中考物理一轮复习讲测练专题18 电功率（讲练）（教师版）

这是一份中考物理一轮复习讲测练专题18 电功率（讲练）（教师版），共28页。试卷主要包含了了解，理解，掌握，分析与论证，5h；，4Ω；0等内容，欢迎下载使用。

1.了解：额定功率的概念。
2.会：计算电功；计算电功率；进行电热计算。
3.理解：电流做功；电功率概念；焦耳定律。
4.掌握：电能表读数及其相关计算；测量小灯泡电功率的基本内容。
一、思维导图
二、知识梳理
知识点一：电能和电功
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：（适用于所有电路）；
对于纯电阻电路可推导出：
（1）串联电路：；
（2）并联电路：；
（3）在任何情况下，在一定时间所做的总功。
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=3.6×106J；“1度”的规定：1kw的用电器工作1h消耗的电能。
7．电功的测量
⑴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。
⑵电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”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转3000转。
⑶读数时：①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
知识点二：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：（适用于所有电路），推导公式：（适用于纯电阻电路）。
（1）串联电路中；
（2）并联电路中：；
（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（kW）。
知识点三：测量小灯泡电功率
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，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）用公式计算出小灯泡的额定功率和实际功率，记录在下表中。
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：①实验电路基本相同，可采用同一电路；②实验方法相同，都是伏安法；③测量的物理量相同，都测量电流I和电压U。
不同点：①实验原理不同，测小灯泡电功率的实验原理，测电阻阻值的实验原理是；②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功率有什么规律。
二、实验中电路故障分析
知识点四：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，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
3.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；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。
5.①电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；②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。
考点一：电能和电功
【备考方略】
电功的测量：电能表。
1.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。
2.电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”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转3000转。
3.读数时：①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
电能表的应用
根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能。在计算时通常有两种方法：
1.先根据每 kW·h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能；
2.由于电能表的转盘的转数与电流做的功(或消耗的电能)成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。
电能表的铭牌
电能表铭牌的意义（如图）：“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；“600r/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600转。
根据电能表转盘转动的转数进行计算：如果电能表标有“:600r/kW·h”，当转盘转过n圈时，消耗的电能为W=nr/600r×kW·h=n/600×3.6×106J。
【经典例题】（2021·辽宁辽宁·中考真题）假期小明一家要出门旅游，出发前家里只有一台额定功率为200W的冰箱正常工作，其它用电器都已关闭。小明看到家里电能表的示数为2021.6kW·h，过了7天小明回到家再次查看电能表的示数如图所示。下列有关说法正确的是（ ）。
A．这段时间冰箱消耗的电能是7kW·h；
B．冰箱每天平均工作的时间为0.5h；
