15.3 电流的热效应 焦耳定律（高效培优·讲义）物理新教材苏科版九年级下册

第15.3节 电流的热效应 焦耳定律 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 电流的热效应 考点02 焦耳定律 考点03 电热的利用与防止 03 避坑指南·解题通法 角度01 电流热效应的概念 角度02 利用电流的热效应工作的用电器 角度03 探究电流产生热量与电阻的关系 角度04 探究电流产生的热量与电流的关系 角度05 焦耳定律的公式及简单应用 角度06 焦耳定律的推导式及其应用 角度07 电热器的工作部分与导线的发热情况比较 角度08 电热的利用和防止 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.认识电流的热效应，识别常见电热器，知道电热器能量转化方式。 2.通过实验探究，说出电流产生热量与电流、电阻、通电时间的关系，理解控制变量法、转换法。 3.熟记焦耳定律内容与公式，会进行简单电热计算，区分纯电阻与非纯电阻电路电热计算。 4.了解电热的利用与防护，能用焦耳定律解释生活相关现象。 1.实验探究：利用 U 形管液面高度差反映产热多少，转换法把不易观察的热量可视化；探究单一变量时固定另外两个物理量。 2.公式辨析：只有纯电阻电路，电热等于电功，才能混用 Q=W；含有电动机的电路，只能用 Q=I2Rt。 3.现象解释：抓住电流、电阻、通电时间三个要素对比分析，比如电炉丝发热而导线不热。 知识导图 考点01 电流的热效应 1、电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为 ，这种现象叫做电流的热效应。 2、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关 提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？ 猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。 设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面 反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。 分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值 ，通过它们的电流 ，通电时间 （控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量 。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的 、通过导体的 和通电 有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就 。 【深化点拨】 1．电流的热效应理解 （1）电流的热效应是一种普遍现象，只要用电器对电流有阻碍作用，电流流过用电器时就会发热，就会有电能转化为内能。解题是要抓住关键词：“具有热量”、“含有热量”，这样的说法是错误的。 （2）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。 2．探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关实验解题方法点拨 （1）U形管内液面高度差越大，产生的热量越多。 （2）使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能是：装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好。 （3）实验中加热空气相比加热液体的好处：①空气膨胀体积变大，实验效果明显；②加热空气，耗电量少，实验时间短。 1．在一个密闭的屋子里，有人建议用正在工作的电冰箱降低室内平均温度，正确的做法是（　　） A．打开电冰箱的门 B．降低制冷温度后，再打开电冰箱的门 C．升高制冷温度后，再打开电冰箱的门 D．拔掉电源，打开电冰箱的门 2．实验发现，灯泡两端电压越大，电流越大，灯泡越亮。该过程是通过电流做功将电能转化为___________能。当电压超过一定限值，灯泡就烧坏了。灯泡被烧坏本质上是电流的___________效应使灯丝（钨）熔化，电路断路。 3．如图所示，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。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。 (1)实验中通过观察________来比较电流通过导体产生热量的多少； (2)实验中，乙容器外部的电阻的作用是使通过左右两容器内电阻的________不相等； (3)通过对比观察A、B两U形管中液面高度的变化，________（选填“甲”或“乙”）容器中电阻产生的热量较多，由此能得出的实验结论是________。 考点02 焦耳定律 1、焦耳定律 焦耳定律 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，跟它的时间成正比 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s 焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能 用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的 焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对 而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 2、焦耳定律在实际中的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略．电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路．　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 3、电热器的“双挡”问题 （1）“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 （2）“双挡”的控制开关 a短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 4、电热与电功的关系 应用公式 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q 【深化点拨】 1．焦耳定律推导公式的应用解题思路点拨：公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用；W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。。 2．焦耳定律公式Q=I2Rt的使用环境 （1）电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q．那么，用来计算电功的公式W=UIt不能用来计算电热，电热智能用焦耳定律Q=I2Rt来计算。 （2）焦耳定律是电能转化为热能的基本定律，其应用广泛且实用。在能源产业中，能够通过焦耳定律计算电阻产生的热损耗，为发电和输电提供依据；在电子设备领域，可以借助焦耳定律计算出电阻元件产生的热量，从而设计合理的散热系统；在热学领域，焦耳定律也被用来研究物体的温度变化和热传导过程。总体而言，焦耳定律的应用为各个领域的研究和实践提供了重要的理论依据。 1．甲、乙两个电热器的电阻之比为，电流之比，通电相同时间。则甲、乙两个电热器产生的热量之比为（　　） A． B． C． D． 2．熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以本身产生的热量使其熔断的原理制成的。测得某熔断器在不同电流下的熔断时间如表。若通过的电流为，该熔断器的电阻为，则通电时间为___________s,时熔断器熔断，此过程中熔断器产生的热量是___________J． 电流 1.2 2.0 2.5 3.0 4.0 熔断时间 不会熔断 40 8 4.5 2.5 3．某导体电阻为20Ω，通电1min产生的热量是4800J。 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。 考点03 电热的利用与防止 1、电热的利用 （1）电流的效应：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做 。 （2）电流热效应的实质：是电流通过导体时，由 转化为 。 （3）电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 （4）有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 2、电热的防止 （1）电热的危害：有时候，电热是一种浪费，甚至会造成伤害。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化为其他形式的能的过程，总有一部分电能转化为热，过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患 （2）措施：有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 【深化点拨】 1．电热的利用的解题思路点拨：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。电热器是将电能转化为内能来工作的。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 2．电热的防止的解题思路点拨：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 3．电热的利用与防止解题思路点拨 （1）电热既有有利的一面，又有有害的一面。人们利用电流的热效应制成各种用电器，对于不需要的电热，要想办法尽量减小其造成的危害。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。 1．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 2．如图所示，在利用鸡苗孵化器孵化鸡蛋时，通过导体放出的电热对鸡蛋进行加热，该过程_____（选填“利用”或“防止”）电热。 电流的热效应 焦耳定律的综合应用及解题步骤 1.焦耳定律的核心公式与适用条件：焦耳定律描述了电流通过导体产生热量的规律，但公式的选择取决于电路类型。 通用公式： Q=I2Rt。 适用范围：任何电路（无论是纯电阻电路还是含有电动机、电解槽的非纯电阻电路）。 物理意义：电流产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。 推导公式（仅适用于纯电阻电路）： Q=W=UIt==Pt。 适用条件：电能全部转化为内能的电路（如电烙铁、电饭锅、白炽灯）。 避坑点：在含有电动机的电路中，消耗的电能 W=UIt大部分转化为机械能，只有少部分转化为内能 Q=I2Rt。此时 W>Q，千万不能直接用 Q=计算热量，除非题目明确求的是“线圈电阻产生的热量”且已知电阻值。 2. 探究实验的设计逻辑：必须“掌握”控制变量法 实验方法：转换法（通过U形管液面高度差或温度计示数变化来反映产生热量的多少）和控制变量法。 （1）探究热量与电阻的关系： 操作：将两个阻值不同的电阻丝串联。 目的：串联电路电流处处相等，从而控制电流（I）和通电时间（t） 相同，只改变电阻（R）。 结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 （2）探究热量与电流的关系： 操作：利用滑动变阻器改变电流，或者将其中一个电阻并联分流（如图中的典型装置）。 目的：控制电阻（R）和通电时间（t ）相同，改变电流（I）。 结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。 避坑点：实验中通常使用空气盒（密闭容器），因为空气受热膨胀效果比液体更明显，实验现象更直观。 3.电热的利用与防止：物理知识最终要回归生活，这部分常以选择题或简答题出现。 （1）电热的利用原理：利用电流的热效应，将电能转化为内能。 实例：电饭锅、电热水器、电热毯、电烙铁、养鸡场的电热孵化器等。 