单元18 电功率-2024年中考物理一轮单元复习学思讲测全攻略学案（人教版全国通用）

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课标要求
1.结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
2.通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
自学考点
通过完成填空的自主学习方式深化对考点知识的理解
考点1. 电能和电功
1.电能定义：电流所具有的能量称为电能。
2.电能单位：在国际单位制中，电能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。电能的另一个单位是千瓦时，又称“度”，符号是kw·h。1kw·h=J，1kw·h=1度。
3. 电功定义:电流所做的功叫电功，用符号W表示。
4．计算电功公式：W＝UIt＝Pt(适用于所有电路)。
注意1：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。
注意2：无论用电器串联或并联，计算在一段时间内所做的总功都可用公式：W＝W1＋W2
5.电能测量工具：电能表测量一段时间内电路所消耗的电能。
（1）读数方法：电能表计数器前后两次读数之差，是用户在这段时间内消耗的千瓦时，即用电度数。
（2）铭牌上通常所表参数的含义。
考点2. 电功率
1.电功率定义：电流在单位时间内所做的功叫做电功率，用符号“P”表示。
2.电功率公式
（1）定义式：P=W/t，其中W——电流做的功（用电器所消耗的电能），单位:焦（J）；
t——做功所用的时间，单位：秒（s）；P——用电器的功率，单位：瓦（W）。
（2）计算式：P=UI，即一段电路上的电功率跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。
（3）推导式:.
3.电功率物理意义：电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。
4.电功率单位：瓦，千瓦，且1kW=10W
注意：无论用电器串联或并联，计算总功率可用公式：P＝P1＋P2
5．额定功率和实际功率
1.额定电压。用电器正常工作时的电压。（一般都标在用电器的铭牌上）
2.额定功率。用电器在额定电压下的功率。（标在用电器的铭牌上）
3.实际功率。用电器在实际工作下的电功率。用电器的实际功率可以等于额定功率，也可不等于额定功率。
注意：实际功率与额定功率的关系：当U＞U额时，则P＞P额，灯很亮，易烧坏。当U＜U额时，则P＜P额，灯很暗或不发光。当U=U额时，则P=P额，灯正常发光。
考点3. 测量小灯泡的电功率
1.原理：P＝UI
2.实验电路图：
3. 实验中为什么做了多次实验？
多次测量观察小灯泡在不同功率时的亮度变化。
4.计算额定功率时要选取额定电压那一组数据进行计算。
伏安法测功率不需要计算三次实验的平均功率。
考点4. 焦耳定律
1.焦耳定律内容：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，这个规律叫做焦耳定律。
2.焦耳定律数学表达式：Q=I2Rt,式中热量Q、电流I、电阻R、时间t的单位分别是J、A、Ω、s，且1J=1A·Ω·s
计算公式适用于所有电路。
3.电流的热效应。电流通过导体时使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流通过电炉丝时，炉丝会热得发红；电流通过灯泡内的钨丝时，钨丝会发热至白炽状态等。
4.电功与电热的对比
思维方法
解决测量小灯泡电功率实验学习案例
［实验目的］测量小灯泡在不同状态下的电功率。
［实验要求］分别测量小灯泡在实际电压等于额定电压、略大于额定电压、小于额定电压时的电功率。
［实验原理］根据公式 ，测出灯泡 和 ，就可以计算出小灯泡的电功率。
［实验电路图］根据实验的目的和原理设计实验电路图，并按电路图连接实物。

［实验器材］小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。
实验数据（记录）表格：小灯泡的额定电压是
［实验步骤］
1．按电路图连接实物电路。
2．合上开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压，观察小灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。
3．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。
4．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录。
5．断开开关，整理实验器材。
［注意事项］
1．按电路图连接实物电路时注意：
（1）连接过程中开关应始终处于断开状态。
（2）根据小灯泡的额定电压值，估计电路中电流、电压的最大值，选择合适的量程，并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法。
（3）连接好以后，每个同样检查一遍，保证电路连接正确。
2．合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并调整。
3．调节滑动变阻器的过程中，要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小，怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。
［实验结论］由公式P=IU计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）
（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。
考点例题讲析
考点1. 电能和电功
【例题1】（2023重庆A）如图所示的电路中，电源电压恒为2V，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，闭合开关S。求：
（1）通过R1的电流；
（2）通电50s，R2消耗的电能。

【答案】（1）0.2A；（2）10J
【解析】（1）由图可知，电阻R1、R2并联，通过R1的电流为
（2）R2在10s内消耗的电能为
考点2. 电功率
【例题2】 （2023甘肃兰州）如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻的阻值为，灯丝电阻为，忽略温度对灯丝电阻的影响，，先将单刀双掷开关拨至触点a，只闭合开关、，滑片P位于最右端时，电压表示数为6V，电流表示数为，电路的总功率为；只闭合开关、，滑片P移至中点时，电压表示数为2V，电流表示数为，电路的总功率为。再将单刀双掷开关拨至触点b，只闭合开关、时，电流表示数为0.3A，下列说法中正确的是（ ）

A.
B. 电源电压为12V
C. 电路的最大功率为24.3W
D. 滑动变阻器的最大电阻为20Ω
【答案】C
【解析】A．单刀双掷开关S3拨至触点a，只闭合开关S1、S4，滑片P位于最右端时，电阻R0与滑动变阻器的最大电阻串联，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测量电路电流，电压表示数为6V，电流表示数为I1，则
电路的总功率为
只闭合开关S2、S4，滑片P移至中点时，灯泡与滑动变阻器最大阻值的一半串联，电压表测量变阻器电压，电流表测量电路电流，电压表示数为2V，电流表示数为I2，则
电路的总功率为
所以
故A错误；
B．由串联电路特点与欧姆定律得，当单刀双掷开关S3拨至触点a，只闭合开关S1、S4，滑片P位于最右端时，电源电压为
只闭合开关S2、S4，滑片P移至中点时
依题意得
解得
当单刀双掷开关S3拨至触点a，只闭合开关S1、S4，滑片P位于最右端时，由串联电路电流特点与欧姆定律得，电阻R0与滑动变阻器的电压之比为
则
电源电压
故B错误；
D．将单刀双掷开关S3拨至触点b，只闭合开关S1、S2时，电路中只有灯泡L与电阻R0串联，电流表测量电路电流，由欧姆定律得，电路总电阻为
即
所以
，
则
故D错误；
C．当将单刀双掷开关S3拨至触点a，只闭合开关S1、S2时，滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路中是由灯泡与电阻R0并联时，电路电功率最大为
故C正确。故选C。
【例题3】（2023湖南衡阳）如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为6V，闭合开关S后，当滑片Р从R的一端滑到另一端的过程中，小灯泡的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 电源电压为9V
B. 小灯泡的额定功率为6W
C. 滑动变阻器的最大电阻为6Ω
D. 滑动变阻器阻值最大时，滑动变阻器10s内产生的热量为22.5J
【答案】BD
【解析】A．由电路图可知，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路为灯泡的简单电路，由图像乙可知，此时小灯泡正常发光，则电源电压
故A错误；
B．由图像乙可知，当灯泡两端的电压为6V时，电流为1.0A，则小灯泡的额定功率

故B正确；
C．由电路图可知，灯泡L与R串联，当R接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，由图像乙可知，电路中电流最小为Imin=0.5A，此时灯泡的电压为，此时华变阻器的电压

滑动变阻器的最大电阻

故C错误；
D．滑动变阻器阻值最大时，滑动变阻器10s内产生的热量

故D正确。故选BD。
【例题4】如图所示电路，电源电压保持不变，灯L标有“3V0.6A”的字样，定值电阻R的阻值为10Ω。设灯丝电阻不变，求:
（1）灯丝电阻；
（2）当开关S1闭合、S2断开，电流表示数为0.2A时，灯L两端电压；
（3）当开关S1、S2均闭合时，定值电阻R消耗的电功率。
【答案】（1）5Ω；（2）1V；（3）0.9W
【解析】（1）灯丝电阻
（2）当开关S1闭合、S2断开，灯L和电阻R串联，电流表示数为0.2A时，灯L两端电压
（3）由（2）可知R两端电压
所以电源电压
当开关S1、S2均闭合时，电路中只有R接入电路，R消耗的电功率
考点3. 测量小灯泡的电功率
【例题5】（2023山东泰安）物理实验小组连接了如图甲所示的电路，做“测量小灯泡的电功率”实验。可供选择的器材有：电源（可选电压为4.5V、6V），规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器一个，小灯泡（额定电压为2.5V，额定功率小于0.75W）一个，电压表、电流表各一个，开关、导线若干。

（1）甲图连接的电路有一处错误，请把接错的那一根导线找出来打“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接（只改接一根导线）；_______
（2）正确连接电路后，当变阻器的滑片P在中点时小灯泡正常发光。该实验所用的电源电压为________V，小灯泡的额定功率为_________W；
（3）变阻器的滑片P移至某处时，电流表示数为0.18A，电压表示数如图乙所示为_________V，此时小灯泡的电阻为_______Ω；
（4）该实验小组的同学又设计了如图丙所示的电路，利用阻值为的定值电阻和电压表、等器材，测量额定电压为的小灯泡L的额定功率，经检查无误后进行实验。请你帮助他们将实验过程补充完整：
①闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表_________（选填“”或“”）的示数为，同时读出另一个电压表的示数，记为U；
②用已知物理量和测量量的符号表示出小灯泡额定功率_________。
【答案】（1）见解析 （2） 4.5 0.5 （3） 1.8 10 （4） V1
【解析】（1）由图可知，电压表被串联在电路中，正确做法是将其正极导线，接在灯泡正极，负极导线接在灯泡负极，使其并联在灯泡两侧，如图所示：

（2）由题意知，小灯泡与滑动变阻器串联，小灯泡额定电压为2.5V，额定功率小于0.75W，由得
小灯泡额定电流不能大于0.3A，变阻器的滑片P在中点时小灯泡正常发光，根据欧姆定律得
变阻器此时分得电压应低于3V，根据串联电路电压特点，电源电压等于各部分电压之和，为保证灯泡正常工作，所以电源电源应选择4.5V，则此时滑动变阻器分得电压为
由得，此时经过变阻器电流为
根据串联电路电流处处相等可得，灯泡得额定电流为0.2A，由可得，灯泡得额定功率为
（3）图乙可知，电压变读数为1.8V，根据得，小灯泡电阻阻值为
（4）由图知，电压表V1测灯泡两端电压，所以要测量灯泡得额定电压，应让电压表V1示数为U额。
由图可知另一个电压表V2测灯泡与定值电阻R0两端电压，示数记为U，其中定值电阻R0与灯泡串联，根据串联电路电压特点可得，定值电阻R0两端电压为
由于串联电路电流处处相等，根据得，经过定值电阻R0的电流就是电路电流，即
由得，灯泡额定功率为
考点4. 焦耳定律
【例题6】（2023北京） 小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。

（1）该实验采用串联电路可以控制________相同和________相同；
（2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：________。
【答案】（1）电流 通电时间 （2）电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关
【解析】（1）该实验采用串联电路，两电阻丝的电流与通电时间相同。
（2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，说明当电流与通电时间相同时，不同电阻的电阻丝产生的热量不同，可得电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。
【例题7】（2023新疆）如图所示，电路中电源电压为3V，闭合开关S后，电流表A的示数为，电流表的示数为。求：
（1）通过电阻的电流；
（2）电阻 的阻值；
（3）整个电路在1min内产生的热量。
【答案】（1）0.30A；（2）5Ω，10Ω；（3）162J
【解析】（1）两电阻并联，根据并联电路的电流规律可得，通过电阻的电流
（2）两电阻并联在电源两端，则电阻 两端的电压
由欧姆定律可得，的阻值
的阻值
（3）该电路为纯电阻电路，由焦耳定律可得，整个电路在1min内产生的热量
单元模拟检测
《电功率》单元综合素养精准达标模拟检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题3分，共30分）
1. （2023江苏扬州）下列数据最接近实际的是（ ）
A. 液晶电视机的额定功率约
B. 两个鸡蛋的质量约为
C. 人洗澡舒适的水温约
D. 人正常骑自行车的速度约
【答案】A
【解析】A．液晶电视机的额定功率不太大，约为100W，故A符合题意；
B．一个鸡蛋质量约为50g，所以两个鸡蛋质量约为100g=100000mg，故B不符合题意；
C．人洗澡舒适的水温略高于人体的正常体温，约为40℃，故C错误；
D．人正常骑自行车的速度约，故D错误。故选A。
2. （2023湖南株洲）给电动车充电，计算它充满电后储存电能的公式是（ ）
A.W=UItB. W=I2RtC. tD. W=Fs
【答案】A
【解析】给电动车充电，计算它充满电后储存电能的公式是
W=UIt=UQ
即等于电池上标有的电压U与电池的容量Q之积，而W=Fs是计算机械功的公式。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
3.（2023福建省） 下列利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A. 电视机B. 电风扇C. 电脑D. 电炉
【答案】D
【解析】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；
D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。故选D。
4. （2023广西）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（ ）
A. 电阻变小B. 电流比别处电流小
C. 电阻变大D. 电流比别处电流大
【答案】C
【解析】连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，根据公式Q=I2Rt可知，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
5. （2023山东临沂）将一只“6V 3W”的小灯泡与一个阻值为的电阻串联后接到12V的电源上，闭合开关后，小灯泡的实际功率（ ）
A. 大于3WB. 等于3WC. 小于3WD. 无法确定
【答案】B
【解析】由题意可知小灯泡的电阻为
小灯泡与一个阻值为的电阻串联，所以电路的电流为
所以小灯泡的实际功率为
故选B。
6. （2023无锡）如图所示，是小明家安装电能表．下列说法中正确的是（ ）

