第十八章 电功率 第14讲焦焦耳定律规律优化丛书之课时同步君（同步学案）

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第14讲 焦耳定律
知道什么是电流的热效应
知道焦耳定律的内容
知道电热和电功的区别
一．选择题（共7小题）
1．（2017秋 莒县期末）利用甲、乙两图可以研究电流通过导体时产生的热的多少跟那些因素有关系。保证各电路两端电压不变，通电相同时间后（　　）
A．甲图中，左右两电阻发热量之比为2：1
B．甲图中，左右两电阻发热量之比为1：4
C．乙图中，左右两电阻发热量之比为4：1
D．乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热量变为原来的4倍
2．（2017秋 定陶县期末）关于电热的利用，下列说法中正确的是（　　）
A．电热对我们来说总是有用的
B．电热对我们来说总是没用的
C．电饭煲是利用电流的热效应制成的
D．电冰箱工作时没有产生电热
3．（2017秋 抚顺县期末）电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（　　）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电炉丝快
C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
4．（2017秋 定边县期末）某电阻丝通过2A的电流时，在某段时间内放出热量是Q，如果通过它的电流增加到4A时，在相同的时间内放出的热量是（　　）
A．2Q B．3Q C．4Q D．8Q
5．（2017秋 安达市期末）电阻R1，R2（R1＞R2）以不同的连接方式接到同一电源两极上，在相同时间内电路中产生热量最多的一种连接方式是（　　）
A．只接R1 B．只接R2 C．R1和R2并联 D．R1和R2串联
6．（2017秋 福田区校级期末）有两根电热丝R1 和R2，其大小关系是R1：R2=3：1，若单独用R1 对一壶水加热，则所需时间为t0．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）（　　）
A． B． C． D．
7．（2017秋 尚志市期末）阻值为R的电阻丝，接到电源上6分钟烧开一壶水，现在用两根同样的电热丝串联起来，烧同样一壶水，需要的时间是（不考虑热损失）（　　）
A．12分钟 B．4分钟 C．8分钟 D．6分钟
　
二．填空题（共3小题）
8．（2018春 天心区校级期末）电炉子工作时，电炉丝与导线是　 　联的，通过它们的电流相等。根据　 　定律，在相同情况下，电流通过导体产生的热量跟电阻　 　。电炉丝的电阻比导线大，因此产生的热量　 　，所以电炉丝比导线热。
9．（2017秋 太和县期末）两定值电阻R1=10Ω，R2=5Ω，现将R1、R2串联接入电路，闭合开关，通过它们的电流之比I1：I2=　 　，通电5分钟，电流通过R1、R2产生的热量之比Q1：Q2=　 　
10．（2017秋 吴中区期末）冬季，输电线结冰容易造成倒塔（杆）断线，影响电能的输送。为了保证正常供电，通常要给输电线除冰；在短时间内让输电线不经过用电器而直接接通，使电路　 　，输电线的电流　 　，产生的　 　增加，使冰熔化。
一．选择题（共2小题）
1．（2018 邵阳）将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
2．（2018 宜昌）两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（　　）
A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
　
二．填空题（共9小题）
3．（2018 吉林）一只标有”8V 0.4A”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应串联一个　 　Ω的电阻；该电阻通电10s所产生的热量是　 　J。
4．（2018 哈尔滨）通过110Ω电阻丝的电流是2A，产生8800J的热量需要通电　 　s，这段时间电流做的功是　 　。
5．（2018 德阳）小辉家使用功率为1000W的电热壶烧水，电热壶工作7min所消耗的电能是　 　J；假设这些电能全路转化成内能后有80%被20℃的水吸收，那么可以烧开的水的质量　 　kg．（c水=4.2×103J/（kg ℃），当地气压为一个标准大气压。）
6．（2018 遂宁）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20Ω 2A”，L1的规格“10V 5W“，L2的规格“15V 15W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响。
（1）只闭合开关S，当滑动变阻器接人电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为　 　V。
（2）闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1min整个电路产生的热量是　 　J。
