18.4 焦耳定律 同步学案 初中物理人教版九年级全一册（2022年）（有答案）

18.4 焦耳定律
学习目标
1．通过看书和讨论知道电流热效应并会进行简单计算；
2．会用控制变量法研究影响电热的几个因素；
3．通过实验认识到电热的应用及其危害。
学习过程
一）、知识点梳理
知识要点 一 电流的热效应
电流通过导体时电能转化成 能，这种现象叫作电流的热效应。
【答案】 内
知识要点 二 典型探究——探究电流热效应的影响因素
1.探究一——探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻大小的关系。
设计 目的 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻大小的关系
探究装置 探究方法：转换法，探制变量法
探究方法 两容器中的不同阻值的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流 。通电一定时间后，比较两个U形管中 的变化。
探究结论 在 相同、 相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越 。
【答案】相同 液面高度 电流 通电时间 多
2、探究二----探究电流通过导体产生热量的多少跟电流大小的关系。
设计 目的 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电流小的关系
探究装置 探究方法：转换法，探制变量法
探究方法 两个密闭容器中的电阻的阻值一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中的电阻的电流 。在通电时间相同的情阅下观察两个U形管中 的变化
探究结论 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 。
【答案】不同 液面高度 多
知识要点三 焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。这个规律叫作焦耳定律。公式： 。
Q -----热量-----焦耳（J）；
I-----电流----安培（A）；
R-----电阻----欧姆（Ω）；
t-----时间-----秒 （S）
注意：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能 转化为内能（即Q=W），这时能下公式均成立：Q=pt=I2Rt=uIt=t； 对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为
的能量，求Q时只能用公式 。
【答案】二次方 电阻 通电时间 Q= I2Rt 全部 其他形式 Q= I2Rt
学习检测
例1 图中所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．计算器 B．电饭煲
C．电风扇 D．电视机
【答案】B
【解析】A．计算器工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意。B．电饭煲工作时，主要将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故B符合题意。
C．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意。
D．电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。 故选B。
练1.1 下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电暖气 B．洗衣机 C．电视机 D．笔记本电脑
【答案】A
【解析】 A．电暖气工作时，将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故A符合题意；
B．洗衣机工作时，将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．电视机在工作时，主要将电能转化为光能、声能，不是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意；
D．笔记本电脑在工作时，主要将电能转化为光能、声能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。 故选A。
练1.2 陈老师开着极暗的电灯在密闭的暗室内冲洗相片，由于暗室内太热，他又打开电风扇。假设房间与外界绝热良好，风扇持续工作一段时间后，则挂在房间的温度计的示数会（　　）
A．升高 B．降低 C．不变 D．降低或不变
【答案】A
【解析】
由电流热效应可知，风扇工作时，自身的电阻会产生热量；吹风扇使人感到凉爽，是因为风扇加快空气流动，加快了汗液蒸发，由于房间与外界绝热良好，风扇的转动加快了室内空气流动，并不能使室内温度降低，故室内温度不降反升。
故选A。
练1.3 下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电熨斗 B．吸尘器 C．榨汁机 D．电视机
【答案】A
【解析】
A．电熨斗是主要是利用电能转化为内能进行工作的用电器，利用了电流的热效应工作，故A选项符合题意；
B．吸尘器主要是利用电能转化为动能进行工作的，故B选项不符合题意；
C．榨汁机主要是利用电能转化为动能进行工作的，故C选项不符合题意；
D．电视机主要是利用电能转化为光能和声能进行工作的，故D选项不符合题意。
故选A。
例2 焦耳定律的内容为：电流通过导体产生的热量跟______的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟______成正比。
【答案】电流 通电时间/通电的时间
【解析】 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，这个规律叫焦耳定律，公式为
练2.1 如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为3V的电源和阻值为的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝1min时间内放出的热量是______J。
【答案】0.5 90
【解析】[1]切割器在正常工作时通过电热丝的电流
[2]电热丝1min时间内放出的热量
练2.2 若电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（　　）
A．电烙铁最多 B．电视机最多 C．电风扇最多 D．一样多
【答案】A
【解析】三个电器额定功率相同，它们都在额定电压下工作相同时间，它们消耗的电能一样多，电视机主要是把电能转化为声能和光能；电风扇主要是把电能转化为机械能，只有电烙铁将电能全部转化为内能，故三个用电器产生的热量最多的是电烙铁，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
练2.3 如图所示，这是“探究电流通过导体产生的热量与_______的关系”的实验装置。若通过电路的电流为0.6A，通电5min右侧发热电阻产生的热量为_______J。
【答案】电阻 1080
【解析】如图所示，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，根据控制变量法可知，是探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。
已知t＝5min＝300s右侧电阻丝在5min内产生的热量
Q右＝I2R右t＝(0.6A)2×10Ω×300s＝1080J
练2.4 如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3 A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min 电阻R1产生的热量为___________J。
【答案】1：1 3：5 45
【解析】 先闭合S1时，电路为R1的简单电路，电流表测量通过R1的电流；若再闭合S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，电流表示数增加了0.3A，根据并联电路的电流关系可知，通过R2的电流为 I2=0.3A
并联电路中各支路两端的电压都等于电源电压，所以R1、R2两端电压之比为1：1。
根据可知，在电压相同时，电流之比等于电阻之比的倒数，则R1、R2电阻值之比为
R1： R2=I2：I1=0.3A：0.5A =3：5
则R1的阻值为
R1=3Ω
通电1min 电阻R1产生的热量
练2.5 某电风扇电阻为50Ω，当它接在220V的电路时，电流为0.2A，则正常工作100s产生的热量________J，此时电风扇将电能转化为机械能的效率是________。
【答案】200 95.5%
【解析 】 电风扇正常工作100s产生的热量为
Q=I2Rt=(0.2A)2×50Ω×100s=200J
消耗的电能
W=UIt=220V×0.2A×100s=4400J
则电风扇正常工作过程中转化成的机械能
W机械=W﹣Q=4400J﹣200J=4200J
所以电风扇将电能转化为机械能的效率
η==≈95.5%
练2.6 直流电动机两端的电压为5V，通过它的电流为1A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，则工作10s钟消耗的电能为________J，产生的热量是________J，转化为机械能的是_________J。
【答案】50J 5J 45J
【解析】 直流电动机在10s内消耗的电能
W=UIt=5V×1A×10s=50J
电动机在10s内产生的热量
Q=I2Rt=（1A）2×0.5Ω×10s=5J
由能量守恒定律知道，转化为机械能的是
练2.7 如图所示，是研究“在相同时间内电流通过导体产生的热量与______的关系”的实验装置。若电阻丝R甲=5Ω，R乙=10Ω，通过电路中的电流为0.5A，则乙电阻丝在2min内产生的热量是_________J。
【答案】电阻 300
【解析】 由图示知，两个不同阻值的电阻丝串联在电路中，则通过电阻丝的电流相等，那么在相同时间内可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
乙电阻丝在2min内产生的热量
Q=I2Rt=(0.5A)2×10Ω×2×60s=300J
练2.8 电饭煲、电水壶和电熨斗分别标有“220V 1000V”、“220V 1800W”和“220V 500W”的字样，它们各自正常工作相同时间，______（选填“电饭煲”、“电水壶”或“电熨斗”）产生的热量最多，标有“220V 1000W”的电饭煲正常工作0.3h，电流所做的功为______kW·h。
【答案】电水壶 0.3
【解析】 电饭煲、电水壶和电熨斗三个用电器都为纯电阻，消耗的电能全部转化为热量，从题可知，P电饭煲=1000W，P电水壶=1800W，P电熨斗=500W，即
P电水壶＞P电饭煲＞P电熨斗
而它们正常工作的时间相同，由公式
Q=W=Pt
可知电水壶产生的热量最多。
电流所做的功为
W=Pt=1kW×0.3h=0.3kW·h
练2.9 如图所示的电路中，电阻R1的阻值为8Ω，当开关闭合后，电压表V1的示数为4V，V2的示数为2V，通过电阻R1的电流为______A，电路在1min内产生的热量是______J。
【答案】0.5 180
【解析】 分析电路可知，电阻R1和R2串联，电路中电流处处相等，电压表V1测R1的电压，V2测R2的电压，通过电阻R1的电流为
该电路电流做功全部转化为热量，则电路在1min内产生的热量为
例3 如图所示，灯泡L上标有“6V 6W”字样（不计灯丝电阻的变化）电源电压6V且保持不变，定值电阻R=4Ω。只闭合开关S1和S3，电阻R在100s产生的热量是______J；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是______W。
【答案】900 3.6
【解析】
[1]由P=UI可得，由可得，灯泡L的电阻值
只闭合S1和S3，电阻R与灯泡并联，电阻R两端的电压为电源电压6V，电阻R在100s产生的热量
闭合开关S2，断开开关S1、S3，电阻R和灯泡L串联，使其接入电路的阻值最大，则整个电路消耗的电功率最小；最小电功率为
练3.1 小力利用如图所示的装置探究电阻产生的热量与电流的关系，已知定值电阻，经过相同的时间，左边U形管液面高度差比右边U形管液面高度差_______（选填“大”或“小”）；若通过R1的电流为，通电时间为20S时，则R2产生的电热为 _______。
【答案】大 50
【解析】由实验装置图知道，三个电阻的阻值相等，都为10Ω，通电时间相等，R2与R3并联后与串联，所以通过的电流大于通过的电流，根据焦耳定律可知，左边电热丝产生的热量大于右边电热丝产生的热量，左边形管液面高度差比右边形管液面高度差大。
与并联，且，根据并联电路的电压特点和欧姆定律知道，，根据串联和并联电路的电流特点知道
所以
电阻产生的热量
例4 小明用如图甲和图乙所示的实验装置分别探究“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”
（1）如图甲为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入相同的初温和______相等的煤油；
（2）如图甲所示实验中通过______示数的变化，来比较电流产生的热量的多少；
（3）如图乙所示实验所用的方法是______（填“控制变量”或“等效替代”）
（4）用如图乙所示的实验装置探究，得到的结论是：______。
【答案】质量 温度计 控制变量 见解析
【解析】
（1）探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验中，采用的是控制变量法，需要控制煤油的质量和初温要相同。
（2）根据转换法可知，两电阻丝产生热量的多少是通过温度计示数的变化反映出来的。
（3）图乙中，左右两侧内的电阻相同，通电时间相同，但通过两个电阻的电流是不同的，探究的是电流产生的热量与电流大小的关系，实验中采用的方法是控制变量法。
（4）由图可知，电阻的大小是相同的，通电时间相同，但左侧电阻的电流大于右侧电阻的电流，电流大的，U形管液面高度差大，表明产生的热量多，即结论为：在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。
练4.1 如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器，其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U 形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。
（1）实验中通过观察_______的变化来比较导体所产生热量的多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用的研究方法与此相同的是______。
A．探究电流与电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．类比水流学习电流
D．研究磁场时，引入磁感线
（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的______不变，来研究导体产生热量与电阻的关系。
（3）在乙装置中，C、D 透明容器中产生热量较多的是_______容器。
【答案】U 形管液面高度 B 电流 C
【解析】
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，采用转换法，通过观察U形管液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
A．探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法，故A不符合题意；
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法，故B符合题意；
C．类比水流学习电流，采用的是类比法，故C不符合题意；
D．研究磁场时，引入磁感线，采用的是模型法，故D不符合题意。
故选B。
（2）由图可知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，由串联电路电流的规律可知，两电阻丝通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系。
