第六章 电功率
一、选择题(每小题3分，共30分)
1．[2022·广安期末]下列电器中，不是利用电流的热效应来工作的是( )
A．电烙铁 B．电饭锅 C．电视机 D．电熨斗
2．下列家用电器中，功率最接近1.5 kW的是( )
A．台灯 B．液晶电视 C．电脑 D．空调
3．电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，这主要是因为( )
A．导线的绝缘体隔热
B．导线的电阻远小于电阻丝的电阻
C．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
D．导线散热比电阻丝散热快
4．使规格都是“220 V 180 W”的一台冰箱、一台电脑、一张电热毯在额定电压下工作相同的时间，则( )
A．电冰箱产生的热量最多 B．电热毯产生的热量最多
C．电流通过电脑做的功最多 D．电热毯消耗电能最快
5．如图所示是家庭常用的电能表，下列说法正确的是( )
A．接在这个电能表上的用电器每消耗0.2 kW·h的电能，电能表上的转盘转过500转
B．这个电能表正常工作的电流应是5 A
C．只利用电能表就能测出用电器的电功率
D．此时电能表的示数为931.6 J
6． 将“220 V 60 W”的灯泡L1和“220 V 40 W”的灯泡L2串联在 220 V的电源上，组成闭合电路(设灯丝电阻不变)。下列说法正确的是( )
A，灯泡L1比灯泡L2亮
B．灯泡L2比灯泡L1亮
C．两灯泡的总功率大于40 W
D．两灯泡的实际功率都变为其额定功率的一半
7．[2023·呼和浩特改编]电梯超载容易引发安全隐患，其超载报警电路简化后如图所示。电源电压恒定不变，R0为保护电阻，R为压敏电阻，阻值大小随电梯内压力的增大而减小，电流表的示数超过临界值就会自动报警。电梯正常工作，当有人进入电梯后，则( )
A．电流表示数减小
B．电压表示数增大
C．电压表与电流表的示数之比减小
D．R0的电功率不变
8．[2023·永州模拟]如图甲所示电路，电源电压保持不变，R1 为定值电阻。当闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移到b端过程中，两表的示数变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A．滑动变阻器的最大阻值是30 Ω
B．电源的电压是4 V
C．R1 的阻值为20 Ω
D．R1 的功率变化范围为0.4～3.6 W
9．[2023·仙桃]某款电热杯有高、中、低三挡，其简化电路如图所示，S1、S2不能同时闭合，R1的阻值为2.5 Ω。只闭合S3时，电路中的电流为2 A。下列说法正确的是( )
A．电源电压为10 V
B．只闭合S1、S3时，电热杯处于低温挡
C．只闭合S3时，电热杯工作1 min产生的热量为600 J
D．加热100 g水，水温由25 ℃升高到35 ℃，水吸收的热量为420 J
10．[2023·厦门模拟]如图所示电路中，电源电压不变，R1 为定值电阻，R2 为滑动变阻器(a、b为其两端点)。闭合开关S，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1 A，R2 的电功率为1 W；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3 A，R2 的电功率为1.8 W。下列说法正确的是( )
A．题中的“某一端点”指的是a端点
B．R2 的最大阻值为20 Ω
C．电源电压为10 V
D．R2 的最大电功率为1.8 W
二、填空题(每空2分，共30分)
11．[2023·宿州三模]如图所示的电路中，电源电压为6 V保持不变，定值电阻R1 ＝20 Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.5 A。则通过R1的电流为________A；通电1 min定值电阻R2 消耗的电能为________J。
12．[2023·河南模拟]如图所示是通过小灯泡L和电阻R的电流随两端电压变化的图像。将L和R串联接在电压为4 V的电源两端，此时L的电阻约为________(保留一位小数)Ω；若小灯泡的额定电压为3 V，将L和R串联接在另一电源两端，此时小灯泡恰能正常发光，则电源电压为__________V，1 min内电流通过小灯泡做的功为________J。
13．[2022·齐齐哈尔]如图所示，甲、乙是连接实验室常用电流表或电压表的位置，电源电压恒定。在甲、乙位置分别接入某种电表，闭合开关S1、S2，两灯均发光，甲、乙两个电表示数之比为1∶5；断开S1、S2，在甲、乙位置分别接入另一种电表，只闭合开关S1，两灯均发光，则此时甲、乙两电表示数之比为________，灯L1与L2的电功率之比为________。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