7．（2018 威海）标有“220V，2000W“的“即热式”电热水龙头，其加热电阻丝的阻值是　 　Ω；在额定电压下工作21s，若不计热量损失，能够使　 　kg的水从15℃上升到35℃．[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）]
8．（2018 德阳）两个发热电阻R1：R2=1：4，当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1：U2=　 　；已知R1=10Ω，那它们并联在4V电路中后，两个电阻在100s内产生的热量是　 　J。
9．（2018 安徽）一台额定功率为2000W的电热水器，水箱内装有50kg的水，要把这些水从20℃加热到60℃，热水器正常工作需要　 　s；若水吸收的热量全部由燃烧天然气提供，则需要完全燃烧　 　m3的天然气[不计能量损失，已知c水=4.2×103J/（kg 0C），q天然气=4.2×107J/m3]。
10．（2018 广安）如图，灯泡L上标有“6V 3W“字样，电源电压6V且保持不变，定值电阻R=80Ω（不计灯丝电阻的变化）。只闭合S1和S3，电阻R在100s产生的热量是　 　J，电路在工作状态下，整个电路消耗的最小功率是　 　W。
11．（2018 烟台）常温常压下，一台标有“220V 2000W“的电热水壶正常工作时，将质量为1kg、初温为20℃的水烧开，需要的时间是　 　[假设该热水壶产生的热量完全被水吸收，c水=4.2×103J/（kg ℃）]。
　
三．计算题（共1小题）
12．（2018 绥化）妈妈为了给小丽增加营养，买了一款煲汤用的电热锅，额定电压是220V，加热时的额定功率是1100W，加热效率为84%，简化电路如图所示，S1为温控开关，发热电阻R1与R2的阻值恒定，电阻R2在保温状态与加热状态时的功率之比为
4：25．请解答：
（1）当同时闭合开关S、S1时，电热锅处于　 　（选填“加热”或“保温”）状态；
（2）若正常工作时，电热锅将4L水从40℃加热到65℃，水吸收的热量是多少？
（3）电阻R1的阻值是多少？
（4）在用电高峰期，家中只有电热锅和液晶电视机工作时，电热锅将4L水从40℃加热到65℃，实际用时550s。若此过程中共消耗6.1×105J的电能，计算这时通过液晶电视机的电流是多少？（假设加热过程中电热锅的加热效率不变）
一．选择题（共10小题）
1．（2018 宝安区二模）把两根阻值相同的电热丝串联接入电路，烧开一壶水所用时间为t0，若将这两根电热丝并联接入同一电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热量损失）（　　）
A．t0 B． t0 C．t0 D．2 t0
2．（2018 威海模拟）有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是前者的（　　）
A．倍 B．倍 C．4倍 D．2倍
3．（2018 福田区一模）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
4．（2018 武汉一模）如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是（　　）
A．甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等
B．甲实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：2
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：4
5．（2018 沙坪坝区校级一模）下列说法正确的是（　　）
A．只有浸在液体中的物体，才会受到竖直向上的浮力作用
B．连通器内装有同种密度的液体时，液面总是相平
C．用电器通电工作时，将其他形式的能转化为电能
D．电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比
6．（2018 周村区一模）如图所示，电源电压恒定不变，R1=20Ω，只闭合开关S、S1，电流表示数为0.3A，再闭合开关S2，调节R2，使电流表示数为0.5A，下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为4V
B．10s内电流通过R1产生的热量为60J
C．滑动变阻器R2接入电路的阻值为20Ω
D．10s内电流通过R2产生的热量为12 J
7．（2018 胶州市一模）甲、乙两电热丝电阻之比为3：4，通过的电流之比为3：1，则相同时间内产生的热量之比为（　　）
A．27：4 B．9：4 C．4：9 D．4：27
8．（2018 临沭县校级模拟）一电阻丝通过1A的电流时，在t时间内放出的热量为Q，如果通过它的电流增加到2A时，在2t时间放出的热量为（　　）
A．2Q B．4Q C．8Q D．16Q
9．（2018 泸县校级一模）家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一个洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为4Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（　　）
