人教版物理九年级（全册）同步练习18.4焦耳定律（培优卷）
一、选择题
1．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J
【答案】A
【知识点】电功的计算；焦耳定律
【解析】【解答】电动机消耗的电能： ；产生的热量 ；故选A．
【分析】已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量。
2．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示， 将一个标有“2W5V”的小灯泡L与一个阻值为5Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时电阻R产生的热量是（ ）
A．48J B．120J C．144J D．无法判断
【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由P=IU得，电路中的电流： ，则1min内电阻R产生的热量： ；故选：A
【分析】小灯泡恰能正常发光，根据 计算出电流，串联电路中各处电流都相等，即通过R的电流，最后根据焦耳定律的计算公式计算出R产生的热量．
3．（2018九上·岱岳期末）如图是养鸡场冬季用来调控光照和室温设备的原理电路图．此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量．电路图中R1、R2是电热丝．R1：R2：RL=1：2：2，S1、S2可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求．开关S闭合时，下列说法不正确的是（ ）
A．S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态
B．S1、S2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态
C．S1、S2同时断开时，在相同时间内R1和R2产生的热量之比为2：1
D．S1、S2同时闭合时，若电流表示数为6 A，则R1的实际功率为880 W
【答案】C
【知识点】电功率；焦耳定律
【解析】【解答】A、由电路图知道，当S闭合，S1、S2 同时断开时，灯泡L断路不发光，R1 和R2 组成串联电路，且电路中的电阻最大，由公式P=U2/R知道，此时电路中的电功率最小，故为保温状态，应该是白天，A不合题意；
B、当开关S、S1 、S2 同时处于闭合状态，R2 被短路，R1 和灯泡L组成并联电路，灯泡L发光，且电路中的电阻最小，由公式P=U2/R知道，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以应该是晚上，B不合题意；
C、当S闭合，S1、S2 断开时，R1和R2串联，在相同时间内R1和R2产生的热量之比是：Q1：Q2 =I2R1t：I2R2t=R1：R2 =1：2，C符合题意；
D、当开关S、S1、S2 都处于闭合状态时，R2被短路，R1 和灯泡L组成并联电路；由I=U/R知道，两电阻之比是：R1：RL =1：2，即I1 ：IL =RL ：R1 =2：1，又因为I=6A，所以I1 =4A，IL =2A， UL =U1 =U=220V，所以R1的实际功率P1 =U1I1 =220V×4A=880W，D不合题意 .
故答案为：C .
【分析】AB、S闭合，S1、S2断开时，R1和R2组成串联电路，利用电功率公式的变形公式分析电路中的电功率，从而判断用电状态；
C、S闭合，S1、S2断开时，R1和R2组成串联电路，利用焦耳定律分析得出在相同时间内R1和R2产生的热量之比；
D、开关S、S1、S2都处于闭合状态时，先确定哪一个用电器与导线并联被短路，再去判断电路元件的连接情况；此时电流表测的是电路中的总电流，再根据并联电路中电流的特点求出通过R1的电流，再利用公式P=UI计算R1的实际功率．
4．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图是探究电流产生热量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．下列说法正确的是（ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
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流的关系
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】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，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，则支路中电流相等，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A错误，B正确。CD、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；故由Q=I2Rt可知，在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，所以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大，故CD均错误。故选B．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析。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。
5．（2024九下·西安模拟）如图-1所示是某电饭锅电路简化图，它有高温挡和保温挡两个挡位；电饭锅处于高温挡时的功率是保温挡时的 11倍；若家中只有该电饭锅在通电工作，已知电能表字样为“3 600 r/（kW·h）”，图-2是该电饭锅正常工作时功率与时间的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A．10~20 min内开关S的状态为闭合
B．电热丝R2阻值为242Ω
C．若处于高温挡，则1min内电能表转盘转132圈
D．若仅需提高高温挡的功率，只要将电路中R1电阻换成阻值更小一些的电阻
【答案】C
【知识点】电能表参数的理解；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A、 10~20 min 为低温档，根据P=U2/R可知，此时电阻较大，所以此时开关处于断开状态，A错误；
B、保温挡时只有R1工作，电功率为P1=P保=200W，根据P=U2/R可知R1的阻值为：；R1、R2并联，当电饭锅处于高温挡时，此时电功率为：，R2消耗的电功率为：2000W；根据P=U2/R计算 R2阻值为24.2Ω ，B错误；
C、若处于高温挡，1min内消耗的电能为：
此
D、若仅需提高高温挡的功率，需将电路中R2电阻更换阻值更小一些的电阻，D错误。
故答案为：C。
【分析】根据功率的计算填空
功率的计算：公式为，电压不变时，电功率较小，电阻较大；本题中当电饭锅处于保温挡时只有R1工作，进而求出R1的阻值，当电饭锅处于高温挡时，R1、R2并联，根据求出R2的阻值；根据W=Pt计算出电饭锅处于高温挡时工作1min消耗的电能，再根据电能表上的参数求出电能表转盘转过的圈数；电饭锅处于高温挡或保温挡时R1都工作，若仅需提高高温挡的功率，只能改变R2的阻值。
6．（2024九上·涪城期末）如图甲所示电路，电源电压恒为4.5V，闭合开关S后，滑片P由右端向左滑动，因变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后电流表才有读数，电流表读数I与滑片P滑动距离d的关系如图乙所示。当电流表开始有读数时，才闭合开关S1，此时电压表的示数为2.5V。电压表的量程为“0～3V”，电流表的量程为“0～0.6A”。下列说法中正确的是（ ）
A．当电流表开始有读数时，R1接入电路的阻值为10Ω
B．当滑片P移到d=2cm处时，电阻R0在10s内产生的热量为5J
C．当滑片P移到d=6cm处时，R0消耗的电功率为0.2W
D．若R1未断路，最大阻值为18.125Ω，为保护电路安全，R0的电功率变化范围是0.256W～2.025W
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A、当电流表开始读数0.2A，根据电压表，计算接入电路的阻值为，A不符合题意；
B、根据R0分压U0=4.5V-2.5V=2V；当滑片移到d=2cm处时，计算电阻R0产生的热量为Q=UIt=2V×0.2A×10s=4J，B不符合题意；
C、计算电阻为，当滑片移到d=6cm处时电流为0.4A，R0消耗的电功率为P0=I2R0=(0.4A)2×10Ω=1.6W，C不符合题意；
D、电流为0.4A时，R1电阻为，移动4cm，电阻变化12.5Ω-1.25Ω=11.25Ω，每厘米的电阻为，若未断路，最大阻值为R1=12.5Ω+2.8125Ω×2=18.125Ω，为保护电路安全，滑动变阻器取值最小时，电流为，电功率为P大=UI大=4.5V×0.45A=2.025W；滑动变阻器取值最大时，电流为，R0的最小电功率为P小=I2R0=(0.16A)2×10Ω=0.256W，电功率变化范围是0.256W~2.025W，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】根据定值电阻的分压和电流，利用，计算电阻；利用Q=UIt，计算电流产生的热量；利用，计算电阻；结合电阻差值和对应长度的变化，计算单位长度的电阻大小；利用P=UI和P=I2R，计算电功率。
7．（2024九上·期末）如图所示电路，电源电压为12V且保持不变.闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J.则下列结果正确的是
A．电路中的最大电流为1A
B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消粍的电能为60J
C．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8∶1
D．R1先后两次消耗的电功率之比为16∶9
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A.根据图像，电阻串联，滑片从中点到b端，电阻变大，分压变大，此时电压表为4V+2V=6V；根据R1产生的热量，结合，计算R1的电阻为；则电路的最大电流为，A不符合题意；
B.滑片P在中点时，电路中的电流为，10s内滑动变阻器R消粍的电能为W=UIt=4V×0.8A×10s=32J，B不符合题意；
C.滑片在中点时，电功率P中=UI=4V×0.8A=3.2W；滑片在最b端，电流为，R的电功率P'=U'I'=6V×0.6A=3.6W，滑动变阻器R先后消耗的电功率之比为3.2W：3.6W=8∶9，C不符合题意；
D.R1的功率分别为P1=U1I=8V×0.8A=6.4W，P1'=U1'I'=6V×0.6A=3.6W，先后两次消耗的电功率之比为6.4W：3.6W=16∶9，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】根据，结合电热计算电阻；根据，计算电流的大小；利用W=UIt，计算消耗电能的多少；利用P=UI，计算电功率。
二、填空题
8．（2024九上·梅河口期末）如图甲所示，电源电压为恒定不变，滑动变阻器最大阻值是闭合开关，滑动变阻器的图象如图乙所示，则 ；当滑片滑至最右端时，通电电流通过产生的热量是 。
【答案】；
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；焦耳定律
【解析】【解答】由图象可知，当R2=10Ω时，P2=0.9W，由P=I2R可得，电路中的电流：I=0.3A，由I=U/R可得，电路中的总电阻：R=U/I=6V/0.3A=20Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1=R-R2=20Ω-10Ω=10Ω；（2）当滑片P滑至最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流：I'=U/（R1+R2'）=6V/（10Ω+20Ω）=0.2A，通电10s电流通过R1产生的热量：Q1=（I'）2R1t=（0.2A）2×10Ω×10s=4J；
故填<；0.2.
【分析】先根据图像横纵坐标代表的物理量结合欧姆定律和电功率公式计算出定值电阻的阻值，再根据焦耳定律计算出产生的热量。
9．（2024九下·黔东南模拟）如图甲所示，电源电压U=3V保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移到b端，两电表示数变化关系用图乙中线段AB表示。当滑片P在R2中点时，电阻R1通电100s时间产生的热量是 J。
【答案】22.5
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据图片可知，定值电阻R1与变阻器R2串联，电压表测量变阻器的电压，电流表测量电路电流。
根据图像可知，电压表示数最大为2V时，电流最小为0.1A，此时变阻器接入电路中电阻最大，
则变阻器的最大电阻为：；
由图像与欧姆定律得，电阻R1电阻为：；
当滑片P在R2中点时，电路电流为：；
电阻R1通电100s时间产生的热量是：；故答案为：22.5。
【分析】先根据图像横纵坐标代表的物理量结合欧姆定律计算出电阻，根据串并联电路的电流电压电阻的特点，结合欧姆定律和焦耳定律进行分析计算。
10．（2023九上·东莞期中）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，通过线圈的电流为10A。这台电动机正常工作时，10s消耗的电能为 J，产生的热量为 J，该电动机的效率为 。
【答案】38000；2000；94.7%
【知识点】热机的效率；电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由题意知， 电动机正常工作时线圈两端的电压为380V， 通过线圈的电流为10A，时间为10s，
则电动机消耗的电能为W=UIt=380V×10A×10s=38000J；
根据焦耳定律可知，产生的热量为Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×10s=2000J；
由于电动机转化成的机械能为W机械=W电-Q，则电动机的效率为
；
故答案为：38000；2000；94.7%。
【分析】由W=Ult可以求出电动机消耗的电能；由Q=I2Rt计算线圈产生热量；由W电=W机械+Q可得产生的机械能，根据计算电动机的效率。
11．（2024九上·陆河期末）题图甲是一种具有高、低温两挡的电热饭盒，高温挡电功率为242W，其简化电路如图乙所示、和均为发热电阻，且。
（1）电热饭盒是利用电流的 效应来工作的，发热电阻的材料是用电阻率较大、熔点较 （选填“高”或“低”）的镍铬合金丝制成的电热饭盒密封较严，是为了减少加热过程中水分的 （填物态变化名称），防止水分大量散失到空气中。
（2）1L饭菜的质量为 kg（假设饭菜的密度为）；用高温挡加热1L饭菜10min消耗的电能为 J；低温挡的额定电功率为 W。
【答案】热效应；高；汽化；1；145200；48.4
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；密度公式及其应用；电功率的计算；电流的热效应
【解析】【解答】（1）电流通过电热饭盒的电热丝，产生热量，电能转化为内能，是电流的热效应。
电热丝产生热量，温度升高，则熔点要高，在高温下不熔化。
饭盒密封，减小了水分蒸发，防止水分散失。
（2）根据密度和体积，计算饭菜的质量为
根据电功率和时间，计算高温挡工作10min消耗的电能为
，
根据乙图，高温档时，只有电热丝工作，计算阻值为
，
低温挡时，两个电热丝串联，计算功率为
。
【分析】（1）电流通过导体产生热量，是电流的热效应；装置密闭，减少水分损失；
（2）根据m=ρV，计算质量；根据W=Pt，计算消耗的电能；根据，计算电阻，利用，计算电功率。
