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专题20 电热器 电流的热效应（解析版）
一、单选题
1.超导材料的应用具有十分诱人的前景。假如科学家已研制出室温下的超导材
料．你认为它可作下列哪种用途()
A. 自炽灯泡的灯丝 B. 电炉中的电阻丝
C. 保险丝 D. 远距离输电线
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查超导体，超导现象是电阻为零的现象，超导体适合制作输电导线和电
动机线圈等。
利用超导体进行远距离输电，在输电过程中不会由于电流流过导体产生焦耳热
而损失电能，可以减少电能的损失，具有很大的优越性。
【解答】
A.超导体电阻为0，灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能
转化为内能，无法产生热量，A不符合题意；
B.电炉中的电阻丝的电阻很大，它是利用电流的热效应工作的，超导体电阻为0，
电阻为零无法将电能转化为内能，无法产生热量，B不符合题意；
C.保险丝是在电流过大时产生的热量多，从而自动熔断，电阻为零无法将电能
转化为内能，无法产生热量，无法熔断，故C不符合题意；
D.根据焦耳定律Q=I2Rt，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为
零，便可提高传输效率，D符合题意。
2.将一台“220V 100W”的电风扇、一个“220V 100W”的充电器、一把“
220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它
们产生的热量最多的是()
A. 电风扇 B. 充电器 C. 电烙铁 D. 一样多
【答案】C
【解析】解：电风扇、充电器、电烙铁三个用电器虽然功率一样，但是电风扇
主要把电能转化为机械能，发热量较小，充电器将电能转化为化学能在电池里
储存起来，发热量很小，只有电烙铁是利用电热，电能全部变成内能，电流通
过电烙铁产生热量最多。
故选：C。
解答本题要注意区分电热和电功，明白对于不同的电器二者的关系。
本题考查家用电器的作用，在生活中要注意积累，并体会电功和电热的区别。
3.当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q。
如果要使它产生的热量为2 Q，下列办法中可行的是( )A. 将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的一半
B. 将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的一半
C. 将电阻变为原来的一半，通电时间变为原来的2倍
D. 将电压变为原来的一半，电阻变为原来的2倍
【答案】A
【解析】
【分析】
U2
本题考查了判断电阻产生热量的变化，根据题意，应用Q= t即可正确解题。
R
U2
根据焦耳定律Q=I2Rt= t分析答题。
R
【解答】
U2
原电路Q=I2Rt= t，
R
1 (2U) 2 t U2
A.将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的 ，由Q'= × =2 t=2Q
2 R 2 R
可知，产生的热量变为2Q，故A正确；
1
B.将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的 ，由
2
U2 t 1 U2 1
Q''= × = × t= Q可知，热量变为原来的四分之一，故B错误；
2R 2 4 R 4
1
C.将电阻变为原来的 ，通电时间变为原来的2倍，由
2
U2 U2
Q'''= ×2t=4 t=4Q
1 R 可知，热量变为原来的4倍，故C错误；
R
2
(1 ) 2
1 U
D.将电压变为原来的 ，电阻变为原来的2倍，由 2 1 U2 1
2 Q''''= t= × t= Q
2R 8 R 8
1
可知，热量变为原来的 ，故D错误；
8
故选A。
4.如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，左右两U形管内的液面相平，
电阻丝的电阻R =R =R 。小亮用图示装置进行实验，下列说法正确的是()
1 2 3A. 通过R 的电流和通过R 的电流大小相等
1 2
B. 通电后，左管的液面将会比右管的液面低
C. 电阻R 两端的电压和R 两端的电压相等
1 2
D. 此实验可探究电阻丝产生热量与电流是否有关
【答案】D
【解析】解：A、装置中R 、R 并联后再与R 串联，通过R 的电流：I =I +I ，
2 3 1 1 1 2 3
通过R 的电流比通过R 的电流大，故A错误；
1 2
B、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R 的电流大于R 的电流，通电时间
1 2
相同，由Q=I2Rt可知，A容器中电阻R 产生的热量多，则左管的液面将会比右
1
管的液面高，故B错误；
C、已知R =R ，且通过R 的电流比通过R 的电流大，根据U=IR可知，电阻R
1 2 1 2 1
两端的电压大于R 两端的电压，故C错误；
2
D、此实验中，电阻丝的电阻R =R ，通过电阻丝的电流不同，故可在通电时间
1 2
和电阻相同时，探究电阻丝产生热量跟电流是否有关，故D正确。
故选：D。
(1)串联电路中电流处处相等，并联电路中干路电流等于支路电流之和；
(2)通电时间相同、电阻相同，通过的电流不同，利用焦耳定律Q=I2Rt分析判
断；
(3)已知通过电阻R 和R 的电流大小关系，电阻丝的电阻R =R ，根据U=IR分
1 2 1 2
析二者电压大小关系；
(4)电阻丝产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，在通电时间和电
阻相同时，可探究电阻丝产生热量跟电流的关系；
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”实验的
理解和掌握，注意控制变量法、转换法的运用。
5.把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电
源上(如图所示)，小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是
()
A. 60J B. 36J C. 30J D. 6J【答案】D
【解析】解：由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流：
P 3W
I = L = =0.3A；
L U 10V
L
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且小灯泡正常发光，
所以，R两端的电压：
U =U-U =12V -10V =2V，
R L
因串联电路中各处的电流相等，该电路工作10s定值电阻产生的热量：
Q=W =U I t=2V ×0.3A×10s=6J。
R L
故选：D。
(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出通过小灯泡的电流；
(2)根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据Q=W =UIt求出该电路工
作10s定值电阻产生的热量。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、焦耳定律的应用，要注
意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。
6.某电饭锅铭牌上标有：额定电压为220V，保温功率为22W，加热功率为
1100W。如图所示是该电饭锅的电路简图，其中，单刀双掷开关S用来调节
“加热”和“保温”两种工作状态，R 为电热丝。下列说法正确的是()
0
A. S和2接触时是保温状态
B. 电饭锅正常加热时，电路的电流是0.1A
C. 电路中电阻R =44Ω，R=2156Ω
0
D. 保温时，R 、R产生的电热之比是539：11
0
【答案】C
【解析】
【分析】
U2
(1)S和1接触时，两电阻串联，为保温状态，此时功率为：P = ；S和2接
保 R+R
0
U2
触时，电阻R被短路，为加热状态，此时功率为：P = ；
加 R
0P
(2)电饭锅正常加热，用I= 加计算此时电流；
U
U2 U2
(3)先用R = 计算R 的阻值，再用R = 计算总电阻，则R的阻值为R -R ；
0 P 0 总 P 总 0
加 保
(4)保温时两电阻串联，工作时间相同，由Q=I2Rt分析R 、R产生的电热之比。
0
本题考查欧姆定律、电功率以及焦耳定律公式的应用，关键是正确分析电饭锅
的两种工作状态，难度较大。
【解答】
U2
A、由于P= ，S和1接触时，两电阻串联，此时总电阻较大，为保温状态，此
R
U2
时功率为：P = ，S和2接触时，电阻R被短路，此时总电阻较小，为加
保 R+R
0
U2
热状态，此时功率为：P = ，故A错误；
加 R
0
P 1100W
B、电饭锅正常加热时，电路的电流为：I= 加= =5A，故B错误；
U 220V
U2 (220V) 2
C、加热状态时，R = = =44Ω，保温时，
0 P 1100W
加
U2 (220V) 2
R = = =2200Ω，则R=R -R =2200Ω-44Ω=2156Ω，故C正确；
总 P 22W 总 0
保
D、保温时两电阻串联，工作时间相同，由Q=I2Rt可知，R 、R产生的电热之
0
比等于电阻值之比，为：44Ω：2156Ω=1：49，故D错误。
故选：C。
7.如图甲所示，电源电压不变，将小灯泡L和电阻R接入电路中，只闭合开关S
1
时，小灯泡L的实际功率为1W.图乙是小灯泡L和电阻R的I-U图象。下列说法
中正确的是()
A. 只闭合开关S 时，L的电阻为10Ω
1
B. 再闭合开关S 后，电路总功率为1.2W
2C. 再闭合开关S 后，电流表示数增加0.5A
2
D. 再闭合开关S 后，在1min内电阻R产生的热量是24J
2
【答案】D
【解析】解：
A.只闭合开关S 时，电路为小灯泡L的简单电路，此时小灯泡L的实际功率为1W，
1
由图象可知，当U =2V时，I =0.5A，其实际功率为：
L L
P =U I =2V ×0.5A=1W，
L L L
则电源的电压U=U =2V，
L
U U 2V
由I= 可得，小灯泡L的电阻：R = L= =4Ω，故A错误；
R L I 0.5A
L
B.再闭合S 后，R与L并联，电流表测干路电流，
2
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，R两端的电压也为2V，由图象可知，此时通过R的电流为0.2A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流为：I=I +I =0.2A+0.5A=0.7A，
R L
电路总功率：P=UI=2V ×0.7A=1.4W，故B错误；
C.因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，再闭合开关S 后，通过L的电流不变，
2
则电流表示数的增加量即为通过R的电流，其大小为0.2A，故C错误；
D.再闭合开关S 后，在1min内电阻R产生的热量：
2
Q =W =U I t=2V ×0.2A×60s=24J，故D正确。
R R R R
故选：D。
(1)只闭合开关S 时，电路为小灯泡L的简单电路，此时小灯泡L的实际功率为
1
1W，根据图象读出符合要求的电压和电流，据此得出电源的电压，根据欧姆定
律求出小灯泡L的电阻；
(2)再闭合S 后，R与L并联，电流表测干路电流，它们两端的电压相等，根据图
2
象读出通过R的电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流，利用P=UI求出
电路总功率；
(3)根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知，再闭合开关S 后电流表示
2
数的增加量即为通过R的电流；
(4)再闭合开关S 后，根据Q=W =UIt求出在1min内电阻R产生的热量。
2
本题考查了并联电路的特点和电功率公式、欧姆定律、电热公式的综合应用，
从图象中获取有用的信息是关键。8.如图所示，电源电压不变，电阻R为定值电阻，下列说法正确的是()
①要使电路中消耗的总功率减小，给R并联一个较大阻值的电阻
②要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点，给R并联一个较大阻值的电阻
③如果给R并联一个等值电阻，此电路在相同的时间内产生的热量为原来的二
分之一
④如果给R串联一个标有“6V 2W”的灯泡，灯泡恰好能正常发光。若换上一
个“6V 3W”的灯泡与R串联，则此灯泡消耗的实际功率一定小于3W
A. ①② B. ②④ C. ①③ D. ③④
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查电功率的计算，焦耳定律的计算，电阻的并联，串联电路的特点，综
合性强，有难度。
U2
(1)并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，利用P=UI= 分析电路中消耗的
R
总功率的变化；
1 U2
(2)给R并联一个等值电阻，总电阻等于 R，根据Q=W =UIt= t分析电路产
2 R
生的热量；
(3)灯泡正常发光，电压为6V，若换上一个“6V 3W”的灯泡与R串联，由
U2 U2
P=UI= 的变形式R= 可知“6V 2W”的灯泡和“6V 3W”的灯泡的电阻
R P
进行比较，根据串联电路的分压特点可知灯泡分得的电压大小，比较得出实际
功率大小。
【解答】
由电路图可知，电路为定值电阻R的简单电路，
U2
①②电源电压一定，由P=UI= 可知，要使电路中消耗的总功率减小，应增
R
大电路中的总电阻，因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路的总
电阻小于任何一个分电阻，所以应给R串联一个电阻，故①错误；
同理可知，要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点，应使电路中的总电阻稍稍
减小一些，应给R并联一个较大阻值的电阻，故②正确；
③如果给R并联一个等值电阻，电路的总电阻变为原来的一半，U2
由Q=W =UIt= t可知，此电路在相同的时间内产生的热量为原来的2倍，故
R
③错误；
④如果给R串联一个标有“6V 2W”的灯泡，灯泡恰好能正常发光(其电压恰好
U2 U2
为6V)，若换上一个“6V 3W”的灯泡与R串联，由P=UI= 的变形式R=
R P
可知，“6V 3W”的灯泡电阻较小，
由串联电路的分压特点可知，“6V 3W”灯泡两端分得的电压变小，即小于6V，
此灯泡消耗的实际功率一定小于其额定功率3W，故④正确。
综上可知，②④正确。
故选B。
9.如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表量程为0～0.6A，图乙中A、B
分别是小灯泡和电阻R 通过的电流随电压变化的图象，只闭合开关S、S ，滑动
1 1
变阻器的滑片P移至a端时，电路中的电流为0.2A；滑动变阻器的滑片移至b端
时，小灯泡恰好正常发光。只闭合开关S、S ，调节滑片P，当滑动变阻器接入
3
电路中的电阻为10Ω时，小灯泡两端的电压恰好为2V，则()
A. 电源电压为10V
B. 小灯泡L的额定功率6W
C. 只闭合开关S、S ，滑动变阻器的滑片移至a端时，1.5min电流通过R 产生的
2 1
热量为640J
D. 只闭合开关S，改变其它开关的通断及滑片的位置，电路消耗的最小功率可
以达到1.2W
【答案】B
【解析】解：(1)只闭合开关S、S ，灯泡、定值电阻以及滑动变阻器串联，电
3
流表测量电路中的电流；
由图乙可知，当灯泡两端电压为2V时，通过灯泡的电流为0.2A，
由于串联电路处处电流相等，因此当电流为0.2A时，定值电阻两端电压为8V，
U
由I= 可知，滑动变阻器两端电压：
R
U =I R =0.2A×10Ω=2V，
2 2
因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电源电压：U=U +U +U =2V +8V +2V =12V，故A错误；
L 1 2
(2)闭合开关S、S ，断开S ，滑动变阻器的滑片移至b端时，电路为灯泡的基本
1 2
电路，此时灯泡正常发光，因此灯泡的额定电压等于电源电压12V；
根据图可知，当灯泡两端电压为12V时，通过灯泡的电流为0.5A，则灯泡的额
定功率：P =U I =12V ×0.5A=6W，故B正确；
L额 L额 L额
U U 8V
(3)由I= 可知，定值电阻R 的阻值：R = 1= =40Ω；
R 1 1 I 0.2A
1
只闭合开关S、S ，断开S ，滑动变阻器的滑片移至a端时，灯泡与滑动变阻器
1 2
串联，并且滑动变阻器接入电路的阻值最大；
U U-U 12-2V
由I= 可知，滑动变阻器的最大阻值：R = L= =50Ω，
R 2 I 0.2A
只闭合开关S、S 滑动变阻器的滑片移至a端时，定值电阻R 与滑动变阻器串联，
2 1
并且滑动变阻器接入电路的阻值最大；
12V
1.5min电流通过R 产生的热量：Q=I2Rt=( ) 2×40Ω×1.5×60s=64J，
1 40Ω+50Ω
故C错误；
(4)只闭合开关S、S ，且滑片在a端时，灯泡、定值电阻以及滑动变阻器串联；
3
假设电路消耗的最小功率为1.2W，由P=UI可得，电路电流：
P 1.2W
I'= min= =0.1A；
U 12V
U
由I= 可知，滑动变阻器和定值电阻两端电压：
R
U'=I'(R +R )=0.1A×(40Ω+50Ω)=9V，
1 2
根据串联电路电压规律可知，灯泡两端电压：U '=12V -9V =3V，由图乙可知，
L
电流为0.1A时，灯泡两端电压小于3V，故电路中的最小电流大于0.1A，即电
路消耗的最小功率不能达到为1.2W，故D错误。
故选：B。
(1)只闭合开关S、S ，灯泡、定值电阻以及滑动变阻器串联，电流表测量电路
3
电流；根据灯泡两端电压和图乙读出通过灯泡的电流，再根据串联电路电流规
律和图乙读出定值电阻两端电压，根据欧姆定律的应用求出滑动变阻器两端电
压，最后根据串联电路电压规律求出电源电压；
(2)闭合开关S、S ，断开S ，滑动变阻器的滑片移至b端时，电路为灯泡的基本
1 2
电路，此时灯泡正常发光；据此可得出灯泡的额定电压等于电源电压，并根据
图乙读出灯泡的额定电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
(3)只闭合开关S、S ，断开S ，滑动变阻器的滑片移至a端时，灯泡与滑动变阻
1 2
器串联，并且滑动变阻器接入电路的阻值最大；先根据欧姆定律的应用求出定
值电阻的阻值和滑动变阻器的最大阻值；只闭合开关S、S ，滑动变阻器的滑片
2U
移至a端时，滑动变阻器和R 串联接入电路中；根据I= 和Q=W =I2Rt求出
1 R
1.5min电流通过R 产生的热量；
1
(4)假设电路最小功率为1.2W，根据P=UI求出电路电流，然后根据欧姆定律的
应用求出定值电阻和滑动变阻器两端电压，再根据串联电路电压规律求出灯泡
两端电压，并与图象上对应的电压进行比较，从而得出正确结论。
本题考查了串联电路的特点以及欧姆定律、电功、电功率公式的应用，关键是
开关闭合、断开时电路电路的辨别以及图中所给的有用信息。
10.如图所示，在四个相同水槽中盛有质量和温度都相同的纯水，现将阻值为R 、
1
R 的电阻丝(R 2)，分别按下图的四种方式连接后放入水槽，并接入相同电源。
2 1
通电相同时间后，水温最高的是()
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了电阻的串、并联、焦耳定律及其应用的相关知识，掌握电阻越并联
总电阻越小，能够利用焦耳定律的变形公式分析是关键。
串联电阻的总电阻等于各电阻之和，串联电阻相当于增大了导体的长度，总电
阻大于任何一个分电阻；并联电阻的总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和，并
联电阻相当于增大了导体的横截面积，总电阻小于任何一个分电阻；根据焦耳
定律Q=I2Rt的变形公式分析电流产生热量的多少。
【解答】
由串并联电路特点可知，串联电路电阻越串越大，并联电路电阻越并越小；
A图中两电阻串联，总电阻大于任何一个分电阻，总电阻最大，D图中两电阻并
联，总电阻小于任何一个分电阻，总电阻最小；
U2
由于四个电路电压相等，通电时间相等，在纯电阻电路中有Q=I2Rt= t，
R
所以D图中电流产生的热量最多，水吸收的热量越多，水的温度最高。
故选D。二、多选题
11.如图甲是带烘干功能的滚筒洗衣机，额定电压为220V，洗衣机中的电动机
在不同工作环节中的电功率由电脑芯片控制。图乙为某次正常洗衣过程中电动
机和电热丝的电功率随时间的变化情况。若该次洗衣过程共消耗电能
0.735kW⋅h。则以下说法正确的是()
A. 洗衣机工作的最大电流为5A
B. 烘干产生的热量为3×104J
C. 烘干电热丝的电阻约为65Ω
D. 电动机共消耗的电能为0.235kW⋅h
【答案】AD
【解析】解：A、由图知，在烘干转动过程中，电热丝和电动机同时工作，此
时的总功率最大，
根据P=UI可知此时电流最大，此时的总功率：P=1000W+100W =1100W，
P 1100W
由P=UI可得洗衣机正常工作的最大电流：I = = =5A，故A正确；
大 U 22V
B、由图乙可知，烘干功率为P =1000W，工作时间为t =30min=1800s，
1 1
因此烘干产生的热量：Q=W =P t =1000W×1800s=1.8×106J，故B错误；
1 1
C、由图乙知，烘干时的电功率为P =1000W，
1
U2 U2 (220V) 2
由P= 可得电热丝的电阻：R= = =48.4Ω，故C错误；
R P 1000W
1
D、由图乙可知，洗涤加漂洗的总时间为t =30min=0.5h，其功率为
2
P =250W =0.25kW，
2
则消耗的电能为：W =P t =0.25kW×0.5h=0.125kW⋅h，
2 2 2
1
脱水的时间为t =6min= h，脱水的功率P =500W =0.5kW，
3 10 3
1
则脱水过程消耗的电能为：W =P t =0.5kW× h=0.05kW⋅h，
3 3 3 10
3
烘干转动的时间为t =36min= h，烘干转动的功率为P =100W =0.1kW，
4 5 4
3
则烘干转动消耗的电能为：W =P t =0.1kW× h=0.06kW⋅h，
4 4 4 5电动机共消耗的电能为：
W'=W +W +W =0.125kW⋅h+0.05kW⋅h+0.06kW⋅h=0.235kW⋅h，故D正
2 3 4
确。
故选：AD。
(1)在烘干转动过程中，电热丝和电动机同时工作，此时的功率最大，根据
P=UI求出洗衣机工作的最大电流；
(2)根据图乙读出烘干功率和工作的时间，根据Q=W =Pt即可求出烘干时产生
的热量；
U2
(3)由图乙读出烘干时的电功率，根据P= 求出电热丝的电阻；
R
(4)根据W =Pt分别求出洗衣机洗涤、漂洗、脱水、烘干转动消耗的电能，它们
的和即为电动机消耗的总电能。
本题结合实际主要考查电功率、电能计算公式的理解和掌握，读懂图象是解决
此题的关键，注意单位的换算。
12.如图所示，小明用迷你电动机制成了升降机模型，用它提升重为10N的物体，
当电源电压为2V时，闭合开关，电动机不转动，电流表示数为0.8A；当电源电
压为12V时，闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为0.4A，同时5s内物体
被匀速提升2m。若忽略温度对电阻的影响，下列说法正确的是()
A. 电动机线圈的电阻是2.5Ω
B. 正常工作5s电动机线圈产生的热量是2J
C. 电动机正常工作时消耗的电功率是4W
D. 电动机的效率是90%
【答案】AB
【解析】解：
A、电动机不转动时，电动机两端的电压和通过的电流分别为：U=2V，
I=0.8A，
U 2V
由欧姆定律可得，电动机线圈的电阻为：R═ = =2.5Ω，故A正确；
I 0.8A
B、电动机正常工作，电流表示数为0.4A，电阻为2.5Ω，由Q=I2Rt得：
Q=(0.4 A) 2×2.5Ω×5s=2J，故B正确；
C、电动机正常工作时，电动机两端电压和通过的电流分别为：U'=12V，I'=0.4A，
电动机正常工作时消耗的电功率为：P=U'I'=12V ×0.4A=4.8W，故C错误；
D、匀速提升物体时，对物体的拉力大小等于物体重力，电动机正常工作时输
出功率就是电机吊起重物的功率，
W Gh 10N×2m
则有：P = = = =4W，
输出 t t 5s
电动机的机械效率：
W P t P 4W
η= 输出×100%= 输出 ×100%= 输出×100%= ×100%≈83.3%，故D错误。
W Pt P 4.8W
电
故选：AB。
U
(1)电动机不转动时为纯电阻用电器，根据I= 求出电动机线圈的电阻；
R
(2)根据Q=I2Rt求出电阻产生的热量；
(3)知道电动机正常工作时的电压和通过的电流，根据P=UI求出电动机正常工
作时消耗的功率；
(4)电动机效率等于转化为机械能的功率与消耗电能功率的比。
本题考查了欧姆定律、功率、电功率以及效率的计算，电动机的正常工作时将
电能转化为机械能和内能，是非纯电阻电路，计算时要注意公式的适用范围。
三、填空题
13.小明家的电子式电能表的表盘上标有“3000imp/(kW⋅h)”的字样。某天，
小明将家中“220V 2200W”的电热水器单独接入电路中烧水，热水器正常工作
20min，他家电能表的指示灯将闪烁______次。小明发现电热水器的电源线有
些烫，产生这种现象是因为电流具有______效应。若该电源线的电阻为0.05Ω，
则在这段时间内，电源线产生的热量为______J。
【答案】2200 热 6000
W
【解析】解：由P= 可得白炽灯单独接入电路，正常工作20min消耗的电能：
t
20 2.2
W =Pt=2.2kW× h= kW⋅h；
60 3
电能表指示灯闪烁的次数：
2.2
kW⋅h
3 次)；
n= ×3000imp=2200imp(
1kW⋅h
发现电热水器的电源线有些烫，产生这种现象是因为电流具有热效应。
P 2200W
由P=UI可得，电路中的电流I= 额 = =10A，
U 220V
额
据焦耳定律可知，在这段时间内产生的热量：
Q=I2Rt=(10A) 2×0.05Ω×20×60s=6000J；故答案为：2200；热；6000。
(1)3000imp/kW⋅h表示的是电路中每消耗1kW⋅h的电能，电能表指示灯闪烁
3000次；根据W =Pt求出消耗的电能，并进一步求出电能表指示灯闪烁的次数；
电热水器它是利用电流的热效应制成的。
(2)根据P=UI可求得电流，据焦耳定律计算在这段时间内，电源线产生的热量。
本题考查了电能表的参数的理解与电能的计算以及焦耳定律的计算，关键明确
电能表上参数的含义。
14.输电线常用铝线或铜线作为线芯，根据__________定律可知这是为了减小由
于电流的__________效应造成的能量损耗。白炽灯的亮度是由白炽灯的
________________(选填“额定功率”或“实际功率”)决定。
【答案】焦耳；热；实际功率
【解析】
【分析】
理解灯泡的亮度取决于灯的实际电功率(只有在额定电压下，实际功率才等于额
定功率)是关键。
影响电阻大小的因素：导线的长度、横截面积、材料、温度等，根再据Q=I2Rt
作出分析和解答。
电灯工作时，消耗电能转化为光能，比较灯的亮度就是要比较在一定时间内消
耗电能的多少，即实际电功率的大小。
【解答】
由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流一定时，电阻越小，电流通过该电阻产生的热量
越少，所以，用铝线或铜线作为芯线，而不是用电阻更大的铁线，主要是为了
减小电流在电线上产生的电热，减少由于电流的热效应造成的能量损耗。
灯泡只有在额定电压下，灯的实际功率才等于额定功率，灯的亮度取决于灯的
实际功率，
故答案为：焦耳；热；实际功率。
15.“iPad”的充电器，参数标有5V 2A，表示充电电压是5V，最大输出电流
2A，充电时将电能转化为______ 能．电板充满电所储存的电能是1.8×105J.若
“iPad”充电时以最大输出电流充电，要将空电池充满电需要______ h，小明
觉得充电时间太长了，他想为什么苹果公司在设计时不把最大输出电流提高呢？
这样可以实现快速充电，于是他请教了物理老师，老师告诉了他一个信息，影
响锂电池寿命的最大杀手是电板发热，小明恍然大悟，请你解释其中的原因
______ 而电池的电阻一定，发热功率与电流______ ．
【答案】化学；5；由于电流具有热效应，充电电流越大，单位时间电池产生的
热越多，容易损坏电板；平方成正比【解析】解：(1)充电时，消耗电能，能量以化学能的形式在电池中储存，故为
电能转化为化学能；
(2)由W =UIt得，将空电板充满电需要的时间：
W 1.8×105J
t= = =1.8×104s=5h；
UI 5V ×2A
(3)由于电流具有热效应，充电电流越大，单位时间电池产生的热越多，容易损
坏电板，由Q=I2Rt可知，发热功率：P=I2R，即电池的电阻一定，发热功率与
电流的平方成正比．
故答案为：化学；5；由于电流具有热效应，充电电流越大，单位时间电池产生
的热越多，容易损坏电板；平方成正比．
(1)电功的实质就是能量间的转化，要根据物体产生的能量性质分析能量转化的
方向；
(2)知道电板充满电所储存的电能和最大输出电流，根据W =UIt求出将空电板充
满电需要的时间；
(3)根据电流的热效应进行解答．
本题考查了能量的转化和电功公式的应用以及学生对电流热效应的理解与掌握，
是一道较为简单的应用题．
16.如图所示，这是一款电热饮水机的简化电路图，它具有加热和保温两个挡位。
R 、R 均为加热电阻丝，当开关S接a时电路中的电流为5A；当开关S接b时，
1 2
电路消耗的电功率为66W，则R 的阻值为______Ω；开关S接b时，电路中的电
1
流为______A；该饮水机在保温挡正常工作100s，R 产生的热量为______J。
2
【答案】44 0.3 6204
【解析】解：(1)由图知：当开关S接a时，电路中只有R 连入电路，
1
U U 220V
由I= 可得，R 的阻值为：R = = =44Ω；
R 1 1 I 5A
P 66W
(2)开关S接b时，根据P=UI可得，电路中的电流为：I'= = =0.3A；
U 220V
(3)因为I'<I，由P=UI可知，在电源电压一定时，开关S接b，电阻R 与R 串联，
1 2
电路消耗的功率较小，饮水机处于保温挡。保温挡正常工作100s电路产生的总
热量为：Q=W =UIt=220V ×0.3A×100s=6600J，
R 产生的热量为：Q =I'2R t=(0.3A) 2×44Ω×100s=396J；
1 1 1R 产生的热量为：Q =Q-Q =6600J-396J=6204J。
2 2 1
故答案为：44；0.3；6204。
U
(1)当开关S接a时电路中只有R 连入电路，已知此时的电压和电流，根据I=
1 R
即可求出R 的阻值；
1
(2)当开关S接b时，已知电路消耗的电功率和电压，根据P=UI求出电路中的电
流；
(3)饮水机在保温状态下，电阻R 与R 串联，根据Q=WUIt算出电路产生的总热
1 2
量，再根据Q=I2Rt求出R 产生的热量，从而求得R 产生的热量。
1 2
本题考查了欧姆定律公式、电功率公式、焦耳定律公式以及串联电路电阻特点
的应用，是一道电学综合题。
17.近年来市场上不断出现了各式各样的节能型照明灯，它们体积不大，样式好
看，照明效果好。但直到现在它们也没有能完全取代不够精巧，“又粗又笨”
的日光灯。其实，曾经大量使用的日光灯就是最早的节能灯。日光灯的玻璃灯
管实际上是一种低气压放电管，灯管两端装有电极(俗称灯丝)，内壁涂有钨酸
镁、硅酸锌等荧光物质．制造时抽去空气，充入少量水银和氩气。通电后，管
内因水银蒸气放电而产生紫外线，紫外线激发荧光物质使其发出可见光，即
“光致发光”。
(1)“光致发光”中的第一个“光”指的是______。
(2)下边是明亮程度相当的白炽灯和日光灯的对照表，请补充完整表格内容。
灯名称 发光原理 功率(W) 工作温度(℃)
白炽灯 ______ 150 2400
日光灯 光致发光 40 50
(3)从能量角度分析白炽灯发光效率不高的原因______。
(4)各种新型节能灯的工作温度应接近于______(填：“白炽灯”或“日光灯”)。
(5)就你所知，市场上各种新型节能灯还不能完全取代日光灯的原因是______。
【答案】紫外线 电流热效应 电流热效应有很多能量转化成热散失在空气中
日光灯 新型节能灯价格要高于日光灯
【解析】解：(1)由题意可知，“光致发光”中的第一个“光”指的是紫外线；
(2)白炽灯的工作原理是电流的热效应；
(3)从能量角度分析白炽灯发光效率不高的原因：电流热效应有很多能量转化成
热散失在空气中；
(4)新型节能灯不是利用电流的热效应发光的，所以工作温度应接近于日光灯；
(5)目前市场上各种新型节能灯价格要高于日光灯。
故答案为：(1)紫外线；(2)电流热效应；(3)电流热效应有很多能量转化成热散
失在空气中；(4)日光灯；(5)新型节能灯价格要高于日光灯。(1)根据题干提供的信息分析解题；
(2)(3)(4)白炽灯是利用电流的热效应发光的；
(5)根据生活中新型节能灯和日光灯价格差异分析解题。
这是一道信息给予题，明确节能灯与白炽灯的工作原理是解题的关键。
四、实验探究题
18.如图所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置。甲乙两图的密
闭容器中都装有等量的空气。
(1)图甲装置可研究电流产生的热量与______ 的关系；本实验是根据___(选填
“气体”或“液体”)的热胀冷缩来反映电流产生热量的多少。
(2)图乙两密闭容器中的电阻丝阻值相等，在其中一容器外部并联一个阻值相等
的电阻e。若两侧U形管液面高度变化相同，则故障可能是______ 。排除故障
后通电相同时间，发现左侧U形管内液面高度变化明显，这表明：在电阻和通
电时间相同的情况下，通过导体的______ 越大，产生的热量越多；
(3)为了使乙实验中两侧U形管液面高度差更明显，可将空气盒外电阻换成
______(选填“大于”或“小于”)5Ω的电阻；
(4)若图甲和图乙中两套装置的电源电压相同，在相同时间内，b和C两电阻产
生的热量之比为______ ；
(5)生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”这一现
象，可用上面图______ 的实验结论来解释。
【答案】(1)电阻；气体；(2)e电阻断路；电流；(3)小于；(4)1：2；(5)甲。
【解析】解：
(1)如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运
用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；
甲乙两图的密闭容器中都装有等量的空气，电流通过电阻丝会发热，电流通过
导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内气体温度的变化可以通过U形管
内液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
(2)图乙两密闭容器中的电阻丝阻值相等，若两侧U形管液面高度变化相同，则
说明两密闭容器中的电阻丝产生热量相同，由于两密闭容器中电阻丝里面的电
阻相等，根据Q=I2Rt可知，通过电阻的电流相等，由于右侧容器外部并联一个
阻值相等的电阻e，则说明e电阻没有电流通过，即e电阻开路；装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特
点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I =I ，两个5Ω
右 左
的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I左=I +I ，两电阻阻值相等，则支路
1 2
中电流相等，I =I ，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，
1 2
发现左侧U形管内液面高度变化明显，左边容器中的电阻产生的热量多，温度
升得较快；这表明：在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的
热量越多；
(3)为了使乙实验中两侧U形管液面高度差更明显，需要增大左侧电阻的电流，
即需要减小电路的总电阻；根据并联电路的电阻关系可知，如果减小右侧上面
的电阻的阻值，则并联部分的总电阻减小，并联部分分担的电压减小，则d两端
的电压减小，根据欧姆定律可知，通过d的电流减小，这样能是c和d的电流差
值变大，则U形管液面高度差更明显；
(4)甲装置中5Ω的电阻与10Ω的电阻串联，则总电阻R =5Ω+10Ω=15Ω；
甲
乙装置中d容器内外两个5Ω的电阻并联后再与c容器中5Ω的电阻串联，则总电
1 1
阻R =R + R =5Ω+ ×5Ω=7.5Ω，
乙 c 2 d 2
由于甲、乙两次实验的电源电压相同，则根据欧姆定律可知：I ：I =R ：
甲 乙 乙
R =7.5Ω：15Ω=1：2，
甲
由于b、c中两电阻的阻值不相等、通电时间相同，据Q=I2Rt可知：Q ：
b
I2 R 1 2
Q =(I2 R t)：(I2 R t)=(I2 R )：(I2 R )= 甲× b= × =1：2；
c 甲 b 乙 c 甲 b 乙 c I2 R 4 1
乙 c
(5)电炉丝与导线串联，电炉丝电阻较大，导线电阻非常小，电流和通电时间相
同，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，说明电流产生的热量与导体电阻
大小的关系；
由甲装置可知，两个盒中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，
而两电阻丝的阻值不同，研究的是：当通过的电流和通电时间相同时，电流产
生的热量与导体电阻大小的关系；所以甲实验可以解释“电炉丝热得发红，而
导线却几乎不发热”现象。
本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中
利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。19.在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，
其中R >R 。
1 2
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系：
(1)请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；
(2)实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制______ ；
电阻丝放出热量的多少，通过______ 来进行判断。
(3)为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入
______ 相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，
实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容______ 水的比热容(选填“大
于”、“等于”或“小于”)。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系：
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2
倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R 加热的煤油，在实验一中温度升
1
高△t ，在实验二中温度升高△t '，则△t ' ______ 2△t (选填“大于”、“等
1 1 1 1
于”或“小于”)，该实验说明电流产生的热量与电流大小______ 正比例关系(
选填“成”或“不成”)。实验中，用电阻丝R 加热煤油重复以上实验步骤，也
2
可以得出相同的结论。
(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值______ 的
电阻丝(选填“相同”或“不同”)，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸
热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的
电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，则a
液体的比热容为______ (用所给出的物理量写出比热容的表达式)。
【答案】电流相同 温度计的示数变化 质量 小于 大于 不成 相同
I2Rt
c=
m△t
【解析】解：(1)由电路图可知，滑片左移时变阻器接入电路中的电阻变小，则
变阻器左下方接线柱必须接入电路中，如下图所示：(2)由电路图可知，两电热丝串联在电路中，这是为了控制通电时间相同和控制
电流相同；
根据转换法可知，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计示数的变化进行比较
的；
(3)为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入质
量相等、初温相同的同种液体；
因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热
量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察；
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2
倍，且通电时间相同，
由Q=I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍，
Q
由Q =cm△t的变形式△t= 可知，用电阻丝R 加热的煤油，温度升高量△t '
吸 cm 1 1
大于2△t ，
1
该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系；
(5)实验中两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，为控制相同时间两液体
吸热相同，根据Q=I2Rt可知，选用的两根电阻丝的阻值应相同；
假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，
通电一段时间t后，电热丝放出的热量Q=I2Rt，
温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，放出的热量全部被液体吸收，由
Q I2Rt
Q =cm△t可得，a液体的比热容：c= = 。
吸 m△t m△t
故答案为：(1)如上图所示；(2)电流相同；温度计的示数变化；(3)质量；小于；
I2Rt
(4)大于；不成；(4)相同；c= 。
m△t
(1)滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，由电路图可知，滑片左移时变
阻器接入电路中的电阻变小；
(2)串联电路各处的电流相等；电流产生的热量不易比较，可让初温、质量相同
的煤油吸热，比较煤油升高的温度确定产生的热量，采用了转换法；(3)本实验应用了控制变量法，从实验需要控制的变量分析答题；从煤油与水的
比热容大小关系分析实验中用煤油而不用水的原因；
(4)根据Q=I2Rt和Q =cm△t进行分析解答；
吸
(5)为控制相同时间内两液体吸热相同，根据Q=I2Rt结合电路图得出两根电阻
丝的阻值关系；根据Q=I2Rt求出电热丝放出的热量，不计热量损失，放出的热
量全部被液体吸收，根据Q =cm△t求出a液体的比热容。
吸
本题考查了探究电流产生的热量与电流和电阻关系的实验，运用好转换法和控
制变量法、熟练应用串联电路的规律和焦耳定律以及吸热公式是关键。
五、计算题
20.下表是某款两挡位电火锅的有关参数，如图甲是其简化电路图，R 和R 为阻
1 2
值不变的电热丝，单刀双掷开关S可接1或2，实现不同挡位的变换。
(1)求R 电热丝的阻值。
1
(2)电火锅正常工作时，用低温挡将2kg的水从60℃加热到70℃，求此过程中
水吸收的热量[c =4.2×103J/(kg⋅℃)]。
水
(3)电火锅正常工作时，分别用低温挡和高温挡将质量2kg的水加热，绘制的水
温随时间变化的图象如乙图所示。请通过计算比较使用高温挡还是低温挡更节
能。
额定电压
电火锅挡位 额定功率P/W
U/V
低温 250
220
高温 880
【答案】解：由电路图可知，当S接到1时，R 和R 串联；开关S接2时，R 短路，
1 2 2
电路为R 的简单电路；
1
U2
(1)当S接到2时，电路为高温挡，只有R 在工作，由P=UI= 可知，R 的阻值：
1 R 1
U2 (220V) 2
R = = =55Ω；
1 P 880W
高温(2)水 吸 收 的 热 量 ：
Q =cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(70℃-60℃)=8.4×104J；
吸
(3)由图像可知，高温挡的加热时间为2min，低温挡的加热时间为8min，
则加热高温挡工作时消耗的电能：W =P t =880W×2×60s=1.056×105J，
高 高 高
低温挡工作时消耗的电能：W =P t =250W×8×60s=1.2×105J，
低 低 低
因W <W ，所以高温挡更节能。
高 低
答：(1)R 电热丝的阻值为55Ω。
1
(2)水吸收的热量为8.4×104J。
(3)高温挡更节能。
【解析】由电路图可知，当S接到1时，R 和R 串联；开关S接2时，R 短路，电
1 2 2
路为R 的简单电路；
1
U2
(1)根据P=UI= 求出R 的阻值；
R 1
(2)根据Q =cmΔt求出水吸收的热量；
吸
(3)根据图像可知，选用不同挡位加热的时间，根据W =Pt分别求出高温挡和低
温挡工作时消耗的电能，进行比较可知选用哪个挡为更节能。
本题结合实际考查电功、电功率以及吸热公式的运用，关键能从表中和图像中
得出有用信息。
21.如图甲，R 为定值电阻，滑动变阻器R 的滑片从a端滑到b端过程中，R 消
1 2 2
耗的电功率P与其两端电压U的关系图象如图乙，求：
(1)电源电压和R 的阻值。
1
(2)当电流为0.5A时，1s内R 放出的热量为多少？
1
(3)当滑动变阻器两次消耗的电功率都为0.5W时，对应滑动变阻器接入电路的
阻值R 和R '分别是多少？
2 2
(4)该电路消耗的最大电功率为多少？
【答案】解：(1)由图甲可知，定值电阻R 和滑动变阻器R 串联，电流表测量电
1 2
路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压；
由图乙可知，当电压表的示数为2V时，滑动变阻器R 的功率是0.8W，此时电
2P 0.8W
路中的电流I=I =I = 2 = =0.4A，电阻R 两端的电压U =I R =0.4A×R ，
1 2 U 2V 1 1 1 1 1
2
电源电压U=U +U =0.4A×R +2V ……①；
1 2 1
由图乙可知，当电压表的示数为5V时，滑动变阻器R 的功率是0.5W，此时电
2
P ' 0.5W
路 中 的 电 流 I'=I '=I '= 2 = =0.1A， 电 阻 R 两 端 的 电 压
1 2 U ' 5V 1
2
U '=I 'R =0.1A×R ，电源电压U=U '+U '=0.1A×R +5V ……②；
1 1 1 1 1 2 1
联立①②，解得电源电压U=6V，R =10Ω；
1
(2)当 电 流 为 0.5A时 ， 通 电 1s电 阻 R 产 生 的 热 量
1
Q=I ″2R t=(0.5A) 2×10Ω×1s=2.5J；
1 1
(3)当滑动变阻器R 的功率是0.5W时，滑动变阻器接入电路中的电阻为R ，则
2 滑
U 6V
电 路 中 的 电 流 I= 总= ， 滑 动 变 阻 器 R 两 端 的 电 压
R 10Ω+R 2
总 滑
6V
U =I R = ×R ， 根 据 电 功 率 P =U I =I2R 得 ，
滑 滑 滑 10Ω+R 滑 2 2 2 2 2
滑
6V
0.5W =( ) 2×R ，解得R =50Ω，R =2Ω，所以当滑动变阻器的功率
10Ω+R 滑 滑 滑
滑
是0.5W时，滑动变阻器接入电路中的电阻分别是50Ω，2Ω；
U2
(4)由于电源电压6V保持不变，根据P=UI= 可知，当电路中的电阻最小时，
R
电路中消耗的功率最大，所以当滑片P移到a端时，电路中的电阻最小，最小电
U 6V
阻R=R =10Ω，电路中的电流最大，最大电流I= = =0.6A，电路中消耗
1 R 10Ω
的功率最大，最大功率P=UI=6V ×0.6A=3.6W。
答：(1)电源电压为6V；定值电阻R 的阻值是10Ω；
1
(2)当电流为0.5A时，通电1s电阻R 产生的热量是2.5J；
1
(3)当滑动变阻器R 的功率是0.5W时，滑动变阻器接入电路的阻值分别50Ω，
2
2Ω；
(4)电路消耗的最大功率是3.6W。
【解析】(1)由图甲可知，定值电阻R 和滑动变阻器R 串联，电流表测量电路中
1 2
的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压；由图乙可知，当电压表的示数为
2V时，滑动变阻器R 的功率是0.8W；当电压表的示数为5V时，滑动变阻器R
2 2
的功率是0.5W；由电源电压保持不变，列出等式解出电源电压和电阻R 的阻值；
1
(2)由焦耳定律Q=I2Rt求出电流通过R 产生的热量；
1
(3)设当滑动变阻器R 消耗的功率为0.5W时，滑动变阻器接入电路中的阻值为
2
R ，根据欧姆定律求出电路中的电流，利用电功率P=UI列出等式，求出滑动
滑
变阻器接入电路的阻值；U2
(4)由于电源电压保持一定，根据P=UI= 可知，当电路中的电阻最小时，电
R
路中消耗的功率最大，所以当滑片移到a端时，电路中的功率最大，由此求出电
路中消耗的最大功率。
本题主要考查电功率的计算，焦耳定律，串联电路电流、电压、电阻规律，欧
姆定律，其中根据滑动变阻器的功率与滑动变阻器两端的电压列出等式，求出
电源电压和定值电阻R 的阻值是解题的关键。
1
22.智能洗碗机是自动清洗碗、筷、盘、碟等餐具的设备，具有洗涤、烘干等功
能。为家庭、机关食堂的炊事人员减轻了劳动强度，提高了工作效率。如图甲，
某智能洗碗机安装时，洗碗机进水管的一端与自来水龙头连通；工作时，将水
加热至设定的温度，掺入清洁剂后压至高处，由喷嘴喷出以冲洗餐具。洗净的
餐 具 用 传 送 带 输 送 至 烘 干 机 位 置 ， 将 餐 具 烘 干 。
该洗碗机的部分参数如表所示，表中流量指单位时间内由喷嘴喷出水的质量。
喷水最大流
额定电压 220V 经济洗水量 10L 230g/s
量
烘干机额定 加热器额定
150W 2000W
功率 功率
请根据上述材料和你学过的物理知识，回答下列问题：
(1)该烘干机每正常工作一次，其消耗的电能会使标有“3000imp/kW⋅h”的电
能表指示灯闪烁75次，则烘干机正常工作一次消耗的电能为多少？
(2)该智能洗碗机工作时，喷嘴以最大流量冲洗餐具1min，喷出水的体积为多少
cm3？
(3)某次洗涤前，加热器在额定功率下按经济洗水量将水从20℃加热至60℃，
加热用时20min，加热器的效率为多少？
(4)如图乙所示为利用光敏电阻控制电路的原理图，其中R 为光敏电阻，R 为电
1 2
阻箱，电源电压U恒为12V，保持R 的阻值不变，当物品将光挡住而不能照射
2
到R 上时，R 两端电压为U ；光从两物体的间隙照射到R 上时，R 两端电压为
1 1 1 1 1
U '，R 两端电压随时间变化的关系如图丙。现将R 的阻值调为4Ω，有光照射
1 1 2
时，R 消耗的电功率为8W，则此时R 消耗的电功率多少W？
1 2
【答案】解：(1)由3000imp/(kW⋅h)表示电路中每消耗1kW⋅h的电能，指示
灯闪烁3000次，所以，指示灯闪烁75次消耗的电能：
75imp
W = =0.025kW⋅h=9×104J；
3000imp/(kW⋅h)
(2)由表格数据可知，喷水最大流量为230g/s，
则1min喷出水的质量m'=230g/s×60s=13800g，
m
由ρ= 可得喷出水的体积为：
V
m' 13800g
V'= = =13800cm3 ；
ρ 1g/cm3
水
(3)由表一可知，经济洗水量V =10L=10dm3=0.01m3，
m
由ρ= 可得水的质量：
V
m=ρV =1.0×103kg/m3×0.01m3=10kg，
水吸收的热量：
Q =c m(t'-t )=4.2×103J/(kg⋅℃)×10kg×(60℃-20℃)=1.68×106J，
吸 水 0
W
由P= 可得消耗的电能：
t
W'=P't =2000W×20×60s=2.4×106J，
1
加热器的效率：
Q 1.68×106J
η= 吸×100%= ×100%=70%；
W' 2.4×106J
(4)由电路图可知，R 与R 串联；
1 2
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，将R 的阻值调为4Ω时，电路中的电流：
2
U 12V
I= = ，
R +R R +4Ω
1 2 1
R 消耗的电功率：
1
12V
P =I2R =( ) 2R =8W，
1 1 R +4Ω 1
1
整理可得：R2-10R +16Ω2=0，
1 1
解得：R =2Ω或R =8Ω，
1 1
则电路中的电流可能为：
U 12V U 12V
I= = =2A或I= = =1A，
R +R 2Ω+4Ω R +R 8Ω+4Ω
1 2 1 2
R 两端的电压分别为：
1
U =I R =2A×2Ω=4V或U =I R =1A×8Ω=8V，
1 1 1 1
由题意和图像可知，有光照时R 两端电压小于无光照时R 两端电压，
1 1
所以，U =8V、I=1A应舍去，则有光照射时，电路中的电流为2A，
1则R 消耗的电功率：
2
P =I2R =(2A) 2×4Ω=16W。
2 2
答：(1)烘干机正常工作一次消耗的电能为9×104J；
(2)该智能洗碗机工作时，喷嘴以最大流量冲洗餐具1min，喷出水的体积为
13800cm3；
(3)某次洗涤前，加热器在额定功率下按经济洗水量将水从20℃加热至60℃，
加热用时20min，加热器的效率为70%；
(4)R 消耗的电功率16W。
2
【解析】(1)3000imp/(kW⋅h)的含义是：电路中每消耗1kW⋅h的电能，指示
灯闪烁3000次，据此求出指示灯闪烁75次消耗的电能；
(2)已知喷水最大流量为230g/s，然后可求1min，喷出水的质量，再利用密度
公式求得其体积；
m
(3)由表一可知经济洗水量的体积，根据 ρ= 求出水的质量，根据
V
W
Q =cm(t'-t )求出水吸收的热量，利用P= 求出消耗的电能，最后根据
吸 0 t
Q
η= 吸×100%求出加热器的效率；
W'
(4)根据电阻的串联和欧姆定律表示出将R 的阻值调为4Ω时电路中的电流，根
2
据P=I2R表示出R 消耗的电功率得出方程，然后求出R 可能的阻值，进一步求
1 1
出对应的电流和R 两端的电压，比较无光照时R 两端电压为大于有光照时R 两
1 1 1
端电压确定电路中的电流，根据P=I2R求出R 消耗的电功率。
2
本题考查了电功公式、密度公式、吸热公式、效率公式、欧姆定律、电功率公
式、串联电路的特点的应用以及电能表参数含义的了解与掌握，有一定的难度。
六、综合题
23.阅读下列短文，回答问题。
在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热熔的塑料，
塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态(如图甲)。其内部电路如图乙，R 、R
1 2
是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙。PTC有一个根
据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个
温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。
(1)打印笔工作时，利用电流的______(选填“磁效应”或“热效应”)使PTC电
阻发热，塑料受热会逐渐变软变稀。可见，塑料______(选填“是”或“不是”
)晶体；
(2)打印笔工作有快、慢两挡，快挡打印时，图中开关S 应处于______状态，若
1
此时温度为250℃，打印笔的电功率是______W；
(3)打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250℃左右，请结合图丙信息，说明
当温度升高______；
(4)家用固体电热灭蚊器也是使用PTC陶瓷电热元件，如丁图为其电阻随温度变
化的图象，由图可知，该PTC材料的居里点温度为______℃。
【答案】热效应 不是 闭合 80 电阻增大，功率减小，产热减慢 100
【解析】解：(1)打印笔工作时，PTC电阻发热，利用电流的热效应；塑料受热
会逐渐变软变稀，直至完全变成液态，这是非晶体熔化的现象，故塑料不是晶
体；
U2
(2)由电路图可知，当开关S 断开时，电路只有R 工作，电阻较大，根据P=
1 1 R
可知，此时电路消耗的功率较小，为慢挡；
U2
当开关S 闭合时，两电阻并联，总电阻最小，根据P= 可知，此时总功率较
1 R
大，为快挡；
由图丙可知，温度为250℃时，一个电阻为1210Ω，
U2 (220V) 2
则一个发热体的功率P= = =40W，
R 1210Ω
因为R 、R 是相同的PTC发热电阻，打印笔工作有快、慢两挡。
1 2
所以打印笔的电功率P =2P=2×40W =80W；
总
(3)由图可知，当温度超过250℃时，电阻增大，功率减小，产热减慢，温度下
降；当温度低于250℃时，电阻减小，功率增大，产热加快，温度上升；由此
可知：当温度升高时，电阻增大，功率减小，产热减慢，温度会开始下降；
(4)PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而
减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温
度叫“居里点温度”，根据图丁可知，该PTC材料的居里点温度为100℃。
故答案为：
(1)热效应；不是；(2)闭合；80；(3)电阻增大，功率减小，产热减慢；(4)100。
(1)在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热熔的塑
料，利用电流的热效应；固体分晶体和非晶体，晶体和非晶体的重要区别是晶
体有一定的熔化温度，这个温度叫熔点，非晶体没有；非晶体熔化时有先变软
后变稀现象，晶体则没有此现象；U2
(2)根据P= 结合并联电路电阻的规律分析；由图丙读出温度为250℃时的电
R
U2
阻，根据P= 求得打印笔的电功率；
R
(3)PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而
减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大；
(4)PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而
减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温
度叫“居里点温度”。
本题考查晶体和非晶体区别，电功率的计算等，主要是考查学生对题目所给信
息的理解，读懂图像是关键。
