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第8章 电功率
【 中考透视】
新课改以来，各地中考题中有关电功率的考点较多，特别是与其他章节的知识点联系密切，易出综合性的考查题，本章主要围绕电功率、焦耳定律和安全用电等知识命题，对本章的单独考查，一是考查电功率的计算，对焦耳定律的理解等 ，二是对探究实验的考查，题型以填空、选择、计算和实验探究题为主，试题难度中等，在每年的中考试题中本章内容约占总分的3％～5％.
【知识网络图示】
【名师解读】
一、知识性专题
专题1 有关电功率的计算
例1 某同学发现深夜家里的台灯比傍晚时要亮，学习了电功率的知识后，他知道这与电灯两端的电压有关系.但家中没有电压表，他借助家中的电能表测得傍晚只亮这盏台灯时，4min10s内电能表的转盘转了2转，电能表的铭牌如图8-117所示，电灯的铭牌上标有“220V 25W”的字样.请你帮他估出此时：
（1）台灯两端的实际电压和实际功率.
（2）说明在此估算过程中用到了哪些近似.
分析 电能表表盘上标有1800r/kW·h，表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转过1800转，已知电能表的转数，可求出台灯消耗的电能，然后根据
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求出电功率；又已知台灯的额定功率和额定电压，可求得台灯的电阻R，由P实＝可求出台灯的实际电压.
解：（1）2×J＝4000J.
P实＝
R＝＝
U实＝＝
（2）计算出没有考虑灯丝温度对电阻的影响，近似认为灯丝电阻不变；没有考虑电源电压对电能表工作的影响.
例2 如图8-118所示，电阻，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电流表的示数是0.6A，当滑片P位于b端时，电流表的示数得0.48A，则：
（1）滑变阻器的最大阻值和电源电压各是多少？
（2）两次连接电路中消耗的总功率分别是多少？
分析 此题首先分清电路连接，当P位于中点时与串联，则，当P位于b端时，与串联，则，由此列方程可解，再求电源电压，由，可求电功率.
解：（1）当滑片P位于中点时，与串联，
①
当滑片P位于b端时，与串联，
②
联立①②得，
∴0.6A×0.48A
0.6A12V.
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（2）＝0.6A×12V＝7.2W.
＝0.48A×12V＝5.76W.
例3 林刚利用如图8-119所示的电路进行实验，当闭合开关S后，发现标有“6V 3W”的灯和标有“12V 3W”的灯亮度并不相同.已知电源电压为6V，不考虑灯丝电阻值随温度的变化.则：
（1）通过灯泡的电流为多大？
（2）灯泡正常工作时每分钟消耗多少电能？
（3）灯泡的实际功率是多大？电路中灯和哪个更亮？
分析 根据题目中所提供的条件可利用公式求得通过的电流；灯泡的额定功率已知，做功时间为1分钟，故可利用公式求每分钟做的功即消耗的电能；在求的实际功率时，可利用公式求出其电阻，再利用公式求出其实际功率，由于两灯并联，其两端的实际电压相同，电阻大的实际功率小，也可以分别计算出其实际功率进行比较.
解：（1）因为灯的额定电压＝6V，额定功率＝3W，电源电压为6V，
所以灯正常发光，通过灯泡的电流：＝3W/6V＝0.5A，
（2）灯正常发光时，每分钟消耗的电能为：
＝6V×0.5A×60s＝180J.
（3）灯的额定电流＝3W/12V＝0.25A.
灯的电阻＝12V/0.25A＝48.
通过的实际电流电流＝6V/48＝0.125A.
灯的实际功率＝6V×0.125A＝0.75W.
所以灯的实际功率小于灯的实际功率，所以灯较亮.
专题2 电功率的测量
例4 小华同学用电池组（电压为3V）、电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材，测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率.
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（1）如图8-120所示是小华连接的实物连接图，其中有一处连接错误，请在错误连线上打“×”，并用笔画线代替导线画上正确的连线.
（2）电路错误改正后，小华闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮，且电压表有示数、电流表示数始终为零.造成这种故障的原因是 .
（3）排除故障后，小华通过实验得到的实验数据如下表.请你帮助小华计算、分析实验数据.
实验序号
1
2
3
4
5
6
小灯泡两端的电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
通过小灯泡的电流I/A
0.08
0.10
0.14
0.18
0.20
0.22
小灯泡消耗的功率P/W
小灯泡的发光亮度
不发光
很暗
较暗
较亮
正常发光
很亮
①小灯泡L的额定功率为 W.
