人教版九年级物理专题06 电功率(解析版)

思维导图

知识详解

知识点一、电功 电能

1、定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。

2、实质：电流做功的过程，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，就消耗了多少电能。

3、计算公式：W=UIt =Pt（适用于所有电路）

    对于纯电阻电路可推导出：W= I2Rt= U2t/R

①串联电路中常用公式：W= I2Rt      W1:W2:W3:…Wn=R1:R2:R3:…:Rn

  ②并联电路中常用公式：W= U2t/R      W1:W2= R2:R1

4、单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh）   1度=1千瓦时=1 kw·h=3.6×106J

典例1.关于电能和电功，下列说法正确的是（　　）

A．家用电器每消耗1度电，产生的热量就是3.6×106 J    

B．用电器消耗的电能等于电流通过该用电器所做的功    

C．电流做功的过程实质就是其他形式能转化为电能的过程    

D．通过导体的电流越大，电流做的功就越多

【答案】B

【解析】用电器消耗1度电即3.6×106J，若是纯电阻电路，产生的热量等于3.6×106J，若是非纯电阻电路产生的热量小于3.6×106J，故A错误；电流做功的过程就是消耗电能的过程，所以用电器消耗的电能等于电流通过用电器所做的功，故B正确；电流做功的过程实质就是电能转化为其他形式能的过程，故C错误；根据W＝UIt知，在电压和通电时间一定时，通过导体的电流越大，电流做的功就越多，故D错误。故选：B。

典例2.甲、乙两个用电器的电压之比为5：4，电流之比为1：2，通电时间之比为2：1，则两个电器消耗的电能之比为（　　）

A．4：5    B．5：1    C．5：4    D．5：8

【答案】C

【解析】由公式W＝UIt得：，故选：C。

知识点二.电能表

1.电能表的作用：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.电能表上的各参数：

“220V”表示电能表接在电压为220V的电路中使用；

“5（10）A”表示电能表的标定电流为5A，额定最大电流为10A

“3000R/kwh”表示电路中每消耗一度电，电能表转盘转3000转。

3.读数：

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。

典例3.如图所示分别是小阳家8月1和9月1日电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列判断正确的是（　　）

A．电能表是测量电功率的仪表    

B．小阳家8月份消耗的电能为1011kW•h    

C．电能表工作时的电流不应超过标定电流40A    

D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW•h

【答案】D

【解析】电能表是测量电能的仪表，故A错误；小阳家8月份消耗的电能：57.8kW•h﹣5546.7kW•h＝101.1kW•h，故B错误；“10（40）A”表示电能表的标定电流为10A，平时工作允许通过的最大电流为40A，故C错误；指示灯闪烁320次消耗的电能：W＝kW•h＝0.2kW•h；故D正确。故选：D。

知识点三.电功率概念及意义

1、定义：电流在单位时间内所做的功。

2、物理意义：表示电流做功快慢的物理量灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。

典例4．下列关于电功和电功率的说法正确的是（　　）

A．电流做功越多，电功率越大    

B．电功率越大，电流做功越快    

C．电流做功时间越短，电功率越大    

D．以上说法都不对

【答案】B

【解析】电流做功多，可以在很长时间内完成，即做功不一定快，其功率不一定大，故A错误；电功率是表示电流做功快慢的物理量，即电功率越大，做功越快，故B正确；电流做功用的时间越短，其电功率不一定大，从公式W＝Pt可知，应该考虑做功的多少，故C错误；根据以上可知，故D错误。故选：B。

知识点四.电功率的计算

1、电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路）   

对于纯电阻电路可推导出：P= I2R= U2/R

①串联电路中常用公式：P= I2R     P1:P2:P3:…Pn=R1:R2:R3:…:Rn

  ②并联电路中常用公式：P= U2/R     P1:P2= R2:R1

③无论用电器串联或并联。计算总功率    常用公式P= P1+P2+…Pn 

2、单位：国际单位 瓦特（W）   常用单位：千瓦（kw）

3、额定功率和实际功率：

定义：额定电压：用电器正常工作时的电压；额定功率：用电器在额定电压下的功率。

典例5.如图所示电路中，电源电压保持不变。R1＝10Ω，闭合开关S，滑片P在最右端时电流表的示数为0.25A；把滑片P移到中点时，电流表的示数为0.4A，则电源电压为      V，滑片P在最右端时，R1、R2的电功率之比为       。

