2.3 能的转换与能的守恒 电能（2）电流的热效应、多档位用电器 -讲义-2026-2027学年科学浙教版九年级上册

九年级上册 第二章 能的转换与能的守恒 电路中的电能（一）电流的热效应、多档位用电器 知识点一：电流的热效应 1、电流的热效应 (一)电流的热效应 (1)定义：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质：电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。 (3)应用：各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。 电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。 2、探究影响电热的因素 提出问题：电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设：结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。 设计实验：如图(注意控制变量法的运用) 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验： ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论： ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 【拓展】 (1) 电阻丝产生的热看不见，可对电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油上升的高度进行比较，这是采用了转换法。 (2) 电流产生的热量与电阻、电流和通电时间均有关系，在研究热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，这是采用了控制变量法。 经典题型1 电流的热效应 1. 下列用电器中，利用电流的热效应工作的是（　　） A．电熨斗 B．电风扇 C．电子表 D．电视机 【答案】A 【分析】电流的热效应就是把电能转化为内能；可从能量转化的角度分析哪一用电器是利用电流的热效应。 【点评】利用电流的热效应工作的家用电器，都是电能转化为内能，这是判断的关键。 2. 如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V 100W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器中产生热量最多的是（　　） A．电视机 B．电烙铁 C．电风扇 D．三个用电器一样多 【答案】B 【分析】根据电视机、电烙铁和电风扇这三种用电器工作时的能量转化情况分析判断。 【解答】解：三个电器功率一样，它们都在额定电压下工作相同时间，它们消耗的电能一样，电视机主要是把电能转化为声能和光能；电风扇主要是把电能转化为机械能，只有电烙铁将电能全部转化为内能，故三个用电器产生的热量最多的是电烙铁，故B正确。故选：B。 【点评】这三种用电器中，只有电烙铁把电能全部转化为内能，据此可顺利做出判断。 3. 电蚁拍灭蚊蚁时，蚊子碰到金属网形成闭合电路，蚊子往往会被烧毁。下列说法合理的是（　　） A．蚊子不能导电所以会被烧毁 B．电蚊拍电压降低则烧毁效果更好 C．蚊子烧毁是因为电流的热效应 D．烧毁时没有电流通过蚁子 【答案】C 【分析】根据对电蚊拍工作过程和原理的认识，结合相关物理知识可逐一做出判断。 【解答】解：A、由题意可知，蚊子碰到金属网形成闭合电路，说明蚊子是可以导电的，故A不合理；B、电蚊拍电压降低，在电阻一定时，电流会变小，所以烧毁效果变差，故B不合理；C、蚊子烧毁是因为电流通过时会发热，因此利用了电流的热效应，故C合理；D、烧毁时有电流通过蚊子，通过电流的热效应使蚊子被烧毁，故D不合理。故选：C。 【点评】本题通过对电蚊拍这一生活中常用的小电器的认识，考查了我们通过现象思考其所包含物理知识的能力，有一定新颖性。 4. 芯片体积小，元件密集。芯片正常工作时，相当于电路中的　 　 （选填“电源”或“用电器”）。芯片元件有　 　 ，由于电流热效应，电流通过芯片时，不可避免地会产生热量。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过　 　 的方式改变芯片内能。 【答案】用电器；电阻；热传递。 【分析】芯片及其电器设备，都是消耗电能的用电器； 芯片有电阻，电流通过芯片时会产生热量； 改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程。 【解答】解：芯片及其电器设备，都是消耗电能的用电器；芯片有电阻，电流通过芯片时会产生热 量；散热部件与芯片紧密结合，可通过传导等热传递方式来改变芯片的内能。 故答案为：用电器；电阻；热传递。 【点评】本题考查电路的组成及改变内能的方法等。 经典题型2 探究电热的影响因素 5. 如图是探究焦耳定律的装置（R甲＞R乙），下列说法正确的是（　　） A．两烧瓶里都装煤油，是因为煤油比热容比水大，现象明显 B．闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快 C．该实验是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系 D．该实验运用了控制变量法和类比法 【答案】B 【分析】A、煤油比热容更小，吸收相同热量时升温更明显，便于观察。B、两电阻串联（I、t相同）， R甲＞R乙；由Q＝I2Rt，甲产热更多。C、控制了电流、通电时间相同，改变电阻，探究的是热量与电阻的关系。D、本实验用了控制变量法+转换法（温度变化反映产热多少）。 【解答】解：A、煤油比热容更小（不是更大），吸收相同热量时升温更明显，便于观察，故A错误。 B、两电阻串联（I、t相同），R甲＞R乙；由Q＝I2Rt，甲产热更多，煤油升温更快，温度计示数升高更快，故B正确。C、控制了电流、通电时间相同，改变电阻，探究的是热量与电阻的关系（非电流大小），故C错误。D、实验用了控制变量法+转换法（温度变化反映产热多少），没有类比法，故D错误。故选：B。 【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律及焦耳定律的运用。 6. 如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。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。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等 D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 【答案】B 【分析】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关；探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同；（2）液面的高度差，反映了电流产生热量的多少。 【解答】解：AB．装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联根据并联电路的电流特点知I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q＝I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，B正确； CD．在乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由U＝IR可知，两个电阻丝两端电压不相等，该实验是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；故由Q＝I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下电阻越大电流通过导体时产生的热量越多，故CD错误。故选B。 【点评】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。 7. 明利用阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干，进行“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验探究，提出了下列猜想： A.与通电时间有关 B.与电阻大小有关 C.与电压大小有关 D.与电流大小有关 （1）将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头紧贴电阻丝，闭合开关一段时间后火柴才燃烧，这验证了猜想 　 　。 （2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路。闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴均未燃烧。为了得出实验结论，在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更合理？　 　（填字母序号） A.20Ω 30Ω B.15Ω 15Ω C.5Ω 25Ω （3）小明想利用图1探究猜想C时，发现图1中电阻、电压都不相同，存在两个变量。因此小明又进行了如图2所示探究：将两个同型号的直流电动机串联在电路中，给电动机M1施加外力使其减慢转速，发现V1示数减小，V2示数增大。维持V1、V2示数不变（U1＜U2），每隔30秒用电子温度计测量电动机的温度，记录数据T1、T2如表所示。 表：t表示时间，T表示温度 时间t/s 0 30 60 90 120 150 温度T1/℃ 17.8 19 20 21.2 21.9 22.4 温度T2/℃ 17.8 19.1 20 21.2 22 22.6 ①在实验中，采用串联方式连接两个电动机的目的是 　 　 。 ②通过对实验数据的分析，小明进一步理解了焦耳定律为何表述为Q＝I2Rt，而不是Qt。请结合实验情景，说说小明这样认为的理由 　 　 。 【答案】（1）A；（2）C；（3）①保证通过两个电动机的电流相等，控制电流相同；②电动机不是纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为机械能，一部分转化为内能。电压大的电动机，电能更多转化为机械能，产生的热量并不与电压平方成正比。 【解答】解：（1）将某一电阻丝接入电路，闭合开关一段时间后火柴才燃烧，说明通电时间越长，产生热量越多。故选：A。 （2）探究“热量与电阻的关系”，需要电阻差别更大，现象才更明显。原来10Ω和20Ω差别不够大，应选阻值差距更大的一组。故选：C（5Ω 和 25Ω）。 （3）①两个电动机串联的目的：保证通过两个电动机的电流相等，控制电流相同。②小明理解焦耳定律是 Q＝I2Rt 而不是Qt的理由：电动机不是纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为机械能，一部分转化为内能。电压大的电动机，电能更多转化为机械能，产生的热量并不与电压平方成正比，因此电热只能用 Q＝I2Rt 计算，不能用Qt。 【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律的运用条件。 知识点二：焦耳定律 (1)焦耳定律的内容： 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。 焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式：Q=I2Rt。 国际单位制：Q：热量，焦耳 J I：电流，安培 A R：电阻，欧姆 Ω t：时间，秒 s 推导公式:（只适用于纯电阻电路：电热器、电炉、电饭锅、电烙铁等，电能全部转化为内能 Q=W） Q=W=Pt Q=W=UIt Q=W=U2/Rt 【要求灵活应用】 注意：电动机不是纯电阻，只能用 Q=I2Rt 算电热，不能用上面三个推导式。 (3)对焦耳定律的计算公式Q=I2Rt的理解要注意以下几点： ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 （4）单位换算：1kW·h=3.6×106J 【重点】串、并联电热规律： 电源电压不变 串联（电流I相同）：由 Q=I2Rt，Q与R成正比Q2/Q1=R2/R1​ 电阻越大，发热越多 并联（电压U相同）：由 Q=U2/Rt，Q与R成反比Q2/Q1=R2/R1​ 电阻越小，发热越多 经典题型3 焦耳定律 8. 小明同学在班会活动课上表演了一个小魔术：用金属片点燃火柴，将一金属片接在学生电源上（如图所示），他将火柴放在哪个位置效果最明显（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．都一样 【答案】A 【分析】根据影响电阻大小的因素和焦耳定律的公式Q＝I2Rt分析。 【解答】解：影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积，由图可知a点横截面积最小，故a的电阻最大，abc是串联的，电流相同，根据Q＝I2Rt可知，在相同时间内a产生的热量多，故放在a点效果明显。 【点评】本题考查了影响电阻大小的因素和焦耳定律的公式Q＝I2Rt，属于基础知识。 9. 小华受汽车加热座椅的启发，应用所学的知识为爷爷制作了一个用电阻丝制成的电加热座垫，让爷爷冬天坐在椅子上暖和。测试后，小华想让座垫在相同时间内产生的热量多点，小华设计的下列改造方法可行的是（　　） A．把电阻丝剪去一小段 B．减小座垫电路的电源电压 C．更换一根同材料同长度更细的电阻丝 D．与现有电阻丝串联一根相同的电阻丝 【答案】A 【分析】（1）导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关；（2）利用焦耳定律Q＝I2Rtt分析产生热量的情况； 【解答】解：A、把电阻丝剪去一小段，由于电阻丝的材料、横截面积和温度不变，电阻丝的长度变短了，所以电阻丝的阻值变小了，而电源电压是不变的，根据焦耳定律Q＝I2Rtt可知，座垫在相同时间内产生的热量会多些，故A正确；B、电阻是的阻值不变，减小座垫电路的电源电压，根据焦耳定律Q＝I2Rtt可知，座垫在相同时间内产生的热量会少些，故B错误；C、更换一根同材料同长度更细的电阻丝，电阻丝的阻值会变大，而电源电压不变，根据焦耳定律Q＝I2Rtt可知，座垫在相同时间内产生的热量会少些，故C错误；D、根据串联电路的电阻特点可知，与现有电阻丝串联一根相同的电阻丝，电路中总电阻会变大，电源电压不变，根据焦耳定律Q＝I2Rtt可知，座垫在相同时间内产生的热量会少些，故D错误。故选：A。 【点评】本题考查导体电阻的影响因素、串联电路的特点以及焦耳定律的应用，是一道综合题，难度不大。 10. 如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（　　） A．选择煤油不选水原因之一是煤油的比热比水大 B．通电几分钟后 R2所在的烧瓶温度计示数更高 C．温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少 D．该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系 【答案】C 【分析】（1）根据Q＝cmΔt作出分析；（2）（3）（4）电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量温度升高，本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少；由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关。 【解答】解：A、根据Q＝cmΔt可知，在液体的质量和吸收的热量相同的情况下，液体的比热越小，温度升高的越快，所以选用比热容较小的煤油来做实验，故A错误；B、电流相同，通电时间相同，电阻阻值R1＞R2，根据Q＝I2Rt可知，R1所在的烧瓶温度计示数更高，故B错误；C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少，故C正确；D、由图可知，电路中有滑动变阻器，移动滑动变阻器滑片，可以改变电路中的电流，能探究电流产生的热量与电流大小的关系，故D错误。故选：C。 【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与什么因素有关的”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用。 经典题型4 焦耳定律的计算 11. 口香糖的锡纸可以用来做一些有趣的小实验。将其剪成如图甲所示形状，其中AB段和CD段等长，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池的正、负极，发现锡纸条AB段先开始着火，如图乙所示。下列分析不正确的是（　　） A．AB段两端电压比CD段两端电压大 B．通过AB段的电流比CD段的电流大 C．AB段的电阻值比CD段的电阻值大 D．AB段产生热量比CD段产生热量多 【答案】B 【解答】解：B、AB和CD是串联，电流处处相等，故B错误，符合题意；C、电压与电阻成正比U＝IR，AB更细，横截面积越小AB段电阻越大，故C正确，不符合题意；A、串联电流相同，电阻大的分压大，AB电阻大，AB两端电压，故A正确，不符合题意；D、电流相同，AB电阻大，根据Q＝I2Rt知电路中迅速产生大量热量使温度达到铝箔纸的着火点而使之燃烧，所以中间AB处很快开始冒烟起火，故D正确，不符合题意。故选：B。 【点评】本题考查焦耳定律的在实际生活中的应用，涉及到串联电路电流、电压、电阻的特点。 12. 将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1：R2＝2：5．通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（　　） A．2：5 B．5：2 C．4：25 D．25：4 【答案】A 13. 如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样，将它们串联后接在电压可在3～9V之间调节的电源上，闭合开关S，若两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（　　） A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流 B．当电源电压调节到9V时，灯L1与L2都能正常发光 C．调节电源电压过程中，灯L1始终与灯L2一样亮 D．L1与L2产生的光能可用焦耳定律进行计算 【答案】C 【分析】（1）由题知，灯泡L1、L2串联，根据串联电路的电流特点可知通过两灯的电流关系；（2）知道两灯泡的额定电压和额定功率，根据P求出两灯泡的电阻，再根据串联电路的分压原理可得两灯的实际电压，与额定电压比较可知，两灯是否都能正常发光；（3）根据串联电路的电流特点和P＝UI得出两灯泡实际功率之间的关系，再根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小比较两灯泡的亮暗；（4）分析灯泡工作时能量转化情况，从而判断能否用焦耳定律计算灯泡工作时产生光能。 【解答】解：A、串联电路中电流处处相等，所以灯泡L1、L2串联后，通过它们的电流相等，故A错误； B、由P可得，灯L1的电阻：R19Ω，灯L2的电阻：R29Ω，由串联电路的分压原理知，，当电源电压调节到9V时，两灯的实际电压：U1＝U2U9V＝4.5V，由于两灯的实际电压都不等于它们各自的额定电压，所以两灯都不能正常发光，故B错误； C、两灯串联在电源上时，通过两灯的电流相等，且两灯分得电压也相等，由P＝UI知，两灯的实际功率相等，所以在调节电源电压的过程中，两灯是一样亮的，故C正确；D、灯泡在工作时，消耗的电能转化为内能和光能，所以不能用焦耳定律计算其工作时产生的光能，故D错误。故选：C。 【点评】本题考查了串联电路特点、欧姆定律以及电功率公式的应用，要知道灯泡的亮度是由实际功率所决定的。 14. 电吹风是现代家庭的常用电器。如图甲所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如图乙所示： （1）当只闭合S1时，电吹风工作1min消耗的电能是多少J？ （2）当同时闭合S1、S2时，电吹风工作时通过R的电流为多大？ （3）当电吹风吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少J？ 【分析】（1）当只闭合S1时，电路只有电动机工作，即P冷＝80W．根据W＝Pt代入数值计算即可。 （2）当同时闭合S1、S2时，电吹风正常工作，发热的电阻丝和带动风扇转动的电动机同时工作，吹热风电功率是700W，电热丝功率：PR＝P总﹣PM由欧姆定律可计算。（3）吹热风时，电动机与电热丝并联，电热丝消耗的电能全部转化为内能，由Q＝W＝Pt可计算产生的热量。 【解答】解：（1）只闭合S1，电路只有电动机工作，即P冷＝80W。则消耗电能：W＝Pt＝80W×60s＝4800J。 （2）同时闭合S1、S2，电路为电动机与电热丝并联，吹热风，∴P总＝880W，UR＝U＝220V。 ∴电热丝功率：PR＝P总﹣PM＝880W﹣80W＝800W 电热丝电流：IR3.6A。 （3）吹热风时，电动机与电热丝并联，则PR＝800W。电热丝消耗的电能全部转化为内能，1min内电流通过R产生的热量：Q＝W＝Pt＝800W×60s＝4.8×104J。 【点评】本题考查了热量、电功率以及电流的计算，关键是各种公式及其变形的灵活运用，还要学会从所给信息中找到有用的数据。 15. 某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表： / U（V） I（A） W（J） Q（J） 不转动 0.2 0.2 W1 Q1 转动 3.0 1.2 W2 Q2 利用如表数据计算和分析： （1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。 （2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。 （3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）电动机不转动时，电能全部转化为内能，所以W1＝U1I1t＝0.2V×0.2A×10s＝0.4J； 因为I，所以电动机不转动时电阻R1Ω，电动机所产生的热量Q1Rt＝（0.2A）2×1Ω×10s＝0.4J；（2）因为I，通电10s，电动机所做的电功W2＝U2I2t＝3.0V×1.2A×10s＝36J，电动机转动时电阻R与电动机不转动时的电阻相等，电动机所产生的热量Q2Rt＝（1.2A）2×1Ω×10s＝14.4J； （3）通过上述计算可得，W1＝Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1＝Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。 答：（1）电动机所做的电功为0.4J，所产生的热量Q1是0.4J； （2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J； （3）W1＝Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1＝Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。 【点评】本题考查电功与热量的计算，解答此题的关键是知道电功与热量的计算公式。 知识点三：多档位电热器 一、串联电路中的高温挡和低温挡分析 判断电热器高温挡和低温挡的依据是电热器的功率，当电源电压一定时，串联的电阻越多，总电阻越大，总功率越小，温度挡位越小。 【拓展】当题中没有电源电压与所求电阻时，可设电源电压为U总，电阻为R1，U总=U1+U2列方程可得。 二、并联电路中的高温挡和低温挡分析 当电源电压一定时，并联电路中并联的电阻越电阻越小，总功率越大，温度挡位越大。 三、两个电阻在串联和并联电路中通过，比较功率来判断温度挡位【总电阻的变化】 根据P=U2/R，要比较功率的大小只需要比较总电阻的大小即可，当总电阻最大时 ,功率最小，为低 温挡；当总电阻最小时,功率最大，为高温挡。 ①多开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S：电路只有R2 ⇒ 高温档 断开S：R1和R2串联 ⇒ 低温档 闭合S、S1：R1和R2并联 ⇒ 高温档 只闭合S：电路只有R1 ⇒ 低温档 （R1>R2） 只闭合S1：电路只有R1 ⇒ 低温档 只闭合S2：电路只有R2 ⇒ 中温档 闭合S1、S2：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ②多触点开关类 电路图 档位分析 表达式 接0、1：不工作 接1、2：电路只有R1 ⇒ 低温档 接2、3：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ③旋钮开关类 电路图 档位分析 表达式 接1：R1和R2串联⇒ 低温档 接2：电路只有R2 ⇒ 高温档 接1：R和R串联⇒ 低温档 接2：电路只有R ⇒ 中温档 接3：R和R并联⇒ 高温档 ④单刀双掷开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S1 S2接a：R1和R2并联 ⇒ 高温档 S2接b：电路只有R1 ⇒ 中温档 断开S1 S2接a：不工作 S2接b：R1和R2串联 ⇒ 低温档 经典题型5 多档位电热器 16. 电源电压U不变，闭合开关后，虚线框里的电阻功率最小的是（　　） A． B． C． D． 17. 许多汽车的后视镜配备了如图甲所示的加热装置，该装置有“低温”除雾和“高温”除霜功能，保持镜面清晰，确保驾驶安全。其内部电路如图乙所示，R1和R2为加热电阻。下列分析不正确的是（　　） A．闭合开关S，电路中只有R2工作，处于除雾状态 B．闭合开关S、S1电路中R1和R2同时工作，处于除霜状态 C．除雾状态，电路的总电流最大 D．除霜状态，电路的总功率最大 【答案】C 【分析】（1）由图乙可知，当开关S、S1都闭合时，R1、R2并联；当开关S闭合、S1断开时，只有R2工作，根据并联电路特点和P可知加热装置低温挡和高温挡的电路连接；（2）根据并联电路的特点和欧姆定律分析电路中的电流的大小关系。 【解答】解：ABD、由图乙可知，当开关S、S1都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，电路的总电阻最小，由P可知，电路的总功率最大，加热装置处于“高温”除霜功能；当开关S闭合、S1断开时，只有R2工作，电路的总电阻最大，总功率最小，加热装置处于“低温”除雾，故ABD正确； C、由于除雾状态时电路的总电阻最大，由欧姆定律可知，电路的总电流最小，故C错误。 故选：C。 【点评】本题考查并联电路的特点、欧姆定律以及电功率公式的灵活运用，能正确分析电路连接是解题的关键。 18. 如图所示电路，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.3A．那么闭合S、S1后，R1与R2的电功率之比是（　　） A．2：3 B．3：2 C．5：2 D．1：2 【答案】A 【分析】当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，电流表的示数为通过R1的电流； 当再闭合开关S1时，两电阻并联，电流表测干路电流，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知闭合开关S1时通过R1的电流不变，根据并联电路的电流特点可知电流表的变化量即为通过R2的电流，根据并联电路的电压特点和P＝UI求出闭合S、S1后，R1与R2的电功率之比。 【解答】解：当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，电流表的示数为通过R1的电流，即I1＝0.2A； 当再闭合开关S1时，两电阻并联，电流表测干路电流， ∵并联电路中各支路独立工作、互不影响，∴闭合开关S1时通过R1的电流不变， ∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，∴通过R2的电流等于电流表的变化量，即I2＝0.3A， ∵并联电路中各支路两端的电压相等，∴闭合S、S1后，R1与R2的电功率之比：。 【点评】本题考查了电功率公式的应用，关键是根据并联电路的特点判断出再闭合开关S1时电流表示数的变化量即为通过R2的电流。 19. 如图为某电热靴的加热电路，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c三处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温挡为6W，下列说法正确的是（　　） A．金属片M拨至c处时是低温挡 B．金属片M拨至a处时是高温挡 C．高温挡工作时，电热靴功率是12W D．中温挡工作时，电热靴功率是12W 【答案】C 【解答】解：AB.根据P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小；金属片M拨至c处时，电路中只有R2工作，电路中的电阻较小，电功率较大是高温挡；金属片M拨至a处时，R1、R2串联，电路中的电阻较大，电功率较小是低温挡，故AB错误； CD.设电源恒定电压为U，低温挡时R1、R2串联，串联总电阻为：，电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，则R1＝R2；高温挡时，只有R2工作，高温挡功率：； 中温挡时，电阻丝R1的一半接入电路与R2串联，电路总电阻为：，中温挡功率为：，故C正确，D错误。故选：C。 【点评】本题考查电功率多挡位问题，电源电压用字母表示增加了难度。 20. 如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为1100W，电源电压恒为220V，则以下说法正确的是（　　） A．电热丝电阻R1＝44Ω B．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W C．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联 D．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水 【答案】B 【解答】解：ACD、由图乙可知，当扇形开关S接1、2时，电路断开，水龙头处于冷水挡； 当扇形开关S接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P可知，电路的总功率最大，水龙头处于热水挡； 当扇形开关S接2、3时，只有R2工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，水龙头处于温水挡， 由P可知，R2的阻值：R244Ω， 根据题意可知，R2＝2R1，则R1的阻值：R1R244Ω＝22Ω，故ACD错误； B、水龙头在热水挡正常工作时的功率：P热3300W，故B正确。 故选：B。 【点评】本题考查并联电路的特点以及电功率公式的灵活运用，属于电功率多挡位问题，能正确分析不同状态下的电路连接是解题的关键。 21. 如图是某款电热水龙头的内部简化电路原理图，R1、R2是用于发热的定值电阻，通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现热水、温水、冷水挡的切换。 （1）当开关S接触2、3触点，此时电路中发热的电阻为　 （填“R1”“R2”或“R1、R2”），水龙头放出的是　 。 （2）已知该电热水龙头热水挡的功率为2200W，温水挡的功率为1000W，则R1的阻值为　 　 Ω。 【答案】（1）R2；热水；（2）26.4。 【分析】（1）根据P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小，据此分析挡位，并得出水龙头放出水温度高低；（2）利用P和热水挡功率、温水挡功率分别求出电阻，根据串联电路电阻规律可求出R1的阻值。 【解答】解：（1）①根据P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小；当开关S接触0、1触点，电路断路，冷水挡；当开关S接触1、2触点，电阻R1、R2串联，电阻较大，电功率较小，温水挡；当开关S接触2、3触点，电阻R1被短路，只有R2工作，电功率最大，热水挡；②当开关S接触2、3触点，热水挡，水龙头放出的是热水； （2）热水挡只有R2工作，热水挡的功率为2200W，则电阻R2的阻值为：22Ω， 温水挡电阻R1、R2串联，温水挡的功率为1000W，串联电路的总电阻为： 电阻R1的阻值为：R1＝R串﹣R2＝48.4Ω﹣22Ω＝26.4Ω。 【点评】本题考查电功率多挡位问题，是一道关于电功率的综合题。 22. 如图甲是一款家用电水壶内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过转动旋钮开关可实现加热和保温两种功能。 （1）将电水壶的开关S闭合后，旋钮开关在如图甲所示位置，此时电水壶处于　 　 （填“加热”或“保温”）状态。 （2）当该电路中只有电水壶工作时，观察到在2分钟内电能表（如图乙）上的转盘转过30转，则该电水壶消耗的电能为　 　 kW•h，电水壶的实际功率为　 　 W。 【答案】（1）保温；（2）0.05；1500。 【分析】（1）由图甲可知，当开关S闭合、旋转开关接1时，R1、R2串联；当开关S闭合、旋转开关接2时，只有R2工作，根据串联电路的特点和P可知电水壶加热挡和保温挡的电路连接；（2）已知电能表每消耗1kW•h的电能，转盘就转过600r；可求转动30r消耗的电能，根据公式P求出电水壶工作时的实际电功率。 【解答】解：（1）由图甲可知，当开关S闭合、旋转开关接1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，P可知，此时电路中的总功率最小，电水壶处于保温挡； 当开关S闭合、旋转开关接2时，只有R2工作，电路的总电阻最小，总功率最大，电水壶处于加热挡； （2）转过100r消耗的电能：W0.05kW•h＝1.8×105J， 该用电器的电功率：P。 【点评】本题考查电功率多挡位问题，消耗电能、电功率的计算，难点是对电能表各个参数物理意义的正确理解。 23. 某型号电饭锅如图甲所示，额定电压为220V，额定加热功率为1100W，其能效等级为三级。图乙为其简化电路图，通过开关S的切换可实现加热与保温两档功能，其中R1、R2均为阻值不随温度变化的发热电阻。 （1）求电阻R1的阻值。 （2）小黄关闭家中其他用电器后，仅让电饭锅在保温状态下正常工作，在20分钟内观察到电能表（图丙）转盘转了30圈。求该电饭锅的保温功率。 （3）国家标准规定，三级能效电饭锅在额定加热功率下工作时，热效率η应满足81%≤η＜86%（热效率为有效输出能量与输入能量的比值）。小黄进行如下测试：电饭锅在额定加热状态下工作10分钟，能将质量为2kg的水从20℃加热至86℃。请通过计算判断该电饭锅的热效率是否符合三级能效标准。（已知水的比热容为：c水＝4.2×103J/（kg•℃））。 【答案】（1）电阻R1的阻值为44Ω。 （2）该电饭锅保温功率为60W； （3）该电饭锅的热效率值达到了三级能效。 【分析】（1）由电路图知，当S断开时，两电阻串联，电路总电阻较大，由P可知，电路消耗的功率较小，为保温状态；当S闭合时，只有R1接入电路中，电路的总电阻较小，由P可知，电路消耗的功率较大，为加热状态。根据P求R1的阻值； （2）电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在20min内电能表转盘转了30圈，根据电能表参数可得电饭锅消耗的电能，根据P求保温功率； （3）根据Q吸＝c水mΔt算出水吸收的热量，由W＝P加热t算出用时10min消耗的电能，由η100%算出该电饭锅的热效率，进而判断出该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 【解答】解：（1）由电路图知，当S断开时，两电阻串联，电路总电阻较大，由P可知，电路消耗的功率较小，为保温状态；当S闭合时，只有R1接入电路中，电路的总电阻较小，由P可知，电路消耗的功率较大，为加热状态。 根据P可得，R1的阻值：； （2）“1500r/（kW•h）“表示电路每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转1500r， 电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在20min内电能表转盘转了30圈， 则电饭锅消耗的电能：W0.02kW•h 故该电饭锅保温功率0.06kW＝60W； （3）水吸收的热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（86℃﹣20℃）＝5.544×105J， 用时10min消耗的电能为：W′＝P加热t′＝1100W×10×60s＝6.6×105J， 该电饭锅的热效率为：。故该电饭锅的热效率值达到三级能效。 【点评】本题考查了串联电路的特点，电能、电功率和电热效率的相关计算，明确电能表的参数含义和电路的连接方式是关键。 强 化 训 练 电流的热效应 1. 将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一只电饭煲正常工作相同时间，下列说法正确的是（　　） A．三个用电器产生的热量一样多 B．电风扇产生的热量最多 C．电视机产生的热量最多 D．三者消耗的电能相等 【答案】D 【分析】分别接入220V的电路中，三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率）、通电时间相同，根据W＝Pt可知消耗的电能相同，通过分析三种用电器使用时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。 【解答】解：由于三个用电器都正常工作，则三个用电器的实际功率：P＝P额＝100W；根据W＝Pt可知，三个用电器消耗的电能相同；因为电视机将一部分电能转化为光能，电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电饭煲将电能全部转化为内能，所以产生热量最多的是电饭煲，故ABC错误，D正确。 故选：D。 【点评】电流做功的实质：电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程，能分析三种用电器的能量转化是本题的关键。 2. 科学兴趣小组的同学按如图装置进行实验，他们在探究电流通过导体产生的热的多少与什么因素有关（　　） A．电阻大小 B．电流大小 C．液面高低 D．通电时间 【答案】B 【分析】图中两个容器中的加热电阻的电阻值相等但电流不相等，结合控制变量法分析。 【解答】解：由图知，甲图中右侧是两个5Ω的电阻并联，然后与左侧5Ω的电阻串联，根据串联电路的特点可知，左右两部分的电流虽然相等，但右侧对气体加热的电阻丝上的电流只有左侧电流的一半；所以，左右两侧加热电阻的阻值虽然相等，但流过电阻的电流不同，所以实验装置是为了探究电流产生热的多少与电流大小的关系，故B正确。故选：B。 【点评】本题探究电热与电流的关系，要求能正确分析电路，掌握串并联电路的特点。 3. 如图是课本中选取的几个实验装置图，下列说法错误的是（　　） A．这四个实验都用到了转换法和控制变量法的思想 B．乙图研究电功率与电流的关系实验中两个灯泡的规格应相同 C．丙图烧瓶中液体选用煤油是由于煤油的比热容小，实验效果明显 D．丁图中食物燃烧过程中若熄灭了，可以重新点燃直至完全燃尽，测出试管中液体的最高温度 【答案】B 【分析】（1）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法； 控制变量法是当研究多个因素之间的关系时，往往先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响； （2）研究电功率与电流的关系时需要控制住电压一定，改变电流值； （3）由Q＝cmΔt可知，加热比热容小的物质温度变化比较大； （4）丁图是研究不同食物所含能量多少的实验，通过试管中液体的最高温度反应物质能量的多少。 【解答】解：A、甲图是研究影响动能大小的因素，其影响因素有速度和质量，需要用到控制变量法。动能大小通过纸盒被撞击后移动的距离来判断，运用了转换法； 乙图电功率与电流、电压和通电时间有关，需要用到控制变量法。灯泡实际功率的大小通过灯泡的明亮程度反应，运用了转换法； 丙图研究影响电流产生热量的因素，其影响因素有电流、电阻和通电时间，需要用到控制变量法。产生热量大小通过温度计示数的变化来体现，运用了转换法； 丁图是研究不同食物所含能量多少的实验，其影响因素有食物的种类、食物的质量、研磨程度等，需要用到控制变量法。能量的多少通过液体的温度体现，运用了转换法，故A正确； B、研究电功率与电流的关系实验中要控制电压和通电时间一定，通过的电流不相等，由于两灯并联电压相等，若控制两灯泡的规格相等，流过两灯泡的电流也相等，故B错误； C、由Q＝cmΔt可知，加热比热容小的物质温度变化比较大，实验效果明显，故C正确； D、丁图中食物燃烧过程中若熄灭了，可以重新点燃直至完全燃尽，测出试管中液体的最高温度，故D正确。故选：B。 【点评】本题考查了比热容相关概念、影响动能大小的因素、电功率与哪些因素有关及物理学方法，涉及到知识点比较多，要求学生理解。 4. 有两个用电器，一个是“220V 100W”的电风扇，另一个是“220V 100W”的电熨斗，在额定电压下工作相同的时间，这两个用电器消耗的电能 　　 （填“电风扇多”“电熨斗多”或“一样多”），产生的热量 　 　 （填“电风扇多”“电熨斗多”或“一样多”）。我们发现电加热器通电后热得发烫，而跟电加热器连接的铜导线却不怎么热，请你解释其中的原因 　　 。 【答案】一样多；电熨斗多；电加热器工作时，电加热器与导线串联，其电流和通电时间相等，电加热器的电阻比铜导线的电阻大，由焦耳定律Q＝I2Rt知，电加热器产生的热量比铜导线产生的热量多。 【分析】（1）根据P分析在额定电压下工作相同的时间，这两个用电器消耗的电能关系；（2）根据电风扇和电熨斗这两种用电器工作时的能量转化情况分析判断；（3）电加热器与导线串联，根据串联电路特点知，流过电加热器与导线的电流相等；由焦耳定律Q＝I2Rt可以判断热量与R的关系，比较导线与电加热器产生热量的多少。 【解答】解：已知两个用电器的额定电功率相同，由P变形W＝Pt可知，在额定电压下工作相同的时间，这两个用电器消耗的电能一样多；电风扇把电能主要转化为机械能，电熨斗把电能转化为内能，综上分析，电熨斗产生的热量最多。电加热器工作时，电加热器与导线串联，其电流和通电时间相等，电加热器的电阻比铜导线的电阻大，由焦耳定律Q＝I2Rt知，电加热器产生的热量比铜导线产生的热量多。 【点评】注意生活中常用电器的能量转化情况：一消耗电能全转化为内能的：电熨斗、电饭锅、电烙铁、电饭锅；二消耗电能转化为内能和机械能的：电风扇、电吹风、电动机。 5. 如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为10V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是　 W；若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量是　 J。 【答案】0.4；24 【分析】（1）由电路图可知，电压表测电动机两端电压，由串联电路特点求出滑动变阻器电压，由欧姆定律可以求出电流，根据P＝UI求功率；（2）由Q＝I2Rt求出内部线圈产生的热量。 【解答】解：（1）由电路图可知，电压表测电动机两端电压， ∵串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和，∴滑动变阻器两端电压UR＝U﹣U1＝12V﹣10V＝2V， 则I0.2A，则滑动变阻器消耗的功率PR＝URI＝2V×0.2A＝0.4W； （2）由焦耳定律得：电动机内部线圈产生的热量Q＝I2R1t＝（0.2A）2×2Ω×5×60s＝24J。 【点评】分析清楚电路结构，熟练应用欧姆定律、串联电路特点和焦耳定律公式即可正确解题。 探究电热的影响因素 6. 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，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的 D．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大 【答案】D 【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。 （1）探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变； （2）探究电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间关系时运用了控制变量法； （3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。 【解答】解：A、装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知，I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半；两容器中电阻丝的阻值相等，但通过它们的电流不同，这是探究电流产生的热量与电流的关系，不是探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误； B、不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，此时两容器中电阻丝的阻值不相等，结合前面分析可知，通过它们的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误； C、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气温度的变化会导致容器中空气体积的变化，即可以通过U形管中液面高度差的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故C错误； D、通电一段时间后，电阻相同，根据Q＝I2Rt可知，时间和电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多，左边的电流大，则产生的热量多，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故D正确。故选：D。 【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与什么因素有关的”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握，有一定的难度。 7. 小柯利用如图所示的电阻和三个封闭有等量空气的透明容器完成“焦耳定律”的探究实验。（部分装置未画出） （1）容器内选用空气作为介质进行实验，优点是　 。 （2）比较　 两个装置可探究电流通过导体时产生的热量与电流的关系。 （3）比较甲、乙装置可得到结论：相同时间内　 　 。 （4）仅用R5＝20欧替代R4，装置丙中U形管高度差会变　 　 。 【答案】（1）空气的比热容小，相同热量下温度变化更明显，体积膨胀更显著，U形管液面高度差变化大，实验现象更灵敏、便于观察；（2）乙、丙；（3）电流相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多；（4）变大。 【解答】解：（1）实验用转换法：电流产生的热量→空气温度升高→空气膨胀→U形管液面高度差→反映热量多少。空气的比热容小，相同热量下温度变化更明显，体积膨胀更显著，U形管液面高度差变化大，实验现象更灵敏、便于观察。 （2）探究电流的影响：必须控制电阻相同、通电时间相同，只改变电流。乙图电阻丝R2，电流I，丙图电阻丝R3＝R2，但外部并联一个电阻，使通过R3的电流为二分之一，故选乙、丙两图。 （3）甲、乙装置中，电阻丝串联，所以电流I相同、通电时间t相同。R乙＞R甲，通电后乙的U形管高度差更大→乙产生热量更多，即在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。 （4）丙装置结构：R3与R4并联，再与乙的R2串联。原R4阻值较小，并联后总电阻小→干路电流大→但通过R3的电流被分流得较多（I3较小）。换成更大的R5＝20Ω，并联支路总电阻变大→干路电流略有减小，并联电路中，电阻越大，分流越小→通过R5的电流变小→通过R3的电流变大，由Q＝I2Rt，R3、t不变，I3变大→Q变大→空气膨胀更明显→U形管高度差变大。 故答案为：（1）空气的比热容小，相同热量下温度变化更明显，体积膨胀更显著，U形管液面高度差变化大，实验现象更灵敏、便于观察；（2）乙、丙；（3）电流相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多；（4）变大。 【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律及焦耳定律的运用。 8. 为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，小科设计了如图甲实验：在A、B两个试管内装入相同质量和温度的热变色溶液，其变色原理如图乙所示；再将两个阻值分别为5欧和10欧的电阻串联后分别放入两个试管，电阻的表面涂有绝缘层。 （1）将图甲中的电路连接完成； （2）根据图乙，结构1中肯定含有的元素是　 　 ； （3）若电流通过导体产生的热量与电阻大小有关，则观察到的实验现象应为　 　 ； （4）小科对电热与电阻的定量关系开展研究，在A、B两个试管内分别插入温度计，并在试管外面包上隔热材料。保持滑片位置不变，每隔20秒记录溶液的温度，数据如图丙所示。由此可得出的结论为　 　 。 【答案】（1）；（2）氯元素；（3）装有10Ω电阻的试管中，热变色溶液变色更快（或颜色变化更明显）；（4）在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电阻成正比。 【解答】解：（1）根据题目描述，两个电阻是串联的。因此，在连接电路时，应将电源、开关、滑动变阻器、5Ω电阻和10Ω电阻依次用导线串联起来，如上图所示。（2）虽然无法看到图乙，但根据初中物理中“热变色溶液”的常见实验设计，这类溶液通常为如氯化钴溶液，即应该含有氯元素。（3）两个电阻串联，根据串联电路的特点，流过它们的电流（I）相同，通电时间（t）也相同。根据焦耳定律Q＝I2Rt，在电流和时间相同时，电阻（R）越大，产生的热量（Q）越多。即装有10Ω电阻的试管中，热变色溶液变色更快（或颜色变化更明显）。（4）题目中提到“保持滑片位置不变”（即控制电流不变），且两个电阻串联（通电时间相同）。通过对比不同电阻下温度计示数的变化，可以得出热量与电阻的定量关系。即在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电阻成正比。 【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律及焦耳定律的运用。 9. 某学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图甲所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察 　 　 来反映电流通过导体时产生热量的大小。 （2）透明容器中密封着一定量空气的优点是 　 　 。 （3）图甲电路通电一段时间后，若发现左侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 　 　 。 （4）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 　 　 。 （5）将A、B、C三个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，比较三个U形管内液面高度变化ΔhA、ΔhB和ΔhC之间的大小关系 　 。 【答案】（1）U形管中液面的高度差；（2）空气比热容小，受热膨胀明显，实验现象更直观；（3）左侧透明容器（或橡胶管）漏气；（4）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（5）ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。 【分析】电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析。 【解答】解：（1）电阻产生热量→空气受热膨胀→容器内气压变大→U形管液面出现高度差，这是转换法，把看不见的“热量多少”，转换成看得见的“液面高度差”，液面差越大，说明产生热量越多。 （2）空气比热容远小于液体（如水、煤油），相同热量下，空气升温更快、体积变化更大，能让U形管液面高度差更显著，实验效果更直观，便于观察和比较。 （3）电路正常→电阻丝正常发热→空气应该受热膨胀。液面几乎不变→空气受热膨胀后，气体从容器或橡胶管缝隙漏出，气压无法升高，液面就不动。 （4）图甲是串联电路：电流I相同、通电时间t相同。电阻越大→产生热量越多→U形管液面高度差越大，即在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。 （5）图中应该是A比B高度变化大（两者都在干路中，且A的电阻大于B的电阻），B比C的高度变化大（B与C的电阻相同，但B的电流大于C的电流），故：ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。 故答案为：（1）U形管中液面的高度差；（2）空气比热容小，受热膨胀明显，实验现象更直观；（3）左侧透明容器（或橡胶管）漏气；（4）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（5）ΔhA＞ΔhB＞ΔhC。 【点评】本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律及焦耳定律的运用。eixin.jyeoo.com；学号：25155137 多档位电热器 10. 如图所示的电路中，可通过更换电表并改变开关状态，实现下列两种情境。情境一：甲、乙都是电流表时，当S1闭合，S2断开，发现甲、乙两表读数之比为I甲：I乙＝2：3；情境二：则当甲、乙都是电压表时，S1、S2都闭合。则下列判断正确的是（　　） A．通过情境一可知，两个电阻阻值之比R1：R2＝1：2 B．情境二中，经过两电阻的电流之比I1：I2＝1：2 C．情境二中，甲、乙两表读数为U甲：U乙＝3：2 D．前后两种情境下，相同时间内电路消耗的电能之比W前：W后＝9：2 【答案】D 【分析】（1）情景一中，甲、乙都是电流表时，当S1闭合，S2断开，R1、R2并联，电流表甲测量通过R2的电流，电流表乙测量干路的总电流；根据并联电路的电流特点和欧姆定律求出R1、R2的电阻之比； （1）情景二中，当甲、乙都是电压表时，S1、S2都闭合，R1、R2串联，电压表甲测量电源电压总电压，电压表乙测量R2两端的电压；根据串联电路的电流特点可知情境二中，经过两电阻的电流之比； （3）根据欧姆定律求出情景二中R1、R2两端的电压之比，根据串联电路的电压特点求出情境二中，甲、乙两表读数之比； （4）根据R1、R2的关系分别求出R1、R2串联的总电阻和并联总电阻，根据Wt求出前后两种情境下，相同时间内电路消耗的电能之比。 【解答】解：A、情景一中，甲、乙都是电流表时，当S1闭合，S2断开，R1、R2并联，电流表甲测量通过R2的电流，电流表乙测量干路的总电流； 甲、乙两表读数之比为I甲：I乙＝2：3，即，则，根据并联电路的特点可知，R1、R2两端的电压相等，由欧姆定律可知，R1、R2的电阻之比：，故A错误； B、情景二中，当甲、乙都是电压表时，S1、S2都闭合，R1、R2串联，电压表甲测量电源电压总电压，电压表乙测量R2两端的电压；根据串联电路的电流特点可知，通过R1、R2的电流相等，即经过两电阻的电流之比为I1：I2＝1：1，故B错误； C、由欧姆定律可知，情景二中R1、R2两端的电压之比：U1：U2＝I1R1：I2R2＝R1：R＝2：1，根据串联电路的电压特点可知，甲、乙两表读数为U甲：U乙＝（U1+U2）：U2＝3：1，故C错误； D、假设R2的阻值为R，则R1的阻值为2R，则R1、R2并联时的总电阻：R并，R1、R2串联的总电阻：R串＝R1+R2＝2R+R＝3R，则前后两种情境下，相同时间内电路消耗的电能之比：W1：W2t：t＝R串：R并＝3R：R＝9：2，故D正确。故选：D。 【点评】本题考查串并联电路的特点、欧姆定律以及电功公式的灵活应用，能正确分析电路连接是解题的关键，有一定的难度。 11. 电饭煲具有保温和加热功能，晓东同学设计了如图所示的模拟电路（R1＞R2），其中保温状态和加热状态电功率都最小的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【分析】首先要分析清楚每个图的连接情况，然后通过列式比较S1闭合、S2断开时的功率与S1、S2都闭合时的功率，根据P分析两种情况下功率都最小的。 【解答】解：A、开关S1闭合、S2断开时只有R1接入电路，处于保温状态，P1；S1、S2都闭合时R1、R2并联接入电路，处于加热状态总电阻R并小于R1，P2。B、开关S1闭合、S2断开时，只有R2接入电路，处于保温状态，P1；S1、S2都闭合时R1、R2并联接入电路，处于加热状态总电阻R并小于R1，P2。C、开关S1闭合、S2断开时只有R1R2串联接入电路，处于保温状态，P1；S1、S2都闭合时R1接入电路，R2短路，处于加热状态，P2。D、开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联接入电路，P1；S1、S2都闭合时，R1被短路，只有R2接入电路，P2。因为并联后的总电阻小于任何一支路电阻，但是串联电阻大于任何一单值电阻，故在电压U一定时，由P可知，C、D中保温电功率最小，C、D中保温功率相等；并联总电阻最小，在电压一定时总功率最大，即A、B的加热功率最大，不满足要求，又由于R1大于R2，在电压U相等时，由P可知，C中的加热功率小于D的加热功率，故只有C满足题目要求。故选：C。 【点评】应该学会根据开关的开、闭情况分析电路的串并联，学会电功率的比较方法。注意抓住U一定分析解答。 12. 两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（　　） A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4 【答案】A 【分析】根据图像利用欧姆定律判定R1、R2的阻值关系；根据焦耳定律公式判定产生热量的比值。 【解答】解：由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过R1、R2的电流之比为2：1；根据I可知，R1、R2的电阻之比为1：2；通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式Q＝W可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。故选：A。 【点评】本题考查了欧姆定律、焦耳定律公式的应用，能判定电阻的比值是解题的关键。 13. 班上有一台饮水机，它的工作电路如图所示，S0是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态。当S0闭合时，饮水机处于 　 　 状态（填“加热”或“保温”）；若在保温状态下，饮水机消耗的功率是44W，则R2的阻值是 　 Ω。 【答案】加热；1100。 【解答】解：由图可知，当开关S、S0都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时路中的总电阻最小，由P可知，电功率最大，饮水机处于加热状态； 当开关S闭合、S0断开时，只有R2工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，饮水机处于保温状态； 由P可知，R2的阻值：R21100Ω。故答案为：加热；1100。 【点评】本题考查并联电路的特点、电功率多挡位问题、电功率公式的应用，能正确分析的电路连接是解题的关键。 14. 学习了“焦耳定律”的内容后，小科同学想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点，已知R1＝121Ω。请回答： （1）为了达到目的，R2该选取阻值为 　 　 （填“121Ω”或“242Ω”）的电热丝。 （2）要使该电加热器处于高温挡工作，则开关S应接触 　 　 两个触点。 （3）开关S接触“1、2”两个触点时，通电5min，电流产生的热量是 　 J。 【答案】（1）242Ω；（2）2、3；（3）1.2×105。 【分析】（1）由图可知，当开关S接触“0、1”两个触点时，电路断开，当开关S接触“1、2”两个触点时，只有R1工作，当开关S接触“2、3”两个触点时，R1、R2并联，当开关S接触“3、4”两个触点时，只有R2工作，根据P可知，要使电热水器有三个挡位，则电路中接入的电阻要有三个不同的阻值，据此判断R1、R2的阻值关系； （2）根据Q＝Wt求出开关S接触“1、2”两个触点时，通电5min，电流产生的热量。 【解答】解：（1）由图可知，电路的工作状态有三种，分别是“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入，那么如果想要有3种挡位，则需要R1、R2的阻值不同，R1＝121Ω，则R2该选取阻值为242Ω的电热丝；（2）根据并联电路的特点可知，当R1、R2并联时，电路中的总电阻最小，由P可知，电路中的总功率最大，电加热器处于高温挡工作，由图可知，此时开关S接触“2、3”两个触点； （3）由图可知，开关S接触“1、2”两个触点时，只有R1工作，则通电5min，电流产生的热量：Q＝Wt5×60s＝1.2×105J。 【点评】本题考查并联电路的特点、电功率公式以及焦耳定律推导公式的灵活运用，属于电功率多挡位电路问题，能正确分析电路连接是解题的关键。 15. 如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如表。请解答下列问题： 型号 额定电压 打浆装置 电热装置 JYP﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率 180W 1000W 242W （1）电阻R1的阻值为多大？ （2）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？（设该豆浆的比热容为4.0×103J/（kg•℃）） （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为多大？ 【答案】（1）电阻R1阻值为48.4Ω；（2）加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收2.4×105J的热量； （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为7.08×104J。 【分析】（1）由图知，当S接a时，电路中只有R1，电阻较小，由P可知，此时电功率较大，为加热挡；利用P求R1；（2）利用Q吸＝cm（t﹣t0）求加热该浆需要吸收的热量；（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，求出总功率，再利用W＝Pt求正常工作1min所消耗电能。 【解答】解：（1）由图知，当S接a时，电路中只有R1，电阻较小，由P可知，此时电功率较大，为加热挡； 由P可得R1的阻值： R148.4Ω； （2）加热该浆需要吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg•℃）×1.0kg×（100℃﹣40℃）＝2.4×105J； （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，总功率： P总＝180W+1000W＝1180W， 正常工作1min所消耗电能： W＝Pt＝1180W×60s＝7.08×104J。 答：（1）电阻R1阻值为48.4Ω； （2）加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收2.4×105J的热量； （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为7.08×104J。 【点评】本题考查了吸热公式、电功率公式的应用，分析电路图得出高低温挡的电路组成是关键。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/6/22 16：16：18；用户：俞蜀平；邮箱：orFmNt3rrUdcpC6MK1JahluKb_no@weixin.jyeoo.com；学号：25155137 第 1 页 共 131 页 学科网（北京）股份有限公司 $九年级上册 第二章 能的转换与能的守恒 电路中的电能（一）电流的热效应、多档位用电器 知识点一：电流的热效应 1、电流的热效应 (一)电流的热效应 (1)定义：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质：电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。 (3)应用：各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。 电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。 2、探究影响电热的因素 提出问题：电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设：结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。 设计实验：如图(注意控制变量法的运用) 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验： ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论： ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 【拓展】 (1) 电阻丝产生的热看不见，可对电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油上升的高度进行比较，这是采用了转换法。 (2) 电流产生的热量与电阻、电流和通电时间均有关系，在研究热量与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，这是采用了控制变量法。 经典题型1 电流的热效应 1. 下列用电器中，利用电流的热效应工作的是（　　） A．电熨斗 B．电风扇 C．电子表 D．电视机 2. 如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V 100W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器中产生热量最多的是（　　） A．电视机 B．电烙铁 C．电风扇 D．三个用电器一样多 3. 电蚁拍灭蚊蚁时，蚊子碰到金属网形成闭合电路，蚊子往往会被烧毁。下列说法合理的是（　　） A．蚊子不能导电所以会被烧毁 B．电蚊拍电压降低则烧毁效果更好 C．蚊子烧毁是因为电流的热效应 D．烧毁时没有电流通过蚁子 4. 芯片体积小，元件密集。芯片正常工作时，相当于电路中的　 　 （选填“电源”或“用电器”）。芯片元件有　 　 ，由于电流热效应，电流通过芯片时，不可避免地会产生热量。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过　 　 的方式改变芯片内能。 经典题型2 探究电热的影响因素 5. 如图是探究焦耳定律的装置（R甲＞R乙），下列说法正确的是（　　） A．两烧瓶里都装煤油，是因为煤油比热容比水大，现象明显 B．闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快 C．该实验是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系 D．该实验运用了控制变量法和类比法 6. 如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。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。下列说法正确的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等 D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 7. 明利用阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干，进行“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验探究，提出了下列猜想： A.与通电时间有关 B.与电阻大小有关 C.与电压大小有关 D.与电流大小有关 （1）将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头紧贴电阻丝，闭合开关一段时间后火柴才燃烧，这验证了猜想 　 　。 （2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路。闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴均未燃烧。为了得出实验结论，在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更合理？　 　（填字母序号） A.20Ω 30Ω B.15Ω 15Ω C.5Ω 25Ω （3）小明想利用图1探究猜想C时，发现图1中电阻、电压都不相同，存在两个变量。因此小明又进行了如图2所示探究：将两个同型号的直流电动机串联在电路中，给电动机M1施加外力使其减慢转速，发现V1示数减小，V2示数增大。维持V1、V2示数不变（U1＜U2），每隔30秒用电子温度计测量电动机的温度，记录数据T1、T2如表所示。 表：t表示时间，T表示温度 时间t/s 0 30 60 90 120 150 温度T1/℃ 17.8 19 20 21.2 21.9 22.4 温度T2/℃ 17.8 19.1 20 21.2 22 22.6 ①在实验中，采用串联方式连接两个电动机的目的是 　 　 。 ②通过对实验数据的分析，小明进一步理解了焦耳定律为何表述为Q＝I2Rt，而不是Qt。请结合实验情景，说说小明这样认为的理由 　 知识点二：焦耳定律 (1)焦耳定律的内容： 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。 焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式：Q=I2Rt。 国际单位制：Q：热量，焦耳 J I：电流，安培 A R：电阻，欧姆 Ω t：时间，秒 s 推导公式:（只适用于纯电阻电路：电热器、电炉、电饭锅、电烙铁等，电能全部转化为内能 Q=W） Q=W=Pt Q=W=UIt Q=W=U2/Rt 【要求灵活应用】 注意：电动机不是纯电阻，只能用 Q=I2Rt 算电热，不能用上面三个推导式。 (3)对焦耳定律的计算公式Q=I2Rt的理解要注意以下几点： ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 （4）单位换算：1kW·h=3.6×106J 【重点】串、并联电热规律： 电源电压不变 串联（电流I相同）：由 Q=I2Rt，Q与R成正比Q2/Q1=R2/R1​ 电阻越大，发热越多 并联（电压U相同）：由 Q=U2/Rt，Q与R成反比Q2/Q1=R2/R1​ 电阻越小，发热越多 经典题型3 焦耳定律 8. 小明同学在班会活动课上表演了一个小魔术：用金属片点燃火柴，将一金属片接在学生电源上（如图所示），他将火柴放在哪个位置效果最明显（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．都一样 9. 小华受汽车加热座椅的启发，应用所学的知识为爷爷制作了一个用电阻丝制成的电加热座垫，让爷爷冬天坐在椅子上暖和。测试后，小华想让座垫在相同时间内产生的热量多点，小华设计的下列改造方法可行的是（　　） A．把电阻丝剪去一小段 B．减小座垫电路的电源电压 C．更换一根同材料同长度更细的电阻丝 D．与现有电阻丝串联一根相同的电阻丝 10. 如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（　　） A．选择煤油不选水原因之一是煤油的比热比水大 B．通电几分钟后 R2所在的烧瓶温度计示数更高 C．温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少 D．该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系 经典题型4 焦耳定律的计算 11. 口香糖的锡纸可以用来做一些有趣的小实验。将其剪成如图甲所示形状，其中AB段和CD段等长，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池的正、负极，发现锡纸条AB段先开始着火，如图乙所示。下列分析不正确的是（　　） A．AB段两端电压比CD段两端电压大 B．通过AB段的电流比CD段的电流大 C．AB段的电阻值比CD段的电阻值大 D．AB段产生热量比CD段产生热量多 12. 将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1：R2＝2：5．通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（　　） A．2：5 B．5：2 C．4：25 D．25：4 13. 如图所示，两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样，将它们串联后接在电压可在3～9V之间调节的电源上，闭合开关S，若两灯的灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（　　） A．通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流 B．当电源电压调节到9V时，灯L1与L2都能正常发光 C．调节电源电压过程中，灯L1始终与灯L2一样亮 D．L1与L2产生的光能可用焦耳定律进行计算 14. 电吹风是现代家庭的常用电器。如图甲所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如图乙所示： （1）当只闭合S1时，电吹风工作1min消耗的电能是多少J？ （2）当同时闭合S1、S2时，电吹风工作时通过R的电流为多大？ （3）当电吹风吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少J？ 15. 某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表： / U（V） I（A） W（J） Q（J） 不转动 0.2 0.2 W1 Q1 转动 3.0 1.2 W2 Q2 利用如表数据计算和分析： （1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。 （2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。 （3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。 知识点三：多档位电热器 一、串联电路中的高温挡和低温挡分析 判断电热器高温挡和低温挡的依据是电热器的功率，当电源电压一定时，串联的电阻越多，总电阻越大，总功率越小，温度挡位越小。 【拓展】当题中没有电源电压与所求电阻时，可设电源电压为U总，电阻为R1，U总=U1+U2列方程可得。 二、并联电路中的高温挡和低温挡分析 当电源电压一定时，并联电路中并联的电阻越电阻越小，总功率越大，温度挡位越大。 三、两个电阻在串联和并联电路中通过，比较功率来判断温度挡位【总电阻的变化】 根据P=U2/R，要比较功率的大小只需要比较总电阻的大小即可，当总电阻最大时 ,功率最小，为低 温挡；当总电阻最小时,功率最大，为高温挡。 ①多开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S：电路只有R2 ⇒ 高温档 断开S：R1和R2串联 ⇒ 低温档 闭合S、S1：R1和R2并联 ⇒ 高温档 只闭合S：电路只有R1 ⇒ 低温档 （R1>R2） 只闭合S1：电路只有R1 ⇒ 低温档 只闭合S2：电路只有R2 ⇒ 中温档 闭合S1、S2：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ②多触点开关类 电路图 档位分析 表达式 接0、1：不工作 接1、2：电路只有R1 ⇒ 低温档 接2、3：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ③旋钮开关类 电路图 档位分析 表达式 接1：R1和R2串联⇒ 低温档 接2：电路只有R2 ⇒ 高温档 接1：R和R串联⇒ 低温档 接2：电路只有R ⇒ 中温档 接3：R和R并联⇒ 高温档 ④单刀双掷开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S1 S2接a：R1和R2并联 ⇒ 高温档 S2接b：电路只有R1 ⇒ 中温档 断开S1 S2接a：不工作 S2接b：R1和R2串联 ⇒ 低温档 经典题型5 多档位电热器 16. 电源电压U不变，闭合开关后，虚线框里的电阻功率最小的是（　　） A． B． C． D． 17. 许多汽车的后视镜配备了如图甲所示的加热装置，该装置有“低温”除雾和“高温”除霜功能，保持镜面清晰，确保驾驶安全。其内部电路如图乙所示，R1和R2为加热电阻。下列分析不正确的是（　　） A．闭合开关S，电路中只有R2工作，处于除雾状态 B．闭合开关S、S1电路中R1和R2同时工作，处于除霜状态 C．除雾状态，电路的总电流最大 D．除霜状态，电路的总功率最大 18. 如图所示电路，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.3A．那么闭合S、S1后，R1与R2的电功率之比是（　　） A．2：3 B．3：2 C．5：2 D．1：2 19. 如图为某电热靴的加热电路，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c三处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温挡为6W，下列说法正确的是（　　） A．金属片M拨至c处时是低温挡 B．金属片M拨至a处时是高温挡 C．高温挡工作时，电热靴功率是12W D．中温挡工作时，电热靴功率是12W 20. 如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为1100W，电源电压恒为220V，则以下说法正确的是（　　） A．电热丝电阻R1＝44Ω B．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W C．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联 D．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水 21. 如图是某款电热水龙头的内部简化电路原理图，R1、R2是用于发热的定值电阻，通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现热水、温水、冷水挡的切换。 （1）当开关S接触2、3触点，此时电路中发热的电阻为　 （填“R1”“R2”或“R1、R2”），水龙头放出的是　 。 （2）已知该电热水龙头热水挡的功率为2200W，温水挡的功率为1000W，则R1的阻值为　 　 Ω。 22. 如图甲是一款家用电水壶内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过转动旋钮开关可实现加热和保温两种功能。 （1）将电水壶的开关S闭合后，旋钮开关在如图甲所示位置，此时电水壶处于　 　 （填“加热”或“保温”）状态。 （2）当该电路中只有电水壶工作时，观察到在2分钟内电能表（如图乙）上的转盘转过30转，则该电水壶消耗的电能为　 　 kW•h，电水壶的实际功率为　 　 W。 23. 某型号电饭锅如图甲所示，额定电压为220V，额定加热功率为1100W，其能效等级为三级。图乙为其简化电路图，通过开关S的切换可实现加热与保温两档功能，其中R1、R2均为阻值不随温度变化的发热电阻。 （1）求电阻R1的阻值。 （2）小黄关闭家中其他用电器后，仅让电饭锅在保温状态下正常工作，在20分钟内观察到电能表（图丙）转盘转了30圈。求该电饭锅的保温功率。 （3）国家标准规定，三级能效电饭锅在额定加热功率下工作时，热效率η应满足81%≤η＜86%（热效率为有效输出能量与输入能量的比值）。小黄进行如下测试：电饭锅在额定加热状态下工作10分钟，能将质量为2kg的水从20℃加热至86℃。请通过计算判断该电饭锅的热效率是否符合三级能效标准。（已知水的比热容为：c水＝4.2×103J/（kg•℃））。 强 化 训 练 电流的热效应 1. 将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一只电饭煲正常工作相同时间，下列说法正确的是（　　） A．三个用电器产生的热量一样多 B．电风扇产生的热量最多 C．电视机产生的热量最多 D．三者消耗的电能相等 2. 科学兴趣小组的同学按如图装置进行实验，他们在探究电流通过导体产生的热的多少与什么因素有关（　　） A．电阻大小 B．电流大小 C．液面高低 D．通电时间 3. 如图是课本中选取的几个实验装置图，下列说法错误的是（　　） A．这四个实验都用到了转换法和控制变量法的思想 B．乙图研究电功率与电流的关系实验中两个灯泡的规格应相同 C．丙图烧瓶中液体选用煤油是由于煤油的比热容小，实验效果明显 D．丁图中食物燃烧过程中若熄灭了，可以重新点燃直至完全燃尽，测出试管中液体的最高温度 4. 有两个用电器，一个是“220V 100W”的电风扇，另一个是“220V 100W”的电熨斗，在额定电压下工作相同的时间，这两个用电器消耗的电能 　　 （填“电风扇多”“电熨斗多”或“一样多”），产生的热量 　 　 （填“电风扇多”“电熨斗多”或“一样多”）。我们发现电加热器通电后热得发烫，而跟电加热器连接的铜导线却不怎么热，请你解释其中的原因 　　 。 5. 如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为10V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是　 W；若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量是　 J。 探究电热的影响因素 6. 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，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的 D．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大 7. 小柯利用如图所示的电阻和三个封闭有等量空气的透明容器完成“焦耳定律”的探究实验。（部分装置未画出） （1）容器内选用空气作为介质进行实验，优点是　 。 （2）比较　 两个装置可探究电流通过导体时产生的热量与电流的关系。 （3）比较甲、乙装置可得到结论：相同时间内　 　 。 （4）仅用R5＝20欧替代R4，装置丙中U形管高度差会变　 　 。 8. 为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，小科设计了如图甲实验：在A、B两个试管内装入相同质量和温度的热变色溶液，其变色原理如图乙所示；再将两个阻值分别为5欧和10欧的电阻串联后分别放入两个试管，电阻的表面涂有绝缘层。 （1）将图甲中的电路连接完成； （2）根据图乙，结构1中肯定含有的元素是　 　 ； （3）若电流通过导体产生的热量与电阻大小有关，则观察到的实验现象应为　 　 ； （4）小科对电热与电阻的定量关系开展研究，在A、B两个试管内分别插入温度计，并在试管外面包上隔热材料。保持滑片位置不变，每隔20秒记录溶液的温度，数据如图丙所示。由此可得出的结论为　 　 。 9. 某学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图甲所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。 （1）实验中通过观察 　 　 来反映电流通过导体时产生热量的大小。 （2）透明容器中密封着一定量空气的优点是 　 　 。 （3）图甲电路通电一段时间后，若发现左侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 　 　 。 （4）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 　 　 。 （5）将A、B、C三个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，比较三个U形管内液面高度变化ΔhA、ΔhB和ΔhC之间的大小关系 　 。 ：orF_no@weixin.jyeoo.com；学号：25155137 多档位电热器 10. 如图所示的电路中，可通过更换电表并改变开关状态，实现下列两种情境。情境一：甲、乙都是电流表时，当S1闭合，S2断开，发现甲、乙两表读数之比为I甲：I乙＝2：3；情境二：则当甲、乙都是电压表时，S1、S2都闭合。则下列判断正确的是（　　） A．通过情境一可知，两个电阻阻值之比R1：R2＝1：2 B．情境二中，经过两电阻的电流之比I1：I2＝1：2 C．情境二中，甲、乙两表读数为U甲：U乙＝3：2 D．前后两种情境下，相同时间内电路消耗的电能之比W前：W后＝9：2 11. 电饭煲具有保温和加热功能，晓东同学设计了如图所示的模拟电路（R1＞R2），其中保温状态和加热状态电功率都最小的是（　　） A． B． C． D． 12. 两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（　　） A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4 13. 班上有一台饮水机，它的工作电路如图所示，S0是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态。当S0闭合时，饮水机处于 　 　 状态（填“加热”或“保温”）；若在保温状态下，饮水机消耗的功率是44W，则R2的阻值是 　 Ω。 14. 学习了“焦耳定律”的内容后，小科同学想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点，已知R1＝121Ω。请回答： （1）为了达到目的，R2该选取阻值为 　 　 （填“121Ω”或“242Ω”）的电热丝。 （2）要使该电加热器处于高温挡工作，则开关S应接触 　 　 两个触点。 （3）开关S接触“1、2”两个触点时，通电5min，电流产生的热量是 　 J。 15. 如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如表。请解答下列问题： 型号 额定电压 打浆装置 电热装置 JYP﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率 180W 1000W 242W （1）电阻R1的阻值为多大？ （2）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？（设该豆浆的比热容为4.0×103J/（kg•℃）） （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为多大？ 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/6/22 16：16：18；用户：俞蜀平；邮箱：orFmNt3rrUdcpC6MK1JahluKb_no@weixin.jyeoo.com；学号：25155137 第 1 页 共 131 页 学科网（北京）股份有限公司 $