專題20 電熱器 電流的熱效應(yīng)（解析版）-2021-2022學(xué)年九年級(jí)物理上學(xué)期綜合復(fù)習(xí)培優(yōu)專訓(xùn)（蘇科版）

專題20電熱器電流的熱效應(yīng)（解析版）一、單選題1.超導(dǎo)材料的應(yīng)用具有十分誘人的前景。假如科學(xué)家已研制出室溫下的超導(dǎo)材料．你認(rèn)為它可作下列哪種用途(????)A.自熾燈泡的燈絲 B.電爐中的電阻絲

C.保險(xiǎn)絲 D.遠(yuǎn)距離輸電線【答案】D【解析】【分析】

本題考查超導(dǎo)體，超導(dǎo)現(xiàn)象是電阻為零的現(xiàn)象，超導(dǎo)體適合制作輸電導(dǎo)線和電動(dòng)機(jī)線圈等。

利用超導(dǎo)體進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在輸電過(guò)程中不會(huì)由于電流流過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生焦耳熱而損失電能，可以減少電能的損失，具有很大的優(yōu)越性。

【解答】

A.超導(dǎo)體電阻為0，燈絲必須在白熾狀態(tài)下才能正常發(fā)光，電阻為零無(wú)法將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，無(wú)法產(chǎn)生熱量，A不符合題意；

B.電爐中的電阻絲的電阻很大，它是利用電流的熱效應(yīng)工作的，超導(dǎo)體電阻為0，電阻為零無(wú)法將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，無(wú)法產(chǎn)生熱量，B不符合題意；

C.保險(xiǎn)絲是在電流過(guò)大時(shí)產(chǎn)生的熱量多，從而自動(dòng)熔斷，電阻為零無(wú)法將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，無(wú)法產(chǎn)生熱量，無(wú)法熔斷，故C不符合題意；

D.根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt，可知，遠(yuǎn)距離輸電，當(dāng)電阻為零時(shí)，可使導(dǎo)線損耗為零，便可提高傳輸效率，2.將一臺(tái)“220V?100W”的電風(fēng)扇、一個(gè)“220V?100W”的充電器、一把“220V?100W”的電烙鐵分別接在220V的電源上，在相同的時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)它們產(chǎn)生的熱量最多的是(????)A.電風(fēng)扇 B.充電器 C.電烙鐵 D.一樣多【答案】C【解析】解：電風(fēng)扇、充電器、電烙鐵三個(gè)用電器雖然功率一樣，但是電風(fēng)扇主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，發(fā)熱量較小，充電器將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在電池里儲(chǔ)存起來(lái)，發(fā)熱量很小，只有電烙鐵是利用電熱，電能全部變成內(nèi)能，電流通過(guò)電烙鐵產(chǎn)生熱量最多。

故選：C。

解答本題要注意區(qū)分電熱和電功，明白對(duì)于不同的電器二者的關(guān)系。

本題考查家用電器的作用，在生活中要注意積累，并體會(huì)電功和電熱的區(qū)別。

3.當(dāng)一個(gè)電阻的阻值為R時(shí)，將它接在電路中通電一段時(shí)間，產(chǎn)生的熱量為Q。如果要使它產(chǎn)生的熱量為2Q，下列辦法中可行的是(

)A.將電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，通電時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的一半

B.將電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，通電時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的一半

C.將電阻變?yōu)樵瓉?lái)的一半，通電時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的2倍

D.將電壓變?yōu)樵瓉?lái)的一半，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍【答案】A【解析】【分析】

本題考查了判斷電阻產(chǎn)生熱量的變化，根據(jù)題意，應(yīng)用Q=U根據(jù)焦耳定律Q=I【解答】原電路Q=I2Rt=U2Rt，

A.將電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，通電時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的12，由Q'=2U2R×t2=2U2Rt=2Q可知，產(chǎn)生的熱量變?yōu)?Q，故A正確；

B.將電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，通電時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的12，由Q''=U22R×t2=14×U2Rt=14.如圖所示，兩個(gè)透明容器中密閉著等量的空氣，左右兩U形管內(nèi)的液面相平，電阻絲的電阻R1=RA.通過(guò)R1的電流和通過(guò)R2的電流大小相等

B.通電后，左管的液面將會(huì)比右管的液面低

C.電阻R1兩端的電壓和R2【答案】D【解析】解：A、裝置中R2、R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，通過(guò)R1的電流：I1=I2+I3，通過(guò)R1的電流比通過(guò)R2的電流大，故A錯(cuò)誤；

B、左右兩容器中的電阻相同，而通過(guò)電阻R1的電流大于R2的電流，通電時(shí)間相同，由Q=I2Rt可知，A容器中電阻R1產(chǎn)生的熱量多，則左管的液面將會(huì)比右管的液面高，故B錯(cuò)誤；

C、已知R1=R2，且通過(guò)R1的電流比通過(guò)R2的電流大，根據(jù)U=IR可知，電阻R1兩端的電壓大于R2兩端的電壓，故C錯(cuò)誤；

D、此實(shí)驗(yàn)中，電阻絲的電阻R1=R2，通過(guò)電阻絲的電流不同，故可在通電時(shí)間和電阻相同時(shí)，探究電阻絲產(chǎn)生熱量跟電流是否有關(guān)，故5.把一個(gè)標(biāo)有“10V

3W”的小燈泡和定值電阻R串聯(lián)后接在電壓為12V的電源上(如圖所示)，小燈泡恰能正常工作。該電路工作10s定值電阻產(chǎn)生的熱量是(????)A.60J B.36J C.30J D.6J【答案】D【解析】解：由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：

IL=PLUL=3W10V=0.3A；

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且小燈泡正常發(fā)光，

所以，R兩端的電壓：

UR=U?UL=12V?10V=2V，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，該電路工作10s定值電阻產(chǎn)生的熱量：

Q=W=URILt=2V×0.3A×10s=6J。

6.某電飯鍋銘牌上標(biāo)有：額定電壓為220V，保溫功率為22W，加熱功率為1100W。如圖所示是該電飯鍋的電路簡(jiǎn)圖，其中，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S用來(lái)調(diào)節(jié)“加熱”和“保溫”兩種工作狀態(tài)，R0為電熱絲。下列說(shuō)法正確的是(????)A.S和2接觸時(shí)是保溫狀態(tài)

B.電飯鍋正常加熱時(shí)，電路的電流是0.1A

C.電路中電阻R0=44Ω，R=2156Ω

D.保溫時(shí)，R0、R產(chǎn)生的電熱之比是539：11【解析】【分析】

(1)S和1接觸時(shí)，兩電阻串聯(lián)，為保溫狀態(tài)，此時(shí)功率為：P保=U2R+R0；S和2接觸時(shí)，電阻R被短路，為加熱狀態(tài)，此時(shí)功率為：P加=U2R0；

(2)電飯鍋正常加熱，用I=P加U計(jì)算此時(shí)電流；

(3)先用R0=U2P加計(jì)算R0的阻值，再用R總=U2P保計(jì)算總電阻，則R的阻值為R總?R0；

(4)保溫時(shí)兩電阻串聯(lián)，工作時(shí)間相同，由Q=I2Rt分析R0、R產(chǎn)生的電熱之比。

本題考查歐姆定律、電功率以及焦耳定律公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是正確分析電飯鍋的兩種工作狀態(tài)，難度較大。

【解答】

A、由于P=U2R，S和1接觸時(shí)，兩電阻串聯(lián)，此時(shí)總電阻較大，為保溫狀態(tài)，此時(shí)功率為：P保=U2R+R0，S和27.如圖甲所示，電源電壓不變，將小燈泡L和電阻R接入電路中，只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，小燈泡L的實(shí)際功率為1W.圖乙是小燈泡L和電阻R的I?U圖象。下列說(shuō)法中正確的是(????)A.只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，L的電阻為10Ω

B.再閉合開(kāi)關(guān)S2后，電路總功率為1.2W

C.再閉合開(kāi)關(guān)S2后，電流表示數(shù)增加0.5A

D.再閉合開(kāi)關(guān)S2后，在1min【答案】D【解析】解：

A.只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，電路為小燈泡L的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)小燈泡L的實(shí)際功率為1W，

由圖象可知，當(dāng)UL=2V時(shí)，IL=0.5A，其實(shí)際功率為：PL=ULIL=2V×0.5A=1W，

則電源的電壓U=UL=2V，

由I=UR可得，小燈泡L的電阻：RL=ULIL=2V0.5A=4Ω，故A錯(cuò)誤；

B.再閉合S2后，R與L并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，

所以，R兩端的電壓也為2V，由圖象可知，此時(shí)通過(guò)R的電流為0.2A，

因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，

所以，干路電流為：I=IR+IL=0.2A+0.5A=0.7A，

電路總功率：P=UI=2V×0.7A=1.4W，故B錯(cuò)誤；

C.因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，

所以，再閉合開(kāi)關(guān)S2后，通過(guò)L的電流不變，

則電流表示數(shù)的增加量即為通過(guò)R的電流，其大小為0.2A，故C錯(cuò)誤；

D.再閉合開(kāi)關(guān)S2后，在1min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量：QR=WR=URIRt=2V×0.2A×60s=24J，故D正確。

故選：D。

8.如圖所示，電源電壓不變，電阻R為定值電阻，下列說(shuō)法正確的是(????)

①要使電路中消耗的總功率減小，給R并聯(lián)一個(gè)較大阻值的電阻②要使電路中消耗的總功率稍稍增大一點(diǎn)，給R并聯(lián)一個(gè)較大阻值的電阻③如果給R并聯(lián)一個(gè)等值電阻，此電路在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為原來(lái)的二分之一④如果給R串聯(lián)一個(gè)標(biāo)有“6V?2W”的燈泡，燈泡恰好能正常發(fā)光。若換上一個(gè)“6V?3W”的燈泡與R串聯(lián)，則此燈泡消耗的實(shí)際功率一定小于3WA.①② B.②④ C.①③ D.③④【答案】B【解析】【分析】

本題考查電功率的計(jì)算，焦耳定律的計(jì)算，電阻的并聯(lián)，串聯(lián)電路的特點(diǎn)，綜合性強(qiáng)，有難度。

(1)并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個(gè)分電阻，利用P=UI=U2R分析電路中消耗的總功率的變化；

