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第4节：焦耳定律知识点与考点解析（人教版）
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
3.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
4.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
5.①电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；②电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
1.考点解析
电磁学是物理的重点内容，在整个物理学科中占据非常重要的地位；所以，如何做好电磁学的复习，在中考物理中显得非常重要。电磁学涵盖的知识面宽，具有考点多、问题方式多样、分值高、题目种类多等特点。纵观历年中考试卷，涉及到电磁学考题，少则4、5道题，多则可达12道题；试题类型有选择题、填空题、作图题、简答题、实验探究题、计算题等；一般情况下，压轴题（计算题）必有一道此部分试题，并且分值很高，一般在8分—12分之间。从整张试卷看，电磁学内容所占分值在25分到40分之间，所占比例高的可达45%，平均比例为38%；由此可见其重要性。
焦耳定律同样是本章重点，主要讲述了什么是电流热效应、焦耳定律的内容与应用、电热计算等。尤其是电热计算，是焦耳定律在生活电器、电热器具中的应用，并出现在压轴题几率很高，所占分值也较大，此内容应作为中考复习重点。
焦耳定律是电学主要内容，也是学生初学电学重点和难点。在中考试题中，本部分内容是难题的主要考察点，也是拉开卷面分值的考察内容；电热计算一般属于压轴题较多，分值也较高。本部分主要考查焦耳定律及应用等知识。
电热是电能转化为热量，常见的家用电器的相关计算问题。主要考察学生的计算能力和利用所学知识解决生活中的实际问题的能力。所以，对本部分内容的考查题型灵活，题目有简单，也有较难和难度较大的，且分值也较大。
2.中考题型分析
纵观各地中考考纲和近三年考卷，对本节内容的考查在中考试卷中仍会出现，主要考查题型有选择题、填空题和大型计算题三类。问题方式常见的有：焦耳定律概念、利用焦耳定律进行简单计算、电流热效应的计算和家用电器中电热的计算等。本节内容在中考试卷中，所占分值一般在4分-8分之间。
3.考点分类：考点分类见下表
考点分类 考点内容 考点分析与常见题型
常考热点 焦耳定律应用 选择题、填空题（计算型），考查对焦耳定律的应用
电流热效应、电热计算 计算题，家用电器中的电热计算并与物体内能结合
一般考点 焦耳定律概念 选择题、填空题（计算型），考查焦耳定律的理解
冷门考点 物理学史 选择题，焦耳对物理学的贡献
★考点一：焦耳定律
◆典例一：（2018·潍坊）最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是（ ）。
A．欧姆 B．焦耳 C．奥斯特 D．法拉第
【解析】英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，得出Q=I2Rt；为了纪念他做出的贡献，人们将他的名字命名为热量（能量）的单位，故选B。
◆典例二：（2018 南京）如图所示，电源电压不变，R2=30Ω，R3=10Ω．只闭合S1，电流表 示数为0.2A，电压表 示数为4.0V，则定值电阻R1为 Ω，电源电压为 V。闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 ，通电lmin电阻R1产生的热量为 J。
【解析】（1）只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压。根据欧姆定律即可求出R1的阻值；根据串联电路的特点和欧姆定律求出电源电压；（2）闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压。根据欧姆定律和并联电路的特点分别求出电流表A1、A2示数，然后求出比值；根据Q=I2Rt求出RI产生的热量。
【解答】（1）只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压。
由欧姆定律可得R1的阻值：R1===20Ω；
根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压：
U=I（R1+R3）=0.2A×（20Ω+10Ω）=6V；
（2）闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压；
则通过R1的电流：I1===0.3A，
A2的示数（通过R2的电流）：I2===0.2A，
所以干路中电流表A1的示数：I=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A，
电流表A1、A2示数之比为==；
通电lminR1产生的热量：Q1=I12R1t=（0.3A）2×20Ω×60s=108J。
故答案为：20；6；5：2；108。
★考点二：电流热效应
◆典例一：（2018 枣庄）如图所示，是某种电热器的电路图，电源电压220V，R1、R2的阻值分别为11Ω、22Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个档位的转换，电热器在低温工作时的电功率是 W，在高温档工作1min产生的热量是 J。
【解析】（1）根据P=，当电阻最大时，电功率最小，为低温档，分析此时电路的连接，根据P=求出电热器在低温工作时的电功率；（2）当两电阻并联时，旋转扇形开关S接触c、d时电阻最小，由并联电阻的规律求出并联电阻，根据Q高=t求出在高温档工作1min产生的热量。
【解答】根据P=，当电阻最大时，电功率最小，旋转扇形开关S接触c，即只有R2连入电路时为低温档，P小===2200W
当两电阻并联时，旋转扇形开关S接触c、d时电阻最小，
R并===，
在高温档工作1min产生的热量是：Q高=t=×60s=3.96×105J。
故答案为：6600；3.96×105。
◆典例二：（2018·临沂）小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆（如图所示），内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压220V，额定功率605W。问：
（1）小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？消耗的电能是多少？[c水=4.2×103J/（kg ℃）]
（2）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率是多少？
（3）足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
【解析】（1）知道水的比热容、水的质量，初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm（t﹣t0）求水吸收的热量；根据W=Pt求出足浴盆消耗的电能；（2）先根据P=的变形公式求出加热电阻的阻值，然后再根据P=求出加热电阻工作的实际功率；（3）根据P损=I2R′求出电动机工作中因发热损失的功率。
【解答】（1）水吸收的热量：
Q吸=c水m（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×6kg×（40℃﹣20℃）=5.04×105J；
加热时间t′=15min=900s，
足浴盆加热时消耗的电能：W=P额t′=605W×900s=5.445×105J。
（2）由P=得，加热电阻的阻值：R===80Ω，
当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率：P实===500W。
（3）电动机工作中因发热损失的功率：P损=I2R′=（4A）2×0.5Ω=8W。
答：（1）此加热过程中水吸收的热量是5.04×105J；消耗的电能是5.445×105J；（2）加热电阻工作的实际功率是500W；（3）电动机工作中因发热损失的功率是8W。
1.（2018·黔南）一学生按照图甲所示的电路图做实验。此时两表示数如图乙所示，电压表的示数为 V，则电热丝电阻Rx的阻值为 Ω。已知电热丝Rx和滑动变阻器的最大阻值相等，滑片P在b端时，电热丝的发热功率为Pb，滑片P在a端时，电热丝的发热功率为Pa，那么Pa：Pb= 。（不考虑电热丝阻值随温度的变化）
2．（2018 泸州）小明家有额定电压相同的微波炉和电视机各一台，按照每度电0.55元的计费标准，将这两个用电器正常工作1h所用的电费绘制成了如图所示的柱状图，对小明家的这两个用电器，下列判断正确的是（ ）。
A．微波炉正常工作时的电压大于电视机正常工作时的电压；
B．微波炉正常工作时的电流等于电视机正常工作时的电流；
C．微波炉正常工作时的电功率大于电视机正常工作时的电功率；
D．每月在微波炉上用的电费一定比在电视机上用的电费多
3.（2018·孝感）（多选题）为测量小灯泡的电功率，某实验小组选用了如图所示的电路图进行实验，其中小灯泡上标有““的字样灯丝的电阻随温度的升高而变大，电源的电压恒为，则 。
A. 当小灯泡正常发光时，电路中的电流为；
B. 当小灯泡正常发光时，滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为4：5；
C. 当小灯泡正常发光时，10min内电路消耗的总电能为300J；
D. 当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时，其实际功率大于
4．（2018·深圳）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液比左侧高。下列说法正确的是（ ）。
A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法；
B．右侧电阻丝的阻值比左侧小；
C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小；
D．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
5．(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
6. (2018·天津) 图为某电热器的电路原理图,通过将开关S置于不同的位置,可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换,对应的额定功率分别为800W和40W。
(1)将开关S接“1”时,电热器处于_____(选填“加热”或“保温”)状态。
(2)电热器在加热状态下正常工作,将0.5kg初温为20℃℃的水加热到100℃,需要多长时间______ （水的比热容为4.2×10l J/(kg·℃),假设电能仝部转化为水的内能）
7. (2018·云南)如图为所示，小灯泡L标有“3V 0.9W”的字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。当开关S闭合，S1断开时，小灯泡正常发光，电压表的示数为1.5V，则电流表的示数为 A如果电压表的量程为0~ 3V，为确保电压表不被损坏。则 (选填“能”或“不能”)同时闭合开S、S1 。
8．(2018·衡阳)某品牌电饭煲的工作原理如图甲所示，图乙为它的部分参数。如将开关S闭合，则电饭煲处于_______（选填“加热”或“保温”）状态，其中电阻R1: R2=_______。
9. (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，我使其正常发光，应该串联一个 Ω的电阻，该电阻通电10s所产生的热量是 J。
10．（2018·成都A）如图13所示，电热水壶上标有“2‘20V 1800W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因 为导线的电阻比发热体的电阻 。在额定电压下，烧开一壶水用时 3min20sf这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J。
11. （2018·乐山）两个电阻的电流随电压变化的关系图像如图1所示，将它们链接在如图2所示的电路中。当闭合开关S1，断开开关S2、S3时，电阻R1、R2的电压之比为 ；当断开开关S1，闭合开关S2、S3时，经过一段时间，电流通过电阻R1、R2产生的热量之比为 。
12.（2018·安徽）某导体的电阻为20，当通过它的电流为2A时，则其1min产生热量为 J。
13.（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,两个电阻在100s内产生的热量是 J 。
14．（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。
15．（2018 攀枝花）额定功率均为“220V 500W”的电吹风和电熨斗，都在额定电压下工作两分钟， 产生的热量多，产生的热量为 J。
16.（2018·黔南）图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求
（1）5～10min，电饭煲的功率。
（2）20～30min，电饭煲产生的总热量。
17．（2018·龙东）如图为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，水箱最多装水0.2kg。它有大小两个加热挡位，其内部电路如图所示，电热丝R1=56Ω，R2=44Ω，求：
（1）大功率挡的额定功率。
（2）若用大功率挡将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，需要吸收多少热量？
（3）若用大功率挡加热这些水，所需时间为1分10秒，求熨烫机的加热效率。（结果保留一位小数）
18．（2018 岳阳）图甲是某家用电熨斗。电路原理如图乙，R1、R2为发热体，R1的阻值为110Ω，通过S1、S2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220V，电熨斗消耗的最大功率为660W。
（1）只闭合S1，求通过R1的电流；
（2）只闭合S2，求R2在60s内产生的热量；
（3）为适应更多衣料，小明对电路做了改造（如图丙）。当电熨斗控制开关S1、S2处于原低温工作状态不变时，移动滑片P，相应发热体的功率可在原功率的25%~100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少？
19.（2018 泸州）如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如下表。请解答下列问题：
型号 额定电压 打浆装置 电热装置
JYP﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率
180W 1000W 242W
（1）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？[设该浆的比热容为4.0×103J/（kg ℃）]
（2）电阻R1和R2的阻值分别为多大？
（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作lmin所消耗电能为多大？
20.（2018 广安）电饭锅是家中常用的用电器，下表是小字家中一台电饭锅的铭牌，其内部结构简化如图所示，其中R1和R2都是电热丝（不考虑温度对电阻的影响）。
（1）电饭锅正常工作时，在加热状态下的总电流是多少？
（2）电阻R2的阻值是多少？
（3）一天，小宇断开家中其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，发现家中标有“220V 10（20A）；3000r/kW h”的电能表5min内转了200圈，求电饭锅此时的实际加热功率是多少？
额定电压 220V
频率 50Hz
额定功率 加热 880W
保温 44W
21.（2018·安徽）一般家用电饭锅工作时有两种状态，分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状态。图示为该种电饭锅的电路原理图，图中R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝，U为电源电压（R1和R2的阻值不随温度变化）。
（1）请分析论证：当开关S闭合时，电饭锅处于加热状态；
（2）要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的，求的值。
22．（2018·深圳）在深圳某科技节上，某同学自己动手制作了一个牛奶加热器，设计电路简图如图所示，已知滑动变阻器R的电大阻值为100Ω，用于加热的电阻丝R1的阻值为55Ω。求闭合开关S后：
（1）电路中的最小电流（结果保留1位小数）；
（2）电热丝的最大加热功率；
（3）在最大加热功率下，用时100s可以将1kg常温牛奶温度升高多少？[不考虑热量损失，牛奶的比热容为c＝2.5×10J/（kg·℃）]
23.（2018·广西北部湾）如图22甲是定值电阻和标有“6V 6W”灯泡L的信息图像。将它们接入图22乙所示的电路，其中电源电压不变,滑动变阻器R最大阻值为8Ω，当只闭合开关S、S1,滑片P位于R最右端时，灯泡L的实际功率为lW。求:
(1)的阻值；
(2)灯泡正常发光100s,电流通过灯泡产生的热量；
(3)电源电压；
(4)电路消耗的最大电功率。
24．(2018·遵义)小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：
热风温度 50﹣75℃
额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）电热丝工作时的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风30min产生的热量是多少？
25.(2018·泰州)如图甲是“电子技师”学生社团所使用的迷你电烙铁，铭牌标有“6V 、2W”。社团小组对其，使电烙铁温度可调，图乙为小组设计的电路简图。闭合开关，当滑动变阻器（铭牌标有“15Ω、2A”）接入电路的电阻为6Ω时，电烙铁刚好正常工作．不考虑温度对电阻的影响，求：
（1）当电烙铁正常工作时，通过电烙铁的电流和电烙铁的电阻。
（2）该电路两端的电源电压。
（3）该电路中电烙铁的最小实际功率。
26．(2018·恩施)如图。为某电热器的电路图。R1和R2为电热丝，其中R1的规格为“220V 110W”且阻值不随温度而变化，电源电压保持220V恒定不变。
（1）当S闭合时，10分钟内电热器产生的热量是多少J？
（2）当S断开时，R1的实际功率为39.6W，求此时电热器的总功率为多大？
27．(2018·眉山)小黄家中新购置了一台挂式电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路图，该热水器设有高，中，低三档，电热丝R1=50Ω，电热丝R2=220Ω，电热转化效率为84%，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）高温档的加热功率；
（2）用低温档将22kg水从20℃加热到60℃需要的时间。
28．(2018·绵阳)小华家距离变压器2km，在变压器与小华家之间的两条输电线，每条输电线每千米的电阻为0.5Ω，即0.5Ω/km，变压器加在输电线两端的电压是220V。在某一时间段，整个线路只有小华家一台额定电压220V、额定功率2420W的电热水器工作。不考虑温度变化对电热水器电阻的影响。求：
（1）输电线中电流的大小；
（2）热水器的实际电功率。
29.（2018·自贡）如图所示的电路中，电源电压为6V并保持不变，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω、1A”，灯泡标有”5V、2.5W“”字样。闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到阻值最左端的位置，这时通过灯泡的电流为多少？
若要求两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，则该电路能消耗的最大功率为多少？。（不考虑灯丝电阻的变化）
30. (2018·云南)如用所示，Ro 、Rx为定值电阻，其中Ro =10Ω，开关S断开时，电流表的示数为0.6A,开关S闭合时，电流表的示数为0.8A，若电源电压不变。求：
(1)电源电压；
(2)电阳Rx的阻值；
(3)开关S闭合时，通电1min，电阻Rx产生的热量。
31．(2018·重庆A)小峻家中有一个浴足盆,其部分铭牌信息如图13甲所示,图13乙为溶足盆的工作电路,R1、R2均为电热丝,当开关S接a、b触点时,溶足盆的挡位不同。求：
(1)额定加热电流；
(2)R1和R2的阻值各为多少欧
(3)在用电高峰期,小峻关闭家中其它用电器,只让溶足盆通电,使其处于加热状态1min电能表(如图13丙所示)的圆盘转了30转,则浴足盆加热的实际电功率为多少瓦
32．（2018·赤峰）如图所示，电源电压为6V，小灯泡上标有“2V、0.4W”字样，小灯泡电阻不变。闭合开关后，滑动变阻器的滑片移动到中点位置时，小灯泡正常发光。求：
（1）小灯泡的电阻；
（2）滑片移动到中点位置时，滑动变阻器接入电路的电阻值；
（3）滑动变阻器的滑片移动到最右端后，通电10s小灯泡产生的热量。
33．(2018·连云港)某同学设计的电饭锅具有煮饭和保温两种功能，电路如图所示，闭合开关S1、S2，刚开始触点D与E接触，随着锅内温度升高，热敏电阻R阻值减小，继电器内电流增大，当锅内温度达到103℃时电磁铁吸合衔铁，使触点D脱开E改与F接触；当锅内温度低于50℃时电磁铁松开衔铁，触点D再次与E接触。已知电饭锅工作电压为220V，R1=44Ω，R0为定值电阻，控制电路消耗的功率忽略不计。求：
（1）电饭锅煮饭时消耗的电功率；
（2）要在保温时保持锅内温度不变，假设此时电饭锅散热功率恒为110W，则电路中R2的阻值应为多大；
（3）要给电路加一个保温工作指示灯，则指示灯应该放在图中甲或乙的哪个位置，该指示灯电阻的阻值应具备怎样的特点。
34.（2018·怀化）探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。
如图甲和乙所示，两个透明容器中密闭着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来，连接到电源两端，通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度差的变化。
（1）在图甲中，通过两电热丝的电流________；是探究通过导体产生的热量与通过导体________的关系。
（2）在图乙中，是探究电流与通过导体产生的热量与导体________的关系。
（3）在该实验中，我们是通过观察U形管中液面的 来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。
（4）英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的_______成正比，跟_______成正比。这个规律叫做焦耳定律，其表达式为_______。
第4节：焦耳定律跟踪训练解析
1.（2018·黔南）一学生按照图甲所示的电路图做实验。此时两表示数如图乙所示，电压表的示数为 V，则电热丝电阻Rx的阻值为 Ω。已知电热丝Rx和滑动变阻器的最大阻值相等，滑片P在b端时，电热丝的发热功率为Pb，滑片P在a端时，电热丝的发热功率为Pa，那么Pa：Pb= 。（不考虑电热丝阻值随温度的变化）
【解析】（1）由图知，电压表使用的是0﹣3V量程，分度值为0.1V，示数为2V；
电流表使用的是0﹣0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.4A，
由欧姆定律可得电热丝电阻Rx的阻值：Rx===5Ω；
（2）由题知，电热丝Rx和滑动变阻器的最大阻值相等，当滑片P在b端时，滑动变阻器的电阻全连入，则电路的总电阻Rb=2Rx，电路中电流Ib==，
电热丝的发热功率：Pb=Ib2Rx=（）2×Rx=×﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片P在a端时，滑动变阻器连入电阻为0，电路中电阻Ra=Rx，
电热丝的发热功率：Pa=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
由①②可得：Pa：Pb=：×=4：1。
故答案为：2； 5； 4：1。
2．（2018 泸州）小明家有额定电压相同的微波炉和电视机各一台，按照每度电0.55元的计费标准，将这两个用电器正常工作1h所用的电费绘制成了如图所示的柱状图，对小明家的这两个用电器，下列判断正确的是（ ）。
A．微波炉正常工作时的电压大于电视机正常工作时的电压；
B．微波炉正常工作时的电流等于电视机正常工作时的电流；
C．微波炉正常工作时的电功率大于电视机正常工作时的电功率；
D．每月在微波炉上用的电费一定比在电视机上用的电费多
【解析】（1）根据用电器正常工作时的电压与额定电压相等分析判断；（2）从柱状图可知两用电器正常工作1小时的电费，进而知道消耗的电能，再根据P=和P=UI判断通过用电器的电功率和电流；（3）电能计算：W=Pt；电能的多少与电功率大小和时间长短有关。
【解答】A、用电器正常工作时的电压等于额定电压，由于微波炉和电视机的额定电压相同，所以这两个用电器正常工作时的电压相等，故A错误；
BC、由柱状图可知，微波炉正常工作1小时的电费比电视机高，而单价是一定的，所以微波炉消耗电能多，根据P=可知，微波炉电功率大于电视机的电功率，故C正确；
电压相同，由P=UI可知，微波炉正常工作时的电流大，故B错误；
D、虽然微波炉电功率大，由于不知道一个月内它们的实际工作时间，根据W=Pt知无法判断微波炉和电视机消耗的电能的多少，所以无法比较电费的多少，故D错误。
故选C。
3.（2018·孝感）（多选题）为测量小灯泡的电功率，某实验小组选用了如图所示的电路图进行实验，其中小灯泡上标有“2.5V、0.5W“的字样(灯丝的电阻随温度的升高而变大)，电源的电压恒为4.5V，则( )。
A. 当小灯泡正常发光时，电路中的电流为；
B. 当小灯泡正常发光时，滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为4：5；
C. 当小灯泡正常发光时，10min内电路消耗的总电能为300J；
D. 当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时，其实际功率大于
【解析】由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电流特点和求出电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，然后得出滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比，根据求出10min内电路消耗的总电能；假设灯泡的电阻不变，根据求出灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时的实际功率，然后结合灯丝的电阻随温度的升高而变大得出答案。
解答：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
当小灯泡正常发光时，其两端的电压，功率，
因串联电路中各处的电流相等，所以，由可得，
电路中的电流：，故A正确；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：，
则：：：5，故B正确；
10min内电路消耗的总电能：，故C错误；
假设灯泡的电阻不变，当灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时的实际功率：
，
因灯丝的电阻随温度的升高而变大，所以，灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时，温度低于正常发光时的温度，其阻值变小，则此时灯泡的实际功率应大于，故D正确。
故选：ABD。
4．（2018·深圳）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液比左侧高。下列说法正确的是（ ）。
A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法；
B．右侧电阻丝的阻值比左侧小；
C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小；
D．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
【解析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。（1）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；（2）根据焦耳定律判定电阻产生热量的多少，从而判定出U形管中液面的高度差的变化关系；（3）探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；（4）探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时，要控制电流、通电时间不变。
解答：A. 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法；故A不正确；
BCD、由图可以看出，两个电阻丝是串联在一起的，所以电流是相等的，故C错误，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明右侧产生的热量较多，根据焦耳定律可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多。所以右侧电阻丝的阻值比左侧大，故B错误；该装置是用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系的，故D正确。
故选D
5．(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
【解析】由题意知，三种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是180W；家庭电路电压是220V，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，通电时间相同，根据可知消耗的电能相同；通过分析三种用电器工作时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。
解答：因为接在家庭电路中，U=220V，所以三种用电器的实际功率：；
又因为，用电器工作时间t相等，所以三种用电器消耗的电能相同；
因为电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；所以产生热量最多的是电热毯。
故选：C。
6. (2018·天津) 图为某电热器的电路原理图,通过将开关S置于不同的位置,可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换,对应的额定功率分别为800W和40W。
(1)将开关S接“1”时,电热器处于_____(选填“加热”或“保温”)状态。
(2)电热器在加热状态下正常工作,将0.5kg初温为20℃℃的水加热到100℃,需要多长时间______ （水的比热容为4.2×10l J/(kg·℃),假设电能仝部转化为水的内能）
【解析】（1）将开关S接“1”时，电路为R2的简单电路，电路中电阻最小，根据P=可判断此时电热器所处的状态；（2）先根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量即为电热器消耗的电能，然后根据P=求出需要的加热时间。
【解答】（1）将开关S接“1”时，电路为R2的简单电路，电路中电阻最小，
根据P=可知，电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，所以此时电热器处于加热状态。
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×105J，
由题意可知，假设电能全部转化为水的内能，则W=Q吸=1.68×105J，
由P=得，需要的加热时间：t′===210s。
答：（1）加热；（2）电热器在加热状态下正常工作，将0.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要的时间为210s。
7. (2018·云南)如图为所示，小灯泡L标有“3V 0.9W”的字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。当开关S闭合，S1断开时，小灯泡正常发光，电压表的示数为1.5V，则电流表的示数为 A如果电压表的量程为0~ 3V，为确保电压表不被损坏。则 (选填“能”或“不能”)同时闭合开S、S1 。
【解析】（1）当开关S闭合、S1断开时，灯泡和定值电阻串联，电压表测量电阻两端电压，电流表测量电路电流；已知灯泡额定电压和额定功率，利用公式得到灯泡正常发光时的电流，也就是此时电流表的示数；（2）电压表使用时，被测电路电压不能超过电压表最大测量值；同时闭合开关S、S1，灯泡短路，电压表测量电源电压。
解答：由电路图知，（1）开关S闭合、S1断开时，灯泡和定值电阻串联，电压表测量电阻两端电压，电流表测量电路电流。已知此时灯泡正常发光，因为，所以电流表的示数为；
（2）开关S闭合、S1断开时，灯泡和定值电阻串联，灯泡正常发光，所以电源电压为，当同时闭合开关S、S1，灯泡短路，电压表测量电源电压。而电压表的量程为0-3V，为确保电压表不被损坏，所以不能同时闭合开关S、S1。
故答案为：0.3；不能。
8．(2018·衡阳)某品牌电饭煲的工作原理如图甲所示，图乙为它的部分参数。如将开关S闭合，则电饭煲处于_______（选填“加热”或“保温”）状态，其中电阻R1: R2=_______。
【解析】有甲图可以看出S断开时，R1和R2串联，将开关S闭合后，R2短路。电路中只剩R1，电阻变小，而电源电压不变，所以功率变大，因此电饭煲处于加热状态；
R1＝＝40，R串＝＝2200,
R2＝R串-R1＝2200，所以。
【答案】（1）加热；（2） 1：54。
9. (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，我使其正常发光，应该串联一个 Ω的电阻，该电阻通电10s所产生的热量是 J。
【解析】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。
10．（2018·成都A）如图13所示，电热水壶上标有“2‘20V 1800W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因 为导线的电阻比发热体的电阻 。在额定电压下，烧开一壶水用时 3min20sf这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J。
