18.4焦耳定律（新课预习.含解析）-2025-2026学年九年级全一册物理人教版
文档属性
| 名称 | 18.4焦耳定律（新课预习.含解析）-2025-2026学年九年级全一册物理人教版 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 447.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-08-04 22:54:04 | ||
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文档简介
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焦耳定律
一．选择题（共4小题）
1．（2025 菏泽）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲
2．（2025 广西）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（ ）
A．电阻变小 B．电流比别处电流小
C．电阻变大 D．电流比别处电流大
3．（2025 广安）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中、R1消耗的电功率P随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（ ）
A．定值电阻R2为10Ω
B．电源电压为12V
C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V
D．滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量为24J
4．（2025 陕西）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）
A．接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作
B．当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态
C．简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
D．锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作
二．多选题（共1小题）
（多选）5．（2025 宜宾）如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻R1、R2，其中R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω。下列说法正确的是（ ）
A．只闭合S1，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．只闭合S1，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻R1产生的热量为12J
C．闭合S1和S2，通过R1的电流是R2电流的0.5倍
D．闭合S1和S2后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
三．填空题（共14小题）
6．（2025 广元）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U﹣I图象。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。
7．（2025 黑龙江）如图是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 J。
8．（2025 成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
9．（2025 广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则两电表均为 （选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1：Q2为 。
10．（2025 重庆）如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是 kW h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为 %。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
11．（2025 齐齐哈尔）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路便会损耗 J的电能。
12．（2025 安徽）在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为12Ω的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工作1min，产生的总热量为 J。
13．（2025 辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 反映电阻丝产生热量的多少。通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 。
14．（2025 扬州）学习电学知识后，小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈，使笔尖刚好接触，如图所示，接上9V的电源，接触点出现了明亮的电火花，是因为铅笔尖接触处的 ；若让电火花更亮些，方法是 ，原理是 。
15．（2025 云南）如图是今年“3 15”晚会上曝光的劣质导线，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 （选填“较大”或“较小”），若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 （选填“较多”或“较少”）。
16．（2025 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。
17．（2025 达州）如图所示，电源电压恒为10V，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，直流电动机的额定电压为6V，线圈电阻为2Ω。当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主要将电能转化为 ，此时电路中的电流为 A，整个电路通电100秒产生的内能为 J。
18．（2025 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 ℃）]
19．（2025 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。
四．解答题（共1小题）
20．（2025 无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃．R3是定值电阻。RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg]
（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 。
A.3A
B.12A
C.15A
D.18A
（2）该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水，若冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则煮水箱的加热效率为多少？
（3）冷水箱中的浮球质量为0.55kg，金属杆ABC质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，则浮球体积为 m3，贮水箱中保温控制电路的电压U是 V。
五．计算题（共6小题）
21．（2025 内蒙古）如图所示，电水壶的规格为“220V 1210W”、电热水器的规格为“220V 2420W”、电能表上标着“3000revs/（kW h）”。当电路中单独使用电水壶烧水时，铝盘转动165转，用时180s；在电路中单独使用电热水器时，用时6min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求：
（1）电水壶和电热水器的电阻；
（2）单独使用电热水器时导线上产生的热量。
22．（2025 日照）为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。
（1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。
①电热水壶消耗的电能是多少？
②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）]
③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？
（2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？
23．（2025 临沂）水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯，其简化电路如图乙所示，其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A；高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求该款电热毯：
（1）加热电阻的阻值。
（2）高温挡正常工作时的加热效率。
24．（2025 大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求：
水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
25．（2025 宁夏）如图，甲是一种常见的电热水袋，乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。已知水的初始温度为15℃，在额定电压下加热10min，温控开关自动断开，指示灯熄灭，请根据信息完成下列问题：
额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度
220V 500W ≤0.2W 1kg 65℃
（1）计算加热电阻的阻值。
（2）计算水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）计算加热电阻消耗的电能和加热效率。（指示灯消耗的电能不计）
26．（2025 泸州）随着科技创新教育在全市广泛开展，有些学校已配置了如图甲所示的3D打印笔。3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状。此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，将该3D打印笔单独接入装有如图丙所示电能表的家庭电路中正常工作。快挡打印2min，电能表指示灯闪烁8次，刚好将15g的塑胶从20℃加热到260℃。已知该3D打印笔慢挡打印功率为22W，R1、R2是用于发热的定值电阻，塑胶的比热容为2×103J/（kg ℃）。求：
（1）3D打印笔快挡打印2min所消耗的电能；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率；
（3）R1的阻值。
焦耳定律
参考答案与试题解析
一．选择题（共4小题）
1．（2025 菏泽）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲
【分析】电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应；
生活中许多产业中都要用到电热。家里的电热水器、电饭煲、电熨斗，养鸡场的电热孵化器，都是利用电热的例子。
【解答】解：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应；家用电器利用电流的热效应工作的是电饭煲，故选项A、B、C错误，选项D正确。
故选：D。
【点评】本题考查电流的热效应。解题关键是理解电流的热效应，了解电热的利用与防止。
2．（2025 广西）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（ ）
A．电阻变小 B．电流比别处电流小
C．电阻变大 D．电流比别处电流大
【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多。
【解答】解：
在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，则该处的电阻较大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等，由Q＝I2Rt可知，连接处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾。
故选：C。
【点评】本题主要考查对焦耳定律及应用的了解和掌握，知道导线和导线的连接处为串联（电流相等）是本题的关键。
