18.4焦耳定律（同步练）2025-2026学年人教版九年级全一册物理

班级：九年级（ ）班 姓名： 18.4焦耳定律（巩固练习）原卷版 一、单选题 1．下列小家电中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电烤箱 B．甩干机 C．扫地机器人 D．吸尘器 2．关于白炽灯和节能灯，下列说法错误的是（　　） A．白炽灯是利用电流的热效应来工作的 B．白炽灯的玻璃泡抽成真空，是为了防止灯丝氧化 C．白炽灯灯丝用钨制成是因为钨的熔点高 D．节能灯与白炽灯相比，虽节能但发光效率低 3．超导材料在电能传输方面具有革命性的潜力，利用超导材料可以消除输电线路上由于电流热效应而造成的能量损耗，这利用了超导材料（　　） A．导热性能强 B．比热容很大 C．零电阻特性 D．熔化温度低 4．下列情况中属于利用电热的是（   ） A．电视机的后盖有许多孔 B．电热毯孵化小鸡 C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑机箱内有小风扇 5．我国科学家首次通过实验证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性。利用超导材料电阻为零的特性，你认为超导材料最不适合用来做（　　） A．输电导线 B．电动机线圈 C．计算机电子元件 D．电炉丝 6．电流通过输电线时，由于电流的热效应，输电线上不可避免会有电能损失。电厂向外输出的功率一定，采用高压输电的方法可减小输电线上的电能损失，这主要是为了减小输电线上的（　　） A．电压 B．电流 C．电阻 D．时间 7．“220V，100W”的电熨斗与“220V，100W”的风扇正常工作相同时间时，则下列有关说法中不正确的是（　　） A．电熨斗消耗电能等于风扇消耗电能 B．电熨斗产生热量等于风扇产生热量 C．电熨斗工作电流等于风扇工作的电流 D．电流通过电熨斗做的功等于通过风扇做的功 8．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1>R3>R2>R4，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　）（不考虑热量散失） A．甲、丙、乙、丁 B．丁、乙、丙、甲 C．丁、丙、甲、乙 D．丙、丁、乙、甲 9．如图1，规格相同的烧杯内装了相同质量的水，将阻值不同的两根电阻丝和与电源、开关接成电路，忽略散热，得到图2所示的水温与加热时间的图线。则下列叙述正确的是（　　） A．两根电阻丝的阻值大小关系为 B．由图2可知：两杯水的比热容的大小关系为 C．加热相同时间，两杯水吸收的热量相同 D．甲杯中的水在内吸收的热量与乙杯中的水在内吸收的热量相同 二、多选题 10．下列情况属于防止电热危害的是（　　） A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇 C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电 D．电动机外壳上有散热片 11．如图为两个家用电器的铭牌，下列说法中正确的是（　　） 电热水器 电视机 额定电压220V 额定电压220V 工作频率50Hz 工作频率50Hz 额定功率2000W 额定功率200W A．这两个电器正常工作时，电热水器的工作电流较大 B．电热水器消耗的电能比电视机多 C．电视机正常工作 1h，消耗的电能是 0.2kW·h D．电热水器正常工作 1s，产生的热量是 2000J 三、填空题 12．中央广播电视总台3·15晚会上曝光了不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 （选填“较大”或“较小”）。在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 （选填“较多”或“较少”），使用劣质导线存在很大的安全隐患。 13．小明在网上看到一个取火“神器”，如图所示，将口香糖的锡纸剥下来，剪成中间窄、两端宽的形状，将锡纸两端带锡的一面分别搭在电池的正、负极上，由于电池被短路，电流较 ，电流具有 效应，过一会儿，锡纸中间的部分燃烧起来。 14．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。 15．如图所示，这是定值电阻甲和小灯泡乙的电流和电压的关系图像，若把它们串联接在电流为0.2A的电路中，通电1min电路中产生的总热量是 J。若将甲和乙并联接在电源电压为2V的电路中，电路的总功率为 W。 四、实验题 16．小明利用如图所示的装置“探究电热与什么因素有关”，已知四个透明容器内密封着等量的空气。 (1)实验中通过观察 的大小来比较透明容器中的电阻丝产生热量的多少。这里运用了 （选填“转换”或“等效替代”）法。 (2)通电后透明容器中空气的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的；通电后透明容器中电阻丝的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的。 (3)如图甲所示装置是用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系的；通电一段时间，两U形管中液面高度差如图甲所示，可以得出的结论是 。当通过左边电阻丝的电流为1A时，通电5min，右边电阻丝产生的热量为 J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为 。 (4)在如图乙所示装置中，通过电阻丝、的电流 （选填“相等”或“不相等”）。通电一段时间后，两U形管中液面高度差如图乙所示，电阻丝、中产生热量较多的是 。某次实验中通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是 。 【拓展设问】 实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图丙所示的电路。 (5)用笔画线代替导线，将图丙的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。 (6)闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内电阻丝通过不同电流时产生热量的多少。 (7)调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： 。 (8)同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。 (9)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图丁中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图丙烧瓶中的电阻 （选填“串”或“并”）联进行实验。 五、简答题 17．如图所示是小明家新安装的速热电热水器（没有储水箱），需要使用热水时闭合开关，打开水龙头瞬间即可流出热水。小明仔细观察该速热电热水器和家中其他用电器，发现连接该电热水器的导线很短，而且比其他用电器的导线粗很多。请回答在家庭电路中，各用电器工作时电压相同，为什么该速热电热水器使用更短更粗的导线？ 六、计算题 18．如图甲为常用的电热饮水机，其电路原理如图乙所示，该饮水机的额定电压为220V，加热电功率为1100W，保温电功率为44W，R1、R2均为电热丝（R1、R2的电阻不随温度变化）。 (1)饮水机处于保温状态时，电路中的电流是多少； (2)电热丝R1的电阻是多少； (3)保温状态下工作5分钟，R2上产生的热量是多少。 七、综合题 19．我国科研人员研发出一种智能化纺织品，可让农业大棚变成雨中的发电机。这种新型“大棚布”是用依附着摩擦纳米发电机的纱线织成的，利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流，从而不断输出电能。摩擦纳米发电是一项利用摩擦现象产生能源的前沿技术。在编织雨中发电的大棚布时，科研人员在纱线表面覆盖了两层特殊材料—导电的碳化钛纳米材料和不导电的高分子聚合物，两种材料的相互作用使得雨水中的电子转移到高分子聚合物上，这两种材料在新增发电功能的同时保持原有的保温、遮阳等功能，且易于规模化制备。研究发现，在9.5N的连续力作用下，利用3cm长的“发电纱线”就能产生约6V的电压，并以10W的发电功率输出电能。 (1)碳化钛纳米材料是 （选填“导体”或“绝缘体”），图中产生的电流方向为 （选填“由向”或“由向”）。 (2)某大棚共安装1000段长度均为3cm的“发电纱线”，每一段“发电纱线”均与一个阻值为的电阻构成闭合电路。某次下雨时，满足9.5N的连续力作用条件的时间为30min，则该段时间内所有电阻共产生多少热量？ (3)若在连续的阴雨天气，每天达到发电要求的时间平均为3h，为了让蔬菜得到充足的光照，每天需要使用300个额定功率为15W、额定电压为24V的灯泡连续照明4h，对蔬菜进行补光，则至少需要安装多少段长度为3cm的“发电纱线”产生的电量才能够满足需求？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 班级：九年级（ ）班 姓名： 18.4焦耳定律（巩固练习）解析版 一、单选题 1．下列小家电中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电烤箱 B．甩干机 C．扫地机器人 D．吸尘器 【参考答案】A 【解析】甩干机、扫地机器人、吸尘器的主要结构都是电动机，利用电动机工作，将电能主要转化为机械能，电烤箱工作时将电能主要转化为内能，利用电流的热效应工作。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．关于白炽灯和节能灯，下列说法错误的是（　　） A．白炽灯是利用电流的热效应来工作的 B．白炽灯的玻璃泡抽成真空，是为了防止灯丝氧化 C．白炽灯灯丝用钨制成是因为钨的熔点高 D．节能灯与白炽灯相比，虽节能但发光效率低 【参考答案】D 【解析】A．电流流过熔点较高的钨丝时，钨丝发热，当钨丝达到一定温度时，钨丝发光，白炽灯利用了电流的热效应，故A正确，不符合题意； B．为了防止灯丝氧化，需要将白炽灯的玻璃泡抽成真空，故B正确，不符合题意； C．灯泡里的灯丝需要具有熔点高难于熔化的性质，由于钨的熔点高，故选用钨，故C正确，不符合题意； D．节能灯与白炽灯相比，可以节约电能，同时发光效率高，故D错误，符合题意。 故选D。 3．超导材料在电能传输方面具有革命性的潜力，利用超导材料可以消除输电线路上由于电流热效应而造成的能量损耗，这利用了超导材料（　　） A．导热性能强 B．比热容很大 C．零电阻特性 D．熔化温度低 【参考答案】C 【解析】根据焦耳定律可知，电流与时间一定时，减小电阻阻值，可以减少电流热效应而造成的能量损耗，超导材料在电能传输方面具有革命性的潜力，利用超导材料可以消除输电线路上由于电流热效应而造成的能量损耗，这利用了超导材料的零电阻特性，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．下列情况中属于利用电热的是（   ） A．电视机的后盖有许多孔 B．电热毯孵化小鸡 C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑机箱内有小风扇 【参考答案】B 【解析】A．电动机的后盖有许多孔是防止电流产生的热量过大而烧坏电动机，不属于电热的利用，故A不符合题意； B．电热毯装有发热管是利用电热来孵化小鸡，属于电热的利用，故B符合题意； C．电动机外壳有许多散热片，防止电流产生的热量过大而烧坏电动机，不属于电热的利用，故C不符合题意； D．电脑机箱内有小风扇是防止电流产生的热量过大而烧坏用电器，不属于电热的利用，故D不符合题意。 故选B。 5．我国科学家首次通过实验证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性。利用超导材料电阻为零的特性，你认为超导材料最不适合用来做（　　） A．输电导线 B．电动机线圈 C．计算机电子元件 D．电炉丝 【参考答案】D 【解析】A．根据焦耳定律，超导体电阻为零不会发热，因此用来做输电导线可以减少电能损耗，故A不符合题意； B．因为超导体电阻为零，所以利用超导体做电动机线圈可以提高电动机的效率，减少不必要的能量消耗，故B不符合题意； C．若用超导材料制作电子元件，电子元件在通电时不会发热，可以延长电子元件的使用寿命且降低电能损耗，同时元件尺寸还可以大大缩小，故C不符合题意； D．电炉丝是通过电流的热效应工作的，超导体电阻为零不会发热，因此不能用超导材料做电炉丝，故D符合题意。 故选D。 6．电流通过输电线时，由于电流的热效应，输电线上不可避免会有电能损失。电厂向外输出的功率一定，采用高压输电的方法可减小输电线上的电能损失，这主要是为了减小输电线上的（　　） A．电压 B．电流 C．电阻 D．时间 【参考答案】B 【解析】由题意知，电厂向外输出的功率一定，根据公式可知，电功率一定时，电压和电流成反比，故采用高压输电可以减小输电线上的电流，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．“220V，100W”的电熨斗与“220V，100W”的风扇正常工作相同时间时，则下列有关说法中不正确的是（　　） A．电熨斗消耗电能等于风扇消耗电能 B．电熨斗产生热量等于风扇产生热量 C．电熨斗工作电流等于风扇工作的电流 D．电流通过电熨斗做的功等于通过风扇做的功 【参考答案】B 【解析】AD．由题意知，电熨斗和电风扇的额定电压、额定功率均相同，它们正常工作相同的时间，由W＝Pt可知，电流通过它们做的功相同、消耗的电能相同，故AD正确，不符合题意； B．电熨斗工作时，将电能转化为内能，而电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，因此，工作相同时间，电熨斗产生热量比风扇产生热量多，故B错误，符合题意； C．由公式P＝UI得，I，电功率和电压相同，所以电熨斗工作电流等于风扇工作的电流，故C正确，不符合题意。 故选B。 8．如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R1>R3>R2>R4，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（　　）（不考虑热量散失） A．甲、丙、乙、丁 B．丁、乙、丙、甲 C．丁、丙、甲、乙 D．丙、丁、乙、甲 【参考答案】C 【解析】甲、乙容器中的电阻、是串联的，根据串联电路的特点，通过它们的电流I相等，通电时间t也相同。根据焦耳定律，在I和t相同的情况下，电阻R越大，产生的热量Q越多。已知，所以。丙、丁容器中的电阻、是并联的，它们两端的电压U相等，通电时间t也相同。根据焦耳定律的变形式，在U和t相同的情况下，电阻R越小，产生的热量Q越多。已知，所以。根据欧姆定律，对于串联的、，其电流；通过的电流。因，所以，又因，根据焦耳定律，得，所以。因为产生的热量越多，水吸收的热量越多，水温升高得越多，所以水温从高到低的顺序是丁、丙、甲、乙。故ABD不符合题意，C符合题意。 C 9．如图1，规格相同的烧杯内装了相同质量的水，将阻值不同的两根电阻丝和与电源、开关接成电路，忽略散热，得到图2所示的水温与加热时间的图线。则下列叙述正确的是（　　） A．两根电阻丝的阻值大小关系为 B．由图2可知：两杯水的比热容的大小关系为 C．加热相同时间，两杯水吸收的热量相同 D．甲杯中的水在内吸收的热量与乙杯中的水在内吸收的热量相同 【参考答案】D 【解析】A．规格相同的烧杯内装了相同质量的水，末甲杯中的水温度高，说明产生的热量多；由图1可知，两根电阻丝串联，通过它们的电流与通电时间相等，由可知，在电流与通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以，故A错误； B．甲、乙两杯中都是水，且状态相同，则两杯水的比热容相同，故B错误； C．实验中，用不同电阻丝进行探究，相同时间内，电阻丝放出的热量不同，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同，故C错误； D．由图2可知，甲杯中的水加热与乙杯中的水加热升高的温度相同，且两杯水的质量相同，根据可知，它们吸收的热量相同，故D正确。 故选D。 二、多选题 10．下列情况属于防止电热危害的是（　　） A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇 C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电 D．电动机外壳上有散热片 【参考答案】BD 【解析】A．冬天用电暖器取暖属于利用了电流的热效应，不属于防止电热危害，故A不符合题意； B．电流通过电脑内部的电路元件产生大量的热，容易烧坏电路元件，所以在电脑机箱内装有小风扇散热，属于防止电热危害，故B符合题意； C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电是为了防止家电受潮，属于利用电热，故C不符合题意； D．电动机工作时会产生大量的热，温度过高容易烧坏电动机，因此电动机外壳上有散热片，属于防止电热危害，故D符合题意。 故选BD。 11．如图为两个家用电器的铭牌，下列说法中正确的是（　　） 电热水器 电视机 额定电压220V 额定电压220V 工作频率50Hz 工作频率50Hz 额定功率2000W 额定功率200W A．这两个电器正常工作时，电热水器的工作电流较大 B．电热水器消耗的电能比电视机多 C．电视机正常工作 1h，消耗的电能是 0.2kW·h D．电热水器正常工作 1s，产生的热量是 2000J 【参考答案】ACD 【解析】A．由两个家用电器的铭牌可知，电热水器的额定功率为P1=2000W，电视机的额定功率为P2=200W，因两电器的额定电压相同，根据P=UI可知，这两个电器正常工作时，电热水器的工作电流较大，故A正确； B．由于不知道工作时间，所以由W=Pt可知，不能确定消耗电能的多少，故B错误； C．电视机正常工作1h，消耗的电能是W2=P2t2=200×10-3kW×1h=0.2kW·h 故C正确； D．电热水器正常工作1s，产生的热量是Q=W1=P1t=2000W×1s=2000J 故D正确。 故选ACD。 三、填空题 12．中央广播电视总台3·15晚会上曝光了不良商家为了降低成本，将多芯铜导线的根数从国家标准的32根减为26根。对于长度相等的标准导线和劣质导线，劣质导线的电阻 （选填“较大”或“较小”）。在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线产生的热量 （选填“较多”或“较少”），使用劣质导线存在很大的安全隐患。 【参考答案】较大 较多 【解析】[1]导体电阻的大小不仅跟材料有关，还与其长度和横截面积有关，在材料相同时，导体的横截面积越大、长度越短，电阻越小，对于材料相等、长度相等的标准导线和劣质导线，由于劣质导线横截面积减小，所以电阻较大； [2]根据可知，在通有相同电流的情况下，相同时间内劣质导线由于电阻大，所以产生的热量较多。 13．小明在网上看到一个取火“神器”，如图所示，将口香糖的锡纸剥下来，剪成中间窄、两端宽的形状，将锡纸两端带锡的一面分别搭在电池的正、负极上，由于电池被短路，电流较 ，电流具有 效应，过一会儿，锡纸中间的部分燃烧起来。 【参考答案】大 热 【解析】[1][2]锡纸两端分别接在电池正负极上，电池被锡纸短路。因为电池被短路，电路中电阻非常小，根据 ，电流会很大。电流通过导体时，导体会发热，这是电流的热效应。锡纸中间窄的部分横截面积小，电阻比宽的部分大，根据焦耳定律，在相同电流下，电阻大的部分单位时间产生的热量更多，温度升高更快，达到锡纸的燃点后就会燃烧。 14．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。 【参考答案】低温 【解析】[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： 15．如图所示，这是定值电阻甲和小灯泡乙的电流和电压的关系图像，若把它们串联接在电流为0.2A的电路中，通电1min电路中产生的总热量是 J。若将甲和乙并联接在电源电压为2V的电路中，电路的总功率为 W。 【参考答案】 36 1.2 【解析】[1]由图可知，当把定值电阻甲和小灯泡乙串联接在同一电路中，它们两端的电压分别为1V和2V，则电路中的总电压为3V，通电1min电路中产生的总热量等于消耗的电能 [2]由图可知，当甲和乙并联接在电源电压为2V的电路中，则通过它们的电流分别为，，根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流 电路的总功率 四、实验题 16．小明利用如图所示的装置“探究电热与什么因素有关”，已知四个透明容器内密封着等量的空气。 (1)实验中通过观察 的大小来比较透明容器中的电阻丝产生热量的多少。这里运用了 （选填“转换”或“等效替代”）法。 (2)通电后透明容器中空气的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的；通电后透明容器中电阻丝的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的。 (3)如图甲所示装置是用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系的；通电一段时间，两U形管中液面高度差如图甲所示，可以得出的结论是 。当通过左边电阻丝的电流为1A时，通电5min，右边电阻丝产生的热量为 J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为 。 (4)在如图乙所示装置中，通过电阻丝、的电流 （选填“相等”或“不相等”）。通电一段时间后，两U形管中液面高度差如图乙所示，电阻丝、中产生热量较多的是 。某次实验中通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是 。 【拓展设问】 实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图丙所示的电路。 (5)用笔画线代替导线，将图丙的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。 (6)闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内电阻丝通过不同电流时产生热量的多少。 (7)调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： 。 (8)同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。 (9)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图丁中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图丙烧瓶中的电阻 （选填“串”或“并”）联进行实验。 【参考答案】(1)U形管液面高度差 转换 (2)热传递 做功 (3)电阻 当电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多 3000 1∶2 (4)不相等 开路 (5) (6)开路 温度计示数的变化 (7)将测得的Q与I的数据描点画出Q-I图像，若Q-I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比 (8)电饭锅 (9)B 串 【解析】（1）[1][2]四个透明容器内密封等量空气，电阻发热会使空气受热膨胀，引起U形管液面高度差变化。因此可以通过观察U形管液面高度差来比较电阻产生热量的多少。这种将不易直接测量的“热量”转化为易于观察的“液面高度差”的方法，属于转换法。 （2）[1]透明容器中空气的内能增加，是因为电阻丝发热，空气吸收热量，这是热传递方式。 [2]电阻丝自身的内能增加，是因为电流通过电阻做功，电流做功将电能转化为内能，这是做功方式。 （3）[1][2]如甲图是左右两个容器电阻不相同，但通过它们的电流相同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。其右边与10Ω电阻所在烧杯相通的U形管液面更高，故分析可初步得出结论；在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多。 [3][4]由，当通过左边电阻丝的电流为1A时，通电5min，由串联电路中处处电流相等可得，右边电阻丝产生的热量为， 这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为 （4）[1][2]如图乙可知，电阻与先并联然后与串联且电阻大小相等，由串并联电路电流规律可知通过电阻丝、的电流不相同，且通过电阻丝的电流是通过的两倍。其左边与电阻相通的U形管液面更高，所以电阻丝产生的热量更多。 [3]某次实验中通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是开路使得通过电阻丝、的电流相同了。 （5）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，需可知电阻不变，改变电流，且滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，由欧姆定律可知，串联电路中当电压一定时，电流变大，总电阻减小，又定值电阻阻值不变，则说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故连接电路图，如下图所示： （6）[1][2]如图可知，闭合开关后，发现电流表指针未偏转，且仅电阻丝R有故障，则电阻丝断路，实验中通过加热液体，使液体温度升高，温度计示数变大从而来比较相同时间内电阻丝通过不同电流时产生热量的多少。 （7）为了判断小明的猜想是否正确，且又有多组数据，故可将测得的Q与I的数据描点画出Q-I图像，若Q-I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比。 （8）生活中利用电热工作的家用电器有电饭锅、电磁炉等。 （9）[1][2]若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需控制通过两电阻丝的电流相同，电阻不同，故选图丁中的B烧瓶中的电阻与图丙烧瓶中的电阻串联进行实验。 五、简答题 17．如图所示是小明家新安装的速热电热水器（没有储水箱），需要使用热水时闭合开关，打开水龙头瞬间即可流出热水。小明仔细观察该速热电热水器和家中其他用电器，发现连接该电热水器的导线很短，而且比其他用电器的导线粗很多。请回答在家庭电路中，各用电器工作时电压相同，为什么该速热电热水器使用更短更粗的导线？ 答：电热水器功率较大，由可知，电压一定时，热水器正常工作时电流很大，电热水器与导线串联，根据串联电路的电流特点，导线中电流较大；相同材料的导线，越粗越短，电阻较小，由可知，比连接其他用电器的导线粗很多且较短的导线，在相同时间内导线产生的热量较少，可以防止因导线过热造成的危害。 六、计算题 18．如图甲为常用的电热饮水机，其电路原理如图乙所示，该饮水机的额定电压为220V，加热电功率为1100W，保温电功率为44W，R1、R2均为电热丝（R1、R2的电阻不随温度变化）。 (1)饮水机处于保温状态时，电路中的电流是多少； (2)电热丝R1的电阻是多少； (3)保温状态下工作5分钟，R2上产生的热量是多少。 解：（1）已知饮水机处于保温状态时的功率，额定电压 。根据电功率公式可得，保温状态时电路中的电流为 （2）由电路图可知，当开关S闭合时，电阻R1被短路，电路为R2的简单电路，此时电路总电阻最小。由可知，当电压一定时，电阻越小，功率越大，故此时饮水机处于加热状态。电热丝R2的电阻为 当开关S断开时，电阻R1和R2串联，电路总电阻最大，电功率最小，饮水机处于保温状态。保温时电路的总电阻为 根据串联电路电阻的特点，可知电热丝R1的电阻为 （3）保温状态下工作时间 此时电路中的电流，电热丝R2的电阻 根据焦耳定律，R2上产生的热量为 七、综合题 19．我国科研人员研发出一种智能化纺织品，可让农业大棚变成雨中的发电机。这种新型“大棚布”是用依附着摩擦纳米发电机的纱线织成的，利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流，从而不断输出电能。摩擦纳米发电是一项利用摩擦现象产生能源的前沿技术。在编织雨中发电的大棚布时，科研人员在纱线表面覆盖了两层特殊材料—导电的碳化钛纳米材料和不导电的高分子聚合物，两种材料的相互作用使得雨水中的电子转移到高分子聚合物上，这两种材料在新增发电功能的同时保持原有的保温、遮阳等功能，且易于规模化制备。研究发现，在9.5N的连续力作用下，利用3cm长的“发电纱线”就能产生约6V的电压，并以10W的发电功率输出电能。 (1)碳化钛纳米材料是 （选填“导体”或“绝缘体”），图中产生的电流方向为 （选填“由向”或“由向”）。 (2)某大棚共安装1000段长度均为3cm的“发电纱线”，每一段“发电纱线”均与一个阻值为的电阻构成闭合电路。某次下雨时，满足9.5N的连续力作用条件的时间为30min，则该段时间内所有电阻共产生多少热量？ (3)若在连续的阴雨天气，每天达到发电要求的时间平均为3h，为了让蔬菜得到充足的光照，每天需要使用300个额定功率为15W、额定电压为24V的灯泡连续照明4h，对蔬菜进行补光，则至少需要安装多少段长度为3cm的“发电纱线”产生的电量才能够满足需求？ 【参考答案】(1)导体 由向 (2) (3) 【解析】（1）[1]已知在编织雨中发电的大棚布时，科研人员在纱线表面覆盖了两层特殊材料—导电的碳化钛纳米材料和不导电的高分子聚合物，所以碳化钛纳米材料是导体。 [2] 物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。因为图中电子由B向A移动，所以电流方向为由A向B。 （2）已知一段“发电纱线”产生的电压，电阻，根据欧姆定律，可得通过一段电阻的电流 大棚共安装段“发电纱线”，满足9.5N的连续力作用条件的时间 根据焦耳定律，则该段时间内所有电阻产生的热量 （3）先计算300个灯泡4h消耗的电能：已知灯泡的额定功率，个数，照明时间 根据 已知一段“发电纱线”的发电功率，每天达到发电要求的时间 设至少需要安装m段“发电纱线”，根据，可得 学科网（北京）股份有限公司 $