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專題14 電功、電熱的計算
電功率與電熱的計算也是每年必考項目，難度情況各有不同，單獨考察會相對簡單一些，綜合問題情況下會有較大難度，做好此類問題的關鍵還是要牢記歐姆定律公式，串并聯電路特點，電功率焦耳定律公式等，會分析電路且畫出等效電路幫助解題。2024年中考在第19.30題對電功率進行了考察，2025年有大概率會繼續考察，需要重點復習！
★重難點01：電功和電功率計算
1.電功的計算
（1）計算式：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間的乘積。
（2）兩個重要的推導公式
結合歐姆定律可導出電功的計算公式：；
結合歐姆定律可導出電功的計算公式：。以上兩公式只適用于純電阻電路。
2.電功率的計算
（1）定義式：。已知某用電器的工作時間t和在這段時間內消耗的電能W，就可以用該公式計算用電器的電功率。
（2）計算式：將W=UIt代入公式中，可得到P=UI，即已知某用電器兩端電壓U和通過用電器的電流I，就可以用該公式計算出該用電器的電功率。
（3）導出式：、。
對于純電阻電路，由P=UI及可推導出上述導出式。
1．（2024·浙江）自然界中有許多“電魚”，它們身體中的發電器官能產生電。研究表明，某電魚在水中放電時（圖1），身體AB段可看成電源和電阻（R1）兩部分串聯而成，其余部分和水的電阻為R2，它們共同構成閉合電路，簡化電路如圖2所示。電魚放電時的電壓（即電源電壓）為U，電阻R1＝1.0×104歐。為獲得U的大小，研究人員通過在水里加入氯化鈉來改變R2，得到A、B兩點間電壓UAB和電路中電流I的關系，如圖3所示。電魚每次放電電壓視為相同，電魚電阻不變。
請回答：
（1）向水里加入氯化鈉，目的是　 　（填“增大”或“減小”）電阻R2。
（2）求電魚放電時電壓U的大小。
（3）當R2=1.0×104歐，求電魚放電時R2的電功率P2。
【答案】（1）減小
（2）當電流為0.05A時，UAB=1.5V
U=5×10-5A×R1+1.5V①
當電流為0.20A時，UAB=0.5V
U=1.5×10-4A×R1+0.5V②
由①②得U=2V R1=10000Ω
（3）P2=I2R2=（10-4A）2×1.0×104Ω=10-4W
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）向水里加入氯化鈉增加了溶液中自由移動的離子，進而分析向水里加入氯化鈉的目的。
（2）由圖1可知，兩電阻串聯，根據圖2利用串聯電路的電壓特點和歐姆定律表示出電源電壓，解方程求出R1的阻值和電源電壓。
（3）根據歐姆定律求出通過的電流，根據P=I2R求出電魚放電時R2的電功率P2。
【解答】 （1）向水里加入氯化鈉增加了溶液中自由移動的離子，因此向水里加入氯化鈉，目的是減小電阻R2。
2．（2022·杭州）密閉的房間里有一臺規格為“220V 800W”的取暖器，閉合開關使其正常工作30分鐘。
（1）該取暖器消耗的電能為多少焦耳？
（2）若房間里空氣質量為45千克，取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，則房間里空氣溫度升高了多少攝氏度？[空氣的比熱為1000J/(kg·℃)]
【答案】（1）解：30分鐘取暖器消耗的電能：W=Pt=800W×1800s=1.44×106J
（2）解：取暖器放出熱量的15%被空氣吸收．Q放×15%=Q吸
取暖器放出的熱量：Q放=W=Pt；空氣吸收的熱量：Q吸=cm△t
Pt×15%=cm△t
△t= =4.8℃
【知識點】電功計算公式的應用；電功與熱量的綜合計算
【解析】【分析】（1）根據W=Pt計算取暖器消耗的電能。
（2）首先根據 Q放×15%=Q吸 計算出取暖器放出的熱量，再根據 Q放=W=Pt 列出方程計算即可。
★重難點02： 電熱計算
1.電流的熱效應
由于導體有電阻，所以當有電流通過導體時，導體總會發熱，將電能轉化為內能，這種現象叫做電流的熱效應。
2.焦耳定律公式的理論推導
焦耳定律可通過理論推導得出。假設當電流通過導體時，電能全部轉化為內能，則有電流產生的熱量（Q）=電流做的功（W），結合歐姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。
可見，當消耗的電能全部用來產生熱量時，根據電功公式和歐姆定律推導出來的電流發熱規律與焦耳定律實驗得出的焦耳定律是一致的。
3.理解和應用焦耳定律時應注意的幾個問題
（1）焦耳定律Q=I2Rt是由實驗總結出來的，只要有電流通過導體，就可以用它來計算導體所產生的熱量。
（2）公式中各物理量都是對同一導體或同一段電路而言的。
（3）運用公式時，各物理量要轉換成國際單位中的單位后再代入公式進行計算。
1．（2021·寧波）某品牌電熱水壺的銘牌(部分內容)如表所示。當該電熱水壺正常工作時，至少需要　 　s才能把質量為2.0kg、初溫為25℃的水加熱到100℃。[水的比熱容為4.2×103J/(kg℃)]
容量 2.0L
額定電壓 220V
額定功率 1500W
【答案】420
【知識點】電功與熱量的綜合計算
【解析】【分析】首先根據Q=cm△t計算出水吸收的熱量，再根據計算出加熱時間。
【解答】水吸收的熱量Q=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×2kg×（100℃-25℃）=6.3×105J；
電水壺的加熱時間。
2．（2020·杭州）如圖電路中，電源電壓恒為9V，燈泡L規格為“6V3W”。閉合開關，燈泡正常工作。求
（1）電阻R的阻值。
（2）燈泡工作5分鐘消耗的電能及電阻R產生的熱量。
【答案】（1）燈泡與定值電阻R串聯，電壓表測燈泡的電壓。
燈泡正常工作電流是：；
電阻兩端的電壓：U2=U-U1=9V-6V=3V；電阻阻值： 。
（2）5分鐘內燈泡消耗的電能是：W1=P1t=3W×300s=900J；
電阻R產生的熱量是： 。
【知識點】歐姆定律及其應用；電功計算公式的應用；焦耳定律的計算公式及其應用
【解析】【分析】（1）燈泡與定值電阻R串聯，電壓表測燈泡的電壓。首先根據 計算通過燈泡的電流，然后根據 U2=U-U1=計算出定值電阻R兩端的電壓，最后根據 計算電阻R的阻值；
（2）利用公式 W1=P1t 計算燈泡消耗的電能，根據公式 計算電阻R產生的熱量。
1．（2025·寧波模擬）如圖甲所示電路，電源電壓不變。閉合開關S，電壓表示數為6伏；將滑動變阻器的滑片從右端向左移動至某點的過程中，記錄兩個電流表的示數，并繪制如圖乙所示圖像。則（　　）
A．定值電阻R1的阻值為12歐
B．滑動變阻器R2的最大值為20歐
C．A點縱坐標表示通過R1的電流大小
D．C點時電路消耗的總功率為3瓦
【答案】C
【知識點】串、并聯電路的電流特點；串、并聯電路的電壓特點；歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】根據圖片確定電器元件的串并聯關系，以及電表所測的物理量，然后從乙圖提取信息，結合歐姆定律、并聯電路的電流規律，以及電功率的公式分析判斷即可。
【解答】根據甲圖可知，定值電阻R1與變阻器R2并聯，電流表A1測干路電流，A2測變阻器的電流。
根據并聯電路的電流規律可知，A1的示數大于A2的示數；
根據乙圖可知，當A2的示數為0.2A時，A1的示數為0.3A；
那么乙圖中橫軸表示通過變阻器R2的電流，縱軸表示干路電流。
A點時變阻器的電流為零，那么此時干路電流等于通過R1的電流，故C正確；
通過R1的電流為：I1=I總-I2=0.3A-0.2A=0.1A；
則R1的阻值為：，
故A錯誤；
由于無法確定變阻器阻值最大時干路電流，那么無法計算此時通過變阻器的電流，因此無法計算變阻器的最大阻值，故B錯誤；
C點時干路電流I總'=I1'+I2'=0.5A+0.1A=0.6A；
