第三节 焦耳定律 （培优考点练）物理沪科版2024九年级全一册

第三节 焦耳定律 目录 题型分组练 2 题型01 电流的热效应（概念、利用和防止） 2 题型02 探究电流产生的热量与哪些因素有关 2 题型03 焦耳定律的公式及应用 4 题型04 纯电阻电路中电热的计算 5 题型05 非纯电阻电路中电热的计算 7 创新拓展练 9 新题快递 10 题型分组基础练 题型01 电流的热效应（概念、利用和防止） 1．下列利用电流热效应工作的用电器是（    ） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉 2. 手机连续使用时间过长，会使其温度明显升高。手机温度升高是因为电流的 效应；如果手机工作时的等效电阻是10Ω，工作电流为0.2A，刷屏1小时，手机一共能产生 J的热量。用充电器给手机电池充电，在充电过程中，该手机电池相当于电路中的 （选填“电源”“用电器”或“开关”）。 3．由于导线存在电阻，电流通过导线时会因电流的 效应而造成大量的能量损耗。但某些导体在极低温度下 会突然消失，这种现象称为超导现象。用超导电缆输电，可极大降低电能损耗。若输电电流为200A，输电线路的电阻为0.5，则用超导电缆替代该线路输电1h，可节约电能 kW∙h。 4. 芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。 题型02 探究电流产生的热量与哪些因素有关 5. 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。 6. 如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。    （1）利用甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； （2）乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流 （选填“等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将R3的阻值换成 （选填“更大的”或“更小的”）； （3）通过观察乙装置可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 ，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，而连接它的导线却几乎不发热”。 7. 在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R1=5Ω，R2=10Ω，a、b两瓶中煤油的质量和初温相同。 （1）电路中电阻丝如图中的连接方式是为了控制 相同，电阻丝放出热量的多少是通过 来进行判断； （2）闭合开关，经过一定时间，发现b瓶中的煤油温度升高较高，该实验说明电流产生的热量与 有关； （3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成原来电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：a、b瓶中煤油温度升高量都变大，该实验说明电流产生的热量与 有关。 8．某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察U形管中液面 ，可以比较电流通过导体产生热量的多少。 （2）图甲中将两段阻值不同的电阻丝串联连接，这是为了控制通电时间和 相等，探究的是电流产生的热量与 大小关系。 （3）将图甲中开关闭合，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大。 （4）让两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻丝和这个容器内的电阻丝并联（如图乙），此时通过两容器中电阻丝的电流 （选填“相等”或“不相等”），在通电时间相同的情况下，左侧U形管中液面高度变化大，由此得到的结论是 。 题型03 焦耳定律的公式及应用 9. 取口香糖锡纸，剪成如图所示形状，其中 AB和CD段等长。戴好防护手套，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池正、负极，如图所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列分析正确的是（　）       A．通过 AB和CD段的电流不相等 B．正常情况下， AB段会先着火 C．AB和 CD段的电压相等 D．AB和 CD段的电阻相等 10. 如图所示是小明家使用的电热油汀（电暖气）。电热油汀是利用电流的 效应工作的。小明发现电热油汀通电一段时间后会很热，而与之连接的导线却不怎么发热，这是因为导线 ，所以相同时间内产生的热量少得多。相比用煤炭炉子取暖，用电热油汀取暖的优点是 （写出一条即可）。 11. 如图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如图乙所示，电源电压为3V，电热丝R的电阻为0.4Ω，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的 效应工作的，通电2min产生的热量为 J；若使用时总把塑料烫坏，可采取的措施 。 