电路进行实验,其中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“30 1A” 。闭合开 关后，将变动变阻器的滑片 P 从 a 端向右缓慢移动，直到电压表示数达到 6V 时为止。图

26、 6 乙是用获得的实验数据作出的 U-1 图像，下列判断正确的是( )。 A.闭合开关，在移动滑片 P 的过程中，灯 L 的最小电阻为 10； B.变阳器的滑片 P 移到 b 端时，灯 1.正常发的额定功率为 3.6W； C.灯 L 与 5的定值电阻 R1,并联接人电压为 6V 电路，电路的总功率为 7.2W； D.灯 L 与 10的定值电阻 R2 串联接人电压为 9V 的电路,R2 每秒消耗电能为 2.5J 【答案】D。 【解析】A 选项，当 U=1V，I=0.2A 时，灯的电阻最小： 5 2 . 0 1 A V I U RL，A 错误； B 选项，当滑片滑到 b 端时，由于不知道电源电压为

27、多少，所以不能确定灯是否会正常 发光，B 错误； C 选项，并联电路电压相等，所以灯和 R2的电压都为 6V， 由乙图得，AI6 . 0 ， A V R U I2 . 1 5 6 1 1 ， AAAIII L 8 . 16 . 02 . 1 1 总 ， WAVUIP8 .108 . 16 总总 ，C 错误； D 选项，A J tR W I5 . 0 10s 1 5 . 2 2 ； 由乙图可知，当灯泡电压等于 4V 时刚好符合条件：8 5 . 0 4 A V I U R L L ， VARIU5105 . 0 222 ,D 正确。 典例四： （典例四： （20202020 湘潭） 湘潭） 如图是

28、小明家电能表的表盘。 小明将家中所有其他用电器关闭， 只让暖风机单独工作，观察到 1min 内电能表指示灯闪烁了 32 次。暖风机在这 1min 内消耗 的电能为 kWh它的实际功率是 W。 【答案】0.02；1200。 【解析】1600imp/（kWh）表示每消耗 1kWh 的电能，指示灯闪烁 1600 次， 指示灯闪烁 32 次，则该用电器消耗的电能：WkWh0.02kWh， 暖风机的实际电功率：P1.2kW1200W。 故答案为：0.02；1200。 典例五：典例五：(2020(2020南通南通) )电吹风简化电路如图，旋转扇形开关 S，实现断开冷风热风的 转换，已知吹冷风时的功率为 1

29、00W，R=48.4，若家中只有电吹风工作，她用冷风热风挡 交替使用 5mim，标有“1200imp/kWh”的电能表指示灯闪烁 90 次，则电吹风消耗_J 的电能，使用热风挡的时间为_ min 【答案】(1)液化；(2)放；(3)虚；(4)2.710 5 ；(5)4。 【解析】(1)空气中的热的水蒸气遇到冷的镜面液化为液态的小水滴附着在镜面上形成 雾，此过程放热。 平面镜成的像是反射光线的反向延长线会聚于一点形成的，所以，擦干镜子后，小丽看 到镜子中自己等大的虚像 (2)根据题意知道，电路消耗 1kWh 电能，指示灯闪烁 1200 次，工作指示灯闪烁了 90 次消耗的电能 5 1kW h 9

30、0imp=2.7 10 J 1200imp W 由 2 U P R 知道，电热丝的功率 2 2 220V 1000W 48.4 U P R 即吹热风时的功率P热=100W+1000W=1100W 设热风档时间为t1 ，则冷风档时间为t2 =300s-t1 由 W P t 知道，P热 t1 +P冷 （300s-t1）=2.710 5 J 解得使用热风档时间t1=240s=4min。 2.2.电功率及其计算电功率及其计算 典例六： （典例六： （20202020山东滨州）山东滨州）如图所示， 电源电压保持不变，小灯泡 L 标有“12V 6W” 的字样，滑动变阻器R的最大阻值为36， 0 R为定值电

