15.3 电热器 电流的热效应（知识解读）-2024-2025学年九年级物理下册同步知识解读与专题训练（苏科版）

15.3 电热器 电流的热效应（知识解读）（原卷版） •知识点1 电流的热效应及应用 •知识点2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素 •知识点3 焦耳定律及应用 •知识点4 电功与热量的综合计算 •作业 巩固训练 知识点1 电流的热效应及应用 1、电流的热效应 （1）电流的热效应定义：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。 （2）电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。 （3）电流热效应影响因素：与通电的时间、电流、电阻有关，通过导体的电流越大，导体 的电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。 ※方法点拨 （1）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热 效应。 2、电热的利用与防止 （1）电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、 热效率高，且便于控制和调节电流。 （2）有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 【典例1-1】下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是（　　） A．取暖器 B．电视机 C．洗衣机 D．电风扇 【典例1-2】电热水壶是利用电流的 效应工作的。某同学家要购买一只电热水壶，他发现某商场有容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，应选购 W的电热水壶。 【变式1-1】假如导体的电阻消失，当给下列用电器通电时，仍能正常为我们服务的是（　　） A．用电饭锅煮饭 B．用电风扇吹风 C．用电熨斗熨衣服 D．用电暖炉烤火 【变式1-2】电热暖手宝（俗称电暖宝）是冬季暖手、暖足的理想用品。有防爆免烫和温控保护装置（温度达到设定温度可自动切断电路）。电暖宝工作时利用了电流的 效应；电暖宝中的温控保护装置在电路中的作用相当于 （选填“电源”“开关”或“用电器”）。 知识点2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素 1、实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。 2、实验装置 3、实验步骤 （1）探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。 （2）探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。 （3）探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。 4、实验结论 （1）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。 （2）在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。 （3）在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。 【典例2-1】在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验时，某同学设计的部分实验装置如图所示，两个相同的透明容器中封闭着质量相同的空气。 （1）本实验中，导体上产生的热量是通过U形管内液面的高度差来反映的，下列实验中用到这种实验方法的是 （填序号）。 ①探究导体的电阻大小与哪些因素有关； ②探究电流大小与电压和电阻的关系。 （2）图中实验装置是为了探究电流通过导体时产生的热量与 的关系。 【变式2-1】如图是探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的装置，甲、乙、丙三个容器内盛有同种液体。    （1）容器内盛的液体选 （填“水”或“煤油”），更易于观察到温度的变化； （2）本实验通过 （填“加热时间”或“温度计示数”）比较电阻丝产生的热量的多少； （3）甲、丙可以探究电流通过导体产生的热量与 大小有关。 【变式2-2】在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图的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。 （1）要探究电热与电阻的关系，应选用 组合，并将它们 联接到电源两端进行实验，目的是使 和通电时间相同； （2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下， ，产生的热量越多。 知识点3 焦耳定律及应用 1、焦耳定律 （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，这个规律叫焦耳定律。 （2）公式：Q=I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）。 式中： I-通过导体的电流，单位是安培（A）。 R--导体的电阻，单位是欧姆。 t--电流通过导体的时间，单位是秒（S）。 Q--电流在电阻上产生的热量，单位是焦（J）。 2、焦耳定律的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略；电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路；基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 【典例3-1】在探究电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关时，采用了如图所示的实验装置。在相同时间内左右两容器中产生的热量比为（    ） A．1∶1 B．1∶2 C．4∶1 D．1∶4 【典例3-2】如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 3A”字样（忽略灯丝电阻的变化），当开关S1、S2 均闭合，滑动变阻器的滑片P置于a端时，灯泡正常发光，电流表示数为6A，此时滑动变阻器消耗的电功率为 W；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P置于b端时，通电30s滑动变阻器产生的热量为 J。 【典例3-3】如图所示，R1为定值电阻，电源电压保持不变。当闭合开关S，滑片P在A端时，电流表的示数为0.6A，电压表示数为6V；当滑动变阻器R2的滑片P在B端时，电流表的示数为0.2A。求： （1）电源电压； （2）电阻R1的阻值； （3）滑动变阻器R2的最大阻值； （4）当滑动变阻器R2的滑片P在B端时，通电1min内电阻R1产生的热量。 【变式3-1】如图所示，当开关闭合时，电压表V1、V2的示数分别为10V和4V，电动机线圈的电阻为2Ω，R是阻值为4Ω的定值电阻，则下列说法正确的是（　　） A．通过电动机的电流为3A B．电动机两端的电压为4V C．电动机1min产生的热量为120J D．电动机1min消耗的电能为240J 【变式3-2】如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从端移到端，两电表示数变化关系用图乙中线段表示。当滑片P在中点时，电阻的在2min产生的热量是 J。 【变式3-3】如图所示，电源电压保持不变，小灯泡标有“6V 3W”字样，定值电阻R1＝8Ω，R2＝12Ω，闭合S和S1，断开S2时，小灯泡正常发光。求： （1）电源电压； （2）闭合S和S1，断开S2时，通电10s定值电阻R2产生的热量； （3）闭合S和S2，断开S1，定值电阻R1的电功率。 知识点4 电功与热量的综合计算 1、电能与电热的关系：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），这时以下公式均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。 2、串并联电路电功特点 （1）在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和。 （2）串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即。 （3）并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即（各支路通电时间都相同）。 3、电热的综合计算： （1）水吸收的热量的计算：Q=cmΔt。 （2）用电器消耗电能放出的热量的计算：I2Rt=Q=W=Pt=UIt=（纯电阻电路）。 （3）明确Q与W的比例关系。根据比例关系列出等式，求出未知量。 【典例4-1】小明去商店购买电热水壶，售货员给他了一份推销牌电热水壶的宣传广告，其内容如表： 额定电压 220V 额定功率 1000W 容积 2L 超温保护器 熔断温度 请你根据上面提供的信息，计算：（计算结果保留两位小数，不考虑发热体电阻随温度的变化） (1)电热水壶正常工作时的电流是多少？发热体的电阻为多大？ (2)在1标准大气压下，当电热水壶装入1kg水后，从加热到沸腾，水吸收了多少热量？ (3)在额定电压下，要放出这些热量，电热水壶需工作多长时间？ (4)如果在用电高峰时间内用电热水壶烧水，电压只有200V，这时电热水壶的发热功率是多大？ (5)小明放学回家后，用电水壶帮妈妈烧水，通电一段时间后他发现电热壶的发热体温度骤然升高，而与电水壶连接的导线却不怎么热，这是为什么？ 【变式4-1】如图为一款家用电饭锅的简化电路，其中R1和R2均为电热丝，煮饭时闭合开关S1、S2，饭熟后温控开关S2自动断开，电饭锅处于保温状态。已知电饭锅保温挡的功率P1为55W，电热丝R2的阻值为55Ω。当电饭锅正常工作时，求： （1）保温时的电流； （2）电热丝R1的阻值； （3）某次煮饭相当于把2kg的水从12℃加热到沸腾，求所需时间。【不计热散失，标准气压，c水＝4.2×103J/(kg·℃)】 【变式4-2】我国北方冬天比较寒冷，许多家庭安装了一种利用电来取暖的床﹣﹣“韩式电热坑”．其工作电路可简化为如图所示，其中K为保护开关，平常处于闭合状态，当温度超过某一警戒温度时自动断开，扇形导体S为旋转型选档开关，可绕0点旋转，每次都和相邻的两触点同时接触，从而实现关、低、中、高四个档位的转换（档位顺序未知，电功率越大档位越高）．小明在家里利用所学的物理知识来测量该电热炕的电功率．他先关闭家里其它所有的用电器，然后将S旋转到与触点1、2连接，观察发现家里标有“3000r/（kW•h）”的电能表的转盘在1min内刚好转了20转．已知 R1和R2是发热电阻，R2的阻值是R1的2倍，其它电阻忽略不计，小明家电压恒为220V．完成下列问题： (1)当S与触点1、2接触时，电热炕功率是多少？ (2)当电热坑处于低档时，电路中通过O点的电流是多少？ (3)当该电热炕处于低档，且正常工作30min，所消耗的电能可使1.8L水从25℃升高到多少摄氏度？[无热损失，c水=4.2×103J/（kg•℃），结果保留1位小数] 一、单选题 1．通过一根电阻丝的电流为2A，通电1 min产生了2.4×104 J的热量，则该电阻丝的阻值是（　　） A．66Ω B．6600Ω C．100Ω D．220Ω 2．一个玩具汽车上的电动机正常工作时，两端的电压为，此时通过它的电流为，其线圈电阻为，则（　　） A．电动机的额定功率为 B．电动机正常工作10分钟消耗电能 C．电动机正常工作10分钟产生的热量为 D．电动机工作时将电能全部转化为机械能 3．如图甲，电源电压恒为9V，灯泡L标有“6V 3W”字样，通过灯泡L的电流I与它两端电压U的关系如图乙所示。闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P，当灯泡L的功率为1.6W时，则（　　） A．小灯泡的电阻为12Ω B．电路的总功率为3.6W C．滑动变阻器连入电路的阻值为7.5Ω D．1min内滑动变阻器产生的热量为96J 4．如图所示，小明在家做饭时发现：把电饼铛连接到电路里，电饼铛很快就很热，把食物做熟，而它的导线却几乎不热。针对这一现象，他提出了一系列有关的问题，其中最有探究价值且易于探究的是（　　） A．实验探究：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关系？ B．电流通过导体产生的热量与导体的电阻大小有什么关系？ C．电流通过导体产生的热量与电路中电流大小有什么关系？ D．电流通过导体产生的热量与通电时间的长短有什么关系？ 5．小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法不正确的是（　　） A．实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少 B．装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的 C．想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，应该选用甲图所示的实验装置 D．将d图中容器外的电阻换成10Ω，不能达到实验目的 6．如图所示的事例中，属于利用电热的是（　　） A．线路板用银作导线 B．CPU装散热片 C．电视机后盖有孔 D．电熨斗熨烫衣服 7．如图所示，电源电压恒定。闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由右侧b端移到c点的过程中，电压表的示数由4V变为3V，电流表的示数由0.2A变为0.3A，则（　　） A．电源电压为7V B．的阻值为20Ω C．电路的最小功率为1.8W D．滑片P在b端时，10s内产生的热量为4J 8．远距离输电的示意图如图所示，其中I为输电电流（单位是安培），r为输电线的总电阻（单位为欧姆），U为用户端的电压（单位为伏特），则在通电时间t（单位为秒）内因输电线发热而损耗的电能为（　　） A．UIt B．I2rt C． D．UIt+I2rt 9．在物理学的发展过程中，许多物理学家作出了杰出贡献。其中发现了万有引力、推理概括了运动与力关系的物理学家是（　　） A．牛顿 B．瓦特 C．托里拆利 D．焦耳 二、填空题 10．某电热器的阻值为420Ω，通过的电流为1A，通电10min产生的热量是 ，这些热量能使2kg的冷水温度升高 ℃（已知c=4.2×103J/（kg·℃））。 11．如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为灯泡的U-I图像。闭合S与S1，断开S2，电流表示数为0.4A；再闭合S2，电流表示数变为0.5A。电源电压为 V；R2的阻值为 Ω；若只闭合S，2min内电阻R1产生的热量为 J。 12．如图所示是直流电动机提升重物的示意图，电源电压且保持不变，电路中的电流是，质量的重物在电动机带动下以的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机消耗电功率 W，电动机的线圈的电阻 Ω。（取） 13．如图为某电吹风的电路图，闭合S1为冷风挡，同时闭合S1、S2为热风挡，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，冷风挡工作电流为 A；热风挡工作5min，电热丝R产生的热量为 J。 热风温度 50~75℃ 额定功率 热风档：990W 冷风档：110W 额定电压 220V 14．如图是某用电器的工作原理图，其中、都是加热电阻，的电阻为50Ω，的额定功率为，和的额定电压均为220V，三个开关同时闭合时干路中的电流为 A，1秒内，产生的热量为 J。 三、实验题 15．在探究影响导体电阻大小因素的实验中，分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行实验验证。某实验小组按下图准备实验时对每一个猜想都用三个实验数据进行对比，下表中给出了可供选择的几种导体，分别用A~G七个字母代表。 导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料 A 1.0 0.2 锰铜 B 1.0 0.4 锰铜 C 1.0 0.6 锰铜 D 0.5 0.4 锰铜 E 1.5 0.4 锰铜 F 1.0 0.6 镍铬合金 G 1.0 0.6 铁 （1）实验中通过观察 来判断导体电阻的大小； （2）若选用 （填导体代号）三种导体依次接入电路进行实验，发现电流表示数不同，这表明导体的电阻跟导体材料有关； （3）将B、D、E三根电阻丝分别接入电路并闭合开关时，电流表示数分别为I1、I2、I3，三次电流的大小关系为 （填字母代号）； A．　　B．　　C．　　D． （4）某同学家不小心买了一根劣质电饭锅的电源线，电饭锅通电后，电源线发热严重。请你分析下，电源线劣质的原因可能是 （填字母代号）。 A．电源线太细　　B．电源线太粗　　C．电源线太短 16．下面三组实验分别是课本上探究热学和电学实验的部分装置图。    （1）用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，实验中用 （选填“加热时间”或“升高的温度”）反映了吸收热量的多少； （2）用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中用酒精与碎纸片分别给烧杯加热，待 （选填“加热相同时间后”或“等到燃料燃尽后”），记录下水的温度，通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来反映燃料燃烧时所放出热量的大小，从而进一步比较出酒精和碎纸片热值的大小； （3）用图丙装置探究影响电流热效应的因素，A、B两烧瓶内液体的种类 ，质量 （以上两空选填“相同”或“不同”），闭合开关，通电2min后，B烧瓶中温度计的示数变化更大，据此可得出结论：当 和 相同时，电阻越大，电热越大。 四、计算题 17．如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R的最大阻值为40，小灯泡L标有“5V  2.5W”的字样，将滑片移到最右端，闭合开关S，电流表示数为0.3A，忽略温度对灯丝电阻的影响。求： （1）灯泡正常发光时的电阻； （2）电源电压； （3）将滑片移到某位置，电压表示数为10V，滑动变阻器电阻丝1min内产生的热量。 18．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻和为发热体，其中。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个档位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温档，额定功率为440W。求： （1）的电阻； （2）高温档正常工作100s，电流通过产生的电热； （3）只有空气炸锅单独工作，表盘示数使用前后如图甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率（已知商用电费单价为0.75元/kW·h）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 15.3 电热器 电流的热效应（知识解读）（解析版） •知识点1 电流的热效应及应用 •知识点2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素 •知识点3 焦耳定律及应用 •知识点4 电功与热量的综合计算 •作业 巩固训练 知识点1 电流的热效应及应用 1、电流的热效应 （1）电流的热效应定义：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。 （2）电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。 （3）电流热效应影响因素：与通电的时间、电流、电阻有关，通过导体的电流越大，导体 的电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。 ※方法点拨 （1）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热 效应。 2、电热的利用与防止 （1）电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、 热效率高，且便于控制和调节电流。 （2）有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 【典例1-1】下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是（　　） A．取暖器 B．电视机 C．洗衣机 D．电风扇 【答案】A 【详解】A．取暖器，将电能转化为内能，工作原理是电流热效应，故A符合题意； B．电视机，主要是将电能转化为光能、声能，不是利用电流热效应，故B不符合题意； CD．洗衣机、电风扇，主要是将电能转化为机械能，不是利用电流热效应，故CD不符合题意。 故选A。 【典例1-2】电热水壶是利用电流的 效应工作的。某同学家要购买一只电热水壶，他发现某商场有容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，应选购 W的电热水壶。 【答案】 热 800 【详解】[1]电流具有热效应，电热水壶就是利用这个原理工作的。 [2]给电热水壶供电插座的额定电功率 从安全用电的角度考虑，应选购800W的电热水壶。 【变式1-1】假如导体的电阻消失，当给下列用电器通电时，仍能正常为我们服务的是（　　） A．用电饭锅煮饭 B．用电风扇吹风 C．用电熨斗熨衣服 D．用电暖炉烤火 【答案】B 【详解】ACD．电饭锅、电熨斗和电暖炉都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，不能工作，故ACD不符合题意； B．导体没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好，故能用电扇吹风，故B符合题意。 故选B。 【变式1-2】电热暖手宝（俗称电暖宝）是冬季暖手、暖足的理想用品。有防爆免烫和温控保护装置（温度达到设定温度可自动切断电路）。电暖宝工作时利用了电流的 效应；电暖宝中的温控保护装置在电路中的作用相当于 （选填“电源”“开关”或“用电器”）。 【答案】 热 开关 【详解】[1]电暖宝工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的。 [2]由题意可知，电暖宝中的温控保护装置，在温度达到设定温度可以自动切断电路，所以温控保护装置在电路中的作用相当于开关。 知识点2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素 1、实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。 2、实验装置 3、实验步骤 （1）探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。 （2）探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。 （3）探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。 4、实验结论 （1）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。 （2）在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。 （3）在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。 【典例2-1】在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验时，某同学设计的部分实验装置如图所示，两个相同的透明容器中封闭着质量相同的空气。 （1）本实验中，导体上产生的热量是通过U形管内液面的高度差来反映的，下列实验中用到这种实验方法的是 （填序号）。 ①探究导体的电阻大小与哪些因素有关； ②探究电流大小与电压和电阻的关系。 （2）图中实验装置是为了探究电流通过导体时产生的热量与 的关系。 【答案】 ① 电流 【详解】 （1）[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映，采用的是转换法； ①在探究导体的电阻大小与哪些因素有关时，电阻的大小可以通过电流表的示数大小来反映，运用了转换法； ②在探究电流大小与电压和电阻的关系，运用了控制变量法。 故选①。 （2）[2]乙图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联合串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故乙图实验装置实验可以研究电流产生的热量与电流的关系。 【变式2-1】如图是探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的装置，甲、乙、丙三个容器内盛有同种液体。    （1）容器内盛的液体选 （填“水”或“煤油”），更易于观察到温度的变化； （2）本实验通过 （填“加热时间”或“温度计示数”）比较电阻丝产生的热量的多少； （3）甲、丙可以探究电流通过导体产生的热量与 大小有关。 【答案】 煤油 温度计示数 电阻 【详解】（1）[1]煤油的比热容比水的比热容小，质量相同且吸收相同的热量时，煤油的温度变化较大，所以选择煤油，更容易观察到温度的变化。 （2）[2]根据转换法可知，本实验是通过观察温度计的示数变化来比较电阻丝产生的热量的多少。 （3）[3]甲、丙容器中，通过的电流大小相同而电阻不同，说明可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。 【变式2-2】在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图的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。 （1）要探究电热与电阻的关系，应选用 组合，并将它们 联接到电源两端进行实验，目的是使 和通电时间相同； （2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下， ，产生的热量越多。 【答案】 甲乙 串 电流 电流越大 【详解】（1）[1][2][3]要探究电热与电阻的关系，要控制电流相同，改变电阻大小，应选用甲乙组合，并将它们串联接到电源两端进行实验，目的是使电流和通电时间相同。 （2）[4]选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，丙中容器内5Ω的电阻与容器外5Ω的电阻并联后再与一种容器内5Ω的电阻串联，则乙丙容器中电流不同，电阻相同，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，说明乙中电阻产生的热量多，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。 知识点3 焦耳定律及应用 1、焦耳定律 （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，这个规律叫焦耳定律。 （2）公式：Q=I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）。 式中： I-通过导体的电流，单位是安培（A）。 R--导体的电阻，单位是欧姆。 t--电流通过导体的时间，单位是秒（S）。 Q--电流在电阻上产生的热量，单位是焦（J）。 2、焦耳定律的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略；电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路；基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 【典例3-1】在探究电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关时，采用了如图所示的实验装置。在相同时间内左右两容器中产生的热量比为（    ） A．1∶1 B．1∶2 C．4∶1 D．1∶4 【答案】C 【详解】右侧电阻丝R2与另一电阻丝并联，故左右两容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，左侧的电流是右侧电流的2倍，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧电阻产生热量是右侧电阻产生热量的4倍，即左右两侧容器内空气吸收的热量之比为4∶1。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【典例3-2】如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 3A”字样（忽略灯丝电阻的变化），当开关S1、S2 均闭合，滑动变阻器的滑片P置于a端时，灯泡正常发光，电流表示数为6A，此时滑动变阻器消耗的电功率为 W；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P置于b端时，通电30s滑动变阻器产生的热量为 J。 【答案】 36 270 【详解】[1]由图可知，当开关S1、S2闭合时，滑动变阻器滑片P置于a端时，灯泡L与滑动变阻器R并联，电流表测量干路的总电流；灯泡正常发光，根据灯泡的规格可知，灯泡两端的电压，通过灯泡的电流，根据并联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压为 根据并联电路的电流特点可知，通过滑动变阻器的电流为 此时滑动变阻器消耗的电功率为 [2]当开关S1闭合，S2断开，滑片P置于b端时，灯泡L与滑动变阻器串联，由可知，灯泡灯丝的电阻为 滑动变阻器的最大阻值为 根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻为 电路中的电流为 通电30s滑动变阻器产生的热量为 【典例3-3】如图所示，R1为定值电阻，电源电压保持不变。当闭合开关S，滑片P在A端时，电流表的示数为0.6A，电压表示数为6V；当滑动变阻器R2的滑片P在B端时，电流表的示数为0.2A。求： （1）电源电压； （2）电阻R1的阻值； （3）滑动变阻器R2的最大阻值； （4）当滑动变阻器R2的滑片P在B端时，通电1min内电阻R1产生的热量。 【答案】（1）6V；（2）10Ω；（3）20Ω；（4）24J 【详解】（1）由电路图可知，滑动变阻器滑片P在A端时为R1的简单电路，电压表测量电源电压，故电源电压。 （2）由可知R1的阻值 （3）滑动变阻器的滑片P在B端时，R1与R2的最大阻值串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，此时的总电阻为 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以滑动变阻器最大阻值 （4）当滑动变阻器的滑片P在B端时，通电1min内电阻R1产生的热量为 答：（1）电源电压为6V； （2）电阻R1的阻值为10Ω； （3）滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω； （4）当滑动变阻器R2的滑片P在B端时，通电1min内电阻R1产生的热量为24J。 【变式3-1】如图所示，当开关闭合时，电压表V1、V2的示数分别为10V和4V，电动机线圈的电阻为2Ω，R是阻值为4Ω的定值电阻，则下列说法正确的是（　　） A．通过电动机的电流为3A B．电动机两端的电压为4V C．电动机1min产生的热量为120J D．电动机1min消耗的电能为240J 【答案】C 【详解】由电路图可知，电阻R和电动机串联，电压表V1测电源电压，V2测R两端的电压。 A．由题意可知，电阻R两端的电压为4V，电阻R为4Ω，则电路中的电流为 故A错误； B．由电路图可知，电阻R和电动机串联，电压表V1测电源电压，为10V，V2测R两端的电压，为4V，所以电动机两端的电压为 UM=U-UR=10V-4V=6V 故B错误； C．电动机1min产生的热量为 Q=I2Rt=(1A)2×2Ω×60s=120J 故C正确； D．电动机消耗的电功率为 PM=UMI=6V×1A=6W 电动机1min消耗的电能为 WM=PMt=6W×1×60s=360J 故D错误。 故选C。 【变式3-2】如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从端移到端，两电表示数变化关系用图乙中线段表示。当滑片P在中点时，电阻的在2min产生的热量是 J。 【答案】27 【详解】由图甲可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测滑动变阻器R2两端的电压，电流表测电路中的电流；由图甲可知，当滑片位于b端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，此时电路为定值电阻R的简单电路，由欧姆定律可知，此时电路中的电流最大，由图乙可知此时电路中的电流为0.3A，由欧姆定律可知电源电压       ① 当滑片位于a端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，由欧姆定律可知，此时电路中的电流最小，由图乙可知，此时电路中的电流为0.1A，滑动变阻器两端的电压为2V，由欧姆定律可知，滑动变阻器的最大电阻，电源电压为             ② 联立两式解得    电阻R2的阻值 当滑片P在中点时，接入电路的电阻为10Ω，电路中的电流 电阻的在2min产生的热量是 【变式3-3】如图所示，电源电压保持不变，小灯泡标有“6V 3W”字样，定值电阻R1＝8Ω，R2＝12Ω，闭合S和S1，断开S2时，小灯泡正常发光。求： （1）电源电压； （2）闭合S和S1，断开S2时，通电10s定值电阻R2产生的热量； （3）闭合S和S2，断开S1，定值电阻R1的电功率。 【答案】（1）12V；（2）30J；（3）2.88W 【详解】解：（1）闭合S和S1，断开S2时，此时电阻R2与灯泡串联，小灯泡正常发光，根据灯泡的规格和P＝UI可知，通过灯泡的电流 根据串联电路的电流特点可知，通过R2是电流 I2＝IL＝0.5A 由可知，R2两端的电压 U2＝I2R2＝0.5A×12Ω＝6V 根据串联电路的电压特点可知，电源电压 U＝U2+UL＝6V+6V＝12V （2）闭合S和S1，断开S2时，通电10s定值电阻R2产生的热量 （3）闭合S和S2，断开S1时，电阻R1与R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻 R＝R1+R2＝8Ω+12Ω＝20Ω 此时电路中的电流 根据串联电路的电流特点可知，通过R1的电流 I1＝I＝0.6A 定值电阻R1的电功率 答：（1）电源电压为12V； （2）闭合S和S1，断开S2时，通电10s定值电阻R2产生的热量为30J； （3）闭合S和S2，断开S1，定值电阻R1的电功率为2.88W。 知识点4 电功与热量的综合计算 1、电能与电热的关系：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），这时以下公式均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。 2、串并联电路电功特点 （1）在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和。 （2）串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即。 （3）并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即（各支路通电时间都相同）。 3、电热的综合计算： （1）水吸收的热量的计算：Q=cmΔt。 （2）用电器消耗电能放出的热量的计算：I2Rt=Q=W=Pt=UIt=（纯电阻电路）。 （3）明确Q与W的比例关系。根据比例关系列出等式，求出未知量。 【典例4-1】小明去商店购买电热水壶，售货员给他了一份推销牌电热水壶的宣传广告，其内容如表： 额定电压 220V 额定功率 1000W 容积 2L 超温保护器 熔断温度 请你根据上面提供的信息，计算：（计算结果保留两位小数，不考虑发热体电阻随温度的变化） (1)电热水壶正常工作时的电流是多少？发热体的电阻为多大？ (2)在1标准大气压下，当电热水壶装入1kg水后，从加热到沸腾，水吸收了多少热量？ (3)在额定电压下，要放出这些热量，电热水壶需工作多长时间？ (4)如果在用电高峰时间内用电热水壶烧水，电压只有200V，这时电热水壶的发热功率是多大？ (5)小明放学回家后，用电水壶帮妈妈烧水，通电一段时间后他发现电热壶的发热体温度骤然升高，而与电水壶连接的导线却不怎么热，这是为什么？ 【答案】(1)， (2) (3)336s (4) (5)见解析 【详解】（1）根据参数表可知电热水壶的额定电压U=220V，额定功率P=1000W，由P=UI可知，电热水壶正常工作时的电流 由可知，发热体的电阻 （2）一个标准大气压下，水的沸点是100℃，水吸收的热量 （3）不计热量损失，消耗的电能 由可知，电热水壶工作的时间 （4）电热水壶的实际发热功率 （5）电热壶的发热体和导线串联在电路中，根据串联电路的电流特点可知，通过发热体和导线的电流相等，因为发热体的电阻大于导线的电阻，由可知，相同时间内发热体放出的热量多，因此发热体温度骤然升高，而导线不怎么热。 【变式4-1】如图为一款家用电饭锅的简化电路，其中R1和R2均为电热丝，煮饭时闭合开关S1、S2，饭熟后温控开关S2自动断开，电饭锅处于保温状态。已知电饭锅保温挡的功率P1为55W，电热丝R2的阻值为55Ω。当电饭锅正常工作时，求： （1）保温时的电流； （2）电热丝R1的阻值； （3）某次煮饭相当于把2kg的水从12℃加热到沸腾，求所需时间。【不计热散失，标准气压，c水＝4.2×103J/(kg·℃)】 【答案】（1）0.25；（2）825Ω；（3）840s 【详解】解：（1）当闭合开关S1、S2时，R2单独接入电路，R1被短路，此时为高温挡；开关S2断开时，电饭锅处于保温状态；保温电流为 （2）开关S2断开时，电路的总电阻为 故电热丝R1的阻值为 R1＝880Ω－55Ω＝825Ω （3）把2kg的水从12℃加热到沸腾吸收的热量为 Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃－12℃)＝7.392×105J 电饭锅放出的热量为 Q放＝Q吸＝7.392×105J 加热功率为 所需时间为 答：（1）保温时的电流为0.25； （2）电热丝R1的阻值为825Ω； （3）某次煮饭相当于把2kg的水从12℃加热到沸腾，所需时间为840s。 【变式4-2】我国北方冬天比较寒冷，许多家庭安装了一种利用电来取暖的床﹣﹣“韩式电热坑”．其工作电路可简化为如图所示，其中K为保护开关，平常处于闭合状态，当温度超过某一警戒温度时自动断开，扇形导体S为旋转型选档开关，可绕0点旋转，每次都和相邻的两触点同时接触，从而实现关、低、中、高四个档位的转换（档位顺序未知，电功率越大档位越高）．小明在家里利用所学的物理知识来测量该电热炕的电功率．他先关闭家里其它所有的用电器，然后将S旋转到与触点1、2连接，观察发现家里标有“3000r/（kW•h）”的电能表的转盘在1min内刚好转了20转．已知 R1和R2是发热电阻，R2的阻值是R1的2倍，其它电阻忽略不计，小明家电压恒为220V．完成下列问题： (1)当S与触点1、2接触时，电热炕功率是多少？ (2)当电热坑处于低档时，电路中通过O点的电流是多少？ (3)当该电热炕处于低档，且正常工作30min，所消耗的电能可使1.8L水从25℃升高到多少摄氏度？[无热损失，c水=4.2×103J/（kg•℃），结果保留1位小数] 【答案】（1）400W；（2）0.9A；（3）72.6℃。 【详解】（1）分析可知，当S与触点1、2接触时，电路为R1的简单电路，1min内电热炕消耗的电能： W1=20r/3000r/（kW•h）=1/150kW•h=2.4×104J， 由P=W/t可得，电热炕功率： P1=W1/t=2.4×104J/60s=400W； （2）由P=U2/R可得， R1=U2/P1=（220V）2/400W=121Ω， 当S与触点3、4接触时处于抵挡，此时只有R2工作，电路中通过O点的电流； I=U/R2=U/2R1=220V/242Ω≈0.9A； （3）由ρ=m/V可得，1.8L水的质量： m=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10﹣3m3=1.8kg， 当该电热炕处于低档，且正常工作30min，所消耗的电能： W2=UIt=220V×10/11A×30×60s=3.6×105J， W2=Q=cm△t， 即 3.6×105J=4.2×103J/（kg•℃）×1.8kg×（t﹣25℃）， 解得： t=72.6℃， 即水温能升高到72.6℃。 一、单选题 1．通过一根电阻丝的电流为2A，通电1 min产生了2.4×104 J的热量，则该电阻丝的阻值是（　　） A．66Ω B．6600Ω C．100Ω D．220Ω 【答案】C 【详解】由可得，电阻丝的阻值 故选C。 2．一个玩具汽车上的电动机正常工作时，两端的电压为，此时通过它的电流为，其线圈电阻为，则（　　） A．电动机的额定功率为 B．电动机正常工作10分钟消耗电能 C．电动机正常工作10分钟产生的热量为 D．电动机工作时将电能全部转化为机械能 【答案】B 【详解】A．根据题意可知，电动机的额定功率为 故A不符合题意； B．电动机正常工作10分钟，消耗的电能 故B符合题意； C．电动机正常工作10分钟，产生的热量为 故C不符合题意； D．电动机把电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，故D不符合题意。 故选B。 3．如图甲，电源电压恒为9V，灯泡L标有“6V 3W”字样，通过灯泡L的电流I与它两端电压U的关系如图乙所示。闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P，当灯泡L的功率为1.6W时，则（　　） A．小灯泡的电阻为12Ω B．电路的总功率为3.6W C．滑动变阻器连入电路的阻值为7.5Ω D．1min内滑动变阻器产生的热量为96J 【答案】B 【详解】A．灯泡与滑动变阻器串联，由图乙可知，当流过灯泡的电流为0.4A时，灯泡两端的电压为4V，此时灯泡的功率为 此时灯泡的电阻为 故A错误； B．电路的总功率 故B正确； C．串联电路中，用电器电压之和等于电源电压，此时滑动变阻器连入电路的阻值 故C错误； D．1min内滑动变阻器产生的热量 故D错误。 故选B。 4．如图所示，小明在家做饭时发现：把电饼铛连接到电路里，电饼铛很快就很热，把食物做熟，而它的导线却几乎不热。针对这一现象，他提出了一系列有关的问题，其中最有探究价值且易于探究的是（　　） A．实验探究：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关系？ B．电流通过导体产生的热量与导体的电阻大小有什么关系？ C．电流通过导体产生的热量与电路中电流大小有什么关系？ D．电流通过导体产生的热量与通电时间的长短有什么关系？ 【答案】B 【详解】电饼铛的发热体电阻大，导线的电阻很小，电饼铛很快就发热把食物烤熟，而导线却几乎不热，说明电流通过导体产生的热量跟导体电阻的大小有关，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法不正确的是（　　） A．实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少 B．装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的 C．想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，应该选用甲图所示的实验装置 D．将d图中容器外的电阻换成10Ω，不能达到实验目的 【答案】D 【详解】A．电流通过电阻丝产生热量的多少肉眼不能直接观察出来，可以通过对瓶内气体加热，电流通过电阻丝产生热量越多，瓶内气体压强越大，再根据相连的U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，故A正确，不符合题意； B．当电流在电阻丝中流动时，会遇到电阻的阻碍，从而迫使电子在电阻丝内部发生碰撞和摩擦，导致电阻丝的温度升高，内能增加，因此装置中的电阻丝的内能是通过做功的方法改变的，故B正确，不符合题意； C．如图甲所示，一个5Ω的电阻与一个10Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，流过左端电阻的电流与流过右端的电阻电流相等，想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，应控制通过a、b两容器中电阻丝的电流相同、通电时间相同，应该选用甲图所示的实验装置，故C正确，不符合题意； D．若容器d外的电阻换成10Ω，它起分流的作用，在探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系时，容器c、d里的电阻都是5Ω，而电流不同所以能探究出电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，所以将d图中容器外的电阻换成10Ω，也能达到实验目的，故D错误，符合题意。 故选D。 6．如图所示的事例中，属于利用电热的是（　　） A．线路板用银作导线 B．CPU装散热片 C．电视机后盖有孔 D．电熨斗熨烫衣服 【答案】D 【详解】电流通过导体产生热的现象叫做电流的热效应。线路板用银作导线是通过减小电阻减小电流产生的热量，CPU装散热片以及电视机的散热孔都是为了散热，电熨斗是利用电流的热效应进行工作的。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 7．如图所示，电源电压恒定。闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由右侧b端移到c点的过程中，电压表的示数由4V变为3V，电流表的示数由0.2A变为0.3A，则（　　） A．电源电压为7V B．的阻值为20Ω C．电路的最小功率为1.8W D．滑片P在b端时，10s内产生的热量为4J 【答案】D 【详解】由图得，定值电阻R1与变阻器R2串联，电压表测量变阻器R2电压，电流表测量电路电流。 B．由欧姆定律得，的阻值为 故B不符合题意； A．当电压表示数为4V时，电路电流为0.2A，由欧姆定律与串联电路电压特点得，电源电压为 故A不符合题意；     C．当变阻器滑片在b点，变阻器接入电路电阻最大，电路电流最小，为0.2A，电路的最小功率为 故C不符合题意； D．滑片P在b端时，10s内产生的热量为 故D符合题意。 故选D。 8．远距离输电的示意图如图所示，其中I为输电电流（单位是安培），r为输电线的总电阻（单位为欧姆），U为用户端的电压（单位为伏特），则在通电时间t（单位为秒）内因输电线发热而损耗的电能为（　　） A．UIt B．I2rt C． D．UIt+I2rt 【答案】B 【详解】因输电线发热而损耗的电能是输电线电阻消耗的电能，为W＝I2rt，W＝UIt为用户消耗的电能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 9．在物理学的发展过程中，许多物理学家作出了杰出贡献。其中发现了万有引力、推理概括了运动与力关系的物理学家是（　　） A．牛顿 B．瓦特 C．托里拆利 D．焦耳 【答案】A 【详解】A．创立经典力学理论体系并发现万有引力定律的科学家是牛顿，故A符合题意； B．瓦特是工业革命时期的重要人物，他改良了蒸汽机，提高了蒸汽机的效率和可靠性，推动了工业革命的进程。但瓦特并没有在万有引力和运动与力关系方面作出杰出贡献，故B不符合题意； C．托里拆利通过实验第一次测定了大气压强的值，为大气压强的研究提供了重要的实验依据。但托里拆利同样没有在万有引力和运动与力关系方面作出显著贡献，故C不符合题意； D．在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系，即发现了焦耳定律，故D不符合题意。 故选A。 二、填空题 10．某电热器的阻值为420Ω，通过的电流为1A，通电10min产生的热量是 ，这些热量能使2kg的冷水温度升高 ℃（已知c=4.2×103J/（kg·℃））。 【答案】 252000J 30 【详解】[1]通电10min产生的热量 [2]水升高的温度 11．如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为灯泡的U-I图像。闭合S与S1，断开S2，电流表示数为0.4A；再闭合S2，电流表示数变为0.5A。电源电压为 V；R2的阻值为 Ω；若只闭合S，2min内电阻R1产生的热量为 J。 【答案】 8 80 216 【详解】[1]闭合开关S、S1，断开S2，只有R1接入电路，则电源电压为 [2]再闭合开关S2，R1与R2并联，根据并联电路的特点可得，通过R2的电流为 根据欧姆定律可得，R2的阻值为 [3]若只闭合S，R1与L串联，由于电源电压为8V，利用图乙分析可知，通过灯泡和R1的电流为0.3A，则2min内电阻R1产生的热量为 12．如图所示是直流电动机提升重物的示意图，电源电压且保持不变，电路中的电流是，质量的重物在电动机带动下以的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机消耗电功率 W，电动机的线圈的电阻 Ω。（取） 【答案】 550 4 【详解】[1]已知电动机的电压为110V，电流为5A，则电动机消耗电功率为 [2]设物体运动的时间为t，电动机电能转化为的机械能为 相同时间内消耗的电能为 线圈产生的热量为 电动机的线圈的电阻为 13．如图为某电吹风的电路图，闭合S1为冷风挡，同时闭合S1、S2为热风挡，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，冷风挡工作电流为 A；热风挡工作5min，电热丝R产生的热量为 J。 热风温度 50~75℃ 额定功率 热风档：990W 冷风档：110W 额定电压 220V 【答案】 0.5 2.64×105 【详解】[1]由参数表知，冷风挡工作电流 [2]由图示知，两个开关都闭合时，电热丝R与电动机并联在电路中，为热风挡；只闭合开关S1时，电路中只有电动机工作，为冷风挡。热风挡工作时，电热丝的电功率 P=P热-P冷=990W-110W=880W 工作5min，电热丝R产生的热量 14．如图是某用电器的工作原理图，其中、都是加热电阻，的电阻为50Ω，的额定功率为，和的额定电压均为220V，三个开关同时闭合时干路中的电流为 A，1秒内，产生的热量为 J。 【答案】 14.4 968 【详解】[1]三个开关同时闭合时，两电阻并联，由P=UI得通过R2的电流为 通过R1的电流为 由并联电路电流的特点可得，干路的电流为 I=I1+I2=4.4A+10A=14.4A [2]l秒内R1产生的热量为 Q=I12R1t=（4.4A）2×50Ω×1s=968J 三、实验题 15．在探究影响导体电阻大小因素的实验中，分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行实验验证。某实验小组按下图准备实验时对每一个猜想都用三个实验数据进行对比，下表中给出了可供选择的几种导体，分别用A~G七个字母代表。 导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料 A 1.0 0.2 锰铜 B 1.0 0.4 锰铜 C 1.0 0.6 锰铜 D 0.5 0.4 锰铜 E 1.5 0.4 锰铜 F 1.0 0.6 镍铬合金 G 1.0 0.6 铁 （1）实验中通过观察 来判断导体电阻的大小； （2）若选用 （填导体代号）三种导体依次接入电路进行实验，发现电流表示数不同，这表明导体的电阻跟导体材料有关； （3）将B、D、E三根电阻丝分别接入电路并闭合开关时，电流表示数分别为I1、I2、I3，三次电流的大小关系为 （填字母代号）； A．　　B．　　C．　　D． （4）某同学家不小心买了一根劣质电饭锅的电源线，电饭锅通电后，电源线发热严重。请你分析下，电源线劣质的原因可能是 （填字母代号）。 A．电源线太细　　B．电源线太粗　　C．电源线太短 【答案】 电流表示数（大小） CFG A A 【详解】（1）[1]根据转换法可知，通过观察电流表示数（大小）来判断导体电阻的大小，电流表示数越大，电阻越小。 （2）[2]探究导体的电阻跟导体材料有关，要选用长度相同、横截面积相同，但是材料不同的电阻丝，符合条件的是CFG三根电阻丝。 （3）[3]选用B、D、E三根电阻丝，其材料相同，横截面积相同，但是长度不同，且长度越长，电阻丝电阻越大，最长的是E，其次是B，最后是D，电阻从大到小排序是EBD，电流从大到小排序是DBE，即三次电流的大小关系为 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （4）[4]根据影响电阻的因素可知，劣质电饭锅的电源线太细，在其他条件相同时，电阻大，根据焦耳定律可知，其他条件相同时，产生的热量越多，发热严重，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 16．下面三组实验分别是课本上探究热学和电学实验的部分装置图。    （1）用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，实验中用 （选填“加热时间”或“升高的温度”）反映了吸收热量的多少； （2）用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中用酒精与碎纸片分别给烧杯加热，待 （选填“加热相同时间后”或“等到燃料燃尽后”），记录下水的温度，通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来反映燃料燃烧时所放出热量的大小，从而进一步比较出酒精和碎纸片热值的大小； （3）用图丙装置探究影响电流热效应的因素，A、B两烧瓶内液体的种类 ，质量 （以上两空选填“相同”或“不同”），闭合开关，通电2min后，B烧瓶中温度计的示数变化更大，据此可得出结论：当 和 相同时，电阻越大，电热越大。 【答案】 加热时间 等到燃料燃尽后 升高的温度 相同 相同 电流 通电时间 【详解】（1）[1]探究不同物质吸热能力的实验中，要控制物质的质量、初温相同，且使用相同的加热器，通过加热时间来反映物质吸热的多少，这用到了转换法。 （2）[2][3]实验中，需要将不同燃料点燃，分别给烧杯加热，等到燃料燃尽后，记录下水的温度，通过比较水升高的温度反映燃料燃烧时所放出热量的大小。 （3）[4][5][6][7]由图丙可知，探究影响电流热效应的因素，两个烧杯中装有种类和质量相同的液体，两电阻串联，通过两电阻丝的电流相等，RB的电阻大，通电2min温度计2的示数变化更大，说明RB产生的热量更多，可以得到在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 四、计算题 17．如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R的最大阻值为40，小灯泡L标有“5V  2.5W”的字样，将滑片移到最右端，闭合开关S，电流表示数为0.3A，忽略温度对灯丝电阻的影响。求： （1）灯泡正常发光时的电阻； （2）电源电压； （3）将滑片移到某位置，电压表示数为10V，滑动变阻器电阻丝1min内产生的热量。 【答案】（1）10；（2）15V；（3）300J 【详解】解：（1）灯泡正常发光时的电阻 （2）将滑片移到最右端，滑动变阻器全部接入，闭合开关S，电流表示数为0.3A，则电源电压为 （3）将滑片移到某位置，电压表示数为10V，此时小灯泡的电压为 通过小灯泡的实际电流为 滑动变阻器电阻丝1min内产生的热量 答：（1）灯泡正常发光时的电阻为10Ω； （2）电源电压为15V； （3）将滑片移到某位置，电压表示数为10V，滑动变阻器电阻丝1min内产生的热量为300J。 18．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻和为发热体，其中。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个档位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温档，额定功率为440W。求： （1）的电阻； （2）高温档正常工作100s，电流通过产生的电热； （3）只有空气炸锅单独工作，表盘示数使用前后如图甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率（已知商用电费单价为0.75元/kW·h）。 【答案】（1）110Ω；（2）1.21×105J；（3）320W 【详解】解：（1）当开关S1、S3闭合、S2断开时，两电阻并联，总电阻最小，根据可知，此时总功率最大，为高温挡；只闭合S3时，电路为R2的简单电路，总电阻较小，根据可知，此时总功率较大，为中温档；当开关S1、S3断开、S2闭合时，两电阻串联，总电阻最大，根据可知此时总功率最小，为低温挡。则R2的电阻 （2）高温挡时R1功率为 电流通过R1产生的电热 Q1=W1=P1t1=1210W×100s=1.21×105J （3）空气炸锅消耗的电能 空气炸锅工作的时间 t=9∶25-9∶10=15min=0.25h 空气炸锅的电功率 答：（1） R2 的电阻为110Ω； （2）高温档正常工作100s，电流通过 R1 产生的电热为1.21×105J； （3）空气炸锅消耗的电功率为320W。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$