中考物理二轮复习考点题型归纳与变式演练专题18 电功和电功率（2份，原卷版+解析版）

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一、热点题型归纳
【题型一】 电能和电功
【题型二】 电功率
【题型三】 测量小灯泡电功率
【题型四】 焦耳定律
二、最新模考题组练
【题型一】电能和电功
【典例分析】
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
则冰箱每天平均工作的时间为
故B错误；
C．冰箱正常工作1min消耗的电能为
电能表的转盘转的圈数为
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。
【提分秘籍】
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：W=UIt=Pt（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=1kW·h=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。
【变式演练】
1．（2022·四川攀枝花·统考中考真题）如图所示是小李同学家上月初和月末的电能表盘示意图，小李同学家电路干路中的电流不得超过______A，上月消耗的电能为______。年发电量可达的攀枝花银江水电站将于2025年投产发电，投产发电后的银江水电站可满足______户小李同学这样的家庭用电需求。
【答案】 20 125
【解析】[1]10（20A）表示电能表允许通过的最大电流为20A，因此小明家干路中的电流不得超过20A。
[2]上月消耗的电能为
[3]小李同学家每年消耗的电能为
投产发电后的银江水电站可以满足的家庭用电的户数为
2．（2022·江苏南通·统考中考真题）某品牌能热水器具有电加热功能。太阳能属于______能源，电加热器的功率为2.1kW，则加热两小时消耗的电能为______kW·h；热水器储水100kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），某天阳光照射水温升高60℃，水吸收的热量为______J，要产生同样多的热量，需要电加热______s。
【答案】 可再生 4.2 2.52×107 1.2×104
【解析】[1]在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，太阳能是可再生能源。
[2]电加热器的功率为2.1kW，根据可得，加热两小时消耗的电能为
[3]水吸收的热量为
[4]要产生同样多的热量，消耗的电能为
需要加热的时间为
3．（2022·山东菏泽·统考中考真题）三峡水电站年发电量约为8×1010kW·h，合______J（用科学记数法表示）。已知燃煤发电的效率为40%，标准煤的热值为3×107J/kg，三峡水电站运行一年大约为国家节约______万吨标准煤。
【答案】 2.88×1017 2400
【解析】[1]由
1kW·h=3.6×106J
可知，三峡水电站年发电量约为8×1010kW·h，所以有
8×1010kW·h=8×1010×3.6×106J=2.88×1017J
[2]已知燃煤发电的效率为40%，则发出2.88×1017J的电量需要完全燃烧煤产生的热量是
所需煤的质量是
合2400万吨。故三峡水电站运行一年大约为国家节约2400万吨的标准煤。
【题型二】 电功率
【典例分析】
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（1/2）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（1/5）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。
【提分秘籍】
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）。
【变式演练】
1．(多选题)（2022·山东滨州·统考中考真题）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图甲所示，电热丝，。小滨为测量电热壶的实际功率，他把家中的其它用电器都与电源断开，仅让电热壶工作，1min内电能表（如图乙）的转盘转动了16转。【不考虑热量损失，已知水的比热容】。下面说法正确的是（ ）
A．开关S接“2”时，电热壶为“加热”挡位
B．电热壶的正常加热功率为100W
C．电热壶将1kg的水从25℃加热到75℃，需要正常工作210s
D．测量时电热壶的实际加热功率为800W
【答案】CD
【解析】A．由电路图可知，开关S接“1”时电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，处于加热挡，开关S接“2”时R1与R2串联，电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，处于保温挡，故A错误；
B．电热壶的正常加热功率为

故B错误；
C．1kg的水从25℃加热到75℃吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(75℃-25℃)=2.1×105J
不考虑热量损失，消耗的电能
W=Q吸=2.1×105J
需要正常工作时间

故C正确；
D．转盘转动16转消耗电能
电热壶的实际加热功率

故D正确。
故选CD。
2．（2022·江苏淮安·统考中考真题）如图所示，汽车用USB 便携充电设备，有 A、B 两个充电接口，额定输出电压均为 5V，输出电流分别为 2.1A 和 1.0A，要快速给标配的手机充电，应选用______（选填“A”或“B”）接口，此接口的额定输出功率为______W。
【答案】 A 10.5
【解析】[1]要快速给手机充电，因此输出的功率要大，根据可知，在输出电压一定的情况下，输出电流越大，输出功率就越大，故应选用A接口。
[2]此接口的额定输出功率为
3．（2022·湖北襄阳·统考中考真题）如图所示电路，电源电压恒为15V，R1＝6Ω，R3＝3Ω，R2是规格为“30Ω 1A”的滑动变阻器。闭合开关S，在保证电路安全的情况下，滑片P在a、b间滑动（a、b都不是端点），滑动变阻器消耗的功率为P2，电阻R1消耗的功率为P1，则P2﹣P1最大值为 _____W。
【答案】3.75
【解析】由图可知，三个电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，滑动变阻器消耗的功率等于电路总功率与定值电阻消耗的功率之差，即
电阻R1消耗的功率为
则
根据抛物线的性质可知当
则电流小于1A，电流安全，此时，P2-P1有最大值，最大值为
【题型三】 测量小灯泡电功率
【典例分析】
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】（1）最左；（2）短路；（3）右 0.24 0.6；（4）灯泡电阻随温度变化而变化 实际功率；（5）闭合S1，断开S2 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，电源电压为
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
【提分秘籍】
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P=UI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P=UI，测电阻阻值的实验原理是R=U/I；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
【变式演练】
1．（2022·江苏盐城·统考中考真题）小聪做“测量小灯泡电功率”实验，灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）用笔画线代替导线将甲图连接完整，要求：当滑片P向右滑动时，灯泡变亮_______；
（2）电路连接正确且无故障，闭合开关，两电表示数如图乙所示，电压表的示数为_____V，造成此现象的原因是_______；
（3）调整后继续实验，数据如下：
小灯泡的额定功率为_____W；
（4）根据实验数据在图丙中画出灯泡的电流与电压的关系图像______，由图像可知，当灯泡两端电压为2.2V时，通过灯泡的电流为______A；
（5）小华小组在做此实验的过程中，正确连接电路，无论怎样调节滑动变阻器滑片都不能使小灯泡正常发光，请对这一现象产生的原因提出合理的猜想_____。
【答案】 2.7 滑动变阻器接入阻值较小 0.8 0.31 电源电压太小或滑动变阻器最大阻值太小
【解析】（1）[1]当滑片P向右滑动时，灯泡变亮，说明电路中电流变大，电阻变小，故变阻器应选右下接线柱与电源串联在电路中，如下图所示：
（2）[2]闭合开关，两电表示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2.7V。
[3]图乙中，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.32A；电源电压为3V，而电压表示数为2.7V，电流表和电压表示数偏大，造成此现象的原因是滑动变阻器接入阻值较小。
（3）[4]由表中数据可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.32A，小灯泡额定功率为
P=UI=2.5V×0.32A=0.8W
（4）[5]根据表中数据在坐标系中描点，画出图像，如图丙所示：
[6]由图分析可知，当灯泡两端电压为2.2V时，通过灯泡的电流为0.31A。
（5）[7]无论怎样调节滑动变阻器滑片都不能使小灯泡正常发光，即灯的电压不能达到额定电压，可能是电源电压太小，使得小灯泡两端电压始终小于2.5V，或者滑动变阻器最大阻值太小，使得小灯泡两端电压始终大于2.5V。
2．（2022·贵州铜仁·统考中考真题）在“测量小灯泡的电功率”时，某同学选好实验器材开完成了部分连线，如图（a）所示电源电压可调，小灯泡的额定电压为4V、阻值约为9Ω，请协助该同学完成实验：
（1）请用笔画线代替导线将实物图连接完整_____；（要求导线不能交叉、考虑电流表量程的选择和滑动变阻器对电路的保护）
（2）连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P的位置，眼睛观察表并记录小灯泡在多个工作状态下的电压（U）、电流（I）；
（3）根据测量数据，绘出小灯泡的I-U图像如图（b）所示，发现图线是一条曲线，该同学由此得出结论灯丝电阻随两端的电压升高而增大，这是一个错误结论，请你分析结论错误的原因：______；
（4）I-U图像中，Ix为额定电压下小灯泡的工作电流，电流表的示数如图（c）所示，小灯泡的额定功率为______ W；
（5）该同学了解小灯泡消耗功率的变化特点后，联想到已学知识通过定值电阻的电流随两端电压变化的关系，于是拆下滑动变阻器，选用一个R0=7.5Ω的定值电阻与小灯泡串联，接入电路，再次进行实验，此时小灯泡和定值电阻功率同为______ W。
【答案】 见解析 1.44 0.768
【解析】（1）[1]测量小灯泡电功率时，应将电压表并联在小灯泡两端，电流表串联在电路中，闭合开关前，将滑动变阻器的最大值接入电路中，小灯泡的额定电压为4V、阻值约为9Ω，小灯泡的电流
所以电流表的量程选择0~0.6A，电路连接如图所示：
（3）[2]该同学的实验具有偶然性，不能得出普遍规律，所以实验结论是错误的，应该换不同规格的灯泡，多次实验，得出结论。
（4）[3]由图（c）可知，电流表的示数为0.36A，则小灯泡的额定功率
P=UI=4V×0.36A=1.44W
（5）[4]由图（b）可知，当小灯泡两端电压为2.4V时，流过小灯泡的电流为0.32A，此时小灯泡的电功率
P'=U'I'=2.4V×0.32A=0.768W
此时小灯泡的电阻
所以定值电阻的电功率为0.768W。
3．（2022·山东淄博·统考中考真题）小明用电源（电压恒为3V）、电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线进行实验。
（1）探究电流与电压的关系：
①小明设计了图中甲、乙、丙三个电路图，经小组讨论，最终确定用图丙电路进行实验，原因是该电路不仅能保持___________不变，还能很容易改变___________；
②图是小明实验时连接的部分电路，请你用笔画线代替导线将电路连接完整；( )
③小明先将5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，得到如表三组数据。小明准备分析数据归纳结论，小丽认为还不能归纳结论，他们接下来的实验操作是___________；
（2）测量小灯泡的电功率：
①小明将图2中的定值电阻更换为额定电压为2.5V的小灯泡，将滑动变阻器的滑片调至B端，闭合开关后发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数。接下来他首先应进行的操作是___________；
A．检查电路是否断路 B．更换小灯泡 C．调节滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
②实验中，滑动变阻器的滑片在某一位置时，电压表示数为1.5V，为测量小灯泡的额定功率，应将滑片向___________（选填“A”或“B”）端移动，直至电压表示数为___________V；
③本实验多次测量的目的是___________：
A．求平均值减小误差 B．测不同电压下小灯泡的电功率
【答案】 电阻阻值 定值电阻两端的电压 换用不同规格的电阻再做几次实验 C A 2.5 B
【解析】（1）①[1][2]探究电流与电压的关系时，应控制电阻阻值不变，记录电流随电压的变化规律，为得出普遍性的规律，要多次测量。甲图中灯泡的电阻随温度的变化而变化；乙图无法改变电阻两端的电压，不能多次测量；丙图不仅能保持电阻阻值不变，还可以通过移动滑动变阻器的滑片改变定值电阻两端的电压，从而多次测量。
②[3]滑动变阻器与定值电阻串联，电压表与定值电阻并联，如图所示：
③[4]用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件：一是样本要有代表性，二是样本数量足够多。为了使得出的结论具有普遍性，应换用不同规格的电阻再做几次实验。
（2）①[5]闭合开关后发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，电路为通路，小灯泡不亮，说明电路中的电流过小，则电路的电阻过大，故接下来应进行的操作是：移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光，故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
②[6][7]灯在额定电压下正常发光，灯泡的实际1.5V小于灯泡的额定电压2.5V，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向A端移动，直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V。
③[8]灯在额定电压下的功率为额定功率，灯泡在不同电压下的功率不同，多次测量取不同电压的功率的平均值没有意义，所以本实验多次测量的目的是测不同电压下小灯泡的电功率，得出灯的亮度与灯的实际功率的关系。故A不符合题意，B符合题意。
故选B。
【题型四】 焦耳定律
【典例分析】
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，封口机产生的热量为
[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。
【提分秘籍】
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。
【变式演练】
1．（2022·山东济南·统考中考真题）电光源的发明，照亮了人类生活的每一个角落。图甲所示的白炽灯是利用电流的___________（选填“热效应”“磁效应”或“化学效应”）使灯丝达到白炽状态而发光的，发光效率仅8%，更多能量都以内能的形式散失到周围环境中。现在用来照明的白炽灯已被图乙所示节能、环保的灯所替代，一只灯的亮度相当于一只100W白炽灯的亮度。灯主要是用___________（选填“纳米材料”“超导材料”或“半导体材料”）制成的。
【答案】 热效应 半导体材料
【解析】[1]白炽灯是利用电流的热效应工作的，当电流通过灯丝时，电能主要转化为内能。
[2]半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，LED灯主要是由半导体材料制成的。
2．（2022·湖南湘潭·统考中考真题）如图所示，烧瓶里装有质量和初温都相同的煤油，两电阻丝的阻值不同。闭合开关，通过两电阻丝的电流_______，两电阻丝产生的热量_______（均填“相等”或“不相等”）。如果将某一烧瓶里的煤油换成0.2kg的水，温度升高5℃，水吸收的热量是_______J。
【答案】 相等 不相等 4.2×103
【解析】[1]由图可知，该电路为串联电路，两电阻丝串联接入电路中；因为在串联电路中电流处处相等，所以通过两电阻丝的电流是相等的。
[2]在通电时间、电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以电流通过两电阻丝产生的热量是不相等的。
[3]水吸收的热量为
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×5℃=4.2×103J
3．（2022·广西玉林·统考中考真题）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是________现象；如图所示是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6V，R1=R2=R3=5Ω，通电时间2min，则R1与R2产生的热量相差________J。
【答案】 超导 288
【解析】[1]20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象。
