?專題06 電功率



知識(shí)點(diǎn)一、電能 電功
1．電能
（1）產(chǎn)生過程：其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。
（2）利用：通過用電器將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能。
（3）單位：國際單位是焦耳（J），常用單位是千瓦時(shí)（kW·h）。
（4）計(jì)量：用電能表來計(jì)量，計(jì)算方法是把計(jì)數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)。在表盤上的參數(shù)，只是用電量的累計(jì)度數(shù)。

2．電功
（1）定義：有多少電能發(fā)生了轉(zhuǎn)化或者消耗了多少電能我們就說電流做了多少功。即：電流做了多少功，我們就說消耗了多少電能。
（2）計(jì)算：
A．基本公式：研究表明，電流在某段電路上所做的功，等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時(shí)間的乘積。表達(dá)式：W=UIt。
B．推導(dǎo)公式（只用于純電阻電路）：，W=I2Rt。
知識(shí)點(diǎn)二、電功率
1．電功率及其測(cè)量
（1）定義：電功率是表示用電器消耗電能快慢的物理量。
（2）單位：瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，用符號(hào)W表示。1kW=1000W。
（3）計(jì)算公式：電功率等于電功與時(shí)間之比，即，P=UI。
推導(dǎo)公式：P=I2R，，。（純電阻電路可以任選公式，非純電阻電路只能用基本公式。其中，對(duì)非純電阻電路，可以用P=I2R來計(jì)算用電器的發(fā)熱功率）
（4）測(cè)量電功率：用電功表，通過測(cè)量出用電器兩端的電壓和通過用電器的電流，用P=UI來計(jì)算。
（5）1kWh=3.6106J。
2．額定電壓 ?額定功率
（1）用電器上標(biāo)明的電壓（或功率）叫做額定電壓（或額定功率），用U額（或P額）表示。
（2）用電器上實(shí)際工作時(shí)的電壓（或功率）叫做實(shí)際電壓（或?qū)嶋H功率），用U實(shí)（或P實(shí)）表示。
（3）當(dāng)U額=U實(shí)，P額=P實(shí)時(shí)，用電器才能正常工作。當(dāng)U額>U實(shí)，P額>P實(shí)時(shí)，用電器不能正常工作。當(dāng)U額I2，故AB錯(cuò)誤；
由Q＝I2Rt可知,通電時(shí)間相同時(shí)，I1>I2,R1＝R2＝5Ω，所以左側(cè)電阻產(chǎn)生的熱量較多，密閉空氣吸收熱量后，體積不變，壓強(qiáng)變大，左側(cè)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓的差值較大，A測(cè)玻璃管液面較高。
故選D。
3．（2022·江蘇宿遷·中考真題）如圖所示電路，電源電壓恒為6V，電流表量程為0~0.6A，電壓表量程為0~3V，滑動(dòng)變阻器R規(guī)格為“20Ω??1A”，定值電阻R0的規(guī)格為“10Ω??0.5A”。為了保證電路安全，閉合開關(guān)后在滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)過程中，下列說法正確的是（　?。?br />
A．變阻器R接入電路阻值變化范圍為2Ω~20Ω
B．電流表示數(shù)允許變化范圍是0.2A~0.5A
C．電路消耗的最小電功率為1.2W
D．電阻R0消耗的最小電功率為0.9W
【答案】D
【解析】A．定值電阻與變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器的電壓，電流表測(cè)電路的電流。因?yàn)殡妷罕砹砍虨?~3V，當(dāng)電壓表示數(shù)3V時(shí)，定值電阻R0分擔(dān)電壓

電路中電流為

可求出滑動(dòng)變阻器接入電路中最大阻值為

故A錯(cuò)誤；
B．定值電阻R0的規(guī)格為“10Ω??0.5A”，所以電路中最大電流為0.5A，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中最大阻值為10Ω時(shí)，電路中電流最小為