A. 该电能表的示数为
B. 用该电能表和秒表可以估测家中用电器的实际功率
C. 家庭电路中正确的安装次序是：进户线、总开关、电能表
D. 家中用电器消耗电能，该电能表指示灯闪烁3000次
【答案】B
【解析】A．该电能表的示数为，故A错误；
B．记录该电能表指示灯闪烁的次数，用秒表测量闪烁一定次数所用的时间，则电能表消耗的电能
估测家中用电器的实际功率
故B正确；
C．家庭电路中正确的安装次序是：进户线、电能表、总开关，故C错误；
D．家中用电器消耗电能，该电能表指示灯闪烁3000次，故D错误。
故选B。
7. （2023湖北宜昌）如图是某品牌智能体重秤的电路结构图，电源电压恒定，为定值电阻，秤盘下方的电阻R为压敏电阻其阻值随所受压力增大而减小。体重越重时，下列判断正确的是（ ）

A. 电流表示数越小B. 电压表示数越小
C. 电路消耗的总功率越大D. 电压表与电流表示数的比值越大
【答案】C
【解析】如图所示，定值电阻和压敏电阻串联，电压表测定值电阻两端的电压，电流表测通过的电流，压敏电阻其阻值随所受压力增大而减小。
A．当体重越重时，压敏电阻阻值减小，则电路总电阻减小，电源电压恒定，根据欧姆定律可知，通过电路的电流增大，电流表示数变大，故A错误；
B．根据串联电路中分压原理可知，电阻越大两端的电压越大，又因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以当体重越重时，压敏电阻阻值减小，压敏电阻两端的电压减小，电源电压恒定，定值电阻两端的电压增大，即电压表示数变大，故B错误；
C．当体重越重时，压敏电阻阻值减小，则电路总电阻减小，电源电压恒定，根据欧姆定律可知，通过电路的电流增大；根据可知，总电流越大，电路总功率越大，故C正确；
D．电压表测定值电阻两端的电压，电压表与电流表示数的比值刚好是定值电阻的阻值，定值电阻的阻值不变，所以电压表与电流表示数的比值不会变，故D错误。故选C。
8. （2023黑龙江龙东）如图所示，电源电压和灯泡L电阻不变，闭合开关S后，将滑片P向左移动时（ ）

A. 电压表示数变大，电流表示数变大
B. 电压表示数变小，电流表示数变大
C. 电压表示数变大，灯泡变亮
D. 电压表示数变小，灯泡变暗
【答案】B
【解析】由图知道，开关闭合后，该电路为串联电路，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流；将滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据串联电路的分压规律知道，滑动变阻器两端的电压变小，电压表示数变小；滑动变阻器阻值变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流表示数变大；由知道，灯泡的实际功率变大，亮度变亮；综上所述，B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
9. （2023湖南岳阳）如图，电源电压为18V，小灯泡规格为“10V，10W”且不考虑灯丝电阻随温度变化，R1为定值电阻。R2为滑动变阻器，最大阻值为60Ω。甲乙是同种电表，可供选择的电表为双量程电压表（量程分别为0~3V，0~15V）和电流表（量程分别为0~0.6A；0~3A）。闭合开关，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器R₂，两表示数均有变化且小灯泡亮度发生改变。当小灯泡正常发光时，甲、乙两表示数之比为8:13。下列表述均正确且无遗漏的一组是：（ ）

①甲、乙同为电流表
②R₁阻值为5Ω
③调节R₂，通过R₂最小的电流为0.24A
④调节R₂，小灯泡的最小功率为3.6W
A. ①③B. ②④C. ①④D. ②③
【答案】B
【解析】为确保电路安全，若甲乙同为电流表时，电路为R1、R2、L并联，根据并联电路中电压的特点可知灯泡电压此时超过额定电压，灯泡会被烧毁，因此，甲乙两表不能为电流表，应同为电压表；
当甲乙同为电压表时，电路为串联，电源电压为18V，甲电表测R1、R2两端电压，乙电表测R2、L两端电压，此时灯泡正常发光，电压为10V，且两电表的示数之比为8:13，则电路中的电流为
灯泡电阻为
电路中的总电阻为
则可得
----------①
根据两电压表的示数之比可得
-------------②
联立①②可解的，；为确保电路安全，当乙电压表的示数为15V时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，则电路中电流最小，此时R1的电压为
最小电流为
根据可知，灯泡的最小电功率为
所以②④符合题意，故B正确，ACD错误。
故选B。
10. （2023山东临沂）图甲所示电路的电源电压保持不变，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中，两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示，则（ ）

A. a是灯泡的U-I图线B. 灯泡电阻的最小值为
C. R的最大阻值为D. 电路的最大功率为1.2W
【答案】C
【解析】A．分析电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1测灯泡两端电压，电压表V2测滑动变阻器两端电压，电流表测电路电流。滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中，电阻越来越小，电路总电阻越来越小，根据欧姆定律可知，电路电流变大，当滑动变阻器阻值最小时，电路电流最大，此时滑动变阻器两端电压为零，因此a是滑动变阻器的U-I图线，故A错误；
B．b是灯泡的U-I图线，由图可知，小灯泡的电阻随电压的增大而增大，当电压为6V时，灯泡有最大电阻
故B错误；
C．a是灯泡U-I图线，由图可知，当电流最小时，滑动变阻器在最大阻值处，即
故C正确；
D．根据图像可知，当滑动变阻器阻值为零时，电流最大，此时灯泡两端电压等于电源电压，因此电源电压为6V，根据P=UI，当电流最大时，电路的功率最大
P大=UI大=6V×0.6A=3.6W
故D错误。故选C。
二、填空题（每空1分，共19分）
1. （2023天津）某节能灯标有“220V 22W”字样，当它正常工作时，电功率为______W，通过它的电流为______A。
【答案】 22 0.1
【解析】由某节能灯标有“220V 22W”字样，可得节能灯正常工作时，额定电压为220V，额定电功率为22W。
通过它的电流为
2. （2023云南）某型号的电炖盅有“高温”和“低温”两个挡位，其简化电路如图、部分参数如上表所示。同时闭合开关S、，电炖盅处于高温挡。电能可供电炖盅在“高温”挡正常工作______h。

【答案】0.5
【解析】根据题意可知，电炖盅高温功率为2000W，则电能可供电炖盅在“高温”挡正常工作时间为
3. （2023重庆A）如图所示的电路，电源电压恒为6V，白炽灯泡L1标有“5V；0.25A”，白炽灯泡L2标有“6V；3W”，的阻值为。忽略温度对灯丝电阻的影响，只闭合开关S1时，灯泡_____更亮；只闭合开关S2时，的功率为______W。

【答案】 0.4
【解析】根据两灯泡的规格，可分别求出两灯泡的电阻为
当只闭合开关S1时，电路为L1、L2串联，电流相等，根据可知，L1的实际电功率大，因此L1更亮。
只闭合开关S2时，电路为L1、R串联，可求电路中电流为
则R的电功率为
4. （2023辽宁本溪等）小平家5月份的电费为50元，当地电价为0.5元/kW▪h，5月末他家的电能表示数如图，5月初电能表的示数应为________。他家可以同时使用用电器的总功率不能超过________W。他单独使用电炖锅正常工作3min，电能表转盘转过160转，则电炖锅的额定功率为________W。

