【备考2021】中考物理 二轮复习 高频考点剖析电学专题 专题三：焦耳定律相关问题学案（考点扫描+考点剖析+问题原卷+问题解析）
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| 名称 | 【备考2021】中考物理 二轮复习 高频考点剖析电学专题 专题三：焦耳定律相关问题学案（考点扫描+考点剖析+问题原卷+问题解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-01-11 14:30:36 | ||
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文档简介
电学部分
专题三：焦耳定律相关问题
考点扫描☆名师点拨
一、考点解析
焦耳定律是电学主要内容之一，也是学生初学电学重点和难点之一。在中考中，本部分内容是难题的主要考查点，也是拉开卷面分值的考查内容；特别是电热的综合计算一般属于压轴题，分值也较高。本部分主要考查焦耳定律及其应用等知识。
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。2-1-c-n-j-y
考生要重点复习：焦耳定律实验、内容和应用，电热的计算；电热结合求热效率等。
1.焦耳定律应用问题
焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。计算公式：Q=I2Rt（适用于所有电路），对于纯电阻电路可推导出：false。
2.电热计算问题
利用电功公式false，结合热转换效率，求电功转化为热量问题。
解答此类问题要注意以下问题：
1. 不能用false计算电动机的工作电流，只能P=UI计算工作电流，当电动机卡住时可视为电阻，要用false计算电流。
2.当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能全部(选填“全部”或“一部分”)转化为热能，即W＝Q。
3.当电路中接入的电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有一部分(选填“全部”或“一部分”)电能转化为热能，即W大于Q。此时，只能利用公式Q＝I2Rt计算电热。
4.由Q＝I2Rt和I＝可以推导Q＝t，Q＝I2Rt方便串联电路计算，Q＝t方便并联电路计算。
5.电热挡位的判定方法：在并联电路中由P＝可知，在电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；在串联电路中由P＝I2R可知，在电流一定时，电阻越小，电功率越小，为低温挡位，反之，为高温挡位。
6.比例关系：串联电路：＝＝＝＝，并联电路：＝＝＝＝。
二、考点复习
（一）电热应用问题
1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2．计算公式：Q=I2Rt（适用于所有电路），对于纯电阻电路可推导出：false。
（二）电热计算问题
利用公式求出电功false，根据热效率公式false，可求出相关问题。21
考点剖析☆聚焦高频
高频考点一：焦耳定律应用问题
3445510754380【典例1】（2020?泰州）如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是 。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与 有关。小华用相同装置（煤油质量也相等）同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红 （选填“能”或“不能”）初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
【考查角度】焦耳定律。
【解析】由图可知，两电阻串联，目的是控制R1和R2中的电流相同，而且还可以控制通电时间相同；
乙瓶中电热丝阻值较大，温度计的示数较高，说明在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关。
由题意可知，小华和小明用相同的装置做实验，可知加热的电阻阻值相同；但小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，由欧姆定律可知，小华做实验时电路中的电流较大，此时小华这一组的煤油升温比小明的快，说明在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越大，即小红可以初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
故答案为：控制电流和通电时间相同；电阻；能。
【答案】控制电流和通电时间相同；电阻；能。
高频考点二：电热计算问题
【典例2】（2020?河南）在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V 3000W“的电热水器。
（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的 效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是 （选填“可见”或“不可见”）光。
（2）大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10A和16A两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座。
（3）已知该电热水器的加热效率为90%，求它正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的时间。（ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg?℃）。
【考查角度】红外线；电功与热量的综合计算。
【解析】（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的热效应；
智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是不可见光；
（2）标有“220V 3000W“的电热水器，表示电热水器的额定电压为220V，额定功率为3000W，根据P=UI，电热水器的额定电流为：I=false≈13.64A，故该电热水器应选用16A规格的插座；
（3）满箱水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×30×10-3m3=30kg，
水从20℃加热到47℃所需吸收热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×30kg×（47℃-20℃）=3.402×106J，
η=false，
加热所需时间：t=false=1260s。
【答案】（1）热；不可见（2）该电热水器应选用16A的插座；（3）正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的1260s。。
考点过关☆专项突破
类型一：焦耳定律应用问题
1．（2020?青岛）甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通电相同时间产生的热量之比为5：1，则通过甲、乙的电流之比为（ ）
A．4：1 B．1：4 C．2：1 D．1：2
2．（2020?西藏）中国24岁的青年科学家曹原研究发现，石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象。根据 定律可知，如果用超导材料输送电能，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
3．（2020?西宁）家庭电路中各用电器是 联的，铭牌上均标有“220V 100W”的电视机和电热毯都正常工作1h，则 产生的热量较多。
4．（2020?内江）最先精确地确定了电流通过导体产生的热量（电热）与电流、电阻和通电时间关系的物理学家是 ；将10Ω的电阻丝接在3V的电源上，5min内产生的热量为 J。
5．（2020?甘南州）现有两电热丝，甲标有“10Ω 1A”，乙标有“15Ω 0.6A”，把它们并联起来，通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多为 J。
6．（2020?镇江）额定电压为220V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5A，则电热丝正常工作时的电阻为 Ω，工作10min产生的热量为 J．电热丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远 （选填“大于”或“小于”）电热丝电阻的缘故。
42043354876807．（2020?朝阳）将电阻R1和R2串联后接在6V的电源上，R1＝40Ω，R2＝20Ω，则通过R1的电流为 A，通电1min后，R2所产生的热量为 J。
428371014846308．（2020?益阳）小军利用如图所示装置探究电阻产生的热量与电流大小的关系，当电路正常工作且通电时间一定时，电阻 产生的热量多；若通过R1的电流为1A，通电时间为10s时，阻值为10Ω的电阻R2产生的热量为 J。
9．（2020?宜昌）两只定值电阻R1和R2的I﹣U图象如图所示。当把这两只电阻并联接在3V电源上时，通过干路的电流是 A，在相同时间内，产生的热量更多的是 （选填“R1”或“R2”）。
10．（2020?扬州）某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两档。电路如图所示，开关S接 时，是“高温”档；当开关S分别接“1”4631055-43180和“2”时，电流表的示数为5A和1A；则电阻R0＝ Ω、R＝ Ω．电烤箱处于“高温”档工作10min产生的热量为 J。
11．（2020?天水）现有两电热丝，甲标有“10Ω 1A”，乙标有“15Ω 0.6A”，把它们并联起来，通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多是 J。
12．（2020?宁夏）小朋友在玩电动玩具车时，如果用手将其按住，不让车轮转动，很容易烧坏电动机，这是因为电动机线圈的电阻 （选填“很大”或“很小”），此时通过电动机线圈的电流会 （选填“很大”或“很小”），根据 可知，短时间内会在线圈中产生大量的热，从而将线圈烧坏。
4205605229679532442157620013．（2020?乐山）如图所示，在两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＝2R2＝20Ω，电源电压U＝6V．闭合开关后，甲管中液面比乙管中液面上升得 （选填“慢”、“快”或“相同”），当滑动变阻器滑片P移至最右端时，在1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量Q＝ J。
14．（2020?成都）小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3V，电阻丝R1＝10Ω，R2＝20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到 气球先鼓起来。通电1min，R2产生的热量为 J。
15．（2020?南充）小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接入220V的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/（kW?h）的电能表3min4699635381000内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为 kW?h，电动机线圈产生 J的热量。
16．（2020?黑龙江）如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），电流表示数为 A，通电1min电路中产生的热量为 J。
17．（2020?长春）一根100Ω的电阻丝接入电路后，通过它的电流是0.2A．求：
（1）电阻丝两端的电压。
（2）通电10s电阻丝产生的热量。
18．（2020?丹东）如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V稳定不变。求：
（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2）在足浴盆中加入体积为4L、初温为20℃的水，加热电阻正常工作420s，它的电加热效率为80%，则水的温度会升高到多少摄氏度？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
4600575243840（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩10min，电动机线圈产生的热量是多少？
445579532004019．（2020?杭州）如图电路中，电源电压恒为9V，灯泡L规格为“6V 3W”。闭合开关，灯泡正常工作。求：
（1）电阻R的阻值。
（2）灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻R产生的热量。
20．（2020?齐齐哈尔）初春时节，新冠疫情来袭，小征的爸爸是一名志愿者，每天结束忙碌的工作后，为了小区的群众安全，义务到小区门卫岗亭值夜班，岗亭里没有暖气，为了给爸爸取暖，小征把家里的电取暖器送到岗亭使用。接通电源工作一段时间后，小征发现电阻丝热的发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热。请你根据学过的物理知识，帮助小征解释产生此现象的原因。
431863576200
类型二：电热计算问题
1．（2020?鞍山）某品牌电热水壶上标有“220V1400W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻 。在额定电压下，电热水壶烧水3min。这段时间内电热水壶发热体产生的热量是 J．若发热体产生的热量全部被水吸收，能将 kg的水从20℃升高到100℃．[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
2．（2020?遵义）中国茶文化源远流长，遵义是名茶之乡。泡茶时茶香四溢属于 现象；在某次泡茶过程中，用1500W的电热水壶正常工作7min，能将1.5L水从25℃加热到95℃，则电热水壶此次加热效率为 。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]
3．（2020?株洲）生活中常用电热水壶烧水，已知某电热水壶的铭牌如表，水的比热容c＝4.2×103J/（kg?℃）
电热水壶
型号
JDC﹣I 500D
额定功率
1500W
额定电压
220V﹣
容量
1.2L
额定频率
50Hz
（1）电热水壶烧水时将 能转化为 能；
（2）电热水壶在额定功率下工作100s，消耗的电能是 J；
（3）若不计一切热损失，第二问中消耗的电能可以使1kg的冷水温度升高多少？（结果保留一位小数）。
44786558305804．（2020?通辽）某电热水器简化电路如图所示，保温功率为220W，加热功率为1100W，R1和R2均为定值电热丝，S为自动开关，电热丝R1的阻值为 Ω；如果该电热水器的热效率为80%，将2L的水从12℃电加热至沸腾（一个标准大气压强下），需要 s．[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），取ρ水＝1.0g/cm3]
5．（2020?河南）在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V 3000W“的电热水器。
（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的 效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是 （选填“可见”或“不可见”）光。
（2）大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10A和16A两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座。
（3）已知该电热水器的加热效率为90%，求它正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的时间。（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。
303847511963406．（2020?淄博）如图是探究电流通过导体时产生热量与电流的关系实验装置。烧瓶中煤油的质量为200g，电阻丝R的阻值为20Ω。电路中电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.5A时，通电5min观察到烧瓶中煤油的温度从25℃升高了3℃。[c煤油＝2.1×103J/（kg?℃）]求：
（1）滑动变阻器连入电路的阻值。
（2）煤油吸收的热量。
（3）电阻丝的加热效率。
7．（2020?鄂尔多斯）某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源（电压恒定U＝6V）、开关S0、电磁铁（线圈电阻R0＝20Ω）、热敏电阻R组成。R阻值随温度的变化图象如图乙。工作电路R1＝44Ω，R2＝956Ω．当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
（1）当温度达到50℃时，衔铁会被吸下，电热水器停止加热。求控制电路中的电流。
（2）电热水器将水箱中2kg的水从17℃加热到50℃，用时5min。求此过程水吸收的热量及电热水器的加热效率。
（3）用电高峰期，电热水器两端实际电压为200V，当电热水器处于保温状态时电热水器工作多长时间会消耗1.8×104J的电能？
物质
初温/℃
末温/℃
水
18
38
食用油
18
68
8．（2020?盘锦）在比较不同物质吸热情况的实验中，用额定功率为250W的电加热器分别对质量相等的水和食用油加热2min，电加热器均正常工作。记录的数据如下表所示。[忽略汽化对质量的影响，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：
（1）给水加热时电加热器消耗的电能。
（2）若电加热器对水加热的效率为84%，水吸收的热量。
（3）食用油的质量。
9．（2020?西宁）今年，西宁市夺取了脱贫攻坚的全面胜利，农村家庭电器化普及程度越来越高。小明家电热饮水机的简化电路图如图所示，它有加热和保温两种工作状态，当S2断开时，饮水机处于保温状态。R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝，饮水机部分参数如表所示。
额定电压
220V
额定功率
加热功率
2000W
保温功率
400W
容量
2.5L
（1）饮水机在加热状态下正常工作，将2kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量是多少？[水的比热容c＝4.2×103J/（kg?℃）]
（2）在（1）问加热情况下，饮水机正常工作了420s，消耗了多少电能？加热效率是多少？
422719553340（3）电热丝R2的阻值是多少？
10．（2020?河池）某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水，慢加热额定功率为1210W，保温额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。[水的比热c＝4.2×103J/（kg?℃）]求：（1）热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是多少J？
（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少Ω？
（3）电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要多少s？
4577715114300
11．（2020?葫芦岛）如图所示是一款电蒸锅的简化电路图，它具有高温和低温两个挡位。高温挡加热功率为2000W．R1、R2均为加热电阻丝，R2的电阻为72.6Ω．求：
（1）电阻R1的阻值是多少？
（2）电蒸锅低温挡的功率是多少？
3869055403860（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将2.5kg水从20℃加热到100℃，需要多长时间？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
2703195109728012．（2020?沈阳）康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为1000W保温功率为44W[c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]，求：
（1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量；
（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间；
（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值。
13．（2020?广安）某同学学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是4.2×103J/（kg?℃）。
（1）如果用某一品牌的电热水器将质量为1kg的水，在一标准大气压下从20℃加热至沸腾，则水需要吸收多少热量？
（2）如果该同学所用的电热水器工作时的实际电功率为1000W，并且热效率（热效率等于水吸收的热量与用电器消耗电能之比）为80%，则电热水器加热时间是多少？
3541395169926014．（2020?朝阳）图甲为小阳家的电热水瓶，图乙是其电路原理图，R1和R2为阻值不变的电热丝，R1＝44Ω，R2＝1166Ω，S1为温控开关，可以实现“加热”和“保温”态的转换。为了测量电热水瓶的实际电功率，小阳找来了一块标有“2000revs/（kW?h）”字样的电能表，在电热水瓶中加入1L温度为20℃的水后，把它单独通过电能表接入家庭电路中，将水加热到56℃，用了3.5min。小阳根据电能表的参数和转盘转数，计算出电热水瓶的实际电功率为900W（水的比热容c水＝4.2×103J/（kg?℃））。
求：（1）水吸收的热量是多少？
（2）电热水瓶正常工作时保温功率是多少？
（3）在给水加热的过程中，电能表的转盘转了多少转？
（4）电热水瓶的加热效率是多少？
常热牌电热水壶
型号
QLR2020
额定电压
220V
额定功率
2420W
额定容积
2L
15．（2020?常州）小明家住偏远山区。家庭电路电压达不到220V，他借助电能表电热水壶探究家中的实际电压；将装有额定容积水的电热水壶单独接入电路，发现初温20℃的水被加热至100℃恰好沸腾，通电时间为7min，电能表的转盘转动280圈。电能表表盘、电热水壶的铭牌如图甲、表格乙所示，电热水壶的阻值不变，c水＝4.2×103/（kg?℃），ρ水＝1×103kg/m3，问：
4182745182880（1）电热水壶的实际功率有多大？
（2）小明家电路的实际电压有多大？
（3）此过程中，电热水壶的烧水效率为多大？
（4）随着山区电路升级改造工程的推进，小明猜想：若在220V电压下重复刚才的探究，那么，加热时间会 （变小/不变/变大），电热水壶的烧水效率会 （变小/不变/变大）。
16．（2020?营口）为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒柜内，通过对水加热，达到设定压强和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行消毒处理，某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表，某次消毒，将满箱温度是20℃的水加热到工作温度，需正常工作50min[c水＝4.2×103J/（kg?℃）（ρ水＝1.0×103kg/m3）]求：
电源
AC220V 50Hz
额定功率
20kW
水箱容积
120L
工作温度
120℃
额定压力
621MPa
（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？
（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？
（3）该消毒柜的电加热效率是多少？
17．（2020?永州）随着我国经济社会发展，人们生活更加美好。我国农村地区也产泛使用了多挡位电热水器，如图甲为某一款多挡位电热水器，内部简化电路如图乙所示。已知U＝220V、R1＝48.4Ω，R2＝60.5Ω、c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3。
260286553340（1）当S1断开、S2闭合时，求电热水器此挡位的加热功率；
（2）当S1闭合、S2断开时，将50L水从20℃加热到40℃用时1.5h，求电热水器此挡位的加热效率；
（3）如图乙，调节S1、S2用不同挡位给水加热，使相同质量的水升高相同的温度，求加热所用的最短时间和最长时间的比值。（设用不同挡位加热的效率相同）
18．（2020?娄底）一新款节能电火锅，有关技术参数如表（设电火锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。图甲为其电路原理图：R1和R2为电阻不变的电热丝（R1＞R2），当闭合S、S1，断开S2时，电火锅处于低温挡：当闭合S、S2，断开S1时，电火锅处于中温挡，当闭合S、S1和S2时，电火锅处于高温挡。（c水＝4.2×103J/（kg?℃））
额定电压
电火锅挡位
额定功率/W
220V
低温
400
中温
550
高温
950
164465174625
（1）电火锅工作时，将电能转换为 能；
（2）求电热丝R2的阻值；
（3）电火锅正常工作时，用低温挡给质量为2kg、水温为50℃的水加热，经10min水温升高到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的工作效率；
（4）电火锅正常工作时，分别用低温挡和高温挡给质量为2kg的水加热，绘制的水温随时间变化的图象如乙图所示。请比较使用高温挡还是低温挡更节能。
307467059436019．（2020?江西）冬天打出来的果汁太凉，不宜直接饮用。如图所示，是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求：
榨汁杯部分参数表
额定电压
220V
加热功率
300W
保温功率
80W
榨汁功率
66W
容量
300mL
（1）仅榨汁时的正常工作电流；
（2）R2的阻值；
（3）已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为90%，给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热多长时间。[c果汁＝4×103J/（kg?℃），ρ果汁＝1.2×103kg/m3]
61531592900520．（2020?牡丹江）图甲所示是我市某家用电辅热式平板太阳能热水器，其铭牌上标有电加热的功率为1000W．图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24V，A为水位指示表（由量程为0～0.6A电流表改成），R0阻值为10Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图丙所示。
（1）热水器正常电加热时，电热丝电阻多大（结果保留一位小数）？若阴雨天，将储水箱中50kg、30℃的水加热到50℃，正常通电要多长时间？[若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失]
（2）当水位指示表指示储水箱水深为0.2m时，探测电路中的电流多大？
考点过关☆专项突破解析
类型一：焦耳定律应用问题
1．【解答】
由题意可知，R甲：R乙＝5：4，产生的热量之比Q甲：Q乙＝5：1，通电时间之比t甲：t乙＝1：1，
由Q＝I2Rt可得通过甲、乙两个电热器的电流之比：
I甲：I乙＝：＝：＝1：＝2：1，故C正确、ABD错误。
故选：C。
2．【解答】超导材料的电阻为零，根据焦耳定律可知，用超导材料输送电能时，在输电线路上产生的电热为0，这样可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
故答案为：焦耳。
3．【解答】
家庭电路中各用电器互不影响，所以各用电器是并联的；
已知电视机和电热毯的功率相同，工作时间也相同，由W＝Pt可得，它们消耗的电能相同，但电热毯将消耗的电能全部转换为内能，而电视机将消耗的电能一部分转换为内能，还转化为光能等，因此电热毯产生的热量较多。
故答案为：并；电热毯。
4．【解答】
在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系，即焦耳定律。
将10Ω的电阻丝接在3V的电源上，5min内产生的热量为：
Q＝W＝t＝×5×60s＝270J。
