(辅导班专用)九年级物理寒假讲义专题18 电功率（教师版）

这是一份(辅导班专用)九年级物理寒假讲义专题18 电功率（教师版），共34页。学案主要包含了知识梳理，电功率，测量小灯泡电功率，焦耳定律，计算出三种情况下小灯泡的电功率，整理器材，实验表格等内容，欢迎下载使用。

专题18 电功率（讲义）
一、知识梳理
一、电能与电功
1.电功：电流通过某段电路所做的功叫电功。
2．电流做功的实质：电流做功过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，也就消耗了多少电能。
3.电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
4．规定电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。
5．电功公式：（适用于所有电路）；
对于纯电阻电路可推导出：
（1）串联电路：；
（2）并联电路：；
（3）在任何情况下，在一定时间所做的总功。
6．电功单位：在国际单位制中，电功单位是焦耳（J）；常用单位还有度（kwh）， 1度=1千瓦时=1kWh=3.6×106J；“1度”的规定：1kw的用电器工作1h消耗的电能。
7．电功的测量
⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。
⑵电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”等字样，分别表示：电能表额定电压是220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。
⑶读数时：①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
二、电功率
1．电功率：电流在单位时间内所做的功。
2．电功率物理意义：表示电流做功快慢的物理量。
3．电功率公式：（适用于所有电路），推导公式：（适用于纯电阻电路）。
（1）串联电路中；
（2）并联电路中：；
（3）无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn。
4．电功率单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特（W），常用单位：千瓦（kW）。
5．额定功率
（1）某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示：普通照明，额定电压（用电器正常工作时的电压）220V，额定功率（用电器在额定电压下的功率）25W的灯泡。
（2）已知U额、P额，①可根据公式I额=P额/U额计算出该灯的额定电流；②可根据公式计算出该灯的电阻。
（3）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小：①当U实=U额时，P实=P额灯正常发光；②当U实＜U额 时，P实＜P额灯光暗淡；③当U实> U额时，P实>P额灯发光强烈。
（4）已知U额、P额、U实，可根据公式，由该式可知，当实际电压变为额定电压的1/n时，实际功率就变为额定功率的1/n2。
（5）灯L1“220V、100W”，灯L2“220V、25W”相比较而言，L1灯丝粗短，L2灯丝细长。
三、测量小灯泡电功率
（一）伏安法测量小灯泡的电功率
1.实验目的：学习用电压表和电流表测量小灯泡的额定功率和实际功率，并加以比较。
2.实验原理：要测量小灯泡的电功率，根据电功率公式，可以用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流。
3.实验器材：电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干。
4.设计并进行实验：
（1）按照图所示的电路图连接好实验电路，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处。

