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- 2021-05-10 发布
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第15讲 电功率
第1课时 电功 电功率 焦耳定律
命题点1 电能表读数
1．(2015·云南)家用电能表如图所示，该电能表工作时的电流不应超过__40__A.
2．(2014·云南)如图所示，电能表的读数为__746.8__kW·h.
命题点2 电功、电功率相关判断及计算
3．(2017·曲靖)如图所示的电路，闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片，下列判断正确的是(D)
A．电压表V1示数变小
B．电压表V2示数不变
C．电流表A的示数变小
D．电路的总功率变大
4．(2016·云南)将标有“12 V 6 W”字样的灯泡L1和标有“6 V 6 W”字样的灯泡L2串联接在12 V的电源上(不考虑灯丝电阻的变化)，则(C)
A．灯泡L1正常发光
B．灯泡L2可能会烧坏
C．电路总功率为4.8 W
D．通过L1的电流小于通过L2的电流
5．(2015·云南)如图为灯L1、L2的U－I图象，根据图象可知(C)
30
A．通过L2的电流为0.2 A时，L2两端的电压为100 V
B．电压为160 V时，通过L1的电流较大
C．电压为160 V时，L1的电阻较大
D．把两灯并联接入220 V的电路中，L1较亮
6．(2014·云南)小红同学家的电冰箱正常工作时电流大约是1 A，则它正常工作10 h所消耗的电能是(D)
A．2 200 J B．1.32×105 J
C．7.92×105 J D．7.92×106 J
7．(2018·昆明)电灯正常工作时会发热发光，这是由于电流__做功__使电能转化为内能和光能．如果电灯在一段时间内消耗的电能为E1，电流做的功为W，转化的内能为E2，转化的光能为E3，那么E1、E2和E3三者的等量关系是__E1＝E2＋E3__，功与能的关系是W＝__E1__．
8．(2018·曲靖)教室里一体机的电功率约为200 W．一节课40 min消耗电能是__4.8×105__J.
9．(2018·昆明)如图是分别测量两个电阻时得到的电流随电压变化的图像，将这两个电阻串联后接入电路中，R1两端的电压U1与R2两端的电压U2的关系是U1__>__U2；将这两个电阻并联后接入电路中，R1消耗的电功率P1与R2消耗的电功率P2的关系是P1__<__P2(均填“>”“＝”或“<”)．
10．(2018·云南)LED灯具有节能、环保的特点，一个规格为“220 V 8.5 W”的LED灯与一个规格为“220 V 60 W”的白炽灯亮度相当．若一个规格为“220 V 8.5 W”的LED灯每天正常工作4小时，30天消耗的电能是__1.02__度，这些电能可供规格为“220 V 60 W”的白炽灯正常工作__17__小时．
11．(2018·云南)如图所示，小灯泡L标有“3 V 0.9 W”的字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)．当开关S闭合、S1断开时，小灯泡正常发光，电压表的示数为1.5 V，则电流表的示数为__0.3__A；如果电压表的量程为0～3 V，为确保电压表不被损坏，则__不能
30
__(填“能”或“不能”)同时闭合开关S、S1.
简单电路类
12．(2017·曲靖)某家庭电路如图所示，空调上标有“220 V 880 W”字样，电视上标有“220 V 220 W”的字样，求：
(1)电视机正常工作时，通过它的电流是多少？
(2)图中的两个用电器均正常工作时，电路中的总电阻是多少？
(3)若电视机所在支路发生短路，其他支路的用电器__不能__(填“能”或“不能”)正常工作．
解：(1)由P＝UI得电视机正常工作时的电流：
I＝＝＝1 A
(2)由P＝得空调正常工作时的电阻：
R空调＝＝＝55 Ω
电视机正常工作时的电阻：
R电视＝＝＝220 Ω
空调与电视机是并联，根据并联电路中电阻的规律＝＋得总电阻：
R＝＝＝44 Ω
13．(2014·曲靖)节能灯具有宽工作电压、长寿命、无噪音、无频闪、比普通白炽灯省电80%等优点．有资料显示，全国推广使用12亿只节能灯(2009年已实现), 一年的节电量相当于三峡发电站的年发电量．小明的卧室里装有规格为“220 V 11 W”的节能灯一盏．
(1)此节能灯正常工作时的电流是多少？
(2)此节能灯每天工作4 h，一个月(30天)耗电多少度？
30
(3)小明家的电能表标有“600 revs/(kW·h)”的字样，节能灯一个月消耗的电能可以使电能表的转盘转过多少转？
解：(1)由P＝UI得，节能灯正常工作时的电流：
I＝＝＝0.05 A
(2)一个月耗电：W＝Pt＝11×10－3 kW×30×4 h＝1.32 kW·h，即1.32度电
(3)电能表的转盘转过：
n＝W·n0＝1.32 kW·h×600 revs/(kW·h)＝792 revs
