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备考2024年中考物理重难点精讲精练：35-热点18 焦耳定律及相关计算 (精练）
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这是一份备考2024年中考物理重难点精讲精练：35-热点18 焦耳定律及相关计算 (精练），共26页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
中考物理热点复习精讲精练
热点18 焦耳定律及相关计算（精讲）
一、选择题
1．利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与什么因素有关”，两个透明容器内密封着等质量的空气，U形管中液面最初相平，两个透明容器中都有一根电阻丝，通电一段时间后，发现左边U形管中液面高度差大。该现象说明电流产生的热量与下列哪个因素有关（ ）
A．电荷量 B．电流 C．电阻 D．通电时间
2．如图为探究“焦耳定律”的实验装置，将容器中的5Ω和10Ω电阻丝串联在电路中，两个透明容器中密封着等量的空气，初始时甲、乙U形管中液面高度相同。下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置用于探究“通电导体产生的电热与电流的关系”
B．闭合开关后，通过5Ω电阻丝的电流大于10Ω的电流
C．闭合开关后，比较U形管中液面高度差，甲的比乙小
D．闭合开关后，要使液面上升更快，应将滑动变阻器滑片P向左移动
3．如图是“探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关”的实验装置。三个电阻均为10Ω，两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（ ）
A．图示是为了探究导体产生的热量与电阻的关系
B．流过三个电阻的电流相等
C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
D．R3没有发热
4．某同学想探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中（ ）
①此实验可以探究电流产生的热量与电阻的关系
②此实验可以探究电流产生的热量与电流的关系
③此实验可以探究电流产生的热量与时间的关系
④此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少
A．只有①④正确 B．只有②④正确
C．只有①③正确 D．只有①③④正确
5．如图所示，某同学将一条粗细不均的铝箔纸的两端分别压在两节电池的两极，发现铝箔纸发热并燃烧。关于该实验的分析正确的是（ ）
A．实验时两节干电池的正极与正极相连
B．用普通纸代替铝箔纸也能燃烧
C．实验中铝箔纸较细的部位先燃烧
D．该实验不能说明短路带来的危害
6．如图所示将两根电热丝R1和R2串联在电路中，若R1＝10R2，请问哪根火柴会先被点燃（ ）
A．在R2上的火柴 B．在R1上的火柴
C．同时点燃 D．都有可能
7．甲、乙两电热丝电阻之比为2：3，通过的电流之比为3：1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2：3 B．6：1 C．4：1 D．1：6
8．如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验装置.电源电压恒不变，R1、R2为阻值恒定的电热丝且R1：R2＝3：1，闭合开关S1、断开S2，R1电功率为P。下列说法正确的是（ ）
A．此时可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．经过相同时间，R1与R2产生的热量之比为1：3
C．若S1、S2均闭合，可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D．若S1、S2均闭合，R1电功率变为P'，则P：P'＝9：16
9．通过甲、乙两段导体的电流之比为1：2，甲的电阻是乙的5倍，通电相同时间，则甲、乙两段导体产生的热量之比是（ ）
A．2：5 B．5：4 C．16：5 D．5：1
10．如图所示，给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手，这是因为（ ）
A．电流通过导线时没有产生热效应
B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大得多
C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多
D．导线的电阻比电炉丝的电阻小，相同时间内产生的热量少
11．有两根阻值分别为R1、R2的电阻丝，分别采用如图所示的四种方法接在同一电源上后，相同时间内产生的热量最小的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，某商场一名顾客乘坐自动扶梯上楼，自动扶梯由电动机带动而匀速运动。电动机的电阻为R，两端的电压为U，工作电流为I，上楼时间为t，在此过程中，电动机产生的热量为（ ）
A．UIt B．t C．I2Rt D．UIt﹣I2Rt
13．甲、乙两电热丝电阻之比为2：3，相同时间内产生的热量之比为1：6，则通过甲、乙电热丝的电流之比为（ ）
A．4：1 B．2：1 C．1：4 D．1：2
14．规格相同的用电器，它们正常工作时，相同时间内产生热量最多的是（ ）
A．电冰箱 B．电脑 C．电风扇 D．电烙铁
15．用a、b、c三个相同的气球分别将三个相同的空烧瓶口密封；烧瓶中，用几个相同阻值的电阻以不同的连接方式接入电路中（如图所示）。通电一段时间后，体积变化最大的气球是（ ）
A．a气球 B．b气球 C．c气球 D．一样大
16．要使电热器在单位时间产生的热量减少一半，应该（ ）
A．让它两端的电压减少一半
B．使它的电阻减少一半
C．让通过它的电流减少一半
D．使它的电阻和两端电压同时减少一半
17．一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，在额定电压下通电10min产生的热量为（ ）
A．4×102J B．2.4×104J C．2.2×103J D．1.32×105J
18．如图所示是饭店里常用的一款干手器，其铭牌上标有“220V 1000W”的字样，它在工作时，电动机转动的同时还可以吹出热风，下列说法正确的是（ ）
A．干手器的额定功率越大，表示消耗电能越多
B．使用1min，就产生60000J的热量
C．在使用干手器时是电能转化为内能和机械能
D．干手器的电动机和电热丝一定是串联的
19．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一个电热毯分别接入220V电路中正常工作，通电时间相同，下列说法中错误的是（ ）
A．它们产生的热量相同 B．它们消耗的电能相同
C．它们的工作电流相同 D．它们的实际功率相同
二、填空题
20．如图所示的实验装置是用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系，通电后，R1产生的热量比R2产生的热量 （选填“多”或“少”）。若通过R2的
电流为1A，通电时间为20s，则R2产生的热量为 J。
21．如图所示电路，灯泡L1、L2、L3分别标有“6V 3W”、“6V 3.6W”、“10V 5W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。
（1）只闭合开关S1时，要使其中一只灯泡正常发光，另一只不烧坏，电源最大电压是 V，通电1min灯泡L2产生的热量是 J。
（2）如果电源电压为2.4V，通过改变开关状态使电流表示数最大时，电路的功率为 W。
22．如图便携式封口机，接入家庭电路中工作时，发热电阻温度升高实现高温封口。若发热电阻阻值为440Ω，它10s内产生的热量 J。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 的。
23．在如图所示的电路中，已知电阻R1阻值为10Ω。闭合开关S后，电流表A的示数为1.5A，电流表A1的示数为1A，则电源电压为 V，通电1min电阻R1上产生的热量为 J。
24．如图所示，电源电压为3V，电阻丝R1＝20Ω，R2＝10Ω，甲、乙为两个完全相同的气球。根据以上信息可知，小明可以探究电流通过导体产生热量的多少与 的关系。闭合开关后，密闭烧瓶内等量的空气被加热，他观察到 （选填“甲”或“乙”）气球先鼓起来。通电100s，整个电路产生的热量为 J。
25．如图甲所示，电源电压不变，R1＝15Ω，变阻器R2规格为“5Ω 1A”，图乙是灯泡的I﹣U图像。当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时，电流表的示数为0.3A，则R1在10s内产生的热量为 J；当R2的滑片P在a端且同时闭合S、S1、S2时，灯泡的电阻是 Ω；只闭合S、S2，R2的滑片P在b端时，灯泡的功率为 W。
26．某款电饭锅有加热和保温两个挡，加热挡的功率为1000W，如图是其简化的电路图，已知R1＝4R2，电饭锅的旋钮开关处于图示位置时是 挡，电饭锅在保温挡工作1min产生的热量是 J。
三、计算题
27．小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关，电热丝R1＝2R2。通过计算回答：
（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，电热丝R1的阻值是多少欧？
（2）当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量是多少焦？
28．图甲为某新型电饭锅的简化电路，R1和R2均为电热丝（阻值不随温度发生变化），S1是自动控制开关，可实现“低温挡”“高温挡”之间的转换。把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示，求：
（1）15～20min内，开关 闭合，求此时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）30min内电饭锅产生的热量。
29．电热饮水机通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路原理如图乙所示。电源电压恒为220V，当开关S接a时，电路中电流为5A；当开关S接b时，电路消耗的功率为44W。求：
（1）该饮水机加热功率；
（2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为多少；
（3）电阻R2阻值为多大。
30．如图是某种小型家用电热水器的简化电路图，开关S可根据水温切换成加热和保温两种状态R1、R2都是发热电阻，热水器主要参数如表。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（1）在上述加热状态下，正常工作10min将产生多少热量？
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使水温度升高到45℃，水需要吸收多少热量？
（3）R2的阻值为多大？
额定电压
220V
容积
10L
加热功率
880W
保温功率
100W
31．在如图所示的电路中，灯泡L标有“6V 6W”字样，电源电压及灯泡电阻均保持不变，滑动变阻器最大阻值为20Ω。求：
（1）灯泡的电阻。
（2）当S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，灯泡L正常发光，电流表示数为1.5A，求电源电压和R0的阻值。
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，通电2min电路产生的总热量。
32．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，S、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的变化如图丙所示。求：
（1）只闭合S时，电饭煲的功率为多少W？R1的阻值是多少Ω？
（2）在15～20min时，R1和R2的功率分别为多少W？
（3）0～15min，电饭煲产生的热量共是多少J？
答案详解
1．【分析】分析装置的相同点与不同点，得出与电流产生热量有关的因素。
【解答】解：由图可知两电阻丝串联，在串联电路中电流处处相等，而两电阻丝的阻值不同，所以此装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，发现左边U形管中液面高度差大。该现象说明电流产生的热量与电阻的大小有关。
故选：C。
2．【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，结合串联电路电流的规律分析；
（2）U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，即反映了电流通过导体产生热量的多少；
（3）由焦耳定律和欧姆定律分析。
【解答】解：AB、闭合开关，两电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，该实验中两电阻丝电阻不同，通过它们的电流相同，该实验装置用于探究“通电导体产生的电热与电阻的关系”，故AB错误；
C、闭合开关后，因为R1＜R2，通过它们的电流相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt得相同时间左侧产生的热量少，反映在U形管上是液面上升得慢，所以甲的高度差比乙的小，故C正确；
D、闭合开关后，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知要使液面上升更快，即相同时间产生热量更多，应该增大电流，由欧姆定律可知，应减小电路总电阻，所以滑片应该向右移动，故D错误。
故选：C。
3．【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，实验中采用的是控制变量法：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；探究电流产生的热量跟电流大小关系时，控制电阻和通电时间不变。
【解答】解：ABC、由题图可知，R2和R3并联，R1在干路上，由并联电路中干路电流等于各支路的电流之和可知，通过R1的电流大于通过R2的电流，又因为两容器中电阻丝的阻值相等，通电时间相同，所以该实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系；左侧容器中通过电阻的电流大于右侧容器中通过电阻的电流，已知R1＝R2，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，左侧U形管中液面的高度差更大，故AB错误、C正确；
D、有电流通过R3，根据焦耳定律R3有发热，故D错误。
故选：C。
4．【分析】根据图中的相同点和不同点，利用控制变量法分析实验探究的内容；此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少。
【解答】解：
由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是热量与电阻的关系，故①正确，②③错误；
电流通过电阻丝做功，消耗的电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量、温度升高，所以，本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少，故④正确。
故选：A。
5．【分析】容易导电的物体叫导体，各种金属都是导体；不容易导电的物体叫绝缘体；
电流通过导体时，都要产生热量，这种现象是电流的热效应；
导线直接将电源两极连接起来的电路叫电源短路，电源短路时，容易烧坏电源或形成火灾。
【解答】解：A．实验时，干电池需串联使用，即干电池的正极与另一个干电池的负极相连，故A错误；
B．普通干燥的纸是绝缘体，不容易导电，所以此实验不能用普通纸代替铝箔纸，故B错误；
C．相同长度的铝箔纸，铝箔纸较细的部位电阻较大，由Q＝I2Rt可知相同时间内较细的部位产生的热量较多，先燃烧，故C正确；
D．实验中铝箔纸是导体，相当于导线，用它把电源正负极连接，发生了短路，造成电流过大，会产生过多的热量，能说明短路带来的危害，故D错误。
故选：C。
6．【分析】根据串联电路的电流特点以及焦耳定律分析R1、R2产生热量的关系，据此可知哪根火柴会先被点燃。
【解答】解：根据题意可知，两电热丝串联，根据串联电路的电流特点可知，通过两电热丝R1、R2的电流相等，
因R1＝10R2，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，相同时间内电流通过R1产生的热量是R2的10倍，所以R1上的火柴应最先达到燃点被点燃。
故选：B。
7．【分析】知道甲、乙两电热丝的电阻之比和通过的电流之比，利用Q＝I2Rt可知相同时间内产生的热量之比。
【解答】解：根据题意可知，甲、乙两电热丝电阻之比R甲：R乙＝2：3，通过的电流之比I甲：I乙＝3：1，
则相同时间内产生的热量之比＝＝＝。
故选：B。
8．【分析】（1）由图知，闭合开关S1、断开S2，两电阻丝串联，根据控制变量法分析判断；根据焦耳定律公式计算R1与R2产生的热量之比；
（2）由串联电路特点和焦耳定律计算两电阻丝产生热量比；
（3）两开关都闭合时，只有R1连入电路，探究电流产生的热量与电阻大小的关系时，应控制电流和通电时间，改变电阻，据此分析；
（4）分析闭合开关S1、断开S2时和两开关都闭合时，R1两端电压，由P＝计算两次R1电功率的比。
【解答】解：
A、由图知，闭合开关S1、断开S2，两电阻丝串联，两电阻丝阻值不同，通过的电流大小和通电时间相等，此时可以探究电流产生热量与电阻大小关系，故A错误；
B、根据焦耳定律公式可得，相同时间，R1与R2产生的热量之比＝＝＝，故B错误；
C、由图知，若S1、S2均闭合，R2短路，只有R1连入电路中，不能改变电阻的大小，所以不能探究电流产生热量与电阻大小关系，故C错误；
D、闭合开关S1、断开S2时，两电阻串联，由分压原理有：＝＝，所以U1＝U，
S1、S2均闭合，只有R1连入电路中，U1′＝U，
由P＝可得，＝＝，故D正确。
故选：D。
9．【分析】根据Q＝I2Rt求出电热器产生的热量之比。
【解答】解：
电热器产生的热量之比：＝＝××＝××＝。
故选B。
10．【分析】（1）电流流过导体时，导体发热，把电能转化为内能的现象是电流的热效应。
（2）电炉丝和连接的导线串联在电路中，通过它们的电流相等，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Q＝I2Rt分析判断。
【解答】解：A、由于导线有电阻，电流通过导线时，导线会发热，产生热效应，故A错误；
BCD、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，由于R电炉丝＞R导线，根据Q＝I2Rt可知，电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，因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BC错误、D正确。
故选：D。
11．【分析】因为题中已知电源电压相同，通电时间也相同，所以要比较四个电路产生的热量关系，我们应采用公式Q＝W＝去进行分析。由此公式可知，在电压和通电时间都相同时，电流产生的热量与电阻成反比，所以只要分析出四个电路的电阻关系就可以知道它们谁产生的热量最小；
电阻的串联：串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大；
电阻的并联：并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。
【解答】解：因为串联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大，并联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小，所以在四个电路中，串联电路的总电阻最大；
根据公式Q＝W＝可知，当电源电压和通电时间都相同时，电阻大的产生的热量少。因为串联电路的总电阻最大，所以串联电路产生的热量最小。
故选：C。
12．【分析】根据焦耳定律Q＝I2Rt可求出产生的热量。
【解答】解：根据焦耳定律可知，电动机产生的热量为：Q＝I2Rt，故C正确。
故选：C。
13．【分析】知道甲、乙两电阻的阻值之比和在相同时间内产生热量之比，根据Q＝I2Rt求出通过两个电阻的电流之比。
【解答】解：甲、乙两电热丝电阻之比为2：3，相同时间内产生的热量之比为1：6，根据Q＝I2Rt可得，通过两个电热丝的电流之比：
＝＝＝＝。
故选：D。
14．【分析】用电器正常工作时的功率和额定功率相等，根据W＝Pt可知相同的时间内，额定功率相等时消耗的电能相等；再根据用电器工作时的能量转化分析它们产生热量的关系。
【解答】解：四个电器功率一样，正常工作时间相同，由W＝Pt可知它们消耗的电能一样；
电冰箱工作时主要把电能转化为机械能；电视机工作时主要把电能转化为光能、声能等；电风扇工作时把电能主要转化为机械能；电烙铁工作时把电能全部转化为内能，全部用来产生热量；综上可知，电烙铁工作时产生的热量最多。
故选：D。
15．【分析】由图示根据焦耳定律分析，产生的热量越多，气体温度越高，气球体积膨胀的越大。
【解答】解：
由图可知，三个烧瓶的电阻（相同的电阻R）以不同方式接入电路中时是串联的，所以通过电流相等，通电时间也相等，由Q＝I2Rt可知c烧瓶里电阻放出热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大。
故选：C。
16．【分析】纯电阻电路中电阻产生的热量和电流所做的功相等，计算公式通用，选择合理的电功率公式逐项分析即可得出结果。
【解答】解：A、由Q＝W＝t可得，电阻不变，电压变为原来的一半，则产生的热量变为原来的，故A错误；
B、由Q＝W＝t可得，电压不变，电阻丝的电阻减半时，产生的热量将变为原来的2倍，故B错误；
C、由Q＝W＝I2Rt可得，电阻不变，通过导体的电流减少一半时，产生的热量将变为原来的，故C错误；
D、由Q＝W＝t可得，电阻和电压均减半时，产生的热量将变为原来的 ，故D正确。
故选：D。
17．【分析】知道电烙铁的额定电压和电阻、工作时间，根据Q＝W＝t计算产生的热量。
【解答】解：
在额定电压下通电10min电烙铁产生的热量：
Q＝W＝t＝×10×60s＝2.4×104J。
故选：B。
18．【分析】（1）由W＝Pt可知，电流所做的功的多少与电功率和通电的时间有关；
（2）电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式能的过程；
（3）根据并联电路的特点分析解答。
【解答】解：A、干手器的额定功率大，实际功率不一定大，不知道工作时间，消耗的电能不一定多，故A错误；
BC、正常工作1min，消耗的电能为W＝Pt＝1000W×60s＝60000J，而干手器是将电能转化为内能和机械能的，所以不能产生60000J的热量，故B错误，C正确；
D、干手器的电动机和电热丝能够独立工作，是并联的，故D错误。
故选：C。
19．【分析】（1）这三个电器的规格都是“220V 100W”，其中“220V”表示用电器的额定电压，即正常工作时的电压；“100W”表示用电器的额定功率，即正常工作时的功率。
（2）家庭电路的电压是220V，说明这三个用电器都在额定电压下工作，消耗的功率都是额定功率，从每个电器的工作性质及能量转化上选出正确的选项。
【解答】解：三个电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是100W，根据I＝可知，它们工作时的电流相同；根据W＝Pt可知，相同时间内电流通过三个电器做的功以及消耗的电能一样多；电风扇工作时，电能转化成内能和机械能；电视机工作时，电能转化成内能和光和声；电热毯工作时，电能全部转化成内能，因此它们产生的热量不相同，故A错误，BCD正确。
故选：A。
20．【分析】两电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，两电阻的阻值不同，根据控制变量法可知探究电流通过导体产生的热量与哪个因素的关系；根据焦耳定律Q＝I2Rt可比较R1产生的热量与R2产生的热量的多少；根据焦耳定律计算通过R2的电流为1A、通电时间为20s时R2产生的热量。
【解答】解：两电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，两电阻的阻值不同，根据控制变量法可知如图所示的实验装置是用来探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系；
由图知R1＜R2，在电流和通电时间相同时，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知R1产生的热量比R2产生的热量少；
若通过R2的电流为1A，通电时间为20s，
则R2产生的热量为：
Q＝I2R2t＝（1A）2×10Ω×20s＝200J。
故答案为：电阻大小；少；200。
21．【分析】（1）只闭合开关S1时，灯泡L1、L2串联连接；已知灯泡的额定电压和额定功率，根据P＝UI的变形公式分别求出额定电流，根据串联电流规律可知，能正常发光的只能是额定电流较小的那一个，根据P＝求出灯泡L1、L2的阻值，最后根据欧姆定律求出电源电压；
根据Q＝I2Rt即可求出通电1min灯泡L2产生的热量；
（2）根据欧姆定律可知，要使电流表示数最大，则电路中的总电阻最小；由串并联电路中电阻的规律可知，当灯泡并联时，电路中的总电阻较小，因此当S1、S2、S3都闭合时，灯泡L1、L3并联，电路总电阻最小；
先根据P＝求出灯泡L3的阻值，然后根据并联电路电阻规律求出总电阻，再由欧姆定律求出电路电流，即电流表的示数。最后根据P＝UI求电路的功率。
【解答】解：（1）由P＝UI可得，＝＝＝0.5A；
＝＝＝0.6A；
要使其中一只灯泡正常发光，另一只不烧坏，则电路中的电流为0.5A；
由P＝可得：R1＝＝＝12Ω；
R2＝＝＝10Ω；
由I＝可知，电源电压：U＝IR总＝0.5A×（12Ω+10Ω）＝11V；
通电1min灯泡L2产生的热量：Q＝I2R2t＝（0.5A）2×10Ω×60s＝150J；
（2）根据欧姆定律可知，要使电流表示数最大，则电路中的总电阻最小；由串并联电路中电阻的规律可知，当灯泡并联时，电路中的总电阻较小，因此当S1、S2、S3都闭合时，灯泡L1、L3并联，电路总电阻最小，电流表示数最大；
由P＝可得：R3＝＝＝20Ω；
并联电路中的总电阻：R＝＝＝7.5Ω；
电流表的示数：I′＝＝＝0.32A；
电路的总功率：P′＝U′I′＝2.4V×0.32A＝0.768W。
故答案为：（1）11；150；（2）0.768。
22．【分析】（1）利用Q＝W＝t求出发热电阻10s内产生的热量；
（2）若电压不变，则R越大，相同时间内产生的热量越少。
【解答】解：发热电阻10s内产生的热量：Q＝W＝t＝×10s＝1100J；
封口时总是把塑料袋烫坏，说明电阻单位时间内发热过多，
由Q＝W＝t可知，电压不变，要减小电阻产生的热量，应将发热电阻换成阻值更大的电阻。
故答案为：1100；大。
23．【分析】由图可知，闭合开关，R1、R2并联，电流表A测量干路电流，电流表A1测量R1的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源电压；根据焦耳定律Q＝I2Rt求出通电1min电阻R1上产生的热量。
【解答】解：由图可知，闭合开关，R1、R2并联，电流表A测量干路电流，电流表A1测量R1的电流，
则通过R1的电流I1＝1A，根据并联电路的电压特点，由I＝可知，电源电压：U＝U1＝I1R1＝1A×10Ω＝10V；
通电1min电阻R1上产生的热量：Q＝I12R1t＝（1A）2×10Ω×1×60s＝600J。
故答案为：10；600。
24．【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。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；当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
（2）根据串联电路的特点和欧姆定律求出电路中的电流，利用焦耳定律求出通电100s，整个电路产生的热量。
【解答】解：由图可知，R1、R2串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，可以探究电流产生热量跟电阻的关系；
由于R1＞R2，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流通过R1产生的热量比R2的多，所以甲气球会先鼓起来；
根据串联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻：R＝R1+R2＝20Ω+10Ω＝30Ω，
电路中的电流：I＝＝＝0.1A，
通电100s，整个电路产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.1A）2×30Ω×100s＝30J。
故答案为：电阻；甲；30。
25．【分析】（1）由图甲可知，当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R2与定值电阻R1串联，电流表测量电路中的电流，根据串联电路的电流特点通过R1的电流，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电源电压；利用焦耳定律Q＝I2Rt求出R1在10s内产生的热量；
（2）当R2的滑片P在a端且同时闭合S、S1、S2时，灯泡与定值电阻R1并联，根据并联电路的特点可知灯泡两端的电压，根据图乙可知通过灯泡的电流，根据欧姆定律可求出灯泡的电阻；
（3）只闭合S、S2，R2的滑片P在b端时，灯泡与R2串联；且R2＝5Ω，结合乙图可知灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，根据P＝UI求出灯泡的功率。
【解答】解：（1）由图甲可知，当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R2与定值电阻R1串联，电流表测量电路中的电流，
根据串联电路的电流特点可知，通过R1的电流I1＝I2＝I＝0.3A，
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I1R1+I2R2＝0.3A×15Ω+0.3A×5Ω＝6V；
R1在10s内产生的热量：Q＝I12R1t＝（0.3A）2×15Ω×10s＝13.5J；
（2）由图甲可知，当R2的滑片P在a端且同时闭合S、S1、S2，灯泡与R1并联接在电源上，
根据并联电路的电压特点可知，灯泡两端的电压：UL＝U＝6V，
由图乙可知，当灯泡两端的电压为6V时，通过灯泡的电流为0.8A，
由I＝可知，灯泡灯丝电阻：RL＝＝＝7.5Ω；
（3）由图甲可知，只闭合S、S2，R2的滑片P在b端时，灯泡与R2串联，而且此时R2＝5Ω，
结合乙图可知灯泡两端的电压：UL′＝3V，通过灯泡的电流IL′＝0.6A，
则此时灯泡的功率：PL＝UL′IL′＝3V×0.6A＝1.8W。
故答案为：13.5；7.5；1.8。
26．【分析】当旋钮开关旋至1时，R1、R2串联，当旋钮开关旋至2时，只有R2工作；根据串联电路的电阻特点和P＝可知加热挡和保温挡的电路连接；根据加热挡功率和P＝求出R2 的阻值，据此可知R1阻值，根据保温挡的电路连接利用P＝求出保温挡的功率，利用Q＝W＝P保温t求出电饭锅在保温挡工作1min产生的热量。
【解答】解：当旋钮开关旋至1时，R1、R2串联，当旋钮开关旋至2时，只有R2工作；
根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，
则当旋钮开关处于图示位置时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，根据P＝可知，电路中的总功率最小，为电饭锅的保温挡；
当旋钮开关旋至2时，只有R2工作，电路中的电阻最小，电功率最大，为电饭锅的加热挡，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝48.4Ω，
则R1的阻值：R1＝4R2＝4×48.4Ω＝193.6Ω，
保温挡的功率：P保温＝＝＝200W，
由P＝可知，电饭锅在保温挡工作1min产生的热量：Q＝W＝P保温t＝200W×1×60s＝12000J。
故答案为：保温；12000。
27．【分析】（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有R1工作，根据P＝求出R1的阻值；
（2）由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，R1、R2串联，根据串联电路特点求出电路中的总电阻，利用Q＝I2Rt＝t求出当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量。
【解答】解：（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有R1工作，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝16Ω；
（2）由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，R1、R2串联，
由R1＝2R2可知，R2的阻值：R2＝R1＝×16Ω＝8Ω，
根据串联电路特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝16Ω+8Ω＝24Ω，
当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量：Q＝I2Rt＝t＝×5×60s＝7200J。
答：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，电热丝R1的阻值是16Ω；
（2）当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量是7200J。
28．【分析】（1）由图象可知，在15～20min内，电路电流较大，根据R＝可知，电压不变时，电阻较小，进而判断开关S1的状态；由P＝判断出此时电路的状态，由P＝UI算出此时电饭锅的电功率；
（2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知通过R1的电流值；开关S1闭合时，电阻R1、R1并联，由乙图可知通过R1、R2的总电流，根据并联电路电流的规律算出通过R2的电流值，然后根据欧姆定律即可求出R2的阻值；
（3）只有R1工作时，根据P1＝UI1算出电饭锅的低温功率；
由乙图可知：30min内两种情况下各自的工作时间，利用W＝Pt分别求出两种情况下各自消耗的电能，最后求其和即可。
【解答】解：（1）由图象可知，在15～20min内，电路电流较大，为3A，根据R＝可知，电压不变时，电阻较小，由并联电路的总电阻小于任何一个分电阻知，此时为并联电路，所以开关S和S1的都闭合，由P＝知此时电功率较大，为高温挡，此时电饭锅的电功率为：
P高温＝UI高＝220V×3A＝660W；
（2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知，通过R1的电流值I1＝2A，开关S和S1的都闭合，两电阻并联，电路中的电流为3A，此时仍为2A，则通过R2的电流值为：
I1＝I﹣I1＝3A﹣2A＝1A，
电热丝R2的阻值为：
R2＝＝＝220Ω；
（3）只有R1工作时，电饭锅的低温功率为：
P1＝UI1＝220V×2A＝440W；
由乙图可知：高温时间为：t′＝10min+（20min﹣15min）＝15min＝900s，
低温时间为：t″＝（15min﹣10min）+（30min﹣20min）＝15min＝900s，
高温时消耗的电能为：
W′＝Pmaxt′＝660W×900s＝5.94×105J，
低温时消耗的电能为：
W″＝P1t″＝440W×900s＝3.96×105J，
在电饭锅工作的30min内，消耗的电能：
W＝W'+W''＝5.94×105J+3.96×105J＝9.9×105J。
答：（1）S和S1；
（2）电热丝R2的阻值为220Ω；
（3）30min内电饭锅产生的热量是9.9×105J。
29．【分析】（1）当开关S接a时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，根据P＝可知，总功率最大，电热饮水机处于加热状态，根据P＝UI求出该饮水机加热功率；
（2）知道加热功率和加热时间，利用Q＝W＝Pt求出该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量；
（3）当开关S接b时，R1、R2串联，利用P＝求出串联的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出R2的阻值。
【解答】解：（1）当开关S接a时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热饮水机处于加热状态，
加热时整个电路消耗的电功率：P加热＝UI1＝220V×5A＝1100W；
（2）由P＝可知，该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量：Q＝W＝P加热t＝1100W×100s＝1.1×105J；
（3）由I＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；
由P＝可知，R1、R2的串联总电阻：R＝＝＝1100Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝1100Ω﹣44Ω＝1056Ω。
答：（1）该饮水机加热功率为1100W；
（2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为1.1×105J；
（3）电阻R2阻值为1056Ω。
30．【分析】（1）已知加热功率，根据W＝Pt即可求出产生的热量；
（2）已知电热水器的容积，利用密度公式可求得水的质量，根据Q＝cm（t﹣t0）t求出水需要吸收热量；
（3）根据P＝分别求出加热电阻R1的阻值和两电阻串联的总电阻，再利用串联电路电阻规律去加热电阻R2的阻值。
【解答】解：
（1）已知P加热＝880W，时间t＝10min＝600s，
则正常加热10min将产生的热量Q＝W＝Pt＝880W×600s＝5.28×105J；
（2）已知电热水器的容积V＝10L＝10dm3＝0.01m3，
由ρ＝可知，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.01m3＝10kg，
则水吸收的热量：
Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103 J/（kg•℃）×10 kg×（45℃﹣25℃）＝8.4×105J；
（3）当开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，电热水器处于加热状态，
由P＝可得，加热电阻R1的阻值：
R1＝＝＝55Ω，
开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，
由P＝可得，电路的总电阻：
R＝＝＝484Ω，
根据串联电路电阻规律可知，加热电阻R2的阻值：
R2＝R﹣R1＝484Ω﹣55Ω＝429Ω。
答：（1）在上述加热状态下，正常工作10min将产生5.28×105J的热量；
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使水温度升高到45℃，水需要吸收8.4×105J的热量；
（3）R2的阻值为429Ω。
31．【分析】（1）由P＝UI＝计算灯泡的电阻；
（2）S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，L和R0并联，电流表测干路电流，灯泡正常发光，根据并联电路特点可得电源电压；电流表测干路电流，先由P＝UI计算灯泡电流，再并联电路特点和欧姆定律计算R0的阻值；
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，R0与变阻器的最大值串联，根据Q＝W＝UIt＝×t计算通电2min电路产生的总热量。
【解答】解：（1）由P＝UI＝得灯泡的电阻为：
RL＝＝＝6Ω；
（2）当S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，R0与灯泡L并联，电流表测干路电流；
灯泡L正常发光，由并联电路特点知，电源电压U＝U额＝UL＝6V，
由P＝UI可得，通过灯泡的电流为：
IL＝＝＝1A；
根据并联电路电流的规律知通过R0的电流为：
I0＝I﹣IL＝1.5A﹣1A＝0.5A，
由I＝可得R0的阻值为：
R0＝＝＝12Ω；
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，R与R0串联，滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，
电路产生的总热量：Q＝W＝UIt＝×t＝＝135J。
答：（1）灯泡的电阻为6Ω；
（2）电源电压为6V，R0的阻值为12Ω；
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，通电2min电路产生的总热量为135J。
32．【分析】（1）当只闭合开关S、断开S1时，电路中只有R1，电路中的电阻较大，电饭煲功率较小，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；对照图像确定电功率，利用P＝计算R1的阻值；
（2）在15～20min时，根据电功率判断电路的连接，结合图像分析R1和R2的功率；
（2）同时闭合S、S1，功率大，由图丙判断出15～20minR1和R2的总功率，根据并联不相互影响，结合图像分析R1和R2的功率；
（3）由图丙读出0﹣10min和10～15min的功率，根据Q＝W＝Pt算出各个时间内电饭煲产生的热量之和。
【解答】解：（1）由乙知只闭合S时，只有R1工作，电阻较大，根据P＝知功率小，由图丙知此时的功率为440W；
同时闭合S、S1时两电阻并联，电阻较小，根据P＝知功率大，由图丙知此时的功率为660W，
根据P＝知R1的阻值为：R1＝＝＝110Ω；
（2）同时闭合S、S1，功率大，由图丙知，15～20minR1和R2的总功率较大，为660W，由于并联电路各支路互不影响，所以R1的功率仍然为440W，
R2的功率为：P2＝P﹣P1＝660W﹣440W＝220W；
（3）如图丙，0﹣15min内，660W功率工作了t1＝10min＝600s，440W功率工作了t2＝5min＝300s，则电饭煲产生的热量等于消耗的总电能
Q＝W＝P高t1+P低t2＝660W×600s+440W×300s＝5.28×105J。
