1、专题17 电功率（讲义）（解析版）目录考情分析2知识建构3考点一 电能 电功3夯基必备基础知识梳理4提升必考题型归纳5考向01 电能表及其相关计算5考向02 电功及其计算6考点二 电功率8夯基必备基础知识梳理8提升必考题型归纳10考向01 电功率与电功10考向02 额定功率与实际功率11考向03 小灯泡亮度问题12考向04 动态电路中电功率问题14考点三 测量小灯泡电功率17夯基必备基础知识梳理17提升必考题型归纳20考向01 实验器材的选择与电路故障分析20考向02 小灯泡电功率的测量23考点四 焦耳定律26夯基必备基础知识梳理26提升必考题型归纳28考向01 探究影响电流热效应的因素28考
2、向02 电功与电热的简单计算30考向03 多挡电器电热的计算31考向04 生活中中电流热效应（电热的利用与防止）34一、课标考点分析考点内容课标要求命题预测电能、电功及相关计算从能量转化角度认识电源和用电器，结合实例了解电功，学读家用电能表、根据读数计算用电量如果说欧姆定律是电路理论的基础，那电功率则是电路分析与计算的目标与方向。所以，电功率在初中物理中占据举足轻重的地位，无论考卷分值、试题数量和考点分配怎样，对本单元的考查都应作为备考的重点和热点。本单元考点集中体现在电能与电功的计算、电功率的简单计算、电功率和电热的综合计算；伏安法测小灯泡功率、电流的热效应与什么因素等。所见考题与欧姆定律等
3、电学知识相结合是这类考题的一大特点。从考题题型看，对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题（综合计算题）和综合应用题等。从命题方向和命题点看，主要有：电功率的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用电功率进行综合计算、电功率在生活中的应用、电路安全与极值、测量小灯泡额定功率、影响电流热效应的因素等电功率及其简单计算结合实例，了解电功率，知道用电器的额定功率和实际功率，调查常见用电器的铭牌，比较它们的电功率电功率的综合计算理解电功率和电流、电压的关系，并能进行简单计算；知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比测量小灯泡电功率调查常见用电器的铭牌，比
4、较它们的电功率焦耳定律及应用通过实验了解焦耳定律电热器具的综合计算能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象二、考情分析电功率是中考必考和常考热点内容。对本单元考查围绕电功与电功率展开，其主要方向就是通过各类试题，来考查考生对电功率的理解与应用。所以，对电功率、额定功率的理解以及应用电功率分析解答问题，必然作为主要备考方向。考题数量一般在2-4题，分值也较大，一般在10分-16分之间，有时也会更多。从考题出现概率看，主要有：电功率的简单计算、小灯泡发光亮度与实际功率的关系、电功率在生活中的应用与计算、电功率的综合计算、通过测量小灯泡的电功率理解额定功率和实际功率、电能与电功的相关计算等。在此应说明的
5、是，对本单元的考查常常和欧姆定律结合在一起。备考中，希望广大考生在对电功率理解基础上，加强电功率的应用复习，分板块、分题型、分考向地逐一展开。考点一 电能 电功一、电能与电能的计量电能的来源水力发电：机械能电能；风力发电：机械能电能；核能发电：核能电能电能的利用用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能电能的单位（1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J；（2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kWh，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能电能的计量-电能表作用：计量
6、用电器在一段时间内消耗的电能读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。电能表上所标参数的物理意义：（1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用；（2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A；（3）kWh：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kWh=1度=3.6106J；（4）1500r/（kWh）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kWh的电能，该电能表的转盘转过1500转用电能表测量电路消耗电能的方法（1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内
7、电路消耗的电能总量。（2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kWh）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。二、电功电功当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的影响电功大小的因素电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多电
8、功的计算计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积两个重要的推导公式结合欧姆定律可导出电功的计算公式：；结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比，；（2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，考向01 电能表及其相关计算【例1】一种家用电能表上的参数如图所示，下列说法错误的是（）。A. 该电能表应该在220V的电路中使用 B. 该电能表的额定最大电流为20A；C. 电能表是计量用电器消耗电能的仪表 D. 该电能表此时的读数是31.6J【答案】D。【
9、解析】A电能表表盘上220V表示这个电能表应该在220V的电路中使用，故A正确，不符合题意；B10A（20）表示标定电流为10A，额定最大电流为20A，故B正确，不符合题意；C电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表，故C正确，不符合题意；D该电能表此时的读数是31.6kWh，故D错误，符合题意。故选D。【变式1-1】如图所示的家用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（）。A电饭锅B笔记本电脑C电风扇D电视机【答案】C。【解析】A电饭锅将电能转化为内能，故A不符合题意；B笔记本电脑在工作中将电能转化为内能和光能，故B不符合题意；C电风扇将电能转化为机械能，故C符合题意；D电视机
10、将电能转化为光能和内能，故D不符合题意。故选C。【变式1-2】如图甲是小明家电能表8月30日显示的数字，图乙是9月30日显示的数字。小明家9月份消耗了_kWh的电能，如果其中200度电是峰时用电，其余为谷时用电，根据峰谷电价收费表计算，小明家这个月的电费是_元。峰谷电价峰期1.1元谷期0.4元【答案】212.5；225。【解析】19月份消耗的电能W=3754.8kWh-3542.3kWh=212.5kWh2200度电是峰时用电，则此时间段的电费为200kWh1.1元/(kWh)=220元谷期的电费为(212.5kWh-200kWh)0.4元/(kWh)=5元这个月应交电费220元+5元=225
11、元。【变式1-3】月底，小明对自家用电的情况进行调查，观察到电能表的表盘如图所示，小明家中用电器正常使用的总功率不能超过 W，用电器工作时消耗0.5kWh的电能，电能表指示灯闪烁 次。若上月底电能表示数为1877.6kWh，则本月消耗的电能为 kWh。【答案】8800；1600；140。【解析】1由图可知，通过电能表的最大电流为40A，小明家中用电器正常使用的总功率的最大值P最大=UI最大=220V40A=8800W2用电器工作时消耗0.5kWh的电能，电能表指示灯闪烁的次数3200imp/(kWh)0.5kWh=1600imp3由图可知，电能表的示数为2017.6kWh，本月消耗的电能W=2
12、017.6kWh-1877.6kWh=140kWh。考向02 电功及其计算【例2】在图所示的电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为20。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则电源电压为_V，电阻R1的阻值为_。通电1min，该电路消耗的总电能为_J。【答案】 6；30；180。【解析】1由电路图知道，闭合开关S，电阻R1、R2并联，电流表A2、A1分别测量干路和电阻R1支路中的电流。因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和，所以电流表A2的示数为0.5A，即干路中的电流为I=0.5A电流表A1的示数为0.2A，即通过电阻R2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.
13、3A电阻R2两端的电压为U2=I2R2=0.3A20=6V因为并联电路各支路两端电压相等，且等于电源电压，所以电源电压为U=U2=6V2由欧姆定律知道，电阻R1的阻值为3由 知道，通电1min，该电路消耗的总电能。【变式2-1】甲乙两个小灯泡串联，闭合开关，甲乙两灯两端的电压之比为12，工作一段时间后甲乙两灯消耗的电能之比是（）。A1:2B3:1C2:1D1:3【答案】A。【解析】甲乙两个小灯泡串联，所以通过甲乙灯泡的电流相等，由可知在相同时间内消耗的电能之比等于灯泡两端电压之比，即1:2。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。【变式2-2】一个手机充电的移动电源（俗称“充电宝”）输入电压为
14、，容量为，则该移动电源充电后最多储存的电能是（）。ABCD【答案】C。【解析】该移动电源充电后最多储存的电能。故选C。【变式2-3】如图甲所示，当开关S由接点1转到接点2时，电压表示数变化如图乙所示，则开关接2时，灯泡L2两端的电压是V；此时L1和L2消耗的电能之比W1：W2。【答案】4；1：2。【解析】当开关S接1时，接入电路的灯泡只有L1，根据乙图可知，此时电源电压U6V，当开关接2时，接入电路的灯泡是L1和L2，且它们组成串联，电压表测量的是灯泡L1两端的电压，根据图乙可知：灯泡L1两端的电压U12V，根据串联电路电压的规律可得：灯泡L2两端的电压U2UU16V2V4V；由于两个灯泡串联
15、，通过它们的电流和通电时间相等，根据WUIt可知，灯泡L1和灯泡L2消耗的电能之比是W1：W2U1I1t1：U2I2t2U1：U22V：4V1：2，故答案是：4；1：2。考点二 电功率一、电功率电功率定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越小，电流做功越慢单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W；常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW电功率的计算定义式：。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式计算用电器的电功率。P电功率，
16、单位：瓦特（W）；W电功，单位：焦耳（J）；t时间，单位秒（s）计算式：P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用电器的电功率；公式P=UI中各符号的物理意义：P电功率，单位：瓦特（W）；U电压，单位：伏特（V）；I电流，单位安培（A）导出式：、。适用于纯电阻电路对电功率的理解P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流
17、通过灯泡做的功越多，则灯泡的亮度就越大电功率的三个推论对于纯电阻串联电路来说，P1：P2：=R1：R2：对于纯电阻比例电路来说，无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和，即：二、额定电压、额定功率1.额定电压和额定电功率的相关物理量额定电压用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U额表示额定功率用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P额表示额定电流用电器在额定电压下工作时的电流，常用I额表示实际电压用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也
18、可能不相同。当用电器的实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U实表示实际功率用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P实表示，决定灯泡亮度的是实际功率2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系额定功率实际功率区别概念用电器在额定电压下工作时的电功率用电器在实际电压下工作时的电功率是否变化是唯一的，不随实际电压的变化而变化不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不同联系当U实=U额时，I实=I额，则P实=P额，用电器正常工作；当U实U额时，I实I额，则P实P额，用电器不能正常工作，且可能被损坏；当U实U额时，I实I额，则P实
19、R2 R3 R4，开关均闭合后，在相同的时间内，消耗电能最多的电阻是（）。AR1B R2CR3DR4【答案】D。【解析】根据左图可知，两电阻串联，根据右图可知，两电阻并联，串联电路两端电压等于各部分电压之和，并联电路两端电压相等，由可知，R4两端电压为电源电压，电阻最小，所以相同时间消耗电能最多，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。【变式1-2】如图所示电路，电源电压不变，R是定值电阻。将一个“6V 2W”的小灯泡L1接在a、b两点间，L1恰能正常发光；若换个“6V 3W”的小灯泡L2接在a、b两点间，假设小灯泡L1、L2的电阻均保持不变，则L2（）。A消耗的电能一定比L1多B两端的电压仍
20、为6VC阻值一定比L1大D实际功率小于3W【答案】D。【解析】BC将一个“6V 2W”的小灯泡L1接在a、b两点间，L1恰能正常发光，则灯泡L1的小灯泡的电压为6V，通过的电流为灯泡L1的电阻为设电源电压为U，定值电阻的阻值为R，则根据电压规律可以列等式若换个“6V 3W”的小灯泡L2接在a、b两点间，灯泡L2的电阻为小灯泡的电阻变小，根据串联分压，此时的电压变小，故小于6V，故BC不符合题意；A由于灯泡的电阻不变，而灯泡两端的电压小于6V，小于额定电压，故灯泡L2的实际功率小于额定功率，故小于3W，故D符合题意；D只能知道灯泡L2的功率小于3W，但不知道通电时间长短，无法确定L2消耗电能的多
21、少，故A不符合题意。故选D。考向02 额定功率与实际功率额定功率和实际功率的桥梁电阻：当用电器的电阻大小不变时，可先由额定参数求出用电器的电阻，然后再结合实际工作时的电压、电流，利用公式或计算出实际功率。【例2】关于用电器的额定功率和实际功率，下列说法正确的是（ ）。A额定功率大的用电器，其实际功率一定大；B实际功率大的用电器，其额定功率一定大；C用电器的实际功率会随所加电压的改变而改变；D用电器的额定功率会随所加电压的改变而改变【答案】C。【解析】用电器的额定功率是由自身决定的，不会改变；根据 可知，用电器的实际功率会随所加实际电压的改变而改变，所以额定功率大的用电器，其实际功率不一定大；实
22、际功率大的用电器，其额定功率也不一定大；故C正确，ABD不符合题意。故选C。【变式2-1】小明在家中做了如下实验，他关闭了家中所有用电器，让一只标有 “220V 1210W” 的用电器单独工作，他观察到标有“3600r/kWh” 字样的电能表转盘 3 分钟转过 180 圈。若用电器的电阻不变，则该用电器的电阻为 _ ，该用电器工作时的实际功率为 _W 。 【答案】40；1000。【解析】 1 用电器的额定电压是 220V ，额定功率是 1210W ，根据电功率的变形公式得 2 根据电能表参数及转过的圈数求出用电器消耗的电能为根据电功率公式用电器的实际功率为。【变式2-2】一只标有“PZ2201
23、00”字样的白炽灯泡，当其两端电压为110V时，它的实际功率为（不计温度对电阻的影响）（）。A50WB10WC75WD25W【答案】D。【解析】由可得，灯泡的电阻为接到110V的电路中，灯泡的实际功率为故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。考向03 小灯泡亮度问题（1）“正常发光”即小灯泡正常工作，在额定电压下以额定的功率工作。（2）判断灯泡亮度的方法：比较灯泡的亮度实际上就是比较灯泡的实际功率的大小。1）在串联电路中，由可知，电流相等，电阻大的灯泡实际功率大，亮度高；2）在并联电路中，由可知，电压相等，电阻小的灯泡亮度高。（3）两个灯泡的安全：为保护灯泡不会损害，当两个灯泡串联时，电路中最
24、大的电流取小的额定电流，而且电阻大的灯泡亮；当两个灯泡并联时，电路中电源电压取小的额定电压，而且电阻小的灯泡亮。【例3】两盏白炽灯，甲标有“ ”，乙标有“ ”，比较它们的亮度，下列说法正确的是（ ）。A甲一定比乙亮B乙一定比甲亮C都正常工作时，甲比乙亮D都正常工作时，乙比甲亮【答案】。【解析】甲标有“”，表示该灯的额定电压为，额定功率为；乙标有“”，表示该灯的额定电压为，额定功率为；、灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，因这两个选项中没有说明灯的工作状态，故甲乙两灯的实际功率没法比较；所以，不能确定甲、乙两灯的亮度，故均错误；、当灯泡正常发光时，实际功率等于额定功率，则比较额定功率即可比较灯泡的亮
25、度；已知甲灯的额定功率为，乙灯的额定功率等于；所以正常发光时，甲比乙亮。故正确，错误。【变式3-1】将“ ”和“ ”的两只灯泡和串联后接在电源两端，不考虑温度对灯丝电阻的影响，则（ ）。A电源电压为时，两只灯泡都不能正常发光；B两只灯泡都发光时，灯泡比灯泡亮些；C灯泡发光时，电路中允许通过的最大电流为；D灯泡正常发光时，灯泡的实际功率是【答案】。【解析】由可得，两灯泡的额定电流分别为：，由可得，两灯泡的电阻分别为：，；所以，额定电流的关系为，两只灯泡和串联后接在电源两端时，因串联电路中各处的电流相等，所以，当正常发光时，电路中的电流，即电路中的最大电流为，故错误；因串联电路中总电阻等于各分电阻
26、之和，所以，此时电源两端的电压：，即电源电压为时，能正常发光，故错误；因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，串联电路中各处的电流相等，的电阻大，由可知，的实际功率大，灯较亮，即灯泡比灯泡暗些，故错误；此时灯泡的实际功率：，故正确。【变式3-2】甲电灯标有“ ”，乙电灯标有“ ”，将它们串联后接在某电源上时，其中的一盏电灯恰能正常发光，则：（1）电源的电压为多少。（2）另一盏灯的实际功率为多少。【答案】（1）；（2）。【解析】：（1）由功率公式可得：；由欧姆定律可得：；因只有一灯正常发光，故只能是乙灯正常发光，电路中电流为；则由欧姆定律可得：电源电压；（2）由功率公式可得：甲灯的功率。 答：（1）电
27、源电压为；（2）另一灯的实际功率为。考向04 动态电路中电功率问题（1）开关类动态电路中电功率的计算1）根据开关的通、断确定电路的连接方式；2）明确电流表、电压表测量的对象；3）画出等效电路，在图中标出相应的物理量；4）根据欧姆定律、串并联电路的特点及电功率计算公式进行求解。（2）电功率的极值1）对整体电路：应电源电压不变，由公式可知，电路中总电阻最大时，电路总功率最小；电路中总电阻最小时，电路总功率最大；2）对电路中某一用电器（电阻不变）：由P=I2R可知，当通过它的电流最大时，其电功率最大；当通过它的电流最小时，其电功率最小。【例3】电梯超载报警器工作原理示意图如图所示，R0为定值电阻，压
28、敏电阻R的阻值随着压力的增大而减小，A为电流表，其示数超过设定值时自动报警。电梯处于运行状态，开关S闭合，有人进入电梯后（）。A电流表示数变小，R和R0的总电功率变大 B电流表示数变小，R和R0的总电功率变小C电流表示数变大，R和R0的总电功率变大 D电流表示数变大，R和R0的总电功率变小【答案】C。【解析】由图可知，两个电阻串联，开关S闭合后有人进入电梯后，压敏电阻受到的压力增大，则其接入电阻减小，电路电流增大，电流表示数变大，由可知电路总功率变大。故选C。【变式3-1】如图甲所示的电路中，为定值电阻，为滑动变阻器（其最大阻值为），闭合开关后，当滑动变阻器的滑片P从端移至端的过程中，消耗的电
29、功率随电阻变化关系如图乙所示，根据图象信息，则下列判断正确的是（）。电路中最小电流0.4A；的阻值是；电源电压10V；消耗的最大电功率10W。ABCD【答案】B。【解析】由图乙知，当变阻器接入电路的阻值最大为40时，变阻器消耗的电功率为1.6W，那么电路中的电流由图甲知，滑动变阻器R1与定值电阻R0串联在电路中，则变阻器接入电路最大时，电路中的总电阻最大，据欧姆定律知，此时电路中的电流最小为0.2A，所以判断错误；由图乙知，当变阻器接入电路的阻值为10时，其电功率为2.5W，此时电路中的电流设电源电压为U，据串联电路有U=0.2A(R0+40)，U=0.5A(R0+10)解以上两式得，电源电压
30、及R0的阻值分别为U=10V，R0=10，所以判断错误，判断正确；当变阻器接入电路的阻值为0时，电路中只能R0工作，电路中的电流最大，R0消耗的电功率最大为所以判断正确。故ACD错误，B正确。故选B。【变式3-2】（多选）如图所示电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S1，移动滑动变阻器的滑片，使电路中电流达到最小值，此时电流表的示数为0.15A，电压表的示数为3V；只闭合开关S2，移动滑片至滑动变阻器的中点C处，此时电压表的示数为5V，电阻R2的电功率为0.5W。下列说法中正确的是（）。A电阻R1的阻值是20；B电源电压是9V；C滑动变阻器R3的最大阻值是10；D当开关S1、S2、S3都闭合时
31、，电路消耗的总功率是2.52W【答案】AD。【解析】A只闭合开关S1，电阻R1与滑动变阻器串联，电压表测量R1两端电压，移动滑动变阻器的滑片，使电路中电流达到最小值，此时变阻器接入最大阻值，电流表的示数为0.15A，电压表的示数为3V，则电阻R1的阻值电源电压为，故A正确；BC只闭合开关S2，电阻R2与滑动变阻器串联，电压表测量R2两端电压，移动滑片至滑动变阻器的中点C处，此时电压表的示数为5V，电阻R2的电功率为0.5W，则电路中的电流为则电阻R2的阻值电源电压为联立可得即可得，即滑动变阻器R3的最大阻值是20，故BC错误；D当开关S1、S2、S3都闭合时，滑动变阻器R3被短路，电阻R1与R
32、2并联，电路消耗的总功率是故D正确。故选AD。考点三 测量小灯泡电功率一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率1.伏安法测量小灯泡的电功率实验目的用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率实验原理和方法（1）原理：P=UI；（2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率实验器材两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线实验电路图和实物图 甲 乙实验步骤（1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）；（2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变
