人教版九年级全册第十八章 电功率第2节 电功率练习

这是一份人教版九年级全册第十八章 电功率第2节 电功率练习，共47页。试卷主要包含了电能 电功，电功率，测量小灯泡的电功率，焦耳定律等内容，欢迎下载使用。

一、电能 电功（W）
1．电能的产生：其他形式的能转化为 的过程。
2.电能的单位：国际单位制——焦耳（J） 常用单位——千瓦时（kW．h），又叫度。
1度=1 kW．h 1 kW．h= J
kW h
SINGLE PHASE TYPE DD17
220V 10（20）A 50Hz
600Revs/ kW h SER NO23
3．电能表——测量用电器在一段时间内 。
（1）参数意义：
“220 V”表示 ；
“10（20 A）”表示这个电能表的 为10A， 为20 A；
“50 Hz”表示 ；
“600 revs/kW·h”表示 。
（2）表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是 。用 ，就表示这段时间内用电的度数。
如：某用电器单独工作电能表（2500 revs/kW·h）在10min内转50转，则10min内用电器消耗的电能是 kW·h，合 J。
4．电功： 转化为 的过程，有多少电能发生转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
5.电功定义式： 推导公式： ；只适用于纯电阻电路的推导式 ， 。
二、电功率（P）
1.意义：表示电流做功的 。
2．电功率单位：国际单位—— ， 其他单位—— 、
1kW＝ W 1W＝ mW
3．定义式： 推导公式： ； （纯电阻电路） 、
4.串、并联电路常用比例关系式：
（1）串联电路： （电流）、 （电压）、 （功率）（比较各用电器功率常用P= I2R）
（2）并联电路： （电压） （电流）、 （功率）（比较各用电器功率常用）
5．额定电压（U额）：用电器 时的电压叫额定电压。额定功率（P额）：用电器 叫额定功率。
6.用电器实际工作时的三种情况：
（1）U实（2）U实>U额 ，P实 P额——用电器不能正常工作，有可能烧坏（如果是灯泡，则表现为灯光极亮或迅速烧断灯丝）；
（3）U实=U额 ， P实 P额——用电器正常工作。我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压，只有在额定电压下用电器才能正常工作。
7．由灯泡上标有“PZ220-40”字样可以获取信息：
（1）灯泡额定电压 ；
（2）灯泡额定功率 ；正常工作时的电流 ；
（3）灯泡正常工作时的电阻 或 。
（4）若接入110V的电路中，该灯实际功率为 。
三、测量小灯泡的电功率
1、伏安法测灯泡的额定功率：
（1） 原理：
（2） 电路图：
（3） 选择和连接实物时须注意：
电源——其电压要 灯泡的额定电压。
滑动变阻器——（变阻、最大位置）根据 选择滑动变阻器。
电压表——（并联、“+” “－”接线柱）根据 选择电压表量程。
电流表——（串联、“+” “－”接线柱）根据 或 选择电流表量程。
2．灯泡的亮度是由 决定的，与 和额定功率无关。
3．额定电压相同的灯泡，额定功率越大的灯丝越 ，电阻越 。
4．亮度与小灯泡亮度相当的发光二极管，小灯泡灯丝发热消耗大量电能，发光二极管发热少，电功率较 。
5. 测量家用电器的电功率——器材：电能表、秒表
（1） 原理：
（2）方法一：关闭家庭电路中所有用电器，记下电能表示数W1，再让待测用电器工作一段时间t，记下电能表示数W2，则用电器在这段时间内消耗的电能 。则该用电器的实际功率为： 。
（3）方法二：关闭家庭电路中其他用电器，只让待测用电器工作，记录t时间内电能表的铝盘转过的转数n，电能表参数N（＝3000revs/kW﹒h），则该用电器的实际功率为： （单位：n——revs，N——revs/kW﹒h，t——h，P——kW）
四、焦耳定律
1．电流通过导体时电能转化为 ，这个现象叫做电流的热效应。
2．探究电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关
（1）原理：透明容器中封闭等量空气，根据U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（也可以通过其他途径），从而判断电流通过电阻丝产生电热的多少，这种方法叫 。
（2）实验方法： 。
（3）实验电路设计及现象分析。
① 在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越 ；
② 在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电流大时，产生的热量越 。
3．焦耳定律：
（1）内容： 。
（2）电热定义式：
4．纯电阻电路，电能全部转化为内能（Q＝W），除了用Q=I2Rt计算电热外，下列公式Q=W =UIt = =Pt都可计算电热(也是消耗的电能）；非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q＝I2Rt。
5．利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
专题突破
专题一.电功和电能
（一）解读：
电能的获取与利用是靠能的转化来实现的，中考常以生产生活中相关现象为载体，以填空题和选择题的形式考查使用相关设备过程中能的转化情况，试题难度较小。
（二）典例突破
例1.（2022·山东青岛·中考真题）下列电流做功的过程中，电能主要转化为机械能的是（ ）
A．电风扇吹风B．电灯发光C．电饭锅煮饭D．电解水制氧
例2．（2022·广西河池·中考真题）现代社会生活和生产几乎处处离不开电，用电，实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是（ ）
A．用电器通过电流做功把电能转化为其它形式的能
B．发电站把电能转化为其它形式的能
C．电功和电能的单位都是瓦特
D．电功和电能是同一个物理量
专题二.分析动态电路
（一）解读：
中考常以填空题和选择题的形式考查对动态电路的分析，电路中电流表和电压表示数变化、电阻功率的变化是常见的考查点，试题难度较大。
（二）典例突破
例3.（2022·内蒙古呼和浩特·中考真题）如图所示电路，电源电压恒定。下列说法正确的是（ ）
A．只闭合K2时电流表示数大于只闭合K1、K3时电流表示数
B．只闭合K2时电压表示数大于只闭合K1、K3时电压表示数
C．只闭合K1、K3，当R2滑片向左移动时，R1的功率逐渐变大
D．只闭合K1、K3，当R2滑片向右移动时，电源总功率逐渐变大
例4．（2022·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）如图所示，闭合开关S，向右调节滑动变阻器的滑片P，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数变大，电压表与电流表示数的比值不变
B．电流表示数变小，电压表与电流表示数的比值变大
C．小灯泡亮度变亮，电路总电阻变大
D．小灯泡亮度变暗，电路总功率变小
专题三、实验探究
（一）专题解读：
1.测量小灯绝的电功率是初中阶段最重要的实验之一，多数地区中考题必考。考查方式一般以综合性实验的形式出现，有时也会与测量电阻的实验通过对比的形式出现。
2.探究电热的影响因素的实验方法是控制变量法和转换法。探究 Q 与R 的关系时，为了控制I、t 一定，常将不同阻值的电热丝串联起来；探究 Q 与I的关系时，为了控制R、 t一定，常用三个阻值相同的电阻进行混联，利用了并联分流的知识。实验中，一般是通过被加热对象温度或体积的变化来判断产生电热的多少。
（二）典例突破：
例5.（2022·四川遂宁·中考真题）小志同学在“测量小灯泡电功率”实验中，用到的器材有：新干电池两节、小灯泡（标有0.3A）1只、电流表1只、电压表1只、滑动变阻器1只、开关1支，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中将实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变小）( )；
（2）连接好电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表无示数，电压表示数接近3V，造成这一现象的原因可能是___________（选填序号）；
①小灯泡短路； ②小灯泡开路； ③滑动变阻器短路； ④滑动变阻器开路