31、阻。当 S 闭合， 1 S、 2 S断开，滑 片 P 由b端向a端滑动， 使其连入电路的电阻是最大阻值的三分之一时， 小灯泡恰好正常发 光。当滑片位置保持不变，开关都闭合时，电流表的示数变化了2A。不考虑灯丝电阻的变 化，下列说法正确的是（ ） 。 A. 电源电压是18V； B. 小灯泡正常发光10s，整个电路消耗的电能是90J； C. 0 R的阻值为12； D. 当滑片位置保持不变，开关都闭合时，电路消耗总功率是45W 【答案】ABD。 【解析】小灯泡正常工作的电流：IL= L L 6W = 12V P U =0.5A 灯泡的电阻：RL= L L 12V = 0.5A U I =24 A当

32、S 闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器滑片 P 从b端向a端滑过三分之一时，灯泡 与变阻器的 1 3 电阻串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，所以，电路中 的电流：I=IL=0.5A 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电源的电压： U=I(RL+ 1 3 R)=0.5A(24+ 1 3 36)=18V 故 A 正确； B小灯泡正常发光 10s，整个电路消耗的电能：W=UIt=18V0.5A10s=90J 故 B 正确； CD当滑片位置保持不变，开关都闭合时，电阻R0和变阻器并联，电流表测量干路中 的电流，由串并联电阻的规律可知总电阻变小，干路中的电流变大，所以干路中的电流

33、为 I干=I+2A=0.5A+2A=2.5A 电路的总电阻：R总= 18V = 2.5A U I干 7.2， 0 111 = 1 3 RR R 总 ， 0 111 1 7.2 36 3 R R0=18；电路消耗的总功率：P=UI=18V2.5A=45W。 故 C 错误，D 正确。故选 ABD。 典例七： （典例七： （20202020武汉）武汉）如图甲所示电路中，电源电压保持不变，灯泡 L 的I-U图象 如图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是 2V，电 流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合 开关S2、S3，

34、滑片P在中点时，电压表的示数是 3V，电流表的示数是I3。已知I1:I2=2:9， I2:I3=3:1。 当滑片P在最左端时， 通过开关通断， 可使电路消耗的功率最大， 该最大值是 （ ） 。 A. 7.2W B. 8.1W C. 9.0W D. 9.9W 【答案】B。 【解析】当滑片P在最左端时，通过开关通断，要使电路消耗的功率最大，根据公式 2 U P R 可得，整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻 2 R、 3 R并联后与电 灯泡再并联，此时电路总电阻最小； 当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电路为 1 R、 2 R串联的简单电路， 电压表测 2 R电压，

35、电流表的示数是I1，此时有： 11 2VUI R 当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电路为 1 R、灯泡串联的简单电路，电压表测 灯泡电压，电压表的示数是 3V，电流表的示数是I3，根据乙图可知，I3=0.3A，此时有： 1 3 3V 2 R UI 已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1，则： 123 :2:9:3III 联立上面方程可求出U=6V 当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，此时电路为 2 R、 3 R并联的电路，电流表的 示数是I2，则有： 23 232 6V20 = 0.9A3 R RU RRI 整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻 2 R、 3

36、 R并联后与电灯泡再并联， 由乙图，此时灯泡电压为 6V，可算出灯泡电阻为： L 6V40 = 0.45A3 U R I 灯 电路总电阻： 23 L 23 23 L 23 2040 40 33 = 2040 9 + 33 R R R RR R R R R RR 总 此时电路消耗的最小功率为： 22 min (6V) =8.1W 40 9 U P R 总 故 ACD 不符合题意，B 符合题意。故选 B。 典例八： （典例八： （20202020四川凉山）四川凉山）如图所示，把分别标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲乙两个 小灯泡串联接入电路，闭合开关后，其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡发光较暗

37、，不考虑 温度对灯丝电阻的影响，则以下说法正确的是（ ） 。 A甲灯的电阻大于乙灯的电阻； B整个电路此时消耗的总功率是 4.5W； C1 秒内甲灯消耗的电能是 3J； D甲灯两端的电压为 6V 【答案】B。 【解析】A由 PUI可得，两灯泡的电阻分别为 R甲6、R 乙12，则 R甲R乙，故 A 错误； B两灯泡的额定电流分别为 I甲1A、I乙0.5A， 因串联电路中各处的电流相等，且一个灯泡正常发光，另一个灯泡较暗， 所以，电路中的电流 II20.5A， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，整个电路此时消耗的总功率 PI 2 （R甲+R乙）（0.5A） 2（6+12）4.5W， 故