3．（2025 广安）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中、R1消耗的电功率P随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（ ）
A．定值电阻R2为10Ω
B．电源电压为12V
C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V
D．滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量为24J
【分析】由图甲可知，R1、R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）由图乙可知，当滑动变阻器R1的阻值为10Ω，R消耗的电功率为3.6W，根据P＝I2R求出此时电路中的电流；根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压；当滑动变阻器R1的阻值为50Ω，R消耗的电功率为2W，根据P＝I2R求出此时电路中的电流，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压；两式联立可解得电源电压和R2的阻值；
（2）滑片P置于b端时，知道电路中的电流和R2的阻值，根据欧姆定律求出R2两端的电压，即电压表示数；
（3）滑片P置于b端时，根据Q＝W＝UIt求出通电1分钟R2产生的热量。
【解答】解：由图甲可知，R1、R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；
AB、闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，
由图乙可知，当滑动变阻器R1的阻值为10Ω，R消耗的电功率为3.6W，
由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I10.6A；
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I1R2+I1×10Ω＝0.6A×R2+0.6A×10Ω……①
由图乙可知，当滑动变阻器R1的滑片移动b端时，阻值最大为50Ω，R消耗的电功率为2W，
由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I20.2A；
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I2R2+I2×50Ω＝0.2A×R2+0.2A×50Ω……②
联立①②两式解得：电源电压U＝12V，R2的阻值：R2＝10Ω，故AB正确；
C、滑片P置于b端时，电流I2＝0.2A，R2两端的电压：U2＝I2R2＝0.2A×10Ω＝2V，即电压表的示数为2V，故C错误；
D、滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量：Q2＝W2＝U2I2t＝2V×0.2A×1×60s＝24J，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式以及焦耳定律的应用，能从图中获取相关信息是解题的关键。
4．（2025 陕西）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）
A．接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作
B．当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态
C．简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
D．锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作
【分析】由题意可知，分析食物从加热到60℃再到85℃时的加热过程以及温度降到60℃后的保温过程即可得出电饭锅的工作原理。
【解答】解：
由题意可知，手动开关S1与温控开关S2是并联，如图所示：
；
A、接通电源时，不按下手动开关，由于锅内温度低于60℃，此时温控开关自动闭合，电热丝能工作，故A错误；
B、当手动开关自动断开时，锅内温度达到103℃，大于85℃，温控开关也断开，电热丝不工作，因此电饭煲不是处于保温状态，故B错误；
C、简易电饭锅加热时，都是同一根电热丝工作，因此电饭锅加热时的功率等于保温时的功率，故C错误；
D、当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合，因此锅内温度由103℃降至60℃过程中，手动开关处于断开状态，由于温度不低于60℃，温控开关也处于断开状态，因此电热丝不工作，故D正确。
故选：D。
【点评】本题取材于我们常见的电饭锅，考查有关电路的知识，可以激发同学们对物理的学习兴趣了，同时能了解更多的生活常识。
二．多选题（共1小题）
（多选）5．（2025 宜宾）如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻R1、R2，其中R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω。下列说法正确的是（ ）
A．只闭合S1，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．只闭合S1，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻R1产生的热量为12J
C．闭合S1和S2，通过R1的电流是R2电流的0.5倍
D．闭合S1和S2后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
【分析】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，其关系式就是焦耳定律：Q＝I2Rt；研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析。
【解答】解：A、只闭合S1，电阻R1、R2串联，通电时间和电流大小均相等，两电阻的大小不相等，因此，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故A正确；
B、只闭合S1，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻R1产生的热量为：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×5Ω×60s＝12J，故B正确；
C、闭合S1和S2，R2和R3并联后，再与R1串联，则通过R1的电流等于R2和R3并联部分的电流之和，则通过R1的电流是R2电流的2倍，故C错误；
D、闭合S1和S2后，通过R1的电流是R2电流的2倍，通电时间相同，电阻大小不同，则左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差不一样，故D错误。
故选：AB。
【点评】本题主要考查了对焦耳定律的分析与理解，知道电流通过导体产生热量的影响因素，运用好控制变量法和串并联电路的规律，是解答的关键。
三．填空题（共14小题）
6．（2025 广元）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U﹣I图象。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 1：1 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 3：2 。
【分析】（1）根据串联电路的特点，结合图象可知电路中的电流以及L与R两端的电压，根据欧姆定律求出L与R的电阻之比；
（2）若将L和R并联在2V的电源两端，由图可知通过L与R的电流，根据Q＝I2Rt＝UIt求出在1min内，L与R产生的热量之比。
【解答】解：若将L和R串联接在8V的电源两端，根据串联电路的特点，结合图象可知，当电路中的电流为0.2A时，L与R两端的电压均为4V，满足要求，
由I可知，L与R的电阻之比：；
若将L和R并联在2V的电源两端，由图可知，通过L与R的电流分别为0.15A、0.1A，
由Q＝I2Rt＝UIt可知，在1min内，L与R产生的热量之比：QL：QR＝UILt：UIRt＝IL：IR＝0.15A；0.1A＝3：2。
故答案为：1：1；3：2。
【点评】本题考查串并联电路的特点、欧姆定律以及焦耳定律的应用，能从图中获取相关信息是解题的关键。
7．（2025 黑龙江）如图是“探究通电导体产生的热量与 电流 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 12 J。
【分析】（1）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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变；
（2）根据Q＝I2Rt可求右侧容器中电阻丝在1min内产生的热量。
【解答】解：由图可知，装置右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右侧两个电阻的总电流和左侧的电阻电流相等，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＝I右内+I右外，所以，I左＞I右内，容器内的电阻值都是5Ω，通电相同时间，所以探究通电导体产生的热量与电流大小的关系；
通过左侧容器中电阻丝的电流是0.4A，根据并联电路的电流特点可得，
通过右侧容器中电阻丝的电流是I右内I左0.4A＝0.2A，
在1min内产生的热量是Q＝I右内2Rt＝（0.2A）2×5Ω×1×60s＝12J。
故答案为：电流；12。
【点评】本题考查串并联电路的特点以及焦耳定律的应用，难度不大。
8．（2025 成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 121 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 1.2×104 J。
【分析】此题考查电路多档位设计，并配合一个扇形开关，可以同时接通多个支路，那么电路就有“不工作”、“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入这4种状态，比较分析可知R2的阻值；
根据Q计算开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量。
【解答】解：电路的工作状态有三种，分别是“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入，那么如果想要有3种挡位，则需要R1、R2的阻值不同，R1＝242Ω，则R2该选取阻值为121Ω的电热丝；
开关接触“1”、“2”两个触点时，只有“R1”单独接入，通电1min，电流产生的热量：
Q1.2×104J。
故答案为：121；1.2×104。
【点评】此题为电热的多挡位设计以及综合计算，难度中等，需要对并联电路多挡位设计有一定的理解深度。
9．（2025 广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则两电表均为 电流表 （选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1：Q2为 25：9 。
【分析】甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则甲、乙均串联在电路中，一定为电流表，根据并联电路的特点分析得出两个电阻之比，现同时更换两电表种类，并调整开关状态，则两个电阻串联，根据串联分压得出电阻R1的电压，根据Q＝Wt比较解答。
【解答】解：电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，此时甲串联在电路中，则必是电流表，乙也是电流表，两个电阻并联，甲测量干路电流，乙测量R2的电流，根据并联电路的电流特点知，两个电阻的电流之比为I1：I2＝（I甲﹣I乙）：I乙＝（5﹣3）：3＝2：3；
根据并联电路的分流规律可得：并联电路的电流之比等于电阻倒数之比，则R1：R2＝I2：I1＝3：2；
电阻R1产生的热量为Q1；
同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，两个电阻串联，串联电路的分压规律可得，串联电压之比等于电阻之比，U1：U2＝R1：R2＝3：2，
根据U1+U2＝U可得，则U1U；
经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2t；
则Q1：Q2：t＝25：9。
故答案为：电流表；25：9。
【点评】本题考查串并联电路的特点与欧姆定律以及电热的计算，属于中档题。
10．（2025 重庆）如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是 2024.6 kW h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为 84 %。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【分析】电能表最后一位是小数，单位是kW h，根据表读数；
3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，则电能表指示灯闪烁了300次，可得电热水壶实际消耗的电能，
根据Q吸＝cmΔt，η可得结果。