A．960J B．7.26×105J C．2.64×104J D．440J
10．（2018 赣州模拟）在如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1=20Ω．闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片到中点c时，电流表的示数为0.4A；移动滑片P至最左端a时，电流表的示数为0.3A．则滑片P在最左端a时，通电4秒钟滑动变阻器产生的热量是（　　）
A．24J B．7.2J C．32J D．12.8J
　
二．填空题（共5小题）
11．（2018 青岛二模）如图所示，将电阻R1和R2并联接在电源两极上，测得R2电流为0.4A，总电流为　 　，如果给整个电路通电10s，则电路产生的热量为　 　。
12．（2018 安徽模拟）在如图所示电路中，电阻R1的阻值为12Ω，定值电阻R2的阻值为20Ω，闭合开关，电流A1，A2的示数分别为0.8A、0.3A，1min内R1上产生的热量为　 　J，电路消耗的功率为　 　W。
13．（2018 宁德模拟）车床照明灯的额定电压是36V，正常工作时的电阻24Ω，则该照明灯正常工作时，电流是　 　 A，工作10min，电流通过灯丝产生的热量是　 　J。
14．（2018 溧水区二模）如图所示为小明家中的电能表，则电能表的示数为　 　kW h．当家里只有额定功率为840W的电水壶正常工作l0min，则在这段时间内电水壶消耗的电能为　 　kW h，电能表的转盘转过　 　转。如果消耗的电能的84%被1.4kg的水吸收，能使水温从20℃升高到　 　℃．已知C水=4.2×103J/（kg ℃）
15．（2018 郑州二模）将10kg的水从20℃加热到70℃要吸收　 　J的热量；如果这个过程利用电功率为1000W的电加热器进行加热，电加热器的能量损失率为30%，则水需要加热　 　s．[c水=4.2×103（kg ℃）]。
一．选择题（共7小题）
1．（2017秋 莒县期末）利用甲、乙两图可以研究电流通过导体时产生的热的多少跟那些因素有关系。保证各电路两端电压不变，通电相同时间后（　　）
A．甲图中，左右两电阻发热量之比为2：1
B．甲图中，左右两电阻发热量之比为1：4
C．乙图中，左右两电阻发热量之比为4：1
D．乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热量变为原来的4倍
【解答】解：
AB、甲图中为串联电路，电流相同，通电时间相同，电阻越大产生的热量越多，根据公式Q=I2Rt可知，左右两电阻发热量之比为5Ω：10Ω=1：2，故AB错误；
C、乙图中，电阻相同，通电时间相同，左边电流是右边电流的2倍，根据Q=I2Rt可知，左右两电阻发热量之比为4：1，故C正确；
D、乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，该电路为串联电路，电流相同，通电时间相同，电阻相同，产生的热量相同，故D错误。
故选：C。
　
2．（2017秋 定陶县期末）关于电热的利用，下列说法中正确的是（　　）
A．电热对我们来说总是有用的
B．电热对我们来说总是没用的
C．电饭煲是利用电流的热效应制成的
D．电冰箱工作时没有产生电热
【解答】解：
AB、电热对我们来说有时是有用的，有时是有害的，如各种电热器是利用电热来工作的，而电视机等工作时产生的热量就是我们不需要的，故AB错误；
C、电饭煲工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应制成的，故C正确；
D、电冰箱工作时主要是压缩机将电能转化为机械能，但也会产生少量的电热，故D错误。
故选：C。
　
3．（2017秋 抚顺县期末）电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（　　）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电炉丝快
C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
【解答】解：
电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，由于R电炉丝＞R导线，根据Q=I2Rt可知，电炉丝产生的热量越多，所以，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热。
故选：D。
　
4．（2017秋 定边县期末）某电阻丝通过2A的电流时，在某段时间内放出热量是Q，如果通过它的电流增加到4A时，在相同的时间内放出的热量是（　　）
A．2Q B．3Q C．4Q D．8Q
【解答】解：由题可知，电阻丝的电阻不变，电流变为原来的2倍；
由由焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的时间内放出的热量是原来的4倍，即4Q。
故选：C。
　