【答案】 4400 1600
【解析】小平家5月份消耗的电能
5月初电能表的示数为
W初=2023.6kW·h-100kW·h=1923.6kW·h
由电能表的参数可知，他家接在这个电能表的用电器额定最大电流为20A，则他家可以同时使用用电器的最大总功率
电炖锅正常工作3min，消耗的电能
电炖锅的额定功率
5.（2023辽宁抚顺） 如图甲所示的电路，电源电压不变，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V。闭合开关S、，断开，滑动变阻器的滑片P从最右端向左移动，直至灯泡正常发光，电流表示数和电压表示数关系图像如图乙所示，灯泡正常发光时，某块电表的示数恰好达到最大值；再断开，闭合，将滑片P调回至最右端，电压表示数和滑动变阻器连入电路的阻值关系图像如图丙所示。则电源电压为_______V，变化过程中，灯泡的最小电阻为________，灯泡的额定功率为______W。

【答案】 9 10 5.4
【解析】闭合开关S、，断开，灯L与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表测灯L两端电压，再断开，闭合，灯L与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表测电源两端电压，由图丙可知，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω；闭合开关S、，断开，滑片P在最右端时，电路中的电阻最大，电流最小，由图乙可知I=0.3A，此时灯L两端的电压，变阻器R两端的电压为
则电源电压为
当滑动变阻器接入的阻值最大时，灯L的电阻最小，则灯L的最小阻值为
当滑片P从最右端向左移动时，电路总电阻变小，电流变大，由串联电路的分压规律可知，电压表的示数变小，电路的总电阻最小（即R=0）时，电流表的示数达到最大值，此时灯L刚好正常发光，两端的电压为
则灯L的额定功率为
6.（2023齐齐哈尔） 将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。
【答案】 热
【解析】由于输电线有电阻，电流通过导体一部分电能转化为内能，造成电能的损耗，这种现象叫电流的热效应。
根据焦耳定律可得，这段电路损耗的电能为
7.（2023辽宁本溪等） 小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和_____（填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中______反映电阻丝产生热量的多少；通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越______。
【答案】 R1 液面高度差 多
【解析】为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，应采用控制变量法，控制电阻和通电时间相同，电流不同，故应选用R3和R1进行实验，因为在电路中R2起到给R3分流的作用，使R3和R1的电流不同。
实验中采用两个相同的U型管，产生的热量越多，U型管液面的高度差就越大，实验通过U形管中液面高度差来反映电阻丝产生热量的多少。
电流的热效应与电阻有关，在电阻和通电时间一定时，流过电阻的电流越大，产生的热量越多。
8.某加热器简化电路如图甲所示，其加热元件是利用新型材料制成的，它的电阻R随温度t变化的关系图象如图乙所示；照明灯L标有“220V 100W”。此加热器白天只加热不照明，夜晚加热并照明。
（1）该加热器的金属外壳应与______相连，避免金属外壳带电时发生触电事故；
（2）白天和夜晚加热器的加热元件温度均为t0时，电路总功率之比为4：5，则t0=______℃；
（3）闭合开关S，若加热元件的温度从16℃升高37℃，通过加热元件的电流变化情况是_______。
【答案】 大地（地线） 40 先变大后变小
【解析】（1）加热器的金属外壳与火线接触了，外壳就会带电，如果外壳没有接地，人接触时就会发生触电，为避免金属外壳带电时发生触电事故，该加热器的金属外壳应与大地（地线）相连。
（2）由题意知，白天和夜晚温度均为t0时加热元件的功率相同，则有
=
已知PL=100W，故解得P加热=400W，由P=可得加热元件的阻值
R===121Ω
由图乙可知，加热器的阻值为121Ω时，对应的温度为40℃，即t0=40℃。
（3）闭合开关S，由图乙可知，若加热元件的温度从16℃升高37℃，加热元件的阻值先减小后增大，电压一定，由I=可知，通过加热元件的电流先变大后变小。
三、实验探究题（本大题有2小题，共14分）
1. （6分）如图甲所示为测量小灯泡L功率的电路图，小灯泡L的额定电压为2.5V，电源电压恒为3V。实验中：
（1）在连接电路时，开关S应处于________状态；
（2）连接完电路后，闭合开关S，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电流表示数始终为零，电压表示数始终为3V。假定电路中只有一处故障，则产生这一现象的原因可能是（ ）；
A.灯泡短路 B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
（3）排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则此时流过灯泡的电流是________A，小灯泡的额定功率为________W；
（4）如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，应该把滑动变阻器的滑片向________滑动（选填“左”、“右”）；
（5）根据实验数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像，如图丙所示。当电压表示数增大时，灯丝温度会发生变化，灯丝电阻将（ ）
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
【答案】 （1） 断开 （2） B （3）0.24 0.6 （4）左 （5）A
【解析】（1）为保护电路，在连接电路时，开关S应处于断开状态。
（2）电流表示数始终为零，电压表示数始终为3V，说明电路出现断路。电压表与小灯泡并联，小灯泡断路，故ABD不符合题意，故C符合题意。
故选C。
（3）排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用0~0.6A，分度值为0.02A，则此时电流表的读数为0.24A，即流过灯泡的电流是0.24A。
小灯泡的额定功率为
（4）由图知，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，根据串联分压原理，应该把滑动变阻器的滑片向左滑动，使滑动变阻器接入电路阻值变大，分得电压变大，从而使灯泡两端电压由2.5V调到2V。
（5）根据实验数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像，如图丙所示。随灯泡两端电压的增大，通过灯泡的电流也增大，但电流增加的越来越慢，根据欧姆定律得，当电压表示数增大时，灯丝温度会发生变化，灯丝电阻将变大，故BCD不符合题意；故A符合题意。故选A。
2.（8分） （2023山东枣庄）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，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，__________。
（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
【答案】 （1）甲、乙 串联 （2） 通过导体的电流越大，产生的热量越多 （3） B
【解析】（1）要研究电热与电阻的关系，需要控制通过电阻的电流与通电时间相同，而电阻的阻值不同，因此选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端进行实验。
（2）乙和丙，由于串联在电路中，可知通过电路乙中5Ω电阻电流大于通过丙中5Ω电阻的电流，当在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，可知气压差越大，温度差越大，热量越多，可以得出的结论是：通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（3） A．实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这用到了转化法，而探究电流与电压、电阻的关系时，用到的方法是控制变量法，故A不符合题意；
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布时，磁体周围磁场的强弱转化为吸引铁屑的多少，故B符合题意；
C．研究光的传播时，引入“光线”，这是模型法，故C不符合题意；
D．探究平面镜成像的特点，用到的是替代法，故D不符合题意。故选B。
四、综合应用计算题（3小题，共29分）
1. （8分）（2023云南）在如图所示的电路中，电源电压6V保持不变，电阻的阻值为20Ω。当开关S闭合时，电流表的示数为0.2A，求
（1）的阻值；
（2）通电1min，电流通过做的功；
（3）电路消耗的电功率。

【答案】（1）10Ω；（2）48J；（3）1.2W
【解析】（1）由电路图知道，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，串联电路中的电流处处相等，由欧姆定律知道，电路的总电阻
由串联电路电阻的特点知道，的阻值
（2）电路工作1min，电流通过电阻R1做的功
（3）由知道，电路消耗的电功率
答：（1）的阻值是10Ω；
（2）通电1min，电流通过做的功48J；
（3）电路消耗的电功率是1.2W。
2. （9分）（2023湖北荆州） 如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻R0的阻值为10Ω，小灯泡L标有“6V 3.6W”（电阻不随温度而变化），滑动变阻器R标有“30Ω 1A”，电流表的量程为0~3A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到距R最右端处时，小灯泡正常发光。求：
（1）小灯泡的电阻RL；
（2）通电10s电路消耗的电能；
（3）在保证电路安全的前提下，任意调整开关S、S1、S2的开闭状态，并移动变阻器的滑片P，电路消耗总功率的最小值与最大值之比。

【答案】（1）10Ω；（2）72J；（3）3∶22
【解析】（1）小灯泡L标有“6V 3.6W”且电阻不随温度而变化，由可知，小灯泡的电阻是
（2）当S闭合，S1、S2断开，此时电路为灯泡与滑动变阻器的串联电路，灯泡正常发光，则由串联电路电流特点可知，此时电路的电流为
滑片P移到距R最右端处时，则滑动变阻器接入电路中的阻值为
滑动变阻器两端的电压为
U0=IR=0.6A×10Ω=6V
电源电压为
U=U0+U额=6V+6V=12V
通电10s电路消耗的电能
W=UIt=12V×06A×10s=72J
（3）由P=UI可知，当总电流最大时，电功率最大，当总电流最小时，电功率最小。根据电路图，开关S、S1、S2均闭合，且通过滑动变阻器的电流为1A时，干路电流最大。此时通过R0的电流为
干路电流为
I大=I滑+I0=1A+1.2A=2.2A
未超过电流表量程，电路消耗的最大功率为
P大=UI大=12V×2.2A=26.4W
当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器调到最大值，此时电流中电流最小，最小值为
电路消耗的最小功率是
P小=UI小=12V×0.3A=3.6W
电路消耗总功率的最小值与最大值之比
P小∶P大=3.6W∶26.4W=3∶22
3. （12分）（2023湖南郴州）如图所示，电源电压恒为18V，滑动变阻器R上标有“30Ω 1A”的字样，定值电阻R1=18Ω，小灯泡L上标有“6V 3W”字样（设小灯泡的电阻不随温度变化），电流表的量程为0~3A，求：
（1）闭合开关S、S1，断开S2，滑动变阻器的滑片P移到最上端a时，电流表的示数；
（2）闭合开关S、S2，断开S1时，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器接入电路中的阻值；
（3）闭合开关S、S1、S2，在保证电路安全的情况下，滑动变阻器的滑片P从最上端a向b端移动到某个位置时，电路的最小功率。

【答案】（1）1A；（2）24Ω；（3）22.5W
【解析】（1）闭合开关S、S1，断开S2，滑片移到最上端a时，电路中只有R1接入电路，电流表测流过R1的电流，此时电流表的示数
（2）闭合开关S、S2，断开S1，变阻器R变与小灯泡L串联，当小灯泡正常发光时，电路中的电流
小灯泡的电阻
电路中的总电阻
滑动变阻器接入的阻值
（3）闭合开关S、S1、S2，滑片P移动时，将变阻器分成R上和R下两部分，R上与R1串联组成一条支路、R下与L串联组成另一条支路，两条支路并联。由可知，当R总取最大值时，电路中的功率最小。要使R总取得最大值，需满足
即
①
②
由①②解得：，；
此时流过小灯泡的电流
灯泡会被烧坏。
此时流过R1的电流
干路电流
综合以上分析，电路的总功率最小时的安全条件是
此时
故电路中的最小功率
答：（1）电流表的示数为1A；
（2）时滑动变阻器接入电路中的阻值为24Ω；
（3）闭电路的最小功率为22.5W。
五、综合能力题（8分）
1.（2023山西）随着生活水平的不断提高，家用电器种类越来越多，电能的消耗也逐渐增大。实践小组对家庭用电情况产生了研究兴趣，并进行了调查研究。
任务一：小组成员对各自家庭2022年下半年的用电情况进行了调研，并制作了所调查家庭下半年每月平均电费统计表，表格如下。
（电费价格不变）
任务二：根据表中数据在图中绘制出“电费一月份”图像________。分析图像可以获取的信息是________（写出一条即可）。

任务三：节约能源应从点滴做起，请你提出一条节约用电的措施________（合理即可），并说明理由________。
【答案】任务二： 7月份消耗电能最多
任务三：及时关灯 电功率一定，减少使用时间，根据W=Pt，可减少电能消耗
【解析】根据表中数据在图中绘制出“电费一月份”图像，图像如下：

分析图像可知，七月份的电费最多，即消耗的电能最多。
节约能源应从点滴做起，如及时关灯。
电功率一定，减少使用时间，根据W=Pt，可减少电能消耗。
中考加油站
根据所学知识推导焦耳定律的数学表达式：Q=I2Rt
电功表达式为W=UIt
在纯电阻电路（即只以发热为目的的电路）中，电功全部转化为电热，
电流产生的热量Q=W=UIt
在纯电阻电路中 欧姆定律适用， 有U=IR
带入Q=W=UIt 中有 Q=I2Rt实验次数
发光情况
电流（A）
电压（V）
电功率（W）
1
2
3
月份
7
8
9
10
11
12
电费/元
90
80
50
76
68
86