专题16 焦耳定律 专项精练-2025年中考物理一轮复习重难题型精讲精练（江苏专用）

专题16 焦耳定律 专项精练 本节要点 对应题号 专项精练1电流的热效应 1-3，7-9，28 专项精练2焦耳定律的公式及简单应用 4-5，10-15，17-23 专项精练3焦耳定律的推导及其应用 6，16，24-27，29-30 一、单选题 1．（2024·江苏南京·一模）关于能源、信息与材料，下列说法正确的是（    ） A．核电站的核反应堆利用核裂变释放核能 B．若用超导材料制造电炉，发热效率更高 C．5G和4G 通讯信号的电磁波在真空中传播的速度不相等 D．化石能源和风能都属于可再生能源 2．（2024·山东济南·二模）磁共振成像是一种电离辐射式医学成像技术，它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物做磁共振成像，强静磁场会吸引铁质物品，变化磁场会使携带的金属物中产生感应电流，从而使金属物发热而灼伤病人，重则危及生命。上述说明中，没有涉及的知识是（　　） A．电磁感应原理 B．磁场对电流的作用 C．电流的热效应 D．磁体吸引铁磁物质 3．（2024·江苏连云港·一模）3D打印机是一种可快速打印定型的机器，它的原理是把数据和原料放进3D打印机中，通过逐层打印的方式来构造物体，小明家用的3D打印机所使用的丝材原料是一种易熔易凝的PLA塑料。其工作电路如图甲所示，其中，电磁铁的线圈电阻为40 Ω，当电磁继电器线圈的电流达到100 mA时，衔铁被吸下来。下列有关说法正确的是（　　） A．3D打印机喷头工作时只利用了电流的磁效应 B．当电阻为30 Ω时，要使衔铁能被吸引下来，的阻值最多为60 Ω C．若电路中只有3D打印机工作了40 min，如图乙所示的家用电能表指示灯闪烁了500次，则该打印机的实际功率为250 W D．当衔铁被吸下时，电阻R开始工作熔化PLA塑料 4．（2024·江苏扬州·二模）如图甲、乙所示，相同容器中装有质量相同的纯净水，用不同电加热器加热，忽略散热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的图像，下列说法正确的是（　　） A．加热相同时间，两容器中水吸收的热量相同 B．吸收相同的热量，甲容器中水的末温比乙容器中水的末温高 C．升高相同温度，甲、乙容器中水吸热之比为2∶3 D．甲、乙两容器中加热器的电阻之R1和R2比为2∶3 5．（2024·江苏南京·模拟预测）图甲电路中电源电压不变，小灯泡L标有“  ”字样，定值电阻，电流表量程为，滑动变阻器规格为“  ”，当闭合、接2时，当滑动变阻器的滑片在某两点间滑动时，小灯泡的电功率随其两端电压变化的图像如图乙，则（　　） A．闭合接1时，电路的最小功率为 B．闭合接1时，在内产生的热量最多为 C．闭合接2时，滑动变阻器接入电路的电阻范围为 D．闭合接2时，小灯泡实际功率为时，滑动变阻器的功率为 6．（2024·江苏南京·一模）如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R1标有“100Ω  0.8A”，灯泡标有“12V  6W”，虚线框a、b、c、d内为定值电阻R0、电流表（量程0~0.6A）、电压表（量程0~15V）和导线其中之一，且不相同。在保证电路安全的前提下：①闭合S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，电路中的最小电流为0.22A；②闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω；③将b、d内的元件互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。下列说法正确的是（　　） A．图中，b为电压表、d可能为电流表 B．①中，灯泡的最小功率为1.1616W C．②中，电路的最大总功率为32.4W D．③中，R0工作10s产生的热量为60J 二、填空题 7．（2024·江苏南京·模拟预测）家用台灯的LED灯泡 （选填“是”或“不是”）利用电流热效应工作的，它的核心元件是发光二极管，二极管是由 材料制成的（选填“超导体”或“半导体”）。如图甲为一款充电宝给两部手机充电，此时充电宝相当于 （选填“电源”或“用电器”）。这两部手机是 （选填“串联”或“并联”）的；智能手机解锁可以通过密码和指纹进行解锁，乙图中的简单电路用小灯亮表示解锁，S1、S2分别表示密码和指纹解锁， 图能模拟手机解锁。 8．（2024·江苏扬州·二模）某型号智能卫浴镜，背面贴有防雾膜，膜内装有电热丝，防雾膜是利用了电流的 效应进行工作的，可以有效防止水蒸气在镜子表面 （填物态变化），用干毛巾擦过的镜子的表面会粘有细小绒毛，是因为摩擦使镜子带了 而能吸引轻小物体。 9．（2024·江苏无锡·一模）如图为直流电动机正在提升重物。已知电压表示数为，线圈电阻是，通过线圈的电流是，在内电动机将重物提升了一定高度，此过程中电动机消耗的电能是 J，电流经过线圈会发热，这是由于电流的 效应（选填“磁”或“热”），且电流经过线圈产生的热量为 J。 10．（2024·江苏南京·三模）如图甲，电源电压恒为6V，、为两个定值电阻，L为“3V  0.3W”的小灯泡。 第1次操作：、、均闭合，电流表的示数为0.5A，电压表示数为 第2次操作：闭合，断开、，电流表的示数为0.1A，电压表示数为 (1)第1次操作时电流表示数为 A，电路在1min内产生的热量为 J； (2) ； (3)选用甲中的和，组装成图乙中的加热和保温两挡电路，电源电压恒定但未知，在加热和保温两种状态下的电功率之比为 11．（2024·江苏扬州·三模）（1）白鹤滩—江苏，特高压800千伏直流输电工程投运后，每年可输送电量约，可减少运输热值为的烟煤 。有人将特高压输电比喻为“电力高速公路”，不同电压等级的输电线路有不同的“经济输送距离”，其原因是输电线路的长度越长 越大； （2）在输电功率不变的情况下，提高电压，可以降低 从而减小输电线中的热损耗； （3）若想使输电线路中的热功率损耗为零，还可以采用 做为输电线材料。 12．（2024·江苏泰州·一模）在家庭电路中，导线相互连接处（接头）往往比别处更容易发热，A图的接头是一种 （合格/不合格）的接线方法，在其他因素相同的情况下，这样的接线会造成接头处的电阻更 ，单位时间产生的热量更 。 13．（2024·江苏无锡·三模）如图所示是“焦耳定律”的实验。小刚同学设计并连接了如图所示的电路，则他是为了探究电流产生的热量与 （电流/电阻）的关系；图中装置 （填“甲”、“乙”、“丙”）U形管两边液面高度差最小。 14．（2024·江苏无锡·一模）小明用如图所示的装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。U形管中液面高度变化主要是由 （液体/气体）热胀冷缩引起的。图甲能探究电流通过导体产生的热量与 （电压/电流/电阻）的关系，若图乙中右侧容器中的电阻为10Ω，则相同时间内乙图中左右两侧容器中电阻产生的热量之比为 。 15．（2024·江苏无锡·一模）如图是研究“短路引起熔丝熔断”的实验，电路熔断器中的熔丝应该选用熔点 的材料做成，增加一根导线，并将导线接在 两点间，闭合开关，造成短路，可引起熔丝熔断。小明家的电热毯坏了，通过检查发现，是里面的电阻丝断了，于是把电阻丝断头接上继续使用。这样操作会使电阻丝上搭接处的电阻变 ，存在安全隐患。 16．（2023·江苏南京·二模）如图甲所示为自制简易电热水器的工作原理图。其控制电路电源电压恒为6V，电磁铁线圈电阻不计，为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙所示。热敏电阻和工作电路中的三只电阻、、均有绝缘保护且置于储水箱中（产生的热量不计）。其中，。闭合开关S、，当控制电路中电流达到15mA时，电磁铁的衔铁被吸下，水箱内水温恰为75℃，工作电路的功率变为220W，此后水温逐渐下降；当控制电路中电流小于等于10mA时，衔铁被释放。 （1）衔铁吸下后，工作电路中的电流为 A； （2）衔铁释放时水箱中的水温( ) ； （3）该热水器加热时，将50kg的水温度升高4℃，用时6min，该热水器的加热效率( ) 。（保留一位小数）[]    三、计算题 17．（2024·江苏苏州·一模）R是阻值可随压力F变化的电阻，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路，R0=20，当F=0N时，乙电路中电流表示数为0.1A，电流表量程为0~0.6A。求： (1)电源电压； (2)图乙中，当压力为300N时，1min内电阻R0产生的热量； (3)图丙中，压力F的最大值。 18．（2024·江苏常州·一模）图甲是低温碳纤维电热膜，它是在绝缘材料表面注入一根根导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连。现裁取一段包含2根导电墨线（用R1、R2表示）的电热膜，接入电路进行研究，如图乙所示，每根良好导电墨线的电阻均为60Ω，电源电压恒为12V。若闭合开关，问： (1)通过导电墨线R1的电流多大？ (2)导电墨线R2的部分导电材料脱落（如图丙），若电流表示数为0.3A，此时R2的阻值多大？ (3)10s内R1产生的热量多少？ 19．（2024·江苏苏州·二模）图甲是一款数字测力计，其简化电路如图乙所示。电源电压恒为3V，R₂是长为10cm、阻值为10Ω、粗细均匀的电阻丝（它的阻值与长度成正比），拉力为0N时，滑片在A端，电流表示数为0.1A。金属弹簧伸长量与挂钩所受拉力大小的关系如表所示（不计弹簧的电阻及摩擦）。 拉力F/N 0 1.5 3| 4.5 6| 7.5 9| 10.5 12 13.5 15 伸长量ΔL/ cm 0 1 2| 3 4 5 6 7 8 9 10 通过计算回答： (1)拉力为0N时，电路消耗的电功率是多少？ (2)R1的阻值是多少？ (3)持续施加15N的拉力，60s内R1产生的热量是多少？ 20．（2024·江苏南京·模拟预测）简易电吹风简化电路如图所示，其主要技术参数如表，在家庭电路中使用： （1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是多少？ （2）电热丝R2的电阻值是多少？ 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量 Q=I2R1t=(0.5A)2×10Ω×40s=100J（2）吹热风时，电动机和电热丝同时工作，其总功率为P热=990W，电热丝的电功率 PR=P热−P冷=990W−110W=880W电热丝的电阻值 答：（1）吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是100J； 21．（2024·江苏宿迁·三模）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温器，其电路图如图甲所示，控制电路中，电压，定值电阻，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压，、是电热丝，并且，。已知水温达到80℃时衔铁会跳起，求： （1）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流； （2）工作电路在保温状态下的电功率； （3）衔铁被吸下后经过10min工作电路中产生的热量； （4）要使水温达到60℃时衔铁跳起，应将定值电阻调整为多少欧？ 22．（2024·江苏扬州·一模）随着我国5G技术的推广，无人驾驶电动公交车正式运行，该车上配有激光雷达、摄像头、卫星导航等设备，在5G的支持下，公交车的智能性大大提高，能够实时对其他道路使用者和突发状况作出反应，已实现自动驾驶下的行人和车辆监测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行、变道、自动按站停靠等功能，无人驾驶公交车的部分信息如表所示。 车身净重 3t 车载电源 50V 最大承载量 2t 电池容量 1000Ah （1）无人驾驶公交车倒车雷达使用的是 波，激光雷达使用的是 波； （2）如图所示电车的某部分电路，定值电阻R的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为5.5A，A2的示数2.5A，则电路消耗的总功率为 W，1min内电流通过电动机产生的机械能为 J； （3）在进行续航测试实验时，电车分别以50km/h和70km/h匀速直线行驶18km，已知电机功率P与汽车速度v的关系如图所示，则速度50km/h和速度为70km/h行驶时的能耗之比为 （电车能耗指的是消耗的能量与里程之比）。 23．（2024·江苏连云港·模拟预测）长时间学习容易使眼睛疲劳。为了缓解眼睛疲劳，妈妈给小欣购买了一款电加热眼罩，如图甲所示，其相关数据见表，请你解答下列问题： 型号 OEM 额定充电（放电）电压 6V 电池容量 2400mAh （1）如图乙是可以通过手动调节高、中，低三挡加热的电热眼罩工作原理图，充电电池电压保持不变，电热丝，电热丝，当眼罩在高温挡工作时功率为多少？ （2）若眼罩在中温挡正常工作15分钟，产生的热量是多少？ （3）现有两个充电器，一个标注“输出6V，800mA”，另一个标注“输出6V，4.8A”，其中一个是快速充电器，假设快充充电效率为90%，选用快速充电器将电加热眼罩的电池从零充满需要多少分钟？ （3）由题意知，两个充电器的充电功率分别为 所以“输出6V，4.8A”的充电器充电速度快；由数据表知，电池充满电储存的电能为为 已知充电效率为90%，则消耗的电能为 24．（2024·江苏苏州·一模）R是阻值可随压力F变化的电阻，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路，电源电压相同，R0＝20Ω；当F＝0N时，乙电路中电流表示数为0.1A。求： （1）电源电压； （2）图乙中，当压力为300N时，1min内电阻R0产生的热量； （3）图丙中，压力F的最大值。 25．（2023·江苏盐城·模拟预测）如图所示是某温控装置的简化图，受控电路由电源和电热丝R0组成，电源电压为220V，R0=44Ω。控制电路由电源E、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关、电阻箱R和热敏电阻Rt组成，Rt的阻值随温度变化关系如表所示。当控制电路电流I≥50mA时，衔铁吸合，受控电路断开；当I≤40mA时，衔铁释放，受控电路接通。求： 温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34 Rt/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150 （1）受控电路工作时，1min内R0产生的热量； （2）当温度为60℃时，电阻箱R=70Ω，衔铁恰好吸合，控制电路的电源电压； （3）若控制电路电源电压不变，控制的最高温度为80℃，此时电阻箱R的电功率。    26．（2023·江苏泰州·模拟预测）小亮家新买了一辆汽车，具有后视镜加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该功能有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，根据气温、雨水和雨刮器使用情况自动切换，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为24W。电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。通过计算回答： （1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，工作10分钟R1产生的热量是多少焦？ （2）电热丝R1和R2的阻值是多少？ （3）当处于“低温”挡加热时，电热丝R2的电功率是多少？    27．（2023·江苏连云港·一模）小明用如图所示的电路来测量小灯泡的电阻，实验测得的部分的数据如表所示。灯泡L的额定电压为2.5V。滑动变阻器R上标有“20Ω，1A”字样，电源电压恒定为3V。求： 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.15 0.18 0.20 0.23 0.25 0.28 （1）灯泡正常发光时的电阻； （2）灯泡的额定功率； （3）当灯泡两端电压保持0.5V时，滑动变阻器在1min内产生的热量。    四、科普阅读题 28．（2024·江苏盐城·三模）阅读短文，回答问题： 电水壶 电水壶是家庭中常见的用电器，它使用方便快捷，深受人们的喜爱，接通电源后闭合开关即开始加热，随着水温逐步升高，达到沸点后，水开始沸腾，水蒸气使双金属片发生形变推动蒸汽开关，从而使电水壶在水烧开后自动断电。 双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料.由于各层金属的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，实现动作.为防止蒸汽开关失效，常见的电水壶位于发热盘底部还有一个双金属片开关，当水壶内的水被烧干，双金属片开关发生形变，接触点分离，断开电路，起到保护作用。 PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，若使用PTC加热元件代替电热丝，可以有效防止干烧的危险.PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”.用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，所以现在很多高档的电热水壶采用了PTC加热元件，图丙就是用PTC加热元件制成的某新型电热水壶的工作原理图和PTC电阻RT随温度变化的图像。 （1）常见电水壶上部的蒸汽开关和发热盘底部的双金属片开关是 联的。 （2）乙图中的开关①和②，属于电水壶底部双金属片开关的是 ；开关①中的材料a的膨胀系数 （大于/小于/等于）材料b的膨胀系数。 （3）图丙所示电热水壶中电阻RR1的居里点温度是 ，若该电热水壶的额定功率为1100W，则定值电阻Ro的阻值为 。 （4）下列关于PTC加热元件电水壶的说法正确的是 。 A．电水壶不是利用电流的热效应工作的 B．PTC加热元件的温度会超过100℃ C．PTC加热元件的电阻随着温度的升高一直在变大 D．电水壶烧开水之后要及时灌到保温瓶中否则水会变凉 （5）发挥你的想象PTC材料制成的发热元件还可以应用在哪些场合 。（说出两点） 由可知，电路中的总电阻为 R0​=R−RT=44Ω−34Ω=10Ω（4）[6]A．电水壶是利用电流的热效应工作的，故A错误； 29．（2024·江苏南通·二模）阅读短文，回答问题。 综合实践活动——自制豆芽机 【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路如图乙所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中是定值电阻，为热敏电阻，为电热丝。 【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，为25Ω，为330Ω，的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态；当电流小于或等于30mA时释放，此时为保温状态。 【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 （1）利用水泵将水抽向喷淋系统时，水的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在选用黄豆进行实验时，将黄豆浸在水中，沉底的优良豆子所受的浮力 重力；热敏电阻是由 （选填“导体”、“半导体”或“超导体”）材料制成； （2）如图乙，针对项目产品及其设计电路，下列说法错误的是 ； A．电磁铁的上端为S极 B．随着温度的升高，电磁铁的磁性将变弱 C．继电器衔铁被吸下时，弹簧的弹性势能增大 D．为了提高所控制的温度，可以增大的阻值 （3）以图乙设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温度是 ℃；若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃~25℃自动控温，可将图乙控制电路中的电源电压调至 V； （4）若该产品保温功率和加热功率之比为1∶6。 ①电热丝电阻阻值为 Ω，加热1min可产生 J的热量； ②保温时从最高温经过15min后降温到最低温，若关闭电路从最高温经过12min后到最低温，假设整个过程中热量损失功率始终相同，则从最低温加热到最高温需要的时间为 min。 30．（2024·江苏徐州·三模）阅读短文，回答问题： 液态天然气（LNG）运输船 2023年12月，排水量为12万吨的国产液态天然气（LNG）运输船“峨眉号”成功下海，如图甲所示。LNG运输船建造难度极大，为了使天然气维持液态，货仓内温度必须控制在-163℃以下。如果使用一般的钢材料，船体结构会在超低温环境下冷裂，严重的话会产生巨大的爆炸。为了防止这种情况出现，就需要用到一种耐低温的材料-殷瓦钢。殷瓦钢是一种镍铁合金，密度约为8×103kg/m3，热膨胀系数极低，能在很宽的温度范围内保持固定长度，同时还具有耐腐蚀、抗拉强度高等特点。殷瓦钢的焊接难度极大，一块殷瓦钢板材厚度只有0.7mm，相当于一张薄薄白纸的厚度，再加上焊接性能差，需要高超的焊接技术，才能避免在焊接过程中产生裂纹。 LNG运输船货仓内的温度极低，水蒸气在此温度下容易凝结成小冰晶，因此在往货仓内装载LNG前必须将空气全部置换出去。图乙为置换过程的简化结构图，常温下先打开C口，将置换气体从A管注入货仓底部，使空气从C口排尽。再关闭C口，将气态天然气从B管注入货仓上方，货仓中的置换气体将几乎全部从A管回到置换气体仓内，这样才能进行下一步的LNG灌装工作。为了稳定船身，LNG运输船还需配备辅助的水舱，灌装LNG前，空载的LNG运输船需向水舱内注入压载水，灌装LNG的过程中再匀速排出压载水。 （1）选择殷瓦钢作为LNG运输船的核心材料，主要是因为殷瓦钢材料具有 的物理属性； A．耐低温    B．耐腐蚀    C．导热性好 （2）结合下面密度表中的数据分析，表中 （填气体名称）可以作为置换气体； 一些气体的密度（常温常压） 气体名称 天然气 空气 氖气 氦气 氩气 密度/kg/m3 0.7174 1.29 0.9 0.1347 1.784 （3）在对殷瓦钢焊接时，可认为钢材表面只有1cm2的面积在均匀受热，若焊机的电功率为1400W，在室温控制在25℃的环境下，为了不焊穿钢材（温度不能超过殷瓦钢的熔点1425℃），每次焊接的时间不能超过 秒【殷瓦钢的比热容为500J/(kg·℃) ，不考虑焊接时的热量损失】； （4）运输船“峨眉号”某次装载过程中，先往水舱内注入一定量的压载水，此时船身有的体积露出水面。再向运输船灌装LNG，当灌装了7.2万吨LNG后，运输船达到满载状态船身有的体积露出水面。则水舱内的压载水被排出了 吨。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题16 焦耳定律 专项精练 本节要点 对应题号 专项精练1电流的热效应 1-3，7-9，28 专项精练2焦耳定律的公式及简单应用 4-5，10-15，17-23 专项精练3焦耳定律的推导及其应用 6，16，24-27，29-30 一、单选题 1．（2024·江苏南京·一模）关于能源、信息与材料，下列说法正确的是（    ） A．核电站的核反应堆利用核裂变释放核能 B．若用超导材料制造电炉，发热效率更高 C．5G和4G 通讯信号的电磁波在真空中传播的速度不相等 D．化石能源和风能都属于可再生能源 【答案】A 【详解】A．核电站采用的是核裂变，核裂变过程中可通过减慢中子的速度和数量来控制链式反应的快慢，故A正确； B．超导材料的电阻为0，根据焦耳定律可知，当电阻为0时没有热量产生，故B错误； C．电磁波在真空中传播速度均为，故C错误； D．化石能源属于不可再生能源，而风能属于可再生能源，故D错误。 故选A。 2．（2024·山东济南·二模）磁共振成像是一种电离辐射式医学成像技术，它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物做磁共振成像，强静磁场会吸引铁质物品，变化磁场会使携带的金属物中产生感应电流，从而使金属物发热而灼伤病人，重则危及生命。上述说明中，没有涉及的知识是（　　） A．电磁感应原理 B．磁场对电流的作用 C．电流的热效应 D．磁体吸引铁磁物质 【答案】B 【详解】A．变化磁场会使携带的金属中产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，电磁感应现象说明磁能生电，故A不符合题意； C．变化磁场会使携带的金属中产生感应电流，从而使金属发热而灼伤病电流流过金属导体，金属导体发热，这种现象叫电流的热效应，故C不符合题意； D．由题意可知，强静磁场会吸引铁质物品、说明铁在磁场会被磁化，故D不符合题意； B．在上述说明中，并没有涉及磁场对电流的作用，故B符合题意。 故选B。 3．（2024·江苏连云港·一模）3D打印机是一种可快速打印定型的机器，它的原理是把数据和原料放进3D打印机中，通过逐层打印的方式来构造物体，小明家用的3D打印机所使用的丝材原料是一种易熔易凝的PLA塑料。其工作电路如图甲所示，其中，电磁铁的线圈电阻为40 Ω，当电磁继电器线圈的电流达到100 mA时，衔铁被吸下来。下列有关说法正确的是（　　） A．3D打印机喷头工作时只利用了电流的磁效应 B．当电阻为30 Ω时，要使衔铁能被吸引下来，的阻值最多为60 Ω C．若电路中只有3D打印机工作了40 min，如图乙所示的家用电能表指示灯闪烁了500次，则该打印机的实际功率为250 W D．当衔铁被吸下时，电阻R开始工作熔化PLA塑料 【答案】C 【详解】A．要熔化PLA塑料，则3D打印机喷头主要是利用了电流的热效应，故A错误； B．电磁继电器线圈的电流达到100mA时，衔铁被吸下来，根据欧姆定律得，电路的总电阻为 根据串联电路电阻特点，R2的阻值最多为 R2＝R总﹣R1﹣R线圈＝90Ω﹣30Ω﹣40Ω＝20Ω 故B错误； C．图乙中的家用电能表指示灯闪烁了500次，打印机做的功为 打印机的实际功率为 故C正确； D．电阻R开始工作一段时间后才会产生一定的热量，使得PLA塑料熔化，故D错误。 故选C。 4．（2024·江苏扬州·二模）如图甲、乙所示，相同容器中装有质量相同的纯净水，用不同电加热器加热，忽略散热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的图像，下列说法正确的是（　　） A．加热相同时间，两容器中水吸收的热量相同 B．吸收相同的热量，甲容器中水的末温比乙容器中水的末温高 C．升高相同温度，甲、乙容器中水吸热之比为2∶3 D．甲、乙两容器中加热器的电阻之R1和R2比为2∶3 【答案】D 【详解】A．