中考物理专题训练 考点23：焦耳定律及其应用

一、选择题
1. （北京，3，2）下列用电器中，利用电流热效应工作的是
A. 电暖气 B. 计算器 C. 电视机 D. 笔记本电脑
【答案】A
【解析】本题主要考查能量的转化，电暖气工作时是把电能转化为内能，这属于电流的热效应；而计算器、电视机、笔记本电脑主要是把电能转化为光能，和部分机械能。当然电流还有磁效应像电磁起重机就是利用电流的磁效应来工作的。所以本题选A。
2. （北京，21，2）小辉想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了如图10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，下列说法中正确的是

A. 此实验探究的是热量与电阻的关系
B. 此实验探究的是热量与电流的关系
C. 此实验探究的是热量与时间的关系
D. 此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少
【答案】AD
【解析】从图中可以看出两电阻串联电阻值大小不同，所以此实验探究的是热量与电阻的关系，故A选项正确；串联电路电流处处相等，所以此实验探究的不是热量与电流的关系，故B选项错误；在串联电路中开关控制整个电路，所以两个电阻工作时间相同，探究的不是热量与时间的关系，故C选项错；电流通过导体产生热量的多少是通过烧瓶中温度计的示数变化显示的，温度变化越大，说明产生的热量越多，故D选项正确。

3. （广东省，题号2，分值3）以下物理规律无法用实验直接验证的是（ ）
A.牛顿第一定律 B.欧姆定律 C.光的反射定律 D.焦耳定律
【答案】A
【解析】牛顿第一定律，是在实验的基础上，通过科学推理的方法获得的，因为不受力的物体不存在，所以无法用实验直接验证，故A符合题意；欧姆定律、光的反射定律和焦耳定律，都可以用实验直接验证，故B、C、D均不符合题意。

4. （广西柳州，5，3）如图3所示的用电器中，利用电流热效应工作的是

【答案】B
【解析】本题考查的是电热器利用电流的热效应工作的电器是电热器，电风扇是把电能转化为机械能的电器故A选项错误；电热水壶是把电能转化为内能，它是利用电流的热效应工作的故B选项正确；扬声器工作时消耗电能，最终转化为声能故C选项错误；洗衣机是把电能转化为机械能故D选项错误。

5. （云南省，第5题，3分）

【答案】B
【解析】原子由原子核和绕核高速运动的电子组成，原子核由质子和中子组成，故A错误；平时使用的电热水器、电烙铁、电熨斗、电饭煲、电热毯等都是电热器，是利用电流的热效应工作的，故B正确；流体流速快的位置压强小，流速慢的位置压强大；飞机起飞时，机翼上方空气流速快，压强小，故C错误；热量是指在热传递过程中吸收或放出内能的多少，是一个过程量，离开热传递过程就无从谈热量，不能说物体含有热量，故D错误。

6.（湖北省宜昌市，题号15，分值2）两个定值电阻R1、R2并联在电路中．如图5甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1、R2产生的热量之比为
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1：4

【答案】A
【解析】由图乙可知，当两电阻两端的电压均为3V时，通过它们的电流分别为0.6A和0.3A,可知；将它们并联起来，产生的热量之比等于其电阻之比的倒数，即，故选A。

7. （福建B卷，8，2）新的国家标准对廷长线插座配用电缆的导线橫截面积要求进行了修改，额定电流16A的延长线插座，导线
最小标称横截面积由1mm2提升到1.5mm2．增大导线横截面积的目的是（ ）
A．增大导线的电阻 B．减小通过导线的电流
C．增大导线的电压 D．减小导线发热的功率
【答案】D
【思路分析】根据影响电阻大小的因素分析导线的横截面积变大时其电阻的变化，电流一定时，根据欧姆定律分析导线两端的电压变化，根据P=I2R分析导线的发热功率变化，要注意通过导线的电流与插座上用电器消耗的电功率有关。
【解题过程】解：
A．廷长线的材料和长度相同时，增大导线横截面积可以减小导线的电阻，故A错误；
B．通过导线的电流与插座上用电器消耗的电功率有关，无法判断通过导线电流的变化，故B错误；
C．在通过导线的电流一定时，导线的电阻减小，由U=IR可知，可以减小导线两端的电压，故C错误；
D．在通过导线的电流一定时，导线的电阻减小，由P=I2R可知，可以减小导线发热的功率，故D正确。
故选：D。

8. （广东深圳，14，3） 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．右侧电阻丝的阻值比左侧小
C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D．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
【答案】D
【思路分析】（1）根据转换法分析；
（2）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；
（3）在串联电路中，各处的电流是相同的；
（4）根据控制变量法分析。
【解题过程】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；
C、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，故C错误；
B、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B错误；
D、由前面解答可知，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D正确。
故选：D。

9.（广东深圳，16，3）如图甲所示，闭合开关后，在滑片P由b端向a端移动的过程中，电压表示数U随滑动变阻器的电阻R2变化的关系图象如下图乙所示，下列说法错误的是（ ）

A．电源电压是6V
B．R2的最大阻值是20Ω
C．R1的电阻是10Ω
D．当滑片P移动中点时，10s内电流通过R1产生的热量是18J
【答案】D
【思路分析】由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1两端电压。
（1）由图甲所示电路可知，滑片在b端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端电压，由图乙所示图象读出电源的电压，由欧姆定律可计算R1的阻值；
（2）当滑片位于a端时，R1与R2的最大阻值串联，电压表的示数最小，根据图乙读出滑动变阻器的最大阻值和电压表的最小示数，利用串联电路的电压特点求出R2两端的电压，利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出R1的阻值；
（3）根据图乙读出滑动变阻器的滑片在中点时电压表示数，即R1两端电压，由Q=t计算10s内电流通过R1产生的热量。
【解题过程】解：由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1两端电压。
（1）由图甲所示电路可知，当滑片在b端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端电压，
由图乙所示图象可知，电源电压U=6V，故A正确；
（2）当滑片位于b端时，R1与R2的最大阻值串联，此时电压表的示数最小，
由图乙所示图象可知，变阻器的最大阻值R2=20Ω，电压表的最小示数U1最小=2V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以此时滑动变阻器两端的电压：
U2=U﹣U1最小=6V﹣2V=4V，
串联电路中各处的电流相等，即：I1=I2，
由欧姆定律可知，=，即：=，
解得：R1=10Ω，故BC正确；
（3）根据图乙可知，滑动变阻器的滑片在中点时电压表示数为3V，
即R1两端电压：U1=3V，
由Q=t可得，10s内电流通过R1产生的热量：
Q1=t=×10s=9J，故D错误。
故选：D。

10. （四川达州，10，3分）如图所示电路，电源电压不变，闭合开关S，当滑片P置于变阻器B端时，电压表的示数为6V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J；当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数变化了2V．下列结果正确的是（ ）

A．R1先后两次消耗的电功率之比为3:4
B．滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω
C．电源电压为10V
D．R1的阻值为20Ω
【答案】B
【解析】由电路图可知，当滑片P置于变阻器的B端时，定值电阻R1与滑动变阻器的最大阻值串联，当滑片P置于变阻器的中点时，定值电阻R1与滑动变阻器阻值的一半串联，根据串联电路的分压特点可知，当滑片P置于变阻器的中点时电压表的示数：，当滑片P置于变阻器的B端时，电路中电流：，电源电压：，当滑片P置于变阻器的中点时，电路中电流：，电源电压：，∵电源电压不变，∴，∴，当滑片P置于变阻器的B端时，电路中电流：，当滑片P置于变阻器的B端时，在10s内定值电阻R1产生的热量：，∴，∴滑动变阻器的最大阻值：，故B正确；D不正确；当滑片P置于变阻器的B端时，电路中电流：，R1消耗的电功率：，当滑片P置于变阻器的中点时，电路中电流：，R1消耗的电功率：，R1先后两次消耗的电功率之比：，故A不正确；电源电压：，故C不正确．
11.（年山东省潍坊市，2，2分）最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是（ ）
A.欧姆 B.焦耳 C.奥斯特 D.法拉第
【答案】B
【解析】
根据对物理学家成就的掌握作答。
A. 德国物理学家欧姆做了大量的实验精确的确定了电流与电压、电阻的关系--欧姆定律。不符合题意；
B. 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。符合题意
C.奥斯特发现了电流周围存在磁场。不符合题意；
D.法拉第发现了电磁感应现象，不符合题意。


二、填空题
1. （辽宁省抚顺，第20题，3分）


【答案】电阻大小 少 300
【解析】由图可知，两阻值不同的电阻串联，通过的电流和通电时间均相等，是探究热量与电阻大小的关系的；由可知，电流和通电时间相等时，电流通过导体产生的热量，与导体的电阻成正比，，则R1产生的热量比R2产生的热量少；产生的热量：。

2. （哈尔滨市，39，2分）

【答案】20；8800
【解析】根据公式得：需要的通电时间：；电流做的功：．

3. （湖北十堰，14，3） 如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“2.5V 0.75W”的字样，R1、R2为定值电阻，其中R1=25Ω，R2=50Ω，当S1、S2都断开时，小灯泡正常发光，电源电压是
V：当S1闭合，S2断开时，电流表的示数是 A：当S1、S2都闭合时，R2通电1分钟产生的热量为 J（不考虑温度对电阻的影响）。

【答案】10；0.4；120
【思路分析】当S1、S2都断开时，小灯泡L与R1串联，小灯泡正常发光，根据小灯泡L标有“2.5V 0.75W”由P=UI可求电路中电流，再根据欧姆定律求出R1两端的电压，电源的电压等于小灯泡两端电压与R1两端电压之和；当S1闭合，S2断开时，小灯泡L短路，R2断开，只有R1接入电路，根据欧姆定律可求电流表示数；当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据Q=t可求R2通电1分钟产生的热量。
【解题过程】解：当S1、S2都断开时，小灯泡L与R1串联，小灯泡正常发光，根据小灯泡L标有“2.5V 0.75W”，电路中的电流：
I=IL===0.3A，
由I=可得R1两端的电压，
U1=IR1=0.3A×25Ω=7.5V，
电源的电压等于小灯泡两端电压与R1两端电压之和，
U=U1+UL=2.5V+7.5V=10V；
当S1闭合，S2断开时，小灯泡L短路，R2断开，只有R1接入电路，由I=可得电流表示数：
I′===0.4A；
当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，R2通电1分钟产生的热量：
Q=t=×60s=120J。
故答案为：10；0.4；120。

4. （吉林，15，2分）
一只标有“8V 0.4A”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，我使其正常发光，应该串联一个 Ω的电阻，该电阻通电10s所产生的热量是 J。
【答案】10；16；
【解析】
根据串联电路的电压特点求出串联电阻两端的电压，根据串联电路的电流特点得到电路中的电流，利用欧姆定律求出串联电阻的阻值，根据焦耳定律求出串联电阻产生的热量。
根据串联电路中总电压等于各分电压之和，则串联电阻R两端电压：
UR=U-UL=12V-8V=4V，
因串联电路中各处的电流相等，所以灯泡正常工作时电路中的电流：
I=0.4A，
由可得，串联电阻R的阻值：；
此时该电阻通电10s产生的热量为：QR=I2Rt=（0.4A）2×10Ω×10s=16J。
故答案为：10；16。

5. （江苏南京，18，4） 如图所示，电源电压不变，R2=30Ω，R3=10Ω．只闭合S1，电流表Ⓐ示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为 Ω，电源电压为 V．闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 ，通电lmin电阻R1产生的热量为 J。

【答案】20；6；5：2；108
【思路分析】（1）只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压。根据欧姆定律即可求出R1的阻值；
根据串联电路的特点和欧姆定律求出电源电压；
（2）闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压。根据欧姆定律和并联电路的特点分别求出电流表A1、A2示数，然后求出比值；根据Q=I2Rt求出RI产生的热量。
【解题过程】解：（1）只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压。
由欧姆定律可得R1的阻值：
R1===20Ω；
根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压：
U=I（R1+R3）=0.2A×（20Ω+10Ω）=6V；
（2）闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压；
则通过R1的电流：I1===0.3A，
A2的示数（通过R2的电流）：I2===0.2A，
所以干路中电流表A1的示数：I=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A，
电流表A1、A2示数之比为==；
通电lminR1产生的热量：Q1=I12R1t=（0.3A）2×20Ω×60s=108J。
故答案为：20；6；5：2；108。

6.（辽宁省辽阳市，第15题，2分）


【答案】电阻大小 24
【解析】由图可知，两阻值不同的电阻串联，通过它们的电流相等，则可探究导体产生的热量与电阻大小的关系；电源电压为3V，则电路中的电流，通电2min，R2产生的热量：
。

7. （四川省德阳市，35，4分）
两个发热电阻R1:R2=1:4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:U2= ；已知R1=10Ω,那它们并联在4V电路中,两个电阻在100s内产生的热量是 J
【答案】1：4；200。
【解析】（1）两电阻串联时通过的电流相等，根据欧姆定律求出两电阻两端的电压之比；
（2）两电阻并联时它们两端的电压相等，根据Q=W=U2t/R求出两个电阻产生的热量。
【解答】解：当两电阻串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比：；则R2=4R1=4×10Ω=40Ω，所以两个电阻在100s内产生的热量：Q总=W总=W1+W2=×100s=200J。

8. （四川遂宁，14，4）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20Ω 2A”，L1的规格“10V 5W",L2的规格“15V 15W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响．
(1)只闭合开关S,当滑动变阻器接入电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为 V．
(2)闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片置于中点，通电1min整个电路产生的热量是 J．



【答案】12V；1440 J
【思路分析】本题考查欧姆定律、电功率和焦耳定律．（1）只闭合开关S时，滑动变阻器L1和R串联，滑动变阻器接人电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，根据欧姆定律I=可求出电路中的电流，进而滑动变阻器两端的电和电源电压为；（2）闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器R和L2并联，根据电功率的计算公式P=UI=可求出灯泡L2的电阻，进而通过灯泡L2的电流，滑动变阻器滑片置于中点时,滑动变阻器接入电路的电阻为10Ω，根据欧姆定律I=可求出通过滑动变阻器的电流,从而求出电流的总电流,根据焦耳定律得计算公式Q=I2Rt=UIt求出通电1min整个电路产生的热量．
【解题过程】（1）只闭合开关S时，滑动变阻器L1和R串联，滑动变阻器接人电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，因此电路中的电流为：
I=I1===0.5A
滑动变阻器两端的电压为：
U滑=IR滑=0.5A×4Ω=2V
故电源电压为：
U=U滑+U1=10V+2V=12V
（2） 闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器R和L2并联，灯泡L2的电阻为：
R2===15Ω
通过灯泡L2的电流为：
I2===0.8A
滑动变阻器滑片置于中点时,滑动变阻器接入电路的电阻为10Ω，
I滑===1.2A
故电流的总电流为：
I=I2+I滑=0.8A+1.2A=2A
故通电1min整个电路产生的热量为：
Q=I2Rt=UIt=12V×2A×60s=1440J

9.（湖北荆门，14，3）有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω．这台电动机正常工作1min，消耗的电能为 J．产生的热量为 J，输出的机械能为
J。
【答案】180；30；150
【思路分析】已知电动机的额定电压、额定电流、通电时间，根据W=UIt求出消耗的电能；
已知线圈的电阻和通过的电流以及通电时间，根据Q=I2Rt求出在1min内电流产生的热量；
消耗的电能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。
【解题过程】解：这台电动机正常工作1min=60s，
电动机消耗的电能：
W=UIt=3V×1A×60s=180J，
产生的电热：
Q=I2Rt=（1A）2×0.5Ω×60s=30J，
输出的机械能：
W机械=W﹣Q=180J﹣30J=150J。
故答案为：180；30；150。

10. （四川成都，22，4）如图所示，电热水壶上标有“220V 1800W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻 。在额定电压下，烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J。

【答案】小；3.6×104
【思路分析】（1）由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、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，据此分析原因；
（2）根据Q=Pt可求电热水壶发热体产生的热量。
【解题过程】解：热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律Q=I2Rt可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热；
在额定电压下，烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量：
Q=Pt=1800W×（3×60s+20s）=3.6×104J。
故答案为：小；3.6×104。

11. （贵州黔三州，8，2） 1840年，英国物理学家 最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系：从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时是将电能转化为 能。
【答案】焦耳；内
【思路分析】考查了焦耳的贡献和电热器工作时的能量转化，属于基础题目。（1）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；
（2）电热器的电热丝工作时，电流做功，产生热量，使电热丝的内能增加、温度升高。
【解题过程】解：
（1）1840年，英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系，得出了焦耳定律；
（2）从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时，消耗的电能转化为内能。
故答案为：焦耳；内。

12. （四川省广安市，题号19，分值2）如图，灯泡L上标有“6V 3W”字样，电源电压6V且保持不变，定值电阻R=8Ω（不计灯丝电阻的变化），只闭合S1和S3，电阻R在100s产生的热量是 J；电路在工作状态下，整个电路消耗的最小功率是 W。

【答案】450；1.8。
【解析】只闭合S1和S3，此时灯泡L和定值电阻R并联，R上产生的热量为：；灯泡L和定值电阻R串联时，整个电路消耗的功率最小，灯泡的电阻为：，最小功率为：。
13. （四川省南充市，题号18，分值2）如图所示，电源电压不变，灯泡标有“4V， 2W”字样，当开关S闭合时，灯泡正常发光，电流表的示数为0.6A，电阻R的电功率为___________W，通电1min，R产生的热量为_________J。

【答案】0.4；24。
【解析】图中的灯泡和电阻是并联的，灯泡正常工作，说明电源电压是4V，灯泡正常工作的电流为：，电流表测量干路中的电流，所以R支路的电流为：；R消耗的电功率为：；定值电阻的阻值为：；通电1min，R产生的热量为：。
14. （浙江省舟山市，14题，12分）笔记本电脑已进人寻常百姓家庭，岀差旅游时常随身携带。出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带0.16kW•h以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携电子设备。请回答下列问题：

（1）某旅客携带的笔记本电脑电池容量3000mAh，输出电压15V，充满电后，若工作时的平均电流为1.5A，可连续工作多少时间？
（2）请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电脑带上民航飞机。
（3）使用发现，电脑工作时会发热，原因是　 　。当升温到一定值时，温控开关S1自动闭合，风扇启动，加快散热从而保护电脑。如果断开电源总开关S2，风扇M和其他工作系统同时停止工作。根据上述特点，下列可能符合散热控温特点的原理图是如图所示中的　 　。
【思路分析】（1）根据笔记本电脑电池容量和平均电流就可计算连续工作时间，计算时需要注意将电流变换成毫安。（2）要判断该旅客能否将此笔记本电脑带上民航飞机，需要计算笔记本电脑充满电后的电能是否符合民航局规定，即是否在0.16kW•h以下。利用公式W=UIt计算即可。（3）符合散热控温特点的原理图需要满足以下条件：当升温到一定值时，温控开关S1自动闭合，风扇启动，。如果断开电源总开关S2，风扇M和其他工作系统同时停止工作。即S1只控制风扇，开关S2在干路上控制风扇和工作系统，对照四个选项判断即可。
【解题过程】（1）笔记本电脑电池容量：3000mAh，平均电流为Ⅰ=1.5A=1500mA，
工作时间：t===2h；
（2）笔记本电脑电池充满电后能量：
W=UIt=15V×3A×3600s=162000J=0.045kW•h，
因为0.045kW•h＜0.16kW•h，所以该笔记本电脑能带上民航飞机。
（3）电流通过导体会产生热量；B
15.（安徽，8，2分）某导体的电阻为20，当通过它的电流为2A时，则其1min产生的热量为________J.
【答案】 4 800
【解析】由公式Q=I2Rt=(2A)2×20×60s=4800J.
16.（四川省乐山市，题号34，分值2）两个电阻的电流随电压变化的关系图像如图1所示，将它们链接在如图2所示的电路中。当闭合开关S1，断开开关S2、S3时，电阻R1、R2的电压之比为 ；当断开开关S1，闭合开关S2、S3时，经过一段时间，电流通过电阻R1、R2产生的热量之比为 。


【答案】1:2；2:1。
【解析】当闭合开关S1，断开开关S2、S3时，两电阻串联，由两个电阻的电流随电压变化的关系图像可以看出，电流相同时，电阻R1、R2两端的电压之比为1:2；当断开开关S1，闭合开关S2、S3时，两电阻并联，由图象看出，电压相同时，I1：I2=2：1，据公式Q=W=UIt可知，电流通过电阻R1、R2产生的热量之比为2：1。
17.（四川省攀枝花市，题号19，分值2）额定功率均为“220V 500W”的电吹风和电熨斗，都在额定电压下工作两分钟，　 　产生的热量多，产生的热量为　 　J。
【答案】电熨斗；6×104。
【解析】因为各用电器的额定功率相同，由W=Pt可得，工作相同时间，消耗的电能相同；电吹风工作时消耗电能，一部分转化为机械能，一部分转化为内能，而电熨斗工作时把电能全转化为内能，所以产生的热量比电吹风多；在额定电压下工作2min，电熨斗产生的热量：Q=w=pt=500w×120s=6×104J。
7.（陕西省，27题，3分）由于导体存在电阻，电流通过导线时会因电流的_________效应而造成大量的能量损耗。1911年荷兰科学家发现某些导体在极低温度下_________会突然消失，这种现象称为超导现象。近年年来我国在超导领域取得了举世瞩目的成就。用超导电缆输电，可大大降低能量损耗。有一段输电线路，输电电流为200A，输电线路的电阻为0.5Ω，若以超导电缆替代该线路输电1h，可节约电能_________kW·h.
【答案】热 电阻 20.
【解析】电流通过导体时会产生热量，这种现象叫做电流的热效应，电流的热效应会消耗电能，将电能转化
为内能。某些导体在极低温度下电阻会突然变为零，这种现象称为超导现象。由于超导体电阻为零，根据焦
耳定律，电流通过超导体时不会发热，与原来的输电线路相比，可节约电能W=Q=I2Rt=(200A)2×0.5Ω×3600s
=7.2×107J= 20 kW·h.


三、解答题
1. （广东省，题号22，分值7）“西电东送”是将我国西部发电车发出的电输送到我国东部，由发电厂输出的电功率是一定的，它决定于发电机组的发电能力.根据P=UI中发电机的功率不变效应，若提高输电线路中的电压U，那么线路中的电流I一定会减小，反之亦然.输电线路的电能损耗主要是输电线电流热效应，输电线损失的热功率P=I2R，所以采用输电线的电阻要尽量小.如果线路中电流降低到原来的，那么线路中损失的热功率就减少为原来的，因此提高电压可以很有效地降低输电线路中的热功率损失.
（1）若采用110kV的超高压输送电能，输电线路的电流I1=_____，输电线路损失的热功率Pt=______W，其与发电厂输出电功率P0之比P1：P0=_______.
（2）若采用1100kV超高压输送电能，输电线路损失的热功率P2=______W，其与高压输送电能损失的热功率Pt之比P2：P1=_______.所以采用超高压远距离输电可以大大降低输电线路的______________的损失.
（3）若想使输电线路中的热功率损耗为零，还可以采用________做为输电线材料.
【答案】（1）1000A；107W；1:11；（2）1:100；热功率；（3）超导体。
【解析】（1）输电线路的电流：；
输电线路损失的热功率：；
；
（2）；
；所以采用超高压远距离输电可以大大降低输电线路的热功率的损失；
（3）若想使输电线路中的热功率损耗为零，还可以采用超导体做为输电线材料。

2. （贵州省遵义市，38题，9分）

【思路分析】（1）根据P=UI计算电吹风吹冷风时通过电动机的电流；
（2）分析电路图，利用电吹风吹热、冷风时的功率计算出电热丝的功率，然后利用计算电热丝的电阻;
（3）根据焦耳定律Q=I2Rt=计算电热丝产生的热量.
【解题过程】（1）电吹风吹冷风时的功率P冷=110W，P=UI计算电吹风吹冷风时通过电动机的电流为

（2）电吹风吹热风时的功率P热=990W，此时电热丝消耗的功率为P=P热-P低=990W-110W=880W
电热丝的电阻
（3）电吹风吹冷风30min产生的热量Q=I冷2Rt=（0.5A）2×1Ω×30×60s=450J

3. 河南省，题号20，分值9）在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。


（1） 如图17所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与 相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过 的方式改变了水的内能。
(2) 电热水壶的铭牌如右表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？
(3) 为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为15℃的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时7min，已知烧水时气压为1个标准大气压，ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)，则该电热壶的加热效率为多少？
(4) 小刚发现电热水壶的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小，请利用所学的物理知识进行解释。
【答案】（1）大地；热传递；（2）9.1A；（3）85%；（4）电源线较长、横截面积较小，电阻较大。由焦耳定律可以知道：相同时间内电源线产生的热量较多，容易造成火灾。
【解析】（1）带金属外壳的家用电器应该接地；电热水壶的底盘将水壶中的水烧热是利用热传递的方式；
（2）根据电功率的公式，得到电热水壶正常工作时的电流为：；
（3）水的质量为：；
水吸收的热量为：；
消耗的电能为：；
加热效率为：；
（4）电源线较长、横截面积较小，电阻较大。由焦耳定律可以知道：相同时间内电源线产生的热量较多，容易造成火灾。

4. （龙东市，32，4分）


【思路分析】（1）劣质插线板电源线芯线细，分析电源线电阻大小；（2）根据公式分析产生热量的多少；（3）指出存在的安全隐患．
【解题过程】劣质插线板电源线芯线细，电阻大，根据公式可知，当电流I和通电时间t一定时，电阻越大，产生热量越多，容易发生火灾．

5. （湖北省黄石市，题号32，分值9）


【答案】（1）300J；（2）25V.
【解析】


6.（云南省昆明市，第23题，8分）如图所示电路，电阻R′的阻值为50Ω，滑动变阻器R的最大阻值为100Ω，电源电压10V 保持不变，闭合开关，求：
（1）当P移至a端时，电阻R消耗的功率；
（2）当P移至b端时，电路中的电流大小和通电2min 产生的热量。

【思路分析】（1）根据滑片位置，确定电路连接方法，根据并联电路的特点，利用计算出消耗的功率；（2）根据滑片位置，确定电路连接情况，利用欧姆定律计算出电路中的电流，利用焦耳定律，计算出产生的热量。
【解题过程】解：（1）当P移至a端时，两电阻并联，电阻R消耗的功率：
（2）当P移至b端时，滑动变阻器被短路，电路中的电流：
热量：。

7. （云南省，第24题，8分）

【思路分析】（1）已知定值电阻R0和通过它的电流I0，利用U=I0R0可计算出电源电压U；（2）根据并联电路的电流和电压特点，计算出通过Rx的电流，然后根据欧姆定律的变形公式，计算出Rx的阻值；（3）已知Ix、Rx和t，利用计算出产生的热量。
【解题过程】解：（1）S断开时，只有R0工作， (2分 )
（2）S闭合时，两电阻并联，电压等于电源电压6V，通过电阻的电流：
(1分 )
的阻值： (2分 )
（3）电阻产生的热量： (3分 )
【最优方法】第（3）小问电阻产生的热量也可以这么计算：
。

8. （江苏省苏州市，题号26，分值6）

【答案】（1）6V；（2）64.8J；（3）5.23—9W。
【解析】（1）额定电压：
（2）R0与R串联，电路中的电流：
产生的热量：
（3）当I最大时，P总最大，从电流表看，，
从R0看，，所以最大电流；
最大功率：；
当I最小时，P总最小；R越大，I越小，电压表示数越大；当UR=15V时，R最大，I最小，
此时，电路中电流，滑动变阻器接入电路的阻值：，所以滑片在最右端时，电压表示数也小于15V，此时最小电流为：，
最小功率：，即功率范围5.23—9W。

9.（湖南岳阳，23，9） 图甲是某款家用电熨斗。电路原理如图乙，R1、R2为发热体，R1的阻值为110Ω，通过S1、S2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220V，电熨斗消耗的最大功率为660W
（1）只闭合S1，求通过R1的电流；
（2）只闭合S2，求R2在60s内产生的热量；
（3）为适应更多衣料，小明对电路作了改进（如图丙）。当电熨斗控制开关S1、S2处于原低温工作状态不变时，移动滑片P，相应发热体的功率可在原功率的25%～100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少？


【思路分析】考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电热公式的灵活应用，正确的判断两电路中低温工作状态电路的连接方式是关键。（1）由图乙电路图可知，只闭合S1时，电路图为R1的简单电路，根据欧姆定律求出通过R1的电流；
（2）由图乙电路图可知，闭合S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，根据P=UI=可知，电熨斗消耗的功率最大，根据P=UI求出电路的最大总电流，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R1的电流不变，根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流，即为只闭合S2时通过R2的电流，利用Q=W=UIt求出R2在60s内产生的热量；
（3）先判断出乙图中电路的最小电流，此时电熨斗的功率最小，处于低温工作状态，根据欧姆定律求出R2的阻值；图丙中，控制电熨斗原低温工作状态不变时，应只闭合S2，电路为R2与滑动变阻器串联，当发热体的功率为原功率的25%时，滑动变阻器完全接入电路中，根据串联电路的电流特点和P=UI=I2R=求出此时电路的电流，根据欧姆定律求出此时电路的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器最大阻值的最小值。

【解题过程】解：（1）由图乙电路图可知，只闭合S1时，电路图为R1的简单电路，
由I=可得，通过R1的电流：
I1===2A；
（2）由图乙电路图可知，闭合S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，
根据P=UI=可知，电熨斗消耗的功率最大，
此时电路的最大总电流：
I===3A，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，此时通过R1的电流I1=2A不变，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，只闭合S2时通过R2的电流：
I2=I﹣I1=3A﹣2A=1A，
则R2在60s内产生的热量：
Q2=W2=UI2t=220V×1A×60s=1.32×104J；
（3）由I1＞I2可知，只闭合S2时，图乙电路中的电流最小，电熨斗的电功率最小，处于低温工作状态，
则R2的阻值：
R2===220Ω，
图丙中，控制电熨斗原低温工作状态不变时，应只闭合S2，电路为R2与滑动变阻器串联，
当发热体的功率为原功率的25%时，滑动变阻器完全接入电路中，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=UI=I2R=可得，电路的电流：
I2′====0.5I2=0.5×1A=0.5A，
此时电路的总电阻：
R===440Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器最大阻值的最小为：
R滑=R﹣R2=440Ω﹣220Ω=220Ω。
答：（1）只闭合S1时通过R1的电流为2A；
（2）只闭合S2时R2在60s内产生的热量为1.32×104J；
（3）滑动变阻器最大阻值至少为220Ω。
10. （海南，23，12） 如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。
（1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而 减小 。（选填“增大”、“不变”、“减小”）
（2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。
（3）如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R应取多大阻值。
（4）该恒温箱可设定的最高温度是多少℃？
【思路分析】（1）分析图象可知热敏电阻Rt的阻值随温度的变化而变化情况；
（2）知道工作电路电压电阻，根据欧姆定律求出工作电路中电热丝R0工作时的电流；根据焦耳定律Q=I2Rt求出电热丝R0工作5min产生的热量；
（3）由图象可知，当恒温箱的温度设定为60℃时热敏电阻Rt的阻值，利用I=和串联电路电阻的特点求出电阻箱R应取的阻值；
（4）由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R=可知，电路总电阻不变，
要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，根据串联电路电阻的特点求出热敏电阻Rt的阻值，再结合图象即可得出该恒温箱可设定的最高温度。
【解题过程】解：（1）由乙图可知，当温度升高时，热敏电阻Rt的阻值减小，即热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而 减小。
（2）工作电路中电热丝R0工作时的电流：
I0===2.5A。
工作时间t=5min=300s，
电热丝R0产生的热量：
Q=I2Rt=（2.5A）2×88Ω×300s=1.65×105J。
（3）由图象可知，当恒温箱的温度设定为60℃时，热敏电阻Rt的阻值Rt=80Ω，
此时控制电路的电流I=50mA=0.05A时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热，
由I=得，控制电路总电阻：
R总===150Ω，
根据串联电路电阻的特点可知，电阻箱R应取的阻值：
R=R总﹣Rt=150Ω﹣80Ω=70Ω。
（4）由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，
由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R=可知，电路总电阻不变，
要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，即R1=120Ω，
由第（3）问可知，控制电路总电阻：R总=150Ω，
根据串联电路电阻的特点可知，热敏电阻Rt的阻值：
Rt=R总﹣R1=150Ω﹣120Ω=30Ω，
由图乙可知，当热敏电阻Rt的阻值为30Ω，恒温箱可设定的最高温度是150℃。
答：（1）减小；
（2）工作电路中电热丝R0工作时的电流为2.5A；工作5min产生的热量为1.65×105J；
（3）电阻箱R应取阻值为70Ω。
（4）该恒温箱可设定的最高温度是150℃。

11. （贵州黔三州，21，7） 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）5～10min，电饭煲的功率。
（2）20～30min，电饭煲产生的总热量

【思路分析】考查了电热公式和电功率公式的灵活应用，从图象中读出有用的信息是关键。（1）根据图丙即可读出5～10min，电饭煲的功率；
（2）根据图丙可知20～30min的工作时间和功率，根据Q=W=UIt求出产生总热量。
【解题过程】解：
（1）由丙可知5～10min的功率，P1=660W；
（2）由丙可知20～30min的功率，P2=440W；
时间t2=30min﹣20min=10min=600s，
由Q=W=Pt可得，20～30min内电饭煲产生的总热量：
Q2=P2t2=440W×600s=2.64×105J。
答：（1）5～10min，电饭煲的功率为660W。
（2）20～30min，电饭煲产生的总热量为2.64×105J。

12. （山东省滨州市，24题，10分） 图甲是一家用电暖器，有“低温”，“中温”，“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率空出），图乙为其简化的电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S1为“低温”挡，请完成下列问题：
（1）“低温”挡正常工作时的电阻是多少？
（2）“高温”挡正常工作时的总电流是多少？
（3）若某房间内空气质量为60 kg，空气温度为10 ℃，设定空气的比热容为1.1×103 J/(kg•℃)且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20分钟，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少℃？


【思路分析】（1）由铭牌可知额定电压为220V，低温挡功率为550W，故根据即可计算出低温”挡正常工作时的电阻；
（2）由电路图可知当S1闭合时处于低温挡，当S2闭合时处于中温挡，当S1、S2均闭合时处于高温挡，所以可计算出高温挡的功率P高=P低+P中；然后根据P=UI即可计算“高温”挡正常工作时的总电流；
（3）利用W=Pt可计算出该电暖器“高温”挡正常工作20分钟放出的热量，根据可计算出空气吸收的热量，然后利用比热容公式即可计算出空气温度升高量。
【解题过程】（1）由铭牌可知，低温档电热器功率为550W，家庭电路电压为220V，则
（2）分析电路图可知，开关S2闭合时为中温档，开关S1、S2同时闭合时，电暖气处于高温档，此时R1和R2同时连入电路，总功率为
则电路中的电流为
（3）t=20min=1200s，用电器消耗电能主要变为热，则用电器高温档工作20min放出的热量是
则空气吸收的热量为
由可得，
13.（湖北武汉，19，10） 图甲是某种电动出水的电热水瓶的结构剖面图，图乙是它的电路示意图，其中电源板的作用是将220V的交流电变成低压直流电，供出水电动机和出水定位灯使用。（水的比热容4.2×103J/（kg•℃））

（1）出水定位灯的作用是方便夜间判断出水的位置，避免烫伤。出水定位灯是由小凸透镜、刻有图案“”的透明胶片和小灯泡组成。出水定位灯发光时，会在放置电热水瓶的桌面上留下一个清晰明亮的像，相对于定位灯里透明胶片上的图案“”，桌面上所成的像是　　（选填“”“”“”或“”），而且这个像是　　（选填“放大”“等大”或“缩小”）的。
（2）该电热水瓶的说明书上标注着“12分钟快速沸腾的条件：水温25℃，水量4kg，沸腾温度100℃，电压220V”。若加热管的电阻为24.2Ω，则在此快速沸腾的条件下，该电热水瓶的加热效率为多少？
（3）已知圆柱形内胆的底面积为250cm2，出水口比最高水位高3cm。当内胆中装有2L水时，按住出水开关20s，出水电动机恰好能抽出1L的水。若不计出水管的体积和水的流速，则出水电动机的输出功率约为多少W？
【思路分析】本题考查了凸透镜成像、吸热、电功、机械效率、体积、电功、功率等公式的熟练应用，是一道综合题，难度较大。（1）凸透镜成像规律及其应用之一，2f＞u＞f，成倒立立放大的实像，应用于投影仪；
（2）由Q=cm△t可求得水吸收的热量，由W=Pt可求得消耗的电能，再利用η=×100%可求得电热水瓶的加热效率；
（3）根据h=求得最高水位，然后求得1L水被提升的高度，利用W=Gh可求得抽水过程中电动机所做的功，再利用P=可求得出水电动机的输出功率。

【解题过程】解：
（1）由题可知，出水定位灯是由小凸透镜、刻有图案“”的透明胶片和小灯泡组成；出水定位灯发光时，会在放置电热水瓶的桌面上留下一个清晰明亮的像（桌面相当于光屏），说明此像是实像，其应用类似于投影仪，成倒立、放大的实像，且是左右相反的，所以桌面上所成的像是图案；
（2）水吸收的热量：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（100℃﹣25℃）=1.26×106J；
加热过程中消耗的电能：
W=Pt=t=×12×60s=1.44×106J；
电热水瓶的加热效率：
η=×100%=×100%=87.5%；
（3）由图知，当装水4L时水位最高，
由V=Sh可得，最高水位离内胆底部的高度：
h1===16cm=0.16m；
4L水的高度为0.16m，则1L水的高度为×0.16m=0.04m，2L水的高度为0.08m，
由题知，当内胆中装有2L水时，按住出水开关20s，出水电动机恰好能抽出1L的水，如图：

1L水被提升的高度（从1L水的重心处上升到最高水位处，再上升到出水口的总高度）：
h2=×0.04m+0.08m+3×10﹣2m=0.13m；
抽水过程中出水电动机所做的功（提升1L水做的功）：
W=Gh2=mgh2=ρVgh2=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3×10N/kg×0.13m=1.3J；
出水电动机的输出功率约为：
P===0.065W。
故答案为：（1）；放大；
（2）电热水瓶的加热效率为87.5%；
（3）出水电动机的输出功率约为0.065W。


四、实验探究题
1. （湖南省怀化市，31，7分）



【思路分析】（1）观察电路图可以发现两个电热丝是串联的，因此流过它们的电流相等，它们的电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；（2）图乙中，左右两个容器内电阻相同，但是流过它们的电流不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电流的关系；（3）产生的热量不同，使得容器内的压强不同，所以U形管内两个液面的高度差不同；（4）根据焦耳定律的内容即可解答本题。
【解题过程】（1）两个电热丝串联，所以电流相等，探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；（2）图乙中，探究的是电流通过导体产生的热量与电流的关系；（3）利用U形管内两个液面的高度差不同来反应电热丝产生热量的多少；（4）焦耳定律的内容是：焦耳定律的内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比.表达式为Q=I2Rt，其中Q代表热量，I代表电流,R代表电阻，t代表时间。

2. （河北，34，7分）用如图19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 （选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）请根据实物电路，在虚线框内画出对应的电路图。
（3）为达到实验目的。 选用的两个电阻丝R1与R2的阻值应 。通过R1的电流 通过R2的电流。
（4）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
。
(5)小红用如图20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，给制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知，图21中能正确反应h-I关系的是 。

[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计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因 。
【思路分析】根据生活常识，可以解答第一题，大气压的特点可以解答第二题，再根据影响大气压的因素，可以解答第三题。
【解题过程】(1)煤油是绝缘体。
(2)
(3)据图可知通过R1、R2的电流不同，根据控制变量法可知实验中只能有一个变量，所以R1、R2的阻值应相同。通过R1的是支路电流，通过 R2的是干路电流，所以通过R1的电流小于通过R2的电流。
(4)当电阻和通电时间一定时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。
(5)根据焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，所以能正确反应关系的是A图。
[拓展]电风扇工作时消耗的电能，产生的热量，转化成的机械能是所以不能用计算电流通过任何用电器产生的热量。