第十八章 电功率
（全卷五个大题，共23个小题，共8页；满分90分，考试用时75分钟）
一、选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)
1.奋斗学习小组在“野外生存”挑战活动中，将锡箔纸连接在干电池两端，一段时间后锡箔纸燃烧起来，使他们获得了火苗。下列电器中，主要利用该原理工作的是（ ）
A.电熨斗 B.空调 C.电风扇 D.电视机
2.如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（ C ）
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、丙、乙、甲
C.丙、丁、乙、甲
D.甲、乙、丁、丙
3.已知电阻R1＝3R2，若将它们串联在电路中，相同时间内电流做功W1∶W2为（ ）
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶1 D.4∶9
4.用电热水壶烧水，若不考虑能量损失。当它两端电压为U时，用16min可烧开一壶水，若它两端电压为0.8U时，烧开同样一壶水所用的时间为（ ）
A.10min B.25min C.30min D.40min
5.在家庭电路中，LED灯已取代传统的白炽灯，通常15W的LED灯相当于60W的白炽灯的亮度。将60W的白炽灯更换为15W的LED灯后，下列说法正确的是（ ）
A.两端电压变小 B.消耗电能变小
C.消耗电能变慢 D.灯泡亮度变暗
6.定值电阻R0和滑动变阻器R（R的最大阻＞R0的阻值）组成如图所示的电路。下列关于滑动变阻器消耗的功率P与电压表的示数U之间的关系图象，正确的是（ ）
7.将标有“12V 3W”字样的甲灯和标有“6V 3W”字样的乙灯，串联接在15V的电源上，那么能正常发光的是（ ）
A.甲灯 B.乙灯
C.两灯都能正常发光 D.两灯都不正常发光
8.如图所示是小华设计的输液提示器电路，通过观察电压表示数或灯泡亮暗的变化，即可了解药液重量的变化。电源电压恒定，不考虑温度对灯泡电阻的影响，当药液量减少时（ BD ）
A.电压表的示数增大 B.灯泡变亮
C.电路中的电流减小 D.电路的总功率增大
9.甲、乙两定值电阻的电流与电压关系图象如图所示，现将甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端，下列分析正确的是 （ ）
A.甲消耗的电功率为3.6W
B.通过甲的电流大于乙的电流
C.乙消耗的电功率为3.6W
D.甲的电阻值大于乙的电阻值
10.如图所示，已知电阻R1＝10Ω，R2＝5Ω，当开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A.R1与R2消耗的电功率之比为2∶1
B.通过R1与R2的电流之比为2∶1
C.R1与R2两端电压之比为2∶1
D.R1与R2相同时间内消耗的电能之比为1∶2
二、填空题(本大题共6小题，11～15题每小题2分，16题4分，共14分)
11.1840年，英国物理学家最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时将电能转化为。
12.某款磁悬浮声波电动牙刷的部分技术参数如下表所示，电池充满电后储存了J的电能。如果每次刷牙2min，则电动牙刷正常工作时刷一次牙消耗的电能是J。
输入电压 5V 充电方式 USB直充
额定功率 2W 电池规格 14500mAh
振动频率 32000次/分钟 防水等级 IPX7
13.车床照明灯的额定电压是36V，它正常工作时灯丝的电阻是24Ω，则该照明灯正常工作时的电功率是W；工作30min，电流通过灯丝产生的热量是J。
14.如图所示的电路中，电阻R0为6Ω，电源电压不变。把“6V 3W”的小灯泡接在AB间，CD间接电流表，闭合开关S，小灯泡正常发光，则电源电压为V。如果把这个小灯泡接在CD间，AB间接电压表，闭合开关S，若灯丝电阻与正常发光时相同，则电压表的示数为V。
15.如图是一款有高温和低温两挡的电蒸锅简化电路图，R1、R2均为阻值不变的发热电阻，其高温挡和低温挡的功率之比为4∶1。当开关S接1时，电蒸锅功率为500W，则R1的阻值为Ω，R2的阻值为Ω。
16.（1）小灯泡L上标有“3V 1W”的字样，其电流随电压变化的曲线如图甲所示，将其连入图乙所示的电路，电源电压恒定为6V。当电压表示数为4.5V时，小灯泡灯丝电阻值为Ω，电路消耗的总功率为W。
（2）若小明家中安装有如图丙所示的电能表，将新购买的额定功率为3kW的电热水器单独接入家庭电路正常工作30min,指示灯将闪烁次。若表盘示数为上周末的电表示数，到本周末时电表示数为，则本周用电度。
三、作图题(本大题共1个小题，共4分)
17.在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时电阻约8Ω，请将图中实物图连接完整。（要求：电表选择合适的量程，滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变亮）
四、实验探究题(本大题共4小题，第18题8分，第19题4分，第20题8分，第21题4分，共24分)
18.（8分）小明同学为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，设计了如图甲所示的实验电路，小灯泡标有“2.5V”的字样，实验数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4
电压/V 1.0 1.5 3.0
电流/A 0.24 0.32 0.44
电功率/W 0.24 0.48 1.32
小灯泡的亮度 不亮 偏暗 正常发光 更亮
（1）图甲是小明连接的实验电路，同组的小红同学发现图中有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并在图中改正。
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，而电压表有示数。则出现的故障可能是。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路
（3）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片至某一位置时电压表的示数为2.0V，为使小灯泡正常发光，应将滑片向（选填“左”或“右”）移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。另一位同学认为，无须测量，也能计算出小灯泡的额定功率。他利用已经测量的其中一组数据，计算出电压为1V时小灯泡的电阻R，再根据P=计算出电压为2.5V时小灯泡的额定功率。那么按此方案算出的小灯泡的额定功率与上一步测量的额定功率相比（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（4）根据表格中记录的实验现象得出结论：
①小灯泡的实际电压越高，消耗的实际电功率，小灯泡越亮；
②测量小灯泡的电功率时，（选填“能”或“不能”）多次测量取平均值减小误差。
19.（4分）在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的其中一个电路。
（1）可以根据来比较相同时间内电流做功的多少。
（2）由如图所示电路，可探究电流做功多少与。
（3）小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是。
（4）另一组的同学连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确，请你找出实验中一个操作不当之处：。
20.（8分）测量“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V、额定功率小于1W。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片P应位于（选填“A”或“B”）端。
（3）小叶闭合开关后，发现两表示数都很小，灯泡不亮，其原因是。
（4）小叶同学移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V。
（5）小叶同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率为W。
（6）细心的小叶发现通过灯泡的电流跟它两端的电压（选填“成”或“不成”）正比，其原因是。
21.（4分）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中。
（1）小明设计的实验装置如图甲所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，通过U形管中 反映密闭空气温度的变化，将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同，通电一段时间后，可以发现，电流产生的热量与有关。
（2）如图乙所示，两个密闭容器中的电阻丝一样，在其中一个容器的外部，将一个电阻丝和这个容器内的电阻丝并联，通电一段时间后，可以发现，由于通过两容器中电阻丝的不同，电流产生的热量也不同。
（3）小华设计的实验电路如图丙所示，甲、乙烧瓶内分别装有质量和初温完全相同的煤油，选用的两电阻丝的阻值不同，实验中通过观察来比较两个烧瓶中的电阻丝产生热量的多少。
五、综合题(本大题共2小题，每小题9分，共18分)
22.（9分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡标有“4V 2W”的字样，当闭合开关S1、S2，断开S3时，灯泡能正常发光，此时电压表的示数为U（假设小灯泡的电阻始终保持不变，滑动变阻器R2的最大阻值是20Ω）。求：
（1）电源电压；
（2）闭合开关S2，断开S1、S3时，电压表的示数与U相比减小了2.4V，则电阻R1的阻值是多少？
（3）整个电路消耗的最小功率。
23.（9分）某创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图如图所示，其中电源电压恒定为6V，定值电阻R0为5Ω，油量表实质上是量程为0～3V的电压表。R为压敏电阻，其电阻值与油箱中油量的关系如下表所示。请计算：
油量V/L 0 10 20 30 40 50
压敏电阻R/Ω 25 20 15 10 5 2.5
（1）油箱中油量为20L时，R0两端的电压为多少？
（2）此油箱最多能储汽油多少升？
（3）当装满油时，电路消耗电能的总功率是多大？
第十八章 电功率答案
（全卷五个大题，共23个小题，共8页；满分90分，考试用时75分钟）
一、选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)
1.奋斗学习小组在“野外生存”挑战活动中，将锡箔纸连接在干电池两端，一段时间后锡箔纸燃烧起来，使他们获得了火苗。下列电器中，主要利用该原理工作的是（ A ）
A.电熨斗 B.空调 C.电风扇 D.电视机
2.如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（ C ）
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、丙、乙、甲
C.丙、丁、乙、甲
D.甲、乙、丁、丙
3.已知电阻R1＝3R2，若将它们串联在电路中，相同时间内电流做功W1∶W2为（ B ）
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶1 D.4∶9
4.用电热水壶烧水，若不考虑能量损失。当它两端电压为U时，用16min可烧开一壶水，若它两端电压为0.8U时，烧开同样一壶水所用的时间为（ B ）
A.10min B.25min C.30min D.40min
5.在家庭电路中，LED灯已取代传统的白炽灯，通常15W的LED灯相当于60W的白炽灯的亮度。将60W的白炽灯更换为15W的LED灯后，下列说法正确的是（ C ）
A.两端电压变小 B.消耗电能变小
C.消耗电能变慢 D.灯泡亮度变暗
6.定值电阻R0和滑动变阻器R（R的最大阻＞R0的阻值）组成如图所示的电路。下列关于滑动变阻器消耗的功率P与电压表的示数U之间的关系图象，正确的是（ D ）
7.将标有“12V 3W”字样的甲灯和标有“6V 3W”字样的乙灯，串联接在15V的电源上，那么能正常发光的是（ A ）
A.甲灯 B.乙灯
C.两灯都能正常发光 D.两灯都不正常发光
8.如图所示是小华设计的输液提示器电路，通过观察电压表示数或灯泡亮暗的变化，即可了解药液重量的变化。电源电压恒定，不考虑温度对灯泡电阻的影响，当药液量减少时（ BD ）
A.电压表的示数增大 B.灯泡变亮
C.电路中的电流减小 D.电路的总功率增大
9.甲、乙两定值电阻的电流与电压关系图象如图所示，现将甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端，下列分析正确的是 （ BC ）
A.甲消耗的电功率为3.6W
B.通过甲的电流大于乙的电流
C.乙消耗的电功率为3.6W
D.甲的电阻值大于乙的电阻值
10.如图所示，已知电阻R1＝10Ω，R2＝5Ω，当开关闭合后，下列说法正确的是（ AC ）
A.R1与R2消耗的电功率之比为2∶1
B.通过R1与R2的电流之比为2∶1
C.R1与R2两端电压之比为2∶1
D.R1与R2相同时间内消耗的电能之比为1∶2
二、填空题(本大题共6小题，11～15题每小题2分，16题4分，共14分)
11.1840年，英国物理学家 焦耳 最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时将电能转化为 内能 。
12.某款磁悬浮声波电动牙刷的部分技术参数如下表所示，电池充满电后储存了 2.61×105 J的电能。如果每次刷牙2min，则电动牙刷正常工作时刷一次牙消耗的电能是 240 J。
输入电压 5V 充电方式 USB直充
额定功率 2W 电池规格 14500mAh
振动频率 32000次/分钟 防水等级 IPX7
13.车床照明灯的额定电压是36V，它正常工作时灯丝的电阻是24Ω，则该照明灯正常工作时的电功率是 54 W；工作30min，电流通过灯丝产生的热量是 9.72×104 J。
14.如图所示的电路中，电阻R0为6Ω，电源电压不变。把“6V 3W”的小灯泡接在AB间，CD间接电流表，闭合开关S，小灯泡正常发光，则电源电压为 6 V。如果把这个小灯泡接在CD间，AB间接电压表，闭合开关S，若灯丝电阻与正常发光时相同，则电压表的示数为 2 V。
15.如图是一款有高温和低温两挡的电蒸锅简化电路图，R1、R2均为阻值不变的发热电阻，其高温挡和低温挡的功率之比为4∶1。当开关S接1时，电蒸锅功率为500W，则R1的阻值为 24.2 Ω，R2的阻值为 72.6 Ω。
16.（1）小灯泡L上标有“3V 1W”的字样，其电流随电压变化的曲线如图甲所示，将其连入图乙所示的电路，电源电压恒定为6V。当电压表示数为4.5V时，小灯泡灯丝电阻值为 6 Ω，电路消耗的总功率为 1.5 W。
（2）若小明家中安装有如图丙所示的电能表，将新购买的额定功率为3kW的电热水器单独接入家庭电路正常工作30min,指示灯将闪烁 4800 次。若表盘示数为上周末的电表示数，到本周末时电表示数为，则本周用电 222.1 度。
三、作图题(本大题共1个小题，共4分)
17.在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时电阻约8Ω，请将图中实物图连接完整。（要求：电表选择合适的量程，滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变亮）
答案：
四、实验探究题(本大题共4小题，第18题8分，第19题4分，第20题8分，第21题4分，共24分)
18.（8分）小明同学为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，设计了如图甲所示的实验电路，小灯泡标有“2.5V”的字样，实验数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4
电压/V 1.0 1.5 3.0
电流/A 0.24 0.32 0.44
电功率/W 0.24 0.48 1.32
小灯泡的亮度 不亮 偏暗 正常发光 更亮
答案：
（1）图甲是小明连接的实验电路，同组的小红同学发现图中有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并在图中改正。
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，而电压表有示数。则出现的故障可能是 B 。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路
（3）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片至某一位置时电压表的示数为2.0V，为使小灯泡正常发光，应将滑片向 右 （选填“左”或“右”）移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 0.95 W。另一位同学认为，无须测量，也能计算出小灯泡的额定功率。他利用已经测量的其中一组数据，计算出电压为1V时小灯泡的电阻R，再根据P=计算出电压为2.5V时小灯泡的额定功率。那么按此方案算出的小灯泡的额定功率与上一步测量的额定功率相比 偏大 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（4）根据表格中记录的实验现象得出结论：
①小灯泡的实际电压越高，消耗的实际电功率 越大 ，小灯泡越亮；
②测量小灯泡的电功率时， 不能 （选填“能”或“不能”）多次测量取平均值减小误差。
19.（4分）在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的其中一个电路。
（1）可以根据 灯泡的亮暗程度 来比较相同时间内电流做功的多少。
（2）由如图所示电路，可探究电流做功多少与 电压的关系 。
（3）小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是 电压表示数大的灯泡更亮 。
（4）另一组的同学连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确，请你找出实验中一个操作不当之处： 连接电路时开关未断开（或滑动变阻器未调到阻值最大处） 。
20.（8分）测量“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V、额定功率小于1W。
答案：
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片P应位于 A （选填“A”或“B”）端。
（3）小叶闭合开关后，发现两表示数都很小，灯泡不亮，其原因是 滑动变阻器接入电路的阻值太大，小灯泡的实际功率太小 。
（4）小叶同学移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为 2.2 V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 B （选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V。
（5）小叶同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率为 0.5 W。
（6）细心的小叶发现通过灯泡的电流跟它两端的电压 不成 （选填“成”或“不成”）正比，其原因是 小灯泡的电阻随温度的升高而增大 。
21.（4分）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中。
（1）小明设计的实验装置如图甲所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，通过U形管中 液面高度的变化 反映密闭空气温度的变化，将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同，通电一段时间后，可以发现，电流产生的热量与 电阻大小 有关。
（2）如图乙所示，两个密闭容器中的电阻丝一样，在其中一个容器的外部，将一个电阻丝和这个容器内的电阻丝并联，通电一段时间后，可以发现，由于通过两容器中电阻丝的 电流 不同，电流产生的热量也不同。
（3）小华设计的实验电路如图丙所示，甲、乙烧瓶内分别装有质量和初温完全相同的煤油，选用的两电阻丝的阻值不同，实验中通过观察 温度计示数的变化 来比较两个烧瓶中的电阻丝产生热量的多少。
五、综合题(本大题共2小题，每小题9分，共18分)
22.（9分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡标有“4V 2W”的字样，当闭合开关S1、S2，断开S3时，灯泡能正常发光，此时电压表的示数为U（假设小灯泡的电阻始终保持不变，滑动变阻器R2的最大阻值是20Ω）。求：
（1）电源电压；
（2）闭合开关S2，断开S1、S3时，电压表的示数与U相比减小了2.4V，则电阻R1的阻值是多少？
（3）整个电路消耗的最小功率。
解：（1）当闭合开关S1、S2，断开S3时，电路为小灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流。
因为小灯泡正常发光，所以电源电压：U=UL=4V
（2）小灯泡正常工作时电路中的电流：
I=IL==0.5A
小灯泡的电阻：RL==8Ω
闭合开关S2，断开S1、S3时，电阻R1与小灯泡L串联，电流表测电路中的电流，电压表测量小灯泡两端的电压。
因电路中的总电阻大于小灯泡的电阻，所以电路中的电流变小，小灯泡两端的电压变小。
此时灯泡两端的实际电压：U′=4V-2.4V=1.6V
电路中的电流：I′==0.2A
电路中的总电阻：R==20Ω
电阻R1的阻值：R1=R-RL=20Ω-8Ω=12Ω
（3）根据P=可知，电路中的总电阻最大时功率最小，所以闭合开关S3，断开S1、S2，且滑动变阻器的滑片位于b端时，滑动变阻器和电阻R1串联，此时电路中的总电阻最大。整个电路消耗的最小功率：
P最小==0.5W
23.（9分）某创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图如图所示，其中电源电压恒定为6V，定值电阻R0为5Ω，油量表实质上是量程为0～3V的电压表。R为压敏电阻，其电阻值与油箱中油量的关系如下表所示。请计算：
油量V/L 0 10 20 30 40 50
压敏电阻R/Ω 25 20 15 10 5 2.5
（1）油箱中油量为20L时，R0两端的电压为多少？
（2）此油箱最多能储汽油多少升？
（3）当装满油时，电路消耗电能的总功率是多大？
解：（1）当油量为20L时，从表中可知，压敏电阻R＝15Ω。
通过R0的电流：I0＝I＝＝0.3A
R0的两端电压：U0＝R0I0＝5Ω×0.3A＝1.5V
（2）油箱要储汽油最多，R0的两端电压最大为3V。
此时，R的两端电压：U压=U-U0′=6V-3V=3V
通过R的电流：I′＝＝0.6A
故压敏电阻的阻值：R压＝＝5Ω
经查表可知，油箱能储汽油最多为40L。
（3）当装满油时，压敏电阻的阻值R压＝5Ω。
电路消耗电能的总功率：P总＝＝3.6W
