专题12 《焦耳定律》压轴培优题型训练（七大题型）（学生版）

专题12《焦耳定律》压轴培优题型训练【七大题型】一．探究影响电流通过导体时产生热量的因素（共4小题）二．焦耳定律的简单计算（共6小题）三．焦耳定律推导公式的应用（共4小题）四．焦耳定律的比例计算（共2小题）五．电热的多挡问题（共8小题）六．电热的综合计算（共12小题）七．非纯电阻电路的相关计算（共5小题）一．探究影响电流通过导体时产生热量的因素（共4小题）1．（多选）如图所示的实验装置：三个相同的烧瓶A、B、C内分别盛有质量和初温均相等的水或煤油，瓶中电阻丝的阻值分别为RA、RB、RC且RA＝RC＞RB．当闭合开关S，通电一段时间后（三个烧瓶中的液体均未达到沸腾），下列判断正确的是（）（均不计热损失，比热容c水＞c煤油）A．三个烧瓶中的液体末温由低到高顺序：tC＜tA＜tB B．选择烧瓶A、B作为研究对象，可以粗略地探究电热的多少与电阻大小有关 C．选择烧瓶B、C作为研究对象，可以粗略地探究物质的吸热能力 D．烧瓶C中水的末温虽然比烧瓶A中煤油的末温低，但是它们增加的内能是一样多的2．如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝，且电阻丝的阻值大小不相等，瓶中插入温度计a、b．（1）利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温都相同的煤油闭合开关一段时间，可以通过温度计情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究和时间相同时，电流通过电阻丝产生的热量与大小的关系。（2）在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲＝R乙时，可以比较不同物质的吸热能量。若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲c乙。3．采用如图的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管中的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。（1）利用如图甲所示的装置探究电流产生的热量跟电阻的关系，应把两电阻（填“串联”或“并联”），通电一段时间（选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多。（2）利用如图乙所示的装置可探究电流产生的热量跟的关系，需要控制相同。4．我们知道：“电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。”这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q＝I2Rt．小明想通过实验验证这个规律中Q与R的关系，他设计了图（甲）、（乙）所示的两个实验，他的方法是用电阻丝给烧瓶中的煤油加热，然后观察插在煤油中的温度计示数，就可以对比电阻丝放热的多少。请你应用所学知识分析回答下列问题：（1）他应该选用实验电路来完成他的验证实验（选填“甲”或“乙”）。（2）如果他采用实验电路（乙），已知两个电阻丝的电阻大小关系是R3＜R4，那么闭合开关后，经过相同的时间，温度计c和d中示数变化较大的应该是。二．焦耳定律的简单计算（共6小题）5．电阻R1和R2阻值之比是1：2，若把R1和R2串联后接在电源两端，在t时间内产生的总热量为Q1，把R1和R2并联后接在同一电源两端，在相同时间内产生的热量为Q2，则Q1：Q2为（）A．1：3 B．2：9 C．1：2 D．1：46．（多选）在如图甲所示的电路中，定值电阻R2的阻值为5Ω，若只闭合S1和S2时，电压表的示数为4V。若只闭合S1和S3，滑动变阻器R1的滑片P位于中点时，电压表的示数为2V。图乙是电路中额定电压为4V的小灯泡的I﹣U关系图象，下列说法正确的是（）A．小灯泡正常发光时电阻为5Ω B．电源电压为8V C．只闭合S1和S2时，10s内电流通过R2产生的热量为48J D．若将电压表换成电流表，开关均闭合时，电路中的最小电功率为16W7．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以10m/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20s的过程中。求：（1）电压表读数；（2）电流通过线圈产生的热量；（3）提升物体的有用功；（4）电动机工作效率。8．如图所示，L是标有“2V1W”字样的灯泡，电流表A1、电流表A的量程均为0～0.6A，电源电压保持不变。将滑动变阻器的滑片P滑至b端。（1）断开S1、闭合S2，电压表的示数为6.0V，电流表A的示数为0.30A．求滑动变阻器的最大阻值以及它在1min内产生的热量；（2）闭合S1、S2，电流表A1的示数为0.10A，求R1的阻值；（3）断开S1、S2，为了保证电路的安全，求滑动变阻器的阻值调节范围。9．如图所示，电源电压为12V保持不变，小灯泡L的规格为“6Vㅤ3W”滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0～3A。（1）当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，则定值电阻R1的阻值为多大？在5min内电流通过R1产生的热量是多少？（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，滑动变阻器R2接入电路的阻值最小是多少？此时R2消耗的功率是多少？10．如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R2上标有“10Ω3A”的字样，小灯泡L上标有“12V6W”的字样，电流表的量程为0～3A。（1）当开关S1、S2、S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量；（2）当开关S1、S2、S都闭合，电流表的示数为2A时，求R2消耗的电功率；（3）当开关S1、S2都断开，S闭合时，电流表的示数是1A，求滑动变阻器R2接入电路的阻值。三．焦耳定律推导公式的应用（共4小题）11．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，闭合开关S后，当滑片P从最右端向左滑动过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示。则小灯泡的额定功率为W，电源电压为V，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器1min内产生的热量为J。12．如图所示电路，电源电压12V保持不变，R1＝12Ω，小灯泡L的规格为“6V3W”，滑动变阻器R2的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0～3A．求：（画出下列每小题的等效电路图）（1）只闭合S1时，小灯泡L恰好正常发光，求R1的阻值；在10min内电流通过电阻R1所产生的热量是多少？（2）当开关均闭合时，要使电流表安全使用，求滑动变阻器接入电路的阻值范围；求滑动变阻器R2的电功率的变化范围。13．如图所示电路的电源电压保持不变，电阻R1＝5Ω，R2＝15Ω．若开关S1、S2都断开时，电流表示数为0.2A，开关S1、S2都闭合时，电流表示数为0.9A，求：（1）电源电压；（2）开关S1、S2都断开时，电路中的总功率；（3）开关S1、S2都闭合时，电阻R3在100s时间内产生的热量。14．如图，电源电压恒定，R1、R2是定值电阻，R1＝20Ω，滑动变阻器R3标有“40Ω0.5A”字样。只闭合开关S1，电流表的示数为1.2A；再闭合开关S2、S3，电流表的示数变为1.5A．求：（1）电源电压；（2）开关S1、S2、S3都闭合时，R2在20s内产生的热量；（3）只闭合开关S3，移动变阻器滑片时，R1的电功率变化范围。四．焦耳定律的比例计算（共2小题）15．（多选）如图所示电路，电源电压为6V，R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝5Ω，当闭合开关S1后，下列说法正确的是（）A．闭合开关S2、S3，通过R2的电流是0.24A B．断开S2、S3，电路消耗的功率是2.4W C．断开S2、闭合S3，R1两端的电压是6V D．在相等的时间内，闭合S2、S3时和断开S2、S3时，电流通过R1产生的热量之比是9：416．某同学设计了一个电加热器，有加热状态和保温状态，如图所示。发热体AB是一根阻值为500Ω的电阻丝，C、D是电阻丝AB上的两点，S1是温控开关。当开关S1断开时，加热器处于保温状态。当开关S1闭合，S接a或接b时，加热器分别处于两个不同的加热状态。已知电加热器在三个状态中，每分钟放出的热量之比是20：10：3，在保温状态中，电阻丝CD两端的电压是33V，（电源电压不变，电阻丝电阻不随温度变化）求：（1）电源电压。（2）电加热器处于保温状态中每分钟放出的热量。五．电热的多挡问题（共8小题）17．小金家有一台加湿器，说明书上有原理图（如图甲），表格中为其部分技术参数，R1、R2为发热电阻，且R2＝3R1，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”、“高挡”之间的转换（低挡为小功率加热，高挡为大功率加热）。额定电压220V低挡发热功率100W水箱容积3L适用面积20～40m2（1）加湿器需在低挡加热，开关S应旋转至触点（“1、2”、“2、3”或“3、4”）位置；（2）水箱注满水，初始水温为10℃，开始通电，低挡加热，水共吸收了3.15×105焦耳的热量（不计热损失），问此时的水温为多少。（温馨提醒：Q＝cm（t﹣t0）其中c＝4.2×103J/（kg•℃）t为末温t0为初温）；（3）加湿器处于高挡位置时的发热功率；（4）如图乙是使用加湿器工作30分钟的图象，计算加湿器前20分钟消耗的总电能。18．某款家用蒸汽挂烫机（图甲）的工作电路原理如图乙所示，R1，R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S2为旋转开关，实现关、低挡、高挡的转换，其高挡时的额定功率为1000W．使用时，水箱中一部分水通过进水阀门进入电热杯受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽软管从蒸汽喷头喷出，从而熨烫衣服。请解答：（1）用来制作蒸汽软管的材料应具有什么样的物理特点或性质？请写出一点：。（2）求发热电阻R1的阻值。（3）将电热杯内0.2kg、20℃的水加热到100℃需要的最短时间是多少？[设无热损失，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]19．常丽家浴室用的灯暖型浴霸是通过灯泡的热辐射来升高光照区域内空气温度的。该浴霸说明书如下表，常丽家浴室温度较低，洗浴时需预热才能达到淋浴时的舒适温度。经测算高温挡工作需2min，低温挡工作需5min，才能使浴室内温度从18℃升高到28℃．她还测得浴室的面积为6m2，高为2.5m．[空气的密度为1.2kg/m3，比热容为1.0×103J/（kg•℃）]每只灯泡规格220V500W高温挡四只灯工作低温挡两只灯工作（1）计算预热过程中，浴室内空气吸收的热量。（2）求浴霸高温挡预热时，工作电路的电阻和加热浴室内空气的效率。（3）对比低温挡，分析浴霸高温挡预热的优点（写出一条，需数据支持）。20．如图甲所示，小亮家新买入一个电饭煲，他查阅使用说明书发现其内部简化电路如图乙所示，如表为其铭牌，R1和R2均为电热丝。XX牌电饭煲额定电压220V额定功率高温挡1100W低温挡440W电源频率50Hz求：（1）电饭煲在高温挡正常加热工作时的电流；（2）电路中R1的阻值；（3）电饭煲在低温挡正常工作1min，R2产生的热量。21．如图所示是某品牌电炖锅的内部简化电路图，电炖锅上有1000W和400W两挡功率，挡位可自动调节，其工作过程是：按下开关，自动选择1000W挡将汤煮至100℃，然后自动跳至400W挡进行保温慢炖，设汤的初温为20℃，质量为3kg，汤的比热容为4.0×103J/（kg•℃）．求：（1）若电炖锅将汤从初温加热至100℃耗时20min，在此过程中汤吸收的热量是多少？电炖锅的效率是多少？（2）R1的阻值是多少？22．养生壶的原理如图所示，它有加热和保温两挡。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。（养生壶的部分参数如表所示）（1）当开关S1闭合，S2（填“闭合”或“断开”）时，养生壶处于加热状态。（2）在保温挡正常工作时，求电路中的电流是多少？（3）求R1、R2的阻值。（4）如果养生壶的效率为70%，那么在标准大气压下要将满壶的水从20℃加热至沸腾，请问需要多少分钟？壶的容积1.5L额定电压220V加热功率1000W保温功率44W23．如图甲为一种新型电饭锅，图乙为其简化电路，其中R1和R2均为电热丝，S1是自动智能控制开关，通过智能开关S1可实现智能化地控制电饭锅功率在不同时间变化，图丙是其在工作的30min内功率随时间变化的图象。已知其高温挡的功率为660W，电阻R1＝5R2．求：（1）电饭锅高温加热时，通过电饭锅的电流是多少？（2）R1的阻值是多少？（3）电饭锅在0～14min把质量为1.1kg的米饭由20℃加热到100℃，求电饭锅在这段时间内加热的效率[c米饭＝4.2×103J/（kg•℃）]24．有一款新型智能电热水壶，有高、中、低三挡，并可以手动调节，它的等效电路图如图所示，其中R1＝R2＝88Ω，均为电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。（1）开关S1、S2处于什么状态时，电热水壶处于低温挡？（2）电热水壶处于中温挡时的电流是多大？（3）用高温挡加热时，电功率是多大？把1kg水从20℃加热到100℃需要多长时间？[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失，时间计算结果保留整数即可]。六．电热的综合计算（共12小题）25．家庭常用电热水器分为储水式电热水器和快热式电热水器两类。储水式电热水器带一个大容积的水箱，使用前需预热，达到预设温度后，如果额定容量的水用完就不能再连续使用；如果水箱中被加热的水没用完，这些热水会慢慢降温；快热式电热水器可以快速加热流水，即热即用，并且能通过电路控制水温，使水温达到适合人体洗浴温度。小明家准备安装一个电热水器，他们家的具体用水情况为：加热前水的温度为20℃，淋浴用水的流量约为3L/min，合适沐浴的水温为42℃，用水时间约为15min，每周3次。已知水的比热容为c＝4.2×103J/（kg•℃），水的密度ρ＝1.0×103kg/m3。小明家的供电电路允许的最大电流为20A，电加热的效率为87.5%。关于小明家的情况，下列说法错误的是（）A．如果选用快热式电热水器，需要购买额定功率5280W以上的电热水器 B．如果选用额定容量为60L、额定功率为2100W的储水式电热水器，小明家每月因沐浴需要消耗21度电 C．如果选用快热式电热水器，小明家必须更换为最大电流为40A以上的电线 D．如果选用额定容量为60L、额定功率为2100W的储水式电热水器，需要提前预热的时间约为50min26．（多选）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V2000W”的字样；控制电路中热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下。闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）。则正确的是（）A．电磁铁上端为N极 B．用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，那么此时电热器的加热效率为87.5% C．调节滑动变阻器，使R1＝280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，那么控制电路的电源电压U应该是36V D．设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应减小滑动变阻器接入电路中的阻值27．如表及图所示，是某电热饮水机说时书的一些数据和电路原理图，该电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内的温控开关S0控制）．热水箱容量1L加热时功率500W额定电压220V保温时功率50W求：（1）当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机是保温状态（填“加热”或“保温”）（2）保温电阻R2的阻值是多少？（3）若正常工作时，该电热器加热的效率为80%，将满热水箱的水从20℃加热到70℃需要多长时间？（c水＝4.2×103J/（kg•℃），水的密度为1.0×103kg/m3）28．如图为常用电热饮水机的电路原理图，该饮水机的额定电压为220V，加热电功率为1100W，保温电功率为44W，R1、R2均为电热丝（R1、R2的电阻不随温度变化）。求：（1）当S闭合时，饮水机处于（填“加热”或“保温”）状态。（2）此状态时，电路中的电流是多大？（3）电热丝R1的电阻是多大？（4）饮水机加热工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到90℃所用时间5min，加热效率是多大？[c水＝4.2×103J/[kg•℃）]29．小明对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调节范围是120﹣2200W。（1）小明用电磁炉将质量为2kg的水从25℃加热到100℃，消耗了0.25kW．h的电能。求此过程中电磁炉的加热效率；（2）小明用电磁炉煮粥，先用大火将水烧开，后用小火煮。这段时间电磁炉的电功率随时间变化如图所示，求：这次煮粥共消耗多少电能。[水的比热容是4.2×103J/（kg），家庭电路的电压为220V]（3）求第8分钟时通过电磁炉的电流是多大。30．如图所示是一种电压力锅简易原理图，A为密闭锅体，锅盖面积为400cm2．R1为工作时的加热电阻，L为指示灯，其电阻为20Ω，R2为保温电阻，S1为电源开关，S2为压力开关，闭合S1后，电路通过R1对电力压力锅加热，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，锅底向下移动，压力开关与触点a断开，并与b点接通，起到控压控温的目的，此时保温电路的总功率为20W。（1）当锅内温度为120℃时，锅内气体对锅盖的压力是多少？（2）保温电阻R2的阻值多大？（3）把锅内质量为2kg，初温为20℃的水加热至沸腾至少需要多少时间？表一水的沸点T与气体压强p的关系T/℃100105110112114116118120P/kPa101121143154163175187199表二电压力锅的铭牌额定电压加热功率压强设定值220V1000W101kPa31．如图是某饮水器的原理图。饮水器的容器内有密封绝缘的电阻丝R1和热敏电阻R2，只要水平到过如图所示的位置，接触开关S1就会导通。继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路。（1）已知电热丝R1的阻值为24.2Ω，求饮水器的正常加热功率。（2）当热水在加热的过程中，继电器开关中电磁铁的右端为极，为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，Rx必须选用阻值随温度升高而的热敏电阻。若想降低饮水器加热的最高温度，可将滑动变阻器R2的滑片向调节。（3）已知该饮水器容积为10L，当只有饮水器接入电路中时，它将水从20℃加热到100℃用时16min，同时通过电能表观察到饮水器消耗了1kW•h的电能。试求该饮水器加热过程中的热效率。（水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）；水的密度ρ＝1.0×103kg/m3）32．科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V2000W”的字样；控制电路中热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下。闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）。（1）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？（2）调节滑动变阻器，使R1＝280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？（3）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应（填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值。为什么？33．小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部，当水温低于设定温度t℃时自动闭合，达到t℃时自动断开；Rl和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作。电热水器部分参数如表所示：[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]．额定电压220V频率50Hz保温功率110W加热功率1870W水箱容量50L设定温度t℃（1）将初温20℃的一满箱水加热至设定温度，水吸收的热量是4.2×106J，则设定温度是多少？（2）假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是多少？34．小明家电热水器的简化电路图如图所示，Sl是手动开关，置于热水器水箱外部S2温控开关，置于热水器水箱内部，当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝，R2阻值为27.5Ω．使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作。电热水器部分参数如表所示。求：额定电压220V频率50Hz保温功率？加热功率1980W水箱容量50L设定温度40℃（1）电热水器的保温功率（2）电热丝R1的阻值。（3）假设将初温20℃的一满箱水热至设定温度用了50min，电热水器的效率。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）35．即热式热水宝是一种无内胆的纳米管加热装置，因为其体积小、加热速度快，真正实现即开即热的使用功能，得到了广泛应用。其电路原理如图，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变水龙头控制开关S、S0的状态，可以选择出凉水、温水或开水。该管线机的额定电压是220V，开水加热电功率是4400W，温水加热电功率是2200W．已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），水的密度＝1×103kg/m3，g取10N/kg．求：（1）开关S断开时，水龙头出（凉水、温水或开水）．开关S、S0都闭合时，水龙头出（凉水、温水或开水）。（2）现在需要100℃的开水500mL，已知水的初温是20℃，水需要吸收多少热量？（3）如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多长时间？36．阅读短文，回答问题。燃气热水器燃气热水器是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。图甲为某款燃气热水器结构和工作原理示意图。使用热水器时，先通电，绿色指示灯亮，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时，电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气，此时红色指示灯亮，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器，将从A点处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B点处源源不断流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。研究发现：热交换器中，烟气与水之间单位时间传递的热量随交换器内水管表面积的增大而增大；烟气具有的内能E随烟气温度t变化的关系如图乙所示。适用燃气天然气热值3×107J/m3额定耗气量3.6m3/h热水产出率12L/min该燃气热水器的技术参数如表，其中“热水产出率”的含义是：每分钟使水温升高25℃时的出水体积；“额定耗气量”的含义是：热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。（1）两个指示灯是二极管灯泡，该灯泡由（选填“导体”、“半导体”或“超导体”）材料制作，它们应联在电路中。（2）下列措施中能提高热水器加热效率的是。A．采用热值更高的燃料B．提高进水口冷水的初温C．加长热交换器中水管长度D．使水管中的进水量减小（3）热水器由家庭电路直接供电，工作时两端电压为V；若热水器热水产出率为12L/min时，设A、B两点的高度差为0.3m，则水在热交换器A、B两点间运行时克服重力做功的功率为W．（g取10N/kg）（4）某次洗浴，设定热水管出水温度45℃，热水器正常工作用时15min。若该过程燃气完全燃烧，放出的热量为J；测得冷水管进水温度15℃，则上述过程热水器的出水流量为L/min，加热效率为。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（5）在（4）中，已知烟气通过热交换器经历的时间为1.2min，该过程中烟气只和水发生热传递，那么该热水器风机排出低温烟气的温度为℃。七．非纯电阻电路的相关计算（共5小题）37．图甲所示是某型号双向双动式和面机。主要结构为：加热器、一个能带动搅拌器正转和反转的电动机、一个带动料桶的电动机。使用时，先给水加热到适宜的温度，然后将面粉倒入，带动搅拌器和料筒的两电动机即交替工作。下表是这个和面机的主要技术参数，图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的P﹣t图象。额定电压220V额定频率50Hz搅拌电机额定频率900W料桶电机额定频率600W加热额定频率1000W（1）求加热器正常工作时的电阻。（2）若和面需用60℃的热水，若取1.5kg20℃的水，则需要加热多长时间开始和面？[设无热损失，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（3）不算烧水时间，若完成一次和面需要24分钟，则共需要多少电能？38．家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉，工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器，下图是该用电器的工作原理图。先在室温下把液体乙烯材料放入容器中，温控旋转开关接ab开始加热，发光二极管L正常发光，当液体温度达到70℃；温控旋转开关自动接cd，发光二极管熄灭，电动机起动，再倒入三混粉在容器中保温搅拌，搅拌均匀后，涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固。旋转开关接ab时电路消耗的总功率为1522W，旋转开关接cd时电路消耗的总功率为1200W，电动机正常工作的功率为1100W，发光二极管L规格为“2V0.2W”，R1是加热电热丝，R2是保温电热丝，R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻。（忽略温度对电阻的影响）（1）用电器正常工作时，求保温电热丝R2的电阻值。（2）液体乙烯材料质量为6kg，初温为20℃，求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体乙烯材料吸收了多少热量[c液＝1.8×103J/（kg•℃）]（3）温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，电路正常工作了6分40秒，该过程中加热电热丝产生的热量为多少？39．如图甲是小梦家豆浆机的工作原理图，其中电动机是用来带动刀头将原料进行粉碎打浆的，额定功率是200W．R是加热电阻，额定功率是1100W，图乙、丙是此豆浆机做一次豆浆时的工作信息。小梦的妈妈向豆浆机中加入黄豆和清水共1.5kg，求：（1）豆浆机的加热电阻是多少？（2）从第6min至第9min，豆浆吸收的热量是多少？[C豆浆＝4.0×103J/（kg•℃）]（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？40．1、有一降压变压器，输入的电压是3300V，输出的电压是220V（1）若输入的电流是5A，问输入功率是多少kW？（2）如果该降压变压器的功率不变，那么输出的电流是多少A？2、一台小型电动机接在220V的电源上，已知线圈的电阻是20欧，求：当输入电动机的电流是2A时，电动机的输出功率是多大？1分钟后电动机产生的热量是多少？41．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，小电动机将水从桶中提升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水＝1.0×103kg/m3，C水＝4.2×103J/（kg•℃））．求：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（1）电热水壶的额定加热功率；（2）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80%，试计算在用电高峰时烧开该壶水需要多少秒。（结果保留整数）综合训练一、选择题(本大题共10小题。下列各题给出的四个选项中,只有一项符合题意)1.在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天,我们应尽量减少下列哪种能源的使用()A.水能 B.石油 C.风能 D.太阳能2.下列关于信息的传递的相关知识错误的是()A.电磁波在真空中也可以传播,所以航天员在月球上可以利用电磁波来通信B.移动电话既是无线电发射台又是无线电接收台,它利用电磁波传递信息C.在地球周围均匀配置2颗地球静止卫星,就可以实现全球通信D.光从光导纤维的一端射入,在内壁上多次反射,将信息传到远方3.下列电路图中,开关S闭合后,两个电阻并联的是()4.实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图像如图甲所示,则图乙中有关此小灯泡功率P与U2或P与I2的图像可能正确的是()甲乙5.电磁铁被广泛应用于生产、生活中,下列产品中没有用到电磁铁的是()6.下列实验装置与探究内容不相符的是()7.能源科技的发展促进了人类文明的进步,关于能源和材料,下列说法错误的是()A.化石能源的大量使用带来了酸雨、雾霾、温室效应等环境问题B.提高能量转化利用中的效率是解决节能问题的重点之一C.超导材料不能应用在电饭锅等电器上D.铜是磁性材料,可以被磁化8.两个相同的容器分别装了质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示,则()A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容B.如果升高相同的温度,两液体吸收的热量相同C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量D.加热相同的时间,甲液体温度比乙液体温度升高得多9.下列有关图甲、乙所示的实验现象说法正确的是()甲乙A.图甲演示的是电流的磁效应现象B.图乙演示的现象与扬声器原理相同C.甲、乙两图演示的现象说明电能生磁,磁也能生电D.图乙中,导体ab只要运动就能在电路中产生感应电流10.有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图所示,下列说法正确的是()A.A的电阻值为6.25ΩB.A和B串联,电路中电流为0.4A时,A、B的电功率之比为5∶4C.A和B并联在电压为2.5V的电源两端,A、B的电功率之比为5∶4D.当A和B串联,两者电阻相同时,电源电压为3.0V二、填空题11.工厂里的冷却塔大多用水作为冷却物质,是因为水的较大;在古代,人类学会了钻木取火的方法,这是利用的方式改变物体的内能。

12.两只电阻之比R1∶R2=3∶5,把它们串联在某电路中,则通过的电流之比I1∶I2=;消耗的电功率之比P1∶P2=。

13.某同学家中的电能表如图所示,现用它测量一只灯泡的实际功率。他关掉其他电器只让该灯泡工作,电能表转盘转过30r用时10min,这段时间灯泡消耗的电能是kW·h,灯泡的实际功率是W。

14.一个空心小铁球放在盛水的水槽中置于铁棒AB的上方,绕在铁棒上的线圈连接在如图所示的电路,开关S闭合后,空心小铁球仍漂浮在水面上,此时A端为电磁铁的极,将滑片P向左滑动,空心小铁球所受浮力(选填“增大”“减小”或“不变”)。

15.如图所示,R1的阻值为5Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω,电源电压保持4.5V不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V。为保证电路安全,R2接入电路中的最小阻值为Ω,R1消耗的最小功率为W。

三、作图题16.请用笔画线代替导线,将图中的开关、节能灯正确接入家庭电路中。17.如图所示,电路连接正确,开关闭合后小磁针静止时指向如图所示,请在图中标出通电螺线管磁极、电源的正负极,并画出螺线管的绕法。四、实验题18.某小组在测量小灯泡电功率的实验中,备有器材的规格如下:电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω,滑动变阻器A的规格为“10Ω1A”,滑动变阻器B的规格为“50Ω2A”。(1)用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变亮。(2)该组同学选用的滑动变阻器应是(选填“A”或“B”)。

(3)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则故障可能是。

(4)通过小灯泡的电流随它两端电压的变化如图乙所示,分析图像可知,小灯泡的额定功率为W;小组同学分析图像后发现:通过灯泡的电流与其两端电压不成正比。形成这一现象的原因是。

(5)他们想继续探究电流与电压的关系,请你帮他们设计一个实验电路,将电路图画在图丙的虚线框中。五、综合题19.如图所示的电路中,电阻R'的阻值为50Ω,滑动变阻器R的最大阻值为100Ω,电源电压10V保持不变。闭合开关,求:(1)当P移至a端时,电阻R'消耗的功率;(2)当P移至b端时,电路中的电流大小和通电2min产生的热量。20.图甲为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,它的正常工作电压为220V。水箱最多装水0.3kg,加热功率有大小两个挡位。设计师最初设计的内部电路有图乙、丙两种接法,其中电热丝R1=56Ω,R2=44Ω。甲(1)高温水蒸气熨烫衣服时,水蒸气遇到衣服迅速(填物态变化名称)成小水珠,放出热量,将衣服熨平。

(2)如果选择乙电路,电路中最大电流为A;如果选择丙电路,电路中最大电流为A。由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2A,故设计师最终选择了乙电路。(计算结果保留一位小数)

(3)请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率。(4)若将水箱中质量为0.22kg的水从25℃加热到100℃,挂烫机至少需要加热多长时间?[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]期末测评1.B水能、风能、太阳能取之不尽、用之不竭,而且不会对环境产生影响,现在科学技术的进步也很容易转化为其他形式的能;煤炭、石油、天然气属于化石能源,属于不可再生能源,并且在使用时会产生废物、废气污染环境,与节能环保、低碳生活不相符。2.C月球上没有空气,表面是真空,电磁波可以在真空中传播,所以航天员在月球上可以用电磁波来通信,故选项A正确,不符合题意;移动电话既是无线电发射台,又是无线电接收台,它利用电磁波传递信息,故选项B正确,不符合题意;要实现全球通信(除两极外),在地球周围均匀地配置3颗地球静止卫星就可以,故选项C错误,符合题意;激光在传输过程中,从光导纤维的一端射入后,在光导纤维内壁上要发生多次反射,并从另一端射出,这样就把它携带的信息传到远方,故选项D正确,不符合题意。3.C选项A,两个电阻顺次连接,因此该电路为串联电路;选项B,开关闭合,导线对上面的电阻短路,只有下面的电阻连入电路;选项C,两个电阻并列连接,因此该电路为并联电路;选项D,开关闭合,会对电源短路,烧坏电源,两个电阻不能工作。4.D由题图甲可知,电阻随着电压和电流的增大而增大。由P=U2R可知,在P-U2图像上某点与原点连线相对于横轴的倾斜程度反映了该点电阻的倒数,因随电压变大,电阻的倒数会变小,故选项A、B错误。由P=I2R可知,在P-I2图像上某点与原点的连线相对于横轴的倾斜程度反映了物体在该点电阻的大小,因小灯泡的电阻随电流的增大而增大,故其倾斜程度应越来越大,故选项C错误5.B磁浮列车应用同名磁极相互排斥的原理,应用了电磁铁,故选项A不符合题意。台灯是利用将电能转化为光能工作的,没用到电磁铁,故选项B符合题意。老式电话机应用了电磁铁的原理,故选项C不符合题意。通电时,电磁铁有电流通过,电磁起重机产生了磁性,当电路断开时,电磁铁失去了磁性,应用了电磁铁,故选项D不符合题意。6.B选项A,据小磁针偏转的情况可以判断磁极间的作用规律,故不符合题意;选项B,该实验是探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系,即电流一定时,匝数多的电磁铁磁性强,故符合题意;选项C,据奥斯特实验可知,通电导线周围存在着磁场,故不符合题意;选项D,此时是闭合电路,且导体做切割磁感线运动,能产生感应电流,故不符合题意。7.D化石能源的大量使用带来了环境问题,如二氧化碳造成的“温室效应”,二氧化硫等造成的酸雨,燃烧时产生的浮尘等,故选项A正确,不符合题意;提高能量转化利用中的效率是我们当前解决节能问题的重点之一,故选项B正确,不符合题意;电饭锅等电器是利用电流的热效应进行工作的,使用超导材料时电饭锅等电器就无法工作,故选项C正确,不符合题意;铁、钴、镍等物质是磁性材料,铜不是磁性材料,不可以被磁化,故选项D错误,符合题意。8.D由Q=cmΔt得c=QmΔt,由图像知,等质量的甲、乙两液体加热相同时间即吸收相同热量,甲升高的温度高,故c甲<c乙;升高温度Δt相等时,Q甲<Q乙;Q甲=Q乙时,Δt甲>Δ9.C题图甲中有电源,是电动机原理图,利用了通电导体在磁场中受力运动的原理,不是电流的磁效应,A错误;题图乙中,当金属棒ab在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流,是电磁感应装置,而扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的,题图乙演示的现象与扬声器原理不相同,B错误;题图甲说明通电导体的周围产生磁场,该磁场与磁体的磁场相互作用产生力,说明电能生磁,题图乙为电磁感应现象,说明磁也能生电,C正确;题图乙中,导体ab只有做切割磁感线运动,才能在电路中产生感应电流,D错误。10.C由图像可知,当通过A的电流IA0=0.4A时,A两端的电压UA0=2.0V,由I=UR可得,A的电阻值RA=UA0IA0=2.0V0.4A=5Ω,A错误;A和B串联,电路中电流为0.4A时,由图像可知,两元件两端的电压UA=2.0V,UB=2.5V,因串联电路中各处电流相等,所以,通过两元件的电流IA=IB=0.4A,由P=UI可得,A、B的电功率之比PAPB=UAIAUBIB=UAUB=2.0V2.5V=45,B错误;A和B并联在电压为2.5V的电源两端时,由图像可知,通过两元件的电流IA'=0.5A,IB'=0.4A,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两元件两端的电压UA'=UB'=2.5V,则A、B的电功率之比PA'PB'=UA'IA'11.答案比热容做功12.解析通过串联电路的电流处处相等,两电阻串联,通过两电阻的电流之比I1∶I2=1∶1;两电阻消耗的电功率之比P1答案1∶13∶513.解析每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘就转过3000r,电能表的转盘转过30r消耗的电能为W=30r3000revs/(kW·h)=0.01kW·h=3.6×104J,而t=10min=600s,灯泡的实际功率为P答案0.016014.解析电流由A流向B,由安培定则可知螺线管B端为N极,则A端为S极(南极);当滑片向左移动时,滑