专题15.3 电热器 电流的热效应（六大易错题考点练习）-2024-2025学年苏科版物理九年级下册考点分类专题易错题汇编培优练

2024-2025学年苏科版物理九年级下册考点分类专题易错题汇编培优练 专题15.3 电热器 电流的热效应（六大考点） 考点1 电流热效应的概念 1 考点2 利用电流的热效应工作的用电器 2 考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图 3 考点4 焦耳定律的公式及简单应用 6 考点5 焦耳定律的推导式及其应用 8 考点6 家庭电路用电器的导线发热或损坏的原因 9 考点1 电流热效应的概念 【典例分析】（23-24九年级上·江苏南京·期末）塑料袋封口夹的电路图如图所示，它利用电流的 效应实现高温封口，已知电源电压恒为6V，电热丝R为1Ω，闭合开关S，3s内产生的热量为 J，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）R的阻值。 【变式1-1】（22-23九年级下·江苏无锡·期中）小夏在户外拓展训练中，将一张口香糖的包装锡纸撕成中间窄两端宽的条形，两端分别接在一节干电池的正负极上，锡纸就可以燃烧取火，如图，锡纸通电后会在 （选填：“两端”或“中间”）位置先燃烧起来，这是因为电流的 效应。 【变式1-2】（22-23八年级下·江苏连云港·期中）石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。最近国外研究人员通过引入多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，这是利用石墨烯的（　　） A．透光性好 B．导热性好 C．硬度大 D．导电性强 【变式1-3】（23-24九年级上·江苏南通·期末）小文同学在活动课上表演了个小魔术，用电热片点燃火柴。如图所示，操作时将一厚薄均匀的电热片接在电源上，然后将火柴靠近电热片上三个位置的其中一个，三个位置的效果（　　） A．a点最明显 B．方点最不明显 C．c点最明显 D．都一样 【变式1-4】（2023·江苏无锡·一模）手机连续使用时间过长，会使其温度明显升高。手机温度升高是因为电流的 效应；如果手机工作时的等效电阻是10Ω，工作电流为0.2A，刷屏1小时，手机一共能产生 J的热量。用充电器给手机电池充电，在充电过程中，该手机电池相当于电路中的 （选填“电源”“用电器”或“开关”）。 考点2 利用电流的热效应工作的用电器 【典例分析】（23-24九年级下·江苏泰州·开学考试）如图，是充电热水袋，因为使用方便，保温时间长，深受人们的喜爱。充电时袋中所装水的温度升高是利用了电流的 效应，水温降低较慢是利用了水的 较大的特性，过一段时间后温度降低，水的内能 （选填“减小”、“不变”或“增大”）。 【变式2-1】（22-23九年级上·江苏宿迁·期末）下列用电器消耗相同的电能，产生热量最多的是（　　） A．洗衣机 B．电水壶 C．电视机 D．电风扇 【变式2-2】（23-24九年级上·江苏连云港·期末）（1）电饭煲主要是利用电流的 效应工作的。合格的电饭煲其电源线线芯一般都比较粗，根据焦耳定律可知，一定时间内为避免导线发热过多，应让导线的电阻尽量小一些的缘故； （2）如图是某电饭煲的简化电路，当开关S闭合时，电饭煲处于 （选填“加热”或“保温”）状态，若，则该电饭煲加热功率为 W。该电饭煲在4.2分钟里面可以让质量为1 kg的水升高 ℃。（水的比热容为）。 【变式2-3】（2024·江苏常州·一模）将规格均为“220V、200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同。下列说法中（　　） ①电烙铁产生的热量最多②三个用电器产生的热量一样多 ③电烙铁消耗的电能最多④三个用电器消耗的电能一样多 A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确 考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图 【典例分析】（2024·江苏南京·三模）为了探究影响电热的因素，小明先设计了如图所示电路，烧瓶中盛有一定质量的煤油，R甲>R乙。 (1)通电一段时间后，比较两烧瓶 （选填“温度计的示数”或“加热时间”），则可以探究出电热与 的关系。观察发现甲烧瓶中温度计的示数大，可得到结论 ； (2)本实验通过以两金属丝串联的方式，控制 相同；还因为导体产生的热量不易直接观察，便把导体产生热量的多少转换为 ，为了保证这种转换的科学性，实验中采取的措施是煤油的 相同。 【变式3-1】（2024·江苏无锡·二模）如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，透明容器中均密封着等量的空气，甲乙实验进行相同时间后，下列说法错误的是（　　） A．本实验的测量工具不需要温度计 B．甲图探究的是电流产生热量与电阻的关系 C．乙图中左右两容器中电阻丝产生的热量之比为4∶1 D．若将乙图容器外的电阻也放入右侧容器内，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大 【变式3-2】（2024·江苏南京·二模）如图所示的三个实验中： （1）通过比较温度计示数的变化量来比较液体吸热多少的有 （填写图号）； （2）甲实验，加热相同时间，a液体升温比b液体快，则a、b液体吸收热量的大小关系是Qa Qb，吸热能力更强的是 液体； （3）乙实验，用碎纸片加热时烧杯中的水升温快， （选填“能”或“不能”）说明碎纸片的热值大； （4）丙实验，将两个电阻串联起来，闭合开关可发现温度计 的示数升高快，仅用丙图中提供的器材， （选填“能”或“不能”）探究电热与电流的关系。 【变式3-3】（2024·江苏泰州·三模）小明用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝和。 （1）该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同； （2）闭合开关一段时间，阻值较大的那个烧瓶内温度计示数的变化量较大，实验结论是： ； （3）接着小明又把变阻器的滑片调到不同位置做两次实验，比较温度计A在相同时间内升高的温度，他研究的问题是 。 【变式3-4】（2024·江苏常州·一模）用以下装置进行实验。图甲是探究“电阻丝产生的热量与电流大小的关系”的实验装置。 （1）若探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”，应选用图乙中的烧瓶 （A/B/C），并将其电阻与图甲中R串联，实验中通过 来比较电阻丝产生的热量。 （2）若探究“不同物质吸热升温的现象”，应选择图乙中的烧瓶 （A/B/C），并将其电阻与图甲中R串联或并联。 （3）若将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来接入电路，通电一段时间后，瓶中液体都没有沸腾，烧瓶 （A/B/C）中的液体升温最慢。 【变式3-5】（2024·山东济宁·三模）小明和小亮分别用图一和图二的装置完成了两个探究实验： （1）图一装置中两个透明容器中密封着等量的空气，生活中我们经常看到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”这一现象，可用图一中 （选填“甲”或“乙”）的实验结论来解释； （2）图乙中通电相同时间，左容器中电阻产生的热量应该是右容器中电阻产生的热量的 倍； （3）小亮利用图二装置探究物质吸热能力、在a、b两瓶内装入质量、初温都相同的不同液体，电阻丝的阻值Ra Rb（选填“=”、“<”或“>”），一段时间后，小亮观察到b瓶内液体温度高一些，可判断b瓶内液体的吸热能力较 （选填“强”或“弱”）； （4）科学家们称超导现象是当代科学的“明珠”，在电炉丝、输电导线、保险丝中，适合用超导材料制作的是 。 考点4 焦耳定律的公式及简单应用 【典例分析】（2024·江苏淮安·模拟预测）某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和保温焖饭挡，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。开关S置于2挡时是高温烧煮挡，它的功率是 W；保温焖饭时电路中电流是 A，10min产生的热量是 J；若只要求保温焖饭挡的功率提升10%，请通过计算具体说明改进措施，你的措施是： 。 【变式4-1】（2024·福建厦门·三模）如图甲所示将小灯泡L和电阻R接入电路中，图乙是小灯泡L和电阻R的图像。同时闭合开关、时，电流表示数为0.7A。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为4V B．小灯泡电阻为10Ω C．小灯泡L和电阻R电功率之比为2∶5 D．在5min内电阻R产生的热量为120J 【变式4-2】（2024·江苏南京·模拟预测）简易电吹风简化电路如图所示，其主要技术参数如表，在家庭电路中使用： （1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是多少？ （2）电热丝R2的电阻值是多少？ 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 【变式4-3】（2023·江苏宿迁·三模）如图甲，电源电压恒定，灯泡L上标有“6V”字样，灯泡L的电流与两端电压的关系如图乙。定值电阻为20Ω，滑动变阻器上标有“50Ω1A”，电流表量程为0~3A。当闭合开关，断开开关、时，灯泡L正常发光。求： （1）灯泡正常发光时的电阻和电源电压； （2）当闭合开关，断开开关、时，调节变阻器的滑片P使灯泡消耗的功率为1.2W，滑动变阻器10s内产生的热量； （3）当开关、、均闭合时，电路允许消耗的最大功率。 考点5 焦耳定律的推导式及其应用 【典例分析】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）一根电炉丝烧坏了，切掉了后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．5︰6 B．6︰5 C．1︰6 D．6︰1 【变式5-1】（2024·河南周口·二模）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡上标有“2.5V”字样。只闭合开关S时，小灯泡正常发光。先闭合开关S，再闭合开关S1，前后两次电流表的示数分别为0.3A和0.5A，则小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 Ω。开关S、S1均闭合时，电路的总功率是 W；通电1min，定值电阻R产生的热量是 J。 【变式5-2】（2024·江苏苏州·一模）R是阻值可随压力F变化的电阻，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路，电源电压相同，R0＝20Ω；当F＝0N时，乙电路中电流表示数为0.1A。求： （1）电源电压； （2）图乙中，当压力为300N时，1min内电阻R0产生的热量； （3）图丙中，压力F的最大值。 【变式5-3】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）某型号的电饭锅有两挡，“1”挡是保温，“2”挡是高温烧煮，其电路如图所示。 （1）若开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，串联在电路中的电流表示数分别为和，求电阻和R的阻值； （2）若电源电压为200V，开关S置于“1”挡时，电饭锅工作15min产生的热量为多少？ 考点6 家庭电路用电器的导线发热或损坏的原因 【典例分析】（22-23九年级上·江苏泰州·期末）家庭电路中，由于线路连接处接触不良，造成局部过热，也可能会引起火灾。下列关于接触不良处过热的原因分析正确的是（　　） A．因电阻变大，使得通过此处电流比电路中其他部分电流小，但长时间通电造成的 B．因电阻变小，使得通过此处电流变大，长时间通电造成的 C．因电阻变小，使得此处的发热功率变大，长时间通电造成的 D．此处电流与电路中其他部分电流相等，因电阻变大，长时间通电造成的 【变式6-1】（22-23九年级上·江苏宿迁·期中）据报道：近几年确有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良所造成的，教训十分深刻，线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将 （选填“减小”“增大”或“不变”），在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而 （选填“减小”“增大”或“不变”），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。 【变式6-2】（2023·广西·中考真题）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（　　） A．电阻变小 B．电流比别处电流小 C．电阻变大 D．电流比别处电流大 【变式6-3】（2023·江苏南京·模拟预测）（1）在如图所示的电路中，电源电压保持6V不变，当开关S1断开，S2、S3闭合时，电流表的示数为1A；当开关S1闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为0.25A，则R1的阻值为 Ω，当开关S1闭合，S2、S3断开时，R2的电功率是 W； （2）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的 比导线大得多，根据焦耳定律可知，在 相同时，电炉丝产生了更多的热量。 【变式6-4】（22-23九年级上·江苏苏州·期末）入冬以来，各地因为不安全用电引起的火灾事故明显有上升趋势在家庭电路中。除了用电器总功率过大或者电路中发生 会造成电流过大引发安全事故外，线路连接处因为接触不良，也容易造成该处的电阻 （选填“变小”、“变大”或“不变”），造成局部过热，从而引发火灾。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年苏科版物理九年级下册考点分类专题易错题汇编培优练 专题15.3 电热器 电流的热效应（六大考点） 考点1 电流热效应的概念 1 考点2 利用电流的热效应工作的用电器 3 考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图 5 考点4 焦耳定律的公式及简单应用 11 考点5 焦耳定律的推导式及其应用 15 考点6 家庭电路用电器的导线发热或损坏的原因 19 考点1 电流热效应的概念 【典例分析】（23-24九年级上·江苏南京·期末）塑料袋封口夹的电路图如图所示，它利用电流的 效应实现高温封口，已知电源电压恒为6V，电热丝R为1Ω，闭合开关S，3s内产生的热量为 J，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）R的阻值。 答案： 热 108 增大 规范解答：[1]电流通过电阻，因为电流的热效应，电阻发热产生热量，温度升高，实现高温封口。 [2]电阻产生的热量为 [3]由公式 可知，电压不变，要减小电阻产生的热量，应增大R的阻值。 【变式1-1】（22-23九年级下·江苏无锡·期中）小夏在户外拓展训练中，将一张口香糖的包装锡纸撕成中间窄两端宽的条形，两端分别接在一节干电池的正负极上，锡纸就可以燃烧取火，如图，锡纸通电后会在 （选填：“两端”或“中间”）位置先燃烧起来，这是因为电流的 效应。 答案： 中间 热 规范解答：[1][2]锡纸撕成中间窄两端宽，则中间部分电阻大，当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热越多，故中间部分先燃烧起来，锡纸通电后燃烧是因为电流产生热，利用电流的热效应。 【变式1-2】（22-23八年级下·江苏连云港·期中）石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。最近国外研究人员通过引入多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，这是利用石墨烯的（　　） A．透光性好 B．导热性好 C．硬度大 D．导电性强 答案：B 规范解答：多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了交通信号和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，说明石墨烯具有良好的导热性，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1-3】（23-24九年级上·江苏南通·期末）小文同学在活动课上表演了个小魔术，用电热片点燃火柴。如图所示，操作时将一厚薄均匀的电热片接在电源上，然后将火柴靠近电热片上三个位置的其中一个，三个位置的效果（　　） A．a点最明显 B．方点最不明显 C．c点最明显 D．都一样 答案：A 规范解答：影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积，由图可知a点横截面积最小，故a的电阻最大，a、b、c是串联的，电流相同，根据可知，在相同时间内a产生的热量多，故放在a点效果最明显，故BCD错误，A正确。 故选A。 【变式1-4】（2023·江苏无锡·一模）手机连续使用时间过长，会使其温度明显升高。手机温度升高是因为电流的 效应；如果手机工作时的等效电阻是10Ω，工作电流为0.2A，刷屏1小时，手机一共能产生 J的热量。用充电器给手机电池充电，在充电过程中，该手机电池相当于电路中的 （选填“电源”“用电器”或“开关”）。 答案： 热 1440 用电器 规范解答：[1]手机温度升高是由于手机使用过程中把部分电能转化为内能，这是电流的热效应。 [2]由Q＝I2Rt可得，刷屏1小时，手机产生的热量为 Q＝I2Rt＝(0.2A)2×10Ω×1×3600s＝1440J [3]在充电过程中，手机电池将电能转化为化学能储存起来，消耗了电能，所以手机相当于电流中的用电器。 考点2 利用电流的热效应工作的用电器 【典例分析】（23-24九年级下·江苏泰州·开学考试）如图，是充电热水袋，因为使用方便，保温时间长，深受人们的喜爱。充电时袋中所装水的温度升高是利用了电流的 效应，水温降低较慢是利用了水的 较大的特性，过一段时间后温度降低，水的内能 （选填“减小”、“不变”或“增大”）。 答案： 热 比热容 减小 规范解答：[1]电流通过导体都要发热，将电能转化为内能，叫电流的热效应。充电热水袋充电时，袋中所装水的温度升高正是利用了电流的热效应。 [2]由于水的比热容较大，质量相等的水与其他物质相比，在降低相同温度时，可以放出更多的热量，所以热水袋中装水，而不是其他物质。 [3]内能的大小温度有关，在其他条件不变时，温度降低，水的内能减小。 【变式2-1】（22-23九年级上·江苏宿迁·期末）下列用电器消耗相同的电能，产生热量最多的是（　　） A．洗衣机 B．电水壶 C．电视机 D．电风扇 答案：B 规范解答：用电器工作时将电能转化为其他形式的能量。电水壶是电热器，工作时将电能全部转化为内能；电视机工作时将电能转化为声能、光能、少部分转化为内能；电风扇和洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，有很少一部分电能转化为内能。比较可知，消耗相同的电能，产生热量最多的是电水壶。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B 【变式2-2】（23-24九年级上·江苏连云港·期末）（1）电饭煲主要是利用电流的 效应工作的。合格的电饭煲其电源线线芯一般都比较粗，根据焦耳定律可知，一定时间内为避免导线发热过多，应让导线的电阻尽量小一些的缘故； （2）如图是某电饭煲的简化电路，当开关S闭合时，电饭煲处于 （选填“加热”或“保温”）状态，若，则该电饭煲加热功率为 W。该电饭煲在4.2分钟里面可以让质量为1 kg的水升高 ℃。（水的比热容为）。 答案： 热 加热 800 48 规范解答：（1）[1]电饭煲主要是利用电流的热效应工作的，工作过程中将电能转化为内能。 （2）[2]由图得，当开关S闭合时，电路化为R1的简单电路，电路电阻最小，电功率最大，电饭煲处于加热状态；当开关S断开时，电路为R1与R1串联，电路电阻最大，电功率最小，为保温状态。 [3]若 该电饭煲加热功率为 [4]由得，该电饭煲在4.2分钟里面消耗的电能为 依题意得 由得，质量为1 kg的水升高 【变式2-3】（2024·江苏常州·一模）将规格均为“220V、200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入家庭电路中，通电时间相同。下列说法中（　　） ①电烙铁产生的热量最多②三个用电器产生的热量一样多 ③电烙铁消耗的电能最多④三个用电器消耗的电能一样多 A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确 答案：B 规范解答：三个用电器中，电烙铁是利用电流的热效应来工作的，故电烙铁产生的热量最多，①正确；三个用电器功率相同，都正常工作，通电相同时间，根据可知消耗的电能相同，④正确；综上所述，只有①④正确，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图 【典例分析】（2024·江苏南京·三模）为了探究影响电热的因素，小明先设计了如图所示电路，烧瓶中盛有一定质量的煤油，R甲>R乙。 (1)通电一段时间后，比较两烧瓶 （选填“温度计的示数”或“加热时间”），则可以探究出电热与 的关系。观察发现甲烧瓶中温度计的示数大，可得到结论 ； (2)本实验通过以两金属丝串联的方式，控制 相同；还因为导体产生的热量不易直接观察，便把导体产生热量的多少转换为 ，为了保证这种转换的科学性，实验中采取的措施是煤油的 相同。 答案：(1) 温度计的示数 电阻大小 其它条件相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多 (2) 电流和通电时间 煤油吸热后温度的变化 质量和初温 规范解答：（1）[1]根据转换法，加热时间是相同的，比较两烧瓶中温度计的示数来比较产生的热量多少。 [2]图中两电阻丝串联，根据串联各处的电流相等（通电时间相同），故可以探究出电热与电阻大小的关系。 [3]观察发现甲烧瓶中温度计的示数大，说明甲烧瓶中产热多，表明其它条件相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多。 （2）[1]本实验通过以两金属丝串联的方式，根据串联各处的电流相等可知，控制电流和通电时间相同。 [2]因为导体产生的热量不易直接观察，把导体产生热量的多少转换为煤油吸热后温度的变化，这是转换法的应用。 [3]为了保证这种转换的科学性，避免其它因素的影响，实验中还应采取的措施是控制煤油的质量和初温相同。 【变式3-1】（2024·江苏无锡·二模）如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，透明容器中均密封着等量的空气，甲乙实验进行相同时间后，下列说法错误的是（　　） A．本实验的测量工具不需要温度计 B．甲图探究的是电流产生热量与电阻的关系 C．乙图中左右两容器中电阻丝产生的热量之比为4∶1 D．若将乙图容器外的电阻也放入右侧容器内，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大 答案：D 规范解答：A．实验中，电阻丝产生热量的多少，通过U形管液面的高度差来得到的，因此不需要使用温度计测量温度，故A正确，不符合题意； B．甲图中两电阻丝串联，电流相同，而电阻不同 ，因此是探究电流产生热量与电阻的关系，故B正确，不符合题意； C．乙图中左侧电阻丝在干路上，右侧电阻丝在支路上，且右侧两并联电阻丝阻值相同，因此通过左侧电阻丝的电流是右侧电阻丝的2倍，由可得，左侧电阻丝产生的热量是右侧电阻丝的4倍，故C正确，不符合题意； D．容器外的电阻未放入容器之前，左侧容器的电阻丝产生的热量是右侧电阻丝产生热量的4倍，把容器外的电阻也放入右侧容器内，此时左侧容器的电阻丝产生的热量是右侧容器内电阻丝产生热量的2倍，仍然是左侧容器产生的热量多，U形管液面的高度差大，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式3-2】（2024·江苏南京·二模）如图所示的三个实验中： （1）通过比较温度计示数的变化量来比较液体吸热多少的有 （填写图号）； （2）甲实验，加热相同时间，a液体升温比b液体快，则a、b液体吸收热量的大小关系是Qa Qb，吸热能力更强的是 液体； （3）乙实验，用碎纸片加热时烧杯中的水升温快， （选填“能”或“不能”）说明碎纸片的热值大； （4）丙实验，将两个电阻串联起来，闭合开关可发现温度计 的示数升高快，仅用丙图中提供的器材， （选填“能”或“不能”）探究电热与电流的关系。 答案： 乙、丙 = b 不能 2 不能 规范解答：（1）[1]图甲是探究不同物质吸热升温现象中，用相同的加热器，相同时间内液体吸收的热量相同，通过加热时间来比较吸收热量的多少；乙图中是比较不同燃料燃烧时放出的热量的实验，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据Q=cmΔt，得出不同燃料放出热量的多少；丙图研究电流的热效应实验中，电阻丝产生的热量不易直接观察，但可使等质量初温相同的煤油吸收热量，根据Q=cmΔt，煤油温度升高越高表示电热丝产生的热量越多。则通过比较温度计示数的变化量来比较吸（放）热多少的有乙、丙。 （2）[2][3]图甲是探究不同物质吸热升温现象中，用相同的加热器，相同时间内液体吸收的热量相同，通过加热时间来比较吸收热量的多少；加热相同时间，a液体升温比b液体快，表明b液体的吸热能力比a液体强。 （3）[4]乙实验中，发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快，但完全燃尽后升高的不一定多，不能说明碎纸片的热值大。 （4）[5][6]丙图中，当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，则温度计2的示数升高快；探究电热与电流的关系时，应控制电阻和通电时间都相同，仅用丙图中提供的器材进行实验，虽然可以通过调节滑动变阻器改变电路中电流的大小，但没有秒表测量时间，即不能控制通电时间相同，因此利用该装置不可以探究电热与电流的关系。 【变式3-3】（2024·江苏泰州·三模）小明用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝和。 （1）该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同； （2）闭合开关一段时间，阻值较大的那个烧瓶内温度计示数的变化量较大，实验结论是： ； （3）接着小明又把变阻器的滑片调到不同位置做两次实验，比较温度计A在相同时间内升高的温度，他研究的问题是 。 答案： 电流 通电时间 电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越大 电流通过导体产生的热量与通过导体的电流大小是否有关 规范解答：（1）[1][2]两个电阻丝串联可以保证电流和通电时间相同。该实验采用串联电路可以控制电流相同和通电时间相同。 （2）[3]由于闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，且阻值较大的那个烧瓶内温度计示数的变化量较大，所以，得出实验结论是：电流和通电时间相同时，电阻越大，电流放出的热量越大。 （3）[4]小明把变阻器的滑片调到不同位置，则接入电路的电阻不同，由欧姆定律知道，电路的电流则不同，然后比较两次实验中温度计A在相同时间内升高的温度，说明他研究的问题是电流通过导体产生的热量与通过导体的电流大小是否有关。 【变式3-4】（2024·江苏常州·一模）用以下装置进行实验。图甲是探究“电阻丝产生的热量与电流大小的关系”的实验装置。 （1）若探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”，应选用图乙中的烧瓶 （A/B/C），并将其电阻与图甲中R串联，实验中通过 来比较电阻丝产生的热量。 （2）若探究“不同物质吸热升温的现象”，应选择图乙中的烧瓶 （A/B/C），并将其电阻与图甲中R串联或并联。 （3）若将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来接入电路，通电一段时间后，瓶中液体都没有沸腾，烧瓶 （A/B/C）中的液体升温最慢。 答案： C 温度计上升的示数（煤油升高的温度） A B 规范解答：（1）[1][2]若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，根据控制变量法，要控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小，故可选择乙图中“C”烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻串联；为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，根据转换法，实验通过比较温度计上升的示数，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。 （2）[3]探究“不同物质吸热升温的现象”的实验，应在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，并使甲、乙两烧瓶中电阻丝的阻值相同，所以选择图乙中的烧瓶A。 （3）[4]将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来，通电一段时间后，由Q=I2Rt可知，A中电阻较小，通过的电流较大，A中产生的热量最多，液体吸热最多，B、C中电阻丝产生的热量相同，由于A、B中都为水，因此产生热量多的温度计升高的示数就大，故TA＞TB；由Q=cmΔt可知，吸收的热量和质量都相同时，比热容越小，温度变化越快，因此煤油中温度计的示数大，故TC＞TB；由以上分析可得，烧瓶B中的液体升温最慢。 【变式3-5】（2024·山东济宁·三模）小明和小亮分别用图一和图二的装置完成了两个探究实验： （1）图一装置中两个透明容器中密封着等量的空气，生活中我们经常看到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”这一现象，可用图一中 （选填“甲”或“乙”）的实验结论来解释； （2）图乙中通电相同时间，左容器中电阻产生的热量应该是右容器中电阻产生的热量的 倍； （3）小亮利用图二装置探究物质吸热能力、在a、b两瓶内装入质量、初温都相同的不同液体，电阻丝的阻值Ra Rb（选填“=”、“<”或“>”），一段时间后，小亮观察到b瓶内液体温度高一些，可判断b瓶内液体的吸热能力较 （选填“强”或“弱”）； （4）科学家们称超导现象是当代科学的“明珠”，在电炉丝、输电导线、保险丝中，适合用超导材料制作的是 。 答案： 甲 4 = 弱 输电导线 规范解答：（1）[1]电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热的原因是电炉丝的电阻远大于导线的电阻，在电流和通电时间相同时，电炉丝产生热量多，图一中甲图两电阻丝串联，电流相等，电阻丝阻值不同，电阻大的一侧U形管液面上升的高，说明产生热量多，可用此实验结论解释这个现象。 （2）[2]图乙中两容器中电阻阻值相等，右侧容器外并联了一个与容器内阻值相同的电阻丝，并联分流，使得通过左侧容器中电阻丝的电流是右侧容器中电阻丝电流的2倍，根据可知，通电时间相同，左容器中电阻产生的热量应该是右容器中电阻产生的热量的4倍。 （3）[3]小亮利用图二装置探究物质吸热能力、在a、b两瓶内装入质量、初温都相同的不同液体，采用控制变量法，应控制两电阻丝相同时间产生热量相等，现在两电阻丝串联，电流相等，所以电阻丝的阻值应Ra=Rb，根据可知，此时电阻丝产生热量相等，液体吸收的热量相等。 [4]一段时间后，小亮观察到b瓶内液体温度高一些，根据可判断b瓶内液体的比热容小，吸热能力较弱。 （4）[5]电炉丝和保险丝都是利用电流的热效应工作的，如果采用超导体，电阻为0，不再产生热量，它们将无法工作，而输电导线若采用超导体，就可以节省因输电导线的电阻所损失的能量，所以输电导线适合用超导材料。 考点4 焦耳定律的公式及简单应用 【典例分析】（2024·江苏淮安·模拟预测）某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和保温焖饭挡，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。开关S置于2挡时是高温烧煮挡，它的功率是 W；保温焖饭时电路中电流是 A，10min产生的热量是 J；若只要求保温焖饭挡的功率提升10%，请通过计算具体说明改进措施，你的措施是： 。 答案： 1100 0.1 1.32×104 将R2换成阻值为1956Ω的电阻 规范解答：[1]开关S置于2挡时，电阻R2被短接，电路是只有R1的简单电路，此时功率 [2][3]开关S置于1时，两电阻串联，为保温焖饭挡，电流 10min产生的热量 [4]原来保温焖饭挡的功率 提升后的保温焖饭挡功率 此时电路总电阻 依题意，只要求提升保温焖饭挡的功率，故可以更换R2的阻值，更换的电阻阻值 【变式4-1】（2024·福建厦门·三模）如图甲所示将小灯泡L和电阻R接入电路中，图乙是小灯泡L和电阻R的图像。同时闭合开关、时，电流表示数为0.7A。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为4V B．小灯泡电阻为10Ω C．小灯泡L和电阻R电功率之比为2∶5 D．在5min内电阻R产生的热量为120J 答案：D 规范解答：A．由图甲可知，同时闭合开关S1、S2时，R与灯泡L并联，电流表测量干路的总电流，根据串并联电路的电流和电压特点可知，当R与灯泡L两端的电压为2V时，通过R的电流为0.2A，通过灯泡的电流为0.5A，干路的电流为0.7A，满足要求，所以电源电压为2V，故A错误； B．当只闭合开关S1时，只有灯泡L工作，产生灯泡L两端的电压UL=2V，由图可知，此时通过灯泡的电流为0.5A，由可知，小灯泡的电阻为 故B错误； C．同时闭合开关S1、S2时，小灯泡L与电阻R两端的电压相等，小灯泡L和电阻R电功率之比 故C错误； D．由可知，同时闭合开关S1、S2时，电阻R的阻值为 在5min内电阻R产生的热量为 故D正确。 故选D。 【变式4-2】（2024·江苏南京·模拟预测）简易电吹风简化电路如图所示，其主要技术参数如表，在家庭电路中使用： （1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是多少？ （2）电热丝R2的电阻值是多少？ 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 答案：（1）100J；（2）55Ω 规范解答：解：（1）吹冷风时，只有电动机工作，通过电动机的电流 吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量 Q=I2R1t=(0.5A)2×10Ω×40s=100J（2）吹热风时，电动机和电热丝同时工作，其总功率为P热=990W，电热丝的电功率 PR=P热−P冷=990W−110W=880W电热丝的电阻值 答：（1）吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是100J； （2）电热丝R2的电阻值是55Ω。 【变式4-3】（2023·江苏宿迁·三模）如图甲，电源电压恒定，灯泡L上标有“6V”字样，灯泡L的电流与两端电压的关系如图乙。定值电阻为20Ω，滑动变阻器上标有“50Ω1A”，电流表量程为0~3A。当闭合开关，断开开关、时，灯泡L正常发光。求： （1）灯泡正常发光时的电阻和电源电压； （2）当闭合开关，断开开关、时，调节变阻器的滑片P使灯泡消耗的功率为1.2W，滑动变阻器10s内产生的热量； （3）当开关、、均闭合时，电路允许消耗的最大功率。 答案：（1）12Ω、16V；（2）52J；（3）28.8W 规范解答：解：（1）由图乙可知，当灯泡两端的电压为6V时，通过灯的电流为0.5A，由欧姆定律可得泡L正常发光时的电阻为 根据电路图可知，闭合开关S2，断开开关S1、S3时，灯泡与R2串联，电流表A测量电路电流；因灯泡正常发光，所以电路中的电流 I=IL=0.5A 定值电阻R2两端电压 U2=IR2=0.5A×20Ω=10V 因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电源电压 U=UL+U2=6V+10V=16V （2）当闭合开关S3，断开开关S1、S2时，灯泡与变阻器R1串联，根据图象可知：灯泡两端的电压为3V，通过灯泡的电流为0.4A时，灯泡消耗的功率为1.2W，根据因串联电路中各处的电流相等，则电路中电流 I′=IL′=0.4A 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压 U1=U-UL′=16V-3V=13V滑动变阻器10s内产生的热量 Q=W1=U1I′t=13V×0.4A×10s=52J （3）由电路图可知，当开关S1、S2、S3均闭合时，R1、R2并联，电流表测量干路电流；通过R2的电流 由于滑动变阻器R1上标有“50Ω1A”，所以，当通过R1的最大电流I1大=1A时，干路电流 I=I1大+I2=1A+0.8A=1.8A<3A 因电流表A的量程为0~3A，所以，干路电流最大为I最大=I=1.8A，则电路允许消耗的最大功率 P最大=UI最大=16V×1.8A=28.8W 答：（1）灯泡正常工作时的电阻为12Ω；电源电压为16V； （2）当闭合开关S3，断开开关S1、S2时，调节变阻器的滑片P使灯泡消耗的功率为1.2W，滑动变阻器10s内消耗的电能为52J； （3）当开关S1、S2、S3均闭合时，电路允许消耗的最大功率为28.8W。 考点5 焦耳定律的推导式及其应用 【典例分析】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）一根电炉丝烧坏了，切掉了后，仍接在原电源上，在相同的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．5︰6 B．6︰5 C．1︰6 D．6︰1 答案：B 规范解答：导体的材料和横截面积一定时，导体的电阻与导体的长度成正比，若原来电炉丝的电阻为R，切掉以后，电炉丝的电阻为 仍接在原电源上，即电炉丝两端的电压不变，通电时间相同，由可得，产生的热量与原来产生的热量之比 故选B。 【变式5-1】（2024·河南周口·二模）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡上标有“2.5V”字样。只闭合开关S时，小灯泡正常发光。先闭合开关S，再闭合开关S1，前后两次电流表的示数分别为0.3A和0.5A，则小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 Ω。开关S、S1均闭合时，电路的总功率是 W；通电1min，定值电阻R产生的热量是 J。 答案： 8.3 1.25 30 规范解答：[1]只闭合开关S时，只有小灯泡的简单电路，小灯泡正常发光，电源电压 U=UL=2.5V 此时电路中的电流是0.3A，小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 [2][3]开关S、S1均闭合时，灯泡和电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路总功率 P=UI=2.5V×0.5A=1.25W 由并联电路的特点可知通过灯泡的电流不变，通过定值电阻R的电流 IR=I-IL=0.5A-0.3A=0.2A 通电1min，定值电阻R产生的热量 Q=W=UIRt=2.5V×0.2A×60s=30J 【变式5-2】（2024·江苏苏州·一模）R是阻值可随压力F变化的电阻，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路，电源电压相同，R0＝20Ω；当F＝0N时，乙电路中电流表示数为0.1A。求： （1）电源电压； （2）图乙中，当压力为300N时，1min内电阻R0产生的热量； （3）图丙中，压力F的最大值。 答案：（1）6V；（2）48J；（3）200N 规范解答：解：（1）由图甲可知，当F＝0N时，R=40Ω，此时电路中的电流为0.1A，并且R、R0串联，根据串联电路的电阻特点可知 由欧姆定律可知 （2）由图甲可知，当压力为300N时，R的阻值10Ω，此时电路中的总电阻 此时电路中的电流 1min内电阻R0产生的热量 （3）由图丙可知，R、R0并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电压特点可知，此时R0两端的电压 通过R0的电流 根据电流表的量程可知，干路的最大，根据并联电路的电流特点可知，通过R的最大电流 由欧姆定律可知，此时电阻R的阻值 由图乙可知，压力F的最大值为200N。 答：（1）电源电压为6V； （2）图乙中，当压力为300N时R0产生的热量为48J； （3）图丙中，压力F的最大值为200N。 【变式5-3】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）某型号的电饭锅有两挡，“1”挡是保温，“2”挡是高温烧煮，其电路如图所示。 （1）若开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，串联在电路中的电流表示数分别为和，求电阻和R的阻值； （2）若电源电压为200V，开关S置于“1”挡时，电饭锅工作15min产生的热量为多少？ 答案：（1）40，1960；（2）18000J 规范解答：解：（1）由图可知，当开关S置于“1”时，R、R0串联，此时电路中的电流为0.11A，此时电路中的总电阻 当开关S置于“2”时，只有R0工作，此时电路中的电流为5.5A，R0的阻值 根据串联电路的电阻特点可知，R的阻值 （2）开关S置于“1”挡时，电饭锅工作15min产生的热量 答：（1）电阻R0和R的阻值分别为，； （2）若电源电压为200V，开关S置于“1”挡时，电饭锅工作15min产生的热量为18000J。 考点6 家庭电路用电器的导线发热或损坏的原因 【典例分析】（22-23九年级上·江苏泰州·期末）家庭电路中，由于线路连接处接触不良，造成局部过热，也可能会引起火灾。下列关于接触不良处过热的原因分析正确的是（　　） A．因电阻变大，使得通过此处电流比电路中其他部分电流小，但长时间通电造成的 B．因电阻变小，使得通过此处电流变大，长时间通电造成的 C．因电阻变小，使得此处的发热功率变大，长时间通电造成的 D．此处电流与电路中其他部分电流相等，因电阻变大，长时间通电造成的 答案：D 规范解答：AB．接触不良处与电路的其他部分串联，无论电阻变大还是变小，通过此处的电流与电路中其他部分的电流相等，故AB错误； C．电阻变小，根据P=I2R可知，此处功率变小，故C错误； D．电阻变大，根据Q=I2Rt可得，长时间通电后，此处电阻大，造成此处过热，故D正确。 故选D。 【变式6-1】（22-23九年级上·江苏宿迁·期中）据报道：近几年确有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良所造成的，教训十分深刻，线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将 （选填“减小”“增大”或“不变”），在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而 （选填“减小”“增大”或“不变”），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。 答案： 增大 增大 规范解答：[1]当线路连接处接触不良时，导电性减弱，电阻增大。 [2]根据电流的热效应，电阻变大，产生的热量增多，温度升高，电阻变大，产生更多的热量，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。 【变式6-2】（2023·广西·中考真题）小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（　　） A．电阻变小 B．电流比别处电流小 C．电阻变大 D．电流比别处电流大 答案：C 规范解答：连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，根据公式Q=I2Rt可知，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式6-3】（2023·江苏南京·模拟预测）（1）在如图所示的电路中，电源电压保持6V不变，当开关S1断开，S2、S3闭合时，电流表的示数为1A；当开关S1闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为0.25A，则R1的阻值为 Ω，当开关S1闭合，S2、S3断开时，R2的电功率是 W； （2）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的 比导线大得多，根据焦耳定律可知，在 相同时，电炉丝产生了更多的热量。 答案： 12 0.75 电阻 电流和通电时间 规范解答：（1）[1]当开关S1断开，S2、S3闭合时，两电阻并联，干路电流等于1A，有 ① 当S1闭合时，S2断开时，两电阻串联，干路电流等于0.25A，有 ② 由①②得 [2]当开关S1闭合，S2、S3断开时，R2的电功率 （2）[3][4]电炉丝通过导线接在电路中，因炉丝电阻大，导线的电阻很小，所以虽然二者电流相等、通电时间相同，但是导线几乎不发热，而电炉丝产生了更多的热量。 【变式6-4】（22-23九年级上·江苏苏州·期末）入冬以来，各地因为不安全用电引起的火灾事故明显有上升趋势在家庭电路中。除了用电器总功率过大或者电路中发生 会造成电流过大引发安全事故外，线路连接处因为接触不良，也容易造成该处的电阻 （选填“变小”、“变大”或“不变”），造成局部过热，从而引发火灾。 答案： 短路 变大 规范解答：[1]引起家庭电路中电流过大的原因是：一是短路，二是过载，即用电器总功率过大；这些可能造成电流过大引发安全事故； [2]在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等，由可知，连接处产生的热量较多，往往比别的地方更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$