14．(2014·云南)电信公司机房接到某用户反映，他家的电话不能使用，经机房人员初步测试，判断为接入该用户的电话线某处短路．为了确定短路的具体位置，机房人员利用测量仪器接成如图所示的电路进行测量．已知电话线由两根导线并排而成，该用户家到机房的电话线长5 km，设单根电话线每米的电阻为3×10－3 Ω，测量时电压表示数为12 V，电流表示数为1 A．若只考虑电话线的电阻，求：
(1)该用户家到机房单根电话线的电阻值；
(2)短路位置到机房的距离s；
(3)测量时电路消耗的功率．
解：(1)该用户家到机房的单根电话线的电阻值是
5 000 m×3×10－3 Ω/m＝15 Ω
(2)短路位置到机房电话线的总电阻：
R总＝＝＝12 Ω
短路位置到机房单根电话线的电阻为
×12 Ω＝6 Ω
短路位置到机房的距离：
s＝＝2 000 m＝2 km
(3)测量时电路消耗的功率：
P＝UI＝12 V×1 A＝12 W
30
图象类
15．(2015·曲靖)灯L1上标有“12 V 9.6 W”的字样，灯L2上只能看清12 V的字样，测得两灯的电流与电压的关系如图所示，求：
(1)L1正常发光时的电阻是多少？
(2)若L1、L2串联接在电源的两极时，通过L1的电流为0.3 A，则电源电压是多少？
(3)电路中只有L1、L2两灯串联，使L2正常工作时，电路消耗的总功率是多少？
解：(1)由P＝可知，灯泡L1正常发光时的电阻：R1＝＝＝15 Ω
(2)由图示图象可知，电流I＝0.3 A时，灯泡两端电压：U1＝2 V，U2＝4 V，两灯泡串联，电源电压：
U＝U1＋U2＝2 V＋4 V＝6 V
(3)灯L2正常发光时的电压为12 V，由图示图象可知，此时通过L2的电流为0.5 A，灯L1两端电压为4 V，两灯泡串联，电源总电压：
U′＝4 V＋12 V＝16 V
电路消耗的总功率：P＝U′I′＝16 V×0.5 A＝8 W
16．(2017·曲靖)某白炽灯的电流与电压关系如图所示，白炽灯工作时灯丝要达到很高的温度才能发出白光，已知灯丝质量为1.5 g，比热容c＝0.14×103 J/(kg·℃)．求：
(1)灯丝的温度从20 ℃升高到2 020 ℃，需要多少热量？
(2)上述过程中，若电能转化为热能的效率为80%，则灯泡消耗的电能是多少？
(3)要将此灯改装为一个调光台灯接入家庭电路需要串联一个变阻器，灯泡的功率调到15 W时，该变阻器接入电路的阻值应为多大？
30
解：(1)灯丝吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝0.14×103 J/(kg·℃)×1.5×10－3 kg×(2 020 ℃－20 ℃)＝420 J
(2)由η＝得灯泡消耗的电能：
W电＝＝＝525 J
(3)由图象可知当灯泡消耗的功率为15 W时，灯泡两端电压U＝150 V，通过灯泡的电流I＝0.1 A，变阻器与灯泡串联，则变阻器两端的电压：
U电阻＝U－UL＝220 V－150 V＝70 V
由I＝得变阻器接入电路中的电阻：
R＝＝＝700 Ω
动态电路类
17．(2017·曲靖)如图所示，电源电压不变，无论开关S闭合还是断开，电流表的示数均为0.3 A，则电阻R2的故障是__短路__．把R2换成一个12 Ω的电阻，闭合开关S，电流表的示数为0.3 A；断开开关S，电流表的示数为0.2 A．则S断开时，R1的功率为__0.96__W.
18．(2015·云南)如图所示，电源电压6 V恒定不变，灯泡L标有“6 V 3 W”字样，滑动变阻器的阻值范围是0～20 Ω.求：
30
(1)小灯泡的电阻；(设灯丝电阻不变)
(2)S、S1都闭合时滑动变阻器两端的电压；
(3)S闭合、S1断开时电路消耗的最小功率．
解：(1)由P＝得，小灯泡的电阻：
RL＝＝＝12 Ω
(2)当S、S1都闭合时，滑动变阻器被短路，则滑动变阻器两端电压为0
(3)S闭合，S1断开时，灯L与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路的电阻R＝20 Ω时，电路消耗的功率最小，
Pmin＝＝＝＝1.125 W
家用电器类
19．(2016·云南)盛夏酷暑，妈妈为了让小明在考试前有一个更舒适的学习环境，特地在他的房间安装了一台冷热两用的空调．这台空调说明书中的主要数据如表所示．
额定电压
220 V
频率
50 Hz
额定制冷功率
1 400 W
额定制热功率
1 800 W
(1)空调工作时应选用图中的__三__孔插座．
(2)空调正常制冷时电流是多大？连续正常制冷30 min消耗多少kW·h的电能？
(3)这些电能若用于加热水，加热器的热效率为80%，能使50 kg、20 ℃的水温度升高多少？[水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
解：(2)空调工作时的制冷功率P冷＝1 400 W，由P＝UI可得，正常制冷时的电流：
I＝＝≈6.36 A
30
由P＝可得，正常制冷30 min消耗的电能：
W＝P冷t＝1.4 kW×0.5 h＝0.7 kW·h
(3)W＝0.7 kW·h＝0.7×3.6×106 J＝2.52×106 J
由η＝可求得水吸收的热量：
Q＝ηW＝80%×2.52×106 J＝2.016×106 J
由Q＝cmΔt可得，升高温度：
Δt＝＝＝9.6 ℃
命题点3 焦耳定律
