2024年安徽中考物理
九年级物理 电功和电功率 专题讲解
专题热度 ★★★★☆
命题热点 (1)电能和电功 (2)电功率 (3)测量小灯泡电功率 (4)焦耳定律
热门方法 控制变量法、伏安法、转换法
热点题型 选择题、填空题、实验题、计算题
热点1 电能和电功
名师点拨 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：W=UIt=Pt（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=1kW·h=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。
【例1】（2023秋 商南县校级期末）如图所示，导体、是由同种材料制成的，和等长，但比的横截面积大，当开关闭合后，在相同时间内，下列说法正确的是
A．电流通过、所做的功是
B．电流通过、所做的功是
C．电流通过、所做的功是
D．无法比较电流通过、时做功的大小
【答案】
【分析】（1）导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积、温度有关，在其他条件相同时，导体的横截面积越大，其电阻越小；
（2）两电阻串联时通过它们的电流相等，根据可知，相同时间内电阻大的导体电流做的功较多。
【解答】解：由题知，导体、的材料、长度相同，但比的横截面积大，
由导体电阻的影响因素知，导体的电阻小于导体的电阻，
图中导体与串联，因串联电路中各处的电流相等，
由可知，相同时间内，的电阻大，电流做的功较多，即。
故选：。
【例2】（2023秋 绿园区期末）规格都是“，”的一台电冰箱、一台电脑和一只电烙铁，分别正常工作相同时间，消耗的电能
A．电冰箱最多 B．电脑最多 C．电烙铁最多 D．一样多
【答案】
【分析】三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率）、通电时间相同，根据可知消耗电能的多少。
【解答】解：三个用电器正常工作，实际功率等于额定功率，即相等；又因为工作时间相等，则由可知，三种用电器消耗的电能一样多。
故选：。
【例3】（2023秋 芝罘区期中）现代社会生活和生产处处离不开电，用电实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是
A．电功和电能单位相同，是同一个物理量
B．发电站把电能转化为其它形式的能
C．电流做功多少与电流、电阻和通电时间有关
D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能
【答案】
【分析】电流做功的过程就是电能转化为其它形式能量的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能量，所以电能和电功的单位都是焦耳。
【解答】解：．电功和电能单位相同，电能是使用电做功的能力，电功是指电流做的功，它们不是同一个物理量，故错误；
．发电站是把其它形式的能转化为电能，故错误；
．结合可知电流做功多少与电压、电流和通电时间有关，故错误；
．电能转化为其它形式的能的过程就是电流做功的过程，所以电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能，故正确。
故选：。
【例4】（2022秋 青岛期末）关于电功，下列说法不正确的是
A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能
B．电流做功的过程就是消耗电能的过程
C．用电能表可以测量电流做功的多少
D．电流越大，电流做功就一定越多
【答案】
【分析】（1）电流流过导体时电流做功。电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能转化为多少其它的能。
（2）电能表是用来测量电流做功的多少的仪器。
（3）电功的公式。
【解答】解：
、根据能量守恒定律可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故正确；
、电流做功的过程，就是消耗电能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故正确；
、电能表是用来测量电流做功的多少的仪器，可以直接用电能表测量电流做功的多少，故正确；
、由可知，电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关，电流越大，电流做功不一定越多，故错误。
故选：。
【例5】（2023 白云区二模）“磁悬浮电灯”如图所示，该灯泡内部没有电池，灯泡本身没有导线与接在家庭电路的底座接通，但能够发光。当灯泡发光并“悬浮”静止时，关于这个“磁悬浮电灯”的说法中，正确的是
A．灯泡发光，不需要消耗能量
B．灯泡不掉下来，是它受到的浮力等于重力
C．灯泡受到竖直向上的磁场力大于它受到的重力
D．灯泡发光所需要的能量一定需要通过某种方式获取
【答案】
【分析】（1）灯泡发光一定时其它形式的能转化为光能。
（2）灯泡悬浮时一定受到平衡力的作用。
（3）灯泡“悬浮”静止时，受到的磁力等于它自身的重力。
（4）灯泡发光所需要的能量一定需要通过某种方式获取。
【解答】解：、根据能量转化和守恒定律，灯泡发光一定是将其它形式能量转为光能，故错误，正确；
、灯泡在竖直方向上受到两个力的作用：重力和磁力，处于静止状态，这两个力一定是一对平衡力，大小相等、方向相反，故错误。
故选：。
热点2 电功率
名师点拨 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）。
【例6】（2023秋 长春期末）将“6V，3W”的灯泡L1和“6V，6W”的灯泡L2接入电路中，不考虑温度对灯丝电阻的影响。下列说法正确的是（ ）
A．两灯并联工作时，总电阻为18Ω
B．两灯串联工作时，当电流为0.5A时，电源电压为9V
C．并联接到电压是6V电路的两端，两灯均不能正常发光
D．串联接到电压是12V电路的两端，两灯均能正常发光
【答案】B
【分析】根据P＝UI＝分别求出两灯泡的电阻；
（1）根据并联电路的电阻特点求出两灯并联时的总电阻；
（2）根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电源电压；
（3）根据并联电路的电压特点求出两灯两端的电压，与灯泡的额定电压比较，进而判断两灯能否正常发光；
（4）根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出两灯串联时电路中的电流，根据欧姆定律求出两灯两端的电压，与额定电压进行比较，进而判断两灯能否正常发光。
【解答】解：由P＝UI＝可知，两灯泡的电阻：R1＝＝＝12Ω，R2＝＝＝6Ω；
A、电阻的并联实质是增大了导体的横截面积，所以并联电路的总电阻比任何一个分电阻都小，即两灯并联工作时的总电阻应小于6Ω，故A错误；
B、由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝IR总＝0.5A×（12Ω+6Ω）＝9V，故B正确；
C、由并联电路的电压特点可知，两灯两端的电压均等于电源电压6V，此时两灯两端的实际电压均等于额定电压，因此两灯均能正常发光，故C错误；
D、由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，两灯串联时电路中的电流：I'＝＝＝A，
则两灯两端的电压分别为：U1＝I'R1＝A×12Ω＝8V，U2＝I'R2＝A×6Ω＝4V，此时两灯两端电压均不等于额定电压，因此两灯均不能正常发光，故D错误。
故选：B。
【例7】（2023秋 长春期末）小明将电热水壶单独接入家庭电路，正常工作3min的过程中，电能表转盘转了150转，电能表上标有“220V，10（20）A，50Hz，3000r/kW h”，则下列说法正确的是（ ）
A．电热水壶的电功率为1000W
B．3min内电热水壶消耗了0.05J的电能
C．功率为2000W的微波炉不能和该电热水壶同时工作
D．电能表应安装在家庭电路的总开关和保险装置之间
【答案】A
【分析】AB、由电能表铭牌可知，电路中每消耗1kW h的电能，电能表转盘转过3000转，根据电能表转盘转过的圈数可以求出用电器消耗的电能，然后由电功率公式求出用电器的功率；
C、根据P＝UI得出电路中允许接入的用电器的最大总功率，分析得出微波炉能否和该电热水壶同时工作；
D、电能表应安装在家庭电路的总开关之前。
【解答】解：
AB、电热水壶消耗的电能为：W＝kW h＝0.05kW h＝1.8×105J；
实际功率：P＝＝＝1kW＝1000W，故A正确、B错误；
C、电路中允许接入的用电器的最大总功率P′＝UI＝220V×20A＝4400W，
还能接入的用电器的功率P″＝4400W﹣1000W＝3300W＞2000W，故功率为2000W的微波炉能和该电热水壶同时工作，故C错误；
D、电能表应安装在家庭电路的总开关之前，故D错误。
故选：A。
【例8】（2023秋 齐齐哈尔期末）一定值电阻两端的电压从3V增大到6V时，通过定值电阻的电流变化了0.3A，则定值电阻的电功率变化的数值是（ ）
