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初中人教版（2024）第4节 焦耳定律优秀练习
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这是一份初中人教版（2024）第4节 焦耳定律优秀练习，文件包含184焦耳定律专题训练七大题型原卷版docx、184焦耳定律专题训练七大题型解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共53页， 欢迎下载使用。
\l "_Tc5338" 【题型1 电流的热效应】1
\l "_Tc31833" 【题型2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】4
\l "_Tc846" 【题型3 焦耳定律】11
\l "_Tc5338" 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】15
\l "_Tc31833" 【题型5 焦耳定律在实际中的应用】23
\l "_Tc846" 【题型6 电热的利用与防止】24
\l "_Tc846" 【题型7 电功与电热的综合计算】26
\l "_Tc5338" 【题型1 电流的热效应】
1．（2023•高港区模拟）利用电流热效应研制的新型智能加热织物，为北京冬奥会运动员提供了保暖服装．揭示电流热效应规律的科学家是（ ）
A．焦耳B．安培C．瓦特D．伏特
【答案】A
【分析】焦耳通过实验研究出了电流热效应的规律。据此判断。
【解答】解：A．焦耳是通过实验研究出电流热效应规律的科学家，故A符合题意；
B．安培发现了判断磁极与电流方向关系的安培定则，故B不符合题意；
C．瓦特对蒸汽机的改进及蒸汽机的广泛应用，直接推动了热力学理论的研究和发展，故C不符合题意；
D．伏特因发明电堆而出名，故D不符合题意。
故选：A。
2．（2023•扶绥县二模）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电风扇B．电饭锅C．吸尘器D．电视机
【答案】B
【分析】电流的热效应就是把电能转化为内能。
【解答】解：
电风扇、吸尘器主要是把电能转化为机械能；电视机主要是把电能转化为声能和光能；只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应。
故选：B。
3．（2023•南关区校级二模）北京冬奥会期间，我国科研人员为运动员提供了带电源的智能控温加热手套，如图所示。下列与加热手套工作原理相同的用电器是（ ）
A．话筒B．电热水壶C．电风扇D．洗衣机
【答案】B
【分析】（1）话筒是利用电磁感应原理将声信号转化为电信号的。
（2）电热水壶是利用电流的热效应来工作的。
（3）电风扇和洗衣机中的电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的。
【解答】解：智能控温加热手套是利用电流的热效应来工作的，电热水壶与加热手套的原理相同，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
4．（2023•淮阳区三模）（多选）为延长食物保质期，可对食物进行真空包装。真空包装机（如图甲）先抽出塑料袋内的气体，再利用电热丝加热塑料袋口对袋子进行密封。图乙是模拟该真空包装机功能的简易电路图。下列说法中正确的是（ ）
A．该电路中，要使抽气机工作，需闭合开关S1和S2
B．真空包装机加热塑料袋口对袋子密封时，利用电流的热效应产生大量热量
C．密封时温度过低导致塑料无法熔化，则应将滑动变阻器的滑片向左移动
D．抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，这是由于受到了大气压强的作用
【答案】BD
【分析】（1）根据电路中各个开关的作用判断电路的连接状态。
（2）真空包装机加热塑料袋是利用电流的热效应。
（3）根据滑动变阻器的特点和欧姆定律进行分析。
（4）抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，是由于大气压的作用。
【解答】解：A、该电路中，要使抽气机工作，需闭合开关S和S2，故A错误；
B、真空包装机加热塑料袋口对袋子密封时，利用电流的热效应产生大量热量，故B正确；
C、密封时温度过低导致塑料无法熔化，则应将滑动变阻器的滑片向右移动，使电路中的电阻变小，电流变大，故C错误；
D、抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，这是由于受到了大气压强的作用，故D正确。
故选：BD。
5．（2023•文圣区三模）如图是验钞、点钞一体机。验钞机利用 紫外线 （填“红外线”或“紫外线”）使荧光物质发光；机器上的LED指示灯是由 半导体 材料制成的；使用过程中机器温度升高，这是电流的 热 效应。
【答案】紫外线；半导体；热。
【分析】（1）紫外线的作用和用途：根据紫外线有杀菌作用制成消毒灯；根据紫外线能使荧光物质发光制成验钞机；
（2）导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，常见半导体有锗、硅、砷化镓等；
（3）当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。
【解答】解：验钞机利用紫外线使荧光物质发光；机器上的LED指示灯是由半导体材料制成的；使用过程中机器温度升高，这是电流的热效应。
故答案为：紫外线；半导体；热。
6．（2023•沛县校级二模）生活中有许多物理知识的应用，例如家庭厨房内。电饭锅是利用电流的 热 效应制成的；煮水饺时，原来沉在锅底的水饺，由于内部气体的膨胀而逐渐上浮到水面，这是通过增大 浮力 （浮力/重力）而使其上浮的；吃饭时，使用的筷子实质上是一种 费力 杠杆。
【答案】热；浮力；费力。
【分析】（1）电热器是利用电路的热效应工作，将电能转化为内能；
（2）影响浮力大小的因素有液体的密度和排开液体的体积；水沸腾时，水的沸点不变；
（3）使用筷子时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，它的好处是省距离。
【解答】解：（1）电饭锅就是利用电流的热效应工作的，工作时将消耗的电能转化成内能。
（2）煮水饺时，原来沉在锅底的水饺，由于内部气体的膨胀使体积增大，排开水的体积增大，受到的浮力增大，当浮力大于重力时上浮，因此是通过增大浮力而逐渐上浮到水面的；
（3）筷子是杠杆，使用筷子时动力臂小于阻力臂，省距离、但费力，是费力杠杆。
故答案为：热；浮力；费力。
\l "_Tc31833" 【题型2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】
7．（2023•峨眉山市模拟）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是（ ）
A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D．右侧电阻丝的阻值比左侧小
【答案】B
【分析】（1）根据转换法分析；
（2）根据控制变量法分析；
（3）在串联电路中，各处的电流是相同的；
（4）U形管中的液面越高，表明产生的热量越多，结合焦耳定律进行解答。
【解答】解：
A、通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故A错误；
BC、由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流是相同的；通过电阻丝的电流和通电时间均相同，由于左右两侧电阻丝的阻值不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确，C错误；
D、两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多；电流和通电时间均相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻丝的阻值大，故D错误。
故选：B。
8．（2023•商河县校级开学）关于以下各图实验，说法不正确的（ ）
A．探究串联电路电流特点时，最好选用两个规格不同的小灯泡
B．探究不同物质吸热能力时，除了图中所示的器材，还需要天平和秒表
C．探究电流与电阻的关系时，因为要控制其他变量，所以滑片不能动
D．探究电流产生热量与电流关系时，煤油升高的温度反映电流产生热量多少
【答案】C
【分析】（1）为得出普遍性的规律，最好选用两个规格不同的小灯泡；
（2）我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；
比较物质吸热能力的2种方法：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；或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；
（3）探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变；
（4）电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的煤油吸收相同的热量，由温度变化确定产生的热量多少。
【解答】解：A、探究串联电路电流特点时，为得出普遍性的规律，最好选用两个规格不同的小灯泡，故A正确；
B、探究不同物质吸热能力时，根据比较不物质吸热能力的方法，要控制不同物质质量相同，故需要天平，根据转换法，用加热时间长短表示吸热多少，故需要秒表，故B正确；
C、探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，当换上不同的电阻时，电压表示数发生变化，此时要移动滑片，控制电压表示数不变，故C错误；
D、电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的煤油吸收相同的热量，由温度变化确定产生的热量多少，故D正确。
故选：C。
9．（2023•肇东市校级模拟）电炉中的电热丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为导线与电热丝 电阻 （选填“电流”或“电阻”）不同。小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3V，电阻丝R1＝10Ω，R2＝20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内等量的空气被加热，他观察到 乙 （选填“甲”或“乙”）气球先鼓起来。
【答案】电阻；乙。
【分析】（1）电炉中电热丝和导线串联，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；
（2）实验中，根据气体的热胀冷缩性质，利用气球的膨胀来反映电流产生热量的多少，这是转换法的运用；电流产生的热量与电阻大小、通电时间的长短、电流大小有关。
【解答】解：电炉中电热丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，已知Q电热丝＞Q导线，根据Q＝I2Rt可知R电热丝＞R导线，所以电热丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为电热丝比导线的电阻大；
由图可知，两电阻丝串联有电路中，这样可保证电流相同、加热时间相同，电阻越大，产生的热量越多，所以乙中产生的热量多，乙中的气球先鼓起来。
故答案为：电阻；乙。
10．（2023•沈阳）如图是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，透明容器A和B中密封着等质量的空气，U形管中液面相平。
（1）将两容器中的电阻丝R1和R2串联起来接到电源两端，通电一段时间后、观察比较两个装置中U形管液面高度差的大小关系，来研究电流通过导体产生的热量与 电流大小 的关系；
（2）实验中如果单独观察R1或R2所在装置，会发现随着通电时间的增加，U形管中液面的高度差增大，这表明：在电阻和电流不变时，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越 多 。
【答案】（1）电流大小；（2）多。
【分析】（1）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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析；
（2）电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法。
【解答】解：（1）装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故实验可以研究电流产生的热量与电流大小的关系；
（2）实验中如果单独观察R1或R2所在装置，会发现随着通电时间的增加，U形管中液面的高度差增大，根据转换法，产生的热量越多，这表明：在电阻和电流不变时，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
故答案为：（1）电流大小；（2）多。
11．（2023•东莞市校级二模）回顾和反思实验是一种很好的学习方法。请分析以下实验并回答问题。
（1）在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，是因为水的比热容比沙子更 大 ，加热过程中，酒精量变少，酒精的热值 不变 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。
（2）在图乙实验中，烧杯内被加热的ab应选用 相同 物质（选题“相同”、“不同”或“可以相同或不同”）。
（3）图丙实验中，滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝 长度 从而改变电阻大小。
（4）小明还想探究“电热与电阻的关系”，他应选用图丁中 C （选填“A”、“B”或“C”）装置，将烧瓶内的电阻与图丙中烧瓶内的电阻 串联 （选填“串联”、“并联”或“串并联都可以”）。
【答案】（1）大；不变；（2）相同；（3）长度；（4）C；串联
【分析】（1）在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，说明水和沙子吸收相同的热量，水的温度变化量小，由c＝可知，水的比热容与沙子的比热容的大小关系；
热值是燃料的一种特性，与质量无关，据此分析。
（2）在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，应控制不同燃料的质量相同，燃料完全燃烧加热质量、初温相同的同种物质，这样可通过温度计示数的变化来比较不同燃料燃烧放热能力。
（3）滑动变阻器原理：通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
（4）探究“电热与电阻的关系”，需采用控制变量法，即他应控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻；该实验采用了转换法，通过被加热液体的温度变化反映电阻放出热量的多少，所以烧瓶中应装有质量相同的同种液体，据此分析选用的器材和电路的连接方式。
【解答】解：（1）在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，说明水和沙子吸收相同的热量，水的温度变化量小，由c＝可知，水的比热容比沙子大；加热过程中，酒精量变少，由于热值是燃料的一种特性，与质量无关，所以酒精的热值不变。
（2）在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，应控制不同燃料的质量相同，燃料完全燃烧加热质量、初温相同的同种物质，这样可通过温度计示数的变化来比较不同燃料燃烧放热能力，所以烧杯内被加热的ab应选用相同物质。
（3）图丙实验中，滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝长度从而改变电阻大小。
（4）小明还想探究“电热与电阻的关系”，他应控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻；该实验采用了转换法，通过被加热液体的温度变化反映电阻放出热量的多少；
由以上分析可知，应选择烧瓶中装有质量相同的同种液体，且电阻不等于10Ω，所以应选用图丁中C装置，将烧瓶内的电阻与图丙中烧瓶内的电阻串联，这样保证通过不同电阻的电流相同。
故答案为：（1）大；不变；（2）相同；（3）长度；（4）C；串联。
12．（2023•天元区校级三模）探究电热影响因素用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。相同烧瓶内装满了煤油。
（1）烧瓶中装入的煤油是 绝缘体 （选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 相等 （选填“相同”或“不同”），通过R1的电流 小于 通过R2的电流。
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。说明 在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多 。
（4）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h﹣I关系的是 A 。
【拓展】
用Q＝I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算通过任何用电器产生的热量吗？ 不能 ，请用实例说明原因。 含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q 。
【答案】（1）绝缘体；（2）相等；小于；（3）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多；（4）A；【拓展】不能；含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。
【分析】（1）煤油是绝缘体；
（2）根据电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等；根据并联电路电流的规律分析；
（3）根据转换法，通过烧瓶中玻璃管内液面上升的高度说明热量的多少；
（4）根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，
结合焦耳定律由数学知识分析；
【拓展】W＝UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q＝W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路，据此分析。
【解答】解：（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体。
（2）“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等，即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等，根据并联电路电流的规律，通过R1的电流小于通过R2的电流。
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多。
（4）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻与通电时间相同，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，
根据焦耳定律可知，Q＝I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识①式为Q关于I的抛物线，且开向上，图4中能正确反映h﹣I关系的是A。
【拓展】用Q＝I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，而W＝UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q＝W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路（将电能全部转化为内能的电路）。如含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。
W＝UIt不能计算电流通过任何用电器产生的热量。
故答案为：（1）绝缘体；（2）相等；小于；（3）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多；（4）A；【拓展】不能；含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。
\l "_Tc846" 【题型3 焦耳定律】
13．（2023•常德模拟）用如图的装置探究“影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（ ）
A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少
【答案】C
【分析】（1）根据装置中的相同点、不同点，利用控制变量法分析；
（2）由焦耳定律Q＝I2Rt分析放出热量的多少；
（3）通过观察烧瓶中温度计示数的变化来判断电阻丝发热的多少属于转换法；
（4）电阻产生的热量与电流大小、通电时间和电阻的大小有关。
【解答】解：
A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2，故R2放出的热量多，温度计示数升的高，故B错误；
C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，故C正确；
D、本实验中控制电流和通电时间，所以得出的结论是：在电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，故D错误。
故选：C。
14．（2023•蔡甸区模拟）如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（ ）
A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B．通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为2：1
C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D．通电后，A管的液面将会比B管的液面低
【答案】B
【分析】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，在通电时间和电阻相同时，是探究电流产生热量跟电流的关系；
（2）在串联电路中电流处处相等；在并联电路中干路电流等于支路电流之和；
（3）在串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比；在并联电路中各支路两端电压相等；
（4）通电时间相同、电阻相同，通过的电流不同，利用焦耳定律Q放＝I2Rt分析判断。
【解答】解：由题知，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3；
AB、装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以右边容器中通过R2的电流I2是左侧通过R1电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为2：1，故A错误；B正确；
C、已知R1＝R2＝R3，所以R2、R3并联后的总电阻是R2＝R1，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误；
D、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R1的电流大于R2的电流，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，A容器中电阻R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故D错误。
故选：B。
15．（2023•齐齐哈尔一模）（多选）如图所示是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（ ）
A．甲装置通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
B．乙装置通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度比左侧的低
C．乙装置是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．甲，乙两次实验都应用了控制变量法
【答案】BD
【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。
【解答】解：
A、甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，故A错误；
BC、乙实验中一个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B正确，C错误；
D、Q与I、R及t有关，甲实验电阻丝串联，电流和通电时间相等，是探究电热与电阻关系的；乙实验中右侧电阻丝并联一个电阻丝后与左侧电阻丝串联，容器内的电阻和通电时间均相同，是探究电热与电流关系的，都用到控制变量法，故D正确。
故选：BD。
16．（2023•九龙坡区模拟）家庭电路中的保险丝利用电流的 热 效应，当通过的电流过大时自动熔断达到保护电路的目的。英国物理学家 焦耳 做了大量的实验，于1840年最先精确地确定的电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。
【答案】见试题解答内容
【分析】电流通过导体发热的现象叫做电流的热效应；
在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系，即发现了焦耳定律。
【解答】解：（1）电流通过导体发热的现象叫做电流的热效应；家庭电路中的保险丝利用电流的热效应，当通过的电流过大时发热升温，到达熔点自动熔断达到保护电路的目的。
（2）英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，得出Q＝I2Rt。
故答案为：热；焦耳。
17．（2023•辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 R1 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 液面高度变化 反映电阻丝产生热量的多少。通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多 。
【答案】R1、液面高度变化；多。
【分析】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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
【解答】解：图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，三个电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧电阻R1的电流大于通过右侧电阻R3的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
通过实验分析可知，在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
故答案为：R1、液面高度变化；多。
\l "_Tc5338" 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】
18．（2023•常州模拟）如图乙所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火.关于该实验现象的分析错误的是（ ）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻
B．bc段产生的热量大于cd段
C．先冒烟的是ab段
D．ab段的电流小于bc段的电流
【答案】D
【分析】（1）导体电阻的大小跟导体的长度、横截面积、材料、温度有关，据此分析判断各段的电阻大小；
（2）根据三段锡纸条的连接方式和焦耳定律判断各段产生热量的多少。
【解答】解：
A、由图知，锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，在材料和长度相同时，横截面积越小电阻越大，所以ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，故A正确；
BCD、ab、bc、cd段可看作是串联，通过三段的电流相等，根据Q＝I2Rt可知相等时间内，ab段的电阻最大，产生热量最多，其次是bc段，cd段产生的热量最少，所以先冒烟的是ab段，故BC正确，D错误。
故选：D。
19．（2023•徐州模拟）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是（ ）
A．电源电压为8V
B．R1的阻值为40Ω
C．当滑片P移至中点时，电路消耗的总功率为3.6W
D．当滑片P在b端时，通电10s后R1上产生的热量是4J
【答案】C
【分析】由图甲可知，闭合开关，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，电路为R1的简单电路；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小、电压表的示数最大，由图象读出对应的电流和电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压，利用电源电压不变得出等式即可求出R1的阻值，进一步求出电源的电压；
（2）当滑片P移至中点时，根据P＝算出电路消耗的总功率；
（3）当滑片P在b端时，滑动变阻器的电阻最大，电路中的电流最小，由Q＝I2R1t算出通电10s后R1上产生的热量是。
【解答】解：由图甲可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片于a端时，变阻器接入电路电阻为0，电路中的电流最大，由图乙可知I1＝0.6A，
由I＝可得，电源电压：U＝I1R1＝0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片于b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知最小电流I2＝0.2A，此时变阻器两端的电压U2＝8V，
则滑动变阻器的最大阻值：R2＝＝＝40Ω；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源电压：U＝I2R1+U2＝0.2A×R1+8V﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源电压不变，由①②可得：0.6A×R1＝0.2A×R1+8V，
解得：R1＝20Ω，电源电压：U＝0.6A×R1＝0.6A×20Ω＝12V，故AB错误；
（2）当滑片P移至中点时，电路消耗的总功率为：
P总＝＝＝3.6W，故C正确；
（3）当滑片P在b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小为I2＝0.2A，
通电10s后R1上产生的热量：
Q＝R1t＝（0.2A）2×20Ω×10s＝8J，故D错误。
故选：C。
20．（2023•大丰区校级模拟）某电热水壶有两根电热丝，若把一根电热丝接入电路，烧开一壶水要30min；若但把另一根电热丝接入原电路，烧开一壶水要15min，若把这两根电热丝并联起来接入原电路，烧开这壶水需要的时间是（不考虑热损失）（ ）
A．45minB．10minC．15minD．30min
【答案】B
【分析】水沸腾时吸收的热量相同，根据公式可求电阻之比，根据并联电路电阻的特点和电功公式可求并联时所需时间。
【解答】解：设两根电阻丝的电阻分别为R1和R2，
由Q＝W＝UIt，I＝得，Q＝W＝，
由题意可知，W1＝W2，
即＝，
即＝，
＝；
设R2为R，R1为2R，
把两根电热丝并联起来接入原电路，则有：＝（）t并＝×15min，
解得t并＝10min。
故选：B。
21．（2023•哈尔滨模拟）如图所示，是灯泡L和电阻R的U﹣I图像，下列说法正确的是（ ）
A．当灯泡L两端电压为1V时，电阻为5Ω
B．通过R的电流为0.2A时，5s内R产生的热量是1J
C．它们串联在电路中，当电路中电流为0.4A时，电源电压为2V
D．它们并联在电路中，当电源电压为3V时，电路总功率为1.8W
【答案】B
【分析】（1）由欧姆定律I＝可得灯泡L两端电压为1V时的阻值；
（2）由图可知，通过R的电流为0.2A时，R两端的电压1V，根据Q＝W＝UIt可得5s内R产生的热量；
（3）串联电路的电流相等，对比图象和串联电路的电压规律可知电源电压；
（4）根据并联电路的电流和电压规律，由P＝UI可得电路总功率。
【解答】解：A．由图可知，当灯泡L两端电压为1V时，通过灯泡的电流是0.4A，电阻RL＝＝＝2.5Ω，故A错误；
B．由图可知，通过R的电流为0.2A时，R两端的电压1V，5s内R产生的热量Q＝W＝URIRt＝1V×0.2A×5s＝1J，故B正确；
C．它们串联在电路中，通过它们的电流相等，当电路中的电流为0.4A时，由图可知，UR1＝2V，UL1＝1V，则电源的电压U＝UR1+UL1＝2V+1V＝3V，故C错误；
D．并联电路两端电压相等，当电源电压为3V时，通过电阻和灯泡的电流都是0.6A，电路的总电流I＝0.6A+0.6A＝1.2A，电路总功率P＝UI＝3V×1.2A＝3.6W，故D错误。
故选：B。
22．（2023•长沙模拟）如图所示是两挡电饭锅内部加热部分的简化电路图，R1、R2均为发热电阻，将开关S分别置于1、2两位置时，电饭锅处于不同挡位。已知高温挡功率为1000W，R2的阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，电饭锅处于 低温 挡（选填“高温”或“低温”），该挡位正常工作10min产生的热量是 2.64×105 J。
【答案】低温；2.64×105。
【分析】由图可知，当开关S置于1时，R1、R2并联，当开关S置于2时，只有R2工作；根据并联电路的电阻特点和P＝可知低温挡的电路连接；
根据P＝求出低温挡的功率，根据Q＝I2Rt＝Pt求出低温挡正常工作10min产生的热量。
【解答】解：由图可知，当开关S置于1时，R1、R2并联，当开关S置于2时，只有R2工作；
根据并联电路电阻特点可知，当开关S置于2时，只有R2工作，电路中的总电阻较大，由P＝可知，电路中的总功率较小，电饭锅处于低温挡；
低温挡的电功率：P低＝＝＝440W，
该挡位正常工作10min产生的热量：Q＝I2Rt＝P低t＝440W×10×60s＝2.64×105J。
故答案为：低温；2.64×105。
23．（2023•聊城）熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以本身产生的热量使其熔断的原理制成的。测得某熔断器在不同电流下的熔断时间如下表。若通过的电流为2.0A，熔断器的电阻为1Ω，则通电时间为 40 s时熔断器熔断，此过程中熔断器产生的热量是 160 J。
【答案】40；160。
【分析】根据表格数据知当电流为2A时熔断器的熔断时间，根据Q＝I2Rt算出产生的热量。
【解答】解：根据表格数据知：当I＝2A，通电时间为40s时熔断器熔断，
此过程中熔断器产生的热量：Q＝I2Rt＝（2A）2×1Ω×40s＝160J。
故答案为：40；160。
24．（2023•南充模拟）如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V稳定不变。c水＝4.2×103J/（kg•℃）求：
（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2）在足浴盆中加入体积为2L、初温为30℃的水，加热至40℃，水吸收的热量是多少？
（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.2A，按摩5min，电动机线圈产生的热量是多少？
【答案】（1）加热电阻正常工作时的电功率1000W；
（2）水吸收的热量为8.4×104J；
（3）电动机线圈产生的热量是24J
【分析】（1）由图知，加热电阻与电动机并联，利用P＝计算加热电阻正常工作时的电功率；
（2）利用密度公式计算水的质量，再利用Q＝cmΔt计算水吸收的热量；
（3）利用焦耳定律计算电动机线圈产生的热量。
【解答】解：
（1）由电路图知，电动机与加热电阻并联，由并联电路特点和P＝可得，加热电阻正常工作时的电功率为：
P＝＝＝1000W；
（2）由密度公式可得水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的热量为：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（40℃﹣30℃）＝8.4×104J；
（3）由焦耳定律可得，按摩5min电动机线圈产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×2Ω×5×60s＝24J。
答：（1）加热电阻正常工作时的电功率1000W；
（2）水吸收的热量为8.4×104J；
（3）电动机线圈产生的热量是24J。
25．（2023•乌鲁木齐一模）如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.4A，电流表A2的示数为0.6A，求：
（1）R1两端的电压；
（2）R2的阻值；
（3）2min内整个电路产生的热量。
【答案】（1）电源电压是4V。
（2）电阻R2的阻值是20Ω。
（3）整个电路消耗的电能为288J。
【分析】由电路图知：两电阻并联，电流表A测干路电流，电流表A1测电阻R1所在支路电流；
（1）由欧姆定律求出R1两端的电压，由并联电路的电压特点知电源电压；
（2）由并联电路特点求出流过电阻R2的电流；由欧姆定律求出电阻R2的阻值；
（3）由W＝UIt求出整个电路消耗的电能。
【解答】解：（1）两电阻并联，电流表A测干路电流，电流表A1测电阻R1所在支路电流，
利用欧姆定律及并联电路的电压特点可知电源电压U＝U1＝I1R1＝0.4A×10Ω＝4V；
（2）根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：
通过电阻R2的电流I2＝I﹣I1＝0.6A﹣0.4A＝0.2A；
电阻R2的阻值：R2＝＝＝20Ω；
（3）整个电路消耗的电能W＝UIt＝4V×0.6A×2×60s＝288J。
答：（1）电源电压是4V。
（2）电阻R2的阻值是20Ω。
（3）整个电路消耗的电能为288J。
26．（2023•宛城区校级模拟）CFXB型“220V 1100W”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R0为电热丝。当开关S接高温烧煮挡时，电路的功率为1100W，当开关S接焖饭保温挡时，电路的总功率为22W。
（1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S应与 2 触点连接，电饭锅加热食物时的工作原理是 电流的热效应 。
（2）当电饭煲在保温时电路中的电流多大？
（3）此时，电热丝R的阻值多大？
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量为多少？
【答案】（1）2；电流的热效应；
（2）当电饭煲在保温时电路中的电流为0.1A；
（3）电热丝R的阻值为2156Ω；
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量为264J。
【分析】（1）由图可知，当开关S接1时，R0、R串联，当开关S接2时，只有R0工作；根据串联电路的特点和P＝可知电饭煲高温烧煮和保温挡的电路连接；电流通过导体时把电能转化为内能的现象叫做电流的热效应；
（2）知道保温时电路中的总功率，根据P＝UI求出当电饭煲在保温时电路中的电流；
（3）根据高温烧煮的功率，利用P＝求出R0的阻值；根据欧姆定律求出保温挡时电路中的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出电热丝R的阻值；
（4）根据Q＝I2Rt求出保温10min，电热丝R0产生的热量。
【解答】解：（1）由图可知，当开关S接1时，R0、R串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电饭煲处于保温挡；
当开关S接2时，只有R0工作，电路中总电阻最小，总功率最大，电饭煲处于高温烧煮挡；
电饭锅加热食物时将电能转化为内能，所以电饭锅加热食物时的工作原理是电流的热效应；
（2）由P＝UI可知，当电饭煲在保温时电路中的电流：I保＝＝＝0.1A；
（3）由P＝可知，R0的阻值：R0＝＝＝44Ω；
由I＝可知，保温挡时电路中的总电阻：R总＝＝＝2200Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R的阻值：R＝R总﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω；
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量：Q0＝I保2R0t＝（0.1A）2×44Ω×10×60s＝264J。
答：（1）2；电流的热效应；
（2）当电饭煲在保温时电路中的电流为0.1A；
（3）电热丝R的阻值为2156Ω；
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量为264J。
\l "_Tc31833" 【题型5 焦耳定律在实际中的应用】
27．（2023•章丘区一模）电炉通电后不久电炉丝就会热得发红，而与电炉丝相连的导线却不是很热，根据这种现象以下提出的最合理的科学探究问题是（ ）
A．电流流过导体时产生的热量与哪些因素有关？
B．电流流过导体时产生的热量与导体中电流的大小有什么关系？
C．电流流过导体时产生的热量与通电时间有什么关系？
D．电流流过导体时产生的热量与导体的电阻有什么关系？
【答案】D
【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】解：根据Q＝I2Rt可知，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，所以电炉丝放出的热量多，探究的问题是：电流流过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系。
故选：D。
28．（2023•襄都区开学）电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（ ）
A．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大产生的热量多
B．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
D．铜导线不消耗电能，所以不容易热
【答案】A
【分析】电炉丝和连接的导线串联在电路中，通过它们的电流相等，它们的通电时间相同，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据焦耳定律分析判断。
【解答】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等，通电时间t相同，
因为Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，
所以电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，
从而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。
故选：A。
29．（2023•靖江市一模）小明做了“电池+口香糖锡纸＝取火工具”的实验：取口香糖锡纸，剪成条状，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，很快发现纸条中间处开始冒烟，起火苗，如图所示。这是因为锡是 导体 （导体/绝缘体），将它的两端直接连接电池正负极，就会造成 短路 。根据电学中的 焦耳 定律，此时电流通过锡纸时迅速产生大量热量，温度上升使锡纸燃烧。
【答案】导体；短路；焦耳。
【分析】（1）容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；
（2）导线直接将电源连接起来的电路叫短路，短路时，会产生很大的电流；
（3）电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，根据焦耳定律Q＝I2Rt分析，电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多。
【解答】解：因为锡属于金属，因此锡是导体，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，此时电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧，这一现象我们可以用焦耳定律来解释，因为相同长度的中间段锡纸，横截面积较小，所以电阻较大；由焦耳定律Q＝I2Rt知，在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
故答案为：导体；短路；焦耳。
\l "_Tc846" 【题型6 电热的利用与防止】
30．（2022秋•宜阳县期末）标有“220V 40W”的字样的电视机、电风扇、电热毯和日光灯四种电器，都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（ ）
A．电热毯B．电风扇C．电视机D．日光灯
【答案】A
【分析】电流流过导体时会产生一些现象，分为电流的热效应、化学效应、磁效应；所以在不同的用电器上如：电视机、电烙铁和电风扇，电流产生的效应不同，电能转化成的能的形式也不同。在额定电压和额定功率都相同的条件下，都正常工作，工作相同时间后消耗相同的电能，产生的热量有多少之分。
【解答】解：
A、电热毯是利用电流的热效应工作的，在额定电压下工作相同时间电能全部产生热量。
B、电风扇是主要利用电流的磁效应工作的，在额定电压下工作相同时间电能主要转化成机械能，产生热量很少。
C、电视机在额定电压下工作相同时间主要是把电能转化为声能和光能，产生热量很少。
D、日光灯在额定电压下工作相同时间主要是把电能转化为光能，产生热量更少。
所以三个用电器产生热量不一样多，电热毯产生热量最多。
故选：A。
31．（2023•阿荣旗二模）使规格都是“220V，180W”的一台冰箱、一台电脑、一张电热毯都在额定电压下工作相同的时间，则（ ）
A．电冰箱产生的热量最多
B．电热毯产生的热量最多
C．电流通过电脑做的功最多
D．电热毯消耗的电能最快
【答案】B
【分析】（1）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；
（2）由题意知，三种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是180W；家庭电路电压是220V，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，通电时间相同，根据W＝Pt可知消耗的电能相同；
（3）电功率是表示电流做功快慢的物理量。
【解答】解：AB．电冰箱工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电脑工作时，主要把电能转化为光能和声能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为内能，所以产生热量最多的是电热毯，故A错误、B正确；
C．三种用电器接在家庭电路中，U＝220V，则三种用电器的实际功率：P实＝P额＝180W，且用电器工作时间t相等，由W＝Pt可知，三种用电器消耗的电能相同，做功相同，故C错误；
D．电功率是表示电流做功快慢的物理量，三种用电器实际功率相同，则消耗的电能快慢相同，故D错误。
故选：B。
32．（2023•福田区模拟）生活中的一些器具或实验室中的某些装置上会有特殊的“孔”，它们的作用不尽相同。下列说法正确的是（ ）
A．茶壶盖上的“孔”的作用是排气，使茶水加速降温
B．打开行驶的汽车的天窗，汽车顶部的天窗“孔”利用压强差可将车内的空气“抽“到车外
C．电脑上的散热“孔”的作用是利用通风散热减少硬件产生的电热
D．在探究水沸腾的实验中，烧杯盖子上的“孔”的作用是使杯内水面上方的气压小于外界大气压
【答案】B
【分析】（1）从大气压的角度分析；
（2）根据流体压强与流速的关系进行解释；
（3）由于电流具有热效应，当电器工作时会产生多余的热量，这些热量需要及时散出，据此分析；
（4）从气压对沸点的影响角度进行分析。
【解答】解：A、茶壶盖上的孔与外界空气相通，其作用是使壶内外的气压相等，使水在重力的作用下可以顺利倒出，故A错误；
B、打开行驶的汽车的天 窗时，天窗外空气的流速大于车内空气的流速，根据流体压强与流速的关系可知，天窗外空气的压强小于车内空气的压强，车内空气被“抽”到车外，故B正确；
C、电脑上的散热孔的作用是通风散热，防止电脑运行时温度过高造成安全隐患，根据电流的热效应可知，硬件产生电热的多少与通风散热无关，故C错误；
D、在探究水沸腾的实验中，烧杯盖子上的孔的作用是使杯内外的气压相等，防止因气压过大而造成沸点升高，故D错误。
故选：B。
33．（2022秋•庄河市期末）电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，我们为防止电流热效应产生危害而采取必要的措施。请各写出一个生活或生产中电热的利用和防止的实例： 电暖器 ； 电视机散热窗 。
【答案】电暖器；电视机散热窗
【分析】任何导体中有电流时，导体都要发热，这种现象叫做电流的热效应，是电能转化为内能。
【解答】解：（1）电暖器、电烙铁、电饭锅都是利用电流的热效应来工作的，把电能转化为内能；
（2）电视机、计算机在工作时产生的热量是有害的，电视机外壳的散热窗、计算机的散热风扇可以散失热量，防止电流热效应产生的热量带来的危害。
故答案为：电暖器；电视机散热窗。
\l "_Tc846" 【题型7 电功与电热的综合计算】
34．（2023•铁锋区模拟）用一个额定电功率为1000W的电水壶烧开一壶2L的水需要的时间是840s，水的温度从20℃升高到100℃，则这个电水壶的加热效率是（ ）
A．85%B．95%C．90%D．80%
【答案】D
【分析】根据密度公式求出2L水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据W＝Pt求出电水壶消耗的电能，根据效率公式求出电水壶的加热效率。
【解答】解：水的体积V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ＝可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
电水壶消耗的电能：W＝Pt′＝1000W×840s＝8.4×105J，
电水壶的加热效率：η＝×100%＝×100%＝80%。
故选：D。
35．（2023•涟源市一模）将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作2h，屏幕显示如图所示，若该时间内消耗的电能全部被40kg的水吸收（水未沸腾）已知电费单价为0.5元/（kW•h），c水＝4.2×103J/（kg•℃），则下列说法正确的是（ ）
A．电热水器是电源
B．该过程消耗电能0.5kW•h
C．水温升高30℃
D．电热水器的功率为400W
【答案】C
【分析】（1）电热水器在电路中消耗电能，把电能转化为内能，据此判断电热水器是否电源；
（2）知道电费单价和电费，可以求出消耗的电能；
（3）根据题意可知，水吸收的热量等于消耗的电能，根据Q吸＝cmΔt求出水升高的温度；
（4）根据P＝求出电热水器的功率。
【解答】解：A、电热水器在电路中消耗电能，把电能转化为内能，所以电热水器是用电器，故A错误；
B、该过程消耗的电能：W＝＝1.4kW•h，故B错误；
C、根据题意可知，水吸收的热量：Q吸＝W＝1.4kW•h＝1.4×3.6×106J＝5.04×106J，
由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt＝＝＝30℃，故C正确；
D、电热水器的功率：P＝＝＝0.7kW＝700W，故D错误。
故选：C。
36．（2023•青岛）（多选）某品牌电热水壶，部分参数如表所示，它正常工作245s，可将体积为2L、温度为20℃的水加热到70℃。下列分析正确的是（ ）
A．电热水壶正常工作时的电流约为0.12A
B．电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为26.9Ω
C．电热水壶整个过程消耗的电能是4.41×105J
D．电热水壶中的水吸收的热量为4.2×105J
【答案】BCD
【分析】（1）根据表格参数可知电热水壶的额定电压和额定功率，根据P＝UI求出电热水壶正常工作时的电流；
（2）根据P＝求出热水壶正常工作时电热丝的阻值；
（3）根据P＝求出电热水壶整个过程消耗的电能；
（4）根据密度公式求出水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量。
【解答】解：A、由表格参数可知，电热水壶的额定电压U＝220V，额定功率P＝1800W，
由P＝UI可知，电热水壶正常工作时的电流：I＝＝≈8.18A，故A错误；
B、由P＝可知，热水壶正常工作时电热丝的阻值：R＝＝≈26.9Ω，故B正确；
C、由P＝可知，电热水壶整个过程消耗的电能：W＝Pt＝1800W×245s＝4.41×105J，故C正确；
D、水的体积V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，由ρ＝可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
电热水壶中的水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J，故D正确。
故选：BCD。
37．（2023•新会区二模）在家用电器调查活动中，小亮让家里的电热水器单独工作1min，测得家中如图所示的电能表的转盘转了70r，则该电热水器的实际功率为 2100 W；若不计能量损失，这段时间内电热水器里30kg的水温度升高了 1 ℃。由于电热水器的电功率远大于电风扇的电功率，从安全用电的角度考虑，电热水器的电源线比电风扇的要 粗 （选填“细”或“粗”）。[已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】2100；1；粗。
【分析】（1）先求出电能表的转盘转70r电热水器消耗的电能，然后根据P＝求出该电热水器的实际功率；
（2）根据W＝Pt求出电热水器消耗的电能，因为不计能量损失，Q吸＝W，再利用Q＝cmΔt求出水升高的温度；
（3）利用P＝UI、Q＝I2Rt以及影响导体电阻大小的因素来分析即可。
【解答】解：（1）电能表的转盘转70r，电热水器消耗的电能：
W＝＝0.035kW•h，
工作时间t＝1min＝h，
则该电热水器的实际功率：
P＝＝＝2.1kW＝2100W。
（2）电热水器消耗的电能：
W′＝Pt＝2100W×60s＝1.26×105J，
因为不计能量损失，所以水吸收的热量：Q吸＝W′＝1.26×105J，
由Q＝cmΔt得，水升高的温度：
Δt＝＝＝1℃。
（3）由于电热水器的功率远大于电风扇的功率，根据P＝UI可知，电热水器工作时的电流远大于电风扇的工作电流，相同条件下热水器导线上产生的热量较多，为保证线路安全，在电流和通电时间一定时，电热水器选择较粗的电源线，可以减小导线电阻，根据Q＝I2Rt可知，电源线产生的热量减少，可防止电源线快速老化而引发安全事故。
故答案为：2100；1；粗。
38．（2023•叶县模拟）小明家茶桌上的电热水壶有“加热”和“保温“两挡，其简化电路图如图所示，保温挡的额定功率为100W、发热电阻R2的电阻值为60.5Ω，发热电阻R1的电阻值为 484 Ω，加热挡的额定功率为 900 W。加热过程中不计热量散失，在标准大气压下，将1.5kg、20℃的水刚好加热到沸腾所需时间为 560 s[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
【答案】484；900；560。
【分析】（1）由图可知，当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联；根据并联电路的电阻特点和P＝可知电热水壶加热挡和保温挡的电路连接；根据保温挡和P＝可求出R1的阻值；
（2）根据P＝可求出加热挡工作时R2的电功率，根据P加热＝P1+P2求出电热水壶加热挡功率；
（3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，不计热量散失，电热水壶消耗的电能等于水吸收的热量，根据P＝求出加热需要的时间。
【解答】解：（1）由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，电热水壶处于加热挡；
当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热水壶处于保温挡；
根据题意可知，电热水壶保温挡的额定功率P保温＝100W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝484Ω；
（2）加热挡工作时R2的电功率：P2＝＝＝800W，
则电热水壶加热挡额定功率：P加热＝P1+P2＝P保温+P2＝100W+800W＝900W；
（3）一个标准大气压下，水的沸点是100℃，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J，
不计热量损失，电热水壶消耗的电能：W＝Q吸＝5.04×105J，
由P＝可知，加热需要的时间：t′＝＝＝560s。
故答案为：484；900；560。
39．（2023春•金昌期中）如图所示是家用电热水壶及铭牌，电热水壶正常工作时，把1L水从20℃加热到100℃需要时间400s，若电热水壶的电阻不变。[已知：1L＝1dm3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]求：
（1）水吸收的热量？
（2）电热水壶的效率？
（3）当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率？
【答案】（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电热水壶的效率为84%；
（3）当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率为810W。
【分析】（1）利用密度公式求出水的质量，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
（2）利用W＝Pt求出电热水壶消耗的电能，利用效率公式求出电热水壶的效率；
（3）根据P＝求出电热水壶的电阻；利用P＝求出当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率。
【解答】解：（1）水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水升高的温度：
Δt＝100℃﹣20℃＝80℃，
水吸收的热量为：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×80℃＝3.36×105J；
（2）消耗的电能：
W＝Pt＝1000W×400s＝4×105J，
电热水壶的效率为：
η＝＝＝84%；
（3）电热水壶的电阻为：
R＝＝，
当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率为：
P实＝＝。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电热水壶的效率为84%；
（3）当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率为810W。
40．（2023•濮阳一模）某品牌智能滚筒洗衣机的等效电路如图所示。闭合开关S，旋钮开关旋至1挡位置时，洗衣机处于加热状态；旋至2挡位置时，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1＝22Ω，洗衣机正常使用时，加热功率是2400W。[已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求：
（1）洗衣机在加热状态正常工作时，干路电流是多少？（结果保留一位小数）。
（2）某次洗衣时，洗衣机内注入40L水，在额定电压下对水加热，水温由20℃上升到50℃，此时加热效率是84%，则需要加热时间是多少？
（3）某次关闭家中其他电器，只有洗衣机处于保温洗涤状态正常工作了20min，标有“3000r/（kW•h）”的电能表转盘转过500转，则洗衣机保温洗涤时的功率是多少？
【答案】（1）洗衣机在加热状态正常工作时，干路电流是10.9A；
（2）需要加热时间是2500s；
（3）洗衣机保温洗涤时的功率是500W。
【分析】（1）旋钮P旋至1挡时，R1、R2同时工作，此时处于加热挡，根据P＝UI可知，可求电路中的电流；
（2）利用密度公式求出40L水的质量，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，利用效率公式求出洗衣机消耗的电能，利用P＝求出加热时间；
（3）3000r/（kW•h）表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000转，据此求出电能表转盘转过500转，洗衣机消耗的电能，利用P＝求出洗衣机保温洗涤状态时的功率；由图可知，洗衣机处于保温洗涤状态时，R2与电动机并联，根据并联电路的特点可知，洗衣机保温洗涤状态时的功率减去R2的功率即为洗衣机电动机的功率。
【解答】解：（1）旋钮P旋至1挡时，R1、R2同时工作，此时电路中的电流：
（2）水的体积V＝40L＝40dm3＝0.04m3，
由ρ＝可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.04m3＝40kg，
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（50℃﹣20℃）＝5.04×106J，
由η＝可知，洗衣机消耗的电能：W＝＝＝6×106J，
由P＝可知，需要加热的时间：t′＝＝＝2500s；
（3）3000r/（kW•h）表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000转，
则电能表转盘转过500转，洗衣机消耗的电能：W′＝＝kW•h，
洗衣机保温洗涤状态时的功率：P保温＝＝＝0.5kW＝500W，
答：（1）洗衣机在加热状态正常工作时，干路电流是10.9A；
（2）需要加热时间是2500s；
（3）洗衣机保温洗涤时的功率是500W。
41．（2023•孝义市三模）图甲所示是某调温型电烤箱，具有加热和保温两挡功能，内部加热体由两个发热电阻R1和R2组成，阻值均为48.4Ω，已知加热挡的功率为2000W。
（1）请在图乙虚线框内画出电烤箱的内部电路图。
（2）某次使用时电烤箱在加热挡将0.5kg烤肉从20℃加热到220℃用时200s，则电烤箱的加热效率是多少？[肉的比热容为3×103J/（kg•℃）]
【答案】（1）图见解答；
（2）电烤箱的加热效率是75%。
【分析】（1）根据P＝求出一个发热电阻的电功率，根据加热挡的功率判断电路结构，据此作图；
（2）根据W＝Pt求出加热挡工作200s消耗的电能，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出烤肉吸收的热量，根据效率公式求出电烤箱的加热效率。
【解答】解：（1）发热电阻R1的电功率：P＝＝＝1000W，
由于R1、R2的阻值相等，所以正常工作时的电功率都是1000W，
电烤箱的加热挡功率为2000W，所以R1、R2应该是并联接入电路，电路图如图所示：
（2）由可知，电烤箱加热200s消耗的电能：W＝Pt＝2000W×200s＝4×105J，
烤肉吸收的热量：Q吸＝c肉m（t′﹣t0）＝3.0×103J/（kg•℃）×0.5kg×（220℃﹣20℃）＝3×105J，
电烤箱的加热效率：。
答：（1）图见解答；
（2）电烤箱的加热效率是75%。
42．（2023•莱阳市模拟）小明想知道电热桌垫的工作原理，如图A所示。他查看说明书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由R1、R2两根电热丝组成，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，该桌垫可通过调温开关控制不同的模式。某次使用时，将其调至高温模式工作2min后，桌垫的温度升高了20℃（不考虑温度的变化对电阻的影响）。
（1）如图B所示，是小明利用所学知识设计的电热桌垫的两种电路，为了使其工作时电功率在30W～80W范围内，则符合要求的电路是图 甲 （选填“甲”或“乙）；
（2）该电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流是多少？
（3）已知电热桌垫的质量为150g，电热桌垫处于高温模式时的加热效率是多少？（硅胶板的比热容为2×103J/（kg•℃），百分号前保留一位小数）
（4）若要使高温挡的功率提升至84W，在保证低温功率及R1不变的情况下，请通过计算说明应该怎样改装电路？
【答案】（1）甲；
（2）该电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流是5A；
（3）电热桌垫处于高温模式时的加热效率是83.3%；
（4）用一个阻值为6Ω的电阻R3与R1并联。
【分析】（1）图甲中，当开关S首先在bc位置，只有R2工作，当S在cd位置时，两电阻并联，根据P＝UI＝求出两种情况下的功率，与规定的功率比较即可；图乙中，当开关都闭合时，只有R2工作，当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，根据P＝UI＝分别求出两种情况下的功率，与规定的功率比较即可；
（2）当两电阻并联时，电路电阻最小，根据P＝UI＝可知，消耗的功率最大，根据公式P＝UI求出通过电路的电流；
（3）由Q＝cmΔt可求得电热桌垫吸收的热量，根据P＝求出消耗的电能，由η＝×100%可求得加热效率；
（4）根据电路的总功率等于各用电器的功率之和与并联电路的特点分析需要增加的功率，根据P＝UI＝求出所增加电阻的阻值，进而给出改装方案。
【解答】解：（1）图甲中，当开关S首先在bc位置，只有R2工作，此时电路功率P1＝＝＝36W，在功率范围内；
当开关S在cd位置时，两电阻并联，功率P2并＝P′+P″＝+＝+＝60W，在功率范围内；所以甲电路图合理；
图乙中，当开关都闭合时，只有R2工作，此时电路功率P1＝＝＝36W，在功率范围内；
当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，根据串联电路的总电阻等于各电阻之和得：
R串＝R1+R2＝6Ω+4Ω＝10Ω，
此时电功率P2＝＝＝14.4W＜30W，即功率过低，不在功率范围；所以乙电路图不合理；
（2）当两电阻并联时，电路电阻最小，由P＝UI＝可知，消耗的功率最大，P大＝P2并＝60W；
由P＝UI可得，电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流I大＝＝＝5A；
（3）电热桌垫吸收的热量Q＝c硅胶mΔt＝2×103J/（kg•℃）×0.15kg×20℃＝6×103J，
由甲图可知：当开关S在cd位置时，两电阻并联，功率P大＝60W，
由P＝可知，在2min内消耗的电能：W＝P大t＝60W×2×60s＝7.2×103J，
电热桌垫处于高温模式时的加热效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；
（4）因为保证低温功率不变，由P＝UI＝可知，R2的阻值不变，
即R2及R1的阻值不变，
由电路的总功率等于各用电器的功率之和可知，需要增加一个电阻R3，其功率为：P3＝P高﹣P大＝84W﹣60W＝24W；
由并联电路的特点可知，电阻R3应该并联在电路中，
由P＝UI＝可知，R3的阻值：
R3＝＝＝6Ω。
答：（1）甲；
（2）该电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流是5A；
（3）电热桌垫处于高温模式时的加热效率是83.3%；
（4）用一个阻值为6Ω的电阻R3与R1并联。电流I/A
1.2
2.0
2.5
3.0
4.0
熔断时间t/s
不会熔断
40
8
4.5
2.5
额定电压：220V
额定功率：1800W
额定容积：2L
\l "_Tc5338" 【题型1 电流的热效应】1
\l "_Tc31833" 【题型2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】4
\l "_Tc846" 【题型3 焦耳定律】11
\l "_Tc5338" 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】15
\l "_Tc31833" 【题型5 焦耳定律在实际中的应用】23
\l "_Tc846" 【题型6 电热的利用与防止】24
\l "_Tc846" 【题型7 电功与电热的综合计算】26
\l "_Tc5338" 【题型1 电流的热效应】
1．（2023•高港区模拟）利用电流热效应研制的新型智能加热织物，为北京冬奥会运动员提供了保暖服装．揭示电流热效应规律的科学家是（ ）
A．焦耳B．安培C．瓦特D．伏特
【答案】A
【分析】焦耳通过实验研究出了电流热效应的规律。据此判断。
【解答】解：A．焦耳是通过实验研究出电流热效应规律的科学家，故A符合题意；
B．安培发现了判断磁极与电流方向关系的安培定则，故B不符合题意；
C．瓦特对蒸汽机的改进及蒸汽机的广泛应用，直接推动了热力学理论的研究和发展，故C不符合题意；
D．伏特因发明电堆而出名，故D不符合题意。
故选：A。
2．（2023•扶绥县二模）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电风扇B．电饭锅C．吸尘器D．电视机
【答案】B
【分析】电流的热效应就是把电能转化为内能。
【解答】解：
电风扇、吸尘器主要是把电能转化为机械能；电视机主要是把电能转化为声能和光能；只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应。
故选：B。
3．（2023•南关区校级二模）北京冬奥会期间，我国科研人员为运动员提供了带电源的智能控温加热手套，如图所示。下列与加热手套工作原理相同的用电器是（ ）
A．话筒B．电热水壶C．电风扇D．洗衣机
【答案】B
【分析】（1）话筒是利用电磁感应原理将声信号转化为电信号的。
（2）电热水壶是利用电流的热效应来工作的。
（3）电风扇和洗衣机中的电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的。
【解答】解：智能控温加热手套是利用电流的热效应来工作的，电热水壶与加热手套的原理相同，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
4．（2023•淮阳区三模）（多选）为延长食物保质期，可对食物进行真空包装。真空包装机（如图甲）先抽出塑料袋内的气体，再利用电热丝加热塑料袋口对袋子进行密封。图乙是模拟该真空包装机功能的简易电路图。下列说法中正确的是（ ）
A．该电路中，要使抽气机工作，需闭合开关S1和S2
B．真空包装机加热塑料袋口对袋子密封时，利用电流的热效应产生大量热量
C．密封时温度过低导致塑料无法熔化，则应将滑动变阻器的滑片向左移动
D．抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，这是由于受到了大气压强的作用
【答案】BD
【分析】（1）根据电路中各个开关的作用判断电路的连接状态。
（2）真空包装机加热塑料袋是利用电流的热效应。
（3）根据滑动变阻器的特点和欧姆定律进行分析。
（4）抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，是由于大气压的作用。
【解答】解：A、该电路中，要使抽气机工作，需闭合开关S和S2，故A错误；
B、真空包装机加热塑料袋口对袋子密封时，利用电流的热效应产生大量热量，故B正确；
C、密封时温度过低导致塑料无法熔化，则应将滑动变阻器的滑片向右移动，使电路中的电阻变小，电流变大，故C错误；
D、抽气机将塑料袋内的空气抽出后袋子变瘪，这是由于受到了大气压强的作用，故D正确。
故选：BD。
5．（2023•文圣区三模）如图是验钞、点钞一体机。验钞机利用 紫外线 （填“红外线”或“紫外线”）使荧光物质发光；机器上的LED指示灯是由 半导体 材料制成的；使用过程中机器温度升高，这是电流的 热 效应。
【答案】紫外线；半导体；热。
【分析】（1）紫外线的作用和用途：根据紫外线有杀菌作用制成消毒灯；根据紫外线能使荧光物质发光制成验钞机；
（2）导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，常见半导体有锗、硅、砷化镓等；
（3）当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。
【解答】解：验钞机利用紫外线使荧光物质发光；机器上的LED指示灯是由半导体材料制成的；使用过程中机器温度升高，这是电流的热效应。
故答案为：紫外线；半导体；热。
6．（2023•沛县校级二模）生活中有许多物理知识的应用，例如家庭厨房内。电饭锅是利用电流的 热 效应制成的；煮水饺时，原来沉在锅底的水饺，由于内部气体的膨胀而逐渐上浮到水面，这是通过增大 浮力 （浮力/重力）而使其上浮的；吃饭时，使用的筷子实质上是一种 费力 杠杆。
【答案】热；浮力；费力。
【分析】（1）电热器是利用电路的热效应工作，将电能转化为内能；
（2）影响浮力大小的因素有液体的密度和排开液体的体积；水沸腾时，水的沸点不变；
（3）使用筷子时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，它的好处是省距离。
【解答】解：（1）电饭锅就是利用电流的热效应工作的，工作时将消耗的电能转化成内能。
（2）煮水饺时，原来沉在锅底的水饺，由于内部气体的膨胀使体积增大，排开水的体积增大，受到的浮力增大，当浮力大于重力时上浮，因此是通过增大浮力而逐渐上浮到水面的；
（3）筷子是杠杆，使用筷子时动力臂小于阻力臂，省距离、但费力，是费力杠杆。
故答案为：热；浮力；费力。
\l "_Tc31833" 【题型2 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】
7．（2023•峨眉山市模拟）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是（ ）
A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D．右侧电阻丝的阻值比左侧小
【答案】B
【分析】（1）根据转换法分析；
（2）根据控制变量法分析；
（3）在串联电路中，各处的电流是相同的；
（4）U形管中的液面越高，表明产生的热量越多，结合焦耳定律进行解答。
【解答】解：
A、通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故A错误；
BC、由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流是相同的；通过电阻丝的电流和通电时间均相同，由于左右两侧电阻丝的阻值不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确，C错误；
D、两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多；电流和通电时间均相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻丝的阻值大，故D错误。
故选：B。
8．（2023•商河县校级开学）关于以下各图实验，说法不正确的（ ）
A．探究串联电路电流特点时，最好选用两个规格不同的小灯泡
B．探究不同物质吸热能力时，除了图中所示的器材，还需要天平和秒表
C．探究电流与电阻的关系时，因为要控制其他变量，所以滑片不能动
D．探究电流产生热量与电流关系时，煤油升高的温度反映电流产生热量多少
【答案】C
【分析】（1）为得出普遍性的规律，最好选用两个规格不同的小灯泡；
（2）我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；
比较物质吸热能力的2种方法：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；或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；
（3）探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变；
（4）电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的煤油吸收相同的热量，由温度变化确定产生的热量多少。
【解答】解：A、探究串联电路电流特点时，为得出普遍性的规律，最好选用两个规格不同的小灯泡，故A正确；
B、探究不同物质吸热能力时，根据比较不物质吸热能力的方法，要控制不同物质质量相同，故需要天平，根据转换法，用加热时间长短表示吸热多少，故需要秒表，故B正确；
C、探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，当换上不同的电阻时，电压表示数发生变化，此时要移动滑片，控制电压表示数不变，故C错误；
D、电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的煤油吸收相同的热量，由温度变化确定产生的热量多少，故D正确。
故选：C。
9．（2023•肇东市校级模拟）电炉中的电热丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为导线与电热丝 电阻 （选填“电流”或“电阻”）不同。小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3V，电阻丝R1＝10Ω，R2＝20Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内等量的空气被加热，他观察到 乙 （选填“甲”或“乙”）气球先鼓起来。
【答案】电阻；乙。
【分析】（1）电炉中电热丝和导线串联，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；
（2）实验中，根据气体的热胀冷缩性质，利用气球的膨胀来反映电流产生热量的多少，这是转换法的运用；电流产生的热量与电阻大小、通电时间的长短、电流大小有关。
【解答】解：电炉中电热丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，已知Q电热丝＞Q导线，根据Q＝I2Rt可知R电热丝＞R导线，所以电热丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为电热丝比导线的电阻大；
由图可知，两电阻丝串联有电路中，这样可保证电流相同、加热时间相同，电阻越大，产生的热量越多，所以乙中产生的热量多，乙中的气球先鼓起来。
故答案为：电阻；乙。
10．（2023•沈阳）如图是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，透明容器A和B中密封着等质量的空气，U形管中液面相平。
（1）将两容器中的电阻丝R1和R2串联起来接到电源两端，通电一段时间后、观察比较两个装置中U形管液面高度差的大小关系，来研究电流通过导体产生的热量与 电流大小 的关系；
（2）实验中如果单独观察R1或R2所在装置，会发现随着通电时间的增加，U形管中液面的高度差增大，这表明：在电阻和电流不变时，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越 多 。
【答案】（1）电流大小；（2）多。
【分析】（1）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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析；
（2）电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法。
【解答】解：（1）装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故实验可以研究电流产生的热量与电流大小的关系；
（2）实验中如果单独观察R1或R2所在装置，会发现随着通电时间的增加，U形管中液面的高度差增大，根据转换法，产生的热量越多，这表明：在电阻和电流不变时，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
故答案为：（1）电流大小；（2）多。
11．（2023•东莞市校级二模）回顾和反思实验是一种很好的学习方法。请分析以下实验并回答问题。
（1）在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，是因为水的比热容比沙子更 大 ，加热过程中，酒精量变少，酒精的热值 不变 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。
（2）在图乙实验中，烧杯内被加热的ab应选用 相同 物质（选题“相同”、“不同”或“可以相同或不同”）。
（3）图丙实验中，滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝 长度 从而改变电阻大小。
（4）小明还想探究“电热与电阻的关系”，他应选用图丁中 C （选填“A”、“B”或“C”）装置，将烧瓶内的电阻与图丙中烧瓶内的电阻 串联 （选填“串联”、“并联”或“串并联都可以”）。
【答案】（1）大；不变；（2）相同；（3）长度；（4）C；串联
【分析】（1）在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，说明水和沙子吸收相同的热量，水的温度变化量小，由c＝可知，水的比热容与沙子的比热容的大小关系；
热值是燃料的一种特性，与质量无关，据此分析。
（2）在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，应控制不同燃料的质量相同，燃料完全燃烧加热质量、初温相同的同种物质，这样可通过温度计示数的变化来比较不同燃料燃烧放热能力。
（3）滑动变阻器原理：通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
（4）探究“电热与电阻的关系”，需采用控制变量法，即他应控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻；该实验采用了转换法，通过被加热液体的温度变化反映电阻放出热量的多少，所以烧瓶中应装有质量相同的同种液体，据此分析选用的器材和电路的连接方式。
【解答】解：（1）在图甲实验中，用相同酒精灯给质量相同的水和沙子加热，发现水升温更慢，说明水和沙子吸收相同的热量，水的温度变化量小，由c＝可知，水的比热容比沙子大；加热过程中，酒精量变少，由于热值是燃料的一种特性，与质量无关，所以酒精的热值不变。
（2）在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，应控制不同燃料的质量相同，燃料完全燃烧加热质量、初温相同的同种物质，这样可通过温度计示数的变化来比较不同燃料燃烧放热能力，所以烧杯内被加热的ab应选用相同物质。
（3）图丙实验中，滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝长度从而改变电阻大小。
（4）小明还想探究“电热与电阻的关系”，他应控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻；该实验采用了转换法，通过被加热液体的温度变化反映电阻放出热量的多少；
由以上分析可知，应选择烧瓶中装有质量相同的同种液体，且电阻不等于10Ω，所以应选用图丁中C装置，将烧瓶内的电阻与图丙中烧瓶内的电阻串联，这样保证通过不同电阻的电流相同。
故答案为：（1）大；不变；（2）相同；（3）长度；（4）C；串联。
12．（2023•天元区校级三模）探究电热影响因素用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。相同烧瓶内装满了煤油。
（1）烧瓶中装入的煤油是 绝缘体 （选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 相等 （选填“相同”或“不同”），通过R1的电流 小于 通过R2的电流。
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。说明 在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多 。
（4）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h﹣I关系的是 A 。
【拓展】
用Q＝I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算通过任何用电器产生的热量吗？ 不能 ，请用实例说明原因。 含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q 。
【答案】（1）绝缘体；（2）相等；小于；（3）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多；（4）A；【拓展】不能；含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。
【分析】（1）煤油是绝缘体；
（2）根据电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等；根据并联电路电流的规律分析；
（3）根据转换法，通过烧瓶中玻璃管内液面上升的高度说明热量的多少；
（4）根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，
结合焦耳定律由数学知识分析；
【拓展】W＝UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q＝W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路，据此分析。
【解答】解：（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体。
（2）“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等，即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等，根据并联电路电流的规律，通过R1的电流小于通过R2的电流。
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多。
（4）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻与通电时间相同，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，
根据焦耳定律可知，Q＝I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识①式为Q关于I的抛物线，且开向上，图4中能正确反映h﹣I关系的是A。
【拓展】用Q＝I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，而W＝UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q＝W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路（将电能全部转化为内能的电路）。如含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。
W＝UIt不能计算电流通过任何用电器产生的热量。
故答案为：（1）绝缘体；（2）相等；小于；（3）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多；（4）A；【拓展】不能；含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。
\l "_Tc846" 【题型3 焦耳定律】
13．（2023•常德模拟）用如图的装置探究“影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（ ）
A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少
【答案】C
【分析】（1）根据装置中的相同点、不同点，利用控制变量法分析；
（2）由焦耳定律Q＝I2Rt分析放出热量的多少；
（3）通过观察烧瓶中温度计示数的变化来判断电阻丝发热的多少属于转换法；
（4）电阻产生的热量与电流大小、通电时间和电阻的大小有关。
【解答】解：
A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2，故R2放出的热量多，温度计示数升的高，故B错误；
C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，故C正确；
D、本实验中控制电流和通电时间，所以得出的结论是：在电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，故D错误。
故选：C。
14．（2023•蔡甸区模拟）如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（ ）
A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B．通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为2：1
C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D．通电后，A管的液面将会比B管的液面低
【答案】B
【分析】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，在通电时间和电阻相同时，是探究电流产生热量跟电流的关系；
（2）在串联电路中电流处处相等；在并联电路中干路电流等于支路电流之和；
（3）在串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比；在并联电路中各支路两端电压相等；
（4）通电时间相同、电阻相同，通过的电流不同，利用焦耳定律Q放＝I2Rt分析判断。
【解答】解：由题知，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3；
AB、装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以右边容器中通过R2的电流I2是左侧通过R1电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为2：1，故A错误；B正确；
C、已知R1＝R2＝R3，所以R2、R3并联后的总电阻是R2＝R1，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误；
D、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R1的电流大于R2的电流，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，A容器中电阻R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故D错误。
故选：B。
15．（2023•齐齐哈尔一模）（多选）如图所示是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（ ）
A．甲装置通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
B．乙装置通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度比左侧的低
C．乙装置是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．甲，乙两次实验都应用了控制变量法
【答案】BD
【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。
【解答】解：
A、甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，故A错误；
BC、乙实验中一个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B正确，C错误；
D、Q与I、R及t有关，甲实验电阻丝串联，电流和通电时间相等，是探究电热与电阻关系的；乙实验中右侧电阻丝并联一个电阻丝后与左侧电阻丝串联，容器内的电阻和通电时间均相同，是探究电热与电流关系的，都用到控制变量法，故D正确。
故选：BD。
16．（2023•九龙坡区模拟）家庭电路中的保险丝利用电流的 热 效应，当通过的电流过大时自动熔断达到保护电路的目的。英国物理学家 焦耳 做了大量的实验，于1840年最先精确地确定的电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。
【答案】见试题解答内容
【分析】电流通过导体发热的现象叫做电流的热效应；
在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系，即发现了焦耳定律。
【解答】解：（1）电流通过导体发热的现象叫做电流的热效应；家庭电路中的保险丝利用电流的热效应，当通过的电流过大时发热升温，到达熔点自动熔断达到保护电路的目的。
（2）英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，得出Q＝I2Rt。
故答案为：热；焦耳。
17．（2023•辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 R1 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 液面高度变化 反映电阻丝产生热量的多少。通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多 。
【答案】R1、液面高度变化；多。
【分析】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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
【解答】解：图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，三个电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧电阻R1的电流大于通过右侧电阻R3的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
通过实验分析可知，在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
故答案为：R1、液面高度变化；多。
\l "_Tc5338" 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】
18．（2023•常州模拟）如图乙所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火.关于该实验现象的分析错误的是（ ）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻
B．bc段产生的热量大于cd段
C．先冒烟的是ab段
D．ab段的电流小于bc段的电流
【答案】D
【分析】（1）导体电阻的大小跟导体的长度、横截面积、材料、温度有关，据此分析判断各段的电阻大小；
（2）根据三段锡纸条的连接方式和焦耳定律判断各段产生热量的多少。
【解答】解：
A、由图知，锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，在材料和长度相同时，横截面积越小电阻越大，所以ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，故A正确；
BCD、ab、bc、cd段可看作是串联，通过三段的电流相等，根据Q＝I2Rt可知相等时间内，ab段的电阻最大，产生热量最多，其次是bc段，cd段产生的热量最少，所以先冒烟的是ab段，故BC正确，D错误。
故选：D。
19．（2023•徐州模拟）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是（ ）
A．电源电压为8V
B．R1的阻值为40Ω
C．当滑片P移至中点时，电路消耗的总功率为3.6W
D．当滑片P在b端时，通电10s后R1上产生的热量是4J
【答案】C
【分析】由图甲可知，闭合开关，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，电路为R1的简单电路；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小、电压表的示数最大，由图象读出对应的电流和电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压，利用电源电压不变得出等式即可求出R1的阻值，进一步求出电源的电压；
（2）当滑片P移至中点时，根据P＝算出电路消耗的总功率；
（3）当滑片P在b端时，滑动变阻器的电阻最大，电路中的电流最小，由Q＝I2R1t算出通电10s后R1上产生的热量是。
【解答】解：由图甲可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片于a端时，变阻器接入电路电阻为0，电路中的电流最大，由图乙可知I1＝0.6A，
由I＝可得，电源电压：U＝I1R1＝0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片于b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知最小电流I2＝0.2A，此时变阻器两端的电压U2＝8V，
则滑动变阻器的最大阻值：R2＝＝＝40Ω；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源电压：U＝I2R1+U2＝0.2A×R1+8V﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源电压不变，由①②可得：0.6A×R1＝0.2A×R1+8V，
解得：R1＝20Ω，电源电压：U＝0.6A×R1＝0.6A×20Ω＝12V，故AB错误；
（2）当滑片P移至中点时，电路消耗的总功率为：
P总＝＝＝3.6W，故C正确；
（3）当滑片P在b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小为I2＝0.2A，
通电10s后R1上产生的热量：
Q＝R1t＝（0.2A）2×20Ω×10s＝8J，故D错误。
故选：C。
20．（2023•大丰区校级模拟）某电热水壶有两根电热丝，若把一根电热丝接入电路，烧开一壶水要30min；若但把另一根电热丝接入原电路，烧开一壶水要15min，若把这两根电热丝并联起来接入原电路，烧开这壶水需要的时间是（不考虑热损失）（ ）
A．45minB．10minC．15minD．30min
【答案】B
【分析】水沸腾时吸收的热量相同，根据公式可求电阻之比，根据并联电路电阻的特点和电功公式可求并联时所需时间。
【解答】解：设两根电阻丝的电阻分别为R1和R2，
由Q＝W＝UIt，I＝得，Q＝W＝，
由题意可知，W1＝W2，
即＝，
即＝，
＝；
设R2为R，R1为2R，
把两根电热丝并联起来接入原电路，则有：＝（）t并＝×15min，
解得t并＝10min。
故选：B。
21．（2023•哈尔滨模拟）如图所示，是灯泡L和电阻R的U﹣I图像，下列说法正确的是（ ）
A．当灯泡L两端电压为1V时，电阻为5Ω
B．通过R的电流为0.2A时，5s内R产生的热量是1J
C．它们串联在电路中，当电路中电流为0.4A时，电源电压为2V
D．它们并联在电路中，当电源电压为3V时，电路总功率为1.8W
【答案】B
【分析】（1）由欧姆定律I＝可得灯泡L两端电压为1V时的阻值；
（2）由图可知，通过R的电流为0.2A时，R两端的电压1V，根据Q＝W＝UIt可得5s内R产生的热量；
（3）串联电路的电流相等，对比图象和串联电路的电压规律可知电源电压；
（4）根据并联电路的电流和电压规律，由P＝UI可得电路总功率。
【解答】解：A．由图可知，当灯泡L两端电压为1V时，通过灯泡的电流是0.4A，电阻RL＝＝＝2.5Ω，故A错误；
B．由图可知，通过R的电流为0.2A时，R两端的电压1V，5s内R产生的热量Q＝W＝URIRt＝1V×0.2A×5s＝1J，故B正确；
C．它们串联在电路中，通过它们的电流相等，当电路中的电流为0.4A时，由图可知，UR1＝2V，UL1＝1V，则电源的电压U＝UR1+UL1＝2V+1V＝3V，故C错误；
D．并联电路两端电压相等，当电源电压为3V时，通过电阻和灯泡的电流都是0.6A，电路的总电流I＝0.6A+0.6A＝1.2A，电路总功率P＝UI＝3V×1.2A＝3.6W，故D错误。
故选：B。
22．（2023•长沙模拟）如图所示是两挡电饭锅内部加热部分的简化电路图，R1、R2均为发热电阻，将开关S分别置于1、2两位置时，电饭锅处于不同挡位。已知高温挡功率为1000W，R2的阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，电饭锅处于 低温 挡（选填“高温”或“低温”），该挡位正常工作10min产生的热量是 2.64×105 J。
【答案】低温；2.64×105。
【分析】由图可知，当开关S置于1时，R1、R2并联，当开关S置于2时，只有R2工作；根据并联电路的电阻特点和P＝可知低温挡的电路连接；
根据P＝求出低温挡的功率，根据Q＝I2Rt＝Pt求出低温挡正常工作10min产生的热量。
【解答】解：由图可知，当开关S置于1时，R1、R2并联，当开关S置于2时，只有R2工作；
根据并联电路电阻特点可知，当开关S置于2时，只有R2工作，电路中的总电阻较大，由P＝可知，电路中的总功率较小，电饭锅处于低温挡；
低温挡的电功率：P低＝＝＝440W，
该挡位正常工作10min产生的热量：Q＝I2Rt＝P低t＝440W×10×60s＝2.64×105J。
故答案为：低温；2.64×105。
23．（2023•聊城）熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以本身产生的热量使其熔断的原理制成的。测得某熔断器在不同电流下的熔断时间如下表。若通过的电流为2.0A，熔断器的电阻为1Ω，则通电时间为 40 s时熔断器熔断，此过程中熔断器产生的热量是 160 J。
【答案】40；160。
【分析】根据表格数据知当电流为2A时熔断器的熔断时间，根据Q＝I2Rt算出产生的热量。
【解答】解：根据表格数据知：当I＝2A，通电时间为40s时熔断器熔断，
此过程中熔断器产生的热量：Q＝I2Rt＝（2A）2×1Ω×40s＝160J。
故答案为：40；160。
24．（2023•南充模拟）如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V稳定不变。c水＝4.2×103J/（kg•℃）求：
（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2）在足浴盆中加入体积为2L、初温为30℃的水，加热至40℃，水吸收的热量是多少？
（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.2A，按摩5min，电动机线圈产生的热量是多少？
【答案】（1）加热电阻正常工作时的电功率1000W；
（2）水吸收的热量为8.4×104J；
（3）电动机线圈产生的热量是24J
【分析】（1）由图知，加热电阻与电动机并联，利用P＝计算加热电阻正常工作时的电功率；
（2）利用密度公式计算水的质量，再利用Q＝cmΔt计算水吸收的热量；
（3）利用焦耳定律计算电动机线圈产生的热量。
【解答】解：
（1）由电路图知，电动机与加热电阻并联，由并联电路特点和P＝可得，加热电阻正常工作时的电功率为：
P＝＝＝1000W；
（2）由密度公式可得水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的热量为：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（40℃﹣30℃）＝8.4×104J；
（3）由焦耳定律可得，按摩5min电动机线圈产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×2Ω×5×60s＝24J。
答：（1）加热电阻正常工作时的电功率1000W；
（2）水吸收的热量为8.4×104J；
（3）电动机线圈产生的热量是24J。
25．（2023•乌鲁木齐一模）如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.4A，电流表A2的示数为0.6A，求：
（1）R1两端的电压；
（2）R2的阻值；
（3）2min内整个电路产生的热量。
【答案】（1）电源电压是4V。
（2）电阻R2的阻值是20Ω。
（3）整个电路消耗的电能为288J。
【分析】由电路图知：两电阻并联，电流表A测干路电流，电流表A1测电阻R1所在支路电流；
（1）由欧姆定律求出R1两端的电压，由并联电路的电压特点知电源电压；
（2）由并联电路特点求出流过电阻R2的电流；由欧姆定律求出电阻R2的阻值；
（3）由W＝UIt求出整个电路消耗的电能。
【解答】解：（1）两电阻并联，电流表A测干路电流，电流表A1测电阻R1所在支路电流，
利用欧姆定律及并联电路的电压特点可知电源电压U＝U1＝I1R1＝0.4A×10Ω＝4V；
（2）根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：
通过电阻R2的电流I2＝I﹣I1＝0.6A﹣0.4A＝0.2A；
电阻R2的阻值：R2＝＝＝20Ω；
（3）整个电路消耗的电能W＝UIt＝4V×0.6A×2×60s＝288J。
答：（1）电源电压是4V。
（2）电阻R2的阻值是20Ω。
（3）整个电路消耗的电能为288J。
26．（2023•宛城区校级模拟）CFXB型“220V 1100W”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R0为电热丝。当开关S接高温烧煮挡时，电路的功率为1100W，当开关S接焖饭保温挡时，电路的总功率为22W。
（1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S应与 2 触点连接，电饭锅加热食物时的工作原理是 电流的热效应 。
（2）当电饭煲在保温时电路中的电流多大？
（3）此时，电热丝R的阻值多大？
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量为多少？
【答案】（1）2；电流的热效应；
（2）当电饭煲在保温时电路中的电流为0.1A；
（3）电热丝R的阻值为2156Ω；
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量为264J。
【分析】（1）由图可知，当开关S接1时，R0、R串联，当开关S接2时，只有R0工作；根据串联电路的特点和P＝可知电饭煲高温烧煮和保温挡的电路连接；电流通过导体时把电能转化为内能的现象叫做电流的热效应；
（2）知道保温时电路中的总功率，根据P＝UI求出当电饭煲在保温时电路中的电流；
（3）根据高温烧煮的功率，利用P＝求出R0的阻值；根据欧姆定律求出保温挡时电路中的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出电热丝R的阻值；
（4）根据Q＝I2Rt求出保温10min，电热丝R0产生的热量。
【解答】解：（1）由图可知，当开关S接1时，R0、R串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电饭煲处于保温挡；
当开关S接2时，只有R0工作，电路中总电阻最小，总功率最大，电饭煲处于高温烧煮挡；
电饭锅加热食物时将电能转化为内能，所以电饭锅加热食物时的工作原理是电流的热效应；
（2）由P＝UI可知，当电饭煲在保温时电路中的电流：I保＝＝＝0.1A；
（3）由P＝可知，R0的阻值：R0＝＝＝44Ω；
由I＝可知，保温挡时电路中的总电阻：R总＝＝＝2200Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R的阻值：R＝R总﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω；
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量：Q0＝I保2R0t＝（0.1A）2×44Ω×10×60s＝264J。
答：（1）2；电流的热效应；
（2）当电饭煲在保温时电路中的电流为0.1A；
（3）电热丝R的阻值为2156Ω；
（4）保温10min，电热丝R0产生的热量为264J。
\l "_Tc31833" 【题型5 焦耳定律在实际中的应用】
27．（2023•章丘区一模）电炉通电后不久电炉丝就会热得发红，而与电炉丝相连的导线却不是很热，根据这种现象以下提出的最合理的科学探究问题是（ ）
A．电流流过导体时产生的热量与哪些因素有关？
B．电流流过导体时产生的热量与导体中电流的大小有什么关系？
C．电流流过导体时产生的热量与通电时间有什么关系？
D．电流流过导体时产生的热量与导体的电阻有什么关系？
【答案】D
【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】解：根据Q＝I2Rt可知，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，所以电炉丝放出的热量多，探究的问题是：电流流过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系。
故选：D。
28．（2023•襄都区开学）电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（ ）
A．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大产生的热量多
B．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
D．铜导线不消耗电能，所以不容易热
【答案】A
【分析】电炉丝和连接的导线串联在电路中，通过它们的电流相等，它们的通电时间相同，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据焦耳定律分析判断。
【解答】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等，通电时间t相同，
因为Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线，
所以电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，
从而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。
故选：A。
29．（2023•靖江市一模）小明做了“电池+口香糖锡纸＝取火工具”的实验：取口香糖锡纸，剪成条状，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，很快发现纸条中间处开始冒烟，起火苗，如图所示。这是因为锡是 导体 （导体/绝缘体），将它的两端直接连接电池正负极，就会造成 短路 。根据电学中的 焦耳 定律，此时电流通过锡纸时迅速产生大量热量，温度上升使锡纸燃烧。
【答案】导体；短路；焦耳。
【分析】（1）容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；
（2）导线直接将电源连接起来的电路叫短路，短路时，会产生很大的电流；
（3）电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，根据焦耳定律Q＝I2Rt分析，电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多。
【解答】解：因为锡属于金属，因此锡是导体，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，此时电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧，这一现象我们可以用焦耳定律来解释，因为相同长度的中间段锡纸，横截面积较小，所以电阻较大；由焦耳定律Q＝I2Rt知，在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
故答案为：导体；短路；焦耳。
\l "_Tc846" 【题型6 电热的利用与防止】
30．（2022秋•宜阳县期末）标有“220V 40W”的字样的电视机、电风扇、电热毯和日光灯四种电器，都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是（ ）
A．电热毯B．电风扇C．电视机D．日光灯
【答案】A
【分析】电流流过导体时会产生一些现象，分为电流的热效应、化学效应、磁效应；所以在不同的用电器上如：电视机、电烙铁和电风扇，电流产生的效应不同，电能转化成的能的形式也不同。在额定电压和额定功率都相同的条件下，都正常工作，工作相同时间后消耗相同的电能，产生的热量有多少之分。
【解答】解：
A、电热毯是利用电流的热效应工作的，在额定电压下工作相同时间电能全部产生热量。
B、电风扇是主要利用电流的磁效应工作的，在额定电压下工作相同时间电能主要转化成机械能，产生热量很少。
C、电视机在额定电压下工作相同时间主要是把电能转化为声能和光能，产生热量很少。
D、日光灯在额定电压下工作相同时间主要是把电能转化为光能，产生热量更少。
所以三个用电器产生热量不一样多，电热毯产生热量最多。
故选：A。
31．（2023•阿荣旗二模）使规格都是“220V，180W”的一台冰箱、一台电脑、一张电热毯都在额定电压下工作相同的时间，则（ ）
A．电冰箱产生的热量最多
B．电热毯产生的热量最多
C．电流通过电脑做的功最多
D．电热毯消耗的电能最快
【答案】B
【分析】（1）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；
（2）由题意知，三种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是180W；家庭电路电压是220V，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，通电时间相同，根据W＝Pt可知消耗的电能相同；
（3）电功率是表示电流做功快慢的物理量。
【解答】解：AB．电冰箱工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电脑工作时，主要把电能转化为光能和声能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为内能，所以产生热量最多的是电热毯，故A错误、B正确；
C．三种用电器接在家庭电路中，U＝220V，则三种用电器的实际功率：P实＝P额＝180W，且用电器工作时间t相等，由W＝Pt可知，三种用电器消耗的电能相同，做功相同，故C错误；
D．电功率是表示电流做功快慢的物理量，三种用电器实际功率相同，则消耗的电能快慢相同，故D错误。
故选：B。
32．（2023•福田区模拟）生活中的一些器具或实验室中的某些装置上会有特殊的“孔”，它们的作用不尽相同。下列说法正确的是（ ）
A．茶壶盖上的“孔”的作用是排气，使茶水加速降温
B．打开行驶的汽车的天窗，汽车顶部的天窗“孔”利用压强差可将车内的空气“抽“到车外
C．电脑上的散热“孔”的作用是利用通风散热减少硬件产生的电热
D．在探究水沸腾的实验中，烧杯盖子上的“孔”的作用是使杯内水面上方的气压小于外界大气压
【答案】B
【分析】（1）从大气压的角度分析；
（2）根据流体压强与流速的关系进行解释；
（3）由于电流具有热效应，当电器工作时会产生多余的热量，这些热量需要及时散出，据此分析；
（4）从气压对沸点的影响角度进行分析。
【解答】解：A、茶壶盖上的孔与外界空气相通，其作用是使壶内外的气压相等，使水在重力的作用下可以顺利倒出，故A错误；
B、打开行驶的汽车的天 窗时，天窗外空气的流速大于车内空气的流速，根据流体压强与流速的关系可知，天窗外空气的压强小于车内空气的压强，车内空气被“抽”到车外，故B正确；
C、电脑上的散热孔的作用是通风散热，防止电脑运行时温度过高造成安全隐患，根据电流的热效应可知，硬件产生电热的多少与通风散热无关，故C错误；
D、在探究水沸腾的实验中，烧杯盖子上的孔的作用是使杯内外的气压相等，防止因气压过大而造成沸点升高，故D错误。
故选：B。
33．（2022秋•庄河市期末）电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，我们为防止电流热效应产生危害而采取必要的措施。请各写出一个生活或生产中电热的利用和防止的实例： 电暖器 ； 电视机散热窗 。
【答案】电暖器；电视机散热窗
【分析】任何导体中有电流时，导体都要发热，这种现象叫做电流的热效应，是电能转化为内能。
【解答】解：（1）电暖器、电烙铁、电饭锅都是利用电流的热效应来工作的，把电能转化为内能；
（2）电视机、计算机在工作时产生的热量是有害的，电视机外壳的散热窗、计算机的散热风扇可以散失热量，防止电流热效应产生的热量带来的危害。
故答案为：电暖器；电视机散热窗。
\l "_Tc846" 【题型7 电功与电热的综合计算】
34．（2023•铁锋区模拟）用一个额定电功率为1000W的电水壶烧开一壶2L的水需要的时间是840s，水的温度从20℃升高到100℃，则这个电水壶的加热效率是（ ）
A．85%B．95%C．90%D．80%
【答案】D
【分析】根据密度公式求出2L水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据W＝Pt求出电水壶消耗的电能，根据效率公式求出电水壶的加热效率。
【解答】解：水的体积V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ＝可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
电水壶消耗的电能：W＝Pt′＝1000W×840s＝8.4×105J，
电水壶的加热效率：η＝×100%＝×100%＝80%。
故选：D。
35．（2023•涟源市一模）将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作2h，屏幕显示如图所示，若该时间内消耗的电能全部被40kg的水吸收（水未沸腾）已知电费单价为0.5元/（kW•h），c水＝4.2×103J/（kg•℃），则下列说法正确的是（ ）
A．电热水器是电源
B．该过程消耗电能0.5kW•h
C．水温升高30℃
D．电热水器的功率为400W
【答案】C
【分析】（1）电热水器在电路中消耗电能，把电能转化为内能，据此判断电热水器是否电源；
（2）知道电费单价和电费，可以求出消耗的电能；
（3）根据题意可知，水吸收的热量等于消耗的电能，根据Q吸＝cmΔt求出水升高的温度；
（4）根据P＝求出电热水器的功率。
【解答】解：A、电热水器在电路中消耗电能，把电能转化为内能，所以电热水器是用电器，故A错误；
B、该过程消耗的电能：W＝＝1.4kW•h，故B错误；
C、根据题意可知，水吸收的热量：Q吸＝W＝1.4kW•h＝1.4×3.6×106J＝5.04×106J，
由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt＝＝＝30℃，故C正确；
D、电热水器的功率：P＝＝＝0.7kW＝700W，故D错误。
故选：C。
36．（2023•青岛）（多选）某品牌电热水壶，部分参数如表所示，它正常工作245s，可将体积为2L、温度为20℃的水加热到70℃。下列分析正确的是（ ）
A．电热水壶正常工作时的电流约为0.12A
B．电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为26.9Ω
C．电热水壶整个过程消耗的电能是4.41×105J
D．电热水壶中的水吸收的热量为4.2×105J
【答案】BCD
【分析】（1）根据表格参数可知电热水壶的额定电压和额定功率，根据P＝UI求出电热水壶正常工作时的电流；
（2）根据P＝求出热水壶正常工作时电热丝的阻值；
（3）根据P＝求出电热水壶整个过程消耗的电能；
（4）根据密度公式求出水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量。
【解答】解：A、由表格参数可知，电热水壶的额定电压U＝220V，额定功率P＝1800W，
由P＝UI可知，电热水壶正常工作时的电流：I＝＝≈8.18A，故A错误；
B、由P＝可知，热水壶正常工作时电热丝的阻值：R＝＝≈26.9Ω，故B正确；
C、由P＝可知，电热水壶整个过程消耗的电能：W＝Pt＝1800W×245s＝4.41×105J，故C正确；
D、水的体积V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，由ρ＝可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
电热水壶中的水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J，故D正确。
故选：BCD。
37．（2023•新会区二模）在家用电器调查活动中，小亮让家里的电热水器单独工作1min，测得家中如图所示的电能表的转盘转了70r，则该电热水器的实际功率为 2100 W；若不计能量损失，这段时间内电热水器里30kg的水温度升高了 1 ℃。由于电热水器的电功率远大于电风扇的电功率，从安全用电的角度考虑，电热水器的电源线比电风扇的要 粗 （选填“细”或“粗”）。[已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】2100；1；粗。
【分析】（1）先求出电能表的转盘转70r电热水器消耗的电能，然后根据P＝求出该电热水器的实际功率；
（2）根据W＝Pt求出电热水器消耗的电能，因为不计能量损失，Q吸＝W，再利用Q＝cmΔt求出水升高的温度；
（3）利用P＝UI、Q＝I2Rt以及影响导体电阻大小的因素来分析即可。
【解答】解：（1）电能表的转盘转70r，电热水器消耗的电能：
W＝＝0.035kW•h，
工作时间t＝1min＝h，
则该电热水器的实际功率：
P＝＝＝2.1kW＝2100W。
（2）电热水器消耗的电能：
W′＝Pt＝2100W×60s＝1.26×105J，
因为不计能量损失，所以水吸收的热量：Q吸＝W′＝1.26×105J，
由Q＝cmΔt得，水升高的温度：
Δt＝＝＝1℃。
（3）由于电热水器的功率远大于电风扇的功率，根据P＝UI可知，电热水器工作时的电流远大于电风扇的工作电流，相同条件下热水器导线上产生的热量较多，为保证线路安全，在电流和通电时间一定时，电热水器选择较粗的电源线，可以减小导线电阻，根据Q＝I2Rt可知，电源线产生的热量减少，可防止电源线快速老化而引发安全事故。
故答案为：2100；1；粗。
38．（2023•叶县模拟）小明家茶桌上的电热水壶有“加热”和“保温“两挡，其简化电路图如图所示，保温挡的额定功率为100W、发热电阻R2的电阻值为60.5Ω，发热电阻R1的电阻值为 484 Ω，加热挡的额定功率为 900 W。加热过程中不计热量散失，在标准大气压下，将1.5kg、20℃的水刚好加热到沸腾所需时间为 560 s[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
【答案】484；900；560。
【分析】（1）由图可知，当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联；根据并联电路的电阻特点和P＝可知电热水壶加热挡和保温挡的电路连接；根据保温挡和P＝可求出R1的阻值；
（2）根据P＝可求出加热挡工作时R2的电功率，根据P加热＝P1+P2求出电热水壶加热挡功率；
（3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，不计热量散失，电热水壶消耗的电能等于水吸收的热量，根据P＝求出加热需要的时间。
【解答】解：（1）由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，电热水壶处于加热挡；
当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热水壶处于保温挡；
根据题意可知，电热水壶保温挡的额定功率P保温＝100W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝484Ω；
（2）加热挡工作时R2的电功率：P2＝＝＝800W，
则电热水壶加热挡额定功率：P加热＝P1+P2＝P保温+P2＝100W+800W＝900W；
（3）一个标准大气压下，水的沸点是100℃，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J，
不计热量损失，电热水壶消耗的电能：W＝Q吸＝5.04×105J，
由P＝可知，加热需要的时间：t′＝＝＝560s。
故答案为：484；900；560。
39．（2023春•金昌期中）如图所示是家用电热水壶及铭牌，电热水壶正常工作时，把1L水从20℃加热到100℃需要时间400s，若电热水壶的电阻不变。[已知：1L＝1dm3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]求：
（1）水吸收的热量？
（2）电热水壶的效率？
（3）当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率？
【答案】（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电热水壶的效率为84%；
（3）当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率为810W。
【分析】（1）利用密度公式求出水的质量，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
（2）利用W＝Pt求出电热水壶消耗的电能，利用效率公式求出电热水壶的效率；
（3）根据P＝求出电热水壶的电阻；利用P＝求出当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率。
【解答】解：（1）水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水升高的温度：
Δt＝100℃﹣20℃＝80℃，
水吸收的热量为：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×80℃＝3.36×105J；
（2）消耗的电能：
W＝Pt＝1000W×400s＝4×105J，
电热水壶的效率为：
η＝＝＝84%；
（3）电热水壶的电阻为：
R＝＝，
当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率为：
P实＝＝。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电热水壶的效率为84%；
（3）当实际电压为198V时，电热水壶的实际功率为810W。
40．（2023•濮阳一模）某品牌智能滚筒洗衣机的等效电路如图所示。闭合开关S，旋钮开关旋至1挡位置时，洗衣机处于加热状态；旋至2挡位置时，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1＝22Ω，洗衣机正常使用时，加热功率是2400W。[已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求：
（1）洗衣机在加热状态正常工作时，干路电流是多少？（结果保留一位小数）。
（2）某次洗衣时，洗衣机内注入40L水，在额定电压下对水加热，水温由20℃上升到50℃，此时加热效率是84%，则需要加热时间是多少？
（3）某次关闭家中其他电器，只有洗衣机处于保温洗涤状态正常工作了20min，标有“3000r/（kW•h）”的电能表转盘转过500转，则洗衣机保温洗涤时的功率是多少？
【答案】（1）洗衣机在加热状态正常工作时，干路电流是10.9A；
（2）需要加热时间是2500s；
（3）洗衣机保温洗涤时的功率是500W。
【分析】（1）旋钮P旋至1挡时，R1、R2同时工作，此时处于加热挡，根据P＝UI可知，可求电路中的电流；
（2）利用密度公式求出40L水的质量，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，利用效率公式求出洗衣机消耗的电能，利用P＝求出加热时间；
（3）3000r/（kW•h）表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000转，据此求出电能表转盘转过500转，洗衣机消耗的电能，利用P＝求出洗衣机保温洗涤状态时的功率；由图可知，洗衣机处于保温洗涤状态时，R2与电动机并联，根据并联电路的特点可知，洗衣机保温洗涤状态时的功率减去R2的功率即为洗衣机电动机的功率。
【解答】解：（1）旋钮P旋至1挡时，R1、R2同时工作，此时电路中的电流：
（2）水的体积V＝40L＝40dm3＝0.04m3，
由ρ＝可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.04m3＝40kg，
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（50℃﹣20℃）＝5.04×106J，
由η＝可知，洗衣机消耗的电能：W＝＝＝6×106J，
由P＝可知，需要加热的时间：t′＝＝＝2500s；
（3）3000r/（kW•h）表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000转，
则电能表转盘转过500转，洗衣机消耗的电能：W′＝＝kW•h，
洗衣机保温洗涤状态时的功率：P保温＝＝＝0.5kW＝500W，
答：（1）洗衣机在加热状态正常工作时，干路电流是10.9A；
（2）需要加热时间是2500s；
（3）洗衣机保温洗涤时的功率是500W。
41．（2023•孝义市三模）图甲所示是某调温型电烤箱，具有加热和保温两挡功能，内部加热体由两个发热电阻R1和R2组成，阻值均为48.4Ω，已知加热挡的功率为2000W。
（1）请在图乙虚线框内画出电烤箱的内部电路图。
（2）某次使用时电烤箱在加热挡将0.5kg烤肉从20℃加热到220℃用时200s，则电烤箱的加热效率是多少？[肉的比热容为3×103J/（kg•℃）]
【答案】（1）图见解答；
（2）电烤箱的加热效率是75%。
【分析】（1）根据P＝求出一个发热电阻的电功率，根据加热挡的功率判断电路结构，据此作图；
（2）根据W＝Pt求出加热挡工作200s消耗的电能，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出烤肉吸收的热量，根据效率公式求出电烤箱的加热效率。
【解答】解：（1）发热电阻R1的电功率：P＝＝＝1000W，
由于R1、R2的阻值相等，所以正常工作时的电功率都是1000W，
电烤箱的加热挡功率为2000W，所以R1、R2应该是并联接入电路，电路图如图所示：
（2）由可知，电烤箱加热200s消耗的电能：W＝Pt＝2000W×200s＝4×105J，
烤肉吸收的热量：Q吸＝c肉m（t′﹣t0）＝3.0×103J/（kg•℃）×0.5kg×（220℃﹣20℃）＝3×105J，
电烤箱的加热效率：。
答：（1）图见解答；
（2）电烤箱的加热效率是75%。
42．（2023•莱阳市模拟）小明想知道电热桌垫的工作原理，如图A所示。他查看说明书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由R1、R2两根电热丝组成，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，该桌垫可通过调温开关控制不同的模式。某次使用时，将其调至高温模式工作2min后，桌垫的温度升高了20℃（不考虑温度的变化对电阻的影响）。
（1）如图B所示，是小明利用所学知识设计的电热桌垫的两种电路，为了使其工作时电功率在30W～80W范围内，则符合要求的电路是图 甲 （选填“甲”或“乙）；
（2）该电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流是多少？
（3）已知电热桌垫的质量为150g，电热桌垫处于高温模式时的加热效率是多少？（硅胶板的比热容为2×103J/（kg•℃），百分号前保留一位小数）
（4）若要使高温挡的功率提升至84W，在保证低温功率及R1不变的情况下，请通过计算说明应该怎样改装电路？
【答案】（1）甲；
（2）该电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流是5A；
（3）电热桌垫处于高温模式时的加热效率是83.3%；
（4）用一个阻值为6Ω的电阻R3与R1并联。
【分析】（1）图甲中，当开关S首先在bc位置，只有R2工作，当S在cd位置时，两电阻并联，根据P＝UI＝求出两种情况下的功率，与规定的功率比较即可；图乙中，当开关都闭合时，只有R2工作，当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，根据P＝UI＝分别求出两种情况下的功率，与规定的功率比较即可；
（2）当两电阻并联时，电路电阻最小，根据P＝UI＝可知，消耗的功率最大，根据公式P＝UI求出通过电路的电流；
（3）由Q＝cmΔt可求得电热桌垫吸收的热量，根据P＝求出消耗的电能，由η＝×100%可求得加热效率；
（4）根据电路的总功率等于各用电器的功率之和与并联电路的特点分析需要增加的功率，根据P＝UI＝求出所增加电阻的阻值，进而给出改装方案。
【解答】解：（1）图甲中，当开关S首先在bc位置，只有R2工作，此时电路功率P1＝＝＝36W，在功率范围内；
当开关S在cd位置时，两电阻并联，功率P2并＝P′+P″＝+＝+＝60W，在功率范围内；所以甲电路图合理；
图乙中，当开关都闭合时，只有R2工作，此时电路功率P1＝＝＝36W，在功率范围内；
当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，根据串联电路的总电阻等于各电阻之和得：
R串＝R1+R2＝6Ω+4Ω＝10Ω，
此时电功率P2＝＝＝14.4W＜30W，即功率过低，不在功率范围；所以乙电路图不合理；
（2）当两电阻并联时，电路电阻最小，由P＝UI＝可知，消耗的功率最大，P大＝P2并＝60W；
由P＝UI可得，电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流I大＝＝＝5A；
（3）电热桌垫吸收的热量Q＝c硅胶mΔt＝2×103J/（kg•℃）×0.15kg×20℃＝6×103J，
由甲图可知：当开关S在cd位置时，两电阻并联，功率P大＝60W，
由P＝可知，在2min内消耗的电能：W＝P大t＝60W×2×60s＝7.2×103J，
电热桌垫处于高温模式时的加热效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；
（4）因为保证低温功率不变，由P＝UI＝可知，R2的阻值不变，
即R2及R1的阻值不变，
由电路的总功率等于各用电器的功率之和可知，需要增加一个电阻R3，其功率为：P3＝P高﹣P大＝84W﹣60W＝24W；
由并联电路的特点可知，电阻R3应该并联在电路中，
由P＝UI＝可知，R3的阻值：
R3＝＝＝6Ω。
答：（1）甲；
（2）该电热桌垫处于高温模式时，通过电路的电流是5A；
（3）电热桌垫处于高温模式时的加热效率是83.3%；
（4）用一个阻值为6Ω的电阻R3与R1并联。电流I/A
1.2
2.0
2.5
3.0
4.0
熔断时间t/s
不会熔断
40
8
4.5
2.5
额定电压：220V
额定功率：1800W
额定容积：2L
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