18.4 焦耳定律（6大题型）-2024-2025学年九年级物理全一册同步题型分类讲与练（人教版）

18.4 焦耳定律 知识点1 电流的热效应 1、电流的热效应 电流通过导体时电能转化为内能的现象。 2、探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关 【实验方法】①控制变量法； ②转换法：通过U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少。 （1）探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 ①实验操作：把两个密封着等量空气的透明容器中的两个阻值不同的电阻丝串联起来；通电一段时间，观察比较两个U形管中液面高度的变化。 【注】串联的目的：控制容器内的两个电阻丝的电流相等。 ②实验现象：与右边容器相通的U形管液面的高度差较大。 ③实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 （2）探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 ①实验操作：两个密封容器中的电阻丝阻值一样大；在右边容器的外部，将一个阻值和容器内电阻丝阻值相等的电阻丝与容器内电阻丝并联；通电一段时间，观察比较两个U形管中液面高度的变化。 【注】并联的目的：使容器内的两个电阻丝的电流不相等。 ②实验现象：与左边容器相通的U形管液面的高度差较大。 ③实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 （3）探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 在上述实验（1）中，继续通电一段时间，两个U形管中液面的高度差都增大。这说明在电流、电阻相同的情况下，通电时间越长，电流通过这个电阻产生的热量越多。 3、改进实验：加热液体代替加热空气 通过下图装置也可探究“电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系”。 （1）【实验方法】 ①控制变量法：在两个相同的烧瓶A、B中装入质量、初温均相等的煤油； ②转换法：通过温度计升高的示数反映电阻丝产生热量的多少。 （2）液体选择煤油而不选择水的原因是：煤油比热容小，实验现象更明显。 知识点2 焦耳定律 1、内容 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 。 其中，Q：电流通过导体产生的热量，单位是J；I：通过导体的电流，单位A；R：导体的电阻，单位Ω； t：通电时间，单位s。 3、焦耳定律公式的理论推导 当电流做的功全部转化为电热时，即。对纯电阻电路（只存在电流热效应的电路），可用进行电热计算。 知识点3 电热的利用和防止 1、电热的利用 电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。 2、电热的防止 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热，使用时一定要把防尘的布罩拿开。电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热。过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。 非纯电阻电路两类问题的计算方法 （1）有关能量问题的计算 电功 电热 电功与电热关系式 效率 （2）有关功率问题的计算 电功率 热功率 电功率与热功率关系式 效率 题型1 探究电流产生的热量与哪些因素有关 【例1】（24-25九年级上·吉林长春·期中）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察 的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是 （填序号）； ①比较不同物质的吸热能力 ②探究电流与电压、电阻的关系 （2）闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示。表明在电流和通电时间相同的情况下， 越大，产生的热量越多； （3）乙图中与并联，目的是使通过与的 不同； （4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因是： 。 【变式1-1】（23-24九年级上·山东聊城·月考）如图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，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。 （1）在实验中电流通过电阻产生热量的多少是通过观察U形管液面 来比较的； （2）装置中的U形管 （选填“是”或“不是”）连通器； （3）图甲中电流通过电阻R1与R2产生的热量之比为 。图乙可探究电流产生的热量与 的关系； （4）物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是 ，二是转换法。 【变式1-2】（23-24九年级上·山东菏泽·月考）小李同学在探究“电流通导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置，请仔细观察甲、乙两图。 （1）实验中通过观察两个U形管中液面 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少； （2）甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系； （3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是： ； （4）根据焦耳定律：可知，若通电时间相同，则 （选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多。 【变式1-3】（23-24九年级下·河北石家庄·开学考试）如图甲所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 （1）图甲装置中U形管 （选填“是”或“不是”）连通器。实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，只需比较与之相连的U形管中 。 （2）图甲装置通电一段时间后右侧U形管中液面升高得多，说明 。 （3）实验中发现。图乙装置中 （选填“左”或“右”）侧容器中导体产生的热量较多，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），导体产生的热量越多。该装置 （选填“能”或“不能”）解释“电炉丝热得发红。而连接它的导线几乎不发热”。 【变式1-4】（23-24九年级上·湖北·月考）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 【变式1-5】（23-24九年级上·吉林长春·月考）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察U形管中液面 来反映电阻产生热量的多少。 （2）如图甲所示，连接好电路后闭合开关，通电一段时间，表明在电流和通电时间相同时， 越大，电流产生的热量越多。 （3）如图乙中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的 不同，若同时工作相同时间，R1产生的热量是R2的 倍。 （4）某小组在利用图乙装置实验时，发现左右两侧U形管液面高度差相同，与其他小组的实验现象都不同，则该小组可能存在的电路故障是 。 题型2 改进实验 【例2】（2024·云南昆明·模拟预测）在探究“影响电流热效应的因素”时： （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小红设计了图甲的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，先后改变滑动变阻器阻值以改变电流通过比较烧瓶内液体的 来判断相同时间内电流不同时产生的热量多少。若她想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）。 （2）若要探究导体产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，在图乙的A和B烧瓶中装入完全相同的液体，RA和RB应 （选填“串联”或“并联”），如果实验中观察到 ，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 【变式2-1】（23-24九年级上·辽宁大连·期末）小明同学在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置，三个相同的烧瓶内装有质量、初温相同的煤油。温度计和电阻丝通过胶塞固定在烧瓶中（已知：RA=RB=RC）。 （1）实验中通过比较 （选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来判断相同时间内电流产生热量的多少。下列实验中也采用这种研究方法的是 ； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．测量定值电阻阻值 C．探究动能大小与哪些因素有关 （2）实验中，分别在B和C电阻之间分别并联一个阻值不等的电阻丝E、F，其目的是 ；该装置可以探究电流通过导体产生热量与 是否有关； （3）实验中，对于烧瓶内的液体，小明选择了煤油而不是水，主要是因为 ； （4）实验过程中发现通电一段时间后，温度计示数均有明显变化，但A、B瓶温度计示数相同，排除了装置漏气的可能，其原因是： 。 【变式2-2】（23-24九年级上·全国·单元测试）如图所示是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。 （1）实验时，两瓶煤油的质量要 ，在这个实验中，电流产生的热量的多少是通过 体现出来的，为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的 相同； （2）图甲中，与采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、 相等，选用的和的阻值大小 （选填“相等”或“不相等”），实验中选用煤油而不选用水，主要是因为水的 比煤油大； （3）图甲探究的是电热与 的关系。按图乙方法进行实验时，观察到在相同的时间内C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，这说明：其他条件相同时， 越大，导体产生的热量越多，根据记录数据大致画出了产生的热量Q和电流I关系的图像，其中正确的是 。 A．B．C．D． 【变式2-3】（23-24九年级上·山东青岛·期末）一节电池能点燃火柴，央视《是真的吗》节目组进行了实验验证：如图甲，把铅笔芯放在电池的两个电极上，然后使火柴头接触铅笔芯，火柴就真的燃烧了起来。受此启发，小蓝设计了如图乙所示的实验，探究“电流通过导体时产生的热量与那些因素有关”，实验器材有：12V电源、材料和粗细均相同但比长的两根自动铅笔芯、相同的火柴、开关和导线等。 （1）该实验采用串联电路，可以控制 相同和 相同； （2）使火柴头与铅笔芯充分接触，闭合开关，发现与铅笔芯接触的火柴头先燃烧，说明铅笔芯 产生的热量较多，原因是的阻值 的阻值； （3）通电一段时间后火柴头才燃烧，说明导体产生热量的多少与 有关； （4）实验发现，使与接触的火柴燃烧所需的时间太长；在不改变电源电压的情况下，使、接入电路中的电阻各减为原来的一半，电路中的电流变为原来的 倍，发现与接触的火柴燃烧所需的时间明显减少，这是因为电流对导体产生热量的多少影响更 （选填“大”或“小”）。 题型3 纯电阻电路中电热的计算 【例3】（多选）（24-25九年级上·黑龙江哈尔滨·期中）如图所示电路，电源电压恒为6V。闭合开关S，滑动变阻器R接入电路的阻值为5Ω时，电流表的示数为1.8A。下列说法正确的是（     ） A．通过R0的电流是0.6A B．当R为30Ω时，电路总功率是10.8W C． R0的阻值是5Ω D．当R为20Ω时，电流通过R在1分钟产生的热量为108J 【变式3-1】（23-24九年级下·河南南阳·月考）如图所示的电路中，电源电压恒为12V，R1为定值电阻，开关S闭合后，滑片P在滑动变阻器最右端时，电压表示数为4V，电流表的示数为1A，则此时滑动变阻器R2在1 min内产生的热量为 J，滑片P向左移动时电压表与电流表的比值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【变式3-2】（2024·河南信阳·二模）如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路的原理图，电源电压为5V，电热丝R的阻值为1Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的热效应实现高温封口，3s内产生的热量为 J。若使用时总把塑料袋烫坏，可以适当 （选填“增大”或“减小”）电阻丝的阻值。 【变式3-3】（22-23九年级上·陕西咸阳·期末）如图是灯L和定值电阻R的I-U图像，则R的阻值为 Ω．当灯L和定值电阻R串联在一电源上时L消耗的功率为0.3W，电源电压为 V，定值电阻R在该电路工作1min产生的热量为 J。 【变式3-4】（24-25九年级上·吉林长春·期中）如图所示是定值电阻R和小灯泡L的I—U图象，已知小灯泡的额定电压是2V，小灯泡的额定电功率是 W；若将图中的R和L串联接在5V的电源上工作10s，则定值电阻R产生的热量是 J。 【变式3-5】（2024·新疆昌吉·模拟预测）在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.2A。求： （1）电源电压U； （2）电阻R2的阻值； （3）通电2min，整个电路产生的热量。 题型4 非纯电阻电路中电热的计算 【例4】（23-24九年级下·四川巴中·月考）一台线圈电阻为电动机，接在10V的电源上时，通过线圈的电流为2A，在1min内电流产生的热量是 J，转化成的机械能是 J，该电动机的机械效率为 。 【变式4-1】（2024·甘肃定西·三模）小明家新买了一只电吹风，其兼具送冷风、热风功能，其简化电路如图甲所示，其中R为电热丝，M为电动机，电动机的额定功率为100W。 （1）要吹冷风，开关S1闭合，S2应 （选填“闭合”或“断开”）： （2）为测定电吹风的额定功率，小明关闭家里其他用电器，让电吹风送暖风，观察到家里如图乙所示的电能表的指示灯在3min内闪烁了160次，则该电吹风的额定功率为多少 ？ （3）电吹风中送暖风过程中电热丝R产生的热量，如全部被质量为100kg室内空气吸收，可将室内温度提高多少摄氏度 ？[] 【变式4-2】（23-24九年级上·安徽淮南·期末）一个直流电动机的线圈电阻是0.5Ω，加在电动机两端的电压是，当电动机正常运转时，通过线圈的电流为。试求： （1）1小时内电动机共消耗了多少电能； （2）电流通过线圈产生了多少热量； （3）电动机做了多少机械功？ 【变式4-3】（2024·安徽阜阳·二模）如图所示，电源电压恒为，闭合开关和，标有“  ”的灯泡恰好能正常发光，电动机M也正常工作，电动机线圈的电阻，电流表的示数为。为什么电源电压高于灯泡的电压那么多？老师给出了原因，当干电池给用电器供电时，它本身也有内阻，本身的内阻相当于与其他用电器串联在电路中，会分一部分电压。请根据老师的讲解解决下面的问题。 （1）求灯泡L正常发光时的电流； （2）求电动机正常工作时的功率； （3）小明查看说明书得知该电动机正常工作时转化为机械能的效率不低于，请你通过计算判断该数据是否有误（机械摩擦不可忽略）。 【变式4-4】（23-24九年级上·山东泰安·期末）如图所示，电源电压恒为10V，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，直流电动机的额定电压为6V，线圈电阻为2Ω。当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作。求： （1）电动机正常工作时电路中的电流； （2）电动机正常工作10min整个电路产生的热量。 【变式4-5】（22-23九年级下·广东江门·月考）小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图，主要技术参数如表，电吹风在额定电压下工作，求： 热风温度 50～75℃ 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是110Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？机械效率为多少？ 题型5 利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 【例5】（23-24九年级上·山东青岛·月考）已知定值电阻R1和R2并联，且R1︰R2＝2︰1，下列说法正确的是（　　） A．U1︰U2＝1︰2 B．I1︰I2＝1︰2 C．P1︰P2＝2︰1 D．Q1︰Q2＝2︰1 【变式5-1】（23-24九年级上·云南昆明·月考）已知定值电阻R1=10Ω，R2=20Ω，有关下列判断正确的是（　　） A．把R1、R2串联在同一电路中，通过R1、R2的电流比为I1∶I2=1∶2 B．把R1、R2串联在同一电路中，R1、R2两端的电压比为U1∶U2=1∶1 C．把R1、R2并联在同一电路中，R1、R2的电功率比为P1∶P2=2∶1 D．把R1、R2并联在同一电路中，电流通过R1、R2做功比为W1∶W2=1∶1 【变式5-2】（2023·重庆渝中·二模）如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　） A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2 【变式5-3】（2024·四川广元·中考真题）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的图像。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。 【变式5-4】（23-24九年级上·河北邢台·月考）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 。 题型6 电热的利用和防止 【例6】（22-23九年级上·陕西咸阳·期末）随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭。下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　　） A．油烟机 B．电熨斗 C．平板电脑 D．CPU上的散热风扇 【变式6-1】（23-24九年级上·山东青岛·月考）如果导体没有了电阻，下列说法正确的是（       ） A．电烤箱仍然能很好的工作 B．白炽灯会更亮 C．电风扇仍然能很好能工作 D．电暖扇仍然能很好能工作 【变式6-2】（2024·西藏日喀则·一模）充油式电暖器是家庭使用的一种取暖设备，这种电暖器体内充有新型导热油，当接通电源后，电热管周围的导热油被加热，然后沿着热管或散片将热量散发出去。具有安全、卫生、无尘、无味、安静的优点。关于它的下列说法中错误的是（　　） A．该电暖器是利用电流的热效应工作的 B．散热片越多，该电暖器的电功率越高，可供更大面积的房间使用 C．电暖器工作时，电热管、导热油及散热片不断地辐射红外线 D．冬天时，可将刚洗的湿衣服放在电暖器的支架上烘干，下班后回家就能穿了 【变式6-3】（2023·黑龙江哈尔滨·一模）如图，如果插座使用不当会引起火灾，当同时并联接入的用电器过多时，会使电路中干路的电流 ，根据 公式，导线的中产生的热量会过多，从而引起火灾。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 18.4 焦耳定律 知识点1 电流的热效应 1、电流的热效应 电流通过导体时电能转化为内能的现象。 2、探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关 【实验方法】①控制变量法； ②转换法：通过U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少。 （1）探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 ①实验操作：把两个密封着等量空气的透明容器中的两个阻值不同的电阻丝串联起来；通电一段时间，观察比较两个U形管中液面高度的变化。 【注】串联的目的：控制容器内的两个电阻丝的电流相等。 ②实验现象：与右边容器相通的U形管液面的高度差较大。 ③实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 （2）探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 ①实验操作：两个密封容器中的电阻丝阻值一样大；在右边容器的外部，将一个阻值和容器内电阻丝阻值相等的电阻丝与容器内电阻丝并联；通电一段时间，观察比较两个U形管中液面高度的变化。 【注】并联的目的：使容器内的两个电阻丝的电流不相等。 ②实验现象：与左边容器相通的U形管液面的高度差较大。 ③实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 （3）探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 在上述实验（1）中，继续通电一段时间，两个U形管中液面的高度差都增大。这说明在电流、电阻相同的情况下，通电时间越长，电流通过这个电阻产生的热量越多。 3、改进实验：加热液体代替加热空气 通过下图装置也可探究“电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系”。 （1）【实验方法】 ①控制变量法：在两个相同的烧瓶A、B中装入质量、初温均相等的煤油； ②转换法：通过温度计升高的示数反映电阻丝产生热量的多少。 （2）液体选择煤油而不选择水的原因是：煤油比热容小，实验现象更明显。 知识点2 焦耳定律 1、内容 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 。 其中，Q：电流通过导体产生的热量，单位是J；I：通过导体的电流，单位A；R：导体的电阻，单位Ω； t：通电时间，单位s。 3、焦耳定律公式的理论推导 当电流做的功全部转化为电热时，即。对纯电阻电路（只存在电流热效应的电路），可用进行电热计算。 知识点3 电热的利用和防止 1、电热的利用 电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。 2、电热的防止 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热，使用时一定要把防尘的布罩拿开。电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热。过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。 非纯电阻电路两类问题的计算方法 （1）有关能量问题的计算 电功 电热 电功与电热关系式 效率 （2）有关功率问题的计算 电功率 热功率 电功率与热功率关系式 效率 题型1 探究电流产生的热量与哪些因素有关 【例1】（24-25九年级上·吉林长春·期中）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察 的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是 （填序号）； ①比较不同物质的吸热能力 ②探究电流与电压、电阻的关系 （2）闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示。表明在电流和通电时间相同的情况下， 越大，产生的热量越多； （3）乙图中与并联，目的是使通过与的 不同； （4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因是： 。 【答案】（1）U形管液面高度 ① （2）电阻 （3）电流 （4）断路 【解析】（1）[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，根据转换法，实验中通过观察U形管液面高度的差来反映电阻产生热量的多少，液面高度差越大说明容器中产生的热量越多。 [2]①探究物质吸放热规律时，用物质吸热或放热时的温度变化来反映，这用到了转换法，故①符合题意； ②探究电流大小与电压、电阻的关系时，采用了控制变量法，故②不符合题意。 故选①。 （2）由图甲可知，闭合开关，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流相同，通电时间相同，右侧电阻丝阻值较大，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧电阻大产生的热量多。故表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 （3）由图乙可知，三个电阻相等，其中R3与R2并联，再与R1串联，经过R1的电流，在右侧分两支，一直经过R2，一支经过R3，因此通过R1、R2的电流是不同的，故乙图中，R3与R2并联，目的是使通过R1和R2的电流不相等。 （4）利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，说明左右两侧产生的热量相同，因为R1和R2的电阻相等，通电时间相同，且产生的热量相同，说明通过两个电阻的电流相同，即R3中没有电流，故可能是电阻R3断路了。 【变式1-1】（23-24九年级上·山东聊城·月考）如图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，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。 （1）在实验中电流通过电阻产生热量的多少是通过观察U形管液面 来比较的； （2）装置中的U形管 （选填“是”或“不是”）连通器； （3）图甲中电流通过电阻R1与R2产生的热量之比为 。图乙可探究电流产生的热量与 的关系； （4）物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是 ，二是转换法。 【答案】（1）高度差 （2）不是 （3）1：2 电流 （4）控制变量法 【解析】（1）在实验中电流通过电阻产生的热量多少是通过观察U形管内左右两侧液面高度差大小来体现的，这种方法叫转换法。 （2）图中的两个U形管上端不都是开口的，所以装置中的U形管不是连通器。 （3）[1]图甲两个电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，通过左侧电阻的电流等于通过右侧容器中电阻的电流，根据公式Q=I2Rt可知，通电后，图中左、右电阻相同时间产生的热量之比 Q1∶Q2=R1∶R2=5Ω∶10Ω=1∶2 [2]图乙中右侧盒外连接的5Ω电阻后，由串并联电路电流的规律可知通过两个容器中的电流不同，两个容器中电阻相同，探究电流产生的热量与电流的关系。 （4）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，用到控制变量法。 【变式1-2】（23-24九年级上·山东菏泽·月考）小李同学在探究“电流通导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置，请仔细观察甲、乙两图。 （1）实验中通过观察两个U形管中液面 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少； （2）甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系； （3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是： ； （4）根据焦耳定律：可知，若通电时间相同，则 （选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多。 【答案】（1）液面高度差 （2）电阻 （3）在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多 （4）b 【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，所以通过液面高度差的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。 （2）如图甲，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，探究电流产生热量跟电阻的关系。 （3）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即 两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知 所以 烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系，得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多。 （4）根据串联电路的电流特点可知，电流和通电时间相等，根据可知，通电一段时间后，装置b容器内电阻大，产生的热量多。 【变式1-3】（23-24九年级下·河北石家庄·开学考试）如图甲所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 （1）图甲装置中U形管 （选填“是”或“不是”）连通器。实验中，要比较电阻丝产生的热量的多少，只需比较与之相连的U形管中 。 （2）图甲装置通电一段时间后右侧U形管中液面升高得多，说明 。 （3）实验中发现。图乙装置中 （选填“左”或“右”）侧容器中导体产生的热量较多，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），导体产生的热量越多。该装置 （选填“能”或“不能”）解释“电炉丝热得发红。而连接它的导线几乎不发热”。 【答案】（1）不是 液面高度差 （2）在电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多 （3）左 大 不能 【解析】（1）[1] 两个相同的透明容器中密封着等质量的空气，连通器是上端开口的，故图甲装置中U形管不是连通器。 [2]电阻丝产生的热量无法直接观察到，但可以通过比较U形管中液面的高度差来反映电阻丝产生的热量的多少，这是采用了转换法的研究方法。 （2）由Q=I2Rt可知，通电一段时间后，右侧容器中U形管中液面高度差较大，原因是在电流和通电时间相同时，右侧容器中的电阻较大，因此右侧容器中的电阻产生的热量较多。 （3）[1] [2]乙装置中，右侧容器中的电阻与外面的电阻并联后，再与左侧容器中的电阻串联，两容器中的电阻和通电时间相同，而通过两容器中电阻的电流不同，由Q=I2Rt可知，左侧容器中导体产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。 [3]“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”，根据Q=I2Rt分析，通电一段时间后，在电流和通电时间相同时，电炉丝电阻大，产生的热量多，导线电阻小，产生的热量少，所以与甲原理相同，与乙原理不同。 【变式1-4】（23-24九年级上·湖北·月考）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 【解析】（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。 【变式1-5】（23-24九年级上·吉林长春·月考）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察U形管中液面 来反映电阻产生热量的多少。 （2）如图甲所示，连接好电路后闭合开关，通电一段时间，表明在电流和通电时间相同时， 越大，电流产生的热量越多。 （3）如图乙中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的 不同，若同时工作相同时间，R1产生的热量是R2的 倍。 （4）某小组在利用图乙装置实验时，发现左右两侧U形管液面高度差相同，与其他小组的实验现象都不同，则该小组可能存在的电路故障是 。 【答案】（1）高度差 （2）电阻 （3）电流 4 （4）电阻R3断路 【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，实验中通过观察U形管液面高度差来反映电阻产生热量的多少，运用了转换法。 （2）甲图中两电阻串联，电流和通电时间相同，闭合开关通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧电阻大产生的热量多，故可以得出在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 （3）[1]乙图中R3与R2并联，根据串联电路和并联电路电流的规律可知，通过R1和R2两个电阻的电流是不同的。 [2]根据串并联电路的电流特点可知，I1=2I2，且R1=R2，通电时间相等，由Q=I2Rt可知，相同时间内R1产生的热量是R4的4倍。 （4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，因为R1=R2，且R1和R2产生的热量相同，说明R3中没有电流，故可能电阻R3断路了。 题型2 改进实验 【例2】（2024·云南昆明·模拟预测）在探究“影响电流热效应的因素”时： （1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小红设计了图甲的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，先后改变滑动变阻器阻值以改变电流通过比较烧瓶内液体的 来判断相同时间内电流不同时产生的热量多少。若她想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）。 （2）若要探究导体产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，在图乙的A和B烧瓶中装入完全相同的液体，RA和RB应 （选填“串联”或“并联”），如果实验中观察到 ，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 【答案】（1）温度变化量 煤油 （2）串联 B烧瓶中煤油温度变化量较大 【解析】（1）[1]电阻丝产生热流道多少无法直接观察到，是通过比较烧瓶内温度的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。 [2]根据Q=cmΔt可知，在Q、m相同时，c越小，Δt越大，越容易观察，所以为了实验效果更加明显，实验应采用比热容较小的煤油。 （2）[1]若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，所以应该将RA和RB串联接入电路，以保证电流和通电时间相等。 [2]实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少。如果实验中观察到B烧瓶中煤油温度变化量较大，则说明其他条件相同时，导体的电阻越大，电流的热效应就越显著。 【变式2-1】（23-24九年级上·辽宁大连·期末）小明同学在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置，三个相同的烧瓶内装有质量、初温相同的煤油。温度计和电阻丝通过胶塞固定在烧瓶中（已知：RA=RB=RC）。 （1）实验中通过比较 （选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来判断相同时间内电流产生热量的多少。下列实验中也采用这种研究方法的是 ； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．测量定值电阻阻值 C．探究动能大小与哪些因素有关 （2）实验中，分别在B和C电阻之间分别并联一个阻值不等的电阻丝E、F，其目的是 ；该装置可以探究电流通过导体产生热量与 是否有关； （3）实验中，对于烧瓶内的液体，小明选择了煤油而不是水，主要是因为 ； （4）实验过程中发现通电一段时间后，温度计示数均有明显变化，但A、B瓶温度计示数相同，排除了装置漏气的可能，其原因是： 。 【答案】（1）温度计示数的变化 C （2）控制通过电阻的电流不相同 电流 （3）煤油的比热容比水小，吸收相同热量时，温度变化更明显 （4） 电阻E断路 【解析】（1）[1]电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过温度计示数变化来反映，这是转换法。 [2]A．探究电流与电压、电阻的关系，探究电流跟电压关系时，控制电阻不变，探究电流跟电阻关系时，控制电压不变，这是控制变量法，故A不符合题意； B．测量定值电阻阻值，没有用到转换法，故B不符合题意； C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小看不见，但可以通过木块移动的距离来比较，是转换法，故C符合题意。 故选C。 （2）[3][4]分别在B和C电阻之间并联一个阻值不等的电阻丝E、F，根据并联电路电流的特点可知，使得通过B、C的电流不同，可以探究电流产生的热量与电流的关系。 （3）[5]对于烧瓶内的液体，小明选择了煤油而不是水，主要是因为煤油比水的比热容小，吸收相同的热量，煤油的温度变化比较大，实验效果更明显。 （4）[6]A、B瓶温度计示数相同，排除了装置漏气的可能，说明A、B瓶中电阻产生的热量相同，则通过A、B的电流相同，因此说明电阻E断路了。 【变式2-2】（23-24九年级上·全国·单元测试）如图所示是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。 （1）实验时，两瓶煤油的质量要 ，在这个实验中，电流产生的热量的多少是通过 体现出来的，为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的 相同； （2）图甲中，与采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、 相等，选用的和的阻值大小 （选填“相等”或“不相等”），实验中选用煤油而不选用水，主要是因为水的 比煤油大； （3）图甲探究的是电热与 的关系。按图乙方法进行实验时，观察到在相同的时间内C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，这说明：其他条件相同时， 越大，导体产生的热量越多，根据记录数据大致画出了产生的热量Q和电流I关系的图像，其中正确的是 。 A．B．C．D． 【答案】（1）相等 温度计示数变化 初温 （2）电流 不相等 比热容 （3）电阻 电流 B 【解析】（1）[1][2][3]根据控制变量法可知，实验前要使两瓶煤油的质量相等；电流通过导体产生热量的多少，我们通过肉眼直接观察看不到其多少，在此应用了转换法，把电流通过导体产生热量的多少用我们能看到的现象表现出来，在该题中是通过温度计示数变化把电流通过导体产生热量的多少体现出来；为了便于观察，实验前要使两瓶煤油的初温相等。 （2）[1][2][3]图甲中RA与RB采用串联的连接方式，目的是控制通过两电阻丝的电流相等，通电时间相同，所以探究的是电流产生的热量与电阻的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该不同；因为煤油的比热容比水的小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显。 （3）[1]图甲中两电阻丝串联，电流相等，电阻不同，探究的是电热与电阻的关系。 [2]乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串并联电路电流的规律可知通过C瓶中的电流大于D瓶中的电流，通电一段时间后，在相同的时间内C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，说明在通电时间和电阻相同的情况下，电流越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。 [3]根据焦耳定律Q=I2Rt，探究“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，应当控制电阻和通电时间作为常数，所以得到Q是电流的二次函数，故选B。 【变式2-3】（23-24九年级上·山东青岛·期末）一节电池能点燃火柴，央视《是真的吗》节目组进行了实验验证：如图甲，把铅笔芯放在电池的两个电极上，然后使火柴头接触铅笔芯，火柴就真的燃烧了起来。受此启发，小蓝设计了如图乙所示的实验，探究“电流通过导体时产生的热量与那些因素有关”，实验器材有：12V电源、材料和粗细均相同但比长的两根自动铅笔芯、相同的火柴、开关和导线等。 （1）该实验采用串联电路，可以控制 相同和 相同； （2）使火柴头与铅笔芯充分接触，闭合开关，发现与铅笔芯接触的火柴头先燃烧，说明铅笔芯 产生的热量较多，原因是的阻值 的阻值； （3）通电一段时间后火柴头才燃烧，说明导体产生热量的多少与 有关； （4）实验发现，使与接触的火柴燃烧所需的时间太长；在不改变电源电压的情况下，使、接入电路中的电阻各减为原来的一半，电路中的电流变为原来的 倍，发现与接触的火柴燃烧所需的时间明显减少，这是因为电流对导体产生热量的多少影响更 （选填“大”或“小”）。 【答案】电流 通电时间 大于 通电时间 2 大 【解析】（1）[1][2]该实验采用串联电路，通过两电阻的电流相同，同一个电路，可以控制通电时间相同。 （2）[3][4]铅笔芯产生的热量比R1多，导致铅笔芯接触的火柴头先燃烧；根据可知，通电时间相同，电流相同，电阻大的产生的热量多，故电阻的阻值大于的阻值。 （3）[5]通电一段时间后火柴头才燃烧，说明通电时间变长，产生的热量变多，才能够点燃火柴，故说明导体产生热量的多少与通电时间有关。 （4）[6][7]使、接入电路中的电阻各减为原来的一半，则总电阻减半，电源电压不变，故电流变为了原来的两倍；产生的热量明显增多，所以与接触的火柴燃烧所需的时间明显减少，说明电流对导体产生的热量影响更大。 题型3 纯电阻电路中电热的计算 【例3】（多选）（24-25九年级上·黑龙江哈尔滨·期中）如图所示电路，电源电压恒为6V。闭合开关S，滑动变阻器R接入电路的阻值为5Ω时，电流表的示数为1.8A。下列说法正确的是（     ） A．通过R0的电流是0.6A B．当R为30Ω时，电路总功率是10.8W C． R0的阻值是5Ω D．当R为20Ω时，电流通过R在1分钟产生的热量为108J 【答案】AD 【解析】AC．由图可知，定值电阻与滑动变阻器并联，电流表测干路电流。根据并联电路电压规律：电源两端电压与各支路用电器两端电压相等，所以通过滑动变阻器R的电流为 根据并联电路电流规律，可得通过R0的电流为 则R0的阻值为 故A正确，C错误； B．当R为30Ω时，通过R的电流为 所以此时电路中总电流为 则此时的总功率为 故B错误； D．当R为20Ω时，电流通过R在1分钟产生的热量为 故D正确。 故选AD。 【变式3-1】（23-24九年级下·河南南阳·月考）如图所示的电路中，电源电压恒为12V，R1为定值电阻，开关S闭合后，滑片P在滑动变阻器最右端时，电压表示数为4V，电流表的示数为1A，则此时滑动变阻器R2在1 min内产生的热量为 J，滑片P向左移动时电压表与电流表的比值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】480 不变 【解析】[1]由图可知，当闭合开关S，滑片P处于最右端时，滑动变阻器的电阻最大，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端的电压。此时电压表示数为4V，电流表的示数为1A，根据得电路的总电阻为 定值电阻R1的阻值为 则滑动变阻器R2的阻值为 R2=R−R1=12Ω−4Ω=8Ω 则滑动变阻器R2在1 min内产生的热量为 Q=I2R2t=(1A)2×8Ω×60s=480J [2]由电路图可知，当滑片P向左移动时，滑动变阻器的阻值变小，电路的总电阻变小，电路中的电流变大，所以电流表的示数变大，R1两端的电压变大，因此电压表的示数变大，但由于电压表与电流表的比值为定值电阻R1的阻值，因此不变。 【变式3-2】（2024·河南信阳·二模）如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路的原理图，电源电压为5V，电热丝R的阻值为1Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的热效应实现高温封口，3s内产生的热量为 J。若使用时总把塑料袋烫坏，可以适当 （选填“增大”或“减小”）电阻丝的阻值。 【答案】75 增大 【解析】[1]电热丝3s内产生的热量 [2]由可知，电压不变，要减小电热丝产生的热量，应增大电热丝R的阻值。 【变式3-3】（22-23九年级上·陕西咸阳·期末）如图是灯L和定值电阻R的I-U图像，则R的阻值为 Ω．当灯L和定值电阻R串联在一电源上时L消耗的功率为0.3W，电源电压为 V，定值电阻R在该电路工作1min产生的热量为 J。 【答案】10 4 54 【解析】[1]定值电阻的阻值 [2]因小灯泡L消耗的功率为0.3W，由图可知通过小灯泡的电流为0.3A，小灯两端的电压为1V。因灯L和定值电阻R串联在一电源上，由串联电路的电压规律得电源电压 [3]定值电阻R在该电路工作1min产生的热量 【变式3-4】（24-25九年级上·吉林长春·期中）如图所示是定值电阻R和小灯泡L的I—U图象，已知小灯泡的额定电压是2V，小灯泡的额定电功率是 W；若将图中的R和L串联接在5V的电源上工作10s，则定值电阻R产生的热量是 J。 【答案】1.2 16 【解析】[1]由于灯泡的电阻受温度影响，所以灯泡的阻值是变化的，由图可知，图甲是灯泡的I—U图象，由图可知，当小灯泡的电压是2V时，通过灯泡的电流为0.6A，则小灯泡的额定电功率 [2]将定值电阻R和小灯泡L串联接在5V的电源上，由串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和可知，定值电阻R两端电压和小灯泡L两端电压之和为5V，由串联电路中电流规律可知，通过定值电阻R和小灯泡的电流相等，由图可知，当电路中电流为0.4A时，灯泡两端电压为1V，电阻两端电压为4V，则定值电阻R工作10s产生的热量 【变式3-5】（2024·新疆昌吉·模拟预测）在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.2A。求： （1）电源电压U； （2）电阻R2的阻值； （3）通电2min，整个电路产生的热量。 【答案】（1）6V （2）30Ω （3）360J 【解析】（1）由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测R2支路的电流。因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由可得，电源的电压 U=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V （2）根据并联电路电压的特点和欧姆定律可得，电阻R2的阻值 （3）根据并联电路电流的特点可知，干路中电流 I=I1+I2=0.3A+0.2A=0.5A 通电2min电阻R1产生的热量 Q=W=UIt=6V×0.5A×120s=360J 题型4 非纯电阻电路中电热的计算 【例4】（23-24九年级下·四川巴中·月考）一台线圈电阻为电动机，接在10V的电源上时，通过线圈的电流为2A，在1min内电流产生的热量是 J，转化成的机械能是 J，该电动机的机械效率为 。 【答案】240 960 80% 【解析】[1]线圈产生的热量 [2]电动机消耗的电能 [3]转化的机械能 电动机的机械效率 【变式4-1】（2024·甘肃定西·三模）小明家新买了一只电吹风，其兼具送冷风、热风功能，其简化电路如图甲所示，其中R为电热丝，M为电动机，电动机的额定功率为100W。 （1）要吹冷风，开关S1闭合，S2应 （选填“闭合”或“断开”）： （2）为测定电吹风的额定功率，小明关闭家里其他用电器，让电吹风送暖风，观察到家里如图乙所示的电能表的指示灯在3min内闪烁了160次，则该电吹风的额定功率为多少 ？ （3）电吹风中送暖风过程中电热丝R产生的热量，如全部被质量为100kg室内空气吸收，可将室内温度提高多少摄氏度 ？[] 【答案】断开 1000W 【解析】（1）[1]电热丝不工作时，电吹风只吹冷风，所以图甲中所示电路，应只闭合开关S1，断开S2。 （2）[2]由电能表的参数知，电吹风工作3min消耗的电能 则该电吹风的额定功率为 （3）[3]电吹风吹暖风的过程中，电热丝的功率 电热丝产生的热量 这些热量令100kg的空气提高的温度 【变式4-2】（23-24九年级上·安徽淮南·期末）一个直流电动机的线圈电阻是0.5Ω，加在电动机两端的电压是，当电动机正常运转时，通过线圈的电流为。试求： （1）1小时内电动机共消耗了多少电能； （2）电流通过线圈产生了多少热量； （3）电动机做了多少机械功？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）1小时内电动机共消耗的电能为 （2）电流通过线圈产生了热量为 （3）电动机做了机械功为 【变式4-3】（2024·安徽阜阳·二模）如图所示，电源电压恒为，闭合开关和，标有“  ”的灯泡恰好能正常发光，电动机M也正常工作，电动机线圈的电阻，电流表的示数为。为什么电源电压高于灯泡的电压那么多？老师给出了原因，当干电池给用电器供电时，它本身也有内阻，本身的内阻相当于与其他用电器串联在电路中，会分一部分电压。请根据老师的讲解解决下面的问题。 （1）求灯泡L正常发光时的电流； （2）求电动机正常工作时的功率； （3）小明查看说明书得知该电动机正常工作时转化为机械能的效率不低于，请你通过计算判断该数据是否有误（机械摩擦不可忽略）。 【答案】（1）3A；（2）8W；（3）该数据有误，理由见解析 【解析】解：（1）求灯泡L正常发光时的电流为 （2）灯泡正常发光，则灯泡两端的电压为8V，根据并联电路的电压规律可知，电动机两端的电压也为8V，电流表测量通过电动机的电流，则电动机正常工作时的功率为 （3）电动机正常工作时放出的热量为 电动机正常工作时消耗的电能为 电动机正常工作时转化为内能的效率为 则理想状态下，电动机正常工作时转化为机械能的效率为 由于电动机工作时存在机械摩擦，部分机械能将转化为摩擦产生的内能，因此该电动机正常工作时转化为机械能的效率将低于，故该数据有误。 答：（1）求灯泡L正常发光时的电流为3A； （2）求电动机正常工作时的功率为8W； （3）由于电动机工作时存在机械摩擦，部分机械能将转化为摩擦产生的内能，因此该电动机正常工作时转化为机械能的效率将低于，故该数据有误。 【变式4-4】（23-24九年级上·山东泰安·期末）如图所示，电源电压恒为10V，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，直流电动机的额定电压为6V，线圈电阻为2Ω。当闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作。求： （1）电动机正常工作时电路中的电流； （2）电动机正常工作10min整个电路产生的热量。 【答案】（1）0.4A；（2）1152J 【解析】解：（1）由图可知，电动机与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测量电动机两端的电压，由题意可知，闭合开关S，滑片P移到中点时，电动机刚好正常工作，此时滑动变阻器接入电路的电阻为 R=10Ω 电动机两端的电压 UM=6V 由串联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压 UR=U- UM=10V-6V=4V 根据串联电路的电流特点和欧姆定律可知，电路中的电流 （2）滑动变阻器产生的热量 电动机线圈产生的热量 则整个电路通电10min产生的热量 答：（1）电动机正常工作时电路中的电流为0.4A； （2）电动机正常工作10min整个电路产生的热量为1152J。 【变式4-5】（22-23九年级下·广东江门·月考）小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图，主要技术参数如表，电吹风在额定电压下工作，求： 热风温度 50～75℃ 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是110Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？机械效率为多少？ 【答案】（1）0.5A；（2）55Ω；（3）8250J，75% 【解析】解：（1）由图知，当开关置于BC时，只有电动机工作，电吹风吹冷风，由P=UI可得，此时通过电动机的电流为 （2）当开关置于AB时，电动机与电热丝并联，电动机和电热丝同时工作，电吹风吹热风，此时电热丝的电功率为为 P电热丝=P热风-P冷=990W-110W=880W 电热丝的电阻为 （3）根据电热公式可知，电吹风吹冷风5min产生的热量为 此时消耗的电能为 W=P冷t=110W×5×60s=33000J 产生的机械能为 W机=W-Q=33000J-8250J=24750J 所以此时电吹风的效率为 答：（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A； （2）电热丝工作时的电阻是55Ω； （3）电吹风吹冷风5min产生的热量是8250J，效率为75%。 题型5 利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 【例5】（23-24九年级上·山东青岛·月考）已知定值电阻R1和R2并联，且R1︰R2＝2︰1，下列说法正确的是（　　） A．U1︰U2＝1︰2 B．I1︰I2＝1︰2 C．P1︰P2＝2︰1 D．Q1︰Q2＝2︰1 【答案】B 【解析】A．因为并联电路中各支路两端电压等于电源电压，所以U1＝U2，故A错误； B．支路电压相等，由可知，通过两电阻的电流之比等于电阻之比的倒数，所以电流之比为 故B正确； C．由可知，两电阻的电功率之比等于电流之比，所以电功率之比为 故C错误； D．由可得，热量之比等于电功率之比，所以热量之比为 故D错误。 故选B。 【变式5-1】（23-24九年级上·云南昆明·月考）已知定值电阻R1=10Ω，R2=20Ω，有关下列判断正确的是（　　） A．把R1、R2串联在同一电路中，通过R1、R2的电流比为I1∶I2=1∶2 B．把R1、R2串联在同一电路中，R1、R2两端的电压比为U1∶U2=1∶1 C．把R1、R2并联在同一电路中，R1、R2的电功率比为P1∶P2=2∶1 D．把R1、R2并联在同一电路中，电流通过R1、R2做功比为W1∶W2=1∶1 【答案】C 【解析】AB．把R1、R2串联在同一电路中，由于串联电路的电流处处相等，所以通过R1、R2的电流相等，即 I1∶I2=1∶1 根据欧姆定律可得：U=IR，由此可知，R1、R2两端的电压比为 U1∶U2=R1∶R2=10Ω∶20Ω=1∶2 故AB错误； C．把R1、R2并联在同一电路中，由于并联电路各支路两端的电压相等，所以R1、R2两端的电压相等，根据知，R1、R2的电功率比为 P1∶P2=R2∶R1=20Ω∶10Ω=2∶1 故C正确； D．R1、R2并联在同一电路中，由于并联电路各支路两端的电压相等，通电时间相同，由可得，电流通过R1、R2做功之比为 W1∶W2=R2∶R1=20Ω∶10Ω=2∶1 故D错误。 故选C。 【变式5-2】（2023·重庆渝中·二模）如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　） A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2 【答案】A 【解析】由题意知两电阻丝串联，电流相同，通电时间相同，但电阻阻值不同，A、B的质量相同，则吸收的热量之比 由题意可知，吸收的热量等于电阻产生的热量，根据焦耳定律得 故选A。 【变式5-3】（2024·四川广元·中考真题）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的图像。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。 【答案】 【解析】[1]将L和R串联接在8V的电源两端，电流相同，L和R两端的电压之和为8V，根据图像，发现，当电流大小为0.2A时，L和R两端的电压之和为8V，此时电压之比为，串联电路电压之比等于电阻之比，则L与R的电阻之比为。 [2]若将L和R并联在2V的电源两端，流过L的电流为0.15A，流过R的电流为0.1A，L与R的电流之比为，因为小灯泡L和定值电阻R都是纯电阻电路，在并联电路中热量之比等于电流之比，在1min内，L与R产生的热量之比为。 【变式5-4】（23-24九年级上·河北邢台·月考）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 【解析】[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 题型6 电热的利用和防止 【例6】（22-23九年级上·陕西咸阳·期末）随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭。下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　　） A．油烟机 B．电熨斗 C．平板电脑 D．CPU上的散热风扇 【答案】B 【解析】电热器是利用电流热效应工作的，将电能主要转化为内能，油烟机、CPU上的散热风扇主要将电能转化为机械能；电熨斗将电能转化为内能；平板电脑主要将电能转化为光能和声能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式6-1】（23-24九年级上·山东青岛·月考）如果导体没有了电阻，下列说法正确的是（       ） A．电烤箱仍然能很好的工作 B．白炽灯会更亮 C．电风扇仍然能很好能工作 D．电暖扇仍然能很好能工作 【答案】C 【解析】ABD．电烤箱、白炽灯、电暖扇都是利用电流的热效应来工作的设备，工作时将电能转化为内能。如果导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，电烤箱、白炽灯、电暖扇都不能正常工作，故ABD不符合题意； C．电风扇工作时主要将电能转化为机械能，导线的电阻为零，可以减少电能损失，电能全部转化为机械能，效率更高，故C符合题意。 故选C。 【变式6-2】（2024·西藏日喀则·一模）充油式电暖器是家庭使用的一种取暖设备，这种电暖器体内充有新型导热油，当接通电源后，电热管周围的导热油被加热，然后沿着热管或散片将热量散发出去。具有安全、卫生、无尘、无味、安静的优点。关于它的下列说法中错误的是（　　） A．该电暖器是利用电流的热效应工作的 B．散热片越多，该电暖器的电功率越高，可供更大面积的房间使用 C．电暖器工作时，电热管、导热油及散热片不断地辐射红外线 D．冬天时，可将刚洗的湿衣服放在电暖器的支架上烘干，下班后回家就能穿了 【答案】D 【解析】A．由题中信息可知，当接通电源后，电热管周围的导热油被加热，然后沿着热管或散片将热量散发出去，说明该电暖片可以将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故A正确，不符合题意； B．该电暖器的电功率越高，单位时间内产生的热量越多，散热片越多，热量散失的越快，更容易让更大面积的房间内的空气温度升高，故B正确，不符合题意； C．电暖器工作时，电热管、导热油及散热片不断地辐射红外线，以红外线的形式将热量散失出去，故C正确，不符合题意； D．将刚洗的湿衣服放在电暖器的支架上，可能会因为局部温度过高，导致衣服燃烧，甚至引起火灾，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式6-3】（2023·黑龙江哈尔滨·一模）如图，如果插座使用不当会引起火灾，当同时并联接入的用电器过多时，会使电路中干路的电流 ，根据 公式，导线的中产生的热量会过多，从而引起火灾。 【答案】过大 Q＝I2Rt 【解析】[1]通过插座接入电路的用电器同时工作时，电压不变，电路中消耗的总功率过大，根据知，干路中的电流过大。 [2]根据焦耳定律Q=I2Rt可知，干路上的电流产生过多的热量，使导线的温度急剧升高，从而烧坏插座和干路的导线，容易引起火灾。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$