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2021中考物理一轮复习： 专题18电功率（含解析）真题练习
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这是一份2021中考物理一轮复习： 专题18电功率（含解析）真题练习，共36页。试卷主要包含了结合实例理解电功和电功率，测量工具，8 kW⋅h -1645，4A，单位，电功与电热的对比，2WB等内容，欢迎下载使用。
专题18 电功率
单元课标要求
1.结合实例理解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
2.通过实验探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
考点一：电能
1.定义：电流所具有的能量称为电能。
2.单位：在国际单位制中，电能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。电能的另一个单位是千瓦时，又称“度”，符号是kw·h。1kw·h=J，1kw·h=1度。
3.测量工具：电能表。
（1）读数方法：电能表计数器前后两次读数之差，就是用户在这段时间内消耗的千瓦时，即用电度数。
（2）铭牌上通常所表参数的含义。
A.220V——表示电能表的额定电压。
B.10（20）A——表示电能表的额定电流为10A，在短时间内允许通过的最大电流为20A。
C.3000r/（kw·h）——表示用电1kw·h电能表转盘转3000转。
【例题1】（2020天津）我国家庭电路的电压为______V；如图所示是小明家中一周前､后电能表示数。他家这周消耗了______kW·h的电能｡
【答案】 (1)220 (2) 13
【解析】我国家庭电路的电压为220V。
小明家这周消耗的电能
W=W2-W1=1658.8 kW⋅h -1645.8 kW⋅h =13kW⋅h
【例题2】（2019天津）标准大气压的值为1.013×105______；“kW•h”是______的单位。
【答案】Pa ；功（或者电功或者电能）
【解析】一个标准大气压的值约为1.013×105Pa，kW•h是功率与时间的乘积，是功或能量单位。
考点二：电功
1.定义：电流所做的功叫电功，用符号W表示。
2.公式：W=UIt。即电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。
3.单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，符号是J。常用的电功单位是“度”也叫“千瓦时”，符号kw·h。
注意：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。
【例题3】（2019贵州黔东南）如图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30Ω，R2＝10Ω．当闭合开关S1、S，断开S2时，电流表的示数为0.4A。
（1）求电源电压；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，求电流表的示数；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，求整个电路消耗的电能。
【答案】（1）电源电压为12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电流表的示数为1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，整个电路消耗的电能为1920J。
【解析】（1）当闭合开关S1、S，断开S2时，电路为R1的简单电路，电流表测通过的电流，
由I＝可得，电源电压：
U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电路为R2的简单电路，电流表测通过的电流，
则电流表的示数：
I2＝＝＝1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，R1与R2并联，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过R1、R2的电流不变，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流：
I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，
通电100s整个电路消耗的电能：
W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。
考点三：电功率
1.定义：电流在单位时间内所做的功叫做电功率，用符号“P”表示。
2.公式
（1）定义式P=W/t，其中W——电流做的功（用电器所消耗的电能），单位:焦（J）；
t——做功所用的时间，单位：秒（s）；P——用电器的功率，单位：瓦（W）。
（2）计算式：P=UI，即一段电路上的电功率跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。
（3）推导式:.
3.物理意义：电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。
4.单位：瓦，千瓦，且1KW=10W
【例题4】（2020山东泰安）如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，下列说法中（ ）
①电流表A的示数变小
②电压表V的示数变大
③电压表V与电流表A1的比值变小
④滑动变阻器R2消耗的电功率变小
A. 只有①④正确 B. 只有②③正确 C. 只有①③正确 D. 只有②④正确
【答案】A
【解析】①由图可知，电阻R1和变阻器R2并联，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A测量干路中的电流，电压表测量电源电压，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器R2连入电路的电阻变大，由I=可知通过变阻器的电流变小，由并联电路的特点可知通过电阻R1的电流不变，即电流表A1的示数不变，由并联电路电流的规律可知干路中的电流变小，即电流表A的示数变小；故①的说法正确；
②电压表测量电源电压，电压表V的示数不变，故②的说法错误；
③电压表V的示数不变，电流表A1的示数不变，电压表V与电流表A1的比值不变，故③的说法错误；
④变阻器两端的电压等于电源电压，所以变阻器两端的电压不变，通过变阻器的电流变小，由P=UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小，故④的说法正确。
考点四：额定功率与实际功率
1.额定电压。用电器正常工作时的电压。（一般都标在用电器的铭牌上）
2.额定功率。用电器在额定电压下的功率。（标在用电器的铭牌上）
3.实际功率。用电器在实际工作下的电功率。用电器的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。
注意：实际功率与额定功率的关系：当U＞U额时，则P＞P额，灯很亮，易烧坏。当U＜U额时，则P＜P额，灯很暗或不发光。当U=U额时，则P=P额，灯正常发光。
【例题5】（2020四川自贡市）某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接（ ）
(2)检查电路连接无误后，闭合开关S前，滑动变阻器的阻值应处于______的位置。闭合开关S后，灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动。产生这一现象的原因可能是______；
(3)故障排除后进行实验，通过移动滑片记录了多组数据，并作出了如图乙所示的I-U图像。据图可知小灯泡的额定功率为______W；
(4)现将该小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端，此时小灯泡的实际功率是______W。
【答案】 (1) (2)最大 (3) 灯泡断路 (4) 0.75 (5) 0.2
【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选择0-3V的量程，电压表和灯泡并联，如图所示：
(2)为了保护电路，闭合开关S前，滑动变阻器的阻值应处于阻值最大处。
闭合开关S后，灯泡不亮，电流表指针几乎不动，电路中无电流，说明电路有断路，电压表有示数，则与电压表并联的之外部分一定完好，说明与电压表并联的灯泡部分有断路，导致电压表串联在电路中了，所以可能的原因是小灯泡断路。
(3)由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.3A，所以灯泡的额定功率
PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W
(4)电源由两节干电池组成，电源电压是3V，由图乙可知，只有当灯泡两端的电压U灯=1.0V，对应的电流I=0.2A时，根据串联电路电流的特点，通过定值电阻的电流大小等于0.2A，此时定值电阻的电压
U定=IR=0.2A×10Ω=2V
又根据串联电路电压的特点，灯和定值电阻的总电压
U=U灯+U定=1V+2V=3V
刚好为电源电压。所以，此时小灯泡的实际功率
P实=U灯I=1V×0.2A=0.2W
考点五: 焦耳定律
1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律。
2.数学表达式：Q=I2Rt,式中热量Q、电流I、电阻R、时间t的单位分别是J、A、Ω、s，且1J=1A·Ω·s
3.电流的热效应。电流通过导体时使导体发热的现象叫做电流的热效应。
4.实例：电流通过电炉丝时，炉丝会热得发红；电流通过灯泡内的钨丝时，钨丝会发热至白炽状态等。
5.电功与电热的对比
【例题6】（2020四川甘孜州）用带电体接触验电器的金属球，验电器的金属箔会张开，这是因为________ （ 选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥。电炉中，电炉丝热的发红而导线却几乎不发热，说明电炉丝的电阻远远_________ （选填 “大于”或“小于”）导线的电阻。
【答案】 (1) 同种 (2) 大于
【解析】（1）用带电体接触验电器的金属球，两金属箔片会带上同种电荷，因同种电荷相互排斥，所以验电器中闭合着的金属箔片会张开一个角度。
（2）电炉丝和导线串联在电路中，电流和通电时间相同，电炉丝的电阻比导线电阻大，根据 ，电炉丝产生的电热多，所以电炉丝热得发红，导线不怎么热。
《电功率》单元综合素养精准达标模拟检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（每小题2分，共20分）
1.（2020江苏连云港）如图甲所示电路中，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下列说法正确的是（ ）
A. 电源电压为3V B. 电压表的最大示数为2V
C. 整个电路功率变化了0.1W D. 电流表的示数变化了0.4A
【答案】D
【解析】ABD．由图可知，当P在最左端时，R1全部接入电路并与R串联，电压表测R1两端的电压，由图乙可知，变阻器的最大阻值是20Ω，其对应的功率是0.8W，由串联分压可知变阻器两端的电压最大，电压表的最大示数
U最大=
最小电流
I最小==0.2A
当变阻器接入电路的电阻为R时，其消耗的电功率最大
P=I2R=
当R=R1=10Ω
时，其电功率最大，由图可知变阻器的最大功率0.9W，通过电路的电流
I==0.3A
电源电压
U=I(R+R1)=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V
当变阻器的滑片滑动到阻值最小处，只有R接入电路，电路中最大电流
I最大==0.6A
电流表的示数变化了
ΔI=I最大-I最小=0.6A-0.2A=0.4A
故AB错误，D正确；
C．整个电路功率的变化量
ΔP=UΔI=6V×0.4A=2.4W
故C错误
2.（2020四川乐山市）下列说法中正确的是（ ）
A. 焦耳用实验确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系
B. 帕斯卡首先用实验的方法测出了大气压强的数值
C. 法拉第首先发现了电流的磁效应
D. 牛顿第一定律是直接由实验得出的
【答案】A
【解析】A． 焦耳用实验确定了电流产生的热量与电流的平方、电阻、通电时间成正比，故A正确；
B． 帕斯卡是做了一个“裂桶实验”，最先用实验测出大气压的托里拆利，故B错误；
C．法拉第发现了电磁感应，电流磁效应是奥斯特发现的，故C错误；
D．牛顿第一定律是由实验现象进一步推理而得出的，故D错误。
3.（2020四川自贡市）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V3W”字样，当开关S1、S2都断开，滑片P从b端滑到某一位置c时（图中未标出），滑动变阻器R的电阻减小了6Ω，电流表示数变化了0.1A，此时灯泡恰好正常发光；保持滑片P的位置不变，闭合开关S1、S2，电流表示数又变化了1.5A，设灯丝电阻不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡的电阻为2Ω
B. 电源电压为9V
C. 滑动变阻器的最大电阻为12Ω
D. 当S1、S2都闭合时，调节滑片P，电路消耗总功率的最小值为20W
【答案】D
【解析】A．灯泡正常发光时的电流
IL==0.5A
灯泡的电阻
RL==12Ω
故A错误；
BC．当开关S1、S2都断开，滑片P在b端，变阻器连入电路的阻值最大，与灯泡串联，滑片P从b端滑到某一位置c时，电变阻器连入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，由I=可知通过电路的电流变大，通过电路的电流是0.5A，滑片P在b端的电流为Ib=0.5A-0.1A=0.4A
