第18讲电能电功电功率
本讲内容历来是中考的热点，主要考查：电能表的使用，电功与电功率的计算，测量小灯泡的额定功率．有时还与热学知识、效率的知识综合考查．题型多以选择题、填空及简答题、实验探究题、计算题形式出现.
考试说明1.结合实例理解电功和电功率.
2.知道用电器的额定功率和实际功率.
电能
获取___________提供电能
使用用电器将电能转化为其他形式的能单位国际单位__________
常用单位_____________
换算关系 1 kW·h=_________J
测量工具电能表
作用测量电路___________
单位_______________
参数
220 V 额定__________为220 V
10（20）A 标定__________为10 A,额定最大电流为20 A
600 r/kW·h 每用1度电，表的铝盘转_________转
2 500 imp/kW·h 每用1度电，表的指示灯闪___________次
读数计数器末尾数字表示小数位
测量电能方法
较大的电能利用刻度盘示数测量，消耗的电能为前后两次示数差，
即W=W2-W1
较小的电能利用转盘圈数计量，消耗的电能为W=n/N kW·h（n为
某段时间转盘转的圈数，N为表上参数）
电功率
意义表示用电器消耗电能的_______________
单位___________，符号W;1 kW=_______W
定义用电器单位时间内______________
公式P=_____________
【提示】(1)用电器功率大，说明用电器消耗电能快，但不一定消耗电能多.
基本公式导出公式电功W= Pt =UIt W=U2t/R= I2Rt
电功率P=Wt =UI P =U2/R= I2R
适用范围普遍适用纯电阻电路
2.额定电压和额定功率
额定电压额定功率
概念用电器正常工作的电压用电器在额定电压下的功率
铭牌灯泡“PZ220 V40 W”指灯泡的为_______220 V，_______为40 W
【提示】用电器额定功率与外加电压和通过的电流无关.
测量小灯泡的电功率
原理P=_________
电路图
滑动变
阻器的
作用
（1）_______________
（2）改变_______和_________，从而实现多次测量
实验
记录
结论用电器两端电压不同，电功率就不同
小灯泡两端电压越高，功率越大，灯泡越亮
灯丝温度越高，灯丝电阻越大
注意不能将多次测得的电功率求平均值
泡断路，还可能是由于滑动变阻器连入了最大阻值，导致电路中的电流很小，小灯泡无法发光．
命题点1 电功、电功率的计算
( 2015·安顺)LED灯是一种半导体新型节能灯．已知某LED灯在一定电压范围内的工作电流都是0.02 A，只是在不同电压下发光颜色不同：当加在它上面的电压为1.8 V 时，它发红光；当加在它上面的电压为1.4 V时，它发黄光；当加在它上面的电压为3.2 V 时，它发蓝光．将该LED灯与一定值电阻R串联后接在电压为5 V的电源两端时它发红光，则该LED灯的电功率是______W，定值电阻R阻值是______Ω.
点拨：当LED灯发红光时，知道其两端的电压及通过的电流，利用P＝UI可求出电功率；根据串并联电路的电压特点求出R两端的电压，利用欧姆定律求出定值电阻的阻值．
1．(2014·铜仁)如图所示，是某电饭煲的电路原理图，电饭煲有加热和保温两种工作状态，当闭合开关S后，电饭煲内温度达到102 ℃时开关S1自动断开，处于保温状态．已知电源电压保持220 V不变，电阻R1的阻值为550 Ω，电阻R2的阻值为55 Ω.则电饭煲处于保温状态时的电功率是______W，电饭煲处于加热状态时电路的总电流是______A.
2．(2015·遵义)如图所示，电子式电能表表盘上标有“3 000 imp/kW·h”字样(“3 000 imp/kW·h”指接在这个电能表上的用电器消耗1 kW·h的电能，电能表上的指示灯闪烁3 000次)．现将若干盏规格都为“220 V 20 W”的节能灯接在该电能表上一起正常工作15 min，电能表的指示灯闪烁了135次，这些节能灯消耗的电能为________J，接入的节能灯共有____盏．
3．(2014·黔西南)如图是许多城市路灯，都采用太阳能LED照明灯，主要由太阳能电池板和LED灯头等组成，LED是一种半导体二极管，通过电流能够发光，可以把电能直接转化为____能，太阳能是______(填“一次”或“二次”)能源，清洁无污染，如果LED灯用6 V的电压，正常工作电流为2 400 mA，则LED灯的功率是______．
4．(2015·兰州)如图所示，电源电压恒定，小灯泡L1、L2均标有“6 V 3 W”的字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)，当开关S1、S2都闭合时，灯泡L1正常发光，则电源电压为______V；当开关S1闭合，S2断开时，电路的总功率______W.
