17.3 焦耳定律（讲义）物理新教材沪科版九年级全一册

第一章 机械运动 第3节 焦耳定律 课标要点 1.认识到电能可以转化为内能，了解电热的应用。 2.通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产、生活中的有关现象，形成将物理知识与生产、生活相联系的意识。 3.会利用焦耳定律进行简单的计算。 学习重难点 重点：电流产生的热量跟电阻、电流、通电时间的关系。 难点：理解焦耳定律。 知识点 电流的热效应 1．电流的热效应 电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。如图，电暖器通电后发热发光，就是利用了电流的热效应。 2．电热的利用 电水壶、电饭锅、电熨斗、电热水器、电暖器等电热器，都是利用电流的热效应来工作的。它们的发热体由电阻较大的电阻丝制成，工作时消耗的电能几乎全部转化为内能。 3．电热的危害 电流的热效应也可能产生危害：如计算机、电视机工作时温度过高会影响正常工作和寿命，因此它们的后盖留有散热小孔，计算机还装有风扇；家中同时使用多个大功率用电器时，电路中电流过大，导线产生过多热量，可能损坏绝缘层甚至引发火灾。 【思考】电暖器和导线中通过的电流相同，为什么电热管发热，导线却几乎不发热？学完焦耳定律后即可解释——电热管的电阻远大于导线的电阻。 随学随练 1．下列常见用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．电风扇　　B．电饭锅 C．电视机　　D．洗衣机 【答案】B 【详解】电风扇、洗衣机主要把电能转化为机械能，电视机主要把电能转化为光能和声能，它们都不是主要利用电流的热效应；电饭锅把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的。故选 B。 2．电流通过导体时，导体发热，这个过程是________能转化为________能的现象，叫做电流的________效应。 【答案】 电 内 热 【详解】电流的热效应是电能转化为内能的过程，伴随着导体温度升高。 知识点 实验：电流产生的热量与哪些因素有关 1．提出问题与猜想 电流产生的热量与哪些因素有关？可猜想：与通过导体的电流大小、导体本身的电阻以及通电时间有关。 2．实验装置与方法 实验中，电阻丝密封在插有温度计的容器中。电流产生的热量无法直接测量，通过观察温度计示数的变化来反映产生热量的多少，这种方法叫转换法；探究热量与多个因素的关系时，每次只改变一个因素，控制其他因素不变，这是控制变量法。 3．实验步骤与结论 控制不变量 改变量 现象 结论 电阻、电流 通电时间 通电时间越长，温度计示数升高越多 当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多 电阻、通电时间 电流（调节滑动变阻器） 电流越大，温度计示数升高越多 当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多 电流、通电时间 电阻（两段不同阻值的电阻丝串联，图17—10） 电阻大的容器中温度计示数升高多 当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多 4．两个电阻丝串联的目的 串联时通过两段电阻丝的电流相等，且通电时间相同，从而控制电流和通电时间相同，专门探究热量与电阻的关系。 特别提醒 本实验的两个重要方法：转换法（用温度计示数的变化反映产生热量的多少）和控制变量法（探究与某一因素的关系时，控制其余因素不变），是实验考查的核心。 随学随练 1．在探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，通过观察________来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫________法。 【答案】 温度计示数的变化（升高的多少） 转换 【详解】电流产生的热量不能直接测量，热量越多，电阻丝放出热量使容器内空气温度升得越高，温度计示数变化越大，故通过温度计示数的变化来反映热量的多少，用的是转换法。 2．实验中将两段阻值不同的电阻丝串联接入电路，其目的是________________________________。 【答案】 控制通过两段电阻丝的电流和通电时间相同，探究电流产生的热量与电阻的关系 【详解】串联电路中电流处处相等，通电时间自然相同，这样热量差异就只能由电阻不同引起，符合控制变量法的要求。 知识点 焦耳定律 1．内容 英国物理学家焦耳做了大量实验，于 1841 年发现：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。这一规律叫焦耳定律。 2．公式与单位 Q = I2Rt 物理量 含义 单位 Q 电流产生的热量 焦耳（J） I 通过导体的电流 安培（A） R 导体的电阻 欧姆（Ω） t 通电时间 秒（s） 3．电功与电热的关系 （1）纯电阻电路（如电热器、白炽灯）：消耗的电能全部转化为内能，W = Q，即 UIt = I2Rt = U2t/R； （2）非纯电阻电路（如电动机）：消耗的电能大部分转化为机械能，只有少部分转化为内能，此时W > Q，计算电热只能用 Q = I2Rt，不能用 UIt 或 U2t/R。 4．解释引入问题 电暖器的电热管与导线串联，通过它们的电流和通电时间相同，而电热管的电阻远大于导线的电阻。由 Q = I2Rt 可知，相同时间内电热管产生的热量远多于导线，所以电热管发热而导线几乎不发热。 5．串、并联电路中电热的比较 电路 公式（不变量） 规律 串联 Q = I2Rt（电流 I 相同） 电流相同，电阻越大的导体产生的热量越多，Q 与 R 成正比 并联 Q = U2t/R（电压 U 相同） 电压相同，电阻越小的导体产生的热量越多，Q 与 R 成反比 特别提醒 Q = I2Rt 是普遍适用的求电热公式；而 W = UIt = U2t/R = Q 只在纯电阻电路（电能全部转化为内能）中成立，计算电动机等非纯电阻电路的电热时千万不能套用。 随学随练 1．焦耳定律的内容是：电流通过导体产生的热量与________的二次方成正比，与导体的________成正比，与________成正比。数学表达式为 Q = ________。 【答案】 电流 电阻 通电时间 I2Rt 【详解】这是焦耳定律的文字表述，注意是“电流的二次方”而不是“电流”。 2．某电炉丝的电阻为 48.4 Ω，接在 220 V 的电路中，通电 5 min 产生的热量是多少？（电炉丝为纯电阻元件） 【答案】3×105 J 【详解】电炉丝是纯电阻元件，产生的热量等于消耗的电能： Q = W = U2t/R = (220 V)2 × 300 s / 48.4 Ω = 3×105 J。 题型 探究电流热效应实验的分析 方法总结： （1）转换法：通过温度计示数的变化（或气体/液体受热膨胀程度）反映产生热量的多少； （2）控制变量法：探究与电流的关系 → 控制电阻、时间相同，移动滑片改变电流；探究与电阻的关系 → 两电阻丝串联（控制电流、时间相同）；探究与时间的关系 → 控制电流、电阻相同，改变通电时间； （3）结论表述要带上前提条件“当……一定时”。 活学活用 1．在“探究电流产生的热量与电阻的关系”实验中：（1）两段阻值不同的电阻丝应________联接入电路；（2）若要进一步探究电流产生的热量与电流大小的关系，应进行的操作是________________________。 【答案】（1）串　（2）移动滑动变阻器的滑片改变电流，观察同一电阻丝在相同时间内（不同电流下）温度计示数的变化 【详解】（1）串联是为了控制电流和通电时间相同；（2）探究与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相同，只改变电流大小，故应调节滑动变阻器改变电流，观察同一电阻丝在相同通电时间内温度计示数的变化。 2．关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．温度计示数变化越大，说明电流产生的热量越多 B．温度计能直接测出电流产生热量的数值 C．两电阻丝串联是为了使两电阻丝两端的电压相同 D．实验中通电时间越长，温度计示数升高得越快 【答案】A 【详解】A．电流产生的热量越多，容器内温度升得越高，温度计示数变化越大，故 A 正确； B．热量无法用温度计直接测量，温度计只能通过示数的变化反映产生热量的多少，属于转换法，故 B 错误； C．两电阻丝串联的目的是控制电流相同（和通电时间相同），而不是电压相同，故 C 错误； D．通电时间越长，温度计升高的示数越多（末温越高），而不是“升高得越快”，故 D 错误。故选 A。 题型 焦耳定律 Q = I2Rt 的应用 方法总结： （1）求电热首选 Q = I2Rt（普遍适用）；已知电压时纯电阻用 Q = U2t/R 或先求 I 再用 Q = I2Rt； （2）串联电路（I 相同）：Q 与 R 成正比；并联电路（U 相同）：Q 与 R 成反比； （3）注意统一单位：I 用 A、R 用 Ω、t 用 s，Q 的单位才是 J； （4）由 Q = I2Rt 可得 Q 与 I、t 的倍数关系：I 增大为 2 倍，相同时间内 Q 变为 4 倍。 活学活用 1．某导体电阻为 20 Ω，通电 1 min 产生的热量是 4 800 J。求：（1）通过它的电流；（2）当通过它的电流增大 1 倍时，在相同的时间内产生的热量。 【答案】（1）2 A　（2）19 200 J 【详解】（1）由 Q = I2Rt 得 I2 = Q/(Rt) = 4 800 J / (20 Ω × 60 s) = 4 A2，即 I = 2 A； （2）电流增大 1 倍后为 4 A，产生的热量 Q′ = I′2Rt = (4 A)2 × 20 Ω × 60 s = 19 200 J（为原来的 4 倍）。 2．一根电阻丝接在 220 V 的电路中，通电 10 min 产生的热量为 3.63×105 J。求这根电阻丝的电阻。 【答案】80 Ω 【详解】电阻丝是纯电阻元件，Q = U2t/R，则 R = U2t/Q = (220 V)2 × 600 s / 3.63×105 J = 80 Ω。 题型 电热的利用、防止与非纯电阻电路 方法总结： （1）利用电热：电热器（电水壶、电饭锅、电熨斗等）；防止电热危害：散热孔、散热风扇、降低电器温度、错峰使用大功率电器； （2）电动机（非纯电阻）：输入电功率 P入 = UI，发热功率 P热 = I2R，输出的机械功率 P机 = P入 − P热；求电热只能用 Q = I2Rt。 活学活用 1．一台电动机的额定电压是 220 V，其线圈电阻是 1 Ω，正常工作时通过的电流为 5 A。求电动机因发热损失的电功率。 【答案】25 W 【详解】电动机不是纯电阻元件，发热损失的电功率只能用 P热 = I2R = (5 A)2 × 1 Ω = 25 W（不能用 U2/R 计算）。 2．下列事例中，属于防止电热危害的是（　　） A．用电饭锅煮饭　　B．计算机机箱内安装风扇 C．用电熨斗熨烫衣服　　D．用电暖器取暖 【答案】B 【详解】A、C、D 都是利用电流的热效应为生产生活服务；计算机机箱内安装风扇是为了加快散热，防止温度过高影响正常工作和使用寿命，属于防止电热危害。故选 B。 基础通关 1．若导体的电阻消失，家中的哪个用电器仍然可以工作（     ） A．白炽灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电烙铁 【答案】B 【详解】ACD．白炽灯、电饭锅、电烙铁均利用电流热效应工作，由焦耳定律，若导体电阻，则，无法产生工作所需热量，不能正常工作，故ACD不符合题意； B．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，不需要依赖电流热效应，电阻消失时不发热，仍可正常工作，故B符合题意。 故选B。 2．标有“”和“”的两个定值电阻，串联起来接在的电路上，则它们在相同的时间内产生的热量之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】两定值电阻的阻值 两电阻串联时电流相同、通电时间相同，则它们在相同的时间内产生的热量之比 故选C。 3．小明家的电火锅有高、低温挡，如图为电火锅的简化电路图，和是加热电阻丝，高温挡额定功率为，开关接触_______（选填“a”或“b”）时，电火锅处于高温挡正常工作产生的热量是_______J。 【答案】 b 【详解】根据电功率公式，电路总电阻越小，加热功率越大，对应高温挡；当开关接触时，电阻和串联接入电路，总电阻最大，为低温挡；当接触时，被断路，电路中只有工作，总电阻最小，功率最大，为高温挡； 电火锅是纯电阻用电器，正常工作时消耗的电能全部转化为热量，因此热量，电火锅处于高温挡正常工作产生的热量是 4．（2026·吉林·一模）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。 (1)后视镜是利用光的___________来工作的。 (2)后视镜表面的霜是由水蒸气___________（填物态变化名）形成的。 (3)加热装置的内部电路如图乙所示，R1和R2为加热电阻，且R1=4R2。开关S、S1都闭合时，该装置是___________（选填“除雾”或“除霜”）功能，此时通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则I1∶I2=___________。 【答案】(1)反射 (2)凝华 (3) 除霜 1∶4 【详解】（1）后视镜属于面镜，是利用光的反射原理来工作的。 （2）霜是固态的，是由空气中的水蒸气变来的，物质由气态直接变成固态叫凝华，所以后视镜表面的霜是空气中水蒸气遇冷凝华形成的。 （3）[1][2]由图乙可知，开关S、S1都闭合时，两电阻并联，电路的总电阻较小；开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻较大。根据可知，开关S、S1都闭合时，电路的发热功率较大，装置是除霜的功能；根据并联电路的分流关系可知，通过R1、R2的电流之比为 5．一个“220V  10W”的灯两端如果加上220V电压，灯的实际电功率为___________W；如果加上110V的电压，灯的实际电功率为___________W（假设灯丝电阻不变）。一台电动机的额定电压是220V，其电阻是1Ω。正常工作时，通过的电流为 5A，则电动机的额定总功率为___________W；因发热损失的电功率为___________W。 【答案】 10 2.5 1100 25 【详解】当灯两端的电压为220V时，实际电压等于额定电压，则灯的实际功率 灯丝电阻 当灯两端的电压为110V时，实际功率为 电动机额定总功率 电动机发热损失功率 6．电热膜是一种新型的电热器件，如图甲所示是一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘薄膜表面经过特殊工艺加工形成的一条条很薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图乙所示。 (1)如图乙所示的是电热膜电路，导电墨线的连接方式是______联； (2)电热膜取暖器能使室内空气温度升高，这是利用了电流的______来工作的； (3)如果某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图丙所示，想知道这根导电墨线的电阻是否发生了变化，他们找来一根与图丙中导电墨线规格和长度相同的但完好的导电墨线，接入丁图的之间，发现灯泡的亮度变化，说明导体的电阻与________有关。 【答案】(1)并 (2)热效应 (3)导体的横截面积 【详解】（1）图乙中每根导电墨线的两端都分别接在两条平行的金属导线上，各墨线工作时互不影响，符合并联电路的连接特点，因此是并联。 （2）电流通过导体时会将电能转化为内能，使导体发热的性质叫做电流的热效应，电热膜取暖器就是利用电流的热效应将电能转化为内能，提升室内温度。 （3）局部导电材料脱落的导电墨线，和完好的同规格、同长度的墨线相比，材料、长度都完全相同，只有导体的横截面积变小了；接入电路后灯泡亮度变化说明电路中电流改变，墨线的电阻改变，因此该实验说明导体的电阻与横截面积有关。 7．（24-25九年级上·山东德州·期末）如图甲所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 (1)甲实验是为了探究电流产生的热量与___________的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间后，电流在___________容器中产生的热量较多。（选填“A瓶”或“B瓶”） (2)如乙图所示的是探究电流产生的热量跟___________的关系，通电一段时间___________（选填“C瓶”或“D瓶”）内的电阻丝产生的热量多。 (3)小明认为只需将乙图中左边容器中的电阻丝由5Ω换成10Ω，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系，你认为他的想法___________（选填“是”或“不是”）正确的，请解释原因___________。 【答案】(1) 电阻 B瓶 (2) 电流 C瓶 (3) 不是 没有控制通过电阻丝的电流相同 【详解】（1）甲装置中两个电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，只有电阻大小不同，因此是探究电流产生的热量与电阻的关系。 由图甲可知，B瓶中电阻阻值大于A瓶中电阻阻值，电流、通电时间相同时，由焦耳定律可知，电流在B瓶容器中产生的热量较多。 （2）如图乙的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联；根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知，比较可知；两容器中的电阻值相等，通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系。 根据，电阻、通电时间相同时，电流越大产热越多，通过C瓶中电阻的电流大于通过D瓶中电阻的电流，因此C瓶内电阻丝产热更多。 （3）探究电流产生的热量与电阻的关系，需控制电流和通电时间相等，将乙图中左边容器中的电阻丝由5Ω换成10Ω，C瓶与D瓶中电阻阻值不相等，通过C瓶与D瓶中电阻的电流也不相等，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，小明的想法不是正确的，原因是没有控制通过电阻丝的电流相同。 8．如图甲所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 (1)本实验通过________来反映电流通过电阻丝产生热量的多少。 (2)图甲装置中两电阻丝串联是为了探究电流产生的热量跟________的关系。 (3)换用图乙所示装置（部分装置未画出）进行实验，闭合开关，通电一段时间后，发现左侧U形管中液面高度变化较大，该现象表明：在电阻和通电时间相同的情况下，________越大，电阻丝产生的热量越多。 (4)实验小组的同学制作了如图丙所示的实验装置：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。用此实验装置“探究影响电流热效应的因素”的优点________________________（写出一条即可）。 【答案】(1)U 形管两侧液面的高度差 (2)电阻 (3)电流 (4)可以精确测量温度的变化/减少热量散失，实验误差小 【详解】（1）本实验使用转换法，电流产生热量越多，容器内空气受热膨胀越明显，U 形管两边液面高度差就越大，所以通过 U 形管两侧液面的高度差反映电阻丝产生热量的多少。 （2）图甲中两个电阻丝串联，串联电路电流相等、通电时间相同，只有电阻大小不同，因此是探究电流产生热量跟电阻的关系。 （3）图乙容器内两个 5Ω 电阻，右侧容器外并联一个 5Ω 电阻，使得通过左右容器内电阻丝的电流不相等，电阻、通电时间相同，电流不同；左侧电阻通过的电流大，左侧 U 形管液面高度变化大，说明在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生热量越多。 （4）丙装置有电子温度计，可以直接读出温度数值，测量更精准；外面包裹保温材料，能减少热量散失，减小实验误差。 9．为了探究电流产生的热量跟哪些因素有关，先后采用如图所示的甲、乙两个装置进行实验。将两段电阻丝、分别封闭在两个相同的烧瓶中（），用玻璃管将烧瓶分别与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 (1)要探究通电时间和通电电流大小相同时，电流产生的热量与电阻的关系，应选择装置______进行实验。（选填“甲”或“乙”） (2)比较相同时间里气球A与气球C体积变化情况，可探究电流产生的热量与_________的关系。 (3)用气球替代温度计进行实验，你对此的评价是________________________。 (4)图乙中，若接通电路一段时间后，气球C体积变化明显，气球D体积没有变化，可能的原因是___________________________。 【答案】(1)甲 (2)电流 (3)通过气体的热胀冷缩，气球能更直观地反映热量的多少，但不能测出准确的温度；温度计能更准确测出温度的变化值，更适用于液体温度变化的测量，各有优缺点。 (4)气球与玻璃管间存在漏气/断路 【详解】（1）从实验装置图中可以看出，甲图中两电阻串联，通电时间和通电电流大小相同，两电阻阻值不同，因此要探究电流产生的热量与电阻的关系，应选择装置甲。 （2）甲图中两电阻串联，乙图中两电阻并联，则通过电阻的电流不同，时间相同，通过比较气球A与气球C体积变化情况，可探究的应是热量与电流的关系。 （3）略 （4）气球与玻璃管之间若没有密封完好，存在漏气情况，会导致气球D体积没有变化；当电阻断路时，会导致无热量产生，也会导致气球D体积没有变化。（回答合理即可） 10．如图所示，某同学将一张细条状铝箔纸（电阻很小）的两端分别压在干电池的正、负极，发现铝箔纸发热并燃烧，该同学查阅资料发现引起燃烧的原因是电路中电流过大。请你解释，将铝箔纸接在电池两端，造成电流过大的原因。 【答案】铝箔纸的电阻很小，接在干电池两端时，电源电压一定，根据可知，在电压一定时，通过铝箔纸的电流很大，导致铝箔纸燃烧。 11．电炉工作时，电炉丝通过导线接入电路里。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？请你用所学的物理知识解释。 【答案】 电炉丝与导线串联，通过二者的电流和通电时间相同，电炉丝的电阻远大于导线的电阻，根据焦耳定律，电流通过电炉丝产生的热量远多于导线，因此电炉丝热得发红，导线却几乎不发热。 素养提升 1．某品牌四旋翼无人机，它采用4个电机带动旋翼（螺旋桨）转动，对下方空气施力的同时获得升力，下表是该无人机的部分参数： 整机质量 2kg 电动机工作电压 12V 电池额定电压 15V 悬停时每个电动机功率 60W 电池容量 电动机数量 4 (1)该无人机充满电时，电池可以储存______________J的电能，电池向外供电时将______________能转化为______________能。 (2)电动机在工作时要保持其两端电压为12V不变，通过电子调速器（简称电调）来控制电动机的电流从而改变电动机的功率，每一个电动机连接一个电调，那么电动机和电调的连接方式是______________（填“并联”或“串联”），四个电动机之间的连接方式是______________（填“并联”或“串联”）；若电源电压全部加在电动机和电调的两端，则电动机和电调的功率之比为_______________。 (3)该无人机悬停时流过每个电动机的电流是_______________A，若每个电动机的线圈电阻为，电动机工作10s线圈电阻发热产生的内能为_______________J，电动机消耗的能量转化成机械能的大小为_______________J，此时电动机效率为_______________。 【答案】(1) 化学 电 (2) 串联 并联 (3) / / 【详解】（1）由图表可知，该无人机充满电时储存的电能 电池向外供电时，消耗化学能，产生电能，因此是化学能转化为电能。 （2）每一个电动机连接一个电调，通过电子调速器（简称电调）来控制电动机的电流从而改变电动机的功率，所以电动机和电调的连接方式为串联；而四个电动机之间是并联，互不影响；因为电动机与电调串联，电流相等且串联后又并联在电源两端，所以有 则电动机与电调的功率之比 （3）悬停时每个电动机的电流 由可知，电动机工作10s，线圈电阻发热产生的内能为 每个线圈电阻的发热功率 则一个电动机的机械功率为 电动机消耗的能量转化成机械能的大小为 此时电动机效率 2．如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。 (1)实验中是通过观察___________来显示容器内空气温度的变化。 (2)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝___________（填电路连接方式），是为了探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，___________（选填“左”或“右”）侧容器产生的热量更多。 (3)如图乙装置中，和两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比___________。电阻的作用主要是使电阻和中的电流___________（选填“相等”或“不相等”）。为了使实验现象更明显，应选用阻值为___________（选填“2Ω”“5Ω”或“10Ω”）。 【答案】(1)U形管液面高度差 (2) 串联 右 (3) 4:1 不相等 2Ω 【详解】（1）容器内空气吸收电热丝产生的热量膨胀，会使连接的U形管液面出现高度差，液面高度差越大，说明容器内空气温度变化越大，电阻产生的的热量越多。 （2）甲装置中两段电阻丝逐个顺次连接，是串联方式； 串联电路中电流和通电时间完全相同，根据焦耳定律，在、相同时，电阻越大，产热越多，右侧容器内10Ω的电阻大于左侧5Ω电阻，因此右侧产生的的热量更多。 （3）乙装置中，和并联后再与串联， 根据并联电路分流规律，通过的电流是干路电流（即通过的电流）的一半，即，根据可得 与R2并联，R3的作用是分流，让和的电流不相等，以此探究产热与电流的关系； 若选用较小的2Ω的电阻，根据并联电路分流规律，R3支路分得的电流更大，则支路分得的电流会更小，容器内两个电阻的电流差值更大，相同时间内产热的差异更明显，实验现象更突出。 3．（25-26九年级上·湖北恩施·期末）如图甲所示，是探究电流通过导体产生热量的实验装置。 (1)图甲中两个透明容器与U形管____（是否需要）密封等量的空气； (2)接上电源通电一定时间。电流产生的热量不易直接测量而用转换法：即在实验中是通过U形管中液面的高度变化来显示容器内空气______； (3)在实验装置的甲图U形管左边液面较高，表明在通电时间相同、电阻相同的情况下，______越大，产生的热量越多； (4)如图B是小明家的一个电饭锅插座，他发现插头松动后，在使用时将插座烧成如图所示的样子。这是因为插头松动后，插头与插孔处的接触电阻变_______使得在相同的时间内产生的热量增多，烧坏插座。 【答案】(1)需要 (2)吸收热量的多少 (3)电流 (4)大 【详解】（1）该实验利用容器内空气受热膨胀推动U形管液面变化来反映热量多少，只有两个透明容器与U形管密封等量空气，才能保证初始状态一致，排除空气量不同对实验结果的干扰，因此需要密封等量空气。 （2）电流产生的热量无法直接观测，容器内的空气吸收电热后温度升高、体积膨胀，空气吸收的热量越多，膨胀程度越大，U形管液面高度差就越大，这是转换法的应用，通过液面高度变化显示容器内空气吸收热量的多少。 （3）甲装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，在实验装置的甲图U形管左边液面较高，结合转换法，左侧电阻丝产生的热量多，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流产生的热量越多。 （4）插头松动后，插头与电饭煲插孔间的接触面积变小，插头与插孔接触处的接触电阻变大，根据焦耳定律可知，在电流I一定的情况下，相同时间t内产生热量增多，所以插座温度升高，容易将插头及插座烧毁甚至引起火灾。 4．（25-26八年级下·北京·期末）电功和电热是电学中两个很重要的物理量，由此小明进行了下列两个实验。 (1)小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图1所示的实验，该实验是通过观察___________比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为___________能；将滑动变阻器的滑片向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，由此得出影响电流做功的因素。 (2)小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图2所示的实验装置，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。在实验过程中，通过观察U形管中___________的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；图2甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与___________的关系；为了探究另一个影响因素，图2乙在d容器外并联5Ω电阻的目的是_______________________。 【答案】(1) 物体被吊起的高度 机械 (2) 液面高度差 电阻 使通过容器c和d内两个5Ω电阻的电流不同 【详解】（1）该实验利用转换法，电流做功的多少无法直接观测，电流通过电动机做功时会将重物吊起，重物被吊起的高度越高，说明电流做的功越多； 此过程中电动机消耗电能，将重物提起，电能转化为重物的机械能。 （2）电流产生的热量无法直接观察，热量会使容器内空气受热膨胀，推动U形管液面出现高度差，因此通过U形管的液面高度差变化反映产热多少，是转换法的应用。 图2甲中两个电阻丝串联，通过的电流、通电时间都相同，只有电阻大小不同，因此是探究电流产热与电阻的关系。 图2乙中d容器外并联5Ω电阻，根据串并联电路电流的特点可知， 则流过d容器内电阻的电流会小于流过c容器内电阻的电流，两个容器内电阻阻值、通电时间相同，电流不同，以此探究电热与电流的关系。 5．（25-26八年级下·北京·期末）小海要探究“电流通过电阻产生的热量与电阻阻值大小是否有关”，实验桌上有如下器材：两端电压恒定的电源、电阻箱、开关、停表各一个，导线若干，甲、乙、丙、丁四个保温装置（四个装置中的保温容器完全相同，分别装有初温相同的适量液体、封装有阻值不变的电阻丝，电阻丝通过导线与接线柱相连，容器盖上插有可以测量液体温度的温度计），其中一装置如图所示。四个装置的具体参数如下表。（甲、乙、丙、丁装置用表示） 装置 液体种类 液体质量m/g 电阻丝阻值R/ 甲 煤油 500 5 乙 煤油 500 10 丙 水 500 10 丁 水 300 5 (1)甲、乙、丙、丁四个保温装置中，选___________两个装置进行实验，并画出实验电路图。 (2)画出实验数据记录表格。 【答案】(1) 甲、乙 (2) 装置 电阻丝阻值R/Ω 初温t0/℃ 末温t/℃ 升高的温度Δt/℃ 甲 5 乙 10 【详解】（1）探究电流产生的热量与电阻阻值的关系，根据控制变量法，需要控制电流大小、通电时间、液体种类、液体质量全部相同，仅让电阻丝阻值不同。