同步練習：16.4 科學探究：電流的熱效應（解析版）

學而優(yōu)教有方.4科學探究：電流的熱效應一、單選題1．如圖所示的用電器中，利用電流熱效應的是（）A．抽油煙機 B．電餅鐺C．電視機 D．洗衣機【答案】B【解析】電流通過導體時電能轉化為內能，這種現象叫做電流的熱效應。抽油煙機和洗衣機工作時主要是把電能轉化為機械能，電視機工作時主要將電能轉化為光能和聲能，只有電餅鐺是把電能轉化為內能，是利用電流的熱效應，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。2．規(guī)格相同的用電器，它們正常工作時，相同時間內產生熱量最多的是（）A．電冰箱 B．電腦 C．電風扇 D．電烙鐵【答案】D【解析】四個電器功率一樣，正常工作相同時間，由W=Pt可知它們消耗的電能一樣。A．電冰箱工作時主要把電能轉化為機械能，故A不符合題意；B．電視機工作時主要把電能轉化為光能、聲能等，產生的熱量較少，故B不符合題意；C．電風扇工作時把電能主要轉化為機械能，產生的熱量較少，故C不符合題意；D．電烙鐵工作時把電能全部轉化為內能，全部用來產生熱量，產生的熱量較多，故D符合題意。故選D。3．下列事例，屬于防止電流熱效應產生危害的是（）A．電飯煲做米飯 B．電暖器取暖C．電熨斗熨衣服 D．電腦辦公時微型風扇工作【答案】D【解析】ABC．電飯煲、電暖器、電熨斗都是利用電流的熱效應制成的加熱設備，工作時將電能轉化為內能，都屬于利用電流的熱效應，故ABC不符合題意；D．電腦辦公時微型風扇工作，可給電腦降溫，是為了防止電熱產生危害，故D符合題意。故選D。4．兩個電阻并聯(lián)，電阻之比是，則相同時間內產生的熱量之比為（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由并聯(lián)電路的電壓特點可知，兩電阻兩端電壓，由可得相同時間內電流通過兩電阻產生熱量比故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。5．如圖所示，阻值為R的電阻絲，用四種方法分別接在電壓為U或2U的電源上。閉合開關后，在相同時間內虛線框里的電阻絲產生的總熱量最多的是（）A．B．C． D．【答案】D【解析】因為串聯(lián)電路中電阻等于各分電阻之和，并聯(lián)電路中總電阻的倒數等于各分電阻倒數之和，所以兩電阻串聯(lián)時電路中的總電阻最大，兩電阻并聯(lián)時電路中的總電阻最小，根據為使電阻絲在相同時間內產生的總熱量最多，電壓應接2U，電路總電阻應最小，使兩電阻并聯(lián)，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。6．在探究“電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中，某同學采用了如圖所示的實驗裝置（兩個透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說法正確的是（）①該裝置能探究電流通過導體產生的熱量與電阻的關系②U形管中液面高度的變化反映電阻絲產生熱量的多少③實驗過程中要保持兩根電阻絲兩端電壓相等④5Ω電阻絲中的電流比10Ω電阻絲中的電流大A．只有①② B．只有③④ C．只有①③ D．只有②④【答案】A【解析】①由圖可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過兩電阻絲的電流相同，探究的電流通過導體產生熱量跟導體的電阻是否有關，故①符合題意；②據實驗裝置可知，電流通過導體產生熱量使容器中的空氣受熱膨脹，從而導致U形管中的液面會發(fā)生變化，雖然產生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U形管液面高度差的變化來反映，故②符合題意；③由焦耳定律可知，實驗過程中，需要控制電流相同，不需要控制電壓相同，故③不符合題意；④由圖可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時間相同，故④不符合題意；綜上分析可知，A正確，BCD錯誤。故選A。7．如圖所示，電源電壓保持不變。閉合開關S，當滑片P置于滑動變阻器的中點時，電壓表的示數為4V；當滑片置于滑動變阻器的b端時，電壓表的示數變化了2V，此后100s內定值電阻R1產生的熱量為200J。下列結果正確的是（）A．電源電壓為10VB．R1的阻值為18ΩC．滑動變阻器R的最大阻值為9ΩD．R1先后兩次消耗的電功率之比4∶3【答案】B【解析】ABC．由電路圖可知R和R1串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器R兩端的電壓；設滑動變阻器的最大阻值為R，即當滑片置于滑動變阻器的b端時，其阻值為R；當滑片P置于滑動變阻器的中點時，其阻值為；由題意可知，當滑片置于滑動變阻器的中點時，電壓表示數為4V，即UR＝4V，由歐姆定律可得此時電流為當滑片置于滑動變阻器的b端時，電壓表的示數變化了2V，即由歐姆定律可得此時電流為則前后兩次的電流之比為滑片置于滑動變阻器的中點時，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律可得電源電壓為滑片置于滑動變阻器的b端時，同理可得電源電壓為因電源電壓不變，聯(lián)立①②③解得當滑片置于滑動變阻器的b端時，變阻器的最大電阻和R1串聯(lián)，且二者的阻值相等由串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，此時R1的電壓則電源電壓故A錯誤；此時100s內定值電阻R1產生的熱量為200J，由可得R1的阻值則滑動變阻器R的最大阻值也為18Ω，故B正確；C錯誤；D．當滑片P置于滑動變阻器的中點時，R1消耗的電功率為當滑片P置于滑動變阻器的b端時，R1消耗的電功率為則R1先后兩次消耗的電功率之比為故D錯誤。故選B。8．如圖所示的電路中，電源電壓恒為4.5V，滑動變阻器的規(guī)格為“10Ω；1A”，燈泡上標有“2.5V；1.25W”字樣。閉合開關S后調節(jié)滑動變阻器的滑片，在保證各元件安全的情況下，下列說法中正確的是（）A．小燈泡L正常發(fā)光時的電阻為2ΩB．小燈泡L正常發(fā)光時，電壓表V2示數為2.5VC．向右移動滑片時，電壓表V2與電流表A的示數之比不變D．讓小燈泡L正常發(fā)光2min，滑動變阻器產生的電熱為120J【答案】D【解析】由圖示知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表V1測小燈泡兩端的電壓，V2測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。A．由題意知，燈泡正常發(fā)光時的電阻故A錯誤；B．小燈泡正常發(fā)光時，兩端電壓為2.5V，則滑動變阻器兩端的電壓，即V2的示數U2=U-U額=4.5V-2.5V=2V故B錯誤；C．電壓表V2示數與電流表A的示數之比為變阻器接入電路的阻值，滑片向右移動時，變阻器接入電路的阻值變小，所以比值變小，故C錯誤；D．小燈泡正常發(fā)光時，電路中的電流此時，滑動變阻器產生的電熱故D正確。故選D。9．如圖甲是小燈泡L和電阻R2的I——U圖象，將小燈泡L、電阻R1和電阻R2接入圖乙所示電路中，電源電壓恒定不變。只閉合開關S1時，小燈泡L的實際功率為0.2W；只閉合開關S3時，電路的總功率為1W。下列說法正確的是（）A．電源電壓為5VB．電阻R1的阻值為C．所有開關都閉合，在15min內電路中產生的總熱量為2400JD．若將L和R1并聯(lián)在4.5V的電源兩端，L和R1消耗的電功率之比為【答案】C【解析】A．由圖甲可知，R2的電流隨電壓的變化關系為一過原點的直線，定當時通過的電流，則由可得，R2的阻值為只閉合開關S3時，R2與L串聯(lián)，由圖甲可知，當時通過的電流，因串聯(lián)電路各處電流相等，所以由于串聯(lián)電路兩端總電壓等于各分電壓之和，所以電源電壓此時電路的總功率即電源的電壓為4V，故錯誤；B．只閉合開關S1時，R1與L串聯(lián)，由圖甲可知，當時，通過的電流，此時小燈泡L的實際功率則R1兩端電壓R1的阻值故B錯誤；C．所有開關都閉合時，電阻R1和電阻R2并聯(lián)，因并聯(lián)電路中總電阻的倒數等于各分電阻倒數之和，所以，電路的總電阻在15min內電路中產生的總熱量故C正確；D．L和R1并聯(lián)在4.5V的電源兩端時，由圖甲可知，當時，通過的電流，此時通過R1的電流因并聯(lián)電路兩端電壓相等，所以L和R1消耗的電功率之比故D錯誤。故選C。10．在綜合實踐活動課上，小明設計了如圖甲所示的模擬調光燈電路，電源電壓恒定，R1為定值電阻，閉合開關S后，將滑動變阻器R2的滑片P由最右端向左移動，直至燈泡L正常發(fā)光，此過程中，電流表A的示數隨兩電壓表V1、V2（電壓表V2未畫出）示數變化關系圖像如圖乙所示．下列說法正確的是（）①電源電壓為4V②滑動變阻器的滑片處于最右端的時候，定值電阻R1與燈泡L的電功率之比為1∶1③小燈泡正常發(fā)光時，定值電阻R1在1min內產生的熱量為11.25J④實驗過程中，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為3~35ΩA．只有①② B．只有②④C．只有②③④ D．只有①②④【答案】B【解析】由電路圖可知，閉合開關S后，燈泡、R1、R2串聯(lián)，電壓表V1測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流，由題意可知，電壓表V2未畫出。①因燈泡兩端的電壓越大時通過的電流越大，所以圖乙中圖線①是小燈泡的I-U圖像，由圖線②可知，電壓表V2的示數隨電流表示數的增大而減小，所以電壓表V2測滑動變阻器兩端的電壓或測定值電阻和滑動變阻器兩端的電壓之和，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，所以，由電流相等時兩電壓表的示數之和不相等可知，電壓表V2測滑動變阻器R2兩端的電壓，即并聯(lián)在滑動變阻器R2兩端；當滑動變阻器的滑片處于最右端時，變阻器接入電路中的電阻最大，此時電路中的電流最小，由圖乙可知，燈泡兩端的電壓UL=0.5V，變阻器R2兩端的電壓U2=3.5V，電路中的電流I=0.1A，則電源的電壓U=UL+U2+IR1=0.5V+3.5V+0.1A×R1①當燈泡正常發(fā)光時，電路中的電流最大，由圖乙可知，燈泡兩端的電壓UL′=2.5V，變阻器R2兩端的電壓U2′=0.75V，電路中的電流I′=0.25A，則電源的電壓U=UL′+U2′+I′R1=2.5V+0.75V+0.25A×R1②由①②可得R1=5Ω，U=4.5V故①錯誤；②滑動變阻器的滑片處于最右端的時候，R1兩端的電壓U1=IR1=0.1A×5Ω=0.5V則定值電阻R1與燈泡L的電功率之比故②正確；③小燈泡正常發(fā)光時，定值電阻R1在1min內產生的熱量Q1=I′2R1t=(0.25A)2×5Ω×60s=18.75J故③錯誤；④當滑動變阻器的滑片處于最右端時，變阻器接入電路中的電阻最大，則變阻器最大阻值當燈泡正常發(fā)光時，變阻器接入電路中的電阻最小，則所以，為使燈泡能正常發(fā)光且安全，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為3~35Ω，故④正確。故選B。二、填空題11．電熱的公式？單位？焦耳定律：數學表達式為：Q＝____________，電流通過導體做功，若電能全部轉化為內能則：Q=W＝________＝________＝________．串聯(lián)電路中I一定，R越大單位時間內產生的熱量越_____．并聯(lián)電路中，U一定，R越小，I越大（I是平方倍增大）單位時間內產生的熱量越______．【答案】

