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專題24 電功、電熱和電能
一、對電能表參數的理解 表盤220V表示電能表應該在220V的電路中使用10（20）A表示該電能表的標定電流是10A，額定最大電流是20A50Hz表示電能表在50Hz的交流電路中使用3000r/（kW h）表示接在這個電能表上的用電器每消耗1kW h的電能，電能表上的轉盤轉過3000圈最后一位是小數位，表示電表讀數為633.5kW h
二、電功 定義電流通過某段電路所做的功叫電功單位國際單位是焦耳（J）；常用單位：度（kW h）； 1度=1千瓦時=1kW h=3.6×106J。實質電流做功的過程，實際就是電能轉化為其他形式的能（消耗電能）的過程；電流做多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能，電功是一個過程量，電流做功的過程就是消耗電能的過程。表現形式電流通過各種用電器使其轉動、發熱、發光、發聲等都是電流做功的表現。
三、電流的效應 內容應用熱效應電流通過導體時，導體會發熱的現象電爐 電熨斗 電烤箱化學效應電流流過溶液時，會產生化學反應的現象工業生產中的電鍍磁效應導體中有電流流過時，周圍會產生磁場的現象電磁鐵 電動機說明電流的熱效應：電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高，這種現象叫做電流的熱效應。從能量的轉化看，電流通過使導體發熱的過程實質上是電能轉化為內能的過程。
四、焦耳定律公式 公式單位I——電流——安培（A）； R——電阻——歐姆（Ω）； t——時間——秒（s）； Q——熱量（電熱）——焦耳（J）。意義公式反映的是電流通過導體時產生熱效應的規律，定量地揭示了電能轉化為內能的規律。適用范圍公式是由實驗總結出來的，只要是電流所產生的熱量，都可以利用這一公式進行計算。
一、利用電能表計算電能 1．測量較大電能時用刻度盤讀數：最后一位是小數位；兩次讀數之差就是這段時間內消耗的電能，單位是度（千瓦時）。 2．測量較小電能時用轉盤轉數讀數：通過記錄某段時間內電能表轉盤轉數，結合電能表轉盤每轉表示的電能計算出該段時間內消耗的電能。 注意：利用轉盤轉數來計算電能時，得到的單位是kW h，記住單位之間換算關系：1kW h=3.6×106J。 二、純電阻串、并聯電路中電熱與電阻的關系 1．在串聯電路中，根據Q=I2Rt可知，電熱與電阻成正比，即。 2．在并聯電路中，根據可知，電熱與電阻成反比，即。 三、電熱器的“雙擋”問題： 1．“雙擋”中的電阻：電熱器通常設計有“高溫擋”和“低溫擋”。根據可知，當U一定時，電阻越大，電功率越??；電阻越小，電功率越大，所以高溫擋總電阻最小，低溫擋總電阻最大。 2．“雙擋”的控制開關 a．短路式：兩個電阻串聯，把開關與其中一個電阻并聯，如下圖所示。 當閉合開關時，有一個電阻短路，只有一個電阻工作，此時為高溫擋；當斷開開關時，兩電阻串聯，電阻大一些，電熱器的功率小一些，此時為低溫擋； b．單刀雙擲式：主要工作電阻放在干路上，一條支路用導線，一條支路連接在附加電阻上，如下圖所示。 當開關擲向附加電阻的支路時，兩電阻串聯，為低溫擋；當開關擲向導線支路時，只有主要工作電阻工作，此時為高溫擋。 ※注意：電流通過電動機做功消耗的電能，一部分轉化為機械能，另一部分是轉化為內能，也就是W≠Q。那么，用來計算電功的公式W=UIt不能用來計算電熱，電熱智能用焦耳定律Q=I2Rt來計算。
模型1 電能表的參數
（2022 湖北）小明家半年前新裝了一只電能表，現在表盤的示數如圖，下列說法正確的是（　?。?br/>A．該電能表的標定電流為20A
B．該電能表應接在50Hz的直流電路中使用
C．小明家每消耗1度電，鋁盤轉動3000轉
D．小明家半年內的用電量是6335kW h
【答案】C
【分析】（1）10（20）A：表示該電能表的標定電流是10A，額定最大電流是20A；
（2）50Hz：表示電能表在50Hz的交流電路中使用；
（3）3000r/（kW h）：表示接在這個電能表上的用電器每消耗1kW h的電能，電能表上的轉盤轉過3000圈；
（4）電能表讀數時最后一位是小數位。
【解答】解：A、電能表上“10（20）A”是指電能表的標定電流為10A，故A錯誤；
B、50Hz是指電能表在50Hz的交流電路中使用，故B錯誤；
C、3000r/（kW h）：表示接在這個電能表上的用電器每消耗1kW h的電能，電能表上的鋁盤轉過3000圈，故C正確；
D、電能表的最后一位是小數、單位是kW h，半年內的用電量是633.5kW h，故D錯誤。
名師點撥：本題考查對電能表參數的理解，關鍵是理解電能表各參數的物理意義。
【變式練1】（2022 青海）一種家用電能表上的參數如圖所示，下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．該電能表應該在220V的電路中使用
B．該電能表的額定最大電流為20A
C．電能表是計量用電器消耗電能的儀表
D．該電能表此時的讀數是31.6J
【答案】D
【分析】（1）“220V”表示電能表正常工作時的電壓；
（2）10A（20）表示標定電流為10A，額定最大電流為20A；
（3）電能表是測量電路一段時間內消耗的電能的儀表；
（4）電能表顯示的數字中，最后一位示數是小數位，單位是kW h。
【解答】解：A．電能表表盤上220V表示這個電能表應該在220V的電路中使用，故A正確；B．10A（20）表示標定電流為10A，額定最大電流為20A，故B正確；C．電能表是用來測量用電器在一段時間內消耗電能多少的儀表，故C正確；D．該電能表此時的讀數是31.6kW h，故D錯誤。
【點評】本題考查了學生對電能表相關參數的理解和掌握，難度不大，屬于基礎題目。
【變式練2】（2023 宿遷）關于圖中小明家的電能表，下列選項正確的是（　　）
A．電能表的示數為2023.6J
B．電能表能正常工作的最大電流是40A
C．電能表是測量電功率的儀表
D．脈沖指示燈閃的越快，電路消耗電能越多
【答案】B
【分析】（1）電能表的讀數方法：①最后一位是小數，②單位kW h；（2）10（40）A，其中10A是指電能表的標定電流，40A是指該電能表平時工作允許通過的最大電流；
（3）電能表是測量電路在一定時間內消耗電能多少的儀表；
（4）電能表指示燈閃爍的快慢反映了電路消耗電能的快慢。
【解答】解：A、電能表的示數為2023.6kW h，故A錯誤；B、10（40）A，其中10A是指電能表的標定電流，40A是指該電能表平時工作允許通過的最大電流，故B正確；C、電能表是測量電路消耗電能多少的儀表，故C錯誤；
D、電能表指示燈閃爍的快慢反映了電流做功的快慢，所以脈沖指示燈閃的越快，說明電能表所在電路的總功率越大，故D錯誤。
【點評】本題考查電能表的作用、電功率的意義，關鍵是理解電能表各參數的物理意義。
【變式練3】（2022 廣西）用電器消耗的電能可用電能表計量。如圖所示的電能表應接在 　　V的電路中使用，示數是 　 　kW h。
【答案】220；2022.6。
【分析】電能表上“220V”表示該電能表接在220V的電路中使用，電能表的讀數要注意：最后一位是小數，單位是kW h。
【解答】解：由圖示可知，電能表應該接在220V的電路中使用，它表示的示數為2022.6kW h。
【點評】本題考查對電能表參數的理解，關鍵是理解電能表各參數的物理意義。
模型2 利用電能表進行電能的計量
（2022 攀枝花）如圖所示是小李同學家上月初和月末的電能表表盤示意圖，小李同學家電路干路中的電流不得超過　 　A，上月消耗的電能為　 　kW h。年發電量可達1.5×109kW h的攀枝花銀江水電站將于2025年投產發電，投產發電后的銀江水電站可滿足　　 戶小李同學這樣的家庭用電需求。
【答案】20；125；1.0×106。
【分析】根據電能表表盤可得到信息：（1）電能表能通過的最大電流是20A。（2）小李同學家一月消耗的電能等于月末電表度數減去月初電表度數。
【解答】解：（1）根據電能表表盤可得到信息，小李同學家電路干路中的電流不得超過 20A。
（2）小李同學家上月消耗的電能為：5713.4kW h﹣5588.44kW h＝125kW h，所以小李家一年消耗的電能為：125kW h×12＝1500kW h。
（3）年發電量可達1.5×109kW h的攀枝花銀江水電站可滿足的人家戶數為：
1.0×106戶。
名師點撥：本題考查了電能表的讀數，同學們要熟練掌握。
【變式練1】（2023 哈爾濱）小明家3月末和4月末電能表表盤示數如圖所示，則小明家4月份用電　 　kW h，若以當地電價0.5元/度計算，小明家4月份應繳納電費　 　元。
【答案】240；120。
【分析】（1）電能表是測量用戶在某段時間內消耗電能的儀表，單位是千瓦時，最后一位是小數。
（2）某段時間內前后兩次的讀數之差就是用戶消耗的電能，據此計算應繳電費。
【解答】解：4月末的電能表示數為6262.3 kW h，3月末的電能表示數為6022.3 kW h，小明家4月份用電W＝6262.3kW h﹣6022.3kW h＝240kW h
小明家4月份應繳納電費240kW h×0.5元/（kW h）＝120元。
【點評】知道電能表的讀數，會計算電費。
【變式練2】（2022 銅仁市）下列測量工具讀數正確的是（　?。?br/>A．一元硬幣的直徑為2.5cm
B．彈簧測力計的讀數為36N
C．天平的讀數為26.9g
D．電能表顯示一周消耗的電能為422kW h
【答案】B
【分析】（1）長度測量時，讀數時要估讀到分度值的下一位。
（2）根據測力計的分度值和指針對應的位置，可讀取彈簧測力計的示數。
（3）用天平測質量時，物體質量等于砝碼質量加上游碼撥過的質量。
（4）電能表讀數時，兩次示數相減，注意最后一為是小數。
【解答】解：A、一元硬幣的直徑為2.50cm，故A錯誤；B、圖中，測力計的分度值為2N，根據指針位置，彈簧測力計的讀數為36N，故B正確；C、天平的讀數為：m＝25g+1.6g＝26.6g，故C錯誤；D、電能表顯示一周消耗的電能為：W＝823.7kW h﹣781.5kW h＝42.2kW h，故D錯誤。
【點評】知道長度測量時的記錄規則，會讀取測力計和天平示數，知道電能表的讀數方法，可解答此題。
【變式練3】（2023 齊齊哈爾）小夏一家假期外出旅游，家中只有一個網絡攝像頭和一個路由器在工作，其實際功率分別為5W和15W。出發和回家時，電能表示數如圖所示，這段時間內小夏家消耗電能　 　kW h，小夏一家外出　 　h。（電路其它元件損耗電能不計）
【答案】4.8；240。
【分析】（1）用電能表測量較大電能時用刻度盤讀數：最后一位是十分位；兩次讀數之差就是這段時間內消耗的電能，單位是度（千瓦時）；
（2）根據P可求出時間。
【解答】解：（1）這段時間內小夏家消耗電能為：2023.6kW h﹣2018.8kW h＝4.8kW h；
（2）根據P得，小夏一家外出的時間為：t240h。
【點評】本題考查電能的計算、電功率公式的應用，掌握電能表表盤參數的含義是解題的關鍵。
模型3 由電能表參數進行相關計算
（2023 南充）小林家的電能表如圖所示，此時電能表的讀數為　 　kW h。他關閉了家中的其它用電器，現用一臺標有“220V，2000W”的電熱水壺燒水，正常工作5min，則電能表的轉盤轉了　 　轉。
【答案】4353.6；500。
【分析】（1）電能表讀數時，數字方框中最后一位是小數，單位是kW h；
（2）根據P求出電熱水壺燒水消耗的電能，3000r/（kW h）表示電路中用電器每消耗1kW h電能，電能表的轉盤轉了3000轉；據此求出電能表的轉盤轉過的圈數。
【解答】解：由圖知，此時電能表的讀數為4353.6kW h；根據P得，用電熱水壺燒水，正常工作5min，消耗的電能為：W＝Pt＝2000W×5×60s＝6×105JkW h，電能表的轉盤轉的圈數為：n＝3000r/（kW h）kW h＝500r。.
名師點撥：本題考查電能表的讀數、對電能表參數的理解和掌握、電能的計算等，屬于基礎性題目。
【變式練1】（2022 自貢）小王隨父母去自貢江姐故里進行紅色研學之旅。需要提前給移動充電寶進行充電，充電寶容量為60000mA h，充電電壓為5V，充電時剩余電量為0。于是她關閉家中其它用電器，并觀察到家里電能表如圖所示，要給充電寶充滿電，電能表的轉盤將轉過（　?。?br/>A．120r B．200r C．300r D．1000r
【答案】C
【分析】利用W＝UIt計算出給充電寶充滿電消耗的電能；1000r/（kW h）表示電路中用電器每消耗1kW h電能，電能表的轉盤轉過1000轉，據此計算出電能表轉盤的實際轉數。1kW h＝3.6×106J。
【解答】解：給充電寶充滿電消耗的電能：W＝UIt＝5V×60000×10﹣3A×1×3600s＝1080000J＝0.3kW h；1000r/（kW h）表示電路中用電器每消耗1kW h電能，電能表的轉盤轉過1000轉，則消耗0.3kW h電能，電能表轉盤的實際轉數：n＝0.3kW h×1000r/（kW h）＝300r。故選：C。
【點評】本題考查對電能表參數的理解和掌握、電能的計算，知道1000r/（kW h）表示電路中用電器每消耗1kW h電能，電能表的轉盤轉過1000轉是解題的關鍵。
【變式練2】（2022 十堰）如圖為小紅家電路中安裝的電能表，此時示數為 　 　kW h。小紅將一個電吹風機接入電路，電熱絲因為電流的　 　效應吹出熱風。她關閉其它用電器，3min內電能表鋁盤轉過15轉，則此電吹風機的功率為　　W。
【答案】2022.6；熱；500。
【分析】（1）電能表讀數時，單位是kW h，最后一位是小數位；
（2）電流通過導體發熱，這種現象叫電流的熱效應；
（3）600r/（kW h）表示電路中每消耗1kW h的電能，轉盤轉600圈，據此得出轉盤在3min內轉了15轉，電吹風機消耗的電能，根據P得出電吹風機的功率。
【解答】解：（1）由圖知，電能表的示數為2022.6kW h；
（2）電熱絲在工作時消耗的電能轉化為內能，吹出熱風，利用了電流的熱效應；
（3）600r/（kW h）表示電路中每消耗1kW h的電能，轉盤轉600圈，轉盤在3min內轉了15轉，電吹風機消耗的電能：WkW h3.6×106J＝90000J，電吹風機的功率：P500W。
【點評】本題考查了電能表的讀數、電能和電功率的計算，明白電能表參數的含義是關鍵。
【變式練3】（2022 遂寧）傍晚用電高峰時期，小何觀察到家中一只標有“220V 48.4W”的白熾燈比正常時暗。他發現燈泡內壁發黑，根據所學知識他知道造成該現象的原因是：燈泡長時間使用后，燈絲升華變細，電阻變　 　 ，導致功率變??；另外，用電高峰期家中實際電壓低于220V，實際功率低于額定功率。他想知道此時家中的實際電壓，于是更換了一只同規格的新燈泡，關閉家中其它用電器，讓該燈單獨工作100s，電能表（如圖）轉盤轉了4轉，則家中實際電壓為　 　V。
【答案】大；200。
【分析】（1）升華指的是物質由固態直接變為氣態的過程；導體的電阻與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關，且其它條件相同時，橫截面積越小，電阻越大；根據P＝UI分析燈的功率變化；
（2）3600r/（kW h）表示的是電路中用電器每消耗1kW h的電能，電能表的轉盤轉3600r，據此求出轉盤轉4轉消耗的電能；根據P求出實際功率；
知道小燈泡的額定功率和額定電壓，利用R求出小燈泡的電阻，運用實際功率和電阻求解實際電壓。
【解答】解：燈絲在工作過程中燈絲升華，導致燈絲變細，電阻變大，根據I通過燈絲的電流減小，故在電壓不變的情況下，由P＝UI知功率變小，燈泡變暗；
3600r/（kW h）表示的是電路中用電器每消耗1kW h的電能，電能表的轉盤轉3600r，燈泡消耗的電能為：WkW hkW h＝4×103J；
燈泡的實際電功率為：P實40W，
根據P可得小燈泡的電阻為：R1000Ω；
根據P得實際電壓為：U實200V。
【點評】本題考查了電能表參數的理解、電能、電功率、實際電壓的求解以及電阻大小的影響因素等知識，難度不大。
模型4 由電池參數進行電能相關計算
（2023 青島）有一塊手機用的電池，上面標明電壓為3.7V，容量為4000mA h，它充滿電后大約儲存的電能為（　?。?br/>A．5.3×104J B．5.3×107J C．14.8J D．14.8kW h
【答案】A
【分析】知道電池的容量Q，根據Q＝It求出電池儲存的電荷量，根據W＝UIt＝UQ求出電流做的功即為儲存的電能。
【解答】解：手機用的電池充滿電后，儲存的電荷量：Q＝It＝4000×10﹣3A×3600s＝14400C，充滿電后儲存的電能：W＝UIt＝UQ＝3.7V×14400C＝53280J＝1.48×10﹣2kW h，故A正確，BCD錯誤。
名師點撥：本題考查了手機電池充滿電后儲存電能的計算，解答本題的關鍵是明白手機電池容量的含義。
【變式練1】（2023 宜昌）某品牌電動汽車的電池容量為130Ah，額定電壓為400V，充電時它將電能轉化為　 　 能存儲起來，充滿電后它存儲了　 　kW h的能量。
【答案】化學；52。
【分析】（1）給電池充電時，將電能轉化為化學能。
（2）根據W＝UIt計算充滿電后儲存能量。
【解答】解：電動汽車充電時是將電能轉化為化學能存儲起來。充滿電后儲存能量：W＝UIt＝400V×130A×3600s＝1.872×108JkW h＝52kW h。
【點評】此題考查能量的轉化、電功和電能的計算，屬于基礎題目，難度不大。
【變式練2】（2023 南通）某智能手機的鋰電池上標有“3.7V，4200mA h”字樣，該手機搭配了超級快充功能，快充時保持充電電壓3.7V不變，增大充電的電流。若給鋰電池充入80%的電能，需要充電40min，此時手機的快充電流大小跟哪種用電器正常工作時的電流最接近（　?。?br/>A．節能燈 B．電風扇 C．電飯鍋 D．電冰箱
【答案】C
【分析】根據W＝UIt可知該款手機快充功能充電時充電的電流大小，再結合各用電器的功率分析。
【解答】解：該款手機快充功能充電時充電的電流大小：I5040mA＝5.04A，電飯鍋正常工作時的電流最接近5.04A，其他三種電器正常工作時的電流都遠小于5A，故C正確。
【點評】本題考查電功、電能公式的應用，難度是理解mA h的含義，難度不大。
【變式練3】（2022 郴州）老王的手機電池的銘牌上標有“5V 4000mA h”的字樣，手機正常使用時功率為2W。如果他在電池電量剩余30%時，立刻插上30W的充電器，并持續正常使用，直到電量充滿。他這次給手機充電的時間是（　?。?br/>A．0.2h B．0.47h C．0.5h D．0.67h
【答案】C
【分析】根據公式W＝UIt求得手機充滿電儲存的電能，由公式P＝UI求得手機的充電功率，結合充電效率可得充電時間。
【解答】解：手機充滿電儲存的電能為：W＝UIt＝5V×4000×10﹣3A×1h＝20W h，需要充的電能W充＝Wη＝W﹣W用＝P1t﹣P2t，充滿需要的時間t0.5h。故選C。
模型5 電功的實質
（2022 青島）下列電流做功的過程中，電能主要轉化為機械能的是（　?。?br/>A．電風扇吹風 B．電燈發光 C．電飯鍋煮飯 D．電解水制氧
【答案】A
【分析】用電器工作的過程，本質是電流做功的過程，此過程中電能轉化為其它形式的能。
【解答】解：A、電風扇吹風，電能主要轉化成機械能，故A正確；
B、電燈發光，電能轉化成光能和內能，故B錯誤；
C、電飯鍋煮飯，是電能轉化為內能，故C錯誤；
D、電解水制氧，由電能轉化成化學能，故D錯誤。
名師點撥：本題考查了能量轉化的區分，聯系了生活實際，屬于基礎知識的考查。
【變式練1】（2022 河池）現代社會生活和生產幾乎處處離不開電，用電，實際上用的是電能。下列關于電能和電功的說法正確的是（　　）
A．用電器通過電流做功把電能轉化為其它形式的能
B．發電站把電能轉化為其它形式的能
C．電功和電能的單位都是瓦特
D．電功和電能是同一個物理量
【答案】A
【分析】電流通過導體時所做的功叫做電功；電流做功的過程，是將電能轉化為其它形式能的過程，消耗多少電能就會轉化為多少其他形式的能；發電站是把其它形式的能轉化為電能；電功和電能是不同的物理量，但單位都是焦耳。
【解答】解：A、根據電功的實質可知，電流做了多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能，故A正確；B、發電站是把其它形式的能轉化為電能，故B錯誤；C、電功和電能的單位都是焦耳，故C錯誤；D、電流做功的過程，是將電能轉化為其它形式能的過程，所以電功不是電能，故D錯誤。故選：A。
【點評】本題考查了電功和電能的區分以及電功的實質，是一道易錯題。
【變式練2】（2022 桂林）下列用電器中，主要將電能轉化為光能的是（　　）
A．電飯煲 B．電燈 C．洗衣機 D．電風扇
【答案】B
【分析】電流做功的過程實質上是電能轉化為其它形式能的過程，用電器消耗了電能，獲得了其它形式的能量，分析各個用電器工作時的能量轉化得出正確選項。
【解答】解：A、電飯煲工作時主要把電能轉化為內能，故A不合題意；B、電燈工作時主要把電能轉化為光能，故B符合題意；C、洗衣機工作時主要把電能轉化為機械能，故C不合題意；D、電風扇工作時只要把電能轉化為機械能，故D不符合題意。
【點評】本題考查了用電器工作時能量的轉化情況，知道各電器的工作原理與能量的轉化方向即可解題。
【變式練3】（2022 宜賓）圖中，用電器工作時，將電能全部轉化為內能的是（　?。?br/>A．電腦 B．電熱水壺
C．洗衣機 D．微波爐
【答案】B
【分析】做功總是伴隨著能量的轉化，電功也不例外。用電器消耗了電能，獲得了其它形式的能量，就是一個電流做功的過程。
【解答】解：A．電腦工作時，電能主要轉化為聲能、光能和內能，故A不符合題意；B．電水壺是把電能全部轉化為內能，故B符合題意；C．洗衣機工作時主要是把電能轉化為機械能，故C不符合題意；D．微波爐主要是將電能轉化為電磁能，故D不符合題意。
【點評】本題主要考查學生對電流做功的實質的了解和掌握，是一道基礎題。
模型6 電流的熱效應
（2023 齊齊哈爾）將電能輸送到幾百千米之外的用戶，在輸電線上會有能量的損耗，這主要是由于電流的　 　效應引起的。某段輸電線路的總電阻為0.5Ω，輸送電流為100A，每輸電1min這段線路便會損耗 　 　J的電能。
【答案】熱；3×105。
【分析】電流在輸送時，由于電流的熱效應，輸電線會發熱，造成能量損失；根據Q＝I2Rt計算輸電線上產生的熱量。
【解答】解：電流在輸送時，由于電流的熱效應，導線發熱，引起能量的損失；這段輸電線上產生的熱量Q＝I2Rt＝（100A）2×0.5Ω×60s＝3×105J。
名師點撥：本題考查了電流的熱效應和熱量公式Q＝I2Rt的應用，屬于基礎題，要求掌握。
【變式練1】（2022 恩施州）某飲水機上標有“220V 制熱550W”的字樣，發熱部件正常工作時的功率為 　 　W。飲水機加熱一段時間，插座線會變熱，這是電流通過導體時產生的　 　效應。
【答案】550；熱。
【分析】飲水機上標有“220V 制熱550W”的字樣表示其額定電壓是220V，額定功率是550W；電流通過導體時向外放出熱量的現象叫做電流的熱效應；
【解答】解：飲水機上標有“220V 制熱550W”的字樣，其中“550W”表示飲水機正常工作時的功率是550W；電流通過導體時，會將電能轉化為內能，產生熱量，故是利用了電流的熱效應。
【點評】本題考查了額定功率和電流的熱效應的概念，比較簡單，是一道基礎題。
【變式練2】（2022 大連）節能減排是每個公民的責任。將家中普通照明燈全部更換成LED燈（發光效率高），實質是通過減小家中電燈的　 　來減少電能的消耗。電水壺是利用電流的 　 　效應工作的。
【答案】功率；熱
【分析】根據W＝Pt可知減小電能的消耗可以通過減少時間或減小電功率來實現，據此進行解答。電流通過導體時會產生熱量，這就是電流的熱效應。
【解答】解：根據所學的物理公式W＝Pt可知，將家中普通照明燈全部更換成LED燈是通過減小功率來減少電能消耗的；電水壺中的電熱絲通電后會產生熱量，是利用電流的熱效應工作的。
【點評】本題考查了電功計算公式的應用、電流的熱效應，屬于基礎題。
【變式練3】（2022 遼寧）“葫蘆烙畫”是從民間進入課堂的手工技藝，傳承了非物質文化遺產。如圖是小明同學用電烙鐵在葫蘆上烙畫的情景。電烙鐵溫度升高，利用了電流的　 效應。插線板上的LED指示燈是由　　材料制成的。
【答案】熱；半導體。
【分析】電流通過導體時產生熱量，稱為電流的熱效應；
LED指示燈是由半導體材料制成的。
【解答】解：電流通過電烙鐵的發熱體會使其溫度升高，這種現象叫做電流的熱效應；插線板上的LED指示燈是由半導體材料制成。
【點評】本題主要考查了對電流的熱效應的認識和半導體的應用，屬于一道基礎題。
模型7 焦耳定律及其應用
（2022 云南）如圖是今年“3 15”晚會上曝光的劣質導線，不良商家為了降低成本，將多芯銅導線的根數從國家標準的32根減為26根，導致導線橫截面積減小。對于長度相等的標準導線和劣質導線，劣質導線的電阻　 　 （選填“較大”或“較小”），若在通有相同電流的情況下，相同時間內劣質導線產生的熱量　 　 （選填“較多”或“較少”）。
【答案】較大；較多。
【分析】導體電阻的大小與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關；
由焦耳定律知道，電流通過導體產生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時間成正比。
【解答】解：不良商家為了降低成本，將多芯銅導線的根數從國家標準的32根減為26根，導致導線橫截面積減小，在長度、材料不變的情況下，橫截面積越小，電阻越大，所以劣質導線的電阻較大；根據焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在電流、通電時間相同的情況下，電阻較大，產生的熱量較多，溫度較高，安全隱患較大。
名師點撥：本題考查了影響電阻大小的因素、焦耳定律的應用，要求會根據焦耳定律進行分析解決問題。
【變式練1】（2022 柳州）在“探究通電導體放出的熱量跟哪些因素有關”的實驗中發現，電路中的電阻絲溫度升高而導線溫度沒有明顯變化，這是因為二者的（　?。?br/>A．電阻不同 B．電流不同
C．密度不同 D．通電時間不同
【答案】A
【分析】電流通過導體產生的熱量與通過的電流、導體的電阻和通電時間有關，研究與其中一個因素的關系時，要控制另外兩個因素不變，并結合Q＝I2Rt進行分析。
【解答】解：電路中的電阻絲和導線串聯連接，而串聯電路處處電流相等，因此通過電阻絲和導線的電流和通電時間都相等，由于電阻絲的阻值遠遠大于導線的阻值，由Q＝I2Rt可知，電阻絲產生的熱量比導線多。A符合題意。
【點評】本題研究“電流通過導體產生熱的多少與什么因素有關”，考查控制變量法的運用、串聯電路電流的規律及焦耳定律的應用。
【變式練2】（2023 安徽）在某汽車尾部的擋風玻璃上，有一種電加熱除霧裝置，它由5條阻值均為12Ω的電阻絲并聯而成，簡化結構如圖所示。該裝置與12V的汽車電池接通工作1min，產生的總熱量為　 　J。
【答案】3600。
【分析】根據并聯電路的電阻特點求出電路中的總電阻，根據Q＝Wt求出1min產生的總熱量。也可直接根據焦耳定律Q＝I2Rt求出。
【解答】解：根據并聯電路的電阻特點可知，5條阻值為12Ω的電阻絲并聯的總電阻：R并2.4Ω，電加熱除霧裝置1min產生的總熱量：Q＝Wt1×60s＝3600J。
另解：5條阻值為12Ω的電阻絲并聯，通過每條電阻絲的電流I=1A，則電加熱除霧裝置1min產生的總熱量：Q＝5I2Rt=3600J。
【點評】本題考查并聯電路的電阻特點和焦耳定律的應用，是一道基礎題。
【變式練3】（2022 達州）如圖所示，電源電壓恒為10V，滑動變阻器R的最大阻值為20Ω，直流電動機的額定電壓為6V，線圈電阻為2Ω。當閉合開關S，滑片P移到中點時，電動機剛好正常工作，電動機主要將電能轉化為　 　 ，此時電路中的電流為　 　A，整個電路通電100秒產生的內能為　 　J。
【答案】機械能；0.4；192
【分析】（1）電動機主要是將電能轉化為機械能；（2）根據滑動變阻器的接入電阻和滑動變阻器兩端的電壓，由歐姆定律求滑動變阻器中的電流；（3）分別求出變阻器和電動機線圈電阻100秒產生的熱量，可得整個電路通電100秒產生的內能。
【解答】解：電動機正常工作時將電能轉化為機械能和內能，其中主要是機械能；由題意知滑動變阻器的接入電阻：R20Ω＝10Ω，由圖可知，電動機與滑動變阻器串聯，電動機正常工作，其兩端的電壓：UM＝6V，所以滑動變阻器兩端的電壓：UR＝U﹣UM＝10V﹣6V＝4V，由歐姆定律公式可知，滑動變阻器中的電流：IR0.4A，串聯電路電流特點可知，電路中的電流：I＝IR＝0.4A，在t＝100s時間內，滑動變阻器產生的熱量：QR＝IR2Rt＝（0.4A）2×10Ω×100s＝160J，電動機線圈產生的熱量：QM＝IR2RMt＝IM2RMt＝（0.4A）2×2Ω×100s＝32J，整個電路通電100秒產生的內能為：Q＝QR+QM＝160J+32J＝192J。
【點評】本題考查串聯電路的規律及歐姆定律和焦耳定律公式的運用，含有電動機的電路為非純電阻電路。
模型8 電熱的利用與防止
（2023 福建）下列利用電流熱效應工作的用電器是（　　）
A．電視機 B．電風扇 C．電腦 D．電爐
【答案】D
【分析】電流的熱效應：電流通過導體要發熱，這叫做電流的熱效應，如電燈、電爐、電烙鐵、電焊等都是電流的熱效應的例子。
【解答】解：A．電視機主要把電能轉化為光能與聲能，不是利用電流熱效應工作的，故A不符合題意；B．電風扇工作時主要把電能轉化為機械能，不是利用電流熱效應工作的，故B不符合題意；C．電腦工作時主要把電能轉化為光能和聲能，不是利用電流熱效應工作的，故C不符合題意。D．電爐工作時把電能轉化為內能，利用電流的熱效應工作，故D符合題意。故選：D。
名師點撥：本題主要考查學生對電流的熱效應，以及電能和其它形式能的相互轉化，利用熱效應工作的電器特點是把電能主要轉化成內能，是一道基礎題。
【變式練1】（2022 梧州）下列屬于防止電流熱效應產生危害的實例是（　　）
A．家里使用電熱水壺燒水
B．利用電視機后蓋的小孔散熱
C．家里使用電飯鍋煮飯
D．小佳媽媽使用電熨斗熨衣服
【答案】B
【分析】當導體中有電流時，導體會發熱，這種現象叫做電流的熱效應，此時消耗電能轉化為內能。生活中，有時候可以利用電流的熱效應，例如各種電熱器；有時候，需要防止電流的熱效應帶來的危害。
【解答】解：A、使用電熱水壺燒水，將電能轉化為內能，屬于利用電流的熱效應，故A不符合題意；
B、電視機的后蓋有很多孔，是為了防止電熱產生危害，故B符合題意；
C、家里使用電飯鍋煮飯，消耗電能轉化為內能，屬于利用電流的熱效應，故C不符合題意；
D、小佳媽媽使用電熨斗熨衣服，將電能轉化為內能，屬于利用電流的熱效應，故D不符合題意。
【點評】本題考查了電流的熱效應的應用，及防止由于電流熱效應帶來的危害，屬于基礎題目。
【變式練2】（2022 阜新）下列用電器利用電流熱效應工作的是（　　）
A．電風扇 B．電視機 C．吸塵器 D．電飯鍋
【答案】D
【分析】電流的熱效應就是把電能轉化為內能，可從能量轉化的角度分析哪一種用電器是利用了電流的熱效應。
【解答】解：AC、電風扇、吸塵器工作時主要是把電能轉化為機械能，不是利用電流的熱效應工作的，故AC不符合題意；B、電視機工作時主要把電能轉化為光能與聲能，不是利用電流熱效應工作的，故B不符合題意；D、電飯鍋工作時把電能轉化為內能，是利用電流的熱效應工作的，故D符合題意。
【點評】本題主要考查學生對電流的熱效應以及電能和其它形式能的相互轉化的了解和應用，是一道基礎題。
【變式練3】（2022 湖北）某款家用電熱取暖器有兩個擋位，它正常工作時，下列說法正確的是（　?。?br/>A．取暖器的電熱絲是由電阻率小、熔點高的材料制成
B．“高溫”擋一定比“低溫”擋產生的熱量多
C．“高溫”擋一定比“低溫”擋的工作電阻大
D．連接電熱絲的導線比電熱絲的電阻小
【答案】D
【分析】（1）取暖器上的發熱體是由電阻率大，熔點高的材料制成的；（2）根據Q＝W＝Pt分析解答；（3）根據P分析解答；（4）導體的電阻是導體本身的性質，與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關。
【解答】解：A、取暖器上的發熱體是由電阻率大，熔點高的材料制成的，故A錯誤；B、由Q＝W＝Pt可知，取暖器產生熱量的多少，除了與取暖器的電功率有關，還與通電時間的長短有關，所以“高溫”擋不一定比“低溫”擋產生的熱量多，故B錯誤；C、由P可知，電熱絲的工作電阻R，電源電壓相等，電功率越大，工作電阻越小，所以“高溫”擋一定比“低溫”擋的工作電阻小，故C錯誤；D、連接電熱絲的導線比電熱絲的電阻小，故D正確。故選：D。
【點評】本題考查電熱的利用和防止、電功公式和電功率公式的應用，有一定的難度。

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