专题15 电能与电功率
☞知识点1电能与电功
1、电能：是一种能源，可以让各种各样的用电器工作。
跟机械能、光能、内能、太阳能、化学能一样属于能量。
电能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。
2、电功：电流通过某段电路所做的功叫电功，用W表示。
单位是焦耳，简称焦，符号是J，生活中常用千瓦时，符kW.h，又叫度。1kW•h=3.6x106
3、公式：W=UIt，公式中U表示电路两端电压，单位是伏（V）；I表示通过电路的电流，单位是安（A）；t表示通电时间，单位是秒（s）；W表示电功，单位是焦（J）。
4、电功影响因素：与电流的大小、电压的高低和通电时间的长短都有关。
5、电流做功形式：通过各种用电器使其转动、发光、发热、发声等都是电流做功的表现。
6、电流做功的实质：电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化成其他形式的能，用电器就消耗了多少电能。
7、推到公式：W=UIt=（U2/R）t=I2Rt。
例1（2018•湘西州）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．电风扇 B．电水壶
C．电饭煲 D．电视机
【答案】A
【解析】
在常见的家用电器中，电风扇主要把电能转化为机械能；而电水壶、电饭煲主要把电能转化为内能；电视机主要将电能转化为光能和声能。
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例2（2018•桂林）如图所示，电源电压恒定，R1的阻值为20Ω，R2的阻值为10Ω．当S闭合，S1、S2断开时，电流表的示数为0.5A．求
（1）电源电压；
（2）通电10s内电路消耗的总电能；
（3）当S、S1、S2都闭合时，电流表的示数变化了0.4A．则R3的阻值是多大？
【答案】
（1）电源电压为15V。
（2）通电10s内电路消耗的电能为75J。
（3）R3的阻值为100Ω。
【解析】
（3）当S、S1、S2都闭合时，R2被短路，此时R1和R3并联接入电路中，电流表测干路中的电流，此时的总电阻要小于R1，
当S闭合，S1、S2断开时，R1和R2串联接入电路中，此时的总电阻要大于R1，
所以，R1和R3并联的总电阻小于R1和R2串联的总电阻，
由欧姆定律可知，当S、S1、S2都闭合时，干路中的电流变大，
故并联后干路中的电流为：I'=0.4A+0.5A=0.9A；
通过R1的电流为：I1===0.75A；
由并联电路的电流特点可得，通过R3的电流为：I3=I′﹣I1=0.9A﹣0.75A=0.15A；
则R3的阻值为：R3===100Ω。
☞知识点2电能表
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1、作用：测量电功（或消耗的电能多少）。
2、电能表的参数及其义
“220V50Hz”：个电能表应该在电压为220V，频率为50Hz的交流电路中使用。
“10（20）A”：这个电能表的标定电流是10A，额定电流最大电流是20A。
“1250r/Kw.h”:用电器每消耗1Kw.h的电能，电能表上的转盘转过1250转。
3、使用方法：电能表的计数器前后两次示数之差。
4、注意事项：电能表的计数器显示的数字以kW•h为单位；计数器上最末一位是小数位。
例1（2018•十堰）小天家电能表本月初的示数为，本月底的示数如图所示，小天家本月消耗的电能为__________kW•h
【答案】130
【解析】
由图可知，电能表本月初的示数W1=821.6kW•h，电能表本月末的示数W2=951.6kW•h，则小天家本月消耗的电能：W=W2﹣W1=951.6kW•h﹣821.6kW•h=130kW•h。
例2（2018•赤峰）某校为师生饮水方便，安装了电热水器。为测定热水器消耗的电能，关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，一段时间后，电能表的示数，由图甲示数变为图乙示数，则该电热水器在这段时间内消耗的电能为__________kW•h，等于___________J．若消耗电能的87%被水吸收，则可把________kg初温为13℃的水加热至100℃【水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）】。
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【答案】2.1；7.56×106；18。
【解析】
（1）关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，电热水器在这段时间内消耗的电能：
W=7626.9kW•h﹣7624.8kW•h=2.1kW•h=7.56×106J；
☞知识点3电功率
1、定义：电流在单位时间内所做的功叫电功率。
2、物理意义：在物理学中，电功率表示做功快慢的物理量，用字母P表示。电功率大表明做功快，并不表示电流做功的多少。
3、单位：瓦特,简称瓦，符号W，常用单位有千瓦（kW）、毫瓦(mW)
1kW=1000W1W=1000mW
4、定义式：P=W/tW-电能-焦（J）；t-时间-秒（s）；P-电功率-瓦（W）
5、串、并联电路中，电功率的特点及分配关系
（1）串联电路：电路消耗的总功率等于各用电器消耗的电功率之和，分配关系：P1：P2=R1：R2.