因为电源的电压不变，由串联电路特点和欧姆定律得到
U=Ib(RL+Rab)=Ib(RL+Rac)
0.4A×(12Ω+Rab)=0.5A×(12Ω+Rab-6Ω)
解得Rab=18Ω，Rac=12Ω
电源电压U=0.4A×(12Ω+18Ω)=12V
故BC错误；
D．当开关S1、S2都闭合，变阻器和电阻R0并联，电流表测量干路中的电流，由并联电路电阻的规律可知总电阻变小，总电流变大，所以干路电流I=0.4A+0.1A+1.5A=2A
并联电路中各支路两端的电压相等，所以通过滑动变阻器的电流
I滑==1A
R0的阻值
R0=
当S1、S2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，则电路的最小功率
Pmin=
故D正确。
4.（2020天津）图所示电路中，灯泡L上标有“6V9W”字样，闭合开关S后，灯泡正常发光，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，若U1∶U2=2∶3，则（ ）
A. 电源电压是15V B. 电阻R的阻值是6Ω
C. 灯泡L中的电流是1.5A D. 电阻R消耗的功率是6W
【答案】ABC
【解析】A．由电路图知，灯泡L与电阻R串联，电压表V1测灯泡L两端的电压，V2测电阻R的电压，闭合开关后，灯泡正常发光，则灯泡两端的电压U1为6V，而U1∶U2=2∶3，所以电阻两端的电压U2=9V
那么电源电压U=U1+U2=6V+9V=15V
故A符合题意；
BC．闭合开关后，灯泡正常发光，则电路中的电流
电阻R的阻值
故BC符合题意；
D．电阻R消耗的功率
P=U2I=9V×1.5A=13.5W
故D不符合题意。
5.（2020新疆兵团）如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R1、R2的滑片可移动的最大距离相等。开始时，R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间，开关闭合后，电路的总功率为0.4 W。若将R1的滑片向左移动3 cm，R2的滑片向右移动3 cm，电路的总功率变为0.3 W；若将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm，电路的总功率变为0.5 W。已知滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比，则滑动变阻器R1的最大阻值与R2的最大阻值之比为（ ）
A. 3∶1 B. 4∶1 C. 5∶1 D. 6∶1
【答案】B
【解析】设R1、R2的最大阻值分别为R1、R2，设两个变阻器滑片可移动的距离为acm，则滑片移动3cm时，其连入电路电阻的变化量为最大阻值的倍。
由公式可得R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间时
……①
将R1的滑片由中间向左移动3 cm，R2的滑片由中间向右移动3 cm时
……②
将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm时
……③
①:②可得a=18cm
将a=18cm分别代入②与③中，将两式相除，整理得R1:R2=4:1
选项A、C、D错误，不符合题意；选项B正确，符合题意
6.（2020湖北武汉）如图甲所示电路中，电源电压保持不变，灯泡L的I-U图象如图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是2V，电流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3。已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1。当滑片P在最左端时，通过开关通断，可使电路消耗的功率最大，该最大值是（ ）
A. 7.2W B. 8.1w C. 9.0W D. 9.9W
【答案】B
【解析】当滑片P在最左端时，通过开关通断，要使电路消耗的功率最大，根据公式可得，整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻、并联后与电灯泡再并联，此时电路总电阻最小；
当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电路为、串联的简单电路，电压表测电压，电流表的示数是I1，此时有
当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电路为、灯泡串联的简单电路，电压表测灯泡电压，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3，根据乙图可知，I3=0.3A，此时有
已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1，则
联立上面方程可求出U=6V
当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，此时电路为、并联的电路，电流表的示数是I2，则有
整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻、并联后与电灯泡再并联，由乙图，此时灯泡电压为6V，可算出灯泡电阻为
电路总电阻
此时电路消耗的最小功率为
故ACD不符合题意，B符合题意。
7.（2020四川成都）图是R1、R2两电阻的U-I图像。将R1、R2并联后接入电路，结合图中信息可知（ ）
A. R1的阻值比R2的阻值小
B. 通过R1、R2的电流相等
C. R1的电压比R2的电压小
D. R1的功率比R2的功率小
【答案】D
【解析】A．图中R1的斜率更大，所以R1的阻值更大，故A错误；
B．两电阻并联，而两电阻阻值不同，所以通过R1、R2的电流不同，故B错误；
C．两电阻并联，所以两电阻两端电压相同，故C错误；
D．根据可得，R1的功率比R2的功率小，故D正确。
8.（2020黑龙江龙东农垦森工）如图所示，电源电压为6V保持不变，电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器上标有“10Ω 1A”的字样。在元件安全的情况下，移动滑动变阻器滑片P过程中，则（ ）
A．R1的功率范围5W～0.8W B．R1的功率范围7.2W～0.8W
C．R2的最大功率是1.8W D．R2的最大功率为1.6W
【答案】AC
【解析】因为滑动变阻器上标有“10Ω 1A”的字样，所以电路的最大电流为1A，此时R1的电功率最大，
所以R1的最大功率为：P1大＝R1＝（1A）2×5Ω＝5W；
当滑动变阻器电阻最大时，电路的电流最小，R1的电功率最小，
最小电流为：I小＝＝＝0.4A，
所以R1的最小功率为：P1小＝R1＝（0.4A）2×5Ω＝0.8W，
故R1的功率范围5W～0.8W，故A正确，B错误；
滑动变阻器的功率为：P2＝R2
＝＝＝，
当R1＝R2＝5Ω时R2的电功率最大，最大为P2大＝＝＝1.8W，故C正确，D错误。
9.（2019山东东营）如图所示，测量小灯泡电功率的电路图，电源电压恒为6V，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～3V，滑动变阻器规格“50Ω 1A”，小灯泡规格“2.5V 0.625W”，若不考虑小灯泡阻值随温度的变化，小灯泡两端电压不允许超过额定值，闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．滑片向右滑动，电流表示数变小，电压表示数变大
B．电流表的示数允许变化范围是0.1～0.25A
C．滑动变阻器的阻值允许调节的范围是24～50Ω
D．电路的最大电功率是2.5W
【答案】B
【解析】由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑动变阻器滑片向右滑动，接入电路中的电阻变大时，根据欧姆定律可知电路中的电流变小，即电流表示数变小；根据U＝IR可知灯泡两端的电压变小，即电压表示数变小；故A错误；
（2）根据P＝UI可得，灯的额定电流：
IL额＝＝＝0.25A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流为Imax＝0.25A，
由I＝可得，灯泡的电阻：
RL＝＝＝10Ω，
电路中的总电阻：
Rmin＝＝＝24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑min＝Rmin﹣RL＝24Ω﹣10Ω＝14Ω；故C错误；
该电路的最大功率：
Pmax＝UImax＝6V×0.25A＝1.5W，故D错误；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，灯泡的功率最小，此时电路中的电流：
Imin＝＝＝0.1A，
则电流表示数的变化范围是0.1A～0.25A，故B正确。
10.（2019内蒙古通辽）如图甲所示，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片滑片从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．电源电压为9V
B．滑动变阻器的最大阻值为14Ω
C．小灯泡的额定功率为8W
D．电路总功率的变化范围为8W～12W
【答案】B
【解析】由电路图可知，灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电压表V1测L与R0两端的电压之和，电压表V2测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于最左端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，电路的总功率最大，两电压表的示数最大且电压表V1测电源两端的电压，
由图乙可知，电路中的最大电流I大＝1.0A，电压表V2的示数U0＝6V，电压表V1的示数为12V，即电源的电压U＝12V，故A错误；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时灯泡两端的电压：
UL＝U﹣U0＝12V﹣6V＝6V，
因此时小灯泡恰好正常发光，
所以，灯泡的额定功率：
PL＝ULI大＝6V×1.0A＝6W，故C错误；
电路的最大总功率：
P大＝UI大＝12V×1.0A＝12W；
（2）当滑片位于最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，电路的总功率最小，
由图象可知，电路中的最小电流I小＝0.5A，电压表V1的示数UV1＝5V，
此时滑动变阻器两端的电压：
UR＝U﹣UV1＝12V﹣5V＝7V，
由I＝可得，滑动变阻器的最大阻值：
R＝＝＝14Ω，故B正确；
电路的最小总功率：
P小＝UI小＝12V×0.5A＝6W，
则电路总功率的变化范围是6W～12W，故D错误。
二、填空题（每空1分，共24分）
11.（2020新疆兵团）2020年5月5日，我国长征五号B运载火箭首飞成功，为我国空间站建设奠定了基础：
(1)长征五号B运载火箭穿越大气层时，火箭上部外壳——整流罩温度升高，其分子的动能_________（填“增大”或“减小”），其内能的改变是通过_________（填“做功”或“热传递”）的方式实现的。火箭发动机在没有空气的环境中_________（填“能”或“不能”）正常工作；
(2)未来两三年我国将完成中国空间站的建设。空间站运行时，其动力补充来源于_________次能源——太阳能。有阳光时，空间站利用光伏发电的功率为60 kW。1 h发电_________kW•h。空间站以7.8×103 m/s的速度运行一年，通过的路程为_________光年。
【答案】 (1)增大 (2)做功 (3)能 (4) 一 (5) 60 (6) 2.6×10-5
【解析】整流罩温度升高，分子热运动加剧，分子动能增大。
整流罩克服空气摩擦做功，是通过做功改变内能。
火箭发动机自带燃料和助燃剂，可以在真空中工作。
太阳能可直接获取利用，属于一次能源
1h发电
空间站以7.8×103 m/s的速度运行一年，通过的路程为
光年
12．（2020黑龙江龙东农垦森工）将分别标有“6V 6W“和“3V 3W”的甲、乙两只灯泡串联接在电压为3V的电源两端， 灯更亮；若并联接在该电源两端，两灯消耗的功率之比P甲：P乙＝ 。（忽略温度对灯丝电阻的影响）
【答案】甲；1：2。
【解析】（1）由P＝可得，两灯的电阻分别为：
R甲＝＝＝6Ω，R乙＝＝＝3Ω，
若两灯串联，因串联电路中电流处处相等，R甲＞R乙，由P＝I2R可得P甲实＞P乙实，所以甲灯比乙灯更亮；
（2）若并联接在该电源两端，并联电路中各支路两端电压相等，即U并甲＝U并乙，
由P＝UI＝可得，两灯消耗的功率之比：
P并甲：P并乙＝：＝×＝＝＝。
13.（2019四川内江）如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为30Ω，小灯泡L标有“9V，4.5W”字样（小灯泡的电阻不变）。只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P移至最右端时，小灯泡L恰好正常发光，则电源电压为 V；闭合开关S、S1、S2，滑片P移至最左端时，电路消耗的总功率为8.1W；只闭合开关S，移动滑片P，当滑动变阻器消耗的电功率为1W时，小灯泡消耗的电功率为 W。
【答案】9；2。
【解析】根据实物图画出电路图如下：
只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P移至最右端时，电路中只有灯泡，
又小灯泡L恰好正常发光，所以电源电压U＝U额＝9V；
小灯泡L标有“9V，4.5W”字样，则灯泡电阻RL＝＝＝18Ω，
只闭合开关S，灯泡与滑动变阻器串联，电流相同，都为I，
则灯泡此时电压IRL，滑动变阻器电压为9V﹣IRL，
