【2023名师导航】中考物理一轮复习学案 第20章 焦耳定律（考纲解读+思维导图+考点解析+易错分析＋真题训练）
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| 名称 | 【2023名师导航】中考物理一轮复习学案 第20章 焦耳定律（考纲解读+思维导图+考点解析+易错分析＋真题训练） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-19 21:45:26 | ||
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文档简介
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【名师导航】中考物理一轮复习学案
第20章 焦耳定律
考点分布 考查频率 考点内容 命题趋势
1.焦耳定律 ★★★★★ 1.会用焦耳定律进行简单计算会解释生活中生的现象。 本章内容常考：用电器能量转化、电功率计算、电功和电热丝的电阻，2023年焦耳定律可能出现在选择题和计算题中，会出现电功率力、电、机械综合题，分值约4分。
知识点一：焦耳定律与电热
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象。利用电热工作的用电器有电饭锅等。为了防止电热危害，可以加散热窗等。我们可以借助电流的热效应来判定电流的大小，这种方法叫转换法。
2.焦耳定律：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。用公式表示为Q＝I2Rt，单位是J。
3.电功和电热的关系
(1)当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能全部(选填“全部”或“一部分”)转化为热能，即W＝Q。
(2)当电路中接入的电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有一部分(选填“全部”或“一部分”)电能转化为热能，即W大于Q。此时，只能利用公式Q＝I2Rt计算电热。
4.电热器的原理：电流的热效应。
5.电热器的主要结构：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。电热器的优点：清洁环保，效率高，使用方便。
6.几种材料的比较
材料 电阻 熔点
滑动变阻器的电阻线 大 高
电热器的发热体 大 高
保险丝 大 低
7.电热的危害：由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。安装散热扇、散热窗加快散热。
8.注意：
（1）由Q＝I2Rt和I＝可以推导Q＝t，Q＝I2Rt方便串联电路计算，Q＝t方便并联电路计算。
（2）电热挡位的判定方法：由P＝可知，在电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；
（3）比例关系：串联电路：＝＝＝＝，并联电路：＝＝＝＝。
1. 电热水壶上标有“220 V 800 W”，电热水壶正常工作时烧水210 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为__________J；电热水壶的工作原理是电流的_____效应.
2.家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（ ）
A．480J B．1.452×106J C．2.64×104J D．880J。
参考答案：1. 1.68×105；热；2.A。
易错点1 用I＝计算电动机的工作电流。
典例1如图所示是一台电动平衡车，电动机上标有“60V 72W”字样，线圈的电阻为6Ω，则电动机正常工作10min所消耗的电能为 J，电动机工作过程中线圈产生的热量为 J，这个电动机的效率为 。
【错解】答案为：43200；360000；88%。理由：根据欧姆定律电动机中的电流。
【析错】根据I＝计算电动机的工作电流，再根据Q=I2Rt求出在1min内电流产生的热量。
【正解】答案为：43200；5184；88%。这台电动机正常工作10min=600s电动机消耗的电能：W=Pt=72W×600s=43200J；
正常工作时的电流为：I===1.2A；
产生的电热：Q=I2Rt=（1.2A）2×6Ω×600s=5184J，
输出的机械能：W机械=W-Q=43200J-5184J=38016J，
所以该电动机的机械效率：η=×100%=×100%=88%。
故答案为：43200；5184；88%。
▲▲变式练习1
1．（2022 常州）某型号电饭锅有加热和保温两挡，电路如图所示，220V电压下，其加热挡功率为1100W，保温挡功率为20W。
（1）闭合开关S1、S2，电饭锅处于 挡。
（2）电阻丝R1的阻值为 Ω，R2的阻值为 Ω。
（3）处于保温状态的电饭锅，20min产生热量 J。
2. （2022 肥东县一模）如图所示的电路中，电源电压不变，R1=20Ω，R2=30Ω。断开开关S时，电流表的示数为0.3A，则闭合开关S，通电1min电路产生的热量为 J。
3. （2022 澧县模拟）为了给载重车称重计费，杨光同学结合所学物理知识，设计了如图所示的计重秤原理图，用它可以测载重车的重力。以下说法正确的是（ ）
A．图中位置的称重表是由电压表改装成的
B．在称重读数的过程中，静止的载重车受力不平衡
C．无论载重车重力如何，弹簧下面的M板对地面的压强不变
D．载重车的重力越大，相同时间内R1上产生的电热越多
参考答案：1. （1）加热；（2）44；2376；（3）2.4×104； 2.180； 3. Ｄ。
一．选择题（共9小题）
1．（2022 柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同 B．电流不同
C．密度不同 D．通电时间不同
2．（2022 长春）下列家用电器中利用电热工作的是（ ）
A．电风扇 B．洗衣机 C．电饭锅 D．吸油烟机
3．（2022 通辽）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
4．（2022 梧州）下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（ ）
A．家里使用电热水壶烧水 B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭 D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
5．（2022 兰州）现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
6．（2022 铜仁市）如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡标有“4V 1.6W”字样（灯丝电阻不受温度影响），滑动变阻器标有“50Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V。闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是（ ）
A．移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
B．电路中消耗的最大功率为4.8W
C．滑动变阻器两端电压变化范围为9～10V
D．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1min产生的热量为140J
7．（2022 湖北）某款家用电热取暖器有两个挡位，它正常工作时，下列说法正确的是（ ）
A．取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成
B．“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C．“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D．连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
8．（2022 哈尔滨）如图所示，闭合开关后，下列说法不正确的是（ ）
A．电铃利用电流热效应工作
B．电源用来提供电能
C．导线用来连接电路元件
D．开关用来控制电流通断
9．（2022 常德）用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是（ ）
A．观察温度计的示数比较电流产生的热量
B．该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系
C．该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系
D．甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
二．多选题（共4小题）
（多选）10．（2022 滨州）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图甲所示，电热丝R1＝48.4Ω，R2＝435.6Ω。小滨为测量电热壶的实际功率，他把家中的其它用电器都与电源断开，仅让电热壶工作，1min内电能表（如图乙）的转盘转动了16转。[不考虑热量损失，已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]下面说法正确的是（ ）
A．开关S接“2”时，电热壶为“加热”挡位
B．电热壶的正常加热功率为100W
C．电热壶将1kg的水从25℃加热到75℃，需要正常工作210s
D．测量时电热壶的实际加热功率为800W
（多选）11．（2022 北京）额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，电热水壶比电烤箱产生的热量少
B．正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大
C．正常工作时，通过电饭锅的电流最小
D．在一个月内，电热水壶消耗的电能一定最多
（多选）12．（2022 深圳）某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R1＝55Ω，R2＝44Ω，以下说法正确的是（ ）
品牌 型号 HY2215﹣11E
额定电压 220V 挡位 3挡
额定 功率 低温 880W 中温 1100W 高温 1980W
A．使用“低温挡”只需闭合S2
B．使用“高温挡”要闭合S1、S2
C．闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5：4
D．中温挡正常工作1分钟，产生的热量为6.6×104J
（多选）13．（2022 河南）如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（ ）
A．用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
B．通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系
C．通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D．通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
三．填空题（共13小题）
14．（2022 大连）节能减排是每个公民的责任。将家中普通照明灯全部更换成LED灯（发光效率高），实质是通过减小家中电灯的 来减少电能的消耗。电水壶是利用电流的 效应工作的。
15．（2022 玉林）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是 现象；如图所示是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6V，R1＝R2＝R3＝5Ω，通电时间2min，则R1与R2产生的热量相差 J。
16．（2022 淄博）电热水壶是利用电流的 效应工作的。小明家要购买一只电热水壶，他发现某商场有容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，小明应选购 W的电热水壶。如图电热水壶的插头中插脚①较长，将插头插入插座时，可确保电热水壶的金属外壳先接触 线，避免触电事故。插头外壳是用橡胶做的，是因为橡胶是 体。
17．（2022 滨州）石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达﹣30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 （选填“较大”或“较小”）、电阻 （选填
“较大”或“较小”）的特点。
18．（2022 丹东）如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 12W”字样（忽略灯丝电阻的变化）。闭合开关S1，断开S2，灯泡L正常发光；闭合开关S1、S2，电流表示数为1.5A，则电源电压为 V；闭合开关S1，断开S2，通电30s定值电阻R产生的热量是 J。
19．（2022 辽宁）“葫芦烙画”是从民间进入课堂的手工技艺，传承了非物质文化遗产。如图是小明同学用电烙铁在葫芦上烙画的情景。电烙铁温度升高，利用了电流的 效应。插线板上的LED指示灯是由 材料制成的。
20．（2022 烟台）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V 6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为 Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2：3，则电阻R的阻值为 Ω，电阻R在10s内产生的热量为 J。
21．（2022 鄂州）小雨家使用电饭煲煮饭，电饭煲是利用电流的 效应来工作的，使用时，应将电饭煲的插头插入 （选填“两孔”或“三孔”）插座。若他家的电饭煲的电功率是1000W，工作30min将饭煮熟，则煮饭所消耗的电能为 kW h；若这些能量的42%被水吸收，则可将 kg的水从20℃烧开（1标准大气压下）。
22．（2022 黔东南州）某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图所示，控制电路中R为光敏电阻。闭合S，当手伸向出风口时，R的阻值会 （选填：“增大”、“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。若干手器的加热电阻丝的阻值为44Ω，在额定电压下，烘干一次手用时10s，则烘干手的过程中加热电阻产生的热量为 J，这些热量能使 kg（结果保留两位小数）的水温度升高5℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
23．（2022 泰州）小明用如图所示电路研究调光灯的工作原理，所用电源电压恒为6V，灯泡L标有“4.8V 0.3A”字样，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，当观察到 时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的实际功率为 W，通电1min滑动变阻器产生的热量为 J。
