1、16.4 科学探究：电流的热效应一、夯实基础1.下列主要利用电流热效应工作的用电器是（ ）A.电烤火炉 B.电风扇 C.电视机 D.手机2.将两根电阻丝 R1、 R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路， R1 R2=23。通电一段时间后， R1、 R2产生的热量之比为（ ）A.32 B.23 C.49 D.943.如图所示，是探究 “电流产生的热量与电阻关系”的实验装置。已知 R 甲 R 乙 ，其余条件均相同将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过两电阻丝的_及通电时间相等。实验发现，甲瓶温度计示数升高快，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越_。4.如图所示，甲、乙两只烧瓶中
2、装有质量相同，初温相同的煤油。闭合开关 S 后，观察到甲温度计比乙温度计示数上升的快。由此可判断电阻丝 R1的阻值_电阻丝 R2的阻值（填“大于”或“小于” ） 。5.如图所示，在四个相同的水槽中盛有质量和温度都相同的纯水，现将阻值为 R1、 R2（ R1R2）的电阻丝，分别按下图的四种方式连接放入水槽，并接入相同电源。通电相同时间后，温度最高的是（ ）6.（多选）如图所示，是某电器内部的电路结构图， R1、 R2为阻值相同的电热丝不同的连接方式其发热功率不同下列说法正确的是（ ）A.甲的发热功率与丙的发热功率相等B.丁的发热功率是丙的发热功率的 2 倍C.丙的发热功率是乙的发热功率的 2 倍
3、D.丁的发热功率是乙的发热功率的 4 倍7.电焊利用电流的热效应将焊条熔化，从而使金属部件连接在一起。某电焊机输出电压 40V，输出功率 2000W。各种橡胶绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表。从安全角度考虑，应选择_（填写导线规格）作为电焊机的输出导线。导线规格导线横截面积 S/m2 2.5 4 6 10安全载流量 I/A 28 37 47 688.两个电阻 A 和 B 中的电流与两端电压的关系如图，则 A 的阻值是 若将电阻 A 和 B 并联后接在电压为 3V 的电源两端，则总电流是 A，两个电阻 A、B 产生的热量之比是 二、能力提升9.为了探究“电流通过
4、导体产生的热量跟什么因素有关” ，某同学将两段阻值不同的电阻丝 R1、 R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置已知所用蓄电池电压相等且保持不变， R1R2，装入烧瓶的煤油质量相等下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（ ）A.在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的B.甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关C.比较相同通电时间内 a、 c 两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关D.在相同的通电时间内， d 温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多10.把“220V 800W”的电炉丝改装后接在 110V
5、 的电路上，欲使改装后的实际功率仍为 800W，下列方案中，行之有效的做法是（ ）A.截取原电热丝长度的二分之一接入电路 B.将两根相同规格电热丝串联接入电路C.将两根相同规格电热丝并联接入电路 D.将原电热丝对折后，并联接入电路11.电饭煲具有保温和加热功能，晓东同学设计了如图所示的模拟电路（ R1 R2） ，其中保温状态和加热状态电功率都最小的是（ ）12.如图为“探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置。将阻值分别为 5 和 10的电热丝 R1和 R2，按如图方式接入电压为 3V 的电路中，则电流通过_（选填“ R1”或“ R2”）电热丝产生的热量多；通电 10min， R2产
6、生的热量是 J。13.如图甲所示，电源电压恒为 6V，滑动变阻器的最大阻值为 50，电流在 0.1A0.4A 之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示 为使电子元件处于正常工作状态，滑动变阻器接入电路的 最大阻值为_；在电子元件处于正常工作状态下，电路消耗的最大功率为_；在电子元件处于正常工作状态下且电路消耗的功率最大时，滑动变阻器每分钟发热_J。14.春天来临，为了避免蚊虫的侵扰，许多家庭都会使用电热灭蚊器图甲为某品牌电热灭蚊器的简化电路，其中指示灯的电阻不随温度变化（1）电热灭蚊器是根据 原理制成的（2）某次使用时，通过热敏发热体的电流与使用时间的关系