（2）检查电路连接无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使小灯泡两端的电压等于额定电压，记录电压表与电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。
（3）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压小于小灯泡的额定电压，记录电压表和电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。
（4）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，记录电压表与电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。
（5）整理好实验器材。
（6）用公式计算出小灯泡的额定功率和实际功率，记录在下表中。
实验序号
电压/V
电流/A
电功率/W
小灯泡亮度
1
2.5
0.31
0.78
正常
2
2.0
0.25
0.50
较暗
3
3.0
0.38
1.14
较亮
5.分析与论证
（1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的电功率越大，灯泡发光越亮。
（2）小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。
（3）小灯泡两端的实际电压只有在不高于额定电压时，才处于安全使用状态。
（4）小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。
6、实验结论
（1）当实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。
（2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际更率小于额定功率，小灯泡发光较暗。
（3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。
7、注意事项
（1）电源电压应高于灯泡的额定电压；滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流，滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多，这样会使滑动变阻器的调压效果明显。
（2）连接电路时，电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择，电流表的量程应根据灯泡的额定电流来选择，如果灯泡的额定电压或电流位置，则要采用试触的方法判断。
（3）连接电路时，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表。
（4）闭合开关前，要将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置，以防止电路中电流过大，其保护电路作用。
（5）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。
注意：伏安法测小灯泡电功率与伏安法测电阻阻值的异同。
相同点：①实验电路基本相同，可采用同一电路；②实验方法相同，都是伏安法；③测量的物理量相同，都测量电流I和电压U。
不同点：①实验原理不同，测小灯泡电功率的实验原理，测电阻阻值的实验原理是；②数据处理方式不同，测电阻阻值时需要多次测量，最后求平均值以减小实验误差，而测小灯泡电功率时也需要多次测量，但不能用来求平均值，而是寻找不同电压下的电功率有什么规律。
（二）实验中电路故障分析
故障
现象
故障原因
灯泡不亮
闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表有示数
①滑动变阻器接成定值电阻 ②电源电压太低
闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数
①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏
②接线柱接触不良 ③连接导线断裂
闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转
①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良
②电流表和电压表的位置互换了
电表问题
电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转
电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了
电流表与电压表的指针偏转角度很小
①电表的量程都选择过大 ②电源电压过低
电表的指针超过最大刻度
①量程选择过小 ②电路中出现短路
滑动变阻器问题
滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化
滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下”的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻
无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡的额定电压
电源电压过低
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数
灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置
四、焦耳定律
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
3.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
4.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
5.①电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；②电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
二、重点与难点
★重点一：电能及相关计算
1.电能：电能是表示电流做多少功的物理量。公式是W=UIt=Pt。电能的单位是“度”（功率为1000W的电器，在1小时的时间内所发出或消耗的电能量为1度），它的学名叫做千瓦时，符号是kW·h。
在物理学中，能量国际单位单位是焦耳，简称焦，符号是J。它们的关系是：1kW·h=3.6×106J。
2.电能的测量：电能表是测量电能的仪器。
电能表铭牌的意义：“220V”—表示电能表应该在220V的电路中使用；“10（20A）”—表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A（此处20A不是短时间内允许通过最大电流而是额定最大电流）；“50Hz”—表示它在50赫的交流电路中使用；“3000r/kW·h”—表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过3000转。
根据电能表转盘转动的转数进行计算：如果电能表标有“:3000r/kW·h”，当转盘转过n圈时，消耗的电能为W=nr/3000r×kW·h=n/3000×3.6×106J。
★重点二：测量小灯泡电功率
1.实验内容
【实验目的】测量小灯泡工作时的电功率。
【实验器材】小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。
【实验原理】根据公式P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式P＝UI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。
【实验步骤】一、按电路图连接好电路

二、闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。
三、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。
四、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。
五、计算出三种情况下小灯泡的电功率。
六、整理器材。
七、实验表格
实验次数
实验要求
发光情况
电流/A
电压/V
电功率/W
1
额定电压
正常发光