（3）排除故障，进行实验，当电流表的示数如图乙时，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向___________（选填“A”或“B”）端移动，当电流表示数达到0.3A时，电压表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为___________W；
（4）小刚用相同的器材进行该实验时发现电压表损坏，他找来一只阻值为R0的定值电阻，设计了如图丁所示的电路，也可测出小灯泡的额定功率，主要的操作步骤如下：
①把电流表接在a处，闭合开关，调节滑片P，使电流表的示数为I额；
②保持滑片P的位置不变，断开开关，把电流表接在b处，闭合开关，读出电流表的示数为I；
③计算得出小灯泡的额定功率P额=___________（用R0、I额、I表示）。
例6.（2022·湖北宜昌·中考真题）小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。
（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是( )
A．正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
B．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。
专题四.综合应用
（一）解读：
公式法是解答电功、电功率和电热计算题的基本方法，常用的公式有：
1．电功：W=Pt、W=UIt、、（后两个公式为纯电阻电路适用）。
2．电功率：
（1）公式P＝eq \f(W,t)，可推导出公式W＝Pt和t＝eq \f(W,P)，一般适用于结合电功率的计算。
（2）公式P＝UI，可推导出公式U＝eq \f(P,I)和I＝eq \f(P,U) 。
（3）由P＝UI＝IR·I得公式P＝I2R，可推导出公式R＝eq \f(P,I2)和I＝eq \r(\f(P,R))，一般适用于串联电路中P与R的定性判断。
（4）由P＝UI＝U ▪ eq \f(U,R)得公式P＝eq \f(U2,R)，可推导出公式R＝eq \f(U2,P)和U＝eq \r(PR)，一般适用于并联电路中P与R的定性判断。
3．电热：
（1）纯电阻电路：，可以用计算电功的公式计算电热；
（2）非纯电阻电路：。
（二）典例突破
例7.（2022·湖北黄冈·中考真题）图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？
例8.（2022·山东泰安·中考真题）如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个档位，由开关和加热电阻丝、组成，，；控制电路电压恒定，，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小。浮体体积为，质量为。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为。形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计，取，水的密度为，水的比热容为。
（1）当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，水温升高了25℃。求加热器的高档功率和低档功率；
（2）求浮体体积的浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；
（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体浸入水中的体积。
例9.（2022·湖南娄底·中考真题）如图所示为大疆航拍无人机，由于体积小，操控安全方便，拍摄效果好，深受摄影爱好者喜欢，下表是它的部分技术参数。
（1）该无人机重为多少牛顿；
（2）无人机四脚着地平放在地面上时，对地面的压强为多少；
（3）无人机以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是多少；
（4）电池充满后储存的电能是多少焦耳；
（5）某次航拍过程中，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，正常工作时它将电能转化为机械能的效率为80%，则该过程中无人机电池工作电流多大。（不计空气阻力）
例10.（2022·广东深圳·中考真题）小明设计了如图甲的模拟智能测温报警电路：电源电压调为12V，报警器（电阻不计）通过的电流超过10mA时就会报警，热敏电阻RT其阻值随温度T的变化关系如图乙所示。要求：当所测温度达到或超过37.3℃时，系统报警。
（1）计算R0；
（2）38℃时电流约为多少？
（3）36℃到40℃的过程中，电路最大总功率。
例11.．（2022·黑龙江绥化·中考真题）如图甲所示的电路，电源电压可调，R为标有“1A”字样的滑动变阻器，a、c为其两个端点，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，L1、L2是额定电压均为6V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。求：
（1）L1正常发光时的电阻；
（2）闭合开关S，断开S1、S2，在不损坏电路的情况下，使其中一盏灯正常发光，电压表示数是多少？
（3）闭合开关S、S2，断开S1，将电源电压调至14V，当滑动变阻器滑片P在b点时，小灯泡正常发光，此时Rab：Rbc=1：2，则滑动变阻器的最大阻值是多少欧姆？
（4）若不限制电路中各开关的状态，滑动变阻器滑片P的移动范围为中点位置至最大阻值处；现移动滑片P的同时调节电源电压，使电路中有小灯泡正常发光，其它各元件均安全，每种电路对应的总功率变化范围。
当堂检测：
1．如图所示电路中，电源电压保持不变。当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从中点向右移动时，下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡变暗B．电压表示数变大
C．电流表示数变小D．电压表与电流表的示数之比不变
2．如图所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关 S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U-I”关系图像如图所示，则下列判断正确的是（ ）
A．电源电压为 8V
B．定值电阻 R1 的阻值为 20Ω
C．滑动变阻器 R2的阻值变化范围为 0~10Ω
D．此电路的最小总功率为 1.2W
3．如图甲所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R1标有“50Ω 0.5A”的字样，R2=10Ω，灯泡 L上标有“5V”的字样，电压表量程为 0~15V，电流表量程为 0~0.6A。将 R1的滑片 P 移至 b 端，闭合开关 S、S1，调节 R1的滑片P，并绘制出电流表示数与电压表示数的变化关系图像如图乙所示。在保证电路安全的前提下，下列说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器接入电路中的最小阻值是 5Ω
B．电路总功率的变化范围是0.5W~1.5W
C．若将电压表量程换为 0~3V，闭合开关 S、S2，电流表示数的变化范围是0.1A~0.5A
D．若将电压表量程换为 0~3V，闭合开关 S、S2，R2的功率变化范围是 0.1W~0.9W
4．将标有“12V 6W”的灯泡 L1 和“6V 3W”的灯泡 L2（不考虑灯丝电阻随温度的变化）串联在 12V 的电源上，闭合开关后，L1、L2 的实际功率之比 P1 : P2 =______。若将它们并联使用，在电路安全的情况下，电路的最大总功率为______W。
5．如图甲所示，灯泡L标有“6V 3W”的字样，电源电压及灯丝电阻保持不变，滑动变阻器最大阻值为100Ω，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V。只闭合开关S、S2，移动滑片P的过程中，电流表示数与滑动变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示，当滑片P在某一位置时，电流表的示数为I1，电压表示数为3V；只闭合开关S、S1，滑片P移动到另一位置时，电流表示数比I1减小了0.2A，滑动变阻器连入电路的阻值是定值电阻R0阻值的倍，求：