[2]由图知，R2、R3并联后再与R1串联，已知
R1=R2=R3=5Ω
由等值电阻并联的规律，R2、R3并联后的总电阻
R23=0.5×5Ω=2.5Ω
电路的总电阻
R=R1+R23=5Ω+2.5Ω=7.5Ω
由欧姆定律可得干路中的电流，即通过R1的电流
通过R2、R3的电流相等，由并联电路电流的规律，通过R2的电流为
I2=0.5I=0.5×0.8A=0.4A
通电时间2min，R1与R2产生的热量差
Q1-Q2=I12R1t-I22R2t=(0.8A)2×5Ω×2×60s-(0.4A)2×5Ω×2×60s=288J
一、单选题
1．（2023·湖南衡阳·校考一模）下列说法正确的是（ ）
A．平面镜成倒立、等大的虚像
B．照相机成倒立、缩小的实像
C．弹簧测力计拉动放置在粗糙水平桌面上的木块做匀速直线运动时，示数为零
D．电炉工作时，电阻丝发热而与其相连的导线并不怎么热，原因是通过电阻丝的电流大，产生的热量多
【答案】B
【解析】A．根据平面镜成像的特点可知平面镜成正立、等大的虚像，故A错误；
B．由凸透镜成像规律可知，照相机成倒立、缩小的实像，故B正确；
C．当弹簧测力计拉动放置在光滑（没有摩擦）水平桌面上的木块做匀速直线运动时，示数才会为零，故C错误；
D．电炉丝通过导线接在电路中，二者电流相等，但是因炉丝电阻大，导线的电阻很小，所以通电时间相同下，导线几乎不发热，而电炉丝产生了更多的热量，故D错误。
故选B。
2．（2023·安徽宿州·校考模拟预测）将三个相同的电阻R按照甲、乙两种不同的连接方式（如图）分别接到同一电源两端，则相同时间内整个电路消耗的电能之比W甲:W乙为（ ）
A．1:3B．3:1C．1:9D．9:1
【答案】C
【解析】图甲中三个电阻串联接入电路，图乙中三个电阻并联接入电路，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，并联电路总电阻的倒数等于各负电阻的倒数之和，所以
，
分别接到同一电源两端，则相同时间内整个电路消耗的电能之比
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
3．（2022·山东淄博·统考二模）根据对应图示，判断以下说法正确的是（ ）
A．压强计是测量液体内部压强的仪器，从结构上看，压强计是连通器
B．往B管中轻轻吹气，可以看到A管中的液面有所上升
C．通过大量实验精确得出电流产生的热量跟哪些因素有关的是德国物理学家欧姆
D．通过实验研究发现，固体熔化时都要吸收热量，温度不断上升
【答案】B
【解析】A．压强计是测量液体内部压强的仪器，从结构上看，压强计一端开口，一端封闭，不是连通器，故A错误；
B．往B管中轻轻吹气，A管上方气流加快，压强减小，小于大气压，在大气压的作用下A管中的液面会有所上升，故B正确；
C．通过大量实验精确得出电流产生的热量跟哪些因素有关的是英国物理学家焦耳，故C错误；
D．通过实验研究发现，固体熔化时都要吸收热量，非晶体熔化时温度不断上升，晶体熔化过程中温度不变，故D错误。
故选B。
二、多选题
4．（2023·河南新乡·校联考一模）小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图甲所示。光敏电阻R的阻值随光照强度E变化的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小
B．要使自动草坪灯在光照强度更弱时发光，可减小控制电路电压
C．控制电路工作时，电磁铁的上方为S极
D．当光照强度增大时，控制电路总功率将增大
【答案】AD
【解析】A．由图乙可知，当光照强度增强时，光敏电阻将变小，说明光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小，故A正确；
B．由图乙可知，当光照强度更弱时，光敏电阻的阻值将变大，由串联电路的电阻特点可知，控制电路中的总电阻变大，由于电磁铁的吸合电流不变，由欧姆定律可知，应增大控制电路电压，故B错误；
C．由图甲可知，电流从电磁铁的下方流入，上方流出，由安培定则可知，电磁铁上方为N极，故C错误；
D．由图乙可知，当光照强度增大时，光敏电阻将变小，由串联电路的电阻特点可知，控制电路中的总电阻变小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，由P＝UI可知，控制电路的总功率增大，故D正确。
故选AD。
5．（2023·河北石家庄·一模）如图所示的电路，电源电压一定，a为阻值大小为R0的定值电阻R或电流表，b为阻值大小为R0的定值电阻R或电压表，滑动变阻器的最大阻值为2R0。当滑动变阻器滑片位于中点且保持不变，所有开关可以任意通断，电路消耗的最大功率是最小功率的4倍；若滑片位置位于中点保持不变，且只闭合S1时，电流表的示数为I，则下列说法正确的是（ ）
A．a、b都为电阻R
B．只闭合S1，滑片P向左移动，则电流表A的示数变大
C．滑片P位于中点时，闭合S1、S2，电流表A的示数为I′，则I︰I′=1︰2
D．闭合S1、S3，断开S2，滑片P位于最左端时，电路的功率最大且为
【答案】BCD
【解析】A．当P在中点时，RP=R0，由于
电路消耗的最大功率是最小功率的4倍,所以
由电路图可知，当b是电压表，a为阻值大小为R0的定值电阻R，S1，S2闭合时，电路电阻
Rmin=2R0
当S1闭合，S2断开时，电路电阻
Rmax=3R0
均不符合题意；当b为阻值大小为R0的定值电阻R，a为电流表，闭合开关S1，S2，S3，b与滑动变阻器并联，电路电阻
当闭合开关S1时，R0与滑动变阻器串联，电路电阻
Rmax=2R0
此时
符合题意，故A错误；
B．只闭合S1，R0与滑动变阻器串联，滑片P向左移动，电路中的总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的总电流增大，则电流表A的示数变大，故B正确；
C．滑片P位于中点时，滑动变阻器的阻值为R0，闭合S1时，R0与滑动变阻器串联，电路中的总阻值为2R0，闭合S1、S2时，电路中的总阻值为R0，由欧姆定律可得
故C正确；
D．闭合S1、S3，断开S2，滑片P位于最左端时，则滑动变阻器的阻值为0，则b与R0并联，电路中的总阻值
由于只闭合S1时，电路中的总阻值为2R0时，电流表的示数为I，则此时电路中电流最大为4I，则电路的功率最大
故D正确。
故选BCD。
三、填空题
6．（2023·吉林长春·统考模拟预测）寒冬，防疫人员户外工作，在脚底贴“暖宝宝”取暖，其工作原理是内部物质发生氧化还原反应，将化学能转化为 ___________能，帐篷里的核酸检测人员用电暖气取暖，电暖气利用的是电流的 ___________效应，社区户外工作人员用热水袋取暖，其内部液体主要成分是水，是因为利用了水的 ___________较大，取暖的过程中，水的内能不断 ___________。
【答案】 内 热 比热容 减小
【解析】[1]在脚底贴“暖宝宝”取暖，其工作原理是内部物质发生氧化还原反应，此过程将化学能转化为内能。
[2]帐篷里的核酸检测人员用电暖气取暖，电暖气利用的是电流的热效应，此过程中电能转化为内能。
[3][4]因水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量更多，所以社区户外工作人员用内部装水的热水袋取暖；取暖的过程中，水放出热量，水的内能不断减小。
7．（2023·河南·统考一模）某品牌家用电热水壶的简化电路图如图甲所示，当只闭合开关S1时电热水壶将以______（选填“高温”或“低温”）挡加热。已知电阻R1的阻值为220Ω，电阻R2的阻值为55Ω，当接通电源并闭合开关S1和S2时，家用电热水壶的工作电流为______A；若关闭家中的其他用电器，仅使用该电热水壶的高温挡烧水6min，电能表（如图乙）的表盘要转 ______转。
【答案】 低温 5 132
【解析】[1]单独闭合开关S1时，只有R1接入电路；同时闭合开关S1、S2时，两电阻并联，根据并联电路的电阻特点可知，并联电路的总电阻小于任一并联的电阻，由可知，只闭合开关S1时电热水壶功率最小，以低温挡加热。
[2]当接通电源并闭合开关S1和S2时，两电阻并联，由
可得，电路的总电阻为
电热水壶的工作电流为
[3]用该电热水壶的高温挡烧水时其功率为
若关闭家中的其他用电器，仅使用该电热水壶的高温挡烧水6min，根据得，该电热水壶消耗的电能为
根据图乙数据可知，电能表的表盘要转的转数为
r
8．（2023·河南南阳·校考一模）如图甲是小强家中具有加热和保温功能的电饭煲，图乙为其内部简化电路图，R1、R2为发热电阻，R1=110Ω，额定加热功率为1400W。不计热量损失，将1kg水从20℃加热到100℃，电饭煲需正常工作 ___________min；处于保温状态时，电饭煲正常工作的电流为 ___________A；小强用测电笔检查电饭煲插座时，手指 ___________（选填“需要”或“不需要”）接触笔尾的金属体。[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】 4 2 需要
【解析】[1]水吸收的热量
因为不计热量损失，所以电饭煲消耗的电能
由可知，电饭煲需正常工作所需时间
[2]当S1、S2都闭合时，R1、R2并联；当S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路；因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，所以由可知，R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，电饭煲为加热状态；电路为R1的简单电路时，电路中的电阻最大，电功率最小，电饭煲为保温状态，则处于保温状态时，电饭煲正常工作的电流
[3]使用测电笔辨别火线时，手一定要接触笔尾金属体，但不能接触笔尖金属体，因此小强用测电笔检查电饭煲插座时，手指需要接触笔尾的金属体。
9．（2023·河北石家庄·一模）（1）小明研究焦耳定律，如图甲研究的是电流通过导体产生的热量与___________的关系，若实验时左右两个U形管内液面高度差相同，则电路中的故障可能是___________断路；
（2）小明知道家里电饭煲就是利用了电流的热效应，他观察到电饭煲的铭牌上标着“220V 1000W”，这个电饭煲正常工作时发热体的电阻是___________Ω。家里的电能表如图乙所示，他关掉家中其他的用电器，只让这个电饭煲工作6min，发现电能表转盘转了180转，则这个电饭煲的实际功率为___________W。
【答案】 电流 R3 48.4 900
【解析】（1）[1]由图甲可知，电阻R2与R3并联后再与R1串联，三个电阻值相同，根据串联、并联电路的电流特点可知，通过R1的电流是通过R2电流的两倍，R1、R2的电阻和通电时间相等，根据控制变量法可知，图甲探究的是电流产生的热量跟电流的关系。
[2]若图甲中两侧玻璃管中液面高度变化相同，则说明两容器内电流产生热量相同，由于两容器里面的电阻相等，根据Q=I2Rt可知，通过电阻的电流相等；由于右侧容器内外两个5Ω的电阻并联后再与左侧容器中5Ω的电阻串联，则说明右侧容器外面的电阻没有电流通过，即故障是R3断路。
（2）[3]电饭煲正常工作时发热体的电阻
[4]电能表转盘转了180转，电饭煲消耗的电能
电饭煲的实际功率
10．（2023·河南郑州·校考一模）如 U-I图象所示两个电阻 R1和 R2的大小关系是 R1________R2（选填“大于”、“小于”或“等于”）；如电路图所示，当开关 S、S1同时闭合时，1min 电流通过电阻产生的总热量为 Q1，当开关 S 闭合、S1断开时，1min电流通过电阻产生的总热量为 Q2，则 Q1________ Q2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】 大于 大于
【解析】[1] 由U-I图象知，当R1、R2两端电压都为6V时，通过R1的电流为1A，通过R2的电流为2A，由电压一定时，电流跟电阻成反比可得R1大于R2。（图像中靠近电压轴的图线所表示的电阻大。也可直接判断出R1大于R2）。
[2]如电路图所示，当开关 S、S1同时闭合时，R2被短路，只有Q1接入电路，1min 电流通过电阻产生的总热量为 Q1等于电路消耗的总功率乘以时间，电路消耗的总功率为，则 ；
