内容正文:
三、电流的热效应 焦耳定律
目录
【A 夯基础】 1
一、电流的热效应 1
二、焦耳定律及其简单计算、应用 2
三、根据焦耳定律计算比值问题 2
四、焦耳定律的综合应用 3
五、探究影响电流热效应因素实验(选择题) 5
六、图像题 6
七、计算题 7
八、实验题 9
【B 提能力】 12
【C 链中考】 15
一、电流的热效应
1.如图所示的四个用电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.LED灯 B.电饭煲
C.电风扇 D.电动自行车
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.小明家的电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.抽油烟机 B.电饭锅
C.台式电风扇 D.笔记本电脑
二、焦耳定律及其简单计算、应用
4.电热的公式?单位?焦耳定律:数学表达式为:Q= ,电流通过导体做功,若电能全部转化为内能则:Q=W= = = .串联电路中I一定,R越大单位时间内产生的热量越 .并联电路中,U一定,R越小,I越大(I是平方倍增大)单位时间内产生的热量越 .
5.通过一根电阻丝的电流为2 A,通电1 min产生了2.64×104 J的热量,它的电阻是 Ω。
6.如果下列家用电器的功率相同,在相同时间内产生热量最少的是( )
A.电风扇 B.电热毯 C.电饭锅 D.电火盆
7.某导体电阻为2Ω,通过的电流为0.4A,则通电1min导体产生的热量是 J。
8.一根电阻丝接入3 V的电路中,闭合开关后,通过的电流为200mA,则通电100s,电流通过电阻丝产生的热量为 J。当开关断开后,该电阻丝的电阻大小为 Ω。
9.电流通过导体,导体会发热的现象叫做电流的 效应。当电流一定时,相同时间里导体的电阻越大,产生的热量就 。某电热器接在220V的电源上,其电阻是100Ω,则通电10min能产生的热量是 J。
三、根据焦耳定律计算比值问题
10.已知两电阻R1∶R2=3∶4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1∶U2= ;当它们并联在电路中时,电流通过R1、R2所产生相同的热量需要的时间之比t1∶t2= 。
11.两个电阻并联,电阻之比是 ,则相同时间内产生的热量之比为( )
A. B. C. D.
12.甲、乙两段导体通电时间相同,甲的电阻是乙的3倍,甲、乙产生的热量之比是4∶3,则通过甲、乙两导体的电流之比是( )
A.2∶3 B.2∶1 C.4∶9 D.3∶2
13.通过电阻R的电流为I,在相等的时间内产生的热量是Q,当电阻为2R,电流是时,在相等的时间内产生的热量为( )
A.4Q B.2Q C. D.
四、焦耳定律的综合应用
14.如图所示,长度相同、横截面积不同的镍铬金属棒AB和BC连接在一起,如果在AC两端加上一定的电压U,通过AB、BC的电流分别为I1、I2;电流通过镍铬合金棒AB、BC产生的电热分别为Q1、Q2,则( )
A.I1>I2 B.I1<I2 C.Q1>Q2 D.Q1<Q2
15.如图所示的电路中,电源电压恒定,小灯泡标有“2.5V 0.5W”字样,当开关S闭合后,小灯泡恰能正常发光,此时电流表示数为0.5A,则1min内电阻R上产生的热量为 J。
16.如图所示,的电阻为10Ω,闭合开关后,通过电阻和的电流分别为0.6A和0.3A,电阻工作1min产生的热量是 J。
17.在如图所示的电路中,电源两端电压恒定,,当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为;当开关S1和S2都闭合时,电流表的示数为,则电阻在内产生的电热是 J。
18.小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服,内部电路简化如图所示。电源电压恒为6V,R1、R2是阻值恒定的电热丝,R1=4Ω,R2=1Ω。当开关S1、S2都闭合时,防寒服处于 挡;使用“速热”挡通电10s产生的热量是 J。
19.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,。若该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相同时间,则产生的热量之比是 。
20.某电饭煲设有“加热”和“保温”两挡,其内部简化电路如图所示,当开关S断开时,电饭煲处于 (填“加热”或“保温”)状态;若R1=110Ω,R2=220Ω,则加热挡工作10s,电热丝R1产生的热量为 J。
21.如图所示的四个电路中,电源电压U相同,,相同时间内整个电路产生的总热量由大到小的顺序是( )
A.丁、甲、乙、丙 B.丁、丙、乙、甲
C.甲、乙、丙、丁 D.丙、乙、甲、丁
22.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)
5、 探究影响电流热效应因素实验(选择题)
23.在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中,某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置(两个透明容器中封闭着等量的空气)。下列说法正确的是( )
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
24.如图所示是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置,甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的同种液体,电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中且R甲≠R乙。有下列四种观点:①烧瓶内可以装入不同种类的液体;②温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少;③该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系;④该装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系;上述观点中正确的有( )
A.②③ B.①②③ C.②③④ D.①②③④
25.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液体(液体未画出),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,下列说法正确的是( )
A.若要探究电阻大小对电热的影响,则应在甲瓶装入水,乙瓶中都装入煤油,且R甲≠R乙
B.若要探究电阻大小对电热的影响,电流产生的热量可通过加热时间来反映
C.若要比较水和煤油的比热容大小,则应在甲、乙两瓶中分别装入水和煤油,且R甲=R乙
D.若要比较水和煤油的比热容大小,液体吸收的热量可通过温度计示数的变化比较
6、 图像题
26.图甲是小灯泡L和电阻R的I﹣U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示电路中,电源电压恒为2V。下列说法正确的是( )
A.由图可知小灯泡两端的电压越大,电阻越小
B.开关S1、S2都闭合时,电流表示数为0.5A
C.开关S1、S2都闭合时,电路总功率为1W
D.开关S1、S2都闭合时,在 1min 内电阻R产生的热量为24J
27.如图所示是电阻甲和乙的U-I图像,下列说法正确的是( )
A.甲的电阻值保持10Ω不变
B.甲乙串联接在电源上,当通过电流为0.15A时,此时电源电压为3V
C.甲乙并联在电压为2V电源上时,电路的总功率为0.6W
D.甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时,经过1s电阻甲产生的热量为0.6J
28.如图甲所示电路中,电源电压不变,定值电阻R1=10Ω,R2=30Ω,灯泡L标有“6V 3W”的字样,其I-U图像如图乙所示。开关S闭合,S1、S2都断开时,电流表A1的示数为0.4A,电压表的示数为 V,电源电压为 V;当开关S、S1、S2都闭合时,电流表A1、A2示数之比为 ,通电1min电阻R1产生的热量为 J。
7、 计算题
29.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。
30.如图所示是热熔枪内部加热电路简化图,和为发热电阻丝,高温挡和低温挡的功率之比为4∶3,电源电压恒为6V,,电阻丝阻值不随温度变化。求:
(1)只闭合开关时,电阻在内产生的热量;
(2)的电阻值。
31.某型号的电饭锅有两档,分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡,其原理如图所示(虚线框内为电饭锅的发热部位)。已知R1=44,R2=2156。
(1)开关S置于 挡(选填“1”或“2”)时,是保温焖饭挡?
(2)高温烧煮挡,它的功率是多大 ?
(3)保温焖饭10min产生的热量是多少 ?
32.如图为“科技”小组设计的电子身高测量仪的电路图。定值电阻,电源电压恒为的规格为“ ”,的高度是且电阻与长度成正比,电压表的量程为,电流表的量程为。
(1)若用电压表改成高度计,当的滑片在可以接入的最下端时,此时滑片所在位置人的身高为,则应标在电压表示数为多少的位置?
(2)当滑动变阻器接入阻值为时,通电,定值电阻产生的热量?
