电功与电热（一）
考点梳理
1．电功的实质是将 转化为 的过程．电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。
2．电功的计算公式： ，推导式 ， 。
3．电功的单位： ，简称 ，符号 ，1kw·h= J。
4．电能表：
（1）作用： 。
（2）电能表的参数“220V 10（40）A，3000R/kw·h(640vip)
220V表示： ，
表示： ，
3000R/kw·h表示： 。
5．电功率是表示 的物理量．
6．电功率的定义式： ，推导式 ， ， 。
7、电功率的单位： ，简称 ，符号 。
8．电功率的测量：
（1）方法一：根据公式P＝UI可知，通常选择 和 这两个测量工具。
（2）方法二：根据公式P＝W/t可知，通常选择 和 这两个测量工具。
9．电流的热效应： 。
10.电热的应用：利用电流的热效应制成的加热设备叫 。
11、电热的计算方法
（1）焦耳定律： 。
（2）公式： 。
（3）当电流所做的功全部都转化为内能时：Q＝W＝Pt＝
（4）电功电热的大小关系：在电热器中，电热（Q） 电功（W）
在其他电路中，电热（Q） 电功（W）
典型例题
例：（2008·重庆）物理实验室有一个微型电动机，铭脾上标有“12V3W"的字样．兴趣小组的同学想让这个电动机正常工作，但手边只有一个电压恒为18V的电源，于是他们找来一个阻值合适的电阻R与之串联后接入电路（如图所示），使小电动机刚好正常工作．求：
（1）电动机正常工作时的电流．
（2）整个电路在1min的时间内消耗的总电能．
（3）小电动机正常工作时，电阻R消耗的电功率．
解析：（1）本题中，涉及电动机工作，电动机工作时将电能主要转化为 例图
机械能．因此欧姆定律及建立在欧姆定律基础上的推导公式都不适用．
答案：（1）小电动机正常工作时的电流：I=．
（2）整个电路在lmin的时间内消耗的总电能：W总＝U总It＝18V××60s＝2．7×102J．
（3）小电动机正常工作时，电阻R两端的电压：UR＝U总一U＝18V一12V＝6V．电阻R消耗的电功率：P＝UI＝6V×＝1.5W．
基础训练
1．一只电炉的电阻为48．4Ω，接在电压为220V的电路中工作，它的功率是 W．电炉丝工作时热得发红，而连接电炉丝的导线却不怎么发热，其原因是
2．小宣在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时，记录的实验数据如下表所示．请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻阻值之间的关系：
.
3．电热水器的简易示意图如图所示，通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态，小明在热水器的蓄水桶中装水至最高水位时，桶底受到水的压强是 Pa；闭合开关S时，热水器处于 状态，此时电能转化为 能．桶中质量为的水由加热到时吸收热量为 J．[已知水的比热容为4.2×103J／（kg·℃），g取10N／kg]
第3题图 第5题图
4．一个电热水壶，铭牌部分参数如下：额定电压220V，额定功率模糊不清，热效率90％．正常工作情况下烧开满壶水需5min，水吸收的热量为118 800J，此时热水壶消耗的电能为 J，其额定功率为 W，电阻是 Ω．若实际电压为198V，通过电热水壶的电流是 A，1min内电热水壶产生的热量是 J．（假设电阻不随温度改变）
5．如图所示，电源两端的电压为12V，且保持不变，电阻R1与R2的比值是4：1．当开关Sl闭合、S2断开时，10s内电流通过R1产生的热量是24J；当开关S1断开、S2闭合时，电流表示数为，则电阻R3的阻值是 Ω．
6．在下列四种电器中，利用电流热效应工作的是 （ ）
A．洗衣机 B．录音机 C．电视机 D．电饭锅
7．两个电阻分别通过相同的电荷量后产生相等的热量，则 （ ）
A．两个电阻的阻值一定相等 B．通过两个电阻的电流一定相等
C．两个电阻两端的电压一定相等 D．两个电阻的通电时间一定相等
8．下列关于电饭锅的说法正确的是 （ ）
A．它工作时金属外壳可以不接地 B．它工作时将内能转化为电能
C．它利用电流产生的热量来加热食物 D．它工作时与其他家电是串联的
9．为研究通电导体产生热量的多少与电阻的关系，小明找来了如图所示的实验器材，其中A、B两个相同的瓶内分别装有质量和初温相同的煤油，将选择好的铜丝和镍铬合金丝浸没在煤油中，两根温度计分别测量两瓶中煤油的温度．
（1）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制
相同． 第9题图
（2）给图中的装置通电一段时间后，切断电源．根据铜丝和镍铬合金合丝的 大小以及观察到的 ，可得通电导体产生热量的多少与电阻的关系．
10.小宜同学做“测小灯泡的额定功率”实验时，已知小灯泡的额定电压是3．8V，其中电源是3节新的干电池，灯丝电阻大约为10Ω，滑动变阻器上标有“10Ω”的字样．
第10题图
（1）如图所示的是小宜同学连接不完整的实验电路，请你用笔画线代替导线帮他将图中未连接部分连接好．要求：电压表、电流表选择合适的量程，滑动变阻器的滑片向右移动使连人电阻的阻值减小．
（2）当小宜同学闭合电路的开关后，电路中可能出现一些不正常现象．
第一种：小灯泡较暗，滑动变阻器滑片移动时不能改变小灯泡的亮暗程度，可能在连接电路时把滑动变阻器的 （填“AB”或“CD”）两端点连入了电路中．
第二种：小灯泡不亮，电流表示数为零，电压表示数为4.5V，可能小灯泡处 （填“短路”或“断路”）．
（3）小宜同学在实验中为了能得到比较准确的小灯泡的额定功率，改变接入电路的滑动变阻器的阻值，分别得到三组数据，如下表所示．
老师认为小宜同学通过三次测量得到三组数据，算出三个电功率值，再求平均值得到额定功率的数据处理方法有误，为什么?