5．（2017秋 安达市期末）电阻R1，R2（R1＞R2）以不同的连接方式接到同一电源两极上，在相同时间内电路中产生热量最多的一种连接方式是（　　）
A．只接R1 B．只接R2 C．R1和R2并联 D．R1和R2串联
【解答】解：根据电阻的串并联知识可知，串联后的总电阻等于各分电阻之和，比任何一个分电阻都大；而并联后的总电阻比任何一个分电阻都小。
根据Q=t可知，R越小，产生的热量就越多。
故选：C。
　
6．（2017秋 福田区校级期末）有两根电热丝R1 和R2，其大小关系是R1：R2=3：1，若单独用R1 对一壶水加热，则所需时间为t0．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：烧开同一壶水所需热量相同，设为Q吸，
单独用R1对一壶水加热，
Q吸=I2Rt=t0，
由题知，R1：R2=3：1，
R2=R1，
将这两根电热丝并联连入电路，并联电阻：
R并===R1，
将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需时间为t，吸热：
Q吸=I2Rt=t=t，
可得：t0=t，
解得：t=t0。
故选：A。
　
7．（2017秋 尚志市期末）阻值为R的电阻丝，接到电源上6分钟烧开一壶水，现在用两根同样的电热丝串联起来，烧同样一壶水，需要的时间是（不考虑热损失）（　　）
A．12分钟 B．4分钟 C．8分钟 D．6分钟
【解答】解：
不考虑热损失，电阻丝消耗电能全部转化为内能给水加热，即Q=W，
用一个电阻丝烧水时消耗的总电能为：W=t1，
当电阻串联起来后，总电阻R1=2R，要使烧开同一壶水，消耗电能相等，
即：t1=t2，
则：t2=t1=2×6min=12min。
故选：A。
　
二．填空题（共3小题）
8．（2018春 天心区校级期末）电炉子工作时，电炉丝与导线是　串　联的，通过它们的电流相等。根据　焦耳　定律，在相同情况下，电流通过导体产生的热量跟电阻　成正比　。电炉丝的电阻比导线大，因此产生的热量　多　，所以电炉丝比导线热。
【解答】解：（1）电炉子工作时，电炉丝与导线串联；
（2）由焦耳定律Q=I2Rt知，电流通过导体产生的热量Q与电阻R成正比；
（3）电炉丝的电阻比导线大，由焦耳定律Q=I2Rt知，电炉丝产生的热量多。
故答案为：串；焦耳；成正比；多。
　
9．（2017秋 太和县期末）两定值电阻R1=10Ω，R2=5Ω，现将R1、R2串联接入电路，闭合开关，通过它们的电流之比I1：I2=　1：1　，通电5分钟，电流通过R1、R2产生的热量之比Q1：Q2=　2：1　
【解答】解：
由题知，R1、R2串联，因为串联电路中电流处处相等，所以通过它们的电流之比I1：I2=1：1；
由Q=I2Rt可得，通电5分钟，电流通过R1、R2产生的热量之比：
====。
故答案为：1：1；2：1。
　
10．（2017秋 吴中区期末）冬季，输电线结冰容易造成倒塔（杆）断线，影响电能的输送。为了保证正常供电，通常要给输电线除冰；在短时间内让输电线不经过用电器而直接接通，使电路　短路　，输电线的电流　变大　，产生的　热量　增加，使冰熔化。
【解答】解：由题知，在短时间内让输电线不经过用电器而直接接通，即两输电线直接接通形成短路，电路中电流增大，在输电线电阻一定时，根据Q=I2Rt 可知，在短时间内电流通过输电线产生的热量增大，冰由于吸收大量的热量而熔化。
故答案为：短路； 变大； 热量。
一．选择题（共2小题）
1．（2018 邵阳）将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
【解答】解：因为接在家庭电路中，U=220V，
所以三种用电器的实际功率：P实=P额=180W；
又因为W=Pt，用电器工作时间t相等，
所以三种用电器消耗的电能相同，
电冰箱电工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电脑工作时，主要将电能转化为光能和声能，
电热毯工作时电热丝产生热量，几乎把电能全部转化为热量，所以产生热量最多的是电热毯，故C正确。
故选：C。
　
2．（2018 宜昌）两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（　　）
A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
【解答】解：由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过R1、R2的电流之比为2：1；根据I=可知，R1、R2的电阻之比为1：2；
通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式Q=W=可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。
故选：A。
　
二．填空题（共9小题）
3．（2018 吉林）一只标有”8V 0.4A”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应串联一个　10　Ω的电阻；该电阻通电10s所产生的热量是　16　J。
【解答】解：根据串联电路中总电压等于各分电压之和，则串联电阻R两端电压：
UR=U﹣UL=12V﹣8V=4V，
因串联电路中各处的电流相等，所以灯泡正常工作时电路中的电流：
I=0.4A，
由I=可得，串联电阻R的阻值：
R===10Ω；
此时该电阻通电10s产生的热量为：
QR=I2Rt=（0.4A）2×10Ω×10s=16J。
故答案为：10；16。
　
4．（2018 哈尔滨）通过110Ω电阻丝的电流是2A，产生8800J的热量需要通电　20　s，这段时间电流做的功是　8800J　。
【解答】解：因为Q=I2Rt，
所以通电时间为t===20s；
电热丝工作过程中，电流做的功等于产生的热量，
所以电流做功8800J。
故答案为：20；8800J。
　
5．（2018 德阳）小辉家使用功率为1000W的电热壶烧水，电热壶工作7min所消耗的电能是　4.2×105　J；假设这些电能全路转化成内能后有80%被20℃的水吸收，那么可以烧开的水的质量　1　kg．（c水=4.2×103J/（kg ℃），当地气压为一个标准大气压。）
【解答】解：
由P=可得，电热壶工作7min所消耗的电能：W电=P电t=1000W×7×60s=4.2×105J，
假设这些电能全路转化成内能后有80%被20℃的水吸收，
则水吸收的热量：Q吸=80%W电=80%×4.2×105J=3.36×105J，
由Q吸=cm△t可得，可以烧开水的质量：
m===1kg。
故答案为：4.2×105；1。
　
6．（2018 遂宁）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20Ω 2A”，L1的规格“10V 5W“，L2的规格“15V 15W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响。
（1）只闭合开关S，当滑动变阻器接人电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为　12　V。
（2）闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1min整个电路产生的热量是　1440　J。
【解答】解：（1）根据灯泡L1正常发光，可得流经灯泡的电流I1===0.5A，
灯泡L1正电阻R1===20Ω，
由图可知，只闭合开关S，灯泡L1与滑动变阻器串联，串联电路中电流处处相等，
即电路中的电流I=I1=0.5A，
由I=可得，电源电压U=IR总=0.5A×（4Ω+20Ω）=12V；
（2）由P=可得，
L2的电阻R2===15Ω，
闭合开关S、S1、S2，灯泡L2、滑动变阻器并联，灯泡L1被短路，滑动变阻器滑片置于中点，
根据并联电路的电阻特点可得，
总电阻=+，
则=+，
解得R并=6Ω，
通电1min整个电路产生的热量：
Q=W=UIt=t=×60s=1440J。
故答案为：（1）12；（2）1440。
　
7．（2018 威海）标有“220V，2000W“的“即热式”电热水龙头，其加热电阻丝的阻值是　24.2　Ω；在额定电压下工作21s，若不计热量损失，能够使　0.5　kg的水从15℃上升到35℃．[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）]
【解答】解：
（1））根据P=可得，加热电阻丝的阻值：
R===24.2Ω；
（2）由P=可得，在额定电压下工作21s消耗的电能：
W=Pt=2000W×21s=4.2×104J；
若不计热量损失，则Q吸=W=4.2×104J，
由Q吸=cm△t可得，加热水的质量：
m===0.5kg。
故答案为：24.2；0.5。
　
8．（2018 德阳）两个发热电阻R1：R2=1：4，当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1：U2=　1：4　；已知R1=10Ω，那它们并联在4V电路中后，两个电阻在100s内产生的热量是　200　J。
【解答】解：（1）当两电阻串联在电路中时，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I=可得，R1、R2两端的电压之比：===；
（2）已知R1=10Ω，R1：R2=1：4，所以R2=4R1=4×10Ω=40Ω，
当两电阻并联在电路中时，因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两个电阻在100s内产生的热量：
Q总=W总=W1+W2=t+t=×100s+×100s=200J。
故答案为：1：4；200。
　
9．（2018 安徽）一台额定功率为2000W的电热水器，水箱内装有50kg的水，要把这些水从20℃加热到60℃，热水器正常工作需要　4200　s；若水吸收的热量全部由燃烧天然气提供，则需要完全燃烧　0.2　m3的天然气[不计能量损失，已知c水=4.2×103J/（kg 0C），q天然气=4.2×107J/m3]。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸=c水m（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（60℃﹣20℃）=8.4×106J，
