三、电流的热效应 焦耳定律（培优考点练）物理新教材苏科版九年级下册

三、 电流的热效应 焦耳定律 目录 题型分组练 2 题型01 电流的热效应 电热的利用和防止 2 题型02 探究影响电流热效应的因素 3 题型03 焦耳定律 4 题型04 利用焦耳定律进行综合计算 6 创新拓展练 8 新题速递 10 题型分组练 题型01 电流的热效应 电热的利用和防止 1．图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．洗衣机 B．电视机 C．电热水壶 D．电风扇 2. 如图所示，阿里公司的科研人员将服务器浸泡在特殊的冷却液里，电流产生热量可被直接吸收进入外循环冷却。以下四种说法中不正确的是（　　） A．该冷却液应该选用导体 B．该冷却液的比热容较大 C．这是利用热传递方式减小服务器内能 D．这方式可以减小电热产生的危害 3. 如图所示，华为的麒麟芯片体积小，元件密集。制造该芯片的材料是 （选填“导体”、“半导体”或“超导体”），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。 4. 取口香糖锡纸，中间剪掉一些（如图乙），将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现锡纸条开始冒烟、着火（如图甲），这是利用了电流的 效应。锡纸条上ab、bc、cd段长度相等，ab段的 （选填“电阻”或“电流”）大导致此处最先着火。 题型02 探究影响电流热效应的因素 5. 如图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．甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的 D．将乙图右侧密闭容器中的5Ω的电阻换成10Ω，即可探究电流产生的热量与电阻的关系 6．用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油．下列说法正确的是（　　） A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系 B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快 C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少 D．将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小 7. 在探究“影响电流热效应的因素”时： （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小红设计了图甲的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，先后改变滑动变阻器阻值以改变电流通过比较烧瓶内液体的 来判断相同时间内电流不同时产生的热量多少。若她想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）。 （2）若要探究导体产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，在图乙的A和B烧瓶中装入完全相同的液体，RA和RB应 （选填“串联”或“并联”），如果实验中观察到 ，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 8. 小阳为了探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，他连接了如图所示的电路进行实验，图中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值不等的电阻丝R1和R2。主要实验步骤如下： ① 如图所示，将装有R1的烧瓶连入电路，闭合开关，同时开始计时，通电时间为2min 时，停止计时，断开开关，记录相关数据。 ② 用装有R2的烧瓶替换装R1的烧瓶连入电路，闭合开关，同时开始计时，通电时间为2min时，停止计时，断开开关，记录相关数据。 （1）该实验中，通过 反映电流通过导体产生热量的多少； （2）小阳实验步骤中存在的问题是 ； （3）针对小阳实验步骤中存在的问题，请你写出改进的方法。 (可画图辅助说明) 题型03 焦耳定律 9. 夏天，人们常用电热驱蚊器驱蚊，它是利用电流的 效应来工作的。发热元件是一个阻值为10的电阻，工作电流为0.2A，则发热元件通电100s产生的热量为 J。 10. 如图甲所示，多芯线是生产、生活中常用的导线，由多根细导线制成。多芯线的电阻远 （选填“大于”或“小于”）每根细导线的电阻，多芯线接入电路时各根导线之间的连接方式是 。家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，原因是通电时连接处的电阻比别处的电阻较 ，在相同时间内产生的热量较 。 11. 如图所示是一个便携式电风扇，已知其上标有“3.6V  1.8W”字样，已知电动机线圈的阻值为，则该小电风扇正常工作时的电流为 A，正常工作1min线圈产生的热量为 J。 12. 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1Ω，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）。 13. 如图是智能加热杯垫的简化电路图，R1和R2均为电阻丝，杯垫有加热和保温两个挡位，加热功率为40W，保温功率为10W。则开关S1和S2均闭合时，智能加热杯垫处于 挡，保温挡通电2min产生的热量是 J。    14. 某车载保温杯的加热电路如图所示，车辆提供的电源电压为12V，其中，R1=4Ω为保护电阻，R2为发热电阻。使用时，电路中的电流为1A，求： （1） R2的阻值； （2）10s时间，发热电阻R2产生的热量。 题型04 利用焦耳定律进行综合计算 15. 如图所示，电源两端电压保持不变，电阻R1阻值为20Ω，闭合开关S后，电流表A1的示数为0.5A，电流表A2的示数为0.2A。求： （1）电源电压U是多少V？ （2）电阻R2的阻值是多少Ω？ （3）5min内电流通过R1产生的热量是多少J？ 16. 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。 17．近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求： （1）低温挡加热的电流； （2）R1的阻值； （3）高温挡加热10min电路产生的热量。 18. 每天喝一杯热牛奶，有益身体健康。为方便热牛奶，小明妈妈买了一款牛奶锅，如图-1，其内部简化电路如图-2，部分技术参数如表。 额定电压 220V 高温挡功率 100W 低温挡功率 20W （1）这款牛奶锅能够加热是利用了电流的 效应。 （2）定值电阻R1、R2的阻值是多少 ？ （3）若用该牛奶锅把初温为20℃、质量为0.4kg的纯牛奶加热到60℃。牛奶锅正常工作，不计热量损失，使用高温挡比使用低温挡节约多少时间 ？[牛奶的比热容为c =2.5×103J/(kg·℃)] 创新拓展练 19．如图所示，轿车后窗玻璃的内壁上有“除雾器”，实际上是一些平行很窄的“细丝条”，驾驶员可以通过 开关对其进行控制，当通电时这些“细丝条”发热。“细丝条”是 （选填“导体”或“绝缘体”），由于电流的 效应“细丝条”会发热，某款汽车后窗除雾使用车载12V 电源直接供电， 其电热丝阻值为2Ω，则该除雾器1分钟产生的热量为 J。 20. 如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有等质量的不同液体（液体未画出），通电相同时间。电阻丝 R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中，温度计显示液体的温度分别为 t甲、t乙，两种液体的比热容分别为 c甲、c乙。下列说法正确的是（    ） A．若 R甲＞R乙，t甲＞t乙 则 c甲＞c乙 B．若 R甲＜R乙，t甲＞t乙 则 c甲＞c乙 C．若 R甲＞R乙，t甲＞t乙 则 c甲＜c乙 D．若 R甲＜R乙，t甲＞t乙 则 c甲＜c乙 21. 如图所示，是某型号电热炉的简化电路图，图表为其铭牌的部分参数（其中高温挡的额定功率模糊不清），R1、R2均为电热丝，阻值不随温度变化。试求：                                  额定电压 220V 额定功率 低温挡 550W 中温挡 1100W 高温挡 （1）电热炉在低温挡工作时，通过电热炉的电流是多少？ （2）电热丝R2的阻值是多少？ （3）在高温挡通电2min，若所消耗电能的70%被水吸收，则可将1kg的水从15℃加热到多少℃？ [c水=4.2×103J/(kg·℃)] 22. 如图甲为电热毛巾架，额定电压为220V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。如图乙所示为其内部电路原理图，R1和R2都为发热电阻丝；如图丙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像。求： （1）高温挡的功率； （2）发热电阻丝R2的电阻； （3）毛巾架工作20min产生的热量。 23. 在探究影响电流热效应因素的活动中，小明用电阻分别为R1和R2（R1<R2）的两段电阻丝，研究电流的大小、电阻和时间对产生热量的影响。 （1）实验中应将这两段电阻丝分别浸没在 和初温都相同的两瓶煤油中； （2）实验中通过 来比较电阻丝产生的热量的多少； （3）如图所示，将两段电阻丝串联后接入电路，这是探究 对产生热量的影响。工作一段时间后， （A/B）瓶中温度计示数高； （4）两个烧瓶中分别加入初温相同、 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。 新题快递 24. 用如图装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器均装有质量相等的煤油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1=R3=5Ω，R2=10Ω。下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关后，R1和R3的电功率之比是1︰9 B．探究电流热效应与电流的关系应选择R2和R3进行比较 C．将R1和R2串联是为了探究电流热效应与电流的关系 D．比较物质的比热容只需将某一瓶煤油换成等质量的水 25. 在物理综合实践活动中，培铭对家里的电饭锅进行了观察和研究。如图所示是它的电路原理图和铭牌，它有“加热”和“保温”两挡，由温控开关自动控制，电阻R2的阻值为400Ω。（电热丝阻值不随温度变化） XX牌电饭锅 额定电压 220V 加热功率 保温功率 110W 容积 5L （1）保温的时候，电路中的电流是多少？ （2）电阻R1的电阻是多少？ （3）加热功率是多少？ 26. 图甲是小福设计的方向盘自动加热装置的简化电路图。电源电压恒为12V，RT为热敏电阻，其阻值随温度的变化图像如图乙。R0为用于方向盘加热的特殊电阻，闭合开关，当温度低于30℃时，R0的阻值为100Ω，方向盘温度升高；当温度达到30℃时，R0的阻值突变为20Ω，方向盘处于保温状态。求： （1）当温度为0℃时，电路中的总阻值为 Ω； （2）当温度为30℃时，电压表的示数； （3）在保温状态下工作5min，R0产生的热量。 27. 图（甲）是分别探究导体A、B、C两端电压与所通过电流的关系时得到的U-I图像，现选择其中一个导体设计成额定电压为220V的电热水壶。 （1）电热水壶工作时，电能转化为 能； （2）求导体B的电阻； （3）从烧水快的角度考虑，应选择哪个导体，请说明理由；计算出该电热水壶的功率并将图（乙）的铭牌补充完整。 28. 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。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 三、 电流的热效应 焦耳定律 目录 题型分组练 2 题型01 电流的热效应 电热的利用和防止 2 题型02 探究影响电流热效应的因素 3 题型03 焦耳定律 6 题型04 利用焦耳定律进行综合计算 9 创新拓展练 13 新题速递 17 题型分组练 题型01 电流的热效应 电热的利用和防止 1．图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．洗衣机 B．电视机 C．电热水壶 D．电风扇 【答案】C 【详解】A．洗衣机主要是将电能转化为机械能，故A不符合题意； B．电视机主要将电能转化为声能和光能，故B不符合题意； C．电热水壶主要是将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故C符合题意； D．电风扇主要是将电能转化为机械能，故D不符合题意。 故选C。 2. 如图所示，阿里公司的科研人员将服务器浸泡在特殊的冷却液里，电流产生热量可被直接吸收进入外循环冷却。以下四种说法中不正确的是（　　） A．该冷却液应该选用导体 B．该冷却液的比热容较大 C．这是利用热传递方式减小服务器内能 D．这方式可以减小电热产生的危害 【答案】A 【详解】A．服务器被浸泡在特殊的冷却液里，该冷却液应该选用绝缘体，防止出现短路等现象，故A错误，符合题意； B．该冷却液的比热容较大，升温相同时可以吸收更多的热量，故B正确，不符合题意； C．在较大的温度差下，这是利用热传递的方式减小服务器元件的内能，故C正确，不符合题意； D．这种方式可以及时制冷，能有效减小电热产生的危害，故D正确，不符合题意。 故选A。 3. 如图所示，华为的麒麟芯片体积小，元件密集。制造该芯片的材料是 （选填“导体”、“半导体”或“超导体”），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。 【答案】 半导体 电阻 热 【详解】华为的麒麟芯片体积小，元件密集，这是因为它采用了半导体材料制造。半导体材料具有独特的电学性质，介于导体和绝缘体之间，因此被广泛应用于电子器件的制造中，包括计算机芯片。 当芯片中有电流通过时，由于芯片元件存在一定的电阻，根据焦耳定律Q=I2Rt（I为电流，R为电阻，t为时间），电流通过电阻时会产生热量。这种现象称为电流的热效应。在芯片中，这种热效应会导致芯片温度升高，如果温度过高，可能会影响芯片的性能和寿命。 4. 取口香糖锡纸，中间剪掉一些（如图乙），将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现锡纸条开始冒烟、着火（如图甲），这是利用了电流的 效应。锡纸条上ab、bc、cd段长度相等，ab段的 （选填“电阻”或“电流”）大导致此处最先着火。 【答案】 热 电阻 【详解】锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，因为锡属于金属，因此具有导电性，并且有电阻，当有电流通过时，会产生热量，这是利用了电流的热效应。 锡纸条上ab、bc、cd段长度相等，材料也相同，由图知ab段的横截面积最小，则ab段的电阻最大；这三段锡纸条串联，通过的电流相等、通电时间也相同，ab段的电阻最大，由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过ab段产生的热量最多，所以ab段最先着火。 题型02 探究影响电流热效应的因素 5. 如图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．甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的 D．将乙图右侧密闭容器中的5Ω的电阻换成10Ω，即可探究电流产生的热量与电阻的关系 【答案】B 【详解】A．甲装置中两个电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，右边容器内的电阻比左边大，由Q=I2Rt可知，右边容器中电阻产生的热量多，温度升得快，因此通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差较大，故A错误； B．由乙图可知，容器内电阻阻值相同，右侧两个5Ω电阻并联后，再与左侧5Ω的电阻串联，由此可知，通过左右两个容器的内阻的电流不同，因此乙图装置是为了探究电流产生的热量和电流大小的关系，故B正确； C．甲乙两个装置是利用U形管中空气的热胀冷缩，通过U形管液面高度差的变化来反应电阻丝放出热量的多少，故C错误； D．乙图右侧密闭容器中的5Ω的电阻换成10Ω，两容器的内阻不同，通过两电阻的电流也不相等，无法控制变量，故D错误。 故选B。 6．用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油．下列说法正确的是（　　） A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系 B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快 C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少 D．将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小 【答案】C 【详解】A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误； B、由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2，故R2放出的热量多，温度计示数升的高，故B错误； C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，故C正确； D、要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系；故用相同质量的水代替煤油，两瓶中都有相同阻值相同的电阻丝，电阻相等；故D错误． 故选C． 7. 在探究“影响电流热效应的因素”时： （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小红设计了图甲的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，先后改变滑动变阻器阻值以改变电流通过比较烧瓶内液体的 来判断相同时间内电流不同时产生的热量多少。若她想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）。 （2）若要探究导体产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，在图乙的A和B烧瓶中装入完全相同的液体，RA和RB应 （选填“串联”或“并联”），如果实验中观察到 ，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 【答案】（1）温度变化量，煤油；（2）串联，B烧瓶中煤油温度变化量较大 【详解】（1）电阻丝产生热流道多少无法直接观察到，是通过比较烧瓶内温度的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。 根据Q=cmΔt可知，在Q、m相同时，c越小，Δt越大，越容易观察，所以为了实验效果更加明显，实验应采用比热容较小的煤油。 （2）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，所以应该将RA和RB串联接入电路，以保证电流和通电时间相等。 实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少。如果实验中观察到B烧瓶中煤油温度变化量较大，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 8. 小阳为了探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，他连接了如图所示的电路进行实验，图中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值不等的电阻丝R1和R2。主要实验步骤如下： ① 如图所示，将装有R1的烧瓶连入电路，闭合开关，同时开始计时，通电时间为2min 时，停止计时，断开开关，记录相关数据。 ② 用装有R2的烧瓶替换装R1的烧瓶连入电路，闭合开关，同时开始计时，通电时间为2min时，停止计时，断开开关，记录相关数据。 （1）该实验中，通过 反映电流通过导体产生热量的多少； （2）小阳实验步骤中存在的问题是 ； （3）针对小阳实验步骤中存在的问题，请你写出改进的方法。 (可画图辅助说明) 【答案】 温度计示数变化 没有控制通过R1和R2的电流大小相等 将两个电阻串联接入电路中 【详解】（1）实验过程中用转换法来表示电阻产生热量的多少，即通过观测温度计的示数反映导体产生热量的多少。 （2）小阳在实验时只更换阻值不同的电阻，根据欧姆定律可知，电路中的电流也发生变化，所以小阳的问题是没有控制前后两次的电流相同。 （3）为了使通过两电阻的电流相同，可以将两电阻丝串联接入电路，闭合开关，通电一段时间后记录温度计示数变化的情况。如图所示： 题型03 焦耳定律 9. 夏天，人们常用电热驱蚊器驱蚊，它是利用电流的 效应来工作的。发热元件是一个阻值为10的电阻，工作电流为0.2A，则发热元件通电100s产生的热量为 J。 【答案】 热 4×104 【详解】 “电热驱蚊器”工作时将电能转化成内能，利用了电流的热效应工作。 发热元件产生的热量  10. 如图甲所示，多芯线是生产、生活中常用的导线，由多根细导线制成。多芯线的电阻远 （选填“大于”或“小于”）每根细导线的电阻，多芯线接入电路时各根导线之间的连接方式是 。家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，原因是通电时连接处的电阻比别处的电阻较 ，在相同时间内产生的热量较 。 【答案】 小于 并联 大 多 【详解】多芯线是由多根细导线绕制而成，且接入电路时各根细导线之间是并联的，根据电阻的并联规律可知，多芯线的电阻远小于每根细导线的电阻。 在家庭电路中，导线相互连接处接触不良，导致该处的电阻较大。根据焦耳定律可知，在通过导体的电流相等，通电时间相等的情况下，电阻越大产生的热量更多。 11. 如图所示是一个便携式电风扇，已知其上标有“3.6V  1.8W”字样，已知电动机线圈的阻值为，则该小电风扇正常工作时的电流为 A，正常工作1min线圈产生的热量为 J。 【答案】 0.5 15 【详解】由I=P/U计算电风扇正常工作的电流为 计算正常工作1min线圈产生的热量为 12. 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1Ω，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】 1.1×104 250 98 【详解】由表中数据知，吸尘器的电动机额定电压220V，额定功率1100W，由P=W/t可得，正常工作10秒时间内电动机做总功 W=Pt=1100W×10s=1.1×104J 由P=UI可得通过电动机的电流 10秒时间内电动机线圈产生的热量 Q=I2Rt=(5A)2×1Ω×10s=250J 这台吸尘器正常工作10s获得的机械能 W有用=W-Q=1.1×104J-250J=10750J 吸尘器电动机的效率 13. 如图是智能加热杯垫的简化电路图，R1和R2均为电阻丝，杯垫有加热和保温两个挡位，加热功率为40W，保温功率为10W。则开关S1和S2均闭合时，智能加热杯垫处于 挡，保温挡通电2min产生的热量是 J。    【答案】 加热 1200 【详解】由图乙可知，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中总电阻最大，由P=U2/R可知，电路的总功率最小，恒温杯垫处于保温挡；当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，恒温杯垫处于加热挡。 保温挡功率为10W，通电2min产生的热量是 14. 某车载保温杯的加热电路如图所示，车辆提供的电源电压为12V，其中，R1=4Ω为保护电阻，R2为发热电阻。使用时，电路中的电流为1A，求： （1） R2的阻值； （2）10s时间，发热电阻R2产生的热量。 【答案】（1）8Ω；（2）80J 【详解】（1）工作时，电路中的总电阻 发热电阻R2的阻值 （2）发热电阻R2产生的热量 题型04 利用焦耳定律进行综合计算 15. 如图所示，电源两端电压保持不变，电阻R1阻值为20Ω，闭合开关S后，电流表A1的示数为0.5A，电流表A2的示数为0.2A。求： （1）电源电压U是多少V？ （2）电阻R2的阻值是多少Ω？ （3）5min内电流通过R1产生的热量是多少J？ 【答案】（1）6V；（2）30Ω；（3）540J 【详解】由图知，闭合S后，R1、R2并联，电流表A1测量干路电流，A2测量通过R2的电流； （1）根据题意可知，干路电流I＝0.5A，通过R2的电流I2＝0.2A，根据并联电路的电流特点可知，通过R1的电流 R1两端的电压 根据并联电路的电压特点可知，电源电压 （2）由I=U/R可知，R2的阻值 （3）5min内电流通过R1产生的热量 答：（1）电源电压U是6V； （2）电阻R2的阻值是30Ω； （3）5min内电流通过R1产生的热量是540J。 16. 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 根据P=U2/R，可得 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。 17．近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求： （1）低温挡加热的电流； （2）R1的阻值； （3）高温挡加热10min电路产生的热量。 【答案】（1）2A；（2）6Ω；（3）36000J 【详解】（1）由P=UI可知，低温挡加热的电流 （2）旋钮开关S可置于“2和3”接线柱时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电热桌垫处于低温挡；由I=U/R可知，R1的阻值为 （3）由图乙可知，旋钮开关S可置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，由P=U2/R可知，电路中的总功率最大为高温加热档；高温挡工作时R2的电功率为 高温挡加热的功率P高=P1+P2=24W+36W=60W 高温挡加热10min电路产生的热量 18. 每天喝一杯热牛奶，有益身体健康。为方便热牛奶，小明妈妈买了一款牛奶锅，如图-1，其内部简化电路如图-2，部分技术参数如表。 额定电压 220V 高温挡功率 100W 低温挡功率 20W （1）这款牛奶锅能够加热是利用了电流的 效应。 （2）定值电阻R1、R2的阻值是多少 ？ （3）若用该牛奶锅把初温为20℃、质量为0.4kg的纯牛奶加热到60℃。牛奶锅正常工作，不计热量损失，使用高温挡比使用低温挡节约多少时间 ？[牛奶的比热容为] 【答案】（1）热；（2）1936Ω、484Ω；（3）1600s 【详解】（1）牛奶锅工作时，将电能转化为内能，即这款牛奶锅是利用电流的热效应工作的。 （2）分析电路可知，当开关S1、S2闭合时，R2单独工作，电路总电阻较小，根据公式P=U2/R可知，此时总功率较大，为加热挡，则所以R2阻值为 当开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，电路总电阻较大，根据公式P=U2/R可知，此时总功率较小，为保温挡，所以总电阻 则R1阻值为 （3）纯牛奶吸收的热量为 不计热量损失，所以电流做的功等于纯牛奶吸收的热量，即 根据公式W=Pt可知，若使用高温挡加热，则加热时间为 若使用低温挡加热，则加热时间为 使用高温挡比使用低温挡节约的时间为 创新拓展练 19．如图所示，轿车后窗玻璃的内壁上有“除雾器”，实际上是一些平行很窄的“细丝条”，驾驶员可以通过 开关对其进行控制，当通电时这些“细丝条”发热。“细丝条”是 （选填“导体”或“绝缘体”），由于电流的 效应“细丝条”会发热，某款汽车后窗除雾使用车载12V 电源直接供电， 其电热丝阻值为2Ω，则该除雾器1分钟产生的热量为 J。 【答案】 导体 热 4320 【详解】[1]“细丝条”通电发热，说明其容易导电，所以“细丝条”是导体。 [2]“细丝条”发热时将电能转化为内能，该现象是电流的热效应。 [3]该除雾器属于纯电阻，1分钟产生的热量为 20. 如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有等质量的不同液体（液体未画出），通电相同时间。电阻丝 R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中，温度计显示液体的温度分别为 t甲、t乙，两种液体的比热容分别为 c甲、c乙。下列说法正确的是（    ） A．若 R甲＞R乙，t甲＞t乙 则 c甲＞c乙 B．若 R甲＜R乙，t甲＞t乙 则 c甲＞c乙 C．若 R甲＞R乙，t甲＞t乙 则 c甲＜c乙 D．若 R甲＜R乙，t甲＞t乙 则 c甲＜c乙 【答案】D 【详解】如图所示，两液体质量相同，两电阻串联，电流相同，通电时间相同，电阻产生热量为Q=I2Rt，物体比热容为c=Q/mΔt AC．若R甲＞R乙，则Q甲＞Q乙 若t甲＞t乙，则Δt甲>Δt乙 根据c=Q/mΔt，无法比较比热容大小，故AC错误； BD．若R甲＜R乙，则Q甲＜Q乙 若t甲＞t乙，则Δt甲>Δt乙 根据c=Q/mΔt可得 且，即c甲＜c乙 故B错误，D正确。故选D。 21. 如图所示，是某型号电热炉的简化电路图，图表为其铭牌的部分参数（其中高温挡的额定功率模糊不清），R1、R2均为电热丝，阻值不随温度变化。试求：                                  额定电压 220V 额定功率 低温挡 550W 中温挡 1100W 高温挡 （1）电热炉在低温挡工作时，通过电热炉的电流是多少？ （2）电热丝R2的阻值是多少？ （3）在高温挡通电2min，若所消耗电能的70%被水吸收，则可将1kg的水从15℃加热到多少℃？ [c水=4.2×103J/(kg·℃)] 【答案】（1）2.5A；（2）44Ω；（3）59℃ 【详解】（1）由电功率公式变形可得电热炉在低温挡工作时，通过电热炉的电流 （2）由公式P=U2/R可知，当开关S1接a，S2闭合时，R1与R2并联接入电路，电路的总电阻最小，此时为高温挡；当S1接b，S2闭合时，R2被短路，只有R1接入电路，此时为中温挡；当S1接b，S2断开时，R1与R2串联接入电路，总电阻最大，此时为低温挡。在低温挡工作时的电阻 在中温挡工作时的电阻 则电热丝R2的阻值R2=R总-R1=88Ω-44Ω=44Ω （3）高温挡的功率 在高温挡通电2min产生的热量Q=W=P高t=2200W×2×60s=2.64×105J 则水吸收的热量Q吸=ηQ=70%×2.64×105J=1.848×105J 则水的温度变化 水的末温t=t0+Δt=15℃+44℃=59℃ 即可将1kg的水从15℃加热到59℃。 22. 如图甲为电热毛巾架，额定电压为220V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。如图乙所示为其内部电路原理图，R1和R2都为发热电阻丝；如图丙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像。求： （1）高温挡的功率； （2）发热电阻丝R2的电阻； （3）毛巾架工作20min产生的热量。 【答案】（1）220W；（2）660Ω；（3） 【详解】（1）高温挡时，电路中的电功率大，由I=P/U可知，电流大，图丙中最大电流为I高=1A，此时毛巾架处于高温挡，则高温挡的功率为 （2）由图乙可知，当开关S接2时，R1、R2串联，此时电路中的总电阻最大，由P=U2/R可知，电路中的总功率最小，毛巾架处于低温挡；当开关S接1时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，毛巾架处于高温挡； 已知高温挡的电流为1A，由I=U/R可知，R1的阻值 由图丙可知，低温挡工作时电路中的电流I低=0.25A，由I=U/R可知，R1、R2的串联总电阻为 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值为 （3）毛巾架0~10min高温挡工作，10~20min低温挡工作，则工作20min产生的热量为 23. 在探究影响电流热效应因素的活动中，小明用电阻分别为R1和R2（R1<R2）的两段电阻丝，研究电流的大小、电阻和时间对产生热量的影响。 （1）实验中应将这两段电阻丝分别浸没在 和初温都相同的两瓶煤油中； （2）实验中通过 来比较电阻丝产生的热量的多少； （3）如图所示，将两段电阻丝串联后接入电路，这是探究 对产生热量的影响。工作一段时间后， （A/B）瓶中温度计示数高； （4）两个烧瓶中分别加入初温相同、 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。 【答案】（1）质量；（2）温度计示数的变化；（3）电阻大小，B；（4）质量 水 【详解】（1）实验中应将这两段电阻丝分别浸没在质量和初温都相同的两瓶煤油中。 （2）由转换法可知，实验中通过温度示数的变化量来比较电阻丝产生的热量的多少。 （3）如图所示，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故这是探究电阻对产生热量的影响。 由公式Q=I2Rt可得，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大产生的热量越多，由于R1<R2，所以B中产生的热量更多。 （4）要探究“比较不同物质的吸热能力”实验中，应选取初温相同、质量相等的水和煤油。 在两个容器中的电阻大小相同的前提下，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明水的温度更难发生变化，则说明水的吸热能力更强。 新题快递 24. 用如图装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器均装有质量相等的煤油，电阻丝R1、R2、R3浸没在煤油中，其中R1=R3=5Ω，R2=10Ω。下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关后，R1和R3的电功率之比是1︰9 B．探究电流热效应与电流的关系应选择R2和R3进行比较 C．将R1和R2串联是为了探究电流热效应与电流的关系 D．比较物质的比热容只需将某一瓶煤油换成等质量的水 【答案】A 【详解】A．由图可知，R1与R2串联后再与R3并联，电源电压不变，设电源电压为U。根据串、并联电路电压特点，R1与R2串联支路的电压等于R3两端的电压，都为U。R1与R2串联，根据串联电阻的规律，R串= R1+ R2 = 5Ω+10Ω=15Ω 根据欧姆定律I=U/R，可得通过R1的电流 通过R3的电流 由公式P=I2R可知，闭合开关后，R1和R3的电功率之比 故A正确； B．探究电流热效应与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相同，电流不同。R2和R3电阻不同，不能探究电流热效应与电流的关系；而R1和R3电阻相同都为5Ω，且分别在两条不同的支路上，通过它们的电流不同，应选择R1和R3进行比较，故B错误； C．根据串联电路电流特点，将R1和R2串联，是为了控制电流相同，电阻不同，从而探究电流热效应与电阻的关系，故C错误； D．比较物质的比热容，需控制电阻相同（相同时间内放出相同热量 ）、物质的质量相同、吸收的热量相同（通过比较温度变化来比较比热容 ），应将其中一瓶煤油换成等质量的水，且电阻丝的阻值应相同，故D错误。 故选A。 25. 在物理综合实践活动中，培铭对家里的电饭锅进行了观察和研究。如图所示是它的电路原理图和铭牌，它有“加热”和“保温”两挡，由温控开关自动控制，电阻R2的阻值为400Ω。（电热丝阻值不随温度变化） XX牌电饭锅 额定电压 220V 加热功率 保温功率 110W 容积 5L （1）保温的时候，电路中的电流是多少？ （2）电阻R1的电阻是多少？ （3）加热功率是多少？ 【答案】（1）0.5A；（2）40Ω；（3）1210W 【详解】（1）由表可知，保温时的额定功率为110 W，根据P=UI可得，此时电路中的电流 为 （2） 保温时，电路中 R1和 R2串联，根据P=U2/R可得，此时电路中的总电阻为 串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻R1的电阻为R1=R总-R2=440Ω-400Ω=40Ω （3）由电路图可知，开关S、S0闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总功率最大，电饭锅处于加热状态。加热功率为 26. 图甲是小福设计的方向盘自动加热装置的简化电路图。电源电压恒为12V，RT为热敏电阻，其阻值随温度的变化图像如图乙。R0为用于方向盘加热的特殊电阻，闭合开关，当温度低于30℃时，R0的阻值为100Ω，方向盘温度升高；当温度达到30℃时，R0的阻值突变为20Ω，方向盘处于保温状态。求： （1）当温度为0℃时，电路中的总阻值为 Ω； （2）当温度为30℃时，电压表的示数； （3）在保温状态下工作5min，R0产生的热量。 【答案】（1）190；（2）2V；（3）60J 【详解】（1）温度为0℃时热敏电阻的大小是90Ω；电路的总电阻 （2）根据图像知，温度为30℃时热敏电阻的大小RT'=100Ω，R0'=20Ω，所以此时电路的总电阻 电路中的电流 电压表的示数 （3）在保温状态下工作5min，R0产生的热量 27. 图（甲）是分别探究导体A、B、C两端电压与所通过电流的关系时得到的U-I图像，现选择其中一个导体设计成额定电压为220V的电热水壶。 （1）电热水壶工作时，电能转化为 能； （2）求导体B的电阻； （3）从烧水快的角度考虑，应选择哪个导体，请说明理由；计算出该电热水壶的功率并将图（乙）的铭牌补充完整。 【答案】（1）内；（2）110Ω；（3）C，见解析；1100 【详解】（1）电热水壶工作时，利用电流的热效应，将电能转化为内能。 （2）由图像可知，对于导体B，当UB=220V时，IB=2.0A。根据欧姆定律得，导体B的电阻 （3） 烧水快意味着电热水壶的功率大，根据P = UI，在额定电压一定时，电流越大，功率越大。由图像可知，当U=220V时，导体B的电流IB=2.0A，导体A的电流IA=1.0A，导体C的电流IC>2.5A，所以导体C的电流最大，功率最大，应选择导体C。 导体C的电阻 该电热水壶的功率 所以乙图铭牌中额定功率应补充为1100W。 28. 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根据Δt=Q/cm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。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $