专题18 电功率-2022年中考物理一轮复习考点方法大突破`学案

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专题18 电功率

本专题中考考点及要求（“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次）
评价目标和评价水平

标准要求

知识性
目标
技能性
目标
体验性
目标
了解
认识
理解
独立
操作
经
历
认
同
内
化
1.结合实例理解电功和电功率。知道用电器的
额定功率和实际功率。
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2.通过实验探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
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规律总结1：解决电能表问题需要学习的基本知识
1.构造

2.铭牌数据物理含义
（1）“220V”是指电能表适用的 额定电压是220V 。
（2）“10(20)A”其中10A表示平时允许流过电能表的最大电流；20A表示短时间内允许流过电能表的最大电流。前面数值是标定电流或称额定电流， 称Ib。 括号内为最大负载电流Imax ， 在使用中负载功率电流不能超过电能表的最大负载电流.反之会造成仪表损坏.严重时会造成仪表烧毁及安全事故.
（3）“50Hz”表示所接电路交流电的频率为50赫兹
（4）“600revs/kWh”表示用电器消耗1度电，表中铝盘旋转600圈. 3000R/KW•h表示每消耗1kW•h的电能，表盘转3000转。对于 电子式电能表，其参数为imp/KW•h，每消耗1KW•h的电能，指示灯闪烁的次数；
（5）读数:16.6KW•h 即16.6度(注意最后一格是小数点后一位)
规律总结2：含有图像之电功率问题
1.考查与I-U图像相关的电功率计算
2.以焦耳定律和电功、电功率为考查点的计算题
3.考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用以及电功率的计算，从图象中获取有用的信息。
规律总结3：电功率动态与最值以及范围问题
1.要熟练掌握串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。
2.理解电路结构变化时欧姆定律和电功率的理解和应用，解题的关键是要能够准确的分析电路的连接情况，并且能够从图象提取有用信息。
3.灵活应用数学技巧。
规律总结4：焦耳定律及其应用问题
1.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。
2.公式：Q=I2Rt
3.当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上有电阻，根据P=I2R可知，电流越小时，在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时增大送电电压，减少电能在输电线路上的损失。
规律总结5：解决测量小灯泡电功率实验需要掌握的基础知识
［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
实验次数
发光情况
电流（A）
电压（V）
电功率（W）
1




2




3




［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。







考点一：电能
1.定义：电流所具有的能量称为电能。
2.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.测量工具：电能表。
（1）读数方法：电能表计数器前后两次读数之差，就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。
A.220V——表示电能表的额定电压。
B.10（20）A——表示电能表的额定电流为10A，在短时间内允许通过的最大电流为20A。
C.3000r/（kw·h）——表示用电1kw·h电能表转盘转3000转。
【例题1】（2021广西贵港）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；0.6
【解析】测量电流做功或消耗的电能，可以利用电能表来测量，需要注意的是电能表的最后一位是小数；通过电能表的表盘可以看出，每消耗一度电转盘转动600圈，结合题目给出的转盘转动的圈数求解消耗的电能。
电能表的读数是201.8kW·h。
若该电能表的表盘转了360转，则此时用电器消耗了
W=360r600r/kW⋅h=0.6kW⋅h
故此时用电器消耗了 0.6kW⋅h 。
考点二：电功
1.定义：电流所做的功叫电功，用符号W表示。
2.公式：W=UIt。即电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。
3.单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，符号是J。常用的电功单位是“度”也叫“千瓦时”，符号kw·h。
注意：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。
【例题2】（2019贵州黔东南）如图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30Ω，R2＝10Ω．当闭合开关S1、S，断开S2时，电流表的示数为0.4A。

