第8节 焦耳定律 电路中的能量转化
第9节 家庭电路
学习目标 1.从电能向其他形式的能的转化的角度理解电功以及电功率，理解电功和能量转化的关系。2.知道焦耳定律的物理意义，关注焦耳定律在生活、生产中的应用。3.从能量的转化和守恒的角度理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路。4.能从能量的角度分析求解电功、电功率等相关问题，逐步形成能量观念。5.了解安全用电和节约用电常识。
知识点一 电功 电功率
现代生活中常见的用电器有电灯、电热水壶等。你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？
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1.电功
(1)定义：电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U与电路中的________、通电时间t三者的乘积。
(2)公式：W＝UIt。
(3)单位：________，符号为J。
常用单位：千瓦时(kW·h)，也称“________”，1 kW·h＝____________ J。
(4)对电功的理解
①从做功的角度看，电流做功的实质是恒定电场对自由电荷的________做功。
②从能的角度看，电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。
2.电功率
(1)定义：电流所做的功W与做这些功所用________的比叫作电功率。
(2)公式：P＝＝________。
(3)单位：________，符号为________。
(4)意义：表示电流做功的________。
(5)额定功率和实际功率
①额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压(或通过的电流为额定电流)时消耗的电功率。用电器铭牌上所标的功率即为额定功率。
②实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。
思考
1.如图所示，用电器消耗电能后，可将电能转化为什么形式的能？
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2.电功率是电能吗？
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例1 (2022·江苏卷)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，R4＝4 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是( )
A.R1 B.R2
C.R3 D.R4
1.无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。
2.串、并联电路的功率分配：串联时电流相同，由P＝I2R可知，P与R成正比；并联时电压相同，由P＝可知，P与R成反比。
3.最大功率求法：先找出电路允许通过的最大电流或允许加的最大电压，然后利用P＝I2R或P＝求解。
训练1 (多选)有两个灯泡L1、L2，额定电压均为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是( )
A.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
C.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
知识点二 焦耳定律 热功率
用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？
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1.焦耳定律
(1)内容：电流通过电阻产生的热量Q跟________________成正比、跟导体的________成正比、跟通电时间t成正比。
(2)表达式：Q＝________。
(3)焦耳热：电流通过电阻而产生的热。
2.热功率
(1)定义：电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比。
(2)表达式：P热＝＝I2R。
(3)物理意义：表示电流________的物理量。
3.串、并联电路中的电功率
项目 串联电路 并联电路
特点 电流相同I1＝I2 电压相同U1＝U2
电功率计算公式 P＝I2R P＝
功率关系 ＝ ＝
总功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn
思考
1.简要说明电功与焦耳热的区别与联系。
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2.对同一电阻，若电流加倍，则其热功率也加倍吗？
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例2 小明家的“迷你”电饭锅有加热和保温两挡，工作电路如图所示，其中R2＝88 Ω，电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下的，下列说法正确的是( )
A.开关S闭合时电饭锅处于保温状态，S断开时处于加热状态
B.加热挡的功率为500 W
C.电阻R1的阻值约为117.3 Ω
D.电饭锅处于保温状态时电路中的电流为1.5 A
训练2 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为( )
A.1∶1 B.2∶1
C.4∶1 D.1∶4
知识点三 电路中的能量转化
电吹风工作时，将电能转化为什么能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？