12．（2024·昆明月考）如图所示为某品牌电烤炉的简化电路图， R1、R2均为发热电阻， R1=40Ω、R2=60Ω，忽略温度对电阻大小的影响。当闭合开关 S1、S2时，电烤炉处于 (选填“低温”或“高温”)挡状态；电烤炉分别处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比为 。
【答案】高温；5：3
【知识点】电功的计算；实际功率；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】当闭合开关、时，、并联；当闭合、断开时，电路为的简单电路；
因并联电路中的总电阻小于任一支路上的电阻，所以由可知，当闭合开关、时，电路中的总电阻最小，电功率最大，电烤炉为高温挡；电烤炉处于高温挡时，电路为、并联，电路中
的电流：
电烤炉处于低温挡时，电路为R的简单电路，电路中的电流：
由W=UIt可知，电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比：
故答案为：高温；5：3。
【分析】(1) 根据由可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合并联电路电阻规律和可知各挡位时电路的连接；
(2)根据并联电路的特点和欧姆定律求出两状态时电路中的电流，根据W=UIt求出两状态时电路在相同时间内所消耗的电能之比分析得出。
13．（2021九上·天峨期末）某电饭煲设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关S闭合时，电饭煲处于 （填“加热”或“保温”）状态；若R1∶R2=1∶24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为 。
【答案】加热；1∶25
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】由电路图可知，当开关S1、S2闭合时，R2被S2短路，电路中电阻最小，由可知，在电压一定时，此时电功率最大，电饭煲处于加热状态。
由题意可知，R1∶R2=1∶24，则R2=24R1
保温和加热时，电源电压不变，且加热时间相同，则有U1∶U2=220V∶220V=1∶1，t1∶t2=5min∶5min=1∶1
则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比
【分析】在电路中，串联的电阻越大，总电功率越小；根据串联电路电阻规律，计算总电阻；利用电压和电阻，结合时间计算产生的热量。
三、实验探究题
14．（2024九下·长沙期中）为了探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”，小鹏设计了如图所示的实验装置。两个透明容器中密封着初温、质量相等的空气，、处于密闭容器中，其中，。
（1）只闭合开关，可探究电流通过导体产生的热量与 的关系。
（2）同时闭合开关和，要探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”，应将更换为阻值为 Ω的电阻丝。
（3）更换电阻后，闭合开关和，一段时间后发现左侧U形管液面有明显的高度差，但右侧U形管液面高度相同，经检查发现是由于电路故障引起的，则故障的原因可能是 （写出一种即可）。
【答案】（1）电阻
（2）5
（3）断路（或短路、短路）
【知识点】温度、热量与内能的关系；电流的热效应；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1） 第1空、 只闭合开关 S1 时，两电阻串联，电流相同，电阻不同，所以可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。故该空填“电阻”；
（2） 第1空、 同时闭合开关 S1 和 S2 ，则右侧电阻被短路，要探究电流与热量的关系，应保持电阻不变，即更换为阻值为 5Ω 的电阻丝。故该空填“5”；
（3） 第1空、 左侧 U 形管液面有明显高度差，说明左侧电路正常，右侧 U 形管液面高度相同，可能是R2断路，导致没有电流通过不产生热量；故该空填“断路（或短路、短路） ”。
【分析】 探究电流产生热量的相关因素。通过不同开关闭合来改变电路状态，从而探究热量与电阻的关系，以及通过更换电阻来探究热量与电流的关系。对于右侧液面异常情况，从电路故障角度进行分析，可能存在断路、短路等问题。
四、计算题
15．（2024九下·瑞昌期中）图甲所示是某品牌的电烧烤炉的外形图，图乙所示是该电烧烤炉的简化电路图，、是电热丝，的阻值为110Ω，且。通过单独或同时闭合、，可实现低温、中温、高温三个挡位的切换，其铭牌如表所示（中温挡的额定功率模糊看不清了）。
额定电压 220V
额定电功率 低温挡 440W
中温挡
高温挡 1320W
（1）求低温挡加热时电路中电流的大小；
（2）求电热丝的阻值；
（3）将电烧烤炉调至中温挡正常工作时，其加热食物的效率为60%，则将200g肉片从6℃加热至156℃需要多长时间？[肉片的比热容取]
【答案】（1）解：低温挡加热时电路中电流
（2）当开关断开、闭合时，电路中只有工作，因，所以电烧烤炉处于中温挡，中温挡功率
的阻值
（3）肉片吸收的热量
电烧烤炉消耗的电能
需要的时间
【知识点】电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据 计算低温档工作时通过电路的电流；
（2） 当开关断开、闭合时，电路中只有工作 ， 因，所以电烧烤炉处于中温挡。根据 计算计算中温档时的功率，根据 计算R2的阻值。
（3）根据 计算肉片吸收的热量，再根据 计算电烤炉消耗的电能，最后根据 计算需要的时间。
16．（2024九下·金溪月考） 如图所示，图甲是一款采用增压技术的挂烫机，简化电路如图乙，电源电压为220V，电热丝R1＝55Ω、R2＝110Ω。开关S接2、3时处于慢热挡；开关S接3、4时处于速热挡。求：
（1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流；
（2）挂烫机慢热工作10秒，电热丝产生的热量；
（3）挂烫机速热过程中的总电功率。
【答案】（1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流
（2）挂烫机慢热工作10秒，电热丝产生的热量
Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×10s=8.8×103J
（3）解：通过电热丝R2的电流为
挂烫机速热过程中的总电功率
P总＝UI总＝220V×（4A+2A）＝1320W
【知识点】串联电路和并联电路的辨别；并联电路的电流规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）在慢热挡时，只有电阻 R1接入电路，根据欧姆定律 I= 可求出电路中的电流。
（2）已知电流和电阻以及时间，根据焦耳定律 Q=I2Rt 可计算出电热丝产生的热量。
（3）在速热挡时，R1 和 R2 并联，先分别求出通过 R1 和 R2 的电流，二者相加得到总电流，再根据电功率公式 P=UI 求出总电功率。
17．（2024九上·甘肃期末）电动机是现代生活和生产中一种重要的动力装置。工作时主要把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。一台额定电压为6V的小直流电动机正常工作时，通过线圈的电流为0.3A，若此线圈的电阻为2Ω，试求在10s时间内：
（1）线圈产生的热量
（2）电动机消耗的电能
（3）电动机输出的机械功率和消耗的电功率之比叫做电动机的效率。若电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，请推证电动机工作时的效率为η＝1﹣。
【答案】（1）解： 因为通过线圈的电流为0.3A，若此线圈的电阻为2Ω，所以在10s时间内线圈产生的热量：Q=10s=1.8J；
（2）解： 电动机的额定电压为6V，通过线圈的电流为0.3A，所以在10s时间内电动机消耗的电能：W=UIt=6V0.3A18J；
（3）解： 因为电动机消耗的功率，又电动机产热功率P=，
所以电动机输出的机械功率UI，
所以电动机工作时的效率为==1.