故答案为：焦耳；270。
5．【解答】由I＝可得，两电热丝两端允许所加的最大电压：
U甲＝I甲R甲＝1A×10Ω＝10V，
U乙＝I乙R乙＝0.6A×15Ω＝9V，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两电热丝并联时，电路中的最大电压U＝U乙＝9V；
两电热丝并联的总电阻：
R＝＝＝6Ω，
通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多为：
Q＝W＝t＝×10s＝135J。
故答案为：135。
6．【解答】
（1）由题知，电暖器在220V电路中工作时，通过电热丝的电流为5A，
由欧姆定律可得，电热丝正常工作时的电阻：
R＝＝＝44Ω；
工作10min产生的热量：
Q＝I2Rt＝（5A）2×44Ω×10×60s＝6.6×105J；
（2）电热丝和导线串联在电路中，电流相等，电热丝比导线热，导线电阻比电热丝小得多，由Q＝I2Rt知，相同时间里电流通过导线产生热量远远小于电热丝消耗的热量。
故答案为：44；6.6×105；小于。
7．【解答】
由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得，电路中的总电阻：
R＝R1+R2＝40Ω+20Ω＝60Ω，
由欧姆定律可得，电路中的电流：
I＝＝＝0.1A，
因为串联电路电流处处相等，所以通过R1和R2的电流都为0.1A。
通电1min后，R2所产生的热量：
Q＝I2R2t＝（0.1A）2×20×60s＝12J。
故答案为：0.1；12。
8．【解答】
（1）由图可知，R2与R3并联后与R1串联，
由并联电路的电流特点可知，I1＝I2+I3，所以I1＞I2，
而R1＝R2＝10Ω，
由Q＝I2Rt可知，通电时间一定时，电阻R1产生的热量多；
（2）因为R2与R3并联，所以两者电压相等，电阻也相等，由I＝知，通过R2和R3的电流相等，
所以I1＝I2+I3＝2I2＝1A，
I2＝0.5A，
所以通电10s时R2产生的热量：
Q＝I22R2t＝（0.5A）2×10Ω×10s＝25J。
故答案为：R1；25。
9．【解答】
（1）由图象可知，当R1、R2所加电压为3V时，通过R1的电流为I1＝0.3A，通过R2的电流I2＝0.15A，
因为R1、R2并联接在3V电源上，
所以通过干路的电流：
I＝I1+I2＝0.3A+0.15A＝0.45A，
因为U1＝U2＝3V，I1＞I2，通电时间t相同，
由Q＝W＝UIt可知产生的热量：
Q1＞Q2，
即：在相同时间内，产生的热量更多的是R1。
故答案为：0.45；R1。
10．【解答】
（1）当S接1时，只有电阻R0接入电路中，总电阻为R0；当S接2时，此时为串联电路，总电阻为R+R0；根据P＝可知，在电源电压不变的情况下，总电阻越小，功率越大，为高温挡，所以开关S接1时，是“高温”档；
（2）当开关S接“1”时电流表的示数为5A，此时只有电阻R0接入电路中，根据欧姆定律可得R0的电阻为：R0＝＝＝44Ω；
当开关S接“2”时电流表的示数为1A，此时R、R0串联，根据欧姆定律可得总电阻为：R'＝＝＝220Ω；
则R的阻值为：R＝R'﹣R0＝220Ω﹣44Ω＝176Ω；
（3）电烤箱处于“高温”档工作10min产生的热量为：
Q＝W＝UI1t＝220V×5A×600s＝6.6×105J。
故答案为：1；44；176；6.6×105。
11．【解答】
由I＝可得，两电热丝两端允许所加的最大电压：
U甲＝I甲R甲＝1A×10Ω＝10V，
U乙＝I乙R乙＝0.6A×15Ω＝9V，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两电热丝并联时，电路中的最大电压U＝U乙＝9V；
两电热丝并联的总电阻：
R＝＝＝6Ω，
通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多为：
Q＝W＝t＝×10s＝135J。
故答案为：135。
12．【解答】小朋友在玩电动玩具车时，如果用手将其按住，不让车轮转动，此时的玩具车相当于一个定值电阻，由于线圈的电阻很小，根据欧姆定律I＝可知，通过线圈的电流较大；根据焦耳定律的公式Q＝I2Rt可知，短时间内会在线圈中产生大量的热，从而将线圈烧坏。
故答案为：很小；很大；焦耳定律。
13．【解答】
（1）两电阻串联，电流相等，R1＝2R2，由焦耳定律Q＝I2Rt得，电阻大的在相同电流、相同时间产生的热量多，升高的温度快，故甲管中液面比乙管中液面上升得快；
（2）当滑动变阻器滑片P移至最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，R1、R2串联，此时电路中的电流为：I＝＝＝0.2A；
1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量为：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×20Ω×60s＝48J。
故答案为：（1）快； （2）48。
14．【解答】由图可知，两电阻丝串联有电路中，这样可保证电流相同、加热时间相同，电阻越大，产生的热量越多，所以乙中产生的热量多，乙中的气球先鼓起来；
通电1min，R2产生的热量为：Q＝I2R2t＝R2t＝×20Ω×60s＝12J。
故答案为：乙；12。
15．【解答】
（1）关闭其它用电器，只让电动机工作，
由电能表的参数“2000imp/（kW?h）”知，电路中每消耗1kW?h的电能，指示灯闪烁2000次，
所以当指示灯闪烁100次时，电动机消耗的电能为：
W＝kW?h＝0.05kW?h＝1.8×105J；
（2）由W＝UIt可得，电动机工作时的电流：
I＝＝＝A，
所以电动机线圈产生热量：
Q＝I2Rt＝（A）2×4.84Ω×3×60s＝1.8×104J。
故答案为：0.05；1.8×104。
16．【解答】
由图知R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光，
所以U＝UR＝UL＝4V，
由P＝UI可得通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，
由欧姆定律可得通过R的电流：IR＝＝＝0.2A，
由并联电路的电流特点可得电流表示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；
通电1min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。
故答案为：0.7；168。
17．【解答】
（1）由题知，电阻丝电阻R＝100Ω，通过的电流I＝0.2A，
由欧姆定律可得，电阻丝两端电压：
U＝IR＝0.2A×100Ω＝20V；
（2）由焦耳定律可得，通电10s电阻丝产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.2A）2×100Ω×10s＝40J。
答：（1）电阻丝两端的电压为20V。
（2）通电10s电阻丝产生的热量为40J。
18．【解答】
（1）由电路图知，电动机与加热电阻并联，
由并联电路特点和P＝可得，加热电阻正常工作时的电功率为：
P＝＝＝1000W；
（2）加热电阻正常工作420s产生热量：
Q放＝W＝Pt＝1000W×420s＝4.2×105J，
电加热效率为80%，所以水吸收热量：
Q吸＝80%Q放＝80%×4.2×105J＝3.36×105J，
由密度公式可得水的质量：
m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg，
由Q吸＝cm△t和可得水升高的温度：
△t＝＝＝20℃，
水的温度会升高到：
t＝t0+△t＝20℃+20℃＝40℃；
（3）由焦耳定律可得，按摩10min电动机线圈产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.1A）2×2Ω×10×60s＝12J。
答：（1）加热电阻正常工作时的电功率1000W；
（2）水的温度会升高到40℃；
（3）电动机线圈产生的热量是12J。
19．【解答】
（1）由电路图知，L与R串联，电压表测灯泡两端的电压，
闭合开关，灯泡正常发光，由串联电路特点和P＝UI可得，此时电路中电流：
I＝IR＝IL＝＝＝0.5A，
因串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和，
所以，电阻R两端电压：
UR＝U﹣UL＝9V﹣6V＝3V，
由欧姆定律得，电阻R的阻值：
R＝＝＝6Ω；
（2）由P＝可得，灯泡工作5分钟消耗的电能：
W＝P额t＝3W×5×60s＝900J；
5分钟电阻R产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×6Ω×5×60s＝450J。
答：（1）电阻R的阻值为6Ω；
灯泡工作5分钟消耗的电能为900J；电阻R产生的热量为450J。
20．【解答】答：因为电阻丝和导线是串联，通过的电流相等。但电阻丝的电阻比导线的电阻大得多，根据Q＝I2Rt，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以电阻丝热的发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热。
类型二：电热计算问题
1．【解答】
（1）电热水壶的发热体与连接的导线是串联的，所以通过它们的电流、通电时间都相等，但导线的电阻比电热水壶的电阻小的多，由Q＝I2Rt可知，电流通过导线产生的热量比通过发热体产生的热量小得多，所以在烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热；
（2）在额定电压下，电热水壶的实际功率P＝P额＝1400W，
则3min内发热体产生的热量：
Q＝W＝Pt＝1400W×3×60s＝2.52×105J。
（3）若发热体产生的热量全部被水吸收，则Q吸＝Q＝2.52×105J。
由Q吸＝cm△t可得，水的质量：
m＝＝＝0.75kg。
故答案为：小；2.52×105；0.75。
2.【解答】泡茶时茶香四溢，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；
电热水壶中水的体积为：V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3；
根据ρ＝可知，水的质量为：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
水吸收的热量为：Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（95℃﹣25℃）＝4.41×105J；
电热水壶正常工作7min消耗的电能为：W＝Pt＝1500W×7×60s＝6.3×105J；
电水壶的加热效率为：η＝＝×100%＝70%。
故答案为：扩散；70%。
3．【解答】（1）用电热水壶烧水时，消耗电能，将电能转化为水的内能，
（2）由P＝公式变形可得，
消耗的电能W＝Pt＝1500W×100s＝1.5×105J；
（3）不计一切热损失，Q＝W＝1.5×105J；
由Q＝cm△t可得，冷水温度升高温度△t＝＝≈35.7℃。
故答案为：（1）电；内；
（2）1.5×105；
（3）使1kg的冷水温度升高35.7℃。
4．【解答】（1）当S闭合时，R1短路，电路为R2的简单电路，当S断开时，两电阻串联，根据串联电阻大于其中任一电阻，根据P＝，S闭合时，为加热状态，S断开时为保温状态，
P加热＝，故R2＝＝＝44Ω；
根据串联电阻的规律，P保温＝，
故R1+R2＝＝＝220Ω，
因此，R1＝＝220Ω﹣44Ω＝176Ω；
（2）由ρ＝得水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；
水在一个标准大气压强下的沸点为100℃，
水吸收的热量为：
Q＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣12℃）＝7.392×105J，
根据η＝＝，该电热水器的热效率为80%，
加热至沸腾所用的时间：
t＝＝＝840s。
故答案为：176；840。
5．【解答】（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的热效应；
智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是不可见光；
（2）标有“220V 3000W“的电热水器，表示电热水器的额定电压为220V，额定功率为3000W，根据P＝UI，电热水器的额定电流为：
I＝＝≈13.64A，故该电热水器应选用16A规格的插座；
（3）满箱水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×30×10﹣3m3＝30kg，
水从20℃加热到47℃所需吸收热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×30kg×（47℃﹣20℃）＝3.402×106J，
η＝＝，
加热所需时间：
t＝＝＝1260s。
答：
（1）热；不可见
（2）该电热水器应选用16A的插座；
（3）正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的1260s。
6．【解答】
（1）根据I＝知，电路的总电阻为：
R总＝＝＝24Ω，
根据串联电路的电阻规律可知，滑动变阻器连入电路的阻值为：
R滑＝R总﹣R＝24Ω﹣20Ω＝4Ω；
（2）煤油吸收的热量为：
Q吸＝c煤油m△t＝2.1×103J/（kg?℃）×0.2kg×3℃＝1.26×103J；
（3）5min内电阻丝消耗的电能为：
W＝Q＝I2Rt＝（0.5A）2×20Ω×5×60s＝1500J，
电阻丝的加热效率为：
η＝×100%＝×100%＝84%。
答：（1）滑动变阻器连入电路的阻值为4Ω；
（2）煤油吸收的热量为1.26×103J；
（3）电阻丝的加热效率为84%。
7．【解答】
（1）温度为50℃时，衔铁被吸下，由图乙可知，此时R＝40Ω，
由串联电阻的规律及欧姆定律可得，此时控制电路中的电流为：
I＝＝＝0.1A；
（2）2kg的水从17℃加热到50℃，水吸收的热量
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（50℃﹣17℃）＝2.772×105J；
由题知，当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热，此时衔铁没有被吸下，则由图甲可知此时工作电路只有R1工作，
工作电路加热的功率为：
P加热＝＝＝1100W；
电热水器加热5min消耗的电能为：
W＝P加热t＝1100W×5×60s＝3.3×105J，
电热水器的加热效率为：
η＝＝×100%＝84%；
（3）衔铁被吸下时，电热水器处于保温状态，由图甲可知，工作电路中R1、R2串联，
由串联电阻的规律，此时工作电路的总电阻为：
R总＝R1+R2＝44Ω+956Ω＝1000Ω，
当U实＝200V时，电热水器的实际保温功率为：
P实＝＝＝40W，
根据W＝Pt可得，电热器的工作时间为：
t＝＝＝450s。
答：（1）控制电路中的电流为0.1A；
（2）此过程水吸收的热量为2.772×105J；电热水器的加热效率为84%；
（3）用电高峰期，电热水器两端实际电压为200V，当电热水器处于保温状态时电热水器工作450s消耗1.8×104J的电能。
8．【解答】
（1）额定功率为250W的电加热器正常加热2min，则电加热器消耗的电能：
W＝Pt＝250W×2×60s＝3×104J；
（2）电加热器对水加热的效率为84%，
根据η＝可得水吸收的热量：
Q＝ηW＝84%×3×104J＝2.52×104J；
（3）由表中数据可知，水的温度由18℃升高到38℃，即△t水＝38℃﹣18℃＝20℃，
根据Q＝cm△t可得，水的质量：
m＝＝＝0.3kg，
因食用油和水的质量相等，故食用油的质量为0.3kg。
答：（1）给水加热时电加热器消耗的电能为3×104J；
（2）若电加热器对水加热的效率为84%，水吸收的热量为2.52×104J；
（3）食用油的质量为0.3kg。
9．【解答】（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm（ t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
（2）由P＝可得，
消耗的电能为：
W＝P加热t＝2000W×420s＝8.4×105J，
饮水机加热的效率为：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（3）当只闭合S1时，只有R1工作，饮水机处于保温状态，
当S1、S2同时闭合时，两电阻并联，饮水机处于加热状态，
因电路的总功率等于电阻功率之和，
所以，R2的电功率：
P2＝P加热﹣P保温＝2000W﹣400W＝1600W，
由P＝UI＝可得，
电阻R2的阻值：
R2＝＝＝30.25Ω。
答：（1）饮水机在加热状态下正常工作，将2kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量是6.72×105J；
（2）在（1）问加热情况下，饮水机正常工作了420s，消耗了8.4×105J的电能，加热效率是80%；
（3）电热丝R2的阻值是30.25Ω。
10．【解答】
（1）水需要吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（70℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于慢加热挡，
由P＝可得，电阻R1的阻值：
R1＝＝＝40Ω；
（3）开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电路中电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温挡，
此时电路的总电阻：
R串＝＝＝80Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的阻值：
R2＝R串﹣R1＝80Ω﹣40Ω＝40Ω；
开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电路中电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热挡；
由电阻的并联可得：＝+，
即＝+，
解得R并＝20Ω，
则快加热功率：P快加热＝＝＝2420W，
由P＝可得，
用快加热所用的时间为：
t快＝＝＝1000s。
答：（1）热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是8.4×106J；
（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是40Ω；
（3）电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要1000s。
11．【解答】（1）高温挡时，为R1的简单电路，高温挡加热功率为2000W，根据P＝，
R1＝＝＝24.2Ω；
（2）低温挡时，两电阻串联，由电阻的串联，电蒸锅低温挡的功率是：
P低＝＝＝500W；
（3）把2.5kg水从20℃加热到100℃吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J，
不计热量损失，消耗的电能：
W＝Q吸＝8.4×105J，
由P＝可得，需要的加热时间：
t′＝＝＝420s。
答：
（1）电阻R1的阻值是24.2Ω；
（2）电蒸锅低温挡的功率是500W；
（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将2.5kg水从20℃加热到100℃，需要420s。
12．【解答】（1）水壶要吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃﹣40℃）＝1.26×105J；
（2）由于不计热量损失，则消耗的电能W＝Q＝1.26×105J；
由P＝可得，加热过程需要的时间：
t＝＝＝126s；
（3）在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路为R2的简单电路，此时电路中电阻小，消耗的功率大，为加热状态，
根据P＝可得电阻R2的阻值：
R2＝＝＝48.4Ω，
当旋钮开关切换到1时，两电阻串联，此时为保温状态，
由P＝可得，电路的总电阻：
R总＝＝＝1100Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值：
R1＝R总﹣R2＝1100Ω﹣48.4Ω＝1051.6Ω。
答：（1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量为1.26×105J；
（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间为126s；
（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值为1051.6Ω。
13．【解答】（1）水的比热c＝4.2×103J/（kg?℃），水的质量m水＝1kg，水的初温t0＝20℃，水的末温t＝100℃，
水需要吸收的热量：
Q吸＝cm水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J。
（2）已知热效率η＝80%，
由η＝可得用电器消耗电能：
W＝＝＝4.2×105J。
已知实际电功率P＝1000W，
由P＝公式变形可得电热水器加热时间：
t＝＝＝420s，
答：（1）水需要吸收3.36×105J热量；
（2）电热水器加热时间是420s。
14．【解答】
（1）由ρ＝可得，水的质量为：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（56℃﹣20℃）＝1.512×105J；
（2）当开关S闭合，S1接a时，电路中只有R1接入电路，此时电路中电阻最小，由P＝可知此时电路消耗的功率最大，则电热水瓶处于加热状态；当开关S闭合，S1接b时，电路中R1、R2串联，此时电路中电阻最大，电路消耗的功率最小，此时电热水瓶处于保温状态，
则电热水瓶正常工作时保温功率为：
P保温＝＝＝＝40W；
（3）由P＝可得，电热水瓶加热时消耗的电能：
W＝P实t＝0.9kW×3.5×h＝0.0525kW?h＝1.89×105J，
由W＝可得，在该过程中电能表转盘转动的转数：
n＝W?N＝0.0525kW?h×2000revs/（kW?h）＝105r；
（4）电热水瓶的加热效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）水吸收的热量为1.512×105J；
（2）电热水瓶正常工作时保温功率为40W；
（3）在给水加热的过程中，电能表的转盘转了105转；
（4）电热水瓶的加热效率是80%。
15．【解答】
（1）根据参数1200r/（kW?h）知，每消耗1kW?h的电能，电能表的转盘转动1200次；
电能表的转盘转动280圈，电热水壶消耗的电能：
W＝＝kW?h，
电热水壶的实际功率：
P＝＝＝2kW＝2000W；
（2）由P＝公式变形可得热水壶的电阻：
R＝＝＝20Ω，
由P＝公式变形可得，实际电压：
U＝＝＝200V；
（3）由ρ＝可得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
将这壶水加热到100℃吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
消耗的电能：
W＝kW?h＝×3.6×106J＝8.4×105J，
电热水壶的烧水效率：
η＝＝×100%＝80%；
（4）由W＝t，W相等，R不变，U变大，则t变小；因为t变小，所以散失到空气中的热量变少，而有用热量相同，额外散失的热量减少，电热水壶的烧水效率变大。
答：（1）电热水壶的实际功率有2000W；
（2）小明家电路的实际电压有200V；
（3）此过程中，电热水壶的烧水效率为80%；
（4）变小；变大。
16．【解答】
（1）水箱容积为120L，水箱中的水的质量为：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×120×10﹣3m3＝120kg；
将满箱温度是20℃的水加热到工作温度水吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×120kg×（120℃﹣20℃）＝5.04×107J；
（2）已知额定功率为20kW，正常工作50min，消毒柜消耗的电能是：
W＝Pt＝20×103W×50×60s＝6×107J；
（3）消毒柜的电加热效率是：
η＝＝×100%＝84%。
故答案为：（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是5.04×107J；
（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是6×107J；
（3）该消毒柜的电加热效率是84%。
17．【解答】（1）当S1断开、S2闭合时，电路为R2的简单电路，
则电热水器此挡位的加热功率：
P2＝＝＝800W；
（2）当S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，
则电热水器此挡位的加热功率：
P1＝＝＝1000W，
由P＝可得，此挡位加热1.5h消耗的电能：
W＝P1t1＝1000W×1.5×3600s＝5.4×106J，
加热水的体积：
V＝50L＝50dm3＝0.05m3，
由ρ＝可得，加热水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg，
则水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×106J，
电热水器此挡位的加热效率：
η＝×100%＝×100%≈77.8%；
（3）由题意可知，不同挡位消耗的电能W相同，
当只有R2工作时，加热功率最小，即P小＝P2＝800W，
当R1、R2同时工作时，加热功率最大，即P大＝P1+P2＝1000W+800W＝1800W，
由P＝可得，加热所用的最短时间和最长时间的比值：
＝＝＝＝。
答：（1）当S1断开、S2闭合时，电热水器此挡位的加热功率为800W；
（2）当S1闭合、S2断开时，将50L水从20℃加热到40℃用时1.5h，则电热水器此挡位的加热效率为77.8%；
（3）如图乙，调节S1、S2用不同挡位给水加热，使相同质量的水升高相同的温度，则加热所用的最短时间和最长时间的比值为4：9。
18．【解答】（1）电火锅工作时，将电能转换为内能；
（2）当闭合S、S2，断开S1时，电路为R2的简单电路，电火锅处于中温挡，
由P＝UI＝可得，电热丝R2的阻值：
R2＝＝＝88Ω；
（3）水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（60℃﹣50℃）＝8.4×104J，
由P＝可得，低温挡工作时消耗的电能：
W＝P低t′＝400W×10×60s＝2.4×105J，
电火锅的工作效率：
η＝×100%＝×100%＝35%；
（4）由图乙可知，用高温挡给质量为2kg的水加热，经3min水温从50℃升高到60℃，
此时电火锅消耗的电能：
W′＝P高t″＝950W×3×60s＝1.71×105J，
由W′＜W可知，使用高温挡更节能。
答：（1）内；
（2）电热丝R2的阻值为88Ω；
（3）此过程中水吸收的热量为8.4×104J，电火锅的工作效率为35%；
（4）使用高温挡更节能。
19．【解答】
（1）由P＝UI可得，仅榨汁时的正常工作电流：
I榨汁＝＝＝0.3A；
（2）由电路图可知，只闭合S2时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最大，总功率最小，处于保温状态，
同时闭合S2、S3时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，处于加热状态，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，R2的电功率：
P2＝P加热﹣P保温＝300W﹣80W＝220W，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由P＝UI＝可得，R2的阻值：
R2＝＝＝220Ω；
（3）给杯子盛满果汁时果汁的体积：
V＝300mL＝300cm3，
由ρ＝可得，果汁的质量：
m＝ρ果汁V＝1.2g/cm3×300cm3＝360g＝0.36kg，
果汁吸收的热量：
Q吸＝c果汁m△t＝4×103J/（kg?℃）×0.36kg×30℃＝4.32×104J，
由η＝×100%可得，榨汁杯消耗的电能：
W＝＝＝4.8×104J，
由P＝可得，需要的加热时间：
t＝＝＝160s。
答：（1）仅榨汁时的正常工作电流为0.3A；
（2）R2的阻值为220Ω；
（3）给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热160s。
20．【解答】
（1）由题可知，电加热器的额定功率为1000W，正常工作时的电压U＝220V，
由P＝可得，电热丝的电阻：R＝＝＝48.4Ω；
水吸收的热量为：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（50℃﹣30℃）＝4.2×106J，