（1）灯泡正常工作时的电阻为___________；
（2）电源电压___________；
（3）只闭合开关S、S1，在保证电流表、电压表和灯泡都安全的情况下，求滑动变阻器连入电阻中的最小阻值___________。
6．小鹏同学在实验室找到两个额定电流均为0.3A、额定电压标识模糊不清的灯泡。从实验老师处得知两灯的额定电压分别为“2.5V”和“3V”，但由于标识模糊不清，无法区分。小鹏同学想通过如图甲所示的电路，根据已学的电学知识，区分这两个小灯泡。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成完整电路；______
（2）连接电路并闭合开关，小鹏发现灯泡不亮，电流表和电压表都有较小的示数，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，两表示数均无变化，其原因可能是______
A．灯泡短路 B．灯泡断路 C．滑动变阻器接的是下端两接线柱
（3）故障排除后，移动滑片到某一位置，电流表的示数如图乙所示，此时通过灯泡的电流为______A；要使该灯泡正常发光，应将图甲中滑动变阻器的滑片向______（选填“A”或“B”）端移动，且眼睛注视______（选填“电压表”或“电流表”）的示数达到额定值。
（4）小鹏继续移动滑动变阻器的滑片，记下多组数据，并绘制成图丙所示小灯泡的I-U图像，确定该灯泡的额定电压，并计算出该灯泡的额定功率为______W。
（5）同组的小鑫同学认为采用图丁所示的方法也可分辨这两个小灯泡：闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为0.3A，这时他发现L1比L2更亮一些，则L1的额定电压为______V。
（6）小鹏利用（4）问中已测量的灯泡，接入如图戊所示的电路中，从而测出未知电阻Rx的阻值。具体步骤如下：
①只闭合开关S0、S1，断开S2，移动滑片，使电压表示数为1V；
②保持滑片位置不变，断开S1，闭合S0、S2，读出电压表示数为2.6V；
③根据实验数据可得：Rx的阻值为______Ω。
7．探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，实验中烧瓶内液体选择了煤油而不是水，这样选择的理由是___________；
（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）：
由此得出：同一导体，在___________相等时，___________越大，其产生的热量越多；
（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻___________（串/并）联；
（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油的吸热能力”的实验，则他应选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成___________相同的水，实验时水和煤油吸热的多少是通过___________（温度升高量/加热时间）来间接反映的，这种研究物理问题的方法叫___________。
8．小红在家煲汤时使用的电饭煲的部分参数如表所示，其简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻（阻值不随温度变化），欲将质量为1.2kg，初温为20℃的汤加热至100℃，设此汤的比热容为c汤=4.0×103J/(kg·℃)，求：
（1）汤需要吸收的热量；
（2）利用电饭煲高温挡煲汤时，将汤由20℃的汤加热至100℃需要16分钟，则电饭煲的效率是多少？
（3）计算R1和R2的电阻分别是多少？（写出开关位置和电路处于高温档还是低温档）
9．超高压水刀是一种新技术产品，一般由水泵、射流发生装置、工作机构等组成。它将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭’、可以对坚硬物体实施切割，如图所示。某超高压水刀喷嘴横截面积，喷水速度，高速“水箭”对该切割面的压强。已知水泵电机功率，水的密度。求：
（1）水刀正常工作1min消耗的电能；
（2）高速“水箭”对切割面的压力；
（3）一分钟从喷嘴喷出的水的质量；
（4）水刀的效率。
第18章 电功率
知识清单
一、电能 电功（W）
1．电能的产生：其他形式的能转化为 的过程。
2.电能的单位：国际单位制——焦耳（J） 常用单位——千瓦时（kW．h），又叫度。
1度=1 kW．h 1 kW．h= J
kW h
SINGLE PHASE TYPE DD17
220V 10（20）A 50Hz
600Revs/ kW h SER NO23
3．电能表——测量用电器在一段时间内 。
（1）参数意义：
“220 V”表示 ；
“10（20 A）”表示这个电能表的 为10A， 为20 A；
“50 Hz”表示 ；
“600 revs/kW·h”表示 。
（2）表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是 。用 ，就表示这段时间内用电的度数。
如：某用电器单独工作电能表（2500 revs/kW·h）在10min内转50转，则10min内用电器消耗的电能是 kW·h，合 J。
4．电功： 转化为 的过程，有多少电能发生转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
5.电功定义式： 推导公式： ；只适用于纯电阻电路的推导式 ， 。
二、电功率（P）
1.意义：表示电流做功的 。
2．电功率单位：国际单位—— ， 其他单位—— 、
1kW＝ W 1W＝ mW
3．定义式： 推导公式： ； （纯电阻电路） 、
4.串、并联电路常用比例关系式：
（1）串联电路： （电流）、 （电压）、 （功率）（比较各用电器功率常用P= I2R）
（2）并联电路： （电压） （电流）、 （功率）（比较各用电器功率常用）
5．额定电压（U额）：用电器 时的电压叫额定电压。额定功率（P额）：用电器 叫额定功率。
6.用电器实际工作时的三种情况：
（1）U实（2）U实>U额 ，P实 P额——用电器不能正常工作，有可能烧坏（如果是灯泡，则表现为灯光极亮或迅速烧断灯丝）；
（3）U实=U额 ， P实 P额——用电器正常工作。我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压，只有在额定电压下用电器才能正常工作。
7．由灯泡上标有“PZ220-40”字样可以获取信息：
（1）灯泡额定电压 ；
（2）灯泡额定功率 ；正常工作时的电流 ；
（3）灯泡正常工作时的电阻 或 。
（4）若接入110V的电路中，该灯实际功率为 。
三、测量小灯泡的电功率
1、伏安法测灯泡的额定功率：
（1） 原理：
（2） 电路图：
（3） 选择和连接实物时须注意：
电源——其电压要 灯泡的额定电压。
滑动变阻器——（变阻、最大位置）根据 选择滑动变阻器。
电压表——（并联、“+” “－”接线柱）根据 选择电压表量程。
电流表——（串联、“+” “－”接线柱）根据 或 选择电流表量程。
2．灯泡的亮度是由 决定的，与 和额定功率无关。
3．额定电压相同的灯泡，额定功率越大的灯丝越 ，电阻越 。
4．亮度与小灯泡亮度相当的发光二极管，小灯泡灯丝发热消耗大量电能，发光二极管发热少，电功率较 。
5. 测量家用电器的电功率——器材：电能表、秒表
（1） 原理：
（2）方法一：关闭家庭电路中所有用电器，记下电能表示数W1，再让待测用电器工作一段时间t，记下电能表示数W2，则用电器在这段时间内消耗的电能 。则该用电器的实际功率为： 。
（3）方法二：关闭家庭电路中其他用电器，只让待测用电器工作，记录t时间内电能表的铝盘转过的转数n，电能表参数N（＝3000revs/kW﹒h），则该用电器的实际功率为： （单位：n——revs，N——revs/kW﹒h，t——h，P——kW）
四、焦耳定律
1．电流通过导体时电能转化为 ，这个现象叫做电流的热效应。
2．探究电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关
（1）原理：透明容器中封闭等量空气，根据U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（也可以通过其他途径），从而判断电流通过电阻丝产生电热的多少，这种方法叫 。
（2）实验方法： 。
（3）实验电路设计及现象分析。
① 在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越 ；
② 在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过电流大时，产生的热量越 。
3．焦耳定律：
（1）内容： 。
（2）电热定义式：
4．纯电阻电路，电能全部转化为内能（Q＝W），除了用Q=I2Rt计算电热外，下列公式Q=W =UIt = =Pt都可计算电热(也是消耗的电能）；非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q＝I2Rt。
5．利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
参考答案
一、1.电能 2. 3.6×106 3.消耗的电能 （1）这个电能表应该在220V的电路中使用 标定电流 额定最大电流 这个电能表在50 Hz的交流电中使用 接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的表盘转过600转 （2）小数 电能表起始和结束时计数器的示数之差 0.02 7.2×104 4.电能 其他形式能 5.W=UIt W=Pt W=I2Rt
二、1.快慢 2.瓦特（W） 千瓦（kW） 毫瓦（mW） 103 103 3. P=UI P= I2R 4.（1）I1：I2=1：1 （2）U1：U2=1：1 5.正常工作 在额定电压下的功率 6.（1） < （2） > （3） = 7.（1）U额=220V （2）P额=40W （3） （4）
三、1.（1） P=UI （3）高于 能否调到灯泡的额定电压 额定电压 2.其所消耗的实际电功率 额定电压 3.粗 小 4 .小 5.（1） （2）W＝W2－W1 （3）
四、1.内能 2.（1）转换法 （2）控制变量法 （3）① 多 ②多 3.（1）电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比 （2）Q=I2Rt
专题突破
专题一.电功和电能
（一）解读：
电能的获取与利用是靠能的转化来实现的，中考常以生产生活中相关现象为载体，以填空题和选择题的形式考查使用相关设备过程中能的转化情况，试题难度较小。
（二）典例突破
例1.（2022·山东青岛·中考真题）下列电流做功的过程中，电能主要转化为机械能的是（ ）
A．电风扇吹风B．电灯发光C．电饭锅煮饭D．电解水制氧
【答案】A
【解析】A．电风扇吹风，将电能转化为内能和机械能，转化为机械能的部分较多，故A符合题意；
B．电灯发光，将电能转化为内能和光能，故B不符合题意；
C．电饭锅煮饭，将电能转化为内能，故C不符合题意；
D．电解水制氧，将电能转化为化学能，故D不符合题意。
故选A。
例2．（2022·广西河池·中考真题）现代社会生活和生产几乎处处离不开电，用电，实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是（ ）
A．用电器通过电流做功把电能转化为其它形式的能
B．发电站把电能转化为其它形式的能
C．电功和电能的单位都是瓦特
D．电功和电能是同一个物理量
【答案】A
【解析】A．根据电功的实质可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确；
B．发电站是把其它形式的能转化为电能，故B错误；
C．电功和电能的单位都是焦耳，故C错误；
D．电流做功的过程，是将电能转化为其它形式能的过程，所以电功不是电能，故D错误。
故选A。
专题二.分析动态电路
（一）解读：
中考常以填空题和选择题的形式考查对动态电路的分析，电路中电流表和电压表示数变化、电阻功率的变化是常见的考查点，试题难度较大。
（二）典例突破
例3.（2022·内蒙古呼和浩特·中考真题）如图所示电路，电源电压恒定。下列说法正确的是（ ）
A．只闭合K2时电流表示数大于只闭合K1、K3时电流表示数
B．只闭合K2时电压表示数大于只闭合K1、K3时电压表示数
C．只闭合K1、K3，当R2滑片向左移动时，R1的功率逐渐变大
D．只闭合K1、K3，当R2滑片向右移动时，电源总功率逐渐变大
【答案】D
【解析】AB．只闭合K2时，电路为R1与R2的串联电路，电压表测量定值电阻两端的电压，电流表测量电路中的电流；只闭合K1、K3时，电路为R1与R2的并联电路，电流表测量干路中的电流，电压表测量电源电压；根据串联电路的电压规律可知，电压表示数会变大；根据并联电路的电流规律可知，电流表示数变大，故AB错误；
C．只闭合K1、K3，当R2滑片向左移动时，根据并联电路各支路互不影响可知，R1的功率不变，故C错误；
D．只闭合K1、K3，当R2滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，通过滑动变阻器的电流变大；由于并联电路互不影响，通过定值电阻的电流不变，所以干路中的电流变大，根据可知，电源总功率逐渐变大，故D正确。
故选D。
例4．（2022·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）如图所示，闭合开关S，向右调节滑动变阻器的滑片P，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数变大，电压表与电流表示数的比值不变
B．电流表示数变小，电压表与电流表示数的比值变大
C．小灯泡亮度变亮，电路总电阻变大
D．小灯泡亮度变暗，电路总功率变小
【答案】D
【解析】AB．由电路图知道，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，由欧姆定律知道，电压表与电流表示数的比值等于灯泡的电阻值，由于忽略温度对灯丝电阻的影响，所以，闭合开关S，向右调节滑动变阻器的滑片P时，电压表与电流表示数的比值不变；但接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由知道，电路中的电流变小，即电流表的示数变小；由U=IR知道，灯泡两端的电压变小，即电压表的示数变小，故AB错误；
CD．闭合开关S，向右调节滑动变阻器的滑片P时，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，由知道，灯泡功率减小，亮度变暗；由于电源电压不变，由知道，电路总功率变小，故C错误，D正确。
故选D。
专题三、实验探究
（一）专题解读：
1.测量小灯绝的电功率是初中阶段最重要的实验之一，多数地区中考题必考。考查方式一般以综合性实验的形式出现，有时也会与测量电阻的实验通过对比的形式出现。
2.探究电热的影响因素的实验方法是控制变量法和转换法。探究 Q 与R 的关系时，为了控制I、t 一定，常将不同阻值的电热丝串联起来；探究 Q 与I的关系时，为了控制R、 t一定，常用三个阻值相同的电阻进行混联，利用了并联分流的知识。实验中，一般是通过被加热对象温度或体积的变化来判断产生电热的多少。
（二）典例突破：
例5.（2022·四川遂宁·中考真题）小志同学在“测量小灯泡电功率”实验中，用到的器材有：新干电池两节、小灯泡（标有0.3A）1只、电流表1只、电压表1只、滑动变阻器1只、开关1支，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中将实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变小）( )；
（2）连接好电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表无示数，电压表示数接近3V，造成这一现象的原因可能是___________（选填序号）；
①小灯泡短路； ②小灯泡开路； ③滑动变阻器短路； ④滑动变阻器开路
（3）排除故障，进行实验，当电流表的示数如图乙时，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向___________（选填“A”或“B”）端移动，当电流表示数达到0.3A时，电压表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为___________W；
（4）小刚用相同的器材进行该实验时发现电压表损坏，他找来一只阻值为R0的定值电阻，设计了如图丁所示的电路，也可测出小灯泡的额定功率，主要的操作步骤如下：
①把电流表接在a处，闭合开关，调节滑片P，使电流表的示数为I额；