38、B 正确； C.1 秒内甲灯消耗的电能 W甲I 2R 甲t（0.5A） 261s1.5J，故 C 错误； D甲灯两端的电压 U甲IR甲0.5A63V，故 D 错误。故选：B。 典例九：（典例九：（20202020 湘潭） 湘潭） 如图所示，“2.5V 0.3A “和 “3.8V 0.3A” 的两只小灯泡 （选 填“串联”或“并联” ）在电路中，闭合开关后，观察到“3.8V”的小灯泡比“2.5V”的小 灯泡亮，说明“3.8V”小灯泡的实际功率比“2.5V”小灯泡的实际功率 （选填“大” 或“小” ） 。 【答案】串联；大。 【解析】如图所示， “2.5V 0.3A“和“3.8V 0.3A”的两只

39、小灯泡逐个依次连接，即两 灯泡串联在电路中； 闭合开关后，观察到“3.8V”的小灯泡比“2.5V”的小灯泡亮，因灯泡的亮度由灯泡的 实际功率决定，则说明“3.8V”小灯泡的实际功率比“2.5V”小灯泡的实际功率大。 故答案为：串联；大。 典例十：典例十： （20192019苏州）苏州）额定电压均为 6V的甲、乙两灯，I-U图线如图所示。下列说法 正确的是（ ）。 A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小； B.甲、乙两灯的额定功率之比为 4：1； C.甲、乙两灯并联接在电压为 2V的电源两端时，电阻之比为 3：2； D.甲、乙两灯串联接在电压为 8V的电源两端时，实际功率之比为 1：3 【答案】

40、D。 【解析】A由甲、乙曲线图可知，灯泡的电阻随电压的增大而增大。故 A 错误； B由于甲、乙两灯的额定电压均为 6V，由图象可知：I甲额=0.6A，I乙额=0.3A， 则：=，故 B 错误； C、甲、乙两灯并联在 2V 的电源两端时，由图象可知：I甲=0.3A，I乙=0.2A，根据 I= 可得电阻之比；=，故 C 错误； D把甲、乙两灯串联接在 8V 的电源上时，通过它们的电流相等，且电源的电压等于两 灯泡两端的电压之和，由图象可知，当电路中的电流为 0.3A，甲灯的实际电压为 2V，乙灯 的实际电压为 6V 时满足电源电压为 8V， 所以实际功率之比： P甲： P乙=U甲I： U乙I=2V

41、： 6V=1： 3，故 D 正确。故选 D。 3.3.焦耳定律与电器铭牌相关计算焦耳定律与电器铭牌相关计算 典例十一：典例十一： （20202020东莞）东莞）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） 。 A电视机 B电脑 C电风扇 D电饭煲 【答案】D。 【解析】A电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应，故 A 不 符合题意； B电脑主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应，故 B 不符合题意； C电风扇是利用其内部的电动机进行工作的，电动机的工作原理是磁场对通电导线有 力的作用，不是利用电流的热效应，故 C 不符合题意。 D电饭煲是利用电流的热效应工作的，故

42、 D 符合题意。故选：D。 典例十二：典例十二： （20202020 广东） 广东） 如图所示为 “探究电流通过导体产生的热量跟_的关系” 的实验装置。 实验中用 U 形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少， 这 种方法叫_（选填“控制变量”或“转换” ）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸 收的热量比右侧的_（选填 “多”或“少” ） 。 【答案】(1)电阻；(2)转换；(3)少。 【解析】由图知，两电阻的阻值不同，串联于电路中，通过两电阻的电流相等，通过时 间相等，故探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。 在实验中无法直接测量电流通过导体产生热量， 通过 U 形管内液面高

43、度差的大小来判断 电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫做转换法。 通电一段时间后，左侧的电阻小于右侧的电阻，通过两电阻的电流相等，由焦耳定律 2 QI Rt知，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的少。 典例十三：典例十三： （20202020湘西）湘西）如图为电吹风的内部结构示意图和电路原理图。其中电热丝 通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关 O 接在 C、D 位置时，电吹风处于关 停状态。已知电吹风冷风档的额定功率为 44W，电吹风热风档的额定功率为 484W。额定电压 均为 220V。当电吹风处于正常工作状态时，求： （1）电吹风吹冷风时，电路中的电流是多大？ （2）电吹风吹热风

