专题五 电功率的测量方法 焦耳定律【考点清单】-2024-2025学年九年级科学上学期期末考点大串讲（浙教版）

专题五 电功率的测量方法 焦耳定律 一、电功率的测量 (1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。 (2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。 (3)过程和步骤: ①按正确的电路图连接电路。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 二、其他测定功率的方法：伏阻法 三、其他测定功率的方法：安阻法 四、电热器与焦耳定律 （一）电流的热效应 (1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是 。 (3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的 工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由 的金属导体制成的。 （二）探究影响电热的因素 提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验: ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论: ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 （三）焦耳定律 (1)焦耳定律的内容: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。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式:Q=I2Rt。 (3)对焦耳定律的计算公式Q rPRt的理解要注意以下几点: ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 五、电热(Q)和电功(W)的区别 电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的，电功是指电流通过导体时所做的功。当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q);如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。举例说明:当电流通过电饭煲(纯电阻电路)时，电能全部转化成内能，此时电功等于电热(W=Q);电流通过电风扇(非纯电阻电路)时，电流做的功(电功)只有一小部分转化为电热，另-部分转化成机械能使电风扇转动起来，此时电功大于电热，故选用热量计算公式时分两种情况: ①电功全部转化成电热: Q=W=I2Rt=UIt= U2t/R=Pt (适用于纯电阻电路) ②电功全部或部分转化成电热: Q=I2Rt(适用于任何电路) 【解题技巧】 1、如何计算有关串并联电路中的电功率、电热问题？ （1）根据题意画出电路简图（不含电表、无用的短路或断路部分、开关等），明确电路连接方式，然后标出已知量和待求量。 （2）灵活选择电功率（或电功、电热）公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解。 注意：①若因含电表多导致电路连接不直观判断时，可采用“去表法”处理判别。 ②若含两个电路状态时，务必根据每一状态画一个简易电路图。 ③用欧姆定律、电功率、电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性。 2、如何分析或计算两档或三档电热器的热功率问题? （1）明确电热器档位改变的原理方法：通常采用开关对某一发热体“短路”、“断路”或“接通”使连入电路中的发热体数量或连接方式改变从而实现档位改变的目的。 （2）判定电热器的不同档位：①首先根据电热器的不同档位画出简易电路图（不含无用的短路或断路部分、开关等），并在电路图上标出不同档位下的热功率值； ②明确发热体对象及个数； ③最后根据公式P=U2/R判断：在总电压不变的情况下，电路中的总电阻最小时是高温档，电路中的总电阻最大时是低温档。 （3）熟练利用欧姆定律、电功率、串并联电路特点进行相关计算。 例1．（2022秋•鄞州区期末）小斌同学家浴室中安装一种灯暖型“浴霸”，他利用热敏电阻设计了一个温度自动控制装置，如图甲。控制电路中的R1为热敏电阻，R1的阻值随温度变化关系如图乙，电磁铁的线圈可看成阻值为30Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V 440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开，当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，“浴霸”电路闭合。求： （1）工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量。 （2）若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压U的最小值。 （3）若电源电压U恒为12V，将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制范围的大小。 例2．（2022秋•嵊州市期末）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω。当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求： （1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流。 （2）高温挡正常工作时，高温加热功率。 （3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，熟薯条吸收的热量。（c薯条＝3.63×103J/（kg•℃）） （4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅消耗的电能75%转化为热能，烹制一次薯条需要的时间。 例3．（2023秋•黄岩区期末）小黄用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率，实验所用电源电压恒为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）小黄连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的最合理操作是 。 A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路，看开关是否接触不良 C.将电源正负极对调 D.移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光 （2）解决上述问题后，小黄继续实验并记录数据，得到小灯泡U﹣I图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 瓦。 （3）在滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率和小灯泡的功率随电流变化如图丙所示，请判断当电流为I1时，图中线段AB长度表示的是 。 例4．（2023秋•北仑区期末）图甲是小科的哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“2.5V”字样。 （1）测小灯泡电压的电压表有“0﹣3V”、“0﹣15V”两个量程，小科的哥哥正确选用了“ ”量程。 （2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为 。 （3）小科发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线，这根导线是 。（用图甲中导线旁的字母表示） 例5．（2023秋•鹿城区期末）小明用图甲所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。 （1）闭合开关进行实验，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅图甲中导线①、②或③中的一根发生故障，请指出发生故障的导线，并写出故障名称： 。 （2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U﹣I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图乙所示。则根据记录的数据和图像可知：小灯泡的额定功率为 W。 （3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U﹣I图像（如图丙），请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条，并说明你选择的依据 。 1. （2022•永嘉县模拟）小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示实验装置进行探究，接入的三根电阻丝规格相同（阻值为5Ω）；两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管，两U形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两U形管内的各液面相平。则该实验（　　） A．通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快 B．可探究导体产生的热量与导体电阻的关系 C．无法探究导体产生的热量与通电时间的关系 D．运用了控制变量法和转换法 2. （2024•宁波模拟）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，R1消耗的电功率P1随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（　　） A．定值电阻R2为10Ω B．电源电压为12V C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V D．滑片P置于b端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量为24J 3. （2024•舟山三模）两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（　　） A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4 4. （2024•浙江模拟）如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为5V，电热丝R＝1Ω。下列说法正确的是（　　） A．该设备利用电流的化学效应实现高温封口 B．该设备电路正常工作时的功率为5W C．正常使用3s产生的热量为75J D．若使用时总将塑料袋烫坏，可以减小电热丝的阻值 5. （2023秋•绍兴期末）某灯泡上标有“7.*V 0.5A”的字样，其中额定电压值不清、估计在7.0V～7.9V之间，因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源（电压值未知）、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器R，一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。 （1）滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 A，计算出电源电压为 V。 （2） （请补充具体操作），此时小灯泡正常发光。 （3）当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1，断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。 6. （2024•象山县模拟）一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中R0为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关S0和S都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，电热水器处于保温状态，已知R1＝55Ω，R2＝2145Ω，电热水器的加热效率为84%。求： （1）将电热水器水箱中2.2kg的水从15℃加热到40℃，水吸收的热量； （2）电热水器处于加热状态时工作电路的功率； （3）将2.2kg的水从15℃加热到40℃，电热水器需要通电多少秒？（计算结果保留整数） （4）当温度达到50℃后，通电10min，R2产生的热量？ 1. （2023秋•长兴县月考）下列电器中，利用电流的热效应来工作的是（　　） A．电视机 B．电熨斗 C．电风扇 D．节能灯 2. （2023秋•西湖区校级期中）将规格都是“220V、150W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电烙铁产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多 C．电视机产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多 3. （2024•鄞州区一模）如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（　　） A．电路中的最大电流为1A B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J C．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9 D．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 4. （2024•西湖区校级模拟）如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样，将它们串联后接在电压可在3～9V之间调节的电源上，闭合开关S，若两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（　　） A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流 B．当电源电压调节到9V时，灯L1与L2都能正常发光 C．调节电源电压过程中，灯L1始终与灯L2一样亮 D．L1与L2产生的光能可用焦耳定律进行计算 5. （2024秋•宁波月考）如图是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气。通电前，A、B两个U形管内的液面相平。接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　） A．I1＞I2，B管中的液面较高 B．I1＜I2，A管中的液面降低 C．I1＝I2，B管中的液面较高 D．I1＝I2，A管中的液面较高 6. （2023秋•上城区期末）如图所示装置中，甲、乙两个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的煤油，烧瓶中的电阻丝分别为R甲、R乙（其中R甲＞R乙），瓶塞上都有相同的玻璃管。小周用该装置探究“电热多少与哪些因素有关”实验，其中错误的是（　　） A．该装置可探究“电热多少与电阻大小有关” B．该装置无法完成“电热多少与电流大小有关” C．该探究实验中运用了控制变量法、转换法 D．通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙 7. （2023秋•鄞州区期末）某兴趣小组用如图所示甲、乙、丙三个实验装置探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”。三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．“U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化”，所用的是控制变量法 B．利用该实验装置也可以探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系” C．要探究电热与电阻的关系，应选用甲丙串联接到电源两端进行实验 D．要探究电热与电流的关系，应选用甲乙串联接到电源两端进行实验 8. （2023秋•临平区校级期末）小科用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关，他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨，当温度达到80℃时，该油墨会变成无色，以下选项不正确的是（　　） A．利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法 B．R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻 C．若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片P往右移 D．该实验控制的变量是电流和通电时间相同 9. （2023秋•兰溪市校级期末）在科学实验时，往往需要我们手眼并用，下面是科学教材中的几个实验，想一想手和眼睛应该怎样配合： （1）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察 A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置 C．电压表的示数 D．电流表的示数 （2）在使用显微镜观察装片的过程中，当用手调节镜筒下降时，眼睛应注视的部位是 （3）往滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中逐滴加入盐酸的时候，当眼睛观察到 现象时，手关掉活塞，说明这两种溶液恰好完全反应。 10. （2023秋•永康市期末）如图甲所示，小灯泡的额定电压为2.5伏，开关闭合后，小灯泡正常发光。图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图像。回答下列问题： （1）小灯泡正常发光时的电流为 安。 （2）小灯泡正常发光时，定值电阻R通电10秒产生的热量为 焦。 11. （2024•温州模拟）如图为某智能保温杯垫的外观和电路图。使用时，在杯中装入一定量的水，闭合开关S1、S2，杯垫的电功率为16W，水温逐渐升高。当水温达到55℃时，温控开关S2自动断开，杯垫的电功率减小至4W，水温保持55℃左右不变（不计温度对电阻的影响）。则R2的阻值为 Ω；若杯垫对水的加热效率为75%，则把200g水从25℃加热至55℃需要 秒。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 12. （2023•长兴县三模）小科设计了探究“影响电流热效应的因素”的实验，如图甲所示： （1）在闭合开关后，将滑片移到某一位置，如图甲所示，判断电流通过电阻丝R产热的多少可以通过观察一段时间内玻璃管中煤油上升的高度，还可以通过观察 。 （2）小科为探究电流变大对电流热效应的影响，他将图甲中所示的滑片往 （选填“A”或“B”）端移动。两次实验得到的实验数据如图表所示： 实验次数 电流/A 通电时间/min 电阻/Ω 玻璃管液面升高的高度/mm 1 0.2 1 10 10 2 0.4 1 10 40 小科根据表中数据，得出结论：同一电阻丝，在通电时间相同时，产生的热量与电流的平方成正比。请指出存在的不足之处： 。 （3）小科为了继续探究电阻大小对电流热效应的影响，选择了图乙所示R2＝20Ω的电阻丝，小科应将电阻丝R2与图甲中的电阻丝R1 接入电路中。 13. （2024秋•余姚市月考）在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的分组实验中。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。 （2）小明闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是 。排除故障后移动滑片使灯泡正常发光，此时电流表如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W。 14. （2023秋•鹿城区期末）杭州梅家坞茶叶以自然品质优异而闻名。茶叶杀青是制茶工艺中的一个重要工序，该工序是通过高温破坏和钝化鲜茶青中的氧化酶活性，杀青一定时间后，要降低加热功率，使筒内温度下降。甲图是一种滚筒式茶叶杀青机，乙图是工作原理图，当筒内温度到达限定最高温度时，温控器能自动断电。加热电阻R1阻值为96.8欧、R2阻值为24.2欧。 （1）茶叶中的主要成分茶多酚（化学式为C22H18O11），下列关于茶多酚的叙述正确的是 。 A．茶多酚由C、H、O三种元素组成 B．茶多酚由22个碳原子、18个氢原子和11个氧原子构成 C．茶多酚中碳、氢和氧三种元素的质量比为22：18：11 D．茶多酚的相对分子质量为282g （2）调节切换开关可以使茶叶杀青机处于“关、高温、自动、低温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“ ”时为高温挡。 （3）切换开关打到“3”位置时，求电路工作1分钟消耗的电能。 （4）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要多长时间？[电能的60%转化为茶青的内能，不考虑水蒸发，该茶青比热容为3.6×103J/（kg•℃）] 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！22 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题五 电功率的测量方法 焦耳定律 一、电功率的测量 (1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。 (2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。 (3)过程和步骤: ①按正确的电路图连接电路。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 二、其他测定功率的方法：伏阻法 三、其他测定功率的方法：安阻法 四、电热器与焦耳定律 （一）电流的热效应 (1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。 (3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。 （二）探究影响电热的因素 提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验: ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论: ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 （三）焦耳定律 (1)焦耳定律的内容: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。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式:Q=I2Rt。 (3)对焦耳定律的计算公式Q rPRt的理解要注意以下几点: ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 五、电热(Q)和电功(W)的区别 电热是指电流通过导体时产生的热量，这部分热量是由电能转化而来的，电功是指电流通过导体时所做的功。当电流通过导体时，如果电能全部转化成内能(纯电阻电路)，此时电功等于电热(W=Q);如果电能部分转化成内能(非纯电阻电路)，此时电功大于电热。举例说明:当电流通过电饭煲(纯电阻电路)时，电能全部转化成内能，此时电功等于电热(W=Q);电流通过电风扇(非纯电阻电路)时，电流做的功(电功)只有一小部分转化为电热，另-部分转化成机械能使电风扇转动起来，此时电功大于电热，故选用热量计算公式时分两种情况: ①电功全部转化成电热: Q=W=I2Rt=UIt= U2t/R=Pt (适用于纯电阻电路) ②电功全部或部分转化成电热: Q=I2Rt(适用于任何电路) 【解题技巧】 1、如何计算有关串并联电路中的电功率、电热问题？ （1）根据题意画出电路简图（不含电表、无用的短路或断路部分、开关等），明确电路连接方式，然后标出已知量和待求量。 （2）灵活选择电功率（或电功、电热）公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解。 注意：①若因含电表多导致电路连接不直观判断时，可采用“去表法”处理判别。 ②若含两个电路状态时，务必根据每一状态画一个简易电路图。 ③用欧姆定律、电功率、电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性。 2、如何分析或计算两档或三档电热器的热功率问题? （1）明确电热器档位改变的原理方法：通常采用开关对某一发热体“短路”、“断路”或“接通”使连入电路中的发热体数量或连接方式改变从而实现档位改变的目的。 （2）判定电热器的不同档位：①首先根据电热器的不同档位画出简易电路图（不含无用的短路或断路部分、开关等），并在电路图上标出不同档位下的热功率值； ②明确发热体对象及个数； ③最后根据公式P=U2/R判断：在总电压不变的情况下，电路中的总电阻最小时是高温档，电路中的总电阻最大时是低温档。 （3）熟练利用欧姆定律、电功率、串并联电路特点进行相关计算。 例1．（2022秋•鄞州区期末）小斌同学家浴室中安装一种灯暖型“浴霸”，他利用热敏电阻设计了一个温度自动控制装置，如图甲。控制电路中的R1为热敏电阻，R1的阻值随温度变化关系如图乙，电磁铁的线圈可看成阻值为30Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V 440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开，当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，“浴霸”电路闭合。求： （1）工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量。 （2）若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压U的最小值。 （3）若电源电压U恒为12V，将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制范围的大小。 【解答】解：（1）灯泡的额定电压220V，额定功率440W，工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量： Q＝W＝Pt＝440W×60s＝2.64×104J； （2）由装置图知，热敏电阻R1与线圈串联， 由图像知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，温度40℃时R1＝170Ω， 若浴室中的温度不得超过40℃，此时线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开， 由串联电路特点和欧姆定律可得，电源电压的最小值： U＝I（R1+R0）＝50×10﹣3A×（170Ω+30Ω）＝10V； （3）若电源U电压恒定为12V，当电磁铁线圈中电流等于50mA时，浴室中的温度最高， 此时电路中的总电阻： R总240Ω， 此时热敏电阻的阻值： R1′＝R总﹣R0＝240Ω﹣30Ω＝210Ω， 由图乙可知，浴室内的最高温度为30℃； 当线圈中的电流等于40mA时，浴室中的温度最低， 此时电路中的总电阻： R总300Ω， 此时热敏电阻的阻值： R1″＝R总﹣R0＝300Ω﹣30Ω＝270Ω， 由图乙可知，浴室内的最低温度为22℃； 所以，浴室内温度可控制在22℃～30℃范围内。 答：（1）工作电路正常工作时，每盏灯泡1min内产生的热量为2.64×104J。 （2）若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压U的最小值为10V。 （3）若电源电压U恒为12V，将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制范围为22℃～30℃。 例2．（2022秋•嵊州市期末）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω。当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求： （1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流。 （2）高温挡正常工作时，高温加热功率。 （3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，熟薯条吸收的热量。（c薯条＝3.63×103J/（kg•℃）） （4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅消耗的电能75%转化为热能，烹制一次薯条需要的时间。 【解答】解：（1）因并联电路两端电压相等，串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以低温挡正常工作时，通过电阻R2的电流：I0.88A； （2）2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联， 则P1968W，P2242W； 总功率：P＝P1+P2＝968W+242W＝1210W； （3）薯条质量m＝200g＝0.2kg， 薯条吸收的热量；Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg•℃）×0.2kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J； （4）根据η可得，需要消耗的电能：W1.452×105J； 若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，由P可得，加热时间：t120s。 答：（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A； （2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W； （3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J； （4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。 例3．（2023秋•黄岩区期末）小黄用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率，实验所用电源电压恒为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）小黄连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的最合理操作是 。 A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路，看开关是否接触不良 C.将电源正负极对调 D.移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光 （2）解决上述问题后，小黄继续实验并记录数据，得到小灯泡U﹣I图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 瓦。 （3）在滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率和小灯泡的功率随电流变化如图丙所示，请判断当电流为I1时，图中线段AB长度表示的是 。 【解答】解：（1）小黄连接好电路后，闭合开关，发现电流表有示数，说明电路是通路，电压表有示数，说明灯泡没有短路，小灯泡不亮，说明灯泡的实际功率太小，因此接下来他首先应进行的最合理操作是移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光，故选：D； （2）由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.3A，则小灯泡额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W； （3）电路消耗的总功率P总＝P滑+P灯，则滑动变阻器消耗的功率P滑＝P总﹣P灯，从图丙中可知，当电流为I1时，图中线段AB长度表示的是滑动变阻器消耗的功率。 故答案为：（1）D；（2）0.75；（3）滑动变阻器消耗的功率。 例4．（2023秋•北仑区期末）图甲是小科的哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“2.5V”字样。 （1）测小灯泡电压的电压表有“0﹣3V”、“0﹣15V”两个量程，小科的哥哥正确选用了“ ”量程。 （2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为 。 （3）小科发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线，这根导线是 。（用图甲中导线旁的字母表示） 【解答】解：（1）小灯泡上标有“2.5V”字样，故电压表选用“0﹣3V”量程； （2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W； （3）原电路图中，滑动变阻器和灯泡并联是错误的，在测定小灯泡额定功率实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，故哥哥的实验电路多了一根导线，这根导线是b。 故答案为：（1）0﹣3V；（2）0.75W；（3）b。 例5．（2023秋•鹿城区期末）小明用图甲所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。 （1）闭合开关进行实验，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅图甲中导线①、②或③中的一根发生故障，请指出发生故障的导线，并写出故障名称： 。 （2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U﹣I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图乙所示。则根据记录的数据和图像可知：小灯泡的额定功率为 W。 （3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U﹣I图像（如图丙），请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条，并说明你选择的依据 。 【解答】解：（1）电流表示数始终为零，电路可能断路，电压表示数始终为3V，说明电压表与电源连通，已知仅导线发生故障，则图1中导线①发生了断路，导致电压表串联在电路中了； （2）根据U﹣I图像知，灯泡两端电压等于额定电压2.5V正常发光，此时通过它的电流为0.3A，小灯泡的额定功率为：P额＝U额I＝2.5V×0.3A＝0.75W； （3）由题知，电源电压为3V，灯的U﹣I图像与变阻器电流随电压的变化关系图像交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等（串联电路各处的电流相等），故由串联电路电压的规律，此时灯与变阻器的电压都为1.5V， 由下图知，只有图3中的虚线①符合这个条件。 故答案为：（1）①断路；（2）0.75；（3）①；电源电压为3V，灯的U﹣I图像与变阻器电流随电压的变化关系图像交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等，由串联电路电压的规律可知此时灯与变阻器的电压都为1.5V。 1. （2022•永嘉县模拟）小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示实验装置进行探究，接入的三根电阻丝规格相同（阻值为5Ω）；两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管，两U形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两U形管内的各液面相平。则该实验（　　） A．通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快 B．可探究导体产生的热量与导体电阻的关系 C．无法探究导体产生的热量与通电时间的关系 D．运用了控制变量法和转换法 【解答】解：AB、右侧容器中的5Ω电阻与容器外等值的电阻并联后与左侧5Ω的电阻丝串联，根据并联电路电压的规律和欧姆定律，通过B容器中的5Ω电阻与容器外等值的电阻的电流相等，根据并联电路的电流规律可知通过B容器中电阻丝的电流为通过A容器中电阻丝的电流的一半，两容器中电阻丝的通电时间相同，根据控制变量法可知探究的是电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系，故B错误； 根据焦耳定律Q＝I2Rt可知通电后左侧电阻产生的热量大于右侧电阻产生的热量，所以能观察到管①中的液面比管②中的液面升得更快，故A错误； C、控制通过左侧电阻的电流不变，改变通电时间，比较U形管液面的高度差，可探究导体产生的热量与通电时间的关系，故C错误； D、容器中电热丝产生的热量多少是通过与容器相连的U形管液面的高度差来反应的，用到了转换法；电流通过导体产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，研究某个因素时需控制其它因素不变，所以用到了控制变量法，故D正确。 故选：D。 2. （2024•宁波模拟）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，R1消耗的电功率P1随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（　　） A．定值电阻R2为10Ω B．电源电压为12V C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V D．滑片P置于b端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量为24J 【解答】解：由图甲可知，R1、R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流； AB、闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中， 由图乙可知，当滑动变阻器R1的阻值为10Ω，R消耗的电功率为3.6W， 由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I10.6A； 根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I1R2+I1×10Ω＝0.6A×R2+0.6A×10Ω……① 由图乙可知，当滑动变阻器R1的滑片移动b端时，阻值最大为50Ω，R消耗的电功率为2W， 由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I20.2A； 根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I2R2+I2×50Ω＝0.2A×R2+0.2A×50Ω……② 联立①②两式解得：电源电压U＝12V，R2的阻值：R2＝10Ω，故AB正确； C、滑片P置于b端时，电流I2＝0.2A，R2两端的电压：U2＝I2R2＝0.2A×10Ω＝2V，即电压表的示数为2V，故C错误； D、滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量：Q2＝W2＝U2I2t＝2V×0.2A×1×60s＝24J，故D正确。 故选：C。 3. （2024•舟山三模）两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（　　） A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4 【解答】解：由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过R1、R2的电流之比为2：1；根据I可知，R1、R2的电阻之比为1：2； 通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式Q＝W可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。 故选：A。 4. （2024•浙江模拟）如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为5V，电热丝R＝1Ω。下列说法正确的是（　　） A．该设备利用电流的化学效应实现高温封口 B．该设备电路正常工作时的功率为5W C．正常使用3s产生的热量为75J D．若使用时总将塑料袋烫坏，可以减小电热丝的阻值 【解答】解：A、电流通过电阻，因为电流的热效应，电阻发热产生热量，温度升高，实现高温封口，故A错误； B、该设备电路正常工作时的功率为：、 P25W，故B错误； C、正常使用3s产生的热量为： Q＝I2Rtt＝Pt＝25W×3s＝75W，故C正确； D、由公式Q＝I2Rtt可知，电压不变，要减小电阻产生的热量，应增大R的阻值，故D错误。 故选：C。 5. （2023秋•绍兴期末）某灯泡上标有“7.*V 0.5A”的字样，其中额定电压值不清、估计在7.0V～7.9V之间，因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源（电压值未知）、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器R，一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。 （1）滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 A，计算出电源电压为 V。 （2） （请补充具体操作），此时小灯泡正常发光。 （3）当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1，断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。 【解答】解：①只闭合开关S和S1，滑片P位于a端时，滑动变阻器R电阻全部连入电路且与定值电阻R0串联， 灯泡正常发光时的电流为0.5A，则电流表选择小量程，示数为：I1＝0.4A； 则电压电压为：U＝I1（R最大+R0）＝0.4A×（20Ω+10Ω）＝12V； ②只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A，此时小灯泡正常发光； ③当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1、断开S2，读出电流表示数为：I2＝0.6A， 则此时定值电阻两端的电压为：U定＝I2R0＝0.6A×10Ω＝6V， 此时滑动变阻器两端电压为：U′＝U﹣U定＝12V﹣6V＝6V， 则滑动变阻器连入电路的电阻为：R10Ω； 当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为：U″＝IR＝0.5A×10Ω＝5V， 则此时灯泡两端的电压即额定电压为：U额＝U﹣U″＝12V﹣5V＝7V， 灯泡的额定电功率为：P＝U额I＝7V×0.5A＝3.5W。 6. （2024•象山县模拟）一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中R0为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关S0和S都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，电热水器处于保温状态，已知R1＝55Ω，R2＝2145Ω，电热水器的加热效率为84%。求： （1）将电热水器水箱中2.2kg的水从15℃加热到40℃，水吸收的热量； （2）电热水器处于加热状态时工作电路的功率； （3）将2.2kg的水从15℃加热到40℃，电热水器需要通电多少秒？（计算结果保留整数） （4）当温度达到50℃后，通电10min，R2产生的热量？ 【解答】解：（1）水吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×（40℃﹣15℃）＝2.31×105J； （2）由题意可知，开关S0和S都闭合时，B触点与A接通，工作电路中只有R1工作，此时电热水器处于加热状态， 则电热水器处于加热状态时工作电路的功率： P加热880W； （3）将2.2kg的水从15℃加热到40℃时，水吸收的热量为2.31×105J， 电热水器消耗的电能W2.75×105J， 由P可得，312.5s≈313s； （4）当温度达到50℃后，电磁铁会把衔铁吸下，B触点与C接通，R1与R2串联， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，工作电路的电流： I0.1A， 则通电10min内R2产生的热量： Q2＝I2R2t时间＝（0.1A）2×2145Ω×10×60s＝12870J。 1. （2023秋•长兴县月考）下列电器中，利用电流的热效应来工作的是（　　） A．电视机 B．电熨斗 C．电风扇 D．节能灯 【解答】解：A.电视机主要是把电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，A不符合题意； B.电熨斗工作时把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，B符合题意； C.电风扇的电动机工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意； D.节能灯工作时，电能转化为光能，故D不符合题意。 故选：B。 2. （2023秋•西湖区校级期中）将规格都是“220V、150W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电烙铁产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多 C．电视机产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多 【解答】解：由于U＝220V，则三种用电器的实际功率：P＝P额＝150W；通电时间相同，根据W＝Pt可知，所以三种用电器消耗的电能相同； 电视机将大部分电能转化为光能和声能，电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电烙铁将电能全部转化为内能，故产生热量最多的是电烙铁。 故选：A。 3. （2024•鄞州区一模）如图所示电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（　　） A．电路中的最大电流为1A B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J C．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9 D．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 【解答】解：由电路图可知，闭合开关S，R1与R串联，电压表测R两端的电压。 A.当滑片P置于变阻器的中点时电压表的示数为4V，当滑片P置于变阻器的b端时电压表的示数变化了2V， 由串联电路的分压特点可知，滑片P置于变阻器的b端时，接入电路中的电阻最大，电压表的示数最大， 则此时电压表的示数：UR′＝UR+ΔU＝4V+2V＝6V，此时电路中的电流最小， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，此时R1两端的电压：U1＝U﹣UR′＝12V﹣6V＝6V， 因串联电路中各处的电流相等，且在10s内定值电阻R1产生的热量为36J， 所以，由Q＝I2Rt＝UIt可得，电路中的最小电流：Ib0.6A， 由I可得，R1的阻值：R110Ω， 当滑片位于a端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大， 则电路中的最大电流：Ia1.2A，故A错误； B.滑片P在中点时，电压表的示数为4V，此时R1两端的电压：U1′＝U﹣UR＝12V﹣4V＝8V， 此时电路中的电流：I中0.8A， 10s内滑动变阻器R消耗的电能：WR＝URI中t＝4V×0.8A×10s＝32J，故B错误； C.R1先后两次消耗的电功率之比P1：P1′＝U1′I中：U1Ib＝8V×0.8A：6V×0.6A＝16：9，故C正确； D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比：PR：PR′＝URI中：UR′Ib＝4V×0.8A：6V×0.6A＝8：9，故D错误。 故选：C。 4. （2024•西湖区校级模拟）如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样，将它们串联后接在电压可在3～9V之间调节的电源上，闭合开关S，若两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（　　） A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流 B．当电源电压调节到9V时，灯L1与L2都能正常发光 C．调节电源电压过程中，灯L1始终与灯L2一样亮 D．L1与L2产生的光能可用焦耳定律进行计算 【解答】解：A、串联电路中电流处处相等，所以灯泡L1、L2串联后，通过它们的电流相等，故A错误； B、由P可得，灯L1的电阻：R19Ω，灯L2的电阻：R29Ω， 由串联电路的分压原理知，，当电源电压调节到9V时，两灯的实际电压：U1＝U2U9V＝4.5V， 由于两灯的实际电压都不等于它们各自的额定电压，所以两灯都不能正常发光，故B错误； C、两灯串联在电源上时，通过两灯的电流相等，且两灯分得电压也相等，由P＝UI知，两灯的实际功率相等，所以在调节电源电压的过程中，两灯是一样亮的，故C正确； D、灯泡在工作时，消耗的电能转化为内能和光能，所以不能用焦耳定律计算其工作时产生的光能，故D错误。 故选：C。 5. （2024秋•宁波月考）如图是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气。通电前，A、B两个U形管内的液面相平。接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　） A．I1＞I2，B管中的液面较高 B．I1＜I2，A管中的液面降低 C．I1＝I2，B管中的液面较高 D．I1＝I2，A管中的液面较高 【解答】解：因串联电路中各处的电流相等， 所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等，故AB不正确； 由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多， 密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，B测玻璃管液面较高，故D不正确，C正确。 故选：C。 6. （2023秋•上城区期末）如图所示装置中，甲、乙两个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的煤油，烧瓶中的电阻丝分别为R甲、R乙（其中R甲＞R乙），瓶塞上都有相同的玻璃管。小周用该装置探究“电热多少与哪些因素有关”实验，其中错误的是（　　） A．该装置可探究“电热多少与电阻大小有关” B．该装置无法完成“电热多少与电流大小有关” C．该探究实验中运用了控制变量法、转换法 D．通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙 【解答】解：A、图中两个电阻串联，控制电流和通电时间相同，电阻不等，故装置可探究“电热多少与电阻大小有关”，故A正确； B、探究电流产生的热量跟电流关系，必须改变电流，保持电阻和通电时间不变，选用同一个装置加热相同时间，通过滑动变阻器改变电流，故可以探究电流产生的 热量与电流的关系，故B错误； C、由于此实验中，电热是不易观察的，通过温度计升高的示数来反映产生电热的多少，采用的是转换法；实验中需要相同的量和不同的量，采用的是控制变量法；故C正确； D、装置中电流和通电时间相同，R甲＞R乙；根据焦耳定律知，甲产生的热量多，根据转换法知，通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙；故D正确。 故选：B。 7. （2023秋•鄞州区期末）某兴趣小组用如图所示甲、乙、丙三个实验装置探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”。三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．“U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化”，所用的是控制变量法 B．利用该实验装置也可以探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系” C．要探究电热与电阻的关系，应选用甲丙串联接到电源两端进行实验 D．要探究电热与电流的关系，应选用甲乙串联接到电源两端进行实验 【解答】解：A、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，所用的是控制变量法，故A正确； B、分析三图可知，要探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系，应保证通过电阻丝的电流和电阻大小均相同，而只改变通电时间，因此只有丙图可以研究，故B错误； C、要探究电热与电阻的关系，要保持电流和通电时间一定，应选用甲、乙串联接到电源两端进行实验，故C错误； D、要探究电热与电流的关系，要保持电阻和通电时间，应选用甲丙串联接到电源两端进行实验，故D错误。 故选：A。 8. （2023秋•临平区校级期末）小科用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关，他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨，当温度达到80℃时，该油墨会变成无色，以下选项不正确的是（　　） A．利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法 B．R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻 C．若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片P往右移 D．该实验控制的变量是电流和通电时间相同 【解答】解：A、利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法，故A正确； B、因为串联电路的电流和通电时间相同，R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻，故B正确； C、若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片向左移，故C错误； D、该实验控制的变量是电流和通电时间相同，故D正确。 故选：C。 9. （2023秋•兰溪市校级期末）在科学实验时，往往需要我们手眼并用，下面是科学教材中的几个实验，想一想手和眼睛应该怎样配合： （1）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察 A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置 C．电压表的示数 D．电流表的示数 （2）在使用显微镜观察装片的过程中，当用手调节镜筒下降时，眼睛应注视的部位是 （3）往滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中逐滴加入盐酸的时候，当眼睛观察到 现象时，手关掉活塞，说明这两种溶液恰好完全反应。 【解答】解：（1）灯在额定电压下正常发光，在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察电压表示数，选C； （2）镜筒下降时如果只注视目镜，看不到物摬的位置，易让物镜压碎了玻璃标本，故在镜筒下降时要注视物镜，防止压碎了玻璃标本； （3）氢氧化钠溶液显碱性能使酚酞试液变红，逐滴加入盐酸，与氢氧化钠发生中和反应，两者恰好完全反应时，溶液不再显红色分析。 故答案为：（1）C；（2）物镜；（3）溶液由红色变为无色。 10. （2023秋•永康市期末）如图甲所示，小灯泡的额定电压为2.5伏，开关闭合后，小灯泡正常发光。图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图像。回答下列问题： （1）小灯泡正常发光时的电流为 安。 （2）小灯泡正常发光时，定值电阻R通电10秒产生的热量为 焦。 【解答】解：由图像可知，在灯泡两端的电压为2.5V灯泡正常工作时，灯丝中通过的电流：IL＝0.2A， 串联电路中电流处处相等，所以通过定值电阻的电流：IR＝IL＝0.2A， 由图像可知，此时定值电阻两端的电压：UR＝1V， 通电：t＝10s，定值电阻消耗的电能：W＝URIRt＝1V×0.2A×10s＝2J， 定值电阻消耗的电能全部转化为内能，所以产生的热量：Q＝W＝2J。 故答案为：0.2；2。 11. （2024•温州模拟）如图为某智能保温杯垫的外观和电路图。使用时，在杯中装入一定量的水，闭合开关S1、S2，杯垫的电功率为16W，水温逐渐升高。当水温达到55℃时，温控开关S2自动断开，杯垫的电功率减小至4W，水温保持55℃左右不变（不计温度对电阻的影响）。则R2的阻值为 Ω；若杯垫对水的加热效率为75%，则把200g水从25℃加热至55℃需要 秒。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【解答】解：由电路图可知，当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作， 由P可知，R2的阻值：R23025Ω； 水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×200×10﹣3kg×（55℃﹣25℃）＝2.52×104J， 由η可知，杯垫消耗的电能：W3.36×104J， 由P可知，杯垫加热需要的时间：t′2.1×103s。 故答案为：3025；2.1×103。 12. （2023•长兴县三模）小科设计了探究“影响电流热效应的因素”的实验，如图甲所示： （1）在闭合开关后，将滑片移到某一位置，如图甲所示，判断电流通过电阻丝R产热的多少可以通过观察一段时间内玻璃管中煤油上升的高度，还可以通过观察 。 （2）小科为探究电流变大对电流热效应的影响，他将图甲中所示的滑片往 （选填“A”或“B”）端移动。两次实验得到的实验数据如图表所示： 实验次数 电流/A 通电时间/min 电阻/Ω 玻璃管液面升高的高度/mm 1 0.2 1 10 10 2 0.4 1 10 40 小科根据表中数据，得出结论：同一电阻丝，在通电时间相同时，产生的热量与电流的平方成正比。请指出存在的不足之处： 。 （3）小科为了继续探究电阻大小对电流热效应的影响，选择了图乙所示R2＝20Ω的电阻丝，小科应将电阻丝R2与图甲中的电阻丝R1 接入电路中。 【解答】解：（1）判断电流通过电阻丝R产热的多少可以通过观察一段时间内玻璃管中煤油上升的高度，这是转换法；若将玻璃管换成温度计，温度计示数的变化反映了液体温度的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少； （2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流变大对电流热效应的影响，需控制电阻和通电时间相同，使通过电路的电流变大，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知需使滑动变阻器接入了的电阻变小，实验滑片应向A端移动； 两次实验就得出结论，实验次数太少，结论具有偶然性，应多次实验，寻找普遍规律； （3）探究电阻大小对电流热效应的影响，需控制电流和通电时间相同，串联电路各处电流相等，所以两电阻应串联接入电路。 故答案为：（1）煤油升高的温度来反映电流通过导体产生热量的多少；（2）A；实验次数太少，结论具有偶然性；（3）串联。 13. （2024秋•余姚市月考）在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的分组实验中。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。 （2）小明闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是 。排除故障后移动滑片使灯泡正常发光，此时电流表如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W。 【解答】解：（1）由甲图可知，电压表未并联在小灯泡两灯，故应将电压表的“﹣”接线柱与小灯泡的左接线柱相连，如图所示：； （2）灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，说明与电压表并联的部分短路，即小灯泡短路； 电流表量程是0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数I＝0.3A，灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。 故答案为：（1）；（2）小灯泡短路；0.75。 14. （2023秋•鹿城区期末）杭州梅家坞茶叶以自然品质优异而闻名。茶叶杀青是制茶工艺中的一个重要工序，该工序是通过高温破坏和钝化鲜茶青中的氧化酶活性，杀青一定时间后，要降低加热功率，使筒内温度下降。甲图是一种滚筒式茶叶杀青机，乙图是工作原理图，当筒内温度到达限定最高温度时，温控器能自动断电。加热电阻R1阻值为96.8欧、R2阻值为24.2欧。 （1）茶叶中的主要成分茶多酚（化学式为C22H18O11），下列关于茶多酚的叙述正确的是 。 A．茶多酚由C、H、O三种元素组成 B．茶多酚由22个碳原子、18个氢原子和11个氧原子构成 C．茶多酚中碳、氢和氧三种元素的质量比为22：18：11 D．茶多酚的相对分子质量为282g （2）调节切换开关可以使茶叶杀青机处于“关、高温、自动、低温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“ ”时为高温挡。 （3）切换开关打到“3”位置时，求电路工作1分钟消耗的电能。 （4）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要多长时间？[电能的60%转化为茶青的内能，不考虑水蒸发，该茶青比热容为3.6×103J/（kg•℃）] 【解答】解：（1）A、茶多酚由C、H、O三种元素组成的，故A正确； B、茶多酚是由茶多酚分子构成的，1个茶多酚分子由22个碳原子、18个氢原子和11个氧原子构成的，故B错误； C、茶多酚中碳、氢和氧三种元素的质量之比为（12×22）：（1×18）：（16×11）≠22：18：11，故C错误； D、相对分子质量单位是“1”，不是“克”，常常省略不写，故D错误。 故选：A； （2）由题意可知，R1＞R2，由P知切换开关连接触点4是关、切换开关连接触点1是高温挡、切换开关连接触点2自动挡、切换开关连接触点3低温挡； （3）切换开关打到“3”位置时，电路为R1的简单电路，电路工作1分钟消耗的电能： W1＝UI1tt1×60s＝3×104J； （4）茶叶吸收的热量： Q吸＝c茶叶m（t﹣t0）＝3.6×103J/（kg•℃）×5kg×（70℃﹣20℃）＝9×105J； 由η可得消耗的电能： W1.5×106J， 高温工作的功率为： P高2×103W， 由P得需要的加热时间： t′750s。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！22 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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