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（测试时间：30分钟，满分:60分）
一、选择题（每题3分，共30分）
1．利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A．电风扇 B．电脑 C．电冰箱 D．电水壶
【答案】D
【解析】当电流通过电阻，由电能转化为内能，产生热量的现象，是电流的热效应；根据奥斯特实验，通电导体
周围有磁场，这是电流的磁场效应。
电风扇工作时，主要是电能转化为机械能，故选项A不符合题意；电脑工作时，电能并不是转化为内能，故选
项B不符合题意；电冰箱工作时，主要是电能转化为机械能，是电流的磁效应，故选项C不符合题意；电水壶
工作时，由电能转化为内能，利用电流热效应来工作的，故选项D符合题意。
2．你认为下列说法中正确的是 （ ）
A. 电流产生的热量都是有用的 B. 近视眼的患者需配戴凸透镜来矫正
C. 旗杆顶端的动滑轮是为了方便升旗 D. 乐音有可能成为噪声
【答案】D
【解析】A. 电流产生的热量有些有用，有些没有用；B.近视眼的患者需配戴凹透镜来矫正；C.旗杆顶端的定滑
轮是为了方便升旗；D. 乐音有可能成为噪声，是正确的。
3．2014年1月，中科院物理研究所铁基高温超导研究成果，荣获国家自然科学一等奖。假如人们已研制出常
温下的超导体，则可用它制作（ ）
A．远距离大功率输电的导线 B．电饭煲的发热电阻丝
C．白炽灯泡的灯丝 D．家用保险丝
【答案】A
【解析】超导体是指当温度降到足够低时，导体的电阻会变为零，当电流通过时不会放热，无法将电能转化为
内能，而选项B、C、D都是利用电流的热效应工作的，故不符合题意；但可避免了内能的损耗，故适合做输电
线路，所以选项A是正确的。
4．甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通过的电流之比为2∶1，通电时间之比为1∶2，则电流通过甲、乙
两个电热器产生的热量之比为（ ）
A．5∶2 B．5∶4 C．2∶5 D．10∶1
【答案】B【解析】根据焦耳定律Q=I2Rt，
5．电热毯内的电阻丝断了，如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，这样
做很不安全，接头处的电阻常称为“接触电阻”．下列关于“接触电阻”的判断正确的是（ ）
A．接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分串联
B．接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分并联
C．接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分串联
D．接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分并联
【答案】A
【解析】接头处容易被烧焦，说明接头处的电功率变大，接触电阻与其它部分的连接方式是串联，通过电阻的
电流大小几乎没有变化，则接触电阻应当较大，所以选择A。
6．如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，其中，用温度计示数的变化来反
映电阻丝产生热量的多少，在下列问题的研究中，也用到这一物理学方法的是（ ）
A．在研究串联的两个电阻对电流总的阻碍作用时，可用一个电阻来代替这两个电阻
B．在研究平面镜成像时，通过用等大的蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置和大小
C．在研究影响动能大小的因素时，通过木块被撞后运动的远近说明钢球动能的大小
D．在研究电压的作用时，通过水压是水流形成的原因类比电压是电流形成的原因
【答案】C
【解析】“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，其中，用温度计示数的变化来反映
电阻丝产生热量的多少，这种方法是转换法. A．在研究串联的两个电阻对电流总的阻碍作用时，可用一个电
阻来代替这两个电阻，是等效法；B．在研究平面镜成像时，通过用等大的蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置
和大小，是等效替代法；C．在研究影响动能大小的因素时，通过木块被撞后运动的远近说明钢球动能的大小，
是转换法；D．在研究电压的作用时，通过水压是水流形成的原因类比电压是电流形成的原因
是类比法.故选C.
7．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，
下列说法正确的是（ ）A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多
【答案】C
【解析】家庭电路的电压是220V，把三个用电器分别接入家庭电路中，三个用电器都正常工作，实际功率相同
（等于额定功率）、通电时间相同，根据W=Pt可知消耗的电能相同。用电器消耗的电能不一定全部转化为内
能，所以产生的热量不一定相同。电视机工作时将一部分电能转化为光能，少量电能转化为内能，电风扇工作
时电动机将电能大部分转化机械能，少部分转化为内能，电烙铁工作时将电能全部转化为内能．所以产生热
量最多的是电烙铁．故选C．
8．历史上最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系的物理学家是（ ）
A．安培 B．伏特 C．奥斯特 D．焦耳
【答案】D
【解析】焦耳精确地测定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，总结出了著名的焦耳定律。奥斯
特发现了电流的磁效应。
9．下列说法中正确的是（ ）
A．额定功率越大的用电器，正常工作时消耗的电能就越多
B．家中同时使用的用电器越少，家庭电路中总电流就越大
C．家庭电路中的电能表上的示数显示了家庭电路的总功率
D．电炉子工作时，电炉丝热得发红，而连接电炉子的导线并不太热，是因为电炉丝中电阻比导线中电阻大得
多
【答案】D
【解析】根据公式 可知，用电器消耗的电能除了与电功率有关外，还和通电时间有关，A错；家庭电路
的电压为220V不变，根据公式 可得，用电器的总功率越大，总电流就越大，B错；电能表上的示数显
示的是用户在一段时间内消耗的电能，C错；把把导线也看成用电器，电炉丝与其串联，电流相等，但电炉丝
的电阻远远大于导线的电阻，根据 可知电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，D对。
10．电风扇是我们生活中的常用电器，工作时它自身的温度会升高，下列有关它的说法正确的是（ ）
A、工作时，它将机械能转化为电能。 B、工作时，它的机械能是由电能转化
C、工作时，它的线圈电阻不发热 D、工作时，它能降低温度
【答案】B
【解析】电风扇属于电动机，它是将电能转化为机械能的装置，故A不对，B正确；工作时，电流要通过它的线圈，而线圈是有一定电阻的，故线圈会发热；电风扇靠加快液体的蒸发使人感到凉快的，它不能降低周围的温
度，故C、D均不对。
二．填空题：（每空1分，共20分）
11．当1A的电流通过阻值为50Ω的电阻丝，产生的热量为250J，则电阻丝通电的时间为 s．
【答案】5
【解析】将焦耳定律的公式变形，得到 。
12．如图所示,将R 和R 串联后接在6V的电源上, R 的阻值为10Ω，R 的阻值为20Ω，闭合开关， R 和R 两
1 2 1 2 1 2
端电压之比为 ，通电1min，电阻R 产生的热量为 J。
1
【答案】1:2；24
【解析】在串联电路中，电阻两端的电压之比等于电阻阻值之比，所以U∶U=R ∶R =10Ω∶20Ω=1∶2；电路
1 2 1 2
电流为I=U/(R +R )=6V/30Ω=0.2A；通电1min，电阻R 产生的热量为Q=I2R t=（0.2A）2×10Ω×60s=24J。
1 2 1 1
13．两个电阻A和B，在一定温度下，电流与其两端电压的关系如图所示，A电阻为 Ω，将他们并联后接
在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是 A，这时A电阻在1s内所产生的热量是 J．
【答案】5；0.75；1.25．
【解析】由图象可知：对于电阻A，当两端电压U =1.5V时，对应电流I =0.3A，则R =U /I =1.5V/0.3A=5Ω；当
A A A A A
将A和B并联后接在电压为U=2.5V的电源上时，由图可知：通过电阻A的电流是I =0.5A，通过电阻B的电
A
流是I =0.25A，则通过干路电流是I=I +I =0.5A+0.25A=0.75A；电阻A在t=1s内产生的热量
B A B
Q =W =UI t=2.5V×0.5A×1s=1.25J．
A A A
14．有两个电阻：R =3Ω，R =4Ω，若将它们串联在电路中，则在相同时间内消耗的电能之比
1 2W:W=__________；若将它们并联在电路中，则在相同时间内产生的热量之比Q:Q=__________。
1 2 1 2
【答案】3:4 4:3
【解析】两个电阻串联时，电流和通电时间相同，由纯电阻电路中，W =UIt=I 2Rt，可知它们消耗的电能之比
W:W=R ：R =3:4；两个电阻并联时，电压和通电时间相同，由纯电阻电路中，Q =I 2Rt=U 2/Rt，可知它们在相
1 2 1 2
同时间内产生的热量之比Q:Q=R ：R =4:3
1 2 2 1
15．一台线圈电阻为0.3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在2min内电流产生的
热量是 J，转化成的机械能是 J。
【答案】9，711
【解析】由题意知：电动机线圈电阻R=0.3Ω，电源电压U=12V，通过的电流I=0.5A，则在t=2min=120s内产生
的热量为Q=I2Rt=（0.5A）2×0.3Ω×120s=9J，消耗的电能W=UIt=12V×0.5A×120s=720J，电动机在工作时电能转
化为机械能和内能，故转化成的机械能是W =W－Q=720J－9J=711J。
机
16．如图是两定值电阻R 和R 中的电流与其两端电压的关系，若将两电阻并联在电压为2V的电路中，干路
A B
上电流为 A，通电相同时间，R 、R 产生的热量之比Q ：Q = ．
A B A B
【答案】0.6；2：1
【解析】如图所示：当电压为2V时，通过量定值电阻R 和R 的电流分别为0.4A和0.2A，所以干路电流为：
A B
；
相同时间内R 、R 产生的热量之比：
A B17．两电阻R =6Ω，R =9Ω，当它们串联接在电源电压为3V的电路两端，通过它们的电流I= A，加在R 、R
1 2 1 2
两端的电压之比U：U= ；当R 、R 并联接在原电路中，通过R 、R 的电流之比I：I= ，通过R 、R
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
的发热之比Q：Q= ．
1 2
【答案】0.2；2∶3；3∶2；3∶2
【解析】两电阻串联时通过它们的电流相等，根据I= 即通过它们的电流为
0.2A；根据欧姆定律和串联电路的电压特点，两电阻两端的电压之比等于电阻之比即 U∶U=
1 2
R ∶R =6Ω∶9Ω=2∶3；
1 2
两电阻并联时两端的电压相等，根据欧姆定律求出通过它们的电流之比I∶I= =3∶2，
1 2
根据Q=W= t求出在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Q：Q= 3∶2；
1 2
18．一台电炉通电后，电炉丝热得发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电压为220V，额定
功率为1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为0.1Ω，电炉正常工作10min，通过导线的电流为 A，导线
上产生的热量是 J。
【答案】5；1500。
【解析】这台电炉的额定电压为U=220V，额定功率为P=1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为r=0.1Ω，电炉
正常工作时间t=10min=600s，通过导线的电流为I=P/U=1100W/220V=5A，导线上产生的热量Q=I2rt=（5A）
2×0.1Ω×600s=1500J。
19．如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为10V，此时电
动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是 W；若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电5min电
流通过电动机内部线圈产生的热量是 J．
【答案】0.4；24.【解析】由电路图可知，电压表测电动机两端电压，∵串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和，
∴滑动变阻器两端电压 ，则 ，
则滑动变阻器消耗的功率 ；
由焦耳定律得：电动机内部线圈产生的热量为： ．
三．实验探究题：（5分）
20．用如图所示的实验装置探究“电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”（图中甲、乙是完全
相同的密闭容器，实验前，A、B两“U”形管内液面是相平的）．
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整．
（2）电流产生的热量不易直接测量，因此，在这个实验中是通过观察“U”形管中液面的 来显示甲、
乙容器内空气温度的变化．通过对比观察，你认为 （选填“甲”或“乙”）容器中的电阻产生的热量多．
由此可知：在电流相同、通电时间相同的情况下， 越大，电流产生的热量越多．
（3）当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会 （选填“变大”或“变小”或“不变”）．
（4）根据你得出的结论，简要解释：电炉工作时，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热，这
是为什么？
【答案】（1）如下图所示；（2）高度差；乙；电阻；（3）变大；（4）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，
而电炉丝的电阻较大，产生的热量较多，所以电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热．【解析】（1）由Q=I2Rt知，要探究电流产生的热量与电阻的大小关系，应使电流和通电时间相同，将两电阻串
联在电路中，如下图所示；
（2）实验中通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化．观图知，B液柱的液面较
高，可知乙容器中的电阻产生的热量多．由此可知：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产
生的热量越多．
（3）当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会变大．
（4）电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，由Q=I2Rt知，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝电阻远
大于导线电阻，相同时间内，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热．
四．计算题（5分）
21.明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶，如图所示．该电热水壶可以将水从桶中自动抽到壶中并自
动加热至水烧开．明亮同学观察该电热水壶的铭牌时发现其额定加热功率模糊不清晰，其它铭牌标记均清晰
（如表所示）；烧水前他关掉家里其它用电器，只接通电热水壶控制开关，小电动机开始额定电压下用5s时间
将水从桶中提升了0.8m加至电热水壶满刻度处自动停止加水，此时显示水温为20℃，电热水壶加满水后开
始在额定电压下烧水至水温为100℃时自动断开电路停止工作．明亮同学还观察到，在电热水壶烧水的过程
中，家里标有 3000r/kW•h 的电能表在 30s 内转盘转了 50 转．（g=10N/kg，ρ =1.0×103kg/m3，c
水 水
=4.2×103J/（kg•℃））．
型号 MH﹣200
额定电压 220V
额定频率 50Hz
额定加热功率
小电动机额定功率 5W
容量 2.0L求：
（1）小电动机提升水的工作效率；
（2）电热水壶的额定加热功率；
（3）如果在用电高峰时明亮同学家中的实际电压是额定电压的90%，电热水壶在此电压下烧水时的加热效率
为90%，试计算在用电高峰时烧开该壶水所需的时间．
【答案】（1）64%；（2）2000W；（3）460.9s
【解析】（1）由ρ=m/V可得，水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg；
则水的重力：G=mg=2kg×10N/kg=20N；
有用功：W =Gh=20N×0.8m=16J；
有
电动机消耗的电能W=P t=5W×5s=25J；
机
电动机工作效率η = ×100%= ×100%=64%；
机
（2）根据电能表上标的参数“3000r/kW•h”的含义可知，当电能表上转盘转50转时，用电器消耗的电能W=
×1kW•h= kW•h=6×104J．
所以热水壶的额定加热功率P =W/t= =2000W．
加
（3）把2L水从20℃加热到 100℃吸收的热量：Q
吸
=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）
=6.72×106J；
∵热水壶的额定加热功率P =2000W，
加
∴由P= 得：加热电阻为：R= = =24.2Ω，
当实际电压是额定电压的90%，其实际功率为P = = =1620W，
实
由题意可知：Q =P t′η′，
吸 实
则加热时间t′= = =460.9s．