由图丙可知，加热相同时间，甲、乙升高的温度不同，而甲、乙容器内水的质量相同，根据Q吸=cm∆t可知，量容器内  水吸收热量不相同，故A错误；   B．根据题意可知，甲、乙容器内水的质量相同，由可知，吸收相同的热量，甲、乙容器内水升高的温度相同，由于水的初温相同，所以甲、乙容器内水的末温相同，故B错误； C．甲、乙容器内水的质量相同，升高的温度相同，由Q吸=cm∆t可知，甲、乙容器内水吸收的热量相同，即吸热之比为1∶1，故C错误； D．由图丙可知，水的温度从20℃升高到40℃时，甲的加热时间为2min，乙的加热时间为3min；  两容器中水的质量相同，升高的温度相同，由Q吸=cm∆t可知，两杯水吸收的热量相同，由于忽略散热损失，所以两加热器  放出的热量也相同，即Q1=Q2，由 可知甲、乙两容器中加热器的电阻之比 故D正确。 故选D。 5．（2024·江苏南京·模拟预测）图甲电路中电源电压不变，小灯泡L标有“  ”字样，定值电阻，电流表量程为，滑动变阻器规格为“  ”，当闭合、接2时，当滑动变阻器的滑片在某两点间滑动时，小灯泡的电功率随其两端电压变化的图像如图乙，则（　　） A．闭合接1时，电路的最小功率为 B．闭合接1时，在内产生的热量最多为 C．闭合接2时，滑动变阻器接入电路的电阻范围为 D．闭合接2时，小灯泡实际功率为时，滑动变阻器的功率为 【答案】B 【详解】A．闭合S、S1接1时，R1、R2串联，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，通过电路的电流最小，电路的总功率最小，则通过电路的最小电流为 电路的最小功率为为 P小=UI小=9V×0.3A=2.7W 故A错误； B、闭合S、S1接1时，R1、R2串联，因串联电路各处电流相等，电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器R1规格为“20Ω 1A”，所以通过电路的最大电流为0.6A，则R2在1min内产生的热量最多为 Q=I2R2t=(0.6A)2×10Ω×1×60s=216J 故B正确； CD．闭合S、S1接2时，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测通过电路的电流，小灯泡L标有“6V 3W”字样，则灯泡正常发光时的电流为 根据串联电路电流规律可知，通过电路的最大电流为0.5A，此时灯泡正常发光，因串联电路总电压等于各部分电压之和，则此时滑动变阻器两端的电压 U1=U-UL=9V-6V=3V 所以滑动变阻器接入电路的最小阻值为 由乙图可知，灯泡两端的电压最小为3V时，灯泡的实际功率最小为1W，说明此时变阻器接入电路的阻值最大，则此时电路中的电流为 此时滑动变阻器两端的电压为 U1'=U-U实=9V-3V=6V 则滑动变阻器接入电路的最大阻值为 所以滑动变阻器接入电路的电阻范围为6~18Ω，小灯泡的实际功率为1W时，滑动变阻器的功率为 故CD错误。 故选B。 6．（2024·江苏南京·一模）如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R1标有“100Ω  0.8A”，灯泡标有“12V  6W”，虚线框a、b、c、d内为定值电阻R0、电流表（量程0~0.6A）、电压表（量程0~15V）和导线其中之一，且不相同。在保证电路安全的前提下：①闭合S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，电路中的最小电流为0.22A；②闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω；③将b、d内的元件互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。下列说法正确的是（　　） A．图中，b为电压表、d可能为电流表 B．①中，灯泡的最小功率为1.1616W C．②中，电路的最大总功率为32.4W D．③中，R0工作10s产生的热量为60J 【答案】D 【详解】A．由图可知，闭合S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，电路中的最小电流为0.22A，说明变阻器连入电路的电阻最大，R1和R0串联，电流表测量电路中的电流，电压表和R1并联，b是电压表，将b、d内的元件互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变，说明变阻器被短路，d为导线，根据②中滑动变阻器接入最小阻值为6Ω，得出此时定值电阻应当接入电路（因为①中0.22A对应一定是电压表达到最大量程15V，因此电源电压大于15V，定值电阻不接入则电流会大于2.5A），从而确定a是定值电阻，所以c是电流表，故A错误； B．②中闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω，灯泡和电流表被短路，变阻器和定值电阻串联，滑动变阻器R1的最大电流是0.8A，电源电压 U=I大(R滑小+R0)=0.8A×(6Ω+R0)① ③步骤根据灯泡正常发光，得到电路中的电流为 电源电压 U=IR0+UL=0.5A×R0+12V② 由①和②得到R0=24Ω，U=24V。步骤①中闭合S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，电路中的最小电流为0.22A，电压表的量程是0~15V，说明滑动变阻器电压达到15V，R0的电压为 U0=I小R0=0.22A×24Ω=5.28V 灯泡电压为 UL1=U-U滑大-U0=24V-15V-5.28V=3.72V 灯泡的功率 P L1=U L1I小=3.72V×0.22A=0.8184W 故B错误； C．②中电流的最大值为0.8A，则电路最大功率为 P大=UI大=24V×0.8A=19.2W 故C错误； D．③中灯泡正常发光电流为0.5A，R0工作10s产生的热量为 Q=IL2R0t=(0.5A)2×24Ω×10s=60J 故D正确。 故选D。 二、填空题 7．（2024·江苏南京·模拟预测）家用台灯的LED灯泡 （选填“是”或“不是”）利用电流热效应工作的，它的核心元件是发光二极管，二极管是由 材料制成的（选填“超导体”或“半导体”）。如图甲为一款充电宝给两部手机充电，此时充电宝相当于 （选填“电源”或“用电器”）。这两部手机是 （选填“串联”或“并联”）的；智能手机解锁可以通过密码和指纹进行解锁，乙图中的简单电路用小灯亮表示解锁，S1、S2分别表示密码和指纹解锁， 图能模拟手机解锁。 【答案】 不是 半导体 电源 并联 B 【详解】[1]LED灯泡将电能大部分转化为光能，所以不是利用电流的热效应工作的。 [2]二极管是由半导体材料做成的，如硅、锗等。 [3]充电宝给手机充电时，将化学能转化为电能，为电路提供电能，所以相当于一个电源。 [4]因为充电时，这两部手机互不影响，所以是并联的。 [5]两种解锁方式只要一种成功即可解锁，相当于两个开关只要闭合其中一个，就能使灯泡工作，所以两个开关应并联，再与灯泡串联，故B图能模拟手机解锁。 8．（2024·江苏扬州·二模）某型号智能卫浴镜，背面贴有防雾膜，膜内装有电热丝，防雾膜是利用了电流的 效应进行工作的，可以有效防止水蒸气在镜子表面 （填物态变化），用干毛巾擦过的镜子的表面会粘有细小绒毛，是因为摩擦使镜子带了 而能吸引轻小物体。 【答案】 热 液化 电 【详解】[1]一般导体都有电阻，由公式Q=I2Rt知，电流通过导体时会产生热量，这种现象叫做电流的热效应，所以防雾膜的电热丝是利用电流的热效应来工作的。 [2]温度较高的水蒸气遇到温度低的镜面会液化成小水滴，镜面温度较高时可以避免水蒸气在镜面上液化。 [3]干毛巾与镜子摩擦，镜子会带电，带电体具有吸引轻小物体的性质，因此用干毛巾擦过的镜子的表面会粘有细小绒毛。 9．（2024·江苏无锡·一模）如图为直流电动机正在提升重物。已知电压表示数为，线圈电阻是，通过线圈的电流是，在内电动机将重物提升了一定高度，此过程中电动机消耗的电能是 J，电流经过线圈会发热，这是由于电流的 效应（选填“磁”或“热”），且电流经过线圈产生的热量为 J。 【答案】 12 热 2 【详解】[1]此过程中电动机消耗的电能 W=UIt=6V×0.2A×10s=12J [2]由于电流的热效应，故电流经过线圈时会发热，一部分电能转化为内能。 [3]电流经过线圈产生的热量 Q=I2Rt=(0.2A)2×5Ω×10s=2J 10．（2024·江苏南京·三模）如图甲，电源电压恒为6V，、为两个定值电阻，L为“3V  0.3W”的小灯泡。 第1次操作：、、均闭合，电流表的示数为0.5A，电压表示数为 第2次操作：闭合，断开、，电流表的示数为0.1A，电压表示数为 (1)第1次操作时电流表示数为 A，电路在1min内产生的热量为 J； (2) ； (3)选用甲中的和，组装成图乙中的加热和保温两挡电路，电源电压恒定但未知，在加热和保温两种状态下的电功率之比为 【答案】(1) 0.3 180 (2)1∶1 (3)25∶9 【详解】（1）[1]由题可知小灯泡正常发光的电流为 闭合，断开、，此时小灯泡与串联，电流表的示数为0.1A，则小灯泡正常发光，小灯泡两端电压为3V，所以的阻值为 、、均闭合，小灯泡短路，两个电阻并联，电流表的示数为0.5A，通过的电流为 所以电流表示数为 的阻值为 [2]电路在1min内产生的热量为 （2）、、均闭合，小灯泡短路，两个电阻并联，电压表测电源电压；闭合，断开、，此时小灯泡与串联，由图可知电压表仍然测电源电压，所以两次电压表的示数相等，即 （3）由图乙可知，只闭合，两个电阻串联，电路中电阻大，根据可知电功率小，则为保温挡；根据串联电路分压规律可得 两个开关都闭合时，短路，电路中只有，电路中电阻小，根据可知电功率大，为加热挡。则加热和保温两种状态下的电功率之比为 11．（2024·江苏扬州·三模）（1）白鹤滩—江苏，特高压800千伏直流输电工程投运后，每年可输送电量约，可减少运输热值为的烟煤 。有人将特高压输电比喻为“电力高速公路”，不同电压等级的输电线路有不同的“经济输送距离”，其原因是输电线路的长度越长 越大； （2）在输电功率不变的情况下，提高电压，可以降低 从而减小输电线中的热损耗； （3）若想使输电线路中的热功率损耗为零，还可以采用 做为输电线材料。 【答案】 电阻 电流 超导体 【详解】（1）[1]每年输送电量为，烟煤的热值为，根据得 [2] 根据电阻的影响因素可知，导体长度越长，电阻越大，所以输电线路的长度越长，电阻越大，造成的热损耗越高。 （2）[3]在输电功率不变的情况下，根据可知，电压越高，则电流越小，根据，电流越小，输电线中的热损耗越小。 （3）[4] 由可知，要使输电线路中的热功率损耗为零，则输电线的电阻应为零，可以采用超导材料做为输电线材料。 12．（2024·江苏泰州·一模）在家庭电路中，导线相互连接处（接头）往往比别处更容易发热，A图的接头是一种 （合格/不合格）的接线方法，在其他因素相同的情况下，这样的接线会造成接头处的电阻更 ，单位时间产生的热量更 。 【答案】 不合格 大 多 【详解】[1]由图可知，A图的接头会造成导线相互连接处接触不良，所以A图的接头是一种不合格的接线方法。 [2]导线连接处与导线串联，通过的电流和通电时间相等，导线连接处接触不良，电阻更大，根据，单位时间产生的热量更多。 13．（2024·江苏无锡·三模）如图所示是“焦耳定律”的实验。小刚同学设计并连接了如图所示的电路，则他是为了探究电流产生的热量与 （电流/电阻）的关系；图中装置 （填“甲”、“乙”、“丙”）U形管两边液面高度差最小。 【答案】 电流 乙 【详解】[1]根据图所示的电路可知：三个容器中电阻丝的阻值相等，通电时间相同，通过电阻丝的电流不同；根据控制变量法可知：可以探究导体产生的热量与导体电流大小的关系； [2]根据并联电路中的电流特点可知，通过甲的电流大于通过丙的电流，电阻和通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，甲容器内电阻产生的热量大于丙；丙容器内两电阻等效电阻大小大于乙容器内两电阻等效电阻大小，串联电路中电流处处相等，因此丙容器内两电阻等效电阻两端的电压大于乙容器内两电阻等效电阻两端的电压，根据可知，丙容器内电阻产生的热量大于乙，综上可知乙装置产生的热量最少，U形管两边液面高度差最小。 14．（2024·江苏无锡·一模）小明用如图所示的装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。U形管中液面高度变化主要是由 （液体/气体）热胀冷缩引起的。图甲能探究电流通过导体产生的热量与 （电压/电流/电阻）的关系，若图乙中右侧容器中的电阻为10Ω，则相同时间内乙图中左右两侧容器中电阻产生的热量之比为 。 【答案】 气体 电阻 2∶1 【详解】[1]甲图中两个透明容器中封闭着等量的空气加热后膨胀使得U形管中液面高度变化。 [2]甲图中的两电阻串联，串联电路电流处处相等，可控制电流和通电时间相同，电阻不同，探究电流通过导体产生的热量与电阻关系。 [3]乙图右侧容器的电阻与外面的电阻相等，根据并联分流规律，内外电流相等，与左侧串联，左侧容器中电阻的电流为干路电流，因而左侧容器中电阻的电流是右侧容器中电阻电流的2倍，而左侧电阻是右侧的一半，根据Q=I2Rt可知，左侧容器的热量是右侧的2倍，即左右两侧容器中电阻产生的热量之比为2∶1。 15．（2024·江苏无锡·一模）如图是研究“短路引起熔丝熔断”的实验，电路熔断器中的熔丝应该选用熔点 的材料做成，增加一根导线，并将导线接在 两点间，闭合开关，造成短路，可引起熔丝熔断。小明家的电热毯坏了，通过检查发现，是里面的电阻丝断了，于是把电阻丝断头接上继续使用。这样操作会使电阻丝上搭接处的电阻变 ，存在安全隐患。 【答案】 较低 B、D 大 【详解】[1] 熔丝通常安装在火线上，它是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的，当电路中有过大电流通过时，保险丝发热自动熔断，切断电路，从而起到保护电路的作用。 [2] 要造成短路，引起熔丝熔断，则只有熔丝接入电路，故BD两个接线柱之间接入一根导线后，会发生电源短路，C、D间的熔丝将会熔断。 [3] 电热毯坏了，通过检查发现，是里面的电阻丝断了，于是把电阻丝断头接上继续使用。搭接处由于接触不良，这样操作会使电阻丝上搭接处的电阻变大，根据可知会产生更多的热量，引发火灾。 16．（2023·江苏南京·二模）如图甲所示为自制简易电热水器的工作原理图。其控制电路电源电压恒为6V，电磁铁线圈电阻不计，为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙所示。热敏电阻和工作电路中的三只电阻、、均有绝缘保护且置于储水箱中（产生的热量不计）。其中，。闭合开关S、，当控制电路中电流达到15mA时，电磁铁的衔铁被吸下，水箱内水温恰为75℃，工作电路的功率变为220W，此后水温逐渐下降；当控制电路中电流小于等于10mA时，衔铁被释放。 （1）衔铁吸下后，工作电路中的电流为 A； （2）衔铁释放时水箱中的水温( ) ； （3）该热水器加热时，将50kg的水温度升高4℃，用时6min，该热水器的加热效率( ) 。（保留一位小数）[]    【答案】 1 30℃ 84.8% 【详解】（1）[1]衔铁被吸下时，工作电路的功率变为220W，则工作电路中的电流 （2）[2]衔铁被吸下时，由题意可知，，由图像可知，电路中总电阻 则定值电阻R0的阻值 衔铁被释放时，电路中总电阻 则热敏电阻此时的阻值 由图像可知 （3）[3]将50kg的水温度升高4℃，水吸收热量 衔铁被吸下时，R1与R3串联，电路中总阻值 则R1的阻值 由于R1︰R2=4︰1 ，可得R2的阻值 衔铁被释放时，R1与R2并联，电路中的总功率 用时6min，该热水器放出热量 则热水器的加热效率 三、计算题 17．（2024·江苏苏州·一模）R是阻值可随压力F变化的电阻，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路，R0=20，当F=0N时，乙电路中电流表示数为0.1A，电流表量程为0~0.6A。求： (1)电源电压； (2)图乙中，当压力为300N时，1min内电阻R0产生的热量； (3)图丙中，压力F的最大值。 【答案】(1)6V (2)48J (3)200N 【详解】（1）由乙图可知，两个电阻串联，当F=0N时，R=40，电流表示数为0.1A，则电源电压为 （2）图乙中，当压力为300N时，R1=10，电路中的电流为 1min内电阻R0产生的热量为 （3）图丙中，两个电阻并联，电流表量程为0~0.6A；因压力F越大则接入的电阻越小，当达到电流表最大量程时，电路中允许接入的电阻最小，此时电阻R0所在分支电流为 根据并联电路分流可知，电阻R所在分支电流为 可知此时 由图可知此时压力F的最大值为200N。 18．（2024·江苏常州·一模）图甲是低温碳纤维电热膜，它是在绝缘材料表面注入一根根导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连。现裁取一段包含2根导电墨线（用R1、R2表示）的电热膜，接入电路进行研究，如图乙所示，每根良好导电墨线的电阻均为60Ω，电源电压恒为12V。若闭合开关，问： (1)通过导电墨线R1的电流多大？ (2)导电墨线R2的部分导电材料脱落（如图丙），若电流表示数为0.3A，此时R2的阻值多大？ (3)10s内R1产生的热量多少？ 【答案】(1)0.2A (2)120Ω (3)24J 【详解】（1）由图乙可知，两根导电墨线并联，根据并联电路的电压特点可知，每根导电墨线两端的电压相等，且等于电源电压，通过导电墨线R1的电流 （2）由并联电路的电流规律知，电流表示数为0.3A，此时通过R2的电流 I2=I-I1=0.3A-0.2A=0.1A 此时R2的阻值 （3）10s内R1产生的热量 Q=I21R1t=(0.2A)2×60Ω×10s=24J 19．（2024·江苏苏州·二模）图甲是一款数字测力计，其简化电路如图乙所示。电源电压恒为3V，R₂是长为10cm、阻值为10Ω、粗细均匀的电阻丝（它的阻值与长度成正比），拉力为0N时，滑片在A端，电流表示数为0.1A。金属弹簧伸长量与挂钩所受拉力大小的关系如表所示（不计弹簧的电阻及摩擦）。 拉力F/N 0 1.5 3| 4.5 6| 7.5 9| 10.5 12 13.5 15 伸长量ΔL/ cm 0 1 2| 3 4 5 6 7 8 9 10 通过计算回答： (1)拉力为0N时，电路消耗的电功率是多少？ (2)R1的阻值是多少？ (3)持续施加15N的拉力，60s内R1产生的热量是多少？ 【答案】(1)0.3W (2)20Ω (3)27J 【详解】（1）由题意得，电源电压为3V，当拉力为0时，电路中的电流为0.1A，此时电路消耗的电功率是 （2）当拉力为0时，R2全部电阻接入电路，此时电路中的电流为0.1A，则R2两端的电压为 由于R1、R2串联，则R1两端电压为 R1的电阻为 （3）根据弹簧伸长量与挂钩所受拉力大小的关系可知，当拉力为15N时，弹簧伸长量为10cm，此时滑片位于R2的最右端，即R2接入电路中的电阻为0，此时电路中的电流为 60s内电阻R1产生的热量是 20．（2024·江苏南京·模拟预测）简易电吹风简化电路如图所示，其主要技术参数如表，在家庭电路中使用： （1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是多少？ （2）电热丝R2的电阻值是多少？ 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 【答案】（1）100J；（2）55Ω 【详解】解：（1）吹冷风时，只有电动机工作，通过电动机的电流 吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量 Q=I2R1t=(0.5A)2×10Ω×40s=100J（2）吹热风时，电动机和电热丝同时工作，其总功率为P热=990W，电热丝的电功率 PR=P热−P冷=990W−110W=880W电热丝的电阻值 答：（1）吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是100J； （2）电热丝R2的电阻值是55Ω。 21．（2024·江苏宿迁·三模）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温器，其电路图如图甲所示，控制电路中，电压，定值电阻，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压，、是电热丝，并且，。已知水温达到80℃时衔铁会跳起，求： （1）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流； （2）工作电路在保温状态下的电功率； （3）衔铁被吸下后经过10min工作电路中产生的热量； （4）要使水温达到60℃时衔铁跳起，应将定值电阻调整为多少欧？ 【答案】.（1）0.02A；（2）44W；（3）2.904×105J；（4）86 【详解】解：（1）由图乙可知，当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，根据串联电路的电阻特点可知，控制电路的总电阻 衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流 （2）由图甲可知，当衔铁与触点a接触时，、串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路中的总功率最小，工作电路处于保温状态；当衔铁与触点b接触时，只有工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，工作电路处于加热状态；则保温功率 （3）衔铁被吸下以后经过10min工作电路中产生的热量 （4）要使水温达到60℃时衔铁跳起，通过电磁铁线圈的电流仍为0.02A，由图乙知，热敏电阻的阻值为64Ω，若控制电路中电压不变，控制电路的总电阻为150Ω不变，则定值电阻变为 即要使水温达到60℃时衔铁跳起，应把定值电阻更换阻值为86Ω的电阻。 答：（1）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A； （2）工作电路在保温状态下的电功率为44W； （3）衔铁被吸下以后经过10min工作电路中产生的热量是2.904×105J； （4）见上面解析。 22．（2024·江苏扬州·一模）随着我国5G技术的推广，无人驾驶电动公交车正式运行，该车上配有激光雷达、摄像头、卫星导航等设备，在5G的支持下，公交车的智能性大大提高，能够实时对其他道路使用者和突发状况作出反应，已实现自动驾驶下的行人和车辆监测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行、变道、自动按站停靠等功能，无人驾驶公交车的部分信息如表所示。 车身净重 3t 车载电源 50V 最大承载量 2t 电池容量 1000Ah （1）无人驾驶公交车倒车雷达使用的是 波，激光雷达使用的是 波； （2）如图所示电车的某部分电路，定值电阻R的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为5.5A，A2的示数2.5A，则电路消耗的总功率为 W，1min内电流通过电动机产生的机械能为 J； （3）在进行续航测试实验时，电车分别以50km/h和70km/h匀速直线行驶18km，已知电机功率P与汽车速度v的关系如图所示，则速度50km/h和速度为70km/h行驶时的能耗之比为 （电车能耗指的是消耗的能量与里程之比）。 【答案】 超声 电磁 275 7920 7︰6 【详解】解：（1）超声波虽然人类听不到，但可以利用它，例如无人驾驶公交车倒车雷达使用的是超声波；光是一种电磁波，激光雷达使用的是电磁波。 （2）电路消耗的总功率 1min内产生的电能 产生的内能 电流通过电动机产生的机械能 （4）由图可知，速度为时，电车的功率与速度成正比，关系式为 速度50km/h匀速行驶时电车的功率 速度50km/h和速度为70km/h行驶时的能耗之比 答：（1）无人驾驶公交车倒车雷达使用的是超声波，激光雷达使用的是电磁波； （2）电路消耗的总功率为275W，1min内电流通过电动机产生的机械能为7920J； （3）速度50km/h和速度为70km/h行驶时的能耗之比为7︰6。 23．（2024·江苏连云港·模拟预测）长时间学习容易使眼睛疲劳。为了缓解眼睛疲劳，妈妈给小欣购买了一款电加热眼罩，如图甲所示，其相关数据见表，请你解答下列问题： 型号 OEM 额定充电（放电）电压 6V 电池容量 2400mAh （1）如图乙是可以通过手动调节高、中，低三挡加热的电热眼罩工作原理图，充电电池电压保持不变，电热丝，电热丝，当眼罩在高温挡工作时功率为多少？ （2）若眼罩在中温挡正常工作15分钟，产生的热量是多少？ （3）现有两个充电器，一个标注“输出6V，800mA”，另一个标注“输出6V，4.8A”，其中一个是快速充电器，假设快充充电效率为90%，选用快速充电器将电加热眼罩的电池从零充满需要多少分钟？ 【答案】（1）9W；（2）5400J；（3）33.3min 【详解】解：（1）由图可知当S1和S2闭合，S3接b时，该电路为R1和R2的并联电路，此时总电阻最小，由可知此时电功率最大，处于高温挡；当S1闭合，S2断开，S3接a时，该电路为R1和R2的串联电路，此时总电阻最大，由可知此时电功率最小，处于低温挡；当S1和S2闭合，S3接a时，R2被短路，此时电路为只含有R1的简单电路，此时电路总电阻介于最大值和最小值之间，由可知此时电功率处于最大值和最小值之间，因此是中温挡；当眼罩在高温挡工作时，当R1和R2并联，根据并联电路电压特点知，R1和R2两端的电压相等为6V，此时眼罩在高温挡工作时功率等于各支路功率之和，即 （2）当S1和S2闭合，S3接a时，R2被短路，此时电路为只含有R1的简单电路，此时处于中温挡，此时通过电路的电流为 由Q=I2Rt可得，眼罩在中温挡正常工作十分钟，产生的热量为 （3）由题意知，两个充电器的充电功率分别为 所以“输出6V，4.8A”的充电器充电速度快；由数据表知，电池充满电储存的电能为为 已知充电效率为90%，则消耗的电能为 由可得，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间 答：（1）当眼罩在高温挡工作时功率为9W； （2）若眼罩在中温挡正常工作10分钟，产生的热量是5400J； （3）选用快速充电器将电加热眼罩的电池从零充满需要33.3分钟。 24．（2024·江苏苏州·一模）R是阻值可随压力F变化的电阻，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路，电源电压相同，R0＝20Ω；当F＝0N时，乙电路中电流表示数为0.1A。求： （1）电源电压； （2）图乙中，当压力为300N时，1min内电阻R0产生的热量； （3）图丙中，压力F的最大值。 【答案】（1）6V；（2）48J；（3）200N 【详解】解：（1）由图甲可知，当F＝0N时，R=40Ω，此时电路中的电流为0.1A，并且R、R0串联，根据串联电路的电阻特点可知 由欧姆定律可知 （2）由图甲可知，当压力为300N时，R的阻值10Ω，此时电路中的总电阻 此时电路中的电流 1min内电阻R0产生的热量 （3）由图丙可知，R、R0并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电压特点可知，此时R0两端的电压 通过R0的电流 根据电流表的量程可知，干路的最大，根据并联电路的电流特点可知，通过R的最大电流 由欧姆定律可知，此时电阻R的阻值 由图乙可知，压力F的最大值为200N。 答：（1）电源电压为6V； （2）图乙中，当压力为300N时R0产生的热量为48J； （3）图丙中，压力F的最大值为200N。 25．（2023·江苏盐城·模拟预测）如图所示是某温控装置的简化图，受控电路由电源和电热丝R0组成，电源电压为220V，R0=44Ω。控制电路由电源E、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关、电阻箱R和热敏电阻Rt组成，Rt的阻值随温度变化关系如表所示。当控制电路电流I≥50mA时，衔铁吸合，受控电路断开；当I≤40mA时，衔铁释放，受控电路接通。求： 温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34 Rt/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150 （1）受控电路工作时，1min内R0产生的热量； （2）当温度为60℃时，电阻箱R=70Ω，衔铁恰好吸合，控制电路的电源电压； （3）若控制电路电源电压不变，控制的最高温度为80℃，此时电阻箱R的电功率。    【答案】（1）6.6×104J；（2）6V；（3）0.25W 【详解】解：（1）受控电路工作时，1min内R0产生的热量 （2）由图可知，电阻箱R和热敏电阻Rt串联，由图表格数据可知，当温度为60℃时，热敏电阻Rt的阻值为50Ω，根据串联电路的电阻特点可知，控制电路的总电阻 R总=Rt+R=50Ω+70Ω=120Ω 根据题意可知，当控制电路电流I≥50mA时，衔铁吸合，由可知，控制电路的电源电压 U控=IR总=50×10-3A×120Ω=6V （3）若控制电路电源电压不变，衔铁吸合时的电流不变，由欧姆定律可知，控制电路的总电阻为120Ω不变，由表格数据可知，当控制的最高温度为80℃，热敏电阻Rt的阻值为20Ω，根据串联电路的电阻特点可知，电阻箱R的阻值 R′=R总-Rt′=120Ω-20Ω=100Ω 此时电阻箱R的电功率 P=I2R′=(50×10-3A)2×100Ω=0.25W 答：（1）受控电路工作时，1min内R0产生的热量为6.6×104J； （2）当温度为60℃时，电阻箱R1=70Ω，衔铁恰好吸合，控制电路的电源电压为6V； （3）若控制电路电源电压不变，控制的最高温度为80℃，此时电阻箱R的电功率为0.25W。 26．（2023·江苏泰州·模拟预测）小亮家新买了一辆汽车，具有后视镜加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该功能有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，根据气温、雨水和雨刮器使用情况自动切换，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为24W。电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。通过计算回答： （1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，工作10分钟R1产生的热量是多少焦？ （2）电热丝R1和R2的阻值是多少？ （3）当处于“低温”挡加热时，电热丝R2的电功率是多少？    【答案】（1）21600J；（2）16Ω，8Ω；（3）8W 【详解】解：（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有工作，则座椅垫工作10分钟产生的热量 （2）由可知，的阻值 由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，、串联，由可知，、的串联总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，的阻值 （3）由可知，低温挡加热时电路中的电流 当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率 答：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作10分钟产生的热量是21600J； （2）电热丝的阻值为，的阻值均为； （3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是8W。 27．（2023·江苏连云港·一模）小明用如图所示的电路来测量小灯泡的电阻，实验测得的部分的数据如表所示。灯泡L的额定电压为2.5V。滑动变阻器R上标有“20Ω，1A”字样，电源电压恒定为3V。求： 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.15 0.18 0.20 0.23 0.25 0.28 （1）灯泡正常发光时的电阻； （2）灯泡的额定功率； （3）当灯泡两端电压保持0.5V时，滑动变阻器在1min内产生的热量。    【答案】（1）10Ω；（2）0.625A；（3）22.5J 【详解】解：（1）由图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量电路中的电流；由表格数据可知，灯泡正常发光时的电流IL=0.25A，灯泡正常发光时的电阻 （2）灯泡的额定功率 PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625A （3）由表格数据可知，当灯泡两端电压保持0.5V时，通过灯泡的电流IL′=0.15A，根据串联电路的特点可知，滑动变阻器两端的电压 UR=U﹣UL′=3V﹣0.5V=2.5V 通过滑动变阻器的电流 IR=IL′=0.15A 滑动变阻器在1min内产生的热量 Q=W=URIRt=2.5V×0.15A×1×60s=22.5J 答：（1）灯泡正常发光时的电阻为10Ω； （2）灯泡的额定功率为0.625A； （3）当灯泡两端电压保持0.5V时，滑动变阻器在1min内产生的热量为22.5J。 四、科普阅读题 28．（2024·江苏盐城·三模）阅读短文，回答问题： 电水壶 电水壶是家庭中常见的用电器，它使用方便快捷，深受人们的喜爱，接通电源后闭合开关即开始加热，随着水温逐步升高，达到沸点后，水开始沸腾，水蒸气使双金属片发生形变推动蒸汽开关，从而使电水壶在水烧开后自动断电。 双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料.由于各层金属的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，实现动作.为防止蒸汽开关失效，常见的电水壶位于发热盘底部还有一个双金属片开关，当水壶内的水被烧干，双金属片开关发生形变，接触点分离，断开电路，起到保护作用。 PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，若使用PTC加热元件代替电热丝，可以有效防止干烧的危险.PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”.用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，所以现在很多高档的电热水壶采用了PTC加热元件，图丙就是用PTC加热元件制成的某新型电热水壶的工作原理图和PTC电阻RT随温度变化的图像。 （1）常见电水壶上部的蒸汽开关和发热盘底部的双金属片开关是 联的。 （2）乙图中的开关①和②，属于电水壶底部双金属片开关的是 ；开关①中的材料a的膨胀系数 （大于/小于/等于）材料b的膨胀系数。 （3）图丙所示电热水壶中电阻RR1的居里点温度是 ，若该电热水壶的额定功率为1100W，则定值电阻Ro的阻值为 。 （4）下列关于PTC加热元件电水壶的说法正确的是 。 A．电水壶不是利用电流的热效应工作的 B．PTC加热元件的温度会超过100℃ C．PTC加热元件的电阻随着温度的升高一直在变大 D．电水壶烧开水之后要及时灌到保温瓶中否则水会变凉 （5）发挥你的想象PTC材料制成的发热元件还可以应用在哪些场合 。（说出两点） 【答案】 串 ② 大于 100℃ 10Ω B 见详解 【详解】（1）[1]由文中信息可知，电热水壶上的蒸汽开关与双金属片开关相互影响，只有同时闭合时才能工作，当一个开关断开时，电路就断开，故它们是串联接在电路中。 （2）[2]乙图中的开关①是电水壶的蒸汽开关，是利用水沸腾时产生的水蒸气使双金属片发生形变而工作的；开关②是电水壶底部双金属片开关，当水壶内的水被烧干，双金属片开关发生形变，接触点分离，断开电路，起到保护作用。 [3]开关①中的材料a的膨胀系数大于材料b的膨胀系数，这样在温度上升时，a的伸长量大于b的伸长量，双金属片向b一侧弯曲。 （3）[4][5]根据图象可知，电阻RT的居里点温度是100℃；当PTC加热元件的温度达到100℃时，RT的阻值为34Ω，此时电路中的电流为 由可知，电路中的总电阻为 则定值电阻R0​的阻值为 R0​=R−RT=44Ω−34Ω=10Ω（4）[6]A．电水壶是利用电流的热效应工作的，故A错误； B．根据题意可知，PTC加热元件的温度会超过100℃，故B正确； C．根据题意可知，PTC加热元件的电阻随着温度的升高先减小后增大，故C错误； D．根据题意可知，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，电水壶烧开水之后，水不会变凉，故D错误。 故选B。 （5）[7]PTC材料制成的发热元件还可以应用在孵化器中；恒温箱中；电热毯中；电热油汀中等场合。 29．（2024·江苏南通·二模）阅读短文，回答问题。 综合实践活动——自制豆芽机 【产品设计】图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路如图乙所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中是定值电阻，为热敏电阻，为电热丝。 【功能调试】小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，为25Ω，为330Ω，的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于60mA时吸合，此时为加热状态；当电流小于或等于30mA时释放，此时为保温状态。 【评价改进】针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 （1）利用水泵将水抽向喷淋系统时，水的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在选用黄豆进行实验时，将黄豆浸在水中，沉底的优良豆子所受的浮力 重力；热敏电阻是由 （选填“导体”、“半导体”或“超导体”）材料制成； （2）如图乙，针对项目产品及其设计电路，下列说法错误的是 ； A．电磁铁的上端为S极 B．随着温度的升高，电磁铁的磁性将变弱 C．继电器衔铁被吸下时，弹簧的弹性势能增大 D．为了提高所控制的温度，可以增大的阻值 （3）以图乙设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温度是 ℃；若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现20℃~25℃自动控温，可将图乙控制电路中的电源电压调至 V； （4）若该产品保温功率和加热功率之比为1∶6。 ①电热丝电阻阻值为 Ω，加热1min可产生 J的热量； ②保温时从最高温经过15min后降温到最低温，若关闭电路从最高温经过12min后到最低温，假设整个过程中热量损失功率始终相同，则从最低温加热到最高温需要的时间为 min。 【答案】 增大 小于 半导体 D 26 2.25 66 60 【详解】（1）[1][2][3]利用水泵将水抽向喷淋系统时，水的质量不变，速度变大，则动能变大，高度增加，则重力势能变大，则水的机械能增大；在选用黄豆进行实验时，将黄豆浸在水中，沉底的优良豆子所受的浮力小于重力，沉在底部；热敏电阻是由半导体材料制成的，阻值随温度变化而变化。 （2）[4]A．电流从电磁铁下端流入，根据安培定则可知电磁铁的上端为S极，故A正确，不符合题意； B．控制电路中、、电磁铁串联。由图丙可知，温度越高，热敏电阻阻值越大，则控制电路总电阻越大，根据，控制电路电流越小，电磁铁磁性越弱，故B正确，不符合题意； C．继电器衔铁被吸下时，弹簧被拉伸，形变量增大，弹性势能增大，故C正确，不符合题意； D．衔铁被释放时的电流不变，根据，则释放时控制电路的总电阻不变，若提高所控制的温度， 由丙可知，对应阻值变大，则应减小的阻值，故D错误，符合题意。 故选D。 （3）[5][6]乙图中，衔铁向上弹起时，R1与R2串联，为保温状态；衔铁被吸下时，R1没有接入电路，此时电路只有R2工作，为加热状态。衔铁恰好向上弹起时，温度最高，此时控制电路总电阻为 根据串联电路电阻规律可知阻值为 由图丙可知当时，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温度为 ；由题可知，自动控温最高温度为25℃，此时阻值为，控制电路应使弹片向上弹起，则电路的电流为最小电流30mA，此时电压为 故控制电路电压应调至2.25V。 （4）[7][8]加热时只有工作，保温时R1与R2串联工作，其功率之比为1︰6，即 解得 则加热lmin可产生的热量为 [9]关闭电路，温度由25℃降至20℃用时12min；保温时，温度由25℃降至20℃，用时15min，设热量损失功率为，根据则有 解得。因为，则。则有 解得，即从最低温加热到最高温需要的时间为60min。 30．（2024·江苏徐州·三模）阅读短文，回答问题： 液态天然气（LNG）运输船 2023年12月，排水量为12万吨的国产液态天然气（LNG）运输船“峨眉号”成功下海，如图甲所示。LNG运输船建造难度极大，为了使天然气维持液态，货仓内温度必须控制在-163℃以下。如果使用一般的钢材料，船体结构会在超低温环境下冷裂，严重的话会产生巨大的爆炸。为了防止这种情况出现，就需要用到一种耐低温的材料-殷瓦钢。殷瓦钢是一种镍铁合金，密度约为8×103kg/m3，热膨胀系数极低，能在很宽的温度范围内保持固定长度，同时还具有耐腐蚀、抗拉强度高等特点。殷瓦钢的焊接难度极大，一块殷瓦钢板材厚度只有0.7mm，相当于一张薄薄白纸的厚度，再加上焊接性能差，需要高超的焊接技术，才能避免在焊接过程中产生裂纹。 LNG运输船货仓内的温度极低，水蒸气在此温度下容易凝结成小冰晶，因此在往货仓内装载LNG前必须将空气全部置换出去。图乙为置换过程的简化结构图，常温下先打开C口，将置换气体从A管注入货仓底部，使空气从C口排尽。再关闭C口，将气态天然气从B管注入货仓上方，货仓中的置换气体将几乎全部从A管回到置换气体仓内，这样才能进行下一步的LNG灌装工作。为了稳定船身，LNG运输船还需配备辅助的水舱，灌装LNG前，空载的LNG运输船需向水舱内注入压载水，灌装LNG的过程中再匀速排出压载水。 （1）选择殷瓦钢作为LNG运输船的核心材料，主要是因为殷瓦钢材料具有 的物理属性； A．耐低温    B．耐腐蚀    C．导热性好 （2）结合下面密度表中的数据分析，表中 （填气体名称）可以作为置换气体； 一些气体的密度（常温常压） 气体名称 天然气 空气 氖气 氦气 氩气 密度/kg/m3 0.7174 1.29 0.9 0.1347 1.784 （3）在对殷瓦钢焊接时，可认为钢材表面只有1cm2的面积在均匀受热，若焊机的电功率为1400W，在室温控制在25℃的环境下，为了不焊穿钢材（温度不能超过殷瓦钢的熔点1425℃），每次焊接的时间不能超过 秒【殷瓦钢的比热容为500J/(kg·℃) ，不考虑焊接时的热量损失】； （4）运输船“峨眉号”某次装载过程中，先往水舱内注入一定量的压载水，此时船身有的体积露出水面。再向运输船灌装LNG，当灌装了7.2万吨LNG后，运输船达到满载状态船身有的体积露出水面。则水舱内的压载水被排出了 吨。 【答案】 AB 氩气 0.28 3.2万 【详解】（1）[1]殷瓦钢是一种耐低温的材料，同时还具有耐腐蚀、抗拉强度高等特点，但LNG运输船货仓内的温度极低，说明殷瓦钢的导热性不好，故AB符合题意，C不符合题意。 故选AB。 （2）[2]因为置换气体从底部注入，将空气从上方的C口排出，说明置换气体的密度比空气大，故应选择氩气。 （3）[3]1cm2的殷瓦钢的体积为 V＝Sd＝1cm2×0.07cm＝0.07cm3＝7×10-8m3 质量为 m＝ρV＝8×103kg/m3×7×10-8m3＝5.6×10-4kg 吸收的热量为 Q吸＝cm(t－t0)＝500J/(kg·℃)×5.6×10-4kg×(1425℃－25℃)＝392J 不考虑热量损失，则焊机放出的热量为 Q放＝Q吸＝392J 焊接时间为 故每次焊接时间不能超过0.28s。 （4）[4]运输船满载时，排水量为12万吨，则，满载时所受浮力为 F浮＝G排＝m排g＝12×104×103kg×10N/kg＝1.2×109N 运输船满载时排水量为12万吨，因为运输船是漂浮的，所以满载时总质量等于排水量，即 m船＋mLNG＋m水2＝12万吨输船达到满载状态船身有的体积露出水面，则浸入体积为船身的；往水舱内注入一定量的压载水，此时船身有的体积露出水面，则浸入体积为船身的；由F浮＝ρ液gV排 知，浮力与排开水的体积成正比；又漂浮时，G＝F浮，而G＝mg，可得 mg＝ρ液gV排 即m＝ρ液V排，故质量与排开水的体积成正比，即 代入数据得 Δm＝m水1－m水2＝3.2万吨 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$