故B錯(cuò)誤；
C．電路中電流最小為0.3A時(shí)，電路消耗的電功率最小為

故C錯(cuò)誤；
D．電路中電流最小為0.3A時(shí)，電阻R0消耗的最小電功率

故D正確。
故選D。
4．（2022·山東濟(jì)寧·中考真題）如圖是額定電壓均為220V的燈泡L1和L2的U﹣I圖像。下列分析不正確的是（　?。?br />
A．當(dāng)L1兩端的電壓為100V時(shí)，其實(shí)際功率為20W
B．當(dāng)通過L2的電流為0.45A時(shí)，其1min消耗的電能為4320J
C．將L1、L2串聯(lián)，若L1兩端的電壓為40V，則L2的功率為8W
D．將L1、L2并聯(lián)，若通過L2的電流為0.5A，則L1的功率為66W
【答案】C
【解析】A．當(dāng)L1兩端的電壓為100V時(shí)，根據(jù)圖像可知，通過L1的電流為0.2A，其實(shí)際功率為
P1=U1I1=100V×0.2A=20W
故A正確，A不符合題意；
B．當(dāng)通過L2的電流為0.45A時(shí)，根據(jù)圖像可知，L2兩端的電壓為160V，其1min消耗的電能為
W=U2I2t=160V×0.45A×60s=4320J
故B正確，B不符合題意；
C．將L1、L2串聯(lián)，若L1兩端的電壓為40V，由圖像可知，通過燈泡L1的電流為0.1A，串聯(lián)電路電流處處相等，通過燈泡L2的電流也為0.1A；由圖像可知，此時(shí)燈泡L2兩端的電壓為20V，則L2的功率為
P2=U'2I'2=20V×0.1A=2W
故C錯(cuò)誤，C符合題意；
D．將L1、L2并聯(lián)，若通過L2的電流為0.5A，由圖像可知，L2兩端的電壓為220V，并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，燈泡L1兩端的電壓也為220V；由圖像可知，通過L1的電流為0.3A，則L1的功率為
P'1=U'1I'1=220V×0.3A=66W
故D正確，D不符合題意。
故選C。
5．（2022·浙江浙江·中考真題）導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)需要“動(dòng)力”的推動(dòng)，圖中用高度差形象地表示了由電池提供的這種推動(dòng)作用，那么高度差表示的量是（　?。?br />
A．電流 B．電阻 C．電壓 D．電功
【答案】C
【解析】導(dǎo)線中自由電子的定向移動(dòng)會(huì)形成電流，而自由電子的定向移動(dòng)需要“動(dòng)力”的推動(dòng)，電壓是形成電流的原因，圖中用高度差形象地表示了由電池提供的這種推動(dòng)作用，所以高度差表示的量是即為電壓，與電流做功的多少?zèng)]有關(guān)系。故ABD不符合題意，C符合題意。
故選C。
6．（2022·江蘇南通·中考真題）節(jié)約能源，人人有責(zé)。不提倡的做法是（　　）
A．用節(jié)能燈代替白熾燈照明；
B．私家車代替公交車出行
C．離開教室，人走燈滅
D．夏天空調(diào)溫度調(diào)得不要太低
【答案】B
【解析】A．用節(jié)能燈代替白熾燈節(jié)約電能，光照效果好，故A不符合題意；
B．私家車代替公交車出行，增加碳排放和能源的消耗，故B符合題意；
C．離開教室，人走燈滅，減少不必要的消耗，節(jié)約電能，故C不符題意；
D．夏天空調(diào)溫度調(diào)得過低，會(huì)使得功率增大，消耗電能較多，浪費(fèi)能源，所以調(diào)得不要太低可以節(jié)約電能。故D不符合題意。
故選B。
7．（2022·四川廣安·中考真題）如圖所示，電源電壓6V不變，電阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，當(dāng)開關(guān)S接到點(diǎn)2時(shí)，電壓表示數(shù)為________V；當(dāng)開關(guān)S轉(zhuǎn)換到點(diǎn)1時(shí)，在10s內(nèi)電流所做的功為________J。

【答案】???? 2???? 36
【解析】[1]從圖可知，當(dāng)開關(guān)S接到點(diǎn)2時(shí)，電阻R1和R2串聯(lián)，因?yàn)镽1=10Ω，R2=20Ω，所以電路中的總電阻
R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω
而電源電壓為U=6V，所以電路中的電流為

則電阻R1兩端的電壓為
U1=IR1=0.2A×10Ω=2V
[2]當(dāng)開關(guān)S轉(zhuǎn)換到點(diǎn)1時(shí)，電路中只有電阻R1，因?yàn)閠=10s，所以電流所做的功為

8．（2022·遼寧朝陽·中考真題）如圖所示電路中，電源電壓恒為4.5V，燈L標(biāo)有“3V　0.9W”，滑動(dòng)變阻器R上標(biāo)有“30Ω　1A”的字樣，電壓表量程為0~3V，電流表的量程為0~0.6A，則燈泡正常工作時(shí)的電流為__________A，此時(shí)通電1min滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量為__________J。為了保證電路中各元件安全工作，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍是__________Ω（燈絲電阻保持不變）。

【答案】???? 0.3???? 27???? 5~20
【解析】[1]燈L標(biāo)有“3V　0.9W”， 則燈泡正常工作時(shí)的電流

[2]當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，電路中電流為0.3A，滑動(dòng)變阻器的電壓

此時(shí)通電1min滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量

[3]當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，電路中電流為0.3A，所以電路中電流不能超過0.3A，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值