【解答】热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律Q=I2Rt可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热；
在额定电压下，烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量：Q=Pt=1800W×（3×60s+20s）=3.6×104J。
故答案为：小；3.6×104。
11. （2018·乐山）两个电阻的电流随电压变化的关系图像如图1所示，将它们链接在如图2所示的电路中。当闭合开关S1，断开开关S2、S3时，电阻R1、R2的电压之比为 ；当断开开关S1，闭合开关S2、S3时，经过一段时间，电流通过电阻R1、R2产生的热量之比为 。
【解析】根据图甲的数据，利用欧姆定律得：
；；
如图乙，当闭合开关S1，断开开关S2、S3时，电阻R1、R2串联在电路中。
串联电路中电流处处相等，根据可得，电阻R1、R2两端电压之比为：
；
当断开开关S1，闭合开关S2、S3时，两电阻并联，并联时电压相等，根据，再结合可得电阻R1、R2产生的热量之比为：
。
【答案】(1) 2：1；(2) 1：2。
12.（2018·安徽）某导体的电阻为20，当通过它的电流为2A时，则其1min产生的热量为 J。
【解析】根据焦耳定律即可计算通电导体上产生的热量。通电时间，导体产生的热量：。
故答案为：4800。
13.（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,两个电阻在100s内产生的热量是 J 。
【解析】（1）两电阻串联时通过的电流相等，根据欧姆定律求出两电阻两端的电压之比；（2）两电阻并联时它们两端的电压相等，根据Q=W=U2t/R求出两个电阻产生的热量。
【解答】当两电阻串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比：；则R2=4R1=4×10Ω=40Ω，所以两个电阻在100s内产生的热量：
Q总=W总=W1+W2=×100s=200J。
故答案为：1：4；200。
14．（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。
【解析】（1）已知灯泡L上标有“6V 3W”字样，根据P=UI、I=可求得灯泡L的电阻值；（2）只闭合S1和S3，电阻R与灯泡并联，利用Q=W=t可求电阻R在100s产生的热量；（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。根据P=可求得最小电功率。
【解答】（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。
15．（2018 攀枝花）额定功率均为“220V 500W”的电吹风和电熨斗，都在额定电压下工作两分钟， 产生的热量多，产生的热量为 J。
【解析】额定电压下用电器的实际功率和额定功率相等，根据W=Pt可知它们消耗电能的关系和电流做功的关系，然后根据它们工作时能量的转化可知产生热量的关系，根据Q=W=Pt算出产生的热量。
【解答】电吹风和电熨斗的额定功率相同，在额定电压下它们的实际功率相等，由W=Pt可知，工作相同时间时，消耗的电能相同，电吹风工作时消耗电能大部分转化为机械能，产生很少的热量；
电熨斗工作时消耗的电能全部转化为热量，电流通过电熨斗产生的热量最多；
产生的热量为：Q=W=Pt=500W×120s=60000J。
故答案为：电熨斗；60000。
16.（2018·黔南）图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求
（1）5～10min，电饭煲的功率。
（2）20～30min，电饭煲产生的总热量。
【解答】（1）由丙可知5～10min的功率，P1=660W；
（2）由丙可知20～30min的功率，P2=440W；
时间t2=30min﹣20min=10min=600s，
由Q=W=Pt可得，20～30min内电饭煲产生的总热量：
Q2=P2t2=440W×600s=2.64×105J。
答：（1）5～10min，电饭煲的功率为660W；（2）20～30min，电饭煲产生的总热量为2.64×105J。
17．（2018·龙东）如图为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，水箱最多装水0.2kg。它有大小两个加热挡位，其内部电路如图所示，电热丝R1=56Ω，R2=44Ω，求：
（1）大功率挡的额定功率。
（2）若用大功率挡将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，需要吸收多少热量？
（3）若用大功率挡加热这些水，所需时间为1分10秒，求熨烫机的加热效率。（结果保留一位小数）
【解析】（1）当开关旋至1、2之间时，R1、R2并联，此时电路中电阻最小，电路中电流最大，由P=UI=可知在大功率挡；
此时电路中的最大电流：I大′=I1+I2=+=+；
此时的功率：P1=UI大=220V×（+）≈1964W；
（2）将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，
需要吸收热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×0.2kg×（100℃﹣20℃）=6.72×104J；
（3）由P=可得，用大功率挡加热这些水消耗的电能W=P大t=1964W×70s=1.3748×105J
答：（1）5～10min，电饭煲的功率为660W；（2）20～30min，电饭煲产生的总热量为2.64×105J。
18．（2018 岳阳）图甲是某家用电熨斗。电路原理如图乙，R1、R2为发热体，R1的阻值为110Ω，通过S1、S2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220V，电熨斗消耗的最大功率为660W。
（1）只闭合S1，求通过R1的电流；
（2）只闭合S2，求R2在60s内产生的热量；
（3）为适应更多衣料，小明对电路做了改造（如图丙）。当电熨斗控制开关S1、S2处于原低温工作状态不变时，移动滑片P，相应发热体的功率可在原功率的25%~100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少？
【考点】电功的计算；并联电路的电流规律；并联电路的电压规律；欧姆定律的变形公式；电阻的并联。
【解析】（1）电阻R1和R2并联。只闭合S1时，通过R1的电流 ；
R1消耗的电功率P1=UI1=220V×2A=440W；
（2）只闭合S2时，只有R2接入电路，R2消耗的电功率是低温发热功率。R2消耗的电功率P2=P—P1=660W—440W=220W，R2在60s产生的热量Q2=W2=P2t=220W×60s=13200J 。R2的实际电阻。
（3）当低温档R2相应发热功率为25%时，即R2的最小功率为P最小=25%×220W=55W时，
R2两端的实际电压为。[]
通过R2的实际电流；此时R2与变阻器串联，
变阻器两端的实际电压U变=U—U2实=220V—110V=110V，通过变阻器的实际电流I=0.5A；变阻器的最大电阻。
答：（1）通过R1的电流2A；（2）R2产生的热量13200J；（3）变阻器的最大电阻约为220Ω。
19.（2018 泸州）如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如下表。请解答下列问题：
型号 额定电压 打浆装置 电热装置
JYP﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率
180W 1000W 242W
（1）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？[设该浆的比热容为4.0×103J/（kg ℃）]
（2）电阻R1和R2的阻值分别为多大？
（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作lmin所消耗电能为多大？
【解析】（1）利用Q吸=cm（t﹣t0）求加热该浆需要吸收的热量；（2）由图知，当S接a时，电路中只有R1，电阻较小，由P=可知，此时电功率较大，为加热档；当S接b时，电路中R1、R2串联，电阻较大，由P=可知，此时电功率较小，为保温档；利用P=求R1、R串；再利用串联电阻的特点求R2；（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，求出总功率，再利用W=Pt求正常工作lmin所消耗电能。
【解答】（1）加热该浆需要吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.0×103J/（kg ℃）×1.0kg×（100℃﹣40℃）=2.4×105J；
（2）由图知，当S接a时，电路中只有R1，电阻较小，由P=可知，此时电功率较大，为加热档；当S接b时，电路中R1、R2串联，电阻较大，由P=可知，此时电功率较小，为保温档；
由P=可得R1的阻值：R1===48.4Ω；
由P=可得串联时的总电阻：R串===200Ω，
则R2的阻值：R2=R串﹣R1=200Ω﹣48.4Ω=151.6Ω；
（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，总功率：P总=180W+1000W=1180W，
正常工作lmin所消耗电能：W=Pt=1180W×60s=70800J。
答：（1）加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收2.4×105J的热量；（2）电阻R1和R2的阻值分别为48.4Ω、151.6Ω；（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作lmin所消耗电能为70800J。
20.（2018 广安）电饭锅是家中常用的用电器，下表是小字家中一台电饭锅的铭牌，其内部结构简化如图所示，其中R1和R2都是电热丝（不考虑温度对电阻的影响）。
（1）电饭锅正常工作时，在加热状态下的总电流是多少？
（2）电阻R2的阻值是多少？
（3）一天，小宇断开家中其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，发现家中标有“220V 10（20A）；3000r/kW h”的电能表5min内转了200圈，求电饭锅此时的实际加热功率是多少？
额定电压 220V
频率 50Hz
额定功率 加热 880W
保温 44W
【解析】（1）知道电饭锅正常工作时在加热状态下功率，利用P=UI求电路总电流；（2）分析S、S0闭合和S闭合、S0断开时的电路组成、电阻大小关系，利用P=可知什么情况为保温档，再利用P=求R2的阻值；（3）3000r/kW h表示电饭锅每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000r，据此求电能表转盘转200r消耗的电能，再利用P=求电饭锅此时的实际加热功率。
【解答】（1）由题知，电饭锅正常工作时，在加热状态下功率P=880W，
由P=UI可得总电流：I===4A；
（2）当S、S0闭合时，R1和R2并联，电路总电阻较小；当S闭合、S0断开时，电路中只有R2，电路总电阻较大；由P=可知，当S、S0闭合时，电功率较大，为加热档；当S闭合、S0断开时，电功率较小，为保温档；P保温=44W，由P=可得：
R2===1100Ω；
（3）3000r/kW h表示电饭锅每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000r，
则电能表转盘转200r消耗的电能：W=kW h=kW h，
电饭锅此时的实际加热功率：P实===0.8kW=800W。
答：（1）电饭锅正常工作时，在加热状态下的总电流是4A；（2）电阻R2的阻值是1100Ω；（3）电饭锅此时的实际加热功率是800W。
21.（2018·安徽）一般家用电饭锅工作时有两种状态，分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状态。图示为该种电饭锅的电路原理图，图中R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝，U为电源电压（R1和R2的阻值不随温度变化）。
（1）请分析论证：当开关S闭合时，电饭锅处于加热状态；
（2）要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的，求的值。
【解析】（1）根据公式分析电路所处的状态；（2）根据写出R2在保温状态时、加热状态时功率的表达式，根据其功率关系得出R2两端的电压关系，根据串联电路的电压规律得出R1两端的电压，根据欧姆定律求出电阻之比。
解答：（1）当开关S断开时为串联电路，此时电路的总电阻为R1+R2；当开关S闭合时，只有R2接入电路中，此时电路的电阻为R2；电源电压不变，根据可知，总电阻越小，功率最大，所以，当开关S闭合时电阻最小，功率最大，为加热状态；
（2）电饭锅处于加热状态，只有R2工作，在加热状态时R2的功率为：；
电饭锅处于保温状态，R1、R2串联，设此时R2两端的电压为U'，则保温时R2的功率为：；
由题知，R2在保温状态时的功率是加热状态时的1/9，则 ，解得：，则在保温状态时，由串联电路的电压规律可知，R1两端的电压：串联时电流相等，根据欧姆定律可得，R1的电阻为： ；R2的电阻为：；则：。
故答案为：（1）加热；（2）2：1
22．（2018·深圳）在深圳某科技节上，某同学自己动手制作了一个牛奶加热器，设计电路简图如图所示，已知滑动变阻器R的电大阻值为100Ω，用于加热的电阻丝R1的阻值为55Ω。求闭合开关S后：
（1）电路中的最小电流（结果保留1位小数）；
（2）电热丝的最大加热功率；
（3）在最大加热功率下，用时100s可以将1kg常温牛奶温度升高多少？[不考虑热量损失，牛奶的比热容为c＝2.5×10J/（kg·℃）]
【解析】如图所示，R1和滑动变阻器R0串联，当R0最大时，电路中的电流最小；当滑动变阻器R0为0时，电热丝R1的功率最大；然后在根据 求出牛奶升高的温度。
解答：（1）当滑动变阻器阻值最大时，电路中电流最小，此时滑片P处于b端，
电路总电阻R总=R0＋R1＝100Ω＋55Ω＝155Ω
由欧姆定律可得电路最小电流Imin===1.4A。
（2）当滑动变阻器接入电路阻止最小时，电热丝加热功率最大，此时滑片P处于a端，最大加热功率Pmax===800W
（3）最大加热功率下，100s内发热量Q＝Pmax＝880W×100s＝8.8×104J
由比热容公式Q＝Q吸＝cm△t
可得牛奶温度升高△t===35.2℃
故答案为：（1）1.4A；（2）880W；（3）35.2℃。
23.（2018·广西北部湾）如图22甲是定值电阻和标有“6V 6W”灯泡L的信息图像。将它们接入图22乙所示的电路，其中电源电压不变,滑动变阻器R最大阻值为8Ω，当只闭合开关S、S1,滑片P位于R最右端时，灯泡L的实际功率为lW。求:
(1)的阻值；
(2)灯泡正常发光100s,电流通过灯泡产生的热量；
(3)电源电压；
(4)电路消耗的最大电功率。
【解析】（1）由图甲，根据欧姆定律，R0的电阻：R0===10Ω；
（2）灯泡正常发光100s，电流通过灯泡产生的热量：
Q=Pt=6W×100s=600J；
（3）当只闭合开关S、S1，滑片P位于R最右端时，灯泡L与R最大值串联，灯泡L的实际功率为lW，由图甲可得，UL=2V，IL=0.5A，
由I=可得滑动变阻器两端的电压：UR=IR=ILR=0.5A×8Ω=4V，
电源电压等于灯泡L的电压与R两端的电压之和，
U=UL+UR=2V+4V=6V；
（4）根据P=可知电路中电阻最小时，电功率最大，
电路中电阻时，滑动变阻器的滑片在最左端，R=0Ω，灯泡L与R0并联，
电路消耗的最大电功率：P=PL+P0=PL+=6W+=9.6W。
答：（1）R0的阻值是10Ω；（2）灯泡正常发光100s，电流通过灯泡产生的热量是600J；（3）电源电压是6V。
24．(2018·遵义)小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：
热风温度 50﹣75℃
额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）电热丝工作时的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风30min产生的热量是多少？
【解析】（1）当吹冷风时，只有电动机工作，P1=110W，
由P=UI可得，通过电动机的电流：I1===0.5A；
（2）当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，
电热丝R2的电功率：P2=P﹣P1=990W﹣110W=880W，由P=可得
电热丝R2的电阻值：R2===55Ω。
（3）30min=1800s内电流通过电动机产生的热量：
Q1=I12R1t=（0.5A）2×1Ω×1800s=450J；
答：（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A；（2）电热丝工作时的电阻是55Ω；（3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风30min产生的热量是450J。
25.(2018·泰州)如图甲是“电子技师”学生社团所使用的迷你电烙铁，铭牌标有“6V 、2W”。社团小组对其，使电烙铁温度可调，图乙为小组设计的电路简图。闭合开关，当滑动变阻器（铭牌标有“15Ω、2A”）接入电路的电阻为6Ω时，电烙铁刚好正常工作．不考虑温度对电阻的影响，求：
（1）当电烙铁正常工作时，通过电烙铁的电流和电烙铁的电阻。
（2）该电路两端的电源电压。
（3）该电路中电烙铁的最小实际功率。
【解析】由电路图可知，电烙铁R1与滑动变阻器R2串联。（1）电烙铁刚好正常工作时其两端的电压和额定电压相等，根据P=UI求出通过电烙铁的电流，再根据欧姆定律求出电烙铁的电阻；（2）当电烙铁正常工作时，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出R2两端的电压，根据串联电路的电压特点求出该电路两端的电源电压；（3）当R2接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，电烙铁的实际功率最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=I2R求出该电路中电烙铁的最小实际功率。
【解答】由电路图可知，电烙铁R1与滑动变阻器R2串联。
（1）由P=UI可得，电烙铁刚好正常工作时通过的电流：I1===2A，
由I=可得，电烙铁的电阻：R1===3Ω；
（2）因串联电路中各处的电流相等，
所以，当电烙铁正常工作时R2两端的电压：U2=I2R2=I1R2=2A×6Ω=12V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，该电路两端的电源电压：U=U1+U2=6V+12V=18V；
（3）当R2接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，电烙铁的实际功率最小，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的最小电流：I===1A，
则该电路中电烙铁的最小实际功率：P1小=I2R1=（1A）2×3Ω=3W。
答：（1）当电烙铁正常工作时，通过电烙铁的电流为2A，电烙铁的电阻为3Ω；（2）该电路两端的电源电压为18V；（3）该电路中电烙铁的最小实际功率为3W。
26．(2018·恩施)如图。为某电热器的电路图。R1和R2为电热丝，其中R1的规格为“220V 110W”且阻值不随温度而变化，电源电压保持220V恒定不变。
（1）当S闭合时，10分钟内电热器产生的热量是多少J？
（2）当S断开时，R1的实际功率为39.6W，求此时电热器的总功率为多大？
【解析】（1）当S闭合时，电路为R1的简单电路，此时R1的功率P1=110W，
则10分钟内电热器产生的热量：Q=W=P1t=110W×10×60s=6.6×104J；
（2）由P=UI=可得，R1的阻值：R1===440Ω，
当S断开时，R1与R2串联，因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=UI=I2R可得，电路中的电流：I===0.3A，
此时电热器的总功率：P=UI=220V×0.3A=66W。
答：（1）当S闭合时，10分钟内电热器产生的热量是6.6×104J；（2）当S断开时，R1的实际功率为39.6W，此时电热器的总功率为66W。
27．(2018·眉山)小黄家中新购置了一台挂式电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路图，该热水器设有高，中，低三档，电热丝R1=50Ω，电热丝R2=220Ω，电热转化效率为84%，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）高温档的加热功率；
（2）用低温档将22kg水从20℃加热到60℃需要的时间。
【解析】（1）由电路图可知，当三个开关都闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电源电压一定，由P=可知，此时电路的总功率最大，热水器处于高档，
所以高温档的加热功率：
P高温=P1+P2=+=+=968W+220W=1188W；
（2）将22kg水从20℃加热到60℃吸收的热量：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×22kg×（60℃﹣20℃）=3.696×106J，
由电路图可知，闭合S、S2时，只有R2连入电路中，电路中电阻最大，功率最小，热水器处于低温档，P高温=P2===220W，
由题知，电热转化效率为84%，所以：Q=84%W=84%P低温t，
所以加热时间：t===2×104s。
答：（1）高温档的加热功率为1188W；（2）用低温档将22kg水从20℃加热到60℃需要的时间为2×104s。
28．(2018·绵阳)小华家距离变压器2km，在变压器与小华家之间的两条输电线，每条输电线每千米的电阻为0.5Ω，即0.5Ω/km，变压器加在输电线两端的电压是220V。在某一时间段，整个线路只有小华家一台额定电压220V、额定功率2420W的电热水器工作。不考虑温度变化对电热水器电阻的影响。求：
（1）输电线中电流的大小；
（2）热水器的实际电功率。
【解析】（1）由P=可知，电热水器的电阻为：R===20Ω；
导线的电阻为：R'=4km×0.5Ω/km=2Ω；
故电路的总电阻为：R总=R+R'=20Ω+2Ω=22Ω；
输电线中电流的大小为：I===10A；
（2）热水器的实际功率为：P'=I2R=（10A）2×20Ω=2000W。
答：（1）输电线中电流的大小为10A；（2）热水器的实际电功率为2000W。
29.（2018·自贡）如图所示的电路中，电源电压为6V并保持不变，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω、1A”，灯泡标有”5V、2.5W“”字样。闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到阻值最左端的位置，这时通过灯泡的电流为多少？
若要求两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，则该电路能消耗的最大功率为多少？。（不考虑灯丝电阻的变化）
【解析】由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P＝UI＝ 求出灯泡的电阻，将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置时接入电路中的电阻最大，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流即为通过灯泡的电流；（2）根据欧姆定律求出电压表的示数最大时电路中的电流，然后与电流表的量程和滑动变阻器允许通过的最大电流确定电路中的最大，此时电路消耗的电功率最大，根据P＝UI求出其大小。
由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）由P＝UI＝ 可得，灯泡的电阻：RL＝ ＝10Ω，将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置时，接入电路中的电阻最大，因串联电路中各处的电流相等，且总电阻等于各分电阻之和，所以，此时通过灯泡的电流：IL′＝I＝＝0.2A；
（2）当电压表的示数UL′＝3V时，通过灯泡的电流：IL″＝ ＝＝0.3A，因电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流I大＝0.3A，此时电路消耗的电功率最大，则P大＝UI大＝6V×0.3A＝1.8W。
30. (2018·云南)如用所示，Ro 、Rx为定值电阻，其中Ro =10Ω，开关S断开时，电流表的示数为0.6A,开关S闭合时，电流表的示数为0.8A，若电源电压不变。求：
(1)电源电压；
(2)电阳Rx的阻值；
(3)开关S闭合时，通电1min，电阻Rx产生的热量。
【解析】（1）当开关S断开时，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电源的电压；（2）当开关S闭合时，电流表测干路电流，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R0的电流不变，根据并联电路的电流特点求出通过Rx的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出Rx的阻值；（3）根据可求通电lmin，电阻Rx产生的热量。
解答：（1）当开关S断开时，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，由可得，电源电压：；
（2）当开关S闭合时，R0、Rx并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R0的电流不变（仍然为0.6A），因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过Rx的电流：，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，电阻Rx的阻值：。
（3）开关S闭合时，R0、Rx并联，通电lmin，电阻Rx产生的热量：
。
答：（1）电源电压为6V；（2）Rx的阻值为30Ω；（3）开关S闭合时，通电lmin，电阻Rx产生的热量为72J。
31．(2018·重庆A)小峻家中有一个浴足盆,其部分铭牌信息如图13甲所示,图13乙为溶足盆的工作电路,R1、R2均为电热丝,当开关S接a、b触点时,溶足盆的挡位不同。求：
(1)额定加热电流；
(2)R1和R2的阻值各为多少欧
(3)在用电高峰期,小峻关闭家中其它用电器,只让溶足盆通电,使其处于加热状态1min电能表(如图13丙所示)的圆盘转了30转,则浴足盆加热的实际电功率为多少瓦
【解析】(1)解额定加热电流I加＝＝4A;由图可知当s接b时处于加热状态，此时电路中只有R2，所以R2＝＝55，R串＝＝484,所以R1＝R串-R2＝484-55＝429(3)圆盘转了30转消耗的电能W＝＝0.01kw t＝1min＝h所以P＝0.6kw＝600W。
32．（2018·赤峰）如图所示，电源电压为6V，小灯泡上标有“2V、0.4W”字样，小灯泡电阻不变。闭合开关后，滑动变阻器的滑片移动到中点位置时，小灯泡正常发光。求：
（1）小灯泡的电阻；
（2）滑片移动到中点位置时，滑动变阻器接入电路的电阻值；
（3）滑动变阻器的滑片移动到最右端后，通电10s小灯泡产生的热量。
【解答】（1）根据P=可得，小灯泡的电阻：RL===10Ω；
（2）当滑动变阻器滑片移动到中点位置时，此时灯泡与滑动变阻器串联，此时小灯泡正常发光，根据串联电路的电流和电压特点可得：
I===，
代入数据， =，解得R滑=20Ω；
（3）滑动变阻器的滑片移动到最右端后，连入电路的滑动变阻器最大阻值：
R滑最大=2R滑=2×20Ω=40Ω，
由I=可得，此时电路的电流：I′===0.12A
33．(2018·连云港)某同学设计的电饭锅具有煮饭和保温两种功能，电路如图所示，闭合开关S1、S2，刚开始触点D与E接触，随着锅内温度升高，热敏电阻R阻值减小，继电器内电流增大，当锅内温度达到103℃时电磁铁吸合衔铁，使触点D脱开E改与F接触；当锅内温度低于50℃时电磁铁松开衔铁，触点D再次与E接触。已知电饭锅工作电压为220V，R1=44Ω，R0为定值电阻，控制电路消耗的功率忽略不计。求：
（1）电饭锅煮饭时消耗的电功率；
（2）要在保温时保持锅内温度不变，假设此时电饭锅散热功率恒为110W，则电路中R2的阻值应为多大；
（3）要给电路加一个保温工作指示灯，则指示灯应该放在图中甲或乙的哪个位置，该指示灯电阻的阻值应具备怎样的特点。
【解析】（1）由题和图示知，闭合开关S1、S2，触点D与E接触为煮饭状态，此时只有R1接入电路中，由P＝计算电饭锅煮饭时消耗的电功率；（2）为使保温时保持锅内温度不变，电饭锅保温功率应等于散热功率，此时触点D脱开E，R1、R2串联，由此根据P＝计算电饭锅保温时的总电阻，从而可得R2的阻值；（3）保温指示灯应在R2接入电路时工作，由此可知应该其位置；指示灯接入电路中后应对电路不产生过大影响，由此分析其阻值特点。
（1）由题和图示知，闭合开关S1、S2，触点D与E接触为煮饭状态，此时R2被短路，只有R1接入电路中，所以电饭锅煮饭时消耗的电功率：P煮饭＝＝1100W；
（2）由题意知，保温时触点D脱开E，此时R1、R2串联，为使锅内温度保持不变，电饭锅保温功率应等于散热功率，即：P保温＝P散热＝110W，由P＝可得，保温时电饭锅工作电路的总电阻：R总＝＝440Ω，根据电阻的串联可得，R2的阻值：R2＝R总-R1＝440Ω-44Ω＝396Ω；
（3）保温时R2才接入电路，煮饭时R2被短路，所以指示灯应放在图中的乙处；指示灯与R2并联时，并联后的总电阻比并联的每个电阻都小，即比最小的电阻还要小；若指示灯的电阻比R2小，总电阻更小；若指示灯的电阻比R2大，总电阻只比R2小，所以选择阻值比R2更大指示灯，总电阻的变化越小，这样对保温功率的影响较小。
34.（2018·怀化）探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。
如图甲和乙所示，两个透明容器中密闭着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来，连接到电源两端，通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度差的变化。
（1）在图甲中，通过两电热丝的电流________；是探究通过导体产生的热量与通过导体________的关系。
（2）在图乙中，是探究电流与通过导体产生的热量与导体________的关系。
（3）在该实验中，我们是通过观察U形管中液面的 来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。
（4）英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的_______成正比，跟_______成正比。这个规律叫做焦耳定律，其表达式为_______。
【解析】（1）探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；（2）探究电流产生热量跟电流关系时，控制电流和通电时间不变；（3）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，这种研究方法叫转换法；（4）根据焦耳定律内容分析。
【解答】（1）在图甲中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同；故该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系。
（2）在图乙中，电阻和通电时间时相同的，而通过它们的电流不同，故探究导体产生的热量与通过导体的店里关系。
（3）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，这种研究方法叫转换法；
（4）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为Q=I2Rt。
故答案为：（1）相等；电阻；（2）电流；（3）高度差；（4）电阻；通电时间；Q=I2Rt。
知识点精析
考点概览
典例精析
跟踪训练
甲
甲
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第4节：焦耳定律跟踪训练（附解析）
一、选择题
1.下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）。
A B C D
2.一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
3.如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大；下列说法正确的是（ ）。
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大；
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系；
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系；
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
4.图甲是小灯泡的电压—电流图像。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，（ ）。
A．电流表的示数为0.2A；
B．滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω；
C．电路消耗的总功率为1.35W；
D．10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J
5.某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是（ ）。
A B C D
二、填空题
6.甲、乙两只电炉标有“220V、500W”和“220V、1000W”字样，把它们串联在220V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 ，将它们并联在电路中，产生热量较多的是 （选填“甲”或“乙”）。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 。
7.如图甲实验装置容器内酒精质量为300克，电热丝电阻是5欧姆。闭合开关S，调节滑动变阻器至电流表示数如图乙所示，12分钟后，发现温度计示数升高5℃。则酒精的温度升高，内能增加是通过________（填“做功”或“热传递”）方法获得，电热丝放出的热量为________焦耳。
8.利用如图所示的电路装置，探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，两容器内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况，比较瓶内电阻丝的发热多少？
（1）此装置可以探究电流产生的热量跟 的关系，一段时间后， 容器内电阻丝产生的热量较多（选填“左”或“右”）。
（2）如果通过R1的电流为2A，那么10s内通过R1的电流产生的热量是 J。
9.一个标有“220V、1200W”的电热水壶。要在1个标准大气压下将2kg温度为20℃的水烧开，水需要吸收的热量是 J，若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间是 s。（水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）
三、计算题
10.某校实验小组设计了一个智能供暖器，电路如题图所示，电源两端的电压U为220V，R1和R2是两个供热电阻丝，S1、S2是温控开关，工作过程如下：当气温低于25℃时，S1、S2都闭合；当气温等于或高于25℃时，S2断开，此时电流表的示数为lA，电阻丝R1的电功率为20W(忽略温度对电阻丝的影响)，求：
(1)电阻丝R2的阻值是多少
(2)当气温低于25℃时，电路工作1.5h消耗电能是多少千瓦时
11.某生态园设计了模拟日光和自动调温系烧，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为220V，R1和R2是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），R2=30Ω，L是标有“220V 160W”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作10h，此时R1与R2的电功率之比为1：3，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作10h，q沼气=1.8×107J/m3，请解答下列问题：
（1）晚上工作时电路的总功率是多大？
（2）若一天中工作的20h内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为50%，则每天需要完全燃烧多少m3的沼气？
12.如图是电饭锅工作原理的简化电路图，电饭锅有两档，分别是高温烧煮和低温焖饭，S1为档位自动控制开关，R0和R均为电热丝，R0的阻值为1210Ω，该电饭锅铭牌技术参数如表所示（低温焖饭档额定功率模糊不清）。求：
某型号电饭锅
额定电压 220V
额定功率 高温烧煮 840W
低温焖饭
电源频率 50Hz
（1）电饭锅高温烧煮0.5h消耗的电能；
（2）电饭锅低温焖饭时的额定功率；
（3）电热丝R的阻值。
13.课外活动小组要设计一个加热功率为484W、保温功率为22W的电热器，其简易电路图如图甲所示，R1，R2是电热丝，电热器接在220V恒压电源上，设电热丝的阻值不随温度变化。
（1）求R1的阻值。
（2）求电热器处于保温状态时，R1消耗的电功率。
（3）用甲图中的电热丝R1和R2连接成如图乙所示电路图，通这样的设计加热功率会 ，保温功率会 。（填“增加”、“减小”或“不变”）
14.小璇回到老家时，天很冷，她发现洗澡需要用一种“浴霸”如图1。该“浴霸”具有照明、吹风和加热三个功能，其中照明灯L1和吹风机（用表示），均可以单独控制，加热灯L2只有在吹风机启动后才可以工作，如图所示“浴霸”的简化电路图（如图2）及铭牌。
额定电压 220V
照明灯 额定功率 40W
加热灯 额定功率 500W
吹风机 额定功率 50W
求：（1）照明灯L1正常工作时电阻为多少？
（2）正常工作时通过加热灯L2的电流是多少？
（3）通常在洗前10min只开启加热灯L2取暖给浴室预热，问在这10min内电路消耗的电能是多少？
（4）小璇洗澡时不小心用水喷淋了浴霸，会出现什么危害？
15.小华家买了一个家用电吹风，如图甲所示．其简化电路如图乙所示，主要技术参数如表。请解答如下问题：
型号 SHZ2010﹣642
热风温度 50℃～70℃
额定功率 热风时：1000W
冷风时：120W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是多少？
（2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？此时电路中的总电流是多大？
（3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？（计算结果保留一位小数）
第4节：焦耳定律跟踪训练解析（人教版）
一、选择题
1.下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）。
A B C D
【解析】电流的热效应指的是，用电器将电能转化为内能。电饭锅工作时就是将电能转化为内能来工作的，A正确；抽油烟机将电能转化为机械能，B不符合题意；电视机和笔记本电脑工作时，主要将电能转化为声和光，C、D不符合题意。
【答案】A。
【考点】电流热效应。
2.一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。
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。
【答案】A。
【考点】焦耳定律、电功的计算。
3.如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大；下列说法正确的是（ ）。
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大；
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系；
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系；
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
【解析】（1）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；（2）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，这种研究方法叫转换法。
A：容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，故A错误。
B、C：在装置中，容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻与右边容器中的电阻，所以实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故B错误，C正确。
D：U形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，故D错误。
【答案】C。
【考点】焦耳定律。
4.图甲是小灯泡的电压—电流图像。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，（ ）。
A．电流表的示数为0.2A；
B．滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω；
C．电路消耗的总功率为1.35W；
D．10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J
【考点】欧姆定律、电功、电功率、焦耳定律。
【解析】当小灯泡的功率为0.75W时，根据图甲，可知，灯泡L两端的电压为2.5V，通过灯泡的电流为0.3A，电路中的等效电阻，电路消耗的总功率P总= 总I=4.5V╳0.3A=1.35W。变阻器R在10s产生的热量Q=W=UIt=2V╳0.3A╳10s=6J。
A．电流表的示数为0.2A ，错误。
B．滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω，错误。
C．电路消耗的总功率为1.35W，正确。
D．10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J，错误。
故选C。
5.某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是（ ）。
A B C D
【答案】B。
【解析】探究电流通过导体产生的热量与电阻关系时，需保证通过电阻的电流相同，电阻不同，然后结合串并联电路电流规律进行分析.
解：要探究电流通过导体产生的热量与电阻关系，需保证通过电阻的电流相同，电阻不同，因此需让不同阻值的定值电阻串联连接，故ACD错误，B正确。故选B。
二、填空题
6.甲、乙两只电炉标有“220V、500W”和“220V、1000W”字样，把它们串联在220V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 ，将它们并联在电路中，产生热量较多的是 （选填“甲”或“乙”）。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 。
【解析】（1）知道两只电炉的额定电压和额定功率，根据比较两只电炉的电阻，根据串联电路的电流特点和焦耳定律比较两电炉的产生热量关系；根据并联电路中各并联支路两端的电压相等和Q=W=Pt比较两电炉的产生热量关系；（2）分别计算两种情况下甲消耗的实际功率并确定其比例关系。
解答：（1）由得，电炉的电阻，因为甲、乙两只电炉的额定电压相同，额定功率P甲＜P乙，所以甲、乙两只电炉的电阻：R甲＞R乙，又因为串联电路中的电流处处相等，即通过甲、乙两只电炉的电流：I甲=I乙；
根据Q=I2Rt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＞Q乙，故串联时产生热量较大的是甲；
将它们并联在220V电路上，根据并联电路中各支路两端的电压相等，即U甲=U乙=220V，则两电炉的实际功率等于额定功率，即：P甲=500W；P乙=1000W，根据Q=W=Pt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＜Q乙，故并联时产生热量较大的是乙。
（2）甲电炉的电阻为：，
乙电炉的电阻为，
串联在220V电路中甲消耗的实际功率为：
，
当甲电炉并联在220V电路中，P实甲′=P额甲=500W，所以两种情况下甲消耗的功率之比为P实甲：P实甲′=222W：500W=111：250。
【答案】甲、乙、111：250。
【考点】焦耳定律及其应用、电功率的计算。
7.如图甲实验装置容器内酒精质量为300克，电热丝电阻是5欧姆。闭合开关S，调节滑动变阻器至电流表示数如图乙所示，12分钟后，发现温度计示数升高5℃。则酒精的温度升高，内能增加是通过________（填“做功”或“热传递”）方法获得，电热丝放出的热量为________焦耳。
【答案】热传递、3600。
【解析】热的传递方式有做功和热传递，根据焦耳电定律可求得电热丝放出的热量。
解答：（1）温度计感受温度变化，是通过直接接触，没有做功，因此内能的增加是通过热传递；（2）由图知电流表的示数为1A，电热丝放出的热量为：Q放=I2Rt=（1A）2×5Ω×720s=3600J。
8.利用如图所示的电路装置，探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，两容器内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况，比较瓶内电阻丝的发热多少？
（1）此装置可以探究电流产生的热量跟 的关系，一段时间后， 容器内电阻丝产生的热量较多（选填“左”或“右”）。
（2）如果通过R1的电流为2A，那么10s内通过R1的电流产生的热量是 J。
【解析】（1）分析图示装置与实验控制的变量分析答题；（2）根据Q=I2Rt可求热量。
解答：（1）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；由于右侧中的电阻丝阻值较大，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在右侧容器中产生的热量较多。
（2）R1在10s内产生的热量：Q=I2Rt=（2A）2×5Ω×10s=200J。
【答案】（1）电阻、右；（2）200。
【考点】焦耳定律。
9.一个标有“220V、1200W”的电热水壶。要在1个标准大气压下将2kg温度为20℃的水烧开，水需要吸收的热量是 J，若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间是 s。（水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）
【解析】（1）知道水的质量、水的比热容和水温的变化值，利用吸热公式求水吸收的热量；（2）不计热损失，消耗的电能全转化为内能被水吸收，利用Q=W=Pt计算烧开这壶水需要的时间。
（1）在标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×=6.72×105J。
（2）因为电热水壶正常工作，所以P=P额=1200W，不计热损失，Q吸=W=Pt，
所以电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间：
。
【答案】（1）6.72×105J；（2）560。
【考点】电功、热量计算。
三、计算题
10.某校实验小组设计了一个智能供暖器，电路如题图所示，电源两端的电压U为220V，R1和R2是两个供热电阻丝，S1、S2是温控开关，工作过程如下：当气温低于25℃时，S1、S2都闭合；当气温等于或高于25℃时，S2断开，此时电流表的示数为lA，电阻丝R1的电功率为20W(忽略温度对电阻丝的影响)，求：
(1)电阻丝R2的阻值是多少
(2)当气温低于25℃时，电路工作1.5h消耗电能是多少千瓦时
【解析】（1）由题意可知，S2断开时，电流表的示数为lA，电阻丝R1的电功率为20W，故R1为：。
故，电阻R1、R2的总电阻为：，
所以电阻R2为：；
（2）当气温低于25℃时，电路功率：，
电路工作1.5h消耗电能是：
【答案】（1）电阻丝R2的阻值是20Ω；（2）电路工作1.5h消耗电能是1.21kW·h。
【考点】电热计算、功率计算。
11.某生态园设计了模拟日光和自动调温系烧，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为220V，R1和R2是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），R2=30Ω，L是标有“220V 160W”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作10h，此时R1与R2的电功率之比为1：3，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作10h，q沼气=1.8×107J/m3，请解答下列问题：
（1）晚上工作时电路的总功率是多大？
（2）若一天中工作的20h内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为50%，则每天需要完全燃烧多少m3的沼气？
【解析】（1）由电路图分析电路的工作状态，白天保温状态时，R1、R2串联，晚上加热时L与R1并联；由白天工作时两电阻功率计算出R1的阻值，再计算晚上时R1电功率，从而得到晚上工作时电路的总功率；（2）由计算白天保温的总功率，由Q=W=Pt计算一天内电热丝放出的热量，由沼气效率和Q=qV计算需要燃烧沼气的体积。
（1）由题知，白天有日光时，系统处于保温状态，灯泡不工作，此时两开关应断开，两电阻R1、R2串联，总电阻最大，总功率最小；
由串联电路的特点可知，通过两电阻的电流相等，且R1与R2的电功率之比为1：3，由P=I2R可得：，由题知R2=30Ω，所以R1=10Ω；晚上系统处于加热状态，且灯泡正常工作，由电路图可知，此时两开关应都闭合，灯泡L与R1并联；
由并联电路的特点可知，此时U=U1=220V，且灯泡正常工作，所以R1的功率：，所以晚上工作电路的总功率：P总=P额+P1'=160W+4840W=5000W；
（2）由串联电路的特点和可得，白天系统在保温状态时电热丝的总功率：
；
由题可知白天和晚上系统的工作时间相同，则一天内电热丝放出的热量：
Q=W=P1′t+P保温t=（P1′+P保温）t=×10×3600s=2.178×108J，
由沼气燃烧的热效率为50%可得：50%Q放=Q，
由Q放=qV可得需要燃烧沼气的体积：。
【答案】（1）晚上工作时电路的总功率是5000W；（2）每天需要完全燃烧24.2m3的沼气。
【考点】电功率的计算、燃料的热值、电功的计算。
12.如图是电饭锅工作原理的简化电路图，电饭锅有两档，分别是高温烧煮和低温焖饭，S1为档位自动控制开关，R0和R均为电热丝，R0的阻值为1210Ω，该电饭锅铭牌技术参数如表所示（低温焖饭档额定功率模糊不清）。求：
某型号电饭锅
额定电压 220V
额定功率 高温烧煮 840W
低温焖饭
电源频率 50Hz
（1）电饭锅高温烧煮0.5h消耗的电能；
（2）电饭锅低温焖饭时的额定功率；
（3）电热丝R的阻值。
【解析】（1）知道电饭锅高温烧煮的功率和烧煮时间，根据W=Pt求出电饭锅高温烧煮0.5h消耗的电能；（2）当开关S闭合、S1断开时，仅有R0接入电路，电路电阻较大，根据可知，此时电饭锅处于低温焖饭状态，进而求出电饭锅低温焖饭时的额定功率；（3）当开关S、S1都闭合时，电热丝R、R0并联接入电路，电路电阻较小，根据可知，此时电饭锅处于高温烧煮状态，用电饭锅高温烧煮的功率减去低温焖饭时的额定功率即得电热丝R消耗的电功率，最后根据求出电热丝R的阻值。
【答案】（1）电饭锅高温烧煮的功率P高=840W，烧煮时间t=0.5h=1800s，
由得，电饭锅高温烧煮消耗的电能：W=P高t=840W×1800s=1.512×106J。
（2）当开关S闭合、S1断开时，仅有R0接入电路，电路电阻较大，根据可知，电压一定时，电路电阻越大，电功率越小，此时电饭锅处于低温焖饭状态；
电饭锅低温焖饭时的额定功率：。
（3）当开关S、S1都闭合时，电热丝R、R0并联接入电路，电路电阻较小，根据可知，电压一定时，电路电阻越小，电功率越大，此时电饭锅处于高温烧煮状态；
则电热丝R消耗的电功率：P=P高﹣P低=840W﹣40W=800W，
由得，电热丝R的阻值：。
答：（1）电饭锅高温烧煮0.5h消耗的电能为1.512×106J；（2）电饭锅低温焖饭时的额定功率为40W；（3）电热丝R的阻值为60.5Ω。
【考点】电功、电功率的计算。
13.课外活动小组要设计一个加热功率为484W、保温功率为22W的电热器，其简易电路图如图甲所示，R1，R2是电热丝，电热器接在220V恒压电源上，设电热丝的阻值不随温度变化。
（1）求R1的阻值。
（2）求电热器处于保温状态时，R1消耗的电功率。
（3）用甲图中的电热丝R1和R2连接成如图乙所示电路图，通这样的设计加热功率会 ，保温功率会 。（填“增加”、“减小”或“不变”）
【解析】（1）当开关S闭合时，电热丝R2被短路，电路为R1的简单电路，电路电阻较小，根据可知电热器处于加热状态，利用即可求出R1的阻值；（2）当开关S断开时，电热丝R1、R2串联，总电阻较大，根据可知电热器处于保温状态，利用求出电路中的电流，然后再利用P=I2R求出R1的实际功率；（3）由图乙可知，电热器处于加热状态时，此时R1的电功率不变，将此时的总功率P加热′=P1′+P2′，与甲图比较即可得加热功率的变化；将图甲和图乙电路中的保温电流进行比较，再根据P=UI即可判断保温功率的变化情况。
【答案】（1）由图甲可知，当开关S断开时，两电阻丝串联，总电阻较大；
当开关S闭合时，电路只有R1连入，总电阻较小；
电源电压一定，根据可知：当开关S闭合时，电热器处于高温加热状态，
则R1的阻值：。
（2）当电热器处于保温状态时，R1、R2串联，由P=UI得，电路中的电流：
则R1消耗的电功率：。
（3）用甲图中的电热丝R1和R2连接成如图乙所示电路图，由乙图可知：
当S闭合，R1、R2并联，电热器处于加热状态，U=U1=U2=220V，根据可知，此时R1的电功率P1′=P加热=484W，则加热功率为：P加热′=P1′+P2′＞484W，即加热功率增加；
当S断开，只有R2连入，电热器处于保温状态，此时电流是电流：，
甲图中保温时电流，则：I保′＞I保，根据P=UI可知：P保′＞P保，即保温功率增加。
答：（1）R1的阻值为100Ω；（2）电热器处于保温状态时，R1消耗的电功率为1W；（3）增加、增加。
【考点】电功率的计算。
14.小璇回到老家时，天很冷，她发现洗澡需要用一种“浴霸”如图1。该“浴霸”具有照明、吹风和加热三个功能，其中照明灯L1和吹风机（用表示），均可以单独控制，加热灯L2只有在吹风机启动后才可以工作，如图所示“浴霸”的简化电路图（如图2）及铭牌。
额定电压 220V
照明灯 额定功率 40W
加热灯 额定功率 500W
吹风机 额定功率 50W
求：（1）照明灯L1正常工作时电阻为多少？
（2）正常工作时通过加热灯L2的电流是多少？
（3）通常在洗前10min只开启加热灯L2取暖给浴室预热，问在这10min内电路消耗的电能是多少？
（4）小璇洗澡时不小心用水喷淋了浴霸，会出现什么危害？
【解析】（1）由可得，照明灯L1正常工作时电阻：；
（2）由P=UI可得，正常工作时通过加热灯L2的电流：；
（3）只开启加热灯L2取暖时，吹风机也会与加热灯L2一起工作，由可得，在这10min内电路消耗的电能：W=（P2+PM）t=（500W+50W）×10×60s=3.3×105J；
（4）浴霸工作时用水喷淋会引发电源短路等危险。
【答案】（1）照明灯L1正常工作时电阻为1210Ω；（2）正常工作时通过加热灯L2的电流是2.27A；（3）在这10min内电路消耗的电能是3.3×105J；（4）浴霸工作时用水喷淋会引发电源短路等危险。
【考点】电能、电功率的计算。
15.小华家买了一个家用电吹风，如图甲所示．其简化电路如图乙所示，主要技术参数如表。请解答如下问题：
型号 SHZ2010﹣642
热风温度 50℃～70℃
额定功率 热风时：1000W
冷风时：120W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是多少？
（2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？此时电路中的总电流是多大？
（3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？（计算结果保留一位小数）
【解析】（1）当电吹风吹冷风时，只有电动机工作，根据W=Pt求出消耗的电能；（2）电吹风处于吹热风状态，则电动机和电热丝应同时工作，此时功率最大；根据P=UI可求出最大电流；（3）已知吹热风和冷风时的功率，可求电热丝的额定功率，根据公式可求电热丝的电阻，已知实际电压，根据公式得到电热丝的实际功率。
【答案】（1）当开关旋至B、C时，只有电动机工作吹冷风，P动=120W；
由可得，电吹风吹冷风时，正常工作10min消耗的电能是W=Pt=120W×10×60s=7.2×104J；
（2）当开关旋至A、B时，电阻丝与电动机并联且同时工作，电吹风功率最大，此时P热=1000W，由P=UI可得，电路中的总电流是；
（3）电热丝的额定功率为PR=P总﹣P动=1000W﹣120W=880W，由，可得，电热丝的电阻为，电热丝的实际功率为。
答：（1）电吹风吹冷风时，正常工作3min消耗的电能是7.2×104J；（2）当选择开关旋至AB时，电吹风正常工作的功率最大，此时电路中的总电流是4.55A；（3）电热丝的实际功率为727.3W。
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