内容梳理 一、电功率 1.电功率是用来表示用电器消耗电能快慢的物理量.用电器在1s内消耗的电能叫做电功率，用公式P=■表示.利用该公式还可以得到电功率的另一个计算公式P=UI.这两个公式对不同情况下各种用电器的电功率的计算都适用.
2.利用P=UI和欧姆定律我们还可以推导出电功率的另外两个计算式P=I 2R=■，这两个公式只适用于纯电阻电路中电功率的计算.
3.用电器上一般都标有额定电压和额定功率，表示该用电器正常工作时的电压和电功率.而实际生活中，用电器两端的电压不一定就等于额定电压，因此其消耗的实际功率也不一定等于其额定功率.其关系如下：
当U实=U额时，P实=P额，用电器正常工作；
当U实U额时，P实>P额，用电器不能正常工作，很容易损坏或缩短使用寿命.
对于某个用电器而言，额定电压是唯一的，因此其额定功率也是唯一的.而实际功率随着用电器两端的实际电压的改变而改变.对于灯泡而言，其亮度取决于它的实际功率.不同的工作条件，可能会导致额定功率大的灯泡发光较暗，而额定功率小的灯泡发光较亮.
4.电功率的测量
（1）伏安法：原理是P=UI.测量小灯泡在不同电压下的电功率时，应注意选取的电压值要有代表性，并且不能让电压超过额定电压的1.2倍.求灯泡电功率的平均值是没有意义的.
（2）用电能表测电功率：原理是P=■.测量时关闭其他所有用电器，只让待测用电器工作，通过电能表转动的圈数和通电时间即可算出该用电器的电功率.
5.串、并联电路中用电器消耗的总功率均等于各用电器消耗的电功率之和.
串联电路中各处的电流相等.根据P=I 2R，电流一定时，各用电器消耗的电功率与其阻值成正比，即电阻越大，消耗的电功率越多.
并联电路中各支路两端的电压相等.根据P=■，电压一定时，各用电器消耗的电功率与其阻值成反比，即电阻越大，消耗的电功率越少.
二、电热
1.电流的热效应：电流通过导体时，导体发热的现象.
2.焦耳定律：电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比.用公式表示为Q
=I 2Rt.如果用电器消耗的电能全部转化为热（如在纯电阻电路中），则Q=W＝UIt；若只有一部分转化为热，则Q 点拨 焦耳定律的表达式是Ｑ＝Ｉ ２Ｒt，其适用条件是纯电阻电路.研究用电器工作时的能量转化，应注意研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路.
考点5 家庭电路与安全用电
例5 在安装室内照明电路时，室内的灯突然熄灭了，查看配电箱内的闸刀开关上的保险丝，发现有一根已熔断.小明同学拿出一个接有两根导线的照明灯泡，然后将该灯接入熔断保险丝的两个螺钉处，该灯正常发光.当故障排除后，该灯出现的现象是（ ）.
A.熄灭
B.亮度肯定不变
C.亮度明显变暗
D.熄灭、亮度明显变暗、亮度稍变暗三种现象都有可能
解析 由于保险丝与室内的用电器是串联的，在被烧断保险丝的两个螺钉处接入一个照明灯泡后，这个电灯正常发光，这说明室内照明电路发生短路.当故障排除后，室内用电器与这个电灯串联，由于串联电路的分压作用，这个电灯两端的电压会变小，因此，它的亮度会变暗，其变暗程度取决于室内用电器的多少，即室内用电器等效电阻和这个电灯灯丝电阻之间的大小比例关系，故本题正确答案是D.
点拨 家庭电路的组成通常包括火线、零线、电能表、总开关、保险盒、用电器、插座等.保险盒应串联在火线上.电路中若发生短路或断路故障，室内的用电器均会停止工作.但本题中保险丝熔断，由此可确定电路发生短路故障.因为室内用电器与灯泡是串联连接，而室内用电器等效电阻和电灯灯丝电阻之间的大小比例关系有多种可能，因此灯泡的亮暗程度难以确定.由此可见，解题时如果有了一个正确的解题思路，一定会收到事半功倍之效.
实验探究
例1 小明同学在做“测小灯泡额定功率”的探究实验时，已知某小灯泡的额定电压为3V，电功率小于1W.
（1）在连接电路时，小明同学有几根导线没有连接上，如图3所示.请你用笔画线作为导线，在实物图上帮他连接好电路（电流表和电压表的量程要选择正确）.
（2）而另一实验小组中的小强同学连接电路完毕后，闭合电路开关、移动变阻器滑片时发现：灯泡变亮，电压表示数反而减小；灯泡变暗，电压表示数反而增大（器材是完好的）.小强怎样连接电路才会出现这种现象呢？请将小强所连接电路的电路图画在虚线框中.
（3）小明在实验过程中，仔细对小灯泡对应的电流、电压值进行了数据记录，记录的数据如下表所示.
从表中数据可看出，在通过灯丝的电流在逐渐增大的过程中，灯丝的电阻的变化情况是 .该小灯泡的额定功率应为 W.
解析 （1）根据伏安法测电阻原理，本题需补充完整的电路连线图如图4所示.
（2）由题意可知，小灯泡的额定电压为3V，由于灯的额定功率小于1W，根据P=UI，可以推测小灯泡正常工作时的电流应小于0.6A，则电压表和电流表的量程选择应分别为0～3V和0～0.6A.通常情况下，本实验中的电压表应并联在灯泡两端，当电路中变阻器电阻改变时，电路中的电流就改变.当灯泡中通过的电流变大时，灯泡两端电压应随之变大，由于电路中电源电压不变，滑动变阻器的两端电压应随之降低.而小强同学却发现与之相反的情况，由此可见，小强实验时一定是将电压表与滑动变阻器并联连接了，小强连接的电路如图5所示.
（3）分析小明的实验数据记录可以发现，表格中前4次的灯泡电阻值均为10Ω，但从第5次到第8次，求出的灯泡的相应电阻值为10.6Ω、11.6Ω、13.0Ω、14.6Ω，因此灯丝的电阻变化情况是：先保持不变，后逐渐增大.刚实验时，流过灯泡的电流较小，灯丝的温度变化不大，对灯丝电阻的影响可以忽略不计；后来几次灯泡由“微亮”到“逐渐变亮”，直至正常发光，灯丝的温度升高较大，灯丝的电阻受温度影响较为显著.小灯泡正常发光时的电功率为额定功率，小灯泡正常发光时电压为3V，电流为0.205A，所以，小灯泡额定功率P=UI=3V×0.205A=0.615W.
点拨 伏安法测定小灯泡的电功率是初中电学中重要的探究实验.实验中应关注实验现象，熟知实验中可能出现的问题，学会对实验数据的收集、分析和处理，还要具有利用欧姆定律和电功率的知识解决实际问题的能力.
典例讲析
典例1 有一盏标有“220V 40W”字样的电灯甲（不考虑温度对电灯电阻的影响），问：
1.它的电阻有多大？
2.它正常发光时电流有多大？
3.它正常工作10h耗电多少焦？
4.１kW・h的电能能使它正常工作多少小时？
5.“220V 5A”的电能表能接几盏这种灯？
6.如果接到110V的电源中，它的实际功率有多大？
7.与“220V 100W”的电灯乙并联到220V的电路中，甲、乙两灯的实际功率各是多少？哪一盏灯更亮？
8.若要把它接到380V的电路中，我们应怎么办？
讲析 1.R=■=■=1210Ω.
2.它正常发光时的电流
I=■=■=■A=0.18A.
3.W=Pt=40W×36000s=1.44×106J.
4.t=■=■=25h.
5.我们首先要考虑电能表允许接入的用电器的最大功率应是P总=UI=220×5A
=1100W，再用1100W除以这种灯泡的电功率就可以得到灯泡数，即
n=■=■=27.5，
考虑到实际情况n取27.
6.解决这个问题我们首先要区分用电器额定功率和实际功率的关系.求实际功率的时候，我们往往先由R=■求出用电器的电阻，再根据P实=■求出实际功率.所以利用第一问求出电阻R=1210Ω的值可求：
P实=■=■=10W，可见它的实际功率只有10W.
7.根据题意可知这两盏灯各自在自己的额定电压下工作，所以此时的实际功率等于各自的额定功率，因此P甲实=40W，P乙实
=100W，所以乙灯更亮.
8.由于实际电压380V大于额定电压220V，那么为了使小灯泡能正常工作，我们应在电路中串联一个电阻，并且串联电阻的电压
U串=U实-U额=380V-220V=160V.
又因为电阻与电灯串联，根据串联电路电流的特点可知
I串=I额=■A.
利用欧姆定律可得
R串=■=■=880Ω.
评点 在复习过程中做习题是必不可少的环节.但并不是习题做得越多越好，而应该是少而精，有代表性，讲究质量.做了此类题目，就复习了某一部分或某一章的知识，既减了负又增了效.
典例2 明明和妈妈到商场去购买电饭锅.他从品种繁多的电饭锅说明书中取出一份，下表所示即为该说明书的一部分.