電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，電壓表量程為0~3V，則U滑最大=3V，此時(shí)燈泡的電壓為1.5V，燈L標(biāo)有“3V　0.9W”， 則燈泡阻值

此時(shí)電路中電流

則此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值

所以滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為5~20Ω。
9．（2022·江蘇揚(yáng)州·中考真題）如圖1所示，將阻值為R0=5Ω，R1=10Ω，R2=15Ω的3段電阻絲分別浸沒在質(zhì)量和初溫均相同的煤油中，可以通過比較___________來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。按圖2連接電路，將S置于1，通電1分鐘，A、B兩溫度計(jì)示數(shù)分別升高和，R1的功率為P1，則___________（選填“>”、“
【解析】[1]如圖1所示，若通電，根據(jù)焦耳定律得產(chǎn)生的熱量，被煤油吸收，使煤油溫度升高。根據(jù)得質(zhì)量相同的煤油，升高的溫度不同，吸收的熱量不同，所以可以通過比較溫度計(jì)示數(shù)升高的多少來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。
[2]按圖2連接電路，將S置于1，R0與R1串聯(lián)，則通過R0與R1的電流相同，設(shè)電源電壓為U，通電1分鐘，根據(jù)焦耳定律和歐姆定律得，電阻R0產(chǎn)生的熱量

電阻R1產(chǎn)生的熱量

因?yàn)镽0=5Ω，R1=10Ω，即

所以

在根據(jù)得，A、B兩溫度計(jì)示數(shù)分別升高

[3]按圖2連接電路，將S置于1，R1的功率為
①
斷開S，待煤油溫度降到初溫，將S置于2，通電1分鐘，R0與R2串聯(lián)，則通過R0與R2的電流相同，根據(jù)焦耳定律和歐姆定律得，電阻R0產(chǎn)生的熱量

因?yàn)?br />

即

所以

A溫度計(jì)示數(shù)升高，則

[4]R2的功率為
②
由①②解得

10．（2022·遼寧遼寧·中考真題）圖甲是最大功率為1000W的電煎鍋，它分為高、中、低三擋。圖乙是其簡(jiǎn)化電路圖，S為總開關(guān)，S0為調(diào)擋開關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)S0可將開關(guān)調(diào)至1、2、3位置。R1、R2、R3為發(fā)熱電阻且阻值相等。求：
（1）電煎鍋的中擋電功率；
（2）將電煎鍋調(diào)至中擋煎制食物時(shí)，3分鐘可將50g食物從4℃加熱至139℃，電煎鍋加熱食物的效率?！臼澄锏谋葻崛萑?.0×103J/（kg℃）】

【答案】（1）500W；（2）30%
【解析】解：（1）當(dāng)S閉合，S0接1時(shí)，R1、R2、R3串聯(lián)，處于低溫?fù)?；?dāng)S0接2時(shí)，R2、R3串聯(lián)，處于中溫?fù)?；?dāng)S0接3時(shí)，只有R3工作，處于高溫?fù)?。根?jù)
P=UI和
可知，電阻為

電煎鍋的中擋電功率

（2）食物吸收的熱量
Q吸＝cmt＝4.0×103J/(kg℃)×50×10-3kg×(139℃-4℃)＝2.7×104J
消耗的電能
W＝P中t＝500W×3×60s＝9×104J
電煎鍋加熱食物的效率

答：（1）電煎鍋的中擋電功率為500W；
（2）將電煎鍋加熱食物的效率為30%。

一、單選題
1．（2022·江西吉安·九年級(jí)期末）根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，你認(rèn)為最符合實(shí)際情況的是（　?。?br /> A．廚房里的電飯煲正常工作時(shí)的電功率約為80W
B．手持測(cè)溫儀的電壓為220V
C．教室里的日光燈正常工作時(shí)的電流約為0.2A
D．我們家庭用的電動(dòng)自行車的蓄電池電壓一般是220V
【答案】C
【解析】A．電飯煲的功率較大，正常工作的功率在800W左右，故A不符合實(shí)際；
B．手持測(cè)溫儀的電壓為3V，故B不符合實(shí)際；
C．日光燈的功率約50W，正常工作時(shí)的電壓為220V，故電流約為0.2A，故C符合實(shí)際；
D．我國家庭用的電動(dòng)自行車的蓄電池電壓一般是48V，故D不符合實(shí)際。
故選C。
2．（2022·河北承德·九年級(jí)期末）如圖所示，電源電壓為6V、且保持不變，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，定值電阻R0的規(guī)格為“10Ω、0.5A”，滑動(dòng)變阻器R的規(guī)格為“20Ω 1A”。閉合開關(guān)，為了保證電路安全，在變阻器滑片P移動(dòng)過程中，下列說法正確的是（　?。?br />
A．電流表示數(shù)允許的變化范圍為0.2A～0.5A
B．變阻器R接入電路的阻值允許變化范圍為0～20Ω
C．電阻R0消耗功率允許的變化范圍為0.4W～0.9W
D．電路消耗總功率允許的變化范圍為1.8W～3W
【答案】C
【解析】A．電源兩端電壓為6V保持不變，定值電阻為10Ω，由題意知，當(dāng)電壓表的最大測(cè)量值為3V時(shí)，此時(shí)定值電阻R1兩端的電壓U1=3V，電路中的電流達(dá)到最大值