命题点2 有关电功率的比例及图像问题
(2015·贵阳)定值电阻R、灯泡L的电流随电压变化关系的图像如图所示，现将它们串联接在电压恒为6 V的电源两端，则下列判断正确的是( )
A．电路中的电流为0.24 A
B．定值电阻的阻值是灯泡阻值的3倍
C．定值电阻与灯泡消耗的实际功率之比2∶1
D．通电2 min，灯泡消耗的电能是180 J
点拨：定值电阻R和灯L串联在6 V的电源上，由图可知电流I＝0.2 A，根据R＝U/I，P＝UI计算定值电阻和灯L的阻值和实际功率进行比较，利用W＝UIt计算灯消耗的电功．
5．(2014·黔西南)有两灯如图所示，L1，L2分别标有“15 V 1 A”、“10 V 0.5 A”的字样，其中一灯正常发光时，它们的功率之比是( )
A．4∶3B．3∶4C．5∶3D．3∶2
6．(2013·安顺)某个小灯泡上标有“6 V 6 W”字样，其电流随两端电压变化关系的I－U曲线如图所示．那么当小灯泡两端的电压为2 V时，小灯泡的电功率为____W，此时小灯泡的电阻为____Ω.
7．(2013·遵义)某兴趣小组设计了如图甲所示的电路进行实验探究，电源为电压可调的学生电源，小灯泡L标有“6 V 1.2 W”字样，R为20 Ω的定值电阻．小组根据记录的电流表和电压表的示数变化，描绘出如图乙所示的I－U关系图．当电压表的示数为2 V时，通过小灯泡L的电流为____A，调节电源电压，当电路消耗的总功率为1.35 W时，小灯泡的实际功率为____W.
8．(2015·泉州)如图所示的电路中，电源电压保持不变．当开关S闭合，S1断开，甲、乙两表为电流表时，R1和R2消耗的功率P1∶P2＝2∶3；当开关S和S1都闭合，甲、乙两表为电压表时，两电压表示数V甲∶V乙和R1、R2消耗的功率P1′∶P2′分别为( )
A．5∶23∶2 B．2∶34∶9 C．5∶22∶3 D．2∶39∶4
命题点测量小灯泡的电功率
这是电学三个重点实验之一，所涉及的知识点较多，综合性强，是中考电学实验中较为重要的实验．导体中的电流与导体的电阻和电压有关，在探究过程中要用到控制变量法，从而决定了滑动变阻器的作用不同；有关电学实验，电路图的画法、电路的连接、电路故障的分析也是常考查的内容，应掌握．
(2015· 黔东南)如图甲所示，是小丽用伏安法“测小灯泡的电功率”的实验，电路连接不完整，请你帮助她完成以下实验．
(1)连接电路前，开关必须是______的；滑动变阻器的滑片要调节到______(填“最大值”或“最小值”)的位置．
(2)请用笔画线代替导线将电路连接完整，要求滑片P向右移动时灯泡变亮．(连线不能交叉)
(3)小丽连接好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，但电压表有示数，电流表没有示数，出现这种故障的原因可能是____________________．
(4)电路故障排除后，调节滑动变阻器，灯泡正常发光时，电流表和电压表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为____W.