②保持滑片P的位置不变，断开开关，把电流表接在b处，闭合开关，读出电流表的示数为I；
③计算得出小灯泡的额定功率P额=___________（用R0、I额、I表示）。
【答案】 ② A 0.75
【解析】（1）[1]因电源为两节新干电池，则电源电压为3V，故电压表选择小量程，要求滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变小，则此时滑动变阻器接入电路中的阻值应变大，故滑动变阻器应接入左下接线柱，电路连接如下图所示
（2）[2]闭合开关，发现灯不亮，电流表无示数，则电路中可能存在开路，而电压表示数接近3V，故可知电压表与电源接通，则与电压表并联的部分出现开路，即小灯泡开路，故选②。
（3）[3]因电流表选择小量程，故电流表的分度值为0.02A，由图乙可知，电流表的示数为0.14A，因小灯泡的额定电流为0.3A，故为了测量小灯泡的额定功率，应增大通过小灯泡的电流，故应减小滑动变阻器接入电路中的阻值，则应将滑动变阻器的滑片P向A端移动。
[4]因电压表选择小量程，分度值为0.1V，故由图丙可知，电压表的示数为U=2.5V，由P=UI可得，小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）③[5]由电路图可知，小灯泡L与定值电阻R0并联，由步骤①可知，把电流表接在a处，闭合开关，调节滑片P，使电流表的示数为I额，则此时小灯泡正常工作，电流表的示数为流过小灯泡支路的电流，此时定值电阻两端电压等于小灯泡的额定电压，由步骤②可知，保持滑片P的位置不变，断开开关，把电流表接在b处，闭合开关，读出电流表的示数为I，此时电流表测干路电流，故由并联电路的电流规律可得，流过定值电阻R0的电流为
I0=I-I额
此时定值电阻两端电压等于小灯泡的额定电压，由欧姆定律可得
U额=U0=I0R0=(I-I额)R0
故由P=UI可得，小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=(I-I额)R0I额
例6.（2022·湖北宜昌·中考真题）小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。
（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是( )
A．正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
B．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。
【答案】 电流越大 C 电路中电流太小（或者电阻太大或者电压太低） 将100Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝（或增大电源电压）
【解析】（1）[1]由图甲可知，两容器内的电阻大小相等，右侧两根电阻丝并联，然后与左侧的电阻丝串联，根据串联电路和并联电路特点可知，左侧容器内的电阻丝的电流大于右侧容器内电阻丝的电流，在通电时间相同的情况下，左侧U型管内液体的高度差大于右侧，说明左侧电阻丝产生的热量多，所以可以得出：在通电时间和电阻相同时，电流越大，电阻产生的热量越多。
（2）[2]要探究电流产生的热量与电阻大小有关，要控制电流和通电时间相同。
A．正常工作时，“36V 54W”的灯泡的电流为
“12V 6W”的灯泡的电流为
电流不同，故A不符合题意；
B．接线板上接入的用电器越多，总功率越大，在电压不变时，根据欧姆定律可知，电流越大，没有控制电流相同，故B不符合题意；
C．电熨斗工作时，内部的电热丝和与之相连的导线串联，电流和工作时间相同，由于电热丝的电阻远大于导线电阻，电热丝产生的热量远大于导线产生的热量，说明电流产生的热量与电阻大小有关，故C符合题意。
故选C。
（3）[3]要探究电流产生的热量与电阻大小有关，在电阻不同时，要控制电流和通电时间相同，应该把电源、开关和两段电阻丝串联起来，如图所示
[4][5]较长时间后两个U形管的高度差均不明显，可能是电路的电流太小，导致电阻丝产生的热量较少，根据欧姆定律，可以把其中较大的100Ω的电阻换成一个阻值较小的电阻丝（不能为5Ω），也可以增大电源电压。
专题四.综合应用
（一）解读：
公式法是解答电功、电功率和电热计算题的基本方法，常用的公式有：
1．电功：W=Pt、W=UIt、、（后两个公式为纯电阻电路适用）。
2．电功率：
（1）公式P＝eq \f(W,t)，可推导出公式W＝Pt和t＝eq \f(W,P)，一般适用于结合电功率的计算。
（2）公式P＝UI，可推导出公式U＝eq \f(P,I)和I＝eq \f(P,U) 。
（3）由P＝UI＝IR·I得公式P＝I2R，可推导出公式R＝eq \f(P,I2)和I＝eq \r(\f(P,R))，一般适用于串联电路中P与R的定性判断。
（4）由P＝UI＝U ▪ eq \f(U,R)得公式P＝eq \f(U2,R)，可推导出公式R＝eq \f(U2,P)和U＝eq \r(PR)，一般适用于并联电路中P与R的定性判断。
3．电热：
（1）纯电阻电路：，可以用计算电功的公式计算电热；
（2）非纯电阻电路：。
（二）典例突破
例7.（2022·湖北黄冈·中考真题）图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？
【答案】（1） 900J ；（2）11W；（3）200℃
【解析】解：（1）需要吸收的热量
（2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联，R1的电流为
指示灯支路电流为
指示灯支路消耗的功率
（3）如图乙所示，R2、R3串联在电路中，当温度达到150℃时，如图丙，R2阻值为30Ω，此时总电阻为
此时电流为I′，衔铁向上弹起，当R3调为80Ω时，要使衔铁向上弹起，则电流为I′，则总电阻为130Ω
R2阻值为
查图丙可得，加热温度设定为200℃。
答：（1）需要吸收的热量为900J；
（2）指示灯支路消耗的功率为11W；
（3）加热温度设定为200℃。
例8.（2022·山东泰安·中考真题）如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个档位，由开关和加热电阻丝、组成，，；控制电路电压恒定，，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小。浮体体积为，质量为。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为。形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计，取，水的密度为，水的比热容为。
（1）当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，水温升高了25℃。求加热器的高档功率和低档功率；
（2）求浮体体积的浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；
（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体浸入水中的体积。
【答案】（1）900W，200W；（2）1.5N；（3）
【解析】解：（1）的水吸收的热量为
当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，则高温挡产生的热量为
加热器的高档功率
根据可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小，故当开关S闭合时，、并联，总电阻较小，电功率较大，此时为加热挡，加热挡的功率为900W，当开关S断开时，只有工作，电阻较大，处于低温挡，低档功率
（2）浮体体积的浸入水中时受到的浮力
物体A所受的重力为
物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为2N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为
（3）设控制电路的电压为U控，当杆对A的压力为1.5N时，对应压敏电阻的阻值为，则根据串联电路电压规律可以列等式
①
浮体体积的浸入水中时受到的浮力
物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为5N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为
根据所受压力每增加，电阻减小，此时压敏电阻的阻值为
此时对应的控制电路的电流为
根据串联电路电压规律可以列等式
②
联立①②可知
当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为，则此时总电阻为
压敏电阻的阻值为
当压敏电阻为50欧姆时，对应的压力为1.5N，此时压敏电阻的阻值为30Ω，则对应的压力为
此时物体A的浮力为
此时物体A浸入水中的体积
答：（1）加热器的高档功率为900W和低档功率为200W；
（2）浮体体积的浸入水中时受到的浮力为2N和此时压敏电阻受到的压力为1.5N；
（3）水箱注水量达到最大值时，浮体浸入水中的体积为。
例9.（2022·湖南娄底·中考真题）如图所示为大疆航拍无人机，由于体积小，操控安全方便，拍摄效果好，深受摄影爱好者喜欢，下表是它的部分技术参数。
（1）该无人机重为多少牛顿；
（2）无人机四脚着地平放在地面上时，对地面的压强为多少；
（3）无人机以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是多少；
（4）电池充满后储存的电能是多少焦耳；
（5）某次航拍过程中，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，正常工作时它将电能转化为机械能的效率为80%，则该过程中无人机电池工作电流多大。（不计空气阻力）
【答案】（1）9N；（2）；（3）20s；（4）；（5）6A
【解析】解：（1）该无人机重力为
（2）四脚着地总面积为
无人机四脚着地平放在地面上时，对地面的压强为
（3）以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是
（4）电池充满后储存的电能是
（5）上升时克服重力做功的功率为
则可知
则电功率为
根据可知，此时无人机工作的电流为
答：（1）该无人机重为9N；
（2）无人机四脚着地平放在地面上时，对地面的压强为；
（3）无人机以最大水平飞行速度匀速飞行420米所用时间是20s；
（4）电池充满后储存的电能是；
（5）某次航拍过程中，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，正常工作时它将电能转化为机械能的效率为80%，则该过程中无人机电池工作电流为6A。
例10.（2022·广东深圳·中考真题）小明设计了如图甲的模拟智能测温报警电路：电源电压调为12V，报警器（电阻不计）通过的电流超过10mA时就会报警，热敏电阻RT其阻值随温度T的变化关系如图乙所示。要求：当所测温度达到或超过37.3℃时，系统报警。
（1）计算R0；
（2）38℃时电流约为多少？
（3）36℃到40℃的过程中，电路最大总功率。
【答案】（1）800Ω；（2）0.011A；（3）0.144W
【解析】解：（1）如图甲，两个电阻串联，当所测温度达到或超过37.3℃时，系统报警，此时电路中的电流为10mA；由图乙可知， 此时热敏电阻RT的阻值为400Ω；热敏电阻RT两端的电压为
电阻R0两端的电压为
R0的阻值为
（2）由图乙可知，38℃时热敏电阻RT的阻值为300Ω；则电路中的电流为
（3）由图乙可知，温度在36℃到40℃的过程中热敏电阻RT的阻值在变小，当温度在40℃时，阻值最小为200Ω；此时电路中的电功率最大为
答：（1）R0的阻值为800Ω；
（2）38℃时电流约为0.011A；
（3）36℃到40℃的过程中，电路最大总功率为0.144W。
例11.．（2022·黑龙江绥化·中考真题）如图甲所示的电路，电源电压可调，R为标有“1A”字样的滑动变阻器，a、c为其两个端点，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，L1、L2是额定电压均为6V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。求：
（1）L1正常发光时的电阻；
（2）闭合开关S，断开S1、S2，在不损坏电路的情况下，使其中一盏灯正常发光，电压表示数是多少？
（3）闭合开关S、S2，断开S1，将电源电压调至14V，当滑动变阻器滑片P在b点时，小灯泡正常发光，此时Rab：Rbc=1：2，则滑动变阻器的最大阻值是多少欧姆？
（4）若不限制电路中各开关的状态，滑动变阻器滑片P的移动范围为中点位置至最大阻值处；现移动滑片P的同时调节电源电压，使电路中有小灯泡正常发光，其它各元件均安全，每种电路对应的总功率变化范围。
【答案】（1）5Ω；（2）8V；（3）30；（4）16W～25.6W或14.4W～24W
【解析】解：（1）由图像乙可知正常发光时的电流，则L1正常发光时的电阻为
（2）闭合开关S，断开、，、与R串联，此时电压表测两灯串联后总电压，若不损坏电路，只能正常发光，由图像乙可知串联电路电流。此时两灯泡电压分别为，。则电压表的示数为
（3）闭合开关S、，断开，被短路，与R串联，正常发光，此时串联电路电流。根据串联电路得此时滑动变阻器电压为
滑动变阻器接入电路阻值
因为Rab：Rbc=1：2，故，则滑动变阻器总阻值
（4）解法一
滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，由图像乙可知L1的额定电流为1.2A，大于滑动变阻器允许通过最大电流1A，所以不能正常发光。只能让正常发光，此时对应电路有两种情况。
情况一：
闭合开关S，断开、，、与R串联，若不损坏电路，只能正常发光，由图像乙可知串联电路电流，两灯泡电压分别为、。此时电阻
的电阻
最小电功率为
最大电功率为
电路总功率变化范围16W～25.6W。
情况二：
闭合开关S、，断开，，被短路，与R串联，正常发光，此时串联电路电流。最小电功率
最大电功率
电路总功率变化范围14.4W～24W。
解法二
滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，由图像乙可知额定电流为1.2A大于滑动变阻器允许通过最大电流1A，所以不能正常发光。只能让正常发光，此时对应电路有两种情况。
情况一：
闭合开关S，断开、，、与R串联，若不损坏电路，只能正常发光，由图像乙可知串联电路电流，、两端电压。滑动变阻器最小电压
电源电压
电路最小总功率
变阻器两端最大电压
电源电压
电路最大总功率
电路总功率变化范围为16W～25.6W。
情况二：
闭合开关S、断开，被短路，与R串联，正常发光，此时串联电路电流，。电源电压
电路最小总功率
电源电压
电路最大总功率
电路总功率变化范围为14.4～24W。
综上所述，每种电路对应的总功率变化范围为16W～25.6W或14.4W～24W。
答：（1）L1正常发光时的电阻5Ω；
（2）电压表示数是8V；
（3）滑动变阻器的最大阻值是30Ω；
（4）每种电路对应的总功率变化范围为16W～25.6W或14.4W～24W。
当堂检测：
1．如图所示电路中，电源电压保持不变。当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从中点向右移动时，下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡变暗B．电压表示数变大
C．电流表示数变小D．电压表与电流表的示数之比不变
【答案】D
【解析】ABC．由电路图可知，闭合开关S，灯泡与滑动变阻器并联，电压表测电源两端的电压，电流表测通过小灯泡的电流；因电源电压保持不变，所以，滑片移动时，电压表的示数不变，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，滑片移动时，小灯泡两端的电压和通过灯泡的电流都不变，由P=UI可知灯泡的实际功率不变，则灯泡亮度不变，电流表的示数不变，故ABC错误；
D．由于电压表和电流表的示数都不变，所以电压表与电流表的示数之比不变，故D正确。
故选D。
2．如图所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关 S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U-I”关系图像如图所示，则下列判断正确的是（ ）
A．电源电压为 8V
B．定值电阻 R1 的阻值为 20Ω
C．滑动变阻器 R2的阻值变化范围为 0~10Ω
D．此电路的最小总功率为 1.2W
【答案】D
