单元培优练习
第三章焦耳热的计算专题学生版
、选择题
如图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气，通电前两U形管内液面相平接通电源一分钟后，通过R1、R2电流分别为I1、I2则（ ）
A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流的关系
B．通电一段时间后，U形管A中液面的高度差比右侧的大
C．I1＝l2，A管中的液面较低
D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的
科学兴趣小组的同学按如图装置进行实验，他们在探究电流通过导体产生的热的多少与什么因素有关（ ）
A．电阻大小 B．电流大小 C．液面高低 D．通电时间
图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（ ）
A．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
C．要保持两个电阻丝两端电压相等
D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
如图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（ ）
A．不选择水来做实验，是因为煤油的比热容比水小
B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1
如图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。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法不正确的是（ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，某同学设计了如图所示的装置。将两段阻值不同的电阻丝分别密封在两个完全相同的小塑料盒中，塑料盒内分别插着相同的温度计，电源电压不变。闭合开关，相同时间内A的温度计温度上升快，则下列说法不正确的是（ ）
A．相同时间内电阻R1产热量多
B．电阻R1＞R2
C．R1两端电压大于R2两端的电压
D．该实验为探究电流产生的热量与电流大小是否有关
甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通过的电流之比为2：1，通电时间之比为1：2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为（ ）
A．5：4 B．5：2 C．2：5 D．10：1
如图实验装置可以用于探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关。实验装置中，两根阻值不等的电阻丝R1（5Ω）、R2（10Ω）串联后分别放入两个透明容器中，两个容器各连接一个U形管，两U形管装有同样的液体并封闭等量的空气，通电前，两U形管内的各液面相平，通电后，通过R1、R2的电流分别为l1、l2，通电一段时间后，比较液面的高低，应是（ ）
A．l1＝l2，A管中的液面较高
B．l1＝l2，A管中的液面较低
C．l1＞l2，A管中的液面较高
D．l1＜l2，A管中的液面较低
电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关？兴趣小组设计了如图所示的装置Ⅰ、Ⅱ，他们将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过相同的短玻璃管与相同的气球相连，实验过程中电源电压保持不变。下列叙述中，正确的是（ ）
A．探究电流产生的热量与电流大小的关系，可比较气球甲、乙的体积变化
B．探究电流产生的热量与电阻大小的关系，可比较气球乙、丁的体积变化
C．装置Ⅰ、Ⅱ同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是甲气球
D．装置Ⅰ、Ⅱ同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是丙气球
、填空题
如图甲所示，小灯泡的额定电压为2.5V，开关闭合后，小灯泡正常发光，图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图象，则小灯泡正常发光时的电流为 A；通电10s，定值电阻R产生的热量为 J。
如图所示，扫地机器人自动清洁做到清扫抛拖一步到位，彻底替代了人的卫生打扫问题。扫地机器人电动机额定电压为12V，正常工作时通过线圈的电流为0.5A，若此电动机线圈的电阻为4Ω，那么这台电动机正常工作1min，线圈产生的热量是 J，电动机消耗的电能是 J。
如图是某电烤箱的内部简化电路图，下表是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计。已知R＝202欧。
额定电压 220V
频率 50Hz
额定功率 高温挡
低温挡 200W
（1）电烤箱A．B触点中连接火线的是 触点。
（2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于 （选填“高温挡”或“低温挡”）。
（3）在额定电压下，电烤箱高温挡工作2分钟产生内能 焦。
如图装置，在两相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入粗细、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲长度大于R乙．闭合开关，经过一段时间t1后，甲玻璃管液面上升高度h甲 （选填“大于”或“小于”）乙玻璃管液面上升高度h乙．断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，则甲玻璃管液面上升高度h甲所需时间t2 （选填“大于”或“小于”）t1。