2
额定电压1.2倍
较亮



3
额定电压0.8倍
较暗



【实验结论】（1）不同电压下，小灯泡的功率不同；实际电压越大，小灯泡功率越大。（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。
2.考查内容
考查方向
解答思路
补充电路
以某一电器为起点，观察一周，先连主电器，后连测量电器，注意连线不能交叉
测量前变阻器的位置、目的
处于最大位置、为了保护电路
变阻器连接
一上一下
开关状态
断开状态
电路故障
电流表无示数，某处断路；电压表无示数，被测电器短路或电压表连线未接好
电流表、电压表反偏
正负极反接
影响小灯泡亮度的因素
由小灯泡实际功率决定，功率越大，亮度越高
确定划片移动方向和接入电阻大小
根据电阻与长度成正比接线
实际功率大小
根据公式：进行计算
分析图像求额定功率
根据额定电压确定电流，计算即得额定功率
分析图象不同电压下灯丝电阻值不同
原因是灯丝电阻随温度的变化而变化
★重点三：焦耳定律与计算
1.电流通过导体时会产生热量，这叫做电流的热效应。而电热器具是利用电流的热效应来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器具。电热器具的主要组成部分是电流的热效应发热体，发热体是电阻丝绕在绝缘材料上制成。
2.焦耳定律：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。
焦耳定律公式：。其中Q指热量，单位是焦耳(J)，I指电流，单位是安培(A)，R指电阻，单位是欧姆(Ω)，t指时间，单位是秒(s)，以上单位全部用国际单位制中的单位。
从焦耳定律公式可知，电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比。若电流做的功全部用来产生热量。即W=UIt。根据欧姆定律，有W=I²Rt。
需要说明的是是从欧姆定律推导出来的，只能在电流所做功将电能全部转化为热能的条件下才成立(纯电阻电路)。例如对电炉、电烙铁这类用电器，这两公式和焦耳定律才是等效的。
使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。
注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
3.在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。
在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
★难点一：电功率概念及其计算
1.电功率：指电流在单位时间内做的功，是一个表示电流做功快慢的物理量，用P来表示，单位是瓦特，简称瓦，用符号表示为W。
2.电功率公式：。该式为电功率的定义式，主要适用于已知电能W和时间t求功率的情况。
电功率公式：P=UI，主要适用于已知电压U和电流I求功率的情况。
电功率公式：，主要适用于纯电阻电路，多用于在串联电路中已知电流I和电阻R求功率的情况；，主要适用于纯电阻电路，多用于在并联电路中已知电压U和电阻R求功率的情况。
电功率公式：，主要适用于已知t、n和N求功率的情况。式中t为用电器单独工作的时间，n为用电器单独工作t时间内电能表转盘转过的转数，N为电能表铭牌上每消耗1千瓦时电能表转盘转过的转数。
3.串并联电路电功率
（1）由于串联电路电流相等，所以由P=UI得；由得。
总功率等于各功率之和，即。
额定功率与实际功率的比值等于额定电压与实际电压比值的平方，即。
（2）由于并联电路电压相等，所以由P=UI得；由，得。
总功率等于各功率之和，即。
三、考查方向
1.电功、电能与计算
典例一：（2020·山东聊城）下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息，小明家电能表的示数如图所示。把电饭煲接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是（　　）。
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
高挡
1800W
中挡
1200W
低挡
500W

A. 电饭煲是利用电流的热效应工作的；
B. 电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小；
C. 电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能是1.08×104J；
D. 若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，电能表示数将变成7328.6kW·h
【答案】D。
【解析】A．电饭煲是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故A正确，不符合题意；
B．由R=可知，电压不变，P越大，R越小，中挡时的电功率大于低挡时的功率，电压不变，所以在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小，故B正确，不符合题意；
C．电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能：W=Pt=1800W×10×60s=1.08×104J，
故C正确，不符合题意；
D．若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，消耗的电能：
W=Pt=1.8kW×h=0.3kW·h
电能表示数将变成：7325.6kW·h+0.3kW·h=7325.9kW·h；故D错误，符合题意。
故选D。
典例二：（2020·岳阳）如右图所示是某小灯泡的电流—电压图像，小灯泡的额定电压为6V。小灯泡正常发光时，灯丝的电阻是 Ω，若将小灯泡与R=10Ω的定值电阻并联接入某电路，干路的总电流为0.5A，通电10s，电阻R消耗的电能为 J。

【答案】20、9 。
【解析】依据图片可知，当电压为6V时，通过灯泡的电流为0.3A，灯泡的电阻；，当灯泡接入3V的电源时，通过灯泡的电流为0.2A，通过定值电阻R的电流，干路的电流I=I1+I2=0.2A+0.3A=0.5A，符合题意；故电阻消耗的电能，即电流所做的功W=UIt=3V×0.3A×10s=9J 。
故答案为：20、9 。
典例三：（2020·重庆）灯泡L标有“6V"字样,为探究其工作时的特点，小刚利用图6甲所示的电路进行实验,其中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”。闭合开关后，将变动变阻器的滑片P从a端向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止。图6乙是用获得的实验数据作出的U-1图像，下列判断正确的是( )。
A.闭合开关，在移动滑片P的过程中，灯L的最小电阻为10Ω；
B.变阳器的滑片P移到b端时，灯1.正常发的额定功率为3.6W；
C.灯L与5Ω的定值电阻R1,并联接人电压为6V电路，电路的总功率为7.2W；
D.灯L与10Ω的定值电阻R2串联接人电压为9V的电路,R2每秒消耗电能为2.5J