A．0.9W B．1.8W C．1.6W D．2.7W
【答案】D
【分析】定值电阻的阻值不变，根据欧姆定律表示出其两端的电压从3V升高到6V时通过电流的变化量即可求出定值电阻的阻值，根据P＝UI＝求出该电阻的电功率的变化量。
【解答】解：因定值电阻的阻值不变，
所以，定值电阻两端的电压从3V升高到6V时，通过该电阻电流的变化量：
ΔI＝﹣＝＝＝＝0.3A，
解得：R＝10Ω，
则该电阻的电功率的变化量：
ΔP＝﹣＝﹣＝2.7W。
故选：D。
【例9】（2023秋 松北区期末）如图所示，电源电压恒为4.5V，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～3V”，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样，滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。闭合开关S，在保证电路安全的情况下，移动滑片P的过程中，下列正确的是（ ）
A．电流表的最大示数为0.6A
B．灯泡正常发光时电压表示数为2V
C．变阻器连入电路的最小阻值为2Ω
D．电路消耗的最大功率为2.25W
【答案】D
【分析】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）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P＝UI求出灯泡的额定电流，然后结合电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流确定电路中的最大电流，即电流表的最大示数；
（2）灯泡正常发光时，灯泡两端的实际电压等于灯泡的额定电压；
（3）根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电路中的最小电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值；
（4）根据P＝UI求出该电路的最大功率。
【解答】解：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。
A、根据P＝UI可得，灯的额定电流：IL额＝＝＝0.5A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流（即电流表的最大示数）为Imax＝IL额＝0.5A，故A错误；
B、已知灯泡的额定电压为2.5V，所以灯泡正常发光时灯泡两端电压为2.5V，即此时电压表示数为2.5V，故B错误；
C、由I＝可得，灯泡的电阻：RL＝＝＝5Ω，
电流最大时，电路中的总电阻：R＝＝＝9Ω，
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＝R﹣RL＝9Ω﹣5Ω＝4Ω，故C错误；
D、电路消耗的最大功率：Pmax＝UImax＝4.5V×0.5A＝2.25W，故D正确。
故选：D。
【例10】（2023秋 深圳期末）如图所示，小林设计了一个加热装置电路。已知电源电压为220V，电阻丝R1＝110Ω（电阻丝阻值不改变）。当开关S1断开、S2接b时，整个电路的发热功率为550W。下列有关说法中错误的是（ ）
A．电阻丝R2的阻值为88Ω
B．利用该加热装置能够实现高温、中温和低温三挡加热
C．当开关S1断开、S2接a时，加热装置处于低温挡
D．当电路接高温挡时，整个电路的发热功率为550W
【答案】D
【分析】（1）由电路图可知，当开关S1断开、S2接b时电路为R2的简单电路，当开关S1闭合、S2接b时R1与R2并联，当开关S1断开、S2接a时R1与R2串联，根据电阻的串联特点和电阻的并联特点比较总电阻关系，电源的电压一定时，根据P＝UI＝可知，电路的总电阻最小时，总功率最大，加热装置处于高温挡，反之处于低温挡。只有一个电阻R2工作时是中温挡；
（2）当开关S1断开、S2接b时，电路发热功率为550W，根据P＝求出R2的阻值；
（3）当开关S1断开、S2接a时，加热装置处于低温挡；
（4）当开关S1闭合、S2接b时，R1与R2并联，加热装置处于高温挡，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响和P＝结合并联电路的电压特点求出发热功率；
【解答】解：ABC、由电路图可知，当开关S1断开、S2接b时电路为R2的简单电路，当开关S1闭合、S2接b时R1与R2并联，当开关S1断开、S2接a时R1与R2串联，
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，
所以，当开关S1闭合、S2接b时电路的总电阻最小，当开关S1断开、S2接a时电路的总电阻最大，
电源的电压一定时，由P＝UI＝可知，当开关S1闭合、S2接b时，电路的总功率最大，加热装置处于高温挡；
同理可知，当开关S1断开、S2接a时，加热装置处于低温挡，故C正确；
则当开关S1断开，S2接b时，加热装置处于中温挡；所以该加热装置能实现高温、中温、低温三挡加热故B正确；
当开关S1断开、S2接b时，电路发热功率为550W，
则R2的阻值：R2＝R＝＝88Ω，故A正确；
D、当开关S1闭合、S2接b时，R1与R2并联，加热装置处于高温挡，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且各支路两端的电压相等，
所以，发热功率：P高＝P1+P2＝P1+P中＝+P中＝+550W＝990W，故D 错误。
故选：D。
热点3 测量小灯泡的电功率
名师点拨 1.伏安法测小灯泡的功率 （1）实验原理： （2）实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。 （3）实验电路图 （4）实验步骤： ①按电路图连接实物。 ②检查无误后，闭合开关。移动滑片，使小灯泡在额定电压下发光，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡的额定功率。 ③调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。 ④调节滑动变阻断器，使小灯泡两端的电压小于额定电压，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数，代入公式P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。 （5）实验表格： 次数电压U/V电流I/A电功率P/W发光情况123
（6）注意事项： ①接通电源前应将开关处于断开状态，将滑动变阻器的阻值调到最大； ②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程； ③滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压和通过的电流；保护电路； ④本实验的3次测量与电阻的3次测量不同。测电阻的3次测量是为了求平均值减小误差，而本实验测电功率的3次测量是为了测不同电压下的实际功率并比较灯泡的亮度，故在本实验中不能取平均值。
【例11】（2023秋 扶余市期末）某同学用图甲中所示实验器材测量小灯泡的电功率，小灯泡的额定电压为。
（1）闭合开关，发现电压表指针偏转如图乙所示，其原因是 。
（2）闭合开关，小灯泡不亮，两电表均无示数，现将电压表接在滑动变阻器两端时有示数，接在开关两端时无示数，则电路故障是 。
（3）排除所有故障后调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则通过小灯泡的电流为 ，该小灯泡的额定功率为 。
（4）在实验过程中，电压表发生故障，现增加电阻箱和单刀双掷开关，设计了如图丁中、两种方案，则能测出灯泡额定功率的方案是 。
【答案】（1）电压表的正负接线柱接反了；（2）滑动变阻器断路；（4）0.3；1.14；（5）。
【分析】（1）电流从电压表正接线柱流入，从负接线柱流出，否则指针反向偏转；
（2）电流表串联在电路中，无示数，说明电路故障为断路；如果电压有示数，说明与电压表串联的元件是完好的；如果无示数，说明与电压表串联的元件有断路，或与电压表并联的元件短路或电路中无电源，据此判断故障所在；
（3）根据图中电压表小量程读数，根据求灯的额定功率；
（4）在没有电压表的情况下，测灯的额定功率，应先使灯正常发光，故将开关置于，通过移动滑片，使电流表示数为；
保持滑片位置不动，再将开关置于，调节电阻箱的阻值使电流表示数不变，根据等效替代法，则电阻箱的阻值等于灯正常发光时的电阻大小，根据率即可求出灯的额定功率。
【解答】解：（1）闭合开关，发现电压表指针偏转如图乙所示，其原因是：电压表的正负接线柱接反了；
（2）闭合开关，发现灯泡不亮，两电表均无示数，则此电路有断路故障；
在开关闭合状态下，将电压表接在开关两端，电压表无示数，说明开关之外有断路故障；
电压表接在变阻器两端时有示数，说明电压表两接线柱与电源的两极是连通的，
则肯定出现的故障是变阻器断路了；
（3）排除故障后，移动变阻器的滑片，使电流表示数为，此时电压表示数如图乙所示，图中电压表选用小量程，分度值为，其值为，小灯泡的额定功率为：
；
（4）图中，电流表与灯串联，无论置于、，灯的电压都等于电源电压，故不能使灯正常发光，不能测出灯泡额定功率；
图中，将置于，移动滑片，使电流表示数为，则灯正常发光；
保持滑片的位置不动，将置于，调节电阻箱的旋钮，记下电阻箱连入电路中的电阻大小，使电流表的示数仍为，则灯正常发光时的电阻等于，则灯的额定功率：
．方案能测出灯泡额定功率的方案。
故选。
故答案为：（1）电压表的正负接线柱接反了；（2）滑动变阻器断路；（4）0.3；1.14；（5）。
【例12】（2023秋 深圳期末）某班同学用如图甲所示的器材测量小灯泡的电功率。已知待测小灯泡的额定电压为。
（1）请你只改动一根导线，在错误的导线上画“”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；
（2）实验中，分别使小灯泡两端的电压等于、大于和小于小灯泡的额定电压， （补充实验步骤），读出电压表和电流表的示数，计算小灯泡的实际电功率；
（3）完成上述实验后，小林向老师要了一个已知阻值为的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路，在不使用电流表的情况下，测出了这个小灯泡的额定电功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关，将拨到触点 （填“1”或“2” ，移动滑片，使电压表的示数为 ；
②仍然闭合开关，再将开关拨到触点 （填“1”或“2” ，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数为；
③小灯泡额定电功率的表达式为 。（用已知量和测量量表示）
【答案】（1）见解析图；
（2）观察小灯泡的亮度；
（3）①2；2.5；②1；。
【分析】（1）电压表应与小灯泡并联，电流表与小灯泡串联；
（2）“测量小灯泡电功率”的实验中需要比较小灯泡的亮度，据此分析；
（3）要测灯的额定功率，首先使灯正常发光，先将电压表与灯并联，通过移动滑片的位置，使灯的电压为额定电压；保持滑片位置不动，通过开关的转换，使电压表测灯与定值电阻的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，可求出此时定值电阻的电压，由欧姆定律可求出灯的额定电流，根据可求出灯的额定功率。
【解答】解：（1）在该实验中，电压表应与小灯泡并联，电流表与小灯泡串联，如下所示：
（2）使小灯泡两端的电压等于额定电压，观察小灯泡的亮度，读出电压表和电流表的示数，计算它的电功率，这是它的额定功率；
（3）实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关，将开关拨到触点2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数；
②保持滑片的位置不动，将开关拨到另一个触点，读出电压表的示数为；
③在①中，电压表测灯的电压，灯的电压为额定电压，故灯正常发光；
在②中，电压表测灯与的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压：，由欧姆定律，通过定值电阻的电流即灯的额定电流：
，
小灯泡的额定功率：
。
故答案为：（1）见解析图；
（2）观察小灯泡的亮度；
（3）①2；2.5；②1；。
【例13】（2023秋 岳麓区校级月考）小明利用如图甲所示的器材测量小灯泡的电功率，其中器材有：2节新干电池，额定电压为的小灯泡，其电阻约为，“ ”的滑动变阻器，已调零准确的电流表和电压表、开关、若干导线。
（1）小明按照如图甲所示正确步骤操作，闭合开关后发现灯不亮，紧接着他下一步操作应该是 ，观察小灯泡是否发光。
（2）某次实验中，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 。
（3）若小灯泡在正常发光一段时间后烧坏了，小亮立刻断开开关，换用规格为“ ”的小灯泡去替换已经烧坏的小灯泡，再次闭合开关，此时电流表的示数可能是 。
【答案】（1）向左移动滑动变阻器滑片；（2）0.6；（3）。
【分析】（1）灯泡实际功率太小，灯泡可能不发光，根据实验现象分析应进行的实验操作；
（2）灯泡正常发光时两端电压等于额定电压，由图乙读出灯泡发光时的电流，由计算出额定功率；
（3）用规格为“ ”的小灯泡替换已经烧坏的小灯泡，根据，求出换用这个灯的额定电流；根据，比较这个灯的电阻小于原来灯的电阻，根据分压原理比较灯的实际电压与的大小，得出实际电流的范围；根据电阻的串联，总电阻小于原来的总电阻，故电流大于，据此分析。
【解答】解：（1）闭合开关，小灯泡不亮，可能是电路电阻太大，灯泡实际功率太小造成的，应移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光；
（2）由题知，灯泡两端的电压等于；由乙图知，电流表的量程为，其分度值为，其读数为，
所以小灯泡的额定功率：；
（3）用规格为“”的小灯泡替换已经烧坏的小灯泡，根据，换用这个灯的额定电流：
，
根据得，，这个灯的电阻小于原来灯的电阻，故闭合开关后，根据分压原理，灯的实际电压小于，故实际电流小于；
根据电阻的串联，总电阻小于原来的总电阻，故电流大于，故再次闭合开关，此时电流表的示数可能是，故选：。
故答案为：（1）向左移动滑动变阻器滑片；（2）0.6；（3）。
【例14】（2023秋 杜尔伯特县期末）景萱在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为的小灯泡，电源电压保持不变，滑动变阻器规格为“，”，连接电路如图甲所示。
（1）电路连接时，景萱需要 开关；
（2）为了使滑片右移时灯的亮度变亮，请你帮景萱用笔画代替导线连接好图甲中的电路；
（3）连接好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，同时发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是 ；
（4）排除故障后，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数如图乙所示，想使小灯泡正常发光，则应将滑片向 （选填“左”或“右” 移动一些；
（5）完成了上述的实验后，景萱还想测另一只额定电压为的小灯泡的额定电功率，但发现电流表损坏。景萱利用阻值已知的定值电阻，设计了如图丙所示的电路，并操作如下：
①依据电路图连接好电路，只闭合开关、，调节滑动变阻器，使电压表的示数为；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，只闭合开关 ，读出电压表示数为；
③小灯泡的额定功率 。（用、和表示）
【答案】（1）断开；（2）见解答图；（3）灯泡短路；（4）右；（5）②、；③。
【分析】（1）电路连接时，为保护电路，需要断开开关；
（2）滑片右移时灯的亮度变亮，说明滑片右移时滑动变阻器的电阻减小，所以需将滑动变阻器右下接线柱接入电路；
（3）正确连接电路后闭合开关，发现电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说明电压表并联的电路短路或电压表断路；
（4）先确定量程和分度值再读数；想使小灯泡正常发光，需将小灯泡两端的电压调为额定电压，根据串联分压原理判断滑片移动方向；
（5）要测灯的额定功率，首先使灯正常发光，先将电压表与灯并联，通过移动滑片的位置，使灯的电压为额定电压；保持滑片位置不动，通过开关的转换，使电压表测灯与定值电阻两端的总电压，因此时电路连接方式不变，各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，可求出此时定值电阻的电压，由欧姆定律可求出灯的额定电流，根据可求出灯的额定功率。
【解答】解：（1）电路连接时，为保护电路，需要断开开关；
（2）滑片右移时灯的亮度变亮，说明滑片右移时滑动变阻器的电阻减小，所以需将滑动变阻器右下接线柱接入电路，如下图所示：
；
（3）正确连接电路后闭合开关，发现电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说明电压表并联的灯泡短路；
（4）由图乙可知，电压表选用小量程，分度值为，示数为，想使小灯泡正常发光，需将小灯泡两端的电压增大为额定电压，根据串联分压原理可知，需减小滑动变阻器的电阻，所以应将滑片向右移动一些；
（5）实验步骤：
①依据电路图连接好电路，只闭合开关、，调节滑动变阻器，使电压表的示数为；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，只闭合开关、，读出电压表示数为；
③在步骤①中，灯泡、和串联，电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器，使电压表的示数为，此时灯泡正常发光；
在步骤②中，灯泡、和仍串联，电压表测灯泡和两端的总电压，因此时电路连接方式不变，各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，
根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压为：，
根据串联电路电流特点和欧姆定律可知，灯的额定电流：，
灯的额定功率：。
故答案为：（1）断开；（2）见解答图；（3）灯泡短路；（4）右；（5）②、；③。
【例15】（2023秋 肇源县期末）实验小组在“测量小灯泡的额定功率”实验中，实验器材：电压恒定为的电源、电流表、电压表、额定电压为的小灯泡（正常发光时灯丝的电阻约为、滑动变阻器、开关和导线若干。
（1）小组同学设计的电路图如图所示，请根据电路图将如图所示的电路连接完整。
（2）电路连接完整，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到 （选填“”或“” 端。
（3）小灯泡正常发光时，电流表的示数如图所示，电流表的读数为 ，小灯泡的额定功率为 。
（4）实验中电压表意外损坏，小组同学经过讨论后，选用阻值为的定值电阻进行实验，设计如图所示的电路也测出了小灯泡的额定功率。请将实验步骤补充完整。
①闭合开关、，断开开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 ；
②保持滑动变阻器的滑片不动，闭合开关、，断开开关，读出电流表的示数为；
③小灯泡的额定功率的表达式： 。（均用、、表示）
【答案】（1）见解答图；（2）左；（3）0.2；0.5；（4）；。
【分析】（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，将电压表并联在灯泡两端，根据算出电路中的电流，据此判断出电流表的量程与小灯泡串联；
（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处；
（3）根据电流表选用量程确定分度值读数，利用求出灯泡的额定功率；
（4）由图4可知当①闭合开关、，断开开关，小灯泡与定值电阻组成并联，电流表测量的是通过定值电阻的电流，根据并联电路电压规律可求出电流表的示数；
②闭合开关、，断开开关时，小灯泡与定值电阻还是组成并联，此时电流表测量的是干路中的电流，不移动滑片，通过定值电阻的电流不变，从而求出小灯泡正常发光时的电流，再利用求出小灯泡的额定功率。
【解答】解：（1）小灯泡额定电压为，故电压表选用小量程并联在灯泡两端，电路中的电流为：
，所以电流表选用的量程与小灯泡串联，如下图所示：
；
（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，即最左端；
（3）小灯泡正常发光时，观察电流表的示数如图3所示，电流表选用小量程，分度值，其示数为，则额定功率为：
；
（4）由图4可知当①闭合开关、，断开开关，小灯泡与定值电阻并联，电流表测量的是通过定值电阻的电流，灯泡正常发光时，根据并联电路电压规律可知定值电阻两端的电压，通过定值电阻的电流，所以电流表的示数是；
②闭合开关、，断开开关时，小灯泡与定值电阻还是并联，此时电流表测量的是干路中的电流，不移动滑片，通过定值电阻的电流不变，所以小灯泡正常发光时的电流，小灯泡的功率。
故答案是：（1）见解答图；（2）左；（3）0.2；0.5；（4）；。
热点4 焦耳定律
名师点拨 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。
【例16】（2023秋 肇源县期末）甲图是小灯泡和电阻的图象。将小灯泡和电阻接入乙图所示电路中，只闭合开关时，电流表的示数为。再闭合开关后，下列说法正确的是
A．电源电压为
B．小灯泡的电阻为
C．电路总功率增加了
D．在内电阻产生的热量为
【答案】
【分析】（1）只闭合开关时，电路为的简单电路，电流表测通过灯泡的电流；已知电流表的示数，即知道通过灯泡的电流大小，由图甲可知此时灯泡两端的电压，即为电源电压，根据欧姆定律求出小灯泡的电阻；
（2）再闭合开关后，与并联，电流表测干路电流；由并联电路的电压特点可知两端的电压；由图甲可知此时通过的电流，即为干路电流的增加量，而电源电压不变，根据△△计算电路总功率的增加量；
（3）根据求出在内电阻产生的热量。
【解答】解：
、由图乙可知，只闭合开关时，电路为的简单电路，电流表测通过灯泡的电流；根据电流表示数可知此时通过灯泡的电流为，
由图象可知，当，灯泡两端的电压，
则电源电压：；
由可得，小灯泡的电阻为：，故错误；
、再闭合开关时，与并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，
由图甲可知，通过的电流，
根据并联电路的电流特点可知，干路电流的增加量：△，
则电路总功率的增加量：△△，故正确；
、在内电阻产生的热量：，故错误。
故选：。
【例17】（2023秋 深圳期末）电热炉是利用电流的 效应来工作的。甲、乙两个电热炉上分别标有“”和“”的字样，如果把它们串联在的电路中使用，则 （选填“甲”或“乙” 实际消耗的电功率较大；如果将它们并联在的电路中使用，则甲在1小时内产生热量 。
【答案】热；乙；。
【分析】（1）电流通过导体时，把电能转化为内能的现象叫做电流的热效应；
（2）根据求出甲、乙两个电热炉的电阻；把它们串联在的电路中使用，根据比较甲、乙实际消耗的电功率大小；
（3）将它们并联在的电路中使用，甲电热炉的实际功率等于其额定功率，利用求出甲在1小时内产生热量。
【解答】解：电热炉通电时，将电能转化为内能，所以电热炉是利用电流的热效应来工作的；
由可知，甲电热炉的电阻：，
乙电热炉的电阻：，
把它们串联在的电路中使用，根据串联电路的特点可知，通过甲、乙电热炉的电流相等，
根据可知，甲实际消耗的电功率小于乙实际消耗的电功率；
将它们并联在的电路中使用，甲电热炉的实际功率等于其额定功率，
甲在1小时内产生热量：。
故答案为：热；乙；。
【例18】（2023秋 永修县校级期末）一台额定功率为的电热水器，水箱内装有的水，要把这些水从加热到，热水器正常工作需要 ；若水吸收的热量全部由燃烧天然气提供，则需要完全燃烧 的天然气不计能量损失，已知，。
【答案】2100；0.1。
【分析】（1）根据求出水吸收的热量；不计能量损失时电热水器消耗的电能，利用求热水器正常工作的时间；
（2）根据题意可知，利用求需要完全燃烧天然气的体积。
【解答】解：（1）水吸收的热量是：；
因为不计能量损失，所以电热水器消耗的电能：，
由可知，热水器正常工作的时间：；
（2）由题意可知，天然气完全燃烧放出的热量：，
由可知，需要完全燃烧天然气的体积：。
故答案为：2100；0.1。
【例19】（2023秋 平房区期末）如图是一种简易电加热器，将一张锡纸剪成中间窄、两边宽的形状，、段长度相等。再将锡纸两端分别与干电池的正负极连接。过一会儿，发现段燃烧起来，这是因为段是中间较窄的细条，该段电阻较 （选填“大”或“小” ，发热较快，这一简易电加热器的原理是 。
【答案】大；焦耳定律
【分析】导线直接将电源连接起来的电路叫短路，短路时，容易烧坏电路或形成火灾。电阻是导体本身的一种性质，它的大小只与材料、长度、横截面积、温度四个因素有关。电流产生的热量的计算公式：。
【解答】解：影响电阻大小的因素为材料、长度、横截面积、温度，在其它条件不变时，导体的横截面积越小，导体的电阻越大。将锡纸两端分别与干电池的正负极连接，造成电源短路，此时通过锡纸的电流大、中间狭窄的地方电阻较大，根据焦耳定律公式可知，短时间内锡纸狭窄处会产生较多热量，所以，过一会儿会看到锡纸中间部分燃烧起来，因此这一简易电加热器的原理是焦耳定律。
故答案为：大；焦耳定律。
【例20】（2023秋 龙山区期末）如图是研究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验，两个透明容器中密封着等量的空气，形管中液面高度的变化反应密闭空气温度的变化，
（1）本次探究实验中用到了控制变量法和 法；
（2）为了探究电热与 的关系，应该选择图乙实验；
（3）图甲中和两电阻串联，是为了控制通电时间和 相同，探究电热与 的关系；
（4）通电相同的时间，甲装置中右边形管的高度差更 （填“大”或“小” 。
【分析】（1）由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析；
电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，形管内的液面高度差越大，采用了转换法；
（2）（3）根据控制变量法结合串联、并联电路电流的规律分析；
（4）由焦耳定律结合转换法和串联电路电流的规律分析。
【解答】解：（1）本次探究实验中用到了控制变量法和转换法；
（2）图乙实验中，容器内两电阻丝电阻相同，通电时间也相同，根据并联电路的规律，通过的电流不同，故为了探究电热与电流的关系，应该选择图乙实验；
（3）图甲中和两电阻串联，是为了控制通电时间和电流相同，两电阻大小不同，探究电热与电阻的关系；
（4）甲装置中，通电相同的时间，电流相同，根据焦耳定律，右边容器中电阻丝产生的热量多，根据转换法，甲装置中右边形管的高度差更大。
故答案为：（1）转换法；（2）电流；（3）电流；电阻；（4）大。
