2025年中考物理二轮专题复习：焦耳定律

2025年中考物理二轮专题复习：焦耳定律 【知识梳理】 一、电流的热效应 1．由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 2．电流热效应的影响因素： （1）电流I：在通电时间t和电阻R相同的情况下，电流越大，产生的热量越多； （2）电阻R：在通电时间t和电流I相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多； （3）通电时间t：在电阻R和电流I相同的情况下，通电时间t越长，产生的热量越多。 二、探究电热与哪些因素有关 1．怎样用转换法体现电热：用温度计升高的度数；用细管内液柱升高的高度；用气球膨胀的大小。 2．怎样用控制变量法研究与电阻的关系：串联时控制电流和通电时间一定，并联时控制电压与通电时间一定。 三、焦耳定律的内容和公式 1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2．焦耳定律公式及各物理量单位 （1）公式：（所有电路适用） （2）单位：I——电流——安培（A）； R——电阻——欧姆（Ω）；t——时间——秒（s）；Q——热量（电热）——焦耳（J）。 （3）公式的意义：公式反映的是电流通过导体时产生热效应的规律，定量地揭示了电能转化为内能的规律。 （4）适用范围：公式是由实验总结出来的，只要是电流所产生的热量，都可以利用这一公式进行计算。 四、焦耳定律公式推导式 1．推导式：和Q=UIt。（仅适用于纯电阻电路） 2．电能与电热 （1）纯电阻电路中电能全部转化成热，Q=W。 （2）对于非纯电阻电路电能不仅转化为内能，还主要转化为其他形式的能，W>Q。 3．电热与电功的关系： 应用公式 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q 4．公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用。W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。 五、电热的利用和防止 1．电热器的工作原理：电流的热效应。 2．电热器的主要结构：发热体。 发热体是由导电性差、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。其中，绝缘体材料可将电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电。 3．常见家用电热器：电饭煲、电烙铁、电烤箱等。 4．电热器的优点：（1）清洁卫生，没有环境污染；（2）效率高；（3）可以方便地控制和调节温度。 5．电热的危害：（1）由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。（2）造成电能输送过程中的电能损失。 6．防止电热危害的方法：（1）安装散热风扇；（2）安装散热片；（3）安装散热窗。 【直击中考】 一．填空题（共15小题） 1．（2024•扬州）如图1是家庭电路示意图，插座与灯泡的连接方式是 　 　联。闭合开关后，灯泡不亮，测电笔分别插入插座的三个孔中都不发光，则电路故障是 　 　断路。家用电能表如图2所示，能接入电路中用电器的最大总功率为 　 　W。若家中仅有电饭锅工作，5min内电能表指示灯闪烁了300次，电饭锅在这段时间内产生的热量是 　 　J。 2．（2024•牡丹江）两个电阻串联在电路中，R1＝10Ω，R2＝20Ω。R1两端的电压为1V，通过R1的电流为 　 　A，R2两端的电压为 　 　V，通电5min，R1上产生的热量为 　 　J。 3．（2024•广元）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U﹣I图象。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 　 　；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 　 　。 4．（2024•无锡）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1＝R2＝5Ω，R3＝10Ω。闭合开关前，记录下煤油的初温度t0。开关S接a，调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为1A，记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t；开关S接b，调节滑片P，使电流表的示数为0.5A，记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t，断开开关。结果如表，比较序号①②可得：当通过导体的电流和导体的 　 　相等时，导体产生的热量与通电 　 　有关。比较序号②和 　 　可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中，电阻R2产生的热量为 　 　J。 序号 电阻 I/A 时间/s t0/℃ t/℃ ① R1 1 100 20 34 ② R1 1 200 20 48 ③ R2 0.5 200 20 27 ④ R3 0.5 200 20 34 5．（2024•黑龙江）如图是“探究通电导体产生的热量与 　 　大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 　 　J。 6．（2024•绥化）一款电热水龙头的简化电路如图所示。如表所示是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，R1和R2为发热电阻。当开关S、S1均闭合时，通电20s电热水龙头产生的热量是 　 　J，电阻R1和R2的阻值之比是 　 　。 额定电压 220V 额定功率 高温挡 2200W 低温挡 440W 7．（2024•河北）如表所示为某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为 　 　V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为 　 　J，热水器的效率为 　 　%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 8．（2024•盐城）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 　 　，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 　 　效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 　 　的方式改变芯片内能。 9．（2024•扬州）冬季雨雪严重时，温度极低的雨水在高铁电网上迅速结冰，发生的物态变化是 　 　，此过程 　 　热，对铁路道岔通电融雪除冰利用了电流的 　 　效应。 10．（2024•宜宾）电热水壶内装有质量为2kg，温度为20℃的水，加热至沸腾时，水吸收的热量为 　 　J；电热水壶额定功率为2000W，正常工作时80%的热量被壶内的水吸收，将这壶水烧开需要的时间是 　 　分钟。已知水的比热容，当地气压为标准大气压。 11．（2024•安徽）如图所示，电源两端电压为6V，电阻R2＝20Ω。闭合开关S，电压表示数为4V，则通电100s整个电路产生的热量为 　 　J。 12．（2024•成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 　 　Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 　 　J。 13．（2024•遂宁）在甲图所示的电路中，闭合开关S1，再闭合开关S2，电流表A1的示数变大，此时两电流表指针都指在刻度盘的中央，均如乙图所示，则通过R1的电流为 　 　A，R1：R2＝　 　，在相同时间内两电阻产生的热量之比Q1：Q2＝　 　。 14．（2024•广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则两电表均为 　 　（选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1：Q2为 　 　。 15．（2024•泸州）小华家电茶炉的加热电阻为60.5Ω，家用电能表的信息如图所示，只将电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，电能表指示灯应闪烁 　 　次，刚好将电茶炉内1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为 　 　J，电茶炉烧水的效率为 　 　。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 二．实验探究题（共2小题） 16．（2024•日照）小明在电学学习中，对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏，他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。 实验一：如图甲所示，在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材：电压恒为6V的电源，阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻，电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干。 （1）在检查电路时，他发现有一根导线连接错误，请你在甲图中将连接错误的那条导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。 （2）要完成该实验，滑动变阻器应该选用以下哪种规格：　 　（填下列选项前的字母）。 A.20Ω，0.5A； B.40Ω，0.2A； C.50Ω，1A。 （3）改正电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至最 　 　（选填“左”或“右”）端。闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数较大；移动滑动变阻器的滑片，两表的示数无变化，可能是定值电阻发生 　 　（填“断路”或“短路”）。 （4）更换正常电阻后，A、B两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的I﹣R图像，分析图像，你认为 　 　（选填“A”或“B”）同学的实验操作是错误的，他操作中的问题是：　 　。 （5）改正错误后，他们都正确完成了实验，并记录相关数据，描绘出合理的图像，据此得出结论：在电压一定时，　 　。 实验二：为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。 （6）图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究 　 　对产生热量多少的影响；图丁是控制导体电阻和通电时间相同，探究 　 　对产生热量多少的影响。这两套装置进行实验的过程中都采用的研究方法是 　 　。 17．（2024•河北）根据如图所示的四幅图，在下面的空格处填入相应的内容。 （1）甲图：让小铁球从斜面上滚到水平桌面，在它运动路径的侧旁放一个磁体，观察到小球运动的轨迹偏向了磁体。从力的作用效果看，实验表明：　 　。 （2）乙图：两个相同的透明容器中密封着等量的空气，使两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度变化较大。实验表明：在电流和通电时间相同的情况下，　 　。 （3）丙图：把两个注射器筒拔去活塞后用胶管连接，做成一个连通器，在连通器中加入水，观察两个筒里水面的高度。实验表明：连通器里的同一种液体不流动时，　 　。 （4）丁图：新鲜的鸡蛋浸没在盛有清水的烧杯中，向清水中加盐能使沉在水下的鸡蛋上浮。实验表明：浸没在液体中的物体所受浮力的大小与 　 　有关。 三．计算题（共10小题） 18．（2024•天津）使用厨房中的电热水器将质量为5kg的水从20℃加热到50℃，该热水器消耗了0.2kW•h的电能。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： （1）水吸收的热量； （2）该热水器的热效率。 19．（2024•苏州）某电饭锅的电路如图所示，发热盘内有发热电阻R1和分压电阻R2，S是温控开关当S接a时，电饭锅处于高温挡，通过的电流为4A；当温度达到一定值时，开关S自动切换到b，电饭锅处于保温挡，通过的电流为0.25A。求： （1）R1的阻值； （2）电饭锅高温挡的功率； （3）保温16min，分压电阻R2产生的热量。 20．（2024•辽宁）如图，甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体，甲、乙中都有一段电阻丝，R1＝5Ω，R2＝10Ω。闭合开关，电流表的示数为1.2A。通电120s后，甲中温度计的示数为29℃，求： （1）R2两端的电压； （2）R2的电功率； （3）电流通过R1产生的热量； （4）液体的比热容（不计热量损失）。 21．（2024•长沙）小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝R1、R2的阻值恒定，R1＝4Ω。 （1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是多大？ （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是多少？ （3）电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是多少？ 22．（2024•新疆）如图所示的电路，定值电阻R1的阻值为10Ω，定值电阻R2的阻值为20Ω，闭合开关S后，电流表A的示数为0.10A。求： （1）电阻R1两端的电压； （2）电源电压； （3）整个电路在1min内产生的热量。 23．（2024•福建）小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为4Ω，电动机标有“12V，24W”字样。闭合开关S、S1，电动机正常工作。求： （1）电源电压。 （2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能。 （3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量。 24．（2024•临沂）水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯，其简化电路如图乙所示，其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A；高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求该款电热毯： （1）加热电阻的阻值。 （2）高温挡正常工作时的加热效率。 25．（2024•南充）如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为220V，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100W，双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，其中R2＝60.5Ω。现将此电热水壶装入0.45L初温为20℃的水，接到220V的家庭电路中，选用加热挡加热至100℃，已知该电热水壶加热效率为80%，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热水壶中水吸收的热量； （2）加热挡的电功率； （3）需要的加热时间。 26．（2024•自贡）图甲是琪琪家某型号电热加湿器的电路图，如表所示为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2＝3R1，S为开关，1、2、3为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换。 额定电压/V 220 高挡功率/W 440 低挡功率/W 未知 最大注水量/L 2 （1）求电热加湿器处于“低挡”位置时的发热功率。 （2）某次使用电热加湿器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。图乙是使用电热加湿器工作21min的P﹣t图象，如果“高挡”加热产生的热量全部被水吸收，则此次“高挡”加热可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃？[水的密度是1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （3）一天琪琪断开家中其它所有用电器，只接通加湿器在“低挡”加热，发现家中如图丙所示计量正常的电能表的转盘在10min内转了60圈，则加湿器的“低挡”实际加热功率是多少？ 27．（2024•日照）为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。 （1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。 ①电热水壶消耗的电能是多少？ ②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）] ③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？ （2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？ 