【答案】D。
【解析】A选项，当U=1V，I=0.2A时，灯的电阻最小：
，A错误；
B选项，当滑片滑到b端时，由于不知道电源电压为多少，所以不能确定灯是否会正常发光，B错误；
C选项，并联电路电压相等，所以灯和R2的电压都为6V，
由乙图得，，，，
，C错误；
D选项，；
由乙图可知，当灯泡电压等于4V时刚好符合条件：，
,D正确。
典例四：（2020·湘潭）如图是小明家电能表的表盘。小明将家中所有其他用电器关闭，只让暖风机单独工作，观察到1min内电能表指示灯闪烁了32次。暖风机在这1min内消耗的电能为　 　kW•h．它的实际功率是　 　W。

【答案】0.02；1200。
【解析】1600imp/（kW•h）表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，
指示灯闪烁32次，则该用电器消耗的电能：W＝kW•h＝0.02kW•h，
暖风机的实际电功率：P＝＝＝1.2kW＝1200W。
故答案为：0.02；1200。
典例五：(2020·南通)电吹风简化电路如图，旋转扇形开关S，实现断开､冷风热风的转换，已知吹冷风时的功率为100W，R=48.4Ω，若家中只有电吹风工作，她用冷风､热风挡交替使用5mim，标有“1200imp/kW･h”的电能表指示灯闪烁90次，则电吹风消耗_____J的电能，使用热风挡的时间为_____ min｡

【答案】(1)液化；(2)放；(3)虚；(4)2.7×105 ；(5)4。
【解析】(1)空气中的热的水蒸气遇到冷的镜面液化为液态的小水滴附着在镜面上形成雾，此过程放热。
平面镜成的像是反射光线的反向延长线会聚于一点形成的，所以，擦干镜子后，小丽看到镜子中自己等大的虚像｡
(2)根据题意知道，电路消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次，工作指示灯闪烁了90次消耗的电能
由知道，电热丝的功率
即吹热风时的功率P热=100W+1000W=1100W
设热风档时间为t1 ，则冷风档时间为t2 =300s-t1
由 知道，P热 t1 +P冷 （300s-t1）=2.7×105 J
解得使用热风档时间t1=240s=4min。
2.电功率及其计算
典例六：（2020·山东滨州）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“”的字样，滑动变阻器R的最大阻值为，为定值电阻。当S闭合，、断开，滑片P由b端向a端滑动，使其连入电路的电阻是最大阻值的三分之一时，小灯泡恰好正常发光。当滑片位置保持不变，开关都闭合时，电流表的示数变化了。不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　　）。

A. 电源电压是；
B. 小灯泡正常发光，整个电路消耗的电能是；
C. 的阻值为；
D. 当滑片位置保持不变，开关都闭合时，电路消耗总功率是
【答案】ABD。
【解析】小灯泡正常工作的电流：IL==0.5A
灯泡的电阻：RL==24Ω
A．当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器滑片P从b端向a端滑过三分之一时，灯泡与变阻器的电阻串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，所以，电路中的电流：I=IL=0.5A
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电源的电压：
U=I(RL+R)=0.5A×(24Ω+×36Ω)=18V
故A正确；
B．小灯泡正常发光10s，整个电路消耗的电能：W=UIt=18V×0.5A×10s=90J
故B正确；
CD．当滑片位置保持不变，开关都闭合时，电阻R0和变阻器并联，电流表测量干路中的电流，由串并联电阻的规律可知总电阻变小，干路中的电流变大，所以干路中的电流为
I干=I+2A=0.5A+2A=2.5A
电路的总电阻：R总=7.2Ω，，
R0=18Ω；电路消耗的总功率：P=UI=18V×2.5A=45W。
故C错误，D正确。故选ABD。
典例七：（2020·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。故选B。
典例八：（2020·四川凉山）如图所示，把分别标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲乙两个小灯泡串联接入电路，闭合开关后，其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡发光较暗，不考虑温度对灯丝电阻的影响，则以下说法正确的是（　　）。