（4）你认为正确测量结果P额＝ W·．
11．在一次课外活动中，小悦同学对家用电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表所示．
已知水的比热容为c＝4.2×103J／（kg·℃），吸热公式为Q＝cm△t，请你根据小悦同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：
（1）水所吸收的热量．
（2）电磁炉的实际功率．
（3）电磁炉烧水的效率．
12．小星同学为自家的洗浴电热水器设计了一个自动控制装置，如图所示．R1是一个热敏电阻（置于热水器水中），其阻值随温度的变化关系如表1所示．表2是这个电热水器的铭牌．已知继电器线圈电阻R2为10Ω，左边电源的电压U0为6V不变．当继电器线圈R2中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，电热水器电路断开；当继电器线圈中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被释放，电热水器电路闭合，开始工作．
表1
表2
请解答：
（1）正常：工作时，电热水器的电阻是多少?
（2）分析表1，热敏电阻的阻值随温度如何变化?
（3）若电热水器内的水温控制在30～之间，求衔铁被吸
下、电热水器电路被断开时，继电器线圈中的电流是多少?
（4）电热水器正常工作时，将整箱水从加热到需要
多长时间?[c水＝4.2×103J／（kg·℃），不计热损失] 第12题图
拓展提升
1．某校学生宿舍走廊的路灯，灯泡容易损坏，经常需要更换．电工小段在原来电灯的位置，接入了两盏与原来一样的白炽灯．同学们注意到灯很长一段时间没有坏，而且这两盏灯的亮度比原来用一盏灯时要暗，由此： 第1题图
（1）同学们猜想这两盏灯的连接方式是如图所示甲、乙两图中的一种，你认为正确的是 图，你判断的依据是 ．
（2）现有电池组、小灯泡、开关、导线等器材（器材数量不限），请你利用这些器材来模拟检验你的判断．在实验中，你主要观察 ．画出模拟的电路图．
（3）电工小段这样做 （填“能”或“不能”）省电．理由： ．
2．家用电热驱蚊器中的发热元件是一种由半导体材料制成的电阻器，其电阻R随温度t的变化关系如图所示，通电后，电阻器发热，温度上升，使药片散发出驱蚊药味，当电阻器产生的热量与向外散发的热量平衡时，电阻器的温度达到一个稳定值，并保持这个稳定的温度工作．由图可以判断，通电后该电阻器的功率变化情况是 ，稳定时的温度可能在 区间内（填“0～t、“t1～t或“t2～t）．
第2题图 第3题图
3．小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝．烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．温度计显示煤油的温度．
（1）这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该是 ．
（2）小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”．对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是 （ ）
A．因为煤油有颜色便于观察 B．因为煤油有比较大的热值
C．因为煤油有比较小的密度 D．因为煤油有比较小的比热容
（3）实验时，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高得快．这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 产生的热量越多．
4．粗细均匀的电热丝放入水中，通电10min水开始沸腾；若将电阻丝对折并联后放人同一壶水中，通电到水开始沸腾，所需的时间是（不计一切热损失） （ ）
A．2.5min B．5min C．20min D．40min
5．如图甲所示的电路中，电源电压保持4.5V不变，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～”，灯泡上标有“6V 3W”字样．闭合开关，将滑片P滑到某一位置时，电压表和电流表的示数如图乙所示．则下列说法错误的是 （ ）
A．灯泡正常发光时的电阻为12Ω B．此时灯泡的电阻为8．75Ω
C．此时灯泡的电阻为10Ω D．灯丝的电阻随温度的升高而增大
第5题图 第6题图
6．如图所示，电源电压为6V，R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝5Ω．闭合开关S1后，当S2、S3全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流通过R1产生的热量之比是 （ ）
A．4：9 B．9：．2：3 D．3：2
7．小丽做“测量小灯泡电功率”的实验，如图甲所示是实验所用的器材．
第7题图
（1）用笔画线代替导线，将还没有连接的器材按实验需要连接完整．
（2）完成电路连接并闭合开关后，小丽发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表示数接近电源电压（3V），出现故障的可能原因是 （ ）
A，灯泡短路 B．灯泡断路
C．电压表短路 D．电流表断路
（3）排除电路故障后，灯泡正常发光时，电压表的示数是2.5V，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的电功率是 W．
8．某电热毯只有一个挡位，使用不方便．小明想用一电阻丝作发热体与其串联，将它改造成有两个挡位的电热毯．已知原电热毯的确定电压为220V，为了测定它的额定功率，小明把它与一个标有“220V 25W'’的灯泡串联在家庭电路中（如图甲所示），电压表的示数为176V（电源电压
恒为220V，不考虑温度对电阻阻值的影响）．求： 第8题图
（1）原电热毯的额定功率为多少?
（2）为了使改造后的电热毯（如图乙所示）在低温挡位时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三，小明需要一个阻值多大的电阻丝?（保留一位小数）
（3）改造后的电热毯，在低温挡位时工作10min，R0消耗多少电能?
9．学校课外活动小组为检测某传感器而设计的电路如图所示．传感器上标有“3V 0.9W"的字样（传感器可看做一个电阻），滑动变阻器R0，上标有“10Ω ”的字样，电流表量程为0～，电压表量程为0～3V．则：
（1）该传感器的电阻和额定电流各是多少?
（2）若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少?
（3）根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1Ω，则该传感器就失去了作用．实际检测时，将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间（该电源电压小于上述所求电压的最大值），闭合开关S，通过调节R0来改变电路的电流和R0两端的电压．检测记录如下表所示．
第10题图
通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用?此时a、b间所加的电压是多少?