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专题27电热
一、电流的效应
内容 应用
电流的热效应 电流通过导体时，导体会发热的现象 电炉 电熨斗 电烤箱
电流的化学效应 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
电流的磁效应 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。
二、焦耳定律
1．电流的三种效应分别是热效应、磁效应、化学效应。
2．焦耳定律的内容：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，跟通电时间成正比。计算公式：Q=I2Rt(适用于所有电路)。
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
3．对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q＝W），这时以下公式均成立Q=UIt，Q=t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
（1）在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
（2）串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即=；
并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即=。
电流的热效应与哪些因素有关 设计实验实物连接图实验现象现象分析电流、通电时间相同时，电阻丝阻值越大，温度计示数上升越快电阻越大，产生的热量越多电流大小不同（分别通入大小不同的电流）电阻、通电时间相同时，电流越大，温度计示数上升越快电流越大，产生的热量越多总结在这两次实验中，通电时间越长，温度计示数上升越快通电时间越长，电流产生的热量越多
结论：电流流过导体产生热量的多少，与电流大小、导体的电阻、通电时间都有关系。
考点1 电流的热效应
【例1】（2023 扶绥县二模）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是　　
A．电风扇 B．电饭锅 C．吸尘器 D．电视机
【答案】
【分析】电流的热效应就是把电能转化为内能。
【解答】解：
电风扇、吸尘器主要是把电能转化为机械能；电视机主要是把电能转化为声能和光能；只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应。
故选：。
1．（2023 朝阳区校级二模）北京冬奥会期间，我国科研人员为运动员提供了带电源的智能控温加热手套，如图所示。下列与加热手套工作原理相同的用电器是　　
A．话筒 B．电热水壶 C．电风扇 D．洗衣机
【答案】
【分析】（1）话筒是利用电磁感应原理将声信号转化为电信号的。
（2）电热水壶是利用电流的热效应来工作的。
（3）电风扇和洗衣机中的电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的。
【解答】解：智能控温加热手套是利用电流的热效应来工作的，电热水壶与加热手套的原理相同，故符合题意，不符合题意。
故选：。
2．（2022秋 宜阳县期末）标有“”的字样的电视机、电风扇、电热毯和日光灯四种电器，都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是　　
A．电热毯 B．电风扇 C．电视机 D．日光灯
【答案】
【分析】电流流过导体时会产生一些现象，分为电流的热效应、化学效应、磁效应；所以在不同的用电器上如：电视机、电烙铁和电风扇，电流产生的效应不同，电能转化成的能的形式也不同。在额定电压和额定功率都相同的条件下，都正常工作，工作相同时间后消耗相同的电能，产生的热量有多少之分。
【解答】解：
、电热毯是利用电流的热效应工作的，在额定电压下工作相同时间电能全部产生热量。
、电风扇是主要利用电流的磁效应工作的，在额定电压下工作相同时间电能主要转化成机械能，产生热量很少。
、电视机在额定电压下工作相同时间主要是把电能转化为声能和光能，产生热量很少。
、日光灯在额定电压下工作相同时间主要是把电能转化为光能，产生热量更少。
所以三个用电器产生热量不一样多，电热毯产生热量最多。
故选：。
3．（2023 阿荣旗二模）使规格都是“，”的一台冰箱、一台电脑、一张电热毯都在额定电压下工作相同的时间，则　　
A．电冰箱产生的热量最多 B．电热毯产生的热量最多
C．电流通过电脑做的功最多 D．电热毯消耗的电能最快
【答案】
【分析】（1）通过分析三种用电器工作时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器；
（2）由题意知，三种用电器的额定电压都是，额定功率都是；家庭电路电压是，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，通电时间相同，根据可知消耗的电能相同；
（3）电功率是表示电流做功快慢的物理量。
【解答】解：．电冰箱工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电脑工作时，主要把电能转化为光能和声能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为内能，所以产生热量最多的是电热毯，故错误、正确；
．三种用电器接在家庭电路中，，则三种用电器的实际功率：，且用电器工作时间相等，由可知，三种用电器消耗的电能相同，做功相同，故错误；
．电功率是表示电流做功快慢的物理量，三种用电器实际功率相同，则消耗的电能快慢相同，故错误。
故选：。
考点2 焦耳定律
【例2】（2022秋 张店区期末）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．
【答案】
【分析】已知线圈电阻、通过线圈的电流与通电时间，由焦耳定律可以求出线圈产生的热量。
【解答】解：
由题可得，线圈产生的热量。
故选：。
1．（2023 沛县三模）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关后，滑片从端移动到端的过程中，电压表示数与电流表示数的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是　　
A．电源电压为
B．的阻值为
C．当滑片移至中点时，电路消耗的总功率为
D．当滑片在端时，通电后上产生的热量是
【答案】
【分析】由图甲可知，闭合开关，两电阻串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，电路为的简单电路；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、电压表的示数最大，由图象读出对应的电流和电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压，利用电源电压不变得出等式即可求出的阻值，进一步求出电源的电压；
（2）当滑片移至中点时，根据算出电路消耗的总功率；
（3）当滑片在端时，滑动变阻器的电阻最大，电路中的电流最小，由算出通电后上产生的热量是。
【解答】解：由图甲可知，两电阻串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片于端时，变阻器接入电路电阻为0，电路中的电流最大，由图乙可知，
由可得，电源电压：①
当滑片于端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知最小电流，此时变阻器两端的电压，
则滑动变阻器的最大阻值：；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源电压：②
因电源电压不变，由①②可得：，
解得：，电源电压：，故错误；
（2）当滑片移至中点时，电路消耗的总功率为：
，故正确；
（3）当滑片在端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小为，
通电后上产生的热量：
，故错误。
故选：。
2．（2023 大丰区校级模拟）某电热水壶有两根电热丝，若把一根电热丝接入电路，烧开一壶水要；若但把另一根电热丝接入原电路，烧开一壶水要，若把这两根电热丝并联起来接入原电路，烧开这壶水需要的时间是（不考虑热损失）　　
A． B． C． D．
【答案】
【分析】水沸腾时吸收的热量相同，根据公式可求电阻之比，根据并联电路电阻的特点和电功公式可求并联时所需时间。
【解答】解：设两根电阻丝的电阻分别为和，
由，得，，
由题意可知，，
即，
即，
；
设为，为，
把两根电热丝并联起来接入原电路，则有：，
解得。
故选：。