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1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流、电压和电阻三者间的关系 遵循欧姆定律，I＝ 不遵循欧姆定律，I<
能量转化规律 电流做功将电能全部转化为内能，即W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t 电流做功将电能转化为内能和其他形式的能，即电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＝Q＋E其他
功率 P电＝P热＝UI＝I2R＝ P电＝P热＋P其他，即UI＝I2R＋P其他
元件举例 电阻、电炉丝 电动机、电解槽
2.电动机的功率和效率
(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入＝UI。
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r。
(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝UI－I2r。
(4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%＝×100%。
思考
1.列举常见的纯电阻元件和非纯电阻元件。
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2.以常见的某种元件，说明纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化。
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例3 有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A。
(1)求这台电动机的内阻；
(2)求电动机正常工作时的输出功率；
(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？
电动机电路的分析与计算
(1)当电动机正常工作时，要注意分清电功和电热的关系，电动机消耗的电能也就是电流做的功W＝UIt，电动机产生的内能必须用Q＝I2Rt来求。另外，还要注意能量守恒定律的应用，即W＝Q＋E(E为其他形式的能)或P电＝P机＋P热，其中P电＝UI，P热＝I2R，P机为机械功率。
(2)当电动机被卡住时，非纯电阻电路转变为纯电阻电路，电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能，W＝Q，即UIt＝I2Rt。
训练3 (多选)(2024·四川乐山高二期末)如图所示电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V 12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是( )
A.灯泡正常发光时的电阻为3 Ω
B.电动机的输入功率为10 W
C.电动机线圈电阻的发热功率为2 W
D.整个电路消耗的电功率为12 W
知识点四 安全用电 节约用电
1.安全用电
(1)安装可靠的________。
(2)过载保护与漏电保护。
家庭电路中使用的是低压________，又称自动空气开关。
2.节约用电
(1)尽量使用________的用电器。
(2)合理使用空调。
(3)较长时间不使用的电器，请________电源。
思考
1.发现有人触电，该怎样施救？
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2.列举家庭电路中的安全防护措施。
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例4 现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题。下表提供了一组人的部分人体电阻平均值数据：
测量项目 完全干燥时 出汗或潮湿时
电阻 电流 (加220 V) 电阻 电流 (加220 V)
手与手之间 200 kΩ 1.1×10－3 A 5 kΩ
手与脚之间 300 kΩ 7.3×10－4 A 8 kΩ
手与塑料鞋底之间 800 kΩ 2.8×10－4 A 10 kΩ
(1)从表中可看出干燥时，电阻大约是潮湿时电阻的多少倍；
(2)在空格中填入对人体加220 V电压后的电流值；
(3)若对人的安全电流是20 mA以下，上述哪几项是十分危险的。
(4)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝)，如图所示，用电器R的功率是1 500 W，这时通过熔丝的实际电流是多少？人体出汗或潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断？
随堂对点自测
1.(对电功率的理解)关于电功率的下列说法中，正确的是( )
A.用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关
B.用电器的实际功率取决于用电器的额定功率
C.白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率
D.电功率越小，则电流做功越少
2.(焦耳定律)把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内( )
A.由Q＝I2Rt可知，电炉的发热量减小
B.由Q＝UIt可知，电炉的发热量不变
C.由Q＝t可知，电炉的发热量增大
D.无法确定
3.(非纯电阻电路)电阻R和电动机串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有( )
