2.3 电路中的电能（第4课时）电热器与焦耳定律同步培优练习2026-2027学年浙教版科学九年级上册

**基本信息** 以“电流热效应-实验探究-焦耳定律应用”为主线，分层设计基础认知、实验探究、综合应用三阶练习，强化科学观念建构与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|电流热效应概念辨析|结合生活实例（如电饭煲、电烙铁）设计选择题，巩固科学观念| |实验探究|影响电热因素的实验分析|采用教材经典实验装置（如空气/煤油吸热），训练控制变量法与转换法，培养探究实践能力| |综合应用|焦耳定律公式及电路档位计算|联系暖风机、电烤箱等实际电器，设计多档位电路分析题，提升科学思维与问题解决能力|

第3节 电路中的电能（第4课时）电热器与焦耳定律同步培优练习 一、电流的热效应 例1：下列事例中，不属于利用电热工作的是（　　） A．用家用电饭锅煮米饭 B．用电烙铁焊接电器元件 C．用电热孵卵器孵小鸡 D．用继电器作烟雾报警器 二、影响电热的因素的实验探究 例1：（2023九上·南浔期末）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量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，回答下列问题： （1）通电后透明容器中空气的内能增大是通过　 　的方式改变的，图甲所示的装置是用来探究电流通过导体产生的热量多少跟　 　大小的关系； （2）如果实验乙通过容器①电阻丝电流是2A，则容器②内电阻丝在1min内产生的热量是　 J。 （3）实验中研究电流产生的热量多少，是通过比较U形管液面高度变化大小来比较的，这种实验方法称为　 　。 例2：如图甲、乙所示，在探究“影响电流的热效应的因素”实验中，三个烧瓶中装入等质量的煤油。 （1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了如图甲所示的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入支温度计，该实验通过比较　 　（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来判断相同时间内不同电流产生热量的多少。下列探究实验也采用这种研究方法的是　 　。 A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻 C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小通过木块移动的距离来比较 （2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中：然后移动滑动变阻器的滑片改变电流的大小，重复上述操作，获得第2组数据（见表）。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度的升高量/℃ 1 0.3 30 10 1.5 2 0.6 30 10 6.0 由此得出结论：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越　 　。 （3）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙所示的　 　（选填“B”或“C”）烧瓶中的电阻与图甲所示烧瓶中的电阻　 　（选填“串联”或“并联”）。 三、焦耳定律 例1：某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温档和高温档的暖风机，设计了发热部分的两种电路，如图甲、乙所示。 （1）图甲中，当开关S闭合、S1断开时，R1和R2的连接方式是　 　，此时处于　 　档工作状态。 （2）若选用图乙所示电路，电源电压为24伏，想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦，则选用R3的阻值应为多少？ （3）按图乙电路制作的眼风机高温档的总功率为200瓦，在高温档工作6000秒，暖风机所消耗的电能是多少？ 例2：（2023九上·杭州期末）如表为电烤箱铭牌的部分参数，其简化电路如图所示。 额定电压 220V 额定功率 高温挡 1100W 低温挡 440W （1）当开关S闭合时，电烤箱处于　 　挡。 （2）结合数据分析计算，R1、R2的阻值是多少？ （3）当电烤箱处于低温挡工作1分钟，R1消耗的电能是多少？ 课后作业 1．下列电器工作时，主要利用电流热效应的是（　　） A．电视机 B．洗衣机 C．电风扇 D．电热壶 2．有3个用电器，其中一个是“220V 100W"的电风扇，一个是“220V 100W“的电视机，另一个是“220V 100W”的低功率电熨斗，都在额定电压下工作相同的时间，这3个用电器产生的热量最多的是（　　）。 A．电风扇 B．电视机 C．低功率电熨斗 D．产生热量一样多 3．（2023九上·杭州期末）小科同学利用如图所示装置来研究电热与哪些因素有关。甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为R甲＜R乙，以下说法正确的是（　　） A．通过两根电阻丝的电流大小关系为I甲＞I乙 B．烧瓶内选用比热容较小的液体，可使实验现象更明显 C．通过此实验，可以得出导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻及通电时间成正比 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水 （3） （4） 4．如图是研究电流产生热量实验装置的一部分，两个透明容器内密封着等质量、同温度的空气，容器内的电热丝阻值不同。在通电时间相同的情况下，下列判断不正确的是（　　） A．