【解答】解：由图可知，电能表最后一位是小数，电能表4月底的示数是2024.6kW h；
3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，则电能表指示灯闪烁了300次，电热水壶实际消耗的电能：W0.1kW h＝3.6，
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1.2kg×（80°﹣20°）＝3.024×105J，
电热水壶的加热效率为η84%。
故答案为：2024.6；84。
【点评】本题考查了效率公式以及对电能表参数的理解，难度不大。
11．（2025 齐齐哈尔）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的 热 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路便会损耗 3×105 J的电能。
【分析】电流在输送时，由于电流的热效应，输电线会发热，造成能量损失；
根据Q＝I2Rt计算输电线上产生的热量。
【解答】解：电流在输送时，由于电流的热效应，导线发热，引起能量的损失；
这段输电线上产生的热量Q＝I2Rt＝（100A）2×0.5Ω×60s＝3×105J。
故答案为：热；3×105。
【点评】本题考查了电流的热效应和热量公式Q＝I2Rt的应用，属于基础题，要求掌握。
12．（2025 安徽）在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为12Ω的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工作1min，产生的总热量为 3600 J。
【分析】根据并联电路的电阻特点求出电路中的总电阻，根据Q＝Wt求出1min产生的总热量。
【解答】解：根据并联电路的电阻特点可知，5条阻值为12Ω的电阻丝并联的总电阻：R并2.4Ω，
电加热除雾装置1min产生的总热量：Q＝Wt1×60s＝3600J。
故答案为：3600。
【点评】本题考查并联电路的电阻特点和焦耳定律的应用，是一道基础题。
13．（2025 辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 R1 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 液面高度变化 反映电阻丝产生热量的多少。通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多 。
【分析】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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
【解答】解：图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，三个电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧电阻R1的电流大于通过右侧电阻R3的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
通过实验分析可知，在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
故答案为：R1、液面高度变化；多。
【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律的运用。
14．（2025 扬州）学习电学知识后，小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈，使笔尖刚好接触，如图所示，接上9V的电源，接触点出现了明亮的电火花，是因为铅笔尖接触处的 电阻较大 ；若让电火花更亮些，方法是 增大电源电压 ，原理是 Q＝I2Rt 。
【分析】（1）影响电阻大小的因素是：材料、长度、横截面积、温度，其他条件相同时，横截面积越小，电阻越大；
（2）电阻不变时，电压越高，电流就会越大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻和通电时间不变时，电流越大，产生的热量越多。
【解答】解：由于削尖的铅笔芯横截面积较小，相同长度时，电阻较大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流和通电时间不变时，电阻越大，产生的热量越多，所以接上9V的电源，接触点出现了明亮的电火花；
若让电火花更亮些，应在相同时间内使笔尖放出更多的热量，因此可以增大电源的电压来增大电流，或者把铅笔尖削的更尖些来增大电阻，实验原理是焦耳定律即Q＝I2Rt。
故答案为：电阻较大；增大电源的电压；Q＝I2Rt。
【点评】熟练应用焦耳定律、知道影响电阻大小的因素即可正确解题。
15．（2025 云南）如图是今年“3 15”晚会上曝光的劣质导线，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 较大 （选填“较大”或“较小”），若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 较多 （选填“较多”或“较少”）。
【分析】导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关；
由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。
【解答】解：不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小，在长度、材料不变的情况下，横截面积越小，电阻越大，所以劣质导线的电阻较大；
根据焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻较大，产生的热量较多，温度较高，安全隐患较大。
故答案为：较大；较多。
【点评】本题考查了影响电阻大小的因素、焦耳定律的应用，要求会根据焦耳定律进行分析解决问题。
16．（2025 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 电流表为0.3A 时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的实际功率为 1.44 W，通电1min滑动变阻器产生的热量为 21.6 J。
【分析】（1）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，根据P＝UI可计算正常发光时的实际功率；
（2）根据串联电路的总电压等于各串联部分电压之和，U滑＝U电﹣UL可求得滑动变阻器两端的电压，再由公式W＝UIt可以计算滑动变阻器产生的热量。
【解答】解：
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。
【点评】本题考查灯泡正常发光时的电压和电流以及实际功率的应用，以及热量的计算公式的熟练运用。
17．（2025 达州）如图所示，电源电压恒为10V，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，直流电动机的额定电压为6V，线圈电阻为2Ω。当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主要将电能转化为 机械能 ，此时电路中的电流为 0.4 A，整个电路通电100秒产生的内能为 192 J。
【分析】（1）电动机主要是将电能转化为机械能；
（2）根据滑动变阻器的接入电阻和滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律求滑动变阻器中的电流；
（3）分别求出变阻器和电动机线圈电阻100秒产生的热量，可得整个电路通电100秒产生的内能。
【解答】解：
电动机正常工作时将电能转化为机械能和内能，其中主要是机械能；
由题意知滑动变阻器的接入电阻：R20Ω＝10Ω，
由图可知，电动机与滑动变阻器串联，电动机正常工作，其两端的电压：UM＝6V，
所以滑动变阻器两端的电压：UR＝U﹣UM＝10V﹣6V＝4V，
由欧姆定律公式可知，滑动变阻器中的电流：IR0.4A，
串联电路电流特点可知，电路中的电流：I＝IR＝0.4A，
在t＝100s时间内，滑动变阻器产生的热量：QRRt＝（0.4A）2×10Ω×100s＝160J，电动机线圈产生的热量：QMRMtRMt＝（0.4A）2×2Ω×100s＝32J，
整个电路通电100秒产生的内能为：Q＝QR+QM＝160J+32J＝192J。
故答案为：机械能；0.4；192。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律和焦耳定律公式的运用，含有电动机的电路为非纯电阻电路。
18．（2025 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 减小 （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 1.1×104 J，这些热量能使 0.52 kg（结果保留两位小数）的水温度升高5℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【分析】（1）电磁继电器是利用电流的磁效应工作的；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，根据欧姆定律和电阻的串联可知电阻R的阻值变化；
（2）由图知，工作电路的加热电阻丝与电动机并联，由并联电路特点和Q放＝Wt计算烘干一次手电热丝放出的热量；
（3）水吸收的热量Q吸＝Q放，再利用Q吸＝cmΔt求水的质量。
【解答】解：（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＝Wt10s＝1.1×104J。
（3）由题知，Q吸＝Q放＝1.1×104J，
由Q吸＝cmΔt得水的质量：
m水0.52kg。
故答案为：减小；1.1×104；0.52。
【点评】本题考查电磁继电器的应用、动态电路分析以及电热计算公式的灵活应用，本题体现出物理在生活中的应用。
19．（2025 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 热 效应。插线板上的LED指示灯是由 半导体 材料制成的。
【分析】电流通过导体时产生热量，称为电流的热效应；
LED指示灯是由半导体材料制成的。
【解答】解：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。
【点评】本题主要考查了对电流的热效应的认识和半导体的应用，属于一道基础题。
四．解答题（共1小题）
20．（2025 无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃．R3是定值电阻。RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg]
（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 C 。
A.3A
B.12A
C.15A
D.18A
（2）该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水，若冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则煮水箱的加热效率为多少？
（3）冷水箱中的浮球质量为0.55kg，金属杆ABC质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，则浮球体积为 2.2×10﹣3 m3，贮水箱中保温控制电路的电压U是 10 V。
【分析】（1）开关S2闭合，开关S与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，工作电路中功率最大，利用P＝UI求出最大电流；
（2）根据密度公式求出水的质量，利用Q吸＝cmΔt和Q放＝Pt分别求出水吸收的热量和电热管R1放出的热量，根据η100%求出煮水箱的加热效率；
（3）若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，根据杠杆平衡条件求出小球一半浸没在水中时受到的浮力，利用阿基米德原理求出浮球的体积；
根据串联电路电压规律分别表达出温度在95℃和90℃时控制电路的电压，联立方程求出控制电路的电压。
【解答】解：（1）由题意可知，开关S2闭合，开关S与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，工作电路中功率最大，所以熔断器上通过的最大电流为：I最大15A，故C符合题意；
（2）33L的开水的质量为：m＝ρV＝1×103kg/m3×33×10﹣3m3＝33kg，
冷水温度为22℃，开水温度为 100℃，则水吸收热量为：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×33kg×（100℃﹣22℃）＝10810800J；
电热管R1连续正常工作1小时，产生热量为：
Q放＝Pt＝3300W×3600s＝11880000J，
则煮水箱的加热效率为：
η100%100%＝91%；
（3）浮球质量为0.55kg，则浮球的重力G球＝m球g＝0.55kg×10N/kg＝5.5N；
若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N，