24．（2022 无锡）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素，三个相同的锥形瓶内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＝6Ω、R2＝3Ω。闭合开关前，记录下煤油的初温度t0；接通电源，同时闭合开关S1、S2，记录下电流I，通电相同时间，记录下煤油的末温度t，结果如表所示，则R1、R2所在锥形瓶中的煤油升温所吸收的热量之比为 。比较①③可知，导体产生的热量与 有关；比较 （选填序号）可知，导体产生的热量与电阻有关。若要探究导体产生的热量与通电时间的关系，应进行的操作是： 。
序号 电阻 电流I/A 初温度t0/℃ 末温度/℃
① R1 1.0 20 30
② R2 1.0 20 24
③ R3 1.5 20 44
25．（2022 黑龙江）如图所示是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。电源电压为4.5V且保持不变，将滑动变阻器滑片移至最右端，在1min内电流通过10Ω电阻丝产生的热量为 J。
26．（2022 威海）如图所示，电源电压恒为12V，R0＝60Ω，滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”，电流表的量程为“0～0.6A”，小灯泡上标有“6V 3W”字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合，S1、S2断开，小灯泡正常发光，则通电1min电流通过滑动变阻器产生的热量为 J；当S、S1、S2都闭合，为了保证电路中各元件的安全，滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为 Ω。
四．实验探究题（共4小题）
27．（2022 攀枝花）小华同学为探究家中储水式热水器的效率，观察了该热水器铭牌数据，并记录了热水器某次加热过程的相应数据，如表1、表2。已知水的密度为1.0×103kg/m3、比热容为4.2×103J/（kg ℃）。
表1
储水式热水器
型号：DSZF 电器类别：Ⅰ
额定电压：220V～ 额定功率：2000W
额定频率：50Hz 额定容量：60L
表2
记录时间 水温（℃）
8：00 44
8：10 48
8：30 57
小华分析以上数据，得出水温从44℃上升到57℃的过程中，热水器中的水吸收的热量Q＝ J，热水器消耗的电能W＝ J，热水器的效率为 。
28．（2022 菏泽）小明同学在家研究不同种类灯泡的发光效率（电能转化为光能的效率），可选用的灯泡有：白炽灯①“220V 40W”、②“220V 15W”各一只；普通节能灯③“220V 30W”、④“220V 15W”各一只；LED灯⑤“220V 15W”、⑥“220V 7W”各一只。他从每种灯泡中各选出一只接入家庭电路进行对比实验，用温度计分别测出通电前和通电20分钟后每种灯泡的表面温度，记录如下表：
灯泡的种类 白炽灯 普通节能灯 LED灯
通电前 24℃ 24℃ 24℃
通电20分钟后 大于100℃ 76.2℃ 48.4℃
忽略其他因素的影响，认为三种灯泡每升高1℃吸收的热量都相同。回答下列问题：
（1）如果你是小明，对比实验中你选择的三只灯泡是 （填灯泡前面的序号）；
（2）根据实验数据，可以判断发光效率最高的灯泡是 （填灯泡的种类）。
29．（2022 宜昌）小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。
（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时， ，电阻产生的热量越多”的结论。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是 。
A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。
闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是 ，请你提出改进办法： 。
30．（2022 台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中 的散失。
（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。
根据上述实验，可以得出结论： 。
（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。
电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度ΔT/℃ 0.4 0.9 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
五．解答题（共2小题）
31．（2022 牡丹江）【动手动脑，实践体验】如图所示，小冰在课前展示了一盏自制的“铅笔芯电灯”。他将8节1号电池串联起来做电源，用两条铝箔纸条做导线，拿一根2B自动铅笔芯穿过铝箔纸条，架在烧杯口处。戴上绝缘隔热手套，将铝箔纸条的两端连接在电源的正负极上，稍等一会儿，小小的铅笔芯竟然热得发光，而与它相连的铝箔纸条却不怎么热。请分析解释上述现象。
32．（2022 齐齐哈尔）“珍爱生命，注意用电安全”是同学们日常生活中必须具有的安全意识。小鑫的爸爸想给放在室外的电动自行车充电，由于家中插线板（如图）的导线长度不够，小鑫的爸爸又找来一段足够长的导线，打算把两段导线连接起来，从而增加插线板导线的长度。当爸爸刚连接好导线，小鑫看到后告诉爸爸，导线连接处往往比别处更容易发热，加速老化。甚至引起火灾，存在安全隐患。请你也来解释一下这是为什么？
六．综合应用题（共8小题）
33．（2022 陕西）今年“五一”假期，广大市民按照疫情防控要求，积极响应“非必要不离市”号召，在郊区、公园指定区域进行户外活动。小刚同学家购买了一款如图﹣1所示户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。该燃气炉的铭牌如表所示，其中功率4500W是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4500J的热量。
品名 XX牌分体式防风燃气炉
材质 不锈钢钢铸铝
规格 展开φ260×116mm 折叠φ127×132mm
功率 4500W
（1）气体燃料在常温下是通过 的方式液化存储在储气罐内。使用过程中，罐体温度变低是因为燃料发生汽化时要 （选填“吸收”或“放出”）热量。
（2）在标准大气压下，用该燃气炉将1L水从25℃加热到沸腾用时140s，燃气炉烧水时的效率是多少？已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。
内容 每次耗时/min 次数/次
炒菜 8 3
煮汤 10 1
烧水 3 2
（3）小刚注意到炉头上标有参数：15字样，他查阅说明书得知，该参数表示的是：燃气炉功率[单位：瓦（W）]与耗气量[单位：克/时（g/h）]之比的数值为15，计算该燃气炉所使用燃料的热值是多少？
（4）小刚同学打算展示在劳动课上学习的烹饪技能，为家人做顿可口饭菜，下表是他出发前做的规划，则小刚至少应携带几个如图﹣2所示的新储气罐？
34．（2022 淮安）如图1所示，电水壶简化电路图中，R1和R2为发热电阻，S1为总开关，S2为温度开关，有1、2两个触点，控制壶的“加热”和“保温”两挡，表中数据为电水壶的部分工作参数。
水壶容量 1L
额定电压 220V
加热功率 1100W
电热丝R1阻值 176Ω
（1）S1闭合，S2接1时，电水壶处于 档。
（2）电热丝R2的阻值是多少？电水壶的保温功率是多少？
（3）电水壶中装进1L水正常工作，用温度计测得水温随时间变化的图像，则加热2～4min内水吸收热量是多少？这段时间内电水壶加热效率η1是多少？取ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
（4）电水壶4～6min内的加热效率为η2，根据图像可判断η1 η2（选填“大于”“等于”或“小于”）。
35．（2022 河池）如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220V的电源、阻值为55Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成；控制电路由电源U、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成；R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，表明烘干机内温度过高。
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35
R1/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130
（1）电热丝R工作时的电流为多少？
（2）电热丝R通电10s产生的热量为多少？
（3）已知控制电路的电源电压U＝6V，当调节滑动变阻器R2＝70Ω时，烘干机内温度至少多高会发出报警信号。
36．（2022 海南）小明是家务小能手，经常用挂烫机熨烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为220V，水箱最多装水0.2kg，加热功率有大、小两个挡位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝R1＝60Ω，R2＝40Ω。
（1）熔断器在电路中起到 作用。
（2）若将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？[水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是多大？
（4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。已知熔断器允许通过的最大电流为8A，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。
37．（2022 齐齐哈尔）新冠疫情期间，一位热心市民为小区卡点志愿者送来了一个便携式可折叠电热壶，如图甲所示。该型号电热壶额定电压为220V，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为200W，内部简化电路如图乙所示，双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2＝60.5Ω，现将此电热壶接到220V的家庭电路中。求：
（1）当双触点开关接触触点 （选填“2和3”或“3和4”）时为保温挡。
（2）R1的电阻是多少？加热挡的电功率是多少？
（3）若电热壶内装有0.5L的水，现用加热挡使水从20℃升高到100℃，加热效率为80%，则需要加热多少秒？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
38．（2022 黑龙江）小李同学家购置一台电热油汀取暖器简称电热油汀，它是一种安全可靠的空间加热器，外观及铭牌如图甲和表格所示。据了解，该电热油汀的工作物质是一种油，这种油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，比热容约为c＝2.0×103J/（kg ℃）。
**电热油汀
额定电压 220V
额定功率 1100W
液体质量 20kg
请你分析并解答：
（1）该电热油汀正常工作10min，油汀中油升高的温度（不考虑热量损失）；
（2）电热油汀电热丝的阻值大小；
（3）为了使电热油汀的实际加热功率可以调节，他找来一个旧的电位器（滑动变阻器），只能看清上面有“6A”字样，经测试最大阻值只能调到176Ω，将它串联在电路中对电热油汀进行改装，改装后的简化电路图如图乙所示。请你计算改装后电热油汀的实际加热功率变化范围；
（4）该同学了解到此电热油汀的工作物质是一种油后，对此他产生了疑问，为什么不使用水呢？除油的密度较小外，请从物质性质的其它方面找出一条使用该油的好处。
39．（2022 广州）汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电，设M两端电压为U，通过M的电流为I，测得U﹣t和I﹣t图象如图1。
（1）求t1时M的电功率；
（2）M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001Ω。若通过M的电流为200A，持续0.5s，求此过程
①a两端电压；
②a产生的热量；
（3）一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图3，A与B接触时M通电，请用笔画线完成电路的连接。
40．（2022 黑龙江）学习了电功率的知识后，小亮想利用家中的电能表（如图所示）测量电水壶的电功率和热效率。他把质量为1kg温度是20℃的冷水倒入电水壶中，然后把家中的用电器都与电源断开，仅让电水壶工作，在5分钟内将这壶水烧开（在标准气压下），他观察到电能表转盘转了70转。试求：
（1）将这壶水烧开，水吸收的热量是多少？
（2）电水壶的电功率为多少？
（3）电水壶的热效率为多少？
参考答案与试题解析
一．选择题（共9小题）
1．【解答】电路中的电阻丝和导线串联连接，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线的电流和通电时间都相等，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量比导线多。A符合题意。
故选：A。
2．【解答】
A、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，故A不符合题意；
B、洗衣机工作时主要将电能转化机械能，不是利用电流热效应工作，故B不符合题意；
C、电饭锅工作时将电能转化为内能，是利用电流热效应工作，故C符合题意；
D、吸油烟机的主要部件是电动机，电动机工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。
故选：C。
3．【解答】①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；
②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；
③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；
④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；
故选：C。
4．【解答】A、使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故A不符合题意；
B、电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，故B符合题意；
C、家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故C不符合题意；
D、小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选：B。
5．【解答】“6V 3W”和“12V 6W”分别表示甲、乙两灯的额定电压和额定功率。
A、由于两灯是否正常工作，所以两实际功率大小未知，由W＝Pt知，无法判断两灯在相同时间内消耗电能的多少，故A错误；
B、由于两灯的实际功率未知，而电功率是表示电流做功快慢的物理量，所以电流通过两灯做功的快慢无法确定，故B错误；
C、由P＝可得，R甲＝＝＝12Ω，R乙＝＝＝24Ω，
由串联电路的电流特点知，两只灯泡串联工作时，通过的电流相等，由Q＝I2Rt知，相等时间里甲灯产生热量小于乙，故C正确；
D、甲的额定电压小于乙，由并联电路的电压规律知，甲和乙灯并联时，电源电压最大为U＝U实乙＝U额甲＝6V，
由并联电路的电流规律和欧姆定律可得，干路中允许通过的最大电流：
I＝I甲+I乙＝+＝+＝0.75A，故D错误。