（3）图乙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知
外， 所以
容器内的电阻值都是5Ω，通电一段时间，由知，C容器中电流产生的热量多。
练4.2 小婷利用如图所示的装置探究“电流产生热量与哪些因素有关。”实验材料完好，她把甲、乙两容器中电阻串联起来接到电源两端。
（1）通电一段时间后，________容器中U型管中液面高度差大一些，由此可以得出：电流通过导体时产生的热量与________有关。
（2）在探究电热与电流的关系时，不改变电路连接情况下小婷又利用了如图丙所示的装置完成实验。她已将B、E两个接线柱用导线连接，你认为还应该将________两个接线柱用导线连接起来，通过观察________两个容器得到实验结论。
（3）在步骤（2）的基础上，小明将导线BE的B接线柱改接在A，此时甲和丙两容器中电阻产生热量之比为________。
【答案】乙 电阻大小 DF 甲丙 1∶9
【解析】
（1）图中，甲乙容器中电阻丝串联接入电路中，根据串联电路电流的规律，通过的电流相等，通电时间也相同，5Ω小于10Ω，根据焦耳定律可知，乙容器中的电阻丝产生的热量多，乙容器中U形管中液面高度差大一些，由此可以得出：电流通过导体时产生的热量与电阻大小有关。
（2）在探究电热与电流的关系时，要控制电阻的大小和通电时间不变，只改变电流的大小，根据并联电路电流规律，还应将DF两个接线柱用导线连接起来，通过观察甲丙两个容器得到实验结论。
（3）原来乙丙中的两个电阻丝并联后与甲中的电阻丝串联，根据并联电路电压的规律和 可知，通过5Ω电阻的电流为10Ω电阻电流的2倍，通过5Ω电阻的电流为2I，由并联电路电流的规律，干路电流为3I；即甲中电流为丙中电流的1.5倍；要使实验现象更加明显，即通过两个等值电阻的电流差别要更大一些，在步骤（2）的基础上，将丙容器中接B的导线改接在A，甲乙中的两个电阻先串联后（串联的电阻为15Ω）再与丙中电阻丝并联，根据并联电路电压的规律和可知，即丙中电流为甲中电流的3倍，甲丙电阻相同，通电时间相同，由Q=I2Rt知，丙产生的热量是甲的9倍。
练4.3 如图所示，这是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。甲、乙烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，相同的温度计，阻值分别为R1、R2的电阻丝（R1（1）实验中通过_______来反映电流产生热量的多少；
（2）通电一定时间后，发现乙瓶中的温度计示数更高，由此得出的实验结论是电流相等。通电时间相同时，________越大，电流产生的热量越多。
【答案】温度计示数的变化 电阻
【解析】
（1） 实验中利用转换法，通过温度计示数的变化大小来反映电流产生热量的多少。
（2） 电路中，两电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间也相同，通电一定时间后，发现乙瓶中的温度计示数更高，根据转换法，R2产生的热量多，因R1＜R2
由此得出的实验结论是：电流相等，通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。
练4.4 用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。
（1）该实验方案是通过观察两只温度计示数的___________来比较电流产生热量的多少。
（2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入初温相同、___________的同种液体。
（3）实验结是：在_________、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量___________。
【答案】变化 质量相同 电流 越多
【解析】
（1) 通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少。
（2） 为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体，保证这些因素都相同，这样产生热量多少，就只与电流有关。
（3） 实验结论是：保证甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体，然后电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
练4.5 实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
（1）在实验过程中，通过观察U形管中______的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
（2）图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与______的关系；
（3）图乙所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与______的关系；
（4）综合分析图甲、乙两装置的实验现象，可以得出的结论是：______。
【答案】液面高度 电阻大小 电流大小 电流通过导体产生的热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多
【解析】
（1） 电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化可以通过U形管两侧液面高度的变化来反映，这种研究方法叫转换法.
（2） 如图甲，两个电阻丝串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同（b容器中电阻丝阻值较大），根据控制变量法可知，这是探究电流产生热量跟电阻大小的关系。
（3） 图乙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，由串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端电阻的电流相等，即I右＝I左；两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左＝I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，根据控制变量法可知，这是探究电流产生热量跟电流大小的关系。
（4） 综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是：电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多。
练4.6 在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中：实验装置如图，两烧瓶中煤油的质量和初温相同，电阻丝R1>R2。
（1）实验装置中，两电阻丝是______联的；实验目的是探究电流产生的热量与______的关系；
（2）闭合开关，通电一会儿，观察到甲瓶中的温度计的示数较乙的高，说明电阻丝______（选填“R1”或“R2”）产生的热量较多；
（3）本实验的结论是：在______和通电时间相同时，导体电阻越大，电流产生的热量______。
【答案】串 电阻 R1 电流大小 越多
【解析】
（1）由上图可知，两电阻丝是串联的；电流通过导体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究电流产生的热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。由串联电路电流的规律，通过两电阻丝的电流相等，通过时间也相同，而电阻丝R1>R2，故实验目的是探究电流产生的热量与电阻的关系。
（2）闭合开关，通电一会儿，观察到甲瓶中的温度计的示数较乙的高，因两烧瓶中煤油的质量和初温相同，根据，可知甲瓶中煤油吸收的热量多，说明电阻丝R1产生的热量较多。
（3） 已知电阻丝R1>R2，因通过两电阻丝的电流相同，结合[3]，可得出本实验的结论是：在电流大小和通电时间相同时，导体电阻越大，电流产生的热量越多。
练4.7 用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”。A、B 两个相同烧瓶内装有等质量的煤油。
（1）实验过程中，通过观察_________比较电阻丝产生热量。为达到实验目的，选用的电阻丝 R1与 R2的阻值应___________。通过 R1的电流___________通过R2的电流。
（2）与上述实验采用的两种物理研究方法不同的是___________。
A． 探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念
B． 探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度
C．探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定
【答案】温度计的示数变化 不同 等于 A
【解析】
（1） 电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但产生热量的多少可以通过温度计示数的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
由图可知两个电阻丝是串联电路，通过的电流相同，根据控制变量法的要求可知如图装置是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，所以为达到实验目的，选用的电阻丝阻值应不同，通过R1的电流等于通过R2的电流。
（2） 在该实验中用到的物理研究方法有控制变量法和转换法；
A．探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念，用到了等效替代法，故A符合题意；
B．探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度，用到了控制变量法和转换法，故B不符合题意；
C．探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定，用到了控制变量法，故C不符合题意。
例5 养生壶是大家非常喜欢的小电器，有加热、保温等功能，接在220V的家庭电路中使用，如图所示；图是养生壶的加热水槽部分工作原理电路图，S是一个温控开关，R1为电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W；不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯，红灯亮表示加热状态，绿灯亮表示保温状态）；求：
（1）分析说明A、B哪个是红灯，哪个是绿灯；
（2）该养生壶的加热功率；
（3）电阻R2的阻值及养生壶处于保温状态时R2在2min内产生的热量。
【答案】（1）A是红灯，B是绿灯；（2）55W；（3）15840J
【解析】
解：（1）由图可知，当开关拨到左边时，此时A灯亮，只有R1工作，R1电功率
P＝UI＝
当开关拨到右边时，此时B灯亮，R1、R2串联，电路中的电功率
P′＝UI′＝
由此可知 P＞P′
即开关拨到左边的电功率大于开关拨到右边的电功率，开关在左边时处于加热挡，开关在右边时是保温档，所以A是红灯，B是绿灯。
（2）当开关拨到左边时，为加热状态，此时的电功率
P＝＝550W
（3）当开关拨到右边时，为保温状态，电阻R1、R2串联；电功率
P＝UI＝IR I＝I2R
则电路中的电流 I′＝I2＝I1＝＝1A
则电路中的总电阻
R总＝＝220Ω
定值电阻R2的阻值
R2＝R总﹣R1＝220Ω﹣88Ω＝132Ω
养生壶处于保温状态时R2在2min内产生的热量
Q＝I22R2t＝(1A)2×132Ω×2×60s=15840J
答：（1）A是红灯，B是绿灯；
（2）该养生壶的加热功率是55W；
（3）电阻R2的阻值及养生壶处于保温状态时R2在2min内产生的热量是15840J。
练5.1 （1）如图所示为国庆70周年阅兵中首次亮相的ZTQ-15式轻型坦克，它能适应水网地带、山地、高原等环境恶劣地区作战。据网络消息，该型坦克重，每条履带与地面的接触面积约。求该轻型坦克对水平地面的压强。
（2）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个档位，“高温”档功率为，“低温”档功率为。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为，S为档位切换开关，和为电热丝。
当座椅垫处于“高温”档加热时，通过计算回答：
①通过座椅垫的电流是多少安？
②电热丝的阻值是多少欧？
③座椅垫工作产生的热量是多少焦？
　　
【答案】（1） ；（2）①；② ；③
【解析】解：（1）因为坦克在水平地面上，所以该轻型坦克对水平地面的压力为
履带与地面的接触面积
该轻型坦克对水平地面的压强
（2）①由公式，得：通过座椅垫的电流
②由公式，得：电热丝的阻值
③座椅垫产生的热量
答：（1）该轻型坦克对水平地面的压强；
（2）①通过座椅垫的电流是1.5A；
②电热丝的阻值是；
③座椅垫工作产生的热量是。
练5.2 如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，下列表格是该防雾镜的相关数据；经测试获知，在﹣10℃环境下，使平面镜的平均温度升高40℃，需使电热膜正常工作400s，求在此过程中：
（1）镜面玻璃吸收的热量Q1；
（2）电热膜正常工作产生的热量Q2；
（3）电热膜给平面镜的加热效率η。
镜子面积S 110dm2
镜子质量m 1.1kg
额定电压U 220V
额定功率P0 1W/dm2
镜面玻璃比热容c 0.75×103J/（kg ℃）
【答案】（1）3.3×104J；（2）4.4×104J；（3）75%
【解析】
解：（1）镜面玻璃吸收的热量为
（2）镜子的加热功率为
电热膜正常工作400s产生的热量为
（3）电热膜给平面镜的加热效率为
答：（1）镜面玻璃吸收的热量为。
（2）电热膜正常工作产生的热量为。
（3）电热膜给平面镜的加热效率为。
练5.3 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为110W。
（1）若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通过电动机的电流是多少？
（2）若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为550W，则通过电热丝的电流是多少？电热丝R的阻值应为多大？
（3）通电5分钟，电热丝产生的热量是多少？
【答案】（1）0.5A；（2）2A，110Ω；（3）1.32×105J
【解析】
解：（1）送冷风说明只有电动机工作，则电动机在额定电压下工作的电流为
（2）送热风，则电动机和电热丝同时工作，此时电热丝在额定电压下工作的电功率为
P热=550W-110W=440W
根据公式P=UI可知，电热丝在额定电压下工作的电流为
由电功率公式P=UI的推导式变形可得电热丝的电阻
=110Ω
（3）通电时间
t=5min=300s
电热丝产生的热量
答：（1）通过电动机的电流是0.5A；
（2）通过电热丝的电流是2A， 电热丝R的阻值应为110Ω；
（3）通电5分钟，电热丝产生的热量是1.32×105J。
练5.4 在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I-Ｕ图像如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。
【答案】（1）0.75W；（2）5Ω；（3）36J。
【解析】
解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，由图象可知灯泡正常发光时的电流为0.3A，灯泡额定功率
P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
（2）由图甲知，灯泡与变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量电路中的电流，小灯泡正常发光时，滑动变阻器R两端的电压
U滑=U-U额=4V-2.5V=1.5V
由串联电路特点和欧姆定律可得，灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值
（3）由图乙可知，灯泡两端的电压是1V，通过它的电流是0.2A，灯泡的电功率为
P实=U实I实=1V×0.2A=0.2W
当小灯泡消耗的功率为0.2W时，由串联电路电压的规律可知变阻器两端的电压为
U滑1=U-U实=4V-1V=3V
由串联电路电流的规律可知通过变阻器的电流为0.2A，即
I= I实=0.2A
通电1min，滑动变阻器R产生的热量
Q=W=U滑1It=3V×0.2A×60s=36J
答：（1）小灯泡的额定功率是0.75W；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值是5Ω；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量是36J。
练5.5 如图所示，是某电饭锅的简化电路图。R1、R2都是发热体，S为调温开关。R1的电阻是484Ω，电源电压为220V。开关S接1、2时，为保温状态；开关S接2、3时，为加热状态，加热功率为900W。试求：
（1）保温时，电饭锅的功率是多少？
（2）加热时，的电阻是多少？
（3）加热时，电饭锅工作产生的热量是多少？
【答案】（1）100W；（2）；（3）
【解析】
解：（1）开关S接1、2时，为保温状态，电路中只有R1工作，电饭锅的功率是
（2）开关S接2、3为加热状态， R1和R2是并联的，根据并联电路各支路互不影响，R1的功率保持不变，故R2的功率为
（3）加热时，电饭锅工作产生的热量是
答：（1）保温时，电饭锅的功率是；
（2）加热时，的电阻是；
（3）加热时，电饭锅工作产生的热量是。