此時電路的總功率為：P總=U總I總'=6V×0.6A=3.6W，故D錯誤。
故選C。
2．（2023·寧波模擬）如圖甲所示的電路中，R1為定值電阻，滑動變阻器R2的最大阻值為60歐，電源電壓保持不變。滑動變阻器R2的滑片從一端滑到另一端的過程中，測得R2的電功率與通過它的電流的關系如圖乙所示。下列說法正確的是（　　）
A．R2的滑片向左滑動時，電流表和電壓表的示數都變大
B．電源電壓為12V
C．R1的電功率變化范圍是1.2～10.8W
D．電流為0.6A時，2min內電流通過R1產生的熱量是648J
【答案】C
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用；焦耳定律的計算公式及其應用
【解析】【分析】由圖甲可知，兩電阻串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
（1）R2的滑片向左滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，根據歐姆定律即可判斷電路中的電流變化，根據串聯電路的電壓分配特點可知電壓表示數變化；
（2）當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時電路中的電流最大，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流最小，由圖象讀出最大和最小電流值，根據串聯電路的特點和歐姆定律表示出電源的電壓，并求出R1的阻值和電源電壓；
（3）根據P=I2R即可求出R1的電功率變化范圍；
（4）根據Q=I2Rt即可求出R1產生的熱量。【解答】由圖甲可知，兩電阻串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
A.R2的滑片向左滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，根據歐姆定律可知斷電路中的電流變大，根據串聯電路的電壓分配特點可知電壓表示數變小，故A錯誤；
B.當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時電路中的電流最大，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流最小，由圖象可知最大和最小電流分別為I最小=0.2A；I最大=0.6A，
由及串聯電路的電壓規律可得：
U=I最小（R1+R2）=0.2A×（R1+60Ω） ①；
U=I最大R1=0.6A×R1 ②，
解①②得：R1=30Ω，U=18V，故B錯誤；
C.P1最小=I最小2R1=（0.2A）2×30Ω=1.2W；P1最大=I最大2R1=（0.6A）2×30Ω=10.8W；
所以，R1的電功率變化范圍是1.2～10.8W，故C正確；
D.R1產生的熱量Q1=I最大2R1t=（0.6A）2×30Ω×120s=1296J，故D錯誤。
故選C。
3．（2024·鎮海區模擬）已知圖甲中滑動變阻器最大阻值為50Ω，圖乙為一個等邊三角形電阻，由一根導線和兩段相同金屬材料制成。當滑動變阻器連入電路的阻值為20Ω時，將兩觸頭直接接觸，閉合開關，電流表示數為 0.6A；將兩觸頭分別接觸圖乙中的 a、c 兩點，兩表示數不發生改變；將兩觸頭分別接觸 a、b兩點，電流表示數變為0.4A．下列說法錯誤的是（　　）
A．三角形電阻中ac是導線
B．兩觸頭直接接觸時，電壓表示數為12V
C．三角形電阻中ab和 bc的電阻都為10Ω
D．當兩觸頭分別接觸b、c點時，電路消耗的電功率為4.8W
【答案】C
【知識點】串聯電路和并聯電路的辨別；歐姆定律及其應用；電功率
【解析】【分析】 圖乙為一個等邊三角形電阻，由一根導線和兩段相同金屬材料制成，所以只要不是導線連入電路，剩余電阻連入電路一定為并聯。
【解答】A.當兩觸頭直接接觸時，電路為滑動變阻器的簡單電路，電流表測電路中的電流，電源電壓：U= IR= 0.6Ax 200= 12V ，當兩觸頭分別接觸圖乙中的a、c兩點時，兩表示數不發生改變，說明ac兩點間電阻為零，即ac是導線，故A正確；
B.兩觸頭直接接觸時，電壓表被測量電源正負極電壓，示數為12V ，故B正確；
C.當兩觸頭分別接a、b兩點時， 電流表示數變為0.4A ，則總電阻為30 Ω ， 當滑動變阻器連入電路的阻值為20Ω時， 等邊三角形電阻為10Ω，但此時電阻為 三角形電阻中ab和 bc并聯后電阻，則 ab和 bc電阻都為20Ω，故C錯誤；
D.當兩觸頭分別接觸b、c點時，和連接ab效果一樣， 電路消耗的電功率為 P=0.4x12W=4.8W，故D正確。
故答案為：B。
4．（2025·麗水模擬）圖甲是一種綠色家居設計圖。風帽、光電池、太陽能熱水器、復合保溫墻體、屋頂綠化等都是它的配置。
（1）圖甲所示的“人工樹葉”是一種模擬電化學的實驗裝置，能利用太陽能，將水和二氧化碳轉化為氧氣和燃料甲醇，該裝置模擬植物的　 　作用。
（2）安裝在房頂上的光電池，平均每天發電5.5千瓦時，使用時輸出電壓為220伏，冬季室內采用電熱地板取暖，電熱地板的規格是“220伏2.5安”，那么5.5千瓦時電能可供該電熱地板正常工作　 　小時。
【答案】（1）光合
（2）10
【知識點】光合作用的原料、條件和產物；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）綠色植物利用葉綠體，將太陽能、水和無機物通過光合作用轉化為植物生長必須的有機物和氧氣；
（2） 根據P=UI和W=Pt進行計算。
【解答】（1）圖甲所示的“人工樹葉”是一種模擬電化學的實驗裝置，能利用太陽能，將水和二氧化碳轉化為氧氣和燃料甲醇，該裝置模擬植物的光合作用。
（2） 電熱板的功率為：P=UI=220V×2.5A=550W=0.55kW；
5.5千瓦時電能可供該電熱地板正常工作的時間為：。
5．（2025·臨平模擬）機械式電能表是家庭用電計量儀表，電能表上的信息如圖所示。
（1）家庭電路中有電流通過時，電能表上的鋁制轉盤能夠轉動。下面三幅圖中與這種鋁制轉盤轉動原理相同的是　 　。
（2）小科切斷電路中其他用電器，僅讓電熱水壺工作，記錄電能表鋁制表盤轉10圈所需時間為50秒。
①該時間內電熱水壺消耗的電能為　 　焦。
②該電熱水壺的功率為　 　瓦。
【答案】（1）C
（2）5×104；
【知識點】電磁感應；家庭電路的組成與連接；電能表參數的理解與電能的求法；電功率計算公式的應用；電器的電功率
【解析】【分析】（1）電能表鋁制轉盤轉動是因為通電導體在磁場中受力運動，需要判斷給出三幅圖的原理，找出與之相同的。
（2）①根據電能表參數 “720r/(kW h)”，通過轉盤轉動圈數計算電熱水壺消耗的電能。②利用功率公式，結合①中求出的電能和已知時間計算電熱水壺的功率。
【解答】（1）電能表鋁制轉盤轉動原理是通電導體在磁場中受力運動。
A 圖是電磁感應現象，即閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中產生感應電流。
B 圖是奧斯特實驗，表明通電導體周圍存在磁場。
C 圖是通電導體在磁場中受力運動，與電能表鋁制轉盤轉動原理相同，所以選 C。
（2）①電能表參數 “720r/(kW h)” 表示每消耗1kW h電能，轉盤轉720圈。轉盤轉10圈，消耗電能。
②已知時間t=50s，根據，可得電熱水壺功率
。
6．（2025·拱墅模擬）如圖是一種手搖發電的手電筒，當手沿箭頭方向來回搖動時，燈泡就能發光。這個手電筒殼內有線圈，搖動時，可以感受到有一個物塊在來回運動，小明猜想這個物塊是磁體，依據是：磁體運動時，閉合線圈切割磁感線產生　 　，線圈相當于電路中的　 　(填“用電器”或“電源”)。若發電功率為80w，給一個額定電壓是5v，電池容量是3200mAh的手機充電，從20%充到70%需要　 　小時.
【答案】感應電流；電源；0.1
【知識點】基本電路與電路圖；電磁感應；電功計算公式的應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）產生感應電流的條件：閉合電路的部分導體，在磁場中做切割磁感線運動；
（2）用電器消耗電能，電源提供電能；
（3）首先根據W=UItη計算從20%到70%需要的電能，然后根據計算需要的時間。
【解答】（1） 該手電筒有線圈，使用時將它來回搖晃，線圈在磁場中就做切割磁感線運動，此時線圈中有感應電流產生，所以手電筒里面的物塊應該是磁鐵，線圈相當于電路中的電源，此手電筒發電是電磁感應現象；
（2）額定電壓是5V，電池容量是3200mAh的手機充電，從20%充到70%時消耗的電能為：W=UItη=5V×3.2A×3600s×（70%-20%）=28800J；
需要的時間為：。
（6題圖） （7題圖）
7．（2025九下·浙江模擬）隨著科技發展，自發電動感單車越來越受人們的喜愛，它可以將騎行能量轉化為電能，實現大功率自發電，不插電隨處開練，其外觀和顯示屏如圖所示。
（1）下列設備的主要原理與自發電動感單車原理相同的是____。
A．動圈式話筒 B．電磁起重機 C．電動機
（2）同時動感單車還可以實現20W無線快充，騎行1小時為手機充電　 　J。
（3）利用動感單車的自發電功能，將其與熱水器進行聯動，也可便捷燃脂后的洗漱，此過程是實現了電能到　 　能的轉化。
【答案】（1）A（2）72000J（3）內能
【知識點】電磁感應；電功計算公式的應用
【解析】【分析】（1）閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫電磁感應現象，產生的電流叫感應電流 。
（2）根據W = Pt計算。
（3）在生活中，很多用電器都涉及電能與其他形式能量的轉化。熱水器工作時，電流通過電阻絲等發熱元件，電阻絲發熱，將電能轉化為內能，使水的內能增加，溫度升高，從而可以用于洗漱等用途。類似的還有電暖器，也是將電能轉化為內能來提供熱量 。
【解答】（1）A、自發電動感單車是將騎行的機械能轉化為電能，原理是電磁感應現象。動圈式話筒是當人對著話筒說話時，膜片振動，帶動線圈在磁場中做切割磁感線運動，產生感應電流，也是利用電磁感應原理，A 正確；
B、電磁起重機是利用電流的磁效應工作，即通電后電磁鐵有磁性，吸引鐵等物質，B 錯誤；
C、電動機是根據通電導體在磁場中受力運動的原理制成的，是將電能轉化為機械能，C 錯誤。
故答案為：A。
（2）根據W = Pt，已知功率P = 20W，時間t = 1h = 3600s，
則W = 20W×3600s = 72000J 。
（3）熱水器工作時是將電能轉化為內能，使水的溫度升高，從而滿足洗漱需求。
8．（2025·浙江模擬）如圖所示是某型號電熱水器的內部簡化電路，R1和R2為電熱絲，電源電壓恒為220V。通過開關S1、S2 的通斷和連接不同觸點，可實現高、中、低三擋加熱。已知中溫擋功率為1210W，低溫擋時電路電流為2A。求：
（1）電熱絲R1的阻值。
（2）高溫擋的功率(結果保留一位小數)。
（3）用電熱水器將15kg水從25℃加熱到55℃，若加熱效率為84%，需要消耗幾度電
【答案】（1）
（2）R2=110Ω-40Ω=70Ω
V
w
（3）25℃)=1.89×106J，
【知識點】電路的動態分析；電功率計算公式的應用；電功率
9．（2025·濱江模擬）洗碗機是自動清洗餐具的機器。圖甲所示是家用洗碗機的工作程序：首先給水箱注水，當水注滿時停止注水并自動加熱，水溫上升到50℃時停止加熱，洗滌程序啟動，水從噴管噴出對餐具進行清洗、噴淋，直到水箱內的水耗盡，洗滌程序結束，排水程序啟動將廢水排出。水的比熱容為 (kg ℃)，設水箱中水的初溫為20℃，加熱時產生的熱量全部被水吸收。
（1）為了防止漏電，該洗碗機應選用圖乙插座中　 　(選填“上”或“下”)插孔。
（2）圖丙是該洗碗機加熱程序的等效電路圖。R為發熱電阻，其中位于水箱上部的兩個導電塊A、B組成一個開關，此開關在水位過低時，能自動斷開加熱電路。圖丁為該洗碗機某次正常工作時的P-t圖像，求R的阻值為多大。(不計水的電阻)
（3）某家庭每天午餐、晚餐各洗碗一次，若人工洗碗一次用水 20kg，求改用該洗碗機洗碗后，該家庭一天可節水多少千克。
【答案】（1）下
（2）
（3）tmA=22min-1min=21min=1260s
Qα=W= Ptma=800W×1260s=1.008×106J
一天節水量：
【知識點】電路的動態分析；電功率計算公式的應用；電器的電功率
10．（2025·杭州模擬） 小柯在科學課上設計了一款加熱裝置，加熱電路如圖甲所示，電阻和是阻值恒定的電熱絲，單刀雙擲開關可接或，再通過開關的通斷，實現“高、中、低”三種溫檔的調節，電阻為。
（1）中溫檔時，開關應　 　（選填“斷開”或“閉合”），開關接　 　（選填“a”或“b”）；
（2）在高溫檔時，若要使整個電路的總功率不超過，求的最大阻值是多少？
（3）若電路中只有該裝置在低溫檔時工作了，如圖乙所示的家用電能來指示燈閃爍了150次，則該裝置的低溫檔功率為多少？若此時的阻值為，則電路實際電源電壓為多少伏？
【答案】（1）閉合；b
（2）高溫擋工作時R1的電功率：，
在高溫擋時，若要使整個電路的總功率不超過150W，
則R2的最大電功率：P2=P高-P1=150W-100W=50W，
由可知，R2的最小阻值：
（3）圖乙中3000imp/（kW h）表示電路中用電器每消耗1kW h電能，電能表的指示燈閃爍3000次，
則指示燈閃爍150次，電路消耗的電能：，
該裝置的低溫擋功率：；
根據串聯電路的特點可知，R1、R2的串聯總電阻：R=R1+R'2=484Ω+316Ω=800Ω，
由可知，電路的實際電源電壓：。
【知識點】電路的動態分析；電能表參數的理解與電能的求法
【解析】【分析】 （1）由圖甲可知，當開關S1閉合、S2接a時，R1、R2并聯，當開關S1閉合、S2接b時，只有R1工作，當開關S1斷開、S2接b時，R1、R2串聯，根據串并聯電路的特點和可知加熱電路高溫擋、中溫擋和低溫擋的電路連接；
（2）根據可求出高溫擋工作時R1的電功率，根據P2=P高-P1求出R2的最大電功率，根據可求出R2的最小阻值；
（3）圖乙中3000imp/（kW h）表示電路中用電器每消耗1kW h電能，電能表的指示燈閃爍3000次，據此求出指示燈閃爍150次，電路消耗的電能，根據求出該裝置低溫擋的功率；根據串聯電路的電阻特點求出R1、R2的串聯總電阻，根據可求出電路的實際電源電壓。
【解答】 （1）由圖甲可知，當開關S1閉合、S2接a時，R1、R2并聯，根據并聯電路的特點可知，此時電路的總電阻最小，由可知，電路的總功率最大，加熱電路處于高緯度；
當開關S1斷開、S2接b時，R1、R2串聯，根據串聯電路的特點可知，此時電路的總電阻最大，總功率最小，加熱電路處于低溫擋；
當開關S1閉合、S2接b時，只有R1工作，加熱電路處于中溫擋；
（2）高溫擋工作時R1的電功率：，在高溫擋時，若要使整個電路的總功率不超過150W，則R2的最大電功率：P2=P高-P1=150W-100W=50W，
由可知，R2的最小阻值：；
（3）圖乙中3000imp/（kW h）表示電路中用電器每消耗1kW h電能，電能表的指示燈閃爍3000次，
則指示燈閃爍150次，電路消耗的電能：，
該裝置的低溫擋功率：；
根據串聯電路的特點可知，R1、R2的串聯總電阻：R=R1+R'2=484Ω+316Ω=800Ω，
由可知，電路的實際電源電壓：。
11．（2025·杭州模擬） 某滾桶洗衣機自帶加熱功能，其洗衣過程分“加熱水”、“保溫洗滌”、“脫水”三種狀態，圖乙是其簡化電路圖，其中電熱絲R1、R2的阻值分別為24.2Ω和242Ω。
（1）當開關置于2位置時，R2與電動機并聯，此時洗衣機的工作狀態是　 　（填“加熱水“保溫洗滌”或“脫水”）。
（2）該洗衣機脫水過中消耗的電能主要轉化為　 　能。
（3）洗衣機處于“加熱水”狀態（R1與R2并聯）正常工作的功率為多少　 　？
【答案】（1）保溫洗滌
（2）機械
（3）2200W
【知識點】電器的電功率；電功率
【解析】【分析】 （1）由電路圖可知，開關置于1位置時，R1與R2并聯，電路的總電阻最小，總功率最大，洗衣機處于“加熱水”狀態，開關置于2位置時，電動機與R2并聯，洗衣機處于“保溫洗滌”狀態，開關置于3位置時，電路中只有電動機工作，洗衣機處于脫水狀態；