四．解答题（共1小题） 28．（2024•甘肃）小明家买了一个既可烤肉、又可以吃火锅的多挡位电火锅，其内部电路原理如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻。R3的阻值为44Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换。 物理量 参数 额定电压 220V 中温挡功率 1100W 低温挡功率 440W （1）使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟 　 　触点接触的位置，简单说明理由； （2）电加热器电路中R1、R2的阻值各为多少？ （3）在高温挡模式下，向锅内装2kg温度为20℃的水，高温挡连续正常工作210s，水温升高到70℃，这时电火锅的加热效率η是多少？[电热丝的电阻不随温度变化，c水＝4.2×103J/（kg•℃），水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫做加热效率] 焦耳定律 参考答案与试题解析 一．填空题（共15小题） 1．（2024•扬州）如图1是家庭电路示意图，插座与灯泡的连接方式是 　并　联。闭合开关后，灯泡不亮，测电笔分别插入插座的三个孔中都不发光，则电路故障是 　火线　断路。家用电能表如图2所示，能接入电路中用电器的最大总功率为 　8800　W。若家中仅有电饭锅工作，5min内电能表指示灯闪烁了300次，电饭锅在这段时间内产生的热量是 　3.6×105　J。 【分析】（1）插座与灯泡使用时的连接方式是并联； （2）在家庭电路中只有一处故障时，用试电笔检测，氖管发光的接触的是火线，氖管不发光的接触的是零线； （3）220V表示电能表的工作电压为220V，5（40）A表示电能表的标定电流为5A，电能表的额定最大电流为40，利用P＝UI计算出他家的电能表能接入用电器的最大总功率； （4）3000r/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，5min内电能表指示灯闪烁了300次，可求用电器消耗的电能。 【解答】解：（1）插座与灯泡使用时互不影响，它们的连接方式是并联； （2）闭合开关后，灯泡不亮，测电笔分别插入插座的三个孔中都不发光，则电路故障是保险丝断路； （3）220V表示电能表的工作电压为220V，5（40）A表示电能表的标定电流为15A，电能表的额定最大电流为40A，则电能表能接入用电器的最大总功率：P最大＝UI最大＝220V×40A＝8800W； （4）电饭锅消耗的电能： W＝＝0.1kW•h＝3.6×105J。 故答案为：并；保险丝；8800；3.6×105。 【点评】本题考查了电路的串并联，电能、电功率、热量的计算，是一道综合题。 2．（2024•牡丹江）两个电阻串联在电路中，R1＝10Ω，R2＝20Ω。R1两端的电压为1V，通过R1的电流为 　0.1　A，R2两端的电压为 　2　V，通电5min，R1上产生的热量为 　30　J。 【分析】知道R1两端的电压和阻值，根据欧姆定律求出通过R1的电流，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出R2的电压，根据Q＝I2Rt求出通电5minR1上产生的热量。 【解答】解：通过R1的电流： I1＝＝＝0.1A； 因串联电路中各处的电流相等， 所以，R2的电压： U2＝I2R2＝I1R2＝0.1A×20Ω＝2V， 通电5minR1上产生的热量为： Q＝R1t＝（0.1A）2×10Ω×5×60s＝30J。 故答案为：0.1；2；30。 【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律的应用，是一道较为简单的应用题。 3．（2024•广元）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U﹣I图象。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 　1：1　；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 　3：2　。 【分析】（1）根据串联电路的特点，结合图象可知电路中的电流以及L与R两端的电压，根据欧姆定律求出L与R的电阻之比； （2）若将L和R并联在2V的电源两端，由图可知通过L与R的电流，根据Q＝I2Rt＝UIt求出在1min内，L与R产生的热量之比。 【解答】解：若将L和R串联接在8V的电源两端，根据串联电路的特点，结合图象可知，当电路中的电流为0.2A时，L与R两端的电压均为4V，满足要求， 由I＝可知，L与R的电阻之比：＝＝＝＝； 若将L和R并联在2V的电源两端，由图可知，通过L与R的电流分别为0.15A、0.1A， 由Q＝I2Rt＝UIt可知，在1min内，L与R产生的热量之比：QL：QR＝UILt：UIRt＝IL：IR＝0.15A；0.1A＝3：2。 故答案为：1：1；3：2。 【点评】本题考查串并联电路的特点、欧姆定律以及焦耳定律的应用，能从图中获取相关信息是解题的关键。 4．（2024•无锡）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1＝R2＝5Ω，R3＝10Ω。闭合开关前，记录下煤油的初温度t0。开关S接a，调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为1A，记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t；开关S接b，调节滑片P，使电流表的示数为0.5A，记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t，断开开关。结果如表，比较序号①②可得：当通过导体的电流和导体的 　电阻　相等时，导体产生的热量与通电 　时间　有关。比较序号②和 　③　可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中，电阻R2产生的热量为 　250　J。 序号 电阻 I/A 时间/s t0/℃ t/℃ ① R1 1 100 20 34 ② R1 1 200 20 48 ③ R2 0.5 200 20 27 ④ R3 0.5 200 20 34 【分析】（1）根据控制变量法，探究导体产生的热量与电阻的关系，应保持电流和时间相同，电阻不同； （2）根据控制变量法，找出不变的量和变化的量，确定导体产生的热量与变化量之间的关系； （3）根据Q＝I2R2t得出通电1min后R2产生的热量； 【解答】解：（1）比较序号①②可得：当通过导体的电流和导体的电阻相等时，导体产生的热量与通电时间有关； （2）由表中②③组数据可知，导体的阻值和通电时间相等、电流不相等，煤油升高的温度不相等，说明导体产生的热量不相等，故可知，导体产生的热量与电流有关； （3）通电后R2产生的热量为： Q＝I2R2t＝（0.5A）2×5Ω×200s＝250J。 故答案为：电阻；时间；③；250。 【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法的运用。 5．（2024•黑龙江）如图是“探究通电导体产生的热量与 　电流　大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 　12　J。 【分析】（1）电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变； （2）根据Q＝I2Rt可求右侧容器中电阻丝在1min内产生的热量。 【解答】解：由图可知，装置右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右侧两个电阻的总电流和左侧的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I右内+I右外，所以，I左＞I右内，容器内的电阻值都是5Ω，通电相同时间，所以探究通电导体产生的热量与电流大小的关系； 通过左侧容器中电阻丝的电流是0.4A，根据并联电路的电流特点可得， 通过右侧容器中电阻丝的电流是I右内＝I左＝×0.4A＝0.2A， 在1min内产生的热量是Q＝I右内2Rt＝（0.2A）2×5Ω×1×60s＝12J。 故答案为：电流；12。 【点评】本题考查串并联电路的特点以及焦耳定律的应用，难度不大。 6．（2024•绥化）一款电热水龙头的简化电路如图所示。如表所示是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，R1和R2为发热电阻。当开关S、S1均闭合时，通电20s电热水龙头产生的热量是 　44000　J，电阻R1和R2的阻值之比是 　1：4　。 额定电压 220V 额定功率 高温挡 2200W 低温挡 440W 【分析】由电路图可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路，电路的电阻较大；开关S1、S2均闭合时，两电阻并联，电路的电阻较小。电源电压一定，根据P＝可知，开关S闭合、S1断开时，电路消耗的电功率较小，为低温挡；开关S1、S2均闭合时，电路消耗的电功率较大，为高温挡，根据Q＝W＝Pt求通电20s电热水龙头产生的热量； 并联电路各支路互不影响，根据P＝P1+P2求高温挡下R1消耗的电功率，根据P＝求电阻R1和R2的阻值之比。 【解答】解：由电路图可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路，电路的电阻较大；开关S1、S2均闭合时，两电阻并联，电路的电阻较小。电源电压一定，根据P＝可知，开关S闭合、S1断开时，电路消耗的电功率较小，为低温挡；开关S1、S2均闭合时，电路消耗的电功率较大，为高温挡。 当开关S、S1均闭合时，通电20s电热水龙头产生的热量：Q＝W＝P高t＝2200W×20s＝44000J； 并联电路各支路互不影响，所以高温挡下R2消耗的电功率：P2＝P低＝440W， 高温挡下R1消耗的电功率：P1＝P高﹣P2＝2200W﹣440W＝1760W， 电源电压一定，根据P＝可得，R1：R2＝P2：P1＝440W：1760W＝1：4。 故答案为：44000；1：4。 【点评】本题考查电功率的多挡位问题和电热、电功率的相关计算，正确分析电路的连接方式与相应的挡位是关键。 7．（2024•河北）如表所示为某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为 　220　V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为 　8.4×106　J，热水器的效率为 　93　%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 【分析】（1）由表格参数可知热水器的额定电压； （2）根据密度公式求出热水器中水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量； （3）根据W＝Pt求出热水器消耗的电能，根据效率公式求出热水器的效率。 【解答】解：由表格参数可知，热水器的额定电压U＝220V； 由ρ＝可知，热水器中水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×80×10﹣3m3＝80kg， 水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×80kg×（50℃﹣25℃）＝8.4×106J； 热水器消耗的电能：W＝Pt＝3000W×3000s＝9×106J， 热水器的效率：η＝×100%＝×100%≈93%。 故答案为：220；8.4×106；93。 【点评】本题考查密度公式、吸热公式、电功公式以及效率公式的应用，属于电热综合题，难度不大。 8．（2024•盐城）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 　电阻　，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 　热　效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 　热传递　的方式改变芯片内能。 【分析】电流通过导体时，导体都会发热，这种现象叫电流的热效应。 改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。 【解答】解：由于芯片元件有电阻，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的热效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过热传递的方式改变芯片内能。 故答案为：电阻；热；热传递。 【点评】本题考查的是电流的热效应；知道改变物体内能的两种方式。 9．（2024•扬州）冬季雨雪严重时，温度极低的雨水在高铁电网上迅速结冰，发生的物态变化是 　凝固　，此过程 　放　热，对铁路道岔通电融雪除冰利用了电流的 　热　效应。 【分析】物质从液态变为固态叫作凝固； 因为导体有电阻，所以当电流通过导体时，会发热，将电能直接转化为内能，这种现象被称为电流的热效应。 【解答】解：（1）雨水是液态，在高铁电网上迅速结冰，由液态水变为固态冰，是凝固现象，凝固放热； （2）铁路道岔是导体，对它通电会发热，可以融雪除冰是利用了电流的热效应。 故答案为：凝固；放；热。 【点评】本题考查了物态变化及电流的热效应。 10．（2024•宜宾）电热水壶内装有质量为2kg，温度为20℃的水，加热至沸腾时，水吸收的热量为 　6.72×105　J；电热水壶额定功率为2000W，正常工作时80%的热量被壶内的水吸收，将这壶水烧开需要的时间是 　7　分钟。已知水的比热容，当地气压为标准大气压。 【分析】（1）根据Q＝cm△t求出水吸收的热量； （2）根据效率公式与W＝Pt求出需要的时间。 【解答】解：水的初温为20℃，一标准大气压下沸点为100℃，则水吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J； 由电热水壶的效率：η＝＝可得， 将这壶水烧开需要的时间时间： t＝＝＝420s＝7min。 故答案为：6.72×105；7。 【点评】本题考查了电功与电热的综合计算，分析清楚题意，应用电功率公式、热量公式与效率公式即可正确解题。 11．（2024•安徽）如图所示，电源两端电压为6V，电阻R2＝20Ω。闭合开关S，电压表示数为4V，则通电100s整个电路产生的热量为 　120　J。 【分析】根据电路图知，两个电阻串联，电压表测量R2 的电压，根据欧姆定律计算电路中的电流，根据Q＝W＝UIt计算热量。 【解答】解：根据电路图知，两个电阻串联，电压表测量R2 的电压， 电路中的电流I＝I2＝＝＝0.2A， 通电100s整个电路产生的热量Q＝W＝UIt＝6V×0.2A×100s＝120J。 故答案为：120。 【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律、焦耳定律的应用，属于中档题。 12．（2024•成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 　121　Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 　1.2×104　J。 【分析】此题考查电路多档位设计，并配合一个扇形开关，可以同时接通多个支路，那么电路就有“不工作”、“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入这4种状态，比较分析可知R2的阻值； 根据Q＝计算开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量。 【解答】解：电路的工作状态有三种，分别是“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入，那么如果想要有3种挡位，则需要R1、R2的阻值不同，R1＝242Ω，则R2该选取阻值为121Ω的电热丝； 开关接触“1”、“2”两个触点时，只有“R1”单独接入，通电1min，电流产生的热量： Q＝＝＝1.2×104J。 故答案为：121；1.2×104。 【点评】此题为电热的多挡位设计以及综合计算，难度中等，需要对并联电路多挡位设计有一定的理解深度。 13．（2024•遂宁）在甲图所示的电路中，闭合开关S1，再闭合开关S2，电流表A1的示数变大，此时两电流表指针都指在刻度盘的中央，均如乙图所示，则通过R1的电流为 　1.2　A，R1：R2＝　1：4　，在相同时间内两电阻产生的热量之比Q1：Q2＝　4：1　。 【分析】根据电路图知，两个电阻并联，电流表A1测量干路电流，A2测量R2的电流，根据并联电路的电流特点结合两电流表的指针都指在同一位置确定两电流表的量程，根据分度值读出干路电流和R2支路的电流，根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流； 根据并联电路的分流规律可得两电阻的阻值之比； 根据Q＝W＝UIt可得在相同时间内两电阻产生的热量之比。 【解答】解：由开关都闭合时，电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流。 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且两电流表的指针都指在同一位置， 所以，电流表A1的量程为0～3A，分度值为0.1A，则干路电流I＝1.5A， 电流表A2的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，通过R2的电流I2＝0.3A， 通过定值电阻R1的电流I1＝I﹣I2＝1.5A﹣0.3A＝1.2A； 根据并联电路的分流规律可得：R1：R2＝I2：I1＝0.3A：1.2A＝1：4； 电压和通电时间相同时，由Q＝W＝UIt可得：Q1：Q2＝I1：I2＝1.2A：0.3A＝4：1。 故答案为：1.2；1：4；4：1。 【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活应用以及电能的计算，属于中档题。 14．（2024•广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则两电表均为 　电流表　（选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1：Q2为 　25：9　。 【分析】甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则甲、乙均串联在电路中，一定为电流表，根据并联电路的特点分析得出两个电阻之比，现同时更换两电表种类，并调整开关状态，则两个电阻串联，根据串联分压得出电阻R1的电压，根据Q＝W＝t比较解答。 【解答】解：电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，此时甲串联在电路中，则必是电流表，乙也是电流表，两个电阻并联，甲测量干路电流，乙测量R2的电流，根据并联电路的电流特点知，两个电阻的电流之比为I1：I2＝（I甲﹣I乙）：I乙＝（5﹣3）：3＝2：3； 根据并联电路的分流规律可得：并联电路的电流之比等于电阻倒数之比，则R1：R2＝I2：I1＝3：2； 电阻R1产生的热量为Q1＝； 同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，两个电阻串联，串联电路的分压规律可得，串联电压之比等于电阻之比，U1：U2＝R1：R2＝3：2， 根据U1+U2＝U可得，则U1＝U； 经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2＝t； 则Q1：Q2＝：t＝25：9。 故答案为：电流表；25：9。 【点评】本题考查串并联电路的特点与欧姆定律以及电热的计算，属于中档题。 15．（2024•泸州）小华家电茶炉的加热电阻为60.5Ω，家用电能表的信息如图所示，只将电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，电能表指示灯应闪烁 　160　次，刚好将电茶炉内1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为 　3.36×105　J，电茶炉烧水的效率为 　70%　。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【分析】根据W＝t计算只将电茶炉接入220V电路中正常工作10min消耗的电能，再根据电能表参数计算电能表指示灯闪烁的次数； 根据Q吸＝cmΔt计算水吸收的热量，再根据η＝计算电茶炉烧水的效率。 【解答】解： 只将电茶炉接入220V电路中正常工作10min消耗的电能： W＝t＝×10×60s＝4.8×105J＝kW•h， 由电能表的参数1200imp/kW•h知，每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次， 电茶炉工作10min，电能表指示灯闪烁次数： n＝kW•h×1200imp/kW•h＝160imp； 水吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J； 电茶炉烧水的效率： η＝＝＝70%。 故答案为：160；3.36×105；70%。 【点评】本题考查了吸热、电功以及效率公式的应用，要正确理解电能表参数的含义。 二．实验探究题（共2小题） 16．（2024•日照）小明在电学学习中，对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏，他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。 实验一：如图甲所示，在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材：电压恒为6V的电源，阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻，电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干。 （1）在检查电路时，他发现有一根导线连接错误，请你在甲图中将连接错误的那条导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。 （2）要完成该实验，滑动变阻器应该选用以下哪种规格：　C　（填下列选项前的字母）。 A.20Ω，0.5A； B.40Ω，0.2A； C.50Ω，1A。 （3）改正电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至最 　左　（选填“左”或“右”）端。闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数较大；移动滑动变阻器的滑片，两表的示数无变化，可能是定值电阻发生 　断路　（填“断路”或“短路”）。 （4）更换正常电阻后，A、B两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的I﹣R图像，分析图像，你认为 　A　（选填“A”或“B”）同学的实验操作是错误的，他操作中的问题是：　没有控制定值电阻两端的电压不变　。 （5）改正错误后，他们都正确完成了实验，并记录相关数据，描绘出合理的图像，据此得出结论：在电压一定时，　通过导体的电流与其电阻成反比　。 实验二：为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。 （6）图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究 　电阻大小　对产生热量多少的影响；图丁是控制导体电阻和通电时间相同，探究 　电流　对产生热量多少的影响。这两套装置进行实验的过程中都采用的研究方法是 　控制变量法　。 【分析】（1）根据电路连接和电表使用分析回答； （4）探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，根据图乙利用欧姆定律分析解答； （2）探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入20Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻，根据欧姆定律求出电路中的最大电流，进而确定滑动变阻器的规格； （5）根据图像中电流与电阻之积为一定值分析得出结论； （3）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处； 闭合开关，发现电流表无示数，说明电路可能断路，电压表示数较大；说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了； （6）探究电流产生热量与电阻关系时，控制电流和通电时间不变； 探究电流产生的热量与电流的关系，控制电阻和通电时间不变； 根据控制变量法分析回答。 【解答】解：（1）原电路图中，电压表和滑动变阻器串联后与定值电阻并联是错误的，在“探究电流与电阻关系”的实验中，定值电阻、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在定值电阻两端，如下图所示： ； （4）探究电流与电阻关系时要控制电阻的电压不变，由图乙A的I﹣R图像可知，定值电阻两端的电压：UV＝IR＝0.3A×10Ω≠…≠0.5A×5Ω， 由图乙B的I﹣R图像可知，定值电阻两端的电压：UV＝IR＝0.1A×20Ω＝…＝0.2A×10Ω＝2V，即A同学没有控制定值电阻两端的电压不变，B同学控制定值电阻两端的电压不变，因此A同学的实验操作是错误的； （2）定值电阻两端的电压始终保持UV＝2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝6V﹣2V＝4V，变阻器分得的电压为电压表示数的＝2倍， 根据分压原理，当接入25Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝2×25Ω＝50Ω＞40Ω，故选：C； （5）由图乙B的I﹣R图像可知，导体的电阻增大，通过导体的电流减小，通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变，故可得出结论：在电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比； （3）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最左端； 闭合开关，发现电流表无示数，说明电路可能断路，电压表示数较大；说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即可能是定值电阻发生断路； （6）图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究电流产生的热量与电阻大小的关系；图丁是控制导体电阻和通电时间相同，研究电流产生的热量与电流的关系；因此这两套装置进行实验的过程中都采用控制变量法。 故答案为：（1）见解答图；（2）C；（3）左；断路；（4）A；没有控制定值电阻两端的电压不变；（5）通过导体的电流与其电阻成反比；（6）电阻大小；电流；控制变量法。 【点评】本题探究电流跟电阻的关系和探究影响电流通过导体时产生热量的因素实验，考查了电路连接、器材的选择、注意事项、电路故障、控制变量法和欧姆定律的应用。 17．（2024•河北）根据如图所示的四幅图，在下面的空格处填入相应的内容。 （1）甲图：让小铁球从斜面上滚到水平桌面，在它运动路径的侧旁放一个磁体，观察到小球运动的轨迹偏向了磁体。从力的作用效果看，实验表明：　力可以改变物体的运动状态　。 （2）乙图：两个相同的透明容器中密封着等量的空气，使两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度变化较大。实验表明：在电流和通电时间相同的情况下，　电阻越大，产生的热量越多　。 （3）丙图：把两个注射器筒拔去活塞后用胶管连接，做成一个连通器，在连通器中加入水，观察两个筒里水面的高度。实验表明：连通器里的同一种液体不流动时，　各容器中的液面应保持相平　。 （4）丁图：新鲜的鸡蛋浸没在盛有清水的烧杯中，向清水中加盐能使沉在水下的鸡蛋上浮。实验表明：浸没在液体中的物体所受浮力的大小与 　液体密度　有关。 【分析】（1）力的作用效果：力可以改变物体的形状、力可以改变物体的运动状态；物体运动状态的改变包括：速度大小的改变和运动方向的改变； （2）电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变； （3）根据连通器的特点分析回答； （4）影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积，据此分析。 【解答】解：（1）甲图：让小铁球从斜面上滚到水平桌面，在它运动路径的侧旁放一个磁体，观察到小球运动的轨迹偏向了磁体，即小球运动的方向发生变化，说明力可以改变物体的运动状态； （2）由图知，两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻的电流和通电时间相等，而电阻丝阻值大小不同，通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度变化较大，说明右侧导体放出的热量多，故可得出结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多； （3）根据连通器的特点可知，连通器里的同一种液体不流动时，各容器中的液面应保持相平； （4）新鲜的鸡蛋浸没在盛有清水的烧杯中，向清水中加盐能使沉在水下的鸡蛋上浮；在上浮过程中，鸡蛋排开液体的体积不变，液体的密度变大，根据阿基米德原理可知，鸡蛋受到的浮力变大，说明浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体密度有关。 故答案为：（1）力可以改变物体的运动状态；（2）电阻越大，产生的热量越多；（3）各容器中的液面应保持相平；（4）液体密度。 【点评】本题考查了力的作用效果、焦耳定律、连通器的特点和阿基米德原理等知识，综合性较强，难度不大。 三．计算题（共10小题） 18．（2024•天津）使用厨房中的电热水器将质量为5kg的水从20℃加热到50℃，该热水器消耗了0.2kW•h的电能。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： （1）水吸收的热量； （2）该热水器的热效率。 【分析】（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用Q吸＝c水m（t﹣t0）求出水吸收的热量； （2）已知加热过程中消耗的电能（需换算单位），根据η＝×100%求出该热水器的热效率。 【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（50℃﹣20℃）＝6.3×105J； （2）消耗的电能W电＝0.2kW•h＝7.2×105J； 该热水器的热效率：η＝×100%＝×100%＝87.5%。 答：（1）水吸收的热量为6.3×105J。 （2）该热水器的效率为87.5%。 【点评】本题考查了热量与加热效率的计算，属于基础题。 19．（2024•苏州）某电饭锅的电路如图所示，发热盘内有发热电阻R1和分压电阻R2，S是温控开关当S接a时，电饭锅处于高温挡，通过的电流为4A；当温度达到一定值时，开关S自动切换到b，电饭锅处于保温挡，通过的电流为0.25A。求： （1）R1的阻值； （2）电饭锅高温挡的功率； （3）保温16min，分压电阻R2产生的热量。 【分析】（1）根据公式R＝求得电阻； （2）根据P＝UI求出低温挡的功率； （3）先求出保温电阻R2，再根据Q＝W＝I2Rt求出电饭锅保温16min产生的热量。 【解答】解：（1）S是温控开关当S接a时，电饭锅处于高温挡，通过的电流为4A，电压为220V，R1＝＝＝55Ω； （2）电饭锅高温挡的功率：P高＝UI高＝220V×4A＝880W； （3）电阻R2＝﹣R1＝﹣55Ω＝825Ω， 。 答：（1）R1的阻值为55Ω； （2）电饭锅高温挡的功率为880W； （3）保温16min，分压电阻R2产生的热量为4.95×104J。 【点评】本题考查了串联电路的特点和电功率公式、电功公式的应用，分清电饭锅处于不同挡位时电路的连接方式是关键。 20．（2024•辽宁）如图，甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体，甲、乙中都有一段电阻丝，R1＝5Ω，R2＝10Ω。闭合开关，电流表的示数为1.2A。通电120s后，甲中温度计的示数为29℃，求： （1）R2两端的电压； （2）R2的电功率； （3）电流通过R1产生的热量； （4）液体的比热容（不计热量损失）。 【分析】（1）由图可知，R1、R2串联，电流表测量电路中的电流，根据欧姆定律求出R2两端的电压； （2）根据P＝UI求出R2的电功率； （3）根据焦耳定律Q＝I2Rt求出电流通过R1产生的热量； （4）不计热量损失，甲容器中液体吸收的热量等于R1产生的热量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出液体的比热容。 【解答】解：（1）由图可知，R1、R2串联，电流表测量电路中的电流，根据串联电路的电流特点可知，电路中的电流处处相等，即I1＝I2＝I＝1.2A， 由I＝可知，R2两端的电压：U2＝I2R2＝1.2A×10Ω＝12V； （2）R2的电功率：P2＝U2I2＝12V×1.2A＝14.4W； （3）电流通过R1产生的热量：Q1＝R1t＝（1.2A）2×5Ω×120s＝864J； （4）不计热量损失，甲容器中液体吸收的热量：Q吸＝Q＝864J， 由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，液体的比热容：c＝＝＝2.16×103J/（kg•℃）。 答：（1）R2两端的电压为12V； （2）R2的电功率为14.4W； （3）电流通过R1产生的热量为864J； （4）液体的比热容为2.16×103J/（kg•℃）。 【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式、焦耳定律以及比热容公式的应用，属于电热综合题，难度不大。 21．（2024•长沙）小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝R1、R2的阻值恒定，R1＝4Ω。 （1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是多大？ （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是多少？ （3）电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是多少？ 【分析】（1）只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，已知电源两端电压和R1的阻值，由I＝可求得通过R1的电流； （2）由P＝可求得只闭合开关S1时，R1的电功率； （3）由图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，两开关都闭合时，两电阻并联，由P＝可知，此时功率最大，为“速热”挡，由P＝UI可求得干路中的电流，由并联电路的电流规律可求得通过I2的电流，然后可求得R2的阻值，若更换成电压为5V的电源，两电阻阻值不变，由I＝求得此时电路中的电流，然后由Q＝W＝U′I′t可求得使用“速热”挡通电10s产生的热量。 【解答】解：（1）只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，通过R1的电流： I1＝＝＝1.5A； （2）只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，R1的电功率： P1＝＝＝9W； （3）由图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，两开关都闭合时，两电阻并联，由P＝可知，此时功率最大，为“速热”挡，已知电源两端电压为6V时，由P＝UI可得，干路中的电流： I＝＝＝6A， 通过I2的电流： I2＝I﹣I1＝6V﹣1.5A＝4.5A， R2的阻值：R2＝＝＝Ω， 若更换成电压为5V的电源，此时电路中的电流： I′＝+＝+＝5A， 使用“速热”挡通电10s产生的热量： Q＝W＝U′I′t＝5V×5A×10s＝250J。 答：（1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是1.5A； （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是9W； （3）使用“速热”挡通电10s产生的热量是250J。 【点评】本题考查电功率公式、焦耳定律的应用，关键是“速热”和“保温”两挡电路的判断。 22．（2024•新疆）如图所示的电路，定值电阻R1的阻值为10Ω，定值电阻R2的阻值为20Ω，闭合开关S后，电流表A的示数为0.10A。求： （1）电阻R1两端的电压； （2）电源电压； （3）整个电路在1min内产生的热量。 【分析】（1）由U＝IR可得R1两端的电压，根据串联电路电压规律计算电源电压； （2）根据Q＝W＝UIt计算整个电路在1min内产生的热量。 【解答】解：（1）电阻R1两端的电压U1＝IR1＝0.10A×10Ω＝1V； （2）电源电压等于总电阻与电流的乘积，U＝I×（R1+R2）＝0.10A×（20Ω+10Ω）＝3V； （3）整个电路在1min产生热量等于电流做功，Q＝W＝UIt＝3V×0.10A×60s＝18J； 故答案为：（1）电阻R1两端的电压是1V； （2）电源电压是3V； （3）整个电路在1min内产生的热量是18J。 【点评】本题考查欧姆定律的应用和电能的计算，是一道综合题。 23．（2024•福建）小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为4Ω，电动机标有“12V，24W”字样。闭合开关S、S1，电动机正常工作。求： （1）电源电压。 （2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能。 （3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量。 【分析】（1）（2）闭合开关S、S1时，电路为电动机的简单电路，知道电动机的额定电压，根据电动机正常工作可知电源电压；根据W＝Pt求出电动机1min内消耗的电能； （3）闭合开关S、S2时，电路为电热丝的简单电路，根据Q＝W＝UIt＝t求出通电100s电热丝R产生的热量。 【解答】解：（1）（2）由电路图知，闭合开关S、S1，电路为电动机的简单电路， 此时电动机正常工作，电动机两端的电压等于电动机的额定电压，所以电源电压为：U＝U额＝12V； 此时电动机1min内消耗的电能为：W＝Pt＝24W×60s＝1440J； （3）闭合开关S、S2时，电路为电热丝的简单电路， 则通电100s电热丝R产生的热量为：Q＝W＝UIt＝t′＝×100s＝3600J。 答：（1）电源电压为12V； （2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能为1440J； （3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量为3600J。 【点评】本题考查了焦耳定律公式和电功公式的应用，难度中等。 24．（2024•临沂）水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯，其简化电路如图乙所示，其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A；高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求该款电热毯： （1）加热电阻的阻值。 （2）高温挡正常工作时的加热效率。 【分析】（1）由图乙可知，当开关接低温挡时，只有一个加热电阻工作，根据欧姆定律求出加热电阻的阻值； （2）根据P＝求出高温挡工作时的总功率，根据W＝Pt求出高温挡工作20min消耗的电能，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据效率公式求出高温挡正常工作时的加热效率。 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关接低温挡时，只有一个加热电阻工作，此时电热毯的额定电流为0.25A， 由I＝可知，加热电阻的阻值：R＝＝＝880Ω； （2）由图乙可知，当开关接高温挡时，两个加热电阻R并联， 高温挡工作时的总功率：P高＝+＝2＝2×＝110W， 高温挡工作20min消耗的电能：W＝P高t′＝110W×20×60s＝1.32×105J， 水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.1kg×（40℃﹣15℃）＝1.155×105J， 高温挡正常工作时的加热效率：η＝×100%＝×100%＝87.5%。 答：（1）加热电阻的阻值。 （2）高温挡正常工作时的加热效率为87.5%。 【点评】本题考查并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式、吸热公式以及效率公式的应用，属于电热综合题，难度不大。 25．（2024•南充）如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为220V，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100W，双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，其中R2＝60.5Ω。现将此电热水壶装入0.45L初温为20℃的水，接到220V的家庭电路中，选用加热挡加热至100℃，已知该电热水壶加热效率为80%，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热水壶中水吸收的热量； （2）加热挡的电功率； （3）需要的加热时间。 【分析】（1）根据密度公式求出水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量； （2）由电路图可知，双触点开关连接触点3和4时，R1与R2并联；双触点开关连接触点2和3时，电路为R1的简单电路，根据并联电路的电阻规律结合P＝可知电热水壶所处的状态； 两种状态下电阻R1都工作，且电阻R1两端的电压不变，由P＝可知两种状态下R1消耗的功率不变，等于保温功率；根据P＝求出加热挡时R2的电功率，且总功率等于各电阻消耗电功率之和，据此求出加热挡的功率； （3）根据效率公式计算电热壶消耗的电能，根据P＝计算出电热壶加热需要的时间。 【解答】解：（1）水的体积：V＝0.45L＝0.45dm3＝0.45×10﹣3m3， 水的质量为：m＝ρV＝1×103kg/m3×0.45×10﹣3m3＝0.45kg； 水吸收的热量为：； （2）由电路图可知，当双触点开关连接触点3和4时，R1与R2并联，根据并联电路的电阻特点可知此时总电阻最小，由P＝可知此时总功率最大，则此时电热水壶处于加热挡； 当双触点开关连接触点2和3时，电路为R1的简单电路，此时电路中电阻较大，电路消耗的电功率较小，则此时电热水壶处于保温挡； 因两种状态下电阻R1都工作，且电阻R1两端的电压不变（等于电源电压），则由P＝可知两种状态下 R1消耗的功率不变，所以加热挡时R1消耗的功率：P1＝P保＝100W； 加热挡时R2消耗的功率为：， 因总功率等于各电阻消耗电功率之和， 所以加热挡的电功率：P加＝P1+P2＝100W+800W＝900W； （3）由η＝×100%可得，电热水壶加热时消耗的电能为： ， 需要的加热时间： 。 答：（1）电热水壶中水吸收的热量为1.512×105J； （2）加热挡的电功率为900W； （3）需要的加热时间为210s。 【点评】本题是一道电热综合题，主要考查并联电路特点、电功率公式、热效率公式、吸热公式的灵活运用。 26．（2024•自贡）图甲是琪琪家某型号电热加湿器的电路图，如表所示为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2＝3R1，S为开关，1、2、3为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换。 额定电压/V 220 高挡功率/W 440 低挡功率/W 未知 最大注水量/L 2 （1）求电热加湿器处于“低挡”位置时的发热功率。 （2）某次使用电热加湿器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。图乙是使用电热加湿器工作21min的P﹣t图象，如果“高挡”加热产生的热量全部被水吸收，则此次“高挡”加热可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃？[水的密度是1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （3）一天琪琪断开家中其它所有用电器，只接通加湿器在“低挡”加热，发现家中如图丙所示计量正常的电能表的转盘在10min内转了60圈，则加湿器的“低挡”实际加热功率是多少？ 【分析】由图甲知，开关S接1触点时，电路断路，为关；接2触点时两电阻串联，接3触点时只有R1接入电路； 电源电压一定，由P＝可知，接2触点时电阻最大，总功率最小，为低挡；接3触点时电阻最小，总功率最大，为高挡； （1）由R＝可得R1的阻值，已知R2＝3R1，据此可求出R2的电阻值，根据P低＝计算加湿器处于低挡位置时的发热功率； （2）根据m＝ρ水V求出注水仓中水的质量，由图乙读出加湿器21min内的高挡和低挡工作时间，由W＝Pt计算消耗的电能，已知电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，利用Q＝cmΔt可求得使注水仓中冷水的温度升高多少℃； （3）“3600r/（kW•h）”的意义为：每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘就转过3600r，从而可以计算出电能表的转盘转过60r消耗的电能，又知道工作时间，可利用公式P＝求出加湿器在低挡加热时实际功率。 【解答】解：由图甲知，开关S接1触点时，电路断路，为关；接2触点时两电阻串联，接3触点时只有R1接入电路； 电源电压一定，由P＝可知，接2触点时电阻最大，总功率最小，为低挡；接3触点时电阻最小，总功率最大，为高挡； （1）由表格数据知，高挡功率：P高＝440W，由P＝可得R1的阻值：R1＝＝＝110Ω； 由题知，R2＝3R1＝3×110Ω＝330Ω； 则低挡的发热功率：P低＝＝＝110W； （2）加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量，此时注水仓中水的质量为m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg； 由图乙知，工作21min时，其中高挡工作时间为7min，低挡工作时间为14min， 则在高挡正常工作时消耗的电能：W高＝P高t高＝440W×7×60s＝1.848×105J； 如果电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，即Q吸＝W＝1.848×105J； 由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度： Δt＝＝＝22℃； （3）“3600r/（kW•h）”的意义为：每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘就转过3600r， 则电能表的转盘转过60r时，加湿器在10分钟消耗的电能： W′＝＝kW•h＝6×104J； 加湿器在低挡加热的实际功率： P′＝＝＝100W。 答：（1）电热加湿器处于“低挡”位置时的发热功率为110W； （2）此次“高挡”加热可以使注水仓中冷水的温度升高22℃； （3）加湿器的“低挡”实际加热功率是100W。 【点评】本题考查了电功与热量的综合计算、电功率的计算，涉及到电路的识别、串联电路特点、电功率公式的灵活应用、吸热公式的应用、消耗电能的计算，正确分析出高低挡工作状态，并能将图象结合起来是解题的关键。 27．（2024•日照）为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。 （1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。 ①电热水壶消耗的电能是多少？ ②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）] ③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？ （2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？ 【分析】（1）根据电能表的转数和参数计算消耗的电能，根据转化效率可以求得水吸收的热量，根据热量计算公式求温度变化量，电热水壶在额定电压下工作和实际电压下工作，电阻不变，根据公式，可以求出实际电压。 （2）分析生活中输电线分担的电压。 【解答】解：（1）①电热水壶消耗的电能为W＝kW•h＝0.125×3.6×106J＝4.5×105J； ②水吸收的热量为Q吸＝ηW＝70%×4.5×105J＝3.15×105J，水的质量为m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，则水升高的温度为Δ℃，则水的温度为t＝t0+Δt＝27℃+50℃＝77℃； ③电热水壶的电阻为，该过程中电热水壶工作的实际功率为，根据公式，则实际电压为U2＝P实R＝1000W×40Ω，则U＝200V。 （2）分析乙图可知，R1、R2、R3并联部分和R0串联，电压表V1测电源电压，电压表V2测R1、R2、R3并联部分两端的电压，由丙图可知，随着接入电路用电器的增加，电流表A的示数变大，电压表V1示数不变，电压表V2示数变小，根据串联分压规律可知，输电线电阻R0两端的电压变大。 故答案为：（1）①4.5×105J；②77℃；③200V；（2）输电线电阻R0上的电压变大。 【点评】本题考查了电热的综合计算并且方向生活中输电线分担的电压，综合性强，属于难题。 四．解答题（共1小题） 28．（2024•甘肃）小明家买了一个既可烤肉、又可以吃火锅的多挡位电火锅，其内部电路原理如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻。R3的阻值为44Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换。 物理量 参数 额定电压 220V 中温挡功率 1100W 低温挡功率 440W （1）使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟 　2和3　触点接触的位置，简单说明理由； （2）电加热器电路中R1、R2的阻值各为多少？ （3）在高温挡模式下，向锅内装2kg温度为20℃的水，高温挡连续正常工作210s，水温升高到70℃，这时电火锅的加热效率η是多少？[电热丝的电阻不随温度变化，c水＝4.2×103J/（kg•℃），水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫做加热效率] 【分析】（1）分析让其和触点1和2、2和3或3和4接触时电路的连接，根据串联和并联电阻的规律由功率公式确定电路的功率大小，据此分析； （2）已知中温挡功率，根据功率公式和串联电阻的规律求出R1； （3）根据Q吸＝c水m（t﹣t0）求出水所吸收的热量，根据W＝Pt得出高温挡模式下连续正常工作210s消耗的电能，据此得出电火锅的加热效率η。 【解答】解：（1）让其和触点1和2接触时，R1、R2串联接入电路中，和2和3接触时，R2接入电路中，与3和4接触时，R2、R3并联，由并联电阻小于其中任一电阻，串联电阻大于其中任一电阻，可知和2和3接触时电阻较小，根据P＝可知，此时电路的功率较大，为中温挡； （2）中温挡功率为1100W，故 R2＝＝＝44Ω； R1、R2串联接入电路中时电阻最大，根据P＝可知功率最小，为低温挡，低温挡功率为440W，由串联电阻的规律有 R1+R2＝ R1＝110Ω﹣44Ω＝66Ω； （3）水所吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J； 并联的总电阻为＝22Ω 高温挡功率为 P高温＝ 高温挡模式下连续正常工作210s消耗的电能为 W＝P高t′＝2200W×210s＝4.62×105J； 电火锅的加热效率： η＝＝×100%＝90.9%。 答：（1）使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟2和3触点接触的位置，原因：可知和2和3接触时电阻较小，根据P＝可知，此时电路的功率较大； （2）电加热器电路中R1、R2的阻值各为66欧姆和44欧姆； （3）在高温挡模式下，向锅内装2kg温度为20℃的水，高温挡连续正常工作210s，水温升高到70℃，这时电火锅的加热效率η是90.9%。 【点评】本题为电热综合题，考查电功率公式、电功公式及吸热公式的运用。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$