根据杠杆平衡原理，（F浮1﹣G球）×l1＝F推1×l2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，
根据杠杆平衡原理，（F浮2﹣G球）×l1＝F推2×l2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
根据阿基米德原理可得F浮2＝2F浮1﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
联立①②③解得一半浮球受到的浮力F浮1＝2G＝2×5.5N＝11N，
由阿基米德原理可得，浮球的体积为：
V球＝2V排1＝222.2×10﹣3m3；
贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃，则温度为95℃时，电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起，RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω；
设此时电阻为RT，则贮水箱中保温控制电路的电压U＝0.02A×（R3+RT）﹣﹣﹣﹣﹣﹣④，
温度为90℃时，电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放，此时RT电阻为RT+500Ω，
则贮水箱中保温控制电路的电压U＝0.01A×（R3+RT+500Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤，
联立④⑤解得：U＝10V。
故答案为：（1）C；（2）煮水箱的加热效率为91%；（3）2.2×10﹣3；10。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用、热量的计算、效率的计算、欧姆定律的应用和电功的计算，综合性较强，难度较大。
五．计算题（共6小题）
21．（2025 内蒙古）如图所示，电水壶的规格为“220V 1210W”、电热水器的规格为“220V 2420W”、电能表上标着“3000revs/（kW h）”。当电路中单独使用电水壶烧水时，铝盘转动165转，用时180s；在电路中单独使用电热水器时，用时6min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求：
（1）电水壶和电热水器的电阻；
（2）单独使用电热水器时导线上产生的热量。
【分析】（1）利用公式P分别算电水壶和电热水器的电阻；
（2）根据导线的电阻和水龙头的电阻求出其电功率，根据焦耳定律求出其产生的热量。
【解答】解：（1）电水壶的电阻为；
电热水器的电阻R电热水器；
（2）单独使用电水壶烧水时，导线与电水壶串联，
电路消耗的电能为W，
电路的总功率为P，
电路中的总电阻为R，
导线的电阻为R线＝R﹣R电水壶＝44Ω﹣40Ω＝4Ω，
单独使用电热水器时，电路中的总电阻R′＝R线+R电热水器＝4Ω+20Ω＝24Ω，
电路中的电流为I′，
导线上产生的热量为Q＝I′2R线t′＝（）2×4Ω×6×60s＝1.21×105J。
答：（1）电水壶和电热水器的电阻分别为40Ω和20Ω；
（2）单独使用电热水器时导线上产生的热量1.21×105J。
【点评】本题考查了电功率公式的灵活应用，关键是电能表参数的理解和电能的求法，有较大的难度。
22．（2025 日照）为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。
（1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。
①电热水壶消耗的电能是多少？
②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）]
③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？
（2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？
【分析】（1）根据电能表的转数和参数计算消耗的电能，根据转化效率可以求得水吸收的热量，根据热量计算公式求温度变化量，电热水壶在额定电压下工作和实际电压下工作，电阻不变，根据公式，可以求出实际电压。
（2）分析生活中输电线分担的电压。
【解答】解：（1）①电热水壶消耗的电能为WkW h＝0.125×3.6×106J＝4.5×105J；
②水吸收的热量为Q吸＝ηW＝70%×4.5×105J＝3.15×105J，水的质量为m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，则水升高的温度为△t50℃，则水的温度为t＝t0+Δt＝27℃+50℃＝77℃；
③电热水壶的电阻为，该过程中电热水壶工作的实际功率为，根据公式，则实际电压为U2＝P实R＝1000W×40Ω，则U＝200V。
（2）分析乙图可知，R1、R2、R3并联部分和R0串联，电压表V1测电源电压，电压表V2测R1、R2、R3并联部分两端的电压，由丙图可知，随着接入电路用电器的增加，电流表A的示数变大，电压表V1示数不变，电压表V2示数变小，根据串联分压规律可知，输电线电阻R0两端的电压变大。
故答案为：（1）①4.5×105J；②77℃；③200V；（2）输电线电阻R0上的电压变大。
【点评】本题考查了电热的综合计算并且方向生活中输电线分担的电压，综合性强，属于难题。
23．（2025 临沂）水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯，其简化电路如图乙所示，其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A；高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求该款电热毯：
（1）加热电阻的阻值。
（2）高温挡正常工作时的加热效率。
【分析】（1）由图乙可知，当开关接低温挡时，只有一个加热电阻工作，根据欧姆定律求出加热电阻的阻值；
（2）根据P求出高温挡工作时的总功率，根据W＝Pt求出高温挡工作20min消耗的电能，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据效率公式求出高温挡正常工作时的加热效率。
【解答】解：（1）由图乙可知，当开关接低温挡时，只有一个加热电阻工作，此时电热毯的额定电流为0.25A，
由I可知，加热电阻的阻值：R880Ω；
（2）由图乙可知，当开关接高温挡时，两个加热电阻R并联，
高温挡工作时的总功率：P高22110W，
高温挡工作20min消耗的电能：W＝P高t′＝110W×20×60s＝1.32×105J，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1.1kg×（40℃﹣15℃）＝1.155×105J，
高温挡正常工作时的加热效率：η100%100%＝87.5%。
答：（1）加热电阻的阻值为880Ω；
（2）高温挡正常工作时的加热效率为87.5%。
【点评】本题考查并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式、吸热公式以及效率公式的应用，属于电热综合题，难度不大。
24．（2025 大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求：
水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
【分析】（1）由图知，当开关S2接b时，电路中只有R2，由P可知饮水机处于加热状态，知道加热功率可求R2；
当开关S2接a时，电路中R2和R1串联，总电阻最大，可知饮水机处于保温状态，知道保温功率可求R1+R2，进而求出R1；
（2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量；
（3）由欧姆定律可得电路中的电流I，由串联电路的电流规律可知，通过电热丝R1电流I1＝I，根据热量Q＝I2Rt可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
【解答】解：（1）由图知，开关S2接b时，电路中只有R1，由P可知饮水机处于加热状态，
则R2的阻值：R244Ω，
当开关S2接a时，电路中R2和R1串联，总电阻最大，饮水机处于保温状态，
电路的总电阻：R总＝R1+R2484Ω，
电热丝R1的阻值：
R1＝R总﹣R2＝484Ω﹣44Ω＝440Ω；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣70℃）＝1.26×105J；
（3）由欧姆定律可得电路中的电流：
IA，
由串联电路的电流规律可知，通过电热丝R1电流I1＝IA，
根据热量Q＝I2Rt可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量：
Q＝I2R1t＝（）2×440Ω×22s＝2000J。
答：（1）电热丝R1的阻值为440Ω；
（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为1.26×105J；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为2000J。
【点评】本题考查了学生对吸热公式、电功率的公式的掌握和运用，是一道电学与热学的综合应用题，与生活实际相联系，属于中考常见题型。
25．（2025 宁夏）如图，甲是一种常见的电热水袋，乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。已知水的初始温度为15℃，在额定电压下加热10min，温控开关自动断开，指示灯熄灭，请根据信息完成下列问题：
额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度
220V 500W ≤0.2W 1kg 65℃
（1）计算加热电阻的阻值。
（2）计算水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）计算加热电阻消耗的电能和加热效率。（指示灯消耗的电能不计）
【分析】（1）由表格可知电阻的的加热功率，根据R计算加热电阻的阻值；
（2）根据吸热公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算水吸收的热量；
（3）根据电功公式计算加热电阻消耗的电能，根据效率公式计算加热效率。
【解答】解：（1）加热电阻的阻值：R96.8Ω；
（2）热水袋中的水的质量m＝1kg，温度从15℃升高到65℃，此过程中水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（65℃﹣15℃）＝2.1×105J；
（3）加热电阻消耗的电能：W＝Pt′＝500W×10×60s＝3×105J，
加热效率：η100%100%＝70%。
答：（1）加热电阻的阻值为96.8Ω；
（2）水吸收的热量为2.1×105J；
（3）加热电阻消耗电能3×105J；加热效率为70%。
【点评】本题考查电功率公式、吸热公式、电功公式、效率公式的灵活运用，综合性强。
26．（2025 泸州）随着科技创新教育在全市广泛开展，有些学校已配置了如图甲所示的3D打印笔。3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状。此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，将该3D打印笔单独接入装有如图丙所示电能表的家庭电路中正常工作。快挡打印2min，电能表指示灯闪烁8次，刚好将15g的塑胶从20℃加热到260℃。已知该3D打印笔慢挡打印功率为22W，R1、R2是用于发热的定值电阻，塑胶的比热容为2×103J/（kg ℃）。求：
（1）3D打印笔快挡打印2min所消耗的电能；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率；
（3）R1的阻值。
【分析】（1）3000imp/（kW h），是指每消耗1kW h的电能，电能表指示灯闪烁了3000次，据此求指示灯闪烁8次，打印笔消耗的电能。
（2）根据Q吸＝cmΔt算出15g的塑料条从20℃加热到260℃吸收的热量，由效率公式η算出3D打印笔快挡打印时的热效率。
（3）当开关接1、2时，R1与R2串联，利用P求此时电路中的总电阻，由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，可求R1的阻值。
【解答】解：（1）3000imp/（kW h）是指电路中每消耗1 kW h的电能，电能表指示灯闪烁3000次，
指示灯闪烁8次，3D打印笔消耗的电能：
WkW hkW h＝9600J；
（2）15g的塑胶从20℃加热到260℃吸收的热量为：
Q吸＝cmΔt＝2.0×103J/（kg ℃）×15×10﹣3kg×（260℃﹣20℃）＝7200J，
由效率公式η知，3D打印笔快挡打印时的热效率为：
η100%＝75%；
（3）根据电路图可知，当开关接1、2时，R1与R2串联，电路中电阻较大；当开关接2、3时，电路为R2的简单电路，电路中电阻较小，根据P可知，总电阻越大，功率越小，故开关接1、2时为低温挡，接2、3时为高温挡；
3D打印笔快挡打印时的电功率为：
P快80W，
由P知，当开关接2、3时，电路为R2的简单电路，此时电路中R2的电阻：
R2605Ω，
当开关接1、2时，R1与R2串联，此时电路中的总电阻：
R总2200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1＝R总﹣R2＝2200Ω﹣605Ω＝1595Ω。
答：（1）3D打印笔快挡打印2min所消耗的电能为9600J；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率为75%；
（3）R1的阻值为1595Ω。
【点评】本题考查了电功率公式和电功公式的应用，关键是打印笔不同挡位时电路连接方式的判断。
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焦耳定律
一．选择题（共4小题）
1．（2025 菏泽）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲
2．（2025 广西）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（ ）
A．电阻变小 B．电流比别处电流小
C．电阻变大 D．电流比别处电流大
3．（2025 广安）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中、R1消耗的电功率P随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（ ）
A．定值电阻R2为10Ω
B．电源电压为12V
C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V
D．滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量为24J
4．（2025 陕西）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）
A．接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作
B．当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态
C．简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
D．锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作
二．多选题（共1小题）
（多选）5．（2025 宜宾）如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻R1、R2，其中R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω。下列说法正确的是（ ）
A．只闭合S1，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．只闭合S1，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻R1产生的热量为12J
C．闭合S1和S2，通过R1的电流是R2电流的0.5倍
D．闭合S1和S2后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
三．填空题（共14小题）
6．（2025 广元）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U﹣I图象。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。
7．（2025 黑龙江）如图是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 J。
8．（2025 成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
9．（2025 广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则两电表均为 （选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1：Q2为 。
10．（2025 重庆）如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是 kW h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为 %。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
11．（2025 齐齐哈尔）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路便会损耗 J的电能。
12．（2025 安徽）在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为12Ω的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工作1min，产生的总热量为 J。
13．（2025 辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 反映电阻丝产生热量的多少。通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 。
14．（2025 扬州）学习电学知识后，小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈，使笔尖刚好接触，如图所示，接上9V的电源，接触点出现了明亮的电火花，是因为铅笔尖接触处的 ；若让电火花更亮些，方法是 ，原理是 。
15．（2025 云南）如图是今年“3 15”晚会上曝光的劣质导线，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 （选填“较大”或“较小”），若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 （选填“较多”或“较少”）。
16．（2025 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。
17．（2025 达州）如图所示，电源电压恒为10V，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，直流电动机的额定电压为6V，线圈电阻为2Ω。当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主要将电能转化为 ，此时电路中的电流为 A，整个电路通电100秒产生的内能为 J。
18．（2025 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 ℃）]
19．（2025 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。
四．解答题（共1小题）
20．（2025 无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃．R3是定值电阻。RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg]
（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 。
A.3A
B.12A
C.15A
D.18A
（2）该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水，若冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则煮水箱的加热效率为多少？
（3）冷水箱中的浮球质量为0.55kg，金属杆ABC质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，则浮球体积为 m3，贮水箱中保温控制电路的电压U是 V。
五．计算题（共6小题）
21．（2025 内蒙古）如图所示，电水壶的规格为“220V 1210W”、电热水器的规格为“220V 2420W”、电能表上标着“3000revs/（kW h）”。当电路中单独使用电水壶烧水时，铝盘转动165转，用时180s；在电路中单独使用电热水器时，用时6min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求：
（1）电水壶和电热水器的电阻；
（2）单独使用电热水器时导线上产生的热量。
22．（2025 日照）为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。
（1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。
①电热水壶消耗的电能是多少？
②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）]
③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？
（2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？
23．（2025 临沂）水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯，其简化电路如图乙所示，其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A；高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求该款电热毯：
（1）加热电阻的阻值。
（2）高温挡正常工作时的加热效率。
24．（2025 大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求：
水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
25．（2025 宁夏）如图，甲是一种常见的电热水袋，乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。已知水的初始温度为15℃，在额定电压下加热10min，温控开关自动断开，指示灯熄灭，请根据信息完成下列问题：
额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度
220V 500W ≤0.2W 1kg 65℃
（1）计算加热电阻的阻值。
（2）计算水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）计算加热电阻消耗的电能和加热效率。（指示灯消耗的电能不计）
26．（2025 泸州）随着科技创新教育在全市广泛开展，有些学校已配置了如图甲所示的3D打印笔。3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状。此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，将该3D打印笔单独接入装有如图丙所示电能表的家庭电路中正常工作。快挡打印2min，电能表指示灯闪烁8次，刚好将15g的塑胶从20℃加热到260℃。已知该3D打印笔慢挡打印功率为22W，R1、R2是用于发热的定值电阻，塑胶的比热容为2×103J/（kg ℃）。求：
（1）3D打印笔快挡打印2min所消耗的电能；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率；
（3）R1的阻值。
焦耳定律
参考答案与试题解析
一．选择题（共4小题）
1．（2025 菏泽）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲
【分析】电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应；
生活中许多产业中都要用到电热。家里的电热水器、电饭煲、电熨斗，养鸡场的电热孵化器，都是利用电热的例子。
【解答】解：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应；家用电器利用电流的热效应工作的是电饭煲，故选项A、B、C错误，选项D正确。
故选：D。
【点评】本题考查电流的热效应。解题关键是理解电流的热效应，了解电热的利用与防止。
2．（2025 广西）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（ ）
A．电阻变小 B．电流比别处电流小
C．电阻变大 D．电流比别处电流大
【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多。
【解答】解：
在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，则该处的电阻较大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等，由Q＝I2Rt可知，连接处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾。
故选：C。
【点评】本题主要考查对焦耳定律及应用的了解和掌握，知道导线和导线的连接处为串联（电流相等）是本题的关键。
3．（2025 广安）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中、R1消耗的电功率P随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是（ ）
A．定值电阻R2为10Ω
B．电源电压为12V
