专题25 电和热（原卷版）

专题25 电和热（解析版） 【内容播报】 特别说明：典例是2023 年的中考真题，即时检测是最新的全国各地的模拟题，好题冲关是 2022 年的期末考试题和2023 年的模拟考试题和2023 年的中考真题中经过多次筛选。知识点 以挖空的形式设计，便于学生提前预习，考点通过方法总结，知识加工，便于学生理解和记 忆，好题冲关分层设计，针对于不同的学生。 知识点 考点 好题冲关 探究电流的热效应 电流的热效应（1 典例+2 即时检测） 基础过关（23） 焦耳定律 探究影响电流通过导体产生热量的因素（1 典例 +2 即时检测） 能力提升（24） 电热的利用和防止 焦耳定律及其推导式的应用（1 典例+2 即时检 测） 真题感悟（14 题） 电热的利用和防止（1 典例+2 即时检测） 1. 掌握探究影响电流通过导体产生热量的因素实验； 2. 掌握焦耳定律及其推导式的应用和计算方法； 3. 理解电流的热效应并掌握电热的利用防止方法； 知识点1：探究电流的热效应 实验探究 探究电流通过导体时产生的热量跟电阻的关系 探究电流通过导体时产生的热量跟电流的关系 实验 装置 探究方法 _________法、___________法 设计方法 通过液面高度的变化判断电阻产生热量的多少 电阻串联的目的是控制_______和________相 同 将等大的电阻串联，然后再将第三个电阻与其 中一个并联，目的是改变通过_______的大小 结论 在电流、通电时间相同的情况下，电阻越___ _，产生的热量越多 在电阻、通电时间相同的情况下，通过的电流 越_____，产生的热量越多 【特别提示】若该试验用温度计和液体来做实验，应选煤油，因为煤油的________较小；两烧瓶中煤油的 和________要相同；通过观察温度计的_______来判断电热产生的多少 知识点2：焦耳定律 1. 内容：电流通过导体产生的热量跟_______成正比，跟______成正比，跟_____成正比 2. 基本公式：Q=2Rt（普遍适用） 3. 导出公式： （纯电阻使用） 考点3：电热的利用和防止 1. 电热的利用——电热器 （1）原理：电流的___效应 （2）主要结构：发热体 （3）优点 清洁卫生，没有环境污染；效率______；可以方便地控制和调节温度 （4）示例：电饭煲、电烙铁、电烤箱 2 电热危害及防止 （1）危害 烧坏用电器；加速绝缘材料的老化；造成输送电能过程中电能损失 （2）防止 安装______________；安装散热片；安装_____________ 【提示】 保险丝利用电热将自身烧断，从而保护电路中的导线不被烧坏，这里利用了“逆向思维” 考点一 电流的热效应 1. 电流的热效应：用电器将电能转化为热能的现象。电流的热效应是一种普遍现象 【典例1】（2023·山东青岛·统考中考真题）下列装置中， 利用图示实验原理工作的是（ ） ．电烤箱 B．发电机 ．电风扇 D．电磁继电器 【即时检测1】（2024·辽宁·统考模拟预测）图甲是家用电热毛巾架，将其单独接入家庭电路正常工作 30m，电能表示数变化情况如图乙、丙所示，则电热毛巾架的额定功率约为 。电热毛巾架发热是利 用电流的 效应。 【即时检测2】（2022·宁夏银川·校考二模）有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并 通电，这是利用电流的 效应，可防止水蒸气在镜面上液化，电阻丝消耗的电能属于 能源（选填“一 次”或“二次”），小明站在镜前06m 处，他在镜中的像和他相距 m，当他远离镜子时，镜中他自己 的像 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 考点二 探究影响电流通过导体产生热量的因素 在做“探究电流产生的热量跟哪些因素有关”的实验时，应注意： （1）在探究电流产生的热量跟电阻大小关系时，必须控制电路中的电流相等和通电时间相等； （2）该实验的探究方法使控制变量法和转换法。 【典例2】（2023·云南·统考中考真题）实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的 关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。 （1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大， 且导线不交叉 ； （2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R 有故障，则电阻丝R （选填“短路” 或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少； （3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流越大， 通电导体产生的热量Q 越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q 可能与成正比。随后在老师帮助下， 实验小组测出了多组Q 与的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： ； （4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840 年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热 量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）； （5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“”或“B”）烧瓶中的 电阻与图甲烧瓶中的电阻 联（选填“串”或“并”）进行实验。 （6）本实验应用的研究方法有转换法和 法。 【即时检测1】（2020·河北石家庄·石家庄市第四十一中学校考一模）物理实验小组使用如图所示的装置探 究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”，在两透明密闭容器中都有一段电阻丝内有 相等的空 气； （1）由于电流产生的热量不易直接测量，所以该实验应用了 法，通过 反映电流产生热量的多少； （2）利用图中所示的装置可得到结论 。 【即时检测2】（2023·辽宁·统考模拟预测）利用图中的装置探究水和煤油的吸热能力，在两个完全相同的 烧瓶中分别接入电阻丝，再分别装入质量和初温都相同的水和煤油，分别插入温度计。 液体 质 量/g 初温/ ℃ 加热时间/m 末温/ ℃ 煤油 150 20 10 50 水 150 20 10 35 （1）两烧瓶中电阻丝的阻值应 （选填“相等”或“不相等”），实验中用加热时间长短来反映液体 。根据表中的数据可知 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 （2）物理学中用比热容来比较不同物质的吸热能力，下列现象可用比热容知识来解释是 （填序号即 可）。 ①汽车发动机外层的水套 发射火箭用液氢做燃料 ② ③沙漠地区昼夜温差较大 夏天在室洒水感到凉爽 ④ （3）在烧瓶中重新填装质量和初温都相同的煤油，接入阻值 （选填“相等”或“不相等”）的电阻丝， 此装置就可以探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系，实验时可以通过观察 来知道电热丝产 生热量的多少。 考点三 焦耳定律及其推导式的应用 一切范围 一切范围 纯电阻 电热 热功率 【典例3】（2023·江苏无锡·统考中考真题）如图所示，是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压 为 ，电热丝R 阻值为 。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 效应实现高温封口， 内产生的热量为 ，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝 的阻值。 【即时检测1】（2022·山东淄博·统考二模）如图是两挡空气炸锅内部加热部分的简化电路，R1、R2均为发 热体，将开关S 置于1、2 两位置时，空气炸锅处于不同的挡位。已知两挡空气炸锅的高温挡功率为 1000，R2阻值为 。当开关S 置于2 位置时，空气炸锅处于 挡（选填“高温”或“低温”），此时 电路中的电流是 ；高温挡正常工作 产生的热量是 ，这些热量能使质量为 kg 的水从20℃加 热到沸腾（1 个标准大气压下，结果保留一位小数）。 【即时检测2】（多选）（2022·辽宁锦州·统考二模）如图甲所示，电源电压不变，小灯泡上标有“3V”字 样，电流表的量程为0~06，变阻器R1最大阻值为20Ω，定值电阻R2=10Ω，图乙为小灯泡的—U 关系图像。 当闭合S 和S2，断开S1，滑片移到中点时，小灯泡L 恰好正常发光。则下列说法中正确的是（ ） ．电源电压为13V B．小灯泡功率为08 时，变阻器连入电路的阻值为15Ω ．闭合S 和S1、断开S2，R2的最大功率为64 D．闭合S 和S1、断开S2，通电50s 变阻器R1最多可产生的热量为80 考点四 电热的利用和防止 【典例4】（2022·吉林长春·统考中考真题）下列家用电器中利用电热工作的是（ ） ．电风扇 B．洗衣机 ．电饭锅 D．吸油烟机 【即时检测1】（2022·吉林长春·校考二模）下列用电器中，为了防止电热产生安全隐患的例子是（ ） ．电热杯 B．电暖气 ．电脑排风扇 D．电热孵化器 【即时检测2】（2022·辽宁沈阳·统考一模）下列说法中正确的是（ ） ．只要有电压，电路中就会有电流 B．电热在生活中都是有害的，会产生很多安全隐患 ．可以利用月球进行微波中继通信，为我们节省了建造中继站的数量 D．手机靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波 一、选择题 1．（多选）如图甲所示是小灯泡L 和电阻R 的-U 图像。现将小灯泡L 和电阻R 接入如图乙所示电路，只 闭合开关S1时，电流表的示数为05。电源电压恒定不变，下列说法中正确的是（ ） ．电源电压为4V B．只闭合开关S1时，小灯泡L 的电阻为2Ω ．先闭合开关S1再闭合开关S2后，电流表的示数增加05 D．先闭合开关S1再闭合开关S2后，在1m 内电阻R 产生的热量为48 2．（多选）如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封 着等量的空气，U 形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（ ） ．通电后，甲图透明容器中电阻丝内能增加和空气内能增大的方式是相同的 B．甲图中通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更多 ．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 D．通电后，乙图中左、右电阻产生的热量之比是1 2 ∶ 3．通过一根电阻丝的电流为2，通电1 m 产生了24×104 的热量，则该电阻丝的阻值是（ ） ．66Ω B．6600Ω ．100Ω D．220Ω 4．（多选）下列事例，属于利用电流热效应的是（ ） ．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B．家里使用电热水壶烧水 ．小明妈妈用电熨斗熨衣服 D．电器的线路板用铜箔或银箔做导线减小电阻 5．（多选）如图所示，电源电压为45V 不变，小灯泡的额定电压为25V，R1=10Ω，电压表量程为0~3V。 闭合开关S1、S2，将滑动变阻器R2的滑片滑到最左端时，小灯泡正常发光。只闭合开关S1，滑动变阻器R2 的滑片从最左端滑到最右端，电压表示数从15V 变化到3V。在保证电路安全的情况下，下列说法正确的 是（ ） ．小灯泡的额定功率为05 B．闭合开关S1、S2，将滑动变阻器R2的滑片滑到最左端时，通电5m，电阻R1产生的热量为120 ．滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω D．电路消耗的最大功率09 6．（多选）具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜能保障行车安全，车主可以通过旋钮开关实现 不同功能切换。如图所示是模拟加热的原理图，四个加热电阻的阻值均为5Ω，下列说法正确的是（ ） ．若开关旋至“1”挡，电路中干路电流为4，则电源电压为10V B．若电源电压为5V，则整个电路最小电流为05 ．若电源电压为10V，开关从“2”挡旋至“3”挡，整个电路电流变化05 D．若电源电压为10V，电路1m 最多能产生2400 的热量 7．如图，电源电压恒为9 V，闭合开关S 后，电流表和电压表的示数分别为03 和3 V。现用一个定值电阻 R0替换R1或R2，要求替换后两电表示数均变小，且电流表示数变为02 。则下列判断正确的是（ ） ．替换前R1在1 m 内产生的热量为145 B．R2的阻值为20 Ω ．替换电阻后电路的总功率为12 D．电阻R0替换R1，阻值为35 Ω 8．将甲、乙两段导体并联后接入电路。开关闭合后测得通过甲、乙两段导体的电流之比为1 2 ∶，通电相 同时间，则甲、乙两段导体产生的热量之比是（ ） ．1 1 ∶ B．1 2 ∶ ．2 1 ∶ D．2 3 ∶ 9．（多选）如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较 通电后两根电阻丝各自两端的电压U 甲、U 乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q 甲、Q 乙的大小，下 面关系中正确的是（ ） ．U 甲＜U 乙 B．U 甲＞U 乙 ．Q 甲＜Q 乙 D．Q 甲＞Q 乙 二、填空题 10．家用电风扇的电动机线圈电阻为2Ω，正常工作时，通过的电流为2，通电5 分钟，电风扇消耗的电能 为 ，线圈产生的热量为 。 11．小丽家的电风扇的铭牌上标有“220V，110”的字样，其线圈电阻是2Ω，则该电风扇正常工作时通过 的电流为 。若该电风扇正常工作30m，则它的线圈产生的热量是 。若她家电能表的铭牌上标有 “220V，10（40），2000r/（k·）”，则该电风扇单独正常工作1，电能表的转盘转 圈。 12．如图所示，电源电压为12V，R1＝60Ω，当S 闭合，甲、乙两表为电压表时U 甲:U 乙＝5:2，则R2＝ ；当开关断开甲、乙两表为电流表时甲:乙＝ ，此时通电10 分钟，R1产生的热量为 。 13．某型号电饭煲有加热和保温功能，图为其内部电路原理图，R1的阻值为605Ω。当开关S 接触点2 时， 电饭煲处于 状态；当加热状态下，电饭煲1m 内消耗电能为 。 14．如图所示，灯L 标有“4V 4”， ，闭合开关S 时，灯L 正常发光（灯丝的电阻不受温度影响）， 电流表示数为 ，通电1m 电路中产生的热量为 。 15．如图所示，这是一种家用电热水龙头的实物图和电路原理图，该水龙头利用了电流的 效应。旋 转手柄可使扇形开关S 同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。则当开关S 同时 接触3、4 触点时，水龙头流出的是 （选填“冷水”、“温水”或“热水”）。已知电热丝R1＝ 55Ω、R2＝88Ω，则当水龙头流出温水时，正常工作5m 电热丝放出的热量是 。 16．如图所示，在探究“影响电流热效应因素”的实验中R1=5Ω，R2=10Ω，电源电压为3V，则通电10s 电 流通过R1，R2产生的热量之比为 。 17．如图甲，电源电压恒为8V，灯泡L1和L2的额定电压均为6V，L1和L2的﹣U 关系如图乙所示，当开 关S 闭合时，灯泡L1的实际功率为 ，通电1m 整个电路消耗的电能为 。 18．某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=1050Ω， R2=50Ω。开关S 接“1”时，电热壶为 挡位，此时电热壶的功率为 。开关S 接“2”时，通电1m，电 流通过R2产生的热量为 。 三、实验题 19．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； （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）在图乙中，相同时间内， 和 d 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。 20．某物理学习小组进行“探究电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系”时，可供选用的器材 有：6V 电源，5Ω 的发热电阻两只，10Ω 的发热电阻两只，量程适合的温度计两只，规格相同的烧瓶两只， 水，酒精，煤油，开关，导线若干。 （1）他们设计了图甲和图乙所示的两个方，本实验应该选用图 所示方； （2）所选方中两发热电阻的阻值应 （选填“相同”或“不同”），两个烧瓶内的液体应为质量相同的 同种类的液体； （3）已知比热容的大小为水>酒精>煤油，为了缩短实验时间，应选用的液体是 。完成上述实验后，实验小 组利用以上器材，又添加了天平、烧杯、停表等器材，设计了“测定酒精的比热容”的实验。已知在本次 实验条件下，水的沸点为100℃，酒精的沸点为78℃，忽略热量散失； （4）实验小组认为图甲和图乙所示两个方均可行，为了让两种液体相同时间内吸收的热量相同，不论选 择哪种方，两发热电阻的阻值应 （填“相同”或“不同”）； （5）方选定后，实验过程如下： ①用烧杯和天平测量出质量相等的水和酒精，分别装入两个烧瓶里； ②记下两种液体的初始温度，接通电路，加热一段时间后，记下液体的末态温度。该实验过程中应保证酒 精的温度低于 ； ③根据表中数据可得酒精的比热容为 /(kg· ) ℃； 液 体 加热时间/s 质量/g 初始温 度 /℃ 末态温度/ ℃ 比热容/[/(kg· )] ℃ 水 420 60 20 32 42×103 酒 精 420 60 20 41 （6）结合表中数据进一步分析，可知实验过程中选择的是图 所示方。 四、计算题 21．某电吹风如图甲所示，其的简化电路如图乙所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作， 请解答如下问题： 热风温度 50~75℃ 额定功率 热风时：990 冷风时：110 额定电压 220V 质量 05kg （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电吹风内电动机的线圈电阻r=2Ω，电吹风工作5m 线圈产生的热量是多少？ （3）在额定电压下工作时，电热丝的电阻是