考點22 電功率【知識回顧】考點一、電能、電功1電功：電流通過某段電路所做的功叫電功。2電流做功的實質：電流做功過程，實際就是電能轉化為其他形式的能（消耗電能）的過程；電流做多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能，也就消耗了多少電能。3.電流做功的形式：電流通過各種用電器使其轉動、發熱、發光、發聲等都是電流做功的表現。4規定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間的乘積。5電功公式：（適用于所有電路）；對于純電阻電路可推導出：（1）串聯電路：；（2）并聯電路：；（3）在任何情況下，在一定時間所做的總功。6電功單位：在國際單位制中，電功單位是焦耳（J）；常用單位還有度（kwh）， 1度=1千瓦時=1kWh=3.6106J；“1度”的規定：1kw的用電器工作1h消耗的電能。7電功的測量電能表：是測量用戶用電器在某一段時間內所做電功（某一段時間內消耗電能）的儀器。電能表上“220V、5A、3000R/kWh”等字樣，分別表示：電能表額定電壓是220V；允許通過的最大電流是5A；每消耗一度電電能表轉盤轉3000轉。讀數時：最后一位有紅色標記的數字表示小數點后一位；電能表前后兩次讀數之差，就是這段時間內用電的度數。考點二、電功率1電功率：電流在單位時間內所做的功。2電功率物理意義：表示電流做功快慢的物理量。3電功率公式：（適用于所有電路），推導公式：（適用于純電阻電路）。（1）串聯電路中；（2）并聯電路中：；（3）無論用電器串聯或并聯，計算總功率常用公式P=P1+P2+Pn。4電功率單位：在國際單位制中，功率單位是瓦特（W），常用單位：千瓦（kW）。5額定功率（1）某燈泡上標有“PZ220V-25”字樣分別表示：普通照明，額定電壓（用電器正常工作時的電壓）220V，額定功率（用電器在額定電壓下的功率）25W的燈泡。（2）已知U額、P額，可根據公式I額=P額/U額計算出該燈的額定電流；可根據公式計算出該燈的電阻。（3）燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率大小：當U實=U額時，P實=P額燈正常發光；當U實U額 時，P實P額燈光暗淡；當U實 U額時，P實P額燈發光強烈。（4）已知U額、P額、U實，可根據公式，由該式可知，當實際電壓變為額定電壓的1/n時，實際功率就變為額定功率的1/n2。（5）燈L1“220V、100W”，燈L2“220V、25W”相比較而言，L1燈絲粗短，L2燈絲細長。考點三、測量小燈泡電功率一、伏安法測量小燈泡的電功率1.實驗目的：學習用電壓表和電流表測量小燈泡的額定功率和實際功率，并加以比較。2.實驗原理：要測量小燈泡的電功率，根據電功率公式，可以用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，用電流表測出通過小燈泡的電流。3.實驗器材：電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、小燈泡、開關、導線若干。4.設計并進行實驗：（1）按照圖所示的電路圖連接好實驗電路，連接電路時，開關處于斷開狀態，滑動變阻器的滑片置于最大阻值處。（2）檢查電路連接無誤后，閉合開關，移動滑動變阻器滑片，使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓，記錄電壓表與電流表的示數，觀察并記錄小燈泡的發光情況。（3）調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓小于小燈泡的額定電壓，記錄電壓表和電流表的示數，觀察并記錄小燈泡的發光情況。（4）調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓約為額定電壓的1.2倍，記錄電壓表與電流表的示數，觀察并記錄小燈泡的發光情況。（5）整理好實驗器材。（6）用公式計算出小燈泡的額定功率和實際功率，記錄在下表中。實驗序號電壓/V電流/A電功率/W小燈泡亮度12.50.310.78正常22.00.250.50較暗33.00.381.14較亮5.分析與論證（1）分析表格中的實驗數據后，發現小燈泡兩端的實際電壓越高，小燈泡的電功率越大，燈泡發光越亮。（2）小燈泡的亮度直接由它的實際功率決定。（3）小燈泡兩端的實際電壓只有在不高于額定電壓時，才處于安全使用狀態。（4）小燈泡的實際功率有多個，額定功率只有一個。6、實驗結論（1）當實際電壓等于額定電壓時，小燈泡的實際功率等于額定功率，小燈泡正常發光。（2）當實際電壓低于額定電壓時，小燈泡的實際更率小于額定功率，小燈泡發光較暗。（3）當實際電壓高于額定電壓時，小燈泡的實際功率大于額定功率，小燈泡發光較亮。7、注意事項（1）電源電壓應高于燈泡的額定電壓；滑動變阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡的正常工作電流，滑動變阻器的最大阻值應與小燈泡的電阻差不多，這樣會使滑動變阻器的調壓效果明顯。（2）連接電路時，電壓表的量程要參照小燈泡的額定電壓來選擇，電流表的量程應根據燈泡的額定電流來選擇，如果燈泡的額定電壓或電流位置，則要采用試觸的方法判斷。（3）連接電路時，開關要斷開，防止由于電路連接錯誤而發生短路，損壞電流表。（4）閉合開關前，要將滑動變阻器的滑片置于阻值最大的位置，以防止電路中電流過大，其保護電路作用。（5）調節小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時要注意緩慢調節滑動變阻器的滑片，實際電壓不能超過額定電壓的1.2倍，同時通電時間不能過長，否則容易燒壞小燈泡。注意：伏安法測小燈泡電功率與伏安法測電阻阻值的異同。相同點：實驗電路基本相同，可采用同一電路；實驗方法相同，都是伏安法；測量的物理量相同，都測量電流I和電壓U。不同點：實驗原理不同，測小燈泡電功率的實驗原理，測電阻阻值的實驗原理是；數據處理方式不同，測電阻阻值時需要多次測量，最后求平均值以減小實驗誤差，而測小燈泡電功率時也需要多次測量，但不能用來求平均值，而是尋找不同電壓下的電功率有什么規律。考點四、焦耳定律1.電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化為內能，這種現象叫做電流的熱效應。2.焦耳定律：電流通過導體產生的熱量，與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。3.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中單位Q焦(J)；I安(A)；R歐()；t秒。4.當電流通過導體做的功(電功)全部用來產生熱量(電熱)，則有W=Q，可用電功公式來計算Q，如電熱器、純電阻就是這樣的。5.電熱的利用：電熱毯、電熨斗、電烤箱等；電熱的防止：電視機后蓋有很多孔是為了通風散熱，電腦運行時也需要風扇及時散熱。【考點梳理】考點一、電能、電功本考點主要內容有電功、電能的基本概念，電功的基本計算、電能的概念與計算，電阻串并聯電路電功的特點。本節不涉及實驗探究題類試題，但與其他知識點結合組成一個大型計算題還是會經常出現的。從近三年中考試題來看，對本節內容的考查主要集中在對電功、電能概念的考查、對電能簡單計算的考查、對動態電路的考查、對串并聯電路電功特點的考查等方面。考題以選擇題、填空題、計算題形式出現，并以填空題居多。尤其注意的是電能表的使用與相關計算，在許多地區中考試題中屬于常考內容，需要認真理解和熟悉有關的計算。考點二、電功率本考點主要內容有電功率的概念，電功率基本計算及其應用。本節內容涉及到的計算問題較多，有的是單考電功率知識，一般屬于基礎題，較簡單；有的把電功率與其他知識點結合組成一個考題，除考查對電功率的理解外，還考查電學其他知識點；更多的是有關電功率的計算，并且此類題目一般作為大型計算題出現，分值高、涉及知識面廣、題目屬于中等或較難。從近三年中考試題來看，對本節內容的考查主要集中在對電功率概念的考查，對電功率的計算，電功率在生活中的應用等。考題以選擇題、填空題、計算題形式出現，并以選擇題居多。考點三、測量小燈泡電功率測量小燈泡電功率是中考物理試卷中實驗探究類考題的常考內容，如果說是必考內容也不過分，經統計中考物理試卷有關測量小燈泡電功率的實驗探究題出現的概率在85%左右，所占分值在6分12分之間。由此可見此內容在中考試卷地位和重要性。測量小燈泡實驗探究題常見考查問題有：實驗電路的糾錯、分析、補充；電路故障排除；實驗步驟與實驗科學方法分析；實驗手段分析；電功率概念理論研究；實驗態度和實驗誤差等。縱觀各地中考考綱和近三年考卷，對電功率的實驗探究中考試卷中仍會出現，主要考查方式、內容和分值也不會有更多變化。考點四、焦耳定律焦耳定律同樣是本章重點，主要講述了什么是電流熱效應、焦耳定律的內容與應用、電熱計算等。尤其是電熱計算，是焦耳定律在生活電器、電熱器具中的應用，主要考察學生的計算能力和利用所學知識解決生活中的實際問題的能力。所以，對本部分內容的考查題型靈活，題目有簡單，也有較難和難度較大的，且分值也較大。考點一、電能、電功【典例一】(2019武威)如圖所示是某家用電子式電能表的表盤，該表盤上顯示已用電______kWh。若將某用電器單獨接在該電能表上正常工作3min，電能表指示燈閃爍了32次。該用電器在上述時間內消耗的電能為______kWh，它的實際電功率是______W。【答案】5546.7；0.02；400。【解析】（1）該表盤上顯示數字為55467，因為最后一位是小數、單位是kWh，所以顯示已用電5546.7kWh；（2）1600imp/（kWh）表示每消耗1kWh的電能，指示燈閃爍1600次，指示燈閃爍32次，則該用電器消耗的電能：W=kWh=0.02kWh，該用電器的實際電功率：P=0.4kW=400W。故答案為：5546.7；0.02；400。【舉一反三】1.（2018長沙）如圖L1、L2是規格分別為“6V、6W”，“3V、2.7W”的小燈泡,將它們連在如圖的電路中,電源電壓恒定不變,當只閉合S時,L2正常發光。(不計溫度對燈泡電阻的影響)求:(1)電源電壓；(2)燈泡L1的電阻R1；(3)當S、S1都閉合時,10s內電流做的總功。【答案】（1）3V；（2）6；（3）42J。【解析】（1）當只閉合S時，燈泡L2正常發光，燈泡兩端電壓U=3V，通過燈泡L2的電流：；電源電壓U=3V；（2）燈泡L1的電阻；（3）當S、S1都閉合時，L1和L2并聯，通過L1的實際電流；通過干路的電流I=I1+I2=0.5A+0.9A=1.4A，電路消耗的總電功率P=UI=3V1.4A=4.2W；電流做的功W=Pt=4.2W10s=42J 。故答案為：（1）3V；（2）6；（3）42J。2.（2019瀘州）小明家電熱水器銘牌標識為“220V、1000W”。由于使用了多年，該電熱水器中的電熱絲明顯氧化導致其電阻發生了變化，為準確測量氧化電熱絲的實際電阻值，小明在家中把該電熱水器單獨接入220V的家庭電路中工作5min，發現電能表指示燈閃爍了242次，電能表規格如圖所示。問：（1）小明測得該電熱水器的實際電功率是多少？（2）該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值是多少？（3）為恢復該電熱水器的銘牌功率，可與氧化電熱絲并聯一段新的電熱絲，則并聯的這段電熱絲的電阻值為多少？【解析】（1）3000imp/kWh表示每消耗1kWh的電能，指示燈閃爍3000次，所以，電能表指示燈閃爍了242次消耗的電能：W=kWh=3.6106J=2.904105J，該電熱水器的實際電功率：P實=968W；（2）由P=UI=可得，該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值：R實=50；（3）電熱水器銘牌標識的功率對應的電阻：R=48.4，為恢復該電熱水器的銘牌功率，可與氧化電熱絲并聯一段新的電熱絲R，因并聯電路中總電阻的倒數等于各分電阻倒數之和，所以，解得：R=1512.5。答：（1）小明測得該電熱水器的實際電功率是968W；（2）該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值是50；（3）并聯的這段電熱絲的電阻值為1512.5。3.（2019河南）在家用電器調查活動中，小亮讓電熱水器單獨工作2min，測得家中如圖所示的電能表的轉盤轉了70r，熱水器的實際功率為_____W；若不計能量損失，這段時間內熱水器中50L的水可升溫_____由于熱水器的功率遠大于冰箱，從安全用電的角度考慮，熱水器的電源線比冰箱的要_____（選填“粗”或“細”）。已知水=1.0103kg/m3，c水=4.2103J/（kg）【解析】（1）電能表的轉盤轉70r，電熱水器消耗的電能：W=0.07kWh，工作時間t=2min=h，則該電熱水器的實際功率：（2）電熱水器消耗的電能：W=Pt=2100W120s=2.52105J，水的體積V水=50L=0.05m3，由=可得，水的質量：m水=水V水=1.0103kg/m30.05-3m3=50kg；因為不計能量損失，所以水吸收的熱量：Q吸=W=2.52105J，由Q=cmt得，水升高的溫度：（3）由于電熱水器的功率遠大于冰箱，根據P=UI可知，電熱水器工作時的電流遠大于冰箱，相同條件下熱水器導線上產生的熱量較多。為保證線路安全，在電流和通電時間一定時，電熱水器選擇較粗的電源線，可以減小導線電阻，根據Q=I2Rt可知，電源線產生的熱量減少，可防止電源線快速老化而引發安全事故。故答案為：2100；1.2；粗。考點二、電功率【典例二】（2019河北）如圖所示，電源電壓不變，R1、R2為定值電阻，R為滑動變阻器，a、b是電流表或電壓表。當只閉合開關S、S1時，a、b的指針均明顯偏轉，將位于中點的滑片P向左移動，a的示數不變，b的示數有變化。以下說法正確的是（ ）。Ab是電流表；B只閉合S、S2，移動滑片P，則a示數的變化量與b示數的變化量的比值可能等于R1+R2；C若將b換成另一種電表，只閉合S、S2，將滑片P向右移動，R2消耗的功率一定變大；D若將a與b的位置互換，只閉合S、S2，則a的示數與b的示數的比值可能等于R2【答案】AD。【解析】A、只閉合開關S、S1時，電表b與滑動變阻器R串聯，且滑片P向左移動，b的示數有變化，則b一定是電流表，故A正確；若a為電流表，測通過R2的電流，由于R2的阻值和兩端的電壓均不變，滑片P向左移動，a的示數不變；若a為電壓表，測電源電壓，其示數也不變，a可能是電流表也可能是電壓表；B、為電壓表、b為電流表時，只閉合S、S2，此時R1與R串聯，電壓表a測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，則有：R1，即a示數的變化量與b示數的變化量的比值等于R1；a、b均為電流表時，只閉合S、S2，R、R2被短路，電路為R1的簡單電路，移動滑片P，a、b兩表的示數變化量均為0，故B錯誤；C、將b換成電壓表，a為電壓表時，只閉合S、S2，R1、R2與R串聯，滑片P向右移動，電阻變小，電路總電阻變小，電流變大，根據PI2R2可知，R2消耗的功率變大；若將b換成電壓表，a為電流表時，只閉合S、S2，R被短路，R1、R2串聯，滑片P向右移動，電阻不變，電路總電阻不變，電流不變，根據PI2R2可知，R2消耗的功率不變，故C錯誤；D、為電壓表、b為電流表時，若將a與b的位置互換，只閉合S、S2，R被短路，R1、R2串聯，電流表測電路中的電路，電壓表測R2兩端的電壓，則a的示數與b的示數的比值為R2；a、b均為電流表時，若將a與b的位置互換，只閉合S、S2，R、R2被短路，電路為R1的簡單電路，兩電流表的示數相等，其比值為1，故D正確。故選AD。【舉一反三】1.（2018淄博）如圖所示，電源電壓不變，只閉合開關S1，燈泡L發光，電壓表有示數：再閉合開關S2，電路中出現的情況是（ ）。A電壓表的示數變小；B電路的總電阻不變；C燈泡L的亮度不變；D電路的總功率變大【答案】D。【解析】ABC、只閉合開關S1，為串聯電路，電阻R與燈泡L串聯；電壓表測量的是R兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點可知，電壓表示數要小于電源電壓；開關S2閉合時，燈泡被短路，燈泡不發光，電路中只有R，總電阻減小；電壓表測量的是電源電壓，故電壓表示數變大；故ABC錯誤；D、開關S2閉合后電路總電阻R總變小，電流變大，電阻R兩端的電壓變大，根據P=UI可知電路的總功率變大，故D正確。故選D。2.（2019天津）如圖甲所示的電路，電源電壓保持不變，閉合開關S，滑動變阻器滑片P從a端移動到b端的整個過程中，電流表示數I與電壓表示數U的關系圖象如圖乙所示。則電阻R1的阻值為______；當變阻器滑片P處于a端時，電阻R1消耗的電功率為______W。【答案】10；0.1。【解析】由電路圖可知，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。（1）當滑片位于b端時，電路為R1的簡單電路，電壓表測電源電壓，此時電路中的電流最大，由圖象可知，電源電壓U=3V，此時R1兩端的電壓U1=U=3V，電路中的電流I=0.3A，由歐姆定律可得：R1=10；（2）當滑片位于a端時，R1、R2串聯，電壓表測R1兩端的電壓，由圖象可知，此時電路中的電流I=0.1A時，R1兩端的電壓U1=1V，電阻R1消耗的電功率P1=U1I=1V0.1A=0.1W。故答案為：10；0.1。3.（2019岳陽）如圖所示，電源電壓恒定不變。閉合開關后，滑動變阻器的滑片P由b端移到某點c的過程中，電壓表的示數由4V變為3V，電流表的示數由0.2A變為0.3A，由此可知（ ）。A電源電壓為7VBR1的阻值為20C電路消耗的最小功率為1.2WD滑片P在b端時，10秒內R1產生的熱量為12J【答案】C。【解析】由電路圖可知，R1與R2串聯，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流。（1）由“閉合開關后，滑動變阻器的滑片P由B端移到某點C的過程中，電壓表的示數由4V變為3V，電流表的示數由0.2A變為0.3A，”可知，R2兩端電壓為4V，ac兩端電壓Uac=3V，當滑動變阻器的滑片P在b端時，電流I=0.2A，當滑片P由b端移到某點c時，電流I=0.3A，設電源電壓為U，解得R1=10，U=6V，故AB錯誤；（2）滑動變阻器滑片P在b端時，R1與R2串聯，由P=UI可得，電路消耗的最小功率P=UI=6V0.2A=1.2W，故C正確；（3）滑片P在b端時，根據串聯電路的電壓特點可得，R1兩端電壓U1=U-U2=6V-4V=2V， 10秒內R1產生的熱量Q=W=U1It=2V0.2A10S=4J，故D錯誤。故選C。考點三、測量小燈泡電功率【典例三】（2019海南）在測量小燈泡電功率的實驗中，已知燈泡額定電壓U額=2.5V，電源電壓保持不變。（1）用筆畫線代替導線把甲圖電路連接完整。（2）調節滑動變阻器，使電壓表示數為2.5V，此時電流表示數（如圖乙）為______A。則小燈泡的額定功率為______W。（3）如果沒有電壓表，用如圖丙所示電路也可測小燈泡的額定功率。其中，定值電阻的阻值為R0。先斷開開關S2、閉合開關S、S1，調節滑動變阻器，使電流表的示數為；再保持變阻器滑片的位置不變，只斷開開關_______、閉合其它開關，讀出電流表示數為I，燈泡額定功率的表達式為P額=_________（用R0、U額、I的代數式表示）。【答案】（1）如圖所示；（2）0.28；0.7；（3）S1 。【解析】（1）由圖知，只需用一條導線將滑動變阻器下端的一個接線柱連接到小燈泡右端的接線柱即可，連接情況如圖所示；（2）由圖乙知，電流表使用的量程是0.6A，則讀出的示數為0.28A，由P=UI，計算出小燈泡的額定功率為；（3）根據實驗原理P=UI，為了得出小燈泡的額定功率，需要知道的數據是U額和I額；當斷開開關S2、閉合開關S、S1時，定值R0與小燈泡并聯接在電路中，電流表測通過R0的電流I0，由題意知（此式表明電阻R0與小燈泡兩端的電壓為U額）；保持變阻器的滑片的位置不變，可通過斷開S1，閉合S和S2使電流表示數等于通過R0和小燈泡的電流之和，然后再利用并聯電路的電流規律得出通過小燈泡的電流（因為這樣設計開關的通斷仍然能保證R0與小燈泡兩端的電壓為U額，所以此時通過小燈泡的電流剛好為I額），根據題意可得出，所以燈泡額定功率的表達式為。【舉一反三】1.（2019達州）實驗老師為“測量小燈泡額定功率”準備了如下器材：電源（電壓恒為6V）開關、電壓表和電流表各一只、額定電壓為2.5V的待測小燈泡（電阻約為10）、滑動變阻器（“20 1A”）、導線若干。（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物圖連接完整（要求：滑片向右移動燈泡變亮）。（2）閉合開關前電流表的指針如圖乙所示，其原因是 。（3）故障排除后，調節滑動變阻器的滑片，并繪制了小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為 W。從圖象中還發現：當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比 （選填“變大”、“變小或“不變”）。（4）小陳同學為了驗證電流跟電阻的關系，他又借到了一個滑動變阻器（50 0.5A）和五個定值電阻（5、10、15、20g、25），其余器材不變。用定值電阻更換甲圖中的燈泡，小陳同學得到如圖丁所示的電流隨定值電阻變化的圖象，則實驗中他所用的滑動變阻器是 （選填字母：A.20 1A B.50 0.5A），若某次實驗中滑動變阻器連入的阻值為14，則所用定值電阻的阻值為 。（5）下課前老師布置了一道課后作業。要求：在只有下列實驗器材的前提下測出未知定值電阻Rx的阻值。實驗器材：電阻Rx、電源（電壓恒定但未知）、滑動變阻器（已知最大阻值為R0）、電流表、開關、導線若干。小張同學設計了如圖戊所示的電路圖，用以下步驟測Rx的阻值。閉合開關S，移動滑片P至B端，記下電流表示數I1；移動滑片P至A端，記下電流表示數I2（I1未超過電流表的量程）；請幫他寫出Rx的表達式：Rx （用字母R0、I1、I2表示）。【答案】（1）如上所示；（2）電流表指針沒有調零；（3）0.625；變大；（4）B；10；（5）。【解析】（1）滑片向右移動燈泡變亮，即電流變大電阻變小，故變阻器滑片右下接線柱連入電路中，如下所示：（2）閉合開關前電流表的指針如圖乙所示，其原因是電流表指針沒有調零。（3）根據繪制的小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系知，燈在額定電壓下的電流為0.25A，則小燈泡的額定功率為：PUI2.5V0.25A0.625W；從圖象知，當電壓為0.5V時，電流為0.1A，由歐姆定律，燈的電阻為：R15，同理，燈正常發光時的電阻為10，故當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比 （燈的電阻）變大；（4）圖丁所示的電流隨定值電阻變化的圖象，電流與電阻之積為：UIR0.1A250.5A52.5V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：U滑UUV6V2.5V3.5V，變阻器分得的電壓為電壓表示數的1.4倍，根據分壓原理，當接入25電阻時，變阻器連入電路中的電阻為：R滑1.42535，故為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少35的滑動變阻器，則實驗中他所用的滑動變阻器是50、0.5A，選B；若變阻器連入的阻值為14，由歐姆定律，電路的電流為：I0.25A，由歐姆定律，則所用定值電阻的阻值為：R定10；（5）閉合開關S，移動滑片P至B端，記下電流表示數I1；移動滑片P至A端，記下電流表示數I2（I1未超過電流表的量程）；在中兩電阻串聯，由電阻的串聯和歐姆定律，電源電壓：UI1（Rx+R0）在中，為R0的簡單電路，由歐姆定律：UI2R0，因電源電壓不變，故：UI1（Rx+R0）I2R0，Rx的表達式：Rx。故答案為：（1）如上所示；（2）電流表指針沒有調零；（3）0.625；變大；（4）B；10；（5）。2.（2019遂寧）在“測量小燈泡的電功率”實驗中，實驗器材有：兩節新干電池、電流表、電壓表、額定電壓2.5V的小燈泡，滑動變阻器、開關、導線若干，部分實物電路如圖甲所示。（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整（要求：滑片P向右移動時小燈泡變亮）。（2）連接好電路，閉合開關，發現小燈泡很亮，電壓表示數為3V斷開開關，經檢查，各元件完好，電路連接正確則實驗中操作錯誤之處是______。（3）改正錯誤后進行實驗，移動滑動變阻器的滑片到某一位置，電壓表的示數如圖乙所示；若要測量小燈泡的額定功率，滑動變阻器的滑片P應向______端移動（選填“A”或“B”）。（4）圖丙是由實驗數據描出的小燈泡的I-U圖象，則小燈泡額定功率是______W。（5）根據小燈泡的I-U圖象計算出不同電壓下燈絲電阻值不同，原因是燈絲電阻隨______的變化而變化。（6）若用第（3）小問中所測得數據算出燈泡的電阻RL，再根據P=計算燈泡的額定功率。按此方案算出燈泡的額定功率比真實值______（選填“偏大”或“偏小”）。【答案】滑動變阻器的滑片沒有調到阻值最大處；B；0.625；溫度；偏大。【解析】（1）滑動變阻器的右下方接線柱與開關相連時，滑片P向右移動時小燈泡變亮，如下圖所示：（2）連接好電路，閉合開關，發現小燈泡很亮，電壓表示數為3V，且各元件完好，電路連接正確，則實驗中操作錯誤之處是：滑動變阻器的滑片沒有調到阻值最大處；（3）由圖乙可知，電壓表的量程為03V，分度值為0.1V，示數為2V，若要測量小燈泡的額定功率，應使電壓表的示數達到2.5V，由串聯電路的分壓特點可知，應減小滑動變阻器接入電路中的電阻，即滑片P應向B端移動；（4）由圖丙可知，電壓表的示數為2.5V時，通過的電流為0.25A，則小燈泡額定功率是P=UI=2.5V0.25A=0.625W；（5）根據小燈泡的I-U圖象計算出不同電壓下燈絲電阻值不同，原因是燈絲電阻隨溫度的變化而變化；（6）由圖丙可知，燈泡兩端的電壓為2V時，通過的電流為0.225A，由I=的變形式R=可得，燈泡兩端的電壓為2V、2.5V時的電阻分別為8.9、10，若用第（3）小問中所測得數據算出燈泡的電阻RL，再根據P=計算燈泡的額定功率，按此方案算出燈泡的額定功率比真實值偏大。故答案為：（1）如上圖所示；（2）滑動變阻器的滑片沒有調到阻值最大處；（3）B；（4）0.625；（5）溫度；（6）偏大。3.（2019海南）在“探究小燈泡在不同電壓下工作時的電功率是否相同”的實驗中，實驗室提供了如下器材：電源電壓U恒為8V，滑動變阻器規格為“20 2A“，小燈泡的額定電壓U額=2.5V，額定功率小于1.2W，兩個阻值分別為10、20的定值電阻R0可供選擇。（1）為使小燈泡兩端電壓有一較大的調節范圍，小聰設計了如圖甲所示的電路，請用筆畫線代替導線，完成圖乙中實物電路的連接。（2）正確連接電路后，進行實驗，記錄的數據如表所示。當電壓表示數為2.5V時，電流表示數如圖丙所示，小燈泡的額定功率為___W。12345電壓/V1.01.52.02.53.0電流/A0.240.320.380.44電功率/W（3）分析表中數據可得出結論：小燈泡工作時，消耗的電功率隨電壓的增大而_____。根據數據還可判斷出，小聰在實驗中選用的是R0=_____的定值電阻。（4）完成實驗后，愛動腦筋的小聰又想出一種測量小燈泡額定功率的方法，設計了如圖丁所示的電路，所用電壓表量程為“015V”，請將以下實驗步驟補充完整。檢查電路無誤后，閉合開關S，將開關S1撥至“1”，調節滑動變阻器滑片直至電壓表示數為_____；滑片不動，再將開關S1，撥至“2”，讀出電壓表示數為U0；小燈泡的額定功率：P額=_____。（用U額、U0、R0表示）若步驟中，在將開關S1撥至“2”時，不小心將滑片向右移動了少許，其他操作正確，則測出的小燈泡額定功率比真實值_____（選填“偏大”或“偏小”）。【解析】（1）由P=UI得，小燈泡的額定電流約為：，所以，電流表選擇0-0.6A的量程；燈泡、R0及滑動變阻器串聯，故將電流表的“0.6”接線柱與電源的“+”極連接，小燈泡的左接線柱與R0的左接線柱連接，如圖所示：（2）由（1）可知，電流表選擇0-0.6A的量程，分度值為0.02A，示數為0.42A，則小燈泡的額定功率：P額=U額I額=2.5V0.42A=1.05W。（3）由表中數據可知，隨著燈泡兩端電壓的增大，電流也增大，根據P=UI可知，小燈泡消耗的電功率增大，即小燈泡工作時，消耗的電功率隨電壓的增大而增大。由表中數據可知，第5次實驗電流最大，此時電路總電阻最小，由I=可得，第5次實驗時電路總電阻：，因R總=RL+R0+R滑，已知定值電阻R0的阻值為10或20，故小聰在實驗中選用的是R0=10。（4）要測量小燈泡的額定功率，需使小燈泡兩端的電壓等于其額定電壓，閉合開關S，將開關S1撥至“1”，小燈泡、R0和滑動變阻器串聯，電壓表測R0和滑動變阻器兩端的電壓，調節滑動變阻器的滑片，燈泡正常發光時，電壓表的示數：UV=U-U額=8V-2.5V=5.5V。滑片不動，再將開關S1撥至“2”，電壓表測R0兩端的電壓U0，此時電路中的電流即為小燈泡的額定電流：。小燈泡的額定功率：P額=U額I額=U額。將開關S1撥至“2”，滑片向右移動稍許，滑動變阻器接入電路的阻值變大，根據串聯分壓知識可知，滑動變阻器兩端的電壓變大，定值電阻R0兩端的電壓U0變小，根據P額=U額I額=U額可知，測出的小燈泡的額定功率比真實值偏小。故答案為：（1）如上圖所示；（2）1.05；（3）增大； 10；（4）5.5V； U額；偏小。考點四、焦耳定律【典例四】（2019益陽）如圖所示電路，電源電壓不變，R1為發熱電阻，阻值10R2為定值電阻，阻值為20R為滑動變阻器（A、B為其兩個端點）。閉合開關S，當滑片P移動到A端時，電流表的示數為0.3A，電源電壓U=______V當滑片P移到B點時，發熱電阻R1在1分鐘內產生的熱量為______J。【答案】故答案為：6；216。【解析】由圖知，閉合開關S，當滑片P移動到A端時，R1和R2并聯，電流表測量通過R2的電流。因為I=，所以電源電壓為U=I2R2=0.3A20=6V；滑片P移動過程中，R1兩端電壓不變，阻值不變，所以1分鐘內產生的熱量為。故答案為：6；216。【舉一反三】1.(2019岳陽)一新款節能電燉鍋如圖甲，有關技術參數如表（設電燉鍋不同擋位的電阻和加熱效率均不變）。額定電壓電燉鍋檔位額定功率/W200V低溫200中溫400高溫600（1）求電燉鍋在高溫擋正常工作時的電流（計算結果保留一位小數）；（2）在用電高峰期，關掉家里的其他用電器，只讓處于中溫擋狀態的電燉鍋工作，觀察到標有“1800r/（kWh）”的電能表轉盤在12ls內轉了20圈，求此時的實際電壓；（3）電燉鍋正常工作時，用低溫擋和高溫擋分別給質量相同的冷水加熱，待水溫達到50時開始計時，繪制的水溫隨時間變化的圖象如圖乙所示。結合所給信息，通過計算，分析比較用高溫擋還是用低溫擋更節能。【解析】（1）由表中數據可知，高溫的功率P高=600W，由P=UI可得，在高溫檔工作時，電路中的電流：；（2）由可得，電燉鍋的電阻：，電燉鍋在高檔工作時，電能表轉盤在在121s內轉了20r，則電燉鍋消耗的電能：，實際功率為：，由可得，電路的實際電壓：（3）高溫檔消耗的電能W高=p高t高=600W660s=2.16105J，則水升高1消耗的電能2.16105J/20=1.08104J，低溫檔消耗的電能W低=P低t低=200W960s=1.08105J，則水升高1消耗的電能為1.08105J/8=1.35104J，因為1.08104J1.35104J，且兩檔加熱水的質量相同，所以加熱等質量的水升高1，高溫檔比低溫檔消耗電能少，用高溫檔節能。答：（1）求電燉鍋在高溫擋正常工作時的電流是2.7A； （2）在用電高峰期，此時的實際電壓是200V； （3）電燉鍋正常工作時，用低溫擋和高溫擋分別給質量相同的冷水加熱，由（3）可知用高溫擋更節能。2.（2019貴港）家用電吹風的簡化電路如圖5所示，主要技術參數如下表。則該電吹風正常工作吹熱風時，電熱絲的阻值是________，正常工作吹熱風5min電熱絲產生的熱量是________J。【答案】48.4；3105。【解析】由表知，電熱絲吹熱風時，電熱絲的額定功率為P=1000W，額定電壓為U=220V，故電熱絲的阻值為；正常工作吹熱風5min電熱絲產生的熱量為：。3.（2019湘潭）圖是某電水壺的銘牌，該電水壺正常工作1min產生 J的熱量，如果這些熱量84%被冷水吸收能使2.0L的水溫度升高上 。【解析】（1）由圖知，電水壺的額定功率為1500W，所以正常工作1分鐘產生的熱量：QWPt1500W60s9104J；（2）由可得水的質量：mV1.0103kg/m32.0103m32kg，這些熱量84%被冷水吸收，即Q吸84%Q放，由Qcmt得水升高的溫度：t9。故答案為：9104；9。1、 選擇題1.（2019蘇州）額定電壓均為6V的甲、乙兩燈，I-U圖線如圖所示。下列說法正確的是（ ）。A.甲、乙兩燈的電阻均隨電壓增大而減小；B.甲、乙兩燈的額定功率之比為4：1；C.甲、乙兩燈并聯接在電壓為2V的電源兩端時，電阻之比為3：2；D.甲、乙兩燈串聯接在電壓為8V的電源兩端時，實際功率之比為1：3【答案】D。【解析】A由甲、乙曲線圖可知，燈泡的電阻隨電壓的增大而增大。故A錯誤；B由于甲、乙兩燈的額定電壓均為6V，由圖象可知：I甲額=0.6A，I乙額=0.3A，則：=，故B錯誤；C、甲、乙兩燈并聯在2V的電源兩端時，由圖象可知：I甲=0.3A，I乙=0.2A，根據I=可得電阻之比；=，故C錯誤；D把甲、乙兩燈串聯接在8V的電源上時，通過它們的電流相等，且電源的電壓等于兩燈泡兩端的電壓之和，由圖象可知，當電路中的電流為0.3A，甲燈的實際電壓為2V，乙燈的實際電壓為6V時滿足電源電壓為8V，所以實際功率之比：P甲：P乙=U甲I：U乙I=2V：6V=1：3，故D正確。故選D。2.（2019達州）如圖所示，電源電壓保持不變，R1、R2、R3為定值電阻，且R2R320閉合開關S，電壓表V1和V2的示數之比為4：3，此時電路消耗的總功率為P1；若把電壓表V1和V2分別換成電流表A1和A2，閉合開關S后電流表A1的示數為I1，電流表A2