（2）根據脫水時，只有電動機工作，由此可得出能量的轉化；
（3）當洗衣機處于加熱狀態時，兩個電阻并聯，根據公式分別計算出它們的電功率，然后相加得到此時的總功率即可。
【解答】 （1）根據乙圖可知，當開關位于1位置時，兩個電阻并聯，電阻最小，根據可知，此時加熱功率最大，應該為加熱水狀態。
當開關S位于2位置時，電阻R2與電動機并聯，此時既發熱也洗滌，應該為保溫洗滌狀態；
當開關S位于3位置時，只有電動機工作，應該為脫水狀態。
（2）該洗衣機脫水過程中消耗的電能主要轉化為機械能。
（3）洗衣機處于“加熱水”狀態，R1與R2并聯，
根據并聯電路的電壓特點知，U1=U2=U=220V，
正常工作時，電阻R1電功率；
正常工作時，電阻R1電功率；
電路的總功率P=P1+P2=2000W+200W=2200W。
12．（2025·南湖模擬）(10分)小明從廢棄的空氣炸鍋上拆下一個加熱部件(如圖甲)，該部件由阻值相等且不變的兩根電阻絲 構成，小明設計了圖乙的電路對該部件進行檢測，其中 歐，M、N為接線柱。
（1）電阻絲加熱時，電能轉化為　 　能。
（2）用導線把M和N連接，只閉合開關 電流表示數為IA，則電源電壓為　 　V。
（3）把M接A，N接B，只閉合開關S1，電流表示數為0.5 安， 求 的阻值是　 　。
（4） 把 M接A， N接C， 只閉合開關 檢測 完好。將該部件接回空氣炸鍋，空氣炸鍋能達到的最大功率是多少
【答案】（1）內（2）22（3）22歐姆（4）440W
【知識點】能量的相互轉化和轉移；電功率計算公式的應用；電功率
【解析】【分析】物理學名詞，電流在單位時間內做的功叫做電功率。是用來表示消耗電能的快慢的物理量，用P表示，它的單位是瓦特，簡稱"瓦"，符號是W。作為表示電流做功快慢的物理量，一個用電器功率的大小數值上等于它在1秒內所消耗的電能。如果在"t"（SI單位為s）這么長的時間內消耗的電能“W”（SI單位為J），那么這個用電器的電功率：就是P=W/t（定義式）電功率等于導體兩端電壓與通過導體電流的乘積，（P=U·I）。
【解答】(1) 電阻絲加熱時，電能轉化為熱能。
(2) 用導線把M和N連接，只閉合開關 電流表示數為IA，則電源電壓IR=1A×22歐姆=22V。
(3) 把M接A，N接B，只閉合開關S1，R1和Ro串聯；電流表示數為0.5 安， R0=22歐姆，U=2V；求 =U/I-R0=22V/0.5A-22歐姆=22歐姆；
(4) 該部件由阻值相等且不變的兩根電阻絲 構成 ，R2也是22歐姆；R1和R2串聯進入電路，此時電流最大，R1和R2并聯的電阻為11歐姆，Ro短路，所以I=U/I=22V/11歐姆=2A；多以P=UI=2220V×2A=440W
故答案為：（1）內（2）22（3）22歐姆（4）3300W
13．（2025·湖州模擬）我國科學家研制出了全球首個僅依靠太陽能的微型飛行器(如圖甲)，其“靜電電動機”工作時幾乎不發熱。如圖乙所示，該電動機轉子由64片導電的葉片組成，但是彼此之間絕緣，環狀排列；定子由8對電極組成，環狀排列在轉子的周圍，通過電刷與轉子接觸，并分別與電源正負極相連(圖中未畫出)。工作時，相鄰的定子帶上異種電荷，轉子不同部位與定子接觸后帶上相應的電荷。
（1）以葉片A為例，工作時主要受到定子B和C的共同作用，據此分析，該電動機的工作原理是　 　。(填“通電線圈在磁場中受力而轉動”或“電荷間的相互作用”)
（2）該電動機在5千伏電壓下工作時消耗的電功率為0.055瓦，求在5千伏電壓下該電動機的工作電流。
（3）根據計算結果，請解釋為什么該電動機工作時幾乎不發熱。　 　。
（4）根據該電動機的特點，請你預測其應用前景。(填出一點即可) 　。
【答案】（1）電荷間的相互作用
（2）
（3）在電阻大小和通電時間相同情況下，電流越小，產生的電熱越少
（4）精密儀器的散熱、航天器、小型無人機等
【知識點】電荷間的相互作用規律；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據題中提示和圖像進行判斷。
（2）根據電功率的變式計算電流，注意單位換算。
（3）根據進行分析。
（4）結合電動機僅靠太陽能和發熱少判斷應用領域。
【解答】（1）由圖可知，定子B和C帶有異種電荷，葉片A在BC的作用下工作，可知該電動機的原理是：電荷間的相互作用。
（3）由焦耳定律可知，電阻和時間一定時，電流越小，產生熱量越少。
（4）該電動機與一般電動機相比，產生熱熱量少，且僅依靠太陽能，可應用于精密儀器的散熱、航天器、小型無人機等。
14．（2025·富陽模擬） 在科技展覽會上，一款名為“智靈號”的智能機器人吸引了眾多觀眾的目光。這款機器人集物理、化學和生物等技術于一體，展現了人類科技的最新成果。請你根據所學的初中科學知識，回答以下關于“智靈號”的問題。
（1）“智靈號”機器人的視覺系統采用了高清攝像頭，能夠清晰地識別物體的顏色和形狀。攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡，利用的成像原理是　 　。
（2）“智靈號”機器人的外殼采用了高強度的鋁合金材料。鋁合金適合用于機器人的外殼優點是　 　。(答出一點)
（3）“智靈號”機器人使用鋰電池作為動力源。已知該電池的部分參數如表所示。如圖所示的兩個充電器，一個標注“輸出5V 600mA”，另一個標注“輸出5V 4A”；其中有一個是快速充電器，假設充電效率為90%，選用快速充電器將上述電池從20%充滿需要多少 min。(寫出計算過程)
電池名稱 鋰離子電池
電壓 3.7V
容量 4500mA·h
（4）鋰電池的使用需要考慮其對環境的影響，要及時回收和處理。鋰電池會造成環境污染的原因是　 　.(答出一點即可)
【答案】（1）u>2f時成倒立縮小的實像 (寫出成倒立縮小的實像，成縮小的實像；凸透鏡成像規律均給分)
（2）鋁合金密度比較小，等體積時質量小； (鋁合金有氧化物保護膜，不容易被氧化；硬度大)等(答出一點，合理即可)
（3）W=UIt=3.7V4.5A3600S=59940J
W充=W/η=59940J/0.9=66600J
t=W/P=W/(UI)=(66600J0.8)/(5V4A)=2664S=44.4min
（4）鋰電池中含有有毒化學物質，會污染土壤和水體。(答出一點，合理即可)
【知識點】凸透鏡成像的應用；機械效率的計算；電功計算公式的應用；新型金屬材料
【解析】【分析】（1）物距大于兩倍焦距時，物距大于像距，成倒立縮小的實像，是照相機、攝像機的原理。
（2）鋁合金密度小，體積一定時，可以減輕機器人的質量。
（3）利用所給參數計算電池儲存的能量，結合機械效率計算所消耗的電能，再根據功率計算時間。
（4）鋰電池中含有有毒物質，沒有妥善處理會造成環境污染。
【解答】（1）照相機成倒立、縮小的實像，物距大于兩倍焦距。
（2）鋁合金表面有致密的氧化鋁保護膜，不易被氧化，且鋁合金的密度小，機器人的質量輕。
（4）鋰電池中含有重金屬離子等有毒物質，會造成水體、土壤污染。
15．（2025·嘉興模擬）用兩種不同充電樁，對同一輛純電動汽車充滿電的相關數據如下表，不計充電過程中的能量損失。
充電樁 電池初始狀態 充電電壓/V 充電電流/A 充滿電的時間/h
普通充電樁 相同 220 30 10
快充充電樁 600 100 　
（1）一輛電車的質量為1500千克，輪胎與地面的接觸面積總和為0.2平方米，停在水平地面上對地面的壓強為多少
（2）用普通充電樁充滿電，消耗的電能為多少千瓦時
（3）用快充充電樁充滿電，需要多少小時
（4）目前存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題。為解決此問題，除用快充充電樁充電外，再提出一種設想。
【答案】（1）解：電車對地面的壓力為：F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N；
電車對地面的壓強：。
（2）解：普通充電樁充滿電，消耗的電能
W=UIt=220V×30A×10h=6600W×10h=6.6kW×10h=66kW h。
（3）解：用快充充電樁充滿電，消耗的電能不變，W=66kW h；
則充電時間為：。
（4）多安裝一些充電樁，設立電池交換站等