12. 如图所示电路中，定值电阻R1的阻值为20Ω，R2的阻值为50Ω，闭合开关后电流表的示数为0.6A。求： （1）电源电压； （2）电阻R2在1分钟内产生的热量。 13. 如图所示，甲、乙两个透明容器内均装有一段电阻丝，R1=15Ω，R2=10Ω。闭合开关，电流表的示数为1.2A。求： （1）R1的电功率； （2）电源电压； （3）通电120s电流通过R2产生的热量。 题型04 纯电阻电路中电热的计算 14．小彬用图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3V，电阻丝R1=10Ω，R2=20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到 气球先鼓起来。甲气球乙气球通电1min，R2产生的热量为 J。 15．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。 16．如图甲所示为一款养生壶，图乙为电路原理简图，如表为它处于加热态时的部分参数，当S1、S2都闭合时。养生壶处于加热状态.只闭合S2时，养生壶处于保温状态。 额定电压 220V 加热功率 880W 额定容量 2L （1）养生壶在加热档时电路中的电流； （2）如果养生壶在加热档正常工作2min，消耗多少电能 （3）若正常工作时保温电功率为加热时的10%，则R2的阻值是多大？ 17. 图是一款智能电加热杯垫，它适用于不同材质、不同形状的杯子，具有“轻轻一放，随即加热，恒定保温”的特点。该杯垫有加热、保温两个挡位，内部简化电路图如图所示，R1、R2为电热丝，电源电压为220V，R1的阻值为2200Ω。闭合开关S1、S2时为高温挡，高温挡的功率为66W，只闭合开关S1时为低温挡。求： （1）低温挡工作时的电功率； （2）高温挡工作2min，杯垫产生的热量； （3）电热丝R2的阻值。 18．小聪的爸爸给自家的小汽车安装了电加热座椅垫（如图甲）。小聪发现该座椅垫有“高温”“低温”“关”三个挡位，其电路示意图（如图乙），电源电压为12V，R₁=7.2Ω，低温功率为9W。 求： （1）座椅垫处于“高温”时，电路的功率是多少？ （2）加热片R₂的阻值是多少？ （3）座椅垫处于“低温”挡10min 能产生热量是多少？ 题型05 非纯电阻电路中电热的计算 19．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．三个用电器产生的热量一样多 B．电风扇产生的热量最多 C．电视机产生的热量最多 D．电烙铁产生的热量最多 20. 从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω．则小风扇正常工作1min消耗的电能为 J；电动机线圈1min产生的热量为 J． 21. 一款电吹风机，如图甲所示，有两个工作挡位，另一个是热风挡。图乙为它的内部电路简化图，图中M是电动机。电源电压为U，通过电动机的电流为I，电热丝的电阻为R，t时间内电吹风机的电热丝产生的热量为Q，则计算Q的表达式正确的是（　　） A．Q=UIt B．Q=I2Rt C．Q=UIt-PRt D． 22. 某品牌家用吸尘器及其铭牌如图所示，正常工作10秒时间内电动机做总功为 J，若电动机线圈电阻为10Ω，10秒时间内电动机线圈发热量是 J，该吸尘器电动机的效率为 %（保留整数）。 23. 小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为4Ω，电动机标有“12V 24W”字样。闭合开关S、S1，电动机正常工作。求： （1）电源电压。 （2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能。 （3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量。 创新拓展练 24．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 25. 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中（    ） ①电源电压为6V ②定值电阻R的阻值为5Ω ③滑动变阻器的最大阻值为10Ω ④滑片P在b端时，通电1min电阻R产生的热量为27J A．只有②③正确 B．只有①③正确 C．只有②③④正确 D．只有①②④正确 26. 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U-I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 。 27. 如图所示的电路中R1:R2=3:5，则V1和V2的示数之比= ，通电5min，R1、R2产生的热量Q1:Q2= 。 28. 图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10Ω。灯L标有“2.5V 0.5W”字样。忽略温度对电阻的影响。求： （1）灯L正常发光时的电阻； （2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量； （3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率。 新题快递 29. 2024年1月1日起，新的国家标准《电动自行车电气安全要求》开始实施.标准规定了电动自行车电气安全的标识、警示语和导线等设施的要求。如图所示，标识与警示语的要求中，设置“当心触电”标识的电压标准考虑到了对人体安全的电压是 ；根据导线的要求，在选取导线时，其他条件一定的情况下，横截面积越大的导线，其电阻越 ，在安全范围内允许通过的电流越大。给电动自行车充电时，电动自行车的充电器会发热，这是电流的 效应。          30．一台小型直流电动机，它的线圈内阻是20Ω，接在电压为120V的电源上。求： （1）当输入电动机的电流为多大时，电动机有最大输出功率？最大输出功率是多少？ （2）电动机处于最大输出功率时，电动机的效率是多少？ （3）电动机的转子被卡住10min产生的热量是多少？根据计算结果说明电动机被卡住时为什么更容易烧坏。 31．如图所示是利用电动机提升物体研究影响电功大小因素的实验装置，电动机线圈电阻1Ω，物体A的质量为400克。闭合开关，电流表示数为0.2A，在3s内物体被匀速提升了1m。（g取10N/kg）求该过程中： （1）电动机线圈所产生的热量； （2）电动机转轴通过绳子举高物体所做的功； （3）电动机的效率。（结果保留小数点后一位） 32．小坪同学准备了以下实验器材：学生电源一个，开关若干，导线若干，从商店买来同品牌直径分别为0.5mm和0.7mm的HB铅笔芯各一盒（相同材料、相同长度），用于“探究电流产生热量与哪些因素有关”的实验。 （1）小坪同学将0.5mm的HB铅笔芯接入12V的电路中（如图1所示），灯泡亮，说明铅笔芯能 ； （2）小坪同学将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯按图2接入12V电路，是为了探究电流产生热量与 的关系， （“0.5mm”或“0.7mm”）铅笔芯先冒烟； （3）小坪将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯并联在6V电路中（如图3），想用于探究电流产生热量与电流的关系，小山认为小坪的实验设计不正确，依据是小坪实验时 ，小山如何修改图3电路图，才能帮助小坪完成本次实验，请举例一个可行的方案 。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 焦耳定律 目录 题型分组练 2 题型01 电流的热效应（概念、利用和防止） 2 题型02 探究电流产生的热量与哪些因素有关 3 题型03 焦耳定律的公式及应用 6 题型04 纯电阻电路中电热的计算 8 题型05 非纯电阻电路中电热的计算 12 创新拓展练 15 新题快递 18 题型分组基础练 题型01 电流的热效应（概念、利用和防止） 1．下列利用电流热效应工作的用电器是（    ） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉 【答案】D 【详解】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的， A不符题意； B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意； C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意； D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。 故选D。 2. 手机连续使用时间过长，会使其温度明显升高。手机温度升高是因为电流的 效应；如果手机工作时的等效电阻是10Ω，工作电流为0.2A，刷屏1小时，手机一共能产生 J的热量。用充电器给手机电池充电，在充电过程中，该手机电池相当于电路中的 （选填“电源”“用电器”或“开关”）。 【答案】 热 1440 用电器 【详解】手机温度升高是由于手机使用过程中把部分电能转化为内能，这是电流的热效应。 由Q＝I2Rt可得，刷屏1小时，手机产生的热量为 Q＝I2Rt＝(0.2A)2×10Ω×1×3600s＝1440J 充电过程中，手机电池将电能转化为化学能储存起来，消耗了电能，手机相当于电路中的用电器。 3．由于导线存在电阻，电流通过导线时会因电流的 效应而造成大量的能量损耗。但某些导体在极低温度下 会突然消失，这种现象称为超导现象。用超导电缆输电，可极大降低电能损耗。若输电电流为200A，输电线路的电阻为0.5，则用超导电缆替代该线路输电1h，可节约电能 kW∙h。 【答案】 热 电阻 20 【详解】电流通过导体时电能转化成内能，而产生热量，会造成大量的能量损耗。这是电流的热效应造成的。 超导现象是导体在温度极低的条件下，电阻突然变为0的现象。 通电1h，输电线消耗的电能W=I2Rt=(200A)2×0.5Ω×3600s=7.2×107J=20kW∙h 用超导电线替代该线路输电可节约的电能为20kW∙h。 4. 芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。 【答案】 电阻 热 热传递 【详解】由于芯片原件有电阻，电流通过导体时，导体发热是电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。 散热部件与芯片紧密接触，热量通过热传递的方式传递给散热部件，从而起到降温作用。 题型02 探究电流产生的热量与哪些因素有关 5. 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）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。 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）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。 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Q=I2Rt，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。 6. 如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。    （1）利用甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； （2）乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流 （选填“等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将R3的阻值换成 （选填“更大的”或“更小的”）； （3）通过观察乙装置可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 ，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，而连接它的导线却几乎不发热”。 【答案】 电阻 不相等 更小的 大 不能 【详解】（1）甲装置中，两个电热丝串联，通过它们的电流相等，工作时间相等，只是两个电热丝的电阻不同，故可探究电热与电阻的关系。 （2）想探究电热与电流的关系，需使两个相同电热丝中的电流不相等。电阻R3与容器中的电热丝并联，两条支路中的电流之和等于右侧容器中电热丝的电流，从而使两个容器中电热丝中的电流不相等。如果想使两个容器中的电热丝中的电流相关较大，根据并联电路中的电流与电阻成反比的规律，可以使R3电阻更小，从而使通过它的电流远远地超过容器中电热丝的电流，使两个容器中电热丝中的电流相关更大。 （3）通过观察实验现象可以知道，在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电热就越大。 电炉工作时，导线与电炉丝串联，工作时间和电流相同。电流通过二者产生的电热不同，是由于电阻不同造成的。所以乙实验现象不能解释电炉中电炉丝发红而导线不怎么热的问题。 7. 在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R1=5Ω，R2=10Ω，a、b两瓶中煤油的质量和初温相同。 （1）电路中电阻丝如图中的连接方式是为了控制 相同，电阻丝放出热量的多少是通过 来进行判断； （2）闭合开关，经过一定时间，发现b瓶中的煤油温度升高较高，该实验说明电流产生的热量与 有关； （3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成原来电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：a、b瓶中煤油温度升高量都变大，该实验说明电流产生的热量与 有关。 【答案】 电流/电流大小 温度计的示数变化 电阻/电阻大小 电流/电流大小 【详解】（1）由图知，电路中电阻丝串联连接是为了控制电流相等。 根据转换法，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的。 （2）闭合开关，因电流和通电时间相同，电阻大小不同，煤油升高的温度不同，且电阻越大，产生的热量越多，说明电流产生的热量多少与电阻的大小有关。 （3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成原来电流的2倍，且通电时间相同，a、b瓶中电阻的大小不变，煤油温度升高量都变大，说明电流产生的热量多少与电流的大小有关。 8．某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察U形管中液面 ，可以比较电流通过导体产生热量的多少。 （2）图甲中将两段阻值不同的电阻丝串联连接，这是为了控制通电时间和 相等，探究的是电流产生的热量与 大小关系。 （3）将图甲中开关闭合，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大。 （4）让两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻丝和这个容器内的电阻丝并联（如图乙），此时通过两容器中电阻丝的电流 （选填“相等”或“不相等”），在通电时间相同的情况下，左侧U形管中液面高度变化大，由此得到的结论是 。 【答案】 高度差的变化 电流 电阻 右 不相等 在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多 【详解】（1）这是转换法，通过观察液面高度差的变化来比较电流通过导体产生热量的多少。 （2）运用了控制变量法，通过串联不同的电阻丝，使通电时间和电流相等，从而可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系。 （3）在电流和通电时间相同的时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多，因此右侧的液面高度变化更大。 （4）此时电路变成三个电阻组成一个既有串联又有并联的混联电路，左边容器中的电阻处于干路中，电流较大，右边容器中的电阻电流较小。 左侧U形管中液面的高度变化大，说明左侧电阻产生的热量多，因此说明在通电时间和电阻相同时，电流越大，其通过导体产生的热量越多。 题型03 焦耳定律的公式及应用 9. 取口香糖锡纸，剪成如图所示形状，其中 AB和CD段等长。戴好防护手套，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池正、负极，如图所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列分析正确的是（　）       A．通过 AB和CD段的电流不相等 B．正常情况下， AB段会先着火 C．AB和 CD段的电压相等 D．AB和 CD段的电阻相等 【答案】B 【详解】根据电阻的影响因素可知，导体的材料、长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大，所以AB段导体的电阻大。 A．因为AB和CD段串联，根据串联电流规律可知，电流相等，故A错误； B．根据Q=I2Rt可知，其他条件相同时，电阻越大，产生的电热越多，越容易着火AB段电阻大，所以越容易着火，故B正确； C．根据U=IR可知，电阻越大，电压越大，AB段的电压大，故C错误； D．根据分析可知，两段导体AB段的电阻大，故D错误。故选B。 10. 如图所示是小明家使用的电热油汀（电暖气）。电热油汀是利用电流的 效应工作的。小明发现电热油汀通电一段时间后会很热，而与之连接的导线却不怎么发热，这是因为导线 ，所以相同时间内产生的热量少得多。相比用煤炭炉子取暖，用电热油汀取暖的优点是 （写出一条即可）。 【答案】 热 电阻小 热效率高 【详解】电流通过导体会产生热量，这是电流的热效应，电热油汀就是利用电流的热效应工作的。 电热丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，已知Q电热丝>Q导线，根据Q=I2Rt可知R电热丝>R导线，所以电热丝通电一段时间后变得很烫，而连接电热水壶的导线却不怎么热，主要是因为导线比电热线的电阻小。 用电热油汀取暖环保无污染，热效率高。 11. 如图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如图乙所示，电源电压为3V，电热丝R的电阻为0.4Ω，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的 效应工作的，通电2min产生的热量为 J；若使用时总把塑料烫坏，可采取的措施 。 【答案】 热 2700 详解 【详解】便携塑料封口机是利用电流的热效应实现高温封口的。 电源电压为3V ，电热丝R阻值为0.4Ω ，通电2min产生的热量为 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P=U2/R可知，电压一定时，增大R的电阻，可以减小电热丝的功率；电阻一定时，减小电源电压可以减小电热丝的功率。 12. 如图所示电路中，定值电阻R1的阻值为20Ω，R2的阻值为50Ω，闭合开关后电流表的示数为0.6A。求： （1）电源电压； （2）电阻R2在1分钟内产生的热量。 【答案】（1）12V；（2）172.8J 【详解】（1）由电路图知，R1、R2并联，R1的阻值为20Ω，电流表测R1电流，电流表的示数为0.6A，电源电压为 （2）电阻R2的电流 1分钟内产生的热量 答：（1）电源电压12V；（2）电阻R2在1分钟内产生的热量是172.8J。 13. 如图所示，甲、乙两个透明容器内均装有一段电阻丝，R1=15Ω，R2=10Ω。闭合开关，电流表的示数为1.2A。求： （1）R1的电功率； （2）电源电压； （3）通电120s电流通过R2产生的热量。 【答案】（1）21.6W；（2）30V；（3）1728J 【详解】（1）由图可知，R1和R2串联，电流表测电路中电流，由串联电路电流的特点可知 I1=I2=I=1.2A R1的电功率P1=I2R1=(1.2A)2×15Ω=21.6W （2）电路的总电阻R=R1+R2=15Ω+10Ω=25Ω 电源电压U=IR=1.2A×25Ω=30V （3）通电120s电流通过R2产生的热量Q2=I2R2t=(1.2A)2×10Ω×120s=1728J 题型04 纯电阻电路中电热的计算 14．