三、电流的热效应 焦耳定律（举一反三讲义）物理苏科版九年级下册

本初中物理讲义聚焦电流的热效应与焦耳定律，系统梳理电流通过导体发热的本质（电能转化为内能），详解焦耳定律公式Q=I²Rt及各物理量单位，通过实验探究影响热量的因素（电阻、电流、时间），并关联电热的利用（如电炉）与防止（如电动机散热）场景，构建完整知识支架。 资料亮点在于以科学探究为主线，设计控制变量法实验（如U形管液面差反映热量）和典例变式题，强化科学思维（纯电阻与非纯电阻电路辨析），结合思维导图梳理逻辑。课中助力教师实验教学，课后通过巩固训练帮助学生查漏补缺，提升应用能力与物理观念。

三、电流的热效应 焦耳定律 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：探究影响电流热效应的因素 2 知识点2：焦耳定律 5 知识点3：焦耳定律的应用 7 知识点4：电热的利用与防止 10 【方法技巧】 12 方法技巧1 电热的多挡问题 12 方法技巧2 非纯电阻电路的相关计算 12 方法技巧3 电热的综合计算 12 【巩固训练】 13 【学习目标】 1．知道电流的热效应：明确电流通过导体时发热的现象，理解其本质是电能转化为内能。 2．掌握焦耳定律：记住公式 Q=I²Rt，知道各物理量单位。​ 3．了解热效应的应用与控制：能举例说明利用和防止电流热效应的场景。 重点： 1．理解焦耳定律的物理意义：明确电流产生的热量与电流平方、电阻、通电时间成正比。 2．熟练运用焦耳定律计算：能结合电路特点，用 Q=I²Rt 求解电流产生的热量，注意单位统一。 3．关联热效应与实际应用：能解释 “电炉丝用电阻率大的材料”“保险丝熔断原理” 等生活现象。 难点： 1．区分纯电阻与非纯电阻电路：纯电阻电路中 Q=W=I²Rt=UIt，非纯电阻电路中 Q<W，易混淆两者热量 计算。​ 2．理解焦耳定律的推导逻辑：难以通过实验现象归纳 “热量与电流平方成正比” 的规律，易忽略控制变 量法的应用。 3．结合动态电路分析热量变化：如滑动变阻器移动时，难以快速判断电阻、电流变化对产生热量的影响。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：探究影响电流热效应的因素 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 （1）实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。 （2）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验装置 （3）实验步骤 ①探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。 ②探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。 ③探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。 （4）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。 （5）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。 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。 【典例1】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。 【变式1】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，小楚设计了图甲装置，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/Ω 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)若要探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）。 【变式2】按要求填空。 (1)如图-1所示，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，比较 两次实验，分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系； (2)如图-2所示，通电一段时间后，容器 （选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多； (3)在“探究电流与电压关系”的实验中，图-3是某实验小组设计的电路，电源电压保持3V不变。要求滑片P向B端滑动时，电流表的示数变大，需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的 接线柱连接；正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近3V，移动滑片P，两电表示数均无变化，则电路故障可能是 。 【变式3】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。 知识点2：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 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。 【典例2】在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则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。 【变式1】两个阻值相同的电热丝，并联4min可烧开一壶水，如果串联使用接在同一电路上，烧开同样的一壶水需要（   ） A．4min B．8min C．16min D．12min 【变式2】如图所示电路，电源电压不变，R1=15Ω，R2=30Ω。闭合开关S1，电流表示数为0.4A，则电源电压为 V；闭合开关S1、S2，1min内R2产生的热量为 J。 【变式3】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。 知识点3：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 【典例3】如图所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它有高、中、低三个挡位，已知R1＝1200Ω，R2＝240Ω。 (1)闭合S1、S3，断开S2时，电烤箱处于什么挡位？电路中的电流是多大？ (2)闭合S3，断开S1、S2时，通电1min电路中电流产生的热量是多大？ (3)当电烤箱处于低温挡时，它消耗的电功率是多大？（结果保留一位小数） 【变式1】某品牌电热扇工作原理如图所示。为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现“空挡”、“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列说法正确的是（　　） 额定电压 220V 高温挡加热功率 1650W 电动机功率 44W 电动机线圈电阻 6Ω ①电热扇处于低温挡且转动时，电路正常工作消耗的总功率为594W ②的阻值为88Ω ③若只让电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为 ④电热扇工作1分钟，电路消耗的电能最大为 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①②③④ 【变式2】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 。 【变式3】图甲为某品牌饮水机，图乙为其内部简化电路图，其铭牌参数如表所示。该饮水机有加热和保温两个挡位。均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时自动切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡。饮水机始终在额定电压下工作，已知。求： 热水箱水量 1kg 额定电压 220V 加热功率 1210W 保温功率 200W (1)热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量； (2)电热丝的阻值； (3)饮水机处于加热挡，工作50s电热丝产生的热量。 知识点4：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。 （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。 【典例4】如图所示的四个用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　） A．LED灯 B．电饭煲 C．电风扇 D．电动自行车 【典例5】钢丝棉的燃点非常低，如图所示，消防员正在演示钢丝棉在电池的正、负极连接后被点燃。此现象的发生是因为有电流通过钢丝棉时，由于电流的 效应，使温度达到钢丝棉的燃点。现场会闻到烧焦的气味，属于 现象。所以在家里不要储存这种易燃品。 【变式1】下列几个家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电冰箱 B．空调 C．洗衣机 D．电暖器 【变式2】小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（　　） A．电阻变小 B．电流比别处电流小 C．电阻变大 D．电流比别处电流大 【变式3】如图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如乙所示，电源电压为3V，电热丝R的电阻为0.4Ω，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2min产生的热量为 J；若使用时总把塑料烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。 【方法技巧】 方法技巧1 1、多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。 （1）高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小； （2）中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档； （3）低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 2、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，电热只能用焦耳定律 Q=I2Rt来计算。 方法技巧2 1、只有在全部转化为内能的电路中，消耗的电能才等于电热，即Q=W。 2、在部分转化为内能的电路中，消耗的电能用W=Pt=UIt来计算，产生的电热用Q=I2Rt来计算。 方法技巧3 电热的综合计算 1、焦耳定律定义式：Q=I2RT。 有关焦耳定律的注意事项：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），这时以下公式Q=I2Rt=均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。 2、串并联电路电功特点 （1）在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和。 （2）串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比。 （3）并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比。 3、解题方法点拨 （1）把握公式的含义和用法，灵活进行运用：电学计算离不开公式，而掌握公式的熟练程度直接关系到解题速度。俗话说“磨刀不误砍柴工”，只有把电学公式理解透彻并记“熟”了，做题时方能生出“巧”解来。 （2）寻找隐含条件，排除解题障碍：电学综合题中的隐含条件，往往包含于物理现象、用电器铭牌、生产生活常识、电学常数以及题目的图之中，只要我们细心挖掘，总是可以找到的。 （3）运用数学方法，提高解题能力：解答电学综合计算题，需要应用数学方法，通过建立等量关系进行求解。在电路计算中建立等量关系的思路很多，如串、并联电路的电压、电流、电阻关系；串联电路的电压分配，并联电路的电流分配；电源电压不变，定值电阻阻值不变等，要根据题目的具体情况恰当地进行选择。 【巩固训练】 1．在某段时间内，小明家只有以下三个用电器在正常工作：节能灯“220V 22W”，电热水袋“220V 220W”，绞肉机“220V 220W”（电动机线圈电阻为2Ω）。下列说法错误的是（　　） A．绞肉机由于发热消耗的电功率为2W B．绞肉机工作20s消耗的电能为4400J C．工作20s，电热水袋和绞肉机产生的热量均为4400J D．此时干路的总电流为2.1A 2．如图所示是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置，甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的同种液体，电阻丝、分别浸没在两烧瓶的液体中，且。有下列四种观点： ①烧瓶内可以装入不同种类的液体； ②温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少； ③该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系； ④该装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。 在不增加其他器材和仪表的条件下，上述观点中正确的有（　　） A．②③ B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 3．央视节目《是真的吗》中，主持人做了“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验：取口香糖锡纸，剪成如图甲所示形状，其中ab、bc和cd段等长。戴好防护手套，将锡纸条两端连接电池正、负极，如图乙所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列说法正确的是（    ） A．最先着火的是ab段，因为这里的电流最大 B．通过ab、bc、cd段的电流均相等，但相同时间电流通过ab段产生的热量最多 C．电流通过ab、bc、cd段相同时间产生的热量相同 D．通过ab段的电流最小，但是ab段电阻最大，相同时间内产生的热量最多 4．图甲所示的电路中，电源电压恒为6V，灯泡L标有“6V  3W”，超导部件与流过它的电流I的关系如图乙所示。电路通电10s。以下判断错误的是（    ） A．L的实际功率为3W B．产生的电热为0J C．若被短接，L会变亮 D．若灯被短接，电源不会被短路 5．某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图甲所示，电热丝R1＝48.4，R2＝435.6。小明为测量该电热壶的实际功率，他把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电热壶工作，1min内电能表（如图乙）的转盘转动了24转。下列说法不正确的是（　　） A．电能表的示数是2018.5kW·h B．电热壶是利用电流的热效应工作的 C．测量时电热壶的实际加热功率为1000W D．开关S接“2”时，电热壶为“保温”挡位 6．如图所示，电源两端电压恒为，定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，开关闭合后，滑动变阻器的滑片从最右端滑至中点的过程中，下列选项正确的是（　　） A．电压表示数的最大值与最小值之比是 B．电流表示数的最大值与最小值之比是 C．通电1min，电阻消耗电能3.6J D．电路中的最大功率是 7．如图甲所示为小灯泡L和电阻R的I~U图像。将小灯泡L和电阻R接入如图乙所示的电路中，只闭合开关时，电流表示数为0.5A。下列说法错误的是（　　） A．只闭合开关时，小灯泡L的电阻为4Ω B．电源电压为2V C．再闭合开关，电流表示数增加0.2A D．再闭合开关，在1分钟内电阻R产生的热量为240J 8．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定功率为5W，电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，先只闭合开关S和S1，将滑片P从最右端b向左最大范围移动到a点，再断开开关S1，闭合开关S2，将滑片P从a点向右移动到最右端。图乙是这两次实验过程中绘制的电压表示数U和电流表示数I的关系图像，下列说法正确的是（　　） ①小灯泡的额定电压为10V，电源电压为12V ②只闭合开关S和S1，滑动变阻器R1的阻值变化范围为4~32Ω ③只闭合开关S和S1，小灯泡L的功率变化范围为1.25~5W ④只闭合开关S和S2，滑片P在a点时，定值电阻R2在10s内产生的热量为7.2J A．①③④ B．①②④ C．①④ D．②③ 9．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 。 10．用一台电取暖器给有50kg空气的房间加热，房间的体积为 m3，取暖器通电后，电热元件温度升高，此过程是把 转化为内能；一段时间后室温升高了5℃，则空气吸收的热量为 J。[ρ空气=1.29kg/m3，c空气=1.0×103J/（kg·℃）] 11．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。 12．有一只标有“3V”字样的小灯泡和一个定值电阻，如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图象，由图象可知定值电阻R的阻值为 Ω；若将小灯泡L和定值电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关时，小灯泡L的实际功率为1W，再闭合开关电路的总功率为 W，电阻R在1min内产生的热量为 J。 13．如图甲所示，电源电压为6V恒定不变，滑动变阻器最大阻值是。闭合开关，滑片从一端移至另一端，滑动变阻器的功率P随电阻R的变化关系如图乙所示，当滑片P滑至最右端时，电流表的示数为 A，通电电流通过产生的热量是 J。 14．孙政同学在电学学习中，对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏，他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。 实验一：如图甲所示，在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材：电压恒为6V的电源，阻值为、、、、的定值电阻，电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干。 (1)在检查电路时，他发现有一根导线连接错误，请你在甲图中将连接错误的那条导线上画“”，并用笔画线代替导线将电路连接正确 ； (2)改正电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至最 （选填“左”或“右”）端。闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数较大；移动滑动变阻器的滑片，两表的示数无变化，可能是定值电阻发生 （填“断路”或“短路”）； (3)更换正常电阻后，A、B两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的图像，分析图像，你认为 （选填“A”或“B”）同学的实验操作是错误的，他操作中的问题是 ； 实验二：为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，设计了如图丙、丁所示的实验装置（电源、开关未画出）； (4)其中图 是探究电流大小对产生热量多少的影响的；另一幅图是探究 对产生热量多少的影响的。 15．某同学组装了如图所示的实验装置来研究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关，其中甲、乙为两个完全相同的容器，a、b、c为每根阻值均为5Ω的电阻丝，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。 (1)本实验通过 来反映电阻丝产热的多少； (2)该同学设计此实验装置的目的主要是探究电阻产生的热量与 的关系； (3)若接通电路一段时间后，U形管A内的液面高度差明显变大，而U形管B内的液面高度差没有变化，则原因可能是_________（多选，漏选或错选不得分）。 A．a电阻丝断路 B．b电阻丝断路 C．甲装置漏气 D．乙装置漏气 16．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？ 17．如图所示，灯泡L标有“6V，3W”的字样（电阻受温度影响），定值电阻R=10Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，闭合开关S。将开关拨至2，滑片P移至a端，灯泡正常发光。 (1)求灯泡正常发光时的电流； (2)滑片P移至a端，开关拨至1，求定值电阻R工作10min产生的热量； (3)接着将开关S1拨回2，滑片P移至b端，电流表示数为0.24A，求此时灯泡的功率。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 三、电流的热效应 焦耳定律 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：探究影响电流热效应的因素 2 知识点2：焦耳定律 7 知识点3：焦耳定律的应用 10 知识点4：电热的利用与防止 15 【方法技巧】 17 方法技巧1 电热的多挡问题 17 方法技巧2 非纯电阻电路的相关计算 18 方法技巧3 电热的综合计算 18 【巩固训练】 19 【学习目标】 1．知道电流的热效应：明确电流通过导体时发热的现象，理解其本质是电能转化为内能。 2．掌握焦耳定律：记住公式 Q=I²Rt，知道各物理量单位。​ 3．了解热效应的应用与控制：能举例说明利用和防止电流热效应的场景。 重点： 1．理解焦耳定律的物理意义：明确电流产生的热量与电流平方、电阻、通电时间成正比。 2．熟练运用焦耳定律计算：能结合电路特点，用 Q=I²Rt 求解电流产生的热量，注意单位统一。 3．关联热效应与实际应用：能解释 “电炉丝用电阻率大的材料”“保险丝熔断原理” 等生活现象。 难点： 1．区分纯电阻与非纯电阻电路：纯电阻电路中 Q=W=I²Rt=UIt，非纯电阻电路中 Q<W，易混淆两者热量 计算。​ 2．理解焦耳定律的推导逻辑：难以通过实验现象归纳 “热量与电流平方成正比” 的规律，易忽略控制变 量法的应用。 