【知识点】电功率的计算；焦耳定律；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）电动机属于非纯电阻电路，在计算电热的时候只能用焦耳定律进行计算，不能利用其他电功公式，因为欧姆定律只适合纯电阻电路
（2）电动机工作时，消耗的电能是电动机做的功，根据W=UIt直接计算
（3）电动机工作时，消耗电能，产生两种能量，一种是动能，一种是热能。动能和热能之和是消耗电能，所以要计算电机消耗的功率，电动机产热功率，根据电动机输出的机械功率和消耗的电功率之比叫做电动机的效率进行计算
五、科普阅读题
18．（2024九上·深圳期中）阅读短文，回答问题：
最佳空燃比
进入发动机的空气与燃料的质量比例称为空燃比，若吸入发动机的空气所含氧气与燃料恰好完全反应就达到最佳空燃比。为了达到最佳空燃比，在尾气管上安装了如图甲的氧传感器，工作原理（如图乙）是：氧化锆内外表面各有一层金属组成铂电极，氧化锆的外侧与高温尾气接触，内侧连通外界大气，电加热器通电后加热附近大气，使其达到最佳工作温度350℃，在这个温度下氧分子会电离成氧离子，高温电离后的氧离子会通过氧化锆从氧浓度高的位置移到氧浓度低的位置，氧离子浓度差越大，铂电极A和B会聚集越多异种电荷，铂电极间的电压越高。
当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小。发动机控制模块通过检测铂电极两端的电压，控制喷油量，使发动机接近最佳空燃比。
（1）电加热器工作时将电能转化为 能；氧化锆内的电流方向是：铂电极 （选填“A到B”或“B到A”）。
（2）为使质量为、温度为-10℃的大气在0.02秒内达到其最佳工作温度，大气需吸收 J的热量。（大气比热容取，不计热量损失）
（3）发动机控制模块检测铂电极两端的电压与空燃比的关系图象如图丙所示，若发动机控制模块检测铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较 （选填“高”或“低”），需要 （选填“加大”或“减少”）喷油嘴的喷油量；由图丙可知最佳空燃比为 。
（4）一辆小汽车在内匀速行驶，其四缸发动机（如图丁所示）全程转速为，发动机以最佳空燃比工作，每次进入单个汽缸的空气质量均为，发动机的效率为40%，汽油热值取，则汽车的牵引力为 N。
【答案】（1）内；A到B
（2）0.36
（3）高；加大；14.7
（4）1600
【知识点】比热容；燃料的热值；电流的方向；电流的热效应；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）电加热器工作时，产生内能，消耗电能，将电能转化为内能。
电流的方向与负电荷定向移动方向相反，根据图乙，氧离子带负电，氧离子从B到A，氧化锆内的电流方向是A到B。
（2）根据空气质量、比热容、温度差，计算大气需吸收的热量为
；
（3）当铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较高，需要加大喷油量；当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，根据图丙，可知最佳空燃比为14.7。
（4）汽车发动机飞轮每转两圈，做功一次，转速为40r/s，每秒做功20次，每次做功需要进入的空气质量为四个汽缸空气质量为：，
以最佳空燃比工作，每次喷入的汽油质量为：
每秒喷入的汽油质量为：，
汽油完全燃烧放出的热量为
发动机的效率为40%，则有用功为：
汽车在1s内匀速行驶20m，汽车的牵引力为
【分析】（1）电流方向和负电荷定向移动方向相反，根据氧离子带负电，判断电流方向；
（2）根据Q=cmΔt，计算吸收的热量；
（3）根据电压大小变化，判断含氧量的变化，结合图形，分析最佳空燃比；
（4）汽油机飞轮转2周做功1次；根据每次吸入的汽油判断总质量，根据Q=mq，计算燃料放出的热量，结合W=Qη计算热机做功多少，根据，计算牵引力大小。
（1）[1]电加热器工作时，消耗电能，产生热量，因此是将电能转化为内能。
[2]由图乙可知氧离子从B到A，而氧离子带负电，电流的方向与负电荷定向移动方向相反，因此氧化锆内的电流方向是A到B。
（2）根据吸热公式，大气需吸收的热量为
（3）[1][2][3]当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，所以铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较高，需要加大喷油量；当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，由图丙可知最佳空燃比为14.7。
（4）四缸发动机全程转速为40r/s，则每秒做功20次（因为四缸发动机每转两圈做功一次），每次做功需要进入的空气质量为四个汽缸空气质量之和，即
以最佳空燃比工作，则每次需要喷入的汽油质量为
每秒喷入的汽油质量为
汽油完全燃烧放出的热量为
发动机的效率为40%，则有用功为
汽车在1s内匀速行驶20m，汽车的牵引力为
1 / 1人教版物理九年级（全册）同步练习18.4焦耳定律（培优卷）
一、选择题
1．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J
2．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示， 将一个标有“2W5V”的小灯泡L与一个阻值为5Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时电阻R产生的热量是（ ）
A．48J B．120J C．144J D．无法判断
3．（2018九上·岱岳期末）如图是养鸡场冬季用来调控光照和室温设备的原理电路图．此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量．电路图中R1、R2是电热丝．R1：R2：RL=1：2：2，S1、S2可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求．开关S闭合时，下列说法不正确的是（ ）
A．S1、S2同时断开时，设备运行处于白天用电状态
B．S1、S2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态
C．S1、S2同时断开时，在相同时间内R1和R2产生的热量之比为2：1
D．S1、S2同时闭合时，若电流表示数为6 A，则R1的实际功率为880 W
4．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图是探究电流产生热量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．下列说法正确的是（ ）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
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流的关系
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
5．（2024九下·西安模拟）如图-1所示是某电饭锅电路简化图，它有高温挡和保温挡两个挡位；电饭锅处于高温挡时的功率是保温挡时的 11倍；若家中只有该电饭锅在通电工作，已知电能表字样为“3 600 r/（kW·h）”，图-2是该电饭锅正常工作时功率与时间的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A．10~20 min内开关S的状态为闭合
B．电热丝R2阻值为242Ω
C．若处于高温挡，则1min内电能表转盘转132圈
D．若仅需提高高温挡的功率，只要将电路中R1电阻换成阻值更小一些的电阻
6．（2024九上·涪城期末）如图甲所示电路，电源电压恒为4.5V，闭合开关S后，滑片P由右端向左滑动，因变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后电流表才有读数，电流表读数I与滑片P滑动距离d的关系如图乙所示。当电流表开始有读数时，才闭合开关S1，此时电压表的示数为2.5V。电压表的量程为“0～3V”，电流表的量程为“0～0.6A”。下列说法中正确的是（ ）
A．当电流表开始有读数时，R1接入电路的阻值为10Ω
B．当滑片P移到d=2cm处时，电阻R0在10s内产生的热量为5J
C．当滑片P移到d=6cm处时，R0消耗的电功率为0.2W
D．若R1未断路，最大阻值为18.125Ω，为保护电路安全，R0的电功率变化范围是0.256W～2.025W
7．（2024九上·期末）如图所示电路，电源电压为12V且保持不变.闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J.则下列结果正确的是
A．电路中的最大电流为1A
B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消粍的电能为60J
C．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8∶1
D．R1先后两次消耗的电功率之比为16∶9
二、填空题
8．（2024九上·梅河口期末）如图甲所示，电源电压为恒定不变，滑动变阻器最大阻值是闭合开关，滑动变阻器的图象如图乙所示，则 ；当滑片滑至最右端时，通电电流通过产生的热量是 。
9．（2024九下·黔东南模拟）如图甲所示，电源电压U=3V保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移到b端，两电表示数变化关系用图乙中线段AB表示。当滑片P在R2中点时，电阻R1通电100s时间产生的热量是 J。
10．（2023九上·东莞期中）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，通过线圈的电流为10A。这台电动机正常工作时，10s消耗的电能为 J，产生的热量为 J，该电动机的效率为 。
11．（2024九上·陆河期末）题图甲是一种具有高、低温两挡的电热饭盒，高温挡电功率为242W，其简化电路如图乙所示、和均为发热电阻，且。
（1）电热饭盒是利用电流的 效应来工作的，发热电阻的材料是用电阻率较大、熔点较 （选填“高”或“低”）的镍铬合金丝制成的电热饭盒密封较严，是为了减少加热过程中水分的 （填物态变化名称），防止水分大量散失到空气中。
（2）1L饭菜的质量为 kg（假设饭菜的密度为）；用高温挡加热1L饭菜10min消耗的电能为 J；低温挡的额定电功率为 W。
12．（2024·昆明月考）如图所示为某品牌电烤炉的简化电路图， R1、R2均为发热电阻， R1=40Ω、R2=60Ω，忽略温度对电阻大小的影响。当闭合开关 S1、S2时，电烤炉处于 (选填“低温”或“高温”)挡状态；电烤炉分别处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比为 。
13．（2021九上·天峨期末）某电饭煲设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关S闭合时，电饭煲处于 （填“加热”或“保温”）状态；若R1∶R2=1∶24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为 。
三、实验探究题
14．（2024九下·长沙期中）为了探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”，小鹏设计了如图所示的实验装置。两个透明容器中密封着初温、质量相等的空气，、处于密闭容器中，其中，。
（1）只闭合开关，可探究电流通过导体产生的热量与 的关系。
（2）同时闭合开关和，要探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”，应将更换为阻值为 Ω的电阻丝。
（3）更换电阻后，闭合开关和，一段时间后发现左侧U形管液面有明显的高度差，但右侧U形管液面高度相同，经检查发现是由于电路故障引起的，则故障的原因可能是 （写出一种即可）。
四、计算题
15．（2024九下·瑞昌期中）图甲所示是某品牌的电烧烤炉的外形图，图乙所示是该电烧烤炉的简化电路图，、是电热丝，的阻值为110Ω，且。通过单独或同时闭合、，可实现低温、中温、高温三个挡位的切换，其铭牌如表所示（中温挡的额定功率模糊看不清了）。
额定电压 220V
额定电功率 低温挡 440W
中温挡
高温挡 1320W
（1）求低温挡加热时电路中电流的大小；
（2）求电热丝的阻值；
（3）将电烧烤炉调至中温挡正常工作时，其加热食物的效率为60%，则将200g肉片从6℃加热至156℃需要多长时间？[肉片的比热容取]
16．（2024九下·金溪月考） 如图所示，图甲是一款采用增压技术的挂烫机，简化电路如图乙，电源电压为220V，电热丝R1＝55Ω、R2＝110Ω。开关S接2、3时处于慢热挡；开关S接3、4时处于速热挡。求：
（1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流；
（2）挂烫机慢热工作10秒，电热丝产生的热量；
（3）挂烫机速热过程中的总电功率。
17．（2024九上·甘肃期末）电动机是现代生活和生产中一种重要的动力装置。工作时主要把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。一台额定电压为6V的小直流电动机正常工作时，通过线圈的电流为0.3A，若此线圈的电阻为2Ω，试求在10s时间内：
（1）线圈产生的热量
（2）电动机消耗的电能
（3）电动机输出的机械功率和消耗的电功率之比叫做电动机的效率。若电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，请推证电动机工作时的效率为η＝1﹣。
五、科普阅读题
