图本章知识地图 + 山西中考考情
本章知识结构（一张图看懂）：
电功 W ── W＝UIt（＝Pt），电流做的功＝消耗的电能，单位 J，生活用"度"（kW·h）
电功率 P ┬─ 定义式 P＝W/t＝UI（做功快慢）
├─ 串联常用 P＝I²R（电流 I 相同）
└─ 并联常用 P＝U²/R（电压 U 相同）
额定 vs 实际：灯泡亮度由实际功率决定，不是铭牌上的额定功率
焦耳定律 Q ── Q＝I²Rt；纯电热器 Q＝W＝UIt，电动机只能用 Q＝I²Rt 算发热
家庭电路：进户线→电能表→总开关→保险装置→用电器；开关接火线、金属外壳接地
贯穿思想：能量转化——电能变成热（电饭锅）、变成光（电灯）、变成机械能（电风扇），算的都是"电能去哪儿了"。
山西近 5 年怎么考（2021–2025）
| 考点 | 出现频率 | 题型与分值 | 难度 |
|---|
| 电功率综合计算（电热器/电饭锅） | 每年必考 | 综合应用大题，6–9 分 | ★★★★（拉分题） |
| 测小灯泡电功率实验 | 高频 | 实验探究题，6–8 分 | ★★★（模板题） |
| 焦耳定律 Q＝I²Rt 及探究 | 高频 | 实验或计算，3–6 分 | ★★★ |
| 额定功率 vs 实际功率 | 每年必考 | 选择/填空，3 分 | ★★（最易错） |
| 家庭电路与安全用电 | 每年必考 | 选择题，3 分 | ★（送分，必须拿） |
| 电能表读数 / 电功单位换算 | 中频 | 填空，3 分 | ★ |
给中等生的话：这章 12 分里，安全用电（3 分）和电能表、额定功率概念（约 3 分）是白送的，先稳稳拿到。真正拉分的是最后那道电热器综合计算。你不用把它做到满分——只要"写对公式、带对单位、算出第一问"，就能拿 5 分里的 3 分。一步一步来，老师陪你。
1电功：电流到底"做了什么功"
知识点 1.1 W＝UIt——电流做功的实质是能量转化
讲透本源：水流推动水轮机做功，是因为水有压力、有流量；电流推动用电器做功，是因为导体两端有
电压 U、通过了
电流 I、通电了
时间 t。所以电功公式就是三者相乘：
电功 W ＝ U I t （单位：J） 常用推导：W ＝ P t
电流做功的实质，是电能转化为其他形式的能。电流过电灯→电能变成光能和内能；过电饭锅→电能变成内能；过电风扇→电能变成机械能。
电流做了多少功，就消耗了多少电能。所以"电功 W"和"消耗的电能"是同一个数。
想一想："1 度电"到底是多少？它能让"220 V、100 W"的灯泡正常亮多久？
指引：1 度＝1 kW·h＝功率 1000 W 的用电器工作 1 小时消耗的电能。100 W＝0.1 kW，t＝W/P＝1 kW·h ÷ 0.1 kW＝10 h。所以 1 度电能让这盏灯亮 10 个小时。
【例 1.1】一个"220 V，1000 W"的电热水壶正常工作 0.5 h，消耗多少度电？合多少焦耳？
解：
W ＝ P t ＝ 1000 W × 0.5 h ＝ 0.5 kW × 0.5 h ＝ 0.5 kW·h ＝ 0.5 度。
换算：0.5 × 3.6×10⁶ J ＝ 1.8×10⁶ J。
采分点：题目问"度"就用 kW 和 h 直接乘；问"焦耳"就用 W 和 s。单位看题目要什么。
【变式 1.1】某用电器两端电压 6 V，通过电流 0.5 A，工作 1 min，消耗多少电能？
注意时间要换成秒：1 min＝60 s。
W ＝ U I t ＝ 6 V × 0.5 A × 60 s ＝ 180 J。
★ 经典错误：把 1 min 直接当 1 代入，得 3 J。时间单位必须先换成秒！
采分点提醒：电能表（电度表）是测量电功（消耗电能）的仪表，计数器最后一位是小数位，单位是 kW·h（度）。两次读数之差就是这段时间消耗的电能。"1 kW·h＝3.6×10⁶ J"这个换算考试常直接考填空。
2电功率：电流做功的"快慢"
功率是这章的心脏。记住一句话：电功 W 表示"做了多少功"，电功率 P 表示"做功有多快"。就像走路——路程是走了多远，速度是走得多快。
知识点 2.1 P＝W/t＝UI——为什么有三个公式
讲透本源：功率＝功÷时间，所以 P＝W/t；又因为 W＝UIt，代入得 P＝UI。这是
普适公式，任何用电器都能用。
再把欧姆定律 I＝U/R 代进去，得到两个"专用变形"：
P ＝ U I （万能公式）
P ＝ I² R （串联首选：串联电流 I 处处相等，比功率只要比 R）
P ＝ U² / R （并联首选：并联电压 U 处处相等，比功率只要比 R）
单位：瓦特（W），1 kW＝1000 W。灯泡铭牌"220 V 40 W"里的 40 W，就是它正常工作时的电功率。
想一想：两个灯"220 V 40 W"和"220 V 100 W"，并联在 220 V 上哪个亮？串联在 220 V 上呢？
指引：并联时电压都是 220 V，都正常发光，100 W 的亮。串联时电流相同，用 P＝I²R：额定电压相同，额定功率小的电阻大（R＝U²/P），40 W 的 R 大，串联时它的实际功率反而大——串联时 40 W 的更亮。这就是著名的"串反并同"现象。
【例 2.1】"220 V，110 W"的灯泡正常工作时，求：(1) 通过灯丝的电流；(2) 灯丝电阻。
解："正常工作"＝实际电压＝额定电压＝220 V，实际功率＝额定功率＝110 W。
(1) I ＝ P/U ＝ 110 W ÷ 220 V ＝ 0.5 A。
(2) R ＝ U/I ＝ 220 V ÷ 0.5 A ＝ 440 Ω（或用 R＝U²/P＝220²/110＝440 Ω）。
【变式 2.1·实际功率】"220 V，100 W"的灯泡接在 110 V 电路上（设灯丝电阻不变），实际功率是多少？
先求电阻：R＝U额²/P额＝220²/100＝484 Ω。
实际功率：P实＝U实²/R＝110²/484＝12100/484＝25 W。
★ 规律：电阻不变时，P 与 U² 成正比。电压减半（110 是 220 的一半），功率变成原来的 (1/2)²＝1/4，即 100 W÷4＝25 W。
红色错误——额定功率 ≠ 实际功率：
错例："220 V 100 W"灯泡接在 110 V 上，算它功率时直接写 P＝100 W。
正解：100 W 只在 220 V 时成立。电压变了，实际功率一定变。灯泡的亮度，永远由实际功率决定，不是额定功率。实际电压低，灯就暗；实际电压过高，灯就过亮甚至烧断。
知识点 2.2 测小灯泡的电功率实验（山西实验题常客）
讲透本源：要测灯泡功率，原理就是 P＝UI——只要用电压表测出灯泡两端电压 U、用电流表测出通过灯泡的电流 I，相乘就是功率。这叫伏安法。
电路图要点：电源、开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表串联；电压表并联在小灯泡两端。
滑动变阻器的作用：①闭合开关前调到最大阻值，保护电路；②实验中移动滑片，改变灯泡两端电压，使它分别等于、高于、低于额定电压，测出三种情况下的功率。
实验原理：P ＝ U I
关键操作：闭合开关前，滑片移到阻值最大端；手移滑片，眼睛看电压表，直到电压表示数＝额定电压。
| 电压情况 | 电压表示数 | 灯泡亮度 |
|---|
| 低于额定电压 | U < U额 | 偏暗 |
| 等于额定电压 | U ＝ U额 | 正常发光（测额定功率） |