【答案】10；1：3

【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流。

当滑动变阻器滑片P在最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流I＝0.25A，

因串联电路中各处的电流相等和I＝可得，电源的电压：

U＝I（R1+R2）＝0.25A×（10Ω+R2）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

把滑片P移到中点时，电路中的电流I′＝0.4A，

则电源的电压：U＝I′（R1+R2）＝0.4A×（10Ω+R2）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

联立①②解得：U＝10V，R2＝30Ω；

滑片P在最右端时，因串联电路中各处的电流相等，则R1、R2的电功率之比为：

P1：P2＝I2R1：I2R2＝R1：R2＝10Ω：30Ω＝1：3。

典例6.甲用电器标着“220V 60W”，乙用电器上标着“36V 60W”，它们都在额定电压下工作，则下列判断中正确的是（　　）

A．甲用电器做功一定多    

B．乙用电器做功一定慢    

C．完成相同的功，甲用电器用时间一定多    

D．相同时间内，甲乙用电器消耗的电能一样多

【答案】D

【解析】甲、乙用电器在额定电压下工作时的功率均为60W。由W＝Pt可知，电流做功的多少与通电时间有关，故A不正确；电功率是表示电流做功快慢的物理量，甲乙用电器的功率相同，做功一样快，故B不正确；根据W＝Pt可知，完成相同的功，两用电器用的时间一样多，故C不正确；根据W＝Pt可知，相同时间内，甲乙用电器消耗的电能一样多，故D正确。故选：D。

知识点五.电功率的测量

1.利用电能表及秒表测量家用电器的电功率

原理：

2.伏安法测灯泡的额定功率：①原理：P=UI ②电路图：③选择和连接实物时须注意：

电源：其电压高于灯泡的额定电压

滑动变阻器：接入电路时要变阻，且调到最大值。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。

电压表：并联在灯泡的两端“+”接线柱流入，“－”接线柱流出。根据额定电压选择电压表量程。

电流表：串联在电路里““+”接线柱流入，“－”接线柱流出。根据I额=P额/U额 或I额=U额/R 选择量程。

典例7．某家庭某月初电能表的示数如图甲所示，月底表盘示数如图乙所示，他所在地区每度电的电费是0.5元，则本月他家应缴纳电费     元；将某家用电器单独接在该电能表上正常工作5min，电能表指示灯闪烁了160次（即160imp），该家用电器正常工作5min消耗的电能是       kW•h，该家用电器的额定功率是       W。

【答案】45；0.05；600

【解析】由甲、乙图知，某月消耗的电能为：W＝1717.2kW•h﹣1627.2kW•h＝90kW•h，应缴纳电费：0.5元/kW•h×90kW•h＝45元；

3200imp/kW•h表示每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3200次，指示灯闪烁160次消耗的电能：

W′＝kW•h＝0.05kW•h，

该用电器正常工作时的电功率，即额定功率：P额＝P＝＝0.6kW＝600W。

典例8.为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡亮度与实际功率的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，电源电压6V，可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R1和“20Ω 1A”的R2。

（1）该实验的原理是：          。

（2）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是     。（选填“R1”或“R2”）

（3）请用笔划线代替导线将图甲的实验电路补充完整。（要求：滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮）

（4）电路正确连按后，闭合开关，他们发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表指针明显偏转，你认为造成这一现象的原因可能是       。（选填字母）

A．电流表断路

B．小灯泡短路

C．小灯泡灯丝断了

D．滑动变阻器短路

（5）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0～15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，此时发现小灯泡亮度较             ；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向      移（选填“左”或“右”）直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是       W。

（6）根据收集到的实验数据，同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中，勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是                                                。

（7）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）；

①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。

②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。

则小灯泡额定功率P额＝    （用R0、U1、U2表示）。

【答案】（2）R2；（3）如下图；（4）C；（5）暗；右；0.65；（6）小灯泡的电阻受温度影响，温度越高，小灯泡的电阻越大；（7）U1×。

【解析】（1）实验原理是P=UI；（2）标有“2.5V”字样的小灯泡，即灯的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：I＝＝＝0.25A，根据串联电路电压的规律及欧姆定律，灯正常发光时变阻器连入电路的电阻：R滑＝＝＝14Ω，故选用“20Ω 1A”的R2；

（3）滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，故变阻器右下接线柱连入电路中，如下所示：

（4）若电流表断路，整个电路断路，两表都没有示数，故A不符合题意；若小灯泡短路，电压表没有示数，电流表有示数，故B不符合题意；若小灯泡灯丝断了，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表与电源连通测电源电压，电压表指针明显偏转，故C符合题意；滑动变阻器短路，电压表测电源电压，电压表有示数，电路为通路，电流表有示数，故D不符合题意；选C；

（5）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0～15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，根据电压表大小量程之比为5：1，灯的实际电压为2V，小于灯的额定电压，此时发现小灯泡亮度较暗；灯在额定电压下正常发光，因2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯两端的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器两端的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.26A，则小灯泡的额定功率是：P＝ULIL＝2.5V×0.26A＝0.65W；

（6）根据欧姆定律，灯的两端的电压与电流的比值即灯的电阻，因小灯泡的电阻受温度影响，温度越高，小灯泡的电阻越大，故它两端的电压与电流的比值不一样；

（7）①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。

②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。

在①中，电压表测灯的电压，小灯泡正常发光；

在②中，电压表测灯与定值电阻的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压U0＝U2﹣U1，由欧姆定律可求出灯的额定电流：

I灯＝＝，灯的额定功率：P＝U灯I灯＝U1×。

知识点六.电热

1、实验：目的：研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？  原理：根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少 。

2、实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；而且是绝缘体 

3、焦耳定律：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。

4、计算公式：Q=I2Rt (适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出：Q =UIt= U2t/R=W=Pt

①串联电路中常用公式：Q= I2Rt 。Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn

    并联电路中常用公式：Q= U2t/R    Q1:Q2= R2:R1

②无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量  常用公式Q= Q1+Q2+…Qn

③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U2t/R=Pt

5、应用——电热器：

①定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。

②原理：焦耳定律

③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。

④优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。

典例9.在学习电流的热效应时，小明想探究“电流产生的热量是否与电阻大小有关”，他应该选用图

中      （选填“图甲”或“图乙”）所示的电路进行实验。此实验中小明是根据玻璃管中液柱的高度来判断电流产生热量的多少的，这种研究方法叫做        。

【答案】图乙；转换法。

【解析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量多少跟电阻大小的关系，控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小，由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图；电流产生的热量不能用眼睛直接观察，小明是根据玻璃管中液柱的高度来判断电流产生热量的多少的，这种研究方法叫做转换法。

典例10.电热加湿器靠电流的热效应工作，某种家用电热加湿器相关参数，如表所示，外形电路简化图，如图所示，电热器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度，当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入到加热仓中。

（1）当气雾调节器R2的滑片移到最左边时，加湿器以最大运行功率工作，求电热丝R1的电阻值。

（3）当滑片移到最右端时，气雾调节器R2的阻值为990Ω，加湿器以低气雾量工作。求此时电热丝R1的电功率。

【答案】（1）1210Ω；（2）40cm3；（3）12.1W

【解析】（1）当气雾调节器R2的滑片移到最左边时，气雾调节器R2被短路，只有电热丝R1工作，加湿器的功率最大，由P＝UI＝可得，电热丝R1的阻值：R1＝＝＝1210Ω；

（2）以最大功率工作t1＝5min36s＝336s电阻丝R1产生的热量：Q＝W＝Pt1＝40W×336s＝13440J，

因电阻丝R1产生的热量全部被水吸收，所以，水吸收的热量Q吸＝Q＝13440J，

标准大气压下水的沸点为100℃，由Q吸＝cm（t﹣t0）得，水的质量：

m＝＝＝0.04kg＝40g，

由ρ＝可得，加热仓中水的体积：V＝＝＝40cm3；

（3）当滑片移到最右端时，R2的最大阻值和R1串联，

因串联电路中总电阻等于各分电压之和，

所以，电路中的电流：I＝＝＝0.1A，

此时电热丝 R1的电功率：P1＝I2R1＝（0.1A）2×1210Ω＝12.1W。

答：（1）电热丝R1的阻值为1210Ω；

（2）加热仓中水的体积为40cm3；

（3）此时电热丝R1的电功率是12.1W。

专项练习

一．选择题（共7小题）

1．商场中，卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说：微波炉很省电，用它加热食物花不了多少电费。顾客说：微波炉很费电，他家的微波炉一开就“跳闸”。上述争论中，顾客混淆的两个概念是（　　）