44、时，电路中每小时耗电是多少度（1 度1kWh）？ （3）电吹风电热丝的电阻是多大？ 【解析】 （1）由题意知，冷风功率 P冷44W， 由公式 PUI 可知，此时电路中的电流为：I冷0.2A； （2）电吹风吹热风时，其电功率为 P热484W0.484kW， 则电路中每小时消耗的电能：WP热t0.484kW1h0.484kWh0.484 度； （3）当选择开关与 A、B 接触时，电动机与电热丝并联，电吹风处于热风档，热风档的 功率等于电动机与电热丝的功率之和， 所以电热丝消耗的功率为：P电热丝P热P电动机484W44W440W， 由 P可得，电吹风电热丝的电阻为：R110。 答： （1）电吹风吹冷

45、风时，电路中的电流是 0.2A； （2）电吹风吹热风时，电路中每小 时耗电是 0.484 度； （3）电吹风电热丝的电阻是 110。 典例十四： （典例十四： （20202020营口）营口）为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒 柜内，通过对水加热，达到设定压强和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行 消毒处理。某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表，某次消毒，将满箱温度是 20的 水加热到工作温度， 需正常工作 50min。 3 4.2 10/ kJgc 水 ， 33 1.0 10 kg/m 水 求： 电源 AC 220V 50Hz 额定功率 20kW 水箱容积 120

46、L 工作温度 120 额定压强 0.21MPa （1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？ （2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？ （3）该消毒柜的电加热效率是多少？ 【解析】(1)水的质量： 3333 1.0 10 kg/m120 10 m120kgmV 水水 水吸收的热量： 37 0 4.2 10 J/ kg120kg120205.04 10 JQc m tt 水吸 (2)消毒柜消耗的电能： 37 20 10 W50 60s6 10 JWPt (3)该消毒柜的电加热效率： 7 7 5.04 10 J 84% 6 10 J Q W 吸 。 答： (1)水箱中水吸收的热量是 7J 5.04

47、 10； (2)消毒一次， 消毒柜消耗的电能是 7 6J10； (3)该消毒柜的电加热效率是 84%。 4.4.测量小灯泡电功率测量小灯泡电功率 典例十五： （典例十五： （20202020镇江）镇江）小华用图 1 所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规 格已标明） (1)图 1 是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中 在器材操作上存在的两个不妥之处_；_ (2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为 3V，而 电流表示数始终为零， 已知仅导线发生故障， 则图 1 中导线_ （选填 “” “” 或 “” ） 发生了_ （填写故障名称

48、） (3)小华进行了六次实验，记录实验数据并在 U-I 图像中描点，得到小灯泡两端的电压 与电流的关系图像如图 2 所示，则根据记录的数据和图像可知 小灯泡的额定功率为_W 实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为_ A.5 2A B.10 2A C.20 1A D.30 1A (4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则 他画出的 U-I 图像应为图 3 中的虚线_（选填“”“”或“” ） ，你选择的依据是 _ 【答案】(1)开关未断开；(2)滑动变阻器滑片未移至阻值最大端左端；(3)；(4) 断路；(5)0.75；(6)D；(7)；(8)“小灯泡和滑动变阻器两

49、端电压之和保持不变”或 “小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等” 。 【解析】(1)连接电路时为了保护电路，开关应断开，滑动变阻器滑片要滑到阻值最大 处， 所以图中在器材操作上存在的两个不妥之处开关未断开； 滑动变阻器滑片未移至 最左端（阻值最大处） 。 (2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为 3V，而 电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图 1 中导线发生了断路。 (3)根据记录的数据和图像可知当小灯泡两端的电压为额定电压 2.5V 时， 通过小灯 泡的电流为 0.3A，所以小灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5V0.3A=0.75W 当小灯泡两端的电压为 0.5V 时，电流为 0.1A，所以此时滑动变阻器两端的电压为 U滑=U-U灯=3V-0.5V=2.5V 此时滑动变阻器的阻值为R= U I 滑 = 2.5V 0.1A =25 所以实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 D.30 1A。 (4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则 他画出的 U-I 图像应为图 3 中的虚线， 选择的依据是 “小灯泡和滑动变阻器两端电压之和 保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等