A.U1＜U2，Q1＝Q2 B.U1＝U2，Q1＝Q2
C.W1＝W2，Q1＞Q2 D.W1＜W2，Q1＜Q2
4.(安全用电)家庭电路中的保险丝烧断了，下列做法中正确的是( )
A.用钢丝替换
B.为了保险，选择尽量粗的保险丝替换
C.选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
D.选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
第8节 焦耳定律 电路中的能量转化
第9节 家庭电路
知识点一
导学 提示 通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
知识梳理
1.(1)电流I (3)焦耳 度 3.6×106 (4)①静电力
2.(1)时间t (2)UI (3)瓦特 W (4)快慢
[思考]
1.提示 机械能、内能、光能等。
2.提示 电功率不是电能，电功率是电能转化为其他形式的能的快慢的量度，即通过电流做功才能将电能转化为其他形式的能。
例1 A
训练1 BC [当两灯泡串联时，电流相等，L1的额定电流为I1＝＝1 A，电阻R1＝＝6 Ω，L2的额定电流为I2＝＝0.5 A，电阻R2＝＝12 Ω。要使两灯泡不致被破坏，电路中的最大电流为0.5 A，最大功率为Pmax＝IR1＋IR2＝4.5 W，故A错误，B正确；当两灯泡并联时，电压相等，当电压为6 V时，两灯皆可正常发光，此时电路最大功率为9 W，故C正确，D错误。]
知识点二
导学 提示 通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电流相等，而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线的电阻要大得多。由焦耳定律Q＝I2Rt知，在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多。
知识梳理
1.(1)电流I的二次方 电阻R (2)I2Rt 2.(3)发热快慢
[思考]
1.提示 电功是电能转化为其他形式能的量度，任何电路都可用公式W＝UIt计算电功，用公式P电＝IU计算电功率；焦耳热是电能转化为内能的量度，任何电路都可用焦耳定律Q＝I2Rt计算焦耳热，用公式P热＝I2R计算热功率。
2.提示 不是，热功率变为原来的4倍。
例2 C [根据欧姆定律得电路中的电流I＝，功率P＝UI，则电饭锅的功率P＝，开关S闭合时，电路中仅接入R2，电饭锅功率P1＝，S断开时，R1与R2串联，电饭锅功率P2＝，由于P1>P2，则开关S闭合时电饭锅处于加热状态，S断开时电饭锅处于保温状态，A错误；电饭锅处于加热挡时的功率P1＝＝550 W，B错误；保温状态的功率P2＝P1，根据功率公式P＝UI，可得保温状态下电路中的电流I温＝＝ A，D错误；电饭锅处于保温状态下电路的电阻为R1＋R2＝，解得R1≈117.3 Ω，C正确。]
训练2 C [设每根电热丝电阻为R0，则R串＝2R0，R并＝。由Q＝W＝t得
t串∶t并＝4∶1，故C正确。]
知识点三
导学 提示 电吹风和电风扇工作时，将电能一部分转化成内能， 另一部分转化成机械能；电熨斗工作时，将电能全部转化成内能。
[思考]
1.提示 ①常见的纯电阻元件：电炉子、白炽灯、电烙铁。
②常见的非纯电阻元件：电动机、电解槽。
2.提示 ①纯电阻电路的能量转化，如
②非纯电阻电路的能量转化，如
例3 (1)0.5 Ω (2)1.5 W (3)8 W
解析 (1)电动机不转时电路为纯电阻电路，由欧姆定律可知电动机线圈的内阻
r＝＝ Ω＝0.5 Ω。
(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，
消耗的总功率P总＝UI＝2×1 W＝2 W
线圈内阻的热功率P热＝I2r＝12×0.5 W＝0.5 W
则电动机正常工作时的输出功率
P出＝P总－P热＝2 W－0.5 W＝1.5 W。
(3)电动机的转子突然被卡住时，此时电路为纯电阻电路，发热功率P＝＝ W＝8 W。
训练3 AC [灯泡正常发光时的电阻为RL＝＝ Ω＝3 Ω，故A正确；电动机两端的电压U1＝U－UL＝12 V－6 V＝6 V，整个电路中的电流I＝＝ A＝2 A，所以电动机的输入功率P＝U1I＝6×2 W＝12 W，故B错误；电动机的热功率P热＝I2RM＝4×0.5 W＝2 W，故C正确；整个电路消耗的电功率P总＝UI＝12×2 W＝24 W，故D错误。]
知识点四
1.(1)接地线 (2)断路器 2.(1)节能 (3)关闭
[思考]
1.提示 应先切断电源开关，使触电者脱离电源后再进行抢救。
2.提示 ①安装可靠的地线，②过载保护，③漏电保护。
例4 (1)37.5～80 (2)4.4×10－2 A 2.75×10－2 A 2.2×10－2 A (3)潮湿时各种情况均有危险 (4)6.8 A 见解析
解析 (1)n1＝＝40，n2＝＝37.5，n3＝＝80。所以干燥时电阻大约是潮湿时电阻的37.5～80倍。
(2)潮湿时电流分别为
I1＝ A＝4.4×10－2 A
I2＝ A＝2.75×10－2 A
I3＝ A＝2.2×10－2 A。
(3)由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20 mA，所以上述各种情况均有危险。
(4)通过用电器R的电流
IR＝＝ A＝6.8 A
人的手脚触电时通过人体的电流
I2＝2.75×10－2 A
通过熔丝的总电流为
I＝IR＋I2＝6.827 5 A<10 A
故熔丝不会熔断。
随堂对点自测
1.C [用电器在额定电压下的电功率叫额定功率，额定功率是由用电器本身决定的，与实际电压、电流都无关，故A错误；用电器的实际功率取决于用电器的实际电压和实际电流，故B错误；白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率，故C正确；电流做功的多少与用电器的电功率、工作的时间都有关，用电器的电功率小，做的功不一定少，还要看时间，故D错误。]
