焦耳定律 多档电热器 电热综合 专题练习（ 7大专题- 16个子题型-共62题）2024-2025学年九年级物理上学期人教版

学科网独家版权 焦耳定律、多档电热器、电热综合（专题练习） 7大专题+16题型+共62题 内 容 导 航 专题一：探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关 题型1：基础实验 1、（2023秋•洪山区期末）小如用如图装置“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，两个相同透明容器中分别接入了电阻丝R1和R2且密封着等量的空气，并与装有相同液体的U形管相连通，电阻丝R3与图中电阻丝R2并联置于容器外，将导线a和b接入电路进行实验，下列说法错误的是（　　） A．实验时U形管中液面高度没有变化，一定是电路中某处断路 B．该装置可以探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系 C．若R1和R2的阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系 D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，则可去掉R3，使R1和R2电阻不同 2、（20244长春·期中）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察 的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是 （填序号）； ①比较不同物质的吸热能力 ②探究电流与电压、电阻的关系 （2）闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示。表明在电流和通电时间相同的情况下， 越大，产生的热量越多； （3）乙图中与并联，目的是使通过与的 不同； （4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因是： 。 3、（2023石家庄·开学考试）如图甲所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 （1）图甲装置中U形管 （选填“是”或“不是”）连通器。实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，只需比较与之相连的U形管中 。 （2）图甲装置通电一段时间后右侧U形管中液面升高得多，说明 。 （3）实验中发现。图乙装置中 （选填“左”或“右”）侧容器中导体产生的热量较多，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），导体产生的热量越多。该装置 （选填“能”或“不能”）解释“电炉丝热得发红。而连接它的导线几乎不发热”。 题型2：改进实验 4、（2024·云南昆明·模拟预测）在探究“影响电流热效应的因素”时： （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小红设计了图甲的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，先后改变滑动变阻器阻值以改变电流通过比较烧瓶内液体的 来判断相同时间内电流不同时产生的热量多少。若她想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）。 （2）若要探究导体产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，在图乙的A和B烧瓶中装入完全相同的液体，RA和RB应 （选填“串联”或“并联”），如果实验中观察到 ，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 5、如图所示是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。 （1）实验时，两瓶煤油的质量要 ，在这个实验中，电流产生的热量的多少是通过 体现出来的，为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的 相同； （2）图甲中，与采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、 相等，选用的和的阻值大小 （选填“相等”或“不相等”），实验中选用煤油而不选用水，主要是因为水的 比煤油大； （3）图甲探究的是电热与 的关系。按图乙方法进行实验时，观察到在相同的时间内C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，这说明：其他条件相同时， 越大，导体产生的热量越多，根据记录数据大致画出了产生的热量Q和电流I关系的图像，其中正确的是 。 A． B． C． D． 6、（2023青岛·期末）一节电池能点燃火柴，央视《是真的吗》节目组进行了实验验证：如图甲，把铅笔芯放在电池的两个电极上，然后使火柴头接触铅笔芯，火柴就真的燃烧了起来。受此启发，小蓝设计了如图乙所示的实验，探究“电流通过导体时产生的热量与那些因素有关”，实验器材有：12V电源、材料和粗细均相同但比长的两根自动铅笔芯、相同的火柴、开关和导线等。 （1）该实验采用串联电路，可以控制 相同和 相同； （2）使火柴头与铅笔芯充分接触，闭合开关，发现与铅笔芯接触的火柴头先燃烧，说明铅笔芯 产生的热量较多，原因是的阻值 的阻值； （3）通电一段时间后火柴头才燃烧，说明导体产生热量的多少与 有关； （4）实验发现，使与接触的火柴燃烧所需的时间太长；在不改变电源电压的情况下，使、接入电路中的电阻各减为原来的一半，电路中的电流变为原来的 倍，发现与接触的火柴燃烧所需的时间明显减少，这是因为电流对导体产生热量的多少影响更 （选填“大”或“小”）。 专题二：焦耳定律的理解和简单应用 题型1：电流的热效应 7、（2023秋•平潭县期末）下列利用电流热效应工作的用电器是（　　） A．电风扇 B．电视 C．洗衣机 D．电饭煲 8、（2024•昆山市校级二模）从物理学史来讲，对电流的热效应做出突出贡献的物理学家是（　　） A．奥斯特 B．法拉第 C．焦耳 D．欧姆 9、下列说法中，不正确的是（　　） A． 导体中的电流与导体两端的电压成正比，与电阻成反比 B． 超导体的导电能力好，最适合做新型取暖器的发热体 C． 家庭电路中每多接通一个家用电器，家庭电路的总电阻都变小 D． 高效节能的LED灯，其核心元件是半导体材料 10、（2024•菏泽模拟）标有“220V 40W”的字样的电视机、电风扇、电热毯和日光灯四种电器，都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（　　） A．电热毯 B．电风扇 C．电视机 D．日光灯 题型2：焦耳定律的简单应用 11、（2024•兴业县一模）正常工作的电取暖器，它的发热管热的发红，而供电的电源线却不热，这主要是因为（　　） A．电源线散热比发热管快得多 B．通过电源线的电流小于发热管的电流 C．电源线的绝缘隔热性能好 D．电源线的电阻远小于发热管的电阻 12、（2024•南开区模拟）如图甲，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图乙，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。下列关于该实验现象的分析，正确的是（　　） A．先冒烟的是ab段 B．ab段的电阻小于bc段的电阻 C．bc段产生的热量大于ab段产生的热量 D．通过ab段的电流小于通过bc段的电流 13、（2024•秦都区校级模拟）如图甲所示是一种测力装置的结构示意图。测量时，把完全相同的柔性应变电阻片。R1和R2分别紧贴在横梁OA上下表面上，并把它们接入电压恒定的电路中（如图乙），在横梁A端施加向下的压力F，横梁将向下弯曲，同时R1被拉伸，R2被压缩，根据它们两端电压的差值即可测量出压力F的大小。则测压力F时，以下说法正确的是（　　） A．R1的电阻减小，R2的电阻增大 B．R1中电流小于R2中的电流 C．R1和R2两端电压差越大，A端受到的压力越大 D．相同时间内R1产生的热量小于R2产生的热量 题型3：电热的利用和防止 14、（2024秋•钢城区期中）下列情况，属于防止电热产生危害的是（　　） A．电脑机箱里装有小风扇 B．阴雨天家电通电除潮 C．用电熨斗熨衣服 D．冬天用电取暖器取暖 15、（2023秋•深圳期末）如图所示，通过电脑可以看2022卡塔尔世界杯足球比赛的直播。下列有关说法中正确的是（　　） A．一般台式电脑的电功率约2000W B．台式电脑的显示屏跟外置音箱是串联接在电路中的 C．电脑里面的二极管主要是由绝缘体材料制成的 D．电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热，防止过多的电热造成安全隐患 16、（多选）（2022春•崂山区校级月考）如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。下列常用加热用电器，说法正确的是（　　） A．电饭锅是利用电热对食物进行加热的 B．电烤箱是电热管通过对流方式对食物进行加热的 C．微波炉利用食物中的分子发生共振来加热的回路 D．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的 专题三：电热的简单计算与比值问题 题型1：电热的计算 17、（多选）（2024哈尔滨·期中）如图所示电路，电源电压恒为6V。闭合开关S，滑动变阻器R接入电路的阻值为5Ω时，电流表的示数为1.8A。下列说法正确的是（     ） A．通过R0的电流是0.6A B．当R为30Ω时，电路总功率是10.8W C． R0的阻值是5Ω D．当R为20Ω时，电流通过R在1分钟产生的热量为108J 18、（2024•蓬江区校级模拟）如图是研究“电流通过导体产生的热量和 　 　大小的关系”的实验，通电时间相同时，R1产生的热量 　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）R2产生的热量。若通过R1的电流为1A，则通电1min后，R2产生的热量为 　 　J。 19、（2024·河南信阳·二模）如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路的原理图，电源电压为5V，电热丝R的阻值为1Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的热效应实现高温封口，3s内产生的热量为 J。若使用时总把塑料袋烫坏，可以适当 （选填“增大”或“减小”）电阻丝的阻值。 20、（2023咸阳·期末）如图是灯L和定值电阻R的I-U图像，则R的阻值为 Ω．当灯L和定值电阻R串联在一电源上时L消耗的功率为0.3W，电源电压为 V，定值电阻R在该电路工作1min产生的热量为 J。 21、（2024•前郭县校级模拟）将规格都是“220V 150W”的一台电脑、一台电视机和一床电热毯同时接入家庭电路中，正常工作5min一共消耗电能 　J，在这段时间内 　 　产生的热量最多。 22、（2024秋•肇东市期中）如图所示，电源电压不变，R2＝30Ω，R3＝10Ω。只闭合S1，电流表A1示数为0.2A，电压表V示数为4.0V，则定值电阻R1为 　Ω，电源电压为 　 　V。闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 　 　，通电1min电阻R1产生的热量为 　 　J。 23、（2024•沛县校级三模）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡上标有“2.5V”字样。只闭合开关S时，小灯泡正常发光。先闭合开关S，再闭合开关S1，前后两次电流表的示数分别为0.3A和0.5A，则小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 　 　Ω。开关S、S1均闭合时，电路的总功率是 　 　W；通电1min，定值电阻R产生的热量是 　 　J。 题型2：电热的比值问题 24、（2023青岛·月考）已知定值电阻R1和R2并联，且R1︰R2＝2︰1，下列说法正确的是（　　） A．U1︰U2＝1︰2 B．I1︰I2＝1︰2 C．P1︰P2＝2︰1 D．Q1︰Q2＝2︰1 25、（2023秋•宿迁期末）一根电炉丝烧坏了，切掉了后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．5：6 B．6：5 C．1：6 D．6：1 26、（2023昆明·月考）已知定值电阻R1=10Ω，R2=20Ω，有关下列判断正确的是（　　） A．把R1、R2串联在同一电路中，通过R1、R2的电流比为I1∶I2=1∶2 B．把R1、R2串联在同一电路中，R1、R2两端的电压比为U1∶U2=1∶1 C．把R1、R2并联在同一电路中，R1、R2的电功率比为P1∶P2=2∶1 D．把R1、R2并联在同一电路中，电流通过R1、R2做功比为W1∶W2=1∶1 27、（2024·四川广元·中考真题）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图像。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 。 28、（23-24九年级上·河北邢台·月考）如图所示电路图，电源电压恒定不变，R2=2R1，闭合开关S1，通过R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 ；将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合后，R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 。 专题四：焦耳定律与电功率、欧姆定律的综合计算 题型1：多状态电路综合计算 29、（2023秋•淄博期末）如图所示，灯泡L标有“6V 6W”字样（不考虑灯丝电阻变化），定值电阻R1＝14Ω。当开关S1、S2、S3全部闭合时，灯泡正常发光，电流表示数为1.2A。求： （1）定值电阻R0的阻值大小； （2）S1闭合，S2、S3断开时，通电1min电流通过灯泡产生的热量。 30、（2023秋•龙马潭区期末）如图所示电源电压保持不变小灯泡L标有“3V 1.5W”字样。当S1、S2都闭合时，小灯泡正常工作，电流表示数为0.8A；当开关S1、S2都断开时，电路中消耗的总功率为0.6W。求： （1）小灯泡L正常发光时的电阻。 （2）定值电阻R1的阻值。 （3）开关S1、S2都断开时，电阻R2通电1min所产生的热量。 31、（2023秋•河口区期末）如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示。 （1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光。求电源电压和小灯泡的额定功率； （2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值； （3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量。 32、如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R2上标有“10Ω　3A”的字样，小灯泡L上标有“12V　6W”的字样，电流表的量程为0～3A。 （1）当开关S1、S2、S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量； （2）当开关S1、S2、S都闭合，电流表的示数为2A时，求R2消耗的电功率； （3）当开关S1、S2都断开，S闭合时，电流表的示数是1A，求滑动变阻器R2接入电路的阻值。 题型2：求极值和范围问题 33、（多选）在如图甲所示的电路中，定值电阻R2的阻值为5Ω，若只闭合S1和S2时，电压表的示数为4V。若只闭合S1和S3，滑动变阻器R1的滑片P位于中点时，电压表的示数为2V。图乙是电路中额定电压为4V的小灯泡的I﹣U关系图象，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡正常发光时电阻为5Ω B．电源电压为8V C．只闭合S1和S2时，10s内电流通过R2产生的热量为48J D．若将电压表换成电流表，开关均闭合时，电路中的最小电功率为16W 34、（2023秋•连云港期末）如图所示，电源电压恒为12V，R0＝60Ω，滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”，电流表的量程为“0～0.6A”，小灯泡上标有“6V 3W”字样。求： （1）小灯泡正常工作时，通过它的电流； （2）当S、S1、S2都闭合，滑片P滑至最右端时，通电1min，定值电阻R0产生的热量； （3）当开关S闭合，S1、S2断开时，为了保证电路中各元件的安全，滑动变阻器允许接入电路中的阻值范围。 专题五：非纯电阻的相关计算（电动机） 35、（2023巴中·月考）一台线圈电阻为电动机，接在10V的电源上时，通过线圈的电流为2A，在1min内电流产生的热量是 J，转化成的机械能是 J，该电动机的机械效率为 。 36、（2023秋•通江县校级月考）一台标有“5V，2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，则该电风扇正常工作1min，消耗的电能是 　 J，产生的热量是 　 J，电能转化的机械能是 　 J。 37、（2023秋•金安区校级期末）如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化为机械能的过程中，有部分电能转化为内能。已知线圈电阻为1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈的电流为2A，物体的质量为5.4kg，以1.0m/s的速度匀速上升。不计绳重和一切摩擦，物体上升20s的过程中（g取10N/kg），求： （1）电流通过线圈产生的热量为多少J？ （2）电动机的效率？ 38、（2024·安徽阜阳·二模）如图所示，电源电压恒为，闭合开关和，标有“  ”的灯泡恰好能正常发光，电动机M也正常工作，电动机线圈的电阻，电流表的示数为。为什么电源电压高于灯泡的电压那么多？老师给出了原因，当干电池给用电器供电时，它本身也有内阻，本身的内阻相当于与其他用电器串联在电路中，会分一部分电压。请根据老师的讲解解决下面的问题。 （1）求灯泡L正常发光时的电流； （2）求电动机正常工作时的功率； （3）小明查看说明书得知该电动机正常工作时转化为机械能的效率不低于，请你通过计算判断该数据是否有误（机械摩擦不可忽略）。 专题六：多挡电热器的计算 题型1：串联电路挡位变化 39、（2024•市中区校级二模）某款电饭锅有加热和保温两个挡，加热挡的功率为1000W，如图是其简化的电路图，已知R1＝4R2，电饭锅的旋钮开关处于图示位置时是 　 　挡，电饭锅在保温挡工作1min产生的热量是 　 　J。 40、（2024•凉州区校级三模）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 　 　挡位，此时电热壶的功率为 　 　W。开关S接“2”时，通电1min，电流通过R2产生的热量为 　 　J。 41、（2023秋•望花区期末）如图是小明设计的自加热饮水杯的模拟电路图，设计要求为：开关S1控制加热杯的工作，温控开关S2根据水温情况，自动调整电路是“加热”还是“保温”。小明取阻值均为20Ω的加热电阻丝R1、R2，电源电压为24V。 （1）电路处于保温状态时，电路的电流是多少？ （2）电路在加热状态下，每分钟所产生的热量是多少？ （3）在调试时小明发现，水杯给水加热的实际升温速度达不到设计的要求，于是他想把加热的功率调为原来4倍。在只增加或更换一个元件的条件下，请你通过计算（如果所用元件计算时出现小数，只取整数部分），设计出一种可行的办法，使加热的功率调为原来4倍。 42、（2024•东莞市校级二模）如图是某电饭锅的简化电路原理图，已知R1＝44Ω，保温挡功率为110W（R1、R2均为发热电阻），某次煮饭时，只将电饭锅接入220V的电路中，在加热状态下工作了一段时间后，开关S自动切换到保温状态。求： （1）保温挡的工作电流； （2）R2的阻值； （3）电饭锅加热挡正常工作30min产生的热量。 题型2：并联电路挡位变化 43、（2024•广西模拟）如图，是一款有“低温”挡和“高温”挡的挂烫机的工作电路图。正常工作电压为220V，加热电阻R1＝R2＝88Ω，只闭合开关S1时，挂烫机处于 　 　挡。当开关S1、S2都闭合时，挂烫机正常工作100s产生的热量为 　 　J。 44、（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。 45、（2024•工业园区校级二模）3D打印笔是具有立体绘画功能的画笔，如图甲所示，通电后笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为5V，打印笔工作有高温挡和低温挡两个挡位，高温挡和低温挡的功率之比为3：2，R1＝5Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。 求：（1）处于低温挡时，电路中的电流大小； （2）处于高温挡时，通电1minR2产生的热量。 46、（2023秋•惠城区校级期末）小惠家买了一个家用电吹风，其简化电路如图，主要技术参数如下表，电吹风在额定电压下工作，求： （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多少？ （2）电吹风内电动机的电阻是44Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？ （3）电热丝工作时的电阻是多少？ 题型3：结合电能表的计算 47、（2024•澄城县一模）某品牌豆浆机的主要结构如图甲所示，中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀片，将原料进行粉碎打浆；外部是用来加热的电热管。该豆浆机的电路原理图如图乙所示，电热管R的电阻不随温度变化，铭牌如表1所示。表2是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机工作时间与对应的工作状态。求： 表1： 表2： 工作时间（min） 0～1 1～5 5～6 6～10 工作状态 粉碎打浆 加热 粉碎打浆 加热 （1）豆浆机的打浆装置工作时，将电能转化为 　 　能。若豆浆机的电热装置将质量为1kg、初温为40℃的豆浆加热到80℃，豆浆吸收的热量。[设豆浆的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] （2）豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做的功。 （3）小明想了解家里电路的实际电压，于是将家里的其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管R工作时，家里标有“2000r/kW•h”字样的电能表转盘在3min内转了50转，则此时他家电路的实际电压是多少？ 48、 （2023秋•雁塔区校级期末）如图甲所示，是某品牌电吹风的原理图，S是功能切换开关，可实现“关”、“凉风”、“热风”之间的转换，某次工作过程中，其电功率与时间的图像如图乙所示。求： （1）电吹风吹凉风时，通过电动机的电流是多大？ （2）正常工作时电热丝的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的线圈电阻是8Ω，若电吹风吹凉风10min，则电动机线圈产生的热量是多少？ （4）某一天，小仁断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中如丙图所示的电能表6min内指示灯闪烁了150次，求电吹风此时的实际功率是多少？ 题型4：结合P-t图像的计算 49、（2024•启东市二模）图甲所示是一款全自动豆浆机。其主要结构有两部分：一是有一个带动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；二是有一个电热器，用来对液体加热。下表是这款豆浆机的主要技术参数。图乙是豆浆机正常工作做一次豆浆过程中电热器和电动机交替工作的P﹣t图像。求： 额定电压 额定频率 电机功率 加热功率 容量 220V 50Hz 100W 1210W 1000mL （1）豆浆机加热时的电流； （2）豆浆机正常完成做一次豆浆所需11min，共消耗的电能； （3）一次完整制作豆浆过程，认为只有加热阶段能使豆浆升温，热能利用率为70%，使豆浆从常温到煮熟升温77℃，若以豆浆的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）计算，此次制作的豆浆质量。（保留二位有效数字） 专题七：电热综合计算 题型1：电学与热学的综合 50、（2023·重庆渝中二模）如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　） A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2 51、（2024•广东二模）如图甲，规格相同的玻璃杯装了相同质量的水，将阻值不同的两根电阻丝R1和R2与电源、开关接成电路，忽略散热，得到图乙所示的水温与加热时间的图线，则下列叙述正确的是（　　） A．两个加热器，R1＜R2 B．由图乙可知：比热容c甲＞c乙 C．加热相同时间，两杯水吸收的相同热量 D．甲杯水在2min内吸收的热量，与乙杯水在3min内吸收的热量相同 52、（2024•郸城县模拟）小明家新买一个电蒸锅，如图甲所示。图乙为其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位。R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为2000W。则开关S1、S2都闭合时，电蒸锅处于 　 　挡工作状态。此电蒸锅保温挡的功率为 　 　W；若不计热量损失，用电蒸锅加热挡将2.5kg水从20℃加热到100℃，需要 　 　s。[] 53、（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•℃）] 54、（2024•官渡区校级模拟）如图所示是某款电加热器的简化电路，其中发热体的阻值R1＝R2＝110Ω。通过开关变换可以选择不同挡位，当开关S置于 　 位置时，处于高温挡。若该电加热器在低温挡状态下正常工作420s，可以将水的温度升高50℃，不计热量损失，则加热水的质量为 　 　kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 55、（2023•宿迁）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 　 　挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 　 　；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 　 　Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 　 　的电饭锅。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 56、（2024•浦口区校级三模）如图甲，这是一款多功能暖菜板，既可保温，也可加热，为了降低桌面温度，还配置有内置散热风扇。其部分加热简化电路图如图乙所示，R1、R2均为电阻阻值不变的电热丝，R1＝24.2Ω；闭合开关S1，只有暖菜板内置风扇工作；当板上食品温度降到50℃时，S2在温度控制电路的作用下自动切换，为食品保温，保温时R1、R2的总功率为500W；当暖菜板上食品温度降到20℃时，S2在控制电路的作用下再次切换，为食品加热；通过温控装置使食品保持在一定温度范围内。 （1）保温时，S2应接到位置 　（选填“1和2”、“2和3”或“3和4”）之间，电热丝R2的阻值是 　 　Ω。 （2）已知电动机的功率为20W，在加热状态时，若不计热量损失，则暖菜板工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤温度升高 　 　℃[汤的比热容取4.0×103J/（kg•℃）]，在5min内可以使图丙中的电能表表盘转动 　 　圈。 57、（2023秋•泗水县期末）如图甲所示为一款具有加热和保温功能的榨汁机，其内部电路简化示意图如图乙所示，R1和R2为加热电阻，该榨汁机的部分参数如表所示。求： 榨汁机部分参数表 额定电压 220V 加热功率 440W 榨汁功率 66W 保温功率 88W （1）R2阻值为多少？ （2）榨汁时电动机正常工作电阻为1Ω，电动机工作10min因发热消耗的电能是多少？ （3）榨汁机的热效率是50%，杯子中盛有果汁500g，使其温度升高20℃，榨汁机需要加热200秒，求榨汁机实际加热功率是多大？【c果汁＝4×103J/（kg•℃）】 58、（2024•黄梅县一模）如图甲为某校购买的3D打印机，其主要机械部件为热熔挤压喷头和使喷头可以左右、上下和前后移动的3个双向转动电动机，其中热熔挤压喷头可看成一段电阻丝。打印材料（聚乳酸）进入喷头后被加热至工作温度熔化为粘稠状，之后被挤压出喷头完成打印任务。在某段时间内，打印机的热熔挤压喷头和一个使喷头向前移动的电动机在工作，其工作原理如图乙。某次模型打印中，消耗聚乳酸材料0.2L，材料的初始温度为环境温度，耗时20min，电动机工作时的电流为1A，打印机工作时的相关数据如下表。求： 实验室环境温度 20℃ 喷头工作温度 200℃ 单个电机功率 15W 喷头加热功率 90W 聚乳酸密度 1.25×103kg/m3 聚乳酸比热容 2×103J/（kg•℃） （1）热熔喷头正常工作时的电阻； （2）工作时聚乳酸材料吸收的热量； （3）热熔喷头的加热工作效率（计算结果保留小数点后1位）。 59、（2024•湖北模拟）张老师家里买了个小型电火锅，如图甲所示。该电火锅有高、中、低三挡加热功能。图乙是它的电路原理图，R1、R2、R3均为发热电阻丝，已知R1的阻值为396Ω，电源电压为220V，c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计温度对电阻的影响，电火锅的部分参数如表所示。 （1）R3的阻值是多少？ （2）R2的阻值和电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）张老师某次使用电火锅高温挡将1.1kg水从20℃加热到80℃，用时5min，该电火锅的加热效率是多少？ 60、（2024•泸州模拟）如图甲所示，是一款办公室女老师们追捧的高颜值实用性加热杯垫，可以随时加热咖啡茶饮，还可以加热面包等小零食，其等效电路结构如图乙所示。已知：该杯垫额定电压为220V，R1和R2为完全相同的发热电阻，R3是规格为“250Ω，1A”的滑动变阻器，R3只起调节电流作用，不对外加热。S、S1闭合时，通过控制S2的通断，可以使电器处于高温挡或中温挡，高温挡正常加热功率为484W；S闭合，S1、S2均断开时，电器处于低温挡，移动滑片，可以手动调节低温挡的加热功率。 （1）加热杯垫以中温挡正常工作5min，求发热电阻产生的热量； （2）美美老师将该杯垫接入家庭电路中单独工作，在使用高温挡加热过程中，观察到电能表（如图丙所示）的转盘3min内转了60转，求此时电路的实际电压； （3）在正常工作时，手动调节低温挡来加热一杯0.2kg的果汁，求使果汁升温10℃需要的最少时间。（已知杯垫加热效率为84%，果汁的比热容为4.2×103J/（kg•℃）） 题型2：电磁综合 61、（2023•怀化）甲图是一款恒温箱的内部原理电路图。工作电压220V，电热丝R0的阻值为44Ω；控制电路电源电压为8V，继电器线圈的电阻R1＝10Ω，滑动变阻器（调温电阻）R2的最大阻值为130Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如乙图所示。R0和R3均置于恒温箱中，当继电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左边，右边工作电路断电停止加热。求： （1）加热时，经过R0的电流？ （2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为多少？ （3）利用恒温箱把1kg的牛奶从20℃加热到60℃，牛奶吸收多少热量？[牛奶的比热容c＝2.5×103J/（kg•℃）] （4）把1kg的牛奶从20℃加热到60℃需要2min，则该恒温箱的加热效率为多少？（结果精确到0.1%） 62、（2024•管城区校级模拟）如图甲是某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图乙所示，控制电路中R为光敏电阻。已知该款干手器的额定功率为500W，空气流量为0.6m3/min，加热电阻丝的阻值为110Ω，请你解答下列问题：（1）由工作电路的电路图可知接线柱 　 　（选填“A”或“B”）接的是火线。手伸入舱内时光敏电阻R的阻值 　 　（选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。 （2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为多大？ （3）在额定电压下正常工作时，烘干一次手用时15s，若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高多少？（结果保留一位小数）[，] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 学科网独家版权 焦耳定律、多档电热器、电热综合（专题练习） 7大专题+16题型+共62题 内 容 导 航 专题一：探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关 题型1：基础实验 1、（2023秋•洪山区期末）小如用如图装置“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，两个相同透明容器中分别接入了电阻丝R1和R2且密封着等量的空气，并与装有相同液体的U形管相连通，电阻丝R3与图中电阻丝R2并联置于容器外，将导线a和b接入电路进行实验，下列说法错误的是（　　） A．实验时U形管中液面高度没有变化，一定是电路中某处断路 B．该装置可以探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系 C．若R1和R2的阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系 D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，则可去掉R3，使R1和R2电阻不同 【答案】A 【解答】A、实验时若U形管中液面的高度没有变化，可能是电路中某处断路（无电流），也可能是U形管密封不严，有漏气的现象，故A错误。 B、该装置通电时间改变，观察一个电阻丝，电流和电阻不变，改变时间，故可以探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，故B正确； C、若R1和R2阻值相等，由于并联分流，使得通过容器内的两个电阻的电流不同，所以能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故C正确； D、若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，必须控制电流相等，二者必须串联，则可去掉R3，使得电流相等，同时使R1和R2电阻不同，故D正确。 故选：A。 2、（20244长春·期中）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察 的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是 （填序号）； ①比较不同物质的吸热能力 ②探究电流与电压、电阻的关系 （2）闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示。表明在电流和通电时间相同的情况下， 越大，产生的热量越多； （3）乙图中与并联，目的是使通过与的 不同； （4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因是： 。 【答案】（1）U形管液面高度 ① （2）电阻 （3）电流 （4）断路 【解析】（1）[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，根据转换法，实验中通过观察U形管液面高度的差来反映电阻产生热量的多少，液面高度差越大说明容器中产生的热量越多。 [2]①探究物质吸放热规律时，用物质吸热或放热时的温度变化来反映，这用到了转换法，故①符合题意； ②探究电流大小与电压、电阻的关系时，采用了控制变量法，故②不符合题意。 故选①。 （2）由图甲可知，闭合开关，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流相同，通电时间相同，右侧电阻丝阻值较大，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧电阻大产生的热量多。故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）由图乙可知，三个电阻相等，其中R3与R2并联，再与R1串联，经过R1的电流，在右侧分两支，一直经过R2，一支经过R3，因此通过R1、R2的电流是不同的，故乙图中，R3与R2并联，目的是使通过R1和R2的电流不相等。 （4）利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，说明左右两侧产生的热量相同，因为R1和R2的电阻相等，通电时间相同，且产生的热量相同，说明通过两个电阻的电流相同，即R3中没有电流，故可能是电阻R3断路了。 3、（2023石家庄·开学考试）如图甲所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 （1）图甲装置中U形管 （选填“是”或“不是”）连通器。实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，只需比较与之相连的U形管中 。 （2）图甲装置通电一段时间后右侧U形管中液面升高得多，说明 。 （3）实验中发现。图乙装置中 （选填“左”或“右”）侧容器中导体产生的热量较多，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），导体产生的热量越多。该装置 （选填“能”或“不能”）解释“电炉丝热得发红。而连接它的导线几乎不发热”。 【答案】（1）不是 液面高度差 （2）在电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多 （3）左 大 不能 【解析】（1）[1] 两个相同的透明容器中密封着等质量的空气，连通器是上端开口的，故图甲装置中U形管不是连通器。 [2]电阻丝产生的热量无法直接观察到，但可以通过比较U形管中液面的高度差来反映电阻丝产生的热量的多少，这是采用了转换法的研究方法。 （2）由Q=I2Rt可知，通电一段时间后，右侧容器中U形管中液面高度差较大，原因是在电流和通电时间相同时，右侧容器中的电阻较大，因此右侧容器中的电阻产生的热量较多。 （3）[1] [2]乙装置中，右侧容器中的电阻与外面的电阻并联后，再与左侧容器中的电阻串联，两容器中的电阻和通电时间相同，而通过两容器中电阻的电流不同，由Q=I2Rt可知，左侧容器中导体产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。 [3]“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”，根据Q=I2Rt分析，通电一段时间后，在电流和通电时间相同时，电炉丝电阻大，产生的热量多，导线电阻小，产生的热量少，所以与甲原理相同，与乙原理不同。 题型2：改进实验 4、（2024·云南昆明·模拟预测）在探究“影响电流热效应的因素”时： （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小红设计了图甲的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，先后改变滑动变阻器阻值以改变电流通过比较烧瓶内液体的 来判断相同时间内电流不同时产生的热量多少。若她想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）。 （2）若要探究导体产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，在图乙的A和B烧瓶中装入完全相同的液体，RA和RB应 （选填“串联”或“并联”），如果实验中观察到 ，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 【答案】（1）温度变化量 煤油 （2）串联 B烧瓶中煤油温度变化量较大 【解析】（1）[1]电阻丝产生热流道多少无法直接观察到，是通过比较烧瓶内温度的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。 [2]根据Q=cmΔt可知，在Q、m相同时，c越小，Δt越大，越容易观察，所以为了实验效果更加明显，实验应采用比热容较小的煤油。 （2）[1]若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，所以应该将RA和RB串联接入电路，以保证电流和通电时间相等。 [2]实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少。如果实验中观察到B烧瓶中煤油温度变化量较大，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 5、如图所示是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。 （1）实验时，两瓶煤油的质量要 ，在这个实验中，电流产生的热量的多少是通过 体现出来的，为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的 相同； （2）图甲中，与采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、 相等，选用的和的阻值大小 （选填“相等”或“不相等”），实验中选用煤油而不选用水，主要是因为水的 比煤油大； （3）图甲探究的是电热与 的关系。按图乙方法进行实验时，观察到在相同的时间内C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，这说明：其他条件相同时， 越大，导体产生的热量越多，根据记录数据大致画出了产生的热量Q和电流I关系的图像，其中正确的是 。 A．B．C．D． 【答案】（1）相等 温度计示数变化 初温 （2）电流 不相等 比热容 （3）电阻 电流 B 【解析】（1）[1][2][3]根据控制变量法可知，实验前要使两瓶煤油的质量相等；电流通过导体产生热量的多少，我们通过肉眼直接观察看不到其多少，在此应用了转换法，把电流通过导体产生热量的多少用我们能看到的现象表现出来，在该题中是通过温度计示数变化把电流通过导体产生热量的多少体现出来；为了便于观察，实验前要使两瓶煤油的初温相等。 （2）[1][2][3]图甲中RA与RB采用串联的连接方式，目的是控制通过两电阻丝的电流相等，通电时间相同，所以探究的是电流产生的热量与电阻的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该不同；因为煤油的比热容比水的小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显。 （3）[1]图甲中两电阻丝串联，电流相等，电阻不同，探究的是电热与电阻的关系。 [2]乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串并联电路电流的规律可知通过C瓶中的电流大于D瓶中的电流，通电一段时间后，在相同的时间内C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，说明在通电时间和电阻相同的情况下，电流越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。 [3]根据焦耳定律Q=I2Rt，探究“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，应当控制电阻和通电时间作为常数，所以得到Q是电流的二次函数，故选B。 6、（2023青岛·期末）一节电池能点燃火柴，央视《是真的吗》节目组进行了实验验证：如图甲，把铅笔芯放在电池的两个电极上，然后使火柴头接触铅笔芯，火柴就真的燃烧了起来。受此启发，小蓝设计了如图乙所示的实验，探究“电流通过导体时产生的热量与那些因素有关”，实验器材有：12V电源、材料和粗细均相同但比长的两根自动铅笔芯、相同的火柴、开关和导线等。 （1）该实验采用串联电路，可以控制 相同和 相同； （2）使火柴头与铅笔芯充分接触，闭合开关，发现与铅笔芯接触的火柴头先燃烧，说明铅笔芯 产生的热量较多，原因是的阻值 的阻值； （3）通电一段时间后火柴头才燃烧，说明导体产生热量的多少与 有关； （4）实验发现，使与接触的火柴燃烧所需的时间太长；在不改变电源电压的情况下，使、接入电路中的电阻各减为原来的一半，电路中的电流变为原来的 倍，发现与接触的火柴燃烧所需的时间明显减少，这是因为电流对导体产生热量的多少影响更 （选填“大”或“小”）。 【答案】电流 通电时间 大于 通电时间 2 大 【解析】（1）[1][2]该实验采用串联电路，通过两电阻的电流相同，同一个电路，可以控制通电时间相同。 （2）[3][4]铅笔芯产生的热量比R1多，导致铅笔芯接触的火柴头先燃烧；根据可知，通电时间相同，电流相同，电阻大的产生的热量多，故电阻的阻值大于的阻值。 （3）[5]通电一段时间后火柴头才燃烧，说明通电时间变长，产生的热量变多，才能够点燃火柴，故说明导体产生热量的多少与通电时间有关。 （4）[6][7]使、接入电路中的电阻各减为原来的一半，则总电阻减半，电源电压不变，故电流变为了原来的两倍；产生的热量明显增多，所以与接触的火柴燃烧所需的时间明显减少，说明电流对导体产生的热量影响更大。 专题二：焦耳定律的理解和简单应用 题型1：电流的热效应 7、（2023秋•平潭县期末）下列利用电流热效应工作的用电器是（　　） A．电风扇 B．电视 C．洗衣机 D．电饭煲 【解答】AC、电风扇和洗衣机工作时，主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故AC不符合题意； B、电视机工作时，主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意； D、电饭煲工作时，将电能转化为内能，加热食物，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。 故选：D。 8、（2024•昆山市校级二模）从物理学史来讲，对电流的热效应做出突出贡献的物理学家是（　　） A．奥斯特 B．法拉第 C．焦耳 D．欧姆 【解答】焦耳发现了电流的热效应，定量得到了电能和热能之间的转换关关系：焦耳定律，即Q＝I2Rt，是对电流的热效应做出突出贡献的物理学家。 故选：C。 9、下列说法中，不正确的是（　　） A． 导体中的电流与导体两端的电压成正比，与电阻成反比 B． 超导体的导电能力好，最适合做新型取暖器的发热体 C． 家庭电路中每多接通一个家用电器，家庭电路的总电阻都变小 D． 高效节能的LED灯，其核心元件是半导体材料 【答案】B 【解答】A、根据欧姆定律的内容可知A正确； B、超导体的导电能力好，最适合做导线；根据焦耳定律，取暖器的发热体应该用电阻较大的电阻丝，故B错误； C、家庭电路中并联的用电器越多，相当于并联电阻的横截面积越大，电阻越小，所以，多接通一个家用电器，家庭电路的总电阻变小，故C正确； D、高效节能的LED灯，是由发光二极管组成，其核心元件是半导体材料，故D正确。 故选：B。 10、（2024•菏泽模拟）标有“220V 40W”的字样的电视机、电风扇、电热毯和日光灯四种电器，都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（　　） A．电热毯 B．电风扇 C．电视机 D．日光灯 【答案】A 【解答】A、电热毯是利用电流的热效应工作的，工作相同时间电能全部产生热量。 B、电风扇是主要利用电流的磁效应工作的，工作相同时间电能主要转化成机械能，产生热量很少。 C、电视机在工作相同时间主要是把电能转化为声能和光能，产生热量很少。 D、日光灯在工作相同时间主要是把电能转化为光能，产生热量更少。所以三个用电器产生热量不一样多，电热毯产生热量最多。 故选：A。 题型2：焦耳定律的简单应用 11、（2024•兴业县一模）正常工作的电取暖器，它的发热管热的发红，而供电的电源线却不热，这主要是因为（　　） A．电源线散热比发热管快得多 B．通过电源线的电流小于发热管的电流 C．电源线的绝缘隔热性能好 D．电源线的电阻远小于发热管的电阻 【解答】D 【解答】发热管与电源线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故B错误； 因为电源线的电阻远小于发热管的电阻，即R电源线＜R发热管，所以由Q＝I2Rt可知，Q电源线＜Q发热管， 即电流通过电源线产生的热量很少，电流通过发热管产生的热量比较多，所以，发热管发红发热，而供电的电源线却不怎么热。散热快慢、隔热性能是次要因素，故AC错误、D正确。 故选：D。 12、（2024•南开区模拟）如图甲，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图乙，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。下列关于该实验现象的分析，正确的是（　　） A．先冒烟的是ab段 B．ab段的电阻小于bc段的电阻 C．bc段产生的热量大于ab段产生的热量 D．通过ab段的电流小于通过bc段的电流 【解答】A 【解答】B、由甲图可知，锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，在材料和长度相同时，横截面积越小电阻越大，所以ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，所以ab段的电阻大于bc段的电阻，故B错误； ACD、ab、bc、cd段串联在电路中，则通过ab、bc、cd三段的电流相等，根据Q＝I2Rt可知，相等时间内，ab段的电阻最大，产生热量最多，其次是bc段，cd段产生的热量最少，所以先冒烟的是ab段，故A正确、CD错误。 故选：A。 13、（2024•秦都区校级模拟）如图甲所示是一种测力装置的结构示意图。测量时，把完全相同的柔性应变电阻片。R1和R2分别紧贴在横梁OA上下表面上，并把它们接入电压恒定的电路中（如图乙），在横梁A端施加向下的压力F，横梁将向下弯曲，同时R1被拉伸，R2被压缩，根据它们两端电压的差值即可测量出压力F的大小。则测压力F时，以下说法正确的是（　　） A．R1的电阻减小，R2的电阻增大 B．R1中电流小于R2中的电流 C．R1和R2两端电压差越大，A端受到的压力越大 D．相同时间内R1产生的热量小于R2产生的热量 【解答】C 【解答】A、在压力的作用下，横梁向下弯曲，R1被拉伸，即R1变长，横截面积减小，因此R1电阻增大；而R2被压缩，即R2变短，横截面积增大，因此R2电阻减小，故A错误； B、由图可知，两电阻串联，在串联电路中，电流处处相等，故B错误； C、根据欧姆定律可知，R1和R2两端电压的差值越大，说明R1和R2的阻值的差值越大，所以R1被拉伸的更多，R2被压缩的更多，从而说明A端受到的压力越大，故C正确； D、在A端施加向下的力F，横梁向下弯曲，R1拉伸电阻增大，R2压缩电阻减小，则R1＞R2，由于通过R1、R2的电流相等，通电时间相等，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，相同时间内R1的产生的热量大于R2产生的热量，故D错误。 故选：C。 题型3：电热的利用和防止 14、（2024秋•钢城区期中）下列情况，属于防止电热产生危害的是（　　） A．电脑机箱里装有小风扇 B．阴雨天家电通电除潮 C．用电熨斗熨衣服 D．冬天用电取暖器取暖 【解答】A 【解答】A．电脑主机内装有散热风扇是为把各电器元件产生的热量及时散失掉，故A符合题意。 B．阴雨天家电通电除潮是应用电热来给电器驱潮，故B不符合题意； CD．用电熨斗熨衣服、用电取暖器取暖，属于对电热的利用，故CD不符合题意； 故选：A。 15、（2023秋•深圳期末）如图所示，通过电脑可以看2022卡塔尔世界杯足球比赛的直播。下列有关说法中正确的是（　　） A．一般台式电脑的电功率约2000W B．台式电脑的显示屏跟外置音箱是串联接在电路中的 C．电脑里面的二极管主要是由绝缘体材料制成的 D．电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热，防止过多的电热造成安全隐患 【解答】D 【解答】A、一般台式电脑的电功率约200W，故A错误； B、台式电脑的显示器和外置音箱可以独立工作，互不影响，故它们是并联接在电路中的，故B错误； C、二极管主要是由半导体材料制成的，故C错误； D、由于电流具有热效应，电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热，防止过多的电热造成安全隐患，故D正确。 故选：D。 16、（多选）（2022春•崂山区校级月考）如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。下列常用加热用电器，说法正确的是（　　） A．电饭锅是利用电热对食物进行加热的 B．电烤箱是电热管通过对流方式对食物进行加热的 C．微波炉利用食物中的分子发生共振来加热的回路 D．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的 【答案】ACD 【解答】A、电饭锅是利用电热对食物进行加热的，故A正确； B、电烤箱是电热管通过电流做功的方式对食物进行加热的，故B错误； C、微波炉利用食物中的分子发生共振来加热的回路，故C正确； D、电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故D正确。 故选：ACD。 专题三：电热的简单计算与比值问题 题型1：电热的计算 17、（多选）（2024哈尔滨·期中）如图所示电路，电源电压恒为6V。闭合开关S，滑动变阻器R接入电路的阻值为5Ω时，电流表的示数为1.8A。下列说法正确的是（     ） A．通过R0的电流是0.6A B．当R为30Ω时，电路总功率是10.8W C． R0的阻值是5Ω D．当R为20Ω时，电流通过R在1分钟产生的热量为108J 【答案】AD 【解析】AC．由图可知，定值电阻与滑动变阻器并联，电流表测干路电流。根据并联电路电压规律：电源两端电压与各支路用电器两端电压相等，所以通过滑动变阻器R的电流为 根据并联电路电流规律，可得通过R0的电流为 则R0的阻值为，故A正确，C错误； B．当R为30Ω时，通过R的电流为，所以此时电路中总电流为，则此时的总功率为，故B错误； D．当R为20Ω时，电流通过R在1分钟产生的热量为，故D正确。 故选AD。 18、（2024•蓬江区校级模拟）如图是研究“电流通过导体产生的热量和 　 　大小的关系”的实验，通电时间相同时，R1产生的热量 　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）R2产生的热量。若通过R1的电流为1A，则通电1min后，R2产生的热量为 　 　J。 【答案】电流；大于；75。 【解答】由图可知，两个密封容器中的电阻相等，右侧容器外并联了一个与容器内电阻阻值相同的电阻R3，起到分流的作用，此时通过R2和R3的电流相等且小于通过R1的电流，所以本实验探究的是电流通过导体产生的热量和电流大小的关系；通电相同时间，通过R1的电流大于通过R2的电流，根据Q＝I2Rt可知，R1产生的热量大于R2产生的热量；因为R2和R3的电阻相等且并联电压相等，所以通过它们的电流相等，由并联电路电流规律可知，通过R2的电流为，R2产生的热量为。 故答案为：电流；大于；75。 19、（2024·河南信阳·二模）如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路的原理图，电源电压为5V，电热丝R的阻值为1Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的热效应实现高温封口，3s内产生的热量为 J。若使用时总把塑料袋烫坏，可以适当 （选填“增大”或“减小”）电阻丝的阻值。 【答案】75 增大 【解析】[1]电热丝3s内产生的热量; [2]由可知，电压不变，要减小电热丝产生的热量，应增大电热丝R的阻值。 20、（2023咸阳·期末）如图是灯L和定值电阻R的I-U图像，则R的阻值为 Ω．当灯L和定值电阻R串联在一电源上时L消耗的功率为0.3W，电源电压为 V，定值电阻R在该电路工作1min产生的热量为 J。 【答案】10 4 54 【解析】[1]定值电阻的阻值 [2]因小灯泡L的功率为0.3W，由图可知小灯泡的电流为0.3A，小灯两端的电压为1V。又因灯L和定值电阻R串联在一电源上，由串联电路的电压规律得电源电压 [3]定值电阻R在该电路工作1min产生的热量 21、（2024•前郭县校级模拟）将规格都是“220V 150W”的一台电脑、一台电视机和一床电热毯同时接入家庭电路中，正常工作5min一共消耗电能 　J，在这段时间内 　 　产生的热量最多。 【答案】1.35×105；电热毯。 【解答】将一台电脑、一台电视机和一床电热毯同时接入家庭电路中，电路中的总功率：P总＝150W+150W+150W＝450W，正常工作5min消耗的电能W＝P总t＝450W×5×60s＝1.35×105J； 电脑和电视机都是非纯电阻用电器，工作时将电能部分转化为内能；电热毯是纯电阻用电器，工作时电能全部转化为内能，所以在这段时间内电热毯产生的热量最多。 故答案为：1.35×105；电热毯。 22、（2024秋•肇东市期中）如图所示，电源电压不变，R2＝30Ω，R3＝10Ω。只闭合S1，电流表A1示数为0.2A，电压表V示数为4.0V，则定值电阻R1为 　Ω，电源电压为 　 　V。闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 　 　，通电1min电阻R1产生的热量为 　 　J。 【答案】20；6；5：2；108。 【解答】（1）由图可知，只闭合S1，R1、R3串联，电流表测量的是整个电路的电流，电压表测量电阻R1两端的电压；由I可知，R1的阻值：R120Ω，R3两端的电压：U3＝IR3＝0.2A×10Ω＝2V，根据串联电路的电压特点可知，电源电压：U＝U1+U2＝04V+2V＝6V； （2）由图可知，闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测电源电压；则通过R1的电流：I10.3A， A2的示数（通过R2的电流）：I20.2A， 所以干路中电流表A1的示数：I＝I+I2＝0.3A+0.2A＝0.5A， 电流表A1、A2示数之比：； 通电1minR2产生的热量：Q1Rt＝（0.3A）2×20Ω×60s＝108J。 故答案为：20；6；5：2；108。 23、（2024•沛县校级三模）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡上标有“2.5V”字样。只闭合开关S时，小灯泡正常发光。先闭合开关S，再闭合开关S1，前后两次电流表的示数分别为0.3A和0.5A，则小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 　 　Ω。开关S、S1均闭合时，电路的总功率是 　 　W；通电1min，定值电阻R产生的热量是 　 　J。 【答案】8.3；1.25；30。 【解答】只闭合开关S时，只有小灯泡的简单电路，小灯泡正常发光，则电源电压：U＝UL＝2.5V， 根据题意可知，此时通过小灯泡的电流IL＝0.3A， 由I可知，小灯泡正常发光时灯丝的电阻：RL8.3Ω； 开关S、S1均闭合时，灯泡和电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路总功率：P＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W； 由并联电路的特点可知，通过灯泡的电流不变，通过定值电阻R的电流IR＝I﹣IL＝0.5A﹣0.3A＝0.2A， 通电1min，定值电阻R产生的热量：Q＝W＝UIRt＝2.5V×0.2A×60s＝30J。 故答案为：8.3；1.25；30。 题型2：电热的比值问题 24、（2023青岛·月考）已知定值电阻R1和R2并联，且R1︰R2＝2︰1，下列说法正确的是（　　） A．U1︰U2＝1︰2 B．I1︰I2＝1︰2 C．P1︰P2＝2︰1 D．Q1︰Q2＝2︰1 【答案】B 【解析】A．因为并联电路中各支路两端电压等于电源电压，所以U1＝U2，故A错误； B．支路电压相等，由可知，通过两电阻的电流之比等于电阻之比的倒数，所以电流之比为 ，故B正确； C．由可知，两电阻的电功率之比等于电流之比，所以电功率之比为，故C错误； D．由可得，热量之比等于电功率之比，所以热量之比为，故D错误。 故选B。 25、（2023秋•宿迁期末）一根电炉丝烧坏了，切掉了后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．5：6 B．6：5 C．1：6 D．6：1 【答案】B。 【解答】导体的材料和横截面积一定时，导体的电阻与导体的长度成正比，若原来电炉丝的电阻为R，切掉以后，则剩余电炉丝的电阻为（1）RR，仍接在原电源上，即电炉丝两端的电压不变，通电时间相同，由Q＝Wt可得，产生的热量与原来产生的热量之比：， 故选：B。 26、（2023昆明·月考）已知定值电阻R1=10Ω，R2=20Ω，有关下列判断正确的是（　　） A．把R1、R2串联在同一电路中，通过R1、R2的电流比为I1∶I2=1∶2 B．把R1、R2串联在同一电路中，R1、R2两端的电压比为U1∶U2=1∶1 C．把R1、R2并联在同一电路中，R1、R2的电功率比为P1∶P2=2∶1 D．把R1、R2并联在同一电路中，电流通过R1、R2做功比为W1∶W2=1∶1 【答案】C 【解析】AB．把R1、R2串联在同一电路中，由于串联电路的电流处处相等，所以通过R1、R2的电流相等，即I1∶I2=1∶1， 根据欧姆定律可得：U=IR，由此可知，R1、R2两端的电压比为U1∶U2=R1∶R2=10Ω∶20Ω=1∶2 故AB错误； C．把R1、R2并联在同一电路中，由于并联电路各支路两端的电压相等，所以R1、R2两端的电压相等，根据知，R1、R2的电功率比为P1∶P2=R2∶R1=20Ω∶10Ω=2∶1 故C正确； D．R1、R2并联在同一电路中，由于并联电路各支路两端的电压相等，通电时间相同，由可得，电流通过R1、R2做功之比为W1∶W2=R2∶R1=20Ω∶10Ω=2∶1，故D错误。 故选C。 27、（2024·四川广元·中考真题）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图像。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 。 【答案】 【解析】[1]将L和R串联接在8V的电源两端，电流相同，L和R两端的电压之和为8V，根据图像，发现，当电流大小为0.2A时，L和R两端的电压之和为8V，此时电压之比为，串联电路电压之比等于电阻之比，则L与R的电阻之比为。 [2]若将L和R并联在2V的电源两端，流过L的电流为0.15A，流过R的电流为0.1A，L与R的电流之比为，因为小灯泡L和定值电阻R都是纯电阻电路，在并联电路中热量之比等于电流之比，在1min内，L与R产生的热量之比为。 28、（23-24九年级上·河北邢台·月考）如图所示电路图，电源电压恒定不变，R2=2R1，闭合开关S1，通过R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 ；将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合后，R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 。 【答案】1︰1 1︰2 2︰1 2︰1 【解析】[1]由图可知，闭合开关S1，电阻R1、R2串联，因为串联电路中各处的电流相等，所以两电阻的电流之比是1︰1。 [2]根据可得，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 [3]将电流表和电压表的位置互换，再将S1、S2均闭合，R1、R2并联，因为并联电路各支路两端的电压相等，所以R1和R2两端的电压相等，由可得，R1、R2两电阻的电流之比是 [4]根据可得，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 专题四：焦耳定律与电功率、欧姆定律的综合计算 题型1：多状态电路综合计算 29、（2023秋•淄博期末）如图所示，灯泡L标有“6V 6W”字样（不考虑灯丝电阻变化），定值电阻R1＝14Ω。当开关S1、S2、S3全部闭合时，灯泡正常发光，电流表示数为1.2A。求： （1）定值电阻R0的阻值大小； （2）S1闭合，S2、S3断开时，通电1min电流通过灯泡产生的热量。 【解答】 解：（1）当S1、S2、S3全部闭合时，R1被短接，L和R0并联，灯泡正常发光，所以灯泡两端的电压为其额定电压：U＝U额＝6V， 由P＝UI可得灯泡的额定电流：I额1A， 根据并联电路电流规律可得，通过R0的电流：I0＝I﹣IL＝I﹣I额＝1.2A﹣1A＝0.2A， 根据欧姆定律，定值电阻R0的阻值：R030Ω； （2）小灯泡的电阻为：RL6Ω； S1闭合，S2、S3断开时，L和R1串联，此时电路中的电流为：I′0.3A， 通电1min电流通过灯泡产生的热量为：QL＝I′2RLt＝（0.3A）2×6Ω×60s＝32.4J。 答：（1）定值电阻R0的阻值大小为30Ω；（2）S1闭合，S2、S3断开时，通电1min电流通过灯泡产生的热量为32.4J。 30、（2023秋•龙马潭区期末）如图所示电源电压保持不变小灯泡L标有“3V 1.5W”字样。当S1、S2都闭合时，小灯泡正常工作，电流表示数为0.8A；当开关S1、S2都断开时，电路中消耗的总功率为0.6W。求： （1）小灯泡L正常发光时的电阻。 （2）定值电阻R1的阻值。 （3）开关S1、S2都断开时，电阻R2通电1min所产生的热量。 【解答】 解：（1）根据题意可知，灯泡的额定电压UL＝3V，额定功率PL＝1.5W， 由P可知，小灯泡正常发光时的电阻：RL6Ω； （2）由图可知，当S1、S2都闭合时，R1与L并联，R2被短路，电流表测干路电流； 小灯泡正常发光，则小灯泡两端的电压为3V，则电源电压U＝U1＝UL＝3V， 由P＝UI可知，通过小灯泡的电流：IL0.5A； 则通过R1的电流：I1＝I﹣IL＝0.8A﹣0.5A＝0.3A， 由I可知，R1的阻值：R110Ω； （3）由图可知，开关S1、S2都断开时，R1、R2串联， 由P＝UI可知，电路中的电流：I′0.2A， 由I可知，R1、R2的串联总电阻：R15Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝15Ω﹣10Ω＝5Ω， 电阻R2通电1min所产生的热量：Q＝I′2R2t＝（0.2A）2×5Ω×1×60s＝12J。 答：（1）小灯泡L正常发光时的电阻为6Ω；（2）定值电阻R1的阻值为10Ω（3）开关S1、S2都断开时，电阻.R2通电1min所产生的热量为12J。 31、（2023秋•河口区期末）如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示。 （1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光。求电源电压和小灯泡的额定功率； （2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值； （3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量。 【解答】 解：（1）当只闭合S1时，将R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器R1串联，因串联电路中电流处处相等，且此时小灯泡恰好正常发光，所以，由图乙可知，灯泡正常发光时电路中的电流I＝IL＝0.5A， 由I可得，R1两端的电压：U1＝IR1＝0.5A40Ω＝10V， 则电源的电压：U＝UL+U1＝6V+10V＝16V， 灯泡的额定功率：PL＝ULIL＝6V×0.5A＝3W； （2）当只闭合S2时，灯泡与R2串联，电流表测电路中的电流，即I′＝0.4A，由图乙可知，此时灯泡两端的电压UL′＝4V， 此时R2两端的电压：U2＝U﹣UL′＝16V﹣4V＝12V， 电阻R2的阻值：R230Ω； （3） 当只闭合开关S2时，通电1min电流通过电阻R2产生的热量： Q2＝（I′）2R2t＝（0.4A）2×30Ω×60s＝288J。 答：（1）电源电压为16V，小灯泡的额定功率为3W；（2）电阻R2的阻值为30Ω；（3）电流通过电阻R2产生的热量为288J。 32、如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R2上标有“10Ω　3A”的字样，小灯泡L上标有“12V　6W”的字样，电流表的量程为0～3A。 （1）当开关S1、S2、S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量； （2）当开关S1、S2、S都闭合，电流表的示数为2A时，求R2消耗的电功率； （3）当开关S1、S2都断开，S闭合时，电流表的示数是1A，求滑动变阻器R2接入电路的阻值。 【解答】 解：（1）当S1、S2、S都闭合时，L与R2并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，所以，小灯泡的电功率PL＝6W， 则小灯泡L在5min内产生的热量：QL＝WL＝PLt＝6W×5×60s＝1800J； （2） 当S1、S2、S都闭合时，电流表测干路电流，根据P＝UI可得灯泡L的电流： IL＝＝＝0.5A， 则通过R2的电流：I2＝I﹣IL＝2A﹣0.5A＝1.5A， 则R2消耗的电功率：P2＝UI2＝12V×1.5A＝18W； （3）当S1、S2都断开，S闭合时，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，由I可得，电路中的总电阻：R＝＝＝12Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器R2接入电路的阻值：R2＝R﹣R1＝12Ω﹣5Ω＝7Ω。 答：（1）当开关S1、S2、S都闭合时，小灯泡L在5min内产生的热量为1800J； （2）当开关S1、S2、S都闭合，电流表的示数为2A时，R2消耗的电功率为18W； （3）当开关S1、S2都断开，S闭合时，电流表的示数是1A，滑动变阻器R2接入电路的阻值为7Ω。 题型2：求极值和范围问题 33、（多选）在如图甲所示的电路中，定值电阻R2的阻值为5Ω，若只闭合S1和S2时，电压表的示数为4V。若只闭合S1和S3，滑动变阻器R1的滑片P位于中点时，电压表的示数为2V。图乙是电路中额定电压为4V的小灯泡的I﹣U关系图象，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡正常发光时电阻为5Ω B．电源电压为8V C．只闭合S1和S2时，10s内电流通过R2产生的热量为48J D．若将电压表换成电流表，开关均闭合时，电路中的最小电功率为16W 【答案】ABD 【解答】A、灯泡的额定电压为4V，由图乙可知灯泡正常发光时的电流为0.8A，根据欧姆定律可知灯泡的电阻：RL＝＝＝5Ω，故A正确； BC、只闭合S1和S2时，灯泡和定值电阻R2串联接入电路，电压表测灯泡两端的电压，电压表的示数为4V，串联电路各处电流相等，由图乙可知此时通过电路的电流为0.8A， 串联电路总电压等于各部分电压之和，则电源电压：U＝IR2+UL＝0.8A×5Ω+4V＝8V，故B正确； 10s内电流通过R2产生的热量为：Q＝I2R2t＝（0.8A）2×5Ω×10s＝32J，故C错误； D、只闭合S1和S3，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电压表测灯泡两端的电压， 滑动变阻器R1的滑片P位于中点时，电压表的示数为2V，由图乙可知此时通过电路的电流为0.6A， 根据串联电路电压规律结合欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的阻值：R1＝＝＝10Ω， 则滑动变阻器的最大阻值：R1＝2×10Ω＝20Ω， 将电压表换成电流表，开关均闭合时，灯泡短路，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流， 并联电路故重力两端电压相等，根据欧姆定律可得通过定值电阻的电流：I2＝＝＝1.6A， 滑动变阻器接入电路的阻值最大时，通过滑动变阻器的电流最小，最小电流：I1＝＝＝0.4A， 干路最小电流：I′＝I1+I2＝0.4A+1.6A＝2A， 电路中的最小电功率为P＝UI′＝8V×2A＝16W，故D正确。 故选：ABD。 34、（2023秋•连云港期末）如图所示，电源电压恒为12V，R0＝60Ω，滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”，电流表的量程为“0～0.6A”，小灯泡上标有“6V 3W”字样。求： （1）小灯泡正常工作时，通过它的电流； （2）当S、S1、S2都闭合，滑片P滑至最右端时，通电1min，定值电阻R0产生的热量； （3）当开关S闭合，S1、S2断开时，为了保证电路中各元件的安全，滑动变阻器允许接入电路中的阻值范围。 【解答】 解：（1）由P＝UI可得灯泡的额定电流：IL0.5A； （2）当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器与R0并联，电流表测干路电流；并联电路中各支路两端的电压相等，通电1min，定值电阻R0产生的热量为：Q＝Wt60s＝144J； （3）S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器与L串联，电流表测电路中的电流，串联电路中各处的电流相等，灯泡的额定电流为0.5A，滑动变阻器允许通过的最大电流为2A，电流表的量程为0～0.6A， 所以，则电路中的最大电流I大＝0.5A，由I可得，灯泡的电阻和电路中的总电阻分别为： RL12Ω，R24Ω， 因串联电路中总电阻等于各电阻之和，故滑动变阻器的最小阻值：R滑小＝R﹣RL＝24Ω﹣12Ω＝12Ω， 当滑动变阻器接入电路的阻值最大为50Ω时，电路中的电流最小，各元件均安全，故滑动变阻器接入电路的阻值范围是12Ω～50Ω。 答：（1）小灯泡正常工作时，通过它的电流为0.5A；（2）当S、S1、S2都闭合，滑片P滑至最右端时，通电1min，定值电阻R0产生的热量为144J；（3）当开关S闭合，S1、S2断开时，为了保证电路中各元件的安全，滑动变阻器允许接入电路中的阻值范围是12Ω～50Ω。 专题五：非纯电阻的相关计算（电动机） 35、（2023巴中·月考）一台线圈电阻为电动机，接在10V的电源上时，通过线圈的电流为2A，在1min内电流产生的热量是 J，转化成的机械能是 J，该电动机的机械效率为 。 【答案】240 960 80% 【解析】[1]线圈产生的热量 [2]电动机消耗的电能 [3]转化的机械能 电动机的机械效率 36、（2023秋•通江县校级月考）一台标有“5V，2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，则该电风扇正常工作1min，消耗的电能是 　 　J，产生的热量是 　 　J，电能转化的机械能是 　 　J。 【答案】150；15；135。 【解答】由题知，正常工作1min，即t＝1min＝60s，消耗的电能：W＝Pt＝2.5W×60s＝150J； 由P＝UI得，线圈中的电流：I0.5A， 则线圈产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.5A）2×1Ω×60s＝15J； 电能转化的机械能为：W机械＝W﹣Q＝150J﹣15J＝135J。 故答案为：150；15；135。 37、（2023秋•金安区校级期末）如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化为机械能的过程中，有部分电能转化为内能。已知线圈电阻为1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈的电流为2A，物体的质量为5.4kg，以1.0m/s的速度匀速上升。不计绳重和一切摩擦，物体上升20s的过程中（g取10N/kg），求： （1）电流通过线圈产生的热量为多少J？ （2）电动机的效率？ 【解答】 解：（1）电流通过线圈产生的热量：Q＝I2Rt＝（2A）2×1.5Ω×20s＝120J； （2）由v可知，物体上升的高度：h＝vt＝1.0m/s×20s＝20m， 物体的重力：G＝mg＝5.4kg×10N/kg＝54N， 电动机对物体所做的功：W＝Fs＝Gh＝54N×20m＝1080J， 电动机消耗的电能：W电＝W+Q＝1080J+120J＝1200J， 电动机的效率：η90%。 答：（1）电流通过线圈产生的热量为120J；（2）电动机的效率90%。 38、（2024·安徽阜阳·二模）如图所示，电源电压恒为，闭合开关和，标有“  ”的灯泡恰好能正常发光，电动机M也正常工作，电动机线圈的电阻，电流表的示数为。为什么电源电压高于灯泡的电压那么多？老师给出了原因，当干电池给用电器供电时，它本身也有内阻，本身的内阻相当于与其他用电器串联在电路中，会分一部分电压。请根据老师的讲解解决下面的问题。 （1）求灯泡L正常发光时的电流； （2）求电动机正常工作时的功率； （3）小明查看说明书得知该电动机正常工作时转化为机械能的效率不低于，请你通过计算判断该数据是否有误（机械摩擦不可忽略）。 【解答】 解：（1）求灯泡L正常发光时的电流为 （2）灯泡正常发光，则灯泡两端的电压为8V，由于电动机和灯泡并联，则电动机两端的电压也为8V，电流表测量通过电动机的电流，则电动机正常工作时的功率为 （3）电动机正常工作时放出的热量为 电动机正常工作时消耗的电能为 电动机正常工作时转化为内能的效率为 则理想状态下，电动机正常工作时转化为机械能的效率为 由于电动机工作时存在机械摩擦，部分机械能将转化为摩擦产生的内能，因此该电动机正常工作时转化为机械能的效率将低于，故该数据有误。 答：（1）求灯泡L正常发光时的电流为3A；（2）求电动机正常工作时的功率为8W；（3）由于电动机工作时存在机械摩擦，部分机械能将转化为摩擦产生的内能，因此该电动机正常工作时转化为机械能的效率将低于，故该数据有误。 专题六：多挡电热器的计算 题型1：串联电路挡位变化 39、（2024•市中区校级二模）某款电饭锅有加热和保温两个挡，加热挡的功率为1000W，如图是其简化的电路图，已知R1＝4R2，电饭锅的旋钮开关处于图示位置时是 　 　挡，电饭锅在保温挡工作1min产生的热量是 　 　J。 【答案】保温；12000。 【解答】当旋钮开关旋至1时，R1、R2串联，当旋钮开关旋至2时，只有R2工作；当旋钮开关处于图示位置时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，根据P可知，电路中的总功率最小，为保温挡； 当旋钮开关旋至2时，只有R2工作，电路中的电阻最小，电功率最大，为电饭锅的加热挡， 由P可知，R2的阻值：R248.4Ω， 则R1的阻值：R1＝4R2＝4×48.4Ω＝193.6Ω， 保温挡的功率：P保温200W， 由P可知，电饭锅在保温挡工作1min产生的热量：Q＝W＝P保温t＝200W×1×60s＝12000J。 故答案为：保温；12000。 40、（2024•凉州区校级三模）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 　 　挡位，此时电热壶的功率为 　 　W。开关S接“2”时，通电1min，电流通过R2产生的热量为 　 　J。 【答案】加热；968；120。 【解答】根据可知，电压一定时，电阻越大，功率越小；电阻越小，功率越大。由电路图可知，S接1时，只有R2接入电路，S接2时，R1、R2串联，所以开关S接1时，电路中电阻最小，总功率最大，此时是加热挡，则开关S接2时，是保温挡。 电热壶加热挡时，只有R2工作，此时功率为：； 开关S接“2”时，R1、R2串联，电路中电流为：， 通电1min，电流通过R2产生的热量为：； 故答案为：加热；968；120。 41、（2023秋•望花区期末）如图是小明设计的自加热饮水杯的模拟电路图，设计要求为：开关S1控制加热杯的工作，温控开关S2根据水温情况，自动调整电路是“加热”还是“保温”。小明取阻值均为20Ω的加热电阻丝R1、R2，电源电压为24V。 （1）电路处于保温状态时，电路的电流是多少？ （2）电路在加热状态下，每分钟所产生的热量是多少？ （3）在调试时小明发现，水杯给水加热的实际升温速度达不到设计的要求，于是他想把加热的功率调为原来4倍。在只增加或更换一个元件的条件下，请你通过计算（如果所用元件计算时出现小数，只取整数部分），设计出一种可行的办法，使加热的功率调为原来4倍。 【解答】 解：（1）由图可知，当S1闭合、S2断开，R1、R2串联，此时电路中的总电阻最大，由P可知，电路中的总功率最小，自加热饮水杯处于保温状态； 当S1、S2都闭合时，只有R2连入电路，电路中的总电阻最小，总功率最大，饮水杯处于加热状态； 根据串联电路的电阻特点可知，电路处于保温状态时，电路总电阻：R串＝R1+R2＝20Ω+20Ω＝40Ω， 电路处于保温状态时，电路的电流：I保0.6A； （2）电路在加热状态下，每分钟所产生的热量：Q＝I加2R2tt60s＝1728J； （3）饮水杯原加热的功率：P加28.8W， 则现加热的功率：P加'＝4P加＝4×28.8W＝115.2W， 若加热功率调为原来4倍，在电压不变的条件下由P可知，后来的加热电阻的阻值： R2'5Ω； 所以可以将R2换成阻值为5Ω的加热电阻丝。 答：（1）电路处于保温状态时，电路的电流是0.6A；（2）电路在加热状态下，每分钟所产生的热量是1728J；（3）可以将R2换成阻值为5Ω的加热电阻丝。 42、（2024•东莞市校级二模）如图是某电饭锅的简化电路原理图，已知R1＝44Ω，保温挡功率为110W（R1、R2均为发热电阻），某次煮饭时，只将电饭锅接入220V的电路中，在加热状态下工作了一段时间后，开关S自动切换到保温状态。求： （1）保温挡的工作电流； （2）R2的阻值； （3）电饭锅加热挡正常工作30min产生的热量。 【解答】 解：（1）保温挡时的电流为：； （2）由电路可知，S接1时，只有R1工作，此时电阻较小，根据可知功率较大，为加热挡；S接2时，R1、R2串联，此时总电阻较大，根据可知功率较小，为保温挡，总电阻为： ， 则R2的阻值为：R2＝R总﹣R1＝440Ω﹣44Ω＝396Ω； （3）电饭锅加热挡正常工作30min产生的热量为：Q＝W30×60s＝1.98×106J。 答：（1）保温挡的工作电流为0.5A；（2）R2的阻值为396Ω；（3）电饭锅加热挡正常工作30min产生的热量为1.98×106J。 题型2：并联电路挡位变化 43、（2024•广西模拟）如图，是一款有“低温”挡和“高温”挡的挂烫机的工作电路图。正常工作电压为220V，加热电阻R1＝R2＝88Ω，只闭合开关S1时，挂烫机处于 　 　挡。当开关S1、S2都闭合时，挂烫机正常工作100s产生的热量为 　 　J。 【答案】低温；1.1×105。 【解答】（1）由电路图可知，只闭合S1时，电路为R1的简单电路；同时闭合S1、S2时，两电阻并联；只闭合S1时，电路的总电阻较大，由P可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，挂烫机处于低温挡；同时闭合S1、S2时，两电阻并联，挂烫机处于高温挡。 （2）高温挡时，电路的总电阻：R44Ω， 挂烫机处于高温挡工作100s产生的热量：Q＝Wt100s＝1.1×105J。 故答案为：低温；1.1×105。 44、（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。 【答案】121；1.2×104。 【解答】电路可能的工作状态有三种，分别是“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入，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： Q1.2×104J。 故答案为：121；1.2×104。 45、（2024•工业园区校级二模）3D打印笔是具有立体绘画功能的画笔，如图甲所示，通电后笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为5V，打印笔工作有高温挡和低温挡两个挡位，高温挡和低温挡的功率之比为3：2，R1＝5Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。 求：（1）处于低温挡时，电路中的电流大小； （2）处于高温挡时，通电1minR2产生的热量。 【解答】 解：（1）由图可知，只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较大；S1、S2均闭合时，R1和R2并联，电路的电阻较小，根据P可知，只闭合开关S1时，电路消耗的电功率较小，打印笔处于低温挡；S1、S2均闭合时，电路消耗的电功率较大，打印笔处于高温挡。 处于低温挡时，电路中的电流：I11A； （2）并联电路各支路独立工作，互不影响，处于高温挡时，R1的功率不变，等于处于低温挡时的功率，而高温挡和低温挡的功率之比为3：2，即P高：P低＝（P1+P2）：P1＝3：2， 所以高温挡下，R1与R2的功率之比P1：P2＝2：1， 根据P＝UI可知，通过R1与R2的电流之比I1：I2＝P1：P2＝2：1， 即通过R2的电流：I21A＝0.5A， 处于高温挡时，通电1minR2产生的热量：Q2R2t＝U2I2t＝5V×0.5A×1×60s＝150J。 答：（1）处于低温挡时，电路中的电流为1A；（2）处于高温挡时，通电1minR2产生的热量为150J。 46、（2023秋•惠城区校级期末）小惠家买了一个家用电吹风，其简化电路如图，主要技术参数如下表，电吹风在额定电压下工作，求： （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多少？ （2）电吹风内电动机的电阻是44Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？ （3）电热丝工作时的电阻是多少？ 【解答】 解：（1）当吹冷风时，只有电动机工作，P冷＝110W， 由P＝UI可得通过电动机的电流：I0.5A； （2）电吹风吹冷风工作时间：t＝5min＝300s， 则电吹风吹冷风5min产生的热量（电流通过电动机产生的热量）： Q＝I2R1t＝（0.5A）2×44Ω×300s＝3300J； （3）当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联， 电热丝R的电功率：PR＝P热﹣P冷＝990W﹣110W＝880W， 电热丝R2的电阻值：R55Ω。 答：（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A； （2）电吹风内电动机的电阻是44Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是3300J； （3）电热丝工作时的电阻是55Ω。 题型3：结合电能表的计算 47、（2024•澄城县一模）某品牌豆浆机的主要结构如图甲所示，中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀片，将原料进行粉碎打浆；外部是用来加热的电热管。该豆浆机的电路原理图如图乙所示，电热管R的电阻不随温度变化，铭牌如表1所示。表2是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机工作时间与对应的工作状态。求： 表1： 表2： 工作时间（min） 0～1 1～5 5～6 6～10 工作状态 粉碎打浆 加热 粉碎打浆 加热 （1）豆浆机的打浆装置工作时，将电能转化为 　 　能。若豆浆机的电热装置将质量为1kg、初温为40℃的豆浆加热到80℃，豆浆吸收的热量。[设豆浆的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] （2）豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做的功。 （3）小明想了解家里电路的实际电压，于是将家里的其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管R工作时，家里标有“2000r/kW•h”字样的电能表转盘在3min内转了50转，则此时他家电路的实际电压是多少？ 【解答】 解：（1）豆浆机的打浆时，仅电动机工作；将质量为1kg、初温为40℃的豆浆加热到80℃，则豆浆吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg•℃）×1kg×（80℃﹣40℃）＝1.6×105J； （2）由表中信息可知，豆浆机的电机功率PM＝100W，加热功率P加＝605W， 正常工作做一次豆浆时，打浆的时间t1＝2min＝120s，加热时间t2＝8min＝480s， 由P可知，豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做的功： W＝W1+W2＝PMt1+P加t2＝100W×120s+605W×480s＝3.024×105J； （3）转盘3min内转了50转，则电热管R消耗的电能：W′0.025kW•h＝9×104J， 由P可知，电热管R的阻值：R80Ω， 由Wt可知，此时他家电路的实际电压：U实200V。 答：（1）机械；豆浆吸收的热量为1.6×105J；（2）豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做的功为3.024×105J；（3）此时他家电路的实际电压是200V。 48、 （2023秋•雁塔区校级期末）如图甲所示，是某品牌电吹风的原理图，S是功能切换开关，可实现“关”、“凉风”、“热风”之间的转换，某次工作过程中，其电功率与时间的图像如图乙所示。求： （1）电吹风吹凉风时，通过电动机的电流是多大？ （2）正常工作时电热丝的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的线圈电阻是8Ω，若电吹风吹凉风10min，则电动机线圈产生的热量是多少？ （4）某一天，小仁断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中如丙图所示的电能表6min内指示灯闪烁了150次，求电吹风此时的实际功率是多少？ 【解答】 解：（1）由甲图可知，电吹风吹凉风时，电路只有电动机工作，由图乙可知，吹凉风时，电动机的功率为88W，由P＝UI求出正常工作吹冷风时通过电动机的电流：IM0.4A； （3） 由甲图可知，电吹风吹热风时，电动机与电热丝并联，则电热丝的功率： P电热丝＝P热风﹣P凉风＝572W﹣88W＝484W， 由P可知，电热丝的电阻：R′100Ω； （3）电动机线圈产生的热量：QRt＝（0.4A）2×8Ω×600s＝768J； （4）3000imp/kW•h表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表的指示灯闪烁3000次， 则指示灯闪烁150次，电吹风消耗的电能：W0.05kW•h， 电吹风的实际功率：用P0.5kW＝500W。 答：（1）电吹风吹凉风时，通过电动机的电流是0.4A；（2）正常工作时电热丝的电阻是100Ω； （3）电动机线圈产生的热量是768J；（4）电吹风此时的实际功率是500W 题型4：结合P-t图像的计算 49、（2024•启东市二模）图甲所示是一款全自动豆浆机。其主要结构有两部分：一是有一个带动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；二是有一个电热器，用来对液体加热。下表是这款豆浆机的主要技术参数。图乙是豆浆机正常工作做一次豆浆过程中电热器和电动机交替工作的P﹣t图像。求： 额定电压 额定频率 电机功率 加热功率 容量 220V 50Hz 100W 1210W 1000mL （1）豆浆机加热时的电流； （2）豆浆机正常完成做一次豆浆所需11min，共消耗的电能； （3）一次完整制作豆浆过程，认为只有加热阶段能使豆浆升温，热能利用率为70%，使豆浆从常温到煮熟升温77℃，若以豆浆的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）计算，此次制作的豆浆质量。（保留二位有效数字） 【解答】 解：（1）由表格数据可知，豆浆机的加热功率P加热＝1210W， 由P＝UI可知，豆浆机加热时的电流：I5.5A； （2）由图乙可知，豆浆机正常做一次豆浆过程中加热时间t1＝3min+3min+3min＝9min＝540s，打浆时间t2＝2min＝120s， 豆浆机正常完成做一次豆浆，加热过程消耗的电能：W1＝P加热t1＝1210W×540s＝6.534×105J， 打浆消耗的电能：W2＝P打浆t2＝100W×120s＝1.2×104J， 则豆浆机正常做一次豆浆共消耗的电能：W＝W1+W2＝6.534×105J+1.2×104J＝6.654×105J； （3）由η可知，豆浆吸收的热量：Q吸＝ηW1＝70%×6.534×105J＝457380J， 由Q吸＝cmΔt可知，豆浆的质量：m1.41kg。 答：（1）豆浆机加热时的电流为5A；（2）豆浆机正常完成做一次豆浆所需11min，共消耗的电能为6.654×105J；（3）此次制作的豆浆质量为1.41kg。 专题七：电热综合计算 题型1：电学与热学的综合 50、（2023·重庆渝中二模）如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　） A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2 【答案】A 【解析】由题意知两电阻丝串联，电流相同，通电时间相同，但电阻阻值不同，A、B的质量相同，则吸收的热量之比 由题意可知，吸收的热量等于电阻产生的热量，根据焦耳定律得 故选A。 51、（2024•广东二模）如图甲，规格相同的玻璃杯装了相同质量的水，将阻值不同的两根电阻丝R1和R2与电源、开关接成电路，忽略散热，得到图乙所示的水温与加热时间的图线，则下列叙述正确的是（　　） A．两个加热器，R1＜R2 B．由图乙可知：比热容c甲＞c乙 C．加热相同时间，两杯水吸收的相同热量 D．甲杯水在2min内吸收的热量，与乙杯水在3min内吸收的热量相同 【答案】D 【解答】A．规格相同的玻璃杯装有相同质量的水，2min时甲温度高，说明R1产生的电热多；由电路图可知，两电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t相等，由Q＝I2Rt可知，在电流与通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以，R1＞R2，故A错误； B．甲、乙两容器中都是水，且状态相同，则两杯水的比热容相同，故B错误； C．实验中，用不同加热器加热，相同时间内，加热器放出的热量不同，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同，故C错误； D．由乙图可知，甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同，且两杯水的质量相同，根据Q吸＝cmΔt可知，它们吸收的热量相同，故D正确。 故选：D。 52、（2024•郸城县模拟）小明家新买一个电蒸锅，如图甲所示。图乙为其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位。R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为2000W。则开关S1、S2都闭合时，电蒸锅处于 　 　挡工作状态。此电蒸锅保温挡的功率为 　 　W；若不计热量损失，用电蒸锅加热挡将2.5kg水从20℃加热到100℃，需要 　 　s。[] 【答案】加热；100；420。 【解答】由图乙可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，此时电路中的总电阻最小，由P可知，电路中的总功率最大，电蒸锅处于加热挡；当S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电蒸锅处于保温挡； 保温挡的功率：P保温100W； 水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J， 不计热量损失，电蒸锅消耗的电能：W＝Q吸＝8.4×105J， 由P可知，电蒸锅加热的时间：t′420s。 故答案为：加热；100；420。 53、（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•℃）] 【答案】160；3.36×105；70% 【解答】电茶炉正常工作10min消耗的电能：Wt10×60s＝4.8×105JkW•h， 电茶炉工作10min，电能表指示灯闪烁次数：nkW•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：η70%。 故答案为：160；3.36×105；70%。 54、（2024•官渡区校级模拟）如图所示是某款电加热器的简化电路，其中发热体的阻值R1＝R2＝110Ω。通过开关变换可以选择不同挡位，当开关S置于 　 位置时，处于高温挡。若该电加热器在低温挡状态下正常工作420s，可以将水的温度升高50℃，不计热量损失，则加热水的质量为 　 　kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】1；0.88。 【解答】由图可知，当S置于1时，R1、R2并联，此时电路中的总电阻最小，由P可知，电路中的总功率最大，电加热器处于高温挡； 当S置于2时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电加热器处于低温挡； 低温挡的电功率：P低440W， 低温挡正常工作420s消耗的电能：W＝P低t＝440W×420s＝184800J， 不计热量损失，水吸收的热量Q吸＝W＝184800J， 由Q吸＝cmΔt可知，水的质量：m0.88kg。 故答案为：1；0.88。 55、（2023•宿迁）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 　 　挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 　 　；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 　 　Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 　 　的电饭锅。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】高温烧煮；84%；2156；高。 【解答】（1）当S置于1挡时，电阻R短路，仅R0工作，当S置于2挡时，两电阻串联，电路总电阻最大，所以根据P可知，开关S置于1挡时，电路电阻最小，电路消耗的电功率最大，即电饭锅处于高温烧煮挡； （2）高温烧煮挡加热100s，消耗电能为：W＝UI高温t＝220V×5A×100s＝1.1×105J； 水吸收的热量为：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×10℃＝9.24×104J； 该电饭锅的热效率为：η100%100%＝84%； （3）当S置于1挡时，电阻R短路，仅R0工作，此时电流表示数为5A，那么R0的阻值为： R044Ω， 当S置于“2”挡时，电路的为串联电路，此时电路总电阻为：R总2200Ω， 那么R电阻为：R＝R总﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω， （4）做一次饭需要消耗的热量一定，由W＝Pt可知，若做饭快，即用时少，应选择功率更高的电饭锅。 故答案为：高温烧煮；84%；2156；高。 56、（2024•浦口区校级三模）如图甲，这是一款多功能暖菜板，既可保温，也可加热，为了降低桌面温度，还配置有内置散热风扇。其部分加热简化电路图如图乙所示，R1、R2均为电阻阻值不变的电热丝，R1＝24.2Ω；闭合开关S1，只有暖菜板内置风扇工作；当板上食品温度降到50℃时，S2在温度控制电路的作用下自动切换，为食品保温，保温时R1、R2的总功率为500W；当暖菜板上食品温度降到20℃时，S2在控制电路的作用下再次切换，为食品加热；通过温控装置使食品保持在一定温度范围内。 （1）保温时，S2应接到位置 　（选填“1和2”、“2和3”或“3和4”）之间，电热丝R2的阻值是 　 　Ω。 （2）已知电动机的功率为20W，在加热状态时，若不计热量损失，则暖菜板工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤温度升高 　 　℃[汤的比热容取4.0×103J/（kg•℃）]，在5min内可以使图丙中的电能表表盘转动 　 　圈。 【答案】（1）2和3；72.6；（2）30；（3）500。 【解答】（1）当S2接到位置2和3之间时，R1、R2串联，再与电动机并联；由串联电路的电阻特点可知，此时电路电阻最大，根据P＝UI可知，电功率最小，多功能暖菜板处于保温状态； 保温时R1、R2的总功率为500W，根据P可知，R1和R2的总电阻为：R1296.8Ω， 则R2＝R12﹣R1＝96.8Ω﹣24.2Ω＝72.6Ω； （2）当S2转到3和4之间为加热状态，此时电路为R1的简单电路，则多功能暖菜板加热状态下工作5min消耗的电能为：Wt5×60s＝6×105J； 若不计热量损失，则汤吸收的热量Q吸＝W＝6×105J， 根据Q吸＝cmΔt可知，Δt30℃； 在5min内可以使图丙中的电能表表盘转动的圈数为n：；解得：。 故答案为：（1）2和3；72.6；（2）30；（3）500。 57、（2023秋•泗水县期末）如图甲所示为一款具有加热和保温功能的榨汁机，其内部电路简化示意图如图乙所示，R1和R2为加热电阻，该榨汁机的部分参数如表所示。求： 榨汁机部分参数表 额定电压 220V 加热功率 440W 榨汁功率 66W 保温功率 88W （1）R2阻值为多少？ （2）榨汁时电动机正常工作电阻为1Ω，电动机工作10min因发热消耗的电能是多少？ （3）榨汁机的热效率是50%，杯子中盛有果汁500g，使其温度升高20℃，榨汁机需要加热200秒，求榨汁机实际加热功率是多大？【c果汁＝4×103J/（kg•℃）】 【解答】 解：（1）当S2、S3闭合时电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P可知总功率较大，榨汁机处于加热状态，由P可知R1110Ω； 由电路图可知，当S2闭合、S3断开时R1与R2串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P可知总功率较小，榨汁机处于保温状态，根据P可知R串550Ω， 根据电阻串联的规律可知R2＝R串﹣R1＝550Ω﹣110Ω＝440Ω； （2）根据P＝UI知仅榨汁时正常工作的电流为：I0.3A； 电动机工作10min因发热消耗的电能为：Q＝I2R电动机t＝（0.3A）2×1Ω×10×60s＝54J； （3）杯子中盛有果汁的质量：m＝500g＝0.5kg， 杯子中果汁吸收的热量：Q吸＝c果汁mΔt＝4×103J/（kg•℃）×0.5kg×20℃＝4×104J， 榨汁机的热效率是50%，则消耗的电能W8×104J， 榨汁机实际加热功率P400W。 答：（1）R2阻值为440Ω；（2）榨汁时电动机正常工作电阻为1Ω，电动机工作10min因发热消耗的电能是54J；（3）榨汁机实际加热功率是400W。 58、（2024•黄梅县一模）如图甲为某校购买的3D打印机，其主要机械部件为热熔挤压喷头和使喷头可以左右、上下和前后移动的3个双向转动电动机，其中热熔挤压喷头可看成一段电阻丝。打印材料（聚乳酸）进入喷头后被加热至工作温度熔化为粘稠状，之后被挤压出喷头完成打印任务。在某段时间内，打印机的热熔挤压喷头和一个使喷头向前移动的电动机在工作，其工作原理如图乙。某次模型打印中，消耗聚乳酸材料0.2L，材料的初始温度为环境温度，耗时20min，电动机工作时的电流为1A，打印机工作时的相关数据如下表。求： 实验室环境温度 20℃ 喷头工作温度 200℃ 单个电机功率 15W 喷头加热功率 90W 聚乳酸密度 1.25×103kg/m3 聚乳酸比热容 2×103J/（kg•℃） （1）热熔喷头正常工作时的电阻； （2）工作时聚乳酸材料吸收的热量； （3）热熔喷头的加热工作效率（计算结果保留小数点后1位）。 【解答】 解：（1）由P＝UI可知，电动机的工作电压：UM15V， 由乙图可知，R和电动机并联，根据并联电路的电压特点可知，热熔喷头两端的电压：UR＝UM＝15V， 由P可知，热熔喷头正常工作时的电阻：R2.5Ω； （2）聚乳酸材料的体积V＝0.2L＝0.2dm3＝2×10﹣4m3， 由ρ可知，聚乳酸材料的质量：m＝ρV＝1.25×103kg/m3×2×10﹣4m3＝0.25kg， 聚乳酸材料吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝2×103J/（kg•℃）×0.25kg×（200℃﹣20℃）＝9×104J； （3）热熔喷头消耗的电能：W＝PRt′＝90W×20×60s＝1.08×105J， 热熔喷头的加热工作效率：η83.3%。 答：（1）热熔喷头正常工作时的电阻为2.5Ω；（2）工作时聚乳酸材料吸收的热量为9×104J； （3）热熔喷头的加热工作效率为83.3%。 59、（2024•湖北模拟）张老师家里买了个小型电火锅，如图甲所示。该电火锅有高、中、低三挡加热功能。图乙是它的电路原理图，R1、R2、R3均为发热电阻丝，已知R1的阻值为396Ω，电源电压为220V，c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计温度对电阻的影响，电火锅的部分参数如表所示。 （1）R3的阻值是多少？ （2）R2的阻值和电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）张老师某次使用电火锅高温挡将1.1kg水从20℃加热到80℃，用时5min，该电火锅的加热效率是多少？ 【解答】 解：（1）由乙图可知，电火锅处于高挡时，只有R3工作，由数据可知，电火锅高挡的功率P高＝1100W， 由P可知，R3的阻值：R344Ω； （2）由乙图可知，当电火锅处于中挡时，R2、R3串联，由数据可知，电火锅中挡的电功率P中＝440W， 由P可知，R2、R3的总阻值：R110Ω， 根据串联电路的电阻规律可知，R2的阻值：R2＝R﹣R3＝110Ω﹣44Ω＝66Ω； 由乙图可知，当电火锅处于低挡时，R1、R3串联，根据串联的两端电阻规律可知，低温挡时的电路总电阻：R′＝R1+R3＝396Ω+44Ω＝440Ω， 电火锅低挡的电功率：P低110W； （4） 水吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.1kg×（80℃﹣20℃）＝2.772×105J， 电火锅消耗的电能：W＝P高t′＝1100W×5×60s＝3.3×105J， 该电火锅的加热效率：η100%100%＝84%。 答：（1）R3的阻值是44Ω；（2）R2的阻值和电火锅在低温挡工作时的功率是110W；（3）该电火锅的加热效率是84%。 60、（2024•泸州模拟）如图甲所示，是一款办公室女老师们追捧的高颜值实用性加热杯垫，可以随时加热咖啡茶饮，还可以加热面包等小零食，其等效电路结构如图乙所示。已知：该杯垫额定电压为220V，R1和R2为完全相同的发热电阻，R3是规格为“250Ω，1A”的滑动变阻器，R3只起调节电流作用，不对外加热。S、S1闭合时，通过控制S2的通断，可以使电器处于高温挡或中温挡，高温挡正常加热功率为484W；S闭合，S1、S2均断开时，电器处于低温挡，移动滑片，可以手动调节低温挡的加热功率。 （1）加热杯垫以中温挡正常工作5min，求发热电阻产生的热量； （2）美美老师将该杯垫接入家庭电路中单独工作，在使用高温挡加热过程中，观察到电能表（如图丙所示）的转盘3min内转了60转，求此时电路的实际电压； （3）在正常工作时，手动调节低温挡来加热一杯0.2kg的果汁，求使果汁升温10℃需要的最少时间。（已知杯垫加热效率为84%，果汁的比热容为4.2×103J/（kg•℃）） 【解答】 解：（1）由电路图可知当S、S1闭合，S2断开时，只有电阻R1工作，总电阻较大，由P知电器处于中温挡，当S、S1闭合，S2闭合时，电阻R1、R2并联，总电阻较小，由P知电器处于高温挡； 由于R1和R2为完全相同的发热电阻，所以两电阻的功率相同，分别为高温挡功率的一半，即中温挡的功率为：P中P高484W＝242W， 由P可得，发热电阻产生的热量为Q＝W＝P中温t＝242W×5×60s＝7.26×104J； （2）杯垫3min消耗的电能为W0.02kW•h， 加热功率为P实0.4kW＝400W， 由P可得，在使用高温挡的过程中的总电阻R并100Ω， 由P可得，此时电路的实际电压：U200V； （3）果汁吸收的热量：Q吸＝c果汁m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×10℃＝8.4×103J， 根据η100%可得，需要消耗的电能：W1×104J； 由于R并＝100Ω，且R1、R2的电阻相同，所以R1＝R2＝200Ω， S闭合，S1、S2均断开时，电器处于低温挡，要使加热时间最短，需要使低温挡的功率最大，由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以低温挡的最大功率为： P低大R1＝（1A）2×200Ω＝200W， UI大＝220V×1A＝220W， 由P可得，低温挡需要的加热时间：t′50s。 答：（1）发热电阻产生的热量为7.26×104J；（2）此时电路的实际电压为200V；（3）使果汁升温10℃需要的最少时间为50s。 题型2：电磁综合 61、（2023•怀化）甲图是一款恒温箱的内部原理电路图。工作电压220V，电热丝R0的阻值为44Ω；控制电路电源电压为8V，继电器线圈的电阻R1＝10Ω，滑动变阻器（调温电阻）R2的最大阻值为130Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如乙图所示。R0和R3均置于恒温箱中，当继电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左边，右边工作电路断电停止加热。求： （1）加热时，经过R0的电流？ （2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为多少？ （3）利用恒温箱把1kg的牛奶从20℃加热到60℃，牛奶吸收多少热量？[牛奶的比热容c＝2.5×103J/（kg•℃）] （4）把1kg的牛奶从20℃加热到60℃需要2min，则该恒温箱的加热效率为多少？（结果精确到0.1%） 【解答】 解：（1）由甲图可知，加热时，工作电路中只有R0工作，此时经过R0的电流：I05A； （2）当继电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左边，右边电路断电停止加热， 根据I可知，此时控制电路的总电阻：R总160Ω， 由乙图可知，当高控温设置在60℃时，热敏电阻R3的阻值为90Ω， 滑动变阻器接入电路中的阻值；R2＝R总﹣R1﹣R3＝160Ω﹣10Ω﹣90Ω＝60Ω； （3）牛奶吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝2.5×103J/（kg•℃）×1kg×（60℃﹣20℃）＝1×105J； （4）恒温箱消耗的电能：Wt2×60s＝1.32×105J， 该恒温箱的加热效率：η100%100%≈75.8%。 答：（1）加热时，经过R0的电流为5A；（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为60Ω；（3）牛奶吸收的热量为1×105J；（4）该恒温箱的加热效率为75.8%。 62、（2024•管城区校级模拟）如图甲是某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图乙所示，控制电路中R为光敏电阻。已知该款干手器的额定功率为500W，空气流量为0.6m3/min，加热电阻丝的阻值为110Ω，请你解答下列问题：（1）由工作电路的电路图可知接线柱 　 　（选填“A”或“B”）接的是火线。手伸入舱内时光敏电阻R的阻值 　 　（选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。 （2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为多大？ （3）在额定电压下正常工作时，烘干一次手用时15s，若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高多少？（结果保留一位小数）[，] 【答案】（1）A；减小；（2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为60W； （3）若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高35.0℃。 【解答】（1）家庭电路中，为了安全，开关必须在火线与用电器之间，工作电路的两个静触点相当于开关，所以接线柱A应该接的火线；手伸入舱内，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大，导致电磁铁的磁性增强，由I可知，控制电路的总电阻减小，则光敏电阻R的阻值减小； （2） 根据乙图知，工作电路中，加热电阻与电动机并联，加热电阻丝的功率： P热440W， 则正常工作时电动机的额定功率为：P电动机＝P﹣P热＝500W﹣440W＝60W； （3）根据P可知，烘干一次手的过程中消耗的电能为：W＝Pt＝500W×15s＝7500J， 消耗的电能全部转化为内能，则空气吸收的热量：Q吸＝W＝7500J， 根据题意可知，15s加热空气的体积Vmin×0.6m3/min＝0.15m3， 由ρ可知，空气的质量：m＝ρ空气V＝1.3kg/m3×0.15m3＝0.195kg， 由Q吸＝cmΔt可知，空气升高的温度：Δt35.0℃。 答：（1）A；减小；（2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为60W； （3）若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高35.0℃。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$