33、阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）；（3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中；（4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中；（5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中；（6）实验结束后，断开开关
34、，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材；（7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。实验数据记录表实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮分析论证（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，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮；（2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的；（3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。实验结论当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W；当U实U额时
35、，P实U额时，P实P额，小灯泡发光较亮。2.实验注意事项选择器材电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择03V量程；若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择015V量程。（2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。因为常见的小灯泡（额定电压1.5V3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程
36、可以直接选择00.6A量程。滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。连接电路（1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件；（2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“”接线柱流出；（3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。操作细节（1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数；（2）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
37、的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡；（3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材；（4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析常见故障现象原因分析灯泡不亮闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数（1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电
38、压（1）电流表、电压表位置互换了；（2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数灯泡短路电表问题闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小（1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程（1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小开关问题连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光连接电路时，开关一直处于闭合滑动变阻器问题闭合开关，移动滑
39、动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压电源电压过低无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压（1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断二、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）方法电路原理图直接测量的物理量小灯泡的电功率表达式安阻法闭合开关S，调
40、节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额（U额=I1R0）只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1U额=（I1-I额）R0伏阻法闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额，闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1，保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0，三、利用电能表测量用电器的电功率（1）从电能表表盘上记下用电器每消耗
41、1kWh的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）；（2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作；（3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间；（4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。考向01 实验器材的选择与电路故障分析（1）实验器材的选择原则：1）电压表、电流表的选择原则：在满足量程要求的前提下尽可能选择小量程，以使测量结果的精确度更高。2）滑动变阻器的选择：看允许通过的最大电流是否符合要求；看最大阻值是否符合电路调节要求。（2）实验电故障分析：1）首先要根