33.定值电阻R0和标有“2.5V 0.2A”的小灯泡L的I-U图像如图甲。小宇将R0和L按照图乙的电路连接,闭合开关,此时电流表的示数为0.15A,求
(1)小灯泡L的额定功率;
(2)如图乙,电流表的示数为0.15A时,小灯泡L的实际电功率;
(3)若保持图乙条件不变,R0持续工作1min产生的热量。
34.某款家用电热水壶内部部分简化电路如图1,其中R1和R2为阻值不变的发热电阻(R1<R2),电热水壶有高功率的加热挡和低功率的保温挡。利用智能插座可以记录该电热水壶工作时的电压与电流与时间的关系如图2和3所示,在0~4min时,电热水壶的开关S接到a端,4min后开关S接到b端。
(1)当开关S接b端时,流过R1电流I1 (选填“大于”“小于”或“等于”)流过R2的电流I2;
(2)当开关S接a端时,电热水壶是加热挡还是保温挡?理由是 ;
(3)求该热水壶在0~1min时消耗的电能;
(4)求电阻R1的阻值,及其在5~6min时产生的热量。
8、 实验题
35.如图是探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验装置,两个透明容器中封闭着等质量的空气,U形管中液面高度的变化反应密闭空气温度的变化。
用图甲中的装置进行实验,通电时间相等时,会发现A、B管中液面上升的高度 (选填“相同”或“不同”),这表明电流通过导体产生的热量多少与 有关;采用图乙中的实验装置探究电流产生的热量跟电流是否有关时,右边透明容器中应该选用阻值为 Ω的电阻丝。
36.在探究影响电流热效应因素的活动中,小明用电阻分别为和的两段电阻丝,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)研究电流大小对产生热量的影响时,小明将和并联后接入电路,工作相同时间。此过程中,通过电流大的电阻是 ,产生热量多的电阻是 。小明的这一做法可行吗?说明你的理由。答: (可行/不可行)理由: 。
37.如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置,将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内,盒内封闭等量的空气,图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中 来比较的;
(2)图甲可探究电流产生的热量与 的关系,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧盒子中的电阻产生的热量多;
(3)实验的结论可进一步用公式 来表达。由公式可知,图乙中左右两侧盒子中的电阻产生的热量之比为 ;
(4)以下现象能用乙装置的实验结论解释的是 。
A.电炉丝通过导线连接到电路,电炉丝热得发红而导线几乎不发热
B.在家庭电路中,两根导线连接处往往比别处更容易发热
C.冬天在房间里使用电取暖器时,通电越久,房间里温度会越高
D.电风扇通过导线连接到电路里,导线几乎不发热,电热水壶通过同样的导线连接到电路里,导线明显发热
38.如图甲、乙所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置,两个相同的透明容器中封闭着质量相等、温度也相同的空气。
(1)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时,选择 (选填“甲”或“乙”)图装置进行实验,两电阻产生热量的多少可以通过观察 来比较;
(2)连接好电路后闭合开关,通电一段时间后根据图甲可以得出结论: ;
(3)家用电暖器,发热管热的发红,而串联的电源线却不热,主要是因为发热管的 比电源线的大;
(4)完成上述试验后,小明同学受到启发,对装置进行改造,准备探究“比较不同物质的吸热能力”的实验,装置如图丙所示,A、B两个电阻丝的电阻应该是 (选填“相同”或“不同”)的;
(5)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。
39.小组同学用如图所示的电路探究“电流通过电阻丝产生的热量(简称电热)与通电时间、电流、电阻的关系”。
(1)如图甲所示,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 (A/B)端。(a)闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,当电流表示数为0.5A,通电5分钟温度计的示数升高了5℃;(b)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,通电10分钟温度计的示数升高了9℃。(a)、(b)对比可得结论: ;
(2)用图乙所示的电路来探究电热与电阻的关系。闭合开关,一段时间后,观察到电阻丝 所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多;
(3)请分析“电炉工作时,电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”:电炉丝的电流 导线的电流,电炉丝的电阻 导线的电阻;(这两空填“大于”、“等于”或“小于”)
(4)实验只能得到定性结论,主要原因是 。
一、单选题
1.如图所示,甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,每个容器放入同种材料绕成的导电线圈,其电阻R1=R3,R2=R4,R2=2R1,若同时通电,经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、乙、甲
C.丙、丁、乙、甲 D.甲、乙、丁、丙
2.如图甲所示的电路中,电源电压U保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端,其消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示,以下正确的是( )
A.滑动变阻器R的最大阻值40Ω
B.电源电压U的大小6V
C.R0的阻值20Ω
D.当滑片P置于中点,在5s内电阻R0上所产生的焦耳热18J
3.某科学小组设计了如图所示的豆浆机简化电路,亮表示正在加热或打浆,亮表示正在保温。经测试,加热时能正常发光,打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变,是电热丝,是限流电阻,电动机标有“20V; 16W”,、均标有“5V; 5W”且电阻不变,加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。下列说法正确的是( )
A.电源电压为25V
B.限流电阻的阻值为
C.加热时,电热丝的功率为25W
D.保温,电热丝产生的热量为300J
二、填空题
4.如图所示电路,电源电压恒定,闭合S0,当S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比U甲︰U乙=7︰3;当S断开,甲、乙两表为电流表时,两表示数之比I甲︰I乙= ,此时R1、R2消耗的功率之比P1︰P2= ,相同时间内R1,R2产生的热量之比Q1︰Q2= 。
5.如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,则电源电压为 V;当滑片置于b点时,R0与R消耗的功率之比为 ;当滑片在a点时,通电1min,R0产生的热量为 J。
三、计算题
6.如图甲,电源两端的电压恒为4V,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,灯L上标有“2.5V”字样,灯电功率随电压变化的关系如图乙。电压表、电流表量程足够大,求:
(1)灯正常工作时的电阻多大?
(2)开关S1闭合、S2断开,当滑片P位于R2的最右端b时,电压表示数为3V,则R2在20s内产生的热量为多大?
(3)开关S1断开、S2闭合,改变滑片P的位置,电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为6︰1,则R1的电阻为多大?
7.小明想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系,设计了如图甲所示的电路。实验中,他将R1=5Ω的定值电阻接入干电池做电源的电路中,读出电压表的示数为,并观察相应的电流表的示数,记录实验数据。将R1换为R2=10Ω的定值电阻后,小明观察到电压表的示数变为2.73V了,小明意识到自己的实验设计不能实现探究目的。查阅资料后得知原来干电池本身也是有内阻的,相当于一个电压为U的理想电源和电阻r串联,其等效电路如图乙所示。
(1)请你计算出此电源的内阻r和电压U;
(2)小明又设计了图丙所示的电路,分别将阻值为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻与滑动变阻器串联,进行了三次实验,三次均调节滑片使电压表示数为2.0V,实现了探究目的。请计算出接入10Ω电阻时,滑动变阻器消耗的电功率和定值电阻每分钟产生的热量。
8.如图所示,电源电压保持不变,小灯泡标有“6V 3W”字样,若灯丝电阻保持不变,滑动变阻器的最大阻值为,定值电阻的阻值未知,当闭合开关、,断开开关,滑动变阻器滑片P置于中点时,小灯泡正常发光。求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)电源电压;
(3)若闭合开关、,断开开关,当滑动变阻器滑片P置于端时,电压表示数为,滑动变阻器消耗的电功率为,当滑动变阻器滑片P缓慢向左滑动到某一位置时,滑动变阻器消耗的电功率仍然为,滑动变阻器滑片P保持在这个位置上时,在内产生的热量。
四、实验题
9.探究“影响电流热效应的因素”实验中:
(1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系,小明设计了甲图装置,在烧瓶内安装一根电阻丝,并插入一支温度计,实验中烧瓶内液体选择了煤油而不是水,这样选择的理由是 ;
(2)小明先测量烧瓶内液体的温度后,闭合开关,通电30s再测量烧瓶内液体的温度,得到温度的升高量填入表中;然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小,重复上述操作,获得第二组数据(见表):
实验次数
电流/A
通电时间/s
电阻/Ω
温度升高量/℃
1
0.3
30
10
1.5
2
0.6
30
10
6.0
由此得出:同一导体,在 相等时, 越大,其产生的热量越多;
(3)若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系,可选择乙图中 (选填“A”或“B”)烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻 (串/并)联;
(4)小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油的吸热能力”的实验,则他应选择乙图中 (选填“A”或“B”)烧瓶与甲图中的烧瓶并联,并将其中一烧瓶中的液体换成 相同的水,实验时水和煤油吸热的多少是通过 (温度升高量/加热时间)来间接反映的,这种研究物理问题的方法叫 。
1.(2025·江苏盐城·中考真题)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,但连接电炉的导线却不怎么热。电路中,通过导线与电阻丝的电流 ,而导线电阻远 电阻丝电阻,使导线在相同时间内产生的热量很 。
2.(2025·江苏南通·中考真题)如图为某家用电热器的简化电路图,R1、R2是电热丝,R1=110Ω,虚线框内是温控开关,能在低温档和高温档间自动切换。当触点“1”与“2”接通时,处于低温档;当触点“1”与“2”“3”同时接通时,处于高温档。高温档功率是低温档功率的3倍。求:
(1)低温档时,R1中通过的电流及10s内放出的热量;
(2)高温档时,电阻R2的功率。
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三、电流的热效应 焦耳定律
目录
【A 夯基础】 1
一、电流的热效应 1
二、焦耳定律及其简单计算、应用 2
三、根据焦耳定律计算比值问题 4
四、焦耳定律的综合应用 5
五、探究影响电流热效应因素实验(选择题) 9
六、图像题 11
七、计算题 14
八、实验题 18
【B 提能力】 23
【C 链中考】 33
一、电流的热效应
1.如图所示的四个用电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.LED灯 B.电饭煲
C.电风扇 D.电动自行车
【答案】B
【详解】A.LED灯工作时将电能转化为光能,不是利用电流热效应工作,故A不符合题意;
B.电饭煲工作时将电能转化为内能,是利用电流热效应工作,故B符合题意;
C.电风扇工作时将电能转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故C不符合题意;
D.电动自行车工作时将电能转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故D不符合题意。
故选B。
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.小明家的电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.抽油烟机 B.电饭锅
C.台式电风扇 D.笔记本电脑
【答案】B
【详解】电流流过导体时,导体要发热,这种现象是电流的热效应,此过程是将电能转化为内能。电热器工作时是将电能全部转化为内能,即是利用电流热效应工作的。
A.抽油烟机工作时,主要是将电能转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故A不符合题意;
B.电饭锅工作时,将电能全部转化为内能,是利用电流热效应工作的,故B符合题意;
C.台式电风扇工作时,主要是将电能转化为机械能,不是利用电流热效应工作,故C不符合题意;
D.笔记本电脑工作时,电能大部分转化为光能,不是利用电流热效应工作,故D符合题意。
故选B。
二、焦耳定律及其简单计算、应用
4.电热的公式?单位?焦耳定律:数学表达式为:Q= ,电流通过导体做功,若电能全部转化为内能则:Q=W= = = .串联电路中I一定,R越大单位时间内产生的热量越 .并联电路中,U一定,R越小,I越大(I是平方倍增大)单位时间内产生的热量越 .
【答案】 Q=I2Rt Pt UIt U2t/R 多 多
【详解】焦耳定律的表达式:Q=I2Rt;当电能全部转化为内能时,电热等于电功,此时有:Q=W= Pt =UIt=t;在串联电路中,电流处处相等,根据公式Q=I2Rt可知,电阻越大,在相同的时间内产生的热量就越多;并联电路中,各支路两端相等,在相同的时间内根据公式Q=t可知,电阻越小,产生的热量越多.
点睛:(1)焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律.内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比.数学表达式:Q=I2Rt(适用于所有电路);(2)根据电热与电能之间的关系可知,当全部转化为内能时,电热才等于电能,据此得出电热的计算公式;(3)串联电路中,电流相等,在相同的时间内根据公式Q=I2Rt可知,电阻越大,产生的热量越多;(4)并联电路中,各支路两端相等,在相同的时间内根据公式Q=t可知,电阻越小,产生的热量越多.
5.通过一根电阻丝的电流为2 A,通电1 min产生了2.64×104 J的热量,它的电阻是 Ω。
【答案】110
【详解】根据焦耳定律可得,它的电阻
6.如果下列家用电器的功率相同,在相同时间内产生热量最少的是( )
A.电风扇 B.电热毯 C.电饭锅 D.电火盆
【答案】A
【详解】电热毯、电饭锅、电火盆主要将电能转化为内能,电风扇主要将电能转化为机械能,由于电流热效应会产生少量热量,所以,在相同时间内产生热量最少的是电风扇,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.某导体电阻为2Ω,通过的电流为0.4A,则通电1min导体产生的热量是 J。
【答案】19.2
【详解】通电1min导体产生的热量是
8.一根电阻丝接入3 V的电路中,闭合开关后,通过的电流为200mA,则通电100s,电流通过电阻丝产生的热量为 J。当开关断开后,该电阻丝的电阻大小为 Ω。
【答案】 60 15
【详解】[1]由于电阻丝是纯电阻用电器,则电流通过电阻丝产生的热量
Q=W=UIt=3V×200×10−3A×100s=60J
[2]开关断开后,电阻丝电阻仍存在,则电阻的大小
9.电流通过导体,导体会发热的现象叫做电流的 效应。当电流一定时,相同时间里导体的电阻越大,产生的热量就 。某电热器接在220V的电源上,其电阻是100Ω,则通电10min能产生的热量是 J。
【答案】 热 越大 2.904×105
【详解】[1]电流通过导体,由于电能转化为内能,导体就会发热,这种现象叫做电流的热效应。
[2]由公式Q=I2Rt可知,当电流一定时,相同时间里导体的电阻越大,产生的热量就越多。
[3]电热器是纯电阻电路,电流做功全部用来产生热量,电热器产生的热量
三、根据焦耳定律计算比值问题
10.已知两电阻R1∶R2=3∶4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1∶U2= ;当它们并联在电路中时,电流通过R1、R2所产生相同的热量需要的时间之比t1∶t2= 。
【答案】 3∶4 3∶4
【详解】[1]当两电阻串联在电路中时,因串联电路中各处的电流相等,所以,由可得,R1、R2两端的电压之比
[2]当两电阻并联在电路中时,并联电路中各支路两端的电压相等,R1、R2所产生的热量相同,根据的导出式可知,需要的时间之比为
11.两个电阻并联,电阻之比是 ,则相同时间内产生的热量之比为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由并联电路的电压特点可知,两电阻两端电压,由可得相同时间内电流通过两电阻产生热量比
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
12.甲、乙两段导体通电时间相同,甲的电阻是乙的3倍,甲、乙产生的热量之比是4∶3,则通过甲、乙两导体的电流之比是( )
A.2∶3 B.2∶1 C.4∶9 D.3∶2
【答案】A
【详解】由题知,两导体的通电时间t相同,R甲=3R乙,甲、乙产生的热量之比
即
由可得
即
所以
则通过甲、乙两导体的电流之比是
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
13.通过电阻R的电流为I,在相等的时间内产生的热量是Q,当电阻为2R,电流是时,在相等的时间内产生的热量为( )
A.4Q B.2Q C. D.
【答案】C
【详解】当电阻为2R,电流是时,在相等的时间内产生的热量为
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
四、焦耳定律的综合应用
14.如图所示,长度相同、横截面积不同的镍铬金属棒AB和BC连接在一起,如果在AC两端加上一定的电压U,通过AB、BC的电流分别为I1、I2;电流通过镍铬合金棒AB、BC产生的电热分别为Q1、Q2,则( )
A.I1>I2 B.I1<I2 C.Q1>Q2 D.Q1<Q2
【答案】C
【详解】AB.镍铬金属棒AB和BC的长度、材料相同,AB的横截面积较小,AB的电阻较大。AB和BC串联,由串联电路电流特点得
故AB不符合题意;
CD.AB和BC电流与通电时间相同,AB的电阻较大,由得
故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
15.如图所示的电路中,电源电压恒定,小灯泡标有“2.5V 0.5W”字样,当开关S闭合后,小灯泡恰能正常发光,此时电流表示数为0.5A,则1min内电阻R上产生的热量为 J。
【答案】45
【详解】由图知,R与L并联,电流表测干路电流。小灯泡标有“2.5V 0.5W”,且正常发光,则电源电压
根据,可得通过小灯泡的电流
已知干路电流,由并联电路电流特点
则R的电流
则1min内电阻R产生的热量
16.如图所示,的电阻为10Ω,闭合开关后,通过电阻和的电流分别为0.6A和0.3A,电阻工作1min产生的热量是 J。
【答案】108
【详解】电阻两端的电压为
两个电阻并联,故电阻R2两端的电压为6V,电阻工作1min产生的热量是
17.在如图所示的电路中,电源两端电压恒定,,当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为;当开关S1和S2都闭合时,电流表的示数为,则电阻在内产生的电热是 J。
【答案】72
【详解】由图可知,当开关S1闭合、S2断开时,只有工作,由欧姆定律可知,电源电压
当开关S1和S2都闭合时,、并联,电流表测量干路的总电流,根据并联电路的特点可知,两端的电压
通过的电流
则电阻在内产生的电热
18.小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服,内部电路简化如图所示。电源电压恒为6V,R1、R2是阻值恒定的电热丝,R1=4Ω,R2=1Ω。当开关S1、S2都闭合时,防寒服处于 挡;使用“速热”挡通电10s产生的热量是 J。
【答案】 速热 450
【详解】[1]由图可知,当两个开关都闭合时,R1与R2并联,由并联电路电阻规律可知,此时电路的电阻最小,电源电压一定时,由知,此时电路的电功率最大,为速热挡。
[2]速热挡通电10s产生热量
19.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,。若该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相同时间,则产生的热量之比是 。
【答案】1︰5
【详解】由图可知,开关S接1时,与串联,电路的总电阻较大;开关S接2时,电路为的简单电路,电路的总电阻较小,根据可知,开关S接1时,电路消耗的电功率较小,电热饭盒处于低温挡;开关S接2时,电路消耗的电功率较大,电热饭盒处于高温挡,根据知道,该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相同时间,产生的热量之比
20.某电饭煲设有“加热”和“保温”两挡,其内部简化电路如图所示,当开关S断开时,电饭煲处于 (填“加热”或“保温”)状态;若R1=110Ω,R2=220Ω,则加热挡工作10s,电热丝R1产生的热量为 J。
【答案】 保温 4400
【详解】[1]由电路图可知,当开关S闭合时,R2被短路,只有R1工作,当开关S断开时,R1、R2串联;根据串联电路的电阻特点可知,串联的总电阻大于任一电阻,所以,当开关S断开时,R1、R2串联,电路中的电阻最大,由可知,在电压一定时,电饭煲电功率最小,处于保温状态。
[2]当开关S闭合时,R2被短路,只有R1工作,此时电路中电阻越小,功率越大,电饭煲处于加热状态,当电饭煲处于加热状挡时,只有R1工作,则通过R1的电流
加热挡工作10s,电热丝R1产生的热量
Q=I2R1t=(2A)2×110Ω×10s=4400J
21.如图所示的四个电路中,电源电压U相同,,相同时间内整个电路产生的总热量由大到小的顺序是( )
A.丁、甲、乙、丙 B.丁、丙、乙、甲
C.甲、乙、丙、丁 D.丙、乙、甲、丁
【答案】A
【详解】两个电阻串联时,总电阻等于各分电阻之和,即总电阻大于任何一个分电阻;并联时,总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,即总电阻小于任何一个分电阻;甲图只有R1的简单电路,乙图只有R2的简单电路,丙图两个电阻串联,丁图两个电阻并联,电阻关系为
R丙>R乙>R甲>R丁
甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等,由可知相同时间放出的总热量关系为
Q丁>Q甲>Q乙>Q丙
故选A。
22.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
5、 探究影响电流热效应因素实验(选择题)
23.在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中,某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置(两个透明容器中封闭着等量的空气)。下列说法正确的是( )
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
【答案】C
【详解】①U形管中液面高度变化主要是由透明容器中空气的热胀冷缩引起的,故①错误;
②图甲装置中,两电阻串联,电流相等,电阻不相等,能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,故②正确;
③图乙实验过程中右边两个电阻丝并联,右边容器中的电阻通过的电流与左边电阻丝通过的电流不相等,探究的是电热与电流的关系,需要保持电阻相同,故阻值应该等于5Ω,故③错误;
④电炉丝热与电炉丝相连的导线串联,电流相等,电阻不相等;用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象,故④正确;故①③错误,②④正确。
故选C。
24.如图所示是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置,甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的同种液体,电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中且R甲≠R乙。有下列四种观点:①烧瓶内可以装入不同种类的液体;②温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少;③该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系;④该装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系;上述观点中正确的有( )
A.②③ B.①②③ C.②③④ D.①②③④
【答案】A
【详解】①烧瓶内应该装入质量和初温相同的同种液体,通过液体温度上升的度数间接反映电热丝放出的热量多少,故①错误;②温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少,温度升高的多说明电阻丝产生的热量多,故②正确;③两根电热丝串联,电流和通电时间相同,电阻的大小不同,根据控制变量法可知,该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,故③正确;④移动滑片位置,可以改变电路中的电流,但要控制两次实验的通电时间相同,所以还需要增加秒表才能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,故④错误,综上所述,①④错误,②③正确,故A正确,BCD错误。
故选A。
25.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液体(液体未画出),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,下列说法正确的是( )
A.若要探究电阻大小对电热的影响,则应在甲瓶装入水,乙瓶中都装入煤油,且R甲≠R乙
B.若要探究电阻大小对电热的影响,电流产生的热量可通过加热时间来反映
C.若要比较水和煤油的比热容大小,则应在甲、乙两瓶中分别装入水和煤油,且R甲=R乙
D.若要比较水和煤油的比热容大小,液体吸收的热量可通过温度计示数的变化比较
【答案】C
【详解】AB.要探究电阻大小对电热的影响,由控制变量法,要控制通过电阻的电流和通电时间相同,只改变电阻的大小;电阻丝产生的热量不易直接观察,可使等质量初温相同的液体(煤油)吸收热量,通过温度计的示数变化来进行判断的,则应在甲、乙两瓶中都装入煤油,且R甲≠R乙,故AB错误;
CD.比较水和煤油的比热容大小时,烧瓶内应分别装有质量相同的水和煤油,使它们在相同的时间内吸收相同的热量,比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强。因两电阻串联,通过两电阻丝的电流相等,通电时间也相同,根据Q=I2Rt,为控制吸热相同,故R甲=R乙,故C正确,D错误。
故选C。
6、 图像题
26.图甲是小灯泡L和电阻R的I﹣U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示电路中,电源电压恒为2V。下列说法正确的是( )
A.由图可知小灯泡两端的电压越大,电阻越小
B.开关S1、S2都闭合时,电流表示数为0.5A
C.开关S1、S2都闭合时,电路总功率为1W
D.开关S1、S2都闭合时,在 1min 内电阻R产生的热量为24J
【答案】D
【详解】A.由图像知,L电压的变化大于电流的变化,所以其两端电压越大时,电阻增大,故A错误;
BC.由图乙知S1、S2都闭合时,L与R并联,根据并联电路的电压规律知
UL=UR=U=2V
由图像知IL=0.5A,IR=0.2A,根据并联电路的电流规律知干路的电流为
I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A
即电流表的示数为0.7A;此时电路总功率为
P=UI=2V×0.7A=1.4W
故BC错误;
D.开关S1、S2都闭合时,在1min内电阻R产生的热量为
QR=WR=URIRt=2V×0.2A×60s=24J
故D正确。
故选D。
27.如图所示是电阻甲和乙的U-I图像,下列说法正确的是( )
A.甲的电阻值保持10Ω不变
B.甲乙串联接在电源上,当通过电流为0.15A时,此时电源电压为3V
C.甲乙并联在电压为2V电源上时,电路的总功率为0.6W
D.甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时,经过1s电阻甲产生的热量为0.6J
【答案】C
【详解】A.由甲和乙的U−I图像可知,甲的电流与电压成正比,根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变,乙电阻的阻值是变化的,当U甲=2V时,对应的电流为0.1A,所以甲电阻的阻值
故A错误;
B.甲、乙串联在电路中,当电路电流为0.15A时,由串联电路的电流特点知两电阻的电流均为0.15A,由图可知,U甲=3V,U乙=1V,串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和,电路两端的总电压
U=U甲+U乙=3V+1V=4V
故B错误;
C.甲、乙并联在电压为2V的电源上,由并联电路的电压特点知,两灯泡两端的电压为2V,由图像可知,I甲=0.1A,I乙=0.2A,故干路电流
I总=I甲+I乙=0.1A+0.2A=0.3A
电路的总功率
P=UI总=2V×0.3A=0.6W
故C正确;
D.甲电阻的阻值为20Ω,通过甲电阻的电流为0.2A,经过1s甲电阻产生的热量
Q=I12Rt=(0.2A)2×20Ω×1s=0.8J
故D错误。
故选C。
28.如图甲所示电路中,电源电压不变,定值电阻R1=10Ω,R2=30Ω,灯泡L标有“6V 3W”的字样,其I-U图像如图乙所示。开关S闭合,S1、S2都断开时,电流表A1的示数为0.4A,电压表的示数为 V,电源电压为 V;当开关S、S1、S2都闭合时,电流表A1、A2示数之比为 ,通电1min电阻R1产生的热量为 J。
【答案】 4 7 4∶3 294
【详解】[1]开关S闭合,S1、S2都断开时,电阻R1和小灯泡L串联接入电路中,电压表测量电阻R1两端的电压,电流表A1的示数为0.4A,定值电阻R1=10Ω,则定值电阻两端电压
UR=IR=0.4A×10Ω=4V
即电压表的示数为4V。
[2]由图乙可知,当流过小灯泡的电流为0.4A时,小灯泡两端的电压为3V,开关S闭合,S1、S2都断开时,电阻R1和灯泡L串联接入电路中,则电源电压等于小灯泡两端电压和定值电阻两端电压之和,则电源电压
U=UL+UR=3V+4V=7V
[3]当开关S、S1、S2都闭合时,电阻R1和R2并联,电流表A1测量电路中的总电流,电流表A2测量R1支路的电流,电压表测量电源电压,则通过R1的电流
则通过R2的电流
则电路中的总电流
电流表A1、A2示数之比为
[4]通电1min电阻R1产生的热量
7、 计算题
29.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
30.如图所示是热熔枪内部加热电路简化图,和为发热电阻丝,高温挡和低温挡的功率之比为4∶3,电源电压恒为6V,,电阻丝阻值不随温度变化。求:
(1)只闭合开关时,电阻在内产生的热量;
(2)的电阻值。
【答案】(1)540J
(2)
【详解】(1)两开关都闭合时,两电阻并联,此时总电阻最小,由可知此时总功率最大,热熔枪处于高温挡,则只闭时,此时电路为只有的简单电路,此时总电阻最大,由可知此时总功率最小,热熔枪处于低温挡,则低温挡的功率为
此时电阻在内产生的热量为
(2)因为高温挡和低温挡的功率比为4∶3,所以
、都闭合时为高温挡,此时、并联,因前后电压不变,电阻不变,所以功率不变,故的功率为
则的电阻值为
31.某型号的电饭锅有两档,分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡,其原理如图所示(虚线框内为电饭锅的发热部位)。已知R1=44,R2=2156。
(1)开关S置于 挡(选填“1”或“2”)时,是保温焖饭挡?
(2)高温烧煮挡,它的功率是多大 ?
(3)保温焖饭10min产生的热量是多少 ?
【答案】(1)1
(2)1100W
(3)1.32×104J
【详解】(1)由电路图可知,开关S置于2挡时,电阻R2被短路,电路为电阻R1构成的简单电路,电路中的总电阻最小,由公式可知,电路的总功率最大,电饭锅处于高温烧煮挡,开关S置于1挡时,电路为电阻R1和R2构成的串联电路,电路中的总电阻最大,由公式可知,电路的总功率最小,电饭锅处于保温焖饭挡。
(2)由电功率公式可得高温烧煮挡的功率
(3)由电功率公式可得保温焖饭挡的功率
则保温焖饭10min产生的热量Q=W=Pt=22W×10×60s=1.32×104J
32.如图为“科技”小组设计的电子身高测量仪的电路图。定值电阻,电源电压恒为的规格为“ ”,的高度是且电阻与长度成正比,电压表的量程为,电流表的量程为。
(1)若用电压表改成高度计,当的滑片在可以接入的最下端时,此时滑片所在位置人的身高为,则应标在电压表示数为多少的位置?
(2)当滑动变阻器接入阻值为时,通电,定值电阻产生的热量?
【答案】(1)刻度线处
(2)
【详解】(1)当的滑片在可以接入的最下端时,即滑动变阻器接入电路的阻值最小,此时电路中最大电流为,则此时定值电阻两端电压为
则滑动变阻器两端电压为
所以,当身高为时,应标在电压表刻度线处。
(2)当滑动变阻器接入阻值为时,电路中的电流为
通电定值电阻产生的热量为
33.定值电阻R0和标有“2.5V 0.2A”的小灯泡L的I-U图像如图甲。小宇将R0和L按照图乙的电路连接,闭合开关,此时电流表的示数为0.15A,求
(1)小灯泡L的额定功率;
(2)如图乙,电流表的示数为0.15A时,小灯泡L的实际电功率;
(3)若保持图乙条件不变,R0持续工作1min产生的热量。
【答案】(1)0.5W;(2)0.225W;(3)27J
【详解】解:(1)由图乙可知,小灯泡L与定值电阻R0并联,电流表测量通过小灯泡的电流;小灯泡L的额定功率为
P=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W
(2)闭合开关,根据电流表示数可知通过小灯泡的电流IL=0.15A,由图甲可知,此时小灯泡两端的电压UL=1.5V,此时小灯泡的实际功率为
PL=ULIL=1.5V×0.15A=0.225W
(3)由图甲可知,当R0两端的电压为1.5V时,通过R0的电路I0=0.3A,则R0持续工作1min产生的热量为
Q0=W0=U0I0t=1.5V×0.3A×1×60s=27J
答:(1)小灯泡L的额定功率为7.5W;
(2)小灯泡L的实际电功率为0.225W;
(3)若保持条件不变,R0持续工作1min产生的热量为27J。
34.某款家用电热水壶内部部分简化电路如图1,其中R1和R2为阻值不变的发热电阻(R1<R2),电热水壶有高功率的加热挡和低功率的保温挡。利用智能插座可以记录该电热水壶工作时的电压与电流与时间的关系如图2和3所示,在0~4min时,电热水壶的开关S接到a端,4min后开关S接到b端。
(1)当开关S接b端时,流过R1电流I1 (选填“大于”“小于”或“等于”)流过R2的电流I2;
(2)当开关S接a端时,电热水壶是加热挡还是保温挡?理由是 ;
(3)求该热水壶在0~1min时消耗的电能;
(4)求电阻R1的阻值,及其在5~6min时产生的热量。
【答案】(1)等于
(2)见解析
(3)96000J
(4)2.4J
【详解】(1)由图1可知,当开关S接b端时,R1与R2串联,由于串联电路中各处的电流相等,所以此时流过R1的电流I1等于流过R2的电流I2。
(2)当开关S接b端时,R1与R2串联,电路的总电阻较大;当开关S接a端时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻较小,电源电压一定,由可知,当开关S接a端时,电路中总电阻小,此时电路消耗的电功率较大,所以电热水壶处于加热挡;当开关S接b端时,电路中的总电阻较大,电路消耗的电功率较小,电热水壶处于保温挡。
(3)由图3可知,在0~1min时电路中的电流I=8A,由图2可知,电源电压保持200V不变,故在0~1min内,该热水壶消耗的电能W=UIt=200V×8A×1×60s=96000J
(4)由题意可知,在0~4min时,电热水壶的开关S接到a端,电路为R1的简单电路,电源电压保持200V不变,电路中的电流I=8A,根据欧姆定律可得,电阻R1的阻值
由图3可知,在5~6min时电路中的电流为I′=0.04A,R1在5~6min时产生的热量Q=I′2R1t=(0.04A)2×25Ω×1×60s=2.4J
8、 实验题
35.如图是探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验装置,两个透明容器中封闭着等质量的空气,U形管中液面高度的变化反应密闭空气温度的变化。
用图甲中的装置进行实验,通电时间相等时,会发现A、B管中液面上升的高度 (选填“相同”或“不同”),这表明电流通过导体产生的热量多少与 有关;采用图乙中的实验装置探究电流产生的热量跟电流是否有关时,右边透明容器中应该选用阻值为 Ω的电阻丝。
【答案】 不同 电阻 5
【详解】[1][2]左图中两电阻丝串联,其阻值是不同的,在通电时间相等、电流相同时,10Ω的电阻大,A、B 管中液面上升的高度不同,B管液面上升得更高,表明电流通过导体产生的热量多少与电阻的大小有关。
[3]探究电流产生的热量跟电流是否有关时,应控制电阻、通电时间相同,而电流不同,故右边透明容器中应该选用阻值为5Ω的电阻丝。
36.在探究影响电流热效应因素的活动中,小明用电阻分别为和的两段电阻丝,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)研究电流大小对产生热量的影响时,小明将和并联后接入电路,工作相同时间。此过程中,通过电流大的电阻是 ,产生热量多的电阻是 。小明的这一做法可行吗?说明你的理由。答: (可行/不可行)理由: 。
【答案】 质量 液体温度的变化 电阻 B R1 R1 不可行 实验中未能保持电阻不变
【详解】(1)[1]煤油温度的变化与煤油吸收的热量及质量有关,所以实验中要使煤油的质量和初温相同。
(2)[2]实验中通过煤油温度的变化来反映产生热量的多少,采用了转换法。
(3)[3][4]将两段电阻丝串联后接入电路,则电流和通电时间相同,由题意知,两电阻不同,所以这是探究电阻对产生热量的影响。,由可知,工作一段时间后,R2产生的热量较多,即B瓶中温度计示数高。
(4)[5]将R1和R2并联后接入电路,则电阻两端的电压和工作相同时间,,由可知,通过R1的电流大。
[6]根据可知,电压和通电时间相同,电流大的产生热量较多,所以产生热量多的电阻是R1。
[7][8]要探究热量与电流的关系,应保持电阻和通电时间相同,电流不同,由于小明在实验中未能保持电阻不变,所以小明的这一做法不可行。
37.如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置,将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内,盒内封闭等量的空气,图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中 来比较的;
(2)图甲可探究电流产生的热量与 的关系,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧盒子中的电阻产生的热量多;
(3)实验的结论可进一步用公式 来表达。由公式可知,图乙中左右两侧盒子中的电阻产生的热量之比为 ;
(4)以下现象能用乙装置的实验结论解释的是 。
A.电炉丝通过导线连接到电路,电炉丝热得发红而导线几乎不发热
B.在家庭电路中,两根导线连接处往往比别处更容易发热
C.冬天在房间里使用电取暖器时,通电越久,房间里温度会越高
D.电风扇通过导线连接到电路里,导线几乎不发热,电热水壶通过同样的导线连接到电路里,导线明显发热
【答案】 液面的高度差 电阻 右 Q=I2Rt 4∶1 D
【详解】(1)[1]在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中液面的高度差来比较的,应用的物理科学探究方法是转换法。
(2)[2]甲装置中,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]通电一段时间后,根据Q=I2Rt可知,因右侧容器中电阻大,故右侧盒子中的电阻产生的热量多。
(3)[4]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,用焦耳定律Q=I2Rt表达。
[5]根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知,通过图乙右侧容器内的电阻丝的电流等于通过容器外电阻丝的电流,根据串联电路各处的电流相等及并联电路干路电流等于各支路电流之和,可知通过左侧容器内的电阻丝的电流为通过右侧容器内电阻丝电流的2倍,由焦耳定律Q=I2Rt可知,因容器内电阻丝的阻值和通电时间相同,故电阻丝产生的热量与电流的平方成正比,故乙实验通电一段时间后,图乙中左右两侧盒子中的电阻产生的热量之比为4∶1。
(4)[6]A.图乙中的实验结论为:电流产生热量的多少与电流大小有关,在其他条件相同时,电流越大,电流通过导体产生的热量越多; 电炉丝通过导线连接到电路里,电炉丝和导线串联,电流是相同的,故A不符合题意;
B.在家庭电路中,导线相互连接处因接触不良,该处的电阻较大,因为导线连接处与导线串联在电路中,所以通过的电流相等、通电时间相等,电阻越大产生热量越多,故B不符合题意;
C.冬天在房间里使用电取暖器时,电流大小不变,通电越久,电流产生的热量越多,房间里温度会越高,故C不符合题意;
D.电风扇和电热水壶的功率不同,电热水壶的功率大,导线中的电流大,所以电热水壶的导线明显发热,故D符合题意。
故选D。
38.如图甲、乙所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置,两个相同的透明容器中封闭着质量相等、温度也相同的空气。
(1)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时,选择 (选填“甲”或“乙”)图装置进行实验,两电阻产生热量的多少可以通过观察 来比较;
(2)连接好电路后闭合开关,通电一段时间后根据图甲可以得出结论: ;
(3)家用电暖器,发热管热的发红,而串联的电源线却不热,主要是因为发热管的 比电源线的大;
(4)完成上述试验后,小明同学受到启发,对装置进行改造,准备探究“比较不同物质的吸热能力”的实验,装置如图丙所示,A、B两个电阻丝的电阻应该是 (选填“相同”或“不同”)的;
(5)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】 乙 U形管液面高度的变化 在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多 电阻 相同 质量 水
【详解】(1)[1]探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时,要控制通过相同阻值电阻中的电流不同,所以选图乙装置进行实验。
[2]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,根据转换法,实验中通过观察U形管液面高度的变化来反映电阻产生热量的多少。
(2)[3]图甲中两不同的电阻串联,电流和通电时间相同,可以得出结论是在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多。
(3)[4]电源线的电阻远小于发热管的电阻,发热管和电源线串联,通过的电流相等,由可知,电流通过电源线产生的热量很少,电流通过发热管产生的热量比较多。
(4)[5]根据实验目的可知,为保证不同物质能吸收相同的热量,甲、乙两个电阻丝的阻值必须相等。
(5)[6]根据控制变量法可知,要选择初温相同、质量相等的水和煤油进行实验。
[7]根据实验现象可知,煤油的温度更高,因此升高相同的温度,水的加热时间长,说明水的吸热能力更强。
39.小组同学用如图所示的电路探究“电流通过电阻丝产生的热量(简称电热)与通电时间、电流、电阻的关系”。
(1)如图甲所示,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 (A/B)端。(a)闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,当电流表示数为0.5A,通电5分钟温度计的示数升高了5℃;(b)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,通电10分钟温度计的示数升高了9℃。(a)、(b)对比可得结论: ;
(2)用图乙所示的电路来探究电热与电阻的关系。闭合开关,一段时间后,观察到电阻丝 所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多;
(3)请分析“电炉工作时,电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”:电炉丝的电流 导线的电流,电炉丝的电阻 导线的电阻;(这两空填“大于”、“等于”或“小于”)
(4)实验只能得到定性结论,主要原因是 。
【答案】 B 见解析 R2 等于 大于 见解析
【详解】(1)[1]滑动变阻器有保护电路的作用,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,故位于B端。
[2]两次实验中,电阻和电流大小均相同,通电时间不同,(b)中温度计升高的示数较大,说明电流通过电阻产生的热量多,可得结论:在电流大小和电阻大小相同时,通电时间越长,电流通过电阻产生的热量越多。
(2)[3]实验中,两电阻串联,且R1小于R2,所以电流大小和通电时间均相同,根据结论可知,在通电时间和电流大小相同时,电阻越大,电流通过电阻产生的热量越多,所以电阻丝R2所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。
(3)[4][5]电炉丝和导线串联,故电炉丝的电流等于导线的电流,电炉丝的电阻大于导线的电阻,根据可知,通电相同时间,电炉丝产生的热量大于导线产生的热量,故电炉工作时,电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显。
(4)[6]因为用电热加热液体过程中存在热量损失,无法精确定量,所以只能得到定性结论。
一、单选题
1.如图所示,甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,每个容器放入同种材料绕成的导电线圈,其电阻R1=R3,R2=R4,R2=2R1,若同时通电,经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、乙、甲
C.丙、丁、乙、甲 D.甲、乙、丁、丙
【答案】C
【详解】根据题干知,R2=2R1=2R3=R4
左图中,R1与R2串联,根据串联电路特点和焦耳定律可知,在电流和通电时间相同的情况下,电阻大的导电线圈产生的热量多。因为R2=2R1,所以Q2>Q1……①
右图中,R3与R4并联,根据并联电路特点和焦耳定律公式的变形式可知,在电压和通电时间相同的情况下,电阻小的导电线圈产生的热量多。因为R4=2R3,所以Q3>Q4……②
在右图中,由可知,
在左图中,因R2=2R1,由分压原理和串联电路电压的规律可知,,由可知,
所以Q4>Q2……③
由①②③,我们可得出了这四个电阻产生的热量关系是:Q3>Q4>Q2>Q1;因甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,根据可知,这四个容器中的水温从高到低的顺序是即丙、丁、乙、甲。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.如图甲所示的电路中,电源电压U保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端,其消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示,以下正确的是( )
A.滑动变阻器R的最大阻值40Ω
B.电源电压U的大小6V
C.R0的阻值20Ω
D.当滑片P置于中点,在5s内电阻R0上所产生的焦耳热18J
【答案】D
【详解】A.滑动变阻器滑片P从最右端开始,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电流为0.4A时,滑动变阻器功率为3.2W,根据P=I²R可得此时电阻为
则滑动变阻器的最大阻值20Ω,故A错误;
BC.当电流为0.6A时,滑动变阻器功率达到最大值3.6W,同理,根据P=I2R可得,此时滑动变阻器接入电阻为10Ω,为最大阻值的一半,此时滑动变阻器两端的电压U' =I2R半=0.6A×10Ω=6V
电源电压U=6V+ I2R0=6V+0.6A×R0①
滑动变阻器接入电路的阻值最大时,滑动变阻器分得电压U滑=I1R最大=0.4A×20Ω=8V
电源电压不变,U=8V+I1R0=8V+0.4A×R0②
①②两个式子联立得,8V+0.4A×R0=6V+0.6A×R0
解得R0=10Ω
则电源电压U =6V+0.6A×R0=12V
故BC错误;
D.当滑片P置于中点时,滑动变阻器接入10Ω,电流为0.6A,根据焦耳定律,R0在5s内产生
故D正确。
故选D。
3.某科学小组设计了如图所示的豆浆机简化电路,亮表示正在加热或打浆,亮表示正在保温。经测试,加热时能正常发光,打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变,是电热丝,是限流电阻,电动机标有“20V; 16W”,、均标有“5V; 5W”且电阻不变,加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。下列说法正确的是( )
A.电源电压为25V
B.限流电阻的阻值为
C.加热时,电热丝的功率为25W
D.保温,电热丝产生的热量为300J
【答案】B
【详解】A.由图知,当接a,接b时,与电动机串联,亮,电动机能正常工作,此时为打浆状态,由串联电路特点和可得,电路中电流
灯泡电阻
电源电压,故A错误;
C.当接a,接a时,与串联,此时为加热状态,能正常发光,此时电路中电流
由串联电路特点和欧姆定律可得,电热丝
的功率,故C错误;
B.当接b,、与串联,亮,为保温状态,加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍,所以
电路的总电阻
所以限流电阻,故B正确;
D.保温,电热丝产生的热量,故D错误。
故选B。
二、填空题
4.如图所示电路,电源电压恒定,闭合S0,当S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比U甲︰U乙=7︰3;当S断开,甲、乙两表为电流表时,两表示数之比I甲︰I乙= ,此时R1、R2消耗的功率之比P1︰P2= ,相同时间内R1,R2产生的热量之比Q1︰Q2= 。
【答案】 4︰7 3︰4 3︰4
【详解】[1]由电路图可知,闭合、,甲乙两表为电压表时,两电阻串联,电压表甲测串联电源电压,电压表乙测电阻两端电压,因为U甲︰U乙=7︰3,即,所以,
即;闭合,断开且两电表为电流表时,两电阻并联,电流表甲测通过的电流,电流表乙测干路电流,两表示数之比
[2]由可得,两电阻消耗的功率之比
[3]相同时间内、产生的热量之比
5.如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,则电源电压为 V;当滑片置于b点时,R0与R消耗的功率之比为 ;当滑片在a点时,通电1min,R0产生的热量为 J。
【答案】 6 1∶5 1080
【详解】[1][2]由电路图知,滑动变阻器R和电阻R0串联,电压表V1测R0两端电压,V2测R两端电压,电流表测电路中电流。当滑动变阻器的滑片P从b点滑到某点的过程中,滑动变阻器R连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,根据串联电路的分压原理可知:滑动变阻器两端的电压变小,R0两端的电压变大;所以图乙中5~3V是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线,1~3V是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线;由电路图可知,P在b点时,电路中电阻最大,电流最小,由图像可以看出,滑片P在b点时电流Ib=0.5A,则
U1=1V,U2=5V
所以电源电压
U=U1+U2=1V+5V=6VR0与R消耗的功率之比
P0∶PR=U1Ib∶U2Ib=U1∶U2=1V∶5V=1∶5
[3]电阻R0的阻值
滑片P在a点时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,此时通过电路的电流
通电1min,R0产生的热量
Q=Ia2R0t=(3A)2×2Ω×60s=1080J
三、计算题
6.如图甲,电源两端的电压恒为4V,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,灯L上标有“2.5V”字样,灯电功率随电压变化的关系如图乙。电压表、电流表量程足够大,求:
(1)灯正常工作时的电阻多大?
(2)开关S1闭合、S2断开,当滑片P位于R2的最右端b时,电压表示数为3V,则R2在20s内产生的热量为多大?
(3)开关S1断开、S2闭合,改变滑片P的位置,电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为6︰1,则R1的电阻为多大?
【答案】(1)8.3Ω;(2)12J;(3)3Ω
【详解】解:(1)由图像知,灯泡两端电压为2.5V时正常工作,所以灯泡的额定电功率为0.75W,则灯泡正常工作时的电阻
(2)由电路图知,开关S1闭合、S2断开,当滑片P位于R2的最右端b时,L与R2串联,且R2连入的阻值为其最大值,电压表测R2两端电压,串联电路电压规律可知,灯泡两端电压
UL=U-U2=4V-3V=1V
由图像知,此时通过灯泡的实际功率P实=0.2W,由P=UI可得,通过灯泡的电流
由串联电路电流特点可知,通过R2的电流
I2=IL=0.2A
所以R2在20s内产生的热量
Q2=W2=U2I2t=3V×0.2A×20s=12J
(3)R2的最大值
由电路图知,开关S1断开、S2闭合时,电压表、电流表量程足够大,当滑片在左端时,只有R1连入电路,此时电路的总电阻最小,功率最大,则有
①
当滑片在右端时,R1与R2串联,且R2连入的阻值为其最大值,此时电路的总电阻最大,功率最小,则有
②
电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为6︰1,则有
解得
R1=3Ω
答:(1)灯正常工作时的电阻8.3Ω;
(2)开关S1闭合、S2断开,当滑片P位于R2的最右端b时,R2在20s内产生的热量为12J;
(3)R1的电阻为3Ω。
7.小明想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系,设计了如图甲所示的电路。实验中,他将R1=5Ω的定值电阻接入干电池做电源的电路中,读出电压表的示数为,并观察相应的电流表的示数,记录实验数据。将R1换为R2=10Ω的定值电阻后,小明观察到电压表的示数变为2.73V了,小明意识到自己的实验设计不能实现探究目的。查阅资料后得知原来干电池本身也是有内阻的,相当于一个电压为U的理想电源和电阻r串联,其等效电路如图乙所示。
(1)请你计算出此电源的内阻r和电压U;
(2)小明又设计了图丙所示的电路,分别将阻值为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻与滑动变阻器串联,进行了三次实验,三次均调节滑片使电压表示数为2.0V,实现了探究目的。请计算出接入10Ω电阻时,滑动变阻器消耗的电功率和定值电阻每分钟产生的热量。
【答案】(1)1.0Ω,3.0V;(2)0.16W,24J
【详解】解:(1)由题意可知,甲电路中定值电阻R1与电源的内阻r串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流
因串联电路中总电压等于各分电阻之和,所以,电源电源
①
将R1换为R2=10Ω的定值电阻后,电路中的电流
则电源的电压
②
由可得: U=3V,r=1.0Ω。
(2)由图丙可知,定值电阻R和滑动变阻器Rˊ、电源的内阻串联,电压表测两端的电压,电流表测电路中的电流,当UR=2V时,电路中的电流
电路的总电阻
则滑动变阻器接入电路中的电阻
滑动变阻器消耗的电功率
定值电阻每分钟产生的热量:
答:(1)电源的内阻为,电压为;
(2)当接入10Ω电阻时,滑动变阻器消耗的电功率为0.16W,定值电阻每分钟产生的热量为24J。
8.如图所示,电源电压保持不变,小灯泡标有“6V 3W”字样,若灯丝电阻保持不变,滑动变阻器的最大阻值为,定值电阻的阻值未知,当闭合开关、,断开开关,滑动变阻器滑片P置于中点时,小灯泡正常发光。求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)电源电压;
(3)若闭合开关、,断开开关,当滑动变阻器滑片P置于端时,电压表示数为,滑动变阻器消耗的电功率为,当滑动变阻器滑片P缓慢向左滑动到某一位置时,滑动变阻器消耗的电功率仍然为,滑动变阻器滑片P保持在这个位置上时,在内产生的热量。
【答案】(1)12Ω(2)9V(3)3600J
【分析】(1)从铭牌读出小灯泡的额定电压和额定功率,根据公式求解。
(2)由于小灯泡与变阻器串联,灯泡正常发光,可以知道电路中的电流,变阻器滑片置于中点可知,变阻器的阻值,根据欧姆定律可得滑动变阻器两端电压,根据串联电路电压规律求出电源电压;
(3)在串联电路中,先求出R0的阻值,设滑片移动后电流为I2,电压表示数为U滑,即可列式,电源电压,解出电流即可。
【详解】解:由题意可知
(1)小灯泡正常发光时的电阻
(2)闭合开关S、S1,断开开关S2,L与R串联,滑动变阻器滑片置于中点时,小灯泡正常发光,正常发光时通过小灯泡的电流
滑动变阻器此时两端的电压
由串联电路电压规律可知,电源电压
(3)闭合开关S、S2,断开开关S1,滑动变阻器滑片P置于b端,R0与R串联,电压表测R两端电压,电路中的电流
由串联电路电压规律可知,定值电阻的阻值
当滑片滑至某位置时,设此时电路中的电流为I2,变阻器两端电压为U滑,则有
由于电源电压不变,则有
联立解得
或,
排除,则当滑片滑至某位置时,此时电路的电流为,在内产生的热量
答:(1) 小灯泡正常发光时的电阻为12Ω;
(2)电源电压为9V;
(3)在10min内产生的热量为3600J。
四、实验题
9.探究“影响电流热效应的因素”实验中:
(1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系,小明设计了甲图装置,在烧瓶内安装一根电阻丝,并插入一支温度计,实验中烧瓶内液体选择了煤油而不是水,这样选择的理由是 ;
(2)小明先测量烧瓶内液体的温度后,闭合开关,通电30s再测量烧瓶内液体的温度,得到温度的升高量填入表中;然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小,重复上述操作,获得第二组数据(见表):
实验次数
电流/A
通电时间/s
电阻/Ω
温度升高量/℃
1
0.3
30
10
1.5
2
0.6
30
10
6.0
由此得出:同一导体,在 相等时, 越大,其产生的热量越多;
(3)若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系,可选择乙图中 (选填“A”或“B”)烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻 (串/并)联;
(4)小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油的吸热能力”的实验,则他应选择乙图中 (选填“A”或“B”)烧瓶与甲图中的烧瓶并联,并将其中一烧瓶中的液体换成 相同的水,实验时水和煤油吸热的多少是通过 (温度升高量/加热时间)来间接反映的,这种研究物理问题的方法叫 。
【答案】 煤油的比热容小,吸收相同的热量时,温度的变化比较大 通电时间 电流 B 串 A 质量 加热时间 转换法
【详解】(1)[1]煤油比水的比热容小,吸收相同的热量时,煤油的温度变化比较大,温度计示数变化明显,实验效果比较好。
(2)[2][3]由表格数据知,同一导体,通电时间相同,第2次实验电流较大,温度升高量较大,故得出:同一导体,在通电时间相等时,电流越大,其产生的热量越多。
(3)[4][5]探究电流产生热量多少跟电阻的关系时,应控制电流和通电时间不变,改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等,通电时间相同,所以选择乙图中的B电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。
(4)[6][7]“比较水和煤油比热容的大小”时,可使相同质量的水和煤油吸收相同的热量,比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强。根据并联电路各支路电压相等和
①
可知,要使相同质量的水和煤油相同时间吸热相同,故要控制两电阻丝的阻值大小相等,故应选择乙图中A烧瓶与甲图中的烧瓶并联,并将其中一烧瓶中的液体换成质量相同的水。
[8][9]根据①,实验时水和煤油吸热的多少是通过加热时间来间接反映的,这种研究物理问题的方法叫转换法。
1.(2025·江苏盐城·中考真题)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,但连接电炉的导线却不怎么热。电路中,通过导线与电阻丝的电流 ,而导线电阻远 电阻丝电阻,使导线在相同时间内产生的热量很 。
【答案】 相等 小于 少
【详解】[1]因为电炉中的电阻丝和导线是串联的,根据串联电路的电流特点,通过导线与电阻丝的电流相等。
[2][3]根据焦耳定律,电阻丝很烫而连接电炉的导线却不怎么热,是因为在电流和时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量Q就越多,就会越热,因为导线电阻远小于电阻丝电阻,所以在相同时间内,导线产生的热量很少。
2.(2025·江苏南通·中考真题)如图为某家用电热器的简化电路图,R1、R2是电热丝,R1=110Ω,虚线框内是温控开关,能在低温档和高温档间自动切换。当触点“1”与“2”接通时,处于低温档;当触点“1”与“2”“3”同时接通时,处于高温档。高温档功率是低温档功率的3倍。求:
(1)低温档时,R1中通过的电流及10s内放出的热量;
(2)高温档时,电阻R2的功率。
【答案】(1)4400J
(2)880W
【详解】(1)当触点“1”与“2”接通时,电路为R1的简单电路,处于低温档。根据欧姆定律,可得R1中通过的电流
根据焦耳定律Q=I2Rt,10s内R1放出的热量
(2)低温档功率
因为高温档功率是低温档功率的3倍,所以高温档功率
当触点“1”与“2”“3”同时接通时,R1与R2并联,处于高温档。并联电路各支路电压相等,都等于电源电压220V,R1的功率
根据并联电路功率关系P高=P1+P2
可得R2的功率
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