（1）求电源电压；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，求电流表的示数；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，求整个电路消耗的电能。
【答案】（1）电源电压为12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电流表的示数为1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，整个电路消耗的电能为1920J。
【解析】（1）当闭合开关S1、S，断开S2时，电路为R1的简单电路，电流表测通过的电流，
由I＝可得，电源电压：
U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电路为R2的简单电路，电流表测通过的电流，
则电流表的示数：
I2＝＝＝1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，R1与R2并联，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过R1、R2的电流不变，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流：
I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，
通电100s整个电路消耗的电能：
W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。
考点三：电功率
1.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.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.物理意义：电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。
4.单位：瓦，千瓦，且1KW=10W
【例题3】（2021浙江丽水）智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶(图甲)，某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低”三种温挡的调节，其中低温挡的功率为20瓦，电阻R2为1210欧。

（1）座圈加热时，把电能转化为______ 能；
（2）当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的______ ；

（31千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时？
（4）该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少？
【答案】(1)内；(2)C；(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作50小时；
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为40W。
【解析】(1)座圈加热时，把电能转化为内能；
(2)当开关S1闭合、S2接a时，两电阻并联。
图A为R1的简单电路，图B为两电阻串联的电路，图C为两电阻并联的电路，故该座圈的电路相当于下列选项中的C；
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作的时间t=WP低温=1kW⋅h20×10−3kW=50h；
(4)当开关S1闭合、S2接a时，两电阻并联。总电阻最小，根据P=UI=U2R可知此时总功率最大，为高温挡，
只闭合S1时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，根据P=UI=U2R可知此时总功率较大，为中温挡，
当开关S1闭合、S2接b时，两电阻串联。总电阻最大，根据P=UI=U2R可知此时总功率最小，为低温挡；
该座圈处于低温挡时，电路的总电阻R串=U2P低温=(220V)220W=2420Ω，则R1=R串−R2=2420Ω−1210Ω=1210Ω，
该座圈处于中温挡工作时的电功率P中温=U2R1=(220V)21210Ω=40W。
考点四：额定功率与实际功率
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。
【例题4】（2021贵州黔东南州）如图所示，电源电压恒为4.5V，电流表的量程为“0~0.6A”，电压表的量程为“0~3V”，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样（设灯丝电阻不变），滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。闭合开关，在保证电路安全的情况下，移动滑片P的过程中，下列正确的是（　　）

A. 电流表的示数最大为0.6A B. 滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω
C. 灯泡消耗的最小电功率为0.12W D. 电路消耗的最大功率为2.7W
【答案】B
【解析】从图中可以看，开关闭合后，根据电流的流法可知，这是一个串联电路，灯泡L和滑动变阻器R串联在电路中，电压表并联在灯泡L两端，电流表测串联电路的电流。
A．假设电流表的示数最大为0.6A，这时串联电路的电流是0.6A，流过灯泡L的电流是0.6A，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样，并且设灯丝电阻不变，根据电功率的推导式可知，灯泡L的电阻

灯泡L的电阻是5Ω；根据欧姆定律的变换式可知，灯泡L的电压

这时灯泡L的电压是3.0V，但是灯泡L标有“2.5V”字样，即额定电压是2.5V，这是最大电压，不能超过这个电压，那么灯泡L的电压不能是3.0V，假设不成立，电流表的示数最大不能为0.6A，故A错误；
B．假设滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω，由A解析可知，灯泡L的电阻是5Ω，电源电压恒为4.5V，电路中的电流

这时灯泡L的电压

这时灯泡L的电压是额定电压，灯泡安全工作，这也是滑动变阻器接入电路的最小电阻，不能再小，否则灯泡不能安全工作，故B正确；
C．根据电功率的推导式可知，灯泡L的电阻不变，当流过灯泡L的电流最小时，灯泡的电功率最小，即要求串联电路的电流最小，从图中可以看到，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路的电流最小，即

这时灯泡L的电压

灯泡不会出现安全问题，电压表也没有安全问题，电路的电流是0.18A，电流表也没有安全问题，没有超过滑动变阻器R的最大电流1A，电路是安全的，0.18A是电路的最小电流值，是允许存在的，不能再小了，灯泡L的电阻是5Ω，根据电功率的推导式可知，灯泡消耗的最小电功率

灯泡消耗的最小电功率是0.162W，不是0.12W，故C错误；
D．由B解析可知，滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω，这时电路的总电阻最小，电路的电流最大，大小是0.5A，电源电压恒为4.5V，根据电功率的公式可知，电路消耗的最大功率

电路消耗的最大功率是2.25W，不是2.7W，故D错误。
考点五: 焦耳定律
1.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.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
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。
4.实例：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。
5.电功与电热的对比

【例题5】 （2021广东省）如图是探究电流通过导体产生的热量与______ 关系的实验装置。实验中用U形管内液面的______ 反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器______ (选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。

【答案】电流  高度差  甲
【解析】(1)装置中乙容器中两个5Ω的电阻并联后再与甲容器中一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，乙容器中两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系；
(2)据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量的多少，这种研究方法叫转换法；
(3)根据Q=I2Rt可知，在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多，由(1)可知通过容器甲内电阻丝的电流较大，故其产生的热量较多。

《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.（2021齐齐哈尔）在如图所示的电路中，电源电压保持不变。当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右移动时，下列说法中正确的是( )



A. 电流表示数减小，电压表示数增大
B. 电流表示数减小，电压表示数不变
C. 电路总电阻减小，电路总功率增大
D. 电流表示数不变，电压表示数不变
【答案】D
【解析】由图可知，R1和R2并联，电压表测量电源的电压；电流表测量R1的电流；
滑片向右移动时，由于电源电压不变，则电压表示数不变；因并联电路中各支路互不影响，所以通过R1的电流不变，即电流表示数不变，故D正确，AB错误；
当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，并联电路的总电阻变大；根据P=U2R可知，总功率变小，故C错误。
2.（2021广西贵港）如图所示的电路，灯L标有“6V  3.6W”字样，电源电压保持不变。当闭合开关S，滑动变阻器R的滑片P移到最右端时，灯L正常发光；滑片P移到最左端时，电压表示数为3.6V。假设灯丝电阻不受温度影响，下列四个结论正确的是（   ）

①灯L正常发光时的电阻为12Ω
②电源电压为6V
③滑动变阻器的最大阻值为20Ω
④电路消耗的总功率的变化范围为1.44～3.6W
A. ①②  B. ②④   C. ②③     D. ③④
【答案】 B
【解析】分析电路结构，小灯泡和滑动变阻器是串联关系，明确电流表和电压表的测量对象，滑动变阻器接入电路中的电阻越大，电路中的电流越小，分得的电压越大，小灯泡分得的电压越小，整个电路的功率越小，结合欧姆定律求解电路中的电流和电压变化范围，利用功率公式P=UI求解功率即可。
①灯L正常发光时的电阻为 R=U2P=(6V)23.6W=10Ω
故①错误；
②当闭合开关S，滑动变阻器R的滑片P移到最右端时，此时只有灯泡接入电路，故灯L正常发光，电源电压为6V，故②正确；
③滑片P移到最左端时，电压表示数为3.6V，滑动变阻器的阻值最大，此时灯泡的两端的电压为 UL=U−U1=6V-3.6V=2.4V
则电流为 I=UR=2.4V10Ω=0.24A
最大阻值为 R=UI=3.6V0.24A=15Ω
故③错误；
当滑动变阻器全部接入时，电流最小，电路消耗的最小总功率的为 P=UI=6V×0.24A=1.44W
当小灯泡正常发光时，总电功率最大，最大为3.6W，故④正确。
3. （2021哈尔滨）如图，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.2A，电路通电时间为3min.下列说法中不正确的是（　　）

A. 电源电压为6V B. 电阻R2的阻值为30Ω
C. 电路的总功率为3W D. 这段时间电路消耗的电能为9J
【答案】D
【解析】A．电阻R1与R2并联，电源电压等于R1两端的电压

故A正确，不符合题意；
B．电阻R2的阻值

故B正确，不符合题意；
C．电路的总功率为

故C正确，不符合题意；
D．这段时间电路消耗的电能

故D错误，符合题意。
4.（2021江苏扬州）如图所示电路，电源电压保持6V不变，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R2为5Ω，电压表示数为U1，R2的电功率为P2，电流表示数为I，闭合开关后，移动滑片P，下列图像可能正确的是（　　）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】如图，两个电阻串联，电压表测滑动变阻器R1两端的电压，电流表测电路中的电流；
AB．R1为滑动变阻器最大阻值为15Ω时，电流最小，

对应电压表的读数

图中对应的点应该为(0.3A，4.5)；
当滑动变阻器阻值为0时，电流最大，最大电流为

在图中对应的点应改为(0，1.2)；A图中对应点(0，6V)不应在图像上，B图中(0.3，5)不应在图像上，故A错误，故B错误；
CD．R2的最小功率

R2的最大功率

以上图像上的点均正确，由公式可知，P与I2成正比，图像应为二次函数图像的一部分，故C错误；D正确。
5.（2021河北）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器R2的最大阻值与R1的阻值均为R0，a、b、c分别为电阻（阻值均为R0）、电流表、电压表其中之一，且不相同。当S1、S3闭合时，移动滑片P，电路中消耗的功率始终为I02R0，下列有关说法正确的是（　　）

A. b一定是电流表，c一定是电压表
B. 开关都闭合时，电路消耗功率为2I02R0
C. 只闭合S1，若b为电压表，P向右移动，b的示数可能变小
D. 将a、c互换，开关都闭合时，电路中的电流可能为3I0
【答案】BD
【解析】A．当S1、S3闭合时，电阻R1开路。移动滑片P，电路中消耗的功率始终为I02R0，说明此时电路中滑动变阻器被短路，故c一定是电流表。若a是电压表，则整个电路相当于开路，故不符合题意，因此a是电阻，b是电压表，故A错误；
B．开关都闭合时，电阻与R1并联，滑动变阻器被短路，电路的总电阻为

电路中的电流

电路消耗功率为

故B正确；
C．只闭合S1，电阻R1开路，滑动变阻器 R2与电阻串联。若b为电压表，电压表测量滑动变阻器R2电压，P向右移动，R2接入的阻值变大，b的示数会变大，故C错误；
D．将a、c互换，开关都闭合时，电阻R1被短路，电阻与滑动变阻器R2并联，当动变阻器R2接入的电阻为 时，电路中的电流为3I0，故D正确。
6.（2021江苏泰州）A、B两只灯泡的额定电压均为6V，通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示，下列选项正确的是（　　）

A. A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B. 将两灯并联接在3V的电源两端，A、B两灯的实际功率之比为2：1
C. 将两灯串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，电源两端电压为9V
D. 将5Ω的电阻与B灯串联接在6V的电源两端，该电阻消耗的功率为0.8W
【答案】D
【解析】A．由图可知，电流增大，电压变大，曲线的斜率变大，说明电阻变大，故两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而增大，故A错误；
B．将两灯并联接在3V的电源两端，两灯电压都是3V，A电流0.7A，B电流0.3A，所以A、B两灯的实际功率之比为

故B错误；
C．使B灯恰好正常发光，所以B电压6V，电流0.5A，此时A电压2V，两灯串联，电源电压为
U=6V+2V=8V
故C错误；
D．如果电阻功率为0.8W，则电阻分压为

电源电压6V，B分压为4V，此时电流0.4A，流过电阻电流为

故电阻功率确实为0.8W，故D正确。
7．（2021内蒙古通辽）如图甲所示，电源电压不变，小灯泡的额定电压为3V。第一次只闭合S1、S3，将滑动变阻器R的滑片从最下端滑到最上端，第二次只闭合开关S2，将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑到中点时，电压表V2的示数为1.5V，滑到最上端时，小灯泡正常发光。图乙是两次实验中电流表A与电压表V1、V2示数关系图象，下列说法正确的是（　　）

A．小灯泡的额定功率为0.75W
B．定值电阻R0的阻值为12Ω
C．滑动变阻器R的最大阻值15Ω
D．两次实验中，电路最小功率为0.36W
【答案】ACD
【解析】第一次只闭合开关S1、S3，定值电阻与变阻器串联，电压表V1测电源电压，电流表测电路的电流，当变阻器R的滑片滑至最上端时，为定值电阻的简单电路，因电压表V1测电源电压，故V1示数保持不变；第第二次只闭合开关S2，灯与变阻器串联，电压表电压表V1测电源电压，V2测灯的电压，电流表测电路的电流，将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑至中点再滑至最上端时，变阻器连入电路的电阻逐渐变小，最后为0，由欧姆定律，电路的电流变大，灯的电压变大，故图中左边的曲线表示电流表A与电压表V2示数关系的图像，竖线表示电流表随V1的变化关系：
A、小灯泡的额定电压为3V，在第二次操作中，滑片滑至最上端时，因灯正常发光，故电源电压为3V，由图知，此时的电流最大为0.25A，故灯的额定功率：
P＝UI＝3V×0.25A＝0.75W，A正确；
B、在第一操作中，滑片从最下端滑至最上端时，V1的示数不变，为定值电阻的简单电路，此时电路的电流应最大，由图中竖线可知，电路的最大电流为0.3A，由欧姆定律，
R0＝＝＝10Ω，B错误；
C、在第二次操作中，滑片在中点时，由串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路的电阻：
R滑中＝＝＝7.5Ω，故滑动变阻器R的最大阻值为15Ω，C正确；
D、由乙图知，第一次操作中电路的最小电流小于第二次操作中电路的最小电流，在第一次操作中，当滑片滑到最下端时，电路的电阻最大，由串联电阻的规律和欧姆定律，电路的最小电流：
I小1＝＝＝0.12A，
两次实验中，电路的最小功率为：
P小1＝I小1×U＝0.12A×3V＝0.36W，D正确。
8.（2020江苏连云港）如图甲所示电路中，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下列说法正确的是（　　）

A. 电源电压为3V B. 电压表的最大示数为2V
C. 整个电路功率变化了0.1W D. 电流表的示数变化了0.4A
【答案】D
【解析】ABD．由图可知，当P在最左端时，R1全部接入电路并与R串联，电压表测R1两端的电压，由图乙可知，变阻器的最大阻值是20Ω，其对应的功率是0.8W，由串联分压可知变阻器两端的电压最大，电压表的最大示数
U最大=
最小电流
I最小==0.2A
当变阻器接入电路的电阻为R时，其消耗的电功率最大
P=I2R=
当R=R1=10Ω
时，其电功率最大，由图可知变阻器的最大功率0.9W，通过电路的电流
I==0.3A
电源电压
U=I(R+R1)=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V
当变阻器的滑片滑动到阻值最小处，只有R接入电路，电路中最大电流
I最大==0.6A
电流表的示数变化了
ΔI=I最大-I最小=0.6A-0.2A=0.4A
故AB错误，D正确；
C．整个电路功率的变化量
ΔP=UΔI=6V×0.4A=2.4W
故C错误
9.（2020天津）图所示电路中，灯泡L上标有“6V9W”字样，闭合开关S后，灯泡正常发光，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，若U1∶U2=2∶3，则（　　）

A. 电源电压是15V B. 电阻R的阻值是6Ω
C. 灯泡L中的电流是1.5A D. 电阻R消耗的功率是6W
【答案】ABC
【解析】A．由电路图知，灯泡L与电阻R串联，电压表V1测灯泡L两端的电压，V2测电阻R的电压，闭合开关后，灯泡正常发光，则灯泡两端的电压U1为6V，而U1∶U2=2∶3，所以电阻两端的电压U2=9V
那么电源电压U=U1+U2=6V+9V=15V
故A符合题意；
BC．闭合开关后，灯泡正常发光，则电路中的电流

电阻R的阻值

故BC符合题意；
D．电阻R消耗的功率
P=U2I=9V×1.5A=13.5W
故D不符合题意。
10.（2020湖北武汉）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，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，根据公式可得，整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻、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、串联的简单电路，电压表测电压，电流表的示数是I1，此时有
当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电路为、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

已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1，则

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、并联的电路，电流表的示数是I2，则有

整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻、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

电路总电阻

此时电路消耗的最小功率为

故ACD不符合题意，B符合题意。
二、填空题（每空1分，共24分）
1. （2021齐齐哈尔）如图所示的电能表，在某段时间内转盘转了1800转，则此段时间内接在这个电能表上的用电器消耗的总电能是______ kW⋅h，此电能表允许接入用电器的最大总功率是______ W。

【答案】0.6  4400
【解析】(1)3000r/(kW⋅h)表示每消耗1kW⋅h电能，电能表转盘转过3000转，
所以，电能表转盘转1800转时，用电器消耗的电能：
W=18003000kW⋅h=0.6kW⋅h；
(2)由图可知，电能表的工作电压是220V，平时工作允许通过的最大电流是20A，
此电能表允许接入用电器的最大总功率：
P=UI=220V×20A=4400W；
2.（2021黑牡鸡朝鲜族）小明家的电子式电能表表盘上标有“3200imp/（kW•h）”字样。11月底的示数为，12月底的示数为，则他家12月份消耗的电能是 ______kW•h。为测电暖器实际消耗的功率，小明将标有“220V 1000W”字样的电暖器单独接入自家电路中，观察电能表上的指示灯在1min闪烁48次，则电暖器消耗的实际功率是 ______W。
【答案】 108 900
【解析】他家12月份消耗的电能是

由于电能表的标号是“3200imp/（kW•h）”字样，其含义是闪烁3200次，相当于消耗，则现在闪烁48次所消耗的电能为
W==5.4×104J
故电暖器消耗的实际功率是
==900W
3.（2021哈尔滨）如图所示，某电熨斗重力为12N，放在水平桌面上，它与桌面的接触面积为0.01m2，则它对桌面的压强为______Pa；若电熨斗电阻为55Ω，通过的电流为4A，则其工作200s产生的热量为_______J。

【答案】
【解析】电熨斗对桌面的压强为

电熨斗产生的热量为

4．（2021四川绵阳）如图所示是某工厂两种照明方式的电路图，灯泡L1和L2的规格均为“220V 40W”。闭合开关S1、S2，满足夜间正常照明需要；闭合开关S1、断开S2，满足夜间多区域照明需要。电源电压恒为220V，灯泡电阻变化忽略不计。正常照明与多区域照明L1中的电流之比为 　　；正常照明10h消耗的电能比多区域照明10h消耗的总电能多　　kW•h。

【答案】2：1；0.2。
【解析】（1）由题知灯泡L1和L2的规格均为“220V 40W”，则两灯的电阻为：，
闭合开关S1、S2，满足夜间正常照明需要，此时电路为L1的简单电路，此时通过L1的电流为：；
闭合开关S1、断开S2，满足夜间多区域照明需要，此时电路为L1和L2的串联电路，此时通过L1的电流为：，则正常照明与多区域照明L1中的电流之比为：；
（2）当闭合开关S1、S2时，正常照明10h消耗的电能为：
W＝Pt＝40W×10×3600s＝1.44×106J，
闭合开关S1、断开S2时，区域照明10h消耗的总电能为：
＝J，
W﹣W′＝1.44×106J﹣0.72×106J＝0.72×106J＝0.2kW•h，则正常照明10h消耗的电能比多区域照明10h消耗的总电能多0.2kW•h。
5.（2021齐齐哈尔）如图所示的电路中，L1标有“6V 3W”字样，L2标有“3V 3W”字样，闭合开关后，两灯均发光，此时两电压表示数之比为U1：U2= ______ ；若两灯并联后接入3V电路中，则L1、L2两灯的实际电功率之比为P1：P2= ______ (忽略温度对灯丝电阻的影响)。

【答案】5：1  1：4
【解析】根据P=UI=U2R可知L1的电阻R1=UL12PL1=(6V)23W=12Ω，L2的电阻R2=UL22PL2=(3V)232=3Ω；
闭合开关后，两灯串联，电压表V1测量电源电压，电压表V2测量L2两端的电压，且串联电路中电流处处相等，
根据欧姆定律的变形式U=IR可知，此时两电压表示数之比为
U1：U2=I(R1+R2)IR2=R1+R2R2=12Ω+3Ω3Ω=51=5：1；
若两灯并联后接入3V电路中，根据并联电路的电压特点可知两灯两端的电压都为3V，
根据P=UI=U2R可知L1、L2两灯的实际电功率之比为P1：P2=U2R1U2R2=R2R1=3Ω12Ω=14=1：4。
6.（2021齐齐哈尔）如图所示的电路中，接通电源，通电一段时间后，______ 侧U形管液面高度的变化较大(选填“左”或“右”)。如果通过甲容器中电阻丝的电流是2A，则乙容器中电阻丝在1min内产生的热量是______ J。

【答案】左  300
【解析】如图，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联，串联电路各处电流相等，所以右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右=I左，
两个5Ω的电阻并联，并联电路干路电流等于各支路电流之和，即I左=I内+I外，比较可知I左>I内；
两瓶中的电阻值相等(均为5Ω)，通电一段时间后，由于瓶中电阻相同、通电时间相同、I左>I内，所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，左瓶内电阻丝产生的热量多，则左侧U形管液面高度的变化较大；
并联电路各支路两端电压相等，两个5Ω的电阻并联，由欧姆定律可得I内=I外，则I内=12I左=12×2A=1A，
乙容器中电阻丝在1min内产生的热量：Q=I内2Rt=(1A)2×5Ω×60s=300J。
7.（2021江苏南京）如图所示，电源电压恒定，R1=12Ω，R2=5Ω，滑动变阻器R3的规格是“20Ω 1.5A”，电流表A1、A2的量程都是0～3A，电压表的量程是0～15V，（1）只闭合开关S，移动滑片，当电流表A2的示数为0.8A时，电压表示数为8V，则电源电压是______V，变阻器接入电路的电阻是______；（2）将滑片移到最右端，闭合所有开关，电流表A1、A2的示数之比是______，1min内R1产生的热量为______J，为保证电路安全，变阻器接入电路的阻值范围是______Ω。

【答案】 ①. 12 ②. 10Ω ③. 5∶8 ④. 720 ⑤.
【解析】（1）[1]当只闭合开关S时，R2和R3串联，电流表A2测电路中的电流，电压表测R3的电压，此时R2的电压为

电源电压为

[2]滑动变阻器接入电路的电阻为

（2）[3]将滑片移到最右端，闭合所有开关，此时R2被短路，R1和R3并联，电压表测电源电压，电流表A1测R1电流，电流表A2测干路电流，电流表A1的示数为

流过滑动变阻器的电流为

电流表A2的示数为

电流表A1、A2的示数之比是

[4]1min内R1产生的热量为

[5]干路电流最大为3A，滑动变阻器R3的规格是“20Ω 1.5A”滑动变阻器的电阻最小为

滑动变阻器的范围为。
8.（2021长春）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。
9．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），电流表示数为　 　A，通电1min电路中产生的热量为　 　J。

【答案】0.7；168。
【解析】
由图知R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光，
所以U＝UR＝UL＝4V，
由P＝UI可得通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，
由欧姆定律可得通过R的电流：IR＝＝＝0.2A，
由并联电路的电流特点可得电流表示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；
通电1min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。
10.（2019福建）如图电路，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动过程中，示数减小的电表是　 　（选填“A”“V1”或“V2”电路的总功率　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。

【答案】V1；增大。
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
将滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动过程中，R1接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，
由I＝可知，电路中的电流变大，即电流表A的示数变大，
由U＝IR可知，R2两端的电压变大，即电压表V2的示数变大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R1两端的电压变小，即电压表V1的示数变小，
综上可知，示数减小的电表是V1；
电源电压不变，电路中的电流变大，由P＝UI可知，电路的总功率增大。
三、综合应用计算题（2小题，共28分）
1.（12分）（2021贵州安顺）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

2.（16分）（2021贵州黔东南州）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= kWh=0.04 kWh
电热水壶的实际功率
P===0.8 kW
即电路消耗的实际功率是0.8 kW。
四、实验探究题（共18分）
1. （9分）(2021甘肃威武)小王用如图甲所示的实验装置测量额定电压为 2.5V 的小灯泡电功率时，电源电压为 3V ，若所用器材均能满足实验需要。
（1）用笔画线替代导线，将实物电路连接完整；

（2）连接电路时，开关要________（选填“断开”或“闭合”）；滑动变阻器滑片应该移到连入电路阻值________位置；
（3）实验过程中，当电压表示数为 2.5V 时小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电流表的示数为________A，小灯泡正常发光时的电阻为________ Ω ，小灯泡的额定功率为________W；
（4）小王受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率。在老师的帮助下通过实验得到该LED的 I−U 图像如图丙所示，由图像可知LED灯的电阻随电压的增大而________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。查阅资料知道该LED的额定电压为 3V ，结合图像可得该LED的额定功率为________W。
【答案】 （1）
（2）断开；最大（3）0.3；8.33；0.75（4）减小； 0.072
【解析】（1）滑动变阻器串联，一上一下，故用一根导线连接开关的右边接线柱和滑动变阻器下面的接线柱，用一根导线接在滑动变阻器上方的接线柱和电流表的正0.6A的接线柱即可，电压表并联在灯泡上，用一根导线接在灯泡的右端的接线柱，另外一端接在正3接线柱，再用一根导线接在灯泡的左端和电压表负接线柱上，故如图所示：
（2）为了保护电路，需要断开开关；为了保护电路，滑动变阻器滑片应该移到连入电路阻值最大处。
（3） 由图乙可知，分度值为0.02A，选择小量程，故读数为0.3A；小灯泡正常发光时的电阻为 R=UI=2.5V0.3A=8.33Ω
故小灯泡正常发光时的电阻为 8.33Ω ；小灯泡的额定功率为 P=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
故小灯泡的额定功率为 0.75W 。
（4）当电压为2.5V，电流为8mA，合计为0.008A，则此时的电阻为 R=UI=2.5V0.008A=312.5Ω
当电压为3V时，此时的电流为24mA，此时的电阻为 R'=UI=2.5V0.024A=104.17Ω
故当电压变大时，电阻变小；结合图像可得该LED的额定功率为
P=UI=3V×0.024A=0.072W
故图像可得该LED的额定功率为 0.072W 。
2. （9分）（2021广西贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。

实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；_______

（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容_______水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，则a液体的比热容为________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。
【答案】 （1）

（2）电流相等；温度计的示数变化
（3）质量；小于
（4）大于；不成
（5）相同；I2RtmΔt
【解析】（1）变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：

（2）图1中，两个电阻丝串联，通过它们的电流相等，通电时间相等。
[3]根据转换法知，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的。
（3）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体。
因煤油比水具有较小的比热容，故用煤油比用水更容易看出温度的变化。
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；所以用电阻丝R1加热的煤油，温度升高Δt1′大于2Δt1 ， 该实验说明电流产生的热量与电流不是正比例关系。
（5）在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值相等的电阻丝，可以探究两种不同液体的吸热性质。
电阻丝产生的热量Q=I2Rt，不计热量损失，液体吸收的热量Q吸=Q=cmΔt
则c= QmΔt=I2RtmΔt