明明与妈妈商议后，购买了型号为MG-TD35型的电饭锅，回家后想想，此电饭锅将电能转化为锅内水的内能的效率如何？于是他在锅内装入1.5L温度为20℃的水，通电16min后水开始沸腾，根据以上实验，他估测了该型号电饭锅烧水的效率，你也能估算出吗？写出你的估算方法，并计算其效率.（家中照明电路电压220V，水的沸点100℃）
讲析 本题是以生活中的电饭锅作为命题的切入点，对电饭锅的热效率进行了研究.为了估测电饭锅烧水的效率，我们首先应根据电饭锅说明书提供的有关数据，利用公式W=Pt计算出电饭锅烧水时电流所做的功，然后根据公式Q=cm（t-t0）求出锅内水吸收的热量，最后根据热效率公式η
=Q吸／W算出该型号电饭锅烧水的热效率.
W=Pt=600W×16×60s=576000J，
Q吸=c水m（t-t0）=c水ρ水V（t2-t1）=4.2
×103J／（kg・℃）×1.0×103kg／m3×1.5×10-3m3
×（100℃-20℃）=504000J，
η=Q吸／W=（504000／576000）×100%
=87.5%.
该型号电饭锅烧水的效率为87.5%.
评点 本题将电学知识和热学知识进行了综合，是一道综合题.它通过产品说明书巧妙地将要研究的电饭锅额定功率给出，解题时只有提取了图表中的有用信息才能正确求得热效率.本题能有效检测处理信息的能力，同时又考查了灵活运用知识解决问题的能力.
仿真测试
一、选择题（每题3分，共30分）
1.下列用电器的额定功率最接近1kW的是（ ）.
A.空调 B.电风扇
C.收音机 D.电视机
2.下列用电器在工作过程中，电能几乎全部转化为内能的是（ ）.
A.电脑 B.电炉
C.洗衣机 D.电风扇
3.关于电功和电功率，下列说法正确的是（ ）.
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电功率大的用电器一定比电功率小的用电器做的功多
C.电流通过导体做功越多，电功率越大
D.在相同的时间内，电流通过导体做功越多，电功率越大
4.将以下几种不同规格的灯泡接到6V的电源上，其中最亮的是（ ）.
A.“12V 4W” B.“6V 4W”
C.“6V 6W” D.“12V 6W”
5.电熨斗通电后很烫，而连接电熨斗的导线却并不热，这是因为（ ）.
A.导线有绝缘层保护，能隔热
B.导线散热快，所以温度低
C.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D.导线电阻小，产生热量少
6.以下操作符合安全用电规则的是（ ）.
A.家用电器的外壳可任接火线、零线或接地
B.检修电路及更换电路元件时，断开零线或火线均可
C.不要在居民小区突然断电时在家中检修电路
D.擦干的手可以直接触摸火线
7.一天晚上，小明家中的电灯突然熄灭，其他用电器也停止了工作，他检查电路发现保险丝并没有烧断，用测电笔测试室内各处电路时，氖管都发光，则电路故障可能是（ ）.
A.进户零线断路
B.进户火线断路
C.某用电器的插座短路
D.某盏灯的灯丝断了
8.在如图所示的电路中，电源电压恒定，灯L1、L2分别标有“6V 6W”和“6V 12W”字样.当S闭合时，灯L1正常发光；当S断开时，两盏灯的总电功率为（不考虑灯丝电阻的变化）（ ）.
A.4W B.18W C.9W D.12W
9.如图所示，电源电压U=18V，小灯泡L的额定电压为9V.当滑动变阻器的滑片P移至中点时，小灯泡L正常发光；当滑片P移至最右端时，小灯泡L的实际功率为6W.若不考虑灯丝电阻的变化，则小灯泡的额定功率和滑动变阻器的最大阻值分别为（ ）.
A.13.5W 6Ω
B.6W 13.5Ω
C.6W 12Ω
D.13.5W 12Ω
10.小华用如图所示的电路测小灯泡功率.电路中电源电压恒为4.5V，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，灯泡标有“2.5V 1.25W”字样.若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（ ）.
A.电流表示数的变化范围是0～0.5A
B.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2.5～20Ω
C.灯泡的最小功率是0.162W
D.该电路的最大功率是2.7W
二、填空题（每空1分，共25分）
11.我国家庭照明电路的电压是 V，台灯和控制它的开关是 （选填“串联”或“并联”）的，开关必须接在 （选填“零”或“火”）线上.
12.小华发现家里电能表的示数在3h内由 变成 ，则他家在这段时间用电 kW・h，用电器消耗的实际功率是 W.如果电能表标有“220V 10（20）A”字样，则电路中
（选填“能”或“不能”）再接入一个额定功率为800W的电饭煲.
13.一盏白炽灯泡铭牌上标有“220V 100W”字样，则这盏灯正常发光时的灯丝电阻为 Ω.灯泡正常发光1min，灯丝消耗的电能为 J.如果灯丝断了之后重新将灯丝搭上，灯丝电阻变为440Ω，通电后灯泡消耗的功率为 W.
14.如图所示家庭电路，两个灯泡的连接方式是 联.a、b两条导线中，
是火线，如果不慎将a、b直接相连，这种故障称为 .
15.两个定值电阻R1=4Ω，R2=2Ω，串联后接入电压为12V的电源两极间，则电阻R1的电功率是 W，每分钟电阻R2发热 J，电阻R1、R2上通过的电流之比I1∶I2= ，相同时间内电流通过电阻R1、R2所做功之比W1∶W2= .若两电阻并联在同一电源上，相同时间内两个电阻产生热量之比Q1∶Q2= .
16.小吴同学自制了一个简易的电热驱蚊器，它是利用电流的 效应来工作的.发热元件是一个阻值为10000Ω的电阻，当发热元件两端的电压为220V时，流过该元件的电流为 mA，通电100s产生的热量为 J.
17.某地实行“分时电费”的计费制度，计费方法如下表所示，这样可以减轻高峰时段电网压力，又能节省用户的电费支出.某用户家中的电热水器上标有“220V 2000W”字样，该电热水器正常工作的功率为 W，若该电热水器每天正常工作1h，现将它的工作时间由高峰时段移到低峰时段，则该用户每月（以30天计）至少可以节省电费 元.
18.灯泡L的额定电压为6V，小明通过实验测得其电流随电压变化的曲线如图所示.由图可知，当灯泡L正常发光时，通过其灯丝的电流是 A，此时灯泡L的电阻是 Ω；通过调节滑动变阻器，使灯泡L两端的电压为3V，则此时灯泡L消耗的实际功率为 W.
三、解答题（共45分）
19.（4分）小明同学学习了家庭电路的知识后，在生活中更加注意观察家用电器.
（1）如图所示，他发现自己家洗衣机用的是三脚插头，其铭牌上标有“10A 250V”字样，其中的“10A”表示什么意思？
（2）小明同学仔细观察三只插脚，又有新的发现：标有“E”字的插脚比其他两脚稍长一些.他又查看了其他家用电器的三脚插头，也是这种情况.它比其他两脚稍长一些有什么好处？
20.（9分）在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为6V的电源和额定电压为3.8V的小灯泡，设计了如图甲所示的电路.
（1）实验中需要依据图甲所示的电路图，将图乙所示器材进行连线，请用笔画线代替导线，将图乙所示电路连接完整.
（2）正确连接好电路后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）.当电压表的示数为 V时，小灯泡正常发光，此时电流表指针如图丙所示，其示数为 A.小灯泡的额定功率为 W.
（3）小明同学按同一电路图连接电路，当连接最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭.检查后发现连线正确，请你找出实验中操作不当之处：
① ；
② .
21.（8分）小明要用如图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同.
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整.
（2）电流产生热量的多少不易直接测量.因此，在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少的；像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法在物理学的研究中经常用到，请你列举一例： .
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有 .
（4）根据所学知识可知，在相同时间内
瓶内的电阻丝放出的热量较多.（选填“甲”或“乙”）
22.（8分）如图所示，将一只额定电流为0.2A的小灯泡与一个滑动变阻器串联后接入电压恒为9V的电路中.开关闭合后，移动滑动变阻器滑片，当滑动变阻器消耗的功率为1.04W时，小灯泡恰好正常发光.
（1）小灯泡的额定电压和额定功率分别是多少？
（2）小灯泡正常发光时，变阻器接入电路的阻值是多少？
（3）移动滑动变阻器滑片，当电路中电流为0.1A时，小灯泡的实际功率是多大？（不计温度对灯丝电阻的影响）
23.（8分）小明家的电热饮水机，有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92℃时，开关S1自动断开，处于保温状态；当水温降至一定温度t时，S1又闭合，重新加热.饮水机的铭牌数据与电路原理图如下：
（1）求电阻R1的阻值.
（2）求正常加热时通过饮水机的电流.
（3）在无人取水情况下，饮水机重新加热一次的时间为5min.加热一次消耗的电能是多少？重新加热前的水温t是多少？［不计能量损失，c水=4.2×103J／（kg・℃）］
24.（8分）如图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图.长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与湖水相通，且容器底面与警戒水位相平.已知电源电压恒为6V，小灯泡标有“2V 2W”字样（灯丝电阻不变）.两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示（x为容器内水柱高度h的倒数）.求：
（1）小灯泡的电阻.
（2）湖水水位高于警戒水位多少米时，灯泡正常工作.
（3）将电流表改为水位计，水位计的刻度是否均匀，说明理由.