第12讲 焦耳定律【六大考点+六大题型】 讲义-----2025-2026学年九年级全一册物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破专题系列（人教版2024）

第12讲 焦耳定律 【考点梳理】 【知识梳理】 知识点1：电流的热效应 1.电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 2.影响电流通过导体时产生热量的因素： 通过导体的电流、导体的电阻、通电时间。通过导体的电流越大、导体的电阻越大、通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。 知识点2：焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 1.内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2.定义式：Q=I2Rt 3.公式适用范围： 普遍适用，适用于任何用电器和电路。 4.公式应用注意事项： ①同体性：Q、I、R、t必须对应同一段导体或同一个用电器；②同时性：Q、I、R必须是同一时间t内同一段电路中的三个物理量；③统一单位：Q、I、R、t四个物理量的单位都必须是国际单位。 5.焦耳定律公式的理论推导： 在纯电阻电路中，电流所做的功全部转化为热量，而没有转化为其他形式的能，那么，此时电流产生的热量Q就等于消耗的电能W电，即Q=W电，因W电=UIt，根据欧姆定律的变形式U=IR，可推导出Q=W电=UIt=IR·lt=I2Rt 纯电阻电路与非纯电阻电路的公式应用规律： 电能 内能（热能） 备注 纯电阻电路 电能全部转化为内能，所以求电能的公式全部适用于求内能 非纯电阻电路 在非纯电阻电路中，电流做的功只有一部分转化为热量，故Q＜W电。如电动机 知识点3：电热的利用和防止 1.电热的利用 电热的主要作用是制成各种各样的电热器。电热器的主要部分是发热体，发热体一般由电阻大、熔点高的金属导体制成。电热器工作时主要将电能转化为内能，常见电热器如热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。 很多用电器在工作时，虽然也会将一部分电能转化为内能，但其目的并不是利用电热，而是将电能转化为其他形式的能，这样的用电器不是电热器。比如电动机和电风扇工作时主要将电能转化为机械能，电视机工作时主要将电能转化为声能和光能等，它们都不是电热器。 2.电热的防止 用电器在工作的过程中，总有一部分电能转化为内能，很多情况下我们不希望用电器的温度太高，这样既浪费能源，还可能造成危害，因此就需要使用电器通风散热。很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装风扇等方法散热。如电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。 知识点4：探究影响电流通过导体时产生热量的因素全过程 1.控制变量法 ①在探究热量的多少与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值相同，应采用并联多一个相同阻值的电阻； ②在探究热量的多少与电阻的关系时，应控制通过两个电阻丝的电流相同，应采用串联的方式。这里就应用了控制变量法。 2.转化法 实验中电流产生的热量不能直接观察到，但热量的变化可以用温度的变化来感知。通过温度计升高的示数或者U型管的高度差间接知道电流产生的热量的多少，这是转化法。 3.实验探究过程 【实验目的】研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？ 【实验方法】控制变量法，转换法。 【实验原理】Q=I2Rt 【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。 【实验步骤】 ①电流产生的热量与电阻的关系 如甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。 两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。 【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 ②电流产生的热量与电流大小的关系 如乙所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。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。 【实验结论】在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多。 4.探究电流产生的热量与哪些因素有关考点 （1）实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；而且是绝缘体。 （2）被加热材料选用空气的原因：空气受热易膨胀，实验现象更明显。 （3）选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。 （4）探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同，采用在其中一个电阻的两端多并联一个电阻的方式。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同，采用串联的方式；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，通过改变通电时间的长短的方式。 （5）通过温度计升高的示数或者U型管液面的高度差来比较热量的多少. （6）U型管没有明显的高度差的原因：①电阻断路或者短路；②装置漏气。 【题型归纳】 题型一、电流的热效应 【例1】．（25-26九年级上·全国）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1】．（2025·北京·中考真题）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电热水壶 B．吸尘器 C．电冰箱 D．电视机 【答案】A 【详解】A．电热水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的，故A符合题意； B．吸尘器工作时电动机转动，将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意； C．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意； D．电视机工作时主要是把电能转化为声能与光能，不是利用电流的热效应来工作的，故D不符合题意。 故选A。 【变式2】．（2025·云南昆明·一模）如图甲所示是一款熨烫衣物的挂烫机，其简化电路如图乙所示，为限流电阻，为加热电阻，S为温控开关，自动切换加热和待机状态。下列说法正确的是（　　） A．开关置于1时为加热状态 B．开关置于2时为待机状态 C．用超导材料制成加热电阻更省电 D．挂烫机工作时主要利用了电流的热效应 【答案】D 【详解】AB．由图乙可知，当开关S接2时，只有工作，由于是加热电阻，所以此时挂烫机处于加热状态；当开关S接1时，只有工作，由于是限流电阻，所以此时挂烫机处于待机状态，故AB错误； CD．挂烫机，工作时将电能转化为内能，使挂烫机的内能增加，温度升高，所以它是利用电流的热效应工作，而电流通过号体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，如果超导材料制成加热电阻，则加热电阻的阻值为零，中流通过加热电阻时不会产生热量，所以加热电阻不能用超导材料制成，故C错误、D正确。 故选D。 题型二、影响电流热效率的因素的探究实验 【例2】．（25-26九年级下·全国·单元测试）在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图A所示，在两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，小明应在图A的甲、乙两瓶中加入质量、初温 （选填“不同”或“相同”）的 （选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是______（填序号）； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．探究导体电阻的大小与哪些因素有关 C．“伏安法”测电阻 (3)爱思考的小明还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图A甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的阻值 。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体比热容的关系为 ；（均选填“>”“<”或“=”） (4)另一小组的小华同学用图B所示装置探究电流通过导体产生的热量与电流关系的实验，实验中给装置通电， （选填“左边”或“右边”）U形管内的液面高度变化较快。若通过左侧容器中电阻丝的电流是2A，则右侧容器中电阻丝在1min内产生的热量是 J。 【答案】(1) 相同 煤油 (2)B (3) = ＜ (4) 左边 300 【详解】（1）[1][2]为了让实验效果更显著，即温度计的示数变化的更明显，小明应在图A的甲、乙两瓶中加入比热容较小的煤油，这样才吸收相同的热量时，煤油升高得温度更多，实验效果更显著，而根据控制变量法可知两瓶中的煤油的初温和质量都应相同。 （2）本实验通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，这是用到了转换法。 A．电流与电压、电阻均有关，每次只能探究一个因素，主要用到的探究方法是控制变量法，故A不符合题意； B．电阻的大小不易直接观察，探究导体电阻的大小与哪些因素有关，通过电流表的示数反映电阻的大小，用到了转换法，故B符合题意； C．“伏安法”测电阻是欧姆定律的应用，故C不符合题意。 故选B。 （3）[1]比较不同物质的吸热能力时，要保证两种物质吸收的热量相同，所以甲乙两瓶中的电阻丝阻值应相等，这样在相同时间内电阻丝产生的热量相同，可以保证两种液体吸收的热量相同。 [2]根据公式Q=cmΔt可知，质量和初温都相同时，吸收相同的热量，甲液体温度升高得比乙液体多，说明甲液体比热容小于乙液体的比热容。 （4）[1]如图所示，一个阻值为5Ω的电阻与两个5Ω电阻并联后的整体串联，则由串、并联电路的电流规律可知，通过乙容器中的电阻的电流是通过甲容器中电阻的电流的一半，根据焦耳定律可知，相同时间内甲容器中的电阻产生的热量更多，其中的气体受热膨胀得更快，则与之相连的左边的U形管内的液面高度变化较快。 [2]如图所示，可知通过左侧容器中电阻丝的电流2A为干路电流，根据并联电路的电流规律可知，通过右侧容器中电阻丝的电流为1A，则由焦耳定律的在1min内它产生的热量是Q=I2Rt=（1A）2×5Ω×60s=300J 【变式1】．（25-26九年级上·全国·课后作业）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。 【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 【详解】（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。 【变式2】．（24-25九年级上·辽宁盘锦·期末）小明在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少，装置的密封性能良好，电源电压为6V。 (1)图甲装置中R3的作用主要是使通过电阻R1、R2的电流 （选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将R3的阻值换成更 （选填“大”或“小”）的； (2)图甲装置中，如果R3发生了断路，在通电时间相同的情况下，与R3未发生断路之前相比较，左侧U形管中液面的高度差将 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (3)小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持他猜想的是______； A．正常工作时，“36V，54W”的灯泡比“12V，6W”的灯泡亮 B．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 C．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 (4)为了验证猜想，小明选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，闭合开关，他发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是 。 【答案】(1) 不相等 小 (2)变小 (3)C (4)电路中电流太小或电源电压太低 【详解】（1）[1][2]图甲装置中，与并联然后与串联，所以通过它们的电流是不相等的。实验要探究电热与电流的关系，应使通过 与的电流相差大一点，现象才明显。由并联电路电流与电阻成反比可知，可以将换成阻值更小的电阻。 （2）图甲装置中，如果发生了断路，那么 与就串联了，则通过它们的电流相同了，通电时间和电阻也相同的情况下，产生的电热相同，则U形管中高度差为零，与R3未发生断路之前相比较，左侧U形管中液面的高度差变小。 （3）A．灯泡亮度与电压、功率都有关，不是直接支持电热与电阻的关系，故A不符合题意； B．接线板上用电器越多，总电流越大，导线发热是因为导线有电阻，但这里比较的是相同电流下电阻大的发热多，而此项是电流增大导致发热增多，是 电热与电流 的关系，故B不符合题意； C．电炉丝电阻大，导线电阻小，电流相同，电炉丝明显发热而导线不热，说明电阻大的产生热量多，支持猜想，故C符合题意。 故选C。 （4）如图乙，两个电阻串联，电阻不同，电流相同，通电时间相同，探究的是电热与电阻的关系，闭合开关，他发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，有高度差说明不是U形管漏气，那么由焦耳定律可知，要使高度差明显，需电阻在一定时间内产生的热量较多，而电阻不同产生的热量不足以产生明显的高度差，则只是电路中电流过小或电源电压太低导致产生热量较少。 题型三、焦耳定律的计算 【例3】．（2025·福建泉州·模拟预测）如图所示的电路，电源电压不变，电阻R1的阻值为10Ω，当开关S闭合时，电压表的示数为3V，电流表的示数为0.2A。求： (1)电阻R2的阻值； (2)电源的电压； (3)通电5min，电阻R1产生的热量。 【答案】(1)15Ω (2)5V (3)120J 【详解】（1）由图可知，闭合开关，R1、R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；由欧姆定律可知，电阻R2的阻值 （2）由欧姆定律可知，R1两端的电压U1=IR1=0.2A×10Ω=2V 根据串联电路的特点可知，电源电压U=U1+U2=2V+3V=5V （3）通电5min，电阻R1产生的热量 【变式1】．（2025·江西·中考真题）如图所示，电源电压恒为9V，R1为定值电阻，为电阻箱（能够表示出阻值的变阻器）。 (1)闭合、断开，电流表的示数为，求的阻值和工作100s产生的热量； (2)把电阻箱的阻值调为，闭合和，电流表的示数为，求两端的电压和通过的电流。 【答案】(1)， (2)， 【详解】（1）闭合、断开，只有R1和电流表接入电路中，的阻值 工作100s产生的热量 （2）闭合和，R1与并联，电流表测量干路中的电流，两端电压 由并联电路的特点可知通过R1的电流不变，由并联电路电流的规律得到通过的电流 【变式2】．（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 【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 题型四、串并联电路中的电热的计算 【例4】．（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 【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 【变式1】．（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 【详解】[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。 【变式2】．（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% 【详解】[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 题型五、加热保温电路的计算问题 【例5】．（2025九年级·安徽·专题练习）某型号的电饭锅有高温和低温两挡，其测试电路如图所示（虚线内为电饭锅的发热部位）。已知高温挡功率为，低温挡功率为。要使高温挡和低温挡的功率均提升10%，需要对和的阻值做调整，调整后和的阻值之比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】不变 【详解】在电压一定时，由可知R越小，功率越大。 由电路图可知，开关S与触点2接触时，电阻被短路，电路为的简单电路，此时电饭锅处于高温挡，则。 开关S与触点1接触时，两个电阻串联，此时电饭锅处于低温挡，，则。 因此，功率均提升10%，则，则，则，解得，故调整后与的阻值之比不变。 【变式1】．（24-25九年级下·河北石家庄·期末）如图甲所示的电热杯垫有加热和保温两个挡位，图乙为简化电路图，R1、R2为加热电阻丝（忽略温度对电阻的影响），已知电源电压U=10V且保持不变，R1=10Ω，当电热杯垫处于加热挡时，其功率为30W。加热电阻丝R1消耗的功率为 W，加热电阻丝R2的阻值为 Ω。 【答案】 10 5 【详解】[1][2]由图乙可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联的电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，根据可知，电路中的总功率最大，电热杯垫处于加热挡， 当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热杯垫处于保温挡； 当电热杯垫处于加热挡时，加热电阻丝R1的功率为 由于保温时只有R1工作，所以保温挡的电功率就等于加热电阻丝R1的功率，即P保温=P1=10W 则R2的电功率P2=P加热-P保温=30W-10W=20W 根据可知R2的阻值 【变式2】．（24-25九年级上·广东汕头·期末）如图是某型号的电热水杯，它有三种挡位，当闭合S1、S2时，R1与R2是 （选填“串”或“并”）联的，电热水杯处于 （选填“高”“中”或“低”）温挡；若高温挡是320W，中温挡是275W，则低温挡的额定功率为 W。 【答案】 并 高 45 【详解】[1][2]当S1、S2都闭合时，电阻R1与R2首首相连、尾尾相连，故此时R1与R2是并联的。此时电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，水杯处于高温挡。 [3]低挡功率 题型六、焦耳定律的综合问题 【例6】．（2025九年级·全国·专题练习）图甲是某款鸡蛋孵化器，底部装有加热器通电后，加热器对水加热，水向上方鸡蛋传递热量，提供孵化所需能量。孵化器的简化电路如图乙所示，都是发热电阻，孵化器的部分参数如下表所示。 额定电压 额定功率 加热挡 保温挡 (1)孵化器在保温挡正常工作，通过的电流是多少？ (2)的阻值是多少？ (3)孵化器在加热挡正常工作消耗的电能是多少？芳芳同学算出水在这段时间内吸收的热量为，则孵化器的加热效率是多少？ 【答案】(1)0.1A (2) (3)；90% 【详解】（1）分析电路图可知，当开关S闭合、S1断开时，只有电阻R2接入电路，电路总电阻最大，根据公式 可知，此时电路的总功率最小，孵化器处于保温挡。 如表所示：保温挡的功率 ，额定电压 根据电功率公式 可得，通过R2的电流：。 （2）当开关S和S1都闭合时，电阻R1和R2并联，电路总电阻最小，根据公式 可知，此时电路的总功率最大，孵化器处于加热挡。如表所示：加热挡的总功率 因为R1和R2并联，所以R2的功率不变，仍为 电阻R1的电功率 根据电功率公式 可得，R1的阻值。 （3）孵化器在加热挡正常工作时，其功率 ，工作时间 消耗的电能 已知水吸收的热量 则孵化器的加热效率。 【变式1】．（2025·重庆·中考真题）如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中的阻值为，和均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温两挡，正常工作时，保温挡功率为。 (1)求饮水机在保温挡正常工作时的电流； (2)当只有饮水机工作时，将水从加热到，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率； (3)为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天太阳能电池一天能发电，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为，保温时间计为，求至少要安装多大面积的太阳能电池。 【答案】(1) (2)90% (3) 【详解】（1）根据题意，饮水机在保温挡正常工作时的功率为，饮水机在保温挡正常工作时的电流； （2）水吸收的热量， 饮水机消耗的电能， 饮水机的加热效率； （3）当、同时闭合时，电路为的简单电路，饮水机处于加热挡，加热挡的功率为， 饮水机正常工作1天消耗的电能， 则饮水机正常工作3天消耗的电能， 至少要安装的太阳能电池的面积。 【变式2】．（24-25九年级下·山东青岛·自主招生）如图甲是某电烤箱的电路图，、两根电阻丝阻值均不变，如表为其铭牌，其中高温挡额定功率模糊不清。 牌电烤箱 额定电压 220V 额定功率 高温挡 中温挡 2420W 低温挡 484W (1)当只闭合时，电烤箱处于 挡，并求的阻值 ； (2)该电烤箱处于低温挡正常工作50s，消耗多少电能？ (3)在用电高峰时段，小明利用家中电能表（如图乙）测出了家庭电路的实际电压。他断开其他用电器开关，仅让电烤箱在高温挡下工作，电能表的指示灯闪烁90次用时36s，求此时家庭电路的实际电压是多少？ 【答案】(1) 中温 (2) (3) 【详解】（1）[1][2]由图可知，只闭合开关时，只有工作，电阻较小，由可知电烤箱处于中温挡；由可得， （2）当闭合开关，开关接时，与串联，总电阻最大，总功率最小，电烤箱处于低温挡，电路的电流 电路的总电阻 则的阻值 电烤箱低温挡正常工作，消耗的电能 （3）指示灯闪烁90次消耗的电能为 高温挡时的实际功率为 与并联，则并联电路的总电阻 该电路的实际电压 【高分达标】 一、单选题 1．（2025·贵州铜仁·模拟预测）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 【答案】B 【详解】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。 2．（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 【详解】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。 3．（24-25九年级上·广东汕头·期末）“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 【答案】B 【详解】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。 4．（24-25九年级上·河北石家庄·期末）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，小明采用了如图甲、乙所示的实验装置，其中两次实验电源电压相同，两个透明容器中封闭着等质量的空气，下列相关说法不正确的是（　　） A．装置中U形管中液面高度的变化能反映电阻丝产生热量的多少 B．图甲可探究出电流一定时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越多 C．图乙中为探究热量与电流的关系，电阻丝R3的阻值应为10Ω D．对比两次实验，在相同时间内图乙中电阻丝R2产生的热量大于图甲中电阻丝R1产生的热量 【答案】C 【详解】A．电阻丝产生热量的多少无法直接测量，根据转换法，装置通过U形管中液面高度的变化能反映电阻丝产生热量的多少，故A正确，不符合题意； B．图甲中，两电阻串联，故通过两电阻的电流相同，两电阻的阻值不同，且电阻阻值越大，U形管中液面高度差越大，说明产生的热量越多，故可探究出电流一定时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越多，故B正确，不符合题意； C．探究热量与电流的关系，需控制容器内电阻阻值相同，通过容器内电阻的电流不同，故电阻丝R3的阻值应为5Ω，故C错误，符合题意； D．图乙中，右边两个电阻并联后再与左边的电阻串联，由并联电路的电流特性，可知通过图乙中电阻丝R2的电流大于通过图甲中电阻丝R1的电流，当在通电时间相同的情况下，根据Q=I2Rt可知，在相同时间内图乙中电阻丝R2产生的热量大于图甲中电阻丝R1产生的热量，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．（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．高温挡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 【详解】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。 6．（2025·四川眉山·中考真题）如图所示，电源电压保持不变，的最大阻值为。闭合开关，当滑动变阻器的滑片在中点时，的功率为；将滑动变阻器的滑片移动到最右端，电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是。此过程中，下列判断正确的是（　　） A．电压表示数为 B．滑片在中点时电流表的示数为 C．在中点时，内产生的热量 D．电路的最小功率为 【答案】D 【详解】A． 的最大阻值为，滑动变阻器的滑片在中点时，的阻值为，设电源电压为，电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是，则有 解得。闭合开关，当滑动变阻器的滑片在中点时，的功率为，由得 又由于并联电路，则电源电压等于两端电压，即 故A错误； B．由电路图可知测所在支路的电流，则滑片在中点时电流表的示数为 故B错误； C．在中点时，内产生的热量 故C错误； D．由可知，电压一定，电阻最大时，功率最小，滑动变阻器的滑片移动到最右端时，电阻最大。最小功率为 故选D。 7．（2025·江苏扬州·三模）如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端，其消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示，以下正确的是（　　） A．滑动变阻器R的最大阻值40Ω B．电源电压U的大小6V C．R0的阻值20Ω D．当滑片P置于中点，在5s内电阻R0上所产生的焦耳热18J 【答案】D 【详解】A．滑动变阻器滑片P从最右端开始，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时电流为0.4A时，滑动变阻器功率为3.2W，根据P=I²R可得此时电阻为 则滑动变阻器的最大阻值20Ω，故A错误； BC．当电流为0.6A时，滑动变阻器功率达到最大值3.6W，同理，根据P=I2R可得，此时滑动变阻器接入电阻为10Ω，为最大阻值的一半，此时滑动变阻器两端的电压U' =I2R半=0.6A×10Ω=6V 电源电压U=6V+ I2R0=6V+0.6A×R0① 滑动变阻器接入电路的阻值最大时，滑动变阻器分得电压U滑=I1R最大=0.4A×20Ω=8V 电源电压不变，U=8V+I1R0=8V+0.4A×R0② ①②两个式子联立得，8V+0.4A×R0=6V+0.6A×R0 解得R0=10Ω 则电源电压U =6V+0.6A×R0=12V 故BC错误； D．当滑片P置于中点时，滑动变阻器接入10Ω，电流为0.6A，根据焦耳定律，R0在5s内产生 故D正确。 故选D。 8．（2025·山东淄博·二模）图甲中，是半导体元件，是的定值电阻，的图像如图乙所示。当电源电压为时，下列说法正确的是（    ） A．电路中的电流是 B．电阻两端电压是 C．电阻在内产生的热量为 D．电路消耗的电功率是 【答案】C 【详解】AB．由图甲得，R1、R2串联，电路电流处处相等；由图乙得，电路中的电流是时，R1的电压为3V，由欧姆定律得，此时R2的电压为 电源电压为 符合题意，故电路中的电流是0.6A，R2的电压为3V，故AB错误； C．电阻在内产生的热量为     故C正确； D．电路消耗的电功率是 故D错误。 故选C。 9．（2025·湖北武汉·三模）如图甲所示，为某迷你洗衣机的简化电路原理图。闭合开关S，旋钮开关P旋至不同位置，可以使洗衣机处于加热状态、保温洗涤状态、停止工作状态三种模式。和均为电热丝，其阻值不受温度影响，的阻值为25Ω。洗衣机铭牌中部分参数如表格乙所示。 电压/V 220 设定温度/℃ 30-90 最大洗涤容量/kg 6 加热功率/W 2000 电动机功率/W 156 表乙 关于下列结论： ①旋钮开关旋至接触触点“0”和“1”时，和并联，洗衣机处于加热状态 ②洗衣机处于加热状态时，此的功率是1936W ③洗衣机处于保温洗涤状态时，通过开关S的电流为1A ④洗衣机保温洗涤5min，大约产生热量60000J 其中正确的是（　　） A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 【答案】B 【详解】①旋钮开关旋至接触点“0”和“1”时，电路处于断开状态，洗衣机处于停止工作状态，故①错误； ②旋钮开关旋至接触点“1”和“2”时，和并联，此时电阻最小，根据可知，②电功率最大，洗衣机处于加热状态。此的功率为 故②错误； ③旋钮开关旋至接触点“2”和“3”时，和电动机并联，开关S在干路上，此时电阻最大，根据可知，电功率最小，洗衣机处于保温洗涤状态。由表中数据可知，加热功率为2000W，则R2的功率为P2=P加热-P1=2000W-1936W=64W 则干路上的电流即通过开关S的电流为 故③正确； ④洗衣机保温洗涤5min，产生的热量主要是电阻R2产生的，所以Q=I2R2t=P2t=64W×300s=19200J 远小于60000J，故④错误。 综上，正确的只有②③，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 二、填空题 10．（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 【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。 11．（25-26九年级上·全国·单元测试）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。 【答案】 36 1.2 【详解】[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 12．（2025·云南楚雄·二模）小京用如图所示的电路探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两个相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，甲、乙两电阻丝的横截面积和长度相同。电阻丝甲通过的电流 （选填“大于”“小于”或“等于”）电阻丝乙通过的电流。通电一定时间后，发现装有电阻丝甲的烧瓶中温度计示数更高，由此得出的实验结论是：其他条件一定时，电流产生的热量与 有关。 【答案】 等于 电阻 【详解】[1][2]两个相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相等，甲、乙两电阻丝的横截面积和长度相同，而材料不同，两电阻丝阻值不同，通电一定时间后，发现装有电阻丝甲的烧瓶中温度计示数更高，由此得出的实验结论是：其他条件一定时，电流产生的热量与电阻有关。 13．（2025·辽宁阜新·二模）如图甲所示的电路中，定值电阻R的阻值为10Ω。小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像如图乙所示。只闭合开关S1，小灯泡的实际功率为0.6W，此时灯泡的电阻为 Ω；再闭合S2，1min内定值电阻R产生的热量为 J。 【答案】 15 54 【详解】[1]只闭合开关S1，小灯泡通电工作，R断路，小灯泡两端的电压等于电源电压。小灯泡的实际功率为0.6W，由小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像可知，此时电源电压为3V，电路电流为0.2A，此时灯泡的电阻为 [2]再闭合S2，灯泡与电阻并联，电阻R两端的电压等于电源电压为3V。通过电阻R的电流为 1min内定值电阻R产生的热量为 14．（24-25九年级下·辽宁沈阳·开学考试）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6min内转了60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连接的导线发热不明显，而跟电炉丝却热得发红，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】 0.1 1000 B、C 【解析】【小题1】 [1][2][3]由题可知，表示电路中的用电器每消耗电能，电能表的转盘转过600转，则电能表转盘转了60转，用电器消耗的电能： 所以电炉子的功率 [3]图乙中的电炉丝与导线是串联的，通过的电流和通电时间相等，根据可知，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，所以在相同的时间内，电炉丝产生的热量较多，电炉丝热得发红，而与电炉丝连接的导线却几乎不发热；图丙中B、C两电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，两电阻的阻值不同，故可用图丙中的B、C两个液柱高度说明这种情况。 15．（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 【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。 16．（24-25九年级上·陕西榆林·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 【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。 17．（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 【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： 18．（2025·四川德阳·中考真题）如图所示，电源电压恒定为，定值电阻，电流表量程为，电压表量程为，滑动变阻器的最大阻值为。若闭合开关S和，且滑动变阻器的滑片P置于中点时，在内产生的热量为 ；若闭合开关S和，在保证各元件安全的情况下，电路的最小电功率和最大电功率之比为 。 【答案】 240 1∶2 【详解】[1]闭合开关S和，且滑动变阻器的滑片P置于中点时，电阻R1和变阻器R串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路中的电流，电路中的电流 在内产生的热量为Q1=I2R1t=(0.2A)2×20Ω×5×60s=240J [2]若闭合开关S和，电阻R0和变阻器R串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路中的电流，电流表量程为，电路中的最大电流是0.6A，电路的最大电功率P大=UI大=6V×0.6A=3.6W 电压表量程为，电压表的示数是3V时，由串联分压可知，变阻器连入电路的电阻最大，电路的总电阻最大，由可知电路中的电流最小，由串联电路电压的规律和欧姆定律可知电路中的最小电流 电路的最小电功率P小=UI小=6V×0.3A=1.8W 电路的最小电功率和最大电功率之比为P小∶P大=1.8W∶3.6W=1∶2 三、实验题 19．（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 【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。 20．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）在探究“影响电流的热效应的因素”的实验中，小南制作如图甲所示实验装置。 (1)请用画线笔代替导线连接好图乙电路。要求：连接两根导线，使实验现象差别最明显； (2)正确连接电路后，将滑动变阻器滑片调至 ，再闭合学生电源开关； (3)实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生 ； (4)开始实验后，发现两支温度计示数升高速度过快，且存在安全隐患。为了解决这个问题，小南决定将加热容器内空气改为加热合适体积的某种液体，又设计了如下三种方案： 甲：如图乙所示，分别将等体积的A液体装入两容器中，通电1分钟、2分钟、3分钟……记录两支温度计对应的示数和电流表示数。停止加热，待温度恢复初温后，多次调节滑动变阻器到合适阻值重复上述实验，比较数据； 乙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成B液体； 丙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成C液体； 液体 比热容 密度 导电性 A 导电 B 不导电 C 不导电 你认为以上哪个方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少?请说明理由。 【答案】(1) (2)最右端 (3)热量的多少 (4)见解析 【详解】（1）根据题意可知，若两个容器内的两电热丝连接方式相同（两容器内电热丝的总电阻相同），则无论两个容器是并联还是串联接入电路中，通过两容器的电流相等，不符合控制变量法的要求；所以，要符合控制变量法的要求，且使实验现象差别最明显，可使两个容器串联在电路中，且两个容器内电热丝的总电阻不同，即一个容器内两电热丝串联，另一个容器内两电热丝并联，如图所示： （2）为保护电路安全，正确连接电路后，将滑动变阻器滑片调至阻值最大处，即最右端。 （3）电流通过电热丝产生热量，容器内的空气吸收热量，温度升高，温度计示数变大，所以，实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生热量的多少，这是转换法的应用。 （4）A液体导电会影响实验结果，并且存在安全隐患，所以甲方案不合理，B、C液体不导电，可符合实验要求；根据和可得，液体吸热后的温度变化量为 在体积V和吸收热量Q一定时，越小，越大；根据表格数据可得 对于B液体有 对于C液体有 可知，，则，即乙方案两容器内温度计示数升高差较大，所以，乙方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少。 21．（24-25九年级上·广东汕头·期末）小明在电学学习中，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5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω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，请你在答题卡的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)更换正常电阻后，AB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： ； (3)根据乙图的数据判断，要完成该实验选择的滑动变阻器应该是以下哪种规格：______（填下列选项前的字母）； A．20Ω，0.5A B．40Ω，0.2A C．50Ω，1A (4)改正错误后，他们都正确完成了实验，并记录相关数据，描绘出合理的图像，据此得出结论： ； (5)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，设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。 图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响；图丁是控制导体电阻和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响。 【答案】(1) (2) A 没有控制定值电阻两端的电压一定 (3)C (4)电压一定时，通过电阻的电流与导体的电阻成反比 (5) 电阻 电流 【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应串联，电压表应并联在定值电阻两端，如图所示 （2）[1][2]在探究电流与电阻关系的实验中，要控制定值电阻两端的电压不变。根据中的图像，A同学的图像中，当电阻变化时，电流与电阻的乘积（即定值电阻两端的电压）发生了变化，说明没有控制定值电阻两端电压不变；而B同学的图像中，电流与电阻的乘积是定值，控制了定值电阻两端电压不变。所以A同学的实验操作是错误的，问题是没有控制定值电阻两端电压不变。 （3）由图乙可知，当电阻时，电流，此时定值电阻两端电压 因为电源电压，根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端电压 当电阻R=25Ω时，电路电流为 由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的电阻 所以滑动变阻器的最大阻值应不小于50Ω，“20Ω，0.5A”总阻值不符合要求。 同时电路中的电流最大可达0.5A左右（根据图像中电流的范围），“40Ω，0.2A”的电阻及电流都不符合要求，故AB不合题意，C符合题意。 故选C。 （4）在探究电流与电阻关系的实验中，控制电阻两端电压不变，根据实验数据得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 （5）[1]图丙中，两个电阻串联，通过的电流和通电时间相同，电阻不同，所以是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究电阻对产生热量多少的影响； [2]图丁控制导体电阻和通电时间相同，但第二个容器的电阻并联多了一个5Ω的电阻在容器外起到分流作用，故是探究电流对产生热量多少的影响。 四、计算题 22．（2025·内蒙古赤峰·二模）小明的奶奶家有一个营养电炖锅，通过挡位开关S可以切换到加热挡或保温挡工作，小明观察其铭牌上标有如图甲所示的工作原理简化电路图。在一次炖煮过程中，电炖锅的电流I随时间t的变化图像如图乙所示。求： (1)当S接b时，电路的电功率； (2)电阻R2正常工作时其两端的电压； (3)这次炖煮过程中，R2产生的热量。 【答案】(1)880W (2)165V (3)4.95×105J 【详解】（1）由欧姆定律可知，当电压一定时，电阻越大，电路中电流越小，反之则越大，所以，由甲乙两图可得，当 S 接 b 时，电路中只有电阻R1，当 S 接a时，电阻R1与R2串联，因此接b时，电路工作电流为4 A，由可知，此时为高温挡。则此时电路的电功率 （2）由（1）可知，当 R2“正常工作”时，即S接 a，电阻R1与R2串联，电路中电流为1A，当 S 接 b 时，由可得 S接 a时，电路总电阻 则R2得阻值 所以电阻R2正常工作时其两端的电压 （3）由图乙可知，一次炖煮过程中，高温挡工作 保温挡工作 电阻R2工作时为保温挡，则其产生的热量为 23．（2025·江西上饶·模拟预测）某型号的电饭锅的铭牌上标有“220V，880W”字样，其简化原理图如图所示。它有高温烧煮和焖饭保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，为电热丝。当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为880W；当电饭锅处于焖饭保温挡时，电路的功率为110W。 (1)求电饭锅在高温烧煮挡时电路中的电流； (2)求电热丝的阻值； (3)求焖饭保温，电热丝产生的热量。 【答案】(1)4A (2) (3)8250J 【详解】（1）根据电功率计算公式可得，电饭锅在高温烧煮挡时电路中的电流 （2）由图可知，当开关S接1时，R与串联，电路的总电阻较大，电路消耗的功率较小，电饭锅处于焖饭保温挡；当开关S接2时，R短路，电路为的简单电路，电路的总电阻较小，电路消耗的功率较大，电饭锅处于高温烧煮挡。根据电功率计算公式可得，电饭锅的工作挡位，电热丝的阻值 （3）根据电功率计算公式可得，焖饭保温时电路中的电流 焖饭保温，电热丝产生的热量 24．（24-25九年级上·重庆九龙坡·期末）即热式饮水机在生活中应用广泛，如图甲所示是某品牌的即热式饮水机，通过软管将储水桶与饮水机底部相连，打开电源开关，水泵将储水桶中的水抽入饮水机的加热管道，从顶部出水口流出的就是热水，内部电路如图乙所示。加热管道是由陶瓷外管和中间的圆柱状加热电阻组成，如图丙所示，水在陶瓷外管和加热电阻之间流动，假设加热电阻产生的热量全部被水吸收，水通过加热管道的过程中受热均匀。加热电阻长0.1m，横截面积为1cm2，R=21Ω。陶瓷外管长0.1m，横截面积为3cm2，水泵使水以v=0.1m/s的恒定速度流过管道，水泵的额定功率为50W。（） (1)即热饮水机是根据电流的什么效应工作的； (2)该即热饮水机正常工作21秒，整个电路消耗的电能是多少焦？ (3)若水的初温为25℃，经过加热管道后热水的温度为50℃，则实际电压是多少伏？怎样可以提高经过加热管道后的热水温度？ 【答案】(1)热效应 (2)49450J (3)210V；减小电阻丝的阻值 【详解】（1）即热式饮水机的加热管通过电阻丝通电后发热来加热水，属于“电流的热效应”。 （2）由图乙得，加热电阻R与电动机M并联，加热电阻消耗的功率 整个电路的总功率： 21s 内电路消耗的电能 （3）单位时间内水的质量：水流过的横截面积为 S=3cm2−1cm2 =2cm2 =2×10-4m2 水速 v = 0.1 m/s，则 1s 内水体积 由得，水的质量 水吸收的热量 则加热电阻每秒需放出 2100 J，电阻加热功率为 由得，实际电压是 提高出水温度的方法有：可减小水流速度（让水在加热管中停留时间更长）、增大电阻功率（即减小电阻丝的阻值）或提高加热电阻两端电压等。 25．（2025·海南·二模）空气炸锅是一种主要靠快速循环的热空气对食物进行加热烘烤的烹饪器具。某款空气炸锅（如图甲）内部的简化电路如图乙所示，其中电热丝、，电动机的额定功率为66W。（忽略加热过程中、的阻值变化） (1)当旋钮开关S转至“2”“3”挡位时，通过的电流是多少？ (2)当旋钮开关S转至“3”“4”挡位时，消耗的电功率是多少？ (3)电动机正常工作时，通过线圈的电流是多少？若电动机正常工作时的电阻为1Ω，则它正常工作10min产生的热量是多少？ 【答案】(1)4A (2)440W (3)0.3A；54J 【详解】（1）当旋钮开关S转至“2”“3”挡位时，只有加热电阻R1接通，则根据欧姆定律可知 （2）当旋钮开关S转至“3”“4”挡位时，加热电阻R1和加热电阻R2并联，因此R2的电功率为 （3）电动机的额定功率为P=66W，额定电压为U=220V，则工作电流为 电动机线圈电阻为R=1Ω，工作时间t=10min=600s，由焦耳定律得，其产生的热量为 五、综合题 26．（2025·广东广州·二模）如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，和为温控开关，其中有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当闭合，连接触点A时，处于高温挡，高温功率1100W。已知，问： (1)处于高温挡时，电饭锅正常工作时电路中的总电流？处于高温挡时，电饭锅经过产生的热量？ (2)电阻的阻值？ (3)当断开，连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率？ (4)处于中温挡时，开关是如何连接： 。 