滑动变阻器消耗的电功率为：P滑＝U滑I＝（9V﹣IRL）I＝（9V﹣I×18Ω）×I＝1W，
整理得，18I2﹣9A×I+1A2＝0，
解得I1＝A，I2＝A，
又有闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器与R1并联，滑动变阻器在最大阻值处，电路总功率8.1W，
P1+P滑′＝8.1W，
+＝8.1W，则滑动变阻器最大阻值R滑＝15Ω，
当只闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器与灯泡串联时，因为灯泡电阻一定大于滑动变阻器电阻，所以灯泡电压大于滑动变阻器电压，
故此时电路电流应为I1＝A，
小灯泡消耗的电功率为：PL＝I2RL＝（）2×18Ω＝2W。
24．（2020黑龙江龙东农垦森工）小明家的电能表如图所示，他要用电能表和秒表测某一用电器的实际电功率。在用电高峰时，他只让规格为“220V 1000W”的电热水壶单独工作，测得在200s内电能表的转盘恰好转81圈。此时该电热水壶的实际功率 W，实际电压 V．（假设电水壶电阻不变）
【答案】810；198。
【解析】由P＝可得：
电热水壶的电阻：R＝＝＝48.4Ω，
因为每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转1800转，所以电能表的转盘转81转消耗的电能为：
W＝＝kW•h＝×3.6×106J＝1.62×105J，
电热水壶的实际功率为：P实＝＝＝810W，
所以实际电压：U实＝＝＝198V。
15．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），电流表示数为 A，通电1min电路中产生的热量为 J。
【答案】0.7；168。
【解析】
由图知R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光，
所以U＝UR＝UL＝4V，
由P＝UI可得通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，
由欧姆定律可得通过R的电流：IR＝＝＝0.2A，
由并联电路的电流特点可得电流表示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；
通电1min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。
16.（2019大庆模拟题）一台标有“5V 2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，正常丁作1min，产生的热量是 Jo工作一段时间后的风扇叶片黏有不少灰尘，这属于 现象。
【答案】15；静电（摩擦起电）。
【解析】工作时间t＝1min＝60s，
由P＝UI得，线圈中的电流：
I＝＝＝0.5A，
则线圈产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×1Ω×60s＝15J。
风扇的叶片在转动过程中与空气摩擦带上了电荷，可以吸引轻小物体，所以灰尘会附着在扇叶上，这属于静电（摩擦起电）现象。
17.（2019福建）如图电路，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动过程中，示数减小的电表是 （选填“A”“V1”或“V2”电路的总功率 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】V1；增大。
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
将滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动过程中，R1接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，
由I＝可知，电路中的电流变大，即电流表A的示数变大，
由U＝IR可知，R2两端的电压变大，即电压表V2的示数变大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R1两端的电压变小，即电压表V1的示数变小，
综上可知，示数减小的电表是V1；
电源电压不变，电路中的电流变大，由P＝UI可知，电路的总功率增大。
18．（2019苏州模拟题）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20Ω 2A”，L1的规格“10V 5W“，L2的规格“15V 15W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响。
（1）只闭合开关S，当滑动变阻器接人电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为 V。（2）闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1min整个电路产生的热量是 J。
【答案】（1）12；（2）1440。
【解析】（1）根据灯泡L1正常发光，可得流经灯泡的电流I1===0.5A，
灯泡L1正电阻R1===20Ω，
由图可知，只闭合开关S，灯泡L1与滑动变阻器串联，串联电路中电流处处相等，
即电路中的电流I=I1=0.5A，
由I=可得，电源电压U=IR总=0.5A×（4Ω+20Ω）=12V；
（2）由P=可得，
L2的电阻R2===15Ω，
闭合开关S、S1、S2，灯泡L2、滑动变阻器并联，灯泡L1被短路，滑动变阻器滑片置于中点，
根据并联电路的电阻特点可得，
总电阻=+，
则=+，
解得R并=6Ω，
通电1min整个电路产生的热量：
Q=W=UIt=t=×60s=1440J。
19.（2019沈阳模拟题）实验小组的同学设计了如图(a)所示的电路，已知电源电压不变，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图(b)所示的两条U-I图线。其中利用电压表和电流表的数据描绘出甲图线，利用电压表和电流表的数据描绘出乙图线。则定值电阻R2的阻值_____；R2消耗的最大功率。_____。
【答案】2Ω， 0.5W
【解析】（1）由电路图可知，电阻R、R1、R2串联，电压表V1测电阻R和R2两端的电压，电压表V2测电阻R2两端的电压，电流表测串联电路的电流。
由图b可知，乙图线表示电阻R2的I-U图像，根据欧姆定律I=UR可得，R2=U2I2=1.0V0.5A=2Ω
由串联电路中电压关系，得：
电源电压U=U1+IR1
将图中两组已知数据代入公式，得：
U=1.3V+0.2A×R1……..①
U=1.0V+0.5A×R1…….②
联立①②得：U=1.5V，R1=1Ω
（2）当滑动变阻器R连入电路阻值为0时，电压表V1的示数等于电压表V2的示数，此时R2两端电压最大，由图b可知U2=1V，所以
R2消耗的最大功率：P=U22R2=（1.0V）22Ω=0.5W
20.（2019兰州模拟题）如图所示的LED球泡灯，其发光效能相当于“220V，40W”的白炽灯。此LED灯正常工作时的电流为______A；正常工作100h，使用此LED球泡灯比白炽灯节约电能______ kW·h。
【答案】0.023；3.5
【解析】由图可知，LED球泡灯的功率为5W，额定电压为220V，由P＝UI可知LED球泡灯正常时电流：I＝＝≈0.023A；白炽灯功率比LED灯功率高△P=P2-P1=40W-5W=35W，正常工作10h，可节约的电能：W=△P×t=0.035kW×100h=3.5kW•h．
三、分析简答题（21小题6分、22小题4分，共10分）
21.（2020山东临沂模拟）家庭电路中有时会发生短路现象。例如，改装电路时不小心，使火线和零线直接连通造成短路；电线绝缘皮被刮破或烤焦，电线盒用电器使用年限长，绝缘皮破损或老化，也会使火线和零线直接连通或电器进水造成短路。
根据前面学过的知识可知，由于导线的电阻很小，短路时电路中的电流非常大，会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。
这是某物理课本中关于“安全用电”的一部分内容。阅读后,请你根据所学的物理知识解释:短路时“电路中的电流非常大”和“很容易造成火灾”的原因。
【答案】见解析。
【解析】根据I=U/R，因为短路时，火线与零线直接接通，电路中只有导线，导线的电阻很小，电源电压不变，所以电路中的电流非常大。再根据Q=I2Rt可知，在电阻R和通电时间t一定时，导线上的电流越大，产生的电热越多，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。
22.（2019贵阳模拟题）小明冬天取暖时发现：电暖器的电热丝热的发红，而与电热丝相连的导线却不怎么热．
（1）请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题；
（2）如图是小明进行实验探究的部分电路，A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油，金属丝电阻分别为RA、RB，RA＜RB．通电一段时间后，发现B烧瓶中温度计的示数大些．请用所学的知识解释此现象．
【答案】见解析。
【解析】（1）电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？
（2）如图，镍铬合金丝和铜丝串联，通过的电流和通电时间都相同，由焦耳定律Q=IR2t可知：此时电流产生的热量跟电阻成正比．因为镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻，所以电流通过镍铬合金丝产生的热量多，瓶中煤油吸收的热量也多．又由于A、B烧瓶中所装煤油的质量相等、初温也相同，因此B瓶中的煤油温度上升的快．
四、综合应用计算题（23题6分、24题6分、25题6分、26题6分，共24分）
23．（2020黑龙江龙东农垦森工）根据《电动自行车安全技术规范》，交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，电动机两端的电压恒为48V，通过的电流是6.25A，车轮与地面的总接触面积为200cm2．小明爸爸的质量是60kg，g取10N/kg。求本次骑行过程中：
（1）骑行所用时间。
（2）车对地面的压强。
（3）电动机的功率。
【答案】（1）骑行所用时间为0.5h；
（2）车对地面的压强为5×104Pa；
（3）电动机的功率为300W。
【解析】（1）由v＝得骑行时间：
t＝＝＝0.5h；
（2）小明爸爸和车的总质量：
m＝40kg+60kg＝100kg，
总重力：
G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，
车对地面的压力：
F＝G＝1000N，
受力面积S＝200cm2＝0.02m2，
对地面的压强：
p＝＝＝5×104Pa；
（3）电动机的功率：
P＝UI＝48V×6.25A＝300W。
24.（2020江苏连云港）连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题，某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座，其电路如图所示，定值电阻R1和R2为两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2 =550Ω，所加电源电压为220V。当S1闭合，S2接a时，电路发热的功率为22W。
(1)求R1的阻值；
(2)分别求出①S1断开、S2接a；②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。
(3)小明同学对此电路设计进行评估，发现该电路一直处于工作状态，不利于节能环保，建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足，请你指出所存在的不足。
【答案】(1)2200Ω；(2)17.6W，110W；(3)见解析
【解析】(1)当S1闭合，S2接a时，只有R1接入电路，R1的阻值
R1==2200Ω
(2)①S1断开、S2接a时，两个电阻串联，电路的发热功率
②S闭合，S2接b时，两个电阻并联，R1的发热功率
R2的发热功率
电路的发热功率P总=P1+P2=88W+22W=110W
(3) 当S1断开、S2接a时，电路消耗的功率为17.6W，该挡位电路消耗的功率与另一挡位22W相差不大，没有实际意义。建议根据需要改变R1和R2的阻值，使三个挡位电路的功率适当拉开差距。
25.（2020四川乐山市）如图所示，已知电源电压保持不变，灯泡L标有“6V 6W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响）。当断开S1，闭合S2、S3，此时灯泡刚好正常发光，电流表示数为2.5A．求：
(1)电源电压；
(2)电阻R1的阻值；
(3)只闭合开关S1，灯泡L的电功率。
【答案】(1)6V (2)4Ω (3)2.16W
【解析】(1)根据题意知道，当断开S1，闭合S2、S3，灯泡L与R1并联，此时小灯泡刚好正常发光，由并联电路特点知道，电源电压是U=UL额=6V；
(2)小灯泡正常发光时，此时通过灯泡的电流是
因为并联电路的干路电流等于各支路电流之和，所以通过R1的电流是
I1=I–IL=2.5A–1A=1.5A
所以，R1的阻值是
(3)小灯泡正常发光时，由知小灯泡的电阻是
只闭合开关S1，小灯泡L与R1串联
R总=R1+RL=4Ω+6Ω=10Ω
所以通过小灯泡L的电流是
由得
26.（2020新疆兵团）如图所示的电路中，电源电压为6 V，闭合开关S后，通过电阻R1的电流为1 A，通过电阻R2的电流为2 A。求：
(1)通过电流表的电流；
(2)电路的总电阻；
(3)整个电路在10 s内产生的热量。
【答案】(1) 3 A；(2) 2 Ω；(3) 180 J。
【解析】(1)两个电阻并联，电流表测量是并联电路干路的电流，其大小为
(2)电路的总电阻为
(3)整个电路在10s内产生的热量为
27.（2020四川自贡市）如图所示的电路中，电源电压为3V，R为阻值未知的定值电阻，小灯泡L的规格为“6V 3W”，闭合开关S后，电流表的示数为1.25A。（不考虑温度对小灯泡电阻的影响）求：
(1)小灯泡的电阻；
(2)小灯泡的实际功率；
(3)通电1min，电阻R产生的热量。
【答案】(1) 12Ω；(2)0.75W；(3)180J
【解析】由电路图可知，灯泡L与电阻R并联，电流表测干路中的电流。
(1)小灯泡的电阻
RL==12Ω
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等，灯泡两端的电压等于电源电压，小灯泡的实际功率
(3)通过灯泡的电流
IL==0.25A
通过R的电流
IR=I-IL=1.25A-0.25A=1A
通电1min，电阻R产生的热量
Q=W=UIRt=3V×1A×60s=180J
五、实验探究题（28题5分、29题4分、30题5分、31题8分，共22分）
28.（2020江苏连云港）在学习《电能表与电功》一节内容时，同学们完成教材上的活动“比较两个灯泡的亮暗”，小明选用标有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的灯泡L1和L2，连接电路如图所示。
(1)闭合开关后，发现两灯均不发光，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，故障的可能原因是______；
(2)排除故障后闭合开关，电压表V1的示数如图，此时的电压值为______V；
(3)此实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察______来比较，所用的研究方法为______；
(4)如果将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，较亮的灯泡是______。（选填“L1”或“L2”）
【答案】(1)L1断路 (2)2.4 (3) 灯泡的亮度 (4)转换法 (5) L1
【解析】(1)由图可知，两个灯泡串联，电压表V1测量灯泡L1两端的电压，电压表V2测量灯泡L2两端的电压，闭合开关后，发现两灯均不发光，可能电路中存在断路，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，可能L1断路。
(2)由图可知，电压表V1的量程是0~3V，分度值是0.02A，电压表的V1的示数是2.4V。
(3)实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察灯泡的亮度来比较，灯泡越亮，说明电流做功越快，用到转换法。
(4)灯泡L1的电阻
R1=≈8.3Ω
灯泡L2的电阻
R2=≈12.6Ω
R1＜R2
将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，两个灯泡两端的电压相等，由P=可知灯泡L1的功率较大，灯泡L1较亮。
29.（2020四川乐山市）小涛同学利用如图甲所示电路图测量额定电压为2.5V的小灯泡的功率。
(1)请按照图甲所示的电路图，用笔画线表示导线，在图乙中完成实物连接。要求：闭合开关后，当滑动变阻器滑片P向右移动时，电流表示数增大；
(2)调节滑动变阻器滑片P，当电压表示数为额定电压时，电流表示数如图丙所示，其读数为______A，则该小灯泡的额定功率为______W；
(3)小涛同学在调节滑动变阻器滑片P的过程中，绘制出电流表与电压表示数变化关系的图象如图所示。他将电压表换成一个这样相同的小灯泡，这两个小灯泡并联在电路中，当干路中的电流表示数为0.2A时，两个小灯泡的实际总功率为______W。
【答案】 (1) (2) 0.24 (3) 0.6 (4) 0.1
【解析】(1)由图甲可知，电压表并联在灯泡两端；灯泡的额定电压为2.5V，则电压表选择0～3V量程；灯泡与滑动变阻器串联，由于滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数增大，说明变阻器连入电路的阻值变小，因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路，实物电路如图所示：
(2)如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.24A，小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V0.24A=0.6W该小灯泡的额定功率为0.6W。
(3)由题知，两个相同的小灯泡并联，干路电流为0.2A，则通过每个小灯泡的电流为0.1A，由图像知，当小灯泡的电流为0.1A时，小灯泡两端的实际电压为0.5V，则两个小灯泡的实际总功率为
P总=U实I总=0.5V0.2A=0.1W。两个小灯泡的实际总功率为0.1W。
30.（2019贵州黔东南）小雷想知道小灯泡的亮暗程度与哪些因素有关。于是找来额定电流均小于0.6A，额定电压为2.5V的灯L1和额定电压为3.8V的灯L2，先后接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图1所示的电路进行探究：
（1）请用笔画线代替导线，根据图1所示电路图，将图2所示实物图连接完整。
（2）若小雷连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因是他把滑动变阻器的 （选填“AB”或“CD”）接线柱接入了电路。
（3）小雷排除故障后，按图1所示的电路继续进行实验：闭合开关，移动滑片P，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，记录和计算结果如下表：
次数
电压U/V
电流I/A
实际功率P/W
电阻R/Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.0
0.22
0.44
9.09
3
2.5
0.24
0.60
10.42
小雷注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。
结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越 （选填“大”或“小”）；
（4）用L2替换L1重复上面的实验时，需要改变 表的量程，结果发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似；
（5）有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确”，这种说法错误的原因是其忽略了 的影响。
【答案】（1）见下图（2）AB（3）大（4）电压（5）灯丝的电阻随温度升高而增大。
【解析】（1）电压表的负接线柱与灯泡的左接线柱相连，滑动变阻器的任意上方接线柱与电流表0.6的接线柱相连，如下图所示：
（2）闭合开关，灯L1几乎不发光→电路电流太小→电路电阻太大，并且移动滑动变阻器滑片，灯泡亮度不改变，滑动变阻器都接下面A、B两个接线柱。
（3）从实验1→实验2→实验3，灯泡越来越亮，灯泡实际功率越大；
（4）用L2替换L1重复上面的实验时，L2的额定电压是3.8V，需要改变电压表的量程；
（5）灯丝电阻受温度影响较大，灯泡在不同电压下，温度不同，灯丝中电阻不同，计算平均值代表灯丝电阻无意义，该同学忽略了温度对电阻的影响；
31.（2019山东省东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是 J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
【答案】（1）属于；（2）电流；电阻；（3）U形管液面高度；BD；
（4）2；400；（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。
【解析】（1）由图知U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器；
（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系；
（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。采用的是转换法；
A.探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；
B.用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；
C.研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；
D.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；
（4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；
右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J；
（5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。
专题18 电功率
单元课标要求
1.结合实例理解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
2.通过实验探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
考点一：电能
1.定义：电流所具有的能量称为电能。
2.单位：在国际单位制中，电能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。电能的另一个单位是千瓦时，又称“度”，符号是kw·h。1kw·h=J，1kw·h=1度。
3.测量工具：电能表。
（1）读数方法：电能表计数器前后两次读数之差，就是用户在这段时间内消耗的千瓦时，即用电度数。
（2）铭牌上通常所表参数的含义。
A.220V——表示电能表的额定电压。
B.10（20）A——表示电能表的额定电流为10A，在短时间内允许通过的最大电流为20A。
C.3000r/（kw·h）——表示用电1kw·h电能表转盘转3000转。
【例题1】（2020天津）我国家庭电路的电压为______V；如图所示是小明家中一周前､后电能表示数。他家这周消耗了______kW·h的电能｡
【答案】 (1)220 (2) 13
【解析】我国家庭电路的电压为220V。
小明家这周消耗的电能
W=W2-W1=1658.8 kW⋅h -1645.8 kW⋅h =13kW⋅h
【例题2】（2019天津）标准大气压的值为1.013×105______；“kW•h”是______的单位。
【答案】Pa ；功（或者电功或者电能）
【解析】一个标准大气压的值约为1.013×105Pa，kW•h是功率与时间的乘积，是功或能量单位。
考点二：电功
1.定义：电流所做的功叫电功，用符号W表示。
2.公式：W=UIt。即电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。
3.单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，符号是J。常用的电功单位是“度”也叫“千瓦时”，符号kw·h。
注意：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。
【例题3】（2019贵州黔东南）如图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30Ω，R2＝10Ω．当闭合开关S1、S，断开S2时，电流表的示数为0.4A。
（1）求电源电压；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，求电流表的示数；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，求整个电路消耗的电能。
【答案】（1）电源电压为12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电流表的示数为1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，整个电路消耗的电能为1920J。
【解析】（1）当闭合开关S1、S，断开S2时，电路为R1的简单电路，电流表测通过的电流，
由I＝可得，电源电压：
U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电路为R2的简单电路，电流表测通过的电流，
则电流表的示数：
I2＝＝＝1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，R1与R2并联，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过R1、R2的电流不变，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流：
I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，
通电100s整个电路消耗的电能：
W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。
考点三：电功率
1.定义：电流在单位时间内所做的功叫做电功率，用符号“P”表示。
2.公式
（1）定义式P=W/t，其中W——电流做的功（用电器所消耗的电能），单位:焦（J）；
t——做功所用的时间，单位：秒（s）；P——用电器的功率，单位：瓦（W）。
（2）计算式：P=UI，即一段电路上的电功率跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。
（3）推导式:.