核心部件：发热体（通常由电阻率大、熔点高的合金制成，如镍铬合金）。 （2）电热的防止原理：防止电流热效应带来的危害（如烧坏电器、引发火灾）。 措施： 散热：电脑CPU安装散热风扇、电视机外壳有散热孔、电动机外壳有散热片。 减小发热：输电线采用粗导线（减小电阻 R，根据 Q=I2Rt减少损耗）、高压输电（减小电流I）。 角度01 电流热效应的概念 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．电动汽车充电时，电池会轻微发热。从能量转化角度看，充电时输入的电能主要转化为____能储存起来，同时有一部分电能通过电流的____效应转化为内能，使电池温度升高；停止充电后电池慢慢回凉，这是通过______的方式改变电池内能的。 角度02 利用电流的热效应工作的用电器 3．如下图所示的家用电器中，主要是将电能转化为内能的是（     ） A．电风扇 B．电饭煲 C．电灯 D．洗衣机 4．在“太空菜园”，绿油油的生菜长势喜人。为满足不同植物的生长，需设计一个可以复合出不同颜色光的照明装置，该装置需配备_______三种颜色的LED灯；电热水壶在工作过程中利用了电流的______效应。 角度03 探究电流产生热量与电阻的关系 5．探究“电流产生的热量与电阻关系”的实验中，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 6．如图所示的实验装置可用来探究电流通过导体时产生热量的多少与__________的关系，实验中通过__________来反映电流产生热量的多少，烧瓶中不装水而装煤油，是因为煤油的比热容较__________。 7．小松同学用如图所示的实验装置探究“电流的热效应与电阻的关系”。 (1)实验中小松同学设计了如图甲的电路图，她把和串联连接的目的是控制________________； (2)连接电路后通过观察乙图中_____________来比较电流产生的热量的多少； (3)为达到实验目的，选择、的两电阻丝的阻值__________（选填“相等”或“不相等”）； (4)小松同学想进一步探究电流的热效应与其他因素的关系，于是设计了如图丙所示的电路图，对比甲、丙两图，她是在探究电流的热效应与__________的关系。 8．用以下装置进行实验： (1)图甲中，若要探究“电阻丝产生的热量与电流大小的关系”，还需要的测量器材是___________，实验中通过观察___________来比较产生的热量； (2)若要探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”，应选用图乙中的烧瓶___________，并将其电阻与图甲中R串联； (3)若要探究“不同物质吸热升温的现象”，应选择图乙中的烧瓶___________，并将其电阻与图甲中R___________（选填“串联”、“并联”或“串并联都可以”）； (4)将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来，通电一段时间后，瓶中液体都没有沸腾，烧瓶___________中的液体升温最慢。 角度04 探究电流产生的热量与电流的关系 9．在探究“电流产生的热量与什么因素有关”时，小李设计了如图的实验装置。甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，里面各放有一根5Ω的电阻丝，其中乙容器将一个5Ω的电阻丝与容器内5Ω电阻丝并联，两个U形管中装有等量的水，接通电源后，下列说法正确的是（     ） A．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．相同时间内甲产生的热量是乙产生热量的2倍 D．若通过右侧容器中电阻的电流为1A，通电1min，则该电阻产生的热量为300J 10．如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置。实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器______（选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。该实验装置______（选填“能”或“不能”）用来探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系。 11．如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。 (1)实验中，电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中___________来比较的； (2)图甲可探究电流产生的热量与___________的关系，通电一段时间后，___________（选填“左”或“右”）侧盒子中的电阻产生的热量多；图乙探究电流产生的热量与___________的关系，通电一段时间后，___________（选填“左”或“右”）侧盒子中的电阻产生的热量多。图乙中右侧盒子上方并联电阻的作用是___________； (3)由公式可知，图乙中左右两侧盒子中的电阻产生的热量之比为___________。 角度05 焦耳定律的公式及简单应用 12．小明家安装了一款电动晾衣架，其内部电动机的工作电压为220V，正常工作电流为2A，内部线圈电阻为5Ω。当其正常工作时，5秒内产生的热量为（　　） A．2200J B．100J C．440J D．50J 13．(1)随着科技的进步，新能源汽车技术得到了很好的发展。已知一辆新能源汽车某次充电的平均电功率为，保持该电功率给这辆汽车充入的电能，需要__________min； (2)一床电热毯和一个电扇上都标有“220V，60W”字样，当它们正常工作相同的时间，则电流通过__________（选填“电热毯”或“电扇”）产生的热量多。 14．如图所示的电路，电源电压不变，闭合开关S，电路正常工作，电压表测的是___________（选填“滑动变阻器”“电源”或“电动机M”）的电压；当电压表的示数为10V时，电流表示数为0.2A，电动机内部线圈的电阻为2Ω，电动机转动5min，电流通过电动机内部线圈产生的热量是___________J，电动机的效率为___________%。 15．如图所示电路，电阻的阻值为50Ω，滑动变阻器R的最大阻值为100Ω，电源电压10V保持不变，闭合开关，求： (1)当P移至a端时，电阻消耗的功率； (2)当P移至b端时，电路中的电流大小和通电2min产生的热量。 角度06 焦耳定律的推导式及其应用 16．将一根10Ω的电阻丝接入电源两端，通电20s，电流产生的热量是50J。若将另外一根相同规格的电阻丝与并联接入同一电源的两端，通电相同时间，电流产生的热量是（    ） A．25J B．50J C．100J D．150J 17．如图所示电路中，电源电压不变，电阻，，闭合开关S，电流表A的示数为，通电电阻产生的热量为______________J。 18．某中学成立了物理科技小组，在一次活动中，小红小组设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。当饮水机接在家庭电路中工作时，求： (1)画出两个挡位对应的等效电路图，并在图下方标明是什么挡位。 (2)求高温挡模式下正常工作10 min，产生的热量。 (3)求R2的阻值。 角度07 电热器的工作部分与导线的发热情况比较 19．电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。下列说法正确的是（     ） A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 B．导线的电阻大于电炉丝的电阻 C．导线的电阻小于电炉丝的电阻 D．电流通过导线时没有产生热效应 20．电取暖器的电源线和电热丝之间是串联，工作一段时间后，电热丝热得发红，但电源线却基本感觉不到温度升高，导致这一现象的原因是_____________（选填“电流”“电阻”或“工作时间”）不同。 21．如图所示的是家用移动插座。把规格为“220V 1100W”的电暖器插入插座，在额定电压下工作。 (1)流过电暖器的电流为多大？ (2)该插座允许通过的最大电流为10A，通过计算分析：该插座能否让规格为“220V 770W”的电吹风与上述电暖器同时工作？ (3)电暖器通过导线连入电路，为什么电暖器工作时放出大量热，而与其连接的导线却几乎不发热？ 角度08 电热的利用和防止 22．电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它；有时会对我们有害，我们需要及时散热。下列例子中属于防止电热危害的是（     ） A．电器长时间不用，要定时通电 B．电视机外壳的散热窗 C．大型爆破工程，利用电热装置引爆炸药 D．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 23．在炎热的夏天，电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次。这是因为______在起作用，前者是______电热，后者是______电热（后两空选填“利用”或“防止”）。 【例1】（2026·江苏无锡·中考真题）用如下图所示的装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器内均装有等质量的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中，，记录甲、乙、丙中煤油的初温。闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.5 A，分别记录加热2 min、4 min时甲中煤油的末温，断开开关S、；再闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.0 A，分别记录加热4 min时乙、丙中煤油的末温。数据记录在下表中。 序号 电阻 阻值/Ω 电流I/A 时间/min 初温t0/℃ 末温t/℃ ① R1 6 1.5 2 25.0 31.1 ② R1 6 1.5 4 25.0 37.1 ③ R2 6 1.0 4 25.0 30.4 ④ R3 3 1.0 4 25.0 27.7 (1)比较序号①和②可知，导体产生的热量与通电________有关。若要比较导体产生的热量与电流大小的关系，应该比较序号②和________。 (2)比较序号③和④可知，电流和通电时间相同时，导体电阻越大，产生的热量越________。比较序号③④和序号②③可得，导体通电时间相同时，“电阻”和“电流”中对电流的热效应影响更大的因素是________。 【深化点拨】 （1）考查电流热效应的探究实验，利用煤油升温多少反映电阻产生热量的多少，转换法的应用。 （2）考查控制变量法，探究热量与通电时间、电流、电阻的关系时，要控制另外两个因素保持不变。 （3）考查实验数据分析，能够根据温度变化，判断电流、电阻对产生热量的影响程度。 （4）考查焦耳定律的定性理解，认识到电流对电热的影响效果更为显著。 【变式1-1】（2026·甘肃兰州·中考真题）如图所示，两个规格相同的透明容器中密封着等量的空气。用该装置和秒表探究通电导体产生的热量与电流大小关系时，下列说法错误的是（     ） A．用U形管中液面的高度差判断通电导体产生热量的多少 B．导体和阻值相同 C．以上器材不能探究通电导体产生的热量与通电时间的关系 D．通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差较小 【变式1-2】（2025·四川雅安·中考真题）如图是“探究通电导体产生的热量与_____________的关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.5A，在84s内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为_____________J，如果这些热量全部被质量为0.05 kg的煤油吸收，可使煤油的温度升高_____________。[] 【变式1-3】（2026·山东·中考真题）科技社团在试飞设计制作的无人机时，由于电机温度过高，无人机自动停机。他们改进了无人机散热片的尺寸和结构后，对散热片的选材进行了分析。生活中常见的金属有铜、铁、铝等，由于铁会干扰无人机的导航模块，他们对铜、铝的导热能力进行对比探究。 (1)实验室提供了a、b、c、d四根金属棒，a、c、d横截面积相同，如图甲，应选择__________和__________进行探究。 (2)实验电路图和装置分别如图乙、丙所示，利用加热电阻将容器A中的水温控制在75℃，模拟无人机发热时的情况。若A中水温下降，应向__________（选填“左”或“右”）移动滑片P，使A中水温恢复到75℃。 (3)容器B、C中装有质量、初温均相同的水，金属棒插入水中的长度相同，通过比较相同时间内B、C中水的温度变化来比较铜、铝的导热能力。为了减少与空气的热传递，采取的措施有：B和C选用保温杯、使用保温棉包裹金属棒裸露在空气中的部分，给B和C加__________（选填“铁”或“木”）盖。 (4)实验时，每隔2min测量一次B和C中的水温，所得数据如表1所示，数据表明__________的导热能力更好。 表1 加热时间/min 0 2 4 6 8 B中水温/℃ 20.1 21.9 25.5 28.9 32.0 C中水温/℃ 20.1 21.0 23.1 25.1 26.9 (5)查阅资料得知，相同情况下无人机质量越大，飞行距离越短。为兼顾散热和飞行距离，结合表2和实验结论，为图丁中散热片的内层和外层分别选择材料并说明理由：____________________________________________________________。 表2 物质 密度/ 铜 铝 【例2】（2026·江苏常州·中考真题）如图所示的电路中，电源电压恒定，R1、R2均为定值电阻，R1的阻值为5 Ω。 (1)闭合开关S1、断开开关S2，电流表示数为0.6A，求电源电压； (2)闭合开关S1、S2，电流表示数为0.9A，求电阻R2的阻值； (3)闭合开关S1、S2，通电10s，求电路产生的热量。 【深化点拨】 （1）考查开关切换带来的电路识别，区分简单电路与并联电路，判断电流表测量对象。 （2）考查并联电路的特点，知道并联支路互不影响、各支路电压相等、干路电流等于支路电流之和。 （3）考查电热的定性理解，知道纯电阻电路中电路产生的热量等于消耗的电能。 （4）考查欧姆定律在并联电路中的综合运用，结合电路状态变化分步分析。 【变式2-1】（2026·四川眉山·中考真题）如图是一种电热水壶工作电路的示意图，其中和是用来加热的电阻器，S1是总开关，S2是挡位开关，相关参数如表格所示。当开关S2接1时，电热水壶工作126s所产生热量被质量为1kg、初温20℃的水吸收（不计热量损失）。。下列说法正确的是（     ） 额定电压 220V 额定加热功率 1000W 额定保温功率 55W A．的阻值是48.4Ω B．水的末温是30℃ C．电热水壶处于保温状态时，消耗的功率为55W D．当开关接2时，在100s内产生的热量是5197.5J 【变式2-2】（2026·四川凉山·中考真题）已知某型号电热水壶的额定电压为220V，加热电阻为48.4Ω，接入家庭电路中正常工作。将质量为2kg，初温为15℃的水加热200s，加热效率为84%，电热水壶产生的热量为______J，水上升的温度为______℃。[] 【变式2-3】（2026·辽宁·中考真题）如图是一款具有低温和高温两种模式的家用电热器简化电路图，和都是用来加热的电阻，阻值为。闭合、断开，电热器处于低温模式；闭合和，电热器处于高温模式，总功率为。[水的比热容]求： (1)低温模式，电路中的电流； (2)高温模式，电阻的电功率； (3)用高温模式对、的水加热，水升高的温度。（设电热器产生的热量全部被水吸收） ⚡基础速刷 1．电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它；有时对我们有害，我们需要及时散热。下列例子中属于利用电热的是（     ） A．电器长时间不用，要定时通电 B．电视机外壳的散热窗 C．计算机内部装有小风扇 D．电动机外壳上有许多翼状散热片 2．超导现象是指某些材料在温度降低到某个临界值时，电阻突然消失的现象；半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。关于超导体和半导体，下列说法中正确的是（     ） A．超导体通电后会产生大量热量 B．超导技术可以用于磁悬浮列车 C．温度、光照等外界因素对半导体的导电性没有任何影响 D．利用半导体材料制成的LED灯，比相同亮度的白炽灯更耗能 3．如图所示，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。 4．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。 5．某电炉丝的电阻为48.4Ω，接在220V的电路中，通电5min产生的热量是多少？（电炉丝为纯电阻元件） 🚀能力跃升 6．某节目中，主持人做了“”的实验：取口香糖锡纸，剪成如图甲所示形状，其中和段等长。戴好防护手套，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池的正、负极，如图乙所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列分析正确的是（　　） A．锡纸条是绝缘体 B．段比段的电阻小 C．通过段和段的电流相等 D．锡纸燃烧时，内能转化为电能 7．某款电热杯有高、中、低三挡，简化电路如图所示，、不能同时闭合，的阻值为。只闭合时，电路中的电流为2A。下列说法正确的是（     ） A．电源电压为10V B．只闭合、时，电热杯处于低温挡 C．只闭合时，电热杯工作1min产生热量600J D．加热100g水，水温升高10℃，水吸收热量420J 8．如图为电阻甲和乙的图像，下列说法正确的是（     ） A．甲、乙串联在电路中，相同时间内甲、乙产生热量之比为 B．将甲和乙并联，当甲两端电压为2V时，则它们的干路电流为0.6A C．甲、乙并联在电路中，相同时间内甲、乙消耗电能之比为 D．将甲和乙串联，当它们两端电压为3V时，通过甲的电流为0.6A 9．将标有“220V 40W”的电风扇、“110V  40W”电视机、“36V 40W”电热杯各一个，三个用电器均在各自额定电压下正常工作。在相同的时间内，电流流过它们产生热量最多的是____________（选填“一样多”“电风扇”“电视机”或“电热杯”）。 10．长春冬天很冷，小明用一台电暖器给有50kg空气的房间加热，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的_______；电暖器工作时的电流为5A，电热丝R的电阻为40Ω，5min后室温升高了5℃，则空气吸收的热量为________，电暖器的加热效率为________。（保留小数点后一位）[] 11．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_______________________。 12．一台电动机线圈电阻为0.5Ω，接在220V电路中正常工作，通过的电流为2A，工作10min。求： (1)电动机消耗的电能； (2)线圈产生的热量； (3)电动机输出的机械能。 🌟思维挑战 13．如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，R1为定值电阻。闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光。此过程中，电流表A的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．电源电压为4V B．滑片处于最右端的时候，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1∶1 C．灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为11.25J D．为使灯泡能正常发光且安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~35Ω 14．如图所示的电路中，电源电压U恒定，灯泡L上标有“，”字样忽略温度对灯丝电阻的影响，定值电阻阻值为，滑动变阻器的规格为“，1A”，电流表量程为，电压表量程为。闭合开关S，断开开关S1、S2，将滑动变阻器的滑片移至中点时，此时电流表示数为，在确保电路各元件安全的情况下，滑动变阻器接入电路的最小阻值为，此时滑动变阻器消耗的功率为；闭合开关S、S1、S2，在确保电路各元件安全的情况下，此时滑动变阻器消耗的最大功率为，定值电阻在10s内产生的热量为Q。由此得出下列结论：①电源电压；②；③；④。其中正确的是（　　） A．②③ B．②③④ C．①②③ D．③④ 15．如图所示的电路中，电源电压不变，a、b为两同种电表。闭合开关和，a、b两电表示数之比为5∶1，则a、b两电表为_______（选填“电压表”或“电流表”）。同时更换a、b电表种类，只闭合开关，则a、b两电表示数之比为__________，通电2min，定值电阻和产生的热量之比为_______。 16．某款家用电热取暖器的内部简化电路如图所示，电源电压恒为220V，R1、R2为加热电阻，通过开关切换可实现多挡位调节。已知取暖器的高温挡功率为1100W，中温挡功率为550W。当开关、闭合，接b时，取暖器处于__________（选填“高温”“中温”或“低温”）挡；电路在低温挡状态下工作10min所产生热量为__________J。 17．某小组探究电流与电压的关系。图（a）是他们设计的实验电路。其中电源电压为6V不变，R为定值电阻，A、D间粗细均匀的电阻丝和夹子（M和N）一起组成变阻器，A、B、C、D、E、F为电阻丝上的六个点，E、F两点未标出。 (1)闭合开关前，将变阻器的全部电阻接入电路是为了______。 (2)闭合开关，电流表无示数，电压表示数为6V，则电路故障可能是______。 (3)排除故障后，闭合开关，保持夹子N位置不动，夹子M依次接在变阻器的A、B、E、C、F、D六个点，每次电流表和电压表均选择合适的测量范围，进行实验，记录的数据如下表。 接线位置 A B E C F D 电压U/V 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0 电流I/A 0.3 0.5 0.6 0.8 1.2 表中B点电流如图（b）所示，为______A。 (4)分析数据得出结论：______ (5)夹子接在A、D两点时，在电阻丝C点放一小蜡块，闭合开关，发现小蜡块逐渐熔化。为使小蜡块熔化得更快，可更换电压更______的电源。 (6)实验结束后，有同学提出可以再用其他规格的定值电阻重复实验，这样做的目的是：______。 (7)拓展：在上面的实验电路中，电流表接0~0.6A测量范围，把另一电压表V1接在A点和图中电压表标有“15”的接线柱两点上，夹子M接在A点不动，夹子N可在电阻丝上连续改变位置，在保证电路安全的情况下，夹子N在任意位置时，用电阻R0替换R，使电压表V1与图中电压表示数之比总是3:7，则满足上述条件的R0的取值范围是______Ω。 18．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物。如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻、为发热体，其中电阻=40，其中、、的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（、不会同时闭合），只闭合时为中温挡，额定功率为440W。求： (1)的电阻。 (2)高温挡正常工作100s，电流通过产生的电热。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第15.3节 电流的热效应 焦耳定律 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 电流的热效应 考点02 焦耳定律 考点03 电热的利用与防止 03 避坑指南·解题通法 角度01 电流热效应的概念 角度02 利用电流的热效应工作的用电器 角度03 探究电流产生热量与电阻的关系 角度04 探究电流产生的热量与电流的关系 角度05 焦耳定律的公式及简单应用 角度06 焦耳定律的推导式及其应用 角度07 电热器的工作部分与导线的发热情况比较 角度08 电热的利用和防止 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.认识电流的热效应，识别常见电热器，知道电热器能量转化方式。 2.通过实验探究，说出电流产生热量与电流、电阻、通电时间的关系，理解控制变量法、转换法。 3.熟记焦耳定律内容与公式，会进行简单电热计算，区分纯电阻与非纯电阻电路电热计算。 4.了解电热的利用与防护，能用焦耳定律解释生活相关现象。 1.实验探究：利用 U 形管液面高度差反映产热多少，转换法把不易观察的热量可视化；探究单一变量时固定另外两个物理量。 2.