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（1）并联电路：电路消耗的总功率等于各用电器消耗的电功率之和，分配关系：P1：P2=R2：R1.
例1（2018•沈阳）如图所示，电源电压保持不变，R1=15Ω，闭合开关S1，断开开关S2，电流表示数为0.2A；同时闭合开关S1、S2，电流表示数为0.5A，此时R1、R2的电功率分别为P1、P2．下列判断正确的是（）
A．P1：P2=2：3R1：R2=2：5
B．P1：P2=2：3R1：R2=3：2
C．P1：P2=3：2R1：R2=2：5
D．P1：P2=3：2R1：R2=3：2
【答案】B
【解析】
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=可得，两电阻的阻值之比：====，故AC错误；
由P=UI可得，两电阻的电功率之比：===，故B正确、D错误。
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例2（2018•新疆）如图所示的电路中，电源电压为9V，灯泡L上标有“6V1.2W”的字样，闭合开关S，灯泡恰好正常发光，求此时：
（1）通过灯泡L的电流；
（2）电阻R的阻值；
（3）整个电路消耗的电功率。
【答案】
（1）通过灯泡L的电流为0.2A；
（2）电阻R的阻值为15Ω；
（3）整个电路消耗的电功率为1.8W。
【解析】
（3）电路消耗的总功率：
P=UI=9V×0.2A=1.8W。
☞知识点4探究灯泡的电功率跟哪些因素有关
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1、猜想与假设：灯泡的电功率可能跟电压有关，也可能跟电流有关，还可能跟电压、电流都有关。
2、设计实验：要设计实验探究，需要用控制变量法，电功率的大小可通过转换法来体现。用灯泡的亮度来体现电功率的大小。
3、实验方案和电路图
4、实验数据
（1）当两灯的电压相同时
电流I/A
灯泡亮度（亮/暗）
灯泡L1
0.5
暗
灯泡L2
1
亮
（2）当两灯的电流相同时
电压U/V
灯泡亮度（亮/暗）
灯泡L1
2
暗
灯泡L2
4
亮
换用不同规格的小灯泡多次实验，并将结果记录在表中。
5、实验结论
（1）在电流相等的条件下，电功率的大小跟灯泡两端的电压有关，电压越大电功率就越大；
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（2）在电压相等的条件下，电功率的大小跟通过灯泡的电流有关，电流越大，电功率就越大；
（3）实验表明，电功率等于电压U跟电流I的乘积，即P=UI。
例1（2018•济宁）根据额定电压为2.5V小灯泡的I﹣U图象（如图所示）分析，下列结论正确的是（）
A．当小灯泡的电压为0V时，其电阻为0Ω
B．当小灯泡的电流为0.1A时，其实际功率为0.1W
C．通过小灯泡的电流与其两端的电压成正比
D．小灯泡的额定功率为0.625W
【答案】D
【解析】
C、由图可知，灯泡的电流与其两端的电压图象，不是正比例函数，故不成正比，故C错误；
D、由图可知，小灯泡在额定电压为2.5V时，电流为0.25A，额定功率，P=UI=2.5V×0.25A=0.625W，故D正确。
例2（2018•吉林）如图所示电路中，电阻R1的阻值是20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A，求：
（1）电源电压；
（2）电阻R2的电功率。
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【答案】
（1）电源电压是6V。
（2）电阻R2的功率是1.2W。
【解析】
☞知识点5电功率的计算
1、电功率和电流、电压之间的关系式：P=UI
（1）在使用该公式进行计算时，单位要统一。电功率P-W、电流I-A、电压U-V、电阻R-Ω。
（2）P=W/t是根据功率的定义得出的，是定义式，反映了电功率跟电功和时间的关系；
P=UI揭示了电功率跟电流、电压的关系，适用于电功率的测量和计算。
（3）根据P=UI和欧姆定律，还可以推导出另外两个计算功率的公式P=U2/R和P=I2R，这两个公式只适用于纯电阻电路或用电器（电灯、电炉等）。
2、电阻R1和R2串联时
（1）R1、R2的电功率之比P1：P2=U1：U2=R1：R2；
（2）串联电路的总功率等于各电阻的电功率之和，即P=P1+P2；
（3）串联电路中，计算电功率时常用公式P=I2R。
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3、电阻R1和R2并联时
（1）R1、R2的电功率之比P1：P2=I1：I2=R2：R1；
（2）并联电路的总功率等于各电阻的电功率之和，即P=P1+P2；
（3）并联电路中，计算电功率时常用公式P=U2/R。
例1（2018•济宁）将电阻R1、R2串朕后接在电路中。如图所示，在a、b间接一根导线时，电路中的电功率将变为原来的4倍；在a、b向接电压表吋。其示数为3V，在a、b间接电流表时，其示数为1A．求：
（1）电压U；
（2）R1的阻值；
（3）电路的总功率。
【答案】
（1）电压U为4V；
（2）R1的阻值为4Ω；
（3）电路的总功率为1W。
【解析】
（1）原电路中两电阻串联，在a、b间接一根导线时，R2短路，为R1的简单电路：
因电功率将变为原来的4倍，根据P=，在电压不变时，电功率与R成反比，根据电阻的串联规律有：=4，故R2=3R1；
a、b间接电压表吋，其示数内3V，根据分压原理，R1的电压为1V，根据串联电路电压的规律：
电源电压U=3V+1V=4V；
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例2（2018•杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为1.5Ω．为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V．计算此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率。
【答案】
（1）通过电动机的电流为1.5A；
（2）电动机消耗的电功率4.5W。
【解析】
（1）由图知，电动机M与变阻器串联，电压表测电动机M两端的电压，根据串联电路电压的规律知，变阻器的电压：UR=U﹣UM=12V﹣3V=9V；