②小灯泡消耗的功率与其发光亮度之间的关系是 .
③小华通过表中的数据，求出了灯泡在不同发光状态下的电阻值，发现这几个电阻值差较大.其主要原因是 .
分析 （1）滑动变阻器在接入电路时，为了能够改变连入的电阻值的大小，应“一上一下”接入电路中，故该实物连接图中滑变阻器的接法不正确.（2）灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路中有断路，而电压表有示数，故是灯泡处断路.（3）①小灯泡的额定功率＝2.5V×0.20＝0.5W；②根据计算小灯泡消耗的功率可以看出，小灯泡消耗的功率越大，小灯泡越亮；③导体的电阻跟温度有关，温度不同时，导体的电阻不同.
答案：（1）如图8-121所示. （2）灯泡处断路 （3）①0.5 ②小灯泡消耗的功率越大，小灯泡越亮 ③灯丝的温度对灯丝电阻的大小有影响
例5 现有以下器材：一只电压表、一只的定值电阻、一个电池组（四节干电池串联）、一个滑动变阻器、一个开关、若干导线.利用这些器材，如何设计实验测额定电压为3.8V灯泡的额定功率？画出设计的电路图，写出测量的方法及所测的物理量和小灯泡额定功率的表达式（只用字母表示即可）.
分析：伏安法测电功率的实验中，既有电压表又有电流表，但此题中没有电流表，所以必须把灯泡与定值电阻组成串联电路，利用串联电路电流相等来间接测出灯泡的电流.
答案：电路图如图8-122所示.
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测量方法：
（1）按电路图连接好电路.
（2）先把电压表并联在小灯泡L两端，滑动滑片的位置，使电压表的示数达到小灯泡的额定电压，即使电压表示数＝3.8V.
（3）保持滑片的位置不变，将电压表改为并联在定值电阻两端，测出其两端的电压
（4）通过的电流.
因为串联电路中电流处处相等，所以通过灯泡的电流为，小灯泡的额定功率为：
P额＝.
【解题策略】 在电压表或电流表不完全具备时，利用已知电阻值的电阻测电路的电流或电压是常用的方法，这种测电功率的实验设计可以和测电阻的实验设计结合起来，二者的共同之处都是要想办法直接或间接测电流和电压.
专题3 电热问题
例6 如图8-123所示，两个发热电阻，当它们并联在同一电源上时，闭合开关后，对被凡士林粘住的相同火柴甲、乙，下列说法正确的是 （ ）
A.甲先掉下
B.乙先掉下
C.一起掉下
D.都不会掉下
分析 由图可知，两个发热电阻并联，它们两端的电压相等，由公式可知，电阻小的相同时间内产生的热量较多，因此甲先掉下来.故选A.
例7 培养菌种需要在相对稳定的温度环境下进行.如图8-124所示是研究性学习小组的同学设计的恒温箱.他们将一段电热丝R接入电源电压为36V的电路中，测得其实功率为27W.（电热丝阻值不随温度变化）请你解答下列问题：
（1）电热丝是利用电流的 效应工作的.
（2）通过电热丝R的电流为多大？
（3）为保证菌种的培养，箱内发热功率应为12W.在不改变电源电压和原电热丝的情况下，需在箱内串联一段多大阻值的电热丝？
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分析 电热丝在此充当电热器，是利用了电流的热效应原理来工作的.已知电热丝的电功率和电压可用公式来求得通过电热丝的电流。由于电热丝的电阻不变。实际功率已知，可根据和求出串联后的总电阻和串联电阻的阻值.
解：（1）热
（2）因为，所以通过电热丝R的电流：
＝27W/36V＝0.75A.
（3）因为，所以电热丝R的电阻：
＝36V/0.75A＝48.
因为，所以串联电阻后的电流：
＝12W/36V＝A.
因为，所以串联电阻后的总电阻：
R总＝
根据串联电路的电阻关系R总＝可知，需串联的电阻：
R串＝R总-R＝108-48＝60.
例8 如图8-125所示是一个电热毯的电路示意图，是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯电阻丝串联的电阻，电热毯上标有“220V 100W”字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关.
（1）用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态？
（2）若要求保温时通过电阻丝的电流每分钟有60J的电能转化为内能，电阻R的阻值是多大？
解：（1）当开关S闭合时，电阻消耗的功率，当开关S断开时，消耗的功率所以，所以S断开时，电热毯处于保温状态.
（2）电热毯的电阻丝＝U2额/P额＝；保温状态时，根据，可知电阻丝两端的电压为：
R两端的电压为：＝220V-22V=198V,根据可知通过R和的电流＝所以电阻＝4356.
专题4 家庭电路和安全用电
例9
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请用笔画线代替导线，将图8-126中的连有开关的电灯和三孔插座接入家庭电路中.
分析 家庭电路中，电灯的开关接在火线与电灯之间，螺丝口灯泡的螺旋套接在零线上；三孔插座上边的孔是接地线的，下边两孔接火线和零线，一般为“左零右火”.
答案：如图8-127所示.
二、规律方法专题
专题5 串、并联电路中电功及电功率与电阻的比例关系
【专题解读】 （1）串联电路的总电功或总电功率均等于各用电器电功或电功率之和.
即
（2）串联电路中，电功及电功率与电阻成正比.
在并联电路中，电功及电功率与电阻成反比.
例10 已知电阻和的阻值分别为5和10，的实际功率在串联和并联时都消耗10W，求串联和并联时消耗的电功率各是多少.
分析 由，串联时， ，并联时，可求出串联或并联时消耗的电功率.
解：串联时＝.即×10w=5w.
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并联时=
即2×10W＝20W.
三、思想方法专题
专题6 控制变量法【专题解读】 本章知识在研究电流做功与哪些因素有关、研究电流通过导体产生的执量与哪些因素有关时，运用了控制变量法.
例11 小强和小芸利用如图8-128所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与导体电阻大小的关系”.图中两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油，温度计显示煤油中都浸泡着一段粗细、长度都相同的金属丝，已知A瓶中金属丝是铜丝，B瓶中金属丝是镍铬合金丝.
（1）实验前，他俩的猜想可能是：① ；② .
（2）闭合开关后，通过两段金属丝中的电流 （填“相等”或“不相等”）.
（3）经过一段时间后，他俩观察到A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数，由此可以得到的结论是 .
（4）本实验采用了物理学中 的研究方法.
分析 因为两段金属丝串联在电路中，所以电流相等；由温度计示数的不同可以确定电流通过导体产生的热量与电阻有关系，电阻大的烧瓶中，温度计示数高，说明产生的热量多.本实验采用了控制变量法，在研究电热与电阻的关系时，要保持电流和通电时间相同.
答案：（1）①电流通过导体产生的热量与导体电阻的大小可能有关 ②电流通过导体产生的热量与导体电阻的大小可能无关 （2）相等 （3）在电流和通电时间都相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多 （4）控制变量
【沙场点兵】
一、选择题
1.小明同学在家中折到一张电能表的照片，如图8-129所示.他仔细观察照片，得到下列结论，你认为正确的是 （ ）
A.电能表的额定电流为10A
B.电能表允许通过的最大电流为10A
C.电能表的额定功率为2200W
D.拍照片时，小明家已消耗的电能为7624J
2.小刚利用电能表测某家用电器的电功率，当电路中只有这个用电器工作时，测得在 15min内，消耗电能0.3kW·h,这个用电器可能是 （ ）
A.空调 B.电冰箱
C.电视机 D.收音机
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3.田甜同学在家发现客厅的白炽灯发光时比房间的白炽灯亮，对这种现象判断正确的是（ ）
A.客厅白炽灯灯丝中的电流大 B.客厅白炽灯灯丝的电阻大
C.客厅白炽灯两端的电压大 D.以上判断都有可能
4.关于“8V 4W”的灯和“4V 2W”的灯，下列说法中错误的是（ ）
A. 的电阻大于的电阻
B.两灯均正常工作时，较亮
C.两灯串联在12V的电源两端都能正常发光
D.两灯并联时，两端最大可加8V电压
5.如图8-130所示，电源电压保持不变，只闭合开关，灯泡L正常发光，再闭合开
关，则 （ ）
A.电流表示数变大，灯变亮
B.电流表示数变小，灯变暗
C.灯泡的额定功率变大
D.电路中的总功率变大
6.如图8-131所示电路中，闭合开关后，电流表的示数为0.5A，电流表的示数为0.8A，L是标有“6W”字样的小灯泡，小灯泡正常工作，下列判断中正确的是 （ ）
A.电阻R的阻值为10
B.电路消耗的总功率为12W
C.电阻R消耗的功率为3.6W
D.小灯泡L两端的电压为10V
7.有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器.下列家用电器在使用过程中要防止电热产生危害的是 （ ）
A.电饭煲 B.电热水器
C.电熨斗 D.电视机
8.超导是指电阻为零的现象，目前我们只发现某些物质在温度降到足够低时，才出现超导现象.如果我们研制出了常温下的超导材料，你认为它最适合制作 （ ）
A.输电导线 B.电炉丝
C.电熨斗 D.保险丝
9.小明刚学完初中的电学知识，恰逢家中电灯不亮，他兴冲冲地拿起试电笔测试如图8-132所示的a,b,c,d,四点时，只有b点不发光，请你帮他分析可能发生的故障是 （ ）
A.火线与零线短路
B.a,d之间某处短路
C.b,c之间某处断路
D.电灯的灯丝断了
10.小红的妈妈从市场上买了一只廉价台灯，装上“220V 25W”的灯泡后，将插头插入家庭电路的插座时，室内电灯立即全部熄灭，原因可能是 （ ）
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A.插头与插座接触不良 B.灯泡的灯丝断了
C.台灯的灯座内短路 D.台灯的插头内断路
11.如图8-133所示，符合安全用电的做法是 （ ）
二、填空题
12.小明家有一个标有“220V 880W”的电炉，当它正常工作时的电功率是 W，
通过电炉丝的电流为 A；在一次单独使用它时，小明家标有“1200r/kW·h”的电能表在2min的时间里铝盘转过了30转，则此时电炉的电功率是 W.
13.你知道什么是3G通信吗？所谓3G，中文含义就是指第三代数字通信.第三代与前两代的主要区别在于：传输声音和数据的速度上的提升，它能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式.以下为某3G手机的主要参数：
手机类型
主屏参数
电池规格
摄像头像素
通话时电流
3G手机
3.0英寸
480800像素
3.7伏
1300毫安时锂电池
500万像素
400mA
该手机通话5min，消耗的电能是 J.
14.如图8-134所示，若甲、乙两表为电压表，当S闭合时，两表示数之比为U甲：U乙＝
3：2.若甲、乙两表为电流表，当S断开时，两表示数之比为I甲：I乙＝ ，此时和消耗的功率之比＝ .
15.在如图8-135所示的电路中，电源电压保持6V不变，当开关断开，闭合时，电流表的示数为1A；当开关闭合，断开时，电流表示数为0.25A，则的阻值为
.当开关闭合，断开时，的电功率为 W.
16.在“测定小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3.8V，灯丝的电阻约为5，如图8-136所示是小明同学做这个实验连好的电路，请指出图中存在的三处错误.
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（1） ；（2） ；（3） .
三、实验探究题
17.如图8-137所示，温控器S的两个接线柱为a和b，它的作用是：当环境温度高于一定值
时自动断开电路，环境温度低于一定值时自动接通电路，利用温控器的这个特点，请你用图中给出的元件连接成一个电热水器的自动控制电路，要求：
（1）在电热丝给冷水加热时绿，红指示灯同时亮.
（2）水温达到一定值后，电热丝被自动切断，此时红排示灯灭，绿指示灯仍然亮.
（3）保险丝对电路起保护作用.（设红、绿指示灯及电热丝的额定电压为220V）
18.如图8-138所示，在测定小灯泡电功率的实验中，某同学在实验时选用额定电压为2.5V的小灯泡，电阻约为10；两节干电池，规格为“20 1A”的滑动变阻器.
（1）按给出的电路图连接实物图.
（2）闭合开关前应把滑动变阻器的滑片调到 位置.
（3）闭合开关后调节滑动变阻器，发现电流表的指针偏转的角度非常小，而小灯泡正常发光，其原因是 .
（4）若小灯泡的灯丝断了，电路连接正确，闭合开关会出现 （ ）
A.电流表的指针偏转很大
B.电压表的指针不偏转
C.电压表的示数为3V
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D.滑动变阻器失去了调节作用
（5）实验后请将下表补充完整.
次 数
电压（V）
电流（A）
电功率（W）
1
0.2
0.4
2
2.5
0.25
3
3
0.9
（6）小灯泡的额定功率为 W.
19.在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10.
（1）连接电路时开关应 ，电流表的量程应选0～ A.
（2）请你用笔画代替导线，将如图8-139甲所示中的实物电路连接完整.
（3）闭合开关时，如图甲所示中滑动变阻器的滑片P应位于 （填“A”或“B”）端.
（4）小叶同学闭合开关，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 （填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V.
（5）小向同学移动滑片P，记下多组对应在的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W.
（6）小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，原因可能是 （写出一种即可）.
四、计算题
20.一个电热器标有“200V 800W”字样，应串联一个多大的电阻，才能把此电热器接入220V的电路中正常工作？在正常工作时，1h电路中共消耗了多少电能？
21.如图8-140所示为保温电饭锅的电路图，均为电热丝，且，S为温控开关，在A，B两点间加电压，则：
（1）S闭合时，电饭锅处于保温状态还是加热状态？
（2）若加热时电饭锅的功率为800W，则保温时电饭锅的功率为多大？
参考答案
1.B［提示：电能表上所标的电压为额定电压，所标的电流为允许通过的最大电流，由此可
计算出电能表允许接入的最大功率为220V×10A＝2200W.］
2.A［提示：用电器的功率为
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，功率为1.2kW的用电器可能是空调，其他三种用电器的功率都远小于1.2kW.］
3.A［提示灯泡的亮度取决于灯泡实际消耗的功率，灯泡的功率P＝UI，家庭电路中各用电器并联接入电路，故各用电器两端的电压相等，所以是客厅白炽灯灯丝中的电流大.］
4.D［提示：由可判断出的电阻是的2倍；由于的额定功率比大，所以正常工作时，较亮；当两灯串联在12V的电源两端时，由于的电阻是电阻的2倍，分得的电压为8V，分得的电压为4V，所以两灯都正常发光；两灯并联时，因为并联电路两端的电压相等，如果加8V的电压，灯将被烧坏，所以两端可加的最大电压为4V.］
5.D［提示：再闭合开关，电阻R与灯泡L并联，灯泡两端的电压不变，实际功率不变，亮度不变，因为并联了电阻R，电流表示数增大，电路中的总功率变大.］
6.C［提示：根据电路连接可知：L与R并联，测通过L的电流，测干路电流，则通过R的电流＝0.8A-0.5A＝0.3A，电路两端的电压＝6W/0.5A＝12V，则R的阻值＝12V/0.3A＝40，电路消耗的总功率P总UI＝12V×0.8A＝9.6W，R消耗的功率＝12V×0.3A＝3.6W.］
7.D
8.A［提示：超导体电阻为0，保险丝和电炉丝都是利用电流的热效应工作的.］
9.C
10.C［提示：室内电灯立即全部熄灭说明保险丝熔断，家庭电路中的保险丝熔断，是由于电路中的电流过大造成的.而产生电流过大的原因有两个：一个是用电器的总功率过大，另一个是发生短路.由生活常识可知，台灯的功率一般较小，因此造成保险丝熔断的原因不会是台灯的功率过大，而是电路中出现了短路，选项A，B，D的情况都是断路，只有选项C是短路.］
11.B
12.880 4 750
［提示：“220V 880W”表示正常工作时的电压为220V，正常工作时的功率为880W,则正常工作时的电流为＝＝4A；电能表铝盘转过30转电炉消耗的电能为kW·h,此时电炉的电功率为：P实＝＝0.75kW＝750W.］
13.444
14.1：3 2：1［提示：若甲、乙两表为电压表，当S闭合时，两个电阻串联，甲表测总电压，乙表测两端的电压，由U甲：U乙＝3：2可推出
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.若甲、乙两表为电流表，当S断开时，两个电阻并联，，甲表测通过的电流，乙表测总电流，所以I甲：I乙＝1：3，和消耗的功率之比.］
15.12 0. 75［提示：当开关断开，闭合时，两电阻并联，干路电流等于1A有＝1A；
当闭合，断开时，两电阻串联，干路电流等于0.25A，有＝0.25A.解得
的电功率P＝（0.25A）2×12＝0.75W.］
16.（1）滑动变阻器接线柱
接错 （2）电流表量程选错 （3）电压表正负接线柱接反
17.如图8-141所示.
18.（1）如图8-142所示. （2）阻值最大的 （3）电流表的量程选大了 （4）CD
（5）2 0.625 0.3 （6）0.625
19.（1）断开 0.6 （2）如图8-143所示. （3）A
（4）2.2 B （5）0.5 （6）小灯泡开路（或小灯泡丝断了或小灯泡灯座接触不良或小灯
泡接线柱接触不良）
20.解：R热＝＝I热＝IR＝＝＝4A.所以应串联的电阻为.一小时电路消耗的总电能为＝220V×4A×1×
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3600s=3.168J.
21.解：（1）S闭合时是加热状态. （2）家庭电路的电压为220V.当S断开时与串联，电饭锅为保温状态，电饭锅的保温功率为
＝80W.
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