當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，因串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和，所以電路最小電流

因此電流表示數(shù)允許的變化范圍為0.2A～0.3A，故A錯(cuò)誤；
B．當(dāng)電壓表的最大測(cè)量值為3V時(shí)，此時(shí)定值電阻R1兩端的電壓U1=3V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓達(dá)到最小值，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小，此時(shí)電路中的電流為0.3A，則滑動(dòng)變阻器接入電路的最小電阻

因此，變阻器R接入電路的阻值允許變化范圍為10Ω～20Ω，故B錯(cuò)誤；
C．由以上分析可知，電阻R0中通過的最大電流和最小電流分別是0.3A和0.2A，根據(jù)P=I2R可知，R0消耗的功率最大值和最小值分別是
P大=I大2R0=(0.3A)2×10Ω=0.9W
P小=I小2R0=(0.2A)2×10Ω=0.4W
因此，電阻R0消耗功率允許的變化范圍為0.4W～0.9W，故C正確；
D．由公式P=UI可得，電路消耗的總功率的最大值和最小值分別為
P總大=UI大=6V×0.3A=1.8W
P總小=UI小=6V×0.2A=1.2W
因此，電路消耗總功率允許的變化范圍為1.2W～1.8W，故D錯(cuò)誤。
故選C。
3．（2022·河北唐山·九年級(jí)期末）如圖甲的電路中，R1、R2的電壓與電流的關(guān)系如圖乙所示，閉合開關(guān)，電阻R1兩端的電壓為U1，通過它的電流為I1，消耗的功率為P1，電流做的功是W1；R2兩端的電壓為U2，通過它的電流為I2，消耗的功率為P2，電流做的功是W2，則（????）

A．W1∶W2=1∶3 B．I1∶I2=3∶2
C．U1∶U2=1∶2 D．P1∶P2=3∶1
【答案】A
【解析】由圖甲可知、并聯(lián)，電源電壓不變。
C．根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知

故C不符合題意；
B．根據(jù)圖乙知，當(dāng)電壓為時(shí)，通過它們的電流
，
所以

故B不符合題意；
D．電阻R1消耗的功率為

則電阻R2消耗的功率為

所以

故D不符合題意；
A．通過R1、R2的電流做的功之比是

故A符合題意。
故選。
4．（2022·福建·建甌市高鐵新區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校九年級(jí)期末）新冠肺炎疫情期間，常用的某款手持式電子測(cè)溫儀如圖甲，圖乙是它工作的原理圖，其中電源電壓保持不變，R是熱敏電阻，用于靠近人體測(cè)溫，定值電阻R0為保護(hù)電阻，顯示儀是由電流表或電壓表改裝而成。在測(cè)量人的體溫時(shí)顯示儀的示數(shù)會(huì)隨被測(cè)者體溫的升高而變大，則下列分析正確的是（　?。?br />
A．圖乙中的顯示儀是由電流表改裝成的
B．熱敏電阻R的阻值隨著溫度的升高而減小
C．被測(cè)溫者體溫越高，整個(gè)電路消耗的電能越小
D．若顯示儀損壞，閉合開關(guān)后，則R與R0依舊有電流通過
【答案】D
【解析】A．由圖可知，R與R0串聯(lián)，因顯示儀與熱敏電阻并聯(lián)，故顯示儀是由電壓表改裝成的，故A錯(cuò)誤；
B．當(dāng)被測(cè)者體溫較高時(shí)，顯示儀的示數(shù)電壓表的示數(shù)也會(huì)變大，由分壓原理可知，熱敏電阻的電阻變大，即熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而增大，故B錯(cuò)誤；
C．被測(cè)者體溫越高，熱敏電阻的阻值越大，電路的總電阻越大，由可知，電路的電流越小，根據(jù)可知，功率越小，由于時(shí)間不知，則根據(jù)可知無法判定消耗電能的多少，故C錯(cuò)誤；
D．若顯示儀損壞，閉合開關(guān)后，R與R0串聯(lián)接入電路中，R與R0依舊有電流通過，故D正確。
故選D。
二、填空題
5．（2022·河北唐山·九年級(jí)期末）如圖所示是威威家的電能表，由表盤信息可知，他家同時(shí)使用的用電器總功率不能超______W。其中10（20）A的10A表示的是______。威威家有一臺(tái)烤面包機(jī)，銘牌上標(biāo)有“220V 900W”字樣，某次烤面包機(jī)單獨(dú)正常工作時(shí)，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了45轉(zhuǎn)，則此次烤面包機(jī)工作了______min。