同理当开关 S 闭合、S1断开时，电阻R1、R2串联接入电路，1min电流通过电阻产生的总热量为 Q2等于电路消耗的总功率乘以时间，此时电路总阻值
R总= R1+ R2
电路消耗的总功率为，则。
Q1和Q2式子相比，总电压相同，通电时间相同， R1小于R1+ R2，所以Q1大于Q2。
四、实验题
11．（2023·广东深圳·统考一模）在科技制作活动中，科创小组开展制作“户外照明装置”的项目化学习。现有器材：规格相同的小灯泡两个、导线若干、电源一个、开关两个。
（1）方案设计：小组设计了如图甲所示的电路，闭合开关后灯泡发光，但亮度无法改变。请利用现有器材，在图乙中改进电路设计，使该装置有两种亮度，以满足不同的照明需求_________；
（2）方案分析：在你改进的电路设计中，有一种亮度与原方案的亮度相同，另一种亮度比原方案的亮度________（选填“亮”或“暗”，答案要与“方案设计”相符），原因是________；
（3）方案反思：有同学发现，家里的照明灯不是白炽灯，于是上网查阅资料，发现常用的照明灯有白炽灯、节能灯和LED灯，如图丙所示，且不同照明灯的发光效率不同。某白炽灯工作时的能量转化如图丁所示，则该白炽灯的发光效率是________；
（4）方案改进：小组到市场做了调查，发现在相同面积的房间、相同照明效果下，三种灯的具体数据如下表：
分析表格数据，从经济的角度你推荐小组选用________灯（填灯泡的种类），理由是：________。
【答案】 见解析 亮 两灯泡并联接入电路，电路总功率变大 8% LED 费用低，使用时间长
【解析】（1）[1]闭合一个开关，电路为一个灯泡的简单电路，两开关同时闭合，两灯泡并联接入电路，电路的电功率变大，则该装置有两种亮度，如图：
（2）[2][3]闭合一个开关，电路为一个灯泡的简单电路，该装置亮度与原方案的亮度相同，两开关同时闭合，两灯泡并联接入电路，电路总功率变大，该装置的亮度变大。
（3）[4]由图丁可知该白炽灯的发光效率是
（4）[5][6]由表格数据可知白炽灯最多使用1000h，其工作1000h消耗的电能
W1＝P1t＝40×10-3kW×1000h＝40kW•h
白炽灯的费用
40kW•h×0.7元/kW•h+2.8元＝30.8元
由表格数据可知节能灯的各项指标都低于LED灯，所以不推荐节能灯，LED灯工作1000h消耗的电能
W2＝P2t＝6×10-3kW×1000h＝6kW•h
LED灯的费用
6kW•h×0.7元/kW•h+13.5元＝17.7元
而且LED灯还能继续使用，从经济的角度推荐小组选用LED灯泡。
12．（2023·河北邯郸·统考模拟预测）在“测量小灯泡电功率”的实验时，实验室提供了如下器材：额定电压为3.8V小灯泡（正常工作时电阻大于10Ω），电源（电压恒为6V），两个滑动变阻器规格分别为“10Ω，1A”和“50Ω，0.5A”，电流表（“0~0.6A”和“0~3A”）、电压表（“0~3V”“0~15V”）和开关各一个，导线若干。
（1）选出合适变阻器后，把实验器材连成如图1甲所示电路，经检查，其中有一条导线连接错误，请在该导线上打“×”，再画线把它改接到正确的位置上；_____
（2）电路连接正确后，移动变阻器滑片，记录多组电流表示数I和电压表示数U的值，如下表所示：
当电压表示数为3V时，电流表示数（如图1乙所示）为 _____A。分析表中数据可知，为了完成实验，应该选取规格为 _____的变阻器，小灯泡的额定电功率为 _____W（保留2位小数）；
【拓展】同学们认为上述实验方案中，电压表读数不准确，利用原器材又设计了如图2所示的实验电路，比较准确的完成了该小灯泡额定电功率的测量。实验步骤如下：
①连接电路时，电压表选择 _____量程；
②闭合开关S，_____；
③根据测量物理量计算小灯泡额定电功率。
【答案】 见解析 0.24 “50Ω，0.5A” 0.99 0~3V 移动变阻器的滑片，使电压表示数为2.2V，记下电流表的示数I′
【解析】（1）[1]图甲中，电流表与灯泡并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表与灯泡串联，电压表与灯泡并联，改正后如下所示：
（2）[2]如图1乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.24A。
[3]根据表中第1组数据，由串联电路电压的规律及欧姆定律可知，此时变阻器连入电路的电阻约为
为了完成实验，应该选取规格为“50Ω，0.5A”的变阻器。
[4]根据表中数据可知，灯在额定电压下的电流为0.26A，小灯泡的额定电功率为
[5][6]如图2所示的实验电路，灯与变阻器串联，电压表与变阻器并联，电流表测电路的电流。因灯的额定电压为3.8V，故当变阻器的电压为
时，灯一定正常发光，记下此时电流表的示数。
①连接电路时，电压表选择0~3V量程；
②闭合开关S，移动变阻器的滑片，使电压表示数为2.2V，记下电流表的示数I′。
13．（2023·河北石家庄·模拟预测）如图为探究电流产生的热散与哪些因素有关的实验装置。
（1）此装置是为了探究电流产生的热量与______的关系。R3的阻值应为______才能符合实验要求。若通过R1的电流为1A，则通过R3的电流大小为______A。
（2）用U形管中液面高度差反映电阻产生热量的多少，这一物理方法叫______法。左侧U形管中液面高度差大于右侧U形管中液面高度差，说明______。
【拓展】如果把R2也放进右侧的容器内，在相同时间内______侧产生的热量较多。
【答案】 电流大小 5 0.5 转换 电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多 左
【解析】（1）[1][2][3]如图所示，电阻R2和R3并联，再与R1串联，即R1接在干路上，R2、R3接在支路上，而干路的电流等于各支路的电流之和，故通过R1的电流大于通过R2或者R3的电流，而电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，而通过R1的电流大于通过R3的电流，故此装置是探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故应控制电阻不变，则R3=5Ω，又因为
R2= R3=5Ω