(5)小灯泡正常发光时的电阻为____Ω(保留一位小数)，测量过程中发现小灯泡两端电压和通过的电流越大时，小灯泡的电阻越大，原因是：小灯泡灯丝的电阻受____的影响．
测定小灯泡额定功率的实验中，电流表与灯泡串联，电压表与灯泡并联，起保护电路和改变灯泡两端电压作用的滑动变阻器与灯泡串联；根据串联电路电压特点可知，灯泡正常工作时，电压表的示数为额定电压，根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，根据小灯泡正常发光时的电压和电流计算额定功率．
(6)小明又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗，小明仔细观察，发现这只灯泡的玻璃内壁变黑．灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生______(填物态变化名称)而变细，消耗的实际功率______(填“变大”“变小”或“不变”)．
一、选择题
1．(2015·来宾)如图所示，电源电压保持不变，灯L标有“6 V0.6 W”字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移动到中点时，灯L正常发光，电压表示数为4 V，当滑片P移到最大阻值时，灯L与滑动变阻器的电功率之比为( ) A．4∶3B．3∶4C．3∶2D．2∶3
2．(2013·黔南)如图所示，灯L1比L2亮，下列描述正确的是( )
A．L1的电阻比L2的电阻小
B．L1两端的实际电压比L2两端的实际电压大
C．通过L1的实际电流比L2的实际电流大
D．L1的额定功率比L2的额定功率大
3．(2015· 黔东南)将灯L接到电压为U的电路上时，灯的电功率为36 W，若将灯L 与一个电阻R串联后仍接在原电路上时，灯L消耗的电功率为25 W，设灯丝电阻不变，则此电阻消耗的电功率是( )
A．3 W B．4 W C．5 W D．11 W
4．(2015·南京)如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器(a、b为其两端点)．闭合开关S，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1 A，R2消耗的电功率为1 W；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3 A，R2消耗的电功率为1.8 W．则当滑片P从a移到b的过程中( )
A．电流表示数变化了0.6 A
B．电压表示数变化了4 V
C．R1消耗的电功率变化了5 W
D．电路消耗的总功率变化了6 W
5．(2013·铜仁)如图所示，电源电压为8 V并保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P由一个位置移动到另一位置时，定值电阻R0的电功率由6.4 W变成了1.6 W，则电压表的示数可能是（）
A．由2 V变为4 V
B．由3 V变为 6 V
C．由4 V变为6 V
D．由3 V变为5 V
6．(2015·兰州) 如图甲所示的电路，在滑动变阻器R2的滑片P从B向A滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
甲乙
A．R1的阻值是20 Ω
B．当电流表的示数是0.4 A时，R2接入电路的阻值是30 Ω
C．电源电压是16 V
D．该电路的最大电功率为7.2 W
三、计算题
7．(2015·尤东)小梅学完电能表的使用后，想利用电能表测量电饭煲的电功率，观察自家的电能表如图所示，该电能表允许接入用电器的最大电功率是______W；将家里其他用电器断开，只将该电饭煲接入电路中，观察到电能表的指示灯6分钟闪烁了320次，则他家电饭煲的功率是______W.
8．(2014·遵义)如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1＝15 Ω，闭合S1、S2，断开S3时，电流表示数为0.4 A，则此时R1两端的电压为____V．当S1、S2、S3都闭合时，R1
的电功率为P1；闭合S1、S3，断开S2时，R1的电功率变为P1的9
16
，则R2的电阻为____Ω.
9．(2014·黔南)如图所示，变阻器R标有“20 Ω 1.5 A”字样，灯L标有“6 V 3 W”的字样，当只闭合S1时，灯L正常发光；再闭合S2，变阻器滑片向右滑动的过程中，电压表示数____(填“变大”“变小”或“不变”)，电流表示数____(填“变大”“变小”或“不变”)；如果电流表所接量程是0～3 A，电压表所接量程是0～15 V，则电路消耗的总功率变化范围是________W.
10．(2015·贵阳)将定值电阻R1与R2串联接在电压恒为U的电源两端，R1消耗的电功率为4 W，两电阻消耗的总功率为P；若将R1与R2并联接在该电源两端，R1消耗的电功率为
36 W，两电阻消耗的总功率为P′，则P∶P′＝______．
三、实验探究题
11．(2015·安顺)在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压恒定为6 V，小灯泡L 的额定电压为2.5 V，电阻大约为10 Ω左右，可供选用的滑动变阻器R1和R2的最大阻值分别为10 Ω、50 Ω，实验电路如图所示．
甲乙
(1)应该选用的滑动变阻器是______．
(2)电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数．为使灯泡变亮，接下来应进行的操作是什么？(写出具体的操作)
(3)如图乙根据实验数据绘成的U－I图像．根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是多少？
(4)某同学继续移动滑片，小灯泡突然熄灭，此时电流表示数为零，而电压表有示数，那么出现的故障是什么？此时电压表的示数是多少？
12．(2014·毕节)实验小组在“测量小灯泡的额定电压的电功率”的实验中，电源电压为6 V，小灯泡的额定电压是3.8 V.
