2024年初中物理同步练习《18.4+焦耳定律》

这是一份2024年初中物理同步练习《18.4+焦耳定律》，共83页。
1．如图所示是探究焦耳定律的实验装置，除了灯丝电阻R甲＞R乙外，其余条件均相同。开关闭合，电路接通一段时间后，下列对甲、乙两瓶的对比分析和判断正确的是（ ）
A．因为通过两电阻丝的电流相等，所以两瓶的温度计示数变化一样快
B．因为乙瓶电阻丝的电阻小，流过的电流大，所以乙瓶的温度计示数变化快
C．两瓶中都装煤油，因为煤油的比热容大，实验现象明显
D．因为甲瓶中电阻丝产生的热量多。所以甲瓶的温度计示数变化快
2．如图是探究流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系
B．通电一段时间后，右侧U型管内液面高度差比左侧大
C．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．该实验装置是利用U型管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少

二．多选题（共3小题）
3．将规格都是“220V100W”的一台电风扇、一台电视机和一个电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）
A．三个用电器产生的热量一样多
B．三个用电器中电流做的功一样多
C．电烙铁产生的热量最多
D．电流通过电烙铁做的功最多
4．小明想探究电流通过电阻时产生的热量Q与电流I、电阻R的定性关系。实验桌上有如下器材：三个完全相同的烧瓶，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计a、b和c、一个阻值为R1的电阻丝和两个阻值为R2的电阻丝（R1＞R2），还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、开关、导线。他连接了如图所示的电路进行实验，下列说法中正确的是（ ）
A．实验中电流通过导体产生热量的多少是用通电时间的多少体现的
B．闭合开关一段时间，温度计a比b的示数变化大
C．闭合开关一段时间，比较温度计b和c的示数变化，可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流的大小是否有关
D．闭合开关一段时间，比较温度计a和c的示数变化，可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电阻的大小是否有关
5．在探究电流通过导体产生热量多少的影响因素时，小明把阻值恒定为R1=5Ω、R2=10Ω的两段电热丝分别放在如图所示的两个完全相同的烧瓶中并接入电路，在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油，再分别插入相同的温度计，实验设计中用煤油升高的温度△t表示电流通过电热丝R产生热量的多少，不计实验过程中的热损失。下列四个选项中，说法正确的是（ ）
A．该实验只能控制通过电阻的电流大小
B．该实验可探究电流通过导体产生的热量与煤油升高的温度是否有关
C．该实验可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关
D．开关闭合一段时间后，乙瓶温度计示数升高的多

三．填空题（共11小题）
6．图中①为一种便携封口机，②是这种封口机的结构图。装入电池后，按③所示操作即可对塑料袋进行封口。封口时电能转化为 能，该封口机只能对 （选填“热塑性”或“热固性”）塑料进行封口，塑料属于 材料（选填“天然”“复合”或“合成”）。
7．有一种家用取暖器，外形如图甲所示，它是由电热丝发热达到取暖的目的；如果从侧面剖开，它的主要结构如图乙所示，其中Q为电热丝，MN为一个内表面极为光滑的金属弧面。
（1）电热丝通电后产生的是 （选填“红外线”或“紫外线”），它通过MN的内表面产生 （选填“镜面”或“漫”）反射。
（2）弧面金属板MN与下列哪种器材的作用相似
A．凸面镜 B．平面镜 C．凹面镜 D．潜望镜
（3）电热丝安装在图示位置的目的是使热能 （选填“平行”或“发散”）射出；并把电热丝看作一个发光点并作出两条射向弧面金属板的MN光路示意图。
8．近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的，教训十分深刻。线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将 ，在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而 ，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。另外，家用电器中大功率电子元件在工作时会产生较多热量，为了尽快散热，通常在大功率元件上加装金属散热片，如表是四种材料的比热容，选作散热片最好的材料是 。
9．如图所示三个同样的烧瓶装有相同质量的煤油，甲、乙两烧瓶是用来探究电热与 大小的关系。若通过电阻R1的电流为2A，则1min内电阻R1产生的热量为 J。
10．如图所示的电路中，电压表V1和V2的示数之比为1：3，在相同的时间内电流通过R1、R2产生的热量之比为 。
11．如图所示电路，可定性“研究电热与电流、电阻和通电时间的关系”，已知三个电阻的材料和质量相同，且R1=R3=5Ω，R2=10Ω，三个电子温度计分别与之相连（图中未画出），并能测量它们的温度。闭合开关后，每隔一定时间记录各电阻的温度，通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少。分析比较 两个电阻的温度及变化，可知电热与电阻有关；分析比较 两个电阻的温度及变化，可知电热与电流有关。
12．小明研究家中电器：
（1）洗衣机工作时，由于 会发出的声音；使用夜间洗衣模式时噪声减小，这是从 （选填“声源处”、“传播中”或“人耳处”）减弱噪声。
（2）小明仔细观察了家中的电能表，表盘信息如图所示，电能表的示数为 kW•h．若一段时间内指示灯闪烁了320次，用电器消耗的电能为 J。
（3）电热器通电一段时间后变得很热，而连接电热器的导线却不怎么热。依据公式 ，由于 （写推导判断条件），导线消耗的电能比电热器消耗的电能小得多。
13．如图所示的电路中，电源电压U=6V，电阻R1=6Ω，电阻R2=4Ω，只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是 J；整个电路消耗的最大电功率和最小电功率之比为 。
14．将电热毯内断了的电热丝的两个断头接上，再将该电热毯接入电路，电热毯的接头处很容易烧焦，这是因为接头处的电阻 （变大、变小、不变），该处产生的热量多，此时导线中的电流 （大于、等于、小于）接头处的电流，接头处的电压 （大于、等于、小于）220V。
15．电热毯通电一段时间后会越来越暖和，而连接电热毯的导线却不怎么热，这是因为通过电热毯电热丝的电流 导线中的电流，而电热丝的电阻 导线的电阻，所以相同时间内导线消耗的电能 电热毯电热丝消耗的电能（选填“大于”、“等于”或“小于”）．毯内电热丝折断后如将电热丝的两个断头接上后继续使用，接头处会很容易烧焦，这是因为接头处电阻 （选填“较大”、“较小”），引起局部过热造成的。
16．图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的 较大；使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭，则此过程中水吸收的热量是 J，电热暖手宝的放出热量是 J，电热暖手宝的发热效率为 。（C水=4.2×103J/（kg•℃）

四．实验探究题（共8小题）
17．用如图甲所示装置进行实验，比较不同液体的吸热能力。在两个相同的烧瓶中分别装入初温、质量相同的水和植物油，分别接入A、B两段电阻丝，接通电路加热至沸腾，实验中记录了植物油和水沸腾的温度。
（1）实验中，要比较植物油和水的比热容哪个大，为保证让两物质能吸收相同的热量，对电阻丝A、B的阻值要求 （选填“RA＞RB”、“RA=RB”或“RA＜RB”），如果A瓶中液体温度升高的快，说明A瓶液体的吸热能力 （选填“强”或“弱”）。
（2）通过水沸腾时温度计的局部放大图如乙图所示，可知水的沸点是 ℃，说明此时的大气压 （选填“大于”、“等于”或“小于”）标准大气压。
18．为探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验。
（1）珠珠小组采用如图甲乙的实验装置，请回答相关问题：
①电流产生的热量通过U型管中液面的 来反映，这种研究物理问题的方法叫 法；
②在图甲中两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，这样做可以得出的结论是 ；
③在图乙中容器外并联了一个阻值相同的电阻丝，其目的是为了研究当 相同时，电流产生的热量与 的关系。
（2）秀秀小组用图丙所示的装置来完成本实验。图中两个密封的烧瓶内盛满质量和温度都相同的煤油，瓶中插温度计。两瓶煤油中都浸泡着一段电阻丝，烧瓶A中的金属丝的电阻为5Ω，烧瓶B中的金属丝的电阻为10Ω．为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用了煤油而不选用水，主要是由于 。完成实验后，发现该装置可测量煤油的比热容。方法是：分别向两个相同的烧瓶中（内部电阻丝阻值相同）加入初温均为
t0、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，分别读出温度计的示数为t水、t煤油，请写出煤油比热容的表达式
C煤油= （已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg•℃））。
19．小明用如图甲所示装置探究不同液体的吸热升温情况的实验。
（1）实验中，A、B两种液体 要相等；烧瓶中的电阻丝R甲 R乙（选填=或≠）。
（2）小明根据实验测得的数据分别绘出了A、B两种液体的温度随加热时间变化的图象如图乙，分析图乙可知 （填“A”或“B”）种液体的升温快。若加热过程中无热量损失，已知A的比热容为2.4×103J/（kg•℃），则B的比热容为 J/（kg•℃）。
（3）若将甲、乙两瓶中液体换成质量相同的两种液体，电阻丝R甲 R乙（选填=或≠），则该装置可用来探究电流产生的热量与 的关系。
20．在探究影响电流的热效应因素中，装置如图甲所示
（1）两只相同的烧瓶里装有初温和质量相等的煤油，这样做的目的是 。
（2）在探究“电流热效应跟电流大小的关系”时，闭合开关，观察并记录 （填“Ra”“Rb”“任一”）瓶中温度计示数，需要添加的器材是 。
（3）将此装置改装后可测量煤油的比热容，如图乙所示。测量时，分别向两个相同的烧瓶中加入初温均为20℃、质量均为200g的水和煤油，通电4min后，分别读出温度计示数为t水=35℃、t煤油=50℃．则煤油的比热容c煤油= （已知水的比热容为c水=4.2×103J/（Kg•℃），不计热量的损失）。
21．如图所示，是探究“电流通过导体产生热量多少与什么因素有关”实验装置。
（1）实验中通过观察U形管中 的变化来比较产生的热量的多少。
（2）小明应用所学的知识设计了如图丙所示的家用电烤箱内部电路简图，它有三个档位，若闭合S1、S3，断开S2时，则电烤箱处于 （选填“高”、“中”或“低”）温档。
22．小明做“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验。如图所示，有3个空烧瓶瓶口向下，固定在竖直的木板上，瓶口用橡皮塞塞紧3根两端开口的L形的玻璃短管穿过橡皮塞与瓶内相通，每根玻璃管中各有一段相同长度的红色水柱，实验前使3条红色水柱在同一高度，每个瓶中各有一根电阻丝（阻值分别为6Ω、3Ω、3Ω），电源电压调到3V，瓶子不漏气，请回答下列问题：
（1）此实验室通过观察 来判断电阻丝产生热量多少的。利用此装置实验时，实验所用时间比加热液体所用时间缩短很多，其原因是 。
（2）小明要完成该实验，应采用 电路图，并在图中用笔画线将电路连接完整。
（3）小明连好实物电路后，闭合开关，2min后 号烧瓶玻璃管中的红色水柱更亮。
【拓展】
（1）在上面（3）小问中，①号烧瓶内的电阻丝产生的热量为 J。
（2）闭合开关一段时间后，①②③三只烧瓶产生的热量之比为 。
23．李想为了验证“电阻和通电时间一定时，电流越大，通过导体产生的热量越多。”这一猜想，选用了如下器材：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；装有煤油的烧瓶一个，烧瓶内电阻丝的阻值是10Ω，插在瓶中的温度计量程是0～100℃；导线若干。顺利完成了实验并记录了实验数据如下表。
（1）李想要用图26的电路完成实验，请你用笔画线代替导线将图连接完整。
（2）实验结束后，李想为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，第一次实验煤油初温仍为20℃，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温…
指出改动后方案的一点不足（可以结合原方案的实验数据）： 。
24．小明用如图电路图来探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”：器材有：稳压电源、停表、盒内的电阻丝的阻值是100欧，插在筒中的温度计量程是0～100℃（标准大气压下水的沸点为100℃）。记录实验数据的表格如下表：
（1）本实验是通过观察 ，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。
（2）分析表中的数据，请将第四次实验筒内水的末温的数据补齐 。
（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，100秒后记录末温…指出改动后方案的不足 。（写出一点即可）

五．计算题（共15小题）
25．如图是家用电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧开以前的加热状态，另一种是水烧开后的保温状态。R2是加热用的电热丝，上面标有“220V1100W”，R1是电阻。
（1）电饭锅处于加热状态时一小时放出的热量是多少？
（2）电饭锅处于保温状态时R1的功率是此时电路总功率的，R210min产生的热量是多少？
26．如图所示，电源电压恒定为6V，定值电阻R=8Ω，小灯泡L标有“6V3W”字样，假设灯L的阻值不随温度变化。求：
（1）小灯泡L的电阻；
（2）只闭合S2时，电路中的总功率及通电10s电阻R产生的热量；
（3）只闭合S1、S3时，电路中的总电流。
27．如图所示，把一个定值电阻R和标有“2.5V 0.2A”的小灯泡串联，接在电压为4.5V的电源上，小灯泡恰能正常工作。通过计算回答：
（1）小灯泡正常工作时的功率是多少？
（2）串联在电路中的定值电阻R的阻值多大？
（3）该电路工作10s定值电阻R产生的热量是多少？
28．图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。求：
（1）当电路中的电流为2A时，S和S1的开关情况；
（2）R1和R2的电阻；
（3）0～30min，电饭煲产生的总热量；
（4）在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。用电高峰期，当实际电压为200V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要多长时间。
29．图甲是小明家电热水壶内部的简化电路图，其中R1为加热管，R2为限流电阻，只有加热管R1放出的热量能被水吸收。S1是温控开关（也叫防干烧开关），S、S2是手动开关，调节S、S2可以使电热水壶分别处于加热和保温状态，下图乙是该电热水壶的铭牌。
（1）加热水壶处于加热状态时，手动开关S、S2应处于什么状态？正常工作时，通过加热管R1的电流为多少？
（2）水烧开后，让电热水壶处于保温状态，若R2=165Ω，则电热水壶的保温功率为多少？
（3）小明发现在晚上用电高峰时烧开一壶水比白天用时长，晚上他进行了测量，关掉家里其他电器，仅电热水壶工作，他观察到家里电能表（如图丙）1min转盘转了40转，则晚上烧水时电热水壶的实际功率为多少？
30．图甲所示是某型号双向双动式和面机。主要结构为：加热器、一个能带动搅拌器正转和反转的电动机、一个带动料桶的电动机。使用时，先给水加热到适宜的温度，然后将面粉倒入，带动搅拌器和料筒的两电动机即交替工作。下表是这个和面机的主要技术参数，图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的P﹣t图象。
（1）若和面需用60℃的热水，若取1.5kg20℃的水，则需要加热多长时间开始和面？[设无热损失，c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机电机正常工作12min，家里标有“3000r/kW•h”字样的电能表转盘转过了480转。计算料桶电机的功率多大？
31．饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分的原理图如图，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一侧，使饮水机处于保温状态。请回答下列问题：
（1）A、B是两盏不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热，黄色表示保温，则A灯为 色灯
（2）饮水机正常工作，加热时加热管的功率为550W，保温时加热管的功率为88W，则电阻R2的阻值为多大？（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）
（3）若该饮水机将0.5kg的水从20℃加热到97℃，用时350s，则饮水机的加热效率为多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
32．如图甲所示的陶瓷电热水壶使用了PTC新型的半导体陶瓷材料，它的发热效率较高，PTC有一个人为设定的温度。当它的温度低于设定温度时，其电阻值会随它的温度升高而变小；当它的温度高于设定温度时，其电阻值随它的温度升高而变大。它的工作电路如图乙所示，R0是定值电阻，其阻值不受温度的影响。RT是PTC的电阻，它的电阻值与温度的关系如图丙所示。该电热水壶在RT设定温度状态工作时，电路消耗的总功率1100W．
（1）R0的阻值为多少？
（2）当RT的温度为130℃时，电路中RT的实际功率为多少？
（3）若用该热水壶烧水的热效率为80%，要把一标准大气压下质量为0.5kg、初温为20℃的水烧开，消耗的电能是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
33．小华家电压力锅铭牌如表一所示。其工作原理如图甲所示，A为密闭锅体，R1为加热电阻，L为保温指示灯（电阻忽路不计），R2为保温电阻。S1为电源开关，S2为压力开关，闭合S1后，电路通过R1对电压力锅加热，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，锅底向下移动，压力开关与触点a断开，并与b点接通，电路通过R2对电压力锅进行保温保压。
表一
表二
求：
（1）小华家的电能表如图乙所示，当家中只有电压力锅工作，且处于保温状态20分钟时，电能表的转盘旋转多少圈？
（2）在用电高峰期，小华家的实际电压为198V，电压力锅处于加热状态时，电阻R1的实际电功率是多大（设R1的阻值不随温度的变化而改变）？
（3）已知锅内水的质量为1kg，初温为16℃，测出从闭合开关S1到指示灯L亮用时500s（电压力锅正常工作），求出电压力锅从开始加热至锅内气压达到设定时的电热效率。[水的比热容：4.2×103J（kg•℃）]
34．如图是某电热水壶的铭牌。在1标准大气压下，正常工作7min能将一壶水从20℃加热至沸腾。已知c水=4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）水吸收的热量；
（2）烧开一壶水消耗的电能；
（3）热水壶工作的效率。
35．如图所示，是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中R1、R2为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式。该电热水壶有高温、中温、低温三档，中温档的额定功率为500W．求：
（1）电热水壶调至中温档正常加热，将2kg温度为30℃的水烧开（标准大气压下）需要20min，水所吸收的热量及电热水壶的效率；[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）电热水壶高温档的额定功率。
36．如图所示的电路中，电源电压为8V，R2是阻值为40Ω的定值电阻，压敏电阻R1的阻值随压力的变化情况如图乙所示。当开关S闭合后，问：
（1）当电流表示数为0.4A时，电路连续工作10mim，电阻R2产生的热量为多少？
（2）若此热量的84%给20g的水加热，则水温升高多少？（水的比热容为4.2×103J/kg•℃）
37．小虎家的电饭锅有加热和保温功能，如图为其内部电路原理图，S为单刀双掷开关，已知电饭锅的加热功率是1000W，R2=435.6Ω。
（1）求R1的阻值和电饭锅的保温功率。
（2）不计热量损失，用此电饭锅把2kg水从20℃加热到80℃，需要多少时间。（C水=4.2×103J/（kg•℃））
38．小明对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调节范围是120W～2200W，
（1）小明用电磁炉将质量为2kg的水从20℃加热到100℃，消耗了0.22kW•h的电能。水吸收的热量是多少？这时电磁炉的效率是多少？
（2）小明用电磁炉煮粥。先用大火将水开，后用小火煮。这段时间电功率随时间变化如图所示，问：第8分钟通过电磁的电流是多少？
39．小芳家有个电热水器，说明书上有工作原理示意图（如图甲）该热水器有“加热”和“保温”两档，试求：
（1）该电路处于加热档时，总功率为1100W，A、B指示灯电阻很小可忽略不计，将电热水器内2L水从25℃加热到100℃用时10min，则此电热水器的加热效率是多少？
（计算结果保留到1%，C水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3）
（2）若R1和R2的阻值不随温度的变化，处于保温档时，R1的功率是44W，求电阻R2的阻值。
（3）某次实际工作时，小芳关闭家中其他电器，单独让电热水器工作，在图乙所示的电能表上，发现2min电能表转盘转了42转，此时电热水器的实际功率是多少？

六．解答题（共11小题）
40．如图所示时人们日常生活和工作中经常使用的一种插线板。现在市场上有一些劣质线板，经质检部分检查发现，部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细。使用时很容易发生电火灾事故，这是为什么？请用所学知识解释。
41．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知电动机内线圈电阻5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量800g，以10m/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦，物体上升20s的过程中，求：
（1）电流通过线圈产生的热量；
（2）电压表读数；
（3）电动机工作效率。
42．小明在使用电炉子的时候发现，闭合开关，电炉丝红热，但连接电炉丝的导线却并不热，你能帮小明解释一下吗？
43．由生活经验知道，电熨斗通电一段时间后，熨斗面很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，请你结合所学到的物理知识进行合理的解释。
44．火的使用极大地推进了人类文明的进步，但火的肆虐也给人们的生命财产安全带来很大的危害。
（1）火灾危害人体安全，除了高温造成的烧伤和烫伤还有窒息与毒害，高温的有毒有害气体通过 进入人体发生毒害作用，因此逃离火灾现场时应设法用浸湿的手帕或衣物等捂住口鼻，低姿逃离。
（2）“防火胜于救火”，科学认识燃烧，增强安全防范意识是每个公民应具备的安全素养之一，
下列有关认识错误的是 。
A．身上着火不可乱跑，要就地打滚使火熄灭
B．水能灭火，是因为水能降低可燃物的着火点
C．油库、面粉厂、纺织厂和煤矿的坑道内等场所要严禁烟火，以避免引发爆炸
D．发现室内燃气泄漏，立即关闭阀门并开窗通风，切不可立即开灯或打开排气扇
（3）人在荒野中取火非常重要，请利用干电池和口香糖包装纸来取火，写出具体操作方法。
45．下面是《物理》“焦耳定律”一节中截取的一段，请你用所学过的物理知识解释文中的问题。
“在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾”。这是为什么？
46．如图所示，是两定值电阻R1和R2中的电流与其两端电压的关系，若将两电阻并联在电压为2V的电路中，R2的电阻为 Ω，干路上的电流为 A，通电时间相同，R1和R2产生的热量之比Q1：Q2= 。
47．在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾，请你用学过的物理知识（如：电功率、焦耳定律），简要说明这是为什么？
48．运用知识解决问题：
（1）电炉子工作时，电炉丝热得发红而与其相连的铜导线却不怎么热，这是为什么？
答：根据焦耳定律公式 可知，在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟 成正比。电炉丝与铜导线是串联的，电流相等。电炉丝比铜导线的电阻大得多，相同时间内，电炉丝产生的热量比导线产生的热量要多，因此电炉丝热得发红而与其相连的铜导线却不怎么热。
（2）小雨连接了如图电路，请在方框内画出它的电路图。
（3）将R1=4Ω的电阻和R2=8Ω的电阻并联接在电源两极上，测得流过电阻R1的电流为0.5A．则：①电源电压为 V；②流过R2的电流 A。
49．世界名牌美的电器畅销亚非拉，如图是美的电器生产的一款饮水机，其加热水箱部分工作原理电路图可简化成如图2所示，其中S是一个自动温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热；达到设定温度时，S自动切换到另一处于保温状态。请回答下列问题：
（1）A、B是两种不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热，绿色表示保温，请标明指示灯的颜色，应该是 为红色。
（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？电阻R2的阻值是多大？（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）。
（3）饮水机正常工作时，加热管放出的热量全部被水吸收，将加热水箱中的水从初温20℃加热到100℃，试计算出需要多少加热时间？【c水=4.2×103J/（kg•℃）】
50．科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V 2000W“的字样；控制电路中热敏电阻R1作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器，电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下，（不计继电器线圈的电阻，C水=4.2×103J/（kg•℃）。
（1）闭合开关S时，电磁铁的上端为 极。
（2）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？
（3）调节滑动变阻器，使R1=280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
（4）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应 （选填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值。

九年级上学期《18.4 焦耳定律》参考答案与试题解析

一．选择题（共2小题）
1．如图所示是探究焦耳定律的实验装置，除了灯丝电阻R甲＞R乙外，其余条件均相同。开关闭合，电路接通一段时间后，下列对甲、乙两瓶的对比分析和判断正确的是（ ）
A．因为通过两电阻丝的电流相等，所以两瓶的温度计示数变化一样快
B．因为乙瓶电阻丝的电阻小，流过的电流大，所以乙瓶的温度计示数变化快
C．两瓶中都装煤油，因为煤油的比热容大，实验现象明显
D．因为甲瓶中电阻丝产生的热量多。所以甲瓶的温度计示数变化快
【分析】（1）在串联电路中，电流处处相等；
温度计可以测量液体的温度变化，温度升高越大，说明电热丝产生的热量越多，根据电阻大小关系和温度计示数变化快慢得到热量产生的多少。
（2）根据Q=cm△t知，在质量、吸收热量相同时，比热容越小，温度变化越大。
【解答】解：
（1）由图知：两段电热丝串联在同一电路中，所以通过的电流相同，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。因为甲瓶电阻大，甲瓶中电热丝产生的热量多，温度计示数升高快，故AB错误，D正确；
（2）两瓶中都装煤油，因为煤油的比热容小，在质量、吸收的热量相同时，煤油温度变化大，实验现象明显，故C错误。
故选：D。

2．如图是探究流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系
B．通电一段时间后，右侧U型管内液面高度差比左侧大
C．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．该实验装置是利用U型管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少
【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。
（1）探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
（2）探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变；
（3）探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法；
（4）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。
【解答】解：装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A、B错误，C正确。
该实验装置是利用U型管中空气的热胀冷缩来反映热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，故D错误。
故选：C。

二．多选题（共3小题）
3．将规格都是“220V100W”的一台电风扇、一台电视机和一个电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）
A．三个用电器产生的热量一样多
B．三个用电器中电流做的功一样多
C．电烙铁产生的热量最多
D．电流通过电烙铁做的功最多
【分析】由题意知，三种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是100W；家庭电路电压是220V，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，通电时间相同，根据W=Pt可知消耗的电能相同；通过分析三种用电器工作时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。
【解答】解：
AC、因电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电视机将一部分电能转化为光能，电烙铁把电能全部转化为热量，所以，产生热量最多的是电烙铁，故A错误、C正确；
BD、三用电器接入家庭电路中时它们两端的电压均为U=220V，实际功率P=P额=100W，
由P=的变形式W=Pt可知，通电时间相同时，三用电器消耗的电能相同，即三个用电器中电流做的功一样多，故B正确、D错误。
故选：BC。

4．小明想探究电流通过电阻时产生的热量Q与电流I、电阻R的定性关系。实验桌上有如下器材：三个完全相同的烧瓶，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计a、b和c、一个阻值为R1的电阻丝和两个阻值为R2的电阻丝（R1＞R2），还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、开关、导线。他连接了如图所示的电路进行实验，下列说法中正确的是（ ）
A．实验中电流通过导体产生热量的多少是用通电时间的多少体现的
B．闭合开关一段时间，温度计a比b的示数变化大
C．闭合开关一段时间，比较温度计b和c的示数变化，可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流的大小是否有关
D．闭合开关一段时间，比较温度计a和c的示数变化，可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电阻的大小是否有关
【分析】电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量温度升高，本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少；由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究电流通过导体产生热量与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变，改变电阻丝的电阻。
【解答】解：
A、电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量温度升高，本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少，故A错误；
B、R1和R2串联，电流相等，在时间相同时、电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，温度计a比b的示数变化大，故B正确；
CD、R1和R2串联后和另一个R2并联，它们两端的电压相等，但是R1和R2串联支路的电阻较大，电流较小，电阻R2单独支路的电流较大，两支路的电流不相等，
即两个R2的通电时间相等，电阻相等，电流不相等，所以闭合开关一段时间，比较温度计b和c的示数变化，可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流的大小是否有关，故C正确，D错误；
故选：BC。

5．在探究电流通过导体产生热量多少的影响因素时，小明把阻值恒定为R1=5Ω、R2=10Ω的两段电热丝分别放在如图所示的两个完全相同的烧瓶中并接入电路，在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油，再分别插入相同的温度计，实验设计中用煤油升高的温度△t表示电流通过电热丝R产生热量的多少，不计实验过程中的热损失。下列四个选项中，说法正确的是（ ）
A．该实验只能控制通过电阻的电流大小
B．该实验可探究电流通过导体产生的热量与煤油升高的温度是否有关
C．该实验可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关
D．开关闭合一段时间后，乙瓶温度计示数升高的多
【分析】（1）从实验电路可以看出，两个电阻串联，所以通过的电流相等，而电阻的大小不同，所以此题是研究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系
图中有滑动变阻器可以改变电流故可以探究电流通过导体产生的热量与电流大小是否有关。
（2）焦耳定律的内容是电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
【解答】解：根据题意，两个电阻串联，通过两电阻的电流、通电时间都相同，只有电阻的阻值不同，所以是研究电流和通电时间相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系，故C正确；
图中有滑动变阻器可以改变电流故可以探究电流通过导体产生的热量与电流大小是否有关，故A错误。
图中电流产生的热量多少通过温度计示数的高低来表示，用到了转化法，但不能探究电流通过导体产生的热量与煤油升高的温度是否有关，故B错误；
根据焦耳定律，其它条件相同，电阻越大，产生的热量越多，乙烧瓶中的电阻较大，所以产生的热量较多，故D正确。
故选：CD。

三．填空题（共11小题）
6．图中①为一种便携封口机，②是这种封口机的结构图。装入电池后，按③所示操作即可对塑料袋进行封口。封口时电能转化为 内 能，该封口机只能对 热塑性 （选填“热塑性”或“热固性”）塑料进行封口，塑料属于 合成 材料（选填“天然”“复合”或“合成”）。
【分析】（1）根据消耗的能量和得到的能量判断出能量的转化；
（2）热塑性塑料是指塑料加热成型固化后可以再次加热仍然能够达到流动性，并可以再次对其进行加工成型；热固性塑料表示的是，经过一次加热成型固化以后，再次对其加热也不能让其再次达到粘流态，而对其进行再次加工成型。
（3）塑料属于合成材料，据此解答。
【解答】解：
（1）封口机封口时，消耗电能，得到内能，将塑料熔化；
（2）塑料袋常用加热的方法封口，这种封口方法利用的是塑料的热塑性；这种塑料属于有机合成材料。
故答案为：内；热塑性；合成。

7．有一种家用取暖器，外形如图甲所示，它是由电热丝发热达到取暖的目的；如果从侧面剖开，它的主要结构如图乙所示，其中Q为电热丝，MN为一个内表面极为光滑的金属弧面。
（1）电热丝通电后产生的是 红外线 （选填“红外线”或“紫外线”），它通过MN的内表面产生 镜面 （选填“镜面”或“漫”）反射。
（2）弧面金属板MN与下列哪种器材的作用相似 C
A．凸面镜 B．平面镜 C．凹面镜 D．潜望镜
（3）电热丝安装在图示位置的目的是使热能 平行 （选填“平行”或“发散”）射出；并把电热丝看作一个发光点并作出两条射向弧面金属板的MN光路示意图。
【分析】（1）（2）红外线的热效应强，一切物体都辐射红外线。光滑物体表面发生镜面反射，凹面镜属于球面镜的一种，是采用球的内表面做反射面的，对光线有会聚作用。
（3）当把光源放在焦点时，它发出的光经凹面镜反射后，将会平行射出，据此完成光路图。
【解答】解：（1）一切物体都向外辐射红外线，当电热丝通电后，向外辐射红外线，产生热量。当红外线射到表面极为光滑的金属弧面发生镜面反射。
（2）弧面金属板MN形状与凹面镜相似，平行光经凹面镜反射后，反射光线会会聚在焦点上。
光路是可逆的，灯丝处于焦点处，故产生平行光向外辐射；故选C。
（3）根据光路的可逆性，当把光源放在焦点时，则会得到平行光；
光路图如下图所示：
故答案为：（1）红外线；镜面；（2）C；（3）平行；见上图。

8．近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的，教训十分深刻。线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将 增大 ，在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而 增大 ，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。另外，家用电器中大功率电子元件在工作时会产生较多热量，为了尽快散热，通常在大功率元件上加装金属散热片，如表是四种材料的比热容，选作散热片最好的材料是 铝 。
【分析】（1）当线路连接处接触不良时，该处的电阻会增大；
（2）由焦耳定律可知接触处会产生大量的热量，是局部过热，温度升高，从而引发火灾；
（3）由吸热公式Q吸=cmt可知，相同质量的不同物质，比热容大的物质与比热容小的物质相比，在升高相同的温度时，比热容大的物质吸收的热量多，据此分析回答。
【解答】解：（1）线路连接处由于接触不良，电流通过时受到的阻碍作用增大，因此电阻增大；
（2）线路连接处相对于其他地方电阻增大，根据焦耳定律Q=I2Rt，在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量，因此导致局部温度升高，接触处温度升高，使接触处的电阻进一步变大，产生更多的热量，使温度迅速升高，温度过高容易引发火灾；
（3）表中提供的四种物质的比热容不同，铝的比热容最大，由吸热公式Q吸=cmt可知，当m和△t相同的情况下，铝吸收的热量最多，所以选铝作为散热材料最好。
故答案为：增大；增大；铝。

9．如图所示三个同样的烧瓶装有相同质量的煤油，甲、乙两烧瓶是用来探究电热与 电流 大小的关系。若通过电阻R1的电流为2A，则1min内电阻R1产生的热量为 2400 J。
【分析】（1）要研究电流产生的热量与电流的大小，需要保持电阻和通电时间一定；要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要保持电流与通电时间相同；
（2）已知电阻、电流与时间，由焦耳定律可求得1分钟内产生的热量。
【解答】解：
（1）在电路中，R2与R3并联后与R1串联，甲、乙两烧瓶中的电阻R1与R2阻值相同，通过的电流不同，所以选择R1与R2，可以研究电流产生热量与电流大小的关系；
（2）由焦耳定律可得：电阻R1在1分钟内产生的热量 Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×60s=2400J。
故答案为：电流；2400。

10．如图所示的电路中，电压表V1和V2的示数之比为1：3，在相同的时间内电流通过R1、R2产生的热量之比为 1：2 。
【分析】由图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压U1，电压表V2测R1和R2两端的总电压U；则由串联电路的规律可求得R2两端的电压，由欧姆定律可得电压与电阻的关系，则可求电阻之比；根据Q=I2Rt得出R1、R2在相同时间内产生的热量之比。
【解答】解：
由图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压U1，电压表V2测R1和R2两端的总电压U；因=，则R1两端的电压U1=U；
U1+U2=U，则R2两端的电压U2=U﹣U=U，
因为R1与R2串联，所以通过两电阻的电流I相等，
由I=得：====；
由Q=I2Rt可得：===。
故答案为：1：2。

11．如图所示电路，可定性“研究电热与电流、电阻和通电时间的关系”，已知三个电阻的材料和质量相同，且R1=R3=5Ω，R2=10Ω，三个电子温度计分别与之相连（图中未画出），并能测量它们的温度。闭合开关后，每隔一定时间记录各电阻的温度，通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少。分析比较 R1和R2 两个电阻的温度及变化，可知电热与电阻有关；分析比较 R1和R3 两个电阻的温度及变化，可知电热与电流有关。
【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt以及控制变量法进行分析。
【解答】解：
根据题意和电路图可知，R1≠R2，并且R1、R2串联，即通过的电流和通电时间相等，因此分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关；
根据题意和电路图可知，R1=R3，并且R1、R2串联后与R3并联，由于两支路的总电阻不同，因此通过它们的电流不同，故分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关。
故答案为：R1和R2；R1和R3。

12．小明研究家中电器：
（1）洗衣机工作时，由于 振动 会发出的声音；使用夜间洗衣模式时噪声减小，这是从 声源处 （选填“声源处”、“传播中”或“人耳处”）减弱噪声。
（2）小明仔细观察了家中的电能表，表盘信息如图所示，电能表的示数为 3512.0 kW•h．若一段时间内指示灯闪烁了320次，用电器消耗的电能为 3.6×105 J。
（3）电热器通电一段时间后变得很热，而连接电热器的导线却不怎么热。依据公式 Q=I2Rt ，由于 电流和时间相同，但R电炉丝＞R导线 （写推导判断条件），导线消耗的电能比电热器消耗的电能小得多。
【分析】解答此题从以下知识点入手：
（1）一切声音都是物体振动产生的，在声源处减弱、在传播过程中减弱、在人耳处减弱是减弱噪声的三种途径；
（2）电能表是测量家庭电路中消耗电能多少的仪表；电能表的示数最后一位是小数，单位是kw•h；
3200imp/（kW•h）的含义是：电路中每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次；可求闪烁320次消耗的电能；
（3）电炉丝和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析判断。
【解答】解：（1）洗衣机工作时，由于振动会发出的声音；使用夜间洗衣模式时噪声减小，这是从声源处减弱噪声。
（2）电能表的示数为3512.0 kW•h；
因为电路中每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次；
所以当指示灯闪烁320次时，消耗的电能为W==0.1kw•h=3.6×105J；
（3）电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等；因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，所以相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量。
故答案为：（1）振动；声源处；（2）3512.0；3.6×105；（3）Q=I2Rt；电流和时间相同，但R电炉丝＞R导线；

13．如图所示的电路中，电源电压U=6V，电阻R1=6Ω，电阻R2=4Ω，只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是 14.4 J；整个电路消耗的最大电功率和最小电功率之比为 25：6 。
【分析】（1）只闭合S2时，R1与R2串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据Q=I2Rt求出通电10s的时间内电流通过R2产生的电热；
（2）电源的电压一定，由P=可知，当电路中的电阻最小时，电路中的总功率最大，根据电阻的串并联可知当两电阻并联时电路中的电阻最小；当电路中的电阻最大时，电路中的总功率最小，根据电阻的串并联可知当两电阻串联时电路中的电阻最大，据此进行解答。
【解答】解：（1）只闭合S2时，R1与R2串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I2===0.6A，
通电10s的时间内电流通过R2产生的电热：
Q2=I22R2t=（0.6A）2×4Ω×10s=14.4J；
（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由P=可知，电压一定时，功率最大，最大功率P大=+；
当开关S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，电路中的总电阻最大，由P=可知，电压一定时，功率最小，最小功率P小=；
最大电功率和最小电功率之比：=====。
答：（1）只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是14.4J；
（2）整个电路消耗的最大电功率和最小电功率之比为25：6。

14．将电热毯内断了的电热丝的两个断头接上，再将该电热毯接入电路，电热毯的接头处很容易烧焦，这是因为接头处的电阻 变大 （变大、变小、不变），该处产生的热量多，此时导线中的电流 等于 （大于、等于、小于）接头处的电流，接头处的电压 小于 （大于、等于、小于）220V。
【分析】（1）导体的电阻是导体的一种性质，反映了导体对电流阻碍作用的大小；导线的两个断头的接头处，会因为接触不够紧密而使导电能力减弱，即电阻增大；
（2）串联电路中电流处处相等，用电器与导线串联，故其电流相等；
（3）串联电路中电源电压等于各部分电压之和。
【解答】解：
（1）导线的两个断头接上后继续使用，导线的两个断头的接头处，会因为接触不够紧密而使导电能力减弱，即电阻增大；
（2）电路中，用电器与导线串联，故其电流相等；
（3）家庭电路的总电压为220V，电热毯与导线串联，所以接头处的电压小于220V。
故答案为：变大；等于；小于。

15．电热毯通电一段时间后会越来越暖和，而连接电热毯的导线却不怎么热，这是因为通过电热毯电热丝的电流 等于 导线中的电流，而电热丝的电阻 大于 导线的电阻，所以相同时间内导线消耗的电能 小于 电热毯电热丝消耗的电能（选填“大于”、“等于”或“小于”）．毯内电热丝折断后如将电热丝的两个断头接上后继续使用，接头处会很容易烧焦，这是因为接头处电阻 较大 （选填“较大”、“较小”），引起局部过热造成的。
【分析】（1）串联电路中电流处处相等，电热丝的电阻大于导线的电阻，根据Q=I2Rt，可以判断消耗的电能；
（2）导线的两个断头的接头处，会因为接触不够紧密而使导电能力减弱，即电阻增大。
【解答】解：
（1）电热毯的电热丝和导线串联在电路中，电流相等，电热丝比导线电阻大得多，根据Q=I2Rt知，相同时间里电流通过导线消耗的电能远远小于电热丝消耗的电能；
（2）导线的两个断头接上后继续使用，导线的两个断头的接头处，会因为接触不够紧密而使导电能力减弱，即电阻增大；电路中，用电器与导线串联，故其电流相等；当电路中电流较大时，根据焦耳定律Q=I2Rt可知在相同时间内该导线产生热量多。
故答案为：等于；大于；小于；较大。

16．图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的 比热容 较大；使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭，则此过程中水吸收的热量是 2.52×105 J，电热暖手宝的放出热量是 3×105 J，电热暖手宝的发热效率为 84% 。（C水=4.2×103J/（kg•℃）
【分析】（1）水的比热容大：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；
（2）知道水的质量和水温度的变化，根据热量的计算公式Q吸=cm△t计算出水吸收的热量；再根据W=Pt计算出消耗的电能，根据η=，就可以求出电热暖手宝的发热效率。
【解答】解：
（1）因为水的比热容较大，降低相同的温度，水放出的热量多，所以电热水袋里面一般用水作储能物质；
（2）温度从5℃升高到65℃，此过程中水吸收的热量是：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（65℃﹣5℃）=2.52×105J；
由P=，可得，消耗的电能：
W=Pt=500W×10×60s=3×105J，
则该电热暖手宝的发热效率η=×100%=×100%=84%。
故答案为：比热容；2.52×105；3×105；84%。

四．实验探究题（共8小题）
17．用如图甲所示装置进行实验，比较不同液体的吸热能力。在两个相同的烧瓶中分别装入初温、质量相同的水和植物油，分别接入A、B两段电阻丝，接通电路加热至沸腾，实验中记录了植物油和水沸腾的温度。
（1）实验中，要比较植物油和水的比热容哪个大，为保证让两物质能吸收相同的热量，对电阻丝A、B的阻值要求 RA=RB （选填“RA＞RB”、“RA=RB”或“RA＜RB”），如果A瓶中液体温度升高的快，说明A瓶液体的吸热能力 弱 （选填“强”或“弱”）。
（2）通过水沸腾时温度计的局部放大图如乙图所示，可知水的沸点是 98 ℃，说明此时的大气压 小于 （选填“大于”、“等于”或“小于”）标准大气压。
【分析】（1）为保证让两物质能吸收相同的热量，需要两电阻丝产生的热量相等；电阻串联时电流相同，加热时间也相同，根据焦耳定律Q=I2Rt判断A、B阻值的大小关系；两种液体的质量相同，吸收热量相同，根据公式Q=cm△t判断它们比热容的大小关系，比热容大的吸热能力大；
（2）温度计的分度值是1℃，据此读出温度计的示数；标准气压下水的沸点是100℃，液体沸点受到大气压强的影响，沸点高于100℃，大气压强则大于标准大气压。
【解答】解：
（1）两段电阻丝串联时电流相同，加热时间也相同，为保证让两物质能吸收相同的热量，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，两电阻丝的阻值必须相等，即RA=RB；
两种液体的质量相同，吸收热量相同，如果A瓶中液体温度升高的快，即△tA＞△tB，根据Q=cm△t可知cA＜cB，则说明A瓶液体的吸热能力弱；
（2）水沸腾时温度计的局部放大图如乙图所示，则温度计的分度值是1℃，可知水的沸点是98℃；因为98℃＜100℃，所以此时的大气压小于标准大气压。
故答案为：（1）RA=RB；弱；（2）98；小于。

18．为探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验。
（1）珠珠小组采用如图甲乙的实验装置，请回答相关问题：
①电流产生的热量通过U型管中液面的 高度变化 来反映，这种研究物理问题的方法叫 转换 法；
②在图甲中两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，这样做可以得出的结论是 在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多 ；
③在图乙中容器外并联了一个阻值相同的电阻丝，其目的是为了研究当 电阻 相同时，电流产生的热量与 电流 的关系。
（2）秀秀小组用图丙所示的装置来完成本实验。图中两个密封的烧瓶内盛满质量和温度都相同的煤油，瓶中插温度计。两瓶煤油中都浸泡着一段电阻丝，烧瓶A中的金属丝的电阻为5Ω，烧瓶B中的金属丝的电阻为10Ω．为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用了煤油而不选用水，主要是由于 煤油的比热容小 。完成实验后，发现该装置可测量煤油的比热容。方法是：分别向两个相同的烧瓶中（内部电阻丝阻值相同）加入初温均为
t0、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，分别读出温度计的示数为t水、t煤油，请写出煤油比热容的表达式
C煤油= •c水 （已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg•℃））。
【分析】（1）①电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管中液面的高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
②本实验应用了控制变量法，从实验需要控制的变量分析答题；
③电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。由图示，根据电路特点和控制变量法分析解答；
（2）在较短的时间内达到明显的实验效果，即要求液体升温较快，根据吸热公式可知，应选用比热容小的液体；
根据题意可知，在相同时间内，相同的电阻串联产生的热量相等，即Q煤吸=Q水吸，根据吸热公式可得到煤油的比热容。
【解答】解：
（1）①实验中，电热的多少不好比较，但电流产生热量越多，U形管中液面的高度差越大，所以电流产生热量的多少是通过U形管内液面的高度变化体现出来的；这种研究物理问题的方法叫转换法；
②在图甲中，两容器中的电阻丝串联，这样做的目的是为了控制电流大小和通电时间相同；可以得出的结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
③图乙中，两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当在图乙中容器外并联了一个阻值相同的电阻丝后，通过两容器内电阻丝的电流不同，所以，这是为了探究电流产生热量跟电流关系。
（2）要在较短的时间内达到明显的实验效果，即要求液体升温较快；在吸收热量相同、液体质量相同时，根据Q吸=cm△t可知，要液体升温较快，应选用比热容较小的煤油；
图丙装置中，两电阻丝阻值相同，它们串联电流相同，通电一段时间后，电流产生的热量相同，则煤油和水吸收的热量相同。
已知它们的质量相同，设为m；
根据前面分析结合吸热公式有：c煤油m（t煤油﹣t0 ）=c水m（t水﹣t0 ），
解得：c煤油=•c水。
故答案为：
（1）①高度变化；转换；②在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；③电阻；电流；
（2）煤油的比热容小；•c水。

19．小明用如图甲所示装置探究不同液体的吸热升温情况的实验。
（1）实验中，A、B两种液体 质量 要相等；烧瓶中的电阻丝R甲 = R乙（选填=或≠）。
（2）小明根据实验测得的数据分别绘出了A、B两种液体的温度随加热时间变化的图象如图乙，分析图乙可知 B （填“A”或“B”）种液体的升温快。若加热过程中无热量损失，已知A的比热容为2.4×103J/（kg•℃），则B的比热容为 1.2×103 J/（kg•℃）。
（3）若将甲、乙两瓶中液体换成质量相同的两种液体，电阻丝R甲 ≠ R乙（选填=或≠），则该装置可用来探究电流产生的热量与 电阻 的关系。
【分析】（1）根据控制变量法的要求，要探究不同液体的吸热升温情况需要控制由液体质量相同、吸收热量相同，液体种类不同，观察升高的温度；
（2）比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；
由图乙，根据c=，在吸热热量Q与质量m相同的条件下，比热容与升高的温度成反比求B的比热容；
（3）质量相同的同种液体，根据△t=，升高的温度越大，吸收的热量越多，根据Q=I2Rt、串联电路的规律及控制变量法分析。
【解答】解：（1）根据控制变量法的要求，要探究不同液体的吸热升温情况需要控制由液体质量相同、吸收热量相同，液体种类不同，观察升高的温度；
故实验中，必须取质量相等的A、B两种液体；烧瓶中的电阻丝R甲=R乙，确保相同时间吸收的热量相同；
（2）根据如图乙，A、B两种液体的温度随加热时间变化的图象可知，加热相同的时间，A升温：30℃﹣10℃=20℃，B升温：50℃﹣10℃=40，根据比较吸热能力的第2种方法，A的吸热能力更强；若加热过程中无热量损失，已知A的比热容为2.4×103J/（kg•℃），B升温是A升温的=2倍，根据c=，在吸热热量Q与质量m相同的条件下，比热容与升高的温度成反比，则B的比热容为：
×2.4×103J/（kg•℃）=1.2×103J/（kg•℃）；
（3）若在甲、乙两瓶中，电阻丝串联，通过的电流和时间相等，液体是质量相同的同种液体，电阻丝的阻值不同，则该装置可用来探究电流产生的热量与电阻的关系。
故答案为：（1）质量；=；（2）B；1.2×103；（3）≠；电阻。

20．在探究影响电流的热效应因素中，装置如图甲所示
（1）两只相同的烧瓶里装有初温和质量相等的煤油，这样做的目的是 通过比较煤油升高的温度来比较电热丝产生的热量的多少 。
（2）在探究“电流热效应跟电流大小的关系”时，闭合开关，观察并记录 任一 （填“Ra”“Rb”“任一”）瓶中温度计示数，需要添加的器材是 与烧瓶A（或B）内的金属丝阻值相等的电热丝 。
（3）将此装置改装后可测量煤油的比热容，如图乙所示。测量时，分别向两个相同的烧瓶中加入初温均为20℃、质量均为200g的水和煤油，通电4min后，分别读出温度计示数为t水=35℃、t煤油=50℃．则煤油的比热容c煤油= 2.1×103J/（kg•℃） （已知水的比热容为c水=4.2×103J/（Kg•℃），不计热量的损失）。
【分析】（1）要比较不同电阻丝产生热量的多少，应控制电流与通电时间相等，控制两瓶中液体的质量与初始温度相同；
（2）探究电流热效应跟电流大小的关系时，根据控制变量法，分清不变的量和改变的量，从而确定应添加的器材；
（3）利用煤油和水吸收热量相等解题。
【解答】解：
（1）为了便于通过观察温度计升高的示数来比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体；
（2）要探究电流产生的热量与电流大小的关系，必须使通过两金属丝的电流不同，而两金属丝的阻值和通电时间要相同；因此可在烧瓶A（或B）的金属丝两端并联一个与烧瓶B（或A）的金属丝阻值相等的电阻，这样便可探究电流产生的热量与电流大小的关系；
（3）由图知两电阻阻值相同，电流相同，根据Q=I2Rt知产生热量相同，根据Q=cm△t 和Q煤油=Q水
知：c煤油m煤油（t煤油﹣t0）=c水m水（t水﹣t0）
所以c煤油===2.1×103J/（kg•℃）。
故答案为：（1）通过比较煤油升高的温度来比较电热丝产生的热量的多少（2）任一； 与烧瓶A（或B）内的金属丝阻值相等的电热丝；（3）2.1×103J/（kg•℃）。

21．如图所示，是探究“电流通过导体产生热量多少与什么因素有关”实验装置。
（1）实验中通过观察U形管中 液面高度 的变化来比较产生的热量的多少。
（2）小明应用所学的知识设计了如图丙所示的家用电烤箱内部电路简图，它有三个档位，若闭合S1、S3，断开S2时，则电烤箱处于 高 （选填“高”、“中”或“低”）温档。
【分析】（1）U形管内液柱的变化反映了液体体积的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少；
（2）根据P=可知，闭合S1、S3，断开S2时，R1与R2并联，电路中的电阻最小，电功率最大即为高温档；
【解答】解：（1）实验中通过观察U形管内液柱的变化来比较电流产生的热量的多少；
（2）闭合S1、S3，断开S2时，R1与R2并联，电路中总电阻最小，根据P=可知，电功率最大即为高温档状态。
故答案为：（1）液面高度；（2）高。

22．小明做“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验。如图所示，有3个空烧瓶瓶口向下，固定在竖直的木板上，瓶口用橡皮塞塞紧3根两端开口的L形的玻璃短管穿过橡皮塞与瓶内相通，每根玻璃管中各有一段相同长度的红色水柱，实验前使3条红色水柱在同一高度，每个瓶中各有一根电阻丝（阻值分别为6Ω、3Ω、3Ω），电源电压调到3V，瓶子不漏气，请回答下列问题：
（1）此实验室通过观察 玻璃管中红水柱上升的高度 来判断电阻丝产生热量多少的。利用此装置实验时，实验所用时间比加热液体所用时间缩短很多，其原因是 气体受热膨胀比液体更明显 。
（2）小明要完成该实验，应采用 乙 电路图，并在图中用笔画线将电路连接完整。
（3）小明连好实物电路后，闭合开关，2min后 ③ 号烧瓶玻璃管中的红色水柱更亮。
【拓展】
（1）在上面（3）小问中，①号烧瓶内的电阻丝产生的热量为 80 J。
（2）闭合开关一段时间后，①②③三只烧瓶产生的热量之比为 2：1：9 。
【分析】（1）转换法：通过液柱升高的大小反映空气吸收的热量的多少，进而知道电流产生的热量；
在相同的条件下，膨胀情况：气体＞液体＞固体；
（2）分别分析电路图甲和乙，利用控制变量法，电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。
探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；
探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变；
（3）根据欧姆定律和焦耳定律求出①②③三只烧瓶产生的热量，进而知道哪个烧瓶玻璃管中的红色水柱更亮；
【拓展】根据上面（3）小问中的结果，可以知道，①号烧瓶内的电阻丝产生的热量和①②③三只烧瓶产生的热量之比。
【解答】解：（1）电流产生的热量用空气吸收的热量表示，空气吸收的热量的多少用体积的变化来表示，体积的变化通过液柱升高的大小来表示。
由于在相同的条件下，气体受热膨胀比液体更明显，因此，利用此装置实验时，实验所用时间比加热液体所用时间缩短很多。
（2）由电路图甲可知，电阻丝②（3Ω）和③（3Ω）串联再与电阻丝①（6Ω）并联，
电阻丝②与③的电阻和通过的电流都相同，无法完成该实验；
电阻丝①与②（或③）的电阻和通过的电流都不相同，无法完成该实验；
由电路图乙可知，电阻丝①（6Ω）和②（3Ω）串联再与电阻丝③（3Ω）并联，
则通过电阻丝①与②的电流相同，而电阻不同，故可以探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻大小有关；
电阻丝②和③的电阻相同，而通过它们的电流不相同，故可以探究电流通过导体产生热量的多少跟电电流大小有关；
综上所述，小明要完成该实验，应采用乙电路图，
根据电路图连接实物图，如图所示：
（3）由欧姆定律得，通过③号瓶电阻丝的电流：
I3===1A
通过①、②号瓶电阻丝的电流：
I1=I2===A，
通电时间t=2min=120s，
由焦耳定律得，①②③三只烧瓶中电阻丝产生的热量：
Q1=R1t=（A）2×6Ω×120s=80J，
Q2=R2t=（A）2×3Ω×120s=40J，
Q3=R3t=（1A）2×3Ω×120s=360J，
可见，③号烧瓶中电阻丝产生的热量最多，
故2min后③号烧瓶玻璃管中的红色水柱更亮。
【拓展】
（1）由上面第（3）问可知，①号烧瓶内的电阻丝产生的热量为80J。
（2）闭合开关一段时间后，①②③三只烧瓶产生的热量之比为：
Q1：Q2：Q3=80J：40J：360J=2：1：9。
故答案为：（1）玻璃管中红水柱上升的高度；气体受热膨胀比液体更明显；（2）乙；见上图；（3）③；
【拓展】（1）80；（2）2：1：9。

23．李想为了验证“电阻和通电时间一定时，电流越大，通过导体产生的热量越多。”这一猜想，选用了如下器材：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；装有煤油的烧瓶一个，烧瓶内电阻丝的阻值是10Ω，插在瓶中的温度计量程是0～100℃；导线若干。顺利完成了实验并记录了实验数据如下表。
（1）李想要用图26的电路完成实验，请你用笔画线代替导线将图连接完整。
（2）实验结束后，李想为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，第一次实验煤油初温仍为20℃，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温…
指出改动后方案的一点不足（可以结合原方案的实验数据）： 改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的量程，无法完成实验 。
【分析】（1）滑动变阻器采用一上一下的接法；根据表格中的电流值选择电流表量程。
（2）结合原实验数据，分析方案改动后的不足之处。
【解答】解：
（1）滑动变阻器采用一上一下的接法；由表格中的电流值可知，最大电流为0.4A，故电流表选用小量程；如图：
；
（2）实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打开通气孔，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温；
根据原实验数据可知，若把上一次末温作为下一次的初温，则改动后导致第三次实验的末温会超出温度计的量程，无法完成实验；
改动后，前一次实验的末温并不是下一次实验的初温，所以初温记录有误。
另外在两次实验之间调节滑动变阻器使得电流达到预设值过程中，盒内的空气温度还在上升。
故答案为：（1）如图；（2）改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的量程，无法完成实验。

24．小明用如图电路图来探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”：器材有：稳压电源、停表、盒内的电阻丝的阻值是100欧，插在筒中的温度计量程是0～100℃（标准大气压下水的沸点为100℃）。记录实验数据的表格如下表：
（1）本实验是通过观察 温度计示数变化 ，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。
（2）分析表中的数据，请将第四次实验筒内水的末温的数据补齐 95 。
（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，100秒后记录末温…指出改动后方案的不足 改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的量程，无法完成实验 。（写出一点即可）
【分析】（1）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过温度计示数变化来反映。这种方法是转换法。
（2）表中数据分析解答温度的变化。
（3）结合原实验数据，分析方案改动后的不足之处。
【解答】解：
（1）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过温度计示数变化来反映，这是转换法。温度计示数变化越大，电流产生的热量越多。这是转换法。
（2）由表知在通电时间和电阻大小相同时，电流变化为原来的2倍，温度的变化为原来温度变化的22倍，故当电流由0.2A变为0.5A时，电流变为原来的2.5倍，温度的变化为原来温度变化的2.52=6.25倍即筒内空气升高的温度为12℃×6.25=75℃，筒内空气的末温t为75℃+20℃=95℃；
（3）实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打开通气孔，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，100s后记录末温；
根据原实验数据可知，若把上一次末温作为下一次的初温，则改动后导致第三次实验的末温会超出温度计的量程，无法完成实验；
改动后，前一次实验的末温并不是下一次实验的初温，所以初温记录有误。
另外在两次实验之间调节滑动变阻器使得电流达到预设值过程中，盒内的空气温度还在上升。
故答案为：（1）温度计示数变化；（2）95；（3）改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的量程，无法完成实验。

五．计算题（共15小题）
25．如图是家用电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧开以前的加热状态，另一种是水烧开后的保温状态。R2是加热用的电热丝，上面标有“220V1100W”，R1是电阻。
（1）电饭锅处于加热状态时一小时放出的热量是多少？
（2）电饭锅处于保温状态时R1的功率是此时电路总功率的，R210min产生的热量是多少？
【分析】（1）由电路图可知，当S闭合时，R1被短路，电路为R2的简单电路，电路中电阻最小，根据P=可知电饭锅处于加热状态，
知道加热功率和时间，根据Q=W=Pt求出电饭锅处于加热状态时一小时放出的热量；
（2）根据P=的变形公式求出加热用的电热丝R2的阻值，当S断开时，R1、R2串联接入电路，电路中电阻最大，根据P=可知电饭锅处于保温状态，从而得出保温功率的表达式，根据电饭锅处于保温状态时R1的功率是此时电路总功率的的关系，结合功率的公式求出两电阻间的关系，进而求出R1的阻值；根据欧姆定律求出保温时的电流，再根据Q=I2Rt求出R210min产生的热量。
【解答】解：（1）由电路图可知，当S闭合时，R1被短路，电路为R2的简单电路，电路中电阻最小，根据P=可知电饭锅处于加热状态，
电饭锅处于加热状态时一小时放出的热量：
Q=P加热t=1100W×3600s=3960000J=3.96×106J；
（2）R2是加热用的电热丝，上面标有“220V 1100W”，
由P=得R2的电阻：
R2===44Ω
电饭锅处于保温状态时R1与R2 串联，设此时电流为I，
电饭锅处于保温状态时R1的功率是此时电路总功率的：
5I2R1=I2（R1+R2），5R1=R1+44Ω，
解得：R1=11Ω
电饭锅处于保温状态时R1与R2 串联，设此时电流：
I===4A，
R210min产生的热量：
Q2=I2 R2 t=（4A）2×44Ω×600s=422400J。
答：（1）电饭锅处于加热状态时一小时放出的热量是3.96×106J；
（2）电饭锅处于保温状态时R1的功率是此时电路总功率的，R210min产生的热量是422400J。

26．如图所示，电源电压恒定为6V，定值电阻R=8Ω，小灯泡L标有“6V3W”字样，假设灯L的阻值不随温度变化。求：
（1）小灯泡L的电阻；
（2）只闭合S2时，电路中的总功率及通电10s电阻R产生的热量；
（3）只闭合S1、S3时，电路中的总电流。
【分析】（1）根据公式I=求出灯泡的额定电流，根据I=求出灯泡的电阻；
（2）只闭合S2时，该电路为R和L的串联电路，根据I=求出电路中的电流，根据P=UI求出总功率，根据Q=I2Rt求出R产生的热量；
（3）只闭合S1、S3时，该电路为L和R的并联电路，此时灯泡正常发光；根据欧姆定律求出R的电流，根据并联电路的电流规律求出总电流。
【解答】解：（1）小灯泡L标有“6V3W”字样，则灯泡的额定电流为：I额===0.5A；
小灯泡的电阻为：RL===12Ω；
（2）只闭合S2时，该电路为R和L的串联电路，此时电路中的总电流为：I===0.3A；
电路中的总功率为：P=UI=6V×0.3A=1.8W；
通电10s电阻R产生的热量为：Q=I2Rt=（0.3A）2×8Ω×10s=7.2J；
（3）只闭合S1、S3时，该电路为L和R的并联电路；此时灯泡正常发光，通过灯泡的电流为：0.5A；
通过R的电流为：I'===0.75A；
干路中的电流为：I总=I额+I'=0.5A+0.75A=1.25A。
答：（1）小灯泡L的电阻为12Ω；
（2）只闭合S2时，电路中的总功率为1.8W；通电10s电阻R产生的热量为7.2J；
（3）只闭合S1、S3时，电路中的总电流为1.25A。

27．如图所示，把一个定值电阻R和标有“2.5V 0.2A”的小灯泡串联，接在电压为4.5V的电源上，小灯泡恰能正常工作。通过计算回答：
（1）小灯泡正常工作时的功率是多少？
（2）串联在电路中的定值电阻R的阻值多大？
（3）该电路工作10s定值电阻R产生的热量是多少？
【分析】（1）已知小灯泡的额定电压和电流，由P=UI计算其电功率；
（2）由串联电路特点和欧姆定律计算定值电阻的阻值；
（3）由Q=W=UIt计算该电路工作10s定值电阻产生的热量。
【解答】解：
（1）由题知，灯泡的额定电压2.5V，正常发光电流为0.2A，
所以灯泡正常工作时的功率：
PL=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）由图知，R与灯泡串联，
串联电路的电流处处相等，所以灯泡正常发光时通过R的电流：IR=0.2A，
串联电流总电压等于各部分电路两端电压之和，所以R两端电压：
UR=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V，
由欧姆定律可得定值电阻的阻值：
R===10Ω；
（3）该电路工作10s定值电阻产生的热量：
Q=WR=URIRt=2V×0.2A×10s=4J。
答：（1）小灯泡正常工作时的功率是0.5W；
（2）串联在电路中的定值电阻的阻值是10Ω；
（3）该电路工作10s定值电阻产生的热量是4J。

28．图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。求：
（1）当电路中的电流为2A时，S和S1的开关情况；
（2）R1和R2的电阻；
（3）0～30min，电饭煲产生的总热量；
（4）在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。用电高峰期，当实际电压为200V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要多长时间。
【分析】（1）当电路中的电流为2A时，利用P=UI求电饭煲的电功率，分析电路图，得出开关S和S1都闭合以及开关S闭合、S1断开时的电路组成，结合图丙得出哪种情况下电路中的电流为2A；
（2）只闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电饭煲功率较小，利用P=求R1的阻值；当开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，电饭煲的功率较大，知道此时功率，求出R2的功率，再利用P=求R2的阻值；
（3）由图丙可知，工作30min中，功率为440W、660W的时间，利用Q=W=Pt求0～30min内电饭煲产生的总热量；
（4）电饭煲正常工作时，由图丙可知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间t1=10min；设当实际电压为200V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要时间为t2，两过程电流做功产生的热量相同，利用Q=W=t列方程求解。
【解答】解：（1）由电路图可知，当开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，电饭煲的功率较大，由图丙可知，此时电饭煲的功率为P大=660W；
当开关S闭合、S1断开时，电路中只有R1，电饭煲的功率较小，由图丙可知，此时电饭煲的功率P小=440W；
当电路中的电流为2A时，电饭煲的电功率：P=UI=220V×2A=440W；
所以，当电路中的电流为2A时，开关S闭合、S1断开；
（2）只闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电饭煲功率较小，P小=440W，
由P=可得R1的电阻：
R1===110Ω；
当开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，电饭煲的功率较大，此时总功率P大=660W，
则此时R2的功率：
P2=P大﹣P小=660W﹣440W=220W，
由P=可得R2的电阻：
R2===220Ω；
（3）由图丙可知，在工作30min内，以功率P小=440W工作的时间t1=15min=900s，
以功率P大=660W工作的时间t2=30min﹣15min=15min=900s，
由Q=W=Pt可得，0～30min内电饭煲产生的总热量：
Q总=Q1+Q2=W1+W2=P小t1+P大t2=440W×900s+660W×900s=9.9×105J；
（4）电饭煲正常工作时，由图丙知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间t1=10min；
当实际电压为200V时，使用该电饭煲，设从开始工作到S1第一次自动断开需要时间为t2，
两过程电流做功产生的热量相同，即Q=W=t，
则：t1=t2，
×10min=t2，
解得：t2=12.1min。
答：（1）当电路中的电流为2A时，开关S闭合、S1断开；
（2）R1和R2的电阻分别为110Ω、220Ω；
（3）0～30min，电饭煲产生的总热量为9.9×105J；
（4）用电高峰期，当实际电压为200V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要12.1min。

29．图甲是小明家电热水壶内部的简化电路图，其中R1为加热管，R2为限流电阻，只有加热管R1放出的热量能被水吸收。S1是温控开关（也叫防干烧开关），S、S2是手动开关，调节S、S2可以使电热水壶分别处于加热和保温状态，下图乙是该电热水壶的铭牌。
（1）加热水壶处于加热状态时，手动开关S、S2应处于什么状态？正常工作时，通过加热管R1的电流为多少？
（2）水烧开后，让电热水壶处于保温状态，若R2=165Ω，则电热水壶的保温功率为多少？
（3）小明发现在晚上用电高峰时烧开一壶水比白天用时长，晚上他进行了测量，关掉家里其他电器，仅电热水壶工作，他观察到家里电能表（如图丙）1min转盘转了40转，则晚上烧水时电热水壶的实际功率为多少？
【分析】（1）根据P=结合串联电路电阻的规律分析；
先根据表中读出额定加热功率，根据P=UI求正常工作时加热管R1的电流；
（2）根据电路的连接，由电阻的串联和欧姆定律求电路中的电流，根据P=I2R求保温功率；
（3）根据如图乙电能表上标有3000r/kW•h参数含义求转40转消耗的电能，根据P实=求电热水壶的实际功率。
【解答】解：（1）由电路图可知，当S1、S、S2都闭合时，R2短路，电路只有R1工作；
当开S、S1闭合、S2断开时，两电阻串联；根据串联电阻的规律，根据P=，当电路只有R1工作时功率大，为加热状态，即手动开关S、S2都闭合时，电热水壶处于加热状态；
根据表乙中数据可知，电热水壶的额定功率为880W，由P=UI，
正常工作时，通过加热管R1的电流为：
I===4A；
（2）由欧姆定律I=，
根据（1）知，加热管电阻：
R1===55Ω，
当开S1、S闭合、S2断开时，两电阻串联，电路处于保温状态，根据电阻的串联，此时电路的电阻：
R串联=R2+R1=165Ω+55Ω=220Ω，
由欧姆定律，此时电路中的电流：
I′===1A，
则电热水壶的保温功率，即R1的功率：
P保=I′2R1=（1A）2×55Ω=55W；
（3）如图丙电能表上标有3000r/kW•h，表示电能表转盘每转3000圈消耗1度电，则转40转消耗的电能为：
W=×40kW•h=×3.6×106J=4.8×103J，
1min转盘转了40转，晚上烧水时电热水壶的实际功率为：
P实===800W。
答：（1）加热水壶处于加热状态时，手动开关S、S2都处于闭合状态；正常工作时，通过加热管R1的电流为4A；
（2）若R2=165Ω，则电热水壶的保温功率为55W；
（3）晚上烧水时电热水壶的实际功率为800W。

30．图甲所示是某型号双向双动式和面机。主要结构为：加热器、一个能带动搅拌器正转和反转的电动机、一个带动料桶的电动机。使用时，先给水加热到适宜的温度，然后将面粉倒入，带动搅拌器和料筒的两电动机即交替工作。下表是这个和面机的主要技术参数，图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的P﹣t图象。
（1）若和面需用60℃的热水，若取1.5kg20℃的水，则需要加热多长时间开始和面？[设无热损失，c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机电机正常工作12min，家里标有“3000r/kW•h”字样的电能表转盘转过了480转。计算料桶电机的功率多大？
【分析】（1）先根据Q=cm△t求出水吸收的热量，然后根据P=的变形公式即可求出加热时间；
（2）“3000r/kW•h”表示电路中每消耗1kW•h电能，电能表转盘就转过3000r，且这段时间内电能表转盘转过了480转，从而可以计算出电机消耗的电能，又知道工作时间，可利用公式P=计算出料桶电机的功率。
【解答】解：
（1）水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（60℃﹣20℃）=2.52×105J，
无热损失，由P=可得，和面机加热的时间：
t====252s；
（2）“3000r/kW•h”表示电路中每消耗1kW•h电能，电能表转盘就转过3000r，
其它用电器都关闭，和面机电机工作12min消耗的电能为：
W==kW•h=×3.6×106J=5.76×105J，
由图乙可知，在12min内，搅拌电机工作了8min，
搅拌电机消耗的电能：W搅=P搅t1=900W×8×60s=4.32×105J，
则料桶电机消耗的电能：W料桶=W﹣W搅=5.76×105J﹣4.32×105J=1.44×105J，
由图乙可知，料桶电机的工作时间是4min，
则料桶电机的功率为：P料桶===600W。
答：（1）若和面需用60℃的热水，若取1.5kg20℃的水，则需要加热252s的时间开始和面；
（2）料桶电机的功率为600W。

31．饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分的原理图如图，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一侧，使饮水机处于保温状态。请回答下列问题：
（1）A、B是两盏不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热，黄色表示保温，则A灯为 红 色灯
（2）饮水机正常工作，加热时加热管的功率为550W，保温时加热管的功率为88W，则电阻R2的阻值为多大？（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）
（3）若该饮水机将0.5kg的水从20℃加热到97℃，用时350s，则饮水机的加热效率为多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
【分析】（1）饮水机的加热和保温是由电热管的功率决定的，电热管功率大就是加热，电热管功率小就是保温；
（2）已知加热时加热管的功率，根据公式R=可求R1的大小；根据公式P=I2R可求保温时的电流，根据总电压和电流求出电路的总电阻，最后根据串联电路电阻的特点求出电阻R2的大小。
（3）首先根据Q吸=cm（t2﹣t1）求出水吸收的热量，加热管放出的热量Q管=Pt，加热管的效率η=×100%，据此可以计算出加热管的效率。
【解答】解：
（1）由图知，当S接左面时电路中只有电阻R1，总电阻最小，电路中电流最大，发热管的功率最大，处于加热状态，因此A灯为红色灯。
（2）由题知，加热时加热管的电功率P1=550W，
则R1的阻值：R1===88Ω；
保温时，R1与R2串联，此时加热管的电功率P2=88W；
由P=I2R可得，通过加热管的电流：
I===1A；
由I=可得此时电路的总电阻：
R===220Ω；
根据串联电路电阻的特点可得R2的阻值：R2=R﹣R1=220Ω﹣88Ω=132Ω；
（3）0.5kg的水从20℃加热到97℃吸收的热量：
Q吸=cm（t2﹣t1）=4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（97℃﹣20℃）=1.617×105J，
加热管加热时放出的热量：
Q管=P加热t=550W×350s=1.925×105J，
加热管的效率：
η=×100%=×100%=84%。
故答案为：（1）红；（2）电阻R2的阻值132Ω；（3）加热管的效率84%。

32．如图甲所示的陶瓷电热水壶使用了PTC新型的半导体陶瓷材料，它的发热效率较高，PTC有一个人为设定的温度。当它的温度低于设定温度时，其电阻值会随它的温度升高而变小；当它的温度高于设定温度时，其电阻值随它的温度升高而变大。它的工作电路如图乙所示，R0是定值电阻，其阻值不受温度的影响。RT是PTC的电阻，它的电阻值与温度的关系如图丙所示。该电热水壶在RT设定温度状态工作时，电路消耗的总功率1100W．
（1）R0的阻值为多少？
（2）当RT的温度为130℃时，电路中RT的实际功率为多少？
（3）若用该热水壶烧水的热效率为80%，要把一标准大气压下质量为0.5kg、初温为20℃的水烧开，消耗的电能是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
【分析】（1）根据“PTC温度低于设定温度时电阻值会随它的温度升高而变小、温度高于设定温度时电阻值随它的温度升高而变大”确定PTC的人为设定温度；
从图象可知，当PTC在人为设定温度状态工作时，RT=34Ω，R0、RT串联，根据公式R=求出总电阻，然后根据串联电路电阻的特点求出R0的阻值。
（2）当RT的温度为130℃时，由图象可知，此时RT的阻值为100Ω，求出此时电路的总电阻，根据欧姆定律求出电路的电流，根据公式P=I2R求出RT的实际功率。
（3）根据Q=cm△t可求得水吸收的热量，已知热效率为80%，利用η=可求得消耗的电能。
【解答】解：
（1）根据题意结合图丙的图象可知，PTC的人为设定温度为100℃，此时RT=34Ω；
由图乙可知，R0、RT串联，U=220V；
由P=可得，电路中的总电阻：
R总===44Ω，
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以R0的阻值：R0=R总﹣RT=44Ω﹣34Ω=10Ω；
（2）当RT的温度为130℃时，由图丙可知，此时RT的阻值为100Ω，
此时电路中的总电阻：R总′=R0+RT′=10Ω+100Ω=110Ω，
电路中的电流：I′===2A；
则RT的实际功率：PT实=（I′）2RT′=（2A）2×100Ω=400W。
（3）水吸收的热量：Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×105J，
由η=可得，此过程中消耗的电能：
W===2.1×105J。
答：（1）R0的阻值为10Ω；
（2）当RT的温度为130℃时，电路中RT的实际功率为400W；
（3）消耗的电能是2.1×105J。

33．小华家电压力锅铭牌如表一所示。其工作原理如图甲所示，A为密闭锅体，R1为加热电阻，L为保温指示灯（电阻忽路不计），R2为保温电阻。S1为电源开关，S2为压力开关，闭合S1后，电路通过R1对电压力锅加热，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，锅底向下移动，压力开关与触点a断开，并与b点接通，电路通过R2对电压力锅进行保温保压。
表一
表二
求：
（1）小华家的电能表如图乙所示，当家中只有电压力锅工作，且处于保温状态20分钟时，电能表的转盘旋转多少圈？
（2）在用电高峰期，小华家的实际电压为198V，电压力锅处于加热状态时，电阻R1的实际电功率是多大（设R1的阻值不随温度的变化而改变）？
（3）已知锅内水的质量为1kg，初温为16℃，测出从闭合开关S1到指示灯L亮用时500s（电压力锅正常工作），求出电压力锅从开始加热至锅内气压达到设定时的电热效率。[水的比热容：4.2×103J（kg•℃）]
【分析】（1）根据表已数据可知电压力锅加热时的功率，又已知工作时间，根据公式W=Pt可求消耗的电能，电能表上的“3600r/kW•h”表示电路中每消耗1kW•h的电能，转盘转动3600圈，可求现在电能表的表盘转动的圈数；
（2）根据P=公式变形可求得电压力锅的加热电阻，再利用P=求得当实际电压为198V时，其实际功率；
（3）由电压力锅的铭牌知道，锅内气体压强设定值p=175kPa、电压力锅的加热功率为1000W，由表二可知此时锅内温度为116℃，测出闭合开关S1到电路中保温，指示灯亮的时间500s；利用P=变形可求得电压力锅消耗的电能，利用Q吸=cm△t求得水吸收的热量，然后利用η=×100%可求得电热效率。
【解答】解：
（1）电压力锅处于保温状态20分钟消耗的电能：
W=P保温t=0.02kW×h=kW•h；
电能表上的“3600r/kW•h”表示电路中每消耗1kW•h的电能，转盘转动3600圈，
则此过程中电能表表盘转动的圈数：n=kW•h×3600r/kW•h=24r；
（2）由P=可得，电压力锅的加热电阻：R1===48.4Ω。
当实际电压为198V时，其实际功率为：P实===810W。
（3）由电压力锅的铭牌可知，锅内气体压强设定值p=175kPa、电压力锅的正常加热功率为1000W，由表二可知此时锅内温度为116℃，测出闭合开关S1到电路中保温指示灯亮的时间500s；
由P=可得，电压力锅消耗的电能：
W电=P加热t=1000W×500s=5×105J；
电压力锅从开始加热至锅内气压达到设定时，水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103 J/kg×1kg×（116℃﹣16℃）=4.2×105J。
电压力锅的电热效率：
η=×100%=×100%=84%。
答：（1）电能表的转盘旋转24圈；
（2）电阻R1的实际电功率是810W；
（3）电压力锅从开始加热至锅内气压达到设定时的电热效率84%。

34．如图是某电热水壶的铭牌。在1标准大气压下，正常工作7min能将一壶水从20℃加热至沸腾。已知c水=4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）水吸收的热量；
（2）烧开一壶水消耗的电能；
（3）热水壶工作的效率。
【分析】（1）根据ρ=求出水的质量，根据吸热公式Q吸=cm（t﹣t0）计算出水吸收的热量。
（2）已知额定功率和通电时间，根据公式W=Pt求出消耗的电能。
（3）吸收的热量与消耗电能的比值就等于电热水壶的热效率。
【解答】解：（1）水的体积V=1.5L=1.5×10﹣3m3，
由ρ=得水的质量：
m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）=5.04×105J；
（2）由P=得，烧开一壶水消耗的电能：
W=Pt=1500W×7×60s=6.3×105J；
（3）电热水壶的热效率：
η=×100%=×100%=80%。
答：（1）水吸收的热量为5.04×105J；
（2）烧开一壶水消耗的电能为6.3×105J；
（3）电热水壶的热效率为80%。

35．如图所示，是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中R1、R2为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式。该电热水壶有高温、中温、低温三档，中温档的额定功率为500W．求：
（1）电热水壶调至中温档正常加热，将2kg温度为30℃的水烧开（标准大气压下）需要20min，水所吸收的热量及电热水壶的效率；[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）电热水壶高温档的额定功率。
【分析】（1）标准大气压下水的沸点为100℃，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据P=求出消耗的电能，利用η=×100%求出电热水壶的效率；
（2）先分析四图的连接方式，求出四种连接的电阻大小，电源电压不变，根据公式P=求出各自的电功率，然后比较得出答案；
【解答】解：
（1）标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣30℃）=5.88×105J，
由P=可得，中温档加热20min消耗的电能：
W=P中t′=500W×20×60s=6×105J，
电热水壶的效率：
η=×100%=×100%=98%；
（2）由题知，R1、R2为阻值相同的电热丝，设R1=R2=R，
甲图为开路，P甲=0，
乙图中两电阻串联，R乙=2R，则P乙==，
丙图中只有电阻R1工作，R丙=R，则P丙==，
丁图中两电阻并联，R丁=R，则P丁===2，
由以上分析可知，丙图为中温档，丁图为高温档，
则电热水壶高温档的额定功率：
P高=2P中=2×500W=1000W；
答：（1）水所吸收的热量为5.88×105J，电热水壶的效率98%；
（2）电热水壶高温档的额定功率为1000W。

36．如图所示的电路中，电源电压为8V，R2是阻值为40Ω的定值电阻，压敏电阻R1的阻值随压力的变化情况如图乙所示。当开关S闭合后，问：
（1）当电流表示数为0.4A时，电路连续工作10mim，电阻R2产生的热量为多少？
（2）若此热量的84%给20g的水加热，则水温升高多少？（水的比热容为4.2×103J/kg•℃）
【分析】由图甲可知，R1与R2并联，电流表测干路电流。
（1）根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R2的电流，根据W=UIt求出电路连续工作10min电阻R2产生的热量；
（2）根据Q吸=Q×84%求出水吸收的热量，根据Q吸=cm△t求出水温升高的温度。
【解答】解：由图甲可知，R1与R2并联，电流表测干路电流，
（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=可得，通过R2的电流：
I2===0.2A，
电路连续工作10min，电阻R2产生的热量：
Q=W=UI2t=8V×0.2A×10×60s=960J；
（2）由题意可得，水吸收的热量：
Q吸=Q×84%=960J×84%=806.4J，
由Q吸=cm△t可得，水升高的温度：
△t===9.6℃。
答：（1）当电路连续工作10min，电阻R2产生的热量为960J；
（2）若此热量的84%给20g的水加热，则水温升高9.6℃。

37．小虎家的电饭锅有加热和保温功能，如图为其内部电路原理图，S为单刀双掷开关，已知电饭锅的加热功率是1000W，R2=435.6Ω。
（1）求R1的阻值和电饭锅的保温功率。
（2）不计热量损失，用此电饭锅把2kg水从20℃加热到80℃，需要多少时间。（C水=4.2×103J/（kg•℃））
【分析】（1）首先根据P=分析出电饭锅的加热或保温状态，然后利用P=可求得R1的阻值和电饭锅的保温功率。
（2）不计热量损失，利用W=Q=cm△t可求得电饭锅加热时消耗的电能，然后利用P=可求得加热时间。
【解答】解：
（1）由图可知，当开关S接触点1时，只有R1接入电路；当开关S接触点2时，R1和R2串联接入电路，
当开关S接触点1时，电阻最小，根据P=可知，功率最大，电饭锅处于加热状态；当开关S接触点2时，处于保温状态；
由P=可得，R1的阻值：
R1===48.4Ω，
电饭锅的保温功率：
P保温===100W；
（2）不计热量损失，电饭锅加热时消耗的电能：
W=Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣20℃）=5.04×105J=0.14kW•h；
由P=可得，加热时间：
t===0.14h=504s。
答：（1）R1的阻值为48.4Ω，电饭锅的保温功率为100W；
（2）不计热量损失，用此电饭锅把2kg水从20℃加热到80℃，需要504s的时间。

38．小明对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调节范围是120W～2200W，
（1）小明用电磁炉将质量为2kg的水从20℃加热到100℃，消耗了0.22kW•h的电能。水吸收的热量是多少？这时电磁炉的效率是多少？
（2）小明用电磁炉煮粥。先用大火将水开，后用小火煮。这段时间电功率随时间变化如图所示，问：第8分钟通过电磁的电流是多少？
【分析】（1）知道水的质量和比热容以及初温、末温，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，又知道消耗的电能，利用η=×100%求出电磁炉的效率；
（2）从电功率随时间变化图象上得出第8分钟时电磁炉的电功率，利用P=UI求此时通过电磁炉的电流。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）=6.72×105J，
电磁炉消耗的电能：
W=0.22kW•h=0.22×3.6×106J=7.92×105J，
电磁炉的效率：
η=×100%=×100%≈84.8%；
（2）由图知，第8分钟时电磁炉的电功率P=800W，
由P=UI可得，通过电磁炉的电流：
I==≈3.6A。
答：（1）水吸收的热量是6.72×105J，这时电磁炉的效率是84.8%；
（2）在第8min通过电磁炉的电流是3.6A。

39．小芳家有个电热水器，说明书上有工作原理示意图（如图甲）该热水器有“加热”和“保温”两档，试求：
（1）该电路处于加热档时，总功率为1100W，A、B指示灯电阻很小可忽略不计，将电热水器内2L水从25℃加热到100℃用时10min，则此电热水器的加热效率是多少？
（计算结果保留到1%，C水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3）
（2）若R1和R2的阻值不随温度的变化，处于保温档时，R1的功率是44W，求电阻R2的阻值。
（3）某次实际工作时，小芳关闭家中其他电器，单独让电热水器工作，在图乙所示的电能表上，发现2min电能表转盘转了42转，此时电热水器的实际功率是多少？
【分析】（1）根据水的体积求得水的质量，利用Q=cm△t求得水吸收的热量，利用P=求得消耗电能，再利用η=可求得此电热水器的加热效率；
（2）由图可知，电路处于加热挡时，只有R1接入电路，根据P=可求得R1的电阻，当处于保温档时，R1与R2串联，根据P=可求得R1两端电压，
然后根据串联电路的电压特点求得R2两端电压，利用P=UI可求得电路中的电流，串联电路中电流处处相等，根据I=可求得电阻R2的阻值。
（3）已知电能表每消耗1kW•h的电能，转盘转1200R，可求转过42R消耗的电能，根据公式P=求出这个电热水器的实际功率；
【解答】解：
（1）水的体积V=2L=2×10﹣3m3，
由ρ=可得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg，
水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣25℃）=6.3×105J；
由P=可得，消耗电能：W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J，
电热水器的加热效率：η=×100%=×100%≈95%；
（2）由图可知，电路处于加热挡时，只有R1接入电路，
由P=可得，电阻R1的阻值：
R1===44Ω，
当处于保温档时，R1与R2串联，
则由P=可得，R1两端电压：U1===44V，
电路中的电流：I2=I1===1A，
R2两端电压：U2=U﹣U1=220V﹣44V=176V，
由I=可得，电阻R2的阻值：R2===176Ω；
（3）2min电能表转盘转了42转，此时电热水器消耗的电能：
W′==kW•h=×3.6×106J=1.26×105J，
此时电热水器的实际功率：
P′===1050W。
答：（1）此电热水器的加热效率是95%；
（2）电阻R2的阻值为176Ω。
（3）某此时电热水器的实际功率为1050W。

六．解答题（共11小题）
40．如图所示时人们日常生活和工作中经常使用的一种插线板。现在市场上有一些劣质线板，经质检部分检查发现，部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细。使用时很容易发生电火灾事故，这是为什么？请用所学知识解释。
【分析】（1）导体电阻大小跟导体的长度、横截面积、材料有关。在横截面积和材料一定时，导体越长，导体电阻越大；在导体的长度和材料一定时，导体的横截面积越大，导体的电阻越小；在导体的长度和横截面积一定时，材料不同，电阻大小不同。
（2）根据Q=I2Rt得，电流产生热量跟电阻成正比，电阻越大，电流产生的热量越多，容易发生火灾。
【解答】答：在材料和长度一定时，导体横截面积越小电阻越大，所以伪劣电热器的电源线的芯线一般比合格产品越细，电阻越大；根据Q=I2Rt可知，在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流通过细的芯线产生的热量越多，易发生火灾。

41．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知电动机内线圈电阻5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量800g，以10m/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦，物体上升20s的过程中，求：
（1）电流通过线圈产生的热量；
（2）电压表读数；
（3）电动机工作效率。
【分析】（1）根据P=I2R求出线圈的发热功率，根据Q=W=Pt求出电流通过线圈产生的热量；
（2）根据电动机做的功就是克服物体的重力做的功，根据P====mgv求出电动机做功的功率，电动机做功的功率加上线圈的发热功率即为电动机消耗电能的功率，利用P=UI求出电动机两端的电压即为电压表的示数；
（3）提升W=Pt求出电动机消耗的电能，利用效率公式求出电动机工作效率。
【解答】解：（1）线圈的发热功率：P线圈=I2R=（2A）2×5Ω=20W，
电流通过线圈产生的热量：Q=W=P线圈t=20W×20s=400J；
（2）电动机做功的功率：P机械====mgv=0.8kg×10N/kg×10m/s=80W，
线圈的发热功率：P线圈=I2R=（2A）2×5Ω=20W，
电动机的功率：P=P机械+P线圈=80W+20W=100W，
根据P=UI可知电动机两端的电压即电压表的示数：U===50V；
（3）提升物体的有用功：W有=P机械t=80W×20s=1600J；
电动机消耗的电能：W=Pt=100W×20s=2000J，
电动机工作效率：η=×100%=×100%=90%。
答：（1）电流通过线圈产生的热量为400J；
（2）电压表读数为50V；
（3）电动机工作效率为80%。

42．小明在使用电炉子的时候发现，闭合开关，电炉丝红热，但连接电炉丝的导线却并不热，你能帮小明解释一下吗？
【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比。电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，据焦耳定律分析判断。
【解答】答：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，由串联电路特点可知：I电炉丝=I导线，通电时间t相同，
由Q=I2Rt得，由于R电炉丝＞R导线，
电流产生的热量：
Q电炉丝＞Q导线，所以会出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。

43．由生活经验知道，电熨斗通电一段时间后，熨斗面很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，请你结合所学到的物理知识进行合理的解释。
【分析】电熨斗和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析。
【解答】答：电熨斗与导线串联，电流与通电时间相同，而电熨斗的电阻远远大于导线的电阻，由焦耳定律Q=I2Rt可知，电熨斗上产生的热量远远大于导线上产生的热量，所以熨斗面很热，但导线不怎么热。

44．火的使用极大地推进了人类文明的进步，但火的肆虐也给人们的生命财产安全带来很大的危害。
（1）火灾危害人体安全，除了高温造成的烧伤和烫伤还有窒息与毒害，高温的有毒有害气体通过 呼吸系统 进入人体发生毒害作用，因此逃离火灾现场时应设法用浸湿的手帕或衣物等捂住口鼻，低姿逃离。
（2）“防火胜于救火”，科学认识燃烧，增强安全防范意识是每个公民应具备的安全素养之一，
下列有关认识错误的是 B 。
A．身上着火不可乱跑，要就地打滚使火熄灭
B．水能灭火，是因为水能降低可燃物的着火点
C．油库、面粉厂、纺织厂和煤矿的坑道内等场所要严禁烟火，以避免引发爆炸
D．发现室内燃气泄漏，立即关闭阀门并开窗通风，切不可立即开灯或打开排气扇
（3）人在荒野中取火非常重要，请利用干电池和口香糖包装纸来取火，写出具体操作方法。
【分析】1）发生火灾后，生成的高温二氧化碳和有毒的气体，这些气体的密度小，会浮在房间的上部，
人若直立行走，会吸入更多有毒气体或因缺氧而发生危险，可以据此解答该题；
（2）A、身上着火如果乱跑则会加速空气的流动，提供更充足的氧气，而使火势更旺，可以据此解答；B、根据灭火的原理分析解答；
C、根据厂内具有可燃物考虑；
D、根据可燃性气体泄漏的处理方法解答。
（3）金属都具有导电性；导线直接将电源连接起来的电路叫短路，短路时，容易烧坏电路或形成火灾；
【解答】（解：（1）火灾时产生大量的有毒气体，一氧化碳，一氧化氮，这些气体比空气的密度小，所以会大量产生在上层空气中，所以人应尽量下蹲或者匍匐前进；
用湿毛巾捂住鼻子，可以有效的过滤空气中的有毒气体进入人体的呼吸系统，所以用湿毛巾捂住口鼻，并尽量贴近地面逃离，是自救的安全有效方法；
（2）A、身上着火如果乱跑则会加速空气的流动，提供更充足的氧气，而使火势更旺，所以身上着火不可乱跑，要就地打滚使火熄灭，故A正确；
B、水蒸发时要吸收大量的热，可降低可燃物的温度到着火点以下，从而达到灭火的目的，不是降低可燃物的着火点，故B错误；
C、油库、面粉厂、纺织厂、轮穀厂、橡胶厂和煤矿的坑道内等场所都含有易燃的微粒，所以应该严禁烟火，否则容易发生火灾或爆炸，故C正确；
D、室内燃气泄漏，应迅速关闭阀门并开窗通风，切不可立即开灯或打开排气扇，以防产生电火花引发爆炸，故D正确。
故选：B。
（3）因为锡箔纸属于金属，因此具有导电性，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，形成了电源短路，此时锡箔纸中的电流很大；
锡箔纸条中部剪窄后与没剪时相比，横截面积变小，电阻变大，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，短时间内锡箔纸窄处会产生较多电热，使锡的内能增大，温度升高，达到锡纸的着火点而使之燃烧。
具体操作方法：取宽约2cm的口香糖锡箔纸条，在其中部剪窄约为2﹣3mm，如图所示；
让锡箔纸条一端放在干电池正极，另一端放在干电池负极，用食指和拇指分别用力压住，使干电池短路，很快就会看到锡箔纸条窄处燃烧起来。
故答案为：（1）呼吸系统；（2）B；（3）见解答。

45．下面是《物理》“焦耳定律”一节中截取的一段，请你用所学过的物理知识解释文中的问题。
“在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾”。这是为什么？
【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。
【解答】答：导线连接处由于导体横截面积小、电阻大，连接处与其两边导线串联，通过电流和通电时间相同。根据Q=I2Rt，所以连接处产生热量多，更容易发热，加速老化，甚至引发火灾。

46．如图所示，是两定值电阻R1和R2中的电流与其两端电压的关系，若将两电阻并联在电压为2V的电路中，R2的电阻为 10 Ω，干路上的电流为 0.8 A，通电时间相同，R1和R2产生的热量之比Q1：Q2= 3：1 。
【分析】由图象根据I=计算R2的阻值；
根据并联电路特点，由图象计算干路电流；
由并联电路的特点及焦耳定律公式计算两电阻产生的热量之比。
【解答】解：
两电阻并联在电压为2V的电路中，U=U1=U2=2V，
由图象可知，U=2V时，I1=0.6A，I2=0.2A，
根据并联电路的电流特点，干路的电流为I总=I1+I2=0.6A+0.2A=0.8A；
根据I=，两电阻的阻值：
R2===10Ω；
根据Q=W=UIt，
通电时间相同，R1和R2产生的热量之比：
====。
故答案为：10；0.8；3：1。

47．在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾，请你用学过的物理知识（如：电功率、焦耳定律），简要说明这是为什么？
【分析】根据焦耳定律，找出引起电热增加的因素，是因为电流变大的缘故，而造成电流过大的其中一个原因是因为使用了大功率用电器。
【解答】答：由公式I=可知，在电压一定时，当接大功率的电炉时，会造成输电线路电流增大，由焦耳定律Q=12Rt，可知，电线上将显著发热，有时可能烧坏电线绝缘皮，甚至会引起火灾。

48．运用知识解决问题：
（1）电炉子工作时，电炉丝热得发红而与其相连的铜导线却不怎么热，这是为什么？
答：根据焦耳定律公式 Q=I2Rt 可知，在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟 电阻 成正比。电炉丝与铜导线是串联的，电流相等。电炉丝比铜导线的电阻大得多，相同时间内，电炉丝产生的热量比导线产生的热量要多，因此电炉丝热得发红而与其相连的铜导线却不怎么热。
（2）小雨连接了如图电路，请在方框内画出它的电路图。
（3）将R1=4Ω的电阻和R2=8Ω的电阻并联接在电源两极上，测得流过电阻R1的电流为0.5A．则：①电源电压为 2 V；②流过R2的电流 0.25 A。
【分析】（1）由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比。电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等）、通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，据焦耳定律分析判断；
（2）根据实物图可知，两灯泡串联，根据实物图完成电路图即可；
（3）知道两电阻并联，已知流过电阻R1的电流，利用欧姆定律变型公式U=IR求电压，并联电路中各支路两端的电压相等、等于电源电压，再利用欧姆定律求通过R2的电流。
【解答】解：（1）电炉与导线串联连接在电路里，电炉工作时，电炉丝与导线的时间和电流一样，但导线的电阻远小于电炉丝，由Q=I2Rt可知，在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟电阻成正比，电流通过电炉产生的热量要多得多。因此电炉丝热的发红而导线几乎不发热；
（2）电流从正极出发经开关、灯泡L2、灯泡L1，然后回到电源负极。如图所示
（3）①已知R1=4Ω，I1=0.5A，由I=可得，电源电压U=U1=I1R1=0.5A×4Ω=2V，
②流过R2的电流I2====0.25A。
故答案为：（1）Q=I2Rt；电阻；（2）见上图；（3）①2；②0.25。

49．世界名牌美的电器畅销亚非拉，如图是美的电器生产的一款饮水机，其加热水箱部分工作原理电路图可简化成如图2所示，其中S是一个自动温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热；达到设定温度时，S自动切换到另一处于保温状态。请回答下列问题：
（1）A、B是两种不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热，绿色表示保温，请标明指示灯的颜色，应该是 A 为红色。
（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？电阻R2的阻值是多大？（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）。
（3）饮水机正常工作时，加热管放出的热量全部被水吸收，将加热水箱中的水从初温20℃加热到100℃，试计算出需要多少加热时间？【c水=4.2×103J/（kg•℃）】
【分析】（1）饮水机的加热和保温是由电加热管的功率决定的，电加热管的功率大就是加热，电加热管的功率小就是保温，并结合电路图和欧姆定律分析；
（2）已知加热时加热管的功率，根据公式R=可求R1的大小；根据公式P=I2R可求加热、保温时的电流，根据总电压和电流求出电路的总电阻，最后根据串联电路电阻的特点求出电阻R2的大小。
（3）首先根据Q吸=cm（t2﹣t1）求出水吸收的热量，加热管放出的热量全部被水吸收，加热管加热放出的热量Q管=Pt，据此可以计算出加热管加热需要的时间。
【解答】解：
（1）不计指示灯的阻值，当S接左面时，电路中只有电阻R1，电阻最小，电流路中电流最大，由P=I2R可知，电加热管R1的功率最大，处于加热状态，因此A灯为红色灯，B为绿色；
（2）加热时，加热管的电功率P1=880W，
由P=UI可得，在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流：I===4A；
由P=可得，加热管的电阻：R1===55Ω；
保温时，加热管R1与电阻R2串联，且加热管的电功率P2=55W，
根据P=I2R可知，在保温状态下，电路中的电流：I′===1A；
保温状态下，电路的总电阻：R===220Ω；
则电阻R2的阻值：R2=R﹣R1=220Ω﹣55Ω=165Ω；
（3）加热水箱中水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.1×10﹣3m3=1.1kg；
水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1.1kg×（100℃﹣20℃）=3.696×105J；
已知加热管放出的热量全部被水吸收，则电热管需要放出的热量：Q管=Q吸=3.696×105J；
饮水机加热时加热管的功率为880W，则加热的时间为：
t===420s。
答：（1）A；
（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是4A；电阻R2的阻值为165Ω；
（3）水槽加热需要时间为420s。

50．科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V 2000W“的字样；控制电路中热敏电阻R1作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器，电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下，（不计继电器线圈的电阻，C水=4.2×103J/（kg•℃）。
（1）闭合开关S时，电磁铁的上端为 S 极。
（2）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？
（3）调节滑动变阻器，使R1=280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
（4）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应 增大 （选填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值。
【分析】（1）知道电流的方向，根据安培定则判断出电磁铁的N、S极；
（2）根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量；根据Q=W=Pt求出1min电热丝R0产生的电热，利用η=求电热器的加热效率；
（2）从乙图直接读出恒温箱中温度在25℃时热敏电阻的阻值，根据电阻的串联求出总阻值，衔铁受到3N的吸引力，由图象丙可知，控制电路中电流，根据欧姆定律求出电源电压；
（3）将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，根据热敏电阻的变化和欧姆定律判断滑动变阻器滑片移动的方向。
【解答】解：
（1）由甲图可知，电流从电磁铁的下面导线流入，利用安培定则判断出电磁铁的下端为N极，上端为S极；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（25℃﹣20℃）=2.1×106J，
由P=可得，电热器消耗的电能：
W=Pt=2000W×20×60s=2.4×106J，
电热器的加热效率：
η=×100%=×100%=87.5%；
（3）当水温达到25℃时停止加热，由图乙可知，热敏电阻的阻值为：Rt=80Ω，
因为串联电路的总阻值等于各电阻之和，所以电路中的总电阻：R总=Rt+R1=80Ω+280Ω=360Ω，
衔铁受到3N的吸引力，由图象丙可知，控制电路中电流为：I=100mA=0.1A，
由欧姆定律得，电源电压：U=IR总=0.1A×360Ω=36V；
（4）将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，即将启动的温度调高，则热敏电阻的阻值将减小，由I=可知，当电源电压一定时，热敏电阻越小，则滑动变阻器接入电路的阻值应增大，
故答案为：（1）S；（2）电热器的加热效率是87.5%；（3）控制电路中的电源电压U是36V；（4）增大。
物质
比热容c/×103J•kg﹣1•℃﹣1
铝
0.88
铁
0.46
锌
0.39
铅
0.13
I/A
0.2
0.3
0.4
t0/℃
20
20
20
t/℃
32
47
69
△t/℃
12
27
49
实验次数
通电时间
t/s
电阻
R/Ω
电流
I/A
筒内空气的
初温t0/℃
筒内空气的
末温t/℃
筒内空气升高的温度△t/℃
1
100
100
0.2
20
32
12
2
0.3
20
47
27
3
0.4
20
68
48
4
0.5
20

/
额定电压
220V
额定频率
50Hz
搅拌电机功率
900W
料桶电机功率
加热功率
1000W
XX电压力锅
额定电压
220V
额定功率
加热
1000W
保温
20W
电源频率
50Hz
压强设定值
175kpa
水的沸点T与气体压强p的关系
T/℃
100
105
110
112
114
116
118
120
P/kpa
101
121
143
154
163
175
187
199
型号
MYR718S﹣X
水桶容量
18.9L
加热水箱容量
1.1L
额定电压
220V
加热功率
880W
保温功率
55W
产品重量
20kg
物质
比热容c/×103J•kg﹣1•℃﹣1
铝
0.88
铁
0.46
锌
0.39
铅
0.13
I/A
0.2
0.3
0.4
t0/℃
20
20
20
t/℃
32
47
69
△t/℃
12
27
49
实验次数
通电时间
t/s
电阻
R/Ω
电流
I/A
筒内空气的
初温t0/℃
筒内空气的
末温t/℃
筒内空气升高的温度△t/℃
1
100
100
0.2
20
32
12
2
0.3
20
47
27
3
0.4
20
68
48
4
0.5
20
95
/
额定电压
220V
额定频率
50Hz
搅拌电机功率
900W
料桶电机功率
加热功率
1000W
XX电压力锅
额定电压
220V
额定功率
加热
1000W
保温
20W
电源频率
50Hz
压强设定值
175kpa
水的沸点T与气体压强p的关系
T/℃
100
105
110
112
114
116
118
120
P/kpa
101
121
143
154
163
175
187
199
型号
MYR718S﹣X
水桶容量
18.9L
加热水箱容量
1.1L
额定电压
220V
加热功率
880W
保温功率
55W
产品重量
20kg