第4節(jié)焦耳定律一．利用電流的熱效應工作的用電器（共6小題）二．探究電流產生熱量與電阻的關系（共8小題）三．探究電流產生的熱量與電流的關系（共7小題）四．焦耳定律的公式及簡單應用（共11小題）五．焦耳定律的推導式及其應用（共7小題）六．電熱器的多檔位計算問題（共9小題）一．利用電流的熱效應工作的用電器（共6小題）1．下列用電器中，利用電流熱效應工作的是（）A．電熱水壺 B．吸塵器 C．電冰箱 D．電視機【答案】A【詳解】A．電熱水壺工作時將電能轉化為內能，利用電流的熱效應工作的，故A符合題意；B．吸塵器工作時電動機轉動，將電能轉化為機械能，不是利用電流的熱效應工作的，故B不符合題意；C．電冰箱是將電能轉化為電動機的機械能，不是利用電流的熱效應來工作的，故C不符合題意；D．電視機工作時主要是把電能轉化為聲能與光能，不是利用電流的熱效應來工作的，故D不符合題意。故選A。2．下列家用電器中，主要是將電能轉化為內能的是（）A．電風扇 B．電視機C．電熨斗 D．吸塵器【答案】C【詳解】A．電風扇主要是將電能轉化為機械能，故A不符合題意；B．電視機主要是將電能轉化為光能和聲能，故B不符合題意；C．電熨斗利用電流熱效應來工作，主要是將電能轉化為內能，故C符合題意；D．吸塵器主要是將電能轉化為機械能，故D不符合題意。故選C。3．小明家新購買了電熱水器和空調各一臺，熱水器的銘牌上標有“220V，2200W”字樣，空調的銘牌上標有“220V，1900W”字樣。下列說法不正確的是（）A．電熱水器是利用電流熱效應工作的B．單獨使用空調比單獨使用熱水器電能表表盤轉速快C．正常使用相同時間，熱水器比空調消耗的電能多D．熱水器的電阻比空調的電阻小【答案】B【詳解】A．電熱水器是利用電流通過導體時會產生熱量，即電流的熱效應工作的，故A正確，不符合題意；B．熱水器的額定功率比空調的額定功率大，單獨使用熱水器比單獨使用空調電能表表盤轉速快，故B錯誤，符合題意；C．根據功的公式W=Pt可知，正常使用相同時間，熱水器比空調消耗的電能多，故C正確，不符合題意；D．熱水器和空調的額定電壓相同，熱水器的額定功率比空調的額定功率大，根據公式可知，熱水器的電阻比空調的電阻小，故D正確，不符合題意。故選B。4．電熱水器是利用電流的效應工作的，小明利用電能表測量電熱水器實際功率來判斷家里的電壓是否正常。它觀察到家中的電能表示數如圖1所示為kW·h。現僅接通一臺如圖2所示的電熱水器，觀察到電能表指示燈1min內閃爍64次，則1min內消耗電能為J，其兩端電壓（高于/等于/低于）220V?！敬鸢浮繜?023.67.2×104低于【詳解】[1]電流通過導體時，導體發(fā)熱，是電能轉化為內能，這種現象是電流的熱效應，所以電熱水器是利用電流的熱效應工作的。[2]電能表的讀數方法：最后一位是小數，由圖可得家中的電能表示數為3023.6kW·h。[3]電能表指示燈1min內閃爍64次，電能表參數“3200imp/(kW·h)”，則1min內消耗電能為[4]電熱水器的實際功率為實際功率小于額定功率，所以實際電壓小于額定電壓，即低于220V。5．早春育苗保溫常用電熱溫床，鋪設時，先將床土挖去約20cm厚，床底鋪一層麥秸或鋸末，再鋪一層塑料膜。將電熱線按10cm間距，均勻地鋪在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。電熱溫床的溫控儀相當于一個阻值隨溫度變化的可變電阻，使用時應該把溫控儀與電熱線聯(lián)。電熱溫床是利用電流的效應持續(xù)獲得適宜幼苗生長的溫度?！敬鸢浮看疅帷驹斀狻縖1]溫控儀是一個變阻器，它應與電線串聯(lián)在一起調節(jié)通過電線的電流大小從而控制電線產生的熱量。[2]電熱溫床工作時，消耗電能，將電能轉化為內能，是利用電流的熱效應工作的。6．如圖，取暖用的“小太陽”通電后熱得發(fā)紅，利用了電流的效應?！靶√枴惫ぷ鲿r，電阻盤與導線連接處容易燒斷，是因為連接處的電阻較（填“大”或“小”）?！敬鸢浮繜岽蟆驹斀狻縖1]電流通過導體時電能轉化成內能，這種現象叫作電流的熱效應，取暖用的“小太陽”通電后熱得發(fā)紅，利用了電流的熱效應。[2]電阻盤與導線連接處容易燒斷，是因為連接處電阻較大，根據可知，串聯(lián)電流相等，通電時間相同，電阻越大，產生的熱量越多。二．探究電流產生熱量與電阻的關系（共8小題）7．某同學用如圖所示的實驗裝置探究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關，兩個透明容器中封閉著等量的空氣。下列說法正確的是（）A．通電后透明容器中電阻絲的內能增大是通過做功方式改變的B．觀察圖甲中的A、B管，發(fā)現B管液面上升得更高，表明電流通過導體產生的熱量與電流有關C．采用圖乙裝置探究“電流產生的熱量跟電流是否有關”時，右邊容器中電阻絲R應為10ΩD．用圖乙中的實驗結論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導線幾乎不發(fā)熱”【答案】A【詳解】A．通電后透明容器中電阻絲的內能增大是通過電流做功，即電流通過電阻絲，電能轉化為內能，故A正確；B．圖甲中兩電阻絲串聯(lián)，通過的電流和通電時間相同，電阻不同，觀察圖甲中的A、B管，發(fā)現B管液面上升得更高，表明電流通過導體產生的熱量與電阻大小有關，故B錯誤；C．采用圖乙裝置探究“電流產生的熱量跟電流是否有關”時，應控制電阻和通電時間相同，改變電流大小，所以右邊容器中電阻絲R應為5Ω，故C錯誤；D．“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導線幾乎不發(fā)熱”是因為電爐絲和導線串聯(lián)，通過的電流和通電時間相同，電爐絲的電阻比導線大得多，根據焦耳定律Q=I2Rt，電阻越大，產生的熱量越多，這是用圖甲中的實驗結論來解釋的，故D錯誤。故選A。8．為了探究“電流產生的熱量與哪些因素有關”，某物理小組設計了如圖所示的電路，其中且阻值均不變。關于該實驗，下列說法正確的是（）A．只閉合時是探究電流產生熱量的多少與電流的關系B．和都閉合時是探究電流產生熱量的多少與電流的關系C．和都閉合時，和中電流之比是2:1D．和都閉合時，和中產生熱量之比為4:1【答案】C【詳解】A．