3.物理意义：电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。
4.单位：瓦，千瓦，且1KW=10W
【例题4】（2020山东泰安）如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，下列说法中（ ）
①电流表A的示数变小
②电压表V的示数变大
③电压表V与电流表A1的比值变小
④滑动变阻器R2消耗的电功率变小
A. 只有①④正确 B. 只有②③正确 C. 只有①③正确 D. 只有②④正确
【答案】A
【解析】①由图可知，电阻R1和变阻器R2并联，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A测量干路中的电流，电压表测量电源电压，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器R2连入电路的电阻变大，由I=可知通过变阻器的电流变小，由并联电路的特点可知通过电阻R1的电流不变，即电流表A1的示数不变，由并联电路电流的规律可知干路中的电流变小，即电流表A的示数变小；故①的说法正确；
②电压表测量电源电压，电压表V的示数不变，故②的说法错误；
③电压表V的示数不变，电流表A1的示数不变，电压表V与电流表A1的比值不变，故③的说法错误；
④变阻器两端的电压等于电源电压，所以变阻器两端的电压不变，通过变阻器的电流变小，由P=UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小，故④的说法正确。
考点四：额定功率与实际功率
1.额定电压。用电器正常工作时的电压。（一般都标在用电器的铭牌上）
2.额定功率。用电器在额定电压下的功率。（标在用电器的铭牌上）
3.实际功率。用电器在实际工作下的电功率。用电器的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。
注意：实际功率与额定功率的关系：当U＞U额时，则P＞P额，灯很亮，易烧坏。当U＜U额时，则P＜P额，灯很暗或不发光。当U=U额时，则P=P额，灯正常发光。
【例题5】（2020四川自贡市）某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接（ ）
(2)检查电路连接无误后，闭合开关S前，滑动变阻器的阻值应处于______的位置。闭合开关S后，灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动。产生这一现象的原因可能是______；
(3)故障排除后进行实验，通过移动滑片记录了多组数据，并作出了如图乙所示的I-U图像。据图可知小灯泡的额定功率为______W；
(4)现将该小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端，此时小灯泡的实际功率是______W。
【答案】 (1) (2)最大 (3) 灯泡断路 (4) 0.75 (5) 0.2
【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选择0-3V的量程，电压表和灯泡并联，如图所示：
(2)为了保护电路，闭合开关S前，滑动变阻器的阻值应处于阻值最大处。
闭合开关S后，灯泡不亮，电流表指针几乎不动，电路中无电流，说明电路有断路，电压表有示数，则与电压表并联的之外部分一定完好，说明与电压表并联的灯泡部分有断路，导致电压表串联在电路中了，所以可能的原因是小灯泡断路。
(3)由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.3A，所以灯泡的额定功率
PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W
(4)电源由两节干电池组成，电源电压是3V，由图乙可知，只有当灯泡两端的电压U灯=1.0V，对应的电流I=0.2A时，根据串联电路电流的特点，通过定值电阻的电流大小等于0.2A，此时定值电阻的电压
U定=IR=0.2A×10Ω=2V
又根据串联电路电压的特点，灯和定值电阻的总电压
U=U灯+U定=1V+2V=3V
刚好为电源电压。所以，此时小灯泡的实际功率
P实=U灯I=1V×0.2A=0.2W
考点五: 焦耳定律
1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律。
2.数学表达式：Q=I2Rt,式中热量Q、电流I、电阻R、时间t的单位分别是J、A、Ω、s，且1J=1A·Ω·s
3.电流的热效应。电流通过导体时使导体发热的现象叫做电流的热效应。
4.实例：电流通过电炉丝时，炉丝会热得发红；电流通过灯泡内的钨丝时，钨丝会发热至白炽状态等。
5.电功与电热的对比
【例题6】（2020四川甘孜州）用带电体接触验电器的金属球，验电器的金属箔会张开，这是因为________ （ 选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥。电炉中，电炉丝热的发红而导线却几乎不发热，说明电炉丝的电阻远远_________ （选填 “大于”或“小于”）导线的电阻。
【答案】 (1) 同种 (2) 大于
【解析】（1）用带电体接触验电器的金属球，两金属箔片会带上同种电荷，因同种电荷相互排斥，所以验电器中闭合着的金属箔片会张开一个角度。
（2）电炉丝和导线串联在电路中，电流和通电时间相同，电炉丝的电阻比导线电阻大，根据 ，电炉丝产生的电热多，所以电炉丝热得发红，导线不怎么热。
《电功率》单元综合素养精准达标模拟检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（每小题2分，共20分）
1.（2020江苏连云港）如图甲所示电路中，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像。下列说法正确的是（ ）
A. 电源电压为3V B. 电压表的最大示数为2V
C. 整个电路功率变化了0.1W D. 电流表的示数变化了0.4A
【答案】D
【解析】ABD．由图可知，当P在最左端时，R1全部接入电路并与R串联，电压表测R1两端的电压，由图乙可知，变阻器的最大阻值是20Ω，其对应的功率是0.8W，由串联分压可知变阻器两端的电压最大，电压表的最大示数
U最大=
最小电流
I最小==0.2A
当变阻器接入电路的电阻为R时，其消耗的电功率最大
P=I2R=
当R=R1=10Ω
时，其电功率最大，由图可知变阻器的最大功率0.9W，通过电路的电流
I==0.3A
电源电压
U=I(R+R1)=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V
当变阻器的滑片滑动到阻值最小处，只有R接入电路，电路中最大电流
I最大==0.6A
电流表的示数变化了
ΔI=I最大-I最小=0.6A-0.2A=0.4A
故AB错误，D正确；
C．整个电路功率的变化量
ΔP=UΔI=6V×0.4A=2.4W
故C错误
2.（2020四川乐山市）下列说法中正确的是（ ）
A. 焦耳用实验确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系
B. 帕斯卡首先用实验的方法测出了大气压强的数值
C. 法拉第首先发现了电流的磁效应
D. 牛顿第一定律是直接由实验得出的
【答案】A
【解析】A． 焦耳用实验确定了电流产生的热量与电流的平方、电阻、通电时间成正比，故A正确；
B． 帕斯卡是做了一个“裂桶实验”，最先用实验测出大气压的托里拆利，故B错误；
C．法拉第发现了电磁感应，电流磁效应是奥斯特发现的，故C错误；
D．牛顿第一定律是由实验现象进一步推理而得出的，故D错误。
3.（2020四川自贡市）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V3W”字样，当开关S1、S2都断开，滑片P从b端滑到某一位置c时（图中未标出），滑动变阻器R的电阻减小了6Ω，电流表示数变化了0.1A，此时灯泡恰好正常发光；保持滑片P的位置不变，闭合开关S1、S2，电流表示数又变化了1.5A，设灯丝电阻不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡的电阻为2Ω
B. 电源电压为9V
C. 滑动变阻器的最大电阻为12Ω
D. 当S1、S2都闭合时，调节滑片P，电路消耗总功率的最小值为20W
【答案】D
【解析】A．灯泡正常发光时的电流
IL==0.5A
灯泡的电阻
RL==12Ω
故A错误；
BC．当开关S1、S2都断开，滑片P在b端，变阻器连入电路的阻值最大，与灯泡串联，滑片P从b端滑到某一位置c时，电变阻器连入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，由I=可知通过电路的电流变大，通过电路的电流是0.5A，滑片P在b端的电流为Ib=0.5A-0.1A=0.4A
因为电源的电压不变，由串联电路特点和欧姆定律得到
U=Ib(RL+Rab)=Ib(RL+Rac)
0.4A×(12Ω+Rab)=0.5A×(12Ω+Rab-6Ω)
解得Rab=18Ω，Rac=12Ω
电源电压U=0.4A×(12Ω+18Ω)=12V
故BC错误；
D．当开关S1、S2都闭合，变阻器和电阻R0并联，电流表测量干路中的电流，由并联电路电阻的规律可知总电阻变小，总电流变大，所以干路电流I=0.4A+0.1A+1.5A=2A
并联电路中各支路两端的电压相等，所以通过滑动变阻器的电流
I滑==1A
R0的阻值
R0=
当S1、S2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，则电路的最小功率
Pmin=
故D正确。
4.（2020天津）图所示电路中，灯泡L上标有“6V9W”字样，闭合开关S后，灯泡正常发光，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，若U1∶U2=2∶3，则（ ）
A. 电源电压是15V B. 电阻R的阻值是6Ω
C. 灯泡L中的电流是1.5A D. 电阻R消耗的功率是6W
【答案】ABC
【解析】A．由电路图知，灯泡L与电阻R串联，电压表V1测灯泡L两端的电压，V2测电阻R的电压，闭合开关后，灯泡正常发光，则灯泡两端的电压U1为6V，而U1∶U2=2∶3，所以电阻两端的电压U2=9V
那么电源电压U=U1+U2=6V+9V=15V
故A符合题意；
BC．闭合开关后，灯泡正常发光，则电路中的电流
电阻R的阻值
故BC符合题意；
D．电阻R消耗的功率
P=U2I=9V×1.5A=13.5W
故D不符合题意。
5.（2020新疆兵团）如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R1、R2的滑片可移动的最大距离相等。开始时，R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间，开关闭合后，电路的总功率为0.4 W。若将R1的滑片向左移动3 cm，R2的滑片向右移动3 cm，电路的总功率变为0.3 W；若将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm，电路的总功率变为0.5 W。已知滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比，则滑动变阻器R1的最大阻值与R2的最大阻值之比为（ ）
A. 3∶1 B. 4∶1 C. 5∶1 D. 6∶1
【答案】B
