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2023中考物理复习
第24讲 测量小灯泡的电功率
焦耳定律
1.电功率的测量
（1）实验原理：P=______。
（2）需要测量的物理量：①小灯泡两端的电压U；②通过小灯泡的______。
（3）所用的测量仪器：①电流表；②______。
（4）实验中滑动变阻器的作用：①保护______；②改变小灯泡两端的______。
（5）测量标有“2.5 V”字样的小灯泡的额定功率时，应该通过调节________________，使小灯泡两端电压为U=______V时，读出电流表的示数I，然后用公式______求出小灯泡的额定功率。
UI
电流
电压表
电路
电压
滑动变阻器滑片
2.5
P=UI
（6）测量小灯泡的实际功率时，分别使小灯泡两端的电压低于额定电压和约为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数，算出它的实际功率。
2.电流的热效应
（1）定义：电流通过导体时电能转化为________的现象。
（2）应用：电饭锅、电热炉等。
（3）实际生活中，要有效利用电热，如：________；同时注意防止电热带来的危害，如：______________。
内能
电热水器
计算机机箱风扇
3.焦耳定律
（1）人物：英国物理学家_______通过大量实验最先精确总结出焦耳定律。
（2）内容：______________电流通过导体产生的热量跟成正比，跟导体的电阻成___比，跟通电时间成______比。
（3）表达式：Q=______。其中I的单位是______，R的单位是______，Q的单位是______。
焦耳
正
正
I2Rt
A
Ω
J
电流的二次方
考点1 电流的热效应
考点2 焦耳定律与电热的计算
考点1 电流的热效应
抢分攻略
1.电流通过导体时电能转化成内能的现象叫电流的热效应。
2.电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多；电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
3.电热的应用：电暖器、电饭煲、电热炉等。
4.电热的防止：输电导线选用电阻率小的材料，一些用电设备装有散热片、风扇。
例1（2022·广西桂林·改编）下列用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（ ）
A.电饭煲 B.电灯
C.洗衣机 D.电风扇
A
【解析】电饭煲工作时主要把电能转化为内能，选项A符合题意；电灯工作时主要把电能转化为光能，选项B不符合题意；洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，选项C不符合题意；电风扇工作时主要把电能转化为机械能，选项D不符合题意。
【题后总结】常见用电器中，电烙铁、电炉、电热毯、热水器、电烤箱、热得快、电饭锅（煲）等都是利用电流的热效应工作的。很容易误将微波炉、电磁炉也当成是利用电流的热效应工作的，虽然它们也是用来加热食物的，但不是利用电流的热效应工作的。
1.（2022·广西梧州）下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（ ）
A.家里使用电热水壶烧水
B.利用电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭
D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
B
2.下列家用电器利用电流热效应工作的是 （ ）
B
考点2 焦耳定律与电热的计算
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1.电热的计算：焦耳定律Q＝I2Rt。纯电阻电路中Q＝W＝Pt＝UIt＝I2Rt＝t，非纯电阻电路（如含电动机的电路）只能用Q＝I2Rt求电热。
2.通电导线的发热功率P热＝I2R。
3.用电器挡位问题的解决策略：判断电路中电阻的大小，由于电源电压保持不变，由P＝可知，总电阻最小时，总功率最大，用电器处于高功率挡位；总电阻最大时，总功率最小，用电器处于低功率挡位。
4.电热的利用率（热效率）
以电热水壶为例，电流通过电热丝时产生的热量Q总＝W＝Pt，而水吸收的热量Q吸＝cmΔt，所以利用率η＝＝。
例2（2021·广西玉林）把一段匀质导线对折后其阻值比原来的______（选填“大”或“小”）；一个定值电阻两端的电压由2 V增大到4 V时，通过该电阻的电流增加了1 A，通电时间由1 s增加到2 s，则该电阻产生的电热增加了_____J。
【解析】把一段匀质导线对折后，其长度减小，横截面积增大，则阻值减小。设定值电阻两端的电压为 2 V时，通过的电流为I，则电压为 4 V时通过的电流为I＋ 1 A，由欧姆定律可得U＝IR0，即2 V＝IR0①，U′＝（I＋1 A）R0，即 4 V＝（I+ 1 A）R0②，联立①②式解得I＝1 A，R0＝ 2 Ω。定值电阻原来产生的电热Q＝W＝UIt＝2 V×1 A×1 s＝ 2 J，后来产生的电热Q′＝W′＝U′I′t′＝4 V×（1 A＋1 A）×2 s＝16 J，则该电阻产生的电热增加量ΔQ＝Q′－Q＝16 J－2 J＝14 J。
例2（2021·广西玉林）把一段匀质导线对折后其阻值比原来的______（选填“大”或“小”）；一个定值电阻两端的电压由2 V增大到4 V时，通过该电阻的电流增加了1 A，通电时间由1 s增加到2 s，则该电阻产生的电热增加了_____J。
小
14
【题后总结】本例中可通过定值电阻的欧姆定律的推论式R＝＝求出电阻值，由欧姆定律求出电阻R在相应电压下的电流，再根据焦耳定律求解。
3.（2022·广西玉林）图24-1是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6 V，R1=R2=R3=5 Ω，通电时间为2 min，则R1与R2产生的热量相差为_______J。
288
4.（2020·广西玉林）甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的5倍，甲、乙产生的热量之比是4∶5，则通过甲、乙两段导体的电流之比是 （ ）
A.2∶5 B.4∶25
C.5∶2 D.4∶1
A
5.（2020·广西河池）某品牌家用电热水器的简化电路如图24-2所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40 kg的水，慢加热额定功率为 1 210 W，保温额定功率为 605 W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。［水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃）］
（1）热水器把水从20 ℃加热到 70 ℃时，
水吸收的热量是多少？
（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器
处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少？
（3）电热水器在快加热工作状态下正常工作，
要产生2.42×106 J的热量，需要多少时间？
解：（1）水吸收的热量为
Q ＝cmΔt
＝4.2×103J/（kg·℃）×40kg×
（70℃－20℃）
＝4×106J
（2）当开关S1闭合，S2接b点时，只有R1接入电路，电热水器处于慢加热工作状态，则
R1＝＝＝40Ω
（3）根据P＝可知，电路的总电阻最大时，电热水器处于保温状态；总电阻最小时，处于快加热工作状态。当开关S1断开，S2接b点时，R1、R2串联接入电路，电路的总电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温状态，此时电路的总阻值为
R保＝＝＝80Ω
由串联电路的电阻特点可得，R2的阻值为
R2=R保－R1=80Ω–40Ω=40Ω
当开关S1闭合，S2接a点时，R1、R2并联接入电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热状态，由于R1=R2，则P1=P2= 1 210W，电路的总功率为
P=P1＋P2=1 210W＋1 210W=2 420W
由于消耗的电能全部用于发热，有
W＝Q＝2.42×106J
由P=得产生这些热量需要的时间为
t==＝1 000s
实验1 测量小灯泡的电功率
实验2 探究电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系
实验1 测量小灯泡的电功率
实验方法 (1)测量原理：P=UI
(2)多次测量寻找规律
①断开开关，按电路图连接电路，将滑动变阻器滑片调到电阻最大端，选择电流表和电压表量程，试触开关
②调节滑动变阻器，根据要求调节L两端的电压(看清要求，测小灯泡的什么功率)
③用电压表测L两端的电压，记录为U；用电流表测通过L的电流，记录为I
④调节滑动变阻器，重复步骤②③，进行多次测量，得出多组数据U2、I2和U3、I3，观察并记录不同电压对应灯泡的亮度
⑤根据P=UI算出P1、P2、P3，根据不同功率对应灯泡的亮度，分析灯泡的亮度与实际功率的关系
注意事项
实验结论 (1)小灯泡的额定功率P额=U额I额
(2)小灯泡的亮度取决于实际功率，小灯泡两端的电压越大，实际功率越大，灯泡越亮
评估交流 测量小灯泡功率时，不能多次测量求平均值。原因：小灯泡的电功率随其两端电压改变而改变，多次测量求平均值没有意义
续表
深入拓展 (1)滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端的电压
(2)本实验也能发现小灯泡的电阻是随电压的改变而改变的，即电压越大，消耗的电功率越大，温度越高，电阻越大。因此，小灯泡的电阻不能求平均值
续表
例1（2021·广西玉林）如图24-3甲所示，在“测量一个小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3 V。
（1）根据图24-3甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，将图24-3乙所示的器材连接成完整的电路（要求滑动变阻器的滑片P向右移动时阻值 变大）。
（2）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，那么出现该状况的原因可能是小灯泡发生________（选填“断路”或“短路”）。
（3）排除故障后，闭合开关，继续进行探究，根据测量数据绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像（如图24-3丙所示），分析可知：小灯泡的额定功率为_______W；若电流表的示数如图24-3丁所示，其示数为 _______A，则此时小灯泡的电阻为_______Ω。
（4）若实验室中的电压表损坏，某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表，并设计了图24-3戊所示的电路，在电源电压保持不变的情况下，也正确地测出一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率，其实验步骤如下。
①闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，记下电流表的示数I1。
②闭合S2，断开S1，调节滑动变阻器R的滑片使电流表的示数为I额，此时小灯泡正常发光。
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，记下电流表的示数I2。
④则小灯泡额定功率的表达式为
________（用I额、I1、I2和R0表示）。
例1（2021·广西玉林）如图24-3甲所示，在“测量一个小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3 V。
（1）根据图24-3甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，将图24-3乙所示的器材连接成完整的电路（要求滑动变阻器的滑片P向右移动时阻值 变大）。
【解析】（1）滑动变阻器按“一上一下”的原则连接，要求滑片P向右移时滑动变阻器连入电路的电阻变大，则应将滑动变阻器的A接线柱接入电路，如答图24-1所示。
（2）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，那么出现该状况的原因可能是小灯泡发生________（选填“断路”或“短路”）。
【解析】（2）连接好电路，闭合开关后，电流表有示数，说明电路并未出现断路故障，而是与电压表并联的小灯泡发生短路，导致小灯泡不亮，电压表无示数。
短路
【解析】（3）由题图丙可知，小灯泡两端的电压为 3 V时，通过小灯泡的电流为0.5 A，小灯泡的额定功率P＝UI＝3 V×0.5 A＝1.5 W。由题图丁可知，电流表接入电路的量程为0～0.6 A，分度值为 0.02 A，示数为0.4 A；由题图丙可知，通过灯泡的电流为
0.4 A时，小灯泡两端的电压为 2 V，由欧
姆定律可得此时小灯泡的电阻RL＝＝
＝ 5 Ω。
（3）排除故障后，闭合开关，继续进行探究，根据测量数据绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像（如图24-3丙所示），分析可知：小灯泡的额定功率为_______W；若电流表的示数如图24-3丁所示，其示数为 _______A，则此时小灯泡的电阻为_______Ω。
1.5
0.4
5
【解析】（4）①闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，电路为定值电阻R0的简单电路，电流表的示数为I1，由欧姆定律可得电源电压U总＝I1R0。
②闭合S2，断开S1，滑动变阻器和小灯泡串联，
调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表
的示数为I额，此时该电路的总电阻为RL＋R＝ ＝
。
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，定值电阻R0和滑动变阻器R串联，电流表的示数为I2，此时该电路的总电阻R总＝＝。则滑动变阻器接入电路的电阻R＝R总－R0＝－R0，在步骤②中电路的总电阻为RL＋R＝，则小灯泡的电阻
RL＝－R＝－＝－＋R0。
④小灯泡额定功率的表达式为
P额＝I额2RL＝ I额2。
②闭合S2，断开S1，调节滑动变阻器R的滑片使电流表的示数为I额，此时小灯泡正常发光。
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，记下电流表的示数I2。
④则小灯泡额定功率的表达式为
_____________________（用I额、I1、I2和R0表示）。
I额2
1.（2022·河南）在测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率实验中，电源是三节新干电池。
（1）请用笔画线代替导线，将图24-4甲中的电路连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于_______（选填“左”或“右”）端。
（3）闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为 _______V时，小灯泡正常发光，读出电流表示数，可测得额定功率。
（4）继续移动滑片，电压表示数如图24-4乙所示，为_______ V，此时电流表示数为0.24 A，小灯泡的实际功率为_______W；为了研究小灯泡发光情况与电功率的关系，除了下表中记录的电表示数和电功率，还需要增加记录的内容是_______。
（5）分析实验数据可以发现，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率_______。
（6）完成上述实验后，某小组设计了图24-5所示的电路，用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。现有阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻，为了能测出小灯泡的额定功率，R0应选_______Ω的定值电阻。
【提示】（1）本实验是为了测量小灯泡的电功率，所以滑动变阻器使用“一上一下”的接线柱串联接入电路，电压表并联在小灯泡两端，因为小灯泡的额定电压为2.5 V，所以电压表的量程选择0～3 V。
如答图24-3所示
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于_______（选填“左”或“右”）端。
（3）闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为 _______V时，小灯泡正常发光，读出电流表示数，可测得额定功率。
左
2.5
（4）继续移动滑片，电压表示数如图24-4乙所示，为_______ V，此时电流表示数为0.24 A，小灯泡的实际功率为_______W；为了研究小灯泡发光情况与电功率的关系，除了下表中记录的电表示数和电功率，还需要增加记录的内容是_______________。
（5）分析实验数据可以发现，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率_______。
2.2
小灯泡的亮度
0.528
越大
【提示】（6）当小灯泡正常发光时U灯＝U额＝2.5 V，通过小灯泡的电流为0.26 A，所以此时R0两端的最大电压为U0＝U－U灯＝4.5 V－2.5 V＝2 V，由I＝可得R0的最大阻值为R0= = ≈ 7.7 Ω故R0应选 5 Ω的定值电阻。
（6）完成上述实验后，某小组设计了图24-5所示的电路，用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。现有阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻，为了能测出小灯泡的额定功率，R0应选_______Ω的定值电阻。
5
实验2 探究电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系
实验电路
续表
实验方法 (1)转换法：通过温度变化的多少来反映电流通过导体产生的热量的多少
(2)控制变量法：
①探究电热与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值、通电时间相同
②在探究电热与电阻的关系时，要控制通过两个电阻丝的电流、通电时间相同
注意事项 (1)用煤油代替水进行实验
(2)烧瓶内煤油的质量必须相等
(3)甲、乙电阻丝的电阻值不同，乙、丙电阻丝的电阻值相同
实验结论 (1)比较甲、乙的温度变化可知，电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多
(2)比较乙、丙的温度变化可知，通电时间、电阻相同时，电流越大，产生的热量越多
评估交流 实验中用煤油代替水的原因：①煤油比水的比热容小，在吸收相等的热量时温度上升得多，这样现象更明显；②煤油不导电，可使实验安全可靠
深入拓展 实验改进：用玻璃管插入密封烧瓶里的煤油中代替温度计，整个烧瓶相当于一个温度计的玻璃泡，由于烧瓶里的液体较多，使升温膨胀效果更明显
续表
例2（2021·广西贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图24-6甲所示，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的 关系。
（1）请按照图24-6甲所示的电路图将图24-6乙所示的实物图连接完整。
（2）实验电路按照图24-6甲所示的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_________；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容 _______（选填“大于”“等于”或“小于”）水的比热容。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系。
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_______（选填“大于”“等于”或“小于”）2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流大小_______（选填“成”或“不成”）正比例关系。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______（选填“相同”或“不同”）的电阻丝，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，则a液体的比热容为_________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。
例2（2021·广西贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图24-6甲所示，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的 关系。
（1）请按照图24-6甲所示的电路图将图24-6乙所示的实物图连接完整。
【解析】（1）由电路图可知，滑片向左移动时滑动变阻器接入电路中的电阻变小，则应将滑动变阻器左下方接线柱接入电路中，如答图24-2所示。
如答图24-2所示
（2）实验电路按照图24-6甲所示的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_________；电阻丝放出热量的多少，通过________________来进行判断。
【解析】（2）由电路图可知，两电热丝串联在电路中，这是为了控制通电时间相同和控制电流相同。电流通
过导体产生热量的多少不能直接观察，但
液体温度的变化可以通过温度计示数的变
化量来反映，根据转换法可知，电阻丝放
出热量的多少是通过温度计示数的变化进
行判断的。
电流相同
温度计的示数变化
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______________相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容 _______（选填“大于”“等于”或“小于”）水的比热容。
【解析】（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入质量（或体积）相等、
初温相同的同种液体。因为煤油的比热
容比水的比热容小，相同质量的煤油和
水比较，吸收相同的热量时，煤油的温
度升高得多，所以用煤油做实验效果更
明显，便于观察。
质量（或体积）
小于
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系。
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_______（选填“大于”“等于”或“小于”）2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流大小_______（选填“成”或“不成”）正比例关系。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
【解析】(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍，由Q＝cmΔt的变形式Δt＝可知，用电阻丝R1加热的煤油，温度的升高量Δt1′大于2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流大小不成正比例关系。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系。
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_______（选填“大于”“等于”或“小于”）2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流大小_______（选填“成”或“不成”）正比例关系。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
大于
不成
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______（选填“相同”或“不同”）的电阻丝，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，则a液体的比热容为_________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。
【解析】(5)实验中两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，为了探究两种不同液体的吸热性质，应控制相同时间内两液体吸热相同，根据Q＝I2Rt可知，选用的两根电阻丝的阻值应相同。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，电热丝放出的热量Q＝I2Rt，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，放出的热量全部被液体吸收，由Q＝Q吸＝cmΔt可得，a液体的比热容c＝＝。
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______（选填“相同”或“不同”）的电阻丝，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，则a液体的比热容为_________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。
相同
2.（2022·湖北宜昌）小杰和小芳用如图24-7所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”，实验装置的密封性能良好，电源电压为6 V。
（1）小杰根据图甲所示实验观察到的现象得出结论：在通电时间和电阻相同时，________，电阻产生的热量越多。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她的猜想的现象是（ ）
A.正常工作时，“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B.接入接线板的用电器越多，导线越容易 发热
C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用图乙所示装置进行实验，请你用笔画线把电路连接完整。接好后闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是________，请你提出改进办法：________。
2.（2022·湖北宜昌）小杰和小芳用如图24-7所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”，实验装置的密封性能良好，电源电压为6 V。
（1）小杰根据图甲所示实验观察到的现象得出结论：在通电时间和电阻相同时，________，电阻产生的热量越多。
电流越大
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她的猜想的现象是（ ）
A.正常工作时，“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B.接入接线板的用电器越多，导线越容易 发热
C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
C
（3）为了验证猜想，小芳选用图乙所示装置进行实验，请你用笔画线把电路连接完整。接好后闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是_____________________________________________，请你提出改进办法：__________________
____________________________________。
电路中电流太小（或者电阻太大；或者电压太低）
将100Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝（或增大电源电压）
如答图24-4
基础巩固
能力提升
拓展延伸
基础巩固
1.（2022·广西梧州）下列属于防止电流热效应产生危害的实例是 （ ）
A.家里使用电热水壶烧水
B.利用电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭
D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
B
2.（2020·广西柳州）电流流过导体，导体会发热的现象，叫做电流的 _______（选填“热”或“磁”）效应。通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流以及通电 _______有关。
热
时间
3.（2021·湖南益阳）某款家用茶具煮茶时的电阻为 55 Ω，正常情况下通过茶具的电流是_______A，煮一壶茶用了 5 min，产生的热量为_________J。
4
2.64×105
4.（2021·江苏无锡）小华家电热毯内的电阻丝断了，他爸爸将电阻丝的两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了，原因是______________________；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流是______的，但接头处的电阻较大，长时间使用会导致______________________。
可能引起火灾，不安全
相等
接头处的电热毯烧焦
5.（2021·四川自贡）某家用电热水壶有“烧水”和“保温”两挡，其内部电路简化电路如图B24-1所示，其中R1=44 Ω，R2=1 056 Ω。当S接1时，电热水壶处于______（选填“烧水”或“保温”）挡；当S接2时，通电2 min该电热水壶产生的热量是_________J。
保温
1.32×105
6.（2020·广西贺州）现有两个定值电阻R1和R2，分别标有“10 V 0.5 A”和“5 V 1 A”的字样。现将它们串联接在同一电路中，则电路两端允许接入的最大电压是_______V；当它们工作时间相同时，电阻R1和R2上产生的热量之比Q1∶Q2= _______。
12.5
4∶1
能力提升
7.（2018·广西百色）在“测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率”实验中，连接的电路如图B24-2甲所示，电源电压为3 V。
（1）本实验测量电功率的原理是_______。
（2）连接电路时，开关应_______（选填“断开”或“闭合”），滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大的位置，可以起到________的作用。
（3）按图B24-2甲连接好电路后，闭合开关，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片P，
电压表的示数始终接近电
源电压。造成这一现象的
原因可能是_________
（选填“灯泡短路”
“灯泡断路”或“变阻器断路”）。
（4）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某处时，电压表示数为2.6 V，则小灯泡消耗的实际功率_______（选填“大于”“小于”或“等于”）额定功率；为了测定小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向_________（选填“A”或“B”）端移动，使电压表示数为2.5 V，此时电
流表指针位置如图B24-2乙
所示，则小灯泡的额定功
率为_______W。
（5）某兴趣小组的同学想接着探究电流与电压的关系，于是将图B24-2甲中的小灯泡换成了定值电阻，闭合开关，移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，多次测量的目的是为了（选填“减小实验误差”或“寻找普遍性规律”）。
能力提升
7.（2018·广西百色）在“测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率”实验中，连接的电路如图B24-2甲所示，电源电压为3 V。
（1）本实验测量电功率的原理是_______。
（2）连接电路时，开关应_______（选填“断开”或“闭合”），滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大的位置，可以起到__________的作用。
（3）按图B24-2甲连接好电路后，闭合开关，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片P，
电压表的示数始终接近电
源电压。造成这一现象的
原因可能是_________
（选填“灯泡短路”
“灯泡断路”或“变阻器断路”）。
P=UI
断开
保护电路
灯泡断路
（4）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某处时，电压表示数为2.6 V，则小灯泡消耗的实际功率_______（选填“大于”“小于”或“等于”）额定功率；为了测定小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向_________（选填“A”或“B”）端移动，使电压表示数为2.5 V，此时电
流表指针位置如图B24-2乙
所示，则小灯泡的额定功
率为_______W。
大于
A
1.25
（5）某兴趣小组的同学想接着探究电流与电压的关系，于是将图B24-2甲中的小灯泡换成了定值电阻，闭合开关，移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，多次测量的目的是为了_________________（选填“减小实验误差”或“寻找普遍性规律”）。
寻找普遍性规律
8.（2021·贵州安顺）小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提出了下列猜想：
A.与通电时间有关
B.与电阻大小有关
C.与电压大小有关
D.与电流大小有关
实验器材有：阻值不同的电阻丝若
干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
请回答下列问题：
（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，通电一段时间后火柴被点燃，这一现象说明：
①电阻丝产生的热量通过______的方式传递给火柴头；
②电阻丝产生的热量与通电时间______
（选填“有关”或“无关”）。
（2）探究猜想B时，如图B24-3所示，将10 Ω和20 Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）。
①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？
答：______（选填“能”或“不能”）。
②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？答：______（填字母序号）。
A.20 Ω、30 Ω B.15 Ω、15 Ω C.5 Ω、25 Ω
（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计？答：______（选填“能”或“不能”）。请你说明理由：______________。
8.（2021·贵州安顺）小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提出了下列猜想：
A.与通电时间有关
B.与电阻大小有关
C.与电压大小有关
D.与电流大小有关
实验器材有：阻值不同的电阻丝若
干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
请回答下列问题：
（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，通电一段时间后火柴被点燃，这一现象说明：
①电阻丝产生的热量通过________的方式传递给火柴头；
②电阻丝产生的热量与通电时间______
（选填“有关”或“无关”）。
热传递
有关
（2）探究猜想B时，如图B24-3所示，将10 Ω和20 Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）。
①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？
答：______（选填“能”或“不能”）。
能
②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？答：______（填字母序号）。
A.20 Ω、30 Ω B.15 Ω、15 Ω C.5 Ω、25 Ω
C
（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计？答：______（选填“能”或“不能”）。请你说明理由：____________________________
__________________________________________。
不能
两电阻丝并联时，电压相同，由于电阻不同，电流也不同，不能控制电流相同
9.（2021·四川南充）如图B24-4所示，图甲、图乙分别为某烧水壶的铭牌和简化电路图，R1和R2为发热丝，S1为总开关，S2为温控开关，1、2分别为开关的两个接触点；丙图为某次将满壶水加热、保温过程的总功率与时间的关系图像。已知ρ水= 1.0×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/（kg·℃），求：
（1）这满壶水从25 ℃加热至100 ℃所吸收的 热量；
（2）本次工作过程共消耗的电能；
（3）R1和R2的阻值。
型号 SDS-15X05 容量 1 L
额定电压 220 V 额定频率 50 Hz
加热功率 1 210 W 保温功率 40 W
解：（1）满壶水的质量为
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1L＝1.0×103kg/m3×10－3m3＝1kg
此过程水吸收的热量为
Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（100℃–25℃）＝3.15×105J
型号 SDS-15X05 容量 1 L
额定电压 220 V 额定频率 50 Hz
加热功率 1 210 W 保温功率 40 W
（2）由图像可知，加热时间为
t加＝5min＝300s
保温时间为
t保＝t总－t加=15min–5min=10min=600s
本次工作消耗的电能为
W=W加＋W保=P加t加＋
P保t保=1 210W×300s+
40W×600s=3.87×105J
（3）当S1闭合，S2接1时电路只有R2接入电路，电路处于加热状态，
由P＝UI、I＝得P＝，则
R2= = = =40Ω
当S1闭合、S2接2时，R1与
R2串联接入电路，电路处于保温
状态，同理可得
R总= = =1 210Ω 则R1=R总－R2=1 210Ω － 40Ω=1 170Ω
拓展延伸
10.（2022·广西河池）图B24-5为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220 V的电源、阻值为55 Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成；控制电路由电源U、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成；R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流 I ≥ 0.05 A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器发出报警信号，表明烘干机内温度过高。
（1）电热丝R工作时的电流为多少？
（2）电热丝R通电10 s产生的热量为多少？
（3）已知控制电路的电源电压U=6 V，
当调节滑动变阻器R2=70 Ω时，烘干机内温度
至少多高会发出报警信号？
解：（1）由电路图可知，电热丝R工作时，衔铁与工作电路中上触点接触，电热丝R单独连接在工作电路中，其两端电压U工作＝220V，由题意可知，电热丝的阻值R＝55Ω，根据欧姆
定律可知电热丝R工作时的电流为
I工作＝＝＝4A
（2）电热丝R通电时间为t＝10s，由焦耳定律得，电热丝R通电10s产生的热量为
Q＝I2工作Rt=2×55Ω×10s=8 800J
（3）由控制电路图可知，控制电路的电
源电压U＝6V，电磁铁、热敏电阻R1和滑动变
阻器R2串联在控制电路中，则流过三者的电流
相等，不计电磁铁的电阻，电磁铁相当于一条
导线，则控制电路中总电阻为
R总＝R1＋R2
当控制电路的电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，由欧姆定律可知，此时控制电路中总电阻为
R总＝ = =120Ω
此时滑动变阻器阻值R2=70Ω，则热敏
电阻R1的阻值为
R1=R总－R2=120Ω－70Ω＝50Ω
由欧姆定律I=可知，电路中总电阻越小，电流越大，则只要热敏电阻R1≤50Ω，电路就会发出报警信号。由题中表格数据可知，温度越高，热敏电阻R1的阻值越小，查询表格数据可
知，对应热敏电阻R1=50Ω的温度为60℃；
当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内
温度至少为60℃，此时电路会发出报警
信号。

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