由欧姆定律可得，通过变阻器的电流：IR===1.5A；
因串联电路中电流处处相等，则通过电动机的电流：IM=IR=1.5A；
（2）电动机消耗的电功率：PM=UMIM=3V×1.5A=4.5W。
☞知识点6额定电压和额定功率
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1、额定电压与额定功率
（1）额定电压：用电器正常工作时的电压，标注在用电器铭牌上，常用U额表示。
（2）额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率，标注在用电器铭牌上，常用P额表示。
（3）灯泡铭牌的意义：“PZ22025”，“PZ”表示普通照明；“220”表示该灯泡的额定电压是220V；“25”表示灯泡的额定功率是25W。
2、实际电压与实际功率
（1）实际电压：用电器实际工作时的电压，常用U实表示。
（2）实际功率：用电器在实际电压下工作时的电功率，常用P实表示。
（3）灯泡的亮度取决于实际功率的大小，无论额定电压如何，额定功率如何，在灯泡没有损坏情况下，如果两灯的实际功率相等，则发光的亮度相同。
3、实际功率和额定功率的关系
用电器两端的电压
电功率
灯泡亮度
用电器工作情况
U实=U额
P实=P额
正常发光
正常工作
U实〉U额
P实〉P额
很亮
容易损坏
U实〈U额
P实〈P额
较暗
不能正常发光
一个用电器的额定电压、额定功率都是确定的，只有一个；实际电压和实际功率可以有很多个。
例1（2018•泸州）小明家有额定电压相同的微波炉和电视机各一台，按照每度电0.55元的计费标准，将这两个用电器正常工作1h所用的电费绘制成了如图所示的柱状图，对小明家的这两个用电器，下列判断正确的是（）
A．微波炉正常工作时的电压大于电视机正常工作时的电压
B．微波炉正常工作时的电流等于电视机正常工作时的电流
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C．微波炉正常工作时的电功率大于电视机正常工作时的电功率
D．每月在微波炉上用的电费一定比在电视机上用的电费多
【答案】D
【解析】
例2（2018•内江）将规格为“2.5V0.3A”的小灯泡L1和规格为“3.8V0.3A”的小灯泡L2串联，接在3V的电源上，下列判断正确的是（）
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
【答案】C
【解析】
A、用电器正常工作时的电压等于额定电压，由于微波炉和电视机的额定电压相同，所以这两个用电器正常工作时的电压相等，故A错误；
BC、由柱状图可知，微波炉正常工作1小时的电费比电视机高，而单价是一定的，所以微波炉消耗电能多，根据P=可知，微波炉电功率大于电视机的电功率，故C正确；电压相同，由P=UI可知，微波炉正常工作时的电流大，故B错误；
D、虽然微波炉电功率大，由于不知道一个月内它们的实际工作时间，根据W=Pt知无法判断微波炉和电视机消耗的电能的多少，所以无法比较电费的多少，故D错误。
☞知识点7测量小灯泡的电功率
1、实验原理：P=UI（伏安法间接测量电功率）。
2、实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表。
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3、电路图：
4、实验步骤
根据电路图选择实验器材并连接成电路，进行实验。
（1）使小灯泡在额定电压下发光，测出小灯泡中的电流，算出小灯泡的功率。
（2）调节滑片，使小灯泡上的电压约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的发光情况，测出小灯泡中的电流，算出小灯泡的功率。
（3）调节滑片，使小灯泡上的电压约为额定电压的0.8，观察小灯泡的发光情况，测出小灯泡中的电流，算出小灯泡的功率。
5、实验分析
①、小灯泡的发光情况由实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮；
②、灯泡实际功率随着加在它两端的电压而改变，电压越大，功率越大；
③、小灯泡发光情况分三种情况：当U〉U0时，则P〉P0，灯很亮，易烧坏；当U=U0时，则P=P0，灯正常发光；当U〈U0时，则P〈P0，灯很暗。
6、注意事项
（1）连接电路的过程照中，开关应该是断开的；
（2）选取器材时，所用电源的电压应高于小灯泡的额定电压；所用电压表的量程要大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于电路中的最大电流‘滑动变阻器的最大电阻应略大于或接近小灯泡的电阻，使调节效果明显；
（3）在利用滑动变阻器改变小灯泡的电压时，要一边调节滑动变阻器的滑片，一边观察电压表的示数，以免烧坏灯泡；
（4）因为小灯泡在不同电压下的实际功率不同，所以不能利用多次测量求电功率的平均值。
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例1（2018•鞍山）王同学想测量额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，他使用了三节新干电池、“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线，连接了如图甲所示的电路。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑动到最（选填“左”或“右”）端，这样做的目的是_________________________________。
（2）他闭合开关后，又立即断开了开关，否则会损坏___（选填“灯泡”、“电流表”或“电压表”）
（3）他检查电路，发现一处连接错误，只改变了一根导线的连接就将电路修改正确，请你在错误的导线上打“×”，并补画上正确的连线。
（4）实验中，他调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数从1.5V变化到3V，画出了如图乙所示的图象，由于灯丝的电阻随温度的升高而可以判断图象的横坐标为___________（选填“电压”或“电流”）。
（5）当电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是_____。
（6）取下小灯泡，将阻值为5Ω、10Ω、15Ω的三个定值电阻分别接入电路中原小灯泡位置，可利用该电路探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。控制电压一定时，不可以选取的电压值是____
A.1.5VB.2VC.2.5VD.3V
【答案】
（1）右；保护电路；（2）电压表；（3）如上图所示；（4）电流；（5）0.7W；（6）A。
【解析】
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑动到阻值最大处的最右端，这样做的目的是保护电路；
（2）电源为三节新干电池串联，电源电压为4.5V；原电路中，电压表串联在电路中，电流表将灯短路，电路中几乎没有电流，电压表（量程为0﹣3V）测电源电压，故他闭合开关后，又立即断开了开关，否则会损坏电压表；
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（3）电流表应串联在电路中，电压表应与灯并联，改正后如下左图所示：
（4）实验中，他调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数从1.5V变化到3V，画出了如图乙所示的图象，由于灯丝的电阻随温度的升高，由U=IR可知，灯泡电压的变化量大于电流的变化量，如上右图所示，所以可以判断图象的横坐标为电流；
（5）当电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，电流选用小量程，大小为0.28A，则小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
例2（2018•达州）某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为6V）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为3.8V的待测小灯泡（电阻约为12Ω），滑动变阻器两个（A：“5Ω2A”；B：“20Ω0.5A”）。
（1）该实验的实验原理是______；实验中，应选用的滑动变阻器是（选填“A”或“B”）。
（2）如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路（不能与其他导线交叉）。
（3）小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是____________。
（4）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为W。
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（5）该组的另一同学接着实验时，发现电压表0～15V量程已经损坏，0～3V量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，请你在丙图中的虚线框内画出正确的电路图。
（6）由图乙推知：小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1，小灯泡的实际电流是额定电流一
半时的电功率为P2，则P1________P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】
（1）P=UI；B；（2）如上图1；（3）灯泡断路；（4）1.14；（5）如上图2所示；（6）大于。
【解析】
（2）原电路中，灯与电流表串联，电压表串联在电路中是错误的，电压表与灯并联，电流表与灯串联，如下图1所示：
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（6）由图乙知，小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电流约为0.22A，电功率为：
P1=1.9V×0.22A=0.418W；
小灯泡的实际电流是额定电流一半时（0.15A）对应的电压约为1V，灯的实际电功率为：
P2=1V×0.15A=0.15W，则P1大于P2。
☞知识点8电流的热效应
1、电流三大效应
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电流效应
内容
应用
电流热效应
电流通过导体时，导体会发热的现象
电炉、电热毯、电烤箱、等
电流化学效应
电流流过溶液时，会产生化学反应现象
工业电镀
电流磁效应
导体中有电流流过时，周围会产生磁场的现象
电磁铁、电磁继电器等
2、电流热效应：电流通过导体时，电能转化成内能，这种现象叫电流的热效应。
3、影响热效应的因素
（1）当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量越多；
（2）当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多；
（3）当电流和电阻一定时，通电时间越长，导体产生的热量越多。
4、两类用电器
①、纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、电炉、电熨斗、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器；
②、非纯电阻用电器：：电流通过时将电能只有部分转化为内能的用电器。如电风扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能转化成其他形式的能。
例1（2018•无锡）用如图的装置探究影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（）
A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上上升较快
C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少
D．将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大
【答案】C
【解析】
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例2（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1800W，乙的额定功率为1200W．两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是（）
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
【答案】B
【解析】
A、两电热水壶的额定电压相同，且都正常工作，所以它们两端的电压相等，故A错误；
B、甲的额定功率大于乙的额定功率，且都正常工作，根据电功率的物理意义可知，电流通过甲电热水壶做功较快，故B正确；
C、两个电热水壶都正常工作时，甲的额定功率大，根据P=UI可知，通过甲的电流大，故C错误；
D、两个电热水壶都正常工作时，通电时间相同，甲的额定功率大，根据W=Pt可知，甲消耗的电能多，故D错误。
☞知识点9焦耳定律
1、内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通
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电时间成正比。
2、公式：Q=I2RtQ-热量-焦（J）;I-电流-安（A）；R-电阻-欧（Ω）；t-通电时间-秒（s）.
3、适用范围：无论是纯电阻元件还是非纯电阻元件，任何电阻不为零的用电器，都可以用焦耳定律计算它产生的电热。
4、推到公式：Q=Pt；Q=UIt；Q=（U2/R）t(只适应于纯电阻元件的电热计算)。
5、注意事项
①、计算时，注意单位要统一；
②、串联电路中，Q=I2Rt，即电流相等时，在一定的时间内，导体产生的热量跟导体的电阻成正比；
③、并联电路中，Q=（U2/R）t，即电压相等时，在一定的时间内，导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
6、电热Q和电能W的关系
1、纯电阻电路中，Q=W。消耗的电能全部转化为内能，所以产生的电热和消耗的电能相等；
2、非纯电阻电路，Q〈W。只有部分电能转化为内能，所以电热小于用电器消耗的电能，如电动机转化
为动能，W=Q+W机。
例1（2018•河北）如图所示装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。
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（1）烧瓶中装入的煤油是_______（选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）请根据实物电路，在虚线框图2内画出对应的电路图。
（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应___，通过R1的电流通过R2的电流。
（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明______________________。
（5）小红用如图3示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，图4中能正确反映h﹣I关系的是___________。
【拓展】用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因_______________________________________
【答案】
（1）绝缘体；（2）如上；（3）相等；小于；
（4）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多；（5）A；
（拓展）不能。含有电动的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W=UIt＞Q。
【解析】
（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体。
（2）原实物图中，R与R1并联后与R2串联，根据实物电路，画出对应的电路图，如下所示：
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（5）小红用如图3示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻与通电时间相同，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，
根据焦耳定律可知，Q=I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识①式为Q关于I的抛物线，且开向上，图4中能正确反映h﹣I关系的是A。
【拓展】用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，而W=UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q=W的条件是：纯电阻电阻即不含有电动机等的电路（将电能全部转化为内能的电路）。如含有电动的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W=UIt＞Q。
W=UIt不能计算电流通过任何用电器产生的热量。
例2（2018•盐城）在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图象如图乙所示。求：
（1）30min内电路消耗的总电能；
（2）饮水机工作时，通过电阻R1的电流；
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（3）电阻R2的阻值。
【答案】
（1）30min内电路消耗的总电能为6.6×105J；
（2）饮水机工作时，通过电阻R1的电流为1A；
（3）电阻R2的阻值110Ω。
【解析】
（2）由图甲可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中电阻较小，由P=可知，电功率较大，为“高档”；
当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由P=可知，电功率较小，为“低档”；
由P=UI可得通过R1的电流：
I1===1A；
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