第十七章電流做功與電功率第三節(jié)焦耳定律

電流的熱效應(yīng)1.(2022湖南株洲中考)如圖是探究“電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱

的多少跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置,通電前A、B兩個(gè)U形

管內(nèi)的液面相平,通電一定時(shí)間后,通過R1、R2的電流分別為I1、I2,則(

)A.I1=I2,A管中的液面較低B.I1=I2,A管中的液面較高C.I1>I2,A管中的液面較低D.I1>I2,A管中的液面較高

D解析由題圖可知,右側(cè)兩電阻絲并聯(lián)后與左側(cè)電阻絲串聯(lián),

并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以I1>I2;當(dāng)電阻

和通電時(shí)間一定時(shí),電流越大,產(chǎn)生的熱量越多,所以左側(cè)電阻

絲產(chǎn)生的熱量較多,則A管中的液面較高,故選D。2.【跨學(xué)科·日常生活】(2025北京房山期末)給電爐通電后,電

爐絲熱得發(fā)紅,而用手觸摸與之連接的導(dǎo)線卻不覺得燙手,下

列解釋中正確的是

(

)A.通過導(dǎo)線的電流比通過電爐絲的電流小得多B.導(dǎo)線的電阻比電爐絲的電阻大得多C.導(dǎo)線的電功率比電爐絲的電功率小得多D.電流通過導(dǎo)線時(shí)沒有產(chǎn)生熱效應(yīng)

C解析電爐在使用時(shí),電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián),通過它們的電流相

等,故A錯(cuò)誤。當(dāng)電流和通電時(shí)間一定時(shí),電阻越大,產(chǎn)生的熱

量越多,因此電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大得多,根據(jù)P=

=

可知P電爐絲>P導(dǎo)線,故B錯(cuò)誤,C正確。電流通過導(dǎo)線時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生熱量,即產(chǎn)生熱效應(yīng),故D錯(cuò)誤。

焦耳定律3.(2025河北臨漳期末)將兩根電阻絲R1、R2分別插入甲、乙

兩瓶質(zhì)量相等的煤油中,串聯(lián)接入電路,R1∶R2=2∶3,通電一段

時(shí)間后,R1、R2產(chǎn)生的熱量之比為

(

)

A.4∶9

B.9∶4

C.2∶3

D.3∶2

C解析由題圖可知,電阻絲R1、R2串聯(lián),串聯(lián)電路中電流處處

相等,所以通過兩電阻絲的電流和通電時(shí)間相等,根據(jù)公式Q=

I2Rt可得,R1、R2產(chǎn)生的熱量之比

=

=

=

,故選C。4.(2025四川成都錦江期末)如圖是探究“影響電流熱效應(yīng)的

因素”的實(shí)驗(yàn)裝置,通電時(shí)間相同時(shí),R1產(chǎn)生的熱量______

(選填“大于”“小于”或“等于”)R2產(chǎn)生的熱量。若通過

R1的電流為1A,則通電1min,R2產(chǎn)生的熱量為____J。

75大于解析由題圖可知,右側(cè)容器外并聯(lián)了一個(gè)與容器內(nèi)電阻阻

值相同的電阻R3,起到分流作用,此時(shí)通過R2和R3的電流相等且

均小于通過R1的電流,即此時(shí)通過R1的電流大于通過R2的電流,

根據(jù)Q=I2Rt可知,R1產(chǎn)生的熱量大于R2產(chǎn)生的熱量;由并聯(lián)電路

的分流規(guī)律可知,通過R2的電流I2=

=

=0.5A。則通電1min,R2產(chǎn)生的熱量為Q=

R2t=(0.5A)2×5Ω×60s=75J。

電熱的利用和防止5.(2024山東菏澤中考)下列家用電器,利用電流的熱效應(yīng)工作

的是

(

)A.電冰箱

B.洗衣機(jī)

C.電腦

D.電飯煲

D解析電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,這種現(xiàn)象叫作電流

的熱效應(yīng);選項(xiàng)中利用電流的熱效應(yīng)工作的是電飯煲,故選D。6.【跨學(xué)科·日常生活】(2025山東濟(jì)南期中)下列情況中屬于

防止電熱產(chǎn)生危害的是

(

)A.電腦機(jī)箱里裝有小風(fēng)扇B.陰雨天家電通電除潮C.用電熨斗熨衣服D.冬天用電取暖器取暖

A解析電腦機(jī)箱內(nèi)裝有小風(fēng)扇,是為了把各元件產(chǎn)生的熱量

及時(shí)散失掉,故A符合題意。陰雨天家電通電除潮、用電熨斗

熨衣服、用電取暖器取暖,均利用了電流的熱效應(yīng),故B、C、

D不符合題意。

7.(2025湖南師大附中期末,★☆☆)“220V

100W”的電熱

杯和“110V

100W”的電風(fēng)扇各自在額定電壓下正常工

作相同的時(shí)間,有關(guān)它們消耗的電能和產(chǎn)生的熱量,下列說法

中正確的是(

)A.電熱杯和電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量一樣多B.電風(fēng)扇消耗的電能少C.電熱杯和電風(fēng)扇消耗的電能一樣多D.電熱杯把電能的一小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C解析“220V

100W”的電熱杯和“110V

100W”的

電風(fēng)扇的額定功率相同,且它們各自在額定電壓下正常工作

相同的時(shí)間,由公式W=Pt可知,它們消耗的電能一樣多;電風(fēng)

扇工作時(shí),電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,而電熱杯工作時(shí),電能轉(zhuǎn)

化為內(nèi)能,因此相同時(shí)間內(nèi),電熱杯產(chǎn)生的熱量多。故選C。8.(2025河北邢臺(tái)期末,★★☆)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.接原電路,將電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,通電時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?/p>

B.接原電路,將電阻變?yōu)樵瓉淼?/p>

,通電時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍C.將電壓變?yōu)樵瓉淼?/p>

,電阻變?yōu)樵瓉淼?倍D.將電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,通電時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?/p>

D解析接原電路時(shí),電阻兩端的電壓不變,將電阻變?yōu)樵瓉淼?

倍,通電時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?/p>

,由Q=

t可知,產(chǎn)生的熱量變?yōu)樵瓉淼?/p>

,故A錯(cuò)誤。電阻兩端的電壓不變,將電阻變?yōu)樵瓉淼?/p>

,通電時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍,由Q=

t可知,熱量變?yōu)樵瓉淼?倍,故B錯(cuò)誤。將電壓變?yōu)樵瓉淼?/p>

,電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,由Q=

t可知,熱量變?yōu)樵瓉淼?/p>

,故C錯(cuò)誤。將電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,通電時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?/p>

,由Q=

t可知,熱量變?yōu)樵瓉淼?倍,故D正確。9.(2024山東淄博中考,★★☆)如圖甲所示電路,電源電壓保持

不變,閉合開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器的滑片P從b端移到a端的過程中,

電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的關(guān)系如圖乙所示。下列說法中

(

)

C①電源電壓為6V②定值電阻R的阻值為5Ω③滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω④滑片P在b端時(shí),通電1min電阻R產(chǎn)生的熱量為27JA.只有②③正確

B.只有①③正確C.只有②③④正確

D.只有①②④正確解析由圖甲可知,定值電阻R與滑動(dòng)變阻器RP串聯(lián),電流表測(cè)

電路中的電流,電壓表測(cè)定值電阻R兩端的電壓。當(dāng)滑片P在a

端時(shí),RP接入電路的電阻為0,電路中只有R工作,則電壓表示數(shù)

最大且等于電源電壓,由圖乙可知,電源電壓U=Ua=4.5V,此時(shí)

電路中的電流Ia=0.9A,根據(jù)歐姆定律可得,定值電阻R=

=

=5Ω,故①錯(cuò)誤,②正確。當(dāng)滑片P在b端時(shí),由圖乙可知,R兩端的電壓Ub=1.5V,此時(shí)電路中的電流Ib=0.3A,根據(jù)串聯(lián)電

路的電壓規(guī)律,RP兩端電壓UP=U-Ub=4.5V-1.5V=3V,根據(jù)歐姆定律可得,滑動(dòng)變阻器的最大阻值RP=

=

=10Ω,通電1min,電阻R產(chǎn)生的熱量Q=

Rt=(0.3A)2×5Ω×60s=27J,故③④正確。故選C。10.(2025福建泉州五中期末,★★☆)如圖所示為某款足浴盆

的工作電路示意圖,該足浴盆有加熱和按摩兩種功能。已知

電動(dòng)機(jī)M的額定功率為22W,線圈電阻為2Ω,加熱電阻正常

工作時(shí)的電功率為800W,電壓保持220V不變。只閉合開關(guān)S2啟動(dòng)加熱功能,加熱電阻正常工作10min消耗電能

____________J;只閉合開關(guān)S1啟動(dòng)按摩功能時(shí),按摩10min

電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量為

______J。4.8×10512解析電源電壓為220V,只閉合開關(guān)S2啟動(dòng)加熱功能,加熱電

阻正常工作10min消耗電能W=Pt=800W×10×60s=4.8×105J;

只閉合開關(guān)S1啟動(dòng)按摩功能,由P=UI可得,通過電動(dòng)機(jī)的電流:

I=

=

=0.1A。10min電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量:Q=I2Rt=(0.1A)2×2Ω×10×60s=12J。11.【新中考·開放性設(shè)問】(2023山西中考,★★☆)如圖是某

地消防部門公布的2022年各場(chǎng)所火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖,其中住宅

火災(zāi)占比達(dá)43%,不正確的家庭用電是形成住宅火災(zāi)的主要

原因。在“安全用電”主題班會(huì)上,小夢(mèng)和小蘭針對(duì)家庭電

路火災(zāi)原因發(fā)表了不同見解。請(qǐng)你任選一個(gè)同學(xué)的觀點(diǎn),用

所學(xué)物理知識(shí)解釋家庭電路引發(fā)電線火災(zāi)的原因。

解析

(1)選擇小夢(mèng)的觀點(diǎn):電路發(fā)生短路時(shí),電路中的電阻很

小,而家庭電路兩端的電壓保持不變,根據(jù)歐姆定律可知,通過

電線的電流很大;在電線電阻和通電時(shí)間一定時(shí),又根據(jù)焦耳

定律Q=I2Rt可得,電流通過電線產(chǎn)生的熱量很多,使電線的溫

度急劇升高,容易引發(fā)電線火災(zāi)。(2)選擇小蘭的觀點(diǎn):用電器總功率過大時(shí),家庭電路兩端的電

壓保持不變,根據(jù)P=UI可知,通過電線的電流很大;電線的電阻

和通電時(shí)間一定時(shí),又根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可得,電流通過電線產(chǎn)生的熱量很多,使電線的溫度急劇升高,容易引發(fā)電線火災(zāi)。

12.【新課標(biāo)·科學(xué)思維】(2025安徽合肥廬陽(yáng)期末)如圖甲所

示為某超聲波加濕器內(nèi)部濕度監(jiān)測(cè)裝置的簡(jiǎn)化電路圖。已知

電源電壓為12V,定值電阻R0的阻值為30Ω,電流表的量程為0

~200mA,濕敏電阻R的阻值隨濕度RH變化的關(guān)系圖像如圖乙

所示,其阻值最大為100Ω。在電路安全工作的前提下,求:

(1)當(dāng)電壓表示數(shù)為9V時(shí),空氣的濕度。(2)濕敏電阻R允許接入的最小電阻。(3)當(dāng)空氣濕度保持為50%時(shí),濕敏電阻R工作10分鐘產(chǎn)生的熱量。解析

(1)由圖甲可知,定值電阻R0與濕敏電阻R串聯(lián),電壓表

測(cè)濕敏電阻R兩端的電壓,電流表測(cè)量電路中的電流。當(dāng)電壓

表示數(shù)為9V時(shí),由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可得,R0兩端的電壓:U

0=U-UR=12V-9V=3V。此時(shí)通過R0的電流I0=

=

=0.1A。串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以通過R的電流IR=I0=0.1A。

此時(shí)R的阻值R=

=

=90Ω。由圖乙可知,此時(shí)的空氣濕度為80%。(2)濕敏電阻R的阻值越小,電路中的電流越大,根據(jù)題