(1)如图甲所示是小明没有连接完的实物图，请你用笔画线代替导线将实物图补充完整．
(2)连接电路时，开关应处于____状态．
(3)实验时，小灯泡几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度，原因是他把滑动变器的____(填“A、B”或“C、D”)接线柱同时接入了电路．
(4)排除故障后，实验中，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表的示数如图乙所示，为______V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向____(填“A”或“B”)端移动．当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是____W.
(5)小红没有使用电流表，而是多选用了2个开关和一个已知电阻R0，其他元件与小明的相同，也测量了小灯泡的额定功率．请在虚线框内画出设计的电路图．
四、计算题
13．(2015·毕节)如图所示，电源电压保持不变，R为定值电阻，灯泡L标有“6 V 3 W”字样，当开关S、S1同时闭合时，灯泡L正常发光；当开关S闭合，S1断开时，电流表示数为0.2 A(设灯丝电阻不受温度影响)．求：
(1)电源电压；
(2)电阻R的阻值；
(3)当开关S闭合，S1断开时，灯泡L消耗的实际功率．
14．(2014·贵阳)如图所示，电源电压为12 V，且保持不变，定值电阻R1为24 Ω，小灯泡上标有“6 V 3 W”字样．灯丝电阻不随温度改变．
(1)求灯泡的额定电流；
(2)求当S、S1、S2都闭合时，R1的电功率；
(3)当只闭合S，断开S1，S2，滑动变阻器滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光，求滑动变阻器的最大阻值．
一、选择题
1．(2012·遵义)如图所示的电路中，移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数从6 V变成5 V，电流表的示数变化了0.2 A，则该定值电阻所消耗功率的变化量为( )
A．0.2 W
B．1.0 W
C．1.2 W
D．2.2 W
2．(2015·雅安)小灯泡L的额定电压为3 V，它的I－U图像如图甲所示．把小灯泡接入如图乙所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关S，电压表示数为1.5 V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3 V．已知电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌标有“10 Ω 2 A”．下列说法中错误的是( )
A．电源电压为4.5 V
B．小灯泡的额定功率为1.5 W
C．小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为1.25 W
D．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3 Ω
二、填空题
3．(2014·贵阳)如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R2的最大阻值是20 Ω.移动滑片至变阻器的最右端时，闭合开关，电压表示数为2 V，R2消耗的电功率为P2；移动
滑片将其置于某位置时，电压表示数为3 V，R2消耗的电功率为P′2.若P2∶P′2＝8∶9，则电源电压为____V.
4．(2015·黔南)如图所示电路，电压U不变，电流表的示数为1 A．如果R1与R2的等效电阻为R，并且R1∶R＝5∶3，电阻R2消耗的电功率为2.4 W，则电阻R1＝______Ω.
三、计算题
5．(2015·黔西南)如图所示，电源电压为6 V，小灯泡标有“4 V 1.6 W”的字样，定值电阻R＝20 Ω，不考虑温度对灯丝电阻的影响，滑动变阻器上标有“0～20 Ω 1 A”字样．求：
(1)小灯泡的电阻为多大？
(2)若只闭合S、S1时，要使电路消耗的功率最小，此时滑动变阻器的滑片应向哪端移动？此时消耗最小功率是多少？
(3)若电流表的测量范围为0～0.6 A，电压表的测量范围为0～3 V，当只闭合S与S2时，在不损坏用电器的前提下，求滑动变阻器的取值范围．
参考答案
考点解读
考点1 1.电源 焦耳 千瓦时 3.6×106 2.消耗的电能 千瓦时(kW·h) 电压
电流 600 2 500
考点2 1.快慢 瓦特 103 所消耗的电能 W t
＝UI 2.额定电压 额定功率
考点3 UI (1)保护电路 (2)小灯泡两端电压 通过小灯泡的电流 ＞ ＝ ＜ 各个击破
例1 0.036 160 例2 C
题组训练 1.88 4.4 2.1.62×105 9 3.光 一次 14.4 W
4．6 1.5 5.A 6.1 4 7.0.3 0.9 8.A
实验突破
例 (1)断开 最大值 (2) (3)灯丝断了(或灯泡接线接触不良) (4)0.75 (5)8.3 温度
拓展训练 (6)升华 变小
整合集训
基础过关
1．B 2.B 3.C 4.D 5.C 6.A 7.2 200 1 000 8.6 5 9.不变 变小 4.8～12 10.2∶9 11.(1)R 2 (2)向左移动滑动变阻器滑片． (3)P ＝UI ＝2.5 V×0.2 A＝0.5 W ． (4)灯泡烧坏，6 V.