A．电压和电流    B．电功率和电流    

C．电能和电功率    D．电能和电功

【答案】C

【解析】售货员认为微波炉很省电，是说微波炉的电功率大，但加热食物用时很短，消耗的电能并不多，所以“微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费”，即售货员是从电能角度说的；顾客是从电功率角度考虑的，因为微波炉属于大功率用电器，工作时电路中电流很大，会跳闸，相同时间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。故选：C。

2．下列情况中，不属于电流做功的是（　　）

A．电风扇通电转动    B．发电机发电    

C．空调机制冷    D．电脑处理数据信息

【答案】B

【解析】电流做功的过程，实际上是能量的转化过程，从电能转化成其它形式的能；电风扇通电转动将电能转化为机械能，空调机制冷将电能转化为机械能和内能，电脑处理数据信息将电能转化为光能和内能，故ACD均属于电流做功；发电机发电的过程中，是将其它形式的能转化为电能的过程，不属于电流做功。故选：B。

3．电视机可以用遥控器关机而不用断开电源，这种功能叫做待机功能。这一功能给人们带来了方便，但很少有人注意到在待机状态下电视机仍然要消耗电能。例如小明家的一台34寸彩色电视机的待机功率大约是10W，假如他家电视机平均每天开机4h，看完电视后总是用遥控器关机而不切断电源。试估算小明家一年（365天）中因这台电视机待机浪费的电能约为（　　）

A．2.6×108J    B．2.6×107J    C．3.2×105J    D．5.3×107J

【答案】A

【解析】电视机待机功率P＝10W＝0.01kW，则每天待机消耗的电能为W0＝Pt＝0.01kW×（24h﹣4h）＝0.2kW•h；每年消耗的电能为W＝365W0＝365×0.2kW•h＝73kW•h≈2.6×108J。故选：A。

4．小丽家的一只电吹风机铭牌上标有“220V 500W”，一个节能灯泡上标有“220V 5W”。则下列说法中正确的是（　　）

A．电吹风机和节能灯泡通电后，电流通过电吹风机做功会更快    

B．电吹风机和节能灯泡工作时，电吹风机消耗的电能会更多    

C．电吹风机消耗的电能相当于100个节能灯泡消耗电能    

D．电吹风机正常工作3min，消耗的电能为0.025度

【答案】D

【解析】电功率是表示电流做功快慢的物理量，但A项只说明电吹风机和节能灯泡通电后而没有说明它们都在额定电压下工作，所以它们工作时的电功率不确定就不能判断谁做功更快，故A错误；根据W＝Pt可知，在电功率和工作时间不确定的情况下，无法判断消耗电能的多少，故BC错误；由P＝可得，电吹风机正常工作3min，消耗的电能：W＝Pt＝0.5kW×h＝0.025kW•h，故D正确。故选：D。

5．小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．他家在这段时间内消耗的电能为903kW•h    

B．电能表是测量电功率的仪表    

C．若只让一个标有“220V  1000W”的电热水器正常工作10min，则电能表的圆盘转了600转    

D．这个电能表的测量值是以“J”为单位

【答案】C

【解析】他家在这段时间内消耗的电能W＝8633.5kW•h﹣8543.2kW•h＝90.3kW•h，故A错误；电能表是测量消耗电能的仪表，不是测量电功率的，故B错误；3600r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过3600r，只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min，其消耗的电能为W＝Pt＝lkW×h＝kW•h；则电能表的圆盘转过的圈数：N＝kW•h×3600r/（kW•h）＝600r，故C正确；电能表是测量消耗电能的仪表，测量值的单位是kW•h，故D错误。故选：C。

5．如图甲是通过小灯泡L的电流跟其两端电压关系。现将小灯泡L与电阻R连入图乙所示电路中，只闭合S，小灯泡的实际功率为1.8W；再闭合S1电流表示数为0.9A．下列结果正确的是（　　）

①电源电压为6V②电路消耗的总功率为5.4W

③通过电阻R的电流为0.6A④电阻R的阻值为10Ω

A．①②③④都正确    B．只有①②③正确    

C．只有①③正确    D．只有②④正确

【答案】A

【解析】只闭合S时，电路为L的简单电路，电流表测电路中的电流，由图象可知，当UL＝6V，IL＝0.3A时，灯泡的实际功率：PL＝ULIL＝6V×0.3A＝1.8W；因此电源电压U＝UL＝6V，故①正确；再闭合S1后，R与L并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路工作、互不影响，所以，通过灯泡的电流不变，

因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R的电流：IR＝I﹣IL＝0.9A﹣0.3A＝0.6A，故③正确；因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，电路消耗的总功率：P＝UI＝6V×0.9A＝5.4W，故②正确；由I＝可得，R的阻值：R＝＝10Ω，故④正确；综合上述分析可知，①②③④都正确。故选：A。

6．如图所示是小刚同学测量小灯泡电功率的电路图，当闭合开关时，发现灯L不亮，电压表有明显示数，电流表示数为零，若故障只出现在变阻器R和灯L中的一处，则下列判断正确的是（　　）

A．变阻器R短路    B．变阻器R断路    

C．灯L短路    D．灯L断路

【答案】D

【解析】由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡两端的电压；

当闭合开关时，小灯泡不发光，电流表无示数，说明电路是断路；而电压表有示数，说明电压表与电源之间是接通的，且故障只出现在变阻器R和灯L中的一处，所以故障是与电压表并联的灯泡断路。故选：D。

7．研究电功率与电压、电流的关系时，连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法，不合理的是（　　）

A．该电路所示实验研究电功率与电压的关系    

B．该实验能得出电流相同时，电功率与电压成正比    

C．小灯泡电功率的大小通过灯泡的亮度来比较    

D．该实验选择的两个小灯泡灯丝的电阻不同

【答案】B

【解析】从图可知两灯泡串联，通过两灯泡的电流相同，所以该电路所示实验可以研究电功率与电压的关系；故A正确；两个灯泡亮度不同，间接反映电功率大小，但是由于灯泡的亮暗无法准确反映实际功率的大小，所以不能得出“电流相同时，电功率跟电压成正比”这个结论，故B错误；为了判断灯泡的功率大小，我们可以通过观察灯泡的亮度来判断灯泡功率的大小，灯泡越亮灯泡的功率越大。故C正确；

两灯泡串联，流过它们的电流相同，LI、L2规格不同，则灯泡两端的电压不同，因此设计此实验可以探究电功率与电压的关系；故D正确。故选：B。

二．填空题（共3小题）

8．华为公司推出首款5G折叠屏MateX手机，该款手机采用向外折叠、可弯曲的屏幕。在同一家庭电路中，该手机充电时，与正在烧水的电水壶的连接方式是    （选填“串联”、“并联”）；该手机采用双电池结构，电池总容量高达4500mA•h，电池总电压约为4V，则充满电时电池储存的电能为            J。

【答案】并联；6.48×104

【解析】手机充电时，与正在烧水的电水壶的连接方式是并联；电池充满电后储存的电能：W＝UIt＝4V×4500×10﹣3A×3600s＝6.48×104J。

9．如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该电能表的标定电流是     A，表盘上显示已用电     kW•h．若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min，电能表指示灯闪烁了32次，该用电器在上述时间内消耗的电能为      kW•h。

【答案】10；5546.7；0.02

【解析】“10（20）A”中，表示电能表的标定电流为10A；该表盘上显示数字为55467，因为最后一位是小数、单位是kW•h，所以显示已用电5546.7kW•h；1600imp/（kW•h）表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，指示灯闪烁32次，则该用电器在上述时间内消耗的电能：W＝kW•h＝0.02kW•h。

10．甲、乙两只白炽灯的铭牌如图所示，若将两灯串联接入电压为220V的电路，则较亮的是     灯；若将两灯并联接入电压为220V的电路，则较亮的是       灯。

【答案】甲；乙

【解析】已知两灯泡额定电压相同，额定功率P甲额＜P乙额，根据P＝UI＝可知，R＝，则两灯泡的电阻关系；R甲＞R乙，若将两灯串联接入电压为220V的电路，根据P＝I2R知，电流相同，甲电阻越大，甲实际功率越大，甲电灯越亮。若将两灯并联接入电压为220V的电路，此时实际功率等于额定功率；由于乙灯额定功率大，则其实际功率大，所以乙灯比甲灯亮。

三．实验探究题（共5小题）

11．一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A，小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材，一个电压表、一个电流表，一个开关，电源、滑动变阻器、导线若干。

（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮。电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是            。

（3）排除故障后，进行了三次测量，测量数据如表。当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的额定功率为       W。

（4）小明设计了如图丙的电路，测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率。实验方案如下，（电源电压不变，滑动变阻器Rl的最大阻值为R1，滑动变阻器R2的最大阻值为R2）

①只闭合开关S和S2，移动R1滑片，使电流表的示数为I额

②只闭合开关S和S1，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额，保持变阻器     的滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式             。（用I额、I1、I2、Rl、R2中的字母表示）。

【答案】（1）如上所示；（2）灯泡断路；（3）0.65；（4）②R2；③P额＝I额2•。

【解析】（1）变阻器按一上一下连入电路中，正常发光时的电流约为0.3A，故电流表选用小量程串联在电路中，小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如下所示：

（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电路可能断路，电压表有示数，则说明电压表与电源连通，出现这一故障的原因可能是灯泡断路；

（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.26A，此时小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W；

（4）①闭合开关S和S2，移动R1滑片，使电流表的示数为I额。

②只闭合开关S和S1，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额，保持变阻器R2的滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。

在①中，R1与灯串联，灯正常发光，

在②中，R1与R2串联，因为电路中电流仍为I额，所以R2′＝RL；

保持R2滑片位置不动，将另一个滑动变阻器（R1）滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器（R1）的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。

由串联电路特点和欧姆定律可得：U＝I1R2′＝I2（R1+R2′），

解得：R2′＝，

小灯泡额定功率的表达式为：P额＝I额2RL＝I额2R2′＝I额2•。

12．某同学为测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，连接了如图甲所示的部分电路。请按要求完成下列问题：

（1）请添加一条导线将图甲中的实物图连接完整。

（2）在连接电路时，开关应处于断开状态，连好电路后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于      端（选填“A”或“B”）。

（3）闭合开关后，他发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则可能是       

A．滑动变阻器发生断路

B．小灯泡发生断路

C．小灯泡发生了短路

D．滑动变阻器发生短路

（4）实验过程中，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，电流表的示数为 　A，则小灯泡的额定功率P＝      W。

【答案】（1）如下图所示；（2）A；（3）B；（4）0.3；0.75。

【解析】（1）测额定电压为2.5V灯泡额定功率的实验中，电压表应选择0～3V量程与灯泡并联，实物图如图所示：

（2）为了保护电路，应使电路中的电阻最大、电流最小，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值的A端；

（3）由题知，闭合开关后发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数；

若滑动变阻器发生断路，整个电路断路，两表都没有示数，故A不符合题意；若小灯泡发生断路，灯不亮，电流表没有示数，此时电压表串联在电路中测电源电压，则电压表有示数，故B符合题意；若小灯泡发生了短路，电压表也被短路而没有示数，故C不符合题意；若滑动变阻器发生短路，电路为通路，两表都有示数，故D不符合题意；故选B；

（4）由图乙知，电流使用的0～0.6A量程，分度值为0.02A，其示数为0.3A，即灯泡正常发光时通过的电流I＝0.3A，灯泡正常发光时的功率，即额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。

13．实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油、完全相同的温度计，烧瓶内还分别装有阻值不同且不变的电阻丝R1和R2．将它们与滑动变阻器、电源、开关、以及导线等组成如图所示的电路。小亮利用上述实验器材“探究电流通过电阻产生热量跟什么因素有关。”

（1）小亮探究的是当          和通电时间一定时，电流产生的热量跟        的关系；

（2）实验中，电流产生的热量无法直接测量，而是利用煤油温度变化量来表示，在以下三个实例中，没采用此方法的是       （多选，请选填序号）；

①借助电动机提升重物的高度判断电流做功多少；

②借助水压学习电压；

③借助验电器两金属箔片张开角度判断物体带电多少。

④用合力来代替分力

（3）小华提议将该装置改装成“比较水和煤油的吸热升温的属性”的实验。若保持甲瓶的器材不变，还需将乙瓶中的                                             （写出具体的操作方法），加热通电一段时间后，比较温度计升高的示数，来比较不同物质的吸热升温的属性。