公式辨析：只有纯电阻电路，电热等于电功，才能混用 Q=W；含有电动机的电路，只能用 Q=I2Rt。 3.现象解释：抓住电流、电阻、通电时间三个要素对比分析，比如电炉丝发热而导线不热。 知识导图 考点01 电流的热效应 1、电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 2、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关 提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？ 猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。 设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。 分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 【深化点拨】 1．电流的热效应理解 （1）电流的热效应是一种普遍现象，只要用电器对电流有阻碍作用，电流流过用电器时就会发热，就会有电能转化为内能。解题是要抓住关键词：“具有热量”、“含有热量”，这样的说法是错误的。 （2）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。 2．探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关实验解题方法点拨 （1）U形管内液面高度差越大，产生的热量越多。 （2）使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能是：装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好。 （3）实验中加热空气相比加热液体的好处：①空气膨胀体积变大，实验效果明显；②加热空气，耗电量少，实验时间短。 1．在一个密闭的屋子里，有人建议用正在工作的电冰箱降低室内平均温度，正确的做法是（　　） A．打开电冰箱的门 B．降低制冷温度后，再打开电冰箱的门 C．升高制冷温度后，再打开电冰箱的门 D．拔掉电源，打开电冰箱的门 【答案】D 【详解】打开电冰箱门，不能降低室温，因为冰箱致冷是靠压缩机把热量从冰箱内带到冰箱外，排出的热量还在室内。同时由于电动压缩机工作时要发热，反而会使房间内的温度升高，故应拔掉电源，打开电冰箱的门电冰箱，降低室内平均温度。 故选D。 2．实验发现，灯泡两端电压越大，电流越大，灯泡越亮。该过程是通过电流做功将电能转化为___________能。当电压超过一定限值，灯泡就烧坏了。灯泡被烧坏本质上是电流的___________效应使灯丝（钨）熔化，电路断路。 【答案】 内能和光 热 【详解】白炽灯工作时，电流做功，电能转化为内能和光能，灯丝发热发光；电流通过导体产生热量，属于电流的热效应；电压过高，产生热量过多，达到钨丝熔点，钨丝熔化，造成断路。 3．如图所示，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。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。 (1)实验中通过观察________来比较电流通过导体产生热量的多少； (2)实验中，乙容器外部的电阻的作用是使通过左右两容器内电阻的________不相等； (3)通过对比观察A、B两U形管中液面高度的变化，________（选填“甲”或“乙”）容器中电阻产生的热量较多，由此能得出的实验结论是________。 【答案】(1)U形管中液面的高度差 (2)电流 (3) 甲 在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多 【详解】（1）电流产生的热量无法直接观测，但密闭容器内空气受热膨胀，会使对应U形管液面出现高度差，热量越多液面高度差越大，因此通过U形管液面高度差反映产生热量多少。 （2）乙容器内部的电阻和容器外的电阻并联后，再和甲容器内的电阻串联，并联电路会分流，因此通过甲容器电阻的电流大于通过乙容器内部电阻的电流，乙容器外部电阻的作用就是让两个容器内电阻的电流不相等。 （3）两个容器内的电阻阻值相同、通电时间相同，甲容器内电阻的电流更大，最终A侧U形管液面高度差更大，说明甲容器电阻产热更多，由此得到实验结论：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 考点02 焦耳定律 1、焦耳定律 焦耳定律 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，跟它的时间成正比 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）。 公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时间，单位s 焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦耳定律实验得出的焦耳定律是一致的 焦耳定律应用问题 （1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的热量； （2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的； （3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。 串并联电路中焦耳定律 （1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即； （2）在并联电路中，根据可知，电热与电阻成反比，即 2、焦耳定律在实际中的应用 （1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略．电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路．　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。 （2）焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。 3、电热器的“双挡”问题 （1）“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 （2）“双挡”的控制开关 a短路式：两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。 当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡； b单刀双掷式：主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。 当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。 4、电热与电功的关系 应用公式 电功 电功率 焦耳定律 适用范围 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 导出公式 =I2Rt  =I2R =UIt  纯电阻电路W=Q 【深化点拨】 1．焦耳定律推导公式的应用解题思路点拨：公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用；W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功，只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W。。 2．焦耳定律公式Q=I2Rt的使用环境 （1）电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q．那么，用来计算电功的公式W=UIt不能用来计算电热，电热智能用焦耳定律Q=I2Rt来计算。 （2）焦耳定律是电能转化为热能的基本定律，其应用广泛且实用。在能源产业中，能够通过焦耳定律计算电阻产生的热损耗，为发电和输电提供依据；在电子设备领域，可以借助焦耳定律计算出电阻元件产生的热量，从而设计合理的散热系统；在热学领域，焦耳定律也被用来研究物体的温度变化和热传导过程。总体而言，焦耳定律的应用为各个领域的研究和实践提供了重要的理论依据。 1．甲、乙两个电热器的电阻之比为，电流之比，通电相同时间。则甲、乙两个电热器产生的热量之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由Q=I2Rt可得，甲、乙两个电热器产生的热量之比为 故选B。 2．熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以本身产生的热量使其熔断的原理制成的。测得某熔断器在不同电流下的熔断时间如表。若通过的电流为，该熔断器的电阻为，则通电时间为___________s,时熔断器熔断，此过程中熔断器产生的热量是___________J． 电流 1.2 2.0 2.5 3.0 4.0 熔断时间 不会熔断 40 8 4.5 2.5 【答案】 40 160 【详解】由表格数据可知，电流为2.0A时熔断器的熔断时间为40s。此过程熔断器产生的热量为 3．某导体电阻为20Ω，通电1min产生的热量是4800J。 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。 【详解】（1）由焦耳定律，得通过电阻的电流为 （2）导体电阻是本身的特性，不随电流改变，且通电时间相同，故产生的热量为 考点03 电热的利用与防止 1、电热的利用 （1）电流的效应：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。 （2）电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。 （3）电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 （4）有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 2、电热的防止 （1）电热的危害：有时候，电热是一种浪费，甚至会造成伤害。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化为其他形式的能的过程，总有一部分电能转化为热，过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患 （2）措施：有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 【深化点拨】 1．电热的利用的解题思路点拨：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。电热器是将电能转化为内能来工作的。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。 2．电热的防止的解题思路点拨：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散热，如图所示。 3．电热的利用与防止解题思路点拨 （1）电热既有有利的一面，又有有害的一面。人们利用电流的热效应制成各种用电器，对于不需要的电热，要想办法尽量减小其造成的危害。 （2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。 1．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】ACD．电饭锅煮饭、电熨斗熨烫衣服以及电暖器取暖，都是利用电流的热效应来完成工作，属于电热的应用，故ACD不符合题意； B．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B符合题意。 故选B。 2．如图所示，在利用鸡苗孵化器孵化鸡蛋时，通过导体放出的电热对鸡蛋进行加热，该过程_____（选填“利用”或“防止”）电热。 【答案】利用 【详解】鸡苗孵化器需要导体放出的热量提供合适的温度来孵化鸡蛋，正是对电热的利用。 电流的热效应 焦耳定律的综合应用及解题步骤 1.焦耳定律的核心公式与适用条件：焦耳定律描述了电流通过导体产生热量的规律，但公式的选择取决于电路类型。 通用公式： Q=I2Rt。 适用范围：任何电路（无论是纯电阻电路还是含有电动机、电解槽的非纯电阻电路）。 