第十六章 电流做功与电功率
一、选择题(每题3分，共30分)
1．下列数据最符合实际的是( )
A．手机充电器的工作电流约为10 A
B． USB接口的输出电压约为5 V
C．家用微波炉的额定功率约为100 W
D．家用空调工作一晚消耗约100度电
2．[易错题][2023·湘潭]如图是电能表表盘示意图，下列说法正确的是( )
(第2题)
A．电能表是用来测电功率的仪器
B．此时电能表的读数为61 985 kW·h
C．这个电能表通过的电流一定为10 A
D．这个电能表应该在220 V的电路中使用
3．[2023·滨州一模]小军在检修一只1 000 W的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用一段较细一些但由同种材料制成的电炉丝将残缺部分补接至原长，这样再接入原电路中使用时，其实际发热功率将( )
A．大于1 000 W B．等于1 000 W
C．小于1 000 W D．无法判断
4．[2023·安徽三模]甲、乙两灯串联在电路中，甲灯比乙灯亮(温度对灯丝电阻的影响忽略不计)，下列判断错误的是( )
A．通过甲灯的电流比乙灯大
B．甲灯两端的电压比乙灯大
C．甲灯电阻比乙灯电阻大
D．甲灯的实际功率比乙灯的实际功率大
5．[日常生活应用][2023·威海]商场里的自动扶梯无人乘坐时，运行速度缓慢；有人乘坐时，“感应开关”自动闭合，速度增大。自动扶梯的出、入口处各有一个“紧急制动开关”，断开任何一个，都能使自动扶梯停止，模拟电路如图所示。下列说法错误的是( )
(第5题)
A． S1、S2是“紧急制动开关”，S3是“感应开关”
B．有人乘坐时，S1、S2、S3均闭合
C．有人乘坐时，电动机两端电压小于电阻R两端电压
D．无人乘坐时，电阻R可以起到节约电能的作用
6．[2023·榆树三模]甲、乙两个电炉子，产生相同的热量，所用时间之比为1∶2，通过两个电炉丝的电流之比为2∶1，则电炉丝阻值之比为( )
A．1∶4 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶2
7．把标有“220 V 40 W”的灯泡L1和“220 V 100 W”的灯泡L2串联接入220 V电路两端，不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是( )
A．两灯泡的额定功率都变小了
B．两灯泡两端的电压之比为1∶1
C．电路的总功率为100 W
D．两灯泡实际功率之比为5∶2
8．[日常生活应用][2024·莆田校考]测温棚内的自动测温装置除测量体温外还能记录通过的人数，如图所示是其简化电路，R0为定值电阻，R为光敏电阻，电源电压恒为3 V。闭合开关，无人通过时，电压表示数为2．5 V，有人通过时，挡住射向光敏电阻R上的光，R的阻值变为10 Ω，电压表示数变为2 V，装置计数一次。下列说法正确的是( )
(第8题)
A．有人通过时，通过R0的电流变小
B．有人通过时，电路的总功率变小
C．无人通过时，R的阻值为25 Ω
D．无人通过时，R0的功率为0．2 W
9．[2023·合肥瑶海区校级三模]某型号家用电饭锅有高温蒸煮和保温焖饭两个挡位，其原理如图所示，R1和R2为加热电阻，且R1∶R2＝9∶1，下列说法正确的是( )
(第9题)
A．当S接1时，R1和R2并联接入
B．当S接2时，电饭锅处于高温挡
C．电饭锅高温挡和保温挡的电功率之比为10∶1
D．若将电路中R1、R2位置对调，高温挡功率增大
10．[2023·重庆模拟]灵秋用如图甲所示电路探究电功率与电流的关系，滑动变阻器滑片从一端滑至另一端，并绘制了定值电阻R0和滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙所示，下列说法正确的是( )
(第10题)
A．电源电压为9 V
B．滑动变阻器消耗的最大功率为3．6 W
C．图像中I1＋I2＝1．5 A
D．滑动变阻器的最大阻值是15 Ω
二、填空题(每空1分，共15分)
11．[2024·重庆期中]已知某导体的电阻值为18 Ω，通过它的电流为2 A，则它两端的电压为 V，通电1 min产生的热量为 J，热功率为 W。
12．[2023·泰州]小华将电阻丝R1和R2(R1＞R2)分别浸没在质量和初温均相同的煤油中，按如图所示接入电路，开关闭合后，通过两电阻丝的 相等，根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生 的多少，通电一段时间，发现甲瓶中温度计的示数上升 。
(第12题)
13．[日常生活应用]如图所示，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线的横截面积 。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 (填“较大”或“较小”)，若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 (填“较多”或“较少”)。
(第13题)
14．实验室有两只额定电压相同的小灯泡L1、L2，小华想知道哪只灯泡额定功率大，于是将它们串联接入电路，如图所示。闭合开关，两只灯泡均发光，电压表V1示数比V2小，此时实际功率大的小灯泡是 。据此小华可以判断，额定功率大的小灯泡是 。(忽略灯泡电阻变化)
(第14题)
15．[2023·重庆渝中区模拟]在图甲所示电路中，电源电压不变，闭合开关S，将滑片P移到某一位置时，电压表示数为6 V，两块电流表指针的位置均如图乙所示，则R1的电阻值是 Ω，此时R2的电功率是 W；若将滑片P向右移动，V的示数将 ，A2的示数将 。(后两空均填“变大”“变小”或“不变”)
(第15题)
三、实验探究题(16题15分，17题16分，共31分)
16．[2023·济宁]电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系，选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油，两电阻丝阻值不同(R1＞R2)。
(第16题)
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制 和 相等。
(2)通电一段时间后，通过观察 来比较电流做功多少。
(3)通过实验发现：在相同时间内，电流通过电阻丝 (填“R1”或“R2”)做的功多。
(4)若R1两端的电压为3 V，电路中的电流为0．4 A，则10 s内电流通过R1做的功为 J。
17．[2023·重庆B卷]在“测量小灯泡的电功率”实验中，小华准备了以下器材：电源、标有“2．5 V”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请完成下列问题：
(1)如图甲，请用笔画线代替导线，正确连接电路。
(2)在开关S闭合前，应将滑片P移到 (填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，该电路故障可能是小灯泡 。
(4)排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，同时眼睛要观察 表的示数，直到示数为 V时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流表示数。
(5)继续移动滑片P，让电压表示数低于2．5 V，某时刻电流表示数如图乙为 A，观察灯泡亮度并记录电表示数；继续缓慢移动滑片P，让电压表示数高出2．5 V少许，观察灯泡亮度并记录电表示数。小华根据所有实验数据作出了小灯泡的U－I图像，如图丙，则小灯泡的额定功率为 W。
(6)根据小灯泡的U－I图像和亮度变化，还可以发现 。
四、综合应用题(每题12分，共24分)
18．[真实情境题][2023·威海期末]很多家庭的卫生间里安装着浴霸，小明家的浴霸如图甲所示，共由4个“浴霸灯”、1个“照明灯”和1个“换气扇”组成，其简化电路图如图乙所示。每个“浴霸灯”都是“220 V 250 W”，“照明灯”标有“220 V 22 W”，换气扇的参数是“220 V 66 W”。求：
(1)夜晚，小明进入卫生间时，若只闭合开关S，电路中的电流和照明灯的电阻。
(2)为了改善卫生间空气质量，小明闭合S后，再将S3闭合，利用换气扇进行换气，此时干路电流。
(3)寒冷的冬天，小明洗浴时先闭合S，然后将4个“浴霸灯”全部打开，则0．5 h消耗的电能。
19．[2023·安徽模拟]小凯家的电烤箱如图甲所示，其内部简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝。电烤箱的铭牌如表所示，根据表中的数据，求：
××牌电烤箱
额定电压 220 V
额定功率 高温挡 1 210 W
低温挡 440 W
电源频率 50 Hz
(1)电路中R1的阻值。
(2)电烤箱在高温挡正常工作10 min所消耗的电能。
(3)电烤箱在低温挡正常工作时，R2的功率。
答案
一、1．B 2．D 3．C
4．A 【点拨】因为串联电路中各处的电流都相等，因此通过甲灯的电流和通过乙灯的电流一样大，故A错误；灯泡的亮度取决于它的实际功率，甲、乙两灯串联在电路中，甲灯比乙灯亮，说明甲灯的实际功率比乙灯的实际功率大，根据U＝可知，甲灯两端的电压比乙灯大，故BD正确；根据R＝可知，甲灯电阻比乙灯电阻大，故C正确。
5．C 【点拨】开关S1、S2在干路中，断开其中任何一个开关，都可以断开整个电路，电动机不工作，则 S1、S2是紧急制动开关；S3与电阻R并联，S3闭合会将电阻R短路，使电路中电阻变小，电流变大，电动机的转速变大，则S3是感应开关，故A正确；有人乘坐时，S1、S2、S3都闭合，电阻R被短路，自动扶梯高速运行，则R两端电压为0，故C错误，B正确；无人乘坐时，S1、S2闭合，S3断开，电阻R串联在电路中，电路中电流较小，由W＝Pt＝UIt可知电能消耗较少，电梯低速运行，故D正确。
6．D 【点拨】由题知，Q甲＝Q乙，t甲∶t乙＝1∶2，I甲∶I乙＝2∶1，由Q＝I2Rt可得，R甲t甲＝R乙t乙，则＝×＝×＝×＝。
7．D 【点拨】甲灯的电阻R1＝＝＝1 210 Ω，乙灯的电阻R2＝＝＝484 Ω；灯泡的额定功率是指灯泡在额定电压下工作时的功率，因此灯泡的额定功率不变，故A错误；因为灯泡L1和灯泡L2串联接入电路，根据串联电路分压原理可得，两灯泡两端的电压之比＝＝＝，故B错误；电路的总功率P总＝＝＝≈28．6 W，故C错误；由串联电路中各处的电流都相等可知，两灯泡的实际功率之比＝＝＝＝，故D正确。
8．C 【点拨】由图可知，两电阻串联，电压表测电阻R两端的电压；有人通过时，R两端的电压减小，由串联电路的电压特点可知，R0两端的电压增大，由欧姆定律可知，通过R0的电流变大，故A错误；由P＝UI可知，电源电压一定，有人通过时，电路中的电流变大，电路的总功率变大，故B错误；有人通过时，光敏电阻阻值变为10 Ω，电压表示数变为2 V，此时电路中电流I有＝＝＝0．2 A，由串联电路的电压特点可知，此时R0两端的电压U0有＝U－UR有＝3 V－2 V＝1 V，由欧姆定律可知，R0的阻值R0＝＝＝5 Ω；无人通过时，电压表示数为2．5 V，由串联电路的电压特点可知，此时R0两端的电压U0无＝U－UR无＝3 V－2．5 V＝0．5 V，此时电路中电流I无＝I0无＝＝＝0．1 A，由欧姆定律可知，R的阻值R无＝＝＝25 Ω，故C正确；无人通过时，R0 的功率P＝R0＝(0．1 A)2×5 Ω＝0．05 W，故D错误。
9．C 【点拨】由图可知，当S接1时，加热电阻R1被短路，电路为R2的简单电路，故A错误；设电源电压为U，由P＝可得，当S接1时，电路消耗的功率P1＝；当S接2时，R1和R2串联，此时电路消耗的电功率P2＝；比较可知P1＞P2，则S接1时，电饭锅处于高温挡，当S接2时，电饭锅处于保温挡，故B错误；电饭锅高温挡和保温挡的电功率之比＝＝，因R1∶R2＝9∶1，即R1＝9R2，因此＝＝，故C正确；若将电路中R1、R2位置对调，开关接1时R2被短路，电路为R1的简单电路，此时为高温挡，则对调后高温挡消耗的功率P1'＝，且对调前高温挡消耗的功率P1＝，由题知R1＞R2，则P1'＜P1，即对调后高温挡功率减小，故D错误。
10．D 【点拨】由P＝I2R可知，流过定值电阻的电流越大，定值电阻的电功率越大，故可知图乙中图像①是定值电阻R0的功率与电流的关系图；当滑片P在最左端时，此时滑动变阻器接入电路中的阻值为0，此时电路为R0的简单电路，则此时R0两端电压为电源电压，由图乙可知，流过R0的最大电流I0＝1．2 A，此时R0的功率为7．2 W，由P＝I2R可得，定值电阻R0的阻值R0＝＝＝5 Ω，由欧姆定律可得，电源电压U＝I0R0＝1．2 A×5 Ω＝6 V，故A错误；图乙中图像②为滑动变阻器R的功率与电流的关系图，由图乙可知，当滑动变阻器消耗的功率与定值电阻消耗的功率相同时，滑动变阻器消耗的电功率最大，即I2R0＝I2R滑，则此时滑动变阻器的阻值R滑＝R0＝5 Ω，此时，电路中的电流I＝＝＝＝0．6 A，则滑动变阻器消耗的最大电功率P滑max＝I2R滑＝(0．6 A)2×5 Ω＝1．8 W，故B错误；设电路中电流为I，由欧姆定律可得，此时电路中的总电阻R总＝，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值R滑'＝R总－R0＝－R0，由P＝I2R可得，滑动变阻器的功率P滑＝I2R滑'＝UI－I2R0，由图乙可知，P滑＝1．35 W，即P滑＝I2R滑'＝UI－I2R0＝1．35 W，将U＝6 V，R0＝5 Ω代入得此时电流值I1＝0．3 A，I2＝0．9 A，故I1＋I2＝0．3 A＋0．9 A＝1．2 A，故C错误；由C选项中可知，电路中的最小电流I1＝0．3 A，此时滑动变阻器接入电路中的阻值最大，故由欧姆定律可得，此时电路中的总电阻R总'＝＝＝20 Ω，故滑动变阻器的最大阻值R滑max＝R总'－R0＝20 Ω－5 Ω＝15 Ω，故D正确。
二、11．36；4 320；72 【点拨】 根据欧姆定律I＝可得，导体两端的电压U＝IR＝2 A×18 Ω＝36 V，通电1 min产生的热量Q＝I2Rt＝(2 A)2×18 Ω×60 s＝4 320 J；热功率P＝I2R＝(2 A)2×18 Ω＝72 W。
12．电流；热量；快 13．减小；较大；较多 14．L2；L1
15．20；7．2；不变；不变 【点拨】R1和R2并联，A1测总电流，则可知I1大于I2，而两表指针位置相同，则两表选用的量程不同，A1选用0～3 A量程，A2选用0～0．6 A量程，则可知I1＝1．5 A，I2＝0．3 A。由欧姆定律得，R1＝＝＝20 Ω；由并联电路的电流特点可得，R2中的电流I3＝I1－I2＝1．5 A－0．3 A＝1．2 A。则R2的电功率P＝UI3＝6 V×1．2 A＝7．2 W；若滑片向右移动，则R2接入电路的电阻变大，电源电压不变，故R1中的电流不变，R1两端的电压不变，R2中电流减小，则总电流减小，即A1示数变小，A2示数不变，V示数不变。
三、16．(1)电流；通电时间 (2)煤油升高的温度 (3)R1 (4)12 【点拨】(4)10 s内电流通过R1做的功W＝UIt＝3 V×0．4 A×10 s＝12 J。
17．【解】(1)如图所示。 (2)B (3)短路 (4)电压；2．5
(5)0．2；0．75 (6)小灯泡的电阻随温度的升高而增大
四、18．【解】(1)只闭合开关S，电路为照明灯的简单电路，根据P＝UI可得，电路中的电流I照明灯＝＝＝0．1 A，根据欧姆定律可得，照明灯的电阻R照明灯＝＝＝2 200 Ω。
(2)闭合S、S3，换气扇和照明灯并联接入电路，并联电路干路电流等于各支路电流之和，则干路电流I＝I照明灯＋＝0．1 A＋＝0．4 A。
(3)洗浴时先闭合S，然后将4个“浴霸灯”全部打开，五个灯并联接入电路，则0．5 h消耗的电能W＝Pt＝(22＋4×250)×10－3 kW×0．5 h＝0．511 kW·h。
19．【解】(1)由电路图可知，开关S1和S2闭合时，电路为R1的简单电路，电烤箱处于高温挡，由P＝可得，R1的阻值R1＝＝＝40 Ω。
(2)由P＝可得，电烤箱在高温挡正常工作10 min所消耗的电能W＝P高温t＝1 210 W×10×60 s＝7．26×105 J。
(3)开关S1闭合、S2断开时，两电热丝串联，电烤箱处于低温挡，由P＝UI可得，电路中的电流I＝＝＝2 A，由I＝可得，R1两端的电压U1＝IR1＝2 A×40 Ω＝80 V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，则R2两端的电压U2＝U－U1＝220 V－80 V＝140 V，则R2的功率P2＝U2I＝140 V×2 A＝280 W。