故选：C。
6．【解答】由图知，滑动变阻器与L串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中电流；
A、移动滑动变阻器的滑片，由于电压表的量程为0～3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，小于小灯泡的额定电压，所以小灯泡不能正常发光，故A错误；
B、由P＝UI可得灯光正常发光电流：
IL＝＝＝0.4A，
由P＝知小灯泡的电阻为：
RL＝＝＝10Ω，
由于电压表的量程为0～3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，
通过小灯泡的最大电流为：
IL′＝＝＝0.3A＜IL＝0.4A，
由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，
所以电路中的最大电流为I大＝IL′＝0.3A，
电路中消耗的最大功率为：
P大＝UI大＝12V×0.3A＝3.6W，故B错误；
CD、当电压表示数为3V时，滑动变阻器两端的电压最大，由串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的最小电压为：
U滑小＝U﹣UV大＝12V﹣3V＝9V；
当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动接入电路的电阻最大，
由I＝和串联电路电阻的规律得电路中的最小电流为：
I小＝＝＝0.2A，
滑动变阻器两端的最大电压为：
U滑大＝I小R滑大＝0.2A×50Ω＝10V，故滑动变阻器两端电压变化范围为9～10V，故C正确；
此时滑动变阻器通电1min产生的热量为：
Q＝W＝U滑大I小t＝10V×0.2A×60s＝120J，故D错误。
故选：C。
7．【解答】A、取暖器上的发热体是由电阻率大，熔点高的材料制成的，故A错误；
B、由Q＝W＝Pt可知，取暖器产生热量的多少，除了与取暖器的电功率有关，还与通电时间的长短有关，所以“高温”挡不一定比“低温”挡产生的热量多，故B错误；
C、由P＝可知，电热丝的工作电阻R＝，电源电压相等，电功率越大，工作电阻越小，所以“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻小，故C错误；
D、连接电热丝的导线比电热丝的电阻小，故D正确。
故选：D。
8．【解答】A.电铃利用的是电流的磁效应工作的，故A错误。
B.在电路中，电源是用来提供电能的，故B正确。
C.在电路中，用导线来连接电路，故C正确。
D.在电路中，用开关来控制电路的通断，故D正确。
故选：A。
9．【解答】
A、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被液体吸收，使液体的温度升高，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，故A正确；
B、由图示实验可知，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B正确；
C、由图可知，通过调节滑动变阻器滑片，可以改变通过电阻丝的电流。所以能研究导体产生的热量与电流的关系，故C正确；
D、如果甲、乙两瓶中装质量相同的不同液体，则升高的温度不能代表产生电热的多少，故D错误。
故选D。
二．多选题（共4小题）
10．【解答】A、开关S接“1”时，电路为R1的简单电路，开关S接“2”时，电热丝R1、R2串联；
因为串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以由P＝UI＝可知，电路为R1的简单电路时，电路中的电阻最小，电功率最大，电热壶为“加热”挡；R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，此时电热壶为“保温”挡，
因此开关S接“2”时，电热壶为“保温”挡，故A错误；
B、电热壶的正常加热功率：P加热＝＝＝1000W，故B错误；
C、水吸水的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（75℃﹣25℃）＝2.1×105J，
因为不考虑热量损失，所以电热壶加热时消耗的电能：W＝Q吸＝2.1×105J，
由P＝可知，电热壶正常加热的时间：t'＝＝＝210s，故C正确；
D、1200r/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转1200转，
电能表的转盘转16r时，电热壶消耗的电能：W实＝＝kW h；
电蒸锅的实际功率：P实＝＝＝0.8kW＝800W，故D正确。
故选：CD。
11．【解答】由图像知额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，在相同时间内，电热水壶消耗的电能最多，电烤箱其次，电饭锅消耗的电能最少，根据P＝知电热水壶的功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小；
A、由W＝Pt可知，用电器消耗的电能与电功率和通电时间有关，因不知道通电时间，则无法比较产生热量的多少，故A错误；
B、由上面的分析知，正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大，故B正确；
C、电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，电热水壶的功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小，根据I＝可知通过电饭锅的电流最小，故C正确；
D、在一个月内，因不知道通电时间，则无法比较消耗的电能的多少，故D错误。
故选：BC。
12．【解答】AB、由图可知，当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，电路总电阻最小，只闭合S1时，只有R1接入电路，只闭合S2时，只有R2接入电路，又因为R1＞R2，在电源电压一定时，由P＝可知，当S1、S2都闭合时，电路为“高温挡”，只闭合S1时，电路为“低温挡”，只闭合S2时，电路为“中温挡”，故A错误，B正确；
C、当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，由并联分流可知通过R1、R2的电流之比为：＝＝＝，故C错误；
D、中温挡正常工作1分钟产生的热量为：Q＝I2R2t＝t＝×60s＝6.6×104J，故D正确。
故选：BD。
13．【解答】A、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，故A正确；
BC、两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系，故B错误，C正确；
D、两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生热量多，即右侧U形管中液面高度差较大，故D错误。
故选：AC。
三．填空题（共13小题）
14．【解答】根据所学的物理公式W＝Pt可知，将家中普通照明灯全部更换成LED灯是通过减小功率来减少电能消耗的；
电水壶中的电热丝通电后会产生热量，是利用电流的热效应工作的。
故答案为：功率；热。
15．【解答】
（1）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象；
（2）由图知，R2、R3并联后再与R1串联，R1＝R2＝R3＝5Ω，
R2、R3并联后的总电阻R23＝×5Ω＝2.5Ω，
电路的总电阻R＝R1+R23＝5Ω+2.5Ω＝7.5Ω，
由欧姆定律可得，电路中的电流：
I1＝I23＝I＝＝＝0.8A，
I2＝I1＝×0.8A＝0.4A，
通电时间2min，R1与R2产生的热量差：
Q1﹣Q2＝I12R1t﹣I22R2t＝（0.8A）2×5Ω×2×60s﹣（0.4A）2×5Ω×2×60s＝288J。
故答案为：超导；288。
16．【解答】（1）电热水壶是利用电流的热效应工作的；
（2）额定功率为800W电热水壶的额定电流为：I甲＝＝≈3.6A；额定功率分别为1800W电热水壶的额定电流为：I乙＝＝≈8.18A；室内插座的额定电流是5A，额定功率为1800W电热水壶的额定电流大于插座的额定电流，额定功率为800W电热水壶的额定电流小于插座的额定电流，所以应该选用800W的；
（3）插头制作的长一些，可以使用电器在与火线接通之间先使外壳与地线相通，在拔插头时，先使插头与火线相脱离，防止触电事故的发生；
（4）各种插头的外壳都采用了橡胶、塑料等材料，是因为塑料和橡胶都是绝缘体，可以防止漏电。
故答案为：热；800；地；绝缘体。
17．【解答】石墨烯特殊晶体结构使其具有多项优异的物化性能，是目前电阻率最小的材料，石墨烯作填料能够有效提升涂料的导电性，利用的就是其电阻较小的特点；
其次石墨烯是一种超轻材料，故其密度很小，由此可知利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷利用了石墨烯密度小且电阻小的特点。
故答案为：较小；较小。
18．【解答】闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，灯泡L正常发光，根据P＝UI可知电路电流I＝＝＝1A，根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压UR＝IR＝1A×R，
根据串联电路的电压特点可知电源电压U＝UL+UR＝12V+1A×R......①；
闭合开关S1、S2，电路为定值电阻的简单电路，电流表示数为1.5A，则电源电压U＝I′R＝1.5A×R.....②；
联立①②可知：U＝36V，R＝24Ω；
闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，通电30s定值电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝（1A）2×24Ω×30s＝720J。
故答案为：36；720。
19．【解答】电流通过电烙铁的发热体会使其温度升高，这种现象叫做电流的热效应；
插线板上的LED指示灯是由半导体材料制成。
故答案为：热；半导体。
20．【解答】（1）由P＝可知，灯泡电阻RL＝＝＝6Ω；
（2）灯泡与电阻并联接在电源两端，闭合开关S1时，灯L正常发光，因此电源电压U＝UL＝6V，
由P＝UI可知，灯泡正常发光时的电流：IL＝＝＝1A，
闭合开关S1时，只有灯L接入电路，电流表测通过灯L的电流，IA＝IL＝1A，
闭合开关S2时，灯泡L与电阻R并联接入电路，电流表测干路电流IA′，
由前后两次电流表的示数之比为2：3可知，＝，
所以干路电流：IA′＝IA＝×1A＝1.5A，
根据并联电路的电流特点可知，通过电阻R的电流：IR＝IA′﹣IL＝1.5A﹣1A＝0.5A，
根据并联电路的电压规律可知，灯泡L与电阻R两端电压相等，都等于电源电压，即UR＝6V；
由I＝可知，电阻R的阻值：R＝＝＝12Ω；
（3）电阻R10s内产生的热量：Q＝IR2Rt＝（0.5A）2×12Ω×10s＝30J。
故答案为：6；12；30。
21．【解答】电饭煲主要是利用了电流的热效应进行工作的；
安全起见，功率大的电器都要用三孔插座
由P＝得，电饭煲工作30min消耗的电能：
W＝Pt＝1000W×30×60s＝1.8×106J＝0.5kW h；
由η＝×100%可知，水吸收的热量：
Q吸＝ηW＝42%×1.8×106J＝7.56×105J，
因1标准大气压下水的沸点为100℃，且水沸腾后温度不在升高，
所以，能使水温升高的温度：Δt＝t﹣t0＝100℃﹣20℃＝80℃，
由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：
m＝＝＝2.25kg，
由Δt＝t﹣t0可得，此时水升高的温度：Δt＝t﹣t0＝100℃﹣20℃＝80℃，
故答案为：热；三孔；0.5；2.25。
22．【解答】（1）控制电路中的电磁继电器主要是利用了电流的磁效应；
手伸向出风口，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大导致电磁铁的磁性增强，
电源电压一定，由I＝可知，控制电路的总电阻减小，则电阻R的阻值减小；
（2）工作电路的加热电阻丝与电动机并联，加热电阻丝两端电压等于电源电压，
所以烘干一次手电热丝放出的热量：
Q放＝W＝t＝×10s＝1.1×104J。
（3）由题知，Q吸＝Q放＝1.1×104J，
由Q吸＝cm△t得水的质量：
m水＝＝≈0.52kg。
故答案为：减小；1.1×104；0.52。
23．【解答】
由题意可知，当灯泡正常发光时，电压为4.8V，电流为0.3A，而观察电路图只有电流表，所以需要观察电流表为0.3A时，灯泡正常发光，
正常发光时的实际功率：P＝UI＝4.8V×0.3A＝1.44W，
根据串联电路的总电压等于各串联部分电压之和，
滑动变阻器两端的电压：U滑＝U电﹣UL＝6V﹣4.8V＝1.2V，
滑动变阻器产生的热量：Q＝W＝UIt＝1.2V×0.3A×60s＝21.6J；
故答案为：电流表为0.3A；1.44；21.6。
24．【解答】（1）由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，R1、R2所在锥形瓶中的煤油升温所吸收的热量之比：
＝＝＝＝；
（2）由表中①③组数据可知，导体的阻值和通电时间相等、电流不相等，煤油升高的温度不相等，说明导体产生的热量不相等，故可知，导体产生的热量与电流有关；
（3）根据控制变量法，探究导体产生的热量与电阻的关系，应保持电流和时间相同，电阻不同，故比较①②可知导体产生的热量与电阻有关；
（4）根据控制变量法，探究导体产生的热量与通电时间的关系，应保持电流和电阻相同，时间不同，因此应进行的操作是：只闭合开关S2，改变通电时间，观察温度计示数的变化量。
故答案为：5：2；电流；①②；只闭合开关S2，改变通电时间，观察温度计示数的变化量。
25．【解答】（1）图中阻值不同的两个电阻丝串联在电路中，电流相同，通电时间相同，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；
（2）电源电压为4.5V且保持不变，将滑动变阻器滑片移至最右端，电路中电流为：
I＝＝＝0.3A，
在1min内电流通过10Ω电阻丝产生的热量为：
Q＝I2Rt＝（0.3A）2×10Ω×60s＝54J。
故答案为：电阻；54。
26．【解答】（1）当开关S闭合，S1、S2断开，灯泡L与变阻器R串联，
因为此时小灯泡正常发光，所以UL＝6V，PL＝3W；
由P＝UI可得，串联电路中的电流：I＝IL＝＝＝0.5A，
由串联电路的电压特点可得变阻器两端的电压为：UR＝U﹣UL＝12V﹣6V＝6V，
则通电1min电流通过滑动变阻器产生的热量为：Q＝W＝URIt＝6V×0.5A×60s＝180J；
（2）当S、S1、S2都闭合，此时灯泡被短路，R0与R并联，电流表测干路中的电流；
电流表的量程为“0～0.6A”，为了保证干路中的电流表不被烧坏，则干路电流最大为0.6A，
通过R0的电流为：I0＝＝＝0.2A，
由并联电路的电流特点可知，通过变阻器的最大电流为：IR＝I总大﹣I0＝0.6A﹣0.2A＝0.4A，
滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值：R小＝＝＝30Ω。
故答案为：180；30。
四．实验探究题（共4小题）
27．【解答】（1）由ρ＝可知，水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×60×10﹣3m3＝60kg，
水温从44℃上升到57℃的过程中，热水器中的水吸收的热量：
Q＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×60kg×（57℃﹣44℃）＝3.276×106J；