20．(2017·昆明)某型号电吹风的电动机和电热丝串联．电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风，电动机线圈电阻为R1，电热丝电阻为R2.将电吹风接入电压为U的电源后，通过的电流为I，消耗的电功率为P，同学们得到了下列四个关系式，其中正确的是(D)
①UI>P ②P＝I2(R1＋R2) ③UI＝P ④P>I2(R1＋R2)
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
21．(2015·曲靖)下列现象或装置，利用了电流热效应的是(C)
①电视机后盖有许多小孔 ②电动机外壳上装散热片 ③长期不用的电视机隔段时间通一次电 ④白炽灯 ⑤电脑机箱里装有小风扇 ⑥电暖手宝
A．①②⑥ B．①②⑤
C．③④⑥ D．②③⑥
22．(2014·云南)冬季来临，小王给奶奶买了一个“暖手宝”．该“暖手宝”加热过程中所产生的电热与时间的关系如图所示，由此可知该“暖手宝”加热时的功率约为(B)
A．2 400 W
B．400 W
30
C．40 W
D．24 W
23．(2014·昆明)当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q.如果要使它产生的热量为2Q，下列办法中可行的是(A)
A．将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的
B．将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的
C．将电阻变为原来的，通电时间变为原来的2倍
D．将电压变为原来的，电阻变为原来的2倍
24．(2018·曲靖)如图甲所示，把电阻R与灯L接在3 V的电源上，电阻R与灯L的U－I图象如图乙所示，当S闭合时电路消耗的功率为__1.8__W，通电2 min电阻R产生的热量为__108__J.
甲 乙
25．(2018·曲靖)图是某种电砂锅的工作电路图，S是温控开关，当S闭合时，电砂锅处于__加热__(填“加热”或“保温”)状态；电砂锅加热时的功率为1 100 W，保温时功率为55 W，则电阻R2为__836__ Ω.
26．(2014·曲靖)两电阻R1∶R2＝1∶2，将它们串联在电路中，它们两端的电压之比为__1∶2__，相同时间内电流通过电阻产生的热量之比为__1∶2__．
27．(2018·云南)如图所示，R0、Rx为定值电阻，其中R0＝10 Ω，开关S断开时，电流表的示数为0.6 A；开关S闭合时，电流表的示数为0.8 A，若电源电压不变，求：
(1)电源电压；
(2)电阻Rx的阻值；
(3)开关S闭合时，通电1 min，电阻Rx产生的热量．
30
解：(1)电源电压：U＝I1R0＝0.6 A×10 Ω＝6 V
(2)由并联电路的电流规律，Rx的电流：
Ix＝I－I1＝0.8 A－0.6 A＝0.2 A
由欧姆定律I＝，可得Rx的阻值：
Rx＝＝＝＝30 Ω
(3)t＝1 min＝60 s
根据焦耳定律可得：Q＝IRxt＝(0.2 A)2×30 Ω×60 s＝72 J
28．(2018·昆明)如图所示电路，电阻R′的阻值为50 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为 100 Ω，电源电压10 V保持不变，闭合开关，求：
(1)当P移至a端时，电阻R′消耗的功率；
(2)当P移至b端时，电路中的电流大小和通电2 min 产生的热量．
解：(1)当P移至a端时，R接入电路中的阻值最大与R′并联，R′的电功率：
P1＝＝＝2 W
(2)当P移至b端时R′短路，只有R接入电路中，
通过R的电流：I＝＝＝0.1 A
产生的热量：
Q＝I2Rt＝(0.1 A)2×100 Ω×2×60 s＝120 J
29．(2015·昆明)在如图所示的电路中，电源电压不变，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω.
(1)当S1、S3断开，S2闭合时，电流表示数为1 A，求电源电压．
(2)当S1、S3闭合，S2断开时，求：①电路中的总功率；②通电1 min，电阻R1产生的热量．
30
解：(1)当S1、S3断开，S2闭合时，R1、R2串联，电源电压：
U＝I(R1＋R2)＝1 A×(3 Ω＋6 Ω)＝9 V
(2)①当S1、S3闭合，S2断开时，R1、R2并联，
电路总电阻：R总＝＝＝2 Ω
总功率：P总＝＝＝40.5 W
②通电1 minR1产生热量：
Q1＝＝×60 s＝1 620 J
电能 电功
1．(2017·上海)家用电能表抄表时数据所用的单位是(B)
A．千瓦 B．千瓦时
C．库仑 D．伏特
2．(2017·六盘水)小明家电能表本月初的示数为，本月底的示数如图所示，为__951.2__kW·h，如果按0.5元/(kW·h)的电价计费，本月应付电费__65__元.3.当天空中空气的湿度很大，两块云之间的电压很高时，原先不导电的空气就会变成导体，强大的电流可在瞬间通过天空，形成闪电．某次闪电的放电电流约为1×104 A，电压约为1.8×104 V，放电时间约为0.01 s，则这次闪电释放的电能约为__1.8×106__J，合__0.5__ kW·h.
电功率
4．下列家用电器中，正常工作一小时耗电接近1.2 kW·h的是(A)
A．空调 B．家用排风扇
C．电视机 D．台灯
5．某同学家的电炉正常工作时通过电炉丝的电流是5 A，若电炉在220
30
V电压下正常工作，则该电炉的额定功率为__1__100__W.
6．(2018·青岛)某电视机的额定功率是110 W，则它正常工作时，电流是__0.5__A__；1 kW·h的电能可供它正常工作的时间是__9.1____h(结果保留一位小数)．
焦耳定律
7．如图所示，两个密闭容器中的电阻丝阻值均为5 Ω，在右侧容器的外部，将一个阻值为5 Ω的电阻丝和这个容器内的电阻丝并联．该实验装置是为了探究电流通过导体时产生的热量与__电流__(填“电流”“电阻”或“通电时间”)的关系．若通过左侧电阻丝的电流为0.5 A，则右侧两个并联电阻丝在1 min内产生的总热量为__37.5__J.
8．两根电热丝，电阻之比为2∶1，若把他们串联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为__2∶1__；若把他们并联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为__1∶2__．
9．据报道：近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良所造成的，教训十分深刻．线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将__增大__(填“减小”或“增大”)，电流通过该接触处产生的热量增多，从而使局部温度升高，同时接触处的电阻又将随着温度的升高而__增大__(填“减小”或“增大”)……形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾．
30
重难点1 额定功率和实际功率(小灯泡亮度问题)
(2018·黄石)将A、B两个灯泡，按图一、图二两种方式连接，已知RA＝4 Ω、RB＝6 Ω，电源电压相同，下列分析正确的是(B)
图一 图一
A．图一中A灯比B灯亮
B．图二中A灯比B灯亮
C．图一中A灯比图二中A灯亮
D．图一中的总功率比图二中的总功率要大
【变式训练1】 如图电路中，开关闭合后，发现灯L1比L2亮，下列分析正确的是(B)
A．通过L1的电流比L2的电流大
B．L1的电阻比L2的电阻大
C．L1两端电压比L2两端电压小
D．L1的实际功率比L2的实际功率小
【变式训练2】 如图是规格为“220 V 15 W”的灯泡L1和规格为“220 V 60 W”的灯泡L2，两灯都发光时，要使L1比L2亮，应闭合开关__S2__；要使L2比L1亮，应闭合开关__S1、S3__．
重难点2 电功率的相关计算
类型1 常规纯电路计算
(2018·河南)在如图所示的电路中，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，电源电压保持不变．当开关S1、S3断开，S2闭合时，电流表的示数为0.2 A．当开关S1、S3闭合，S2断开时，电流表的示数为__0.9__A，R2的电功率为__1.8__W，为了保障电路安全，__S1和S2
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__两个开关不能同时闭合．
如图所示，电源电压U保持不变，滑动变阻器的最大阻值是20 Ω，开关S闭合，当滑动变阻器的滑片P在a端时，电流表的示数是0.3 A．当滑动变阻器的滑片P在b端时，电流表的示数是1.8 A，小灯泡正常发光．则电源电压U为__6__V，小灯泡的额定功率为__9__W.
类型2 电路图＋坐标图
(2018·南充)如图甲所示，电源电压一定，滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端时，灯泡L的U－I图象如图乙所示，当灯泡电流为1 A时，灯泡正常发光，则灯泡的额定功率为__8__W和滑动变阻器的最大值为__11__ Ω.
甲 乙
类型3 用电器类
(2018·枣庄)如图所示是某种电热器的电路图，电源电压为220 V，R1、R2的阻值分别为11 Ω、22 Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换，电热器在低温挡工作时的电功率是__2__200__W，在高温挡工作1 min产生的热量是__3.96×105__J．
(2018·衡阳)某品牌电饭煲工作原理如图中所示，如表为它的部分参数：
XXX牌电饭煲
30
额定电压
220 V
额定功率
加热挡
1 210 W
保温挡
22 W
频率
55 Hz
若将开关S闭合，则电饭煲处于__加热__(填“加热”或“保温”)状态，其中R1∶R2＝__1∶54__．
破解易错题
1．(2018·大理祥云县二模)直流电动机两端的电压为5 V，通过它的电流为1 A，电动机线圈的电阻为1 Ω，则电动机在10 s内消耗的电能是__50__J，产生的热量是__10__J.
2．(2017·襄阳)如果通过某定值电阻的电流从1 A升高到2 A，加在该电阻两端的电压变化了5 V，则该电阻消耗的电功率变化了__15__ W．
实验 探究影响电流通过导体时产生热量的因素
(2018·昆明五华区二模)如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气．
甲 乙
(1)实验中通过观察两个U形管中__液面__的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．
(2)甲装置可探究电流产生的热量与__电阻__的关系．通电前，需使两个U形管内的液面__相平__；通电一段时间后，__右__(填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大．
(3)乙装置可探究电流产生的热量与__电流__的关系．其中电阻R3的作用主要是使通过R1和R2的电流__不相等__．将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在__左__(填“左”或“右”)侧容器中产生的热量较多．
(4)在甲装置中，通过电阻丝R1的电流为2 A时，通电10 s电流通过R1产生的热量为__200__J，这段时间内R1和R2产生的热量之比为__1∶2__．
30
(5)利用甲装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系．可将甲装置做如下改动：将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在B和__D__接线柱之间即可．
第2课时 测量小灯泡的电功率
命题点 测量小灯泡的电功率
(2018·云南)如图所示，在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3.8 V，电阻约为12 Ω，电源电压为6 V.
甲 乙
(1)用笔画线代替导线，将图甲中的电路补充完整．
解：
(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于__B__(填“A”或“B”)端．闭合开关，灯泡不亮，电压表和电流表都有示数，但示数较小，接下来的操作是__将变阻器滑片向左移动，观察灯的发光情况__．
(3)当电压表的示数为3.8 V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为__1.216__W．在继续调节滑动变阻器进行测量的过程中，小灯泡突然熄灭，电流表示数变为0，电压表示数接近6 V，你认为故障可能是__灯泡断路__．
(4)完成测量后，同学们又找来几个不同阻值的定值电阻替换小灯泡，探究电流与电阻的关系．当电阻为10 Ω时，电流表的示数为0.2 A；换用20 Ω的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向__B__(填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为__2__V，读出电流表的示数．多次换用阻值不同的电阻，进行正确操作后即可得出结论.
实验 测量小灯泡的电功率
(2015 ·云南)如图甲是测量额定电压为3.8
30
V的小灯泡的电功率的实物电路图，小灯泡的电阻约为10 Ω.
甲
(1)在虚线框内画出与实物图对应的电路图．
解：
(2)实物电路中连接不合理的是__电压表量程选小了__．开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于__A__(填“A”或“B”)端，目的是__保护电路__．
(3)调节滑动变阻器，分别读出电流表和电压表的示数，记录如下表：
实验次序
1
2
3
4
电压U/V
2.5
3.0
3.8
4.5
电流I/A
0.33
0.36
0.40
0.44
灯泡亮度
逐渐变亮
小灯泡的额定功率为__1.52__W．小灯泡逐渐变亮的原因是实际功率逐渐__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)．
(4)小明闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的操作是__C__．
A．检查电路是否断路
B．更换小灯泡
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
(5)小红实验时，刚把最后一根线接好灯泡就亮了，原因是__连接电路时开关没有断开__．
(6)小明连接好电路，闭合开关后发现，无论如何移动滑动变阻器滑片，电流表示数均不改变，造成这一现象的原因是__滑动变阻器接入的是两个上接线柱或两个下接线柱__，若同时发现灯泡较暗、电压表示数较小，则原因是__滑动变阻器接入的是两个下接线柱，接入电阻过大__．
(7)小红认为：为了减小误差，应该将多次测得的电功率数值求平均值．小明认为这种做法是错误的，你的观点是：__小明__是对的，你的理由是：__
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每次测得的电功率均是在不同电压下的实际功率，求平均值是没有意义的__．
(8)小明还进一步设计出了只有电流表没有电压表来测量小灯泡额定电功率的方法，其电路如图乙所示，R0＝10 Ω，并认为关键的一步是__调节滑动变阻器__，使电流表__A2__的示数为0.38 A时，再读出此时电流表__A1__的示数，才能计算出小灯泡的额定功率．
第15讲 电功率
第1课时 电功 电功率 焦耳定律
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考点1 电能表
1．(2018·云南玉溪市二模)家庭电路中的电灯、电视机、电风扇等电器都是__并__联在电路中的，小红家11月底电能表读数为2 718.7 kW·h，12月底电能表读数如图所示，那么12月份他家消耗了__100__ kW·h的电能．
2．某小区进行旧电路改造，给居民更换了闪烁式电子脉冲电能表，电子表有一个参数是1 200 imp/ kW·h，小明在家将功率为1 000 W的电水壶单独接入电路且使其正常工作1 min，电能表闪烁__20__次．
3．(2018·巴中)电能表是用来测量__电路消耗电能__的仪表．小明同学家电能表铭牌上标有“220 V 10 A 3 000 r/ kW·h”字样，他观察到在l min的时间内，电能表的转盘匀速转了15转，观察期间他家工作电器的总功率为__300__W；小明家的电能表所测的用电器正常工作最大功率不能超过__2.2__ kW.
考点2 电功 电功率
4．(2018·湘西)以下所列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是(A)
A．电风扇 B．电水壶 C．电饭煲 D．电视机
5．(2018·北京)有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1 800 W，乙的额定功率为1 200 W．两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是(B)
A．甲电热水壶两端的电压较高
B．电流通过甲电热水壶做功较快
C．通过两个电热水壶的电流相等
D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多
6．(2018·株洲)智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是(B)
A．降低了电池的输出电压
B．减小了电池的输出电流
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C．减小了电子线路的电阻
D．增大了电池的输出功率
7．(2018·河北)小明一家外出旅游，出门时电能表示数为
0
8
6
4
0
，回来时为
0
8
6
7
0
，这期间消耗了__3__度电．这些电能可使标有“220 V 25 W”字样的灯泡正常工作__120__h.
8．(2018·安徽)图中R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，把它们并联在U＝3 V的电路中，则R1和R2并联后的总电阻为__2.4__ Ω；通电30 s，电阻R1消耗的电能为__67.5__J.
9．(2018·岳阳)标有“6 V 3 W”的小灯泡，它的电流—电压图象如图所示，则它正常工作10 s消耗的电能是__30__J；将它与一个10 Ω的定值电阻串联在8 V的电路中，则电路消耗的总功率为__3.2__W.
10．(2018·广元)张薇期末成绩考得好，爸爸奖励她一个新手机，张薇发现手机电池上标有“电压3.7 V 容量3 500 mA·h”的字样，则它充满电后存储的电能为__4.662×104__J，经查，该手机的待机电流为20 mA，则该手机最长待机时间为__175__h.
10．(2018·天津)如图所示电路中，电源电压保持不变，电阻R1与R2的阻值之比为2∶1.开关S断开时，R1与R2的电功率之比为__2∶1__；开关S闭合前后，电压表两次的示数之比为__2∶3__．
12．(2018·长沙)如图所示，L1、L2是规格分别为“6 V 6 W”和“3 V 2.7 W”的小灯泡，将它们连在如图所示的电路中，电源电压恒定不变，当只闭合S时，L2正常发光．(不计温度对灯泡电阻的影响)求：
(1)电源电压；
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(2)灯泡L1的电阻R1；
(3)当S、S1都闭合时，10 s内电流做的总功．
解：(1)当只闭合S时，电路为L2的简单电路，L2正常发光，即电源电压
U＝U2＝3 V
(2)由P＝可知，灯泡L1的电阻：
R1＝＝＝6 Ω
(3)当S、S1都闭合时，L1、L2并联，此时，
P′1＝＝＝1.5 W
P′2＝P2＝2.7 W
10 s内电流做的总功：
W＝(P1′＋P2′)t＝(1.5 W＋2.7 W)×10 s＝42 J
考点3 实际功率与额定功率
13．(2018·昆明五华区二模)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法正确的是(D)
A．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
B．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C．将乙灯接入110 V的电路中，它的实际功率为50 W
D．两灯串联在220 V的电路中，甲灯比乙灯亮
14．(2018·内江)将规格为“2.5 V 0.3 A”的小灯泡L1和规格为“3.8 V 0.3 A”的小灯泡L2串联，接在3 V的电源上，下列判断正确的是(B)
A．L1的电阻大于L2的电阻
B．L1的亮度比L2的亮度更小
C．两只灯泡都正常发光
D．两只灯泡实际功率相等
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15．(2018·哈尔滨)“探究小灯泡电功率”的实验电路如图甲，实验中选择“2.5 V”小灯泡，调节滑动变阻器滑片的过程发现灯亮度变化，这是由__灯泡的实际功率__变化引起的．实验得到灯的U－I图象如图乙，则小灯泡的额定功率是__0.75__W.
甲 乙
16．(2018·滨州)如图所示，把标有“6 V 6 W”字样的灯泡L接入电源电压恒为9 V的电路中，为使灯泡正常发光，需要串联的定值电阻R＝__3__ Ω.
17．(2018·张家界)图中电源电压保持不变，灯泡L标有“6 V 3 W”字样，当开关S闭合时，灯泡L正常发光，电流表的示数为0.8 A，则电阻R＝__20__ Ω；由于电池使用过久，电源实际电压只有4.8 V，则该灯泡工作的实际功率为__1.92__W．(不考虑温度对灯丝电阻的影响)
考点4 焦耳定律
18．(2018·邵阳)将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是(C)
A．电冰箱产生的热量最多
B．电脑产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多
D．三者产生的热量一样多
19．(2018·宜昌)两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1、R2产生的热量之比为(A)
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甲 乙
A．2∶1 B．1∶2
C．4∶1 D．1∶4
20．(2018·安徽)某导体的电阻为20 Ω，当通过它的电流为2 A时，则其1 min产生的热量为__4__800__J.
21．(2018·辽阳)如图所示实验装置，可用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与__电阻__的关系．将装置接在电压为3 V的电源上，通电2 min，电流通过电阻R1产生的热量为__24__J.
22．(2018·无锡)某型号的电热水壶，额定电压为220 V，额定功率为1 000 W，该电热水壶的发热电阻为__48.4__ Ω，用该电热水壶加热1 kg水，水由20 ℃加热到100 ℃，不考虑热量损失，则它正常加热的时间为__5.6__ min.[c＝4.2×103 J/(kg·℃)]
23．(2018·西宁)小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个挡位的发热功率，如图是其内部简化电路图，开关S1可分别与接触点a、b接触．(已知：R1＝48.4 Ω，R2＝96.8 Ω，且电源电压保持不变)
(1)当开关S1置于b端、S2断开时，电路的连接方式是__串__联．
(2)当开关S1置于b端、S2闭合时，此电路消耗的电功率是__1__000__W.
(3)电烤箱在高挡位正常工作100 s消耗的电能是__1.5×105__J.
24．(2018·德州)如图是检测酒精浓度的测试仪原理图，图中电源电压恒定为8 V，R1
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为定值电阻，酒精气体传感器R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小．当酒精浓度为0时，R2＝60 Ω，此时电压表示数为2 V．以下说法错误的是(C)
A．若酒精气体浓度越大，电压表和电流表示数都越大
B．定值电阻R1的阻值为20 Ω
C．酒精浓度为0时，电路消耗的总功率为0.6 W
D．若电流表示数达到0.2 A时，表示酒驾，此时R2消耗的电功率为0.8 W
25．(2018·福建A卷)灯泡L与定值电阻R组成的电路如图甲所示，L和R的I－U图线分别为图乙中的A、B，闭合开关S，L正常发光，电路的总功率为4.8 W，此时灯泡L的(D)
甲 乙
A．电压为7 V B．电流为0.3 A
C．电阻为20 Ω D．功率为3 W
26．(2018·曲靖二模)如图甲所示电路，当开关S闭合后，电流表的指针偏转如图乙所示，L1和L2消耗的功率之比为__5∶6__．
甲 乙
27．(2018·宁波)如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点滑到a点过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示．
30
甲 乙
(1)图乙中__dc__(填“dc”或“ec”)表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图象．
(2)该过程中电路消耗的总功率最大值为__36__W.
28．(2018·昆明西山区二模)小蕾同学的实验小组在探究“电流产生热量的多少与哪些因素有关”时，使用了如图甲所示的实验装置，烧瓶A内装有一定质量的煤油．
甲 乙
(1)连接实验电路时，同组的小超问小蕾：“打开实验室里的水龙头就可以接到水了，为什么还要用煤油呢？”小蕾对他说：“因为煤油的__比热容__比水的小，方便观察温度计示数的变化．”
(2)在闭合开关前，他们应将滑动变阻器的滑片P移到最__右__(填“左”或“右”)端．
(3)小蕾将滑片P移动到某一位置，闭合开关，10 s后断开开关．在这段时间，他们观察到温度计的示数逐渐升高．这个实验现象说明，电流通过导体产生热量的多少与__通电时间__有关．
(4)接着，小蕾又将滑片P向左移动到某一位置，闭合开关，10 s后断开开关．他们观察到这一次温度计的示数比上一次实验时的示数还要高．两次实验对比，他们能得出的结论是：电流通过导体产生热量的多少还与__电流大小__有关．
(5)完成上述实验后，同组的小磊想到家中的电热烤火器工作时，烤火器热得烫手，但连接烤火器的导线却不怎么热．他猜想：电流通过导体产生热量的多少可能还与电阻的大小有关．于是，他们准备了两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油．并将两段长度、横截面积相同，但材料不同的电阻丝浸没在煤油中，再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口，如图乙所示．
①图乙中两段电阻丝的连接方式是__串联__．
②闭合开关后，他们观察到A烧瓶中的温度计示数逐渐升高，B烧瓶中的温度计示数不变．出现这种现象的原因可能是，B烧瓶中的电阻丝__短路__．
③他们排除故障，闭合开关一段时间后，观察到__B__(填“A”或“B”)烧瓶内温度计的示数较高．由此可知，小磊的猜想是__正确__(填“正确”或“错误”)的．他们通过分析本次实验现象得出了“在电流大小和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越__大__”的结论．
29
30
．(2018·广安)电饭锅是家中常用的用电器，下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌，其内部结构简化如图所示，其中R1和R2都是电热丝(不考虑温度对电阻的影响)．
(1)电饭锅正常工作时，在加热状态下的总电流是多少？
(2)电阻R2的阻值是多少？
(3)一天，小宇断开家中其他用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，发现家中标有“220 V 10(20 A) 3 000 r/kW·h”的电能表5 min内转了200圈，求电饭锅此时的实际加热功率是多少？
额定电压
220 V
频率
50 Hz
额定功率
加热
880 W
保温
44 W
解：(1)由题知，电饭锅正常工作时，在加热状态下功率P加热＝880 W
由P＝UI可得总电流：I＝＝＝4 A
(2)当S、S0闭合时，R1和R2并联，电路总电阻较小；当S闭合、S0断开时，电路中只有R2，电路总电阻较大；由P＝可知，当S、S0闭合时，电功率较大，为加热挡；当S闭合、S0断开时，电功率较小，为保温挡；P保温＝44 W
由P＝可得：R2＝＝＝1 100 Ω
(3)电能表转盘转200 r消耗的电能：
W＝ kW·h＝ kW·h
电饭锅此时的实际加热功率：
P实＝＝＝0.8 kW＝800 W
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第2课时 测量小灯泡的电功率
1．(2018·十堰)在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压为6 V，小灯泡的额定电压为3.8 V，小灯泡电阻约为10 Ω.
甲 乙
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实验电路连接完整(要求滑片向左移动时电流表示数变小)．
解：
(2)小天同学在连接好最后一根导线时，小灯泡立即发光，请你分析产生这一现象的操作错误是__连接电路时，开关未断开__．
(3)改正错误后继续实验，移动滑动变阻器滑片到某点，电压表示数为2.5 V，要使小灯泡正常发光，滑动变阻器滑片应向__右__(填“左”或“右”)移动，同时眼睛视线应注意观察__电压表__的示数，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数为0.32 A，则小灯泡的额定功率是__1.216__W.
(4)记下多组对应电流表和电压表示数，绘制出如图乙所示的U－I图象，由图象可知用此实验装置__不可以__(填“可以”或“不可以”)做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系”的实验．
2．(2018·潍坊)要测量一个额定电压为3.8 V的小灯泡的功率，小灯泡工作时的电阻约为10 Ω.现有电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“10 Ω 1 A”“50 Ω 0.5 A”和“500 Ω 0.1 A”的滑动变阻器各一个，导线若干，电源(8 V)一个．
甲 乙
(1)为完成实验，应该选取规格为__“50__Ω__0.5__A”__的滑动变阻器．
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(2)选出合适的滑动变阻器后，将实验器材连成如图所示的实验电路，闭合开关，将滑动变阻器滑片向右移动，观察到的现象是__BD__(多选)．
A．小灯泡变亮，电压表示数变大
B．电流表示数为零，小灯泡不亮
C．电流表示数变大，电压表示数变小
D．电压表示数接近8 V，且示数不变
(3)造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该导线打上“×”号；并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上．
解：
(4)线路改正后，移动滑片，记录多组电流I和电压U，并在坐标纸上做出I－U关系图象，如图乙所示．由图可知小灯泡的额定功率为__1.14__W；当小灯泡两端电压为3 V时，灯泡电阻为__12__ Ω.
3．(2018·黄石)在“测量小灯泡的额定功率”实验中，提供如下实验器材：
A．电源(输出电压恒为4.5 V)
B．小灯泡(额定电压为3.5 V，电阻约为10 Ω)
C．滑动变阻器(0～10 Ω，最大电流为2 A)
D．电压表(量程0～3 V)
E．电流表(量程0～0.6 A，0～3 A)
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(1)实验小组初步设计电路如图甲所示．经分析此电路无法测出小灯泡的额定功率，原因是__电压表量程小于小灯泡的额定电压__．
(2)重新设计电路如图乙所示，请对照此图在图丙中用笔画线替代导线，完成实物图的连接．
解：
(3)连接电路完成后，闭合开关，发现电流表指针不偏转，电压表也无示数，若电路中只有一处故障，可能是__A__．
A．小灯泡断路 B．电压表断路
C．滑动变阻器断路
(4)排除故障后继续实验，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数为UV＝__1__V时小灯泡正常发光，此时电流表示数如图丁所示，则小灯泡的额定功率P额＝__1.05__W.
4．(2018·襄阳)小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“3.8 V”字样的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表V1和V2(没有电流表)、阻值为10 Ω的定值电阻R0、导线若干．她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图．
(1)请你将图甲中电路图补充完整．
解：
(2)闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为__3.8__V，此时电压表V2的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为__0.76__W.
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(3)她还进一步设计出了如图丙所示电路图测量小灯泡的额定功率，调节滑动变阻器，使电流表A2的示数为__0.38__A时，再读出电流表A1的示数，即可计算小灯泡的额定功率．
(4)小明说，利用丙图，把R0更换成未知电阻Rx，把小灯泡的额定电流和额定功率当作已知条件(灯丝电阻随温度而变化)，可以测出未知电阻Rx的阻值．方法为：调节滑动变阻器，使电流表A1的示数为__0.2__A时，读出电流表A2的示数，即可计算Rx的阻值．
5．(2018·昆明五华区一模改编)小红在实验室做“灯泡亮度与电功率的关系”实验，如图所示，电源(电压恒为4.5 V)，小灯泡(额定电压为2.5 V)，电流表、电压表各一个，若干定值电阻(10 Ω、15 Ω、25 Ω、30 Ω)，一个滑动变阻器(20 Ω 3 A)，开关，导线若干．
甲 乙
丙
(1)图甲是小红连接的错误电路，在应改动的一根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
解：
(2)正确连线后，闭合开关，小灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，小红的操作不当之处是__滑动变阻器滑片没有移到阻值最大位置__．灯泡熄灭的同时，可观察到电压表示数__变大__(填“变大”“不变”或“变小”)．
(3)小红更换新灯泡后，逐步移动滑片，看到如图乙所示的电压表示数，其读数为__2.2__V，为使灯泡正常发光，应向__右__(填“左”或“右”)端移动滑片，图丙为灯泡的I－U图象，可知灯泡的额定电功率为__0.5__W.
(4)不改变电路的情况下，无法探究电流与电压的关系，原因是__灯泡的电阻是变化的__．
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