3．（2023 淄川区模拟）如图甲所示是额定电压为的小灯泡的关系图象，与电阻接入图乙所示的电路中。只闭合开关，电流表的示数为，再闭合开关，电流表的示数为。下列说法正确的是　　
A．此时小灯泡的电阻是
B．电路的电源电压是
C．整个电路的消耗的电功率是
D．通电电阻产生的热量是
【答案】
【分析】（1）只闭合开关，电路为小灯泡的简单电路，电流表测量电路电流。再闭合开关，定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路电流，根据并联电路的特点可知通过小灯泡的电流不变，为，从图中可知此时灯泡两端的电压，进而得出电源电压，根据欧姆定律可知灯泡电阻；
（2）根据得出整个电路的电功率；
（3）根据得出通电电阻产生的热量。
【解答】解：、只闭合开关，电路为小灯泡的简单电路，电流表测量电路电流。再闭合开关，定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路电流，根据并联电路的特点可知通过小灯泡的电流不变，为，从图中可知此时灯泡两端的电压为，则电源电压为，根据欧姆定律可知灯泡电路为：
，故错误；
、整个电路的电功率为：，故错误；
、由并联电路电流的规律知通过定值电阻的电流为：，
通电电阻产生的热量是：，故正确。
故选：。
考点3 电功与电热的综合计算
【例3】（2023秋 江汉区月考）某种带保温功能的电热水壶，其发热部分电路如图所示。已知电源电压保持不变。通过调节开关、可以实现低温、中温、高温三挡的切换；当水温降到时，电路自动切换成低温挡进行保温。
当开关断开、接时，电热水壶处于低温挡，此时两端电压为，电路中电流为；当开关闭合、接时，电热水壶处于中温挡，此时电流传感器测得处电流；当开关闭合、接时，电热水壶处于高温挡，此时电流传感器测得处电流为；
（1）用电热水壶高温挡把的水从加热到，水需吸收多少热量？
（2）求电热水壶处于低温挡时，两端电压为多少；
（3）求电热水壶处于高温挡时，通过电阻丝的电流为多少。
【答案】（1）用电热水壶高温挡把的水从加热到，水需吸收的热量为；
（2）电热水壶处于低温挡时，两端电压为；
（3）电热水壶处于高温挡时，通过电阻丝的电流为。
【分析】（1）根据求出水需吸收的热量；
（2）由题意和图示可知，当开关断开、接时，电热水壶处于低温挡，此时、串联，根据串联电路的电压特点求出两端的电压；
（3）当开关闭合、接时，电热水壶处于中温挡，此时被短路，只有工作；当开关闭合、接时，电热水壶处于高温挡，此时、并联，根据并联电路的电流特点求出此时通过的电流。
【解答】解：（1）把的水从加热到，水需吸收的热量：
；
（2）由题意和图示可知，当开关断开、接时，电热水壶处于低温挡，此时、串联，
由串联电路的电压特点可知，两端的电压：；
（3）当开关闭合、接时，电热水壶处于中温挡，此时被短路，只有工作，此时电流传感器测得处电流为，因串联电路中电流处处相等，则此时通过的电流也为；
当开关闭合、接时，电热水壶处于高温挡，、并联，由题意可知此时干路电流为，
因为电热丝在中温挡和高温挡时都工作，且两端的电压不变、其阻值不变，由欧姆定律可知通过的电流不变，即高温挡时通过的电流也为，
根据并联电路的电流特点可知，电热水壶处于高温挡时通过的电流：。
答：（1）用电热水壶高温挡把的水从加热到，水需吸收的热量为；
（2）电热水壶处于低温挡时，两端电压为；
（3）电热水壶处于高温挡时，通过电阻丝的电流为。
1．（2023 阜新模拟）如图所示，是一种电热锅的内部简化电路图，它有高温和低温两种挡位。额定高温挡功率为，，求：
（1）电热锅将的水，从加热到，水吸收的热量是多少？
（2）电热锅的低温挡功率是多少？
（3）若实际电压为额定电压的，此时电热锅的实际高温挡功率是多少？
【答案】（1）电热锅将的水，从加热到，水吸收的热量是；
（2）电热锅的低温挡功率是；
（3）若实际电压为额定电压的，此时电热锅的实际高温挡功率是。
【分析】（1）根据求出水吸收的热量；
（2）由图可知当开关闭合、接2时，、串联，当开关闭合、接1时，只有工作，根据串联电路的特点和可知电热锅低温挡和高温挡的电路连接，由可求出的电阻，根据串联电路的特点可知求出、的串联总电阻，根据可求出低温挡的功率；
（3）根据可求出实际电压为额定电压的，此时电热锅的实际高温挡功率。
【解答】接：（1）水吸收的热量：
；
（2）由图可知，当开关闭合、接2时，、串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路中的总功率最小，电热锅处于低温挡；
当开关闭合、接1时，只有工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电热锅处于高温挡，
由可知，的阻值：，
根据串联电路的电阻特点可知，、的串联总电阻：
，
则电热锅的低温挡功率：；
（3）若实际电压为额定电压的，，
此时电热锅的实际高温挡功率：。
答：（1）电热锅将的水，从加热到，水吸收的热量是；
（2）电热锅的低温挡功率是；
（3）若实际电压为额定电压的，此时电热锅的实际高温挡功率是。
2．（2023 锦江区校级模拟）如图甲、乙所示相同容器中装了质量都为的纯净水，用不同电加热器加热，（忽略散热损失）得到如图丙所示的水温与加热时间的图象，已知水的比热容为，用同一加热器单位时间加热功率和加热效率相同。下列说法正确的是　　
A．加热相同时间，两杯水吸收的热量相同
B．沸腾前吸收相同的热量，甲杯中水的末温比乙杯的高
C．加热器1和加热器2的功率之比
D．加热时，甲容器中的水吸收热量为
【答案】
【分析】（1）由题知，用不同的加热器进行加热，则在相同的时间内加热器放出的热量不同，说明在相同的时间内两杯水吸收的热量不同；
（2）两杯水的质量相同，吸收相同的热量时，根据△可判断两杯水升高的温度的关系；
（3）两容器中水的质量相同，设为；由图丙可知，加热时，甲容器中水升高的温度△，根据吸热公式表示出甲容器中水吸收的热量；
由图丙可知，加热时，乙容器中水升高的温度△，根据吸热公式表示出乙容器中水吸收的热量；
忽略散热损失，则加热器放出的热量等于水吸收的热量，据此可求出两加热器放出热量之比，并求出两加热器的加热时间之比，最后根据计算两加热器的功率之比；
（4）由图可知水的温度变化随时间的增加而均匀升高，据此判断加热时甲容器中水升高的温度，已知水的质量和比热容，利用△计算此时甲容器中的水吸收热量。
【解答】解：、实验中，用不同加热器加热，相同时间内两加热器放出的热量不同，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同，故错误；
、两杯水的质量相同，吸收相同的热量时，水的比热容不变，根据△可知，两杯水升高的温度应相同，由图知甲杯中水的初温低，则此时甲杯中水的末温比乙杯的低，故错误；
、两容器中水的质量相同，设为，
由图丙可知，加热时，甲容器中水升高的温度：△，
则甲容器中水吸收的热量：△；
加热时，乙容器中水升高的温度：△，
则乙容器中水吸收的热量：△；
忽略散热损失，则加热器放出的热量等于水吸收的热量，
即，，
所以两加热器放出热量之比为，
两加热器的加热时间之比为，
则加热器1和加热器2的功率之比：，故正确；
、由图象还可知，水的温度变化随时间的增加而均匀升高，
所以，加热时，甲容器中水升高的温度：△△；
此时甲容器中的水吸收热量：△，故错误。
故选：。
3．（2023 朝阳区一模）一款养生壶的有关参数如图表所示，如图甲为其简化电路图，和为阻值不变的电热丝。养生壶正常工作时，分别用低挡位和高挡位给质量为的水加热，水温随时间变化的图像如图乙所示，水的比热容为。下列说法正确的是　　
额定电压 挡位 额定功率
220 低 200
高 500
A．闭合断开时，养生壶处于高挡位
B．电热丝的阻值为
C．使用低挡位烧水时的加热效率为
D．使用低挡位烧水时的加热效率高于高挡位
【答案】
【分析】（1）由图甲可知，当开关闭合、断开时，只有工作，当开关、都闭合时，、并联；根据并联电路的特点和可知养生壶高温挡和低温挡的电路连接；
（2）根据求出的电功率，根据求出的电阻；
（3）根据求出水从升高到吸收的热量；根据求出低温挡工作消耗的电能；根据效率公式求出使用低挡位烧水时的加热效率；
（4）根据求出水从升高到吸收的热量；根据求出高温挡工作消耗的电能，根据效率公式求出使用高温挡烧水时的加热效率，据此可知低温挡烧水和高温挡烧水的效率关系。
【解答】解：、由图甲可知，当开关闭合、断开时，只有工作，当开关、都闭合时，、并联；
根据并联电路的电阻特点可知，当开关闭合、断开时，只有工作，电路中的电阻较大，由可知，电路中的总功率较小，养生壶处于低温挡，故错误；
、当开关、都闭合时，、并联，电路中的总电阻较小，总功率较大，养生壶处于高温挡，
的电功率：，
由可知，的阻值：，故错误；
、水从升高到吸收的热量：
，
低温挡工作消耗的电能：，
使用低挡位烧水时的加热效率：，故正确；
、水从升高到吸收的热量：
，
高温挡工作消耗的电能：，
使用高温挡烧水的加热效率：，
所以使用低挡位烧水时的加热效率低于高挡位，故错误。
故选：。

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