18．（2024九上·深圳期中）阅读短文，回答问题：
最佳空燃比
进入发动机的空气与燃料的质量比例称为空燃比，若吸入发动机的空气所含氧气与燃料恰好完全反应就达到最佳空燃比。为了达到最佳空燃比，在尾气管上安装了如图甲的氧传感器，工作原理（如图乙）是：氧化锆内外表面各有一层金属组成铂电极，氧化锆的外侧与高温尾气接触，内侧连通外界大气，电加热器通电后加热附近大气，使其达到最佳工作温度350℃，在这个温度下氧分子会电离成氧离子，高温电离后的氧离子会通过氧化锆从氧浓度高的位置移到氧浓度低的位置，氧离子浓度差越大，铂电极A和B会聚集越多异种电荷，铂电极间的电压越高。
当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小。发动机控制模块通过检测铂电极两端的电压，控制喷油量，使发动机接近最佳空燃比。
（1）电加热器工作时将电能转化为 能；氧化锆内的电流方向是：铂电极 （选填“A到B”或“B到A”）。
（2）为使质量为、温度为-10℃的大气在0.02秒内达到其最佳工作温度，大气需吸收 J的热量。（大气比热容取，不计热量损失）
（3）发动机控制模块检测铂电极两端的电压与空燃比的关系图象如图丙所示，若发动机控制模块检测铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较 （选填“高”或“低”），需要 （选填“加大”或“减少”）喷油嘴的喷油量；由图丙可知最佳空燃比为 。
（4）一辆小汽车在内匀速行驶，其四缸发动机（如图丁所示）全程转速为，发动机以最佳空燃比工作，每次进入单个汽缸的空气质量均为，发动机的效率为40%，汽油热值取，则汽车的牵引力为 N。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电功的计算；焦耳定律
【解析】【解答】电动机消耗的电能： ；产生的热量 ；故选A．
【分析】已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量。
2．【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由P=IU得，电路中的电流： ，则1min内电阻R产生的热量： ；故选：A
【分析】小灯泡恰能正常发光，根据 计算出电流，串联电路中各处电流都相等，即通过R的电流，最后根据焦耳定律的计算公式计算出R产生的热量．
3．【答案】C
【知识点】电功率；焦耳定律
【解析】【解答】A、由电路图知道，当S闭合，S1、S2 同时断开时，灯泡L断路不发光，R1 和R2 组成串联电路，且电路中的电阻最大，由公式P=U2/R知道，此时电路中的电功率最小，故为保温状态，应该是白天，A不合题意；
B、当开关S、S1 、S2 同时处于闭合状态，R2 被短路，R1 和灯泡L组成并联电路，灯泡L发光，且电路中的电阻最小，由公式P=U2/R知道，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以应该是晚上，B不合题意；
C、当S闭合，S1、S2 断开时，R1和R2串联，在相同时间内R1和R2产生的热量之比是：Q1：Q2 =I2R1t：I2R2t=R1：R2 =1：2，C符合题意；
D、当开关S、S1、S2 都处于闭合状态时，R2被短路，R1 和灯泡L组成并联电路；由I=U/R知道，两电阻之比是：R1：RL =1：2，即I1 ：IL =RL ：R1 =2：1，又因为I=6A，所以I1 =4A，IL =2A， UL =U1 =U=220V，所以R1的实际功率P1 =U1I1 =220V×4A=880W，D不合题意 .
故答案为：C .
【分析】AB、S闭合，S1、S2断开时，R1和R2组成串联电路，利用电功率公式的变形公式分析电路中的电功率，从而判断用电状态；
C、S闭合，S1、S2断开时，R1和R2组成串联电路，利用焦耳定律分析得出在相同时间内R1和R2产生的热量之比；
D、开关S、S1、S2都处于闭合状态时，先确定哪一个用电器与导线并联被短路，再去判断电路元件的连接情况；此时电流表测的是电路中的总电流，再根据并联电路中电流的特点求出通过R1的电流，再利用公式P=UI计算R1的实际功率．
4．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，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，则支路中电流相等，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A错误，B正确。CD、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；故由Q=I2Rt可知，在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，所以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大，故CD均错误。故选B．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析。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。
5．【答案】C
【知识点】电能表参数的理解；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A、 10~20 min 为低温档，根据P=U2/R可知，此时电阻较大，所以此时开关处于断开状态，A错误；
B、保温挡时只有R1工作，电功率为P1=P保=200W，根据P=U2/R可知R1的阻值为：；R1、R2并联，当电饭锅处于高温挡时，此时电功率为：，R2消耗的电功率为：2000W；根据P=U2/R计算 R2阻值为24.2Ω ，B错误；
C、若处于高温挡，1min内消耗的电能为：
此
D、若仅需提高高温挡的功率，需将电路中R2电阻更换阻值更小一些的电阻，D错误。
故答案为：C。
【分析】根据功率的计算填空
功率的计算：公式为，电压不变时，电功率较小，电阻较大；本题中当电饭锅处于保温挡时只有R1工作，进而求出R1的阻值，当电饭锅处于高温挡时，R1、R2并联，根据求出R2的阻值；根据W=Pt计算出电饭锅处于高温挡时工作1min消耗的电能，再根据电能表上的参数求出电能表转盘转过的圈数；电饭锅处于高温挡或保温挡时R1都工作，若仅需提高高温挡的功率，只能改变R2的阻值。
6．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A、当电流表开始读数0.2A，根据电压表，计算接入电路的阻值为，A不符合题意；
B、根据R0分压U0=4.5V-2.5V=2V；当滑片移到d=2cm处时，计算电阻R0产生的热量为Q=UIt=2V×0.2A×10s=4J，B不符合题意；
C、计算电阻为，当滑片移到d=6cm处时电流为0.4A，R0消耗的电功率为P0=I2R0=(0.4A)2×10Ω=1.6W，C不符合题意；
D、电流为0.4A时，R1电阻为，移动4cm，电阻变化12.5Ω-1.25Ω=11.25Ω，每厘米的电阻为，若未断路，最大阻值为R1=12.5Ω+2.8125Ω×2=18.125Ω，为保护电路安全，滑动变阻器取值最小时，电流为，电功率为P大=UI大=4.5V×0.45A=2.025W；滑动变阻器取值最大时，电流为，R0的最小电功率为P小=I2R0=(0.16A)2×10Ω=0.256W，电功率变化范围是0.256W~2.025W，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】根据定值电阻的分压和电流，利用，计算电阻；利用Q=UIt，计算电流产生的热量；利用，计算电阻；结合电阻差值和对应长度的变化，计算单位长度的电阻大小；利用P=UI和P=I2R，计算电功率。
7．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A.根据图像，电阻串联，滑片从中点到b端，电阻变大，分压变大，此时电压表为4V+2V=6V；根据R1产生的热量，结合，计算R1的电阻为；则电路的最大电流为，A不符合题意；
B.滑片P在中点时，电路中的电流为，10s内滑动变阻器R消粍的电能为W=UIt=4V×0.8A×10s=32J，B不符合题意；
C.滑片在中点时，电功率P中=UI=4V×0.8A=3.2W；滑片在最b端，电流为，R的电功率P'=U'I'=6V×0.6A=3.6W，滑动变阻器R先后消耗的电功率之比为3.2W：3.6W=8∶9，C不符合题意；
D.R1的功率分别为P1=U1I=8V×0.8A=6.4W，P1'=U1'I'=6V×0.6A=3.6W，先后两次消耗的电功率之比为6.4W：3.6W=16∶9，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】根据，结合电热计算电阻；根据，计算电流的大小；利用W=UIt，计算消耗电能的多少；利用P=UI，计算电功率。
8．【答案】；
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；焦耳定律
【解析】【解答】由图象可知，当R2=10Ω时，P2=0.9W，由P=I2R可得，电路中的电流：I=0.3A，由I=U/R可得，电路中的总电阻：R=U/I=6V/0.3A=20Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1=R-R2=20Ω-10Ω=10Ω；（2）当滑片P滑至最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流：I'=U/（R1+R2'）=6V/（10Ω+20Ω）=0.2A，通电10s电流通过R1产生的热量：Q1=（I'）2R1t=（0.2A）2×10Ω×10s=4J；
故填<；0.2.
【分析】先根据图像横纵坐标代表的物理量结合欧姆定律和电功率公式计算出定值电阻的阻值，再根据焦耳定律计算出产生的热量。
9．【答案】22.5
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据图片可知，定值电阻R1与变阻器R2串联，电压表测量变阻器的电压，电流表测量电路电流。
根据图像可知，电压表示数最大为2V时，电流最小为0.1A，此时变阻器接入电路中电阻最大，
则变阻器的最大电阻为：；
由图像与欧姆定律得，电阻R1电阻为：；
当滑片P在R2中点时，电路电流为：；
电阻R1通电100s时间产生的热量是：；故答案为：22.5。
【分析】先根据图像横纵坐标代表的物理量结合欧姆定律计算出电阻，根据串并联电路的电流电压电阻的特点，结合欧姆定律和焦耳定律进行分析计算。
10．【答案】38000；2000；94.7%
【知识点】热机的效率；电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由题意知， 电动机正常工作时线圈两端的电压为380V， 通过线圈的电流为10A，时间为10s，
则电动机消耗的电能为W=UIt=380V×10A×10s=38000J；
根据焦耳定律可知，产生的热量为Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×10s=2000J；
由于电动机转化成的机械能为W机械=W电-Q，则电动机的效率为
；
故答案为：38000；2000；94.7%。
【分析】由W=Ult可以求出电动机消耗的电能；由Q=I2Rt计算线圈产生热量；由W电=W机械+Q可得产生的机械能，根据计算电动机的效率。
11．【答案】热效应；高；汽化；1；145200；48.4
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；密度公式及其应用；电功率的计算；电流的热效应
【解析】【解答】（1）电流通过电热饭盒的电热丝，产生热量，电能转化为内能，是电流的热效应。
电热丝产生热量，温度升高，则熔点要高，在高温下不熔化。
饭盒密封，减小了水分蒸发，防止水分散失。
（2）根据密度和体积，计算饭菜的质量为
根据电功率和时间，计算高温挡工作10min消耗的电能为
，
根据乙图，高温档时，只有电热丝工作，计算阻值为
，
低温挡时，两个电热丝串联，计算功率为
。
【分析】（1）电流通过导体产生热量，是电流的热效应；装置密闭，减少水分损失；
（2）根据m=ρV，计算质量；根据W=Pt，计算消耗的电能；根据，计算电阻，利用，计算电功率。
12．【答案】高温；5：3
【知识点】电功的计算；实际功率；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】当闭合开关、时，、并联；当闭合、断开时，电路为的简单电路；
因并联电路中的总电阻小于任一支路上的电阻，所以由可知，当闭合开关、时，电路中的总电阻最小，电功率最大，电烤炉为高温挡；电烤炉处于高温挡时，电路为、并联，电路中
的电流：
电烤炉处于低温挡时，电路为R的简单电路，电路中的电流：
由W=UIt可知，电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比：
故答案为：高温；5：3。
【分析】(1) 根据由可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合并联电路电阻规律和可知各挡位时电路的连接；
(2)根据并联电路的特点和欧姆定律求出两状态时电路中的电流，根据W=UIt求出两状态时电路在相同时间内所消耗的电能之比分析得出。
13．【答案】加热；1∶25
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】由电路图可知，当开关S1、S2闭合时，R2被S2短路，电路中电阻最小，由可知，在电压一定时，此时电功率最大，电饭煲处于加热状态。
由题意可知，R1∶R2=1∶24，则R2=24R1
保温和加热时，电源电压不变，且加热时间相同，则有U1∶U2=220V∶220V=1∶1，t1∶t2=5min∶5min=1∶1
则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比
【分析】在电路中，串联的电阻越大，总电功率越小；根据串联电路电阻规律，计算总电阻；利用电压和电阻，结合时间计算产生的热量。
14．【答案】（1）电阻
（2）5
（3）断路（或短路、短路）
【知识点】温度、热量与内能的关系；电流的热效应；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1） 第1空、 只闭合开关 S1 时，两电阻串联，电流相同，电阻不同，所以可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。故该空填“电阻”；
（2） 第1空、 同时闭合开关 S1 和 S2 ，则右侧电阻被短路，要探究电流与热量的关系，应保持电阻不变，即更换为阻值为 5Ω 的电阻丝。故该空填“5”；
（3） 第1空、 左侧 U 形管液面有明显高度差，说明左侧电路正常，右侧 U 形管液面高度相同，可能是R2断路，导致没有电流通过不产生热量；故该空填“断路（或短路、短路） ”。
【分析】 探究电流产生热量的相关因素。通过不同开关闭合来改变电路状态，从而探究热量与电阻的关系，以及通过更换电阻来探究热量与电流的关系。对于右侧液面异常情况，从电路故障角度进行分析，可能存在断路、短路等问题。
15．【答案】（1）解：低温挡加热时电路中电流
（2）当开关断开、闭合时，电路中只有工作，因，所以电烧烤炉处于中温挡，中温挡功率
的阻值
（3）肉片吸收的热量
电烧烤炉消耗的电能
需要的时间
【知识点】电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据 计算低温档工作时通过电路的电流；
（2） 当开关断开、闭合时，电路中只有工作 ， 因，所以电烧烤炉处于中温挡。根据 计算计算中温档时的功率，根据 计算R2的阻值。
（3）根据 计算肉片吸收的热量，再根据 计算电烤炉消耗的电能，最后根据 计算需要的时间。
16．【答案】（1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流
（2）挂烫机慢热工作10秒，电热丝产生的热量
Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×10s=8.8×103J
（3）解：通过电热丝R2的电流为
挂烫机速热过程中的总电功率
P总＝UI总＝220V×（4A+2A）＝1320W
【知识点】串联电路和并联电路的辨别；并联电路的电流规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）在慢热挡时，只有电阻 R1接入电路，根据欧姆定律 I= 可求出电路中的电流。
（2）已知电流和电阻以及时间，根据焦耳定律 Q=I2Rt 可计算出电热丝产生的热量。
（3）在速热挡时，R1 和 R2 并联，先分别求出通过 R1 和 R2 的电流，二者相加得到总电流，再根据电功率公式 P=UI 求出总电功率。
17．【答案】（1）解： 因为通过线圈的电流为0.3A，若此线圈的电阻为2Ω，所以在10s时间内线圈产生的热量：Q=10s=1.8J；
（2）解： 电动机的额定电压为6V，通过线圈的电流为0.3A，所以在10s时间内电动机消耗的电能：W=UIt=6V0.3A18J；
（3）解： 因为电动机消耗的功率，又电动机产热功率P=，
所以电动机输出的机械功率UI，
所以电动机工作时的效率为==1.
【知识点】电功率的计算；焦耳定律；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）电动机属于非纯电阻电路，在计算电热的时候只能用焦耳定律进行计算，不能利用其他电功公式，因为欧姆定律只适合纯电阻电路
（2）电动机工作时，消耗的电能是电动机做的功，根据W=UIt直接计算
（3）电动机工作时，消耗电能，产生两种能量，一种是动能，一种是热能。动能和热能之和是消耗电能，所以要计算电机消耗的功率，电动机产热功率，根据电动机输出的机械功率和消耗的电功率之比叫做电动机的效率进行计算
18．【答案】（1）内；A到B
（2）0.36
（3）高；加大；14.7
（4）1600
【知识点】比热容；燃料的热值；电流的方向；电流的热效应；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）电加热器工作时，产生内能，消耗电能，将电能转化为内能。
电流的方向与负电荷定向移动方向相反，根据图乙，氧离子带负电，氧离子从B到A，氧化锆内的电流方向是A到B。
（2）根据空气质量、比热容、温度差，计算大气需吸收的热量为
；
（3）当铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较高，需要加大喷油量；当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，根据图丙，可知最佳空燃比为14.7。
（4）汽车发动机飞轮每转两圈，做功一次，转速为40r/s，每秒做功20次，每次做功需要进入的空气质量为四个汽缸空气质量为：，
以最佳空燃比工作，每次喷入的汽油质量为：
每秒喷入的汽油质量为：，
汽油完全燃烧放出的热量为
发动机的效率为40%，则有用功为：
汽车在1s内匀速行驶20m，汽车的牵引力为
【分析】（1）电流方向和负电荷定向移动方向相反，根据氧离子带负电，判断电流方向；
（2）根据Q=cmΔt，计算吸收的热量；
（3）根据电压大小变化，判断含氧量的变化，结合图形，分析最佳空燃比；
（4）汽油机飞轮转2周做功1次；根据每次吸入的汽油判断总质量，根据Q=mq，计算燃料放出的热量，结合W=Qη计算热机做功多少，根据，计算牵引力大小。
（1）[1]电加热器工作时，消耗电能，产生热量，因此是将电能转化为内能。
[2]由图乙可知氧离子从B到A，而氧离子带负电，电流的方向与负电荷定向移动方向相反，因此氧化锆内的电流方向是A到B。
（2）根据吸热公式，大气需吸收的热量为
（3）[1][2][3]当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，所以铂电极两端的电压接近为零，说明尾气中的氧气含量较高，需要加大喷油量；当燃料较多时，空燃比小于最佳空燃比，尾气中含氧量为0，两电极间的电压达到恒定最大值；当空燃比大于最佳空燃比时，随着尾气中氧含量变大，两电极板间电压急剧变小，由图丙可知最佳空燃比为14.7。
（4）四缸发动机全程转速为40r/s，则每秒做功20次（因为四缸发动机每转两圈做功一次），每次做功需要进入的空气质量为四个汽缸空气质量之和，即
以最佳空燃比工作，则每次需要喷入的汽油质量为
每秒喷入的汽油质量为
汽油完全燃烧放出的热量为
发动机的效率为40%，则有用功为
汽车在1s内匀速行驶20m，汽车的牵引力为
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