2.C [将家用电炉的电热丝剪去一小段后，其电阻R变小，由于加在电炉两端的电压U不变，因此由公式Q＝t可知，在相同时间t内，电炉的发热量Q增大，选项C正确。]
3.A [电动机是非纯电阻，其两端电压U2＞IR＝U1，B错误；电流做的功W1＝U1It，W2＝U2It，因此，W1＜W2，C错误；由Q＝I2Rt可知Q1＝Q2，A正确，D错误。]
4.D [用钢丝或尽量粗的保险丝替换时对电路不会起到保护作用；用小于正常工作电流的保险丝又使电路不能正常工作，故应选等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝，故D正确。](共72张PPT)
第8节 焦耳定律 电路中的能量转化
第9节 家庭电路
第二章 电路及其应用
1.从电能向其他形式的能的转化的角度理解电功以及电功率，理解电功和能量转化的关系。
2.知道焦耳定律的物理意义，关注焦耳定律在生活、生产中的应用。
3.从能量的转化和守恒的角度理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路。
4.能从能量的角度分析求解电功、电功率等相关问题，逐步形成能量观念。
5.了解安全用电和节约用电常识。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二 焦耳定律 热功率
知识点一 电功 电功率
知识点三 电路中的能量转化
知识点四 安全用电 节约用电
知识点一 电功 电功率
现代生活中常见的用电器有电灯、电热水壶等。你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？
提示 通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
1.电功
(1)定义：电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U与电路中的________、通电时间t三者的乘积。
(2)公式：W＝UIt。
(3)单位：______，符号为J。
常用单位：千瓦时(kW·h)，也称“____”，1 kW·h＝________________ J。
电流I
焦耳
度
3.6×106
(4)对电功的理解
①从做功的角度看，电流做功的实质是恒定电场对自由电荷的________做功。
②从能的角度看，电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。
静电力
2.电功率
(1)定义：电流所做的功W与做这些功所用________的比叫作电功率。
时间t
UI
(3)单位：______，符号为____。
(4)意义：表示电流做功的______。
瓦特
W
快慢
(5)额定功率和实际功率
①额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压(或通过的电流为额定电流)时消耗的电功率。用电器铭牌上所标的功率即为额定功率。
②实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。
【思考】
1.如图所示，用电器消耗电能后，可将电能转化为什么形式的能？
提示 机械能、内能、光能等。
2.电功率是电能吗？
提示 电功率不是电能，电功率是电能转化为其他形式的能的快慢的量度，即通过电流做功才能将电能转化为其他形式的能。
例1 (2022·江苏卷)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，R4＝4 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是( )
A.R1 B.R2
C.R3 D.R4
A
解析
训练1 (多选)有两个灯泡L1、L2，额定电压均为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是( )
A.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
C.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
BC
知识点二 焦耳定律 热功率
用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？
提示 通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电流相等，而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线的电阻要大得多。由焦耳定律Q＝I2Rt知，在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多。
1.焦耳定律
(1)内容：电流通过电阻产生的热量Q跟________________成正比、跟导体的________成正比、跟通电时间t成正比。
(2)表达式：Q＝__________。
(3)焦耳热：电流通过电阻而产生的热。
电流I的二次方
电阻R
I2Rt
(3)物理意义：表示电流__________的物理量。
发热快慢
3.串、并联电路中的电功率
【思考】
1.简要说明电功与焦耳热的区别与联系。
提示 电功是电能转化为其他形式能的量度，任何电路都可用公式W＝UIt计算电功，用公式P电＝IU计算电功率；焦耳热是电能转化为内能的量度，任何电路都可用焦耳定律Q＝I2Rt计算焦耳热，用公式P热＝I2R计算热功率。
2.对同一电阻，若电流加倍，则其热功率也加倍吗？
提示 不是，热功率变为原来的4倍。
C
A.开关S闭合时电饭锅处于保温状态，S断开时处于加热状态