答：（1）只闭合S时，电饭煲的功率为440W，R1的阻值是110Ω；
（2）在15～20min时，R1和R2的功率分别为440W和220W；
（3）0～15min，电饭煲产生的热量共是5.28×105J。
中考物理热点复习精讲精练
热点18 焦耳定律及相关计算（精讲）
一、选择题
1．利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与什么因素有关”，两个透明容器内密封着等质量的空气，U形管中液面最初相平，两个透明容器中都有一根电阻丝，通电一段时间后，发现左边U形管中液面高度差大。该现象说明电流产生的热量与下列哪个因素有关（ ）
A．电荷量 B．电流 C．电阻 D．通电时间
2．如图为探究“焦耳定律”的实验装置，将容器中的5Ω和10Ω电阻丝串联在电路中，两个透明容器中密封着等量的空气，初始时甲、乙U形管中液面高度相同。下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置用于探究“通电导体产生的电热与电流的关系”
B．闭合开关后，通过5Ω电阻丝的电流大于10Ω的电流
C．闭合开关后，比较U形管中液面高度差，甲的比乙小
D．闭合开关后，要使液面上升更快，应将滑动变阻器滑片P向左移动
3．如图是“探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关”的实验装置。三个电阻均为10Ω，两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（ ）
A．图示是为了探究导体产生的热量与电阻的关系
B．流过三个电阻的电流相等
C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
D．R3没有发热
4．某同学想探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中（ ）
①此实验可以探究电流产生的热量与电阻的关系
②此实验可以探究电流产生的热量与电流的关系
③此实验可以探究电流产生的热量与时间的关系
④此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少
A．只有①④正确 B．只有②④正确
C．只有①③正确 D．只有①③④正确
5．如图所示，某同学将一条粗细不均的铝箔纸的两端分别压在两节电池的两极，发现铝箔纸发热并燃烧。关于该实验的分析正确的是（ ）
A．实验时两节干电池的正极与正极相连
B．用普通纸代替铝箔纸也能燃烧
C．实验中铝箔纸较细的部位先燃烧
D．该实验不能说明短路带来的危害
6．如图所示将两根电热丝R1和R2串联在电路中，若R1＝10R2，请问哪根火柴会先被点燃（ ）
A．在R2上的火柴 B．在R1上的火柴
C．同时点燃 D．都有可能
7．甲、乙两电热丝电阻之比为2：3，通过的电流之比为3：1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2：3 B．6：1 C．4：1 D．1：6
8．如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验装置.电源电压恒不变，R1、R2为阻值恒定的电热丝且R1：R2＝3：1，闭合开关S1、断开S2，R1电功率为P。下列说法正确的是（ ）
A．此时可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．经过相同时间，R1与R2产生的热量之比为1：3
C．若S1、S2均闭合，可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D．若S1、S2均闭合，R1电功率变为P'，则P：P'＝9：16
9．通过甲、乙两段导体的电流之比为1：2，甲的电阻是乙的5倍，通电相同时间，则甲、乙两段导体产生的热量之比是（ ）
A．2：5 B．5：4 C．16：5 D．5：1
10．如图所示，给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手，这是因为（ ）
A．电流通过导线时没有产生热效应
B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大得多
C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多
D．导线的电阻比电炉丝的电阻小，相同时间内产生的热量少
11．有两根阻值分别为R1、R2的电阻丝，分别采用如图所示的四种方法接在同一电源上后，相同时间内产生的热量最小的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，某商场一名顾客乘坐自动扶梯上楼，自动扶梯由电动机带动而匀速运动。电动机的电阻为R，两端的电压为U，工作电流为I，上楼时间为t，在此过程中，电动机产生的热量为（ ）
A．UIt B．t C．I2Rt D．UIt﹣I2Rt
13．甲、乙两电热丝电阻之比为2：3，相同时间内产生的热量之比为1：6，则通过甲、乙电热丝的电流之比为（ ）
A．4：1 B．2：1 C．1：4 D．1：2
14．规格相同的用电器，它们正常工作时，相同时间内产生热量最多的是（ ）
A．电冰箱 B．电脑 C．电风扇 D．电烙铁
15．用a、b、c三个相同的气球分别将三个相同的空烧瓶口密封；烧瓶中，用几个相同阻值的电阻以不同的连接方式接入电路中（如图所示）。通电一段时间后，体积变化最大的气球是（ ）
A．a气球 B．b气球 C．c气球 D．一样大
16．要使电热器在单位时间产生的热量减少一半，应该（ ）
A．让它两端的电压减少一半
B．使它的电阻减少一半
C．让通过它的电流减少一半
D．使它的电阻和两端电压同时减少一半
17．一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，在额定电压下通电10min产生的热量为（ ）
A．4×102J B．2.4×104J C．2.2×103J D．1.32×105J
18．如图所示是饭店里常用的一款干手器，其铭牌上标有“220V 1000W”的字样，它在工作时，电动机转动的同时还可以吹出热风，下列说法正确的是（ ）
A．干手器的额定功率越大，表示消耗电能越多
B．使用1min，就产生60000J的热量
C．在使用干手器时是电能转化为内能和机械能
D．干手器的电动机和电热丝一定是串联的
19．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一个电热毯分别接入220V电路中正常工作，通电时间相同，下列说法中错误的是（ ）
A．它们产生的热量相同 B．它们消耗的电能相同
C．它们的工作电流相同 D．它们的实际功率相同
二、填空题
20．如图所示的实验装置是用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系，通电后，R1产生的热量比R2产生的热量 （选填“多”或“少”）。若通过R2的
电流为1A，通电时间为20s，则R2产生的热量为 J。
21．如图所示电路，灯泡L1、L2、L3分别标有“6V 3W”、“6V 3.6W”、“10V 5W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。
（1）只闭合开关S1时，要使其中一只灯泡正常发光，另一只不烧坏，电源最大电压是 V，通电1min灯泡L2产生的热量是 J。
（2）如果电源电压为2.4V，通过改变开关状态使电流表示数最大时，电路的功率为 W。
22．如图便携式封口机，接入家庭电路中工作时，发热电阻温度升高实现高温封口。若发热电阻阻值为440Ω，它10s内产生的热量 J。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 的。
23．在如图所示的电路中，已知电阻R1阻值为10Ω。闭合开关S后，电流表A的示数为1.5A，电流表A1的示数为1A，则电源电压为 V，通电1min电阻R1上产生的热量为 J。
24．如图所示，电源电压为3V，电阻丝R1＝20Ω，R2＝10Ω，甲、乙为两个完全相同的气球。根据以上信息可知，小明可以探究电流通过导体产生热量的多少与 的关系。闭合开关后，密闭烧瓶内等量的空气被加热，他观察到 （选填“甲”或“乙”）气球先鼓起来。通电100s，整个电路产生的热量为 J。
25．如图甲所示，电源电压不变，R1＝15Ω，变阻器R2规格为“5Ω 1A”，图乙是灯泡的I﹣U图像。当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时，电流表的示数为0.3A，则R1在10s内产生的热量为 J；当R2的滑片P在a端且同时闭合S、S1、S2时，灯泡的电阻是 Ω；只闭合S、S2，R2的滑片P在b端时，灯泡的功率为 W。
26．某款电饭锅有加热和保温两个挡，加热挡的功率为1000W，如图是其简化的电路图，已知R1＝4R2，电饭锅的旋钮开关处于图示位置时是 挡，电饭锅在保温挡工作1min产生的热量是 J。
三、计算题
27．小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关，电热丝R1＝2R2。通过计算回答：
（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，电热丝R1的阻值是多少欧？
（2）当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量是多少焦？
28．图甲为某新型电饭锅的简化电路，R1和R2均为电热丝（阻值不随温度发生变化），S1是自动控制开关，可实现“低温挡”“高温挡”之间的转换。把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示，求：
（1）15～20min内，开关 闭合，求此时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）30min内电饭锅产生的热量。
29．电热饮水机通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路原理如图乙所示。电源电压恒为220V，当开关S接a时，电路中电流为5A；当开关S接b时，电路消耗的功率为44W。求：
（1）该饮水机加热功率；
（2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为多少；
（3）电阻R2阻值为多大。
30．如图是某种小型家用电热水器的简化电路图，开关S可根据水温切换成加热和保温两种状态R1、R2都是发热电阻，热水器主要参数如表。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（1）在上述加热状态下，正常工作10min将产生多少热量？
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使水温度升高到45℃，水需要吸收多少热量？
（3）R2的阻值为多大？
额定电压
220V
容积
10L
加热功率
880W
保温功率
100W
31．在如图所示的电路中，灯泡L标有“6V 6W”字样，电源电压及灯泡电阻均保持不变，滑动变阻器最大阻值为20Ω。求：
（1）灯泡的电阻。
（2）当S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，灯泡L正常发光，电流表示数为1.5A，求电源电压和R0的阻值。
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，通电2min电路产生的总热量。
32．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，S、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的变化如图丙所示。求：
（1）只闭合S时，电饭煲的功率为多少W？R1的阻值是多少Ω？
（2）在15～20min时，R1和R2的功率分别为多少W？
（3）0～15min，电饭煲产生的热量共是多少J？
答案详解
1．【分析】分析装置的相同点与不同点，得出与电流产生热量有关的因素。
【解答】解：由图可知两电阻丝串联，在串联电路中电流处处相等，而两电阻丝的阻值不同，所以此装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，发现左边U形管中液面高度差大。该现象说明电流产生的热量与电阻的大小有关。
故选：C。
2．【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，结合串联电路电流的规律分析；
（2）U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，即反映了电流通过导体产生热量的多少；
（3）由焦耳定律和欧姆定律分析。
【解答】解：AB、闭合开关，两电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，该实验中两电阻丝电阻不同，通过它们的电流相同，该实验装置用于探究“通电导体产生的电热与电阻的关系”，故AB错误；
C、闭合开关后，因为R1＜R2，通过它们的电流相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt得相同时间左侧产生的热量少，反映在U形管上是液面上升得慢，所以甲的高度差比乙的小，故C正确；
D、闭合开关后，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知要使液面上升更快，即相同时间产生热量更多，应该增大电流，由欧姆定律可知，应减小电路总电阻，所以滑片应该向右移动，故D错误。
故选：C。
3．【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，实验中采用的是控制变量法：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；探究电流产生的热量跟电流大小关系时，控制电阻和通电时间不变。
【解答】解：ABC、由题图可知，R2和R3并联，R1在干路上，由并联电路中干路电流等于各支路的电流之和可知，通过R1的电流大于通过R2的电流，又因为两容器中电阻丝的阻值相等，通电时间相同，所以该实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系；左侧容器中通过电阻的电流大于右侧容器中通过电阻的电流，已知R1＝R2，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，左侧U形管中液面的高度差更大，故AB错误、C正确；
D、有电流通过R3，根据焦耳定律R3有发热，故D错误。
故选：C。
4．【分析】根据图中的相同点和不同点，利用控制变量法分析实验探究的内容；此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少。
【解答】解：
由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是热量与电阻的关系，故①正确，②③错误；
电流通过电阻丝做功，消耗的电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量、温度升高，所以，本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少，故④正确。
故选：A。
5．【分析】容易导电的物体叫导体，各种金属都是导体；不容易导电的物体叫绝缘体；
电流通过导体时，都要产生热量，这种现象是电流的热效应；
导线直接将电源两极连接起来的电路叫电源短路，电源短路时，容易烧坏电源或形成火灾。
【解答】解：A．实验时，干电池需串联使用，即干电池的正极与另一个干电池的负极相连，故A错误；
B．普通干燥的纸是绝缘体，不容易导电，所以此实验不能用普通纸代替铝箔纸，故B错误；
C．相同长度的铝箔纸，铝箔纸较细的部位电阻较大，由Q＝I2Rt可知相同时间内较细的部位产生的热量较多，先燃烧，故C正确；
D．实验中铝箔纸是导体，相当于导线，用它把电源正负极连接，发生了短路，造成电流过大，会产生过多的热量，能说明短路带来的危害，故D错误。
故选：C。
6．【分析】根据串联电路的电流特点以及焦耳定律分析R1、R2产生热量的关系，据此可知哪根火柴会先被点燃。
【解答】解：根据题意可知，两电热丝串联，根据串联电路的电流特点可知，通过两电热丝R1、R2的电流相等，
因R1＝10R2，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，相同时间内电流通过R1产生的热量是R2的10倍，所以R1上的火柴应最先达到燃点被点燃。
故选：B。
7．【分析】知道甲、乙两电热丝的电阻之比和通过的电流之比，利用Q＝I2Rt可知相同时间内产生的热量之比。
【解答】解：根据题意可知，甲、乙两电热丝电阻之比R甲：R乙＝2：3，通过的电流之比I甲：I乙＝3：1，
则相同时间内产生的热量之比＝＝＝。
故选：B。
8．【分析】（1）由图知，闭合开关S1、断开S2，两电阻丝串联，根据控制变量法分析判断；根据焦耳定律公式计算R1与R2产生的热量之比；
（2）由串联电路特点和焦耳定律计算两电阻丝产生热量比；
（3）两开关都闭合时，只有R1连入电路，探究电流产生的热量与电阻大小的关系时，应控制电流和通电时间，改变电阻，据此分析；
（4）分析闭合开关S1、断开S2时和两开关都闭合时，R1两端电压，由P＝计算两次R1电功率的比。
【解答】解：
A、由图知，闭合开关S1、断开S2，两电阻丝串联，两电阻丝阻值不同，通过的电流大小和通电时间相等，此时可以探究电流产生热量与电阻大小关系，故A错误；
B、根据焦耳定律公式可得，相同时间，R1与R2产生的热量之比＝＝＝，故B错误；
C、由图知，若S1、S2均闭合，R2短路，只有R1连入电路中，不能改变电阻的大小，所以不能探究电流产生热量与电阻大小关系，故C错误；
D、闭合开关S1、断开S2时，两电阻串联，由分压原理有：＝＝，所以U1＝U，
S1、S2均闭合，只有R1连入电路中，U1′＝U，
由P＝可得，＝＝，故D正确。
故选：D。
9．【分析】根据Q＝I2Rt求出电热器产生的热量之比。
【解答】解：
电热器产生的热量之比：＝＝××＝××＝。
故选B。
10．【分析】（1）电流流过导体时，导体发热，把电能转化为内能的现象是电流的热效应。
（2）电炉丝和连接的导线串联在电路中，通过它们的电流相等，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Q＝I2Rt分析判断。
【解答】解：A、由于导线有电阻，电流通过导线时，导线会发热，产生热效应，故A错误；
BCD、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，由于R电炉丝＞R导线，根据Q＝I2Rt可知，电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，因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BC错误、D正确。
故选：D。
11．【分析】因为题中已知电源电压相同，通电时间也相同，所以要比较四个电路产生的热量关系，我们应采用公式Q＝W＝去进行分析。由此公式可知，在电压和通电时间都相同时，电流产生的热量与电阻成反比，所以只要分析出四个电路的电阻关系就可以知道它们谁产生的热量最小；
电阻的串联：串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大；
电阻的并联：并联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。
【解答】解：因为串联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大，并联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小，所以在四个电路中，串联电路的总电阻最大；
根据公式Q＝W＝可知，当电源电压和通电时间都相同时，电阻大的产生的热量少。因为串联电路的总电阻最大，所以串联电路产生的热量最小。
故选：C。
12．【分析】根据焦耳定律Q＝I2Rt可求出产生的热量。
【解答】解：根据焦耳定律可知，电动机产生的热量为：Q＝I2Rt，故C正确。
故选：C。
13．【分析】知道甲、乙两电阻的阻值之比和在相同时间内产生热量之比，根据Q＝I2Rt求出通过两个电阻的电流之比。
【解答】解：甲、乙两电热丝电阻之比为2：3，相同时间内产生的热量之比为1：6，根据Q＝I2Rt可得，通过两个电热丝的电流之比：
＝＝＝＝。
故选：D。
14．【分析】用电器正常工作时的功率和额定功率相等，根据W＝Pt可知相同的时间内，额定功率相等时消耗的电能相等；再根据用电器工作时的能量转化分析它们产生热量的关系。
【解答】解：四个电器功率一样，正常工作时间相同，由W＝Pt可知它们消耗的电能一样；
电冰箱工作时主要把电能转化为机械能；电视机工作时主要把电能转化为光能、声能等；电风扇工作时把电能主要转化为机械能；电烙铁工作时把电能全部转化为内能，全部用来产生热量；综上可知，电烙铁工作时产生的热量最多。
故选：D。
15．【分析】由图示根据焦耳定律分析，产生的热量越多，气体温度越高，气球体积膨胀的越大。
【解答】解：
由图可知，三个烧瓶的电阻（相同的电阻R）以不同方式接入电路中时是串联的，所以通过电流相等，通电时间也相等，由Q＝I2Rt可知c烧瓶里电阻放出热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大。
故选：C。
16．【分析】纯电阻电路中电阻产生的热量和电流所做的功相等，计算公式通用，选择合理的电功率公式逐项分析即可得出结果。
【解答】解：A、由Q＝W＝t可得，电阻不变，电压变为原来的一半，则产生的热量变为原来的，故A错误；
B、由Q＝W＝t可得，电压不变，电阻丝的电阻减半时，产生的热量将变为原来的2倍，故B错误；
C、由Q＝W＝I2Rt可得，电阻不变，通过导体的电流减少一半时，产生的热量将变为原来的，故C错误；
D、由Q＝W＝t可得，电阻和电压均减半时，产生的热量将变为原来的 ，故D正确。
故选：D。
17．【分析】知道电烙铁的额定电压和电阻、工作时间，根据Q＝W＝t计算产生的热量。
【解答】解：
在额定电压下通电10min电烙铁产生的热量：
Q＝W＝t＝×10×60s＝2.4×104J。
故选：B。
18．【分析】（1）由W＝Pt可知，电流所做的功的多少与电功率和通电的时间有关；
（2）电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式能的过程；
（3）根据并联电路的特点分析解答。
【解答】解：A、干手器的额定功率大，实际功率不一定大，不知道工作时间，消耗的电能不一定多，故A错误；
BC、正常工作1min，消耗的电能为W＝Pt＝1000W×60s＝60000J，而干手器是将电能转化为内能和机械能的，所以不能产生60000J的热量，故B错误，C正确；
D、干手器的电动机和电热丝能够独立工作，是并联的，故D错误。
故选：C。
19．【分析】（1）这三个电器的规格都是“220V 100W”，其中“220V”表示用电器的额定电压，即正常工作时的电压；“100W”表示用电器的额定功率，即正常工作时的功率。
（2）家庭电路的电压是220V，说明这三个用电器都在额定电压下工作，消耗的功率都是额定功率，从每个电器的工作性质及能量转化上选出正确的选项。
【解答】解：三个电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是100W，根据I＝可知，它们工作时的电流相同；根据W＝Pt可知，相同时间内电流通过三个电器做的功以及消耗的电能一样多；电风扇工作时，电能转化成内能和机械能；电视机工作时，电能转化成内能和光和声；电热毯工作时，电能全部转化成内能，因此它们产生的热量不相同，故A错误，BCD正确。
故选：A。
20．【分析】两电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，两电阻的阻值不同，根据控制变量法可知探究电流通过导体产生的热量与哪个因素的关系；根据焦耳定律Q＝I2Rt可比较R1产生的热量与R2产生的热量的多少；根据焦耳定律计算通过R2的电流为1A、通电时间为20s时R2产生的热量。
【解答】解：两电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，两电阻的阻值不同，根据控制变量法可知如图所示的实验装置是用来探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系；
由图知R1＜R2，在电流和通电时间相同时，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知R1产生的热量比R2产生的热量少；
若通过R2的电流为1A，通电时间为20s，
则R2产生的热量为：
Q＝I2R2t＝（1A）2×10Ω×20s＝200J。
故答案为：电阻大小；少；200。
21．【分析】（1）只闭合开关S1时，灯泡L1、L2串联连接；已知灯泡的额定电压和额定功率，根据P＝UI的变形公式分别求出额定电流，根据串联电流规律可知，能正常发光的只能是额定电流较小的那一个，根据P＝求出灯泡L1、L2的阻值，最后根据欧姆定律求出电源电压；
根据Q＝I2Rt即可求出通电1min灯泡L2产生的热量；
（2）根据欧姆定律可知，要使电流表示数最大，则电路中的总电阻最小；由串并联电路中电阻的规律可知，当灯泡并联时，电路中的总电阻较小，因此当S1、S2、S3都闭合时，灯泡L1、L3并联，电路总电阻最小；
先根据P＝求出灯泡L3的阻值，然后根据并联电路电阻规律求出总电阻，再由欧姆定律求出电路电流，即电流表的示数。最后根据P＝UI求电路的功率。
【解答】解：（1）由P＝UI可得，＝＝＝0.5A；
＝＝＝0.6A；
要使其中一只灯泡正常发光，另一只不烧坏，则电路中的电流为0.5A；
由P＝可得：R1＝＝＝12Ω；
R2＝＝＝10Ω；
由I＝可知，电源电压：U＝IR总＝0.5A×（12Ω+10Ω）＝11V；
通电1min灯泡L2产生的热量：Q＝I2R2t＝（0.5A）2×10Ω×60s＝150J；
（2）根据欧姆定律可知，要使电流表示数最大，则电路中的总电阻最小；由串并联电路中电阻的规律可知，当灯泡并联时，电路中的总电阻较小，因此当S1、S2、S3都闭合时，灯泡L1、L3并联，电路总电阻最小，电流表示数最大；
由P＝可得：R3＝＝＝20Ω；
并联电路中的总电阻：R＝＝＝7.5Ω；
电流表的示数：I′＝＝＝0.32A；
电路的总功率：P′＝U′I′＝2.4V×0.32A＝0.768W。
故答案为：（1）11；150；（2）0.768。
22．【分析】（1）利用Q＝W＝t求出发热电阻10s内产生的热量；
（2）若电压不变，则R越大，相同时间内产生的热量越少。
【解答】解：发热电阻10s内产生的热量：Q＝W＝t＝×10s＝1100J；
封口时总是把塑料袋烫坏，说明电阻单位时间内发热过多，
由Q＝W＝t可知，电压不变，要减小电阻产生的热量，应将发热电阻换成阻值更大的电阻。
故答案为：1100；大。
23．【分析】由图可知，闭合开关，R1、R2并联，电流表A测量干路电流，电流表A1测量R1的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源电压；根据焦耳定律Q＝I2Rt求出通电1min电阻R1上产生的热量。
【解答】解：由图可知，闭合开关，R1、R2并联，电流表A测量干路电流，电流表A1测量R1的电流，
则通过R1的电流I1＝1A，根据并联电路的电压特点，由I＝可知，电源电压：U＝U1＝I1R1＝1A×10Ω＝10V；
通电1min电阻R1上产生的热量：Q＝I12R1t＝（1A）2×10Ω×1×60s＝600J。
故答案为：10；600。
24．【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。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；当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
（2）根据串联电路的特点和欧姆定律求出电路中的电流，利用焦耳定律求出通电100s，整个电路产生的热量。
【解答】解：由图可知，R1、R2串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，可以探究电流产生热量跟电阻的关系；
由于R1＞R2，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流通过R1产生的热量比R2的多，所以甲气球会先鼓起来；
根据串联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻：R＝R1+R2＝20Ω+10Ω＝30Ω，
电路中的电流：I＝＝＝0.1A，
通电100s，整个电路产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.1A）2×30Ω×100s＝30J。
故答案为：电阻；甲；30。
25．【分析】（1）由图甲可知，当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R2与定值电阻R1串联，电流表测量电路中的电流，根据串联电路的电流特点通过R1的电流，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电源电压；利用焦耳定律Q＝I2Rt求出R1在10s内产生的热量；
（2）当R2的滑片P在a端且同时闭合S、S1、S2时，灯泡与定值电阻R1并联，根据并联电路的特点可知灯泡两端的电压，根据图乙可知通过灯泡的电流，根据欧姆定律可求出灯泡的电阻；
（3）只闭合S、S2，R2的滑片P在b端时，灯泡与R2串联；且R2＝5Ω，结合乙图可知灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，根据P＝UI求出灯泡的功率。
【解答】解：（1）由图甲可知，当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R2与定值电阻R1串联，电流表测量电路中的电流，
根据串联电路的电流特点可知，通过R1的电流I1＝I2＝I＝0.3A，
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I1R1+I2R2＝0.3A×15Ω+0.3A×5Ω＝6V；
R1在10s内产生的热量：Q＝I12R1t＝（0.3A）2×15Ω×10s＝13.5J；
（2）由图甲可知，当R2的滑片P在a端且同时闭合S、S1、S2，灯泡与R1并联接在电源上，
根据并联电路的电压特点可知，灯泡两端的电压：UL＝U＝6V，
由图乙可知，当灯泡两端的电压为6V时，通过灯泡的电流为0.8A，
由I＝可知，灯泡灯丝电阻：RL＝＝＝7.5Ω；
（3）由图甲可知，只闭合S、S2，R2的滑片P在b端时，灯泡与R2串联，而且此时R2＝5Ω，
结合乙图可知灯泡两端的电压：UL′＝3V，通过灯泡的电流IL′＝0.6A，
则此时灯泡的功率：PL＝UL′IL′＝3V×0.6A＝1.8W。
故答案为：13.5；7.5；1.8。
26．【分析】当旋钮开关旋至1时，R1、R2串联，当旋钮开关旋至2时，只有R2工作；根据串联电路的电阻特点和P＝可知加热挡和保温挡的电路连接；根据加热挡功率和P＝求出R2 的阻值，据此可知R1阻值，根据保温挡的电路连接利用P＝求出保温挡的功率，利用Q＝W＝P保温t求出电饭锅在保温挡工作1min产生的热量。
【解答】解：当旋钮开关旋至1时，R1、R2串联，当旋钮开关旋至2时，只有R2工作；
根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，
则当旋钮开关处于图示位置时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，根据P＝可知，电路中的总功率最小，为电饭锅的保温挡；
当旋钮开关旋至2时，只有R2工作，电路中的电阻最小，电功率最大，为电饭锅的加热挡，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝48.4Ω，
则R1的阻值：R1＝4R2＝4×48.4Ω＝193.6Ω，
保温挡的功率：P保温＝＝＝200W，
由P＝可知，电饭锅在保温挡工作1min产生的热量：Q＝W＝P保温t＝200W×1×60s＝12000J。
故答案为：保温；12000。
27．【分析】（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有R1工作，根据P＝求出R1的阻值；
（2）由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，R1、R2串联，根据串联电路特点求出电路中的总电阻，利用Q＝I2Rt＝t求出当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量。
【解答】解：（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有R1工作，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝16Ω；
（2）由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，R1、R2串联，
由R1＝2R2可知，R2的阻值：R2＝R1＝×16Ω＝8Ω，
根据串联电路特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝16Ω+8Ω＝24Ω，
当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量：Q＝I2Rt＝t＝×5×60s＝7200J。
答：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，电热丝R1的阻值是16Ω；
（2）当座椅垫处于“低温”挡加热时，工作5min产生的热量是7200J。
28．【分析】（1）由图象可知，在15～20min内，电路电流较大，根据R＝可知，电压不变时，电阻较小，进而判断开关S1的状态；由P＝判断出此时电路的状态，由P＝UI算出此时电饭锅的电功率；
（2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知通过R1的电流值；开关S1闭合时，电阻R1、R1并联，由乙图可知通过R1、R2的总电流，根据并联电路电流的规律算出通过R2的电流值，然后根据欧姆定律即可求出R2的阻值；
（3）只有R1工作时，根据P1＝UI1算出电饭锅的低温功率；
由乙图可知：30min内两种情况下各自的工作时间，利用W＝Pt分别求出两种情况下各自消耗的电能，最后求其和即可。
【解答】解：（1）由图象可知，在15～20min内，电路电流较大，为3A，根据R＝可知，电压不变时，电阻较小，由并联电路的总电阻小于任何一个分电阻知，此时为并联电路，所以开关S和S1的都闭合，由P＝知此时电功率较大，为高温挡，此时电饭锅的电功率为：
P高温＝UI高＝220V×3A＝660W；
（2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知，通过R1的电流值I1＝2A，开关S和S1的都闭合，两电阻并联，电路中的电流为3A，此时仍为2A，则通过R2的电流值为：
I1＝I﹣I1＝3A﹣2A＝1A，
电热丝R2的阻值为：
R2＝＝＝220Ω；
（3）只有R1工作时，电饭锅的低温功率为：
P1＝UI1＝220V×2A＝440W；
由乙图可知：高温时间为：t′＝10min+（20min﹣15min）＝15min＝900s，
低温时间为：t″＝（15min﹣10min）+（30min﹣20min）＝15min＝900s，
高温时消耗的电能为：
W′＝Pmaxt′＝660W×900s＝5.94×105J，
低温时消耗的电能为：
W″＝P1t″＝440W×900s＝3.96×105J，
在电饭锅工作的30min内，消耗的电能：
W＝W'+W''＝5.94×105J+3.96×105J＝9.9×105J。
答：（1）S和S1；
（2）电热丝R2的阻值为220Ω；
（3）30min内电饭锅产生的热量是9.9×105J。
29．【分析】（1）当开关S接a时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，根据P＝可知，总功率最大，电热饮水机处于加热状态，根据P＝UI求出该饮水机加热功率；
（2）知道加热功率和加热时间，利用Q＝W＝Pt求出该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量；
（3）当开关S接b时，R1、R2串联，利用P＝求出串联的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出R2的阻值。
【解答】解：（1）当开关S接a时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热饮水机处于加热状态，
加热时整个电路消耗的电功率：P加热＝UI1＝220V×5A＝1100W；
（2）由P＝可知，该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量：Q＝W＝P加热t＝1100W×100s＝1.1×105J；
（3）由I＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；
由P＝可知，R1、R2的串联总电阻：R＝＝＝1100Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝1100Ω﹣44Ω＝1056Ω。
答：（1）该饮水机加热功率为1100W；
（2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为1.1×105J；
（3）电阻R2阻值为1056Ω。
30．【分析】（1）已知加热功率，根据W＝Pt即可求出产生的热量；
（2）已知电热水器的容积，利用密度公式可求得水的质量，根据Q＝cm（t﹣t0）t求出水需要吸收热量；
（3）根据P＝分别求出加热电阻R1的阻值和两电阻串联的总电阻，再利用串联电路电阻规律去加热电阻R2的阻值。
【解答】解：
（1）已知P加热＝880W，时间t＝10min＝600s，
则正常加热10min将产生的热量Q＝W＝Pt＝880W×600s＝5.28×105J；
（2）已知电热水器的容积V＝10L＝10dm3＝0.01m3，
由ρ＝可知，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.01m3＝10kg，
则水吸收的热量：
Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103 J/（kg•℃）×10 kg×（45℃﹣25℃）＝8.4×105J；
（3）当开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，电热水器处于加热状态，
由P＝可得，加热电阻R1的阻值：
R1＝＝＝55Ω，
开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，
由P＝可得，电路的总电阻：
R＝＝＝484Ω，
根据串联电路电阻规律可知，加热电阻R2的阻值：
R2＝R﹣R1＝484Ω﹣55Ω＝429Ω。
答：（1）在上述加热状态下，正常工作10min将产生5.28×105J的热量；
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使水温度升高到45℃，水需要吸收8.4×105J的热量；
（3）R2的阻值为429Ω。
31．【分析】（1）由P＝UI＝计算灯泡的电阻；
（2）S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，L和R0并联，电流表测干路电流，灯泡正常发光，根据并联电路特点可得电源电压；电流表测干路电流，先由P＝UI计算灯泡电流，再并联电路特点和欧姆定律计算R0的阻值；
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，R0与变阻器的最大值串联，根据Q＝W＝UIt＝×t计算通电2min电路产生的总热量。
【解答】解：（1）由P＝UI＝得灯泡的电阻为：
RL＝＝＝6Ω；
（2）当S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，R0与灯泡L并联，电流表测干路电流；
灯泡L正常发光，由并联电路特点知，电源电压U＝U额＝UL＝6V，
由P＝UI可得，通过灯泡的电流为：
IL＝＝＝1A；
根据并联电路电流的规律知通过R0的电流为：
I0＝I﹣IL＝1.5A﹣1A＝0.5A，
由I＝可得R0的阻值为：
R0＝＝＝12Ω；
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，R与R0串联，滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，
电路产生的总热量：Q＝W＝UIt＝×t＝＝135J。
答：（1）灯泡的电阻为6Ω；
（2）电源电压为6V，R0的阻值为12Ω；
（3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端时，通电2min电路产生的总热量为135J。
32．【分析】（1）当只闭合开关S、断开S1时，电路中只有R1，电路中的电阻较大，电饭煲功率较小，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；对照图像确定电功率，利用P＝计算R1的阻值；
（2）在15～20min时，根据电功率判断电路的连接，结合图像分析R1和R2的功率；
（2）同时闭合S、S1，功率大，由图丙判断出15～20minR1和R2的总功率，根据并联不相互影响，结合图像分析R1和R2的功率；
（3）由图丙读出0﹣10min和10～15min的功率，根据Q＝W＝Pt算出各个时间内电饭煲产生的热量之和。
【解答】解：（1）由乙知只闭合S时，只有R1工作，电阻较大，根据P＝知功率小，由图丙知此时的功率为440W；
同时闭合S、S1时两电阻并联，电阻较小，根据P＝知功率大，由图丙知此时的功率为660W，
根据P＝知R1的阻值为：R1＝＝＝110Ω；
（2）同时闭合S、S1，功率大，由图丙知，15～20minR1和R2的总功率较大，为660W，由于并联电路各支路互不影响，所以R1的功率仍然为440W，
R2的功率为：P2＝P﹣P1＝660W﹣440W＝220W；
（3）如图丙，0﹣15min内，660W功率工作了t1＝10min＝600s，440W功率工作了t2＝5min＝300s，则电饭煲产生的热量等于消耗的总电能
Q＝W＝P高t1+P低t2＝660W×600s+440W×300s＝5.28×105J。
答：（1）只闭合S时，电饭煲的功率为440W，R1的阻值是110Ω；
（2）在15～20min时，R1和R2的功率分别为440W和220W；
（3）0～15min，电饭煲产生的热量共是5.28×105J。
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