Q=I2Rt

Pt

UIt

U2t/R

多

多【解析】焦耳定律的表達式：Q＝I2Rt；當電能全部轉化為內能時,電熱等于電功,此時有：Q＝W＝Pt＝UIt＝t；在串聯(lián)電路中,電流處處相等,根據公式Q＝I2Rt可知，電阻越大，在相同的時間內產生的熱量就越多；并聯(lián)電路中,各支路兩端相等,在相同的時間內根據公式Q＝t可知，電阻越小，產生的熱量越多．點睛：（1）焦耳定律是定量說明傳導電流將電能轉換為熱能的定律．內容是：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比．數學表達式：Q＝I2Rt（適用于所有電路）；（2）根據電熱與電能之間的關系可知，當全部轉化為內能時，電熱才等于電能，據此得出電熱的計算公式；（3）串聯(lián)電路中，電流相等，在相同的時間內根據公式Q＝I2Rt可知，電阻越大，產生的熱量越多；（4）并聯(lián)電路中，各支路兩端相等，在相同的時間內根據公式Q＝t可知，電阻越小，產生的熱量越多．12．一根電阻絲接入3V的電路中，閉合開關后，通過的電流為200mA，則通電100s，電流通過電阻絲產生的熱量為__________J．當開關斷開后，該電阻絲的電阻大小為__________Ω.【答案】

60

15【解析】由于電阻絲是純電阻用電器，則電流通過電阻絲產生的熱量：QW＝UIt＝3V×200×10?3A×100s＝60J；開關斷開后,電阻絲電阻仍存在,則電阻的大小R15Ω.【點睛】電阻絲是純電阻用電器，已知電壓、電流與通電時間，由Q＝W＝UIt可以求出電阻產生的熱量；電阻是導體本身的一種屬性．電阻絲電阻的大小與通電與否、兩端是否有電壓無關，任何時候電阻都存在．已知電壓和電流，由R可求出電阻．13．通過一根電阻絲的電流為2A，通電1min產生了2.64×104J的熱量，它的電阻是________Ω.【答案】110【解析】根據焦耳定律可得，它的電阻．【點睛】本題考查了焦耳定律的靈活運用，知道通過電阻絲的電流和通電1min產生的熱量，根據焦耳定律可求出電阻絲的電阻．14．已知兩電阻R1∶R2=3∶4，當它們串聯(lián)在電路中時，R1、R2兩端的電壓之比U1∶U2=___________；當它們并聯(lián)在電路中時，電流通過R1、R2所產生相同的熱量需要的時間之比t1∶t2=___________?！敬鸢浮?/p>

3∶4

3∶4【解析】[1]當兩電阻串聯(lián)在電路中時，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由可得，R1、R2兩端的電壓之比[2]當兩電阻并聯(lián)在電路中時，并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，R1、R2所產生的熱量相同，根據的導出式可知，需要的時間之比為15．如圖是燈L和定值電阻R的I-U圖像，當L和R串聯(lián)在電壓恒定的電源上時，L功率為0.3W；當L和R并聯(lián)在同一電源上時，干路電流是0.9A，此時，L阻值為______Ω，R工作1min產生的熱量是______J?！敬鸢浮?/p>

8

96【解析】[1]當L和R串聯(lián)在電壓恒定的電源上時，L功率為0.3W，由P=UI可知，當UL=1V，IL=0.3A時，滿足L的功率是0.3W，串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以R兩端的電壓是3V，電源電壓U=UL+UR=1V+3V=4VR的阻值當L和R并聯(lián)在同一電源上時，通過R的電流干路電流是0.9A，通過L的電流0.9A-0.4A=0.5AL阻值為[2]R工作1min產生的熱量=96J16．R1、R2分別連接成如圖所示的甲、乙兩種電路，R1＝2R2，電源電壓均為U，圖甲電路中R1、R2在相同時間內產生的熱量為Q甲1、Q甲2，則Q甲1∶Q甲2＝________，圖乙中電路中R1、R2在相同時間內產生的熱量分別為Q乙1、Q乙2，則Q乙1∶Q乙2＝________．【答案】

2∶1

1∶2【解析】試題分析：根據圖甲可知，兩只電阻R1、R2串聯(lián)，由于串聯(lián)電路中各處的電流都相等，根據Q=I2Rt可得，在相同時間內產生的熱量之比：Q甲1：Q甲2=I2R1t：I2R2t=R1：R2=2R2：R2=2：1；根據圖乙可知，兩只電阻R1、R2并聯(lián)，由于并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路兩端的電壓相等，所以根據Q=W=U2t/R可得，在相同時間內產生的熱量之比：Q乙1：Q乙2=U2t/R1：U2t/R2=R2：R1=R2：2R2=1：2．【考點定位】歐姆定律；電熱的計算17．一個家用電火鍋，電路如圖所示，已知R1＝88Ω，R2＝44Ω，那么它有______個溫度擋：當只閉合開關S1時，它處于______溫擋；它的中溫擋的功率是______W；若它在高溫擋工作10s，能放出______J熱量；若電火鍋放出4.2×105J的熱量，可將質量為2kg、初溫為20oC的水加熱到______oC。（已知加熱效率為60%）【答案】

3

低

1100

16500

50【解析】[1]根據電路圖可知，只閉合S1，電路為R1的基本電路；只閉合S2，電路為R2的基本電路，同時閉合S1、S2，R1、R2并聯(lián)；由可知，電路由高、中、低三個溫度擋。[2]當只閉合開關S1時，電路為R1的基本電路，由于R1>R2，即此時電路電阻最大，由可知，電路功率最小，電路為低溫擋。[3]因為并聯(lián)電路中總電阻小于任何一個分電阻，所以閉合S1、S2時，電路總電阻最小，由可知，電路功率最大，電路為高溫擋；則只閉合S2，電路處于中溫擋，中溫擋的功率[4]高溫擋工作10s，能放出的熱量[5]水吸收的熱量Q吸＝ηQ放＝60%×4.2×105J＝2.52×105J由Q吸＝cm（t-t0）可得18．如圖所示，電源電壓恒為12V，，滑動變阻器的規(guī)格為“”，電流表的量程為“”，小燈泡上標有“”字樣，不考慮溫度對燈絲電阻的影響。當開關S閉合，S1、S2斷開，小燈泡正常發(fā)光，則通電電流通過滑動變阻器產生的熱量為___________J；當S、S1、S2都閉合，為了保證電路中各元件的安全，滑動變阻器允許接入電路中的最小阻值為___________。【答案】

180

30【解析】[1]當開關S閉合，S1、S2斷開，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，小燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端的電壓為6V，滑動變阻器兩端的電壓燈泡正常發(fā)光時的電流，即電路中的電流通電電流通過滑動變阻器產生的熱量為[2]當S、S1、S2都閉合，電阻R0與滑動變阻器并聯(lián)，燈泡被短路，電流表測干路電流，為了保證電路中各元件的安全，電路中的最大電流不超過電流表的最大量程0.6A。通過電阻R0的電流通過滑動變阻器的最大電流滑動變阻器允許接入電路中的最小阻值為三、實驗題19．如圖所示，利用五個阻值均為5Ω的電阻和三個封閉有等量空氣的透明容器完成“焦耳定律”的探究實驗：（1）通電后觀察甲、乙兩個容器，可以得出結論：在___________和通電時間一定時，___________越大，產生熱量越多；（2）若要探究電流對電熱的影響，應該選擇觀察___________兩個容器；（3）不計熱量損失，通電后比較三個容器，會發(fā)現在相同時間內___________容器中空氣吸收的熱量最多。三個容器中，空氣最多吸收的熱量是最少吸收的熱量的___________倍；（4）若裝置通電后，經過電阻A的電流為1A，那么通電2min，電阻E產生的熱量為___________J?！敬鸢浮?/p>

電流

電阻

甲、丙

乙

8

150【解析】（1）[1][2]甲、乙容器里的電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電路電流特點可知通過甲、乙兩容器中的電阻的電流相等，乙圖U形管的液面高度差大于甲圖，則乙容器內電阻產生的熱量多，所以通電后觀察甲、乙兩個實驗裝置，可以得出結論：在電流和通電時間一定時，電阻越大，產生的熱量越多。（2）[3]由于丙容器中的電阻與容器外的電阻并聯(lián)后再與甲、乙容器里的電阻串聯(lián)，由并聯(lián)電路的電流特點可知通過甲、乙的電流大于通過丙的電流，甲和丙的電阻阻值相等，所以探究電流對電熱的影響，應選擇觀察甲、丙兩個實驗裝置。（3）[4][5]丙容器中的電阻與容器外的電阻并聯(lián)后再與甲、乙容器里的電阻串聯(lián)，若通過電路的電流為I，根據串聯(lián)電路各處電流相等，并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知因丙圖中兩電阻阻值相等，兩電阻并聯(lián)其兩端電壓相等，由歐姆定律可知通過丙圖中兩電阻的電流相等，則，由焦耳定律可得通電相同時間時，電阻產生的熱量所以三個密閉容器中的電阻產生熱量之比為4∶8∶1，即乙容器中空氣吸收的熱量最多，空氣最多吸收的熱量是最少吸收的熱量的8倍。（4）[6]通過A的電流為1A，丙中兩個5歐姆的電阻并聯(lián)，根據歐姆定律可知，通過兩個電阻的電流是相同的，根據并聯(lián)電路的電流關系可知，通過E點的電流為電流通過電阻E產生的熱量20．如圖所示是探究“電流產生的熱量與哪些因素有關”的裝置。（1）圖甲中在兩個相同的密閉容器中裝有質量相等的空氣，并各放置一根阻值不同的電阻絲，此裝置可研究電流產生的熱量與_____的關系；（2）圖乙相同的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)一個阻值相同的電阻絲，若圖乙中兩玻璃管內液面上升高度相同，則故障可能是_____。排除故障后通電相同時間，發(fā)現左側玻璃管內液面上升較高，這表明：在電阻和通電時間相同的情況下，通過導體的_____越大，產生的熱量越多；（3）若甲、乙兩次實驗的電源電壓及通電時間相同，則a、c兩電阻絲產生熱量的比值Qa∶Qc＝_____。【答案】

電阻

e電阻絲斷路

電流

1∶4【解析】（1）[1]圖甲中，兩個電阻絲串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時間相同，電阻不同，所以探究的是電流產生熱量的多少與電阻的關系。（2）[2]圖乙中兩玻璃管內液面上升高度相同，說明兩容器內電阻絲產生的熱量相同，由于c、d兩電阻絲阻值相等，根據Q＝I2Rt可知，通過容器內兩個電阻絲的電流相等，說明e電阻絲沒有電流通過，故障可能是e電阻絲斷路。[3]圖乙裝置中右側兩個5Ω的電阻絲并聯(lián)后再與左側一個5Ω的電阻絲串聯(lián)，根據串聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，右側兩個電阻絲的總電流和左側的電阻絲電流相等，即I右＝I左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據并聯(lián)電路的電流特點知I右＝I1+I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，即I1＝I2，所以右邊容器中通過電阻絲的電流是左側容器中電阻絲通過電流的一半，由Q＝I2Rt可知，左邊容器中的電阻產生的熱量多，溫度升得較快；這表明：在通電時間和電阻相同時，電流越大，通過導體產生的熱量越多。（3）[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乙裝置中右側容器內外兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再與c容器中5Ω的電阻串聯(lián)，則總電阻由于甲、乙兩次實驗的電源電壓相同，則根據歐姆定律可知由于a、c中兩電阻的阻值相等,通電時間相同，根據Q＝I2Rt可知21．某物理學習小組進行“探究電流相同時通電導體產生熱量的多少跟電阻的關系”時，可供選用的器材有：6V電源、5Ω的發(fā)熱電阻兩只、10Ω的發(fā)熱電阻兩只、量程適合的溫度計兩支、規(guī)格相同的燒瓶兩只、水、酒精、煤油、開關、導線若干。（1）設計了圖甲和圖乙所示的兩個方案，本實驗應該選用圖______所示方案；（2）所選方案中兩發(fā)熱電阻阻值應______，兩個燒瓶內液體應為質量______，種類______液體（均填“相同”或“不同”）；（3）已知比熱容的大小為c水>c酒精>c煤油，為了縮短實驗時間，應選用的液體是______。原因是______；（4）如果是探究：不同物質的吸熱能力，實驗小組認為圖甲和圖乙所示兩個方案均可行，為了讓兩種液體相同時間內吸收的熱量相同，不論選擇哪種方案，兩發(fā)熱電阻的阻值應______（填“相同”或“不同”）?！敬鸢浮?/p>

甲

不同

相同

相同

煤油

煤油的比熱容小，現象明顯

相同【解析】（1）[1]該實驗是探究電流相同時通電導體產生熱量的多少跟電阻的關系，所以應該控制電流相等，所以兩根電阻絲應該串聯(lián)，甲圖兩電阻絲串聯(lián)，乙圖兩電阻絲并聯(lián)，所以選用甲圖方案。（2）[2]本實驗是探究通電導體產生熱量的多少跟電阻的關系，所以要讓通過兩電阻的電流相等，電阻不相等。[3][4]本實驗是通過液體的溫度變化判斷電阻絲通電產生的熱量多少，由吸熱公式可知要讓液體質量和種類都相同。（3）[5][6]為了縮短實驗時間，實驗中應該選擇吸收熱量，溫度升高的較快的液體。因為c水>c酒精>c煤油，由吸熱公式可知質量相同時，比熱容小的溫度升高的快，所以應選用的液體是煤油。（4）[7]如果選用圖甲，兩電阻串聯(lián)，通過兩電阻電流相等，液體吸收熱量為所以要讓液體相同時間內吸收的熱量相同，兩燒杯內的電阻絲電阻應該相等。如果選用圖乙，兩電阻并聯(lián)，兩電阻兩端電壓相等，液體吸收熱量為所以要讓液體相同時間內吸收的熱量相同，兩燒杯內的電阻絲電阻應該相等。22．探究“影響電流熱效應的因素”實驗中：（1）為了探究電流通過電阻產生的熱量與電流的關系，小明設計了甲圖裝置，在燒瓶內安裝一根電阻絲，并插入一支溫度計，實驗中燒瓶內液體選擇了煤油而不是水，這樣選擇的理由是___________；（2）小明先測量燒瓶內液體的溫度后，閉合開關，通電30s再測量燒瓶內液體的溫度，得到溫度的升高量填入表中；然后移動滑動變阻器滑片改變電流大小，重復上述操作，獲得第二組數據（見表）：實驗次數電流/A通電時間/s電阻/Ω溫度升高量/℃10.330101.520.630106.0由此得出：同一導體，在___________相等時，___________越大，其產生的熱量越多；（3）若要探究電流通過電阻產生熱量與電阻的關系，可選擇乙圖中___________（選填“A”或“B”）燒瓶中的電阻與甲圖中的燒瓶電阻___________（串/并）聯(lián)；（4）小明提議利用上述實驗裝置改做“比較水和煤油的吸熱能力”的實驗，則他應選擇乙圖中___________（選填“A”或“B”）燒瓶與甲圖中的燒瓶并聯(lián)，并將其中一燒瓶中的液體換成___________相同的水，實驗時水和煤油吸熱的多少是通過___________（溫度升高量/加熱時間）來間接反映的，這種研究物理問題的方法叫___________。【答案】

煤油的比熱容小，吸收相同的熱量時，溫度的變化比較大

通電時間

電流

B

串

A

質量

加熱時間

轉換法【解析】（1）[1]煤油比水的比熱容小，吸收相同的熱量時，煤油的溫度變化比較大，溫度計示數變化明顯，實驗效果比較好。（2）[2][3]由表格數據知，同一導體，通電時間相同，第2次實驗電流較大，溫度升高量較大，故得出：同一導體，在通電時間相等時，電流越大，其產生的熱量越多。（3）[4][5]探究電流產生熱量多少跟電阻的關系時，應控制電流和通電時間不變，改變電阻的大小。由于串聯(lián)電路中電流處處相等，通電時間相同，所以選擇乙圖中的B電阻與甲圖中的燒瓶電阻串聯(lián)。（4）[6][7]“比較水和煤油比熱容的大小”時，可使相同質量的水和煤油吸收相同的熱量，比較溫度的變化，溫度變化小的吸熱能力強。根據并聯(lián)電路各支路電壓相等和①可知，要使相同質量的水和煤油相同時間吸熱相同，故要控制兩電阻絲的阻值大小相等，故應選擇乙圖中A燒瓶與甲圖中的燒瓶并聯(lián)，并將其中一燒瓶中的液體換成質量相同的水。[8][9]根據①，實驗時水和煤油吸熱的多少是通過加熱時間來間接反映的，這種研究物理問題的方法叫轉換法。四、計算題23．如圖所示的電路中電源電壓恒為3V。閉合開關S后，電阻R1的電功率為3W，電阻R2的電功率為4.5W。求：（1）通過電阻R1的電流；（2）電阻R2的阻值；（3）整個電路在10s內產生的熱量?！敬鸢浮浚?）1A；（2）2Ω；（3）75J【解析】解：（1）R1和R2并聯(lián)，故電壓關系為通過電阻R1的電流（2）電阻R2的阻值（3）整個電路在10s內產生的熱量答：（1）通過電阻R1的電流1A；（2）電阻R2的阻值2Ω；（3）整個電路在10s內產生的熱量75J。24．在如圖所示的電路中，電源電壓為3V，開關閉合后，電流表為0.2A，電壓表示數為2V，求：（1）R2兩端的電壓是多少伏？（2）R2的電阻是多少歐？（3）通電1min電流通過R2所產生的熱量是多少焦？【答案】（1）1V；（2）5Ω；（3）12J【解析】解：（1）由電路圖可知，R1與R2串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，R2兩端的電壓U2=U-U1=3V-2V=1V（2）由可得，R2的電阻（3）1min電流通過R2所產生的熱量Q1=I2R2t=(0.2A)2×5Ω×60s=12J答：（1）R2兩端的電壓為1V；（2）R2的電阻為5Ω；（3）1min電流通過R2所產生的熱量為12J。25．如圖所示的電路中，R為定值電阻，小燈泡L上標有“6V3.6W”的字樣。閉合開關S后，燈泡正常發(fā)光，電流表的示數為0.8A。通過計算回答：（1）小燈泡的額定電流是多少安？（2）定值電阻R的阻值是多少歐？（3）通電60s，定值電阻R產生的熱量是多少焦？【答案】（1）0.6A；（2）30Ω；（3）72J【解析】解：（1）小燈泡L上標有“6V3.6W”的字樣，由得，燈泡L的額定電流為（2）由電路圖可知，燈泡L與電阻R并聯(lián)，電流表測干路中的電流，因并聯(lián)電路中各支路兩端電壓相等，且小燈泡正常發(fā)光，則定值電阻R的電壓因并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，所以通過R的電流由歐姆定律可得定值電阻R的阻值（3）通電60s，定值電阻R產生的熱量答：（1）燈泡L的額定電流是0.6A；（2）定值電阻R的阻值是30Ω；（3）通電60s，定值電阻R產生的熱量為72J。26．現代新型電飯鍋，它采用“聰明火”技術，智能化地控制食物在不同時間段的溫度，以得到最佳的營養(yǎng)和口感，其簡化電路如圖甲所示，其中R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關。煮飯時，把電飯鍋接入220V電路中，在電飯鍋工作的30min內，電路中總電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。求：（1）S和S1都閉合時電飯鍋的電功率；（2）電熱絲R2的阻值；（3）這30min內電飯鍋產生的熱量；（4）產生的熱量正好可以把2kg的水從室溫20℃升高到100℃，求這個電飯鍋的熱效率?！敬鸢浮浚?）660W；（2）220Ω；（3）9.9×105J；（4）67.9%【解析】解：（1）當S和S1都閉合時，R1和R2并聯(lián)，根據并聯(lián)電阻的特點知，電路中的電阻最小，由知，此時電路消耗的電功率最大，由圖乙可知，通過干路的電流為3A，由P=UI可得電飯鍋的電功率P=UI=220V×3A=660W（2）當S閉合，只閉合開關S時，只有R1接入電路，由圖乙可知，此時通過R1的電流為2A，由并聯(lián)電路的電流特點可知，通過R2的電流為I2=I-I1=3A-2A=1A由歐姆定律可得R2的電阻（3）由圖像可知，30min內電流是3A時的工作時間t=10min+5min=15min=900sI′=2A時的工作時間t′=5min+10min=15min=900s這30min內電飯鍋產生的熱量W=UIt+UI′t′=220V×3A×900s+220V×2A×900s=9.9×105J（4）水吸收的熱量Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J這個電飯鍋的熱效率答：（1）S和S1都閉合時電飯鍋的電功率為660W；（2）電熱絲R2的阻值為220Ω；（3）這30min內電飯鍋產生的熱量為9.9×105J；（4）產生的熱量正好可以把2kg的水從室溫20℃升高到100℃，這個電飯鍋的熱效率為67.9%。27．小明家買了一臺電烤箱，發(fā)熱功率有高、中、低三個擋位。小明根據電烤箱的工作情況，跟同學們在實驗室組成的模擬電烤箱的實驗電路如圖所示。電源輸出電壓穩(wěn)定為6V，兩個發(fā)熱電阻分別為R1=10Ω，R2=20Ω。單刀雙擲開關S2可分別與觸點a、b接通。請你參與小明他們的研究，分析和解答以下問題：（1）兩個開關分別處于什么狀態(tài)時，模擬電烤箱電路處于“低”擋位？為什么？（2）模擬電烤箱電路處于“中”擋位工作時，消耗的電功率是多少？（3）模擬電烤箱電路處于“高”擋位工作時，通電10min，電流產生多少熱量？【答案】（1）見解析；（2）1.8W；（3）3240J【解析】解：（1）當開關S1斷開，S2接a時，R1和R2串聯(lián)，接入電路的電阻最大；根據可知，當電壓不變時，電阻最大，電功率最?。浑娐诽幱凇暗汀睋跷?。（2）當開關S1閉合，S2接a時，只有電阻R2接入電路，電路處于“中”擋位；此時電功率（3）當開關S1閉合，S2接b時，兩個電阻并聯(lián)接入電路，此時電路處于“高”擋位；電阻R1消耗的電功率“高”擋位電功率P高=P1+P2=3.6W+1.8W=5.4W通電10分鐘產生熱量Q=W=P高t=5.4W×600s=3240J答：（1）當開關S1斷開，S2接a時，電路處于“低”擋位，因為此時電路中的電功率最小；（2）“中”擋位消耗的電功率是1.8W；（3）電流產生3240J的熱量。28．如圖所示，R1=10Ω，R2=20Ω，R3=30Ω，電源電壓恒定不變，若開關S1閉合，S2斷開時，電流表的讀數是0.3A