【知識點】壓強的大小及其計算；電功計算公式的應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據F=G=mg計算電車對地面的壓力，再根據計算電車對地面的壓強；
（2）根據W=UIt求出用普通充電樁充滿電，消耗的電能；
（3）使用普通充電樁充滿電和使用快充充電樁充滿電所消耗的電能相同，根據求出用快充充電樁充滿電，需要的時間；
（4）根據題中的存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題分析解答。
【解答】（4）目前存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題。采用快充可以減小充電時間，多安裝一些充電樁可以解決充電樁緊缺。
16．（2025·浙江模擬）小科同學購置了一臺電熱水器，銘牌信息如表所示。電熱水器的簡化電路圖如圖甲所示，S1 是手動開關，S2是溫控開關，置于熱水器水箱內部當水溫低于40℃時S2自動閉合，此時為加熱狀態；水溫達到73℃時S2自動斷開，此時為保溫狀態，R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲。為確保安全，他還為電熱水器安裝了漏電保護器，如圖乙所示，當I1和I2的差值達到一定值時，漏電保護器內部的自動開關就會立即斷開，短時間內允許通過人體的最大電流為30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
額定電壓 220V
加熱功率 2200W
保溫功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）為確保人體觸電后漏電保護器會立即斷開電路，其允許通過的電流差值最大為　 　。
（2）求電阻R1的阻值。
（3）若不計能量的損失，求開關S2從自動閉合到自動斷開過程所需的時間。
【答案】（1）30mA
（2）解：兩開關都閉合時，兩電阻并聯，只閉合S1時，電路為R1的簡單電路，
根據并聯電阻的規律結合可知，
兩開關都閉合時，電功率大，為加熱擋，
只閉合S1時，為保溫擋，保溫功率為110W，
故電阻R1的阻值。
（3）解：滿箱水的質量；
水溫從40℃達到73℃時水吸收的熱量：=5.544×106J；
若不計能量的損失，開關S2從自動閉合（加熱狀態）到自動斷開過程所需的時間 。
【知識點】電功率計算公式的應用；電功與熱量的綜合計算
【解析】【分析】 （1）根據已知條件結合I1=I2+I3分析回答；
（2）分析開關轉換時電路的連接，根據電阻并聯的規律結合得出不同檔位電路的結構，根據得出R1大小；
（3）根據密度公式得出滿箱水的質量，根據吸熱公式得出水溫從40℃達到73℃時水吸收的熱量，根據W=Pt得出開關S2從自動閉合（加熱狀態）到自動斷開過程所需的時間。
【解答】 （1）當I1和I2的差值達到一定值時，漏電保護器內部的自動開關就會立即斷開，
短時間內允許通過人體的最大電流為30mA，
根據乙圖可知，I1=I2+I3，
為確保人體觸電后漏電保護器會立即斷開電路，其允許通過的電流差值最大為I1-I2=30mA=0.03A。
17．（2025·拱墅模擬）圖甲是用某款3D打印筆進行立體繪畫時的場景，打印筆通電后，筆內電阻絲發熱使筆內繪畫材料熔化；加熱電路簡化后如圖乙所示，電源電壓恒為6V，R1和為發熱電阻絲，高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，R1=4Ω，忽略電阻絲阻值隨溫度變化，求：
（1）低溫檔工作時，通過R1的電流；
（2）低溫擋的功率；
（3）R2的電阻值。
【答案】（1）解：電源電壓恒為6V，R1=4Ω，
低溫檔時只有R1單獨工作，則通過R1的電流為：；
（2）解：只閉合S1時低溫擋工作，此時電路為只有R1的簡單電路，
則低溫擋的功率為：；
（3）解：因為高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，
所以，
S1、S2都閉合時為高溫擋，此時R1、R2并聯，
因R1前后電壓不變，電阻不變，所以功率不變，
故R2的功率為：P2=P高-P低=12W-9W=3W，
則R2的電阻值為：。
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）低溫擋時根據求出此時線路中的電流。
（2）根據P=I2R求出此時的電功率。
（3）根據高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，可求出高檔時的電功率和R2的功率，根據求出R2。
18．（2025九下·浙江模擬）為方便師生飲水，學校安裝了直飲水機，如甲圖所示，其工作電路原理如乙圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經過出水管時被加熱，通過按“溫水、開水選擇開關”按鈕，可以選擇出溫水或開水。該直飲水機的額定電壓是220V，開水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1000W。[已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容( 水的密度 分析并計算：
（1）當“溫、開水選擇開關”閉合時，飲水機處于出　 　(填“溫水”或“開水”)狀態；
（2）電阻R1的阻值為多大
（3）現在需要50℃的溫水1000mL，已知水的初溫是20℃，不計熱量損失，需要加熱多長時間
【答案】（1）開水
（2）當開關斷開時，R1與R0串聯，此時電路總電阻R串=R1+R0
根據，可得此時電路總電阻 。
當開關閉合時，R1被短路，電路中只有R0，此時飲水機處于開水狀態，功率P開=2200W。
根據，可得此時電路總電阻
電阻R1 =48.4Ω-22Ω=26.4Ω
（3）由可得100mL水的質量：
m=ρ水V=1g/cm3×100cm3=1000g=1kg，
水需要吸收的熱量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（50℃-20℃）=1.26×105J，
由可得，加熱時間：
。
【知識點】電功與熱量的綜合計算；電器的電功率；常用電熱器
【解析】【分析】（1）飲水機所處的狀態根據開關S接通或斷開時連入的電阻即可判斷。當開關S閉合時，只有電阻R0接入電路，當開關S斷開時，電阻R1和R0串聯接入電路，由電功率的公式可判斷飲水機處于什么狀態；
（2）根據歐姆定律分析；
（3）知道水的質量、水的初溫和末溫及比熱容，根據Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的熱量，再根據效率公式求出消耗的電能，根據求出加熱時間。
【解答】 （1）當S閉合時，R1被短路，R0單獨工作，電路中電阻最小，根據知，此時飲水機的功率最大，處于加熱狀態，即開水擋；
當開關S斷開時，電阻R1和R0串聯接入電路，電路中的電阻最大，可知，此時飲水機的功率最小，處于保溫狀態，即溫水擋。
19．（2025九下·慈溪模擬）旋翼無人機由于其機動性和靈活性強，！廠泛應用在航拍領域、交通管理等方面。如圖甲所示為某品牌四旋翼無人機，它采用4個電動機帶動旋翼(螺旋槳)轉動，對下方空氣施力的同時獲得升力。該無人機設有一鍵起降和返航、空中懸停等功能。下表所示為該無人機的部分參數。
整機質量 2kg
電池額定電壓 15V
懸停時每個電動機功率 50W
最大上升速度 6m/s
電池容量 5000mA·h
電動機的轉換效率 90%
（1）某次飛行消耗了電池總容量的20%，若無人機輸出的機械能為改由航空燃油來提供不計能量損失，計算需要完全燃燒燃油的質量。
（2）該無人機執行某航拍任務時，需要從地面飛到60m高空處，然后懸停觀測(整個過程4個電動機同時工作)，若以最大速度勻速直線上升，且達到60m時立即靜止(懸停)。若無人機懸停觀測10min人機上升過程中所受的阻力為10N，計算從起飛到懸停結束，電動機消耗的電能為多少
（3）無人機利用測距傳感器來判斷離地高度.若某測距傳感器的阻值R1與離地高度h的關系如圖乙所示，如圖丙所示的檢測電路采用了“穩流電源”(電源輸出的電流恒定)，要使高度表(實質是電流表或電壓表)的示數能隨飛行高度的增大而增大，則此高度表應安裝在、∽(1/2/3)位置， 該高度表示數刻度　 　(均勻/不均勻).
【答案】（1）無人機消耗的電能為：E電=0.2×15V×5A×3600s=5.4×104J，
輸出的機械能為：E機=ηE電=0.9×5.4×104J=4.86×104J，
不計能量損失，Q放=E機=4.86×104J，需要完全燃燒燃油的質量為：m燃= 1×10-3kg 。
（2）無人機飛行時，只要增加右側兩個旋翼的轉速，就能增大右側兩個旋翼獲得的升力，就能使無人機右側抬升，向左傾斜飛行；
無人機勻速上升階段：F升=G+f=mg+f=2kg×10N/kg+10N=30N，W=Fs=30N×60m=1.8×103J，電動機消耗的電能E1=2×103J；
懸停階段，電動機消耗的電能E2=P總t=4×50W×10×60s=1.2×105J，
無人機從起飛到懸停結束，電動機消耗的電能E=E1+E2=2×103J+1.2×105J=1.22×105J；
（3）均勻
【知識點】歐姆定律及其應用；燃料的熱值；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】根據W=Pt，求無人機消耗的電能；根據Q=qm，求需要完全燃燒燃油的質量， 人機飛行時，只要增加右側兩個旋翼的轉速，就能增大右側兩個旋翼獲得的升力，就能使無人機右側抬升，向左傾斜飛行；電動機消耗的電能等于無人機勻速上升階段電動機消耗的電能加上懸停階段，電動機消耗的電能。
【解答】（3） 由圖乙可知，R1=kh+b，若將實質是電壓表的高度表安裝在圖丙中“3”位置，則U1=IR1=I（kh+b），由于穩流電源電流大小不變，h變大，則U1變大，由于U1與h之間是一次函數的關系，所以高度表示數刻度均勻。
20．（2024·鄞州模擬）在學校創新比賽中，小敏同學設計了一個多檔位的電熱水器。圖甲所示是他設計的電熱水器的簡易電路圖，R1和R2是電熱絲。他設計的旋轉開關如圖乙所示，順時針旋轉依次出現不同檔位。A位置為空檔位，B位置時1、2接線柱相連，3、4接線柱相連，依次類推。當旋鈕開關指向 B、C、D、E不同位置時，可以實現四檔加熱功率，且旋轉開關沿某個方向轉動時，加熱功率依次遞增或遞減。他設計的四檔加熱功率如下表所示：
檔位 高溫 中溫1 中溫2 低溫
加熱功率/W 1100 660 * *
（1）電熱水器a、b觸點中連接火線的是　 　觸點。閉合S后，將旋轉開關打到指向B，此時電熱水器以　 　檔工作。
（2）通過計算，電熱絲. 和 的阻值分別是多少
（3）該電熱水器低溫檔時的加熱功率是多少
（4）若該電熱水器內膽容量為30L，水的初溫為 要將30 L水加熱至 水的比熱為 若水的吸熱效率為90%，需要在高溫檔下工作大約多少秒 (結果取整數)
【答案】（1）a；高溫檔
（2）閉合S后，將旋轉開關打到指向E，2、4接線柱相連，由圖甲可知，R1、R2串聯，根據串聯電路的電阻特點可知，此時電路中的總在最大，總功率最小，電熱水器處于低溫擋；
根據題意可知，旋轉開關沿某個方向轉動時，加熱功率依次遞增或遞減，所以閉合S后，將旋轉開關打到指向C，3、4接線柱相連，電熱水器處于中溫擋1，由圖甲可知，此時只有R1工作，
由表格數據可知，此時的電功率為660W，由可知，R1的阻值：；
閉合S后，將旋轉開關打到指向D，1、2接線柱相連，由圖甲可知，此時只有R2在，
R2的電功率：P2=P高-P1=1100W-660W=440W，
由可知，R2的阻值：。
（3）根據串聯電路的電阻特點可知，R1、R2的串聯總電阻：，
該電熱水器低溫擋時的加熱功率：P低=；
（4）由可知，水的質量：m=ρV=1.0×103kg/m3×30×10-3m3=30kg，
水吸收的熱量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×30kg×（55℃-25℃）=3.78×106J，
由可知，電熱水器消耗的電能：，
由可知，電熱水器高溫擋工作的時間：。
【知識點】基本電路與電路圖；電路的動態分析；電功計算公式的應用；電功與熱量的綜合計算
【解析】【分析】（1）家庭電路中，為了用電安全，開關應該與火線相連；閉合S后，將旋轉開關打到指向B，R1、R2并聯，根據并聯電路特點和可知電熱水器的狀態；
（2）閉合S后，將旋轉開關打到指向C，由圖甲可知，此時只有R1工作，閉合S后，將旋轉開關打到指向D，此時只有R2在，閉合S后，將旋轉開關打到指向E，此時R1、R2串聯；根據串聯電路的特點和可知各個檔位的電路連接；根據中溫1的功率和可求出R1的阻值；根據P2=P高-P1求出R2的電功率，根據可求出R2的阻值；
（3）根據串聯電路的電阻特點求出R1、R2的串聯總電阻，根據可求出電熱水器低溫擋時加熱功率；
（4）根據密度公式求出水的質量，根據Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的熱量，根據效率公式求出電熱水器消耗的電能，根據求出電熱水器高溫擋工作的時間。
【解答】解：（1）家庭電路中，為了用電安全，開關應該與火線相連，由圖甲可知，連接火線的是a觸點；
閉合S后，將旋轉開關打到指向B，由圖甲可知，R1、R2并聯，根據并聯電路的電阻特點可知，此時電路中的總電阻最小，由可知，電路中的總功率最大，電熱水器處于高溫擋。
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專題14 電功、電熱的計算
電功率與電熱的計算也是每年必考項目，難度情況各有不同，單獨考察會相對簡單一些，綜合問題情況下會有較大難度，做好此類問題的關鍵還是要牢記歐姆定律公式，串并聯電路特點，電功率焦耳定律公式等，會分析電路且畫出等效電路幫助解題。2024年中考在第19.30題對電功率進行了考察，2025年有大概率會繼續考察，需要重點復習！
★重難點01：電功和電功率計算
1.電功的計算
（1）計算式：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間的乘積。
（2）兩個重要的推導公式
結合歐姆定律可導出電功的計算公式：；
結合歐姆定律可導出電功的計算公式：。以上兩公式只適用于純電阻電路。
2.電功率的計算
（1）定義式：。已知某用電器的工作時間t和在這段時間內消耗的電能W，就可以用該公式計算用電器的電功率。
（2）計算式：將W=UIt代入公式中，可得到P=UI，即已知某用電器兩端電壓U和通過用電器的電流I，就可以用該公式計算出該用電器的電功率。
（3）導出式：、。
對于純電阻電路，由P=UI及可推導出上述導出式。
1．（2024·浙江）自然界中有許多“電魚”，它們身體中的發電器官能產生電。研究表明，某電魚在水中放電時（圖1），身體AB段可看成電源和電阻（R1）兩部分串聯而成，其余部分和水的電阻為R2，它們共同構成閉合電路，簡化電路如圖2所示。電魚放電時的電壓（即電源電壓）為U，電阻R1＝1.0×104歐。為獲得U的大小，研究人員通過在水里加入氯化鈉來改變R2，得到A、B兩點間電壓UAB和電路中電流I的關系，如圖3所示。電魚每次放電電壓視為相同，電魚電阻不變。
請回答：
（1）向水里加入氯化鈉，目的是　 　（填“增大”或“減小”）電阻R2。
（2）求電魚放電時電壓U的大小。
（3）當R2=1.0×104歐，求電魚放電時R2的電功率P2。
2．（2022·杭州）密閉的房間里有一臺規格為“220V 800W”的取暖器，閉合開關使其正常工作30分鐘。
（1）該取暖器消耗的電能為多少焦耳？
（2）若房間里空氣質量為45千克，取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，則房間里空氣溫度升高了多少攝氏度？[空氣的比熱為1000J/(kg·℃)]
★重難點02： 電熱計算
1.電流的熱效應
由于導體有電阻，所以當有電流通過導體時，導體總會發熱，將電能轉化為內能，這種現象叫做電流的熱效應。
2.焦耳定律公式的理論推導
焦耳定律可通過理論推導得出。假設當電流通過導體時，電能全部轉化為內能，則有電流產生的熱量（Q）=電流做的功（W），結合歐姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。
可見，當消耗的電能全部用來產生熱量時，根據電功公式和歐姆定律推導出來的電流發熱規律與焦耳定律實驗得出的焦耳定律是一致的。
3.理解和應用焦耳定律時應注意的幾個問題
（1）焦耳定律Q=I2Rt是由實驗總結出來的，只要有電流通過導體，就可以用它來計算導體所產生的熱量。
（2）公式中各物理量都是對同一導體或同一段電路而言的。
（3）運用公式時，各物理量要轉換成國際單位中的單位后再代入公式進行計算。
1．（2021·寧波）某品牌電熱水壺的銘牌(部分內容)如表所示。當該電熱水壺正常工作時，至少需要　 　s才能把質量為2.0kg、初溫為25℃的水加熱到100℃。[水的比熱容為4.2×103J/(kg℃)]
容量 2.0L
額定電壓 220V
額定功率 1500W
2．（2020·杭州）如圖電路中，電源電壓恒為9V，燈泡L規格為“6V3W”。閉合開關，燈泡正常工作。求
（1）電阻R的阻值。
（2）燈泡工作5分鐘消耗的電能及電阻R產生的熱量。
1．（2025·寧波模擬）如圖甲所示電路，電源電壓不變。閉合開關S，電壓表示數為6伏；將滑動變阻器的滑片從右端向左移動至某點的過程中，記錄兩個電流表的示數，并繪制如圖乙所示圖像。則（　　）
A．定值電阻R1的阻值為12歐
B．滑動變阻器R2的最大值為20歐
C．A點縱坐標表示通過R1的電流大小
D．C點時電路消耗的總功率為3瓦
2．（2023·寧波模擬）如圖甲所示的電路中，R1為定值電阻，滑動變阻器R2的最大阻值為60歐，電源電壓保持不變。滑動變阻器R2的滑片從一端滑到另一端的過程中，測得R2的電功率與通過它的電流的關系如圖乙所示。下列說法正確的是（　　）
A．R2的滑片向左滑動時，電流表和電壓表的示數都變大
B．電源電壓為12V
C．R1的電功率變化范圍是1.2～10.8W
D．電流為0.6A時，2min內電流通過R1產生的熱量是648J
3．（2024·鎮海區模擬）已知圖甲中滑動變阻器最大阻值為50Ω，圖乙為一個等邊三角形電阻，由一根導線和兩段相同金屬材料制成。當滑動變阻器連入電路的阻值為20Ω時，將兩觸頭直接接觸，閉合開關，電流表示數為 0.6A；將兩觸頭分別接觸圖乙中的 a、c 兩點，兩表示數不發生改變；將兩觸頭分別接觸 a、b兩點，電流表示數變為0.4A．下列說法錯誤的是（　　）
A．三角形電阻中ac是導線
B．兩觸頭直接接觸時，電壓表示數為12V
C．三角形電阻中ab和 bc的電阻都為10Ω
D．當兩觸頭分別接觸b、c點時，電路消耗的電功率為4.8W
4．（2025·麗水模擬）圖甲是一種綠色家居設計圖。風帽、光電池、太陽能熱水器、復合保溫墻體、屋頂綠化等都是它的配置。
（1）圖甲所示的“人工樹葉”是一種模擬電化學的實驗裝置，能利用太陽能，將水和二氧化碳轉化為氧氣和燃料甲醇，該裝置模擬植物的　 　作用。
（2）安裝在房頂上的光電池，平均每天發電5.5千瓦時，使用時輸出電壓為220伏，冬季室內采用電熱地板取暖，電熱地板的規格是“220伏2.5安”，那么5.5千瓦時電能可供該電熱地板正常工作　 　小時。
5．（2025·臨平模擬）機械式電能表是家庭用電計量儀表，電能表上的信息如圖所示。
（1）家庭電路中有電流通過時，電能表上的鋁制轉盤能夠轉動。下面三幅圖中與這種鋁制轉盤轉動原理相同的是　 　。
（2）小科切斷電路中其他用電器，僅讓電熱水壺工作，記錄電能表鋁制表盤轉10圈所需時間為50秒。
①該時間內電熱水壺消耗的電能為　 　焦。
②該電熱水壺的功率為　 　瓦。
6．（2025·拱墅模擬）如圖是一種手搖發電的手電筒，當手沿箭頭方向來回搖動時，燈泡就能發光。這個手電筒殼內有線圈，搖動時，可以感受到有一個物塊在來回運動，小明猜想這個物塊是磁體，依據是：磁體運動時，閉合線圈切割磁感線產生　 　，線圈相當于電路中的　 　(填“用電器”或“電源”)。若發電功率為80w，給一個額定電壓是5v，電池容量是3200mAh的手機充電，從20%充到70%需要　 　小時.
（6題圖） （7題圖）
7．（2025九下·浙江模擬）隨著科技發展，自發電動感單車越來越受人們的喜愛，它可以將騎行能量轉化為電能，實現大功率自發電，不插電隨處開練，其外觀和顯示屏如圖所示。
（1）下列設備的主要原理與自發電動感單車原理相同的是____。
A．動圈式話筒 B．電磁起重機 C．電動機
（2）同時動感單車還可以實現20W無線快充，騎行1小時為手機充電　 　J。
（3）利用動感單車的自發電功能，將其與熱水器進行聯動，也可便捷燃脂后的洗漱，此過程是實現了電能到　 　能的轉化。
8．（2025·浙江模擬）如圖所示是某型號電熱水器的內部簡化電路，R1和R2為電熱絲，電源電壓恒為220V。通過開關S1、S2 的通斷和連接不同觸點，可實現高、中、低三擋加熱。已知中溫擋功率為1210W，低溫擋時電路電流為2A。求：
（1）電熱絲R1的阻值。
（2）高溫擋的功率(結果保留一位小數)。
（3）用電熱水器將15kg水從25℃加熱到55℃，若加熱效率為84%，需要消耗幾度電
9．（2025·濱江模擬）洗碗機是自動清洗餐具的機器。圖甲所示是家用洗碗機的工作程序：首先給水箱注水，當水注滿時停止注水并自動加熱，水溫上升到50℃時停止加熱，洗滌程序啟動，水從噴管噴出對餐具進行清洗、噴淋，直到水箱內的水耗盡，洗滌程序結束，排水程序啟動將廢水排出。水的比熱容為 (kg ℃)，設水箱中水的初溫為20℃，加熱時產生的熱量全部被水吸收。
（1）為了防止漏電，該洗碗機應選用圖乙插座中　 　(選填“上”或“下”)插孔。
（2）圖丙是該洗碗機加熱程序的等效電路圖。R為發熱電阻，其中位于水箱上部的兩個導電塊A、B組成一個開關，此開關在水位過低時，能自動斷開加熱電路。圖丁為該洗碗機某次正常工作時的P-t圖像，求R的阻值為多大。(不計水的電阻)
（3）某家庭每天午餐、晚餐各洗碗一次，若人工洗碗一次用水 20kg，求改用該洗碗機洗碗后，該家庭一天可節水多少千克。
10．（2025·杭州模擬） 小柯在科學課上設計了一款加熱裝置，加熱電路如圖甲所示，電阻和是阻值恒定的電熱絲，單刀雙擲開關可接或，再通過開關的通斷，實現“高、中、低”三種溫檔的調節，電阻為。
（1）中溫檔時，開關應　 　（選填“斷開”或“閉合”），開關接　 　（選填“a”或“b”）；
（2）在高溫檔時，若要使整個電路的總功率不超過，求的最大阻值是多少？
（3）若電路中只有該裝置在低溫檔時工作了，如圖乙所示的家用電能來指示燈閃爍了150次，則該裝置的低溫檔功率為多少？若此時的阻值為，則電路實際電源電壓為多少伏？
11．（2025·杭州模擬） 某滾桶洗衣機自帶加熱功能，其洗衣過程分“加熱水”、“保溫洗滌”、“脫水”三種狀態，圖乙是其簡化電路圖，其中電熱絲R1、R2的阻值分別為24.2Ω和242Ω。
（1）當開關置于2位置時，R2與電動機并聯，此時洗衣機的工作狀態是　 　（填“加熱水“保溫洗滌”或“脫水”）。
（2）該洗衣機脫水過中消耗的電能主要轉化為　 　能。
（3）洗衣機處于“加熱水”狀態（R1與R2并聯）正常工作的功率為多少　 　？
12．（2025·南湖模擬）(10分)小明從廢棄的空氣炸鍋上拆下一個加熱部件(如圖甲)，該部件由阻值相等且不變的兩根電阻絲 構成，小明設計了圖乙的電路對該部件進行檢測，其中 歐，M、N為接線柱。
（1）電阻絲加熱時，電能轉化為　 　能。
（2）用導線把M和N連接，只閉合開關 電流表示數為IA，則電源電壓為　 　V。
（3）把M接A，N接B，只閉合開關S1，電流表示數為0.5 安， 求 的阻值是　 　。
（4） 把 M接A， N接C， 只閉合開關 檢測 完好。將該部件接回空氣炸鍋，空氣炸鍋能達到的最大功率是多少