B.加热挡的功率为500 W
C.电阻R1的阻值约为117.3 Ω
D.电饭锅处于保温状态时电路中的电流为1.5 A
C
训练2 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为( )
A.1∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶4
知识点三 电路中的能量转化
电吹风工作时，将电能转化为什么能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？
提示 电吹风和电风扇工作时，将电能一部分转化成内能， 另一部分转化成机械能；电熨斗工作时，将电能全部转化成内能。
1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
【思考】
1.列举常见的纯电阻元件和非纯电阻元件。
提示 ①常见的纯电阻元件：电炉子、白炽灯、电烙铁。
②常见的非纯电阻元件：电动机、电解槽。
2.以常见的某种元件，说明纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化。
提示 ①纯电阻电路的能量转化，如
②非纯电阻电路的能量转化，如
例3 有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A。
(1)求这台电动机的内阻；
(2)求电动机正常工作时的输出功率；
(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？
(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，
消耗的总功率P总＝UI＝2×1 W＝2 W
线圈内阻的热功率P热＝I2r＝12×0.5 W＝0.5 W
则电动机正常工作时的输出功率P出＝P总－P热＝2 W－0.5 W＝1.5 W。
电动机电路的分析与计算
(1)当电动机正常工作时，要注意分清电功和电热的关系，电动机消耗的电能也就是电流做的功W＝UIt，电动机产生的内能必须用Q＝I2Rt来求。另外，还要注意能量守恒定律的应用，即W＝Q＋E(E为其他形式的能)或P电＝P机＋P热，其中P电＝UI，P热＝I2R，P机为机械功率。
(2)当电动机被卡住时，非纯电阻电路转变为纯电阻电路，电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能，W＝Q，即UIt＝I2Rt。
AC
训练3 (多选)(2024·四川乐山高二期末)如图所示电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V 12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是( )
A.灯泡正常发光时的电阻为3 Ω
B.电动机的输入功率为10 W
C.电动机线圈电阻的发热功率为2 W
D.整个电路消耗的电功率为12 W
知识点四 安全用电 节约用电
1.安全用电
(1)安装可靠的________。
(2)过载保护与漏电保护。
家庭电路中使用的是低压________，又称自动空气开关。
2.节约用电
(1)尽量使用______的用电器。
(2)合理使用空调。
(3)较长时间不使用的电器，请______电源。
接地线
断路器
节能
关闭
【思考】
1.发现有人触电，该怎样施救？
提示 应先切断电源开关，使触电者脱离电源后再进行抢救。
2.列举家庭电路中的安全防护措施。
提示 ①安装可靠的地线，②过载保护，③漏电保护。
例4 现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题。下表提供了一组人的部分人体电阻平均值数据：
(1)从表中可看出干燥时，电阻大约是潮湿时电阻的多少倍；
(2)在空格中填入对人体加220 V电压后的电流值；
(3)若对人的安全电流是20 mA以下，上述哪几项是十分危险的。
(4)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝)，如图所示，用电器R的功率是1 500 W，这时通过熔丝的实际电流是多少？人体出汗或潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断？
(2)潮湿时电流分别为
(3)由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20 mA，所以上述各种情况均有危险。
随堂对点自测
2
C
1.(对电功率的理解)关于电功率的下列说法中，正确的是( )
A.用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关
B.用电器的实际功率取决于用电器的额定功率
C.白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率
D.电功率越小，则电流做功越少
解析 用电器在额定电压下的电功率叫额定功率，额定功率是由用电器本身决定的，与实际电压、电流都无关，故A错误；用电器的实际功率取决于用电器的实际电压和实际电流，故B错误；白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率，故C正确；电流做功的多少与用电器的电功率、工作的时间都有关，用电器的电功率小，做的功不一定少，还要看时间，故D错误。
C
A
D
4.(安全用电)家庭电路中的保险丝烧断了，下列做法中正确的是( )
A.用钢丝替换
B.为了保险，选择尽量粗的保险丝替换
C.选择额定电流稍小于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
D.选择额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝替换
解析 用钢丝或尽量粗的保险丝替换时对电路不会起到保护作用；用小于正常工作电流的保险丝又使电路不能正常工作，故应选等于或稍大于电路中最大正常工作电流的保险丝，故D正确。
课后巩固训练
3
A
题组一 电功 电功率
1.某型号节能电饭煲，其额定功率800 W，该电饭煲正常工作0.25 h所消耗的电能为( )
A.0.2 kW·h B.0.8 kW·h C.12.5 kW·h D.55 kW·h
解析 消耗的电能W＝Pt＝0.8×0.25 kW·h＝0.2 kW·h，故A正确，B、C、D错误。
基础对点练
C
2.有额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压为220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是( )
D
B
4.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间。比较它们产生的热量，结果是( )
A.电风扇最多 B.电烙铁最多 C.日光灯最多 D.一样多
解析 在三种用电器中，只有电烙铁是纯电阻用电器，将电能全部转化为内能，故选项B正确。
D
题组三 非纯电阻电路 电功和电热的分析
5.用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示，在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内( )
C
6.如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )
A.电解槽消耗的电功率为120 W
B.电解槽的发热功率为60 W
C.电解槽消耗的电功率为60 W
D.电路消耗的总功率为60 W
BD
A
题组四 安全用电
8.关于家庭电路，下列说法中正确的是( )
A.家庭电路采用的是电压为220 V的交流电
B.洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座，是为了节约用电
C.在家庭电路中，已有两盏灯正常发光，若再打开电视，则电路中的总电流变小
D.可以用铜丝代替保险丝，这样可以防止断电
解析 家庭电路采用的是电压为220 V的交流电，故A正确；使用三孔插座，是为了防止因漏电而发生触电事故，故B错误；在家庭电路中，并联的用电器越多，总电阻越小，家庭电路的电压不变，则电路中的总电流越大，故C错误；铜丝的熔点高，在电流过大时不熔断，起不到保护电路的作用，故D错误。
AB
9.(多选)小红家的限电器允许通过的最大电流是10 A，她家有2个标有“220 V 40 W”的日光灯,4只标有“220 V 15 W”的灯泡,1个标有“220 V 1 000 W”的热水器，1台合计起来有160 W的电脑，1台制冷时耗电为140 W的电冰箱，1台耗电为80 W的电视机，1台标有“220 V 1 200 W”的空调。小红家的这些用电器可以同时使用吗？哪些电器可以同时使用( )
A.不能同时使用，灯泡、电视、空调、电脑、冰箱可以同时使用
B.不能同时使用，灯泡、日光灯、电视、冰箱、空调、电脑可以同时使用
C.不能同时使用，灯泡、热水器、空调可以同时使用
D.都能同时使用
解析 小红家最大可用电功率为2 200 W，而所有的用电器都工作时总耗电功率为2 720 W，所以不能同时使用，D错误；灯泡、电视、空调、电脑、冰箱的总功率为15 W×4＋80 W＋1 200 W＋160 W＋140 W＝1 640 W<2 200 W，可同时使用，A正确；同理可知，B正确，C错误。
B
综合提升练
10.在上门实测过程中，技术人员发现电视机待机一天的耗电在0.2度左右，小小机顶盒一天的待机耗电更是高达0.4度。据最新统计温州市的常住人口约1 000万人，参考下表数据，估算每年温州市家庭用电器待机耗电约为( )
家庭常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑
户均数量(台) 2 1 2 1
电器待机功耗(W/台) 10 20 40 40
A.4×106度 B.4×109度 C.4×1012度 D.1×1013度
解析 温州的常住人口约1 000万人，平均每户的人口按3人计算，温州大约330万户家庭，每户所有用电器待机的总功率P＝(2×10＋20＋2×40＋40)W＝160 W，温州地区待机一年的耗电量为W＝330×104×160×10－3×365×24 kW·h＝4.63×109度，故B正确，A、C、D错误。
BD
11.(多选)一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36 V 10 A·h”字样，假设工作时电源(不计内阻)的输出电压恒为36 V，额定输出功率为180 W，由于电动机发热造成损耗(其他损耗不计)，电动自行车的效率为80%。则下列说法正确的是( )
A.额定工作电流为10 A
B.电池充满电后总电量为3.6×104 C
C.自行车电动机的内阻为7.2 Ω
D.自行车保持额定功率行驶的最长时间是2 h
12.如图所示的电路中，纯电阻R＝20 Ω，电动机线圈的电阻r＝1 Ω，电路两端电压U＝10 V，理想电流表的示数为2.5 A，求：
(1)通过电动机的电流；
(2)通电1 min，电动机做的有用功。
答案 (1)2 A (2)960 J
(2)电动机的总功率P＝UI电＝10×2 W＝20 W
故电动机的机械功率P出＝P－P热＝20 W－4 W＝16 W
通电1 min，电动机做的有用功W＝P出t＝16×60 J＝960 J。
培优加强练
13.如图甲所示为“风光互补路灯”的外形图，图乙所示是该路灯系统的简化电路原理图，光控开关S白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上与触点b接触，给路灯供电。太阳能电池板在晴天时每天可接收太阳能6 kW·h，能使“24 V 15 W”的路灯正常工作6天(路灯平均每天工作8 h)。
(1)该路灯正常工作时的电流是多少？
(2)该路灯正常工作一天消耗的电能是
多少千瓦时？
(3)太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率是多少？
答案 (1)0.625 A (2)0.12 kW·h (3)12%
解析 (1)由P＝UI可得，路灯正常工作时的电流
(2)路灯正常工作时的功率P＝15 W＝0.015 kW
该路灯正常工作一天消耗的电能W＝Pt＝0.015 kW×8 h＝0.12 kW·h。第8节 焦耳定律 电路中的能量转化
第9节 家庭电路
(分值:100分)
选择题1~11题,每小题7分,共77分。
基础对点练
题组一 电功 电功率
1.某型号节能电饭煲,其额定功率800 W,该电饭煲正常工作0.25 h所消耗的电能为 ( )
0.2 kW·h 0.8 kW·h
12.5 kW·h 55 kW·h
2.有额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W的电灯两盏,若接在电压为220 V的电路上,两盏电灯均能正常发光,那么电路中消耗功率最小的电路是 ( )
A B
C D
题组二 焦耳定律 热功率
3.用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要时间t,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么 ( )
当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要时间2t
当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要时间
当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间4t
当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间16t
4.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯,各自在额定电压下正常工作了相同的时间。比较它们产生的热量,结果是 ( )
电风扇最多 电烙铁最多
日光灯最多 一样多
题组三 非纯电阻电路 电功和电热的分析
5.用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图所示,在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内 ( )
充电宝输出的电功率为UI+I2r
充电宝产生的热功率为I2r
手机电池产生的焦耳热为t
手机电池储存的化学能为UIt-I2rt
6.如图所示,有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则 ( )
电解槽消耗的电功率为120 W
电解槽的发热功率为60 W
电解槽消耗的电功率为60 W
电路消耗的总功率为60 W
7.(多选)小希同学设计的儿童玩具汽车的电路如图所示,电源电压恒定为6 V,开关S闭合后,规格为“4 V 0.8 W”的小灯泡L正常发光,内阻为0.5 Ω的电动机正常工作。下列说法正确的是 ( )
小灯泡正常工作的电阻为3.2 Ω
小灯泡每分钟消耗电能为48 J
电动机内阻消耗功率为1 W
电动机的效率为95%
题组四 安全用电
8.关于家庭电路,下列说法中正确的是 ( )
家庭电路采用的是电压为220 V的交流电
洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座,是为了节约用电
在家庭电路中,已有两盏灯正常发光,若再打开电视,则电路中的总电流变小
可以用铜丝代替保险丝,这样可以防止断电
9.(多选)小红家的限电器允许通过的最大电流是10 A,她家有2个标有“220 V 40 W”的日光灯,4只标有“220 V 15 W”的灯泡,1个标有“220 V 1 000 W”的热水器,1台合计起来有160 W的电脑,1台制冷时耗电为140 W的电冰箱,1台耗电为80 W的电视机,1台标有“220 V 1 200 W”的空调。小红家的这些用电器可以同时使用吗 哪些电器可以同时使用 ( )
不能同时使用,灯泡、电视、空调、电脑、冰箱可以同时使用
不能同时使用,灯泡、日光灯、电视、冰箱、空调、电脑可以同时使用
不能同时使用,灯泡、热水器、空调可以同时使用
都能同时使用
综合提升练
10.在上门实测过程中,技术人员发现电视机待机一天的耗电在0.2度左右,小小机顶盒一天的待机耗电更是高达0.4度。据最新统计温州市的常住人口约1 000万人,参考下表数据,估算每年温州市家庭用电器待机耗电约为 ( )
家庭常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑
户均数量(台) 2 1 2 1
电器待机功耗(W/台) 10 20 40 40
4×106度 4×109度
4×1012度 1×1013度
11.(多选)一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36 V 10 A·h”字样,假设工作时电源(不计内阻)的输出电压恒为36 V,额定输出功率为180 W,由于电动机发热造成损耗(其他损耗不计),电动自行车的效率为80%。则下列说法正确的是 ( )
额定工作电流为10 A
电池充满电后总电量为3.6×104 C
自行车电动机的内阻为7.2 Ω
自行车保持额定功率行驶的最长时间是2 h
12.(11分)如图所示的电路中,纯电阻R=20 Ω,电动机线圈的电阻r=1 Ω,电路两端电压U=10 V,理想电流表的示数为2.5 A,求:
(1)(5分)通过电动机的电流;
(2)(6分)通电1 min,电动机做的有用功。
培优加强练
13.(12分)如图甲所示为“风光互补路灯”的外形图,图乙所示是该路灯系统的简化电路原理图,光控开关S白天与触点a接触,太阳能电池板为蓄电池充电,晚上与触点b接触,给路灯供电。太阳能电池板在晴天时每天可接收太阳能6 kW·h,能使“24 V 15 W”的路灯正常工作6天(路灯平均每天工作8 h)。
(1)(4分)该路灯正常工作时的电流是多少
(2)(4分)该路灯正常工作一天消耗的电能是多少千瓦时
(3)(4分)太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率是多少
第8节 焦耳定律 电路中的能量转化
第9节 家庭电路
1.A [消耗的电能W＝Pt＝0.8×0.25 kW·h＝0.2 kW·h，故A正确，B、C、D错误。]
2.C [对A电路，若要两灯均正常发光，即每灯的电压均为110 V，由P＝知RA＜RB，因A、B两灯串联，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电路，因RB>RA，所以UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗的总功率为200 W；对D电路，变阻器电阻可能等于两灯并联后的总电阻，可能有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯可能正常发光，且电路中消耗的总功率为280 W，故C正确。]
3.D [由公式Q＝t知，当电压变为原来的，所需热量没变时，所需时间要变为原来的4倍，即4t，选项A、B错误；同理，当电压变为原来的时，煮沸一壶水所需时间要变为原来的16倍，即16t，选项C错误，D正确。]
4.B [在三种用电器中，只有电烙铁是纯电阻用电器，将电能全部转化为内能，故选项B正确。]
5.D [充电宝输出的电功率P1＝UI，故A错误；手机电池产生的热功率为P2＝I2r，充电宝内阻未知，由题中条件无法求充电宝产生的热功率，故B错误；U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，所以不能用t计算手机电池产生的焦耳热，手机电池在t时间内产生的焦耳热应为Q＝I2rt，故C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故t时间内手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，故D正确。]
6.C [灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡两端的电压都等于110 V，且干路电流I＝I灯＝ A＝ A，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的功率P总＝UI＝220× W＝120 W，D错误。]
7.BD [小灯泡正常工作时的电阻RL＝＝20 Ω，A错误；小灯泡每分钟消耗的电能W＝Pt＝0.8×60 J＝48 J，B正确；流过小灯泡的电流I＝＝0.2 A，由于小灯泡与电动机串联，则电动机中电流也为0.2 A，电动机内阻消耗功率Pr＝I2r＝0.02 W，C错误；电动机两端电压为UD＝6 V－4 V＝2 V，电动机输入电功率P入＝UDI＝0.4 W，电动机效率η＝×100%＝95%，D正确。]
8.A [家庭电路采用的是电压为220 V的交流电，故A正确；使用三孔插座，是为了防止因漏电而发生触电事故，故B错误；在家庭电路中，并联的用电器越多，总电阻越小，家庭电路的电压不变，则电路中的总电流越大，故C错误；铜丝的熔点高，在电流过大时不熔断，起不到保护电路的作用，故D错误。]
9.AB [小红家最大可用电功率为2 200 W，而所有的用电器都工作时总耗电功率为2 720 W，所以不能同时使用，D错误；灯泡、电视、空调、电脑、冰箱的总功率为15 W×4＋80 W＋1 200 W＋160 W＋140 W＝1 640 W<2 200 W，可同时使用，A正确；同理可知，B正确，C错误。]
10.B [温州的常住人口约1 000万人，平均每户的人口按3人计算，温州大约330万户家庭，每户所有用电器待机的总功率P＝(2×10＋20＋2×40＋40)W＝160 W，温州地区待机一年的耗电量为W＝330×104×160×10－3×365×24 kW·h＝4.63×109度，故B正确，A、C、D错误。]
11.BD [由题知电动自行车动力电源的额定电压U＝36 V，额定功率P出＝180 W，根据P出＝UI，可得额定电流I＝5 A，A错误；电池充满电后的总电量q＝10 A·h＝3.6×104 C，B正确；电动自行车的热功率P热＝I2r，又P热＝(1－80%)P出，联立解得r＝1.44 Ω，C错误；根据电流的定义式I＝，解得自行车保持额定功率行驶的最长时间t＝2 h，D正确。]
12.(1)2 A (2)960 J
解析 (1)纯电阻R＝20 Ω，电压U＝10 V
故电流IR＝＝0.5 A
通过电动机的电流
I电＝I－IR＝2.5 A－0.5 A＝2 A。
(2)电动机的总功率
P＝UI电＝10×2 W＝20 W
电动机的热功率
P热＝Ir＝22×1 W＝4 W
故电动机的机械功率
P出＝P－P热＝20 W－4 W＝16 W
通电1 min，电动机做的有用功
W＝P出t＝16×60 J＝960 J。
13.(1)0.625 A (2)0.12 kW·h (3)12%
解析 (1)由P＝UI可得，路灯正常工作时的电流
I＝＝ A＝0.625 A。
(2)路灯正常工作时的功率
P＝15 W＝0.015 kW
该路灯正常工作一天消耗的电能
W＝Pt＝0.015 kW×8 h＝0.12 kW·h。
(3)路灯正常工作6天消耗的电能是W电＝nW＝6×0.12 kW·h＝0.72 kW·h，则太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率η＝×100%＝×100%＝12%。
