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专题 17 电功率（讲义）（解析版）
目录
考情分析
2
知识建构........................................................................3
考点一 电能 电功..............................................................3
夯基·必备基础知识梳理.................................................................................................................4
提升·必考题型归纳.........................................................................................................................5
考向01 电能表及其相关计算...................................................5
考向02 电功及其计算........................................................6
考点二 电功率..................................................................8
夯基·必备基础知识梳理.................................................................................................................8
提升·必考题型归纳......................................................................................................................10
考向01 电功率与电功.......................................................10
考向02 额定功率与实际功率.................................................11
考向03 小灯泡亮度问题.....................................................12
考向04 动态电路中电功率问题...............................................14
考点三 测量小灯泡电功率.......................................................17
夯基·必备基础知识梳理..............................................................................................................17
提升·必考题型归纳......................................................................................................................20
考向01 实验器材的选择与电路故障分析........................................20
考向02 小灯泡电功率的测量.................................................23
考点四 焦耳定律...............................................................26
夯基·必备基础知识梳理..............................................................................................................26
提升·必考题型归纳......................................................................................................................28
考向01 探究影响电流热效应的因素............................................28
考向02 电功与电热的简单计算................................................30
考向03 多挡电器电热的计算..................................................31
考向04 生活中中电流热效应（电热的利用与防止）..............................34
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一、课标考点分析
考点内容 课标要求 命题预测
从能量转化角度认识电源和用电器，结 如果说《欧姆定律》是电路理论的基础，那《电功
电能、电功及相关计算 合实例了解电功，学读家用电能表、根 率》则是电路分析与计算的目标与方向。所以，电
据读数计算用电量 功率在初中物理中占据举足轻重的地位，无论考卷
结合实例，了解电功率，知道用电器的 分值、试题数量和考点分配怎样，对本单元的考查
电功率及其简单计算 额定功率和实际功率，调查常见用电器 都应作为备考的重点和热点。
的铭牌，比较它们的电功率 本单元考点集中体现在电能与电功的计算、电功率
的简单计算、电功率和电热的综合计算；伏安法测
理解电功率和电流、电压的关系，并能
小灯泡功率、电流的热效应与什么因素等。所见考
电功率的综合计算 进行简单计算；知道在电流一定时，导
题与欧姆定律等电学知识相结合是这类考题的一大
体消耗的电功率与导体的电阻成正比
特点。
调查常见用电器的铭牌，比较它们的电 从考题题型看，对此内容的考查题型涵盖了选择
测量小灯泡电功率
功率 题、填空题、实验题、压轴题（综合计算题）和综
合应用题等。
从命题方向和命题点看，主要有：电功率的简单计
焦耳定律及应用 通过实验了解焦耳定律
算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的
应用、应用电功率进行综合计算、电功率在生活中
能用焦耳定律说明生产生活中的有关现
电热器具的综合计算 的应用、电路安全与极值、测量小灯泡额定功率、
象
影响电流热效应的因素等
二、考情分析
《电功率》是中考必考和常考热点内容。对本单元考查围绕电功与电功率展开，其主要方向就是通过
各类试题，来考查考生对电功率的理解与应用。所以，对电功率、额定功率的理解以及应用电功率分析解
答问题，必然作为主要备考方向。考题数量一般在2-4题，分值也较大，一般在10分-16分之间，有时也
会更多。从考题出现概率看，主要有：电功率的简单计算、小灯泡发光亮度与实际功率的关系、电功率在
生活中的应用与计算、电功率的综合计算、通过测量小灯泡的电功率理解额定功率和实际功率、电能与电
功的相关计算等。
在此应说明的是，对本单元的考查常常和《欧姆定律》结合在一起。备考中，希望广大考生在对电功
率理解基础上，加强电功率的应用复习，分板块、分题型、分考向地逐一展开。
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考点一 电能 电功
一、电能与电能的计量
电能的来源 水力发电：机械能→电能；风力发电：机械能→电能；核能发电：核能→电能
用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电
电能的利用
能转化为其他形式的能
（1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J；
电能的单位 （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是
kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能
作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能
读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时
间内消耗的电能。
电能的计量-电
能表
电能表上所标参数的物理意义：
（1）220V：表示该电能表应该在220V的电路中使用；
（2）10（20）A：表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流
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不应超过20A；
（3）kW·h：表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J；
（4）1500r/（kW·h）：表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转
盘转过1500转