14．如图是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动。电源电压保持4.8 V不变，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A，定值电阻R1＝6 Ω，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关S，随着水流速度的变化，滑动变阻器允许接入电路的最大值为________Ω，电阻R1的电功率的变化范围为______________W。
15．如图所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，电源电压保持不变。当在a、b间接入“6 V 6 W”的灯泡L1时，闭合开关S，灯泡L、L1均能正常发光；断开开关S，在a、b间换接入一个 “6 V 12 W”的灯泡L2后，再闭合开关S，灯泡L变________(填“亮”或“暗”)，灯泡L2的实际功率________(填“大于”“小于”或“等于”)12 W。
16．小明家茶桌上的电热水壶有“加热”和“保温”两挡，其简化电路如图所示。保温挡的额定功率为100 W，发热电阻R2的阻值为 60.5 Ω，则发热电阻R1的阻值为________Ω，加热挡的额定功率为________W。
17．[2023·南宁模拟]如图甲所示，电源电压保持不变，R1 的阻值为13 Ω。只闭合开关S1，将滑动变阻器R2 的滑片从最右端向左移动，直至小灯泡正常发光，电流表示数与滑动变阻器R2 接入阻值的关系图像如图乙所示。小灯泡正常发光时，R2 两端的电压为________V。保持滑片位置不动，断开S1、闭合S2，将滑片向右移动，电压表与电流表示数的关系图像如图丙所示。则小灯泡的额定功率为________W。
三、实验探究题(每空2分，每个作图2分，共16分)
18．[2023·绵阳模拟]小明做“测小灯泡的电功率”实验时，所用器材有电压为6 V的电源、额定电压 U额 ＝2.5 V的小灯泡、标有“60 Ω 1 A”的滑动变阻器、电压表(0～3 V)、电流表(0～0.6 A)、开关和导线。
(1)如图甲所示是小明连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的导线。
(2)小明改正错误后，将滑片移至最右端，闭合开关，然后通过移动滑片，分别记下多组对应的电压表和电流表的示数如表所示，请你根据表中数据在图乙中画出小灯泡的U－I图像，并得出小灯泡的额定功率是________W。
实验序号 1 2 3 4
电压U/V 0.7 1.5 2.5 3.0
电流I/A 0.10 0.18 0.25 0.28
(3)小明在完成几组实验后，电流表发生故障无法使用，于是他将一个定值电阻R0 接在电路中，设计了如图丙所示电路，用来测量小灯泡的额定功率。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额 ，然后保持滑片的位置不变，将电压表________点的接线改到c点，观察并记录电压表的示数为U，则小灯泡的额定功率P额 ＝______________(用R0 、U额 、U表示)。
19．[2023·成都一诊]如图所示，在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，忽略温度对电阻的影响，两个烧瓶中的电阻丝的材料、长度都相同，但是横截面积不同(SA ＞SB )。
(1)两烧瓶中应装入质量和初温都相同的煤油，实验中可通过观察_______________________来比较电流通过导体产生热量的多少。
(2)在如图所示电路中，通电一段时间后，__________(填“A”或“B”)瓶内的电流产生的热量更多。
(3)请利用实验结论来解释生活中我们常见到的“正在工作的电热水壶很烫，而与它相连的导线却不热”这一现象。
答：__________________________________________________。
四、计算题(第20题9分，第21题15分，共24分)
20．[2023·江西]如图所示电路中，电源电压恒定不变，灯L1标有“3 V 3 W”字样，灯L2标有“3 V 6 W”字样。闭合开关S，两灯均正常发光。求：
(1)灯L1的电阻。
(2)电流表的示数。
(3)电路的总功率。
21． [2023·乐山]图甲为某电饭锅的实物图，图乙为其电路原理图，图丙所示为电饭锅铭牌的主要参数，R1 和 R2为电阻不变的电热丝，S1 为总开关，S2 为温控开关。该电饭锅可以通过 S1 、 S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的切换。将电饭锅接入电源电压为220 V的电路中，求：
(1)电饭锅处于加热挡时的电流。
(2)电饭锅处于保温挡时，持续工作10 min产生的热量。
(3)R1 和R2 的阻值。
答案
1．C 2.D 3.B 4.B 5.A
6．B 【点拨】由P＝得，灯泡L1的电阻R1小于灯泡L2的电阻R2，即R1
8．D 【点拨】由题图甲可知，闭合开关S，R1 与R2 串联，电压表测R2 两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑片P在b端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0，电路为R1的简单电路，电路中的电流最大，由题图乙可知，电路中的最大电流I1 ＝0.6 A，电源的电压U＝I1 R1 ＝0.6 A×R1 ；当滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由题图乙可知，电路中的最小电流I2 ＝0.2 A，此时R2 两端的电压U2 ＝4 V，则滑动变阻器的最大阻值R2＝＝＝20 Ω，故A错误。因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压U＝I2 R1 ＋U2 ＝0.2 A×R1 ＋4 V，因电源的电压不变，所以，0.6 A×R1 ＝0.2 A×R1 ＋4 V，解得R1 ＝10 Ω，电源的电压U＝I1 R1 ＝0.6 A×10 Ω＝6 V，故B、C错误。当电路中的电流为0.6 A时，R1 的功率P＝I12 R1 ＝(0.6 A) 2 ×10 Ω＝3.6 W；当电路中的电流为0.2 A时，R1 的功率P′＝I22 R1 ＝(0.2 A) 2 ×10 Ω＝0.4 W，所以R1 的功率变化范围为0.4～3.6 W，故D正确。
9．C 【点拨】只闭合S3时，电路为R1的简单电路，电路中的电流为2 A，R1的阻值为2.5 Ω，根据欧姆定律可得，电源电压 U＝I1R1＝2 A×2.5 Ω＝5 V，故A错误；只闭合S1、S3时，两电阻并联接入电路，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据P＝可知，此时电热杯的电功率最大，处于高温挡，故B错误；只闭合S3时，电热杯工作1 min产生的热量Q＝W＝UI1t＝5 V×2 A×60 s＝600 J，故C正确；加热100 g水，水温由25 ℃升高到35 ℃，水吸收的热量Q′＝cmΔt＝ 4.2×103 J/(kg·℃)×100×10－3 kg×(35 ℃－25 ℃)＝4 200 J，故D错误。
10．D 【点拨】闭合开关S，R1 与R2 串联，电压表测R2 两端的电压，电流表测电路中的电流。因当滑片P在某一端点时电流表示数为0.1 A，当滑片P移动至某一位置时电流表示数为0.3 A，所以0.1 A是电路中的最小电流，此时滑片位于b端点，故A错误。由P＝I2 R可得，滑动变阻器的最大阻值R2＝＝＝100 Ω，故B错误。因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电源电压U＝I1 (R1 ＋R2 )＝0.1 A×(R1 ＋100 Ω)；滑片P移动至某一位置时，滑动变阻器接入电路中的电阻R2′＝＝＝20 Ω，则电源电压U＝I2 (R1 ＋R2 ′)＝0.3 A×(R1 ＋20 Ω)。因电源电压不变，所以，0.1 A×(R1 ＋100 Ω)＝0.3 A×(R1 ＋20 Ω)，解得R1 ＝20 Ω，电源电压U＝I1 (R1 ＋R2 )＝0.1 A×(20 Ω＋100 Ω)＝12 V，故C错误。R2的电功率P″＝I2R2″＝2R2″＝＝，所以当R2″＝R1＝20 Ω时，R2有最大电功率，最大电功率为＝＝1.8 W，故D正确。
11．0.3；72 【点拨】闭合开关S，R1 、R2 并联，电流表测量干路电流。根据并联电路的电压规律可知，R1 、R2 两端的电压U1 ＝U2 ＝U＝6 V，通过R1 的电流I1＝＝＝0.3 A；根据并联电路的电流规律可知，通过R2 的电流I2 ＝I－I1 ＝0.5 A－0.3 A＝0.2 A，通电1 min定值电阻R2 消耗的电能W＝U2 I2 t＝6 V×0.2 A×1×60 s＝72 J。
12．6.7；9；54 【点拨】将R和L串联在电压为4 V的电源两端，根据串联电路的电流规律可知通过R和L的电流相等，结合题图，根据串联电路的电压规律可知，R与L两端的电压分别为3 V、1 V，此时电路中的电流为0.15 A，小灯泡L的电阻RL＝＝≈6.7 Ω。R＝＝＝20 Ω，小灯泡正常工作时，它两端的电压UL额 ＝3 V，由题图可知，此时通过小灯泡的电流IL ′＝0.3 A，根据串联电路的电流规律可知，通过R的电流IR′＝IL ′＝0.3 A，此时R两端的电压UR′＝IR′R＝0.3 A×20 Ω＝6 V，根据串联电路的电压规律可知，电源电压U＝UL额 ＋UR′＝3 V＋6 V＝9 V。1 min内电流通过小灯泡做的功W＝UL额 IL ′t＝3 V×0.3 A×1×60 s＝54 J。
13．5∶4；4∶1 【点拨】闭合开关S1、S2，两灯均发光，则灯L1、L2串联，甲、乙都是电压表，甲测量灯L1两端电压，乙测量电源电压；甲、乙两个电表示数之比为1∶5，则灯L1、L2两端电压之比为1∶4，根据串联分压原理可知，R1∶R2＝U1∶U2＝1∶4。断开S1、S2，在甲、乙位置分别接入另一种电表，只闭合开关S1，两灯均发光，则L1、L2并联，此时甲、乙都是电流表，甲测量干路电流，乙测量通过灯L1的电流，通过灯L1、L2的电流之比I1∶I2＝R2∶R1＝4∶1，此时甲、乙两电表示数之比I甲∶I乙＝(1＋4)∶4＝5∶4，灯L1与L2的电功率之比P1∶P2＝UI1∶UI2＝I1∶I2＝4∶1。
14．10；0.54～2.16
15．亮；小于 【点拨】灯泡L1的电阻R1＝＝＝6 Ω，灯泡L2的电阻R2＝＝＝3 Ω，R2＜R1。换接后，电路总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路电流变大，根据P＝I2R可知，灯泡L的电功率变大，灯泡L变亮。原来灯泡L1正常发光，即灯泡L1两端的电压为6 V，因R2＜R1，则由串联分压原理可知，灯泡L2两端的电压将小于6 V，所以灯泡L2的实际功率小于其额定功率12 W。
16．484；900 【点拨】由题图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，电热水壶处于加热挡；当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热水壶处于保温挡。根据题意可知，电热水壶保温挡的额定功率P保温＝100 W，由P＝可知，R1＝＝＝484 Ω。加热挡工作时，R2的电功率P2＝＝＝800 W，则电热水壶加热挡的额定功率P加热＝P1＋P2＝P保温＋P2＝100 W＋ 800 W＝900 W。
17．1.5；2.25 【点拨】只闭合开关S1 ，滑动变阻器和小灯泡串联接入电路，电流表测电路中的电流，串联电路中各处电流相等，所以电路中的最大电流为小灯泡正常发光时的电流，由题图乙可知小灯泡正常发光时的电流为0.5 A，此时滑动变阻器接入电路的电阻为3 Ω，根据欧姆定律可得，R2 两端的电压U2 ＝IR2 ＝0.5 A×3 Ω＝1.5 V。由题图乙可知，滑动变阻器的最大阻值为20 Ω，断开S1、闭合S2，两电阻串联接入电路，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，根据串联分压原理可知当电压表示数最大时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路中的电流最小，由题图丙可知电路中的最小电流为0.2 A，此时滑动变阻器接入电路的电阻R2 ′＝R2总 －R2 ＝20 Ω－3 Ω＝17 Ω，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，此时电路总电阻R＝R1 ＋R2 ′＝13 Ω＋17 Ω＝30 Ω，则电源电压U＝I′R＝0.2 A×30 Ω＝6 V。小灯泡正常发光时的电压UL ＝U－U2 ＝6 V－1.5 V＝4.5 V，小灯泡的额定功率P＝UL I＝4.5 V×0.5 A＝2.25 W。
18．(1)如图所示。(答案不唯一)
(2)如图所示。
0. 625
(3)b; U额
【点拨】(2)小灯泡的额定电压U额 ＝2.5 V，对应的额定电流I额 ＝0.25 A，则小灯泡的额定功率P＝U额 I额 ＝2.5 V×0.25 A＝ 0.625 W。(3)题图丙中，闭合开关S，电压表测小灯泡两端的电压，当小灯泡两端的电压为U额 时，小灯泡正常发光。保持滑片位置不变，将电压表b点的接线改接到c点，因各电阻的大小不改变，根据串联电路的电压规律可知，定值电阻两端的电压U0 ＝U－U额 ，通过定值电阻的电流I0＝＝，根据串联电路的电流规律可知，小灯泡的额定电流等于通过定值电阻的电流，即I额＝I0＝，则小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝U额。
19．(1)温度计升高的示数
(2)B
(3)电热水壶中电阻丝的电阻远大于导线的电阻，通电时，电路中电流大小和通电时间都相等，根据Q＝I2 Rt可知，电阻丝产生的热量远大于导线产生的热量
20．解：由题图可知，闭合开关S，两灯并联，电流表测量干路电流，两灯此时都正常发光。
(1)由P＝可得，灯L1的电阻R1＝＝＝3 Ω。
(2)并联电路中干路电流等于各支路电流之和，结合P＝UI可得，干路电流I＝I1＋I2＝＋＝＋＝1 A＋2 A＝3 A，即电流表的示数为3 A。
(3)电路的总功率P＝P1＋P2＝3 W＋6 W＝9 W。
21．解：(1)由题图丙可知，电饭锅的加热功率P加＝880 W，由P＝UI可知，电饭锅处于加热挡时的电流I＝＝＝4 A。
(2)电饭锅处于保温挡时，持续工作10 min产生的热量Q＝W＝P保 t＝80 W×10×60 s＝4.8×104 J。
(3)由题图乙可知，当开关S1 闭合，S2 断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电饭锅处于保温挡；当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电饭锅处于加热挡。由P＝可知，R1＝＝＝55 Ω；R1 、R2 的串联总电阻R＝＝＝605 Ω，根据串联电路的电阻特点可知，R2 ＝R－R1 ＝605 Ω－55 Ω＝550 Ω。
