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初中物理人教版九年级全册第4节 焦耳定律学案设计
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这是一份初中物理人教版九年级全册第4节 焦耳定律学案设计，共28页。
第一部分 课后习题（P102）再现
【习题1】某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量?
【答案】导体在1min内产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J.
点评：把已知条件带入焦耳定律数学表达式：Q=I2Rt之间求结果。注意计算前要把物理量单位都统一化为国际单位。
【习题2】一只额定功率是450W的电饭锅， 在额定电压下使用，每分钟产生多少热量?
【答案】电饭锅每分钟产生的热量为：Q=W=Pt=450W×60s=2.7×104J。
【习题3】一只电烙铁的额定电压是220 V,在额定电压下工作时的电阻是1 210Ω，它的额定功率有多大?在额定电压下通电10min产生多少热量?
【答案】40W 2.4×104J
U=220V, R=1210Ω
P额=U额2/R=(220 V)2/1210Ω=40W
在额定电压下通电10 min 产生热量为
Q=W=P额t= 40 W×600s=2.4×104 J
点评：（1）用P额=U额2/R这个公式求额定功率。
（2）在额定电压下通电10 min 产生热量等于电流做功Q=W=P额t
【习题4】某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A的电流时，每分钟可产生6.6x 104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
【答案】1100W 44Ω
I=5A, t=1 min=60s, Q=6.6×10 4J
电流做功等于焦耳热，W=Q=6.6×10 4J
根据P=W/ t
电烘箱的电功率P=W/ t=6.6×10 4J/60s=1100W
根据焦耳定律：Q=I2Rt得
电阻丝工作时的电阻：
R=Q/I2t=6.6×10 4J/(5A)2 ×60s=44Ω
点评：（1）根据P=W/ t求电烘箱的电功率；
（2）根据焦耳定律：Q=I2Rt得电阻丝工作时的电阻：
R=Q/I2t
【习题5】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，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。
(1)列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例;
(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。
【答案】电暖气、电热毯等在供暖时都利用了电流的热效应；电视机长时间不用时需定时通电，用电热驱潮；电冰箱在冬天长时间停用的过程中也需要通电，用电热驱潮。
防止电热危害的方法多种多样，如：电动机利用翼状散热片增大散热面积；电冰箱在放置时后背要与墙壁保持一定距离，使热量通过空气散发；计算机中小风扇用来散热。
点评：能举出一些对人们有利的实例，也能举出一些有害的实例。
电流通过导体时电能转化成热，把这种现象叫做电流热效应．电流的磁效应（通电会产生磁），奥斯特发现：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应．
此题主要考查电流的热效应和电流的磁效应在生活中的应用．解答此题的关键是要把握住电流的热效应和磁效应的概念，看是否把电能主要转化为热能，来区分是电流的热效应还是电流的磁效应．
【习题6】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？
【答案】导线连接处只是表面相接处，芯未接触，导致接触面积减小，电阻变大。由焦耳定律Q=I2Rt可知，导线连接处产生的热量较多，即电能转化为热能较多。所以连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。
点评：关键要知道接触处电阻变大是因为接触面积减小。
第二部分 课后习题变式练
A •基础过关练
1．下列设备中不属于利用电热工作的是
A．电褥子B．电饭煲C．电风扇D．电热水器
2．如图所示，在探究电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中，两个透明容器中分别接入了电阻丝和，且密封着等量的空气。将导线和接入电路进行实验，下列说法正确的是
A．若和阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．若和阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
C．若和阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若和阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
3．如图所示家用电器中，利用电流热效应工作的是
A． 抽油烟机B． 电热水壶
C． 电视机D． 电风扇
4．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为，线圈的电阻为，线圈中通过的电流为．这台电动机工作产生的热量为
A．B．C．D．
5．如图是探究影响电流产生热量的因素实验，下列说法不正确的是
A．图甲为探究电流产生的热量与电阻的关系
B．图乙为探究电流产生的热量与电流的关系
C．形管两侧液面的高度差越大，说明电流产生的热量越多
D．图乙将放入空气盒内，连接方式不变，不能探究电流产生的热量与电阻的关系
6．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。、、的阻值均为，两个容器中密封着等量的空气，形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是
A．该实验装置形管液面高度变化是液体热胀冷缩的缘故
B．通电一段时间后，左侧形管中液面的高度差比右侧的小
C．图中实验是为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若将图中也放入右侧密闭容器里，可探究电流产生的热量与电阻的关系
7．如图甲是小灯泡和电阻的图象。将小灯泡和电阻接入如图乙所示电路中，只闭合开关时，小灯泡的实际功率为。下列说法错误的是
A．只闭合开关 时，小灯泡 的电阻为
B．再闭合开关 时，电流表示数增加了
C．开关、同时闭合时，电路总功率为
D．闭合开关、 时，在 内电阻 产生的热量为
8．甲、乙两个电炉子，产生的热量相同，所用时间之比为，通过两个电炉丝的电流之比为，则电阻丝阻值之比为
A．B．C．D．
9．如图，电阻和电动机串联接到电路中，已知电阻与电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间电流通过电阻做功为，产生热量为，电流通过电动机做功为，产生热量为，则有
A． B． C． D．
10．如图所示，定值电阻的阻值为，电动机的线圈电阻为。闭合开关，电动机正常工作，电流表的示数为，的示数为，则
A．电源电压为
B．内电动机输出的机械能为
C．通过电动机的电流为
D．内电动机产热
11．如图所示的电路中，电源电压保持不变，是定值电阻。闭合开关，将滑动变阻器的滑片从端移动到端的过程中，电压表与电流表示数的比值 （选填“变大”、“变小”或“不变” ，在移动过程中，电压表示数的最大值为，电流表的变化范围为，则电源电压为 ，滑动变阻器的最大阻值为 ，通电定值电阻产生的最多热量为 。
12．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，、为定值电阻且。先闭合开关，电流表示数为，再闭合开关，电流表示数变化了。则电源电压为 。闭合开关、，通电定值电阻产生的热量为 。
13．小明过年时买了一个电热杯垫给妈妈，如图所示。电热杯垫有加热和保温两挡功能（通过闭合或断开开关来实现该功能），通过接口接到电脑上可以随时喝上热饮。杯垫内部简化电路如图所示，、为加热元件，接口的输出电压为，电阻，当处于加热状态时，整个电路消耗的功率为。求：
（1）杯垫保温时整个电路的电流是多少？
（2）保温时产生的热量是多少？
（3）电阻的阻值是多少？
14．如图所示电路中，小灯泡标有“”字样，，当开关均闭合时，电流表示数为，此时小灯泡正常发光（忽略温度对灯丝电阻的影响）。求
（1）电源电压；
（2）当、都断开时，小灯泡消耗的功率。
（3）开关均闭合时通电电阻产生的热量。
15．某储水式电热水器的额定容量为，储水模式额定功率为，将水加至额定容量后开启加热模式，水温显示，半个小时后，水温显示。求：
（1）该过程中，水吸收的热量；
（2）该过程中，消耗的电能；
（3）电热水器的效率。
B •能力提升练
16．如图是“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．实验探究中用到了转换法，形管中液面的高度差反映电阻丝产生热量的多少
B．必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端，实验结论才具有科学性
C．探究电热与电流的关系，选择乙装置，通电一段时间，右边形管内液面的高度差更大
D．探究电热与电阻的关系，选择甲装置，通电一段时间，左边形管内液面的高度差更大
17．在家庭电路中，导线连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引发火灾，解释此现象应用下列的
A．欧姆定律B．焦耳定律C．牛顿第一定律D．阿基米德原理
18．下列用电器中，利用电流热效应工作的是
A．电冰箱B．电饼铛C．电视机D．电风扇
19．用电热水壶烧水，若不考虑能量损失和电热水壶电阻的变化，当它两端电压为时，用可烧开一壶水，若它两端电压为时，烧开同样一壶水所用的时间为
A．B．C．D．
20．家住陕西的小明同学用一个废旧热水器的两个电热丝和三个开关以及若干导线组成一个简易电热水器。接入家庭电路，下表为其三种加热模式的相关参数。下列说法错误的是
A．电阻和是并联的
B．按“加热模式1”连续正常工作，产生的热量是
C．该电热水器最大额定功率可改造为
D．连续工作，消耗电能，此时加热模式为“2”
21．如图，甲、乙为兴趣小组设计的两种电热器的电路原理图，托盘上放有两块相同的石蜡，、为电热丝，阻值不变。已知两种电热器的工作电压相同，闭合开关后，说法中正确的是
A．甲中通过的电流等于乙中通过的电流
B．甲中两端的电压小于乙中两端的电压
C．甲中石蜡熔化得较快
D．若使两块石蜡均完全熔化，则甲电路通电时间更长
22．一台快速电热水壶的铭牌如图所示。为了测量它烧水时的实际功率，小陈进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装了、的水，接入家庭电路中，闭合壶的开关，测得壶中的水从上升到所用的时间是。同时观察到家中电子电能表（见图（b）表盘上的脉冲闪灯闪烁240次。电子式电能表的表盘上标有“”字样。则下列计算结果不正确的是
A．电热水壶中水的质量为1.5
B．电热水壶中水吸收的热量为
C．电热水壶烧水的实际功率为
D．电热水壶加热这壶水的效率为
23．某家用电热水壶有加热和保温两挡，内部电路简化示意图如图甲所示，其中是单刀双掷开关，和均为阻值不变的电热丝。使用该电热水壶在额定电压下工作，其消耗的电功率随时间变化的图像如图乙所示，已知水的比热容为，则下列说法中正确的是
A．开关打到1时电热水壶处于保温状态
B．的阻值为
C．整个工作过程中消耗电能为
D．加热过程使的水温度升高了，则加热效率为
24．灯泡的图像如图甲所示，电阻的阻值是，电源电压是。在图乙所示的电路中，若只闭合和时，此时电路中的电流是 ；若只闭合和时，电压表的示数是，内电流通过电阻产生的热量是 ；若将电压表换成电流表，闭合、和时，电流表的示数是 。
25．如图所示，电源电压恒为，和为定值电阻，其中。闭合开关，电压表示数为，则通电电阻产生的热量为 。
26．某电热水器的电功率为，其数值的物理含义是 。若自来水的温度为，该电热水器的电加热效率为，则一度电可使该电热水器将 千克的自来水加热至。已知
27．小明与同学开展“节约一度电”主题实践活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。
（1）某型号洗衣机完成一次洗涤的时间为，一度电可供该洗衣机完成8次洗涤，则该洗衣机洗涤时的功率是多少？（假设洗衣机每次洗涤时的功率均相等）
（2）某电热水器的容量是，电热水器装满水后，一度电可使其中的水从加热到，则该电加热器的加热效率是多少？
28．小亮家新买了一辆汽车，具有后视镜加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该功能有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，根据气温、雨水和雨刮器使用情况自动切换，“高温”挡功率为，“低温”挡功率为。电路简图如图乙所示，电源电压为，为挡位切换开关。和为电热丝。通过计算回答：
（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，工作10分钟产生的热量是多少焦？
（2）电热丝和的阻值是多少？
（3）当处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是多少？
C •创新思维练
29．阅读短文，回答问题：
白炽灯是一种热辐射光源，电流通过灯丝（钨丝制成）后会使灯丝加热到白炽状态。现在家庭中多数的白炽灯被灯替代，小明设计实验来研究白炽灯的相关物理现象。
（一多功能计量插座是一种新型插座，它由数字显示屏和普通插座等几个部分组成，它不仅可以给用电器供电，还可以直接测出该用电器的电功率，操作简单、读数快捷如下图是一款多功能计量插座测量一盏标有“”白炽灯的情形。小明将白炽灯接入家庭电路中（电源电压恒定），观察白炽灯的发光情况，同时，用多功能计量插座记录了白炽灯从刚接入电路到一段时间以后的电功率，并画出了电功率随时间的变化图象，如下图所示，通过观察图象可以看出，白炽灯接入电路的前内实际电功率逐渐降低，后状态稳定。问：
（1）白炽灯工作原理是利用电流的 效应；
（2）白炽灯接入电路的前内，电功率逐渐降低，主要原因是 ；
（3）小明还发现白炽灯泡的灯丝断了，灯丝重新“搭接”使用时，搭接处非常容易烧断。分析原因，以下选项正确的是 ；
灯丝搭接后总长度变短，电阻变小，电压相同的情况下，电流变大，根据焦耳定律产生的热量变多
灯丝搭接处电阻要比灯丝其他部分的电阻大，电流通电时间相同的情况下，根据焦耳定律，搭接处产生的热量较多。
（4）小明接着用多功能计量插座测出另一款灯的实际功率，他通过比较发现灯的额定功率和实际功率比该白炽灯低很多，但灯却更亮，则灯的发光效率比白炽灯 （选填“更高”、“更低”或“相同” ；
（二若有、、、四个标有“”的小灯泡，小明要把它们接在的电路中使用，设计了两种电路如图甲和图乙，若灯丝电阻保持不变，请你帮助小明分析， 图接法更好（填“甲”或“乙” ，理由是 。
30．请阅读文章，回答下列问题。
散热器风扇上的灰尘
电风扇叶片上容易沾上一层灰，打开电脑机箱，散热器的风扇上同样也有厚厚一层灰尘，影响散热效果。明明风扇叶片不停地转着，为什么没有把灰尘甩下去反而越积越多？
简单来讲，叶片沾灰是因为静电。风扇叶片运行时会与空气产生摩擦，使其带电，微量的带电就足以吸引捕获微小的灰尘颗粒。
具体来说，使物体带上电荷叫做起电，两种不同物质相互摩擦时，电子在物体之间发生转移，由此风扇叶片带上了静电。而带电物体具有吸引轻小物体的性质，于是扇叶吸引了空气中的灰尘。这些灰尘通常由空气中的悬浮微粒组成，比如毛发、灰尘与一些体积较小的垃圾或碎屑，它们积聚成灰尘集合体，并且会因为静电而形成类似毛毡的结构。静电的吸引以及毛毡结构的吸附，就会造成风扇片积聚越来越多灰尘。
电脑散热器的风扇实际上就是一个电动机，它的工作电路可以简化为如右图所示。若风扇积累了大量灰尘，就会增加电机负荷、减慢叶片旋转速度并降低冷却器的性能，严重时还可能堵塞并卡住扇叶，导致电机过热损坏。灰尘体受潮也会滋生卫生问题，并有腐蚀的可能。且由于灰尘带电，甚至可能会影响内部电路从而带来更坏的结果。
那么，我们应该如何处理呢？空气干燥容易出现静电现象，可以使用加湿器增加空气湿度。比较省事的一个方法是使用防静电喷雾。另外，可以加装一个过滤网（通常由聚酯或者金属制成）来干扰静电荷积聚以及灰尘进入，同时需要定期清理风扇口滤网上的灰尘。
（1）电脑散热器风扇是将电能转化为 ；
（2）摩擦起电的实质是 ；
（3）某散热器风扇功率为，积聚上厚厚的灰尘后，每分钟送出风能，则此时该散热器风扇的能量转化效率是 ；
（4）请分析说明灰尘堵塞并卡住扇叶后，为什么会导致风扇电机过热损坏？ 。
参考答案
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
A ·基础过关练
1．【答案】
【解答】解：电褥子和电饭锅、电饭煲，都是利用电流的热效应，把电能转化为内能工作的，故不符合题意；
电风扇的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，把电能主要转化为机械能工作的，故符合题意。
故选：。
2．【答案】
【解答】解：
、若和阻值相等，通电时间相同，通过两个电阻的电流不同，所以能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故错误，正确；
、若和阻值不相等，电流不同，则无法探究电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系，故错误。
故选：。
3．【解答】解：
、抽油烟机工作时，主要将电能转化为机械能，没有利用电流的热效应，故不合题意；
、电热水壶工作时，是把电能转化为内能，利用了电流热效应，故符合题意；
、电视机把电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，故不合题意；
、电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，没有利用电流的热效应，故不合题意。
故选：。
4．【解答】解：
由题可得，线圈产生的热量。
故选：。
5．【答案】
【解答】解：、甲图中两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，密闭容器中两电阻丝的阻值不相等，所以探究的电流产生的热量与电阻的关系，故正确，不符合题意；
．由乙图可知，右侧盒内的电阻丝与盒外的电阻丝并联，再与左侧盒内的电阻丝串联，故左右盒中电阻丝的阻值和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，即电阻的阻值、通电时间一定时，探究电流产生热量与电流的关系，故正确，不符合题意；
．空气盒相同，盒内的空气质量相等，电流产生的热量越多，容器内空气吸收的热量越多，气体压强越大，则形管两侧液面的高度差越大，故正确，不符合题意；
．图乙将放入空气盒内，连接方式不变，则右侧容器内的总电阻变小通过的总电流不变，故左右密闭容器中通过电阻丝的电流和通电时间相同，密闭容器中两电阻丝的阻值不相等，可以探究电流产生热量与电阻的关系，故不正确，符合题意。
故选。
6．【答案】
【解答】解：．电流通过导体产生的热量不能直接显示出来，容器中空气会由于热胀冷缩而使形管液面出现高度差，所以该实验装置形管液面高度变化是气体热胀冷缩的缘故，不是液体热胀冷缩，故错误；
．由题图可知，和并联，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，通过的电流大于通过的电流，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，通电时间相同，由可知，左侧形管中液面的高度差更大，故错误；
．若将右侧的两个电阻并联都放入容器中，把右侧的电阻看作一个整体，由并联电路的电阻关系可知，其电阻为，此时左侧电阻和右侧电阻是串联的，则电流和通电时间都是相同的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故正确。
故选：。
7．【答案】
【解答】解：、只闭合开关时，为只接灯泡的简单电路。从甲图中看出，当小灯泡电流为，电压为时，电功率为。
此时小灯泡电阻，故正确。
、再闭合开关时，电阻和小灯泡并联，和相互不影响，故小灯泡电流为不变。
电阻的电阻的电压与小灯泡的电压相同，为。
电阻的电流可从图中读出，为。
电流表在干路上，测量总电流，原来的示数为小灯泡的电流，现在有多了电阻的电流，故电流表示数增加。故正确。
、再闭合开关时，电阻和小灯泡并联，总电流为电阻和小灯泡的电流之和，即。
此时电路总功率为，故错误。
在内电阻产生的热量，故正确。
故选：。
8．【答案】
【解答】解：由题知，，，，
由可有：，
所以：。
故选：。
9．【答案】
【解答】解：
电阻和电动机串联接到电路中，开关接通后，根据串联电路的电流特点可知：通过电阻和电动机的电流相等；
已知电阻跟电动机线圈的电阻值相等，根据焦耳定律可知：；故、错误；
对电阻来说，电流所做的功，
电动机正常工作时是非纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为内能、大部分转化为机械能，则电流所做的功（消耗的电能）大于电流产生的热量，即：，
所以，，故正确，错误。
故选：。
10．【答案】
【解答】解：由图可知，定值电阻和电动机并联，电流表测量通过定值电阻的电流，电流表测量干路电流；
、由可知，定值电阻两端的电压：，
根据并联电路的特点可知，电源电压：，故错误；
、根据并联电路的电流特点可知，通过电动机的电流：，故错误；
内电动机的线圈产生的热量：，故错误；
电动机内消耗的电能：，
内电动机输出的机械能：，故正确。
故选：。
11．【答案】变大；6；50；216。
【解答】解：由电路图可知，与串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流，
滑片从端移动到端的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可得电压表与电流表示数的比值即滑动变阻器接入电路的阻值，所以电压表与电流表示数的比值变大；
当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时，电路中的电流最大，根据欧姆定律可得电源电压①，
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，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压②，
①②联立可得：，；
滑动变阻器的最大阻值：。
电流最大为，通电定值电阻产生的最多热量。
故答案为：变大；6；50；216。
12．【答案】6；72。
【解答】解：（1）只闭合开关时，电路为的简单电路，电流表测通过电路的电流，
由可得电源电压：
；
（2）当同时闭合开关、时，两电阻并联，电流表测干路电流，
因为并联电路各支路独立工作、互不影响，所以当闭合，由断开到闭合通过的电流不变，电流表的示数变化了，则通过的电流为，
并联电路各支路两端的电压相等，
通电定值电阻产生的热量为：
。
故答案为：6；72。
13．【答案】（1）杯垫保温时整个电路的电流为；
（2）保温时产生的热量是；
（3）电阻的阻值是。
【解答】解：
（1）由电路图可知，当只闭合时，只有电阻工作，此时电路中电阻较大，电源电压一定，知，电功率较小，为保温状态；
两开关都闭合时，两电阻并联，电路中电阻较小，电功率较大，为加热状态；
则杯垫保温时整个电路的电流：；
（2）保温时产生的热量：；
（3）当、同时闭合时，与并联，处于加热状态，
由可得，加热状态时整个电路的电流：；
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以通过的电流为：，
由欧姆定律可得，。
答：（1）杯垫保温时整个电路的电流为；
（2）保温时产生的热量是；
（3）电阻的阻值是。
14．【答案】（1）电源电压为；
（2）当、都断开时，小灯泡消耗的功率。
（3）开关均闭合时通电电阻产生的热量。
【解答】解：（1）当、都闭合时，与并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，所以电源电压：；
（2）根据可得，灯泡的电阻：，
当、都断开时，与串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由欧姆定律可得电路中的电流：，
小灯泡消耗的电功率：。
（3）由可得，灯泡正常发光时通过灯泡的电流：，
开关均闭合时，与并联，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过的电流：，
通电电阻产生的热量。
答：（1）电源电压为；
（2）当、都断开时，小灯泡消耗的功率。
（3）开关均闭合时通电电阻产生的热量。
15．【答案】（1）该过程中，水吸收的热量为；
（2）该过程中，消耗的电能为；
（3）电热水器的效率为。
【解答】解：（1）水的体积：，
由可知，水的质量：，
水吸收的热量：；
（2）由可知，电热水器消耗的电能：；
（3）电热水器的效率：。
答：（1）该过程中，水吸收的热量为；
（2）该过程中，消耗的电能为；
（3）电热水器的效率为。
B·能力提升练
16．【答案】
【解答】解：．电流通过导体产生的热量使容器内的空气受热膨胀，从而导致形管中的液面发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过形管中液面的高度差来反映，这种研究方法叫转换法，故正确；
．甲实验探究电流产生热量与电阻关系，乙实验探究电流产生热量与电流关系，两实验没有联系，所以两次实验没有必要控制电压相同，故错误；
．探究电热与电流的关系，需要控制两容器中的电阻相同，仅改变通过两容器中电阻的电流大小，乙装置中右边两个电阻并联后再与左边一个的电阻串联，通过左边容器中电阻的电流是干路电流，通过右边容器中电阻的电流是支路电流，干路电流大于支路电流，由可知，左右两边容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中电阻的电流大于通过右边容器中电阻的电流，则通电一段时间，左边容器中的电阻丝产生的热量更多，所以左边形管内液面的高度差更大，故错误；
．探究电热与电阻的关系，需要控制通过两容器中电阻的电流大小相同，仅改变两容器中的电阻大小，甲装置左边的电阻与右边的电阻串联，通过它们的电流大小相同，由可知，右边容器中的电阻丝产生的热量更多，所以右边形管内液面的高度差更大，故错误。
故选：。
17．【答案】
【解答】解：由可知，导线连接处和别处是串联的，通过的电流和通电时间相同，而连接处的接触电阻较大，电流通过导线连接处产生的热量比别处的多，所以容易发热、老化甚至引发火灾等。
故选：。
18．【答案】
【解答】解：
、电冰箱的用电元件主要是压缩机，是利用通电线圈在磁场中受到磁场力而转动，将电能转化成机械能，不是利用电流的热效应，故不符合题意。
、电饼铛工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，故符合题意；
、电视机工作时，电能主要转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故不符合题意；
、电风扇工作时，主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故不符合题意。
故选：。
19．【答案】
【解答】解：烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热水壶的电阻为，
由可得：
，
解得：
。
故选：。
20．【答案】
【解答】解：、发热电阻与交替工作，也可以独立工作，说明不相互影响，因而电阻和是并联的，故正确；
、热水器将电能全部转化为热量，故按“加热模式1”连续正常工作，产生的热量：
；故正确；
、因为电阻和是并联的，当两个支路同时工作时，由于并联不相互影响，电路的总功率；故正确；
、当连续工作，消耗电能，
此时电功率：，与加热模式为“2”的电功率不等，说明不是加热模式2；故错误。
故选：。
21．【答案】
【解答】解：由图知，甲中、并联，乙中、串联，且两种电热器的工作电压相同，即电源电压相同。
（1）由串联和并联电路的电压规律知，甲中、两端的电压等于电源电压，乙中、两端的电压之和等于电源电压，所以甲中两端的电压大于乙中两端的电压，故错误；
同理，甲中两端的电压大于乙中两端的电压，由知，甲中通过的电流大于乙中的电流，即，
由串联电路的电流规律知，乙中通过的电流等于乙中的电流，即，
所以，故错误；
（2）由串联和并联电路的电阻特点知，甲电路总电阻小于乙，由可知，在相等时间内，甲电路产生热量较多，所以甲中石蜡熔化的较快，要使相同两块石蜡均完全熔化，甲电路通电时间短一些，故正确，错误。
故选：。
22．【答案】
【解答】解：（1）由可得水的质量为：
，故正确；
（2）水吸收的热量为：
△，故正确；
（3）表盘上的脉冲闪灯闪烁240次消耗的电能：
；
电水壶烧水的实际功率：
，故正确；
（4）电水壶加热的效率：
，故错误。
故选：。
23．【答案】
【解答】解：、由图甲可知，当开关打到1时，只有电阻接入电路，此时电路总电阻最小，由可知，电路总功率最大，电热水壶处于加热状态，故错误；
、由图乙可知，当开关打到2时，电阻、串联接入电路，此时电路总电阻最大，由可知，电路总功率最小，电热水壶处于保温状态；
由图乙所示图像可知，加热功率，保温功率：，
由可知，，
，
电阻的阻值：
，故错误；
、由图乙可知，整个工作过程中，加热时间，
加热过程消耗的电能：
，
保温时间，
保温过程消耗的电能：
，
整个工作过程中消耗电能：
，故正确；
、电热水壶在加热过程中消耗的电能：
，
水吸收的热量
△，
加热效率：
，故错误。
故选：。
24．【答案】0.6；32；2.4
【解答】解：（1）只闭合和时，与串联，
由图象知，当灯泡两端电压时，通过的电流，
因为串联电路中电流处处相等，所以此时通过的电流，
由串联电路电压规律和欧姆定律可得，电源电压，符合题意，故此时电路中的电流为；
（2）若只闭合和时，与串联，电压表测两端电压，
此时灯泡两端电压，
电阻两端电压，
由图象知，电路中的电流，
内电流通过电阻产生的热量；
（3）在只闭合和时，由可得：
，
若将电压表换成电流表，闭合、和时，与并联，电流表测干路电流，
由并联电路特点和欧姆定律可得，电流表的示数：
。
故答案为：0.6；32；2.4。
25．【答案】36
【解答】解：由图知，两电阻串联，电压表测两端电压，
由串联电路电压规律可得，两端电压：
，
由串联电路的电流规律和欧姆定律可得，通过的电流：
，
通电电阻产生的热量：
。
故答案为：36。
26．【答案】电热水器每秒电流所做的功为；24。
【解答】解：某电热水器的电功率为，其数值的物理含义是电热水器每秒电流所做的功为；
电热水器消耗的电能：，
由可知，水吸收的热量：，
由可知，水的质量：。
故答案为：电热水器每秒电流所做的功为；24。
27．【答案】（1）该洗衣机洗涤时的功率是；
（2）该电加热器的加热效率是。
【解答】解：（1）该洗衣机洗涤时的功率：；
（2）水的体积：，
由可知，水的质量：，
水吸收的热量：；
消耗的电能；，
（3）电热水器的效率：。
答：（1）该洗衣机洗涤时的功率是；
（2）该电加热器的加热效率是。
28．【答案】（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作10分钟产生的热量是；
（2）电热丝的阻值为，的阻值均为；
（3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是。
【解答】解：（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有工作，
则座椅垫工作10分钟产生的热量：；
（2）由可知，的阻值：；
由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，、串联，
由可知，、的串联总电阻：，
根据串联电路的电阻特点可知，的阻值：；
（3）由可知，低温挡加热时电路中的电流：，
当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率：。
答：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作10分钟产生的热量是；
（2）电热丝的阻值为，的阻值均为；
（3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是。
C·创新思维练
29．【答案】（1）热；（2）灯泡的电阻随温度的升高而增大；（3）；（4）更高（5）乙；连接成并联时，各灯泡互相不影响。
【解答】解：（1）白炽灯工作原理是利用电流的热效应。
（2）白炽灯接入电路的前内，电功率逐渐降低，主要原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大，根据可知，电功率会变小。
（3）灯丝断了，灯丝重新“搭接”使用时，搭接处非常容易烧断，是因为灯丝搭接处电阻要比灯丝其他部分的电阻大，电流通电时间相同的情况下，根据焦耳定律，搭接处产生的热量较多。
（4）灯的发光效率比白炽灯效率更高。
（5）家用电器一般设计成并联电路，使用是各用电器互相不影响，故乙图设计更好。
故答案为：（1）热；（2）灯泡的电阻随温度的升高而增大；（3）；（4）更高（5）乙；连接成并联时，各灯泡互相不影响。
30．【答案】（1）机械能；（2）电荷发生转移；（3）70；（4）灰尘堵塞并卡住扇叶后，叶片不再旋转，不产生机械能，此时电机相当于一个很小的电阻，将电能全部转化为内能，产生过多的热量，烧坏电机。
【解答】解：（1）电脑散热器的风扇实际上就是一个电动机，电脑散热器风扇是将电能转化为机械能。
（2）物体摩擦时，不同物体束缚电子的本领不同，束缚电子本领弱的物体失去电子带正电，得到电子的物体带负电；摩擦起电的实质是电荷发生了转移。
（3）某散热器风扇功率为，每分钟消耗的电能
每分钟送出风能，则此时该散热器风扇的能量转化效率
（4）灰尘堵塞并卡住扇叶后，叶片不再旋转，不产生机械能，此时电机相当于一个很小的电阻，将电能全部转化为内能，产生过多的热量，烧坏电机。
加热模式
工作状态
额定功率
1
发热电阻单独工作
2
2
发热电阻单独工作
3
3
发热电阻与交替工作
产品型号
最大容积
额定电压
额定频率
额定功率
第一部分 课后习题（P102）再现
【习题1】某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量?
【答案】导体在1min内产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J.
点评：把已知条件带入焦耳定律数学表达式：Q=I2Rt之间求结果。注意计算前要把物理量单位都统一化为国际单位。
【习题2】一只额定功率是450W的电饭锅， 在额定电压下使用，每分钟产生多少热量?
【答案】电饭锅每分钟产生的热量为：Q=W=Pt=450W×60s=2.7×104J。
【习题3】一只电烙铁的额定电压是220 V,在额定电压下工作时的电阻是1 210Ω，它的额定功率有多大?在额定电压下通电10min产生多少热量?
【答案】40W 2.4×104J
U=220V, R=1210Ω
P额=U额2/R=(220 V)2/1210Ω=40W
在额定电压下通电10 min 产生热量为
Q=W=P额t= 40 W×600s=2.4×104 J
点评：（1）用P额=U额2/R这个公式求额定功率。
（2）在额定电压下通电10 min 产生热量等于电流做功Q=W=P额t
【习题4】某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A的电流时，每分钟可产生6.6x 104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
【答案】1100W 44Ω
I=5A, t=1 min=60s, Q=6.6×10 4J
电流做功等于焦耳热，W=Q=6.6×10 4J
根据P=W/ t
电烘箱的电功率P=W/ t=6.6×10 4J/60s=1100W
根据焦耳定律：Q=I2Rt得
电阻丝工作时的电阻：
R=Q/I2t=6.6×10 4J/(5A)2 ×60s=44Ω
点评：（1）根据P=W/ t求电烘箱的电功率；
（2）根据焦耳定律：Q=I2Rt得电阻丝工作时的电阻：
R=Q/I2t
【习题5】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，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。
(1)列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例;
(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。
【答案】电暖气、电热毯等在供暖时都利用了电流的热效应；电视机长时间不用时需定时通电，用电热驱潮；电冰箱在冬天长时间停用的过程中也需要通电，用电热驱潮。
防止电热危害的方法多种多样，如：电动机利用翼状散热片增大散热面积；电冰箱在放置时后背要与墙壁保持一定距离，使热量通过空气散发；计算机中小风扇用来散热。
点评：能举出一些对人们有利的实例，也能举出一些有害的实例。
电流通过导体时电能转化成热，把这种现象叫做电流热效应．电流的磁效应（通电会产生磁），奥斯特发现：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应．
此题主要考查电流的热效应和电流的磁效应在生活中的应用．解答此题的关键是要把握住电流的热效应和磁效应的概念，看是否把电能主要转化为热能，来区分是电流的热效应还是电流的磁效应．
【习题6】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？
【答案】导线连接处只是表面相接处，芯未接触，导致接触面积减小，电阻变大。由焦耳定律Q=I2Rt可知，导线连接处产生的热量较多，即电能转化为热能较多。所以连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。
点评：关键要知道接触处电阻变大是因为接触面积减小。
第二部分 课后习题变式练
A •基础过关练
1．下列设备中不属于利用电热工作的是
A．电褥子B．电饭煲C．电风扇D．电热水器
2．如图所示，在探究电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中，两个透明容器中分别接入了电阻丝和，且密封着等量的空气。将导线和接入电路进行实验，下列说法正确的是
A．若和阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B．若和阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
C．若和阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若和阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
3．如图所示家用电器中，利用电流热效应工作的是
A． 抽油烟机B． 电热水壶
C． 电视机D． 电风扇
4．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为，线圈的电阻为，线圈中通过的电流为．这台电动机工作产生的热量为
A．B．C．D．
5．如图是探究影响电流产生热量的因素实验，下列说法不正确的是
A．图甲为探究电流产生的热量与电阻的关系
B．图乙为探究电流产生的热量与电流的关系
C．形管两侧液面的高度差越大，说明电流产生的热量越多
D．图乙将放入空气盒内，连接方式不变，不能探究电流产生的热量与电阻的关系
6．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。、、的阻值均为，两个容器中密封着等量的空气，形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是
A．该实验装置形管液面高度变化是液体热胀冷缩的缘故
B．通电一段时间后，左侧形管中液面的高度差比右侧的小
C．图中实验是为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若将图中也放入右侧密闭容器里，可探究电流产生的热量与电阻的关系
7．如图甲是小灯泡和电阻的图象。将小灯泡和电阻接入如图乙所示电路中，只闭合开关时，小灯泡的实际功率为。下列说法错误的是
A．只闭合开关 时，小灯泡 的电阻为
B．再闭合开关 时，电流表示数增加了
C．开关、同时闭合时，电路总功率为
D．闭合开关、 时，在 内电阻 产生的热量为
8．甲、乙两个电炉子，产生的热量相同，所用时间之比为，通过两个电炉丝的电流之比为，则电阻丝阻值之比为
A．B．C．D．
9．如图，电阻和电动机串联接到电路中，已知电阻与电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间电流通过电阻做功为，产生热量为，电流通过电动机做功为，产生热量为，则有
A． B． C． D．
10．如图所示，定值电阻的阻值为，电动机的线圈电阻为。闭合开关，电动机正常工作，电流表的示数为，的示数为，则
A．电源电压为
B．内电动机输出的机械能为
C．通过电动机的电流为
D．内电动机产热
11．如图所示的电路中，电源电压保持不变，是定值电阻。闭合开关，将滑动变阻器的滑片从端移动到端的过程中，电压表与电流表示数的比值 （选填“变大”、“变小”或“不变” ，在移动过程中，电压表示数的最大值为，电流表的变化范围为，则电源电压为 ，滑动变阻器的最大阻值为 ，通电定值电阻产生的最多热量为 。
12．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，、为定值电阻且。先闭合开关，电流表示数为，再闭合开关，电流表示数变化了。则电源电压为 。闭合开关、，通电定值电阻产生的热量为 。
13．小明过年时买了一个电热杯垫给妈妈，如图所示。电热杯垫有加热和保温两挡功能（通过闭合或断开开关来实现该功能），通过接口接到电脑上可以随时喝上热饮。杯垫内部简化电路如图所示，、为加热元件，接口的输出电压为，电阻，当处于加热状态时，整个电路消耗的功率为。求：
（1）杯垫保温时整个电路的电流是多少？
（2）保温时产生的热量是多少？
（3）电阻的阻值是多少？
14．如图所示电路中，小灯泡标有“”字样，，当开关均闭合时，电流表示数为，此时小灯泡正常发光（忽略温度对灯丝电阻的影响）。求
（1）电源电压；
（2）当、都断开时，小灯泡消耗的功率。
（3）开关均闭合时通电电阻产生的热量。
15．某储水式电热水器的额定容量为，储水模式额定功率为，将水加至额定容量后开启加热模式，水温显示，半个小时后，水温显示。求：
（1）该过程中，水吸收的热量；
（2）该过程中，消耗的电能；
（3）电热水器的效率。
B •能力提升练
16．如图是“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．实验探究中用到了转换法，形管中液面的高度差反映电阻丝产生热量的多少
B．必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端，实验结论才具有科学性
C．探究电热与电流的关系，选择乙装置，通电一段时间，右边形管内液面的高度差更大
D．探究电热与电阻的关系，选择甲装置，通电一段时间，左边形管内液面的高度差更大
17．在家庭电路中，导线连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引发火灾，解释此现象应用下列的
A．欧姆定律B．焦耳定律C．牛顿第一定律D．阿基米德原理
18．下列用电器中，利用电流热效应工作的是
A．电冰箱B．电饼铛C．电视机D．电风扇
19．用电热水壶烧水，若不考虑能量损失和电热水壶电阻的变化，当它两端电压为时，用可烧开一壶水，若它两端电压为时，烧开同样一壶水所用的时间为
A．B．C．D．
20．家住陕西的小明同学用一个废旧热水器的两个电热丝和三个开关以及若干导线组成一个简易电热水器。接入家庭电路，下表为其三种加热模式的相关参数。下列说法错误的是
A．电阻和是并联的
B．按“加热模式1”连续正常工作，产生的热量是
C．该电热水器最大额定功率可改造为
D．连续工作，消耗电能，此时加热模式为“2”
21．如图，甲、乙为兴趣小组设计的两种电热器的电路原理图，托盘上放有两块相同的石蜡，、为电热丝，阻值不变。已知两种电热器的工作电压相同，闭合开关后，说法中正确的是
A．甲中通过的电流等于乙中通过的电流
B．甲中两端的电压小于乙中两端的电压
C．甲中石蜡熔化得较快
D．若使两块石蜡均完全熔化，则甲电路通电时间更长
22．一台快速电热水壶的铭牌如图所示。为了测量它烧水时的实际功率，小陈进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装了、的水，接入家庭电路中，闭合壶的开关，测得壶中的水从上升到所用的时间是。同时观察到家中电子电能表（见图（b）表盘上的脉冲闪灯闪烁240次。电子式电能表的表盘上标有“”字样。则下列计算结果不正确的是
A．电热水壶中水的质量为1.5
B．电热水壶中水吸收的热量为
C．电热水壶烧水的实际功率为
D．电热水壶加热这壶水的效率为
23．某家用电热水壶有加热和保温两挡，内部电路简化示意图如图甲所示，其中是单刀双掷开关，和均为阻值不变的电热丝。使用该电热水壶在额定电压下工作，其消耗的电功率随时间变化的图像如图乙所示，已知水的比热容为，则下列说法中正确的是
A．开关打到1时电热水壶处于保温状态
B．的阻值为
C．整个工作过程中消耗电能为
D．加热过程使的水温度升高了，则加热效率为
24．灯泡的图像如图甲所示，电阻的阻值是，电源电压是。在图乙所示的电路中，若只闭合和时，此时电路中的电流是 ；若只闭合和时，电压表的示数是，内电流通过电阻产生的热量是 ；若将电压表换成电流表，闭合、和时，电流表的示数是 。
25．如图所示，电源电压恒为，和为定值电阻，其中。闭合开关，电压表示数为，则通电电阻产生的热量为 。
26．某电热水器的电功率为，其数值的物理含义是 。若自来水的温度为，该电热水器的电加热效率为，则一度电可使该电热水器将 千克的自来水加热至。已知
27．小明与同学开展“节约一度电”主题实践活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。
（1）某型号洗衣机完成一次洗涤的时间为，一度电可供该洗衣机完成8次洗涤，则该洗衣机洗涤时的功率是多少？（假设洗衣机每次洗涤时的功率均相等）
（2）某电热水器的容量是，电热水器装满水后，一度电可使其中的水从加热到，则该电加热器的加热效率是多少？
28．小亮家新买了一辆汽车，具有后视镜加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该功能有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，根据气温、雨水和雨刮器使用情况自动切换，“高温”挡功率为，“低温”挡功率为。电路简图如图乙所示，电源电压为，为挡位切换开关。和为电热丝。通过计算回答：
（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，工作10分钟产生的热量是多少焦？
（2）电热丝和的阻值是多少？
（3）当处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是多少？
C •创新思维练
29．阅读短文，回答问题：
白炽灯是一种热辐射光源，电流通过灯丝（钨丝制成）后会使灯丝加热到白炽状态。现在家庭中多数的白炽灯被灯替代，小明设计实验来研究白炽灯的相关物理现象。
（一多功能计量插座是一种新型插座，它由数字显示屏和普通插座等几个部分组成，它不仅可以给用电器供电，还可以直接测出该用电器的电功率，操作简单、读数快捷如下图是一款多功能计量插座测量一盏标有“”白炽灯的情形。小明将白炽灯接入家庭电路中（电源电压恒定），观察白炽灯的发光情况，同时，用多功能计量插座记录了白炽灯从刚接入电路到一段时间以后的电功率，并画出了电功率随时间的变化图象，如下图所示，通过观察图象可以看出，白炽灯接入电路的前内实际电功率逐渐降低，后状态稳定。问：
（1）白炽灯工作原理是利用电流的 效应；
（2）白炽灯接入电路的前内，电功率逐渐降低，主要原因是 ；
（3）小明还发现白炽灯泡的灯丝断了，灯丝重新“搭接”使用时，搭接处非常容易烧断。分析原因，以下选项正确的是 ；
灯丝搭接后总长度变短，电阻变小，电压相同的情况下，电流变大，根据焦耳定律产生的热量变多
灯丝搭接处电阻要比灯丝其他部分的电阻大，电流通电时间相同的情况下，根据焦耳定律，搭接处产生的热量较多。
（4）小明接着用多功能计量插座测出另一款灯的实际功率，他通过比较发现灯的额定功率和实际功率比该白炽灯低很多，但灯却更亮，则灯的发光效率比白炽灯 （选填“更高”、“更低”或“相同” ；
（二若有、、、四个标有“”的小灯泡，小明要把它们接在的电路中使用，设计了两种电路如图甲和图乙，若灯丝电阻保持不变，请你帮助小明分析， 图接法更好（填“甲”或“乙” ，理由是 。
30．请阅读文章，回答下列问题。
散热器风扇上的灰尘
电风扇叶片上容易沾上一层灰，打开电脑机箱，散热器的风扇上同样也有厚厚一层灰尘，影响散热效果。明明风扇叶片不停地转着，为什么没有把灰尘甩下去反而越积越多？
简单来讲，叶片沾灰是因为静电。风扇叶片运行时会与空气产生摩擦，使其带电，微量的带电就足以吸引捕获微小的灰尘颗粒。
具体来说，使物体带上电荷叫做起电，两种不同物质相互摩擦时，电子在物体之间发生转移，由此风扇叶片带上了静电。而带电物体具有吸引轻小物体的性质，于是扇叶吸引了空气中的灰尘。这些灰尘通常由空气中的悬浮微粒组成，比如毛发、灰尘与一些体积较小的垃圾或碎屑，它们积聚成灰尘集合体，并且会因为静电而形成类似毛毡的结构。静电的吸引以及毛毡结构的吸附，就会造成风扇片积聚越来越多灰尘。
电脑散热器的风扇实际上就是一个电动机，它的工作电路可以简化为如右图所示。若风扇积累了大量灰尘，就会增加电机负荷、减慢叶片旋转速度并降低冷却器的性能，严重时还可能堵塞并卡住扇叶，导致电机过热损坏。灰尘体受潮也会滋生卫生问题，并有腐蚀的可能。且由于灰尘带电，甚至可能会影响内部电路从而带来更坏的结果。
那么，我们应该如何处理呢？空气干燥容易出现静电现象，可以使用加湿器增加空气湿度。比较省事的一个方法是使用防静电喷雾。另外，可以加装一个过滤网（通常由聚酯或者金属制成）来干扰静电荷积聚以及灰尘进入，同时需要定期清理风扇口滤网上的灰尘。
（1）电脑散热器风扇是将电能转化为 ；
（2）摩擦起电的实质是 ；
（3）某散热器风扇功率为，积聚上厚厚的灰尘后，每分钟送出风能，则此时该散热器风扇的能量转化效率是 ；
（4）请分析说明灰尘堵塞并卡住扇叶后，为什么会导致风扇电机过热损坏？ 。
参考答案
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
A ·基础过关练
1．【答案】
【解答】解：电褥子和电饭锅、电饭煲，都是利用电流的热效应，把电能转化为内能工作的，故不符合题意；
电风扇的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，把电能主要转化为机械能工作的，故符合题意。
故选：。
2．【答案】
【解答】解：
、若和阻值相等，通电时间相同，通过两个电阻的电流不同，所以能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故错误，正确；
、若和阻值不相等，电流不同，则无法探究电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系，故错误。
故选：。
3．【解答】解：
、抽油烟机工作时，主要将电能转化为机械能，没有利用电流的热效应，故不合题意；
、电热水壶工作时，是把电能转化为内能，利用了电流热效应，故符合题意；
、电视机把电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，故不合题意；
、电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，没有利用电流的热效应，故不合题意。
故选：。
4．【解答】解：
由题可得，线圈产生的热量。
故选：。
5．【答案】
【解答】解：、甲图中两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，密闭容器中两电阻丝的阻值不相等，所以探究的电流产生的热量与电阻的关系，故正确，不符合题意；
．由乙图可知，右侧盒内的电阻丝与盒外的电阻丝并联，再与左侧盒内的电阻丝串联，故左右盒中电阻丝的阻值和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，即电阻的阻值、通电时间一定时，探究电流产生热量与电流的关系，故正确，不符合题意；
．空气盒相同，盒内的空气质量相等，电流产生的热量越多，容器内空气吸收的热量越多，气体压强越大，则形管两侧液面的高度差越大，故正确，不符合题意；
．图乙将放入空气盒内，连接方式不变，则右侧容器内的总电阻变小通过的总电流不变，故左右密闭容器中通过电阻丝的电流和通电时间相同，密闭容器中两电阻丝的阻值不相等，可以探究电流产生热量与电阻的关系，故不正确，符合题意。
故选。
6．【答案】
【解答】解：．电流通过导体产生的热量不能直接显示出来，容器中空气会由于热胀冷缩而使形管液面出现高度差，所以该实验装置形管液面高度变化是气体热胀冷缩的缘故，不是液体热胀冷缩，故错误；
．由题图可知，和并联，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，通过的电流大于通过的电流，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，通电时间相同，由可知，左侧形管中液面的高度差更大，故错误；
．若将右侧的两个电阻并联都放入容器中，把右侧的电阻看作一个整体，由并联电路的电阻关系可知，其电阻为，此时左侧电阻和右侧电阻是串联的，则电流和通电时间都是相同的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故正确。
故选：。
7．【答案】
【解答】解：、只闭合开关时，为只接灯泡的简单电路。从甲图中看出，当小灯泡电流为，电压为时，电功率为。
此时小灯泡电阻，故正确。
、再闭合开关时，电阻和小灯泡并联，和相互不影响，故小灯泡电流为不变。
电阻的电阻的电压与小灯泡的电压相同，为。
电阻的电流可从图中读出，为。
电流表在干路上，测量总电流，原来的示数为小灯泡的电流，现在有多了电阻的电流，故电流表示数增加。故正确。
、再闭合开关时，电阻和小灯泡并联，总电流为电阻和小灯泡的电流之和，即。
此时电路总功率为，故错误。
在内电阻产生的热量，故正确。
故选：。
8．【答案】
【解答】解：由题知，，，，
由可有：，
所以：。
故选：。
9．【答案】
【解答】解：
电阻和电动机串联接到电路中，开关接通后，根据串联电路的电流特点可知：通过电阻和电动机的电流相等；
已知电阻跟电动机线圈的电阻值相等，根据焦耳定律可知：；故、错误；
对电阻来说，电流所做的功，
电动机正常工作时是非纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为内能、大部分转化为机械能，则电流所做的功（消耗的电能）大于电流产生的热量，即：，
所以，，故正确，错误。
故选：。
10．【答案】
【解答】解：由图可知，定值电阻和电动机并联，电流表测量通过定值电阻的电流，电流表测量干路电流；
、由可知，定值电阻两端的电压：，
根据并联电路的特点可知，电源电压：，故错误；
、根据并联电路的电流特点可知，通过电动机的电流：，故错误；
内电动机的线圈产生的热量：，故错误；
电动机内消耗的电能：，
内电动机输出的机械能：，故正确。
故选：。
11．【答案】变大；6；50；216。
【解答】解：由电路图可知，与串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流，
滑片从端移动到端的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可得电压表与电流表示数的比值即滑动变阻器接入电路的阻值，所以电压表与电流表示数的比值变大；
当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时，电路中的电流最大，根据欧姆定律可得电源电压①，
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，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压②，
①②联立可得：，；
滑动变阻器的最大阻值：。
电流最大为，通电定值电阻产生的最多热量。
故答案为：变大；6；50；216。
12．【答案】6；72。
【解答】解：（1）只闭合开关时，电路为的简单电路，电流表测通过电路的电流，
由可得电源电压：
；
（2）当同时闭合开关、时，两电阻并联，电流表测干路电流，
因为并联电路各支路独立工作、互不影响，所以当闭合，由断开到闭合通过的电流不变，电流表的示数变化了，则通过的电流为，
并联电路各支路两端的电压相等，
通电定值电阻产生的热量为：
。
故答案为：6；72。
13．【答案】（1）杯垫保温时整个电路的电流为；
（2）保温时产生的热量是；
（3）电阻的阻值是。
【解答】解：
（1）由电路图可知，当只闭合时，只有电阻工作，此时电路中电阻较大，电源电压一定，知，电功率较小，为保温状态；
两开关都闭合时，两电阻并联，电路中电阻较小，电功率较大，为加热状态；
则杯垫保温时整个电路的电流：；
（2）保温时产生的热量：；
（3）当、同时闭合时，与并联，处于加热状态，
由可得，加热状态时整个电路的电流：；
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以通过的电流为：，
由欧姆定律可得，。
答：（1）杯垫保温时整个电路的电流为；
（2）保温时产生的热量是；
（3）电阻的阻值是。
14．【答案】（1）电源电压为；
（2）当、都断开时，小灯泡消耗的功率。
（3）开关均闭合时通电电阻产生的热量。
【解答】解：（1）当、都闭合时，与并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，所以电源电压：；
（2）根据可得，灯泡的电阻：，
当、都断开时，与串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由欧姆定律可得电路中的电流：，
小灯泡消耗的电功率：。
（3）由可得，灯泡正常发光时通过灯泡的电流：，
开关均闭合时，与并联，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过的电流：，
通电电阻产生的热量。
答：（1）电源电压为；
（2）当、都断开时，小灯泡消耗的功率。
（3）开关均闭合时通电电阻产生的热量。
15．【答案】（1）该过程中，水吸收的热量为；
（2）该过程中，消耗的电能为；
（3）电热水器的效率为。
【解答】解：（1）水的体积：，
由可知，水的质量：，
水吸收的热量：；
（2）由可知，电热水器消耗的电能：；
（3）电热水器的效率：。
答：（1）该过程中，水吸收的热量为；
（2）该过程中，消耗的电能为；
（3）电热水器的效率为。
B·能力提升练
16．【答案】
【解答】解：．电流通过导体产生的热量使容器内的空气受热膨胀，从而导致形管中的液面发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过形管中液面的高度差来反映，这种研究方法叫转换法，故正确；
．甲实验探究电流产生热量与电阻关系，乙实验探究电流产生热量与电流关系，两实验没有联系，所以两次实验没有必要控制电压相同，故错误；
．探究电热与电流的关系，需要控制两容器中的电阻相同，仅改变通过两容器中电阻的电流大小，乙装置中右边两个电阻并联后再与左边一个的电阻串联，通过左边容器中电阻的电流是干路电流，通过右边容器中电阻的电流是支路电流，干路电流大于支路电流，由可知，左右两边容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中电阻的电流大于通过右边容器中电阻的电流，则通电一段时间，左边容器中的电阻丝产生的热量更多，所以左边形管内液面的高度差更大，故错误；
．探究电热与电阻的关系，需要控制通过两容器中电阻的电流大小相同，仅改变两容器中的电阻大小，甲装置左边的电阻与右边的电阻串联，通过它们的电流大小相同，由可知，右边容器中的电阻丝产生的热量更多，所以右边形管内液面的高度差更大，故错误。
故选：。
17．【答案】
【解答】解：由可知，导线连接处和别处是串联的，通过的电流和通电时间相同，而连接处的接触电阻较大，电流通过导线连接处产生的热量比别处的多，所以容易发热、老化甚至引发火灾等。
故选：。
18．【答案】
【解答】解：
、电冰箱的用电元件主要是压缩机，是利用通电线圈在磁场中受到磁场力而转动，将电能转化成机械能，不是利用电流的热效应，故不符合题意。
、电饼铛工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，故符合题意；
、电视机工作时，电能主要转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故不符合题意；
、电风扇工作时，主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故不符合题意。
故选：。
19．【答案】
【解答】解：烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热水壶的电阻为，
由可得：
，
解得：
。
故选：。
20．【答案】
【解答】解：、发热电阻与交替工作，也可以独立工作，说明不相互影响，因而电阻和是并联的，故正确；
、热水器将电能全部转化为热量，故按“加热模式1”连续正常工作，产生的热量：
；故正确；
、因为电阻和是并联的，当两个支路同时工作时，由于并联不相互影响，电路的总功率；故正确；
、当连续工作，消耗电能，
此时电功率：，与加热模式为“2”的电功率不等，说明不是加热模式2；故错误。
故选：。
21．【答案】
【解答】解：由图知，甲中、并联，乙中、串联，且两种电热器的工作电压相同，即电源电压相同。
（1）由串联和并联电路的电压规律知，甲中、两端的电压等于电源电压，乙中、两端的电压之和等于电源电压，所以甲中两端的电压大于乙中两端的电压，故错误；
同理，甲中两端的电压大于乙中两端的电压，由知，甲中通过的电流大于乙中的电流，即，
由串联电路的电流规律知，乙中通过的电流等于乙中的电流，即，
所以，故错误；
（2）由串联和并联电路的电阻特点知，甲电路总电阻小于乙，由可知，在相等时间内，甲电路产生热量较多，所以甲中石蜡熔化的较快，要使相同两块石蜡均完全熔化，甲电路通电时间短一些，故正确，错误。
故选：。
22．【答案】
【解答】解：（1）由可得水的质量为：
，故正确；
（2）水吸收的热量为：
△，故正确；
（3）表盘上的脉冲闪灯闪烁240次消耗的电能：
；
电水壶烧水的实际功率：
，故正确；
（4）电水壶加热的效率：
，故错误。
故选：。
23．【答案】
【解答】解：、由图甲可知，当开关打到1时，只有电阻接入电路，此时电路总电阻最小，由可知，电路总功率最大，电热水壶处于加热状态，故错误；
、由图乙可知，当开关打到2时，电阻、串联接入电路，此时电路总电阻最大，由可知，电路总功率最小，电热水壶处于保温状态；
由图乙所示图像可知，加热功率，保温功率：，
由可知，，
，
电阻的阻值：
，故错误；
、由图乙可知，整个工作过程中，加热时间，
加热过程消耗的电能：
，
保温时间，
保温过程消耗的电能：
，
整个工作过程中消耗电能：
，故正确；
、电热水壶在加热过程中消耗的电能：
，
水吸收的热量
△，
加热效率：
，故错误。
故选：。
24．【答案】0.6；32；2.4
【解答】解：（1）只闭合和时，与串联，
由图象知，当灯泡两端电压时，通过的电流，
因为串联电路中电流处处相等，所以此时通过的电流，
由串联电路电压规律和欧姆定律可得，电源电压，符合题意，故此时电路中的电流为；
（2）若只闭合和时，与串联，电压表测两端电压，
此时灯泡两端电压，
电阻两端电压，
由图象知，电路中的电流，
内电流通过电阻产生的热量；
（3）在只闭合和时，由可得：
，
若将电压表换成电流表，闭合、和时，与并联，电流表测干路电流，
由并联电路特点和欧姆定律可得，电流表的示数：
。
故答案为：0.6；32；2.4。
25．【答案】36
【解答】解：由图知，两电阻串联，电压表测两端电压，
由串联电路电压规律可得，两端电压：
，
由串联电路的电流规律和欧姆定律可得，通过的电流：
，
通电电阻产生的热量：
。
故答案为：36。
26．【答案】电热水器每秒电流所做的功为；24。
【解答】解：某电热水器的电功率为，其数值的物理含义是电热水器每秒电流所做的功为；
电热水器消耗的电能：，
由可知，水吸收的热量：，
由可知，水的质量：。
故答案为：电热水器每秒电流所做的功为；24。
27．【答案】（1）该洗衣机洗涤时的功率是；
（2）该电加热器的加热效率是。
【解答】解：（1）该洗衣机洗涤时的功率：；
（2）水的体积：，
由可知，水的质量：，
水吸收的热量：；
消耗的电能；，
（3）电热水器的效率：。
答：（1）该洗衣机洗涤时的功率是；
（2）该电加热器的加热效率是。
28．【答案】（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作10分钟产生的热量是；
（2）电热丝的阻值为，的阻值均为；
（3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是。
【解答】解：（1）由图乙可知，当座椅垫处于“高温”挡加热时，只有工作，
则座椅垫工作10分钟产生的热量：；
（2）由可知，的阻值：；
由图乙可知，当座椅垫处于“低温”挡加热时，、串联，
由可知，、的串联总电阻：，
根据串联电路的电阻特点可知，的阻值：；
（3）由可知，低温挡加热时电路中的电流：，
当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率：。
答：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作10分钟产生的热量是；
（2）电热丝的阻值为，的阻值均为；
（3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝的电功率是。
C·创新思维练
29．【答案】（1）热；（2）灯泡的电阻随温度的升高而增大；（3）；（4）更高（5）乙；连接成并联时，各灯泡互相不影响。
【解答】解：（1）白炽灯工作原理是利用电流的热效应。
（2）白炽灯接入电路的前内，电功率逐渐降低，主要原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大，根据可知，电功率会变小。
（3）灯丝断了，灯丝重新“搭接”使用时，搭接处非常容易烧断，是因为灯丝搭接处电阻要比灯丝其他部分的电阻大，电流通电时间相同的情况下，根据焦耳定律，搭接处产生的热量较多。
（4）灯的发光效率比白炽灯效率更高。
（5）家用电器一般设计成并联电路，使用是各用电器互相不影响，故乙图设计更好。
故答案为：（1）热；（2）灯泡的电阻随温度的升高而增大；（3）；（4）更高（5）乙；连接成并联时，各灯泡互相不影响。
30．【答案】（1）机械能；（2）电荷发生转移；（3）70；（4）灰尘堵塞并卡住扇叶后，叶片不再旋转，不产生机械能，此时电机相当于一个很小的电阻，将电能全部转化为内能，产生过多的热量，烧坏电机。
【解答】解：（1）电脑散热器的风扇实际上就是一个电动机，电脑散热器风扇是将电能转化为机械能。
（2）物体摩擦时，不同物体束缚电子的本领不同，束缚电子本领弱的物体失去电子带正电，得到电子的物体带负电；摩擦起电的实质是电荷发生了转移。
（3）某散热器风扇功率为，每分钟消耗的电能
每分钟送出风能，则此时该散热器风扇的能量转化效率
（4）灰尘堵塞并卡住扇叶后，叶片不再旋转，不产生机械能，此时电机相当于一个很小的电阻，将电能全部转化为内能，产生过多的热量，烧坏电机。
加热模式
工作状态
额定功率
1
发热电阻单独工作
2
2
发热电阻单独工作
3
3
发热电阻与交替工作
产品型号
最大容积
额定电压
额定频率
额定功率
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