（1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。
用电能表测量电 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。
路消耗电能的方 如 参 数 为 “ 1600r/ （ kW·h ） ” 的 电 能 表 ， 转 盘 转 过 80 转 消 耗 的 电 能 为 ：
法
。
二、电功
当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示
电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他
电功
形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少
功，这两种说法的含义是一样的
影响电功大小的 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过
因素 用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多
计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电
时间的乘积
两个重要的推导公式
结合欧姆定律 可导出电功的计算公式： ；
结合欧姆定律 可导出电功的计算公式： 。以上两公式只适用
电功的计算 于纯电阻电路。
（1）串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比， ；
（2）并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比，
考向01 电能表及其相关计算
【例1】一种家用电能表上的参数如图所示，下列说法错误的是（ ）。
A. 该电能表应该在220V的电路中使用 B. 该电能表的额定最大电流为20A；
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C. 电能表是计量用电器消耗电能的仪表 D. 该电能表此时的读数是31.6J
【答案】D。
【解析】A．电能表表盘上220V表示这个电能表应该在220V的电路中使用，故A正确，不符合题意；
B．10A（20）表示标定电流为10A，额定最大电流为20A，故B正确，不符合题意；
C．电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表，故C正确，不符合题意；
D．该电能表此时的读数是31.6kW·h，故D错误，符合题意。故选D。
【变式1-1】如图所示的家用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（ ）。
A． 电饭锅 B． 笔记本电脑
C． 电风扇 D． 电视机
【答案】C。
【解析】A．电饭锅将电能转化为内能，故A不符合题意；
B．笔记本电脑在工作中将电能转化为内能和光能，故B不符合题意；
C．电风扇将电能转化为机械能，故C符合题意；
D．电视机将电能转化为光能和内能，故D不符合题意。故选C。
【变式1-2】如图甲是小明家电能表8月30日显示的数字，图乙是9月30日显示的数字。小明家9月
份消耗了______kW·h的电能，如果其中200度电是峰时用电，其余为谷时用电，根据峰谷电价收费表计
算，小明家这个月的电费是______元。
峰期 1.1元
峰谷电价
谷期 0.4元
【答案】212.5；225。
【解析】[1]9月份消耗的电能W=3754.8kW·h-3542.3kW·h=212.5kW·h
[2]200度电是峰时用电，则此时间段的电费为200kW·h×1.1元/(kW·h)=220元
谷期的电费为(212.5kW·h-200kW·h)×0.4元/(kW·h)=5元
这个月应交电费220元+5元=225元。
【变式1-3】月底，小明对自家用电的情况进行调查，观察到电能表的表盘如图所示，小明家中用电
器正常使用的总功率不能超过 W，用电器工作时消耗0.5kW·h的电能，电能表指示灯闪烁
次。若上月底电能表示数为1877.6kW·h，则本月消耗的电能为 kW·h。
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【答案】8800；1600；140。
【解析】[1]由图可知，通过电能表的最大电流为40A，小明家中用电器正常使用的总功率的最大值
P =UI =220V×40A=8800W
最大 最大
[2]用电器工作时消耗0.5kW·h的电能，电能表指示灯闪烁的次数
3200imp/(kW·h)×0.5kW·h=1600imp
[3]由图可知，电能表的示数为2017.6kW·h，本月消耗的电能
W=2017.6kW·h-1877.6kW·h=140kW·h。
考向02 电功及其计算
【例2】在图所示的电路中，电源电压不变，电阻R的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分
2
别为0.5A和0.2A，则电源电压为___________V，电阻R的阻值为___________Ω。通电1min，该电路消耗
1
的总电能为_____J。
【答案】① 6；②30；③180。
【解析】[1]由电路图知道，闭合开关S，电阻R、R并联，电流表A、A 分别测量干路和电阻R支路
1 2 2 1 1
中的电流。因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和，所以电流表A 的示数为0.5A，即干路中
2
的电流为I=0.5A
电流表A 的示数为0.2A，即通过电阻R的电流为I=I-I=0.5A-0.2A=0.3A
1 2 2 1
电阻R两端的电压为U=IR=0.3A×20Ω=6V
2 2 2 2
因为并联电路各支路两端电压相等，且等于电源电压，所以电源电压为U=U=6V
2
[2]由欧姆定律知道，电阻R的阻值为
1
[3]由 知道，通电1min，该电路消耗的总电能 。
【变式2-1】甲乙两个小灯泡串联，闭合开关，甲乙两灯两端的电压之比为1∶2，工作一段时间后甲
乙两灯消耗的电能之比是（ ）。
A．1:2 B．3:1 C．2:1 D．1:3
【答案】A。
【解析】甲乙两个小灯泡串联，所以通过甲乙灯泡的电流相等，由 可知在相同时间内消耗的
电能之比等于灯泡两端电压之比，即1:2。故A符合题意，BCD不符合题意。
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故选A。
【变式2-2】一个手机充电的移动电源（俗称“充电宝”）输入电压为 ，容量为 ，则该移
动电源充电后最多储存的电能是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】该移动电源充电后最多储存的电能 。
故选C。
【变式2-3】如图甲所示，当开关S由接点1转到接点2时，电压表示数变化如图乙所示，则开关接2
时，灯泡L 两端的电压是 V；此时L 和L 消耗的电能之比W ：W ＝ 。
2 1 2 1 2
【答案】4；1：2。
【解析】当开关S接1时，接入电路的灯泡只有L ，根据乙图可知，此时电源电压U＝6V，
1
当开关接2时，接入电路的灯泡是L 和L ，且它们组成串联，电压表测量的是灯泡L 两端的电压，根
1 2 1
据图乙可知：灯泡L 两端的电压U ＝2V，根据串联电路电压的规律可得：灯泡L 两端的电压U ＝U﹣U ＝
1 1 2 2 1
6V﹣2V＝4V；
由于两个灯泡串联，通过它们的电流和通电时间相等，根据 W＝UIt可知，灯泡L 和灯泡L 消耗的电
1 2
能之比是W ：W ＝U I t ：U I t ＝U ：U ＝2V：4V＝1：2，
1 2 1 1 1 2 2 2 1 2
故答案是：4；1：2。
考点二 电功率
一、电功率
定义：电功与时间之比叫做电功率，用字母P表示
物理意义：在物理学中，用电功率表示电流做功的快慢。电功率越大，电流做功越快，电功率越
电功率 小，电流做功越慢
单位：在国际单位中，电功率单位是瓦特，简称瓦，符号是W；
常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。换算关系：1kW=103W，1W=103mW
定义式： 。已知某用电器的工作时间t和在这段时间内消耗的电能W，就可以用该公式
电功率的计算
计算用电器的电功率。
P—电功率，单位：瓦特（W）；W—电功，单位：焦耳（J）；t—时间，单位秒（s）
计算式：P=UI，即已知某用电器两端电压U和通过用电器的电流I，就可以用该公式计算出该用
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电器的电功率；
公式P=UI中各符号的物理意义：P—电功率，单位：瓦特（W）；U—电压，单位：伏特（V）；I
—电流，单位安培（A）
导出式： 、 。适用于纯电阻电路
P与U、I不是简单的正比关系：由公式P=UI可知，电功率的大小与电路两端电压U、通过电路
的电流I两个因素有关。不能简单地认为电功率仅与电压成正比或仅与电流成正比，因为加在电
对电功率的理解 路两端的电压变化时，通过电路的电流也会随之变化
可反映电功的效果：例如，同一个灯泡其电功率越大，说明单位时间内电流通过灯泡做的功越
多，则灯泡的亮度就越大
对于纯电阻串联电路来说，P：P：…=R：R：…
1 2 1 2
电功率的三个推
对于纯电阻比例电路来说，
论
无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总电功率都等于各个用电器消耗的电功率之和，
即：
