資源簡介

專題17 電功率（講義）（解析版）
目錄
考情分析 2
知識建構(gòu) 3
考點(diǎn)一 電能 電功 3
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 4
提升·必考題型歸納 5
考向01 電能表及其相關(guān)計(jì)算 5
考向02 電功及其計(jì)算 6
考點(diǎn)二 電功率 8
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 8
提升·必考題型歸納 10
考向01 電功率與電功 10
考向02 額定功率與實(shí)際功率 11
考向03 小燈泡亮度問題 12
考向04 動態(tài)電路中電功率問題 14
考點(diǎn)三 測量小燈泡電功率 17
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 17
提升·必考題型歸納 20
考向01 實(shí)驗(yàn)器材的選擇與電路故障分析 20
考向02 小燈泡電功率的測量 23
考點(diǎn)四 焦耳定律 26
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 26
提升·必考題型歸納 28
考向01 探究影響電流熱效應(yīng)的因素 28
考向02 電功與電熱的簡單計(jì)算 30
考向03 多擋電器電熱的計(jì)算 31
考向04 生活中中電流熱效應(yīng)（電熱的利用與防止） 34
一、課標(biāo)考點(diǎn)分析
考點(diǎn)內(nèi)容 課標(biāo)要求 命題預(yù)測
電能、電功及相關(guān)計(jì)算 從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識電源和用電器，結(jié)合實(shí)例了解電功，學(xué)讀家用電能表、根據(jù)讀數(shù)計(jì)算用電量 如果說《歐姆定律》是電路理論的基礎(chǔ)，那《電功率》則是電路分析與計(jì)算的目標(biāo)與方向。所以，電功率在初中物理中占據(jù)舉足輕重的地位，無論考卷分值、試題數(shù)量和考點(diǎn)分配怎樣，對本單元的考查都應(yīng)作為備考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。 本單元考點(diǎn)集中體現(xiàn)在電能與電功的計(jì)算、電功率的簡單計(jì)算、電功率和電熱的綜合計(jì)算；伏安法測小燈泡功率、電流的熱效應(yīng)與什么因素等。所見考題與歐姆定律等電學(xué)知識相結(jié)合是這類考題的一大特點(diǎn)。 從考題題型看，對此內(nèi)容的考查題型涵蓋了選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題、壓軸題（綜合計(jì)算題）和綜合應(yīng)用題等。 從命題方向和命題點(diǎn)看，主要有：電功率的簡單計(jì)算、電路分析與計(jì)算、動態(tài)電路分析、I-U圖像的應(yīng)用、應(yīng)用電功率進(jìn)行綜合計(jì)算、電功率在生活中的應(yīng)用、電路安全與極值、測量小燈泡額定功率、影響電流熱效應(yīng)的因素等
電功率及其簡單計(jì)算 結(jié)合實(shí)例，了解電功率，知道用電器的額定功率和實(shí)際功率，調(diào)查常見用電器的銘牌，比較它們的電功率
電功率的綜合計(jì)算 理解電功率和電流、電壓的關(guān)系，并能進(jìn)行簡單計(jì)算；知道在電流一定時(shí)，導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體的電阻成正比
測量小燈泡電功率 調(diào)查常見用電器的銘牌，比較它們的電功率
焦耳定律及應(yīng)用 通過實(shí)驗(yàn)了解焦耳定律
電熱器具的綜合計(jì)算 能用焦耳定律說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象
二、考情分析
《電功率》是中考必考和常考熱點(diǎn)內(nèi)容。對本單元考查圍繞電功與電功率展開，其主要方向就是通過各類試題，來考查考生對電功率的理解與應(yīng)用。所以，對電功率、額定功率的理解以及應(yīng)用電功率分析解答問題，必然作為主要備考方向。考題數(shù)量一般在2-4題，分值也較大，一般在10分-16分之間，有時(shí)也會更多。從考題出現(xiàn)概率看，主要有：電功率的簡單計(jì)算、小燈泡發(fā)光亮度與實(shí)際功率的關(guān)系、電功率在生活中的應(yīng)用與計(jì)算、電功率的綜合計(jì)算、通過測量小燈泡的電功率理解額定功率和實(shí)際功率、電能與電功的相關(guān)計(jì)算等。
在此應(yīng)說明的是，對本單元的考查常常和《歐姆定律》結(jié)合在一起。備考中，希望廣大考生在對電功率理解基礎(chǔ)上，加強(qiáng)電功率的應(yīng)用復(fù)習(xí)，分板塊、分題型、分考向地逐一展開。
考點(diǎn)一 電能 電功
一、電能與電能的計(jì)量
電能的來源 水力發(fā)電：機(jī)械能→電能；風(fēng)力發(fā)電：機(jī)械能→電能；核能發(fā)電：核能→電能
電能的利用 用電器消耗電能的過程，就是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程，消耗了多少電能就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能
電能的單位 （1）國際單位制單位：焦耳，簡稱焦，符號J； （2）常用單位：在日常生活中，人們常用“千瓦時(shí)”來計(jì)量電能的多少。千瓦時(shí)的符號是kW·h，俗稱“度”，我們常稱用了多少“度”電，就是用了多少“千瓦時(shí)”的電能
電能的計(jì)量-電能表 作用：計(jì)量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能
讀數(shù)方法：電能表在一段時(shí)間內(nèi)前后兩次示數(shù)的差值，就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)，即這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能。
電能表上所標(biāo)參數(shù)的物理意義： （1）220V：表示該電能表應(yīng)該在220V的電路中使用； （2）10（20）A：表示電能表的標(biāo)定電流為10A，額定最大電流為20A，該電能表工作時(shí)的電流不應(yīng)超過20A； （3）kW·h：表示該電能表上示數(shù)的單位為千瓦時(shí)，kW·h=1度=3.6×106J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在該電能表上的用電器，每消耗1kW·h的電能，該電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過1500轉(zhuǎn)
用電能表測量電路消耗電能的方法 （1）方法一：電能表在一段時(shí)間內(nèi)前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時(shí)間內(nèi)電路消耗的電能總量。 （2）方法二：可通過轉(zhuǎn)盤所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)（或指示燈閃爍的次數(shù)）間接計(jì)算出電路消耗的電能。如參數(shù)為“1600r/（kW·h）”的電能表，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過80轉(zhuǎn)消耗的電能為：。
二、電功
電功 當(dāng)電能轉(zhuǎn)化為其他形式能時(shí)，我們就說電流做了功，電功用“W”表示
電流做功過程就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。消耗了多少電能就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電流也就做了多少功。所以，用電器消耗了多少電能和通過用電器的電流做了多少功，這兩種說法的含義是一樣的
影響電功大小的因素 電流做功的多少跟電流的大小、電壓的高低和通電時(shí)間有關(guān)。加在用電器上的電壓越高、通過用電器的電流越大、用電器通電時(shí)間越長，電流做的功就越多
電功的計(jì)算 計(jì)算式：W=UIt，即電流在某段電路上所做的功，等于這段電路兩端電壓、電路中的電流和通電時(shí)間的乘積
兩個重要的推導(dǎo)公式 結(jié)合歐姆定律可導(dǎo)出電功的計(jì)算公式：； 結(jié)合歐姆定律可導(dǎo)出電功的計(jì)算公式：。以上兩公式只適用于純電阻電路。
（1）串聯(lián)電路中，電流通過各電阻所做的功與其阻值成正比，； （2）并聯(lián)電路中，電流通過各電阻所做的功與其阻值成反比，
考向01 電能表及其相關(guān)計(jì)算
【例1】一種家用電能表上的參數(shù)如圖所示，下列說法錯誤的是（　　）。
A. 該電能表應(yīng)該在220V的電路中使用 B. 該電能表的額定最大電流為20A；
C. 電能表是計(jì)量用電器消耗電能的儀表 D. 該電能表此時(shí)的讀數(shù)是31.6J
【答案】D。
【解析】A．電能表表盤上220V表示這個電能表應(yīng)該在220V的電路中使用，故A正確，不符合題意；
B．10A（20）表示標(biāo)定電流為10A，額定最大電流為20A，故B正確，不符合題意；
C．電能表是用來測量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗電能多少的儀表，故C正確，不符合題意；
D．該電能表此時(shí)的讀數(shù)是31.6kW·h，故D錯誤，符合題意。故選D。
【變式1-1】如圖所示的家用電器中，工作時(shí)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（　　）。
A．電飯鍋 B．筆記本電腦
C．電風(fēng)扇 D．電視機(jī)
【答案】C。
【解析】A．電飯鍋將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A不符合題意；
B．筆記本電腦在工作中將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，故B不符合題意；
C．電風(fēng)扇將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C符合題意；
D．電視機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能，故D不符合題意。故選C。
【變式1-2】如圖甲是小明家電能表8月30日顯示的數(shù)字，圖乙是9月30日顯示的數(shù)字。小明家9月份消耗了______kW·h的電能，如果其中200度電是峰時(shí)用電，其余為谷時(shí)用電，根據(jù)峰谷電價(jià)收費(fèi)表計(jì)算，小明家這個月的電費(fèi)是______元。
峰谷電價(jià) 峰期 1.1元
谷期 0.4元
【答案】212.5；225。
【解析】[1]9月份消耗的電能W=3754.8kW·h-3542.3kW·h=212.5kW·h
[2]200度電是峰時(shí)用電，則此時(shí)間段的電費(fèi)為200kW·h×1.1元/(kW·h)=220元
谷期的電費(fèi)為(212.5kW·h-200kW·h)×0.4元/(kW·h)=5元
這個月應(yīng)交電費(fèi)220元+5元=225元。
【變式1-3】月底，小明對自家用電的情況進(jìn)行調(diào)查，觀察到電能表的表盤如圖所示，小明家中用電器正常使用的總功率不能超過 W，用電器工作時(shí)消耗0.5kW·h的電能，電能表指示燈閃爍 次。若上月底電能表示數(shù)為1877.6kW·h，則本月消耗的電能為 kW·h。
【答案】8800；1600；140。
【解析】[1]由圖可知，通過電能表的最大電流為40A，小明家中用電器正常使用的總功率的最大值
P最大=UI最大=220V×40A=8800W
[2]用電器工作時(shí)消耗0.5kW·h的電能，電能表指示燈閃爍的次數(shù)
3200imp/(kW·h)×0.5kW·h=1600imp
[3]由圖可知，電能表的示數(shù)為2017.6kW·h，本月消耗的電能W=2017.6kW·h-1877.6kW·h=140kW·h。
考向02 電功及其計(jì)算
【例2】在圖所示的電路中，電源電壓不變，電阻R2的阻值為20Ω。閉合開關(guān)S，兩電流表的示數(shù)分別為0.5A和0.2A，則電源電壓為___________V，電阻R1的阻值為___________Ω。通電1min，該電路消耗的總電能為_____J。
【答案】① 6；②30；③180。
【解析】[1]由電路圖知道，閉合開關(guān)S，電阻R1、R2并聯(lián)，電流表A2、A1分別測量干路和電阻R1支路中的電流。因?yàn)椴⒙?lián)電路干路中的電流等于各支路中的電流之和，所以電流表A2的示數(shù)為0.5A，即干路中的電流為I=0.5A
電流表A1的示數(shù)為0.2A，即通過電阻R2的電流為I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A
電阻R2兩端的電壓為U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V
因?yàn)椴⒙?lián)電路各支路兩端電壓相等，且等于電源電壓，所以電源電壓為U=U2=6V
[2]由歐姆定律知道，電阻R1的阻值為
[3]由 知道，通電1min，該電路消耗的總電能。
【變式2-1】甲乙兩個小燈泡串聯(lián)，閉合開關(guān)，甲乙兩燈兩端的電壓之比為1∶2，工作一段時(shí)間后甲乙兩燈消耗的電能之比是（　　）。
A．1:2 B．3:1 C．2:1 D．1:3
【答案】A。
【解析】甲乙兩個小燈泡串聯(lián)，所以通過甲乙燈泡的電流相等，由可知在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能之比等于燈泡兩端電壓之比，即1:2。故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
【變式2-2】一個手機(jī)充電的移動電源（俗稱“充電寶”）輸入電壓為，容量為，則該移動電源充電后最多儲存的電能是（　　）。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】該移動電源充電后最多儲存的電能。
故選C。
【變式2-3】如圖甲所示，當(dāng)開關(guān)S由接點(diǎn)1轉(zhuǎn)到接點(diǎn)2時(shí)，電壓表示數(shù)變化如圖乙所示，則開關(guān)接2時(shí)，燈泡L2兩端的電壓是　　V；此時(shí)L1和L2消耗的電能之比W1：W2＝　　。
【答案】4；1：2。
【解析】當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，接入電路的燈泡只有L1，根據(jù)乙圖可知，此時(shí)電源電壓U＝6V，
當(dāng)開關(guān)接2時(shí)，接入電路的燈泡是L1和L2，且它們組成串聯(lián)，電壓表測量的是燈泡L1兩端的電壓，根據(jù)圖乙可知：燈泡L1兩端的電壓U1＝2V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得：燈泡L2兩端的電壓U2＝U﹣U1＝6V﹣2V＝4V；
由于兩個燈泡串聯(lián)，通過它們的電流和通電時(shí)間相等，根據(jù)W＝UIt可知，燈泡L1和燈泡L2消耗的電能之比是W1：W2＝U1I1t1：U2I2t2＝U1：U2＝2V：4V＝1：2，
故答案是：4；1：2。
考點(diǎn)二 電功率
一、電功率
電功率 定義：電功與時(shí)間之比叫做電功率，用字母P表示
物理意義：在物理學(xué)中，用電功率表示電流做功的快慢。電功率越大，電流做功越快，電功率越小，電流做功越慢
單位：在國際單位中，電功率單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W； 常用單位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。換算關(guān)系：1kW=103W，1W=103mW
電功率的計(jì)算 定義式：。已知某用電器的工作時(shí)間t和在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能W，就可以用該公式計(jì)算用電器的電功率。 P—電功率，單位：瓦特（W）；W—電功，單位：焦耳（J）；t—時(shí)間，單位秒（s）
計(jì)算式：P=UI，即已知某用電器兩端電壓U和通過用電器的電流I，就可以用該公式計(jì)算出該用電器的電功率； 公式P=UI中各符號的物理意義：P—電功率，單位：瓦特（W）；U—電壓，單位：伏特（V）；I—電流，單位安培（A）
導(dǎo)出式：、。適用于純電阻電路
對電功率的理解 P與U、I不是簡單的正比關(guān)系：由公式P=UI可知，電功率的大小與電路兩端電壓U、通過電路的電流I兩個因素有關(guān)。不能簡單地認(rèn)為電功率僅與電壓成正比或僅與電流成正比，因?yàn)榧釉陔娐穬啥说碾妷鹤兓瘯r(shí)，通過電路的電流也會隨之變化
可反映電功的效果：例如，同一個燈泡其電功率越大，說明單位時(shí)間內(nèi)電流通過燈泡做的功越多，則燈泡的亮度就越大
電功率的三個推論 對于純電阻串聯(lián)電路來說，P1：P2：…=R1：R2：…
對于純電阻比例電路來說，
無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，整個電路消耗的總電功率都等于各個用電器消耗的電功率之和， 即：
二、額定電壓、額定功率
1.額定電壓和額定電功率的相關(guān)物理量
額定電壓 用電器正常工作時(shí)的電壓。用電器的銘牌和使用說明書上標(biāo)明的電壓值就是額定電壓，常用U額表示
額定功率 用電器在額定電壓下工作時(shí)的電功率。用電器銘牌和使用說明書上標(biāo)明的功率就是額定功率，常用P額表示
額定電流 用電器在額定電壓下工作時(shí)的電流，常用I額表示
實(shí)際電壓 用電器實(shí)際工作時(shí)兩端的電壓。用電器的實(shí)際電壓，與額定電壓可能相同，也可能不相同。當(dāng)用電器的實(shí)際電壓明顯低于或高于額定電壓時(shí)，用電器就不能正常工作。實(shí)際電壓常用U實(shí)表示