若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，则W＝Q吸＝Pt，
所以，通电时间：t＝＝＝4200s；
（2）由丙图可知，当h＝0.2m时，Rx＝150Ω，
则探测电路中的电流：I＝＝＝0.15A。
答：（1）热水器正常加热时，电热丝电阻48.4Ω；正常通电要4200s；
（2）当水位指示表指示储水箱水深为0.2m时，探测电路中的电流为0.15A。
专题三：焦耳定律相关问题
考点扫描☆名师点拨
一、考点解析
焦耳定律是电学主要内容之一，也是学生初学电学重点和难点之一。在中考中，本部分内容是难题的主要考查点，也是拉开卷面分值的考查内容；特别是电热的综合计算一般属于压轴题，分值也较高。本部分主要考查焦耳定律及其应用等知识。
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。2-1-c-n-j-y
考生要重点复习：焦耳定律实验、内容和应用，电热的计算；电热结合求热效率等。
1.焦耳定律应用问题
焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。计算公式：Q=I2Rt（适用于所有电路），对于纯电阻电路可推导出：false。
2.电热计算问题
利用电功公式false，结合热转换效率，求电功转化为热量问题。
解答此类问题要注意以下问题：
1. 不能用false计算电动机的工作电流，只能P=UI计算工作电流，当电动机卡住时可视为电阻，要用false计算电流。
2.当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能全部(选填“全部”或“一部分”)转化为热能，即W＝Q。
3.当电路中接入的电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有一部分(选填“全部”或“一部分”)电能转化为热能，即W大于Q。此时，只能利用公式Q＝I2Rt计算电热。
4.由Q＝I2Rt和I＝可以推导Q＝t，Q＝I2Rt方便串联电路计算，Q＝t方便并联电路计算。
5.电热挡位的判定方法：在并联电路中由P＝可知，在电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温挡位，反之，为低温挡位；在串联电路中由P＝I2R可知，在电流一定时，电阻越小，电功率越小，为低温挡位，反之，为高温挡位。
6.比例关系：串联电路：＝＝＝＝，并联电路：＝＝＝＝。
二、考点复习
（一）电热应用问题
1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2．计算公式：Q=I2Rt（适用于所有电路），对于纯电阻电路可推导出：false。
（二）电热计算问题
利用公式求出电功false，根据热效率公式false，可求出相关问题。21
考点剖析☆聚焦高频
高频考点一：焦耳定律应用问题
3445510754380【典例1】（2020?泰州）如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是 。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与 有关。小华用相同装置（煤油质量也相等）同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红 （选填“能”或“不能”）初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
【考查角度】焦耳定律。
【解析】由图可知，两电阻串联，目的是控制R1和R2中的电流相同，而且还可以控制通电时间相同；
乙瓶中电热丝阻值较大，温度计的示数较高，说明在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关。
由题意可知，小华和小明用相同的装置做实验，可知加热的电阻阻值相同；但小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，由欧姆定律可知，小华做实验时电路中的电流较大，此时小华这一组的煤油升温比小明的快，说明在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越大，即小红可以初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
故答案为：控制电流和通电时间相同；电阻；能。
【答案】控制电流和通电时间相同；电阻；能。
高频考点二：电热计算问题
【典例2】（2020?河南）在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V 3000W“的电热水器。
（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的 效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是 （选填“可见”或“不可见”）光。
（2）大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10A和16A两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座。
（3）已知该电热水器的加热效率为90%，求它正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的时间。（ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg?℃）。
【考查角度】红外线；电功与热量的综合计算。
【解析】（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的热效应；
智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是不可见光；
（2）标有“220V 3000W“的电热水器，表示电热水器的额定电压为220V，额定功率为3000W，根据P=UI，电热水器的额定电流为：I=false≈13.64A，故该电热水器应选用16A规格的插座；
（3）满箱水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×30×10-3m3=30kg，
水从20℃加热到47℃所需吸收热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×30kg×（47℃-20℃）=3.402×106J，
η=false，
加热所需时间：t=false=1260s。
【答案】（1）热；不可见（2）该电热水器应选用16A的插座；（3）正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的1260s。。
考点过关☆专项突破
类型一：焦耳定律应用问题
1．（2020?青岛）甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通电相同时间产生的热量之比为5：1，则通过甲、乙的电流之比为（ ）
A．4：1 B．1：4 C．2：1 D．1：2
2．（2020?西藏）中国24岁的青年科学家曹原研究发现，石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象。根据 定律可知，如果用超导材料输送电能，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
3．（2020?西宁）家庭电路中各用电器是 联的，铭牌上均标有“220V 100W”的电视机和电热毯都正常工作1h，则 产生的热量较多。
4．（2020?内江）最先精确地确定了电流通过导体产生的热量（电热）与电流、电阻和通电时间关系的物理学家是 ；将10Ω的电阻丝接在3V的电源上，5min内产生的热量为 J。
5．（2020?甘南州）现有两电热丝，甲标有“10Ω 1A”，乙标有“15Ω 0.6A”，把它们并联起来，通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多为 J。
6．（2020?镇江）额定电压为220V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5A，则电热丝正常工作时的电阻为 Ω，工作10min产生的热量为 J．电热丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远 （选填“大于”或“小于”）电热丝电阻的缘故。
42043354876807．（2020?朝阳）将电阻R1和R2串联后接在6V的电源上，R1＝40Ω，R2＝20Ω，则通过R1的电流为 A，通电1min后，R2所产生的热量为 J。
428371014846308．（2020?益阳）小军利用如图所示装置探究电阻产生的热量与电流大小的关系，当电路正常工作且通电时间一定时，电阻 产生的热量多；若通过R1的电流为1A，通电时间为10s时，阻值为10Ω的电阻R2产生的热量为 J。
9．（2020?宜昌）两只定值电阻R1和R2的I﹣U图象如图所示。当把这两只电阻并联接在3V电源上时，通过干路的电流是 A，在相同时间内，产生的热量更多的是 （选填“R1”或“R2”）。
10．（2020?扬州）某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两档。电路如图所示，开关S接 时，是“高温”档；当开关S分别接“1”4631055-43180和“2”时，电流表的示数为5A和1A；则电阻R0＝ Ω、R＝ Ω．电烤箱处于“高温”档工作10min产生的热量为 J。
11．（2020?天水）现有两电热丝，甲标有“10Ω 1A”，乙标有“15Ω 0.6A”，把它们并联起来，通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多是 J。
12．（2020?宁夏）小朋友在玩电动玩具车时，如果用手将其按住，不让车轮转动，很容易烧坏电动机，这是因为电动机线圈的电阻 （选填“很大”或“很小”），此时通过电动机线圈的电流会 （选填“很大”或“很小”），根据 可知，短时间内会在线圈中产生大量的热，从而将线圈烧坏。
4205605229679532442157620013．（2020?乐山）如图所示，在两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＝2R2＝20Ω，电源电压U＝6V．闭合开关后，甲管中液面比乙管中液面上升得 （选填“慢”、“快”或“相同”），当滑动变阻器滑片P移至最右端时，在1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量Q＝ J。
14．（2020?成都）小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3V，电阻丝R1＝10Ω，R2＝20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到 气球先鼓起来。通电1min，R2产生的热量为 J。
15．（2020?南充）小明将线圈电阻为4.84Ω的电动机接入220V的家庭电路中，关闭其它用电器，只让电动机工作时，观察到他家标有2000imp/（kW?h）的电能表3min4699635381000内闪烁了100次，则电动机在这段时间内消耗的电能为 kW?h，电动机线圈产生 J的热量。
16．（2020?黑龙江）如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），电流表示数为 A，通电1min电路中产生的热量为 J。
17．（2020?长春）一根100Ω的电阻丝接入电路后，通过它的电流是0.2A．求：
（1）电阻丝两端的电压。
（2）通电10s电阻丝产生的热量。
18．（2020?丹东）如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V稳定不变。求：
（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2）在足浴盆中加入体积为4L、初温为20℃的水，加热电阻正常工作420s，它的电加热效率为80%，则水的温度会升高到多少摄氏度？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
4600575243840（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩10min，电动机线圈产生的热量是多少？
445579532004019．（2020?杭州）如图电路中，电源电压恒为9V，灯泡L规格为“6V 3W”。闭合开关，灯泡正常工作。求：
（1）电阻R的阻值。
（2）灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻R产生的热量。
20．（2020?齐齐哈尔）初春时节，新冠疫情来袭，小征的爸爸是一名志愿者，每天结束忙碌的工作后，为了小区的群众安全，义务到小区门卫岗亭值夜班，岗亭里没有暖气，为了给爸爸取暖，小征把家里的电取暖器送到岗亭使用。接通电源工作一段时间后，小征发现电阻丝热的发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热。请你根据学过的物理知识，帮助小征解释产生此现象的原因。
431863576200
类型二：电热计算问题
1．（2020?鞍山）某品牌电热水壶上标有“220V1400W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻 。在额定电压下，电热水壶烧水3min。这段时间内电热水壶发热体产生的热量是 J．若发热体产生的热量全部被水吸收，能将 kg的水从20℃升高到100℃．[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
2．（2020?遵义）中国茶文化源远流长，遵义是名茶之乡。泡茶时茶香四溢属于 现象；在某次泡茶过程中，用1500W的电热水壶正常工作7min，能将1.5L水从25℃加热到95℃，则电热水壶此次加热效率为 。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]
3．（2020?株洲）生活中常用电热水壶烧水，已知某电热水壶的铭牌如表，水的比热容c＝4.2×103J/（kg?℃）
电热水壶
型号
JDC﹣I 500D
额定功率
1500W
额定电压
220V﹣
容量
1.2L
额定频率
50Hz
（1）电热水壶烧水时将 能转化为 能；
（2）电热水壶在额定功率下工作100s，消耗的电能是 J；
（3）若不计一切热损失，第二问中消耗的电能可以使1kg的冷水温度升高多少？（结果保留一位小数）。
44786558305804．（2020?通辽）某电热水器简化电路如图所示，保温功率为220W，加热功率为1100W，R1和R2均为定值电热丝，S为自动开关，电热丝R1的阻值为 Ω；如果该电热水器的热效率为80%，将2L的水从12℃电加热至沸腾（一个标准大气压强下），需要 s．[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），取ρ水＝1.0g/cm3]
5．（2020?河南）在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V 3000W“的电热水器。
（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的 效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是 （选填“可见”或“不可见”）光。
（2）大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10A和16A两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座。
（3）已知该电热水器的加热效率为90%，求它正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的时间。（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。
303847511963406．（2020?淄博）如图是探究电流通过导体时产生热量与电流的关系实验装置。烧瓶中煤油的质量为200g，电阻丝R的阻值为20Ω。电路中电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.5A时，通电5min观察到烧瓶中煤油的温度从25℃升高了3℃。[c煤油＝2.1×103J/（kg?℃）]求：
（1）滑动变阻器连入电路的阻值。
（2）煤油吸收的热量。
（3）电阻丝的加热效率。
7．（2020?鄂尔多斯）某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源（电压恒定U＝6V）、开关S0、电磁铁（线圈电阻R0＝20Ω）、热敏电阻R组成。R阻值随温度的变化图象如图乙。工作电路R1＝44Ω，R2＝956Ω．当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
（1）当温度达到50℃时，衔铁会被吸下，电热水器停止加热。求控制电路中的电流。
（2）电热水器将水箱中2kg的水从17℃加热到50℃，用时5min。求此过程水吸收的热量及电热水器的加热效率。
（3）用电高峰期，电热水器两端实际电压为200V，当电热水器处于保温状态时电热水器工作多长时间会消耗1.8×104J的电能？
物质
初温/℃
末温/℃
水
18
38
食用油
18
68
8．（2020?盘锦）在比较不同物质吸热情况的实验中，用额定功率为250W的电加热器分别对质量相等的水和食用油加热2min，电加热器均正常工作。记录的数据如下表所示。[忽略汽化对质量的影响，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：
（1）给水加热时电加热器消耗的电能。
（2）若电加热器对水加热的效率为84%，水吸收的热量。
（3）食用油的质量。
9．（2020?西宁）今年，西宁市夺取了脱贫攻坚的全面胜利，农村家庭电器化普及程度越来越高。小明家电热饮水机的简化电路图如图所示，它有加热和保温两种工作状态，当S2断开时，饮水机处于保温状态。R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝，饮水机部分参数如表所示。
额定电压
220V
额定功率
加热功率
2000W
保温功率
400W
容量
2.5L
（1）饮水机在加热状态下正常工作，将2kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量是多少？[水的比热容c＝4.2×103J/（kg?℃）]
（2）在（1）问加热情况下，饮水机正常工作了420s，消耗了多少电能？加热效率是多少？
422719553340（3）电热丝R2的阻值是多少？
10．（2020?河池）某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水，慢加热额定功率为1210W，保温额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。[水的比热c＝4.2×103J/（kg?℃）]求：（1）热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是多少J？
（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少Ω？
（3）电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要多少s？
4577715114300
11．（2020?葫芦岛）如图所示是一款电蒸锅的简化电路图，它具有高温和低温两个挡位。高温挡加热功率为2000W．R1、R2均为加热电阻丝，R2的电阻为72.6Ω．求：
（1）电阻R1的阻值是多少？
（2）电蒸锅低温挡的功率是多少？
3869055403860（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将2.5kg水从20℃加热到100℃，需要多长时间？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
2703195109728012．（2020?沈阳）康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为1000W保温功率为44W[c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]，求：
（1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量；
（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间；
（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值。
13．（2020?广安）某同学学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是4.2×103J/（kg?℃）。
（1）如果用某一品牌的电热水器将质量为1kg的水，在一标准大气压下从20℃加热至沸腾，则水需要吸收多少热量？
（2）如果该同学所用的电热水器工作时的实际电功率为1000W，并且热效率（热效率等于水吸收的热量与用电器消耗电能之比）为80%，则电热水器加热时间是多少？
3541395169926014．（2020?朝阳）图甲为小阳家的电热水瓶，图乙是其电路原理图，R1和R2为阻值不变的电热丝，R1＝44Ω，R2＝1166Ω，S1为温控开关，可以实现“加热”和“保温”态的转换。为了测量电热水瓶的实际电功率，小阳找来了一块标有“2000revs/（kW?h）”字样的电能表，在电热水瓶中加入1L温度为20℃的水后，把它单独通过电能表接入家庭电路中，将水加热到56℃，用了3.5min。小阳根据电能表的参数和转盘转数，计算出电热水瓶的实际电功率为900W（水的比热容c水＝4.2×103J/（kg?℃））。
求：（1）水吸收的热量是多少？
（2）电热水瓶正常工作时保温功率是多少？
（3）在给水加热的过程中，电能表的转盘转了多少转？
（4）电热水瓶的加热效率是多少？
常热牌电热水壶
型号
QLR2020
额定电压
220V
额定功率
2420W
额定容积
2L
15．（2020?常州）小明家住偏远山区。家庭电路电压达不到220V，他借助电能表电热水壶探究家中的实际电压；将装有额定容积水的电热水壶单独接入电路，发现初温20℃的水被加热至100℃恰好沸腾，通电时间为7min，电能表的转盘转动280圈。电能表表盘、电热水壶的铭牌如图甲、表格乙所示，电热水壶的阻值不变，c水＝4.2×103/（kg?℃），ρ水＝1×103kg/m3，问：
4182745182880（1）电热水壶的实际功率有多大？
（2）小明家电路的实际电压有多大？
（3）此过程中，电热水壶的烧水效率为多大？
（4）随着山区电路升级改造工程的推进，小明猜想：若在220V电压下重复刚才的探究，那么，加热时间会 （变小/不变/变大），电热水壶的烧水效率会 （变小/不变/变大）。
16．（2020?营口）为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒柜内，通过对水加热，达到设定压强和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行消毒处理，某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表，某次消毒，将满箱温度是20℃的水加热到工作温度，需正常工作50min[c水＝4.2×103J/（kg?℃）（ρ水＝1.0×103kg/m3）]求：
电源
AC220V 50Hz
额定功率
20kW
水箱容积
120L
工作温度
120℃
额定压力
621MPa
（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？
（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？
（3）该消毒柜的电加热效率是多少？
17．（2020?永州）随着我国经济社会发展，人们生活更加美好。我国农村地区也产泛使用了多挡位电热水器，如图甲为某一款多挡位电热水器，内部简化电路如图乙所示。已知U＝220V、R1＝48.4Ω，R2＝60.5Ω、c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3。
260286553340（1）当S1断开、S2闭合时，求电热水器此挡位的加热功率；
（2）当S1闭合、S2断开时，将50L水从20℃加热到40℃用时1.5h，求电热水器此挡位的加热效率；
（3）如图乙，调节S1、S2用不同挡位给水加热，使相同质量的水升高相同的温度，求加热所用的最短时间和最长时间的比值。（设用不同挡位加热的效率相同）
18．（2020?娄底）一新款节能电火锅，有关技术参数如表（设电火锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。图甲为其电路原理图：R1和R2为电阻不变的电热丝（R1＞R2），当闭合S、S1，断开S2时，电火锅处于低温挡：当闭合S、S2，断开S1时，电火锅处于中温挡，当闭合S、S1和S2时，电火锅处于高温挡。（c水＝4.2×103J/（kg?℃））
额定电压
电火锅挡位
额定功率/W
220V
低温
400
中温
550
高温
950
164465174625
（1）电火锅工作时，将电能转换为 能；
（2）求电热丝R2的阻值；
（3）电火锅正常工作时，用低温挡给质量为2kg、水温为50℃的水加热，经10min水温升高到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的工作效率；
（4）电火锅正常工作时，分别用低温挡和高温挡给质量为2kg的水加热，绘制的水温随时间变化的图象如乙图所示。请比较使用高温挡还是低温挡更节能。
307467059436019．（2020?江西）冬天打出来的果汁太凉，不宜直接饮用。如图所示，是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求：
榨汁杯部分参数表
额定电压
220V
加热功率
300W
保温功率
80W
榨汁功率
66W
容量
300mL
（1）仅榨汁时的正常工作电流；
（2）R2的阻值；
（3）已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为90%，给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热多长时间。[c果汁＝4×103J/（kg?℃），ρ果汁＝1.2×103kg/m3]
61531592900520．（2020?牡丹江）图甲所示是我市某家用电辅热式平板太阳能热水器，其铭牌上标有电加热的功率为1000W．图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24V，A为水位指示表（由量程为0～0.6A电流表改成），R0阻值为10Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图丙所示。
（1）热水器正常电加热时，电热丝电阻多大（结果保留一位小数）？若阴雨天，将储水箱中50kg、30℃的水加热到50℃，正常通电要多长时间？[若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失]
（2）当水位指示表指示储水箱水深为0.2m时，探测电路中的电流多大？
考点过关☆专项突破解析
类型一：焦耳定律应用问题
1．【解答】
由题意可知，R甲：R乙＝5：4，产生的热量之比Q甲：Q乙＝5：1，通电时间之比t甲：t乙＝1：1，
由Q＝I2Rt可得通过甲、乙两个电热器的电流之比：
I甲：I乙＝：＝：＝1：＝2：1，故C正确、ABD错误。
故选：C。
2．【解答】超导材料的电阻为零，根据焦耳定律可知，用超导材料输送电能时，在输电线路上产生的电热为0，这样可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
故答案为：焦耳。
3．【解答】
家庭电路中各用电器互不影响，所以各用电器是并联的；
已知电视机和电热毯的功率相同，工作时间也相同，由W＝Pt可得，它们消耗的电能相同，但电热毯将消耗的电能全部转换为内能，而电视机将消耗的电能一部分转换为内能，还转化为光能等，因此电热毯产生的热量较多。
故答案为：并；电热毯。
4．【解答】
在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系，即焦耳定律。
将10Ω的电阻丝接在3V的电源上，5min内产生的热量为：
Q＝W＝t＝×5×60s＝270J。
故答案为：焦耳；270。
5．【解答】由I＝可得，两电热丝两端允许所加的最大电压：
U甲＝I甲R甲＝1A×10Ω＝10V，
U乙＝I乙R乙＝0.6A×15Ω＝9V，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两电热丝并联时，电路中的最大电压U＝U乙＝9V；
两电热丝并联的总电阻：
R＝＝＝6Ω，
通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多为：
Q＝W＝t＝×10s＝135J。
故答案为：135。
6．【解答】
（1）由题知，电暖器在220V电路中工作时，通过电热丝的电流为5A，
由欧姆定律可得，电热丝正常工作时的电阻：
R＝＝＝44Ω；
工作10min产生的热量：
Q＝I2Rt＝（5A）2×44Ω×10×60s＝6.6×105J；
（2）电热丝和导线串联在电路中，电流相等，电热丝比导线热，导线电阻比电热丝小得多，由Q＝I2Rt知，相同时间里电流通过导线产生热量远远小于电热丝消耗的热量。
故答案为：44；6.6×105；小于。
7．【解答】
由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得，电路中的总电阻：
R＝R1+R2＝40Ω+20Ω＝60Ω，
由欧姆定律可得，电路中的电流：
I＝＝＝0.1A，
因为串联电路电流处处相等，所以通过R1和R2的电流都为0.1A。
通电1min后，R2所产生的热量：
Q＝I2R2t＝（0.1A）2×20×60s＝12J。
故答案为：0.1；12。
8．【解答】
（1）由图可知，R2与R3并联后与R1串联，
由并联电路的电流特点可知，I1＝I2+I3，所以I1＞I2，
而R1＝R2＝10Ω，
由Q＝I2Rt可知，通电时间一定时，电阻R1产生的热量多；
（2）因为R2与R3并联，所以两者电压相等，电阻也相等，由I＝知，通过R2和R3的电流相等，
所以I1＝I2+I3＝2I2＝1A，
I2＝0.5A，
所以通电10s时R2产生的热量：
Q＝I22R2t＝（0.5A）2×10Ω×10s＝25J。
故答案为：R1；25。
9．【解答】
（1）由图象可知，当R1、R2所加电压为3V时，通过R1的电流为I1＝0.3A，通过R2的电流I2＝0.15A，
因为R1、R2并联接在3V电源上，
所以通过干路的电流：
I＝I1+I2＝0.3A+0.15A＝0.45A，
因为U1＝U2＝3V，I1＞I2，通电时间t相同，
由Q＝W＝UIt可知产生的热量：
Q1＞Q2，
即：在相同时间内，产生的热量更多的是R1。
故答案为：0.45；R1。
10．【解答】
（1）当S接1时，只有电阻R0接入电路中，总电阻为R0；当S接2时，此时为串联电路，总电阻为R+R0；根据P＝可知，在电源电压不变的情况下，总电阻越小，功率越大，为高温挡，所以开关S接1时，是“高温”档；
（2）当开关S接“1”时电流表的示数为5A，此时只有电阻R0接入电路中，根据欧姆定律可得R0的电阻为：R0＝＝＝44Ω；
当开关S接“2”时电流表的示数为1A，此时R、R0串联，根据欧姆定律可得总电阻为：R'＝＝＝220Ω；
则R的阻值为：R＝R'﹣R0＝220Ω﹣44Ω＝176Ω；
（3）电烤箱处于“高温”档工作10min产生的热量为：
Q＝W＝UI1t＝220V×5A×600s＝6.6×105J。
故答案为：1；44；176；6.6×105。
11．【解答】
由I＝可得，两电热丝两端允许所加的最大电压：
U甲＝I甲R甲＝1A×10Ω＝10V，
U乙＝I乙R乙＝0.6A×15Ω＝9V，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两电热丝并联时，电路中的最大电压U＝U乙＝9V；
两电热丝并联的总电阻：
R＝＝＝6Ω，
通电10s后，甲、乙两电热丝产生的总热量最多为：
Q＝W＝t＝×10s＝135J。
故答案为：135。
12．【解答】小朋友在玩电动玩具车时，如果用手将其按住，不让车轮转动，此时的玩具车相当于一个定值电阻，由于线圈的电阻很小，根据欧姆定律I＝可知，通过线圈的电流较大；根据焦耳定律的公式Q＝I2Rt可知，短时间内会在线圈中产生大量的热，从而将线圈烧坏。
故答案为：很小；很大；焦耳定律。
13．【解答】
（1）两电阻串联，电流相等，R1＝2R2，由焦耳定律Q＝I2Rt得，电阻大的在相同电流、相同时间产生的热量多，升高的温度快，故甲管中液面比乙管中液面上升得快；
（2）当滑动变阻器滑片P移至最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，R1、R2串联，此时电路中的电流为：I＝＝＝0.2A；
1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量为：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×20Ω×60s＝48J。
故答案为：（1）快； （2）48。
14．【解答】由图可知，两电阻丝串联有电路中，这样可保证电流相同、加热时间相同，电阻越大，产生的热量越多，所以乙中产生的热量多，乙中的气球先鼓起来；
通电1min，R2产生的热量为：Q＝I2R2t＝R2t＝×20Ω×60s＝12J。
故答案为：乙；12。
15．【解答】
（1）关闭其它用电器，只让电动机工作，
由电能表的参数“2000imp/（kW?h）”知，电路中每消耗1kW?h的电能，指示灯闪烁2000次，
所以当指示灯闪烁100次时，电动机消耗的电能为：
W＝kW?h＝0.05kW?h＝1.8×105J；
（2）由W＝UIt可得，电动机工作时的电流：
I＝＝＝A，
所以电动机线圈产生热量：
Q＝I2Rt＝（A）2×4.84Ω×3×60s＝1.8×104J。
故答案为：0.05；1.8×104。
16．【解答】
由图知R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光，
所以U＝UR＝UL＝4V，
由P＝UI可得通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，
由欧姆定律可得通过R的电流：IR＝＝＝0.2A，
由并联电路的电流特点可得电流表示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；
通电1min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。
故答案为：0.7；168。
17．【解答】
（1）由题知，电阻丝电阻R＝100Ω，通过的电流I＝0.2A，
由欧姆定律可得，电阻丝两端电压：
U＝IR＝0.2A×100Ω＝20V；
（2）由焦耳定律可得，通电10s电阻丝产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.2A）2×100Ω×10s＝40J。
答：（1）电阻丝两端的电压为20V。
（2）通电10s电阻丝产生的热量为40J。
18．【解答】
（1）由电路图知，电动机与加热电阻并联，
由并联电路特点和P＝可得，加热电阻正常工作时的电功率为：
P＝＝＝1000W；
（2）加热电阻正常工作420s产生热量：
Q放＝W＝Pt＝1000W×420s＝4.2×105J，
电加热效率为80%，所以水吸收热量：
Q吸＝80%Q放＝80%×4.2×105J＝3.36×105J，
由密度公式可得水的质量：
m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg，
由Q吸＝cm△t和可得水升高的温度：
△t＝＝＝20℃，
水的温度会升高到：
t＝t0+△t＝20℃+20℃＝40℃；
（3）由焦耳定律可得，按摩10min电动机线圈产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.1A）2×2Ω×10×60s＝12J。
答：（1）加热电阻正常工作时的电功率1000W；
（2）水的温度会升高到40℃；
（3）电动机线圈产生的热量是12J。
19．【解答】
（1）由电路图知，L与R串联，电压表测灯泡两端的电压，
闭合开关，灯泡正常发光，由串联电路特点和P＝UI可得，此时电路中电流：
I＝IR＝IL＝＝＝0.5A，
因串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和，
所以，电阻R两端电压：
UR＝U﹣UL＝9V﹣6V＝3V，
由欧姆定律得，电阻R的阻值：
R＝＝＝6Ω；
（2）由P＝可得，灯泡工作5分钟消耗的电能：
W＝P额t＝3W×5×60s＝900J；
5分钟电阻R产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×6Ω×5×60s＝450J。
答：（1）电阻R的阻值为6Ω；
灯泡工作5分钟消耗的电能为900J；电阻R产生的热量为450J。
20．【解答】答：因为电阻丝和导线是串联，通过的电流相等。但电阻丝的电阻比导线的电阻大得多，根据Q＝I2Rt，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以电阻丝热的发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热。
类型二：电热计算问题
1．【解答】
（1）电热水壶的发热体与连接的导线是串联的，所以通过它们的电流、通电时间都相等，但导线的电阻比电热水壶的电阻小的多，由Q＝I2Rt可知，电流通过导线产生的热量比通过发热体产生的热量小得多，所以在烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热；
（2）在额定电压下，电热水壶的实际功率P＝P额＝1400W，
则3min内发热体产生的热量：
Q＝W＝Pt＝1400W×3×60s＝2.52×105J。
（3）若发热体产生的热量全部被水吸收，则Q吸＝Q＝2.52×105J。
由Q吸＝cm△t可得，水的质量：
m＝＝＝0.75kg。
故答案为：小；2.52×105；0.75。
2.【解答】泡茶时茶香四溢，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；
电热水壶中水的体积为：V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3；
根据ρ＝可知，水的质量为：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
水吸收的热量为：Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（95℃﹣25℃）＝4.41×105J；
电热水壶正常工作7min消耗的电能为：W＝Pt＝1500W×7×60s＝6.3×105J；
电水壶的加热效率为：η＝＝×100%＝70%。
故答案为：扩散；70%。
3．【解答】（1）用电热水壶烧水时，消耗电能，将电能转化为水的内能，
（2）由P＝公式变形可得，
消耗的电能W＝Pt＝1500W×100s＝1.5×105J；
（3）不计一切热损失，Q＝W＝1.5×105J；
由Q＝cm△t可得，冷水温度升高温度△t＝＝≈35.7℃。
故答案为：（1）电；内；
（2）1.5×105；
（3）使1kg的冷水温度升高35.7℃。
4．【解答】（1）当S闭合时，R1短路，电路为R2的简单电路，当S断开时，两电阻串联，根据串联电阻大于其中任一电阻，根据P＝，S闭合时，为加热状态，S断开时为保温状态，
P加热＝，故R2＝＝＝44Ω；
根据串联电阻的规律，P保温＝，
故R1+R2＝＝＝220Ω，
因此，R1＝＝220Ω﹣44Ω＝176Ω；
（2）由ρ＝得水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；
水在一个标准大气压强下的沸点为100℃，
水吸收的热量为：
Q＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣12℃）＝7.392×105J，
根据η＝＝，该电热水器的热效率为80%，
加热至沸腾所用的时间：
t＝＝＝840s。
故答案为：176；840。
5．【解答】（1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的热效应；
智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是不可见光；
（2）标有“220V 3000W“的电热水器，表示电热水器的额定电压为220V，额定功率为3000W，根据P＝UI，电热水器的额定电流为：
I＝＝≈13.64A，故该电热水器应选用16A规格的插座；
（3）满箱水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×30×10﹣3m3＝30kg，
水从20℃加热到47℃所需吸收热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×30kg×（47℃﹣20℃）＝3.402×106J，
η＝＝，
加热所需时间：
t＝＝＝1260s。
答：
（1）热；不可见
（2）该电热水器应选用16A的插座；
（3）正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的1260s。
6．【解答】
（1）根据I＝知，电路的总电阻为：
R总＝＝＝24Ω，
根据串联电路的电阻规律可知，滑动变阻器连入电路的阻值为：
R滑＝R总﹣R＝24Ω﹣20Ω＝4Ω；
（2）煤油吸收的热量为：
Q吸＝c煤油m△t＝2.1×103J/（kg?℃）×0.2kg×3℃＝1.26×103J；
（3）5min内电阻丝消耗的电能为：
W＝Q＝I2Rt＝（0.5A）2×20Ω×5×60s＝1500J，
电阻丝的加热效率为：
η＝×100%＝×100%＝84%。
答：（1）滑动变阻器连入电路的阻值为4Ω；
（2）煤油吸收的热量为1.26×103J；
（3）电阻丝的加热效率为84%。
7．【解答】
（1）温度为50℃时，衔铁被吸下，由图乙可知，此时R＝40Ω，
由串联电阻的规律及欧姆定律可得，此时控制电路中的电流为：
I＝＝＝0.1A；
（2）2kg的水从17℃加热到50℃，水吸收的热量
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（50℃﹣17℃）＝2.772×105J；
由题知，当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热，此时衔铁没有被吸下，则由图甲可知此时工作电路只有R1工作，
工作电路加热的功率为：
P加热＝＝＝1100W；
电热水器加热5min消耗的电能为：
W＝P加热t＝1100W×5×60s＝3.3×105J，
电热水器的加热效率为：
η＝＝×100%＝84%；
（3）衔铁被吸下时，电热水器处于保温状态，由图甲可知，工作电路中R1、R2串联，
由串联电阻的规律，此时工作电路的总电阻为：
R总＝R1+R2＝44Ω+956Ω＝1000Ω，
当U实＝200V时，电热水器的实际保温功率为：
P实＝＝＝40W，
根据W＝Pt可得，电热器的工作时间为：
t＝＝＝450s。
答：（1）控制电路中的电流为0.1A；
（2）此过程水吸收的热量为2.772×105J；电热水器的加热效率为84%；
（3）用电高峰期，电热水器两端实际电压为200V，当电热水器处于保温状态时电热水器工作450s消耗1.8×104J的电能。