如图所示是一只USB接口的便携式小风扇，它的额定电压为5V，额定功率为5W，输出功率为4.5W，某一次使用不当，造成电动机卡死，电动机线圈温度过高而烧坏。则小风扇电动机线圈的电阻为 ，卡死时电动机线圈1min产生的热量是 。
、解答题
如图甲所示的电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品。如图乙所示为电压力锅的电路图，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压。现将3kg初温为25℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常运行，电压力锅在工作过程中电功率随时间的变化图像如图丙所示。求：
（1）电路中R1的阻值是多少？
（2）加热过程消耗的电能是多少？
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。[水的比热容为4.2×103/（kg ℃）]
由于今年冬天较往年寒冷，很多老师的办公桌上放置了电热桌垫（如图）。好奇的小东同学看到后，很想知道它的电热原理，他查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，电功率在安全用电规定的30W～80W范围内，发热部分由两根电热丝组成，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率（不考虑温度的变化对电阻的影响）。
（1）小东根据刚刚学习过的电热器知识，画出了电热桌垫甲、乙两种电路，并说都符合设计要求，请你简要分析说明哪一个电路符合要求？
（2）该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？
（3）当电热桌垫处于低温挡时，在1分钟内产生的热量是多少焦？
小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆（如图所示），内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率605W．问：
（1）小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？消耗的电能是多少？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（2）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率是多少？
（3）足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
如图所示，灯L标有“6V3W”字样，电源电压恒为6V，定值电阻R＝6Ω，设灯L的阻值不随温度变化而变化。求
（1）灯L正常发光时的电阻是多少？
（2）只闭合S1、S3时，电阻R在60s内产生的热量是多少？
（3）要使整个电路消耗的电功率最小（且电路电流不为0），各开关的闭合情况应如何？此时的最小电功率为多少？
汽车尾气是造成空气污染的原因之一，科学兴趣小组同学设计了如图所示的有害尾气排放检测原理图。已知电源电压12伏不变，R0为定值电阻，R为气敏电阻，气敏电阻的阻值随有害尾气浓度变化的部分数据如表所示。请分析并计算：
有害尾气浓度/%VOL … 5 7.5 10 12.5 15 …
R/欧 … 5.2 4 3 2.5 2 …
（1）有害尾气浓度越大，电压表示数越 （填“大”或“小”）。
（2）当电压表的读数为6伏时，电流表的读数为1.5安，计算电阻R0的阻值为多大？
（3）当这种有害尾气浓度增大到15%时，计算此时电压表的示数为多大？
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第三章焦耳热的计算专题教师版
一、选择题
如图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气，通电前两U形管内液面相平接通电源一分钟后，通过R1、R2电流分别为I1、I2则（ ）
A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流的关系
B．通电一段时间后，U形管A中液面的高度差比右侧的大
C．I1＝l2，A管中的液面较低
D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的
【答案解析】【分析】由图可知两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，根据Q＝I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答。
【解答】解：
A．由图可知两电阻丝串联，在串联电路中电流处处相等，而两电阻丝的阻值不同，所以此装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
BC、两电阻丝串联，通过的电流相等，右侧电阻丝的阻值较大，在通电时间相同时，由Q＝I2Rt可知，右侧电阻丝产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，则B玻璃管液面较高，A管中的液面较低，故B错误，C正确；
D、实验过程中是电热丝对容器中的气体加热，是利用容器中气体的热胀冷缩引起U形管中液柱高度的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故D错误。
故选：C。
科学兴趣小组的同学按如图装置进行实验，他们在探究电流通过导体产生的热的多少与什么因素有关（ ）
A．电阻大小 B．电流大小 C．液面高低 D．通电时间
【答案解析】【分析】图中两个容器中的加热电阻的电阻值相等但电流不相等，结合控制变量法分析。
【解答】解：