(2)給R并聯(lián)一個(gè)等值電阻，總電阻等于12R，根據(jù)Q=W=UIt=U2Rt分析電路產(chǎn)生的熱量；

(3)燈泡正常發(fā)光，電壓為6V，若換上一個(gè)“6V3W”的燈泡與R串聯(lián)，由P=UI=U2R的變形式R=U2P可知“6V?2W”的燈泡和“6V3W”的燈泡的電阻進(jìn)行比較，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知燈泡分得的電壓大小，比較得出實(shí)際功率大小。

【解答】

由電路圖可知，電路為定值電阻R的簡(jiǎn)單電路，

?①?②電源電壓一定，由P=UI=U2R可知，要使電路中消耗的總功率減小，應(yīng)增大電路中的總電阻，因串聯(lián)電路中總電阻大于任何一個(gè)分電阻、并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個(gè)分電阻，所以應(yīng)給R串聯(lián)一個(gè)電阻，故?①錯(cuò)誤；

同理可知，要使電路中消耗的總功率稍稍增大一點(diǎn)，應(yīng)使電路中的總電阻稍稍減小一些，應(yīng)給R并聯(lián)一個(gè)較大阻值的電阻，故?②正確；

?③如果給R并聯(lián)一個(gè)等值電阻，電路的總電阻變?yōu)樵瓉?lái)的一半，

由Q=W=UIt=U2Rt可知，此電路在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為原來(lái)的2倍，故?③錯(cuò)誤；

?④如果給R串聯(lián)一個(gè)標(biāo)有“6V2W”的燈泡，燈泡恰好能正常發(fā)光(其電壓恰好為6V)，若換上一個(gè)“6V3W”的燈泡與R串聯(lián)，由P=UI=U29.如圖甲所示電路，電源電壓保持不變，電流表量程為0～0.6A，圖乙中A、B分別是小燈泡和電阻R1通過(guò)的電流隨電壓變化的圖象，只閉合開(kāi)關(guān)S、S1，滑動(dòng)變阻器的滑片P移至a端時(shí)，電路中的電流為0.2A；滑動(dòng)變阻器的滑片移至b端時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光。只閉合開(kāi)關(guān)S、S3，調(diào)節(jié)滑片P，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為10Ω時(shí)，小燈泡兩端的電壓恰好為2V，則A.電源電壓為10V

B.小燈泡L的額定功率6W

C.只閉合開(kāi)關(guān)S、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片移至a端時(shí)，1.5min電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量為640J

D.只閉合開(kāi)關(guān)S【答案】B【解析】解：(1)只閉合開(kāi)關(guān)S、S3，燈泡、定值電阻以及滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)量電路中的電流；

由圖乙可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為2V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.2A，

由于串聯(lián)電路處處電流相等，因此當(dāng)電流為0.2A時(shí)，定值電阻兩端電壓為8V，

由I=UR可知，滑動(dòng)變阻器兩端電壓：

U2=IR2=0.2A×10Ω=2V，

因串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以電源電壓：

U=UL+U1+U2=2V+8V+2V=12V，故A錯(cuò)誤；

(2)閉合開(kāi)關(guān)S、S1，斷開(kāi)S2，滑動(dòng)變阻器的滑片移至b端時(shí)，電路為燈泡的基本電路，此時(shí)燈泡正常發(fā)光，因此燈泡的額定電壓等于電源電壓12V；

根據(jù)圖可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為12V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.5A，則燈泡的額定功率：PL額=UL額IL額=12V×0.5A=6W，故B正確；

(3)由I=UR可知，定值電阻R1的阻值：R1=U1I1=8V0.2A=40Ω；

只閉合開(kāi)關(guān)S、S1，斷開(kāi)S2，滑動(dòng)變阻器的滑片移至a端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，并且滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大；

由I=UR可知，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：R2=U?ULI=12?2V0.2A=50Ω，

只閉合開(kāi)關(guān)S、S2滑動(dòng)變阻器的滑片移至a端時(shí)，定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，并且滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大；

1.5min電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=(12V40Ω+50Ω)2×40Ω×1.5×60s=64J，故C錯(cuò)誤；

(4)只閉合開(kāi)關(guān)S、S3，且滑片在a端時(shí)，燈泡、定值電阻以及滑動(dòng)變阻器串聯(lián)；

假設(shè)電路消耗的最小功率為1.2W，由P=UI可得，電路電流：I'=PminU=1.2W12V=0.1A；

由I=UR可知，滑動(dòng)變阻器和定值電阻兩端電壓：U'=I'(R110.如圖所示，在四個(gè)相同水槽中盛有質(zhì)量和溫度都相同的純水，現(xiàn)將阻值為R1、R2的電阻絲(R12)，分別按下圖的四種方式連接后放入水槽，并接入相同電源。通電相同時(shí)間后，水溫最高的是A.

B.

C.

D.【答案】D【解析】【分析】

本題考查了電阻的串、并聯(lián)、焦耳定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)，掌握電阻越并聯(lián)總電阻越小，能夠利用焦耳定律的變形公式分析是關(guān)鍵。

串聯(lián)電阻的總電阻等于各電阻之和，串聯(lián)電阻相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的長(zhǎng)度，總電阻大于任何一個(gè)分電阻；并聯(lián)電阻的總電阻的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)之和，并聯(lián)電阻相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的橫截面積，總電阻小于任何一個(gè)分電阻；根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt的變形公式分析電流產(chǎn)生熱量的多少。

【解答】

由串并聯(lián)電路特點(diǎn)可知，串聯(lián)電路電阻越串越大，并聯(lián)電路電阻越并越?。?/p>

A圖中兩電阻串聯(lián)，總電阻大于任何一個(gè)分電阻，總電阻最大，D圖中兩電阻并聯(lián)，總電阻小于任何一個(gè)分電阻，總電阻最?。?/p>

由于四個(gè)電路電壓相等，通電時(shí)間相等，在純電阻電路中有Q=I2Rt=U2Rt二、多選題11.如圖甲是帶烘干功能的滾筒洗衣機(jī)，額定電壓為220V，洗衣機(jī)中的電動(dòng)機(jī)在不同工作環(huán)節(jié)中的電功率由電腦芯片控制。圖乙為某次正常洗衣過(guò)程中電動(dòng)機(jī)和電熱絲的電功率隨時(shí)間的變化情況。若該次洗衣過(guò)程共消耗電能0.735kW??。則以下說(shuō)法正確的是A.洗衣機(jī)工作的最大電流為5A

B.烘干產(chǎn)生的熱量為3×104J

C.烘干電熱絲的電阻約為65Ω

【答案】AD【解析】解：A、由圖知，在烘干轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電熱絲和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，此時(shí)的總功率最大，

根據(jù)P=UI可知此時(shí)電流最大，此時(shí)的總功率：P=1000W+100W=1100W，

由P=UI可得洗衣機(jī)正常工作的最大電流：I大=PU=1100W22V=5A，故A正確；

B、由圖乙可知，烘干功率為P1=1000W，工作時(shí)間為t1=30min=1800s，

因此烘干產(chǎn)生的熱量：Q=W=P1t1=1000W×1800s=1.8×106J，故B錯(cuò)誤；

C、由圖乙知，烘干時(shí)的電功率為P1=1000W，

由P=U2R可得電熱絲的電阻：R=U2P1=(220V)21000W=48.4Ω，故C錯(cuò)誤；

D、由圖乙可知，洗滌加漂洗的總時(shí)間為t2=30min=0.5?，其功率為P2=250W=0.25kW，

則消耗的電能為：W2=P2t2=0.25kW×0.5?=0.125kW??，

脫水的時(shí)間為t3=6min=12.如圖所示，小明用迷你電動(dòng)機(jī)制成了升降機(jī)模型，用它提升重為10N的物體，當(dāng)電源電壓為2V時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表示數(shù)為0.8A；當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)正常工作，電流表示數(shù)為0.4A，同時(shí)5s內(nèi)物體被勻速提升2m。若忽略溫度對(duì)電阻的影響，下列說(shuō)法正確的是(????)A.電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是2.5Ω

B.正常工作5s電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是2J

C.電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的電功率是4W

D.電動(dòng)機(jī)的效率是90%【答案】AB【解析】解：

A、電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓和通過(guò)的電流分別為：U=2V，I=0.8A，

由歐姆定律可得，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為：R═UI=2V0.8A=2.5Ω，故A正確；

B、電動(dòng)機(jī)正常工作，電流表示數(shù)為0.4A，電阻為2.5Ω，由Q=I2Rt得：Q=(0.4A)2×2.5Ω×5s=2J，故B正確；

C、電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端電壓和通過(guò)的電流分別為：U'=12V，I'=0.4A，

電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的電功率為：P=U'I'=12V×0.4A=4.8W，故C錯(cuò)誤；

D、勻速提升物體時(shí)，對(duì)物體的拉力大小等于物體重力，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸出功率就是電機(jī)吊起重物的功率，

則有：P輸出=Wt=G?t=10N×2m5s=4W，

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率：

η=W輸出W電×100%=三、填空題13.小明家的電子式電能表的表盤上標(biāo)有“3000imp/(kW??)”的字樣。某天，小明將家中“220V?2200W”的電熱水器單獨(dú)接入電路中燒水，熱水器正常工作20min，他家電能表的指示燈將閃爍______次。小明發(fā)現(xiàn)電熱水器的電源線有些燙，產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因?yàn)殡娏骶哂衉_____效應(yīng)。若該電源線的電阻為0.05Ω，則在這段時(shí)間內(nèi)，電源線產(chǎn)生的熱量為_(kāi)_____J。【答案】2200

熱

6000【解析】解：由P=Wt可得白熾燈單獨(dú)接入電路，正常工作20min消耗的電能：

W=Pt=2.2kW×2060?=2.23kW??；

電能表指示燈閃爍的次數(shù)：

n=2.23kW??1kW??×3000imp=2200imp(次)；

發(fā)現(xiàn)電熱水器的電源線有些燙，產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因?yàn)殡娏骶哂袩嵝?yīng)。

由P=UI可得，電路中的電流I=P額U額=2200W220V=10A，

據(jù)焦耳定律可知，在這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量：

Q=I14.輸電線常用鋁線或銅線作為線芯，根據(jù)__________定律可知這是為了減小由于電流的__________效應(yīng)造成的能量損耗。白熾燈的亮度是由白熾燈的________________(選填“額定功率”或“實(shí)際功率”)決定。【答案】焦耳；熱；實(shí)際功率【解析】【分析】

理解燈泡的亮度取決于燈的實(shí)際電功率(只有在額定電壓下，實(shí)際功率才等于額定功率)是關(guān)鍵。

影響電阻大小的因素：導(dǎo)線的長(zhǎng)度、橫截面積、材料、溫度等，根再據(jù)Q=I2Rt作出分析和解答。

電燈工作時(shí)，消耗電能轉(zhuǎn)化為光能，比較燈的亮度就是要比較在一定時(shí)間內(nèi)消耗電能的多少，即實(shí)際電功率的大小。

【解答】

由焦耳定律Q=I2Rt15.“iPad”的充電器，參數(shù)標(biāo)有5V

2A，表示充電電壓是5V，最大輸出電流2A，充電時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能．電板充滿電所儲(chǔ)存的電能是1.8×105J.若“iPad”充電時(shí)以最大輸出電流充電，要將空電池充滿電需要______?，小明覺(jué)得充電時(shí)間太長(zhǎng)了，他想為什么蘋果公司在設(shè)計(jì)時(shí)不把最大輸出電流提高呢？這樣可以實(shí)現(xiàn)快速充電，于是他請(qǐng)教了物理老師，老師告訴了他一個(gè)信息，影響鋰電池壽命的最大殺手是電板發(fā)熱，小明恍然大悟，請(qǐng)你解釋其中的原因______而電池的電阻一定，發(fā)熱功率與電流______．【答案】化學(xué)；5；由于電流具有熱效應(yīng)，充電電流越大，單位時(shí)間電池產(chǎn)生的熱越多，容易損壞電板；平方成正比【解析】解：(1)充電時(shí)，消耗電能，能量以化學(xué)能的形式在電池中儲(chǔ)存，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；

(2)由W=UIt得，將空電板充滿電需要的時(shí)間：

t=WUI=1.8×105J5V×2A=1.8×104s=5?；

(3)由于電流具有熱效應(yīng)，充電電流越大，單位時(shí)間電池產(chǎn)生的熱越多，容易損壞電板，由Q=I2Rt可知，發(fā)熱功率：P=I2R，即電池的電阻一定，發(fā)熱功率與電流的平方成正比．16.如圖所示，這是一款電熱飲水機(jī)的簡(jiǎn)化電路圖，它具有加熱和保溫兩個(gè)擋位。R1、R2均為加熱電阻絲，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)電路中的電流為5A；當(dāng)開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，電路消耗的電功率為66W，則R1的阻值為_(kāi)_____Ω；開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，電路中的電流為_(kāi)_____A；該飲水機(jī)在保溫?fù)跽９ぷ?00s，R2產(chǎn)生的熱量為_(kāi)_____J?！敬鸢浮?4

0.3

6204【解析】解：(1)由圖知：當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，電路中只有R1連入電路，

由I=UR可得，R1的阻值為：R1=UI=220V5A=44Ω；

(2)開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，根據(jù)P=UI可得，電路中的電流為：I'=PU=66W220V=0.3A；

(3)因?yàn)镮'<I，由P=UI可知，在電源電壓一定時(shí)，開(kāi)關(guān)S接b，電阻R1與R2串聯(lián)，電路消耗的功率較小，飲水機(jī)處于保溫?fù)?。保溫?fù)跽９ぷ?00s電路產(chǎn)生的總熱量為：Q=W=UIt=220V×0.3A×100s=6600J，

R1產(chǎn)生的熱量為：Q1=I'2R1t=(0.3A)2×44Ω×100s=396J；

R2產(chǎn)生的熱量為：Q2=Q?Q1=6600J?396J=6204J。

故答案為：44；0.3；6204。

(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)17.近年來(lái)市場(chǎng)上不斷出現(xiàn)了各式各樣的節(jié)能型照明燈，它們體積不大，樣式好看，照明效果好。但直到現(xiàn)在它們也沒(méi)有能完全取代不夠精巧，“又粗又笨”的日光燈。其實(shí)，曾經(jīng)大量使用的日光燈就是最早的節(jié)能燈。日光燈的玻璃燈管實(shí)際上是一種低氣壓放電管，燈管兩端裝有電極(俗稱燈絲)，內(nèi)壁涂有鎢酸鎂、硅酸鋅等熒光物質(zhì)．制造時(shí)抽去空氣，充入少量水銀和氬氣。通電后，管內(nèi)因水銀蒸氣放電而產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)熒光物質(zhì)使其發(fā)出可見(jiàn)光，即“光致發(fā)光”。

(1)“光致發(fā)光”中的第一個(gè)“光”指的是______。

(2)下邊是明亮程度相當(dāng)?shù)陌谉霟艉腿展鉄舻膶?duì)照表，請(qǐng)補(bǔ)充完整表格內(nèi)容。燈名稱發(fā)光原理功率(W)工作溫度(℃)白熾燈______1502400日光燈光致發(fā)光4050(3)從能量角度分析白熾燈發(fā)光效率不高的原因______。

(4)各種新型節(jié)能燈的工作溫度應(yīng)接近于______(填：“白熾燈”或“日光燈”)。

(5)就你所知，市場(chǎng)上各種新型節(jié)能燈還不能完全取代日光燈的原因是______?！敬鸢浮孔贤饩€

電流熱效應(yīng)

電流熱效應(yīng)有很多能量轉(zhuǎn)化成熱散失在空氣中

日光燈

新型節(jié)能燈價(jià)格要高于日光燈【解析】解：(1)由題意可知，“光致發(fā)光”中的第一個(gè)“光”指的是紫外線；

(2)白熾燈的工作原理是電流的熱效應(yīng)；

(3)從能量角度分析白熾燈發(fā)光效率不高的原因：電流熱效應(yīng)有很多能量轉(zhuǎn)化成熱散失在空氣中；

(4)新型節(jié)能燈不是利用電流的熱效應(yīng)發(fā)光的，所以工作溫度應(yīng)接近于日光燈；

(5)目前市場(chǎng)上各種新型節(jié)能燈價(jià)格要高于日光燈。

故答案為：(1)紫外線；(2)電流熱效應(yīng)；(3)電流熱效應(yīng)有很多能量轉(zhuǎn)化成熱散失在空氣中；(4)日光燈；(5)新型節(jié)能燈價(jià)格要高于日光燈。

(1)根據(jù)題干提供的信息分析解題；

(2)(3)(4)白熾燈是利用電流的熱效應(yīng)發(fā)光的；

(5)根據(jù)生活中新型節(jié)能燈和日光燈價(jià)格差異分析解題。

這是一道信息給予題，明確節(jié)能燈與白熾燈的工作原理是解題的關(guān)鍵。

四、實(shí)驗(yàn)探究題18.如圖所示是探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的裝置。甲乙兩圖的密閉容器中都裝有等量的空氣。

(1)圖甲裝置可研究電流產(chǎn)生的熱量與______的關(guān)系；本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)___(選填“氣體”或“液體”)的熱脹冷縮來(lái)反映電流產(chǎn)生熱量的多少。

(2)圖乙兩密閉容器中的電阻絲阻值相等，在其中一容器外部并聯(lián)一個(gè)阻值相等的電阻e。若兩側(cè)U形管液面高度變化相同，則故障可能是______。排除故障后通電相同時(shí)間，發(fā)現(xiàn)左側(cè)U形管內(nèi)液面高度變化明顯，這表明：在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)導(dǎo)體的______越大，產(chǎn)生的熱量越多；

(3)為了使乙實(shí)驗(yàn)中兩側(cè)U形管液面高度差更明顯，可將空氣盒外電阻換成______(選填“大于”或“小于”)5Ω的電阻；

(4)若圖甲和圖乙中兩套裝置的電源電壓相同，在相同時(shí)間內(nèi)，b和C兩電阻產(chǎn)生的熱量之比為_(kāi)_____；

(5)生活中我們經(jīng)常見(jiàn)到“電爐絲熱得發(fā)紅，而與它相連的導(dǎo)線卻不熱”這一現(xiàn)象，可用上面圖______的實(shí)驗(yàn)結(jié)論來(lái)解釋。【答案】(1)電阻；氣體；(2)e電阻斷路；電流；(3)小于；(4)1：2；(5)甲?！窘馕觥拷猓?/p>

(1)如圖甲，兩個(gè)電阻串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時(shí)間相同，電阻不同，運(yùn)用控制變量法，探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關(guān)系；甲乙兩圖的密閉容器中都裝有等量的空氣，電流通過(guò)電阻絲會(huì)發(fā)熱，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但容器內(nèi)氣體溫度的變化可以通過(guò)U形管內(nèi)液面高度差的變化來(lái)反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；

(2)圖乙兩密閉容器中的電阻絲阻值相等，若兩側(cè)U形管液面高度變化相同，則說(shuō)明兩密閉容器中的電阻絲產(chǎn)生熱量相同，由于兩密閉容器中電阻絲里面的電阻相等，根據(jù)Q=I2Rt可知，通過(guò)電阻的電流相等，由于右側(cè)容器外部并聯(lián)一個(gè)阻值相等的電阻e，則說(shuō)明e電阻沒(méi)有電流通過(guò)，即e電阻開(kāi)路；

裝置中一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右=I左，兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I左=I1+I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1=I2，所以右邊容器中的通過(guò)電阻的電流是左側(cè)通過(guò)電流的一半，發(fā)現(xiàn)左側(cè)U形管內(nèi)液面高度變化明顯，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；這表明：在相同時(shí)間內(nèi)，電阻相同，電流越大，通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量越多；

(3)為了使乙實(shí)驗(yàn)中兩側(cè)U形管液面高度差更明顯，需要增大左側(cè)電阻的電流，即需要減小電路的總電阻；根據(jù)并聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知，如果減小右側(cè)上面的電阻的阻值，則并聯(lián)部分的總電阻減小，并聯(lián)部分分擔(dān)的電壓減小，則d兩端的電壓減小，根據(jù)歐姆定律可知，通過(guò)d的電流減小，這樣能是c和d的電流差值變大，則U形管液面高度差更明顯；

(4)甲裝置中5Ω的電阻與10Ω的電阻串聯(lián)，則總電阻R甲=5Ω+10Ω=15Ω；

乙裝置中d容器內(nèi)外兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再與c容器中5Ω的電阻串聯(lián)，則總電阻R乙=Rc+12Rd=5Ω+12×5Ω=7.5Ω，

由于甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)的電源電壓相同，則根據(jù)歐姆定律可知：I甲：I19.在“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，其中R1>R2。

實(shí)驗(yàn)一：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系：

(1)請(qǐng)按照?qǐng)D1中的電路圖將圖2實(shí)物圖連接完整；

(2)實(shí)驗(yàn)電路按照?qǐng)D1中的電路圖連接是為了控制通電時(shí)間相同和控制______；電阻絲放出熱量的多少，通過(guò)______來(lái)進(jìn)行判斷。

(3)為了便于比較兩根電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入______相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)時(shí)選用煤油而不選水，是因?yàn)槊河偷谋葻崛輄_____水的比熱容(選填“大于”、“等于”或“小于”)。

實(shí)驗(yàn)二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系：

(4)閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍，且通電時(shí)間相同。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：用電阻絲R1加熱的煤油，在實(shí)驗(yàn)一中溫度升高△t1，在實(shí)驗(yàn)二中溫度升高△t1'，則△t1'______2△t1(選填“大于”、“等于”或“小于”)，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與電流大小______正比例關(guān)系(選填“成”或“不成”)。實(shí)驗(yàn)中，用電阻絲R2加熱煤油重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，也可以得出相同的結(jié)論。

(5)如果在兩燒瓶中分別裝入質(zhì)量相等的不同液體，并接入兩根阻值______的電阻絲(選填“相同”或“不同”)，就可用這個(gè)裝置來(lái)探究?jī)煞N不同液體的吸熱性質(zhì)。假設(shè)a燒瓶中液體的質(zhì)量為m，瓶中電阻絲的阻值為R【答案】電流相同

溫度計(jì)的示數(shù)變化

質(zhì)量

小于

大于

不成

相同

c=【解析】解：(1)由電路圖可知，滑片左移時(shí)變阻器接入電路中的電阻變小，則變阻器左下方接線柱必須接入電路中，如下圖所示：

(2)由電路圖可知，兩電熱絲串聯(lián)在電路中，這是為了控制通電時(shí)間相同和控制電流相同；

根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，電阻絲放出熱量的多少，是通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化進(jìn)行比較的；

(3)為了便于比較兩根電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入質(zhì)量相等、初溫相同的同種液體；

因?yàn)槊河偷谋葻崛荼人谋葻崛菪?，相同質(zhì)量的煤油和水比較，吸收相同的熱量，煤油溫度升高的多，用煤油做實(shí)驗(yàn)效果更明顯，便于觀察；

(4)閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍，且通電時(shí)間相同，

由Q=I2Rt可知，電阻絲產(chǎn)生的熱量是原來(lái)的4倍，

由Q吸=cm△t的變形式△t=Qcm可知，用電阻絲R1加熱的煤油，溫度升高量△t1'大于2△t1，

該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與電流不成正比例關(guān)系；

(5)實(shí)驗(yàn)中兩電阻絲串聯(lián)，通過(guò)的電流和通電時(shí)間相同，為控制相同時(shí)間兩液體吸熱相同，根據(jù)Q=I2Rt可知，選用的兩根電阻絲的阻值應(yīng)相同；

假設(shè)a燒瓶中液體的質(zhì)量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測(cè)出通過(guò)它的電流為I，通電一段時(shí)間t后，電熱絲放出的熱量Q=I2Rt，

溫度計(jì)的示數(shù)變化量為△t，若不計(jì)熱量損失，放出的熱量全部被液體吸收，由Q吸=cm△t可得，a液體的比熱容：c=Qm△t=I2Rtm△t。

故答案為：(1)如上圖所示；(2)電流相同；溫度計(jì)的示數(shù)變化；(3)質(zhì)量；小于；(4)大于；不成；(4)相同；c=I2Rtm△t五、計(jì)算題20.下表是某款兩擋位電火鍋的有關(guān)參數(shù)，如圖甲是其簡(jiǎn)化電路圖，R1和R2為阻值不變的電熱絲，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S可接1或2，實(shí)現(xiàn)不同擋位的變換。

(1)求R1電熱絲的阻值。

(2)電火鍋正常工作時(shí)，用低溫?fù)鯇?kg的水從60℃加熱到70℃，求此過(guò)程中水吸收的熱量[c水=4.2×10額定電壓U/V電火鍋擋位額定功率P/W220低溫250高溫880【答案】解：由電路圖可知，當(dāng)S接到1時(shí)，R1和R2串聯(lián)；開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，R2短路，電路為R1的簡(jiǎn)單電路；

(1)當(dāng)S接到2時(shí)，電路為高溫?fù)?，只有R1在工作，由P=UI=U2R可知，R1的阻值：R1=U2P高溫=(220V)2880W=55Ω；

(2)水吸收的熱量：Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(70℃?60℃)=8.4×104J；

(3)【解析】由電路圖可知，當(dāng)S接到1時(shí)，R1和R2串聯(lián)；開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，R2短路，電路為R1的簡(jiǎn)單電路；

(1)根據(jù)P=UI=U2R求出R1的阻值；

(2)根據(jù)Q吸21.如圖甲，R1為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R2的滑片從a端滑到b端過(guò)程中，R2消耗的電功率P與其兩端電壓U的關(guān)系圖象如圖乙，求：

(1)電源電壓和R1的阻值。

(2)當(dāng)電流為0.5A時(shí)，1s內(nèi)R1放出的熱量為多少？

(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩次消耗的電功率都為0.5W時(shí)，對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R2和R【答案】解：(1)由圖甲可知，定值電阻R1和滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)，電流表測(cè)量電路中的電流，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓；

由圖乙可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2的功率是0.8W，此時(shí)電路中的電流I=I1=I2=P2U2=0.8W2V=0.4A，電阻R1兩端的電壓U1=I1R1=0.4A×R1，電源電壓U=U1+U2=0.4A×R1+2V……①；

由圖乙可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)為5V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2的功率是0.5W，此時(shí)電路中的電流I'=I1'=I2'=P2'U2'=0.5W5V=0.1A，電阻R1兩端的電壓U1'=I1'R1=0.1A×R1，電源電壓U=U1'+U2'=0.1A×R1+5V……②；

聯(lián)立①②，解得電源電壓U=6V，R1=10Ω；

(2)當(dāng)電流為0.5A時(shí)，通電1s電阻R1產(chǎn)生的熱量Q=I1″2R1t=(0.5A)【解析】(1)由圖甲可知，定值電阻R1和滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)，電流表測(cè)量電路中的電流，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓；由圖乙可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2的功率是0.8W；當(dāng)電壓表的示數(shù)為5V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2的功率是0.5W；由電源電壓保持不變，列出等式解出電源電壓和電阻R1的阻值；

(2)由焦耳定律Q=I2Rt求出電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量；

(3)設(shè)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2消耗的功率為0.5W時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R滑，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，利用電功率P=UI列出等式，求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值；

22.智能洗碗機(jī)是自動(dòng)清洗碗、筷、盤、碟等餐具的設(shè)備，具有洗滌、烘干等功能。為家庭、機(jī)關(guān)食堂的炊事人員減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。如圖甲，某智能洗碗機(jī)安裝時(shí)，洗碗機(jī)進(jìn)水管的一端與自來(lái)水龍頭連通；工作時(shí)，將水加熱至設(shè)定的溫度，摻入清潔劑后壓至高處，由噴嘴噴出以沖洗餐具。洗凈的餐具用傳送帶輸送至烘干機(jī)位置，將餐具烘干。

該洗碗機(jī)的部分參數(shù)如表所示，表中流量指單位時(shí)間內(nèi)由噴嘴噴出水的質(zhì)量。額定電壓220V經(jīng)濟(jì)洗水量10L噴水最大流量230g/s烘干機(jī)額定功率150W加熱器額定功率2000W請(qǐng)根據(jù)上述材料和你學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，回答下列問(wèn)題：

(1)該烘干機(jī)每正常工作一次，其消耗的電能會(huì)使標(biāo)有“3000imp/kW??”的電能表指示燈閃爍75次，則烘干機(jī)正常工作一次消耗的電能為多少？

(2)該智能洗碗機(jī)工作時(shí)，噴嘴以最大流量沖洗餐具1min，噴出水的體積為多少cm3？

(3)某次洗滌前，加熱器在額定功率下按經(jīng)濟(jì)洗水量將水從20℃加熱至60℃，加熱用時(shí)20min，加熱器的效率為多少？

(4)如圖乙所示為利用光敏電阻控制電路的原理圖，其中R1為光敏電阻，R2為電阻箱，電源電壓U恒為12V，保持R2的阻值不變，當(dāng)物品將光擋住而不能照射到R1上時(shí)，R1兩端電壓為U1；光從兩物體的間隙照射到R1上時(shí)，R1兩端電壓為U1'，R【答案】解：(1)由3000imp/(kW??)表示電路中每消耗1kW??的電能，指示燈閃爍3000次，

所以，指示燈閃爍75次消耗的電能：

W=75imp3000imp/(kW??)=0.025kW??=9×104J；

(2)由表格數(shù)據(jù)可知，噴水最大流量為230g/s，

則1min噴出水的質(zhì)量m'=230g/s×60s=13800g，

由ρ=mV可得噴出水的體積為：

V'=m'ρ水=13800g1g/cm3=13800cm3；

(3)由表一可知，經(jīng)濟(jì)洗水量V=10L=10dm3=0.01m3，

由ρ=mV可得水的質(zhì)量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×0.01m3=10kg，

水吸收的熱量：

Q吸=c水m(t'?t0)=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×(60℃?20℃)=1.68×10