C．冰箱正常工作1min电能表的转盘转过12转；
D．再有其它家电和冰箱一同正常工作时，电能表转盘的转速不变
【答案】A。
【解析】A．电能表原来的示数为2021.6kW·h，7天电能表的示数为2028.6kW·h，则这段时间冰箱消耗的电能是：W=2028.6kW·h-2021.6kW·h=7kW·h；故A正确；
B．冰箱功率为200W，合0.2kW，电冰箱在这7天内工作的总时间为t=
则冰箱每天平均工作的时间为t'=5h；故B错误；
C．冰箱正常工作1min消耗的电能为W'=Pt''=0.2kW×h=
电能表的转盘转的圈数为n==2r
即冰箱正常工作1min电能表的转盘转过2转，故C错误；
D．再有其它家电和冰箱一同正常工作时，电路中消耗电能变快，电能表转盘的转速变快，故D错误。
故选A。
【举一反三】
1．（2021·广西贵港·中考真题）如图所示的电能表的读数是______kW·h；若该电能表的表盘转了360转，则此时的用电器消耗了______kW·h的电能。
【答案】201.8；。
【解析】[1]电能表的读数是201.8kW·h。
[2] 若该电能表的表盘转了360转，则此时用电器消耗了
故此时用电器消耗了。
2．（2021·辽宁辽宁·中考真题）如图是小军家的电能表，让“220V 1200W”的用电器单独正常工作5min，发现电能表的转盘转过200r，此用电器消耗的电能为______ J ， 电能表的示数变为______kW·h。每消耗1kW·h的电能，该电能表转盘转______r。
【答案】；2021.7；2000。
【解析】[1]此用电器的功率为1200W，正常工作5min消耗的电能为
W=Pt=1200W×5×60s=3.6×105J=0.1kW·h
[2]电能表原来示数为2021.6kW·h，此用电器单独工作5min消耗了0.1kW·h，则电能表的示数变为
W'=2021.6kW·h+0.1kW·h=2021.7kW·h
[3]此用电器单独工作5min消耗了0.1kW·h，电能表的转盘转过200r，则电能表转速为
即每消耗1kW·h的电能，该电能表转盘转过2000r。
3．（2021·贵州黔东南·中考真题）如图甲是某电热水壶的电路图，铭牌如图乙。R为加热器，温控器S是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，加热器加热。当水沸腾后，S会自动断开进入保温状态，从而实现了自动温度开关控制（设加热器电阻阻值一定）。[已知:水的比热容c=4.2103J/（kg·℃），1L=10-3m3]。求：
（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是多少？
（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是多少？
（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是多少?
（4）用如图丙所示的电能表单独测量该电热水壶消耗的电能，实际加热时。3min电能表中间的铝质圆盘转动了24转，此时电路消耗的实际功率是多少?
【答案】（1）48.4Ω；（2）10000J；（3）525000J；（4）0.8kW。
【解析】（1）当温度较低时，温控器S处于闭合状态，而R0短路，电路为R的简单电路，电路电阻较小，根据P=可知，电水壶处于加热状态，由表中数据知加热功率为1000W，由P=UI=得，加热电阻的阻值为：R====48.4Ω
即加热器的阻值是48.4Ω。
（2）若正常工作时，对加热器通电10s产生的热量：Q=W=P加热t=1000W×10s=10000J
即加热器通电10s产生的热量是10000J。
（3）一满壶水的质量：m=V=1.0×103kg/m3×2.5×10-3m3=2.5kg；
水吸收的热量：Q吸=cmΔt=4.2103J/（kg·℃）×2.5kg×(75℃-25℃)=525000J
即水吸收的热量是525000J。
（4）电热水壶消耗的电能：W= kW·h=0.04 kW·h；
电热水壶的实际功率：；
即电路消耗的实际功率是0.8 kW。
答：（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是48.4Ω；（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是10000J；（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是525000J；（4）此时电路消耗的实际功率是0.8 kW。
考点二：电功率
【备考方略】
1.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， = 1 \* GB3 ①可根据公式I额=P额/U额计算出该灯的额定电流； = 2 \* GB3 ②可根据公式计算出该灯的电阻。
（3）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小： = 1 \* GB3 ①当U实=U额时，P实=P额灯正常发光； = 2 \* GB3 ②当U实＜U额 时，P实＜P额灯光暗淡；③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，由该式可知，当实际电压变为额定电压的1/n时，实际功率就变为额定功率的1/n2。
（5）灯L1“220V、100W”，灯L2“220V、25W”相比较而言，L1灯丝粗短，L2灯丝细长。
2.额定功率与实际功率