由图知，甲图中右侧是两个5Ω的电阻并联，然后与左侧5Ω的电阻串联，根据串联电路的特点可知，左右两部分的电流虽然相等，但右侧对气体加热的电阻丝上的电流只有左侧电流的一半；所以，左右两侧加热电阻的阻值虽然相等，但流过电阻的电流不同，所以实验装置是为了探究电流产生热的多少与电流大小的关系，故B正确。
故选：B。
图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（ ）
A．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
C．要保持两个电阻丝两端电压相等
D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
【答案解析】【分析】（1）串联电路电流处处相等；
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法；
（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
（4）根据Q＝I2Rt分析产生热量的多少。
【解答】解：
A．由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流相同，即左边容器电阻丝中的电流等于右边容器电阻丝中的电流，故A错误；
B、据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故B正确；
C、由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置可以探究：电流产生的热量与电阻的关系，故需要保持的是两个电阻丝两端电流相等，故C错误；
D、两电阻丝串联，电流相同，根据Q＝I2Rt可知，由于图中右边容器的电阻丝阻值较大，在相同时间内，电流在右容器中产生的热量较多，B管液面上升得高，故D错误。
故选：B。
如图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（ ）
A．不选择水来做实验，是因为煤油的比热容比水小
B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
【答案解析】【分析】（1）在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的温度变化大，据此进行分析；
（2）由图可知，该电路为串联电路，电流和通电时间是相同的，电阻不同，由控制变量法知实验目的；
（3）通过观察烧瓶中温度计示数的变化来判断电阻丝发热的多少，属于转换法；
（4）比较水和煤油的比热容大小时，需要控制液体的质量相同，还要使热源相同。
【解答】解：A．为了在较短时间内达到明显的实验效果，应选用煤油而不用水做实验，是因为煤油的比热容比水小，在质量和吸收热量都相同时，煤油升高的温度更多，故A正确；
B、由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，故B正确；
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，这个研究方法为转换法，故C正确；
D、比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要使两烧瓶中电阻丝的阻值相同，故D错误。
故选：D。
两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1
【答案解析】【分析】根据图象利用欧姆定律判定R1、R2的阻值关系；根据电热公式计算并联时两电阻上产生热量的比值。
【解答】解：
由题知，两电阻并联在电路中，所以它们两端的电压相同，
由图乙可知，当两电阻电压都为3V时，通过R1、R2的电流之比为0.6A：0.2A＝3：1；
根据I＝可知，R1、R2的电阻之比为1：3；
通电时间相同，电压相同，则根据电热公式Q＝W＝t 可知，产生的热量与电阻成反比，故产生热量之比为3：1。
故选：B。
如图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。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法不正确的是（ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
【答案解析】【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。
（1）探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
（2）探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变；
（3）探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法；
（4）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。
【解答】解：（1）装置甲中两个5Ω的电阻并联后和再与一个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右＝I1+I2，两电阻阻值相等，根据欧姆定律可知支路中电流相等，I1＝I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q＝I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故AB正确；
（2）在乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；由Q＝I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故C正确，D错误。