7、如图乙所示，则热敏发热体两端电压的变化情况为 15.如图甲所示，电源电压为 6V 恒定不变，滑动变阻器 R2最大阻值是 20。闭合开关，滑动变阻器的 P-R 图像如图乙所示，则 R1= ；当滑片 P 滑至最右端时，电流表的示数为 A，通电10s 电流通过 R1产生的热量是 J。16.学习完电热和电功率的知识后，小明和小红将相关知识归纳总结在下表中，你认为正确的有_ （只填序号）小明 小红根据 Q=I2Rt 可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 根据 可知，电阻越tRUQ2大，相同时间内产生的热量越少根据 Q=UIt 可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关根据 Q=I2Rt 可知，在电流
8、一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多用 P=UI 计算电动机所消耗的电功率用 P=I2R 来计算电动机所消耗的电功率观点 P=I2R 只适用于串联电路；只适用于并联电路U P=I2R、 既适用于串U2联电路，又适用于并联电路17.小梦选取了如图所示的实验器材，探究电流产生的热量与哪些因素有关。（1）选取两个相同的玻璃瓶，装入相同质量煤油并插上温度计的目的是 _。（2）为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，他连接了如图甲所示的电路。闭合开关，调节滑动变阻器使电流为 I1，按下计时器并同时每隔 1min 记录一次温度计的示数。他接下来的操作应该是_。（3）为了探究电流产生的热量与电阻大小的
9、关系，他连接了如图乙所示的电路，他这样做的好处是_。（4）该实验探究过程中应用了控制变量法。请再举两个应用此方法的实验： ； 。18.某三挡电炖锅的工作电路可简化为如图 4 所示的电路图，其两段电热丝的阻值分别为 R1和 R2，且R1 R2，说明书的部分参数如表。图 4（1）在低温挡工作时，电路中的电流多大？（结果保留一位小数）（2）请直接判断当开关 S1断开、S 2闭合时，电炖锅处于哪个挡位，并求出 R2的阻值（3）小颖对该电炖锅说明书中所标的功率值产生怀疑，她用所学知识和爸爸进行了如下实验：关掉家里的其它用电器，只让电炖锅在高温挡单独工作，她观察到家中的电能表标着“1800 revs/（k
10、Wh） ”，且在 1min 内电能表的转盘转了 15 转。请帮助她计算出电炖锅在高温挡工作时的实际功率，如与额定功率有差异，试写出一种可能原因。三、中考连接19.下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）20.如图所示，阻值为 R 的电阻丝，用四种方法分别接在电压为 U 或 2U 的电源上闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是（ ）21.某导体电阻为 10，通电 5min 产生的热量是 1200J，当通过该导体的电流增大为原来的 2 倍时，在相等时间内产生的热量是 J。22.小翔随爸爸在商店选中一款速热式电热水器，它的工作电路图和铭牌如图所示（图中 R 是加热电
11、阻，其电阻不随温度而变化）则：（1）电热水器正常工作时，电路中电流是多大？（结果保留一位小数）（2）电热水器正常工作 15min，加热电阻 R 消耗的电能是多少 kWh？（3）根据题中电路图，再给你一个加热电阻 R0 和两个开关 S1、S2，请你对该电热水器进行电路改装。设计要求：不同季节电热水器的额定功率不同，夏天额定功率是 2000W，春、秋两季额定功率是4000W，冬季额定功率是 6000W，请画出改装后的电路图，并计算 R0。（4）从安全用电考虑，如果该电热水器直接安装到家庭电路中，可能会造成什么后果及影响？（写一种）参考答案1.A2.B 解析： R1、 R2串联，通过它们的电流相等，
12、通电时间相等，由焦耳定律 Q=I2Rt 知， Q1 Q2 =（ I12R1t1）（ I22R2t2）= R1 R2=23。3.电流 多 解析：根据串联电路中电流处处相等知，将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过两电阻丝的电流相等；根据公式 Q=I2Rt 知，在电流和通电时间相等时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。4.大于5.D 解析：本题为纯电阻电路，根据焦耳定律得 Q W ， U、 t 一定时， Q 与 R 成反比。RtI22串联电路中，总电阻大于任何一个分电阻，并联电路中，总电阻小于任何一个分电阻。图中 A 为 R1、 R2串联，B 只接 R1，C 只接 R2，D 为 R1、 R2并联，
13、并联时总电阻最小。6.BCD 解析：假设 R1=R2=R，甲图中由于没有接到 3 接线柱， R1和 R2没有电流通过，电路属于断路，所以电功率 P 甲 =0；乙图中， R1与 R2串联，电功率为 ；丙图中， R2并未接入电路中，P21乙只有 R1工作， ；丁图中 R1与 R2属于并联，电功率为 。综上分析，可知U12丙 U21丁答案为 BCD。7.横 截 面 积 为 10mm2 的 导 线 解析：根 据 电 焊 机 的 输 出 电 压 和 输 出 功 率 ， 利 用 P=UI 的 变 形公 式 求 出 电 焊 机 工 作 时 电 流 为 ， 由 表 可 知 ， 应 选 横 截 面 积 为 10
14、mm2 的 导50A4V2WUPI线 。8.5 0.9 2：1 解析：A 的阻值是 ，B 的阻值是.63AIR。将 A 和 B 并联后接在电压为 3V 的电源两端时， UA=UB=3V， IA=0.6A， IB=0.3A0.3VBIUR所以，通过 A 和 B 的总电流为 I=IA+IB=0.6A+0.3A=0.9A通电时间相同时，两电阻产生的热量之比为。120（.5622tIQB9.D 解析：电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小显示出来的，A 对；甲中通过两电阻的电流相等，可知探究的是导体产生热量的多少与电阻大小的关系，B 对；甲、乙两图中，通过电阻 R1的电流不同，电阻和通电
15、时间相同，可知探究的是电流产生的热量与电流是否有关，C 对；相同通电时间内，甲中通过 R1、 R2的电流相等，且 R1 R2，可知 Qa=I2R1t， Qb=I2R2t；乙中，两个电阻并联，电压相等，可知 ， ，又知 U=I（ R1+R2） ，可判断出 Qc最大，即 c 温度计所在烧瓶中tUQc1td2的电阻丝产生的热量最多，D 错。10.D 解析：根据公式 P=U2/R 知道，电压由 220V 变为 110V 为原来的一半，功率则变为原来的四分之一，如果想改装后实际功率仍不变，则电阻应该为原来的四分之一。A，截取原电热丝长度的二分之一接入电路，电阻变为原来的一半，不合要求；B，将两根相同规格
16、电热丝串联接入电路，电阻增大为原来的 2 倍，不合要求；C，将两根相同规格电热丝并联接入电路，电阻变为原来的一半，不符合要求；D，将原电热丝对折后，电阻变为原来的一半，再并联接入电路，总电阻变为原来的四分之一，符合要求。11.C 解析：A 中，保温状态时 R1工作，保温功率为 ；加热状态时， R1、 R2并联，加热功12RUP保率为 。B 中，保温状态时 R2工作，保温功率为 ；加热状态时， R1、 R2并联，21RUP）（热 2保加热功率为 。C 中，保温状态时 R1、 R2串联，保温功率为 ；加热状态时，21）（热 21UP保R1工作，加热功率为 。D 中，保温状态时 R1、 R2串联，保
17、温功率为 ；加热状态时，1RUP热 21R保R2工作，加热功率为 。2热保温功率和加热功率都最小的是 ， 。21RUP保 12热12.R2 24013.40 2.4W 48 解析：电路电流最小时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路最小电流为0.1A，由图像知，电子元件两端电压为 U 元件 =2V，滑动变阻器两端电压为 U 滑 =U U 元件 =6V2V=4V，滑动变阻器接入电路的最大阻值为 ；电路电流最大时，电路消耗的功率最大，40.1AV最 小滑滑 最 大 IR电路最大电流为 0.4A，电路消耗的最大功率为 P 最大 =UI 最大 =6V0.4A=2.4W，由图像知，电流为 0.4A 时，电
18、子原件两端电压为 U 原件 =4V，此时滑动变阻器两端电压为 U 滑 = U U 原件 =6V4V=2V，滑动变阻器每分钟产生的热量为 Q=W=U 滑 I t=2V0.4A60s=48J。14.（1）电流的热效应 （2）先变大后不变 解析：（1）电热灭蚊器通电时，消耗电能得到内能，是根据电流的热效应来工作的；（2）由甲图可知，指示灯与热敏发热体串联，由乙图，通过热敏发热体的电流与使用时间的关系是先变小后不变，当热敏发热体的电流变小时指示灯电流也变小，由 U=IR 可知指示灯两灯电压变小，热敏发热体电压变大。当热敏发热体电流不变时，电路中电流不变，其两端电压也不变所以热敏发热体两端电压先变大后不
19、变15.10 0.2 4 解析：由图像知，当 R2=10 时， P2=0.9W，由 P=I2R 得电路中的电流为，电路中的总电阻为 ，所以，0.3A1.9W2RPI 0.3A6VIUR1=R R2=2010=10。滑片 P 滑至最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流 ，通电 10s 电流通过 R1产生的热量为.206V21UIQ1=（ I） 2R1t=（0.2a） 21010s=4J16. 解析：根据焦耳定律公式： Q=I2Rt，可知：中缺少定量条件，电流 I 一定时，故描述错误；根据公式变形 Q = 可知：中缺少定量条件，电压 U 一定时，故描述错误；公式变形式：t2Q
20、=UIt，仅适用于纯电阻电路。与电阻有关，故错误；描述正确；电功率公式 P=UI 适用于所有电路，故正确；电功率公式变形 、 仅适用于纯电阻电路，而电动机不是纯电阻电路，故不RIP2U2能用其公式来计算电动机消耗的功率，错误；在纯电阻电路中，电功率公式变形 、RIP2，串联、并联电路都适用，故错误，正确。RUP217.（1）显示电流产生热量的多少 （2）调节滑动变阻器改变电流，重复以上操作 （3）可以保证电流和通电时间相同 （4）探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 探究压力的作用效果与哪些因素有关 解析：（1）探究电流产生的热量与哪些因素有关，实验时选取两个相同的玻璃瓶，装入相同质量的煤油，煤油
21、中插入温度计的目的是显示电流产生的热量，电流产生的热量多，温度计的示数就高，电流产生的热量少，温度计的示数就低；（2）探究电流产生的热量与电流大小的关系，应该保持电阻、通电时间不变，改变通过电阻的电流，所以，实验中，先使电路中的电流为 I1，接下来的操作是，调节滑动变阻器改变电路中的电流，在相等的时间内测出没有温度升高的度数；（3）探究电流产生的热量与电阻大小的关系，应该保持电流、通电时间相同，改变导体的电阻，为此连接了如图乙所示的串联电路，这样做的好处是可以保证电流和通电时间相同；（4）学过的应用控制变量法的实验有很多，如探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关、 探究压力的作用效果与哪些因素有关、
22、探究浮力的大小与哪些因素有关、探究电流与电压、电阻的关系等。18.解：（1）在低温挡工作时，电路中的电流为；0.9A2VWUPI低 温低 温（2）根据 可知，电路中的电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大。R当只闭合 S1时， R1接入电路，电阻最大，电功率最小，电炖锅为低温挡，当只闭合 S2时， R2接入电路， R2 R1，电功率较大，电炖锅为中温挡，当 S1、S 2都闭合时， R1、 R2并联，总电阻最小，电功率最大，电炖锅为高温挡。电炖锅为中温挡时， R2的阻值：；40W（V2中 温PU（3）关掉家里的其它用电器，电炖锅在高温挡时消耗的电能：，J103h180r/kW54电炖锅消耗的
23、实际功率：，6s4tP实实际功率小于额定功率，可能是实际电压低（或在用电高峰时测量） 、电热丝的阻值不符合设计要求、电能表测量电能存在误差等19.A20.D 解析：因为串联电路总电阻等于各分电阻之和，并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以两电阻串联时电路中的总电阻最大，两电阻并联时电路中的总电阻最小，根据，在相同时间内放出热量最多的是 D 选项tRUWQ2放21.4800 解析：因为 Q=I2Rt，所以有 ，即 ，后来220.4A3s1JRtQI 4.0I，产生的热量为 。A4.02I 8J（0.4222.解：（1）电热水器正常工作时的电流： ；1.VW额额UPI（2）正常工作 15min，加热电阻 R 消耗的电能： W=P 额 t=4kW0.25h=1kWh；（3）由题意可知，两加热电阻并联，分别由一个开关控制，电路设计如下：夏天，断开 S1，闭合 S、S2 时， R0 接入电路中，电功率 P0=2000W，就有；2.420W（V0PUR（4）可能是总电流过大、烧坏电路、保险丝熔断、空气开关跳闸、电能表工作不正常或损坏等。