【答案】（1）电路中电流；电阻；（2）②④；（3）煤油换成等质量的水，电阻换成与甲瓶阻值相等的电阻。

【解析】（1）图中两电阻串联，串联电路各处的电流相等，通电时间也相同，两电阻大小不同，故小亮探究的是当电流和通电时间一定时，电流产生的热量跟电阻的关系。

（2）实验中，电流产生的热量无法直接测量，而是利用煤油温度变化量来表示，这种物理学研究方法叫做转换法；

①借助电动机提升重物的高度判断电流做功多少，采用了转换法；

②借助水压学习电压，采用了类比法；

③借助验电器两金属箔片张开角度判断物体带电多少，采用了转换法；

④几个力共同作用产生的效果可以由一个力代替，即用合力来代替分力，采用的是等效替代法。

故②④符合题意。

（3）要比较水和煤油的比热容，由吸热公式Q吸＝cm△t可知，则应让水和煤油的质量相等、初温相同和吸收的热量相等，由温度的变化求得比热的大小；故还需将乙瓶中的煤油用相同质量的水，电阻换成与甲瓶阻值相等的电阻，加热通电一段时间后，比较温度计升高的示数，来比较不同物质的吸热升温的属性。

四．计算题（共5小题）

14．小军家里有一款高、低温两挡电烤炉，他查看使用说明书，收集到一些信息如下：额定电压为220V，低温挡电功率为880W，高温挡电功率为1980W，电路原理图如图所示，R1、R2为两根电热丝，S2为温控开关，根据上述信息，解析下列问题：

（1）在高温挡正常工作时，电路的总电流为多大？

（2）低温挡正常工作1.5h消耗多少度电？电热丝R1的电阻为多大？

【答案】（1）9A；（2）55Ω。

【解析】（1）分析电路图可知，同时闭合S1、S2时为高温挡，只闭合S1时为低温挡，由P＝UI可得高温挡时电路中的总电流：I＝＝9A

（2）由P＝得低温挡正常工作1.5h消耗的电能：W＝Pt＝0.88kW×1.5h＝1.32kW•h

由P＝UI＝得电热丝R1的电阻：R1＝＝55Ω。

答：（1）在高温挡正常工作时，电路的总电流为9A；

（2）在低温挡正常工作1.5h消耗1.32度电能，电热丝R1的电阻为55Ω。

15．小刚同学家里的电热饮水机有加热和保温两种功能，可由机内温控开关S0进行自动控制，小刚从说明书上收集到如下表中的部分数据和如图所示的电路原理图。

请解析如下问题：

（2）电热饮水机正常工作时，在加热状态下工作5分钟消耗的电能多大？

（3）电阻R2的阻值为多少？

（4）在傍晚用电高峰期，供电电压可能会下降，当实际电压只有198V时，这个电热饮水机加热的实际功率是多大？

【答案】（1）5A；（2）3.3×105J；（3）440Ω；（4）1W。

【解析】（1）从表中可知额定电压U＝220V，正常加热功率为P加热＝1100W，

根据P＝UI可得，在加热状态下的总电流：

I总＝＝＝5A；

（2）电热饮水机正常工作时，在加热状态下工作时间t＝5min＝300s，

则消耗的电能W＝P加热t＝1100W×300s＝3.3×105J；

（3）当开关S闭合、S0断开时，电路中只有R2，此时饮水机处于保温状态，

根据P＝可得，R2的阻值：

R2＝＝＝440Ω；

（4）根据欧姆定律可得，加热状态下电路中的总电阻：

R＝＝＝44Ω，

实际电压只有198V时，电热饮水机加热的实际功率：

P实际＝＝＝1W。

答：（1）这个电热饮水机正常工作时，在加热状态下的总电流大约是5A；

（2）电热饮水机正常工作时，在加热状态下工作5分钟消耗的电能为3.3×105J；

（3）电阻R2的阻值为440Ω；

（4）当实际电压只有198V时，这个电热饮水机加热的实际功率是1W。