\l "_Tc5338" 【題型1 電流的熱效應(yīng)】1
\l "_Tc31833" 【題型2 探究影響電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的因素】4
\l "_Tc846" 【題型3 焦耳定律】11
\l "_Tc5338" 【題型4 焦耳定律的計(jì)算及其應(yīng)用】15
\l "_Tc31833" 【題型5 焦耳定律在實(shí)際中的應(yīng)用】23
\l "_Tc846" 【題型6 電熱的利用與防止】24
\l "_Tc846" 【題型7 電功與電熱的綜合計(jì)算】26
\l "_Tc5338" 【題型1 電流的熱效應(yīng)】
1．（2023?高港區(qū)模擬）利用電流熱效應(yīng)研制的新型智能加熱織物，為北京冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)員提供了保暖服裝．揭示電流熱效應(yīng)規(guī)律的科學(xué)家是（ ）
A．焦耳B．安培C．瓦特D．伏特
【答案】A
【分析】焦耳通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究出了電流熱效應(yīng)的規(guī)律。據(jù)此判斷。
【解答】解：A．焦耳是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究出電流熱效應(yīng)規(guī)律的科學(xué)家，故A符合題意；
B．安培發(fā)現(xiàn)了判斷磁極與電流方向關(guān)系的安培定則，故B不符合題意；
C．瓦特對(duì)蒸汽機(jī)的改進(jìn)及蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用，直接推動(dòng)了熱力學(xué)理論的研究和發(fā)展，故C不符合題意；
D．伏特因發(fā)明電堆而出名，故D不符合題意。
故選：A。
2．（2023?扶綏縣二模）下列家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（ ）
A．電風(fēng)扇B．電飯鍋C．吸塵器D．電視機(jī)
【答案】B
【分析】電流的熱效應(yīng)就是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
【解答】解：
電風(fēng)扇、吸塵器主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電視機(jī)主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能；只有電飯鍋是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流的熱效應(yīng)。
故選：B。
3．（2023?南關(guān)區(qū)校級(jí)二模）北京冬奧會(huì)期間，我國(guó)科研人員為運(yùn)動(dòng)員提供了帶電源的智能控溫加熱手套，如圖所示。下列與加熱手套工作原理相同的用電器是（ ）
A．話筒B．電熱水壺C．電風(fēng)扇D．洗衣機(jī)
【答案】B
【分析】（1）話筒是利用電磁感應(yīng)原理將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的。
（2）電熱水壺是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的。
（3）電風(fēng)扇和洗衣機(jī)中的電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用來(lái)工作的。
【解答】解：智能控溫加熱手套是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，電熱水壺與加熱手套的原理相同，故B符合題意，ACD不符合題意。
故選：B。
4．（2023?淮陽(yáng)區(qū)三模）（多選）為延長(zhǎng)食物保質(zhì)期，可對(duì)食物進(jìn)行真空包裝。真空包裝機(jī)（如圖甲）先抽出塑料袋內(nèi)的氣體，再利用電熱絲加熱塑料袋口對(duì)袋子進(jìn)行密封。圖乙是模擬該真空包裝機(jī)功能的簡(jiǎn)易電路圖。下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．該電路中，要使抽氣機(jī)工作，需閉合開(kāi)關(guān)S1和S2
B．真空包裝機(jī)加熱塑料袋口對(duì)袋子密封時(shí)，利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生大量熱量
C．密封時(shí)溫度過(guò)低導(dǎo)致塑料無(wú)法熔化，則應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)
D．抽氣機(jī)將塑料袋內(nèi)的空氣抽出后袋子變癟，這是由于受到了大氣壓強(qiáng)的作用
【答案】BD
【分析】（1）根據(jù)電路中各個(gè)開(kāi)關(guān)的作用判斷電路的連接狀態(tài)。
（2）真空包裝機(jī)加熱塑料袋是利用電流的熱效應(yīng)。
（3）根據(jù)滑動(dòng)變阻器的特點(diǎn)和歐姆定律進(jìn)行分析。
（4）抽氣機(jī)將塑料袋內(nèi)的空氣抽出后袋子變癟，是由于大氣壓的作用。
【解答】解：A、該電路中，要使抽氣機(jī)工作，需閉合開(kāi)關(guān)S和S2，故A錯(cuò)誤；
B、真空包裝機(jī)加熱塑料袋口對(duì)袋子密封時(shí)，利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生大量熱量，故B正確；
C、密封時(shí)溫度過(guò)低導(dǎo)致塑料無(wú)法熔化，則應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)，使電路中的電阻變小，電流變大，故C錯(cuò)誤；
D、抽氣機(jī)將塑料袋內(nèi)的空氣抽出后袋子變癟，這是由于受到了大氣壓強(qiáng)的作用，故D正確。
故選：BD。
5．（2023?文圣區(qū)三模）如圖是驗(yàn)鈔、點(diǎn)鈔一體機(jī)。驗(yàn)鈔機(jī)利用 紫外線 （填“紅外線”或“紫外線”）使熒光物質(zhì)發(fā)光；機(jī)器上的LED指示燈是由 半導(dǎo)體 材料制成的；使用過(guò)程中機(jī)器溫度升高，這是電流的 熱 效應(yīng)。
【答案】紫外線；半導(dǎo)體；熱。
【分析】（1）紫外線的作用和用途：根據(jù)紫外線有殺菌作用制成消毒燈；根據(jù)紫外線能使熒光物質(zhì)發(fā)光制成驗(yàn)鈔機(jī)；
（2）導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的叫半導(dǎo)體，常見(jiàn)半導(dǎo)體有鍺、硅、砷化鎵等；
（3）當(dāng)電流通過(guò)電阻時(shí)，電流做功而消耗電能，產(chǎn)生了熱量，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
【解答】解：驗(yàn)鈔機(jī)利用紫外線使熒光物質(zhì)發(fā)光；機(jī)器上的LED指示燈是由半導(dǎo)體材料制成的；使用過(guò)程中機(jī)器溫度升高，這是電流的熱效應(yīng)。
故答案為：紫外線；半導(dǎo)體；熱。
6．（2023?沛縣校級(jí)二模）生活中有許多物理知識(shí)的應(yīng)用，例如家庭廚房?jī)?nèi)。電飯鍋是利用電流的 熱 效應(yīng)制成的；煮水餃時(shí)，原來(lái)沉在鍋底的水餃，由于內(nèi)部氣體的膨脹而逐漸上浮到水面，這是通過(guò)增大 浮力 （浮力/重力）而使其上浮的；吃飯時(shí)，使用的筷子實(shí)質(zhì)上是一種 費(fèi)力 杠桿。
【答案】熱；浮力；費(fèi)力。
【分析】（1）電熱器是利用電路的熱效應(yīng)工作，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）影響浮力大小的因素有液體的密度和排開(kāi)液體的體積；水沸騰時(shí)，水的沸點(diǎn)不變；
（3）使用筷子時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，它的好處是省距離。
【解答】解：（1）電飯鍋就是利用電流的熱效應(yīng)工作的，工作時(shí)將消耗的電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。
（2）煮水餃時(shí)，原來(lái)沉在鍋底的水餃，由于內(nèi)部氣體的膨脹使體積增大，排開(kāi)水的體積增大，受到的浮力增大，當(dāng)浮力大于重力時(shí)上浮，因此是通過(guò)增大浮力而逐漸上浮到水面的；
（3）筷子是杠桿，使用筷子時(shí)動(dòng)力臂小于阻力臂，省距離、但費(fèi)力，是費(fèi)力杠桿。
故答案為：熱；浮力；費(fèi)力。
\l "_Tc31833" 【題型2 探究影響電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的因素】
7．（2023?峨眉山市模擬）如圖為“探究焦耳定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)相同的燒瓶中密封初溫相同、質(zhì)量相等的煤油，通電一段時(shí)間后，右側(cè)玻璃管中液面比左側(cè)高。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．通過(guò)玻璃管中液面的高度判斷電流產(chǎn)生熱量的多少，這種方法是控制變量法
B．該裝置用于探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與電阻大小的關(guān)系
C．通過(guò)右側(cè)電阻絲的電流比左側(cè)小
D．右側(cè)電阻絲的阻值比左側(cè)小
【答案】B
【分析】（1）根據(jù)轉(zhuǎn)換法分析；
（2）根據(jù)控制變量法分析；
（3）在串聯(lián)電路中，各處的電流是相同的；
（4）U形管中的液面越高，表明產(chǎn)生的熱量越多，結(jié)合焦耳定律進(jìn)行解答。
【解答】解：
A、通過(guò)玻璃管中液面的高度判斷電流產(chǎn)生熱量的多少，這屬于轉(zhuǎn)換法，故A錯(cuò)誤；
BC、由圖知，兩電阻絲串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，各處的電流是相同的；通過(guò)電阻絲的電流和通電時(shí)間均相同，由于左右兩側(cè)電阻絲的阻值不同，所以探究的是電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與電阻大小的關(guān)系，故B正確，C錯(cuò)誤；
D、兩個(gè)相同的燒瓶中密封初溫相同、質(zhì)量相等的煤油，通電一段時(shí)間后，右側(cè)玻璃管中液面比左側(cè)高，說(shuō)明電流通過(guò)右側(cè)電阻絲產(chǎn)生的熱量多；電流和通電時(shí)間均相同，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知，右側(cè)電阻絲的阻值大，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
8．（2023?商河縣校級(jí)開(kāi)學(xué)）關(guān)于以下各圖實(shí)驗(yàn)，說(shuō)法不正確的（ ）
A．探究串聯(lián)電路電流特點(diǎn)時(shí)，最好選用兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡
B．探究不同物質(zhì)吸熱能力時(shí)，除了圖中所示的器材，還需要天平和秒表
C．探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，因?yàn)橐刂破渌兞浚曰荒軇?dòng)
D．探究電流產(chǎn)生熱量與電流關(guān)系時(shí)，煤油升高的溫度反映電流產(chǎn)生熱量多少
【答案】C
【分析】（1）為得出普遍性的規(guī)律，最好選用兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡；
（2）我們使用相同的酒精燈通過(guò)加熱時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)比較吸熱多少，這種方法叫轉(zhuǎn)換法；