C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V
D．滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量为24J
【分析】由图甲可知，R1、R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）由图乙可知，当滑动变阻器R1的阻值为10Ω，R消耗的电功率为3.6W，根据P＝I2R求出此时电路中的电流；根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压；当滑动变阻器R1的阻值为50Ω，R消耗的电功率为2W，根据P＝I2R求出此时电路中的电流，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压；两式联立可解得电源电压和R2的阻值；
（2）滑片P置于b端时，知道电路中的电流和R2的阻值，根据欧姆定律求出R2两端的电压，即电压表示数；
（3）滑片P置于b端时，根据Q＝W＝UIt求出通电1分钟R2产生的热量。
【解答】解：由图甲可知，R1、R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；
AB、闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，
由图乙可知，当滑动变阻器R1的阻值为10Ω，R消耗的电功率为3.6W，
由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I10.6A；
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I1R2+I1×10Ω＝0.6A×R2+0.6A×10Ω……①
由图乙可知，当滑动变阻器R1的滑片移动b端时，阻值最大为50Ω，R消耗的电功率为2W，
由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I20.2A；
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I2R2+I2×50Ω＝0.2A×R2+0.2A×50Ω……②
联立①②两式解得：电源电压U＝12V，R2的阻值：R2＝10Ω，故AB正确；
C、滑片P置于b端时，电流I2＝0.2A，R2两端的电压：U2＝I2R2＝0.2A×10Ω＝2V，即电压表的示数为2V，故C错误；
D、滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量：Q2＝W2＝U2I2t＝2V×0.2A×1×60s＝24J，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式以及焦耳定律的应用，能从图中获取相关信息是解题的关键。
4．（2025 陕西）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）
A．接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作
B．当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态
C．简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
D．锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作
【分析】由题意可知，分析食物从加热到60℃再到85℃时的加热过程以及温度降到60℃后的保温过程即可得出电饭锅的工作原理。
【解答】解：
由题意可知，手动开关S1与温控开关S2是并联，如图所示：
；
A、接通电源时，不按下手动开关，由于锅内温度低于60℃，此时温控开关自动闭合，电热丝能工作，故A错误；
B、当手动开关自动断开时，锅内温度达到103℃，大于85℃，温控开关也断开，电热丝不工作，因此电饭煲不是处于保温状态，故B错误；
C、简易电饭锅加热时，都是同一根电热丝工作，因此电饭锅加热时的功率等于保温时的功率，故C错误；
D、当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合，因此锅内温度由103℃降至60℃过程中，手动开关处于断开状态，由于温度不低于60℃，温控开关也处于断开状态，因此电热丝不工作，故D正确。
故选：D。
【点评】本题取材于我们常见的电饭锅，考查有关电路的知识，可以激发同学们对物理的学习兴趣了，同时能了解更多的生活常识。
二．多选题（共1小题）
（多选）5．（2025 宜宾）如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻R1、R2，其中R1＝5Ω，R2＝R3＝10Ω。下列说法正确的是（ ）
A．只闭合S1，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．只闭合S1，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻R1产生的热量为12J
C．闭合S1和S2，通过R1的电流是R2电流的0.5倍
D．闭合S1和S2后，左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差一样
【分析】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，其关系式就是焦耳定律：Q＝I2Rt；研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析。
【解答】解：A、只闭合S1，电阻R1、R2串联，通电时间和电流大小均相等，两电阻的大小不相等，因此，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故A正确；
B、只闭合S1，若电路中的电流为0.2A，通电1min电阻R1产生的热量为：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×5Ω×60s＝12J，故B正确；
C、闭合S1和S2，R2和R3并联后，再与R1串联，则通过R1的电流等于R2和R3并联部分的电流之和，则通过R1的电流是R2电流的2倍，故C错误；
D、闭合S1和S2后，通过R1的电流是R2电流的2倍，通电时间相同，电阻大小不同，则左侧U形管内液柱的高度差和右侧的高度差不一样，故D错误。
故选：AB。
【点评】本题主要考查了对焦耳定律的分析与理解，知道电流通过导体产生热量的影响因素，运用好控制变量法和串并联电路的规律，是解答的关键。
三．填空题（共14小题）
6．（2025 广元）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的U﹣I图象。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 1：1 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 3：2 。
【分析】（1）根据串联电路的特点，结合图象可知电路中的电流以及L与R两端的电压，根据欧姆定律求出L与R的电阻之比；
（2）若将L和R并联在2V的电源两端，由图可知通过L与R的电流，根据Q＝I2Rt＝UIt求出在1min内，L与R产生的热量之比。
【解答】解：若将L和R串联接在8V的电源两端，根据串联电路的特点，结合图象可知，当电路中的电流为0.2A时，L与R两端的电压均为4V，满足要求，
由I可知，L与R的电阻之比：；
若将L和R并联在2V的电源两端，由图可知，通过L与R的电流分别为0.15A、0.1A，
由Q＝I2Rt＝UIt可知，在1min内，L与R产生的热量之比：QL：QR＝UILt：UIRt＝IL：IR＝0.15A；0.1A＝3：2。
故答案为：1：1；3：2。
【点评】本题考查串并联电路的特点、欧姆定律以及焦耳定律的应用，能从图中获取相关信息是解题的关键。
7．（2025 黑龙江）如图是“探究通电导体产生的热量与 电流 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 12 J。
【分析】（1）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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变；
（2）根据Q＝I2Rt可求右侧容器中电阻丝在1min内产生的热量。
【解答】解：由图可知，装置右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右侧两个电阻的总电流和左侧的电阻电流相等，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＝I右内+I右外，所以，I左＞I右内，容器内的电阻值都是5Ω，通电相同时间，所以探究通电导体产生的热量与电流大小的关系；
通过左侧容器中电阻丝的电流是0.4A，根据并联电路的电流特点可得，
通过右侧容器中电阻丝的电流是I右内I左0.4A＝0.2A，
在1min内产生的热量是Q＝I右内2Rt＝（0.2A）2×5Ω×1×60s＝12J。
故答案为：电流；12。
【点评】本题考查串并联电路的特点以及焦耳定律的应用，难度不大。
8．（2025 成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 121 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 1.2×104 J。
【分析】此题考查电路多档位设计，并配合一个扇形开关，可以同时接通多个支路，那么电路就有“不工作”、“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入这4种状态，比较分析可知R2的阻值；
根据Q计算开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量。
【解答】解：电路的工作状态有三种，分别是“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入，那么如果想要有3种挡位，则需要R1、R2的阻值不同，R1＝242Ω，则R2该选取阻值为121Ω的电热丝；
开关接触“1”、“2”两个触点时，只有“R1”单独接入，通电1min，电流产生的热量：
Q1.2×104J。
故答案为：121；1.2×104。
【点评】此题为电热的多挡位设计以及综合计算，难度中等，需要对并联电路多挡位设计有一定的理解深度。
9．（2025 广安）如图所示，电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则两电表均为 电流表 （选填“电压表”或“电流表”）。一段时间后，电阻R1产生的热量为Q1；现同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2，则Q1：Q2为 25：9 。
【分析】甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，则甲、乙均串联在电路中，一定为电流表，根据并联电路的特点分析得出两个电阻之比，现同时更换两电表种类，并调整开关状态，则两个电阻串联，根据串联分压得出电阻R1的电压，根据Q＝Wt比较解答。
【解答】解：电源电压恒定不变，甲、乙为两只相同的电表。当开关S1闭合、S2断开时，甲、乙两电表示数之比为5：3，此时甲串联在电路中，则必是电流表，乙也是电流表，两个电阻并联，甲测量干路电流，乙测量R2的电流，根据并联电路的电流特点知，两个电阻的电流之比为I1：I2＝（I甲﹣I乙）：I乙＝（5﹣3）：3＝2：3；
根据并联电路的分流规律可得：并联电路的电流之比等于电阻倒数之比，则R1：R2＝I2：I1＝3：2；
电阻R1产生的热量为Q1；
同时更换两电表种类，并调整开关状态，使两电表均有正常示数，两个电阻串联，串联电路的分压规律可得，串联电压之比等于电阻之比，U1：U2＝R1：R2＝3：2，
根据U1+U2＝U可得，则U1U；
经过相同的时间，电阻R1产生的热量为Q2t；
则Q1：Q2：t＝25：9。
故答案为：电流表；25：9。
【点评】本题考查串并联电路的特点与欧姆定律以及电热的计算，属于中档题。
10．（2025 重庆）如图所示，小欣同学家电能表4月底的示数是 2024.6 kW h；若关闭家中其他用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时，刚好将1.2kg水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为 84 %。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【分析】电能表最后一位是小数，单位是kW h，根据表读数；
3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，则电能表指示灯闪烁了300次，可得电热水壶实际消耗的电能，
根据Q吸＝cmΔt，η可得结果。
【解答】解：由图可知，电能表最后一位是小数，电能表4月底的示数是2024.6kW h；
3000imp/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的指示灯闪烁3000次，则电能表指示灯闪烁了300次，电热水壶实际消耗的电能：W0.1kW h＝3.6，
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1.2kg×（80°﹣20°）＝3.024×105J，
电热水壶的加热效率为η84%。
故答案为：2024.6；84。
【点评】本题考查了效率公式以及对电能表参数的理解，难度不大。
11．（2025 齐齐哈尔）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的 热 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路便会损耗 3×105 J的电能。
【分析】电流在输送时，由于电流的热效应，输电线会发热，造成能量损失；
根据Q＝I2Rt计算输电线上产生的热量。
【解答】解：电流在输送时，由于电流的热效应，导线发热，引起能量的损失；
这段输电线上产生的热量Q＝I2Rt＝（100A）2×0.5Ω×60s＝3×105J。
故答案为：热；3×105。
【点评】本题考查了电流的热效应和热量公式Q＝I2Rt的应用，属于基础题，要求掌握。
12．（2025 安徽）在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为12Ω的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工作1min，产生的总热量为 3600 J。
【分析】根据并联电路的电阻特点求出电路中的总电阻，根据Q＝Wt求出1min产生的总热量。
【解答】解：根据并联电路的电阻特点可知，5条阻值为12Ω的电阻丝并联的总电阻：R并2.4Ω，
电加热除雾装置1min产生的总热量：Q＝Wt1×60s＝3600J。
故答案为：3600。
【点评】本题考查并联电路的电阻特点和焦耳定律的应用，是一道基础题。
13．（2025 辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 R1 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 液面高度变化 反映电阻丝产生热量的多少。通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多 。
【分析】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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
【解答】解：图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，三个电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧电阻R1的电流大于通过右侧电阻R3的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
通过实验分析可知，在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
故答案为：R1、液面高度变化；多。
【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律的运用。
14．（2025 扬州）学习电学知识后，小芳把裸铜线分别在两个削尖的铅笔芯上绕几圈，使笔尖刚好接触，如图所示，接上9V的电源，接触点出现了明亮的电火花，是因为铅笔尖接触处的 电阻较大 ；若让电火花更亮些，方法是 增大电源电压 ，原理是 Q＝I2Rt 。
【分析】（1）影响电阻大小的因素是：材料、长度、横截面积、温度，其他条件相同时，横截面积越小，电阻越大；
（2）电阻不变时，电压越高，电流就会越大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻和通电时间不变时，电流越大，产生的热量越多。
【解答】解：由于削尖的铅笔芯横截面积较小，相同长度时，电阻较大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流和通电时间不变时，电阻越大，产生的热量越多，所以接上9V的电源，接触点出现了明亮的电火花；
若让电火花更亮些，应在相同时间内使笔尖放出更多的热量，因此可以增大电源的电压来增大电流，或者把铅笔尖削的更尖些来增大电阻，实验原理是焦耳定律即Q＝I2Rt。
故答案为：电阻较大；增大电源的电压；Q＝I2Rt。
【点评】熟练应用焦耳定律、知道影响电阻大小的因素即可正确解题。
15．（2025 云南）如图是今年“3 15”晚会上曝光的劣质导线，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 较大 （选填“较大”或“较小”），若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 较多 （选填“较多”或“较少”）。
【分析】导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关；
由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。
【解答】解：不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小，在长度、材料不变的情况下，横截面积越小，电阻越大，所以劣质导线的电阻较大；
根据焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻较大，产生的热量较多，温度较高，安全隐患较大。
故答案为：较大；较多。
【点评】本题考查了影响电阻大小的因素、焦耳定律的应用，要求会根据焦耳定律进行分析解决问题。
16．（2025 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 电流表为0.3A 时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的实际功率为 1.44 W，通电1min滑动变阻器产生的热量为 21.6 J。
【分析】（1）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，根据P＝UI可计算正常发光时的实际功率；
（2）根据串联电路的总电压等于各串联部分电压之和，U滑＝U电﹣UL可求得滑动变阻器两端的电压，再由公式W＝UIt可以计算滑动变阻器产生的热量。
【解答】解：
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。
【点评】本题考查灯泡正常发光时的电压和电流以及实际功率的应用，以及热量的计算公式的熟练运用。
17．（2025 达州）如图所示，电源电压恒为10V，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，直流电动机的额定电压为6V，线圈电阻为2Ω。当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主要将电能转化为 机械能 ，此时电路中的电流为 0.4 A，整个电路通电100秒产生的内能为 192 J。
【分析】（1）电动机主要是将电能转化为机械能；
（2）根据滑动变阻器的接入电阻和滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律求滑动变阻器中的电流；
（3）分别求出变阻器和电动机线圈电阻100秒产生的热量，可得整个电路通电100秒产生的内能。
【解答】解：
电动机正常工作时将电能转化为机械能和内能，其中主要是机械能；
由题意知滑动变阻器的接入电阻：R20Ω＝10Ω，
由图可知，电动机与滑动变阻器串联，电动机正常工作，其两端的电压：UM＝6V，
所以滑动变阻器两端的电压：UR＝U﹣UM＝10V﹣6V＝4V，
由欧姆定律公式可知，滑动变阻器中的电流：IR0.4A，
串联电路电流特点可知，电路中的电流：I＝IR＝0.4A，
在t＝100s时间内，滑动变阻器产生的热量：QRRt＝（0.4A）2×10Ω×100s＝160J，电动机线圈产生的热量：QMRMtRMt＝（0.4A）2×2Ω×100s＝32J，
整个电路通电100秒产生的内能为：Q＝QR+QM＝160J+32J＝192J。
故答案为：机械能；0.4；192。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律和焦耳定律公式的运用，含有电动机的电路为非纯电阻电路。
18．（2025 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 减小 （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 1.1×104 J，这些热量能使 0.52 kg（结果保留两位小数）的水温度升高5℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【分析】（1）电磁继电器是利用电流的磁效应工作的；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，根据欧姆定律和电阻的串联可知电阻R的阻值变化；
（2）由图知，工作电路的加热电阻丝与电动机并联，由并联电路特点和Q放＝Wt计算烘干一次手电热丝放出的热量；
（3）水吸收的热量Q吸＝Q放，再利用Q吸＝cmΔt求水的质量。
【解答】解：（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＝Wt10s＝1.1×104J。
（3）由题知，Q吸＝Q放＝1.1×104J，
由Q吸＝cmΔt得水的质量：
m水0.52kg。
故答案为：减小；1.1×104；0.52。
【点评】本题考查电磁继电器的应用、动态电路分析以及电热计算公式的灵活应用，本题体现出物理在生活中的应用。
19．（2025 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 热 效应。插线板上的LED指示灯是由 半导体 材料制成的。
【分析】电流通过导体时产生热量，称为电流的热效应；
LED指示灯是由半导体材料制成的。
【解答】解：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。
【点评】本题主要考查了对电流的热效应的认识和半导体的应用，属于一道基础题。
四．解答题（共1小题）
20．（2025 无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃．R3是定值电阻。RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg]
（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 C 。
A.3A
B.12A
C.15A
D.18A
（2）该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水，若冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则煮水箱的加热效率为多少？
（3）冷水箱中的浮球质量为0.55kg，金属杆ABC质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，则浮球体积为 2.2×10﹣3 m3，贮水箱中保温控制电路的电压U是 10 V。
【分析】（1）开关S2闭合，开关S与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，工作电路中功率最大，利用P＝UI求出最大电流；
（2）根据密度公式求出水的质量，利用Q吸＝cmΔt和Q放＝Pt分别求出水吸收的热量和电热管R1放出的热量，根据η100%求出煮水箱的加热效率；
（3）若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，根据杠杆平衡条件求出小球一半浸没在水中时受到的浮力，利用阿基米德原理求出浮球的体积；
根据串联电路电压规律分别表达出温度在95℃和90℃时控制电路的电压，联立方程求出控制电路的电压。
【解答】解：（1）由题意可知，开关S2闭合，开关S与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，工作电路中功率最大，所以熔断器上通过的最大电流为：I最大15A，故C符合题意；
（2）33L的开水的质量为：m＝ρV＝1×103kg/m3×33×10﹣3m3＝33kg，
冷水温度为22℃，开水温度为 100℃，则水吸收热量为：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×33kg×（100℃﹣22℃）＝10810800J；
电热管R1连续正常工作1小时，产生热量为：
Q放＝Pt＝3300W×3600s＝11880000J，
则煮水箱的加热效率为：
η100%100%＝91%；
（3）浮球质量为0.55kg，则浮球的重力G球＝m球g＝0.55kg×10N/kg＝5.5N；
若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N，
根据杠杆平衡原理，（F浮1﹣G球）×l1＝F推1×l2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，
根据杠杆平衡原理，（F浮2﹣G球）×l1＝F推2×l2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
根据阿基米德原理可得F浮2＝2F浮1﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
联立①②③解得一半浮球受到的浮力F浮1＝2G＝2×5.5N＝11N，
由阿基米德原理可得，浮球的体积为：
V球＝2V排1＝222.2×10﹣3m3；
贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃，则温度为95℃时，电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起，RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω；
设此时电阻为RT，则贮水箱中保温控制电路的电压U＝0.02A×（R3+RT）﹣﹣﹣﹣﹣﹣④，
温度为90℃时，电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放，此时RT电阻为RT+500Ω，
则贮水箱中保温控制电路的电压U＝0.01A×（R3+RT+500Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤，
联立④⑤解得：U＝10V。
故答案为：（1）C；（2）煮水箱的加热效率为91%；（3）2.2×10﹣3；10。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用、热量的计算、效率的计算、欧姆定律的应用和电功的计算，综合性较强，难度较大。
五．计算题（共6小题）
21．（2025 内蒙古）如图所示，电水壶的规格为“220V 1210W”、电热水器的规格为“220V 2420W”、电能表上标着“3000revs/（kW h）”。当电路中单独使用电水壶烧水时，铝盘转动165转，用时180s；在电路中单独使用电热水器时，用时6min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求：
（1）电水壶和电热水器的电阻；
（2）单独使用电热水器时导线上产生的热量。
【分析】（1）利用公式P分别算电水壶和电热水器的电阻；
（2）根据导线的电阻和水龙头的电阻求出其电功率，根据焦耳定律求出其产生的热量。
【解答】解：（1）电水壶的电阻为；
电热水器的电阻R电热水器；
（2）单独使用电水壶烧水时，导线与电水壶串联，
电路消耗的电能为W，
电路的总功率为P，
电路中的总电阻为R，
导线的电阻为R线＝R﹣R电水壶＝44Ω﹣40Ω＝4Ω，
单独使用电热水器时，电路中的总电阻R′＝R线+R电热水器＝4Ω+20Ω＝24Ω，
电路中的电流为I′，
导线上产生的热量为Q＝I′2R线t′＝（）2×4Ω×6×60s＝1.21×105J。
答：（1）电水壶和电热水器的电阻分别为40Ω和20Ω；
（2）单独使用电热水器时导线上产生的热量1.21×105J。
【点评】本题考查了电功率公式的灵活应用，关键是电能表参数的理解和电能的求法，有较大的难度。
22．（2025 日照）为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。
（1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。
①电热水壶消耗的电能是多少？
②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）]
③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？
（2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？
【分析】（1）根据电能表的转数和参数计算消耗的电能，根据转化效率可以求得水吸收的热量，根据热量计算公式求温度变化量，电热水壶在额定电压下工作和实际电压下工作，电阻不变，根据公式，可以求出实际电压。
（2）分析生活中输电线分担的电压。
【解答】解：（1）①电热水壶消耗的电能为WkW h＝0.125×3.6×106J＝4.5×105J；
②水吸收的热量为Q吸＝ηW＝70%×4.5×105J＝3.15×105J，水的质量为m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，则水升高的温度为△t50℃，则水的温度为t＝t0+Δt＝27℃+50℃＝77℃；
③电热水壶的电阻为，该过程中电热水壶工作的实际功率为，根据公式，则实际电压为U2＝P实R＝1000W×40Ω，则U＝200V。
（2）分析乙图可知，R1、R2、R3并联部分和R0串联，电压表V1测电源电压，电压表V2测R1、R2、R3并联部分两端的电压，由丙图可知，随着接入电路用电器的增加，电流表A的示数变大，电压表V1示数不变，电压表V2示数变小，根据串联分压规律可知，输电线电阻R0两端的电压变大。
故答案为：（1）①4.5×105J；②77℃；③200V；（2）输电线电阻R0上的电压变大。
【点评】本题考查了电热的综合计算并且方向生活中输电线分担的电压，综合性强，属于难题。
23．（2025 临沂）水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯，其简化电路如图乙所示，其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A；高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求该款电热毯：
（1）加热电阻的阻值。
（2）高温挡正常工作时的加热效率。
【分析】（1）由图乙可知，当开关接低温挡时，只有一个加热电阻工作，根据欧姆定律求出加热电阻的阻值；
（2）根据P求出高温挡工作时的总功率，根据W＝Pt求出高温挡工作20min消耗的电能，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据效率公式求出高温挡正常工作时的加热效率。
【解答】解：（1）由图乙可知，当开关接低温挡时，只有一个加热电阻工作，此时电热毯的额定电流为0.25A，
由I可知，加热电阻的阻值：R880Ω；
（2）由图乙可知，当开关接高温挡时，两个加热电阻R并联，
高温挡工作时的总功率：P高22110W，
高温挡工作20min消耗的电能：W＝P高t′＝110W×20×60s＝1.32×105J，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1.1kg×（40℃﹣15℃）＝1.155×105J，
高温挡正常工作时的加热效率：η100%100%＝87.5%。
答：（1）加热电阻的阻值为880Ω；
（2）高温挡正常工作时的加热效率为87.5%。
【点评】本题考查并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式、吸热公式以及效率公式的应用，属于电热综合题，难度不大。
24．（2025 大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求：
水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
【分析】（1）由图知，当开关S2接b时，电路中只有R2，由P可知饮水机处于加热状态，知道加热功率可求R2；
当开关S2接a时，电路中R2和R1串联，总电阻最大，可知饮水机处于保温状态，知道保温功率可求R1+R2，进而求出R1；
（2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量；
（3）由欧姆定律可得电路中的电流I，由串联电路的电流规律可知，通过电热丝R1电流I1＝I，根据热量Q＝I2Rt可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
【解答】解：（1）由图知，开关S2接b时，电路中只有R1，由P可知饮水机处于加热状态，
则R2的阻值：R244Ω，
当开关S2接a时，电路中R2和R1串联，总电阻最大，饮水机处于保温状态，
电路的总电阻：R总＝R1+R2484Ω，
电热丝R1的阻值：
R1＝R总﹣R2＝484Ω﹣44Ω＝440Ω；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣70℃）＝1.26×105J；
（3）由欧姆定律可得电路中的电流：
IA，
由串联电路的电流规律可知，通过电热丝R1电流I1＝IA，
根据热量Q＝I2Rt可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量：
Q＝I2R1t＝（）2×440Ω×22s＝2000J。
答：（1）电热丝R1的阻值为440Ω；
（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为1.26×105J；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为2000J。
【点评】本题考查了学生对吸热公式、电功率的公式的掌握和运用，是一道电学与热学的综合应用题，与生活实际相联系，属于中考常见题型。
25．（2025 宁夏）如图，甲是一种常见的电热水袋，乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。已知水的初始温度为15℃，在额定电压下加热10min，温控开关自动断开，指示灯熄灭，请根据信息完成下列问题：
额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度
220V 500W ≤0.2W 1kg 65℃
（1）计算加热电阻的阻值。
（2）计算水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）计算加热电阻消耗的电能和加热效率。（指示灯消耗的电能不计）
【分析】（1）由表格可知电阻的的加热功率，根据R计算加热电阻的阻值；
（2）根据吸热公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算水吸收的热量；
（3）根据电功公式计算加热电阻消耗的电能，根据效率公式计算加热效率。
【解答】解：（1）加热电阻的阻值：R96.8Ω；
（2）热水袋中的水的质量m＝1kg，温度从15℃升高到65℃，此过程中水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（65℃﹣15℃）＝2.1×105J；
（3）加热电阻消耗的电能：W＝Pt′＝500W×10×60s＝3×105J，
加热效率：η100%100%＝70%。
答：（1）加热电阻的阻值为96.8Ω；
（2）水吸收的热量为2.1×105J；
（3）加热电阻消耗电能3×105J；加热效率为70%。
【点评】本题考查电功率公式、吸热公式、电功公式、效率公式的灵活运用，综合性强。
26．（2025 泸州）随着科技创新教育在全市广泛开展，有些学校已配置了如图甲所示的3D打印笔。3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状。此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，将该3D打印笔单独接入装有如图丙所示电能表的家庭电路中正常工作。快挡打印2min，电能表指示灯闪烁8次，刚好将15g的塑胶从20℃加热到260℃。已知该3D打印笔慢挡打印功率为22W，R1、R2是用于发热的定值电阻，塑胶的比热容为2×103J/（kg ℃）。求：
（1）3D打印笔快挡打印2min所消耗的电能；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率；
（3）R1的阻值。
【分析】（1）3000imp/（kW h），是指每消耗1kW h的电能，电能表指示灯闪烁了3000次，据此求指示灯闪烁8次，打印笔消耗的电能。
（2）根据Q吸＝cmΔt算出15g的塑料条从20℃加热到260℃吸收的热量，由效率公式η算出3D打印笔快挡打印时的热效率。
（3）当开关接1、2时，R1与R2串联，利用P求此时电路中的总电阻，由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，可求R1的阻值。
【解答】解：（1）3000imp/（kW h）是指电路中每消耗1 kW h的电能，电能表指示灯闪烁3000次，
指示灯闪烁8次，3D打印笔消耗的电能：
WkW hkW h＝9600J；
（2）15g的塑胶从20℃加热到260℃吸收的热量为：
Q吸＝cmΔt＝2.0×103J/（kg ℃）×15×10﹣3kg×（260℃﹣20℃）＝7200J，
由效率公式η知，3D打印笔快挡打印时的热效率为：
η100%＝75%；
（3）根据电路图可知，当开关接1、2时，R1与R2串联，电路中电阻较大；当开关接2、3时，电路为R2的简单电路，电路中电阻较小，根据P可知，总电阻越大，功率越小，故开关接1、2时为低温挡，接2、3时为高温挡；
3D打印笔快挡打印时的电功率为：
P快80W，
由P知，当开关接2、3时，电路为R2的简单电路，此时电路中R2的电阻：
R2605Ω，
当开关接1、2时，R1与R2串联，此时电路中的总电阻：
R总2200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1＝R总﹣R2＝2200Ω﹣605Ω＝1595Ω。
答：（1）3D打印笔快挡打印2min所消耗的电能为9600J；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率为75%；
（3）R1的阻值为1595Ω。
【点评】本题考查了电功率公式和电功公式的应用，关键是打印笔不同挡位时电路连接方式的判断。
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