该装置探究的是：通电导体产生的热量多少与电阻的关系 B．该装置通过U形管液面的高度差显示容器内空气温度的变化 C．与甲相连的U形管液面升高得少，是因为通过甲容器中的电流小 D．与乙相连的U形管液面升高得多，是因为乙容器中电阻大放热多 5．下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是（　　） A． B． C． D． 6．如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”的实验装置，煤油的质量、初温均相同，5分钟后观察到甲瓶中温度计示数比乙瓶高，若电阻丝的电阻分别为R甲和R乙，通过的电流分别为I甲和I乙，则（　　） A．I甲 > I乙，R甲> R乙 B．I甲 = I乙，R甲> R乙 C．I甲 = I乙，R甲< R乙 D．I甲 > I乙，R甲< R乙 7．如图所示，电阻R和电动机M串联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（　　） A．W1<W2 Q1=Q2 B．W1=W2 Q1=Q2 C．W1=W2 Q1>Q2 D．W1<W2 Q1<Q2 8．有两根电阻丝R1、R2和一个电源E，且电源E两端电压保持不变。如果只将电阻丝R1接在电源E两端，电阻丝R1在120s内产生的热量为12Q；如果将电阻丝R1、R2并联接在电源E两端，电阻丝R1、R2在60s内产生的总热量为8Q，则（　　） A．R1∶R2＝1∶4 B．R1∶R2＝1∶3 C．如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为4Q，则需要通电的时间为320s D．如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为4Q，则需要通电的时间为150s 9．科学兴趣小组制作“可调式电热水壶”，要求满足：闭合开关后，顺时针调节旋钮滑片P时，通过发热体的电流增大，产热加快；同时显示仪（电压表）示数增大。下列设计符合要求的是（　　） A． B． C． D． 10、（2023九上·嘉兴期末）如图是研究电热与哪些因素有关的装置，两只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶内各装一根阻值不同的电阻丝R甲和有R乙，将两根电阻丝串联在电路中。 （1）烧瓶内装的是比热小的煤油而不是水，优点是　 　。 （2）闭合开关，一段时间后甲烧瓶内玻璃管中的液面要升得更高，则两电阻丝的大小关系R甲　 　R乙（选填“>”，“<”或“=”）。 11．学正小组利用如图装置研究电热跟哪些因素有关。 猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多； 猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。 为验证猜想，实验步骤如下： ①将阻值为和的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶（瓶塞上各插1根相同的玻璃管）中，按图所示连接电路； ②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为Δh1、Δh2； ③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置； ④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为Δh3、Δh4； （1）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例 ； （2）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想，为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 ； （3）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？ ； （4）若猜想成立，且不考虑热量损失，本实验中Δh1、Δh2、Δh3、Δh4之间的定量关系是 。 12．如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温档和低温档的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求： （1）电热丝加热时，把电能转化为 ； （2）当开关S1、S2均闭合时，电加热器处于 （选填“高温档”或“低温档”）； （3）电阻丝R1的阻值； （4）在额定电压下，使用高温档工作3h，电加热器产生的热量是多少？ 13．便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。完成下列问题： 项目 参数 工作电压（V） 20 低档位功率（W） 5 高档位功率（W） 10 （1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器属于 档位； （2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？ （3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？ 14．小宁用一个88Ω的电阻R1、开关和导线等器材制作了一个电烤箱，将电烤箱接入电压为220V的家庭电路，简化电路如图甲所示。 （1）求通过R1的电流和R1消耗的电功率。 （2）小宁发现用图甲的方式烘烤蛋糕耗时过长，找来一个与R1相同规格的电阻R2进行改装，改装后电路如图乙。闭合开关S后，通电10min，求改装后电烤箱产生的热量。 15．如图所示是一种适合北方冬季使用的电热加湿器，其工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中从而提高空气湿度。下表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数，其发热电路如下图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，通过旋转可以实现档位的转换。 （1）小明在开始加热前测得水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，若从加热到沸腾最短时间为3分钟，则该电热槽中的水加热到沸腾需吸收的热量为多少？（不计热损失） （2）R1的阻值为多少？ （3）该加湿器在低档时的发热功率是多少？ 额定电压 220V 额定最大发热功率 400W 水箱容积 4L 适用面积 40~60m2 16.（2022·浙江丽水·中考真题）空气炸锅是种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅；其内部电路可简化为图乙，部分参数和食品加热时间如表所示，其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。 部分参数 风扇额定功率/W 80 发热管额定功率/W 1320 额定电压/V 220 食品加热时间 薯条/分 12-15 鸡翅/分 18-20 （1）正常工作时，求通过发热管的电流；______ （2）某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟，求所消耗的电能；______ （3）根据空气炸锅的工作原理，发热管风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是______。 17.电热桌垫在冬天很受欢迎（如图甲）。某校综合实践活动小组的同学探究了它的原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由8伏电源供电，发热部分由R1和R2组成，调温档有关、低温、高温三档，已知两图中R1均为6欧，R2均为2欧。 （1）按如图乙电路，当S1闭合、S2断开时电热桌垫处于   档（选填“关”、“低温”或“高温”）。 （2）图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？ （3）若该电热桌垫实际电路如图丙，现电热桌垫处于高温档，开关S1闭合，S2      （选填“断开”或“闭合”）。 （4）图乙中当电热桌垫处于低温档时，求10分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响） 18．小科同学为实现衣服快速晾干，计划利用电源、小型风机M、电热丝R、导线等元件做一个简易烘衣机，如图是他设计的烘衣机外形及其电路结构图。其中U0=6伏，R=10欧，电动机的内阻为4欧，当开关闭合时测得电流表示数为1.5安。回答下列问题： （1）开关闭合后，计算电热丝工作10分钟产生的热量。 （2）工作10分钟，计算风机产生的机械能。 （3）尝试工作几次后小科发现：电流表示数会不断减小，同时刚开始工作时干衣室内温度变化不明显，而当衣物快烘干时，干衣室内的温度逐步升高。请你分析造成这种现象的原因。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 电路中的电能（第4课时）电热器与焦耳定律同步培优练习 一、电流的热效应 例1：下列事例中，不属于利用电热工作的是（　　） A．用家用电饭锅煮米饭 B．用电烙铁焊接电器元件 C．用电热孵卵器孵小鸡 D．用继电器作烟雾报警器 【答案】D 【详解】A．电饭锅煮米饭时，电能转化为内能，电饭锅是利用电流的热效应工作的，故A不符合题意； B．用电烙铁焊接电器元件时，将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意； C．用电热孵卵器孵小鸡时，将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意； D．用继电器作烟雾报警器时，由于电磁继电器利用通电导体周围存在磁场的原理，所以是利用电流的磁效应工作的，故D符合题意。 故选D。 二、影响电热的因素的实验探究 例1：（2023九上·南浔期末）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量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，回答下列问题： （1）通电后透明容器中空气的内能增大是通过　 　的方式改变的，图甲所示的装置是用来探究电流通过导体产生的热量多少跟　 　大小的关系； （2）如果实验乙通过容器①电阻丝电流是2A，则容器②内电阻丝在1min内产生的热量是　 　J。 （3）实验中研究电流产生的热量多少，是通过比较U形管液面高度变化大小来比较的，这种实验方法称为　 　。 【答案】（1）热传递；电阻（2）300 （3）转换法 【解析】（1）改变物体内能的方式：①做功，本质为能量的转化；②热传递，本质为能量的转移。根据甲图分析哪个因素不同，哪些因素相同即可。 （2）首先根据并联电路的电流规律I总=I1+I2计算出通过容器②电阻丝的电流，再根据Q=I2Rt计算产生的热量。 【解答】（1）通电后，电阻丝发热，空气从电阻丝吸收热量，则透明容器中空气的内能增大是通过热传递的方式改变的。根据甲图可知，两个电阻丝串联，即电流相等，而两个电阻丝阻值不同，那么该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系。 （2）根据乙图可知，容器①电阻丝在干路上，容器②电阻丝在支路上。 由于②容器中电阻丝和容器外电阻丝阻值相同，那么通过它们的电流相等， 根据I总=I1+I2可知，都是干路电流的一半，也就是1A。 则容器②内电阻丝在1min内产生的热量为：Q=I2Rt=（1A）2×5Ω×60s=300J。 例2：如图甲、乙所示，在探究“影响电流的热效应的因素”实验中，三个烧瓶中装入等质量的煤油。 （1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了如图甲所示的装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入支温度计，该实验通过比较　 　（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来判断相同时间内不同电流产生热量的多少。下列探究实验也采用这种研究方法的是　 　。 A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻 C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小通过木块移动的距离来比较 （2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中：然后移动滑动变阻器的滑片改变电流的大小，重复上述操作，获得第2组数据（见表）。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度的升高量/℃ 1 0.3 30 10 1.5 2 0.6 30 10 6.0 由此得出结论：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越　 　。 （3）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙所示的　 　（选填“B”或“C”）烧瓶中的电阻与图甲所示烧瓶中的电阻　 　（选填“串联”或“并联”）。 【答案】温度计示数变化；C；多；C；串联 三、焦耳定律 例1：某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温档和高温档的暖风机，设计了发热部分的两种电路，如图甲、乙所示。 （1）图甲中，当开关S闭合、S1断开时，R1和R2的连接方式是　 　，此时处于　 　档工作状态。 （2）若选用图乙所示电路，电源电压为24伏，想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦，则选用R3的阻值应为多少？ （3）按图乙电路制作的眼风机高温档的总功率为200瓦，在高温档工作6000秒，暖风机所消耗的电能是多少？ 【答案】（1）串联；低温 （2）解：根据P=UI得： 通过R的电流：I1= =120瓦=5安 电阻R3的阻值：R3= =4.8伏 答：选用R3的阻值应为4.8欧。 （3）解：暖风机消耗的电能： w= Pt= 200瓦×600秒=1.2×105焦 答：暖风机消耗的电能是1.2×105焦。 【解析】【分析】（1）用电器首尾相连为串联，并排连接在电路两点间为并联。根据公式比较电功率的大小，从而确定对应的工作状态。 （2）首先根据 计算出通过R3的电流，再根据计算出它的电阻； （3）根据W=Pt计算出暖风机消耗的电能。 【解答】（1）根据甲图可知，当开关S闭合，S1断开时，两个电阻首尾相连，应为串联。 当开关S闭合，S1闭合时，只有R1工作； 那么电路的总电阻R串>R1； 根据公式可知，此时的总功率P串<P1； 则前者为低温状态，后者为高温状态。 例2：（2023九上·杭州期末）如表为电烤箱铭牌的部分参数，其简化电路如图所示。 额定电压 220V 额定功率 高温挡 1100W 低温挡 440W （1）当开关S闭合时，电烤箱处于　 　挡。 （2）结合数据分析计算，R1、R2的阻值是多少？ （3）当电烤箱处于低温挡工作1分钟，R1消耗的电能是多少？ 【答案】（1）高温 （2）电阻R1的阻值为：R1= =44Ω， 两个电阻串联的总电阻为：R= =110Ω， 电阻R2的阻值为：R2=R-R1=110Ω-44Ω=66Ω （3）当电烤箱处于低温档时，电路中的电流为：I= =2A 当电烤箱处于低温档工作1min，R1消耗的电能是：W=I2R1t=（2A）2×44Ω×1×60s＝10560J 【解析】（1）根据公式比较开关在不同状态下的电功率大小即可； （2）当高温档时，只有R1自己工作，可根据 计算它的阻值。当低温档时，两个电阻串联，可根据 计算出总电阻，最后根据 ：R2=R-R1 计算出电阻R2的阻值。 （3）低温档时两个电阻串联，首先根据 计算出通过电路的电流，再根据 W=I2R1t 计算出R1消耗的电能。 【解答】（1）根据图片可知，当开关S断开时，两个电阻串联，总电阻为R串； 当开关S闭合时，只有R1自己工作，总电阻为R1； 则R串>R1； 根据公式，则P串<P1。 那么前者为低温档，后者为高温档。 课后作业 1．下列电器工作时，主要利用电流热效应的是（　　） A．电视机 B．洗衣机 C．电风扇 D．电热壶 【答案】D 【解析】【分析】电流通过导体时都会发热，这种现象叫电流的热效应，将电能转化为热能。 【解答】A.电视机将电能转化为光能和声能，故A不合题意； B.洗衣机将电能转化为机械能，故B不合题意； C.电风扇将电能转化为机械能，故C不合题意； D.电热壶将电能转化为热能，故D符合题意。 故选D。 2．有3个用电器，其中一个是“220V 100W"的电风扇，一个是“220V 100W“的电视机，另一个是“220V 100W”的低功率电熨斗，都在额定电压下工作相同的时间，这3个用电器产生的热量最多的是（　　）。 A．电风扇 B．电视机 C．低功率电熨斗 D．产生热量一样多 【答案】C 【解析】【分析】根据各个用电器的能量转化过程分析判断。 【解答】根据W=Pt可知，三个用电器的额定功率相等，工作时间相等，则消耗的电能相等。电风扇将电能转化为风能和热能，电视机将电能转化为光能和热能，电熨斗将电能全部转化为热能，则产生热量最大的是电熨斗，故C正确，而A、B、D错误。 故选C。 3．（2023九上·杭州期末）小科同学利用如图所示装置来研究电热与哪些因素有关。甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为R甲＜R乙，以下说法正确的是（　　） A．通过两根电阻丝的电流大小关系为I甲＞I乙 B．烧瓶内选用比热容较小的液体，可使实验现象更明显 C．通过此实验，可以得出导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻及通电时间成正比 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水 【答案】B 【解析】（1）串联电路中各处电流电流都相等； （2）在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的温度变化大，据此进行分析； （3）根据控制变量法进行分析； （4）比较水和煤油的比热容大小时，需要控制水和煤油的质量相同，还需要用相同的加热器加热。【解答】A.由图可知，该电路为串联电路，通过两根电阻丝的电流是相同的，故A错误； B.在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故B正确； C.如图所示的实验中，通过滑动变阻器改变通过甲、乙两个电阻丝的电流，所以实验可以得出，电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关，但并不能得到它们之间的数值关系，故C错误； D.比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要控制两个电阻的阻值相同，故D错误。 4．如图是研究电流产生热量实验装置的一部分，两个透明容器内密封着等质量、同温度的空气，容器内的电热丝阻值不同。在通电时间相同的情况下，下列判断不正确的是（　　） A．该装置探究的是：通电导体产生的热量多少与电阻的关系 B．该装置通过U形管液面的高度差显示容器内空气温度的变化 C．与甲相连的U形管液面升高得少，是因为通过甲容器中的电流小 D．与乙相连的U形管液面升高得多，是因为乙容器中电阻大放热多 【答案】C 【详解】A．装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻大小不同，可探究电流产生的热量与电阻的关系，故A正确，不符合题意； B．容器内空气温度的变化不易观察，但容器内空气温度升高时，空气体积膨胀，推动U形管中的液体上升，从而用U形管中左右液面的高度差来显示容器内空气温度的变化，这是转换法，故B正确，不符合题意； C．与甲相连的U形管液面升高得少，根据转换法，是因为A电阻产生的热量少，两电阻串联接入电路，电流和通电时间相同，由Q=I2Rt知道，A电阻丝的阻值小，而不是通过甲容器中的电流小，故C错误，符合题意； D．根据转换法和Q=I2Rt知道，与乙相连的U形管液面升高得多，是因为乙容器中电阻大放热多，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】串联电路总电阻大于任何一个分电阻，并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，根据电阻串联和并联的特点可知，四个图中电路的总电阻关系为 由题知，甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，由可知，C图中电路的总电阻最大，所以相同时间内产生的总热量最少，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 6．如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”的实验装置，煤油的质量、初温均相同，5分钟后观察到甲瓶中温度计示数比乙瓶高，若电阻丝的电阻分别为R甲和R乙，通过的电流分别为I甲和I乙，则（　　） A．I甲 > I乙，R甲> R乙 B．I甲 = I乙，R甲> R乙 C．I甲 = I乙，R甲< R乙 D．I甲 > I乙，R甲< R乙 【答案】B 【详解】由图可知，甲、乙串联接入电路中，所以两者通过的电流相同，即 甲烧瓶的玻璃管内液面升高比乙快，说明甲中电阻丝产生的热量多，根据焦耳定律可知，通电时间和电流相同，则甲的电阻要大一些，即 R甲＞R乙 故B符合题意。 故选B。 7．如图所示，电阻R和电动机M串联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（　　） A．W1<W2 Q1=Q2 B．W1=W2 Q1=Q2 C．W1=W2 Q1>Q2 D．W1<W2 Q1<Q2 【答案】A 【详解】已知电阻R跟电动机线圈串联在电路中，闭合开关，电路中电流相等，即，电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，经过相同时间t，根据焦耳定律，产生热量的热量；对电阻R来说，纯电阻电路电流所做的功，电动机正常工作时是非纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为内能、大部分转化为机械能，则电流所做的功（消耗的电能）大于电流产生的热量，即：，所以，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8．有两根电阻丝R1、R2和一个电源E，且电源E两端电压保持不变。如果只将电阻丝R1接在电源E两端，电阻丝R1在120s内产生的热量为12Q；如果将电阻丝R1、R2并联接在电源E两端，电阻丝R1、R2在60s内产生的总热量为8Q，则（　　） A．R1∶R2＝1∶4 B．R1∶R2＝1∶3 C．如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为4Q，则需要通电的时间为320s D．如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为4Q，则需要通电的时间为150s 【答案】B 【详解】A．根据焦耳定律Q=I2Rt可知，热量与时间成正比，因此R1在60s内产生的热量 Q1=12Q=6Q 那么电阻R2在60s内产生的热量 Q2=Q总-Q1=8Q-6Q=2Q 根据焦耳定律Q=可知，热量与电阻成反比；即 === 故B正确，而A错误； CD．当R1单独接在电源上时，产生的热量 12Q=120s 将两个电阻串联在电源上时，产生的热量 4Q= 两个式子作比得到 = 解得 t=160s 故C、D错误。 故选B。 9．科学兴趣小组制作“可调式电热水壶”，要求满足：闭合开关后，顺时针调节旋钮滑片P时，通过发热体的电流增大，产热加快；同时显示仪（电压表）示数增大。下列设计符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．变阻器与发热体串联，电压表测发热体两端的电压，顺时针转动旋钮型变阻器滑片时，变阻器接入电路中的电阻不变，电路的总电阻不变，由可知，通过发热体的电流不变，根据Q=I2Rt可知，产热不变，根据U=IR可知，发热体两端的电压不变，显示仪（电压表）示数不变，故A不符合题意； B．变阻器与发热体串联，电压表测发热体两端的电压，顺时针转动旋钮型变阻器滑片时，变阻器接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，由可知，通过发热体的电流变大，根据Q=I2Rt可知，产热加快，根据U=IR可知，发热体两端的电压变大，显示仪（电压表）示数变大，故B符合题意； C．变阻器与发热体串联，电压表测变阻器两端的电压，顺时针转动旋钮型变阻器滑片时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路的总电阻变大，由可知，通过发热体的电流变小，根据Q=I2Rt可知，产热减慢，根据U=IR可知，发热体两端的电压变小，由串联分压可知，显示仪（电压表）示数变大，故C不符合题意； D．变阻器与发热体串联，电压表测量变阻器两端的电压，顺时针转动旋钮型变阻器滑片时，变阻器接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，由可知，通过发热体的电流变大，根据Q=I2Rt可知，产热加快，根据U=IR可知，发热体两端的电压变大，由串联分压可知，变阻器两端的电压变小，电压表的示数变小，故D不符合题意。 故选B。 10、（2023九上·嘉兴期末）如图是研究电热与哪些因素有关的装置，两只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶内各装一根阻值不同的电阻丝R甲和有R乙，将两根电阻丝串联在电路中。 （1）烧瓶内装的是比热小的煤油而不是水，优点是　 　。 （2）闭合开关，一段时间后甲烧瓶内玻璃管中的液面要升得更高，则两电阻丝的大小关系R甲　 　R乙（选填“>”，“<”或“=”）。 【答案】（1）煤油比热容小，吸收相同的热量，温度变化大或玻璃管内液面上升高，实验效果明显 （2）> 【解析】（1）根据Q=cm△t可知，质量相同的不同物质吸收相同的热量时，升高的温度与比热容成反比，即比热容越小的物质，升高的温度越大，煤油受热后体积膨胀越多，玻璃管内液面上升的更多。 （2）首先根据液面的高度变化确定电阻丝产生热量的多少，再根据Q=I2Rt比较电阻丝的阻值大小。 【解答】（1）烧瓶内装的是比热小的煤油而不是水，优点是：煤油的比热容小，吸收相同的热量，温度变化大或玻璃管内液面上升高，实验效果明显。 （2）闭合开关，一段时间后甲烧瓶内玻璃管中的液面升得更高，说明甲电阻丝产生的热量多。甲和乙两个电阻丝串联，通过它们的电流大小和通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻R甲>R乙。 11．学正小组利用如图装置研究电热跟哪些因素有关。 猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多； 猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。 为验证猜想，实验步骤如下： ①将阻值为和的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶（瓶塞上各插1根相同的玻璃管）中，按图所示连接电路； ②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为Δh1、Δh2； ③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置； ④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为Δh3、Δh4； （1）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例 ； （2）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想，为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 ； （3）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？ ； （4）若猜想成立，且不考虑热量损失，本实验中Δh1、Δh2、Δh3、Δh4之间的定量关系是 。 【答案】 （1）电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热 （2）利用玻璃管中液柱的高度变化反映电流产生热量的多少 （3）电流和通电时间 （4） 【详解】（1）[1]猜想二是电流产生热量与电阻有关，并且电阻越大，电流产生热量越多；生活中我们注意到：电炉丝热得发红，与它串联的导线不是特别热；原因是电炉丝的电阻远远大于与它串联的导线的电阻，而通过的电流和通电时间相同，电炉丝热得发红，说明电流通过电炉丝产生的热量非常多；导线却不怎么热，说明电流通过导线产生的热量非常少。 （2）[2]电流产生的热量不能直接观察，但煤油受热温度升高，同时体积膨胀，所以通过细玻璃管中液柱的高度变化，可以间接判断电流产生热量的多少，运用的是转换法。 （3）[3]本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制电流和通电时间相同。 （4）[4]电热跟电阻的大小有关，电阻越大电热越多，在②中两电阻串联，通过的电流相等，10Ω小于20Ω，根据转换法，则观察到的实验结果为 同理可得 便可证明猜想二是正确的。通过的电流相同，使电阻变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化Δh2可得吸收热量的变化；电阻相同，使通过的电流变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化Δh3可得吸收热量的变化；电流和电阻都是变为原来的二倍，通过比较得出 可以得出对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大。综上可得：若猜想成立，且不考虑热量损失，本实验中Δhl、Δh2、Δh3、Δh4之间的定量关系是 12．如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温档和低温档的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求： （1）电热丝加热时，把电能转化为 ； （2）当开关S1、S2均闭合时，电加热器处于 （选填“高温档”或“低温档”）； （3）电阻丝R1的阻值； （4）在额定电压下，使用高温档工作3h，电加热器产生的热量是多少？ 【答案】（1）内能 （2）高温档 （3）48.4欧 （4）23760000焦耳 【详解】解：（1）[1]电热丝加热时，消耗电能，将电能转化为内能。 （2）[2]当开关S1、S2均闭合时，电路为两电阻丝并联，此时电路中的电阻最小，由可知，电功率最大，则为高温档。 （3）[3]当只闭合开关S2时，电路为电阻丝R1单独工作，为低温档，则电阻丝R1的阻值为 （4）[4]在额定电压下，使用高温档工作3h，电加热器产生的热量为 答：（1）电热丝加热时，把电能转化为内能； （2）当开关S1、S2均闭合时，电加热器处于高温档； （3）电阻丝R1的阻值为48.4欧； （4）在额定电压下，使用高温档工作3h，电加热器产生的热量是23760000焦耳。 13．便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。完成下列问题： 项目 参数 工作电压（V） 20 低档位功率（W） 5 高档位功率（W） 10 （1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器属于 档位； （2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？ （3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？ 【答案】 （1） 低 （2） 0.25A （3） 【详解】（1）[1]旋转开关S接“bc”两触点时，只有R2接入电路中，当电阻最大时，由 可知电功率最小，处于低温档。 （2）[2]加湿器低档位工作时，电路通过的电流 （3）[3]加湿器高档位工作6小时，消耗的电能 W=P高t=10W×6×3600s=2.16×105J 14．小宁用一个88Ω的电阻R1、开关和导线等器材制作了一个电烤箱，将电烤箱接入电压为220V的家庭电路，简化电路如图甲所示。 （1）求通过R1的电流和R1消耗的电功率。 （2）小宁发现用图甲的方式烘烤蛋糕耗时过长，找来一个与R1相同规格的电阻R2进行改装，改装后电路如图乙。闭合开关S后，通电10min，求改装后电烤箱产生的热量。 【答案】（1）2.5A，550W；（2）6.6×105J 【详解】（1）由图甲知，由欧姆定律可得通过R1的电流 R1消耗的电功率 P1=UI1=220V×2.5A=550W （2）由图乙知，闭合开关S后，两电阻并联，并联电路中各支路间互不影响，所以R1消耗的电功率不变，仍550W，R2与R1是规格相同的电阻，电压相等，由可知 P2=P1=550W 通电10min，改装后电烤箱产生的热量 Q=W=（P2+P1）t=2P1t=2×550W×10×60s=6.6×105J 15．如图所示是一种适合北方冬季使用的电热加湿器，其工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中从而提高空气湿度。下表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数，其发热电路如下图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，通过旋转可以实现档位的转换。 （1）小明在开始加热前测得水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，若从加热到沸腾最短时间为3分钟，则该电热槽中的水加热到沸腾需吸收的热量为多少？（不计热损失） （2）R1的阻值为多少？ （3）该加湿器在低档时的发热功率是多少？ 额定电压 220V 额定最大发热功率 400W 水箱容积 4L 适用面积 40~60m2 【答案】（1）72000焦；（2）121欧；（3）200瓦 【解析】解：（1）加热时间最短时，电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失， 该电热槽中的水加热到沸腾需吸收的热量为 （2）电热加湿器在高挡时，R2被短路，电路中只有R1， R1的阻值 （3）当加湿器在低挡时，R1与R2串联， 由R1、R2为阻值相同的发热电阻可得R2=R1=121Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以低挡时的发热功率 16.（2022·浙江丽水·中考真题）空气炸锅是种新型家电，如图甲是某型号空气炸锅；其内部电路可简化为图乙，部分参数和食品加热时间如表所示，其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气，利用大功率风扇形成循环的热流，使盛放篮内的食品均匀受热，不放油也能达到类似煎炸的效果。 部分参数 风扇额定功率/W 80 发热管额定功率/W 1320 额定电压/V 220 食品加热时间 薯条/分 12-15 鸡翅/分 18-20 （1）正常工作时，求通过发热管的电流；______ （2）某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟，求所消耗的电能；______ （3）根据空气炸锅的工作原理，发热管风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是______。 【答案】6A     1.26×106J     风扇、发热管、盛放篮 【解析】解：（1）[1]由知道，正常工作时，通过发热管的电流 （2）[2]空气炸锅炸加热时的总功率P=P1+P2=1320W+80W=1400W 该空气炸锅炸所消耗的电能 （3）[3]根据题意知道，食物用盛放篮盛放后，只有上表面方便通过空气加热，因此放在最下；通过发热管加热后的锅内空气密度变小，浮力大于重力会上升，要利用大功率风扇把热空气吹到食物上，所以，风扇在最上面，发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是风扇、发热管、盛放篮。 17.电热桌垫在冬天很受欢迎（如图甲）。某校综合实践活动小组的同学探究了它的原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由8伏电源供电，发热部分由R1和R2组成，调温档有关、低温、高温三档，已知两图中R1均为6欧，R2均为2欧。 （1）按如图乙电路，当S1闭合、S2断开时电热桌垫处于   档（选填“关”、“低温”或“高温”）。 （2）图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？ （3）若该电热桌垫实际电路如图丙，现电热桌垫处于高温档，开关S1闭合，S2      （选填“断开”或“闭合”）。 （4）图乙中当电热桌垫处于低温档时，求10分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响） 【答案】（1）低温 （2）当S1、S2均闭合时，电热桌垫消耗的功率最大， 答：图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是32瓦 （3）闭合 （4）当图乙开关S1闭合，S2断开，低温档， 答：10分钟内产生的热量是4800焦。 【解析】（1）根据电功率的公式比较三种状态下总功率的大小即可； （2）当S1、S2均闭合时，R1被短路，只有R2工作，电热桌垫消耗的功率最大，根据 计算出最大功率即可； （3）根据电功率的公式比较三种状态下总功率的大小即可； （4）当图乙开关S1闭合，S2断开，两个电阻串联，此时为低温档，根据 计算出产生的热量即可。 【解答】（1）根据乙图可知，当开关S1断开时，整个电路没有电流，此时为“关”； 当开关S1闭合，S2闭合时，此时只有R2工作，总电阻为R2； 当开关S1闭合，S2断开时，此时两个电阻串联，总电阻为R串；则R2<R串； 根据电功率的公式可知，P2>P串； 则前者为高温，后者为低温。 （3）根据图丙可知，开关S1闭合，S2断开时，只有R1单独工作，此时电功率为P1； 开关S1和S2都闭合时，两个电阻并联，此时的电功率为P并； 因为P并=P1+P2，所以P并>P2； 则前者为低温，后者为高温； 那么电热桌垫处于高温档，开关S1闭合，S2闭合。 18．小科同学为实现衣服快速晾干，计划利用电源、小型风机M、电热丝R、导线等元件做一个简易烘衣机，如图是他设计的烘衣机外形及其电路结构图。其中U0=6伏，R=10欧，电动机的内阻为4欧，当开关闭合时测得电流表示数为1.5安。回答下列问题： （1）开关闭合后，计算电热丝工作10分钟产生的热量。 （2）工作10分钟，计算风机产生的机械能。 （3）尝试工作几次后小科发现：电流表示数会不断减小，同时刚开始工作时干衣室内温度变化不明显，而当衣物快烘干时，干衣室内的温度逐步升高。请你分析造成这种现象的原因。 【答案】（1）2160J；（2）1296J；（3）见解析 【详解】解：（1）根据电路图知道，电动机与电阻并联，电流表测量干路电流，电阻的电压U=6V；根据欧姆定律知道，电阻的电流 电热丝工作10分钟产生的热量 （2）根据并联电路的电流特点知道，通过电动机的电流 电动机工作10分钟产生的热量 电动机工作10分钟消耗的电能 获得的机械能 （3）随着通电时间的增大，电热丝产生的热量增大，温度升高，而电热丝的电阻随着温度的升高而增大，根据欧姆定律知道，电热丝的电流减小，干路中电流减小，电流表示数会不断减小；同时刚开始工作时，干衣室水较多，水的蒸发需要吸热，使得干衣室内温度变化不明显，而当衣物快烘干时，水减少，蒸发吸热减少，干衣室内的温度逐步升高。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $