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11.4 电流的热效应
知识梳理
1、定义：
当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应
2、影响因素：
与通电的时间、电流、电阻有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多；
3、公式：
Q=I2Rt(普遍适用)
Q=W=UIT(只适用于电热器)
式中：I—通过导体的电流，单位是安培(A)；R——导体的电阻，单位是欧姆；t——电流通过导体的时间，单位是秒(S)；Q——电流在电阻上产生的热量，单位是焦(J)。
电流的化学效应：
1、定义：电流通过导电的`液体会使液体发生化学变化，产生新的物质。电流的这种效果叫做电流的化学效应。
2、原理：主要是电流中的带电粒子(电子或离子)参与而使得物质发生了化学变化。化学变化中往往是这个物质得到了电子，那个物质失去了电子而产生了的变化。最典型的就是氧化还原反应。而电流的作用使得某些原来需要更加苛刻的条件才发生的反应发生了，并使某些反应过程可逆了(比如说电镀、电极化)。
基础训练
一、单选题
1．如图所示现象或装置在工作时，与热机做功冲程的能量转化相同的是（　　）
A．钻木取火
B．水蒸气将塞子冲出
C．活塞迅速下压，棉花燃烧
D．电炉子
2．根据电工手册可知，通过人体的电流与通电时间的乘积大于30mA·s时，会对人体产生致命危险。下列4 组通过人体的电流和通电时间中，会对人体产生致命危险的是（　　）
A．30mA 0.5s B．20mA 1.2s C．25mA 2.0s D．35mA 0.2s
3．现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　　）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
4．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．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6
5．下列用电器与电蚊香加热器工作原理相同的是（　　）
A．电风扇 B．电视机 C．电饭煲 D．电冰箱
6．图中所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．计算器 B．电饭煲
C．电风扇 D．电视机
7．甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体产热的多少，正确的是（　　）
A．甲导体的产热比乙导体多
B．乙导体的产热比甲导体多
C．甲、乙导体产热相等
D．条件不足，无法判断
8．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　）。
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙
9．当两个用电器正常工作时，额定功率大的一定比额定功率小的（ ）
A．电流做功多 B．产生的热多
C．消耗电能快 D．工作时间少
10．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
二、填空题
11．电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V的电两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为______Ω，正常转动时的效率是_____。
12．小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”、“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=48.4，R2=96.8，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为___________挡位，该挡位通电1min，电流产生的热量为___________J。
13．某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
14．如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______（填“大”或“小”）的。
15．在电能输送的过程中，如果输送的电功率一定，将输电电压升到原来的5倍，则输电线上损失的功率将变为原来的___________倍，由此可见，若想有效的减小电能在输电线路上的损失应采用___________（选填“高压”或“低压”）输电。
三、计算题
16．如图甲所示的电路中，电电压恒为8V，R2是阻值为40Ω的定值电阻，R1为压敏电阻，R1的阻值随压力大小的变化如图乙所示。当开关S闭合后，求：
（1）当电流表示数为0.4A时，通过压敏电阻R1的电流为多少？此时压敏电阻受到的压力为多少？
（2）当电路连续工作10min，电阻R2产生的热量为多少？
（3）若电流表量程为0~0.6A，则压敏电阻能承受的最大压力是多少？11.4 电流的热效应
知识梳理
1、定义：
当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应
2、影响因素：
与通电的时间、电流、电阻有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多；
3、公式：
Q=I2Rt(普遍适用)
Q=W=UIT(只适用于电热器)
式中：I—通过导体的电流，单位是安培(A)；R——导体的电阻，单位是欧姆；t——电流通过导体的时间，单位是秒(S)；Q——电流在电阻上产生的热量，单位是焦(J)。
电流的化学效应：
1、定义：电流通过导电的`液体会使液体发生化学变化，产生新的物质。电流的这种效果叫做电流的化学效应。
2、原理：主要是电流中的带电粒子(电子或离子)参与而使得物质发生了化学变化。化学变化中往往是这个物质得到了电子，那个物质失去了电子而产生了的变化。最典型的就是氧化还原反应。而电流的作用使得某些原来需要更加苛刻的条件才发生的反应发生了，并使某些反应过程可逆了(比如说电镀、电极化)。
基础训练
一、单选题
1．如图所示现象或装置在工作时，与热机做功冲程的能量转化相同的是（　　）
A．钻木取火
B．水蒸气将塞子冲出
C．活塞迅速下压，棉花燃烧
D．电炉子
【答案】B
【详解】热机做功冲程中，高温高压的气体对活塞做功，将内能转化为机械能。
A．钻木取火，是克服摩擦做功，机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能减小，活塞由静止变为运动，机械能增加，故水蒸气将内能转化为活塞的机械能，故B符合题意；
C．活塞对筒内的空气做功，空气的内能增加，温度升高，达到棉花的着火点，而使棉花燃烧，故是机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．电炉子工作时消耗电能，得到内能，电能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
2．根据电工手册可知，通过人体的电流与通电时间的乘积大于30mA·s时，会对人体产生致命危险。下列4 组通过人体的电流和通电时间中，会对人体产生致命危险的是（　　）
A．30mA 0.5s B．20mA 1.2s C．25mA 2.0s D．35mA 0.2s
【答案】C
【详解】A．通过人体的电流与通电时间的乘积
故A不符合题意；
B．通过人体的电流与通电时间的乘积
故B不符合题意；
C．通过人体的电流与通电时间的乘积
故C符合题意；
D．通过人体的电流与通电时间的乘积
故D不符合题意。
故选C。
3．现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　　）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
【答案】C
【详解】A．在额定电压下工作时，通电时间相同时，据W=Pt知，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡的少，但不是在额定电压下工作时，无法比较两灯消耗电能的多少，故A错误；
B．电功率是指电流做功快慢的物理量，在额定电压下工作时，电流通过甲灯做功一定比乙灯慢，但不是在额定电压下工作时，无法比较电流通过两灯做功的快慢，故B错误；
C．由题意知，两灯的额定电压分别为6V和12V，额定功率分别为3W和6W，据 知，两灯的电阻
，
即R甲D．由题意知，两灯正常工作时通过的电流分别为
，
两灯并联时，灯两端的电压相等，最大电压为6V，甲灯正常工作，通过乙灯的电流
允许通过干路的最大电流
I=I甲+I乙实=0.5A+0.25A=0.75A
故D错误。
故选C。
4．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．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6
【答案】B
【详解】相同时间内产生的热量之比为
故选B。
5．下列用电器与电蚊香加热器工作原理相同的是（　　）
A．电风扇 B．电视机 C．电饭煲 D．电冰箱
【答案】C
【详解】电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程，电蚊香加热器工作时将电能转化为内能；
A．电风扇工作时，电能主要转化为机械能，故A不符合题意；
B．电视机工作时主要是把电能转化为声能和光能，故B不符合题意；
C．电饭煲是利用电流的热效应工作的，把电能转化为内能，故C符合题意；
D．电冰箱主要工作部件是压缩机（压缩机实际是一个电动机），正常工作时压缩机主要将电能转化为机械能，故D不符合题意。
故选C。
6．图中所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．计算器 B．电饭煲
C．电风扇 D．电视机
【答案】B
【详解】A．计算器工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是
利用电流热效应工作的，故A不符合题意。
B．电饭煲工作时，主要将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故B符合题意。
C．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意。
D．电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。
故选B。
7．甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体产热的多少，正确的是（　　）
A．甲导体的产热比乙导体多
B．乙导体的产热比甲导体多
C．甲、乙导体产热相等
D．条件不足，无法判断
【答案】C
【详解】由题意可知，两者的电阻相同，因两电阻串联，所以通过的电流相等，根据Q=I2Rt可知，甲、乙两导体在相同时间内产生的热量相等，故ABD错误，C正确。
故选C。
8．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　）。
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙
【答案】C
【详解】左图中，R1与R2串联，根据串联电路特点和焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相同的情况下，电阻大的产生的热量多。因为
R2=1.5R1
所以
Q2>Q1
右图中，R3与R4并联，根据并联电路特点和焦耳定律公式的变形式可知，在电压和通电时间相同的情况下，电阻小的产生的热量多。因为
R1=R3，R2=R4，R2=1.5R1
则
R4>R3
所以
Q3>Q4
左图中，通过R2的电流是
所以
右图中，通过R4的电流是
所以
因为
R2=R4
且通电时间相同，所以电流大的产生的热量多。因为
I4>I2
所以
Q 4> Q 2
这样我们得出了这四个电阻产生的热量关系是
Q 3>Q 4>Q 2>Q 1
不考虑热量损失，最后根据可知，水温从高到底应该是丙、丁、乙、甲。故ABD
不符合题意，C符合题意。
故选C。
9．当两个用电器正常工作时，额定功率大的一定比额定功率小的（ ）
A．电流做功多 B．产生的热多
C．消耗电能快 D．工作时间少
【答案】C
【详解】电功率表示电流做功的快慢，当两个用电器正常工作时，实际功率等于额定功率，电流通过额定功率大的用电器做功一定比通过额定功率小的用电器做功快；由 可知，电流做功和产生的热量 与电功率和时间两个因素有关，电功率大，做功和产生的热量不一定多；由可知，工作时间还与电流做功多少有关。故ABD不符合题意、C符合题意。
故选C。
10．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
【答案】B
【详解】由题意得，甲、乙两段导体的电流之比为1∶2，即
甲的电阻是乙的5倍，即
乙两段导体产生的热量之比
＝＝××＝××＝
故ACD不符合题意；故B不符合题意。
故选B。
二、填空题
11．电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V的电两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为______Ω，正常转动时的效率是_____。
【答案】 2 90%
【详解】[1]电动机转轴卡住时电流为3A，故电动机线圈电阻为
R===2Ω
[2]设电动机正常运转时，在t时间内消耗的电能为
W=UIt=6V×0.3A×t
在t时间产生的热量为
Q=I2Rt=(0.3A)2×2Ω×t
电动机正常运转时的效率
η====90%
12．小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”、“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=48.4，R2=96.8，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为___________挡位，该挡位通电1min，电流产生的热量为___________J。
【答案】 低温 6×104
【详解】[1]根据可知，当电压一定时，电阻越大，功率越小，挡位越低。当旋转触片接触触点1和2时，只有R1接入电路，电阻较大，功率较小，为低温挡；当旋转触片接触触点2和3时，电阻R1、R2并联，电阻较小，功率较大，为高温挡。
[2]当旋转触片接触触点1和2时，只有R1接入电路，为低温挡。根据可知，此时的功率为
低温挡通电1min，电流产生的热量为
13．某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的
快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
【答案】 55.5 电流
【详解】[1]手机电池充满电需要的电能为
设需要充电时间为t1，则
代入数据
解得
[2]快充充电线的电流比普通手机电流要大，所以充电线要粗一些，使得导线电阻要小一些，可以减小电流热效应产生的热量。
14．如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______（填“大”或“小”）的。
【答案】 热效应 90 大
【详解】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
15．在电能输送的过程中，如果输送的电功率一定，将输电电压升到原来的5倍，则输
电线上损失的功率将变为原来的___________倍，由此可见，若想有效的减小电能在输电线路上的损失应采用___________（选填“高压”或“低压”）输电。
【答案】 高压
【详解】[1][2]由P=U I知，输送功率一定时，电压变为原来的5倍，电流变为原来的，电阻一定时，根据P=I2R，电流变为原来的，发热功率变为原来的，通电时间一定时，损失电能减少，所以若想有效的减小电能在输电线路上的损失，应采用高压输电。
三、计算题
16．如图甲所示的电路中，电电压恒为8V，R2是阻值为40Ω的定值电阻，R1为压敏电阻，R1的阻值随压力大小的变化如图乙所示。当开关S闭合后，求：
（1）当电流表示数为0.4A时，通过压敏电阻R1的电流为多少？此时压敏电阻受到的压力为多少？
（2）当电路连续工作10min，电阻R2产生的热量为多少？
（3）若电流表量程为0~0.6A，则压敏电阻能承受的最大压力是多少？
【答案】（1）0.2A，2N；（2）960J；（3）4.5N
【详解】解：（1）由甲图可知，R1、R2并联，电流表测干路电流。通过R2的电流为
根据并联电路电流特点可知，当电流表示数为0.4A时，通过压敏电阻R1电流为
此时压敏电阻R1的阻值为
由乙图可知，当R1阻值为40Ω时，压敏电阻受到的压力为2N；
（2）当电路连续工作10min，电阻R2产生的热量为
（3）压敏电阻能承受的压力越大，压敏电阻的阻值越小，通过压敏电阻的电流越大，由于通过R2的电流大小总为0.2A，且电流表量程为0~0.6A，所以通过压敏电阻的电流最大为
此时压敏电阻的阻值为
由乙图可知，当压敏电阻最小为20Ω时，压敏电阻能承受的最大压力是4.5N。
答：（1）当电流表示数为0.4A时，通过压敏电阻R1的电流为0.2A，此时压敏电阻受到的压力为2N；
（2）当电路连续工作10min，电阻R2产生的热量为960J；
（3）若电流表量程为0~0.6A，则压敏电阻能承受的最大压力是4.5N。

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