【经典例题】（2021·甘肃兰州·中考真题）如图所示，电源电压恒为6V，电流表量程为，电压表量程为，定值电阻的阻值为10Ω，滑动变阻器的规格为“”。闭合开关S，在确保电路安全的前提下，移动滑动变阻器的滑片P，下列说法中正确的是（ ）。
A．电路消耗的最大总功率为3W；
B．电流表示数的变化范围为；
C．滑动变阻器接入电路的最小阻值为2Ω；
D．电阻消耗的最大功率为0.9W
【答案】D。
【解析】由图可知，电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测量电路中的电流。
A．电压表量程为，电流表量程为，滑动变阻器的规格为“”，当通过电路的最大电流是0.5A，电压表的示数为:U1=IR1=0.5A×10Ω=5V＞3V
所以当电压表的示数为3V时，通过电路的电流最大，最大电流为：
电路消耗的最大总功率为：P最大=UI最大=6V×0.3A=1.8W，故A错误；
B．变阻器连入电路的电阻最大时，电路的总电阻最大，通过电路的电流最小，最小电流为
=0.2A
电流表示数的变化范围为，故B错误；
C．通过电路的最大电流是0.3A，电路的总电阻： ；
滑动变阻器接入电路的最小阻值：R2最小=R总-R1=20Ω-10Ω=10Ω，故C错误；
D．电阻消耗的最大功率为：P1=I最大2R1=(0.3A)2×10Ω=0.9W；故D正确。故选D。
【举一反三】
1．（2021·四川攀枝花·中考真题）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，R0为定值电阻、R为电阻箱，调整电阻箱R的电阻值。电流表示数I的倒数与电阻箱阻值R的关系如图乙所示，以下说法中正确的是（ ）。
A．电源电压为3.6V；
B．通过R0的最大电流为2A；
C．调整电阻箱R的阻值，则R的最大功率为0.75W；
D．调整电阻箱R的阻值，则R0的最大功率为0.48W
【答案】C。
【解析】AB．如图甲所示，两电阻串联，结合图乙，当R=0时，可知此时电路中的最大电流为A=0.5A，可得出：U=I1R0=0.5A×R0
当R=18Ω时，可知此时电路中的电流为A=0.2A，可得出：U=I2(R+R0)=0.2×(18Ω+ R0)
由以上两式联立可得：R0=12Ω，U=6V，故AB错误；
C．因为R0=12Ω，U=6V，R的功率为：
当R=12Ω时，P取最大值，为0.75W，故C正确；
D．根据P=I2R可知，电路中电流的最大值为0.5A，则R0的最大功率为：；
故D错误。故选C。
2．（2021·辽宁辽宁·中考真题）如图甲，小灯泡为“6V 3W”，潜动变阻器为“？Ω 2A”。只闭合开关S1和S3，在电路安全的情况下最大范围调节阻器的滑片，绘制了电流表示数与变阻器连入阻值关系的图象（图乙）；只闭合开关S2，最大范围调节变阻器的滑片，绘制了电流表与电压表示数关系的图象（图丙）该电路的电源电压为______V；只闭合开关S1和S3，变阻器连入的最大阻值为______Ω；只闭合开关S2时灯泡的最小功率为______W。
【答案】6；25；0.2。
【解析】[1]只闭合开关S1和S3，灯泡与滑动变阻器并联，电压表测电源电压；只闭合开关S2，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测电源电压，由图丙可知电源电压为6V。
[2]只闭合开关S1和S3，灯泡正常发光，通过灯泡的电流为：
通过变阻器的最小电流为：
变阻器连入的最大阻值为：；
[3]只闭合开关S2时，通过灯泡的最小电流为0.2A，此时滑动变阻器两端的电压
；
灯泡的最小功率为：。
3．（2021·湖北湖北·中考真题）如图甲所示电路，电源电压恒定，灯泡L标有“6V 6W” 的字样，R0为定值电阻。闭合开关，在滑片P由b端滑到a端的过程中，电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示，灯泡由较暗到正常发光，电路中的电流变为原来的2倍。求∶
（1）小灯泡L正常工作时的电流，及小灯泡正常工作10s消耗的电能；
（2） R0的电阻 ；
（3）当滑片P移到某一点c时，R上消耗的功率Pc与滑片移到b点时R上消耗的功率Pb之比为Pc∶Pb=33∶35，且此时R上消耗的功率Pc等于灯泡L和R0上消耗的总功率。求滑片P滑到c点时灯泡L的实际功率。（结果保留二位小数）
【答案】（1）1A，60J；（2）6Ω；（3）1.49W。
【解析】（1）小灯泡L正常工作时的电流：
小灯泡正常工作10s消耗的电能：
（2）当P在a端时，灯泡正常发光：，
R0两端电压为：
所以，
（3）滑片P→b端时，电路中的电流：
R两端电压为：
此时R消耗的功率为：
滑片P→c点时，
解得：
因为串联且两部功率相等，
"L 和R0”两端总电压：
∴滑片P→c点时电路消耗的总功率为：
此时电路中的电流为：。
解法一∶
滑片P→c点时，灯泡两端电压：
灯泡L的实际功率为：
解法二∶
滑片P→c点时R消耗的实际功率：
灯泡L消耗的实际功率：。
答：（1）小灯泡L正常工作时的电流为1A，小灯泡正常工作10s消耗的电能为60J；（2） R0的电阻为6Ω；（3）滑片P滑到c点时灯泡L的实际功率为1.49Ｗ。
考点三：测量小灯泡的电功率
【备考方略】
1.测量小灯泡的电功率实验注意事项
（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：①实验电路基本相同，可采用同一电路；②实验方法相同，都是伏安法；③测量的物理量相同，都测量电流I和电压U。
不同点：①实验原理不同，测小灯泡电功率的实验原理，测电阻阻值的实验原理是；②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功率有什么规律。
2.测量小灯泡电功率实验常见电路故障分析