42、据题干给出的条件确定是断路还是短路：电流表有（无）示数，说明电流表所在电路时通路（断路）；电压表有（无）示数，说明电压表两接线柱到电源两极的电路时通路（断路）；（2）然后再分析、判断是哪一部分发生断路或短路。【例1】在测量“小灯泡的额定功率”的实验中，实验室提供的实验器材有：A电源（电压为4.5V），B电流表A1（量程为00.6A，电阻为0.5）C电流表A2（量程为03A，电阻为0.2）D电压表V1（量程为3V，内阻为3k）E电压表V2（量程为15V，内阻为1k）F滑动变阻器R（阻值010）G定值电阻R0=800H待测小灯泡L（额定电压为3.8V，额定功率大约是1.2W）I开关S一个，导线若干
43、实验要求：既要保证电路安全，又要提高测量精确度；为了减小系统误差，测量时电表示数应大于量程的三分之一。则：（1）根据实验要求，电流表应选_，电压表应选_（选填器材前的字母代号）。（2）根据实验要求，在虚线方框内画出实验电路图（其中部分电路已画出）。_（3）根据实验电路图，请用笔画线代替导线，将实验器材连接起来使之成为实验电路（其中部分导线已连接好）。_（4）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到_端（选填实物图中“a”或“b”）；正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，仔细检查电路各部分均接触良好，其原因可能是_。 【答案】B；D；如图；如图；b；小灯泡L断路。
44、【解析】（1）待测小灯泡L的额定电压为3.8V，额定功率大约是1.2W，由P=UI得，小灯泡的额定电流大约为：,因为小灯泡L的额定电流0.32A小于0.6A，且大于电流表A1量程的三分之一，所以，根据实验要求，电流表应选B。因为电源电压为4.5V，待测小灯泡L的额定电压为3.8V，大于V1的量程但小于电压表V2量程的三分之一，为了使偏转角度尽量大，电压表应选D。（2）为了测量小灯泡的额定功率，应使其两端的电压为3.8V，由于电压表（量程为3V，内阻为3k），因此可将电压表与R0串联后在并联在小灯泡L的两端，电流表接在干路上（即电流表外接法），当灯泡L正常发光时，其两端的电压为UL=3.8V，根
45、据串、并联电路电压规律可知，电压表和R0所在支路电压：串联电路电流相等，所以电压的比等于电阻的比，即电压表V1与定值电阻R0两端的电压之比：联合以上两式可解得：；所以实验电路图如下：（3）根据实验电路图，按电流的流经顺序将其连接起来，如下图所示：（4）根据保护电路的原则，在闭合开关前，应使电路中的电流最小，即滑动变阻器接入电路的阻值最大，由实验电路可知，滑动变阻器的滑片应滑到b端。开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路存在断路性故障，电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源两极是连通的，则故障应为与电压表并联的部分断路，即小灯泡L断路。【变式1-1】如图所示，是电学中常见的电路图，在A
46、、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件，并进行对应实验，对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是（）。A探究电流与电压的关系改变定值电阻两端电压B探究电流与电阻的关系调节电阻两端电压成倍数变化C测量定值电阻的阻值仅仅为了保护电路D测量小灯泡的电功率改变小灯泡两端电压，求平均电功率【答案】A。【解析】A探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用除了保护电路，另一个作用就是改变定值电阻两端电压，故A正确；B根据控制变量法的思路，研究导体中的电流与电阻的关系时，要保持导体两端的电压不变，而电路中换用阻值不同的电阻时，电阻两端的电压就要改变，滑动变阻器正好起到保持电阻两端的电压不变的作用，故B错误；C测
47、量定值电阻的阻值时，通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流，可以多测几组数据，通过求平均值来减小误差，故C错误；D在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中，滑动变阻器的作用是：通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流，测得多组数据，可比较灯泡的实际功率与小灯泡亮度之间的关系，不是为了求平均功率，故D错误。故选A。【变式1-2】在“测定小灯炮的电功率”实验中，连接了如图所示的电路。当闭合开关S后，若发现：（1）灯泡发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转，则故障原因是；（2）灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因是；（3）灯泡发光，但无论怎样调节
48、滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变，故障原因是。【答案】（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中接了两上或两下）。【解析】（1）灯泡发光，说明电路是通路，电流表无示数，说明电流表短路；（2）电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡不发光，说明灯泡发生了短路；（3）无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变；移动滑动变阻器滑片，电表示数都不变，说明变阻器下面两接线柱接入电路。故答案为：（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中接了两上或两下）。考向02 小灯泡电功
49、率的测量测量小灯泡额定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基础上衍生出来的。（1）只有电流表时：利用并联电路电压相等的规律，用电流表和已知阻值的定值电阻串联，然后与小灯泡并联，间接测出小灯泡两端的电压；（2）只有电压表时：利用串联电路电流相等的规律，将已知电阻和小灯泡串联，用电压表测出已知电阻两端的电压，便可以间接测出通过小灯泡的电流。【例2】在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样。实验原理是_。（2）图甲中有一根导线多余导致电路错误，请在这根导线上打“”；（ ）（3）改正电路错误后，在闭合开关前，应将图甲中滑动变阻器的滑片调至_端；（选填“A”或“B”）（4）闭
50、合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数。接下来应进行的操作是_；A更换小灯泡B检查电路是否断路C移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光（5）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为_；（6）小华用如图丙所示的电路也完成了该实验。电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为R0。实验步骤如下：只闭合开关S、S1，调节R2，使电压表的示数为U额；只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表的示数仍为U额；接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额=_。（用U额、R0、U1、U2表示）【答
51、案】；如图；B ；C；0.75；。【解析】（1）1由公式P=UI可知，用电压表测出灯泡两端的电压，用电流表测出通过灯泡的电流，就可以计算出灯泡的电功率。（2）2由图甲可知，滑动变阻器与灯泡左侧接线柱连接的导线会导致滑动变阻器接线错误，同时使灯泡短路，应该去掉，如图所示（3）3为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的阻值调到最大，即滑片调至B端。（4）4闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，可能是通过灯泡的电流太小，实际电功率太小，所以接下来应移动滑动变阻器的滑片，减小电阻，观察灯泡是否发光，故C符合题意，AB不符合题意。故选C。（5）5图乙可知，电流表量程为00.6A，分度值为0.02A
52、，示数为0.3A，小灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5V0.3A=0.75W（6）6只闭合开关S、S1，调节R2，使电压表的示数为U额；只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表的示数仍为U额；此时，R1连入电路的阻值等于小灯泡正常发光时的电阻；接着将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路的电阻为零，电压表的示数U1即为电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时R1、R2串联，电压表示数为U2，根据串联电路分压规律，R2两端的电压为U滑=U1-U2根据欧姆定律，电路中的电流为滑动变阻器R1接入电路的电阻为根据等效替代法，此时R1连入电路的电阻的大小等于小灯泡正常发光时的电阻RL的大小，则小灯泡的
53、额定功率为。【变式2-1】在探究小灯泡额定功率的实验中，提供的实验器材有：电源、小灯泡（额定电压为2.5V）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干，实验中电流表已烧坏，身边有一个定值电阻R0，利用现有的器材测出小灯泡的额定功率。（1）画出电路图_；（2）写出简单实验步骤，推导出小灯泡额定功率的表达式_。【答案】如图；。【解析】（1）1探究小灯泡额定功率时，先使小灯泡两端的电压为小灯泡的额定电压，再测量此电压下流过小灯泡的电流，根据P=UI计算小灯泡的额定功率，电路连接如下图所示：（2）2如图连接好实验电路，开关断开，滑动变阻器移动到阻值最大处，电压表与小灯泡并联。闭合开关，调节滑动
54、变阻器的滑片，直至电压表的读数为2.5V，得到通过小灯泡电流将电压表并联在R0两端，测出R0两端的电压U，通过小灯泡的电流因为滑动变阻器滑片没有滑动，将电压表并联在灯泡两端和R0两端，对电路没有影响，因此I=I，即 ，所以；则小灯泡额定功率。【变式2-2】测一额定电压为U0的小灯泡的额定电功率实验时，发现没有电压表，利用一个已知电阻R0、若干开关、电源电压为U的学生电源和导线。她设计出如图所示电路图，所有开关断开，将滑动变阻器阻值调到最大。闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片,直到电流为，保持开关S闭合和滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S2后断开开关S1，记下此时的电流I，则小灯泡的额定电功
55、率为（ ）。A B C D【答案】A。【解析】闭合开关S、S2时，R0与L并联，电流表测总电流，闭合开关S、S1时，电流表测通过R0的电流，所以灯泡电功率为故BCD错误，A正确。故选A。考点四 焦耳定律一、电流热效应1.电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关提出问题电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？猜想与假设根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的
56、电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。设计并进行实验（1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。（2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。分析论证（
57、1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。（2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。（3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多
58、。实验结论电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。二、焦耳定律焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟它的时间成正比计算公式Q=I2Rt（普遍适用）。公式中，Q表示热量，单位是J；I表示电流，单位是A；R表示电阻，单位；t表示它的时间，单位s焦耳定律公式的理论推导焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IRIt=I2Rt。可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据
59、电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的焦耳定律应用问题（1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量；（2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的；（3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。串并联电路中焦耳定律（1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即；（2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即知识点三、电热的利用与防止1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作
60、的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。 电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 散热风扇 散热孔 散热片考向01 探究影响电流热效应的因素对于该实验，需要重点掌握两种物理实验方法的应用：（1）控制变量法：探究电流产生的热量跟电流的关系时，控制电阻和通电时间相同；探究电流产生的热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流相
61、同。（2）转化法：电阻丝放出热量的多少，转化为容器内气体温度的变化，转化为U型管中液面的高度的变化。【例1】小明同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置请仔细观察甲、乙两图。（1）实验中通过观察两个U形管中_的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。（2）你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_的关系。（3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在_、_相同的情况下，通过电阻的_越大，电阻产生的热量越多。（4）该实验采取的探究方法是_法。（5）在家用电热水壶烧同一壶开水时,若通电时间不够长,水就不能烧开,是因为电流通过导体产生热量多少与_
62、有关。【答案】液面高度；电阻；电阻；通电时间；电流；控制变量；通电时间。【解析】(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；(2)如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；(3)在乙电路其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，得到的结论是：在通电时间、电流相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多；(4)该实验采取的探究方法是控制变量法；(5)在家用电热水壶烧同一壶开水时,若通电
63、时间不够长,水就不能烧开,是因为电流通过导体产生热量多少与通电时间有关。【变式1-1】小明在探究某个科学问题时，把阻值恒定为R1、R2（R1=R2）的两段电热丝分别放在两个完全相同的烧瓶中，烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的两种不同液体，并连接成如图所示的实验电路，实验中所用温度计完全相同。则下列说法正确的是（）。A该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的种类是否有关；B该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的质量是否有关；C该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关；D该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体中的电流是否有关【答案】A。【解析】A根据题意，两个电阻串联，通过两电阻的
64、电流、通电时间、电阻都相同，两个烧瓶中的液体的种类是不同的，可以根据温度计升高的示数来物质的吸热能力，故A正确；B探究物质的吸热能力跟物体的质量是否有关时，应控制液体的种类相同，故无法完成实验，故B错误；CD通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同，故无法探究导体产生热量跟导体的电阻、电流的关系，故CD错误。故选A。【变式1-2】如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个相同透明容器中密封着等质量的空气，下列说法正确的是（）。A此实验装置可以探究电流产生的热量与电流大小的关系；B此实验装置无法探究电流产生的热量与通电时间的关系；C通电一段时间后，右侧U形管中液面的高
65、度差比左侧的大；D此装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少【答案】C。【解析】A根据焦耳定律可知，要探究电流产生的热量与电流大小的关系，要控制电阻大小和通电时间两个物理量不变，由图可知两个串联的电阻大小不一样，故不能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系，故A错误。B此实验装置要想探究电流产生的热量与通电时间的关系，由可知，可以用容器中的任一电阻为研究对象，控制电阻和电流大小不变，改变通电时间的长短，观察U形管中液面的高度差的变化，既可以得出探究电流产生的热量与通电时间的关系，故B错误。C由可知，通电一段时间后，即加热时间相同，左右两侧的电阻为串联，通过两电阻的电流也相等，由
66、于右侧电阻大于左侧的电阻，所以右侧产生的热量多于左侧，右侧气体膨胀后的体积比左侧气体膨胀后的体积大，故右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故C正确。D由题可知，由于两个相同透明容器中密封着等质量的空气，此装置利用透明容器中气体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少，故D错误。故选C。考向02 电功与电热的简单计算【例2】（多选）严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温挡为12W，则（）。A开关S2接a时电热靴功率最大；B该电热靴利用
67、了电流的热效应；C该电热靴的安全电压应为220V；D中温挡和髙温挡的功率分别为16W和24W【答案】BD。【解析】A两电阻丝规格相同，设R1与R2的阻值都为R；由可知，在U一定时，R越小，电功率越大，R越大，电功率越小；由图示电路图可知，S2接a时两电阻丝串联，总电阻最大，电功率最小，电热靴处于低温档；当S2接b时，电阻丝R2与R1的右半部分接入电路，电热靴处于中温挡；当S2接c时，只有电阻丝R2接入电路，电路电阻最小，电路电功率最大，电热靴处于高温挡，故A不符合题意；B电热靴工作时，将电能转化成内能，利用了电流的热效应，故B符合题意；C因为家庭电路电压为220V，对人体的安全电压是不高于36
68、V，所以该电热靴的电源电压大约只有几伏，故C不符合题意；D由上面分析可知，这只电热靴的低温挡的功率为，则电热靴的高温挡的功率为电热靴的中温挡的功率为故D符合题意。故选BD。【变式2-1】如图所示是一个“电热驱蚊器”，它是利用了电流的_效应工作的，发热元件是一个阻值为1.0104的电阻。当发热元件两端的电压为220V时，通电100s产生的热量为_J。【答案】热；484。【解析】12“电热驱蚊器”是利用了电流的热效应工作的，发热元件产生的热量为【变式2-2】某型号电饭煲有加热和保温功能，如下图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于_（填“保温”或“加热”）状态。如图乙是该电饭煲
69、工作时电功率与时间的关系图像，则图中阴影部分面积表示的物理量是_，其大小为_。【答案】加热；电热（电功）；48105J。【解析】当开关S接触点1时，电路中只有电阻R1，由P=U2/R可知，电路的电功率较大，故电饭煲处于加热状态图乙是电功率与时间的关系图像，阴影部分面积表示电功率与时间的乘积，因W=Pt，所以表示的物理量是电功。其大小W=Pt=800W1060s=48105J。考向03 多挡电器电热的计算解答多挡电路类试题时，要注意以下几点：（1）多挡电路问题的实质，就是求解多挡电路的实际功率；（2）电压一定时，根据可知，当总电阻最小时，实际功率最大，发热最快，是高温挡；当总电阻最大时，实际功率
70、最小，发热最慢，是低温挡。【例3】现代新型电饭锅，它采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示，其中R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；（2）电热丝R2的阻值；（3）这30min内电饭锅产生的热量；（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20升高到100，求这个电饭锅的热效率。【答案】（1）660W；（2）220；（3）9.9105J；（4）67.9%。【解析】（1）当S和S1都闭合时
71、，R1和R2并联，根据并联电阻的特点知，电路中的电阻最小，由知，此时电路消耗的电功率最大，由图乙可知，通过干路的电流为3A，由P=UI可得电饭锅的电功率P=UI=220V3A=660W（2）当S闭合，只闭合开关S时，只有R1接入电路，由图乙可知，此时通过R1的电流为2A，由并联电路的电流特点可知，通过R2的电流为I2=I-I1=3A-2A=1A由欧姆定律可得R2的电阻（3）由图像可知，30min内电流是3A时的工作时间t=10min+5min=15min=900sI=2A时的工作时间t=5min+10min=15min=900s这30min内电饭锅产生的热量W=UIt+UIt=220V3A90
72、0s+220V2A900s=9.9105J（4）水吸收的热量Q吸=c水m(t2-t1)=4.2103J/(kg)2kg(100-20)=6.72105J这个电饭锅的热效率。答：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率为660W；（2）电热丝R2的阻值为220；（3）这30min内电饭锅产生的热量为9.9105J；（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20升高到100，这个电饭锅的热效率为67.9%。【变式3-1】某款迷你电饭煲有加热和保温两档。其电路如图所示，已知R1=88，R2=2112。开关S置于（选填“1”或“2”）时是保温挡，保温10min产生的热量是J。【答案】2；13200。【解析
73、】根据公式P=判定保温档时开关的位置；根据Q=W=t求出产生的热量。开关接1时，电阻R2被短路，电路中只有R1=88；开关接2时，电阻R2和R1；串联接入电路中，电路的总电阻为R=R1+R2=88+2112=2200；在电压不变的情况下，根据公式P=可知，开关接2时功率小，为保温档；保温10min产生的热量为：Q=W=t=600s=13200J。【变式3-2】（双选）某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R1=55，R2=44，以下说法正确的是（）。A. 使用“低温档”只需要闭合S2；B. 使用“高温档”要闭合S1、S2；C. 闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5:
74、4；D. 中温档正常工作1分钟，产生的热量为6.6104J【答案】BD。【解析】AB根据可知，当电压一定时，R越大，P越小，为低温挡，R越小，P越大，为高温挡。由电路图可知，S1、S2同时闭合时，R1、R2并联，电阻最小，功率最大，为高温挡；由于R1R2，所以只闭合S1时，电阻最大，功率最小，为低温挡；只闭合S2时，为中温挡。故A错误，B正确；C当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，由并联分流可知通过R1、R2的电流之比为故C错误；D中温挡正常工作，R2接入电路，1分钟产生的热量为故D正确。故选BD。考向04 生活中中电流热效应（电热的利用与防止）（1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流
75、热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都不是利用电流热效应工作的。（2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。（3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。【例4】电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热
76、，由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是（）。A通过电炉丝的电流比导线的电流小得多 B通过电炉丝的电流比导线的电流大得多；C电炉丝的电阻比导线的电阻小得多 D电炉丝的电阻比导线的电阻大得多【答案】D。【解析】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，在串联电路中，电路处处相等，即：I电炉丝=I导线，通电时间t相同，根据：Q=I2Rt，因为R电炉丝R导线，所以电流产生的热量：Q电炉丝Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象；故选D。【变式4-1】下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）。A电冰箱B电视机C电脑D电热水壶【答案】D。【解析】A电冰箱是将电能转化为电动机的
77、机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流的热效应来工作的，故A不符合题意；B电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故B不符合题意；C电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意；D电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的; 故D符合题意。故选D。【变式4-2】电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是（）。A通过导线的电流小于通过电阻丝的电流；B导线的绝热皮隔热；C导线的电阻远小于电阻丝的电阻；D导线散热比电阻丝快【答案】C。【解析】电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故A错误；因为Q=I2Rt，R电炉丝R导线，所以产生的热量：Q电炉丝Q导线，即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故C正确，BD错。故选C。