（2）由表2中的数据可知，水温从44℃上升到57℃所用的时间t加热＝30min，
由P＝可知，此过程中热水器消耗的电能：
W＝Pt加热＝2000W×30×60s＝3.6×106J；
（3）热水器的效率：
η＝×100%＝×100%＝91%。
故答案为：3.276×106；3.6×106；91%。
28．【解答】（1）要研究不同种类灯泡的发光效率，需要控制灯泡的额定功率相同，改变灯泡的种类，所以选用②、④、⑤三只灯泡；
（2）由表格数据中可知：在规格相同条件下，各灯消耗的电能相同，使用LED灯时温度最低，说明电能转化成的光能最多，即LED灯的发光效率最高。
故答案为：（1）②、④、⑤；（2）LED灯。
29．【解答】（1）如图甲的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联；根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知I右＝I内+I外，比较可知I左＞I内；两瓶中的电阻值相等（均为5Ω），通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系；在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多，故通电一段时间左瓶内的电阻丝产生的热量多；
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，需要控制电流、通电时间相同，导体的电阻不同；
A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮，根据I＝可知，此时两个灯泡的电流是不同的，故A错误；
B.接线板上接入的用电器越多，导线中的电流越大，没有控制电流相同，故B错误；
C.电熨斗工作时发热明显，此时电熨斗的电流、通电时间相同，电阻不同，符合控制变量法，故C正确；
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，电阻的大小不同，需要控制电流、通电时间相同，所以两个电阻应串联接入电路中，如图所示：
；
较长时间后两个U形管的高度差均不明显，这说明导体产生的热量较少，其原因可能是电流中的电流太小或者是电源电压太低；为了使实验现象更明显，可以减小电阻的阻值或者增大电源电压。
故答案为：（1）电流越大；（2）C；（3）见解析；电路中电流太小或电源电压太低；将100Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝或增大电源电压。
30．【解答】（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失；
（2）水的质量相同，水温变化ΔT与吸热的多少成正比，水温变化ΔT越大，电阻丝放出的越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；
（3）不计热量损失，Q吸＝Q放，cmΔT＝I2Rt，＝ ΔT4＝＝＝1.6℃。
故答案为：（1）热量；（2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）1.6。
五．解答题（共2小题）
31．【解答】电池、铝箔纸条、铅笔芯组成通路，电路中有电流通过，电流通过导体会产生热；
铅笔芯的温度升高，经过一段时间，电流产生的热量增多，当铅笔芯的温度达到一定程度时（或导体通电时间越长产生热量越多），“铅笔芯电灯”发光；
铝箔纸条和铅笔芯串联电流相等，通电时间相等，铝箔纸条的电阻小于铅笔芯的电阻，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，铝箔纸条产生的热量少，温度比铅笔芯的低，所以不怎么热。
32．【解答】导线连接处由于导体有效横截面积小、电阻大，连接处与其两边导线串联，通过电流和通电时间相同。根据Q＝I2Rt，所以连接处产生热量多，更容易发热，加速老化，甚至引发火灾。
六．综合应用题（共8小题）
33．【解答】（1）有的气体在常温下压缩体积就能液化，燃料汽化会吸收热量，使周围温度降低。
（2）m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.0×10﹣3m3＝1kg；
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣25℃）＝3.15×105J；
Q放＝Pt＝4500W×140s＝6.3×105J；
燃气炉烧水时的效率η＝×100%＝＝50%；
（3）燃气炉功率[单位：瓦（W）]与耗气量[单位：克/时（g/h）]之比的数值为15，即
＝15；解得m气＝300g/h；
该燃气炉所使用燃料的热值q＝＝＝5.4×104J/g＝5.4×107J/kg；
（4）炒菜总共用时t′＝8min×3+10min+3min×2＝40min＝2400s；
一共消耗的热量Q′＝Pt′＝4500W×2400s＝1.08×107J；
一罐储气罐提供的热量Q0＝m0q＝120g×5.4×104J/g＝6.48×106J；
n＝＝≈1.7；所以小刚至少要带两个；
答：（1）压缩体积；吸收；
（2）在标准大气压下，用该燃气炉将1L水从25℃加热到沸腾用时140s，燃气炉烧水时的效率是50%；
（3）该燃气炉所使用燃料的热值是5.4×107J/kg；
（4）小刚至少应携带2个如图﹣2所示的新储气罐。
34．【解答】（1）由图1可知，当开关S1闭合、S2接1时，只有R2工作，当开关S1闭合、S2接2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分电阻，
所以，当开关S1闭合、S2接1时，只有R2工作，电路中的电阻最小，根据P＝可知，此时的电功率最大，电水壶处于加热挡；
当开关S1闭合、S2接2时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，电功率最小，电水壶处于保温挡；
（2）由表格数据可知，电水壶加热挡的功率P加＝1100W，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝44Ω；
电水壶处于保温挡时，R1、R2串联，串联的总电阻：R＝R1+R2＝176Ω+44Ω＝220Ω，
电水壶的保温功率：P保＝＝＝220W；
（3）水的体积V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，
由ρ＝可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
由图2可知，2～4min内，水的初温t0＝50℃，末温t＝70℃，
则2～4min内水吸收热量：Q吸1＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（70℃﹣50℃）＝8.4×104J；
由P＝可知，2～4min内电水壶消耗的电能：W1＝P加t＝1100W×2×60s＝1.32×105J，
这段时间内电水壶加热效率η1＝×100%＝×100%≈63.6%；
（4）由图可知，电水壶4～6min内水的温度由70℃升高到85℃，水的温度变化Δt＝85℃﹣70℃＝15℃，
4～6min内水吸收的热量：Q吸2＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×15℃＝6.3×104J，
4～6min内电水壶消耗的电能：W2＝P加t＝1100W×2×60s＝1.32×105J，
电水壶4～6min内的加热效率为η2＝×100%＝×100%≈47.7%，
则η1＞η2。
答：（1）加热；
（2）电热丝R2的阻值是44Ω；电水壶的保温功率为220W；
（3）加热2～4min内水吸收热量是8.4×104J；这段时间内电水壶加热效率η1是63.6%；
（4）＞。
35．【解答】（1）电热丝R工作时的电流为：
I＝＝＝4A；
（2）R在10s内产生的热量为：
Q＝I2Rt＝（4A）2×55Ω×10s＝8800J；
（3）由I＝可知，衔铁刚好被吸合时，控制电路的总电阻：
R总＝＝＝120Ω；
根据串联电路的电阻特点可知，R1接入的阻值：
R1＝R总﹣R2＝120Ω﹣70Ω＝50Ω；
由表格数据可知，当R1的阻值为50Ω时温度为60℃。
答：（1）电热丝R工作时的电流为4A；
（2）电热丝R通电10s产生的热量为8800J；
（3）已知控制电路的电源电压U＝6V，当调节滑动变阻器R2＝70Ω时，烘干机内温度60℃会发出报警信号。
36．【解答】（1）当家庭电路中电流过大时，熔断器会自行熔断，从而切断电路，起到保护电路的作用。
（2）水吸收的热量＝6.72×104J。
（3）当电路中只有R2工作时为大挡位，其额定功率。
（4）R1、R2并联时，电路总电流最大，
，。
I总＝I1+I2＝3.67A+5.5A＝9.17A＞8A，
所以不合理。
答：（1）保护电路；（2）水吸收6.72×104J的热量；（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是1210W；（4）计算过程见解析；不合理。
37．【解答】（1）由电路图可知，双触点开关连接触点2和3时，电路为R1的简单电路，由P＝可知此时为保温状态；
双触点开关连接触点3和4时，R1与R2并联，并联电路总电阻小于任何一个分电阻，由P＝可知为加热状态；
（2）由P＝可知R1的阻值：R1＝＝＝242Ω；
加热时电阻R2的功率：P2＝＝＝800W，
加热挡的电功率为：P加热＝P保温+P2＝200W+800W＝1000W；
（3）0.5L＝0.5dm3，
水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5×10﹣3m3＝0.5kg，
0.5kg的水从20℃升高到100℃，水所吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J；
由η＝×100%可得，消耗的电能：W＝＝＝2.1×105J，
根据P＝可知，需要工作的时间：t＝＝＝210s。
答：（1）2和3；
（2）R1的阻值为242Ω；加热挡的电功率为1000W；
（3）需要工作210s。
38．【解答】（1）由P＝可知，电热油汀正常工作10min产生的热量：
Q放＝W＝Pt＝1100W×10×60s＝6.6×105J，
因为不考虑热量损失，所以油吸收的热量：
Q吸＝Q放＝6.6×105J，
由Q吸＝cmΔt可知，油汀中油升高的温度：
Δt＝＝＝16.5℃；
（2）由P＝UI＝可知，电热丝的阻值：
R1＝＝＝44Ω；
（3）根据P＝UI＝可知，当电路中电阻最大时，电功率最小，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电阻最大，电功率最小，
由串联电路的电阻特点可知，电路中总电阻：
R＝R1+R2＝44Ω+176Ω＝220Ω，
由欧姆定律可知，此时电路中的最小电流：
I最小＝＝＝1A，
则电热油汀最小加热功率：
P最小＝I最小2R1＝（1A）2×44Ω＝44W，
当电路中电阻最小时，电功率最大，当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，电路中的电阻最小，电功率最大，
此时电热油汀最大电功率：
P最大＝P额＝1100W，
由P＝UI可知，此时电路中的电流：I大＝＝＝5A＜6A，滑动变阻器能安全工作，
所以改装后电热油汀的实际加热功率变化范围是44W～1100W；
（4）①油的比热容较小，在加热时间相同的情况下，温度升高的快；②油是绝缘体，使用起来安全性比较高。
答：（1）该电热油汀正常工作10min，油汀中油升高的温度为16.5℃；
（2）电热油汀电热丝的阻值为44Ω；
（3）改装后电热油汀的实际加热功率变化范围为44W～1100W；
（4）①油的比热容较小，在加热时间相同的情况下，温度升高的快；②油是绝缘体，使用起来安全性比较高。
39．【解答】（1）由图可知电动机两端的电压为10V，通过电动机的电流为200A，电动机的功率：P＝UI＝10V×200A＝2000W；
（2）①a两端电压：U＝IR＝200A×0.001Ω＝0.2V；
②a0.5s产生的热量：Q＝I2Rt＝（200A）2×0.001Ω×0.5s＝20J；
（3）由图可知，当开关闭合，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，A与B接触M通电，电路连接如下图所示：
答：（1）电动机的功率为2000W；
（2）①a两端电压为0.2V；
②产生的热量为20J；
（3）见解析内容。
40．【解答】（1）在标准气压下水的沸点为100℃，则水吸收热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）
＝3.36×105J；
（2）电能表转盘转了70转消耗电能：
W＝kW h＝×3.6×106J＝4.2×105J，
电水壶的电功率：
P＝＝＝1400W；
（3）电水壶的热效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）将这壶水烧开，水吸收的热量是3.36×105J；
（2）电水壶的电功率为1400W；
（3）电水壶的热效率为80%。
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【名师导航】中考物理一轮复习学案
第20章 焦耳定律
考点分布 考查频率 考点内容 命题趋势
1.焦耳定律 ★★★★★ 1.会用焦耳定律进行简单计算会解释生活中生的现象。 本章内容常考：用电器能量转化、电功率计算、电功和电热丝的电阻，2023年焦耳定律可能出现在选择题和计算题中，会出现电功率力、电、机械综合题，分值约4分。
知识点一：焦耳定律与电热
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象。利用电热工作的用电器有电饭锅等。为了防止电热危害，可以加散热窗等。我们可以借助电流的热效应来判定电流的大小，这种方法叫转换法。
2.焦耳定律：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。用公式表示为Q＝I2Rt，单位是J。
3.电功和电热的关系
(1)当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能全部(选填“全部”或“一部分”)转化为热能，即W＝Q。
(2)当电路中接入的电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有一部分(选填“全部”或“一部分”)电能转化为热能，即W大于Q。此时，只能利用公式Q＝I2Rt计算电热。
4.电热器的原理：电流的热效应。
5.电热器的主要结构：发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。电热器的优点：清洁环保，效率高，使用方便。
6.几种材料的比较
材料 电阻 熔点
滑动变阻器的电阻线 大 高
电热器的发热体 大 高
保险丝 大 低
7.电热的危害：由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。安装散热扇、散热窗加快散热。
8.注意：
（1）由Q＝I2Rt和I＝可以推导Q＝t，Q＝I2Rt方便串联电路计算，Q＝t方便并联电路计算。
（2）电热挡位的判定方法：由P＝可知，在电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；
（3）比例关系：串联电路：＝＝＝＝，并联电路：＝＝＝＝。
1. 电热水壶上标有“220 V 800 W”，电热水壶正常工作时烧水210 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为__________J；电热水壶的工作原理是电流的_____效应.