小彬用图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3V，电阻丝R1=10Ω，R2=20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到 气球先鼓起来。甲气球乙气球通电1min，R2产生的热量为 J。 【答案】 乙 12 【详解】从图中可以看到，加热时间相同，通过的电流也相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，R2的电阻较大，那么R2所在的密闭烧瓶产生的热量较大，乙气球先鼓起来。 甲气球乙气球通电1min，电路中的电流大小 R2产生的热量 R2产生的热量为12 J。 15．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P=U2/R可知，小灯泡的电阻为 闭合开关，小灯L与定值电阻并联，小灯两端的电压为3V，由P=U2/R知，小灯泡的实际功率为 （2）由I=U/R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I=U/R可知，定值电阻R的阻值为 （3）由Q=W=UIt可知，通电1min整个电路产生的热量为 16．如图甲所示为一款养生壶，图乙为电路原理简图，如表为它处于加热态时的部分参数，当S1、S2都闭合时。养生壶处于加热状态.只闭合S2时，养生壶处于保温状态。 额定电压 220V 加热功率 880W 额定容量 2L （1）养生壶在加热档时电路中的电流； （2）如果养生壶在加热档正常工作2min，消耗多少电能 （3）若正常工作时保温电功率为加热时的10%，则R2的阻值是多大？ 【答案】（1）4A；（2）105600J；（3）495Ω 【详解】（1）养生壶在加热档时电路中的电流 （2）如果养生壶在加热档正常工作2min，消耗多少电能 （3）则R1的阻值 R1和R2串联时电功率 总电阻为 则R2的阻值 17. 图是一款智能电加热杯垫，它适用于不同材质、不同形状的杯子，具有“轻轻一放，随即加热，恒定保温”的特点。该杯垫有加热、保温两个挡位，内部简化电路图如图所示，R1、R2为电热丝，电源电压为220V，R1的阻值为2200Ω。闭合开关S1、S2时为高温挡，高温挡的功率为66W，只闭合开关S1时为低温挡。求： （1）低温挡工作时的电功率； （2）高温挡工作2min，杯垫产生的热量； （3）电热丝R2的阻值。 【答案】（1）22W；（2）7920J；（3）1100Ω 【详解】（1）由题意可知，只闭合S1是低温挡，分析电路可知，此时电路中只有R1工作，因此低温挡工作时的电功率 （2）高温挡的功率为66W，则工作2min杯垫产生的热量为 （3）闭合开关S1、S2时为高温挡，高温挡的功率为P=66W，由于此时R1、R2同时工作，且R1的功率为22W，则电热丝R2的功率为 电热丝R2的阻值 答：（1）低温挡工作时的电功率为22W； （2）高温挡工作2min，杯垫产生的热量是7920J； （3）电热丝R2的阻值是1100Ω。 18．小聪的爸爸给自家的小汽车安装了电加热座椅垫（如图甲）。小聪发现该座椅垫有“高温”“低温”“关”三个挡位，其电路示意图（如图乙），电源电压为12V，R₁=7.2Ω，低温功率为9W。 求： （1）座椅垫处于“高温”时，电路的功率是多少？ （2）加热片R₂的阻值是多少？ （3）座椅垫处于“低温”挡10min 能产生热量是多少？ 【答案】（1）20W；（2）8.8Ω；（3）5400J 【详解】（1）根据图乙的电路图可知，座椅垫处于“高温”时，只有电阻R₁接入电路中，由P=U2/R可得，座椅垫处于“高温”时，电路的功率为 （2）根据图乙可知，低温时，R1和R2串联，串联的总电阻为 已知R₁=7.2Ω，根据电阻的串联可得，加热片R₂的阻值为 （3）座椅垫处于“低温”挡10min 能产生热量为 答：（1）座椅垫处于“高温”时，电路的功率是20W； （2）加热片R₂的阻值是8.8Ω； （3）座椅垫处于“低温”挡10min 能产生热量是5400J。 题型05 非纯电阻电路中电热的计算 19．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．三个用电器产生的热量一样多 B．电风扇产生的热量最多 C．电视机产生的热量最多 D．电烙铁产生的热量最多 【答案】D 【分析】分别接入220V的电路中，三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率）、通电时间相同，根据W=Pt可知消耗的电能相同，通过分析三种用电器使用时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。 【详解】∵U=220V，∴三种用电器的实际功率：P=P额=100W； 又∵W=Pt∴三种用电器消耗的电能相同； ∵电视机将一部分电能转化为光能，电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电烙铁将电能全部转化为内能。∴产生热量最多的是电烙铁。 故选D。 20. 从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω．则小风扇正常工作1min消耗的电能为 J；电动机线圈1min产生的热量为 J． 【答案】 180 1.5 【详解】消耗的电能为W＝Pt＝3W×60s＝180J； 电路中线圈的电流为 电路中通过线圈的电流为产生的热量为Q＝I2Rt＝（0.5A）2×0.1Ω×60s＝1.5J． 21. 一款电吹风机，如图甲所示，有两个工作挡位，另一个是热风挡。图乙为它的内部电路简化图，图中M是电动机。电源电压为U，通过电动机的电流为I，电热丝的电阻为R，t时间内电吹风机的电热丝产生的热量为Q，则计算Q的表达式正确的是（　　） A．Q=UIt B．Q=I2Rt C．Q=UIt-PRt D． 【答案】D 【详解】电源电压为U，通过电动机的电流为I，t时间内电动机消耗电能W=UIt 电源电压为U，电热丝的电阻为R，t时间内电吹风机的电热丝产生的热量为 由于电动机的电流为I，电热丝的电阻为R，所以t时间内电热丝产生的热量不能表示为Q=I2Rt 故D正确，ABC错误。 故选D。 22. 某品牌家用吸尘器及其铭牌如图所示，正常工作10秒时间内电动机做总功为 J，若电动机线圈电阻为10Ω，10秒时间内电动机线圈发热量是 J，该吸尘器电动机的效率为 %（保留整数）。 【答案】 11000 2500 77 【详解】[1]正常工作10秒时间内电动机做总功为 [2]电流为 10秒时间内电动机线圈发热量为 [3]产生的机械能为 则该吸尘器电动机的效率为 23. 小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为4Ω，电动机标有“12V 24W”字样。闭合开关S、S1，电动机正常工作。求： （1）电源电压。 （2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能。 （3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量。 【答案】（1）12V；（2）1440J；（3）3600J 【详解】（1）闭合S、S1时，电路中只有电动机正常工作，则电源电压 （2）根据W=Pt可知，电动机消耗的电能 （3）闭合S、S2，电路中只有电热丝R工作，通过电热丝R的电流 电热丝R产生的热量 答：（1）电源电压是12V； （2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能1440J； （3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量3600J。 创新拓展练 24．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 【详解】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Q=I2Rt得 故选A。 25. 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中（    ） ①电源电压为6V ②定值电阻R的阻值为5Ω ③滑动变阻器的最大阻值为10Ω ④滑片P在b端时，通电1min电阻R产生的热量为27J A．只有②③正确 B．只有①③正确 C．只有②③④正确 D．只有①②④正确 【答案】C 【详解】①②由图甲可知，定值电阻R与滑动变阻器RP串联，电流表测电路中的电流，电压表测定值电阻R两端的电压。当滑片P在a端时，RP连入电路的电阻为0，电路中只有R工作，则电压表示数最大且等于电源电压，由图乙可知，电源电压 此时电路中的电流Ia=0.9A，根据欧姆定律可得，定值电阻R的阻值 故①错误，②正确； ③④当滑片P在b端时，由图乙可知，R两端的电压Ub=1.5V，此时电路中的电流Ib=0.3A，根据串联电路的电压规律，RP两端电压 根据欧姆定律可得，滑动变阻器的最大阻值 通电1min电阻R产生的热量 故③④正确。综上，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 26. 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U-I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】 1:1 3:2 【详解】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1:1，串联电路电压之比等于电阻之比，则L与R的电阻之比为1:1。 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3:2，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3:2。 27. 如图所示的电路中R1:R2=3:5，则V1和V2的示数之比= ，通电5min，R1、R2产生的热量Q1:Q2= 。 【答案】 3:8 3:5 【详解】[1]由电路图可知，两电阻串联，电压表V2测两电阻两端的电压之和，电压表V1测R1两端的电压，因串联电路中各处的电流相等，所以I=I1=I2，由U=IR可得，V1和V2的示数之比 [2]由Q=I2Rt可得，通电5min，R1、R2产生的热量之比 28. 图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10Ω。灯L标有“2.5V 0.5W”字样。忽略温度对电阻的影响。求： （1）灯L正常发光时的电阻； （2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量； （3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率。 【答案】（1）12.5Ω；（2）60J；（3）0.18W 【详解】（1）灯L正常发光时的电阻为 （2）灯L正常发光时，电路中的电流为 根据串联分压知识可知，变阻器两端的电压为 变阻器R工作10min产生的热量 （3）电源电压降为2.7V后，根据可知，当电路中电流最小时，灯L的实际电功率最小，忽略温度对电阻的影响，则当变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，为 则灯L的最小实际电功率为 答：（1）灯L正常发光时的电阻为12.5Ω； （2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量为60J； （3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率为0.18W。 新题快递 29. 2024年1月1日起，新的国家标准《电动自行车电气安全要求》开始实施.标准规定了电动自行车电气安全的标识、警示语和导线等设施的要求。如图所示，标识与警示语的要求中，设置“当心触电”标识的电压标准考虑到了对人体安全的电压是 ；根据导线的要求，在选取导线时，其他条件一定的情况下，横截面积越大的导线，其电阻越 ，在安全范围内允许通过的电流越大。给电动自行车充电时，电动自行车的充电器会发热，这是电流的 效应。          【答案】 不高于36V 小 热 【详解】对人体安全的电压不高于36V。 导体的电阻与材料、长度和横截面积有关，在其他条件一定时，横截面积越大的导线，电阻越小。 [3]给电动自行车充电时，通过充电器的电流做功产生热量，这是电流的热效应。 30．一台小型直流电动机，它的线圈内阻是20Ω，接在电压为120V的电源上。求： （1）当输入电动机的电流为多大时，电动机有最大输出功率？最大输出功率是多少？ （2）电动机处于最大输出功率时，电动机的效率是多少？ （3）电动机的转子被卡住10min产生的热量是多少？根据计算结果说明电动机被卡住时为什么更容易烧坏。 【答案】（1）3A，180W；（2）50%；（3）432000J，卡住时电流大、发热多 【详解】（1）由题意可知，电动机的输出功率 将 ， 代入得 由二次函数顶点公式 此时最大输出功率 （2）电动机的效率 当 I=3A 时，输入功率 P=120V×3A=360W 故电动机的效率 （3）转子卡住时，电流 热量 卡住时电流远大于正常工作电流，短时间内产生大量热量，易烧坏线圈。 31．如图所示是利用电动机提升物体研究影响电功大小因素的实验装置，电动机线圈电阻1Ω，物体A的质量为400克。闭合开关，电流表示数为0.2A，在3s内物体被匀速提升了1m。（g取10N/kg）求该过程中： （1）电动机线圈所产生的热量； （2）电动机转轴通过绳子举高物体所做的功； （3）电动机的效率。（结果保留小数点后一位） 【答案】（1）0.12J；（2）4J；（3）97.1% 【详解】（1）电动机线圈所产生的热量 （2）电动机转轴通过绳子举高物体所做的功 （3）电动机消耗的电能 电动机的效率 32．小坪同学准备了以下实验器材：学生电源一个，开关若干，导线若干，从商店买来同品牌直径分别为0.5mm和0.7mm的HB铅笔芯各一盒（相同材料、相同长度），用于“探究电流产生热量与哪些因素有关”的实验。 （1）小坪同学将0.5mm的HB铅笔芯接入12V的电路中（如图1所示），灯泡亮，说明铅笔芯能 ； （2）小坪同学将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯按图2接入12V电路，是为了探究电流产生热量与 的关系， （“0.5mm”或“0.7mm”）铅笔芯先冒烟； （3）小坪将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯并联在6V电路中（如图3），想用于探究电流产生热量与电流的关系，小山认为小坪的实验设计不正确，依据是小坪实验时 ，小山如何修改图3电路图，才能帮助小坪完成本次实验，请举例一个可行的方案 。 【答案】（1）导电；（2）电阻，0.5mm；（3）没有控制电阻大小相同，在干路连接一个0.5mm的铅笔芯 【详解】（1）灯泡发光说明电路通路，说明铅笔芯能导电。 （2）将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯串联接入电路，电流相等，电阻大小不同，故探究的是电流产生热量与电阻的关系。 导体的材料和长度相同时，横截面积越小，电阻越大，故0.5mm的铅笔芯电阻大，根据Q=I2Rt，0.5mm铅笔芯先冒烟。 （3）图3两个铅笔芯的电阻不同，并联时通过的电流不同，探究电流产生热量与电流的关系需控制电阻大小相同，小坪的实验没有控制电阻大小相同。为了顺利完成实验，可在干路连接一个0.5mm的铅笔芯，干路和支路电流不等，两个0.5mm的铅笔芯电阻相等，故可探究电流产生热量与电流的关系。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$