A．甲灯的电阻大于乙灯的电阻；
B．整个电路此时消耗的总功率是4.5W；
C．1秒内甲灯消耗的电能是3J；
D．甲灯两端的电压为6V
【答案】B。
【解析】A．由P＝UI＝可得，两灯泡的电阻分别为R甲＝＝＝6Ω、R乙＝＝＝12Ω，则R甲＜R乙，故A错误；
B．两灯泡的额定电流分别为I甲＝＝＝1A、I乙＝＝＝0.5A，
因串联电路中各处的电流相等，且一个灯泡正常发光，另一个灯泡较暗，
所以，电路中的电流I＝I2＝0.5A，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，整个电路此时消耗的总功率P＝I2（R甲+R乙）＝（0.5A）2×（6Ω+12Ω）＝4.5W，故B正确；
C.1秒内甲灯消耗的电能W甲＝I2R甲t＝（0.5A）2×6Ω×1s＝1.5J，故C错误；
D．甲灯两端的电压U甲′＝IR甲＝0.5A×6Ω＝3V，故D错误。故选：B。
典例九：（2020·湘潭）如图所示，“2.5V 0.3A“和“3.8V 0.3A”的两只小灯泡　 　（选填“串联”或“并联”）在电路中，闭合开关后，观察到“3.8V”的小灯泡比“2.5V”的小灯泡亮，说明“3.8V”小灯泡的实际功率比“2.5V”小灯泡的实际功率　 　（选填“大”或“小”）。

【答案】串联；大。
【解析】如图所示，“2.5V 0.3A“和“3.8V 0.3A”的两只小灯泡逐个依次连接，即两灯泡串联在电路中；
闭合开关后，观察到“3.8V”的小灯泡比“2.5V”的小灯泡亮，因灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，则说明“3.8V”小灯泡的实际功率比“2.5V”小灯泡的实际功率大。
故答案为：串联；大。
典例十：（2019·苏州）额定电压均为6V的甲、乙两灯，I-U图线如图所示。下列说法正确的是（ ）。

A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小；
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4：1；
C.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为3：2；
D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1：3
【答案】D。
【解析】A．由甲、乙曲线图可知，灯泡的电阻随电压的增大而增大。故A错误；
B．由于甲、乙两灯的额定电压均为6V，由图象可知：I甲额=0.6A，I乙额=0.3A，
则：====，故B错误；
C、甲、乙两灯并联在2V的电源两端时，由图象可知：I甲=0.3A，I乙=0.2A，根据I=可得电阻之比；====，故C错误；
D．把甲、乙两灯串联接在8V的电源上时，通过它们的电流相等，且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和，由图象可知，当电路中的电流为0.3A，甲灯的实际电压为2V，乙灯的实际电压为6V时满足电源电压为8V，所以实际功率之比：P甲：P乙=U甲I：U乙I=2V：6V=1：3，故D正确。故选D。
3.焦耳定律与电器铭牌相关计算
典例十一：（2020·东莞）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）。
A．电视机 B．电脑 C．电风扇 D．电饭煲
【答案】D。
【解析】A．电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；
B．电脑主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；
C．电风扇是利用其内部的电动机进行工作的，电动机的工作原理是磁场对通电导线有力的作用，不是利用电流的热效应，故C不符合题意。
D．电饭煲是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。故选：D。
典例十二：（2020·广东）如图所示为“探究电流通过导体产生的热量跟______的关系”的实验装置。实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫______（选填“控制变量”或“转换”）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的______（选填 “多”或“少”）。

【答案】(1)电阻；(2)转换；(3)少。
【解析】由图知，两电阻的阻值不同，串联于电路中，通过两电阻的电流相等，通过时间相等，故探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。
在实验中无法直接测量电流通过导体产生热量，通过U形管内液面高度差的大小来判断电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫做转换法。
通电一段时间后，左侧的电阻小于右侧的电阻，通过两电阻的电流相等，由焦耳定律知，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的少。
典例十三：（2020·湘西）如图为电吹风的内部结构示意图和电路原理图。其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关O接在C、D位置时，电吹风处于关停状态。已知电吹风冷风档的额定功率为44W，电吹风热风档的额定功率为484W。额定电压均为220V。当电吹风处于正常工作状态时，求：

（1）电吹风吹冷风时，电路中的电流是多大？
（2）电吹风吹热风时，电路中每小时耗电是多少度（1度＝1kW•h）？
（3）电吹风电热丝的电阻是多大？
【解析】（1）由题意知，冷风功率P冷＝44W，
由公式P＝UI可知，此时电路中的电流为：I冷＝＝＝0.2A；
（2）电吹风吹热风时，其电功率为P热＝484W＝0.484kW，
则电路中每小时消耗的电能：W＝P热t＝0.484kW×1h＝0.484kW•h＝0.484度；
（3）当选择开关与A、B接触时，电动机与电热丝并联，电吹风处于热风档，热风档的功率等于电动机与电热丝的功率之和，
所以电热丝消耗的功率为：P电热丝＝P热﹣P电动机＝484W﹣44W＝440W，
由P＝可得，电吹风电热丝的电阻为：R＝＝＝110Ω。
答：（1）电吹风吹冷风时，电路中的电流是0.2A；（2）电吹风吹热风时，电路中每小时耗电是0.484度；（3）电吹风电热丝的电阻是110Ω。
典例十四：（2020·营口）为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒柜内，通过对水加热，达到设定压强和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行消毒处理。某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表，某次消毒，将满箱温度是20℃的水加热到工作温度，需正常工作50min。[，]
求：
电源

额定功率

水箱容积

工作温度
120℃
额定压强

（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？
（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？
（3）该消毒柜的电加热效率是多少？
【解析】(1)水的质量：
水吸收的热量：

(2)消毒柜消耗的电能：
(3)该消毒柜的电加热效率：。
答：(1)水箱中水吸收的热量是；(2)消毒一次，消毒柜消耗的电能是；(3)该消毒柜的电加热效率是84%。
4.测量小灯泡电功率
典例十五：（2020·镇江）小华用图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）

(1)图1是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①____；②____｡
(2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图1中导线____（选填“①”､“②”或“③”）发生了____ （填写故障名称）
(3)小华进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示，则根据记录的数据和图像可知∶
①小灯泡的额定功率为____W｡
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为____
A.5Ω 2A B.10Ω 2A C.20Ω 1A D.30Ω 1A
(4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则他画出的U-I图像应为图3中的虚线____（选填“①”､“②”或“③”），你选择的依据是____｡
【答案】(1)①开关未断开；(2)②滑动变阻器滑片未移至阻值最大端左端；(3)①；(4)断路；(5)①0.75；(6)②D；(7)①；(8)“小灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等”。
【解析】(1)连接电路时为了保护电路，开关应断开，滑动变阻器滑片要滑到阻值最大处，所以图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①开关未断开；②滑动变阻器滑片未移至最左端（阻值最大处）。
(2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图1中导线①发生了断路。
(3)根据记录的数据和图像可知∶①当小灯泡两端的电压为额定电压2.5V时，通过小灯泡的电流为0.3A，所以小灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
②当小灯泡两端的电压为0.5V时，电流为0.1A，所以此时滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U灯=3V-0.5V=2.5V
此时滑动变阻器的阻值为R===25Ω
所以实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为D.30Ω 1A。
(4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则他画出的U-I图像应为图3中的虚线①，选择的依据是“小灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等”。
典例十六：（2020·沈阳）安安和康康在“测量小灯泡的电功率”实验中，所选小灯泡的额定电压为。

(1)图甲是测量小灯泡的电功率的电路图。在检查仪器时，康康发现电流表的指针位置如图乙所示，老师提示他电流表没有损坏，他稍作思考，判断出现问题的原因是电流表______；
(2)纠正问题后，他连接的电路如图所示，他将滑片P移到______（选填“A”或“B”）端后，闭合开关开始实验。在移动滑片P位置时他发现灯泡亮度、电流表的示数均发生变化，只有电压表的指针一直指在一个较大的示数不发生改变。检查电路连接后，他发现有一根导线连接出现了错误，请你在这根错误的导线上打“×”，再用笔画线代替导线在图中改正过来（导线不允许交叉）______；

(3)纠正错误后，他重新开始实验，移动滑片P直到电压表示数为，此时电流表示数如图所示，则小灯泡的额定功率为______W；

(4)安安的电流表坏了，老师给她一个已知阻值的定值电阻、若干开关和导线，安安重新设计了电路如图所示，并正确测出小灯泡的额定功率。具体实验步骤如下：闭合开关S、，断开，调节滑片P使电压表读数为，此时小灯泡正常发光；不改变滑动变阻器滑片P的位置，闭合开关S、，断开，记录电压表此时读数为U。请用、、U写出小灯泡额定功率的表达式：______。

【答案】(1)没有调零；(2)A；(3)如图或如图；(4)0.65；(5)。
【解析】(1)从图乙可以看到，指针往左偏了，电流表没有电流流过，也没有损坏，那问题应该是电流表没有调零。
(2)滑动变阻器接入电路时，为了防止电路的电流太大，电阻值应该调到最大，所以从图中可以看到，电流从B端流入，D端流出，那么滑片P应该移到A端。
从图中可以看到，电压表测的是变阻器和灯泡的电压之和，可以在电压表负接线柱和电流表负接线柱的接线去掉，改为电压表负接线柱与灯泡左端相连接；也可以改为电压表负接线柱与变阻器B端相连；这两种修改都可以让电压表只测量灯泡的电压，如下图所示。

(3)从图中可以看到，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，它的读数是0.26A，根据可知，小灯泡的额定功率
(4)由题意可知，不改变滑动变阻器滑片P的位置，电路中的电流大小不变，闭合开关S、，断开，电压表测的是灯泡两端的电压，闭合开关S、，断开，电压表测的是灯泡和定值电阻的电压之和，那么定值电阻的电压是
根据欧姆定律可知，电路中电流大小
那么小灯泡的额定功率
小灯泡的额定功率是。
5.极值的计算
典例十七：（2020·四川南充）如图甲所示滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电流表和电压表示数变化的规律如图乙所示。则以下说法正确的是（　　）。

A．R0的阻值为10Ω；
B．滑动变阻器的最大阻值为60Ω；
C．电源电压为8V ；
D．滑片在滑动的过程中，滑动变阻器的最大功率为0.9W
【答案】AD。
【解析】如图甲所示，R0与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压；
（1）当滑片位于b端时，R0与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压，此时电路中的电流最小，
由图乙可知，电路中的电流I小＝0.1A，UR＝5V，
由I＝可得，滑动变阻器的最大阻值：R＝＝＝50Ω，故B错误；
（2）R0与R串联，则根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和，结合欧姆定律可得：
电源的电压：U＝I小（R0+R）＝0.1A×（R0+50Ω），
当滑片位于a端时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流I大＝0.6A，
则根据欧姆定律可得：电源的电压：
U＝I大R0＝0.6A×R0，因电源的电压不变，
所以，0.1A×（R0+50Ω）＝0.6A×R0，解得：R0＝10Ω，故A正确；
电源的电压U＝I大R0＝0.6A×10Ω＝6V，故C错误；
（3）电路中的电流：I＝，
滑动变阻器R的电功率：
P＝I2R＝（ ）2R＝＝＝＝，
所以，当R＝R1＝10Ω时，滑动变阻器R的功率最大，则P大＝＝＝0.9W，故D正确。故选：AD。
典例十八：（2020·自贡）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。故选D。
典例十九：（2020·长沙）实验小组设计了如图所示的电路，已知电源电压不变，灯泡L标有“2.5V 0.3A字样，其阻值会随温度变化，将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3V，R1的功率为P1；只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2；闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A，已知P1：P2＝1：4。
（1）灯泡L的额定功率为　 　W；
（2）滑动变阻器的最大阻值为　 　Ω；
（3）在有电流通过灯泡L的情况下，灯泡的最小功率与最大功率之比为　 　。

【答案】（1）0.75；（2）20；（3）1：20。
【解析】（1）灯泡L的额定功率为：PL额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（2）将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3V，R1的功率为P1，如图甲，
只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2，如图乙，
闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A，如图丙，

因为P1：P2＝1：4，P1：P2＝（I甲）2R1：（I乙）2R1＝1：4，
所以甲乙两图中电流之比为：I甲：I乙＝1：2，
又因为I乙＝0.3A，所以I甲＝0.15A，
所以滑动变阻器最大阻值为：R2甲＝＝＝20Ω。
在丙电路中，滑动变阻器接入电路的电阻为：R2丙＝＝＝15Ω，
所以电源电压为：U＝3V+I丙R1，
由于乙电路电流为0.3A，所以灯泡正常发光，电压为2.5V，
所以电源电压为：U＝2.5V+I乙R1，
所以，3V+I丙R1＝2.5V+I乙R1，
3V+0.2A×R1＝2.5V+0.3A×R1，
解得，U＝4V，R1＝5Ω。
（3）在只闭合S1时，灯泡才有电流通过，即甲乙两个电路，
甲电路滑动变阻器电阻最大，电路电流最小，灯泡的功率最小，
此时滑动变阻器的电压为U2甲＝3V，R1两端电压为U1甲＝I甲R1＝0.15A×5Ω＝0.75V，
所以灯泡两端电压为：UL甲＝U﹣U1甲﹣U2甲＝4V﹣3V﹣0.75V＝0.25V，
灯泡的最小功率为：PL小＝UL甲I甲＝0.25V×0.15A＝0.0375W，
乙电路滑动变阻器接入电路阻值为零，电路电流最大，最大电流是0.3A，灯泡正常发光，灯泡的功率最大为：PL大＝PL额＝0.75W，
所以，灯泡的最小功率与最大功率之比PL小：PL大＝0.0375w：0.75w＝1：20。
故答案为：（1）0.75；（2）20；（3）1：20。
典例二十：（2020·南通）如图，电源电压为12V，灯泡L的规格为“6V　3W”，滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”，，电流表量程为。将开关S闭合，S1､S2断开，调节变阻器使灯泡正常发光｡
(1)求灯泡正常发光时的电阻；
(2)求滑动变阻器10s内消耗的电能；
(3)将开关S、S1、S2都闭合，移动滑片P且电路安全，求R1与R2功率之比的最大值。

【解析】(1)由灯泡的铭牌可知灯泡正常发光时的电阻
(2)将开关S闭合，S1､S2断开时，滑动变阻器R1和灯泡L串联，此时灯泡正常发光；滑动变阻器R1中的电流和灯泡L的电流相等
滑动变阻器R1的两端电压
滑动变阻器10s内消耗的电能
(3)当开关S、S1、S2都闭合时，灯泡L被短路，此时为定值电阻R2和滑动变阻器R1并联；R2的电流和电压不会发生变化，所以R2的功率为定值；滑动变阻器R1的电压为定值，当R1的电流最大时，R1的功率达到最大值，此时R1与R2功率之比最大。R2的电流

电流表测量的是干路电流，由电流表的量程可知滑动变阻器R1的最大电流

R1与R2功率之比的最大值
答：(1)灯泡正常发光时的电阻为；(2)滑动变阻器10s内消耗的电能为；(3)将开关S、S1、S2都闭合，移动滑片P且电路安全，R1与R2功率之比的最大值为。