第十六章电流做功与电功率16.4科学探究：电流的热效应1．阻值为R电阻丝，接到电源上6min烧开了一壶水。现在用两根同样的电阻丝串联起来，接在同一电源上烧开同一壶水，需要的时间是()A．12minB．3minC．8minD．6min2．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2Ω，线圈的电流为10A。这台电动机正常工作1s消耗的电能W和产生的热量Q分别为()A．W＝3800J，Q＝200JB．W＝3800J，Q＝3800JC．W＝72200J，Q＝200JD．W＝72200J，Q＝3800J3．(对应例1)如图所示，是某物理兴趣小组探究焦耳定律的部分实验装置。已知R甲＝5Ω，R乙＝10Ω，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻丝____联在电路中。若电路中的电流为0.3A，则乙电阻丝在1min内产生的热量为____J。4．如图所示是某电器内部的电路结构图，R1、R2为阻值相同的电热丝，不同的连接方式其发热功率不同。下列说法不正确的是()A．甲的发热功率与丙的发热功率相等B．丁的发热功率是丙的发热功率的2倍C．丙的发热功率是乙的发热功率的2倍D．丁的发热功率是乙的发热功率的4倍15．一台电炉通电后电炉丝热的发红，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。6．(对应例2)电阻R1、R2分别连接成如图所示的甲、乙两种电路，R1＝2R2，电源电压均为U。图甲电路中R1、R2在相同时间内产生的热量为Q甲1、Q甲2、则Q甲1∶Q甲2＝____，图乙电路中R1、R2在相同时间内产生的热量分别为Q乙1、Q乙2，则Q乙1∶Q乙2＝____。7．某型号的电饭锅有两档，分别是高温烧煮和保温焖饭档，其原理如图所示(虚线框内为电饭锅的发热部位)。已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω。(1)当开关S置于____(选填“1”或“2”)档时是高温烧煮档，它的功率是多大？(2)保温焖饭时电路中电流是多少？10min产生的热量是多少？(3)若只要求保温焖饭档的功率提升10%，请通过计算具体说明改进措施。2参考答案【分层作业】1．A2．A【解析】电动机正常工作1s消耗的电能W＝UIT＝380V×10A×1s＝3800J；电动机正常工作1s产生的热量Q＝I2RT＝(10A)2×2Ω×1s＝200J。故选A。3．串54【解析】在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应控制电流和通电时间相同，即需要将两个电阻丝串联接入电路即可；乙电阻丝在1min内产生的热量Q乙＝I2R乙T＝(0.3A)2×10Ω×60s＝54J。4．A【解析】据题意，设R1＝R2＝R，由电路图可知，当电器内部电路的连接方式为甲时，电源的两端没有接通，电路为开路；当电器内部电路的连接方式为乙时，R1与R2串联，电路总电阻为R1＋R2＝2R；当电器内部电路的连接方式为丙时，只有R1接入电路中，电路总电阻为R；当电器内部电路的连接方式为丁时，R1与R2并联，电路总电阻为＝R；纯电阻电路中发热功率等于总功率，根据热功率计算公式P＝可得，甲、乙、丙、丁四种情况下，发热功率分别为0、、和；故选A。5．51500【解析】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，所以I＝＝＝5A；由焦耳定律得导线产生的热量为Q＝I2RT＝(5A)2×0.1Ω×10×60s＝1500J。6．2∶11∶2【解析】由图甲可以知道，两只电阻R1、R2串联，因为串联电路中各处的电流都相等，所以根据Q＝I2RT可得，在相同时间内产生的热量之比＝＝＝＝；由图乙可以知道，两只电阻R1、R2并联，因为并联电路中各并联支路两端的电压相等，所以根据Q＝T可得，在相3同时间内产生的热量之比＝＝＝＝。7．解：(1)根据P＝，电阻越小发热越大，故开关置于2档时是高温烧煮档。此时R2被短路，则高温档功率P高＝＝＝1100W。(2)保温档时，R1与R2串联，电路中的电流为I＝＝＝0.1A，T＝10min＝600s，产生的热量为Q＝W＝UIT＝220V×0.1A×600s＝1.32×104J。(3)保温档时的功率为P温＝UI＝220V×0.1A＝22W，功率提升10%时，电路总电阻为R总＝＝＝2000Ω，因高温档功率需保持不变，故只能改变电阻R2的阻值，此时R2的阻值为R′2＝R总－R1＝2000Ω－44Ω＝1956Ω，将R2换成阻值为1956Ω的电阻可以满足保温焖饭档功率提升10%的要求。4