【核心素养】2.3 电能（第5课时）分层练习-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

**基本信息** 聚焦“常用电热器”核心知识，通过基础辨识、原理应用到综合探究的三阶分层设计，实现科学观念建构与科学思维深化的递进式巩固。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|电流热效应辨识（题1）、焦耳定律理解（题2、5）|以生活用电器情境（电火锅、电炉丝）考查科学观念，题量占比约30%| |提升层|影响电热因素分析（题4、9）、公式规范应用（题7、8）|结合控制变量法实验（电阻丝加热气球）培养科学思维，题量占比约40%| |拓展层|综合电路计算（题14、26）、探究实践设计（题21、23）|通过电暖桌、浴霸等真实问题考查探究实践能力，题量占比约30%|

第3节 电能 第 5 课时 常用电热器 科学观念：了解电热器的工作原理是电流的热效应，会描述焦耳定律；了解影响电流做功产生热量多少的因素；应用焦耳定律计算电器产生的热量。 科学思维：能应用焦耳定律解释相关现象，应用于焦耳定律计算电流产生的热量；辨析公式适用范围，规范电学计算逻辑。 探究实践：用控制变量法研究影响电热的因素。 态度责任：通过电热器的学习，知道电能在生活与生产中的重要价值。 1．随着人们生活水平的不断提高，越来越多的用电器进入了我们的生活。下列用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电火锅 C．抽油烟机 D．洗衣机 2．电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是（　　） A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B．导线的绝热皮隔热 C．导线的电阻远小于电阻丝的电阻 D．导线散热比电阻丝快 3．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（　　） A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多 C．电热毯消耗的电能最多 D．三者电流做功一样多 4．如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1＜R2＜R3）分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　） A．a B．b C．c D．三个相同 5．电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热。由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是（　　） A．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多 B．电炉丝的电阻比导线的电阻大得多 C．通过电炉丝的电流比导线的电流小得多 D．通过电炉丝的电流比导线的电流大得多 6．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 7．已知两个电阻的阻值之比为R1：R2＝9：1，在相同时间内产生的热量之比Q1：Q2＝9：4，通过两个电阻的电流之比为（　　） A．9：1 B．1：2 C．1：6 D．6：1 8．如图是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为5V，电热丝R＝1Ω。下列说法正确的是（　　） A．该设备利用电流的化学效应实现高温封口 B．该设备电路正常工作时的功率为5W C．正常使用3s产生的热量为75J D．若使用时总将塑料袋烫坏，可以减小电热丝的阻值 9．小宁同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只平底烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①平底烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③本实验运用了控制变量法和转换法 ④通过此实验研究可以得出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 ⑤在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．②③ B．①⑤ C．②④ D．①④⑤ 10．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。 （第10题图） （第11题图甲） （第11题图乙） （第12题图甲）（第12题图乙） 11．如图甲所示，小灯泡的额定电压为2.5V，开关闭合后，小灯泡正常发光，图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图像，则小灯泡正常发光时定值电阻R的电功率为　 　W；通电10s，定值电阻R产生的热量为　 　J。 12．如图甲最适合“探究电流通过导体产生热量与电阻关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计，则闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过　 　反映出来的；采用这种连接方式的目的是　 　。小明家有一个“220V1500W”的电热水器，将其单独连接在电路中，发现电能表（如图乙所示）上的铝盘121s内转了125转，电热水器消耗了　 　J的电能（电热水器内电阻丝的阻值不变） 13．一种常见的电热水器内部结构如图，为使用安全，电热水器在用电加热到一定温度时，会通过温控开关S自动切断电路，同时插头上的红色指示灯L会熄灭，起到提示作用。 （1）通电后，电热丝能够产生热量，其原理是　 　。 （2）从用电安全的角度考虑，图中b接的是进户线中的　 　。 （3）已知电热丝R正常工作时的电功率为550瓦，试计算其工作1分钟消耗的电能　 　焦。 14．如图所示的电路，电源电压不变，R1＝20Ω，R2＝40Ω。闭合开关S，电压表的示数为4V。求： （1）电源电压。 （2）0.5min内电阻R1产生的热量。 15．如图所示，在四个相同的水槽中盛有质量和温度都相同的水，现将电阻丝R1、R2（R1＜R2），分别按下图所示的四种方法连接放入水槽，并接入相同的电路。通电相同时间后，水槽中水温最高的是（　　） 16．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，左侧容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小 17．严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示，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，则其中温挡和高温挡分别为（　　） A．8W 12W B．8W 24W C．12W 18W D．12W 24W 18．小金用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关，他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨，当温度达到80℃时，该油墨会变成无色，以下选项错误的是（　　） A．通电后油墨升温变色是由于电流的热效应 B．R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻 C．若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片P往右移 D．该实验可研究电流产生的热量与通电时间的关系 19．有两根电热丝R1和R2，且R1＝2R2，若单独用R2烧开一壶水，所用时间为t0。若将这两根电热丝分别串联和并联在同一电源中烧开同一壶水，则所需的时间分别为（不计热损失）（　　） A．、t0 B．4t0、 C． D．、t0 20．某同学家浴室里安装了一款风暖浴霸，它既可以实现照明、换气的功能，又可以实现送自然风、暖风、热风的功能，其简化电路如图所示，开关S可分别与0、1、2触点接触，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。如表所示是浴霸电路的部分参数。 关于下列结论： ①开关S1断开、S只与触点2接触时，浴霸处于送自然风状态； ②每根电热丝的阻值为44Ω； ③电路中通过开关S的电流最大约为10.14A； ④浴霸工作10分钟，电路消耗的电能最大为1.3398×106J。 其中正确的是（　　） A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 21．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，某同学设计了两种实验装置，分别如图A和图B所示，图A中在两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内插入温度计a、b，图B中在左右两个U形管中装入有色液体，丙、丁两个塑料盒密闭。 （1）为了让实验效果更显著，应在图A的甲、乙两个玻璃瓶中加入质量、初温相同的　 　（填“煤油”或“水”）。 （2）图A实验中，通过观察　 　来比较电流通过电阻产生热量的多少。 （3）图B实验中，一段时间后，观察到左侧U形管液面高度差比右侧大，则可以得出的结论是　 　。 （4）焦耳定律可以用公式Q＝I2Rt表示，通过本实验的探究　 　（填“能”或“不能”）直接得出焦耳定律的公式。 （第21题图甲） （第21题图乙） （第22题图） 22．某破壁机的简化电路如图所示，它有加热和保温打浆两个挡位，R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1的阻值为25Ω，加热功率为2000W。闭合开关S，扇形旋钮开关旋至位置　 　时，破壁机处于保温打浆状态；R2的阻值为　 　Ω，电路处于加热状态时，1min电路产生的热量　 　J。 23．某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。 （1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中　 　的散失。 （2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。根据上述实验，可以得出结论：　 　。 （3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 升高的温度ΔT/℃ 0.4 0.9 _____ 2.5 3.6 分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。 （4）实验时仅将图甲中的水换成煤油，其余条件不变，温度的变化会　 　。（填“更大”、“更小”或“无变化”） 24．小科在验证“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用了一种“变色测温贴”（产品介绍如图甲所示），常温下将测温贴贴在电阻上，并连接如图乙所示的实验电路，闭合开关，记录测温贴变色所用的时间。断开开关，待测温贴？，调节滑动变阻器，闭合开关，继续测量测温贴变色所用时间，所得结果如表： （1）题干中“？”处应填　 　。 （2）根据表中数据可知，从实验1到实验3滑动变阻器滑片是向　 　移动的。 （3）考虑电阻散热，不同电阻使测温贴升高相同温度时，实际消耗的电能是不同的。因此在烧开水时，从节约用电角度考虑应选择下列哪种电热水壶？　 　。 A.“220V，1000W” B.“220V，1500W” （4）从安全角度考虑，家庭电路中大功率用电器使用更粗导线的原因是：　 　。 25．学习了焦耳定律表达式Q＝I2Rt之后，平平十分好奇，电流流过导体产生的热量真的与导体两端电压无关吗？在老师的指导下，平平完成了以下实验： ①取两只同型号的直流电动机（不计工作过程中电刷与换向器摩擦产生的热量），按如图1方式连接，并且在每只电动机金属外壳相同位置上固定一个电子温度计（如图2），同时记录两支电子温度计的初始温度值； ②闭合开关，发现两支电压表示数相同，然后对电动机M1施加一个阻力，使其转动速度变慢，发现电压表V1示数变小，V2变大； ③维持V1，V2示数不变（U1＜U2），每隔30秒记录一次温度计示数，记录数据T1、T2见表； ④换用两个其他同型号的直流电动机重复上述实验。 表：t表示时间，T表示温度 t/min 0 0.2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 T1/℃ 17.8 18.4 19.0 19.5 20.0 20.7 21.2 21.6 21.9 22.2 22.4 T2/℃ 17.8 18.5 19.1 19.6 20.0 20.7 21.2 21.7 22 22.4 22.6 （1）两个电动机采用串联连接方式的目的是　 　； （2）通过实验，平平认定电流通过导体产生的热量与导体两端电压无关，其理由是：　 　。 （3）从能量转化及功的角度分析，当电动机M受到阻力转速变慢后，为什么U1＜U2？　 　。 26．如图所示，一款电暖桌的铭牌上标有“220V 110Ω“的字样，其宣传语“日耗电不超5元”。将该电暖桌接入家庭电路中，则： （1）电暖桌正常工作时，电流是多少？ （2）使用1小时产生的热量是多少？ （3）若每度电的电费是0.6元，分析说明宣传语是否真实。 27．某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，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　 　挡工作状态。 （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）按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦，在高温挡工作600秒，暖风机所消耗的电能是多少？ 28．图甲是两挡电热锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S分别置于1、2两位置时，电热锅处于不同的挡位。已知电热锅的高温挡功率为840W，R2阻值为121Ω。 （1）电热锅低温挡功率是多少？ （2）发热体R1的阻值是多少Ω？ （3）该正常工作，用高温挡将锅内420g初温20℃的粥温度升高60℃，至少需要多长时间？[c粥＝4×103J/（kg•℃）]。 29．劳动实践小组为温室育苗基地制作了一个保温箱，其电路如图﹣1所示。 （1）电热丝R1的阻值为220Ω，则电路中的电流是多少？ （2）已知保温箱内空气的质量为11kg，图﹣1所示电路工作300s产生的热量，可使保温箱内空气的温度升高多少？[不计热损失，空气的比热容为1.0×103J/（kg•℃）] （3）现增加一个阻值为44Ω的电热丝R2，根据实际需求，利用电热丝R1与R2，为保温箱设计两个挡位，高温挡的电功率为1100W，低温挡的电功率为220W。请根据需求，在图﹣2的虚线框内将电路连接完整。 第3节 电能 第 5 课时 常用电热器 科学观念：了解电热器的工作原理是电流的热效应，会描述焦耳定律；了解影响电流做功产生热量多少的因素；应用焦耳定律计算电器产生的热量。 科学思维：能应用焦耳定律解释相关现象，应用于焦耳定律计算电流产生的热量；辨析公式适用范围，规范电学计算逻辑。 探究实践：用控制变量法研究影响电热的因素。 态度责任：通过电热器的学习，知道电能在生活与生产中的重要价值。 1．随着人们生活水平的不断提高，越来越多的用电器进入了我们的生活。下列用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电火锅 C．抽油烟机 D．洗衣机 【答案】B 【分析】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子。 【解答】解：A、电视机工作时消耗电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应来工作的，故A不符合题意； B、电火锅是电热器，工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的，故B符合题意； CD、抽油烟机和洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应来工作的，故CD不符合题意。 故选：B。 【点评】本题主要考查学生对电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，利用热效应工作的电器特点是把电能主要转化成内能，是一道基础题。 2．电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是（　　） A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B．导线的绝热皮隔热 C．导线的电阻远小于电阻丝的电阻 D．导线散热比电阻丝快 【答案】C 【分析】电炉丝和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析判断。 【解答】解： 电炉丝跟导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，故A错误； 因为Q＝I2Rt，R电炉丝＞R导线， 所以产生的热量：Q电炉丝＞Q导线， 即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故C正确，BD错。 故选：C。 【点评】本题主要考查学生对焦耳定律的了解与掌握，分析时注意用好控制变量法。 3．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（　　） A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多 C．电热毯消耗的电能最多 D．三者电流做功一样多 【答案】D 【分析】由题意知，三种用电器的额定电压都是220V，额定功率都是180W；家庭电路电压是220V，把这三个用电器接入家庭电路，三个用电器都正常工作，实际功率相同都等于额定功率，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工作时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器。 【解答】解：家庭电路中，各个用电器两端的电压相同，U＝220V，三种用电器的实际功率：P实＝P额＝180W； 根据W＝Pt，用电器工作时间t相等，三种用电器消耗的电能相同，电流做功相同；电冰箱与电脑工作时，主要把电能转化为机械能或其他形式的能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；产生热量最多的是电热毯。 故选：D。 【点评】知道电流做功的实质：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。 4．如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1＜R2＜R3）分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（　　） A．a B．b C．c D．三个相同 【答案】C 【分析】在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，气体温度越高，气球体积膨胀的越大。 【解答】解：由图示电路可知，三电阻丝串联接入电路，则通过三个电阻的电流I与通电时间t都相等， 由题意可知：R1＜R2＜R3，由焦耳定律：Q＝I2Rt可知：Q1＜Q2＜Q3， c瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大； 故选：C。 【点评】此题主要考查的是学生对“探究影响电流通过电阻丝产生热量的因素”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用。 5．电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热。由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是（　　） A．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多 B．电炉丝的电阻比导线的电阻大得多 C．通过电炉丝的电流比导线的电流小得多 D．通过电炉丝的电流比导线的电流大得多 【答案】B 【分析】电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，由此据焦耳定律分析判断。 【解答】解： 电炉在使用时，电炉丝和导线串联，在串联电路中，电路处处相等，即：I电炉丝＝I导线，通电时间t相同， 因为电流产生的热量Q电炉丝＞Q导线，根据Q＝I2Rt知，R电炉丝＞R导线， 所以出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象的主要原因是电炉丝的电阻比导线的电阻大得多。 故选：B。 【点评】本题主要考查对焦耳定律及应用、串联电路电流关系的了解和掌握，知道电炉丝和相连接的导线为串联是本题的关键。 6．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 【分析】电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关。 串联电路中电流处处相等。 串联电流相同，电阻大的分压大。 根据焦耳定律分析产生热量的多少。 【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。 7．已知两个电阻的阻值之比为R1：R2＝9：1，在相同时间内产生的热量之比Q1：Q2＝9：4，通过两个电阻的电流之比为（　　） A．9：1 B．1：2 C．1：6 D．6：1 【答案】B 【分析】已知电阻之比、热量之比和时间关系，利用I比较电流大小关系。 【解答】解： ∵Q＝I2Rt， ∴通过电阻的电流之比为。 故选：B。 【点评】通过解答此题，我们要进一步知道：电流产生的热量不是与电流大小成正比，而是与电流的平方成正比。 8．如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为5V，电热丝R＝1Ω。下列说法正确的是（　　） A．该设备利用电流的化学效应实现高温封口 B．该设备电路正常工作时的功率为5W C．正常使用3s产生的热量为75J D．若使用时总将塑料袋烫坏，可以减小电热丝的阻值 【答案】C 【分析】（1）当电流通过电阻时，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应； （2）根据P算出该设备电路正常工作时的功率； （3）纯电阻电路产生的热量Q＝I2Rtt＝Pt；若电压不变，则R越大产生的热量越少。 【解答】解：A、电流通过电阻，因为电流的热效应，电阻发热产生热量，温度升高，实现高温封口，故A错误； B、该设备电路正常工作时的功率为：、 P25W，故B错误； C、正常使用3s产生的热量为： Q＝I2Rtt＝Pt＝25W×3s＝75W，故C正确； D、由公式Q＝I2Rtt可知，电压不变，要减小电阻产生的热量，应增大R的阻值，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了电流的热效应及焦耳定律的计算公式的应用，属于基础考查，难度不大。 9．小宁同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只平底烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①平底烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③本实验运用了控制变量法和转换法 ④通过此实验研究可以得出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 ⑤在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．②③ B．①⑤ C．②④ D．①④⑤ 【答案】A 【分析】（1）转换法是中学物理中把直接测量有困难的量转换成便于测量的量来研究的一种重要的研究方法，也就是借助某些物体的特性来研究看不到或不易观察到物质，形象直观，电流通过导体产生的热的多少跟电阻、电流、通电时间有关，实验采用控制变量法； （2）平底烧瓶内装的液体应该是绝缘体，食盐溶液是导体，煤油是绝缘体，实验平底烧瓶内装的液体应该是煤油； （3）实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小和通电时间相等； （4）利用玻璃管内液柱的高度无法准确计算液体吸收的热量。 【解答】解：（1）借助某些物体的特性来研究看不到或不易观察到物质，形象直观，称为转换法，电流此时的热量无法直接观察，通过观察玻璃管内液体高度的变化来反映，为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些，电流通过导体产生的热的多少跟电阻、电流、通电时间有关，实验采用控制变量法，故②③正确； （2）平底烧瓶内装的液体应该是绝缘体，食盐溶液是导体，煤油是绝缘体，实验平底烧瓶内装的液体应该是煤油，故①错误； 由图可知，两电阻丝串联，则两烧瓶中电流相同，通电时间相同，乙瓶中电阻较大，产生热量越多，乙瓶中的温度计示数升高的快； （3）实验装置的电路设计成串联电路是为了控制电流大小和通电时间相等，故⑤错误； （4）利用玻璃管内液柱的高度无法准确计算液体吸收的热量，所以此实验不能得出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，故④错误。 故选：A。 【点评】电流通过导体产生的热量多少与电流、电阻和通电时间有关，所以在探究过程中要注意控制变量法和转换法的应用。 10．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 　加热　 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 　1100　 Ω。 【答案】加热；1100。 【分析】（1）由图可知，当开关S闭合、S0断开时，只有R2工作，当开关S、S0都闭合时，R1、R2并联；根据并联电路的电阻特点和P可知饮水机加热状态和保温状态的电路连接； （2）根据保温规律和P可求出R2的阻值。 【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。 11．如图甲所示，小灯泡的额定电压为2.5V，开关闭合后，小灯泡正常发光，图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图像，则小灯泡正常发光时定值电阻R的电功率为 　0.2　 W；通电10s，定值电阻R产生的热量为 　2　 J。 【答案】0.2；2。 【分析】（1）由图甲可知，小灯泡L与电阻R串联；由图乙可知，当小灯泡两端的电压为2.5V时通过小灯泡的电流，根据串联电路的特点可知通过电阻R的电流，根据图乙可知此时R两端的电压，根据P＝UI求出此时电阻R的电功率； （2）根据Q＝W＝Pt求出通电10s，定值电阻R产生的热量。 【解答】解：由图甲可知，小灯泡L与电阻R串联， 由图乙可知，当小灯泡两端的电压为2.5V时通过小灯泡的电流IL＝0.2A， 根据串联电路的电流特点可知，此时电阻R的电流：IR＝IL＝0.2A， 由图乙可知，此时R两端的电压UR＝1V， 则此时电阻R的电功率：P＝URIR＝1V×0.2A＝0.2W； 通电10s，定值电阻R产生的热量：Q＝W＝Pt＝0.2W×10s＝2J。 故答案为：0.2；2。 【点评】本题考查从图像中获取信息，以及串联电路的特点应用和电热的计算能从图中获取相关信息是解题的关键。 12．如图甲最适合“探究电流通过导体产生热量与电阻关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计，则闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过　温度计示数变化量　 反映出来的；采用这种连接方式的目的是　控制电流和通电时间相同　 。小明家有一个“220V1500W”的电热水器，将其单独连接在电路中，发现电能表（如图乙所示）上的铝盘121s内转了125转，电热水器消耗了　1.5×105 J的电能（电热水器内电阻丝的阻值不变） 【答案】温度计示数变化量；控制电流和通电时间相同；1.5×105。 【分析】电流通过导体产生热量与电流、电阻和通电时间有关，由转换法分析解答； 从表盘中可得，电能表转3000转消耗的电能为1kW•h，从而可以计算出电能表的铝盘转125转消耗的电能。 【解答】解：电流通过导体产生热量与电流、电阻和通电时间有关，由图甲知，两电阻丝串联，所以通过它们的电流和通电时间相等，电阻不同，所以此装置最适合“探究电流通过导体产生热量与电阻的关系；两电阻丝产生热量的多少是通过温度计的示数变化反映的； （2）因电能表转3000转消耗的电能为1kW•h，所以电能表的铝盘转125转消耗的电能： WkW•hkW•h＝1.5×105J。 故答案为：温度计示数变化量；控制电流和通电时间相同；1.5×105。 【点评】电流产生热量实验中主要考查了控制变量法的应用，充分利用了串联电路中电流相等和通电时间一致的特点； 还考查了学生对电能表参数的理解和掌握，并可以计算出消耗的电能。 13．一种常见的电热水器内部结构如图，为使用安全，电热水器在用电加热到一定温度时，会通过温控开关S自动切断电路，同时插头上的红色指示灯L会熄灭，起到提示作用。 （1）通电后，电热丝能够产生热量，其原理是 　电流的热效应　 。 （2）从用电安全的角度考虑，图中b接的是进户线中的 　火线　 。 （3）已知电热丝R正常工作时的电功率为550瓦，试计算其工作1分钟消耗的电能 　33000　 焦。 【答案】（1）电流的热效应；（2）火线；（3）33000。 【分析】（1）电流通过导体时将电能转化为内能的现象叫做电流的热效应； （2）家庭电路中，为了用电安全，开关应该与火线相连； （3）根据W＝Pt求出电热丝1min消耗的电能。 【解答】解：（1）通电后，电热丝能够产生热量，是因为电热丝将电能转化为内能，这是电流的热效应； （2）由图可知，b接线柱与开关相连，所以从用电安全的角度考虑，图中b接的是进户线中的火线； （3）电热丝工作1min消耗的电能：W＝Pt＝550W×1×60s＝33000J。 故答案为：（1）电流的热效应；（2）火线；（3）33000。 【点评】本题考查电流的热效应、家庭电路的连接方式以及电功的计算，是一道基础题。 14．如图所示的电路，电源电压不变，R1＝20Ω，R2＝40Ω。闭合开关S，电压表的示数为4V。求： （1）电源电压。 （2）0.5min内电阻R1产生的热量。 【答案】（1）电源电压为6V；（2）0.5min内电阻R1产生的热量为6J。 【分析】（1）由电路图可知，电阻R1和R2串联，电压表测量R2两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据欧姆定律求出电阻R1两端的电压，根据串联电路中电压特点求出电源电压； （2）根据焦耳定律求出在0.5min内电阻R2产生的热量。 【解答】解：（1）由电路图可知，电阻R1和R2串联，电压表测量R2两端的电压，电路中的电流为： ； 根据欧姆定律可得电阻R1两端的电压为： U1＝IR1＝0.1A×20Ω＝2V； 根据串联电路中电压特点可得电源电压为： U＝U1+U2＝2V+4V＝6V； （2）已知R1两端的电压U2＝2V，电阻R1＝20Ω，时间t＝0.5min＝30s，根据焦耳定律可得在0.5min内电阻R1产生的热量为： 。 答：（1）电源电压为6V；（2）0.5min内电阻R1产生的热量为6J。 【点评】本题考查了串联电路的特点、焦耳定律公式和欧姆定律公式的应用，是一道较为简单的应用题。 15．如图所示，在四个相同的水槽中盛有质量和温度都相同的水，现将电阻丝R1、R2（R1＜R2），分别按下图所示的四种方法连接放入水槽，并接入相同的电路。通电相同时间后，水槽中水温最高的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【分析】由电功公式Wt可知，在电压U与通电时间t相等的情况下，电路总电阻R越小，电路产生的热量越多；电路产生的热量越多，水吸收的热量越多，水的温度越高，分析电路结构，找出总电阻最小的电路，即可正确答题。 【解答】解：由串并联电路特点可知，串联电路电阻越串越大，并联电路电阻越并越小； 由电路图及已知R1＜R2可知，图D中电路总电阻最小，四个电路电压相等，通电时间相等，Wt可知，D产生的热量最多，水吸收的热量越多，水的温度最高。 故选：D。 【点评】电路产生的热量越多，水吸收的热量越多，水的温度越高，由串并联电路的特点判断各电路的阻值大小、熟练应用电功公式是正确解题的关键。 16．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，左侧容器内空气吸收的热量更多 C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小 【答案】B 【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）探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变； （3）探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法； （4）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体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：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，即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】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键。 17．严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示，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，则其中温挡和高温挡分别为（　　） A．8W 12W B．8W 24W C．12W 18W D．12W 24W 【答案】A 【分析】电源的电压一定，由P可知，在U一定时，R越小，电功率越大，R越大，电功率越小。由电路图可知，当S1闭合、S2接a时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，功率最小，根据电阻的串联和P表示出电热靴的低温挡功率；当S1闭合、S2接b时，R1与R2串联，电热靴处于中温挡，根据P求出其功率；当S1闭合、S2接c时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，电热靴处于高温挡，根据P求出其功率。 【解答】解：电阻丝规格相同，设R1＝R2＝R， 因电源的电压一定，由P可知，R越小，电功率越大，R越大，电功率越小。 所以，当S1闭合、S2接a时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，功率最小，电热靴处于低温挡， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，P低6W， 即：12W； 当S1闭合、S2接b时，R1与R2串联，电热靴处于中温挡，其功率： P中12W＝8W，故CD错误； 当S1闭合、S2接c时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，电热靴处于高温挡，其功率： P高12W，故A正确、B错误。 故选：A。 【点评】本题考查了串联电路的特点和电功率公式的应用，分析好电热靴处于不同挡位时电路的连接方式是关键。 18．小金用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关，他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨，当温度达到80℃时，该油墨会变成无色，以下选项错误的是（　　） A．通电后油墨升温变色是由于电流的热效应 B．R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻 C．若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片P往右移 D．该实验可研究电流产生的热量与通电时间的关系 【答案】C 【分析】（1）通电后油墨升温是由于电流的热效应； （2）（4）串联电路中，电流处处相等；在实验装置中，根据甲乙图中的相同点和不同点，利用控制变量法分析； （3）由焦耳定律Q＝I2Rt结合转换法可知要使现象变化的快一些，要使电流增大。 【解答】解：A、通电后油墨升温是由于电流的热效应，故A正确； BD、实验装置中，两电阻串联，甲乙电流和通电时间相同，电阻不同，该实验可研究电流产生的热量与电阻的关系，时间够久才变色，该实验可研究电流产生的热量与时间的关系，故BD正确； C、将滑动变阻器滑片P向左移动，会使电路中电流变小，根据Q＝I2Rt，产生热量变慢，使变色时间延迟，故C错误。 故选：C。 【点评】本题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键。 19．有两根电热丝R1和R2，且R1＝2R2，若单独用R2烧开一壶水，所用时间为t0。若将这两根电热丝分别串联和并联在同一电源中烧开同一壶水，则所需的时间分别为（不计热损失）（　　） A．、t0 B．4t0、 C． D．、t0 【答案】C 【分析】烧开同一壶水所需热量相同，单独用R1对一壶水加热，加热时间为t0，利用焦耳定律求吸收的热量； 将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需时间为t，利用焦耳定律求吸收的热量； 据此列方程求将这两根电热丝并联连入电路，烧开同一壶水所需时间。 【解答】解：烧开同一壶水所需热量相同，设为Q吸， 不计热损失，单独用R2对一壶水加热时，Q吸＝I2R2tt0， 若将这两根电热丝串联接入电路，则电路总电阻：R串＝R1+R2＝2R2+R2＝3R2， 由Q可得，烧开同一壶水所用的时间： t串3t0； 若将这两根电热丝并联接入电路，则电路总电阻：R并R2， 由Q可得，烧开同一壶水所用的时间： t并t0。 故C正确，ABD错误。 故选：C。 【点评】本题考查了焦耳定律变形公式和串并联电阻的特点，关键知道不管用哪种连接方式，水吸收的热量都相同。 20．某同学家浴室里安装了一款风暖浴霸，它既可以实现照明、换气的功能，又可以实现送自然风、暖风、热风的功能，其简化电路如图所示，开关S可分别与0、1、2触点接触，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。如表所示是浴霸电路的部分参数。 额定电压 220V 照明功率 20W 换气功率 35W 暖风功率 1133W 热风功率 2233W 关于下列结论： ①开关S1断开、S只与触点2接触时，浴霸处于送自然风状态； ②每根电热丝的阻值为44Ω； ③电路中通过开关S的电流最大约为10.14A； ④浴霸工作10分钟，电路消耗的电能最大为1.3398×106J。 其中正确的是（　　） A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 【答案】A 【分析】（1）根据电路图结合开关位置分析； （2）当只有电动机工作时，浴霸处于自然风状态，当一个电热丝和电动机并联工作时，浴霸处于暖风状态，当两个电热丝并联，再与电动机并联时，浴霸处于热风状态，根据P＝P热﹣P暖求出一个电热丝的电功率，由于R1、R2是两根阻值相同的电热丝，根据PM＝P暖﹣P求出送风电动机的功率； （3）浴霸热风状态，电路中通过开关S的电流最大，根据P＝UI求出电路中通过开关S的最大电流； （4）根据W＝Pt求出浴霸工作10min电路消耗的最大电能。 【解答】解：①分析电路图可知，下方电动机可以单独工作，也可以与R1并联，还可以与R1、R2并联，则下方电动机为送风电动机，而上方的电动机为换气电动机； 由图知，开关S1断开、S与触点2接触时，只有送风电动机工作，此时没有加热，则浴霸处于送自然风状态，故①正确； ②分析电路图可知，送风电动机与R1并联时，浴霸处于送暖风状态；送风电动机与R1、R2并联时，总功率最大，浴霸处于送热风状态； 则每个电热丝的功率：P额＝P热﹣P暖＝2233W﹣1133W＝1100W； 由P可得，电热丝的电阻为：R44Ω，R1、R2是两根阻值相同的电热丝。每根电热丝的阻值为44Ω，故②正确； ③当处于热风状态时，电路中通过开关S的电流最大，则I大10.15A，故③错误； ④浴霸热风状态，且照明灯发光时，总功率最大，工作10分钟，电路消耗的电能最大， 则消耗的最大电能：W大＝（P热+PL）t＝（2233W+20W）×10×60s＝1.3518×106J，故④错误； 综上可知，只有①②正确。 故选：A。 【点评】本题考查串并联电路的特点和欧姆定律、电能的计算，属于中档题。 21．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，某同学设计了两种实验装置，分别如图A和图B所示，图A中在两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内插入温度计a、b，图B中在左右两个U形管中装入有色液体，甲、乙两个塑料盒密闭。 （1）为了让实验效果更显著，应在图A的甲、乙两个玻璃瓶中加入质量、初温相同的　煤油　 （填“煤油”或“水”）。 （2）图A实验中，通过观察　温度计示数变化的大小　 来比较电流通过电阻产生热量的多少。 （3）图B实验中，一段时间后，观察到左侧U形管液面高度差比右侧大，则可以得出的结论是　在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多　 。 （4）焦耳定律可以用公式Q＝I2Rt表示，通过本实验的探究　不能　 （填“能”或“不能”）直接得出焦耳定律的公式。 【答案】（1）煤油；（2）温度计示数变化的大小；（3）在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多；（4）不能。 【分析】（1）水的比热容大于煤油的比热容，质量相同的水和煤油吸热相同，煤油的温度升高得多，实验现象明显； （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，采用了转换法； （3）电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，根据实验现象得出结论； （4）英国科学家焦耳经过大量的实验，最后得出焦耳定律，其表达式为Q＝I2Rt。 【解答】解：（1）为了让实验效果更显著，即温度计的示数变化的更明显，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。 （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。 （3）两个容器内的电阻阻值相同，右侧容器内的电阻和另一电阻并联，通过右侧的电流为支路电流，通过左侧的电流为干路电流，由并联电路中干路电流等于各支路的电流之和可知，通过左侧的电流大于通过右侧的电流，通电时间相同，所以，该实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系，一段时间后，观察到左侧U形管液面高度差比右侧大，则可以得出的结论：在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多。 （4）本实验的探究只能说明电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，不能直接得出焦耳定律的公式，英国科学家焦耳经过大量的实验，最后得出焦耳定律，其表达式为Q＝I2Rt。 故答案为：（1）煤油；（2）温度计示数变化的大小；（3）在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多；（4）不能。 【点评】本题探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”及比较不同物质的吸热能力，考查控制变量法、转换法的应用。 22．某破壁机的简化电路如图所示，它有加热和保温打浆两个挡位，R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1的阻值为25Ω，加热功率为2000W。闭合开关S，扇形旋钮开关旋至位置 　3　 时，破壁机处于保温打浆状态；R2的阻值为 　756.25　 Ω，电路处于加热状态时，1min电路产生的热量 　1.2×105 J。 【答案】3；756.25；1.2×105。 【分析】（1）由P＝UI可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合串并联电路电阻规律和P＝UI可知各挡位时电路的连接； （2）根据P＝UI求出加热时R1的电功率，根据电路的总功率等于各用电器电功率之和求出加热时R2的电功率，根据P＝UI求出R2的阻值，电路处于加热状态时，电能全部转化为内能，为纯电阻电路，则根据Q＝W＝Pt可求得1min电路产生的热量。 【解答】解：（1）当S闭合，扇形旋钮开关旋至2时，R1、R2并联；当S闭合，扇形旋钮开关旋至3时，M、R2并联； 因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，所以由P＝UI可知，R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，破壁机为高温挡；M、R2并联时，加热部分的电阻最大，加热电功率最小，破壁机为保温打浆挡；因此闭合开关S，扇形旋钮开关旋至位置3时，破壁机处于保温打浆状态； （2）加热时R1的电功率：P11936W， 由电路的总功率等于各用电器电功率之和可知，加热时R2的电功率：P2＝P加热﹣P1＝2000W﹣1936W＝64W， 由P＝UI可知，R2的阻值：R2756.25Ω； （3）电路处于加热状态时，电能全部转化为内能，为纯电阻电路，则1min产生的热量Q＝W＝Pt＝2000W×60s＝1.2×105J。 故答案为：3；756.25；1.2×105。 【点评】本题考查并联电路的特点和电功率公式的应用，正确的判断不同挡位时电路的连接方式是关键。 23．某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。 （1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中　热量　 的散失。 （2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。根据上述实验，可以得出结论：　当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比　 。 （3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 升高的温度ΔT/℃ 0.4 0.9 　1.6　 2.5 3.6 分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。 （4）实验时仅将图甲中的水换成煤油，其余条件不变，温度的变化会　更大　 。（填“更大”、“更小”或“无变化”） 【答案】（1）热量；（2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）1.6；（4）更大。 【分析】（1）优质保温材料可以保温也可以隔热； （2）水吸热的多少，通过水升温的多少来反映，由Q＝I2Rt分析得出结论： （3）电流大小反映来比较加热多少；水吸热的多少，通过水升温的多少来反映，Q吸＝cmΔT和Q＝I2Rt分析等于结果； （4）煤油的比热容比水小，相同热量下，比热容越小，温度升高越多。 【解答】解：（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失； （2）水的质量相同，水温变化ΔT与吸热的多少成正比，水温变化ΔT越大，电阻丝放出的热越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比； （3）不计热量损失，Q吸＝Q放，cmΔT＝I2Rt， ΔT41.6℃； （4）煤油的比热容比水小，相同热量下，比热容越小，温度升高越多，故实验时仅将图甲中的水换成煤油，其余条件不变，温度的变化会更大。 故答案为：（1）热量；（2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）1.6；（4）更大。 【点评】本题探究物质的吸热能力和探究电热丝发热能力，考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法、焦耳定律、热量的计算、数据分析涉及知识点多，综合性强，难度大。 24．小科在验证“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用了一种“变色测温贴”（产品介绍如图甲所示），常温下将测温贴贴在电阻上，并连接如图乙所示的实验电路，闭合开关，记录测温贴变色所用的时间。断开开关，待测温贴？，调节滑动变阻器，闭合开关，继续测量测温贴变色所用时间，所得结果如表： 实验序号二 变色所用的时间/s R1 R2 1 9 18 2 12 24 3 21 42 （1）题干中“？”处应填　恢复常温　 。 （2）根据表中数据可知，从实验1到实验3滑动变阻器滑片是向　左　 移动的。 （3）考虑电阻散热，不同电阻使测温贴升高相同温度时，实际消耗的电能是不同的。因此在烧开水时，从节约用电角度考虑应选择下列哪种电热水壶？　B　 。 A.“220V，1000W” B.“220V，1500W” （4）从安全角度考虑，家庭电路中大功率用电器使用更粗导线的原因是：　家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线　 。 【答案】（1）恢复常温；（2）左；（3）B；（4）家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线。 【分析】（1）要验证电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系，需要保证每次实验开始时测温贴的初始状态相同，所以要等测温贴恢复到常温，才能进行下一次实验。 （2）从实验数据可以看出，R1和 R2变色所用时间都在增加，说明它们产生热量的速度变慢了。根据Q ＝ I2Rt，在电阻和通电时间不变的情况下，产生热量变慢是因为电流变小了。而在图乙电路中，滑动变阻器与两电阻串联，要使电流变小，需要增大滑动变阻器接入电路的电阻，所以滑片应向左移动。 （3）根据W＝Pt，在烧开相同质量的水（即需要吸收相同的热量）的情况下，功率越大，所用时间越短。因为考虑电阻散热，不同电阻使测温贴升高相同温度时，实际消耗的电能不同，而功率大的用电器在相同时间内产生的热量多，散热时间相对较短，散失的热量相对较少，所以从节约用电角度考虑，应选择功率大的电热水壶。 （4）家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线。 【解答】解：（1）要验证电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系，需要保证每次实验开始时，测温贴的初始状态相同，所以要等测温贴恢复到常温，才能进行下一次实验。 （2）从实验数据可以看出，R1和 R2变色所用时间都在增加，说明它们产生热量的速度变慢了。根据Q ＝ I2Rt，在电阻和通电时间不变的情况下，产生热量变慢是因为电流变小了。而在图乙电路中，滑动变阻器与 R1、R2 串联，要使电流变小，需要增大滑动变阻器接入电路的电阻，所以滑片应向左移动。 （3）根据W＝Pt，在烧开相同质量的水（即需要吸收相同的热量）的情况下，功率越大，所用时间越短。因为考虑电阻散热，不同电阻使测温贴升高相同温度时，实际消耗的电能不同，而功率大的用电器在相同时间内产生的热量多，散热时间相对较短，散失的热量相对较少，所以从节约用电角度考虑，应选择功率大的电热水壶。 （4）家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线。 故答案为：（1）恢复常温；（2）左；（3）B；（4）家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线。 【点评】本题验证“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，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。 25．学习了焦耳定律表达式Q＝I2Rt之后，平平十分好奇，电流流过导体产生的热量真的与导体两端电压无关吗？在老师的指导下，平平完成了以下实验： ①取两只同型号的直流电动机（不计工作过程中电刷与换向器摩擦产生的热量），按如图1方式连接，并且在每只电动机金属外壳相同位置上固定一个电子温度计（如图2），同时记录两支电子温度计的初始温度值； ②闭合开关，发现两支电压表示数相同，然后对电动机M1施加一个阻力，使其转动速度变慢，发现电压表V1示数变小，V2变大； ③维持V1，V2示数不变（U1＜U2），每隔30秒记录一次温度计示数，记录数据T1、T2见表； ④换用两个其他同型号的直流电动机重复上述实验。 表：t表示时间，T表示温度 t/min 0 0.2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 T1/℃ 17.8 18.4 19.0 19.5 20.0 20.7 21.2 21.6 21.9 22.2 22.4 T2/℃ 17.8 18.5 19.1 19.6 20.0 20.7 21.2 21.7 22 22.4 22.6 （1）两个电动机采用串联连接方式的目的是 　保证电流大小和通电时间相等　 ； （2）通过实验，平平认定电流通过导体产生的热量与导体两端电压无关，其理由是：　同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等　 。 （3）从能量转化及功的角度分析，当电动机M受到阻力转速变慢后，为什么U1＜U2？　电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2 。 【答案】（1）保证电流大小和通电时间相等； （2）同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等； （3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。 【分析】（1）根据串联电路的特点进行分析； （2）根据表格中数据进行分析，在电流、电阻相等、电压不等的条件下，电动机外壳温度变化量相同，说明相同时间内产生的热量相等。 （3）电能转化为机械能和内能进行分析。 【解答】解：（1）两个电动机采用串联连接方式，根据串联电流相等可知，控制了电动机通过的电流和通电时间相等； （2）表格中同一时间，两个电动机金属外壳相同位置上固定的电子温度计的示数变化在误差范围内是相同的，说明同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等； （3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。 故答案为：（1）保证电流大小和通电时间相等； （2）同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等； （3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。 【点评】本题通过电动机探究电热，是创新题，有较大的难度。 26．如图所示，一款电暖桌的铭牌上标有“220V 110Ω“的字样，其宣传语“日耗电不超5元”。将该电暖桌接入家庭电路中，则： （1）电暖桌正常工作时，电流是多少？ （2）使用1小时产生的热量是多少？ （3）若每度电的电费是0.6元，分析说明宣传语是否真实。 【答案】（1）电暖桌正常工作时，电流是2A； （2）使用1小时产生的热量是1.584×106J； （3）宣传语不是真实的。 【分析】（1）由电暖桌的铭牌可知其额定电压、电阻大小，利用欧姆定律求电暖桌正常工作时，通过的电流； （2）利用焦耳定律求出通电1h电暖桌产生的热量； （3）根据电价求出电暖桌1h所需的电费，判断宣传语是否真实。 【解答】解：（1）由电暖桌的铭牌可知其额定电压U额＝220V、电阻R＝110Ω， 电暖桌正常工作时，U＝U额＝220V，通过该电暖桌的电流：I2A； （2）通电1h电暖桌产生的热量：Q＝I2Rt＝（2A）2×110Ω×1×3600s＝1.584×106J； （3）1h电暖桌消耗的电能W＝UIt＝220V×2A×1×3600s＝1.584×106J＝0.44kW•h＝0.44度， 一天消耗电能为：0.44度×24＝10.56度， 一天所需的电费：10.56度×0.6元/度＝6.336元＞5元， 所以宣传语不是真实的。 答：（1）电暖桌正常工作时，电流是2A； （2）使用1小时产生的热量是1.584×106J； （3）宣传语不是真实的。 【点评】本题考查了欧姆定律、焦耳定律、电功公式的应用，属于基础题目。 27．某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，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　串联　 ，此时处于　低温　 挡工作状态。 （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）按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦，在高温挡工作600秒，暖风机所消耗的电能是多少？ 【答案】（1）串联；低温； （2）R3的阻值应为4.8Ω； （3）暖风机所消耗的电能为1.2×105J。 【分析】（1）由图甲可知，开关S、S1均闭合时，电路为R1的简单电路，电路总电阻较小；开关S闭合、S1断开时R1与R2串联，电路的总电阻较大，根据P比较两种情况下电路的总功率关系，从而可知其工作挡位； （2）根据P＝UI求R3的阻值； （3）根据W＝Pt求暖风机所消耗的电能。 【解答】解：（1）由图甲可知，开关S、S1均闭合时，电路为R1的简单电路，电路总电阻较小；开关S闭合、S1断开时R1与R2串联，电路的总电阻较大，根据P可知开关S、S1均闭合时，电路消耗的电功率较大，暖风机处于高温挡；开关S闭合、S1断开时，电路消耗的电功率较小，暖风机处于低温挡； （2）R3的阻值：R34.8Ω； （3）暖风机所消耗的电能：W＝Pt＝200W×600s＝1.2×105J。 答：（1）串联；低温； （2）R3的阻值应为4.8Ω； （3）暖风机所消耗的电能为1.2×105J。 【点评】本题考查串、并联电路的特点和电功率公式的应用，关键是电热器处于不同状态时电路连接方式的判断，有一定的难度。 28．图甲是两挡电热锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S分别置于1、2两位置时，电热锅处于不同的挡位。已知电热锅的高温挡功率为840W，R2阻值为121Ω。 求：（1）电热锅低温挡功率是多少？ （2）发热体R1的阻值是多少Ω？ （3）该正常工作，用高温挡将锅内420g初温20℃的粥温度升高60℃，至少需要多长时间？[c粥＝4×103J/（kg•℃）]。 【答案】（1）电煮锅低温挡功率是400W； （2）发热体R1的阻值是110Ω； （3）该电热锅正常工作，用高温挡将锅内420g初温20℃的粥温度升高60℃，至少需要的时间为120s。 【分析】（1）由图乙可知，当开关S置于1时，R1、R2并联，当开关S置于2时，只有R2工作；根据并联电路的电阻特点和P可知电热锅高温挡和低温挡的电路连接；根据P可求出低温挡的功率； （2）电路中的总功率等于各用电器的功率之和，根据高温挡功率和低温挡功率求出R1的电功率，根据P可求出R1的阻值； （3）根据Q吸＝cmΔt求出粥吸收的热量，不计热量损失，电热锅消耗的电能等于粥吸收的热量，根据P求出至少需要加热的时间。 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关S置于1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，电路中的总功率最大，电热锅处于高温挡； 当开关S置于2时，只有R2工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热锅处于低温挡； 低温挡的功率：P低400W； （2）由于电路中的总功率等于各用电器的功率之和，所以高温挡工作时，R1的电功率：P1＝P高﹣P低＝840W﹣400W＝440W， 由P可知，R1的阻值：R1110Ω； （3）粥吸收的热量：Q吸＝c粥mΔt＝4×103J/（kg•℃）×420×10﹣3kg×60℃＝1.008×105J， 不计热量损失，电热锅消耗的电能：W＝Q吸＝1.008×105J， 由P可知，至少需要加热的时间：t120s。 答：（1）电煮锅低温挡功率是400W； （2）发热体R1的阻值是110Ω； （3）该电热锅正常工作，用高温挡将锅内420g初温20℃的粥温度升高60℃，至少需要的时间为120s。 【点评】本题考查并联电路的特点、电功率公式以及吸热公式的应用，是一道电热常考题，难度不大。 29．劳动实践小组为温室育苗基地制作了一个保温箱，其电路如图﹣1所示。 （1）电热丝R1的阻值为220Ω，则电路中的电流是多少？ （2）已知保温箱内空气的质量为11kg，图﹣1所示电路工作300s产生的热量，可使保温箱内空气的温度升高多少？[不计热损失，空气的比热容为1.0×103J/（kg•℃）] （3）现增加一个阻值为44Ω的电热丝R2，根据实际需求，利用电热丝R1与R2，为保温箱设计两个挡位，高温挡的电功率为1100W，低温挡的电功率为220W。请根据需求，在图﹣2的虚线框内将电路连接完整。 【答案】（1）（1）电热丝R1的阻值为220Ω，则电路中的电流是1A。 （2）该电路工作300s产生的热量，可使保温箱内空气的温度升高6℃。 （3）。 【分析】（1）根据欧姆定律进行计算。 （2）根据W＝Pt和吸热公式Q吸＝cm（t﹣t0）进行计算。 （3）根据和串并联电路的特点进行电路设计。 【解答】解：（1）根据欧姆定律，电路中的电流为：。 （2）电热丝R1工作的电功率为：P1＝UI＝220V×1A＝220W； 该电路工作300s产生的热量为：； 不计热损失，Q吸＝Q1＝cm（t﹣t0）；所以保温箱内空气的温度升高： 。 （3）增加一个阻值为44Ω的电热丝R2，根据实际需求，利用电热丝R1与R2，为保温箱设计两个挡位，高温挡的电功率为1100W，此时的电阻为：； 此时只有一个电阻R2接入电路，如图所示： 。 答：（1）（1）电热丝R1的阻值为220Ω，则电路中的电流是1A。 （2）该电路工作300s产生的热量，可使保温箱内空气的温度升高6℃。 （3）。 【点评】本题考查的是热量和电能的计算；会根据题目的条件设计电路图。 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