比較物質(zhì)吸熱能力的2種方法：使相同質(zhì)量的不同物質(zhì)升高相同的溫度，比較吸收的熱量（即比較加熱時(shí)間），吸收熱量多的吸熱能力強(qiáng)；或使相同質(zhì)量的不同物質(zhì)吸收相同的熱量（即加熱相同的時(shí)間），比較溫度的變化，溫度變化小的吸熱能力強(qiáng)；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電阻的電壓不變；
（4）電阻絲產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，由轉(zhuǎn)換法，可使等質(zhì)量初溫相同的煤油吸收相同的熱量，由溫度變化確定產(chǎn)生的熱量多少。
【解答】解：A、探究串聯(lián)電路電流特點(diǎn)時(shí)，為得出普遍性的規(guī)律，最好選用兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡，故A正確；
B、探究不同物質(zhì)吸熱能力時(shí)，根據(jù)比較不物質(zhì)吸熱能力的方法，要控制不同物質(zhì)質(zhì)量相同，故需要天平，根據(jù)轉(zhuǎn)換法，用加熱時(shí)間長(zhǎng)短表示吸熱多少，故需要秒表，故B正確；
C、探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電阻的電壓不變，當(dāng)換上不同的電阻時(shí)，電壓表示數(shù)發(fā)生變化，此時(shí)要移動(dòng)滑片，控制電壓表示數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；
D、電阻絲產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，由轉(zhuǎn)換法，可使等質(zhì)量初溫相同的煤油吸收相同的熱量，由溫度變化確定產(chǎn)生的熱量多少，故D正確。
故選：C。
9．（2023?肇東市校級(jí)模擬）電爐中的電熱絲通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接電爐的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是因?yàn)閷?dǎo)線與電熱絲 電阻 （選填“電流”或“電阻”）不同。小彬用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“電流的熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系”，電源電壓為3V，電阻絲R1＝10Ω，R2＝20Ω，兩氣球相同。閉合開(kāi)關(guān)后，密閉燒瓶?jī)?nèi)等量的空氣被加熱，他觀察到 乙 （選填“甲”或“乙”）氣球先鼓起來(lái)。
【答案】電阻；乙。
【分析】（1）電爐中電熱絲和導(dǎo)線串聯(lián)，通過(guò)的電流和通電時(shí)間相同，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知，電阻越大電流產(chǎn)生的熱量越多，據(jù)此分析判斷；
（2）實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)氣體的熱脹冷縮性質(zhì)，利用氣球的膨脹來(lái)反映電流產(chǎn)生熱量的多少，這是轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用；電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小、通電時(shí)間的長(zhǎng)短、電流大小有關(guān)。
【解答】解：電爐中電熱絲與導(dǎo)線串聯(lián)，通過(guò)它們的電流I和通電時(shí)間t相等，已知Q電熱絲＞Q導(dǎo)線，根據(jù)Q＝I2Rt可知R電熱絲＞R導(dǎo)線，所以電熱絲通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接電爐的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是因?yàn)殡姛峤z比導(dǎo)線的電阻大；
由圖可知，兩電阻絲串聯(lián)有電路中，這樣可保證電流相同、加熱時(shí)間相同，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，所以乙中產(chǎn)生的熱量多，乙中的氣球先鼓起來(lái)。
故答案為：電阻；乙。
10．（2023?沈陽(yáng)）如圖是探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，透明容器A和B中密封著等質(zhì)量的空氣，U形管中液面相平。
（1）將兩容器中的電阻絲R1和R2串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通電一段時(shí)間后、觀察比較兩個(gè)裝置中U形管液面高度差的大小關(guān)系，來(lái)研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與 電流大小 的關(guān)系；
（2）實(shí)驗(yàn)中如果單獨(dú)觀察R1或R2所在裝置，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著通電時(shí)間的增加，U形管中液面的高度差增大，這表明：在電阻和電流不變時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越 多 。
【答案】（1）電流大??；（2）多。
【分析】（1）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過(guò)的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)，研究與其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，要控制另外兩個(gè)因素不變，結(jié)合串聯(lián)、并聯(lián)電路電流的規(guī)律分析；
（2）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不易直接觀察，甲、乙兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，電阻絲產(chǎn)生熱量越多，氣體膨脹程度越大，故可通過(guò)U形管液面的高度差來(lái)反映電阻絲產(chǎn)生的熱量多少，采用了轉(zhuǎn)換法。
【解答】解：（1）裝置中，右側(cè)兩電阻并聯(lián)后再與左側(cè)電阻串聯(lián)，容器內(nèi)兩電阻大小相等，根據(jù)并聯(lián)和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)左側(cè)容器中電阻的電流大于通過(guò)右側(cè)容器中電阻的電流，而通電時(shí)間相同，故實(shí)驗(yàn)可以研究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系；
（2）實(shí)驗(yàn)中如果單獨(dú)觀察R1或R2所在裝置，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著通電時(shí)間的增加，U形管中液面的高度差增大，根據(jù)轉(zhuǎn)換法，產(chǎn)生的熱量越多，這表明：在電阻和電流不變時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
故答案為：（1）電流大??；（2）多。
11．（2023?東莞市校級(jí)二模）回顧和反思實(shí)驗(yàn)是一種很好的學(xué)習(xí)方法。請(qǐng)分析以下實(shí)驗(yàn)并回答問(wèn)題。
（1）在圖甲實(shí)驗(yàn)中，用相同酒精燈給質(zhì)量相同的水和沙子加熱，發(fā)現(xiàn)水升溫更慢，是因?yàn)樗谋葻崛荼壬匙痈? 大 ，加熱過(guò)程中，酒精量變少，酒精的熱值 不變 （選填“不變”、“變大”或“變小”）。
（2）在圖乙實(shí)驗(yàn)中，燒杯內(nèi)被加熱的ab應(yīng)選用 相同 物質(zhì)（選題“相同”、“不同”或“可以相同或不同”）。
（3）圖丙實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器是通過(guò)改變接入電路的電阻絲 長(zhǎng)度 從而改變電阻大小。
（4）小明還想探究“電熱與電阻的關(guān)系”，他應(yīng)選用圖丁中 C （選填“A”、“B”或“C”）裝置，將燒瓶?jī)?nèi)的電阻與圖丙中燒瓶?jī)?nèi)的電阻 串聯(lián) （選填“串聯(lián)”、“并聯(lián)”或“串并聯(lián)都可以”）。
【答案】（1）大；不變；（2）相同；（3）長(zhǎng)度；（4）C；串聯(lián)
【分析】（1）在圖甲實(shí)驗(yàn)中，用相同酒精燈給質(zhì)量相同的水和沙子加熱，發(fā)現(xiàn)水升溫更慢，說(shuō)明水和沙子吸收相同的熱量，水的溫度變化量小，由c＝可知，水的比熱容與沙子的比熱容的大小關(guān)系；
熱值是燃料的一種特性，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，據(jù)此分析。
（2）在比較不同燃料燃燒放熱能力的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)控制不同燃料的質(zhì)量相同，燃料完全燃燒加熱質(zhì)量、初溫相同的同種物質(zhì)，這樣可通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)比較不同燃料燃燒放熱能力。
（3）滑動(dòng)變阻器原理：通過(guò)改變連入電路中電阻絲的長(zhǎng)度來(lái)改變電阻。
（4）探究“電熱與電阻的關(guān)系”，需采用控制變量法，即他應(yīng)控制通過(guò)電阻的電流和通電時(shí)間相同，只改變電阻；該實(shí)驗(yàn)采用了轉(zhuǎn)換法，通過(guò)被加熱液體的溫度變化反映電阻放出熱量的多少，所以燒瓶中應(yīng)裝有質(zhì)量相同的同種液體，據(jù)此分析選用的器材和電路的連接方式。
【解答】解：（1）在圖甲實(shí)驗(yàn)中，用相同酒精燈給質(zhì)量相同的水和沙子加熱，發(fā)現(xiàn)水升溫更慢，說(shuō)明水和沙子吸收相同的熱量，水的溫度變化量小，由c＝可知，水的比熱容比沙子大；加熱過(guò)程中，酒精量變少，由于熱值是燃料的一種特性，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以酒精的熱值不變。
（2）在比較不同燃料燃燒放熱能力的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)控制不同燃料的質(zhì)量相同，燃料完全燃燒加熱質(zhì)量、初溫相同的同種物質(zhì)，這樣可通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)比較不同燃料燃燒放熱能力，所以燒杯內(nèi)被加熱的ab應(yīng)選用相同物質(zhì)。
（3）圖丙實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器是通過(guò)改變接入電路的電阻絲長(zhǎng)度從而改變電阻大小。
（4）小明還想探究“電熱與電阻的關(guān)系”，他應(yīng)控制通過(guò)電阻的電流和通電時(shí)間相同，只改變電阻；該實(shí)驗(yàn)采用了轉(zhuǎn)換法，通過(guò)被加熱液體的溫度變化反映電阻放出熱量的多少；
由以上分析可知，應(yīng)選擇燒瓶中裝有質(zhì)量相同的同種液體，且電阻不等于10Ω，所以應(yīng)選用圖丁中C裝置，將燒瓶?jī)?nèi)的電阻與圖丙中燒瓶?jī)?nèi)的電阻串聯(lián)，這樣保證通過(guò)不同電阻的電流相同。
故答案為：（1）大；不變；（2）相同；（3）長(zhǎng)度；（4）C；串聯(lián)。
12．（2023?天元區(qū)校級(jí)三模）探究電熱影響因素用如圖1所示的裝置探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。相同燒瓶?jī)?nèi)裝滿了煤油。
（1）燒瓶中裝入的煤油是 絕緣體 （選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）。
（2）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應(yīng) 相等 （選填“相同”或“不同”），通過(guò)R1的電流 小于 通過(guò)R2的電流。
（3）通電一段時(shí)間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大。說(shuō)明 在電阻和通電時(shí)間相等時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多 。
（4）小紅用如圖2所示的裝置，進(jìn)一步探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流I的關(guān)系圖象。根據(jù)焦耳定律可知，如圖3中能正確反映h﹣I關(guān)系的是 A 。
【拓展】
用Q＝I2Rt可以計(jì)算電流通過(guò)任何用電器產(chǎn)生的熱量，能用Q＝UIt計(jì)算通過(guò)任何用電器產(chǎn)生的熱量嗎？ 不能 ，請(qǐng)用實(shí)例說(shuō)明原因。 含有電動(dòng)機(jī)的電路，電流做的功大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一小部分轉(zhuǎn)換化內(nèi)能，即發(fā)熱了，W＝UIt＞Q 。
【答案】（1）絕緣體；（2）相等；小于；（3）在電阻和通電時(shí)間相等時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多；（4）A；【拓展】不能；含有電動(dòng)機(jī)的電路，電流做的功大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一小部分轉(zhuǎn)換化內(nèi)能，即發(fā)熱了，W＝UIt＞Q。
【分析】（1）煤油是絕緣體；
（2）根據(jù)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，要控制電阻相等；根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律分析；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)換法，通過(guò)燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度說(shuō)明熱量的多少；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換法，煤油吸熱越多，膨脹程度越大，液柱升高的越多，且膨脹程度與吸熱多少成正比，
結(jié)合焦耳定律由數(shù)學(xué)知識(shí)分析；
【拓展】W＝UIt是計(jì)算電功的普遍適用的公式，Q＝W的條件是：純電阻即不含有電動(dòng)機(jī)等的電路，據(jù)此分析。
【解答】解：（1）燒瓶中裝入的煤油是絕緣體。
（2）“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，要控制電阻相等，即選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應(yīng)相等，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)R1的電流小于通過(guò)R2的電流。
（3）通電一段時(shí)間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說(shuō)明在電阻和通電時(shí)間相等時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多。
（4）小紅用如圖2所示的裝置，進(jìn)一步探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，要控制電阻與通電時(shí)間相同，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流的關(guān)系圖象，根據(jù)轉(zhuǎn)換法，煤油吸熱越多，膨脹程度越大，液柱升高的越多，且膨脹程度與吸熱多少成正比，
根據(jù)焦耳定律可知，Q＝I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①，Rt常數(shù)，且Rt＞0，故由數(shù)學(xué)知識(shí)①式為Q關(guān)于I的拋物線，且開(kāi)向上，圖4中能正確反映h﹣I關(guān)系的是A。
【拓展】用Q＝I2Rt可以算電流通過(guò)任何用電器產(chǎn)生的熱量，而W＝UIt是計(jì)算電功的普遍適用的公式，Q＝W的條件是：純電阻即不含有電動(dòng)機(jī)等的電路（將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路）。如含有電動(dòng)機(jī)的電路，電流做的功大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一小部分轉(zhuǎn)換化內(nèi)能，即發(fā)熱了，W＝UIt＞Q。
W＝UIt不能計(jì)算電流通過(guò)任何用電器產(chǎn)生的熱量。
故答案為：（1）絕緣體；（2）相等；小于；（3）在電阻和通電時(shí)間相等時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多；（4）A；【拓展】不能；含有電動(dòng)機(jī)的電路，電流做的功大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一小部分轉(zhuǎn)換化內(nèi)能，即發(fā)熱了，W＝UIt＞Q。
\l "_Tc846" 【題型3 焦耳定律】
13．（2023?常德模擬）用如圖的裝置探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”，電阻絲R1和R2分別密封在兩只完全相同的燒瓶中，且R1＜R2，瓶中裝有質(zhì)量相等的煤油。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．該裝置用來(lái)探究電流熱效應(yīng)與電流大小的關(guān)系
B．閉合開(kāi)關(guān)后，裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)上升較快
C．實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少
D．觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：在其它條件相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越少
【答案】C
【分析】（1）根據(jù)裝置中的相同點(diǎn)、不同點(diǎn)，利用控制變量法分析；
（2）由焦耳定律Q＝I2Rt分析放出熱量的多少；
（3）通過(guò)觀察燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)判斷電阻絲發(fā)熱的多少屬于轉(zhuǎn)換法；
（4）電阻產(chǎn)生的熱量與電流大小、通電時(shí)間和電阻的大小有關(guān)。
【解答】解：
A、由圖可知，兩電阻絲串聯(lián)，電流相同，通電時(shí)間也相同，但電阻不同，故該實(shí)驗(yàn)探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故A錯(cuò)誤；
B、由焦耳定律Q＝I2Rt可知，電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，放出的熱量越多，由于R1＜R2，故R2放出的熱量多，溫度計(jì)示數(shù)升的高，故B錯(cuò)誤；
C、通電后電流通過(guò)電阻絲做功，產(chǎn)生熱量使煤油的溫度升高，通過(guò)觀察溫度計(jì)的示數(shù)大小來(lái)判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少，這個(gè)研究方法可以稱之為轉(zhuǎn)換法，故C正確；
D、本實(shí)驗(yàn)中控制電流和通電時(shí)間，所以得出的結(jié)論是：在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，放出的熱量越多，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
14．（2023?蔡甸區(qū)模擬）如圖所示，兩個(gè)透明容器中密閉著等量的空氣，A，B兩U形管內(nèi)的液面相平，電阻絲的電阻R1＝R2＝R3，小明用圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量Q跟什么因素有關(guān)，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．此實(shí)驗(yàn)在探究電熱Q與電阻R是否有關(guān)
B．通過(guò)R1的電流和通過(guò)R2的電流大小之比為2：1
C．電阻R1兩端的電壓和R2兩端的電壓相等
D．通電后，A管的液面將會(huì)比B管的液面低
【答案】B
【分析】（1）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)，在通電時(shí)間和電阻相同時(shí)，是探究電流產(chǎn)生熱量跟電流的關(guān)系；
（2）在串聯(lián)電路中電流處處相等；在并聯(lián)電路中干路電流等于支路電流之和；
（3）在串聯(lián)電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比；在并聯(lián)電路中各支路兩端電壓相等；
（4）通電時(shí)間相同、電阻相同，通過(guò)的電流不同，利用焦耳定律Q放＝I2Rt分析判斷。
【解答】解：由題知，電阻絲的電阻R1＝R2＝R3；
AB、裝置中R2、R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，通過(guò)R1的電流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以右邊容器中通過(guò)R2的電流I2是左側(cè)通過(guò)R1電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，通過(guò)R1的電流和通過(guò)R2的電流大小之比為2：1，故A錯(cuò)誤；B正確；
C、已知R1＝R2＝R3，所以R2、R3并聯(lián)后的總電阻是R2＝R1，由于串聯(lián)電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比，所以電阻R1兩端的電壓大于R2兩端的電壓，故C錯(cuò)誤；
D、左右兩容器中的電阻相同，而通過(guò)電阻R1的電流大于R2的電流，通電時(shí)間相同，由Q＝I2Rt可知，A容器中電阻R1產(chǎn)生的熱量多，則A管的液面將會(huì)比B管的液面高，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
15．（2023?齊齊哈爾一模）（多選）如圖所示是研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，下列分析正確的是（ ）
A．甲裝置通電一段時(shí)間后，左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多
B．乙裝置通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度比左側(cè)的低
C．乙裝置是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系
D．甲，乙兩次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)用了控制變量法
【答案】BD
【分析】電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)。
（1）探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流不變；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時(shí)間關(guān)系時(shí)，控制電流和電阻不變；
（3）探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小和電阻大小關(guān)系時(shí)運(yùn)用了控制變量法。
【解答】解：
A、甲實(shí)驗(yàn)兩電阻絲串聯(lián)，則通過(guò)電阻絲的電流和通電時(shí)間相同，右側(cè)電阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多；則右側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量多，故A錯(cuò)誤；
BC、乙實(shí)驗(yàn)中一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右＝I左，兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I右＝I1+I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1＝I2，所以右邊容器中的通過(guò)電阻的電流是左側(cè)通過(guò)電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；由Q＝I2Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；因此通電一段時(shí)間后，玻璃管左側(cè)液面高度差更大，故B正確，C錯(cuò)誤；
D、Q與I、R及t有關(guān)，甲實(shí)驗(yàn)電阻絲串聯(lián)，電流和通電時(shí)間相等，是探究電熱與電阻關(guān)系的；乙實(shí)驗(yàn)中右側(cè)電阻絲并聯(lián)一個(gè)電阻絲后與左側(cè)電阻絲串聯(lián)，容器內(nèi)的電阻和通電時(shí)間均相同，是探究電熱與電流關(guān)系的，都用到控制變量法，故D正確。
故選：BD。
16．（2023?九龍坡區(qū)模擬）家庭電路中的保險(xiǎn)絲利用電流的 熱 效應(yīng)，當(dāng)通過(guò)的電流過(guò)大時(shí)自動(dòng)熔斷達(dá)到保護(hù)電路的目的。英國(guó)物理學(xué)家 焦耳 做了大量的實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定的電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【分析】電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)；
在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，英國(guó)物理學(xué)家焦耳找出了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時(shí)間間的關(guān)系，即發(fā)現(xiàn)了焦耳定律。
【解答】解：（1）電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)；家庭電路中的保險(xiǎn)絲利用電流的熱效應(yīng)，當(dāng)通過(guò)的電流過(guò)大時(shí)發(fā)熱升溫，到達(dá)熔點(diǎn)自動(dòng)熔斷達(dá)到保護(hù)電路的目的。
（2）英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，得出Q＝I2Rt。
故答案為：熱；焦耳。
17．（2023?遼寧）小明為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，利用阻值相等的電阻絲R1、R2、R3，設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，將電阻絲R3和 R1 （填“R1”或“R2”）分別放在如圖乙所示的兩個(gè)相同裝置中，實(shí)驗(yàn)通過(guò)U形管中 液面高度變化 反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知，當(dāng)電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，通過(guò)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越 多 。
【答案】R1、液面高度變化；多。
【分析】電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過(guò)的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)，研究與其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，要控制另外兩個(gè)因素不變，結(jié)合串聯(lián)、并聯(lián)電路電流的規(guī)律分析；
實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)分別觀察兩個(gè)U形管中液面高度差變化來(lái)比較電流通過(guò)電阻絲所產(chǎn)生熱量的多少；
在電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
【解答】解：圖中右側(cè)兩電阻并聯(lián)后再與左側(cè)電阻串聯(lián)，三個(gè)電阻大小相等，根據(jù)并聯(lián)和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)左側(cè)電阻R1的電流大于通過(guò)右側(cè)電阻R3的電流，而通電時(shí)間相同，故可以研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；
實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)分別觀察兩個(gè)U形管中液面高度差變化來(lái)比較電流通過(guò)電阻絲所產(chǎn)生熱量的多少；
通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知，在電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
故答案為：R1、液面高度變化；多。
\l "_Tc5338" 【題型4 焦耳定律的計(jì)算及其應(yīng)用】
18．（2023?常州模擬）如圖乙所示，將錫紙條的中間剪掉一些，已知ab、bc、cd長(zhǎng)度相等，如圖甲所示，將錫紙條接在電池兩極，很快錫紙條開(kāi)始冒煙、著火.關(guān)于該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析錯(cuò)誤的是（ ）
A．a(chǎn)b段的電阻大于bc段的電阻
B．bc段產(chǎn)生的熱量大于cd段
C．先冒煙的是ab段
D．a(chǎn)b段的電流小于bc段的電流
【答案】D
【分析】（1）導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料、溫度有關(guān)，據(jù)此分析判斷各段的電阻大?。?br>（2）根據(jù)三段錫紙條的連接方式和焦耳定律判斷各段產(chǎn)生熱量的多少。
【解答】解：
A、由圖知，錫紙條上ab、bc、cd段的材料和長(zhǎng)度相等，ab段橫截面積最小，cd段橫截面積最大，在材料和長(zhǎng)度相同時(shí)，橫截面積越小電阻越大，所以ab段的電阻最大，bc段的電阻較大，cd段的電阻最小，故A正確；
BCD、ab、bc、cd段可看作是串聯(lián)，通過(guò)三段的電流相等，根據(jù)Q＝I2Rt可知相等時(shí)間內(nèi)，ab段的電阻最大，產(chǎn)生熱量最多，其次是bc段，cd段產(chǎn)生的熱量最少，所以先冒煙的是ab段，故BC正確，D錯(cuò)誤。
故選：D。
19．（2023?徐州模擬）如圖甲所示的電路中，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S后，滑片P從b端移動(dòng)到a端的過(guò)程中，電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的關(guān)系圖象如圖乙所示，下列判斷正確的是（ ）
A．電源電壓為8V
B．R1的阻值為40Ω
C．當(dāng)滑片P移至中點(diǎn)時(shí)，電路消耗的總功率為3.6W
D．當(dāng)滑片P在b端時(shí)，通電10s后R1上產(chǎn)生的熱量是4J
【答案】C
【分析】由圖甲可知，閉合開(kāi)關(guān)，兩電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)R2兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。
（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)，電路中的電流最大，電路為R1的簡(jiǎn)單電路；當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小、電壓表的示數(shù)最大，由圖象讀出對(duì)應(yīng)的電流和電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律表示出電源電壓，利用電源電壓不變得出等式即可求出R1的阻值，進(jìn)一步求出電源的電壓；
（2）當(dāng)滑片P移至中點(diǎn)時(shí)，根據(jù)P＝算出電路消耗的總功率；
（3）當(dāng)滑片P在b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻最大，電路中的電流最小，由Q＝I2R1t算出通電10s后R1上產(chǎn)生的熱量是。
【解答】解：由圖甲可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)R2兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。
（1）當(dāng)滑片于a端時(shí)，變阻器接入電路電阻為0，電路中的電流最大，由圖乙可知I1＝0.6A，
由I＝可得，電源電壓：U＝I1R1＝0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣①
當(dāng)滑片于b端時(shí)，變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，由圖乙可知最小電流I2＝0.2A，此時(shí)變阻器兩端的電壓U2＝8V，
則滑動(dòng)變阻器的最大阻值：R2＝＝＝40Ω；
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以電源電壓：U＝I2R1+U2＝0.2A×R1+8V﹣﹣﹣﹣﹣②
因電源電壓不變，由①②可得：0.6A×R1＝0.2A×R1+8V，
解得：R1＝20Ω，電源電壓：U＝0.6A×R1＝0.6A×20Ω＝12V，故AB錯(cuò)誤；
（2）當(dāng)滑片P移至中點(diǎn)時(shí)，電路消耗的總功率為：
P總＝＝＝3.6W，故C正確；
（3）當(dāng)滑片P在b端時(shí)，變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小為I2＝0.2A，
通電10s后R1上產(chǎn)生的熱量：
Q＝R1t＝（0.2A）2×20Ω×10s＝8J，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
20．（2023?大豐區(qū)校級(jí)模擬）某電熱水壺有兩根電熱絲，若把一根電熱絲接入電路，燒開(kāi)一壺水要30min；若但把另一根電熱絲接入原電路，燒開(kāi)一壺水要15min，若把這兩根電熱絲并聯(lián)起來(lái)接入原電路，燒開(kāi)這壺水需要的時(shí)間是（不考慮熱損失）（ ）
A．45minB．10minC．15minD．30min
【答案】B
【分析】水沸騰時(shí)吸收的熱量相同，根據(jù)公式可求電阻之比，根據(jù)并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)和電功公式可求并聯(lián)時(shí)所需時(shí)間。
【解答】解：設(shè)兩根電阻絲的電阻分別為R1和R2，
由Q＝W＝UIt，I＝得，Q＝W＝，
由題意可知，W1＝W2，
即＝，
即＝，
＝；
設(shè)R2為R，R1為2R，
把兩根電熱絲并聯(lián)起來(lái)接入原電路，則有：＝（）t并＝×15min，
解得t并＝10min。
故選：B。
21．（2023?哈爾濱模擬）如圖所示，是燈泡L和電阻R的U﹣I圖像，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．當(dāng)燈泡L兩端電壓為1V時(shí)，電阻為5Ω
B．通過(guò)R的電流為0.2A時(shí)，5s內(nèi)R產(chǎn)生的熱量是1J
C．它們串聯(lián)在電路中，當(dāng)電路中電流為0.4A時(shí)，電源電壓為2V
D．它們并聯(lián)在電路中，當(dāng)電源電壓為3V時(shí)，電路總功率為1.8W
【答案】B
【分析】（1）由歐姆定律I＝可得燈泡L兩端電壓為1V時(shí)的阻值；
（2）由圖可知，通過(guò)R的電流為0.2A時(shí)，R兩端的電壓1V，根據(jù)Q＝W＝UIt可得5s內(nèi)R產(chǎn)生的熱量；
（3）串聯(lián)電路的電流相等，對(duì)比圖象和串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知電源電壓；
（4）根據(jù)并聯(lián)電路的電流和電壓規(guī)律，由P＝UI可得電路總功率。
【解答】解：A．由圖可知，當(dāng)燈泡L兩端電壓為1V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流是0.4A，電阻RL＝＝＝2.5Ω，故A錯(cuò)誤；
B．由圖可知，通過(guò)R的電流為0.2A時(shí)，R兩端的電壓1V，5s內(nèi)R產(chǎn)生的熱量Q＝W＝URIRt＝1V×0.2A×5s＝1J，故B正確；
C．它們串聯(lián)在電路中，通過(guò)它們的電流相等，當(dāng)電路中的電流為0.4A時(shí)，由圖可知，UR1＝2V，UL1＝1V，則電源的電壓U＝UR1+UL1＝2V+1V＝3V，故C錯(cuò)誤；
D．并聯(lián)電路兩端電壓相等，當(dāng)電源電壓為3V時(shí)，通過(guò)電阻和燈泡的電流都是0.6A，電路的總電流I＝0.6A+0.6A＝1.2A，電路總功率P＝UI＝3V×1.2A＝3.6W，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
22．（2023?長(zhǎng)沙模擬）如圖所示是兩擋電飯鍋內(nèi)部加熱部分的簡(jiǎn)化電路圖，R1、R2均為發(fā)熱電阻，將開(kāi)關(guān)S分別置于1、2兩位置時(shí)，電飯鍋處于不同擋位。已知高溫?fù)豕β蕿?000W，R2的阻值為110Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于2位置時(shí)，電飯鍋處于 低溫 擋（選填“高溫”或“低溫”），該擋位正常工作10min產(chǎn)生的熱量是 2.64×105 J。
【答案】低溫；2.64×105。
【分析】由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于1時(shí)，R1、R2并聯(lián)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于2時(shí)，只有R2工作；根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和P＝可知低溫?fù)醯碾娐愤B接；
根據(jù)P＝求出低溫?fù)醯墓β剩鶕?jù)Q＝I2Rt＝Pt求出低溫?fù)跽９ぷ?0min產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于1時(shí)，R1、R2并聯(lián)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于2時(shí)，只有R2工作；
根據(jù)并聯(lián)電路電阻特點(diǎn)可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于2時(shí)，只有R2工作，電路中的總電阻較大，由P＝可知，電路中的總功率較小，電飯鍋處于低溫?fù)酰?br>低溫?fù)醯碾姽β剩篜低＝＝＝440W，
該擋位正常工作10min產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝P低t＝440W×10×60s＝2.64×105J。
故答案為：低溫；2.64×105。
23．（2023?聊城）熔斷器是根據(jù)電流超過(guò)規(guī)定值一定時(shí)間后，以本身產(chǎn)生的熱量使其熔斷的原理制成的。測(cè)得某熔斷器在不同電流下的熔斷時(shí)間如下表。若通過(guò)的電流為2.0A，熔斷器的電阻為1Ω，則通電時(shí)間為 40 s時(shí)熔斷器熔斷，此過(guò)程中熔斷器產(chǎn)生的熱量是 160 J。
【答案】40；160。
【分析】根據(jù)表格數(shù)據(jù)知當(dāng)電流為2A時(shí)熔斷器的熔斷時(shí)間，根據(jù)Q＝I2Rt算出產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：根據(jù)表格數(shù)據(jù)知：當(dāng)I＝2A，通電時(shí)間為40s時(shí)熔斷器熔斷，
此過(guò)程中熔斷器產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（2A）2×1Ω×40s＝160J。
故答案為：40；160。
24．（2023?南充模擬）如圖是某品牌足浴盆工作時(shí)的簡(jiǎn)化電路，它有加熱功能和按摩功能。加熱電阻的阻值為48.4Ω，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2Ω，電源電壓220V穩(wěn)定不變。c水＝4.2×103J/（kg?℃）求：
（1）加熱電阻正常工作時(shí)的電功率是多少？
（2）在足浴盆中加入體積為2L、初溫為30℃的水，加熱至40℃，水吸收的熱量是多少？
（3）啟動(dòng)按摩功能時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流為0.2A，按摩5min，電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是多少？
【答案】（1）加熱電阻正常工作時(shí)的電功率1000W；
（2）水吸收的熱量為8.4×104J；
（3）電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是24J
【分析】（1）由圖知，加熱電阻與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，利用P＝計(jì)算加熱電阻正常工作時(shí)的電功率；
（2）利用密度公式計(jì)算水的質(zhì)量，再利用Q＝cmΔt計(jì)算水吸收的熱量；
（3）利用焦耳定律計(jì)算電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：
（1）由電路圖知，電動(dòng)機(jī)與加熱電阻并聯(lián)，由并聯(lián)電路特點(diǎn)和P＝可得，加熱電阻正常工作時(shí)的電功率為：
P＝＝＝1000W；
（2）由密度公式可得水的質(zhì)量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的熱量為：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（40℃﹣30℃）＝8.4×104J；
（3）由焦耳定律可得，按摩5min電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×2Ω×5×60s＝24J。
答：（1）加熱電阻正常工作時(shí)的電功率1000W；
（2）水吸收的熱量為8.4×104J；
（3）電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是24J。
25．（2023?烏魯木齊一模）如圖所示的電路中，電阻R1的阻值為10Ω，閉合開(kāi)關(guān)S，電流表A1的示數(shù)為0.4A，電流表A2的示數(shù)為0.6A，求：
（1）R1兩端的電壓；
（2）R2的阻值；
（3）2min內(nèi)整個(gè)電路產(chǎn)生的熱量。
【答案】（1）電源電壓是4V。
（2）電阻R2的阻值是20Ω。
（3）整個(gè)電路消耗的電能為288J。
【分析】由電路圖知：兩電阻并聯(lián)，電流表A測(cè)干路電流，電流表A1測(cè)電阻R1所在支路電流；
（1）由歐姆定律求出R1兩端的電壓，由并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)知電源電壓；
（2）由并聯(lián)電路特點(diǎn)求出流過(guò)電阻R2的電流；由歐姆定律求出電阻R2的阻值；
（3）由W＝UIt求出整個(gè)電路消耗的電能。
【解答】解：（1）兩電阻并聯(lián)，電流表A測(cè)干路電流，電流表A1測(cè)電阻R1所在支路電流，
利用歐姆定律及并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電源電壓U＝U1＝I1R1＝0.4A×10Ω＝4V；
（2）根據(jù)并聯(lián)電路的干路電流等于各支路電流之和可知：
通過(guò)電阻R2的電流I2＝I﹣I1＝0.6A﹣0.4A＝0.2A；
電阻R2的阻值：R2＝＝＝20Ω；
（3）整個(gè)電路消耗的電能W＝UIt＝4V×0.6A×2×60s＝288J。
答：（1）電源電壓是4V。
（2）電阻R2的阻值是20Ω。
（3）整個(gè)電路消耗的電能為288J。
26．（2023?宛城區(qū)校級(jí)模擬）CFXB型“220V 1100W”電飯煲的原理圖如圖所示，它有高溫?zé)蠛捅貎蓳酰ㄟ^(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié)，R0為電熱絲。當(dāng)開(kāi)關(guān)S接高溫?zé)髶鯐r(shí)，電路的功率為1100W，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接燜飯保溫?fù)鯐r(shí)，電路的總功率為22W。
（1）電飯煲在高溫?zé)髶鯐r(shí)，開(kāi)關(guān)S應(yīng)與 2 觸點(diǎn)連接，電飯鍋加熱食物時(shí)的工作原理是 電流的熱效應(yīng) 。
（2）當(dāng)電飯煲在保溫時(shí)電路中的電流多大？
（3）此時(shí)，電熱絲R的阻值多大？
（4）保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為多少？
【答案】（1）2；電流的熱效應(yīng)；
（2）當(dāng)電飯煲在保溫時(shí)電路中的電流為0.1A；
（3）電熱絲R的阻值為2156Ω；
（4）保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為264J。
【分析】（1）由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，R0、R串聯(lián)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，只有R0工作；根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和P＝可知電飯煲高溫?zé)蠛捅負(fù)醯碾娐愤B接；電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)；
（2）知道保溫時(shí)電路中的總功率，根據(jù)P＝UI求出當(dāng)電飯煲在保溫時(shí)電路中的電流；
（3）根據(jù)高溫?zé)蟮墓β剩肞＝求出R0的阻值；根據(jù)歐姆定律求出保溫?fù)鯐r(shí)電路中的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出電熱絲R的阻值；
（4）根據(jù)Q＝I2Rt求出保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：（1）由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，R0、R串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，此時(shí)電路中的總電阻最大，由P＝可知，電路中的總功率最小，電飯煲處于保溫?fù)酰?br>當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，只有R0工作，電路中總電阻最小，總功率最大，電飯煲處于高溫?zé)髶酰?br>電飯鍋加熱食物時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以電飯鍋加熱食物時(shí)的工作原理是電流的熱效應(yīng)；
（2）由P＝UI可知，當(dāng)電飯煲在保溫時(shí)電路中的電流：I保＝＝＝0.1A；
（3）由P＝可知，R0的阻值：R0＝＝＝44Ω；
由I＝可知，保溫?fù)鯐r(shí)電路中的總電阻：R總＝＝＝2200Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，R的阻值：R＝R總﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω；
（4）保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的熱量：Q0＝I保2R0t＝（0.1A）2×44Ω×10×60s＝264J。
答：（1）2；電流的熱效應(yīng)；
（2）當(dāng)電飯煲在保溫時(shí)電路中的電流為0.1A；
（3）電熱絲R的阻值為2156Ω；
（4）保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為264J。
\l "_Tc31833" 【題型5 焦耳定律在實(shí)際中的應(yīng)用】
27．（2023?章丘區(qū)一模）電爐通電后不久電爐絲就會(huì)熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連的導(dǎo)線卻不是很熱，根據(jù)這種現(xiàn)象以下提出的最合理的科學(xué)探究問(wèn)題是（ ）
A．電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？
B．電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中電流的大小有什么關(guān)系？
C．電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間有什么關(guān)系？
D．電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻有什么關(guān)系？
【答案】D
【分析】由焦耳定律知道，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、導(dǎo)體電阻大小和通電時(shí)間成正比。電爐絲和連接的導(dǎo)線串聯(lián)在電路中（通過(guò)的電流相等），通電時(shí)間是相同的，而電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大，據(jù)焦耳定律分析判斷。
【解答】解：根據(jù)Q＝I2Rt可知，電爐絲和連接的導(dǎo)線串聯(lián)在電路中（通過(guò)的電流相等），通電時(shí)間是相同的，而電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大，所以電爐絲放出的熱量多，探究的問(wèn)題是：電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系。
故選：D。
28．（2023?襄都區(qū)開(kāi)學(xué)）電爐絲通電后熱得發(fā)紅，而跟電爐絲連接的銅導(dǎo)線卻不怎么熱，這是因?yàn)椋? ）
A．銅導(dǎo)線的電阻小，因而產(chǎn)生的熱量少，而電爐絲電阻大產(chǎn)生的熱量多
B．通過(guò)電爐絲的電流比通過(guò)銅導(dǎo)線的電流大
C．銅導(dǎo)線有絕緣層，所以不怎么熱
D．銅導(dǎo)線不消耗電能，所以不容易熱
【答案】A
【分析】電爐絲和連接的導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，通過(guò)它們的電流相等，它們的通電時(shí)間相同，而電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大，根據(jù)焦耳定律分析判斷。
【解答】解：電爐在使用時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，通過(guò)它們的電流相等，通電時(shí)間t相同，
因?yàn)镼＝I2Rt，R電爐絲＞R導(dǎo)線，
所以電流產(chǎn)生的熱量：Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，
從而出現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱的現(xiàn)象。
故選：A。
29．（2023?靖江市一模）小明做了“電池+口香糖錫紙＝取火工具”的實(shí)驗(yàn)：取口香糖錫紙，剪成條狀，將錫紙條帶錫的一端接在電池的正極，另一端接在電池的負(fù)極，很快發(fā)現(xiàn)紙條中間處開(kāi)始冒煙，起火苗，如圖所示。這是因?yàn)殄a是 導(dǎo)體 （導(dǎo)體/絕緣體），將它的兩端直接連接電池正負(fù)極，就會(huì)造成 短路 。根據(jù)電學(xué)中的 焦耳 定律，此時(shí)電流通過(guò)錫紙時(shí)迅速產(chǎn)生大量熱量，溫度上升使錫紙燃燒。
【答案】導(dǎo)體；短路；焦耳。
【分析】（1）容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體；
（2）導(dǎo)線直接將電源連接起來(lái)的電路叫短路，短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的電流；
（3）電阻與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt分析，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與通過(guò)導(dǎo)體的電流和電阻大小有關(guān)，通過(guò)導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。
【解答】解：因?yàn)殄a屬于金屬，因此錫是導(dǎo)體，將錫紙條帶錫的一端接在電池的正極，另一端接在電池的負(fù)極，形成了電源短路，此時(shí)電路中迅速產(chǎn)生大量熱量使溫度達(dá)到錫紙的著火點(diǎn)而使之燃燒，這一現(xiàn)象我們可以用焦耳定律來(lái)解釋，因?yàn)橄嗤L(zhǎng)度的中間段錫紙，橫截面積較小，所以電阻較大；由焦耳定律Q＝I2Rt知，在電流、通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。
故答案為：導(dǎo)體；短路；焦耳。
\l "_Tc846" 【題型6 電熱的利用與防止】
30．（2022秋?宜陽(yáng)縣期末）標(biāo)有“220V 40W”的字樣的電視機(jī)、電風(fēng)扇、電熱毯和日光燈四種電器，都在額定電壓下工作相同的時(shí)間，則產(chǎn)生的熱量最多的是（ ）
A．電熱毯B．電風(fēng)扇C．電視機(jī)D．日光燈
【答案】A
【分析】電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些現(xiàn)象，分為電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、磁效應(yīng)；所以在不同的用電器上如：電視機(jī)、電烙鐵和電風(fēng)扇，電流產(chǎn)生的效應(yīng)不同，電能轉(zhuǎn)化成的能的形式也不同。在額定電壓和額定功率都相同的條件下，都正常工作，工作相同時(shí)間后消耗相同的電能，產(chǎn)生的熱量有多少之分。
【解答】解：
A、電熱毯是利用電流的熱效應(yīng)工作的，在額定電壓下工作相同時(shí)間電能全部產(chǎn)生熱量。
B、電風(fēng)扇是主要利用電流的磁效應(yīng)工作的，在額定電壓下工作相同時(shí)間電能主要轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，產(chǎn)生熱量很少。
C、電視機(jī)在額定電壓下工作相同時(shí)間主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能，產(chǎn)生熱量很少。
D、日光燈在額定電壓下工作相同時(shí)間主要是把電能轉(zhuǎn)化為光能，產(chǎn)生熱量更少。
所以三個(gè)用電器產(chǎn)生熱量不一樣多，電熱毯產(chǎn)生熱量最多。
故選：A。
31．（2023?阿榮旗二模）使規(guī)格都是“220V，180W”的一臺(tái)冰箱、一臺(tái)電腦、一張電熱毯都在額定電壓下工作相同的時(shí)間，則（ ）
A．電冰箱產(chǎn)生的熱量最多
B．電熱毯產(chǎn)生的熱量最多
C．電流通過(guò)電腦做的功最多
D．電熱毯消耗的電能最快
【答案】B
【分析】（1）通過(guò)分析三種用電器工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況，找出產(chǎn)生熱量最多的用電器；
（2）由題意知，三種用電器的額定電壓都是220V，額定功率都是180W；家庭電路電壓是220V，把這三個(gè)用電器接入家庭電路，三個(gè)用電器都正常工作，實(shí)際功率相同都等于額定功率，通電時(shí)間相同，根據(jù)W＝Pt可知消耗的電能相同；
（3）電功率是表示電流做功快慢的物理量。
【解答】解：AB．電冰箱工作時(shí)，主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生的熱量很小，電腦工作時(shí)，主要把電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，產(chǎn)生的熱量很小，電熱毯工作時(shí)電熱絲產(chǎn)生熱量，把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以產(chǎn)生熱量最多的是電熱毯，故A錯(cuò)誤、B正確；
C．三種用電器接在家庭電路中，U＝220V，則三種用電器的實(shí)際功率：P實(shí)＝P額＝180W，且用電器工作時(shí)間t相等，由W＝Pt可知，三種用電器消耗的電能相同，做功相同，故C錯(cuò)誤；
D．電功率是表示電流做功快慢的物理量，三種用電器實(shí)際功率相同，則消耗的電能快慢相同，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
32．（2023?福田區(qū)模擬）生活中的一些器具或?qū)嶒?yàn)室中的某些裝置上會(huì)有特殊的“孔”，它們的作用不盡相同。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．茶壺蓋上的“孔”的作用是排氣，使茶水加速降溫
B．打開(kāi)行駛的汽車(chē)的天窗，汽車(chē)頂部的天窗“孔”利用壓強(qiáng)差可將車(chē)內(nèi)的空氣“抽“到車(chē)外
C．電腦上的散熱“孔”的作用是利用通風(fēng)散熱減少硬件產(chǎn)生的電熱
D．在探究水沸騰的實(shí)驗(yàn)中，燒杯蓋子上的“孔”的作用是使杯內(nèi)水面上方的氣壓小于外界大氣壓
【答案】B
【分析】（1）從大氣壓的角度分析；
（2）根據(jù)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系進(jìn)行解釋；
（3）由于電流具有熱效應(yīng)，當(dāng)電器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生多余的熱量，這些熱量需要及時(shí)散出，據(jù)此分析；
（4）從氣壓對(duì)沸點(diǎn)的影響角度進(jìn)行分析。
【解答】解：A、茶壺蓋上的孔與外界空氣相通，其作用是使壺內(nèi)外的氣壓相等，使水在重力的作用下可以順利倒出，故A錯(cuò)誤；
B、打開(kāi)行駛的汽車(chē)的天 窗時(shí)，天窗外空氣的流速大于車(chē)內(nèi)空氣的流速，根據(jù)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系可知，天窗外空氣的壓強(qiáng)小于車(chē)內(nèi)空氣的壓強(qiáng)，車(chē)內(nèi)空氣被“抽”到車(chē)外，故B正確；
C、電腦上的散熱孔的作用是通風(fēng)散熱，防止電腦運(yùn)行時(shí)溫度過(guò)高造成安全隱患，根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知，硬件產(chǎn)生電熱的多少與通風(fēng)散熱無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、在探究水沸騰的實(shí)驗(yàn)中，燒杯蓋子上的孔的作用是使杯內(nèi)外的氣壓相等，防止因氣壓過(guò)大而造成沸點(diǎn)升高，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
33．（2022秋?莊河市期末）電流的熱效應(yīng)有時(shí)對(duì)我們有益，我們利用它；有時(shí)對(duì)我們有害，我們?yōu)榉乐闺娏鳠嵝?yīng)產(chǎn)生危害而采取必要的措施。請(qǐng)各寫(xiě)出一個(gè)生活或生產(chǎn)中電熱的利用和防止的實(shí)例： 電暖器 ； 電視機(jī)散熱窗 。
【答案】電暖器；電視機(jī)散熱窗
【分析】任何導(dǎo)體中有電流時(shí)，導(dǎo)體都要發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)，是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
【解答】解：（1）電暖器、電烙鐵、電飯鍋都是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）電視機(jī)、計(jì)算機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量是有害的，電視機(jī)外殼的散熱窗、計(jì)算機(jī)的散熱風(fēng)扇可以散失熱量，防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶來(lái)的危害。
故答案為：電暖器；電視機(jī)散熱窗。
\l "_Tc846" 【題型7 電功與電熱的綜合計(jì)算】
34．（2023?鐵鋒區(qū)模擬）用一個(gè)額定電功率為1000W的電水壺?zé)_(kāi)一壺2L的水需要的時(shí)間是840s，水的溫度從20℃升高到100℃，則這個(gè)電水壺的加熱效率是（ ）
A．85%B．95%C．90%D．80%
【答案】D
【分析】根據(jù)密度公式求出2L水的質(zhì)量，根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量，根據(jù)W＝Pt求出電水壺消耗的電能，根據(jù)效率公式求出電水壺的加熱效率。
【解答】解：水的體積V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ＝可知，水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
電水壺消耗的電能：W＝Pt′＝1000W×840s＝8.4×105J，
電水壺的加熱效率：η＝×100%＝×100%＝80%。
故選：D。
35．（2023?漣源市一模）將一個(gè)電熱水器單獨(dú)接在清零的計(jì)量插座上工作2h，屏幕顯示如圖所示，若該時(shí)間內(nèi)消耗的電能全部被40kg的水吸收（水未沸騰）已知電費(fèi)單價(jià)為0.5元/（kW?h），c水＝4.2×103J/（kg?℃），則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．電熱水器是電源
B．該過(guò)程消耗電能0.5kW?h
C．水溫升高30℃
D．電熱水器的功率為400W
【答案】C
【分析】（1）電熱水器在電路中消耗電能，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，據(jù)此判斷電熱水器是否電源；
（2）知道電費(fèi)單價(jià)和電費(fèi)，可以求出消耗的電能；
（3）根據(jù)題意可知，水吸收的熱量等于消耗的電能，根據(jù)Q吸＝cmΔt求出水升高的溫度；
（4）根據(jù)P＝求出電熱水器的功率。
【解答】解：A、電熱水器在電路中消耗電能，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以電熱水器是用電器，故A錯(cuò)誤；
B、該過(guò)程消耗的電能：W＝＝1.4kW?h，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)題意可知，水吸收的熱量：Q吸＝W＝1.4kW?h＝1.4×3.6×106J＝5.04×106J，
由Q吸＝cmΔt可知，水升高的溫度：Δt＝＝＝30℃，故C正確；
D、電熱水器的功率：P＝＝＝0.7kW＝700W，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
36．（2023?青島）（多選）某品牌電熱水壺，部分參數(shù)如表所示，它正常工作245s，可將體積為2L、溫度為20℃的水加熱到70℃。下列分析正確的是（ ）
A．電熱水壺正常工作時(shí)的電流約為0.12A
B．電熱水壺正常工作時(shí)電熱絲的阻值約為26.9Ω
C．電熱水壺整個(gè)過(guò)程消耗的電能是4.41×105J
D．電熱水壺中的水吸收的熱量為4.2×105J
【答案】BCD
【分析】（1）根據(jù)表格參數(shù)可知電熱水壺的額定電壓和額定功率，根據(jù)P＝UI求出電熱水壺正常工作時(shí)的電流；
（2）根據(jù)P＝求出熱水壺正常工作時(shí)電熱絲的阻值；
（3）根據(jù)P＝求出電熱水壺整個(gè)過(guò)程消耗的電能；
（4）根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量。
【解答】解：A、由表格參數(shù)可知，電熱水壺的額定電壓U＝220V，額定功率P＝1800W，
由P＝UI可知，電熱水壺正常工作時(shí)的電流：I＝＝≈8.18A，故A錯(cuò)誤；
B、由P＝可知，熱水壺正常工作時(shí)電熱絲的阻值：R＝＝≈26.9Ω，故B正確；
C、由P＝可知，電熱水壺整個(gè)過(guò)程消耗的電能：W＝Pt＝1800W×245s＝4.41×105J，故C正確；
D、水的體積V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，由ρ＝可知，水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
電熱水壺中的水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J，故D正確。
故選：BCD。
37．（2023?新會(huì)區(qū)二模）在家用電器調(diào)查活動(dòng)中，小亮讓家里的電熱水器單獨(dú)工作1min，測(cè)得家中如圖所示的電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了70r，則該電熱水器的實(shí)際功率為 2100 W；若不計(jì)能量損失，這段時(shí)間內(nèi)電熱水器里30kg的水溫度升高了 1 ℃。由于電熱水器的電功率遠(yuǎn)大于電風(fēng)扇的電功率，從安全用電的角度考慮，電熱水器的電源線比電風(fēng)扇的要 粗 （選填“細(xì)”或“粗”）。[已知水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】2100；1；粗。
【分析】（1）先求出電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)70r電熱水器消耗的電能，然后根據(jù)P＝求出該電熱水器的實(shí)際功率；
（2）根據(jù)W＝Pt求出電熱水器消耗的電能，因?yàn)椴挥?jì)能量損失，Q吸＝W，再利用Q＝cmΔt求出水升高的溫度；
（3）利用P＝UI、Q＝I2Rt以及影響導(dǎo)體電阻大小的因素來(lái)分析即可。
【解答】解：（1）電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)70r，電熱水器消耗的電能：
W＝＝0.035kW?h，
工作時(shí)間t＝1min＝h，
則該電熱水器的實(shí)際功率：
P＝＝＝2.1kW＝2100W。
（2）電熱水器消耗的電能：
W′＝Pt＝2100W×60s＝1.26×105J，
因?yàn)椴挥?jì)能量損失，所以水吸收的熱量：Q吸＝W′＝1.26×105J，
由Q＝cmΔt得，水升高的溫度：
Δt＝＝＝1℃。
（3）由于電熱水器的功率遠(yuǎn)大于電風(fēng)扇的功率，根據(jù)P＝UI可知，電熱水器工作時(shí)的電流遠(yuǎn)大于電風(fēng)扇的工作電流，相同條件下熱水器導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量較多，為保證線路安全，在電流和通電時(shí)間一定時(shí)，電熱水器選擇較粗的電源線，可以減小導(dǎo)線電阻，根據(jù)Q＝I2Rt可知，電源線產(chǎn)生的熱量減少，可防止電源線快速老化而引發(fā)安全事故。
故答案為：2100；1；粗。
38．（2023?葉縣模擬）小明家茶桌上的電熱水壺有“加熱”和“保溫“兩擋，其簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，保溫?fù)醯念~定功率為100W、發(fā)熱電阻R2的電阻值為60.5Ω，發(fā)熱電阻R1的電阻值為 484 Ω，加熱擋的額定功率為 900 W。加熱過(guò)程中不計(jì)熱量散失，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將1.5kg、20℃的水剛好加熱到沸騰所需時(shí)間為 560 s[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】484；900；560。
【分析】（1）由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，只有R1工作，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)；根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和P＝可知電熱水壺加熱擋和保溫?fù)醯碾娐愤B接；根據(jù)保溫?fù)鹾蚉＝可求出R1的阻值；
（2）根據(jù)P＝可求出加熱擋工作時(shí)R2的電功率，根據(jù)P加熱＝P1+P2求出電熱水壺加熱擋功率；
（3）根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量，不計(jì)熱量散失，電熱水壺消耗的電能等于水吸收的熱量，根據(jù)P＝求出加熱需要的時(shí)間。
【解答】解：（1）由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，此時(shí)電路中的總電阻最小，由P＝可知，電路中的總功率最大，電熱水壺處于加熱擋；
當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，只有R1工作，電路中的總電阻最大，總功率最小，電熱水壺處于保溫?fù)酰?br>根據(jù)題意可知，電熱水壺保溫?fù)醯念~定功率P保溫＝100W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝484Ω；
（2）加熱擋工作時(shí)R2的電功率：P2＝＝＝800W，
則電熱水壺加熱擋額定功率：P加熱＝P1+P2＝P保溫+P2＝100W+800W＝900W；
（3）一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，
水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J，
不計(jì)熱量損失，電熱水壺消耗的電能：W＝Q吸＝5.04×105J，
由P＝可知，加熱需要的時(shí)間：t′＝＝＝560s。
故答案為：484；900；560。
39．（2023春?金昌期中）如圖所示是家用電熱水壺及銘牌，電熱水壺正常工作時(shí)，把1L水從20℃加熱到100℃需要時(shí)間400s，若電熱水壺的電阻不變。[已知：1L＝1dm3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]求：
（1）水吸收的熱量？
（2）電熱水壺的效率？
（3）當(dāng)實(shí)際電壓為198V時(shí)，電熱水壺的實(shí)際功率？
【答案】（1）水吸收的熱量為3.36×105J；
（2）電熱水壺的效率為84%；
（3）當(dāng)實(shí)際電壓為198V時(shí)，電熱水壺的實(shí)際功率為810W。
【分析】（1）利用密度公式求出水的質(zhì)量，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量；
（2）利用W＝Pt求出電熱水壺消耗的電能，利用效率公式求出電熱水壺的效率；
（3）根據(jù)P＝求出電熱水壺的電阻；利用P＝求出當(dāng)實(shí)際電壓為198V時(shí)，電熱水壺的實(shí)際功率。
【解答】解：（1）水的質(zhì)量為：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水升高的溫度：
Δt＝100℃﹣20℃＝80℃，
水吸收的熱量為：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×80℃＝3.36×105J；
（2）消耗的電能：
W＝Pt＝1000W×400s＝4×105J，
電熱水壺的效率為：
η＝＝＝84%；
（3）電熱水壺的電阻為：
R＝＝，
當(dāng)實(shí)際電壓為198V時(shí)，電熱水壺的實(shí)際功率為：
P實(shí)＝＝。
答：（1）水吸收的熱量為3.36×105J；
（2）電熱水壺的效率為84%；
（3）當(dāng)實(shí)際電壓為198V時(shí)，電熱水壺的實(shí)際功率為810W。
40．（2023?濮陽(yáng)一模）某品牌智能滾筒洗衣機(jī)的等效電路如圖所示。閉合開(kāi)關(guān)S，旋鈕開(kāi)關(guān)旋至1擋位置時(shí)，洗衣機(jī)處于加熱狀態(tài)；旋至2擋位置時(shí)，洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)。R1和R2均為電熱絲，其阻值不受溫度影響，R1＝22Ω，洗衣機(jī)正常使用時(shí)，加熱功率是2400W。[已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。求：
（1）洗衣機(jī)在加熱狀態(tài)正常工作時(shí)，干路電流是多少？（結(jié)果保留一位小數(shù)）。
（2）某次洗衣時(shí)，洗衣機(jī)內(nèi)注入40L水，在額定電壓下對(duì)水加熱，水溫由20℃上升到50℃，此時(shí)加熱效率是84%，則需要加熱時(shí)間是多少？
（3）某次關(guān)閉家中其他電器，只有洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)正常工作了20min，標(biāo)有“3000r/（kW?h）”的電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)500轉(zhuǎn)，則洗衣機(jī)保溫洗滌時(shí)的功率是多少？
【答案】（1）洗衣機(jī)在加熱狀態(tài)正常工作時(shí)，干路電流是10.9A；
（2）需要加熱時(shí)間是2500s；
（3）洗衣機(jī)保溫洗滌時(shí)的功率是500W。
【分析】（1）旋鈕P旋至1擋時(shí)，R1、R2同時(shí)工作，此時(shí)處于加熱擋，根據(jù)P＝UI可知，可求電路中的電流；
（2）利用密度公式求出40L水的質(zhì)量，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量，利用效率公式求出洗衣機(jī)消耗的電能，利用P＝求出加熱時(shí)間；
（3）3000r/（kW?h）表示電路中的用電器每消耗1kW?h電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)3000轉(zhuǎn)，據(jù)此求出電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)500轉(zhuǎn)，洗衣機(jī)消耗的電能，利用P＝求出洗衣機(jī)保溫洗滌狀態(tài)時(shí)的功率；由圖可知，洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)時(shí)，R2與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，洗衣機(jī)保溫洗滌狀態(tài)時(shí)的功率減去R2的功率即為洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率。
【解答】解：（1）旋鈕P旋至1擋時(shí)，R1、R2同時(shí)工作，此時(shí)電路中的電流：
（2）水的體積V＝40L＝40dm3＝0.04m3，
由ρ＝可知，水的質(zhì)量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.04m3＝40kg，
水吸收的熱量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（50℃﹣20℃）＝5.04×106J，
由η＝可知，洗衣機(jī)消耗的電能：W＝＝＝6×106J，
由P＝可知，需要加熱的時(shí)間：t′＝＝＝2500s；
（3）3000r/（kW?h）表示電路中的用電器每消耗1kW?h電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)3000轉(zhuǎn)，
則電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)500轉(zhuǎn)，洗衣機(jī)消耗的電能：W′＝＝kW?h，
洗衣機(jī)保溫洗滌狀態(tài)時(shí)的功率：P保溫＝＝＝0.5kW＝500W，
答：（1）洗衣機(jī)在加熱狀態(tài)正常工作時(shí)，干路電流是10.9A；
（2）需要加熱時(shí)間是2500s；
（3）洗衣機(jī)保溫洗滌時(shí)的功率是500W。
41．（2023?孝義市三模）圖甲所示是某調(diào)溫型電烤箱，具有加熱和保溫兩擋功能，內(nèi)部加熱體由兩個(gè)發(fā)熱電阻R1和R2組成，阻值均為48.4Ω，已知加熱擋的功率為2000W。
（1）請(qǐng)?jiān)趫D乙虛線框內(nèi)畫(huà)出電烤箱的內(nèi)部電路圖。
（2）某次使用時(shí)電烤箱在加熱擋將0.5kg烤肉從20℃加熱到220℃用時(shí)200s，則電烤箱的加熱效率是多少？[肉的比熱容為3×103J/（kg?℃）]
【答案】（1）圖見(jiàn)解答；
（2）電烤箱的加熱效率是75%。
【分析】（1）根據(jù)P＝求出一個(gè)發(fā)熱電阻的電功率，根據(jù)加熱擋的功率判斷電路結(jié)構(gòu)，據(jù)此作圖；
（2）根據(jù)W＝Pt求出加熱擋工作200s消耗的電能，根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出烤肉吸收的熱量，根據(jù)效率公式求出電烤箱的加熱效率。
【解答】解：（1）發(fā)熱電阻R1的電功率：P＝＝＝1000W，
由于R1、R2的阻值相等，所以正常工作時(shí)的電功率都是1000W，
電烤箱的加熱擋功率為2000W，所以R1、R2應(yīng)該是并聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示：
（2）由可知，電烤箱加熱200s消耗的電能：W＝Pt＝2000W×200s＝4×105J，
烤肉吸收的熱量：Q吸＝c肉m（t′﹣t0）＝3.0×103J/（kg?℃）×0.5kg×（220℃﹣20℃）＝3×105J，
電烤箱的加熱效率：。
答：（1）圖見(jiàn)解答；
（2）電烤箱的加熱效率是75%。
42．（2023?萊陽(yáng)市模擬）小明想知道電熱桌墊的工作原理，如圖A所示。他查看說(shuō)明書(shū)后發(fā)現(xiàn)：該電熱桌墊由12V電源供電，發(fā)熱部分由R1、R2兩根電熱絲組成，R1、R2的阻值分別為6Ω、4Ω，該桌墊可通過(guò)調(diào)溫開(kāi)關(guān)控制不同的模式。某次使用時(shí)，將其調(diào)至高溫模式工作2min后，桌墊的溫度升高了20℃（不考慮溫度的變化對(duì)電阻的影響）。
（1）如圖B所示，是小明利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)的電熱桌墊的兩種電路，為了使其工作時(shí)電功率在30W～80W范圍內(nèi)，則符合要求的電路是圖 甲 （選填“甲”或“乙）；
（2）該電熱桌墊處于高溫模式時(shí)，通過(guò)電路的電流是多少？
（3）已知電熱桌墊的質(zhì)量為150g，電熱桌墊處于高溫模式時(shí)的加熱效率是多少？（硅膠板的比熱容為2×103J/（kg?℃），百分號(hào)前保留一位小數(shù)）
（4）若要使高溫?fù)醯墓β侍嵘?4W，在保證低溫功率及R1不變的情況下，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)該怎樣改裝電路？
【答案】（1）甲；
（2）該電熱桌墊處于高溫模式時(shí)，通過(guò)電路的電流是5A；
（3）電熱桌墊處于高溫模式時(shí)的加熱效率是83.3%；
（4）用一個(gè)阻值為6Ω的電阻R3與R1并聯(lián)。
【分析】（1）圖甲中，當(dāng)開(kāi)關(guān)S首先在bc位置，只有R2工作，當(dāng)S在cd位置時(shí)，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)P＝UI＝求出兩種情況下的功率，與規(guī)定的功率比較即可；圖乙中，當(dāng)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，只有R2工作，當(dāng)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)P＝UI＝分別求出兩種情況下的功率，與規(guī)定的功率比較即可；
（2）當(dāng)兩電阻并聯(lián)時(shí)，電路電阻最小，根據(jù)P＝UI＝可知，消耗的功率最大，根據(jù)公式P＝UI求出通過(guò)電路的電流；
（3）由Q＝cmΔt可求得電熱桌墊吸收的熱量，根據(jù)P＝求出消耗的電能，由η＝×100%可求得加熱效率；
（4）根據(jù)電路的總功率等于各用電器的功率之和與并聯(lián)電路的特點(diǎn)分析需要增加的功率，根據(jù)P＝UI＝求出所增加電阻的阻值，進(jìn)而給出改裝方案。
【解答】解：（1）圖甲中，當(dāng)開(kāi)關(guān)S首先在bc位置，只有R2工作，此時(shí)電路功率P1＝＝＝36W，在功率范圍內(nèi)；
當(dāng)開(kāi)關(guān)S在cd位置時(shí)，兩電阻并聯(lián)，功率P2并＝P′+P″＝+＝+＝60W，在功率范圍內(nèi)；所以甲電路圖合理；
圖乙中，當(dāng)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，只有R2工作，此時(shí)電路功率P1＝＝＝36W，在功率范圍內(nèi)；
當(dāng)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和得：
R串＝R1+R2＝6Ω+4Ω＝10Ω，
此時(shí)電功率P2＝＝＝14.4W＜30W，即功率過(guò)低，不在功率范圍；所以乙電路圖不合理；
（2）當(dāng)兩電阻并聯(lián)時(shí)，電路電阻最小，由P＝UI＝可知，消耗的功率最大，P大＝P2并＝60W；
由P＝UI可得，電熱桌墊處于高溫模式時(shí)，通過(guò)電路的電流I大＝＝＝5A；
（3）電熱桌墊吸收的熱量Q＝c硅膠mΔt＝2×103J/（kg?℃）×0.15kg×20℃＝6×103J，
由甲圖可知：當(dāng)開(kāi)關(guān)S在cd位置時(shí)，兩電阻并聯(lián)，功率P大＝60W，
由P＝可知，在2min內(nèi)消耗的電能：W＝P大t＝60W×2×60s＝7.2×103J，
電熱桌墊處于高溫模式時(shí)的加熱效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；
（4）因?yàn)楸ＷC低溫功率不變，由P＝UI＝可知，R2的阻值不變，
即R2及R1的阻值不變，
由電路的總功率等于各用電器的功率之和可知，需要增加一個(gè)電阻R3，其功率為：P3＝P高﹣P大＝84W﹣60W＝24W；
由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，電阻R3應(yīng)該并聯(lián)在電路中，
由P＝UI＝可知，R3的阻值：
R3＝＝＝6Ω。
答：（1）甲；
（2）該電熱桌墊處于高溫模式時(shí)，通過(guò)電路的電流是5A；
（3）電熱桌墊處于高溫模式時(shí)的加熱效率是83.3%；
（4）用一個(gè)阻值為6Ω的電阻R3與R1并聯(lián)。電流I/A
1.2
2.0
2.5
3.0
4.0
熔斷時(shí)間t/s
不會(huì)熔斷
40
8
4.5
2.5
額定電壓：220V
額定功率：1800W
額定容積：2L

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第4節(jié) 焦耳定律

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年級(jí)： 九年級(jí)全冊(cè)

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