二、额定电压、额定功率
1.额定电压和额定电功率的相关物理量
额定电压 用电器正常工作时的电压。用电器的铭牌和使用说明书上标明的电压值就是额定电压，常用U 表示
额
用电器在额定电压下工作时的电功率。用电器铭牌和使用说明书上标明的功率就是额定功率，常用P 表
额
额定功率
示
额定电流 用电器在额定电压下工作时的电流，常用I 表示
额
用电器实际工作时两端的电压。用电器的实际电压，与额定电压可能相同，也可能不相同。当用电器的
实际电压
实际电压明显低于或高于额定电压时，用电器就不能正常工作。实际电压常用U 表示
实
用电器在实际电压下工作时的电功率。它与额定功率可能相同，也可能不相同。实际功率用P 表示，决
实
实际功率
定灯泡亮度的是实际功率
2.额定功率P额与实际功率P实的区别与联系
额定功率 实际功率
概念 用电器在额定电压下工作时的电功率 用电器在实际电压下工作时的电功率
区别
不是唯一的，不同的电压值，对应的实际功率不
是否变化 是唯一的，不随实际电压的变化而变化
同
当U =U 时，I =I ，则P =P ，用电器正常工作；
实 额 实 额 实 额
联系 当U >U 时，I >I ，则P >P ，用电器不能正常工作，且可能被损坏；
实 额 实 额 实 额
当U R> R> R，开关均闭合后，在相同的时间内，消耗
1 2 3 4
电能最多的电阻是（ ）。
A．R B． R C．R D．R
1 2 3 4
【答案】D。
【解析】根据左图可知，两电阻串联，根据右图可知，两电阻并联，串联电路两端电压等于各部分电
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压之和，并联电路两端电压相等，由 可知，R两端电压为电源电压，电阻最小，所以相同时间
4
消耗电能最多，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
【变式1-2】如图所示电路，电源电压不变，R是定值电阻。将一个“6V 2W”的小灯泡L 接在a、b两
1
点间，L 恰能正常发光；若换个“6V 3W”的小灯泡L 接在a、b两点间，假设小灯泡L、L 的电阻均保持
1 2 1 2
不变，则L（ ）。
2
A．消耗的电能一定比L 多 B．两端的电压仍为6V
1
C．阻值一定比L 大 D．实际功率小于3W
1
【答案】D。
【解析】BC．将一个“6V 2W”的小灯泡L 接在a、b两点间，L 恰能正常发光，则灯泡L 的小灯泡的
1 1 1
电压为6V，通过的电流为
灯泡L 的电阻为
1
设电源电压为U，定值电阻的阻值为R，则根据电压规律可以列等式
若换个“6V 3W”的小灯泡L 接在a、b两点间，灯泡L 的电阻为
2 2
小灯泡的电阻变小，根据串联分压，此时的电压变小，故小于6V，故BC不符合题意；
A．由于灯泡的电阻不变，而灯泡两端的电压小于6V，小于额定电压，故灯泡L 的实际功率小于额定
2
功率，故小于3W，故D符合题意；
D．只能知道灯泡L 的功率小于3W，但不知道通电时间长短，无法确定L 消耗电能的多少，故A不符
2 2
合题意。故选D。
考向02 额定功率与实际功率
额定功率和实际功率的桥梁—电阻：当用电器的电阻大小不变时，可先由额定参数求出用电器的电阻，然后再
结合实际工作时的电压、电流，利用公式 或 计算出实际功率。
【例2】关于用电器的额定功率和实际功率，下列说法正确的是（ ）。
A．额定功率大的用电器，其实际功率一定大；
B．实际功率大的用电器，其额定功率一定大；
C．用电器的实际功率会随所加电压的改变而改变；
D．用电器的额定功率会随所加电压的改变而改变
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【答案】C。
【解析】用电器的额定功率是由自身决定的，不会改变；根据 可知，用电器的实际功率会随
所加实际电压的改变而改变，所以额定功率大的用电器，其实际功率不一定大；实际功率大的用电器，其
额定功率也不一定大；故C正确，ABD不符合题意。故选C。
【变式2-1】小明在家中做了如下实验，他关闭了家中所有用电器，让一只标有 “220V 1210W”
的用电器单独工作，他观察到标有“3600r/kW•h” 字样的电能表转盘 3 分钟转过 180 圈。若用电器的
电阻不变，则该用电器的电阻为 ________Ω ，该用电器工作时的实际功率为 ________W 。
【答案】40；1000。
【解析】 [1] 用电器的额定电压是 220V ，额定功率是 1210W ，根据电功率的变形公式得
[2] 根据电能表参数及转过的圈数求出用电器消耗的电能为
根据电功率公式用电器的实际功率为 。
【变式2-2】一只标有“PZ220—100”字样的白炽灯泡，当其两端电压为110V时，它的实际功率为
（不计温度对电阻的影响）（ ）。
A．50W B．10W C．75W D．25W
【答案】D。
【解析】由 可得，灯泡的电阻为
接到110V的电路中，灯泡的实际功率为
故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
考向03 小灯泡亮度问题
（1）“正常发光”即小灯泡正常工作，在额定电压下以额定的功率工作。
（2）判断灯泡亮度的方法：比较灯泡的亮度实际上就是比较灯泡的实际功率的大小。
1）在串联电路中，由 可知，电流相等，电阻大的灯泡实际功率大，亮度高；
2）在并联电路中，由 可知，电压相等，电阻小的灯泡亮度高。
（3）两个灯泡的安全：为保护灯泡不会损害，当两个灯泡串联时，电路中最大的电流取小的额定电流，而且电
阻大的灯泡亮；当两个灯泡并联时，电路中电源电压取小的额定电压，而且电阻小的灯泡亮。
【例3】两盏白炽灯，甲标有“ ”，乙标有“ ”，比较它们的亮
度，下列说法正确的是（ ）。
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A．甲一定比乙亮 B．乙一定比甲亮
C．都正常工作时，甲比乙亮 D．都正常工作时，乙比甲亮
【答案】 。
【解析】甲标有“ ”，表示该灯的额定电压为 ，额定功率为 ；
乙标有“ ”，表示该灯的额定电压为 ，额定功率为 ；
、灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，因这两个选项中没有说明灯的工作状态，故甲乙两灯的实
际功率没法比较；所以，不能确定甲、乙两灯的亮度，故 均错误；
、当灯泡正常发光时，实际功率等于额定功率，则比较额定功率即可比较灯泡的亮度；
已知甲灯的额定功率为 ，乙灯的额定功率等于 ；
所以正常发光时，甲比乙亮。故 正确， 错误。
【变式3-1】将“ ”和“ ”的两只灯泡 和 串联后接在电源两端，不考虑温度对
灯丝电阻的影响，则（ ）。
A．电源电压为 时，两只灯泡都不能正常发光；
B．两只灯泡都发光时，灯泡 比灯泡 亮些；
C．灯泡发光时，电路中允许通过的最大电流为 ；
D．灯泡 正常发光时，灯泡 的实际功率是
【答案】 。
【解析】由 可得，两灯泡的额定电流分别为： ， ，
由 可得，两灯泡的电阻分别为： ， ；
所以，额定电流的关系为 ，
两只灯泡 和 串联后接在电源两端时，因串联电路中各处的电流相等，
所以，当 正常发光时，电路中的电流 ，即电路中的最大电流为 ，故 错误；
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时电源两端的电压： ，
即电源电压为 时， 能正常发光，故 错误；
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，串联电路中各处的电流相等， 的电阻大，由 可知，
的实际功率大， 灯较亮，即灯泡 比灯泡 暗些，故 错误；
此时灯泡 的实际功率： ，故 正确。
【变式3-2】甲电灯标有“ ”，乙电灯标有“ ”，将它们串联后接在某电源上时，
其中的一盏电灯恰能正常发光，则：
（1）电源的电压为多少 。
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（2）另一盏灯的实际功率为多少 。
【答案】（1） ；（2） 。
【解析】：（1）由功率公式 可得： ； ；
由欧姆定律可得： ； ；
因只有一灯正常发光，故只能是乙灯正常发光，电路中电流为 ；
则由欧姆定律可得：电源电压 ；
（2）由功率公式 可得：甲灯的功率 。
答：（1）电源电压为 ；（2）另一灯的实际功率为 。
考向04 动态电路中电功率问题
（1）开关类动态电路中电功率的计算
1）根据开关的通、断确定电路的连接方式；2）明确电流表、电压表测量的对象；3）画出等效电路，在图中标
出相应的物理量；4）根据欧姆定律、串并联电路的特点及电功率计算公式进行求解。
（2）电功率的极值
1）对整体电路：应电源电压不变，由公式 可知，电路中总电阻最大时，电路总功率最小；电路中总
电阻最小时，电路总功率最大；
2）对电路中某一用电器（电阻不变）：由P=I2R可知，当通过它的电流最大时，其电功率最大；当通过它的电
流最小时，其电功率最小。
【例3】电梯超载报警器工作原理示意图如图所示，R为定值电阻，压敏电阻R的阻值随着压力的增
0
大而减小，A为电流表，其示数超过设定值时自动报警。电梯处于运行状态，开关S闭合，有人进入电梯
后（ ）。
A．电流表示数变小，R和R的总电功率变大 B．电流表示数变小，R和R的总电功率变小
0 0
C．电流表示数变大，R和R的总电功率变大 D．电流表示数变大，R和R的总电功率变小
0 0
【答案】C。
【解析】由图可知，两个电阻串联，开关S闭合后有人进入电梯后，压敏电阻受到的压力增大，则其
接入电阻减小，电路电流增大，电流表示数变大，由 可知电路总功率变大。故选C。
