15.4 焦耳定律（重难点训练）物理沪粤版2024九年级上册

15.4 焦耳定律 一、电流的热效应（共4小题） 二、探究电流产生热量的影响因素（共7小题） 三、焦耳定律的计算（共6小题） 四、关于电热的比值计算（共5小题） 五、比较串并联电路中用电器发热的多少（共6小题） 六、电热利用与防止（共6小题） 七、多档位问题（共15小题） 八、含有电动机的电路（共6小题） 一、电流的热效应（共4小题） 1．如图，芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有电阻，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】 热 热传递 【详解】[1]当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有电阻，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的热效应（电流通过导体时电能转化为内能的现象）。 [2]让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过热传递的方式改变芯片内能（热传递是由于温度差引起的热能传递现象，芯片的热量传递到散热部件）。 2．下列利用电流的热效应工作的用电器是（　　） A．电风扇 B．电冰箱 C．电水壶 D．电视机 【答案】C 【详解】AB．电冰箱、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工作的，故AB不符合题意； C．电水壶工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故C符合题意； D．电视机在工作时，主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。 故选C。 3．夏天使用的电热驱蚊器原理是利用了电流的________效应，使用一段时间后，房间里充满蚊香味，这是由于________现象引起的。 【答案】 热 扩散 【详解】[1]使用的电热驱蚊器原理是利用了电流的热效应，将电能转化为内能，加热蚊香液。 [2]房间里充满蚊香味，这是由于蚊香液分子无规则运动的结果，是扩散现象引起的。 4．如图所示，高压输电铁塔最上方有两条导线，其作用是______。采用高压输电的原因是电压越高，输电线上的电流越小，产生的电热越______，可减少输电过程中的电能损耗。 【答案】 避雷 少 【详解】[1]高压输电铁塔最上方有两条导线，其作用是避雷，防止雷电直接到输电线上，这两条线一般与铁塔相连，将电流引入大地。 [2]采用高压输电的原因是电压越高，输电线上的电流越小，对于一根同样的输电线，输电线的电阻是一定，根据可知，产生的电热越少，可减少输电过程中的电能损耗。 二、探究电流产生热量的影响因素（共7小题） 1．小明用如图所示的装置探究完电流产生的热量与电阻的关系后，待U形管两侧管内液柱再次相平，同时闭合开关S1和S2，通电一段时间后，发现U形管左、右两侧管内液柱的高度差相同，下列分析中正确的是（　　） A．通过R1和R2的电流相同 B．R1与R2产生的热量相同 C．R1的阻值小于R2的阻值 D．该现象说明电流产生的热量与电流大小无关 【答案】BC 【详解】A．由图可知，R2、R3​并联后再与R1​串联在电路中，则R1​在干路中，根据并联电路的电流特点，并联电路中各支路电流之和等于干路电流，所以通过R1​和R2​的电流是不同的，通过R1的电流大于通过R2的电流，故A错误； B．同时闭合开关S1和S2​，通电一段时间后，左、右两侧U形管内液柱的高度差相同，由于实验中通过U形管内液柱高度差反映电阻丝产生热量的多少，U形管内液柱高度差相同，表明电流通过R1产生的热量与R2产生的热量相同，故B正确； C．U形管左、右两侧管内液柱的高度差相同，则R1​与R2​产生的热量相同；由于左侧容器内电阻丝R1​的电流大于右侧容器内电阻丝R2​的电流。根据焦耳定律Q=I2Rt，当Q和t相同时，I越大，则R越小，所以R1​的阻值小于R2的阻值，故C正确； D．由于通过R1​和R2的电流不同，R1​和R2的阻值也不同，R1​与R2​产生的热量相同，由控制变量法可知，不能判断电流产生的热量与电流大小是否有关，故D错误。 故选BC。 2．如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　） A．甲图通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大 B．乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系 C．乙图中通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快 D．乙图中不改变导线的连接方式，将右边容器上方的5Ω电阻丝放入右边容器内，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 【答案】BD 【详解】A．甲图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而右侧电阻大，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧容器内的电阻产生的热量多，根据转换法，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故A错误； B．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，根据并联和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，故乙图实验装置可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故B正确； C．乙图中，由于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，两容器内的电阻大小相等，根据焦耳定律可知，通电后左侧电阻产生的热量大于右侧电阻产生的热量，所以能观察到管①中的液面比管②中的液面升得更快，故C错误； D．不改变导线的连接方式，将右边容器上方的5Ω电阻丝放入右边容器内，右边容器内等效总电阻小于左边容器内的电阻，通过两容器内电阻的电流相等，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故D正确。 故选BD。 3．如图所示，a、b两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为Ra和Rb的电阻丝（Ra>Rb），瓶中插入温度计。 (1)在a、b两个玻璃瓶中加入质量和初温都相同的煤油。闭合开关，通电一段时间后，发现a烧瓶中温度计示数变化大于b烧瓶，表明电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越_________；（选填“多”或“少”） (2)小明把装置改成探究物质吸热能力的实验装置，需要进行一些改进： ①在a、b两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，电阻丝Ra和Rb的阻值应_________（选填“相等”或“不相等”）； ②一段时间后，观察到b瓶内液体温度高于a瓶内液体温度，可判断a、b两瓶内液体吸收的热量Qa_________Qb（选填“=”、“<”或“>”），a瓶中的液体的吸热能力_________（选填“强”或“弱”）一些。 【答案】(1)多 (2) 相等 = 强 【详解】（1）a、b两个玻璃瓶中煤油质量和初温相同，通电一段时间后，a烧瓶中温度计示数变化大于b烧瓶，根据可知，a烧瓶中煤油吸收的热量多，则a烧瓶中电阻丝产生热量多。由图知电热丝Ra、Rb串联，两电阻丝通过的电流相同，通电时间相同，电阻丝Ra>Rb，a烧瓶中电阻丝产生热量多，根据焦耳定律，则表明电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。 （2）[1]在a、b两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，探究不同液体的吸热能力，加热装置应确保在相同时间内放出的热量相等，即两电阻丝相同时间产生相同的电热，电热丝Ra、Rb串联，通过的电流相同，通电时间相同，根据，因此电阻丝Ra和Rb的阻值应相等。 [2]在相同时间内，两电阻丝产生电热相同，两电阻丝放出热量相同，a、b两瓶内液体吸收的热量由电阻丝放出的热量提供。因此a、b两瓶内液体吸收的热量 [3]a、b两瓶内不同液体质量、初温相同，b瓶内液体温度高于a瓶内液体温度，即，a、b两瓶内液体吸收的热量，根据，则，即a瓶中的液体的吸热能力强一些。 4．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源、滑动变阻器、开关各一个，导线若干，两个完全相同的保温容器。容器内部分别装有质量相等的煤油和水、完全相同的温度计、阻值不变的加热电阻丝R1和R2。电路连接如图所示。 (1)利用本装置比较水和煤油的吸热情况时，为了让水和煤油在相同时间内吸收的热量相同，应使R1_____R2（选填“＝”或“≠”）； (2)若要验证“电流产生的热量跟电阻的阻值大小有关”，则需要对本装置做出的改变有： ①应使R1_____R2（选填“＝”或“≠”）； ②两个容器内应分别装入____________； ③实验时，通过_____________反映电流通过导体时产生热量的多少。 【答案】(1)＝ (2) ≠ 质量相等的煤油 温度计示数的变化 【详解】（1）图中R1与R2串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间相同，根据Q＝I2Rt可知，为了让水和煤油在相同时间内吸收的热量相同，则应使R1＝R2。 （2）①[1]若要验证“电流产生的热量跟电阻的阻值大小的关系”，要控制电流和通电时间相同，改变电阻大小，则两电阻应不相等，即R1≠R2。 ②[2]根据可知，因水的比热容比煤油大，质量相同的水和煤油吸收相同的热量，煤油升温明显，故两个容器内应分别装入质量相等的煤油。 ③[3]电流通过电热丝产生热量的多少不能直接观察，电热丝产生的热量通过容器内温度计的示数的变化来反映。 5．小东在探究“电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”时，用甲、乙两个完全相同的烧瓶装入质量相等、初温相同的煤油，且分别插入两只相同的温度计，组装成如图所示的电路。已知两个烧瓶中电热丝A、B的电阻分别是RA=5Ω 、RB=10Ω。 （1）电热丝A、B以串联的方式接在电路中的目的是______； （2）闭合开关一段时间后，小东发现甲、乙两瓶中温度计示数均无变化。为了排除电路故障，他用量程为0~3V的电压表进行检查判断。他将电压表的正接线柱与a接线柱连接，电压表的负接线柱依次与其他接线柱连接。对应的电压表示数如下表所示。 电压表的负接线柱与其他接线柱连接情况 接i 接h 接g 接f 接e 接d 电压表示数/V 3 3 3 0 0 0 若电路中只有一处故障，根据以上信息可判断______；（选填字母） A．金属丝A短路　　B．滑动变阻器短路　　C．滑动变阻器断路　　D．金属丝B断路 （3）实验中我们可以用温度计示数的变化量来表示电流通过导体产生热量的多少，原因是______。 【答案】 控制通过两电热丝的电流相同 D 见解析 【详解】（1）[1]串联电路中电流处处相等，电热丝A、B串联接在电路中的目的是使通过两电热丝的电流相同。 （2）[2]电压表的正接线柱与a接线柱连接，电压表负接线柱与i接线柱连接，电压表有示数，说明电源完好，电压表负接线柱与h接线柱连接，电压表有示数，说明jh之间完好，电压表负接线柱与接g线柱连接，电压表有示数，说明jg之间完好，电压表负接线柱与f接线柱连接，电压表示数为0，说明gf之间断路，电压表负接线柱与e接线柱连接，电压表示数为0，说明ge之间断路，电压表负接线柱与e接线柱连接，电压表示数为0，说明ge之间断路，电路中只有一处故障，结合选项可知金属丝B断路，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）[3]电流通过导体产生的热量通过热传递将热量传递给烧瓶中的液体，所以可以通过温度计的示数俩观察电流通过导体产生热量的多少。 6．物理学家焦耳最先通过实验确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，他的名字被命名为功和能量的单位。小明在学习相关知识后，想自己动手探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，于是设计了如图甲所示的电路进行实验。       (1)请根据电路图，用笔画线代替导线将图乙中的器材连接成完整电路。 (2)小明采用了两个完全相同的烧瓶，烧瓶中分别装有质量、初温相等的煤油，且电阻丝阻值R1<R2，小明连接好电路后闭合开关一段时间，记录两个温度计的示数，他设计该实验的目的是探究电流通过导体产生的热量与____________的关系。 (3)闭合开关，经过一定的时间后，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，则Δt1_________Δt2（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 (4)小明同学在完成上面的实验后，还想用此装置继续探究电阻和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系，请你帮他设计一个实验方案：___________。 【答案】(1) (2)电阻 (3)小于 (4)见解析 【详解】（1）由电路图可知，电源、开关、电流表、电阻R1、R2和滑动变阻器串联，滑动变阻器右下接线柱接入电路，因此连接实物图如图所示： （2）由图可知，R1、R2两电阻串联，根据串联电路电流的特点可知，通过R1、R2的电流相同，闭合开关一段时间，通电时间相同，且电阻丝阻值R1<R2，根据控制变量法可知，该实验的目的是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。 （3）根据Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相等时，电流通过导体产生的热量与电阻成正比，因为R1<R2，所以Q1<Q2；根据Q=cmΔt可知，在煤油的比热容和质量相等时，温度变化量与吸收的热量成正比，所以Δt1<Δt2。 （4）要想探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系，应控制电阻和通电时间一定，只改变电流，因此可以闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电流，保证通电时间相同，比较每一次实验中R1所在烧瓶中煤油的温度计示数的变化情况，便能探究电阻和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系。 7．在探究“影响电流的热效应的因素”的实验中，小南制作如图甲所示实验装置。 (1)请用画线笔代替导线连接好图乙电路。要求：连接两根导线，使实验现象差别最明显； (2)正确连接电路后，将滑动变阻器滑片调至________，再闭合学生电源开关； (3)实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生________； (4)开始实验后，发现两支温度计示数升高速度过快，且存在安全隐患。为了解决这个问题，小南决定将加热容器内空气改为加热合适体积的某种液体，又设计了如下三种方案： 甲：如图乙所示，分别将等体积的A液体装入两容器中，通电1分钟、2分钟、3分钟……记录两支温度计对应的示数和电流表示数。停止加热，待温度恢复初温后，多次调节滑动变阻器到合适阻值重复上述实验，比较数据； 乙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成B液体； 丙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成C液体； 液体 比热容 密度 导电性 A 导电 B 不导电 C 不导电 你认为以上哪个方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少?请说明理由。 【答案】(1) (2)最右端 (3)热量的多少 (4)见解析 【详解】（1）根据题意可知，若两个容器内的两电热丝连接方式相同（两容器内电热丝的总电阻相同），则无论两个容器是并联还是串联接入电路中，通过两容器的电流相等，不符合控制变量法的要求；所以，要符合控制变量法的要求，且使实验现象差别最明显，可使两个容器串联在电路中，且两个容器内电热丝的总电阻不同，即一个容器内两电热丝串联，另一个容器内两电热丝并联，如图所示： （2）为保护电路安全，正确连接电路后，将滑动变阻器滑片调至阻值最大处，即最右端。 （3）电流通过电热丝产生热量，容器内的空气吸收热量，温度升高，温度计示数变大，所以，实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生热量的多少，这是转换法的应用。 （4）A液体导电会影响实验结果，并且存在安全隐患，所以甲方案不合理，B、C液体不导电，可符合实验要求；根据和可得，液体吸热后的温度变化量为 在体积V和吸收热量Q一定时，越小，越大；根据表格数据可得 对于B液体有 对于C液体有 可知，，则，即乙方案两容器内温度计示数升高差较大，所以，乙方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少。 三、焦耳定律的计算（共6小题） 1．如图所示，电源电压保持不变，。闭合开关S，则通电产生的总热量为_________J。 【答案】81 【详解】由电路图可知，闭合开关，并联，且并联电路中电源电压与各支路两端电压相等，得， 通电1min时，两电阻分别产生热量，， 产生的总热量为。 2．如图所示电路中，电源电压恒定不变，的阻值为。闭合开关S，电压表的示数为4V，电流表的示数为，求： (1)的阻值。 (2)通电，产生的热量。 【答案】(1) (2)48J 【详解】（1）由图可知，与串联，电流处处相等，电压表测两端电压，的阻值 （2）通电，产生的热量为 3．如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻。闭合开关S，断开开关S1、S2，电流表示数为0.3A。求： (1)电源电压； (2)通电1min时，产生的热量； (3)当开关S、S1、S2处于何种状态时，电路中消耗的总功率最大并求出最大值。 【答案】(1) (2) (3)见解析 【详解】（1）由图可知，闭合开关S，断开开关S1、S2，R1、R2串联，电流表测量电路中的电流；根据串联电路的特点可知，电路中的总电阻为R=R1+R2=20Ω+20Ω=40Ω 根据欧姆定律可知，电源电压为U=IR=0.3A×40Ω=12V （2）通电1min时，R1产生的热量为Q1=I2R1t=（0.3A）2×20Ω×1×60s=108J （3）因为电源电压不变，由 可知，R总越小，功率越大；R总越大，功率越小；根据串并联电路的特点可知，当开关S、S1、S2都闭合时，R1、R3并联，电路的总电阻最小，电路中消耗的电功率最大，最大电功率为 4．电子黑板在播放视频时的功率为1000W，黑屏模式的功率为100W。若一节课上老师播放视频10min，其余的30min电子黑板都处于黑屏模式，则电子黑板在40min内消耗的总电能是________J。黑屏模式时，电子黑板的电源线不怎么热，但在播放视频时会明显发热，这是因为________。 【答案】 见解析 【详解】[1]由可得，电子黑板播放视频10min消耗的电能为 电子黑板处于黑屏模式时消耗的电能为 所以电子黑板在40min内消耗的总电能为 [2]电路的电压保持不变时，因为，所以电功率越大，电流越大，则电子黑板在播放视频时的电源线中的电流较大，又因为电源线的电阻一定，根据，则相同时间内，电流越大，电源线产生的热量越多，所以在播放视频时电源线会明显发热，而黑屏模式时，电子黑板的电源线不怎么热。 5．如图甲所示的是一款电热饭盒，有“高温”和“低温”两个挡位，其内部简化电路如图乙所示已知电阻R1=100Ω，开关S接1时电路中的电流为0.44A，S接2时电路中的电流为2.2A，高温档时的功率是_________W，低温档时1min在电阻R1上产生的热量是_________J。 【答案】 484 1161.6 【详解】[1]当开关S接2时，电路中只有R1接入电路，此时电流为2.2A，为高温档；当S接1时，R1与R2串联，电路中的电流为0.44A，为低温档。高温档时可计算电源电压 高温档时，根据P = UI，高温档功率 [2] 当S接1时为低温档，根据U = IR，R1两端电压 根据 低温档时在R11分钟产生的热量 6．为了锻炼手部力量，小明购买了如图所示的握力计，它的工作原理如图。电源电压恒定不变，握力显示表由电压表改装而成，定值电阻R2的阻值为，该电路中的电流变化范围为。金属弹簧的上端连接滑片P，不施加力时滑片P恰好在电阻R1的最上端。R2在电路中的作用是______；当受到的握力最大时，R2在2s内产生的热量为______ J。（金属弹簧及握柄的电阻忽略不计） 【答案】 保护电路 【详解】[1]由图可知，滑动变阻器R1和R2串联，若没有定值电阻R2，当不施加力时滑片P恰好在电阻R1的最上端，即滑动变阻器接入电路的电阻为零时，电路短路，故定值电阻R2的作用是保护电路。 [2]当受到的握力最大时，此时R1全部接入电路，总电阻最大，此时的电流最小，而最小的电流为，则R2在2s内产生的热量为 四、关于电热的比值计算（共5小题） 1．有两个定值电阻和，已知。若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则和两端的电压之比是______；若将它们并联该电路中，在相同时间内电流通过和产生的热量之比是______。 【答案】 5∶1 1∶5 【详解】[1]当和串联时，电流相同，根据可知，电压之比与电阻之比相同，故电压之比为 [2]当并联时，电压相同，时间相同，根据 可得热量之比为 2．如图是“探究导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置，R1、R2串联，已知R1=5Ω，R2=10Ω。通电一段时间后，两个电阻产生的热量之比为________；电阻丝是通过________方式发热。利用电流热效应工作的用电器__________（选填“能”或“不能”）用超导体。 【答案】 1∶2 做功 不能 【详解】[1]由可知，在电流和时间一定时，电热多少与电阻成正比；通电一段时间后，两个电阻产生的热量之比 [2]电流通过电阻丝时，电流做功，电能转化为内能，使电阻丝的温度升高，所以电阻丝是通过做功的方式发热的。 [3]超导体是指在一定温度下电阻为零的导体。 根据焦耳定律Q=I2Rt，当电阻R=0时，无论电流I和通电时间t为多少，产生的热量Q=0。 而利用电流热效应工作的用电器，是利用电流通过导体产生热量来工作的，若用超导体，则不会产生热量，无法正常工作，所以利用电流热效应工作的用电器不能用超导体。 3．电炉丝坏了，去掉四分之一后接在原来的电源上使用，在同样的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．3∶4 B．4∶3 C．4∶1 D．1∶4 【答案】B 【详解】电炉丝坏了，去掉了，现在电炉丝和原来的电炉丝的电阻关系 R现在∶R原来=R∶R=3∶4 仍然接在原来的电源两端分，所加电压相等，在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比 Q现在∶Q原来=∶=R原来∶R现在=4∶3 故选B。 4．甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（　　） A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6 【答案】B 【详解】相同时间内产生的热量之比为 故选B。 5．如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的实验装置，a、b为温度计，通过观察 _____________ 知道产生热量的多少，已知R1＝5Ω，R2＝10Ω，这样设计的目的是探究电流通过导体产生的热量与 _______ 大小的关系，在1min内R1和R2产生的热量之比为 ________ 。 【答案】 温度计的示数变化 电阻 1︰2 【详解】[1]探究焦耳定律的实验装置，运用转换法，通过观察温度计的示数变化反映产生热量的多少，温度计示数变化越大，说明产生的热量越多。 [2]如图装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系。 [3]根据Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间相同时，产生热量与电阻成正比，故在1min内R1和R2产生的热量之比为Q1︰Q2=5Ω︰10Ω＝ 1︰2。 五、比较串并联电路中用电器发热的多少（共6小题） 1．铝箔纸在生活中应用广泛。 (1)铝箔纸可用于烧烤烘焙等高温处理过程，如图甲，这主要是因为其______（熔点/沸点）高，且导热性______（好/差）； (2)将铝箔纸剪成条状制作成一验电器，如图乙，利用______原理可检验物体是否带电； (3)利用铝箔纸导电性好的特征作为导线，与电池、铅笔芯串联可制成一盏“笔芯电灯”，如图丙，接通一会儿，小小的铅笔芯竟然热得发光，而与它相连的铝箔纸条却不怎么热，原因是______。 【答案】(1) 熔点 好 (2)带电体可以吸引轻小物体 (3)见解析 【详解】（1）[1][2]铝箔纸可用于烧烤烘焙等高温处理过程，这主要是因为其熔点高，耐高温，同时导热性好，可以快速加热食物。 （2）将铝箔纸剪成条状制作成一验电器，如图乙，利用带电体可以吸引轻小物体原理可检验物体是否带电，若铝箔条被吸引，说明物体带电，反之不带电。 （3）铝箔纸条和铅笔芯串联，通过的电流相等，通电时间相等，铝箔纸条的电阻小于铅笔芯的电阻，由焦耳定律可知，铅笔芯产生的热量多，铝箔纸条产生的热量少，铝箔纸温度比铅笔芯的低，所以不怎么热。 2．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇和一把电烙铁分别接入家庭电路中，下列有关说法中，错误的是（　　） A．两个电器产生的热量一样多 B．电流通过两个电器做功一样多 C．两个电器消耗的电能一样多 D．两个电器的电功率相同 【答案】A 【详解】由于都接入家庭电路，则两用电器都正常工作，实际功率都为额定功率，则功率相同，相同时间电流通过两个电器做功，即两个电器消耗的电能一样多，由于电风扇不是纯电阻，电络铁是纯电阻，则电络铁产生的热量更多。 故选A。 3．如图所示的电路电源电压恒为3V，闭合开关S，电流表A1示数为0.5A，A2示数为0.3A。则（　　） A．通过R1和R2的电流之比是5：3 B．R1和R2的阻值之比是3：2 C．在5min的时间内R2消耗的电能是180J D．电阻R2的电功率是1.5W 【答案】C 【详解】闭合开关，两电阻并联，电流表A1测量干路电流，电流表A2测量通过R1的电流。 A．电流表A1示数为0.5A，A2示数为0.3A，故通过R1的电流为I1＝0.3A，根据并联电路的电流特点可知通过R2的电流为 通过R1和R2的电流之比 故A错误； B．根据并联电路的电压特点可知R1和R2两端的电压相等，根据欧姆定律的变形可知，R1和R2的阻值之比 故B错误； C．在5min的时间内R2消耗的电能等于电流做的功，为 故C正确； D．根据P＝UI可知电阻R的功率 故D错误。 故选C。 4．电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______（变大/变小）。接头处的电流______（大于/等于/小于）电阻丝的其它部分的电流，接头处两端的电压______（大于/等于/小于）220V。 【答案】 变大 等于 小于 【详解】[1]导线的两个断头接上后继续使用，接头处会因为接触不够紧密而使导电能力减弱，即电阻增大。 [2]接头处和其它部分串联，故电流相等。 [3]电热毯两端的总电压为220V，接头处和电热毯其它部分电阻丝串联，由串联分压可知接头处的电压小于220V。 5．图甲是一种测力装置的结构示意图。横梁OA上下表面各有一张完全一样的可变电阻片R1和R2，若按图乙所示将它们串联在电源电压不变的电路中，在A端用一向下的力F使R1拉伸，R2压缩，则此时电阻片______的电阻更大。若将此时的两电阻并联接入同一电源两端，通电时间相同，电阻片______产生的电热更多。 【答案】 R1 R2 【详解】[1]由图可知，两个电阻串联，横梁OA上下表面各有一张完全一样的可变电阻片R1和R2，在压力的作用下，R1被拉伸，即R1变长，横截面积变小，因此R1电阻变大，而R2被压缩，即R2变短，横截面积变大，因此R2电阻变小，则此时电阻片R1的电阻更大。 [2]若将此时的两电阻并联接入同一电源两端，因为并联电路中各支路两端的电压都相等，等于电源电压，通电时间相同，根据 可知，R2产生的电热更多。 6．有三个铭牌内容均为“220V 60W”的用电器，其中一个是电风扇，一个是白炽灯，另一个是电热器，使它们都在额定电压下工作相同的时间。下列说法中正确的是（　　） A．电风扇消耗的电能最多 B．白炽灯最亮，说明其消耗的实际功率最大 C．电热器产生的热量最多 D．三者消耗的实际电功率一样大，产热量一样多 【答案】C 【详解】AB．根据铭牌可知，三个电器的额定功率相同，使它们都在额定电压下工作，它们的实际功率等于额定功率，所以它们的实际功率相同，它们都在额定电压下工作相同的时间根据可知三个电器消耗的电能相同，故AB错误。 CD．电风扇主要将电能转化为机械能，白炽灯将电能转化为内能和光能，电热器几乎将全部的电能转化为内能，在消耗电能相同的情况下，电热器产生的热量最多，故C正确，D错误。 故选C。 六、电热利用与防止（共6小题） 1．电流的热效应在生产和生活中有广泛的应用，但有时也会带来危害。应用电热的例子，如用电熨斗熨衣服；防止电热危害的例子，如电脑主机装小风扇给CPU散热。请你结合自己生活经验，再写一例，应用电热：______；防止电热危害：______。 【答案】 电热水壶烧水 电视机背后有散热孔 【详解】[1]电流通过导体时会发热，利用电流热效应的例子有电热水壶烧水，将电能转化为内能。 [2]电流的热效应有时也有危害，加强散热是减小危害的主要方法，如果电视机背后有散热孔，可以通过空气对流带走一部分热量，使用电设备的温度不至于升得太高。 2．早春育苗保温常用电热温床，铺设时，先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线______联。保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生______而产生危险。电热温床是利用电流的______效应持续获得适宜幼苗生长的温度。 【答案】 串 过热 热 【详解】[1]电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线串联。 [2]保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生过热而产生危险。 [3]电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。电热温床是利用电流的热效应持续获得适宜幼苗生长的温度。 3．“珍爱生命，远离危险!”下列做法符合安全原则的是（　　） A．建筑物安装避雷针 B．在楼道给电动自行车充电 C．空气开关跳闸后立即复位 D．开关可以接在零线上 【答案】A 【详解】A．为了防止雷电造成的危害，高大建筑物上都装有避雷针，通过金属线与大地相连，用来防雷，故A符合题意； B．在楼道中给电动自行车充电，长时间通电时，电流产生的热量不容易散失，当温度过高时，便会引发火灾等危险，故B不符合题意； C．空气开关跳闸是电路中的电流过大引起的，而引起电流过大的原因有：短路和电路总功率过大，所以跳闸后，先找出原因，排除故障后再复位。故C不符合题意； D．开关应接在火线与用电器之间，在断开时，才能切断用电器与火线的连接，故D不符合题意。 故选A。 4．家用电器使用常识上介绍，电视机如果持续长时间工作，要停机，这是为什么？ 【答案】见解析 【详解】电热有有利的一面，也有有害的一面。由于电流的热效应，电视机如果持续长时间工作要停机10～20min散热，是为了防止电热产生危害。 5．如图是一款新型无扇叶电风扇，通电时，它可以送出清爽的风。该电风扇内部电动机的额定电压为100V，额定电流为2 A，电动机内部线圈电阻为5Ω，则该电风扇正常工作 10 min 消耗的电能为______J。电动机转子被卡住时，很容易烧坏电动机，原因是______。 【答案】 电能全部转化为内能，温度过高，会烧坏电动机 【详解】[1]消耗的电能为 [2]电动机转子被卡住时，电动机消耗的电能全部转化为内能，电动机温度过高，会烧坏电动机。 6．2024年党的二十届三中全会提出，“健全绿色低碳发展机制”“促进绿色低碳循环发展经济体系建设”。下列说法正确的是（　　） A．输电线如果用半导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B．新能源汽车比燃油车的能量转化效率低 C．使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D．自然界中的能量是守恒的，但是能量转化具有方向性，所以我们仍需要节约能源 【答案】CD 【详解】A．根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过导体时会放出热量，所以利用超导材料输电，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗，故A错误； B．燃油车在燃烧过程中会产生大量的能量损失，而新能源汽车则通过高效的能量转换和回收系统，将能源利用率提高到更高的水平，故B错误； C．地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，因此我们需要节约用水，故C正确； D．自然界中的能量虽然是守恒的，但是能量在转化过程中，一部分能量不能再次利用，所以我们仍然需要节约能源，故D正确。 故选CD。 七、多档位问题（共15小题） 1．如图所示是某电热水器的简化电路，电源电压不变，定值电阻，它加热时有高温、中温和低温挡。则（　　） A．开关闭合、接，是中温挡 B．开关闭合、接，是高温挡 C．中温与低温挡的功率之比为 D．高温与低温挡的功率之比为 【答案】D 【详解】．由图可知，当开关闭合、接时，、并联，根据并联电路的电阻规律可知，此时电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，电热水器处于高温挡； 当开关断开、接时，、串联，根据串联电路的电阻规律可知，此时电路的总电阻最大，由可知，总功率最小，电热水器处于低温挡； 当开关闭合、接时，只有工作，此时电路中的总电阻处于中间大小，由可知，电热水器处于中温挡，故AB不符合题意； C．由于，根据串联电路的特点可知，低温挡工作时电路的总电阻 中温挡和低温挡的功率之比，故C不符合题意； D．根据并联电路特点可知，高温挡工作时电路的总电阻为 则电热水器高温与低温挡的功率之比为，故D符合题意。 故选。 2．如图所示是某款速热水龙头的电路原理图，R1、R2为电热丝，当扇形开关在不同挡位时，水龙头可以分别放出冷水、温水或热水，当开关接触3、4触点时，水龙头放出的是（　　） A．冷水 B．温水 C．热水 D．无法判断 【答案】C 【详解】当开关接3、4触点时，两个电阻并联，根据两电阻并联时，总电阻小于任一分电阻，故此时电路总电阻最小，由可知，此时电功率最大，这是高温挡，放出的是热水。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．如图甲所示，为具有“加热档”和“保温档”双档位的某新型电饭锅，其简化电路如图乙所示。已知R1和R2均为阻值不变的电热丝，且R1∶R2＝4∶1。将电饭锅接入220V的电路中，同时闭合S、S1，此时电饭锅处于_______档；若电饭锅保温功率为220W，则R2＝______。 【答案】 加热 55 【详解】[1]由图乙知道，当同时闭合S、S1时，电阻R1和R2并联，电路的总电阻最小，由可知，电路中的电流最大，根据P=UI知道，此时的电功率最大，所以S、S1都闭合时为加热烧煮状态。 [2]由电路图可知，只闭合S时，电路为R1的简单电路，电路的电流最小，此时为保温焖饭状态，若电饭锅保温功率为220W，由知道，电阻R1的大小是 由于R1:R2＝4:1，故 4．小明家的家用电吹风的简化电路如图所示，ABCD为与选择开关连接的触点，此电吹风的技术参数如下表。电源电压恒为。 热风温度 额定功率 热风时： 冷风时： 额定电压 (1)当电吹风吹冷风时，选择开关应与哪些触点连接？ (2)吹热风时，通过电动机的电流；（结果保留两位小数） (3)电热丝的阻值。 【答案】(1)B、C (2)0.55A (3)55Ω 【详解】（1）由图可知，当选择开关与触点B、C接触时，只有电动机工作，电吹风吹冷风； 当选择开关与触点A、B接触时，电动机和电热丝并联工作，电吹风吹热风。 （2）由表格参数可知，电吹风吹冷风时电功率，电吹风吹热风时电功率，根据并联电路的特点可知，电吹风吹热风时，电动机的电功率和吹冷风时的电功率相同，由可知，吹热风时，通过电动机的电流 （3）电吹风吹热风时电热丝的电功率 由可知，电热丝的阻值 5．小华家新购置了一台电热水器，该热水器设有高温、中温和低温三挡，简化工作电路如图所示，电热丝 ，电热丝 。电热丝 R1工作时，通过R1的电流为 ______A。该电热水器处于高温挡正常工作时，电路的总功率为 _______W。 【答案】 4.4 1188 【详解】[1]由欧姆定律，电热丝R1工作时，通过其中的电流为 [2]三个开关都闭合时，两电阻并联，因并联电阻小于其中任一电阻，故并联时电路的电阻最小，根据可知，此时电热水器处于高温挡。R1的功率为 R2的功率为 该电热水器高温挡加热的总功率为P=P1+P2=968W+220W=1188W 6．如图是两挡位电热水器内部加热部分的简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S置于1、 2两位置时，电热水器处于不同的挡位。已知两挡电热水器的加热挡功率为1000W，R2阻值为110Ω。 (1)当开关S置于2位置时，电热水器处于________ 挡（选填“加热”或“保温”），求此时电路中的电流______； (2)电阻R1的阻值； (3)如果电热水器加热挡正常工作42min产生的热量，能使质量为 5kg的水从20℃加热到沸腾，求该电热水器烧水的效率。（1个标准大气压下，c水=4.2×103J/(kg·℃)） 【答案】(1) 保温 2A (2)86Ω (3)66.7% 【详解】（1）[1][2]当开关S置于1时，R1、R2并联；当开关S置于2时，R1被短路，只有R2工作；根据并联电路的电阻特点可知，并联电路的总电阻小于任一分电阻，所以当开关S置于2位置时，只有R2工作，电路中的电阻最大，根据可知，此时的电功率最小，电热水器处于低温挡；低温挡时，电路中的电流为 （2）电热水器的加热电流为 加热时通过R1的电流为 电阻R1的阻值为 （3）电热水器加热挡正常工作42min产生的热量为 水吸收的热量为 该电热水器烧水的效率为 7．如图甲所示的饮水机是人们生活中常用的电器，小安家的饮水机电路图如图乙所示，其中S是电源开关，是温控开关，、均为电阻丝阻值不变。小安由其铭牌上获知，该饮水机的额定电压为220V，额定加热功率为880W，额定保温功率为44W。 (1)当开关S闭合、断开时，饮水机处于______选填“加热”或“保温”状态。 (2)饮水机在保温状态正常工作时，电路中的电流是多少？ (3)电阻丝的阻值是多少？ (4)小安做了一次探究：第一天晚上十点，他关掉家中的其他用电器只保留饮水机，记下此时电能表的示数如图丙所示，次日早晨七点钟，水温达到预定温度时电能表的示数如图丁所示；第二天晚上十点，他将饮水机关闭，次日早晨启动饮水机正常工作将水加热到预定温度用时。通过计算判断小安的哪种做法更节能？ 【答案】(1)保温 (2) (3) (4)第二种做法更节能 【详解】（1）由图乙可知，当开关S闭合、断开时，电阻丝和串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的电阻最大，由 可知，电路的总功率最小，饮水机处于保温状态。 （2）由可知，饮水机在保温状态正常工作时，电路中的电流 （3）当开关S、均闭合时，电路为的简单电路，饮水机处于加热状态，额定加热功率为880W，由 可得，的阻值 （4）第一种做法，饮水机消耗的电能 第二种做法，饮水机消耗的电能 比较可知，，则第二种做法更节能。 8．图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，、是电热丝，的阻值为110，通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如表所示，求： 额定电压 220V 电功率 低温挡 440W 中温挡 880W 高温挡 (1)低温挡加热时电流的大小； (2)电热丝R2的阻值； (3)高温挡的电功率； (4)已知该电饭锅的加热效率是50%，粥的比热容，将2kg的粥用高温挡从20℃加热到53℃需要的时间。 【答案】(1)2A (2)55Ω (3)1320W (4)400s 【详解】（1）低温挡加热时电流的大小 （2）当闭合开关，断开开关时，R1单独接入电路，电功率 所以当闭合开关S1，断开开关S2时，电饭锅处于低温挡。当闭合开关S2，断开开关S1时，R2单独接入电路，此时电饭锅的功率为；当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电饭锅的功率为 所以闭合开关，断开开关时，电饭锅处于中温挡。当S1、S2都闭合时，电饭锅处于高温挡。故电热丝的阻值为 （3）高温挡的功率 （4）粥吸收的热量 电饭锅放出的热量 加热所需的时间 9．如图甲是一款智能暖风机，它既可以吹暖风，又可以吹热风，还能实现摇头功能。如图乙是它的简化等效电路图，S1是温控开关，S2是加热开关，旋转开关S2可以让暖风机处于热风挡或暖风挡，S3控制暖风机是否摇头，S4控制显示屏的工作，当暖风机工作10min无人对其操作时，显示屏会熄屏。R1和R2是阻值相等的两个电热丝。表中是暖风机的部分参数，熄屏模式下，当暖风机摇头吹热风时，通过开关S的电流为11.3A。下列说法正确的是（　　） 额定电压 220V 面板显示屏功率 2.2W 热风功率（熄屏不摇头） 2464W 暖风功率（熄屏不摇头） 1254W A．电热丝R1的电阻为80Ω B．某次开机时暖风机状态为摇头暖风挡，30min后断开电源，此次消耗的电能为2296800J C．控制摇头的电动机电功率为44W D．通过开关S的电流有可能为11.21A 【答案】D 【详解】A．由可知，电源电压一定，功率越大，电阻越小，功率越小，电阻越大，因此当S、S1闭合，S2接1、2时，只有R2和吹风的电动机并联接入电路，电阻大，功率小，为暖风（熄屏不摇头），功率为1254W，当S、S1闭合，S2接2、3时，R1、R2和吹风的电动机并联接入电路，电阻小，功率大，为热风（熄屏不摇头），功率为2464W，R1和R2是阻值相等的两个电热丝，额定电压为220V，设R1和R2的电阻为R，设吹风电动机的功率为P0，则有 代入有① ② 联立①②解得，电热丝的电阻为 吹风电动机的功率为 故A错误； B．熄屏模式下，当暖风机摇头吹热风时，S、S1、S3闭合，S2接2、3时，R1、R2和吹风的电动机、摇头的电动机并联，通过开关S的电流即干路电流为11.3A，根据A选项分析可知，通过R1、R2的电流均为 通过吹风电动的电流 通过摇头电动机的电流 某次开机时暖风机状态为摇头暖风挡，S、S1、S3闭合，S2接1、2时，R2、吹风的电动机、摇头的电动机和显示屏并联，面板显示屏功率为2.2W，暖风机工作10min无人对其操作时，显示屏会熄屏，显示屏消耗的电能为 R2、吹风的电动机、摇头的电动机总电流 30min后断开电源，R2、吹风的电动机、摇头的电动机消耗的电能 此次消耗的电能为 故B错误； C．由B选项分析可知，通过摇头电动机的电流0.1A，控制摇头的电动机电功率为 故C错误； D．由B选项分析可知，通过R1、R2的电流分别为5.5A，通过吹风的电动机的电流为0.2A；通过显示屏的电流为 即当开关S、S1、S4闭合，S2接2、3时，显示屏工作，吹热风不摇头时，R1、R2、吹风的电动机和显示屏并联，通过开关S的电流即干路电流为 故D正确。 故选D。 10．某电热水器有“关”、“加热”和“速热”三个挡位，简化电路如图甲所示。若R1、R2为电热丝（不考虑其电阻变化），该电热水器的额定电压为220V，某次正常使用过程中，两个挡位工作时的电流和工作的时间如图像乙所示。求： (1)该电热水器加热挡的额定功率； (2)R1的电阻； (3)速热挡工作时通过R2的电流； (4)如图乙所示的时间内，电流经过电阻R2产生的热量。 【答案】(1)440W (2)110Ω (3)8A (4)7.392×105J 【详解】（1）由图甲可知，开关拨到加热挡，只有R1单独连入电路，电路的总电阻较大，由可知电路的总电流较小，由乙图可知热水器加热挡工作电流为2A，则加热挡额定功率为 （2）加热挡工作时，R1的电阻为 （3）速热挡工作时R1和R2并联，电路的总电阻较小，由可知电路的总电流较大，由乙图可知速热挡工作时干路电流为10A，则速热挡工作时通过R2的电流为I2=I速热-I加热=10A-2A=8A （4）速热挡时有电流经过R2，由乙图可知时间为7min，电流经过电阻R2产生的热量Q=W=UI2t=220V×8A×7×60s=7.392×105J 11．冬季到来，因气温低，水的蒸发量减少，所以空气湿度降低，导致人们皮肤、口、鼻干燥不适，所以市面上一种电热加湿器比较流行。某型号电热加湿器的原理如图甲所示。R1、R2都是发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2＝3R1；S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换，低挡为小功率加热，高挡为大功率加热。其部分技术参数如表所示。 额定电压（V） 220 高挡发热功率（W） 400 注水仓最大注水量（kg） 3 （1）求电热加湿器中R1的阻值； （2）用电高峰期，实际电压只有198V，求此时“高挡”的实际功率； （3）某次在额定电压下使用电热加湿器，其30min的功率与时间的关系图像如图乙所示。请计算30min内电加湿器消耗的总电能。 【答案】（1）121Ω；（2）324W；（3）3.6×105J 【详解】解：（1）由图甲知，开关S接“1、2触点”时，电路断路，开关接“2、3触点”时两电阻串联，接“3、4触点”时R2被短路，只有R1接入电路，,电源电压一定，由 可知，接“2、3触点”时电阻最大，总功率最小，为低挡；接“3、4触点”时电阻最小，总功率最大，为高挡。 由表格数据知高挡功率 则R1的阻值 （2）用电高峰期，实际电压只有198V，此时“高挡”的实际功率 （3）由图乙知，工作30min时，其中高挡工作时间为10min，低挡工作时间为 由题可知 则低挡的发热功率 则加湿器消耗的总电能 答：（1）电热加湿器中R1的阻值为121Ω； （2）此时“高挡”的实际功率为324W； （3）加湿器消耗的总电能为3.6×105J。 12．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω，旋转开关S2可以让暖菜板处于加热档或保温档。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，下列说法中错误的是（　　） 型号 805D 电路总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 XX 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W A．内置风扇的工作电流约为0.45A B．R1的阻值为24.2Ω C．加热状态下，R1，R2，电动机三者并联工作 D．保温状态下工作5min，电热丝产生的热量1.2×105J 【答案】C 【详解】A．内置风扇的功率P风扇=100W，电压U=220V，则内置风扇的电流 故A正确，不符合题意； BC．当开关S1闭合、S2接3、4时，R1与风扇并联，电热丝电路的阻值最小，根据可知功率最大，暖菜板处于加热状态，加热电路的电功率 R1的阻值 故B正确，不符合题意；C错误，符合题意； D．当开关S2的“2”接“3”时，R1、R2串联再与风扇并联，此时电路总电阻较大，根据可知，总功率较小，为保温状态，则总电阻 暖菜板保温状态下电热丝的功率 保温状态下工作5min，电热丝产生的热量 故D正确，不符合题意。 故选C。 13．如图甲所示是一种家用电暖器，图乙是其简化电路图，A、B间的电压为220V，C为接地线。已知，电暖器的部分参数如表所示。闭合开关S、，则电暖器以___________挡工作；若电暖器以高温挡正常工作，则产生的热量为___________J；观察发现电暖器的电源线比较粗，你认为原因是___________。 额定电压 220V 功率选择 低温挡950 W 中温挡1150 W 高温挡？W 【答案】 中温 见解析 【详解】[1]由图乙可知，闭合开关S、、，、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，电暖器处于高温挡；根据题意可知，，则闭合开关S、，只有工作，此时电路中的总电阻最大，总功率最小，电暖器处于低温挡；当闭合开关S、，只有工作，电暖器处于中温挡。 [2]由于电路中的总功率等于各用电器的电功率之和，所以高温挡的电功率为 电暖器以高温挡正常工作产生的热量为 [3]电暖器的电源线比较粗，可以通过增大导线横截面积减小电阻，根据可知，可以减小电源线产生的电热。 14．某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，、为阻值一定的电热丝（）。通过开关S1、S2的断开和闭合，可以让电火锅在不同的挡位工作。下列说法中正确的是（　　） A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡 B．高温档一定比低温挡产生热量多 C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大 D．高温挡时断开S2，两端电压不变 【答案】D 【详解】A．电源电压一定，当闭合、断开时，只有接入电路，此时电路消耗的功率，当闭合、断开时，只有接入电路，此时电路消耗的功率，当、都闭合时，、并联，此时电路消耗的功率。因为上述3种连接方式的电路总电阻，所以，则S1闭合、S2断开时火锅处于中温挡，故A错误； B．电火锅为纯电阻用电器，则电流通过用电器做功产生的电热，由公式可知产生的电热多少与功率和时间都有关，高温挡功率大，但不知道工作时间，所以不能确定高温档一定比低温挡产生热量多，故B错误； C．先闭合，只有接入电路，再闭合，、并联，根据并联电路电阻特点，并联的电阻越多，总电阻越小，所以电路总电阻减小，故C错误； D．高温挡时、并联，各用电器两端电压等于电源电压；断开，电路中只有，其两端电压也等于电源电压，所以两端电压不变，故D正确。 故选D。 15．火锅是我国独创的美食，历史悠久。小明一家非常喜欢吃火锅，小明家的电火锅有三个加热挡位，铭牌如表所示，其中高温挡的功率由于污损模糊不清：图甲为该火锅的电路原理图，R1、R2和R3均为电热丝，旋钮开关可以分别置于“0”和“1”、“1”和“2”、“2”和“3”或“3”和“4”接线柱上。求： （1）电阻丝R2的阻值； （2）电火锅处于低温挡状态下正常工作时，1min产生的热量； （3）小明关闭家中其它所有用电器，只让电火锅在高温挡状态下正常加热3min，发现图乙所示的电能表指示灯闪烁了160次，据此请你算出电火锅高温挡的功率和电阻丝R3的阻值。 xx牌电火锅 额定电压 220V 额定功率 高温挡 中温挡 880W 低温挡 500W 频率 50Hz 【答案】（1）55Ω；（2）30000J；（3）2000W，43.2Ω 【详解】解：（1）旋钮开关置于“0”和“1”接线柱时，电路处于断开状态， 旋钮开关置于“1”和“2”接线柱时，R1和R2串联在电路中， 旋钮开关置于“2”和“3”接线柱时，只有R2接在电路中， 旋钮开关置于“3”和“4”接线柱上时，R2和R3并联在电路中。 根据分析得，旋钮开关置于“1”和“2”接线柱时，R1和R2串联在电路中，电火锅处于低温挡，旋钮开关置于“2”和“3”接线柱时，只有R2接在电路中，电火锅处于中温挡，由表格数据知，中温挡功率是880W，根据得 （2）由表格数据知，低温挡功率是500W，电火锅工作时间t＝1min＝60s，电火锅低温挡工作1min产生的热量 （3）表示指示灯闪烁一次消耗的电能， 电火锅高温挡时工作时间 电火锅高温挡时3min消耗电能为 电火锅高温挡时功率 旋钮开关置于“3”和“4”接线柱上时，R2和R3并联在电路中，电火锅处于高温挡， 所以此时R3的功率是 根据得，R3的电阻为 答：（1）电阻丝R2的阻值是55Ω。 （2）电火锅处于低温挡状态下正常工作时，1min产生的热量为30000J。 （3）电火锅高温挡的功率是2000W，电阻丝R3的阻值约为43.2Ω。 八、含有电动机的电路（共6小题） 1．一台线圈电阻为0.3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在5min内电流产生的热量是___________J，转化成的机械能是___________J，则电动机的效率是___________。（保留一位小数） 【答案】 22.5 1777.5 98.8﹪ 【详解】[1]线圈电阻5min内产生的热量 Q=I2Rt=(0.5A)2×0.3Ω×5×60s=22.5J [2]电动机5min消耗的电能 W=UIt=12V×0.5A×5×60s=1800J 电流做的功转化为的机械能 [3]这台电动机电能转化为机械能的效率 2．如图所示，M为电动机，其线圈电阻rM=0.4Ω，定值电阻R=24Ω，电源内阻r不可忽略，电源电压U=40V，当S断开时，电流表的示数为I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A。求： (1)电源内阻r； (2)开关S闭合时，通过电动机M的电流； (3)开关S闭合时，电动机输出的机械效率。 【答案】(1)；(2)2.5A；(3)97.2% 【详解】解：(1)当S断开时，电阻R和电源内阻r串联，它们的总电阻是 电源内阻r为 (2)开关S闭合时，电动机和电阻R并联之后又和电源内阻r串联，此时电源内阻r的分压为 电动机和电阻R并联的电压为 通过电阻R的电流是 通过电动机M的电流是 (3)开关S闭合时，电动机的总功率是 电动机的发热功率是 电动机输出的机械功率是 则电动机输出的效率是 答：(1)电源内阻是； (2)开关S闭合时，通过电动机M的电流是2.5A； (3)开关S闭合时，电动机输出的效率是97.2%。 3．一台“6 V 3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈电阻为 0.4Ω。该风扇正常工作1 min 消耗的电能为___________J，因发热损失的功率为_______W。 【答案】 180 0.1 【详解】[1]小风扇正常工作1min消耗的电能为 W=Pt=3W×60s=180J [2]小风扇正常作时通过线圈的电流为 I=0.5A 则因线圈电阻发热损失的功率为 P'=I2R= (0.5A)2×0.4Ω=0.1W 4．一台标有 “5 V 2.5 W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，则该电风扇正常工作1 min，消耗的电能是______J，产生的热量是______J，电能转化的机械能是______J。 【答案】 150 15 135 【详解】[1][2][3]由题知，正常工作1min，即 t=1min=60s 消耗的电能 W=Pt=2.5W×60s=150J 由P=UI得，线圈中的电流 由焦耳定律可得线圈产生的热量 Q=I2Rt=(0.5A)2×1Ω×60s=15J 电能转化的机械能 W机械能=W-Q=150J-15J=135J 5．如图所示为“无人机”（多功能飞行器），它具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。 （1）该机一个旋翼的电动机额定功率为30W，额定电压为15V，电动机正常工作时，通过的电流为多少安？ （2）该机一个旋翼的电动机额定电压为15V，额定电流为2A，电动机线圈的电阻为2Ω，求该电动机正常工作10s，电动机线圈产生的热量及电动机的输出功率。 （3）该机所需的能量是由一块输出电压为15V，容量为5000mA•h的电池提供，若电能的80%用于飞行，飞行时的实际功率为100W，则该机最多能飞行多少时间？ 【答案】（1）2A；（2）80J，22W；（3）36min 【详解】解：（1）由P＝UI可得，电动机正常工作时通过的电流 （2）电动机线圈产生的热量 电动机消耗的电功率 电动机线圈的热功率 则电动机的输出功率 （3）电池的输出电压为15V，容量为5000mA•h，则电池储存的能量 由可得，电能转为的机械能 由可得，该机最多能飞行的时间 答：（1）电动机正常工作时，通过的电流为2A； （2）该电动机正常工作10s，电动机线圈产生的热量为80J，电动机的输出功率为22W； （3）该机最多能飞行36min。 6．如图甲所示，小明家购买了一台某品牌的落地电风扇。它的装置中除了开关、定时器和调速器外，在其内部还安装了保护装置，保护装置的结构如图乙所示，其原理是当电风扇发生倾斜或倾倒时，小球会滚向一侧，使电路断开，对电风扇起到保护作用。 （1）保护装置中的小球是______ （选填：“导体”、“绝缘体”、“半导体”）材料制作的。 （2）当家中只有电风扇接入，让其单独工作10min，电能表的转盘转了5转，电能表的参数如图丙所示，该电风扇的实际功率为______。 （3）一次使用电风扇的过程中，扇叶被东西卡住不能转动了。一段时间后，小明触摸电风扇的外壳时发现温度比正常使用时高很多，小明为了更深入的了解原因，购买了四驱车马达，其说明书显示线圈内阻RM=2Ω，额定电压为6V。现将其接在不同电源上进行测量，分别将2次实验的有关数据记录在表格中（线圈电阻不变）。 马达两端电压/V 工作状态 通过马达电流/A 1.5 不转动 0.75 6.0 正常转动 1.0 ①通过实验数据可以分析得出，当马达不转动时，其U______IR；当马达正常转动时，其U______IR（以上均选填“>”、“<”或“=”）。 ②根据上述分析，为什么在相同电压下，工作相同时间，扇叶被东西卡住不能转动，外壳的温度比正常使用时高很多：___________________________。 ③当马达正常转动时，请计算10s内电动机消耗的电能为_________，及其线圈产生的热量为_________。 【答案】 导体 0.05kW = > 见解析 60J 20J 【详解】（1）[1]由图乙可知，当电风扇发生倾斜或倾倒时，小球会滚向一侧，使电路断开，该装置相当于一个开关，其中的小球起到断开或者闭合电路的作用，所以保护装置中的小球是导体。 （2）[2]电风扇单独工作10min，电能表的转盘转了5转，则电风扇消耗的电能为 根据电功率的定义式可得，该电风扇的实际功率为 （3）[3]由表格中的实验数据可得，当马达不转动时，此时通过马达的电流为0.75A，马达两端的电压为 与表格中马达两端电压1.5V相同，所以当马达不转动时，其。 [4]由表格中的实验数据可得，当马达转动时，此时通过马达的电流为1.0A，马达两端的电压为 小于表格中马达两端电压6V，所以当马达转动时，其。 [5]在相同电压下，工作相同时间，电风扇被卡住不转动和正常使用时消耗的电能相同，当扇叶被东西卡住时，此时可以看做是纯电阻，电风扇将消耗的电能全部转化为内能，而电风扇正常使用时，将消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，所以扇叶被东西卡住不能转动，外壳的温度比正常使用时高很多。 [6]当马达正常转动时，10s内电动机消耗的电能为 [7]当马达正常转动时，10s内电动机线圈产生的热量为 试卷第2页，共46页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 15.4 焦耳定律 一、电流的热效应（共4小题） 二、探究电流产生热量的影响因素（共7小题） 三、焦耳定律的计算（共6小题） 四、关于电热的比值计算（共5小题） 五、比较串并联电路中用电器发热的多少（共6小题） 六、电热利用与防止（共6小题） 七、多档位问题（共15小题） 八、含有电动机的电路（共6小题） 一、电流的热效应（共4小题） 1．如图，芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有电阻，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。 2．下列利用电流的热效应工作的用电器是（　　） A．电风扇 B．电冰箱 C．电水壶 D．电视机 3．夏天使用的电热驱蚊器原理是利用了电流的________效应，使用一段时间后，房间里充满蚊香味，这是由于________现象引起的。 4．如图所示，高压输电铁塔最上方有两条导线，其作用是______。采用高压输电的原因是电压越高，输电线上的电流越小，产生的电热越______，可减少输电过程中的电能损耗。 二、探究电流产生热量的影响因素（共7小题） 1．小明用如图所示的装置探究完电流产生的热量与电阻的关系后，待U形管两侧管内液柱再次相平，同时闭合开关S1和S2，通电一段时间后，发现U形管左、右两侧管内液柱的高度差相同，下列分析中正确的是（　　） A．通过R1和R2的电流相同 B．R1与R2产生的热量相同 C．R1的阻值小于R2的阻值 D．该现象说明电流产生的热量与电流大小无关 2．如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　） A．甲图通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大 B．乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系 C．乙图中通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快 D．乙图中不改变导线的连接方式，将右边容器上方的5Ω电阻丝放入右边容器内，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 3．如图所示，a、b两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为Ra和Rb的电阻丝（Ra>Rb），瓶中插入温度计。 (1)在a、b两个玻璃瓶中加入质量和初温都相同的煤油。闭合开关，通电一段时间后，发现a烧瓶中温度计示数变化大于b烧瓶，表明电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越_________；（选填“多”或“少”） (2)小明把装置改成探究物质吸热能力的实验装置，需要进行一些改进： ①在a、b两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，电阻丝Ra和Rb的阻值应_________（选填“相等”或“不相等”）； ②一段时间后，观察到b瓶内液体温度高于a瓶内液体温度，可判断a、b两瓶内液体吸收的热量Qa_________Qb（选填“=”、“<”或“>”），a瓶中的液体的吸热能力_________（选填“强”或“弱”）一些。 4．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源、滑动变阻器、开关各一个，导线若干，两个完全相同的保温容器。容器内部分别装有质量相等的煤油和水、完全相同的温度计、阻值不变的加热电阻丝R1和R2。电路连接如图所示。 (1)利用本装置比较水和煤油的吸热情况时，为了让水和煤油在相同时间内吸收的热量相同，应使R1_____R2（选填“＝”或“≠”）； (2)若要验证“电流产生的热量跟电阻的阻值大小有关”，则需要对本装置做出的改变有： ①应使R1_____R2（选填“＝”或“≠”）； ②两个容器内应分别装入____________； ③实验时，通过_____________反映电流通过导体时产生热量的多少。 5．小东在探究“电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”时，用甲、乙两个完全相同的烧瓶装入质量相等、初温相同的煤油，且分别插入两只相同的温度计，组装成如图所示的电路。已知两个烧瓶中电热丝A、B的电阻分别是RA=5Ω 、RB=10Ω。 （1）电热丝A、B以串联的方式接在电路中的目的是______； （2）闭合开关一段时间后，小东发现甲、乙两瓶中温度计示数均无变化。为了排除电路故障，他用量程为0~3V的电压表进行检查判断。他将电压表的正接线柱与a接线柱连接，电压表的负接线柱依次与其他接线柱连接。对应的电压表示数如下表所示。 电压表的负接线柱与其他接线柱连接情况 接i 接h 接g 接f 接e 接d 电压表示数/V 3 3 3 0 0 0 若电路中只有一处故障，根据以上信息可判断______；（选填字母） A．金属丝A短路　　B．滑动变阻器短路　　C．滑动变阻器断路　　D．金属丝B断路 （3）实验中我们可以用温度计示数的变化量来表示电流通过导体产生热量的多少，原因是______。 6．物理学家焦耳最先通过实验确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，他的名字被命名为功和能量的单位。小明在学习相关知识后，想自己动手探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，于是设计了如图甲所示的电路进行实验。       (1)请根据电路图，用笔画线代替导线将图乙中的器材连接成完整电路。 (2)小明采用了两个完全相同的烧瓶，烧瓶中分别装有质量、初温相等的煤油，且电阻丝阻值R1<R2，小明连接好电路后闭合开关一段时间，记录两个温度计的示数，他设计该实验的目的是探究电流通过导体产生的热量与____________的关系。 (3)闭合开关，经过一定的时间后，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，则Δt1_________Δt2（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 (4)小明同学在完成上面的实验后，还想用此装置继续探究电阻和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系，请你帮他设计一个实验方案：___________。 7．在探究“影响电流的热效应的因素”的实验中，小南制作如图甲所示实验装置。 (1)请用画线笔代替导线连接好图乙电路。要求：连接两根导线，使实验现象差别最明显； (2)正确连接电路后，将滑动变阻器滑片调至________，再闭合学生电源开关； (3)实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生________； (4)开始实验后，发现两支温度计示数升高速度过快，且存在安全隐患。为了解决这个问题，小南决定将加热容器内空气改为加热合适体积的某种液体，又设计了如下三种方案： 甲：如图乙所示，分别将等体积的A液体装入两容器中，通电1分钟、2分钟、3分钟……记录两支温度计对应的示数和电流表示数。停止加热，待温度恢复初温后，多次调节滑动变阻器到合适阻值重复上述实验，比较数据； 乙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成B液体； 丙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成C液体； 液体 比热容 密度 导电性 A 导电 B 不导电 C 不导电 你认为以上哪个方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少?请说明理由。 三、焦耳定律的计算（共6小题） 1．如图所示，电源电压保持不变，。闭合开关S，则通电产生的总热量为_________J。 2．如图所示电路中，电源电压恒定不变，的阻值为。闭合开关S，电压表的示数为4V，电流表的示数为，求： (1)的阻值。 (2)通电，产生的热量。 3．如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻。闭合开关S，断开开关S1、S2，电流表示数为0.3A。求： (1)电源电压； (2)通电1min时，产生的热量； (3)当开关S、S1、S2处于何种状态时，电路中消耗的总功率最大并求出最大值。 4．电子黑板在播放视频时的功率为1000W，黑屏模式的功率为100W。若一节课上老师播放视频10min，其余的30min电子黑板都处于黑屏模式，则电子黑板在40min内消耗的总电能是________J。黑屏模式时，电子黑板的电源线不怎么热，但在播放视频时会明显发热，这是因为________。 5．如图甲所示的是一款电热饭盒，有“高温”和“低温”两个挡位，其内部简化电路如图乙所示已知电阻R1=100Ω，开关S接1时电路中的电流为0.44A，S接2时电路中的电流为2.2A，高温档时的功率是_________W，低温档时1min在电阻R1上产生的热量是_________J。 6．为了锻炼手部力量，小明购买了如图所示的握力计，它的工作原理如图。电源电压恒定不变，握力显示表由电压表改装而成，定值电阻R2的阻值为，该电路中的电流变化范围为。金属弹簧的上端连接滑片P，不施加力时滑片P恰好在电阻R1的最上端。R2在电路中的作用是______；当受到的握力最大时，R2在2s内产生的热量为______ J。（金属弹簧及握柄的电阻忽略不计） 四、关于电热的比值计算（共5小题） 1．有两个定值电阻和，已知。若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则和两端的电压之比是______；若将它们并联该电路中，在相同时间内电流通过和产生的热量之比是______。 2．如图是“探究导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置，R1、R2串联，已知R1=5Ω，R2=10Ω。通电一段时间后，两个电阻产生的热量之比为________；电阻丝是通过________方式发热。利用电流热效应工作的用电器__________（选填“能”或“不能”）用超导体。 3．电炉丝坏了，去掉四分之一后接在原来的电源上使用，在同样的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．3∶4 B．4∶3 C．4∶1 D．1∶4 4．甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（　　） A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6 5．如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的实验装置，a、b为温度计，通过观察 _____________ 知道产生热量的多少，已知R1＝5Ω，R2＝10Ω，这样设计的目的是探究电流通过导体产生的热量与 _______ 大小的关系，在1min内R1和R2产生的热量之比为 ________ 。 五、比较串并联电路中用电器发热的多少（共6小题） 1．铝箔纸在生活中应用广泛。 (1)铝箔纸可用于烧烤烘焙等高温处理过程，如图甲，这主要是因为其______（熔点/沸点）高，且导热性______（好/差）； (2)将铝箔纸剪成条状制作成一验电器，如图乙，利用______原理可检验物体是否带电； (3)利用铝箔纸导电性好的特征作为导线，与电池、铅笔芯串联可制成一盏“笔芯电灯”，如图丙，接通一会儿，小小的铅笔芯竟然热得发光，而与它相连的铝箔纸条却不怎么热，原因是______。 2．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇和一把电烙铁分别接入家庭电路中，下列有关说法中，错误的是（　　） A．两个电器产生的热量一样多 B．电流通过两个电器做功一样多 C．两个电器消耗的电能一样多 D．两个电器的电功率相同 3．如图所示的电路电源电压恒为3V，闭合开关S，电流表A1示数为0.5A，A2示数为0.3A。则（　　） A．通过R1和R2的电流之比是5：3 B．R1和R2的阻值之比是3：2 C．在5min的时间内R2消耗的电能是180J D．电阻R2的电功率是1.5W 4．电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______（变大/变小）。接头处的电流______（大于/等于/小于）电阻丝的其它部分的电流，接头处两端的电压______（大于/等于/小于）220V。 5．图甲是一种测力装置的结构示意图。横梁OA上下表面各有一张完全一样的可变电阻片R1和R2，若按图乙所示将它们串联在电源电压不变的电路中，在A端用一向下的力F使R1拉伸，R2压缩，则此时电阻片______的电阻更大。若将此时的两电阻并联接入同一电源两端，通电时间相同，电阻片______产生的电热更多。 6．有三个铭牌内容均为“220V 60W”的用电器，其中一个是电风扇，一个是白炽灯，另一个是电热器，使它们都在额定电压下工作相同的时间。下列说法中正确的是（　　） A．电风扇消耗的电能最多 B．白炽灯最亮，说明其消耗的实际功率最大 C．电热器产生的热量最多 D．三者消耗的实际电功率一样大，产热量一样多 六、电热利用与防止（共6小题） 1．电流的热效应在生产和生活中有广泛的应用，但有时也会带来危害。应用电热的例子，如用电熨斗熨衣服；防止电热危害的例子，如电脑主机装小风扇给CPU散热。请你结合自己生活经验，再写一例，应用电热：______；防止电热危害：______。 2．早春育苗保温常用电热温床，铺设时，先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线______联。保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生______而产生危险。电热温床是利用电流的______效应持续获得适宜幼苗生长的温度。 3．“珍爱生命，远离危险!”下列做法符合安全原则的是（　　） A．建筑物安装避雷针 B．在楼道给电动自行车充电 C．空气开关跳闸后立即复位 D．开关可以接在零线上 4．家用电器使用常识上介绍，电视机如果持续长时间工作，要停机，这是为什么？ 5．如图是一款新型无扇叶电风扇，通电时，它可以送出清爽的风。该电风扇内部电动机的额定电压为100V，额定电流为2 A，电动机内部线圈电阻为5Ω，则该电风扇正常工作 10 min 消耗的电能为______J。电动机转子被卡住时，很容易烧坏电动机，原因是______。 6．2024年党的二十届三中全会提出，“健全绿色低碳发展机制”“促进绿色低碳循环发展经济体系建设”。下列说法正确的是（　　） A．输电线如果用半导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B．新能源汽车比燃油车的能量转化效率低 C．使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D．自然界中的能量是守恒的，但是能量转化具有方向性，所以我们仍需要节约能源 七、多档位问题（共15小题） 1．如图所示是某电热水器的简化电路，电源电压不变，定值电阻，它加热时有高温、中温和低温挡。则（　　） A．开关闭合、接，是中温挡 B．开关闭合、接，是高温挡 C．中温与低温挡的功率之比为 D．高温与低温挡的功率之比为 2．如图所示是某款速热水龙头的电路原理图，R1、R2为电热丝，当扇形开关在不同挡位时，水龙头可以分别放出冷水、温水或热水，当开关接触3、4触点时，水龙头放出的是（　　） A．冷水 B．温水 C．热水 D．无法判断 3．如图甲所示，为具有“加热档”和“保温档”双档位的某新型电饭锅，其简化电路如图乙所示。已知R1和R2均为阻值不变的电热丝，且R1∶R2＝4∶1。将电饭锅接入220V的电路中，同时闭合S、S1，此时电饭锅处于_______档；若电饭锅保温功率为220W，则R2＝______。 4．小明家的家用电吹风的简化电路如图所示，ABCD为与选择开关连接的触点，此电吹风的技术参数如下表。电源电压恒为。 热风温度 额定功率 热风时： 冷风时： 额定电压 (1)当电吹风吹冷风时，选择开关应与哪些触点连接？ (2)吹热风时，通过电动机的电流；（结果保留两位小数） (3)电热丝的阻值。 5．小华家新购置了一台电热水器，该热水器设有高温、中温和低温三挡，简化工作电路如图所示，电热丝 ，电热丝 。电热丝 R1工作时，通过R1的电流为 ______A。该电热水器处于高温挡正常工作时，电路的总功率为 _______W。 6．如图是两挡位电热水器内部加热部分的简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S置于1、 2两位置时，电热水器处于不同的挡位。已知两挡电热水器的加热挡功率为1000W，R2阻值为110Ω。 (1)当开关S置于2位置时，电热水器处于________ 挡（选填“加热”或“保温”），求此时电路中的电流______； (2)电阻R1的阻值； (3)如果电热水器加热挡正常工作42min产生的热量，能使质量为 5kg的水从20℃加热到沸腾，求该电热水器烧水的效率。（1个标准大气压下，c水=4.2×103J/(kg·℃)） 7．如图甲所示的饮水机是人们生活中常用的电器，小安家的饮水机电路图如图乙所示，其中S是电源开关，是温控开关，、均为电阻丝阻值不变。小安由其铭牌上获知，该饮水机的额定电压为220V，额定加热功率为880W，额定保温功率为44W。 (1)当开关S闭合、断开时，饮水机处于______选填“加热”或“保温”状态。 (2)饮水机在保温状态正常工作时，电路中的电流是多少？ (3)电阻丝的阻值是多少？ (4)小安做了一次探究：第一天晚上十点，他关掉家中的其他用电器只保留饮水机，记下此时电能表的示数如图丙所示，次日早晨七点钟，水温达到预定温度时电能表的示数如图丁所示；第二天晚上十点，他将饮水机关闭，次日早晨启动饮水机正常工作将水加热到预定温度用时。通过计算判断小安的哪种做法更节能？ 8．图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，、是电热丝，的阻值为110，通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如表所示，求： 额定电压 220V 电功率 低温挡 440W 中温挡 880W 高温挡 (1)低温挡加热时电流的大小； (2)电热丝R2的阻值； (3)高温挡的电功率； (4)已知该电饭锅的加热效率是50%，粥的比热容，将2kg的粥用高温挡从20℃加热到53℃需要的时间。 9．如图甲是一款智能暖风机，它既可以吹暖风，又可以吹热风，还能实现摇头功能。如图乙是它的简化等效电路图，S1是温控开关，S2是加热开关，旋转开关S2可以让暖风机处于热风挡或暖风挡，S3控制暖风机是否摇头，S4控制显示屏的工作，当暖风机工作10min无人对其操作时，显示屏会熄屏。R1和R2是阻值相等的两个电热丝。表中是暖风机的部分参数，熄屏模式下，当暖风机摇头吹热风时，通过开关S的电流为11.3A。下列说法正确的是（　　） 额定电压 220V 面板显示屏功率 2.2W 热风功率（熄屏不摇头） 2464W 暖风功率（熄屏不摇头） 1254W A．电热丝R1的电阻为80Ω B．某次开机时暖风机状态为摇头暖风挡，30min后断开电源，此次消耗的电能为2296800J C．控制摇头的电动机电功率为44W D．通过开关S的电流有可能为11.21A 10．某电热水器有“关”、“加热”和“速热”三个挡位，简化电路如图甲所示。若R1、R2为电热丝（不考虑其电阻变化），该电热水器的额定电压为220V，某次正常使用过程中，两个挡位工作时的电流和工作的时间如图像乙所示。求： (1)该电热水器加热挡的额定功率； (2)R1的电阻； (3)速热挡工作时通过R2的电流； (4)如图乙所示的时间内，电流经过电阻R2产生的热量。 11．冬季到来，因气温低，水的蒸发量减少，所以空气湿度降低，导致人们皮肤、口、鼻干燥不适，所以市面上一种电热加湿器比较流行。某型号电热加湿器的原理如图甲所示。R1、R2都是发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2＝3R1；S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换，低挡为小功率加热，高挡为大功率加热。其部分技术参数如表所示。 额定电压（V） 220 高挡发热功率（W） 400 注水仓最大注水量（kg） 3 （1）求电热加湿器中R1的阻值； （2）用电高峰期，实际电压只有198V，求此时“高挡”的实际功率； （3）某次在额定电压下使用电热加湿器，其30min的功率与时间的关系图像如图乙所示。请计算30min内电加湿器消耗的总电能。 12．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω，旋转开关S2可以让暖菜板处于加热档或保温档。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，下列说法中错误的是（　　） 型号 805D 电路总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 XX 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W A．内置风扇的工作电流约为0.45A B．R1的阻值为24.2Ω C．加热状态下，R1，R2，电动机三者并联工作 D．保温状态下工作5min，电热丝产生的热量1.2×105J 13．如图甲所示是一种家用电暖器，图乙是其简化电路图，A、B间的电压为220V，C为接地线。已知，电暖器的部分参数如表所示。闭合开关S、，则电暖器以___________挡工作；若电暖器以高温挡正常工作，则产生的热量为___________J；观察发现电暖器的电源线比较粗，你认为原因是___________。 额定电压 220V 功率选择 低温挡950 W 中温挡1150 W 高温挡？W 14．某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，、为阻值一定的电热丝（）。通过开关S1、S2的断开和闭合，可以让电火锅在不同的挡位工作。下列说法中正确的是（　　） A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡 B．高温档一定比低温挡产生热量多 C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大 D．高温挡时断开S2，两端电压不变 15．火锅是我国独创的美食，历史悠久。小明一家非常喜欢吃火锅，小明家的电火锅有三个加热挡位，铭牌如表所示，其中高温挡的功率由于污损模糊不清：图甲为该火锅的电路原理图，R1、R2和R3均为电热丝，旋钮开关可以分别置于“0”和“1”、“1”和“2”、“2”和“3”或“3”和“4”接线柱上。求： （1）电阻丝R2的阻值； （2）电火锅处于低温挡状态下正常工作时，1min产生的热量； （3）小明关闭家中其它所有用电器，只让电火锅在高温挡状态下正常加热3min，发现图乙所示的电能表指示灯闪烁了160次，据此请你算出电火锅高温挡的功率和电阻丝R3的阻值。 xx牌电火锅 额定电压 220V 额定功率 高温挡 中温挡 880W 低温挡 500W 频率 50Hz 八、含有电动机的电路（共6小题） 1．一台线圈电阻为0.3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在5min内电流产生的热量是___________J，转化成的机械能是___________J，则电动机的效率是___________。（保留一位小数） 2．如图所示，M为电动机，其线圈电阻rM=0.4Ω，定值电阻R=24Ω，电源内阻r不可忽略，电源电压U=40V，当S断开时，电流表的示数为I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A。求： (1)电源内阻r； (2)开关S闭合时，通过电动机M的电流； (3)开关S闭合时，电动机输出的机械效率。 3．一台“6 V 3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈电阻为 0.4Ω。该风扇正常工作1 min 消耗的电能为___________J，因发热损失的功率为_______W。 4．一台标有 “5 V 2.5 W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，则该电风扇正常工作1 min，消耗的电能是______J，产生的热量是______J，电能转化的机械能是______J。 5．如图所示为“无人机”（多功能飞行器），它具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。 （1）该机一个旋翼的电动机额定功率为30W，额定电压为15V，电动机正常工作时，通过的电流为多少安？ （2）该机一个旋翼的电动机额定电压为15V，额定电流为2A，电动机线圈的电阻为2Ω，求该电动机正常工作10s，电动机线圈产生的热量及电动机的输出功率。 （3）该机所需的能量是由一块输出电压为15V，容量为5000mA•h的电池提供，若电能的80%用于飞行，飞行时的实际功率为100W，则该机最多能飞行多少时间？ 6．如图甲所示，小明家购买了一台某品牌的落地电风扇。它的装置中除了开关、定时器和调速器外，在其内部还安装了保护装置，保护装置的结构如图乙所示，其原理是当电风扇发生倾斜或倾倒时，小球会滚向一侧，使电路断开，对电风扇起到保护作用。 （1）保护装置中的小球是______ （选填：“导体”、“绝缘体”、“半导体”）材料制作的。 （2）当家中只有电风扇接入，让其单独工作10min，电能表的转盘转了5转，电能表的参数如图丙所示，该电风扇的实际功率为______。 （3）一次使用电风扇的过程中，扇叶被东西卡住不能转动了。一段时间后，小明触摸电风扇的外壳时发现温度比正常使用时高很多，小明为了更深入的了解原因，购买了四驱车马达，其说明书显示线圈内阻RM=2Ω，额定电压为6V。现将其接在不同电源上进行测量，分别将2次实验的有关数据记录在表格中（线圈电阻不变）。 马达两端电压/V 工作状态 通过马达电流/A 1.5 不转动 0.75 6.0 正常转动 1.0 ①通过实验数据可以分析得出，当马达不转动时，其U______IR；当马达正常转动时，其U______IR（以上均选填“>”、“<”或“=”）。 ②根据上述分析，为什么在相同电压下，工作相同时间，扇叶被东西卡住不能转动，外壳的温度比正常使用时高很多：___________________________。 ③当马达正常转动时，请计算10s内电动机消耗的电能为_________，及其线圈产生的热量为_________。 试卷第2页，共46页 / 学科网（北京）股份有限公司 $