【解析】设R1、R2的最大阻值分别为R1、R2，设两个变阻器滑片可移动的距离为acm，则滑片移动3cm时，其连入电路电阻的变化量为最大阻值的倍。
由公式可得R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间时
……①
将R1的滑片由中间向左移动3 cm，R2的滑片由中间向右移动3 cm时
……②
将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm时
……③
①:②可得a=18cm
将a=18cm分别代入②与③中，将两式相除，整理得R1:R2=4:1
选项A、C、D错误，不符合题意；选项B正确，符合题意
6.（2020湖北武汉）如图甲所示电路中，电源电压保持不变，灯泡L的I-U图象如图乙所示。当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电压表的示数是2V，电流表的示数是I1；当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，电流表的示数是I2；当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3。已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1。当滑片P在最左端时，通过开关通断，可使电路消耗的功率最大，该最大值是（ ）
A. 7.2W B. 8.1w C. 9.0W D. 9.9W
【答案】B
【解析】当滑片P在最左端时，通过开关通断，要使电路消耗的功率最大，根据公式可得，整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻、并联后与电灯泡再并联，此时电路总电阻最小；
当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电路为、串联的简单电路，电压表测电压，电流表的示数是I1，此时有
当只闭合开关S2、S3，滑片P在中点时，电路为、灯泡串联的简单电路，电压表测灯泡电压，电压表的示数是3V，电流表的示数是I3，根据乙图可知，I3=0.3A，此时有
已知I1:I2=2:9，I2:I3=3:1，则
联立上面方程可求出U=6V
当只闭合开关S1、S3，滑片P在最左端时，此时电路为、并联的电路，电流表的示数是I2，则有
整个电路电阻应最小，当闭合开关S1、S2、S3时，电阻、并联后与电灯泡再并联，由乙图，此时灯泡电压为6V，可算出灯泡电阻为
电路总电阻
此时电路消耗的最小功率为
故ACD不符合题意，B符合题意。
7.（2020四川成都）图是R1、R2两电阻的U-I图像。将R1、R2并联后接入电路，结合图中信息可知（ ）
A. R1的阻值比R2的阻值小
B. 通过R1、R2的电流相等
C. R1的电压比R2的电压小
D. R1的功率比R2的功率小
【答案】D
【解析】A．图中R1的斜率更大，所以R1的阻值更大，故A错误；
B．两电阻并联，而两电阻阻值不同，所以通过R1、R2的电流不同，故B错误；
C．两电阻并联，所以两电阻两端电压相同，故C错误；
D．根据可得，R1的功率比R2的功率小，故D正确。
8.（2020黑龙江龙东农垦森工）如图所示，电源电压为6V保持不变，电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器上标有“10Ω 1A”的字样。在元件安全的情况下，移动滑动变阻器滑片P过程中，则（ ）
A．R1的功率范围5W～0.8W B．R1的功率范围7.2W～0.8W
C．R2的最大功率是1.8W D．R2的最大功率为1.6W
【答案】AC
【解析】因为滑动变阻器上标有“10Ω 1A”的字样，所以电路的最大电流为1A，此时R1的电功率最大，
所以R1的最大功率为：P1大＝R1＝（1A）2×5Ω＝5W；
当滑动变阻器电阻最大时，电路的电流最小，R1的电功率最小，
最小电流为：I小＝＝＝0.4A，
所以R1的最小功率为：P1小＝R1＝（0.4A）2×5Ω＝0.8W，
故R1的功率范围5W～0.8W，故A正确，B错误；
滑动变阻器的功率为：P2＝R2
＝＝＝，
当R1＝R2＝5Ω时R2的电功率最大，最大为P2大＝＝＝1.8W，故C正确，D错误。
9.（2019山东东营）如图所示，测量小灯泡电功率的电路图，电源电压恒为6V，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～3V，滑动变阻器规格“50Ω 1A”，小灯泡规格“2.5V 0.625W”，若不考虑小灯泡阻值随温度的变化，小灯泡两端电压不允许超过额定值，闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．滑片向右滑动，电流表示数变小，电压表示数变大
B．电流表的示数允许变化范围是0.1～0.25A
C．滑动变阻器的阻值允许调节的范围是24～50Ω
D．电路的最大电功率是2.5W
【答案】B
【解析】由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑动变阻器滑片向右滑动，接入电路中的电阻变大时，根据欧姆定律可知电路中的电流变小，即电流表示数变小；根据U＝IR可知灯泡两端的电压变小，即电压表示数变小；故A错误；
（2）根据P＝UI可得，灯的额定电流：
IL额＝＝＝0.25A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流为Imax＝0.25A，
由I＝可得，灯泡的电阻：
RL＝＝＝10Ω，
电路中的总电阻：
Rmin＝＝＝24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑min＝Rmin﹣RL＝24Ω﹣10Ω＝14Ω；故C错误；
该电路的最大功率：
Pmax＝UImax＝6V×0.25A＝1.5W，故D错误；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，灯泡的功率最小，此时电路中的电流：
Imin＝＝＝0.1A，
则电流表示数的变化范围是0.1A～0.25A，故B正确。
10.（2019内蒙古通辽）如图甲所示，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片滑片从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．电源电压为9V
B．滑动变阻器的最大阻值为14Ω
C．小灯泡的额定功率为8W
D．电路总功率的变化范围为8W～12W
【答案】B
【解析】由电路图可知，灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电压表V1测L与R0两端的电压之和，电压表V2测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于最左端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，电路的总功率最大，两电压表的示数最大且电压表V1测电源两端的电压，
由图乙可知，电路中的最大电流I大＝1.0A，电压表V2的示数U0＝6V，电压表V1的示数为12V，即电源的电压U＝12V，故A错误；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时灯泡两端的电压：
UL＝U﹣U0＝12V﹣6V＝6V，
因此时小灯泡恰好正常发光，
所以，灯泡的额定功率：
PL＝ULI大＝6V×1.0A＝6W，故C错误；
电路的最大总功率：
P大＝UI大＝12V×1.0A＝12W；
（2）当滑片位于最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，电路的总功率最小，
由图象可知，电路中的最小电流I小＝0.5A，电压表V1的示数UV1＝5V，
此时滑动变阻器两端的电压：
UR＝U﹣UV1＝12V﹣5V＝7V，
由I＝可得，滑动变阻器的最大阻值：
R＝＝＝14Ω，故B正确；
电路的最小总功率：
P小＝UI小＝12V×0.5A＝6W，
则电路总功率的变化范围是6W～12W，故D错误。
二、填空题（每空1分，共24分）
11.（2020新疆兵团）2020年5月5日，我国长征五号B运载火箭首飞成功，为我国空间站建设奠定了基础：
(1)长征五号B运载火箭穿越大气层时，火箭上部外壳——整流罩温度升高，其分子的动能_________（填“增大”或“减小”），其内能的改变是通过_________（填“做功”或“热传递”）的方式实现的。火箭发动机在没有空气的环境中_________（填“能”或“不能”）正常工作；
(2)未来两三年我国将完成中国空间站的建设。空间站运行时，其动力补充来源于_________次能源——太阳能。有阳光时，空间站利用光伏发电的功率为60 kW。1 h发电_________kW•h。空间站以7.8×103 m/s的速度运行一年，通过的路程为_________光年。
【答案】 (1)增大 (2)做功 (3)能 (4) 一 (5) 60 (6) 2.6×10-5
【解析】整流罩温度升高，分子热运动加剧，分子动能增大。
整流罩克服空气摩擦做功，是通过做功改变内能。
火箭发动机自带燃料和助燃剂，可以在真空中工作。
太阳能可直接获取利用，属于一次能源
1h发电
空间站以7.8×103 m/s的速度运行一年，通过的路程为
光年
12．（2020黑龙江龙东农垦森工）将分别标有“6V 6W“和“3V 3W”的甲、乙两只灯泡串联接在电压为3V的电源两端， 灯更亮；若并联接在该电源两端，两灯消耗的功率之比P甲：P乙＝ 。（忽略温度对灯丝电阻的影响）
【答案】甲；1：2。
【解析】（1）由P＝可得，两灯的电阻分别为：
R甲＝＝＝6Ω，R乙＝＝＝3Ω，
若两灯串联，因串联电路中电流处处相等，R甲＞R乙，由P＝I2R可得P甲实＞P乙实，所以甲灯比乙灯更亮；
（2）若并联接在该电源两端，并联电路中各支路两端电压相等，即U并甲＝U并乙，
由P＝UI＝可得，两灯消耗的功率之比：
P并甲：P并乙＝：＝×＝＝＝。
13.（2019四川内江）如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为30Ω，小灯泡L标有“9V，4.5W”字样（小灯泡的电阻不变）。只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P移至最右端时，小灯泡L恰好正常发光，则电源电压为 V；闭合开关S、S1、S2，滑片P移至最左端时，电路消耗的总功率为8.1W；只闭合开关S，移动滑片P，当滑动变阻器消耗的电功率为1W时，小灯泡消耗的电功率为 W。
【答案】9；2。
【解析】根据实物图画出电路图如下：
只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P移至最右端时，电路中只有灯泡，
又小灯泡L恰好正常发光，所以电源电压U＝U额＝9V；
小灯泡L标有“9V，4.5W”字样，则灯泡电阻RL＝＝＝18Ω，
只闭合开关S，灯泡与滑动变阻器串联，电流相同，都为I，
则灯泡此时电压IRL，滑动变阻器电压为9V﹣IRL，
滑动变阻器消耗的电功率为：P滑＝U滑I＝（9V﹣IRL）I＝（9V﹣I×18Ω）×I＝1W，
整理得，18I2﹣9A×I+1A2＝0，
解得I1＝A，I2＝A，
又有闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器与R1并联，滑动变阻器在最大阻值处，电路总功率8.1W，
P1+P滑′＝8.1W，
+＝8.1W，则滑动变阻器最大阻值R滑＝15Ω，
当只闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器与灯泡串联时，因为灯泡电阻一定大于滑动变阻器电阻，所以灯泡电压大于滑动变阻器电压，
故此时电路电流应为I1＝A，
小灯泡消耗的电功率为：PL＝I2RL＝（）2×18Ω＝2W。
24．（2020黑龙江龙东农垦森工）小明家的电能表如图所示，他要用电能表和秒表测某一用电器的实际电功率。在用电高峰时，他只让规格为“220V 1000W”的电热水壶单独工作，测得在200s内电能表的转盘恰好转81圈。此时该电热水壶的实际功率 W，实际电压 V．（假设电水壶电阻不变）
【答案】810；198。
【解析】由P＝可得：
电热水壶的电阻：R＝＝＝48.4Ω，
因为每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转1800转，所以电能表的转盘转81转消耗的电能为：
W＝＝kW•h＝×3.6×106J＝1.62×105J，
电热水壶的实际功率为：P实＝＝＝810W，
所以实际电压：U实＝＝＝198V。
15．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），电流表示数为 A，通电1min电路中产生的热量为 J。
【答案】0.7；168。
【解析】
由图知R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光，
所以U＝UR＝UL＝4V，
由P＝UI可得通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，
由欧姆定律可得通过R的电流：IR＝＝＝0.2A，
由并联电路的电流特点可得电流表示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；
通电1min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。
16.（2019大庆模拟题）一台标有“5V 2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，正常丁作1min，产生的热量是 Jo工作一段时间后的风扇叶片黏有不少灰尘，这属于 现象。
【答案】15；静电（摩擦起电）。
【解析】工作时间t＝1min＝60s，
由P＝UI得，线圈中的电流：
I＝＝＝0.5A，
则线圈产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×1Ω×60s＝15J。
风扇的叶片在转动过程中与空气摩擦带上了电荷，可以吸引轻小物体，所以灰尘会附着在扇叶上，这属于静电（摩擦起电）现象。
17.（2019福建）如图电路，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动过程中，示数减小的电表是 （选填“A”“V1”或“V2”电路的总功率 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】V1；增大。
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
将滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动过程中，R1接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，
由I＝可知，电路中的电流变大，即电流表A的示数变大，
由U＝IR可知，R2两端的电压变大，即电压表V2的示数变大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R1两端的电压变小，即电压表V1的示数变小，
综上可知，示数减小的电表是V1；
电源电压不变，电路中的电流变大，由P＝UI可知，电路的总功率增大。
18．（2019苏州模拟题）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20Ω 2A”，L1的规格“10V 5W“，L2的规格“15V 15W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响。
（1）只闭合开关S，当滑动变阻器接人电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为 V。（2）闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1min整个电路产生的热量是 J。
【答案】（1）12；（2）1440。
【解析】（1）根据灯泡L1正常发光，可得流经灯泡的电流I1===0.5A，
灯泡L1正电阻R1===20Ω，
由图可知，只闭合开关S，灯泡L1与滑动变阻器串联，串联电路中电流处处相等，
即电路中的电流I=I1=0.5A，
由I=可得，电源电压U=IR总=0.5A×（4Ω+20Ω）=12V；
（2）由P=可得，
L2的电阻R2===15Ω，
闭合开关S、S1、S2，灯泡L2、滑动变阻器并联，灯泡L1被短路，滑动变阻器滑片置于中点，
根据并联电路的电阻特点可得，
总电阻=+，
则=+，
解得R并=6Ω，
通电1min整个电路产生的热量：
Q=W=UIt=t=×60s=1440J。
19.（2019沈阳模拟题）实验小组的同学设计了如图(a)所示的电路，已知电源电压不变，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图(b)所示的两条U-I图线。其中利用电压表和电流表的数据描绘出甲图线，利用电压表和电流表的数据描绘出乙图线。则定值电阻R2的阻值_____；R2消耗的最大功率。_____。
【答案】2Ω， 0.5W
【解析】（1）由电路图可知，电阻R、R1、R2串联，电压表V1测电阻R和R2两端的电压，电压表V2测电阻R2两端的电压，电流表测串联电路的电流。
由图b可知，乙图线表示电阻R2的I-U图像，根据欧姆定律I=UR可得，R2=U2I2=1.0V0.5A=2Ω
由串联电路中电压关系，得：
电源电压U=U1+IR1
将图中两组已知数据代入公式，得：
U=1.3V+0.2A×R1……..①
U=1.0V+0.5A×R1…….②
联立①②得：U=1.5V，R1=1Ω
（2）当滑动变阻器R连入电路阻值为0时，电压表V1的示数等于电压表V2的示数，此时R2两端电压最大，由图b可知U2=1V，所以
R2消耗的最大功率：P=U22R2=（1.0V）22Ω=0.5W
20.（2019兰州模拟题）如图所示的LED球泡灯，其发光效能相当于“220V，40W”的白炽灯。此LED灯正常工作时的电流为______A；正常工作100h，使用此LED球泡灯比白炽灯节约电能______ kW·h。
【答案】0.023；3.5
【解析】由图可知，LED球泡灯的功率为5W，额定电压为220V，由P＝UI可知LED球泡灯正常时电流：I＝＝≈0.023A；白炽灯功率比LED灯功率高△P=P2-P1=40W-5W=35W，正常工作10h，可节约的电能：W=△P×t=0.035kW×100h=3.5kW•h．
三、分析简答题（21小题6分、22小题4分，共10分）
21.（2020山东临沂模拟）家庭电路中有时会发生短路现象。例如，改装电路时不小心，使火线和零线直接连通造成短路；电线绝缘皮被刮破或烤焦，电线盒用电器使用年限长，绝缘皮破损或老化，也会使火线和零线直接连通或电器进水造成短路。
根据前面学过的知识可知，由于导线的电阻很小，短路时电路中的电流非常大，会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。
这是某物理课本中关于“安全用电”的一部分内容。阅读后,请你根据所学的物理知识解释:短路时“电路中的电流非常大”和“很容易造成火灾”的原因。
【答案】见解析。
【解析】根据I=U/R，因为短路时，火线与零线直接接通，电路中只有导线，导线的电阻很小，电源电压不变，所以电路中的电流非常大。再根据Q=I2Rt可知，在电阻R和通电时间t一定时，导线上的电流越大，产生的电热越多，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。
22.（2019贵阳模拟题）小明冬天取暖时发现：电暖器的电热丝热的发红，而与电热丝相连的导线却不怎么热．
（1）请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题；
（2）如图是小明进行实验探究的部分电路，A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油，金属丝电阻分别为RA、RB，RA＜RB．通电一段时间后，发现B烧瓶中温度计的示数大些．请用所学的知识解释此现象．
【答案】见解析。
【解析】（1）电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？
（2）如图，镍铬合金丝和铜丝串联，通过的电流和通电时间都相同，由焦耳定律Q=IR2t可知：此时电流产生的热量跟电阻成正比．因为镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻，所以电流通过镍铬合金丝产生的热量多，瓶中煤油吸收的热量也多．又由于A、B烧瓶中所装煤油的质量相等、初温也相同，因此B瓶中的煤油温度上升的快．
四、综合应用计算题（23题6分、24题6分、25题6分、26题6分，共24分）
23．（2020黑龙江龙东农垦森工）根据《电动自行车安全技术规范》，交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，电动机两端的电压恒为48V，通过的电流是6.25A，车轮与地面的总接触面积为200cm2．小明爸爸的质量是60kg，g取10N/kg。求本次骑行过程中：
（1）骑行所用时间。
（2）车对地面的压强。
（3）电动机的功率。
【答案】（1）骑行所用时间为0.5h；
（2）车对地面的压强为5×104Pa；
（3）电动机的功率为300W。
【解析】（1）由v＝得骑行时间：
t＝＝＝0.5h；
（2）小明爸爸和车的总质量：
m＝40kg+60kg＝100kg，
总重力：
G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，
车对地面的压力：
F＝G＝1000N，
受力面积S＝200cm2＝0.02m2，
对地面的压强：
p＝＝＝5×104Pa；
（3）电动机的功率：
P＝UI＝48V×6.25A＝300W。
24.（2020江苏连云港）连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题，某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座，其电路如图所示，定值电阻R1和R2为两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2 =550Ω，所加电源电压为220V。当S1闭合，S2接a时，电路发热的功率为22W。
(1)求R1的阻值；
(2)分别求出①S1断开、S2接a；②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。
(3)小明同学对此电路设计进行评估，发现该电路一直处于工作状态，不利于节能环保，建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足，请你指出所存在的不足。
【答案】(1)2200Ω；(2)17.6W，110W；(3)见解析
【解析】(1)当S1闭合，S2接a时，只有R1接入电路，R1的阻值
R1==2200Ω
(2)①S1断开、S2接a时，两个电阻串联，电路的发热功率
②S闭合，S2接b时，两个电阻并联，R1的发热功率
R2的发热功率
电路的发热功率P总=P1+P2=88W+22W=110W
(3) 当S1断开、S2接a时，电路消耗的功率为17.6W，该挡位电路消耗的功率与另一挡位22W相差不大，没有实际意义。建议根据需要改变R1和R2的阻值，使三个挡位电路的功率适当拉开差距。
25.（2020四川乐山市）如图所示，已知电源电压保持不变，灯泡L标有“6V 6W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响）。当断开S1，闭合S2、S3，此时灯泡刚好正常发光，电流表示数为2.5A．求：
(1)电源电压；
(2)电阻R1的阻值；
(3)只闭合开关S1，灯泡L的电功率。
【答案】(1)6V (2)4Ω (3)2.16W
【解析】(1)根据题意知道，当断开S1，闭合S2、S3，灯泡L与R1并联，此时小灯泡刚好正常发光，由并联电路特点知道，电源电压是U=UL额=6V；
(2)小灯泡正常发光时，此时通过灯泡的电流是
因为并联电路的干路电流等于各支路电流之和，所以通过R1的电流是
I1=I–IL=2.5A–1A=1.5A
所以，R1的阻值是
(3)小灯泡正常发光时，由知小灯泡的电阻是
只闭合开关S1，小灯泡L与R1串联
R总=R1+RL=4Ω+6Ω=10Ω
所以通过小灯泡L的电流是
由得
26.（2020新疆兵团）如图所示的电路中，电源电压为6 V，闭合开关S后，通过电阻R1的电流为1 A，通过电阻R2的电流为2 A。求：
(1)通过电流表的电流；
(2)电路的总电阻；
(3)整个电路在10 s内产生的热量。
【答案】(1) 3 A；(2) 2 Ω；(3) 180 J。
【解析】(1)两个电阻并联，电流表测量是并联电路干路的电流，其大小为
(2)电路的总电阻为
(3)整个电路在10s内产生的热量为
27.（2020四川自贡市）如图所示的电路中，电源电压为3V，R为阻值未知的定值电阻，小灯泡L的规格为“6V 3W”，闭合开关S后，电流表的示数为1.25A。（不考虑温度对小灯泡电阻的影响）求：
(1)小灯泡的电阻；
(2)小灯泡的实际功率；
(3)通电1min，电阻R产生的热量。
【答案】(1) 12Ω；(2)0.75W；(3)180J
【解析】由电路图可知，灯泡L与电阻R并联，电流表测干路中的电流。
(1)小灯泡的电阻
RL==12Ω
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等，灯泡两端的电压等于电源电压，小灯泡的实际功率
(3)通过灯泡的电流
IL==0.25A
通过R的电流
IR=I-IL=1.25A-0.25A=1A
通电1min，电阻R产生的热量
Q=W=UIRt=3V×1A×60s=180J
五、实验探究题（28题5分、29题4分、30题5分、31题8分，共22分）
28.（2020江苏连云港）在学习《电能表与电功》一节内容时，同学们完成教材上的活动“比较两个灯泡的亮暗”，小明选用标有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的灯泡L1和L2，连接电路如图所示。
(1)闭合开关后，发现两灯均不发光，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，故障的可能原因是______；
(2)排除故障后闭合开关，电压表V1的示数如图，此时的电压值为______V；
(3)此实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察______来比较，所用的研究方法为______；
(4)如果将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，较亮的灯泡是______。（选填“L1”或“L2”）
【答案】(1)L1断路 (2)2.4 (3) 灯泡的亮度 (4)转换法 (5) L1
【解析】(1)由图可知，两个灯泡串联，电压表V1测量灯泡L1两端的电压，电压表V2测量灯泡L2两端的电压，闭合开关后，发现两灯均不发光，可能电路中存在断路，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，可能L1断路。
(2)由图可知，电压表V1的量程是0~3V，分度值是0.02A，电压表的V1的示数是2.4V。
(3)实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察灯泡的亮度来比较，灯泡越亮，说明电流做功越快，用到转换法。
(4)灯泡L1的电阻
R1=≈8.3Ω
灯泡L2的电阻
R2=≈12.6Ω
R1＜R2
将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，两个灯泡两端的电压相等，由P=可知灯泡L1的功率较大，灯泡L1较亮。
29.（2020四川乐山市）小涛同学利用如图甲所示电路图测量额定电压为2.5V的小灯泡的功率。
(1)请按照图甲所示的电路图，用笔画线表示导线，在图乙中完成实物连接。要求：闭合开关后，当滑动变阻器滑片P向右移动时，电流表示数增大；
(2)调节滑动变阻器滑片P，当电压表示数为额定电压时，电流表示数如图丙所示，其读数为______A，则该小灯泡的额定功率为______W；
(3)小涛同学在调节滑动变阻器滑片P的过程中，绘制出电流表与电压表示数变化关系的图象如图所示。他将电压表换成一个这样相同的小灯泡，这两个小灯泡并联在电路中，当干路中的电流表示数为0.2A时，两个小灯泡的实际总功率为______W。
【答案】 (1) (2) 0.24 (3) 0.6 (4) 0.1
【解析】(1)由图甲可知，电压表并联在灯泡两端；灯泡的额定电压为2.5V，则电压表选择0～3V量程；灯泡与滑动变阻器串联，由于滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数增大，说明变阻器连入电路的阻值变小，因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路，实物电路如图所示：
(2)如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.24A，小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V0.24A=0.6W该小灯泡的额定功率为0.6W。
(3)由题知，两个相同的小灯泡并联，干路电流为0.2A，则通过每个小灯泡的电流为0.1A，由图像知，当小灯泡的电流为0.1A时，小灯泡两端的实际电压为0.5V，则两个小灯泡的实际总功率为
P总=U实I总=0.5V0.2A=0.1W。两个小灯泡的实际总功率为0.1W。
30.（2019贵州黔东南）小雷想知道小灯泡的亮暗程度与哪些因素有关。于是找来额定电流均小于0.6A，额定电压为2.5V的灯L1和额定电压为3.8V的灯L2，先后接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图1所示的电路进行探究：
（1）请用笔画线代替导线，根据图1所示电路图，将图2所示实物图连接完整。
（2）若小雷连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因是他把滑动变阻器的 （选填“AB”或“CD”）接线柱接入了电路。
（3）小雷排除故障后，按图1所示的电路继续进行实验：闭合开关，移动滑片P，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，记录和计算结果如下表：
次数
电压U/V
电流I/A
实际功率P/W
电阻R/Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.0
0.22
0.44
9.09
3
2.5
0.24
0.60
10.42
小雷注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。
结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越 （选填“大”或“小”）；
（4）用L2替换L1重复上面的实验时，需要改变 表的量程，结果发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似；
（5）有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确”，这种说法错误的原因是其忽略了 的影响。
【答案】（1）见下图（2）AB（3）大（4）电压（5）灯丝的电阻随温度升高而增大。
【解析】（1）电压表的负接线柱与灯泡的左接线柱相连，滑动变阻器的任意上方接线柱与电流表0.6的接线柱相连，如下图所示：
（2）闭合开关，灯L1几乎不发光→电路电流太小→电路电阻太大，并且移动滑动变阻器滑片，灯泡亮度不改变，滑动变阻器都接下面A、B两个接线柱。
（3）从实验1→实验2→实验3，灯泡越来越亮，灯泡实际功率越大；
（4）用L2替换L1重复上面的实验时，L2的额定电压是3.8V，需要改变电压表的量程；
（5）灯丝电阻受温度影响较大，灯泡在不同电压下，温度不同，灯丝中电阻不同，计算平均值代表灯丝电阻无意义，该同学忽略了温度对电阻的影响；
31.（2019山东省东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是 J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
【答案】（1）属于；（2）电流；电阻；（3）U形管液面高度；BD；
（4）2；400；（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。
【解析】（1）由图知U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器；
（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系；
（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。采用的是转换法；
A.探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；
B.用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；
C.研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；
D.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；
（4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；
右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J；
（5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。
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