只閉合時，電阻和串聯(lián)，通過兩個電阻絲的電流相等，但，故該電路是探究電流產生熱量與電阻的關系，故A錯誤；B．和都閉合時與并聯(lián)，然后再與串聯(lián)，但實驗研究的對象是密閉容器內的電熱絲，所以，，電流和電阻均不相同，故不能探究電流產生熱量與電流的關系，B錯誤；C．根據可知，和都閉合時和中產生熱量之比為,故C正確;D．根據可知，和都閉合時和中產生熱量之比為,故D錯誤;故選C。9．如圖所示，甲、乙為兩個完全相同的燒瓶中分別裝有質量相等、初溫相同的水和煤油，燒瓶中兩電阻絲的阻值相同，燒瓶內插入相同的溫度計。下列說法正確的是（）A．比較甲、乙溫度計的示數，可得出升溫快的燒瓶中電阻絲放出熱量多B．比較甲、乙溫度計的示數，可得出升溫快的燒瓶中所裝液體比熱容小C．該實驗裝置可用來探究電流產生熱量與電阻的關系D．通電一段時間，水和煤油均未沸騰，溫度計示數大小關系為【答案】B【詳解】AB．由題意可知，甲、乙為兩個完全相同的燒瓶中分別裝有質量相等、初溫相同的水和煤油，燒瓶中兩電阻絲的阻值相同，相同時間內，兩電阻絲產生的熱量相同，燒瓶內的物質不同，升溫快的燒瓶內的液體的比熱容更小，故A錯誤，B正確；C．因為兩燒瓶中的電阻相同，故不能探究電流產生熱量與電阻的關系，故C錯誤；D．水和煤油均未沸騰，因為水的比熱容比較大，吸收相同的熱量，上升的溫度比較少，即，故D錯誤。故選B。10．如圖所示，同學們正在用改裝“自制燈泡”的裝置探究“影響電流熱效應的因素”，將瓶蓋中間打一孔，插入帶有紅色液柱的細玻璃管，已知R1＜R2，R1與R2串聯(lián)的目的是，實驗中能判斷R2比R1產生熱量多的實驗現象是?！敬鸢浮靠刂齐娏鳌⑼姇r間相同R2瓶中細玻璃管內紅色液柱上升的高度更高【詳解】[1]將R1與R2串聯(lián)連接可以確保通過兩個電阻的電流相同，同時由于串聯(lián)電路的特性，兩個電阻的通電時間也保持一致。這樣設計是為了控制變量，便于單獨研究電阻大小對電流熱效應的影響。[2]實驗中通過觀察細玻璃管內紅色液柱上升的高度來比較電阻產生的熱量。由于R2的阻值大于R1，在相同電流和通電時間條件下，根據焦耳定律Q=I2Rt，R2產生的熱量更多，導致其瓶內氣體膨脹更明顯，從而使R2瓶中細玻璃管內的紅色液柱上升得更高。11．如圖是探究電流通過導體產生熱量的多少跟什么因素有關的實驗裝置。圖甲可探究電流產生的熱量與的關系；圖乙中電流通過電阻c與d產生的熱量之比為?！敬鸢浮侩娮?：1【詳解】[1]甲圖中兩電阻絲串聯(lián)接在同一電路中，電流和通電時間相同，而電阻的阻值不同，因此探究的是電流產生的熱量與電阻的關系；[2]圖乙中，右側兩電阻并聯(lián)后再與左側電阻串聯(lián)，由于右側兩電阻的阻值相同，通過的電流相同，則通過c電阻的電流是通過d電阻電流的2倍，電阻相同，根據可知，電阻c、d產生的熱量之比為4：1。12．如圖所示，實驗桌上有兩個完全相同的燒瓶，燒瓶內裝有質量相等、初溫相同的煤油、完全相同的溫度計，燒瓶內還分別裝有阻值為10Ω的電阻絲R1和阻值為5Ω的電阻絲R2。實驗桌上還有滿足實驗要求的電源、電阻箱和開關各一個，電流表和停表各一塊，導線若干。小新利用上述實驗器材證明“電流通過電阻產生的熱量跟電阻阻值大小有關”。小新的主要實驗過程如下：①將電阻箱、電流表及圖所示的裝置甲等電路元件串聯(lián)接入電路中，將電阻箱的阻值調為5Ω，記錄初溫T0。②閉合開關，同時按下停表開始計時，電流表的示數為0.3A，通電時間為2min時，停止計時，記錄此時溫度計的示數40℃，記錄數據，斷開開關。③用如圖所示的裝置乙替換電路中的裝置甲，閉合開關，同時按下停表開始計時，當溫度計示數為40℃時，停止計時，讀出通電時間5min，記錄數據，斷開開關。于是小新認為“電流通過電阻產生的熱量跟電阻阻值大小有關”。請根據以上敘述回答下列問題：(1)小新實驗過程中存在的問題：。(2)請你針對小新實驗過程中存在的問題，寫出改進措施：。(3)該實驗設計的表格?！敬鸢浮?1)沒有控制電阻的通電時間和電流相同(2)見解析(3)見解析【詳解】（1）由焦耳定律可知，電流流過電阻產生的熱量跟電流的平方成正比，跟電阻的大小成正比，跟通電時間成正比，故研究電流流過電阻產生的熱量跟電阻大小的關系時，應該控制電流及通電時間相同，小新實驗過程中先后兩次將不同的電阻絲接入電路中，將裝置乙替換電路中的裝置甲后，沒有調節(jié)滑動變阻器的阻值，則電流不同，所以存在的問題就是沒有控制電阻的通電時間相同和電流相同。（2）要探究“電流通過電阻產生的熱量跟電阻阻值大小有關”，根據焦耳定律可知，應控制電流和通電時間相同，才能得到正確的規(guī)律，同時通過轉換法，通過觀察溫度計示數的變化來比較熱量產生的多少，即針對上訴小新實驗過程中存在的問題，改進措施為：在步驟③中替換裝置后，將電阻箱的阻值調為。閉合開關，同時按下停表開始計時。通電時間仍為2min，記錄對應的末溫T到表格中。。（3）實驗表格要清楚記錄實驗的原始數據，如電流、電阻、通電時間、初溫和末溫，電流通過電阻產生的熱量是通過溫度升高變化量來體現的，所以要由溫度變化量，如下表：實驗次數I/ΩR/Ωt/minT0/℃T/℃ΔT/℃13．小鳴同學按如圖所示的電路，研究“電流通過導體時產生的熱量與導體電阻大小的關系”。圖中兩只燒瓶內盛有質量和溫度相同的煤油，溫度計顯示煤油的溫度，煤油中都浸著一段橫截面積相同、長度不同的鎳鉻合金絲，甲瓶中的鎳鉻合金絲比乙瓶中的長。(1)實驗中兩金屬絲產生熱量的多少是通過觀察反映出來的。(2)實驗中，可觀察到（填“甲”或“乙”）瓶中溫度計的示數升高得更快。(3)小華想改裝實驗裝置用來“測量煤油的比熱容大小”，則他們應將燒瓶甲中煤油換成與其相等的水，并將電熱絲RA換成的電熱絲。測量時，水和煤油的初溫均為t0，通電一段時間后，水和煤油的末溫分別為t水、t煤油，請用提供的符號寫出煤油比熱容的表達式：c煤油=。

（已知水的比熱容為c水）【答案】(1)溫度計升高的示數(2)甲(3)質量與RB阻值相等【詳解】（1）電阻絲產生熱量的多少可以通過溫度計示數變化反映出來，電阻絲產生熱量的多少轉化為溫度計示數的變化，本實驗應用了轉換法。（2）由題意知，甲乙中的鎳鉻合金絲的材料相同，橫截面積相同，甲瓶中的鎳鉻合金絲比乙瓶中的長，則甲中的鎳鉻合金絲的電阻大，由于甲乙串聯(lián)在電路中，電流和通電時間相同，電阻絲的阻值越大，產生的熱量越多，故甲中產生的熱量多，溫度計示數升高得更快。（3）[1][2][3]根據控制變量法的思想，要比較水和煤油的比熱容，則應讓水和煤油的質量相等、吸收的熱量（加熱時間）相等，由溫度的變化大小得出比熱容的大小關系，所以，應將燒瓶甲中煤油換成與其質量相等的水，把電熱絲RA換成與RB阻值相同的電阻絲，電阻相等，在相同時間內放出的熱量相同，所以水和煤油吸收的熱量相同。因為Q水吸熱=Q煤油吸熱所以c水m(t水-t0)=c煤油m(t煤油-t0)則煤油的比熱容14．(1)如圖甲所示，三個完全相同的燒瓶A、B、C中分別裝入質量和初溫均相等的液體，其中，A、B中裝的是煤油，C中裝的是水，A、B、C瓶中電阻絲的阻值分別為、、，且（不計熱損失）。①比較兩瓶中溫度計的示數變化情況，可以探究“電流通過導體產生的熱量與關系”。②用該裝置探究“不同物質吸熱升溫的現象”，應選擇兩瓶進行比較，瓶內液體吸收熱量的多少是通過來反映的；(2)關閉家中其他用電器，只用一個電水壺燒水，將質量為1kg、初溫為20℃的水燒開（標準大氣壓下），用時6min，如圖乙所示的電能表指示燈閃爍300次。則水吸收的熱量為J，電水壺的實際電功率為W。[]【答案】(1)A、B電阻B、C加熱時間(2)1000【詳解】（1）[1][2]電流通過導體產生熱量的多少是通過液體吸熱升高溫度多少來反映，所以應該對相同質量的同種液體進行加熱，由圖可知，A、B瓶中兩電阻串聯(lián)，根據串聯(lián)電路的電流特點，通過兩個電阻的電流相等，且，故可以探究“電流通過導體產生的熱量與電阻的關系”。[3][4]探究“不同物質吸熱升溫的現象”，應該用相同的熱源對相同質量的不同物質進行加熱，故應該選擇B、C兩瓶進行比較，液體吸收熱量多少是通過加熱時間來反映的。（2）[1]標準大氣壓下，水的沸點是100℃，由可得，水吸收的熱量為[2]根據圖中電能表常數可得，指示燈閃爍300次消耗的電能為由可得，電水壺的實際電功率為三．探究電流產生的熱量與電流的關系（共7小題）15．如圖是探究電流產生熱量與哪些因素有關的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。下列說法正確的是（）A．甲實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系B．乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電流的關系C．乙實驗通電一段時間后，左側容器內空氣吸收的熱量更多D．甲、乙兩實驗同時通電一段時間后，甲圖左側U形管中兩側液面的高度差最大【答案】D【詳解】A．甲圖實驗中，右側電阻絲與另一電阻絲并聯(lián)，左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時間相同，但通過左側電阻的電流較大，所以研究電流產生的熱量與電流的關系，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左側的電流大，產生的熱量多，則左側U形管中液面的高度差比右側的大，故A錯誤；BC．乙實驗兩電阻絲串聯(lián)，則通過電阻絲的電流和通電時間相同，其電阻值不同，所以是研究電流產生的熱量和電阻的關系；右側電阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右側電阻產生熱量多，則右側容器內空氣吸收的熱量多，故BC錯誤；D．甲實驗右側兩個5Ω的電阻并聯(lián)再與左側電阻串聯(lián)，右側兩電阻并聯(lián)后的總電阻為則左側電阻產生的熱量乙實驗兩電阻絲串聯(lián)，右側電阻產生熱量多，則右側電阻產生熱量則甲圖左側電阻產生的熱量多，即甲圖左側U形管中兩側液面的高度差最大。故D正確。故選D。16．如圖是探究電流熱效應的實驗裝置，兩個相同透明容器中密封著等量的空氣和電阻、，其中，。下列說法錯誤的是（）A．比較U形管液面高度差，從而比較熱量的多少，這是轉換的思想B．只閉合，可以探究電流通過導體產生的熱量多少與電阻大小的關系C．閉合和，可以探究電流通過導體產生的熱量多少與電流大小的關系D．只閉合，若電路中的電流為，通電電阻產生的熱量為12J【答案】C【詳解】A．實驗中通過觀察U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，這是轉換法的應用，故A正確，不符合題意；B．只閉合，通過電阻的電流與通電時間相同，電阻阻值不同，故可以探究電流通過導體產生的熱量多少與電阻大小的關系，故B正確，不符合題意；C．閉合和，通過兩容器內電阻的電流與電阻阻值都不同，故不能探究電流通過導體產生的熱量多少與電流大小的關系，故C錯誤，符合題意；D．只閉合，若電路中的電流為，通電電阻產生的熱量為故D正確，不符合題意。故選C。16．如圖是“探究通電導體產生的熱量與大小關系”的實驗裝置。通過左側容器中電阻絲的電流為0.4A，在1min內電流通過右側容器中電阻絲產生的熱量為J，左右兩側容器中電阻絲產生的熱量之比是。【答案】電流124:1【詳解】[1]觀察可知，右側中兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再與左側一個5Ω的電阻串聯(lián)。根據串聯(lián)電路的電流特點可知右側兩個電阻的總電流和左側的電阻電流相等，右側兩個5Ω的電阻并聯(lián)，所以，容器內的電阻值都是5Ω，通電時間相同，在電阻和通電時間相同的情況下，電流不同，所以探究的是通電導體產生的熱量與電流大小的關系。[2]已知通過左側容器中電阻絲的電流為0.4A，根據并聯(lián)電路的電流特點，通過右側容器中電阻絲的電流為在1min內電流通過右側容器中電阻絲產生的熱量為[3]由可知，左右兩側容器中電阻絲產生的熱量之比為18．強強為了探究電流產生的熱量與電流大小的關系，利用相同的電阻絲R1、R2、R3，設計了如圖甲電路，實驗中應將電阻絲R3和電阻絲分別放入如圖乙的兩個相同裝置中；通過實驗分析可知，閉合開關，相同時間內電流通過電阻絲R3和另一個放入裝置中的電阻絲產生的熱量之比為?！敬鸢浮縍11∶4【詳解】[1][2]由圖甲可知，電阻絲R2與R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，將電阻絲R3和電阻絲R1分別放入如圖乙的兩個相同裝置中，根據串并聯(lián)電路電流特點可知，通過電阻絲R3和電阻絲R1的電流之比為1∶2；根據可知，閉合開關，相同時間內電流通過電阻絲R3和電阻絲R1產生的熱量之比為1∶4。19．采用如圖所示的電路裝置探究“電流產生的熱量跟什么因素有關”。①由于電流產生的熱量不易直接測量，因此在實驗中是通過觀察U形管中液面的來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化，這里采用了的探究方法。②如圖所示是探究電流產生的熱量跟電流的關系，通電一段時間（選填“左瓶”或“右瓶）內的電阻絲產生的熱量多?！敬鸢浮扛叨炔钷D換法左瓶【詳解】①[1][2]由于電流產生的熱量不易直接測量，因此在實驗中是通過觀察U形管中液面的高度差來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化，進而比較電流產生熱量的多少。這里把不易測量的電流產生的熱量，轉換成了容易觀察的U形管中液面的高度差，這里采用了轉換法。②[3]由圖可知，右邊兩電阻并聯(lián)后再與左邊電阻串聯(lián)，通過左邊密閉容器內電熱絲的電流是通過右邊密閉容器內的電阻絲電流的二倍，這兩個電熱絲的阻值相同，通電時間相同，根據焦耳定律，在電阻和通電時間相同的情況下，通過電流大的電熱絲產生的熱量多；所以，通電一段時間左瓶內的電阻絲產生的熱量多。20．(1)在“小實驗、小制作”比賽活動中，小明利用身邊的小玻璃瓶、單孔橡皮塞、兩端開口的透明玻璃管和水，進行了以下實驗。①如圖甲所示，用插著玻璃管的橡皮塞塞緊玻璃瓶。小明提著瓶子從一樓走到四樓，發(fā)現玻璃管中的液面上升了，說明了大氣壓強隨海拔高度升高而（選填“增大”“減小”或“不變”）。②小明又用實驗器材組裝了如圖乙所示的裝置，往B管中吹氣，A管中的液面也會上升，寫出一個生活中應用此原理的實例。(2)如圖丙為探究“焦耳定律”的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，將未知電阻的兩根電阻絲R1、R2串聯(lián)在電路中。組裝實驗裝置后，只閉合開關S0，若R1>R2，通電一段時間后，發(fā)現（選填“甲”或“乙”）U形管兩側液面高度差更大。若將R1換成與R2阻值相同的定值電阻，同時閉合S0和S1，是為了探究電流通過導體產生的熱量與的關系?！敬鸢浮?1)減小飛機機翼設計成上凸下平(2)甲電流【詳解】（1）[1]提著瓶子從一樓走到四樓，發(fā)現玻璃管中的液面上升了，說明瓶內氣壓大于大氣壓，即海拔高度升高，外界大氣壓減小了。[2]往B管中吹氣，吸管A上方空氣的流速變大，壓強減小，A管中液體受到向上的壓強大于向下的壓強，所以A管中的液面上升，其原理是流體中流速越大的地方壓強越小，生活中飛機機翼設計成上凸下平的形狀就是利用流體壓強中流速大的位置壓強小的特點。（2）[1]閉合開關S0，兩個電阻R1、R2串聯(lián)，串聯(lián)電路中電流相等，通電時間也相同，電阻不同，能探究電流通過導體產生的熱量與電阻的關系，若R1>R2，即甲容器中電阻大，根據Q=I2Rt可知，甲U形管兩側液面高度差更大。[2]同時閉合S0和S1，右側兩電阻并聯(lián)后再與左側電阻串聯(lián)，根據并聯(lián)和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過左側容器中電阻的電流大于通過右側容器中電阻的電流，R1換成與R2阻值相同，則可以研究電流產生的熱量與電流的關系。21．領悟小組用如圖甲所示實驗裝置比較a、b兩種液體的吸熱能力，在兩個相同的燒瓶內分別裝入a、b兩種液體，接入電阻絲、，并分別插入溫度計。物質加熱時間/min初溫/末溫/a液體102046b液體102035(1)實驗中兩瓶中液體質量、和電阻絲阻值R1、R2應滿足的條件是；實驗過程中通過來反映吸收的熱量多少；(2)實驗過程中，如果讓a和b吸收相同的熱量，那么通過比較來判斷物質的吸熱能力；(3)仔細觀察電路圖，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片調到最端；正確實驗后，數據如表，結合表格內的數據分析可得到的結論是：；(4)利用上面的電路圖，還能探究電流通過導體產生的熱量與______的關系（選填序號）A．通電時間 B．通過導體的電流 C．導體的電阻【答案】(1)=；R1=R2通電時間(2)升高的溫度(3)右液體乙的吸熱能力強(4)C【詳解】（1）[1]“探究不同物質吸熱的情況”時，應控制物質的質量保持不變，所以必須取質量相等的甲、乙兩種液體。探究兩種液體的吸熱能力時，需要控制熱源相同，即相同時間內熱源產生的熱量相同，所以實驗中需要選用阻值相同的兩根電阻絲。[2]兩電阻絲阻值相等，通過電流相同，通電相同時間釋放的熱量相同，根據轉換法知道，實驗中用通電時間間接反映液體吸收熱量的多少。（2）實驗過程中，如果讓a和b吸收相同的熱量，升高溫度不同，可以通過比較升高的溫度來判斷物質的吸熱能力。（3）[1]正確連接電路后，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應調到阻值最大處的最右端，目的是保護電路。[2]由表中實驗數據知道，相同質量的液體加熱相同的時間，吸收相等的熱量，液體乙升高的溫度低，則液體乙的吸熱能力強，乙液體的比熱容大。（4）圖中兩個電阻串聯(lián)，通過兩電阻的電流、通電時間都相同，只有電阻的阻值不同，所以是研究電流通過電熱絲產生的熱量與電阻大小的關系，故C符合題意，AB不符合題意。故選C。四．焦耳定律的公式及簡單應用（共11小題）22．如圖所示，甲、乙、丙、丁四個相同容器里裝有質量和初溫相同的水，每個容器放入同種材料繞成的導電線圈，其電阻R1＝R3，R2＝R4，R2＝2R1，若同時通電，經過一段時間后這四個容器中的水溫從高到低的順序是（）A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙【答案】C【詳解】根據題干知，R2＝2R1＝2R3＝R4左圖中，R1與R2串聯(lián)，根據串聯(lián)電路特點和焦耳定律可知，在電流和通電時間相同的情況下，電阻大的導電線圈產生的熱量多。因為R2＝2R1，所以Q2＞Q1……①右圖中，R3與R4并聯(lián)，根據并聯(lián)電路特點和焦耳定律公式的變形式可知，在電壓和通電時間相同的情況下，電阻小的導電線圈產生的熱量多。因為R4＝2R3，所以Q3＞Q4……②在右圖中，由可知，在左圖中，因R2＝2R1，由分壓原理和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知，，由可知，所以Q4＞Q2……③由①②③，我們可得出了這四個電阻產生的熱量關系是：Q3＞Q4＞Q2＞Q1；因甲、乙、丙、丁四個相同容器里裝有質量和初溫相同的水，根據可知，這四個容器中的水溫從高到低的順序是即丙、丁、乙、甲。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。23．如圖甲所示的電路中，電源電壓U保持不變，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。閉合開關S，將滑動變阻器滑片P從最右端移動到最左端，其消耗的電功率與電流關系的圖像如圖乙所示，以下正確的是（）A．滑動變阻器R的最大阻值40ΩB．電源電壓U的大小6VC．R0的阻值20ΩD．當滑片P置于中點，在5s內電阻R0上所產生的焦耳熱18J【答案】D【詳解】A．滑動變阻器滑片P從最右端開始，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大，此時電流為0.4A時，滑動變阻器功率為3.2W，根據P=I2R可得此時電阻為則滑動變阻器的最大阻值20Ω，故A錯誤；BC．當電流為0.6A時，滑動變阻器功率達到最大值3.6W，同理，根據P=I2R可得，此時滑動變阻器接入電阻為10Ω，為最大阻值的一半，此時滑動變阻器兩端的電壓U'=I2R半=0.6A×10Ω=6V電源電壓U=6V+I2R0=6V+0.6A×R0①滑動變阻器接入電路的阻值最大時，滑動變阻器分得電壓U滑=I1R最大=0.4A×20Ω=8V電源電壓不變，U=8V+I1R0=8V+0.4A×R0②①②兩個式子聯(lián)立得，8V+0.4A×R0=6V+0.6A×R0解得R0=10Ω則電源電壓U=6V+0.6A×R0=12V故BC錯誤；D．當滑片P置于中點時，滑動變阻器接入10Ω，電流為0.6A，根據焦耳定律，R0在5s內產生故D正確。故選D。24．如圖甲所示電路，電源電壓保持不變，閉合開關S，滑動變阻器的滑片P從b端移到a端的過程中，電流表示數I與電壓表示數U的關系如圖乙所示。下列說法中（）①電源電壓為6V②定值電阻R的阻值為5Ω③滑動變阻器的最大阻值為10Ω④滑片P在b端時，通電1min電阻R產生的熱量為27JA．①④正確 B．①③正確 C．②③④正確 D．①②④正確【答案】C【詳解】①②由圖甲可知，定值電阻R與滑動變阻器RP串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測定值電阻R兩端的電壓，當滑片P在a端時，RP連入電路的電阻為0，電路中只有R工作，則電壓表示數最大且等于電源電壓，由圖乙可知，電源電壓U=Ua=4.5V此時電路中的電流Ia=0.9A，根據歐姆定律可得，定值電阻R的阻值故①錯誤，②正確；③當滑片P在b端時，變阻器連入電路的電阻最大，電路的總電阻最大，由歐姆定律可知電路中的電流最小，由圖乙可知，R兩端的電壓Ub=1.5V，此時電路中的電流Ib=0.3A，根據串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，RP兩端電壓UP=U-Ub=4.5V-1.5V=3V根據歐姆定律可得，滑動變阻器的最大阻值故③正確；④滑片P在b端時，通電1min電阻R產生的熱量為Q=Ib2Rt=(0.3A)2×5Ω×60s=27J故④正確。故選C。25．如圖所示的電路，電源電壓不變，滑動變阻器R1標有“100Ω0.8A”，燈泡標有“12V6W”，R0為定值電阻。在保證電路安全的前提下：①當a處接入導線，b處接入電壓表時（量程“0~3V”或“0~15V”），只閉合S1、S2，調節(jié)滑動變阻器的滑片，電路中的最小電流為0.22A；②再閉合所有開關，滑動變阻器允許接入電路的最小阻值為6Ω；③將a處接入電壓表（量程不變），b處接入導線時，閉合所有開關，燈泡恰能正常發(fā)光，且無論怎樣移動滑片，燈泡亮度都不變。下列說法正確的是（）A．電壓表接入電路的量程為3V B．①中，燈泡的最小功率為1.1616WC．②中，電路的最大總功率為32.4W D．③中，R0工作10s產生的熱量為60J【答案】D【詳解】由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光電流為燈泡正常發(fā)光的電阻為A.由③可知，將a處接入電壓表（量程不變），b處接入導線時，閉合所有開關，R0與L串聯(lián)，電壓表測L兩端電壓，燈泡怡能正常發(fā)光，此時燈泡兩端電壓為12V，為保證電路安全，所以電壓表接入的量程應為0~15V，故A錯誤；B．由①知，當a處接入導線，b處接入電壓表時，只閉合S1、S2，此時R0、L、R1串聯(lián)。當電路中電流最小時，燈泡的實際功率最小，若燈泡電阻不變，則燈泡功率為P實=I小2RL=(0.22A)2×24Ω=1.1616W但由于0.22A<I額=0.5A，此時燈泡電阻應小于24Ω，所以燈泡的最小功率應小于1.1616W，故B錯誤；C．在③中，將a處接入電壓表，b處接入導線時，閉合所有開關，R0與L串聯(lián)，R1被短路，燈泡恰好能正常發(fā)光，所以電源電壓為U=U0+U額=I額R0+U額=0.5A×R0+12V由②可知，當a處接入導線，b處接入電壓表時，閉合所有開關，R0與R1串聯(lián)。由串聯(lián)電路電流規(guī)律和滑動變阻器的規(guī)格知，電路中的最大電流為0.8A，此時變阻器允許接入電路的最小阻值為6Ω，則電源電壓為U=I最大(R0+R1小)=0.8A×(R0+6Ω)由于電源電壓不變，所以得0.8A×(R0+6Ω)=0.5A×R0+12V解得R0=24Ω。電源電壓為U=0.8A×(R0+6Ω)=24V在②中，電路的最大總功率為P最大=UI最大=24V×0.8A=19.2W故C錯誤；D．在③中，閉合所有開關，R0與L串聯(lián)，燈泡恰好能正常發(fā)光，通過R0的電流為I0=I額=0.5AR0工作10s產生的熱量為Q=I2R0t=(0.5A)2×24Ω×10s=60J故D正確。故選D。26．如圖所示電路，電阻、，閉合開關，電流表的示數為，則通電電阻產生的熱量為?！敬鸢浮?60【詳解】R1和R2并聯(lián)，電流表測得干路中的電流為I=0.5A，設電源電壓為U，則總電流解得U=3V，故通過R1的電流根據焦耳定律，R1產生的熱量Q=I2Rt=(0.2A)2×15Ω×600s=360J27．如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，為定值電阻且閉合開關，電流表示數為0.6A，再斷開開關，電流表示數變化了0.2A。若開關同時閉合，通電1min定值電阻產生的熱量為J?！敬鸢浮?6【詳解】閉合開關S1、S2，電阻R1和R2并聯(lián)。電流表測量干路電流。斷開開關S2，電路變?yōu)橹挥蠷1單獨工作。電流表示數變化了0.2A，即通過R2的電流為I2=0.2A。由并聯(lián)電路電流的特點可知，此時通過R1的電流為I1=I-I2=0.6A?0.2A=0.4A電源電壓為U=U1=I1R1=0.4A×20Ω=8V通電1min定值電阻R2產生的熱量為Q2=W2=UI2t=8V×0.2A×60s=96J28．如圖-1，是一款多功能烘鞋器，它具有調溫、烘干、殺菌等功能、其簡化電路如圖-2所示，R是電熱絲，L是紫外線燈，和同時閉合時，電動機與電熱絲（選填“串”或“并”）聯(lián)，濕鞋在吹熱風時比在吹冷風時干得更快，是因為溫度越高，蒸發(fā)越（選填“快”或“慢”），若烘干一雙鞋需要，電熱絲的額定功率為，則R在這段時間產生的熱量為J。【答案】并快【詳解】[1]由圖可知，電動機和電熱絲工作互相不影響，所以電動機和電熱絲是并聯(lián)。[2]溫度會影響蒸發(fā)的快慢，溫度越高，蒸發(fā)越快。[3]R在這段時間產生的熱量29．如圖所示，是某電熱器加熱和保溫兩擋的工作電路圖，電源電壓U＝220V。發(fā)熱體由R1和R2兩個電熱絲（阻值均不變）構成，其保溫功率為220W；開關S1、S2閉合時，通過電熱絲R2的電流為5A。處于保溫擋時通過電熱器的電流A；開關S1、S2閉合時，電熱絲R2在5min內產生的熱量J；電熱器處于保溫擋時正常工作0.5h消耗的電能J?！敬鸢浮?3.96×105【詳解】[1]處于保溫擋時通過電熱器的電流[2]開關S1、S2閉合時，、并聯(lián)，則電熱絲R2在5min內產生的熱量[3]電熱器處于保溫擋時正常工作0.5h消耗的電能30．如圖所示電路，定值電阻為10Ω，只閉合開關時，電流表的示數為0.6A，同時閉合開關、時，電流表的示數為0.9A。求：(1)電源電壓；(2)閉合開關、時，通電100s，產生的電熱。【答案】(1)6V(2)180J【詳解】（1）只閉合開關時，只有R2工作，電源電壓（2）閉合開關、時，兩電阻并聯(lián)，通過R1的電流為產生的電熱為31．如圖甲所示的電路中，電源電壓可調，燈泡L的額定功率未知（不考慮燈絲電阻變化），電壓表的量程是0~15V，電流表的量程是0~3A。在保證電路各元件安全的前提下：先將電源電壓調為U，只閉合開關S，把滑動變阻器R的滑片P從最右端滑動到最左端的過程中，電流表與電壓表的示數關系圖象如圖乙。求：(1)滑動變阻器R的最大阻值；(2)電源電壓U和的電阻值；(3)保持（2）中電源電壓U不變，滑動變阻器的滑片P在最右端時，通電1min電阻產生的熱量；(4)斷開開關，再將電源電壓調為U0，閉合開關，當滑動變阻器的滑片P在a點時，燈泡L正常發(fā)光，電壓表的示數為6V，燈泡L消耗的電功率為P；當滑片P滑動到某位置時，電路消耗的電功率最小，電流表的示數為0.25A，燈泡L消耗的實際功率，求：燈泡L的額定功率?！敬鸢浮?1)(2)，(3)6J(4)9W【詳解】（1）由題意可知，滑動變阻器電阻最大，電流最小，滑動變阻器兩端電壓為14V，滑動變阻器R的最大阻值（2）閉合開關，斷開開關，與滑動變阻器R串聯(lián)；由題意可知，滑動變阻器的滑片P在最左端時，電壓表的示數為0V，電流表的示數為1.5A，則電源電壓①滑動變阻器的滑片P在最右端時，電壓表的示數為14V，電流表的示數為0.1A，則電源電壓②由①②解得，（3）由焦耳定律可得，R產生的熱量（4）斷開開關，閉合開關S2，燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)；由題意可知，若滑動變阻器完全接入電路中時，滑動變阻器的電壓所以，當電壓表的示數為15V時，電路消耗的電功率最小，燈泡L的額定功率③燈泡L消耗的實際功率④電流表的示數為0.25A，燈泡L消耗的實際功率，則由③④可得則燈泡L的電阻則燈泡L的額定功率32．圖甲是一款帶照明功能的萌寵電暖手寶，圖乙是內部簡化電路圖，已知電壓恒為18V，R1為加熱電阻，滑動變阻器R2標有“80Ω

1A”字樣，燈泡標有“6V

3.6W”字樣且電阻不隨溫度變化，電壓低于燈泡幾乎不亮。只閉合開關S1時，燈泡恰好正常發(fā)光；只閉合開關時，處于亮度可調的照明模式；只閉合開關S1、S2時，處于暖手模式。求：(1)燈泡L的電阻大??；(2)電路在暖手模式下工作10min，產生的熱量；(3)照明模式下，保證燈泡有明顯亮度且電路安全，電路總功率的范圍?！敬鸢浮?1)10Ω；(2)9720J；(3)3.6W~10.8W【詳解】（1）燈泡L的電阻大小為（2）由電路圖知，只閉合開關S1時，燈泡L和定值電阻R1串聯(lián)，此時燈泡L恰好正常發(fā)光，電路中的電流定值電阻R1兩端的電壓為定值電阻R1的電阻只閉合開關S1、S2時，只有定值電阻R1接入電路，處于暖手模式。電路在暖手模式下工作10min，產生的熱量為（3）只閉合開關S3時，此時小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，處于亮度可調的照明模式。由題意知電壓低于2V燈泡幾乎不亮，要保證燈泡有明顯亮度且電路安全，小燈泡兩端的電壓為2V~6V；當小燈泡兩端的電壓為6V時電路中的電流為0.6A，電路的總功率當小燈泡兩端的電壓為2V時，路中的電流電路的總功率所以電路總功率的范圍為3.6~10.8W。五．焦耳定律的推導式及其應用（共7小題）33．額定電壓相同的甲、乙兩只電加熱器（俗稱“熱得快”）的銘牌如圖所示，若不考慮溫度對電阻的影響，下列說法正確的是（）A．相同時間內，甲比乙消耗的電能多B．正常工作時，通過甲的電流比乙小C．正常工作時，甲比乙產生的熱量多D．正常工作時，電流通過甲做功較快【答案】D【詳解】A．由圖示知，甲的額定電壓為220V，額定功率為1100W，乙的額定電壓為220V，額定功率為800W，據知，正常工作時，在相同時間內，甲比乙消耗的電能多，但沒有說明是否正常工作，條件不足，無法比較甲和乙消耗電能的多少，故A錯誤；B．正常工作時，兩電加熱器的電壓相同，甲的功率比乙的大，據知，甲通過的電流比乙的大，故B錯誤；C．正常工作時，據知，時間不知，則無法比較甲、乙產生的熱量多少，故C錯誤；D．正常工作時，甲的功率比乙的大，則電流通過甲做功比乙的快，故D正確。故選D。34．如圖甲所示電路中，電源電壓不變，電流表的量程為0~0.6A，電壓表的量程為0~15V，小燈泡參數模糊不清。第一次只閉合開關S、S1，滑片P從a端移到b端；第二次只閉合開關S、S2，保證電路中所有元件都安全的前提下，最大范圍內移動滑片P。圖乙是這兩次實驗過程繪制的電壓表與電流表示數的關系圖像。下列說法正確的是（）A．電源電壓為10VB．小燈泡的參數為“2V

0.4A”C．只閉合S、S2，為保證電路安全，滑動變阻器的阻值范圍為7.5~30ΩD．只閉合S、S1，滑片P移至b端時，通電10s，R0產生的熱量為32J【答案】D【詳解】由圖乙可知，第一次只閉合開關S、S1，滑動變阻器與定值電阻R0串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，電流表測電路中的電流；第二次只閉合開關S、S2，滑動變阻器與燈泡L串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，電流表測電路中的電流；第一次只閉合開關S、S1，滑片P從a端移到b端，當滑片移動到b端時，滑動變阻器接入電路中的電阻為0，其分得的電壓為0，即電壓表示數為0，所以圖乙中直線為滑動變阻器與R0串聯(lián)時的圖像，曲線為滑動變阻器與燈泡L串聯(lián)時的圖像。A．只閉合開關S、S1，滑片P移動到b端時，電路中只有R0，此時電路中電流最大為滑片P在a端時，滑動變阻器與定值電阻串聯(lián)，電路中的電流最小，最小為0.2A；由歐姆定律得，電源電壓即解得R0＝20Ω電源電壓故A錯誤；B．圖乙中曲線為滑動變阻器與燈泡串聯(lián)時的圖像，由圖像可知，電壓表示數最小為3V時，燈泡正常發(fā)光，則燈泡的額定電壓此時電路中的電流為則小燈泡的參數為“5V

0.4A”，故B錯誤；C．保證電路中所有元件都安全的前提下，最大范圍內移動滑片P，由圖乙知，當電壓表示數最大為6.4V時，滑動變阻器連入電路中的電阻最大，由圖知，此時的電流為0.32A，由歐姆定律可得，滑動變阻器連入電路的最大電阻為因為電流表的量程為0~0.6A，小燈泡的額定電流為0.4A，所以電路中的最大電流為0.4A，此時滑動變阻器連入電路中的電阻最小，此時小燈泡兩端電壓為5V，因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電路兩端電壓的總和，所以滑動變阻器兩端的電壓為滑動變阻器的最小電阻為所以滑動變阻器的范圍為7.5Ω~20Ω，故C錯誤；D．只閉合S、S1，滑片P移至b端時，只有R0接入電路，電路中電流最大，為0.4A，通電10s，R0產生的熱量為故D正確。故選D。35．如圖所示的電路中，電源電壓恒定，小燈泡標有“2.5V0.5W”字樣，當開關S閉合后，小燈泡恰能正常發(fā)光，此時電流表示數為0.5A，則1min內電阻R上產生的熱量為J。【答案】45【詳解】由圖知，R與L并聯(lián)，電流表測干路電流。小燈泡標有“2.5V0.5W”，且正常發(fā)光，則電源電壓根據，可得通過小燈泡的電流已知干路電流，由并聯(lián)電路電流特點則R的電流則1min內電阻R產生的熱量36．如圖所示的是一款電熱飯盒的內部簡化電路，發(fā)熱電阻的阻值分別為110Ω、330Ω，飯盒有“高溫”和“低溫”兩個擋位。飯盒低溫擋正常工作10s產生的熱量為J?！敬鸢浮?100【詳解】據圖可知，當開關接1時，電路為兩電阻串聯(lián)，此時電路中的總電阻最大，根據可知，電功率最小為低溫擋，則飯盒低溫擋正常工作10s產生的熱量為37．如圖是小肖在社團課上使用的3D打印筆。此打印筆有快慢兩擋，其內部簡化電路如圖乙所示，R1＝2200Ω、R2＝1100Ω，兩個電阻都是用于發(fā)熱的電熱絲，則慢擋的電功率是W；使用快擋10秒鐘，打印筆產生的熱量為J?！敬鸢浮?2660【詳解】[1]據乙圖可知，只閉合S時，電路為R1單獨串聯(lián)，此時電路中的電阻最大，根據可知，電功率最小，為慢擋，則慢擋的功率為[2]當兩開關均閉合時，電路為兩電阻并聯(lián)，此時電路中的總電阻最小，根據可知，電功率最大，為快擋，則使用快擋10秒鐘，打印筆產生的熱量為38．小明自制一把有高、低擋位的電熱切割器，其電路如圖甲所示。已知電源電壓為12V，電阻絲、阻值均為。只將接入電路時，為低溫擋。小明使用電熱切割器時，其功率與時間的關系如圖乙所示。求：(1)處于低溫擋時的工作電流；(2)處于高溫擋時的電功率；(3)內，電熱切割器產生的總熱量。【答案】(1)2.4A(2)57.6W(3)1440J【詳解】（1）閉合開關S1，只將接入電路時，為低溫擋，（2）兩個開關都閉合，高溫擋時電阻絲、并聯(lián)，兩個電阻阻值相同兩個支路的電流相同電路的總電流處于高溫擋時的電功率（3）由圖乙可知，低溫擋工作時間低溫擋工作時產生的熱量高溫擋工作時間，高溫工作時產生的熱量電熱切割器產生的總熱量39．如圖，電源電壓U=6V，R1=20Ω，滑動變阻器的最大電阻R2=40Ω，小燈泡的額定電壓為12V（燈絲電阻不隨溫度變化），閉合開關S。求：(1)當開關S1、S2都斷開時，電路的最小電功率是多少？(2)當開關S1、S2都閉合，滑動變阻器的滑片P在最右端時，電流表的讀數為0.4A。小燈泡的額定功率是多少？(3)當開關S2閉合，S1斷開時，電流表的最大示數是多少？此時通電5min，電阻R1產生的熱量是多少？【答案】(1)0.6W(2)6W(3)0.3A；540J【詳解】（1）由圖可知，當開關S閉合，S1、S2斷開，滑片P在最右端時，R1與滑動變阻器串聯(lián)，電路的總功率最小，因為串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，電路中的總電阻R總=R1+R2=20Ω+40Ω=60Ω此時電路的最小電功率（2）當開關S、S1、S2都閉合，滑片P在最右端時，燈與滑動變阻器的最大阻值并聯(lián)，因為并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，則U=U燈=U2=6V根據歐姆定律可得，通過滑動變阻器的電流因為并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，則通過燈泡的電流I燈=I-I2=0.4A-0.15A=0.25A燈泡的電阻燈泡的額定功率（3）當開關S、S2閉合，S1斷開，滑片P在最左端時，電路為R1的簡單電路，電流表示數最大，則此時通電5min，電阻R1產生的熱量Q=I大2R1t=(0.3A)2×20Ω×5×60s=540J六．電熱器的多檔位計算問題（共9小題）40．圖甲為某品牌家用空氣炸鍋，空氣炸鍋在工作時通過電動機向內部吹風，借助空氣的循環(huán)達到迅速升溫的目的，電動機上標有“220V，22W”字樣。空氣炸鍋內部部分簡化電路如圖乙所示，其額定電壓為220V。發(fā)熱元件為R1和R2兩個定值電阻，阻值分別為55Ω和110Ω。S為定時開關，通過調節(jié)開關S1和S2（S2是單刀雙擲開關），可實現高溫擋、中溫擋和低溫擋三個擋位的切換。下列說法正確的是（）A．設定好時間，開關S1斷開，S2接a端時為高溫擋B．電動機的電阻是2200ΩC．設定好時間，開關S1閉合，S2接a端時，電路1min內產生的熱量為27720JD．空氣炸鍋在高溫擋正常工作時，電路的總電流是6.1A【答案】D【詳解】A．由圖可知，開關S1斷開，S2接a端時，R1與R2串聯(lián)，電路的總電阻最大；開關S1閉合，S2接a端時，發(fā)熱電路為R2的簡單電路，電路的總電阻較大；開關S1閉合，S2接b端時，R1與R2并聯(lián)，電路的總電阻最小，根據可知，開關S1斷開，S2接a端時，發(fā)熱電路的總功率最小，空氣炸鍋處于低溫擋；開關S1閉合，S2接a端時，發(fā)熱電路的總功率較大，空氣炸鍋處于中溫擋；開關S1閉合，S2接b端時，發(fā)熱電路的總功率最大，空氣炸鍋處于高溫擋，故A錯誤；B．由于電動機工作時，主要將電能轉化為機械能，所以不能用電動機上標的“220V22W”及計算電動機的電阻，故B錯誤；C．開關S1閉合，S2接a端時，發(fā)熱電路為R2的簡單電路，空氣炸鍋處于中溫擋，電路1min內產生的熱量故C錯誤；D．高溫擋正常工作時，電動機和R1、R2并聯(lián)，根據P＝UI和歐姆定律可得，通過M的電流通過R1的電流通過R2的電流由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可得，電路中的總電流故D正確。故選D。41．小東想設計一款有高、中、低三個擋位的小型電熱器。在設計階段他用圖示電路進行測試以便進一步完善設計方案，電熱絲R1=4Ω，電熱絲R2=8Ω，電源電壓為6V并保持不變。在電路能夠正常工作的情況下，下列說法正確的是（）A．只閉合開關S2時，電熱器處于高溫擋B．只閉合開關S1、S2時，電壓表示數為6VC．只閉合開關S1、S3時，電流表示數為0.5AD．電熱器分別處于中溫擋和低溫擋工作時的電功率之比為3∶1【答案】D【詳解】A．當只閉合開關時，只有接入電路，被短路；當閉合開關和時，電阻、并聯(lián)，電路中電阻最??；當只閉合開關時，電阻、串聯(lián)接入電路，電路電阻最大；當電壓一定時，由可知，功率最小，處于低溫擋，故A錯誤；B．只閉合開關、時，只有接入電路，電壓表和被短路，則電壓表示數為0V，故B錯誤；C．只閉合開關、時，電阻、并聯(lián)，電流表測量通過的電流，根據并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等和歐姆定律可得電流表示數為：，故C錯誤；D．當只閉合開關時，只有接入電路，被短路，此時處于中溫度擋；當只閉合開關時，電阻、串聯(lián)接入電路，處于低溫擋；則中溫擋和低溫擋工作時的電功率之比為：：：：：：1，故D正確。故選D。42．如圖甲所示是充電式暖寶寶，其簡化電路圖如圖乙所示，R1和R2均為發(fā)熱電阻（阻值不變），該充電式暖寶寶可以通過S1、S2、S3三個開關的斷開與閉合實現三個擋位（高溫、中溫、低溫）的變化，只閉合S2時，該擋對應功率為22W；只閉合S1時，該擋對應功率為44W。則下列說法正確的是（）

A．用暖寶寶暖手是通過做功的方式增加手的內能 B．R2的阻值為2200ΩC．低溫擋和高溫擋的功率之比為1∶4 D．中溫擋發(fā)熱100s產生的熱量為2200J【答案】C【詳解】A．用暖寶寶暖手是通過熱傳遞的方式增加手的內能，故A錯誤；B．只閉合開關S2時，R1與R2串聯(lián)，只閉合S1時，電路為R1的簡單電路，當同時閉合S1、S3時，R1與R2并聯(lián)，因為兩電阻并聯(lián)時，電路的總電阻最小，兩電阻串聯(lián)時，電路的總電阻最大，由可知，兩電阻并聯(lián)時，電路總功率最大，為高溫擋，即同時閉合S1、S3時為高溫擋；兩電阻串聯(lián)時，即只閉合開關S2時，為低溫擋；只閉合S1時，為中溫擋。只閉合開關S2時，R1與R2串聯(lián)，對應電功率是22W，根據可得電路的總電阻是只閉合S1時，電路為R1的簡單電路，對應電功率是44W，根據可得的R1為所以R2的阻值為故B錯誤；C．R1與R2并聯(lián)的總電阻高溫擋的功率低溫擋和高溫擋的功率之比故C正確；根據可得，中溫擋發(fā)熱100s產生的熱量為故D錯誤。故選C。43．小軍通過觀察和研究他家汽車上的電加熱座椅墊（原