故选：D。
为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，某同学设计了如图所示的装置。将两段阻值不同的电阻丝分别密封在两个完全相同的小塑料盒中，塑料盒内分别插着相同的温度计，电源电压不变。闭合开关，相同时间内A的温度计温度上升快，则下列说法不正确的是（ ）
A．相同时间内电阻R1产热量多
B．电阻R1＞R2
C．R1两端电压大于R2两端的电压
D．该实验为探究电流产生的热量与电流大小是否有关
【答案解析】【分析】电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；根据欧姆定律判定两个电阻两端电压的大小。
【解答】解：
根据图可知，该电路为串联电路，在串联电路中各处的电流是相同的；相同时间内A的温度计温度上升快，说明R1产生的热量多，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，即电阻R1＞R2；电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流产生的热量与电流大小是否有关；根据U＝IR可知，R1两端电压大于R2两端的电压，故ABC正确，D错误；
本题选错误的；
故选：D。
甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通过的电流之比为2：1，通电时间之比为1：2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为（ ）
A．5：4 B．5：2 C．2：5 D．10：1
【答案解析】【分析】已知甲、乙两个电热器的电阻之比和通过的电流之比以及通电时间之比，根据Q＝I2Rt求出产生的热量之比。
【解答】解：
由题意可知，R甲：R乙＝5：4，I甲：I乙＝2：1，t甲：t乙＝1：2，
由Q＝I2Rt可得，电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比：
＝＝（）2××＝（）2××＝。
故选：B。
如图实验装置可以用于探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关。实验装置中，两根阻值不等的电阻丝R1（5Ω）、R2（10Ω）串联后分别放入两个透明容器中，两个容器各连接一个U形管，两U形管装有同样的液体并封闭等量的空气，通电前，两U形管内的各液面相平，通电后，通过R1、R2的电流分别为l1、l2，通电一段时间后，比较液面的高低，应是（ ）
A．l1＝l2，A管中的液面较高
B．l1＝l2，A管中的液面较低
C．l1＞l2，A管中的液面较高
D．l1＜l2，A管中的液面较低
【答案解析】【分析】由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，根据Q＝I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答。
【解答】解：
因串联电路中各处的电流相等，
所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等，故CD不正确；
由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，
密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，B测玻璃管液面较高，故A不正确，B正确。
故选：B。
电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关？兴趣小组设计了如图所示的装置Ⅰ、Ⅱ，他们将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过相同的短玻璃管与相同的气球相连，实验过程中电源电压保持不变。下列叙述中，正确的是（ ）
A．探究电流产生的热量与电流大小的关系，可比较气球甲、乙的体积变化
B．探究电流产生的热量与电阻大小的关系，可比较气球乙、丁的体积变化
C．装置Ⅰ、Ⅱ同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是甲气球
D．装置Ⅰ、Ⅱ同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是丙气球
【答案解析】【分析】（1）探究电流产生的热量与哪些因素有关时，应采用控制变量法，据此分析AB；
（2）根据串并联电路的电压和电流规律及Q＝分析CD；
【解答】解：
气球体积的变化越大，表明导体产生的热量最多；
A．探究电流产生的热量与电流大小的关系时，应控制电阻和通电时间相同，电流不同，Ⅰ图中电流是相同的，故A错误；
B、探究电流产生的热量与电阻大小的关系时，应控制电流和通电时间相同，电阻不同，Ⅱ图中电阻是相同的，故B错误；
CD、使用装置Ⅰ、Ⅱ同时实验时，体积变化最大的说明温度高，产生的热量最多；
在串联电路中，用电器两端的电压之和等于电源电压，并联电路中，各支路两端的电压等于电源电压，故Ⅱ中的每个电阻两端的电压都要高于Ⅰ中的每个电阻两端的电压；在这两个实验中，电流产生的热量Q＝I2Rt＝，通电时间相同，故Ⅱ中的R1产生的热量最多，故体积变化最大的气球是丙气球，故D正确。
故选：D。
二、填空题
如图甲所示，小灯泡的额定电压为2.5V，开关闭合后，小灯泡正常发光，图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图象，则小灯泡正常发光时的电流为 A；通电10s，定值电阻R产生的热量为 J。
【答案解析】【分析】由图像读出小灯泡的正常工作电流，根据串联电路的特点，得到定值电阻中的电流，再由图像读出电阻两端的电压，根据纯电阻电路电能全部转化为内能，用W＝UIt计算出消耗的电能，即可知电阻产生的热量。
【解答】解：由图像可知，在灯泡两端的电压为2.5V灯泡正常工作时，灯丝中通过的电流：IL＝0.2A，
