18.4 焦耳定律（讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第十八章 电功率 第4节 焦耳定律 课标要点 1. 知道电流的热效应，能通过生活实例认识电流产生热量的现象。 2. 通过实验探究，知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，经历“控制变量法”和“转换法”的探究过程。 3. 理解焦耳定律的内容，掌握其数学表达式Q=I2Rt，并能进行简单的计算。 4. 能区分纯电阻电路和非纯电阻电路，理解Q=W与Q<W的条件。 5. 了解电热的利用与防止，能解释生活中的相关现象 学习重难点 重点：焦耳定律的实验探究过程及结论；焦耳定律公式Q=I2Rt的应用；纯电阻电路与非纯电阻电路电热与电功的关系。 难点：实验探究中“控制变量法”和“转换法”的设计与应用；非纯电阻电路中（如电动机）电功与电热的区分与计算。 知识点 电流的热效应与焦耳定律 1. 电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化为内能的现象，叫做电流的热效应。生活常见的电热水壶、电饭锅、电熨斗等都是利用电流热效应工作的。 2. 探究实验：电流产生的热量与哪些因素有关？ 猜想：可能与电流I、电阻R、通电时间t有关。 实验方法： 控制变量法： 探究热量与某个因素的关系时，控制其他因素不变。 转换法： 电流产生的热量无法直接观察，实验中通过观察温度计示数的变化（或 U 形管中液面的高度差）来间接比较热量的多少。 实验结论： 在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多；在电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。 3. 焦耳定律： 内容： 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，跟通电时间成正比。 公式： Q=I2Rt · Q：热量，单位焦耳（J） · I：电流，单位安培（A） · R：电阻，单位欧姆（Ω） · t：时间，单位秒（s） 普适性： 焦耳定律是计算电流产生热量的普适公式，适用于任何电路（纯电阻和非纯电阻均适用）。 🚨特别提醒： 1、热量计算不能乱套公式：计算电热只能用 Q=I2Rt，不能随意套用 W=UIt或 W=U2/Rt。后者只在纯电阻电路中才等于电热。 2、“转换法”的误区：在探究实验中，温度计示数升高越多，说明产生的热量越多，但这并不代表电阻越大升温就一定快（还要看煤油/空气的质量）。实验中要保证两个容器中的液体质量相同、初温相同。 3、时间单位要统一：代入焦耳定律公式计算时，时间 t的单位必须是秒（s）。若题目给的是分钟，必须先乘以 60 换算。 随学随练 1．如下图所示的家用电器中，主要是将电能转化为内能的是（      ） A．电风扇 B．电饭煲 C．电灯 D．洗衣机 【答案】B 【详解】 AD．电风扇和洗衣机工作时主要将电能转化为机械能，故AD不符合题意； B．电饭煲工作时利用电流的热效应，主要将电能转化为内能，故B符合题意； C．电灯工作时主要将电能转化为光能，故C不符合题意。 故选：B。 2．如图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内．盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取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产生热量的多少是通过观察______来比较的。 (2)图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系。 (3)图乙中右侧盒外连接的5Ω电阻的作用是______。 【答案】(1)U形管中两侧液面高度差 (2)电阻 电流 (3)使通过盒内两个电阻丝的电流不同 【详解】 （1）电流产生的热量无法直接观测，热量会使盒内封闭空气受热膨胀，进而让相连U形管的液面出现高度差，产热越多，液面高度差越大，因此通过U形管两侧液面高度差反映产热多少。 （2）图甲中两段电阻丝串联，通过的电流、通电时间都完全相同，只有电阻大小不同（5Ω和10Ω），因此是探究电流产生的热量与电阻的关系； 图乙中两个盒内的电阻丝阻值都为5Ω、通电时间相同，右侧盒外并联5Ω电阻后，总电流会被分流，使得通过左侧盒内电阻的电流大于右侧盒内电阻的电流，只有电流这一变量，因此是探究电流产生的热量与电流的关系。 （3）图乙右侧盒外的5Ω电阻和盒内的5Ω电阻并联，起到分流作用，让流过右侧盒内电阻的电流小于左侧盒内电阻的电流，从而在电阻、通电时间相同的条件下，形成电流大小的变量，满足实验控制变量的要求。 3．如图所示的电路中，电源电压恒定，R1、R2均为定值电阻，R1的阻值为5 Ω。 (1)闭合开关S1、断开开关S2，电流表示数为0.6A，求电源电压； (2)闭合开关S1、S2，电流表示数为0.9A，求电阻R2的阻值； (3)闭合开关S1、S2，通电10s，求电路产生的热量。 【详解】 （1）闭合、断开时，电路为仅的简单电路，电流表测通过的电流。 根据欧姆定律可得电源电压 （2）闭合、时，与并联，电流表测干路总电流。 并联电路各支路独立工作，因此通过的电流仍为；根据并联电路电流规律，通过的电流 并联电路各支路电压等于电源电压，由欧姆定律可得的阻值 （3）由于该电路为纯电阻电路，所以电路总热量 知识点 纯电阻电路与非纯电阻电路的区别 1. 纯电阻电路： · 特点：只含有电灯、电炉、电烙铁等电阻元件的电路，电能全部转化为内能。 · 关系：电功=电热（W=Q）。 · 公式通用：Q=W=UIt=I2Rt=U2/Rt均可使用。 2. 非纯电阻电路： 特点：含有电动机、充电的蓄电池等元件的电路，电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。 关系：电功 > 电热（W>Q）。 公式区分： · 电功（消耗的总电能）：只能用 W=UIt计算（或 W=Pt）。 · 电热（产生的热量）：只能用 Q=I2Rt计算。 · 其他形式的能：E其他=W−Q（如电动机输出的机械能）。  🚨特别提醒： 1、电动机“卡死”陷阱：电动机正常转动时是非纯电阻电路，W>Q；当电动机被卡住不转时，它就变成了纯电阻（相当于一根导线），此时 W=Q，且电流会急剧增大，极易烧毁电机。 2、“非纯电阻”不能用欧姆定律：在非纯电阻电路中，不能用 I=UR来计算电流。因为电动机两端的电压不仅用来克服线圈电阻做功，还用来转化为机械能。 3、求电热时切忌乱用公式：即便题目给出了电压和时间，在非纯电阻电路（如电动机）中求热量，也必须先通过 Q=W−E机或求出电流后用 Q=I2Rt计算，绝不能用 Q=U2/Rt。 随学随练 1．有一台“3V 3W”的迷你小电风扇（如图所示），电动机的线圈电阻为 0.1 Ω，忽略一切摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．小电风扇正常工作 1min消耗的电能为 180 J B．小电风扇正常工作 1min产生的热量为 6J C．若小电风扇的扇叶被卡住，通电1min产生的热量为180J D．小电风扇正常工作 1min产生的机械能为 174J 【答案】C 【详解】 A．小电风扇正常工作1min消耗的电能 故A正确，不符合题意； B．正常工作时，通过小电风扇的电流 1min产生的热量 故B正确，不符合题意； C．若小电风扇被卡住，此时通过电动机的电流 通电1min产生的热量 故C错误，符合题意； D．小电风扇正常工作1min产生的机械能 W机械=W-Q=180J-6J=174J 故D正确，不符合题意。 故选：C。 2．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． 3．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。 知识点 电热的利用与防止 1. 电热的利用： 实例： 电热水器、电饭锅、电烤箱、电熨斗、电热毯等。 优点： 清洁卫生、无污染、热效率高、便于控制和调节。 2. 电热的防止： 危害： 用电器温度过高会加速绝缘材料老化，甚至引起火灾或烧毁设备（如电视机、计算机等长期工作会发热）。 散热措施： 设置散热孔、安装散热风扇、涂抹导热硅脂、加装散热片等。 特别提醒： 1、“利用”与“防止”混淆：电视机后盖有散热孔是为了防止电热带来的危害；而电饭锅利用了发热盘来加热，是利用电热。在做选择题时要注意区分。 2、导线过热引发火灾的原理：家庭电路中，如果导线太细（电阻大）或接头处接触不良（电阻大），根据焦耳定律 Q=I2Rt，在电流和时间相同时，这些地方产生的热量多，容易引发火灾。 随学随练 1．电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，有时使用不当也会给人们带来危害。下列情况中属于利用电流热效应的是（　　 ） A．电脑两侧有散热孔 B．冬天用电暖气取暖 C．电视机的后盖有许多孔 D．“超导体”技术在远距离输电中的应用 【答案】B 【详解】 AC．电脑两侧的散热孔和电视机后盖上的孔，都是为了使用电器工作时产生的热量及时散发，避免用电器过热，故AC不符合题意； B．冬天用电暖气取暖是利用电流热效应产生的热量，故B符合题意； D．“超导体”电阻为0，所以在输电的过程中，不会产生热量，故D不符合题意。 故选：B。 2．电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是（　 　） A．用电水壶烧水 B．大型爆破工程，利用电热装置引爆炸药 C．电动机外壳有散热片 D．家用电器长时间停用，隔一段时间通电一次 【答案】C 【详解】 A．用电水壶烧水时，电能转化为内能，利用电热来加热水，属于利用电热，故A不符合题意； B．大型爆破工程中，是利用电热产生的热量引发炸药爆炸，属于利用电热，故B不符合题意； C．电动机工作时会产生电热，过多的热量会影响电动机的正常运行，因此电动机外壳的散热片是为了将电热散出，避免电热带来的危害，故C符合题意； D．家用电器长时间停用，隔一段时间通电一次，是利用电热来驱除电器内部的潮气，故D不符合题意。 故选：C。 3．如图所示，电脑的机箱中装有微型风扇，目的是防止__________对电子元件造成的危害。某电脑CPU的功率为100W，其中发热功率占8%。若工作半小时，则CPU产生热量__________J。 【答案】 电热 14400 【详解】 [1][2]电流通过电子元件时会产生热量（电热），热量积累过多会损坏电子元件，机箱装微型风扇是为了散热，目的是防止电热对电子元件造成危害。 热量计算： 首先算出CPU的发热功率： ， 工作半小时换算时间：，产生热量： 。 题型 探究电流产生的热量与哪些因素有关 解题三步法： ①明方法：识别实验采用的是“控制变量法”（探究某一因素影响）和“转换法”（通过温度计示数或液面高度差反映热量多少）。 ②析电路：串联电路中，电流和通电时间相同，可探究热量与电阻的关系；并联或改变干路电流时，可探究热量与电流的关系。 ③得结论：按“在××和××相同时，××越大，产生的热量越××”的格式规范作答。 ⚠️ 高频陷阱： ① 转换法的现象判断错误：误认为温度计示数升高代表热量直接大小，忘记了必须是同种液体、同质量、同初温的前提。 ② 电路连接方式分析错：探究热量与电阻的关系必须用串联（控制电流相同）；探究热量与电流的关系，往往把两个相同电阻分别放在不同电流的支路。 ③ 结论表述不完整：漏写“在电流和通电时间相同的情况下”的前提条件，导致结论不严密。 活学活用 1．为了探究“电流产生的热量与哪些因素有关”，某物理小组设计了如图所示的电路，其中且阻值均不变。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．只闭合时是探究电流产生热量的多少与电流的关系 B．和都闭合时是探究电流产生热量的多少与电流的关系 C．和都闭合时，和中电流之比是2:1 D．和都闭合时，和中产生热量之比为4:1 【答案】C 【详解】 A．只闭合时，电阻和串联，通过两个电阻丝的电流相等，但，故该电路是探究电流产生热量与电阻的关系，故A错误； B．和都闭合时与并联，然后再与串联，但实验研究的对象是密闭容器内的电热丝，所以，，电流和电阻均不相同，故不能探究电流产生热量与电流的关系，B错误； C．根据可知，和都闭合时和中产生热量之比为,故C正确; D．根据可知，和都闭合时和中产生热量之比为,故D错误; 故选：C。 2．如图所示，甲、乙为两个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的水和煤油，烧瓶中两电阻丝的阻值相同，烧瓶内插入相同的温度计。下列说法正确的是（　　） A．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中电阻丝放出热量多 B．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中所装液体比热容小 C．该实验装置可用来探究电流产生热量与电阻的关系 D．通电一段时间，水和煤油均未沸腾，温度计示数大小关系为 【答案】B 【详解】 AB．由题意可知，甲、乙为两个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的水和煤油，烧瓶中两电阻丝的阻值相同，相同时间内，两电阻丝产生的热量相同，烧瓶内的物质不同，升温快的烧瓶内的液体的比热容更小，故A错误，B正确； C．因为两烧瓶中的电阻相同，故不能探究电流产生热量与电阻的关系，故C错误； D．水和煤油均未沸腾，因为水的比热容比较大，吸收相同的热量，上升的温度比较少，即，故D错误。 故选：B。 3．采用如图所示的电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。 ①由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的 来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了 的探究方法。 ②如图所示是探究电流产生的热量跟电流的关系，通电一段时间 （选填“左瓶”或“右瓶）内的电阻丝产生的热量多。 【答案】 高度差 转换法 左瓶 【详解】 ①[1][2]由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化，进而比较电流产生热量的多少。这里把不易测量的电流产生的热量，转换成了容易观察的 U 形管中液面的高度差，这里采用了转换法。 ②[3]由图可知，右边两电阻并联后再与左边电阻串联，通过左边密闭容器内电热丝的电流是通过右边密闭容器内的电阻丝电流的二倍，这两个电热丝的阻值相同，通电时间相同，根据焦耳定律，在电阻和通电时间相同的情况下，通过电流大的电热丝产生的热量多；所以，通电一段时间左瓶内的电阻丝产生的热量多。 题型 焦耳定律与电功率、欧姆定律的综合计算 解题四步法： ①判电路：首先判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路（如电动机）。 ②找已知：提取U、I、R、t、P 等已知条件，并统一单位。 ③选公式： · 纯电阻：求热量 Q，可用 Q=I2Rt，也可用 Q=W=UIt=Pt=U2/Rt。 · 非纯电阻：求总电能用 W=UIt（或 W=Pt）；求发热量只能用 Q=I2Rt；求输出的机械能或其他能 E=W−Q。 ④算结果：代入数据计算，注意科学计数法的使用。 ⚠️ 高频陷阱： ① 非纯电阻电路中乱用欧姆定律：在电动机题中，若用 R=U/I求电阻，或用 Q=U2/Rt求热量，将直接导致全盘皆输。 ② 电功与电热的混淆： 在纯电阻（如电风扇的电机被卡住时）或非纯电阻电路中，若不注意区分W和 Q，容易把“消耗的电能”等同于“产生的热量”。 ③ 时间未换算：题目给的时间如果是 min，代入功率或焦耳定律时必须化为 s。 ④ “输出功率”的计算错误：电动机输出功率等于总功率减去发热功率，即 P机=UI−I2R。 活学活用 4．物理实验室有一个微型电动机，正常工作时两端的电压为5V，电动机线圈电阻为。小明将该电动机与一个的定值电阻R0。串联后接入电源电压为15V的电路中，如图所示，电动机恰好能正常工作，则电动机工作产生的热量为 J，输出的机械能为 J。 【答案】 30 120 【详解】 由题图可知，电动机和定值电阻R0串联，电动机恰好能正常工作，电动机的两端电压为5V，根据串联电路的电压规律可得，此时定值电阻的两端电压为 串联电路电流处处相等，根据欧姆定律可得，电路电流为 根据Q=I2Rt可得，电动机工作1min产生的热量为 电动机消耗的电能为 电动机工作时，电能转化为内能（即产生的热量）和机械能，所以，电动机输出的机械能为 5．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。 6．电动机已广泛应用于我们的生产和生活中，它实现了电能向其它形式能的转化，如：电风扇消耗的电能转化为内能和机械能。下表是某品牌电风扇的铭牌参数，若此电风扇正常工作1h，求： 品牌 某品牌 型号 **﹣35X67Bh7 额定电压 220V 额定功率 55W 送风模式 普通/睡眠/智能 控制方式 遥控/触摸按键 毛重 6.40kg 净重 5.46kg （1）电风扇消耗的电能； （2）电风扇的额定电流； （3）电风扇线圈中电流产生的热量（已知该品牌电风扇线圈电阻为32Ω）。 【答案】（1）0.055kW·h；（2）0.25A；（3）7200J 【详解】 （1）由题意可知电风扇正常工作时的功率为额定功率P=55W，工作时间t=1h。电风扇消耗的电能为 （2）由题意可知额定电压U=220V，额定功率P=55W，电风扇的额定电流为 （3）由题意可知，线圈电阻 R=32Ω，额定电流I=0.25A，时间 t=1h=3600s 根据焦耳定律可得电风扇产生的热量为 基础通关 1．下列四种用电器，其中主要是利用电流的热效应来工作的是（     ） A．电脑 B．节能灯 C．电炉 D．电风扇 【答案】C 【详解】 A．电脑工作时主要将电能转化为光能和声能，故A不符合题意； B．节能灯工作时主要将电能转化为光能，故B不符合题意； C．电炉工作时主要将电能转化为内能，主要是利用电流的热效应来工作，故C符合题意； D．电风扇工作时主要将电能转化为机械能，故D不符合题意。 故选：C。 2．甲、乙两电热器的电阻之比为4∶3，通过的电流之比为1∶2，则相同时间内产生的热量之比为（　　）。 A．1∶3 B．2∶3 C．3∶8 D．3∶2 【答案】A。 【详解】 在相同时间内产生的热量之比 故选：A。 3．如图所示为“探究焦耳定律”实验装置，甲、乙两个相同的玻璃瓶中密封了初温相同、质量相同的煤油，串联接入电路通电一段时间后，测得甲玻璃瓶中温度比乙玻璃瓶中温度高，下列说法正确的是（　　）。 A．通过温度计示数的变化来判断产生热量的多少，这种方法是控制变量法 B．该装置是为了探究电流通过导体时产生热量与电阻大小的关系 C．通过甲瓶中电阻丝的电流比通过乙瓶中的电流的大 D．如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝短 【答案】B。 【详解】 A．两瓶中的液体，温度示数高，说明电阻丝产生的热量多，所以通过温度计示数变化，就能判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法，故A错误； B．该装置中电流和通电时间都相等，但两电阻丝的阻值不同，故可探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确； C．根据串联电路电流规律，电流处处相等。两电阻丝串联，因此流过两电阻丝的电流相等，故C错误； D．甲瓶温度计示数比乙瓶高，说明甲瓶电阻丝产生的热量多，又因两电阻丝串联，电流相等，且通电时间也相等，故根据可知，甲瓶电阻丝的阻值大，如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝长，故D错误。 故选：B。 4．电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是（　　） A．用电烙铁焊接 B．铺设发热电缆 C．打开电取暖器 D．电动机外壳安装散热片 【答案】D 【详解】 A．电烙铁焊接是利用电流产生的热量熔化焊锡，完成焊接，属于利用电热，故A不符合题意； B．铺设发热电缆是利用电流产生的热量取暖，属于利用电热，故B不符合题意； C．打开电取暖器是利用电流产生的热量取暖，属于利用电热，故C不符合题意； D．电动机工作时，电流通过线圈会产生多余的热量，温度过高会损坏电动机，安装散热片是为了加快散热，防止电热带来危害，故D符合题意。 故选：D。 5．将两根电阻丝、分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，。通电一段时间后，、产生的热量之比为（     ） A．3∶2 B．2∶3 C．9∶4 D．4∶9 【答案】A 【详解】 两电阻丝串联，通过它们的电流和通电时间相等，由焦耳定律可知，、产生的热量之比为 故选：A。 6．如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关”的实验装置。两透明空气盒中密封着等量的空气。下列说法正确的是（　　） A．U形管液面高度变化反映密封空气温度的变化 B．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是2：1 C．图乙所示的装置，若右边容器外5Ω的电阻换成20Ω后实验效果更明显 D．通电后空气盒中电阻丝内能增大是通过热传递方式改变的 【答案】A 【详解】 A．电流通过电阻丝产生热量，使密封的空气温度升高、体积膨胀，导致U形管两侧液面出现高度差，因此液面高度变化反映了空气温度的变化，故A正确。 B．图甲中两电阻串联，电流和通电时间相同，根据焦耳定律，产生的热量与电阻成正比，所以热量之比 故B错误。 C．在图乙中，右侧容器内电阻与外部电阻并联，其电流是干路电流的一部分。若将外部电阻换成，根据并联分流规律，通过右侧容器内电阻的电流占干路电流的比例将增大，导致其与左侧干路电流的差异减小，热量差异减小，实验效果更不明显，故C错误。 D．通电后，电阻丝的内能增大是由于电流做功，将电能转化为内能，不是热传递，故D错误。 故选：A。 7．某品牌手机电池的部分参数如下表所示。右下图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 4.5A”另一个标注“输出11V 6A”，其中有一个是快速充电器，其充电效率为90%，以下说法错误的是（　　） 电池名称 锂离子电池 电压 3.7V 容量 4400mAh A．当电池充满电时，储存的电能是58608J B．选用快速充电器将电池从零充满需要14.8min C．给手机电池充电时，是将电能转化为化学能 D．快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，目的是使充电过程中产生的热量少一些 【答案】B 【详解】 A．电池充满电储存的电能 ， 故A正确； B．普通充电器功率 快充充电器功率 功率更大的是快充。 已知充电效率，即充电器输出的电能只有90%转化为电池储存的电能 因此总输出电能 充电时间 ， 故B错误； C．给手机电池充电时，电能转化为电池内部的化学能储存，故C正确； D．快充充电电流更大，充电线更粗，横截面积更大，导线电阻更小，根据焦耳定律，相同充电时间内，导线产生的热量更少，故D正确。 故选：B。 8．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，R1、R2为阻值一定的电热丝（R1<R2）。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，R1两端电压不变 【答案】D 【详解】 A．电源电压U一定，当S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时电路消耗的功率，当S2闭合、S1断开时，只有R2接入电路，此时电路消耗的功率，当S1、S2都闭合时，R1、R2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Q=W=Pt，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S1，只有R1接入电路，再闭合S2，R1、R2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R1、R2并联，各用电器两端电压等于电源电压；断开S2，电路中只有R1，其两端电压也等于电源电压，所以R1两端电压不变，故D正确。 故选：D。 9．某校师生自制了一台电烘箱，设计的简化电路如图所示，已知U=220V，R1和R2均为电热丝且电阻值恒为44Ω，、均闭合时，电路的电功率为 W；闭合，断开时，电路1min产生的热量为 J。 【答案】 1100 【详解】 当S1、S2均闭合时，R2会被短路，只有R1工作，因此电路的电功率为 S1闭合，S2断开时，电路为串联电路，电路的总阻值为 电路中电流为 故电路1min产生的热量为 10．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。 11．用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。 （1）烧瓶中装入的煤油是 （选填“导体”或“绝缘体”）； （2）在探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”时应控制 和 相同； （3）在甲烧瓶外面并联一电阻的目的是使甲、乙两个烧瓶内电阻丝的 不同； （4）用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因 。 【答案】（1）绝缘体；（2）电阻，通电时间；（3）电流；（4）见解析 【详解】 （1）绝缘体是指不容易导电的物体。煤油中不存在大量能够自由移动的带电粒子，所以煤油不容易导电，是绝缘体。 （2）根据控制变量法，在探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”时，需要控制电流不同而其他可能影响热量产生的因素相同。而电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，所以应控制电阻和通电时间相同。 （3）根据并联电路电流的规律可知，通过R1的电流小于通过R2的电流；在甲烧瓶外面并联一电阻的目的是使甲、乙两个烧瓶内电阻丝的电流不同。 （4）用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，而W=UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q=W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路（将电能全部转化为内能的电路）。如含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转化为内能，即发热了，则W=UIt>Q，所以，Q=UIt不能计算电流通过任何用电器产生的热量。 12．小明家买了一台智能石墨烯电暖桌，如图所示，其铭牌信息如下表所示。已知该电暖桌的发热体由电阻丝构成（电阻丝电阻不随温度变化）。 产品型号 DHZ-08 额定电压 额定功率 1100W 取暖面积 定时范围 (1)电阻丝的阻值是多少？ (2)电吸桌正常工作30min消耗的电能是多少？ 【答案】(1)44Ω (2)1.98×106J 【详解】 （1）电阻丝的阻值是 （2）电吸桌正常工作30min消耗的电能为 素养提升 13．小明家新购买了电热水器和空调各一台，热水器的铭牌上标有“220V，2200W”字样，空调的铭牌上标有“220V，1900W”字样。下列说法不正确的是（　　） A．电热水器是利用电流热效应工作的 B．单独使用空调比单独使用热水器电能表表盘转速快 C．正常使用相同时间，热水器比空调消耗的电能多 D．热水器的电阻比空调的电阻小 【答案】B 【详解】 A．电热水器是利用电流通过导体时会产生热量，即电流的热效应工作的，故A正确，不符合题意； B．热水器的额定功率比空调的额定功率大，单独使用热水器比单独使用空调电能表表盘转速快，故B错误，符合题意； C．根据功的公式W=Pt可知，正常使用相同时间，热水器比空调消耗的电能多，故C正确，不符合题意； D．热水器和空调的额定电压相同，热水器的额定功率比空调的额定功率大，根据公式可知，热水器的电阻比空调的电阻小，故D正确，不符合题意。 故选：B。 14．如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻、，其中，。下列说法错误的是（　　） A．比较U形管液面高度差，从而比较热量的多少，这是转换的思想 B．只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 C．闭合和，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系 D．只闭合，若电路中的电流为，通电电阻产生的热量为12J 【答案】C 【详解】 A．实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这是转换法的应用，故A正确，不符合题意； B．只闭合，通过电阻的电流与通电时间相同，电阻阻值不同，故可以探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确，不符合题意； C．闭合和，通过两容器内电阻的电流与电阻阻值都不同，故不能探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系，故C错误，符合题意； D．只闭合，若电路中的电流为，通电电阻产生的热量为 故D正确，不符合题意。 故选：C。 15．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。 16．如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R1标有“100Ω 0.8A”，灯泡标有“12V 6W”，R0为定值电阻。在保证电路安全的前提下： ①当a处接入导线，b处接入电压表时（量程“0~3V”或“0~15V”），只闭合S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，电路中的最小电流为0.22A； ②再闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω； ③将a处接入电压表（量程不变），b处接入导线时，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。 下列说法正确的是（　　） A．电压表接入电路的量程为3V B．①中，灯泡的最小功率为1.1616W C．②中，电路的最大总功率为32.4W D．③中，R0工作10s产生的热量为60J 【答案】D 【详解】 由P=UI可得，灯泡正常发光电流为 灯泡正常发光的电阻为 A.由③可知，将a处接入电压表（量程不变），b处接入导线时，闭合所有开关，R0与L串联，电压表测L两端电压，灯泡怡能正常发光，此时灯泡两端电压为12V，为保证电路安全，所以电压表接入的量程应为0~15V，故A错误； B．由①知，当a处接入导线，b处接入电压表时，只闭合S1、S2，此时R0、L、R1串联。当电路中电流最小时，灯泡的实际功率最小，若灯泡电阻不变，则灯泡功率为P实=I小2RL=(0.22A)2×24Ω=1.1616W 但由于0.22A<I额=0.5A，此时灯泡电阻应小于24Ω，所以灯泡的最小功率应小于1.1616W，故B错误； C．在③中，将a处接入电压表，b处接入导线时，闭合所有开关，R0与L串联，R1被短路，灯泡恰好能正常发光，所以电源电压为U=U0+U额=I额R0+U额=0.5A×R0+12V 由②可知，当a处接入导线，b处接入电压表时，闭合所有开关，R0与R1串联。由串联电路电流规律和滑动变阻器的规格知，电路中的最大电流为0.8A，此时变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω，则电源电压为U=I最大(R0+R1小)=0.8A×(R0+6Ω) 由于电源电压不变，所以得0.8A×(R0+6Ω)=0.5A×R0+12V 解得R0=24Ω。 电源电压为U=0.8A×(R0+6Ω)=24V 在②中，电路的最大总功率为P最大=UI最大=24V×0.8A=19.2W 故C错误； D．在③中，闭合所有开关，R0与L串联，灯泡恰好能正常发光，通过R0的电流为I0=I额=0.5A R0工作10s产生的热量为Q=I2R0t=(0.5A)2×24Ω×10s=60J 故D正确。 故选：D。 17．如图甲所示电路中，电源电压不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，小灯泡参数模糊不清。第一次只闭合开关S、S1，滑片P从a端移到b端；第二次只闭合开关S、S2，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片P。图乙是这两次实验过程绘制的电压表与电流表示数的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为10V B．小灯泡的参数为“2V  0.4A” C．只闭合S、S2，为保证电路安全，滑动变阻器的阻值范围为7.5~30Ω D．只闭合S、S1，滑片P移至b端时，通电10s，R0产生的热量为32J 【答案】D 【详解】 由图乙可知，第一次只闭合开关S、S1，滑动变阻器与定值电阻R0串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流；第二次只闭合开关S、S2，滑动变阻器与灯泡L串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流；第一次只闭合开关S、S1，滑片P从a端移到b端，当滑片移动到b端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0，其分得的电压为0，即电压表示数为0，所以图乙中直线为滑动变阻器与R0串联时的图像，曲线为滑动变阻器与灯泡L串联时的图像。 A．只闭合开关S、S1，滑片P移动到b端时，电路中只有R0，此时电路中电流最大为 滑片P在a端时，滑动变阻器与定值电阻串联，电路中的电流最小，最小为0.2A；由欧姆定律得，电源电压 即 解得R0＝20Ω 电源电压 故A错误； B．图乙中曲线为滑动变阻器与灯泡串联时的图像，由图像可知，电压表示数最小为3V时，灯泡正常发光，则灯泡的额定电压 此时电路中的电流为 则小灯泡的参数为“5V  0.4A”，故B错误； C．保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片P，由图乙知，当电压表示数最大为6.4V时，滑动变阻器连入电路中的电阻最大，由图知，此时的电流为0.32A，由欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路的最大电阻为 因为电流表的量程为0~0.6A，小灯泡的额定电流为0.4A，所以电路中的最大电流为0.4A，此时滑动变阻器连入电路中的电阻最小，此时小灯泡两端电压为5V，因为串联电路两端电压等于各部分电路两端电压的总和，所以滑动变阻器两端的电压为 滑动变阻器的最小电阻为 所以滑动变阻器的范围为7.5Ω~20Ω，故C错误； D．只闭合S、S1，滑片P移至b端时，只有R0接入电路，电路中电流最大，为0.4A，通电10s，R0产生的热量为 故D正确。 