专题18.4 焦耳定律（知识梳理+11个考点讲练+中考真题演练+难度分层练 ）-2025-2026学年人教版物理九年级全一册同步培优讲练（2024新教材）

专题18.4 焦耳定律 （知识梳理+11个考点讲练+中考真题演练+难度分层练 共47题） 知识梳理 技巧点拨 1 知识点梳理01：实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1 知识点梳理02：焦耳定律 3 知识点梳理03：档位问题与焦耳定律的应用 4 知识点梳理04：电热的利用与防止 5 优选题型 考点讲练 6 考点1：电流热效应的概念 6 考点2：利用电流的热效应工作的用电器 7 考点3：设计探究电流热效应的实验原理和电路图 8 考点4：探究电流产生热量与电阻的关系 9 考点5：探究电流产生的热量与电流的关系 11 考点6：焦耳定律的公式及简单应用 13 考点7：焦耳定律的推导式及其应用 14 考点8：电热器的工作部分与导线的发热情况比较 16 考点9：比较串并联电路中用电器发热的多少 18 考点10：利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 19 考点11：电热的利用和防止 20 中考真题 实战演练 22 难度分层 拔尖冲刺 25 基础夯实 25 培优拔高 31 知识点梳理01：实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1、电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 2、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关 提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？ 猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。 设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。 分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 ★特别提醒 1、U形管内液面高度差越大，产生的热量越多。 2、使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能是：装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好。 3、实验中加热空气相比加热液体的好处：（1）空气膨胀体积变大，实验效果明显；（2）加热空气，耗电量少，实验时间短。 知识点梳理02：焦耳定律 1、焦耳定律 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，跟它的时间成正比 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s 焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的 焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 ★特别提醒 公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用；W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。‌ 知识点梳理03：档位问题与焦耳定律的应用 1、焦耳定律在实际中的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略．电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路．　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 2、电热器的“双挡”问题 （1）“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 （2）“双挡”的控制开关 a短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 ★特别提醒 电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q．那么，用来计算电功的公式W=UIt不能用来计算电热，电热智能用焦耳定律Q=I2Rt来计算。‌ 3、电热与电功的关系 应用公式 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q 知识点梳理04：电热的利用与防止 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。电热器是将电能转化为内能来工作的。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 2、电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 ★特别提醒 （1）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。‌ 【归纳总结】电热利用是借助电流热效应设计电热器（如电暖器、电饭煲），将电能转化为内能满足生活需求；防止则是针对电器发热可能引发的安全隐患（如元件老化、火灾），通过散热设计（散热片、风扇）、温控装置及选用耐高温材料等措施，减少电热危害，保障设备安全运行。 考点1：电流热效应的概念 【典例精讲】（2025九年级·河南·专题练习）如图所示是某款电热水壶的工作电路图，R1和R2为加热电阻，S1是总开关，S2是挡位开关。闭合S1，当S2接2时，电热水壶处于 （选填“加热”或“保温”）状态；热水壶的加热功率为1200W，不考虑热量损失，用该电热水壶将壶中1kg初温为20℃的水加热至100℃，则水吸收的热量为 J，所需的加热时间是 s。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)] 【答案】 保温 3.36×105 280 【规范解答】[1]由图可知，当开关S1闭合、S2接2时，R1和R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电热水壶处于保温挡。 [2]将壶中1kg初温为20℃的水加热至100℃，水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J [3]当开关S1闭合、S2接1时，只有R1工作，电路的总电阻最小，总功率最大，电热水壶处于加热挡；不计热量损失，电热水壶消耗的电能W＝Q吸＝3.36×105J 由可知，加热需要的时间 【变式训练】（24-25九年级下·江苏镇江·阶段练习）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，散热部件通常选用 （导热性/隔热性）好的材料。 【答案】 电阻 热 导热性 【规范解答】[1]根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过电阻会产生热量，因此当芯片中有电流通过时会产生热量，这是因为芯片元件有电阻。 [2]由于芯片元件有电阻，当电流通过导体时，将电能转化为内能，使导体发热，这种现象称为电流的热效应。 [3]为了降低芯片温度，散热部件需要快速将芯片产生的热量传递出去，所以常选用导热性好的材料，这样才能更有效地把热量传导到周围环境中。 考点2：利用电流的热效应工作的用电器 【典例精讲】（2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测）“工夫茶”是融精神、礼仪、沏泡技艺为一体的茶道形式，如图是泡“工夫茶”用的电茶炉，在电路中用和代表消毒锅和煮水壶，当闭合开关S后，和才能工作，但不能同时加热，选项的电路中符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【规范解答】A．由图可知，当S、、同时闭合时，和同时工作，故A不符合题意； B．由图可知，当S、同时闭合时，和同时工作，故B不符合题意； C．由图可知，当S闭合，接上面的接线柱时，只有工作，当S闭合，接下面的接线柱时，只有工作，R1、R2不能同时工作，故C符合题意； D．由图可知，当S闭合时，和同时工作，故D不符合题意。 故选C。 【变式训练】（24-25九年级上·辽宁大连·期末）请你想象一下，假如导体都没有了电阻，下列现象能发生的是（　　） A．电饭锅正常工作 B．白炽灯变得更亮 C．导线变得很烫 D．用电器不用考虑散热 【答案】D 【规范解答】AB．电饭锅、白炽灯都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，电饭锅不能煮饭，电灯不能发光，故AB不符合题意； CD．用电器和导线有电流通过时，有一部分电能转化为内能，假设导体没有电阻，当用电器和导线通电时，不会产生电热，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 考点3：设计探究电流热效应的实验原理和电路图 【典例精讲】（2025·河南周口·三模）小明用如图所示的装置探究完电流产生的热量与电阻的关系后，待U形管两侧管内液柱再次相平，同时闭合开关S1和S2，通电一段时间后，发现U形管左、右两侧管内液柱的高度差相同，下列分析中正确的是（　　） A．通过R1和R2的电流相同 B．R1与R2产生的热量相同 C．R1的阻值小于R2的阻值 D．该现象说明电流产生的热量与电流大小无关 【答案】BC 【规范解答】A．由图可知，R2、R3​并联后再与R1​串联在电路中，则R1​在干路中，根据并联电路的电流特点，并联电路中各支路电流之和等于干路电流，所以通过R1​和R2​的电流是不同的，通过R1的电流大于通过R2的电流，故A错误； B．同时闭合开关S1和S2​，通电一段时间后，左、右两侧U形管内液柱的高度差相同，由于实验中通过U形管内液柱高度差反映电阻丝产生热量的多少，U形管内液柱高度差相同，表明电流通过R1产生的热量与R2产生的热量相同，故B正确； C．U形管左、右两侧管内液柱的高度差相同，则R1​与R2​产生的热量相同；由于左侧容器内电阻丝R1​的电流大于右侧容器内电阻丝R2​的电流。根据焦耳定律Q=I2Rt，当Q和t相同时，I越大，则R越小，所以R1​的阻值小于R2的阻值，故C正确； D．由于通过R1​和R2的电流不同，R1​和R2的阻值也不同，R1​与R2​产生的热量相同，由控制变量法可知，不能判断电流产生的热量与电流大小是否有关，故D错误。 故选BC。 【变式训练】（2024·广东东莞·三模）如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的实验装置，a、b为温度计，通过观察 知道产生热量的多少，已知R1＝5Ω，R2＝10Ω，这样设计的目的是探究电流通过导体产生的热量与 大小的关系，在1min内R1和R2产生的热量之比为 。 【答案】 温度计的示数变化 电阻 1︰2 【规范解答】[1]探究焦耳定律的实验装置，运用转换法，通过观察温度计的示数变化反映产生热量的多少，温度计示数变化越大，说明产生的热量越多。 [2]如图装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系。 [3]根据Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间相同时，产生热量与电阻成正比，故在1min内R1和R2产生的热量之比为Q1︰Q2=5Ω︰10Ω＝ 1︰2。 考点4：探究电流产生热量与电阻的关系 【典例精讲】（2025·湖南衡阳·二模）如图是“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，两个透明容器内密封着等量的空气，所用电源电压相同。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．乙实验用来探究电流产生的热量与电流大小的关系 C．将甲实验密封容器外的电阻由5Ω换成10Ω，不能研究电流产生的热量与电流的关系 D．相同时间内，甲实验中左侧U形管比右侧U形管的液面高度差大 【答案】D 【规范解答】AD．装置甲中一个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I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，则甲实验中左侧U形管比右侧U形管的液面高度差大，故D正确，A错误； B．在乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故B错误； C．研究电流产生的热量与电流的关系要控制通电时间和电阻相同，将甲实验密封容器外的电阻由5Ω换成10Ω，两容器内的电阻和通电时间相同，通过两电阻的电流不同，可研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误； 故选D。 【变式训练】（2025·西藏·中考真题）如图所示，将两段电阻丝分别安装在甲、乙两个相同的装置中（装有等量同种液体），已知，通电一段时间后可以观测到 装置中的温度变化更大；为使两个装置中的温度变化更快，你可以采取什么方法： （写出一种即可）。 【答案】 甲 增大电源电压 【规范解答】[1]由图可知，两段电阻丝R1、R2串联，根据串联电路的电流特点可知，通过它们的电流I相等，通电时间t也相等，R1>R2，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，R1产生的热量Q1大于R2产生的热量Q2。 因为两个装置中装有等量同种液体，根据Q=cmΔt可知，在c、m相同的情况下，Q越大，Δt越大，所以甲装置中的温度变化更大。 [2]根据焦耳定律Q=I2Rt，要使两个装置中的温度变化更快，即要让电阻丝产生的热量更多。 在电阻R和通电时间t不变时，可以增大电路中的电流I；根据欧姆定律，增大电源电压U可以增大电流I，从而使电阻丝产生的热量更多，温度变化更快。 考点5：探究电流产生的热量与电流的关系 【典例精讲】（25-26九年级上·广东汕头·阶段练习）如图甲所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验，两个透明的容器中密封着等量的空气，与透明容器相连的U形管中注入等量的液体。 (1)实验时，通过U形管中 来判断导体产生热量的多少； (2)乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的 不同，电阻R3 （选填“能”或“不能”）换成10； (3)某小组在做图甲实验时，通电一段时间，发现其中左侧管内液面高度发生变化，右侧管内液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是 ； (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： 。 【答案】(1)两侧液面高度差 (2) 电流 能 (3)右侧装置漏气/右侧容器内电阻短路 (4)R3断路 【规范解答】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，电流通过导体时产生的热量被封闭容器中的空气吸收，U形管两侧液面高度会发生变化，根据转换法，实验中通过观察U形管液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少。 （2）[1]图乙装置中，其中R3与R2并联后与R1串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，根据并联电路的电流关系可知，通过容器内两个电阻的电流是不同的，故目的是使通过R1与R2的电流不相等。 [2]电阻R3的阻值只要不是0Ω，都可以使R1与R2的电流不相等，因此电阻R3可以换成10Ω。 （3）甲图中两电阻丝串联，通电一段时间后左侧管内液面高度发生变化，左侧电阻丝正常产热，说明电路是通路，且左侧电阻丝正常，右侧管内液面高度几乎不变，则可能是右侧装置漏气或右侧容器内电阻短路，不能产生电热，因此右侧管内液面高度几乎不变。 （4）实验发现左右两侧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=R2，且R1和R2产生的热量相同，则通过R1、R2的电流相同，说明R3中没有电流，故可能电阻R3断路了。 【变式训练】（2025·广东汕头·一模）在探究“电流通过导体产生热量的影响因素”实验中，三个容器中密封着等温度、等质量的空气，电阻的连接情况如图所示，则通过甲、乙、丙三个容器内电阻的电流的大小关系是 （用、、表示），通电一段时间后，U形管中液面高度变化最大的是 容器（选填“甲”、“乙”或“丙”），若甲容器中的电阻产生的热量为2400J，则丙容器中的电阻产生的热量为 J。 【答案】 乙 600 【规范解答】[1]装置中，丙中两电阻并联后再与甲、乙两电阻串联，根据串联电路电流处处相等的特点，可知I甲=I乙，根据并联电路电流的规律，通过甲、乙的电流都大于丙中容器中电阻的电流，则I甲=I乙>I丙 [2]通电一段时间后，通过甲、乙电阻的电流相等，都大于通过丙中容器中的电阻的电流，由焦耳定律可知，甲中电阻丝产生的电热小于乙中电阻丝产生的电热，比较甲、丙两图可知，由焦耳定律可知，甲中电阻丝产生的电热大于丙中电阻丝产生的电热，故乙中电阻丝产生热量最大，由转换法，U形管中液面高度变化最大的是乙容器。 [3]设通过甲电阻丝的电流为I，根据并联电路电压的规律和欧姆定律可知，通过丙中两电阻丝的电流相等，由并联电路电流的规律可知，丙中电阻丝的电流为0.5I，根据可知，在电阻和时间不变的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，故甲、丙两容器中电阻产生的热量之比为4∶1，则丙容器中的电阻产生的热量为 考点6：焦耳定律的公式及简单应用 【典例精讲】（2025·云南曲靖·一模）如图所示，电源电压恒定不变，、、为定值电阻，，，只闭合开关、时，电流表的示数为，若通电，电流通过电阻产生的热量为 J；当、、都闭合时，电流表的示数为，则的阻值为 。 【答案】 108 30 【规范解答】[1]由图可知，只闭合开关、时，只有工作，电流表测量通过的电流，通电，电流通过电阻产生的热量 [2]由欧姆定律可知，电源电压 当、、都闭合时，、、并联，电流表测量干路的总电流。此时两端的电压不变，电阻不变，所以通过的电流不变，根据并联电路的电流规律可知，、的电流之和为 ，根据并联分流原理可知、的电流之比为，则的电流为 则的阻值为 【变式训练】（2025·安徽宿州·三模）如图所示，电源电压恒定，、是定值电阻，，只闭合开关，电流表示数为0.9A。开关、、都闭合时，电流表示数为1.5A。此时在10s内产生的热量为 J。 【答案】54 【规范解答】由图可知，只闭合开关S1，电路中只有R1工作，由可知，电源电压为 由电路图知，开关S1、S2、S3都闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，因为并联电路支路间互不影响，所以通过R1的电流不变，通过R2的电流为 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以R2在10s内产生的热量为 考点7：焦耳定律的推导式及其应用 【典例精讲】（2025·四川巴中·中考真题）如图为烤火炉的简化电路图，电源电压220V，两个发热电阻阻值均为88Ω，该烤火炉有低温和高温两个档位，则烤火炉处于高温档时的功率为 W，处于低温档工作1min产生的电热为 J。 【答案】 1100 33000 【规范解答】[1]当两个开关都闭合时，两个电阻并联，此时电路的总电阻最小，由可知，功率最大，为高温档。单个电阻的功率 两个电阻并联，总功率 即烤火炉处于高温档时的功率为1100W。 [2]当只闭合开关S时，只有一个电阻接入电路，此时电路总电阻较大，由可知，功率较小，为低温档。低温档的功率 工作时间 根据 可知，低温档工作1min产生的电热为 【变式训练】（2025·河南安阳·模拟预测）小宇利用废弃电阻丝（R1>R2）、电源（12V）、开关、导线设计出一个具有高温挡（10W）和低温挡（2.5W）的加热器。 (1)请你再借助一只单刀单掷开关和导线若干，把电路连接完整。（只画出一种情形即可） (2)根据你画出的电路图，当加热器处于高温挡时两开关处于何种状态？ (3)根据你画出的电路图，计算电阻和的阻值分别为多大。 (4)加热器以高温挡工作100s产生的热量是多少？ 【答案】(1) (2)开关S、S1都闭合 (3)43.2Ω，14.4Ω (4)1000 J 【规范解答】（1）利用开关改变电路，两电阻，电源电压一定，根据可知，当和一起工作时，即R总越大，则P越小；当只有工作时，即R越小，则P越大，因此设计开关S1与并联。如图所示： （2）由公式可知，电压相同，总电阻越大，总功率越小。当开关S、S1都闭合，短路，只有工作，是高温挡；只闭合S，与串联，是低温挡。 （3）电路处于高温挡时，只有工作，根据，则 电路处于低温挡时，与串联，根据，则 所以 （4）加热器以高温挡工作100s产生的热量 考点8：电热器的工作部分与导线的发热情况比较 【典例精讲】（24-25九年级下·湖北十堰·期中）如图甲所示为小明家的电能表，若小明家此时只有电炉在烧水，该电能表的转盘在 2min 内转了 30 转，则这段时间内小明家消耗的电能为 kW∙h，可以算得电炉子的功率为 W，小明观察到图乙电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接的导线却发热不明显，可以通过比较图丙实验中的 （选填“A、B、C”）两个液柱高度可解释说明这种情况。 【答案】 0.05 1500 B、C 【规范解答】[1]图甲中，电能表每消耗1kW∙h的电能转盘转动600转，2min内，消耗的电能 [2]电炉子的功率 [3]电炉丝与连接的导线串联连接，通过的电流相同，发热情况不同，是因为两者的电阻不同，图丙中，A和B、C中通过的电流不同，B和C通过的电流相同，电阻不同，所以由B和C两个液柱高度可解释说明。 【变式训练】（2025·重庆·一模）某直饮机的电路如图甲所示，R0、R1为阻值恒定的电热丝，绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态，可以选择出温水或开水。该直饮机的额定电压是220V，温水加热电功率是484W。 (1)将直饮机单独接入电路，使用开水挡加热时，直饮机正常工作，如图乙所示的电能表在180s内转了121转，求开水挡加热功率？ (2)电热丝R1的电阻是多少？ (3)客户提出要求，希望能够连续调节功率。设计师对电路进行改进，只保留电热丝R0，串联接入滑动变阻器R2（180Ω，5A），电源电压恒为220V，求改进后发热丝R0功率可调节范围为多少？ 【答案】(1)1210W； (2)60Ω； (3)40W~1000W 【规范解答】（1）根据电能表参数可算出180s内消耗的电能 则开水挡加热功率为 （2）分析电路，当只有R0接入电路，为开水挡，即开关接通R1被短路时；当开关断开时，R1与R0串联，为温水挡。由公式，开水挡时可计算R0的电阻 R1与R0串联时，总电阻为 所以电热丝R1的电阻R1=R总-R0=100Ω-40Ω=60Ω （3）串联接入滑动变阻器R2（180Ω，5A），电源电压恒为220V，滑动变阻器允许通过的最大电流为5A，若滑动变阻器接入电阻为0，此时电路电流 为考虑电路安全，改进后通过发热丝R0最大电流为5A，则R0最大功率为 当滑动变阻器接入电阻最大180Ω时，电路电流最小，此时R0最小功率为 所以改进后发热丝R0功率可调节范围为40W~1000W。 考点9：比较串并联电路中用电器发热的多少 【典例精讲】（2025·河南郑州·二模）小丽家有一台具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其简化电路图如图所示，电源电压恒为220 V，R1、R2是电热丝，开关S同时接触相邻的两个触点。R1=242Ω，R2的阻值为R1阻值的一半。转动开关S，使其与“1”“2”两个触点接触时，为 （选填“低温”“中温”或“高温”）挡，在此挡位通电10 min，可使500g牛奶的温度升高48 ℃，此过程产生的热量是 J，加热效率为 。（c牛奶=2.5×10J/（kg·℃）） 【答案】 低温 1.2×105 50% 【规范解答】[1][2][3]“1”“2”两个触点接触时，电路中只有R1，大于两电阻并联，此时电路的电阻最大，根据电功率公式分析可知，电压不变，所以电功率最小，处于低温挡位。在此挡位通电10 min，此时产生的热量为 水吸收热量为 所以加热效率为 【变式训练】（2025·山东德州·一模）图甲是一种测力装置的结构示意图。横梁OA上下表面各有一张完全一样的可变电阻片R1和R2，若按图乙所示将它们串联在电源电压不变的电路中，在A端用一向下的力F使R1拉伸，R2压缩，则此时电阻片 的电阻更大。若将此时的两电阻并联接入同一电源两端，通电时间相同，电阻片 产生的电热更多。 【答案】 R1 R2 【规范解答】[1]由图可知，两个电阻串联，横梁OA上下表面各有一张完全一样的可变电阻片R1和R2，在压力的作用下，R1被拉伸，即R1变长，横截面积变小，因此R1电阻变大，而R2被压缩，即R2变短，横截面积变大，因此R2电阻变小，则此时电阻片R1的电阻更大。 [2]若将此时的两电阻并联接入同一电源两端，因为并联电路中各支路两端的电压都相等，等于电源电压，通电时间相同，根据 可知，R2产生的电热更多。 考点10：利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 【典例精讲】（24-25九年级下·黑龙江绥化·期中）有两个定值电阻和，已知。若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则和两端的电压之比是 ；若将它们并联该电路中，在相同时间内电流通过和产生的热量之比是 。 【答案】 5∶1 1∶5 【规范解答】[1]当和串联时，电流相同，根据可知，电压之比与电阻之比相同，故电压之比为 [2]当并联时，电压相同，时间相同，根据 可得热量之比为 【变式训练】（2025·广东中山·三模）如图是“探究导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置，R1、R2串联，已知R1=5Ω，R2=10Ω。通电一段时间后，两个电阻产生的热量之比为 ；电阻丝是通过 方式发热。利用电流热效应工作的用电器 （选填“能”或“不能”）用超导体。 【答案】 1∶2 做功 不能 【规范解答】[1]由可知，在电流和时间一定时，电热多少与电阻成正比；通电一段时间后，两个电阻产生的热量之比 [2]电流通过电阻丝时，电流做功，电能转化为内能，使电阻丝的温度升高，所以电阻丝是通过做功的方式发热的。 [3]超导体是指在一定温度下电阻为零的导体。 根据焦耳定律Q=I2Rt，当电阻R=0时，无论电流I和通电时间t为多少，产生的热量Q=0。 而利用电流热效应工作的用电器，是利用电流通过导体产生热量来工作的，若用超导体，则不会产生热量，无法正常工作，所以利用电流热效应工作的用电器不能用超导体。 考点11：电热的利用和防止 【典例精讲】（2025·陕西西安·二模）早春育苗保温常用电热温床，铺设时，先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线 联。保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生 而产生危险。电热温床是利用电流的 效应持续获得适宜幼苗生长的温度。 【答案】 串 过热 热 【规范解答】[1]电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线串联。 [2]保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生过热而产生危险。 [3]电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。电热温床是利用电流的热效应持续获得适宜幼苗生长的温度。 【变式训练】（2025·北京东城·二模）请阅读《输电线覆冰的防与治》并回答题。 输电线覆冰的防与治 在寒冷的冬季，低温雨雪天气会使部分输电线被厚厚的冰层包裹，形成输电线覆冰现象，不仅影响电力系统的正常运行，还可能引发断线、短路等安全事故。有效的输电线除冰与防冰是电力系统安全的重要保障。 为避免覆冰造成的事故发生，一方面要加强输电线的抗拉能力，另一方面电力专业人员也会密切监测覆冰情况，当覆冰达到一定厚度时，需要及时除冰。除冰的方式有很多种，电力专业人员会根据线路特点选用不同方式，例如机械除冰、热力融冰等。机械除冰是指借助人工或机械等提供的外力破坏覆冰层，使覆冰脱落的一种除冰技术。除如时，电力专业人员通过用绝缘棒敲打等方式破碎覆冰层，但因安全隐患大，近年来应用较少。热力融冰是指利用各种技术增大通过导线的电流，提高导线表面温度，从而使覆冰融化并脱落。热力融冰技术作为当前最为高效的除冰方式，应用广泛。 为避免覆冰造成的事故发生，电力专业人员还有很多种方法防止输电线覆冰。其中一种方式是涂防覆冰涂料，通过涂抹在线路外表面的涂料来有效降低水滴的粘附力，这样水滴无法有效粘附在导线外表面，会在风力或自重的作用下自行脱落。防覆冰涂料有很多类型，其中发热型涂料分为电热型和光热型两种，电热型涂料通过添加导电填料使涂层的导电性能良好，通过增大流经电流的方式增加发热量，延缓覆冰的速度和降低覆冰的厚度。光热型涂料可有效提高输电线路吸收太阳光的性能来达到防冰的效果。 根据上述材料，回答下列问题： (1)热力融冰与涂 （选填“电热”或“光热”）型防覆冰涂料都利用了电流的热效应。 (2)机械除冰具有安全隐患的原因可能是 （写出一条即可）。 (3)若某段长为L的输电线发生覆冰现象时，冰层均匀包裹在输电线外，覆冰后输电线（含覆冰层）的横截面可视为半径为的圆形，覆冰前输电线的横截面可视为半径为的圆形，则输电线覆冰层体积的表达式为 （用、、L、表示）。当，，，时，该段输电线外包裹的冰层的质量约为 kg。（取3） 【答案】(1)电热 (2)有可能导致输电线断裂、坠落地面，使人触电 (3) 202.5 【规范解答】（1）热力融冰通过增大导线电流产生热量融冰，电热型防覆冰涂料通过添加导电填料、增大电流发热延缓覆冰，二者均利用电流热效应；光热型涂料利用太阳光发热，与电流无关。 （2）机械除冰需人工或机械直接作用于覆冰线路，可能因操作不当触碰高压带电体引发触电事故，或敲击力度过大导致导线受损。 （3）当R1=20mm=0.02m，R2=5mm=0.005m，L=200m，体积表达式 则V=3×200×[（0.02）2−（0.005）2]m3=600×（0.0004−0.000025）m3=600×0.000375m3=0.225m3 该段输电线外包裹的冰层的质量约为m=ρ 冰•V=0.9×103kg/m3×0.225m3=202.5kg 1．（2025·湖南衡阳·中考真题）小明给奶奶买了一款有“高温”和“低温”两挡的电热毯，内部电路简化如图所示。电源两端电压为12V，电热丝R1、R2的阻值恒定，其中R1=12Ω。 (1)只闭合开关S1时，为 挡，此时通过R1的电流是 A； (2)只闭合开关S1时， R1的电功率是多少？ (3)电源两端电压为12V时，“高温”挡的电功率为36 W。若更换成电压为6V 的电源，则使用“高温”挡通电1 min产生的热量是多少？ 【答案】(1) 低温 1 (2)12W (3)540J 【规范解答】（1）[1]由图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时电路中的总电阻最大，两开关都闭合时，两电阻并联，此时电路中的总电阻最小，由可知，两开关都闭合时，电功率最大，为“高温”挡，只闭合开关S1时，为低温挡。 [2]只闭合开关S1时， R1的电流为 （2）只闭合开关时，的电功率为 （3）已知“高温”挡的电功率为36W，此时电路中的总电流为 由并联电路中电流规律可得，通过R2的电流为 的阻值为 当电源两端电压为6V时，电路中的总电流为 则使用“高温”挡通电1 min产生的热量是 2．（2025·安徽宿州·中考真题）电火锅绝对是提升家庭幸福感的神器之一，无论是亲朋好友来访，还是一家人围坐一起，吃着热气腾腾的火锅，都是一件无比惬意的事。在家吃火锅，不仅干净卫生，还能花更少的钱，吃得更尽兴。如图是“虹乡牌”电火锅内部电路图，加热装置由电热丝R1和R2组成，通过控制两开关的闭合方式实现高、中、低温三挡的调节，R1=176Ω，R2 =44Ω。求： (1)S1断开，S2接a时，电路处于什么挡，此时电功率为多少？ (2)S1断开，S2接b时处于中温挡时，电火锅工作一分钟产生的热量为多少？ 【答案】(1)低温挡， (2) 【规范解答】（1）当 S1断开、S2接 a 时，R1和R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，因为电源电压U不变，由可知，此时电路中总功率最小，电路处于低温挡。此时的电功率为 （2）开关S1断开，S2接b时，电路中只有R2接入电路中，电火锅处于中温挡，电火锅工作1min产生的热量为 3．（2025·四川成都·中考真题）图甲是具有“高温”、“低温”两个挡位的空气炸锅。可以不用或用少量的油炸制食物，图乙是其内部简化电路图，已知R1=44Ω，R2=88Ω。当闭合S1，断开S2时，炸锅处于 挡。空气炸锅在高温挡正常工作100s产生的热量是 J。 【答案】 低温 【规范解答】[1][2]由电路图可知，当闭合S1，断开S2时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较大；当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电路中的总电阻较小。由可知，当闭合S1，断开S2时，电路消耗的电功率较小，空气炸锅处于低温挡；当S1、S2均闭合时，电路消耗的电功率较大，空气炸锅处于高温挡。空气炸锅高温挡的功率 空气炸锅在高温挡正常工作100s产生的热量 4．（2025·河南洛阳·中考真题）五一假期小明一家出游两天，关闭家中所有用电器时忘记关闭电视机了。于是电路中电视机单独工作48h。如图所示为小明出发前电能表的示数。若回家时电能表示数变为，那么电视机消耗的电能为 J，功率为 W，工作中的电视机会发热是因为电流的 效应。 【答案】 200 热 【规范解答】[1]电能表是测量电路消耗电能的仪器，其示数之差即为这段时间内用电器消耗的电能。出发前电能表示数为2024.5kW·h，回家时示数为 2034.1kW·h，所以电视机消耗的电能为W=2034.1kW·h-2024.5kW·h=9.6kW·h=9.6×3.6×106J = 3.456×107J [2]电功率是表示电流做功快慢的物理量，其计算公式为。所以它的功率 [3]电流通过导体时会产生各种效应，其中电流通过用电器时发热的现象叫做电流的热效应。工作中的电视机会发热，就是因为电流通过电视机内部的导体时产生了热效应。 5．（2025·黑龙江佳木斯·中考真题）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（　　） 　　 ①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的； ②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系； ③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω； ④两套装置均可以探究电流产生的热量与通电时间的关系。 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 【答案】C 【规范解答】①U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误； ②由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的是电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确； ③图乙实验是探究电流产生的热量与电流的关系，要求通过它们的电流不同，通电时间相同和电阻丝阻值要相同，右边容器中的电阻丝阻值要等于左边容器中的电阻丝阻值5Ω，故③错误； ④观察图甲和图乙其中的一个容器中的U形管在不同时间内液面高度差的变化，可探究电流产生的热量与通电时间的关系，故④正确。 综上所述，说法正确的是②④。 故选C。 基础夯实 1．（24-25九年级下·黑龙江佳木斯·阶段练习）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电冰箱 C．电熨斗 D．电脑 【答案】C 【规范解答】A．电视机工作时，主要将电能转化为光能、声能等，不是利用电流的热效应，故A不符合题意； B．电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，用于压缩制冷，不是利用电流的热效应，故B不符合题意； C．电熨斗工作时，电能主要转化为内能，通过发热来熨烫衣物，是利用电流的热效应，故C符合题意； D．电脑工作时，主要将电能转化为光能、声能和机械能等，不是利用电流的热效应，故D不符合题意。 故选C。 2．（2025九年级·福建·专题练习）氮化镓（GaN）是一种新型半导体材料，将氮化镓应用于手机充电器中，可以实现“超级快充”。与传统充电器相比，氮化镓充电器的主要优势是（     ） A．电流更大，功率更大 B．电阻更小，发热更多 C．电压更高，充电更慢 D．电流更小，充电更快 【答案】A 【规范解答】ACD．氮化镓（GaN）是一种新型半导体材料，将氮化镓应用于手机充电器中，可以实现“超级快充”，主要优势是电流更大，根据可知，功率更大，充电更快，故A正确，CD错误； B．氮化镓（GaN）是半导体材料，电阻小，根据可知，发热更少，故B错误。 故选A。 3．（2025·内蒙古巴彦淖尔·模拟预测）某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，、为阻值一定的电热丝（）。通过开关S1、S2的断开和闭合，可以让电火锅在不同的挡位工作。下列说法中正确的是（　　） A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡 B．高温档一定比低温挡产生热量多 C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大 D．高温挡时断开S2，两端电压不变 【答案】D 【规范解答】A．电源电压一定，当闭合、断开时，只有接入电路，此时电路消耗的功率，当闭合、断开时，只有接入电路，此时电路消耗的功率，当、都闭合时，、并联，此时电路消耗的功率。因为上述3种连接方式的电路总电阻，所以，则S1闭合、S2断开时火锅处于中温挡，故A错误； B．电火锅为纯电阻用电器，则电流通过用电器做功产生的电热，由公式可知产生的电热多少与功率和时间都有关，高温挡功率大，但不知道工作时间，所以不能确定高温档一定比低温挡产生热量多，故B错误； C．先闭合，只有接入电路，再闭合，、并联，根据并联电路电阻特点，并联的电阻越多，总电阻越小，所以电路总电阻减小，故C错误； D．高温挡时、并联，各用电器两端电压等于电源电压；断开，电路中只有，其两端电压也等于电源电压，所以两端电压不变，故D正确。 故选D。 4．（2025·广西·三模）图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如图乙所示，电源电压为，电热丝R的电阻为，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的 效应工作的，通电产生的热量为 J。 【答案】 热 540 【规范解答】[1]电流通过电热丝，电热丝温度升高，说明电热丝产生电热，是利用电流的热效应工作的。 [2]电热丝产生的热量为 5．（25-26九年级上·辽宁盘锦·开学考试）甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为5∶2，通电时间之比为1∶2，则通过甲、乙两个电热器的电流之比为 。 【答案】2∶1 【规范解答】通过甲、乙两个电热器的电流之比为 6．（25-26九年级上·全国·课后作业）小明家夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的 效应工作的，其发热元件是一个阻值为2420Ω的电阻。将该电热驱蚊器接在家庭电路中正常通电1小时，它产生的热量为 J。 【答案】 热 【规范解答】[1]夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的热效应工作的。 [2]我国家庭电路电压为220V，电热驱蚊器正常通电1小时，产生的热量为 7．（2025·安徽合肥·模拟预测）如图所示是电阻R和灯泡L的图像，若把它们串联在3V的电源两端，则电阻R产生的热量为 J。 【答案】144 【规范解答】根据题意可知，电阻R和灯泡L串联在电路中，根据串联电路特点可知，串联电路中各处的电流相等，且电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和。由图可知，当电路中的电流为时，R两端的电压为，L两端的电压为，此时的电源电压为，符合题意。由公式 可得，内电阻R产生的热量为 8．（24-25九年级上·吉林·期末）如图将两个阻值分别为R1=10Ω与R2=5Ω的电阻串联起来，接到6V的电源上。求： (1)该电路中的电流； (2)通电10s，R2所消耗的电能。 【答案】(1)0.4A (2)8J 【规范解答】（1）电源电压为U=6V，电阻R1=10Ω，R2=5Ω。由于两电阻串联，总电阻R= R1+ R2=10Ω+5Ω=15Ω 由串联电路的欧姆定律得 （2）通电时间t=10s，R2所消耗的电能Q =I2R22t= (0.4A)2×5Ω×10s = 8J 9．（2025·广东深圳·二模）图甲是小福设计的方向盘自动加热装置的简化电路图。电源电压恒为12V，为热敏电阻，其阻值随温度的变化图像如图乙。为用于方向盘加热的特殊电阻，闭合开关，当温度低于时，的阻值为，方向盘温度升高；当温度达到时，的阻值突变为，方向盘处于保温状态。求： (1)当温度为0℃时，电路中的总阻值为 Ω； (2)当温度为30℃时，电压表的示数； (3)在保温状态下工作5min，R0产生的热量。 【答案】(1)190 (2)2V (3)60J 【规范解答】（1）温度为0℃时热敏电阻的大小是；电路的总电阻 （2）根据图像知，温度为30℃时热敏电阻的大小，，所以此时电路的总电阻 电路中的电流 电压表的示数 （3）在保温状态下工作5min，R0产生的热量 10．（24-25九年级下·广东揭阳·阶段练习）如图甲、乙为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 (1)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，应选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验；通过观察实验现象，可以得到的实验结论是：当电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），电流通过导体时产生的热量越多。 (2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后图甲的容器中电阻产生热量之比为Q左：Q右＝ ； (3)如图乙所示，装置中容器外电阻发生了断路，保证电源电压及通电时间相同，与电阻未断相比，则左侧U形管中液面的高度差将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (4)完成上述实验后，小明同学又设计了如图丙所示实验装置，探究“比较不同物质的吸热能力”的实验，其中A、B两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的；两个烧瓶中分别加入初温相同、 （选填“质量”或“体积”）相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 【答案】(1) 乙 大 (2)1∶2 (3)变小 (4) 相同 质量 水 【规范解答】（1）[1]在探究 “电流通过导体时产生的热量与电流的关系” 时，要控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。观察乙图，右边容器内电阻与左边容器内电阻阻值相同，右边容器内电阻与容器外电阻并联后再与左边容器内电阻串联，这样就保证了所研究的两电阻阻值相同，通电时间相同，但电流不同，所以应选择乙图装置进行实验。 [2]根据焦耳定律，当电阻和通电时间相同时，电流越大， Q的值越大，电流通过导体时产生的热量越多。 （2）在甲图中，两电阻串联，根据串联电路电流处处相等的特点，通过两电阻的电流相同，且通电时间也相同。由焦耳定律 可知，在电流 I 和通电时间 t 相同的情况下，热量 Q 与电阻 R 成正比。已知左、右两侧电阻之比为1：2，所以左、右两侧容器中电阻产生热量之比也为1：2。 （3）在乙图中，装置中容器外电阻发生断路前，右侧容器内电阻与容器外电阻并联后再与左侧容器内电阻串联，当容器外电阻发生断路后，电路中只有左侧和右侧两个电阻串联，此时电路中总电阻增大，则电路中电流减小，根据焦耳定律（这里 R 不变， t 不变，I 变小），左侧电阻产生的热量变小，所以左侧 U 形管中液面的高度差将变小。 （4）[1]在探究 “比较不同物质的吸热能力” 的实验中，要保证在相同时间内不同物质吸收相同的热量。根据焦耳定律，当电流 I 和通电时间 t 相同时，要使产生的热量相同，就需要 A 、 B 两个电阻丝的电阻相同。 [2]为了比较不同物质的吸热能力，需要控制变量，用控制质量相同的水和煤油，通过比较它们吸收相同热量后升高的温度来得出吸热能力的强弱，所以两个烧瓶中应分别加入初温相同、质量相等的水和煤油。 [3]通电一段时间后，电阻丝产生热量相同，即水和煤油吸收热量相同，此时煤油的温度更高，说明升高相同的温度，水需要吸收更多热量，即水的吸热能力更强。 培优拔高 11．（24-25九年级下·黑龙江哈尔滨·开学考试）小王用如图所示的装置“探究影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的玻璃瓶中，且。下列说法正确的是（　　） A．实验中，通过比较红色液柱上升的情况来反映电阻丝产生热量的多少 B．该装置用来探究电流热效应与电阻的关系 C．闭合开关后，电阻丝对应的玻璃管中红色液柱上升较快 D．以上均错 【答案】A 【规范解答】A．电流通过电阻丝产生热量，发出的热量会使瓶内空气受热膨胀，从而推动红色液柱上升。液柱上升的高度越高，说明电阻丝产生的热量越多，这种通过“红色液柱上升情况”间接反映“电阻丝产生热量多少”的方法叫做转换法，所以说该实验通过比较红色液柱上升的情况来反映电阻丝产生热量的多少，故A正确； B．因为电流热效应的影响因素包括电流大小、电阻大小、通电时间。在这个实验中，电阻相同，但电源电压不同。根据欧姆定律，而且，所以通过的R1电流小于通过R2的电流，根据实验控制单一变量的原则，该实验是改变的是电流的大小，因此该装置是用来探究电流热效应与电流的关系，故B错误； C．根据焦耳定律，因为改变的是电流的大小，已知，通电时间相同，因为，故，所以，故R2产生的热量更多，因为热量越多，瓶内空气膨胀越明显，红色液柱上升越快。因此，R2对应的玻璃管中红色液柱上升更快，而不是R1电阻丝对应的玻璃管中红色液柱上升较快，故C错误； D．因为该实验通过比较红色液柱上升的情况来反映电阻丝产生热量的多少，选项A是正确的，故D错误。 故选A。 12．（2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示是一款炒菜机模型的简化电路图，它可以实现常温翻炒、高温翻炒、低温焖煮和高温焖煮四种工作模式，电动机上标有“6V  3W”字样且通电后正常工作，R1、R2为发热电阻且电阻大小相等，四种模式中电流表的最大示数为1.5A。 关于下列结论： ①开关S与1、2触点时，炒菜机为低温焖煮模式 ②炒菜机处于高温翻炒模式时，电路的总电阻为4Ω ③炒菜机处于常温翻炒与高温焖煮模式时电流表示数之比为1:3 ④炒菜机处于高温焖煮模式时，电路中1min产生的热量为360J 其中说法正确的是（　　） A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】C 【规范解答】①由图可知，当开关S与1、2触点时，R1、R2串联，电动机不工作，根据串联电路的特点可知，此时电路中的总电阻较大，由知，电路的总功率较小，炒菜机处于低温焖煮模式；当开关S与2、3触点时，只有R1工作，电动机不工作，电路中的总电阻较小，总功率较大，炒菜机处于高温焖煮模式；开关S与3、4触点时，R1与电动机M并联，炒菜机处于高温翻炒模式；当开关S与4、5触点时，只有电动机M工作，炒菜机处于常温翻炒模式，故①正确； ②炒菜机处于高温翻炒模式时，R1与电动机M并联，由于电动机是非纯电阻用电器，无法计算其电阻，所以电路的总电阻无法计算，故②错误； ③常温翻炒时只有电动机工作，由P=UI可知，炒菜机处于常温翻炒时电流表的示数 四种模式中，高温翻炒是R1与电动机并联，电流最大，即高温翻炒时电流表的最大示数为1.5A，根据并联电路的电流特点可知，高温翻炒时通过R1的电流I1=I高-I常=1.5A-0.5A=1A 高温焖煮时，通过R1的电流不变，故有I高焖=I1=1A 则炒菜机处于常温翻炒与高温焖煮模式时电流表示数之比I常：I高焖=0.5A：1A=1：2，故③错误； ④炒菜机的电源电压U=UM=6V，炒菜机处于高温焖煮模式时，电路中1min产生的热量Q=W=UI高焖t=6V×1A×1×60s=360J 故④正确；综上所述①④正确，②③错误，故C正确，ABD错误。 故选C。 13．（2025·河南平顶山·二模）用如图所示装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝 和 分别密封在两只相同的烧瓶中瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（　　） A．将R₁和R₂串联是为了探究电流热效应与电流的关系 B．通过温度计示数的变化可以比较电阻丝产生热量的多少 C．闭合开关后，装电阻丝R₁烧瓶中的温度计示数上升较快 D．只需将某一瓶煤油换成等质量的水就可比较煤油和水的比热容大小 【答案】B 【规范解答】A．将 R1和 R 2串联，根据串联电路的电流特点，通过它们的电流相等，控制了电流和通电时间相同，改变电阻，此操作目的是探究电流热效应与电阻的关系，而不是与电流的关系，故 A 错误； B．因为瓶中装有质量相等的煤油，电阻丝产生的热量被煤油吸收，根据 Q=cmΔt ，在 c 和 m 一定时，温度变化量 Δt 与吸收的热量 Q 成正比，所以通过温度计示数的变化可以比较电阻丝产生热量的多少，故B正确； C．已知 ​ R1R 2且两电阻串联，电流和通电时间相同。根据焦耳定律 Q=I 2Rt ，在电流 I 和通电时间 t 相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。所以 R2产生的热量比 R1多，那么 R2所在烧瓶中的温度计示数上升较快，故C错误； D．比较煤油和水的比热容大小，需要满足吸收相同的热量，观察温度变化情况，或者升高相同的温度，比较吸收热量的多少，仅将某一瓶煤油换成等质量的水，由于两电阻相同时间内产生的热量不同，不能控制相同时间内吸收热量相同，也就无法比较煤油和水的比热容大小，故D错误。 故选 B。 14．（2025·湖南常德·模拟预测）我国照明电路的电压为 V；保险丝是由铅锑合金制成的，当电流超过额定电流达到熔断电流时，它会自动熔断，其原理是利用电流的 效应。 【答案】 220 热 【规范解答】[1]由常见的电压可知，我国照明电路的电压为220V。 [2]保险丝是用电阻较大、熔点较低的铅锑合金制成，这样做是为了在电路中的电流过大时，保险丝能产生较多的热，利用的是电流的热效应，使保险丝迅速熔断，从而起到保护电路的作用。 15．（24-25九年级上·广东汕头·阶段练习）图甲是一款挂烫机，其简化电路如图乙，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，两电热丝的阻值之比R1∶R2＝1∶2。开关S接触点2、3时挂烫机处于慢热挡，开关S接触点3、4时挂烫机处于速热挡，已知慢热挡的功率为880W。则电热丝R1阻值为 ，挂烫机速热挡的功率为 ，挂烫机在速热挡工作5min，电热丝产生的总热量为 。 【答案】 55 1320W 3.96×105J 【规范解答】[1]当开关S接触点2、3时，电路为R1的简单电路，挂烫机处于慢热挡。由可得 [2]已知R1∶R2=1∶2 所以R2=2R1=2×55Ω=110Ω 当开关S接触点3、4时，R1与R2并联，挂烫机处于速热挡。根据并联电路电压特点，则U=U1=U2=220V 由可得，R2的功率 速热挡功率P速热=P慢热+P2=880W+440W=1320W [3]挂烫机在速热挡工作时间t=5min=5×60s=300s 由Q=W=Pt 可知，总热量Q=P速热t=1320W×300s=3.96×105J 16．（24-25九年级上·广东汕头·阶段练习）如图是研究“电流通过导体产生的热量和 大小的关系”的实验，若通过R2的电流为0.5A，则通电5min后R1产生的热量为 J；将R3的电阻换成10Ω，则左右两容器内电阻丝产生的热量之比为 。 【答案】 电流 1500 9∶4 【规范解答】[1]由图可知，右侧中两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω的电阻串联。根据串联电路的电流特点可知，通过右侧两个电阻的总电流和通过左侧的电阻电流相等，右侧两个5Ω的电阻并联，所以通过两个容器内的电阻的电流不同，容器内的电阻值都是5Ω，通电时间相同，在电阻和通电时间相同的情况下，电流不同，所以探究的是通电导体产生的热量与电流大小的关系。 [2]若通过R2的电流为0.5A，由于 且并联电路各支路两端电压相等，所以，由欧姆定律可知，通过R3和R2的电流相等，又因为并联电路干路电流等于各支路电流之和，则通过电阻R1的电流为 故通电5min后R1产生的热量为 [3]若将R3的电阻换成10Ω，则左右两侧的总电阻比是 由串联电路电阻与电压的关系知道，左右两侧的两端电压比是 由焦耳定律知道，则左右两容器内电阻丝产生的热量之比为 17．（2025·山东淄博·三模）电饭煲是常用的家用电器，它是利用电流的 效应工作的。某品牌电饭煲有“加热”和“保温”两挡功能，简化电路如图，R1=242Ω、R2=60.5Ω。当开关 闭合时，该电饭煲处于“加热”挡，工作10min，其消耗的电能是 J。 【答案】 热 S1和S2 【规范解答】[1]当电流通过电饭煲内部通过发热元件（如电热管）时，发热元件产生了热量，使金属外壳发热并传递热量至内锅，实现烹饪功能，故电饭煲工作时将电能转化成了内能，利用了电流的热效应。 [2]当开关S1闭合、S2断开时，电路中只有R1接入电路，此时电路中的总电阻为R1；当开关S1、S2均闭合时，电路中R1与R2并联，此时电路中的总电阻，。根据可知，在总电压不变时，电阻越小，总功率越大，因为S1闭合、S2断开时，总电阻较大，故开关S1闭合、S2断开时，电路处于保温挡，S1、S2均闭合时，电路处于加热挡。 [3]电饭煲处于加热挡时，电饭煲的总功率 电饭煲处于“加热”挡工作10min消耗的电能 18．（2025·湖北·三模）如图甲为电热毛巾架，额定电压为220V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。如图乙所示为其内部电路原理图，和都为发热电阻丝；如图丙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像。求： (1)高温挡的功率； (2)发热电阻丝的电阻； (3)毛巾架工作20min产生的热量。 【答案】(1)220W (2)660Ω (3) 【规范解答】（1）高温挡时，电路中的电功率大，由可知，电流大，图丙中最大电流为，此时毛巾架处于高温挡，则高温挡的功率为 （2）由图乙可知，当开关S接2时，串联，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路中的总功率最小，毛巾架处于低温挡；当开关S接1时，只有工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，毛巾架处于高温挡； 已知高温挡的电流为1A，由可知，的阻值 由图丙可知，低温挡工作时电路中的电流，由可知，的串联总电阻为 根据串联电路的电阻特点可知，的阻值为 （3）毛巾架0~10min高温挡工作，10~20min低温挡工作，则工作20min产生的热量为 19．（2025·湖南永州·二模）小明将废旧电热器上规格为“220V 968W”的完好电热丝拆下，用于科技小组制作电烘箱，设计电路如图所示。经过多次试验，当选用的电阻的阻值为5Ω时，刚好满足箱体内烘干功率要求。（虚线框为电烘箱体，不考虑温度对电阻的影响） (1)电热丝的阻值是多少？ (2)整个电路工作时的电流是多少？ (3)工作1h，电烘箱体内产生的热量是多少？ 【答案】(1)50Ω (2)4A (3)2.88×106J 【规范解答】（1）根据可得电热丝的阻值是 （2）电路中R0与R1串联，总电阻R=R0+R1=50 Ω+5 Ω=55 Ω 故工作电流 （3）工作1h，电烘箱体内产生的热量是 20．（2025·陕西渭南·二模）完成下列填空 (1)如图所示是探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验。实验中可通过A、B两管液面高度变化来反映密封空气温度的高低，进而反映电流通过容器中电阻丝 的多少。容器中的电阻、，通电一定时间后，U形管中液面高度的变化如图所示，该实验得出的结论是 。 (2)如图在“探究影响电阻大小因素实验中”，（1）保持A位置不变，金属夹从B向C滑动，滑动过程中发现电流表示数明显变化，可初步得到结论是：电阻大小和 有关；实验电路中，可以根据灯泡亮度反映电阻大小，灯泡在这里对电路还有 作用。 【答案】(1) 产生热量 在电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多 (2) 导体的长度 保护电路 【规范解答】（1）[1]实验中采用转换法，可通过A、B两管液面高度变化来反映密封空气温度的高低，进而反映电流通过容器中电阻丝产生热量的多少。 [2]电阻丝与串联，电流相等，容器中的电阻、，通电一定时间后，U形管中液面高度的变化为左边低，右边高，说明右侧产生热量多，该实验得出的结论是电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。 （2）[1]保持A位置不变，金属夹从B向C滑动，铅笔芯接入电路的长度发生改变，滑动过程中发现电流表示数明显变化，所以可初步得到结论是：电阻大小和导体的长度有关。 [2]把小灯泡串联接入电路中，灯泡有电阻，可以保护电路。 第 1 页 共 11 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题18.4 焦耳定律 （知识梳理+11个考点讲练+中考真题演练+难度分层练 共47题） 知识梳理 技巧点拨 1 知识点梳理01：实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1 知识点梳理02：焦耳定律 3 知识点梳理03：档位问题与焦耳定律的应用 4 知识点梳理04：电热的利用与防止 5 优选题型 考点讲练 6 考点1：电流热效应的概念 6 考点2：利用电流的热效应工作的用电器 6 考点3：设计探究电流热效应的实验原理和电路图 7 考点4：探究电流产生热量与电阻的关系 8 考点5：探究电流产生的热量与电流的关系 9 考点6：焦耳定律的公式及简单应用 10 考点7：焦耳定律的推导式及其应用 10 考点8：电热器的工作部分与导线的发热情况比较 11 考点9：比较串并联电路中用电器发热的多少 12 考点10：利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 13 考点11：电热的利用和防止 13 中考真题 实战演练 14 难度分层 拔尖冲刺 16 基础夯实 16 培优拔高 19 知识点梳理01：实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1、电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 2、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关 提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？ 猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。 设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。 分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 ★特别提醒 1、U形管内液面高度差越大，产生的热量越多。 2、使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能是：装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好。 3、实验中加热空气相比加热液体的好处：（1）空气膨胀体积变大，实验效果明显；（2）加热空气，耗电量少，实验时间短。 知识点梳理02：焦耳定律 1、焦耳定律 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，跟它的时间成正比 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s 焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的 焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 ★特别提醒 公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用；W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。‌ 知识点梳理03：档位问题与焦耳定律的应用 1、焦耳定律在实际中的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略．电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路．　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 2、电热器的“双挡”问题 （1）“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 （2）“双挡”的控制开关 a短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 ★特别提醒 电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q．那么，用来计算电功的公式W=UIt不能用来计算电热，电热智能用焦耳定律Q=I2Rt来计算。‌ 3、电热与电功的关系 应用公式 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q 知识点梳理04：电热的利用与防止 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。电热器是将电能转化为内能来工作的。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 2、电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 ★特别提醒 （1）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。‌ 【归纳总结】电热利用是借助电流热效应设计电热器（如电暖器、电饭煲），将电能转化为内能满足生活需求；防止则是针对电器发热可能引发的安全隐患（如元件老化、火灾），通过散热设计（散热片、风扇）、温控装置及选用耐高温材料等措施，减少电热危害，保障设备安全运行。 考点1：电流热效应的概念 【典例精讲】（2025九年级·河南·专题练习）如图所示是某款电热水壶的工作电路图，R1和R2为加热电阻，S1是总开关，S2是挡位开关。闭合S1，当S2接2时，电热水壶处于 （选填“加热”或“保温”）状态；热水壶的加热功率为1200W，不考虑热量损失，用该电热水壶将壶中1kg初温为20℃的水加热至100℃，则水吸收的热量为 J，所需的加热时间是 s。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)] 【变式训练】（24-25九年级下·江苏镇江·阶段练习）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，散热部件通常选用 （导热性/隔热性）好的材料。 考点2：利用电流的热效应工作的用电器 【典例精讲】（2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测）“工夫茶”是融精神、礼仪、沏泡技艺为一体的茶道形式，如图是泡“工夫茶”用的电茶炉，在电路中用和代表消毒锅和煮水壶，当闭合开关S后，和才能工作，但不能同时加热，选项的电路中符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【变式训练】（24-25九年级上·辽宁大连·期末）请你想象一下，假如导体都没有了电阻，下列现象能发生的是（　　） A．电饭锅正常工作 B．白炽灯变得更亮 C．导线变得很烫 D．用电器不用考虑散热 考点3：设计探究电流热效应的实验原理和电路图 【典例精讲】（2025·河南周口·三模）小明用如图所示的装置探究完电流产生的热量与电阻的关系后，待U形管两侧管内液柱再次相平，同时闭合开关S1和S2，通电一段时间后，发现U形管左、右两侧管内液柱的高度差相同，下列分析中正确的是（　　） A．通过R1和R2的电流相同 B．R1与R2产生的热量相同 C．R1的阻值小于R2的阻值 D．该现象说明电流产生的热量与电流大小无关 【变式训练】（2024·广东东莞·三模）如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的实验装置，a、b为温度计，通过观察 知道产生热量的多少，已知R1＝5Ω，R2＝10Ω，这样设计的目的是探究电流通过导体产生的热量与 大小的关系，在1min内R1和R2产生的热量之比为 。 考点4：探究电流产生热量与电阻的关系 【典例精讲】（2025·湖南衡阳·二模）如图是“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，两个透明容器内密封着等量的空气，所用电源电压相同。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．乙实验用来探究电流产生的热量与电流大小的关系 C．将甲实验密封容器外的电阻由5Ω换成10Ω，不能研究电流产生的热量与电流的关系 D．相同时间内，甲实验中左侧U形管比右侧U形管的液面高度差大 【变式训练】（2025·西藏·中考真题）如图所示，将两段电阻丝分别安装在甲、乙两个相同的装置中（装有等量同种液体），已知，通电一段时间后可以观测到 装置中的温度变化更大；为使两个装置中的温度变化更快，你可以采取什么方法： （写出一种即可）。 考点5：探究电流产生的热量与电流的关系 【典例精讲】（25-26九年级上·广东汕头·阶段练习）如图甲所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验，两个透明的容器中密封着等量的空气，与透明容器相连的U形管中注入等量的液体。 (1)实验时，通过U形管中 来判断导体产生热量的多少； (2)乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的 不同，电阻R3 （选填“能”或“不能”）换成10； (3)某小组在做图甲实验时，通电一段时间，发现其中左侧管内液面高度发生变化，右侧管内液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是 ； (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： 。 【变式训练】（2025·广东汕头·一模）在探究“电流通过导体产生热量的影响因素”实验中，三个容器中密封着等温度、等质量的空气，电阻的连接情况如图所示，则通过甲、乙、丙三个容器内电阻的电流的大小关系是 （用、、表示），通电一段时间后，U形管中液面高度变化最大的是 容器（选填“甲”、“乙”或“丙”），若甲容器中的电阻产生的热量为2400J，则丙容器中的电阻产生的热量为 J。 考点6：焦耳定律的公式及简单应用 【典例精讲】（2025·云南曲靖·一模）如图所示，电源电压恒定不变，、、为定值电阻，，，只闭合开关、时，电流表的示数为，若通电，电流通过电阻产生的热量为 J；当、、都闭合时，电流表的示数为，则的阻值为 。 【变式训练】（2025·安徽宿州·三模）如图所示，电源电压恒定，、是定值电阻，，只闭合开关，电流表示数为0.9A。开关、、都闭合时，电流表示数为1.5A。此时在10s内产生的热量为 J。 考点7：焦耳定律的推导式及其应用 【典例精讲】（2025·四川巴中·中考真题）如图为烤火炉的简化电路图，电源电压220V，两个发热电阻阻值均为88Ω，该烤火炉有低温和高温两个档位，则烤火炉处于高温档时的功率为 W，处于低温档工作1min产生的电热为 J。 【变式训练】（2025·河南安阳·模拟预测）小宇利用废弃电阻丝（R1>R2）、电源（12V）、开关、导线设计出一个具有高温挡（10W）和低温挡（2.5W）的加热器。 (1)请你再借助一只单刀单掷开关和导线若干，把电路连接完整。（只画出一种情形即可） (2)根据你画出的电路图，当加热器处于高温挡时两开关处于何种状态？ (3)根据你画出的电路图，计算电阻和的阻值分别为多大。 (4)加热器以高温挡工作100s产生的热量是多少？ 考点8：电热器的工作部分与导线的发热情况比较 【典例精讲】（24-25九年级下·湖北十堰·期中）如图甲所示为小明家的电能表，若小明家此时只有电炉在烧水，该电能表的转盘在 2min 内转了 30 转，则这段时间内小明家消耗的电能为 kW∙h，可以算得电炉子的功率为 W，小明观察到图乙电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接的导线却发热不明显，可以通过比较图丙实验中的 （选填“A、B、C”）两个液柱高度可解释说明这种情况。 【变式训练】（2025·重庆·一模）某直饮机的电路如图甲所示，R0、R1为阻值恒定的电热丝，绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态，可以选择出温水或开水。该直饮机的额定电压是220V，温水加热电功率是484W。 (1)将直饮机单独接入电路，使用开水挡加热时，直饮机正常工作，如图乙所示的电能表在180s内转了121转，求开水挡加热功率？ (2)电热丝R1的电阻是多少？ (3)客户提出要求，希望能够连续调节功率。设计师对电路进行改进，只保留电热丝R0，串联接入滑动变阻器R2（180Ω，5A），电源电压恒为220V，求改进后发热丝R0功率可调节范围为多少？ 考点9：比较串并联电路中用电器发热的多少 【典例精讲】（2025·河南郑州·二模）小丽家有一台具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其简化电路图如图所示，电源电压恒为220 V，R1、R2是电热丝，开关S同时接触相邻的两个触点。R1=242Ω，R2的阻值为R1阻值的一半。转动开关S，使其与“1”“2”两个触点接触时，为 （选填“低温”“中温”或“高温”）挡，在此挡位通电10 min，可使500g牛奶的温度升高48 ℃，此过程产生的热量是 J，加热效率为 。（c牛奶=2.5×10J/（kg·℃）） 【变式训练】（2025·山东德州·一模）图甲是一种测力装置的结构示意图。横梁OA上下表面各有一张完全一样的可变电阻片R1和R2，若按图乙所示将它们串联在电源电压不变的电路中，在A端用一向下的力F使R1拉伸，R2压缩，则此时电阻片 的电阻更大。若将此时的两电阻并联接入同一电源两端，通电时间相同，电阻片 产生的电热更多。 考点10：利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 【典例精讲】（24-25九年级下·黑龙江绥化·期中）有两个定值电阻和，已知。若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则和两端的电压之比是 ；若将它们并联该电路中，在相同时间内电流通过和产生的热量之比是 。 【变式训练】（2025·广东中山·三模）如图是“探究导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置，R1、R2串联，已知R1=5Ω，R2=10Ω。通电一段时间后，两个电阻产生的热量之比为 ；电阻丝是通过 方式发热。利用电流热效应工作的用电器 （选填“能”或“不能”）用超导体。 考点11：电热的利用和防止 【典例精讲】（2025·陕西西安·二模）早春育苗保温常用电热温床，铺设时，先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把20cm厚的床土放回即可。电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，使用时应该把温控仪与电热线 联。保证电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能使电路发生 而产生危险。电热温床是利用电流的 效应持续获得适宜幼苗生长的温度。 【变式训练】（2025·北京东城·二模）请阅读《输电线覆冰的防与治》并回答题。 输电线覆冰的防与治 在寒冷的冬季，低温雨雪天气会使部分输电线被厚厚的冰层包裹，形成输电线覆冰现象，不仅影响电力系统的正常运行，还可能引发断线、短路等安全事故。有效的输电线除冰与防冰是电力系统安全的重要保障。 为避免覆冰造成的事故发生，一方面要加强输电线的抗拉能力，另一方面电力专业人员也会密切监测覆冰情况，当覆冰达到一定厚度时，需要及时除冰。除冰的方式有很多种，电力专业人员会根据线路特点选用不同方式，例如机械除冰、热力融冰等。机械除冰是指借助人工或机械等提供的外力破坏覆冰层，使覆冰脱落的一种除冰技术。除如时，电力专业人员通过用绝缘棒敲打等方式破碎覆冰层，但因安全隐患大，近年来应用较少。热力融冰是指利用各种技术增大通过导线的电流，提高导线表面温度，从而使覆冰融化并脱落。热力融冰技术作为当前最为高效的除冰方式，应用广泛。 为避免覆冰造成的事故发生，电力专业人员还有很多种方法防止输电线覆冰。其中一种方式是涂防覆冰涂料，通过涂抹在线路外表面的涂料来有效降低水滴的粘附力，这样水滴无法有效粘附在导线外表面，会在风力或自重的作用下自行脱落。防覆冰涂料有很多类型，其中发热型涂料分为电热型和光热型两种，电热型涂料通过添加导电填料使涂层的导电性能良好，通过增大流经电流的方式增加发热量，延缓覆冰的速度和降低覆冰的厚度。光热型涂料可有效提高输电线路吸收太阳光的性能来达到防冰的效果。 根据上述材料，回答下列问题： (1)热力融冰与涂 （选填“电热”或“光热”）型防覆冰涂料都利用了电流的热效应。 (2)机械除冰具有安全隐患的原因可能是 （写出一条即可）。 (3)若某段长为L的输电线发生覆冰现象时，冰层均匀包裹在输电线外，覆冰后输电线（含覆冰层）的横截面可视为半径为的圆形，覆冰前输电线的横截面可视为半径为的圆形，则输电线覆冰层体积的表达式为 （用、、L、表示）。当，，，时，该段输电线外包裹的冰层的质量约为 kg。（取3） 1．（2025·湖南衡阳·中考真题）小明给奶奶买了一款有“高温”和“低温”两挡的电热毯，内部电路简化如图所示。电源两端电压为12V，电热丝R1、R2的阻值恒定，其中R1=12Ω。 (1)只闭合开关S1时，为 挡，此时通过R1的电流是 A； (2)只闭合开关S1时， R1的电功率是多少？ (3)电源两端电压为12V时，“高温”挡的电功率为36 W。若更换成电压为6V 的电源，则使用“高温”挡通电1 min产生的热量是多少？ 2．（2025·安徽宿州·中考真题）电火锅绝对是提升家庭幸福感的神器之一，无论是亲朋好友来访，还是一家人围坐一起，吃着热气腾腾的火锅，都是一件无比惬意的事。在家吃火锅，不仅干净卫生，还能花更少的钱，吃得更尽兴。如图是“虹乡牌”电火锅内部电路图，加热装置由电热丝R1和R2组成，通过控制两开关的闭合方式实现高、中、低温三挡的调节，R1=176Ω，R2 =44Ω。求： (1)S1断开，S2接a时，电路处于什么挡，此时电功率为多少？ (2)S1断开，S2接b时处于中温挡时，电火锅工作一分钟产生的热量为多少？ 3．（2025·四川成都·中考真题）图甲是具有“高温”、“低温”两个挡位的空气炸锅。可以不用或用少量的油炸制食物，图乙是其内部简化电路图，已知R1=44Ω，R2=88Ω。当闭合S1，断开S2时，炸锅处于 挡。空气炸锅在高温挡正常工作100s产生的热量是 J。 4．（2025·河南洛阳·中考真题）五一假期小明一家出游两天，关闭家中所有用电器时忘记关闭电视机了。于是电路中电视机单独工作48h。如图所示为小明出发前电能表的示数。若回家时电能表示数变为，那么电视机消耗的电能为 J，功率为 W，工作中的电视机会发热是因为电流的 效应。 5．（2025·黑龙江佳木斯·中考真题）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（　　） 　　 ①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的； ②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系； ③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω； ④两套装置均可以探究电流产生的热量与通电时间的关系。 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 基础夯实 1．（24-25九年级下·黑龙江佳木斯·阶段练习）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电冰箱 C．电熨斗 D．电脑 2．（2025九年级·福建·专题练习）氮化镓（GaN）是一种新型半导体材料，将氮化镓应用于手机充电器中，可以实现“超级快充”。与传统充电器相比，氮化镓充电器的主要优势是（     ） A．电流更大，功率更大 B．电阻更小，发热更多 C．电压更高，充电更慢 D．电流更小，充电更快 3．（2025·内蒙古巴彦淖尔·模拟预测）某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，、为阻值一定的电热丝（）。通过开关S1、S2的断开和闭合，可以让电火锅在不同的挡位工作。下列说法中正确的是（　　） A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡 B．高温档一定比低温挡产生热量多 C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大 D．高温挡时断开S2，两端电压不变 4．（2025·广西·三模）图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如图乙所示，电源电压为，电热丝R的电阻为，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的 效应工作的，通电产生的热量为 J。 5．（25-26九年级上·辽宁盘锦·开学考试）甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为5∶2，通电时间之比为1∶2，则通过甲、乙两个电热器的电流之比为 。 6．（25-26九年级上·全国·课后作业）小明家夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的 效应工作的，其发热元件是一个阻值为2420Ω的电阻。将该电热驱蚊器接在家庭电路中正常通电1小时，它产生的热量为 J。 7．（2025·安徽合肥·模拟预测）如图所示是电阻R和灯泡L的图像，若把它们串联在3V的电源两端，则电阻R产生的热量为 J。 8．（24-25九年级上·吉林·期末）如图将两个阻值分别为R1=10Ω与R2=5Ω的电阻串联起来，接到6V的电源上。求： (1)该电路中的电流； (2)通电10s，R2所消耗的电能。 9．（2025·广东深圳·二模）图甲是小福设计的方向盘自动加热装置的简化电路图。电源电压恒为12V，为热敏电阻，其阻值随温度的变化图像如图乙。为用于方向盘加热的特殊电阻，闭合开关，当温度低于时，的阻值为，方向盘温度升高；当温度达到时，的阻值突变为，方向盘处于保温状态。求： (1)当温度为0℃时，电路中的总阻值为 Ω； (2)当温度为30℃时，电压表的示数； (3)在保温状态下工作5min，R0产生的热量。 10．（24-25九年级下·广东揭阳·阶段练习）如图甲、乙为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 (1)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，应选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验；通过观察实验现象，可以得到的实验结论是：当电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），电流通过导体时产生的热量越多。 (2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后图甲的容器中电阻产生热量之比为Q左：Q右＝ ； (3)如图乙所示，装置中容器外电阻发生了断路，保证电源电压及通电时间相同，与电阻未断相比，则左侧U形管中液面的高度差将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (4)完成上述实验后，小明同学又设计了如图丙所示实验装置，探究“比较不同物质的吸热能力”的实验，其中A、B两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的；两个烧瓶中分别加入初温相同、 （选填“质量”或“体积”）相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 培优拔高 11．（24-25九年级下·黑龙江哈尔滨·开学考试）小王用如图所示的装置“探究影响电流热效应的因素”，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的玻璃瓶中，且。下列说法正确的是（　　） A．实验中，通过比较红色液柱上升的情况来反映电阻丝产生热量的多少 B．该装置用来探究电流热效应与电阻的关系 C．闭合开关后，电阻丝对应的玻璃管中红色液柱上升较快 D．以上均错 12．（2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示是一款炒菜机模型的简化电路图，它可以实现常温翻炒、高温翻炒、低温焖煮和高温焖煮四种工作模式，电动机上标有“6V  3W”字样且通电后正常工作，R1、R2为发热电阻且电阻大小相等，四种模式中电流表的最大示数为1.5A。 关于下列结论： ①开关S与1、2触点时，炒菜机为低温焖煮模式 ②炒菜机处于高温翻炒模式时，电路的总电阻为4Ω ③炒菜机处于常温翻炒与高温焖煮模式时电流表示数之比为1:3 ④炒菜机处于高温焖煮模式时，电路中1min产生的热量为360J 其中说法正确的是（　　） A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 13．（2025·河南平顶山·二模）用如图所示装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝 和 分别密封在两只相同的烧瓶中瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（　　） A．将R₁和R₂串联是为了探究电流热效应与电流的关系 B．通过温度计示数的变化可以比较电阻丝产生热量的多少 C．闭合开关后，装电阻丝R₁烧瓶中的温度计示数上升较快 D．只需将某一瓶煤油换成等质量的水就可比较煤油和水的比热容大小 14．（2025·湖南常德·模拟预测）我国照明电路的电压为 V；保险丝是由铅锑合金制成的，当电流超过额定电流达到熔断电流时，它会自动熔断，其原理是利用电流的 效应。 15．（24-25九年级上·广东汕头·阶段练习）图甲是一款挂烫机，其简化电路如图乙，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，两电热丝的阻值之比R1∶R2＝1∶2。开关S接触点2、3时挂烫机处于慢热挡，开关S接触点3、4时挂烫机处于速热挡，已知慢热挡的功率为880W。则电热丝R1阻值为 ，挂烫机速热挡的功率为 ，挂烫机在速热挡工作5min，电热丝产生的总热量为 。 16．（24-25九年级上·广东汕头·阶段练习）如图是研究“电流通过导体产生的热量和 大小的关系”的实验，若通过R2的电流为0.5A，则通电5min后R1产生的热量为 J；将R3的电阻换成10Ω，则左右两容器内电阻丝产生的热量之比为 。 17．（2025·山东淄博·三模）电饭煲是常用的家用电器，它是利用电流的 效应工作的。某品牌电饭煲有“加热”和“保温”两挡功能，简化电路如图，R1=242Ω、R2=60.5Ω。当开关 闭合时，该电饭煲处于“加热”挡，工作10min，其消耗的电能是 J。 18．（2025·湖北·三模）如图甲为电热毛巾架，额定电压为220V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。如图乙所示为其内部电路原理图，和都为发热电阻丝；如图丙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像。求： (1)高温挡的功率； (2)发热电阻丝的电阻； (3)毛巾架工作20min产生的热量。 19．（2025·湖南永州·二模）小明将废旧电热器上规格为“220V 968W”的完好电热丝拆下，用于科技小组制作电烘箱，设计电路如图所示。经过多次试验，当选用的电阻的阻值为5Ω时，刚好满足箱体内烘干功率要求。（虚线框为电烘箱体，不考虑温度对电阻的影响） (1)电热丝的阻值是多少？ (2)整个电路工作时的电流是多少？ (3)工作1h，电烘箱体内产生的热量是多少？ 20．（2025·陕西渭南·二模）完成下列填空 (1)如图所示是探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验。实验中可通过A、B两管液面高度变化来反映密封空气温度的高低，进而反映电流通过容器中电阻丝 的多少。容器中的电阻、，通电一定时间后，U形管中液面高度的变化如图所示，该实验得出的结论是 。 (2)如图在“探究影响电阻大小因素实验中”，（1）保持A位置不变，金属夹从B向C滑动，滑动过程中发现电流表示数明显变化，可初步得到结论是：电阻大小和 有关；实验电路中，可以根据灯泡亮度反映电阻大小，灯泡在这里对电路还有 作用。 第 1 页 共 11 页 学科网（北京）股份有限公司 $