串联电路中电流处处相等，所以通过定值电阻的电流：IR＝IL＝0.2A，
由图像可知，此时定值电阻两端的电压：UR＝1V，
通电：t＝10s，定值电阻消耗的电能：W＝URIRt＝1V×0.2A×10s＝2J，
定值电阻消耗的电能全部转化为内能，所以产生的热量：Q＝W＝2J。
故答案为：0.2；2。
如图所示，扫地机器人自动清洁做到清扫抛拖一步到位，彻底替代了人的卫生打扫问题。扫地机器人电动机额定电压为12V，正常工作时通过线圈的电流为0.5A，若此电动机线圈的电阻为4Ω，那么这台电动机正常工作1min，线圈产生的热量是 J，电动机消耗的电能是 J。
【答案解析】【分析】电动机正常工作时的电压和额定电压相等，知道通过线圈的电流和线圈的电阻，这台电动机正常工作1min，根据Q＝I2Rt求出线圈产生的热量，利用W＝UIt求出电动机所做的总功。
【解答】解：这台电动机正常工作1min，线圈产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×4Ω×60s＝60J，
电动机所做的总功：
W＝UIt＝12V×0.5A×60s＝360J。
故答案为：60；360。
如图是某电烤箱的内部简化电路图，下表是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计。已知R＝202欧。
额定电压 220V
频率 50Hz
额定功率 高温挡
低温挡 200W
（1）电烤箱A．B触点中连接火线的是 触点。
（2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于 （选填“高温挡”或“低温挡”）。
（3）在额定电压下，电烤箱高温挡工作2分钟产生内能 焦。
【答案解析】【分析】（1）开关与用电器的连接方法：从火线先接入开关，再接入用电器，从用电器出来后回到零线；
（2）将旋钮开关转到如图所示位置时，分析电路的总电阻，根据P＝UI＝判断电路的总功率大小，然后得出电烤箱的挡位；
（3）电路图可知，R0与R串联，电烤箱处于低温挡，根据P＝UI＝求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出R0的阻值；电烤箱高温挡时电路为R0的简单电路，根据Q＝W＝t求出工作2分钟产生的内能。
【解答】解：
（1）由电路图可知，总开关与A触点相连，根据安全用电的原则可知，连接火线的是A触点；
（2）由电路图可知，将旋钮开关转到如图所示位置，R0与R串联，此时电路的总电阻最大，
由P＝UI＝可知，电源的电压不变时，电路的总功率最小，电烤箱处于低温挡；
（3）电路图可知，R0与R串联，电烤箱处于低温挡，此时电路的总电阻：
R总＝＝＝242Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R0的阻值：
R0＝R总﹣R＝242Ω﹣202Ω＝40Ω，
电烤箱高温挡时电路为R0的简单电路，工作2分钟产生的内能：
Q＝W＝t＝×2×60s＝1.452×105J。
故答案为：（1）A；（2）低温挡；（3）1.452×105。
如图装置，在两相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入粗细、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲长度大于R乙．闭合开关，经过一段时间t1后，甲玻璃管液面上升高度h甲 （选填“大于”或“小于”）乙玻璃管液面上升高度h乙．断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，则甲玻璃管液面上升高度h甲所需时间t2 （选填“大于”或“小于”）t1。
【答案解析】【分析】由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关。
实验时因为甲瓶中电阻丝的电阻大于乙瓶中电阻丝的电阻，电流通过甲瓶中电阻丝产生的热量多，使甲瓶中的煤油温度上升的高。
【解答】解：
粗细、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲长度大于R乙，则R甲＞R乙；
两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，因为甲瓶中电阻丝的电阻大于乙瓶中电阻丝的电阻，电流通过甲瓶中电阻丝产生的热量多，使甲瓶中的煤油温度上升的高，由此得出，当通过的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大、电流产生的热量越多，故甲玻璃管液面上升高度h甲大于乙玻璃管液面上升高度h乙；
向右移动滑片，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电流减小，在电阻相同、放出热量相同的情况下，电流越小，根据焦耳定律可知，所用的时间越长，即t2大于t1。
故答案为：大于；大于。
如图所示是一只USB接口的便携式小风扇，它的额定电压为5V，额定功率为5W，输出功率为4.5W，某一次使用不当，造成电动机卡死，电动机线圈温度过高而烧坏。则小风扇电动机线圈的电阻为 ，卡死时电动机线圈1min产生的热量是 。
【答案解析】【分析】（1）知道电动机的额定功率、额定电压、输出功率（有用功率），电流通过电动机产生热量的功率等于额定功率减去输出功率，利用P＝UI求正常工作时通过的电流，再利用P＝I2R求电动机线圈的电阻；
（2）利用欧姆定律求卡死时通过电动机的电流，再利用焦耳定律求卡死时电动机线圈1min产生的热量。
【解答】解：
（1）由题知，电动机的额定功率P额＝5W，额定电压U额＝5V，输出功率P输出＝4.5W，
则电流通过电动机产生热量的功率：
P热＝P额﹣P输出＝5W﹣4.5W＝0.5W，
电动机正常工作的电流：
I＝＝＝1A，
由P热＝I2R可得电动机线圈的电阻：
R＝＝＝0.5Ω；
（2）卡死时通过电动机的电流：
I′＝＝＝10A，
电流通过电动机线圈1min产生的热量：
Q′＝（I′）2Rt＝（10A）2×0.5Ω×60s＝3000J。
故答案为：0.5Ω；3000J。
三、解答题
如图甲所示的电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品。如图乙所示为电压力锅的电路图，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压。现将3kg初温为25℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常运行，电压力锅在工作过程中电功率随时间的变化图像如图丙所示。求：
（1）电路中R1的阻值是多少？
（2）加热过程消耗的电能是多少？
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。[水的比热容为4.2×103/（kg ℃）]
【答案解析】【分析】（1）接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热，电阻R1、R2并联；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压，只有电阻R2工作；
根据P总＝P1+P2算出R1的功率，根据P＝UI＝算出R1的电阻值；
（2）根据图丙知电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的时间，根据W＝Pt算出消耗的电能；
（3）根据Q吸＝cmΔt算出水吸收的热量，根据η＝×100%算出电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。
【解答】解：（1）接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热，电阻R1、R2并联，由图丙知此时的功率为1000W；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压，电阻R2工作，由图丙知此时的功率为200W，所以电压力锅加热状态时，
R1的功率为：P1＝P总﹣P2＝1000W﹣200W＝800W；
电路中R1的阻值为：R1＝＝＝60.5Ω；
（2）根据图丙知，水温刚达125℃时的加热时间：t＝28min＝1680s，
消耗的电能：W＝Pt＝1000W×1680s＝1.68×106J，
（3）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（125℃﹣25℃）＝1.26×106J，
电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率：
η＝×100%＝×100%＝75%。
答：（1）电路中R1的阻值是60.5Ω；
（2）加热过程消耗的电能是1.68×106J；
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率为75%。
由于今年冬天较往年寒冷，很多老师的办公桌上放置了电热桌垫（如图）。好奇的小东同学看到后，很想知道它的电热原理，他查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，电功率在安全用电规定的30W～80W范围内，发热部分由两根电热丝组成，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率（不考虑温度的变化对电阻的影响）。
（1）小东根据刚刚学习过的电热器知识，画出了电热桌垫甲、乙两种电路，并说都符合设计要求，请你简要分析说明哪一个电路符合要求？
（2）该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？
（3）当电热桌垫处于低温挡时，在1分钟内产生的热量是多少焦？
【答案解析】【分析】（1）图甲中，当开关S首先在bc位置，只有R2工作，当S在cd位置时，两电阻并联，求出两种情况下的功率，与安全用电规定的功率比较即可
图乙中，当开关都闭合时，只有R2工作，当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，分别求出两种情况下的功率，与安全用电规定的功率比较即可；
（2）当两电阻并联时，电路电阻最小，消耗的功率最大，根据公式P＝求出电功率的大小；
（3）由图得出当电热桌垫处于低温挡时电路电功率，根据公式Q＝W＝Pt求出产生的热量。
【解答】解：（1）图甲中，当开关S首先在bc位置，只有R2工作，此时电路功率P1＝＝＝36W；在安全功率范围内；
当开关S在cd位置时，两电阻并联，功率P2并＝P′+P″＝+＝+＝24W+36W＝60W；在安全功率范围内；所以甲电路图合理；
图乙中，当开关都闭合时，只有R2工作，此时电路功率P1＝＝＝36W；在安全功率范围内；
当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，根据串联电路的总电阻等于各电阻之和得：
R串＝R1+R2＝6Ω+4Ω＝10Ω，
此时电功率P2＝＝＝14.4W＜30W，
即功率过低，超出安全功率范围；所以电路图不合理；
（2）当两电阻并联时，电路电阻最小，消耗的功率最大，P大＝P2并＝60W；
（3）由甲图可知：当电热桌垫处于低温挡时，只有R2工作，
则在1分钟内产生的热量Q＝W＝P1t＝36W×60s＝2160J。
答：（1）甲电路开关闭合后的功率不超出安全功率的范围，所以合理；
乙电路中当两电阻都闭合时，功率超出安全功率的范围，所以不合理；
（2）该电热桌垫消耗的最大功率是60W；
（3）当电热桌垫处于低温挡时，在1分钟内产生的热量是2160J。
小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆（如图所示），内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率605W．问：
（1）小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？消耗的电能是多少？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（2）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率是多少？
（3）足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
【答案解析】【分析】（1）知道水的比热容、水的质量，初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cm（t﹣t0）求水吸收的热量；根据W＝Pt求出足浴盆消耗的电能；
（2）先根据P＝的变形公式求出加热电阻的阻值，然后再根据P＝求出加热电阻工作的实际功率；
（3）根据P损＝I2R′求出电动机工作中因发热损失的功率。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×6kg×（40℃﹣20℃）＝5.04×105J；
加热时间t′＝15min＝900s，
足浴盆加热时消耗的电能：
W＝P额t′＝605W×900s＝5.445×105J。
（2）由P＝得，加热电阻的阻值：
R＝＝＝80Ω，
当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率：
P实＝＝＝500W。
（3）电动机工作中因发热损失的功率：
P损＝I2R′＝（4A）2×0.5Ω＝8W。
答：（1）此加热过程中水吸收的热量是5.04×105J；消耗的电能是5.445×105J；
（2）加热电阻工作的实际功率是500W；
（3）电动机工作中因发热损失的功率是8W。
如图所示，灯L标有“6V3W”字样，电源电压恒为6V，定值电阻R＝6Ω，设灯L的阻值不随温度变化而变化。求
（1）灯L正常发光时的电阻是多少？
（2）只闭合S1、S3时，电阻R在60s内产生的热量是多少？
（3）要使整个电路消耗的电功率最小（且电路电流不为0），各开关的闭合情况应如何？此时的最小电功率为多少？
【答案解析】【分析】（1）利用P＝可以求解灯正常发光时的电阻；
（2）只闭合S1、S3时，灯和R并联，利用I＝和Q＝I2Rt求出产生的热量；
（3）当断开S1、S3，闭合S2时，灯L与电阻R串联，整个电路消耗的电功率最小；利用P＝结合欧姆定律求出最小电功率。
【解答】解：
（1）由P＝得灯正常发光时的电阻：R＝＝＝12Ω；
（2）当闭合S1、S3时，灯L与电阻R并联接在电源两端，I＝＝＝1A
Q＝I2Rt＝（1A）2×6Ω×60s＝360J；
（3）当断开S1、S3，闭合S2时，灯L与电阻R串联，整个电路消耗的电功率最小；
R总＝RL+R＝12Ω+6Ω＝18Ω
Imin＝＝＝A
Pmin＝UImin＝6V×A＝2W。
答：（1）灯L正常发光时的电阻是12Ω；
（2）只闭合S1、S3时，电阻R在60s内产生的热量是360J；
（3）要使整个电路消耗的电功率最小（且电路电流不为0），断开S1、S3，闭合S2时，灯L与电阻R串联；此时的最小电功率为2W。
汽车尾气是造成空气污染的原因之一，科学兴趣小组同学设计了如图所示的有害尾气排放检测原理图。已知电源电压12伏不变，R0为定值电阻，R为气敏电阻，气敏电阻的阻值随有害尾气浓度变化的部分数据如表所示。请分析并计算：
有害尾气浓度/%VOL … 5 7.5 10 12.5 15 …
R/欧 … 5.2 4 3 2.5 2 …
（1）有害尾气浓度越大，电压表示数越 （填“大”或“小”）。
（2）当电压表的读数为6伏时，电流表的读数为1.5安，计算电阻R0的阻值为多大？
（3）当这种有害尾气浓度增大到15%时，计算此时电压表的示数为多大？
【答案解析】【分析】由图可知，定值电阻R0、气敏电阻R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；
（1）由表中数据可知，有害尾气浓度增大时气敏电阻R的阻值变化，根据串联电路的分压原理可知气敏电阻R两端的电压变化，即为电压表示数的变化；
（2）根据串联电路的电压特点求出定值电阻R0两端的电压，根据欧姆定律求出定值电阻R0的阻值；
（3）由表中数据读出当有害尾气浓度增大到15%时气敏电阻R的阻值，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出此时电路中的电流，再根据欧姆定律求出此时定值电阻R0两端的电压，根据串联电路的电压特点求出气敏电阻R两端的电压，即为电压表的示数。
【解答】解：由图可知，定值电阻R0、气敏电阻R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；
（1）由表中数据可知，有害尾气浓度越大时气敏电阻R的阻值越小，由串联电路的分压原理可知气敏电阻R两端的电压越小，因此电压表的示数越小；
（2）由串联电路的电压特点可知，定值电阻R0两端的电压：
U0＝U﹣UR＝12V﹣6V＝6V，
由欧姆定律可知，定值电阻R0的阻值：
R0＝＝＝4Ω；
（3）由表中数据可知，当有害尾气浓度增大到15%时气敏电阻R的阻值为2Ω，
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，此时电路中的电流：
I′＝＝＝2A，
则定值电阻R0两端的电压：
U0'＝I'R0＝2A×4Ω＝8V，
由串联电路的电压特点可知，气敏电阻R两端的电压：
UR'＝U﹣U0'＝12V﹣8V＝4V。
答：（1）小；
（2）电阻R0的阻值为4Ω；
（3）当这种有害尾气浓度增大到15%时，此时电压表的示数为4V。
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