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13.3 电流的热效应
【题型1】认识电流的热效应 1
【题型2】探究影响电流热效应的因素 5
【题型3】焦耳定律及其应用 13
【题型4】多档位用电器 17
【题型5】电热的利用及防止 24
【题型1】认识电流的热效应
【典型例题】下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机的后盖有很多孔
B.电熨斗通电后发热可以熨平衣物
C.与空调器相连的导线很粗
D.电脑的主机中安装微型风扇
【答案】B
【解析】电视机工作时会发热，后盖有很多孔，起散热用，可知A不符合题意；电熨斗通电后，根据电流热效应，电熨斗会发热，可以用来熨平衣物，可知B符合题意；与空调器相连的导线很粗，电阻较小，根据焦耳定律，相同时间、相同电流时，发热较小，不是利用电流热效应工作的，可知C不符合题意；电脑的主机工作时会发热，安装的微型风扇起散热作用，不是利用电流热效应工作，可知D不符合题意。
【举一反三1】下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机
B.电暖气
C.电脑
D.计算器
【答案】B
【解析】利用电流热效应工作的用电器电能主要转化为内能。
电视机，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，可知A不符合题意；电暖气，工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，可知B符合题意；电脑，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，可知C不符合题意；计算器，主要利用电流处理信息，没有利用电流的热效应，可知D不符合题意；
【举一反三2】疫情封控期间，保温箱有效地解决了隔离餐送餐过程中容易失温的问题，某品牌保温箱内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点. 这个保温箱的低温档为12W，则（　　）
A.开关S2接a时保温箱的电功率最大
B.该保温箱利用了电流的磁效应的原理
C.保温箱中温档和高温档功率分别为16W和24W
D.若选择低温档加热，送餐2小时，保温箱消耗的电能为24J
【答案】C
【解析】AC．由题知，两电阻丝规格相同，即
R1=R2=R
由可知，在U一定时，R越小，电功率越大；R越大，电功率越小；由图示电路图可知，S2接a时两电阻丝串联，电路电阻最大，电功率最小，保温箱处于低温挡， 当S2接c时，只有电阻丝R2接入电路，电路电阻最小，电路电功率最大，保温箱处于高温挡；当S2接b时，电阻丝R2与R1的右半部分接入电路，保温箱处于中温挡
所以保温箱的高温挡功率
保温箱的中温挡
可知A不符合题意，C符合题意；
B．保温箱利用了电流通过导体会放出热量的原理，即利用了电流的热效应，可知B不符合题意；
D．保温箱的低温挡为P低温=12W，t=2h=7200s，保温箱消耗的电能为
可知D不符合题意。
【举一反三3】下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机
B.电暖气
C.电脑
D.计算器
【答案】B
【解析】利用电流热效应工作的用电器电能主要转化为内能。
电视机，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，可知A不符合题意；电暖气，工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，可知B符合题意；电脑，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，可知C不符合题意；计算器，主要利用电流处理信息，没有利用电流的热效应，可知D不符合题意；
【举一反三4】如图为家用真空封口机的原理图，电源电压为5V，电热丝R0阻值为2Ω，闭合开关S1，电热丝温度升高，利用电流的　　 效应实现高温封口，4秒内产生的热量为　　 J，若使用时容易把薄塑料袋烫坏，可以再　　 联一个　　 ，通过调节使薄厚塑料袋均可封口。当抽气机抽出塑料袋内空气时，在　　 的作用下，塑料袋被压扁。
【答案】热　 50　 串　 滑动变阻器　 大气压
【解析】[1]电流通过电热丝温度升高，将电能转化为内能，是利用了电流的热效应实现高温封口的。
[2]4s内产生的热量为
[3][4]若使用时总把塑料袋烫坏，说明热量过大，需减小热量，根据Q=I2Rt可知，在R、t不变时，可以减小通过电热丝的电流，因此可以串联一个滑动变阻器，通过调节使薄厚塑料袋均可封口。
[5]当抽气机抽出塑料袋内空气时，塑料袋内气体减小，压强变小，外界大气压不变，因此在大气压的作用下，塑料袋被压扁。
【举一反三5】电流流过导体时会发热，产生的热量跟　　，跟　　，跟　　。
【答案】电流的平方成正比　 导体的电阻成正比　 通电的时间成正比
【解析】[1][2][3]当电流通过导体时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。由焦耳定律知，电流流过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的电阻成正比。
【举一反三6】小状同学使用电热水壶烧开水，电热水壶是利用电流的　　效应工作的；他使用的额定功率为2kW的电热水壶，正常工作了10min，消耗了　　J的电能。
【答案】热　
【解析】[1][2]电热水壶烧开水时，将电能转化为内能，所以电热水壶是利用电流的热效应工作的。
由可知，电热水壶消耗的电能
W=Pt=2×1000W×10×60s=1.2×106J
【举一反三7】小明家新买的电饭锅可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换，其简化电路如图所示。R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点。已知R1=55Ω，R2=220Ω。电饭锅煮饭利用了电流的　　效应；高温挡时通过干路的电流为　　A；若某次煮饭过程中电饭锅在中温挡工作了15min，则此过程消耗的电能为　　J。
【答案】热　 5　 7.92×105
