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焦耳定律及其应用专题练习
知识梳理
一、电流的热效应
电流通过导体时，电能转化为内能的现象
二、焦耳定律
1.发现
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系.
2.内容：
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.
3.公式：
4.注意：
当电路为纯电阻电路时，电流产生的热量才等于电路所消耗的电能，即，否则只能用焦耳定律计算.
题型专练
题型1 电热影响因素的探究
1．如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝、串联在电路中，且。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关后，通过的电流小于的电流
B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙管慢
C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系
D．该实验用到了转换法和控制变量法
【答案】D
【知识点】串联电路的电流规律、探究电流产生热量与电阻的关系、控制变量法、转换法
【详解】A．因为、串联在电路中，根据串联电路电流处处相等的特点可知，闭合开关后，通过的电流等于的电流，故A错误；
B．已知，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律可知，产生的热量多。因为U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，所在容器中空气吸收的热量多，温度升高得快，所以甲管中液面上升比乙快，故B错误；
C．该实验中两电阻丝串联，电流和通电时间相等，电阻不同，是用于探究电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系，而不是电压和通电时间一定时，故C错误；
D．通过U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，从而反映电阻丝产生热量的多少，运用了转换法；控制电流和通电时间相同，研究电热与电阻的关系，运用了控制变量法，故D正确。
故选D。
2．（多选）如图所示是探究“电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等量的空气，电阻丝的阻值R1=R2=R3=5Ω。下列说法正确的是 （　　）
A．本实验运用了转换法和控制变量法
B．通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差较大
C．透明容器中的空气是通过热传递的方式使其内能增加的
D．若将R2改为10Ω，可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
【答案】AC
【知识点】探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系、热传递改变物体的内能
【详解】AB．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，该装置可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，探究过程运用了控制变量法；实验中通过转换法通过观察U形管液面的高度差来表示电阻丝产生电热的多少，由焦耳定律可知通电一段时间后，左侧电阻丝产生的热量多，由转换法可知，左侧U形管中的液面高度差比右侧大，故A正确，B错误；
C．改变内能的方法是做功和热传递，容器里的空气是通过热传递的方式使其内能增加的，故C正确；
D．若将R2换为阻值为10Ω的电阻，两容器内的电阻不相等，通过的电流也不相等，根据控制变量法，不能实现探究目的，故D错误。
故选AC。
3．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是（ ）
A．甲，乙两实验都可以用来研究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
B．甲实验中两个电阻串联在同一个电路中只是为了保证流过两个电阻的电流相等
C．将乙图中右侧容器外接电阻换小一些，则右侧U形管高度变化会更明显
D．乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气的温度之比约为
【答案】A
【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系
【详解】A．甲、乙两实验中，都可以通过控制变量，改变通电时间，观察 U 形管液面高度变化，来研究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，故A 正确；
B．甲实验中两个电阻串联在同一电路中，不仅是为了保证流过两个电阻的电流相等，还能控制通电时间相同，故B错误；
C．乙图中右侧容器外接电阻换小一些，根据并联电阻的规律，并联部分的总电阻变小，由分压原理，并联部分两端的电压变小，则通过右侧容器内电阻的电流会变小，由 可知，产生的热量减少，右侧U 形管高度变化会更不明显，故C 错误；
D．乙实验中，左侧电阻电流 I左 ，右侧电阻与外接 5Ω 电阻并联，根据并联电路电流规律，右侧电阻电流。由 ，R相同，t相同，可得 ，则左右两侧容器内空气的温度之比约为 4:1 ，故D 错误。
故选A。
4．在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”实验时，在装有相同初温、质量的煤油的瓶子内装入铜丝和镍铬合金丝（R铜(1)实验中是通过观察 来显示电流产生热量的多少；为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有 的特点；
(2)图中，将铜丝和镍铬合金丝串联，是为了控制 和通电时间相同。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片在某一位置，一段时间后观察到B瓶中温度计的示数大于A瓶中温度计的示数，可得出结论：在其他条件一定时， 越大，电流通过导体产生的热量越多；
(3)写出一个该实验中用到的实验方法是 。
【答案】(1) 温度计的示数 比热容小升温快
(2) 电流 电阻
(3)控制变量法/转换法
【知识点】探究电流产生热量与电阻的关系、不同物质的吸热本领、控制变量法、转换法
【详解】（1）[1]实验中，为了显示电流产生热量的多少，采用了转换法的思想，即通过观察温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。温度计示数变化越大，说明电流产生的热量越多。
[2]为了在较短的时间内达到明显的实验效果，应选用比热容较小的液体，因为比热容小的液体在吸收相同热量时，温度变化更明显。在煤油和水两种液体中，煤油的比热容较小，因此应选用煤油。
（2）[1]将铜丝和镍铬合金丝串联在电路中，是为了控制通过它们的电流和通电时间相同。这是因为在串联电路中，电流处处相等。
[2]闭合开关，移动滑动变阻器的滑片在某一位置，一段时间后观察到乙瓶中温度计的示数大于甲瓶中温度计的示数。由于乙瓶中的镍铬合金丝电阻大于甲瓶中的铜丝电阻，且通过它们的电流和通电时间相同，因此可以得出结论：在其他条件一定时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
（3）实验中，使用了转换法，将电流产生热量的多少转换为温度计示数上升的多少，便于观察。还使用了控制变量法，探究电流产生的热量与其中一个因素的关系时，控制了其它条件不变。
5．在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（三个烧瓶中均装有质量相等的煤油）
(1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小楚设计了图甲装置，在烧瓶内安装一根电阻丝并插入一支温度计，该实验通过比较 的变化，来比较相同时间内不同电流产生的热量多少；
(2)小楚先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（如表所示）；
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：电阻和通电时间相等时，电流越 ，其产生的热量越多；
(3)若要探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）；
(4)小陈提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”实验，则她应选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶与图甲中的烧瓶 （选填“串联”“并联”或“串联、并联均可”），并将其中一烧瓶中的煤油换成等 的水，水和煤油吸热的多少可以通过 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。
【答案】(1)温度计示数
(2)大
(3) B 串联
(4) A 串联、并联均可 质量 加热时间
【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系、不同物质的吸热本领
【详解】（1）电流通过导体时会产生热量，煤油吸收热量，温度会上升，导体通电放出的热量越多，煤油吸热温度升高越大，故可以根据温度计示数的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。
（2）对比数据可知，电流增大了，通电相同的时间，电阻的大小相同，电流大的，温度计示数升高大，说明电流增大时，电流通过导体产生的热量多，故结论为电阻和通电时间相等时，电流越大，导体产生的热量越多。
（3）[1][2]若要探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系，需要控制电流大小和通电时间相同，使导体的电阻不同。选择图乙中的B烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶中的电阻串联符合实验要求。
（4）[1]要比较水和煤油比热容的大小，实验中应使用相同的热源，保证相同时间内产生热量相同，所以选择乙图中A烧瓶（与甲图烧瓶中的电阻相同，使通电时间和电流相同，则相同时间内两烧瓶中的电阻产生的热量相同）。
[2]串联时两电阻相等，电流相等，根据，相同时间产生的热量相同；并联时两电阻相等，电压相等，根据，通过两电阻的电流还是相等。相同时间产生的热量相同。故串联、并联均可。
[3]根据控制变量法，应将其中一个烧瓶中的煤油换成等质量的水。
[4]相同加热装置，相同时间放出的热量相同，故水和煤油吸热的多少可以通过加热时间来比较，加热时间越长，吸热越多。
题型2 电热的利用与防止
6．下列情况中属于利用电热的是（ ）
A．电视机的后盖有许多孔 B．电热毯孵化小鸡
C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑机箱内有小风扇
【答案】B
【知识点】电热的利用和防止
【详解】A．电动机的后盖有许多孔是防止电流产生的热量过大而烧坏电动机，不属于电热的利用，故A不符合题意；
B．电热毯装有发热管是利用电热来孵化小鸡，属于电热的利用，故B符合题意；
C．电动机外壳有许多散热片，防止电流产生的热量过大而烧坏电动机，不属于电热的利用，故C不符合题意；
D．电脑机箱内有小风扇是防止电流产生的热量过大而烧坏用电器，不属于电热的利用，故D不符合题意。
故选B。
7．（多选）下列情况属于防止电热危害的是（　　）
A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇
C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电 D．电动机外壳上有散热片
【答案】BD
【知识点】电热的利用和防止
【详解】A．冬天用电暖器取暖属于利用了电流的热效应，不属于防止电热危害，故A不符合题意；
B．电流通过电脑内部的电路元件产生大量的热，容易烧坏电路元件，所以在电脑机箱内装有小风扇散热，属于防止电热危害，故B符合题意；
C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电是为了防止家电受潮，属于利用电热，故C不符合题意；
D．电动机工作时会产生大量的热，温度过高容易烧坏电动机，因此电动机外壳上有散热片，属于防止电热危害，故D符合题意。
故选BD。
8．如图所示的蒸烤箱，在蒸汽补湿烤模式下，温度低于设定值，电热丝开始工作；湿度较低，蒸汽发生器喷出恒温蒸汽；打开蒸烤箱门时，内部照明灯亮起。请判断下列说法正确的是（　　）
A．蒸烤箱门相当于电源
B．电热丝的工作原理是电流的热效应
C．内部电热丝、蒸汽发生器、照明灯是串联关系
D．烤箱使用三孔插座是为了插头插入时更稳定
【答案】B
【知识点】电路的组成部分及其作用、辨析电路的串并联、电热的利用和防止、三线插头的接线及作用
【详解】A．打开蒸烤箱门时内部照明灯亮起，蒸烤箱门起到控制电路通断的作用，相当于开关，而不是电源，故A错误；
B．电流通过电热丝时，电能转化为内能，使电热丝发热，其工作原理就是电流的热效应，故B正确；
C．温度低于设定值时电热丝工作，湿度较低时蒸汽发生器工作，打开蒸烤箱门时照明灯亮起，它们各自的工作情况互不影响，说明内部电热丝、蒸汽发生器、照明灯是并联关系，而不是串联关系，故C错误；
D．烤箱使用三孔插座，是为了使烤箱的金属外壳接地，当烤箱漏电时，电流能通过地线导入大地，防止发生触电事故，而不是为了插头插入时更稳定，故D错误。
故选B。
9．早春育苗保温常用电热温床，铺设时，先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线 联。保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生 而产生危险。电热温床是利用电流的 效应持续获得适宜幼苗生长的温度。
【答案】 串 过热 热
【知识点】用电器的串联、电热的利用和防止
【详解】[1]电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线串联。
[2]保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生过热而产生危险。
[3]电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。电热温床是利用电流的热效应持续获得适宜幼苗生长的温度。
10．在炎热的夏天，电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次。这是因为 在起作用，前者是 电热，后者是 电热（后两空选填“利用”或“防止”）。
【答案】 电热 防止 利用
【知识点】电热的利用和防止
【详解】[1]无论电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，还是长期停止使用，隔一段时间要通电一次，这都是因为电热在起作用。
[2]炎热夏天，连续长时间工作的电视机要停用一会儿，是为了防止产生过多的热量，影响电视机的正常使用，属于防止电热危害。
[3]如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次，是为了利用电热来防潮，属于利用电热。
题型3 一般电路中的电热计算
11．两个电热器的阻值之比为2:5，把它们并联起来接入电路中，相同时间内它们产生的热量之比是（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】焦耳定律的推导式及其应用
【详解】由题意可知，两个电热器并联起来接入电路中，且两电阻之比为
由于并联电路中各支路两端的电压相等，所以由可得，相同时间内产生的热量之比
12．如图甲所示为某同学设计的一电子温度计的电路原理图。电源电压恒为6V，电压表量程为，是定值电阻，是热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示。将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中时，电压表示数为2V。下列选项正确的是（　　）
A．电阻的阻值为
B．在电路正常工作时，此电子温度计能测量的最高温度为
C．在不改变电表的条件下，通过增大电源电压可以增大电子温度计的测温范围
D．将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中时，通电5分钟，产生的热量为20J
【答案】B
【知识点】串联电路的电压规律及应用、欧姆定律的简单计算、含有敏感电阻的动态分析、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】AD．将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中，冰水混合物的温度为，由图乙可知，此时热敏电阻的阻值为，根据串联电路的电压规律可知，此时热敏电阻两端的电压为
此时电路中的电流为
则的阻值为
通电5分钟，产生的热量为
故AD错误；
B．当电压表示数最大为3V时，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流最大，则电路中的最大电流为
根据串联电路的分压规律可知，此时热敏电阻分得的电压最小，则热敏电阻分得的电压为
则热敏电阻的最小值为
由图乙可知，此电子温度计能测量的最高温度为，故B正确；
C．在不改变电表的条件下，即电压表的最大测量为3V不变，根据欧姆定律可知电路中的最大电流不变，增大电源电压，则热敏电阻分得的最小电压变大，根据欧姆定律可知热敏电阻变大，电子温度计的测温范围变小，故C错误。
故选B。
13．某电动机工作时将电能转化为 能，如果线圈电阻为，电流为5A，则1分钟内线圈发热量为 J。
【答案】 机械 3000
【知识点】了解各种用电器使用时的能量转化、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】[1]电动机的工作原理是将电能转化为机械能。
[2]根据焦耳定律产生的热量为
14．有一只标有“3V”字样的小灯泡和一个定值电阻，如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图象，由图象可知定值电阻R的阻值为 Ω；若将小灯泡L和定值电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关时，小灯泡L的实际功率为1W，再闭合开关电路的总功率为 W，电阻R在1min内产生的热量为 J。
【答案】 10 1.4 24
【知识点】欧姆定律的图像表示、欧姆定律的简单计算、电功率P=UI及推导式的简单计算、动态电路中电功率的简单计算、焦耳定律的公式及简单应用
【解析】【小题1】[1]灯泡的电阻随电压的改变而改变，因此灯泡的I-U图象是一条曲线，定值电阻的阻值不变，因此定值电阻的I-U图象是一条直线，所以由图甲可知，当电阻R两端电压为3V时，通过的电流为0.3A，所以
[2]如图乙，只闭合开关时只有小灯泡工作，此时功率为1W，由图甲可知此时通过小灯泡的电流为0.5A，两端电压为2V时，
即电源电压为2V，再闭合开关，电路为灯泡与定值电阻并联，由于小灯泡两端电压没变，所以通过其电流也不变，由并联电路电压的特点可知，定值电阻两端电压为2V，由图甲可知，此时通过定值电阻的电流为0.2A，根据并联电路电流的特点可知，此时电路总电流
所以电路总功率
[3]由可得，电阻R在1min内产生的热量
15．如图所示电路，电阻，若断开、闭合，电流表的示数为0.30A；若闭合、，电流表的示数为0.50A。求：
(1)电源两端的电压；
(2)电阻的阻值；
(3)当、都闭合时，整个电路在1min内产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】并联电路的电流规律、欧姆定律的简单计算、电功的公式及简单应用、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】（1）当断开、闭合时，电路为只有电阻的简单电路，电流表测量通过的电流，记为
根据欧姆定律 可得，电源两端的电压U为：
（2）当闭合时，电阻并联，电流表测量干路电流，记为
在并联电路中，各支路两端的电压相等，且等于电源电压，所以R 和R 两端的电压均为
由于并联电路各支路互不影响，通过电阻的电流仍然是
根据并联电路的电流规律（干路电流等于各支路电流之和），通过电阻的电流为：
根据欧姆定律可得，电阻的阻值为：
（3）当都闭合时，电路的总电压，干路电流 ，通电时间
根据焦耳定律 ，整个电路在1min内产生的总热量为：
16．如图所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它有高、中、低三个挡位，已知R1＝1200Ω，R2＝240Ω。
(1)闭合S1、S3，断开S2时，电烤箱处于什么挡位？电路中的电流是多大？
(2)闭合S3，断开S1、S2时，通电1min电路中电流产生的热量是多大？
(3)当电烤箱处于低温挡时，它消耗的电功率是多大？（结果保留一位小数）
【答案】(1)1.1A
(2)2420J
(3)33.6W
【知识点】电功率P=UI及推导式的简单计算、电功率的多挡位问题、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】（1）闭合S2，断开S1、S3时，R1、R2串联，电路电阻最大，电路电功率最小，为低温挡；闭合S3，断开S1、S2时，电路为R1的简单电路，电路电阻较大，电路电功率较小，为中温挡；闭合S1、S3，断开S2时，R1、R2并联，电路电阻最小，电路电功率最大，为高温挡。
高温挡电路中的电流是
（2）闭合S3，断开S1、S2时，电路为R1的简单电路，通电1min电路中电流产生的热量是
（3）当电烤箱处于低温挡时，R1、R2串联，它消耗的电功率是
题型4 挡位型电热器的综合计算
17．某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，、为阻值一定的电热丝（）。通过开关S1、S2的断开和闭合，可以让电火锅在不同的挡位工作。下列说法中正确的是（　　）
A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡
B．高温挡一定比低温挡产生热量多
C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大
D．高温挡时断开S2，两端电压不变
【答案】D
【知识点】并联电路的电压规律及应用、欧姆定律的简单计算、电功率的多挡位问题、比较串并联电路中用电器发热的多少
【详解】A．电源电压一定，当闭合、断开时，只有接入电路，此时电路消耗的功率，当闭合、断开时，只有接入电路，此时电路消耗的功率，当、都闭合时，、并联，此时电路消耗的功率。因为上述3种连接方式的电路总电阻，所以，则S1闭合、S2断开时火锅处于中温挡，故A错误；
B．电火锅为纯电阻用电器，则电流通过用电器做功产生的电热，由公式可知产生的电热多少与功率和时间都有关，高温挡功率大，但不知道工作时间，所以不能确定高温档一定比低温挡产生热量多，故B错误；
C．先闭合，只有接入电路，再闭合，、并联，根据并联电路电阻特点，并联的电阻越多，总电阻越小，所以电路总电阻减小，故C错误；
D．高温挡时、并联，各用电器两端电压等于电源电压；断开，电路中只有，其两端电压也等于电源电压，所以两端电压不变，故D正确。
故选D。
18．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω，旋转开关S2可以让暖菜板处于加热挡或保温挡。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，下列说法中错误的是（　　）
型号 805D 电路总功率 加热 2100W
电压 220V 保温
用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W
A．内置风扇的工作电流约为0.45A
B．R1的阻值为24.2Ω
C．保温状态下工作5min，电热丝产生的热量1.2×105J
D．加热状态下电路总电阻为22Ω
【答案】D
【知识点】电功率P=UI及推导式的简单计算、电功率的多挡位问题、焦耳定律的推导式及其应用
【详解】A．由表中数据可知，风扇的功率为P风=100W，根据P=UI可得，内置风扇的工作电流为，故A正确；
B．由图乙可知，开关S1闭合，S2接触点1、2时，电路中只有风扇工作；S2接触点2、3时，电热丝R1与R2串联，再与风扇并联，加热电路的总电阻较大；S2接触点3、4时，加热电路中只有电热丝R1工作，再与风扇并联，加热电路的总电阻较小，根据可知，S2接触点2、3时，加热电路消耗的电功率较小，暖菜板处于保温挡；S2接触点3、4时，加热电路消耗的电功率较大，暖菜板处于加热挡。由于并联电路各支路互不影响，故加热挡下R1的电功率为P1=P加-P风=2100W-100W=2000W
根据可得，R1的阻值为
故B正确；
C．保温状态下电热丝的功率为
根据Q=I2Rt=Pt可得，工作5min电热丝产生的热量为Q=P保t=400W×5×60s=1.2×105J
故C正确；
D．加热状态下，电热丝R1与风扇并联，已知求得R1的阻值为24.2Ω，由于风扇为非纯电阻用电器，无法求得风扇的电阻，故加热状态下电路的总电阻不能确定，故D错误。
故选D。
19．某型号电饭煲有加热和保温两个挡位，如图所示为其电路原理图，R1、R2均为加热电阻，R1=48.4Ω，R2=193.6Ω。该电饭煲在加热挡时，开关S应打至 位置；在保温挡正常工作1min，电路产生的热量为 J。
【答案】 1 1.2×104
【知识点】电功率的多挡位问题、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】[1]由图可知，当开关S接2时，、串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电饭煲处于保温挡，当开关S接1时，只有工作，电路的总电阻最小，总功率最大，电饭煲处于加热挡。
[2]根据串联电路特点可知，电饭煲保温挡工作时电路的总电阻为
由可知，在保温挡正常工作，电路产生的热量为
20．小丽家有一台具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其简化电路图如图所示，电源电压恒为220 V，R1、R2是电热丝，开关S同时接触相邻的两个触点。R1=242Ω，R2的阻值为R1阻值的一半。转动开关S，使其与“1”“2”两个触点接触时，为 （选填“低温”“中温”或“高温”）挡，在此挡位通电10 min，可使500g牛奶的温度升高48 ℃，此过程产生的热量是 J，加热效率为 。（c牛奶=2.5×10J/（kg·℃））
【答案】 低温 1.2×105 50%
【知识点】比较串并联电路中用电器发热的多少、计算物体温度变化时的吸放热、热机效率的计算
【详解】[1][2][3]“1”“2”两个触点接触时，电路中只有R1，大于两电阻并联，此时电路的电阻最大，根据电功率公式分析可知，电压不变，所以电功率最小，处于低温挡位。在此挡位通电10 min，此时产生的热量为
水吸收热量为
所以加热效率为
21．如图甲为电热毛巾架，额定电压为220V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。如图乙所示为其内部电路原理图，和都为发热电阻丝；如图丙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像。求：
(1)高温挡的功率；
(2)发热电阻丝的电阻；
(3)毛巾架工作20min产生的热量。
【答案】(1)220W
(2)660Ω
(3)
【知识点】欧姆定律的简单计算、电功率P=UI及推导式的简单计算、电功率的多挡位问题、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】（1）高温挡时，电路中的电功率大，由可知，电流大，图丙中最大电流为，此时毛巾架处于高温挡，则高温挡的功率为
（2）由图乙可知，当开关S接2时，串联，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路中的总功率最小，毛巾架处于低温挡；当开关S接1时，只有工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，毛巾架处于高温挡；
已知高温挡的电流为1A，由可知，的阻值
由图丙可知，低温挡工作时电路中的电流，由可知，的串联总电阻为
根据串联电路的电阻特点可知，的阻值为
（3）毛巾架0~10min高温挡工作，10~20min低温挡工作，则工作20min产生的热量为
22．如图1所示为某款家用电热取暖器，它有一个可调温控开关，可以通过旋钮设定取暖器工作时的最高温度，当取暖器的表面温度达到设定温度时，温控开关自动断开，当温度降到某数值温控开关又会自动闭合；两个挡位开关和，可以独立操作，分别控制电热丝和的工作状态，其内部电路可简化为图2所示，工作参数如表。求：
额定电压 220V
额定功率 电热丝 550W
电热丝
(1)电热丝的阻值；
(2)该款取暖器以最小加热功率工作5min产生的热量；
(3)该款取暖器以最大功率工作时，通过它的电流。
【答案】(1)88Ω
(2)1.65×10 J
(3)7.5A
【知识点】电功的公式及简单应用、电功率P=UI及推导式的简单计算、电功率的多挡位问题、焦耳定律的公式及简单应用
【详解】（1）已知电热丝R1的额定功率为P1=550 W，额定电压为U=220 V，由可得
（2）根据题意，当只有R1单独接入电路时，取暖器电功率最小，最小加热功率为，通电时间
产生的热量为
（3）结合题意和图2可知，当电热丝R1和R2都工作时，电路中的电功率最大，可得总功率
通过它的电流为
23．中医药是中国传承几千年的文化瑰宝。如图甲是一款小型的电热煎药壶，额定电压为220V，有高温、低温两个挡位，其内部简化电路如图乙所示，当双触点选择开关接触A、B时为断开状态。、是两个阻值不变的电热丝，，，。
(1)判断并简要说明使用低温挡工作时开关应接触B、C还是C、D？
(2)计算使用低温挡工作时的功率是多少？
(3)计算使用高温挡工作1min，电流做功是多少？
(4)采用低温挡加热已煎好的某种中药液。已知该中药液比热容为，质量为200g，加热8min，温度从5℃升高到45℃。请计算此过程的加热效率（加热过程中药液蒸发的影响可忽略不计）。
【答案】(1)使用低温挡工作时开关应接触B、C
(2)100W
(3)
(4)66.6%
【知识点】电功率P=UI及推导式的简单计算、焦耳定律的推导式及其应用、加热效率的计算
【详解】（1）由图乙可知，当双触点选择开关接触B、C时，R1接入电路，当双触点选择开关接触C、D时，R1、R2并联接入电路，根据并联电路电阻规律可知，R1、R2并联接入电路时，电路中的总电阻小于任意一个并联的电阻，所以R1、R2并联接入电路时，电路中的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，此时电热煎药壶处于高温挡，则当双触点选择开关接触B、C时，电热煎药壶处于低温挡。
（2）当双触点选择开关接触B、C时，电热煎药壶处于低温挡，R1接入电路，由可知，低温挡工作时的功率
（3）使用高温挡时，R1、R2并联接入电路，工作1min，根据并联电路特点可知电流做功
（4）该中药液比热容为，质量为200g，温度从5℃升高到45℃，中药液吸收的热量
低温挡加热8min，消耗的电能
此过程的加热效率
题型5 含电动机工作时的的电热计算
24．图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具，其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5V，闭合开关后，“0.5V 0.2W”的指示灯正常发光，线圈电阻为0.5Ω的电动机正常工作，则（　　）
A．指示灯的灯丝电阻为0.8Ω B．电动机的发热功率为1.6W
C．电动机的额定功率为0.08W D．电路的总功率为1.8W
【答案】D
【知识点】欧姆定律的简单计算、电功率P=UI及推导式的简单计算、含有电动机的电路
【详解】A．由得，指示灯的灯丝电阻为
故A不符合题意；
B．由P=UI得，指示灯的灯丝电流为
电动机的发热功率为
P=I2R=(0.4A)2×0.5Ω=0.08W
故B不符合题意；
C．指示灯正常发光时，电动机两端电压
U电=U-UL=4.5V-0.5V=4V额定功率为
P电=U电I=4V×0.4A=1.6W
故C不符合题意；
D．电路的总功率为
P=UI=4.5V×0.4A=1.8W
故D符合题意。
故选D。
25．将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（　　）
A．三个用电器均能将电能全部转化为内能
B．根据可计算出三个用电器的电阻相等
C．三个用电器消耗的电能一样多
D．三个用电器产生的热量相等
【答案】C
【知识点】电功率P=W/t的简单计算、含有电动机的电路
【详解】A．电风扇把电能转化为机械能和内能，电视把电能转化为光能和内能，故A错误；
B．只能针对纯电阻电路，故B错误；
CD．根据W=Pt，正常工作相同时间，三个用电器消耗的电能一样多，但电风扇、电视不是纯电阻，所以三个用电器产生的热量不相等，故C正确，D错误。
故选C。
26．在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则10s内电流通过电动机产生的热量为 J，10s内电动机消耗的电能为 J。
【答案】 5 30
【知识点】并联电路的电流规律、欧姆定律的简单计算、电功的公式及简单应用、焦耳定律的公式及简单应用、含有电动机的电路
【详解】[1]由图可知，定值电阻R0与电动机M并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R0支路的电流；因并联电路中各支路两端的电压相等，由可知，电源电压
根据并联电路的电流特点可知，通过电动机的电流
10s内电流通过电动机产生的热量
[2]10s内电动机消耗的电能
27．如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图，重物质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，通过电动机的电流为I=5A，不计各种摩擦，当电动机使物体以v=0.9m/s的速度匀速向上运动10s时，求：
（1）电动机消耗的电功率P1；
（2）电动机提升重物的功率P2；
（3）电动机的线圈电阻R。
【答案】（1）550W；（2）450W；（3）4Ω
【知识点】功的计算和估算、电功率P=UI及推导式的简单计算、含有电动机的电路
【详解】解：（1）电源提供给电动机的电压为U=110V，通过电动机的电流为I=5.0A，所以电动机消耗的电功率为
P1=UI=110V×5A=550W
（2）物体匀速上升，根据二力平衡条件可得，物体受到的拉力为
F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
重物上升的高度为
h=vt=0.9m/s×10s=9m
电动机提升重物所做的功为
W=Fs=Gh=500N×9m=4500J
电动机提升重物的功率为
（3)电动机工作过程中，将电功率一部分用来提升重物的功率，另一部分是电阻丝的发热功率，则电阻丝的发热功率为
P热=P1-P2=550W-450W=100W
根据P热=I2R可得，电动机的线圈电阻为
答：（1）电动机消耗的电功率P1为550W；
（2）电动机提升重物的功率P2为450W；
（3）电动机的线圈电阻R为4Ω。
28．如图为家用电吹风的部分参数及内部电路简图，它内部有一根电热丝和一个风扇，通过开关和可实现冷风和热风两挡功能。
额定电压 220V
热风功率 1250W
冷风功率 40W
（1）电热丝应该接在图中 （选填“A”或“B”）位置；
（2）电热丝的阻值为 Ω；
（3）现闭合开关、，吹风机正常工作5min，电热丝产生的热量是 J。
【答案】 B 40
【知识点】电功率P=UI及推导式的简单计算、电功率的多挡位问题、焦耳定律的推导式及其应用、含有电动机的电路
【详解】[1]由图知道，开关S1在干路上，S2控制B，无论是吹冷风还是吹热风，电动机均需工作，因此开关S1控制电动机和电热丝，S2控制电热丝，则A处应该接电动机，B处接电热丝。
[2]当吹冷风时，冷风功率为
当吹热风时，热风功率
则有
解得
[3]现闭合开关、，吹风机正常工作5min，电热丝产生的热量是
29．小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图，主要技术参数如下表，电吹风在额定电压下工作，求：
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）电热丝工作时的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的电阻是110Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？机械效率为多少？
热风温度 50~75℃
额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
【答案】（1）0.5A；（2）55Ω；（3）8250J，75%
【知识点】电功率P=UI及推导式的简单计算、焦耳定律的公式及简单应用、含有电动机的电路
【详解】解：（1）当吹冷风时，只有电动机工作，从表中数据可以看到，P冷=110W，电吹风的额定电压U=220V，由P=UI可得，通过电动机的电流
（2）当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝的电功率
P电热丝=P热-P冷=990W-110W=880W
由可得，电热丝的电阻值
（3）电动机工作时的电流为0.5A，电吹风吹冷风的时间5min=300s，电动机的电阻R电动机=110Ω，根据焦耳定律可知，电吹风吹5min冷风产生的热量
电吹风吹5min冷风消耗的电能
则机械效率
答：（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A；
（2）电热丝工作时的电阻是55Ω；
（3）电吹风吹冷风5min产生的热量是8250J，机械效率为75%。
题型6 欧姆定律与电功、电热综合
30．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
【知识点】电功的公式及简单应用、电功率P=UI及推导式的简单计算、电功率的多挡位问题、结合实际应用的电路综合计算问题
【详解】A．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，故A错误；
B．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，故B错误；
C．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
故C错误；
D．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
故D正确。
故选D。
31．为了防止甲醛超标的危害，如图甲所示是我校创新小组的同学们设计的甲醛监测设备的原理图。电源电压恒为3V，R0为10Ω的定值电阻，R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻，其阻值随污染指数变化的情况如图乙所示。用电压表示数反映污染指数，污染指数在50以下为轻度污染，之间为中度污染，100以上为重度污染，以下分析正确的是（　　）
A．污染指数越小，电压表示数越大
B．电压表示数为1V时，属于重度污染
C．污染指数越大，电路中消耗的总功率越小
D．污染指数为50时，电压表的示数为2.5V
【答案】B
【知识点】欧姆定律的简单计算、含有敏感电阻的动态分析、结合实际应用的电路综合计算问题
【详解】A．由电路图可知，两电阻串联，电压表测定值电阻R0两端的电压；由图像可知，污染指数越小，可变电阻的阻值越大，根据串联电路的分压特点可知，可变电阻分担的电压越大，由串联电路电压的规律可知，定值电阻分担的电压减小，即电压表示数减小，故A错误；
B．电压表示数为1V时，则电路中的电流为
由串联电路电压的规律可知，可变电阻两端电压
根据欧姆定律可得，此时可变电阻的阻值
由图乙可知，此时污染指数为150，属于重度污染，故B正确；
C．由图像可知，污染指数越大，可变电阻的阻值越小，总电阻变小，根据可知总功率变大，故C错误；
D．由图像可知，污染指数为50时，可变电阻连入电路中的阻值为50Ω，此时电路中电流
根据欧姆定律可得此时电压表的示数
故D错误。
故选B。
32．如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R1=5Ω，闭合开关S，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，只是量程不同，如图乙所示。则下列说法错误的是（　　）
A．电流表A的示数为0.3A B．电阻R2的阻值为10Ω
C．电阻R2的电功率为1.8W D．10s内电阻R1产生的热量为4.5J
【答案】B
【知识点】欧姆定律的简单计算、结合实物图的电路综合计算问题
【详解】A．由电路图可知，电阻R1和R2串联，电压表V1测量R1两端电压，V2测量电源电压。由于电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，只是量程不同，则R1两端电压为1.5V，电源电压为7.5V。电路中的电流
故A正确，不符合题意；
B．电阻R2两端电压
电阻R2的阻值
故B错误，符合题意；
C．电阻R2的电功率
故C正确，不符合题意；
D．10s内电阻R1产生的热量
故D正确，不符合题意。
故选B。
33．多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。请画出该题的各个等效电路图：
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 275
中温挡功率（W） 550
高温挡功率（W） 1100
（1）只闭合开关S1，养生壶处于中温挡，求此时电路中的电流 ；
（2）闭合开关S1，再闭合开关S2置于B处，此时养生壶处于 （选填“高温”或“低温”或“中温”）状态，求在此状态下养生壶正常工作10min消耗的电能是多少 ？
（3）求电路中R2的阻值是多大 ？

【答案】 2.5A 高温 6.6×105J 88Ω
【知识点】电功率的多挡位问题、结合实际应用的电路综合计算问题
【详解】根据，电源电压不变时，总电阻越小，则总功率越大，档位越高。
只闭合开关S1，电路为R1的简单电路，养生壶处于中温挡，其等效电路图如下图所示：

闭合开关S1，再闭合开关S2置于B处，两电阻并联，总电阻最小，养生壶处于高温挡，其等效电路图如下图所示：

断开开关S1，闭合开关S2置于A处，两电阻串联，总电阻最大，养生壶处于低温挡，其等效电路图如下图所示：

（1）[1]由表格数据可知，养生壶中温挡的电功率P中＝550W，由P＝UI可得，此时电路中的电流为
（2）[2][3]闭合开关S1，再闭合开关S2置于B处，两电阻并联，总电阻最小，由可知，此时电功率最大，养生壶处于高温挡，养生壶正常工作10min消耗的电能为
W＝P高温t＝1100W×10×60s＝6.6×105J
（3）[4]由可得，R1的电阻为
R1和R2的总电阻为
根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值为
R2＝R串﹣R1＝176Ω﹣88Ω＝88Ω
34．“空气炸锅”（如图甲所示），其原理是利用热空气流加热食物。工作电路图如图乙，工作时，当空气炸锅内温度高于预设温度时，温控开关自动断开，电热管停止加热，当空气炸锅内温度低于预设温度时，温控开关自动闭合，电热管重新开始加热，循环工作保持箱内温度为预设温度。已知电风扇的功率为50W，电热管的电阻R为48.4Ω。则：
（1）空气炸锅在加热工作时电风扇和电热管是 联。温控开关是 （选填“S1”或“S2”），所使用的电能是 能源（选填“一次”或“二次”）；
（2）空气炸锅正常工作时电热管的功率为 W；
（3）用这个空气炸锅在一次焙烤鸡翅的过程中，定时开关设定为20min，电热管正常循环工作时，P-t图像如图丙所示，本次烤鸡翅共消耗多少电能 J；
（4）小明想计算空气炸锅的实际功率，于是将家里的其他用电器都关闭，他观察到空气炸锅工作时，家里标有“600imp/(kW h)”字样的电能表3min闪烁了27次，则此时空气炸锅的电功率是 W。
【答案】 并 S2 二次 1000 1.02×106 900
【知识点】辨析电路的串并联、开关在串并联电路中的作用、利用电能表的主要参数计算电能、电功率P=UI及推导式的简单计算、结合实际应用的电路综合计算问题
【详解】（1）[1][2]由图乙可以看到，S1和S2同时闭合时，电热管有电流流过，空气炸锅处于加热状态，电风扇和电热管是并联的；单独闭合开关S1，只有电风扇在工作，电热管不会发热，再闭合S2时，有电流流过电热管，电热管会发热，可知，温控开关是S2。
[3]所使用的电能无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源，才获得，所以说这种电能为二次能源。
（2）[4]由题意可知，电热管的电阻R为48.4Ω，空气炸锅正常工作时，S1和S2同时闭合，电热管的两端电压为220V，根据电功率的推导式，可知，空气炸锅正常工作时电热管的功率为
电热管的功率为1000W。
（3）[5]由题意可知，本次烧烤，时间总共为20min，这20min，风扇都处于工作状态，已知电风扇的功率为50W，则这20min，风扇消耗的电能为
这20min，电热管有时候工作，有时候停止工作，如图丙所示，已知电热管的功率为1000W，这过程电热管消耗的电能为
这20min总共需要的电能为
本次烤鸡翅共消耗电能为1.02×106J。
（4）[6]由题意可知，该电能表标有“600imp/(kW h)”字样，电能表3min闪烁了27次，这27次消耗的电能为
此时空气炸锅的电功率为
此时空气炸锅的电功率为900W。
35．如图甲是某电烤箱的电路图，、两根电阻丝阻值均不变，如表为其铭牌，其中高温挡额定功率模糊不清。
牌电烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温挡
中温挡 2420W
低温挡 484W
(1)当只闭合时，电烤箱处于 挡，并求的阻值 ；
(2)该电烤箱处于低温挡正常工作50s，消耗多少电能？
(3)在用电高峰时段，小明利用家中电能表（如图乙）测出了家庭电路的实际电压。他断开其他用电器开关，仅让电烤箱在高温挡下工作，电能表的指示灯闪烁90次用时36s，求此时家庭电路的实际电压是多少？
【答案】(1) 中温
(2)
(3)
【知识点】利用电能表的主要参数计算电能、电功率的多挡位问题、结合实际应用的电路综合计算问题
【详解】（1）[1][2]由图可知，只闭合开关时，只有工作，电阻较小，由可知电烤箱处于中温挡；由可得，
（2）当闭合开关，开关接时，与串联，总电阻最大，总功率最小，电烤箱处于低温挡，电路的电流
电路的总电阻
则的阻值
电烤箱低温挡正常工作，消耗的电能
（3）指示灯闪烁90次消耗的电能为
高温挡时的实际功率为
与并联，则并联电路的总电阻
该电路的实际电压
36．如图甲所示是某电饭锅的电路图，、为电热丝，S为温控开关，A、B两点接在家庭电路上。当S闭合时，电饭锅处于加热状态，加热功率为1100W；当S断开时，电饭锅处于保温状态，保温功率为275W。求：
（1）电热丝、的阻值；
（2）电饭锅保温5min，电热丝产生的热量；
（3）已知该电饭锅的加热效率是80%，将2kg的粥用加热挡从20℃加热到86℃需要多长时间？（已知粥的比热容）
（4）若在使用过程中，电热丝损坏了，小明想用滑动变阻器R实现发热电功率的调节（加热和保温功率不变，且只使有作为发热体）。请通过计算求出电饭锅在保温、加热挡时，对应的滑动变阻器的阻值分别是多少？
【答案】（1），；（2）；（3）；（4），
【知识点】电功率的多挡位问题、焦耳定律的公式及简单应用、结合实际应用的电路综合计算问题、计算物体温度变化时的吸放热
【详解】解：（1）当S闭合时，电饭锅处于加热状态，由图甲可知，此时电路中只有工作，根据可得可得
当S断开时，电饭锅处于保温状态，由图甲可知，、串联，根据可得可得
故阻值为
（2）由可知，保温状态时电路中的电流为
电饭锅保温5min，电热丝产生的热量为
（3）粥用加热挡从20℃加热到86℃吸收的热量为
加热挡加热时电流做的功为
加热挡加热需要的时间为
（4）若在使用过程中，电热丝损坏了，用滑动变阻器R实现发热电功率的调节，只使有作为发热体，由于原电路加热时只有工作，因此新的电路中在加热，为保持功率不变，电路仍只有工作，此时滑动变阻器的接入阻值为
根据可得保温时电流大小分别为
根据欧姆定律可得保温时电路总电阻分别为
故保温时滑动变阻器的接入阻值为
答：（1）电热丝、的阻值分别为、；
（2）电饭锅保温5min，电热丝产生的热量为；
（3）将2kg的粥用加热挡从20℃加热到86℃需要600s；
（4）电饭锅在保温、加热挡时，对应的滑动变阻器的阻值分别是、0。
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焦耳定律及其应用专题练习
知识梳理
一、电流的热效应
电流通过导体时，电能转化为内能的现象
二、焦耳定律
1.发现
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系.
2.内容：
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.
3.公式：
4.注意：
当电路为纯电阻电路时，电流产生的热量才等于电路所消耗的电能，即，否则只能用焦耳定律计算.
题型专练
题型1 电热影响因素的探究
1．如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝、串联在电路中，且。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关后，通过的电流小于的电流
B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙管慢
C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系
D．该实验用到了转换法和控制变量法
2．（多选）如图所示是探究“电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等量的空气，电阻丝的阻值R1=R2=R3=5Ω。下列说法正确的是 （　　）
A．本实验运用了转换法和控制变量法
B．通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差较大
C．透明容器中的空气是通过热传递的方式使其内能增加的
D．若将R2改为10Ω，可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
3．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是（ ）
A．甲，乙两实验都可以用来研究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
B．甲实验中两个电阻串联在同一个电路中只是为了保证流过两个电阻的电流相等
C．将乙图中右侧容器外接电阻换小一些，则右侧U形管高度变化会更明显
D．乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气的温度之比约为
4．在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”实验时，在装有相同初温、质量的煤油的瓶子内装入铜丝和镍铬合金丝（R铜(1)实验中是通过观察 来显示电流产生热量的多少；为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有 的特点；
(2)图中，将铜丝和镍铬合金丝串联，是为了控制 和通电时间相同。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片在某一位置，一段时间后观察到B瓶中温度计的示数大于A瓶中温度计的示数，可得出结论：在其他条件一定时， 越大，电流通过导体产生的热量越多；
(3)写出一个该实验中用到的实验方法是 。
5．在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（三个烧瓶中均装有质量相等的煤油）
(1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小楚设计了图甲装置，在烧瓶内安装一根电阻丝并插入一支温度计，该实验通过比较 的变化，来比较相同时间内不同电流产生的热量多少；
(2)小楚先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（如表所示）；
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：电阻和通电时间相等时，电流越 ，其产生的热量越多；
(3)若要探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）；
(4)小陈提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”实验，则她应选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶与图甲中的烧瓶 （选填“串联”“并联”或“串联、并联均可”），并将其中一烧瓶中的煤油换成等 的水，水和煤油吸热的多少可以通过 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。
题型2 电热的利用与防止
6．下列情况中属于利用电热的是（ ）
A．电视机的后盖有许多孔 B．电热毯孵化小鸡
C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑机箱内有小风扇
7．（多选）下列情况属于防止电热危害的是（　　）
A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇
C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电 D．电动机外壳上有散热片
8．如图所示的蒸烤箱，在蒸汽补湿烤模式下，温度低于设定值，电热丝开始工作；湿度较低，蒸汽发生器喷出恒温蒸汽；打开蒸烤箱门时，内部照明灯亮起。请判断下列说法正确的是（　　）
A．蒸烤箱门相当于电源
B．电热丝的工作原理是电流的热效应
C．内部电热丝、蒸汽发生器、照明灯是串联关系
D．烤箱使用三孔插座是为了插头插入时更稳定
9．早春育苗保温常用电热温床，铺设时，先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线 联。保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生 而产生危险。电热温床是利用电流的 效应持续获得适宜幼苗生长的温度。
10．在炎热的夏天，电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次。这是因为 在起作用，前者是 电热，后者是 电热（后两空选填“利用”或“防止”）。
题型3 一般电路中的电热计算
11．两个电热器的阻值之比为2:5，把它们并联起来接入电路中，相同时间内它们产生的热量之比是（　　）
A． B． C． D．
12．如图甲所示为某同学设计的一电子温度计的电路原理图。电源电压恒为6V，电压表量程为，是定值电阻，是热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示。将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中时，电压表示数为2V。下列选项正确的是（　　）
A．电阻的阻值为
B．在电路正常工作时，此电子温度计能测量的最高温度为
C．在不改变电表的条件下，通过增大电源电压可以增大电子温度计的测温范围
D．将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中时，通电5分钟，产生的热量为20J
13．某电动机工作时将电能转化为 能，如果线圈电阻为，电流为5A，则1分钟内线圈发热量为 J。
14．有一只标有“3V”字样的小灯泡和一个定值电阻，如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图象，由图象可知定值电阻R的阻值为 Ω；若将小灯泡L和定值电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关时，小灯泡L的实际功率为1W，再闭合开关电路的总功率为 W，电阻R在1min内产生的热量为 J。
15．如图所示电路，电阻，若断开、闭合，电流表的示数为0.30A；若闭合、，电流表的示数为0.50A。求：
(1)电源两端的电压；
(2)电阻的阻值；
(3)当、都闭合时，整个电路在1min内产生的热量。
16．如图所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它有高、中、低三个挡位，已知R1＝1200Ω，R2＝240Ω。
(1)闭合S1、S3，断开S2时，电烤箱处于什么挡位？电路中的电流是多大？
(2)闭合S3，断开S1、S2时，通电1min电路中电流产生的热量是多大？
(3)当电烤箱处于低温挡时，它消耗的电功率是多大？（结果保留一位小数）
题型4 挡位型电热器的综合计算
17．某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，、为阻值一定的电热丝（）。通过开关S1、S2的断开和闭合，可以让电火锅在不同的挡位工作。下列说法中正确的是（　　）
A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡
B．高温挡一定比低温挡产生热量多
C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大
D．高温挡时断开S2，两端电压不变
18．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω，旋转开关S2可以让暖菜板处于加热挡或保温挡。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，下列说法中错误的是（　　）
型号 805D 电路总功率 加热 2100W
电压 220V 保温
用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W
A．内置风扇的工作电流约为0.45A
B．R1的阻值为24.2Ω
C．保温状态下工作5min，电热丝产生的热量1.2×105J
D．加热状态下电路总电阻为22Ω
19．某型号电饭煲有加热和保温两个挡位，如图所示为其电路原理图，R1、R2均为加热电阻，R1=48.4Ω，R2=193.6Ω。该电饭煲在加热挡时，开关S应打至 位置；在保温挡正常工作1min，电路产生的热量为 J。
第19题图 第20题图
20．小丽家有一台具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其简化电路图如图所示，电源电压恒为220 V，R1、R2是电热丝，开关S同时接触相邻的两个触点。R1=242Ω，R2的阻值为R1阻值的一半。转动开关S，使其与“1”“2”两个触点接触时，为 （选填“低温”“中温”或“高温”）挡，在此挡位通电10 min，可使500g牛奶的温度升高48 ℃，此过程产生的热量是 J，加热效率为 。（c牛奶=2.5×10J/（kg·℃））
21．如图甲为电热毛巾架，额定电压为220V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。如图乙所示为其内部电路原理图，和都为发热电阻丝；如图丙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像。求：
(1)高温挡的功率；
(2)发热电阻丝的电阻；
(3)毛巾架工作20min产生的热量。
22．如图1所示为某款家用电热取暖器，它有一个可调温控开关，可以通过旋钮设定取暖器工作时的最高温度，当取暖器的表面温度达到设定温度时，温控开关自动断开，当温度降到某数值温控开关又会自动闭合；两个挡位开关和，可以独立操作，分别控制电热丝和的工作状态，其内部电路可简化为图2所示，工作参数如表。求：
额定电压 220V
额定功率 电热丝 550W
电热丝
(1)电热丝的阻值；
(2)该款取暖器以最小加热功率工作5min产生的热量；
(3)该款取暖器以最大功率工作时，通过它的电流。
23．中医药是中国传承几千年的文化瑰宝。如图甲是一款小型的电热煎药壶，额定电压为220V，有高温、低温两个挡位，其内部简化电路如图乙所示，当双触点选择开关接触A、B时为断开状态。、是两个阻值不变的电热丝，，，。
(1)判断并简要说明使用低温挡工作时开关应接触B、C还是C、D？
(2)计算使用低温挡工作时的功率是多少？
(3)计算使用高温挡工作1min，电流做功是多少？
(4)采用低温挡加热已煎好的某种中药液。已知该中药液比热容为，质量为200g，加热8min，温度从5℃升高到45℃。请计算此过程的加热效率（加热过程中药液蒸发的影响可忽略不计）。
题型5 含电动机工作时的的电热计算
24．图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具，其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5V，闭合开关后，“0.5V 0.2W”的指示灯正常发光，线圈电阻为0.5Ω的电动机正常工作，则（　　）
A．指示灯的灯丝电阻为0.8Ω B．电动机的发热功率为1.6W
C．电动机的额定功率为0.08W D．电路的总功率为1.8W
25．将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（　　）
A．三个用电器均能将电能全部转化为内能
B．根据可计算出三个用电器的电阻相等
C．三个用电器消耗的电能一样多
D．三个用电器产生的热量相等
26．在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则10s内电流通过电动机产生的热量为 J，10s内电动机消耗的电能为 J。
27．如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图，重物质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，通过电动机的电流为I=5A，不计各种摩擦，当电动机使物体以v=0.9m/s的速度匀速向上运动10s时，求：
（1）电动机消耗的电功率P1；
（2）电动机提升重物的功率P2；
（3）电动机的线圈电阻R。
28．如图为家用电吹风的部分参数及内部电路简图，它内部有一根电热丝和一个风扇，通过开关和可实现冷风和热风两挡功能。
额定电压 220V
热风功率 1250W
冷风功率 40W
（1）电热丝应该接在图中 （选填“A”或“B”）位置；
（2）电热丝的阻值为 Ω；
（3）现闭合开关、，吹风机正常工作5min，电热丝产生的热量是 J。
29．小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图，主要技术参数如下表，电吹风在额定电压下工作，求：
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）电热丝工作时的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的电阻是110Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？机械效率为多少？
热风温度 50~75℃
额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
题型6 欧姆定律与电功、电热综合
30．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
31．为了防止甲醛超标的危害，如图甲所示是我校创新小组的同学们设计的甲醛监测设备的原理图。电源电压恒为3V，R0为10Ω的定值电阻，R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻，其阻值随污染指数变化的情况如图乙所示。用电压表示数反映污染指数，污染指数在50以下为轻度污染，之间为中度污染，100以上为重度污染，以下分析正确的是（　　）
A．污染指数越小，电压表示数越大
B．电压表示数为1V时，属于重度污染
C．污染指数越大，电路中消耗的总功率越小
D．污染指数为50时，电压表的示数为2.5V
32．如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R1=5Ω，闭合开关S，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，只是量程不同，如图乙所示。则下列说法错误的是（　　）
A．电流表A的示数为0.3A B．电阻R2的阻值为10Ω
C．电阻R2的电功率为1.8W D．10s内电阻R1产生的热量为4.5J
33．多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。请画出该题的各个等效电路图：
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 275
中温挡功率（W） 550
高温挡功率（W） 1100
（1）只闭合开关S1，养生壶处于中温挡，求此时电路中的电流 ；
（2）闭合开关S1，再闭合开关S2置于B处，此时养生壶处于 （选填“高温”或“低温”或“中温”）状态，求在此状态下养生壶正常工作10min消耗的电能是多少 ？
（3）求电路中R2的阻值是多大 ？

34．“空气炸锅”（如图甲所示），其原理是利用热空气流加热食物。工作电路图如图乙，工作时，当空气炸锅内温度高于预设温度时，温控开关自动断开，电热管停止加热，当空气炸锅内温度低于预设温度时，温控开关自动闭合，电热管重新开始加热，循环工作保持箱内温度为预设温度。已知电风扇的功率为50W，电热管的电阻R为48.4Ω。则：
（1）空气炸锅在加热工作时电风扇和电热管是 联。温控开关是 （选填“S1”或“S2”），所使用的电能是 能源（选填“一次”或“二次”）；
（2）空气炸锅正常工作时电热管的功率为 W；
（3）用这个空气炸锅在一次焙烤鸡翅的过程中，定时开关设定为20min，电热管正常循环工作时，P-t图像如图丙所示，本次烤鸡翅共消耗多少电能 J；
（4）小明想计算空气炸锅的实际功率，于是将家里的其他用电器都关闭，他观察到空气炸锅工作时，家里标有“600imp/(kW h)”字样的电能表3min闪烁了27次，则此时空气炸锅的电功率是 W。
35．如图甲是某电烤箱的电路图，、两根电阻丝阻值均不变，如表为其铭牌，其中高温挡额定功率模糊不清。
牌电烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温挡
中温挡 2420W
低温挡 484W
(1)当只闭合时，电烤箱处于 挡，并求的阻值 ；
(2)该电烤箱处于低温挡正常工作50s，消耗多少电能？
(3)在用电高峰时段，小明利用家中电能表（如图乙）测出了家庭电路的实际电压。他断开其他用电器开关，仅让电烤箱在高温挡下工作，电能表的指示灯闪烁90次用时36s，求此时家庭电路的实际电压是多少？
36．如图甲所示是某电饭锅的电路图，、为电热丝，S为温控开关，A、B两点接在家庭电路上。当S闭合时，电饭锅处于加热状态，加热功率为1100W；当S断开时，电饭锅处于保温状态，保温功率为275W。求：
（1）电热丝、的阻值；
（2）电饭锅保温5min，电热丝产生的热量；
（3）已知该电饭锅的加热效率是80%，将2kg的粥用加热挡从20℃加热到86℃需要多长时间？（已知粥的比热容）
（4）若在使用过程中，电热丝损坏了，小明想用滑动变阻器R实现发热电功率的调节（加热和保温功率不变，且只使有作为发热体）。请通过计算求出电饭锅在保温、加热挡时，对应的滑动变阻器的阻值分别是多少？
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