實(shí)際功率 用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的電功率。它與額定功率可能相同，也可能不相同。實(shí)際功率用P實(shí)表示，決定燈泡亮度的是實(shí)際功率
2.額定功率P額與實(shí)際功率P實(shí)的區(qū)別與聯(lián)系
額定功率 實(shí)際功率
區(qū)別 概念 用電器在額定電壓下工作時(shí)的電功率 用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的電功率
是否變化 是唯一的，不隨實(shí)際電壓的變化而變化 不是唯一的，不同的電壓值，對應(yīng)的實(shí)際功率不同
聯(lián)系 當(dāng)U實(shí)=U額時(shí)，I實(shí)=I額，則P實(shí)=P額，用電器正常工作； 當(dāng)U實(shí)>U額時(shí)，I實(shí)>I額，則P實(shí)>P額，用電器不能正常工作，且可能被損壞； 當(dāng)U實(shí)3.額定功率與實(shí)際功率的計(jì)算
（1）純電阻用電器，額定功率，用電器的實(shí)際功率。
（2）當(dāng)用電器阻值不變時(shí)，由可推出。
（3）當(dāng)用電器在額定電壓U額下工作時(shí)，其功率為額定功率P額，故根據(jù)可求出用電器在額定電壓下工作時(shí)的電阻。
考向01 電功率與電功
(
（1）電功率與電功是兩個不同的概念：
電功是表示電流做功多少的物理量，其單位是kW·h或J；電功率是電功與通電時(shí)間的比值，表示電流做功的快慢，其單位是kW或W。
（2）純電阻電路中電功率計(jì)算公式的選用技巧
1）兩個電阻串聯(lián)接入電路，因串聯(lián)電路中電流相同，比較兩個電阻的電功率時(shí)優(yōu)先考慮用公式
；
2）兩個電阻并聯(lián)接入電路，因并聯(lián)電路兩電阻兩端電壓相同，比較電阻電功率時(shí)優(yōu)先考慮公式
；
3）若已知電阻兩端電壓和通過電阻的電流，優(yōu)先考慮公式P=UI。
)
【例1】關(guān)于電功和電功率說法不正確的是（　　）。
A．用電器消耗的電能越多，電功率越大；
B．電功率是表示電流做功快慢的物理量；
C．千瓦時(shí)是電功的單位，千瓦是電功率的單位；
D．消耗電能相同的用電器，產(chǎn)生的熱量不一定相同
【答案】A。
【解析】A．電功率是表示電流做功快慢的物理量，用電器消耗的電能越多，電功率不一定大，故A錯誤，符合題意；
B．電功率是表示電流做功快慢的物理量，故B正確，不符合題意；
C．千瓦時(shí)是電功的單位，千瓦是電功率的單位，故C正確，不符合題意；
D．若用電器是純電阻，產(chǎn)生的熱量等于用電器消耗的電能，若用電器為純電阻，消耗的電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，所以產(chǎn)生熱量不一定相同，故D正確，不符合題意。故選A。
【變式1-1】如圖所示，電源電壓相等，已知R1> R2> R3> R4，開關(guān)均閉合后，在相同的時(shí)間內(nèi)，消耗電能最多的電阻是（　　）。
A．R1 B． R2 C．R3 D．R4
【答案】D。
【解析】根據(jù)左圖可知，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)右圖可知，兩電阻并聯(lián)，串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，并聯(lián)電路兩端電壓相等，由可知，R4兩端電壓為電源電壓，電阻最小，所以相同時(shí)間消耗電能最多，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。
【變式1-2】如圖所示電路，電源電壓不變，R是定值電阻。將一個“6V 2W”的小燈泡L1接在a、b兩點(diǎn)間，L1恰能正常發(fā)光；若換個“6V 3W”的小燈泡L2接在a、b兩點(diǎn)間，假設(shè)小燈泡L1、L2的電阻均保持不變，則L2（　　）。
A．消耗的電能一定比L1多 B．兩端的電壓仍為6V
C．阻值一定比L1大 D．實(shí)際功率小于3W
【答案】D。
【解析】BC．將一個“6V 2W”的小燈泡L1接在a、b兩點(diǎn)間，L1恰能正常發(fā)光，則燈泡L1的小燈泡的電壓為6V，通過的電流為
燈泡L1的電阻為
設(shè)電源電壓為U，定值電阻的阻值為R，則根據(jù)電壓規(guī)律可以列等式
若換個“6V 3W”的小燈泡L2接在a、b兩點(diǎn)間，燈泡L2的電阻為
小燈泡的電阻變小，根據(jù)串聯(lián)分壓，此時(shí)的電壓變小，故小于6V，故BC不符合題意；
A．由于燈泡的電阻不變，而燈泡兩端的電壓小于6V，小于額定電壓，故燈泡L2的實(shí)際功率小于額定功率，故小于3W，故D符合題意；
D．只能知道燈泡L2的功率小于3W，但不知道通電時(shí)間長短，無法確定L2消耗電能的多少，故A不符合題意。故選D。
考向02 額定功率與實(shí)際功率
(
額定功率和實(shí)際功率的橋梁—電阻：
當(dāng)用電器的電阻大小不變時(shí)，可先由額定參數(shù)求出用電器的電阻，然后再結(jié)合實(shí)際工作時(shí)的電壓、電流，利用公式
或
計(jì)算出實(shí)際功率。
)
【例2】關(guān)于用電器的額定功率和實(shí)際功率，下列說法正確的是（ ）。
A．額定功率大的用電器，其實(shí)際功率一定大；
B．實(shí)際功率大的用電器，其額定功率一定大；
C．用電器的實(shí)際功率會隨所加電壓的改變而改變；
D．用電器的額定功率會隨所加電壓的改變而改變
【答案】C。
【解析】用電器的額定功率是由自身決定的，不會改變；根據(jù) 可知，用電器的實(shí)際功率會隨所加實(shí)際電壓的改變而改變，所以額定功率大的用電器，其實(shí)際功率不一定大；實(shí)際功率大的用電器，其額定功率也不一定大；故C正確，ABD不符合題意。故選C。
【變式2-1】小明在家中做了如下實(shí)驗(yàn)，他關(guān)閉了家中所有用電器，讓一只標(biāo)有 “220V 1210W” 的用電器單獨(dú)工作，他觀察到標(biāo)有“3600r/kW h” 字樣的電能表轉(zhuǎn)盤 3 分鐘轉(zhuǎn)過 180 圈。若用電器的電阻不變，則該用電器的電阻為 ________Ω ，該用電器工作時(shí)的實(shí)際功率為 ________W 。
【答案】40；1000。
【解析】 [1] 用電器的額定電壓是 220V ，額定功率是 1210W ，根據(jù)電功率的變形公式得
[2] 根據(jù)電能表參數(shù)及轉(zhuǎn)過的圈數(shù)求出用電器消耗的電能為
根據(jù)電功率公式用電器的實(shí)際功率為。
【變式2-2】一只標(biāo)有“PZ220—100”字樣的白熾燈泡，當(dāng)其兩端電壓為110V時(shí)，它的實(shí)際功率為（不計(jì)溫度對電阻的影響）（　　）。
A．50W B．10W C．75W D．25W
【答案】D。
【解析】由可得，燈泡的電阻為
接到110V的電路中，燈泡的實(shí)際功率為
故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。
考向03 小燈泡亮度問題
(
（1）“正常發(fā)光”即小燈泡正常工作，在額定電壓下以額定的功率工作。
（2）
判斷燈泡亮度的方法：
比較燈泡的亮度實(shí)際上就是比較燈泡的實(shí)際功率的大小。
1）在串聯(lián)電路中，由
可知，電流相等，電阻大的燈泡實(shí)際功率大，亮度高；
2）在并聯(lián)電路中，由
可知，電壓相等，電阻小的燈泡亮度高。
（3）
兩個燈泡的安全：
為保護(hù)燈泡不會損害，當(dāng)兩個燈泡串聯(lián)時(shí)，電路中最大的電流取小的額定電流，而且電阻大的燈泡亮；當(dāng)兩個燈泡并聯(lián)時(shí)，電路中電源電壓取小的額定電壓，而且電阻小的燈泡亮。
)
【例3】兩盞白熾燈，甲標(biāo)有“ ”，乙標(biāo)有“ ”，比較它們的亮度，下列說法正確的是（ ）。
A．甲一定比乙亮 B．乙一定比甲亮
C．都正常工作時(shí)，甲比乙亮 D．都正常工作時(shí)，乙比甲亮
【答案】。
【解析】甲標(biāo)有“”，表示該燈的額定電壓為，額定功率為；
乙標(biāo)有“”，表示該燈的額定電壓為，額定功率為；
、燈泡的亮度取決于燈泡的實(shí)際功率，因這兩個選項(xiàng)中沒有說明燈的工作狀態(tài)，故甲乙兩燈的實(shí)際功率沒法比較；所以，不能確定甲、乙兩燈的亮度，故均錯誤；
、當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，實(shí)際功率等于額定功率，則比較額定功率即可比較燈泡的亮度；
已知甲燈的額定功率為，乙燈的額定功率等于；
所以正常發(fā)光時(shí)，甲比乙亮。故正確，錯誤。
【變式3-1】將“ ”和“ ”的兩只燈泡和串聯(lián)后接在電源兩端，不考慮溫度對燈絲電阻的影響，則（ ）。
A．電源電壓為時(shí)，兩只燈泡都不能正常發(fā)光；
B．兩只燈泡都發(fā)光時(shí)，燈泡比燈泡亮些 ；
C．燈泡發(fā)光時(shí)，電路中允許通過的最大電流為；
D．燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈泡的實(shí)際功率是
【答案】。
【解析】由可得，兩燈泡的額定電流分別為：，，
由可得，兩燈泡的電阻分別為：，；
所以，額定電流的關(guān)系為，
兩只燈泡和串聯(lián)后接在電源兩端時(shí)，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，當(dāng)正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流，即電路中的最大電流為，故錯誤；
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，此時(shí)電源兩端的電壓：，
即電源電壓為時(shí)，能正常發(fā)光，故錯誤；
因燈泡的亮暗取決于實(shí)際功率的大小，串聯(lián)電路中各處的電流相等，的電阻大，由可知，的實(shí)際功率大，燈較亮，即燈泡比燈泡暗些，故錯誤；
此時(shí)燈泡的實(shí)際功率：，故正確。
【變式3-2】甲電燈標(biāo)有“ ”，乙電燈標(biāo)有“ ”，將它們串聯(lián)后接在某電源上時(shí)，其中的一盞電燈恰能正常發(fā)光，則：
（1）電源的電壓為多少。
（2）另一盞燈的實(shí)際功率為多少。
【答案】（1）；（2）。
【解析】：（1）由功率公式可得：；；
由歐姆定律可得：；；
因只有一燈正常發(fā)光，故只能是乙燈正常發(fā)光，電路中電流為；
則由歐姆定律可得：電源電壓；
（2）由功率公式可得：甲燈的功率。
答：（1）電源電壓為；（2）另一燈的實(shí)際功率為。
考向04 動態(tài)電路中電功率問題
(
（1）開關(guān)類動態(tài)電路中電功率的計(jì)算
1）根據(jù)開關(guān)的通、斷確定電路的連接方式；2）明確電流表、電壓表測量的對象；3）畫出等效電路，在圖中標(biāo)出相應(yīng)的物理量；4）根據(jù)歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及電功率計(jì)算公式進(jìn)行求解。
（2）
電功率的極值
1）對整體電路：
應(yīng)電源電壓不變，由公式
可知，電路中總電阻最大時(shí)，電路總功率最小；電路中總電阻最小時(shí)，電路總功率最大；
2）對電路中某一用電器（電阻不變）：
由P=I
2
R可知，當(dāng)通過它的電流最大時(shí)，其電功率最大；當(dāng)通過它的電流最小時(shí)，其電功率最小。
)
【例3】電梯超載報(bào)警器工作原理示意圖如圖所示，R0為定值電阻，壓敏電阻R的阻值隨著壓力的增大而減小，A為電流表，其示數(shù)超過設(shè)定值時(shí)自動報(bào)警。電梯處于運(yùn)行狀態(tài)，開關(guān)S閉合，有人進(jìn)入電梯后（　　）。
A．電流表示數(shù)變小，R和R0的總電功率變大 B．電流表示數(shù)變小，R和R0的總電功率變小
C．電流表示數(shù)變大，R和R0的總電功率變大 D．電流表示數(shù)變大，R和R0的總電功率變小
【答案】C。
【解析】由圖可知，兩個電阻串聯(lián)，開關(guān)S閉合后有人進(jìn)入電梯后，壓敏電阻受到的壓力增大，則其接入電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)變大，由可知電路總功率變大。故選C。
【變式3-1】如圖甲所示的電路中，為定值電阻，為滑動變阻器（其最大阻值為），閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從端移至端的過程中，消耗的電功率隨電阻變化關(guān)系如圖乙所示，根據(jù)圖象信息，則下列判斷正確的是（　　）。
①電路中最小電流0.4A；
②的阻值是；
③電源電壓10V；
④消耗的最大電功率10W。
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
【答案】B。
【解析】①由圖乙知，當(dāng)變阻器接入電路的阻值最大為40Ω時(shí)，變阻器消耗的電功率為1.6W，那么電路中的電流
由圖甲知，滑動變阻器R1與定值電阻R0串聯(lián)在電路中，則變阻器接入電路最大時(shí)，電路中的總電阻最大，據(jù)歐姆定律知，此時(shí)電路中的電流最小為0.2A，所以①判斷錯誤；
②③由圖乙知，當(dāng)變阻器接入電路的阻值為10Ω時(shí)，其電功率為2.5W，此時(shí)電路中的電流
設(shè)電源電壓為U，據(jù)串聯(lián)電路有U=0.2A×(R0+40Ω)，U=0.5A×(R0+10Ω)
解以上兩式得，電源電壓及R0的阻值分別為U=10V，R0=10Ω，所以②判斷錯誤，③判斷正確；
④當(dāng)變阻器接入電路的阻值為0時(shí)，電路中只能R0工作，電路中的電流最大，R0消耗的電功率最大為
所以④判斷正確。故ACD錯誤，B正確。故選B。
【變式3-2】（多選）如圖所示電路中，電源電壓保持不變。只閉合開關(guān)S1，移動滑動變阻器的滑片，使電路中電流達(dá)到最小值，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.15A，電壓表的示數(shù)為3V；只閉合開關(guān)S2，移動滑片至滑動變阻器的中點(diǎn)C處，此時(shí)電壓表的示數(shù)為5V，電阻R2的電功率為0.5W。下列說法中正確的是（　　）。
A．電阻R1的阻值是20Ω；
B．電源電壓是9V；
C．滑動變阻器R3的最大阻值是10Ω；
D．當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，電路消耗的總功率是2.52W
【答案】AD。
【解析】A．只閉合開關(guān)S1，電阻R1與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量R1兩端電壓，移動滑動變阻器的滑片，使電路中電流達(dá)到最小值，此時(shí)變阻器接入最大阻值，電流表的示數(shù)為0.15A，電壓表的示數(shù)為3V，則電阻R1的阻值
電源電壓為，故A正確；
BC．只閉合開關(guān)S2，電阻R2與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量R2兩端電壓，移動滑片至滑動變阻器的中點(diǎn)C處，此時(shí)電壓表的示數(shù)為5V，電阻R2的電功率為0.5W，則電路中的電流為
則電阻R2的阻值
電源電壓為
聯(lián)立可得
即
可得，
即滑動變阻器R3的最大阻值是20Ω，故BC錯誤；
D．當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，滑動變阻器R3被短路，電阻R1與R2并聯(lián)，電路消耗的總功率是
故D正確。故選AD。
考點(diǎn)三 測量小燈泡電功率
一、用電流表和電壓表測量小燈泡的電功率
1.伏安法測量小燈泡的電功率
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用電流表和電壓表測量小燈泡的額定功率和實(shí)際功率
實(shí)驗(yàn)原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=UI，用電壓表測量小燈泡兩端電壓，用電流表測通過小燈泡的電流，就可以求出小燈泡的電功率
實(shí)驗(yàn)器材 兩節(jié)電池、滑動變阻器、電壓表、電流表、小燈泡一個（額定電壓2.5V）、燈座、開關(guān)、導(dǎo)線
實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物圖 甲 乙
實(shí)驗(yàn)步驟 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)電路，畫出電路圖（如圖甲所示）； （2）按照圖甲所示電路圖連接實(shí)物電路，如圖乙所示。在開關(guān)閉合之前，將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處（保護(hù)電路）； （3）檢查連接無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于小燈泡的額定電壓，觀察此時(shí)小燈泡的發(fā)光情況，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)，填在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中； （4）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片（改變小燈泡兩端電壓，實(shí)現(xiàn)多次測量），使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，觀察此時(shí)小燈泡的發(fā)光情況與在額定電壓下的發(fā)光情況有什么不同，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄表中； （5）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)約為額定電壓的1.2倍，觀察此時(shí)小燈泡的發(fā)光情況與在額定電壓下的發(fā)光情況有什么不同，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄表中； （6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，斷開開關(guān)，將連接電路的導(dǎo)線拆開，并整理好實(shí)驗(yàn)器材； （7）根據(jù)測出的三組數(shù)據(jù)（不是為了求平均值，而是為了得到不同電壓下的實(shí)際功率），計(jì)算出小燈泡在不同發(fā)光情況下的電功率，并填在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表中。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓U/V電流I/A電功率P/W小燈泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4較暗33.00.280.84較亮
分析論證 （1）分析表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的實(shí)際電壓越高，小燈泡電功率越大，小燈泡越亮； （2）小燈泡的亮度時(shí)由它的實(shí)際功率決定的； （3）小燈泡的實(shí)際電功率有多個，額定功率只有一個。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 當(dāng)U實(shí)=U額時(shí)，P實(shí)=P額，小燈泡正常發(fā)光，測得P額=0.6W； 當(dāng)U實(shí)U額時(shí)，P實(shí)>P額，小燈泡發(fā)光較亮。
2.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
選擇器材 電源電壓應(yīng)高于小燈泡的額定電壓。例如，額定電壓為2.5V的小燈泡，至少選兩節(jié)干電池作為電源。
（1）電壓表量程的選擇應(yīng)參照小燈泡的額定電壓。①若小燈泡的額定電壓時(shí)2.5V，則選擇0—3V量程；②若小燈泡的額定電壓時(shí)3.8V，則選擇0—15V量程。 （2）電流表量程的選擇要參照小燈泡的額定電流的大小。①若知道小燈泡的額定電壓和額定功率，則可以計(jì)算出小燈泡的額定電流的大小，電流表的量程略大于額定電流即可；②若不能求出額定電流大小，可用試觸法確定電流表的量程。③因?yàn)槌Ｒ姷男襞荩~定電壓1.5V—3.8V）額定電流均小于0.6A，故無特殊說明，電流表的量程可以直接選擇0—0.6A量程。
滑動變阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡的額定電流，滑動變阻器的最大電阻應(yīng)與小燈泡的電阻差不多，以使滑動變阻器的調(diào)壓效果明顯。
連接電路 （1）連接電路前，要把開關(guān)斷開，防止由于電路連接錯誤而發(fā)生短路，損壞電路元件； （2）連接電流表和電壓表時(shí)，注意電流從“+”接線柱流入，從“—”接線柱流出； （3）連接滑動變阻器時(shí)，要“一上一下”選用接線柱。閉合開關(guān)前需把滑動變阻器的滑片置于阻值最大處，防止電路中電流過大，損壞電路元件。
操作細(xì)節(jié) （1）移動滑動變阻器的滑片時(shí)，要緊盯電壓表的示數(shù)； （2）調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時(shí)，要注意緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，實(shí)際電壓不能超過額定電壓的1.2倍，同時(shí)通電時(shí)間不易過長，否則容易燒壞小燈泡； （3）實(shí)驗(yàn)完畢，一定要先斷開開關(guān)，然后再拆卸電路，整理器材； （4）分析數(shù)據(jù)時(shí)，不能把三次的電功率取平均值，因?yàn)檫@三次的電功率是三個不同電壓下的電功率，求平均值無任何意義。
3.伏安法測小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)中常見故障及原因分析
常見故障現(xiàn)象 原因分析
燈泡不亮 閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表、電壓表無示數(shù) 電源、電流表、導(dǎo)線、開關(guān)或滑動變阻器損壞，或接線柱接觸不良
閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表、電壓表有示數(shù) （1）滑動變阻器接成定值電阻；（2）滑動變阻器滑片在阻值最大處很難調(diào)節(jié)；（3）電源電壓過低
閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，而電壓表示數(shù)卻很大，接近電源電壓 （1）電流表、電壓表位置互換了； （2）燈泡處斷路，即燈泡的燈絲斷了或燈座接觸不良；
閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù) 燈泡短路
電表問題 閉合開關(guān)，電流表或電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小 （1）電流表或電壓表的量程過大；（2）電源電壓太低；（3）滑動變阻器接入電路的阻值過大
閉合開關(guān)，電流表或電壓表指針反向偏轉(zhuǎn) 電流表或電壓表的“+”“-”接線柱接反了
閉合開關(guān)，電流表或電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角度超過電表的量程 （1）電流表或電壓表量程選擇過小；（2）電路中出現(xiàn)短路；（3）滑動變阻器接入電路中的阻值太小
開關(guān)問題 連接電路時(shí)，接完最后一根導(dǎo)線燈泡立即發(fā)光 連接電路時(shí)，開關(guān)一直處于閉合
滑動變阻器問題 閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片時(shí)，電表示數(shù)及燈泡的亮度均無變化 滑動變阻器同時(shí)接入了上面（或下面）兩個接線柱
閉合開關(guān)，無論怎么調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)總小于燈泡額定電壓 電源電壓過低
無論怎么調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)總大于燈泡的額定電壓 （1）電源電壓過高；（2）選用滑動變阻器最大阻值過小
閉合開關(guān)瞬間，燈泡發(fā)出強(qiáng)光后熄滅，電流表指針偏轉(zhuǎn)后又回到零刻度線處，電壓表仍有示數(shù) 滑動變阻器同時(shí)接入了上面兩個接線柱或滑動變阻器的滑片沒有置于阻值最大位置，導(dǎo)致燈泡兩端電壓過高，燈泡燈絲熔斷
二、特殊方法測量小燈泡的電功率（用單一電表測小燈泡額定功率的典型電路）
方法 電路原理圖 直接測量的物理量 小燈泡的電功率表達(dá)式
安阻法 閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I額 （U額=I1R0）
只閉合開關(guān)S1、S3，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)為I額；保持滑片位置不變，斷開開關(guān)S3，閉合S1、S2，電流表示數(shù)為I1 U額=（I1-I額）R0
伏阻法 閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表V1、V2示數(shù)分別為U1、U額 ，
閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2與1端閉合，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為U額；保持滑片位置不變，把開關(guān)S2與2閉合，記錄此時(shí)電壓表示數(shù)為U1 ，
保持電源電壓U不變，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱至恰當(dāng)?shù)臄?shù)值，使電壓表示數(shù)為U額，記錄此時(shí)電阻箱的阻值R0 ，
三、利用電能表測量用電器的電功率
（1）從電能表表盤上記下用電器每消耗1kW·h的電能，電能表的轉(zhuǎn)數(shù)N（或指示燈閃爍次數(shù)N）；
（2）斷開家里其他用電器的開關(guān)，只讓待測用電器在正常負(fù)荷下穩(wěn)定工作；
（3）用停表測量待測用電器工作時(shí)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)n（或指示燈閃爍次數(shù)n）所用時(shí)間；
（4）斷開待測用電器開關(guān)，計(jì)算其電功率。電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)n（或指示燈閃爍次數(shù)n）時(shí)所消耗的電能為，用電器的實(shí)際電功率。
考向01 實(shí)驗(yàn)器材的選擇與電路故障分析
(
（1）
實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則：
1）電壓表、電流表的選擇原則：在滿足量程要求的前提下盡可能選擇小量程，以使測量結(jié)果的精確度更高。2）滑動變阻器的選擇：①看允許通過的最大電流是否符合要求；②看最大阻值是否符合電路調(diào)節(jié)要求。
（2）實(shí)驗(yàn)電故障分析：
1）首先要根據(jù)題干給出的條件確定是斷路還是短路：電流表有（無）示數(shù)，說明電流表所在電路時(shí)通路（斷路）；電壓表有（無）示數(shù)，說明電壓表兩接線柱到電源兩極的電路時(shí)通路（斷路）；（2）然后再分析、判斷是哪一部分發(fā)生斷路或短路。
)
【例1】在測量“小燈泡的額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材有：
A．電源（電壓為4.5V），
B．電流表A1（量程為0﹣0.6A，電阻為0.5Ω）
C．電流表A2（量程為0﹣3A，電阻為0.2Ω）
D．電壓表V1（量程為3V，內(nèi)阻為3kΩ）
E．電壓表V2（量程為15V，內(nèi)阻為1kΩ）
F．滑動變阻器R（阻值0﹣10Ω）
G．定值電阻R0=800Ω
H．待測小燈泡L（額定電壓為3.8V，額定功率大約是1.2W）
I．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)要求：既要保證電路安全，又要提高測量精確度；為了減小系統(tǒng)誤差，測量時(shí)電表示數(shù)應(yīng)大于量程的三分之一。則：
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，電流表應(yīng)選_______，電壓表應(yīng)選_______（選填器材前的字母代號）。
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，在虛線方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（其中部分電路已畫出）。________
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)器材連接起來使之成為實(shí)驗(yàn)電路（其中部分導(dǎo)線已連接好）。_______
（4）在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到_______端（選填實(shí)物圖中“a”或“b”）；正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，開關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，仔細(xì)檢查電路各部分均接觸良好，其原因可能是_______。
【答案】B；D；如圖；如圖；b；小燈泡L斷路。
【解析】（1）待測小燈泡L的額定電壓為3.8V，額定功率大約是1.2W，
由P=UI得，小燈泡的額定電流大約為：,
因?yàn)樾襞軱的額定電流0.32A小于0.6A，且大于電流表A1量程的三分之一，
所以，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，電流表應(yīng)選B。
因?yàn)殡娫措妷簽?.5V，待測小燈泡L的額定電壓為3.8V，大于V1的量程
但小于電壓表V2量程的三分之一，為了使偏轉(zhuǎn)角度盡量大，電壓表應(yīng)選D。
（2）為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)使其兩端的電壓為3.8V，由于電壓表（量程為3V，內(nèi)阻為3kΩ），因此可將電壓表與R0串聯(lián)后在并聯(lián)在小燈泡L的兩端，電流表接在干路上（即電流表外接法），
當(dāng)燈泡L正常發(fā)光時(shí)，其兩端的電壓為UL=3.8V，
根據(jù)串、并聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，電壓表和R0所在支路電壓：
串聯(lián)電路電流相等，所以電壓的比等于電阻的比，即電壓表V1與定值電阻R0兩端的電壓之比：
聯(lián)合以上兩式可解得：；
所以實(shí)驗(yàn)電路圖如下：
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，按電流的流經(jīng)順序?qū)⑵溥B接起來，如下圖所示：
（4）根據(jù)保護(hù)電路的原則，在閉合開關(guān)前，應(yīng)使電路中的電流最小，即滑動變阻器接入電路的阻值最大，由實(shí)驗(yàn)電路可知，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到b端。
開關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路性故障，電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱到電源兩極是連通的，則故障應(yīng)為與電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚葱襞軱斷路。
【變式1-1】如圖所示，是電學(xué)中常見的電路圖，在A、B兩點(diǎn)間分別接入下列選項(xiàng)中加點(diǎn)字的元件，并進(jìn)行對應(yīng)實(shí)驗(yàn)，對滑動變阻器在此實(shí)驗(yàn)中的作用描述正確的是（　　）。
A．探究電流與電壓的關(guān)系——改變定值電阻兩端電壓
B．探究電流與電阻的關(guān)系——調(diào)節(jié)電阻兩端電壓成倍數(shù)變化
C．測量定值電阻的阻值——僅僅為了保護(hù)電路
D．測量小燈泡的電功率——改變小燈泡兩端電壓，求平均電功率
【答案】A。
【解析】A．探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)滑動變阻器的作用除了保護(hù)電路，另一個作用就是改變定值電阻兩端電壓，故A正確；
B．根據(jù)控制變量法的思路，研究導(dǎo)體中的電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持導(dǎo)體兩端的電壓不變，而電路中換用阻值不同的電阻時(shí)，電阻兩端的電壓就要改變，滑動變阻器正好起到保持電阻兩端的電壓不變的作用，故B錯誤；
C．測量定值電阻的阻值時(shí)，通過改變滑動變阻器接入電路的阻值，從而改變了待測電阻兩端的電壓和通過它的電流，可以多測幾組數(shù)據(jù)，通過求平均值來減小誤差，故C錯誤；
D．在“伏安法”測小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器的作用是：通過改變小燈泡兩端的實(shí)際電壓與通過小燈泡的電流，測得多組數(shù)據(jù)，可比較燈泡的實(shí)際功率與小燈泡亮度之間的關(guān)系，不是為了求平均功率，故D錯誤。故選A。
【變式1-2】在“測定小燈炮的電功率”實(shí)驗(yàn)中，連接了如圖所示的電路。當(dāng)閉合開關(guān)S后，若發(fā)現(xiàn)：
（1）燈泡發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，則故障原因是 ；
（2）燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障原因是 ；
（3）燈泡發(fā)光，但無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數(shù)均不變，故障原因是 。
【答案】（1）電流表短路；（2）燈泡發(fā)生短路；（3）滑動變阻器連接方法錯誤（四個接線柱中接了兩上或兩下）。
【解析】（1）燈泡發(fā)光，說明電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電流表短路；
（2）電壓表無示數(shù)，說明電路斷路或燈泡短路，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡不發(fā)光，說明燈泡發(fā)生了短路；
（3）無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數(shù)均不變；
移動滑動變阻器滑片，電表示數(shù)都不變，說明變阻器下面兩接線柱接入電路。
故答案為：（1）電流表短路；（2）燈泡發(fā)生短路；（3）滑動變阻器連接方法錯誤（四個接線柱中接了兩上或兩下）。
考向02 小燈泡電功率的測量
(
測量小燈泡額定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基礎(chǔ)上衍生出來的。
（1）只有電流表時(shí)：利用并聯(lián)電路電壓相等的規(guī)律，用電流表和已知阻值的定值電阻串聯(lián)，然后與小燈泡并聯(lián)，間接測出小燈泡兩端的電壓；
（2）只有電壓表時(shí)：利用串聯(lián)電路電流相等的規(guī)律，將已知電阻和小燈泡串聯(lián)，用電壓表測出已知電阻兩端的電壓，便可以間接測出通過小燈泡的電流。
)
【例2】在“測量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣。
實(shí)驗(yàn)原理是______。
（2）圖甲中有一根導(dǎo)線多余導(dǎo)致電路錯誤，請?jiān)谶@根導(dǎo)線上打“×”；（ ）
（3）改正電路錯誤后，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中滑動變阻器的滑片調(diào)至______端；（選填“A”或“B”）
（4）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)。接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是______；
A．更換小燈泡
B．檢查電路是否斷路
C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（5）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的額定功率為______；
（6）小華用如圖丙所示的電路也完成了該實(shí)驗(yàn)。電源電壓不變，R1和R2為滑動變阻器，R2的最大阻值為R0。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①只閉合開關(guān)S、S1，調(diào)節(jié)R2，使電壓表的示數(shù)為U額；
②只閉合開關(guān)S、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)仍為U額；
③接著將R2的滑片P調(diào)至最左端，記下電壓表的示數(shù)U1；再將R2的滑片P調(diào)至最右端，記下電壓表示數(shù)為U2，則小燈泡額定功率的表達(dá)式P額=______。（用U額、R0、U1、U2表示）
【答案】①；②如圖；③B ；④C；⑤0.75；⑥。
【解析】（1）[1]由公式P=UI可知，用電壓表測出燈泡兩端的電壓，用電流表測出通過燈泡的電流，就可以計(jì)算出燈泡的電功率。
（2）[2]由圖甲可知，滑動變阻器與燈泡左側(cè)接線柱連接的導(dǎo)線會導(dǎo)致滑動變阻器接線錯誤，同時(shí)使燈泡短路，應(yīng)該去掉，如圖所示
（3）[3]為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大，即滑片調(diào)至B端。
（4）[4]閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，可能是通過燈泡的電流太小，實(shí)際電功率太小，所以接下來應(yīng)移動滑動變阻器的滑片，減小電阻，觀察燈泡是否發(fā)光，故C符合題意，AB不符合題意。
故選C。
（5）[5]圖乙可知，電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈泡的額定功率為
P額=U額I額=2.5V×0.3A=0.75W
（6）[6]①只閉合開關(guān)S、S1，調(diào)節(jié)R2，使電壓表的示數(shù)為U額；
②只閉合開關(guān)S、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)仍為U額；此時(shí)，R1連入電路的阻值等于小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
③接著將R2的滑片P調(diào)至最左端，R2連入電路的電阻為零，電壓表的示數(shù)U1即為電源電壓；再將R2的滑片P調(diào)至最右端，此時(shí)R1、R2串聯(lián)，電壓表示數(shù)為U2，根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律，R2兩端的電壓為
U滑=U1-U2
根據(jù)歐姆定律，電路中的電流為
滑動變阻器R1接入電路的電阻為
根據(jù)等效替代法，此時(shí)R1連入電路的電阻的大小等于小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻RL的大小，則小燈泡的額定功率為。
【變式2-1】在探究小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源、小燈泡（額定電壓為2.5V）、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器各1個，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)中電流表已燒壞，身邊有一個定值電阻R0，利用現(xiàn)有的器材測出小燈泡的額定功率。
（1）畫出電路圖______；
（2）寫出簡單實(shí)驗(yàn)步驟，推導(dǎo)出小燈泡額定功率的表達(dá)式______。
【答案】如圖；。
【解析】（1）[1]探究小燈泡額定功率時(shí)，先使小燈泡兩端的電壓為小燈泡的額定電壓，再測量此電壓下流過小燈泡的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算小燈泡的額定功率，電路連接如下圖所示：
（2）[2]①如圖連接好實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)斷開，滑動變阻器移動到阻值最大處，電壓表與小燈泡并聯(lián)。
②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直至電壓表的讀數(shù)為2.5V，得到通過小燈泡電流
③將電壓表并聯(lián)在R0兩端，測出R0兩端的電壓U'，通過小燈泡的電流
④因?yàn)榛瑒幼冏杵骰瑳]有滑動，將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端和R0兩端，對電路沒有影響，因此I=I'，即 ，所以；
則小燈泡額定功率。
【變式2-2】測一額定電壓為U0的小燈泡的額定電功率實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒有電壓表，利用一個已知電阻R0、若干開關(guān)、電源電壓為U的學(xué)生電源和導(dǎo)線。她設(shè)計(jì)出如圖所示電路圖，所有開關(guān)斷開，將滑動變阻器阻值調(diào)到最大。閉合開關(guān)S、S1調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電流為，保持開關(guān)S閉合和滑動變阻器的滑片位置不動，閉合開關(guān)S2后斷開開關(guān)S1，記下此時(shí)的電流I，則小燈泡的額定電功率為（ ）。
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】閉合開關(guān)S、S2時(shí)，R0與L并聯(lián)，電流表測總電流，閉合開關(guān)S、S1時(shí)，電流表測通過R0的電流，所以燈泡電功率為
故BCD錯誤，A正確。故選A。
考點(diǎn)四 焦耳定律
一、電流熱效應(yīng)
1.電流的熱效應(yīng)：由于導(dǎo)體有電阻，所以當(dāng)有電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體總會發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
2.探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)
提出問題 電爐絲接入電路時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？換句話說，電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)？
猜想與假設(shè) 根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可以猜想電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量多少可能跟導(dǎo)體的電阻大小、通過導(dǎo)體的電流大小以及通電時(shí)間有關(guān)。
設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （1）如圖甲所示，兩個透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化（轉(zhuǎn)換法：產(chǎn)生的熱量多少，通過U型管液面高度的變化反映出來）。兩個密閉容器中都有一段電阻絲，右邊密閉容器中電阻絲較大。將兩容器的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)右邊U型管中的液面高度變化大于左邊的。 （2）如圖乙所示，兩個密閉容器中電阻絲的電阻一樣大，在右邊容器的外部，將另一個相同的電阻絲和容器內(nèi)的電阻絲并聯(lián)，然后與左邊容器內(nèi)的電阻絲串聯(lián)接入電路，在通電時(shí)間相同的情況下，我們發(fā)現(xiàn)左邊的U型管中的液面高度變化大于右邊的。
分析論證 （1）如圖甲，兩容器中電阻絲阻值不同，通過它們的電流相同，通電時(shí)間相同（控制不變的量：電流、通電時(shí)間；變化量：電阻），右邊的U型管中的液面高度變化大于左邊的，說明右邊容器中電阻絲的熱量多。這表明：在電流相同、通電時(shí)間相同情況下，電阻越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。 （2）如圖乙，兩容器中的電阻絲阻值相同，根據(jù)串并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知，通過左邊容器的電阻絲電流大于通過右邊容器中電阻絲的電流，通電時(shí)間相同（控制不變的量：阻值、通電時(shí)間；變化量：電流），左邊U型管中的液面高度變化大于右邊的，說明左側(cè)容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。 （3）由常識可知，在電阻、電流相同的情況下，通電時(shí)間越長，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻、通過導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間有關(guān)，導(dǎo)體電阻越大、通過導(dǎo)體的電流越大、通電時(shí)間越長，產(chǎn)生的熱量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟它的時(shí)間成正比
計(jì)算公式 Q=I2Rt（普遍適用）。 公式中，Q—表示熱量，單位是J；I—表示電流，單位是A；R—表示電阻，單位Ω；t—表示它的時(shí)間，單位s
焦耳定律公式的理論推導(dǎo) 焦耳定律可通過理論推導(dǎo)得出。假設(shè)當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則有電流產(chǎn)生的熱量（Q）=電流做的功（W），結(jié)合歐姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可見，當(dāng)消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量時(shí)，根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)出來的電流發(fā)熱規(guī)律與焦耳定律實(shí)驗(yàn)得出的焦耳定律是一致的
焦耳定律應(yīng)用問題 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的，只要有電流通過導(dǎo)體，就可以用它來計(jì)算導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量； （2）公式中各物理量都是對同一導(dǎo)體或同一段電路而言的； （3）運(yùn)用公式時(shí)，各物理量要轉(zhuǎn)換成國際單位中的單位后再代入公式進(jìn)行計(jì)算。
串并聯(lián)電路中焦耳定律 （1）在串聯(lián)電路中，根據(jù)Q=I2Rt可知，電熱與電阻成正比，即； （2）在并聯(lián)電路中，根據(jù)可知，電熱與電阻成反比，即
知識點(diǎn)三、電熱的利用與防止
1.電熱的利用：電熱器是利用電流的熱效應(yīng)來工作的設(shè)備。電熱器的主要工作部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻大、熔點(diǎn)高的金屬導(dǎo)體制作的。如圖所示的電熱器，都是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來工作的。
電熱毯 電飯鍋 電烙鐵 電熨斗
2.電熱的防止：在很多情況下，我們并不希望用電器的溫度過高。像電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、電動機(jī)等用電器在工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化其他形式能的過程中，總有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，過多的電熱如果不能及時(shí)散發(fā)，會產(chǎn)生安全隱患。因此，許多用電器采用散熱孔、散熱片或在發(fā)熱體安裝風(fēng)扇等方式進(jìn)行散熱，如圖所示。
散熱風(fēng)扇 散熱孔 散熱片
考向01 探究影響電流熱效應(yīng)的因素
(
對于該實(shí)驗(yàn)，需要重點(diǎn)掌握兩種物理實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用：
（1）控制變量法：
①探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系時(shí)，控制電阻和通電時(shí)間相同；②探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流相同。
（2）轉(zhuǎn)化法：
電阻絲放出熱量的多少，轉(zhuǎn)化為容器內(nèi)氣體溫度的變化，轉(zhuǎn)化為U型管中液面的高度的變化。
)
【例1】小明同學(xué)在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)”時(shí)采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．請仔細(xì)觀察甲、乙兩圖。
（1）實(shí)驗(yàn)中通過觀察兩個U形管中__________的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。
（2）你認(rèn)為甲圖所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與_______的關(guān)系。
（3）由乙圖所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得到的結(jié)論是在_____、_____相同的情況下，通過電阻的________越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。
（4）該實(shí)驗(yàn)采取的探究方法是_______________法。
（5）在家用電熱水壺?zé)粔亻_水時(shí),若通電時(shí)間不夠長,水就不能燒開,是因?yàn)殡娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少與_______有關(guān)。
【答案】液面高度；電阻；電阻；通電時(shí)間；電流；控制變量；通電時(shí)間。
【解析】(1)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；
(2)如圖甲，兩個電阻串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時(shí)間相同，電阻不同，運(yùn)用控制變量法，探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關(guān)系；
(3)在乙電路其中一個容器的外部，將一個電阻和這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，再接入原電路，可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，得到的結(jié)論是：在通電時(shí)間、電流相同的情況下，通過電阻的電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多；
(4)該實(shí)驗(yàn)采取的探究方法是控制變量法；
(5)在家用電熱水壺?zé)粔亻_水時(shí),若通電時(shí)間不夠長,水就不能燒開,是因?yàn)殡娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少與通電時(shí)間有關(guān)。
【變式1-1】小明在探究某個科學(xué)問題時(shí)，把阻值恒定為R1、R2（R1=R2）的兩段電熱絲分別放在兩個完全相同的燒瓶中，燒瓶中分別盛有質(zhì)量和初溫均相同的兩種不同液體，并連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)中所用溫度計(jì)完全相同。則下列說法正確的是（　　）。
A．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的種類是否有關(guān)；
B．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)；
C．該裝置可用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體的電阻是否有關(guān)；
D．該裝置可用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體中的電流是否有關(guān)
【答案】A。
【解析】A．根據(jù)題意，兩個電阻串聯(lián)，通過兩電阻的電流、通電時(shí)間、電阻都相同，兩個燒瓶中的液體的種類是不同的，可以根據(jù)溫度計(jì)升高的示數(shù)來物質(zhì)的吸熱能力，故A正確；
B．探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制液體的種類相同，故無法完成實(shí)驗(yàn)，故B錯誤；
CD．通過兩電阻的電流、通電時(shí)間、電阻都相同，故無法探究導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體的電阻、電流的關(guān)系，故CD錯誤。故選A。
【變式1-2】如圖所示是探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個相同透明容器中密封著等質(zhì)量的空氣，下列說法正確的是（　　）。
A．此實(shí)驗(yàn)裝置可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系；
B．此實(shí)驗(yàn)裝置無法探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系；
C．通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大；
D．此裝置利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少
【答案】C。
【解析】A．根據(jù)焦耳定律可知，要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，要控制電阻大小和通電時(shí)間兩個物理量不變，由圖可知兩個串聯(lián)的電阻大小不一樣，故不能用來探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，故A錯誤。
B．此實(shí)驗(yàn)裝置要想探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系，由可知，可以用容器中的任一電阻為研究對象，控制電阻和電流大小不變，改變通電時(shí)間的長短，觀察U形管中液面的高度差的變化，既可以得出探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系，故B錯誤。
C．由可知，通電一段時(shí)間后，即加熱時(shí)間相同，左右兩側(cè)的電阻為串聯(lián)，通過兩電阻的電流也相等，由于右側(cè)電阻大于左側(cè)的電阻，所以右側(cè)產(chǎn)生的熱量多于左側(cè)，右側(cè)氣體膨脹后的體積比左側(cè)氣體膨脹后的體積大，故右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大，故C正確。
D．由題可知，由于兩個相同透明容器中密封著等質(zhì)量的空氣，此裝置利用透明容器中氣體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少，故D錯誤。故選C。
考向02 電功與電熱的簡單計(jì)算
【例2】（多選）嚴(yán)寒冬季，我國北方哨兵腳上穿有電熱靴。一只靴內(nèi)加熱電路如圖所示，電源電壓恒定，S2為三擋旋鈕開關(guān)（金屬片M可分別撥至a、b、c處），電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變，b為電阻絲R1的中點(diǎn)。這只電熱靴的低溫?fù)鯙?2W，則（　　）。
A．開關(guān)S2接a時(shí)電熱靴功率最大；
B．該電熱靴利用了電流的熱效應(yīng)；
C．該電熱靴的安全電壓應(yīng)為220V；
D．中溫?fù)鹾腕{溫?fù)醯墓β史謩e為16W和24W
【答案】BD。
【解析】A．兩電阻絲規(guī)格相同，設(shè)R1與R2的阻值都為R；由可知，在U一定時(shí)，R越小，電功率越大，R越大，電功率越小；由圖示電路圖可知，S2接a時(shí)兩電阻絲串聯(lián)，總電阻最大，電功率最小，電熱靴處于低溫檔；當(dāng)S2接b時(shí)，電阻絲R2與R1的右半部分接入電路，電熱靴處于中溫?fù)酰划?dāng)S2接c時(shí)，只有電阻絲R2接入電路，電路電阻最小，電路電功率最大，電熱靴處于高溫?fù)酰蔄不符合題意；
B．電熱靴工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，故B符合題意；
C．因?yàn)榧彝ル娐冯妷簽?20V，對人體的安全電壓是不高于36V，所以該電熱靴的電源電壓大約只有幾伏，故C不符合題意；
D．由上面分析可知，這只電熱靴的低溫?fù)醯墓β蕿椋瑒t
電熱靴的高溫?fù)醯墓β蕿?br/>電熱靴的中溫?fù)醯墓β蕿?br/>故D符合題意。故選BD。
【變式2-1】如圖所示是一個“電熱驅(qū)蚊器”，它是利用了電流的_____效應(yīng)工作的，發(fā)熱元件是一個阻值為1.0×104Ω的電阻。當(dāng)發(fā)熱元件兩端的電壓為220V時(shí)，通電100s產(chǎn)生的熱量為_____J。
【答案】熱；484。
【解析】[1][2]“電熱驅(qū)蚊器”是利用了電流的熱效應(yīng)工作的，發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量為
【變式2-2】某型號電飯煲有加熱和保溫功能，如下圖甲所示為其內(nèi)部電路原理圖，當(dāng)開關(guān)S接觸點(diǎn)1時(shí)，該電飯煲處于_________（填“保溫”或“加熱”）狀態(tài)。如圖乙是該電飯煲工作時(shí)電功率與時(shí)間的關(guān)系圖像，則圖中陰影部分面積表示的物理量是_______，其大小為_______。
【答案】加熱；電熱（電功）；4．8×105J。
【解析】當(dāng)開關(guān)S接觸點(diǎn)1時(shí)，電路中只有電阻R1，由P=U2/R可知，電路的電功率較大，故電飯煲處于加熱狀態(tài)．圖乙是電功率與時(shí)間的關(guān)系圖像，陰影部分面積表示電功率與時(shí)間的乘積，因W=Pt，所以表示的物理量是電功。其大小W=Pt=800W×10×60s=4．8×105J。
考向03 多擋電器電熱的計(jì)算
(
解答多擋電路類試題時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
（1）多擋電路問題的實(shí)質(zhì)，就是求解多擋電路的實(shí)際功率；
（2）電壓一定時(shí)，根據(jù)
可知，當(dāng)總電阻最小時(shí)，實(shí)際功率最大，發(fā)熱最快，是高溫?fù)酰划?dāng)總電阻最大時(shí)，實(shí)際功率最小，發(fā)熱最慢，是低溫?fù)酢?br/>)
【例3】現(xiàn)代新型電飯鍋，它采用“聰明火”技術(shù)，智能化地控制食物在不同時(shí)間段的溫度，以得到最佳的營養(yǎng)和口感，其簡化電路如圖甲所示，其中R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關(guān)。煮飯時(shí)，把電飯鍋接入220V電路中，在電飯鍋工作的30min內(nèi)，電路中總電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。
求：（1）S和S1都閉合時(shí)電飯鍋的電功率；
（2）電熱絲R2的阻值；
（3）這30min內(nèi)電飯鍋產(chǎn)生的熱量；
（4）產(chǎn)生的熱量正好可以把2kg的水從室溫20℃升高到100℃，求這個電飯鍋的熱效率。
【答案】（1）660W；（2）220Ω；（3）9.9×105J；（4）67.9%。
【解析】（1）當(dāng)S和S1都閉合時(shí)，R1和R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電阻的特點(diǎn)知，電路中的電阻最小，由知，此時(shí)電路消耗的電功率最大，由圖乙可知，通過干路的電流為3A，由P=UI可得電飯鍋的電功率
P=UI=220V×3A=660W
（2）當(dāng)S閉合，只閉合開關(guān)S時(shí)，只有R1接入電路，由圖乙可知，此時(shí)通過R1的電流為2A，由并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過R2的電流為I2=I-I1=3A-2A=1A
由歐姆定律可得R2的電阻
（3）由圖像可知，30min內(nèi)電流是3A時(shí)的工作時(shí)間t=10min+5min=15min=900s
I′=2A時(shí)的工作時(shí)間t′=5min+10min=15min=900s
這30min內(nèi)電飯鍋產(chǎn)生的熱量W=UIt+UI′t′=220V×3A×900s+220V×2A×900s=9.9×105J
（4）水吸收的熱量Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
這個電飯鍋的熱效率。
答：（1）S和S1都閉合時(shí)電飯鍋的電功率為660W；（2）電熱絲R2的阻值為220Ω；（3）這30min內(nèi)電飯鍋產(chǎn)生的熱量為9.9×105J；（4）產(chǎn)生的熱量正好可以把2kg的水從室溫20℃升高到100℃，這個電飯鍋的熱效率為67.9%。
【變式3-1】某款迷你電飯煲有加熱和保溫兩檔。其電路如圖所示，已知R1=88Ω，R2=2112Ω。開關(guān)S置于　　（選填“1”或“2”）時(shí)是保溫?fù)酰?0min產(chǎn)生的熱量是　　J。
【答案】2；13200。
【解析】根據(jù)公式P=判定保溫檔時(shí)開關(guān)的位置；根據(jù)Q=W=t求出產(chǎn)生的熱量。
開關(guān)接1時(shí)，電阻R2被短路，電路中只有R1=88Ω；開關(guān)接2時(shí)，電阻R2和R1；串聯(lián)接入電路中，電路的總電阻為R=R1+R2=88Ω+2112Ω=2200Ω；
在電壓不變的情況下，根據(jù)公式P=可知，開關(guān)接2時(shí)功率小，為保溫檔；
保溫10min產(chǎn)生的熱量為：Q=W=t=×600s=13200J。
【變式3-2】（雙選）某愛心團(tuán)隊(duì)去養(yǎng)老院送電暖氣，電暖氣有低、中、高三擋，已知R1=55 ，R2=44 ，以下說法正確的是（　　）。
A. 使用“低溫檔”只需要閉合S2；
B. 使用“高溫檔”要閉合S1、S2；
C. 閉合S1、S2時(shí)，通過R1、R2的電流之比為5:4；
D. 中溫檔正常工作1分鐘，產(chǎn)生的熱量為6.6×104J
【答案】BD。
【解析】AB．根據(jù)可知，當(dāng)電壓一定時(shí)，R越大，P越小，為低溫?fù)酰琑越小，P越大，為高溫?fù)酢Ｓ呻娐穲D可知，S1、S2同時(shí)閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)，電阻最小，功率最大，為高溫?fù)酰挥捎赗1>R2，所以只閉合S1時(shí)，電阻最大，功率最小，為低溫?fù)酰恢婚]合S2時(shí)，為中溫?fù)酢９蔄錯誤，B正確；
C．當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，由并聯(lián)分流可知通過R1、R2的電流之比為
故C錯誤；
D．中溫?fù)跽９ぷ鳎琑2接入電路，1分鐘產(chǎn)生的熱量為
故D正確。故選BD。
考向04 生活中中電流熱效應(yīng)（電熱的利用與防止）
(
（1）電熱的利用：
判斷常見用電器是不是利用電流熱效應(yīng)工作的，主要看用電器工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化的情況。如果驗(yàn)電器工作時(shí)電能主要轉(zhuǎn)化成內(nèi)能之外的其他形式的能量，即消耗的電能只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則這些用電器都不是利用電流熱效應(yīng)工作的。
（2）電熱的防止：
1）一般來說，如果對電氣設(shè)備采取的措施是用來散熱的，則該措施就是用于防止電熱造成的危害；2）平時(shí)多收集并記憶常見的防止電熱帶來危害的事例，也有助于解題。
（3）利用焦耳定律解釋生活中的現(xiàn)象：
利用焦耳定律解釋生活中的現(xiàn)象時(shí)，注意從焦耳定律公式Q=I
2
Rt出發(fā)，從影響電熱的三個因素（電流、電阻、通電時(shí)間）入手逐一進(jìn)行分析。
)
【例4】電爐絲與導(dǎo)線串聯(lián)接到電路里，通電后電爐絲熱得發(fā)紅，而與之相連的導(dǎo)線卻不怎么熱，由焦耳定律可知，造成上述現(xiàn)象的主要原因是（　　）。
A．通過電爐絲的電流比導(dǎo)線的電流小得多 B．通過電爐絲的電流比導(dǎo)線的電流大得多；
C．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻小得多 D．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大得多
【答案】D。
【解析】電爐在使用時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，在串聯(lián)電路中，電路處處相等，即：I電爐絲=I導(dǎo)線，通電時(shí)間t相同，
根據(jù)：Q=I2Rt，因?yàn)镽電爐絲＞R導(dǎo)線，
所以電流產(chǎn)生的熱量：Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，
從而出現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱的現(xiàn)象；故選D。
【變式4-1】下列四種用電器中。利用電流熱效應(yīng)工作的是（ ）。
A．電冰箱 B．電視機(jī) C．電腦 D．電熱水壺
【答案】D。
【解析】A．電冰箱是將電能轉(zhuǎn)化為電動機(jī)的機(jī)械能，通過做功發(fā)生物態(tài)變化工作的，不是利用電流的熱效應(yīng)來工作的，故A不符合題意；
B．電視機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應(yīng)來工作的，故B不符合題意；
C．電將電能轉(zhuǎn)化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應(yīng)來工作的，故C不符合題意；
D．電水壺工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用電流的熱效應(yīng)工作的; 故D符合題意。故選D。
【變式4-2】電爐中的電阻絲通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是（　　）。
A．通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流；
B．導(dǎo)線的絕熱皮隔熱；
C．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻；
D．導(dǎo)線散熱比電阻絲快
【答案】C。
【解析】電爐絲跟銅導(dǎo)線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時(shí)間t相等，故A錯誤；
因?yàn)镼=I2Rt，R電爐絲＞R導(dǎo)線，
所以產(chǎn)生的熱量：Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，
即相同時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量小于電爐絲產(chǎn)生的熱量，而與散熱快慢、隔熱效果無關(guān)，故C正確，BD錯。故選C。專題17 電功率（講義）（原卷版）
目錄
考情分析 2
知識建構(gòu) 3
考點(diǎn)一 電能 電功 3
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 4
提升·必考題型歸納 5
考向01 電能表及其相關(guān)計(jì)算 5
考向02 電功及其計(jì)算 6
考點(diǎn)二 電功率 7
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 12
提升·必考題型歸納 8
考向01 電功率與電功 8
考向02 額定功率與實(shí)際功率 9
考向03 小燈泡亮度問題 10
考向04 動態(tài)電路中電功率問題 10
考點(diǎn)三 測量小燈泡電功率 12
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 18
提升·必考題型歸納 15
考向01 實(shí)驗(yàn)器材的選擇與電路故障分析 15
考向02 小燈泡電功率的測量 16
考點(diǎn)四 焦耳定律 18
夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 18
提升·必考題型歸納 19
考向01 探究影響電流熱效應(yīng)的因素 19
考向02 電功與電熱的簡單計(jì)算 21
考向03 多擋電器電熱的計(jì)算 22
考向04 生活中中電流熱效應(yīng)（電熱的利用與防止） 23
一、課標(biāo)考點(diǎn)分析
考點(diǎn)內(nèi)容 課標(biāo)要求 命題預(yù)測
電能、電功及相關(guān)計(jì)算 從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識電源和用電器，結(jié)合實(shí)例了解電功，學(xué)讀家用電能表、根據(jù)讀數(shù)計(jì)算用電量 如果說《歐姆定律》是電路理論的基礎(chǔ)，那《電功率》則是電路分析與計(jì)算的目標(biāo)與方向。所以，電功率在初中物理中占據(jù)舉足輕重的地位，無論考卷分值、試題數(shù)量和考點(diǎn)分配怎樣，對本單元的考查都應(yīng)作為備考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。 本單元考點(diǎn)集中體現(xiàn)在電能與電功的計(jì)算、電功率的簡單計(jì)算、電功率和電熱的綜合計(jì)算；伏安法測小燈泡功率、電流的熱效應(yīng)與什么因素等。所見考題與歐姆定律等電學(xué)知識相結(jié)合是這類考題的一大特點(diǎn)。 從考題題型看，對此內(nèi)容的考查題型涵蓋了選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題、壓軸題（綜合計(jì)算題）和綜合應(yīng)用題等。 從命題方向和命題點(diǎn)看，主要有：電功率的簡單計(jì)算、電路分析與計(jì)算、動態(tài)電路分析、I-U圖像的應(yīng)用、應(yīng)用電功率進(jìn)行綜合計(jì)算、電功率在生活中的應(yīng)用、電路安全與極值、測量小燈泡額定功率、影響電流熱效應(yīng)的因素等
電功率及其簡單計(jì)算 結(jié)合實(shí)例，了解電功率，知道用電器的額定功率和實(shí)際功率，調(diào)查常見用電器的銘牌，比較它們的電功率
電功率的綜合計(jì)算 理解電功率和電流、電壓的關(guān)系，并能進(jìn)行簡單計(jì)算；知道在電流一定時(shí)，導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體的電阻成正比
測量小燈泡電功率 調(diào)查常見用電器的銘牌，比較它們的電功率
焦耳定律及應(yīng)用 通過實(shí)驗(yàn)了解焦耳定律
電熱器具的綜合計(jì)算 能用焦耳定律說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象
二、考情分析
《電功率》是中考必考和常考熱點(diǎn)內(nèi)容。對本單元考查圍繞電功與電功率展開，其主要方向就是通過各類試題，來考查考生對電功率的理解與應(yīng)用。所以，對電功率、額定功率的理解以及應(yīng)用電功率分析解答問題，必然作為主要備考方向。考題數(shù)量一般在2-4題，分值也較大，一般在10分-16分之間，有時(shí)也會更多。從考題出現(xiàn)概率看，主要有：電功率的簡單計(jì)算、小燈泡發(fā)光亮度與實(shí)際功率的關(guān)系、電功率在生活中的應(yīng)用與計(jì)算、電功率的綜合計(jì)算、通過測量小燈泡的電功率理解額定功率和實(shí)際功率、電能與電功的相關(guān)計(jì)算等。
在此應(yīng)說明的是，對本單元的考查常常和《歐姆定律》結(jié)合在一起。備考中，希望廣大考生在對電功率理解基礎(chǔ)上，加強(qiáng)電功率的應(yīng)用復(fù)習(xí)，分板塊、分題型、分考向地逐一展開。
考點(diǎn)一 電能 電功
一、電能與電能的計(jì)量
電能的來源 水力發(fā)電：機(jī)械能→電能；風(fēng)力發(fā)電：機(jī)械能→電能；核能發(fā)電：核能→電能
電能的利用 用電器消耗電能的過程，就是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程，消耗了多少電能就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能
電能的單位 （1）國際單位制單位：焦耳，簡稱焦，符號J； （2）常用單位：在日常生活中，人們常用“千瓦時(shí)”來計(jì)量電能的多少。千瓦時(shí)的符號是kW·h，俗稱“度”，我們常稱用了多少“度”電，就是用了多少“千瓦時(shí)”的電能
電能的計(jì)量-電能表 作用：計(jì)量用電器在一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能
讀數(shù)方法：電能表在一段時(shí)間內(nèi)前后兩次示數(shù)的差值，就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)，即這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能。
電能表上所標(biāo)參數(shù)的物理意義： （1）220V：表示該電能表應(yīng)該在220V的電路中使用； （2）10（20）A：表示電能表的標(biāo)定電流為10A，額定最大電流為20A，該電能表工作時(shí)的電流不應(yīng)超過20A； （3）kW·h：表示該電能表上示數(shù)的單位為千瓦時(shí)，kW·h=1度=3.6×106J； （4）1500r/（kW·h）：表示接在該電能表上的用電器，每消耗1kW·h的電能，該電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過1500轉(zhuǎn)
用電能表測量電路消耗電能的方法 （1）方法一：電能表在一段時(shí)間內(nèi)前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時(shí)間內(nèi)電路消耗的電能總量。 （2）方法二：可通過轉(zhuǎn)盤所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)（或指示燈閃爍的次數(shù)）間接計(jì)算出電路消耗的電能。如參數(shù)為“1600r/（kW·h）”的電能表，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過80轉(zhuǎn)消耗的電能為：。
二、電功
電功 當(dāng)電能轉(zhuǎn)化為其他形式能時(shí)，我們就說電流做了功，電功用“W”表示
電流做功過程就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。消耗了多少電能就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電流也就做了多少功。所以，用電器消耗了多少電能和通過用電器的電流做了多少功，這兩種說法的含義是一樣的
影響電功大小的因素 電流做功的多少跟電流的大小、電壓的高低和通電時(shí)間有關(guān)。加在用電器上的電壓越高、通過用電器的電流越大、用電器通電時(shí)間越長，電流做的功就越多
電功的計(jì)算 計(jì)算式：W=UIt，即電流在某段電路上所做的功，等于這段電路兩端電壓、電路中的電流和通電時(shí)間的乘積
兩個重要的推導(dǎo)公式 結(jié)合歐姆定律可導(dǎo)出電功的計(jì)算公式：； 結(jié)合歐姆定律可導(dǎo)出電功的計(jì)算公式：。以上兩公式只適用于純電阻電路。
（1）串聯(lián)電路中，電流通過各電阻所做的功與其阻值成正比，； （2）并聯(lián)電路中，電流通過各電阻所做的功與其阻值成反比，
考向01 電能表及其相關(guān)計(jì)算
【例1】一種家用電能表上的參數(shù)如圖所示，下列說法錯誤的是（　　）。
A. 該電能表應(yīng)該在220V的電路中使用 B. 該電能表的額定最大電流為20A；
C. 電能表是計(jì)量用電器消耗電能的儀表 D. 該電能表此時(shí)的讀數(shù)是31.6J
【變式1-1】如圖所示的家用電器中，工作時(shí)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（　　）。
A．電飯鍋 B．筆記本電腦
C．電風(fēng)扇 D．電視機(jī)
【變式1-2】如圖甲是小明家電能表8月30日顯示的數(shù)字，圖乙是9月30日顯示的數(shù)字。小明家9月份消耗了______kW·h的電能，如果其中200度電是峰時(shí)用電，其余為谷時(shí)用電，根據(jù)峰谷電價(jià)收費(fèi)表計(jì)算，小明家這個月的電費(fèi)是______元。
峰谷電價(jià) 峰期 1.1元
谷期 0.4元
【變式1-3】月底，小明對自家用電的情況進(jìn)行調(diào)查，觀察到電能表的表盤如圖所示，小明家中用電器正常使用的總功率不能超過 W，用電器工作時(shí)消耗0.5kW·h的電能，電能表指示燈閃爍 次。若上月底電能表示數(shù)為1877.6kW·h，則本月消耗的電能為 kW·h。
考向02 電功及其計(jì)算
【例2】在圖所示的電路中，電源電壓不變，電阻R2的阻值為20Ω。閉合開關(guān)S，兩電流表的示數(shù)分別為0.5A和0.2A，則電源電壓為___________V，電阻R1的阻值為___________Ω。通電1min，該電路消耗的總電能為_____J。
【變式2-1】甲乙兩個小燈泡串聯(lián)，閉合開關(guān)，甲乙兩燈兩端的電壓之比為1∶2，工作一段時(shí)間后甲乙兩燈消耗的電能之比是（　　）。
A．1:2 B．3:1 C．2:1 D．1:3
【變式2-2】一個手機(jī)充電的移動電源（俗稱“充電寶”）輸入電壓為，容量為，則該移動電源充電后最多儲存的電能是（　　）。
A． B． C． D．
【變式2-3】如圖甲所示，當(dāng)開關(guān)S由接點(diǎn)1轉(zhuǎn)到接點(diǎn)2時(shí)，電壓表示數(shù)變化如圖乙所示，則開關(guān)接2時(shí)，燈泡L2兩端的電壓是　　V；此時(shí)L1和L2消耗的電能之比W1：W2＝　　。
考點(diǎn)二 電功率
一、電功率
電功率 定義：電功與時(shí)間之比叫做電功率，用字母P表示
物理意義：在物理學(xué)中，用電功率表示電流做功的快慢。電功率越大，電流做功越快，電功率越小，電流做功越慢
單位：在國際單位中，電功率單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W； 常用單位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。換算關(guān)系：1kW=103W，1W=103mW
電功率的計(jì)算 定義式：。已知某用電器的工作時(shí)間t和在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能W，就可以用該公式計(jì)算用電器的電功率。 P—電功率，單位：瓦特（W）；W—電功，單位：焦耳（J）；t—時(shí)間，單位秒（s）
計(jì)算式：P=UI，即已知某用電器兩端電壓U和通過用電器的電流I，就可以用該公式計(jì)算出該用電器的電功率； 公式P=UI中各符號的物理意義：P—電功率，單位：瓦特（W）；U—電壓，單位：伏特（V）；I—電流，單位安培（A）
導(dǎo)出式：、。適用于純電阻電路
對電功率的理解 P與U、I不是簡單的正比關(guān)系：由公式P=UI可知，電功率的大小與電路兩端電壓U、通過電路的電流I兩個因素有關(guān)。不能簡單地認(rèn)為電功率僅與電壓成正比或僅與電流成正比，因?yàn)榧釉陔娐穬啥说碾妷鹤兓瘯r(shí)，通過電路的電流也會隨之變化
可反映電功的效果：例如，同一個燈泡其電功率越大，說明單位時(shí)間內(nèi)電流通過燈泡做的功越多，則燈泡的亮度就越大
電功率的三個推論 對于純電阻串聯(lián)電路來說，P1：P2：…=R1：R2：…
對于純電阻比例電路來說，
無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，整個電路消耗的總電功率都等于各個用電器消耗的電功率之和， 即：
二、額定電壓、額定功率
1.額定電壓和額定電功率的相關(guān)物理量
額定電壓 用電器正常工作時(shí)的電壓。用電器的銘牌和使用說明書上標(biāo)明的電壓值就是額定電壓，常用U額表示
額定功率 用電器在額定電壓下工作時(shí)的電功率。用電器銘牌和使用說明書上標(biāo)明的功率就是額定功率，常用P額表示
額定電流 用電器在額定電壓下工作時(shí)的電流，常用I額表示
實(shí)際電壓 用電器實(shí)際工作時(shí)兩端的電壓。用電器的實(shí)際電壓，與額定電壓可能相同，也可能不相同。當(dāng)用電器的實(shí)際電壓明顯低于或高于額定電壓時(shí)，用電器就不能正常工作。實(shí)際電壓常用U實(shí)表示
實(shí)際功率 用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的電功率。它與額定功率可能相同，也可能不相同。實(shí)際功率用P實(shí)表示，決定燈泡亮度的是實(shí)際功率
2.額定功率P額與實(shí)際功率P實(shí)的區(qū)別與聯(lián)系
額定功率 實(shí)際功率
區(qū)別 概念 用電器在額定電壓下工作時(shí)的電功率 用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的電功率
是否變化 是唯一的，不隨實(shí)際電壓的變化而變化 不是唯一的，不同的電壓值，對應(yīng)的實(shí)際功率不同
聯(lián)系 當(dāng)U實(shí)=U額時(shí)，I實(shí)=I額，則P實(shí)=P額，用電器正常工作； 當(dāng)U實(shí)>U額時(shí)，I實(shí)>I額，則P實(shí)>P額，用電器不能正常工作，且可能被損壞； 當(dāng)U實(shí)3.額定功率與實(shí)際功率的計(jì)算
（1）純電阻用電器，額定功率，用電器的實(shí)際功率。
（2）當(dāng)用電器阻值不變時(shí)，由可推出。
（3）當(dāng)用電器在額定電壓U額下工作時(shí)，其功率為額定功率P額，故根據(jù)可求出用電器在額定電壓下工作時(shí)的電阻。
考向01 電功率與電功
(
（1）電功率與電功是兩個不同的概念：
電功是表示電流做功多少的物理量，其單位是kW·h或J；電功率是電功與通電時(shí)間的比值，表示電流做功的快慢，其單位是kW或W。
（2）純電阻電路中電功率計(jì)算公式的選用技巧
1）兩個電阻串聯(lián)接入電路，因串聯(lián)電路中電流相同，比較兩個電阻的電功率時(shí)優(yōu)先考慮用公式
；
2）兩個電阻并聯(lián)接入電路，因并聯(lián)電路兩電阻兩端電壓相同，比較電阻電功率時(shí)優(yōu)先考慮公式
；
3）若已知電阻兩端電壓和通過電阻的電流，優(yōu)先考慮公式P=UI。
)
【例1】關(guān)于電功和電功率說法不正確的是（　　）。
A．用電器消耗的電能越多，電功率越大；
B．電功率是表示電流做功快慢的物理量；
C．千瓦時(shí)是電功的單位，千瓦是電功率的單位；
D．消耗電能相同的用電器，產(chǎn)生的熱量不一定相同
【變式1-1】如圖所示，電源電壓相等，已知R1> R2> R3> R4，開關(guān)均閉合后，在相同的時(shí)間內(nèi)，消耗電能最多的電阻是（　　）。
A．R1 B． R2 C．R3 D．R4
【變式1-2】如圖所示電路，電源電壓不變，R是定值電阻。將一個“6V 2W”的小燈泡L1接在a、b兩點(diǎn)間，L1恰能正常發(fā)光；若換個“6V 3W”的小燈泡L2接在a、b兩點(diǎn)間，假設(shè)小燈泡L1、L2的電阻均保持不變，則L2（　　）。
A．消耗的電能一定比L1多 B．兩端的電壓仍為6V
C．阻值一定比L1大 D．實(shí)際功率小于3W
考向02 額定功率與實(shí)際功率
(
額定功率和實(shí)際功率的橋梁—電阻：
當(dāng)用電器的電阻大小不變時(shí)，可先由額定參數(shù)求出用電器的電阻，然后再結(jié)合實(shí)際工作時(shí)的電壓、電流，利用公式
或
計(jì)算出實(shí)際功率。
)
【例2】關(guān)于用電器的額定功率和實(shí)際功率，下列說法正確的是（ ）。
A．額定功率大的用電器，其實(shí)際功率一定大；
B．實(shí)際功率大的用電器，其額定功率一定大；
C．用電器的實(shí)際功率會隨所加電壓的改變而改變；
D．用電器的額定功率會隨所加電壓的改變而改變
【變式2-1】小明在家中做了如下實(shí)驗(yàn)，他關(guān)閉了家中所有用電器，讓一只標(biāo)有 “220V 1210W” 的用電器單獨(dú)工作，他觀察到標(biāo)有“3600r/kW h” 字樣的電能表轉(zhuǎn)盤 3 分鐘轉(zhuǎn)過 180 圈。若用電器的電阻不變，則該用電器的電阻為 ________Ω ，該用電器工作時(shí)的實(shí)際功率為 ________W 。
【變式2-2】一只標(biāo)有“PZ220—100”字樣的白熾燈泡，當(dāng)其兩端電壓為110V時(shí)，它的實(shí)際功率為（不計(jì)溫度對電阻的影響）（　　）。
A．50W B．10W C．75W D．25W
考向03 小燈泡亮度問題
(
（1）“正常發(fā)光”即小燈泡正常工作，在額定電壓下以額定的功率工作。
（2）
判斷燈泡亮度的方法：
比較燈泡的亮度實(shí)際上就是比較燈泡的實(shí)際功率的大小。
1）在串聯(lián)電路中，由
可知，電流相等，電阻大的燈泡實(shí)際功率大，亮度高；
2）在并聯(lián)電路中，由
可知，電壓相等，電阻小的燈泡亮度高。
（3）
兩個燈泡的安全：
為保護(hù)燈泡不會損害，當(dāng)兩個燈泡串聯(lián)時(shí)，電路中最大的電流取小的額定電流，而且電阻大的燈泡亮；當(dāng)兩個燈泡并聯(lián)時(shí)，電路中電源電壓取小的額定電壓，而且電阻小的燈泡亮。
)
【例3】兩盞白熾燈，甲標(biāo)有“ ”，乙標(biāo)有“ ”，比較它們的亮度，下列說法正確的是（ ）。
A．甲一定比乙亮 B．乙一定比甲亮
C．都正常工作時(shí)，甲比乙亮 D．都正常工作時(shí)，乙比甲亮
【變式3-1】將“ ”和“ ”的兩只燈泡和串聯(lián)后接在電源兩端，不考慮溫度對燈絲電阻的影響，則（ ）。
A．電源電壓為時(shí)，兩只燈泡都不能正常發(fā)光；
B．兩只燈泡都發(fā)光時(shí)，燈泡比燈泡亮些 ；
C．燈泡發(fā)光時(shí)，電路中允許通過的最大電流為；
D．燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈泡的實(shí)際功率是
【變式3-2】甲電燈標(biāo)有“ ”，乙電燈標(biāo)有“ ”，將它們串聯(lián)后接在某電源上時(shí)，其中的一盞電燈恰能正常發(fā)光，則：
（1）電源的電壓為多少；
（2）另一盞燈的實(shí)際功率為多少。
考向04 動態(tài)電路中電功率問題
(
（1）開關(guān)類動態(tài)電路中電功率的計(jì)算
1）根據(jù)開關(guān)的通、斷確定電路的連接方式；2）明確電流表、電壓表測量的對象；3）畫出等效電路，在圖中標(biāo)出相應(yīng)的物理量；4）根據(jù)歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及電功率計(jì)算公式進(jìn)行求解。
（2）
電功率的極值
1）對整體電路：
應(yīng)電源電壓不變，由公式
可知，電路中總電阻最大時(shí)，電路總功率最小；電路中總電阻最小時(shí)，電路總功率最大；
2）對電路中某一用電器（電阻不變）：
由P=I
2
R可知，當(dāng)通過它的電流最大時(shí)，其電功率最大；當(dāng)通過它的電流最小時(shí)，其電功率最小。
)
【例3】電梯超載報(bào)警器工作原理示意圖如圖所示，R0為定值電阻，壓敏電阻R的阻值隨著壓力的增大而減小，A為電流表，其示數(shù)超過設(shè)定值時(shí)自動報(bào)警。電梯處于運(yùn)行狀態(tài)，開關(guān)S閉合，有人進(jìn)入電梯后（　　）。
A．電流表示數(shù)變小，R和R0的總電功率變大 B．電流表示數(shù)變小，R和R0的總電功率變小
C．電流表示數(shù)變大，R和R0的總電功率變大 D．電流表示數(shù)變大，R和R0的總電功率變小
【變式3-1】如圖甲所示的電路中，為定值電阻，為滑動變阻器（其最大阻值為），閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從端移至端的過程中，消耗的電功率隨電阻變化關(guān)系如圖乙所示，根據(jù)圖象信息，則下列判斷正確的是（　　）。
①電路中最小電流0.4A；
②的阻值是；
③電源電壓10V；
④消耗的最大電功率10W。
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
【變式3-2】（多選）如圖所示電路中，電源電壓保持不變。只閉合開關(guān)S1，移動滑動變阻器的滑片，使電路中電流達(dá)到最小值，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.15A，電壓表的示數(shù)為3V；只閉合開關(guān)S2，移動滑片至滑動變阻器的中點(diǎn)C處，此時(shí)電壓表的示數(shù)為5V，電阻R2的電功率為0.5W。下列說法中正確的是（　　）。
A．電阻R1的阻值是20Ω；
B．電源電壓是9V；
C．滑動變阻器R3的最大阻值是10Ω；
D．當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，電路消耗的總功率是2.52W
考點(diǎn)三 測量小燈泡電功率
一、用電流表和電壓表測量小燈泡的電功率
1.伏安法測量小燈泡的電功率
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用電流表和電壓表測量小燈泡的額定功率和實(shí)際功率
實(shí)驗(yàn)原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=UI，用電壓表測量小燈泡兩端電壓，用電流表測通過小燈泡的電流，就可以求出小燈泡的電功率
實(shí)驗(yàn)器材 兩節(jié)電池、滑動變阻器、電壓表、電流表、小燈泡一個（額定電壓2.5V）、燈座、開關(guān)、導(dǎo)線
實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物圖 甲 乙
實(shí)驗(yàn)步驟 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)電路，畫出電路圖（如圖甲所示）； （2）按照圖甲所示電路圖連接實(shí)物電路，如圖乙所示。在開關(guān)閉合之前，將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處（保護(hù)電路）； （3）檢查連接無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于小燈泡的額定電壓，觀察此時(shí)小燈泡的發(fā)光情況，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)，填在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中； （4）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片（改變小燈泡兩端電壓，實(shí)現(xiàn)多次測量），使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，觀察此時(shí)小燈泡的發(fā)光情況與在額定電壓下的發(fā)光情況有什么不同，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄表中； （5）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)約為額定電壓的1.2倍，觀察此時(shí)小燈泡的發(fā)光情況與在額定電壓下的發(fā)光情況有什么不同，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄表中； （6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，斷開開關(guān)，將連接電路的導(dǎo)線拆開，并整理好實(shí)驗(yàn)器材； （7）根據(jù)測出的三組數(shù)據(jù)（不是為了求平均值，而是為了得到不同電壓下的實(shí)際功率），計(jì)算出小燈泡在不同發(fā)光情況下的電功率，并填在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表中。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓U/V電流I/A電功率P/W小燈泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4較暗33.00.280.84較亮
分析論證 （1）分析表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的實(shí)際電壓越高，小燈泡電功率越大，小燈泡越亮； （2）小燈泡的亮度時(shí)由它的實(shí)際功率決定的； （3）小燈泡的實(shí)際電功率有多個，額定功率只有一個。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 當(dāng)U實(shí)=U額時(shí)，P實(shí)=P額，小燈泡正常發(fā)光，測得P額=0.6W； 當(dāng)U實(shí)U額時(shí)，P實(shí)>P額，小燈泡發(fā)光較亮。
2.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
選擇器材 電源電壓應(yīng)高于小燈泡的額定電壓。例如，額定電壓為2.5V的小燈泡，至少選兩節(jié)干電池作為電源。
（1）電壓表量程的選擇應(yīng)參照小燈泡的額定電壓。①若小燈泡的額定電壓時(shí)2.5V，則選擇0—3V量程；②若小燈泡的額定電壓時(shí)3.8V，則選擇0—15V量程。 （2）電流表量程的選擇要參照小燈泡的額定電流的大小。①若知道小燈泡的額定電壓和額定功率，則可以計(jì)算出小燈泡的額定電流的大小，電流表的量程略大于額定電流即可；②若不能求出額定電流大小，可用試觸法確定電流表的量程。③因?yàn)槌Ｒ姷男襞荩~定電壓1.5V—3.8V）額定電流均小于0.6A，故無特殊說明，電流表的量程可以直接選擇0—0.6A量程。
滑動變阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡的額定電流，滑動變阻器的最大電阻應(yīng)與小燈泡的電阻差不多，以使滑動變阻器的調(diào)壓效果明顯。
連接電路 （1）連接電路前，要把開關(guān)斷開，防止由于電路連接錯誤而發(fā)生短路，損壞電路元件； （2）連接電流表和電壓表時(shí)，注意電流從“+”接線柱流入，從“—”接線柱流出； （3）連接滑動變阻器時(shí)，要“一上一下”選用接線柱。閉合開關(guān)前需把滑動變阻器的滑片置于阻值最大處，防止電路中電流過大，損壞電路元件。
操作細(xì)節(jié) （1）移動滑動變阻器的滑片時(shí)，要緊盯電壓表的示數(shù)； （2）調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時(shí)，要注意緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，實(shí)際電壓不能超過額定電壓的1.2倍，同時(shí)通電時(shí)間不易過長，否則容易燒壞小燈泡； （3）實(shí)驗(yàn)完畢，一定要先斷開開關(guān)，然后再拆卸電路，整理器材； （4）分析數(shù)據(jù)時(shí)，不能把三次的電功率取平均值，因?yàn)檫@三次的電功率是三個不同電壓下的電功率，求平均值無任何意義。
3.伏安法測小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)中常見故障及原因分析
常見故障現(xiàn)象 原因分析
燈泡不亮 閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表、電壓表無示數(shù) 電源、電流表、導(dǎo)線、開關(guān)或滑動變阻器損壞，或接線柱接觸不良
閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表、電壓表有示數(shù) （1）滑動變阻器接成定值電阻；（2）滑動變阻器滑片在阻值最大處很難調(diào)節(jié)；（3）電源電壓過低
閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，而電壓表示數(shù)卻很大，接近電源電壓 （1）電流表、電壓表位置互換了； （2）燈泡處斷路，即燈泡的燈絲斷了或燈座接觸不良；
閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù) 燈泡短路
電表問題 閉合開關(guān)，電流表或電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小 （1）電流表或電壓表的量程過大；（2）電源電壓太低；（3）滑動變阻器接入電路的阻值過大
閉合開關(guān)，電流表或電壓表指針反向偏轉(zhuǎn) 電流表或電壓表的“+”“-”接線柱接反了
閉合開關(guān)，電流表或電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角度超過電表的量程 （1）電流表或電壓表量程選擇過小；（2）電路中出現(xiàn)短路；（3）滑動變阻器接入電路中的阻值太小
開關(guān)問題 連接電路時(shí)，接完最后一根導(dǎo)線燈泡立即發(fā)光 連接電路時(shí)，開關(guān)一直處于閉合
滑動變阻器問題 閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片時(shí)，電表示數(shù)及燈泡的亮度均無變化 滑動變阻器同時(shí)接入了上面（或下面）兩個接線柱
閉合開關(guān)，無論怎么調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)總小于燈泡額定電壓 電源電壓過低
無論怎么調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)總大于燈泡的額定電壓 （1）電源電壓過高；（2）選用滑動變阻器最大阻值過小
閉合開關(guān)瞬間，燈泡發(fā)出強(qiáng)光后熄滅，電流表指針偏轉(zhuǎn)后又回到零刻度線處，電壓表仍有示數(shù) 滑動變阻器同時(shí)接入了上面兩個接線柱或滑動變阻器的滑片沒有置于阻值最大位置，導(dǎo)致燈泡兩端電壓過高，燈泡燈絲熔斷
二、特殊方法測量小燈泡的電功率（用單一電表測小燈泡額定功率的典型電路）
方法 電路原理圖 直接測量的物理量 小燈泡的電功率表達(dá)式
安阻法 閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I額 （U額=I1R0）
只閉合開關(guān)S1、S3，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)為I額；保持滑片位置不變，斷開開關(guān)S3，閉合S1、S2，電流表示數(shù)為I1 U額=（I1-I額）R0
伏阻法 閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表V1、V2示數(shù)分別為U1、U額 ，
閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2與1端閉合，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為U額；保持滑片位置不變，把開關(guān)S2與2閉合，記錄此時(shí)電壓表示數(shù)為U1 ，
保持電源電壓U不變，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱至恰當(dāng)?shù)臄?shù)值，使電壓表示數(shù)為U額，記錄此時(shí)電阻箱的阻值R0 ，
三、利用電能表測量用電器的電功率
（1）從電能表表盤上記下用電器每消耗1kW·h的電能，電能表的轉(zhuǎn)數(shù)N（或指示燈閃爍次數(shù)N）；
（2）斷開家里其他用電器的開關(guān)，只讓待測用電器在正常負(fù)荷下穩(wěn)定工作；
（3）用停表測量待測用電器工作時(shí)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)n（或指示燈閃爍次數(shù)n）所用時(shí)間；
（4）斷開待測用電器開關(guān)，計(jì)算其電功率。電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)n（或指示燈閃爍次數(shù)n）時(shí)所消耗的電能為，用電器的實(shí)際電功率。
考向01 實(shí)驗(yàn)器材的選擇與電路故障分析
(
（1）
實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則：
1）電壓表、電流表的選擇原則：在滿足量程要求的前提下盡可能選擇小量程，以使測量結(jié)果的精確度更高。2）滑動變阻器的選擇：①看允許通過的最大電流是否符合要求；②看最大阻值是否符合電路調(diào)節(jié)要求。
（2）實(shí)驗(yàn)電故障分析：
1）首先要根據(jù)題干給出的條件確定是斷路還是短路：電流表有（無）示數(shù)，說明電流表所在電路時(shí)通路（斷路）；電壓表有（無）示數(shù)，說明電壓表兩接線柱到電源兩極的電路時(shí)通路（斷路）；（2）然后再分析、判斷是哪一部分發(fā)生斷路或短路。
)
【例1】在測量“小燈泡的額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材有：
A．電源（電壓為4.5V），
B．電流表A1（量程為0﹣0.6A，電阻為0.5Ω）
C．電流表A2（量程為0﹣3A，電阻為0.2Ω）
D．電壓表V1（量程為3V，內(nèi)阻為3kΩ）
E．電壓表V2（量程為15V，內(nèi)阻為1kΩ）
F．滑動變阻器R（阻值0﹣10Ω）
G．定值電阻R0=800Ω
H．待測小燈泡L（額定電壓為3.8V，額定功率大約是1.2W）
I．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)要求：既要保證電路安全，又要提高測量精確度；為了減小系統(tǒng)誤差，測量時(shí)電表示數(shù)應(yīng)大于量程的三分之一。則：
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，電流表應(yīng)選_______，電壓表應(yīng)選_______（選填器材前的字母代號）。
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，在虛線方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（其中部分電路已畫出）。________
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)器材連接起來使之成為實(shí)驗(yàn)電路（其中部分導(dǎo)線已連接好）。_______
（4）在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到_______端（選填實(shí)物圖中“a”或“b”）；正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，開關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，仔細(xì)檢查電路各部分均接觸良好，其原因可能是_______。
【變式1-1】如圖所示，是電學(xué)中常見的電路圖，在A、B兩點(diǎn)間分別接入下列選項(xiàng)中加點(diǎn)字的元件，并進(jìn)行對應(yīng)實(shí)驗(yàn)，對滑動變阻器在此實(shí)驗(yàn)中的作用描述正確的是（　　）。
A．探究電流與電壓的關(guān)系——改變定值電阻兩端電壓
B．探究電流與電阻的關(guān)系——調(diào)節(jié)電阻兩端電壓成倍數(shù)變化
C．測量定值電阻的阻值——僅僅為了保護(hù)電路
D．測量小燈泡的電功率——改變小燈泡兩端電壓，求平均電功率
【變式1-2】在“測定小燈炮的電功率”實(shí)驗(yàn)中，連接了如圖所示的電路。當(dāng)閉合開關(guān)S后，若發(fā)現(xiàn)：
（1）燈泡發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，則故障原因是 ；
（2）燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障原因是 ；
（3）燈泡發(fā)光，但無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數(shù)均不變，故障原因是 。
考向02 小燈泡電功率的測量
(
測量小燈泡額定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基礎(chǔ)上衍生出來的。
（1）只有電流表時(shí)：利用并聯(lián)電路電壓相等的規(guī)律，用電流表和已知阻值的定值電阻串聯(lián)，然后與小燈泡并聯(lián)，間接測出小燈泡兩端的電壓；
（2）只有電壓表時(shí)：利用串聯(lián)電路電流相等的規(guī)律，將已知電阻和小燈泡串聯(lián)，用電壓表測出已知電阻兩端的電壓，便可以間接測出通過小燈泡的電流。
)
【例2】在“測量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣。
實(shí)驗(yàn)原理是______。
（2）圖甲中有一根導(dǎo)線多余導(dǎo)致電路錯誤，請?jiān)谶@根導(dǎo)線上打“×”；（ ）
（3）改正電路錯誤后，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中滑動變阻器的滑片調(diào)至______端；（選填“A”或“B”）
（4）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)。接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是______；
A．更換小燈泡
B．檢查電路是否斷路
C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（5）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的額定功率為______；
（6）小華用如圖丙所示的電路也完成了該實(shí)驗(yàn)。電源電壓不變，R1和R2為滑動變阻器，R2的最大阻值為R0。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①只閉合開關(guān)S、S1，調(diào)節(jié)R2，使電壓表的示數(shù)為U額；
②只閉合開關(guān)S、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)仍為U額；
③接著將R2的滑片P調(diào)至最左端，記下電壓表的示數(shù)U1；再將R2的滑片P調(diào)至最右端，記下電壓表示數(shù)為U2，則小燈泡額定功率的表達(dá)式P額=______。（用U額、R0、U1、U2表示）
【變式2-1】在探究小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源、小燈泡（額定電壓為2.5V）、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器各1個，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)中電流表已燒壞，身邊有一個定值電阻R0，利用現(xiàn)有的器材測出小燈泡的額定功率。
（1）畫出電路圖______；
（2）寫出簡單實(shí)驗(yàn)步驟，推導(dǎo)出小燈泡額定功率的表達(dá)式______。
【變式2-2】測一額定電壓為U0的小燈泡的額定電功率實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒有電壓表，利用一個已知電阻R0、若干開關(guān)、電源電壓為U的學(xué)生電源和導(dǎo)線。她設(shè)計(jì)出如圖所示電路圖，所有開關(guān)斷開，將滑動變阻器阻值調(diào)到最大。閉合開關(guān)S、S1調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電流為，保持開關(guān)S閉合和滑動變阻器的滑片位置不動，閉合開關(guān)S2后斷開開關(guān)S1，記下此時(shí)的電流I，則小燈泡的額定電功率為（ ）。
A． B． C． D．
考點(diǎn)四 焦耳定律
一、電流熱效應(yīng)
1.電流的熱效應(yīng)：由于導(dǎo)體有電阻，所以當(dāng)有電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體總會發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
2.探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)
提出問題 電爐絲接入電路時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？換句話說，電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)？
猜想與假設(shè) 根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可以猜想電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量多少可能跟導(dǎo)體的電阻大小、通過導(dǎo)體的電流大小以及通電時(shí)間有關(guān)。
設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （1）如圖甲所示，兩個透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化（轉(zhuǎn)換法：產(chǎn)生的熱量多少，通過U型管液面高度的變化反映出來）。兩個密閉容器中都有一段電阻絲，右邊密閉容器中電阻絲較大。將兩容器的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)右邊U型管中的液面高度變化大于左邊的。 （2）如圖乙所示，兩個密閉容器中電阻絲的電阻一樣大，在右邊容器的外部，將另一個相同的電阻絲和容器內(nèi)的電阻絲并聯(lián)，然后與左邊容器內(nèi)的電阻絲串聯(lián)接入電路，在通電時(shí)間相同的情況下，我們發(fā)現(xiàn)左邊的U型管中的液面高度變化大于右邊的。
分析論證 （1）如圖甲，兩容器中電阻絲阻值不同，通過它們的電流相同，通電時(shí)間相同（控制不變的量：電流、通電時(shí)間；變化量：電阻），右邊的U型管中的液面高度變化大于左邊的，說明右邊容器中電阻絲的熱量多。這表明：在電流相同、通電時(shí)間相同情況下，電阻越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。 （2）如圖乙，兩容器中的電阻絲阻值相同，根據(jù)串并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知，通過左邊容器的電阻絲電流大于通過右邊容器中電阻絲的電流，通電時(shí)間相同（控制不變的量：阻值、通電時(shí)間；變化量：電流），左邊U型管中的液面高度變化大于右邊的，說明左側(cè)容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。 （3）由常識可知，在電阻、電流相同的情況下，通電時(shí)間越長，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻、通過導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間有關(guān)，導(dǎo)體電阻越大、通過導(dǎo)體的電流越大、通電時(shí)間越長，產(chǎn)生的熱量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟它的時(shí)間成正比
計(jì)算公式 Q=I2Rt（普遍適用）。 公式中，Q—表示熱量，單位是J；I—表示電流，單位是A；R—表示電阻，單位Ω；t—表示它的時(shí)間，單位s
焦耳定律公式的理論推導(dǎo) 焦耳定律可通過理論推導(dǎo)得出。假設(shè)當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則有電流產(chǎn)生的熱量（Q）=電流做的功（W），結(jié)合歐姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可見，當(dāng)消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量時(shí)，根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)出來的電流發(fā)熱規(guī)律與焦耳定律實(shí)驗(yàn)得出的焦耳定律是一致的
焦耳定律應(yīng)用問題 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的，只要有電流通過導(dǎo)體，就可以用它來計(jì)算導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量； （2）公式中各物理量都是對同一導(dǎo)體或同一段電路而言的； （3）運(yùn)用公式時(shí)，各物理量要轉(zhuǎn)換成國際單位中的單位后再代入公式進(jìn)行計(jì)算。
串并聯(lián)電路中焦耳定律 （1）在串聯(lián)電路中，根據(jù)Q=I2Rt可知，電熱與電阻成正比，即； （2）在并聯(lián)電路中，根據(jù)可知，電熱與電阻成反比，即
知識點(diǎn)三、電熱的利用與防止
1.電熱的利用：電熱器是利用電流的熱效應(yīng)來工作的設(shè)備。電熱器的主要工作部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻大、熔點(diǎn)高的金屬導(dǎo)體制作的。如圖所示的電熱器，都是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來工作的。
電熱毯 電飯鍋 電烙鐵 電熨斗
2.電熱的防止：在很多情況下，我們并不希望用電器的溫度過高。像電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、電動機(jī)等用電器在工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化其他形式能的過程中，總有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，過多的電熱如果不能及時(shí)散發(fā)，會產(chǎn)生安全隱患。因此，許多用電器采用散熱孔、散熱片或在發(fā)熱體安裝風(fēng)扇等方式進(jìn)行散熱，如圖所示。
散熱風(fēng)扇 散熱孔 散熱片
考向01 探究影響電流熱效應(yīng)的因素
(
對于該實(shí)驗(yàn)，需要重點(diǎn)掌握兩種物理實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用：
（1）控制變量法：
①探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系時(shí)，控制電阻和通電時(shí)間相同；②探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流相同。
（2）轉(zhuǎn)化法：
電阻絲放出熱量的多少，轉(zhuǎn)化為容器內(nèi)氣體溫度的變化，轉(zhuǎn)化為U型管中液面的高度的變化。
)
【例1】小明同學(xué)在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)”時(shí)采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．請仔細(xì)觀察甲、乙兩圖。
（1）實(shí)驗(yàn)中通過觀察兩個U形管中__________的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。
（2）你認(rèn)為甲圖所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與_______的關(guān)系。
（3）由乙圖所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得到的結(jié)論是在_____、_____相同的情況下，通過電阻的________越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。
（4）該實(shí)驗(yàn)采取的探究方法是_______________法。
（5）在家用電熱水壺?zé)粔亻_水時(shí),若通電時(shí)間不夠長,水就不能燒開,是因?yàn)殡娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少與_______有關(guān)。
【變式1-1】小明在探究某個科學(xué)問題時(shí)，把阻值恒定為R1、R2（R1=R2）的兩段電熱絲分別放在兩個完全相同的燒瓶中，燒瓶中分別盛有質(zhì)量和初溫均相同的兩種不同液體，并連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)中所用溫度計(jì)完全相同。則下列說法正確的是（　　）。
A．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的種類是否有關(guān)；
B．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)；
C．該裝置可用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體的電阻是否有關(guān)；
D．該裝置可用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體中的電流是否有關(guān)
【變式1-2】如圖所示是探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個相同透明容器中密封著等質(zhì)量的空氣，下列說法正確的是（　　）。
A．此實(shí)驗(yàn)裝置可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系；
B．此實(shí)驗(yàn)裝置無法探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系；
C．通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大；
D．此裝置利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少
考向02 電功與電熱的簡單計(jì)算
【例2】（多選）嚴(yán)寒冬季，我國北方哨兵腳上穿有電熱靴。一只靴內(nèi)加熱電路如圖所示，電源電壓恒定，S2為三擋旋鈕開關(guān)（金屬片M可分別撥至a、b、c處），電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變，b為電阻絲R1的中點(diǎn)。這只電熱靴的低溫?fù)鯙?2W，則（　　）。
A．開關(guān)S2接a時(shí)電熱靴功率最大；
B．該電熱靴利用了電流的熱效應(yīng)；
C．該電熱靴的安全電壓應(yīng)為220V；
D．中溫?fù)鹾腕{溫?fù)醯墓β史謩e為16W和24W
【變式2-1】如圖所示是一個“電熱驅(qū)蚊器”，它是利用了電流的_____效應(yīng)工作的，發(fā)熱元件是一個阻值為1.0×104Ω的電阻。當(dāng)發(fā)熱元件兩端的電壓為220V時(shí)，通電100s產(chǎn)生的熱量為_____J。
【變式2-2】某型號電飯煲有加熱和保溫功能，如下圖甲所示為其內(nèi)部電路原理圖，當(dāng)開關(guān)S接觸點(diǎn)1時(shí)，該電飯煲處于_________（填“保溫”或“加熱”）狀態(tài)。如圖乙是該電飯煲工作時(shí)電功率與時(shí)間的關(guān)系圖像，則圖中陰影部分面積表示的物理量是_______，其大小為_______。
考向03 多擋電器電熱的計(jì)算
(
解答多擋電路類試題時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
（1）多擋電路問題的實(shí)質(zhì)，就是求解多擋電路的實(shí)際功率；
（2）電壓一定時(shí)，根據(jù)
可知，當(dāng)總電阻最小時(shí)，實(shí)際功率最大，發(fā)熱最快，是高溫?fù)酰划?dāng)總電阻最大時(shí)，實(shí)際功率最小，發(fā)熱最慢，是低溫?fù)酢?br/>)
【例3】現(xiàn)代新型電飯鍋，它采用“聰明火”技術(shù)，智能化地控制食物在不同時(shí)間段的溫度，以得到最佳的營養(yǎng)和口感，其簡化電路如圖甲所示，其中R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關(guān)。煮飯時(shí)，把電飯鍋接入220V電路中，在電飯鍋工作的30min內(nèi)，電路中總電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。
求：（1）S和S1都閉合時(shí)電飯鍋的電功率；
（2）電熱絲R2的阻值；
（3）這30min內(nèi)電飯鍋產(chǎn)生的熱量；
（4）產(chǎn)生的熱量正好可以把2kg的水從室溫20℃升高到100℃，求這個電飯鍋的熱效率。
【變式3-1】某款迷你電飯煲有加熱和保溫兩檔。其電路如圖所示，已知R1=88Ω，R2=2112Ω。開關(guān)S置于　　（選填“1”或“2”）時(shí)是保溫?fù)酰?0min產(chǎn)生的熱量是　　J。
【變式3-2】（雙選）某愛心團(tuán)隊(duì)去養(yǎng)老院送電暖氣，電暖氣有低、中、高三擋，已知R1=55 ，R2=44 ，以下說法正確的是（　　）。
A. 使用“低溫檔”只需要閉合S2；
B. 使用“高溫檔”要閉合S1、S2；
C. 閉合S1、S2時(shí)，通過R1、R2的電流之比為5:4；
D. 中溫檔正常工作1分鐘，產(chǎn)生的熱量為6.6×104J
考向04 生活中中電流熱效應(yīng)（電熱的利用與防止）
(
（1）電熱的利用：
判斷常見用電器是不是利用電流熱效應(yīng)工作的，主要看用電器工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化的情況。如果驗(yàn)電器工作時(shí)電能主要轉(zhuǎn)化成內(nèi)能之外的其他形式的能量，即消耗的電能只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則這些用電器都不是利用電流熱效應(yīng)工作的。
（2）電熱的防止：
1）一般來說，如果對電氣設(shè)備采取的措施是用來散熱的，則該措施就是用于防止電熱造成的危害；2）平時(shí)多收集并記憶常見的防止電熱帶來危害的事例，也有助于解題。
（3）利用焦耳定律解釋生活中的現(xiàn)象：
利用焦耳定律解釋生活中的現(xiàn)象時(shí)，注意從焦耳定律公式Q=I
2
Rt出發(fā)，從影響電熱的三個因素（電流、電阻、通電時(shí)間）入手逐一進(jìn)行分析。
)
【例4】電爐絲與導(dǎo)線串聯(lián)接到電路里，通電后電爐絲熱得發(fā)紅，而與之相連的導(dǎo)線卻不怎么熱，由焦耳定律可知，造成上述現(xiàn)象的主要原因是（　　）。
A．通過電爐絲的電流比導(dǎo)線的電流小得多 B．通過電爐絲的電流比導(dǎo)線的電流大得多；
C．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻小得多 D．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大得多
【變式4-1】下列四種用電器中。利用電流熱效應(yīng)工作的是（ ）。
A．電冰箱 B．電視機(jī) C．電腦 D．電熱水壺
【變式4-2】電爐中的電阻絲通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是（　　）。
A．通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流；
B．導(dǎo)線的絕熱皮隔熱；
C．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻；
D．導(dǎo)線散熱比電阻絲快

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