【答案】(1)5A (2)220Ω (3)176W (4)开关S1闭合、S2连接触点B 【详解】（1）高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流 处于高温挡时，电饭锅经过产生的热量 （2）由电路图知，当闭合，连接触点A时，处于高温挡，此时电阻R1和R2并联，通过R1的电流 并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过R2的电流 R2的阻值 （3）由电路图知道，当断开，连接触点B时，处于低温挡，电阻串联，串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以电路的总电阻 此时电路的总功率 （4）根据图丙知道，中温挡的功率比高温挡功率小，比低温挡功率大，由知道，中温挡下，电路的总电阻小于低温挡下的总电阻、大于高温挡下的总电阻，当开关闭合、连接触点B时，电路中只有R1工作，电路的总电阻较小，消耗的电功率较大，电饭锅处于中温挡。 27．（24-25九年级上·广东惠州）厨艺最讲究“火候”二字，如1图所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如2图所示，其中、均为发热电阻（假定电阻不随温度变化），部分参数如下表所示。求： 额定电压/V 220 额定功率/W 高温1100 中温880 低温______ (1)当开关断开，单刀多掷开关打到3时，蛋糕机处于 挡（选填“高温”“中温”或“低温”）； (2)该蛋糕机以高温挡正常工作时，开关应 （选填“断开”或“闭合”），接 （选填“1”“2”或“3”），10min产生的热量是 J； (3)该蛋糕机正常工作时的电阻值 Ω； (4)该蛋糕机低温挡的额定功率是 W。 【答案】(1)低温 (2) 闭合 2 (3)220 (4)176 【详解】（1）当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，此时电阻R1、R2串联，此时总电阻最大，根据可知，电路中消耗的电功率最小，由参数表可知，此时蛋糕机处于低温挡。 （2）[1][2]当开关S1闭合，单刀多掷开关S2打到2时，此时电阻R1、R2并联，此时总电阻最小，根据可知，电路中消耗的总功率最大，此时处于高温挡。 [3]蛋糕机在工作过程中将电能完全转化为了内能，所以蛋糕机以高温挡正常工作10min产生的热量为 （3）分析电路可知，当电阻R1、R2并联时为高温档，功率，电阻R1单独工作时为中温档，功率，则可得R2单独工作时的功率为 由公式得 （4）由以上分析知，电阻R1单独工作时为中温档，功率，则 当电阻R1、R2串联，此时总电阻最大，根据可知，电路中消耗的电功率最小，由参数表可知，蛋糕机处于低温挡，此时总电阻为 则低温档功率为 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12讲 焦耳定律 【考点梳理】 【知识梳理】 知识点1：电流的热效应 1.电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 2.影响电流通过导体时产生热量的因素： 通过导体的电流、导体的电阻、通电时间。通过导体的电流越大、导体的电阻越大、通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。 知识点2：焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 1.内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2.定义式：Q=I2Rt 3.公式适用范围： 普遍适用，适用于任何用电器和电路。 4.公式应用注意事项： ①同体性：Q、I、R、t必须对应同一段导体或同一个用电器；②同时性：Q、I、R必须是同一时间t内同一段电路中的三个物理量；③统一单位：Q、I、R、t四个物理量的单位都必须是国际单位。 5.焦耳定律公式的理论推导： 在纯电阻电路中，电流所做的功全部转化为热量，而没有转化为其他形式的能，那么，此时电流产生的热量Q就等于消耗的电能W电，即Q=W电，因W电=UIt，根据欧姆定律的变形式U=IR，可推导出Q=W电=UIt=IR·lt=I2Rt 纯电阻电路与非纯电阻电路的公式应用规律： 电能 内能（热能） 备注 纯电阻电路 电能全部转化为内能，所以求电能的公式全部适用于求内能 非纯电阻电路 在非纯电阻电路中，电流做的功只有一部分转化为热量，故Q＜W电。如电动机 知识点3：电热的利用和防止 1.电热的利用 电热的主要作用是制成各种各样的电热器。电热器的主要部分是发热体，发热体一般由电阻大、熔点高的金属导体制成。电热器工作时主要将电能转化为内能，常见电热器如热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。 很多用电器在工作时，虽然也会将一部分电能转化为内能，但其目的并不是利用电热，而是将电能转化为其他形式的能，这样的用电器不是电热器。比如电动机和电风扇工作时主要将电能转化为机械能，电视机工作时主要将电能转化为声能和光能等，它们都不是电热器。 2.电热的防止 用电器在工作的过程中，总有一部分电能转化为内能，很多情况下我们不希望用电器的温度太高，这样既浪费能源，还可能造成危害，因此就需要使用电器通风散热。很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装风扇等方法散热。如电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。 知识点4：探究影响电流通过导体时产生热量的因素全过程 1.控制变量法 ①在探究热量的多少与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值相同，应采用并联多一个相同阻值的电阻； ②在探究热量的多少与电阻的关系时，应控制通过两个电阻丝的电流相同，应采用串联的方式。这里就应用了控制变量法。 2.转化法 实验中电流产生的热量不能直接观察到，但热量的变化可以用温度的变化来感知。通过温度计升高的示数或者U型管的高度差间接知道电流产生的热量的多少，这是转化法。 3.实验探究过程 【实验目的】研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？ 【实验方法】控制变量法，转换法。 【实验原理】Q=I2Rt 【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。 【实验步骤】 ①电流产生的热量与电阻的关系 如甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。 两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。 【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 ②电流产生的热量与电流大小的关系 如乙所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。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。 【实验结论】在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多。 4.探究电流产生的热量与哪些因素有关考点 （1）实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；而且是绝缘体。 （2）被加热材料选用空气的原因：空气受热易膨胀，实验现象更明显。 （3）选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。 （4）探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同，采用在其中一个电阻的两端多并联一个电阻的方式。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同，采用串联的方式；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，通过改变通电时间的长短的方式。 （5）通过温度计升高的示数或者U型管液面的高度差来比较热量的多少. （6）U型管没有明显的高度差的原因：①电阻断路或者短路；②装置漏气。 【题型归纳】 题型一、电流的热效应 【例1】．（25-26九年级上·全国）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1】．（2025·北京·中考真题）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电热水壶 B．吸尘器 C．电冰箱 D．电视机 【变式2】．（2025·云南昆明·一模）如图甲所示是一款熨烫衣物的挂烫机，其简化电路如图乙所示，为限流电阻，为加热电阻，S为温控开关，自动切换加热和待机状态。下列说法正确的是（　　） A．开关置于1时为加热状态 B．开关置于2时为待机状态 C．用超导材料制成加热电阻更省电 D．挂烫机工作时主要利用了电流的热效应 题型二、影响电流热效率的因素的探究实验 【例2】．（25-26九年级下·全国·单元测试）在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图A所示，在两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，小明应在图A的甲、乙两瓶中加入质量、初温 （选填“不同”或“相同”）的 （选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是______（填序号）； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．探究导体电阻的大小与哪些因素有关 C．“伏安法”测电阻 (3)爱思考的小明还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图A甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的阻值 。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则甲、乙两瓶内液体比热容的关系为 ；（均选填“>”“<”或“=”） (4)另一小组的小华同学用图B所示装置探究电流通过导体产生的热量与电流关系的实验，实验中给装置通电， （选填“左边”或“右边”）U形管内的液面高度变化较快。若通过左侧容器中电阻丝的电流是2A，则右侧容器中电阻丝在1min内产生的热量是 J。 【变式1】．（25-26九年级上·全国·课后作业）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。 【变式2】．（24-25九年级上·辽宁盘锦·期末）小明在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少，装置的密封性能良好，电源电压为6V。 (1)图甲装置中R3的作用主要是使通过电阻R1、R2的电流 （选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将R3的阻值换成更 （选填“大”或“小”）的； (2)图甲装置中，如果R3发生了断路，在通电时间相同的情况下，与R3未发生断路之前相比较，左侧U形管中液面的高度差将 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (3)小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持他猜想的是______； A．正常工作时，“36V，54W”的灯泡比“12V，6W”的灯泡亮 B．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 C．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 (4)为了验证猜想，小明选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，闭合开关，他发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是 。 题型三、焦耳定律的计算 【例3】．（2025·福建泉州·模拟预测）如图所示的电路，电源电压不变，电阻R1的阻值为10Ω，当开关S闭合时，电压表的示数为3V，电流表的示数为0.2A。求： (1)电阻R2的阻值； (2)电源的电压； (3)通电5min，电阻R1产生的热量。 【变式1】．（2025·江西·中考真题）如图所示，电源电压恒为9V，R1为定值电阻，为电阻箱（能够表示出阻值的变阻器）。 (1)闭合、断开，电流表的示数为，求的阻值和工作100s产生的热量； (2)把电阻箱的阻值调为，闭合和，电流表的示数为，求两端的电压和通过的电流。 【变式2】．（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？ 题型四、串并联电路中的电热的计算 【例4】．（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1】．（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。 【变式2】．（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·℃）） 题型五、加热保温电路的计算问题 【例5】．（2025九年级·安徽·专题练习）某型号的电饭锅有高温和低温两挡，其测试电路如图所示（虚线内为电饭锅的发热部位）。已知高温挡功率为，低温挡功率为。要使高温挡和低温挡的功率均提升10%，需要对和的阻值做调整，调整后和的阻值之比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【变式1】．（24-25九年级下·河北石家庄·期末）如图甲所示的电热杯垫有加热和保温两个挡位，图乙为简化电路图，R1、R2为加热电阻丝（忽略温度对电阻的影响），已知电源电压U=10V且保持不变，R1=10Ω，当电热杯垫处于加热挡时，其功率为30W。加热电阻丝R1消耗的功率为 W，加热电阻丝R2的阻值为 Ω。 【变式2】．（24-25九年级上·广东汕头·期末）如图是某型号的电热水杯，它有三种挡位，当闭合S1、S2时，R1与R2是 （选填“串”或“并”）联的，电热水杯处于 （选填“高”“中”或“低”）温挡；若高温挡是320W，中温挡是275W，则低温挡的额定功率为 W。 题型六、焦耳定律的综合问题 【例6】．（2025九年级·全国·专题练习）图甲是某款鸡蛋孵化器，底部装有加热器通电后，加热器对水加热，水向上方鸡蛋传递热量，提供孵化所需能量。孵化器的简化电路如图乙所示，都是发热电阻，孵化器的部分参数如下表所示。 额定电压 额定功率 加热挡 保温挡 (1)孵化器在保温挡正常工作，通过的电流是多少？ (2)的阻值是多少？ (3)孵化器在加热挡正常工作消耗的电能是多少？芳芳同学算出水在这段时间内吸收的热量为，则孵化器的加热效率是多少？ 【变式1】．（2025·重庆·中考真题）如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中的阻值为，和均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温两挡，正常工作时，保温挡功率为。 (1)求饮水机在保温挡正常工作时的电流； (2)当只有饮水机工作时，将水从加热到，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率； (3)为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天太阳能电池一天能发电，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为，保温时间计为，求至少要安装多大面积的太阳能电池。 【变式2】．（24-25九年级下·山东青岛·自主招生）如图甲是某电烤箱的电路图，、两根电阻丝阻值均不变，如表为其铭牌，其中高温挡额定功率模糊不清。 牌电烤箱 额定电压 220V 额定功率 高温挡 中温挡 2420W 低温挡 484W (1)当只闭合时，电烤箱处于 挡，并求的阻值 ； (2)该电烤箱处于低温挡正常工作50s，消耗多少电能？ (3)在用电高峰时段，小明利用家中电能表（如图乙）测出了家庭电路的实际电压。他断开其他用电器开关，仅让电烤箱在高温挡下工作，电能表的指示灯闪烁90次用时36s，求此时家庭电路的实际电压是多少？ 【高分达标】 一、单选题 1．（2025·贵州铜仁·模拟预测）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 2．（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 3．（24-25九年级上·广东汕头·期末）“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 4．（24-25九年级上·河北石家庄·期末）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，小明采用了如图甲、乙所示的实验装置，其中两次实验电源电压相同，两个透明容器中封闭着等质量的空气，下列相关说法不正确的是（　　） A．装置中U形管中液面高度的变化能反映电阻丝产生热量的多少 B．图甲可探究出电流一定时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越多 C．图乙中为探究热量与电流的关系，电阻丝R3的阻值应为10Ω D．对比两次实验，在相同时间内图乙中电阻丝R2产生的热量大于图甲中电阻丝R1产生的热量 5．（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．高温挡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 6．（2025·四川眉山·中考真题）如图所示，电源电压保持不变，的最大阻值为。闭合开关，当滑动变阻器的滑片在中点时，的功率为；将滑动变阻器的滑片移动到最右端，电流表的示数与滑片在中点时的示数之比是。此过程中，下列判断正确的是（　　） A．电压表示数为 B．滑片在中点时电流表的示数为 C．在中点时，内产生的热量 D．电路的最小功率为 7．（2025·江苏扬州·三模）如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端，其消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示，以下正确的是（　　） A．滑动变阻器R的最大阻值40Ω B．电源电压U的大小6V C．R0的阻值20Ω D．当滑片P置于中点，在5s内电阻R0上所产生的焦耳热18J 8．（2025·山东淄博·二模）图甲中，是半导体元件，是的定值电阻，的图像如图乙所示。当电源电压为时，下列说法正确的是（    ） A．电路中的电流是 B．电阻两端电压是 C．电阻在内产生的热量为 D．电路消耗的电功率是 9．（2025·湖北武汉·三模）如图甲所示，为某迷你洗衣机的简化电路原理图。闭合开关S，旋钮开关P旋至不同位置，可以使洗衣机处于加热状态、保温洗涤状态、停止工作状态三种模式。和均为电热丝，其阻值不受温度影响，的阻值为25Ω。洗衣机铭牌中部分参数如表格乙所示。 电压/V 220 设定温度/℃ 30-90 最大洗涤容量/kg 6 加热功率/W 2000 电动机功率/W 156 表乙 关于下列结论： ①旋钮开关旋至接触触点“0”和“1”时，和并联，洗衣机处于加热状态 ②洗衣机处于加热状态时，此的功率是1936W ③洗衣机处于保温洗涤状态时，通过开关S的电流为1A ④洗衣机保温洗涤5min，大约产生热量60000J 其中正确的是（　　） A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 二、填空题 10．（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”）。 11．（25-26九年级上·全国·单元测试）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。 12．（2025·云南楚雄·二模）小京用如图所示的电路探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两个相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，甲、乙两电阻丝的横截面积和长度相同。电阻丝甲通过的电流 （选填“大于”“小于”或“等于”）电阻丝乙通过的电流。通电一定时间后，发现装有电阻丝甲的烧瓶中温度计示数更高，由此得出的实验结论是：其他条件一定时，电流产生的热量与 有关。 13．（2025·辽宁阜新·二模）如图甲所示的电路中，定值电阻R的阻值为10Ω。小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像如图乙所示。只闭合开关S1，小灯泡的实际功率为0.6W，此时灯泡的电阻为 Ω；再闭合S2，1min内定值电阻R产生的热量为 J。 14．（24-25九年级下·辽宁沈阳·开学考试）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6min内转了60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连接的导线发热不明显，而跟电炉丝却热得发红，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。 15．（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。 16．（24-25九年级上·陕西榆林·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 。 17．（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。 18．（2025·四川德阳·中考真题）如图所示，电源电压恒定为，定值电阻，电流表量程为，电压表量程为，滑动变阻器的最大阻值为。若闭合开关S和，且滑动变阻器的滑片P置于中点时，在内产生的热量为 ；若闭合开关S和，在保证各元件安全的情况下，电路的最小电功率和最大电功率之比为 。 三、实验题 19．（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。 20．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）在探究“影响电流的热效应的因素”的实验中，小南制作如图甲所示实验装置。 (1)请用画线笔代替导线连接好图乙电路。要求：连接两根导线，使实验现象差别最明显； (2)正确连接电路后，将滑动变阻器滑片调至 ，再闭合学生电源开关； (3)实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生 ； (4)开始实验后，发现两支温度计示数升高速度过快，且存在安全隐患。为了解决这个问题，小南决定将加热容器内空气改为加热合适体积的某种液体，又设计了如下三种方案： 甲：如图乙所示，分别将等体积的A液体装入两容器中，通电1分钟、2分钟、3分钟……记录两支温度计对应的示数和电流表示数。停止加热，待温度恢复初温后，多次调节滑动变阻器到合适阻值重复上述实验，比较数据； 乙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成B液体； 丙：其他条件不变，仅将甲方案中A液体换成C液体； 液体 比热容 密度 导电性 A 导电 B 不导电 C 不导电 你认为以上哪个方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少?请说明理由。 21．（24-25九年级上·广东汕头·期末）小明在电学学习中，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5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω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，请你在答题卡的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)更换正常电阻后，AB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： ； (3)根据乙图的数据判断，要完成该实验选择的滑动变阻器应该是以下哪种规格：______（填下列选项前的字母）； A．20Ω，0.5A B．40Ω，0.2A C．50Ω，1A (4)改正错误后，他们都正确完成了实验，并记录相关数据，描绘出合理的图像，据此得出结论： ； (5)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，设计了如图所示的实验装置（电源、开关未画出）。 图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响；图丁是控制导体电阻和通电时间相同，探究 对产生热量多少的影响。 四、计算题 22．（2025·内蒙古赤峰·二模）小明的奶奶家有一个营养电炖锅，通过挡位开关S可以切换到加热挡或保温挡工作，小明观察其铭牌上标有如图甲所示的工作原理简化电路图。在一次炖煮过程中，电炖锅的电流I随时间t的变化图像如图乙所示。求： (1)当S接b时，电路的电功率； (2)电阻R2正常工作时其两端的电压； (3)这次炖煮过程中，R2产生的热量。 23．（2025·江西上饶·模拟预测）某型号的电饭锅的铭牌上标有“220V，880W”字样，其简化原理图如图所示。它有高温烧煮和焖饭保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，为电热丝。当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为880W；当电饭锅处于焖饭保温挡时，电路的功率为110W。 (1)求电饭锅在高温烧煮挡时电路中的电流； (2)求电热丝的阻值； (3)求焖饭保温，电热丝产生的热量。 24．（24-25九年级上·重庆九龙坡·期末）即热式饮水机在生活中应用广泛，如图甲所示是某品牌的即热式饮水机，通过软管将储水桶与饮水机底部相连，打开电源开关，水泵将储水桶中的水抽入饮水机的加热管道，从顶部出水口流出的就是热水，内部电路如图乙所示。加热管道是由陶瓷外管和中间的圆柱状加热电阻组成，如图丙所示，水在陶瓷外管和加热电阻之间流动，假设加热电阻产生的热量全部被水吸收，水通过加热管道的过程中受热均匀。加热电阻长0.1m，横截面积为1cm2，R=21Ω。陶瓷外管长0.1m，横截面积为3cm2，水泵使水以v=0.1m/s的恒定速度流过管道，水泵的额定功率为50W。（） (1)即热饮水机是根据电流的什么效应工作的； (2)该即热饮水机正常工作21秒，整个电路消耗的电能是多少焦？ (3)若水的初温为25℃，经过加热管道后热水的温度为50℃，则实际电压是多少伏？怎样可以提高经过加热管道后的热水温度？ 25．（2025·海南·二模）空气炸锅是一种主要靠快速循环的热空气对食物进行加热烘烤的烹饪器具。某款空气炸锅（如图甲）内部的简化电路如图乙所示，其中电热丝、，电动机的额定功率为66W。（忽略加热过程中、的阻值变化） (1)当旋钮开关S转至“2”“3”挡位时，通过的电流是多少？ (2)当旋钮开关S转至“3”“4”挡位时，消耗的电功率是多少？ (3)电动机正常工作时，通过线圈的电流是多少？若电动机正常工作时的电阻为1Ω，则它正常工作10min产生的热量是多少？ 五、综合题 26．（2025·广东广州·二模）如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，和为温控开关，其中有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当闭合，连接触点A时，处于高温挡，高温功率1100W。已知，问： (1)处于高温挡时，电饭锅正常工作时电路中的总电流？处于高温挡时，电饭锅经过产生的热量？ (2)电阻的阻值？ (3)当断开，连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率？ (4)处于中温挡时，开关是如何连接： 。 27．（24-25九年级上·广东惠州）厨艺最讲究“火候”二字，如1图所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如2图所示，其中、均为发热电阻（假定电阻不随温度变化），部分参数如下表所示。求： 额定电压/V 220 额定功率/W 高温1100 中温880 低温______ (1)当开关断开，单刀多掷开关打到3时，蛋糕机处于 挡（选填“高温”“中温”或“低温”）； (2)该蛋糕机以高温挡正常工作时，开关应 （选填“断开”或“闭合”），接 （选填“1”“2”或“3”），10min产生的热量是 J； (3)该蛋糕机正常工作时的电阻值 Ω； (4)该蛋糕机低温挡的额定功率是 W。 2 学科网（北京）股份有限公司 $