【解析】A．分析电路可知，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表V1测R1的电压，电压表V2测R2的电压，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器电阻变小时，电路中的电流变大，定值电阻的电压变大，滑动变阻器的电压变小，所以甲图像是R2的电压和电流的关系的图像，乙图像是R1的电压和电流关系的图像，由图像可知，当电流为0.2A时，R1和R2的电压分别为2V和4V，根据串联电路中电压的规律可知，电源电压为
故A错误；
B．由图可知，当R1的电流为0.2A时，电压为2V，则定值电阻R1的阻值为
故B错误；
C．当电路中电流最小为0.2A时，滑动变阻器的电阻最大，此时R2的电压为4V，所以滑动变阻器的最大电阻为
所以滑动变阻器 R2的阻值变化范围为 0~20Ω，故C错误；
D．整个电路的电压一定，根据公式可知，当电流最小时电路功率最小，由图可知，最小电流为0.2A，所以最小功率为
故D正确。
故选D。
3．如图甲所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R1标有“50Ω 0.5A”的字样，R2=10Ω，灯泡 L上标有“5V”的字样，电压表量程为 0~15V，电流表量程为 0~0.6A。将 R1的滑片 P 移至 b 端，闭合开关 S、S1，调节 R1的滑片P，并绘制出电流表示数与电压表示数的变化关系图像如图乙所示。在保证电路安全的前提下，下列说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器接入电路中的最小阻值是 5Ω
B．电路总功率的变化范围是0.5W~1.5W
C．若将电压表量程换为 0~3V，闭合开关 S、S2，电流表示数的变化范围是0.1A~0.5A
D．若将电压表量程换为 0~3V，闭合开关 S、S2，R2的功率变化范围是 0.1W~0.9W
【答案】D
【解析】A．闭合开关S和S1，滑动变阻器R1与灯泡串联在电路中，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。由图乙知，灯泡正常工作，即两端电压为5V时，通过的电流为0.25A。电路中的最小电流为0.1A，电源电压保持不变，据欧姆定律知，此时电路中的电阻最大，变阻器接入电路的阻值最大为50Ω。则变阻器两端的电压
U1=I小R1大=0.1A×50Ω=5V
灯泡两端的电压为1V，所以电源电压
U=U1+U灯=5V+1V=6V
要保证电路的安全，则当灯泡正常工作时，通过电路的电流最大，此时电路中的电阻最小，变阻器接入电路的阻值最小。此时变阻器两端的电压
U1′=U-U灯额=6V-5V=1V
变阻器接入电路的最小阻值
故A错误；
B．通过的电流最小时，电路的总功率最小为
P小=UI小=6V×0.1A=0.6W
通过的电流最大时，电路的总功率最大为
P大=UI额=6V×0.25A=1.5W
故B错误；
CD．闭合开关S和S2，变阻器与R2串联在电路中，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。电压表的量程为0~3V时，R2两端的电压最大，此时电路中的电流
所以电路中的最大电流为0.3A，R2的功率最大为
P2=U2I2=3V×0.3A=0.9W
当变阻器接入电路的阻值最大时，电路中的总阻值最大为
R总=R1大+R2=50Ω+10Ω=60Ω
电路中的最小电流
所以电流表的示数变化范围是0.1A~0.3A。R2的最小功率
P2小=I2小R2=(0.1A)2×10Ω=0.1W
所以R2的功率变化范围是0.1W~0.9W。
故C错误，D正确。
故选D。
4．将标有“12V 6W”的灯泡 L1 和“6V 3W”的灯泡 L2（不考虑灯丝电阻随温度的变化）串联在 12V 的电源上，闭合开关后，L1、L2 的实际功率之比 P1 : P2 =______。若将它们并联使用，在电路安全的情况下，电路的最大总功率为______W。
【答案】 2∶ 1 4.5
【解析】[1]不考虑灯丝电阻所温度的变化，所以根据公式变换所得的，得
当两灯泡串联在12V的电源上闭合开关后，由串联电路各用电器的相关物理量的比例关系
P1 : P2 = U1I : U2I = U1 : U2 = IR1 : IR2 = R1 : R2 = 24Ω : 12Ω = 2 : 1
[2]若将二者并联使用，在电路安全的情况下，二者两端电压只能等于两者中较小的额定电压，也就是6V，根据并联电路规律和欧姆定律，得
代入数据U = 6V，R1 = 24Ω，R2 = 12Ω，得
所以I1 = 0.25A，I2 = 0.5A，I = 0.75A，所以电路最大的总功率
P = UI = 6V × 0.75A = 4.5W
5．如图甲所示，灯泡L标有“6V 3W”的字样，电源电压及灯丝电阻保持不变，滑动变阻器最大阻值为100Ω，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V。只闭合开关S、S2，移动滑片P的过程中，电流表示数与滑动变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示，当滑片P在某一位置时，电流表的示数为I1，电压表示数为3V；只闭合开关S、S1，滑片P移动到另一位置时，电流表示数比I1减小了0.2A，滑动变阻器连入电路的阻值是定值电阻R0阻值的倍，求：
（1）灯泡正常工作时的电阻为___________；
（2）电源电压___________；
（3）只闭合开关S、S1，在保证电流表、电压表和灯泡都安全的情况下，求滑动变阻器连入电阻中的最小阻值___________。
【答案】 12Ω 18V 24Ω
【解析】（1）由得，小灯泡正常工作时的电阻为
（2）由电路图可知，只闭合开关S、S2，变阻器R与R0串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中电流，当滑片P在某一位置时，由图像乙可知，当电流表示数为I1时，滑动变阻器连入电路的阻值为6Ω，则此时电流表的示数为
只闭合开关S、S1，变阻器R与L串联，滑片P移动到另一位置时，已知电流表示数比I1减小了0.2A，则此时的电流为
根据串联电路中总电压等于各分电压之和以及欧姆定律可得，电源电压为
……①
只闭合开关S、S2，变阻器R与R0串联时，电源电压为
……②
联立①②解得R0=30Ω，U=18V。
（3）由P=UI可得，灯泡的额定电流为
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡的额定电流为0.5A，电流表的量程为0~0.6A，所以，电路中的最大电流为
由欧姆定律得，此时电路中的总电阻为
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为
6．小鹏同学在实验室找到两个额定电流均为0.3A、额定电压标识模糊不清的灯泡。从实验老师处得知两灯的额定电压分别为“2.5V”和“3V”，但由于标识模糊不清，无法区分。小鹏同学想通过如图甲所示的电路，根据已学的电学知识，区分这两个小灯泡。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成完整电路；______
（2）连接电路并闭合开关，小鹏发现灯泡不亮，电流表和电压表都有较小的示数，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，两表示数均无变化，其原因可能是______
A．灯泡短路 B．灯泡断路 C．滑动变阻器接的是下端两接线柱
（3）故障排除后，移动滑片到某一位置，电流表的示数如图乙所示，此时通过灯泡的电流为______A；要使该灯泡正常发光，应将图甲中滑动变阻器的滑片向______（选填“A”或“B”）端移动，且眼睛注视______（选填“电压表”或“电流表”）的示数达到额定值。
（4）小鹏继续移动滑动变阻器的滑片，记下多组数据，并绘制成图丙所示小灯泡的I-U图像，确定该灯泡的额定电压，并计算出该灯泡的额定功率为______W。
（5）同组的小鑫同学认为采用图丁所示的方法也可分辨这两个小灯泡：闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为0.3A，这时他发现L1比L2更亮一些，则L1的额定电压为______V。
（6）小鹏利用（4）问中已测量的灯泡，接入如图戊所示的电路中，从而测出未知电阻Rx的阻值。具体步骤如下：
①只闭合开关S0、S1，断开S2，移动滑片，使电压表示数为1V；
②保持滑片位置不变，断开S1，闭合S0、S2，读出电压表示数为2.6V；
③根据实验数据可得：Rx的阻值为______Ω。
【答案】 C 0.28 B 电流表 0.75 3 8
【解析】（1）[1]滑动变阻器接入电路的接线柱要求“一上一下”，图中右下接线柱已经接入电路，故只需要将上接线柱接入电路即可，同时滑动变阻器应当与灯泡串联从而改变灯泡两端电压，而灯泡的左端已经接入电路，所以将灯泡右端和滑动变阻器的上接线柱相连即可，如图所示。
（2）[2]电流表和电压表都有较小的示数，说明电路是完全接通的，且灯泡没有发生短路。又由于无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，说明流经灯泡的电流较弱，从而说明电路总电阻较大，由此可判定，滑动变阻器接入的是下端的两个接线柱，故选C。
（3）[3]图乙中电流表的“0.6A”接线柱接入电路中，所以电流表的示数是0.28A。
[4]由于两个灯泡的额定电流均为0.3A，而此时电流表的示数是0.28A，所以应增大电路中的电流，所以应减小电路中的电阻，而滑动变阻器的B端接入了电路，当滑片向B端移动时，滑动变阻器接入电路电阻变小，故应将图甲中滑动变阻器的滑片向B端移动。
[5]由于两个灯泡的额定电流是0.3A，因此为了使灯泡正常发光，流经灯泡的电流必须是0.3A，所以应确保电流表的示数是0.3A，所以眼睛应注视电流表的示数。
（4）[6]根据图丙中的I-U关系图象可知，当I = 0.3A时U = 2.5V，由此可知该灯泡的额定电压是2.5V，所以该灯泡的额定功率
P = UI = 2.5V × 0.3A = 0.75W
（5）[7]图丁中两灯泡串联，而两灯泡的额定电流均为0.3A，所以只需调节滑动变阻器使电流表示数为0.3A就可以使两灯泡正常工作，根据灯泡实际功率越大亮度越大，由L1比L2更亮一些可得，L1的功率更大，又根据P = UI得，当电流一定时，电压越大，功率越大，所以L1两端的电压大于L2两端的电压，因为两灯的额定电压分别为“2.5V”和“3V”，所以L1的额定电压是3V。
（6）[8]当开关S0、S1闭合，S2断开时，灯泡L与电阻Rx串联，电压表测量灯L两端电压且示数为1V，所以灯泡两端电压UL = 1V，根据图丙可知，通过灯泡L和电阻Rx中的电流I = 0.2A；由于滑片位置不变，开关S1断开，S0、S2闭合，所以灯泡L与电阻Rx仍然串联且二者两端电压不变，电压表测量灯泡L与电阻Rx两端电压，所以UL = 1V，UL + Ux = 2.6V，所以Ux = 1.6V，所以根据欧姆定律，得
7．探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，实验中烧瓶内液体选择了煤油而不是水，这样选择的理由是___________；
（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）：
由此得出：同一导体，在___________相等时，___________越大，其产生的热量越多；
（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻___________（串/并）联；
（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油的吸热能力”的实验，则他应选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成___________相同的水，实验时水和煤油吸热的多少是通过___________（温度升高量/加热时间）来间接反映的，这种研究物理问题的方法叫___________。
【答案】 煤油的比热容小，吸收相同的热量时，温度的变化比较大 通电时间 电流 B 串 A 质量 加热时间 转换法
【解析】（1）[1]煤油比水的比热容小，吸收相同的热量时，煤油的温度变化比较大，温度计示数变化明显，实验效果比较好。
（2）[2][3]由表格数据知，同一导体，通电时间相同，第2次实验电流较大，温度升高量较大，故得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多。
（3）[4][5]探究电流产生热量多少跟电阻的关系时，应控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。
（4）[6][7]“比较水和煤油比热容的大小”时，可使相同质量的水和煤油吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。根据并联电路各支路电压相等和
①
可知，要使相同质量的水和煤油相同时间吸热相同，故要控制两电阻丝的阻值大小相等，故应选择乙图中A烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成质量相同的水。
[8][9]根据①，实验时水和煤油吸热的多少是通过加热时间来间接反映的，这种研究物理问题的方法叫转换法。
8．小红在家煲汤时使用的电饭煲的部分参数如表所示，其简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻（阻值不随温度变化），欲将质量为1.2kg，初温为20℃的汤加热至100℃，设此汤的比热容为c汤=4.0×103J/(kg·℃)，求：
（1）汤需要吸收的热量；
（2）利用电饭煲高温挡煲汤时，将汤由20℃的汤加热至100℃需要16分钟，则电饭煲的效率是多少？
（3）计算R1和R2的电阻分别是多少？（写出开关位置和电路处于高温档还是低温档）
【答案】（1）3.84×105J；（2）80%；（3）96.8Ω、903.2Ω
【解析】解：（1）汤吸收的热量
Q吸=c汤m(t-t0)=4.0×103J/(kg·℃)×1.2kg×(100℃-20℃)=3.84×105J
（2）电饭煲高温挡的功率是500W，它在16min内消耗的电能为
W=P高t=500W×16×60s=4.8×105J
电饭锅的效率为
（3）由电路图可知，当开关S接1时，R1、R2串联，当开关S接2时，R2被断路，电路只有R1的简单电路，根据串联电路的电阻特点可知，当开关S接1时，R1、R2串联，此时电路总电阻最大，根据可知，此时电路功率最小，处于低温挡；当开关S接2时，电路只有R1工作，此时电路总电阻最小，根据可知，此时电路功率最大，此时为高温挡，电阻R1的阻值
电路中的总电阻
根据串联电路的电阻特点可知，电阻R2阻值
R2=R-R1=1000Ω-96.8Ω=903.2Ω
答：（1）汤需要吸收的热量为3.84×105J；
（2）利用电饭煲高温挡煲汤时，将汤由20℃的汤加热至100℃需要16分钟，则电饭煲的效率是80%；
（3）R1和R2的电阻分别是96.8Ω、903.2Ω。
9．超高压水刀是一种新技术产品，一般由水泵、射流发生装置、工作机构等组成。它将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭’、可以对坚硬物体实施切割，如图所示。某超高压水刀喷嘴横截面积，喷水速度，高速“水箭”对该切割面的压强。已知水泵电机功率，水的密度。求：
（1）水刀正常工作1min消耗的电能；
（2）高速“水箭”对切割面的压力；
（3）一分钟从喷嘴喷出的水的质量；
（4）水刀的效率。
【答案】（1）；（2）15N；（3）0.72kg；（4）60%
【解析】解：（1）水刀正常工作1min消耗的电能
（2）由 可知，高速“水箭”对切割面的压力
（3）每秒钟喷出水的体积为
每秒钟喷出水的质量为
则一分钟从喷嘴喷出的水的质量
（4）水刀的功率为
则水刀的效率为
答：（1）水刀正常工作1min消耗的电能；
（2）高速“水箭”对切割面的压力15N；
（3）一分钟从喷嘴喷出的水的质量0.72kg；
（4）水刀的效率60%。
总质量（含电池及桨）
900g
四脚着地总面积
5cm2
最大上升速度
8m/s
电池容量
5000mAh
最大水平飞行速度
21m/s
正常工作电压
15V
最大上升高度
8000m
飞行时间
约46min
实验次数
电流/A
通电时间/s
电阻/Ω
温度升高量/℃
1
0.3
30
10
1.5
2
0.6
30
10
6.0
额定电压
220V
额定功率
低温档
48.4W
高温档
500W
总质量（含电池及桨）
900g
四脚着地总面积
5cm2
最大上升速度
8m/s
电池容量
5000mAh
最大水平飞行速度
21m/s
正常工作电压
15V
最大上升高度
8000m
飞行时间
约46min
实验次数
电流/A
通电时间/s
电阻/Ω
温度升高量/℃
1
0.3
30
10
1.5
2
0.6
30
10
6.0
额定电压
220V
额定功率
低温档
48.4W
高温档
500W