專題17電功電功率電熱

一、填空題

1.（2024安徽）如圖所示，電源兩端電壓為6V,電阻&=20。，閉合開關(guān)S,電壓表示數(shù)為4V,則通電100s整

個電路產(chǎn)生的熱量為J?

【解析】本題考查歐姆定律和焦耳定律的應(yīng)用。由題圖可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表測&兩端的電壓，根據(jù)歐姆

定律可知，通過電阻&的電流/2=器=W=0.2A;根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知，通過電路的電流/=/2=0.2A;

根據(jù)焦耳定律可知，通電100s整個電路產(chǎn)生的熱量Q=W=U/Z=6Vx0.2Axl00s=120J。

2.（2023安徽）在某汽車尾部的擋風玻璃上，有一種電加熱除霧裝置，它由5條阻值均為12。的電阻絲

并聯(lián)而成，簡化結(jié)構(gòu)如圖所示。該裝置與12V的汽車電池接通工作1min,產(chǎn)生的總熱量為J。

電阻絲

-1_______1________r

L---------------------------P

【答案】3600

【解析】本題考查并聯(lián)電路中焦耳定律的應(yīng)用。由題意可知，電加熱除霧裝置由5條阻值為120的電阻絲

并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路中各支路電壓相等可知，5條電阻絲在12V的電池上接通工作1min產(chǎn)生的總熱量?？?/p>

uc5U25x12Vxl2Vx60s?

=5。支=5產(chǎn)Rt=—1=---------------------=3600TJo

上乂R12Q

3.（2022安徽）如圖所示,電源電壓保持3V不變，電阻吊=10。、&=20。。閉合開關(guān)S,則通電100s電阻&

產(chǎn)生的熱量為Jo

【解析】本題考查串聯(lián)電路的特點、歐姆定律和焦耳定律的應(yīng)用。由題圖可知，兩電阻串聯(lián)，因串聯(lián)電路中總

電阻等于各分電阻之和，所以電路中的電流申==與通電電阻產(chǎn)生的熱量

R串R2J1。;二20A科L.IA,100sRi

2=/27?IZ=（0.1A）2X10QxlOOs=10J。

4.（2021安徽）圖示電路中,電源電壓不變，電阻Ri=30。,R2=60。,閉合開關(guān)S,電流表⑻的示數(shù)為0.3A,則通

電1min電阻Ri產(chǎn)生的熱量為J。

【答案】72

【解析】本題考查歐姆定律和焦耳定律的運用。由題圖可知，凡和&并聯(lián)接入電路中，由歐姆定律

知,/肉=/2&,察當=哭=11+/2=0.3A,則/1=0.2A,Z=0.1A,通電1min電阻R產(chǎn)生的熱量e=Zi27?iZ=（0.2A）2x30

r?26012Z2

Qx60s=72Jo

5.（2021安徽）中國空間站“天和”核心艙首次采用了大面積可展收柔性太陽能電池翼,單翼的發(fā)電功率可達9

kWo從能量轉(zhuǎn)化的角度分析“9kW”表示的物理意義是=

【答案】每秒可將太陽能轉(zhuǎn)化成9000J的電能

【解析】本題考查電功率的物理意義。功率在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)所做的功，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,“9kW

表示的物理意義是每秒可將太陽能轉(zhuǎn)化成9000J的電能。

6.（2020安徽）如圖所示的電路中，電源電壓。=9V,電阻吊=200。，&=100。，則通電Imin該電路產(chǎn)生

的熱量為Jo

【答案】162

【解析】由電路圖可知，兩個電阻串聯(lián)，故電路的電流為

9V

=0.03A

凡+6200Q+100Q

則通電Imin該電路產(chǎn)生的熱量為

22

Q=IRt=l\Rt+=(0.03A)x(200Q+100Q)x60s=16.2J

7.（2019安徽）圖示電路中,U=12V.局=6。,&=3。?3=40當S?斷開,Si閉合時，電阻R/消耗的電功率為

.W;當Si、S2都閉合時,6s內(nèi)電流通過及產(chǎn)生的熱量是J。

R\

R、

U

【答案】8.6432

U12V…

【解析】當S2斷開，S1閉合時，電阻R,和以串聯(lián)，電路的電流/7=好元=再五=1",電阻R/

消耗的電功率「=尸鳥=(L2A)2X6Q=8.64W；當SI、S2都閉合時，電阻R/和&先并聯(lián)，再和小串聯(lián),

°&R,6cx3c.TlU12VnA

幻和心并聯(lián)的總電阻R=6~~丁=c2c=2。,干路中的電流/=pJ=cc/c=2A，則電

K+&6C+3QR+R32c+4Q

U2(4V『

阻&兩端的電壓：U2=/R=2AX2Q=4V,6s內(nèi)電流通過R2產(chǎn)生的熱量Q=W=」f=^-Lx6s=32J。

R23a

8.(2018安徽)圖中Ri=4。R2=6。,把它們并聯(lián)在U=3V的電路中，則Ri和R2并聯(lián)后的總電阻為

Q.；通電30s,電阻Ri消耗的電能為J0

HE±］~

<-------------U-----------------?

【答案】2.467.5

111111

【解析】已知Ri和R2并聯(lián)，則并聯(lián)后的總電阻/國+4則浸布+而解得—因為Ri和R2并

聯(lián)，把它們并聯(lián)在U=3V的電路中，則Ri兩端電壓為3V,通電30s,電阻Ri消耗的電能

U(3V)2

W=—t=-~-x30s=67.5J。

&40

9.(2018安徽)一臺額定功率為2000W的電熱水器，水箱內(nèi)裝有50kg的水,要把這些水從20℃加熱到60℃,

熱水器正常工作需要s；若水吸收的熱量全部由燃燒天然氣提供，則需要完全燃燒.m3

的天然氣［不計能量損失，已知c水=4.2x103j/(kg.()c),q天然氣=4.2x107j/m3］。

【答案】42000.2

【解析】本題考查熱量的綜合計算。水吸收的熱量Q吸=。*m(Z-/o)=4.2xlO3J/(kg.℃)x50kgx(60℃-20

0=8.4x106j；不計熱量損失，則消耗的電能吸=8.4x106j,由「當可得，熱水器正常工作的時間g=

需穿=4200s;由題意可知,Q放=。吸=8.4x106J,根據(jù)Q放=%可得，消耗天然氣的體積V=

q天然氣

8.4X1()6J

=0.2m3?

4.2xlO7J/m3

10.(2018安徽)某導體的電阻為20。，當通過它的電流為2A時，則其Imin產(chǎn)生的熱量為J。

【答案】4800

【解析】根據(jù)焦耳定律即可計算通電導體上產(chǎn)生的熱量。通電時間t=1mm=60s,導體產(chǎn)生的熱量:

99

Q=IT.t=（2A）x20。x60s=4800J。

11.（2017安徽）車床照明燈的額定電壓是36V,它正常工作時燈絲的電阻是24。，則該照明燈正常工作

時，消耗的電功率是W,工作30min,電流通過燈絲產(chǎn)生的熱量是J=

【答案】5497200

【解析】已知車床照明燈的額定電壓是36V,它正常工作時燈絲的電阻是240,則該照明燈正常工作時，

U2<36F?,.

消耗的電功率R一240一“，工作30min,電流通過燈絲產(chǎn)生的熱量是Q=

W=Pt=54Wx30x60s=97200J。

12.（2016安徽）某電視機電功率為100W,若每天使用4h.則每月消耗的電能為kW-h（按30天計）。

【答案】12

【解析】電功計算公式W=Pf=0.1kWx4hx30=12kW-ho

13.（2016安徽）圖中電源電壓保持不變，燈泡標有J6V,3W字樣，當開關(guān)s閉合時.燈泡L正常發(fā)光，電

流表的示數(shù)為0.8A,則電阻R=Q,通電10s.R產(chǎn)生的熱量為.

---------1=1-----------

R

——0---------

lLS

【答案】2018

【解析】圖中電路為并聯(lián)電路，當開關(guān)s閉合時，燈泡正常發(fā)光，可知電源電壓等于燈泡額定電壓，燈泡標

有“6V,3W”，故電源電壓為6V,燈泡額定電流為0.5A,電流表測量干路電流，可知通過R的電流為0.3A,

則R=U〃=6V/0.3A=20。；通電10s,R產(chǎn)生熱量Q=/2R仁（0.3A）2x20Qxi0s=18Jo

14.（2015?安徽）當天空中空氣濕度很大、兩塊云層之間的電壓很高時，原先不導電的空氣就會變成導體，

強大的電流可在瞬間通過天空，形成閃電。某次閃電的放電電流約為IxlO,A.,電壓約L8xl（）8v,放電時間

約為0.01s,則這次閃電釋放的電能約為J,合kW.h,

【答案】1.8xlO105xl03

【解析】電能的大小等于電壓電流和時間的乘積，故閃電一次放電電能

W=UIt=1.8xl08Vxlxl04Ax0.01s=1.8xl010J=5xl03kW-ho

二、選擇題

15.（2024安徽）關(guān)于安全用電，下列說法錯誤的是

A.絕緣皮破損的電線,需要及時更換

B.家用電器工作時起火，可以直接用水澆滅

C.發(fā)生觸電事故時，不能直接用手去拉觸電者

D.手機充電結(jié)束后,要把充電器從插座上及時拔下

【答案】B

【解析】本題考查家庭電路中安全用電相關(guān)知識。發(fā)現(xiàn)電線的絕緣部分破損時要及時更換，否則破損的電線

會造成觸電,A項不符合題意;發(fā)現(xiàn)用電器起火時,應(yīng)先切斷電源，生活用水是導體，不可直接用水澆滅，容易發(fā)生

觸電事故,B項符合題意;發(fā)現(xiàn)有人觸電時，要及時切斷電源,再實施搶救,C項不符合題意;手機充電結(jié)束，及時將

充電器從插座上拔下，可以避免觸電,也符合節(jié)約用電原則,D項不符合題意。

16.（2017安徽）如圖所示，滑動變阻器的滑片P處于中間位置，閉合開關(guān)S,兩個燈泡均能發(fā)光（假設(shè)燈

絲電阻不變），此時，將滑動變阻器的滑片P向右移動，則（）

亡

A.L1和L2都變亮

B.Li變暗，L2變亮

C.Li變亮，L2變暗

D.Li和L2都變暗

【答案】B

【解析】由電路圖可知，燈泡L2與滑動變阻器R并聯(lián)后再與燈泡Li串聯(lián),將滑動變阻器的滑片尸向右移動，

u

滑動變阻器接入電路中的電阻變大，并聯(lián)部分的電阻變大，電路的總電阻變大，由I=R可知,干路中的電流變小,

由U=/R可知,Li兩端的電壓變小，因燈泡的亮暗取決于實際功率的大小，由P=U/可知，燈泡Li的實際功率變

小,Li的亮度變暗,A、C項錯誤;因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以并聯(lián)部分的電壓變大，因并聯(lián)電

u2

路中各支路兩端的電壓相等，所以燈泡L2兩端的電壓變大，由P=R可知,L2的實際功率變大，亮度變亮,B項正

確,D項錯誤。

17.（2016安徽）圖中電源電壓保持6V不變，燈泡L標有“6V6W”字樣，開關(guān)閉合后在滑片P從b端向a

端滑動的過程中，下列說法正確的是（）

A燈泡兩端的電壓不斷增大B通過燈泡的電流不斷減小

C燈泡消耗的電功率不斷減小D燈泡消耗的電功率恒定不變

【答案】A

【解析】圖中滑片P從b端向a端滑動的過程中，在b端時，燈泡L被短路，在a端，燈泡兩端電壓等于

電源電壓，故燈泡兩端的電壓不斷增大，通過燈泡的電流不斷增大，燈泡消耗的電功率不斷增大，故答案

選A。

18.（2015?安徽）如圖所示，兩個小燈泡Li、L?串聯(lián)，閉合開關(guān)S,Li發(fā)光，L?不發(fā)光。發(fā)生這一現(xiàn)象的原

因，不可能的是（）

A.電源電壓較低B.L?發(fā)生了斷路

C.L?發(fā)生了短路D.L2的是實際功率很小

【答案】B

【解析】兩燈泡串聯(lián)，其中Li發(fā)光,L2不發(fā)光，可能原因是電源電壓較低，燈L2實際功率太小，沒有達到發(fā)光的

功率,A、D項正確，不符合題意;既然Li發(fā)光，說明電路中有電流通過，則L2不可能斷路，故障可能是L2短路,B

項錯誤,C項正確。

三、實驗題

19.（2023安徽）用圖1所示電路測量小燈泡的電阻和電功率，電源電壓為4.5V,小燈泡L的額定電壓

為2.5V,滑動變阻器的規(guī)格為“50。1.5A”。

序

U/NI/ARQ

號

11.00.185.56

21.50.226.82

32.00.258.00

43.0

（1）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片尸移至_______（選填、"或?"）端;

（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器進行多次測量，部分實驗數(shù)據(jù)如上表所示。第4次

測量時，電流表示數(shù)如圖2所示，此時小燈泡的電阻為Q,電功率為W；

（3）由實驗數(shù)據(jù)可以判斷，小燈泡正常發(fā)光時的電阻可能為（選填“①”“②”或“③”）。

?7.60Q②8.93。（§）10.60Q

【答案】⑴6⑵10.00（或10.0或10）0.90（或0.9）（3）②

【解析】本題考查測量小燈泡電阻和電功率的實驗。（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片尸應(yīng)移到阻值最大

處（6端），起到保護電路的作用；（2）由題表可知，第4次測量時，小燈泡兩端的電壓為3.0V,由題圖2可

知，此時電流表的示數(shù)為0.30A,根據(jù)歐姆定律可知，此時小燈泡的電阻/?=?=怒4=10.00。；此時小

1U.3UA

燈泡的電功率P=U/=3.0Vx0.30A=0.90W；（3）由題表數(shù)據(jù)可知，當小燈泡兩端的電壓為2.0V時，小燈

泡的電阻為8.000；當小燈泡兩端的電壓為3.0V時，小燈泡的電阻為10.00。；根據(jù)小燈泡燈絲，電阻隨溫

度的升高而變大的特點可知,當小燈泡兩端的電壓為2.5V時，小燈泡正常發(fā)光，此時小燈泡的電阻在

8.00-10.00Q,故可能為8.930

20.（2016安徽）要求測只額定電壓;為2.5V小燈泡的電功率。

（1）按照電路圖將實物圖連接成實驗電路。

（2）在電路連接過程中開關(guān)應(yīng)處于狀態(tài)，閉合開關(guān)前，要把滑動變阻器的滑片移到（根

據(jù)你連接的實物電路選填“最右端”或“最左端”）；

（3）實驗時某次電壓表的示數(shù)為2.20V,對應(yīng)電流表示數(shù)如圖所示，則小燈泡此時的電功率為W,

要想測出小燈泡的額定功率，接下來的操作是：o

12

【答案】（1）如圖所示

（2）斷開最右端

（3）0.528移動滑片，直到電壓表的示數(shù)為2.5V,記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)

【解析】本題考查測量小燈泡電功率的實驗。（1）按照電路圖,從電源正極依次連接開關(guān)、滑動變阻器（一上一

下）、燈泡、電流表，再將電壓表并聯(lián)在燈兩端，因為燈泡額定電壓是2.5V,所以電流表、電壓表都選擇小量程

即可。（2）在電路連接過程中開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)前，要把滑動變阻器的滑片移到阻值最大處。（3）

圖中電流表示數(shù)為0.24A,小燈泡此時的電功率為P=U/=2.20VxO.24A=0.528W;要測出額定功率，接下來的

操作是移動滑片,使燈泡兩端的電壓為2.5V,讀取電流表的示數(shù)。

21.（2015?安徽）某同學要測量一個額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，電路圖如圖甲所示。使用的電源

電壓約為6V,滑動變阻器的規(guī)格“5。2A”。

（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)移至（選填、“或》”）端。

⑵該同學將滑片移至正確位置后，閉合開關(guān)，觀察到電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時小燈泡兩端的電壓為

Vo為了保證小燈泡不被損壞，接下來應(yīng)該進行的操作是=

（3）為了能測出這個小燈泡的額定功率，請你寫出一條改進措施:。

【答案】⑴匕

（2）2.9斷開開關(guān)

（3）減小電源電壓或更換最大阻值更大的滑動變阻器（其他合理答案均可）

【解析】（1）做電學實驗時，為了保護電路，在連接好電路后，閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片移動到最大阻值處，即

圖中的6端。（2）題圖乙所接量程為電壓表的小量程，分度值為0.1V,故電壓表讀數(shù)為2.9V,此時電壓高于小燈

泡的額定電壓2.5V,所以為了保護小燈泡不被損壞，應(yīng)立即斷開開關(guān);（3）為了能測出這個小燈泡的額定功率，具

體措施為:減小電源電壓或更換最大阻值更大的滑動變阻器。

四、計算題

22.（2024安徽）如圖所示的電路中,電源兩端電壓U=9VR\、&、肥均為定值電阻，其中&=45Q,&=30。。

&Si

I—IMA)J

⑴當閉合開關(guān)S和S1,斷開開關(guān)S2時,求以兩端的電壓。3；

(2)當開關(guān)S、S1和S2均閉合時，求電流表的示數(shù)/;

(3)當閉合開關(guān)S,斷開開關(guān)Si和S2時,電壓表示數(shù)為6V,求R消耗的電功率尸。

【答案】1)9V；(2)0.5A；(3)0.6W

【解析】本題考查歐姆定律及電功率的相關(guān)計算。

解:(1)當閉合開關(guān)S和S1,斷開開關(guān)S2時,只有他接入電路

所以U3=U=9V(2分)

⑵當開關(guān)S、S1和S2均閉合時園被短路，&與尺3并聯(lián)接入電路

所以U2=U3^U=9V

/2=^=2JL=0.2A,A=^=^=0,3A

R245CR330n

電流表測量干路電流，則電流表的示數(shù)Z=Z2+/3=0.2A+0.3A=0.5A(2分)

⑶當閉合開關(guān)S,斷開開關(guān)Si和S2時,R與&串聯(lián)接入電路

此時電壓表測量我3兩端電壓，則U'i=6V

UI=U-U'3=9V-6V=3V

Ri消耗的電功率尸=U/i=3VxO.2A=0.6W。(2分)

23.(2023安徽)為估測一個電熱水壺燒水時的電功率，小林在壺中裝入質(zhì)量為1kg的水，接入家庭電路

中，通電加熱210s,水溫從20℃上升到70℃。已知水的比熱容為4.2x103J/(kg.℃)。

(1)求該過程中水吸收的熱量；

(2)若電流產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，請通過計算估測該熱水壺的電功率；

(3)用上述方案估測出的電功率與實際功率相比，偏大還是偏小?簡要說明原因。

【答案】本題考查熱量、電功率的計算及估測電功率的誤差分析。

解：(1)水吸收的熱量

Q吸=。m?1一m)=4.2x103j/(kg-℃)xlkgx(70℃-20℃)=2.1xl05J

(2)由題意可知，電功W=。吸=2.1x105J

故電功率「=匕=空空=1000W

t210s

⑶偏小

因為電流產(chǎn)生的熱量沒有全部被水吸收（合理即可）

24.（2022安徽）圖甲為某電火鍋的銘牌，其內(nèi)部簡化電路如圖乙所示,4、&為阻值一定的電熱絲，且&<兄。

通過控制開關(guān)Si、S2的斷開或閉合狀態(tài)，可以讓電火鍋在不同擋位工作。

*X牌電火鍋

額定電壓220V

低溫擋500W

額定功率中溫擋1000W

高溫擋1500W

甲乙

（1）電火鍋在低溫擋工作時，開關(guān)Si、S2分別處于什么狀態(tài)？

⑵求Ri:&的值；

（3）若家庭電路的電壓是220V,某插座的額定電流是5A,用該插座僅給電火鍋供電，從安全用電和加熱快這兩

個角度綜合考慮，應(yīng)選擇哪個擋位?說明理由。

【答案】本題考查并聯(lián)電路的特點、歐姆定律、電功率公式的綜合應(yīng)用等。

解:⑴設(shè)心、&并聯(lián)時的總電阻為火并，則R2>R1>R并

由可知，電火鍋在低溫擋工作時只有&接入電路

故S1為斷開狀態(tài),S2為閉合狀態(tài)。

⑵由⑴可知，單獨閉合S2,電火鍋處于低溫擋;單獨閉合S1,電火鍋處于中溫擋

由P低溫二,P中溫=廣得

"2"1

Ri:R2=P低溫：P中溫=500：1000=1：2

⑶插座的額定功率P額=。額/額=220x5W=1100W,故P高溫額漢因為電功率越大，加熱越快,所以從安全用電

和加熱快兩個角度綜合考慮，應(yīng)選用中溫擋。

25.（2018安徽）一般家用電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)，分別是煮飯過程中的加熱狀態(tài)和米飯煮熟后的保溫狀

態(tài)。圖示為該種電飯鍋的電路原理圖，圖中R