3．结合动态电路分析热量变化：如滑动变阻器移动时，难以快速判断电阻、电流变化对产生热量的影响。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：探究影响电流热效应的因素 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 （1）实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。 （2）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验装置 （3）实验步骤 ①探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。 ②探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系 实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。 ③探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系 实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。 （4）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。 （5）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。 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。 【典例1】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 【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。 【变式1】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，小楚设计了图甲装置，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/Ω 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)若要探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）。 【答案】(1)温度计示数 (2)大 (3) B 串联 【详解】（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，这是转换法的应用；温度计示数变化越大，说明电流通过电阻产生的热量越多。 （2）由表格数据知，电阻相同，通电时间相同，电流越大，煤油的温度升得越高，说明电流产生的热量越多。 （3）[1][2]电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关；探究电流产生热量多少跟电阻的关系，控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小；由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。 【变式2】按要求填空。 (1)如图-1所示，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，比较 两次实验，分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系； (2)如图-2所示，通电一段时间后，容器 （选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多； (3)在“探究电流与电压关系”的实验中，图-3是某实验小组设计的电路，电源电压保持3V不变。要求滑片P向B端滑动时，电流表的示数变大，需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的 接线柱连接；正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近3V，移动滑片P，两电表示数均无变化，则电路故障可能是 。 【答案】(1)甲、乙 (2)甲 (3) D 定值电阻断路 【详解】（1）要分析物体重力势能的大小与物体被举的高度的关系，应控制物体的质量相同，改变物体被举的高度，所以应比较甲、乙两次实验。 （2）由图2可知，乙容器中电阻丝与另一电阻丝并联后再与甲容器中电阻丝串联，根据并联电路的电流特点，通过甲容器中电阻丝的电流大于通过乙容器中电阻丝的电流，且两容器中电阻丝的电阻相同，通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt，可知甲容器内电阻丝产生的热量较多。 （3）[1]滑片P向B端滑动时，电流表的示数变大，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，所以需要将开关右侧的导线与滑动变阻器的D接线柱连接。 [2]根据实验，电路是串联的，电流表无示数，说明电路可能断路；电压表示数接近3V ，说明电压表与电源两极相连，所以电路故障可能是定值电阻断路。 【变式3】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 【详解】（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。 知识点2：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 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。 【典例2】在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则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】 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；因并联电路中各支路两端的电压相等，由可知，电源电压 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 [2]10s内电动机消耗的电能 【变式1】两个阻值相同的电热丝，并联4min可烧开一壶水，如果串联使用接在同一电路上，烧开同样的一壶水需要（   ） A．4min B．8min C．16min D．12min 【答案】C 【详解】两根完全相同的电热丝串联后的总电阻R串=2R；并联后的总电阻，所以串联的电阻是并联的电阻4倍；根据题意可知，串并联时烧开一壶水需要的热量关系式为， 热量Q、电压U相等；故电阻R与时间t成正比，串联的电阻是并联的电阻4倍时，时间也是并联时的4倍，故串联时间为4min×4=16min，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式2】如图所示电路，电源电压不变，R1=15Ω，R2=30Ω。闭合开关S1，电流表示数为0.4A，则电源电压为 V；闭合开关S1、S2，1min内R2产生的热量为 J。 【答案】 6 72 【详解】[1]只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电流表测通过电路的电流， 由可得电源电压U=I1R1=0.4A×15Ω=6V [2]当同时闭合开关S1、S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，并联电路各支路两端的电压相等，所以R2两端电压也为6V，由纯电阻电路特点和欧姆定律，故通电1min定值电阻R2产生的热量为 【变式3】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。 【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 知识点3：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 【典例3】如图所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它有高、中、低三个挡位，已知R1＝1200Ω，R2＝240Ω。 (1)闭合S1、S3，断开S2时，电烤箱处于什么挡位？电路中的电流是多大？ (2)闭合S3，断开S1、S2时，通电1min电路中电流产生的热量是多大？ (3)当电烤箱处于低温挡时，它消耗的电功率是多大？（结果保留一位小数） 【详解】（1）闭合S2，断开S1、S3时，R1、R2串联，电路电阻最大，电路电功率最小，为低温挡；闭合S3，断开S1、S2时，电路为R1的简单电路，电路电阻较大，电路电功率较小，为中温挡；闭合S1、S3，断开S2时，R1、R2并联，电路电阻最小，电路电功率最大，为高温挡。 高温挡电路中的电流是 （2）闭合S3，断开S1、S2时，电路为R1的简单电路，通电1min电路中电流产生的热量是 （3）当电烤箱处于低温挡时，R1、R2串联，它消耗的电功率是 【变式1】某品牌电热扇工作原理如图所示。为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现“空挡”、“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列说法正确的是（　　） 额定电压 220V 高温挡加热功率 1650W 电动机功率 44W 电动机线圈电阻 6Ω ①电热扇处于低温挡且转动时，电路正常工作消耗的总功率为594W ②的阻值为88Ω ③若只让电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为 ④电热扇工作1分钟，电路消耗的电能最大为 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①②③④ 【答案】B 【详解】由题图可知，当开关S闭合、S1接触点3、4时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电热扇处于高温挡；当开关S闭合、S1接触点2、3时，此时电路中的总电阻最大，总功率最小，电热扇处于低温挡。 ①②．当电热扇处于高温挡时，由和表格数据可得， 解得；电热扇处于低温挡且转动，即开关S闭合、S1接触点2、3时，低温挡加热功率为 则电路正常工作消耗的总功率为 故①②正确； ③．根据P=UI可得，通过线圈的电流为 若只让电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为 故③错误； ④．电热扇处于高温挡且转动时，电路消耗的电功率最大，最大电功率为 电热扇工作1分钟，电路消耗的电能最大为 故④正确。 故选B。 【变式2】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 【详解】[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 【变式3】图甲为某品牌饮水机，图乙为其内部简化电路图，其铭牌参数如表所示。该饮水机有加热和保温两个挡位。均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时自动切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡。饮水机始终在额定电压下工作，已知。求： 热水箱水量 1kg 额定电压 220V 加热功率 1210W 保温功率 200W (1)热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量； (2)电热丝的阻值； (3)饮水机处于加热挡，工作50s电热丝产生的热量。 【详解】（1）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为 （2）当开关闭合，开关接时，电路中只有电热丝工作，电路中的总电阻最小，根据可知，电功率最大，电路处于加热挡，已知加热功率为1210W，则电热丝的阻值 当开关闭合，开关接时，电热丝和串联，电路中的总电阻最大，根据可知，电功率最小，电路处于保温挡，此时电路中的总电阻 由串联电路电阻规律得，电热丝的阻值 （3）饮水机处于加热挡，电热丝工作50s产生的热量为 知识点4：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。 （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。 【典例4】如图所示的四个用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　） A．LED灯 B．电饭煲 C．电风扇 D．电动自行车 【答案】B 【详解】A．LED灯工作时将电能转化为光能，不是利用电流热效应工作，故A不符合题意； B．电饭煲工作时将电能转化为内能，是利用电流热效应工作，故B符合题意； C．电风扇工作时将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故C不符合题意； D．电动自行车工作时将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。 故选B。 【典例5】钢丝棉的燃点非常低，如图所示，消防员正在演示钢丝棉在电池的正、负极连接后被点燃。此现象的发生是因为有电流通过钢丝棉时，由于电流的 效应，使温度达到钢丝棉的燃点。现场会闻到烧焦的气味，属于 现象。所以在家里不要储存这种易燃品。 【答案】 热 扩散 【详解】[1]电流的热效应是指电流通过导体时会产生热量，如图所示，现象的发生是因为有电流通过钢丝棉时，由于电流的热效应，使温度达到钢丝棉的燃点。 [2]现场会闻到烧焦的气味，是因为组成钢丝棉的分子不停地做无规则的运动，这是一种扩散现象。 【变式1】下列几个家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电冰箱 B．空调 C．洗衣机 D．电暖器 【答案】D 【详解】ABC．电冰箱、空调、洗衣机工作时主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作，故ABC不符合题意； D．电暖器工作时主要是把电能转化为内能，利用了电流的热效应工作，故D符合题意。 故选D。 【变式2】小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处（　　） A．电阻变小 B．电流比别处电流小 C．电阻变大 D．电流比别处电流大 【答案】C 【详解】连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，根据公式Q=I2Rt可知，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式3】如图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如乙所示，电源电压为3V，电热丝R的电阻为0.4Ω，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2min产生的热量为 J；若使用时总把塑料烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。 【答案】 热 2700 增大 【详解】[1]电热丝通电时，将电能转化为内能，所以这是通过电流的热效应来实现高温封口。 [2]通电2min产生的热量为 [3]由公式可知，电压不变，通电时间相同时，要减小电热丝产生的热量，应增大电热丝的阻值。 【方法技巧】 方法技巧1 1、多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。 （1）高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小； （2）中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档； （3）低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 2、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，电热只能用焦耳定律 Q=I2Rt来计算。 方法技巧2 1、只有在全部转化为内能的电路中，消耗的电能才等于电热，即Q=W。 2、在部分转化为内能的电路中，消耗的电能用W=Pt=UIt来计算，产生的电热用Q=I2Rt来计算。 方法技巧3 电热的综合计算 1、焦耳定律定义式：Q=I2RT。 有关焦耳定律的注意事项：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），这时以下公式Q=I2Rt=均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。 2、串并联电路电功特点 （1）在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和。 （2）串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比。 （3）并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比。 3、解题方法点拨 （1）把握公式的含义和用法，灵活进行运用：电学计算离不开公式，而掌握公式的熟练程度直接关系到解题速度。俗话说“磨刀不误砍柴工”，只有把电学公式理解透彻并记“熟”了，做题时方能生出“巧”解来。 （2）寻找隐含条件，排除解题障碍：电学综合题中的隐含条件，往往包含于物理现象、用电器铭牌、生产生活常识、电学常数以及题目的图之中，只要我们细心挖掘，总是可以找到的。 （3）运用数学方法，提高解题能力：解答电学综合计算题，需要应用数学方法，通过建立等量关系进行求解。在电路计算中建立等量关系的思路很多，如串、并联电路的电压、电流、电阻关系；串联电路的电压分配，并联电路的电流分配；电源电压不变，定值电阻阻值不变等，要根据题目的具体情况恰当地进行选择。 【巩固训练】 1．在某段时间内，小明家只有以下三个用电器在正常工作：节能灯“220V 22W”，电热水袋“220V 220W”，绞肉机“220V 220W”（电动机线圈电阻为2Ω）。下列说法错误的是（　　） A．绞肉机由于发热消耗的电功率为2W B．绞肉机工作20s消耗的电能为4400J C．工作20s，电热水袋和绞肉机产生的热量均为4400J D．此时干路的总电流为2.1A 【答案】C 【详解】A．由题可得绞肉机工作电流 用于发热的功率 故A正确，不符合题意； BC．电热水袋、绞肉机工作20s消耗的电能 绞肉机产生的热量 故B正确，不符合题意，C错误，符合题意； D．电热水袋、绞肉机、节能灯三个用电器并联，电热水袋、绞肉机额定功率、额定电压都相同，为1A，节能灯正常工作时的电流 故三个用电器同时工作时干路电流应为2.1A，故D正确，不符合题意； 故选C。 2．如图所示是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置，甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的同种液体，电阻丝、分别浸没在两烧瓶的液体中，且。有下列四种观点： ①烧瓶内可以装入不同种类的液体； ②温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少； ③该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系； ④该装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。 在不增加其他器材和仪表的条件下，上述观点中正确的有（　　） A．②③ B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 【答案】A 【详解】①根据控制变量法，烧瓶内应该装入质量和初温相同的同种液体，通过液体温度上升的度数间接反映电热丝产生的热量多少，故①错误； ②温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少，温度升高的多说明电阻丝产生的热量多，故②正确； ③两根电热丝串联，电流和通电时间相同，电阻的大小不同，根据控制变量法可知，该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故③正确； ④移动滑片位置，可以改变电路中的电流，但要控制两次实验的通电时间相同，所以还需要增加秒表才能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故④错误。 综上所述，上述观点中正确的有②③正确，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．央视节目《是真的吗》中，主持人做了“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验：取口香糖锡纸，剪成如图甲所示形状，其中ab、bc和cd段等长。戴好防护手套，将锡纸条两端连接电池正、负极，如图乙所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列说法正确的是（    ） A．最先着火的是ab段，因为这里的电流最大 B．通过ab、bc、cd段的电流均相等，但相同时间电流通过ab段产生的热量最多 C．电流通过ab、bc、cd段相同时间产生的热量相同 D．通过ab段的电流最小，但是ab段电阻最大，相同时间内产生的热量最多 【答案】B 【详解】AD．锡纸的ab、bc和cd段串联在电路中，根据串联电路的电流特点可知，通过ab、bc和cd段的电流相等，故AD错误； BC．根据题意可知，锡纸的ab、bc和cd段等长，由图可知，ab段锡纸的横截面积最小，根据导体电阻的影响因素可知，ab段锡纸的电阻最大，根据可知，在相同时间内，电流通过ab段产生的热量最多，故B正确，C错误。 故选B。 4．图甲所示的电路中，电源电压恒为6V，灯泡L标有“6V  3W”，超导部件与流过它的电流I的关系如图乙所示。电路通电10s。以下判断错误的是（    ） A．L的实际功率为3W B．产生的电热为0J C．若被短接，L会变亮 D．若灯被短接，电源不会被短路 【答案】C 【详解】分析电路可知，灯泡L和超导部件串联，电流表测电路电流。灯泡的额定电流为 电源电压恒为6V，则电路中最大电流为0.5A，由乙图可知，超导部件阻值为零。 A．电源电压恒为6V，超导部件阻值为零，所以灯泡L实际电压等于额定电压，实际功率等于额定功率，为3W，故A正确，不符合题意； B．超导部件阻值为零，不会产生热量，所以产生的电热为0J，故B正确，不符合题意； C．超导部件阻值为零，所以若被短接，L亮度不变，故C错误，符合题意； D．超导部件阻值为零，若灯被短接，电路中电流会大于0.6A，由乙图可知，超导部件阻值会变为，电源不会被短路，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图甲所示，电热丝R1＝48.4，R2＝435.6。小明为测量该电热壶的实际功率，他把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电热壶工作，1min内电能表（如图乙）的转盘转动了24转。下列说法不正确的是（　　） A．电能表的示数是2018.5kW·h B．电热壶是利用电流的热效应工作的 C．测量时电热壶的实际加热功率为1000W D．开关S接“2”时，电热壶为“保温”挡位 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，电表的度数是2018.5kW·h，故A正确，不符合题意； B．电热壶工作时将电能转化为内能，所以电热壶是利用电流的热效应工作的，故B正确，不符合题意； C．电能表上1200r/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，电能表的转盘转过1200圈，则电能表的转盘转过24圈，电热壶消耗的电能 则电热壶的实际功率 故C错误，符合题意； D．由图甲可知，当开关S接2时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电热壶处于保温挡，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．如图所示，电源两端电压恒为，定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，开关闭合后，滑动变阻器的滑片从最右端滑至中点的过程中，下列选项正确的是（　　） A．电压表示数的最大值与最小值之比是 B．电流表示数的最大值与最小值之比是 C．通电1min，电阻消耗电能3.6J D．电路中的最大功率是 【答案】D 【详解】A．图中电压表测的是电源电压，在滑片移动过程中电压表示数始终不变，故A错误； B．由图可知，两电阻并联，当滑动变阻器的滑片在中点时，该支路电流最大，干路电流最大，电流表示数最大为 当滑动变阻器的滑片在最右端时，该支路电流最小，干路电流最小，电流表示数最小为 则电流表示数的最大值与最小值之比是，故B错误； C．由图可知，两电阻并联，开关闭合后，R1两端的电压等于电源电压为6V，通电1min，R1消耗的电能是。故C错误； D．电源电压一定，结合前面分析可知，当滑动变阻器的滑片在中点时，该支路电流最大，干路电流最大，电路总功率最大，最大功率为。故D正确。 故选D。 7．如图甲所示为小灯泡L和电阻R的I~U图像。将小灯泡L和电阻R接入如图乙所示的电路中，只闭合开关时，电流表示数为0.5A。下列说法错误的是（　　） A．只闭合开关时，小灯泡L的电阻为4Ω B．电源电压为2V C．再闭合开关，电流表示数增加0.2A D．再闭合开关，在1分钟内电阻R产生的热量为240J 【答案】D 【详解】AB．由图乙可知，只闭合开关S1，只有灯泡L工作，电流表测量通过灯泡的电流，电流表示数为0.5A。由图甲可知，此时灯泡两端的电压UL＝2V，即电源电压为2V；根据欧姆定律可知，灯泡的阻值 故AB正确，不符合题意； C．再闭合开关S2，R、L并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电阻特点可知，此时R两端的电压UR＝UL＝2V 由图乙可知，当R两端电压为2V时，通过R的电流IR＝0.2A，根据并联电路的电流特点可知，电流表示数增加0.2A，故C正确，不符合题意； D．在1分钟内电阻R产生的热量 故D错误，符合题意。 故选D。 8．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定功率为5W，电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，先只闭合开关S和S1，将滑片P从最右端b向左最大范围移动到a点，再断开开关S1，闭合开关S2，将滑片P从a点向右移动到最右端。图乙是这两次实验过程中绘制的电压表示数U和电流表示数I的关系图像，下列说法正确的是（　　） ①小灯泡的额定电压为10V，电源电压为12V ②只闭合开关S和S1，滑动变阻器R1的阻值变化范围为4~32Ω ③只闭合开关S和S1，小灯泡L的功率变化范围为1.25~5W ④只闭合开关S和S2，滑片P在a点时，定值电阻R2在10s内产生的热量为7.2J A．①③④ B．①②④ C．①④ D．②③ 【答案】B 【详解】由图甲得，先只闭合开关S和S1，将滑片P从最右端b向左最大范围移动到a点，灯泡与变阻器串联，变阻器接入电路中的电阻由最大变为0，电流表测量电路电流，电压表测量变阻器的电压；再断开开关S1，闭合开关S2，将滑片P从a点向右移动到最右端，变阻器R1与定值电阻R2串联，变阻器接入电路中的电阻不变，电流表测量电路电流，电压表测量变阻器左侧部分的电压，则图乙中曲线表示只闭合开关S和S1时，电压表示数U和电流表示数I的关系图像；图乙中直线表示只闭合开关S和S2时，电压表示数U和电流表示数I的关系图像。 ①由图乙中的曲线得，小灯泡正常发光时，灯泡的电流为0.5A，由得，灯泡的额定电压为 由串联电路电压特点得，电源 电压为 故①正确； ②只闭合开关S和S1，当灯泡正常发光时，电路电流最大，变阻器接入电路中电阻最小，由欧姆定律得，此时电路电阻为 灯泡正常发光时的电阻为 由串联电路电阻特点得，变阻器接入电路中的最小电阻为 当变阻器接入电路中电阻最大时，电压表的示数最大为8V，此时电路中电流为0.25A，由欧姆定律得，变阻器接入电路中的最大电阻为 则滑动变阻器R1的阻值变化范围为4~32Ω，故②正确； ③只闭合开关S和S1，小灯泡L的功率最大为额定功率5W，当变阻器接入电路中最大时，灯泡的电压最小、电流最小，此时灯泡的电功率最小，此时灯泡的电压为 此时灯泡的电流为0.25A，灯泡的最小功率为 变化范围为1~5W，故③错误； ④只闭合开关S和S2，滑片P在a点时，由图乙得，电路电流为0.3A，由欧姆定律得，此时电路电阻为 由串联电路电阻特点得，定值电阻R2阻值为 定值电阻R2在10s内产生的热量为 故④正确，故ACD错误，B正确。 故选B。 9．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 【详解】通过甲、乙两个电热器的电流之比为 10．用一台电取暖器给有50kg空气的房间加热，房间的体积为 m3，取暖器通电后，电热元件温度升高，此过程是把 转化为内能；一段时间后室温升高了5℃，则空气吸收的热量为 J。[ρ空气=1.29kg/m3，c空气=1.0×103J/（kg·℃）] 【答案】 38.76 电能 2.5×105 【详解】[1]根据公式可得，房间的体积为 [2]取暖器通电后，是电流做功的过程，此过程是把电能转化为内能。 [3]空气吸收的热量为 11．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 【详解】[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 12．有一只标有“3V”字样的小灯泡和一个定值电阻，如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图象，由图象可知定值电阻R的阻值为 Ω；若将小灯泡L和定值电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关时，小灯泡L的实际功率为1W，再闭合开关电路的总功率为 W，电阻R在1min内产生的热量为 J。 【答案】 10 1.4 24 【解析】【小题1】[1]灯泡的电阻随电压的改变而改变，因此灯泡的I-U图象是一条曲线，定值电阻的阻值不变，因此定值电阻的I-U图象是一条直线，所以由图甲可知，当电阻R两端电压为3V时，通过的电流为0.3A，所以 [2]如图乙，只闭合开关时只有小灯泡工作，此时功率为1W，由图甲可知此时通过小灯泡的电流为0.5A，两端电压为2V时， 即电源电压为2V，再闭合开关，电路为灯泡与定值电阻并联，由于小灯泡两端电压没变，所以通过其电流也不变，由并联电路电压的特点可知，定值电阻两端电压为2V，由图甲可知，此时通过定值电阻的电流为0.2A，根据并联电路电流的特点可知，此时电路总电流 所以电路总功率 [3]由可得，电阻R在1min内产生的热量 13．如图甲所示，电源电压为6V恒定不变，滑动变阻器最大阻值是。闭合开关，滑片从一端移至另一端，滑动变阻器的功率P随电阻R的变化关系如图乙所示，当滑片P滑至最右端时，电流表的示数为 A，通电电流通过产生的热量是 J。 【答案】 0.2 24 【详解】[1][2]由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流。当滑片P滑至最右端时，滑动变阻器的电阻最大，最大为R2=20Ω，由图象可知滑动变阻器消耗的电功率P2=0.8W，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P=I2R可得，电路中电流表的示数 电路中的总电阻 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R1的电阻R1=R-R2=30Ω-20Ω=10Ω 通电电流通过产生的热量Q=I2R1t=(0.2A)2×10Ω×60s=24J 14．孙政同学在电学学习中，对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏，他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。 实验一：如图甲所示，在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材：电压恒为6V的电源，阻值为、、、、的定值电阻，电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干。 (1)在检查电路时，他发现有一根导线连接错误，请你在甲图中将连接错误的那条导线上画“”，并用笔画线代替导线将电路连接正确 ； (2)改正电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至最 （选填“左”或“右”）端。闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数较大；移动滑动变阻器的滑片，两表的示数无变化，可能是定值电阻发生 （填“断路”或“短路”）； (3)更换正常电阻后，A、B两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的图像，分析图像，你认为 （选填“A”或“B”）同学的实验操作是错误的，他操作中的问题是 ； 实验二：为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，设计了如图丙、丁所示的实验装置（电源、开关未画出）； (4)其中图 是探究电流大小对产生热量多少的影响的；另一幅图是探究 对产生热量多少的影响的。 【答案】(1)见解析如图 (2) 左 断路 (3) A 没有控制定值电阻两端电压不变 (4) 丁 电阻 【详解】（1）在“探究电流与电阻关系”的实验中，定值电阻、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在定值电阻两端，连接电路如下： （2）[1]为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最左端。 [2]闭合开关，发现电流表无示数，说明电路可能断路，电压表示数较大；说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即可能是定值电阻发生断路。 （3）[1][2]探究电流与电阻关系时要控制电阻的电压不变，由图乙A的图像可知，定值电阻两端的电压 由图乙B的图像可知，定值电阻两端的电压 不变，即A同学没有控制定值电阻两端的电压不变，B同学控制定值电阻两端的电压不变，因此A同学的实验操作是错误的。 （4）[1]图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究电阻大小对产生热量多少的影响。 [2]图丁是控制导体电阻和通电时间相同，探究电流对产生热量多少的影响。 15．某同学组装了如图所示的实验装置来研究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关，其中甲、乙为两个完全相同的容器，a、b、c为每根阻值均为5Ω的电阻丝，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。 (1)本实验通过 来反映电阻丝产热的多少； (2)该同学设计此实验装置的目的主要是探究电阻产生的热量与 的关系； (3)若接通电路一段时间后，U形管A内的液面高度差明显变大，而U形管B内的液面高度差没有变化，则原因可能是_________（多选，漏选或错选不得分）。 A．a电阻丝断路 B．b电阻丝断路 C．甲装置漏气 D．乙装置漏气 【答案】(1)U形管两侧液面的高度差 (2)电流 (3)BD 【详解】（1）电流通过导体产生热量的多少通过U形管液面的高度差来反映，这是转换法。 （2）图中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联接入电路，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=I内+I外 所以，I左> I内，容器内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究的是电阻产生的热量与电流的关系。 （3）若接通电路一段时间后，发现U形管A内的液面高度差逐渐变大，但U形管B内的液面高度差没有变化，若电路也没有出现故障，则可能的原因是乙装置漏气；若b电阻丝断路，电流可以经过c电阻丝，但c在容器外部，故可能出现U形管A的液面高度差明显变大，而U形管B的液面高度差没有变化，a电阻丝断路或甲装置漏气则会使U形管A的液面高度差没有变化。故AC不符合题意，BD符合题意。 故选BD。 16．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？ 【详解】（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 17．如图所示，灯泡L标有“6V，3W”的字样（电阻受温度影响），定值电阻R=10Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，闭合开关S。将开关拨至2，滑片P移至a端，灯泡正常发光。 (1)求灯泡正常发光时的电流； (2)滑片P移至a端，开关拨至1，求定值电阻R工作10min产生的热量； (3)接着将开关S1拨回2，滑片P移至b端，电流表示数为0.24A，求此时灯泡的功率。 【详解】（1）灯泡额定电压为，额定功率为，则灯泡正常发光时的电流 （2）闭合开关S，将开关拨至2，滑片P移至a端，此时只有灯泡接入电路，灯泡正常发光，则电源电压为。当滑片P移至a端、开关S1拨至1时，定值电阻单独接入电路，则通过该定值电阻的电流 所以，定值电阻产生的热量 （3）将开关S1拨回2，滑片P移至b端（此时滑动变阻器阻值最大），灯泡与R1串联，电流表测量电路电流， 则R1两端的电压为 则灯泡两端电压 所以灯泡的实际功率 / 学科网（北京）股份有限公司 $