| 约高于额定电压 1.2 倍 | U ≈ 1.2 U额 | 很亮（不能太久，会烧灯泡） |
红色错误：为什么测小灯泡功率不能取平均值？
错例：把三次测得的功率加起来除以 3，当成"小灯泡的功率"。
正解：三次功率是不同电压下的不同值，本来就不一样，求平均毫无意义。我们要的只是"额定电压下的额定功率"那一组数据。这跟"测电阻多次测量求平均减小误差"完全不同，别张冠李戴！
采分点提醒：故障分析高频问——"闭合开关后，灯泡不亮，电流表无示数，电压表有明显示数"→ 灯泡断路（灯丝断了或接触不良），此时电压表串联在电路中测电源电压。"电流表有示数、电压表无示数、灯不亮"→ 灯泡短路。
3焦耳定律：电流的热效应
知识点 3.1 Q＝I²Rt——为什么偏偏是"电流的平方"
讲透本源：英国物理学家焦耳用近 40 年、400 多次实验，才精确测出：电流通过导体产生的热量，跟
电流的平方成正比，跟导体电阻成正比，跟通电时间成正比。
焦耳定律：Q ＝ I² R t （Q 单位：J）
为什么是 I 的平方而不是 I？可以这样理解：电流越大，一方面单位时间通过的电荷变多，另一方面电荷碰撞更剧烈——两个效果叠加，所以热量随电流"翻倍地"涨。实验就是这样，这也是为什么输电时一定要
高压输电（电压高→电流小→线路发热损耗大幅减小）。
想一想：电炉丝热得发红，可跟它串在一起的铜导线却几乎不热，为什么？
指引：电炉丝和导线是串联，电流 I 相同、时间 t 相同，但电炉丝电阻 R 远大于导线电阻。由 Q＝I²Rt，R 越大发热越多——所以电炉丝热红，导线不热。
【例 3.1】一根 20 Ω 的电阻丝，通过 2 A 电流，通电 1 min，产生多少热量？
t＝60 s。
Q ＝ I² R t ＝ 2² × 20 × 60 ＝ 4 × 20 × 60 ＝ 4800 J。
【变式 3.1】电流从 1 A 增大到 2 A，电阻和时间都不变，产生的热量变成原来的几倍？
Q ∝ I²，I 变成 2 倍 → Q 变成 2²＝4 倍。
红色错误——Q ＝ W 只在"纯电热器"成立：
错例：给一台电动机算发热，直接用 Q＝W＝UIt。
正解：电饭锅、电熨斗、电炉这些"纯电热器"，电能全部变成热，此时 Q＝W＝UIt 成立。但电风扇、电动机大部分电能变成机械能，只有一小部分变成热，发热只能用 Q＝I²Rt 算，不能用 UIt。
知识点 3.2 电热的利用与防止
利用电热：电饭锅、电热水器、电熨斗、电热毯、养鸡场电热孵化器——都是让电流通过电阻丝发热，把电能变成内能。发热体用电阻率大、熔点高的镍铬合金。
防止电热危害：电脑 CPU 装风扇、电视机外壳开散热窗、电动机外壳做散热片——电流通过导线也会发热，不及时散掉会烧坏绝缘、引发火灾。
采分点提醒："保险丝（空气开关）"要串联在火线上，用电阻率大、熔点低的铅锑合金。电流过大时它自动熔断，保护电路。电流过大的两个原因：①短路；②用电器总功率过大（同时开太多大功率电器）。
4家庭电路与安全用电（每年必考 3 分）
知识点 4.1 家庭电路的组成顺序
讲透本源：进户的两条线是
火线和
零线，它们之间电压是
220 V；零线和大地之间电压为 0。电流从火线进来，按这个顺序走：
进户线（火线+零线）→ 电能表 → 总开关 → 保险装置（保险丝/空气开关）→ 用电器
辨别火线零线用试电笔：手接触笔尾金属体，笔尖接触导线，氖管发光的是
火线，不发光的是零线。
想一想：为什么开关一定要接在火线上，螺丝口灯泡的螺旋套一定要接零线？
指引：开关接火线，断开开关后，灯座就不带电了，换灯泡时不会触电。若开关接零线，即使开关断开，灯座仍与火线相连，人一碰就触电。
知识点 4.2 三孔插座与接地
有金属外壳的用电器（电冰箱、洗衣机、电饭锅），要用三脚插头 + 三孔插座。三孔插座按"左零右火上接地"接线。那个额外的脚把用电器金属外壳与大地相连：万一内部漏电、外壳带电，电流会通过地线直接入地，人碰到外壳也不会触电。
红色错误——触电急救：
错例：看到有人触电，立刻冲上去用手把他拉开。
正解：人是导体，用手去拉会连自己一起触电。正确做法是：先切断电源开关，或用干燥的绝缘木棒（木棍、塑料管）把电线挑开，再施救。安全用电原则：不接触低压带电体，不靠近高压带电体；不用湿抹布擦正在工作的电器；不在高压线附近放风筝。
技做题技巧专题
技巧 ①：电学综合题——先画等效电路图
看到"电饭锅加热挡/保温挡""多挡位电热器"，先判断：开关闭合时是哪两个电阻串还是并？电阻越小功率越大（P＝U²/R，电源电压 220 V 不变），所以电阻小的挡是加热挡，电阻大的挡是保温挡。画个简图标清楚，再代公式。
技巧 ②：比灯泡亮暗——只比实际功率
不管题目说多少"额定功率"，问"哪个灯亮"，就去算（或比较）它们的实际功率。串联用 P＝I²R（R 大者亮），并联用 P＝U²/R（R 小者亮）。
技巧 ③：计算题分步写，哪怕不会全做
- 写原始公式（P＝UI、Q＝I²Rt……）——1 分。
- 代入带单位的数据——1 分。
- 写出结果和单位——1 分。
- 即使最后一问算不出，前两步的分照样拿。
经验级总结：这章丢分最多的不是难题，是四个小坑：①时间没换算成秒；②非额定电压还套额定功率；③电动机发热错用 UIt；④触电急救选"用手拉人"。考前默念这四句，能白捡 4–6 分。
真山西中考真题精讲
2023 山西中考电饭锅加热与保温电路（综合计算）
题目大意：电饭锅有总开关 S₁ 和温控开关 S₂。S₂ 闭合时只有一个发热电阻 R₁ 工作（加热）；S₂ 断开时 R₁、R₂ 串联（保温）。额定电压 220 V，加热功率 1100 W。
(1) 加热时通过电阻的电流：I＝P/U＝1100/220＝5 A。
(2) 求 R₁：R₁＝U²/P＝220²/1100＝44 Ω。
思路：加热挡电阻小（只有 R₁）、功率大；保温挡电阻大（R₁+R₂ 串联）、功率小。先认挡位，再套 P＝U²/R。
来源：2023 山西中考物理（电热器多挡位经典模型）。
2024 山西中考电吹风电路（发热电阻 + 电动机并联）
题目大意：电吹风内部是一个发热电阻与一个电动机并联，由两个开关控制，要求发热电阻不能单独工作（防干烧）。
要点：吹冷风时只有电动机转；吹热风时电动机和发热电阻同时工作。两者并联，电压都是 220 V，各自独立算功率，总功率＝两者功率相加。
来源：2024 山西中考物理（电路设计 + 电功率综合）。
2020 山西中考伏安法测小灯泡电阻（8 分实验）
小灯泡额定电压 2.5 V（电阻约 10 Ω），滑动变阻器规格"20 Ω 1 A"。
(1) 连接实物：电流表选 0–0.6 A 量程（I＝2.5/10＝0.25 A），串联；电压表选 0–3 V，并联在灯泡两端。
(2) 闭合开关前，滑片移到阻值最大端。
(3) 电压表示数为 2.5 V 时，电流约 0.3 A，则 R＝U/I＝2.5/0.3≈8.3 Ω。
来源：2020 山西中考物理实验探究题。
2023 山西中考安全用电（选择）
下列做法正确的是（ ）
A. 用湿抹布擦正在发光的台灯 B. 发现有人触电立刻用手拉开 C. 有金属外壳的用电器用三孔插座 D. 在高压线旁放风筝
解：湿抹布导电（A 错）；用手拉人会连带触电（B 错）；金属外壳接地用三孔插座（C 对）；高压附近放风筝危险（D 错）。答案 C。
练分层练习（盖住答案先做）
基础必须全对（6 题）
1. 1 度电＝______J；电能表是测量______的仪表。
2. "220 V 44 W"灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是多少？
3. 家庭电路中，开关应接在____线上；有金属外壳的用电器外壳要____。
4. 一根 10 Ω 电阻丝通过 2 A 电流，10 s 产生多少热量？
5. 测小灯泡电功率的实验原理是______，需用____表和____表。
6. 发现有人触电，第一步应该做什么？
提高中档题主战场（4 题）
7. "220 V 100 W"灯泡接在 110 V 上（电阻不变），实际功率是多少？
8. R₁＝10 Ω、R₂＝20 Ω 串联接在 6 V 电源上，求 R₂ 的实际功率。
9. 一个"220 V 1100 W"的电热水器正常工作 10 min，消耗多少焦耳电能？
10. 电路中电流过大的两个原因是什么？保险丝应怎样连接？
冲刺冲高分（2 题）
11. 电饭锅加热挡功率 1100 W，保温挡时 R₁＝44 Ω 与 R₂ 串联，保温功率为 220 W。求 R₂ 的阻值。
12. "6 V 3 W"小灯泡接在 9 V 电源上，要串联一个多大的电阻才能让灯泡正常发光？这个电阻消耗的功率是多少？
答练习答案与详解
1.3.6×10⁶；电功（消耗的电能）。
2. I＝P/U＝44/220＝0.2 A。
3. 火；接地（通过三孔插座与大地相连）。
4. Q＝I²Rt＝2²×10×10＝400 J。
5. P＝UI；电压；电流。
6. 先切断电源（或用干燥绝缘物挑开电线），再施救，绝不能用手拉。
7. 25 W。电阻不变 P∝U²，U 减半功率变 1/4：100÷4＝25 W。
8. 0.8 W。串联 I＝U/(R₁+R₂)＝6/30＝0.2 A；P₂＝I²R₂＝0.04×20＝0.8 W。
9. 6.6×10⁵ J。t＝10 min＝600 s；W＝Pt＝1100×600＝6.6×10⁵ J。
10.短路；用电器总功率过大。保险丝（空气开关）串联在火线上。
11. R₂＝176 Ω。保温时总电阻 R总＝U²/P保＝220²/220＝220 Ω；R₂＝R总−R₁＝220−44＝176 Ω。
12. 串联 6 Ω 电阻；电阻功率 1.5 W。灯泡正常发光 I＝P/U＝3/6＝0.5 A；串联电阻要分掉 9−6＝3 V，R＝U分/I＝3/0.5＝6 Ω；P_R＝U分·I＝3×0.5＝1.5 W。
结本章总结 + 自检问题清单
全章要点（背下来）：
① 电功 W＝UIt（＝Pt），是电能转化为其他形式能的量度；1 度＝1 kW·h＝3.6×10⁶ J；
② 电功率 P＝UI（万能），串联用 P＝I²R，并联用 P＝U²/R；功率表示做功快慢；
③ 灯泡亮度由实际功率决定；只有实际电压＝额定电压，实际功率才＝额定功率；
④ 测功率原理 P＝UI，滑动变阻器先调最大阻值、保护电路；不能把不同电压下功率取平均；
⑤ 焦耳定律 Q＝I²Rt；纯电热器 Q＝W，电动机发热只能用 Q＝I²Rt；
⑥ 家庭电路 220 V，开关接火线、金属外壳接地、触电先断电。
合上书写一遍——能答上才算真会
- 电流做功的实质是什么？电功 W 和消耗的电能是什么关系？
- 1 度电是多少焦耳？能让 100 W 的灯亮多久？
- 电功率三个公式分别是什么？串联、并联优先用哪个？
- 灯泡亮暗由什么决定？额定功率什么时候才等于实际功率？
- 测小灯泡功率的原理？滑动变阻器闭合开关前调到什么位置？
- 为什么测小灯泡功率不能取平均值？
- 焦耳定律公式？为什么 Q 与电流的平方成正比？
- 为什么电炉丝热而导线不热？用哪个公式解释？
- 家庭电路的组成顺序？开关为什么要接火线？
- 发现有人触电，正确的第一步是什么？