【答案】???? 4400???? 電能表的標(biāo)定電流為10A???? 5
【解析】[1][2]220V表示電能表的工作電壓為220V，10（20）A表示電能表的標(biāo)定電流為10A，額定最大電流為20A；威威家同時(shí)使用的用電器最大總功率為

[3]表示電路中用電器每消耗電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過600轉(zhuǎn)，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了45轉(zhuǎn)，烤面包機(jī)消耗的電能為

由可知，此次烤面包機(jī)工作的時(shí)間

6．（2022·河北唐山·九年級(jí)期末）家庭電路電壓都是由附近設(shè)立的“變電站”提供的。為了保證居民用電器都能在220V的電壓下正常使用，所以變電站輸出的電壓一般都高于220V，已知居民樓的用電器總功率是88kW，從變電站到居民樓輸電線的電阻為0.1Ω，則這些用電器正常使用時(shí)通過輸電線的電流是______A；變電站的輸出電壓是______V，輸電線損失的功率是______kW。
【答案】???? 400???? 260???? 16
【解析】[1]通過輸電線的電流為

[2]輸電線分擔(dān)的電壓

供電設(shè)備的輸出電壓

[3]輸電線損失的功率

7．（2022·貴州貴陽·九年級(jí)期末）如圖所示電路電源電壓保持不變，R1是定值電阻，R2是滑動(dòng)變阻器。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片P處于R2的最右端時(shí)，電路中的電流為I1，R1的功率是0.8W；當(dāng)滑片P向左移至R2的中點(diǎn)時(shí)，電路中的電流為I2，且。則該電路工作時(shí)的最小功率是______W。

【答案】2.4
【解析】閉合開關(guān)，、串聯(lián)。當(dāng)滑片P處于的最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，電路中的電流為
①
根據(jù)可知的功率
②
當(dāng)滑片P向左移至的中點(diǎn)時(shí)，電路中的電流
③
根據(jù)可知，可以列等式
④
聯(lián)立可知


電源電壓不變，根據(jù)可知，總電阻最大時(shí)，總功率最小，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，該電路工作時(shí)的最小功率

8．（2022·湖北·襄陽四中九年級(jí)）如圖所示，燈泡規(guī)格均相同，甲圖中電壓恒為6V，乙圖中電壓恒為12V。分別調(diào)節(jié)R1、R2使燈均正常發(fā)光，那么此時(shí)電路消耗的總功率之比P1∶P2=___________ ，可變電阻接入電路中的電阻值之比R1∶R2=___________ 。

【答案】???? 1∶1???? 1∶4
【解析】[1]燈泡規(guī)格相同，故燈泡正常工作時(shí)通過燈泡的電流相同都為I，故電壓為6V的電路干路電壓為2I，電壓為12V的電路干路電流為I，故


故

[2]根據(jù)歐姆定律可得式子
??①
??②
用①除以②可得

解上式可得

所以

三、實(shí)驗(yàn)題
9．（2022·陜西·渭南中學(xué)九年級(jí)期末）在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”時(shí)，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)猜想：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能與通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)。于是他們利用如圖器材和電源、開關(guān)、導(dǎo)線、電流表等進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)，其中甲、乙、丙三個(gè)相同裝置的透明容器中各有一段電阻絲，容器中密封著等量的空氣。
（1）實(shí)驗(yàn)是通過比較U形管中液面高度差的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，這里采用了___________法；
（2）要探究電熱與電阻的關(guān)系，應(yīng)選用___________組合，并將它們___________聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以探究電熱與___________的關(guān)系，結(jié)論是：___________。電路連接不變，假如將丙裝置中瓶外的電阻絲也密封到瓶?jī)?nèi)，實(shí)驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)___________（選填“乙瓶”或“丙瓶”）內(nèi)電阻絲產(chǎn)熱更多。