甲和乙的液体都是煤油、质量均为500g，电阻分别为5Ω和10Ω，符合控制变量的要求。 将甲、乙两个电阻丝串联，就能保证通过两个电阻的电流和通电时间完全相等。据此画出电路图。 （2）根据实验要求，控制电流和通电时间相同，改变通过电阻丝的电阻大小，用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少，据此设计记录数据的表格如下所示： 装置 电阻丝阻值R/Ω 初温t0/℃ 末温t/℃ 升高的温度Δt/℃ 甲 5 乙 10 6．（24-25九年级下·山东聊城·阶段检测）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所示，A、B为两个完全相同的烧瓶，瓶中插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，应在A、B两烧瓶中加入质量、初温均相同的______（选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是______（选填序号）； 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，在图中的A、B两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的电阻______。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A、B两烧瓶内液体比热容的关系为cA__________________cB；（均选填“>”、“<”或“=”） 【答案】(1)煤油 (2)B (3) = 【详解】（1）煤油的比热容比水小，在质量相同、吸收相同热量时，煤油的温度升高更明显，实验现象更易观察，因此选煤油。 （2）通过温度计示数变化反映产生热量的多少，这种将不易直接观测的物理量转换为直观易测现象的方法是转换法。 A．探究电流与电压、电阻的关系用的是控制变量法，故A不符合题意； B．探究导体电阻的影响因素时，通过电流表示数大小反映电阻大小，属于转换法，故B符合题意； C．选项伏安法测电阻是利用公式直接测量计算电阻，没有用到该转换思想，故C不符合题意。 故选B。 （3）比较不同物质的吸热能力时，需要保证两种液体在相同时间内吸收的热量完全相等；图中两根电阻丝串联、电流和通电时间相同，根据焦耳定律，只有让两根电阻丝的电阻相等，才能保证相同时间放出的热量相等，让两种液体吸收的热量相同； 根据比热容公式，质量、吸收热量相同时，温度升高越快，即越大，比热容越小，因此A的温度升得更快时，。 迁移创新 1．（25-26九年级上·北京·阶段检测）（多选题）图甲所示的是恒温式热线风速仪的结构示意图，将一根细金属丝置于圆柱形通道内，设定其工作温度为。使用时接通电路，金属丝升温到，风流过通道时，会带走部分热量，风速仪通过改变流过金属丝的电流维持金属丝的温度不变，此时单位时间内金属丝产生的热量与风带走的热量相等，风速仪通过测量金属丝两端的电压、风进入通道时风的温度，从而实现对风速的测量。已知风速越大、金属丝和风的温度差越大，单位时间内风带走的热量越多；当风速一定时，单位时间内风带走的热量与金属丝和风的温度差成正比。金属丝电阻R随温度t变化的关系如图乙所示。假设空气密度始终不变，下列说法正确的是（     ） A．金属丝升温到的过程中阻值不变 B．流入风速仪的风的温度不变时，所测风速增大，金属丝两端的电压增大 C．若风速仪测得的电压越大，流入风速仪的风的温度越高，则风速越小 D．若，风速仪测得温度为0℃与50℃的风速相同，金属丝两端电压之比为 【答案】BD 【详解】A．由图乙可知，金属丝电阻随温度升高而增大，在升温到的过程中，温度逐渐升高，所以阻值逐渐变大，故A错误； ‌B．流入风速仪的风的温度不变时，所测风速增大，单位时间内风带走的热量增多。为维持金属丝温度恒定为，单位时间内金属丝产生的热量需要同步增大。因为金属丝温度保持不变，其电阻恒定，根据焦耳定律（单位时间内为定值），要使增大，则需要增大，即金属丝两端的电压增大，故B正确； C‌．风速仪测得的电压越大，由可知单位时间内金属丝产生的热量越多，也就意味着单位时间内风带走的热量也越多。若流入风速仪的风的温度越高，金属丝与风的温度差越小，在风速相同的情况下，单位时间内风带走的热量越少，所以要带走更多热量，对应的风速需要更大，故C错误； D‌．风速相同的情况下，单位时间内风带走的热量与金属丝和空气的温度差成正比。当风温为时，温差 风温为时，温差 因此两种情况下单位时间带走的热量比 恒温时金属丝产热等于风带走的热量，且不变则不变，由（单位时间内为定值）可得 解得 即金属丝两端电压之比为，故D正确。 故选BD。 2．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，并分别连接一个装水的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6 V。 (1)图甲装置中的作用主要是使通过电阻、的电流______（选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将的阻值换成更_____（选填“大”或“小”）的； (2)图甲装置中，如果发生了断路，在通电时间相同的情况下，与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，“36 V，54 W”的灯泡比“12 V，6 W”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)图甲装置，最终可以得到结论：_______________。 (5)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)当电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越大 (5)乙装置中5Ω和100Ω电阻串联，总电阻为105Ω，电源电压6V，电路电流 电流极小，即使100Ω电阻产生的热量也非常少，不足以让密封的空气明显膨胀，因此U形管液面高度差均不明显。 【详解】（1）甲装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故甲实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，故甲装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2​中的电流不相等； 为了使实验现象更明显，根据，在电阻和通电时间相同的条件下，应使通过两容器内的电流差别较大，由并联电路电流与电阻成反比可知，可以将R3的阻值换成更小的。 （2）甲装置中电阻丝R3发生断路，该电路为串联电路，根据并联电路的电阻关系可知，右侧的电阻变大，总电阻变大，电源电压不变，电路电流变小。根据焦耳定律，R1的阻值、通电时间不变，电流变小则产生的电热变少，左侧容器空气膨胀程度变弱，对应U形管液面高度差变小。 （3）A．正常工作时，灯泡的亮度与额定电功率有关，不能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，导线越容易发热，探究的是热量与电流的关系，故B不符合题意； C．电熨斗和导线串联，电流、通电时间完全相同，但电熨斗电阻远大于导线，电熨斗工作时发热明显，说明电阻大的产生热量多，能支持小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关，故C符合题意。 故选C。 （4）图甲中R1和R2​阻值相等、通电时间相同，只有通过的电流大小不同，因此得到对应结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 （5）略。 3．（24-25九年级下·山东青岛·自主招生）如图甲所示电路中，电源电压为不变，是定值电阻，由三段材料不同、横截面积相同的均匀导体、、制作而成，其中一段是铜丝，其电阻可忽略不计，剩余两段其阻值与自身长度成正比，是与良好接触并能移动的滑动触头。闭合开关，断开，将从端移到端时，电流表示数与P向左移动的距离的关系如图乙所示。问： (1)电阻的阻值是多少？ (2)当的值为时，电流表的示数是多少？ (3)当电压表的示数为时，在内电流通过产生的热量是多少？ 【答案】(1)10Ω (2)0.72A (3)40J 【详解】（1）闭合、断开时，与串联，电流表测电路电流，电压表测两端电压。当滑动触头P移到E端时，接入电路的电阻为0，此时电路电流最大，由图乙可知最大电流。电阻的阻值为 （2）由图乙可知x在区间时电流恒为0.6A，说明这段接入电阻不变，对应电阻可忽略的铜丝FG段，长度为 当P在G点（）时，接入的是EF段的全部电阻，电流为0.6A，总电阻 因此EF段总电阻 EF段长度为10cm。当时，P在EF上向左移动的距离为，EF段电阻与长度成正比，此时接入的EF段电阻为 电路总电阻 此时电路电流 电流表的示数为0.72A。 （3）电压表测两端电压，，则电路电流 串联电路总电压等于各用电器电压之和，因此两端电压 可得20s内产生的热量 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 机械运动 第3节 焦耳定律 课标要点 1.认识到电能可以转化为内能，了解电热的应用。 2.通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产、生活中的有关现象，形成将物理知识与生产、生活相联系的意识。 3.会利用焦耳定律进行简单的计算。 学习重难点 重点：电流产生的热量跟电阻、电流、通电时间的关系。 难点：理解焦耳定律。 知识点 电流的热效应 1．电流的热效应 电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。如图，电暖器通电后发热发光，就是利用了电流的热效应。 2．电热的利用 电水壶、电饭锅、电熨斗、电热水器、电暖器等电热器，都是利用电流的热效应来工作的。它们的发热体由电阻较大的电阻丝制成，工作时消耗的电能几乎全部转化为内能。 3．电热的危害 电流的热效应也可能产生危害：如计算机、电视机工作时温度过高会影响正常工作和寿命，因此它们的后盖留有散热小孔，计算机还装有风扇；家中同时使用多个大功率用电器时，电路中电流过大，导线产生过多热量，可能损坏绝缘层甚至引发火灾。 【思考】电暖器和导线中通过的电流相同，为什么电热管发热，导线却几乎不发热？学完焦耳定律后即可解释——电热管的电阻远大于导线的电阻。 随学随练 1．下列常见用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（　　） A．电风扇　　B．电饭锅 C．电视机　　D．洗衣机 2．电流通过导体时，导体发热，这个过程是________能转化为________能的现象，叫做电流的________效应。 知识点 实验：电流产生的热量与哪些因素有关 1．提出问题与猜想 电流产生的热量与哪些因素有关？可猜想：与通过导体的电流大小、导体本身的电阻以及通电时间有关。 2．实验装置与方法 实验中，电阻丝密封在插有温度计的容器中。电流产生的热量无法直接测量，通过观察温度计示数的变化来反映产生热量的多少，这种方法叫转换法；探究热量与多个因素的关系时，每次只改变一个因素，控制其他因素不变，这是控制变量法。 3．实验步骤与结论 控制不变量 改变量 现象 结论 电阻、电流 通电时间 通电时间越长，温度计示数升高越多 当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多 电阻、通电时间 电流（调节滑动变阻器） 电流越大，温度计示数升高越多 当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多 电流、通电时间 电阻（两段不同阻值的电阻丝串联，图17—10） 电阻大的容器中温度计示数升高多 当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多 4．两个电阻丝串联的目的 串联时通过两段电阻丝的电流相等，且通电时间相同，从而控制电流和通电时间相同，专门探究热量与电阻的关系。 特别提醒 本实验的两个重要方法：转换法（用温度计示数的变化反映产生热量的多少）和控制变量法（探究与某一因素的关系时，控制其余因素不变），是实验考查的核心。 随学随练 1．在探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，通过观察________来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫________法。 2．实验中将两段阻值不同的电阻丝串联接入电路，其目的是________________________________。 知识点 焦耳定律 1．内容 英国物理学家焦耳做了大量实验，于 1841 年发现：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。这一规律叫焦耳定律。 2．公式与单位 Q = I2Rt 物理量 含义 单位 Q 电流产生的热量 焦耳（J） I 通过导体的电流 安培（A） R 导体的电阻 欧姆（Ω） t 通电时间 秒（s） 3．电功与电热的关系 （1）纯电阻电路（如电热器、白炽灯）：消耗的电能全部转化为内能，W = Q，即 UIt = I2Rt = U2t/R； （2）非纯电阻电路（如电动机）：消耗的电能大部分转化为机械能，只有少部分转化为内能，此时W > Q，计算电热只能用 Q = I2Rt，不能用 UIt 或 U2t/R。 4．解释引入问题 电暖器的电热管与导线串联，通过它们的电流和通电时间相同，而电热管的电阻远大于导线的电阻。由 Q = I2Rt 可知，相同时间内电热管产生的热量远多于导线，所以电热管发热而导线几乎不发热。 5．串、并联电路中电热的比较 电路 公式（不变量） 规律 串联 Q = I2Rt（电流 I 相同） 电流相同，电阻越大的导体产生的热量越多，Q 与 R 成正比 并联 Q = U2t/R（电压 U 相同） 电压相同，电阻越小的导体产生的热量越多，Q 与 R 成反比 特别提醒 Q = I2Rt 是普遍适用的求电热公式；而 W = UIt = U2t/R = Q 只在纯电阻电路（电能全部转化为内能）中成立，计算电动机等非纯电阻电路的电热时千万不能套用。 随学随练 1．焦耳定律的内容是：电流通过导体产生的热量与________的二次方成正比，与导体的________成正比，与________成正比。数学表达式为 Q = ________。 2．某电炉丝的电阻为 48.4 Ω，接在 220 V 的电路中，通电 5 min 产生的热量是多少？（电炉丝为纯电阻元件） 题型 探究电流热效应实验的分析 方法总结： （1）转换法：通过温度计示数的变化（或气体/液体受热膨胀程度）反映产生热量的多少； （2）控制变量法：探究与电流的关系 → 控制电阻、时间相同，移动滑片改变电流；探究与电阻的关系 → 两电阻丝串联（控制电流、时间相同）；探究与时间的关系 → 控制电流、电阻相同，改变通电时间； （3）结论表述要带上前提条件“当……一定时”。 活学活用 1．在“探究电流产生的热量与电阻的关系”实验中：（1）两段阻值不同的电阻丝应________联接入电路；（2）若要进一步探究电流产生的热量与电流大小的关系，应进行的操作是________________________。 2．关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．温度计示数变化越大，说明电流产生的热量越多 B．温度计能直接测出电流产生热量的数值 C．两电阻丝串联是为了使两电阻丝两端的电压相同 D．实验中通电时间越长，温度计示数升高得越快 题型 焦耳定律 Q = I2Rt 的应用 方法总结： （1）求电热首选 Q = I2Rt（普遍适用）；已知电压时纯电阻用 Q = U2t/R 或先求 I 再用 Q = I2Rt； （2）串联电路（I 相同）：Q 与 R 成正比；并联电路（U 相同）：Q 与 R 成反比； （3）注意统一单位：I 用 A、R 用 Ω、t 用 s，Q 的单位才是 J； （4）由 Q = I2Rt 可得 Q 与 I、t 的倍数关系：I 增大为 2 倍，相同时间内 Q 变为 4 倍。 活学活用 1．某导体电阻为 20 Ω，通电 1 min 产生的热量是 4 800 J。求：（1）通过它的电流；（2）当通过它的电流增大 1 倍时，在相同的时间内产生的热量。 2．一根电阻丝接在 220 V 的电路中，通电 10 min 产生的热量为 3.63×105 J。求这根电阻丝的电阻。 题型 电热的利用、防止与非纯电阻电路 方法总结： （1）利用电热：电热器（电水壶、电饭锅、电熨斗等）；防止电热危害：散热孔、散热风扇、降低电器温度、错峰使用大功率电器； （2）电动机（非纯电阻）：输入电功率 P入 = UI，发热功率 P热 = I2R，输出的机械功率 P机 = P入 − P热；求电热只能用 Q = I2Rt。 活学活用 1．一台电动机的额定电压是 220 V，其线圈电阻是 1 Ω，正常工作时通过的电流为 5 A。求电动机因发热损失的电功率。 2．下列事例中，属于防止电热危害的是（　　） A．用电饭锅煮饭　　B．计算机机箱内安装风扇 C．用电熨斗熨烫衣服　　D．用电暖器取暖 基础通关 1．若导体的电阻消失，家中的哪个用电器仍然可以工作（     ） A．白炽灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电烙铁 2．标有“”和“”的两个定值电阻，串联起来接在的电路上，则它们在相同的时间内产生的热量之比为（     ） A． B． C． D． 3．小明家的电火锅有高、低温挡，如图为电火锅的简化电路图，和是加热电阻丝，高温挡额定功率为，开关接触_______（选填“a”或“b”）时，电火锅处于高温挡正常工作产生的热量是_______J。 4．（2026·吉林·一模）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。 (1)后视镜是利用光的___________来工作的。 (2)后视镜表面的霜是由水蒸气___________（填物态变化名）形成的。 (3)加热装置的内部电路如图乙所示，R1和R2为加热电阻，且R1=4R2。开关S、S1都闭合时，该装置是___________（选填“除雾”或“除霜”）功能，此时通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则I1∶I2=___________。 5．一个“220V  10W”的灯两端如果加上220V电压，灯的实际电功率为___________W；如果加上110V的电压，灯的实际电功率为___________W（假设灯丝电阻不变）。一台电动机的额定电压是220V，其电阻是1Ω。正常工作时，通过的电流为 5A，则电动机的额定总功率为___________W；因发热损失的电功率为___________W。 6．电热膜是一种新型的电热器件，如图甲所示是一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘薄膜表面经过特殊工艺加工形成的一条条很薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图乙所示。 (1)如图乙所示的是电热膜电路，导电墨线的连接方式是______联； (2)电热膜取暖器能使室内空气温度升高，这是利用了电流的______来工作的； (3)如果某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图丙所示，想知道这根导电墨线的电阻是否发生了变化，他们找来一根与图丙中导电墨线规格和长度相同的但完好的导电墨线，接入丁图的之间，发现灯泡的亮度变化，说明导体的电阻与________有关。 7．（24-25九年级上·山东德州·期末）如图甲所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 (1)甲实验是为了探究电流产生的热量与___________的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间后，电流在___________容器中产生的热量较多。（选填“A瓶”或“B瓶”） (2)如乙图所示的是探究电流产生的热量跟___________的关系，通电一段时间___________（选填“C瓶”或“D瓶”）内的电阻丝产生的热量多。 (3)小明认为只需将乙图中左边容器中的电阻丝由5Ω换成10Ω，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系，你认为他的想法___________（选填“是”或“不是”）正确的，请解释原因___________。 8．如图甲所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 (1)本实验通过________来反映电流通过电阻丝产生热量的多少。 (2)图甲装置中两电阻丝串联是为了探究电流产生的热量跟________的关系。 (3)换用图乙所示装置（部分装置未画出）进行实验，闭合开关，通电一段时间后，发现左侧U形管中液面高度变化较大，该现象表明：在电阻和通电时间相同的情况下，________越大，电阻丝产生的热量越多。 (4)实验小组的同学制作了如图丙所示的实验装置：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。用此实验装置“探究影响电流热效应的因素”的优点________________________（写出一条即可）。 9．为了探究电流产生的热量跟哪些因素有关，先后采用如图所示的甲、乙两个装置进行实验。将两段电阻丝、分别封闭在两个相同的烧瓶中（），用玻璃管将烧瓶分别与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 (1)要探究通电时间和通电电流大小相同时，电流产生的热量与电阻的关系，应选择装置______进行实验。（选填“甲”或“乙”） (2)比较相同时间里气球A与气球C体积变化情况，可探究电流产生的热量与_________的关系。 (3)用气球替代温度计进行实验，你对此的评价是________________________。 (4)图乙中，若接通电路一段时间后，气球C体积变化明显，气球D体积没有变化，可能的原因是___________________________。 10．如图所示，某同学将一张细条状铝箔纸（电阻很小）的两端分别压在干电池的正、负极，发现铝箔纸发热并燃烧，该同学查阅资料发现引起燃烧的原因是电路中电流过大。请你解释，将铝箔纸接在电池两端，造成电流过大的原因。 11．电炉工作时，电炉丝通过导线接入电路里。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？请你用所学的物理知识解释。 素养提升 1．某品牌四旋翼无人机，它采用4个电机带动旋翼（螺旋桨）转动，对下方空气施力的同时获得升力，下表是该无人机的部分参数： 整机质量 2kg 电动机工作电压 12V 电池额定电压 15V 悬停时每个电动机功率 60W 电池容量 电动机数量 4 (1)该无人机充满电时，电池可以储存______________J的电能，电池向外供电时将______________能转化为______________能。 (2)电动机在工作时要保持其两端电压为12V不变，通过电子调速器（简称电调）来控制电动机的电流从而改变电动机的功率，每一个电动机连接一个电调，那么电动机和电调的连接方式是______________（填“并联”或“串联”），四个电动机之间的连接方式是______________（填“并联”或“串联”）；若电源电压全部加在电动机和电调的两端，则电动机和电调的功率之比为_______________。 (3)该无人机悬停时流过每个电动机的电流是_______________A，若每个电动机的线圈电阻为，电动机工作10s线圈电阻发热产生的内能为_______________J，电动机消耗的能量转化成机械能的大小为_______________J，此时电动机效率为_______________。 2．如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。 (1)实验中是通过观察___________来显示容器内空气温度的变化。 (2)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝___________（填电路连接方式），是为了探究电流产生的热量与电阻的关系，通电一段时间后，___________（选填“左”或“右”）侧容器产生的热量更多。 (3)如图乙装置中，和两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比___________。电阻的作用主要是使电阻和中的电流___________（选填“相等”或“不相等”）。为了使实验现象更明显，应选用阻值为___________（选填“2Ω”“5Ω”或“10Ω”）。 3．（25-26九年级上·湖北恩施·期末）如图甲所示，是探究电流通过导体产生热量的实验装置。 (1)图甲中两个透明容器与U形管____（是否需要）密封等量的空气； (2)接上电源通电一定时间。电流产生的热量不易直接测量而用转换法：即在实验中是通过U形管中液面的高度变化来显示容器内空气______； (3)在实验装置的甲图U形管左边液面较高，表明在通电时间相同、电阻相同的情况下，______越大，产生的热量越多； (4)如图B是小明家的一个电饭锅插座，他发现插头松动后，在使用时将插座烧成如图所示的样子。这是因为插头松动后，插头与插孔处的接触电阻变_______使得在相同的时间内产生的热量增多，烧坏插座。 4．（25-26八年级下·北京·期末）电功和电热是电学中两个很重要的物理量，由此小明进行了下列两个实验。 (1)小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图1所示的实验，该实验是通过观察___________比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为___________能；将滑动变阻器的滑片向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，由此得出影响电流做功的因素。 (2)小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图2所示的实验装置，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。在实验过程中，通过观察U形管中___________的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；图2甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与___________的关系；为了探究另一个影响因素，图2乙在d容器外并联5Ω电阻的目的是_______________________。 5．（25-26八年级下·北京·期末）小海要探究“电流通过电阻产生的热量与电阻阻值大小是否有关”，实验桌上有如下器材：两端电压恒定的电源、电阻箱、开关、停表各一个，导线若干，甲、乙、丙、丁四个保温装置（四个装置中的保温容器完全相同，分别装有初温相同的适量液体、封装有阻值不变的电阻丝，电阻丝通过导线与接线柱相连，容器盖上插有可以测量液体温度的温度计），其中一装置如图所示。四个装置的具体参数如下表。（甲、乙、丙、丁装置用表示） 装置 液体种类 液体质量m/g 电阻丝阻值R/ 甲 煤油 500 5 乙 煤油 500 10 丙 水 500 10 丁 水 300 5 (1)甲、乙、丙、丁四个保温装置中，选___________两个装置进行实验，并画出实验电路图。 (2)画出实验数据记录表格。 6．（24-25九年级下·山东聊城·阶段检测）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所示，A、B为两个完全相同的烧瓶，瓶中插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，应在A、B两烧瓶中加入质量、初温均相同的______（选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是______（选填序号）； 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，在图中的A、B两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的电阻______。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A、B两烧瓶内液体比热容的关系为cA__________________cB；（均选填“>”、“<”或“=”） 迁移创新 1．（25-26九年级上·北京·阶段检测）（多选题）图甲所示的是恒温式热线风速仪的结构示意图，将一根细金属丝置于圆柱形通道内，设定其工作温度为。使用时接通电路，金属丝升温到，风流过通道时，会带走部分热量，风速仪通过改变流过金属丝的电流维持金属丝的温度不变，此时单位时间内金属丝产生的热量与风带走的热量相等，风速仪通过测量金属丝两端的电压、风进入通道时风的温度，从而实现对风速的测量。已知风速越大、金属丝和风的温度差越大，单位时间内风带走的热量越多；当风速一定时，单位时间内风带走的热量与金属丝和风的温度差成正比。金属丝电阻R随温度t变化的关系如图乙所示。假设空气密度始终不变，下列说法正确的是（     ） A．金属丝升温到的过程中阻值不变 B．流入风速仪的风的温度不变时，所测风速增大，金属丝两端的电压增大 C．若风速仪测得的电压越大，流入风速仪的风的温度越高，则风速越小 D．若，风速仪测得温度为0℃与50℃的风速相同，金属丝两端电压之比为 2．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，并分别连接一个装水的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6 V。 (1)图甲装置中的作用主要是使通过电阻、的电流______（选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将的阻值换成更_____（选填“大”或“小”）的； (2)图甲装置中，如果发生了断路，在通电时间相同的情况下，与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，“36 V，54 W”的灯泡比“12 V，6 W”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)图甲装置，最终可以得到结论：_______________。 (5)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_____________________________。 3．（24-25九年级下·山东青岛·自主招生）如图甲所示电路中，电源电压为不变，是定值电阻，由三段材料不同、横截面积相同的均匀导体、、制作而成，其中一段是铜丝，其电阻可忽略不计，剩余两段其阻值与自身长度成正比，是与良好接触并能移动的滑动触头。闭合开关，断开，将从端移到端时，电流表示数与P向左移动的距离的关系如图乙所示。问： (1)电阻的阻值是多少？ (2)当的值为时，电流表的示数是多少？ (3)当电压表的示数为时，在内电流通过产生的热量是多少？ 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $