15.3电热器 电流的热效应-2024-2025学年九年级物理下册步步为赢·课课练（苏科版）

苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十五章《电功和电热》 15.3电热器 电流的热效应 夯实基础 知识点一 电流的热效应 1．导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应。 2．实验：探究影响电流热效应的因素 【实验目的】 探究电流的热效应与哪些因素有关 【实验猜想】 （1）电阻丝产生的热量与通电时间有关； （2）电阻丝产生的热量与通过电阻丝的电流有关； （3）电阻丝产生的热量与电阻丝的阻值大小有关。 【实验器材】干电池两节，开关一个，电流表一个，滑动变阻器一个，阻值不同的电阻丝三个（R1＞R2＞R3），平底烧瓶2个，温度计两支，煤油。 【实验设计】 将一段电阻丝浸没在一定质量的煤油中，通电时电阻丝产生的热量被液体吸收，液体的温度就会升高。因此，可以通过液体温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。 （1）探究电阻丝产生的热量与通电时间的关系 ①如图所示组装电路，将电阻丝R1装入烧瓶，闭合开关，调节滑动变阻器，使得电流表示数为I1； ②每过10秒记录一次温度计的示数； ③将电阻丝R1更换为电阻丝R2装入烧瓶，重复实验。 （2）探究电阻丝产生的热量与通过电阻丝的电流的关系 ①仍采用上实验的电路，将电阻丝R2装入烧瓶，闭合开关，调节滑动变阻器，使得电流表示数为I2（I2＞I1）； ②每过10秒记录一次温度计的示数。 （3）探究电阻丝产生的热量与电阻丝的阻值大小的关系 ①如图所示组装电路，将电阻丝R1和R3装入两个相同的烧瓶，使R1和R3串联。 ②闭合开关，每过10秒记录一次温度计的示数。 【数据记录】(数据仅供参考) （1）探究电阻丝产生的热量与通电时间的关系 序号 电阻 时间/s 温度/℃ 电流/A 0 10 20 30 40 50 60 1 R1 0.1 20 23 26 29 32 35 38 2 R2 0.1 20 22 24 26 28 30 32 （2）探究电阻丝产生的热量与通过电阻丝的电流的关系 序号 电阻 时间/s 温度/℃ 电流/A 0 10 20 30 40 50 60 1 R1 0.1 20 23 26 29 32 35 38 2 R1 0.2 20 32 44 56 68 80 92 （3）探究电阻丝产生的热量与电阻丝的阻值的关系 电阻 时间/s 温度/℃ 电流/A 0 10 20 30 40 50 60 R1 0.1 20 23 26 29 32 35 38 R3 20 21 22 23 24 25 26 【实验结论】 （1）电阻丝的阻值、通过电阻丝的电流一定时，通电时间越长，产生的热量越多。 （2）电阻丝的阻值、通电时间一定时，通过电阻丝的电流越大，产生的热量越多。 （3）通过电阻丝的电流、通电时间一定时，电阻丝的阻值越大，产生的热量越多。 【注意事项】 （1）在连接电路时，开关要断开。 （2）在闭合开关之前，滑动变阻器应调节到阻值最大处以保护电路。 （3）滑动变阻器的在实验中的作用 ①保护电路；②改变通过电阻丝的电流。 （4）实验多次的目的：使结论具有普遍性。 （5）实验采用煤油的原因：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快。 （6）也可在烧瓶内不加液体，在瓶口蒙上一个气球，通过烧瓶内气体膨胀的程度来反映电流通过电阻产生热量的多少，如下图所示。 3．探究电流热效应影响因素的另一种实验方法 甲 乙 （1）探究电阻对电流热效应的影响 如图甲所示，电阻丝密封在装有等量空气的容器内，容器U形管相连，U形管里装有液体，电阻丝发热后，空气膨胀，温度越高，空气膨胀程度越大，U形管中液面被挤压的越高，这样就可以体现电阻丝发热的多少。现取阻值不相等的电阻丝R1、R2串联进行实验，两个电阻丝因串联而控制通过的电流相同，这样就可体现出电阻对电流热效应的影响。 （2）探究电流对电流热效应的影响 如图乙所示，若取阻值相等的电阻丝R1、R2，这样就控制了容器内的电阻相同，在R2两端再并联另一个电阻R3，这样R3分走一部分电流，使得通过R1的电流大于通过R2的电流，这样就可体现出电流对电流热效应的影响。 注意：控制电阻相同，不是控制U形管两侧所有的电阻丝阻值相同，而是控制左右两容器中电阻丝阻值相同。 趁热打铁： 例1．如图1所示，是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中镍铬丝横截面积相同，但甲的长度大于乙的长度。 (1)电阻丝R1 R2（选填“＜”、“=”或“>”）； (2)通电一定时间后，发现 瓶中的温度计示数更高，由此得出的实验结论是：电流相等，通电时间相同时，电流产生的热量与 有关； (3)为了在较短时间内达到明显的实验效果，常选用图2做实验，是因为空气具有 较小的特点； (4)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系，乙装置中R3突然发生了开路，则与左侧容器相连的U形管中的液面上升的速度将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)> (2) 甲 电阻 (3)比热容 (4) 电阻 变小 【详解】（1）由题意可知图1中两个电阻材料、横截面积相同，但甲瓶中的镍铬丝（R1）长度大于乙瓶中的镍铬丝（R2）长度，所以R1大于R2。 （2）[1][2]由图可知，两个电阻串联，电流和通电时间相等，R1大于R2，由可知，甲瓶中的温度计示数更高，由此可得出的实验结论为：电流相等，通电时间相同，电流产生的热量与电阻有关。 （3）为了在较短时间内达到明显的实验效果，常选用图2做实验，因为空气的比热容较小，吸收热量后温度变化较快，容易观察U形管中液柱的变化。 （4）[1]甲实验中采用两电阻串联的方式，目的是为了控制两电阻丝中的电流；探究电流产生的热量与电阻的关系。 [2]乙装置中R3突然发生了开路，使得整个电路的电阻变大，则通过左侧容器中电阻的电流减小，产生的热量减小，所以U形管中的液面上升的速度将变小。 例2．如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的液体，烧瓶中电阻丝的阻值大小关系为，烧瓶内插入相同的温度计，下列说法正确的是（    ） A．甲、丙可探究电阻丝产生热量的多少与电阻大小的关系 B．甲、乙可探究电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系 C．通电相同时间，水和煤油都没有沸腾，温度计示数 D．乙、丙可探究不同物质吸热升温现象，物质吸热多少可用温度计示数的升高来表示 【答案】C 【详解】A．因为甲、丙电阻和加热的液体均不相同，存在多个变量，所以不能探究电阻丝产生电热的多少与电阻大小的关系，故A错误； B．甲、乙电阻串联，电流相同，而电阻不同，所以不能探究电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系，故B错误； C．因为R甲<R乙，串联电流相同，根据Q=I2Rt，乙产热多，又因为都是加热相同质量的水，所以T甲<T乙，因为R乙=R丙，串联电流相同，根据Q=I2Rt，产热一样，但水的比热容大于煤油，根据，丙升温多，所以T乙<T丙，所以温度计示数的大小关系为，故C正确； D．乙、丙电阻相同，因为串联电流相同，根据Q=I2Rt，产热一样，加热质量相同的不同物质，所以可以探究不同物质吸热升温现象，因为相同时间内产热一样，所以物质吸热多少用加热时间表示，故D错误。 故选C。 知识点二 焦耳定律 1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2．表达式：(适用于所有电路) 无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量都有。 3．电功与电热的关系 （1）纯电阻电路：只将电能转化为内能，欧姆定律适用，所以所有计算电功的公式均可用来计算电热，计算电功率的公式均可用来计算发热功率，即 （2）非纯电阻电路：将电能转化为内能和其他形式的能，欧姆定律不适用，所以计算电功和计算电热的公式不通用，计算电功率和计算发热功率的公式不通用，即 ，， ，， 4．电动机的相关计算 （1）当电动机转动时，主要将电能转化为机械能，还有一部分电能转化为内能，其内部的电路是典型的非纯电阻电路。所以对于电动机有 ， （2）电动机线圈电阻的计算方法 ①当电动机虽通电但不能转动时，电能只转化为内能，这时其内部电路是纯电阻电路，可利用此时电动机两端电压和电流应用欧姆定律求解线圈电阻，即 ②当电动机转动时，由于欧姆定律不适用非纯电阻电路，因此在计算电动机的线圈电阻时，只能利用电热或发热功率来计算。即 或 敲黑板：对于包含纯电阻部分和非纯电阻部分的电路，整体仍是非纯电阻电路。纯电阻部分可按纯电阻电路计算，非纯电阻部分和整体只能按非纯电阻电路计算。 例如下图所示，已知电源电压为U，电动机线圈电阻为RM，电动机两端电压为UM，定值电阻阻值为R，求电动机的功率PM。 由于电动机是非纯电阻电路，因此由欧姆定律导出的功率计算式不能使用，即是错误的，只能用P=UI来计算，那么就需要求出通过电动机的电流I，而由于电路整体是非纯电阻电路，是错误的，只能利用定值电阻来求电流。因此需先求出定值电阻两端电压，即 再求出电路电流，即 最后求出电动机功率，即 趁热打铁： 例3．如图所示，电源电压保持不变，定值电阻。将滑片滑到滑动变阻器的b端时，闭合开关，电压表的读数为3V；将滑片滑到滑动变阻器的中点时，电压表的读数为4.5V。下列判断错误的是（　　） A．电路中的最小电流是0.5A B．电源电压是9V C．滑动变阻器的最大阻值是9Ω D．移动滑片，在通电100s内产生的热量最多1350J 【答案】C 【详解】A．电路中电流最小时，滑动变阻器滑片在b端，此时电流 故A正确，不符合题意； BC．当滑片移到滑动变阻器中点时，电路中电流 此时电源电压 同理，当滑片在b端时，电源电压 可解得 故B正确，不符合题意；C错误，符合题意； D．当滑片在a端时，通过R0的电流最大，产生的热量最多，此时电流 100s内产生的热量 故D正确，不符合题意。 故选 C。 例4．将两根发热电阻丝串联起来接在电路中，如图所示，若，经过足够长的时间，则先被点燃的火柴是（    ） A．火柴甲 B．火柴乙 C．同时点燃 D．无法确定 【答案】B 【详解】因为两电热丝R1、R2串联，所以通过它们的电流和通电时间都相同；根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流和通电时间一定时，电阻越大产生的热量越多；因为R1＜R2，所以Q1＜Q2，电炉丝R2的温度高，火柴先被点燃。 故选B。 例5．图甲是小灯泡L和电阻R的图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合时，电流表的示数为。电源两端电压保持不变，下列说法中正确的是（　　） A．只闭合时，小灯泡L两端的电压为2V B．只闭合时，小灯泡L的功率为8W C．同时闭合、时，电流表的示数为 D．同时闭合、时，在10min内电阻R产生的热量为480J 【答案】D 【详解】A．只闭合S1时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测量电路电流；由图像可知，当时，，即灯泡两端的电压为4V，且电源电压为4V，故A错误； B．小灯泡L的功率 故B错误； C．同时闭合S1、S2时，灯泡L与R并联，电流表测干路电流；因并联电路中各支路互不影响，因此通过灯泡的电流仍为0.5A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以 由甲图可知，此时通过R的电流为0.2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以电流表的示数 故C错误； D．在10min内电阻R产生的热量 故D正确。 故选D。 例6．如图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压U为50V且保持不变，电路中的电流是2A，质量为10kg的重物m在电动机带动下以0.8m/s的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是（g取10N/kg）（　　） A．18Ω B．8Ω C．5Ω D．2Ω 【答案】C 【详解】电动机的总功率为 电动机对重物拉力为 电动机对重物做功的功率即机械功率为 发热功率为 所以电动机线圈的电阻为 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 知识点三 电热的利用和有害电热的防止 1．电热的利用：主要利用电热来加热升温。这样的设备叫电热器。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。电热器具有清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节的优点。 2．电热的防止：（1）只要用电器中的导体有电阻，电流通过时就会有热效应产生，而对于有些设备，这些电热会使用电器不能正常工作，并且使绝缘材料迅速老化，造成危害，需要减少电热的产生或者加快散热的速度。如电视机的散热窗、电脑里的风扇等，都是为防止由于电热使温度过高导致设备性能降低甚至损坏而采取的散热措施。 （2）发电厂通过导线传输电能时，由于传输距离远，导线的电阻都不可忽略，因此会有一部分电能以电热的形式通过导线热传递到空气中，使得用户得到的电能变少。所以有 ， 为了减少传输线上的热损耗，根据焦耳定律可知，电流、电阻越小，热损耗越小。在实际的电网中，导线主要选用导电性优良的铝合金或铜镁合金制作，同时通过变压器减小导线上的电流来减小热损耗。 趁热打铁： 例7．下列用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．收音机 B．电风扇 C．电饭锅 D．电视机 【答案】C 【详解】A．收音机消耗了电能，主要转化为声能，不是利用电流的热效应来工作的，故A不符合题意； B．电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应来工作的，故B不符合题意； C．电饭锅把电能转化为了内能，是利用了电流的热效应来工作的，故C符合题意； D．电视机主要把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应来工作的，故D不符合题意。 故选C。 例8．电流的热效应在日常生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是（　　） A．家电长时间停用，隔段时间应通电一次 B．电视机的后盖有许多孔 C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑的CPU上有小风扇 【答案】A 【详解】A．家电长时间停用容易受潮，隔段时间通电一次可以利用电流的热效应从而防止家电受潮，故A符合题意； B．电视机的后盖有许多孔，有利于空气流通从而便于电视机散热，防止电视机工作时因电流的热效应而温度过高，故B不符合题意； C．电动机外壳有许多散热片，可以使电动机工作时更快散热，防止电动机工作时因电流的热效应而温度过高，故C不符合题意； D．电脑的CPU上有小风扇，可以使得电脑工作时能更快散热，防止电脑工作时因电流的热效应而温度过高，故D不符合题意。 故选A。 例9．超导现象是指导电材料在温度很低的时候，电阻变成了零的现象。假如人们已研制出常温下的超导体，则可用它制作（　　） A．家用保险丝 B．远距离大功率输电的导线 C．白炽灯泡的灯丝 D．电饭煲的发热电阻丝 【答案】B 【详解】A．保险丝是利用电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的，电阻为零无法将电能转化为内能，无法熔断，不符合题意； B．根据焦耳定律Q=I2Rt，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率，符合题意； C．灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能转化为内能，无法放热，不符合题意； D．电饭煲的发热电阻丝需要将电能转化为内能，电阻为零无法将电能转化为内能，不符合题意。 故选B。 例10．如图为远距离输电示意图，I为输电电流，r为输电线总电阻，U为用户端的电压，则因输电线发热而损耗的电能为（t为通电时间）（　　） A．I2rt B． C．UIt D．UIt﹣I2rt 【答案】A 【详解】A．由题意可知，输电电流为I，输电线总电阻为r，通电时间为t，输电导线上发热而损耗的电能为 W =Q=I2rt 故A符合题意； B．r为输电线总电阻，输电线两端的电压为U损，所以输电线发热而损耗的电能为 用户端的电压U不是加在输电线两端的，即电压和电阻值并不对应同一段电阻，故B不符合题意； C．U为用户端的电压，I为输电电流，所以W=UIt为用户消耗的电能，而不是输电线发热损耗的电能，故C不符合题意； D．根据以上分析可知，W=UIt为用户消耗的电能，I2rt为输电线发热而损耗的电能，所以UIt﹣I2rt等于用户消耗的电能与输电线发热而损耗的电能的差值，不等于输电线发热而损耗的电能，故D不符合题意。 故选A。 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．如图所示是探究“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（      ） A．实验中通过观察U形管内液面的变化反映电流通过导体产生热量的多少 B．甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系 C．甲图通电一段时间，b容器中电流产生的热量较多 D．观察乙图中的实验现象，可知d容器中电阻丝的阻值大 【答案】C 【详解】A．根据转换法，实验中通过观察U形管内液面的变化反映电流通过导体产生热量的多少，故A正确，不符合题意； B．甲图所示的装置中，两个相同的透明容器中的电阻丝阻值相同，电流不同，则探究的是电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系，故B正确，不符合题意； C．分析电路可知，甲图所示的装置中，两个相同的透明容器中的电阻丝阻值相同，b容器中通过电阻丝的电流较小，根据，b容器中电流产生的热量较少，故C错误，符合题意； D．乙图中的两个电阻丝串联，电流相等，右侧U形管内液面的高度差较大，则产生热量较多，根据可知d容器中电阻丝的阻值大，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1和R2分别浸没在初温相同的等量“红色热消失”液体中（温度越高，液体颜色越浅）。通电1min，R2对应的液体的颜色比R1浅，下列说法正确的是（　　） A．电阻R1<R2 B．电压U1>U2 C．电流I1<I2 D．热量Q1>Q2 【答案】A 【详解】由图可知，电阻R1和R2串联，串联电路中电流处处相等，因此电流I1=I2。由题意可知，温度越高，液体颜色越浅，通电1min，R2对应的液体的颜色比R1浅，说明R2产生的热量大于R1产生的热量，即。由可知，，由可知，。故A正确，BCD错误。 故选A。 3．如图甲所示是额定电压为12V的小灯泡L的I﹣U关系图象，L与电阻R接入图乙所示的电路中。只闭合开关S，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S1，电流表的示数0.9A。下列说法正确的是（　　） A．此时小灯泡的电阻是30Ω B．电路的电源电压是12V C．整个电路的消耗的电功率是3.6W D．通电10s电阻R产生的热量是36J 【答案】D 【详解】AB. 只闭合开关S，灯L单独接入电路，电流表测量通过灯的电流为0.3A，由图甲可知，此时灯两端电压为6V，即电源电压为6V，灯的电阻为 故AB错误； C. 同时闭合开关S、S1，定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路电流为0.9A，整个电路的电功率为 P=UI=6V×0.9A＝5.4W 故C错误； D. 由并联电路电流的规律知通过定值电阻R的电流为 IR＝I﹣IL＝0.9A﹣0.3A＝0.6A 通电10s电阻R产生的热量是 Q =W=UIRt=6V×0.6A×10s=36J 故D正确。 故选D。 4．小宇将口香糖锡纸剪成如图甲所示的形状，其中AB和CD段等长。他戴好防护手套，将锡纸条带锡的一面两端连接电池正负两极（如图乙），锡纸条很快开始冒烟、着火。以下对锡纸的AB和CD段这段时间涉及到的物理量分析正确的是（　　） A．IAB<ICD B．QAB>QCD C．UAB=UCD D．RAB<RCD 【答案】B 【详解】A．口香糖锡纸AB和CD段串联在电路中，根据串联电路的电流特点可知，通过AB和CD段的电流相等，即 故A错误； BCD．由图甲知道，AB比CD横截面积小，根据电阻大小的影响因素知道，长度、材料相同的口香糖锡纸，AB段的电阻大于CD段的电阻，即 由欧姆定律知道，AB段两端的电压大于CD段的电压，即 由焦耳定律知道，AB段产生的热量大于CD段产生的热量，即QAB＞QCD，故B正确，CD错误。 故选B。 5．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门，让冰箱运转。如果不考虑室内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（　　） A．逐渐有所升高 B．保持不变 C．有所降低 D．有时降低，有时升高 E．开机时降低，停机后又升高 F．开机时升高，停机后降低 【答案】A 【详解】冰箱压缩机将冰箱内部的热量通过消耗电能转移到冰箱外部来，但由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且，压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升。故A符合题意，BCDEF不符合题意。 故选A。 6．超导材料的电阻为零，在新超导体研究领域，中国物理学家站在新超导体研究的最前沿。假如人们已研制出常温下的超导体，则下列家用电器中可以用它制作的是（　　） A．电烙铁 B．电风扇 C．电炉的电阻丝 D．白炽灯泡的灯丝 【答案】B 【详解】电烙铁、电炉的电阻丝、白炽灯泡的灯丝都利用电流的热效应工作，电阻为零无法将电能转化为内能，因此不能使用使用超导体制作，而电风扇是电能转化为机械能，超导体可以用作风扇，故ACD不符合题意，故B符合题意。 故选B。 7．如图，由同种材料制成的甲、乙两导体，并联在同一电路中，闭合开关后，以下判断正确的是（　） A．甲乙两导体电阻的大小关系是R甲<R乙 B．通过甲、乙电流的大小关系是I甲=I乙 C．甲、乙两端电压的大小关系是U甲>U乙 D．在相同时间内，电流通过甲、乙两导体所产生的热量Q甲<Q乙 【答案】D 【详解】ABC．由同种材料制成的甲、乙两导体，由图可知，乙横截面积较大，甲导体较长，则R甲>R乙；两导体并联在同一电路中，并联电路各支路两端的电压相等，故导体两端的电压U甲=U乙，根据得，通过甲、乙电流的大小关系I甲<I乙。故ABC错误； D．导体两端的电压U甲=U乙，通过甲、乙电流的大小关系I甲<I乙，根据Q=UIt可知，在相同时间内，电流通过甲、乙两导体所产生的热量Q甲<Q乙，故D正确。 故选D。 8．电风扇、电视机和电热宝上都标有“220V  100W”的字样，它们正常工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（    ） A．电风扇最多 B．电视机最多 C．电热宝最多 D．一样多 【答案】C 【详解】三个电器额定功率一样，正常工作相同的时间，它们消耗的电能一样，电视机主要是把电能转化为声能和光能；电风扇主要是把电能转化为机械能，只有电热宝把电能全部转化为热量，则电热宝产生的热量最多，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 9．如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1=55Ω，R2=44Ω。该电暖气工作时分高温、中温、低温三挡。下列说法中正确的是（　　） A．若要使电暖气在“低温挡”工作，只需要闭合开关S2 B．电暖气在“中温挡”正常工作时功率为880W C．电暖气在“高温挡”正常工作5min，电路产生的热量为5.94×105J D．闭合开关S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4 【答案】C 【详解】AB．当开关闭合、断开时，只有工作，当开关闭合、断开时，只有工作，当开关、都闭合时，、并联；根据并联电路的电阻特点可知，当开关、都闭合时，、并联，电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电暖气处于高温挡；由于，所以，当开关闭合、断开时，只有工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电暖气处于低温挡，当开关闭合、断开时，只有工作，电暖气处于中温挡，所以电暖气在“中温挡”正常工作时，接入电路的电阻丝阻值为，电功率 故AB错误； C．当开关、都闭合时，、并联，电路中的总功率最大，电暖气处于高温挡；高温挡的电功率 电暖气在“高温挡”正常工作5分钟，电路产生的热量 故C正确； D．闭合、时，、并联，根据并联电路的特点可知，、两端的电压相等，都等于电源电压，通过、的电流之比 故D错误。 故选C。 10．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．R1两端的电压与通过R1的电流成反比 B．电源电压为8V C．当滑片P在b端时，通电10s，R1产生的热量为8J D．滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变电阻大小的 【答案】C 【详解】A．由欧姆定律可知，当电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比，即通过的电流与R1两端的电压成正比，故A错误； B．由图甲可知，R1、R2串联，电压表测R2两端电压，当滑片在b端时，R2接入电路的电阻最大，电路中总电阻最大，电流最小，为0.2A，根据串联分压原理，此时R2两端电压最大，为8V，当滑动变阻器滑片在a端时，只有R1接入电路，此时电路中电阻最小，电流最大，为0.6A，因电源电压不变，则    ①    ② 由①②可得 ， 故B错误； C．当滑片P在b端时，R2接入电路的电阻最大，电路中总电阻最大，电流最小，为0.2A，通电10s，R1产生的热量为 故C正确； D．滑动变阻器在使用时，通过移动滑片改变接入电路中电阻丝的长度，从而改变电阻大小，故D错误。 故选C。 二、填空题 11．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，电热丝R阻值为，闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 效应实现高温封口，内产生的热量为 J，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。 【答案】 热 75 增大 【详解】[1]塑料袋封口夹是当电热丝有电流通过时，电热丝能发出热量，所以利用电流的热效应实现高温封口的。 [2]电源电压为 5V ，电热丝R阻值为 1Ω ，则3s 内产生的热量 [3]使用时总把塑料袋烫坏，即产生热量过多，则需要减小电热丝的功率，由可知，电压一定时，增大电阻，可以减小电热丝的功率。 12．小明家的电能表的表盘如图所示，他家用电器正常使用的总功率不能超过 W。他家的电风扇正常工作时电压为220V，电流为0.2A，电阻为5Ω，则电风扇正常工作1小时产生的电热为 J。 【答案】 4400 720 【详解】[1]由图可知，电能表的工作电压U＝220V，额定最大电流Imax＝20A，则他家用电器正常使用的最大总功率为 [2]根据焦耳定律，电风扇正常工作1小时，即3600s产生的电热为 13．小聪在探究电流的热效应与电流大小的关系的实验中，设计的电路图如下：为了保证实验顺利进行，选取电热丝时和时的电阻值应 ；选取电源时，电源和提供的电压应该 。（两空均选填“相等”或“不相等”） 【答案】 相等 不相等 【详解】[1][2]探究电流的热效应与电流大小的关系的实验中，需要控制电阻相等，电流的大小不同，即选取电热丝时和时的电阻值应相等，根据可知，电源和提供的电压应该不相等。 14．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 【详解】[1]定值电阻的阻值 [2]因小灯泡L消耗的功率为0.3W，由图可知通过小灯泡的电流为0.3A，小灯两端的电压为1V。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 15．图甲是由10条导电墨线并列压在绝缘薄膜制成的电热膜，已知每根导电墨线的电阻为。电热膜正常工作1min产生热量为 J，这个过程是将电能转化为 能。为了调节该电热膜的发热功率，现在电路中再接入一个滑动变阻器如图乙，为了使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化，R的最大阻值为 （假设电热膜电阻不受温度影响）。 【答案】 内 55 【详解】[1]每根导电墨线功率 电热膜的总功率为 电热膜正常工作1min产生热量为 [2]电热膜在工作过程中是将电能转化为内能。 [3]电热膜的总电阻为 滑动变阻器连入电路的电阻最大时，通过电热膜的电流最小，此时电热膜的功率最小，最小功率为 根据可知，此时通过电路的电流为 则电路中的总电阻为 则滑动变阻器的最大电阻为 16．同学们自制一款有高、中、低三挡的电热杯，简化电路如图所示。、不能同时闭合，、的阻值都为10Ω。只闭合、时，电热杯处于 挡；只闭合时，电路中的电流为2A，那么电热杯工作1min产生的热量为 。 【答案】 高温 2400J 【详解】[1]由图可知，当开关S1、S3闭合，S2断开时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电热杯处于高温挡。 [2]当开关S1、S2断开，S3闭合时，电路中只有R1工作，电热杯工作1min产生的热量 17．如图所示电路，闭合开关，标有“6V  4.8W”的小灯泡正常发光，电动机线圈的电阻为1Ω，通过线圈的电流为0.5A。则干路电流为 A，2min内电动机产生的热量是 J。 【答案】 1.3 30 【详解】[1][2]分析电路可知，闭合开关后灯泡和电动机并联。小灯泡正常发光，则电源电压为6V，灯泡的电流为 则干路电流为 2min内电动机产生的热量为 18．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，，。开关S接“1”时，电热壶为 挡位。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 120 【详解】[1]根据可知，电阻越大，电热壶的功率越小； 由电路图可知，开关S接1时，只有R2接入电路，开关S接2时，R1、R2串联，由于串联时电阻大于任何一个分电阻，开关S接1时，电路中电阻最小，此时是加热挡；开关S接2时，是保温挡。 [2]开关S接“2”时，R1、R2串联，电路中的电流为 通电1min，电流通过R2产生的热量为 三、实验题 19．如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验。 (1)甲、乙、丙三个相同的透明容器中密封着质量相等的空气。实验中通过 比较U形管内来反映导体产生热量的多少，这里用到的实验方法是 法。 (2)探究导体产生的热量与电流大小的关系时，应选用图中 两容器及相连的U形管比较；探究导体产生的热量与电阻大小的关系时，应选用图中 两容器及相连的U形管比较。 (3)通电一段时间后，与 （选填“甲”“乙”“丙”）容器相连的U形管中的实验现象最明显。 【答案】(1) 液面的高度差（或液面高度的变化） 转换 (2) 乙、丙 甲、乙 (3)甲 【详解】（1）[1]电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的空气加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，从而知道导体产生热量越多。 [2]甲、乙、丙三个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，实验中通过比较U形管内液面的高度差来反映导体产生热量的多少，这里用到的实验方法是转换法。 （2）[1]电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。探究导体产生的热量与电流大小的关系时，要控制电阻大小和通电时间相同，乙、丙图中，根据串联和并联电路电流的规律可知，通过乙容器内电阻丝的电流大于通过丙容器内电阻丝的电流，而通电时间相同，两容器内电阻丝阻值相同，应选用图中乙、丙两容器及相连的U形管比较。 [2]探究导体产生的热量与电阻大小的关系时，要控制电流和通电时间相同，根据串联电路各处的电流相等，应选用图中甲、乙两容器及相连的U形管比较。 （3）三个容器内，甲中电阻最大，通过甲、乙容器内电阻丝的电流相等，且都大于通过丙容器内电阻丝的电流，根据，通电一段时间后，甲容器内电阻丝产生热量最多，故与甲容器相连的U形管中两侧液面的高度差最大，实验现象最明显。 20．(1)现利用图甲所示实验装置来探究“比较不同物质的吸热能力”，电阻丝RA＝RB。往两个烧瓶中分别加入初温相同、 （选填“质量/体积”）相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 (2)小明完成“比较不同物质的吸热能力”实验探究后，接着又探究“电流热效应跟电流大小的关系”，在B烧瓶的外面接上电阻RC，如图乙，RC＝RA＝RB。 ①为节省时间，使实验现象更明显，往烧瓶装入初温和质量均相等的同种液体，应选 （选填“水”或“煤油”）。 ②乙实验中，通过观察 来反映导体产生的热量； ③乙装置电阻RC的作用： 。 ④通电一段时间后，乙装置两烧瓶的电阻产生的热量之比QA：QB＝ 。 【答案】(1) 质量 水 (2) 煤油 温度计示数的变化 分流作用 4：1 【详解】（1）[1][2]根据比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质吸热能力相同（不同物质密度不同，根据m=ρV，体积相同的不同物质质量不同），现利用图甲所示实验装置来探究“比较不同物质的吸热能力”，电阻丝RA=RB。往两个烧瓶中分别加入初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明煤油的吸热能力弱，水的吸热能力更强。 （2）[1]因煤油的比热容小，根据Q=cmΔt可知，相同条件下，煤油升温快，为节省时间，使实验现象更明显，往烧瓶装入初温和质量均相等的同种液体，应选煤油。 [2]由转换法，乙实验中，通过观察湿度计示数的变化来反映导体产生的热量。 [3]研究电流热效应跟电流大小的关系，要控制电阻和通电时间相同，改变电流大小，乙装置电阻RC的作用：分流作用。 [4]根据并联和串联电路电流的规律，通过乙图中左侧容器中电阻电流是通过右侧容器中电阻电流的2倍，因容器内电阻阻值和通电时间相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，产生的热量与电流的平方成正比，通电一段时间后，乙装置两烧瓶的电阻产生的热量之比 QA：QB=4：1 四、计算题 21． 如图所示的电路中，电源电压为3V恒定不变，R为阻值未知的定值电阻，小灯泡L的规格为“6V 3W”，闭合开关S后，电流表的示数为1.25A，不考虑温度对小灯泡电阻的影响。求： (1)小灯泡的实际功率； (2)电阻R的阻值； (3)通电1min，整个电路产生的热量。 【答案】(1)0.75W (2)3Ω (3)225J 【详解】（1）由可知，小灯泡的电阻为 闭合开关，小灯泡L与定值电阻并联，小灯泡两端的电压为3V，由可知，小灯泡的实际功率为 （2）由可知，流过小灯泡的电流为 电流表测量干路电流，由并联电路电流规律可知，流过电阻R的电流为 由可知，定值电阻R的阻值为 （3）由可知，通电1min整个电路产生的热量为 22．如图电路，电源电压保持12V不变，灯泡上标有“10V，4W”的字样，闭合S，调节滑片P使灯泡L正常发光。求： (1)灯泡L的电阻； (2)电路中的电流； (3)通电1min，变阻器R上产生的热量。 【答案】(1)25Ω (2)0.4A (3)48J 【详解】（1）灯泡L的电阻 （2）串联电路电流处处相等，此时灯泡正常发光，故电路中的电流为 （3）因为电阻与灯泡串联，故R的电压为 故通电1min变阻器R上产生的热量为 23．一个直流电动机的线圈电阻是0.5Ω，加在电动机两端的电压是220V，当电动机正常运转时，通过线圈的电流为。试求： (1)1小时内电动机共消耗了多少电能； (2)电流通过线圈产生了多少热量； (3)电动机做了多少机械功？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）1小时内电动机共消耗的电能为 （2）电流通过线圈产生了热量为 （3）电动机做了机械功为 ——提能力—— 1．如图所示，电源电压6V不变，小灯泡标有“6V 3W”，滑动变阻器标有“20Ω 1A”，电流表所接量程为“0～0.6A”，电压表所接量程为“0～3V”，不考虑温度对灯丝电阻的影响．闭合开关，为保证电路安全，下列正确的是（　　） A．电路中允许通过的最大电流为1A B．小灯泡的最小功率为0.75W C．小灯泡正常发光5min，灯泡产生的热量为15J D．滑动变阻器可以接入电路的阻值为0～20Ω 【答案】B 【详解】A．由P=UI可得，灯L的额定电流 因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流为I大=0.5A，故A错误； B．当电路中的电流最小时，灯泡的电功率最小，小灯泡的最小功率 故B正确； C．小灯泡正常发光5min，产生的热量为 故C错误； D．电路中电流最大时，灯泡两端的电压达到额定电压，也是电源的电压，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为0Ω，由可得，灯泡的电阻 当电压表的示数UR=3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时灯泡两端的电压 电路中的电流 滑动变阻器接入电路中的最大阻值 所以，滑动变阻器R允许接入电路中的阻值范围是0~12Ω，故D错误。 故选B。 2．如图所示，电源电压恒为4V，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”的字样（灯丝电阻不变），闭合开关后调节滑动变阻器的滑片，在保证各元件安全的情况下，下列说法正确的是（） A．小灯泡的电阻为7.5Ω B．滑动变阻器的阻值变化范围是3～20Ω C．向右移动滑动变阻器的滑片，电压表V1与电流表A的示数之比不变 D．让小灯泡正常发光1min，滑动变阻器产生的电热为12J 【答案】C 【详解】A．小灯泡的电阻为 故A错误； B．当小灯泡两端电压为2.5V时，小灯泡达到额定电压，达到额定功率，小灯泡灯丝电阻不变，此时，电路中电流最大，滑动变阻器接入电路的阻值最小，此时电路中的电流为 滑动变阻器两端的电压为 此时，滑动变阻器接入电路的电阻为 电压表V2两端的最大电压为3V，此时灯泡两端的电压 此时滑动变阻器的电阻最大，最大值为 滑动变阻器的最大阻值为15Ω，故滑动变阻器的阻值变化范围是，故B错误； C．滑动变阻器向右移动滑片时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的总电阻变小，电路中电流变大，即电流表示数变大，电压表V1与电流表A的示数之比为灯泡的电阻，小灯泡阻值不变，电压表V1与电流表A的示数之比不变，故C正确； D．小灯泡正常发光时的电流为 串联电路的总电压等于各部分电压之和，此时，滑动变阻器两端电压为 小灯泡正常发光1min，滑动变阻器产生的电热为 故D错误。 故选C。 3．如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片从右端开始向左移动，直到灯泡正常发光，灯泡L和滑动变阻器R的“U-I”关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是（　　） A．电源电压为4V B．滑动变阻器R的最大阻值为20Ω C．灯泡的额定功率是0.35W D．灯泡正常发光时，1min内滑动变阻器R产生的热量为27J 【答案】D 【详解】A．由甲图可知，灯泡与变阻器串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，电压表V2测量滑动变阻器R两端的电压，根据串联电路的特点知，当电流为0.1A时，电源电压为 故A错误； B．根据串联分压知识可知，当变阻器阻值增大时，变阻器两端的电压也增大，而电路中的电流会减小，故图像b是变阻器的“U﹣I”关系图像；当滑动变阻器的电阻最大时，电流最小，滑动变阻器的最大电阻为 故B错误； C．由题意可知，当电路中的电流为0.3A时，灯泡正常发光，则灯泡的额定电压为 故C错误； D．由乙图可知，灯泡正常发光时，变阻器两端电压为1.5V，则1min内滑动变阻器产生的热量为 故D正确。 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十五章《电功和电热》 15.3电热器 电流的热效应 夯实基础 知识点一 电流的热效应 1．导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应。 2．实验：探究影响电流热效应的因素 【实验目的】 探究电流的热效应与哪些因素有关 【实验猜想】 （1）电阻丝产生的热量与通电时间有关； （2）电阻丝产生的热量与通过电阻丝的电流有关； （3）电阻丝产生的热量与电阻丝的阻值大小有关。 【实验器材】干电池两节，开关一个，电流表一个，滑动变阻器一个，阻值不同的电阻丝三个（R1＞R2＞R3），平底烧瓶2个，温度计两支，煤油。 【实验设计】 将一段电阻丝浸没在一定质量的煤油中，通电时电阻丝产生的热量被液体吸收，液体的温度就会升高。因此，可以通过液体温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。 （1）探究电阻丝产生的热量与通电时间的关系 ①如图所示组装电路，将电阻丝R1装入烧瓶，闭合开关，调节滑动变阻器，使得电流表示数为I1； ②每过10秒记录一次温度计的示数； ③将电阻丝R1更换为电阻丝R2装入烧瓶，重复实验。 （2）探究电阻丝产生的热量与通过电阻丝的电流的关系 ①仍采用上实验的电路，将电阻丝R2装入烧瓶，闭合开关，调节滑动变阻器，使得电流表示数为I2（I2＞I1）； ②每过10秒记录一次温度计的示数。 （3）探究电阻丝产生的热量与电阻丝的阻值大小的关系 ①如图所示组装电路，将电阻丝R1和R3装入两个相同的烧瓶，使R1和R3串联。 ②闭合开关，每过10秒记录一次温度计的示数。 【数据记录】(数据仅供参考) （1）探究电阻丝产生的热量与通电时间的关系 序号 电阻 时间/s 温度/℃ 电流/A 0 10 20 30 40 50 60 1 R1 0.1 20 23 26 29 32 35 38 2 R2 0.1 20 22 24 26 28 30 32 （2）探究电阻丝产生的热量与通过电阻丝的电流的关系 序号 电阻 时间/s 温度/℃ 电流/A 0 10 20 30 40 50 60 1 R1 0.1 20 23 26 29 32 35 38 2 R1 0.2 20 32 44 56 68 80 92 （3）探究电阻丝产生的热量与电阻丝的阻值的关系 电阻 时间/s 温度/℃ 电流/A 0 10 20 30 40 50 60 R1 0.1 20 23 26 29 32 35 38 R3 20 21 22 23 24 25 26 【实验结论】 （1）电阻丝的阻值、通过电阻丝的电流一定时，通电时间越长，产生的热量越多。 （2）电阻丝的阻值、通电时间一定时，通过电阻丝的电流越大，产生的热量越多。 （3）通过电阻丝的电流、通电时间一定时，电阻丝的阻值越大，产生的热量越多。 【注意事项】 （1）在连接电路时，开关要断开。 （2）在闭合开关之前，滑动变阻器应调节到阻值最大处以保护电路。 （3）滑动变阻器的在实验中的作用 ①保护电路；②改变通过电阻丝的电流。 （4）实验多次的目的：使结论具有普遍性。 （5）实验采用煤油的原因：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快。 （6）也可在烧瓶内不加液体，在瓶口蒙上一个气球，通过烧瓶内气体膨胀的程度来反映电流通过电阻产生热量的多少，如下图所示。 3．探究电流热效应影响因素的另一种实验方法 甲 乙 （1）探究电阻对电流热效应的影响 如图甲所示，电阻丝密封在装有等量空气的容器内，容器U形管相连，U形管里装有液体，电阻丝发热后，空气膨胀，温度越高，空气膨胀程度越大，U形管中液面被挤压的越高，这样就可以体现电阻丝发热的多少。现取阻值不相等的电阻丝R1、R2串联进行实验，两个电阻丝因串联而控制通过的电流相同，这样就可体现出电阻对电流热效应的影响。 （2）探究电流对电流热效应的影响 如图乙所示，若取阻值相等的电阻丝R1、R2，这样就控制了容器内的电阻相同，在R2两端再并联另一个电阻R3，这样R3分走一部分电流，使得通过R1的电流大于通过R2的电流，这样就可体现出电流对电流热效应的影响。 注意：控制电阻相同，不是控制U形管两侧所有的电阻丝阻值相同，而是控制左右两容器中电阻丝阻值相同。 趁热打铁： 例1．如图1所示，是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中镍铬丝横截面积相同，但甲的长度大于乙的长度。 (1)电阻丝R1 R2（选填“＜”、“=”或“>”）； (2)通电一定时间后，发现 瓶中的温度计示数更高，由此得出的实验结论是：电流相等，通电时间相同时，电流产生的热量与 有关； (3)为了在较短时间内达到明显的实验效果，常选用图2做实验，是因为空气具有 较小的特点； (4)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系，乙装置中R3突然发生了开路，则与左侧容器相连的U形管中的液面上升的速度将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 例2．如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的液体，烧瓶中电阻丝的阻值大小关系为，烧瓶内插入相同的温度计，下列说法正确的是（    ） A．甲、丙可探究电阻丝产生热量的多少与电阻大小的关系 B．甲、乙可探究电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系 C．通电相同时间，水和煤油都没有沸腾，温度计示数 D．乙、丙可探究不同物质吸热升温现象，物质吸热多少可用温度计示数的升高来表示 知识点二 焦耳定律 1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2．表达式：(适用于所有电路) 无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量都有。 3．电功与电热的关系 （1）纯电阻电路：只将电能转化为内能，欧姆定律适用，所以所有计算电功的公式均可用来计算电热，计算电功率的公式均可用来计算发热功率，即 （2）非纯电阻电路：将电能转化为内能和其他形式的能，欧姆定律不适用，所以计算电功和计算电热的公式不通用，计算电功率和计算发热功率的公式不通用，即 ，， ，， 4．电动机的相关计算 （1）当电动机转动时，主要将电能转化为机械能，还有一部分电能转化为内能，其内部的电路是典型的非纯电阻电路。所以对于电动机有 ， （2）电动机线圈电阻的计算方法 ①当电动机虽通电但不能转动时，电能只转化为内能，这时其内部电路是纯电阻电路，可利用此时电动机两端电压和电流应用欧姆定律求解线圈电阻，即 ②当电动机转动时，由于欧姆定律不适用非纯电阻电路，因此在计算电动机的线圈电阻时，只能利用电热或发热功率来计算。即 或 敲黑板：对于包含纯电阻部分和非纯电阻部分的电路，整体仍是非纯电阻电路。纯电阻部分可按纯电阻电路计算，非纯电阻部分和整体只能按非纯电阻电路计算。 例如下图所示，已知电源电压为U，电动机线圈电阻为RM，电动机两端电压为UM，定值电阻阻值为R，求电动机的功率PM。 由于电动机是非纯电阻电路，因此由欧姆定律导出的功率计算式不能使用，即是错误的，只能用P=UI来计算，那么就需要求出通过电动机的电流I，而由于电路整体是非纯电阻电路，是错误的，只能利用定值电阻来求电流。因此需先求出定值电阻两端电压，即 再求出电路电流，即 最后求出电动机功率，即 趁热打铁： 例3．如图所示，电源电压保持不变，定值电阻。将滑片滑到滑动变阻器的b端时，闭合开关，电压表的读数为3V；将滑片滑到滑动变阻器的中点时，电压表的读数为4.5V。下列判断错误的是（　　） A．电路中的最小电流是0.5A B．电源电压是9V C．滑动变阻器的最大阻值是9Ω D．移动滑片，在通电100s内产生的热量最多1350J 例4．将两根发热电阻丝串联起来接在电路中，如图所示，若，经过足够长的时间，则先被点燃的火柴是（    ） A．火柴甲 B．火柴乙 C．同时点燃 D．无法确定 例5．图甲是小灯泡L和电阻R的图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合时，电流表的示数为。电源两端电压保持不变，下列说法中正确的是（　　） A．只闭合时，小灯泡L两端的电压为2V B．只闭合时，小灯泡L的功率为8W C．同时闭合、时，电流表的示数为 D．同时闭合、时，在10min内电阻R产生的热量为480J 例6．如图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压U为50V且保持不变，电路中的电流是2A，质量为10kg的重物m在电动机带动下以0.8m/s的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是（g取10N/kg）（　　） A．18Ω B．8Ω C．5Ω D．2Ω 知识点三 电热的利用和有害电热的防止 1．电热的利用：主要利用电热来加热升温。这样的设备叫电热器。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。电热器具有清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节的优点。 2．电热的防止：（1）只要用电器中的导体有电阻，电流通过时就会有热效应产生，而对于有些设备，这些电热会使用电器不能正常工作，并且使绝缘材料迅速老化，造成危害，需要减少电热的产生或者加快散热的速度。如电视机的散热窗、电脑里的风扇等，都是为防止由于电热使温度过高导致设备性能降低甚至损坏而采取的散热措施。 （2）发电厂通过导线传输电能时，由于传输距离远，导线的电阻都不可忽略，因此会有一部分电能以电热的形式通过导线热传递到空气中，使得用户得到的电能变少。所以有 ， 为了减少传输线上的热损耗，根据焦耳定律可知，电流、电阻越小，热损耗越小。在实际的电网中，导线主要选用导电性优良的铝合金或铜镁合金制作，同时通过变压器减小导线上的电流来减小热损耗。 趁热打铁： 例7．下列用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．收音机 B．电风扇 C．电饭锅 D．电视机 例8．电流的热效应在日常生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是（　　） A．家电长时间停用，隔段时间应通电一次 B．电视机的后盖有许多孔 C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑的CPU上有小风扇 例9．超导现象是指导电材料在温度很低的时候，电阻变成了零的现象。假如人们已研制出常温下的超导体，则可用它制作（　　） A．家用保险丝 B．远距离大功率输电的导线 C．白炽灯泡的灯丝 D．电饭煲的发热电阻丝 例10．如图为远距离输电示意图，I为输电电流，r为输电线总电阻，U为用户端的电压，则因输电线发热而损耗的电能为（t为通电时间）（　　） A．I2rt B． C．UIt D．UIt﹣I2rt 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．如图所示是探究“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（      ） A．实验中通过观察U形管内液面的变化反映电流通过导体产生热量的多少 B．甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系 C．甲图通电一段时间，b容器中电流产生的热量较多 D．观察乙图中的实验现象，可知d容器中电阻丝的阻值大 2．如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1和R2分别浸没在初温相同的等量“红色热消失”液体中（温度越高，液体颜色越浅）。通电1min，R2对应的液体的颜色比R1浅，下列说法正确的是（　　） A．电阻R1<R2 B．电压U1>U2 C．电流I1<I2 D．热量Q1>Q2 3．如图甲所示是额定电压为12V的小灯泡L的I﹣U关系图象，L与电阻R接入图乙所示的电路中。只闭合开关S，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S1，电流表的示数0.9A。下列说法正确的是（　　） A．此时小灯泡的电阻是30Ω B．电路的电源电压是12V C．整个电路的消耗的电功率是3.6W D．通电10s电阻R产生的热量是36J 4．小宇将口香糖锡纸剪成如图甲所示的形状，其中AB和CD段等长。他戴好防护手套，将锡纸条带锡的一面两端连接电池正负两极（如图乙），锡纸条很快开始冒烟、着火。以下对锡纸的AB和CD段这段时间涉及到的物理量分析正确的是（　　） A．IAB<ICD B．QAB>QCD C．UAB=UCD D．RAB<RCD 5．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门，让冰箱运转。如果不考虑室内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（　　） A．逐渐有所升高 B．保持不变 C．有所降低 D．有时降低，有时升高 E．开机时降低，停机后又升高 F．开机时升高，停机后降低 6．超导材料的电阻为零，在新超导体研究领域，中国物理学家站在新超导体研究的最前沿。假如人们已研制出常温下的超导体，则下列家用电器中可以用它制作的是（　　） A．电烙铁 B．电风扇 C．电炉的电阻丝 D．白炽灯泡的灯丝 7．如图，由同种材料制成的甲、乙两导体，并联在同一电路中，闭合开关后，以下判断正确的是（　） A．甲乙两导体电阻的大小关系是R甲<R乙 B．通过甲、乙电流的大小关系是I甲=I乙 C．甲、乙两端电压的大小关系是U甲>U乙 D．在相同时间内，电流通过甲、乙两导体所产生的热量Q甲<Q乙 8．电风扇、电视机和电热宝上都标有“220V  100W”的字样，它们正常工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（    ） A．电风扇最多 B．电视机最多 C．电热宝最多 D．一样多 9．如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1=55Ω，R2=44Ω。该电暖气工作时分高温、中温、低温三挡。下列说法中正确的是（　　） A．若要使电暖气在“低温挡”工作，只需要闭合开关S2 B．电暖气在“中温挡”正常工作时功率为880W C．电暖气在“高温挡”正常工作5min，电路产生的热量为5.94×105J D．闭合开关S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4 10．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．R1两端的电压与通过R1的电流成反比 B．电源电压为8V C．当滑片P在b端时，通电10s，R1产生的热量为8J D．滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变电阻大小的 二、填空题 11．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，电热丝R阻值为，闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 效应实现高温封口，内产生的热量为 J，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。 12．小明家的电能表的表盘如图所示，他家用电器正常使用的总功率不能超过 W。他家的电风扇正常工作时电压为220V，电流为0.2A，电阻为5Ω，则电风扇正常工作1小时产生的电热为 J。 13．小聪在探究电流的热效应与电流大小的关系的实验中，设计的电路图如下：为了保证实验顺利进行，选取电热丝时和时的电阻值应 ；选取电源时，电源和提供的电压应该 。（两空均选填“相等”或“不相等”） 14．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。 15．图甲是由10条导电墨线并列压在绝缘薄膜制成的电热膜，已知每根导电墨线的电阻为。电热膜正常工作1min产生热量为 J，这个过程是将电能转化为 能。为了调节该电热膜的发热功率，现在电路中再接入一个滑动变阻器如图乙，为了使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化，R的最大阻值为 （假设电热膜电阻不受温度影响）。 16．同学们自制一款有高、中、低三挡的电热杯，简化电路如图所示。、不能同时闭合，、的阻值都为10Ω。只闭合、时，电热杯处于 挡；只闭合时，电路中的电流为2A，那么电热杯工作1min产生的热量为 。 17．如图所示电路，闭合开关，标有“6V  4.8W”的小灯泡正常发光，电动机线圈的电阻为1Ω，通过线圈的电流为0.5A。则干路电流为 A，2min内电动机产生的热量是 J。 18．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，，。开关S接“1”时，电热壶为 挡位。开关S接“2”时，通电1min，电流通过R2产生的热量为 J。 三、实验题 19．如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验。 (1)甲、乙、丙三个相同的透明容器中密封着质量相等的空气。实验中通过 比较U形管内来反映导体产生热量的多少，这里用到的实验方法是 法。 (2)探究导体产生的热量与电流大小的关系时，应选用图中 两容器及相连的U形管比较；探究导体产生的热量与电阻大小的关系时，应选用图中 两容器及相连的U形管比较。 (3)通电一段时间后，与 （选填“甲”“乙”“丙”）容器相连的U形管中的实验现象最明显。 20．(1)现利用图甲所示实验装置来探究“比较不同物质的吸热能力”，电阻丝RA＝RB。往两个烧瓶中分别加入初温相同、 （选填“质量/体积”）相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 (2)小明完成“比较不同物质的吸热能力”实验探究后，接着又探究“电流热效应跟电流大小的关系”，在B烧瓶的外面接上电阻RC，如图乙，RC＝RA＝RB。 ①为节省时间，使实验现象更明显，往烧瓶装入初温和质量均相等的同种液体，应选 （选填“水”或“煤油”）。 ②乙实验中，通过观察 来反映导体产生的热量； ③乙装置电阻RC的作用： 。 ④通电一段时间后，乙装置两烧瓶的电阻产生的热量之比QA：QB＝ 。 四、计算题 21．如图所示的电路中，电源电压为3V恒定不变，R为阻值未知的定值电阻，小灯泡L的规格为“6V 3W”，闭合开关S后，电流表的示数为1.25A，不考虑温度对小灯泡电阻的影响。求： (1)小灯泡的实际功率； (2)电阻R的阻值； (3)通电1min，整个电路产生的热量。 22．如图电路，电源电压保持12V不变，灯泡上标有“10V，4W”的字样，闭合S，调节滑片P使灯泡L正常发光。求： (1)灯泡L的电阻； (2)电路中的电流； (3)通电1min，变阻器R上产生的热量。 23．一个直流电动机的线圈电阻是0.5Ω，加在电动机两端的电压是220V，当电动机正常运转时，通过线圈的电流为。试求： (1)1小时内电动机共消耗了多少电能； (2)电流通过线圈产生了多少热量； (3)电动机做了多少机械功？ ——提能力—— 1．如图所示，电源电压6V不变，小灯泡标有“6V 3W”，滑动变阻器标有“20Ω 1A”，电流表所接量程为“0～0.6A”，电压表所接量程为“0～3V”，不考虑温度对灯丝电阻的影响．闭合开关，为保证电路安全，下列正确的是（　　） A．电路中允许通过的最大电流为1A B．小灯泡的最小功率为0.75W C．小灯泡正常发光5min，灯泡产生的热量为15J D．滑动变阻器可以接入电路的阻值为0～20Ω 2．如图所示，电源电压恒为4V，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”的字样（灯丝电阻不变），闭合开关后调节滑动变阻器的滑片，在保证各元件安全的情况下，下列说法正确的是（） A．小灯泡的电阻为7.5Ω B．滑动变阻器的阻值变化范围是3～20Ω C．向右移动滑动变阻器的滑片，电压表V1与电流表A的示数之比不变 D．让小灯泡正常发光1min，滑动变阻器产生的电热为12J 3．如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片从右端开始向左移动，直到灯泡正常发光，灯泡L和滑动变阻器R的“U-I”关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是（　　） A．电源电压为4V B．滑动变阻器R的最大阻值为20Ω C．灯泡的额定功率是0.35W D．灯泡正常发光时，1min内滑动变阻器R产生的热量为27J 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$