13．（2025·湖州模擬）我國科學家研制出了全球首個僅依靠太陽能的微型飛行器(如圖甲)，其“靜電電動機”工作時幾乎不發熱。如圖乙所示，該電動機轉子由64片導電的葉片組成，但是彼此之間絕緣，環狀排列；定子由8對電極組成，環狀排列在轉子的周圍，通過電刷與轉子接觸，并分別與電源正負極相連(圖中未畫出)。工作時，相鄰的定子帶上異種電荷，轉子不同部位與定子接觸后帶上相應的電荷。
（1）以葉片A為例，工作時主要受到定子B和C的共同作用，據此分析，該電動機的工作原理是　 　。(填“通電線圈在磁場中受力而轉動”或“電荷間的相互作用”)
（2）該電動機在5千伏電壓下工作時消耗的電功率為0.055瓦，求在5千伏電壓下該電動機的工作電流。
（3）根據計算結果，請解釋為什么該電動機工作時幾乎不發熱。　 　。
（4）根據該電動機的特點，請你預測其應用前景。(填出一點即可) 　。
14．（2025·富陽模擬） 在科技展覽會上，一款名為“智靈號”的智能機器人吸引了眾多觀眾的目光。這款機器人集物理、化學和生物等技術于一體，展現了人類科技的最新成果。請你根據所學的初中科學知識，回答以下關于“智靈號”的問題。
（1）“智靈號”機器人的視覺系統采用了高清攝像頭，能夠清晰地識別物體的顏色和形狀。攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡，利用的成像原理是　 　。
（2）“智靈號”機器人的外殼采用了高強度的鋁合金材料。鋁合金適合用于機器人的外殼優點是　 　。(答出一點)
（3）“智靈號”機器人使用鋰電池作為動力源。已知該電池的部分參數如表所示。如圖所示的兩個充電器，一個標注“輸出5V 600mA”，另一個標注“輸出5V 4A”；其中有一個是快速充電器，假設充電效率為90%，選用快速充電器將上述電池從20%充滿需要多少 min。(寫出計算過程)
電池名稱 鋰離子電池
電壓 3.7V
容量 4500mA·h
（4）鋰電池的使用需要考慮其對環境的影響，要及時回收和處理。鋰電池會造成環境污染的原因是　 　.(答出一點即可)
15．（2025·嘉興模擬）用兩種不同充電樁，對同一輛純電動汽車充滿電的相關數據如下表，不計充電過程中的能量損失。
充電樁 電池初始狀態 充電電壓/V 充電電流/A 充滿電的時間/h
普通充電樁 相同 220 30 10
快充充電樁 600 100 　
（1）一輛電車的質量為1500千克，輪胎與地面的接觸面積總和為0.2平方米，停在水平地面上對地面的壓強為多少
（2）用普通充電樁充滿電，消耗的電能為多少千瓦時
（3）用快充充電樁充滿電，需要多少小時
（4）目前存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題。為解決此問題，除用快充充電樁充電外，再提出一種設想。
16．（2025·浙江模擬）小科同學購置了一臺電熱水器，銘牌信息如表所示。電熱水器的簡化電路圖如圖甲所示，S1 是手動開關，S2是溫控開關，置于熱水器水箱內部當水溫低于40℃時S2自動閉合，此時為加熱狀態；水溫達到73℃時S2自動斷開，此時為保溫狀態，R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲。為確保安全，他還為電熱水器安裝了漏電保護器，如圖乙所示，當I1和I2的差值達到一定值時，漏電保護器內部的自動開關就會立即斷開，短時間內允許通過人體的最大電流為30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
額定電壓 220V
加熱功率 2200W
保溫功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）為確保人體觸電后漏電保護器會立即斷開電路，其允許通過的電流差值最大為　 　。
（2）求電阻R1的阻值。
（3）若不計能量的損失，求開關S2從自動閉合到自動斷開過程所需的時間。
17．（2025·拱墅模擬）圖甲是用某款3D打印筆進行立體繪畫時的場景，打印筆通電后，筆內電阻絲發熱使筆內繪畫材料熔化；加熱電路簡化后如圖乙所示，電源電壓恒為6V，R1和為發熱電阻絲，高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，R1=4Ω，忽略電阻絲阻值隨溫度變化，求：
（1）低溫檔工作時，通過R1的電流；
（2）低溫擋的功率；
（3）R2的電阻值。
18．（2025九下·浙江模擬）為方便師生飲水，學校安裝了直飲水機，如甲圖所示，其工作電路原理如乙圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經過出水管時被加熱，通過按“溫水、開水選擇開關”按鈕，可以選擇出溫水或開水。該直飲水機的額定電壓是220V，開水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1000W。[已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容( 水的密度 分析并計算：
（1）當“溫、開水選擇開關”閉合時，飲水機處于出　 　(填“溫水”或“開水”)狀態；
（2）電阻R1的阻值為多大
（3）現在需要50℃的溫水1000mL，已知水的初溫是20℃，不計熱量損失，需要加熱多長時間
19．（2025九下·慈溪模擬）旋翼無人機由于其機動性和靈活性強，！廠泛應用在航拍領域、交通管理等方面。如圖甲所示為某品牌四旋翼無人機，它采用4個電動機帶動旋翼(螺旋槳)轉動，對下方空氣施力的同時獲得升力。該無人機設有一鍵起降和返航、空中懸停等功能。下表所示為該無人機的部分參數。
整機質量 2kg
電池額定電壓 15V
懸停時每個電動機功率 50W
最大上升速度 6m/s
電池容量 5000mA·h
電動機的轉換效率 90%
（1）某次飛行消耗了電池總容量的20%，若無人機輸出的機械能為改由航空燃油來提供不計能量損失，計算需要完全燃燒燃油的質量。
（2）該無人機執行某航拍任務時，需要從地面飛到60m高空處，然后懸停觀測(整個過程4個電動機同時工作)，若以最大速度勻速直線上升，且達到60m時立即靜止(懸停)。若無人機懸停觀測10min人機上升過程中所受的阻力為10N，計算從起飛到懸停結束，電動機消耗的電能為多少
（3）無人機利用測距傳感器來判斷離地高度.若某測距傳感器的阻值R1與離地高度h的關系如圖乙所示，如圖丙所示的檢測電路采用了“穩流電源”(電源輸出的電流恒定)，要使高度表(實質是電流表或電壓表)的示數能隨飛行高度的增大而增大，則此高度表應安裝在、∽(1/2/3)位置， 該高度表示數刻度　 　(均勻/不均勻).
20．（2024·鄞州模擬）在學校創新比賽中，小敏同學設計了一個多檔位的電熱水器。圖甲所示是他設計的電熱水器的簡易電路圖，R1和R2是電熱絲。他設計的旋轉開關如圖乙所示，順時針旋轉依次出現不同檔位。A位置為空檔位，B位置時1、2接線柱相連，3、4接線柱相連，依次類推。當旋鈕開關指向 B、C、D、E不同位置時，可以實現四檔加熱功率，且旋轉開關沿某個方向轉動時，加熱功率依次遞增或遞減。他設計的四檔加熱功率如下表所示：
檔位 高溫 中溫1 中溫2 低溫
加熱功率/W 1100 660 * *
（1）電熱水器a、b觸點中連接火線的是　 　觸點。閉合S后，將旋轉開關打到指向B，此時電熱水器以　 　檔工作。
（2）通過計算，電熱絲. 和 的阻值分別是多少
（3）該電熱水器低溫檔時的加熱功率是多少
（4）若該電熱水器內膽容量為30L，水的初溫為 要將30 L水加熱至 水的比熱為 若水的吸熱效率為90%，需要在高溫檔下工作大約多少秒 (結果取整數)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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