12．(1) (2)断开 (3)A 、B (4)2.5 B 1.14
(5)
13．(1)当开关S 、S 1同时闭合时，灯泡L 正常发光，电路为灯泡L 的简单电路，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．电源电压U ＝U L 额＝6 V ；
(2)根据P ＝U 2R 可得灯泡的电阻：R L ＝U 2额P 额＝（6 V ）2
3 W
＝12 Ω，当开关S 闭合，S 1断开时，灯泡L 与R 串联，由I ＝U R 可得电路中的总电阻R 总＝U I ＝6 V 0.2 A ＝30 Ω，串联电路的总
阻值等于串联的各电阻阻值之和：R ＝R 额－R L ＝30 Ω－12 Ω＝18 Ω；
(3)由P ＝UI ＝I 2R 得灯泡L 的实际功率：P L ＝I 2R L ＝(0.2 A)2×12 Ω＝0.48 W ．
14.(1)由P ＝UI 可得，通过灯泡的电流：IL ＝P 额U 额＝3 W 6 V
＝0.5 A ； (2)当开关S 、S 1、S 2都闭合时，R 1与R 2并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，
电源的电压U 1＝U ＝12 V ，∴P 1＝U 21R 1＝（12 V ）224 Ω
＝6 W ； (3)当只闭合S ，断开S 1，S 2时，滑动变阻器与灯泡串联，∵灯泡恰好正常发光可知电路中的电流，∴UL＝U 额＝6 V ，I ＝IL ＝0.5 A ，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，U ′2
＝U －UL ＝12 V －6 V ＝6 V ，由欧姆定律得：R′2＝U′2I ＝6 V 0.5 A
＝12 Ω，∴R 2＝2R′2＝2×12 Ω＝24 Ω.
能力提升
1．D 2.C 3.6 4.10
5.(1)由P ＝U 2R 可知，灯泡电阻：R L ＝U 2L 额P L 额＝（4 V ）21.6 W ＝10 Ω； (2)由图示电路图可知，只闭合S 、S 1时两电阻串联，由P ＝U 2R
可知，在电压U 一定时，电路总电阻R 越大，电路总功率越小，只闭合S 、S 1，滑片移至b 端时电路总电阻最大，功
率最小，最小功率：P ＝U 2R ＋R 0最大＝（6 V ）220 Ω＋20 Ω
＝0.9 W ； (3)由P ＝UI 可知，灯泡额定电流：I L ＝P L 额U L 额＝1.6 W 4 V
＝0.4 A ，由图示电路图可知，当只闭合S 与S 2时灯泡与滑动变阻器串联，电流表的测量范围为0～0.6 A ，灯泡额定电流为0.4
A ，则电路最大电流：I ＝0.4 A ．由I ＝U R 可知，R 总最小＝R L ＋R 滑最小＝U I 最大＝ 6 V 0.4 A
＝15 Ω，滑动变阻器接入电路的最小电阻：R 滑最小＝R 总最小－R L ＝15 Ω－10 Ω＝5 Ω，此时表的测量范围0～3 V ，滑动变阻器两端最大电压：U 滑最大＝3 V ，此时滑动变阻接入电路的阻值最大，
电路电流最小，最小电路电流：I 最小＝U L R L ＝U －U 滑最大R L ＝6 V －3 V 10 Ω＝0.3 A ，由I ＝U R
可知，R 滑最大＝U 滑最大I 最小＝ 3 V 0.3 A
＝10 Ω，滑动变阻器接入电路的阻值范围是：5 Ω～10 Ω.。
