第4节 焦耳定律（举一反三讲义）物理沪粤版2024九年级上册

第4节 焦耳定律 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：影响通电导体产生热量的因素 2 知识点2：焦耳定律 4 知识点3：电流热效应的应用与控制 5 【方法技巧】 6 方法技巧1 温差反映电流产生热量的多少 6 方法技巧2 电功(或消耗的电能 )与电热间的关系 6 方法技巧3 热机效率 6 【巩固训练】 6 【学科素养】 1．科学观念：理解电流的热效应概念，即电流通过导体时电能转化为内能导致导体发热的现象；掌握焦耳定律的内容，明确电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的定量关系，能运用焦耳定律公式进行简单计算； 2．科学思维：通过探究通电导体产生的热量与电阻、电流关系的实验，培养分析实验现象、处理实验数据并得出结论的能力，体会控制变量法在科学探究中的应用； 3．科学探究：参与实验设计与操作，如设计探究热量与电流关系的电路，提出合理的实验方案，提升科学探究的能力和创新思维； 4．科学态度与责任：了解电流热效应在生活中的应用与控制，认识到合理利用电能、节约用电的重要性，树立环保和安全用电的意识。 重点： 1．电流的热效应概念及常见实例，焦耳定律的内容、公式及应用，包括公式中各物理量的单位，能运用公式解决实际问题； 2．探究通电导体产生的热量与电阻、电流关系的实验过程，包括实验设计、数据分析和结论总结，理解控制变量法的具体应用。 难点： 1．对焦耳定律中 “热量与电流的二次方成正比” 这一定量关系的理解，以及在计算中如何正确处理各物理量的关系； 2．区分纯电阻电路和非纯电阻电路中焦耳定律的应用，理解在非纯电阻电路中电能并非全部转化为内能。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：影响通电导体产生热量的因素 实验探究：通电导体放出的热量与哪些因素有关。 猜想与假设：结合生活经验，通电导体产生的热量可能与通电时间、电流、电阻有关。 实验方法： (1)通电导体产生的热量可能与多个因素有关，需利用控制变量法设计实验。 (2)如图所示，把导体放出的热量转换为煤油吸收的热量来表示。而煤油吸热升温，所以可通过温 度计升高的示数来显示导体产生热量的多少，温度计升高的示数越多，说明产生的热量越多。 实验一：探究通电导体产生的热量跟电阻的关系。 1. 实验设计：要探究通电导体产生的热量与电阻是否有关，应控制通电时间、电流不变，改变电阻。根据串联电路的特点，可选取两根阻值不同的电阻丝串联接入电路，以保证电流和通电时间相同，所以实验装置图和电路图如图所示。 2. 进行实验 (1)按照设计好的电路图连接电路。 (2)闭合开关，保持电路中的电流大小不变，每隔 1 min记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。 时间/min 0 1 2 3 4 5 温度/℃ R1＝5 Ω 10 12 14 16 18 20 R2＝10 Ω 10 14 18 22 26 30 3. 分析与论证 分析表中实验数据得到：当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量越多。 实验二：探究通电导体产生的热量与通电导体的电流的关系。 1. 实验设计：要探究导体产生的热量与电流是否有关，应控制通电时间、电阻不变，改变电流的大小。实验装置图和电路图如图所示。 2. 进行实验 (1)按照设计好的电路图连接电路。 (2)闭合开关，调节滑动变阻器，保持电路中的电流大小为0.2 A 不变，每隔1 min 记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。 (3)取质量、初温都与上述实验相同的煤油，按设计好的电路图连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，保持电路中的电流大小为0.4 A 不变，每隔1 min记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。 时间/min 0 1 2 3 4 5 温度/℃ 电流I1＝0.2 A 10 12 14 16 18 20 电流I2＝0.4 A 10 18 26 34 42 50 3. 分析与论证 分析表中实验数据得到：当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 从实验一和二中可以看出：当电阻和电流一定时，通电时间越长，产生的热量越多。 综上所述：通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流以及通电时间有关。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）如图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，下列说法正确的是（　　） A．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小 B．将R2和R3都换成10Ω的电阻丝，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少 D．若通过R1的电流为2A，通电1min，R1产生的热量为1200J 【变式1】（24-25九年级上·陕西西安·期末）如图是三种比较两个电阻和阻值大小的方法：如图-1，把两个电阻分别接入A、B之间，发现电阻接入电路时灯泡较亮，说明的阻值较 ；如图-2，闭合开关后发现V2的示数较大，说明 的阻值较大；如图-3，如果的阻值较大，则 （选填“甲”或“乙”）瓶中油温上升的快（甲乙两瓶中油的质量相同）。 【变式2】（24-25九年级上·江西赣州·期末）如图所示。 (1)图甲所示的电流表常被用于测量电路中的电流，所以使用时应将其 （选填“串联”或“并联”）接入电路，图中电流表的分度值为 A； (2)图乙所示，此电能表每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转过 圈，此电能表最大额定功率是 W； (3)小明用图丙、丁中的装置“探究影响电流产生的热量的因素”a、b、c、d四个密闭容器中装有等量的空气，分别将导线1、2和3、4接到电源两端。请回答下列问题： ①探究电流产生的热量与电流的关系应选择下面装置 （选填“丙”或“丁”）进行实验； ②该实验是通过观察U形管中 的变化，来比较电流通过电阻丝产生的热量多少，这应用的主要物理方法是 （填字母）。 A．等效替代法     B．类比法 C．转换法 D．控制变量法 【变式3】（24-25九年级上·广东汕头·期末）如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化，这是运用了 法。本实验是根据 （选填“气体”或“液体”）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1＝6Ω，R3＝10Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2＝ Ω。若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与 的关系。 知识点2：焦耳定律 1. 内容：电流通过导体时产生的热量，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 (1)基本公式：Q＝I2Rt。 (2)推导公式：Q＝U2/Rt＝UIt＝Pt＝W。 3. 单位：热量的单位和电功的单位相同，也是焦耳。 4. 电热计算的要点 (1)焦耳定律公式Q＝I2Rt普遍适用；推导公式Q＝U2/Rt＝UIt＝Pt＝W，只适用于电能全部转化为内能的电路(俗称纯电阻电路)。 (2)用焦耳定律公式及其推导公式计算时，电压的单位是 V、电流的单位是 A、电阻的单位是 Ω、时间的单位是 s，计算结果热量的单位才是 J。 【典例1】（24-25九年级上·辽宁盘锦·期末）图1是宾馆常见的一种感应干手器，将手放在干手器的风口下，干手器会自动送出温度适宜的风，当手离开出风口时，感应开关会自动停止送风并关机。图2是该干手器的简化电路图，其中R是加热电阻丝，M是吹风的电动机，是感应开关，是温控开关，会根据环境温度自动断开或闭合来控制加热电阻丝。下表是该干手器的部分参数： 额定电压 220V 出风速度 95m/s 电阻丝加热功率 1100W 干手时间 8-12s 电动机功率 ？ 感应距离 12cm (1)加热电阻丝R的阻值是多少？ (2)热风干手时，通过感应开关1的电流是7A，求电动机的功率是多少？ (3)电动机线圈的电阻为11Ω，12s内电动机产生的热量是多少？ 【变式1】（24-25九年级上·广东茂名·期末）一根阻值为的电阻丝，接在的电源电压下，则经过电阻丝的电流为 ，通电电阻丝产生的热量为 ，若再用一根同样的电阻丝与它串联后接在同样的电压下，则电路产生的总热量 （选填“增大”“减少”或“不变”）。 【变式2】（湖北宜昌·中考真题）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（　　） A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6 【变式3】（23-24九年级上·甘肃酒泉·期末）根据你所学的物理知识解答下列问题： (1)手机屏幕调得越亮越耗电，请说出其中的道理。 (2)小明发现空调电源线都很短，电工师傅告诉小明：国家规定大功率用电器的电源线不宜过长。请你用物理知识解释空调电源线不宜过长的原因。 知识点3：电流热效应的应用与控制 1. 电流的热效应 (1)定义：电流通过导体时，电能转化成内能，导致导体发热的现象，叫做电流的热效应。 (2)实质：电流通过导体发热的过程就是电流做功的过程，即电能转化为内能的过程。 2. 电热器：主要利用电流的热效应工作的装置称为电热器。 3. 电热的应用：电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，日常生活中电热器就是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电烤箱、电热毯等。 4. 电热的控制：电热会使用电器温度过高，影响用电器的工作、使用寿命，甚至损坏用电器，这就需要散热。因此很多用电器上采用装有散热孔、散热风扇等方法散热。 【典例1】（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）图甲中人所戴的是高、低温两挡电加热眼罩，工作时利用了电流的 效应；其简化电路如图乙所示，发热电阻R1=R2，当S1、S2均闭合时，此眼罩为 挡（选填“高温”或“低温”）。 【变式1】均标有“220V 750W”字样的电饭煲、空调、探照灯、电动机，它们都正常工作1h，产生的热量最多的是（    ） A．电饭煲 B．空调 C．探照灯 D．电动机 【变式2】下列措施中，属于利用电流热效应的是（　　） A．电视机的后盖有很多孔 B．电烤箱上禁止覆盖物体 C．电饭锅里装有发热板 D．电脑的主机中安装微型风扇 【变式3】下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是 。 A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B．家里使用电热水壶烧水 C．小明妈妈用电熨斗熨衣服 D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温 理由： 。 【方法技巧】 方法技巧1 温差反映电流产生热量的多少 (1)在不计热量损失的情况下，电流通过电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，由Q＝cmΔt可知，在c、m一定的情况下，可以通过Δt(温度计的示数变化)来间接反映电流产生热量的多少。 (2)采用煤油而不是水是因为煤油的比热容较小，在吸收相同热量时，煤油的温度变化大，易于观察。 方法技巧2 电功(或消耗的电能 )与电热间的关系 电功和电热的计算公式分别为W＝UIt、Q＝I2Rt，均适用于所有电路。 在纯电阻电路中，由于电能全部转化为电热，所以 W＝Q。 在非纯电阻电路中，电能只有一部分转化为电热，即W＞Q。 【巩固训练】 1．（24-25九年级上·陕西西安·期末）如图1所示的是陕西特色面食——锅盔，一般采用炭火或者烤炉制作，此时是通过 的方式改变面坯的内能。如图2所示的是利用电饼铛制作的锅盔，使用电饼铛制作需要注意“火候”，通过调节不同挡位从而可以控制烤制时的温度，电饼铛的工作原理是电流的 ；如图3所示的是电饼铛的简易电路图，、均为加热电阻，在放入面坯之前先用高温挡预热，则按下“高温挡”按钮时，内部电路的开关情况是 。 2．（23-24九年级上·西藏拉萨·期末）为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 (1)在甲这个实验中，电流产生的热量多少是通过 体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，以下实验中，用到“转换法”的是 ； A．研究串并联电路的电流特点时，常把电流与水流相比 B．研究电流与电压的关系时，保持电阻不变去研究电流与电压的关系 C．研究电阻大小的影响因素时，通过电流表示数大小来判断电阻大小 D．探究串联电路总电阻的大小时，用一个20欧的电阻代替两个10欧的串联电阻 (2)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； (3)在甲装置实验，在相同的通电时间里，与气球 （填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多； (4)教材上的实验装置如图乙所示（烧瓶与图中的相同）。比较甲、乙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是 ，理由是： 。 3．（23-24九年级上·陕西安康·期末）如图是小明设计的“探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。 (1)实验中，通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少。 (2)若观察甲、乙两实验装置，可以得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越 ，产生的热量越多。 (3)若观察乙、丙两实验装置，这是在探究电流通过导体产生热量的多少与 的关系。 (4)观察甲、丙两实验装置，可知 （选填“电流”或“电阻”）对电热的影响更大。 4．（24-25九年级上·吉林长春·期末）在探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”实验中，设计了如图所示甲、乙两组实验装置。 (1)实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少； (2)利用图 （选填“甲”或“乙”）装置可探究电流产生的热量与电流大小的关系； (3)图乙装置通电一段时间， （选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多。 5．（24-25九年级上·河北邢台·期末）在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（三个烧瓶中均装有质量相等的煤油） (1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小楚设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝并插入一支温度计，该实验通过比较 的变化，来比较相同时间内不同电流产生的热量多少。 (2)小楚先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（如表所示）。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/ 温度升高量/℃ 1 0.3 30 10 1.5 2 0.6 30 10 6.0 由此得出：电阻和通电时间相等时，电流越 ，其产生的热量越多。 (3)小陈提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”实验，则她应选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 （选填“串联”“并联”或“串联、并联均可”），并将其中一烧瓶中的煤油换成等 的水，水和煤油吸热的多少可以通过 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。 6．电炉丝坏了，去掉四分之一后接在原来的电源上使用，在同样的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．3∶4 B．4∶3 C．4∶1 D．1∶4 7．（25-26九年级上·全国·期末）如图所示是两挡电饭锅内部的简化电路图，、均为发热电阻，将开关S分别置于1、2两位置时，电饭锅处于不同挡位。已知的阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，电饭锅处于 （选填“高温”或“低温”）挡，该挡位正常工作10min产生的热量是 J。 8．（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 。 9．一台线圈电阻为0.3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在5min内电流产生的热量是 J，转化成的机械能是 J，则电动机的效率是 。（保留一位小数） 10．（2025·海南·中考真题）如图是实践小组设计的简易电热孵化器电路。已知电源电压恒为220V，是电热丝，温度对阻值的影响忽略不计。闭合开关后，电流为5A。 (1)求的阻值； (2)求通电10s产生的热量； (3)使用时发现电热箱内温度高于孵化所需的温度，为降低温度，小南设计了两种改进方案：①在箱体内a点处串联电热丝Ra；②在箱体外b点处串联电热丝Rb，两种方案电热箱箱体内的电功率相等。小南按两种方案进行实验，测得电流为和，，且，但没有记录和对应哪种方案。请你根据上述信息判断更节能的方案是 （选填“①”或“②”），求该方案新接入电热丝的阻值 。 11．（24-25九年级上·甘肃张掖·期末）如图所示电路，R1=6Ω，当S断开时，电流表的示数为1A； S闭合时，电流表的读数为1.5A，求： (1)电源电压； (2)R2的电阻； (3)1分钟内电流通过R2产生的热量。 12．（24-25九年级上·河北石家庄·期末）某型号的电热毯有高温、低温两个挡，其内部电路原理图如图所示。额定电压为220V，高温挡、低温挡的额定发热功率分别为100W、44W，R1、R2均为加热电阻且阻值不变。求： (1)该型号电热毯高温挡正常工作5min产生的热量； (2)加热电阻R1、R2的电阻值（结果保留整数）； (3)若在用电高峰实际电压为198V时，该型号电热毯用高温挡加热的实际发热功率。 13．如图所示，M为电动机，其线圈电阻rM=0.4Ω，定值电阻R=24Ω，电源内阻r不可忽略，电源电压U=40V，当S断开时，电流表的示数为I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A。求： (1)电源内阻r； (2)开关S闭合时，通过电动机M的电流； (3)开关S闭合时，电动机输出的机械效率。 14．（23-24九年级上·安徽马鞍山·期末）如图所示电路，电阻R1为10Ω，电源电压为12V恒定不变，滑动变阻器R2最大阻值为40Ω。闭合开关S，求： (1)通过R1的电流； (2)电阻R1在100s内产生的热量； (3)当干路电流为2A时，滑动变阻器R2消耗的功率。 15．（24-25九年级上·山东淄博·期中）如图1所示为某款家用电热取暖器，它有一个可调温控开关，可以通过旋钮设定取暖器工作时的最高温度，当取暖器的表面温度达到设定温度时，温控开关自动断开，当温度降到某数值温控开关又会自动闭合；两个挡位开关和，可以独立操作，分别控制电热丝和的工作状态，其内部电路可简化为图2所示，工作参数如表。求： 额定电压 220V 额定功率 电热丝 550W 电热丝 (1)电热丝的阻值； (2)该款取暖器以最小加热功率工作5min产生的热量； (3)该款取暖器以最大功率工作时，通过它的电流。 16．（24-25九年级上·吉林·期末）如图所示R1=10Ω，R2=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.3A。 (1)通过R2的电流是多少？ (2)通电1minR1产生的热量是多少？ 17．下列用电器在工作过程中，电能几乎全部转化为内能的是（　　） A．电脑 B．电饭煲 C．电风扇 D．洗衣机 18．电流的热效应在生产和生活中有广泛的应用，但有时也会带来危害。应用电热的例子，如用电熨斗熨衣服；防止电热危害的例子，如电脑主机装小风扇给CPU散热。请你结合自己生活经验，再写一例，应用电热： ；防止电热危害： 。 19．保险丝是利用电阻比较 （选填“大”或“小”）、熔点比较 （选填“高”或“低”）的材料制作的。保险丝是对电流热效应的 （选填“利用”或“防止”）。 20．ipad的彩色液晶显示屏上面极易“落”满灰尘，是因为带电体具有 轻小物体的性质；使用一段时间后，机壳会发烫，这是因为内部元件使用过程中将 能转化为内能。 21．（21-22九年级上·北京昌平·期中）请根据材料，回答下列问题: 超导体 1911年，荷兰物理学家昂尼斯发现，水银的电阻并不像预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到-268.98℃附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻突然减小到无法测量的现象称为超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。昂尼斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或临界温度）TC。物质的温度低于它的临界温度，这种物质才会有超导性。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的，其实仍然远低于冰点0℃，对常温来说也是极低的温度。 超导材料具有损耗低、能自动触发、可多次动作等特点，被广泛应用于各种限流器中，用于构造低损耗线圈。基于超导材料的超导态/正常态（S/N）转换特性，即温度、电流、磁场低于临界值时为超导态，任何一个参数超过临界值后自动恢复到非超导态。 人们利用超导体的转换特性制造出电阻型直流超导限流器，它的基本结构如图所示，由一个超导线圈和分流电阻并联组成。正常状态下超导线圈处于超导状态，几乎没有电阻。当发生短路故障时电流增大到超过超导线圈的临界电流，从而呈现出电阻，限制了故障电流的大小。分流电阻用于保护超导线圈，避免其过热损坏。 除限流器外，超导体在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。 （1）超导体是指在温度降低到足够低时，某些金属材料的 会减小到无法测量的导体。 （2）超导体在超导状态下 用来制作滑动变阻器的电阻丝。（选填“能”或“不能”）。 （3）电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态，此时电流通过 （“超导线圈”、“分流电阻”或“超导线圈和分流电阻”）。 （4）请简要说明当发生短路故障时，超导限流器如何限制故障电流。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 焦耳定律 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：影响通电导体产生热量的因素 2 知识点2：焦耳定律 4 知识点3：电流热效应的应用与控制 5 【方法技巧】 6 方法技巧1 温差反映电流产生热量的多少 6 方法技巧2 电功(或消耗的电能 )与电热间的关系 6 方法技巧3 热机效率 6 【巩固训练】 6 【学科素养】 1．科学观念：理解电流的热效应概念，即电流通过导体时电能转化为内能导致导体发热的现象；掌握焦耳定律的内容，明确电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的定量关系，能运用焦耳定律公式进行简单计算； 2．科学思维：通过探究通电导体产生的热量与电阻、电流关系的实验，培养分析实验现象、处理实验数据并得出结论的能力，体会控制变量法在科学探究中的应用； 3．科学探究：参与实验设计与操作，如设计探究热量与电流关系的电路，提出合理的实验方案，提升科学探究的能力和创新思维； 4．科学态度与责任：了解电流热效应在生活中的应用与控制，认识到合理利用电能、节约用电的重要性，树立环保和安全用电的意识。 重点： 1．电流的热效应概念及常见实例，焦耳定律的内容、公式及应用，包括公式中各物理量的单位，能运用公式解决实际问题； 2．探究通电导体产生的热量与电阻、电流关系的实验过程，包括实验设计、数据分析和结论总结，理解控制变量法的具体应用。 难点： 1．对焦耳定律中 “热量与电流的二次方成正比” 这一定量关系的理解，以及在计算中如何正确处理各物理量的关系； 2．区分纯电阻电路和非纯电阻电路中焦耳定律的应用，理解在非纯电阻电路中电能并非全部转化为内能。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：影响通电导体产生热量的因素 实验探究：通电导体放出的热量与哪些因素有关。 猜想与假设：结合生活经验，通电导体产生的热量可能与通电时间、电流、电阻有关。 实验方法： (1)通电导体产生的热量可能与多个因素有关，需利用控制变量法设计实验。 (2)如图所示，把导体放出的热量转换为煤油吸收的热量来表示。而煤油吸热升温，所以可通过温 度计升高的示数来显示导体产生热量的多少，温度计升高的示数越多，说明产生的热量越多。 实验一：探究通电导体产生的热量跟电阻的关系。 1. 实验设计：要探究通电导体产生的热量与电阻是否有关，应控制通电时间、电流不变，改变电阻。根据串联电路的特点，可选取两根阻值不同的电阻丝串联接入电路，以保证电流和通电时间相同，所以实验装置图和电路图如图所示。 2. 进行实验 (1)按照设计好的电路图连接电路。 (2)闭合开关，保持电路中的电流大小不变，每隔 1 min记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。 时间/min 0 1 2 3 4 5 温度/℃ R1＝5 Ω 10 12 14 16 18 20 R2＝10 Ω 10 14 18 22 26 30 3. 分析与论证 分析表中实验数据得到：当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量越多。 实验二：探究通电导体产生的热量与通电导体的电流的关系。 1. 实验设计：要探究导体产生的热量与电流是否有关，应控制通电时间、电阻不变，改变电流的大小。实验装置图和电路图如图所示。 2. 进行实验 (1)按照设计好的电路图连接电路。 (2)闭合开关，调节滑动变阻器，保持电路中的电流大小为0.2 A 不变，每隔1 min 记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。 (3)取质量、初温都与上述实验相同的煤油，按设计好的电路图连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，保持电路中的电流大小为0.4 A 不变，每隔1 min记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。 时间/min 0 1 2 3 4 5 温度/℃ 电流I1＝0.2 A 10 12 14 16 18 20 电流I2＝0.4 A 10 18 26 34 42 50 3. 分析与论证 分析表中实验数据得到：当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 从实验一和二中可以看出：当电阻和电流一定时，通电时间越长，产生的热量越多。 综上所述：通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流以及通电时间有关。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）如图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，下列说法正确的是（　　） A．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小 B．将R2和R3都换成10Ω的电阻丝，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少 D．若通过R1的电流为2A，通电1min，R1产生的热量为1200J 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】A．由图可知和并联再与串联，则，根据焦耳定律可知，通电一段时间后，左侧容器中密封着的空气比右侧容器中密封着的空气吸收的热量多，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故A错误； B．探究电流产生的热量与电阻的关系时，应控制通过和的电流相等，电阻不同，但此时通过和的电流不同，电阻不同，无法探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误； C．根据实验装置可知，电流通过导体产生的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C错误； D．若通过的电流为2A，通电1min，产生的热量，故D正确。 故选D。 【变式1】（24-25九年级上·陕西西安·期末）如图是三种比较两个电阻和阻值大小的方法：如图-1，把两个电阻分别接入A、B之间，发现电阻接入电路时灯泡较亮，说明的阻值较 ；如图-2，闭合开关后发现V2的示数较大，说明 的阻值较大；如图-3，如果的阻值较大，则 （选填“甲”或“乙”）瓶中油温上升的快（甲乙两瓶中油的质量相同）。 【答案】 小 乙 【难度】0.85 【知识点】欧姆定律的简单计算、探究电流产生热量与电阻的关系 【详解】[1]根据题意可知，在图-1电路中，当电路的总电阻越小，电路的电流越大，小灯泡的亮度越亮，所以，电阻接入电路时灯泡较亮，说明的阻值较小。 [2]在图-2电路中，两电阻串联，电压表测的是的两端电压，电压表测的是的两端电压，根据串联电路的电流规律可知，通过两电阻的电流相等，闭合开关后发现的示数较大，说明的两端电压较大，根据可知，的阻值较大。 [3]在图-3电路中，两电阻串联，通过两电阻的电流相等，根据可知，在相同时间内，如果的阻值较大，则放出的热量较多，乙瓶中的油吸收的热量较多，温度上升的快。 【变式2】（24-25九年级上·江西赣州·期末）如图所示。 (1)图甲所示的电流表常被用于测量电路中的电流，所以使用时应将其 （选填“串联”或“并联”）接入电路，图中电流表的分度值为 A； (2)图乙所示，此电能表每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转过 圈，此电能表最大额定功率是 W； (3)小明用图丙、丁中的装置“探究影响电流产生的热量的因素”a、b、c、d四个密闭容器中装有等量的空气，分别将导线1、2和3、4接到电源两端。请回答下列问题： ①探究电流产生的热量与电流的关系应选择下面装置 （选填“丙”或“丁”）进行实验； ②该实验是通过观察U形管中 的变化，来比较电流通过电阻丝产生的热量多少，这应用的主要物理方法是 （填字母）。 A．等效替代法     B．类比法 C．转换法 D．控制变量法 【答案】(1) 串联 20 (2) 3000 8800 (3) 丁 高度差 C 【难度】0.65 【知识点】电流表的结构与使用方法、利用电能表的主要参数计算电能、探究电流产生的热量与电流的关系 【详解】（1）[1]电流表在使用时必须串联在被测电路中，并且所测电路中的电流不能超过它的量程。 [2]由图知道，一个大格是200A，一个大格分成10个小格，故分度值是20A。 （2）[1]由表盘知道，“3000r/（kW•h）”是表示每消耗1kW•h的电，电能表上的转盘转过3000转。 [2]表盘中“10（40）A”中40A是指这个电能表的额定最大电流，所以，此电能表最大额定功率是 （3）[1]图丙中，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，但电阻不同，是探究电流产生热量跟电阻的关系；若探究电流产生的热量与电流的关系，应控制电阻相同，通电时间相同，但电流不同，所以应选择下面装置丁进行实验。 [2][3]该实验是通过观察U形管中液面高度差的变化，来比较电流通过电阻丝产生的热量多少。这应用的物理方法是转换法，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式3】（24-25九年级上·广东汕头·期末）如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化，这是运用了 法。本实验是根据 （选填“气体”或“液体”）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1＝6Ω，R3＝10Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2＝ Ω。若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与 的关系。 【答案】 转换 气体 6 电阻 【难度】0.65 【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、探究电流产生热量与电阻的关系、转换法 【详解】[1]该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反映放热的多少，产生热量的多少不能直接观察，实验中应用转换法，通过U形管液面高度差的变化来反映。 [2]为了研究电流产生的热量与电流的关系，需要控制电阻和通电时间相同，通过的电流不同，所以R1、R2的阻值应该是相同的，即R2＝6Ω [3][4]若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，根据并联电阻的规律，并联的电阻小于6欧姆，则该并联的电阻与R1串联在电路中，通过的电流和通电时间相同，但容器内总电阻与R1电阻不同，所以可以探究电热与电阻大小的关系。 知识点2：焦耳定律 1. 内容：电流通过导体时产生的热量，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 (1)基本公式：Q＝I2Rt。 (2)推导公式：Q＝U2/Rt＝UIt＝Pt＝W。 3. 单位：热量的单位和电功的单位相同，也是焦耳。 4. 电热计算的要点 (1)焦耳定律公式Q＝I2Rt普遍适用；推导公式Q＝U2/Rt＝UIt＝Pt＝W，只适用于电能全部转化为内能的电路(俗称纯电阻电路)。 (2)用焦耳定律公式及其推导公式计算时，电压的单位是 V、电流的单位是 A、电阻的单位是 Ω、时间的单位是 s，计算结果热量的单位才是 J。 【典例1】（24-25九年级上·辽宁盘锦·期末）图1是宾馆常见的一种感应干手器，将手放在干手器的风口下，干手器会自动送出温度适宜的风，当手离开出风口时，感应开关会自动停止送风并关机。图2是该干手器的简化电路图，其中R是加热电阻丝，M是吹风的电动机，是感应开关，是温控开关，会根据环境温度自动断开或闭合来控制加热电阻丝。下表是该干手器的部分参数： 额定电压 220V 出风速度 95m/s 电阻丝加热功率 1100W 干手时间 8-12s 电动机功率 ？ 感应距离 12cm (1)加热电阻丝R的阻值是多少？ (2)热风干手时，通过感应开关1的电流是7A，求电动机的功率是多少？ (3)电动机线圈的电阻为11Ω，12s内电动机产生的热量是多少？ 【答案】(1)44Ω (2)440W (3)528J 【难度】0.65 【知识点】欧姆定律的简单计算、电功的公式及简单应用、电功率P=UI及推导式的简单计算、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】（1）由题可知加热电阻丝功率 ，电压 ，由可得，电阻丝电阻 （2）热风干手时，电动机与加热电阻丝并联，都工作。总电流 ，由可得，通过电阻丝的电流 在并联电路中干路电流 则通过电动机的电流 所以电动机的功率 （3）由题可知电动机线圈电阻 ，电流 ，由焦耳定律可得12s内电动机产生的热量 【变式1】（24-25九年级上·广东茂名·期末）一根阻值为的电阻丝，接在的电源电压下，则经过电阻丝的电流为 ，通电电阻丝产生的热量为 ，若再用一根同样的电阻丝与它串联后接在同样的电压下，则电路产生的总热量 （选填“增大”“减少”或“不变”）。 【答案】 0.1 30 减少 【难度】0.85 【知识点】欧姆定律的简单计算、焦耳定律的推导式及其应用 【详解】[1]已知电阻 R=30Ω ，电压 U=3V ，则电流 [2]已知 I=0.1A 、 R=30Ω 、 t=100s 代入，可得 [3]当再用一根同样的电阻丝与它串联后，总电阻 根据焦耳定律 ，电压和通电时间不变，总电阻增大，所以电路产生的总热量减少。 【变式2】（湖北宜昌·中考真题）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（　　） A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 【详解】相同时间内产生的热量之比为 故选B。 【变式3】（23-24九年级上·甘肃酒泉·期末）根据你所学的物理知识解答下列问题： (1)手机屏幕调得越亮越耗电，请说出其中的道理。 (2)小明发现空调电源线都很短，电工师傅告诉小明：国家规定大功率用电器的电源线不宜过长。请你用物理知识解释空调电源线不宜过长的原因。 【答案】(1)见解析 (2)见解析 【难度】0.65 【知识点】电功率的概念和单位、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】（1）手机屏幕的亮度是由其实际电功率决定的，屏幕越亮，说明屏幕的实际功率P越大，在相等时间t内，根据W=Pt可知，消耗的电能就越多。 （2）空调属于大功率用电器，在电源电压一定时，由P=UI可知，通过电源线的电流较大，导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关，当电源线的材料和横截面积一定时，电源线越长，电源线的电阻越大。当通电时间一定时，由可知，电流和电阻越大，电源线产生的热量越多，电源线温度会急剧升高，容易烧坏电源线的绝缘外皮，甚至引起火灾，所以空调电源线不宜过长。 知识点3：电流热效应的应用与控制 1. 电流的热效应 (1)定义：电流通过导体时，电能转化成内能，导致导体发热的现象，叫做电流的热效应。 (2)实质：电流通过导体发热的过程就是电流做功的过程，即电能转化为内能的过程。 2. 电热器：主要利用电流的热效应工作的装置称为电热器。 3. 电热的应用：电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，日常生活中电热器就是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电烤箱、电热毯等。 4. 电热的控制：电热会使用电器温度过高，影响用电器的工作、使用寿命，甚至损坏用电器，这就需要散热。因此很多用电器上采用装有散热孔、散热风扇等方法散热。 【典例1】（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）图甲中人所戴的是高、低温两挡电加热眼罩，工作时利用了电流的 效应；其简化电路如图乙所示，发热电阻R1=R2，当S1、S2均闭合时，此眼罩为 挡（选填“高温”或“低温”）。 【答案】 热 高温 【难度】0.65 【知识点】电功率的多挡位问题、电流热效应的概念 【详解】[1]电加热眼罩通电时会发热，将电能转化为内能，利用的是电流的热效应。 [2]分析电路可知，当S1、S2均闭合时，、并联，此时总电阻最小，根据，电路总功率最大，为高温挡。 【变式1】均标有“220V 750W”字样的电饭煲、空调、探照灯、电动机，它们都正常工作1h，产生的热量最多的是（    ） A．电饭煲 B．空调 C．探照灯 D．电动机 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】电功的公式及简单应用、电热的利用和防止、电热器的工作部分与导线的发热情况比较、电动机工作时的能量转化 【详解】由W=Pt可知，电功率相同的用电器，工作相同时间，消耗电能相等。不同的用电器消耗的电能转化成不同的能量，要由其作用去分析能量的转化。 A. 电饭煲工作时，将电能全部转化为内能； B. 空调压缩机工作，电能转化为机械能； C. 探照灯工作时，将电能主要转化为光能和内能； D. 电动机工作时，将电能主要转化为机械能和少量内能； 故电饭煲产生的热量最多。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式2】下列措施中，属于利用电流热效应的是（　　） A．电视机的后盖有很多孔 B．电烤箱上禁止覆盖物体 C．电饭锅里装有发热板 D．电脑的主机中安装微型风扇 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】电热的利用和防止 【详解】A．电视机工作时，一些零件会发热，其后盖的孔是为了散热，属于电热的防止措施，故A不符合题意； B．电烤箱在工作时会产生热量，为了让热量及时散失，不能在其上覆盖物体，故B不符合题意； C．电饭锅是利用发热板的热效应进行煮饭的，故C符合题意； D．电脑主机中的微型风扇是为了及时散热，故D不符合题意。 故选C。 【变式3】下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是 。 A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B．家里使用电热水壶烧水 C．小明妈妈用电熨斗熨衣服 D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温 理由： 。 【答案】 D 见解析 【难度】0.94 【知识点】电热的利用和防止、利用电流的热效应工作的用电器 【详解】[1][2]ABC．用电热孵卵器孵小鸡、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服，都是将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故ABC不符合题意； D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，目的是给电脑降温，防止电热产生危害，故D符合题意。 故选D。 【方法技巧】 方法技巧1 温差反映电流产生热量的多少 (1)在不计热量损失的情况下，电流通过电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，由Q＝cmΔt可知，在c、m一定的情况下，可以通过Δt(温度计的示数变化)来间接反映电流产生热量的多少。 (2)采用煤油而不是水是因为煤油的比热容较小，在吸收相同热量时，煤油的温度变化大，易于观察。 方法技巧2 电功(或消耗的电能 )与电热间的关系 电功和电热的计算公式分别为W＝UIt、Q＝I2Rt，均适用于所有电路。 在纯电阻电路中，由于电能全部转化为电热，所以 W＝Q。 在非纯电阻电路中，电能只有一部分转化为电热，即W＞Q。 【巩固训练】 1．（24-25九年级上·陕西西安·期末）如图1所示的是陕西特色面食——锅盔，一般采用炭火或者烤炉制作，此时是通过 的方式改变面坯的内能。如图2所示的是利用电饼铛制作的锅盔，使用电饼铛制作需要注意“火候”，通过调节不同挡位从而可以控制烤制时的温度，电饼铛的工作原理是电流的 ；如图3所示的是电饼铛的简易电路图，、均为加热电阻，在放入面坯之前先用高温挡预热，则按下“高温挡”按钮时，内部电路的开关情况是 。 【答案】 热传递 热效应 、均闭合 【难度】0.65 【知识点】电功率的多挡位问题、电流热效应的概念、热传递改变物体的内能 【详解】[1]用炭火或者烤炉制作，面坯吸收热量，温度升高，内能增加，此时是通过热传递的方式改变面坯的内能。 [2]电饼铛是利用电流的热效应来工作的，将电能转化为内能。 [3]由电路图知闭合开关S1、S2时，电阻被短路，只有电阻工作，总电阻较小，由知总功率较大，为高温挡；闭合开关S1、断开S2时，两电阻串联，总电阻较大，由知总功率较小，为低温挡。则按下“高温挡”按钮时，内部电路的开关情况是S1、S2均闭合。 2．（23-24九年级上·西藏拉萨·期末）为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 (1)在甲这个实验中，电流产生的热量多少是通过 体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，以下实验中，用到“转换法”的是 ； A．研究串并联电路的电流特点时，常把电流与水流相比 B．研究电流与电压的关系时，保持电阻不变去研究电流与电压的关系 C．研究电阻大小的影响因素时，通过电流表示数大小来判断电阻大小 D．探究串联电路总电阻的大小时，用一个20欧的电阻代替两个10欧的串联电阻 (2)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； (3)在甲装置实验，在相同的通电时间里，与气球 （填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多； (4)教材上的实验装置如图乙所示（烧瓶与图中的相同）。比较甲、乙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是 ，理由是： 。 【答案】(1) 气球膨胀的程度大小 C (2)电阻 (3)B (4) 甲 甲装置气体的热胀冷缩效果比液体更明显，实验现象更直观，实验时间更短。 【难度】0.65 【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、探究电流产生热量与电阻的关系、转换法 【详解】（1）[1]在甲实验中，电流产生的热量使烧瓶内空气温度升高，从而导致气球膨胀，气球膨胀的程度大小就体现了电流产生热量的多少，这运用了转换法。 [2]A．研究串并联电路的电流特点时，常把电流与水流相比，这是类比法，故A不符合题意； B．研究电流与电压的关系时，保持电阻不变去研究电流与电压的关系，这是控制变量法，故B不符合题意； C．研究电阻大小的影响因素时，电阻大小不容易直接观测，通过电流表示数大小来判断电阻大小，将不易观测的电阻大小转换为容易观测的电流表示数，运用了转换法，故C符合题意； D．探究串联电路总电阻的大小时，用一个20欧的电阻代替两个10欧的串联电阻，这是等效替代法，故D不符合题意； 故选C。 （2）甲装置中，两段阻值不同的电阻丝R1<R2串联，通过它们的电流和通电时间相同，电阻不同，所以可探究电流产生的热量与电阻的关系。 （3）在甲装置中，两电阻丝串联，电流和通电时间相同，根据焦耳定律，因为R1<R2，所以R2产生的热量多，与R2相通的气球B膨胀程度大，即与气球B相通的电阻丝产生热量最多。 （4）[1][2]甲装置较好，因为甲装置气体的热胀冷缩效果比液态更明显，实验现象更直观，实验时间更短。 3．（23-24九年级上·陕西安康·期末）如图是小明设计的“探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。 (1)实验中，通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少。 (2)若观察甲、乙两实验装置，可以得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越 ，产生的热量越多。 (3)若观察乙、丙两实验装置，这是在探究电流通过导体产生热量的多少与 的关系。 (4)观察甲、丙两实验装置，可知 （选填“电流”或“电阻”）对电热的影响更大。 【答案】(1)U形管内液面的高度差 (2)大 (3)电流 (4)电流 【难度】0.65 【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系 【详解】（1）如图所示实验装置，容器内密封等质量的空气，电热丝产生热量越多，U形管内的液面高度差越大，故通过观察U形管液面高度差来比较电流通过电阻产生电热的多少。 （2）甲、乙两实验装置，两电阻丝串联在电路中，通电时间和电流相同，而，乙中U形管液面的高度差大，则根据转换法，故结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 （3）若观察乙、丙两实验装置可知，和并联后再与R2串联，根据串联和并联电路电流的规律，通过电阻的电流大于通过电阻R3的电流，而通电时间相同，，根据控制变量法，这是在探究电流通过导体产生热量多少与电流的关系。 （4）观察甲、丙两实验装置可知，甲图容器内的电阻阻值是丙图容器中电阻阻值的一半；根据并联电路各支路电压相等及欧姆定律可知，通过和的电流相等，根据串联和并联电路电流的规律，通过的电流是通过电流的2倍，而甲中U形管液面的高度差要大于丙中U形管的液面的高度差，则电阻丝产生的热量更多，这表明电流对电热的影响更大。 4．（24-25九年级上·吉林长春·期末）在探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”实验中，设计了如图所示甲、乙两组实验装置。 (1)实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少； (2)利用图 （选填“甲”或“乙”）装置可探究电流产生的热量与电流大小的关系； (3)图乙装置通电一段时间， （选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多。 【答案】(1)液面高度差 (2)乙 (3)左瓶 【难度】0.85 【知识点】设计探究电流热效应的实验原理和电路图、探究电流产生热量与电阻的关系、探究电流产生的热量与电流的关系、转换法 【详解】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中气体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，实验中通过观察U形管中左右两侧液面的高度变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。这种研究方法叫转换法。 （2）如图甲，两个电阻串联在电路中，通过两个电阻的电流相同，通电时间相同，电阻不同，可以探究电流产生热量跟电阻的关系；乙图中，两个容器中的电阻相同，通电时间相同，通过两个电阻的电流不同，可以探究电热与电流大小的关系。 （3）乙装置中，在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多，左瓶内电阻处于干路上，电流大于右瓶中支路的电流，所以左瓶内的电阻丝产生的热量多。 5．（24-25九年级上·河北邢台·期末）在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（三个烧瓶中均装有质量相等的煤油） (1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小楚设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝并插入一支温度计，该实验通过比较 的变化，来比较相同时间内不同电流产生的热量多少。 (2)小楚先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（如表所示）。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/ 温度升高量/℃ 1 0.3 30 10 1.5 2 0.6 30 10 6.0 由此得出：电阻和通电时间相等时，电流越 ，其产生的热量越多。 (3)小陈提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”实验，则她应选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 （选填“串联”“并联”或“串联、并联均可”），并将其中一烧瓶中的煤油换成等 的水，水和煤油吸热的多少可以通过 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。 【答案】(1)温度计示数的变化 (2)大 (3) A 串联并联均可 质量 加热时间 【难度】0.65 【知识点】探究电流产生的热量与电流的关系、不同物质的吸热本领、控制变量法 【详解】（1）电流通过导体时会产生热量，煤油吸收热量，温度会上升，放出的热量越多，温度的示数越高，故可以根据温度的计的示数的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。 （2）对比数据可知，电流增大了，通电相同的时间，电阻的大小相同，电流大的，温度计示数升的比较高，说明电流增大时，电流通过导体产生的热量增多，故结论为电阻和通电时间相等时，电流越大，产生的热量越多。 （3）[1]要比较水和煤油比热容的大小，应控制电阻相同（保证相同时间内产生热量相同），所以选择乙图中A烧瓶（，与甲图中电阻相同）。 [2]串联：两电阻相等，电流相等，根据，相同时间产生的热量相同； 并联：两电阻相等，电压相等，根据，相同时间产生的热量相同； 故串联、并联均可。 [3]根据控制变量法，应将其中一烧瓶中的煤油换成等质量的水。 [4]同种规格的加热器，相同时间放出的热量相同，故水和煤油吸热的多少可以通过加热时间来比较，加热时间越长，吸热越多。 6．电炉丝坏了，去掉四分之一后接在原来的电源上使用，在同样的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（　　） A．3∶4 B．4∶3 C．4∶1 D．1∶4 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 【详解】电炉丝坏了，去掉了，现在电炉丝和原来的电炉丝的电阻关系 R现在∶R原来=R∶R=3∶4 仍然接在原来的电源两端分，所加电压相等，在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比 Q现在∶Q原来=∶=R原来∶R现在=4∶3 故选B。 7．（25-26九年级上·全国·期末）如图所示是两挡电饭锅内部的简化电路图，、均为发热电阻，将开关S分别置于1、2两位置时，电饭锅处于不同挡位。已知的阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，电饭锅处于 （选填“高温”或“低温”）挡，该挡位正常工作10min产生的热量是 J。 【答案】 低温 【难度】0.85 【知识点】电功率的多挡位问题、焦耳定律的公式及简单应用、焦耳定律的推导式及其应用 【详解】[1][2]由图可知，当开关S置于1时，、并联，电路中的总电阻较小，由可知，电路中的总功率较大，电饭锅处于高温挡，当开关S置于2时，只有工作，电路中的总电阻较大，由可知，电路中的总功率较小，电饭锅处于低温挡； 低温挡的电功率： 该挡位正常工作10min产生的热量： 8．（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 【难度】0.65 【知识点】串联电路的电阻与电压的比值关系及计算、利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 【详解】[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 9．一台线圈电阻为0.3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在5min内电流产生的热量是 J，转化成的机械能是 J，则电动机的效率是 。（保留一位小数） 【答案】 22.5 1777.5 98.8﹪ 【难度】0.4 【知识点】含有电动机的电路 【详解】[1]线圈电阻5min内产生的热量 Q=I2Rt=(0.5A)2×0.3Ω×5×60s=22.5J [2]电动机5min消耗的电能 W=UIt=12V×0.5A×5×60s=1800J 电流做的功转化为的机械能 [3]这台电动机电能转化为机械能的效率 10．（2025·海南·中考真题）如图是实践小组设计的简易电热孵化器电路。已知电源电压恒为220V，是电热丝，温度对阻值的影响忽略不计。闭合开关后，电流为5A。 (1)求的阻值； (2)求通电10s产生的热量； (3)使用时发现电热箱内温度高于孵化所需的温度，为降低温度，小南设计了两种改进方案：①在箱体内a点处串联电热丝Ra；②在箱体外b点处串联电热丝Rb，两种方案电热箱箱体内的电功率相等。小南按两种方案进行实验，测得电流为和，，且，但没有记录和对应哪种方案。请你根据上述信息判断更节能的方案是 （选填“①”或“②”），求该方案新接入电热丝的阻值 。 【答案】(1) 44Ω (2) (3) ① 24.75Ω 【难度】0.4 【知识点】欧姆定律的简单计算、电功率P=UI及推导式的简单计算、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】（1）由图可知，电路中只有电热丝，根据欧姆定律可得，的阻值为： （2）根据焦耳定律，可得产生的热量为 （3）[1]设方案①的电流为，方案②的电流为。 方案①：电热丝串联在箱体内，箱体内的发热功率为 电路的总功率 由串联电路规律有 即 方案②：电热丝串联在箱体外，箱体内的发热功率为 电路的总功率为 根据题意，两种方案电热箱箱体内的电功率相等，所以 第二种方案总功率 所以 。 在获得相同箱内热功率的情况下，方案①的总功率更小，因此方案①更节能。 [2]因为 ，且电源电压恒定，根据可知， 题中测得的两个电流为和，且 所以， 根据两种方案电热箱箱体内的电功率相等，即 可求得方案①的电流 在方案①中，与串联，根据欧姆定律，电路总电阻为 新接入电热丝的阻值为 11．（24-25九年级上·甘肃张掖·期末）如图所示电路，R1=6Ω，当S断开时，电流表的示数为1A； S闭合时，电流表的读数为1.5A，求： (1)电源电压； (2)R2的电阻； (3)1分钟内电流通过R2产生的热量。 【答案】(1)6V (2)12Ω (3)180J 【难度】0.65 【知识点】欧姆定律的简单计算、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】（1）由电路图知，当开关断开时，电路为R1的简单电路，电源电压 （2）开关闭合时，两个电阻并联，电流表测干路的电流，据并联电路的电流特点知，通过R2的电流I2=I-I1=1.5A-1A=0.5A R2的阻值 （3）1分钟内电流通过R2产生的热量 12．（24-25九年级上·河北石家庄·期末）某型号的电热毯有高温、低温两个挡，其内部电路原理图如图所示。额定电压为220V，高温挡、低温挡的额定发热功率分别为100W、44W，R1、R2均为加热电阻且阻值不变。求： (1)该型号电热毯高温挡正常工作5min产生的热量； (2)加热电阻R1、R2的电阻值（结果保留整数）； (3)若在用电高峰实际电压为198V时，该型号电热毯用高温挡加热的实际发热功率。 【答案】(1)3×104J (2)1100Ω，864Ω (3)81W 【难度】0.65 【知识点】电功率P=W/t的简单计算、电功率P=UI及推导式的简单计算、焦耳定律的推导式及其应用 【详解】（1）该型号电热毯高温挡正常工作5min产生的热量 （2）分析电路可知，只闭合开关S，单独工作，此时总电阻较大，根据，总功率较小，为低温挡，则电阻为 开关S、均闭合时，、并联，此时总电阻较小，根据，总功率较大，为高温挡，则此时功率为 则阻值为 （3）若在用电高峰实际电压为198V时，该型号电热毯用高温挡加热的实际发热功率为 13．如图所示，M为电动机，其线圈电阻rM=0.4Ω，定值电阻R=24Ω，电源内阻r不可忽略，电源电压U=40V，当S断开时，电流表的示数为I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A。求： (1)电源内阻r； (2)开关S闭合时，通过电动机M的电流； (3)开关S闭合时，电动机输出的机械效率。 【答案】(1)；(2)2.5A；(3)97.2% 【难度】0.15 【知识点】含有电动机的电路 【详解】解：(1)当S断开时，电阻R和电源内阻r串联，它们的总电阻是 电源内阻r为 (2)开关S闭合时，电动机和电阻R并联之后又和电源内阻r串联，此时电源内阻r的分压为 电动机和电阻R并联的电压为 通过电阻R的电流是 通过电动机M的电流是 (3)开关S闭合时，电动机的总功率是 电动机的发热功率是 电动机输出的机械功率是 则电动机输出的效率是 答：(1)电源内阻是； (2)开关S闭合时，通过电动机M的电流是2.5A； (3)开关S闭合时，电动机输出的效率是97.2%。 14．（23-24九年级上·安徽马鞍山·期末）如图所示电路，电阻R1为10Ω，电源电压为12V恒定不变，滑动变阻器R2最大阻值为40Ω。闭合开关S，求： (1)通过R1的电流； (2)电阻R1在100s内产生的热量； (3)当干路电流为2A时，滑动变阻器R2消耗的功率。 【答案】(1)1.2A (2)1440J (3)9.6W 【难度】0.65 【知识点】欧姆定律的简单计算、电功率P=UI及推导式的简单计算、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】（1）由电路图可知，电阻R1和R2并联，根据并联电压关系可知，电阻R1两端的电压为 由可得，通过R1的电流为 （2）由可得，电阻R1在100s内产生的热量为 （3）根据并联电路的电流特点可知，通过滑动变阻器R2的电流为 由可得，滑动变阻器R2消耗的功率为 15．（24-25九年级上·山东淄博·期中）如图1所示为某款家用电热取暖器，它有一个可调温控开关，可以通过旋钮设定取暖器工作时的最高温度，当取暖器的表面温度达到设定温度时，温控开关自动断开，当温度降到某数值温控开关又会自动闭合；两个挡位开关和，可以独立操作，分别控制电热丝和的工作状态，其内部电路可简化为图2所示，工作参数如表。求： 额定电压 220V 额定功率 电热丝 550W 电热丝 (1)电热丝的阻值； (2)该款取暖器以最小加热功率工作5min产生的热量； (3)该款取暖器以最大功率工作时，通过它的电流。 【答案】(1) 88Ω (2) 1.65×10⁵J (3) 7.5A 【难度】0.65 【知识点】电功的公式及简单应用、电功率P=UI及推导式的简单计算、电功率的多挡位问题、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】（1）已知电热丝R1的额定功率为P1=550 W，额定电压为U=220 V，由可得 （2）根据题意，当只有R1单独接入电路时，取暖器电功率最小，最小加热功率为，通电时间 产生的热量为 （3）结合题意和图2可知，当电热丝R1和R2都工作时，电路中的电功率最大，可得总功率 通过它的电流为 16．（24-25九年级上·吉林·期末）如图所示R1=10Ω，R2=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.3A。 (1)通过R2的电流是多少？ (2)通电1minR1产生的热量是多少？ 【答案】(1)0.15A (2)54J 【难度】0.85 【知识点】并联电路的电压规律及应用、欧姆定律的简单计算、焦耳定律的公式及简单应用 【详解】（1） 设R1两端电压为U，由欧姆定律得U = I1R1= 0.3A × 10Ω = 3V 因R1与R2并联，由并联电路电压规律可知R₂两端电压也为3V，则由欧姆定律可得通过R2的电流为 （2）由焦耳定律可得通电1minR1产生的热量是Q =I12R 1t=0.3A×0.3A×10Ω× 60s= 54J 17．下列用电器在工作过程中，电能几乎全部转化为内能的是（　　） A．电脑 B．电饭煲 C．电风扇 D．洗衣机 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】了解各种用电器使用时的能量转化、电热的利用和防止 【详解】A．电脑在工作时电能主要转化为光能、声能等，还有零件发热的内能，故A不符合题意； B．电饭煲是利用电流的热效应工作的，工作过程中电能几乎全部转化为内能，故B符合题意； C．电风扇在工作过程中，主要将电能转化为机械能，小部分转化为内能，故C不符合题意； D．洗衣机工作时，主要将电能转化为机械能，小部分转化为内能，故D不符合题意。 故选B。 18．电流的热效应在生产和生活中有广泛的应用，但有时也会带来危害。应用电热的例子，如用电熨斗熨衣服；防止电热危害的例子，如电脑主机装小风扇给CPU散热。请你结合自己生活经验，再写一例，应用电热： ；防止电热危害： 。 【答案】 电热水壶烧水 电视机背后有散热孔 【难度】0.65 【知识点】电热的利用和防止 【详解】[1]电流通过导体时会发热，利用电流热效应的例子有电热水壶烧水，将电能转化为内能。 [2]电流的热效应有时也有危害，加强散热是减小危害的主要方法，如果电视机背后有散热孔，可以通过空气对流带走一部分热量，使用电设备的温度不至于升得太高。 19．保险丝是利用电阻比较 （选填“大”或“小”）、熔点比较 （选填“高”或“低”）的材料制作的。保险丝是对电流热效应的 （选填“利用”或“防止”）。 【答案】 大 低 利用 【难度】0.85 【知识点】电热的利用和防止、保险丝的功能与使用方法 【详解】[1][2][3]保险丝串联在电路中，是利用电阻比较大、熔点比较低的材料制作，根据焦耳定律可知，当电路中有电流时，保险丝会产生较多的热量。当电流过大时，保险丝由于产生热量过多导致温度过高而熔断，起到保护电路的作用。所以，保险丝是对电流热效应的利用。 20．ipad的彩色液晶显示屏上面极易“落”满灰尘，是因为带电体具有 轻小物体的性质；使用一段时间后，机壳会发烫，这是因为内部元件使用过程中将 能转化为内能。 【答案】 吸引 电 【难度】0.85 【知识点】带电体可以吸引轻小物体、电热的利用和防止 【详解】[1]因为带电体具有吸引轻小物体的性质，所以彩色液晶显示屏上面极易“落”满灰尘。 [2]机壳会发烫，内部元件使用过程中，消耗电能，产生一部分内能，将电能转化为内能。 21．（21-22九年级上·北京昌平·期中）请根据材料，回答下列问题: 超导体 1911年，荷兰物理学家昂尼斯发现，水银的电阻并不像预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到-268.98℃附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻突然减小到无法测量的现象称为超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。昂尼斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或临界温度）TC。物质的温度低于它的临界温度，这种物质才会有超导性。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的，其实仍然远低于冰点0℃，对常温来说也是极低的温度。 超导材料具有损耗低、能自动触发、可多次动作等特点，被广泛应用于各种限流器中，用于构造低损耗线圈。基于超导材料的超导态/正常态（S/N）转换特性，即温度、电流、磁场低于临界值时为超导态，任何一个参数超过临界值后自动恢复到非超导态。 人们利用超导体的转换特性制造出电阻型直流超导限流器，它的基本结构如图所示，由一个超导线圈和分流电阻并联组成。正常状态下超导线圈处于超导状态，几乎没有电阻。当发生短路故障时电流增大到超过超导线圈的临界电流，从而呈现出电阻，限制了故障电流的大小。分流电阻用于保护超导线圈，避免其过热损坏。 除限流器外，超导体在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。 （1）超导体是指在温度降低到足够低时，某些金属材料的 会减小到无法测量的导体。 （2）超导体在超导状态下 用来制作滑动变阻器的电阻丝。（选填“能”或“不能”）。 （3）电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态，此时电流通过 （“超导线圈”、“分流电阻”或“超导线圈和分流电阻”）。 （4）请简要说明当发生短路故障时，超导限流器如何限制故障电流。 【答案】 电阻 不能 超导线圈 见解析 【难度】0.65 【知识点】用电器的并联、超导现象和超导材料、电热的利用和防止 【详解】（1）[1]当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这就是超导现象。 （2）[2]超导体的电阻为零；而滑动变阻器是依靠改变电阻来改变电流的，所以超导体不能用来制作滑动变阻器。 （3）[3]由材料可知，电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态，线圈中几乎没有电阻，电流通过超导线圈。 （4）[4]当发生短路故障时，电流增大到超过超导线圈的临界电流，超导部件为正常态，有电阻，分流电阻和超导线圈并联，并联可以分流，一部分电流通过分流电阻，减小通过线圈的电流，由Q=I2Rt可知线圈中产生的热量减小，避免其过热损坏。 学科网（北京）股份有限公司 $