2.家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（ ）
A．480J B．1.452×106J C．2.64×104J D．880J。
参考答案：1. 1.68×105；热；2.A。
易错点1 用I＝计算电动机的工作电流。
典例1如图所示是一台电动平衡车，电动机上标有“60V 72W”字样，线圈的电阻为6Ω，则电动机正常工作10min所消耗的电能为 J，电动机工作过程中线圈产生的热量为 J，这个电动机的效率为 。
【错解】答案为：43200；360000；88%。理由：根据欧姆定律电动机中的电流。
【析错】根据I＝计算电动机的工作电流，再根据Q=I2Rt求出在1min内电流产生的热量。
【正解】答案为：43200；5184；88%。这台电动机正常工作10min=600s电动机消耗的电能：W=Pt=72W×600s=43200J；
正常工作时的电流为：I===1.2A；
产生的电热：Q=I2Rt=（1.2A）2×6Ω×600s=5184J，
输出的机械能：W机械=W-Q=43200J-5184J=38016J，
所以该电动机的机械效率：η=×100%=×100%=88%。
故答案为：43200；5184；88%。
▲▲变式练习1
1．（2022 常州）某型号电饭锅有加热和保温两挡，电路如图所示，220V电压下，其加热挡功率为1100W，保温挡功率为20W。
（1）闭合开关S1、S2，电饭锅处于 挡。
（2）电阻丝R1的阻值为 Ω，R2的阻值为 Ω。
（3）处于保温状态的电饭锅，20min产生热量 J。
2. （2022 肥东县一模）如图所示的电路中，电源电压不变，R1=20Ω，R2=30Ω。断开开关S时，电流表的示数为0.3A，则闭合开关S，通电1min电路产生的热量为 J。
3. （2022 澧县模拟）为了给载重车称重计费，杨光同学结合所学物理知识，设计了如图所示的计重秤原理图，用它可以测载重车的重力。以下说法正确的是（ ）
A．图中位置的称重表是由电压表改装成的
B．在称重读数的过程中，静止的载重车受力不平衡
C．无论载重车重力如何，弹簧下面的M板对地面的压强不变
D．载重车的重力越大，相同时间内R1上产生的电热越多
参考答案：1. （1）加热；（2）44；2376；（3）2.4×104； 2.180； 3. Ｄ。
一．选择题（共9小题）
1．（2022 柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同 B．电流不同
C．密度不同 D．通电时间不同
2．（2022 长春）下列家用电器中利用电热工作的是（ ）
A．电风扇 B．洗衣机 C．电饭锅 D．吸油烟机
3．（2022 通辽）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
4．（2022 梧州）下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（ ）
A．家里使用电热水壶烧水 B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭 D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
5．（2022 兰州）现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
6．（2022 铜仁市）如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡标有“4V 1.6W”字样（灯丝电阻不受温度影响），滑动变阻器标有“50Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V。闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是（ ）
A．移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
B．电路中消耗的最大功率为4.8W
C．滑动变阻器两端电压变化范围为9～10V
D．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1min产生的热量为140J
7．（2022 湖北）某款家用电热取暖器有两个挡位，它正常工作时，下列说法正确的是（ ）
A．取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成
B．“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C．“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D．连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
8．（2022 哈尔滨）如图所示，闭合开关后，下列说法不正确的是（ ）
A．电铃利用电流热效应工作
B．电源用来提供电能
C．导线用来连接电路元件
D．开关用来控制电流通断
9．（2022 常德）用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是（ ）
A．观察温度计的示数比较电流产生的热量
B．该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系
C．该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系
D．甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
二．多选题（共4小题）
（多选）10．（2022 滨州）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图甲所示，电热丝R1＝48.4Ω，R2＝435.6Ω。小滨为测量电热壶的实际功率，他把家中的其它用电器都与电源断开，仅让电热壶工作，1min内电能表（如图乙）的转盘转动了16转。[不考虑热量损失，已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]下面说法正确的是（ ）
A．开关S接“2”时，电热壶为“加热”挡位
B．电热壶的正常加热功率为100W
C．电热壶将1kg的水从25℃加热到75℃，需要正常工作210s
D．测量时电热壶的实际加热功率为800W
（多选）11．（2022 北京）额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，电热水壶比电烤箱产生的热量少
B．正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大
C．正常工作时，通过电饭锅的电流最小
D．在一个月内，电热水壶消耗的电能一定最多
（多选）12．（2022 深圳）某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R1＝55Ω，R2＝44Ω，以下说法正确的是（ ）
品牌 型号 HY2215﹣11E
额定电压 220V 挡位 3挡
额定 功率 低温 880W 中温 1100W 高温 1980W
A．使用“低温挡”只需闭合S2
B．使用“高温挡”要闭合S1、S2
C．闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5：4
D．中温挡正常工作1分钟，产生的热量为6.6×104J
（多选）13．（2022 河南）如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（ ）
A．用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
B．通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系
C．通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D．通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
三．填空题（共13小题）
14．（2022 大连）节能减排是每个公民的责任。将家中普通照明灯全部更换成LED灯（发光效率高），实质是通过减小家中电灯的 来减少电能的消耗。电水壶是利用电流的 效应工作的。
15．（2022 玉林）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是 现象；如图所示是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6V，R1＝R2＝R3＝5Ω，通电时间2min，则R1与R2产生的热量相差 J。
16．（2022 淄博）电热水壶是利用电流的 效应工作的。小明家要购买一只电热水壶，他发现某商场有容积相同、额定电压均为220V、额定功率分别为800W和1800W的两种电热水壶。家中给电热水壶供电插座的额定电流是5A，从安全用电的角度考虑，小明应选购 W的电热水壶。如图电热水壶的插头中插脚①较长，将插头插入插座时，可确保电热水壶的金属外壳先接触 线，避免触电事故。插头外壳是用橡胶做的，是因为橡胶是 体。
17．（2022 滨州）石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达﹣30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 （选填“较大”或“较小”）、电阻 （选填
“较大”或“较小”）的特点。
18．（2022 丹东）如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 12W”字样（忽略灯丝电阻的变化）。闭合开关S1，断开S2，灯泡L正常发光；闭合开关S1、S2，电流表示数为1.5A，则电源电压为 V；闭合开关S1，断开S2，通电30s定值电阻R产生的热量是 J。
19．（2022 辽宁）“葫芦烙画”是从民间进入课堂的手工技艺，传承了非物质文化遗产。如图是小明同学用电烙铁在葫芦上烙画的情景。电烙铁温度升高，利用了电流的 效应。插线板上的LED指示灯是由 材料制成的。
20．（2022 烟台）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V 6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为 Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2：3，则电阻R的阻值为 Ω，电阻R在10s内产生的热量为 J。
21．（2022 鄂州）小雨家使用电饭煲煮饭，电饭煲是利用电流的 效应来工作的，使用时，应将电饭煲的插头插入 （选填“两孔”或“三孔”）插座。若他家的电饭煲的电功率是1000W，工作30min将饭煮熟，则煮饭所消耗的电能为 kW h；若这些能量的42%被水吸收，则可将 kg的水从20℃烧开（1标准大气压下）。
22．（2022 黔东南州）某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图所示，控制电路中R为光敏电阻。闭合S，当手伸向出风口时，R的阻值会 （选填：“增大”、“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。若干手器的加热电阻丝的阻值为44Ω，在额定电压下，烘干一次手用时10s，则烘干手的过程中加热电阻产生的热量为 J，这些热量能使 kg（结果保留两位小数）的水温度升高5℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
23．（2022 泰州）小明用如图所示电路研究调光灯的工作原理，所用电源电压恒为6V，灯泡L标有“4.8V 0.3A”字样，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，当观察到 时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的实际功率为 W，通电1min滑动变阻器产生的热量为 J。
24．（2022 无锡）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素，三个相同的锥形瓶内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＝6Ω、R2＝3Ω。闭合开关前，记录下煤油的初温度t0；接通电源，同时闭合开关S1、S2，记录下电流I，通电相同时间，记录下煤油的末温度t，结果如表所示，则R1、R2所在锥形瓶中的煤油升温所吸收的热量之比为 。比较①③可知，导体产生的热量与 有关；比较 （选填序号）可知，导体产生的热量与电阻有关。若要探究导体产生的热量与通电时间的关系，应进行的操作是： 。
序号 电阻 电流I/A 初温度t0/℃ 末温度/℃
① R1 1.0 20 30
② R2 1.0 20 24
③ R3 1.5 20 44
25．（2022 黑龙江）如图所示是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。电源电压为4.5V且保持不变，将滑动变阻器滑片移至最右端，在1min内电流通过10Ω电阻丝产生的热量为 J。
26．（2022 威海）如图所示，电源电压恒为12V，R0＝60Ω，滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”，电流表的量程为“0～0.6A”，小灯泡上标有“6V 3W”字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合，S1、S2断开，小灯泡正常发光，则通电1min电流通过滑动变阻器产生的热量为 J；当S、S1、S2都闭合，为了保证电路中各元件的安全，滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为 Ω。
四．实验探究题（共4小题）
27．（2022 攀枝花）小华同学为探究家中储水式热水器的效率，观察了该热水器铭牌数据，并记录了热水器某次加热过程的相应数据，如表1、表2。已知水的密度为1.0×103kg/m3、比热容为4.2×103J/（kg ℃）。
表1
储水式热水器
型号：DSZF 电器类别：Ⅰ
额定电压：220V～ 额定功率：2000W
额定频率：50Hz 额定容量：60L
表2
记录时间 水温（℃）
8：00 44
8：10 48
8：30 57
小华分析以上数据，得出水温从44℃上升到57℃的过程中，热水器中的水吸收的热量Q＝ J，热水器消耗的电能W＝ J，热水器的效率为 。
28．（2022 菏泽）小明同学在家研究不同种类灯泡的发光效率（电能转化为光能的效率），可选用的灯泡有：白炽灯①“220V 40W”、②“220V 15W”各一只；普通节能灯③“220V 30W”、④“220V 15W”各一只；LED灯⑤“220V 15W”、⑥“220V 7W”各一只。他从每种灯泡中各选出一只接入家庭电路进行对比实验，用温度计分别测出通电前和通电20分钟后每种灯泡的表面温度，记录如下表：
灯泡的种类 白炽灯 普通节能灯 LED灯
通电前 24℃ 24℃ 24℃
通电20分钟后 大于100℃ 76.2℃ 48.4℃
忽略其他因素的影响，认为三种灯泡每升高1℃吸收的热量都相同。回答下列问题：
（1）如果你是小明，对比实验中你选择的三只灯泡是 （填灯泡前面的序号）；
（2）根据实验数据，可以判断发光效率最高的灯泡是 （填灯泡的种类）。
29．（2022 宜昌）小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。
（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时， ，电阻产生的热量越多”的结论。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是 。
A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。
闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是 ，请你提出改进办法： 。
30．（2022 台州）某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中 的散失。
（2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。
根据上述实验，可以得出结论： 。
（3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。
电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
升高的温度ΔT/℃ 0.4 0.9 2.5 3.6
请分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。
五．解答题（共2小题）
31．（2022 牡丹江）【动手动脑，实践体验】如图所示，小冰在课前展示了一盏自制的“铅笔芯电灯”。他将8节1号电池串联起来做电源，用两条铝箔纸条做导线，拿一根2B自动铅笔芯穿过铝箔纸条，架在烧杯口处。戴上绝缘隔热手套，将铝箔纸条的两端连接在电源的正负极上，稍等一会儿，小小的铅笔芯竟然热得发光，而与它相连的铝箔纸条却不怎么热。请分析解释上述现象。
32．（2022 齐齐哈尔）“珍爱生命，注意用电安全”是同学们日常生活中必须具有的安全意识。小鑫的爸爸想给放在室外的电动自行车充电，由于家中插线板（如图）的导线长度不够，小鑫的爸爸又找来一段足够长的导线，打算把两段导线连接起来，从而增加插线板导线的长度。当爸爸刚连接好导线，小鑫看到后告诉爸爸，导线连接处往往比别处更容易发热，加速老化。甚至引起火灾，存在安全隐患。请你也来解释一下这是为什么？
六．综合应用题（共8小题）
33．（2022 陕西）今年“五一”假期，广大市民按照疫情防控要求，积极响应“非必要不离市”号召，在郊区、公园指定区域进行户外活动。小刚同学家购买了一款如图﹣1所示户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。该燃气炉的铭牌如表所示，其中功率4500W是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4500J的热量。
品名 XX牌分体式防风燃气炉
材质 不锈钢钢铸铝
规格 展开φ260×116mm 折叠φ127×132mm
功率 4500W
（1）气体燃料在常温下是通过 的方式液化存储在储气罐内。使用过程中，罐体温度变低是因为燃料发生汽化时要 （选填“吸收”或“放出”）热量。
（2）在标准大气压下，用该燃气炉将1L水从25℃加热到沸腾用时140s，燃气炉烧水时的效率是多少？已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。
内容 每次耗时/min 次数/次
炒菜 8 3
煮汤 10 1
烧水 3 2
（3）小刚注意到炉头上标有参数：15字样，他查阅说明书得知，该参数表示的是：燃气炉功率[单位：瓦（W）]与耗气量[单位：克/时（g/h）]之比的数值为15，计算该燃气炉所使用燃料的热值是多少？
（4）小刚同学打算展示在劳动课上学习的烹饪技能，为家人做顿可口饭菜，下表是他出发前做的规划，则小刚至少应携带几个如图﹣2所示的新储气罐？
34．（2022 淮安）如图1所示，电水壶简化电路图中，R1和R2为发热电阻，S1为总开关，S2为温度开关，有1、2两个触点，控制壶的“加热”和“保温”两挡，表中数据为电水壶的部分工作参数。
水壶容量 1L
额定电压 220V
加热功率 1100W
电热丝R1阻值 176Ω
（1）S1闭合，S2接1时，电水壶处于 档。
（2）电热丝R2的阻值是多少？电水壶的保温功率是多少？
（3）电水壶中装进1L水正常工作，用温度计测得水温随时间变化的图像，则加热2～4min内水吸收热量是多少？这段时间内电水壶加热效率η1是多少？取ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
（4）电水壶4～6min内的加热效率为η2，根据图像可判断η1 η2（选填“大于”“等于”或“小于”）。
35．（2022 河池）如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220V的电源、阻值为55Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成；控制电路由电源U、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成；R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，表明烘干机内温度过高。
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35
R1/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130
（1）电热丝R工作时的电流为多少？
（2）电热丝R通电10s产生的热量为多少？
（3）已知控制电路的电源电压U＝6V，当调节滑动变阻器R2＝70Ω时，烘干机内温度至少多高会发出报警信号。
36．（2022 海南）小明是家务小能手，经常用挂烫机熨烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为220V，水箱最多装水0.2kg，加热功率有大、小两个挡位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝R1＝60Ω，R2＝40Ω。
（1）熔断器在电路中起到 作用。
（2）若将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？[水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是多大？
（4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。已知熔断器允许通过的最大电流为8A，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。
37．（2022 齐齐哈尔）新冠疫情期间，一位热心市民为小区卡点志愿者送来了一个便携式可折叠电热壶，如图甲所示。该型号电热壶额定电压为220V，具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为200W，内部简化电路如图乙所示，双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2＝60.5Ω，现将此电热壶接到220V的家庭电路中。求：
（1）当双触点开关接触触点 （选填“2和3”或“3和4”）时为保温挡。
（2）R1的电阻是多少？加热挡的电功率是多少？
（3）若电热壶内装有0.5L的水，现用加热挡使水从20℃升高到100℃，加热效率为80%，则需要加热多少秒？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
38．（2022 黑龙江）小李同学家购置一台电热油汀取暖器简称电热油汀，它是一种安全可靠的空间加热器，外观及铭牌如图甲和表格所示。据了解，该电热油汀的工作物质是一种油，这种油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，比热容约为c＝2.0×103J/（kg ℃）。
**电热油汀
额定电压 220V
额定功率 1100W
液体质量 20kg
请你分析并解答：
（1）该电热油汀正常工作10min，油汀中油升高的温度（不考虑热量损失）；
（2）电热油汀电热丝的阻值大小；
（3）为了使电热油汀的实际加热功率可以调节，他找来一个旧的电位器（滑动变阻器），只能看清上面有“6A”字样，经测试最大阻值只能调到176Ω，将它串联在电路中对电热油汀进行改装，改装后的简化电路图如图乙所示。请你计算改装后电热油汀的实际加热功率变化范围；
（4）该同学了解到此电热油汀的工作物质是一种油后，对此他产生了疑问，为什么不使用水呢？除油的密度较小外，请从物质性质的其它方面找出一条使用该油的好处。
39．（2022 广州）汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电，设M两端电压为U，通过M的电流为I，测得U﹣t和I﹣t图象如图1。
（1）求t1时M的电功率；
（2）M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001Ω。若通过M的电流为200A，持续0.5s，求此过程
①a两端电压；
②a产生的热量；
（3）一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图3，A与B接触时M通电，请用笔画线完成电路的连接。
40．（2022 黑龙江）学习了电功率的知识后，小亮想利用家中的电能表（如图所示）测量电水壶的电功率和热效率。他把质量为1kg温度是20℃的冷水倒入电水壶中，然后把家中的用电器都与电源断开，仅让电水壶工作，在5分钟内将这壶水烧开（在标准气压下），他观察到电能表转盘转了70转。试求：
（1）将这壶水烧开，水吸收的热量是多少？
（2）电水壶的电功率为多少？
（3）电水壶的热效率为多少？
参考答案与试题解析
一．选择题（共9小题）
1．【解答】电路中的电阻丝和导线串联连接，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线的电流和通电时间都相等，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量比导线多。A符合题意。
故选：A。
2．【解答】
A、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，故A不符合题意；
B、洗衣机工作时主要将电能转化机械能，不是利用电流热效应工作，故B不符合题意；
C、电饭锅工作时将电能转化为内能，是利用电流热效应工作，故C符合题意；
D、吸油烟机的主要部件是电动机，电动机工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。
故选：C。
3．【解答】①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；
②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；
③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；
④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；
故选：C。
4．【解答】A、使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故A不符合题意；
B、电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，故B符合题意；
C、家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故C不符合题意；
D、小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选：B。
5．【解答】“6V 3W”和“12V 6W”分别表示甲、乙两灯的额定电压和额定功率。
A、由于两灯是否正常工作，所以两实际功率大小未知，由W＝Pt知，无法判断两灯在相同时间内消耗电能的多少，故A错误；
B、由于两灯的实际功率未知，而电功率是表示电流做功快慢的物理量，所以电流通过两灯做功的快慢无法确定，故B错误；
C、由P＝可得，R甲＝＝＝12Ω，R乙＝＝＝24Ω，
由串联电路的电流特点知，两只灯泡串联工作时，通过的电流相等，由Q＝I2Rt知，相等时间里甲灯产生热量小于乙，故C正确；
D、甲的额定电压小于乙，由并联电路的电压规律知，甲和乙灯并联时，电源电压最大为U＝U实乙＝U额甲＝6V，
由并联电路的电流规律和欧姆定律可得，干路中允许通过的最大电流：
I＝I甲+I乙＝+＝+＝0.75A，故D错误。
故选：C。
6．【解答】由图知，滑动变阻器与L串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中电流；
A、移动滑动变阻器的滑片，由于电压表的量程为0～3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，小于小灯泡的额定电压，所以小灯泡不能正常发光，故A错误；
B、由P＝UI可得灯光正常发光电流：
IL＝＝＝0.4A，
由P＝知小灯泡的电阻为：
RL＝＝＝10Ω，
由于电压表的量程为0～3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，
通过小灯泡的最大电流为：
IL′＝＝＝0.3A＜IL＝0.4A，
由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，
所以电路中的最大电流为I大＝IL′＝0.3A，
电路中消耗的最大功率为：
P大＝UI大＝12V×0.3A＝3.6W，故B错误；
CD、当电压表示数为3V时，滑动变阻器两端的电压最大，由串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的最小电压为：
U滑小＝U﹣UV大＝12V﹣3V＝9V；
当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动接入电路的电阻最大，
由I＝和串联电路电阻的规律得电路中的最小电流为：
I小＝＝＝0.2A，
滑动变阻器两端的最大电压为：
U滑大＝I小R滑大＝0.2A×50Ω＝10V，故滑动变阻器两端电压变化范围为9～10V，故C正确；
此时滑动变阻器通电1min产生的热量为：
Q＝W＝U滑大I小t＝10V×0.2A×60s＝120J，故D错误。
故选：C。
7．【解答】A、取暖器上的发热体是由电阻率大，熔点高的材料制成的，故A错误；
B、由Q＝W＝Pt可知，取暖器产生热量的多少，除了与取暖器的电功率有关，还与通电时间的长短有关，所以“高温”挡不一定比“低温”挡产生的热量多，故B错误；
C、由P＝可知，电热丝的工作电阻R＝，电源电压相等，电功率越大，工作电阻越小，所以“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻小，故C错误；
D、连接电热丝的导线比电热丝的电阻小，故D正确。
故选：D。
8．【解答】A.电铃利用的是电流的磁效应工作的，故A错误。
B.在电路中，电源是用来提供电能的，故B正确。
C.在电路中，用导线来连接电路，故C正确。
D.在电路中，用开关来控制电路的通断，故D正确。
故选：A。
9．【解答】
A、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被液体吸收，使液体的温度升高，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，故A正确；
B、由图示实验可知，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B正确；
C、由图可知，通过调节滑动变阻器滑片，可以改变通过电阻丝的电流。所以能研究导体产生的热量与电流的关系，故C正确；
D、如果甲、乙两瓶中装质量相同的不同液体，则升高的温度不能代表产生电热的多少，故D错误。
故选D。
二．多选题（共4小题）
10．【解答】A、开关S接“1”时，电路为R1的简单电路，开关S接“2”时，电热丝R1、R2串联；
因为串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以由P＝UI＝可知，电路为R1的简单电路时，电路中的电阻最小，电功率最大，电热壶为“加热”挡；R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，此时电热壶为“保温”挡，
因此开关S接“2”时，电热壶为“保温”挡，故A错误；
B、电热壶的正常加热功率：P加热＝＝＝1000W，故B错误；
C、水吸水的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（75℃﹣25℃）＝2.1×105J，
因为不考虑热量损失，所以电热壶加热时消耗的电能：W＝Q吸＝2.1×105J，
由P＝可知，电热壶正常加热的时间：t'＝＝＝210s，故C正确；
D、1200r/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转1200转，
电能表的转盘转16r时，电热壶消耗的电能：W实＝＝kW h；
电蒸锅的实际功率：P实＝＝＝0.8kW＝800W，故D正确。
故选：CD。
11．【解答】由图像知额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，在相同时间内，电热水壶消耗的电能最多，电烤箱其次，电饭锅消耗的电能最少，根据P＝知电热水壶的功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小；
A、由W＝Pt可知，用电器消耗的电能与电功率和通电时间有关，因不知道通电时间，则无法比较产生热量的多少，故A错误；
B、由上面的分析知，正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大，故B正确；
C、电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，电热水壶的功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小，根据I＝可知通过电饭锅的电流最小，故C正确；
D、在一个月内，因不知道通电时间，则无法比较消耗的电能的多少，故D错误。
故选：BC。
12．【解答】AB、由图可知，当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，电路总电阻最小，只闭合S1时，只有R1接入电路，只闭合S2时，只有R2接入电路，又因为R1＞R2，在电源电压一定时，由P＝可知，当S1、S2都闭合时，电路为“高温挡”，只闭合S1时，电路为“低温挡”，只闭合S2时，电路为“中温挡”，故A错误，B正确；
C、当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，由并联分流可知通过R1、R2的电流之比为：＝＝＝，故C错误；
D、中温挡正常工作1分钟产生的热量为：Q＝I2R2t＝t＝×60s＝6.6×104J，故D正确。
故选：BD。
13．【解答】A、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，故A正确；
BC、两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系，故B错误，C正确；
D、两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生热量多，即右侧U形管中液面高度差较大，故D错误。
故选：AC。
三．填空题（共13小题）
14．【解答】根据所学的物理公式W＝Pt可知，将家中普通照明灯全部更换成LED灯是通过减小功率来减少电能消耗的；
电水壶中的电热丝通电后会产生热量，是利用电流的热效应工作的。
故答案为：功率；热。
15．【解答】
（1）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象；
（2）由图知，R2、R3并联后再与R1串联，R1＝R2＝R3＝5Ω，
R2、R3并联后的总电阻R23＝×5Ω＝2.5Ω，
电路的总电阻R＝R1+R23＝5Ω+2.5Ω＝7.5Ω，
由欧姆定律可得，电路中的电流：
I1＝I23＝I＝＝＝0.8A，
I2＝I1＝×0.8A＝0.4A，
通电时间2min，R1与R2产生的热量差：
Q1﹣Q2＝I12R1t﹣I22R2t＝（0.8A）2×5Ω×2×60s﹣（0.4A）2×5Ω×2×60s＝288J。
故答案为：超导；288。
16．【解答】（1）电热水壶是利用电流的热效应工作的；
（2）额定功率为800W电热水壶的额定电流为：I甲＝＝≈3.6A；额定功率分别为1800W电热水壶的额定电流为：I乙＝＝≈8.18A；室内插座的额定电流是5A，额定功率为1800W电热水壶的额定电流大于插座的额定电流，额定功率为800W电热水壶的额定电流小于插座的额定电流，所以应该选用800W的；
（3）插头制作的长一些，可以使用电器在与火线接通之间先使外壳与地线相通，在拔插头时，先使插头与火线相脱离，防止触电事故的发生；
（4）各种插头的外壳都采用了橡胶、塑料等材料，是因为塑料和橡胶都是绝缘体，可以防止漏电。
故答案为：热；800；地；绝缘体。
17．【解答】石墨烯特殊晶体结构使其具有多项优异的物化性能，是目前电阻率最小的材料，石墨烯作填料能够有效提升涂料的导电性，利用的就是其电阻较小的特点；
其次石墨烯是一种超轻材料，故其密度很小，由此可知利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷利用了石墨烯密度小且电阻小的特点。
故答案为：较小；较小。
18．【解答】闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，灯泡L正常发光，根据P＝UI可知电路电流I＝＝＝1A，根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压UR＝IR＝1A×R，
根据串联电路的电压特点可知电源电压U＝UL+UR＝12V+1A×R......①；
闭合开关S1、S2，电路为定值电阻的简单电路，电流表示数为1.5A，则电源电压U＝I′R＝1.5A×R.....②；
联立①②可知：U＝36V，R＝24Ω；
闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，通电30s定值电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝（1A）2×24Ω×30s＝720J。
故答案为：36；720。
19．【解答】电流通过电烙铁的发热体会使其温度升高，这种现象叫做电流的热效应；
插线板上的LED指示灯是由半导体材料制成。
故答案为：热；半导体。
20．【解答】（1）由P＝可知，灯泡电阻RL＝＝＝6Ω；
（2）灯泡与电阻并联接在电源两端，闭合开关S1时，灯L正常发光，因此电源电压U＝UL＝6V，
由P＝UI可知，灯泡正常发光时的电流：IL＝＝＝1A，
闭合开关S1时，只有灯L接入电路，电流表测通过灯L的电流，IA＝IL＝1A，
闭合开关S2时，灯泡L与电阻R并联接入电路，电流表测干路电流IA′，
由前后两次电流表的示数之比为2：3可知，＝，
所以干路电流：IA′＝IA＝×1A＝1.5A，
根据并联电路的电流特点可知，通过电阻R的电流：IR＝IA′﹣IL＝1.5A﹣1A＝0.5A，
根据并联电路的电压规律可知，灯泡L与电阻R两端电压相等，都等于电源电压，即UR＝6V；
由I＝可知，电阻R的阻值：R＝＝＝12Ω；
（3）电阻R10s内产生的热量：Q＝IR2Rt＝（0.5A）2×12Ω×10s＝30J。
故答案为：6；12；30。
21．【解答】电饭煲主要是利用了电流的热效应进行工作的；
安全起见，功率大的电器都要用三孔插座
由P＝得，电饭煲工作30min消耗的电能：
W＝Pt＝1000W×30×60s＝1.8×106J＝0.5kW h；
由η＝×100%可知，水吸收的热量：
Q吸＝ηW＝42%×1.8×106J＝7.56×105J，
因1标准大气压下水的沸点为100℃，且水沸腾后温度不在升高，
所以，能使水温升高的温度：Δt＝t﹣t0＝100℃﹣20℃＝80℃，
由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：
m＝＝＝2.25kg，
由Δt＝t﹣t0可得，此时水升高的温度：Δt＝t﹣t0＝100℃﹣20℃＝80℃，
故答案为：热；三孔；0.5；2.25。
22．【解答】（1）控制电路中的电磁继电器主要是利用了电流的磁效应；
手伸向出风口，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大导致电磁铁的磁性增强，
电源电压一定，由I＝可知，控制电路的总电阻减小，则电阻R的阻值减小；
（2）工作电路的加热电阻丝与电动机并联，加热电阻丝两端电压等于电源电压，
所以烘干一次手电热丝放出的热量：
Q放＝W＝t＝×10s＝1.1×104J。
（3）由题知，Q吸＝Q放＝1.1×104J，
由Q吸＝cm△t得水的质量：
m水＝＝≈0.52kg。
故答案为：减小；1.1×104；0.52。
23．【解答】
由题意可知，当灯泡正常发光时，电压为4.8V，电流为0.3A，而观察电路图只有电流表，所以需要观察电流表为0.3A时，灯泡正常发光，
正常发光时的实际功率：P＝UI＝4.8V×0.3A＝1.44W，
根据串联电路的总电压等于各串联部分电压之和，
滑动变阻器两端的电压：U滑＝U电﹣UL＝6V﹣4.8V＝1.2V，
滑动变阻器产生的热量：Q＝W＝UIt＝1.2V×0.3A×60s＝21.6J；
故答案为：电流表为0.3A；1.44；21.6。
24．【解答】（1）由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，R1、R2所在锥形瓶中的煤油升温所吸收的热量之比：
＝＝＝＝；
（2）由表中①③组数据可知，导体的阻值和通电时间相等、电流不相等，煤油升高的温度不相等，说明导体产生的热量不相等，故可知，导体产生的热量与电流有关；
（3）根据控制变量法，探究导体产生的热量与电阻的关系，应保持电流和时间相同，电阻不同，故比较①②可知导体产生的热量与电阻有关；
（4）根据控制变量法，探究导体产生的热量与通电时间的关系，应保持电流和电阻相同，时间不同，因此应进行的操作是：只闭合开关S2，改变通电时间，观察温度计示数的变化量。
故答案为：5：2；电流；①②；只闭合开关S2，改变通电时间，观察温度计示数的变化量。
25．【解答】（1）图中阻值不同的两个电阻丝串联在电路中，电流相同，通电时间相同，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；
（2）电源电压为4.5V且保持不变，将滑动变阻器滑片移至最右端，电路中电流为：
I＝＝＝0.3A，
在1min内电流通过10Ω电阻丝产生的热量为：
Q＝I2Rt＝（0.3A）2×10Ω×60s＝54J。
故答案为：电阻；54。
26．【解答】（1）当开关S闭合，S1、S2断开，灯泡L与变阻器R串联，
因为此时小灯泡正常发光，所以UL＝6V，PL＝3W；
由P＝UI可得，串联电路中的电流：I＝IL＝＝＝0.5A，
由串联电路的电压特点可得变阻器两端的电压为：UR＝U﹣UL＝12V﹣6V＝6V，
则通电1min电流通过滑动变阻器产生的热量为：Q＝W＝URIt＝6V×0.5A×60s＝180J；
（2）当S、S1、S2都闭合，此时灯泡被短路，R0与R并联，电流表测干路中的电流；
电流表的量程为“0～0.6A”，为了保证干路中的电流表不被烧坏，则干路电流最大为0.6A，
通过R0的电流为：I0＝＝＝0.2A，
由并联电路的电流特点可知，通过变阻器的最大电流为：IR＝I总大﹣I0＝0.6A﹣0.2A＝0.4A，
滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值：R小＝＝＝30Ω。
故答案为：180；30。
四．实验探究题（共4小题）
27．【解答】（1）由ρ＝可知，水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×60×10﹣3m3＝60kg，
水温从44℃上升到57℃的过程中，热水器中的水吸收的热量：
Q＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×60kg×（57℃﹣44℃）＝3.276×106J；
（2）由表2中的数据可知，水温从44℃上升到57℃所用的时间t加热＝30min，
由P＝可知，此过程中热水器消耗的电能：
W＝Pt加热＝2000W×30×60s＝3.6×106J；
（3）热水器的效率：
η＝×100%＝×100%＝91%。
故答案为：3.276×106；3.6×106；91%。
28．【解答】（1）要研究不同种类灯泡的发光效率，需要控制灯泡的额定功率相同，改变灯泡的种类，所以选用②、④、⑤三只灯泡；
（2）由表格数据中可知：在规格相同条件下，各灯消耗的电能相同，使用LED灯时温度最低，说明电能转化成的光能最多，即LED灯的发光效率最高。
故答案为：（1）②、④、⑤；（2）LED灯。
29．【解答】（1）如图甲的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联；根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知I右＝I内+I外，比较可知I左＞I内；两瓶中的电阻值相等（均为5Ω），通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系；在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多，故通电一段时间左瓶内的电阻丝产生的热量多；
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，需要控制电流、通电时间相同，导体的电阻不同；
A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮，根据I＝可知，此时两个灯泡的电流是不同的，故A错误；
B.接线板上接入的用电器越多，导线中的电流越大，没有控制电流相同，故B错误；
C.电熨斗工作时发热明显，此时电熨斗的电流、通电时间相同，电阻不同，符合控制变量法，故C正确；
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，电阻的大小不同，需要控制电流、通电时间相同，所以两个电阻应串联接入电路中，如图所示：
；
较长时间后两个U形管的高度差均不明显，这说明导体产生的热量较少，其原因可能是电流中的电流太小或者是电源电压太低；为了使实验现象更明显，可以减小电阻的阻值或者增大电源电压。
故答案为：（1）电流越大；（2）C；（3）见解析；电路中电流太小或电源电压太低；将100Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝或增大电源电压。
30．【解答】（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失；
（2）水的质量相同，水温变化ΔT与吸热的多少成正比，水温变化ΔT越大，电阻丝放出的越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；
（3）不计热量损失，Q吸＝Q放，cmΔT＝I2Rt，＝ ΔT4＝＝＝1.6℃。
故答案为：（1）热量；（2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）1.6。
五．解答题（共2小题）
31．【解答】电池、铝箔纸条、铅笔芯组成通路，电路中有电流通过，电流通过导体会产生热；
铅笔芯的温度升高，经过一段时间，电流产生的热量增多，当铅笔芯的温度达到一定程度时（或导体通电时间越长产生热量越多），“铅笔芯电灯”发光；
铝箔纸条和铅笔芯串联电流相等，通电时间相等，铝箔纸条的电阻小于铅笔芯的电阻，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，铝箔纸条产生的热量少，温度比铅笔芯的低，所以不怎么热。
32．【解答】导线连接处由于导体有效横截面积小、电阻大，连接处与其两边导线串联，通过电流和通电时间相同。根据Q＝I2Rt，所以连接处产生热量多，更容易发热，加速老化，甚至引发火灾。
六．综合应用题（共8小题）
33．【解答】（1）有的气体在常温下压缩体积就能液化，燃料汽化会吸收热量，使周围温度降低。
（2）m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.0×10﹣3m3＝1kg；
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣25℃）＝3.15×105J；
Q放＝Pt＝4500W×140s＝6.3×105J；
燃气炉烧水时的效率η＝×100%＝＝50%；
（3）燃气炉功率[单位：瓦（W）]与耗气量[单位：克/时（g/h）]之比的数值为15，即
＝15；解得m气＝300g/h；
该燃气炉所使用燃料的热值q＝＝＝5.4×104J/g＝5.4×107J/kg；
（4）炒菜总共用时t′＝8min×3+10min+3min×2＝40min＝2400s；
一共消耗的热量Q′＝Pt′＝4500W×2400s＝1.08×107J；
一罐储气罐提供的热量Q0＝m0q＝120g×5.4×104J/g＝6.48×106J；
n＝＝≈1.7；所以小刚至少要带两个；
答：（1）压缩体积；吸收；
（2）在标准大气压下，用该燃气炉将1L水从25℃加热到沸腾用时140s，燃气炉烧水时的效率是50%；
（3）该燃气炉所使用燃料的热值是5.4×107J/kg；
（4）小刚至少应携带2个如图﹣2所示的新储气罐。
34．【解答】（1）由图1可知，当开关S1闭合、S2接1时，只有R2工作，当开关S1闭合、S2接2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分电阻，
所以，当开关S1闭合、S2接1时，只有R2工作，电路中的电阻最小，根据P＝可知，此时的电功率最大，电水壶处于加热挡；
当开关S1闭合、S2接2时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，电功率最小，电水壶处于保温挡；
（2）由表格数据可知，电水壶加热挡的功率P加＝1100W，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝44Ω；
电水壶处于保温挡时，R1、R2串联，串联的总电阻：R＝R1+R2＝176Ω+44Ω＝220Ω，
电水壶的保温功率：P保＝＝＝220W；
（3）水的体积V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，
由ρ＝可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
由图2可知，2～4min内，水的初温t0＝50℃，末温t＝70℃，
则2～4min内水吸收热量：Q吸1＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（70℃﹣50℃）＝8.4×104J；
由P＝可知，2～4min内电水壶消耗的电能：W1＝P加t＝1100W×2×60s＝1.32×105J，
这段时间内电水壶加热效率η1＝×100%＝×100%≈63.6%；
（4）由图可知，电水壶4～6min内水的温度由70℃升高到85℃，水的温度变化Δt＝85℃﹣70℃＝15℃，
4～6min内水吸收的热量：Q吸2＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×15℃＝6.3×104J，
4～6min内电水壶消耗的电能：W2＝P加t＝1100W×2×60s＝1.32×105J，
电水壶4～6min内的加热效率为η2＝×100%＝×100%≈47.7%，
则η1＞η2。
答：（1）加热；
（2）电热丝R2的阻值是44Ω；电水壶的保温功率为220W；
（3）加热2～4min内水吸收热量是8.4×104J；这段时间内电水壶加热效率η1是63.6%；
（4）＞。
35．【解答】（1）电热丝R工作时的电流为：
I＝＝＝4A；
（2）R在10s内产生的热量为：
Q＝I2Rt＝（4A）2×55Ω×10s＝8800J；
（3）由I＝可知，衔铁刚好被吸合时，控制电路的总电阻：
R总＝＝＝120Ω；
根据串联电路的电阻特点可知，R1接入的阻值：
R1＝R总﹣R2＝120Ω﹣70Ω＝50Ω；
由表格数据可知，当R1的阻值为50Ω时温度为60℃。
答：（1）电热丝R工作时的电流为4A；
（2）电热丝R通电10s产生的热量为8800J；
（3）已知控制电路的电源电压U＝6V，当调节滑动变阻器R2＝70Ω时，烘干机内温度60℃会发出报警信号。
36．【解答】（1）当家庭电路中电流过大时，熔断器会自行熔断，从而切断电路，起到保护电路的作用。
（2）水吸收的热量＝6.72×104J。
（3）当电路中只有R2工作时为大挡位，其额定功率。
（4）R1、R2并联时，电路总电流最大，
，。
I总＝I1+I2＝3.67A+5.5A＝9.17A＞8A，
所以不合理。
答：（1）保护电路；（2）水吸收6.72×104J的热量；（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是1210W；（4）计算过程见解析；不合理。
37．【解答】（1）由电路图可知，双触点开关连接触点2和3时，电路为R1的简单电路，由P＝可知此时为保温状态；
双触点开关连接触点3和4时，R1与R2并联，并联电路总电阻小于任何一个分电阻，由P＝可知为加热状态；
（2）由P＝可知R1的阻值：R1＝＝＝242Ω；
加热时电阻R2的功率：P2＝＝＝800W，
加热挡的电功率为：P加热＝P保温+P2＝200W+800W＝1000W；
（3）0.5L＝0.5dm3，
水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5×10﹣3m3＝0.5kg，
0.5kg的水从20℃升高到100℃，水所吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J；
由η＝×100%可得，消耗的电能：W＝＝＝2.1×105J，
根据P＝可知，需要工作的时间：t＝＝＝210s。
答：（1）2和3；
（2）R1的阻值为242Ω；加热挡的电功率为1000W；
（3）需要工作210s。
38．【解答】（1）由P＝可知，电热油汀正常工作10min产生的热量：
Q放＝W＝Pt＝1100W×10×60s＝6.6×105J，
因为不考虑热量损失，所以油吸收的热量：
Q吸＝Q放＝6.6×105J，
由Q吸＝cmΔt可知，油汀中油升高的温度：
Δt＝＝＝16.5℃；
（2）由P＝UI＝可知，电热丝的阻值：
R1＝＝＝44Ω；
（3）根据P＝UI＝可知，当电路中电阻最大时，电功率最小，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电阻最大，电功率最小，
由串联电路的电阻特点可知，电路中总电阻：
R＝R1+R2＝44Ω+176Ω＝220Ω，
由欧姆定律可知，此时电路中的最小电流：
I最小＝＝＝1A，
则电热油汀最小加热功率：
P最小＝I最小2R1＝（1A）2×44Ω＝44W，
当电路中电阻最小时，电功率最大，当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，电路中的电阻最小，电功率最大，
此时电热油汀最大电功率：
P最大＝P额＝1100W，
由P＝UI可知，此时电路中的电流：I大＝＝＝5A＜6A，滑动变阻器能安全工作，
所以改装后电热油汀的实际加热功率变化范围是44W～1100W；
（4）①油的比热容较小，在加热时间相同的情况下，温度升高的快；②油是绝缘体，使用起来安全性比较高。
答：（1）该电热油汀正常工作10min，油汀中油升高的温度为16.5℃；
（2）电热油汀电热丝的阻值为44Ω；
（3）改装后电热油汀的实际加热功率变化范围为44W～1100W；
（4）①油的比热容较小，在加热时间相同的情况下，温度升高的快；②油是绝缘体，使用起来安全性比较高。
39．【解答】（1）由图可知电动机两端的电压为10V，通过电动机的电流为200A，电动机的功率：P＝UI＝10V×200A＝2000W；
（2）①a两端电压：U＝IR＝200A×0.001Ω＝0.2V；
②a0.5s产生的热量：Q＝I2Rt＝（200A）2×0.001Ω×0.5s＝20J；
（3）由图可知，当开关闭合，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，A与B接触M通电，电路连接如下图所示：
答：（1）电动机的功率为2000W；
（2）①a两端电压为0.2V；
②产生的热量为20J；
（3）见解析内容。
40．【解答】（1）在标准气压下水的沸点为100℃，则水吸收热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）
＝3.36×105J；
（2）电能表转盘转了70转消耗电能：
W＝kW h＝×3.6×106J＝4.2×105J，
电水壶的电功率：
P＝＝＝1400W；
（3）电水壶的热效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）将这壶水烧开，水吸收的热量是3.36×105J；
（2）电水壶的电功率为1400W；
（3）电水壶的热效率为80%。
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