物理意义：电流产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。 推导公式（仅适用于纯电阻电路）： Q=W=UIt==Pt。 适用条件：电能全部转化为内能的电路（如电烙铁、电饭锅、白炽灯）。 避坑点：在含有电动机的电路中，消耗的电能 W=UIt大部分转化为机械能，只有少部分转化为内能 Q=I2Rt。此时 W>Q，千万不能直接用 Q=计算热量，除非题目明确求的是“线圈电阻产生的热量”且已知电阻值。 2. 探究实验的设计逻辑：必须“掌握”控制变量法 实验方法：转换法（通过U形管液面高度差或温度计示数变化来反映产生热量的多少）和控制变量法。 （1）探究热量与电阻的关系： 操作：将两个阻值不同的电阻丝串联。 目的：串联电路电流处处相等，从而控制电流（I）和通电时间（t） 相同，只改变电阻（R）。 结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 （2）探究热量与电流的关系： 操作：利用滑动变阻器改变电流，或者将其中一个电阻并联分流（如图中的典型装置）。 目的：控制电阻（R）和通电时间（t ）相同，改变电流（I）。 结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。 避坑点：实验中通常使用空气盒（密闭容器），因为空气受热膨胀效果比液体更明显，实验现象更直观。 3.电热的利用与防止：物理知识最终要回归生活，这部分常以选择题或简答题出现。 （1）电热的利用原理：利用电流的热效应，将电能转化为内能。 实例：电饭锅、电热水器、电热毯、电烙铁、养鸡场的电热孵化器等。 核心部件：发热体（通常由电阻率大、熔点高的合金制成，如镍铬合金）。 （2）电热的防止原理：防止电流热效应带来的危害（如烧坏电器、引发火灾）。 措施： 散热：电脑CPU安装散热风扇、电视机外壳有散热孔、电动机外壳有散热片。 减小发热：输电线采用粗导线（减小电阻 R，根据 Q=I2Rt减少损耗）、高压输电（减小电流I）。 角度01 电流热效应的概念 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．电动汽车充电时，电池会轻微发热。从能量转化角度看，充电时输入的电能主要转化为____能储存起来，同时有一部分电能通过电流的____效应转化为内能，使电池温度升高；停止充电后电池慢慢回凉，这是通过______的方式改变电池内能的。 【答案】 化学 热 热传递 【详解】电动汽车的动力电池属于储能化学电池，充电过程中输入的电能大部分会转化为化学能储存在电池内部。 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，充电时部分电能就是通过热效应转化为内能让电池发热的。 停止充电后电池温度高于周围环境，热量会从电池向外界环境散失，是通过热传递的方式减小电池内能，让电池温度回落。 角度02 利用电流的热效应工作的用电器 3．如下图所示的家用电器中，主要是将电能转化为内能的是（     ） A．电风扇 B．电饭煲 C．电灯 D．洗衣机 【答案】B 【详解】AD．电风扇和洗衣机工作时主要将电能转化为机械能，故AD不符合题意； B．电饭煲工作时利用电流的热效应，主要将电能转化为内能，故B符合题意； C．电灯工作时主要将电能转化为光能，故C不符合题意。 故选B。 4．在“太空菜园”，绿油油的生菜长势喜人。为满足不同植物的生长，需设计一个可以复合出不同颜色光的照明装置，该装置需配备_______三种颜色的LED灯；电热水壶在工作过程中利用了电流的______效应。 【答案】 红、绿、蓝 热 【详解】[1]根据光的三原色原理，红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可得到各种颜色的光，因此该照明装置需配备这三种颜色的LED灯。 [2]电流通过导体时会将电能转化为内能，此为电流的热效应；电热水壶工作时正是利用该效应，将电能转化为内能来实现加热功能。 角度03 探究电流产生热量与电阻的关系 5．探究“电流产生的热量与电阻关系”的实验中，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，通电时间相同，不是为了使两电阻丝两端的电压相同，故C错误； D．通电时间越长，温度计升高的示数越多，即末温越高，而不是“升高得越快”，故D错误。 故选A。 6．如图所示的实验装置可用来探究电流通过导体时产生热量的多少与__________的关系，实验中通过__________来反映电流产生热量的多少，烧瓶中不装水而装煤油，是因为煤油的比热容较__________。 【答案】 电阻 温度计示数变化 小 【详解】图中两个电阻丝（5Ω和10Ω）串联，通过它们的电流I和通电时间t相同，只有电阻不同，因此，这个装置是用来探究电流产生的热量与电阻大小的关系；电流产生的热量无法直接观察，实验中通过温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少，这是转换法的应用；烧瓶中装煤油而不是水，是因为煤油的比热容较小，在吸收相同热量时，煤油的温度变化更明显，实验现象更明显。 7．小松同学用如图所示的实验装置探究“电流的热效应与电阻的关系”。 (1)实验中小松同学设计了如图甲的电路图，她把和串联连接的目的是控制________________； (2)连接电路后通过观察乙图中_____________来比较电流产生的热量的多少； (3)为达到实验目的，选择、的两电阻丝的阻值__________（选填“相等”或“不相等”）； (4)小松同学想进一步探究电流的热效应与其他因素的关系，于是设计了如图丙所示的电路图，对比甲、丙两图，她是在探究电流的热效应与__________的关系。 【答案】(1)电流和通电时间相同 (2)红色液柱上升的高度 (3)不相等 (4)电流 【详解】（1）探究电流热效应与电阻的关系时，根据控制变量法，需要保证除电阻外的其他可能影响热量的变量一致。串联电路的特点是各处电流相等，且两个电阻同时通断电，因此串联的目的是控制通过两电阻的电流和通电时间相同。 （2）电流产生的热量无法直接观察，本实验用转换法，电流放热使瓶内空气受热膨胀，推动红色液柱上升，因此可以通过红色液柱上升的高度来间接比较电流产热的多少。 （3）本实验的自变量是电阻，根据控制变量法，要探究热效应和电阻的关系，需要让两个电阻的阻值不相等，才能得到热量和电阻的对应关系。 （4）丙图中，也就是电阻完全相同，且两个电路的通电时间可以保持一致，但电源电压不同，根据欧姆定律可知，通过两个电阻的电流不同，因此是控制电阻和通电时间相同，探究电流的热效应与电流的关系。 8．用以下装置进行实验： (1)图甲中，若要探究“电阻丝产生的热量与电流大小的关系”，还需要的测量器材是___________，实验中通过观察___________来比较产生的热量； (2)若要探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”，应选用图乙中的烧瓶___________，并将其电阻与图甲中R串联； (3)若要探究“不同物质吸热升温的现象”，应选择图乙中的烧瓶___________，并将其电阻与图甲中R___________（选填“串联”、“并联”或“串并联都可以”）； (4)将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来，通电一段时间后，瓶中液体都没有沸腾，烧瓶___________中的液体升温最慢。 【答案】(1) 秒表 温度计升高的示数 (2)C (3) A 串并联都可以 (4)B 【详解】（1）由实验可知，要准确完成本实验除了图中的实验器材，还需的器材有测量通电时间的工具秒表。 电阻丝产生热量的多少不易观察，通过加热液体，液体升高的温度来呈现，所以电阻丝产生的热量多少是通过观察温度计升高的示数来反映。 （2）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需要控制电流和通电时间相同，吸热材料相同，电阻不同，应选择图乙中烧瓶C与图甲中的烧瓶串联在电路中。 （3）探究不同物质吸热升温的现象时，需要控制加热的产热条件完全相同，即相同时间内提供的热量相等，仅改变液体的种类，且液体质量相等。图甲烧瓶内是煤油、电阻为，因此需要选择乙图中装有等质量水、电阻阻值相同的烧瓶，即烧瓶A。 要让两个电阻在相同时间内产生的热量相等，根据焦耳定律，串联时电流、时间、电阻均相同，产热相等；根据，并联时电压、时间、电阻均相同，产热也相等，因此连接方式为串联并联都可以。 （4）将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来，通电一段时间后，由可知，A 中电阻较小，通过的电流较大，A中产生的热量最多，液体吸热最多，B、C中电阻丝产生的热量相同，由于A、B中都为水，因此产生热量多的温度计升高的示数就大，故；由可知，吸收的热量和质量都相同时，比热容越小，温度变化越快，因此煤油中温度计的示数大，故；由以上分析可得，烧瓶B中的液体升温最慢。 角度04 探究电流产生的热量与电流的关系 9．在探究“电流产生的热量与什么因素有关”时，小李设计了如图的实验装置。甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，里面各放有一根5Ω的电阻丝，其中乙容器将一个5Ω的电阻丝与容器内5Ω电阻丝并联，两个U形管中装有等量的水，接通电源后，下列说法正确的是（     ） A．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．相同时间内甲产生的热量是乙产生热量的2倍 D．若通过右侧容器中电阻的电流为1A，通电1min，则该电阻产生的热量为300J 【答案】D 【详解】A．甲容器的5Ω电阻在干路，乙容器内的5Ω电阻和容器外另一个5Ω电阻并联，因此通过甲电阻的电流大于通过乙容器内电阻的电流。根据焦耳定律，电阻和通电时间相同时，电流越大产生热量越多，所以左侧空气吸热更多，左侧U形管液面高度差比右侧更大，故A错误； B．若将左边容器电阻换成10Ω，此时两个容器内电阻阻值不同，但乙容器外并联了电阻，会导致两个容器内电阻的电流不相等，没有控制电流这一变量相同，无法探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误； C．乙容器内两个5Ω电阻并联，根据并联电路电流规律，干路的甲电阻的电流是乙容器内单个电阻电流的2倍。由可知，甲的热量，乙容器内电阻的热量，因此相同时间内甲产生的热量是乙的4倍，不是2倍，故C错误； D．该电阻产生的热量为 故D正确； 故选D。 10．如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置。实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器______（选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。该实验装置______（选填“能”或“不能”）用来探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系。 【答案】 电流 高度差 甲 能 【详解】装置中右侧乙容器中一个5Ω的电阻和容器外面一个5Ω的电阻并联后再与甲容器中一个5Ω的电阻串联，根据串并联电路的电流特点，通过甲容器中电阻的电流大于通过乙容器中电阻的电流，而两个电阻的阻值相同、通电时间相同，所以是探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。 电流通过电阻丝产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管内液面的高度差来反映，这种研究方法叫转换法。 在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多，容器甲内电阻丝中的电流较大，故通过容器甲内电阻丝产生的热量较多。 该实验装置中，通过观察同一容器在不同通电时间下U形管液面高度差的变化，就能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，所以能用来探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系。 11．如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。 (1)实验中，电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中___________来比较的； (2)图甲可探究电流产生的热量与___________的关系，通电一段时间后，___________（选填“左”或“右”）侧盒子中的电阻产生的热量多；图乙探究电流产生的热量与___________的关系，通电一段时间后，___________（选填“左”或“右”）侧盒子中的电阻产生的热量多。图乙中右侧盒子上方并联电阻的作用是___________； (3)由公式可知，图乙中左右两侧盒子中的电阻产生的热量之比为___________。 【答案】(1)液面的高度差 (2) 电阻 右 电流 左 使通过盒内两个电阻的电流不同 (3)4：1 【详解】（1）电流产生的热量无法直接观测，热量会使盒内封闭空气受热膨胀，进而推动U形管液面出现高度差，通过液面高度差就能间接反映产热多少。 （2）图甲中两个电阻丝串联，通过的电流、通电时间完全相同，只有电阻大小不同，因此是探究产热与电阻的关系； 根据焦耳定律，电流和时间相同时，电阻越大产热越多，右侧10Ω的电阻更大，所以右侧产热更多。 图乙中两个盒内的电阻阻值都是5Ω，通电时间相同，盒外并联的5Ω电阻起到分流作用，让左侧盒内电阻的电流大于右侧盒内电阻的电流，因此是探究产热与电流的关系；根据，电阻和时间相同时，电流越大产热越多，所以左侧产热更多。 （3）图乙中，右侧盒内5Ω电阻和盒外5Ω电阻并联，二者阻值相等，因此电流平分，设通过左侧盒内电阻的总电流为，那么通过左侧电阻的电流是，通过右侧盒内电阻的电流是；两个盒内电阻阻值相同、通电时间相同，代入可得： 角度05 焦耳定律的公式及简单应用 12．小明家安装了一款电动晾衣架，其内部电动机的工作电压为220V，正常工作电流为2A，内部线圈电阻为5Ω。当其正常工作时，5秒内产生的热量为（　　） A．2200J B．100J C．440J D．50J 【答案】B 【详解】电流通过导体产生的热量为，故选B。 13．(1)随着科技的进步，新能源汽车技术得到了很好的发展。已知一辆新能源汽车某次充电的平均电功率为，保持该电功率给这辆汽车充入的电能，需要__________min； (2)一床电热毯和一个电扇上都标有“220V，60W”字样，当它们正常工作相同的时间，则电流通过__________（选填“电热毯”或“电扇”）产生的热量多。 【答案】(1)30 (2)电热毯 【详解】（1）由电功率公式可得充电时间 （2）因两用电器正常工作时功率相同，相同时间消耗的电能相等；电热毯工作时电能几乎全部转化为内能，电扇工作时大部分电能转化为机械能，仅少量转化为内能，故电热毯产生的热量多。 14．如图所示的电路，电源电压不变，闭合开关S，电路正常工作，电压表测的是___________（选填“滑动变阻器”“电源”或“电动机M”）的电压；当电压表的示数为10V时，电流表示数为0.2A，电动机内部线圈的电阻为2Ω，电动机转动5min，电流通过电动机内部线圈产生的热量是___________J，电动机的效率为___________%。 【答案】 电动机M 24 96 【详解】由电路连接可知，滑动变阻器与电动机串联，电压表并联在电动机两端，测电动机M的电压。 电流通过电动机内部线圈产生的热量为 电动机消耗的总电能为 电动机的效率为 15．如图所示电路，电阻的阻值为50Ω，滑动变阻器R的最大阻值为100Ω，电源电压10V保持不变，闭合开关，求： (1)当P移至a端时，电阻消耗的功率； (2)当P移至b端时，电路中的电流大小和通电2min产生的热量。 【详解】（1）移动到端时，与并联，中的电流 消耗的功率 （2）当移到端时，被短路，电路是的简单电路，电路中的电流 通电2min产生的热量 角度06 焦耳定律的推导式及其应用 16．将一根10Ω的电阻丝接入电源两端，通电20s，电流产生的热量是50J。若将另外一根相同规格的电阻丝与并联接入同一电源的两端，通电相同时间，电流产生的热量是（    ） A．25J B．50J C．100J D．150J 【答案】C 【详解】若将另外一根相同规格的电阻丝与并联接入同一电源的两端，则两电阻丝两端电压相等，仍等于电源电压，两电阻丝的通电时间也相同，仍为20s，根据 可知，两电阻丝产生的热量都为50J，所以，电流产生的热量是100J，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 17．如图所示电路中，电源电压不变，电阻，，闭合开关S，电流表A的示数为，通电电阻产生的热量为______________J。 【答案】24 【详解】由图可知与并联，电流表测干路电流。电路总电阻 电源电压 则通电1min电阻产生的热量为 18．某中学成立了物理科技小组，在一次活动中，小红小组设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。当饮水机接在家庭电路中工作时，求： (1)画出两个挡位对应的等效电路图，并在图下方标明是什么挡位。 (2)求高温挡模式下正常工作10 min，产生的热量。 (3)求R2的阻值。 【详解】（1）家庭电路电压220V不变，根据，电路总电阻越小，功率越大，为高温挡；总电阻越大，功率越小，为低温挡。 ①高温挡等效电路：闭合开关和，电热丝与并联接入电路，总电阻最小，为高温挡。 ②低温挡等效电路：闭合开关、断开，电路中只有电热丝接入电路，总电阻较大，为低温挡。（等效电路图按上述电路结构绘制即可） （2）由图乙可知，高温挡功率，工作时间 则正常工作10 min，产生的热量 （3）并联电路总功率等于各支路功率之和；高温挡是、同时工作，低温挡是只有工作，对应图乙的低温挡功率 因此单独工作时的功率 根据纯电阻功率公式，得 角度07 电热器的工作部分与导线的发热情况比较 19．电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。下列说法正确的是（     ） A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 B．导线的电阻大于电炉丝的电阻 C．导线的电阻小于电炉丝的电阻 D．电流通过导线时没有产生热效应 【答案】C 【详解】A．电炉丝与导线串联，由串联电路中电流处处相等的规律可知，通过二者的电流大小相等，故A错误； BC．二者串联电流I相等、通电时间t相同，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，说明电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，由焦耳定律的变形式可知，电炉丝电阻远大于导线电阻，即导线电阻小于电炉丝电阻，故B错误，C正确； D．电流通过导线有热效应，导线几乎不发热是因为产生的热量极少，所以几乎察觉不到发热，故D错误。 故选C。 20．电取暖器的电源线和电热丝之间是串联，工作一段时间后，电热丝热得发红，但电源线却基本感觉不到温度升高，导致这一现象的原因是_____________（选填“电流”“电阻”或“工作时间”）不同。 【答案】电阻 【详解】电源线与电热丝串联，根据串联电路特性，通过两者的电流相等，且工作时间相同；根据焦耳定律，在电流和工作时间相同的条件下，电流产生的热量与电阻成正比；电热丝产生热量多而电源线产生热量少，是因为两者的电阻不同，因此导致该现象的原因是电阻不同。 21．如图所示的是家用移动插座。把规格为“220V 1100W”的电暖器插入插座，在额定电压下工作。 (1)流过电暖器的电流为多大？ (2)该插座允许通过的最大电流为10A，通过计算分析：该插座能否让规格为“220V 770W”的电吹风与上述电暖器同时工作？ (3)电暖器通过导线连入电路，为什么电暖器工作时放出大量热，而与其连接的导线却几乎不发热？ 【答案】(1) (2)该插座能让电吹风与电暖器同时工作 (3)电暖器与导线串联，通过的电流和通电时间相同，电暖器的电阻远大于导线的电阻，由可知，电暖器产生的热量远多于导线，因此电暖器放出大量热而导线几乎不发热。 【详解】（1）电暖器在额定电压下正常工作，流过电暖器的电流 （2）电吹风与电暖器并联在220V电路中，电吹风的额定电流 电路总电流 因 ，故插座可同时承载两个用电器工作 （3）略 角度08 电热的利用和防止 22．电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它；有时会对我们有害，我们需要及时散热。下列例子中属于防止电热危害的是（     ） A．电器长时间不用，要定时通电 B．电视机外壳的散热窗 C．大型爆破工程，利用电热装置引爆炸药 D．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 【答案】B 【详解】A．电器长时间不用定时通电，是利用电热驱散内部潮气，防止元件受潮损坏，属于利用电热，故A不符合题意； B．电视机工作时会产生多余的电热，外壳的散热窗可以及时将这些热量散发出去，避免机身过热缩短使用寿命甚至引发故障，属于防止电热危害，故B符合题意； C．用电热装置引爆炸药，是利用电热产生的热量达到起爆温度，属于利用电热，故C不符合题意； D．电热孵化器孵小鸡，是利用电热维持适宜的孵化温度，属于利用电热，故D不符合题意。 故选B。 23．在炎热的夏天，电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次。这是因为______在起作用，前者是______电热，后者是______电热（后两空选填“利用”或“防止”）。 【答案】 电热 防止 利用 【详解】[1]无论电视机连续使用较长时间后，要停一会儿，还是长期停止使用，隔一段时间要通电一次，这都是因为电热在起作用。 [2]炎热夏天，连续长时间工作的电视机要停用一会儿，是为了防止产生过多的热量，影响电视机的正常使用，属于防止电热危害。 [3]如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次，是为了利用电热来防潮，属于利用电热。 【例1】（2026·江苏无锡·中考真题）用如下图所示的装置探究影响电流热效应的因素，甲、乙、丙三个相同的容器内均装有等质量的煤油，电阻丝、、浸没在煤油中，其中，，记录甲、乙、丙中煤油的初温。闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.5 A，分别记录加热2 min、4 min时甲中煤油的末温，断开开关S、；再闭合开关S、，调节可调电源，使电流表示数为1.0 A，分别记录加热4 min时乙、丙中煤油的末温。数据记录在下表中。 序号 电阻 阻值/Ω 电流I/A 时间/min 初温t0/℃ 末温t/℃ ① R1 6 1.5 2 25.0 31.1 ② R1 6 1.5 4 25.0 37.1 ③ R2 6 1.0 4 25.0 30.4 ④ R3 3 1.0 4 25.0 27.7 (1)比较序号①和②可知，导体产生的热量与通电________有关。若要比较导体产生的热量与电流大小的关系，应该比较序号②和________。 (2)比较序号③和④可知，电流和通电时间相同时，导体电阻越大，产生的热量越________。比较序号③④和序号②③可得，导体通电时间相同时，“电阻”和“电流”中对电流的热效应影响更大的因素是________。 【答案】(1) 时间 ③ (2) 多 电流 【详解】（1）①和②两次实验中，电阻都是6Ω（电阻大小相等），电流都是1.5A（电流大小相等），只有通电时间不同，且通电时间越长，温度计升高的温度越高，电阻丝产生的热量越多，因此可得结论：当通过导体的电流和导体的电阻相等时，导体产生的热量与通电时间有关； 若要比较导体产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻大小、通电时间相同，只改变电流大小：序号②电阻为6Ω、通电时间4min、电流1.5A，序号③电阻6Ω（电阻与②相等）、通电时间4min（时间与②相等）、电流1.0A（电流不同），符合控制变量法的要求，因此比较序号②和③即可得出结论。 （2）[1]③和④两次实验中，电流和通电时间相同时，电阻不同，且导体电阻越大，温度计升高的温度越高，电阻丝产生的热量越多； [2]对比序号④和③：电流均为1.0A、通电时间均为4min，电阻从3Ω变为6Ω（电阻变为原来的2倍），煤油升高的温度从 变为 热量变为原来的2倍，符合与的正比关系； 对比序号③和②：电阻均为6Ω、通电时间均为4min，电流从1.0A变为1.5A（电流变为原来的1.5倍），煤油升高的温度从 变为 热量变为原来的约2.25倍，符合与的正比关系。 可见在通电时间相同的前提下，电流的平方对电热的影响程度远大于电阻的影响，因此对电流的热效应影响更大的因素是电流。 【深化点拨】 （1）考查电流热效应的探究实验，利用煤油升温多少反映电阻产生热量的多少，转换法的应用。 （2）考查控制变量法，探究热量与通电时间、电流、电阻的关系时，要控制另外两个因素保持不变。 （3）考查实验数据分析，能够根据温度变化，判断电流、电阻对产生热量的影响程度。 （4）考查焦耳定律的定性理解，认识到电流对电热的影响效果更为显著。 【变式1-1】（2026·甘肃兰州·中考真题）如图所示，两个规格相同的透明容器中密封着等量的空气。用该装置和秒表探究通电导体产生的热量与电流大小关系时，下列说法错误的是（     ） A．用U形管中液面的高度差判断通电导体产生热量的多少 B．导体和阻值相同 C．以上器材不能探究通电导体产生的热量与通电时间的关系 D．通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差较小 【答案】C 【详解】A．电流通过导体产生热量使容器内空气受热膨胀，U形管液面高度差反映产生热量的多少，运用了转换法，故A正确； B．探究通电导体产生的热量与电流大小关系时，需控制电阻和通电时间相同，故导体和阻值相同，故B正确； C．观察同一容器中U形管液面高度差随通电时间的变化，即可探究通电导体产生的热量与通电时间的关系，故C错误； D．由图可知在干路，在支路，通过的电流大于通过的电流。由可知，在、相同时，，右侧容器产生热量较少，液面高度差较小，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 【变式1-2】（2025·四川雅安·中考真题）如图是“探究通电导体产生的热量与_____________的关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.5A，在84s内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为_____________J，如果这些热量全部被质量为0.05 kg的煤油吸收，可使煤油的温度升高_____________。[] 【答案】 电阻 210 2 【详解】如图所示，两电阻串联，电流与通电时间相等，两电阻的阻值不相等，该实验装置是探究电流产生的热量与电阻的关系。 由串联电路电流特点知，通过图中两个电阻的电流均为0.5A。在84s内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 由题意可知，煤油吸收的热量 煤油的温度升高 【变式1-3】（2026·山东·中考真题）科技社团在试飞设计制作的无人机时，由于电机温度过高，无人机自动停机。他们改进了无人机散热片的尺寸和结构后，对散热片的选材进行了分析。生活中常见的金属有铜、铁、铝等，由于铁会干扰无人机的导航模块，他们对铜、铝的导热能力进行对比探究。 (1)实验室提供了a、b、c、d四根金属棒，a、c、d横截面积相同，如图甲，应选择__________和__________进行探究。 (2)实验电路图和装置分别如图乙、丙所示，利用加热电阻将容器A中的水温控制在75℃，模拟无人机发热时的情况。若A中水温下降，应向__________（选填“左”或“右”）移动滑片P，使A中水温恢复到75℃。 (3)容器B、C中装有质量、初温均相同的水，金属棒插入水中的长度相同，通过比较相同时间内B、C中水的温度变化来比较铜、铝的导热能力。为了减少与空气的热传递，采取的措施有：B和C选用保温杯、使用保温棉包裹金属棒裸露在空气中的部分，给B和C加__________（选填“铁”或“木”）盖。 (4)实验时，每隔2min测量一次B和C中的水温，所得数据如表1所示，数据表明__________的导热能力更好。 表1 加热时间/min 0 2 4 6 8 B中水温/℃ 20.1 21.9 25.5 28.9 32.0 C中水温/℃ 20.1 21.0 23.1 25.1 26.9 (5)查阅资料得知，相同情况下无人机质量越大，飞行距离越短。为兼顾散热和飞行距离，结合表2和实验结论，为图丁中散热片的内层和外层分别选择材料并说明理由：____________________________________________________________。 表2 物质 密度/ 铜 铝 【答案】(1) a c (2)左 (3)木 (4)铜 (5)内层选用铜，因为铜的导热能力更好，能快速导出热量保证散热效果；外层选用铝，因为铝的密度比铜小，相同体积下铝的质量更小，可减小无人机总质量，保证飞行距离。 【详解】（1）根据控制变量法，探究材料对导热能力的影响时，要保证铜和铝的尺寸相同，所以应该选择横截面积和长度均相同的铜和铝，即a和c。 （2）水温下降应该让加热电阻产生更多的热量使得水温上升，所以要增大加热电阻的电功率，由公式可知，电路中的电流应该增大，所以应该向左移动滑动变阻器的滑片。 （3）为了避免热量散失，应该选择导热性差的木盖作为盖子。 （4）由表格中的数据可知，加热相同时间B中水温上升的更高，说明铜的导热性更好。 （5）略 【例2】（2026·江苏常州·中考真题）如图所示的电路中，电源电压恒定，R1、R2均为定值电阻，R1的阻值为5 Ω。 (1)闭合开关S1、断开开关S2，电流表示数为0.6A，求电源电压； (2)闭合开关S1、S2，电流表示数为0.9A，求电阻R2的阻值； (3)闭合开关S1、S2，通电10s，求电路产生的热量。 【详解】（1）闭合、断开时，电路为仅的简单电路，电流表测通过的电流。 根据欧姆定律可得电源电压 （2）闭合、时，与并联，电流表测干路总电流。 并联电路各支路独立工作，因此通过的电流仍为；根据并联电路电流规律，通过的电流 并联电路各支路电压等于电源电压，由欧姆定律可得的阻值 （3）由于该电路为纯电阻电路，所以电路总热量 【深化点拨】 （1）考查开关切换带来的电路识别，区分简单电路与并联电路，判断电流表测量对象。 （2）考查并联电路的特点，知道并联支路互不影响、各支路电压相等、干路电流等于支路电流之和。 （3）考查电热的定性理解，知道纯电阻电路中电路产生的热量等于消耗的电能。 （4）考查欧姆定律在并联电路中的综合运用，结合电路状态变化分步分析。 【变式2-1】（2026·四川眉山·中考真题）如图是一种电热水壶工作电路的示意图，其中和是用来加热的电阻器，S1是总开关，S2是挡位开关，相关参数如表格所示。当开关S2接1时，电热水壶工作126s所产生热量被质量为1kg、初温20℃的水吸收（不计热量损失）。。下列说法正确的是（     ） 额定电压 220V 额定加热功率 1000W 额定保温功率 55W A．的阻值是48.4Ω B．水的末温是30℃ C．电热水壶处于保温状态时，消耗的功率为55W D．当开关接2时，在100s内产生的热量是5197.5J 【答案】D 【详解】由题意知，当开关接1时，只有接入电路，总电阻最小，电源电压不变，根据，此时功率最大，为加热挡；当接2时，与串联，总电阻最大，功率最小，为保温挡。 A．加热挡只有接入，由得，的阻值为 当处于保温挡时，与串联，电路总电阻 的阻值为，故A错误； B．接1时，电热水壶产生的热量 不计热量损失 由得，水温变化 水的末温，故B错误； C．保温挡电路电流 消耗功率，故C错误； D．接2时，处于保温挡，电流，，内产生的热量，故D正确。 故选 D。 【变式2-2】（2026·四川凉山·中考真题）已知某型号电热水壶的额定电压为220V，加热电阻为48.4Ω，接入家庭电路中正常工作。将质量为2kg，初温为15℃的水加热200s，加热效率为84%，电热水壶产生的热量为______J，水上升的温度为______℃。[] 【答案】 20 【详解】 电热水壶为纯电阻用电器，产生的热量等于消耗的电能 水吸收的热量 水上升的温度 【变式2-3】（2026·辽宁·中考真题）如图是一款具有低温和高温两种模式的家用电热器简化电路图，和都是用来加热的电阻，阻值为。闭合、断开，电热器处于低温模式；闭合和，电热器处于高温模式，总功率为。[水的比热容]求： (1)低温模式，电路中的电流； (2)高温模式，电阻的电功率； (3)用高温模式对、的水加热，水升高的温度。（设电热器产生的热量全部被水吸收） 【详解】（1）闭合、断开，电路中只有工作，电热器处于低温模式，电路中电流为 （2）闭合和，与并联，电热器处于高温模式，的电功率为 因并联电路总功率等于各支路功率之和，故的电功率为 （3）高温模式加热时间 电热器产生的热量为 因热量全部被水吸收，故水吸收的热量 水升高的温度为 ⚡基础速刷 1．电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它；有时对我们有害，我们需要及时散热。下列例子中属于利用电热的是（     ） A．电器长时间不用，要定时通电 B．电视机外壳的散热窗 C．计算机内部装有小风扇 D．电动机外壳上有许多翼状散热片 【答案】A 【详解】A．电器长时间不用时定时通电，利用电流产生的热来驱潮，防止电器内部元件受潮损坏，属于对电热的利用，故A符合题意； BCD．电视机的散热窗、计算机的散热风扇、电动机的翼状散热片，都是为了及时散去工作时产生的多余热量，避免过热损坏设备，属于防止电热危害的散热措施，故BCD不符合题意。 故选A。 2．超导现象是指某些材料在温度降低到某个临界值时，电阻突然消失的现象；半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。关于超导体和半导体，下列说法中正确的是（     ） A．超导体通电后会产生大量热量 B．超导技术可以用于磁悬浮列车 C．温度、光照等外界因素对半导体的导电性没有任何影响 D．利用半导体材料制成的LED灯，比相同亮度的白炽灯更耗能 【答案】B 【详解】A．超导体电阻，由焦耳定律可知，电流通过时产生的热量，故A错误； B．超导体无电阻，通强电流时无热损耗，可获得强磁场，适用于磁悬浮列车减小运行阻力，故B正确； C．半导体的导电性能易受温度、光照等外界因素影响，热敏电阻、光敏电阻就是利用该特性制成，故C错误； D．相同亮度下，LED灯电能转化为光能的效率远高于白炽灯，更节能，故D错误。 故选B。 3．如图所示，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 转换 【详解】电流产生的热量不能直接测量，电阻丝放出热量越多，使容器内液体温度升得越高，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。 这种将不易直接观察、测量的物理量，转换为容易观测的相关物理量来进行研究的方法，叫做转换法。 4．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 5．某电炉丝的电阻为48.4Ω，接在220V的电路中，通电5min产生的热量是多少？（电炉丝为纯电阻元件） 【答案】 【详解】电炉丝是纯电阻元件，产生的热量等于消耗的电能 🚀能力跃升 6．某节目中，主持人做了“”的实验：取口香糖锡纸，剪成如图甲所示形状，其中和段等长。戴好防护手套，将锡纸条（带锡的一面）两端连接电池的正、负极，如图乙所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列分析正确的是（　　） A．锡纸条是绝缘体 B．段比段的电阻小 C．通过段和段的电流相等 D．锡纸燃烧时，内能转化为电能 【答案】C 【详解】A．锡纸条能导电，属于导体，故A错误； B．和段材料、长度相同，段的横截面积小于段，由影响电阻大小的因素可知两段的电阻，故B错误； C．和段串联，由串联电路电流规律可知通过两段的电流，故C正确； D．锡纸通电发热燃烧，消耗电能产生内能，是电能转化为内能，故D错误。 故选C。 7．某款电热杯有高、中、低三挡，简化电路如图所示，、不能同时闭合，的阻值为。只闭合时，电路中的电流为2A。下列说法正确的是（     ） A．电源电压为10V B．只闭合、时，电热杯处于低温挡 C．只闭合时，电热杯工作1min产生热量600J D．加热100g水，水温升高10℃，水吸收热量420J 【答案】C 【详解】A．如图所示，只闭合时，电路为的简单电路，根据可得，电源电压为 故A错误； B．如图所示，只闭合、时，与并联，电路总电阻最小，由可知，并联时电功率最大，电热杯处于高温挡，故B错误； C．如图所示，只闭合时，电路为的简单电路，由可得，电热杯工作1min产生的热量为 故C正确； D．由可得，100g水吸收的热量为 故D错误。 故选C。 8．如图为电阻甲和乙的图像，下列说法正确的是（     ） A．甲、乙串联在电路中，相同时间内甲、乙产生热量之比为 B．将甲和乙并联，当甲两端电压为2V时，则它们的干路电流为0.6A C．甲、乙并联在电路中，相同时间内甲、乙消耗电能之比为 D．将甲和乙串联，当它们两端电压为3V时，通过甲的电流为0.6A 【答案】B 【详解】由图可知，当时，，。 AC．甲、乙串联时电流相等，相同时间内产生热量之比 甲、乙并联时电压相等，相同时间内消耗电能之比 故AC错误； B．甲和乙并联，甲两端电压为，由并联电路电压特点可知，乙两端电压也为，由图可知此时，，干路电流，故B正确； D．甲和乙串联，总电阻 由串联电路电流特点可知，通过甲的电流，故D错误。 故选B。 9．将标有“220V 40W”的电风扇、“110V  40W”电视机、“36V 40W”电热杯各一个，三个用电器均在各自额定电压下正常工作。在相同的时间内，电流流过它们产生热量最多的是____________（选填“一样多”“电风扇”“电视机”或“电热杯”）。 【答案】 电热杯 【详解】由可知，三个用电器额定功率相同，正常工作相同时间消耗的电能相等。因电风扇工作时电能大部分转化为机械能，仅少量转化为内能；电视机工作时电能大部分转化为光能、声能，仅少量转化为内能；电热杯工作时电能全部转化为内能，故相同时间内电流通过电热杯产生的热量最多。 10．长春冬天很冷，小明用一台电暖器给有50kg空气的房间加热，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的__________；电暖器工作时的电流为5A，电热丝R的电阻为40Ω，5min后室温升高了5℃，则空气吸收的热量为__________，电暖器的加热效率为__________。（保留小数点后一位）[] 【答案】 热效应 83.3% 【详解】[1]电流通过电热丝时将电能转化为内能，使电热丝温度升高，这是利用电流的热效应。 [2]空气吸收的热量 [3]电热丝产生的热量为 加热效率 11．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。 12．一台电动机线圈电阻为0.5Ω，接在220V电路中正常工作，通过的电流为2A，工作10min。求： (1)电动机消耗的电能； (2)线圈产生的热量； (3)电动机输出的机械能。 【详解】（1）电动机消耗的电能 （2）线圈产生的热量 （3）电动机消耗的总电能减去线圈发热损耗的内能，剩余部分就是输出的机械能，所以电动机输出的机械能 🌟思维挑战 13．如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，R1为定值电阻。闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光。此过程中，电流表A的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．电源电压为4V B．滑片处于最右端的时候，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1∶1 C．灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为11.25J D．为使灯泡能正常发光且安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~35Ω 【答案】B 【分析】先根据滑片移动过程中各用电器两端电压的变化判断图像①、②对应的电压表，再选取图像中的两组数据，利用串联电路电压关系求出电源电压和定值电阻R1，最后分别利用电功率、焦耳定律及欧姆定律判断各选项。 【详解】由电路图可知，灯泡L、定值电阻R1、滑动变阻器R2串联，电压表V1测灯泡L两端电压，电压表V2测滑动变阻器R2两端电压。滑片向左移动时，R2接入电路的阻值减小，电路电流增大，灯泡L两端电压增大，故图乙中①为灯泡L的I-U图像，即电压表V1的示数变化图像；②为滑动变阻器R2的I-U图像，即电压表V2的示数变化图像。 A．由图像可读出两组数据以及由电源电压恒定，分别有 联立解得电源电压不是4V，故A错误。 B．滑片在最右端时，根据和可得定值电阻R1的电功率 灯泡的电功率 因此故B正确。 C．灯泡正常发光时，由图像可知定值电阻R1在1min内产生的热量 不是11.25J，故C错误。 D．灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，由图像可知根据串联电路电压关系可得 滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大 因此R2的阻值范围为3Ω~35Ω，不是0~35Ω，故D错误。 故选B。 14．如图所示的电路中，电源电压U恒定，灯泡L上标有“，”字样忽略温度对灯丝电阻的影响，定值电阻阻值为，滑动变阻器的规格为“，1A”，电流表量程为，电压表量程为。闭合开关S，断开开关S1、S2，将滑动变阻器的滑片移至中点时，此时电流表示数为，在确保电路各元件安全的情况下，滑动变阻器接入电路的最小阻值为，此时滑动变阻器消耗的功率为；闭合开关S、S1、S2，在确保电路各元件安全的情况下，此时滑动变阻器消耗的最大功率为，定值电阻在10s内产生的热量为Q。由此得出下列结论：①电源电压；②；③；④。其中正确的是（　　） A．②③ B．②③④ C．①②③ D．③④ 【答案】A 【分析】根据串联电路中电压的规律以及欧姆定律求解电源电压；根据电流表的量程以及灯泡正常工作的电流分析电路的最大电流，从而得出最小总电阻，最后求出R3。根据两电阻并联时的电流结合欧姆定律求出滑动变阻器的最大电流，从而得出最大功率。 【详解】闭合开关S，断开开关S1、S2，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测灯泡两端的电压。在确保电路各元件安全的情况下，滑动变阻器接入电路的最小阻值为，当滑动变阻器滑片移至中点时，滑动变阻器接入电路的电阻为，电流表示数为，根据欧姆定律可得滑动变阻器两端的电压 灯泡的电阻 此时灯泡两端的电压 串联电路总电压等于各部分电压之和，则电源电压 故①错误； 灯泡正常发光的电流 电流表量程为，串联电路各处电流相等，所以通过电路的最大电流为，根据欧姆定律可得电路最小总电阻 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则滑动变阻器接入电路的最小阻值为 故②正确； 此时滑动变阻器消耗的功率为 闭合开关S、S1、S2，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，根据电流表的量程可知通过干路的最大电流为，并联电路各支路两端电压相等，根据欧姆定律可得通过定值电阻的电流 并联电路干路电流等于各支路电流之和，通过滑动变阻器的最大电流 滑动变阻器在电路中消耗的最大功率为 故③正确； 定值电阻在10s内产生的热量为 故④错误。 故选A。 15．如图所示的电路中，电源电压不变，a、b为两同种电表。闭合开关和，a、b两电表示数之比为5∶1，则a、b两电表为_______（选填“电压表”或“电流表”）。同时更换a、b电表种类，只闭合开关，则a、b两电表示数之比为__________，通电2min，定值电阻和产生的热量之比为_______。 【答案】 电压表 【详解】[1]若a、b都为电流表，闭合开关、后，电流表a直接并联在电源两端，会造成电源短路，因此a、b只能是电压表。 [2][3]当a、b为电压表，闭合、时，与串联；a测电源总电压，b测两端电压。已知，则两端电压，得。 串联电路电流处处相等，由，得 即 更换为电流表后，只闭合，与并联：a测支路的电流，b测干路总电流。 并联电路各支路电压等于电源电压，由，得 总电流，因此电表示数比 即a、b两电表示数之比为。 纯电阻电路中，通电时间相同，并联电压相等，由，得 即定值电阻和产生的热量之比为。 16．某款家用电热取暖器的内部简化电路如图所示，电源电压恒为220V，R1、R2为加热电阻，通过开关切换可实现多挡位调节。已知取暖器的高温挡功率为1100W，中温挡功率为550W。当开关、闭合，接b时，取暖器处于__________（选填“高温”“中温”或“低温”）挡；电路在低温挡状态下工作10min所产生热量为__________J。 【答案】 高温 【详解】[1]根据可知，当电压一定时，电阻越小，电功率越大，消耗功率越大；电阻越大，电功率越小，消耗功率越小。当、闭合，接b时，两电阻并联，电阻最小，此为高温挡；当开关S1、S3接a时，两电阻串联，电阻最大，为低温挡；当开关S1、S2闭合，S3接a时，只有R1接入电路，为中温挡。 [2]高温挡两电阻并联，功率为 中温挡只有工作，功率为 解得 低温挡时两电阻串联，所产生热量为 17．某小组探究电流与电压的关系。图（a）是他们设计的实验电路。其中电源电压为6V不变，R为定值电阻，A、D间粗细均匀的电阻丝和夹子（M和N）一起组成变阻器，A、B、C、D、E、F为电阻丝上的六个点，E、F两点未标出。 (1)闭合开关前，将变阻器的全部电阻接入电路是为了______。 (2)闭合开关，电流表无示数，电压表示数为6V，则电路故障可能是______。 (3)排除故障后，闭合开关，保持夹子N位置不动，夹子M依次接在变阻器的A、B、E、C、F、D六个点，每次电流表和电压表均选择合适的测量范围，进行实验，记录的数据如下表。 接线位置 A B E C F D 电压U/V 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0 电流I/A 0.3 0.5 0.6 0.8 1.2 表中B点电流如图（b）所示，为______A。 (4)分析数据得出结论：______ (5)夹子接在A、D两点时，在电阻丝C点放一小蜡块，闭合开关，发现小蜡块逐渐熔化。为使小蜡块熔化得更快，可更换电压更______的电源。 (6)实验结束后，有同学提出可以再用其他规格的定值电阻重复实验，这样做的目的是：______。 (7)拓展：在上面的实验电路中，电流表接0~0.6A测量范围，把另一电压表V1接在A点和图中电压表标有“15”的接线柱两点上，夹子M接在A点不动，夹子N可在电阻丝上连续改变位置，在保证电路安全的情况下，夹子N在任意位置时，用电阻R0替换R，使电压表V1与图中电压表示数之比总是3:7，则满足上述条件的R0的取值范围是______Ω。 【答案】(1)保护电路 (2)定值电阻R断路 (3)0.4 (4)电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (5)大 (6)避免偶然性，寻找普遍规律 (7) 【详解】（1）闭合开关前，变阻器接入最大电阻，是为了防止电流过大烧坏元件以保护电路。 （2）电流表无示数说明电路断路，电压表示数等于电源电压，说明电压表连通电源，因此故障可能是与电压表并联的定值电阻R断路。 （3）电流表选用的是，分度值，指针读数为。 （4）本实验控制电阻不变，由数据可知，各组电流与电压的比值恒定，因此结论为：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 （5）要使蜡块熔化更快，需要电阻丝在相同的时间内产生更多的电热；因此电阻不变时，由可知，电压越大，产生电热越多，蜡块熔化越快，因此需更换电压更大的电源。 （6）用不同规格定值电阻重复实验，是为了避免单次实验的偶然性，得到电流与电压关系的普遍规律。 （7）把另一电压表V1接在A点和图中电压表标有“15”的接线柱两点上，即电压表V1测量的变阻器两端的电压，原电压表V测量的是定值电阻两端的电压；使电压表V1与图中电压表示数之比总是3:7，即； 而电路是串联电路，所以电流处处相等，所以由，也可知变阻器阻值越大，定值电阻选用的阻值也越大； 由（3）中表中数据可知，保持夹子N位置不动，夹子M接线位置为A时,变阻器连入电路的电阻最大，由串联电路电压的规律和欧姆定律得到变阻器的最大阻值 所以有，由此解得 所以R0最大阻值为。 由于电流表接量程，所以电路中可通过的最大电流是，此时电路的总电阻最小，变阻器和定值电阻选用的阻值也是最小，所以电路中的总阻值 即 又因为，由此解得 所以R0最小阻值为。 综上所述，满足条件的R0的取值范围。 18．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物。如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻、为发热体，其中电阻=40，其中、、的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（、不会同时闭合），只闭合时为中温挡，额定功率为440W。求： (1)的电阻。 (2)高温挡正常工作100s，电流通过产生的电热。 【详解】（1）由题意可知，当只闭合时，电路为中温挡，此时只有电阻接入电路。根据电功率公式 可得，的电阻为 （2）根据电功率公式可知，在电源电压U一定时，电路的总电阻越小，电功率P越大。分析电路可知，当只闭合开关和时，电阻和并联，此时电路总电阻最小，电功率最大，处于高温挡。在并联电路中，各支路两端的电压相等，均等于电源电压，即 电流通过在100s内产生的热量为 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $