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专题24 电功、电热和电能
一、对电能表参数的理解 表盘220V表示电能表应该在220V的电路中使用10（20）A表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A50Hz表示电能表在50Hz的交流电路中使用3000r/（kW h）表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW h的电能，电能表上的转盘转过3000圈最后一位是小数位，表示电表读数为633.5kW h
二、电功 定义电流通过某段电路所做的功叫电功单位国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW h）； 1度=1千瓦时=1kW h=3.6×106J。实质电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程。表现形式电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
三、电流的效应 内容应用热效应电流通过导体时，导体会发热的现象电炉 电熨斗 电烤箱化学效应电流流过溶液时，会产生化学反应的现象工业生产中的电镀磁效应导体中有电流流过时，周围会产生磁场的现象电磁铁 电动机说明电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。从能量的转化看，电流通过使导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
四、焦耳定律公式 公式单位I——电流——安培（A）； R——电阻——欧姆（Ω）； t——时间——秒（s）； Q——热量（电热）——焦耳（J）。意义公式反映的是电流通过导体时产生热效应的规律，定量地揭示了电能转化为内能的规律。适用范围公式是由实验总结出来的，只要是电流所产生的热量，都可以利用这一公式进行计算。
一、利用电能表计算电能 1．测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）。 2．测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。 注意：利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW h，记住单位之间换算关系：1kW h=3.6×106J。 二、纯电阻串、并联电路中电热与电阻的关系 1．在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即。 2．在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即。 三、电热器的“双挡”问题： 1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 2．“双挡”的控制开关 a．短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b．单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 ※注意：电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q。那么，用来计算电功的公式W=UIt不能用来计算电热，电热智能用焦耳定律Q=I2Rt来计算。
模型1 电能表的参数
（2022 湖北）小明家半年前新装了一只电能表，现在表盘的示数如图，下列说法正确的是（　　）
A．该电能表的标定电流为20A
B．该电能表应接在50Hz的直流电路中使用
C．小明家每消耗1度电，铝盘转动3000转
D．小明家半年内的用电量是6335kW h
【答案】C
【分析】（1）10（20）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A；
（2）50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用；
（3）3000r/（kW h）：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW h的电能，电能表上的转盘转过3000圈；
（4）电能表读数时最后一位是小数位。
【解答】解：A、电能表上“10（20）A”是指电能表的标定电流为10A，故A错误；
B、50Hz是指电能表在50Hz的交流电路中使用，故B错误；
C、3000r/（kW h）：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW h的电能，电能表上的铝盘转过3000圈，故C正确；
D、电能表的最后一位是小数、单位是kW h，半年内的用电量是633.5kW h，故D错误。
名师点拨：本题考查对电能表参数的理解，关键是理解电能表各参数的物理意义。
【变式练1】（2022 青海）一种家用电能表上的参数如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．该电能表应该在220V的电路中使用
B．该电能表的额定最大电流为20A
C．电能表是计量用电器消耗电能的仪表
D．该电能表此时的读数是31.6J
【答案】D
【分析】（1）“220V”表示电能表正常工作时的电压；
（2）10A（20）表示标定电流为10A，额定最大电流为20A；
（3）电能表是测量电路一段时间内消耗的电能的仪表；
（4）电能表显示的数字中，最后一位示数是小数位，单位是kW h。
【解答】解：A．电能表表盘上220V表示这个电能表应该在220V的电路中使用，故A正确；B．10A（20）表示标定电流为10A，额定最大电流为20A，故B正确；C．电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表，故C正确；D．该电能表此时的读数是31.6kW h，故D错误。
【点评】本题考查了学生对电能表相关参数的理解和掌握，难度不大，属于基础题目。
【变式练2】（2023 宿迁）关于图中小明家的电能表，下列选项正确的是（　　）
A．电能表的示数为2023.6J
B．电能表能正常工作的最大电流是40A
C．电能表是测量电功率的仪表
D．脉冲指示灯闪的越快，电路消耗电能越多
【答案】B
【分析】（1）电能表的读数方法：①最后一位是小数，②单位kW h；（2）10（40）A，其中10A是指电能表的标定电流，40A是指该电能表平时工作允许通过的最大电流；
（3）电能表是测量电路在一定时间内消耗电能多少的仪表；
（4）电能表指示灯闪烁的快慢反映了电路消耗电能的快慢。
【解答】解：A、电能表的示数为2023.6kW h，故A错误；B、10（40）A，其中10A是指电能表的标定电流，40A是指该电能表平时工作允许通过的最大电流，故B正确；C、电能表是测量电路消耗电能多少的仪表，故C错误；
D、电能表指示灯闪烁的快慢反映了电流做功的快慢，所以脉冲指示灯闪的越快，说明电能表所在电路的总功率越大，故D错误。
【点评】本题考查电能表的作用、电功率的意义，关键是理解电能表各参数的物理意义。
【变式练3】（2022 广西）用电器消耗的电能可用电能表计量。如图所示的电能表应接在 　　V的电路中使用，示数是 　 　kW h。
【答案】220；2022.6。
【分析】电能表上“220V”表示该电能表接在220V的电路中使用，电能表的读数要注意：最后一位是小数，单位是kW h。
【解答】解：由图示可知，电能表应该接在220V的电路中使用，它表示的示数为2022.6kW h。
【点评】本题考查对电能表参数的理解，关键是理解电能表各参数的物理意义。
模型2 利用电能表进行电能的计量
（2022 攀枝花）如图所示是小李同学家上月初和月末的电能表表盘示意图，小李同学家电路干路中的电流不得超过　 　A，上月消耗的电能为　 　kW h。年发电量可达1.5×109kW h的攀枝花银江水电站将于2025年投产发电，投产发电后的银江水电站可满足　　 户小李同学这样的家庭用电需求。
【答案】20；125；1.0×106。
【分析】根据电能表表盘可得到信息：（1）电能表能通过的最大电流是20A。（2）小李同学家一月消耗的电能等于月末电表度数减去月初电表度数。
【解答】解：（1）根据电能表表盘可得到信息，小李同学家电路干路中的电流不得超过 20A。
（2）小李同学家上月消耗的电能为：5713.4kW h﹣5588.44kW h＝125kW h，所以小李家一年消耗的电能为：125kW h×12＝1500kW h。
（3）年发电量可达1.5×109kW h的攀枝花银江水电站可满足的人家户数为：
1.0×106户。
名师点拨：本题考查了电能表的读数，同学们要熟练掌握。
【变式练1】（2023 哈尔滨）小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示，则小明家4月份用电　 　kW h，若以当地电价0.5元/度计算，小明家4月份应缴纳电费　 　元。
【答案】240；120。
【分析】（1）电能表是测量用户在某段时间内消耗电能的仪表，单位是千瓦时，最后一位是小数。
（2）某段时间内前后两次的读数之差就是用户消耗的电能，据此计算应缴电费。
【解答】解：4月末的电能表示数为6262.3 kW h，3月末的电能表示数为6022.3 kW h，小明家4月份用电W＝6262.3kW h﹣6022.3kW h＝240kW h
小明家4月份应缴纳电费240kW h×0.5元/（kW h）＝120元。
【点评】知道电能表的读数，会计算电费。
【变式练2】（2022 铜仁市）下列测量工具读数正确的是（　　）
A．一元硬币的直径为2.5cm
B．弹簧测力计的读数为36N
C．天平的读数为26.9g
D．电能表显示一周消耗的电能为422kW h
【答案】B
【分析】（1）长度测量时，读数时要估读到分度值的下一位。
（2）根据测力计的分度值和指针对应的位置，可读取弹簧测力计的示数。
（3）用天平测质量时，物体质量等于砝码质量加上游码拨过的质量。
（4）电能表读数时，两次示数相减，注意最后一为是小数。
【解答】解：A、一元硬币的直径为2.50cm，故A错误；B、图中，测力计的分度值为2N，根据指针位置，弹簧测力计的读数为36N，故B正确；C、天平的读数为：m＝25g+1.6g＝26.6g，故C错误；D、电能表显示一周消耗的电能为：W＝823.7kW h﹣781.5kW h＝42.2kW h，故D错误。
【点评】知道长度测量时的记录规则，会读取测力计和天平示数，知道电能表的读数方法，可解答此题。
【变式练3】（2023 齐齐哈尔）小夏一家假期外出旅游，家中只有一个网络摄像头和一个路由器在工作，其实际功率分别为5W和15W。出发和回家时，电能表示数如图所示，这段时间内小夏家消耗电能　 　kW h，小夏一家外出　 　h。（电路其它元件损耗电能不计）
【答案】4.8；240。
【分析】（1）用电能表测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是十分位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）；
（2）根据P可求出时间。
【解答】解：（1）这段时间内小夏家消耗电能为：2023.6kW h﹣2018.8kW h＝4.8kW h；
（2）根据P得，小夏一家外出的时间为：t240h。
【点评】本题考查电能的计算、电功率公式的应用，掌握电能表表盘参数的含义是解题的关键。
模型3 由电能表参数进行相关计算
（2023 南充）小林家的电能表如图所示，此时电能表的读数为　 　kW h。他关闭了家中的其它用电器，现用一台标有“220V，2000W”的电热水壶烧水，正常工作5min，则电能表的转盘转了　 　转。
【答案】4353.6；500。
【分析】（1）电能表读数时，数字方框中最后一位是小数，单位是kW h；
（2）根据P求出电热水壶烧水消耗的电能，3000r/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的转盘转了3000转；据此求出电能表的转盘转过的圈数。
【解答】解：由图知，此时电能表的读数为4353.6kW h；根据P得，用电热水壶烧水，正常工作5min，消耗的电能为：W＝Pt＝2000W×5×60s＝6×105JkW h，电能表的转盘转的圈数为：n＝3000r/（kW h）kW h＝500r。.
名师点拨：本题考查电能表的读数、对电能表参数的理解和掌握、电能的计算等，属于基础性题目。
【变式练1】（2022 自贡）小王随父母去自贡江姐故里进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电，充电宝容量为60000mA h，充电电压为5V，充电时剩余电量为0。于是她关闭家中其它用电器，并观察到家里电能表如图所示，要给充电宝充满电，电能表的转盘将转过（　　）
A．120r B．200r C．300r D．1000r
【答案】C
【分析】利用W＝UIt计算出给充电宝充满电消耗的电能；1000r/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的转盘转过1000转，据此计算出电能表转盘的实际转数。1kW h＝3.6×106J。
【解答】解：给充电宝充满电消耗的电能：W＝UIt＝5V×60000×10﹣3A×1×3600s＝1080000J＝0.3kW h；1000r/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的转盘转过1000转，则消耗0.3kW h电能，电能表转盘的实际转数：n＝0.3kW h×1000r/（kW h）＝300r。故选：C。
【点评】本题考查对电能表参数的理解和掌握、电能的计算，知道1000r/（kW h）表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表的转盘转过1000转是解题的关键。
【变式练2】（2022 十堰）如图为小红家电路中安装的电能表，此时示数为 　 　kW h。小红将一个电吹风机接入电路，电热丝因为电流的　 　效应吹出热风。她关闭其它用电器，3min内电能表铝盘转过15转，则此电吹风机的功率为　　W。
【答案】2022.6；热；500。
【分析】（1）电能表读数时，单位是kW h，最后一位是小数位；
（2）电流通过导体发热，这种现象叫电流的热效应；
（3）600r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，转盘转600圈，据此得出转盘在3min内转了15转，电吹风机消耗的电能，根据P得出电吹风机的功率。
【解答】解：（1）由图知，电能表的示数为2022.6kW h；
（2）电热丝在工作时消耗的电能转化为内能，吹出热风，利用了电流的热效应；
（3）600r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，转盘转600圈，转盘在3min内转了15转，电吹风机消耗的电能：WkW h3.6×106J＝90000J，电吹风机的功率：P500W。
【点评】本题考查了电能表的读数、电能和电功率的计算，明白电能表参数的含义是关键。
【变式练3】（2022 遂宁）傍晚用电高峰时期，小何观察到家中一只标有“220V 48.4W”的白炽灯比正常时暗。他发现灯泡内壁发黑，根据所学知识他知道造成该现象的原因是：灯泡长时间使用后，灯丝升华变细，电阻变　 　 ，导致功率变小；另外，用电高峰期家中实际电压低于220V，实际功率低于额定功率。他想知道此时家中的实际电压，于是更换了一只同规格的新灯泡，关闭家中其它用电器，让该灯单独工作100s，电能表（如图）转盘转了4转，则家中实际电压为　 　V。
【答案】大；200。
【分析】（1）升华指的是物质由固态直接变为气态的过程；导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，且其它条件相同时，横截面积越小，电阻越大；根据P＝UI分析灯的功率变化；
（2）3600r/（kW h）表示的是电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3600r，据此求出转盘转4转消耗的电能；根据P求出实际功率；
知道小灯泡的额定功率和额定电压，利用R求出小灯泡的电阻，运用实际功率和电阻求解实际电压。
【解答】解：灯丝在工作过程中灯丝升华，导致灯丝变细，电阻变大，根据I通过灯丝的电流减小，故在电压不变的情况下，由P＝UI知功率变小，灯泡变暗；
3600r/（kW h）表示的是电路中用电器每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3600r，灯泡消耗的电能为：WkW hkW h＝4×103J；
灯泡的实际电功率为：P实40W，
根据P可得小灯泡的电阻为：R1000Ω；
根据P得实际电压为：U实200V。
【点评】本题考查了电能表参数的理解、电能、电功率、实际电压的求解以及电阻大小的影响因素等知识，难度不大。
模型4 由电池参数进行电能相关计算
（2023 青岛）有一块手机用的电池，上面标明电压为3.7V，容量为4000mA h，它充满电后大约储存的电能为（　　）
A．5.3×104J B．5.3×107J C．14.8J D．14.8kW h
【答案】A
【分析】知道电池的容量Q，根据Q＝It求出电池储存的电荷量，根据W＝UIt＝UQ求出电流做的功即为储存的电能。
【解答】解：手机用的电池充满电后，储存的电荷量：Q＝It＝4000×10﹣3A×3600s＝14400C，充满电后储存的电能：W＝UIt＝UQ＝3.7V×14400C＝53280J＝1.48×10﹣2kW h，故A正确，BCD错误。
名师点拨：本题考查了手机电池充满电后储存电能的计算，解答本题的关键是明白手机电池容量的含义。
【变式练1】（2023 宜昌）某品牌电动汽车的电池容量为130Ah，额定电压为400V，充电时它将电能转化为　 　 能存储起来，充满电后它存储了　 　kW h的能量。
【答案】化学；52。
【分析】（1）给电池充电时，将电能转化为化学能。
（2）根据W＝UIt计算充满电后储存能量。
【解答】解：电动汽车充电时是将电能转化为化学能存储起来。充满电后储存能量：W＝UIt＝400V×130A×3600s＝1.872×108JkW h＝52kW h。
【点评】此题考查能量的转化、电功和电能的计算，属于基础题目，难度不大。
【变式练2】（2023 南通）某智能手机的锂电池上标有“3.7V，4200mA h”字样，该手机搭配了超级快充功能，快充时保持充电电压3.7V不变，增大充电的电流。若给锂电池充入80%的电能，需要充电40min，此时手机的快充电流大小跟哪种用电器正常工作时的电流最接近（　　）
A．节能灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电冰箱
【答案】C
【分析】根据W＝UIt可知该款手机快充功能充电时充电的电流大小，再结合各用电器的功率分析。
【解答】解：该款手机快充功能充电时充电的电流大小：I5040mA＝5.04A，电饭锅正常工作时的电流最接近5.04A，其他三种电器正常工作时的电流都远小于5A，故C正确。
【点评】本题考查电功、电能公式的应用，难度是理解mA h的含义，难度不大。
【变式练3】（2022 郴州）老王的手机电池的铭牌上标有“5V 4000mA h”的字样，手机正常使用时功率为2W。如果他在电池电量剩余30%时，立刻插上30W的充电器，并持续正常使用，直到电量充满。他这次给手机充电的时间是（　　）
A．0.2h B．0.47h C．0.5h D．0.67h
【答案】C
【分析】根据公式W＝UIt求得手机充满电储存的电能，由公式P＝UI求得手机的充电功率，结合充电效率可得充电时间。
【解答】解：手机充满电储存的电能为：W＝UIt＝5V×4000×10﹣3A×1h＝20W h，需要充的电能W充＝Wη＝W﹣W用＝P1t﹣P2t，充满需要的时间t0.5h。故选C。
模型5 电功的实质
（2022 青岛）下列电流做功的过程中，电能主要转化为机械能的是（　　）
A．电风扇吹风 B．电灯发光 C．电饭锅煮饭 D．电解水制氧
【答案】A
【分析】用电器工作的过程，本质是电流做功的过程，此过程中电能转化为其它形式的能。
【解答】解：A、电风扇吹风，电能主要转化成机械能，故A正确；
B、电灯发光，电能转化成光能和内能，故B错误；
C、电饭锅煮饭，是电能转化为内能，故C错误；
D、电解水制氧，由电能转化成化学能，故D错误。
名师点拨：本题考查了能量转化的区分，联系了生活实际，属于基础知识的考查。
【变式练1】（2022 河池）现代社会生活和生产几乎处处离不开电，用电，实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是（　　）
A．用电器通过电流做功把电能转化为其它形式的能
B．发电站把电能转化为其它形式的能
C．电功和电能的单位都是瓦特
D．电功和电能是同一个物理量
【答案】A
【分析】电流通过导体时所做的功叫做电功；电流做功的过程，是将电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能就会转化为多少其他形式的能；发电站是把其它形式的能转化为电能；电功和电能是不同的物理量，但单位都是焦耳。
【解答】解：A、根据电功的实质可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确；B、发电站是把其它形式的能转化为电能，故B错误；C、电功和电能的单位都是焦耳，故C错误；D、电流做功的过程，是将电能转化为其它形式能的过程，所以电功不是电能，故D错误。故选：A。
【点评】本题考查了电功和电能的区分以及电功的实质，是一道易错题。
【变式练2】（2022 桂林）下列用电器中，主要将电能转化为光能的是（　　）
A．电饭煲 B．电灯 C．洗衣机 D．电风扇
【答案】B
【分析】电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程，用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，分析各个用电器工作时的能量转化得出正确选项。
【解答】解：A、电饭煲工作时主要把电能转化为内能，故A不合题意；B、电灯工作时主要把电能转化为光能，故B符合题意；C、洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，故C不合题意；D、电风扇工作时只要把电能转化为机械能，故D不符合题意。
【点评】本题考查了用电器工作时能量的转化情况，知道各电器的工作原理与能量的转化方向即可解题。
【变式练3】（2022 宜宾）图中，用电器工作时，将电能全部转化为内能的是（　　）
A．电脑 B．电热水壶
C．洗衣机 D．微波炉
【答案】B
【分析】做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外。用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，就是一个电流做功的过程。
【解答】解：A．电脑工作时，电能主要转化为声能、光能和内能，故A不符合题意；B．电水壶是把电能全部转化为内能，故B符合题意；C．洗衣机工作时主要是把电能转化为机械能，故C不符合题意；D．微波炉主要是将电能转化为电磁能，故D不符合题意。
【点评】本题主要考查学生对电流做功的实质的了解和掌握，是一道基础题。
模型6 电流的热效应
（2023 齐齐哈尔）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的　 　效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路便会损耗 　 　J的电能。
【答案】热；3×105。
【分析】电流在输送时，由于电流的热效应，输电线会发热，造成能量损失；根据Q＝I2Rt计算输电线上产生的热量。
【解答】解：电流在输送时，由于电流的热效应，导线发热，引起能量的损失；这段输电线上产生的热量Q＝I2Rt＝（100A）2×0.5Ω×60s＝3×105J。
名师点拨：本题考查了电流的热效应和热量公式Q＝I2Rt的应用，属于基础题，要求掌握。
【变式练1】（2022 恩施州）某饮水机上标有“220V 制热550W”的字样，发热部件正常工作时的功率为 　 　W。饮水机加热一段时间，插座线会变热，这是电流通过导体时产生的　 　效应。
【答案】550；热。
【分析】饮水机上标有“220V 制热550W”的字样表示其额定电压是220V，额定功率是550W；电流通过导体时向外放出热量的现象叫做电流的热效应；
【解答】解：饮水机上标有“220V 制热550W”的字样，其中“550W”表示饮水机正常工作时的功率是550W；电流通过导体时，会将电能转化为内能，产生热量，故是利用了电流的热效应。
【点评】本题考查了额定功率和电流的热效应的概念，比较简单，是一道基础题。
【变式练2】（2022 大连）节能减排是每个公民的责任。将家中普通照明灯全部更换成LED灯（发光效率高），实质是通过减小家中电灯的　 　来减少电能的消耗。电水壶是利用电流的 　 　效应工作的。
【答案】功率；热
【分析】根据W＝Pt可知减小电能的消耗可以通过减少时间或减小电功率来实现，据此进行解答。电流通过导体时会产生热量，这就是电流的热效应。
【解答】解：根据所学的物理公式W＝Pt可知，将家中普通照明灯全部更换成LED灯是通过减小功率来减少电能消耗的；电水壶中的电热丝通电后会产生热量，是利用电流的热效应工作的。
【点评】本题考查了电功计算公式的应用、电流的热效应，属于基础题。
【变式练3】（2022 辽宁）“葫芦烙画”是从民间进入课堂的手工技艺，传承了非物质文化遗产。如图是小明同学用电烙铁在葫芦上烙画的情景。电烙铁温度升高，利用了电流的　 效应。插线板上的LED指示灯是由　　材料制成的。
【答案】热；半导体。
【分析】电流通过导体时产生热量，称为电流的热效应；
LED指示灯是由半导体材料制成的。
【解答】解：电流通过电烙铁的发热体会使其温度升高，这种现象叫做电流的热效应；插线板上的LED指示灯是由半导体材料制成。
【点评】本题主要考查了对电流的热效应的认识和半导体的应用，属于一道基础题。
模型7 焦耳定律及其应用
（2022 云南）如图是今年“3 15”晚会上曝光的劣质导线，不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻　 　 （选填“较大”或“较小”），若在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量　 　 （选填“较多”或“较少”）。
【答案】较大；较多。
【分析】导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关；
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。
【解答】解：不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根，导致导线横截面积减小，在长度、材料不变的情况下，横截面积越小，电阻越大，所以劣质导线的电阻较大；根据焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻较大，产生的热量较多，温度较高，安全隐患较大。
名师点拨：本题考查了影响电阻大小的因素、焦耳定律的应用，要求会根据焦耳定律进行分析解决问题。
【变式练1】（2022 柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（　　）
A．电阻不同 B．电流不同
C．密度不同 D．通电时间不同
【答案】A
【分析】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，并结合Q＝I2Rt进行分析。
【解答】解：电路中的电阻丝和导线串联连接，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线的电流和通电时间都相等，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量比导线多。A符合题意。
【点评】本题研究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”，考查控制变量法的运用、串联电路电流的规律及焦耳定律的应用。
【变式练2】（2023 安徽）在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为12Ω的电阻丝并联而成，简化结构如图所示。该装置与12V的汽车电池接通工作1min，产生的总热量为　 　J。
【答案】3600。
【分析】根据并联电路的电阻特点求出电路中的总电阻，根据Q＝Wt求出1min产生的总热量。也可直接根据焦耳定律Q＝I2Rt求出。
【解答】解：根据并联电路的电阻特点可知，5条阻值为12Ω的电阻丝并联的总电阻：R并2.4Ω，电加热除雾装置1min产生的总热量：Q＝Wt1×60s＝3600J。
另解：5条阻值为12Ω的电阻丝并联，通过每条电阻丝的电流I=1A，则电加热除雾装置1min产生的总热量：Q＝5I2Rt=3600J。
【点评】本题考查并联电路的电阻特点和焦耳定律的应用，是一道基础题。
【变式练3】（2022 达州）如图所示，电源电压恒为10V，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，直流电动机的额定电压为6V，线圈电阻为2Ω。当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主要将电能转化为　 　 ，此时电路中的电流为　 　A，整个电路通电100秒产生的内能为　 　J。
【答案】机械能；0.4；192
【分析】（1）电动机主要是将电能转化为机械能；（2）根据滑动变阻器的接入电阻和滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律求滑动变阻器中的电流；（3）分别求出变阻器和电动机线圈电阻100秒产生的热量，可得整个电路通电100秒产生的内能。
【解答】解：电动机正常工作时将电能转化为机械能和内能，其中主要是机械能；由题意知滑动变阻器的接入电阻：R20Ω＝10Ω，由图可知，电动机与滑动变阻器串联，电动机正常工作，其两端的电压：UM＝6V，所以滑动变阻器两端的电压：UR＝U﹣UM＝10V﹣6V＝4V，由欧姆定律公式可知，滑动变阻器中的电流：IR0.4A，串联电路电流特点可知，电路中的电流：I＝IR＝0.4A，在t＝100s时间内，滑动变阻器产生的热量：QR＝IR2Rt＝（0.4A）2×10Ω×100s＝160J，电动机线圈产生的热量：QM＝IR2RMt＝IM2RMt＝（0.4A）2×2Ω×100s＝32J，整个电路通电100秒产生的内能为：Q＝QR+QM＝160J+32J＝192J。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律和焦耳定律公式的运用，含有电动机的电路为非纯电阻电路。
模型8 电热的利用与防止
（2023 福建）下列利用电流热效应工作的用电器是（　　）
A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉
【答案】D
【分析】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子。
【解答】解：A．电视机主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；B．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；C．电脑工作时主要把电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意。D．电炉工作时把电能转化为内能，利用电流的热效应工作，故D符合题意。故选：D。
名师点拨：本题主要考查学生对电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，利用热效应工作的电器特点是把电能主要转化成内能，是一道基础题。
【变式练1】（2022 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
【答案】B
【分析】当导体中有电流时，导体会发热，这种现象叫做电流的热效应，此时消耗电能转化为内能。生活中，有时候可以利用电流的热效应，例如各种电热器；有时候，需要防止电流的热效应带来的危害。
【解答】解：A、使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故A不符合题意；
B、电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，故B符合题意；
C、家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故C不符合题意；
D、小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故D不符合题意。
【点评】本题考查了电流的热效应的应用，及防止由于电流热效应带来的危害，属于基础题目。
【变式练2】（2022 阜新）下列用电器利用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电视机 C．吸尘器 D．电饭锅
【答案】D
【分析】电流的热效应就是把电能转化为内能，可从能量转化的角度分析哪一种用电器是利用了电流的热效应。
【解答】解：AC、电风扇、吸尘器工作时主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故AC不符合题意；B、电视机工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；D、电饭锅工作时把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。
【点评】本题主要考查学生对电流的热效应以及电能和其它形式能的相互转化的了解和应用，是一道基础题。
【变式练3】（2022 湖北）某款家用电热取暖器有两个挡位，它正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A．取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成
B．“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C．“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D．连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
【答案】D
【分析】（1）取暖器上的发热体是由电阻率大，熔点高的材料制成的；（2）根据Q＝W＝Pt分析解答；（3）根据P分析解答；（4）导体的电阻是导体本身的性质，与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。
【解答】解：A、取暖器上的发热体是由电阻率大，熔点高的材料制成的，故A错误；B、由Q＝W＝Pt可知，取暖器产生热量的多少，除了与取暖器的电功率有关，还与通电时间的长短有关，所以“高温”挡不一定比“低温”挡产生的热量多，故B错误；C、由P可知，电热丝的工作电阻R，电源电压相等，电功率越大，工作电阻越小，所以“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻小，故C错误；D、连接电热丝的导线比电热丝的电阻小，故D正确。故选：D。
【点评】本题考查电热的利用和防止、电功公式和电功率公式的应用，有一定的难度。

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