故选：D。 18．图甲为某品牌家用空气炸锅，空气炸锅在工作时通过电动机向内部吹风，借助空气的循环达到迅速升温的目的，电动机上标有“220V，22W”字样。空气炸锅内部部分简化电路如图乙所示，其额定电压为220V。发热元件为R1和R2两个定值电阻，阻值分别为55Ω和110Ω。S为定时开关，通过调节开关S1和S2（S2是单刀双掷开关），可实现高温挡、中温挡和低温挡三个挡位的切换。下列说法正确的是（　　） A．设定好时间，开关S1断开，S2接a端时为高温挡 B．电动机的电阻是2200Ω C．设定好时间，开关S1闭合，S2接a端时，电路1min内产生的热量为27720J D．空气炸锅在高温挡正常工作时，电路的总电流是6.1A 【答案】D 【详解】 A．由图可知，开关S1断开，S2接a端时，R1与R2串联，电路的总电阻最大；开关S1闭合，S2接a端时，发热电路为R2的简单电路，电路的总电阻较大；开关S1闭合，S2接b端时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，根据可知，开关S1断开，S2接a端时，发热电路的总功率最小，空气炸锅处于低温挡；开关S1闭合，S2接a端时，发热电路的总功率较大，空气炸锅处于中温挡；开关S1闭合，S2接b端时，发热电路的总功率最大，空气炸锅处于高温挡，故A错误； B．由于电动机工作时，主要将电能转化为机械能，所以不能用电动机上标的“220V 22W”及 计算电动机的电阻，故B错误； C．开关S1闭合，S2接a端时，发热电路为R2的简单电路，空气炸锅处于中温挡，电路1min内产生的热量 故C错误； D．高温挡正常工作时，电动机和R1、R2并联，根据P＝UI和欧姆定律可得，通过M的电流 通过R1的电流 通过R2的电流 由并联电路的电流规律可得，电路中的总电流 故D正确。 故选：D。 19．小军通过观察和研究他家汽车上的电加热座椅垫（原理如图），发现该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位，S为挡位切换开关，R1和R2均为电热丝，电源电压恒为12V，R1=5Ω。 (1)开关S切换到2时，电路处于 挡，若此时电路中的电流为1A，则电热丝R2工作1min产生的热量为 J； (2)汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭，但其中一个灯损坏时，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为 。转向横杆相当于电路中的 。 【答案】(1)低温 420 (2)并联 开关 【详解】 （1）[1]由图可知，开关S切换到2时，R1和R2串联，由串联电路的电阻规律知，此时电路的总电阻较大，电源电压一定，由可知，此时电路的总功率较小，为低温挡。 [2]此时电路的总电阻为 则电热丝R2的阻值为 此时通过R2的电流为 R2工作1min产生的热量为 （2）[1]汽车同侧的前后两个转向灯会同时闪亮、同时熄灭，其中一个灯损坏时，另一个仍能正常工作，所以它们是并联的。 [2]转向横杆可以控制电流的有无，相当于电路中的开关。 20．如图所示是小明家的家庭电子式电能表，小明将家中其他的用电器关闭，只让标有“220V，1280W”的暖风机单独工作，他记下在10min内这个电能表的脉冲指示灯闪烁了240次，暖风机在这10min内的实际功率是 W，此时家庭电路中的电压 （选填“大于”“小于”或“等于”）220V。一蓝牙耳机内的微型充电电池上标有“3.7V，500mAh”字样，则该电池充满电后储存的电能是 J。 【答案】1200 小于 6660 【详解】 [1]“1200imps/kW·h”表示电路每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1200次。 10min指示灯闪烁240次时，则暖风机消耗的电能 所以暖风机的实际功率 [2]暖风机的发热电阻不变，根据可知，由于，所以，即此时家庭电路中的电压小于220V。 [3]该电池充满电后储存的电能 21．如图-1，是一款多功能烘鞋器，它具有调温、烘干、杀菌等功能、其简化电路如图-2所示，R是电热丝，L是紫外线灯，和同时闭合时，电动机与电热丝 （选填“串”或“并”）联，湿鞋在吹热风时比在吹冷风时干得更快，是因为温度越高，蒸发越 （选填“快”或“慢”），若烘干一双鞋需要，电热丝的额定功率为，则R在这段时间产生的热量为 J。 【答案】 并 快 【详解】 [1]由图可知，电动机和电热丝工作互相不影响，所以电动机和电热丝是并联。 [2]温度会影响蒸发的快慢，温度越高，蒸发越快。 [3]R在这段时间产生的热量 22．(1)在“小实验、小制作”比赛活动中，小明利用身边的小玻璃瓶、单孔橡皮塞、两端开口的透明玻璃管和水，进行了以下实验。 ①如图甲所示，用插着玻璃管的橡皮塞塞紧玻璃瓶。小明提着瓶子从一楼走到四楼，发现玻璃管中的液面上升了，说明了大气压强随海拔高度升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 ②小明又用实验器材组装了如图乙所示的装置，往B管中吹气，A管中的液面也会上升，写出一个生活中应用此原理的实例 。 (2)如图丙为探究“焦耳定律”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，将未知电阻的两根电阻丝R1、R2串联在电路中。组装实验装置后，只闭合开关S0，若R1>R2，通电一段时间后，发现 （选填“甲”或“乙”）U形管两侧液面高度差更大。若将R1换成与R2阻值相同的定值电阻，同时闭合S0和S1，是为了探究电流通过导体产生的热量与 的关系。 【答案】(1)减小 飞机机翼设计成上凸下平 (2) 甲 电流 【详解】 （1）[1]提着瓶子从一楼走到四楼，发现玻璃管中的液面上升了，说明瓶内气压大于大气压，即海拔高度升高，外界大气压减小了。 [2]往B管中吹气，吸管A上方空气的流速变大，压强减小，A管中液体受到向上的压强大于向下的压强，所以A管中的液面上升，其原理是流体中流速越大的地方压强越小，生活中飞机机翼设计成上凸下平的形状就是利用流体压强中流速大的位置压强小的特点。 （2）[1]闭合开关S0，两个电阻R1、R2串联，串联电路中电流相等，通电时间也相同，电阻不同，能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，若R1>R2，即甲容器中电阻大，根据Q=I2Rt可知，甲U形管两侧液面高度差更大。 [2]同时闭合S0和S1，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，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，R1换成与R2阻值相同，则可以研究电流产生的热量与电流的关系。 23．图甲是一款带照明功能的萌宠电暖手宝，图乙是内部简化电路图，已知电压恒为18V，R1为加热电阻，滑动变阻器R2标有“80Ω  1A”字样，灯泡标有“6V  3.6W”字样且电阻不随温度变化，电压低于灯泡几乎不亮。只闭合开关S1时，灯泡恰好正常发光；只闭合开关时，处于亮度可调的照明模式；只闭合开关S1、S2时，处于暖手模式。求： (1)灯泡L的电阻大小； (2)电路在暖手模式下工作10min，产生的热量； (3)照明模式下，保证灯泡有明显亮度且电路安全，电路总功率的范围。 【答案】(1)10Ω； (2)9720J； (3)3.6W~10.8W 【详解】 （1）灯泡L的电阻大小为 （2）由电路图知，只闭合开关S1时，灯泡L和定值电阻R1串联，此时灯泡L恰好正常发光，电路中的电流 定值电阻R1两端的电压为 定值电阻R1的电阻 只闭合开关S1、S2时，只有定值电阻R1接入电路，处于暖手模式。电路在暖手模式下工作10min，产生的热量为 （3）只闭合开关S3时，此时小灯泡与滑动变阻器串联，处于亮度可调的照明模式。由题意知电压低于2V灯泡几乎不亮，要保证灯泡有明显亮度且电路安全，小灯泡两端的电压为2V~6V；当小灯泡两端的电压为6V时电路中的电流为0.6A，电路的总功率 当小灯泡两端的电压为2V时，路中的电流 电路的总功率 所以电路总功率的范围为3.6~10.8W。 迁移创新 24．在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热熔的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态（如图甲）。其内部电路如图乙，打印笔工作有快、慢两挡，、是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙，下列说法正确的是（     ） A．快挡打印时，图中开关应处于断开状态 B．PTC发热电阻增大时，发热功率增大 C．该打印笔工作过程中的最大电流是0.25A D．温度为250℃时，打印笔快挡平均每分钟产生的热量为4800J 【答案】D 【详解】 A．快挡打印需要功率大，总电阻小。当闭合时，、并联，总电阻小于断开（只有工作）的总电阻，因此快挡时应闭合，故A错误； B．电源电压不变，根据，电阻增大时，发热功率减小，故B错误； C．根据，总电阻最小时电流最大。由图丙可知，单个PTC最小电阻为 快挡两电阻并联，总电阻 最大电流 ， 故C错误； D．由图丙可知，时单个电阻，快挡两电阻并联，总功率 时间 产生的热量 ， 故D正确。 故选：D。 25．如图所示，电源电压恒定不变，用电器分别标有如下字样：电动机“6V  3W”、灯泡“6V  2.4W”、滑动变阻器“50Ω 1A”；开关S1闭合、S3接1、S2断开时，电动机正常工作；已知电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~0.6A，电动机线圈电阻为2Ω。（忽略温度对电阻的影响；开关变换时，电压表在原位，接线柱正确连接） (1)电动机正常工作1min，电流通过它产生的热量为多少？ (2)开关S2闭合、S3接1，S1断开，滑动变阻器的滑片移至a端时，通过灯泡的电流为0.16A，此时电压表的示数为多少？画出等效电路图。 (3)开关S1、S2闭合，S3接2时，为保证电路安全工作，滑动变阻器连入电路的最小阻值为多少？ 【详解】 （1）开关S1闭合、S3接1、S2断开时，只有电动机接入电路，此时电动机正常工作，则电源电压等于电动机的额定电压，即 电动机正常工作的电流 电动机工作时间 电流通过电动机线圈产生的热量为 （2）当开关S2闭合、S3接1，S1断开，滑动变阻器的滑片移至a端时，滑动变阻器短路，电动机和灯泡串联接入电路，电压表测灯泡两端电压，等效电路图如图所示： 由题意可知，灯泡的电阻 此时灯泡两端的电压 所以电压表示数为2.4V。 （3）当开关S1、S2闭合，S3接2时，灯泡与滑动变阻器并联，电流表测量干路电流，电压表测电源电压。为保证电路安全，各元件的电流和电压不能超过其额定值或量程，则电路中的最大安全电流 根据并联电路的电压关系可知， 此时灯泡正常工作，通过灯泡的电流 根据并联电路的电流关系可知，通过滑动变阻器的最大电流 则滑动变阻器连入电路的最小阻值为 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十八章 电功率 第4节 焦耳定律 课标要点 1. 知道电流的热效应，能通过生活实例认识电流产生热量的现象。 2. 通过实验探究，知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，经历“控制变量法”和“转换法”的探究过程。 3. 理解焦耳定律的内容，掌握其数学表达式Q=I2Rt，并能进行简单的计算。 4. 能区分纯电阻电路和非纯电阻电路，理解Q=W与Q<W的条件。 5. 了解电热的利用与防止，能解释生活中的相关现象 学习重难点 重点：焦耳定律的实验探究过程及结论；焦耳定律公式Q=I2Rt的应用；纯电阻电路与非纯电阻电路电热与电功的关系。 难点：实验探究中“控制变量法”和“转换法”的设计与应用；非纯电阻电路中（如电动机）电功与电热的区分与计算。 知识点 电流的热效应与焦耳定律 1. 电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化为内能的现象，叫做电流的热效应。生活常见的电热水壶、电饭锅、电熨斗等都是利用电流热效应工作的。 2. 探究实验：电流产生的热量与哪些因素有关？ 猜想：可能与电流I、电阻R、通电时间t有关。 实验方法： 控制变量法： 探究热量与某个因素的关系时，控制其他因素不变。 转换法： 电流产生的热量无法直接观察，实验中通过观察温度计示数的变化（或 U 形管中液面的高度差）来间接比较热量的多少。 实验结论： 在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多；在电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。 3. 焦耳定律： 内容： 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，跟通电时间成正比。 公式： Q=I2Rt · Q：热量，单位焦耳（J） · I：电流，单位安培（A） · R：电阻，单位欧姆（Ω） · t：时间，单位秒（s） 普适性： 焦耳定律是计算电流产生热量的普适公式，适用于任何电路（纯电阻和非纯电阻均适用）。 🚨特别提醒： 1、热量计算不能乱套公式：计算电热只能用 Q=I2Rt，不能随意套用 W=UIt或 W=U2/Rt。后者只在纯电阻电路中才等于电热。 2、“转换法”的误区：在探究实验中，温度计示数升高越多，说明产生的热量越多，但这并不代表电阻越大升温就一定快（还要看煤油/空气的质量）。实验中要保证两个容器中的液体质量相同、初温相同。 3、时间单位要统一：代入焦耳定律公式计算时，时间 t的单位必须是秒（s）。若题目给的是分钟，必须先乘以 60 换算。 随学随练 1．如下图所示的家用电器中，主要是将电能转化为内能的是（      ） A．电风扇 B．电饭煲 C．电灯 D．洗衣机 2．如图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内．盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取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产生热量的多少是通过观察______来比较的。 (2)图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系。 (3)图乙中右侧盒外连接的5Ω电阻的作用是______。 3．如图所示的电路中，电源电压恒定，R1、R2均为定值电阻，R1的阻值为5 Ω。 (1)闭合开关S1、断开开关S2，电流表示数为0.6A，求电源电压； (2)闭合开关S1、S2，电流表示数为0.9A，求电阻R2的阻值； (3)闭合开关S1、S2，通电10s，求电路产生的热量。 知识点 纯电阻电路与非纯电阻电路的区别 1. 纯电阻电路： · 特点：只含有电灯、电炉、电烙铁等电阻元件的电路，电能全部转化为内能。 · 关系：电功=电热（W=Q）。 · 公式通用：Q=W=UIt=I2Rt=U2/Rt均可使用。 2. 非纯电阻电路： 特点：含有电动机、充电的蓄电池等元件的电路，电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。 关系：电功 > 电热（W>Q）。 公式区分： · 电功（消耗的总电能）：只能用 W=UIt计算（或 W=Pt）。 · 电热（产生的热量）：只能用 Q=I2Rt计算。 · 其他形式的能：E其他=W−Q（如电动机输出的机械能）。  🚨特别提醒： 1、电动机“卡死”陷阱：电动机正常转动时是非纯电阻电路，W>Q；当电动机被卡住不转时，它就变成了纯电阻（相当于一根导线），此时 W=Q，且电流会急剧增大，极易烧毁电机。 2、“非纯电阻”不能用欧姆定律：在非纯电阻电路中，不能用 I=UR来计算电流。因为电动机两端的电压不仅用来克服线圈电阻做功，还用来转化为机械能。 3、求电热时切忌乱用公式：即便题目给出了电压和时间，在非纯电阻电路（如电动机）中求热量，也必须先通过 Q=W−E机或求出电流后用 Q=I2Rt计算，绝不能用 Q=U2/Rt。 随学随练 1．有一台“3V 3W”的迷你小电风扇（如图所示），电动机的线圈电阻为 0.1 Ω，忽略一切摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．小电风扇正常工作 1min消耗的电能为 180 J B．小电风扇正常工作 1min产生的热量为 6J C．若小电风扇的扇叶被卡住，通电1min产生的热量为180J D．小电风扇正常工作 1min产生的机械能为 174J 2．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。 3．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。 知识点 电热的利用与防止 1. 电热的利用： 实例： 电热水器、电饭锅、电烤箱、电熨斗、电热毯等。 优点： 清洁卫生、无污染、热效率高、便于控制和调节。 2. 电热的防止： 危害： 用电器温度过高会加速绝缘材料老化，甚至引起火灾或烧毁设备（如电视机、计算机等长期工作会发热）。 散热措施： 设置散热孔、安装散热风扇、涂抹导热硅脂、加装散热片等。 特别提醒： 1、“利用”与“防止”混淆：电视机后盖有散热孔是为了防止电热带来的危害；而电饭锅利用了发热盘来加热，是利用电热。在做选择题时要注意区分。 2、导线过热引发火灾的原理：家庭电路中，如果导线太细（电阻大）或接头处接触不良（电阻大），根据焦耳定律 Q=I2Rt，在电流和时间相同时，这些地方产生的热量多，容易引发火灾。 随学随练 1．电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，有时使用不当也会给人们带来危害。下列情况中属于利用电流热效应的是（　　 ） A．电脑两侧有散热孔 B．冬天用电暖气取暖 C．电视机的后盖有许多孔 D．“超导体”技术在远距离输电中的应用 2．电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是（　 　） A．用电水壶烧水 B．大型爆破工程，利用电热装置引爆炸药 C．电动机外壳有散热片 D．家用电器长时间停用，隔一段时间通电一次 3．如图所示，电脑的机箱中装有微型风扇，目的是防止__________对电子元件造成的危害。某电脑CPU的功率为100W，其中发热功率占8%。若工作半小时，则CPU产生热量__________J。 题型 探究电流产生的热量与哪些因素有关 解题三步法： ①明方法：识别实验采用的是“控制变量法”（探究某一因素影响）和“转换法”（通过温度计示数或液面高度差反映热量多少）。 ②析电路：串联电路中，电流和通电时间相同，可探究热量与电阻的关系；并联或改变干路电流时，可探究热量与电流的关系。 ③得结论：按“在××和××相同时，××越大，产生的热量越××”的格式规范作答。 ⚠️ 高频陷阱： ① 转换法的现象判断错误：误认为温度计示数升高代表热量直接大小，忘记了必须是同种液体、同质量、同初温的前提。 ② 电路连接方式分析错：探究热量与电阻的关系必须用串联（控制电流相同）；探究热量与电流的关系，往往把两个相同电阻分别放在不同电流的支路。 ③ 结论表述不完整：漏写“在电流和通电时间相同的情况下”的前提条件，导致结论不严密。 活学活用 1．为了探究“电流产生的热量与哪些因素有关”，某物理小组设计了如图所示的电路，其中且阻值均不变。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．只闭合时是探究电流产生热量的多少与电流的关系 B．和都闭合时是探究电流产生热量的多少与电流的关系 C．和都闭合时，和中电流之比是2:1 D．和都闭合时，和中产生热量之比为4:1 2．如图所示，甲、乙为两个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的水和煤油，烧瓶中两电阻丝的阻值相同，烧瓶内插入相同的温度计。下列说法正确的是（　　） A．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中电阻丝放出热量多 B．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中所装液体比热容小 C．该实验装置可用来探究电流产生热量与电阻的关系 D．通电一段时间，水和煤油均未沸腾，温度计示数大小关系为 3．采用如图所示的电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。 ①由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的 来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了 的探究方法。 ②如图所示是探究电流产生的热量跟电流的关系，通电一段时间 （选填“左瓶”或“右瓶）内的电阻丝产生的热量多。 题型 焦耳定律与电功率、欧姆定律的综合计算 解题四步法： ①判电路：首先判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路（如电动机）。 ②找已知：提取U、I、R、t、P 等已知条件，并统一单位。 ③选公式： · 纯电阻：求热量 Q，可用 Q=I2Rt，也可用 Q=W=UIt=Pt=U2/Rt。 · 非纯电阻：求总电能用 W=UIt（或 W=Pt）；求发热量只能用 Q=I2Rt；求输出的机械能或其他能 E=W−Q。 ④算结果：代入数据计算，注意科学计数法的使用。 ⚠️ 高频陷阱： ① 非纯电阻电路中乱用欧姆定律：在电动机题中，若用 R=U/I求电阻，或用 Q=U2/Rt求热量，将直接导致全盘皆输。 ② 电功与电热的混淆： 在纯电阻（如电风扇的电机被卡住时）或非纯电阻电路中，若不注意区分W和 Q，容易把“消耗的电能”等同于“产生的热量”。 ③ 时间未换算：题目给的时间如果是 min，代入功率或焦耳定律时必须化为 s。 ④ “输出功率”的计算错误：电动机输出功率等于总功率减去发热功率，即 P机=UI−I2R。 活学活用 4．物理实验室有一个微型电动机，正常工作时两端的电压为5V，电动机线圈电阻为。小明将该电动机与一个的定值电阻R0。串联后接入电源电压为15V的电路中，如图所示，电动机恰好能正常工作，则电动机工作产生的热量为 J，输出的机械能为 J。 5．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？ 6．电动机已广泛应用于我们的生产和生活中，它实现了电能向其它形式能的转化，如：电风扇消耗的电能转化为内能和机械能。下表是某品牌电风扇的铭牌参数，若此电风扇正常工作1h，求： 品牌 某品牌 型号 **﹣35X67Bh7 额定电压 220V 额定功率 55W 送风模式 普通/睡眠/智能 控制方式 遥控/触摸按键 毛重 6.40kg 净重 5.46kg （1）电风扇消耗的电能； （2）电风扇的额定电流； （3）电风扇线圈中电流产生的热量（已知该品牌电风扇线圈电阻为32Ω）。 基础通关 1．下列四种用电器，其中主要是利用电流的热效应来工作的是（     ） A．电脑 B．节能灯 C．电炉 D．电风扇 2．甲、乙两电热器的电阻之比为4∶3，通过的电流之比为1∶2，则相同时间内产生的热量之比为（　　）。 A．1∶3 B．2∶3 C．3∶8 D．3∶2 3．如图所示为“探究焦耳定律”实验装置，甲、乙两个相同的玻璃瓶中密封了初温相同、质量相同的煤油，串联接入电路通电一段时间后，测得甲玻璃瓶中温度比乙玻璃瓶中温度高，下列说法正确的是（　　）。 A．通过温度计示数的变化来判断产生热量的多少，这种方法是控制变量法 B．该装置是为了探究电流通过导体时产生热量与电阻大小的关系 C．通过甲瓶中电阻丝的电流比通过乙瓶中的电流的大 D．如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝短 4．电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中，属于防止电热危害的是（　　） A．用电烙铁焊接 B．铺设发热电缆 C．打开电取暖器 D．电动机外壳安装散热片 5．将两根电阻丝、分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，。通电一段时间后，、产生的热量之比为（     ） A．3∶2 B．2∶3 C．9∶4 D．4∶9 6．如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关”的实验装置。两透明空气盒中密封着等量的空气。下列说法正确的是（　　） A．U形管液面高度变化反映密封空气温度的变化 B．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是2：1 C．图乙所示的装置，若右边容器外5Ω的电阻换成20Ω后实验效果更明显 D．通电后空气盒中电阻丝内能增大是通过热传递方式改变的 7．某品牌手机电池的部分参数如下表所示。右下图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 4.5A”另一个标注“输出11V 6A”，其中有一个是快速充电器，其充电效率为90%，以下说法错误的是（　　） 电池名称 锂离子电池 电压 3.7V 容量 4400mAh A．当电池充满电时，储存的电能是58608J B．选用快速充电器将电池从零充满需要14.8min C．给手机电池充电时，是将电能转化为化学能 D．快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，目的是使充电过程中产生的热量少一些 8．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，R1、R2为阻值一定的电热丝（R1<R2）。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，R1两端电压不变 9．某校师生自制了一台电烘箱，设计的简化电路如图所示，已知U=220V，R1和R2均为电热丝且电阻值恒为44Ω，、均闭合时，电路的电功率为 W；闭合，断开时，电路1min产生的热量为 J。 10．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。 11．用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。 （1）烧瓶中装入的煤油是 （选填“导体”或“绝缘体”）； （2）在探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”时应控制 和 相同； （3）在甲烧瓶外面并联一电阻的目的是使甲、乙两个烧瓶内电阻丝的 不同； （4）用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因 。 12．小明家买了一台智能石墨烯电暖桌，如图所示，其铭牌信息如下表所示。已知该电暖桌的发热体由电阻丝构成（电阻丝电阻不随温度变化）。 产品型号 DHZ-08 额定电压 额定功率 1100W 取暖面积 定时范围 (1)电阻丝的阻值是多少？ (2)电吸桌正常工作30min消耗的电能是多少？ 素养提升 13．小明家新购买了电热水器和空调各一台，热水器的铭牌上标有“220V，2200W”字样，空调的铭牌上标有“220V，1900W”字样。下列说法不正确的是（　　） A．电热水器是利用电流热效应工作的 B．单独使用空调比单独使用热水器电能表表盘转速快 C．正常使用相同时间，热水器比空调消耗的电能多 D．热水器的电阻比空调的电阻小 14．如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻、，其中，。下列说法错误的是（　　） A．比较U形管液面高度差，从而比较热量的多少，这是转换的思想 B．只闭合，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系 C．闭合和，可以探究电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系 D．只闭合，若电路中的电流为，通电电阻产生的热量为12J 15．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 16．如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R1标有“100Ω 0.8A”，灯泡标有“12V 6W”，R0为定值电阻。在保证电路安全的前提下： ①当a处接入导线，b处接入电压表时（量程“0~3V”或“0~15V”），只闭合S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，电路中的最小电流为0.22A； ②再闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω； ③将a处接入电压表（量程不变），b处接入导线时，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。 下列说法正确的是（　　） A．电压表接入电路的量程为3V B．①中，灯泡的最小功率为1.1616W C．②中，电路的最大总功率为32.4W D．③中，R0工作10s产生的热量为60J 17．如图甲所示电路中，电源电压不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，小灯泡参数模糊不清。第一次只闭合开关S、S1，滑片P从a端移到b端；第二次只闭合开关S、S2，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片P。图乙是这两次实验过程绘制的电压表与电流表示数的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为10V B．小灯泡的参数为“2V  0.4A” C．只闭合S、S2，为保证电路安全，滑动变阻器的阻值范围为7.5~30Ω D．只闭合S、S1，滑片P移至b端时，通电10s，R0产生的热量为32J 18．图甲为某品牌家用空气炸锅，空气炸锅在工作时通过电动机向内部吹风，借助空气的循环达到迅速升温的目的，电动机上标有“220V，22W”字样。空气炸锅内部部分简化电路如图乙所示，其额定电压为220V。发热元件为R1和R2两个定值电阻，阻值分别为55Ω和110Ω。S为定时开关，通过调节开关S1和S2（S2是单刀双掷开关），可实现高温挡、中温挡和低温挡三个挡位的切换。下列说法正确的是（　　） A．设定好时间，开关S1断开，S2接a端时为高温挡 B．电动机的电阻是2200Ω C．设定好时间，开关S1闭合，S2接a端时，电路1min内产生的热量为27720J D．空气炸锅在高温挡正常工作时，电路的总电流是6.1A 19．小军通过观察和研究他家汽车上的电加热座椅垫（原理如图），发现该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位，S为挡位切换开关，R1和R2均为电热丝，电源电压恒为12V，R1=5Ω。 (1)开关S切换到2时，电路处于 挡，若此时电路中的电流为1A，则电热丝R2工作1min产生的热量为 J； (2)汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭，但其中一个灯损坏时，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为 。转向横杆相当于电路中的 。 20．如图所示是小明家的家庭电子式电能表，小明将家中其他的用电器关闭，只让标有“220V，1280W”的暖风机单独工作，他记下在10min内这个电能表的脉冲指示灯闪烁了240次，暖风机在这10min内的实际功率是 W，此时家庭电路中的电压 （选填“大于”“小于”或“等于”）220V。一蓝牙耳机内的微型充电电池上标有“3.7V，500mAh”字样，则该电池充满电后储存的电能是 J。 21．如图-1，是一款多功能烘鞋器，它具有调温、烘干、杀菌等功能、其简化电路如图-2所示，R是电热丝，L是紫外线灯，和同时闭合时，电动机与电热丝 （选填“串”或“并”）联，湿鞋在吹热风时比在吹冷风时干得更快，是因为温度越高，蒸发越 （选填“快”或“慢”），若烘干一双鞋需要，电热丝的额定功率为，则R在这段时间产生的热量为 J。 22．(1)在“小实验、小制作”比赛活动中，小明利用身边的小玻璃瓶、单孔橡皮塞、两端开口的透明玻璃管和水，进行了以下实验。 ①如图甲所示，用插着玻璃管的橡皮塞塞紧玻璃瓶。小明提着瓶子从一楼走到四楼，发现玻璃管中的液面上升了，说明了大气压强随海拔高度升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 ②小明又用实验器材组装了如图乙所示的装置，往B管中吹气，A管中的液面也会上升，写出一个生活中应用此原理的实例 。 (2)如图丙为探究“焦耳定律”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，将未知电阻的两根电阻丝R1、R2串联在电路中。组装实验装置后，只闭合开关S0，若R1>R2，通电一段时间后，发现 （选填“甲”或“乙”）U形管两侧液面高度差更大。若将R1换成与R2阻值相同的定值电阻，同时闭合S0和S1，是为了探究电流通过导体产生的热量与 的关系。 23．图甲是一款带照明功能的萌宠电暖手宝，图乙是内部简化电路图，已知电压恒为18V，R1为加热电阻，滑动变阻器R2标有“80Ω  1A”字样，灯泡标有“6V  3.6W”字样且电阻不随温度变化，电压低于灯泡几乎不亮。只闭合开关S1时，灯泡恰好正常发光；只闭合开关时，处于亮度可调的照明模式；只闭合开关S1、S2时，处于暖手模式。求： (1)灯泡L的电阻大小； (2)电路在暖手模式下工作10min，产生的热量； (3)照明模式下，保证灯泡有明显亮度且电路安全，电路总功率的范围。 迁移创新 24．在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热熔的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态（如图甲）。其内部电路如图乙，打印笔工作有快、慢两挡，、是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙，下列说法正确的是（     ） A．快挡打印时，图中开关应处于断开状态 B．PTC发热电阻增大时，发热功率增大 C．该打印笔工作过程中的最大电流是0.25A D．温度为250℃时，打印笔快挡平均每分钟产生的热量为4800J 25．如图所示，电源电压恒定不变，用电器分别标有如下字样：电动机“6V  3W”、灯泡“6V  2.4W”、滑动变阻器“50Ω 1A”；开关S1闭合、S3接1、S2断开时，电动机正常工作；已知电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~0.6A，电动机线圈电阻为2Ω。（忽略温度对电阻的影响；开关变换时，电压表在原位，接线柱正确连接） (1)电动机正常工作1min，电流通过它产生的热量为多少？ (2)开关S2闭合、S3接1，S1断开，滑动变阻器的滑片移至a端时，通过灯泡的电流为0.16A，此时电压表的示数为多少？画出等效电路图。 (3)开关S1、S2闭合，S3接2时，为保证电路安全工作，滑动变阻器连入电路的最小阻值为多少？ 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $