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6 某电动玩具汽车的直流电动机的电阻一定，当电动机两端电压为0.3 V时，通过它的电流为0.3 A，此时电动机没有转动；当两端电压为3 V时，电流为1 A，这时候电动机正常工作。求正常工作10 s，电动机产生的热量Q。
答案
6.$R=\frac{U}{I}=\frac{0.3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=1\ \Omega$，$Q=I^2Rt=(1\ \mathrm{A})^2× 1\ \Omega× 10\ \mathrm{s}=10\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】要计算电动机正常工作时产生的热量，需先明确电动机的电阻：电动机未转动时，电能全部转化为内能，属于纯电阻电路，可利用欧姆定律计算电阻；电动机正常转动时，电能部分转化为机械能，属于非纯电阻电路，热量只能用焦耳定律计算，因此先通过不转动时的电压电流求电阻，再代入正常工作的电流和时间计算热量。
【解析】1. 电动机未转动时，为纯电阻电路，根据欧姆定律计算电阻：
$R=\frac{U_1}{I_1}=\frac{0.3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=1\ \Omega$
2. 电动机正常工作时，根据焦耳定律计算产生的热量：
$Q=I_2^2 R t=(1\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega×10\ \mathrm{s}=10\ \mathrm{J}$
【答案】10 J
【知识点】焦耳定律、纯电阻电路
【点评】本题关键在于区分电动机转动与不转动时的电路类型，掌握纯电阻与非纯电阻电路的热量计算方法，易错点是误将转动时的电压电流直接用于热量计算，考查对电动机相关公式的应用能力。
【难度系数】0.5
【解析】1. 电动机未转动时，为纯电阻电路，根据欧姆定律计算电阻：
$R=\frac{U_1}{I_1}=\frac{0.3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=1\ \Omega$
2. 电动机正常工作时，根据焦耳定律计算产生的热量：
$Q=I_2^2 R t=(1\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega×10\ \mathrm{s}=10\ \mathrm{J}$
【答案】10 J
【知识点】焦耳定律、纯电阻电路
【点评】本题关键在于区分电动机转动与不转动时的电路类型，掌握纯电阻与非纯电阻电路的热量计算方法，易错点是误将转动时的电压电流直接用于热量计算，考查对电动机相关公式的应用能力。
【难度系数】0.5
7 电炉通电时，电炉丝热得发红，而与电炉丝串联的铜导线却几乎不发热。关于产生这一现象的原因，小明和小华分别进行了推断。
小明的观点：通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大得多。
小华的观点：电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多。
你赞同谁的观点？请结合所学知识回答并进行简单说明。
小明的观点：通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大得多。
小华的观点：电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多。
你赞同谁的观点？请结合所学知识回答并进行简单说明。
答案
7.赞同小华的观点。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在通过的电流和通电时间都相等的情况下，因为电热丝的电阻比铜导线大得多，所以电热丝很热，铜导线几乎不发热。电热丝与铜导线串联，通过它们的电流是相等的，故小明的观点是错误的。
解析
【分析】
要解决该问题，首先明确电炉丝与铜导线的连接方式为串联，根据串联电路的电流规律可判断电流大小关系；再结合焦耳定律分析热量与电阻的关联，即可判断谁的观点正确。小明忽略了串联电路的电流特点，小华抓住了电阻对热量的影响，符合物理规律。
【解析】
电炉丝与铜导线串联，根据串联电路的电流特点：串联电路中各处电流相等，因此通过电炉丝和铜导线的电流I大小相同，且两者通电时间t也相等。根据焦耳定律公式$Q=I^2Rt$，当电流I和通电时间t一定时，电流产生的热量Q与电阻R成正比。由于电炉丝的电阻远大于铜导线的电阻，所以电炉丝产生的热量远多于铜导线，因此电炉丝热得发红，而铜导线几乎不发热。故小明的观点错误，小华的观点正确。
【答案】
赞同小华的观点。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电炉丝与铜导线串联，通过它们的电流和通电时间都相等，由于电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多，所以电炉丝产生的热量更多，因此电炉丝热得发红，而铜导线几乎不发热；小明的观点错误，因为串联电路中各处电流相等，通过电炉丝和铜导线的电流大小相同。
【知识点】
焦耳定律、串联电路的电流特点
【点评】
本题结合生活中的电炉现象，考查串联电路电流规律和焦耳定律的应用，需要学生准确掌握相关知识点，运用控制变量法分析问题，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.3
要解决该问题，首先明确电炉丝与铜导线的连接方式为串联，根据串联电路的电流规律可判断电流大小关系；再结合焦耳定律分析热量与电阻的关联，即可判断谁的观点正确。小明忽略了串联电路的电流特点，小华抓住了电阻对热量的影响，符合物理规律。
【解析】
电炉丝与铜导线串联，根据串联电路的电流特点：串联电路中各处电流相等，因此通过电炉丝和铜导线的电流I大小相同，且两者通电时间t也相等。根据焦耳定律公式$Q=I^2Rt$，当电流I和通电时间t一定时，电流产生的热量Q与电阻R成正比。由于电炉丝的电阻远大于铜导线的电阻，所以电炉丝产生的热量远多于铜导线，因此电炉丝热得发红，而铜导线几乎不发热。故小明的观点错误，小华的观点正确。
【答案】
赞同小华的观点。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电炉丝与铜导线串联，通过它们的电流和通电时间都相等，由于电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多，所以电炉丝产生的热量更多，因此电炉丝热得发红，而铜导线几乎不发热；小明的观点错误，因为串联电路中各处电流相等，通过电炉丝和铜导线的电流大小相同。
【知识点】
焦耳定律、串联电路的电流特点
【点评】
本题结合生活中的电炉现象，考查串联电路电流规律和焦耳定律的应用，需要学生准确掌握相关知识点，运用控制变量法分析问题，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.3
8 某发电厂的输出功率为200 kW，输电电压有两种，分别为120 V和1200 V。若输电线的电阻为0.03 Ω，则在这两种情况下，通电1 s，在输电线上损失的能量各为多少？由此可以说明什么问题？（计算结果保留至小数点后一位）
答案
8.$U=120\ \mathrm{V}$：
$I=\frac{P}{U}=\frac{2× 10^5\ \mathrm{W}}{120\ \mathrm{V}}=1666.7\ \mathrm{A}$
$Q=I^2Rt=(1666.7\ \mathrm{A})^2× 0.03\ \Omega× 1\ \mathrm{s}=83336.7\ \mathrm{J}$
$U=1200\ \mathrm{V}$：
$I=\frac{P}{U}=\frac{2× 10^5\ \mathrm{W}}{1200\ \mathrm{V}}=166.7\ \mathrm{A}$
$Q=I^2Rt=(166.7\ \mathrm{A})^2× 0.03\ \Omega× 1\ \mathrm{s}=833.7\ \mathrm{J}$
这说明为减少输电过程中的损耗，应采取高压输电。
$I=\frac{P}{U}=\frac{2× 10^5\ \mathrm{W}}{120\ \mathrm{V}}=1666.7\ \mathrm{A}$
$Q=I^2Rt=(1666.7\ \mathrm{A})^2× 0.03\ \Omega× 1\ \mathrm{s}=83336.7\ \mathrm{J}$
$U=1200\ \mathrm{V}$：
$I=\frac{P}{U}=\frac{2× 10^5\ \mathrm{W}}{1200\ \mathrm{V}}=166.7\ \mathrm{A}$
$Q=I^2Rt=(166.7\ \mathrm{A})^2× 0.03\ \Omega× 1\ \mathrm{s}=833.7\ \mathrm{J}$
这说明为减少输电过程中的损耗，应采取高压输电。
解析
【分析】
要解决该问题，需按以下思路思考：① 输电线上的电流由发电厂输出功率和输电电压决定，利用公式$P=UI$可计算两种输电电压下的输电电流；② 输电线上损失的能量属于电流的热效应，需用焦耳定律$Q=I^2Rt$计算，代入对应电流、输电线电阻和通电时间即可；最后对比两种电压下的能量损失，总结输电方式的规律。
【解析】
1. 当输电电压$U_1=120\ \mathrm{V}$时：
根据$P=UI$，输电电流$I_1=\frac{P}{U_1}=\frac{2×10^5\ \mathrm{W}}{120\ \mathrm{V}}\approx1666.7\ \mathrm{A}$；
通电$1\ \mathrm{s}$输电线上损失的能量（焦耳热）$Q_1=I_1^2Rt=(1666.7\ \mathrm{A})^2×0.03\ \Omega×1\ \mathrm{s}\approx83336.7\ \mathrm{J}$。
2. 当输电电压$U_2=1200\ \mathrm{V}$时：
同理，输电电流$I_2=\frac{P}{U_2}=\frac{2×10^5\ \mathrm{W}}{1200\ \mathrm{V}}\approx166.7\ \mathrm{A}$；
通电$1\ \mathrm{s}$输电线上损失的能量$Q_2=I_2^2Rt=(166.7\ \mathrm{A})^2×0.03\ \Omega×1\ \mathrm{s}\approx833.7\ \mathrm{J}$。
对比两种情况的能量损失可知：输电电压越高，输电线上损失的能量越少，因此为减少输电过程中的损耗，应采取高压输电。
【答案】
$U=120\ \mathrm{V}$时，输电线上损失的能量为$83336.7\ \mathrm{J}$；$U=1200\ \mathrm{V}$时，损失的能量为$833.7\ \mathrm{J}$；说明为减少输电过程中的损耗，应采取高压输电。
【知识点】
焦耳定律、高压输电
【点评】
本题考查电能输送中输电线上能量损失的计算，核心是结合功率公式和焦耳定律解决实际问题，通过对比结果理解高压输电的必要性，属于基础应用类题目，注重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.3
要解决该问题，需按以下思路思考：① 输电线上的电流由发电厂输出功率和输电电压决定，利用公式$P=UI$可计算两种输电电压下的输电电流；② 输电线上损失的能量属于电流的热效应，需用焦耳定律$Q=I^2Rt$计算，代入对应电流、输电线电阻和通电时间即可；最后对比两种电压下的能量损失，总结输电方式的规律。
【解析】
1. 当输电电压$U_1=120\ \mathrm{V}$时：
根据$P=UI$，输电电流$I_1=\frac{P}{U_1}=\frac{2×10^5\ \mathrm{W}}{120\ \mathrm{V}}\approx1666.7\ \mathrm{A}$；
通电$1\ \mathrm{s}$输电线上损失的能量（焦耳热）$Q_1=I_1^2Rt=(1666.7\ \mathrm{A})^2×0.03\ \Omega×1\ \mathrm{s}\approx83336.7\ \mathrm{J}$。
2. 当输电电压$U_2=1200\ \mathrm{V}$时：
同理，输电电流$I_2=\frac{P}{U_2}=\frac{2×10^5\ \mathrm{W}}{1200\ \mathrm{V}}\approx166.7\ \mathrm{A}$；
通电$1\ \mathrm{s}$输电线上损失的能量$Q_2=I_2^2Rt=(166.7\ \mathrm{A})^2×0.03\ \Omega×1\ \mathrm{s}\approx833.7\ \mathrm{J}$。
对比两种情况的能量损失可知：输电电压越高，输电线上损失的能量越少，因此为减少输电过程中的损耗，应采取高压输电。
【答案】
$U=120\ \mathrm{V}$时，输电线上损失的能量为$83336.7\ \mathrm{J}$；$U=1200\ \mathrm{V}$时，损失的能量为$833.7\ \mathrm{J}$；说明为减少输电过程中的损耗，应采取高压输电。
【知识点】
焦耳定律、高压输电
【点评】
本题考查电能输送中输电线上能量损失的计算，核心是结合功率公式和焦耳定律解决实际问题，通过对比结果理解高压输电的必要性，属于基础应用类题目，注重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.3
9 电流的热效应有利有弊，生活生产中既要利用它，又要采取相应措施防止它产生危害。请观察家中的用电器，完成下表。
答案
9.（其他答案合理均可）
电流的热效应
| 利用(写出至少3个例子) | 防止(写出至少2条措施) |
| ---- | ---- |
| ① 电热水器
② 电饭锅
③ 电熨斗 | ① 电视机的后盖有很多孔，用来通风散热
② 电脑运行时温度升高，用微型风扇及时散热 |
电流的热效应
| 利用(写出至少3个例子) | 防止(写出至少2条措施) |
| ---- | ---- |
| ① 电热水器
② 电饭锅
③ 电熨斗 | ① 电视机的后盖有很多孔，用来通风散热
② 电脑运行时温度升高，用微型风扇及时散热 |
解析
【分析】
首先明确电流的热效应是指电流通过导体时电能转化为内能的现象。解题时，“利用”部分需选取将电流产生的热量用于服务生活、生产的电器；“防止”部分需针对用电器因电热过多损坏的情况，选取合理的散热措施，结合生活中常见的用电器即可得出答案。
【解析】
电流的热效应在生活中既有应用也有需要防止的危害：
1. 利用电流热效应的例子：电热水器、电饭锅、电熨斗，这些电器都是利用电流产生的热量来工作，将电能转化为内能，满足加热等需求；
2. 防止电流热效应危害的措施：电视机后盖设计很多孔，通过通风散热降低温度；电脑运行时安装微型风扇，及时带走热量，避免温度过高损坏元件。
【答案】
| 利用(写出至少3个例子) | 防止(写出至少2条措施) |
| ---- | ---- |
| ① 电热水器
② 电饭锅
③ 电熨斗 | ① 电视机的后盖有很多孔，用来通风散热
② 电脑运行时温度升高，用微型风扇及时散热 |
【知识点】
电流的热效应
【点评】
本题结合生活实际考查电流热效应的应用与防护，贴近日常生活，注重知识的实际运用，难度较低。
【难度系数】
0.6
首先明确电流的热效应是指电流通过导体时电能转化为内能的现象。解题时，“利用”部分需选取将电流产生的热量用于服务生活、生产的电器；“防止”部分需针对用电器因电热过多损坏的情况，选取合理的散热措施，结合生活中常见的用电器即可得出答案。
【解析】
电流的热效应在生活中既有应用也有需要防止的危害：
1. 利用电流热效应的例子：电热水器、电饭锅、电熨斗，这些电器都是利用电流产生的热量来工作，将电能转化为内能，满足加热等需求；
2. 防止电流热效应危害的措施：电视机后盖设计很多孔，通过通风散热降低温度；电脑运行时安装微型风扇，及时带走热量，避免温度过高损坏元件。
【答案】
| 利用(写出至少3个例子) | 防止(写出至少2条措施) |
| ---- | ---- |
| ① 电热水器
② 电饭锅
③ 电熨斗 | ① 电视机的后盖有很多孔，用来通风散热
② 电脑运行时温度升高，用微型风扇及时散热 |
【知识点】
电流的热效应
【点评】
本题结合生活实际考查电流热效应的应用与防护，贴近日常生活，注重知识的实际运用，难度较低。
【难度系数】
0.6