【答案】???? 轉(zhuǎn)換???? 甲、乙???? 串???? 電流???? 在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多???? 乙瓶
【解析】（1）[1]電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使兩個(gè)U形管中的液面高度相同，容器內(nèi)氣體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這是轉(zhuǎn)換法。
（2）[2][3]要探究電熱與電阻的關(guān)系，需要控制通過電阻的電流與通電時(shí)間相同，而電阻的阻值不同，因此選用甲和乙組合，將它們串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中采用的方法是控制變量法。
（3）[4]選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流關(guān)系可知，通過兩個(gè)容器內(nèi)電阻的電流不同，并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，所以通過乙的電流較大，而電阻大小和通電時(shí)間相同，因此可以探究電熱與電流的關(guān)系。
[5]通過實(shí)驗(yàn)可知，乙中U形管中液面的高度差要大一些，這說明乙中電阻產(chǎn)生的熱量多，故結(jié)論為：在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。
[6]電路連接不變，假如將丙裝置中瓶外的電阻絲也密封到瓶?jī)?nèi)，該電路為并聯(lián)電路；乙中電阻為10Ω；根據(jù)并聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知，丙中的總電阻比各個(gè)電阻小，即丙中的總電阻為小于10Ω，通過容器內(nèi)電阻的電流和通電時(shí)間相同，電阻不同，則探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系，在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，所以乙瓶?jī)?nèi)電阻絲產(chǎn)熱更多。
10．（2022·內(nèi)蒙古·烏拉特前旗第三中學(xué)九年級(jí)期末）在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，器材有“”的小燈泡、電阻約為，規(guī)格為“”“”的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器、四節(jié)新干電池。

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整_______；
（2）為了操作順利進(jìn)行，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格應(yīng)選______。開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于______；（填“最左端”或“最右端”）
（3）閉合開關(guān)，小明發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障原因可能是______；
（4）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡在額定電壓下正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)為______A（如圖乙所示），則燈泡的額定功率為_________________________ W；
（5）第二小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，本組的電壓表的量程已損壞，而的量程可以使用，經(jīng)過研究設(shè)計(jì)了如圖丙所示電路，完成了小燈泡額定功率的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為______V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；
（6）第三組同學(xué)沒有更換任何器材想利用此電路探究電流與電壓的關(guān)系，多次測(cè)量，并繪制了小燈泡的與的關(guān)系圖像如圖丁所示，分析圖像可知電壓表與電流表的示數(shù)之比______（選填“變大”、“變小”或“不變”），且不成正比，導(dǎo)致這一結(jié)果的原因是______；
（7）完成測(cè)量后，同學(xué)們又找來幾個(gè)不同阻值的定值電阻替換小燈泡，探究電流與電阻的關(guān)系。得到的與的關(guān)系圖像如圖戊所示，當(dāng)電阻為時(shí)，換為的電阻后，閉合開關(guān)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向_____（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為______V，多次換用阻值不同的電阻，進(jìn)行正確操作后即可得出結(jié)論：______。

【答案】???? ???? ???? 最左端???? 小燈泡短路了???? 0.3???? 1.14???? 2.2 變大 見解析 左? 2??? 電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其電阻成反比

【解析】（1）[1]燈的額定電壓為，故電壓表選用的量程與燈并聯(lián)，變阻器按一上一下串聯(lián)接入電路中，如下所示

（2）[2][3]由題意可知，電源電壓

小燈泡的額定電壓為，電阻大約為，由歐姆定律可知，燈的額定電流為

根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈正常發(fā)光時(shí)，變阻器分得的電壓為

由歐姆定律，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為

故應(yīng)選用規(guī)格為“”的滑動(dòng)變阻器；為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最大阻值處，由圖知，滑片右側(cè)電阻絲接入電路，所以滑片應(yīng)移到阻值最大的最左端。
（3）[4]電流表有示數(shù)，說明電路不是斷路，電壓表無示數(shù)，可能是與電壓表并聯(lián)的支路短路，因此故障可能是小燈泡短路了。
（4）[5][6]圖乙中電流表選用小量程，分度值為，示數(shù)為，則小燈泡的額定功率是

此時(shí)燈泡的電阻為

（5）[7]燈泡在額定電壓下正常發(fā)光，即燈泡兩端的電壓為

時(shí)，燈泡正常發(fā)光，由圖丙可知，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓應(yīng)為

（6）[8][9]由圖丁可知，燈泡兩端的電壓增大，通過燈泡的電流也增大，但燈泡兩端的電壓增加比通過燈泡的電流增加的更快，因此電壓表與電流表的示數(shù)之比變大，由歐姆定律可知，小燈泡的電阻隨電壓增大而增大，由可知，電壓和電流都增大時(shí)，電功率增大，溫度升高，說明小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。
（7）[10][11]由圖像可知，定值電阻兩端的電壓

根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，將定值電阻由改接成的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知，為了保持定值電阻兩端電壓不變，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由串聯(lián)電路的分壓原理可知，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向左端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為不變。
[12]由圖戊圖像可知，導(dǎo)體的電阻增大，通過導(dǎo)體的電流減小，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻的乘積保持不變，故可得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其電阻成反比。
11．（2022·重慶市璧山中學(xué)校九年級(jí)期末）在“測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡的電阻”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）實(shí)驗(yàn)小組連接了如圖甲所示的電路，同組的小明發(fā)現(xiàn)電路有一根導(dǎo)線連接有誤，請(qǐng)你在這根導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線，畫出正確的連線；( )
（2）排除故障后，移動(dòng)滑片至某一位置時(shí)電壓表的示數(shù)為2.2V，為使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向___________（選填“左”或“右”）移動(dòng)；
（3）小明根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)在圖乙中畫出了小燈泡電流隨電壓變化的關(guān)系圖像。小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為___________Ω。小明分別求出不同電壓下小燈泡的電阻，然后求出電阻的平均值，他的這種做法___________（選填“合理”或“不合理”）；
（4）小明發(fā)現(xiàn)，還可以利用這些實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量小燈泡的電功率，經(jīng)過以上實(shí)驗(yàn)測(cè)得小燈泡的額定功率為___________W，小燈泡的亮度與___________有關(guān)；
（5） 另一組小雨在沒有電流表的情況下用圖丙所示的電路測(cè)R2的阻值，其中R是電阻箱（阻值可調(diào)、可讀），請(qǐng)幫助她完成實(shí)驗(yàn)步驟：
①只閉合開關(guān)S1、S3，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表指針指在合適位置，讀出電壓表讀數(shù)為U1，讀出電阻箱的讀數(shù)為R；
②只閉合開關(guān)___________，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置及電阻箱的阻值不變，讀出電壓表讀數(shù)為U2；
③則R2=___________（用U1、U2、R表示）。若步驟②中，不小心將滑片向右移動(dòng)了少許，其它操作正確，則測(cè)得R2的阻值比真實(shí)值偏___________（選填“大”或“小”）。
【答案】???? ???? 左???? 12.5???? 不合理???? 0.5???? 實(shí)際功率???? S1、S2???? ???? 大
【解析】（1）[1]圖中電壓表與燈泡串聯(lián)，電流表與燈泡并聯(lián)了，應(yīng)該是電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與電阻串聯(lián)，如圖所示：

（2）[2]電壓表的示數(shù)為2.2V低于小燈泡的額定電壓，所以應(yīng)該增大小燈泡兩端的電壓，小燈泡才能正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律可知?jiǎng)t應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻從而減小滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，所以應(yīng)將滑片向左移動(dòng)。
（3）[3]由圖乙知小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.2A，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻

[4]小燈泡在不同電壓下的電阻不同，分別求出不同電壓下小燈泡的電阻，然后求出電阻的平均值，他的這種做法不合理。
（4）[5]小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓是2.5V，此時(shí)通過小燈泡的電流為0.2A，則小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
[6]由實(shí)驗(yàn)可知，小燈泡兩端的電壓越大，流過小燈泡的電流越大，小燈泡越亮，根據(jù)P=UI可知，小燈泡的實(shí)際功率越大。
（5）[7][8]只閉合開關(guān)S1、S3，電壓表測(cè)量定值電阻R2兩端的電壓，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表指針指在合適位置，讀出定值電阻R2兩端電壓為U1，讀出電阻箱的讀數(shù)為R；②只閉合開關(guān)S1、S2，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置及電阻箱的阻值不變，用電壓表測(cè)量電阻箱和定值電阻R2兩端的總電壓為U2；根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)得，電阻箱兩端的電壓為
U箱=U2-U1
根據(jù)串聯(lián)電路電流特點(diǎn)得

定值電阻R2的阻值

[9]若步驟②中，不小心將滑片向右移動(dòng)了少許，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，分擔(dān)的電壓變大，則電阻箱和定值電阻R2分擔(dān)的電壓變小，則U2變小，其它測(cè)量準(zhǔn)確，由

得，R2測(cè)量值會(huì)變大。
四、計(jì)算題
12．（2022·山東青島·中考真題）小明家的電熱水壺電熱絲斷了，他想用一根新電熱絲替換，但不知道阻值，于是他用伏安法進(jìn)行了測(cè)量，用記錄的多組數(shù)據(jù)描繪出的U－I圖像，如圖所示。在老師的安全指導(dǎo)下，小明利用重新組裝好電熱水壺，接在220V家庭電路中能正常工作，忽略溫度對(duì)電阻的影響。求：
（1）的阻值；
（2）新電熱水壺的額定功率；
（3）新電熱水壺工作400s，把質(zhì)量為1kg的水從20oC加熱到100oC，其加熱效率是多少。[]

【答案】（1）44Ω；（2）1100W；（3）76.36%
【解析】解：（1）由歐姆定律得，的阻值

（2）新電熱水壺的額定功率

（3）新電熱水壺工作400s，把質(zhì)量為1kg的水從20oC加熱到100oC，由得，熱水壺消耗的電能為

水吸收的熱量為

其加熱效率是

答：（1）的阻值為44Ω；
（2）新電熱水壺的額定功率為1100W；
（3）新電熱水壺工作400s，把質(zhì)量為1kg的水從20oC加熱到100oC，其加熱效率76.36%.
13．（2022·福建南平·九年級(jí)期末）電源電壓為25V且保持不變，R1為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器，其上標(biāo)有“50Ω 2A”的字樣，電流表A1的量程為0~0.6A，電流表A2的量程為0~3A，燈泡L標(biāo)有“5V 1W”的字樣。求：
（1）燈泡L正常工作時(shí)的電流是多大？
（2）閉合S，斷開S1、S2，燈泡恰好正常工作，求R1的阻值；
（3）S、S1、S2均閉合，求滑動(dòng)變阻器R2連入電路的阻值為多大時(shí)電路功率最大。

【答案】（1）0.2A；（2）100Ω；（3）12.5Ω
【解析】解：（1）由可得，燈泡的額定電流

（2） 閉合S、斷開S1、S2，R2開路，R1與L串聯(lián)，燈泡正常工作，R1兩端的電壓

由歐姆定律得，定值電阻的電阻大小為

（3）S、S1、S2均閉合時(shí)，電路電壓為25V，L短路，R1與R2并聯(lián)，此時(shí)通過R1的電流為

R1的電功率為

如果電路干路中的電流為電流表A2允許通過的最大電流3A，而R1的電流為0.25A，這時(shí)R2通過的電流為

超過了變阻器允許通過的最大電流， R2中能通過的最大電流為2A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2連入電路的阻值為

R2最大功率為

從而電路中最大功率為

答：（1）燈泡L正常工作時(shí)的電流是0.2A；
（2）閉合S，斷開S1、S2，燈泡恰好正常工作，R1的阻值100Ω；
（3）S、S1、S2均閉合，滑動(dòng)變阻器R2連入電路的阻值為多大時(shí)電路功率最大12.5Ω。
14．（2022·河北唐山·九年級(jí)期末）如圖甲所示電路中，電源電壓為4V且保持不變。小燈泡L標(biāo)有“4V 2W”字樣，通過定值電阻R的電流隨它兩端電壓變化的圖像如圖乙所示。電流表有0~0.6A、0~3A兩個(gè)量程。求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻和R的電阻；
（2）當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合后，電流表的示數(shù)I；
（3）用一規(guī)格為“20Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器替換小燈泡L，當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合后，電路消耗的最小功率和最大功率。

【答案】（1）8Ω，20Ω；（2）0.7A；（3）1.6W，8.8W
【解析】解：（1）根據(jù)可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻

即小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為8Ω。
從圖中可知，當(dāng)定值電阻兩端的電壓為4V時(shí)，通過定值電阻的電流為0.2A，根據(jù)歐姆定律可知

即R的電阻為20Ω。
（2）當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合后，R、L并聯(lián)，電流表測(cè)量干路電流，電源電壓為4V，則燈泡正常發(fā)光，根據(jù)P=UI可知通過燈泡的電流

從圖中可知，當(dāng)定值電阻兩端的電壓為4V時(shí)，通過定值電阻的電流為0.2A，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，電流表的示數(shù)
I=I1+IL=0.2A+0.5A=0.7A
即當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合后，電流表的示數(shù)為0.7A。
（3）用一規(guī)格為“20Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器替換小燈泡L，當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合后，定值電阻和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)量干路電流。電源電壓不變，根據(jù)P=UI可知，干路電流最小時(shí)，總功率最小，干路電流最大時(shí)，總功率最大。電源電壓為4V，通過定值電阻的電流為0.2A不變，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，通過滑動(dòng)變阻器的電流最小，為

干路電流的最小值
I小=0.2A+0.2A=0.4A
電路消耗的最小功率
P小=UI小=4V×0.4A=1.6W
即電路消耗的最小功率為1.6W。
當(dāng)電流表選擇0~3A量程時(shí)，通過滑動(dòng)變阻器的電流最大為2A，此時(shí)干路電流最大為
I大=2A+0.2A=2.2A
電路消耗的最大功率
P大=UI大=4V×2.2A=8.8W
即電路消耗的最大功率為8.8W。
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻和R的電阻分別為8Ω、20Ω；
（2）當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合后，電流表的示數(shù)I為0.7A；
（3）用一規(guī)格為“20Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器替換小燈泡L，當(dāng)開關(guān)S和S1都閉合后，電路消耗的最小功率和最大功率分別為1.6W、8.8W。



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