不计热量损失，则消耗的电能：
W=Q吸=8.4×106J，
由P=可得，热水器正常工作的时间：
t===4200s；
（2）由题意可知，Q放=Q吸=8.4×106J，
根据Q放=Vq天然气=可得，消耗天然气的体积：
V===0.2m3。
故答案为：4200；0.2。
　
10．（2018 广安）如图，灯泡L上标有“6V 3W“字样，电源电压6V且保持不变，定值电阻R=80Ω（不计灯丝电阻的变化）。只闭合S1和S3，电阻R在100s产生的热量是　450　J，电路在工作状态下，整个电路消耗的最小功率是　1.8　W。
【解答】解：（1）由P=UI可得，I额===0.5A，
由I=可得灯泡L的电阻值RL===12Ω；
（2）只闭合S1和S3，电阻R与灯泡并联，电阻R两端的电压为电源电压6V，
电阻R在100s产生的热量：
Q=W=t=100s=450J；
（3）闭合开关S2，断开开关S1、S3，电阻R和灯泡L串联，使其接入电路的阻值最大，则整个电路消耗的电功率最小。
最小电功率：P最小===1.8W。
故答案为：450；1.8。
　
11．（2018 烟台）常温常压下，一台标有“220V 2000W“的电热水壶正常工作时，将质量为1kg、初温为20℃的水烧开，需要的时间是　168s　[假设该热水壶产生的热量完全被水吸收，c水=4.2×103J/（kg ℃）]。
【解答】解：
在1个标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，
不计热损失，由W=Q吸=Pt可得，需要的加热时间：
t′====168s。
故答案为：168s。
　
三．计算题（共1小题）
12．（2018 绥化）妈妈为了给小丽增加营养，买了一款煲汤用的电热锅，额定电压是220V，加热时的额定功率是1100W，加热效率为84%，简化电路如图所示，S1为温控开关，发热电阻R1与R2的阻值恒定，电阻R2在保温状态与加热状态时的功率之比为
4：25．请解答：
（1）当同时闭合开关S、S1时，电热锅处于　加热　（选填“加热”或“保温”）状态；
（2）若正常工作时，电热锅将4L水从40℃加热到65℃，水吸收的热量是多少？
（3）电阻R1的阻值是多少？
（4）在用电高峰期，家中只有电热锅和液晶电视机工作时，电热锅将4L水从40℃加热到65℃，实际用时550s。若此过程中共消耗6.1×105J的电能，计算这时通过液晶电视机的电流是多少？（假设加热过程中电热锅的加热效率不变）
【解答】解：（1）当同时闭合开关S、S1时，R1被短路，此时电路电阻最小，根据P=可知，此时电路功率最大，处于加热状态；
（2）由ρ=得，水的质量：
m=ρV=1×103kg/m3×4×10﹣3m3=4kg，
水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（65℃﹣40℃）=4.2×105J；
（3）由P=得，R2的阻值：
R2===44Ω，
=，
电阻R2的保温功率：
P保温===176W，
由P=I2R得，电路中的电流：
I===2A，
由欧姆定律得，电路总电阻：
R===110Ω，
根据串联电路的电阻规律可得，R1的阻值：
R1=R﹣R2=110Ω﹣44Ω=66Ω；
（4）由η=得，电热锅消耗的电能：
W1===5×105J，
电视机消耗的电能：
W2=W﹣W1=6.1×105J﹣5×105J=1.1×105J，
电视机的实际功率：
P电视===200W，
电热锅的实际功率：
P电热锅===，
由P=得，电路两端的实际电压：
U实===200V，
由P=UI得，通过电视机的实际电流：
I电视===1A。
答：（1）加热；
（2）水吸收的热量是4.2×105J；
（3）电阻R1的阻值是66Ω；
（4）通过液晶电视机的电流是1A。
　
一．选择题（共10小题）
1．（2018 宝安区二模）把两根阻值相同的电热丝串联接入电路，烧开一壶水所用时间为t0，若将这两根电热丝并联接入同一电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热量损失）（　　）
A．t0 B． t0 C．t0 D．2 t0
【解答】解：
两根阻值相同的电热丝串联后的总电阻为2R，两根阻值相同的电热丝并联后的总电阻为0.5R，烧开同一壶水所需要的热量是相等的；
则：
Q=W==t，
解得：t=t0，故C正确。
故选：C。
　
2．（2018 威海模拟）有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是前者的（　　）
A．倍 B．倍 C．4倍 D．2倍
【解答】解：由焦耳定律Q=I2Rt可知：原来产生的热量是：Q1=（2A）2Rt，现在产生的热量是：Q2=（4A）2Rt，
所以Q2：Q1=（4A）2Rt：（2A）2Rt=4：1
故选：C。
　
3．（2018 福田区一模）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
【解答】解：电动机消耗的电能：
W=UIt=380V×10A×1s=3800J；
产生的热量Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×1s=200J；
故选：A。
　
4．（2018 武汉一模）如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是（　　）
A．甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等
B．甲实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：2
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：4
【解答】解：
A、甲实验两电阻丝阻值不同，两电阻串联后，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、甲实验两电阻丝串联，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，右侧电阻是左侧电阻的2倍，产生的热量也是左侧的2倍，故左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：2，故B正确；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，左侧的电流是右侧电流的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt可知，左侧电阻产生热量是右侧电阻产生热量的4倍，即左右两侧容器内空气吸收的热量之比为4：1，故D错误；
故选：B。
　
5．（2018 沙坪坝区校级一模）下列说法正确的是（　　）
A．只有浸在液体中的物体，才会受到竖直向上的浮力作用
B．连通器内装有同种密度的液体时，液面总是相平
C．用电器通电工作时，将其他形式的能转化为电能
D．电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比
【解答】解：A、物体浸在液体或气体中都会受浮力，故A错误；
B、静止在连通器内的同种液体，各部分与大气接触的液面总是相平的，题目没有说静止的液体，故B错误；
C、用电器通电工作时，是将电能转化为其它形式能的装置，故C错误；
D、根据焦耳定律知电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比，故D正确。
故选：D。
　
6．（2018 周村区一模）如图所示，电源电压恒定不变，R1=20Ω，只闭合开关S、S1，电流表示数为0.3A，再闭合开关S2，调节R2，使电流表示数为0.5A，下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为4V
B．10s内电流通过R1产生的热量为60J
C．滑动变阻器R2接入电路的阻值为20Ω
D．10s内电流通过R2产生的热量为12 J
【解答】解：（1）只闭合开关S、S1时，电路中只有电阻R1工作，此时其两端的电压就是电源电压，
由公式I=得电源电压：
U=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V；故A错误；
（2）10s内电流通过R1产生的热量为Q1=W=UI1t=6V×0.3A×10s=18J，故B错误；
（3）再闭合开关S2时电流表的示数为0.5A，两电阻并联。
所以电阻R2的电流：I2=I﹣I1=0.5A﹣0.3A=0.2A，
电阻R2的电阻为：R2===30Ω，故C错误；
（4）10s内电流通过R2产生的热量为Q2=W=UI2t=6V×0.2A×10s=12J，故D正确。
故选：D。
　
7．（2018 胶州市一模）甲、乙两电热丝电阻之比为3：4，通过的电流之比为3：1，则相同时间内产生的热量之比为（　　）
A．27：4 B．9：4 C．4：9 D．4：27
【解答】解：由题意可知，R甲：R乙=3：4，I甲：I乙=3：1，
由Q=I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比：
==（）2×=（）2×=。
故选：A。
　
8．（2018 临沭县校级模拟）一电阻丝通过1A的电流时，在t时间内放出的热量为Q，如果通过它的电流增加到2A时，在2t时间放出的热量为（　　）
A．2Q B．4Q C．8Q D．16Q
【解答】解：一电阻丝通过1A的电流时，在t时间内放出的热量为Q=I2Rt，
同一电阻丝的电阻值是不变的，I′=2A=2I，t′=2t，
通过它的电流增加到2A时，在2t时间放出的热量：
Q′=I′2Rt′=（2I）2R×2t=8I2Rt=8Q。
故选：C。
　
9．（2018 泸县校级一模）家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一个洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为4Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（　　）
A．960J B．7.26×105J C．2.64×104J D．440J
【解答】解：
通过线圈的电流产生的热量：
Q=I2Rt=（2A）2×4Ω×60s=960J。
故选：A。
　
10．（2018 赣州模拟）在如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1=20Ω．闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片到中点c时，电流表的示数为0.4A；移动滑片P至最左端a时，电流表的示数为0.3A．则滑片P在最左端a时，通电4秒钟滑动变阻器产生的热量是（　　）
A．24J B．7.2J C．32J D．12.8J
【解答】解：
由电路图可知，滑动变阻器R2与电阻R1串联，电流表测电路中的电流，
移动滑动变阻器R2的滑片P到中点c时，
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由I=可得电源的电压：
U=I1（R1+R2）=0.4A×（20Ω+R2）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
移动滑片P到最左端a时，同理可得电源的电压：
U=I2（R1+R2）=0.3A×（20Ω+R2）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因为电源电压保持不变，
所以由①②可得：0.4A×（20Ω+R2）=0.3A×（20Ω+R2），
解得：R2=20Ω，
滑片P在最左端a时，通电4秒钟滑动变阻器产生的热量：
Q=I22R2t=（0.3A）2×20Ω×4s=7.2J。
故选：B。
　
二．填空题（共5小题）
11．（2018 青岛二模）如图所示，将电阻R1和R2并联接在电源两极上，测得R2电流为0.4A，总电流为　0.8A　，如果给整个电路通电10s，则电路产生的热量为　40J　。
【解答】解：由图可知，R2电的电阻为：R2===20Ω；
R1的电阻为：R1===80Ω；
测得R2电流为0.4A，则电源电压为：U=I'2R2=0.4A×20Ω=8V；
此时通过R1的电流为0.1A，故电路的总电流为：I=0.4A+0.1A=0.5A；
如果给整个电路通电10s，则电流所做的功全部用来产生热量，则Q=W=UIt=8V×0.5A×10s=40J。
故答案为：0.5A；40J。
　
12．（2018 安徽模拟）在如图所示电路中，电阻R1的阻值为12Ω，定值电阻R2的阻值为20Ω，闭合开关，电流A1，A2的示数分别为0.8A、0.3A，1min内R1上产生的热量为　64.8　J，电路消耗的功率为　2.88　W。
【解答】解：闭合开关，两只电阻并联，电流表A1测量干路电流，电流表A2测量通过R1的电流。
1min内R1上产生的热量：
Q1=I12R1t=（0.3A）2×12Ω×60s=64.8J；
因为I=，
所以电源电压：
U=U1=I1R1=0.3A×12Ω=3.6V，
所以电路消耗的功率：
P=UI=3.6V×0.8A=2.88W。
故答案为：64.8；2.88。
　
13．（2018 宁德模拟）车床照明灯的额定电压是36V，正常工作时的电阻24Ω，则该照明灯正常工作时，电流是　1.5　 A，工作10min，电流通过灯丝产生的热量是　32400　J。
【解答】解：（1）照明灯正常工作时的电流：
　
14．（2018 溧水区二模）如图所示为小明家中的电能表，则电能表的示数为　1469.5　kW h．当家里只有额定功率为840W的电水壶正常工作l0min，则在这段时间内电水壶消耗的电能为　0.14　kW h，电能表的转盘转过　280　转。如果消耗的电能的84%被1.4kg的水吸收，能使水温从20℃升高到　92　℃．已知C水=4.2×103J/（kg ℃）
【解答】解：
（1）读图可知，电能表的整数位是“1469”，小数位是“5”，故电能表的示数为1469.5kW h；
（2）电水壶工作时间t=10min=h，
由P=可得，电水壶消耗的电能：
W=Pt=840×10﹣3kW×h=0.14kW h=0.14×3.6×106J=5.04×105J，
这段时间内电能表转盘转数：
n=0.14kW h×2000r/kW h=280r；
（3）由题知，水吸收的热量：Q吸=W×84%=5.04×105J×84%=4.2336×105J，
由Q吸=cm△t可得水的温度升高值：
△t===72℃，
则水的末温：t=20℃+72℃=92℃。
故答案为：1469.5； 0.14；280； 92。
　
15．（2018 郑州二模）将10kg的水从20℃加热到70℃要吸收　2.1×106　J的热量；如果这个过程利用电功率为1000W的电加热器进行加热，电加热器的能量损失率为30%，则水需要加热　3000　s．[c水=4.2×103（kg ℃）]。
【解答】解：
（1）水吸收的热量：
Q吸=c水m（t﹣t0）
=4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（70℃﹣20℃）
=2.1×106J；
（2）因为电热水壶正常工作，
所以P=P额=1000W，
由题知，Q吸=（1﹣30%）×W
需要消耗电能：
W===3×106J，
由P=得需要加热：
t===3000s。
故答案为：2.1×106；3000。
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