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1. 电流通过导体时，
电能
转化成内能
，导致导体发热的现象，叫做电流的热效应。答案
1. 电能 内能
解析
【分析】本题考查电流热效应的基本概念，解题时需准确回忆电流热效应的定义：电流通过导体时会发生能量转化，消耗的是电能，转化为使导体发热的内能，据此可直接填写对应内容。
【解析】电流的热效应定义为：电流通过导体时，电能转化为内能，导致导体发热的现象，因此两个空依次填入电能和内能。
【答案】电能 内能
【知识点】电流的热效应、能量转化
【点评】本题为基础概念识记题，考查对电流热效应定义的掌握，属于电学入门级知识点，难度较低，适合巩固基础。
【难度系数】0.8
【解析】电流的热效应定义为：电流通过导体时，电能转化为内能，导致导体发热的现象，因此两个空依次填入电能和内能。
【答案】电能 内能
【知识点】电流的热效应、能量转化
【点评】本题为基础概念识记题，考查对电流热效应定义的掌握，属于电学入门级知识点，难度较低，适合巩固基础。
【难度系数】0.8
2. 通电导体产生的热量与
电流
、电阻
、通电时间
等因素有关。答案
2. 电流 电阻 通电时间
解析
【分析】这道题考查通电导体产生热量的影响因素，解题时需回忆焦耳定律的核心内容，明确电流产生热量的相关关联物理量，结合课本基础知识点即可推导得出答案。
【解析】根据焦耳定律，电流通过导体产生的热量与电流的二次方、导体的电阻、通电时间有关，因此通电导体产生的热量和这三个因素相关。
【答案】电流 电阻 通电时间
【知识点】焦耳定律
【点评】本题为基础概念识记题，直接考查课本核心知识点，难度较低，用于巩固电学基础内容。
【难度系数】0.9
【解析】根据焦耳定律，电流通过导体产生的热量与电流的二次方、导体的电阻、通电时间有关，因此通电导体产生的热量和这三个因素相关。
【答案】电流 电阻 通电时间
【知识点】焦耳定律
【点评】本题为基础概念识记题，直接考查课本核心知识点，难度较低，用于巩固电学基础内容。
【难度系数】0.9
3. 焦耳定律的公式为：$Q=$
$I^2Rt$
，焦耳定律适用于所有的电路。答案
3. $I^2Rt$
解析
【分析】本题考查焦耳定律的基本公式识记，需回忆焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量与电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比，据此确定对应公式。
【解析】焦耳定律的公式为$Q=I^2Rt$，该公式适用于所有电路，因此横线处应填写$I^2Rt$。
【答案】$I^2Rt$
【知识点】焦耳定律
【点评】本题为电学基础公式识记题，难度较低，主要考查学生对焦耳定律核心公式的掌握情况。
【难度系数】0.9
【解析】焦耳定律的公式为$Q=I^2Rt$，该公式适用于所有电路，因此横线处应填写$I^2Rt$。
【答案】$I^2Rt$
【知识点】焦耳定律
【点评】本题为电学基础公式识记题，难度较低，主要考查学生对焦耳定律核心公式的掌握情况。
【难度系数】0.9
4. 当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热),纯电阻电路则有$Q=W$,可用电功公式算$Q$,即$Q=W=$$=$$=$$=$。
答案
4. $Pt$ $UIt$ $I^2Rt$ $\dfrac{U^2t}{R}$
解析
【分析】首先明确纯电阻电路的核心特性：电流通过导体时，电功全部转化为电热，因此电热$ Q $等于电功$ W $。电功的计算公式有多种形式，结合纯电阻电路的特点，可直接用电功公式计算电热，需回忆并写出对应的四个表达式。
【解析】纯电阻电路中，$ Q=W $，电功的计算公式为：$ Q=W=Pt=UIt=I^2Rt=\dfrac{U^2t}{R} $。
【答案】$ Pt $ $ UIt $ $ I^2Rt $ $ \dfrac{U^2t}{R} $
【知识点】电功公式、纯电阻电路电热计算
【点评】本题考查纯电阻电路中电功与电热的关系及电功公式的应用，属于基础知识点的记忆与应用，难度较低。
【难度系数】0.5
【解析】纯电阻电路中，$ Q=W $，电功的计算公式为：$ Q=W=Pt=UIt=I^2Rt=\dfrac{U^2t}{R} $。
【答案】$ Pt $ $ UIt $ $ I^2Rt $ $ \dfrac{U^2t}{R} $
【知识点】电功公式、纯电阻电路电热计算
【点评】本题考查纯电阻电路中电功与电热的关系及电功公式的应用，属于基础知识点的记忆与应用，难度较低。
【难度系数】0.5
例1 一电功率为2 200 W的电动机，在接通220 V的电源后正常工作。通过测量发现通过它线圈中的电流大小为20 A，线圈电阻为1.25 Ω。问：
（1）该电动机工作20 min消耗的电能是多少？
（2）这段时间里，电动机产生多少热量？
（3）除内能外，电能主要转化成了什么形式的能？
解析 （1）$W=Pt=2200\ \mathrm{W} × 20 × 60\ \mathrm{s}=2.64 × 10^6\ \mathrm{J}$。
（2）$Q=I^2Rt=(20\ \mathrm{A})^2 × 1.25\ \Omega × 20 × 60\ \mathrm{s}=6 × 10^5\ \mathrm{J}$。
（3）除内能外，电能主要转化成了机械能，即用于带动其他机械运转。
（1）该电动机工作20 min消耗的电能是多少？
（2）这段时间里，电动机产生多少热量？
（3）除内能外，电能主要转化成了什么形式的能？
解析 （1）$W=Pt=2200\ \mathrm{W} × 20 × 60\ \mathrm{s}=2.64 × 10^6\ \mathrm{J}$。
（2）$Q=I^2Rt=(20\ \mathrm{A})^2 × 1.25\ \Omega × 20 × 60\ \mathrm{s}=6 × 10^5\ \mathrm{J}$。
（3）除内能外，电能主要转化成了机械能，即用于带动其他机械运转。
答案
解：
（1）工作时间$t=20\ \mathrm{min}=20×60\ \mathrm{s}=1200\ \mathrm{s}$
电动机工作20 min消耗的电能：
$W=Pt=2200\ \mathrm{W}×1200\ \mathrm{s}=2.64×10^6\ \mathrm{J}$
（2）由焦耳定律可得，这段时间电动机产生的热量：
$Q=I^2Rt=(20\ \mathrm{A})^2×1.25\ \Omega×1200\ \mathrm{s}=6×10^5\ \mathrm{J}$
（3）除内能外，电能主要转化为机械能。
答：（1）该电动机工作20 min消耗的电能是$2.64×10^6\ \mathrm{J}$；（2）这段时间电动机产生的热量为$6×10^5\ \mathrm{J}$；（3）除内能外，电能主要转化为机械能。
（1）工作时间$t=20\ \mathrm{min}=20×60\ \mathrm{s}=1200\ \mathrm{s}$
电动机工作20 min消耗的电能：
$W=Pt=2200\ \mathrm{W}×1200\ \mathrm{s}=2.64×10^6\ \mathrm{J}$
（2）由焦耳定律可得，这段时间电动机产生的热量：
$Q=I^2Rt=(20\ \mathrm{A})^2×1.25\ \Omega×1200\ \mathrm{s}=6×10^5\ \mathrm{J}$
（3）除内能外，电能主要转化为机械能。
答：（1）该电动机工作20 min消耗的电能是$2.64×10^6\ \mathrm{J}$；（2）这段时间电动机产生的热量为$6×10^5\ \mathrm{J}$；（3）除内能外，电能主要转化为机械能。
解析
【分析】
本题考查非纯电阻电路的电能与热量计算，解题思路如下：（1）电动机消耗的总电能需用额定功率与工作时间计算，先将时间单位换算为秒，再代入电功公式$ W=Pt $；（2）电动机线圈产生的热量属于电热，只能用焦耳定律$ Q=I^2Rt $计算，不可用总电功公式，因为电动机是非纯电阻，电能并非全部转化为内能；（3）电动机的作用是对外做功，因此电能除转化为内能外，主要转化为机械能。
【解析】
（1）先换算时间：$ t = 20\ \mathrm{min} = 20 × 60\ \mathrm{s} = 1200\ \mathrm{s} $，电动机消耗的总电能公式为$ W=Pt $，代入数据得：$ W = 2200\ \mathrm{W} × 1200\ \mathrm{s} = 2.64 × 10^6\ \mathrm{J} $；
（2）电动机产生的热量由焦耳定律计算，公式为$ Q=I^2Rt $，代入数据得：$ Q = (20\ \mathrm{A})^2 × 1.25\ \Omega × 1200\ \mathrm{s} = 6 × 10^5\ \mathrm{J} $；
（3）电动机工作时，电能一部分转化为内能，另一部分用于对外做功，因此除内能外，电能主要转化为机械能。
【答案】
（1）该电动机工作20 min消耗的电能是$ 2.64 × 10^6\ \mathrm{J} $；（2）这段时间电动机产生的热量为$ 6 × 10^5\ \mathrm{J} $；（3）除内能外，电能主要转化为机械能。
【知识点】
电功计算、焦耳定律、能量转化
【点评】
本题为非纯电阻电路的基础应用题，核心是区分电动机总电能与线圈电热的计算方法，需掌握非纯电阻中电功与电热的公式差异，考查对能量转化的理解，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查非纯电阻电路的电能与热量计算，解题思路如下：（1）电动机消耗的总电能需用额定功率与工作时间计算，先将时间单位换算为秒，再代入电功公式$ W=Pt $；（2）电动机线圈产生的热量属于电热，只能用焦耳定律$ Q=I^2Rt $计算，不可用总电功公式，因为电动机是非纯电阻，电能并非全部转化为内能；（3）电动机的作用是对外做功，因此电能除转化为内能外，主要转化为机械能。
【解析】
（1）先换算时间：$ t = 20\ \mathrm{min} = 20 × 60\ \mathrm{s} = 1200\ \mathrm{s} $，电动机消耗的总电能公式为$ W=Pt $，代入数据得：$ W = 2200\ \mathrm{W} × 1200\ \mathrm{s} = 2.64 × 10^6\ \mathrm{J} $；
（2）电动机产生的热量由焦耳定律计算，公式为$ Q=I^2Rt $，代入数据得：$ Q = (20\ \mathrm{A})^2 × 1.25\ \Omega × 1200\ \mathrm{s} = 6 × 10^5\ \mathrm{J} $；
（3）电动机工作时，电能一部分转化为内能，另一部分用于对外做功，因此除内能外，电能主要转化为机械能。
【答案】
（1）该电动机工作20 min消耗的电能是$ 2.64 × 10^6\ \mathrm{J} $；（2）这段时间电动机产生的热量为$ 6 × 10^5\ \mathrm{J} $；（3）除内能外，电能主要转化为机械能。
【知识点】
电功计算、焦耳定律、能量转化
【点评】
本题为非纯电阻电路的基础应用题，核心是区分电动机总电能与线圈电热的计算方法，需掌握非纯电阻中电功与电热的公式差异，考查对能量转化的理解，难度适中。
【难度系数】
0.5
例2 小明家买了一台电烤箱，发热功率有高、中、低三个挡位。小明根据电烤箱的工作情况，跟同学们在实验室组成的模拟电烤箱的实验电路如图15-4-1所示。电源输出电压恒定为6 V，两个发热电阻分别为$R_1=10\ \Omega$，$R_2=20\ \Omega$。单刀双掷开关$S_2$可分别与触点a、b接通。请你参与小明他们的研究，分析和解答以下问题：
（1）两个开关分别处于什么状态时，模拟电烤箱电路处于“低”挡位？为什么？
（2）模拟电烤箱电路处于“中”挡位工作时，消耗的电功率是多少？
（3）模拟电烤箱电路处于“高”挡位工作时，通电10 min，电流产生多少热量？
解析 （1）当开关$S_1$断开，$S_2$接a时，$R_1$和$R_2$串联，接入电路的电阻最大。根据$P=\frac{U^2}{R}$可知，当电压不变时，电阻最大，电功率最小，此时电路处于“低”挡位。
图15-4-1
（2）当开关$S_1$闭合，$S_2$接a时，只有电阻$R_2$接入电路，电路处于“中”挡位，此时电功率$P_中=P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{20\ \Omega}=1.8\ \mathrm{W}$。
（3）当开关$S_1$闭合，$S_2$接b时，两个电阻并联接入电路，此时电路处于“高”挡位，电阻$R_1$消耗的电功率$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=3.6\ \mathrm{W}$，“高”挡位电功率$P_高=P_1+P_2=3.6\ \mathrm{W}+1.8\ \mathrm{W}=5.4\ \mathrm{W}$，通电10 min产生热量$Q=W=P_高 t=5.4\ \mathrm{W}×10×60\ \mathrm{s}=3240\ \mathrm{J}$。
（1）两个开关分别处于什么状态时，模拟电烤箱电路处于“低”挡位？为什么？
（2）模拟电烤箱电路处于“中”挡位工作时，消耗的电功率是多少？
（3）模拟电烤箱电路处于“高”挡位工作时，通电10 min，电流产生多少热量？
解析 （1）当开关$S_1$断开，$S_2$接a时，$R_1$和$R_2$串联，接入电路的电阻最大。根据$P=\frac{U^2}{R}$可知，当电压不变时，电阻最大，电功率最小，此时电路处于“低”挡位。
图15-4-1
（2）当开关$S_1$闭合，$S_2$接a时，只有电阻$R_2$接入电路，电路处于“中”挡位，此时电功率$P_中=P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{20\ \Omega}=1.8\ \mathrm{W}$。
（3）当开关$S_1$闭合，$S_2$接b时，两个电阻并联接入电路，此时电路处于“高”挡位，电阻$R_1$消耗的电功率$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=3.6\ \mathrm{W}$，“高”挡位电功率$P_高=P_1+P_2=3.6\ \mathrm{W}+1.8\ \mathrm{W}=5.4\ \mathrm{W}$，通电10 min产生热量$Q=W=P_高 t=5.4\ \mathrm{W}×10×60\ \mathrm{s}=3240\ \mathrm{J}$。
答案
解：
（1）当开关$\mathrm{S}_1$断开，$\mathrm{S}_2$接触点$a$时，$R_1$和$R_2$串联，电路接入的总电阻最大。
电源输出电压恒定，根据公式$P=\frac{U^2}{R}$可知，电压不变时，电路总电阻越大，总电功率越小，因此此时电路处于“低”挡位。
（2）当电路处于“中”挡位时，只有$R_2$接入电路，此时电路消耗的电功率：
$P_{\mathrm{中}}=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{20\ \Omega}=1.8\ \mathrm{W}$
（3）当电路处于“高”挡位时，$R_1$与$R_2$并联接入电路。
$R_1$的发热功率：
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=3.6\ \mathrm{W}$
高挡位总发热功率：
$P_{\mathrm{高}}=P_1+P_{\mathrm{中}}=3.6\ \mathrm{W}+1.8\ \mathrm{W}=5.4\ \mathrm{W}$
通电时间$t=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$，电流产生的热量：
$Q=W=P_{\mathrm{高}}t=5.4\ \mathrm{W} × 600\ \mathrm{s}=3240\ \mathrm{J}$
答：（1）开关$\mathrm{S}_1$断开、$\mathrm{S}_2$接$a$时电路处于低挡位，此时两电阻串联总电阻最大，电源电压不变时由$P=\frac{U^2}{R}$得总功率最小；（2）中挡位工作时消耗的电功率为$1.8\ \mathrm{W}$；（3）高挡位通电10 min电流产生的热量为$3240\ \mathrm{J}$。
（1）当开关$\mathrm{S}_1$断开，$\mathrm{S}_2$接触点$a$时，$R_1$和$R_2$串联，电路接入的总电阻最大。
电源输出电压恒定，根据公式$P=\frac{U^2}{R}$可知，电压不变时，电路总电阻越大，总电功率越小，因此此时电路处于“低”挡位。
（2）当电路处于“中”挡位时，只有$R_2$接入电路，此时电路消耗的电功率：
$P_{\mathrm{中}}=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{20\ \Omega}=1.8\ \mathrm{W}$
（3）当电路处于“高”挡位时，$R_1$与$R_2$并联接入电路。
$R_1$的发热功率：
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=3.6\ \mathrm{W}$
高挡位总发热功率：
$P_{\mathrm{高}}=P_1+P_{\mathrm{中}}=3.6\ \mathrm{W}+1.8\ \mathrm{W}=5.4\ \mathrm{W}$
通电时间$t=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$，电流产生的热量：
$Q=W=P_{\mathrm{高}}t=5.4\ \mathrm{W} × 600\ \mathrm{s}=3240\ \mathrm{J}$
答：（1）开关$\mathrm{S}_1$断开、$\mathrm{S}_2$接$a$时电路处于低挡位，此时两电阻串联总电阻最大，电源电压不变时由$P=\frac{U^2}{R}$得总功率最小；（2）中挡位工作时消耗的电功率为$1.8\ \mathrm{W}$；（3）高挡位通电10 min电流产生的热量为$3240\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
要解决电烤箱挡位问题，需利用电源电压恒定的特点，结合公式$P=\frac{U^2}{R}$，通过开关状态判断电路总电阻：电阻越大，总功率越小，挡位越低。首先明确不同开关状态的电路连接：$S_1$断开时电路为串联，闭合时为单电阻或并联；$S_2$接a时为串联或单电阻，接b时为并联。再对应挡位功率计算，最后根据$Q=W=Pt$计算高挡热量。
【解析】
（1）判断低挡位：当$S_1$断开，$S_2$接a时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻$R_{总}=R_1+R_2=10\Omega+20\Omega=30\Omega$，总电阻最大。电源电压$U=6V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电压不变时电阻越大总功率越小，此时总功率最小，为低挡位。
（2）计算中挡位功率：当$S_1$闭合，$S_2$接a时，只有$R_2$接入电路，为中挡位。代入公式得：$P_{中}=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6V)^2}{20\Omega}=1.8W$。
（3）计算高挡位热量：当$S_1$闭合，$S_2$接b时，$R_1$与$R_2$并联，总电阻最小，功率最大为高挡位。分别计算功率：$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(6V)^2}{10\Omega}=3.6W$，总功率$P_{高}=P_1+P_{中}=3.6W+1.8W=5.4W$。通电时间$t=10min=600s$，热量$Q=W=P_{高}t=5.4W×600s=3240J$。
【答案】
（1）当开关$S_1$断开、$S_2$接$a$时，电路处于“低”挡位，此时两电阻串联总电阻最大，电源电压不变时总功率最小；（2）中挡位工作时消耗的电功率为$1.8W$；（3）高挡位通电10 min电流产生的热量为$3240J$。
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、焦耳定律
【点评】
本题是电烤箱挡位的典型基础题，结合串并联电路规律和电功率公式，考查电路分析与公式应用能力，需掌握开关状态对应的电路连接，灵活运用相关公式计算。
【难度系数】
0.6
要解决电烤箱挡位问题，需利用电源电压恒定的特点，结合公式$P=\frac{U^2}{R}$，通过开关状态判断电路总电阻：电阻越大，总功率越小，挡位越低。首先明确不同开关状态的电路连接：$S_1$断开时电路为串联，闭合时为单电阻或并联；$S_2$接a时为串联或单电阻，接b时为并联。再对应挡位功率计算，最后根据$Q=W=Pt$计算高挡热量。
【解析】
（1）判断低挡位：当$S_1$断开，$S_2$接a时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻$R_{总}=R_1+R_2=10\Omega+20\Omega=30\Omega$，总电阻最大。电源电压$U=6V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电压不变时电阻越大总功率越小，此时总功率最小，为低挡位。
（2）计算中挡位功率：当$S_1$闭合，$S_2$接a时，只有$R_2$接入电路，为中挡位。代入公式得：$P_{中}=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6V)^2}{20\Omega}=1.8W$。
（3）计算高挡位热量：当$S_1$闭合，$S_2$接b时，$R_1$与$R_2$并联，总电阻最小，功率最大为高挡位。分别计算功率：$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(6V)^2}{10\Omega}=3.6W$，总功率$P_{高}=P_1+P_{中}=3.6W+1.8W=5.4W$。通电时间$t=10min=600s$，热量$Q=W=P_{高}t=5.4W×600s=3240J$。
【答案】
（1）当开关$S_1$断开、$S_2$接$a$时，电路处于“低”挡位，此时两电阻串联总电阻最大，电源电压不变时总功率最小；（2）中挡位工作时消耗的电功率为$1.8W$；（3）高挡位通电10 min电流产生的热量为$3240J$。
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、焦耳定律
【点评】
本题是电烤箱挡位的典型基础题，结合串并联电路规律和电功率公式，考查电路分析与公式应用能力，需掌握开关状态对应的电路连接，灵活运用相关公式计算。
【难度系数】
0.6