【变式3-1】如图甲所示的电路中， 为定值电阻， 为滑动变阻器（其最大阻值为 ），闭合开
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关 后，当滑动变阻器的滑片P从 端移至 端的过程中， 消耗的电功率随 电阻变化关系如图乙所
示，根据图象信息，则下列判断正确的是（ ）。
①电路中最小电流0.4A；
② 的阻值是 ；
③电源电压10V；
④ 消耗的最大电功率10W。
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
【答案】B。
【解析】①由图乙知，当变阻器接入电路的阻值最大为40Ω时，变阻器消耗的电功率为1.6W，那么
电路中的电流
由图甲知，滑动变阻器R与定值电阻R串联在电路中，则变阻器接入电路最大时，电路中的总电阻最
1 0
大，据欧姆定律知，此时电路中的电流最小为0.2A，所以①判断错误；
②③由图乙知，当变阻器接入电路的阻值为10Ω时，其电功率为2.5W，此时电路中的电流
设电源电压为U，据串联电路有U=0.2A×(R+40Ω)，U=0.5A×(R+10Ω)
0 0
解以上两式得，电源电压及R的阻值分别为U=10V，R=10Ω，所以②判断错误，③判断正确；
0 0
④当变阻器接入电路的阻值为0时，电路中只能R工作，电路中的电流最大，R消耗的电功率最大为
0 0
所以④判断正确。故ACD错误，B正确。故选B。
【变式3-2】（多选）如图所示电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S，移动滑动变阻器的滑
1
片，使电路中电流达到最小值，此时电流表的示数为0.15A，电压表的示数为3V；只闭合开关S，移动滑
2
片至滑动变阻器的中点C处，此时电压表的示数为5V，电阻R的电功率为0.5W。下列说法中正确的是（
2
）。
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A．电阻R的阻值是20Ω；
1
B．电源电压是9V；
C．滑动变阻器R的最大阻值是10Ω；
3
D．当开关S、S、S 都闭合时，电路消耗的总功率是2.52W
1 2 3
【答案】AD。
【解析】A．只闭合开关S，电阻R与滑动变阻器串联，电压表测量R两端电压，移动滑动变阻器的
1 1 1
滑片，使电路中电流达到最小值，此时变阻器接入最大阻值，电流表的示数为0.15A，电压表的示数为
3V，则电阻R的阻值
1
电源电压为 ，故A正确；
BC．只闭合开关S，电阻R与滑动变阻器串联，电压表测量R两端电压，移动滑片至滑动变阻器的中
2 2 2
点C处，此时电压表的示数为5V，电阻R的电功率为0.5W，则电路中的电流为
2
则电阻R的阻值
2
电源电压为
联立可得
即
可得 ，
即滑动变阻器R的最大阻值是20Ω，故BC错误；
3
D．当开关S、S、S 都闭合时，滑动变阻器R被短路，电阻R与R并联，电路消耗的总功率是
1 2 3 3 1 2
故D正确。故选AD。
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考点三 测量小灯泡电功率
一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
（1）原理：P=UI；
实验原理
（2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可
和方法
以求出小灯泡的电功率
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路
图和实物
图
甲 乙
（1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）；
（2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值
最大处（保护电路）；
（3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观
察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中；
（4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电
实验步骤 压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示
数，数据记录表中；
（5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在
额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中；
（6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材；
（7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡
在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度
实验数据 1 2.5 0.24 0.6 正常
记录表 2 2.0 0.20 0.4 较暗
3 3.0 0.28 0.84 较亮
（1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮；
分析论证 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的；
（3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
当U =U 时，P =P ，小灯泡正常发光，测得P =0.6W；
实 额 实 额 额
实验结论 当U U 时，P >P ，小灯泡发光较亮。
实 额 实 额
2.实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电
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源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时 2.5V，则选择0—3V量
程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。
（2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，
则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流
大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于
0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻
差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
（1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件；
（2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出；
连接电路
（3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值
最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
（1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数；
（2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超
过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡；
操作细节
（3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材；
（4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功
率，求平均值无任何意义。
3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数
线柱接触不良
（1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数
片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低
灯泡不亮 （1）电流表、电压表位置互换了；
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，
（2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不
而电压表示数却很大，接近电源电压
良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无
灯泡短路
示数
（1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太
闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小
低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
电表问题 闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出
电表的量程 现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数
滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
及灯泡的亮度均无变化
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示
滑动变阻 电源电压过低
数总小于灯泡额定电压
器问题
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值
泡的额定电压 过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器
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的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过
针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数
高，灯泡灯丝熔断
二、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
方
电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
法
闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表
（U =IR）
A、A 的示数分别为I、I 额 1 0
1 2 1 额
安
阻
只闭合开关S、S，调节滑动变阻器，使电
法 1 3
流表示数为I ；保持滑片位置不变，断开
额
开关S 3 ，闭合S 1 、S 2 ，电流表示数为I 1 U 额 =（I 1 -I 额 ）R 0
闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压
表V 1 、V 2 示数分别为U 1 、U 额 ，
闭合开关S，开关S 与1端闭合，调节滑动
伏 1 2
变阻器，使电压表示数为U ；保持滑片位 ，
阻 额
置不变，把开关S 与2闭合，记录此时电压
法 2
表示数为U
1
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电
阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U ，
额 ，
记录此时电阻箱的阻值R
0
三、利用电能表测量用电器的电功率
（1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）；
（2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作；
（3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间；
（4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电
能为 ，用电器的实际电功率 。
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考向01 实验器材的选择与电路故障分析
（1）实验器材的选择原则：1）电压表、电流表的选择原则：在满足量程要求的前提下尽可能选择小量程，以
使测量结果的精确度更高。2）滑动变阻器的选择：①看允许通过的最大电流是否符合要求；②看最大阻值是否符合
电路调节要求。
（2）实验电故障分析：1）首先要根据题干给出的条件确定是断路还是短路：电流表有（无）示数，说明电流
表所在电路时通路（断路）；电压表有（无）示数，说明电压表两接线柱到电源两极的电路时通路（断路）；（2）
然后再分析、判断是哪一部分发生断路或短路。
【例1】在测量“小灯泡的额定功率”的实验中，实验室提供的实验器材有：
A．电源（电压为4.5V），
B．电流表A（量程为0﹣0.6A，电阻为0.5Ω）
1
C．电流表A（量程为0﹣3A，电阻为0.2Ω）
2
D．电压表V（量程为3V，内阻为3kΩ）
1
E．电压表V（量程为15V，内阻为1kΩ）
2
F．滑动变阻器R（阻值0﹣10Ω）
G．定值电阻R=800Ω
0
H．待测小灯泡L（额定电压为3.8V，额定功率大约是1.2W）
I．开关S一个，导线若干
实验要求：既要保证电路安全，又要提高测量精确度；为了减小系统误差，测量时电表示数应大于量
程的三分之一。则：
（1）根据实验要求，电流表应选_______，电压表应选_______（选填器材前的字母代号）。
（2）根据实验要求，在虚线方框内画出实验电路图（其中部分电路已画出）。________
（3）根据实验电路图，请用笔画线代替导线，将实验器材连接起来使之成为实验电路（其中部分导
线已连接好）。_______
（4）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到_______端（选填实物图中“a”或“b”）；正确连接
实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，仔细检查电路各部分均接触良
好，其原因可能是_______。
【答案】B；D；如图；如图；b；小灯泡L断路。
【解析】（1）待测小灯泡L的额定电压为3.8V，额定功率大约是1.2W，
由P=UI得，小灯泡的额定电流大约为： ,
因为小灯泡L的额定电流0.32A小于0.6A，且大于电流表A 量程的三分之一，
1
所以，根据实验要求，电流表应选B。
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因为电源电压为4.5V，待测小灯泡L的额定电压为3.8V，大于V 的量程
1
但小于电压表V 量程的三分之一，为了使偏转角度尽量大，电压表应选D。
2
（2）为了测量小灯泡的额定功率，应使其两端的电压为 3.8V，由于电压表（量程为 3V，内阻为
3kΩ），因此可将电压表与R 串联后在并联在小灯泡L的两端，电流表接在干路上（即电流表外接法），
0
当灯泡L正常发光时，其两端的电压为U=3.8V，
L
根据串、并联电路电压规律可知，电压表和R 所在支路电压：
0
串联电路电流相等，所以电压的比等于电阻的比，即电压表V 与定值电阻R 两端的电压之比：
1 0
联合以上两式可解得： ；
所以实验电路图如下：
（3）根据实验电路图，按电流的流经顺序将其连接起来，如下图所示：
（4）根据保护电路的原则，在闭合开关前，应使电路中的电流最小，即滑动变阻器接入电路的阻值
最大，由实验电路可知，滑动变阻器的滑片应滑到b端。
开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路存在断路性故障，电压表有示数，说明电压表
两接线柱到电源两极是连通的，则故障应为与电压表并联的部分断路，即小灯泡L断路。
【变式1-1】如图所示，是电学中常见的电路图，在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件，
并进行对应实验，对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是（ ）。
A．探究电流与电压的关系——改变定值电阻两端电压
B．探究电流与电阻的关系——调节电阻两端电压成倍数变化
C．测量定值电阻的阻值——仅仅为了保护电路
D．测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端电压，求平均电功率
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【答案】A。
【解析】A．探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用除了保护电路，另一个作用就是改变定值电
阻两端电压，故A正确；
B．根据控制变量法的思路，研究导体中的电流与电阻的关系时，要保持导体两端的电压不变，而电
路中换用阻值不同的电阻时，电阻两端的电压就要改变，滑动变阻器正好起到保持电阻两端的电压不变的
作用，故B错误；
C．测量定值电阻的阻值时，通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，从而改变了待测电阻两端的电压
和通过它的电流，可以多测几组数据，通过求平均值来减小误差，故C错误；
D．在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中，滑动变阻器的作用是：通过改变小灯泡两端的实际电压
与通过小灯泡的电流，测得多组数据，可比较灯泡的实际功率与小灯泡亮度之间的关系，不是为了求平均
功率，故D错误。故选A。
【变式1-2】在“测定小灯炮的电功率”实验中，连接了如图所示的电路。当闭合开关S后，若发
现：
（1）灯泡发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转，则故障原因是 ；
（2）灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因是 ；
（3）灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变，故障原因是
。
【答案】（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中接
了两上或两下）。
【解析】（1）灯泡发光，说明电路是通路，电流表无示数，说明电流表短路；
（2）电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡不发光，说
明灯泡发生了短路；
（3）无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变；
移动滑动变阻器滑片，电表示数都不变，说明变阻器下面两接线柱接入电路。
故答案为：（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中
接了两上或两下）。
考向02 小灯泡电功率的测量
测量小灯泡额定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基础上衍生出来的。
（1）只有电流表时：利用并联电路电压相等的规律，用电流表和已知阻值的定值电阻串联，然后与小灯泡并
联，间接测出小灯泡两端的电压；
（2）只有电压表时：利用串联电路电流相等的规律，将已知电阻和小灯泡串联，用电压表测出已知电阻两端的
电压，便可以间接测出通过小灯泡的电流。
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【例2】在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样。
实验原理是______。
（2）图甲中有一根导线多余导致电路错误，请在这根导线上打“×”；（ ）
（3）改正电路错误后，在闭合开关前，应将图甲中滑动变阻器的滑片调至______端；（选填“A”或
“B”）
（4）闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数。接下来应进行的操作是______；
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（5）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为______；
（6）小华用如图丙所示的电路也完成了该实验。电源电压不变，R和R为滑动变阻器，R的最大阻值
1 2 2
为R。实验步骤如下：
0
①只闭合开关S、S，调节R，使电压表的示数为U ；
1 2 额
②只闭合开关S、S，调节R，使电压表的示数仍为U ；
2 1 额
③接着将R的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U；再将R的滑片P调至最右端，记下电压表示
2 1 2
数为U，则小灯泡额定功率的表达式P =______。（用U 、R、U、U表示）
2 额 额 0 1 2
【答案】① ；②如图；③B ；④C；⑤0.75；⑥ 。
【解析】（1）[1]由公式P=UI可知，用电压表测出灯泡两端的电压，用电流表测出通过灯泡的电流，
就可以计算出灯泡的电功率。
（2）[2]由图甲可知，滑动变阻器与灯泡左侧接线柱连接的导线会导致滑动变阻器接线错误，同时使
灯泡短路，应该去掉，如图所示
（3）[3]为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的阻值调到最大，即滑片调至B端。
（4）[4]闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，可能是通过灯泡的电流太小，实际电功率太
小，所以接下来应移动滑动变阻器的滑片，减小电阻，观察灯泡是否发光，故C符合题意，AB不符合题
意。
故选C。
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（5）[5]图乙可知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率为
P =U I =2.5V×0.3A=0.75W
额 额 额
（6）[6]①只闭合开关S、S，调节R，使电压表的示数为U ；
1 2 额
②只闭合开关S、S，调节R，使电压表的示数仍为U ；此时，R连入电路的阻值等于小灯泡正常发
2 1 额 1
光时的电阻；
③接着将R的滑片P调至最左端，R连入电路的电阻为零，电压表的示数U即为电源电压；再将R的
2 2 1 2
滑片P调至最右端，此时R、R串联，电压表示数为U，根据串联电路分压规律，R两端的电压为
1 2 2 2
U =U-U
滑 1 2
根据欧姆定律，电路中的电流为
滑动变阻器R接入电路的电阻为
1
根据等效替代法，此时R连入电路的电阻的大小等于小灯泡正常发光时的电阻R的大小，则小灯泡的
1 L
额定功率为 。
【变式2-1】在探究小灯泡额定功率的实验中，提供的实验器材有：电源、小灯泡（额定电压为
2.5V）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干，实验中电流表已烧坏，身边有一个定值
电阻R，利用现有的器材测出小灯泡的额定功率。
0
（1）画出电路图______；
（2）写出简单实验步骤，推导出小灯泡额定功率的表达式______。
【答案】如图； 。
【解析】（1）[1]探究小灯泡额定功率时，先使小灯泡两端的电压为小灯泡的额定电压，再测量此电
压下流过小灯泡的电流，根据P=UI计算小灯泡的额定功率，电路连接如下图所示：
（2）[2]①如图连接好实验电路，开关断开，滑动变阻器移动到阻值最大处，电压表与小灯泡并联。
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直至电压表的读数为2.5V，得到通过小灯泡电流
③将电压表并联在R两端，测出R两端的电压U'，通过小灯泡的电流
0 0
④因为滑动变阻器滑片没有滑动，将电压表并联在灯泡两端和R两端，对电路没有影响，因此I=I'，
0
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即 ，所以 ；
则小灯泡额定功率 。
【变式2-2】测一额定电压为U的小灯泡的额定电功率实验时，发现没有电压表，利用一个已知电阻
0
R、若干开关、电源电压为U的学生电源和导线。她设计出如图所示电路图，所有开关断开，将滑动变阻
0
器阻值调到最大。闭合开关S、S 调节滑动变阻器的滑片,直到电流为 ，保持开关S闭合和滑动变阻器
1
的滑片位置不动，闭合开关S 后断开开关S，记下此时的电流I，则小灯泡的额定电功率为（ ）。
2 1
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】闭合开关S、S 时，R与L并联，电流表测总电流，闭合开关S、S 时，电流表测通过R的电
2 0 1 0
流，所以灯泡电功率为
故BCD错误，A正确。故选A。
考点四 焦耳定律
一、电流热效应
1.电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，
这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
提出问题
换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小
猜想与假设
以及通电时间有关。
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（1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的
变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段
电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，
发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。
设计并进行
（2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，
实验
在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电
阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在
通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面
高度变化大于右边的。
（1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电
流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻
丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。
分析论证 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻
丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化
量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。
（3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体
实验结论
的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
二、焦耳定律
焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟它的时间成正比
Q=I2Rt（普遍适用）。
计算公式 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时
间，单位s
焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量
焦耳定律公
（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。
式的理论推
可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳
导
定律实验得出的焦耳定律是一致的
（1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的
焦耳定律应 热量；
用问题 （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的；
（3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
串并联电路 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即 ；
中焦耳定律
（2）在并联电路中，根据 可知，电热与电阻成反比，即
知识点三、电热的利用与防止
1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体
是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。
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电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电
器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散
发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图
所示。
散热风扇 散热孔 散热片
考向01 探究影响电流热效应的因素
对于该实验，需要重点掌握两种物理实验方法的应用：
（1）控制变量法：①探究电流产生的热量跟电流的关系时，控制电阻和通电时间相同；②探究电流产生的热量
跟电阻关系时，控制通电时间和电流相同。
（2）转化法：电阻丝放出热量的多少，转化为容器内气体温度的变化，转化为U型管中液面的高度的变化。
【例1】小明同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装
置．请仔细观察甲、乙两图。
（1）实验中通过观察两个U形管中__________的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
（2）你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_______的关系。
（3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在_____、_____相同的情况下，通过电阻的________
越大，电阻产生的热量越多。
（4）该实验采取的探究方法是_______________法。
（5）在家用电热水壶烧同一壶开水时,若通电时间不够长,水就不能烧开,是因为电流通过导体产生热
量多少与_______有关。
【答案】液面高度；电阻；电阻；通电时间；电流；控制变量；通电时间。
【解析】(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的
变化来反映，这种研究方法叫转换法；
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(2)如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究
电流产生热量跟电阻的关系；
(3)在乙电路其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，可以探究
电流产生的热量与电流大小的关系，得到的结论是：在通电时间、电流相同的情况下，通过电阻的电流越
大，电阻产生的热量越多；
(4)该实验采取的探究方法是控制变量法；
(5)在家用电热水壶烧同一壶开水时,若通电时间不够长,水就不能烧开,是因为电流通过导体产生热量
多少与通电时间有关。
【变式1-1】小明在探究某个科学问题时，把阻值恒定为R、R（R=R）的两段电热丝分别放在两个
1 2 1 2
完全相同的烧瓶中，烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的两种不同液体，并连接成如图所示的实验电路，
实验中所用温度计完全相同。则下列说法正确的是（ ）。
A．该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的种类是否有关；
B．该装置可用来探究物质的吸热能力跟物体的质量是否有关；
C．该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关；
D．该装置可用来探究电流通过导体产生热量跟导体中的电流是否有关
【答案】A。
【解析】A．根据题意，两个电阻串联，通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同，两个烧瓶中的
液体的种类是不同的，可以根据温度计升高的示数来物质的吸热能力，故A正确；
B．探究物质的吸热能力跟物体的质量是否有关时，应控制液体的种类相同，故无法完成实验，故B错
误；
CD．通过两电阻的电流、通电时间、电阻都相同，故无法探究导体产生热量跟导体的电阻、电流的关
系，故CD错误。故选A。
【变式1-2】如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个相同
透明容器中密封着等质量的空气，下列说法正确的是（ ）。
A．此实验装置可以探究电流产生的热量与电流大小的关系；
B．此实验装置无法探究电流产生的热量与通电时间的关系；
C．通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大；
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D．此装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少
【答案】C。
【解析】A．根据焦耳定律 可知，要探究电流产生的热量与电流大小的关系，要控制电阻大小
和通电时间两个物理量不变，由图可知两个串联的电阻大小不一样，故不能用来探究电流产生的热量与电
流大小的关系，故A错误。
B．此实验装置要想探究电流产生的热量与通电时间的关系，由 可知，可以用容器中的任一电
阻为研究对象，控制电阻和电流大小不变，改变通电时间的长短，观察U形管中液面的高度差的变化，既
可以得出探究电流产生的热量与通电时间的关系，故B错误。
C．由 可知，通电一段时间后，即加热时间相同，左右两侧的电阻为串联，通过两电阻的电流
也相等，由于右侧电阻大于左侧的电阻，所以右侧产生的热量多于左侧，右侧气体膨胀后的体积比左侧气
体膨胀后的体积大，故右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故C正确。
D．由题可知，由于两个相同透明容器中密封着等质量的空气，此装置利用透明容器中气体的热胀冷
缩来反映电阻丝放出热量的多少，故D错误。故选C。
考向02 电功与电热的简单计算
【例2】（多选）严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示，电源电压
恒定，S 为三挡旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R、R 规格相同且阻值不变，b为电
2 1 2
阻丝R 的中点。这只电热靴的低温挡为12W，则（ ）。
1
A．开关S 接a时电热靴功率最大；
2
B．该电热靴利用了电流的热效应；
C．该电热靴的安全电压应为220V；
D．中温挡和髙温挡的功率分别为16W和24W
【答案】BD。
【解析】A．两电阻丝规格相同，设R 与R 的阻值都为R；由 可知，在U一定时，R越小，电
1 2
功率越大，R越大，电功率越小；由图示电路图可知，S 接a时两电阻丝串联，总电阻最大，电功率最
2
小，电热靴处于低温档；当S 接b时，电阻丝R 与R 的右半部分接入电路，电热靴处于中温挡；当S 接c
2 2 1 2
时，只有电阻丝R 接入电路，电路电阻最小，电路电功率最大，电热靴处于高温挡，故A不符合题意；
2
B．电热靴工作时，将电能转化成内能，利用了电流的热效应，故B符合题意；
C．因为家庭电路电压为220V，对人体的安全电压是不高于36V，所以该电热靴的电源电压大约只有几
伏，故C不符合题意；
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D．由上面分析可知，这只电热靴的低温挡的功率为 ，则
电热靴的高温挡的功率为
电热靴的中温挡的功率为
故D符合题意。故选BD。
【变式2-1】如图所示是一个“电热驱蚊器”，它是利用了电流的_____效应工作的，发热元件是一个
阻值为1.0×104Ω的电阻。当发热元件两端的电压为220V时，通电100s产生的热量为_____J。
【答案】热；484。
【解析】[1][2]“电热驱蚊器”是利用了电流的热效应工作的，发热元件产生的热量为
【变式2-2】某型号电饭煲有加热和保温功能，如下图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1
时，该电饭煲处于_________（填“保温”或“加热”）状态。如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的
关系图像，则图中阴影部分面积表示的物理量是_______，其大小为_______。
【答案】加热；电热（电功）；4．8×105J。
【解析】当开关S接触点1时，电路中只有电阻R，由P=U2/R可知，电路的电功率较大，故电饭煲处
1
于加热状态．图乙是电功率与时间的关系图像，阴影部分面积表示电功率与时间的乘积，因W=Pt，所以表
示的物理量是电功。其大小W=Pt=800W×10×60s=4．8×105J。
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考向03 多挡电器电热的计算
解答多挡电路类试题时，要注意以下几点：
（1）多挡电路问题的实质，就是求解多挡电路的实际功率；
（2）电压一定时，根据 可知，当总电阻最小时，实际功率最大，发热最快，是高温挡；当总电阻最大
时，实际功率最小，发热最慢，是低温挡。
【例3】现代新型电饭锅，它采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到
最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示，其中R和R均为电热丝，S 是自动控制开关。煮饭时，把电
1 2 1
饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。
求：（1）S和S 都闭合时电饭锅的电功率；
1
（2）电热丝R的阻值；
2
（3）这30min内电饭锅产生的热量；
（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20℃升高到100℃，求这个电饭锅的热效率。
【答案】（1）660W；（2）220Ω；（3）9.9×105J；（4）67.9%。
【解析】（1）当S和S 都闭合时，R和R并联，根据并联电阻的特点知，电路中的电阻最小，由
1 1 2
知，此时电路消耗的电功率最大，由图乙可知，通过干路的电流为3A，由P=UI可得电饭锅的电功
率
P=UI=220V×3A=660W
（2）当S闭合，只闭合开关S时，只有R接入电路，由图乙可知，此时通过R的电流为2A，由并联
1 1
电路的电流特点可知，通过R的电流为I=I-I=3A-2A=1A
2 2 1
由欧姆定律可得R的电阻
2
（3）由图像可知，30min内电流是3A时的工作时间t=10min+5min=15min=900s
I′=2A时的工作时间t′=5min+10min=15min=900s
这30min内电饭锅产生的热量W=UIt+UI′t′=220V×3A×900s+220V×2A×900s=9.9×105J
（4）水吸收的热量Q =c m(t-t)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
吸 水 2 1
这个电饭锅的热效率 。
答：（1）S和S 都闭合时电饭锅的电功率为660W；（2）电热丝R的阻值为220Ω；（3）这30min内
1 2
电饭锅产生的热量为9.9×105J；（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20℃升高到100℃，这个电
饭锅的热效率为67.9%。
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【变式3-1】某款迷你电饭煲有加热和保温两档。其电路如图所示，已知R=88Ω，R=2112Ω。开关S
1 2
置于 （选填“1”或“2”）时是保温挡，保温10min产生的热量是 J。
【答案】2；13200。
【解析】根据公式P= 判定保温档时开关的位置；根据Q=W= t求出产生的热量。
开关接1时，电阻R 被短路，电路中只有R=88Ω；开关接2时，电阻R 和R ；串联接入电路中，电
2 1 2 1
路的总电阻为R=R+R=88Ω+2112Ω=2200Ω；
1 2
在电压不变的情况下，根据公式P= 可知，开关接2时功率小，为保温档；
保温10min产生的热量为：Q=W= t= ×600s=13200J。
【变式3-2】（双选）某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R=55Ω，
1
R=44Ω，以下说法正确的是（ ）。
2
A. 使用“低温档”只需要闭合S；
2
B. 使用“高温档”要闭合S、S；
1 2
C. 闭合S、S 时，通过R、R的电流之比为5:4；
1 2 1 2
D. 中温档正常工作1分钟，产生的热量为6.6×104J
【答案】BD。
【解析】AB．根据 可知，当电压一定时，R越大，P越小，为低温挡，R越小，P越大，为高
温挡。由电路图可知，S、S 同时闭合时，R、R并联，电阻最小，功率最大，为高温挡；由于R>R，所
1 2 1 2 1 2
以只闭合S 时，电阻最大，功率最小，为低温挡；只闭合S 时，为中温挡。故A错误，B正确；
1 2
C．当S、S 都闭合时，R与R并联，由并联分流可知通过R、R的电流之比为
1 2 1 2 1 2
故C错误；
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D．中温挡正常工作，R接入电路，1分钟产生的热量为
2
故D正确。故选BD。
考向04 生活中中电流热效应（电热的利用与防止）
（1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果
验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都
不是利用电流热效应工作的。
（2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成
的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。
（3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，
从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。
【例4】电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热，由
焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是（ ）。
A．通过电炉丝的电流比导线的电流小得多 B．通过电炉丝的电流比导线的电流大得多；
C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多 D．电炉丝的电阻比导线的电阻大得多
【答案】D。
【解析】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，在串联电路中，电路处处相等，即：I =I ，通电
电炉丝 导线
时间t相同，
根据：Q=I2Rt，因为R ＞R ，
电炉丝 导线
所以电流产生的热量：Q ＞Q ，
电炉丝 导线
从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象；故选D。
【变式4-1】下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）。
A．电冰箱 B．电视机 C．电脑 D．电热水壶
【答案】D。
【解析】A．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流
的热效应来工作的，故A不符合题意；
B．电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故B不符合题意；
C．电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意；
D．电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的; 故D符合题意。故选D。
【变式4-2】电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是
（ ）。
A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流；
B．导线的绝热皮隔热；
C．导线的电阻远小于电阻丝的电阻；
D．导线散热比电阻丝快
【答案】C。
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【解析】电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故A错误；
因为Q=I2Rt，R ＞R ，
电炉丝 导线
所以产生的热量：Q ＞Q ，
电炉丝 导线
即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故C正确，BD
错。故选C。
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