且R2和R3并联，因此通过R2和R3的电流相等，都等于干路电流的一半，故通过R3的电流为I3=0.5A。
（2）[4][5]U型管液面的高度差反映电流通过导体产生热量的多少，即用到转换法；通过R1电流大于通过R3的电流，而
R3=R1=5Ω
且通电时间相同，故可得在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
[6]若将R2也放进密闭容器中，则可将R2、R3看成一个等效电阻，即总电阻，而并联电阻的总电阻比任何一个分电阻都要小，故R2、R3的总电阻的阻值小于R2或R3的阻值，即小于5Ω，即小于R1的阻值，而与R1相比，通过的电流和通电时间又是相同的，故电流通过R1产生的热量多，即左侧产生的热量多。
五、计算题
14．（2023·广东广州·统考一模）灯泡L标有“10W 20V”的字样，当把L和定值电阻R分别按甲图、乙图连接电路，灯泡均正常发光，甲图电源电压为30V，求：
（1）通过甲图R的电流；
（2）定值电阻R的阻值；
（3）通电10s，乙图R产生的热量；
（4）通电10s，乙图L、R共消耗的电能。
【答案】（1）0.5A；（2）20Ω；（3）200J；（4）300J
【解析】解：（1）由甲图可知，L与R串联，灯泡L正常发光，则灯泡两端的电压UL=20V，由P=UI可知，灯泡正常发光时的电流
根据串联电路的电流特点可知，通过R的电流
（2）根据串联电路的电压特点可知，甲图中R两端的电压
由可知，R的阻值
（3）由乙图可知，灯泡L与R并联，灯泡正常发光，根据并联电路的电压特点可知，电源电压
乙图中通过R的电流
通电10s，乙图R产生的热量
（4）根据并联电路的电流特点可知，乙图中干路的总电流
通电10s，乙图L、R共消耗的电能
答：（1）通过甲图R的电流为0.5A；
（2）定值电阻R的阻值为20Ω；
（3）通电10s，乙图R产生的热量为200J；
（4）通电10s，乙图L、R共消耗的电能为300J。
15．（2023·陕西榆林·校考一模）如图甲所示为一台电热足浴器，图乙是其内部电路工作原理简图，R1、R2均为阻值不变的加热电阻，电热足浴器的部分技术参数如表，问：[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）电热足浴器工作时是利用了电流的______效应；
（2）求电热足浴器低温挡的额定功率是多少？( )（计算结果保留一位小数）
（3）用电热足浴器加热4kg、初温为20℃的水到45℃时，水吸收的热量为多少？( )
（4）用电热足浴器的高温挡加热一定质量的水，当水温加热至45℃后自动切断电源，当水温降至40℃时，又自动接通高温挡加热电路。小林在水温第一次加热至45℃时开始足浴，水温随时间变化的图像如图丙所示，共用时55min，若加热过程电热足浴器正常工作，求这次足浴消耗的电能是多少？( )（计算结果用科学记数法表示，保留两位小数）
【答案】 热 146.7W 4.2×105J 1.11×106J
【解析】解：（1）电热足浴器工作时把电能转化为内能，所以电热足浴器工作时是利用了电流的热效应。
（2）由图乙可知，当开关S、S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，当S、S1闭合，S2接b时，只有R1工作，当S闭合，S1断开，S2接b时，R1、R2串联；根据串并联电路的电阻特点可知，当开关S、S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，根据可知，电路中的总功率最大，足浴器处于高温挡；当S闭合，S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，足浴器处于低温挡；当S、S1闭合，S2接b时，只有R1工作，足浴器处于中温挡；由可知，R1的阻值
高温挡时R2的电功率
由可知，R2的阻值
则该足浴器低温挡的额定功率
（3）水吸收的热量
（4）由图丙可知，这次足浴加热的总时间
由可知，这次足浴消耗的电能
答： （2）电热足浴器低温挡的额定功率是146.7W；
（3）水吸收的热量为4.2×105J；
（4）这次足浴消耗的电能是1.11×106J。
16．（2023·重庆·重庆实验外国语学校校考模拟预测）线上学习期间，小川同学对家里的电火锅（如图甲）产生了浓厚的兴趣。断开电源，查看该电火锅底部的铭牌如图乙所示，但有一项参数已经模糊不清，网上资料显示该电火锅有高温、低温两挡，其内部简化电路图如图乙所示，发热电阻R1和R2的阻值均不发生变化，但资料仅告知了R1的阻值为72.6Ω。根据以上信息：
（1）求R2的阻值；
（2）小川同学以低温挡给锅中1kg的水进行加热，发现用时2min，水温升高了10℃，已知c水=4.2×103J/（kg•℃），求则该挡下电火锅的加热效率；
（3）晚上用电高峰期时，若整个家庭电路只接入电火锅的高温挡工作，发现2min的时间内，标有“3000r/（kW•h）”的电能表的转盘转了81r，求此时的实际电压。
【答案】（1）48.4Ω；（2）87.5%；（3）198V
【解析】（1）当S拨到a时，R1、R2串联；当S拨到b时，电路为R2的简单电路。因为串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以由
可知，电路为R2的简单电路时，电路中的电阻最小，电功率最大，电火锅为高温挡；R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，电火锅为低温挡；则高温挡电路的电阻
（2）低温挡时，R1、R2串联，由串联电路的特点可知，此时电路的总电阻
R低温=R1+R2=72.6Ω+48.4Ω=121Ω
则低温挡的电功率
由可知，低温挡加热时，电火锅消耗的电能
W低温=P低温t=400W×2×60s=4.8×104J
水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×10℃=4.2×104J
电火锅的加热效率
（3）3000r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，则转盘转了81r，电火锅消耗的电能
电火锅的实际功率
此时电路的实际电压
答：（1）R2的阻值为48.4Ω；
（2）则该挡下电火锅的加热效率为87.5%；
（3）此时的实际电压为198V。
六、综合题
17．（2023·山西·校联考一模）请阅读《手机充电器的安全使用》，并回答问题。
手机充电器的安全使用
我们给手机充电时，手机充电器将220V的电压降到5V左右，充电器内部会有电流通过。如果手机充满电后不及时与充电器断开，充电时间过长，可能会加速手机电池的老化，影响电池的使用寿命。手机充电器插在插座上不给手机充电时，充电器内部也会有微电流通过。利用功率计量插座测量未充电时充电器的电功率，如图所示，此时该充电器的实际功率约为0.2W。由此可见，在插座上未充电的充电器内部的电路仍在工作，仍然会消耗电能。我国工信部网站于2022年10月26日发布的调查显示：2022年前三季度三大基础电信企业的移动电话用户总数达16.82亿户。调研中发现约的人有不及时拔掉充电器的习惯，那么每天就有约2亿个充电器插在插线板上。这样，就会白白浪费很多电能。长期不拔充电器还会加速充电器内元件的老化，从而增加充电器发生短路和电压击穿的概率。有的充电器发热严重，外加居室环境密闭以及夏天天气炎热，就可能会引发充电器的自燃自爆。近年来，就有因为长期不拔手机充电器造成火灾的新闻报导。手机充电器大多设置了保护装置，降低了自燃自爆的几率，但是如果使用山寨充电器给手机充电，由于其内部没有设置保护装置，充电时极易发热发烫，也会引发自燃自爆。为了您和家人的安全，请您按照图所示的北京消防给广大市民的温馨提示来正确使用手机充电器。请根据上述材料，回答下列问题：
（1）安全使用手机充电器的做法是___________；（写出一个即可）
（2）插在插座上没有充电的手机充电器，相当于___________（选填选项前的字母）
A．电源 B．开关 C．用电器 D．导线
（3）手机充电器不及时拔掉容易造成元件过热的现象，甚至引起火灾。请你解释该现象___________；
（4）如果按照每天充电2h，手机即可充满电。在我国，拔掉手机后仍在插座上的充电器一天浪费的电能约为___________kW·h。
【答案】 手机充满电后要及时和充电器断开 C
根据公式Q=I2Rt可知，在电流和电阻不变时，通电时间越长产生的热量越多，因此长时间不拔掉的充电器可能会因为发热严重而引起自燃自爆。 8.8×105
【解析】（1）[1]根据短文可知，安全使用充电器的做法有：手机充满电后要及时从充电器上取下；不充电时要将充电器从插座上拔下；不用山寨版充电器等。
（2）[2]由短文可知，插在插座上没有充电的充电器还在消耗电能，功率约为0.2W，因此这时候充电器相当于用电器，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（3）[3]手机充电器连在插座上会发热，根据公式Q=I2Rt可知，在电流和电阻不变时，通电时间越长产生的热量越多，因此长时间不拔掉的充电器可能会因为发热严重而引起自燃自爆。
（4）[4]由短文可知，在中国每天约有2亿用户的手机充电器还留在插座上，则拔掉手机后留在插座上的充电器的总电功率
P=0.2W×2×108=4×107kW=4×104kW
根据短文可知，中国如果按照每天充电2h，手机即可充满电，则拔掉手机后仍然在连在插座上的充电器消耗的电能
W=Pt=4×104kW×22h=8.8×105kW·h
18．（2023·山西晋中·统考一模）阅读下面的材料，回答问题。
碲化镉发电玻璃
绿色低碳是我国“十四五”期间重要的发展目标，而光伏发电是实现这一目标的主力军。在光伏行业快速发展的过程中，除了晶体硅电池备受关注外，以碲化镉为吸收层的薄膜电池同样受到业界聚焦。
在普通的玻璃涂抹4微米厚的碲化镉光电薄膜后，就变成可导电、可发电、可回收的半导体材料，从而完成光电转换和电能供应，真正实现“有光就有电”，相比其他同类型材料，碲化镉材料碳排放量更低、发电量更大碲化镉发电玻璃可以吸收太阳光中的紫外及红外部分，从而起到降低辐射的作用。碲化镉的光谱响应和太阳光谱非常匹配，光吸收率高，约能吸收95%的阳光，适合于光电能量转换。一块碲化镉发电玻璃只需要20克碲化镉，每年发电约270度，材料至少能用50年。而每生产1度电，碲化镉所排放的二氧化碳仅有11克。碲化镉发电玻璃反射率低、没有光污染，不仅可应用于大型太阳能地面电站，还可完全替代传统建筑材料应用于各种建筑物，用太阳能发电为建筑提供清洁能源，达到节能减排的效果。
（1）碲化镉发电玻璃可以降低辐射的原因是______；
（2）一块碲化镉发电玻璃每年发电量可供一只“220V 10W”的LED灯正常工作______h；
（3）采用碲化镉发电玻璃发电的优点为______。（写出一条即可）
【答案】 碲化镉能吸收95%的阳光，可以吸收太阳光中的紫外线和红外线 2.7×104 见解析
【解析】（1）[1]碲化镉的光谱响应和太阳光谱非常匹配，光吸收率高，约能吸收95%的阳光，碲化镉发电玻璃可以吸收太阳光中的紫外线和红外线，因而碲化镉发电玻璃可以降低辐射。
（2）[2]一块碲化镉每年发电约270度，根据知，每年发电量可供一只“220V 10W”的LED灯正常工作时间
（3）[3]碲化镉材料碳排放量更低，为建筑提供清洁能源，达到节能减排的效果。
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
次数
1
2
3
4
5
6
7
电压/V
0.3
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流/A
0.12
0.16
0.21
0.26
0.30
0.32
0.33
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.2
0.3
0.4
灯泡种类
电功率/W
平均使用寿命/h
价格/元
适用房间面积/m2
电费说明
白炽灯
40
1000
2.8
8﹣9
约0.7元/kW•h
节能灯
18
6000
27.5
LED灯
6
50000
13.5
电压U/V
1
2
3
3.8
电流I/A
0.1
0.18
0.26
额定电压
220V
高温挡
660W
中温挡
440W
低温挡
**W
型号
XDFZ﹣NO.1
额定电压
220V
高温挡
1000W
低温挡
XXX W