【解析】[1]电热丝通电时会产生热量，因此电饭锅煮饭利用了电流的热效应。
[2]开关S1闭合，S2接A时，电热丝R1和R2并联，干路中的电流
[3]开关S1闭合，S2接B时，电热丝R2被短路，电热丝R1工作，通过R1的电流
电饭锅在中温挡工作15min消耗的电能
【题型2】探究影响电流热效应的因素
【典型例题】如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有等质量的液体（液体未画出），电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中，温度计显示液体的温度，下列说法正确的是（　　）

A.若要探究电阻大小对电热的影响，可以在甲、乙瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙
B.若要探究电阻大小对电热的影响，电流产生的热量可通过加热时间来反映
C.若要比较水和煤油的比热容大小，则应在甲、乙两瓶中分别装入水和煤油，且R甲≠R乙
D.若要比较水和煤油的比热容大小，两种液体吸收热量的多少可通过温度计示数的变化比较，温度升高多的液体吸收热量多
【答案】A
【解析】要探究电阻大小对电热的影响，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻的大小，电阻丝产生的热量不易直接观察，可通过温度计示数的变化来反映，所以在甲、乙两瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙，可知A正确，B错误；比较水和煤油的比热容大小时，烧瓶内应分别装有质量相同的水和煤油，要使它们在相同的时间内吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。两电阻串联，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，为控制吸热相同，可知R甲=R乙，可知CD错误。
【举一反三1】用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”时，下列说法正确的是（　　）
A.为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值相等
B.通过观察温度计示数的变化比较电流产生的热量的多少
C.选择比热容较大的液体作为被加热物体，实验现象会更明显
D.该实验装置不能用来探究导体产生的热量与电流的关系
【答案】B
【解析】图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制电流和通电时间相同，而选用的两电阻丝的阻值不相等，可知A错误；由转换法，通过观察温度计示数的变化比较电流产生的热量的多少，可知B正确；根据得，在其它条件相同时，选择比热容较小的液体作为被加热物体，实验现象会更明显，可知C错误；以上面装置中的任一电阻丝作为研究对象（电阻不变），在控制时间相同的条件下，移动变阻器的滑片改变电路的电流大小，该实验装置可用来探究导体产生的热量与电流的关系，可知D错误。
【举一反三2】如图所示为“探究焦耳定律”的实验装置，下列说法正确的是（　　）
A.探究“通电导体产生热量的多少与导体电阻的关系”时，应选用装置乙
B.甲装置中闭合开关后，通过R1的电流小于R2中的电流
C.乙装置中闭合开关后，R2所连U形管中的液面上升得快
D.乙装置中，将容器外的电阻R3与R2并联，可以使通过R2的电流小于R1中的电流
【答案】D
【解析】实验装置甲中，两电阻串联，电流和通电时间相同，电阻不同，用于探究电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系，可知探究“通电导体产生热量的多少与导体电阻的关系”时，应选用装置甲，可知A错误；甲实验装置中，两电阻串联，通过R1的电流等于通过R2的电流，可知B错误；乙装置中闭合开关后，R1在干路上，R2在支路上，可知通过R2的电流小于R1中的电流，根据Q=I2Rt，在通电时间、电阻相等的情况下，电流越大，通电导体产生的热量越多，即R1产生的热量多，由转换法得，R1所连U形管中的液面上升得快，可知C错误；乙装置中，将容器外的电阻R3与R2并联，R1在干路上，R2在支路上，可知通过R2的电流小于R1中的电流，可知D正确。
【举一反三3】如图，甲、乙是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。下列分析正确的是（　　）
A.通过U形管两侧液面高度差反映电流通过导体产生热量的多少，利用了等效替代法
B.甲实验通电一段时间后，右侧容器内空气吸收的热量更多
C.乙实验探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D.乙实验通电一段时间后，左侧容器内电阻产生的热量与右侧容器内电阻产生的热量之比为2∶1
【答案】B
【解析】根据转换法知道，通过U形管两侧液面高度差反映电流通过导体产生热量的多少，可知A错误；甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，根据转换法，右侧容器内空气吸收的热量更多，可知B正确；乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，可知乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，可知C错误；乙实验中，右侧两等值电阻并联，由并联电路电压的规律和欧姆定律知道，通过右侧两电阻的电流相等，根据串联电路电流的规律结合并联电路电流的规律，可知通过左侧容器的电流是通过右侧容器内电阻电流的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt知道，在电流电阻和通电时间不变时，产生热量与电流的平方成正比，可知通电一段时间后，左侧容器内电阻产生的热量与右侧容器内电阻产生的热量之比为4∶1，可知D错误。
【举一反三4】小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关。选择的器材有；两个相同的烧瓶，相同的温度计A和B，电压恒定且不可变的电源、开关、停表各一个，电阻丝R1、R2、R3且R1=R3>R2，实验用液体足量。
(1)该实验采用串联电路可以控制　　和通电时间相同；
(2)实验中两个瓶中液体应满足的条件是　　；
(3)闭合开关一段时间，同时观察A、B两支温度计，发现示数的变化量不相等，实验结论是：　　；
(4)如果还想探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，请你利用现有器材设计实验电路图，标明电阻符号，并说明除电流外还需要收集的证据是什么。
【答案】(1)电流
(2)（初温）质量相同的同种液体
(3)电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关
(4)相同时间内R1和R3两瓶中温度计升高的温度
【解析】（1）该实验采用串联电路可以控制电流相同和通电时间相同。
（2）为了比较两个瓶中电阻放出热量的多少，需选择质量和初温相同的同种液体。
（3）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。
（4）设计探究电流通过导体产生的热量与电流大小，需控制电阻大小相同和通电时间相同，改变电流大小，可知电路图如下：
除需要电流外，为了比较放出热量的多少还需要比较相同时间内R1和R3两瓶中温度计升高的温度。
【举一反三5】如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，左右两个透明的容器中密闭着空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，U形管中装的是红色液体；

(1)a、b、c、d容器中所装空气的质量　　 （选填“相等”或“不相等”）；
(2)图甲装置可探究电流产生的热量与　　 的关系；
(3)在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下，　　　，产生的热量越多；
(4)若图甲中U形管A液面高度差有变化明显，U形管B液面无变化，可知障可能是　　　。
(5)寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用的是电流的　 效应，使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，原理是　　　。
【答案】(1)相等 (2)电阻 (3)电流越大 (4)装置漏气 (5)　 热　 焦耳定律
【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，可知可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法，可知a、b、c、d容器中所装空气的质量相等。
（2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，根据控制变量法知，该装置用来探究电流热效应与电阻的关系。
（3）乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，根据转换法，右侧容器内的电阻产生的热量多，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
（4）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，若U形管A液面高度差有变化明显，说明电流产生热量使a、b容器中所装空气受热膨胀，U形管B液面无变化，可知障可能是装置漏气。
（5）[1]寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用做功产生热量，即电流的热效应。
[2]使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，由串联电路电流的规律，通过电热毯和导线的电流相等，而电热毯的电阻远大于导线的电阻，根据原理焦耳定律Q＝I2Rt可知，电热毯产生的热量远大于导线产生的热量。
【举一反三6】如图所示小明同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
（1）实验中通过观察U形管中液面的高度变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。这种实验方法叫　　　 。下面实验也用这种实验方法的是　　　 （选填序号即可）；
A．学习电压时，我们用水压来类比
B．用光线来描述光通过的路径
C．把敲响的音叉来接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动
D．用斜面和滑块来研究牛顿第一定律
（2）图　　　 （选填“甲”或“乙”）所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系的，通电一段时间，　　　 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）容器中电流产生的热量较多；
（3）大量实验发现：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，这就是著名的　　　 定律，表达式为　　　
【答案】转换法　 C　 乙　 c　 焦耳　 Q=I Rt
【解析】（1）[1][2]实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，U形管中液面高度差越大，说明电阻丝产生的热量越多，这种研究方法叫转换法。
A．认识电压时，我们用水压来类比，采用的是类比法，可知A不符合题意；
B．用光线来描述光通过的路径，采用的是模型法，可知B不符合题意；
C．把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动，把音叉的振动通过水花来体现，运用了转换法，可知C不符合题意；
D．用斜面和滑块来研究牛顿第一定律，本实验用到了实验推理的研究方法，可知D不符合题意。
可知选C。
（2）[3][4]图乙装置中一个5Ω的电阻与一个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联和并联电路的电流特点可知，通过c容器中电阻的电流大于d容器中电阻的电流，用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系，通过一段时间，c容器中电流产生的热量比d容器中产生的热量多，图甲中两个电阻串联，通过它们的电流和通电时间相同，b容器中电阻的阻值较大，产生的热量较多，所以四个容器内c容器电流产生的热量较多。
（3）[5][6]英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时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，这个规律叫做焦耳定律，可用公式Q=I2Rt表示。
【题型3】焦耳定律及其应用
【典型例题】如图所示，电源电压保持不变，定值电阻。将滑片滑到滑动变阻器的b端时，闭合开关，电压表的读数为3V；将滑片滑到滑动变阻器的中点时，电压表的读数为4.5V。下列判断错误的是（　　）
A.电路中的最小电流是0.5A
B.电源电压是9V
C.滑动变阻器的最大阻值是9Ω
D.移动滑片，在通电100s内产生的热量最多1350J
【答案】C
【解析】A．电路中电流最小时，滑动变阻器滑片在b端，此时电流
可知A正确，不符合题意；
BC．当滑片移到滑动变阻器中点时，电路中电流
　 此时电源电压
同理，当滑片在b端时，电源电压 　可解得
可知B正确，不符合题意；C错误，符合题意；
D．当滑片在a端时，通过R0的电流最大，产生的热量最多，此时电流
100s内产生的热量
可知D正确，不符合题意。
【举一反三1】如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A.R1两端的电压与通过R1的电流成反比
B.电源电压为8V
C.当滑片P在b端时，通电10s，R1产生的热量为8J
D.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变电阻大小的
【答案】C
【解析】A．由欧姆定律可知，当电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比，即通过的电流与R1两端的电压成正比，可知A错误；
B．由图甲可知，R1、R2串联，电压表测R2两端电压，当滑片在b端时，R2接入电路的电阻最大，电路中总电阻最大，电流最小，为0.2A，根据串联分压原理，此时R2两端电压最大，为8V，当滑动变阻器滑片在a端时，只有R1接入电路，此时电路中电阻最小，电流最大，为0.6A，因电源电压不变，则
　①
　②
由①②可得
，
可知B错误；
C．当滑片P在b端时，R2接入电路的电阻最大，电路中总电阻最大，电流最小，为0.2A，通电10s，R1产生的热量为
可知C正确；
D．滑动变阻器在使用时，通过移动滑片改变接入电路中电阻丝的长度，从而改变电阻大小，可知D错误。
可知选C。
【举一反三2】如图是具有加热、保温两挡功能的电热杯垫的简化电路图，R1、R2为阻值不变的加热元件，R1=10Ω，R2=5Ω，工作电压为5V。电热杯垫在加热挡工作时的电功率为　　　W。用电热杯垫将100g的水温度升高5℃，该过程水吸收的热量是　　 J，若加热过程中不计热量散失，电热杯垫需要正常加热的时间是　　　s。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】7.5　 2.1×103　 280
【解析】[1]由电路图可知，当只闭合S1时，只有电阻R1工作，电路中电阻较大，电源电压一定，由可知，电功率较小，电热杯垫处于保温状态，两开关都闭合时，两电阻并联，电路中电阻较小，由可知，电功率较大，电热杯垫处于加热状态；加热时R1的电功率 R2的电功率　
电热杯垫在加热挡工作时的电功率 P=P1+P2=2.5W+5W=7.5W
[2]水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100×10-3kg×5℃=2.1×103J
[3]由题意可知，电热杯垫消耗的电能 W=Q吸=2.1×103J
电热杯垫需要正常加热的时间
【举一反三3】如图所示是“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6V，， 通电时间2min, 则 R1 与 R2产生的热量相差　　　J。
【答案】288
【解析】由图知，R2、R3并联后再与R1串联，已知
由电阻并联的规律得，R2、R3并联后的总电阻
电路的总电阻
由欧姆定律可得干路中的电流，即通过R1的电流
通过R2、R3的电流相等，由并联电路电流的规律，通过R2的电流为
通电时间2min，R1产生的热量为
R2产生的热量为
则 R1 与 R2产生的热量相差
【举一反三4】在如图所示电路中，，电压表的示数为3V，电压表的示数为5V，求：
(1)电阻的阻值；
(2)10s内电阻产生的热量。
【答案】(1)
(2)
【解析】（1）由电路图可知，三电阻串联，电压表V1测R1和R2两端的电压，电压表V2测R2和R3两端的电压，因串联电路中各处的电流相等，且总电阻等于各分电阻之和，则
代入数据可得
解得：，。
（2）10s内电阻R2产生的热量为
【题型4】多档位用电器
【典型例题】某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热，以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示，R1、R2均为加热电阻，R1>R2，S为智能开关，可根据实际需要选择不同电阻接入电路。某段工作过程，加热功率随环境温度变化如图乙所示（横轴t表示环境温度）。下列说法中正确的是（　　）
A.环境温度为5℃时，电热毯电功率为44W
B.环境温度为35℃时，开关S连接接线柱2和3
C.开关S连接接线柱1和2时，工作1h消耗的电能为0.1kW h
D.开关S连接接线柱2和3时，电路总电阻为484Ω
【答案】D
【解析】环境温度为5℃时，观察图乙可知，这时加热功率为100W，功率较大，可知A错误；环境温度为35℃时，观察图乙可知，这时加热功率为44W，功率较小，根据电功率公式可知，电路的总电阻较大，智能开关S连接接线柱1和2时，只有电阻R1接入电路，智能开关S连接接线柱2和3时，R1和R2并联接入电路，电路的总电阻比智能开关S连接接线柱1和2时的，还要小，由此可知，环境温度为35℃时，应该是智能开关S连接接线柱1和2，可知B错误；开关S连接接线柱1和2，只有电阻R1接入电路，电路的总电阻较大，加热功率较小，为44W=0.044kW则工作1h产生的热量为可知C错误；开关S连接接线柱2和3时，加热功率较大，为100W，电源电压为220V，根据电功率公式可知，电路的总电阻为
可知D正确。
【举一反三1】如图所示为某多挡位电热饮水机的电路原理图。已知饮水机的额定电压是220V，加热功率是440W，保温功率是40W。当饮水机正常工作时（　　）

A.开关S、S1均闭合时，饮水机处于保温状态
B.饮水机处于加热状态时，电路中的总电流是2A
C.电阻R2工作时的电功率为40W
D.电阻R1的阻值为121Ω
【答案】B
【解析】A．当S闭合、S1断开时电路为R1的简单电路，由
电路消耗的电功率为
当开关S、S1都闭合时R1与R3并联，R1两端的电压仍为电源电压，R1消耗的电功率P2不变，电路路消耗的电功率为
所以开关S、S1均闭合时，饮水机消耗的功率大，可知A不符合题意；
B．饮水机处于加热状态时加热=440W，由P=UI可得，水机处于加热状态时电流为
可知B符合题意；
C．饮水机处于加热状态时，R1与R2并联，R2消耗的功率为
P2=P加热﹣P1=P加热﹣P保温=440W﹣40W=400W
可知C不符合题意；
D．由可得
可知D不符合题意。
【举一反三2】家用电饭煲有加热和保温两挡，其原理如图所示，其中R与为发热电阻丝。下列说法中正确的是（　　）
A.开关S接1时，只有电阻丝工作，为加热挡
B.开关S接1时，只有电阻丝R工作，为保温挡
C.开关S接2时，电阻丝R与同时工作，为加热挡
D.开关S接2时，电阻丝R与同时工作，为保温挡
【答案】D
【解析】由可知，在电压一定时，电阻越大，功率越小，为保温挡，电阻越小，功率越大，为加热挡，所以开关S接1时，R0短路，电路中只有R工作，电阻小，功率大，为加热挡，开关S接2时，R0与R串联，电阻大，功率小，为保温挡，可知D符合题意，ABC不符合题意。
【举一反三3】某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于“1”时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于　　 挡，在此挡位下加热4.4kg的水，使其温度升高5℃，用时100s，电饭锅的加热效率为　　　 ；当开关S置于“2”时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为　　　 Ω。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
【答案】高温烧煮　 84%　 2156
【解析】[1]当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路；当开关S置于2挡时，两电阻串联，由串联电阻总电阻大于其中任一电阻和可知，开关S置于1挡时，电路电阻最小，电功率最大，因此电饭锅处于高温烧煮挡。
[2]高温烧煮挡加热100s，消耗电能为
加热4.4kg的水，使其温度升高5℃，吸收热量为
电饭锅的加热效率为
[3]当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路，此时电流表示数为5A，根据欧姆定律可得，R0的阻值为
当开关S置于“2”挡时，电路的为串联电路，此时电路总电阻为
那么R电阻为
【举一反三4】某学习小组设计了一种多挡位电热器，电热器的铭牌如下表所示，其内部简化的电路如图所示。其中R1、R2为阻值一定的电热丝，且R1>R2。通过控制开关S1、S2的断开或闭合状态，可以让电热器在不同挡位工作。××电热器　　
（1）求R1的阻值。
（2）求电热器在中挡位工作30min所消耗的电能W。
（3）若家庭电路的电压是220V，某插座的额定电流是5A，用该插座仅给该电热器供电，能否使用高挡位？说明理由。
【答案】（1）96.8Ω；（2）1.8×106J；（3）否，理由见解析
【解析】解：（1）图中电路开关均闭合时为两电阻并联，当并联时，阻值最小，根据可得，为高挡，因R1>R2，可知只有开关S1闭合时为抵挡，只有开关S2闭合时为中挡。则R1的阻值为
（2）根据可知，电热器在中挡位工作30min所消耗的电能W为
W=P中t=1000W×30×60s=1.8×106J
（3）根据题意可知，电热器在高温挡时的电流为
因为I高>5A，所以不能使用高挡位。
答：（1）R1的阻值为96.8Ω；
（2）电热器在中挡位工作30min所消耗的电能W为1.8×106J；
（3）若家庭电路的电压是220V，某插座的额定电流是5A，用该插座仅给该电热器供电，不能使用高挡位，因为电流大于插座的额定电流。
【举一反三5】如图甲是一款电火锅，其工作电路图如图乙所示，额定电压为220V，R1是加热管，R2是阻值为24Ω的限流电阻，只有加热管释放的热才能被锅内物体吸收，电火锅有加热和保温两个挡，加热挡的功率为2420W，求：
(1)保温档时，电路的总功率；
(2)若该电火锅加热效率为80%，用该电火锅将2.3kg水从8℃加热至100℃最少用时7min，则实际电压为多少
【答案】(1)1100W (2)226.2V
【解析】（1）R1的阻值
当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由可知电路中的总功率最小，电火锅处于保温挡。根据串联电路的电阻特点，保温档时，电路的总电阻
此时电路中的总功率
（2）水吸收的热量
7min电火锅消耗的电能
实际功率为
实际电压为
【题型5】电热的利用及防止
【典型例题】下列事例中，属于防止电热的是（　　）
A.用家用电饭锅煮米饭
B.用电烙铁对电线进行焊接
C.用电热孵卵器孵小鸡
D.电视机后盖上有很多小孔
【答案】D
【解析】用电饭锅煮饭，是利用电热给食物加热，可知A不符合题意；用电烙铁对电线进行焊接，是利用电热来工作的，可知B不符合题意；电热孵卵器孵小鸡，是利用电热来孵卵，可知C不符合题意；电视机后盖上有很多小孔，是为了散热，防止电热的危害，可知D符合题意。
【举一反三1】下列用电器中，为了防止电热产生安全隐患的例子是（　 ）
A.电热杯
B.电暖气
C.电脑排风扇
D.电热孵化器
【答案】C
【解析】根据焦耳定律可知，利用电热的有电热杯、电暖气、电热孵化器，而电脑排风扇是防止电热产生安全隐患，可知C符合题意，ABD不符合题意。
【举一反三2】下列用电器中，为了防止电热产生安全隐患的例子是（　 ）
A.电热杯
B.电暖气
C.电脑排风扇
D.电热孵化器
【答案】C
【解析】根据焦耳定律可知，利用电热的有电热杯、电暖气、电热孵化器，而电脑排风扇是防止电热产生安全隐患，可知C符合题意，ABD不符合题意。
【举一反三3】下列情况中，属于防止电热危害的是（　 ）
A.电脑机箱内有小风扇　
B.用电饭锅煮饭
C.冬天用电暖气取暖　
D.用电熨斗熨烫衣服
【答案】A
【解析】电脑机箱内的小风扇是散热扇，是为了及时将电脑产生的热散掉，属于防止电热危害，可知A符合题意；电饭锅、电暖气、电熨斗都属于电热器，利用电流的热效应工作，是利用电热的例子，可知BCD不符合题意。
【举一反三4】为防止　　　造成的危害，电视机的机壳上都装有散热窗．在家庭电路中，空气开关的作用是　　　　　 ．
【答案】电热　 电路超载时自动断开电路
【解析】电视机工作时会产生热量，为防止电热造成的危害，电视机的机壳上都装有散热窗；在家庭电路中，空气开关的作用是电路超载时自动断开电路．
【举一反三5】阅读短文，回答问题。
电热温床
电热温床是指在床土下8~10cm处铺设电热线，对床土进行加温的育苗设施。它具有升温快、地温高、温度均匀、调节灵敏、使用时间不受季节限制等优点，同时又可根据不同蔬菜种类和不同天气条件调节控制温度和加温时间。
电热温床的组成部分主要包括电热线和控温仪等。电热线的核心部分是电热丝，它的作用是提高床温。控温仪相当于一个阻值随温度变化的电阻，它可以根据温度自动控制通过电热丝的电流，实现温床温度的自动控制。使用控温仪可以满足各种作物对不同地温的要求。
为了提高电热温床的保温效果，电热温床最好设在塑料大棚内，并在电热温床底部铺设隔热层，以减少热量向下传导的损失。
（1）电热温床是将电能转化为　　能的设施。
（2）电热温床的两个主要组成设备——电热线与控温仪，它们的连接方式是　　联，其中能通过控制床土温度以满足不同蔬菜的需求的设备是　　（选填“电热线”或“控温仪”）。
（3）为了实现提高电热温床保温效果的目的，应采取的措施是　　。
【答案】内　 串　 控温仪　 见解析
【解析】（1）[1]电热温床工作时，消耗电能，获得热量，使温度升高，是将电能转化为内能的设施。
（2）[2]控温仪要控制电热线的发热情况，它们互相影响，它们的连接方式是串联。
[3]控温仪相当于一个阻值随温度变化的电阻，它可以根据温度自动控制通过电热丝的电流，实现温床温度的自动控制。其中能通过控制床土温度以满足不同蔬菜的需求的设备是控温仪。
（3）[4]为了实现提高电热温床保温效果的目的，应采取的措施是：减少热散失，所以电热温床最好设在塑料大棚内，并在电热温床底部铺设隔热层，以减少热量向下传导的损失。
【举一反三6】下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是　 。
A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B．家里使用电热水壶烧水
C．小明妈妈用电熨斗熨衣服　　D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
理由：　 。
【答案】D　 见解析
【解析】[1][2]ABC．用电热孵卵器孵小鸡、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服，都是将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，可知ABC不符合题意；
D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，目的是给电脑降温，防止电热产生危害，可知D符合题意。13.3 电流的热效应
【题型1】认识电流的热效应 1
【题型2】探究影响电流热效应的因素 3
【题型3】焦耳定律及其应用 7
【题型4】多档位用电器 9
【题型5】电热的利用及防止 11
【题型1】认识电流的热效应
【典型例题】下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机的后盖有很多孔
B.电熨斗通电后发热可以熨平衣物
C.与空调器相连的导线很粗
D.电脑的主机中安装微型风扇
【举一反三1】下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机
B.电暖气
C.电脑
D.计算器
【举一反三2】疫情封控期间，保温箱有效地解决了隔离餐送餐过程中容易失温的问题，某品牌保温箱内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点. 这个保温箱的低温档为12W，则（　　）
A.开关S2接a时保温箱的电功率最大
B.该保温箱利用了电流的磁效应的原理
C.保温箱中温档和高温档功率分别为16W和24W
D.若选择低温档加热，送餐2小时，保温箱消耗的电能为24J
【举一反三3】下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机
B.电暖气
C.电脑
D.计算器
【举一反三4】如图为家用真空封口机的原理图，电源电压为5V，电热丝R0阻值为2Ω，闭合开关S1，电热丝温度升高，利用电流的　　 效应实现高温封口，4秒内产生的热量为　　 J，若使用时容易把薄塑料袋烫坏，可以再　　 联一个　　 ，通过调节使薄厚塑料袋均可封口。当抽气机抽出塑料袋内空气时，在　　 的作用下，塑料袋被压扁。
【举一反三5】电流流过导体时会发热，产生的热量跟　　，跟　　，跟　　。
【举一反三6】小状同学使用电热水壶烧开水，电热水壶是利用电流的　　效应工作的；他使用的额定功率为2kW的电热水壶，正常工作了10min，消耗了　　J的电能。
【举一反三7】小明家新买的电饭锅可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换，其简化电路如图所示。R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点。已知R1=55Ω，R2=220Ω。电饭锅煮饭利用了电流的　　效应；高温挡时通过干路的电流为　　A；若某次煮饭过程中电饭锅在中温挡工作了15min，则此过程消耗的电能为　　J。
【题型2】探究影响电流热效应的因素
【典型例题】如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有等质量的液体（液体未画出），电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中，温度计显示液体的温度，下列说法正确的是（　　）

A.若要探究电阻大小对电热的影响，可以在甲、乙瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙
B.若要探究电阻大小对电热的影响，电流产生的热量可通过加热时间来反映
C.若要比较水和煤油的比热容大小，则应在甲、乙两瓶中分别装入水和煤油，且R甲≠R乙
D.若要比较水和煤油的比热容大小，两种液体吸收热量的多少可通过温度计示数的变化比较，温度升高多的液体吸收热量多
【举一反三1】用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”时，下列说法正确的是（　　）
A.为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值相等
B.通过观察温度计示数的变化比较电流产生的热量的多少
C.选择比热容较大的液体作为被加热物体，实验现象会更明显
D.该实验装置不能用来探究导体产生的热量与电流的关系
【举一反三2】如图所示为“探究焦耳定律”的实验装置，下列说法正确的是（　　）
A.探究“通电导体产生热量的多少与导体电阻的关系”时，应选用装置乙
B.甲装置中闭合开关后，通过R1的电流小于R2中的电流
C.乙装置中闭合开关后，R2所连U形管中的液面上升得快
D.乙装置中，将容器外的电阻R3与R2并联，可以使通过R2的电流小于R1中的电流
【举一反三3】如图，甲、乙是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。下列分析正确的是（　　）
A.通过U形管两侧液面高度差反映电流通过导体产生热量的多少，利用了等效替代法
B.甲实验通电一段时间后，右侧容器内空气吸收的热量更多
C.乙实验探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D.乙实验通电一段时间后，左侧容器内电阻产生的热量与右侧容器内电阻产生的热量之比为2∶1
【举一反三4】小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关。选择的器材有；两个相同的烧瓶，相同的温度计A和B，电压恒定且不可变的电源、开关、停表各一个，电阻丝R1、R2、R3且R1=R3>R2，实验用液体足量。
(1)该实验采用串联电路可以控制　　和通电时间相同；
(2)实验中两个瓶中液体应满足的条件是　　；
(3)闭合开关一段时间，同时观察A、B两支温度计，发现示数的变化量不相等，实验结论是：　　；
(4)如果还想探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，请你利用现有器材设计实验电路图，标明电阻符号，并说明除电流外还需要收集的证据是什么。
【举一反三5】如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，左右两个透明的容器中密闭着空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，U形管中装的是红色液体；

(1)a、b、c、d容器中所装空气的质量　　 （选填“相等”或“不相等”）；
(2)图甲装置可探究电流产生的热量与　　 的关系；
(3)在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下，　　　，产生的热量越多；
(4)若图甲中U形管A液面高度差有变化明显，U形管B液面无变化，可知障可能是　　　。
(5)寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用的是电流的　 效应，使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，原理是　　　。
【举一反三6】如图所示小明同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
（1）实验中通过观察U形管中液面的高度变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。这种实验方法叫　　　 。下面实验也用这种实验方法的是　　　 （选填序号即可）；
A．学习电压时，我们用水压来类比
B．用光线来描述光通过的路径
C．把敲响的音叉来接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动
D．用斜面和滑块来研究牛顿第一定律
（2）图　　　 （选填“甲”或“乙”）所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电流的关系的，通电一段时间，　　　 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）容器中电流产生的热量较多；
（3）大量实验发现：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，这就是著名的　　　 定律，表达式为　　　
【题型3】焦耳定律及其应用
【典型例题】如图所示，电源电压保持不变，定值电阻。将滑片滑到滑动变阻器的b端时，闭合开关，电压表的读数为3V；将滑片滑到滑动变阻器的中点时，电压表的读数为4.5V。下列判断错误的是（　　）
A.电路中的最小电流是0.5A
B.电源电压是9V
C.滑动变阻器的最大阻值是9Ω
D.移动滑片，在通电100s内产生的热量最多1350J
【举一反三1】如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A.R1两端的电压与通过R1的电流成反比
B.电源电压为8V
C.当滑片P在b端时，通电10s，R1产生的热量为8J
D.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变电阻大小的
【举一反三2】如图是具有加热、保温两挡功能的电热杯垫的简化电路图，R1、R2为阻值不变的加热元件，R1=10Ω，R2=5Ω，工作电压为5V。电热杯垫在加热挡工作时的电功率为　　　W。用电热杯垫将100g的水温度升高5℃，该过程水吸收的热量是　　 J，若加热过程中不计热量散失，电热杯垫需要正常加热的时间是　　　s。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
【举一反三3】如图所示是“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6V，， 通电时间2min, 则 R1 与 R2产生的热量相差　　　J。
【举一反三4】在如图所示电路中，，电压表的示数为3V，电压表的示数为5V，求：
(1)电阻的阻值；
(2)10s内电阻产生的热量。
【题型4】多档位用电器
【典型例题】某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热，以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示，R1、R2均为加热电阻，R1>R2，S为智能开关，可根据实际需要选择不同电阻接入电路。某段工作过程，加热功率随环境温度变化如图乙所示（横轴t表示环境温度）。下列说法中正确的是（　　）
A.环境温度为5℃时，电热毯电功率为44W
B.环境温度为35℃时，开关S连接接线柱2和3
C.开关S连接接线柱1和2时，工作1h消耗的电能为0.1kW h
D.开关S连接接线柱2和3时，电路总电阻为484Ω
【举一反三1】如图所示为某多挡位电热饮水机的电路原理图。已知饮水机的额定电压是220V，加热功率是440W，保温功率是40W。当饮水机正常工作时（　　）

A.开关S、S1均闭合时，饮水机处于保温状态
B.饮水机处于加热状态时，电路中的总电流是2A
C.电阻R2工作时的电功率为40W
D.电阻R1的阻值为121Ω
【举一反三2】家用电饭煲有加热和保温两挡，其原理如图所示，其中R与为发热电阻丝。下列说法中正确的是（　　）
A.开关S接1时，只有电阻丝工作，为加热挡
B.开关S接1时，只有电阻丝R工作，为保温挡
C.开关S接2时，电阻丝R与同时工作，为加热挡
D.开关S接2时，电阻丝R与同时工作，为保温挡
【举一反三3】某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于“1”时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于　　 挡，在此挡位下加热4.4kg的水，使其温度升高5℃，用时100s，电饭锅的加热效率为　　　 ；当开关S置于“2”时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为　　　 Ω。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
【举一反三4】某学习小组设计了一种多挡位电热器，电热器的铭牌如下表所示，其内部简化的电路如图所示。其中R1、R2为阻值一定的电热丝，且R1>R2。通过控制开关S1、S2的断开或闭合状态，可以让电热器在不同挡位工作。××电热器　　
（1）求R1的阻值。
（2）求电热器在中挡位工作30min所消耗的电能W。
（3）若家庭电路的电压是220V，某插座的额定电流是5A，用该插座仅给该电热器供电，能否使用高挡位？说明理由。
【举一反三5】如图甲是一款电火锅，其工作电路图如图乙所示，额定电压为220V，R1是加热管，R2是阻值为24Ω的限流电阻，只有加热管释放的热才能被锅内物体吸收，电火锅有加热和保温两个挡，加热挡的功率为2420W，求：
(1)保温档时，电路的总功率；
(2)若该电火锅加热效率为80%，用该电火锅将2.3kg水从8℃加热至100℃最少用时7min，则实际电压为多少
【题型5】电热的利用及防止
【典型例题】下列事例中，属于防止电热的是（　　）
A.用家用电饭锅煮米饭
B.用电烙铁对电线进行焊接
C.用电热孵卵器孵小鸡
D.电视机后盖上有很多小孔
【举一反三1】下列用电器中，为了防止电热产生安全隐患的例子是（　 ）
A.电热杯
B.电暖气
C.电脑排风扇
D.电热孵化器
【举一反三2】下列用电器中，为了防止电热产生安全隐患的例子是（　 ）
A.电热杯
B.电暖气
C.电脑排风扇
D.电热孵化器
【举一反三3】下列情况中，属于防止电热危害的是（　 ）
A.电脑机箱内有小风扇　
B.用电饭锅煮饭
C.冬天用电暖气取暖　
D.用电熨斗熨烫衣服
【举一反三4】为防止　　　造成的危害，电视机的机壳上都装有散热窗．在家庭电路中，空气开关的作用是　　　　　 ．
【举一反三5】阅读短文，回答问题。
电热温床
电热温床是指在床土下8~10cm处铺设电热线，对床土进行加温的育苗设施。它具有升温快、地温高、温度均匀、调节灵敏、使用时间不受季节限制等优点，同时又可根据不同蔬菜种类和不同天气条件调节控制温度和加温时间。
电热温床的组成部分主要包括电热线和控温仪等。电热线的核心部分是电热丝，它的作用是提高床温。控温仪相当于一个阻值随温度变化的电阻，它可以根据温度自动控制通过电热丝的电流，实现温床温度的自动控制。使用控温仪可以满足各种作物对不同地温的要求。
为了提高电热温床的保温效果，电热温床最好设在塑料大棚内，并在电热温床底部铺设隔热层，以减少热量向下传导的损失。
（1）电热温床是将电能转化为　　能的设施。
（2）电热温床的两个主要组成设备——电热线与控温仪，它们的连接方式是　　联，其中能通过控制床土温度以满足不同蔬菜的需求的设备是　　（选填“电热线”或“控温仪”）。
（3）为了实现提高电热温床保温效果的目的，应采取的措施是　　。
【举一反三6】下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是　 。
A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B．家里使用电热水壶烧水
C．小明妈妈用电熨斗熨衣服　　D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
理由：　 。

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