\l "_Tc16452" 【題型1 實驗 測量小燈泡的電功率】 PAGEREF _Tc16452 \h 1
\l "_Tc5338" 【題型2 電流的熱效應】8
\l "_Tc31833" 【題型3 探究影響電流通過導體時產(chǎn)生熱量的因素】10
\l "_Tc846" 【題型4 焦耳定律】12
\l "_Tc846" 【題型5 焦耳定律的計算及其應用】16
\l "_Tc16452" 【題型6 電功與電熱的綜合計算】22
\l "_Tc16452" 【題型1 實驗 測量小燈泡的電功率】
1．（2022?武漢模擬）某同學利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率。實驗中電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓是2.5V；下列有關說法中正確的是（ ）
A．該同學接錯了一根導線，需要改正的線應該是電壓表負接線柱到開關的這根導線
B．正確連接電路后，用開關進行試觸，發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉，而電壓表指針明顯偏轉，故障原因可能是滑動變阻器斷路
C．排除故障后，按正確的步驟進行實驗，小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.7W，此時小燈泡的電阻是8.9Ω
D．調節(jié)滑動變阻器的滑片到電壓表示數(shù)為燈泡額定電壓U額時燈泡功率為P額，那么當電壓表示數(shù)U實＝0.5U額時，燈泡實際功率P實＞0.25P額
2．（2021秋?福山區(qū)期中）用如圖所示的裝置測量小燈泡的電功率，電源電壓恒定不變，小燈泡上標有“3.8V”字樣，閉合開關，實驗操作過程中出現(xiàn)了以下幾種情況，分析錯誤的是（ ）
A．無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡不亮，電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓，電流表幾乎無示數(shù)，原因是小燈泡斷路
B．無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡很暗且亮度不變，原因是滑動變阻器同時接入兩個下接線柱
C．當小燈泡的實際電壓為3V時，要測量小燈泡的額定功率，需將滑片向左移動
D．電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，小燈泡不亮，可能是小燈泡短路
3．（2020秋?房縣期末）實驗室購買了一批規(guī)格為“2.5V 0.75W”的小燈泡，某同學在利用其中一只小燈泡做測量電功率的實驗時，得到了如下一組數(shù)據(jù)。
（1）分析這組數(shù)據(jù)，你認為該小燈泡是否合格： 。其原因是：
。
（2）假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細是一定的，則這個小燈泡內鎢絲的長度與合格產(chǎn)品相比是長了還是短了： 。理由是電阻的大小與 有關。
4．（2022秋?溫江區(qū)月考）實驗室新購進一批小燈泡，用于做電學實驗，小明所在的小組承擔了檢測小燈泡L額定功率是否準確的任務，實驗室能提供的器材有：
電源（電壓恒為10V），待測小燈泡L（標有“4V 2W”），滑動變阻器R1（標有“8Ω 2A”），定值電阻R2（標有“20Ω 0.6A”）一只，定值電阻R3（標有“4Ω 1A”）一只，定值電阻R4（標有“6Ω 0.8A”）一只，兩只量程為0～3V的電壓表，開關S等。
（1）組員小剛同學設計了如圖甲所示電路，同學們經(jīng)過討論認為這個設計達不到目的，請寫出其中兩條原因 、 。
（2）經(jīng)過討論，同學們設計了圖乙所示電路，閉合開關，移動滑片，當兩只電壓表示數(shù)（V1表的示數(shù)為U1，V2表的示數(shù)為U2）滿足關系式 時，電燈正常發(fā)光，讀出這時電壓表V2的示數(shù)U2為2V。
（3）通過計算、討論，該小燈泡的額定功率為 ，并將該數(shù)據(jù)匯報給實驗室，實驗室對該批新購入的小燈泡進行了處理。
5．（2023?香洲區(qū)校級二模）如圖所示，甲同學在做“測量小燈泡的電功率”實驗。實驗器材：電源（電壓恒為6V）、小燈泡（額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω）、電流表、電壓表、開關各一個，規(guī)格分別為R1（10Ω 1A）和R2（30Ω 0.5A）的滑動變阻器各一個，導線若干。
（1）連接了如圖甲所示的電路。其中有一根導線連接錯誤，請在錯誤的導線上畫“×”并用筆畫線代替導線，將電路連接正確。
（2）連接電路時，滑動變阻器應選 （選填“R1”或“R2”）。
（3）連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，電路故障原因是 。
（4）排除故障，閉合開關，移動滑片P至某位置時，電壓表的示數(shù)為2.2V，若想測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向 端移動（選填“左”或“右”）。通過實驗繪制出小燈泡的U﹣I圖象，如圖乙所示，小燈泡的額定功率為 W。
（5）乙同學設計了如圖丙所示電路，來測量另一只小燈泡的額定功率（已知燈泡的額定電壓為U額），R0阻值已知。
①斷開開關S3，閉合開關S1、S2，調節(jié)滑動變阻器滑片P，使得電流表示數(shù)為 （用字母表示），此時燈泡正常發(fā)光。
②保持滑動變阻器滑片P位置不變，斷開開關S2，閉合開關S1、S3，記下電流表的讀數(shù)為I。
③小燈泡額定功率的表達式P額＝ （用字母U額、I、R0表示）。
6．（2023?東港區(qū)校級二模）電學實驗課上，老師提供了“20Ω，1A”字樣的滑動變阻器R1、定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、標有“0.5A”字樣的小燈泡、兩節(jié)干電池等器材。利用所學的知識，請你幫助小鵬同學完成下面的實驗。
（1）探究電流與電阻關系：
①小鵬連接了如圖甲所示的電路。其中有一根導線連接錯誤，請在錯誤的導線上畫“×”并用筆畫線代替導線，將電路連接正確；
②正確連接電路后，根據(jù)現(xiàn)有器材，為了讓四個電阻單獨接入電路都可完成實驗，定值電阻兩端的電壓不能低于 V；
③電路中接入5Ω定值電阻，閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移至最 端。閉合開關，移動滑片，電流表的示數(shù)如圖乙所示，為 A；
④用10Ω電阻替換5Ω電阻后，滑片應該向 調節(jié)。經(jīng)過多次實驗，分析實驗數(shù)據(jù)，得出結論：電壓一定時，電流與電阻成 ；
（2）小鵬想測量標有“0.5A”字樣小燈泡的額定功率。老師從實驗室中拿出最大阻值未知的滑動變阻器R2和一個電壓未知的電源（以上兩器材均能滿足實驗要求），經(jīng)過思考，利用原有的“20Ω，1A”的滑動變阻器Rt和電流表等器材，小鵬設計了如圖丙所示的電路，請你幫他完成實驗；
①先將R1、R2的滑片移至最右端。閉合開關S、S1，斷開開關S2，再將R2的滑片移至最左端，此時電流表的示數(shù)為0.3A，則電源電壓為 V；
②將R2的滑片移至最右端。斷開開關S1，閉合開關S、S2，向左移動R2的滑片，直至
，此時燈泡正常工作；
③ ，斷開開關S2，閉合開關S、S1，電流表的示數(shù)恰好為0.24A；
④小燈泡的額定功率P額＝ W。
7．（2023?紅山區(qū)校級三模）測定小燈泡電功率的實驗中，選用的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。
（1）用筆畫線代替導線，連接完整如圖甲所示的實物電路。
（2）閉合開關前，圖中滑動變阻器的滑片P應位于 （填“A”或“B”）端。
（3）閉合開關，移動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)、電流表無示數(shù)，原因可能是 （寫出一種即可）。
（4）排除故障后，閉合開關，移動滑片P至電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為 V；要獲得小燈泡額定功率的數(shù)據(jù)，滑片P應向 （填“A”或“B”）端移動。
（5）改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值，繪制得如圖丙所示的I﹣U圖像，由圖像可知小燈泡額定功率是 W。
8．（2023?思明區(qū)校級四模）在測量小燈泡的電阻和電功率的實驗中，選用額定電壓為2.5V的小燈泡。
（1）為了測量更精確。電壓表應選擇的量程是 V。
（2）小明按圖甲連接好電路后，閉合開關，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡都不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)。則故障原因可能是 。
（3）排除故障后，調節(jié)滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，為 A。
（4）接著調節(jié)滑動變阻器滑片，讓電壓逐次下調，使燈絲溫度不斷降低，小燈泡變暗直至完全不發(fā)光，測量數(shù)據(jù)如下表所示。
綜合分析可知，實驗中滑動變阻器的滑片逐漸向 端滑動：隨著燈絲溫度降低，小燈泡的電阻值變 。
（5）小明還設計了如圖丙所示的電路，測出另一小燈泡的額定功率。已知滑動變阻器R1的最大阻值為R0，小燈泡的額定電壓為U額。請完成下列實驗步驟：
①閉合開關S，S1，調節(jié)R1的滑片，使電壓表的示數(shù)為U額；
②接著保持變阻器R1的滑片位置不動，
；
③調節(jié)R1的滑片調至最左端，記下電壓表示數(shù)U1；將R1的滑片調至最右端，記下電壓表示數(shù)為U2，小燈泡額定功率的表達式：P＝ （用R0、U額，U1、U2表示）
9．（2023?襄陽自主招生）用如圖（a）所示電路測量小燈泡電功率，燈泡L標有“2.5V 0.3A”字樣，滑動變阻器銘牌上標有“50Ω 1.5A”字樣，不考慮溫度對燈泡電阻的影響。
（1）按電路圖將圖（b）中的實物元件連接起來。
（2）在圖（a）中，當開關S閉合，滑動變阻器的滑片從A向B滑動的過程中，電壓表示數(shù)將 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
（3）某次實驗時電壓表和電流表的示數(shù)如圖（c）所示，則此時小燈泡的實際功率為 W。
10．（2022秋?榆樹市期末）致遠利用如圖甲所示的器材測量小燈泡的電功率，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為6V。
（1）連接電路時，開關必須 ；
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應調到最 端；
（3）根據(jù)測得的數(shù)據(jù)致遠繪制了小燈泡的電流隨電壓變化的圖像（如圖乙所示）。由圖像可知，小燈泡正常工作時的電功率是 W，此時小燈泡與滑動變阻器的電功率之比為 ；
（4）繼續(xù)調節(jié)滑動變阻器的滑片，讓小燈泡兩端的電壓逐漸降低，小燈泡逐漸變暗，在這段時間內，若小燈泡電阻變化量的絕對值是2Ω，變阻器接入電路的電阻變化量的絕對值將 2Ω（選填“大于”、“小于”或“等于”）；
（5）致遠同學用定值電阻代替小燈泡，并對電路進行了調整，設計了如圖丙所示的電路，也測量出此電阻的阻值，已知滑動變阻器的最大阻值為R0，她的操作如下：
①將滑動變阻器的滑片調到中央位置，記錄電壓表示數(shù)為U1；
②將滑動變阻器的滑片調到阻值最大處，記錄電壓表示數(shù)為U2。
則U2 2U1（填“＞”、“＜”或“＝”），未知電阻的表達式Rx＝ 。
11．（2022秋?沈河區(qū)校級期末）在“測量小燈泡的額定功率”的實驗中，小燈泡上的額定電壓模糊不清，只能看清標有“0.3A”的字樣，電源電壓為6V保持不變。
（1）請你在圖甲中補畫一根導線，使得測定小燈泡電功率的電路完整，要求滑片P向B端移動時，小燈泡變亮。
（2）連接完電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)為6V，經(jīng)分析小明認為燈泡可能 （填“短路”或“斷路”）。
（3）排除故障后，開始實驗，在移動變阻器滑片的過程中，眼睛應注視 示數(shù)的變化，直至小燈泡正常發(fā)光，此時電壓表的示數(shù)如圖乙所示。
（4）由于電壓表指針偏轉角度較小，且指針未對準整刻度線，小明覺得讀數(shù)時誤差會比較大數(shù)據(jù)不夠精確，那么在不改變器材的情況下，小明應該如何操作才能減小誤差，請寫出操作方法： ，當小燈泡正常發(fā)光時，電壓表示數(shù)如圖丙所示，此時電壓表示數(shù)為 V，則小燈泡的額定功率為 W。
（5）另一小組為了測量已知額定電壓為U額的小燈泡額定功率，設計了圖丁所示的電路（R0為阻值已知的定值電阻，R為滑動變阻器）。
①斷開開關S1，閉合開關S2，移動滑動變阻器滑片P，當電流表示數(shù)為 時，小燈泡恰好正常發(fā)光；
②保持滑動變阻器滑片P位置不變，閉合開關S1，斷開開關S2，記下電流表示數(shù)為I；
③推導出小燈泡L的額定功率表達式P額＝ （用物理量U額、R0和I表示）。
12．（2022秋?汾陽市校級期末）小明家的電能表標有“3000r/kW．h”字樣。小明家有一個功率未知的電熨斗，請你幫小明設計一合理的實驗方案，在家中測量該電熨斗正常工作時的電功率。
（1）實驗原理是： ；
（2）主要的實驗步驟：
① ；
② ；
③ ；
④ ；
（3）電熨斗電功率的表達式是： 。
\l "_Tc5338" 【題型2 電流的熱效應】
13．（2022秋?駐馬店期末）下列四種電器中，利用電流熱效應工作的是（ ）
A．洗衣機B．收音機C．電動機D．電熨斗
14．（2022?天寧區(qū)校級二模）電磁爐是利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產(chǎn)生磁場，磁化鐵質鐵鍋，從而形成無數(shù)個小渦流（即電流），加速鍋底分子運動，使鍋底自身發(fā)熱達到加熱食品的目的，它具有安全可靠、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，是現(xiàn)代家庭中的理想灶具，其工作原現(xiàn)如圖所示。下列有關電磁爐的說法中正確的是（ ）
A．電磁爐功率大，使用時很耗電
B．電磁爐在使用中會產(chǎn)生煙塵和廢氣
C．普通鐵鍋、普通砂鍋均可在電磁爐上使用
D．電磁爐在使用中利用了電流的磁效應、熱效應
15．（2022秋?惠安縣期末）圖是四種家用電器各自消耗1度電可持續(xù)正常工作的時間柱狀圖，其中工作電流最大的電器是 ，白熾燈是根據(jù)電流的 效應來工作的，節(jié)能燈正常工作10小時消耗的電能是 kW?h。
16．（2023?武漢模擬）為避免因線路結冰而倒桿斷線，提高電網(wǎng)對極端氣候、重大自然災害的抵御能力，國家電網(wǎng)公司2008年重點科技減災防災項目——直流熔冰裝置研制成功。該裝置需要1至2萬千瓦的功率，最大熔冰電流可達6000安，最長熔冰距離可達200公里。位于某電網(wǎng)線路上相距幾十公里的A、B兩地之間輸電線路和處于B地的熔冰裝置，
如圖甲和乙所示。熔冰裝置上的“+”、“﹣”是兩個接線端子。（進行熔冰時輸電線上的高壓交流電已切斷）
（1）該熔冰裝置熔化結冰的原理是利用電流的 效應。在熔冰過程中能量的轉化是電能轉化為 能。
（2）若要對A、B兩地之間的“2”和“3”兩根輸電線同時熔冰，請你在圖中以筆畫線代替導線，進行切實可行的連接，實現(xiàn)熔冰。
（3）在上述熔冰過程中，若每根輸電線的電阻是R，啟動熔冰裝置后，電路中的電流是I，則輸電線消耗的電功率是 。
17．（2023?金壇區(qū)一模）如圖甲所示是物理興趣小組設計的電飯鍋內部結構圖，控制系統(tǒng)中的感溫磁體與受熱面固定在一起，當溫度低于103℃時，感溫磁體具有磁性，當溫度達到103℃時，感溫磁體失去磁性，煮飯時用力按下開關按鈕，通過輕質傳動桿AOB使水久磁體和感溫磁體吸合，觸點閉合，電路接通，發(fā)熱板開始發(fā)熱，當溫度達到103℃時，感溫磁體失去磁性，永久磁體受重力及彈簧的彈力作用而落下，通過傳動桿使觸點分開，發(fā)熱板停止發(fā)熱，請回答下列問題。
（1）關于電飯鍋涉及的物理知識，下列說法錯誤的是
A.發(fā)熱板發(fā)熱利用的是電流的熱效應
B.加熱的過程中，食物是通過熱傳遞方式改變內能的
C.在標準氣壓下用該電飯鍋燒水，水沸騰時不能自動斷電
D.按下開關按鈕，彈簧的形變量增大彈性勢能減小
（2）O為輕質傳動桿AOB的轉軸，OA與OB之比大約為1：5，若用5N的力豎直向下按下開關，B端受到豎直向下的阻力為 N。
（3）興趣小組的同學畫出了從開始加熱至加熱20min鍋內食物（質量不變）的溫度隨加熱時間關系圖象如圖乙所示，由圖象可知，電飯鍋在前半段時間加熱效率與后半段時間加熱效率之比是 。
\l "_Tc31833" 【題型3 探究影響電流通過導體時產(chǎn)生熱量的因素】
18．（2023?寶山區(qū)模擬）（多選）如圖是探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面的高度的變化反應密閉空氣溫度的變化，下列說法錯誤的是（ ）
A．該實驗裝置是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系
B．該實驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少
C．不改變導線的連接方式，將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系
D．不改變導線的連接方式，將右邊容器上方的5Ω電阻絲也放入右邊容器內，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系
19．（2023?曲靖一模）小明用如圖所示的實驗裝置分別探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻、電流的關系”。
（1）圖甲所示實驗中通過 來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。
（2）為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少，A、B兩瓶中要裝入相同初溫和 的煤油．
（3）實驗中選用煤油而不用水的原因是
。
20．（2023?從江縣校級一模）為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關，小軍設計了如圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩根阻值不同的電阻絲（R1＜R2）分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓不變。
（1）實驗中通過 變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。
（2）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與 的關系，電路中將兩根電阻絲串聯(lián)的目的是控制電流和通電時間相等。
（3）在裝置甲、乙的兩次實驗中，通過比較相同時間里氣球B與D的變化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與 的關系。
（4）甲、乙兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，與 （選填氣球字母標號）氣球相通的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多。
（5）電烘箱高溫和低溫兩擋的調節(jié)是通過改變接入電路中電阻絲的長度來實現(xiàn)的。由上述實驗可知：低溫擋接入電路的電阻絲比高溫擋要 （選填“長”或“短”）一些。
21．（2022春?定遠縣校級期中）如圖所示，甲、乙兩個完全相同的玻璃瓶內有阻值分別為R甲、R乙的電阻絲，瓶中插入溫度計a、b。
（1）利用此裝置探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關時，在兩瓶中加入質量、初溫相同的煤油，且電阻絲的阻值R甲＞R乙，閉合開關一段時間，可以通過觀察
情況，判斷電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。此方案是探究 和 相同時，電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與 大小的關系。
（2）在甲、乙兩瓶內換用質量、初溫相同的不同液體，且電阻絲的阻值R甲 R乙（選填“相等”或“不等”）時，可以比較不同物質的吸熱能力。若一段時間后，小希觀察到乙瓶內液體溫度高一些，甲瓶內液體吸收的熱量 乙瓶內液體吸收的熱量（假設甲、乙兩瓶相同時間內散熱相同），甲、乙兩瓶內液體的比熱容關系是c甲 c乙。（以上兩空均填“大于”“小于”或“等于”）
\l "_Tc846" 【題型4 焦耳定律】
22．（2020?五華區(qū)二模）為了探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關”，某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置，已知所用蓄電池電壓相等且保持不變，R1＜R2，裝入燒瓶的煤油質量都相等，下列有關此探究活動的各種表述，錯誤的是（ ）
A．在此實驗中，電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)變化的大小體現(xiàn)出來的，使用了轉換法
B．甲裝置可探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關
C．比較相同通電時間內a，c兩支溫度計示數(shù)變化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流是否有關
D．在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多
23．（2022秋?綿陽期末）為了探究影響電流產(chǎn)生熱量的因素，實驗室準備了兩個相同的燒瓶（內裝質量相等的煤油）、兩個帶有橡皮塞的粗細均勻的相同溫度計，四根不同阻值（R1＞R2 R3＝R4）的電阻絲，以及相同的滑動變阻器、開關、導線、電源等。兩個實驗小組根據(jù)提供的實驗器材，分別設計了如圖甲所示的兩個方案。
（1）甲方案可探究電流和通電時間一定時，電流產(chǎn)生的熱量跟 關系。
（2）乙方案可探究 和通電時間一定時，電流產(chǎn)生的熱量跟 關系。
（3）電阻在一定時間內產(chǎn)生的熱量是通過燒瓶中煤油 的多少反映出來的，這種研究問題的科學方法叫做 法。
24．（2022秋?惠陽區(qū)期末）如圖是探究電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣。

（1）實驗中，用 的變化反映密閉空氣溫度的變化。
（2）圖甲可探究電流產(chǎn)生的熱量與 的關系，通電一段時間后， （填“左”或“右”）側容器中電阻產(chǎn)生的熱量多。
（3）圖乙可探究電流產(chǎn)生的熱量與 的關系，通電一段時間后， （填“左”或“右”）側容器中電阻產(chǎn)生的熱量多。
（4）該實驗用到的研究物理問題的方法有控制變量法和 法。
25．（2022?龍港市模擬）某興趣小組用300毫升錐形瓶、銅導線、玻璃管，塞子和電阻圈等器材設計了一個如圖所示的實驗裝置，銅導線一端連接到電阻圈，另一端可以連接到外部電路，電阻圈可以取出更換型號。在錐形瓶中加入了適量的紅墨水（能夠浸沒玻璃管的下端），用這一個裝置與學生電源、滑動變阻器、電流表、電阻圈（有5歐和10歐兩種型號）連接起來，再增加一個秒表，驗證通電導體產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小的關系。
（1）利用上述實驗器材（提示：實驗用的錐形瓶裝置只有一個），結合所學的知識，請你寫出具體的實驗步驟： ① ；
② ；
③ ；
④ ；
⑤ 。
（2）實驗中電阻圈上不小心沾上了少量紅墨水，小明認為水分蒸發(fā)吸熱，會導致玻璃管內液體上升變慢，但實驗結果卻是玻璃管內液體上升速度更快，你認為原因是
。
26．（2022?西寧模擬）在研究影響電熱因素的實驗中，采用如圖所示裝置。把兩個電阻絲串聯(lián)接入電路中，要求兩個電阻絲的阻值 ，這是研究在 和 相等的條件下，電熱和 的關系。實驗中串聯(lián)滑動變阻器的目的是為了 ，實驗中是通過觀察 來比較電阻產(chǎn)生熱量的多少的。
27．（2021秋?薛城區(qū)期末）在探究“影響電流熱效應的因素”實驗中：
（1）為了探究電容器產(chǎn)生的熱量與電流的關系，小明設計了圖甲的裝置，在燒瓶內安裝一根電阻絲，并插入一支溫度計，通過比較燒瓶內液體的溫度變化，來判斷相同時間內不跳電流產(chǎn)生的熱量多少。這種研究方法叫 。若她想讓燒瓶內液體在短時間內溫度變化更明顯，應選用 （選填“煤油”或“水”），理由是
。
（2）小明先測量燒瓶內液體的溫度后，閉合開關，通電30s再測量燒瓶內液體的溫度，得到溫度的升高量填入表中；然后移動滑動變阻器滑片改變電流大小，重復上述操作，獲得第二組數(shù)據(jù)（見表）。
由此得出：同一導體，在通電時間相等時，電流 ，其產(chǎn)生的熱量 。
（3）若要探究電熱器產(chǎn)生熱量與電阻的關系，應保持電流和通電時間相等，同時選擇乙圖中 （選填“A”或“B”）燒瓶與甲圖中的燒瓶 （選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）．這種實驗方法叫 法。
28．（2022秋?駐馬店期末）小明在探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關的實驗中，如圖所示，把兩段金屬絲A、B（已知兩金屬絲電阻分別為RA、RB，且RA＜RB）串聯(lián)后，分別放在兩個完全相同的燒瓶中接入電路，在燒瓶中加入質量、初溫均相同的煤油，a、b是兩支完全相同的溫度計。閉合開關通電一定時間，可觀察到 瓶內煤油的溫度升高更快些。（選填“甲”或“乙”）．此方案可探究
的關系。
29．（2022?門頭溝區(qū)一模）如圖所示，實驗桌上有兩個完全相同的燒瓶，燒瓶內裝有質量相等、初溫相同的煤油、完全相同的溫度計，燒瓶內還分別裝有阻值為10Ω的電阻絲R1和阻值為5Ω的電阻絲R2．實驗桌上還有滿足實驗要求的電源、電阻箱和開關各一個，電流表和停表各一塊，導線若干。請選用上述實驗器材證明：“電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關”。
（1）寫出實驗步驟；
（2）畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格。
\l "_Tc846" 【題型5 焦耳定律的計算及其應用】
30．（2023春?沙坪壩區(qū)校級月考）如圖所示的電路中，電源電壓恒定為8V，燈泡L上標有“6V 3W”字樣（燈絲電阻不變），定值電阻R1阻值為40Ω，滑動變阻器R2的規(guī)格為“30Ω 1A”，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V。在確保電路各元件安全的情況下，下列說法正確的是（ ）
A．小燈泡L的電阻為10Ω
B．閉合開關S、S1、S2，通電1min滑動變阻器產(chǎn)生的最大熱量為480J
C．閉合開關S、斷開開關S1、S2，滑動變阻器消耗的最大功率為1.25W
D．調整開關的狀態(tài)和移動滑片，電路消耗的最大功率與最小功率之比為39：10
31．（2023?九龍坡區(qū)一模）如圖甲所示的電路中，R1為定值電阻，滑動變阻器R2的最大阻值為80Ω，電源電壓保持不變。滑動變阻器R的滑片從一端滑到另一端的過程中，測得R2的電功率與通過它的電流的關系如圖乙所示。下列說法正確的是（ ）
A．R1的阻值為16Ω
B．R2的滑片向左滑動時，電壓表與電流表示數(shù)之比不變
C．當電流為0.2A時，滑動變阻器R2消耗的電功率最大
D．電流為0.4A時，10s內電流通過R1產(chǎn)生的熱量是32J
32．（2023?振興區(qū)校級模擬）（多選）如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定功率為5W，電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～0.6A。在保證電路各元件安全的前提下，先只閉合開關S、S1，將滑片P從滑動變阻器R1的最右端向左移動到a點，此時小燈泡正常發(fā)光，此過程中電流表與電壓表示數(shù)的關系圖象如圖乙所示；再斷開開關S1，閉合開關S2，電流表示數(shù)為0.3A。下列說法正確的是（ ）
A．小燈泡的額定電壓為5V
B．電源電壓為12V
C．只閉合開關S、S1，滑動變阻器R1的阻值變化范圍為4Ω～32Ω
D．只閉合開關S、S2，滑片P在a點時，定值電阻R2在5s內產(chǎn)生的熱量為3.6J
33．（2023?東洲區(qū)模擬）小亮同學連接了圖甲所示的電路，電源電壓不變，電流表A1量程為0～0.6A，電流表A2量程為0～3A，定值電阻R1＝10Ω。閉合開關S后再分別閉合開關S1和S2，兩次實驗都將滑動變阻器滑片從最右端調至中點，繪制出電壓表V與電流表A2示數(shù)的U﹣I圖象如圖乙所示，則電源電壓為 V；開關S、S1、S2都閉合，滑片在最左端時，電路消耗的電功率為 W；只閉合開關S、S2時，調節(jié)滑動變阻器滑片，通電10s電路產(chǎn)生的最少熱量為 J。
34．（2023?老河口市模擬）如圖甲所示，電源兩端電壓U總保持不變，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器。圖乙反映了開關閉合后，滑片P從最右端移動到最左端的過程中，ab兩端電壓U和通過電流I之間的關系圖象（圖中A、B兩點分別對應兩端）；圖丙反映了滑動變阻器R2消耗的功率P與電流I之間的關系的部分圖象。求：
（1）R2的最大阻值為 Ω；
（2）當滑片P置于最右端時，R2在5min內產(chǎn)生的熱量？
（3）當R2的功率為1.2W時，電路消耗的總功率P總可能為多大？
35．（2023春?沙坪壩區(qū)校級月考）如圖甲所示，是一款各位奶爸奶媽的必備電器——暖奶器，其銘牌如表所示。它有著高溫消毒、中溫加熱和低擋保溫的功能，其等效電路結構如圖乙所示。已知：電源電壓為36V，R1和R2為發(fā)熱電阻，R3是規(guī)格為“20Ω，5A”的滑動變阻器。S閉合，S1、S2均斷開時，電器處于低溫擋，移動滑片，可以手動調節(jié)低溫擋的加熱功率：S、S1閉合，通過控制S2的通斷，可以使電器處于高溫擋或中溫擋。
（1）暖奶器以中溫擋正常工作了5min，求發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量；
（2）電阻R2的阻值大小；
（3）電壓表的量程為“0～24V”，電流表量程為“0～3A”，在不損壞電路元件的前提下，求低溫擋手動調節(jié)時R1的加熱功率范圍。
36．（2023?海陵區(qū)校級二模）如圖電路中，電源電壓恒定，小燈泡L標有“6V 4.8W”，電阻R1的阻值為10Ω，滑動變阻器R2標有“20Ω 0.5A”。當R2的滑片P置于最左端時，只閉合S1，燈泡正常發(fā)光。
（1）求小燈泡的額定電流；
（2）滑片P置于最左端，閉合S1、S2，求10s內電路產(chǎn)生熱量；
（3）滑片P置于最右端，只閉合S2，移動滑片P，使R2的電功率占電路總功率的比值最小，則R2的電功率多大？
37．（2023?和平區(qū)校級開學）如圖甲所示的電路中，電源電壓不變，小燈泡L的額定電壓為6V，R1為某特殊電阻元件，通過它的電流與其兩端的電壓的關系如圖乙所示。當閉合開關S1、S3，斷開S2，滑片P置于b端時，燈泡L正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為0.9A.求：
（1）燈泡L的額定功率；
（2）當閉合開關S2、S3，斷開S1，滑片P置于a端時，電流表的示數(shù)為0.4A，R2的最大阻值；
（3）當只閉合開關S2，滑片P置于a端時，電路消耗的總功率為1.2W，此時燈泡1min內產(chǎn)生的電熱。
38．（2022秋?東營期末）如圖甲所示的熱熔膠槍是一種裝修工具，用于材料涂膠。它的內部有兩只相同的PTC（正溫度系數(shù)）加熱元件，其工作電路如圖乙所示?？蹌影鈾C能使固體膠條向前擠壓，聯(lián)動開關同時擲向A、B，槍口冒出膠液；松動扳機，聯(lián)動開關同時擲向B、C。單只PTC元件的電阻隨溫度的變化圖象如圖丙所示。求：
（1）當熱熔膠槍松動扳機時，電路的連接方式是 。
（2）當松動扳機且溫度為170℃時，0.5min電路產(chǎn)生的熱量是多少？
（3）熱熔膠槍在正常工作時的最大功率是多少？
39．（2020秋?泰山區(qū)校級期末）小明家買了一臺電烤箱，發(fā)熱功率有高、中、低三個擋位。小明根據(jù)電烤箱的工作情況，跟同學們在實驗室組成模擬電烤箱的實驗電路如圖所示。電源輸出電壓穩(wěn)定為6V，兩個發(fā)熱電阻分別為R1＝10Ω，R2＝20Ω。單刀雙擲開關S2可分別與觸點a、b接通。請你參與小明他們的研究，分析和解答以下問題：
（1）兩個開關分別處于什么狀態(tài)時，模擬電烤箱電路處于“低”擋位？為什么？
（2）模擬電烤箱電路處于“中”擋位工作時，消耗的電功率是多少？
（3）模擬電烤箱電路處于“高”擋位工作時，通電10min，電流產(chǎn)生多少熱量？
40．（2023?斗門區(qū)二模）閱讀短文，回答問題。
智能機器人服務員
隨著科技的進步，機器人已被廣泛應用于各個領域，題23圖甲所示是目前餐飲行業(yè)中常見的智能機器人服務員。
這位機器人服務員也有“大腦”，“大腦”負責即時處理通過傳感器接收到的各種信息，機器人服務員可以像人類一樣具有視覺、聽覺、觸覺、嗅覺，甚至能用自然語言和人類對話。
該機器人工作時，不斷向外發(fā)射超聲波、接收反射回來的超聲波，超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，機器人通過計算發(fā)射和接收超聲波的時間間隔來確定障礙物的位置。使用鋰電池供電的電動機為機器人提供動力，驅動底座的輪子而使其整體平穩(wěn)運動，并使其手、腳等協(xié)調配合，完成比較復雜的動作，代替甚至超越餐廳服務員的工作。
這位機器人服務員的質量為50kg，底盤有4個輪子，每個輪子與水平地面接觸的面積為0.005m2。鋰電池的電量減為其容量的10%時，機器人服務員就會自動尋找充電樁充電。搜尋并到達充電樁的過程還需消耗鋰電池剩余電量的40%。鋰電池和電動機的部分參數(shù)如表所示。
這位機器人服務員還具有過載自動保護功能，其電路原理如圖乙所示，此電路電源的電壓為12V，圖中R為餐盤下面的壓敏電阻，其阻值R隨所受壓力變化的圖象如圖丙所示，圖乙中的觸發(fā)器為電路保護開關，其電阻忽略不計。機器人手受到的壓力達到225N時，電路中的電流為0.5A，觸發(fā)電動機停止工作，以免機器人受損傷。
（1）機器人服務員工作時發(fā)射的超聲波 （選填“能”“不能”）在真空中傳播。機器人靜止時，發(fā)射超聲波后經(jīng)過0.04s接收到來自障礙物的回波，則障礙物和機器人之間的距離為 m。該機器人工作時通過電動機的電流為 A。
（2）機器人服務員不端餐盤時對地面產(chǎn)生的壓強是 Pa。
（3）圖乙中觸發(fā)電動機停止工作時，電阻R0的阻值是 Ω。
（4）鋰電池充滿電后，電動機連續(xù)工作至下次開始充電的過程中，電動機線圈產(chǎn)生的電熱是 J。
\l "_Tc16452" 【題型6 電功與電熱的綜合計算】
41．（2023?朝陽區(qū)一模）一款養(yǎng)生壺的有關參數(shù)如圖表所示，如圖甲為其簡化電路圖，R1和R2為阻值不變的電熱絲。養(yǎng)生壺正常工作時，分別用低擋位和高擋位給質量為2kg的水加熱，水溫隨時間變化的圖像如圖乙所示，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。下列說法正確的是（ ）
A．閉合S斷開S1時，養(yǎng)生壺處于高擋位
B．電熱絲R1的阻值為242Ω
C．使用低擋位燒水時的加熱效率為70%
D．使用低擋位燒水時的加熱效率高于高擋位
42．（2022秋?青羊區(qū)校級期末）小牛同學用一個功率為1000W的電加熱器給1kg冰加熱，研究不同狀態(tài)的水的吸熱能力。圖中，甲乙丙三條圖線中的一條，是他依據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制而成。若相同時間內水和冰吸收的熱量相同。已知c水＝4.2×103J/（kg?℃）。c冰＜c水，下列說法正確的是（ ）
A．小牛繪制的是甲圖線
B．冰熔化過程中加熱器消耗的電能為2000J
C．0～1min冰吸收的熱量是6×104J
D．3～5min時間內，電加熱器的熱效率為35%
43．（2023?尉氏縣二模）某物理小組設計的一個簡易加熱器工作電路如圖所示，其中R的電阻是88Ω。R2為44Ω，當開關滑片在最 （選填“左端”或“右端”）時，電路的總功率最大、此時電功率為 W。若該加熱器在高溫擋時的效率為84%，那么加熱2min能使質量為1.2kg的水從20℃升高到 ℃[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
44．（2023?姑蘇區(qū)校級開學）電能表是測量 的儀表。小明家的電能表如圖所示，他想知道這個電能表是否準確，只將一只標們“220V 60W”的燈泡接入電路，此時燈泡正常發(fā)光，檢測中發(fā)現(xiàn)2min電能表的轉盤轉了7轉。由此判斷轉盤轉速 （偏快/偏慢/準確）。小明又將一只容積為1.2L的電熱水壺接入家庭電路中，通電7min燒開了這壺水，若這一過程中電熱水壺的效率是90%。則電熱水壺的實際功率是 W。[標準大氣壓下，水的初溫25℃，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
45．（2022秋?常寧市期末）小華家買了一個家用電吹風，其簡化電路如圖所示，主要技術參數(shù)如下表。電吹風在額定電壓下工作，請解答如下問題：
（1）電吹風吹冷風時，通過電動機的電流是多大？
（2）正常工作時電熱絲的電阻是多大？
（3）電吹風內電動機的線圈電阻是0.8Ω，電吹風吹冷風10min線圈產(chǎn)生的熱量是多少？
（4）一天，小華斷開家中其它用電器，只用電吹風吹熱風時，發(fā)現(xiàn)家中標有“220V 10（20A）；3000r/（kW?h）”的電能表5min內轉了200圈，求電吹風此時的實際功率是多少？
46．（2023?順慶區(qū)校級模擬）某品牌智能滾筒洗衣機具有洗凈度高、不傷衣物、可設定洗滌溫度、方便安全等優(yōu)點。其簡化等效電路如圖所示，此時處于空擋位置。普通快洗模式中，包括加熱和保溫洗滌兩個狀態(tài)，先設定洗滌溫度，旋鈕旋至1擋后閉合開關，洗衣機處于加熱狀態(tài)；當加熱到預設溫度時，旋鈕自動轉動實現(xiàn)擋位轉換，旋至2擋時洗衣機處于保溫洗滌狀態(tài)，保溫洗滌完成即普通快洗模式結束。R1和R2均為電熱絲，其阻值不受溫度影響，R1＝22Ω，主要參數(shù)如下表。求：
（1）某次家庭中所有用電器中僅該洗衣機工作時，加熱狀態(tài)下連續(xù)加熱540s，發(fā)現(xiàn)此過程中銘牌標有3000r/（kW?h）的電能表轉動810r，求此時家庭中的實際功率；
（2）正常工作時，加熱狀態(tài)下電阻R1消耗的電功率；
（3）額定電壓下，某次洗衣機內裝有水和衣物共10kg，初溫為20℃，設定洗滌溫度為50℃，加熱狀態(tài)的加熱效率是50%，不計保溫洗滌過程中電能損失，求整個普通快洗模式中，電路消耗的總電能。[已知水和衣物混合后的平均比熱容為4×103J/（kg?℃）]
47．（2022秋?新干縣期末）天然氣灶是通過燃燒天然氣獲得熱量的爐具，而電磁爐是消耗電能獲得熱量的智能爐具。為了比較兩種爐具的性能，創(chuàng)新實驗小組的同學進行了相關調查，得到的有關數(shù)據(jù)見下表。設普通家庭每天做飯、燒水所需熱量相當于將20kg的水從20℃加熱到100℃所需熱量。
（1）若這些熱量靠天然氣灶提供，需要燃燒多少天然氣？
（2）若這些熱量靠電磁爐提供，電磁爐正常工作了80min，該電磁爐的熱效率是多少？
（3）通過計算說明使用哪種爐具更省錢。
48．（2022?瀘州模擬）電熱加濕器靠電流的熱效應工作。某種家用電熱加濕器相關參數(shù)、外形、電路簡化圖如圖所示。電熱器的電熱絲浸沒在加熱倉的水中產(chǎn)生熱量，使加熱倉中的水沸騰變成水蒸氣噴出，增加環(huán)境濕度。當加熱倉中的水減少到一定程度時，自動閥門智能打開，水由儲水箱進入到加熱倉中。
（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，加濕器以最大運行功率工作，求電熱絲R1的電阻值。
（2）如果加熱倉內冷水的溫度為20℃，用最大運行功率工作，經(jīng)過5min36s，水沸騰產(chǎn)生蒸氣，求加熱倉中水的體積。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）。ρ水＝1×103kg/m3]，電熱絲R1產(chǎn)生的熱量全部被水吸收。環(huán)境為標準大氣壓。
（3）當滑片移到最右端時，氣霧調節(jié)器R2的阻值為990Ω，加濕器以最低氣霧量工作，求此時電熱絲R1的電功率是多少瓦？
49．（2022?碑林區(qū)校級模擬）老師上課經(jīng)常用嗓過度，為保護老師們的嗓子，劉老師經(jīng)常用如圖1所示的養(yǎng)生壺給大家熬梨湯。好奇的小封對它進行觀察，發(fā)現(xiàn)除了正面的擋位開關，壺底部還有如圖2所示的防干燒開關（受到壓力過小時會斷開）。當只閉合防干燒開關S1時，處于保溫擋；當再合加熱開關S2后，處于加熱擋。用它燒水進行了相關研究，收集和記錄數(shù)據(jù)如下表。請完成下列問題：

（1）請畫出養(yǎng)生壺內部的電路圖；（電源符號：）
（2）求養(yǎng)生壺內部一個發(fā)熱電阻的阻值R；
（3）某天，劉老師斷開家中其他用電器，只接通該養(yǎng)生壺且處于加熱擋2min，將2L水從20℃加熱至32℃，發(fā)現(xiàn)家中如圖3所示的電能表轉了100轉。求此過程中該養(yǎng)生壺的實際加熱功率和實際加熱效率？
50．（2021?衡東縣校級一模）電熱加濕器靠電流的熱效應工作，某種家用電熱加濕器相關參數(shù)、外形、電路簡化圖如下表所示。電熱器的電熱絲（阻值不變）浸沒在加熱倉的水中產(chǎn)生熱量，使加熱倉中水沸騰變成水蒸氣噴出，增加環(huán)境濕度，當加熱倉中的水減少到一定程度時，自動閥門智能打開，水由儲水箱進入到加熱倉中。
（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，加濕器以最大運行功率工作，求電熱絲R1的電阻值。
（2）如果加熱倉內冷水溫度為20℃，用最大運行功率工作，經(jīng)過420s水沸騰產(chǎn)生蒸汽，求加熱倉中水的體積?！綜水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，電熱絲R1產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，環(huán)境為標準大氣壓】
（3）當滑片移到最右端時，氣霧調節(jié)器R2的阻值為605Ω，加濕器以低氣霧量工作，求此時電熱絲R1的電功率是多少瓦？24小時R1消耗多少度電？（計算保留一位小數(shù)）
專題07 《電功率的測量與焦耳定律》壓軸培優(yōu)題型訓練【六大題型】
TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc16452" 【題型1 實驗 測量小燈泡的電功率】 PAGEREF _Tc16452 \h 1
\l "_Tc5338" 【題型2 電流的熱效應】24
\l "_Tc31833" 【題型3 探究影響電流通過導體時產(chǎn)生熱量的因素】29
\l "_Tc846" 【題型4 焦耳定律】33
\l "_Tc846" 【題型5 焦耳定律的計算及其應用】41
\l "_Tc16452" 【題型6 電功與電熱的綜合計算】61
\l "_Tc16452" 【題型1 實驗 測量小燈泡的電功率】
1．（2022?武漢模擬）某同學利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率。實驗中電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓是2.5V；下列有關說法中正確的是（ ）
A．該同學接錯了一根導線，需要改正的線應該是電壓表負接線柱到開關的這根導線
B．正確連接電路后，用開關進行試觸，發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉，而電壓表指針明顯偏轉，故障原因可能是滑動變阻器斷路
C．排除故障后，按正確的步驟進行實驗，小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.7W，此時小燈泡的電阻是8.9Ω
D．調節(jié)滑動變阻器的滑片到電壓表示數(shù)為燈泡額定電壓U額時燈泡功率為P額，那么當電壓表示數(shù)U實＝0.5U額時，燈泡實際功率P實＞0.25P額
【答案】D
【分析】（1）原電路圖中，燈泡和電壓表被短路，據(jù)此分析需要改正的線；
（2）正確連接電路后，用開關進行試觸，發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉，說明電路可能斷路，而電壓表指針明顯偏轉，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的支路斷路了；
（3）根據(jù)電流表選用量程確定分度值讀數(shù)，根據(jù)P＝UI算出燈泡的額定功率；根據(jù)R＝算出燈泡的電阻；
（4）由P＝結合燈的電阻隨溫度的變化而變化分析。
【解答】解：A、原電路圖中，燈泡和電壓表被短路，需要改正的線應該是變阻器下端接線柱到燈泡右接線柱這根導線，應將這根導線改接到燈泡左接線柱上，故A錯誤；
B、正確連接電路后，用開關進行試觸，發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉，說明電路可能斷路，而電壓表指針明顯偏轉，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的支路斷路了，即故障原因可能是小燈泡斷路，故B錯誤；
C、小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值0.02A，其示數(shù)為0.26A，小燈泡額定功率為：
P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W；
此時小燈泡的電阻為：
R＝＝≈9.6Ω，故C錯誤；
D、當電阻不變時，由P＝可知，電壓變?yōu)樵瓉淼囊话耄β首優(yōu)樵瓉淼乃姆种?，由于燈泡的電阻是變化的，當電壓減小時，通過燈的電流變小，根據(jù)P＝UI可知，燈的功率減小，燈絲的電阻也減小，故當小燈泡兩端的實際電壓為額定電壓一半時，小燈泡的實際功率P實＞0.25P額，故D正確。
故選：D。
2．（2021秋?福山區(qū)期中）用如圖所示的裝置測量小燈泡的電功率，電源電壓恒定不變，小燈泡上標有“3.8V”字樣，閉合開關，實驗操作過程中出現(xiàn)了以下幾種情況，分析錯誤的是（ ）
A．無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡不亮，電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓，電流表幾乎無示數(shù)，原因是小燈泡斷路
B．無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡很暗且亮度不變，原因是滑動變阻器同時接入兩個下接線柱
C．當小燈泡的實際電壓為3V時，要測量小燈泡的額定功率，需將滑片向左移動
D．電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，小燈泡不亮，可能是小燈泡短路
【答案】C
【分析】（1）小燈泡不亮，電流表幾乎無示數(shù)，說明電路可能斷路，電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的電路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路了；
（2）無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡很暗且亮度不變，說明電路中電阻較大，且滑動變阻器沒有變阻的作用，據(jù)此分析；
（3）比較電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律和分壓原理確定滑動變阻器滑片移動方向；
（4）電流表有示數(shù)，說明電路是通路，小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)的電路短路或電壓表短路。
【解答】解：A、小燈泡不亮，電流表幾乎無示數(shù)，說明電路可能斷路，電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的電路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路了，即故障原因是小燈泡斷路，故A正確；
B、無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡很暗且亮度不變，說明電路中電阻較大，且滑動變阻器沒有變阻的作用，即故障原因是滑動變阻器同時接入兩個下接線柱，故B正確；
C、當小燈泡的實際電壓為3V時，小于燈泡額定電壓3.8V，要測量小燈泡的額定功率，應增大燈泡兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律，應減小滑動變阻器兩端電壓，根據(jù)分壓原理，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，因此應將滑動變阻器滑片向右移動，故C錯誤；
D、電流表有示數(shù)，說明電路是通路，小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)的電路短路或電壓表短路，因此電路故障可能是小燈泡短路，故D正確。
故選：C。
3．（2020秋?房縣期末）實驗室購買了一批規(guī)格為“2.5V 0.75W”的小燈泡，某同學在利用其中一只小燈泡做測量電功率的實驗時，得到了如下一組數(shù)據(jù)。
（1）分析這組數(shù)據(jù)，你認為該小燈泡是否合格： 不合格 。其原因是： 根據(jù)燈額定電壓算出的實際功率大于定的額定功率 。
（2）假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細是一定的，則這個小燈泡內鎢絲的長度與合格產(chǎn)品相比是長了還是短了： 短了 。理由是電阻的大小與 長度 有關。
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）根據(jù)表中測量數(shù)據(jù)，求出燈的額定電壓下的實際功率與燈的標注的額定功率比較大??；
（2）根據(jù)影響電阻大小的因素作答。
【解答】解：（1）由表中測得的數(shù)據(jù)，當燈的額定電壓為2.5V進，對應的電流為0.4A，則燈此時的實際功率
P＝UI＝2.5V×0.4A＝1W，大于燈上標有的額定功率0.8W，故不合格；
（2）根據(jù)P＝，在電壓不變的情況下，功率變大是因為電阻減小造成的，根據(jù)影響電阻大小的因素，電阻大小與導體的長度、橫截面積、材料、溫度有關。假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細是一定的，則這個小燈泡內鎢絲的長度與合格產(chǎn)品相比是短了。
故答案為：（1）不合格； 根據(jù)燈額定電壓算出的實際功率大于定的額定功率；
（2）短了；長度。
4．（2022秋?溫江區(qū)月考）實驗室新購進一批小燈泡，用于做電學實驗，小明所在的小組承擔了檢測小燈泡L額定功率是否準確的任務，實驗室能提供的器材有：
電源（電壓恒為10V），待測小燈泡L（標有“4V 2W”），滑動變阻器R1（標有“8Ω 2A”），定值電阻R2（標有“20Ω 0.6A”）一只，定值電阻R3（標有“4Ω 1A”）一只，定值電阻R4（標有“6Ω 0.8A”）一只，兩只量程為0～3V的電壓表，開關S等。
（1）組員小剛同學設計了如圖甲所示電路，同學們經(jīng)過討論認為這個設計達不到目的，請寫出其中兩條原因 電壓表示數(shù)超過量程 、 燈不可能正常發(fā)光 。
（2）經(jīng)過討論，同學們設計了圖乙所示電路，閉合開關，移動滑片，當兩只電壓表示數(shù)（V1表的示數(shù)為U1，V2表的示數(shù)為U2）滿足關系式 2.5U1+U2＝6V 時，電燈正常發(fā)光，讀出這時電壓表V2的示數(shù)U2為2V。
（3）通過計算、討論，該小燈泡的額定功率為 1.6W ，并將該數(shù)據(jù)匯報給實驗室，實驗室對該批新購入的小燈泡進行了處理。
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）待測小燈泡L上標有“4V 2W”，說明燈的額定電壓為4V，額定功率為2W，根據(jù)P＝UI求出燈的額定電流，由歐姆定律可知燈的電阻；
根據(jù)甲圖中，燈與R2和R1串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的最小電流；
由歐姆定律求出R2的電壓，與3V比較大??；
當變阻器連入電路中的電阻為0時，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的最大電流，與燈的額定電流比較大小，據(jù)此分析；
（2）待測小燈泡L的額定電壓為4V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可求出R4、R3與R1的電壓之和；
根據(jù)R4與R3電阻之比，由分壓原理，求出兩電阻的電壓之比；由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律有，得出兩電壓表示數(shù)的大小關系；
（3）根據(jù)電燈正常發(fā)光時電壓表V2的示數(shù)，由（2）可求出U1大小，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，根據(jù)P＝UI求出燈的額定功率。
【解答】解：
（1）待測小燈泡L上標有“4V 2W”，說明燈的額定電壓為4V，額定功率為2W，根據(jù)P＝UI可得，燈的額定電流為：
IL＝＝＝0.5A，
由歐姆定律可得，燈的電阻為：
RL＝＝＝8Ω；
甲圖中，燈與R2和R1串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律，電路中的最小電流為：
I＝＝≈0.28A，
此時R2的電壓：
U2＝IR2＝×20Ω≈5.6V＞3V，
超過電壓表0﹣3V量程，
當變阻器連入電路中的電阻為0時，電流最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律，電路中的最大電流為：
I′＝＝≈0.36A＜0.5A，
故燈不可能正常發(fā)光；
（2）如圖所示
乙圖中，R1、R3、R4與燈泡串聯(lián)，
R4的阻值是R3阻值的1.5倍，則由串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，R4兩端的電壓為R3兩端電壓的1.5倍，
已知V1的示數(shù)為U1，V2的示數(shù)為U2，則R4兩端的電壓U4＝1.5U1，
若燈泡正常發(fā)光，則R1、R3、R4分得的電壓之和為10V﹣4V＝6V，即1.5U1+U1+U2＝2.5U1+U2＝6V，
所以若能滿足2.5U1+U2＝6V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，則可說明燈泡正常發(fā)光。
（3）由題知，燈泡正常發(fā)光時，V2的示數(shù)為U2＝2V，由①式得：U1＝1.6V，
根據(jù)歐姆定律可得，此時電路中的電流：
I′＝＝＝0.4A；
故燈泡的額定功率：
P額＝UL×I′＝4V×0.4A＝1.6W。
故答案為：（1）電壓表示數(shù)超過量程；燈不可能正常發(fā)光；
（2）2.5U1+U2＝6V；（3）1.6W。
5．（2023?香洲區(qū)校級二模）如圖所示，甲同學在做“測量小燈泡的電功率”實驗。實驗器材：電源（電壓恒為6V）、小燈泡（額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω）、電流表、電壓表、開關各一個，規(guī)格分別為R1（10Ω 1A）和R2（30Ω 0.5A）的滑動變阻器各一個，導線若干。
（1）連接了如圖甲所示的電路。其中有一根導線連接錯誤，請在錯誤的導線上畫“×”并用筆畫線代替導線，將電路連接正確。
（2）連接電路時，滑動變阻器應選 R2 （選填“R1”或“R2”）。
（3）連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，電路故障原因是 小燈泡短路 。
（4）排除故障，閉合開關，移動滑片P至某位置時，電壓表的示數(shù)為2.2V，若想測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向 右 端移動（選填“左”或“右”）。通過實驗繪制出小燈泡的U﹣I圖象，如圖乙所示，小燈泡的額定功率為 0.625 W。
（5）乙同學設計了如圖丙所示電路，來測量另一只小燈泡的額定功率（已知燈泡的額定電壓為U額），R0阻值已知。
①斷開開關S3，閉合開關S1、S2，調節(jié)滑動變阻器滑片P，使得電流表示數(shù)為 （用字母表示），此時燈泡正常發(fā)光。
②保持滑動變阻器滑片P位置不變，斷開開關S2，閉合開關S1、S3，記下電流表的讀數(shù)為I。
③小燈泡額定功率的表達式P額＝ U額×（I﹣）。 （用字母U額、I、R0表示）。
【答案】（1）見解答圖；（2）R2；（3）小燈泡短路；（4）右；0.625；（5）①；③U額×（I﹣）。
【分析】（1）根據(jù)滑動變組要與用電器串聯(lián)答題；
（2）小燈泡額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω，由歐姆定律可知，小燈泡正常發(fā)光時的電流I'，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律，此時滑動變阻器連入電路中的電阻就求出來了；
（3）連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，說明電路是通路；電壓表無示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)的支路短路；
（4）比較電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律和分壓原理確定變阻器滑片移動方向；根據(jù)U﹣I圖象確定燈泡額定電壓對應的額定電流，根據(jù)P＝UI算出燈泡的額定功率；
（5）測燈的額定功率，應先使燈正常發(fā)光，在沒有電壓表的情況下，電流表與定值電阻R0應起到電壓表的測量作用，故將R與電流表串聯(lián)后再與燈并聯(lián)，通過移動變阻器的滑片使電流表示數(shù)為時，由并聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律，燈的電壓為U額，燈正常發(fā)光；
保持滑片位置不變，通過開關的轉換，使電流表測燈與R0并聯(lián)的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律求出燈的額定電流，根據(jù)P＝UI寫出燈的額定功率的表達式。
【解答】解：（1）滑動變組要與用電器串聯(lián)，所以定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，；
（2）小燈泡額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω，由歐姆定律可知，小燈泡正常發(fā)光時的電流：
I'＝＝＝0.25A，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律，此時滑動變阻器連入電路中的電阻為：
R滑＝14Ω＞10Ω，故滑動變阻器應為R2；
（3）連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，說明電路是通路；電壓表無示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)的支路短路，即電路故障原因是小燈泡短路；
（4）排除故障，閉合開關，移動滑片P至某位置時，電壓表的示數(shù)為2.2V，小于燈泡的額定電壓2.5V，若想測量小燈泡的額定功率，應增大燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律，應減小變阻器兩端的電壓，根據(jù)分壓原理，應減小變阻器接入電路的阻值，故變阻器滑片應向右端移動；
由U﹣I圖象可知，當燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.25A，小燈泡額定功率為：
P＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（5）實驗步驟：
①斷開開關S3，閉合開關S1、S2，調節(jié)滑動變阻器滑片P，使得電流表示數(shù)為，此時燈泡正常發(fā)光；
②保持滑動變阻器滑片P位置不變，斷開開關S2，閉合開關S1、S3，記下電流表的讀數(shù)為I；
③在步驟①中，燈泡L與電阻R0并聯(lián)，電流表測通過R0的電流，調節(jié)滑動變阻器滑片P，使得電流表示數(shù)為，根據(jù)并聯(lián)電路電壓特點和歐姆定律可知，燈的電壓為U額，燈正常發(fā)光；
在步驟②中，燈泡L與電阻R0仍并聯(lián)，電流表測通過燈泡和電阻R0的總電流；因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，燈的額定電流為：
I額＝I﹣，燈的額定功率的表達式：
P額＝U額I額＝U額×（I﹣）。
故答案為：（1）見解答圖；（2）R2；（3）小燈泡短路；（4）右；0.625；（5）①；③U額×（I﹣）。
6．（2023?東港區(qū)校級二模）電學實驗課上，老師提供了“20Ω，1A”字樣的滑動變阻器R1、定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、標有“0.5A”字樣的小燈泡、兩節(jié)干電池等器材。利用所學的知識，請你幫助小鵬同學完成下面的實驗。
（1）探究電流與電阻關系：
①小鵬連接了如圖甲所示的電路。其中有一根導線連接錯誤，請在錯誤的導線上畫“×”并用筆畫線代替導線，將電路連接正確；
②正確連接電路后，根據(jù)現(xiàn)有器材，為了讓四個電阻單獨接入電路都可完成實驗，定值電阻兩端的電壓不能低于 1.5 V；
③電路中接入5Ω定值電阻，閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移至最 左 端。閉合開關，移動滑片，電流表的示數(shù)如圖乙所示，為 0.4 A；
④用10Ω電阻替換5Ω電阻后，滑片應該向 左 調節(jié)。經(jīng)過多次實驗，分析實驗數(shù)據(jù)，得出結論：電壓一定時，電流與電阻成 反比 ；
（2）小鵬想測量標有“0.5A”字樣小燈泡的額定功率。老師從實驗室中拿出最大阻值未知的滑動變阻器R2和一個電壓未知的電源（以上兩器材均能滿足實驗要求），經(jīng)過思考，利用原有的“20Ω，1A”的滑動變阻器Rt和電流表等器材，小鵬設計了如圖丙所示的電路，請你幫他完成實驗；
①先將R1、R2的滑片移至最右端。閉合開關S、S1，斷開開關S2，再將R2的滑片移至最左端，此時電流表的示數(shù)為0.3A，則電源電壓為 6 V；
②將R2的滑片移至最右端。斷開開關S1，閉合開關S、S2，向左移動R2的滑片，直至 電流表的示數(shù)為0.5A ，此時燈泡正常工作；
③ R2滑片位置不動 ，斷開開關S2，閉合開關S、S1，電流表的示數(shù)恰好為0.24A；
④小燈泡的額定功率P額＝ 1.75 W。
【答案】（1）①見解答圖；②1.5；③左；0.4；④左；反比；（2）①6；②電流表的示數(shù)為0.5A；③R2滑片位置不動；④1.75。
【分析】（1）①原電路圖中，變阻器被短路了，變阻器應串聯(lián)在電路中，電壓表應并聯(lián)在定值電阻兩端；
②當將定值電阻換上較大的電阻時，如果控制電壓表示數(shù)較小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器就要分去更多的電壓，由分壓原理，變阻器連入電路中的阻值將要求更大，而題中變阻器的最大電阻為20Ω，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律得出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理表達式討論，當用最大電阻20Ω電阻進行實驗時，變阻器連入電路中的電阻應最大，由此得出控制電壓表的最小電壓；
③為了保護電路，閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處；根據(jù)電流表選用量程確定分度值讀數(shù)；
④根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關系時，需控制定值電阻兩端的電壓不變，當換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結合分壓原理確定變阻器滑片移動的方向；當電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
（2）根據(jù)R1的滑片在最右端，R2的滑片在最左端結合歐姆定律求出電源電壓；讓R2與燈泡串聯(lián)，調節(jié)R2使小燈泡正常發(fā)光，即使通過小燈泡的電流等于額定電流0.5A；保持R2滑片位置不動，讓R2與R1串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出電路總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出R2的阻值；根據(jù)燈泡的額定電流求出電路的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出燈泡正常發(fā)光時的電阻，最后根據(jù)P＝I2R求出燈泡的額定功率。
【解答】解：（1）①原電路圖中，變阻器被短路了，變阻器應串聯(lián)在電路中，電壓表應并聯(lián)在定值電阻兩端，如下圖所示：
；
②研究電流與電阻的關系，要控制電壓表示數(shù)不變，變阻器與定值電阻串聯(lián)，設電壓表示數(shù)為UV，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：U滑＝U源﹣UV＝3V﹣UV，
根據(jù)分壓原理有：＝，即＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
因電壓表示數(shù)UV為定值，由①式知，方程左邊為一定值，故右邊也為一定值，故當定值電阻取最大時，變阻器連入電路中的電阻最大，由①式得：＝，
解得電壓表的示數(shù)：U＝1.5V，即為完成實驗，電壓表的最小電壓為1.5V；
③為了保護電路，閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處，即最左端；閉合開關，移動滑片，電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值0.02A，其示數(shù)為0.4A；
④實驗中，當把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，根據(jù)分壓原理，電阻兩端的電壓變大，研究電流與電阻關系時要控制電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要增大變阻器兩端的電壓，由分壓原理，要增大變阻器電阻阻值，故應把變阻器滑片向左調節(jié)；
經(jīng)過多次實驗，分析實驗數(shù)據(jù)，得出結論：電壓一定時，電流與電阻成反比；
（2）實驗步驟：
①先將R1、R2的滑片移至最右端。閉合開關S、S1，斷開開關S2，再將R2的滑片移至最左端，R1與R2串聯(lián)，且R2的阻值為0，電路為只有R1的簡單電路，此時R1的阻值最大，電流表測串聯(lián)電路電流為0.3A，根據(jù)歐姆定律，電源電壓為：U＝I1R1＝0.3A×20Ω＝6V；
②將R2的滑片移至最右端。斷開開關S1，閉合開關S、S2，此時電路中燈泡和R2串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，向左移動R2的滑片，直至電流表的示數(shù)為0.5A，此時燈泡正常發(fā)光；
③④斷開開關S2，閉合開關S、S1，R1與R2串聯(lián)，電流表測串聯(lián)電路電流；保持R2滑片位置不動，R1的阻值最大，此時電流表示數(shù)為0.24A，根據(jù)歐姆定律，電路中的總電阻為：R總1＝＝＝25Ω，
根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律，R2＝R總1﹣R1＝25Ω﹣20Ω＝5Ω；
當燈泡正常發(fā)光時，根據(jù)歐姆定律，電路中的總電阻為：R總2＝＝＝12Ω，
燈泡正常發(fā)光時的電阻為：RL＝R總2﹣R2＝12Ω﹣5Ω＝7Ω，
小燈泡的額定功率為：P額＝I額2RL＝（0.5A）2×7Ω＝1.75W。
故答案為：（1）①見解答圖；②1.5；③左；0.4；④左；反比；（2）①6；②電流表的示數(shù)為0.5A；③R2滑片位置不動；④1.75。
7．（2023?紅山區(qū)校級三模）測定小燈泡電功率的實驗中，選用的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω。
（1）用筆畫線代替導線，連接完整如圖甲所示的實物電路。
（2）閉合開關前，圖中滑動變阻器的滑片P應位于 A （填“A”或“B”）端。
（3）閉合開關，移動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)、電流表無示數(shù)，原因可能是 燈絲斷了 （寫出一種即可）。
（4）排除故障后，閉合開關，移動滑片P至電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為 2.3 V；要獲得小燈泡額定功率的數(shù)據(jù)，滑片P應向 B （填“A”或“B”）端移動。
（5）改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值，繪制得如圖丙所示的I﹣U圖像，由圖像可知小燈泡額定功率是 0.5 W。
【答案】（1）見解析；（2）A；（3）燈絲斷了；（4）2.3；B；（5）0.5。
【分析】（1）根據(jù)燈泡的額定功率和阻值求出正常工作時的電流值，據(jù)此選擇電流表的量程，電流表要串聯(lián)在電路中，且要注意其正負接線柱的接法；
（2）為防止電路中的電流過大，在連接電路時開關應斷開；閉合開關前滑片應移至滑動變阻器最大阻值處；
（3）串聯(lián)電路中若無電流，則可能是電路發(fā)生斷路，根據(jù)電壓表的示數(shù)可判斷是哪個地方發(fā)生了斷路；
（4）首先判斷電壓表的量程和分度值，然后進行讀數(shù)；根據(jù)串聯(lián)分壓的知識判斷滑動變阻器阻值的變化，從而判斷出滑片移動的位置；
（5）根據(jù)公式P＝UI計算出其功率。
【解答】解：（1）由題意知，小燈泡的正常工作時的電流I＝＝＝0.25A，則電流表可選擇0～0.6A的量程，電路如圖所示：
；
（2）連接電路時，開關應斷開，滑片應移至最大阻值處，由圖知，滑動變阻器下面一個接線柱接的是B，所以應將滑片移至A端；
（3）小燈泡始終不亮、電流表無示數(shù)，說明電路中發(fā)生了斷路，電壓表有示數(shù)，說明與電壓并聯(lián)的燈泡發(fā)生了斷路；
（4）由圖中，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，所以其示數(shù)為2.3V，小于額定電壓2.5V，根據(jù)串聯(lián)分壓的知識，應減小滑動變阻器的阻值，減小其兩端的電壓，使燈泡兩端的電壓為額定電壓，滑片P應向B端移動；
（5）當U＝2.5V時，電流I＝0.2A，所以P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W
故答案為：（1）見解析；（2）A；（3）燈絲斷了；（4）2.3；B；（5）0.5。
8．（2023?思明區(qū)校級四模）在測量小燈泡的電阻和電功率的實驗中，選用額定電壓為2.5V的小燈泡。
（1）為了測量更精確。電壓表應選擇的量程是 0～3 V。
（2）小明按圖甲連接好電路后，閉合開關，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡都不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)。則故障原因可能是 小燈泡短路 。
（3）排除故障后，調節(jié)滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，為 0.3 A。
（4）接著調節(jié)滑動變阻器滑片，讓電壓逐次下調，使燈絲溫度不斷降低，小燈泡變暗直至完全不發(fā)光，測量數(shù)據(jù)如下表所示。
綜合分析可知，實驗中滑動變阻器的滑片逐漸向 左 端滑動：隨著燈絲溫度降低，小燈泡的電阻值變 小 。
（5）小明還設計了如圖丙所示的電路，測出另一小燈泡的額定功率。已知滑動變阻器R1的最大阻值為R0，小燈泡的額定電壓為U額。請完成下列實驗步驟：
①閉合開關S，S1，調節(jié)R1的滑片，使電壓表的示數(shù)為U額；
②接著保持變阻器R1的滑片位置不動， 斷開S1閉合S2，移動變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為U額 ；
③調節(jié)R1的滑片調至最左端，記下電壓表示數(shù)U1；將R1的滑片調至最右端，記下電壓表示數(shù)為U2，小燈泡額定功率的表達式：P＝ （U1﹣U2） （用R0、U額，U1、U2表示）
【答案】（1）0～3；（2）小燈泡短路；（3）0.3；（4）左；小；（5）②斷開S1閉合S2，斷開S1閉合S2，移動變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為U額；（U1﹣U2）。
【分析】（1）根據(jù)燈的額定電壓為2.5V確定選擇的量程；
（2）閉合開關，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡都不亮，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的部分斷路；
（3）根據(jù)電流表選用小量程確定分度值讀數(shù)；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，電路中的電流越來越小，由歐姆定律分析電路的總電阻越來越大，確定實驗中滑動變阻器的滑片滑動的方向；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，由歐姆定律可求出燈的電阻大小，據(jù)此分析回答；
（5）根據(jù)P＝，在只有電壓表情況下，測量出燈正常發(fā)光的電阻即可；
①可只閉合小燈泡所在支路，通過調節(jié)滑動變阻器R1使燈泡兩端電壓為額定電壓，燈正常光；
②保持變阻器R1的滑片位置不動，只閉合R2所在支路，通過調節(jié)滑動變阻器R2使R2兩端電壓為小燈泡的額定電壓，根據(jù)等效法，此時滑動變阻器R2連入電路中的電阻大小等于燈正常發(fā)光時的電阻大??；
③為求出此時滑動變阻器R2使連入電路中的電阻：
將R1的滑片P先調至最左端，再將R1的滑片P調至最右端，分別記下電壓表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求出R2的大小，即小燈泡電阻的大小，再利用P＝，求出小燈泡額定功率。
【解答】解：（1）燈的額定電壓為2.5V，故為了測量更精確電壓表應選擇的量程是0～3V。
（2）閉合開關，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡都不亮，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的部分斷路，則故障原因可能是小燈泡短路；
（3）排除故障后，調節(jié)滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，為0.3A；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，電路中的電流越來越小，由歐姆定律，電路的總電阻越來越大，故實驗中滑動變阻器的滑片逐漸向左端滑動；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，由R＝可得，燈的電阻分別為8.3Ω、8.1Ω、7.1Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣2.0Ω，故燈絲溫度降低，小燈泡的電阻值變??；
①閉合開關S，S1，調節(jié)R1的滑片，使電壓表的示數(shù)為U額；
②接著，保持變阻器R1的滑片位置不動，再斷開S1閉合S2，移動變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為U額；
根據(jù)等效替代的方法，此時R2＝RL；
③將R1的滑片P調至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U1；再將R1的滑片P調至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U2，
在③中，將R1的滑片P調至最左端，R1連入電路中的電阻為0，電壓表的示數(shù)為U1即為電源電壓；再將R1的滑片P調至最右端，此時兩變阻器串聯(lián)，電壓表的示數(shù)為U2，即為R2的電壓，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律有：＝，解得，R2＝R0﹣﹣﹣﹣﹣①；
小燈泡額定功率的表達式：
P＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②得：
P＝（U1﹣U2）。
故答案為：（1）0～3；（2）小燈泡短路；（3）0.3；（4）左；小；（5）②斷開S1閉合S2，移動變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為U額；（U1﹣U2）。
9．（2023?襄陽自主招生）用如圖（a）所示電路測量小燈泡電功率，燈泡L標有“2.5V 0.3A”字樣，滑動變阻器銘牌上標有“50Ω 1.5A”字樣，不考慮溫度對燈泡電阻的影響。
（1）按電路圖將圖（b）中的實物元件連接起來。
（2）在圖（a）中，當開關S閉合，滑動變阻器的滑片從A向B滑動的過程中，電壓表示數(shù)將 變大 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
（3）某次實驗時電壓表和電流表的示數(shù)如圖（c）所示，則此時小燈泡的實際功率為 0.51 W。
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）由圖c知，兩電表均選用小量程，分析電路的連接，特別是變阻器的接法，根據(jù)電路圖連接實物圖；
（2）根據(jù)電路的連接關系，滑動變阻器的滑片從A向B滑動的過程中，判斷與燈（電阻不變）并聯(lián)的變阻器滑片以左的電阻變化，根據(jù)并聯(lián)電阻的規(guī)律：兩個并聯(lián)的電阻，其中一個電阻變大（小）時，并聯(lián)的總電阻將變大（?。?，確定并聯(lián)電阻的變化，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化；
（3）圖（c）所示電壓表和電流表均選用小量程，根據(jù)電表分度值分別讀數(shù)，根據(jù)P＝UI求燈的實際功率。
【解答】解：（1）根據(jù)題中條件，兩表均選用小量程；原電路中，燈與電流表串聯(lián)后與變阻器滑片以左電阻絲并聯(lián)，
再與變阻器滑片以右電阻絲串聯(lián)，電壓表測并聯(lián)部分的電壓，根據(jù)電路圖連接連接實物圖：
（2）在圖（a）中，當開關S閉合，滑動變阻器的滑片從A向B滑動的過程中，與燈（電阻不變）并聯(lián)的變阻器滑片以左的電阻變大，根據(jù)并聯(lián)電阻的規(guī)律，并聯(lián)部分的電阻將變大，根據(jù)分壓原理，并聯(lián)部分的電壓變大，即電壓表示數(shù)將變大；
（3）某次實驗時電壓表和電流表的示數(shù)如圖（c）所示，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為1.5V；電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.34A，實際功率為：
P＝UI＝1.5V×0.34A＝0.51W。
故答案為：（1）如上所示；（2）變大；（3）0.51。
10．（2022秋?榆樹市期末）致遠利用如圖甲所示的器材測量小燈泡的電功率，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為6V。
（1）連接電路時，開關必須 斷開 ；
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應調到最 右 端；
（3）根據(jù)測得的數(shù)據(jù)致遠繪制了小燈泡的電流隨電壓變化的圖像（如圖乙所示）。由圖像可知，小燈泡正常工作時的電功率是 0.75 W，此時小燈泡與滑動變阻器的電功率之比為 5：7 ；
（4）繼續(xù)調節(jié)滑動變阻器的滑片，讓小燈泡兩端的電壓逐漸降低，小燈泡逐漸變暗，在這段時間內，若小燈泡電阻變化量的絕對值是2Ω，變阻器接入電路的電阻變化量的絕對值將 大于 2Ω（選填“大于”、“小于”或“等于”）；
（5）致遠同學用定值電阻代替小燈泡，并對電路進行了調整，設計了如圖丙所示的電路，也測量出此電阻的阻值，已知滑動變阻器的最大阻值為R0，她的操作如下：
①將滑動變阻器的滑片調到中央位置，記錄電壓表示數(shù)為U1；
②將滑動變阻器的滑片調到阻值最大處，記錄電壓表示數(shù)為U2。
則U2 ＜ 2U1（填“＞”、“＜”或“＝”），未知電阻的表達式Rx＝ 。
【答案】（1）斷開；（2）右；（3）0.75；5：7；（4）大于；（5）＜；。
【分析】（1）（2）連接電路時，為了保護電路，開關要斷開，滑動變阻器的滑片移動到阻值最大處。
（3）小燈泡的額定電壓為2.5V，由圖乙可知，此時通過燈泡的電流，根據(jù)P＝UI得出小燈泡正常工作時的電功率；
電源電壓為6V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知變阻器兩端的電壓，串聯(lián)電路中各處的電流相等，由P＝UI可知此時小燈泡與滑動變阻器的電功率之比。
（4）調節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓逐漸降低，小燈泡逐漸變暗，此時燈泡兩端電壓減小，通過燈的電流也減小，電源電壓不變，由R＝可知電路的總電阻的變化情況，由P＝UI可知，燈泡的實際功率的變化情況，燈絲的溫度降低，小燈泡阻值隨溫度的減小而變小，由電阻的串聯(lián)規(guī)律可知：小燈泡阻值減小的值小于變阻器連入電路中增大的值，據(jù)此分析。
（5）分析滑片移動時電路的連接，在①中，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律得出電壓表示數(shù)表達式；
在②中，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律得出電壓表示數(shù)出電壓表示數(shù)表達式；由數(shù)學知識比較U1與大小；
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律，根據(jù)電源電壓不變列式計算待測電阻的阻值大小。
【解答】解：（1）連接電路時，為了保護電路，開關要斷開。
（2）為了保護電路，閉合開關前，滑動變阻器的滑片移動到阻值最大處，即最右端。
（3）小燈泡的額定電壓為2.5V，由圖乙可知，此時通過燈泡的電流為0.3A，所以小燈泡正常工作時的電功率PL＝ULIL＝2.5V×0.3A＝0.75W。
電源電壓為6V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知變阻器兩端的電壓U滑＝U﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V。
串聯(lián)電路中各處的電流相等，由P＝UI可知此時小燈泡與滑動變阻器的電功率之比為PL：P滑＝ULI：U滑I＝UL：U滑＝2.5V：3.5V＝5：7。
（4）調節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓逐漸降低，小燈泡逐漸變暗，此時燈泡兩端電壓減小，通過燈的電流也減小，電源電壓不變，由R＝可知電路的總電阻變大，由P＝UI可知，燈泡的實際功率減小，燈絲的溫度降低，小燈泡阻值隨溫度的減小而變小，由電阻的串聯(lián)規(guī)律可知：小燈泡阻值減小的值小于變阻器連入電路中增大的值，變阻器接入電路的電阻變化量的絕對值將大于2Ω。
（5）在①中，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律，電壓表示數(shù)U1＝×0.5R0
故2U1＝①
在②中，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律，電壓表示數(shù)U2＝×R0②
①和②比較可知2U1＞U2
在步驟①②中，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得電源電壓U＝U1+Ux＝U1+×Rx③
U＝U2+Ux′＝U2+×Rx④
由③和④得到未知電阻的表達式Rx＝。
故答案為：（1）斷開；（2）右；（3）0.75；5：7；（4）大于；（5）＜；。
11．（2022秋?沈河區(qū)校級期末）在“測量小燈泡的額定功率”的實驗中，小燈泡上的額定電壓模糊不清，只能看清標有“0.3A”的字樣，電源電壓為6V保持不變。
（1）請你在圖甲中補畫一根導線，使得測定小燈泡電功率的電路完整，要求滑片P向B端移動時，小燈泡變亮。
（2）連接完電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)為6V，經(jīng)分析小明認為燈泡可能 斷路 （填“短路”或“斷路”）。
（3）排除故障后，開始實驗，在移動變阻器滑片的過程中，眼睛應注視 電流表 示數(shù)的變化，直至小燈泡正常發(fā)光，此時電壓表的示數(shù)如圖乙所示。
（4）由于電壓表指針偏轉角度較小，且指針未對準整刻度線，小明覺得讀數(shù)時誤差會比較大數(shù)據(jù)不夠精確，那么在不改變器材的情況下，小明應該如何操作才能減小誤差，請寫出操作方法： 電壓表換0—3V量程，并將電壓表測量滑動變阻器電壓 ，當小燈泡正常發(fā)光時，電壓表示數(shù)如圖丙所示，此時電壓表示數(shù)為 2.2 V，則小燈泡的額定功率為 1.14 W。
（5）另一小組為了測量已知額定電壓為U額的小燈泡額定功率，設計了圖丁所示的電路（R0為阻值已知的定值電阻，R為滑動變阻器）。
①斷開開關S1，閉合開關S2，移動滑動變阻器滑片P，當電流表示數(shù)為 時，小燈泡恰好正常發(fā)光；
②保持滑動變阻器滑片P位置不變，閉合開關S1，斷開開關S2，記下電流表示數(shù)為I；
③推導出小燈泡L的額定功率表達式P額＝ U額×（I﹣） （用物理量U額、R0和I表示）。
【答案】（1）
；
（2）斷路；
（3）電流表；
（4）電壓表換0—3V量程，并改測量滑動變阻器電壓；2.2；1.14；
（5）；U額×（I﹣）。
【分析】（1）滑動變阻器接右下接線柱B時，滑片向B端移動時，電路電阻變小，電流變大，燈泡兩端電壓變大，燈泡變亮；
（2）電壓表的示數(shù)為6V，說明電壓表接在電源兩端；電流表示數(shù)為零，說明電路斷路，因此根據(jù)
電壓表和電流表確定斷路位置；
（3）通過小燈泡的電流為額定電流時，小燈泡正常發(fā)光；
（4）電壓表的量程選擇過大，導致偏轉較小，故應該選擇小量程測量；根據(jù)圖中電壓表小量程讀數(shù)，根據(jù)P＝UI求燈的額定功率；
（5）利用已知阻值的電阻R0和電流表及滑動變阻器，將燈泡兩端的電壓調至U額，再用電流表和電路特點測出通過燈泡的電流，再利用P＝UI計算其功率。
【解答】解：（1）滑動變阻器接右下接線柱B時，滑片向B端移動時，電路電阻變小，電流變大，燈泡兩端電壓變大，燈泡變亮；故電路圖如圖所示：
（2）電流表無示數(shù)，說明電路斷路；又因為電壓表的示數(shù)為6V，說明電壓表接在電源兩端，
因此電路故障為小燈泡斷路；
（3）當通過燈泡的電流為額定電流時，燈泡正常發(fā)光，故應盯著電流表直至示數(shù)為額定電流0.3A；
（4）由于電壓表指針偏轉角度較小，且指針未對準整刻度線，說明電壓表量程選擇過大，但電壓又超過3V，故應該改接電壓表0—3V量程，并改測量滑動變阻器電壓；由圖可知電壓表示數(shù)為U1＝2.2V，故電燈電壓U燈＝U﹣U1＝6V﹣2.2V＝3.8V，根據(jù)P＝UI求燈的額定功率P＝U燈I＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（5）①斷開開關S1，閉合開關S2，此時燈泡和定值電阻并聯(lián)電壓相同，電流表只測量定值電阻電流，移動滑動變阻器滑片P，當電流表示數(shù)為時，定值電阻兩端電壓為U額，小燈泡電壓也為U額，故小燈泡恰好正常發(fā)光；
②保持滑動變阻器滑片P位置不變，閉合開關S1，斷開開關S2，記下電流表示數(shù)為I；此時電流表測量正常發(fā)光時小燈泡和定值電阻總電流，故小燈泡的額定電流為I﹣；
③推導出小燈泡L的額定功率表達式P額＝U額×（I﹣）；
故答案為：（1）；（2）斷路；（3）電流表；（4）電壓表換0—3V量程，并改測量滑動變阻器電壓；2.2；1.14；（5）；U額×（I﹣）。
12．（2022秋?汾陽市校級期末）小明家的電能表標有“3000r/kW．h”字樣。小明家有一個功率未知的電熨斗，請你幫小明設計一合理的實驗方案，在家中測量該電熨斗正常工作時的電功率。
（1）實驗原理是： P＝ ；
（2）主要的實驗步驟：
①關閉家中其它所有的用電器，只把電熨斗接入電路；
②用秒表（鐘表）測出電能表在時間th內轉過的圈數(shù)n轉；
③電熨斗消耗的電能W＝×nr＝kW?h；
④電熨斗的功率P＝＝＝kW。 ；
（3）電熨斗電功率的表達式是： P＝kW 。
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）用電器的電功率等于一段時間內消耗的電能和所用時間的比值，用公式P＝計算；
（2）電能表就是測量一段時間內消耗電能的儀表，因此再利用秒表或計時器記錄下時間，就可以測量出電器的功率。
【解答】解：（1）測功率的原理是功率公式P＝；
（2）實驗步驟如下：
①關閉家中其它所有的用電器，只把電熨斗接入電路；
②用秒表（鐘表）測出電能表在時間th內轉過的圈數(shù)n轉；
③電熨斗消耗的電能W＝×nr＝kW?h；
④電熨斗的功率P＝＝＝kW。
（3）電熨斗電功率的表達式是：P＝kW。
故答案為：（1）P＝。
（2）①關閉家中其它所有的用電器，只把電熨斗接入電路；
②用秒表（鐘表）測出電能表在時間th內轉過的圈數(shù)n轉；
③電熨斗消耗的電能W＝×nr＝kW?h；
④電熨斗的功率P＝＝＝kW。
（3）P＝kW。
\l "_Tc5338" 【題型2 電流的熱效應】
13．（2022秋?駐馬店期末）下列四種電器中，利用電流熱效應工作的是（ ）
A．洗衣機B．收音機C．電動機D．電熨斗
【答案】D
【分析】（1）當電流通過電阻時，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。一方面，利用電流的熱效應可以為人類的生產(chǎn)和生活服務；另一方面，電流的熱效應也有一些不利因素。
（2）任何通有電流的導線，都可以在其周圍產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象，稱為電流的磁效應。
【解答】解：A、洗衣機利用電動機帶動工作，電動機是根據(jù)通電導體在磁場中受力轉動的原理工作的，利用了電流的磁效應。故A錯誤；
B、收音機也是利用了電流的磁效應來工作的，故B錯誤；
C、電動機是根據(jù)通電導體在磁場中受力轉動的原理工作的，利用了電流的磁效應。故C錯誤；
D、電熨斗是利用了電流的熱效應，來加熱的，故D正確。
故選：D。
14．（2022?天寧區(qū)校級二模）電磁爐是利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產(chǎn)生磁場，磁化鐵質鐵鍋，從而形成無數(shù)個小渦流（即電流），加速鍋底分子運動，使鍋底自身發(fā)熱達到加熱食品的目的，它具有安全可靠、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，是現(xiàn)代家庭中的理想灶具，其工作原現(xiàn)如圖所示。下列有關電磁爐的說法中正確的是（ ）
A．電磁爐功率大，使用時很耗電
B．電磁爐在使用中會產(chǎn)生煙塵和廢氣
C．普通鐵鍋、普通砂鍋均可在電磁爐上使用
D．電磁爐在使用中利用了電流的磁效應、熱效應
【答案】D
【分析】（1）由W＝Pt可知用電器消耗的電能的多少與功率P和時間t有關；
（2）電磁爐是利用電流的磁效應的原理制成的，故所使用的鍋必須是含有磁性材料的物質，且其在加熱時消耗電能，是不會產(chǎn)生煙塵和廢氣的。
【解答】解：A．由W＝Pt可知用電器消耗的電能的多少與功率P和時間t有關，電磁爐功率大，消耗電能不一定多，故A錯誤；
B．由于電磁爐是消耗電能而工作的，故在工作時是不能產(chǎn)生煙塵和廢氣的，故B錯誤；
C．電磁爐是利用電流的磁效應的原理制成的，故所使用的鍋必須是含有磁性材料的物質，普通砂鍋不是磁性材料，該鍋不能在電磁爐上使用，故C錯誤；
D．爐子內部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時會產(chǎn)生磁場，這是電流的磁效應；渦流使鍋體及食物的溫度升高，這是電流的熱效應，故D正確。
故選：D。
15．（2022秋?惠安縣期末）圖是四種家用電器各自消耗1度電可持續(xù)正常工作的時間柱狀圖，其中工作電流最大的電器是 電視機 ，白熾燈是根據(jù)電流的 熱 效應來工作的，節(jié)能燈正常工作10小時消耗的電能是 0.2 kW?h。
【答案】電視機；熱；0.2。
【分析】（1）根據(jù)四種家用電器“消耗1度電可持續(xù)正常工作的時間柱狀圖”提供的信息，利用公式P＝UI和P＝來分析解答；
（2）電流通過導體時導體會發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應，常見的白熾燈、電爐和電飯鍋等就是利用這一原理工作的；
（3）由圖可知，1度電可供節(jié)能燈持續(xù)正常工作的時間，節(jié)能燈的額定功率不變，由P＝列出等量關系可求出節(jié)能燈正常工作10小時消耗的電能。
【解答】解：
由圖可知，1度電可供電視機持續(xù)正常工作的時間最少，由P＝可知，電視機的額定功率最大，由P＝UI可知，電視機的工作電流最大；
白熾燈工作時是把電能轉化為內能再轉化為光能，利用的是電流的熱效應；
由圖可知，1度電可供節(jié)能燈持續(xù)正常工作的時間為50h，
節(jié)能燈的額定功率不變，由P＝可知：＝，
即：＝，
解得W2＝0.2kW?h。
故答案為：電視機；熱；0.2。
16．（2023?武漢模擬）為避免因線路結冰而倒桿斷線，提高電網(wǎng)對極端氣候、重大自然災害的抵御能力，國家電網(wǎng)公司2008年重點科技減災防災項目——直流熔冰裝置研制成功。該裝置需要1至2萬千瓦的功率，最大熔冰電流可達6000安，最長熔冰距離可達200公里。位于某電網(wǎng)線路上相距幾十公里的A、B兩地之間輸電線路和處于B地的熔冰裝置，
如圖甲和乙所示。熔冰裝置上的“+”、“﹣”是兩個接線端子。（進行熔冰時輸電線上的高壓交流電已切斷）
（1）該熔冰裝置熔化結冰的原理是利用電流的 熱 效應。在熔冰過程中能量的轉化是電能轉化為 內 能。
（2）若要對A、B兩地之間的“2”和“3”兩根輸電線同時熔冰，請你在圖中以筆畫線代替導線，進行切實可行的連接，實現(xiàn)熔冰。
（3）在上述熔冰過程中，若每根輸電線的電阻是R，啟動熔冰裝置后，電路中的電流是I，則輸電線消耗的電功率是 2I2R 。
【答案】（1）熱；內；（2）見上圖；（3）2I2R。
【分析】（1）要使冰熔化，則一定是使導線上的溫度升高，則可知應是利用了電流的熱效應，即使電能轉化為內能；
（2）要使2和3兩根輸電線同時熔冰，應將兩導線串聯(lián)，接在電源兩端；
（3）因每根導線電阻為R，因兩根導線串聯(lián)，故總電阻為2R，則由功率公式P＝I2R可求得功率。
【解答】解：
（1）電流具有熱效應、磁效應及化學效應，而使冰熔化只需提高給冰提供熱量，升高冰的內能即可，故利用電流的熱效應即可使冰熔化；在熔化過程中消耗了電能升高了內能，即電能轉化為了內能；
（2）要使2、3同時熔冰，則應將2、3兩根導線串聯(lián)接在電源兩端，使兩導線同時發(fā)熱，如圖所示：
（3）熔冰過程中兩導線串聯(lián)，故總電阻為2R，由功率公式可得：P＝I2×2R＝2I2R。
故答案為：（1）熱；內；（2）見上圖；（3）2I2R。
17．（2023?金壇區(qū)一模）如圖甲所示是物理興趣小組設計的電飯鍋內部結構圖，控制系統(tǒng)中的感溫磁體與受熱面固定在一起，當溫度低于103℃時，感溫磁體具有磁性，當溫度達到103℃時，感溫磁體失去磁性，煮飯時用力按下開關按鈕，通過輕質傳動桿AOB使水久磁體和感溫磁體吸合，觸點閉合，電路接通，發(fā)熱板開始發(fā)熱，當溫度達到103℃時，感溫磁體失去磁性，永久磁體受重力及彈簧的彈力作用而落下，通過傳動桿使觸點分開，發(fā)熱板停止發(fā)熱，請回答下列問題。
（1）關于電飯鍋涉及的物理知識，下列說法錯誤的是 D
A.發(fā)熱板發(fā)熱利用的是電流的熱效應
B.加熱的過程中，食物是通過熱傳遞方式改變內能的
C.在標準氣壓下用該電飯鍋燒水，水沸騰時不能自動斷電
D.按下開關按鈕，彈簧的形變量增大彈性勢能減小
（2）O為輕質傳動桿AOB的轉軸，OA與OB之比大約為1：5，若用5N的力豎直向下按下開關，B端受到豎直向下的阻力為 1 N。
（3）興趣小組的同學畫出了從開始加熱至加熱20min鍋內食物（質量不變）的溫度隨加熱時間關系圖象如圖乙所示，由圖象可知，電飯鍋在前半段時間加熱效率與后半段時間加熱效率之比是 39：1 。
【答案】（1）D；（2）1；（3）39：1。
【分析】（1）①當電流通過電阻時，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；
②改變物體內能的方式有兩種：做功和熱傳遞，熱傳遞過程是能量的轉移過程，而做功過程是能量的轉化過程；
③當溫度達到103℃時，發(fā)熱板停止發(fā)熱；
④彈性勢能是由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能，所以物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件算出B端受到豎直向下的阻力；
（3）由圖象可知，0～10min內和10～20min內水的溫度，然后求出兩者溫度的變化量，電飯鍋的功率不變，相同的時間內消耗的電能相等，根據(jù)η＝＝求出電飯鍋在前半段時間加熱效率與后半段時間加熱效率之比。
【解答】解：（1）A、發(fā)熱板是利用電流通過導體時，使導體產(chǎn)生熱量來工作的，即利用的是電流的熱效應，故A正確；
B、加熱的過程中，鍋的溫度高于食物的溫度，鍋的內能傳給食物，所以食物是通過熱傳遞改變了內能，故B正確；
C、在標準氣壓下水的沸點為100℃，用該電飯鍋燒水時，水的溫度達不到103℃，水沸騰時不能自動斷電，故C正確；
D、按下開關按組，彈簧被拉伸，彈簧的形變量增大彈性勢能增加，故D錯誤。
故選：D；
（2）由題意知OA與AB之比大約為1：6，即AB＝6OA，由圖和杠桿平衡條件得：
FB＝＝＝＝1N；
（3）由圖象可知，0～10min內，水溫度的變化量：Δt1＝98℃﹣20℃＝78℃，
10～20min內，水溫度的變化量Δt2＝100℃﹣98℃＝2℃，
則電飯鍋在前半段時間加熱效率與后半段時間加熱效率之比：
＝＝＝＝39：1。
故答案為：（1）D；（2）1；（3）39：1。
\l "_Tc31833" 【題型3 探究影響電流通過導體時產(chǎn)生熱量的因素】
18．（2023?寶山區(qū)模擬）（多選）如圖是探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面的高度的變化反應密閉空氣溫度的變化，下列說法錯誤的是（ ）
A．該實驗裝置是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系
B．該實驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少
C．不改變導線的連接方式，將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系
D．不改變導線的連接方式，將右邊容器上方的5Ω電阻絲也放入右邊容器內，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系
【答案】ABC
【分析】電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關。
（1）探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；
（2）探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小和電阻大小關系時運用了控制變量法；
（3）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但空氣溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，體現(xiàn)的是轉換思想。
【解答】解：A、裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右＝I左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知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電阻的電流是左側通過電流的一半；兩容器中電阻絲的阻值相等，但通過它們的電流不同，這是探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系，不是探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，故A錯誤；
B、電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但容器中空氣溫度的變化會導致容器中空氣體積的變化，即可以通過U形管中液面高度差的變化來反映電阻絲放出熱量的多少，故B錯誤；
C、不改變導線的連接方式，將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，此時兩容器中電阻絲的阻值不相等，
結合前面分析可知，通過它們的電流也不同，所以不能探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，故C錯誤；
D、探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，應控制兩電阻絲中的電流相同、改變電阻的阻值；
不改變導線的連接方式，將右邊容器上方的5Ω電阻絲也放入右邊容器內，此時I右＝I左，由于右側容器中兩個5Ω的電阻并聯(lián)，所以總電阻小于5Ω，左右兩側容器中電阻絲的阻值不同，所以可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，故D正確。
故選：ABC。
19．（2023?曲靖一模）小明用如圖所示的實驗裝置分別探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻、電流的關系”。
（1）圖甲所示實驗中通過 溫度計示數(shù)變化 來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。
（2）為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少，A、B兩瓶中要裝入相同初溫和 質量 的煤油．
（3）實驗中選用煤油而不用水的原因是 煤油的比熱容小，相同質量，吸熱相同時，溫度升的高，實驗現(xiàn)象明顯 。
【答案】（1）溫度計示數(shù)變化；（2）質量；（3）煤油的比熱容小，相同質量，吸熱相同時，溫度升的高，實驗現(xiàn)象明顯。
【分析】（1）溫度計示數(shù)的變化反映了液體溫度的變化，反映了液體吸收熱量即電流產(chǎn)生熱量的多少；
（2）要比較不同電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，應控制電流與通電時間相等，控制兩瓶中液體的質量與初始溫度相同；
（3）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，即觀察到得溫度計示數(shù)變化大，則在同質量吸收相同熱量的條件下，比熱容小的液體溫度變化大。
【解答】解：（1）兩電阻絲產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)的變化反映出來的；
（2）探究兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少時，應控制煤油的質量和初溫要相同；
（3）若將燒瓶中裝有水，則由Q＝cm△t可知：在相同質量的水和煤油中，吸收的相同的熱量時，由于水的比熱容大，溫度升高的度數(shù)少，溫度計的示數(shù)變化不明顯。
故答案為：（1）溫度計示數(shù)變化；（2）質量；（3）煤油的比熱容小，相同質量，吸熱相同時，溫度升的高，實驗現(xiàn)象明顯。
20．（2023?從江縣校級一模）為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關，小軍設計了如圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩根阻值不同的電阻絲（R1＜R2）分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓不變。
（1）實驗中通過 氣球膨脹的程度大小 變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。
（2）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與 電阻 的關系，電路中將兩根電阻絲串聯(lián)的目的是控制電流和通電時間相等。
（3）在裝置甲、乙的兩次實驗中，通過比較相同時間里氣球B與D的變化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與 電流 的關系。
（4）甲、乙兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，與 C （選填氣球字母標號）氣球相通的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多。
（5）電烘箱高溫和低溫兩擋的調節(jié)是通過改變接入電路中電阻絲的長度來實現(xiàn)的。由上述實驗可知：低溫擋接入電路的電阻絲比高溫擋要 長 （選填“長”或“短”）一些。
【答案】（1）氣球膨脹的程度大??；（2）電阻；（3）電流；（4）C；（5）長。
【分析】（1）當瓶中電阻絲發(fā)熱后會使氣體膨脹，則連在瓶中的氣球會產(chǎn)生膨脹，利用了轉換法。
（2）（3）電流產(chǎn)生熱量與導體中的電流、導體電阻和通電時間有關，所以探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關時要采用控制變量法。由此分析解答。
（4）由焦耳定律比較四個電阻產(chǎn)生的熱量可知哪個電阻絲產(chǎn)生的熱量最多。
（5）由“低溫擋”可知其溫度上升的慢，說明消耗電能轉化為內能，產(chǎn)生的熱量少，從而可知電流通過電阻絲做功少，根據(jù)W＝Pt＝UIt＝t，可得出結論。
【解答】解：（1）當電阻絲通電后，電流產(chǎn)生熱量使瓶內溫度升高，從而使氣球膨脹，根據(jù)氣球膨脹的程度大小可知電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少，這種方法叫轉換法；
（2）甲中阻值不相等兩電阻串聯(lián)，則兩電阻中的電流相等，通電時間也相等，所以可探究電流產(chǎn)生熱量與電阻大小的關系；
（3）由乙圖可知兩電阻并聯(lián)，而B瓶與D瓶電阻相等，電壓不相等，則可知兩瓶中的電流不同，可探究電流產(chǎn)生的熱量與通過電流的關系；
（4）甲圖中兩電阻串聯(lián)，則通過兩電阻的電流相等，由焦耳定律可得，電阻大的電阻絲發(fā)熱較多，即B相通的電阻絲R2發(fā)熱量要多；
乙圖中兩電阻并聯(lián)，則電壓相等，由Q＝W＝t可得，電阻小的發(fā)熱量要多，故C比D相通的電阻絲R1發(fā)熱量要多；
而B、D相通的電阻絲電阻相等，由歐姆定律可得，B相通的電阻絲電流小于D相通的電阻絲電流，故D相通的電阻絲熱量要比B相通的電阻絲熱量多，故C相通的電阻絲熱量最多。
（5）根據(jù)W＝Pt＝UIt＝t，可知，為了節(jié)省電能接入電路中的總電阻要大，從而使電能轉化為內能較少，產(chǎn)生的熱量較少，溫度較低，所以電烘箱低溫擋接入電路的電阻絲比高溫擋要長。
故答案為：（1）氣球膨脹的程度大??；（2）電阻；（3）電流；（4）C；（5）長。
21．（2022春?定遠縣校級期中）如圖所示，甲、乙兩個完全相同的玻璃瓶內有阻值分別為R甲、R乙的電阻絲，瓶中插入溫度計a、b。
（1）利用此裝置探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關時，在兩瓶中加入質量、初溫相同的煤油，且電阻絲的阻值R甲＞R乙，閉合開關一段時間，可以通過觀察 溫度計示數(shù)升高的多少 情況，判斷電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。此方案是探究 電流 和 時間 相同時，電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與 電阻 大小的關系。
（2）在甲、乙兩瓶內換用質量、初溫相同的不同液體，且電阻絲的阻值R甲 等于 R乙（選填“相等”或“不等”）時，可以比較不同物質的吸熱能力。若一段時間后，小希觀察到乙瓶內液體溫度高一些，甲瓶內液體吸收的熱量 等于 乙瓶內液體吸收的熱量（假設甲、乙兩瓶相同時間內散熱相同），甲、乙兩瓶內液體的比熱容關系是c甲 ＞ c乙。（以上兩空均填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】（1）溫度計示數(shù)升高的多少；電流；時間；電阻；（2）等于；等于；＞。
【分析】（1）電流產(chǎn)生的熱量不能用眼睛直接觀察，通過溫度計示數(shù)的變化顯示電流產(chǎn)生熱量的多少。
電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關。探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小關系時，控制電阻和通電時間不變；探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關系時，控制電流和通電時間不變；探究電流產(chǎn)生的熱量跟通電時間的關系時，控制電流和電阻不變。
（2）根據(jù)控制變量法的要求控制不同液體的質量與電阻絲阻值相同；相同質量的不同物質吸收相等的熱量，溫度升高越快，吸熱能力越弱，比熱容越小。
【解答】解：（1）電流通過導體產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，本實驗中通過溫度計示數(shù)升高的多少來反映電流產(chǎn)生熱量的多少；
由圖可知，此時兩電阻絲串聯(lián)，所以電流相同，通電時間也相同，兩電阻絲的阻值分別為R甲、R乙，故該裝置可以探究電流通過電阻產(chǎn)生的熱量和電阻的關系；
（2）探究“不同物質的吸熱能力”的實驗，應在甲、乙兩瓶內換用質量、初溫都相同的不同液體，并使甲、乙兩燒瓶中電阻絲的阻值相同，即電阻絲的阻值R甲＝R乙時，相同時間內兩電阻絲上產(chǎn)生的熱量相同；則甲瓶內液體吸收的熱量等于乙瓶內液體吸收的熱量；
乙瓶液體溫度高，即Δta＜Δtb，根據(jù)Q＝cmΔt可知，甲液體的比熱容大于乙液體的比熱容。
故答案為：（1）溫度計示數(shù)升高的多少；電流；時間；電阻；（2）等于；等于；＞。
\l "_Tc846" 【題型4 焦耳定律】
22．（2020?五華區(qū)二模）為了探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關”，某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置，已知所用蓄電池電壓相等且保持不變，R1＜R2，裝入燒瓶的煤油質量都相等，下列有關此探究活動的各種表述，錯誤的是（ ）
A．在此實驗中，電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)變化的大小體現(xiàn)出來的，使用了轉換法
B．甲裝置可探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關
C．比較相同通電時間內a，c兩支溫度計示數(shù)變化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流是否有關
D．在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多
【答案】D
【分析】（1）由焦耳定律可知，瓶中電阻絲發(fā)熱后放出熱量，使瓶內液體溫度升高，根據(jù)溫度計示數(shù)變化的大小體現(xiàn)出來；轉換法在物理學中有很多應用，主要用來演示一些不易直接觀察的物理量的變化；
（2）由甲圖可知，兩電阻串聯(lián)，則可知電路中電流一定相等，由焦耳定律可知兩瓶中產(chǎn)生的熱量應與電阻有關，故可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系；
（3）在電阻和通電時間相同的條件下，觀察兩支溫度計示數(shù)變化情況，可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系；
（4）根據(jù)串并聯(lián)電路的電壓特點，分析兩電阻在串聯(lián)和并聯(lián)時通過的電流大小，再根據(jù)焦耳定律判斷產(chǎn)生熱量的多少。
【解答】解：A、當電阻絲通電后，電流產(chǎn)生熱量使煤油溫度升高，從而使溫度計示數(shù)上升，因此可根據(jù)溫度計示數(shù)的大小可知溫度升高的多少，是使用了轉換法；故A正確；
B、甲中兩電阻串聯(lián)，則兩電阻中的電流相等，則可知熱量應由電阻有關，根據(jù)溫度計示數(shù)的變化判斷吸收熱量的多少，則可知熱量與電阻大小的關系，故B正確；
C、甲、乙兩圖中，通過電阻R1的電流不同，比較相同通電時間內a，c兩支溫度計示數(shù)變化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流是否有關；故C正確；
D、在電源電壓和通電時間相同的條件下：
由串并聯(lián)電路的電壓關系可知，串聯(lián)使用時各電阻兩端電壓小于電源電壓，并聯(lián)使用時各電阻兩端電壓等于電源電壓，由Q＝I2Rt，I＝得，Q＝，可知各電阻并聯(lián)時產(chǎn)生的熱量多；
乙中，兩電阻并聯(lián)時，由Q＝可知，電壓相等，R1＜R2，電阻R1產(chǎn)生的熱量多，故c裝置產(chǎn)生的熱量最多；故D錯誤；
故選：D。
23．（2022秋?綿陽期末）為了探究影響電流產(chǎn)生熱量的因素，實驗室準備了兩個相同的燒瓶（內裝質量相等的煤油）、兩個帶有橡皮塞的粗細均勻的相同溫度計，四根不同阻值（R1＞R2 R3＝R4）的電阻絲，以及相同的滑動變阻器、開關、導線、電源等。兩個實驗小組根據(jù)提供的實驗器材，分別設計了如圖甲所示的兩個方案。
（1）甲方案可探究電流和通電時間一定時，電流產(chǎn)生的熱量跟 電阻 關系。
（2）乙方案可探究 電阻 和通電時間一定時，電流產(chǎn)生的熱量跟 電流 關系。
（3）電阻在一定時間內產(chǎn)生的熱量是通過燒瓶中煤油 溫度升高 的多少反映出來的，這種研究問題的科學方法叫做 轉換 法。
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）（2）分析甲圖和乙圖中電阻絲的連接方式（串聯(lián)時電流相同、通電時間相同），并結合焦耳定律找出相同的量和不同的量，據(jù)此分析得出答案。
（3）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少，我們通過肉眼直接觀察看不到其多少，在此應用了轉換法，把電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少用我們能看到的現(xiàn)象表現(xiàn)出來。
【解答】解：
（1）由圖甲知，兩電阻絲串聯(lián)，通過的電流相同、通電時間相同，兩電阻的阻值不同，所以可探究的問題是在通過的電流一定時，電熱與電阻的關系；
（2）由圖乙知，兩電阻絲并聯(lián)，并且兩電阻的阻值、通電時間相同，探究的問題是在電阻和通電時間一定時，電熱與電流的關系；
（3）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少，我們通過肉眼直接觀察看不到其多少，但可以通過煤油的溫度升高把電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少體現(xiàn)出來。
這種研究問題的科學方法叫做轉換法。
故答案為：（1）電阻；（2）電阻；電流；（3）溫度升高；轉換。
24．（2022秋?惠陽區(qū)期末）如圖是探究電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣。

（1）實驗中，用 U形管中液面高度 的變化反映密閉空氣溫度的變化。
（2）圖甲可探究電流產(chǎn)生的熱量與 電阻 的關系，通電一段時間后， 右 （填“左”或“右”）側容器中電阻產(chǎn)生的熱量多。
（3）圖乙可探究電流產(chǎn)生的熱量與 電流 的關系，通電一段時間后， 左 （填“左”或“右”）側容器中電阻產(chǎn)生的熱量多。
（4）該實驗用到的研究物理問題的方法有控制變量法和 轉換法 法。
【答案】見試題解答內容
【分析】電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關，探究時運用了控制變量法；
（1）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉換法；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；
（3）探究電流產(chǎn)生熱量跟通電電流關系時，控制通電時間和電阻不變。
【解答】解：
（1）據(jù)試驗裝置可知，電流通過導體產(chǎn)生熱量使得容器中的空氣受熱膨脹，從而導致U形管中的液面會發(fā)生變化，故雖然熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U形管液面高度差的變化來反映；
（2）在甲裝置中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過他們的電流I與通電時間t相同，探究導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關系；甲實驗兩電阻絲串聯(lián)，則通過電阻絲的電流和通電時間相同，右側電阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右側電阻產(chǎn)生熱量多；則右側容器內空氣吸收的熱量多，
（3）在乙裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右＝I左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知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電阻的電流是左側通過電流的一半，探究導體產(chǎn)生的熱量與電流的關系；由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左側電阻產(chǎn)生熱量多；
（4）通過U形管液面高度差的變化來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少，這種研究方法叫轉換法。
故答案為：（1）U形管中液面高度；（2）電阻；右；（3）電流；左；（4）轉換法。
25．（2022?龍港市模擬）某興趣小組用300毫升錐形瓶、銅導線、玻璃管，塞子和電阻圈等器材設計了一個如圖所示的實驗裝置，銅導線一端連接到電阻圈，另一端可以連接到外部電路，電阻圈可以取出更換型號。在錐形瓶中加入了適量的紅墨水（能夠浸沒玻璃管的下端），用這一個裝置與學生電源、滑動變阻器、電流表、電阻圈（有5歐和10歐兩種型號）連接起來，再增加一個秒表，驗證通電導體產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小的關系。
（1）利用上述實驗器材（提示：實驗用的錐形瓶裝置只有一個），結合所學的知識，請你寫出具體的實驗步驟： ①檢查裝置氣密性，正確連接電路；
②用5Ω的電阻圈接入電路，閉合開關，記錄電流表示數(shù)和1分鐘玻璃管內紅墨水上升的高度h1；
③斷開開關，冷卻至室溫，換用10Ω電阻圈，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器至電流與②中相同。記錄1分鐘玻璃管內紅墨水上升的高度h2；
④重復實驗，記錄多組數(shù)據(jù)，取h1和h2平均值；
⑤比較h1和h2的大小，得出實驗結論。 。
（2）實驗中電阻圈上不小心沾上了少量紅墨水，小明認為水分蒸發(fā)吸熱，會導致玻璃管內液體上升變慢，但實驗結果卻是玻璃管內液體上升速度更快，你認為原因是 電阻圈上水分蒸發(fā)導致錐形瓶內氣壓增大的值比吸收熱量導致氣壓變小的值更大。 。
【答案】（1）①檢查裝置氣密性，正確連接電路；
②用5Ω的電阻圈接入電路，閉合開關，記錄電流表示數(shù)和1分鐘玻璃管內紅墨水上升的高度h1；
③斷開開關，冷卻至室溫，換用10Ω電阻圈，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器至電流與②中相 同。記錄1分鐘玻璃管內紅墨水上升的高度h2；
④重復實驗，記錄多組數(shù)據(jù)，取h1和h2平均 值；
⑤比較h1和h2的大小，得出實驗結論。
（2）電阻圈上水分蒸發(fā)導致錐形瓶內氣壓增大的值比吸收熱量導致氣壓變小的值更大。
【分析】（1）控制變量法研究通電導體產(chǎn)生的熱量與導體電阻的關系：控制電流和通電時間一定；
（2）根據(jù)實驗現(xiàn)象分析產(chǎn)生的原因。
【解答】解：（1）實驗步驟：
①檢查裝置氣密性，正確連接電路；
②用5Ω的電阻圈接入電路，閉合開關，記錄電流表示數(shù)和1分鐘玻璃管內紅墨水上升的高度h1；
③斷開開關，冷卻至室溫，換用10Ω電阻圈，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器至電流與②中相 同。記錄1分鐘玻璃管內紅墨水上升的高度h2；
④重復實驗，記錄多組數(shù)據(jù)，取h1和h2平均 值；
⑤比較h1和h2的大小，得出實驗結論。
（2）電阻圈上水分蒸發(fā)導致錐形瓶內氣壓增大的值比吸收熱量導致氣壓變小的值更大。
26．（2022?西寧模擬）在研究影響電熱因素的實驗中，采用如圖所示裝置。把兩個電阻絲串聯(lián)接入電路中，要求兩個電阻絲的阻值 不相等 ，這是研究在 電流 和 通電時間 相等的條件下，電熱和 電阻 的關系。實驗中串聯(lián)滑動變阻器的目的是為了 改變電路中的電流 ，實驗中是通過觀察 溫度計示數(shù)的變化 來比較電阻產(chǎn)生熱量的多少的。
【答案】見試題解答內容
【分析】由焦耳定律Q＝I2Rt可知，Q與I、R及t有關，故應采用控制變量法；串聯(lián)滑動變阻器的目的是為了改變電路中的電流；電阻絲發(fā)熱被煤油吸收，使得煤油溫度升高，通過觀察溫度計示數(shù)升高的多少來判斷電阻絲發(fā)熱的多少屬于轉換法。
【解答】解：
如圖所示裝置。把兩個電阻絲串聯(lián)接入電路中，則兩個電阻絲的電流和通電時間相等，若控制兩個電阻絲的電阻不等，就可研究在電流和通電時間相同時，電熱與電阻的關系；
研究電熱與電流的關系時，需改變通過電阻絲的電流，而這可通過移動滑片P輕易實現(xiàn)；
實驗中電阻絲產(chǎn)生的電熱被煤油吸收，使得煤油溫度升高，可通過觀察溫度計示數(shù)升高的多少來判斷電阻絲發(fā)熱的多少。
故答案為：不相等；電流；通電時間；電阻；改變電路中的電流；溫度計示數(shù)的變化。
27．（2021秋?薛城區(qū)期末）在探究“影響電流熱效應的因素”實驗中：
（1）為了探究電容器產(chǎn)生的熱量與電流的關系，小明設計了圖甲的裝置，在燒瓶內安裝一根電阻絲，并插入一支溫度計，通過比較燒瓶內液體的溫度變化，來判斷相同時間內不跳電流產(chǎn)生的熱量多少。這種研究方法叫 轉換法 。若她想讓燒瓶內液體在短時間內溫度變化更明顯，應選用 煤油 （選填“煤油”或“水”），理由是 煤油比熱容小，相等的質量吸收相同的熱量，溫度上升明顯 。
（2）小明先測量燒瓶內液體的溫度后，閉合開關，通電30s再測量燒瓶內液體的溫度，得到溫度的升高量填入表中；然后移動滑動變阻器滑片改變電流大小，重復上述操作，獲得第二組數(shù)據(jù)（見表）。
由此得出：同一導體，在通電時間相等時，電流 越大 ，其產(chǎn)生的熱量 越多 。
（3）若要探究電熱器產(chǎn)生熱量與電阻的關系，應保持電流和通電時間相等，同時選擇乙圖中 B （選填“A”或“B”）燒瓶與甲圖中的燒瓶 串聯(lián) （選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）．這種實驗方法叫 控制變量 法。
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）掌握轉換法在實驗中的應用，通過比較燒瓶內溫度的變化，來判斷相同時間內不同電流產(chǎn)生的熱量多少；
為了實驗效果更加明顯，實驗應采用比熱容較小的液體；
（2）分析表格中數(shù)據(jù)相同的量和不同的量，判斷溫度升高的影響因素；
（3）要探究電熱器產(chǎn)生熱量與電阻的關系，應保持電流和通電時間相等，電阻不同，實驗過程采用控制變量法。
【解答】解：
（1）實驗中通過比較燒瓶內液體的溫度變化，來判斷相同時間內不同電流產(chǎn)生的熱量多少，這種研究方法叫轉換法；
由于煤油的比熱容較小，質量相同吸收熱量相同時，溫度變化比較明顯，應選用煤油進行實驗；
（2）由表格中數(shù)據(jù)知，通電時間和電阻相等，電流增大為原來的2倍，溫度升高為原來的4倍，即產(chǎn)生的熱量為原來的4倍，可知通電時間和電阻相等，產(chǎn)生的熱量與電流的2次方成正比；
（3）若要探究電熱器產(chǎn)生熱量與電阻的關系，應保持電流和通電時間相等，電阻不同，所以應該選擇B燒瓶和甲圖中的燒瓶串聯(lián)，所以在實驗過程中采用了控制變量法。
故答案為：（1）轉換法；煤油；煤油比熱容小，相等的質量吸收相同的熱量，溫度上升明顯；（2）越大；越多；（3）B；串聯(lián)；控制變量。
28．（2022秋?駐馬店期末）小明在探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關的實驗中，如圖所示，把兩段金屬絲A、B（已知兩金屬絲電阻分別為RA、RB，且RA＜RB）串聯(lián)后，分別放在兩個完全相同的燒瓶中接入電路，在燒瓶中加入質量、初溫均相同的煤油，a、b是兩支完全相同的溫度計。閉合開關通電一定時間，可觀察到 乙 瓶內煤油的溫度升高更快些。（選填“甲”或“乙”）．此方案可探究 當通過的電流和通電時間相同時，電流產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小 的關系。
【答案】見試題解答內容
【分析】由圖可知，甲、乙兩個燒瓶中的電阻絲串聯(lián)，通過兩電阻絲的電流和通電時間相同，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知，電阻越大的電流產(chǎn)生的熱量越多；而甲、乙兩個完全相同的燒瓶里裝有等質量的煤油，吸收熱量多的溫度升高的快，據(jù)此判斷。
【解答】解：由圖可知，兩電阻絲串聯(lián)，RA＜RB，IA＝IB，通電時間t相同，
∵Q＝I2Rt，
∴電流產(chǎn)生的熱量：
QA＜QB，
∵甲、乙兩個完全相同的燒瓶里裝有等質量的煤油，
∴乙燒瓶內煤油溫度升高的快；
由此可知，該實驗可以研究，當通過的電流和通電時間相同時，電流產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小的關系。
故答案為：乙；當通過的電流和通電時間相同時，電流產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小。
29．（2022?門頭溝區(qū)一模）如圖所示，實驗桌上有兩個完全相同的燒瓶，燒瓶內裝有質量相等、初溫相同的煤油、完全相同的溫度計，燒瓶內還分別裝有阻值為10Ω的電阻絲R1和阻值為5Ω的電阻絲R2．實驗桌上還有滿足實驗要求的電源、電阻箱和開關各一個，電流表和停表各一塊，導線若干。請選用上述實驗器材證明：“電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關”。
（1）寫出實驗步驟；
（2）畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格。
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）探究電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小的關系，根據(jù)Q＝I2Rt可知，應控制電流和通電時間相同，即：兩電阻絲要串聯(lián)在電路中；
（2）記錄煤油的初溫，閉合開關，記錄加熱一段時間后煤油的末溫和煤油升高的溫度△t；最后根據(jù)數(shù)據(jù)判斷升高的溫度△t與電阻R的關系；
（3）記錄數(shù)據(jù)的表格應包括：電阻R、煤油初溫t0、煤油終溫t、溫度的變化△t等內容。
【解答】解：
（1）要探究“電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關”，需要控制通過電阻的電流和通電時間相同，需要把兩電阻絲串聯(lián)，比較在相同時間內兩電阻絲產(chǎn)生的熱量，即比較兩燒瓶中煤油的溫度變化；
實驗步驟如下：
①把電源、開關和裝有阻值為10Ω的電阻絲R1和阻值為5Ω的電阻絲R2的燒瓶串聯(lián)在電路中，注意開關應處于斷開狀態(tài)，把R1、R2的阻值和煤油的初溫記錄在表格中；
②閉合開關，加熱一段時間，把兩個燒瓶中煤油的末溫和煤油溫度的變化量記錄在表格中；
③分析表格中的數(shù)據(jù)，得出結論。
（2）根據(jù)以上分析可知，實驗中要記錄的數(shù)據(jù)有：電阻絲的阻值、煤油的初溫、煤油的末溫以及煤油溫度的變化量；
實驗數(shù)據(jù)記錄表如下：
答案：實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄表格見解答過程。
\l "_Tc846" 【題型5 焦耳定律的計算及其應用】
30．（2023春?沙坪壩區(qū)校級月考）如圖所示的電路中，電源電壓恒定為8V，燈泡L上標有“6V 3W”字樣（燈絲電阻不變），定值電阻R1阻值為40Ω，滑動變阻器R2的規(guī)格為“30Ω 1A”，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V。在確保電路各元件安全的情況下，下列說法正確的是（ ）
A．小燈泡L的電阻為10Ω
B．閉合開關S、S1、S2，通電1min滑動變阻器產(chǎn)生的最大熱量為480J
C．閉合開關S、斷開開關S1、S2，滑動變阻器消耗的最大功率為1.25W
D．調整開關的狀態(tài)和移動滑片，電路消耗的最大功率與最小功率之比為39：10
【答案】C
【分析】（1）根據(jù)P＝UI＝求出小燈泡L的電阻；
（2）閉合開關S、S1、S2，小燈泡被短路，R1、R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路電流特點及電流表的量程求得通過滑動變阻器的最大電流，利用Q＝W＝UIt求得通電1min滑動變阻器產(chǎn)生的最大熱量；
（3）閉合開關S、斷開開關S1、S2，變阻器R2與燈泡L串聯(lián)，電壓表測量燈泡兩端的電壓，電流表測量電路中的電流。當滑動變阻器的阻值和燈泡電阻相等時，滑動變阻器的功率最大，利用串聯(lián)電路的電阻關系及歐姆定律求得此時電路中的電流，利用P＝I2R求得滑動變阻器的最大功率；
（4）由于電源電壓不變，根據(jù)公式P＝UI，電路最大電流為0.6A時電路消耗的功率最大；閉合開關S、斷開開關S1、S2，且滑動變阻器阻值調至最大時，電路的電阻最大，消耗的功率最小，進一步計算即可。
【解答】解：
A．結合小燈泡的銘牌可知小燈泡L的電阻為，故A錯誤；
B．閉合開關S、S1、S2，小燈泡被短路，R1、R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路特點可知U1＝U2＝U＝8V，
通過R1的電流為，
由于電流表量程為0～0.6A，則通過滑動變阻器的最大電流為I2＝I﹣I1＝0.6A﹣0.2A＝0.4A，
通電1min滑動變阻器產(chǎn)生的最大熱量為Q＝W＝UI2t＝8V×0.4A×1×60s＝192J，故B錯誤；
C．閉合開關S、斷開開關S1、S2，變阻器R2與燈泡L串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表測量燈泡兩端的電壓，
當滑動變阻器接入電路的阻值最大為30Ω時，電路中電流最小，燈泡兩端的電壓最小（電壓表示數(shù)最?。?，電路是安全的，
當電壓表示數(shù)最大為3V時，此時通過燈泡的電流IL＝＝＝0.25A，燈泡的額定電流I額＝＝＝0.5A，
電流表量程為0～0.6A，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，為了保證電路的安全，該電路中的最大電流Imax＝0.25A，
變阻器接入電路的最小阻值：R2?。剑剑?0Ω，
由此可知，變阻器接入電路的阻值范圍為20Ω～30Ω；
滑動變阻器的功率為P2＝I2R2＝×R2＝＝，
所以，理論上，當滑動變阻器的阻值和燈泡電阻相等時（即R2＝RL＝12Ω），滑動變阻器的功率最大，但由前面解答可知變阻器接入電路的阻值不能調為12Ω，
由數(shù)學知識可知變阻器消耗的電功率與其阻值的大致圖像如下：
所以變阻器接入電路的阻值為20Ω時（此時電路中電流最大為0.25A），變阻器消耗的電功率最大，
則滑動變阻器的最大功率為：P2max＝R2小＝（0.25A）2×20Ω＝1.25W，故C正確；
D．由于電源電壓不變，電路最大電流為0.6A時，電路消耗的功率最大為P最大＝UI＝8V×0.6A＝4.8W，
閉合開關S、斷開開關S1、S2，且滑動變阻器阻值調至最大時，電路的電阻最大，消耗的功率最小，此時總電阻為R總＝R2+RL＝30Ω+12Ω＝42Ω，
電路消耗的功率為，
電路消耗的最大功率與最小功率之比為，故D錯誤。
故選：C。
31．（2023?九龍坡區(qū)一模）如圖甲所示的電路中，R1為定值電阻，滑動變阻器R2的最大阻值為80Ω，電源電壓保持不變?；瑒幼冏杵鱎的滑片從一端滑到另一端的過程中，測得R2的電功率與通過它的電流的關系如圖乙所示。下列說法正確的是（ ）
A．R1的阻值為16Ω
B．R2的滑片向左滑動時，電壓表與電流表示數(shù)之比不變
C．當電流為0.2A時，滑動變阻器R2消耗的電功率最大
D．電流為0.4A時，10s內電流通過R1產(chǎn)生的熱量是32J
【答案】D
【分析】由圖甲可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
（1）當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時電路中的電流最大，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流最小，由圖象讀出最大和最小電流值，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律表示出電源的電壓，并求出R1的阻值和電源電壓；
（2）R2的滑片向左滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律即可判斷電路中的電流變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配特點可知電壓表示數(shù)變化；
（3）根據(jù)P＝I2R即可求出R2的最大電功率；
（4）根據(jù)Q＝I2Rt即可求出R1產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：由圖甲可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
A．當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時電路中的電流最大，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流最小，由圖象可知最大和最小電流分別為I最?。?.1A，I最大＝0.5A，
由歐姆定律及串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得
U＝I最?。≧1+R2大）＝0.1A×（R1+80Ω） ①
U＝I最大R1＝0.5A×R1②
解①②得R1＝20Ω，U＝10V，
故A錯誤；
B．R2的滑片向左滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，因電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，則電壓表與電流表示數(shù)之比為滑動變阻器阻值，而滑動變阻器的電阻變小，則電壓表與電流表的比值變小，
故B錯誤；
C．滑動變阻器R2消耗的功率為P2＝I2R2＝R2＝，
可知當R2＝R1＝20Ω時滑動變阻器R2消耗的功率最大，此時電路電流I＝，
故C錯誤；
D．電流為0.4A時，10s內電流通過R 1產(chǎn)生的熱量Q1＝R1t＝（0.4A）2×20Ω×10s＝32J，
故D正確。
故選：D。
32．（2023?振興區(qū)校級模擬）（多選）如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定功率為5W，電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～0.6A。在保證電路各元件安全的前提下，先只閉合開關S、S1，將滑片P從滑動變阻器R1的最右端向左移動到a點，此時小燈泡正常發(fā)光，此過程中電流表與電壓表示數(shù)的關系圖象如圖乙所示；再斷開開關S1，閉合開關S2，電流表示數(shù)為0.3A。下列說法正確的是（ ）
A．小燈泡的額定電壓為5V
B．電源電壓為12V
C．只閉合開關S、S1，滑動變阻器R1的阻值變化范圍為4Ω～32Ω
D．只閉合開關S、S2，滑片P在a點時，定值電阻R2在5s內產(chǎn)生的熱量為3.6J
【答案】BCD
【分析】（1）只閉合開關S、S1，滑動變阻器左側接入電路，R1左側與L串聯(lián)，電流表測電路中電流，電壓表測滑動變阻器左側部分電壓，由圖乙分析滑片移動時，滑動變阻器接入電阻和兩端電壓的變化，根據(jù)歐姆定律求出此過程中滑動變阻器的阻值變化；
為保證電路元件安全，根據(jù)串聯(lián)電路電流特點和電流表量程，由圖乙判斷燈泡的正常發(fā)光電流，由P＝UI計算燈泡的額定電壓；由歐姆定律計算R1左側部分電壓，從而計算電源電壓，R1連入電路的最小和最大值；
（2）由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算閉合開關S、S2，將滑片P在a點時，R2兩端電壓，由Q＝W＝UIt計算定值電阻R2在5s內產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：（1）由圖知，只閉合開關S、S1，R1與L串聯(lián)，電流表測電路中電流，電壓表測P左側部分電壓，
滑片P從最右端b向左移動到a點的過程，R1連入電路的阻值變小，電路總電阻變小，電路中電流變大，
R1分得電壓變?。?br>滑動變阻器R1連入電路的最小值：R1min＝＝＝4Ω；
滑片P在b端時，R1連入電路的阻值為其最大值，此時電路中電流最小，由圖象知，此時電流
Imin＝0.25A，U滑′＝8V，
R1連入電路的最大值：R1max＝＝＝32Ω，
所以只閉合開關S、S1，滑動變阻器R1的阻值變化范圍為4Ω～32Ω，故C正確；
為保證電路元件安全，電路中的最大電流應不超過小燈泡的額定電流，
由圖乙知，小燈泡在滑動變阻器滑片位于a處時正常發(fā)光，則電路最大電流：I額＝Imax＝0.5A，
同時燈泡此時兩端電壓等于其額定電壓，
由P＝UI可知，燈泡的額定電壓：UL＝＝＝10V，故A錯誤；
由乙圖可知，此時變阻器兩端電壓：U滑＝2V，
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，電源電壓：U＝UL+U滑＝10V+2V＝12V，故B正確；
（2）由題意和前面C項解答可知滑動變阻器R1的最大阻值為32Ω，
閉合開關S、S2，滑片P在a點時，因電壓表在電路中相當于斷路，則可知變阻器R1始終以最大阻值連入電路中，此時變阻器R1的最大阻值與R2串聯(lián)，各元件電流相等，
此時電流表的示數(shù)即為通過R2的電流：I2＝I＝0.3A，
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，R1的兩端電壓：U1＝IR1max＝0.3A×32Ω＝9.6V，
R2兩端的電壓：U2＝U﹣U1＝12V﹣9.6V＝2.4V，
定值電阻R2在5s內產(chǎn)生的熱量：Q2＝W2＝U2I2t＝2.4V×0.3A×5s＝3.6J，故D正確。
故選：BCD。
33．（2023?東洲區(qū)模擬）小亮同學連接了圖甲所示的電路，電源電壓不變，電流表A1量程為0～0.6A，電流表A2量程為0～3A，定值電阻R1＝10Ω。閉合開關S后再分別閉合開關S1和S2，兩次實驗都將滑動變阻器滑片從最右端調至中點，繪制出電壓表V與電流表A2示數(shù)的U﹣I圖象如圖乙所示，則電源電壓為 6 V；開關S、S1、S2都閉合，滑片在最左端時，電路消耗的電功率為 5.4 W；只閉合開關S、S2時，調節(jié)滑動變阻器滑片，通電10s電路產(chǎn)生的最少熱量為 9 J。
【答案】6；5.4；9。
【分析】閉合開關S后再閉合開關S1或S2時，滑動變阻器與R1或R2串聯(lián)，電流表A2測量電路中的電流；
根據(jù)歐姆定律分別求出圖乙中兩電阻的阻值，進一步分析可知兩電阻對應的圖像；
（1）根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律得出電源電壓的表達式，即可求出電源電壓和滑動變阻器R的阻值；
（2）開關S、S1、S2閉合，R1、R2并聯(lián)后與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路特點和歐姆定律求出電路中最小電流，根據(jù)電功率公式可計算電路消耗的最大功率；
（3）只閉合開關S、S2時，滑動變阻器與R2串聯(lián)時，滑動變阻器滑片在最右端時，滑動變阻器的電阻全部連入電路，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流最小，讀圖可知最小電流，根據(jù)電功公式計算通電10s電路產(chǎn)生的最少熱量。
【解答】解：閉合開關S、S1時，滑動變阻器與R1串聯(lián)，電流表A2測通過電路的電流，電壓表測R1兩端的電壓，閉合開關S、S2時，滑動變阻器與R2串聯(lián)，電流表A2測通過電路的電流，電壓表測R2兩端的電壓，
由R＝可得圖像中電阻值分別為R＝＝10Ω，R＝＝20Ω，
已知R1＝10Ω，則R2＝20Ω；
（1）閉合開關S、S1時，滑動變阻器與R1串聯(lián)，電流表A2測通過電路的電流，電壓表測R1兩端的電壓，滑動變阻器滑片在最右端時，由于滑動變阻器的電阻全部連入電路，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流最小，
由圖乙中的圖像可知：最小電流為I1最小＝0.2A，U1最?。?V，
根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可得：電源電壓U＝I1最小R+U1最?。?.2A×R+2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
閉合開關S、S2時，滑動變阻器與R2串聯(lián)，電流表A2測通過電路的電流，電壓表測R2兩端的電壓，滑動變阻器滑片在最右端時，由于滑動變阻器的電阻全部連入電路，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流最小，
由圖乙中圖像可知：U2最?。?V，
根據(jù)歐姆定律可知最小電流為I2最?。剑剑?.15A，
根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可得：電源電壓U＝I2最小R+U2最?。?.15A×R+3V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
解①②可得：U＝6V，R2＝20Ω；
（2）開關S，S1，S2都閉合，滑片在最左端時，R1、R2并聯(lián)后與滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器接入電路的電阻為0，
并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，所以干路電流為：I＝+＝+＝0.9A，
電路消耗的電功率：P＝UI＝6V×0.9A＝5.4W；
（3）只閉合開關S、S2時，滑動變阻器與R2串聯(lián)時，滑動變阻器滑片在最右端時，滑動變阻器的電阻全部連入電路，
根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流最小，由圖乙中b的圖像可知：最小電流為I2最小＝0.15A，
通電10s電路產(chǎn)生的最少熱量為W＝UI2最小t＝6V×0.15A×10s＝9J。
故答案為：6；5.4；9。
34．（2023?老河口市模擬）如圖甲所示，電源兩端電壓U總保持不變，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器。圖乙反映了開關閉合后，滑片P從最右端移動到最左端的過程中，ab兩端電壓U和通過電流I之間的關系圖象（圖中A、B兩點分別對應兩端）；圖丙反映了滑動變阻器R2消耗的功率P與電流I之間的關系的部分圖象。求：
（1）R2的最大阻值為 20 Ω；
（2）當滑片P置于最右端時，R2在5min內產(chǎn)生的熱量？
（3）當R2的功率為1.2W時，電路消耗的總功率P總可能為多大？
【答案】（1）20；
（2）電源兩端電壓U總為5V；
（3）當R2的功率為1.2W時，電路消耗的總功率P總可能為2W，也可能為3W。
【分析】（1）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，根據(jù)圖乙讀出電流和電壓，根據(jù)歐姆定律求出R2的最大阻值；
（2）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律表示出電源的電壓；當滑動變阻器阻值為0時，電流中的電流最大，根據(jù)乙圖讀出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律表示出電源的電壓，利用電源的電壓不變得出等式即可求出R1的阻值，進一步求出電源的電壓；
（3）由丙圖可知，當R2的功率為1.2W時的電流，根據(jù)P＝UI求出電路消耗的總功率；由乙圖讀出R2的功率為1.2W時的電流，再根據(jù)P＝UI求出電路消耗的總功率，然后得出答案。
【解答】解：（1）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，
由乙圖中A點可知，電流的最小值I1＝0.2A，此時R2兩端電壓U1＝4V，
由I＝可得，R2的最大阻值：
R0＝＝＝20Ω；
（2）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U總＝I1R1+U1＝0.2A×R1+4V，
當滑動變阻器阻值為0時，電流中的電流最大，由乙圖中B點可知最大值I2＝1A，
則電源的電壓：
U總＝I2R1＝1A×R1，
因電源的電壓不變，
所以，0.2A×R1+4V＝1A×R1，
解得：R1＝5Ω，
電源電壓U總＝I2R1＝1A×5Ω＝5V；
（3）由丙圖可知，當R2的功率為1.2W時，電路中的電流I＝0.4A，
則電路消耗的總功率：
P總＝U總I＝5V×0.4A＝2W；
由乙圖可知，當ab兩端電壓U2＝2V時電路中的電流I′＝0.6A，
P2＝U2I′＝2V×0.6A＝1.2W，
此時電路消耗的總功率：
P總′＝U總I′＝5V×0.6A＝3W，
所以，電路消耗的總功率P總可能為2W或3W。
答：（1）20；
（2）電源兩端電壓U總為5V；
（3）當R2的功率為1.2W時，電路消耗的總功率P總可能為2W，也可能為3W。
35．（2023春?沙坪壩區(qū)校級月考）如圖甲所示，是一款各位奶爸奶媽的必備電器——暖奶器，其銘牌如表所示。它有著高溫消毒、中溫加熱和低擋保溫的功能，其等效電路結構如圖乙所示。已知：電源電壓為36V，R1和R2為發(fā)熱電阻，R3是規(guī)格為“20Ω，5A”的滑動變阻器。S閉合，S1、S2均斷開時，電器處于低溫擋，移動滑片，可以手動調節(jié)低溫擋的加熱功率：S、S1閉合，通過控制S2的通斷，可以使電器處于高溫擋或中溫擋。
（1）暖奶器以中溫擋正常工作了5min，求發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量；
（2）電阻R2的阻值大??；
（3）電壓表的量程為“0～24V”，電流表量程為“0～3A”，在不損壞電路元件的前提下，求低溫擋手動調節(jié)時R1的加熱功率范圍。
【答案】（1）暖奶器以中溫擋正常工作了5min，發(fā)熱電產(chǎn)生的熱量為5.4×104J；
（3）R2的電阻大小為12.96Ω；
（4）在不損壞電路元件的前提下，低溫擋手動調節(jié)時R1的加熱功率范圍為20W～64.8W。
【分析】（1）根據(jù)W＝Pt計算該用電器以中溫擋正常工作5min發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量；
（2）S、S1閉合，S2斷開時，電路為R1的簡單電路；S、S1、S2閉合時，R1、R2并聯(lián)，根據(jù)電阻的并聯(lián)可知它們的電阻關系，根據(jù)P＝UI＝可知，電源的電壓一定時，電路的總電阻最小時，暖奶器的功率最大，處于高溫擋；否則處于中溫擋，R2的電功率等于高溫擋的功率減去中溫擋的功率，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和P＝UI＝可求出R2的電阻；
（3）S、S1閉合，S2斷開時，電路為R1的簡單電路，暖奶器處于中溫擋，根據(jù)P＝UI＝可求出R1的阻值；S閉合，S1，S2均斷開時，R1與R3串聯(lián)，電器處于低溫擋，當R3接入電路中的電阻為0時，電路為R1的簡單電路，在低溫擋此時R1的功率最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻最大電路中的電流，利用P＝UI求出此時低溫擋R1的功率，然后得出低溫擋手動調節(jié)的加熱功率范圍。
【解答】解：（1）發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量為Q＝W＝P保溫t＝180W×5×60s＝5.4×104J；
（2）S、S1、S2閉合時，R1、R2并聯(lián)，總電阻最小，根據(jù)S、S1閉合，S2斷開時，電路為R1的簡單電路，暖奶器處于中溫擋，根據(jù)P＝UI＝可知，電源的電壓一定時，暖奶器的功率最大，處于高溫擋；S、S1閉合，S2斷開時，電路為R1的簡單電路，此時電路處于中溫狀態(tài)，因電路的總功率等于各用電器功率之和，
所以R2的電功率P2＝P高﹣P中＝280W﹣180W＝100W，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以R2的電阻R2＝＝12.96Ω；
（3）S、S1閉合，S2斷開時，電路為R1的簡單電路，暖奶器處于中溫擋，
R1的電阻R1＝＝7.2Ω；
S閉合，S1，S2均斷開時，R1與R3串聯(lián)，電壓表測R3兩端的電壓，電流表測電路中的電流，電器處于低溫擋，當R3接入電路中的電阻為0時，電路中的電流為5A＞3A，所以，電路中的最大電流I大＝3A，
此時低溫擋的功率P1大＝I大2R1＝（3A）2×7.2Ω＝64.8W，
當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律及歐姆定律，
電路中的電流：I≈1.32A，
R3兩端的電壓U3＝IR3＝1.32A×20Ω＝36.4V＞24V，
所以當R3兩端的電壓U3′＝24V時，電路中的電流最小，此時R1兩端電壓U1＝U﹣U3′＝36V﹣24V＝12V，
電路中的最小電流，
此時低溫擋的功率P1小＝I小2R1＝（A）2×7.2Ω＝20W，
所以低溫擋手動調節(jié)的加熱功率范圍為20W～64.8W。
答：（1）暖奶器以中溫擋正常工作了5min，發(fā)熱電產(chǎn)生的熱量為5.4×104J；
（3）R2的電阻大小為12.96Ω；
（4）在不損壞電路元件的前提下，低溫擋手動調節(jié)時R1的加熱功率范圍為20W～64.8W。
36．（2023?海陵區(qū)校級二模）如圖電路中，電源電壓恒定，小燈泡L標有“6V 4.8W”，電阻R1的阻值為10Ω，滑動變阻器R2標有“20Ω 0.5A”。當R2的滑片P置于最左端時，只閉合S1，燈泡正常發(fā)光。
（1）求小燈泡的額定電流；
（2）滑片P置于最左端，閉合S1、S2，求10s內電路產(chǎn)生熱量；
（3）滑片P置于最右端，只閉合S2，移動滑片P，使R2的電功率占電路總功率的比值最小，則R2的電功率多大？
【答案】（1）小燈泡的額定電流為0.8A；
（2）滑片P置于最左端，閉合S1、S2，10s內電路產(chǎn)生熱量為84J；
（3）滑片P置于最右端，只閉合S2，移動滑片P，使R2的電功率占電路總功率的比值最小，則R2的電功率0.5W。
【分析】當R2的滑片P置于最左端時，只閉合S1，電路為只有燈泡L工作的電路，燈泡正常發(fā)光，說明燈泡兩端的電壓為電源電壓。
（1）根據(jù)P＝UI算出小燈泡的額定電流；
（2）滑片P置于最左端，閉合S1、S2，電路為燈泡L和電阻R1并聯(lián)的電路，根據(jù)I＝算出電阻R1的電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點算出干路電流，根據(jù)Q＝W＝UIt算出電路產(chǎn)生熱量；
（3）滑片P置于最右端，只閉合S2，電路為電阻R1的和R2串聯(lián)的電路，滑動變阻器R2消耗的電功率為P2＝U2I，電路消耗的總功率為P總＝U總I，根據(jù)R2的電功率占電路總功率的比值最小寫出關系式，根據(jù)最大電流不超過0.5A，利用歐姆定律求出最小總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的關系算出R2的最小電阻，根據(jù)P＝I2R算出其電功率。
【解答】解：（1）根據(jù)P＝UI得小燈泡正常發(fā)光的電流：
I額＝＝＝0.8A；
（2）當R2的滑片P置于最左端時，只閉合S1，電路為只有燈泡L工作的電路，燈泡正常發(fā)光，說明燈泡兩端的電壓為電源電壓，故U電源＝U額＝6V；
滑片P置于最左端，閉合S1、S2，電路為燈泡L和電阻R1并聯(lián)的電路，
通過電阻R1的電流為：I1＝＝＝0.6A，
干路的電流為：I＝I額+I1＝0.8A+0.6A＝1.4A，
10s內電路電路產(chǎn)生熱量：Q＝W＝UIt＝6V×1.4A×10s＝84J；
（3）滑片P置于最右端，只閉合S2，電路為電阻R1的和R2串聯(lián)的電路，
滑動變阻器R2消耗的電功率為P2＝U2I，
電路消耗的總功率為P總＝U總I，
R2的電功率與電路總功率的比值：
＝＝＝＝，
要想使這個比值最小，則+1要最大，滑動變阻器R2接入電路的電阻最小，同時電流不能超過0.5A，即Imax＝0.5A，
此時電路的總電阻為：R總＝＝＝12Ω，
R2的最小電阻為：R2?。絉總﹣R1＝12Ω﹣10Ω＝2Ω；
當R2為2Ω時R2的電功率占電路總功率的比值最小，
則R2的電功率：
P2＝R2＝（0.5A）2×2Ω＝0.5W。
答：（1）小燈泡的額定電流為0.8A；
（2）滑片P置于最左端，閉合S1、S2，10s內電路產(chǎn)生熱量為84J；
（3）滑片P置于最右端，只閉合S2，移動滑片P，使R2的電功率占電路總功率的比值最小，則R2的電功率0.5W。
37．（2023?和平區(qū)校級開學）如圖甲所示的電路中，電源電壓不變，小燈泡L的額定電壓為6V，R1為某特殊電阻元件，通過它的電流與其兩端的電壓的關系如圖乙所示。當閉合開關S1、S3，斷開S2，滑片P置于b端時，燈泡L正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為0.9A.求：
（1）燈泡L的額定功率；
（2）當閉合開關S2、S3，斷開S1，滑片P置于a端時，電流表的示數(shù)為0.4A，R2的最大阻值；
（3）當只閉合開關S2，滑片P置于a端時，電路消耗的總功率為1.2W，此時燈泡1min內產(chǎn)生的電熱。
【答案】（1）燈泡L的額定功率為1.8W；
（2）R2的最大阻值為10Ω；
（3）當只閉合開關S2，滑片P置于a端時，電路消耗的總功率為1.2W，此時燈泡1min內產(chǎn)生的電熱為36J。
【分析】（1）當閉合開關S1、S3，斷開S2，滑片P置于b端時，R1與L并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和額定電壓下燈泡正常發(fā)光可知電源的電壓，根據(jù)圖乙讀出通過R1的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過L的電流，根據(jù)P＝UI求出燈泡的額定功率；
（2）當閉合開關S2、S3，斷開S1，滑片P置于a端時，R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)圖乙讀出R1兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R2兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R2的最大阻值；
（3）當只閉合開關S2，滑片P置于a端時，L、R1、R2串聯(lián)，根據(jù)P＝UI求出電路消耗的總功率為1.2W時電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時R2兩端的電壓，由圖象讀出R1兩端的電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用W＝UIt求出此時燈泡1min內產(chǎn)生的電熱。
【解答】解：（1）當閉合開關S1、S3，斷開S2，滑片P置于b端時，R1與L并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓U＝UL＝6V，
由圖乙可知，通過R1的電流I1＝0.6A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過L的電流：
IL＝I﹣I1＝0.9A﹣0.6A＝0.3A，
則燈泡的額定功率：
PL＝ULIL＝6V×0.3A＝1.8W；
（2）當閉合開關S2、S3，斷開S1，滑片P置于a端時，R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
由圖乙可知，當通過R1的電流為0.4A時，R1兩端的電壓U1＝2V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R2兩端的電壓：
U2＝U﹣U1＝6V﹣2V＝4V，
由I＝可知，R2的最大阻值：
R2＝＝＝10Ω；
（3）當只閉合開關S2，滑片P置于a端時，L、R1、R2串聯(lián)，
由P＝UI可得，電路消耗的總功率為1.2W時電路中的電流：
I″＝＝＝0.2A，
此時R2兩端的電壓：
U2′＝I″R2＝0.2A×10Ω＝2V，
由圖象可知，R1兩端的電壓U1′＝1V，
則燈泡兩端的電壓：
UL′＝U﹣U1′﹣U2′＝6V﹣1V﹣2V＝3V，
此時燈泡1min內產(chǎn)生的電熱：
WL＝UL′I″t＝3V×0.2A×60s＝36J。
答：（1）燈泡L的額定功率為1.8W；
（2）R2的最大阻值為10Ω；
（3）當只閉合開關S2，滑片P置于a端時，電路消耗的總功率為1.2W，此時燈泡1min內產(chǎn)生的電熱為36J。
38．（2022秋?東營期末）如圖甲所示的熱熔膠槍是一種裝修工具，用于材料涂膠。它的內部有兩只相同的PTC（正溫度系數(shù)）加熱元件，其工作電路如圖乙所示?？蹌影鈾C能使固體膠條向前擠壓，聯(lián)動開關同時擲向A、B，槍口冒出膠液；松動扳機，聯(lián)動開關同時擲向B、C。單只PTC元件的電阻隨溫度的變化圖象如圖丙所示。求：
（1）當熱熔膠槍松動扳機時，電路的連接方式是 串聯(lián) 。
（2）當松動扳機且溫度為170℃時，0.5min電路產(chǎn)生的熱量是多少？
（3）熱熔膠槍在正常工作時的最大功率是多少？
【答案】（1）串聯(lián)；
（2）當松動扳機且溫度為170℃時，0.5min電路產(chǎn)生的熱量是600J；
（3）熱熔膠槍工作時的最大功率是110W。
【分析】（1）由電路圖可知當松動扳機時，電路的連接方式是串聯(lián)；
（2）分析乙、丙圖可知，松動扳機且溫度為170℃時，R1與R2串聯(lián)，利用歐姆定律求出電流，再利用焦耳定律公式求出產(chǎn)生的熱量；
（3）扣動扳機時，R1與R2并聯(lián)，當溫度為70℃，R1＝R2此時利用公式P＝求出各自功率，再求出最大功率。
【解答】解：（1）松動扳機，聯(lián)動開關同時擲向B、C，由電路圖可知當松動扳機時，電路的連接方式是串聯(lián)；
（2）分析乙、丙圖可知，松動扳機且溫度為170℃時，R1與R2串聯(lián)，且R1＝R2＝1210Ω R＝R1+R2＝2420Ω
故電路中的電流為：
I＝＝＝A
Q＝I2Rt＝（A）2×2420Ω×30s＝600J；
（3）當溫度為70℃，扣動扳機時，R1與R2并聯(lián)，且R1＝R2＝880Ω
此時可達最大功率：
P最大＝+＝2×＝2×＝110W。
答：（1）串聯(lián)；
（2）當松動扳機且溫度為170℃時，0.5min電路產(chǎn)生的熱量是600J；
（3）熱熔膠槍工作時的最大功率是110W。
39．（2020秋?泰山區(qū)校級期末）小明家買了一臺電烤箱，發(fā)熱功率有高、中、低三個擋位。小明根據(jù)電烤箱的工作情況，跟同學們在實驗室組成模擬電烤箱的實驗電路如圖所示。電源輸出電壓穩(wěn)定為6V，兩個發(fā)熱電阻分別為R1＝10Ω，R2＝20Ω。單刀雙擲開關S2可分別與觸點a、b接通。請你參與小明他們的研究，分析和解答以下問題：
（1）兩個開關分別處于什么狀態(tài)時，模擬電烤箱電路處于“低”擋位？為什么？
（2）模擬電烤箱電路處于“中”擋位工作時，消耗的電功率是多少？
（3）模擬電烤箱電路處于“高”擋位工作時，通電10min，電流產(chǎn)生多少熱量？
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）模擬電烤箱電路處于“低”擋位，說明電路消耗功率最小，根據(jù)公式可知，電路電阻最大時，功率最小。電阻最大就是兩電阻串聯(lián)。
（2）模擬電烤箱電路處于“中”擋位時，電路電阻適中，只有一個電阻接入電路，也就是說開關S1閉合，S2斷開，只有電阻R2接入電路，消耗的電功率根據(jù)公式可以求出。
（3）模擬電烤箱電路處于“高”擋位工作時，電路消耗功率最大，電路電阻最小，電阻最小就是兩電阻并聯(lián)。根據(jù)公式先計算出電阻R1消耗功率，兩電阻消耗功率之和乘以時間就等于產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：（1）當開關S1斷開，S2接a時，電路處于“低”擋位。
此時電阻R1和R2串聯(lián)，接入電路的電阻最大，當電壓不變時。根據(jù)可知，此時電功率最小。
答：當開關S1斷開，S2接a時，電路處于“低”擋位。
（2）當開關S1閉合，S2接a時，只有電阻R2接入電路，電路處于“中”擋位。此時電功率P中＝P2＝＝。
答：消耗的電功率是1.8W。
（3）當開關S1閉合，S2接b時，兩個電阻并聯(lián)接入電路，此時電路處于“高”擋位。
P高＝P1+P2＝+P2＝。
通電10分鐘產(chǎn)生熱量Q＝W＝P高t＝5.4W×600s＝3240J。
答：電流產(chǎn)生3240J的熱量。
40．（2023?斗門區(qū)二模）閱讀短文，回答問題。
智能機器人服務員
隨著科技的進步，機器人已被廣泛應用于各個領域，題23圖甲所示是目前餐飲行業(yè)中常見的智能機器人服務員。
這位機器人服務員也有“大腦”，“大腦”負責即時處理通過傳感器接收到的各種信息，機器人服務員可以像人類一樣具有視覺、聽覺、觸覺、嗅覺，甚至能用自然語言和人類對話。
該機器人工作時，不斷向外發(fā)射超聲波、接收反射回來的超聲波，超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，機器人通過計算發(fā)射和接收超聲波的時間間隔來確定障礙物的位置。使用鋰電池供電的電動機為機器人提供動力，驅動底座的輪子而使其整體平穩(wěn)運動，并使其手、腳等協(xié)調配合，完成比較復雜的動作，代替甚至超越餐廳服務員的工作。
這位機器人服務員的質量為50kg，底盤有4個輪子，每個輪子與水平地面接觸的面積為0.005m2。鋰電池的電量減為其容量的10%時，機器人服務員就會自動尋找充電樁充電。搜尋并到達充電樁的過程還需消耗鋰電池剩余電量的40%。鋰電池和電動機的部分參數(shù)如表所示。
這位機器人服務員還具有過載自動保護功能，其電路原理如圖乙所示，此電路電源的電壓為12V，圖中R為餐盤下面的壓敏電阻，其阻值R隨所受壓力變化的圖象如圖丙所示，圖乙中的觸發(fā)器為電路保護開關，其電阻忽略不計。機器人手受到的壓力達到225N時，電路中的電流為0.5A，觸發(fā)電動機停止工作，以免機器人受損傷。
（1）機器人服務員工作時發(fā)射的超聲波 不能 （選填“能”“不能”）在真空中傳播。機器人靜止時，發(fā)射超聲波后經(jīng)過0.04s接收到來自障礙物的回波，則障礙物和機器人之間的距離為 6.8 m。該機器人工作時通過電動機的電流為 2 A。
（2）機器人服務員不端餐盤時對地面產(chǎn)生的壓強是 2.5×104 Pa。
（3）圖乙中觸發(fā)電動機停止工作時，電阻R0的阻值是 9 Ω。
（4）鋰電池充滿電后，電動機連續(xù)工作至下次開始充電的過程中，電動機線圈產(chǎn)生的電熱是 3.384×104 J。
【答案】（1）不能；6.8；2；（2）2.5×104；（3）9；（4）3.384×104。
【分析】（1）聲音不能在真空中傳播；根據(jù)s＝vt計算出發(fā)射超聲波時與障礙物間的距離；由P＝UI算出該機器人工作時通過電動機的電流；
（2）該機器人靜止在水平地面上時，對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F＝G＝mg求出其大小，算出受力面積，根據(jù)p＝求出對地面的壓強；
（3）由圖乙可知，閉合開關，兩電阻串聯(lián)接入電路，機器人手受到的壓力達到225N時，電路中的電流為0.5A，觸發(fā)電動機停止工作，由圖丙可知此時壓力傳感器的阻值，根據(jù)歐姆定律計算通過的電流為0.5A時電路的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律計算電阻R0的阻值為多少；
（4）利用W＝UIt求出電池的總能量，根據(jù)題意求出電動機連續(xù)工作消耗的電能；據(jù)此求出機器人搜尋到達充電樁的過程中需要消耗的電能；再利用公式P＝可求出持續(xù)工作的時間和機器人搜尋到達充電樁的過程中所用的時間，然后根據(jù)焦耳定律求出鋰電池充滿電后，電動機連續(xù)工作至下次開始充電的過程中，電動機線圈產(chǎn)生的電熱。
【解答】解：（1）機器人服務員工作時發(fā)射的超聲波不能在真空中傳播；
由v＝可知，發(fā)射超聲波時與障礙物間的距離：s＝vt＝×340m/s×0.04s＝6.8m；
由P＝UI可知，該機器人工作時通過電動機的電流：I＝＝＝2A；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，機器人服務員的質量為m＝50kg，
該機器人靜止在水平地面上時，對地面的壓力：F＝G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
受力面積：S＝4×0.005m2＝0.02m2，
機器人服務員不端餐盤時對地面產(chǎn)生的壓強：p＝＝＝2.5×104Pa；
（3）由圖乙可知，閉合開關，兩電阻串聯(lián)接入電路，機器人手受到的壓力達到225N時，電路中的電流為0.5A，觸發(fā)電動機停止工作，
由圖丙可知，此時壓力傳感器的阻值：R＝15Ω，
由I＝可知，此時電路中的總電阻：R總＝＝＝24Ω，
觸發(fā)器為電路保護開關，其電阻忽略不計，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，電阻R0的阻值：R0＝R總﹣R＝24Ω﹣15Ω＝9Ω；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，額定電壓為60V，電池容量為10A?h，
充滿電后所有電能：W總＝U′I′t＝60V×10A?h＝600W?h＝0.6kW?h，
因為鋰電池的電流減為其容量的10% 時，機器人服務員就會自動尋找充電樁充電，
則在這過程中，電動機連續(xù)工作消耗的電能：W1＝（1﹣10%）W總＝90%×0.6kW?h＝0.54kW?h，
則鋰電池剩余電量：W剩＝W總﹣W1＝0.6kW?h﹣0.54kW?h＝0.06kW?h，
機器人搜尋到達充電樁的過程還需消耗鋰電池剩余電量的40%，
所以機器人在這段過程中需要消耗的電能：W2＝40%W剩＝40%×0.06kW?h＝0.024kW?h，
電動機的額定功率P額＝120W＝0.12kW，
由P＝可知，電動機連續(xù)工作的時間：t1＝＝＝4.5h；
機器人搜尋并到達充電樁的過程所用的時間：t2＝＝＝0.2h，
電動機連續(xù)工作的總時間：t總＝t1+t2＝4.5h+0.2h＝4.7h＝1.692×104s，
鋰電池充滿電后，電動機連續(xù)工作至下次開始充電的過程中，電動機線圈產(chǎn)生的電熱：Q＝I″2RMt總＝（2A）2×0.5Ω×1.692×104s＝3.384×104s。
故答案為：（1）不能；6.8；2；（2）2.5×104；（3）9；（4）3.384×104。
\l "_Tc16452" 【題型6 電功與電熱的綜合計算】
41．（2023?朝陽區(qū)一模）一款養(yǎng)生壺的有關參數(shù)如圖表所示，如圖甲為其簡化電路圖，R1和R2為阻值不變的電熱絲。養(yǎng)生壺正常工作時，分別用低擋位和高擋位給質量為2kg的水加熱，水溫隨時間變化的圖像如圖乙所示，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。下列說法正確的是（ ）
A．閉合S斷開S1時，養(yǎng)生壺處于高擋位
B．電熱絲R1的阻值為242Ω
C．使用低擋位燒水時的加熱效率為70%
D．使用低擋位燒水時的加熱效率高于高擋位
【答案】C
【分析】（1）由圖甲可知，當開關S閉合、S1斷開時，只有R2工作，當開關S、S2都閉合時，R1、R2并聯(lián)；根據(jù)并聯(lián)電路的特點和P＝可知養(yǎng)生壺高溫擋和低溫擋的電路連接；
（2）根據(jù)P1＝P高溫﹣P低溫求出R1的電功率，根據(jù)P＝求出R1的電阻；
（3）根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水從50℃升高到60℃吸收的熱量；根據(jù)W＝Pt求出低溫擋工作10min消耗的電能；根據(jù)效率公式求出使用低擋位燒水時的加熱效率；
（4）根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水從50℃升高到70℃吸收的熱量；根據(jù)W＝Pt求出高溫擋工作6min消耗的電能，根據(jù)效率公式求出使用高溫擋燒水時的加熱效率，據(jù)此可知低溫擋燒水和高溫擋燒水的效率關系。
【解答】解：A、由圖甲可知，當開關S閉合、S1斷開時，只有R2工作，當開關S、S2都閉合時，R1、R2并聯(lián)；
根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點可知，當開關S閉合、S1斷開時，只有R2工作，電路中的電阻較大，由P＝可知，電路中的總功率較小，養(yǎng)生壺處于低溫擋，故A錯誤；
B、當開關S、S2都閉合時，R1、R2并聯(lián)，電路中的總電阻較小，總功率較大，養(yǎng)生壺處于高溫擋，
R1的電功率：P1＝P高溫﹣P低溫＝500W﹣200W＝300W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝≈161.3Ω，故B錯誤；
C、水從50℃升高到60℃吸收的熱量：Q吸＝cm（t1﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（60℃﹣50℃）＝8.4×104J，
低溫擋工作10min消耗的電能：W＝P低溫t＝200W×10×60s＝1.2×105J，
使用低擋位燒水時的加熱效率：η＝×100%＝×100%＝70%，故C正確；
D、水從50℃升高到70℃吸收的熱量：Q吸′＝cm（t2﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（70℃﹣50℃）＝1.68×105J，
高溫擋工作6min消耗的電能：W′＝P高溫t′＝500W×6×60s＝1.8×105J，
使用高溫擋燒水的加熱效率：η′＝×100%＝×100%≈93.3%，
所以使用低擋位燒水時的加熱效率低于高擋位，故D錯誤。
故選：C。
42．（2022秋?青羊區(qū)校級期末）小牛同學用一個功率為1000W的電加熱器給1kg冰加熱，研究不同狀態(tài)的水的吸熱能力。圖中，甲乙丙三條圖線中的一條，是他依據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制而成。若相同時間內水和冰吸收的熱量相同。已知c水＝4.2×103J/（kg?℃）。c冰＜c水，下列說法正確的是（ ）
A．小牛繪制的是甲圖線
B．冰熔化過程中加熱器消耗的電能為2000J
C．0～1min冰吸收的熱量是6×104J
D．3～5min時間內，電加熱器的熱效率為35%
【答案】D
【分析】（1）如果用同一電加熱器給質量相同的水和冰加熱，在相同的時間內吸收的熱量是相同的，根據(jù)Q＝cmΔt分析溫度的變化，從而得出水的圖像；
（2）根據(jù)圖可知冰的加熱時間，根據(jù)W＝Pt求出冰熔化過程中加熱器消耗的電能；
（3）根據(jù)Q水＝c水m水Δt算出3～5min時間內水吸收的熱量，根據(jù)相同時間內水和冰吸收的熱量相同算出0～1min冰吸收的熱量；根據(jù)效率公式算出電加熱器的熱效率。
【解答】解：
A、由圖可知，在0～1min內，冰吸收熱量，溫度升高了10℃；冰化成水后，質量不變，根據(jù)題意可知，c冰＜c水，根據(jù)Q＝cmΔt可知，水的溫度升高10℃所需的熱量比冰溫度升高10℃所需熱量多，即水升高10℃，所需的加熱時間長，故小牛繪制的是丙圖線水的升溫圖像，故A錯誤；
B、由圖像可知，冰熔化的時間為2min，則冰熔化過程消耗的電能：W＝Pt＝1000W×2×60s＝1.2×105J，故B錯誤；
CD、由圖知3～5min時間內，水吸收的熱量為：
Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×10℃＝4.2×104J，
所以1min內水吸收的熱量為：
Q水′＝＝＝2.1×104J，
因為相同時間內水和冰吸收的熱量相同，
所以0～1min冰吸收的熱量也是2.1×104J，故C錯誤；
3～5min時間內，電加熱器的熱效率為：
η＝＝×100%＝35%，故D正確；
故選：D。
43．（2023?尉氏縣二模）某物理小組設計的一個簡易加熱器工作電路如圖所示，其中R的電阻是88Ω。R2為44Ω，當開關滑片在最 右端 （選填“左端”或“右端”）時，電路的總功率最大、此時電功率為 1100 W。若該加熱器在高溫擋時的效率為84%，那么加熱2min能使質量為1.2kg的水從20℃升高到 42 ℃[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】右端；1100；42。
【分析】（1）由P＝可知，當電壓一定時，電路中的電阻越小，電功率越大，據(jù)此判斷電路的總功率最大時滑片的位置，根據(jù)P＝可求出最大總功率；
（2）根據(jù)W＝Pt求出高溫擋加熱2min加熱器消耗的電能，根據(jù)效率公式求出水吸收的熱量；根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水的末溫。
【解答】解：由P＝可知，當電壓一定時，電路中的電阻越小，電功率越大，
由圖可知，當滑片在最右端時，R被短路，只有R2工作，此時電路中的總電阻最小，則電路的總功率最大；
此時的最大總功率：P＝＝＝1100W；
高溫擋加熱2min加熱器消耗的電能：W＝Pt＝1100W×2×60s＝1.32×105J，
由η＝可知，水吸收的熱量：Q吸＝ηW＝84%×1.32×105J＝1.1088×105J，
由Q吸＝cm（t′﹣t0）可知，水的末溫：t′＝+t0＝+20℃＝42℃。
故答案為：右端；1100；42。
44．（2023?姑蘇區(qū)校級開學）電能表是測量 電功 的儀表。小明家的電能表如圖所示，他想知道這個電能表是否準確，只將一只標們“220V 60W”的燈泡接入電路，此時燈泡正常發(fā)光，檢測中發(fā)現(xiàn)2min電能表的轉盤轉了7轉。由此判斷轉盤轉速 偏快 （偏快/偏慢/準確）。小明又將一只容積為1.2L的電熱水壺接入家庭電路中，通電7min燒開了這壺水，若這一過程中電熱水壺的效率是90%。則電熱水壺的實際功率是 1000 W。[標準大氣壓下，水的初溫25℃，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】電功；偏快；1000。
【分析】（1）電能表是測量電路消耗電能多少（或電功）的儀表；3000r/kW?h表示電路中用電器每消耗1kW?h的電能，電能表轉盤轉動3000r，據(jù)此可求出轉7轉消耗的電能；根據(jù)W＝Pt計算白熾燈消耗的電能，比較兩種方法得到的電能，從而確定轉盤轉速的快慢；
（2）根據(jù)m＝ρV求出水的質量；根據(jù)Q＝cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量；利用η＝求消耗的電能，再利用P＝求電水壺的電功率。
【解答】解：（1）電能表是測量電功的儀表；
電能表的表盤轉7轉，則電路中用電器消耗的電能：
W＝kW?h＝×3.6×106J＝8400J；
理論計算可得白熾燈消耗的電能：
W′＝Pt＝60W×2×60s＝7200J；
因為W＞W(wǎng)′，所以該電能表的表盤轉速偏快；
（2）水的體積V＝1.2L＝1.2×10﹣3m3，
由ρ＝可得水的質量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×1.2×10﹣3m3＝1.2kg，
一標準大氣壓下水的沸點為100℃，
將水燒開水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.2kg×（100℃﹣25℃）＝3.78×105 J；
由η＝＝90%可得消耗的電能：
W＝＝＝4.2×105 J，
電水壺的電功率：
P＝＝＝1000W。
故答案為：電功；偏快；1000。
45．（2022秋?常寧市期末）小華家買了一個家用電吹風，其簡化電路如圖所示，主要技術參數(shù)如下表。電吹風在額定電壓下工作，請解答如下問題：
（1）電吹風吹冷風時，通過電動機的電流是多大？
（2）正常工作時電熱絲的電阻是多大？
（3）電吹風內電動機的線圈電阻是0.8Ω，電吹風吹冷風10min線圈產(chǎn)生的熱量是多少？
（4）一天，小華斷開家中其它用電器，只用電吹風吹熱風時，發(fā)現(xiàn)家中標有“220V 10（20A）；3000r/（kW?h）”的電能表5min內轉了200圈，求電吹風此時的實際功率是多少？
【答案】（1）電吹風吹冷風時，通過電動機的電流是0.5A；
（2）電熱絲工作時的電阻是61.3Ω；
（3）電吹風吹冷風10min線圈產(chǎn)生的熱量是120J；
（4）電吹風此時的實際功率是800W。
【分析】（1）當吹冷風時，只有電動機工作，根據(jù)P＝UI求出通過電動機的電流；
（2）當電吹風吹熱風時，電動機和電熱絲同時工作，電動機與電熱絲并聯(lián)，電熱絲的功率等于電吹風吹熱風時的功率減去吹冷風時的功率，根據(jù)求出電熱絲R的電阻值；
（3）根據(jù)Q＝I2Rt求出30min內電流通過電動機產(chǎn)生的熱量；
（4）根據(jù)電能表鋁盤每消耗1kW?h轉動的圈數(shù)和實際轉動的圈數(shù)求出電吹風工作時消耗的電能；根據(jù)消耗的電能和通電時間，求出實際功率。
【解答】解：（1）電吹風吹冷風時，由P＝UI可得，通過電動機的電流：；
（2）當電吹風吹熱風時，電動機和電熱絲同時工作，電動機與電熱絲并聯(lián)，
電熱絲R2的電功率：
P2＝P﹣P1＝900W﹣110W＝790W，
由可得電熱絲R2的電阻值：
。
（3）t＝10min＝600s，則電吹風吹冷風10min產(chǎn)生的熱量（電流通過電動機產(chǎn)生的熱量）：
Q1＝I12R1t＝（0.5A）2×0.8Ω×600s＝120J。
（4）“3000R/kW?h”表示電能表每轉1r，電路中消耗的電能，
轉盤轉了200圈，消耗的電能為：。
，
電吹風此時的實際功率。
答：（1）電吹風吹冷風時，通過電動機的電流是0.5A；
（2）電熱絲工作時的電阻是61.3Ω；
（3）電吹風吹冷風10min線圈產(chǎn)生的熱量是120J；
（4）電吹風此時的實際功率是800W。
46．（2023?順慶區(qū)校級模擬）某品牌智能滾筒洗衣機具有洗凈度高、不傷衣物、可設定洗滌溫度、方便安全等優(yōu)點。其簡化等效電路如圖所示，此時處于空擋位置。普通快洗模式中，包括加熱和保溫洗滌兩個狀態(tài)，先設定洗滌溫度，旋鈕旋至1擋后閉合開關，洗衣機處于加熱狀態(tài)；當加熱到預設溫度時，旋鈕自動轉動實現(xiàn)擋位轉換，旋至2擋時洗衣機處于保溫洗滌狀態(tài)，保溫洗滌完成即普通快洗模式結束。R1和R2均為電熱絲，其阻值不受溫度影響，R1＝22Ω，主要參數(shù)如下表。求：
（1）某次家庭中所有用電器中僅該洗衣機工作時，加熱狀態(tài)下連續(xù)加熱540s，發(fā)現(xiàn)此過程中銘牌標有3000r/（kW?h）的電能表轉動810r，求此時家庭中的實際功率；
（2）正常工作時，加熱狀態(tài)下電阻R1消耗的電功率；
（3）額定電壓下，某次洗衣機內裝有水和衣物共10kg，初溫為20℃，設定洗滌溫度為50℃，加熱狀態(tài)的加熱效率是50%，不計保溫洗滌過程中電能損失，求整個普通快洗模式中，電路消耗的總電能。[已知水和衣物混合后的平均比熱容為4×103J/（kg?℃）]
【答案】（1）此時家庭中的實際功率1800W；
（2）正常工作時，加熱狀態(tài)下電阻R1消耗的電功率2200；
（3）整個普通快洗模式中，電路消耗的總電能為3.28×106J。
【分析】（1）3000r/（kW?h）表示用電器消耗1kW?h的電能，電能表的轉盤轉3000r，由此得出電能表轉動810r洗衣機消耗的電能；根據(jù)W＝Pt計算此時家庭電路中的實際功率；
（2）當旋鈕旋至1擋后閉合開關S，洗衣機處于加熱狀態(tài)，此時電熱絲R1和R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓規(guī)律和P＝計算加熱狀態(tài)下R1電阻消耗的電功率；
（3）已知水和衣物的總質量、初溫和設定溫度，根據(jù)Q吸＝cmΔt計算水和衣物吸收的熱量；
根據(jù)η＝計算加熱狀態(tài)下洗衣機消耗的電能，根據(jù)P＝計算加熱時間；
當旋鈕旋至2擋時，電熱絲R2和電動機并聯(lián)，根據(jù)P2＝P加﹣P1求得電熱絲R2的電功率；
已知總時間和加熱時間，根據(jù)W＝Pt計算保溫狀態(tài)下洗衣機消耗的電能，從而求得整個普通快洗模式中，電路消耗的總電能。
【解答】解：（1）電能表參數(shù)3000r/（kW?h）表示，電路中消耗1kW?h的電能，電能表的轉盤旋轉3000轉，則轉盤旋轉1轉，消耗的電能為kW?h，由題意得，加熱狀態(tài)下連續(xù)加熱t(yī)＝540s，電能表轉動810r，則該過程消耗的電能為：W實＝810×kW?h＝0.27kW?h＝9.72×105J，
此時家庭中的實際功率為：P實＝＝1800W；
（2）根據(jù)題意可知，旋鈕旋至1擋后閉合開關，洗衣機處于加熱狀態(tài)，此時R1和R2并聯(lián)在電路中，R1兩端電壓為電源電壓U＝220V，R1＝22Ω，正常工作時，加熱狀態(tài)下R1電阻消耗的電功率為：
；
（3）額定電壓下，某次洗衣機內裝有水和衣物總質量為m＝10kg，初溫為t0＝20℃，設定洗滌溫度即末溫度為t＝50℃，水和衣物混合后的平均比熱容為c＝4×103J/（kg?℃），加熱狀態(tài)的加熱效率是η＝50%，加熱過程中水和衣物混合物吸收的熱量為：
Q吸＝cmΔt＝4×103J/（kg?℃）×10kg×（50℃﹣20℃）＝1.2×106J，
由加熱效率公式η＝可得加熱過程中R1和R2放出的熱量為：
＝＝2.4×106J，
加熱狀態(tài)下電路為純電阻電路，則電路中產(chǎn)生的焦耳熱等于電路消耗的電能，即W加＝Q放＝P加t加＝2.4×106J，
由上式變形可得，普通快洗過程加熱時間為：
＝＝1000s，
由并聯(lián)電路中總電功率等于各用電器電功率之和可知，加熱過程中R2的電功率為：
P2＝P加﹣P1＝2400W﹣2200W＝200W，
保溫狀態(tài)下旋鈕旋至2擋，此時電動機和R2并聯(lián)，由于R2兩端電壓沒有變，因此保溫狀態(tài)下，R2的電功率仍然為P2＝200W，又由表格數(shù)據(jù)可知，電動機的功率為P動＝240W，則保溫洗滌狀態(tài)時電路中的總電功率為：P保＝P2+P動＝200W+240W＝440W，
保溫狀態(tài)下洗衣機的工作時間為：t保＝t總﹣t加＝50×60s﹣1000s＝2000s，
保溫狀態(tài)下洗衣機消耗的電能為：W保＝P保t保＝440W×2000s＝8.8×105J，
整個普通快洗模式中，電路消耗的總電能為：W總＝W加+W保＝2.4×106J+8.8×105J＝3.28×106J。
答：（1）此時家庭中的實際功率1800W；
（2）正常工作時，加熱狀態(tài)下電阻R1消耗的電功率2200；
（3）整個普通快洗模式中，電路消耗的總電能為3.28×106J。
47．（2022秋?新干縣期末）天然氣灶是通過燃燒天然氣獲得熱量的爐具，而電磁爐是消耗電能獲得熱量的智能爐具。為了比較兩種爐具的性能，創(chuàng)新實驗小組的同學進行了相關調查，得到的有關數(shù)據(jù)見下表。設普通家庭每天做飯、燒水所需熱量相當于將20kg的水從20℃加熱到100℃所需熱量。
（1）若這些熱量靠天然氣灶提供，需要燃燒多少天然氣？
（2）若這些熱量靠電磁爐提供，電磁爐正常工作了80min，該電磁爐的熱效率是多少？
（3）通過計算說明使用哪種爐具更省錢。
【答案】（1）若這些熱量靠天然氣灶提供，需要燃燒0.21m3天然氣；
（2）該電磁爐的熱效率是70%；
（3）通過計算可知，用天然氣爐更省錢。
【分析】（1）知道水的質量及初溫、末溫，由吸熱公式求燒水需要的熱量（有用能量），已知天然氣的熱效率和所需熱量，還有熱值，根據(jù)效率公式和燃料完全燃燒放熱公式求所需天然氣；
（2）已知電磁爐的額定功率和通電時間，根據(jù)W＝Pt可求做的功（總能量），用所需熱量除以電磁爐做的功就是電磁爐的效率；
（3）求出了需要天然氣體積和消耗的電能，可求各自需要的費用，則可知兩種灶具哪一種更經(jīng)濟。
【解答】解：
（1）水吸收的熱量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×20kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×106J；
若使用天然氣，天然氣燃燒放出的總熱量：
Q放＝＝＝1.68×107J；
∵Q放＝qV，
∴需要的燃氣的體積：
V＝＝＝0.21m3；
（2）用電磁爐加熱時，消耗的電能：
W＝Pt＝2000W×80×60s＝9.6×106J≈2.67kW?h，
電磁爐的效率：
η＝＝＝70%
（3）用天然氣爐的費用為：0.21m3×3.25元/m3＝0.6825元，
用電磁爐的費用為：2.67kW?h×0.6元/kW?h＝1.602元，
通過計算可知，用天然氣爐更省錢。
答：（1）若這些熱量靠天然氣灶提供，需要燃燒0.21m3天然氣；
（2）該電磁爐的熱效率是70%；
（3）通過計算可知，用天然氣爐更省錢。
48．（2022?瀘州模擬）電熱加濕器靠電流的熱效應工作。某種家用電熱加濕器相關參數(shù)、外形、電路簡化圖如圖所示。電熱器的電熱絲浸沒在加熱倉的水中產(chǎn)生熱量，使加熱倉中的水沸騰變成水蒸氣噴出，增加環(huán)境濕度。當加熱倉中的水減少到一定程度時，自動閥門智能打開，水由儲水箱進入到加熱倉中。
（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，加濕器以最大運行功率工作，求電熱絲R1的電阻值。
（2）如果加熱倉內冷水的溫度為20℃，用最大運行功率工作，經(jīng)過5min36s，水沸騰產(chǎn)生蒸氣，求加熱倉中水的體積。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）。ρ水＝1×103kg/m3]，電熱絲R1產(chǎn)生的熱量全部被水吸收。環(huán)境為標準大氣壓。
（3）當滑片移到最右端時，氣霧調節(jié)器R2的阻值為990Ω，加濕器以最低氣霧量工作，求此時電熱絲R1的電功率是多少瓦？
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，氣霧調節(jié)器R2被短路，只有電熱絲R1工作，加濕器的功率最大，根據(jù)P＝UI＝求出電熱絲R1的阻值；
（2）根據(jù)Q＝W＝Pt求出以最大功率工作5min36s電阻絲R1產(chǎn)生的熱量，即為水吸熱的熱量，1標準大氣壓下水的沸點為100℃，根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水的質量，利用ρ＝求出加熱倉中水的體積；
（3）當滑片移到最右端時，R2的最大阻值和R1串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)P＝UI＝I2R求出此時電熱絲R1的電功率。
【解答】解：
（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，氣霧調節(jié)器R2被短路，只有電熱絲R1工作，加濕器的功率最大，
由P＝UI＝可得，電熱絲R1的阻值：
R1＝＝＝1210Ω；
（2）以最大功率工作t1＝5min36s＝336s電阻絲R1產(chǎn)生的熱量：
Q＝W＝Pt1＝40W×336s＝13440J，
因電阻絲R1產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，
所以，水吸收的熱量Q吸＝Q＝13440J，
標準大氣壓下水的沸點為100℃，由Q吸＝cm（t﹣t0）得，水的質量：
m＝＝＝0.04kg＝40g，
由ρ＝可得，加熱倉中水的體積：
V＝＝＝40cm3；
（3）當滑片移到最右端時，R2的最大阻值和R1串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電壓之和，
所以，電路中的電流：
I＝＝＝0.1A，
此時電熱絲 R1的電功率：
P1＝I2R1＝（0.1A）2×1210Ω＝12.1W。
答：（1）電熱絲R1的阻值為1210Ω；
（2）加熱倉中水的體積為40cm3；
（3）此時電熱絲R1的電功率是12.1W。
49．（2022?碑林區(qū)校級模擬）老師上課經(jīng)常用嗓過度，為保護老師們的嗓子，劉老師經(jīng)常用如圖1所示的養(yǎng)生壺給大家熬梨湯。好奇的小封對它進行觀察，發(fā)現(xiàn)除了正面的擋位開關，壺底部還有如圖2所示的防干燒開關（受到壓力過小時會斷開）。當只閉合防干燒開關S1時，處于保溫擋；當再合加熱開關S2后，處于加熱擋。用它燒水進行了相關研究，收集和記錄數(shù)據(jù)如下表。請完成下列問題：

（1）請畫出養(yǎng)生壺內部的電路圖；（電源符號：）
（2）求養(yǎng)生壺內部一個發(fā)熱電阻的阻值R；
（3）某天，劉老師斷開家中其他用電器，只接通該養(yǎng)生壺且處于加熱擋2min，將2L水從20℃加熱至32℃，發(fā)現(xiàn)家中如圖3所示的電能表轉了100轉。求此過程中該養(yǎng)生壺的實際加熱功率和實際加熱效率？
【答案】（1）養(yǎng)生壺內部的電路圖見解答；
（2）一個發(fā)熱電阻的阻值為88Ω；
（3）養(yǎng)生壺的實際加熱功率為1000W，實際加熱效率為84%。
【分析】（1）由題可知，養(yǎng)生壺一共有兩個開關，一個是壓力開關S1，控制整個電路；一個是擋位開關S2；
根據(jù)P總＝可知，閉合S1、S2時，養(yǎng)生壺開始加熱，此時電路總電阻最??；閉合S1斷開S2時，養(yǎng)生壺處于保溫狀態(tài)，此時電路電阻最大；
（2）由題可知，壺中有兩個完全相同的發(fā)熱電阻，根據(jù)P＝UI、歐姆定律、并聯(lián)電路電流特點即可求解；
（3）根據(jù)Q吸＝cmΔt求出水吸收的熱量，根據(jù)電能表參數(shù)求電能表轉100轉時養(yǎng)生壺消耗的電能，根據(jù)P＝求養(yǎng)生壺的實際功率；根據(jù)η＝×100%求加熱效率。
【解答】解：（1）由題可知，養(yǎng)生壺一共有兩個開關，一個是壓力開關S1，控制整個電路；一個是擋位開關S2；根據(jù)P總＝可知，閉合S1、S2時，養(yǎng)生壺開始加熱，此時電路總電阻最??；閉合S1斷開S2時，養(yǎng)生壺處于保溫狀態(tài)，此時電路電阻最大，則兩個電阻并聯(lián)，S1在干路，S2在支路，畫出壺內電路圖如下：
；
（2）閉合S1、S2時，養(yǎng)生壺開始加熱，此時電路總電阻最小，R與R并聯(lián)，養(yǎng)生壺加熱工作時，電路中的總電流I＝＝＝5A；
I1＝＝，I2＝＝，根據(jù)并聯(lián)電路電流特點可知：I＝I1+I2；
代入數(shù)據(jù)得：5A＝+，解得：R＝88Ω；
（3）水的質量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；
水吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（32℃﹣20℃）＝1.008×105J，
由圖丙可知，電能表每消耗1kW?h的電能，電表轉3000轉，當電能表轉了100轉時，
養(yǎng)生壺實際消耗電能W電＝kW?h＝×3.6×106J＝1.2×105J，
實際功率P實＝＝＝1000W，
實際加熱效率η＝×100%＝×100%＝84%。
故答案為：（1）養(yǎng)生壺內部的電路如圖所示；
（2）一個發(fā)熱電阻的阻值為88Ω；
（3）養(yǎng)生壺的實際加熱功率為1000W，實際加熱效率為84%。
50．（2021?衡東縣校級一模）電熱加濕器靠電流的熱效應工作，某種家用電熱加濕器相關參數(shù)、外形、電路簡化圖如下表所示。電熱器的電熱絲（阻值不變）浸沒在加熱倉的水中產(chǎn)生熱量，使加熱倉中水沸騰變成水蒸氣噴出，增加環(huán)境濕度，當加熱倉中的水減少到一定程度時，自動閥門智能打開，水由儲水箱進入到加熱倉中。
（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，加濕器以最大運行功率工作，求電熱絲R1的電阻值。
（2）如果加熱倉內冷水溫度為20℃，用最大運行功率工作，經(jīng)過420s水沸騰產(chǎn)生蒸汽，求加熱倉中水的體積。【C水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，電熱絲R1產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，環(huán)境為標準大氣壓】
（3）當滑片移到最右端時，氣霧調節(jié)器R2的阻值為605Ω，加濕器以低氣霧量工作，求此時電熱絲R1的電功率是多少瓦？24小時R1消耗多少度電？（計算保留一位小數(shù)）
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，氣霧調節(jié)器接入電路的阻值為0，只有電熱絲工作，根據(jù)P＝求出其電阻值；
（2）根據(jù)Q＝W＝Pt求出電熱絲產(chǎn)生的熱量，電熱絲R1產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，在標準大氣壓下水的沸點為100℃，根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）求出水的質量，再根據(jù)ρ＝求出水的體積；
（3）當滑片移到最右端時，氣霧調節(jié)器和電熱絲串聯(lián)，根據(jù)I＝求出電流，再根據(jù)P＝I2R1求出電熱絲R1的電功率；根據(jù)W＝Pt求出消耗的電能。
【解答】解：
（1）當氣霧調節(jié)器R2的滑片移到最左邊時，氣霧調節(jié)器接入電路的阻值為0，只有電熱絲工作，
由P＝可得，電熱絲R1的電阻值：
R1＝＝＝1210Ω；
（2）用最大運行功率工作，經(jīng)過420s水沸騰產(chǎn)生蒸汽，則電熱絲產(chǎn)生的熱量：
Q放＝W＝Pt＝40W×420s＝1.68×104J，
由題意得Q吸＝Q放＝1.68×104J，
由Q吸＝cm（t﹣t0）可得，水的質量：
m＝＝＝0.05kg，
由ρ＝得水的體積：
V＝＝＝5×10﹣5m3；
（3）當滑片移到最右端時，氣霧調節(jié)器和電熱絲串聯(lián)，
電路中的電流：
I＝＝＝A，
電熱絲R1的電功率：
P1＝I2R1＝（A）2×1210Ω≈17.8W；
24小時R1消耗的電能：
W＝P1t＝0.0178kW×24h≈0.4kW?h。
答：（1）電熱絲R1的電阻值1210Ω；
（2）加熱倉中水的體積5×10﹣5m3；
（3）電熱絲R1的電功率是17.8W；24小時R1消耗的電能0.4kW?h。次數(shù)
第一次
第二次
第三次
電壓/V
3
2.5
2
電流/A
0.44
0.4
0.34
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
電壓U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
電流I/A
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
0.05
實驗次數(shù)
電流/A
通電時間/s
電阻/Ω
溫度升高量/℃
1
0.3
30
10
1.5
2
0.6
30
10
6.0
產(chǎn)品名稱
暖奶器
額定電壓
36V
額定容量
兩個奶瓶
額定功率
高溫擋
280W
中溫擋
180W
低溫擋
？
鋰電池
電壓
60V
容量
10A?h
電動機
額定電壓
60V
額定功率
120W
線圈電阻
0.5Ω
額定電壓/V
擋位
額定功率/W
220
低
200
高
500
熱風溫度
50～75℃
額定功率
熱風時：900W
冷風時：110W
額定電壓
220V
質量
0.5kg
額定電壓
220V
加熱功率
2400W
設定溫度范圍
30﹣90℃
電動機功率
240W
普通快洗耗時
50min
天然氣灶
電磁爐
熱效率
40%
額定電壓
220V
天然氣熱值
8.0×107J/m3
額定功率
2000W
天然氣價格
3.25元/m3
市電價格
0.6元/（kW?h）
工作電壓220V
工作頻率50Hz
最大運行功率40W
儲水箱容量2.4L
尺寸高315mm，底部直徑168mm
滿水工作時間高氣霧量
10h，低氣霧量24h
觀察對象
觀察記錄
研究記錄
養(yǎng)生壺
型號：VQ～A002
額定電壓：220V
額定頻率：50Hz
最大水量：2L
擋位：加熱（1100W）
保溫
①把水裝到最大位置，初溫20℃
②用加熱擋加熱2min，水的末溫32℃
③壺內加熱體由兩個相同的發(fā)熱電阻組成
④c水＝4.2×103J/（kg?℃）
工作電壓：220V


工作頻率：50Hz
最大運行功率：40W
儲水箱容量：2.4L
尺寸：高315mm，底部直徑168mm
滿水工作時間：高氣霧量10h，低氣霧量24h
次數(shù)
第一次
第二次
第三次
電壓/V
3
2.5
2
電流/A
0.44
0.4
0.34
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
電壓U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
電流I/A
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
0.05
實驗次數(shù)
電流/A
通電時間/s
電阻/Ω
溫度升高量/℃
1
0.3
30
10
1.5
2
0.6
30
10
6.0
電阻絲R/Ω
煤油的初溫t0/℃
煤油的末溫t/℃
煤油溫度的變化量△t/℃
產(chǎn)品名稱
暖奶器
額定電壓
36V
額定容量
兩個奶瓶
額定功率
高溫擋
280W
中溫擋
180W
低溫擋
？
鋰電池
電壓
60V
容量
10A?h
電動機
額定電壓
60V
額定功率
120W
線圈電阻
0.5Ω
額定電壓/V
擋位
額定功率/W
220
低
200
高
500
熱風溫度
50～75℃
額定功率
熱風時：900W
冷風時：110W
額定電壓
220V
質量
0.5kg
額定電壓
220V
加熱功率
2400W
設定溫度范圍
30﹣90℃
電動機功率
240W
普通快洗耗時
50min
天然氣灶
電磁爐
熱效率
40%
額定電壓
220V
天然氣熱值
8.0×107J/m3
額定功率
2000W
天然氣價格
3.25元/m3
市電價格
0.6元/（kW?h）
工作電壓220V
工作頻率50Hz
最大運行功率40W
儲水箱容量2.4L
尺寸高315mm，底部直徑168mm
滿水工作時間高氣霧量
10h，低氣霧量24h
觀察對象
觀察記錄
研究記錄
養(yǎng)生壺
型號：VQ～A002
額定電壓：220V
額定頻率：50Hz
最大水量：2L
擋位：加熱（1100W）
保溫
①把水裝到最大位置，初溫20℃
②用加熱擋加熱2min，水的末溫32℃
③壺內加熱體由兩個相同的發(fā)熱電阻組成
④c水＝4.2×103J/（kg?℃）
工作電壓：220V


工作頻率：50Hz
最大運行功率：40W
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尺寸：高315mm，底部直徑168mm
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