8．【解答】
（1）额定功率为250W的电加热器正常加热2min，则电加热器消耗的电能：
W＝Pt＝250W×2×60s＝3×104J；
（2）电加热器对水加热的效率为84%，
根据η＝可得水吸收的热量：
Q＝ηW＝84%×3×104J＝2.52×104J；
（3）由表中数据可知，水的温度由18℃升高到38℃，即△t水＝38℃﹣18℃＝20℃，
根据Q＝cm△t可得，水的质量：
m＝＝＝0.3kg，
因食用油和水的质量相等，故食用油的质量为0.3kg。
答：（1）给水加热时电加热器消耗的电能为3×104J；
（2）若电加热器对水加热的效率为84%，水吸收的热量为2.52×104J；
（3）食用油的质量为0.3kg。
9．【解答】（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm（ t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
（2）由P＝可得，
消耗的电能为：
W＝P加热t＝2000W×420s＝8.4×105J，
饮水机加热的效率为：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（3）当只闭合S1时，只有R1工作，饮水机处于保温状态，
当S1、S2同时闭合时，两电阻并联，饮水机处于加热状态，
因电路的总功率等于电阻功率之和，
所以，R2的电功率：
P2＝P加热﹣P保温＝2000W﹣400W＝1600W，
由P＝UI＝可得，
电阻R2的阻值：
R2＝＝＝30.25Ω。
答：（1）饮水机在加热状态下正常工作，将2kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量是6.72×105J；
（2）在（1）问加热情况下，饮水机正常工作了420s，消耗了8.4×105J的电能，加热效率是80%；
（3）电热丝R2的阻值是30.25Ω。
10．【解答】
（1）水需要吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（70℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于慢加热挡，
由P＝可得，电阻R1的阻值：
R1＝＝＝40Ω；
（3）开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电路中电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温挡，
此时电路的总电阻：
R串＝＝＝80Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的阻值：
R2＝R串﹣R1＝80Ω﹣40Ω＝40Ω；
开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电路中电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热挡；
由电阻的并联可得：＝+，
即＝+，
解得R并＝20Ω，
则快加热功率：P快加热＝＝＝2420W，
由P＝可得，
用快加热所用的时间为：
t快＝＝＝1000s。
答：（1）热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是8.4×106J；
（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是40Ω；
（3）电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要1000s。
11．【解答】（1）高温挡时，为R1的简单电路，高温挡加热功率为2000W，根据P＝，
R1＝＝＝24.2Ω；
（2）低温挡时，两电阻串联，由电阻的串联，电蒸锅低温挡的功率是：
P低＝＝＝500W；
（3）把2.5kg水从20℃加热到100℃吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J，
不计热量损失，消耗的电能：
W＝Q吸＝8.4×105J，
由P＝可得，需要的加热时间：
t′＝＝＝420s。
答：
（1）电阻R1的阻值是24.2Ω；
（2）电蒸锅低温挡的功率是500W；
（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将2.5kg水从20℃加热到100℃，需要420s。
12．【解答】（1）水壶要吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃﹣40℃）＝1.26×105J；
（2）由于不计热量损失，则消耗的电能W＝Q＝1.26×105J；
由P＝可得，加热过程需要的时间：
t＝＝＝126s；
（3）在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路为R2的简单电路，此时电路中电阻小，消耗的功率大，为加热状态，
根据P＝可得电阻R2的阻值：
R2＝＝＝48.4Ω，
当旋钮开关切换到1时，两电阻串联，此时为保温状态，
由P＝可得，电路的总电阻：
R总＝＝＝1100Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值：
R1＝R总﹣R2＝1100Ω﹣48.4Ω＝1051.6Ω。
答：（1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量为1.26×105J；
（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间为126s；
（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值为1051.6Ω。
13．【解答】（1）水的比热c＝4.2×103J/（kg?℃），水的质量m水＝1kg，水的初温t0＝20℃，水的末温t＝100℃，
水需要吸收的热量：
Q吸＝cm水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J。
（2）已知热效率η＝80%，
由η＝可得用电器消耗电能：
W＝＝＝4.2×105J。
已知实际电功率P＝1000W，
由P＝公式变形可得电热水器加热时间：
t＝＝＝420s，
答：（1）水需要吸收3.36×105J热量；
（2）电热水器加热时间是420s。
14．【解答】
（1）由ρ＝可得，水的质量为：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（56℃﹣20℃）＝1.512×105J；
（2）当开关S闭合，S1接a时，电路中只有R1接入电路，此时电路中电阻最小，由P＝可知此时电路消耗的功率最大，则电热水瓶处于加热状态；当开关S闭合，S1接b时，电路中R1、R2串联，此时电路中电阻最大，电路消耗的功率最小，此时电热水瓶处于保温状态，
则电热水瓶正常工作时保温功率为：
P保温＝＝＝＝40W；
（3）由P＝可得，电热水瓶加热时消耗的电能：
W＝P实t＝0.9kW×3.5×h＝0.0525kW?h＝1.89×105J，
由W＝可得，在该过程中电能表转盘转动的转数：
n＝W?N＝0.0525kW?h×2000revs/（kW?h）＝105r；
（4）电热水瓶的加热效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）水吸收的热量为1.512×105J；
（2）电热水瓶正常工作时保温功率为40W；
（3）在给水加热的过程中，电能表的转盘转了105转；
（4）电热水瓶的加热效率是80%。
15．【解答】
（1）根据参数1200r/（kW?h）知，每消耗1kW?h的电能，电能表的转盘转动1200次；
电能表的转盘转动280圈，电热水壶消耗的电能：
W＝＝kW?h，
电热水壶的实际功率：
P＝＝＝2kW＝2000W；
（2）由P＝公式变形可得热水壶的电阻：
R＝＝＝20Ω，
由P＝公式变形可得，实际电压：
U＝＝＝200V；
（3）由ρ＝可得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
将这壶水加热到100℃吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
消耗的电能：
W＝kW?h＝×3.6×106J＝8.4×105J，
电热水壶的烧水效率：
η＝＝×100%＝80%；
（4）由W＝t，W相等，R不变，U变大，则t变小；因为t变小，所以散失到空气中的热量变少，而有用热量相同，额外散失的热量减少，电热水壶的烧水效率变大。
答：（1）电热水壶的实际功率有2000W；
（2）小明家电路的实际电压有200V；
（3）此过程中，电热水壶的烧水效率为80%；
（4）变小；变大。
16．【解答】
（1）水箱容积为120L，水箱中的水的质量为：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×120×10﹣3m3＝120kg；
将满箱温度是20℃的水加热到工作温度水吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×120kg×（120℃﹣20℃）＝5.04×107J；
（2）已知额定功率为20kW，正常工作50min，消毒柜消耗的电能是：
W＝Pt＝20×103W×50×60s＝6×107J；
（3）消毒柜的电加热效率是：
η＝＝×100%＝84%。
故答案为：（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是5.04×107J；
（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是6×107J；
（3）该消毒柜的电加热效率是84%。
17．【解答】（1）当S1断开、S2闭合时，电路为R2的简单电路，
则电热水器此挡位的加热功率：
P2＝＝＝800W；
（2）当S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，
则电热水器此挡位的加热功率：
P1＝＝＝1000W，
由P＝可得，此挡位加热1.5h消耗的电能：
W＝P1t1＝1000W×1.5×3600s＝5.4×106J，
加热水的体积：
V＝50L＝50dm3＝0.05m3，
由ρ＝可得，加热水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg，
则水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×106J，
电热水器此挡位的加热效率：
η＝×100%＝×100%≈77.8%；
（3）由题意可知，不同挡位消耗的电能W相同，
当只有R2工作时，加热功率最小，即P小＝P2＝800W，
当R1、R2同时工作时，加热功率最大，即P大＝P1+P2＝1000W+800W＝1800W，
由P＝可得，加热所用的最短时间和最长时间的比值：
＝＝＝＝。
答：（1）当S1断开、S2闭合时，电热水器此挡位的加热功率为800W；
（2）当S1闭合、S2断开时，将50L水从20℃加热到40℃用时1.5h，则电热水器此挡位的加热效率为77.8%；
（3）如图乙，调节S1、S2用不同挡位给水加热，使相同质量的水升高相同的温度，则加热所用的最短时间和最长时间的比值为4：9。
18．【解答】（1）电火锅工作时，将电能转换为内能；
（2）当闭合S、S2，断开S1时，电路为R2的简单电路，电火锅处于中温挡，
由P＝UI＝可得，电热丝R2的阻值：
R2＝＝＝88Ω；
（3）水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（60℃﹣50℃）＝8.4×104J，
由P＝可得，低温挡工作时消耗的电能：
W＝P低t′＝400W×10×60s＝2.4×105J，
电火锅的工作效率：
η＝×100%＝×100%＝35%；
（4）由图乙可知，用高温挡给质量为2kg的水加热，经3min水温从50℃升高到60℃，
此时电火锅消耗的电能：
W′＝P高t″＝950W×3×60s＝1.71×105J，
由W′＜W可知，使用高温挡更节能。
答：（1）内；
（2）电热丝R2的阻值为88Ω；
（3）此过程中水吸收的热量为8.4×104J，电火锅的工作效率为35%；
（4）使用高温挡更节能。
19．【解答】
（1）由P＝UI可得，仅榨汁时的正常工作电流：
I榨汁＝＝＝0.3A；
（2）由电路图可知，只闭合S2时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最大，总功率最小，处于保温状态，
同时闭合S2、S3时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，处于加热状态，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，R2的电功率：
P2＝P加热﹣P保温＝300W﹣80W＝220W，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由P＝UI＝可得，R2的阻值：
R2＝＝＝220Ω；
（3）给杯子盛满果汁时果汁的体积：
V＝300mL＝300cm3，
由ρ＝可得，果汁的质量：
m＝ρ果汁V＝1.2g/cm3×300cm3＝360g＝0.36kg，
果汁吸收的热量：
Q吸＝c果汁m△t＝4×103J/（kg?℃）×0.36kg×30℃＝4.32×104J，
由η＝×100%可得，榨汁杯消耗的电能：
W＝＝＝4.8×104J，
由P＝可得，需要的加热时间：
t＝＝＝160s。
答：（1）仅榨汁时的正常工作电流为0.3A；
（2）R2的阻值为220Ω；
（3）给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热160s。
20．【解答】
（1）由题可知，电加热器的额定功率为1000W，正常工作时的电压U＝220V，
由P＝可得，电热丝的电阻：R＝＝＝48.4Ω；
水吸收的热量为：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（50℃﹣30℃）＝4.2×106J，
若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，则W＝Q吸＝Pt，
所以，通电时间：t＝＝＝4200s；
（2）由丙图可知，当h＝0.2m时，Rx＝150Ω，
则探测电路中的电流：I＝＝＝0.15A。
答：（1）热水器正常加热时，电热丝电阻48.4Ω；正常通电要4200s；
（2）当水位指示表指示储水箱水深为0.2m时，探测电路中的电流为0.15A。
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