第18讲 焦耳定律【6大题型】 --2024-2025学年人教版九年级物理上学期

第18讲 焦耳定律 【考点梳理】 · 考点一、电流的热效应 · 考点二、影响电流热效率的因素的探究实验 · 考点三、焦耳定律的计算 · 考点四、串并联电路中的电热的计算 · 考点五、加热保温电路的计算问题 · 考点六、焦耳定律的综合问题 【知识梳理】 知识点一、电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 知识点二、焦耳定律 ①、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比， 跟通电时间成正比。 ②公式：Q=I2Rt 导出式：①Q=UIt ② Q=t ③Q=Pt 焦耳定律的计算公式适用于所有电路。（式中单位Q→焦；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。） 知识点三、电热的利用和防止 ①利用电热的例子：所有电热器，如电饭锅、电熨斗、电烙铁等 ②防止电热的例子：计算机内的散热风扇，电视机外壳的散热窗。 重难点规律总结 知识点四、纯电阻电路与非纯电阻电路的公式应用规律： 电能 内能（热能） 备注 纯电阻电路 电能全部转化为内能，所以求电能的公式全部适用于求内能 非纯电阻电路 在非纯电阻电路中，电流做的功只有一部分转化为热量，故Q＜W电。如电动机 【题型归纳】 题型一、电流的热效应 1．（2024·广东珠海·二模）小明回到家中，看到家里有各种家用电器，其中主要是利用电流热效应工作的是（    ） A．电热毯 B．电冰箱 C．电风扇 D．笔记本电脑 2．（22-23九年级上·辽宁朝阳·期末）下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机的后盖有很多孔 B．电熨斗通电后发热可以熨平衣物 C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇 3．（21-22九年级上·北京·阶段练习）下列关于电流的热效应，说法正确的是（　　） A．导体的电阻越大，产生的热量越大 B．流过导体的电流越大，产生的热量越大 C．电流流过导体时，导体会发热，这个现象叫做电流的热效应 D．电流的热效应对我们生活只有危害，没有帮助 题型二、影响电流热效率的因素的探究实验 4．（24-25九年级上·内蒙古巴彦淖尔·期末）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”）5的电阻； (4)在图乙中，电阻e的作用是 ； (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。 5．（2024·山东枣庄·二模）如图所示，这是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。 （1）本装置中我们可以通过观察U形管两侧液面高度差来反映电阻丝上产生的电热，这种实验方法是 ； （2）通电后，想要比较电热和电阻的关系，我们可以选取 两个装置来比较。通电一段时间后，我们可以观察到这两个装置中 装置的液面高度差更大； （3）在丙容器的外部并联一个5Ω的电阻是为了 。实验过程中选取甲和丙两个实验装置进行比较，我们可以得出结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越 （选填“大”或“小”），产生的热量越多； （4）在通电相同时间时，三个容器中产生的热量之比为 。 6．（24-25九年级上·全国）利用如图1所示装置做“探究电热大小与什么因素有关”的实验，完成下列问题。 [设计实验] (1)实验中被加热的材料选择空气是因为其比热容较 ，可以使实验现象更明显； (2)实验中，我们是通过观察U形管两侧液面的 来比较各容器中电阻丝产生热量的多少的，这种物理研究方法我们称为 法； [分析与论证] (3)在图1中，通过电流相等的两个电阻丝是 和 （选填“A”“B”或“C”）；图中U形管 （选填“是”或“不是”）连通器．一段时间后，U形管中液面情况如图1所示，比较电流相等的电阻丝对应的液面高度，可以得出结论：在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与导体的 有关； (4)图1中丙容器外部的电阻丝的作用是使甲、丙容器内电阻丝中的 不相等，对比甲、丙实验是为了探究导体产生的热量与通过导体的 的关系； [交流反思] (5)实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管的液面高度基本不变，发生此现象的原因是 ； (6)【创新装置】小南探究在“探究导体产生的热量跟电阻的关系中”时，设计的实验电路的装置示意图如图2所示，两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的液体。 ①在两个烧瓶中分别接入阻值 （选填“相同”或“不同”）的电阻丝和； ②该实验通过 来反映电流通过电阻丝产生热量的多少； ③为了使实验现象更加明显烧瓶内的液体应选用 （选填“水”或“煤油”）； ④请你为以上实验设计一个实验数据记录表格 ； (7)【生活器材】小坪同学“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验，使用的实验器材是：学生电源一个，开关若干，导线若干，从商店买来同品牌直径分别为0.5mm和0.7mm的HB铅笔芯各一盒（相同材料、相同长度）。 ①小坪同学将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯按图3甲接入12V电路，是为了探究电流产生的热量与 的关系， （选填“0.5mm”或“0.7mm”）铅笔芯先冒烟； ②小坪将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯并联在6V电路中（如图3乙），以探究电流产生热量与电流的关系，小山认为小坪的实验设计不正确，依据是小坪实验时 ，小山如何修改图3乙电路图，才能帮助小坪完成本次实验，请列举一个可行的方案： 。 题型三、焦耳定律的计算 7．（23-24九年级上·山东聊城·期末）如图所示，已知定值电阻R1=R2=R3=10 Ω，则此装置可探究电阻产生的热量与 的关系；若通过R1的电流为1 A，通电时间为20 s时，则R2产生的电热为 J。 8．（2024·四川遂宁·中考真题）在甲图所示的电路中，闭合开关，再闭合开关，电流表的示数变大，此时两电流表指针都指在刻度盘的中央，均如乙图所示，则通过的电流为 A， ，在相同时间内两电阻产生的热量之比 。 9．（2024·山东淄博·二模）如图甲所示电路中，电源电压恒定不变，R1的阻值为5Ω，图乙是小灯泡L的电流与电压关系图像。当只闭合S1、S2时，电压表示数为1V，电源电压为 V；当只闭合S2、S3时，电压表示数为2V，小灯泡L消耗的实际功率为 W，电阻R2在1min内产生的热量为 J。 题型四、串并联电路中的电热的计算 10．（21-22九年级上·广东东莞·期末）甲、乙两电热器通过的电流之比为3∶2，通电时间之比为2∶3，电阻之比为4∶3，则产生热量之比为（　　） A．1∶2 B．2∶9 C．2∶1 D．9∶2 11．（23-24九年级上·河北邢台）如图所示电路图，电源电压恒定不变，R2=2R1，闭合开关S1，通过R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 ；将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合后，R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 。 12．（2020·广东佛山·一模）如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比I甲：I乙=1：4，R1：R2= ；当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲：U乙= ；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1：Q2= 。 题型五、加热保温电路的计算问题 13．（23-24九年级上·福建龙岩·期中）某品牌电热取暖器的工作原理如图所示，它设计有两种基本工作状态，分别是高温制热挡和低温保温挡，已知R1=60.5Ω，R2=2139.5Ω（忽略温度对电阻的影响）。求： (1)高温制热挡功率； (2)处于低温保温时，工作20min产生的热量； (3)如果要将低温保温挡的功率提升18W，请计算将用多大的电阻替换R2。 14．（23-24九年级上·湖南长沙）小亮家买了一辆汽车，车上座椅具有电加热功能，如图甲所示。该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为20W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。和为电热丝。通过计算求： (1)座椅垫处于“高温”挡工作100s产生的热量； (2)座椅垫处于“高温”挡工作时电路中的电流； (3)电热丝的阻值。 15．（2024·广东佛山·三模）如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，求： 型号 805D 电路 总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W （1）内置风扇的电流（保留两位小数）； （2）R1的阻值； （3）保温状态下工作5min，电热丝产生的热量。 题型六、焦耳定律的综合问题 16．（23-24九年级上·江苏南通）在如图所示的电路中，灯泡L标有“6V，3W”字样，电源电压及灯泡电阻均保持不变，滑动变阻器最大阻值为48Ω。求： (1)灯泡的电阻。 (2)当S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，灯泡L正常发光，电流表示数为1.1A，求R0的阻值。 (3)当S闭合、S1断开，且滑片P移动到中点时，通电1min电路产生的总热量。 17．（23-24九年级上·四川广安·期末）如图所示的电路中，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V4.8W ”字样，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”字样。当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端时，只闭合开关S1，小灯泡L正常发光。请回答下列问题： (1)求小灯泡L的额定电流； (2)当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端时，闭合开关 S1、S2，求10s内电流通过R1产生的热量； (3)只闭合开关S2，移动滑动变阻器的滑片P，在保证电路安全的条件下，求电路中的最大总功率。 18．（23-24九年级上·四川宜宾·期末）某型号的电炖盅有“高温”和“低温”两个挡位，其简化电路如图所示，其巾R1、R2为电热丝，M为吹风器，部分参数如表所示。请回答下列问题： （1）1度的电能可供电炖盅在低温挡正常工作多少小时？ （2）电热丝R1、R2的阻值分别为多少？（结果保留整数） （3）若实际电源电压为198V，低温挡的实际功率为多大？ （4）该电炖盅还安装有一个吹风器，可以帮助吹散打开盅盖时冒出的蒸汽。已知该电机线圈的电阻为2Ω，额定电流为0.1A；求吹风器正常工作10s，电流通过电机线阙产生的热量。 XX型电炖盅 额定电压 220V 高温挡功率 2000W 低温挡功率 400W 【高分达标】 一、单选题 19．（24-25九年级上·全国）将规格都是“220V　100W”的一台电风扇和一床电热毯，接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电风扇产生的热量多 B．电热毯产生的热量多 C．二者产生的热量一样多 D．无法比较二者产生的热量 20．（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的液体，烧瓶中电阻丝的阻值大小关系为，烧瓶内插入相同的温度计，下列说法正确的是（    ） A．甲、丙可探究电阻丝产生热量的多少与电阻大小的关系 B．甲、乙可探究电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系 C．通电相同时间，水和煤油都没有沸腾，温度计示数 D．乙、丙可探究不同物质吸热升温现象，物质吸热多少可用温度计示数的升高来表示 21．（23-24九年级上·山东菏泽·期末）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，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U的大。下列说法错误的是（　　） A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少 B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同 C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 22．（23-24九年级下·安徽淮北）如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1=55Ω，R2=44Ω。该电暖气工作时分高温、中温、低温三挡。下列说法中正确的是（　　） A．若要使电暖气在“低温挡”工作，只需要闭合开关S2 B．电暖气在“中温挡”正常工作时功率为880W C．电暖气在“高温挡”正常工作5min，电路产生的热量为5.94×105J D．闭合开关S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4 23．（2024·安徽淮南·三模）如图甲中电源电压恒为6V，闭合开关后，两电流表的指针偏转均如图乙所示，则下述不正确的是（　　） A．电路的总电阻为4Ω B．断开开关后，电阻的阻值为5Ω C．闭合开关后，和的电功率之比为1︰4 D．闭合开关后，整个电路在1min内产生的热量为480J 24．（23-24九年级上·湖北武汉·阶段练习）在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　） ①图甲该装置只能探究电流产生的热量与电阻的关系； ②U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少； ③图乙实验中，右边容器外的电阻丝放入容器内，可以探究中电流产生的热量与电阻的关系； ④图乙实验中，通电一段时间后，左右两侧容器内电流产生的热量之比为2︰1 A．只有①② B．只有②③ C．只有②③④ D．只有①②④ 25．（2023·山东淄博·二模）如图甲所示是额定电压为12V的小灯泡L的I﹣U关系图象，L与电阻R接入图乙所示的电路中。只闭合开关S，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S1，电流表的示数0.9A。下列说法正确的是（　　） A．此时小灯泡的电阻是30Ω B．电路的电源电压是12V C．整个电路的消耗的电功率是3.6W D．通电10s电阻R产生的热量是36J 26．（23-24九年级上·山东日照·期末）把一个阻值为R的电阻接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q；若要使它产生的热量为2Q，下列措施可实现的是（　　） A．接原电路，将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的 B．接原电路，将电阻变为原来的，通电时间变为原来的2倍 C．将电压变为原来的，电阻变为原来的2倍，通电时间不变 D．电阻不变，将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的 27．（23-24九年级上·江苏盐城·期末）取口香糖锡纸剪成如图形状，其中AB和CD段等长。将锡纸条上带锡一面的两端连接在电池两极，发现锡纸条很快开始冒烟并着火。下列分析正确的是（　　） A．AB段和CD段的电阻相等 B．正常情况下AB段会先着火 C．AB段和CD段的电压相等 D．AB和CD段的电功率相等 28．（23-24九年级上·山东淄博·期末）图甲是一款电热杯垫，有高、低温两个挡位。杯垫内部简化电路如图乙所示，为加热电阻，电源电压为220V，的阻值为2200Ω，高温挡功率为66W。下列说法正确的是（　　） A．闭合时是低温挡 B．低温档功率是44W C．电阻的阻值是1100Ω D．在高温挡工作10min，产生的热量是660J 二、填空题 29．（2024·广东中山·三模）如图甲所示是便携式封口机，工作时利用电流的 效应，使发热电阻温度快速升高，熔化塑料包实现封口。如图乙所示是其原理电路图，封口机的电源电压是3 V，发热电阻R的阻值为1 Ω，闭合开关，则10s内产生 J的热量。若封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 （选填“大”或“小”）的电阻。 30．（24-25九年级上·全国·课后作业）如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位，图乙是其内部简化电路图。当处于高温挡时，煎饼锅的加热功率为968W，则 Ω；处于低温挡时，煎饼锅的工作电流为1A，通电1min产生热量为 J。 31．（24-25九年级上·全国·课后作业）某款电热毛巾架的内部电路原理图如图甲所示，电源电压为220V，和均为发热电阻，可通过开关S实现高温、低温挡的切换。图乙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像，则电热毛巾架高温挡的功率为 W，电阻的阻值为 Ω。电热毛巾架在低温挡正常工作10min产生的热量是 J。 32．（23-24九年级上·江苏宿迁）在如图所示的电路中，定值电阻R0的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表A1、A2的示数分别为0.8A、0.3A，则该电路电源电压为 V，10s内电路消耗的电能为 J，10s内电流通过电动机产生的热量为 J，10s内电动机消耗的电能为 J。 33．（23-24九年级上·河南郑州·期末）某款电热饮水机具有加热和保温两档，额定电压为220V，图是其电路原理图，S0为温控开关，R1、R2为电热丝，只知道R1阻值为1100Ω，铭牌上有484W和另一个模糊不清的两位数的电功率。S闭合，S0断开，饮水机处于 档，若此时电路工作3min，将产生的热量是 J；处于加热档正常工作5min，饮水机消耗的电能 J。 34．（23-24九年级上·四川广安·期末）如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 3A”字样（忽略灯丝电阻的变化），当开关S1、S2 均闭合，滑动变阻器的滑片P置于a端时，灯泡正常发光，电流表示数为6A，此时滑动变阻器消耗的电功率为 W；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P置于b端时，通电30s滑动变阻器产生的热量为 J。 三、实验题 35．（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，左右两个透明的容器中密闭着空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，U形管中装的是红色液体；    (1)a、b、c、d容器中所装空气的质量 （选填“相等”或“不相等”）； (2)图甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； (3)在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下， ，产生的热量越多； (4)若图甲中U形管A液面高度差有变化明显，U形管B液面无变化，故障可能是 。 (5)寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用的是电流的 效应，使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，原理是 。 36．（23-24九年级上·湖北省直辖县级单位）如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。 (1)由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察 来显示容器内空气温度的变化； (2)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝 （填电路连接方式），是为了探究电流产生的热量与 的大小的关系，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧容器产生的热量更多； (3)图乙装置可以探究电流通过导体时产生的热量与 的大小的关系，R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q1：Q2＝ 。为了使左右两个U形管内液面高度差差异更大，R3应选用 （从2Ω、5Ω和10Ω的定值电阻中选出一个定值电阻）； (4)图乙中，若接通电路一段时间后，右侧U形管的液面高度差逐渐变大，但左侧U形管的液面高度不变，经检查电路也没有出现故障，则可能的原因是 ； (5)图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，但右侧U形管液面高度差不变，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是______。 A．R1电阻丝断路B．R2电阻丝断路C．R3电阻丝断路D．R3电阻丝短路 37．（23-24九年级上·陕西西安·阶段练习）在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图甲所示，两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内，瓶中插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，小明应在图1的甲、乙两瓶中加入质量、初温均相同的 （选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是 　 　（选填序号）； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．探究导体电阻的大小与哪些因素有关 C．“伏安法”测电阻 (3)爱思考的小明，还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图1甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体 。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体比热容的关系，c甲 c乙。（均选填“>”、“<”或“=”） (4)另一小组的小华同学用如图2探究电流通过导体产生的热量与电流关系的实验，实验中给装置通电， （选填“左边”或“右边”）U形管内的液面高度变化较快。如果通过左侧容器中电阻丝的电流是2A，则右侧容器中电阻丝在1min内产生的热量是 J。 四、计算题 38．（23-24九年级上·安徽安庆·期末）在如图所示电路中，，电压表的示数为3V，电压表的示数为5V，求： (1)电阻的阻值； (2)10s内电阻产生的热量。 39．（2024·湖南长沙·中考真题）小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝R1、R2的阻值恒定，R1＝4Ω。 （1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是多大？ （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是多少？ （3）电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是多少？ 40．（23-24九年级上·福建三明·阶段练习）近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求： (1)低温挡加热的电流； (2)R1的阻值； (3)高温挡加热10min电路产生的热量。 41．（23-24九年级上·陕西西安）如甲、乙图所示是某调温型电烤箱和简化电路图，它的工作电压为220V，R1和R2均为电烤箱中的加热元件，R2的阻值为70Ω。在低温挡工作时，电烤箱的电功率为440W。 (1)电烤箱是利用了电流的 工作的； (2)发热电阻R1的阻值是多少？ (3)高温挡的电功率是多少？ (4)小余发现傍晚用电高峰时，电烤箱内比平时温度低，他猜想是用电高峰时电压偏低所致，于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压。傍晚用电高峰时，他关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在30s内电能表的转盘转了25转，电能表的铭牌如图丙所示，则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑电阻值随温度的变化） 42．（23-24九年级上·山东枣庄·期末）空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1＝40Ω，R2＝220Ω，额定工作电压为220V，内部电路可简化为图乙所示电路，当开关S1闭合，开关S接b端时为高温挡；开关S1闭合，开关S接a端时为中温挡。求：[薯条的比热容）] （1）中温挡正常工作时，通过电阻R2的电流； （2）高温挡正常工作时，求R1、R2消耗的总功率； （3）使用空气炸锅高温挡加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，若一次炸熟200g薯条需要的时间为100s，求空气炸锅电能转化为热能效率为多少。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第18讲 焦耳定律 【考点梳理】 · 考点一、电流的热效应 · 考点二、影响电流热效率的因素的探究实验 · 考点三、焦耳定律的计算 · 考点四、串并联电路中的电热的计算 · 考点五、加热保温电路的计算问题 · 考点六、焦耳定律的综合问题 【知识梳理】 知识点一、电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 知识点二、焦耳定律 ①、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比， 跟通电时间成正比。 ②公式：Q=I2Rt 导出式：①Q=UIt ② Q=t ③Q=Pt 焦耳定律的计算公式适用于所有电路。（式中单位Q→焦；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。） 知识点三、电热的利用和防止 ①利用电热的例子：所有电热器，如电饭锅、电熨斗、电烙铁等 ②防止电热的例子：计算机内的散热风扇，电视机外壳的散热窗。 重难点规律总结 知识点四、纯电阻电路与非纯电阻电路的公式应用规律： 电能 内能（热能） 备注 纯电阻电路 电能全部转化为内能，所以求电能的公式全部适用于求内能 非纯电阻电路 在非纯电阻电路中，电流做的功只有一部分转化为热量，故Q＜W电。如电动机 【题型归纳】 题型一、电流的热效应 1．（2024·广东珠海·二模）小明回到家中，看到家里有各种家用电器，其中主要是利用电流热效应工作的是（    ） A．电热毯 B．电冰箱 C．电风扇 D．笔记本电脑 【答案】A 【详解】A．电热毯工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故A符合题意 B．电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意； C．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意； D．笔记本电脑工作时主要把电能转化为光能和声能、内能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。 故选A。 2．（22-23九年级上·辽宁朝阳·期末）下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机的后盖有很多孔 B．电熨斗通电后发热可以熨平衣物 C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇 【答案】B 【详解】A．电视机工作时会发热，后盖有很多孔，起散热用，故A不符合题意； B．电熨斗通电后，根据电流热效应，电熨斗会发热，可以用来熨平衣物，故B符合题意； C．与空调器相连的导线很粗，电阻较小，根据焦耳定律，相同时间、相同电流时，发热较小，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意； D．电脑的主机工作时会发热，安装的微型风扇起散热作用，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。 故选B。 3．（21-22九年级上·北京·阶段练习）下列关于电流的热效应，说法正确的是（　　） A．导体的电阻越大，产生的热量越大 B．流过导体的电流越大，产生的热量越大 C．电流流过导体时，导体会发热，这个现象叫做电流的热效应 D．电流的热效应对我们生活只有危害，没有帮助 【答案】C 【详解】AB．电流流过导体时产生的热量的多少，跟电流、电阻和时间都有关，只知道电阻或者电流大小，不能判断产生热量的多少，故AB错误； C．电流的热效应指的是电流流过导体时导体会发热的现象，故C正确； D．合理利用电流的热效应可以为我们的生活带来一些便捷，比如电饭煲、电热毯和热水壶等家用电器，就是利用电流热效应来工作的，故D错误。 故选C。 题型二、影响电流热效率的因素的探究实验 4．（24-25九年级上·内蒙古巴彦淖尔·期末）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”）5的电阻； (4)在图乙中，电阻e的作用是 ； (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。 【答案】(1)电阻 (2) 电阻e断路 电流 (3)小于 (4)见解析 (5)甲 【详解】（1）图甲中两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法可知，本实验可以探究电流产生热量跟电阻的关系。 （2）[1]若两侧U形管液面高度变化相同，由于两容器里面的电阻相等，根据知道，通过电阻的电流相等，说明是e电阻断路，使得两容器里面的电阻串联导致的。 [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，则左侧容器内电阻丝在干路上，右侧容器内电阻丝在支路上，则通过左侧容器内电阻丝的电流较大。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，说明：：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越多。 （3）由并联电阻的特点知道，并联的电阻越小则总电阻越小，又因为在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的热量越多，所以，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小于5Ω的电阻，使右侧总电阻减小，由串联分压知道，右侧电压减小，故通过的电流减小，导致两侧U形管液面高度差更明显。 （4）在图乙中，电阻e与右侧容器内电阻丝并联后再与左侧容器内电阻丝串联，使得左侧容器内电阻丝在干路上，右侧容器内电阻丝在支路上，从而使得两密闭容器中的电阻丝阻值相同，电流不同，从而可以探究电流产生的热量与电流的关系。 （5）炉丝和连接的导线串联在电路中，通过的电流相等，电炉丝的电阻大于导线的电阻，由可知，电流通过电炉丝产生的热量大于电流通过导线产生的热量，即电流产生热量跟电阻有关，所以可以用甲实验解释“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不怎么热”。 5．（2024·山东枣庄·二模）如图所示，这是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。 （1）本装置中我们可以通过观察U形管两侧液面高度差来反映电阻丝上产生的电热，这种实验方法是 ； （2）通电后，想要比较电热和电阻的关系，我们可以选取 两个装置来比较。通电一段时间后，我们可以观察到这两个装置中 装置的液面高度差更大； （3）在丙容器的外部并联一个5Ω的电阻是为了 。实验过程中选取甲和丙两个实验装置进行比较，我们可以得出结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越 （选填“大”或“小”），产生的热量越多； （4）在通电相同时间时，三个容器中产生的热量之比为 。 【答案】 转换法 甲、乙 乙 分流 大 【详解】（1）[1]实验中通过U形管两侧液面高度差来反映电阻丝上产生的电热，U形管两侧液面高度差越大，液体压强越大，这种实验方法叫转换法。 （2）[2][3]探究电热和电阻的关系时，根据控制变量法，应控制加热时间以及通过两电热丝的电流大小相等，则应选取甲、乙两个装置来比较：乙中电阻丝的电阻大，根据Q=I2Rt可知乙装置内电阻丝产生的热量多，乙装置的液面高度差更大。 （3）[4][5]图丙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，在丙容器的外部并联一个5Ω的电阻是为了分流；甲和丙容器内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，根据控制变量法可知，这是探究电流产生热量跟电流的关系；分析图甲、丙两装置的实验现象，可以得出在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 （4）[6]在通电相同时间下，甲、乙两容器中，通过电阻丝的电流相等，电阻之比为1∶2，根据Q=I2Rt可知产生的热量之比 Q甲∶Q乙=1∶2 甲、丙两容器中，电阻丝的电阻，电流之比为2∶1，根据Q=I2Rt可知产生的热量之比 Q甲∶Q丙=4∶1 则在通电相同时间下，三个容器中产生的热量之比为4∶8∶1。 6．（24-25九年级上·全国·课后作业）利用如图1所示装置做“探究电热大小与什么因素有关”的实验，完成下列问题。 [设计实验] (1)实验中被加热的材料选择空气是因为其比热容较 ，可以使实验现象更明显； (2)实验中，我们是通过观察U形管两侧液面的 来比较各容器中电阻丝产生热量的多少的，这种物理研究方法我们称为 法； [分析与论证] (3)在图1中，通过电流相等的两个电阻丝是 和 （选填“A”“B”或“C”）；图中U形管 （选填“是”或“不是”）连通器．一段时间后，U形管中液面情况如图1所示，比较电流相等的电阻丝对应的液面高度，可以得出结论：在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与导体的 有关； (4)图1中丙容器外部的电阻丝的作用是使甲、丙容器内电阻丝中的 不相等，对比甲、丙实验是为了探究导体产生的热量与通过导体的 的关系； [交流反思] (5)实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管的液面高度基本不变，发生此现象的原因是 ； (6)【创新装置】小南探究在“探究导体产生的热量跟电阻的关系中”时，设计的实验电路的装置示意图如图2所示，两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的液体。 ①在两个烧瓶中分别接入阻值 （选填“相同”或“不同”）的电阻丝和； ②该实验通过 来反映电流通过电阻丝产生热量的多少； ③为了使实验现象更加明显烧瓶内的液体应选用 （选填“水”或“煤油”）； ④请你为以上实验设计一个实验数据记录表格 ； (7)【生活器材】小坪同学“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验，使用的实验器材是：学生电源一个，开关若干，导线若干，从商店买来同品牌直径分别为0.5mm和0.7mm的HB铅笔芯各一盒（相同材料、相同长度）。 ①小坪同学将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯按图3甲接入12V电路，是为了探究电流产生的热量与 的关系， （选填“0.5mm”或“0.7mm”）铅笔芯先冒烟； ②小坪将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯并联在6V电路中（如图3乙），以探究电流产生热量与电流的关系，小山认为小坪的实验设计不正确，依据是小坪实验时 ，小山如何修改图3乙电路图，才能帮助小坪完成本次实验，请列举一个可行的方案： 。 【答案】(1)小 (2) 高度差 转换 (3) A B 不是 电阻 (4) 电流 电流 (5)透明容器密闭性不好 (6) 不同 温度计示数的变化 煤油 见解析 (7) 电阻 0.5mm 没有控制电阻大小相同 在干路连接一个0.5mm的铅笔芯 【详解】（1）被加热的材料选用空气，是因为它的比热容小，质量相同的空气和其它物质相比，吸收相同的热量，温度变化显著，可以使实验现象更明显。 （2）[1][2]实验中电阻丝产生的热量不易直接测量，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法，即利用U形管中液面高度差的变化来反映电阻丝产生热量的多少。 （3）[1][2]由图1可知，A和B串联在同一支路上，所以，通过它们的电流相等。 [3]上端开口、底部连通的容器叫做连通器，图中U形管，不是两端开口，因此不是连通器。 [4]U形管中液面情况如图1所示，比较电流相等的电阻丝对应的液面高度，通过图1甲、乙两电阻的电流相等，图1乙的电阻阻值较大，U形管的液面高度差较大，说明电流通过导体产生的热量较多，可以得出结论：在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。 （4）[1][2]根据并联电路特点可知，图1中丙容器外部的电阻丝的作用是使甲、丙容器内电阻丝中的电流不相等，对比甲、丙实验，容器内的电阻阻值相等，通电时间相同，通过的电流不同，U形管的液面高度差不同，说明电流通过导体产生的热量不同，可探究导体产生的热量与通过导体的电流的关系。 （5）由Q=I2Rt可知，通电一段时间后电流会产生热量，密闭透明容器中气体吸热膨胀，U形玻璃管中应该出现液面高度差，而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的透明容器密闭性不好。 （6）①[1]探究导体产生的热量跟电阻的关系，要控制电流、通电时间相同，改变电阻，故两个烧瓶接入阻值不同的电阻。 ②[2]电流产生热量的多少不能直接观察，而是通过温度计的示数的变化反映电流产生热量的多少，这是转换法的应用。 ③[3]为了在较短的时间内达到明显升温的实验效果，应该选择比热容较小的液体，故选择煤油实验现象更明显。 ④[4]在探究电流大小和通电时间相同，电流通过导体产生的热量与电阻的大小是否有关时，应控制电阻不同，其它因素相同。表格如下： 电流I 通电时间t 电阻R/Ω 煤油初温/℃ 煤油末温/℃ 升高温度/℃ 相同 相同 5 10 （7）①[1][2]将0.5mm和0.7mm两根铅笔芯串联接入电路，电流相等，电阻大小不同，故探究的是电流产生热量与电阻的关系，根据Q=I2Rt，导体的横截面积越小，电阻越大，故0.5mm的铅笔芯电阻大，先冒烟。 ②[3][4]图3乙两个铅笔芯电阻不同，并联时通过的电流不同，探究电流产生热量与电流的关系需控制电阻大小相同，小坪的实验没有控制电阻大小相同，为了顺利完成实验，可在干路连接一个0.5mm的铅笔芯，干路和支路电流不等，两个0.5mm的铅笔芯电阻相等，故可探究电流产生热量与电流的关系。 题型三、焦耳定律的计算 7．（23-24九年级上·山东聊城·期末）如图所示，已知定值电阻R1=R2=R3=10 Ω，则此装置可探究电阻产生的热量与 的关系；若通过R1的电流为1 A，通电时间为20 s时，则R2产生的电热为 J。 【答案】 电流大小 50 【详解】[1]由图得，右侧容器内的R2与R3并联后再与R1串联，由串并联电路电流特点得，R1的电流小于R2电流，R1、R2阻值相等，通电时间相同，则此装置可探究电阻产生的热量与电流大小的关系。 [2]依题意得 由并联电路电压特点得 由欧姆定律得 由串联电路电流特点得 则 通电时间为20 s时，则R2产生的电热为 8．（2024·四川遂宁·中考真题）在甲图所示的电路中，闭合开关，再闭合开关，电流表的示数变大，此时两电流表指针都指在刻度盘的中央，均如乙图所示，则通过的电流为 A， ，在相同时间内两电阻产生的热量之比 。 【答案】 1.2 1∶4 4∶1 【详解】[1]图甲中，闭合开关，则电路R2的简单电路，两个电流表都测通过R2的电流；再闭合开关，则R1、R2并联，A2测通过R2的电流，示数不变，A1测干路电流，由并联电路电流特点可知，A1示数大于A2示数，因此A1使用的大量程，分度值为0.1A，示数为1.5A，即干路电流为 A2使用的小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，则通过的电流为 [2]由欧姆定律可知，两电阻的阻值之比 [3]由可得在相同时间内两电阻产生的热量之比 9．（2024·山东淄博·二模）如图甲所示电路中，电源电压恒定不变，R1的阻值为5Ω，图乙是小灯泡L的电流与电压关系图像。当只闭合S1、S2时，电压表示数为1V，电源电压为 V；当只闭合S2、S3时，电压表示数为2V，小灯泡L消耗的实际功率为 W，电阻R2在1min内产生的热量为 J。 【答案】 3 1.2 36 【详解】[1]只闭合S1、S2时，电路为灯泡与R1串联的电路，电压表测量灯泡两端电压，电压表示数为1V，由图乙可知，此时电路中电流为0.4A，则电源电压为 [2]当只闭合S2、S3时，电路为灯泡与R2串联的电路，电压表测量灯泡两端电压，电压表示数为2V，电路中电流为0.6A，小灯泡L消耗的实际功率为 [3]电阻R2在1min内产生的热量 题型四、串并联电路中的电热的计算 10．（21-22九年级上·广东东莞·期末）甲、乙两电热器通过的电流之比为3∶2，通电时间之比为2∶3，电阻之比为4∶3，则产生热量之比为（　　） A．1∶2 B．2∶9 C．2∶1 D．9∶2 【答案】C 【详解】由题意可知 由可得，电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 11．（23-24九年级上·河北邢台·阶段练习）如图所示电路图，电源电压恒定不变，R2=2R1，闭合开关S1，通过R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 ；将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合后，R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 。 【答案】 1︰1 1︰2 2︰1 2︰1 【详解】[1]由图可知，闭合开关S1，电阻R1、R2串联，因为串联电路中各处的电流相等，所以两电阻的电流之比是1︰1。 [2]根据可得，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 [3]将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合，电阻R1、R2并联，因为并联电路各支路两端的电压相等，所以R1和R2两端的电压相等，由可得，R1、R2两电阻的电流之比是 [4]根据可得，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 12．（2020·广东佛山·一模）如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比I甲：I乙=1：4，R1：R2= ；当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲：U乙= ；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1：Q2= 。 【答案】 【详解】[1]如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，则R1与R2并联，甲电流表测R2电流，乙电流表测电路干路电流，因为 根据并联电路电流规律可得 则 根据并联电路电压规律 由欧姆定律，可得 ， 则 则 [2]当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则R1与R2串联，乙电压表测R2两端电压，甲电压表测电源电压，因为 由欧姆定律和串联电路电流规律可得 ， 则 根据串联分压规律，则 [3] R1与R2串联，相同时间内，两个电阻产生的电热，由焦耳定律可得 ， 则 题型五、加热保温电路的计算问题 13．（23-24九年级上·福建龙岩·期中）某品牌电热取暖器的工作原理如图所示，它设计有两种基本工作状态，分别是高温制热挡和低温保温挡，已知R1=60.5Ω，R2=2139.5Ω（忽略温度对电阻的影响）。求： (1)高温制热挡功率； (2)处于低温保温时，工作20min产生的热量； (3)如果要将低温保温挡的功率提升18W，请计算将用多大的电阻替换R2。 【答案】(1)800W (2)2.64×104J (3)1149.5Ω 【详解】（1）由电路图可知，开关S闭合时，电路为只有R1的简单电路，电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，则高温制热挡的功率 （2）由电路图可知，开关S断开时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，取暖器处于低温保温挡，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则 R=R1+R2=60.5Ω+2139.5Ω=2200Ω 20min产生的热量 （3）低温保温挡的功率 当低温保温的功率提升18W时，功率为 P'=22W+18W=40W 则此时的总电阻为 因只改变低温保温挡的功率，高温制热挡的功率不变，所以，电路中只能改变R2的阻值，则 R2′=R-R1=1210Ω-60.5Ω=1149.5Ω 所以，将R2换成阻值为1149.5Ω的电阻即可。 14．（23-24九年级上·湖南长沙·阶段练习）小亮家买了一辆汽车，车上座椅具有电加热功能，如图甲所示。该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为20W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。和为电热丝。通过计算求： (1)座椅垫处于“高温”挡工作100s产生的热量； (2)座椅垫处于“高温”挡工作时电路中的电流； (3)电热丝的阻值。 【答案】(1)3600J (2)1.5A (3)12.8Ω 【详解】（1）由图可知为纯电阻电路，电能全部转化为内能，则座椅垫处于高温挡工作100s产生的热量为 （2）座椅垫处于高温挡工作时电路中的电流为 （3）分析电路图可知，高温挡时，单独工作，则阻值为 低温挡时，和串联，则和总电阻为 则阻值为 15．（2024·广东佛山·三模）如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，求： 型号 805D 电路 总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W （1）内置风扇的电流（保留两位小数）； （2）R1的阻值； （3）保温状态下工作5min，电热丝产生的热量。 【答案】（1）0.45A；（2）30.25Ω；（3）114285.71J 【详解】解：（1）内置风扇的功率P风扇=100W，电压U=220V，则内置电扇的电流 （2）分析电路图可知，当开关S2的“2”接“4”、“1”接“3”时，R1、R2并联，此时电路总功率最大，为加热状态，总功率P总=2100W，R2的功率 则R1的功率 则R1的阻值 （3）分析电路图可知，当开关S2的“2”接“3”时，R1、R2串联，此时总电阻较大，总功率较小，为保温状态，则总电阻 保温状态下工作时间 电热丝产生的热量 答：（1）内置风扇的电流是0.45A； （2）R1的阻值是30.25Ω； （3）保温状态下工作5min，电热丝产生的热量是114285.71J。 题型六、焦耳定律的综合问题 16．（23-24九年级上·江苏南通）在如图所示的电路中，灯泡L标有“6V，3W”字样，电源电压及灯泡电阻均保持不变，滑动变阻器最大阻值为48Ω。求： (1)灯泡的电阻。 (2)当S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，灯泡L正常发光，电流表示数为1.1A，求R0的阻值。 (3)当S闭合、S1断开，且滑片P移动到中点时，通电1min电路产生的总热量。 【答案】(1)12Ω (2)10Ω (3)63.5J 【详解】（1）由可知，灯泡的电阻 （2）由图可知，当S、S1都都闭合，滑片P移动到最左端时，电阻R0与灯泡L并联，由于灯泡L正常发光，所以灯泡两端的电压为6V，根据并联电路的电压特点可知，电源电压 由可知，通过灯泡的电流 根据并联电路的特点可知，通过R0的电流 根据欧姆定律可知，R0的阻值 （3）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到中点时，R0与滑动变阻器串联，根据串联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻 通电1min电路产生的总热量 17．（23-24九年级上·四川广安·期末）如图所示的电路中，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V4.8W ”字样，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”字样。当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端时，只闭合开关S1，小灯泡L正常发光。请回答下列问题： (1)求小灯泡L的额定电流； (2)当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端时，闭合开关 S1、S2，求10s内电流通过R1产生的热量； (3)只闭合开关S2，移动滑动变阻器的滑片P，在保证电路安全的条件下，求电路中的最大总功率。 【答案】(1)0.8A (2)36J (3)3W 【详解】（1）根据得，小灯泡L的额定电流为 （2）当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端时，只闭合开关S1，电路为只有小灯泡L工作的电路，灯泡正常发光，说明小灯泡L两端的电压为电源电压，故电源电压 当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端，闭合开关S1、S2，电路为小灯泡L和电阻R1并联的电路，通过电阻R1的电流为 10s内电流通过R1产生的热量为 （3）只闭合开关S2，电路为电阻R1和R2串联的电路，串联电路中的电流处处相等，故电路中的电流不能超过0.5A，即，电路中的最大总功率为 18．（23-24九年级上·四川宜宾·期末）某型号的电炖盅有“高温”和“低温”两个挡位，其简化电路如图所示，其巾R1、R2为电热丝，M为吹风器，部分参数如表所示。请回答下列问题： （1）1度的电能可供电炖盅在低温挡正常工作多少小时？ （2）电热丝R1、R2的阻值分别为多少？（结果保留整数） （3）若实际电源电压为198V，低温挡的实际功率为多大？ （4）该电炖盅还安装有一个吹风器，可以帮助吹散打开盅盖时冒出的蒸汽。已知该电机线圈的电阻为2Ω，额定电流为0.1A；求吹风器正常工作10s，电流通过电机线阙产生的热量。 XX型电炖盅 额定电压 220V 高温挡功率 2000W 低温挡功率 400W 【答案】（1）2.5小时；（2）30Ω，121Ω；（3）324W；（4）0.2J 【详解】解：（1）由表中参数可知，电炖盅在低温挡的功率为400W，1度电为 W=1度电=3.6×106J 因此1度的电能可供电炖盅在低温挡正常工作 （2）由电路图可知，当S闭合时，R2工作；当S和S1同时闭合时，R1和R2并联，同时工作；根据并联电阻的特点和可知，当R2工作时为低温挡；当R1和R2并联同时工作时为高温档；因此R2的阻值为 R1和R2并联同时工作时的总电阻为 根据并联电路电阻关系可得 即 解得R1=30Ω。 （3）若实际电源电压为198V，根据可知低温挡的实际功率为 （4）电机线圈的电阻为2Ω，额定电流为0.1A，正常工作10s，根据焦耳定律可知产生的热量为 Q=I2R电t=(0.1A)2×2Ω×10s =0.2J 答：（1）1度的电能可供电炖盅在低温挡正常工作2.5小时； （2）电热丝R1阻值为30Ω，R2的阻值为121Ω； （3）实际电源电压为198V，低温挡的实际功率为324W； （4）电流通过电机线阙产生的热量为0.2J。 【高分达标】 一、单选题 19．（24-25九年级上·全国）将规格都是“220V　100W”的一台电风扇和一床电热毯，接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电风扇产生的热量多 B．电热毯产生的热量多 C．二者产生的热量一样多 D．无法比较二者产生的热量 【答案】B 【详解】由题意知，两种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是100W；而家庭电路电压是220V，把这两个用电器接入家庭电路，用电器都正常工作，则其实际功率相同都等于额定功率，即 P实=P额=100W由W=Pt可知，两个用电器工作时间t相等，则两个用电器消耗的电能相同。由于电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小；电热毯工作时电热丝几乎把电能全部转化为内能，所以产生热量最多的是电热毯。 故选B。 20．（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的液体，烧瓶中电阻丝的阻值大小关系为，烧瓶内插入相同的温度计，下列说法正确的是（    ） A．甲、丙可探究电阻丝产生热量的多少与电阻大小的关系 B．甲、乙可探究电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系 C．通电相同时间，水和煤油都没有沸腾，温度计示数 D．乙、丙可探究不同物质吸热升温现象，物质吸热多少可用温度计示数的升高来表示 【答案】C 【详解】A．因为甲、丙电阻和加热的液体均不相同，存在多个变量，所以不能探究电阻丝产生电热的多少与电阻大小的关系，故A错误； B．甲、乙电阻串联，电流相同，而电阻不同，所以不能探究电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系，故B错误； C．因为R甲<R乙，串联电流相同，根据Q=I2Rt，乙产热多，又因为都是加热相同质量的水，所以T甲<T乙，因为R乙=R丙，串联电流相同，根据Q=I2Rt，产热一样，但水的比热容大于煤油，根据，丙升温多，所以T乙<T丙，所以温度计示数的大小关系为，故C正确； D．乙、丙电阻相同，因为串联电流相同，根据Q=I2Rt，产热一样，加热质量相同的不同物质，所以可以探究不同物质吸热升温现象，因为相同时间内产热一样，所以物质吸热多少用加热时间表示，故D错误。 故选C。 21．（23-24九年级上·山东菏泽·期末）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，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U的大。下列说法错误的是（　　） A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少 B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同 C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 【答案】D 【详解】A．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但是可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确，不符合题意； B．根据串联电路中电流的规律可知，两个电阻串联在一起通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同，故B正确，不符合题意； C．由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流大小相等，根据可知，当通电时间和通电电流相同时，电阻越大产生的热量就越多，U形管中液面高度差就越高，由图可知，左边U形管两液面的高度差比右边的大，所以可得右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小，故C正确，不符合题意； D．两个容器中的通电电流和通电时间相同，电阻大小不同，由可知，电流通过两个电阻产生的热量不同，两个容器中空气吸收的热量不同，故D错误，符合题意。 故选D。 22．（23-24九年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1=55Ω，R2=44Ω。该电暖气工作时分高温、中温、低温三挡。下列说法中正确的是（　　） A．若要使电暖气在“低温挡”工作，只需要闭合开关S2 B．电暖气在“中温挡”正常工作时功率为880W C．电暖气在“高温挡”正常工作5min，电路产生的热量为5.94×105J D．闭合开关S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4 【答案】C 【详解】AB．当开关闭合、断开时，只有工作，当开关闭合、断开时，只有工作，当开关、都闭合时，、并联；根据并联电路的电阻特点可知，当开关、都闭合时，、并联，电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电暖气处于高温挡；由于，所以，当开关闭合、断开时，只有工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电暖气处于低温挡，当开关闭合、断开时，只有工作，电暖气处于中温挡，所以电暖气在“中温挡”正常工作时，接入电路的电阻丝阻值为，电功率 故AB错误； C．当开关、都闭合时，、并联，电路中的总功率最大，电暖气处于高温挡；高温挡的电功率 电暖气在“高温挡”正常工作5分钟，电路产生的热量 故C正确； D．闭合、时，、并联，根据并联电路的特点可知，、两端的电压相等，都等于电源电压，通过、的电流之比 故D错误。 故选C。 23．（2024·安徽淮南·三模）如图甲中电源电压恒为6V，闭合开关后，两电流表的指针偏转均如图乙所示，则下述不正确的是（　　） A．电路的总电阻为4Ω B．断开开关后，电阻的阻值为5Ω C．闭合开关后，和的电功率之比为1︰4 D．闭合开关后，整个电路在1min内产生的热量为480J 【答案】D 【详解】电路为并联电路，电流表A1测量R1所在支路电流，电流表A2测量干路电流，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以A2连接的是大量程，示数为1.5A，A1连接的是小量程，示数为0.3A。 A． 电路的总电阻 故A正确，不符合题意； B．的阻值为 电阻的阻值 电阻大小与电压及电流无关，所以断开开关后，电阻的阻值为5Ω，故B正确，不符合题意； C．由可知，和的电功率之比等于电阻之比的倒数，则电功率之比为 故C正确，不符合题意； D．闭合开关后，整个电路在1min内产生的热量 故D错误，符合题意。 故选D。 24．（23-24九年级上·湖北武汉·阶段练习）在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　） ①图甲该装置只能探究电流产生的热量与电阻的关系； ②U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少； ③图乙实验中，右边容器外的电阻丝放入容器内，可以探究中电流产生的热量与电阻的关系； ④图乙实验中，通电一段时间后，左右两侧容器内电流产生的热量之比为2︰1 A．只有①② B．只有②③ C．只有②③④ D．只有①②④ 【答案】B 【详解】①图甲装置中，两个电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；实验中通过控制开关闭合的时间，可以探究电流产生的热量与通电时间的关系，故①错误； ②据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故②正确； ③把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热；根据并联电路的电阻规律可得，右瓶中两根5欧姆电阻丝并联的总电阻为2.5欧姆，小于5欧姆，即左瓶中的电阻大于右瓶中的电阻；两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，故可以探究的是电流产生的热量跟电阻的关系，故③正确； ④根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知，通过乙中右侧两电阻的电流相等，根据并联、串联电路电流的规律，通过乙中容器内两电阻的电流之比为2︰1；根据可知，在电阻和通电时间相同的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，故图乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内电流通过导体产生的热量之比为4︰1，故④错误。 故选B。 25．（2023·山东淄博·二模）如图甲所示是额定电压为12V的小灯泡L的I﹣U关系图象，L与电阻R接入图乙所示的电路中。只闭合开关S，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S1，电流表的示数0.9A。下列说法正确的是（　　） A．此时小灯泡的电阻是30Ω B．电路的电源电压是12V C．整个电路的消耗的电功率是3.6W D．通电10s电阻R产生的热量是36J 【答案】D 【详解】AB. 只闭合开关S，灯L单独接入电路，电流表测量通过灯的电流为0.3A，由图甲可知，此时灯两端电压为6V，即电源电压为6V，灯的电阻为 故AB错误； C. 同时闭合开关S、S1，定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路电流为0.9A，整个电路的电功率为 P=UI=6V×0.9A＝5.4W 故C错误； D. 由并联电路电流的规律知通过定值电阻R的电流为 IR＝I﹣IL＝0.9A﹣0.3A＝0.6A 通电10s电阻R产生的热量是 Q =W=UIRt=6V×0.6A×10s=36J 故D正确。 故选D。 26．（23-24九年级上·山东日照·期末）把一个阻值为R的电阻接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q；若要使它产生的热量为2Q，下列措施可实现的是（　　） A．接原电路，将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的 B．接原电路，将电阻变为原来的，通电时间变为原来的2倍 C．将电压变为原来的，电阻变为原来的2倍，通电时间不变 D．电阻不变，将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的 【答案】D 【详解】A．接原电路，将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的，则有 故A不符合题意； B．接原电路，将电阻变为原来的，通电时间变为原来的2倍，则有 故B不符合题意； C．将电压变为原来的，电阻变为原来的2倍，通电时间不变，则有 故C不符合题意； D．电阻不变，将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的，则有 故D符合题意。 故选D。 27．（23-24九年级上·江苏盐城·期末）取口香糖锡纸剪成如图形状，其中AB和CD段等长。将锡纸条上带锡一面的两端连接在电池两极，发现锡纸条很快开始冒烟并着火。下列分析正确的是（　　） A．AB段和CD段的电阻相等 B．正常情况下AB段会先着火 C．AB段和CD段的电压相等 D．AB和CD段的电功率相等 【答案】B 【详解】A．AB和CD段等长，材料相同，AB段较细，则AB段电阻较大，故A错误； B．AB和CD段串联，电流与通电时间相同，AB段电阻较大，由得，AB段产生的热量较多，则正常情况下AB段会先着火，故B正确； C．AB和CD段电流相同，AB段电阻较大，由欧姆定律得，AB段电压较大，故C错误； D． AB和CD段电流相同，AB段电压较大，由得，AB段的电功率较大，故D错误。 故选B。 28．（23-24九年级上·山东淄博·期末）图甲是一款电热杯垫，有高、低温两个挡位。杯垫内部简化电路如图乙所示，为加热电阻，电源电压为220V，的阻值为2200Ω，高温挡功率为66W。下列说法正确的是（　　） A．闭合时是低温挡 B．低温档功率是44W C．电阻的阻值是1100Ω D．在高温挡工作10min，产生的热量是660J 【答案】C 【详解】A．分析电路图可知，只闭合S1时，电路中只有R1；闭合S1、S2时，R1与R2并联，并联电路的总电阻小于各支路电阻，由可知，R1与R2并联，总电阻小，总功率大，所以为高温档，故A错误； B．只闭合S1时，电路中只有R1，电阻大，由可知，总功率小，所以为低温档 故B错误； C．电阻R2的功率 则电阻R2的阻值 故C正确； D．在高温挡工作10min，产生的热量 故D错误。 故选C。 二、填空题 29．（2024·广东中山·三模）如图甲所示是便携式封口机，工作时利用电流的 效应，使发热电阻温度快速升高，熔化塑料包实现封口。如图乙所示是其原理电路图，封口机的电源电压是3 V，发热电阻R的阻值为1 Ω，闭合开关，则10s内产生 J的热量。若封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 （选填“大”或“小”）的电阻。 【答案】 热 90 大 【详解】[1]便携式封口机工作时利用电流的热效应，将电能转化为内能。 [2]10s内发热电阻R产生的热量为 [3]若封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更大的电阻，使封口机工作时产生的热量较少。 30．（24-25九年级上·全国·课后作业）如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位，图乙是其内部简化电路图。当处于高温挡时，煎饼锅的加热功率为968W，则 Ω；处于低温挡时，煎饼锅的工作电流为1A，通电1min产生热量为 J。 【答案】 50 13200 【详解】[1]由图乙可知，当开关S1和S2均闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，电阻较小，由知电路处于加热状态；由知，电阻R1的阻值 [2]处于低温挡时，煎饼锅的工作电流为1A，通电1min产生热量 Q=W=UIt=220V×1A×60s=13200J 31．（24-25九年级上·全国·课后作业）某款电热毛巾架的内部电路原理图如图甲所示，电源电压为220V，和均为发热电阻，可通过开关S实现高温、低温挡的切换。图乙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像，则电热毛巾架高温挡的功率为 W，电阻的阻值为 Ω。电热毛巾架在低温挡正常工作10min产生的热量是 J。 【答案】 220 660 【详解】[1][2]根据图乙可知，高温挡工作时电路中的电流，高温挡的功率为 由图甲可知，当开关S接1时，只有工作，当开关S接2时，、串联，根据串联电路的电阻规律可知当开关S接1时，只有工作，电路中的总电阻最小，由欧姆定律可知电路中的电流最大，由可知电路中的总功率最大，电热毛巾架处于高温挡，由欧姆定律可知的阻值为 当开关S接2时，、串联，电路中的总电阻最大，由欧姆定律可知电路中的电流最小，则电路中的总功率最小，电热毛巾架处于低温挡，由欧姆定律可知、的串联总电阻为 则的阻值为 [3]毛巾架低温挡正常工作10min产生的热量为 32．（23-24九年级上·江苏宿迁·阶段练习）在如图所示的电路中，定值电阻R0的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表A1、A2的示数分别为0.8A、0.3A，则该电路电源电压为 V，10s内电路消耗的电能为 J，10s内电流通过电动机产生的热量为 J，10s内电动机消耗的电能为 J。 【答案】 6 48 5 30 【详解】[1]由图可知，定值电阻R0与电动机M并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R0支路的电流；定值电阻R0两端的电压为 因并联电路中各支路两端的电压相等，则电源电压为 [2]10s内电路消耗的电能为 [3]根据并联电路的电流特点可知，通过电动机的电流 10s内电流通过电动机产生的热量 [4]10s内电动机消耗的电能 33．（23-24九年级上·河南郑州·期末）某款电热饮水机具有加热和保温两档，额定电压为220V，图是其电路原理图，S0为温控开关，R1、R2为电热丝，只知道R1阻值为1100Ω，铭牌上有484W和另一个模糊不清的两位数的电功率。S闭合，S0断开，饮水机处于 档，若此时电路工作3min，将产生的热量是 J；处于加热档正常工作5min，饮水机消耗的电能 J。 【答案】 保温 7920 145200 【详解】[1]S、S0都闭合时，电路中R1、R2并联工作，电路中的总电阻小；S闭合，S0断开时，电路中只有R1通电工作，电路中总电阻大，由可知，电路中电阻越大，电功率越小，所以S闭合，S0断开时，饮水机处于保温档。 [2]R1阻值为1100Ω，则保温档电功率 此时电路工作3min，将产生的热量 [3]由于饮水机的保温档电功率为44W，则饮水机的加热档电功率为484W，则处于加热档正常工作5min，饮水机消耗的电能 34．（23-24九年级上·四川广安·期末）如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 3A”字样（忽略灯丝电阻的变化），当开关S1、S2 均闭合，滑动变阻器的滑片P置于a端时，灯泡正常发光，电流表示数为6A，此时滑动变阻器消耗的电功率为 W；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P置于b端时，通电30s滑动变阻器产生的热量为 J。 【答案】 36 270 【详解】[1]由图可知，当开关S1、S2闭合时，滑动变阻器滑片P置于a端时，灯泡L与滑动变阻器R并联，电流表测量干路的总电流；灯泡正常发光，根据灯泡的规格可知，灯泡两端的电压，通过灯泡的电流，根据并联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压为 根据并联电路的电流特点可知，通过滑动变阻器的电流为 此时滑动变阻器消耗的电功率为 [2]当开关S1闭合，S2断开，滑片P置于b端时，灯泡L与滑动变阻器串联，由可知，灯泡灯丝的电阻为 滑动变阻器的最大阻值为 根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻为 电路中的电流为 通电30s滑动变阻器产生的热量为 三、实验题 35．（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，左右两个透明的容器中密闭着空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，U形管中装的是红色液体；    (1)a、b、c、d容器中所装空气的质量 （选填“相等”或“不相等”）； (2)图甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； (3)在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下， ，产生的热量越多； (4)若图甲中U形管A液面高度差有变化明显，U形管B液面无变化，故障可能是 。 (5)寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用的是电流的 效应，使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，原理是 。 【答案】(1)相等 (2)电阻 (3)电流越大 (4)装置漏气 (5) 热 焦耳定律 【详解】（1）电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法，故a、b、c、d容器中所装空气的质量相等。 （2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，根据控制变量法知，该装置用来探究电流热效应与电阻的关系。 （3）乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U形管A中液面高度变化大，根据转换法，右侧容器内的电阻产生的热量多，由此可得到的结论是：在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。 （4）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，若U形管A液面高度差有变化明显，说明电流产生热量使a、b容器中所装空气受热膨胀，U形管B液面无变化，故障可能是装置漏气。 （5）[1]寒冷的冬天有的家庭会使用电热毯取暖，利用做功产生热量，即电流的热效应。 [2]使用时电热毯热了而与之相连接的电源线却不热，由串联电路电流的规律，通过电热毯和导线的电流相等，而电热毯的电阻远大于导线的电阻，根据原理焦耳定律Q＝I2Rt可知，电热毯产生的热量远大于导线产生的热量。 36．（23-24九年级上·湖北省直辖县级单位·阶段练习）如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。 (1)由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察 来显示容器内空气温度的变化； (2)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝 （填电路连接方式），是为了探究电流产生的热量与 的大小的关系，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧容器产生的热量更多； (3)图乙装置可以探究电流通过导体时产生的热量与 的大小的关系，R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q1：Q2＝ 。为了使左右两个U形管内液面高度差差异更大，R3应选用 （从2Ω、5Ω和10Ω的定值电阻中选出一个定值电阻）； (4)图乙中，若接通电路一段时间后，右侧U形管的液面高度差逐渐变大，但左侧U形管的液面高度不变，经检查电路也没有出现故障，则可能的原因是 ； (5)图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，但右侧U形管液面高度差不变，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是______。 A．R1电阻丝断路 B．R2电阻丝断路 C．R3电阻丝断路 D．R3电阻丝短路 【答案】(1)U形管中液面高度变化 (2) 串联 电阻 右 (3) 电流 4∶1 2Ω (4)左侧容器漏气 (5)BD 【详解】（1）实验中，运用转换法通过观察U形管液面的高度差来得到容器内空气温度的变化，即U形管液面的高度差越大，容器内空气温度越高。 （2）[1]甲图中，容器内两电阻丝收尾顺次相连，是串联的。 [2][3]根据串联电路中电流的特点可知，两电阻丝电流相等，通电时间也相等，所以该实验是来探究电流产生的热量与电阻之间的关系，由可知，电阻越大产生的热量越多，因此右侧容器产生的热量多。 （3）[1]图乙中，R2与R3并联，再与R1串联，此时R1在干路上，R2在支路上，电流的大小不同，电阻及通电时间相同，所以是探究电流产生的热量与电流之间的关系。 [2]因为R2与R3的阻值相同，并联后电流相同，所以通过R1的电流是R2的2倍，根据可知 [3]根据并联电路中电阻的特点可知，总电阻小于最小的分电阻，所以当R3阻值越小，经过左侧容器的电流越大，左右两个U形管内液面高度差差异更大，因此选用2Ω电阻丝。 （4）通电一段时间后，右侧U形管的液面高度差逐渐变大，说明电路是通路，左侧U形管的液面高度不变，可能是左侧装置气密性不好，漏气。 （5）实验中，左侧U形管的液面高度差明显变大，而右侧U形管的液面高度差没有变化，若是由于电路故障引起的，说明左侧容器内的电阻丝没有故障，右侧容器内无电阻丝产生热量，因此可能是R2电阻丝断路、R2电阻丝短路或R3电阻丝短路，故BD符合题意，AC不符合题意。 故选BD。 37．（23-24九年级上·陕西西安·阶段练习）在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图甲所示，两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内，瓶中插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，小明应在图1的甲、乙两瓶中加入质量、初温均相同的 （选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是 　 　（选填序号）； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．探究导体电阻的大小与哪些因素有关 C．“伏安法”测电阻 (3)爱思考的小明，还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图1甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体 。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体比热容的关系，c甲 c乙。（均选填“>”、“<”或“=”） (4)另一小组的小华同学用如图2探究电流通过导体产生的热量与电流关系的实验，实验中给装置通电， （选填“左边”或“右边”）U形管内的液面高度变化较快。如果通过左侧容器中电阻丝的电流是2A，则右侧容器中电阻丝在1min内产生的热量是 J。 【答案】(1)煤油 (2)B (3) ＝ < (4) 左边 300 【详解】（1）水的比热容大于煤油的比热容，质量相同的水和煤油吸热相同，根据可知煤油的温度升高得多，为了让实验效果更显著，小明应在甲、乙两瓶中加入质量、初温均相同的油。 （2）实验中，通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，采用了转换法； A．探究电流与电压、电阻的关系，采用了控制变量法； B．探究导体电阻的大小与哪些因素有关，根据电流表示数大小比较电阻的大小，采用了转换法； C.“伏安法”测电阻，为减小误差要多次测量取平均值，没有采用转换法；故AC不符合题意，B符合题意。 故选B； （3）[1][2]在甲、乙两瓶内换用质量，初温都相同的不同液体，根据Q=I2Rt，为控制相同时间不同物质吸热相同，故换用两个电阻丝的阻值。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，根据比较吸热能力的方法，则甲、乙两瓶内液体比热容的关系为c甲<c乙。 （4）[1][2]如图2，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联，串联电路各处电流相等，所以右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，并联电路干路电流等于各支路电流之和，即I左=I内+I外，比较可知I左>I内。 两瓶中的电阻值相等（均为5Ω），通电一段时间后，由于瓶中电阻相同、通电时间相同、I左>I内，所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，左瓶内电阻丝产生的热量多，则左侧U形管液面高度的变化较大。 并联电路各支路两端电压相等，两个5Ω的电阻并联，由欧姆定律可得，I内=I外，则 右侧容器中电阻丝在7min内产生的热量为 四、计算题 38．（23-24九年级上·安徽安庆·期末）在如图所示电路中，，电压表的示数为3V，电压表的示数为5V，求： (1)电阻的阻值； (2)10s内电阻产生的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由电路图可知，三电阻串联，电压表V1测R1和R2两端的电压，电压表V2测R2和R3两端的电压，因串联电路中各处的电流相等，且总电阻等于各分电阻之和，则 代入数据可得 解得：，。 （2）10s内电阻R2产生的热量为 39．（2024·湖南长沙·中考真题）小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝R1、R2的阻值恒定，R1＝4Ω。 （1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是多大？ （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是多少？ （3）电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是多少？ 【答案】（1）1.5A；（2）9W；（3）250J 【详解】解：（1）只闭合开关S1时，通过R1的电流为 （2）只闭合开关S1时，R1的电功率为 （3）电源两端电压为6V时，干路电流为 通过R2的电流为 R2的阻值为 电源两端电压为5V时，干路电流为 使用“速热”挡通电10s产生的热量为 答：（1）只闭合开关S1时，通过R1的电流是1.5A； （2）只闭合开关S1时，R1的电功率是9W； （3）电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是250J。 40．（23-24九年级上·福建三明·阶段练习）近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求： (1)低温挡加热的电流； (2)R1的阻值； (3)高温挡加热10min电路产生的热量。 【答案】(1)2A (2)6Ω (3)36000J 【详解】（1）由可知，低温挡加热的电流 （2）旋钮开关S可置于“2和3”接线柱时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电热桌垫处于低温挡；由可知，R1的阻值为 （3）由图乙可知，旋钮开关S可置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，由可知，电路中的总功率最大为高温加热档；高温挡工作时R2的电功率为 高温挡加热的功率 高温挡加热10min电路产生的热量 41．（23-24九年级上·陕西西安·阶段练习）如甲、乙图所示是某调温型电烤箱和简化电路图，它的工作电压为220V，R1和R2均为电烤箱中的加热元件，R2的阻值为70Ω。在低温挡工作时，电烤箱的电功率为440W。 (1)电烤箱是利用了电流的 工作的； (2)发热电阻R1的阻值是多少？ (3)高温挡的电功率是多少？ (4)小余发现傍晚用电高峰时，电烤箱内比平时温度低，他猜想是用电高峰时电压偏低所致，于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压。傍晚用电高峰时，他关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在30s内电能表的转盘转了25转，电能表的铭牌如图丙所示，则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑电阻值随温度的变化） 【答案】(1)热效应 (2)40Ω (3)1210W (4)200V 【详解】（1）烤箱工作时消耗电能，将电能转化为内能，利用了电流的热效应工作的。 （2）电烤箱的工作电压220V不变，由知，当S1闭合，S2断开时，两发热电阻串联，电路的总电阻最大，功率最小，为低温挡，所以总电阻为 故发热电阻R1的阻值为 R1＝110Ω－70Ω＝40Ω （3）由电路图可知，当两开关都闭合时，电路为R1的简单电路，电路中电阻最小，根据可知，电路的功率最大，此时电烤箱处于高温挡，所以高温挡的电功率为 （4）电能表盘中标有3000r/kW·h，表示每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转3000圈，用电高峰时，关闭家里所有用电器，电能表转盘转25转时，电烤箱消耗的电能为 实际功率为 高温挡工作时，家庭电路的实际电压为 42．（23-24九年级上·山东枣庄·期末）空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1＝40Ω，R2＝220Ω，额定工作电压为220V，内部电路可简化为图乙所示电路，当开关S1闭合，开关S接b端时为高温挡；开关S1闭合，开关S接a端时为中温挡。求：[薯条的比热容）] （1）中温挡正常工作时，通过电阻R2的电流； （2）高温挡正常工作时，求R1、R2消耗的总功率； （3）使用空气炸锅高温挡加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，若一次炸熟200g薯条需要的时间为100s，求空气炸锅电能转化为热能效率为多少。 【答案】（1）1A；（2）1430W；（3）60% 【详解】解：（1）中温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S断开，电路中只有R2连入电路，则R2的电流 （2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，则R1、R2的功率分别为 ， 总功率 （3）薯条质量 薯条吸收的热量 空气炸锅需要消耗的电能 空气炸锅电能转化为热能效率 答：（1）中温挡正常工作时，通过电阻R2的电流为1A； （2）高温挡正常工作时，R1、R2消耗的总功率为1430W； （3）空气炸锅电能转化为热能效率为60%。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$