3.测量小灯泡的电功率实验常见考向
考查内容
【经典例题】（2021·山东烟台·中考真题）为了测量小灯泡的电功率及观察小灯泡的亮度变化情况，某小组选用了一只额定电压为3.8V的小灯泡，他们准备进行三次测量，加在小灯泡两端的电压分别为3.8V、4.5V和3V，连接的实物电路图如图所示。
（1）开始实验后，闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片时，发现小灯泡的亮度____________（选填“变亮”、“变暗”或“不变”），电流表的示数____________，电压表的示数____________（后两个空均选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）小组成员根据观察到的现象检查发现有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，用笔画线代替导线画出正确的连线_______；
（3）正确连接电路后开始实验，实验所测数据如上表所示，则小灯泡的额定功率为____________W；
（4）根据上表的实验数据以及小灯泡的发光情况，你有什么发现_______?
【答案】变亮；变大；不变；如图；1.52；见解析。
【解析】（1）[1][2][3]开始实验后，闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片时，变阻器连入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，由可知通过电路的电流变大，电流表的示数变大，灯泡变亮，电压表测量电源电压，电压表的示数不变。
（2）[4]电压表测量电源电压是错误的，电压表和灯泡并联，如图所示：
（3）[5]由表中数据可知小灯泡的额定功率为：P=UI=3.8V×0.40A=1.52W；
（4）[6]由表中数据可知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，小灯泡的亮暗由实际功率决定。
【举一反三】
1．（2021·辽宁·中考真题）小刚在实验室利用图甲所示的实验装置测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率（电源电压恒定）实验步骤如下：
（1）开关闭合前，应将滑片移到变阻器的______（填“最左”或“最右”）端。
（2）闭合开关，移动变阻器的滑片，电流表有示数而电压表没有示数，故障的原因可能是小灯泡_______（选填“短路”或“断路”）。
（3）排除故障后，移动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为1V，此时应将变阻器的滑片向_______（选填“左”或“右”）动，直到电压表的示数为2.5V时为止，此时电流表的示数如图乙所示，则电流值为_______A，小灯泡的额定功率为______W。
（4）根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示，该图像不是直线的原因是______。实验中小灯泡随着它两端电压的增大而逐渐变亮，是因为小灯泡的亮度是由它的______决定的。
（5）小刚又设计了如图丁所示的电路，测出了标有额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率。电源电压恒定，变阻器R1的最大阻值为10Ω，实验操作如下：
①闭合S1，断开S2，移动变阻器R1的滑片，使电流表的示数为0.3A；
②闭合S2，断开S1，保持变阻器R1的滑片位置不动移动变阻器R2的滑片，使电流表的示数仍为0.3A；
③________，将变阻器R1的滑片移到最左端，电流表的示数为0.6A，再将变阻器R1的滑片移到最右端，电流表的示数为0.2A；
④小灯泡的额定功率为______W。
【答案】最左；短路；右；0.24；0.6；灯泡电阻随温度改变；实际功率；保持变阻器R2的滑片位置不动；0.45。
【解析】（1）[1]开关闭合前，滑片处于阻值最大处，即最左端。
（2）[2]电流表有示数，是通路，电压表没有示数，可能是灯泡短路。
（3）[3]电压表的示数为1V，小于2.5V，要增大灯泡分压，减小变阻器分压，要减小变阻器电阻，滑片右移。
[4][5]电流表小量程，分度值0.02A，示数0.24A，小灯泡的额定功率为PL=ULIL=2.5V×0.24A=0.6W
（4）[6]灯泡电阻随温度变化而变化，不是定值，所以小灯泡的电流随其两端电压变化的图像不是直线。
[7]两端电压的增大，根据，实际功率增大，变亮。
（5）[8][9]闭合S1，断开S2，灯泡和变阻器串联，电流0.3A，灯泡正常发光；闭合S2，断开S1，保持变阻器R1的滑片位置不动移动变阻器R2的滑片，使电流表的示数仍为0.3A，用变阻器R2代替灯泡，电流还是0.3A时，变阻器R2阻值等于灯泡正常发光阻值；因为电源电压不变，变阻器R1的滑片移到最左端，电流表的示数为0.6A，电源电压为U=I1R2=0.6A×R2
变阻器R1的滑片移到最右端，电流表的示数为0.2A，电源电压U= I2R2+ I2R1=0.2A×R2+0.2A×10Ω
可得0.6A×R2=0.2A×R2+0.2A×10Ω
解得R2=5Ω，小灯泡的正常发光电阻5Ω，所以小灯泡的额定功率为P=I2R=(0.3A)2×5Ω=0.45W。
2．（2021·贵州贵州·中考真题）用下图所示的器材“测定小灯泡电功率”。
（1）小强依照电路图、选择了合适的电表量程连接元件，但尚未连接完整，用笔画线代替导线将图甲中的元件连接完整______；
（2）闭合开关前，必须将滑动变阻器的滑片P移到______（填“a”或“b”）端。实验时，移动滑动变阻器的滑片P，改变小灯泡两端的______，从而控制小灯泡的实际功率；
（3）小强观察到小灯泡的额定电压为2.5V，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为2.5V时，电流表的小数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W；
（4）继续向a端移动滑动变阻器的滑片P，这时小灯泡的实际功率会______（选填“变大”或“变小”）。
【答案】如图；b；电压；0.75；变大。
【解析】（1）[1]电压表应与小灯泡并联，如下图所示：
（2）[2]闭合开关前，必须将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，即b端。
[3]实验时，移动滑动变阻器的滑片P，滑动变阻器接入电路的电阻发生变化，由串联电路分压原理可知，小灯泡两端的电压改变，从而控制小灯泡的实际功率。
（3）[4]当电压表的示数为2.5V时，电流表的小数如图乙所示为0.3A，则小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）[5]继续向a端移动滑动变阻器的滑片P，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，由串联电路分压原理可知，小灯泡两端的电压变大，由P=UI可知，这时小灯泡的实际功率会变大。
3．（2021·辽宁辽宁·中考真题）测量小灯泡电功率。
（1）小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L1电功率时，选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。
①图甲中有一根导线尚未连接，请你用笔画线代替导线将电路补充完整______。正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最______（填“左”或“右”）端。闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，则电路出现的故障可能是滑动变阻器______。
②排除故障闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值______（填“变大”或“变小”）。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示为______A，小灯泡的额定功率为______W。
③继续调节滑动变阻器的滑片，多次实验，小明发现灯丝的电阻是随功率变化的，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的实际功率______（填“大于”、 “小于”或“等于”）额定功率。
（2）小明设计了如图丁所示的电路，用一个电压表或电流表，测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤。
①将______（填“电压表并联在ab间”、 “电流表串联在a点”或“电流表串联在b点”），只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为______，灯泡正常发光；
②只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置______（填“保持不动”、 “向右移动”或“向左移动”）读出电表的示数U或者是I；
③小灯泡L2的额定功率表达式为P额=______。
【答案】如图；右；断路；变小；0.4；1；大于；电流表串联在b点；；保持不动；。
【解析】（1）①[1]电压表和灯泡并联，如图所示：
[2]为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最右端。
[3]闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，说明电路中出现断路，可能是滑动变阻器断路。
②[4]适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，电压表的量程是0~3V，电压表的示数是2V，小灯泡的额定电压是2.5V，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值变小。
[5][6]由图丙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.4A，
小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.4A=1W
③[7]小灯泡正常发光时的电阻：
温度越高，小灯泡越亮，小灯泡功率越大，小灯泡的电阻越大，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的温度比正常发光时温度高，小灯泡的实际功率比额定功率大。
（2）①[8][9]测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为 。
②[10]只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置保持不动，此时电流表测量灯泡和定值电阻R0的总电流，读出电表的示数I，灯泡的额定电流为：I额=I-
③[11]小灯泡L2的额定功率表达式为：P额=U额I额=U额(I-)。
考点四：焦耳定律
【备考方略】
1.焦耳定律：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，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(Ω)，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=I²Rt。
2.需要说明的是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。
4.电热与电流关系
（1）设计电路图，如图（控制电流和通电时间相同）；设计实验数据记录表格。
（2）检查两个U形管中液柱的高度是否相平，如果不相平，则需要进行调整。把两个密闭容器中的电阻丝串联。
（3）断开开关，根据电路图连接实物，如图。检查电路，把滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
（4）闭合开关，调节滑片P到达某位置，读出此时电流的大小（要使缩短实验时间，电流可适当大一些），此时电流表的示数等于电阻R1中电流大小，电阻R2中的电流等于电流表读数的一半。
（5）观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中。
整理实验器材，实验完毕
（6）分析论证
在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相等，与电阻大的密闭容器中的U形管中液面高，说明容器内空气受热膨胀较大，温度更高，电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，在电阻R2两端再并联一个相同的电阻，并联分电流，所以R2的电流就是干路R1电流的一半。分析实验数据，电阻R1所在容器液柱上升的较高，说明R1放出热量较多。在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生热量越多。
电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容器，通电时间越长，液柱上升的越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多，没有必要再单独通过实验来探究。
通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
（7）在设计电路时要利用控制变量的思想，电流、电阻和通电时间都能影响电热的大小，在探究其中一个物理量时，要控制其它量相同。在探究电热与电阻关系时，要控制电流相同，结合串、并联电路的特点，利用串联电路电流相等，所以把两个阻值不同的电阻串联进行实验。在探究电热与电流关系时，要控制电阻一定，电流不同，对于阻值相同的电阻，电流不同，只有让电阻两端电压不同，所以采用了另一个相同电阻与其中一个并联，把这两个电阻并联看作是一个整体。
在连接电路时开关要断开，开关闭合前要检查电路，滑动变阻器的滑片P要移到阻值最大端；实验中要缩短时间，可以使电路中的电流稍大一些，还要注意U形管中液体的量，气体热胀冷缩较大，液柱不要溢出U形管。
（8）本实验是利用空气的热胀冷缩的性质来反映电流通过电阻产生热量的多少，现象比较明显，测量方便。实验中也可以利用电阻丝加热液体（如煤油等），通过液体温度上升的数值来比较放出热量多少。
（9）本实验只是探究电流通过导体产生热量与电流、电阻和通电时间的关系，由于受到实验条件和学生思维层次水平限制，只能得到一个定性的关系，无法得出它们之间的数值关系。焦耳定律的得出是在大量实验基础上确定出来的。
【经典例题】（2021·辽宁辽宁·中考真题）如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1，R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡。保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W-1100W。[果汁比热容取4.0×103J/（kg·℃）]求：
（1）加热鼎最大功率时电路中的电流；
（2）滑动变阻器R1的最大阻值；
（3）不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
【答案】（1）5A；（2）132Ω；（3）33℃。
【解析】（1）由P=UI得：
（2）由得
由得：
滑动变阻器R1的最大阻值：
（3）由得：
由于不计热量损失：
由得：
答：（1）最大功率时电路中的电流是5A；（2）R1的最大电阻是132Ω；（3）果汁升高的温度是33℃。
【举一反三】
1．（2021·辽宁辽宁·中考真题）如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______（填“大”或“小”）的。
【答案】热效应；90；大。
【解析】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量：；
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
2．（2021·辽宁辽宁·中考真题）如图是焦耳定律的实验装置，其中R1=5Ω，R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______（填“电流”或“电阻”）对产生热量多少影响更大。
【答案】电阻；30；电流。
【解析】[1]只闭合S1，电阻R1、R2串联，通过的电流相等，通电时间相等，根据，可以探究电流产生热量与电阻大小的关系。
[2]若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量：；
[3] 闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，即 , 左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，即左侧电阻R1产生的热量多，这说明电流对产生热量多少影响更大。
3．（2021·辽宁辽宁·中考真题）图甲是某款具有加热和保温双重功能的暖奶器的简化电路图，其加热效率为80%。图乙是暖奶器某次工作时电流随时间变化的图像。[最适合宝宝饮用的牛奶温度是40°C，c牛奶=4.0×103J/(kg·°C)]求：
（1）电阻R2的阻值是多少；
（2）加热过程电路消耗的电能是多少；这些电能可将多少千克牛奶从20°C加热到40°C。
【答案】（1）275Ω；（2）3.96×104J，0.496kg。
【解析】（1）由甲图可知，闭合开关S1、S2时，此时电阻R1、R2并联，总电阻最小，则总电流最大，由可知，暖奶器处于加热档，由图乙可知此时电路电流为1A；当只闭合开关S1时，电路为电阻R1的简单电路，由可知，暖奶器处于保温档，由图乙可知，此时电路电流为0.2A，根据并联电路之间的电流关系可得并联时电阻R2通过的电流：
根据并联电路电压的关系以及可得电阻R2的阻值：
（2）由可得加热过程电路消耗的电能
因为暖奶器的加热效率为80%，则由可得牛奶吸收的热量
根据可知这些电能能够加热的牛奶质量
答：（1）电阻R2的阻值是275Ω；（2）加热过程电路消耗的电能是3.96×104J；这些电能可将0.496kg牛奶从20°C加热到40°C。
实验序号
电压/V
电流/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
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
①滑动变阻器接成定值电阻 ②电源电压太低
闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数
①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏
②接线柱接触不良 ③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
①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良
②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
①电表的量程都选择过大 ②电源电压过低
电表的指针超过最大刻度
①量程选择过小 ②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
知识点
内容
额定功率
用电器正常工作时的电压，即用电器上标明的电压值就是额定电压；用电器在额定电压下正常工作时的功率，即用电器上标明的功率就是额定功率
实际功率
用电器实际工作时的电压叫实际电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或者小；用电器在实际电压下的功率叫做实际功率，它可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或者小
灯泡亮暗的比较
若灯泡都能正常发光，则额定功率大的比较亮，因为灯泡在各自的额定电压下工作时，实际功率等于额定功率。额定功率大的灯泡，实际功率就大，灯泡就亮
若灯泡串联且不能正常发光，电阻大的灯泡较亮。因为灯泡越亮，它的实际功率就越大，在串联电路中，由于各处电流相等，根据P=I2R 知灯泡的电阻越大，灯泡的实际功率越大
若灯泡是并联的且不能正常发光，电阻小的灯泡较亮。在并联电路中，由于各支路两端的电 压相等，根据，灯泡的电阻越小，灯泡的 实际功率就越大，灯泡就越亮
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
①滑动变阻器接成定值电阻 ②电源电压太低
闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数
①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏
②接线柱接触不良 ③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
①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良
②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
①电表的量程都选择过大 ②电源电压过低
电表的指针超过最大刻度
①量程选择过小 ②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
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：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
电压表示数（V）
电流表示数（A）
小灯泡的实际功率（W）
小灯泡的发光情况
3.8
0.40
正常发光
4.5
0.42
1.89
校亮
3.0
0.38
1.14
较暗
电阻R/Ω
R1
R2
电流I/A
产生热量(多/少)