人教版九年级物理第十八章第4节《焦耳定律》课时练
一、单选题
1．（2021·宜昌）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】相同时间内产生的热量之比为
故答案为：B。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
2．（2021·北京）下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱 B．电视机 C．电脑 D．电热水壶
【答案】D
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流的热效应来工作的，A不符合题意；
B．电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，B不符合题意；
C．电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，C不符合题意；
D．电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的； D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体会产生热量，电热水壶利用了电流的热效应工作。
3．（2021·陕西模拟）中国25岁的科学家曹原由于其在石墨烯超导领域中的重大突破于2021年再次登上热搜。超导材料不能用来制作（ ）
A．电热丝 B．电磁铁 C．电动机线圈 D．输电导线
【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．电热丝用电阻较大的材料制成，若用超导体材料就不能产生热量，不能工作，A符合题意；
B．电磁铁的线圈是利用电流的磁效应来工作的，若用超导体材料制作将会降低工作过程中的电能损耗，节约能源，故电磁铁的线圈可以用超导材料制作，B不符合题意；
C．电动机的线圈若用超导体材料制作将会降低工作过程中的电能损耗，节约能源，故电动机的线圈可以用超导材料制作，C不符合题意；
D．远距离输电中的输电导线若用超导体材料制成，将降低输电过程中的电能损耗，节约能源，故远距离输电中的输电导线可以用超导材料制作，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】超导材料的电阻为零，故电流通过导体的时候不会产生热量，可以把所有的电能转化为机械能。
4．（2021·长春模拟）下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．洗衣机 B．电风扇 C．电视机 D．电饭锅
【答案】D
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】洗衣机、电风扇、电视机主要利用电流的磁效应工作；电饭锅主要利用电流热效应工作。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，利用热效应工作的用电器例如电水壶、电暖气等。
5．（2020九上·姜堰期末）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中的电流为10A，若这台电动机正常工作1秒钟，则（ ）
A．产生的热量为3800J B．消耗的电能为200J
C．电动机的效率约为94.7% D．获得的机械能为4000J
【答案】C
【知识点】电功的测量；焦耳定律
【解析】【解答】A．产生的热量为Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1s=200J
A不符合题意；
B．电动机消耗的电能W=UIt=380V×10A×1s=3800J
B不符合题意；
CD．产生的机械能为W′=W-Q=3800J-200J=3600J
电动机的效率 ≈94.7%
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】求解电流做功，利用公式W=UIt求解；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，结合焦耳定律Q=I2Rt来求解导体产生的热量，两者做差即为有用功，利用总功除以消耗的电能即为电动机的效率。
6．（2020九上·广州月考）如图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气。通电前，A、B两个U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（ ）。
A．I1>I2，A管中的液面较高 B．I1C．I1=I2，A管中的液面较高 D．I1=I2，A管中的液面较低
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB．因串联电路中各处的电流相等，则两电阻丝串联时通过它们的电流相等，AB不符合题意；
CD．由 可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，B测玻璃管液面较高，C不符合题意、D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
7．（2020九上·岱岳期中）历史上最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系的物理学家是（ ）
A．安培 B．伏特 C．欧姆 D．焦耳
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系为焦耳定律，是物理学家焦耳最先发现的。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，结合焦耳定律Q=I2Rt来求解导体产生的热量。
8．（2020·绿园模拟）利用下图探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，下列说法正确的是（ ）
A．通电一段时间后，右边U形管两液面的高度差大
B．U形管中两液面产生高度差是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
C．容器外R3在本实验中主要起到分流的作用，在实验过程中也会发热
D．通电一段时间后，左侧R1产生的热量等于R2、R3产生的热量之和
【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．分析电路为串联电路，U形管左侧电阻大于右侧电阻，故电流通过R1产生的热量比R2多，所以通电一段时间后，左边液面高度差大，A不符合题意；
B．U形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，B不符合题意；
C． R3在本实验中主要起到分流的作用，通电后，该电阻仍会发热，C符合题意；
D． R1的阻值要大于R2、R3并联的总电阻，电流相同，电阻不变，产生的热量不同，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
9．（2020·淄博模拟）某电炉丝电阻为100Ω，通电10秒钟产生热量4×103J，则通过电炉丝电流是（ ）
A．2A B．4A C．20A D．40A
【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：∵Q＝I2Rt，
∴电流I＝ ＝ ＝2A；
故答案为：A。
【分析】根据焦耳定律Q＝I2Rt，计算电流的大小。
10．（2020九上·越秀期末）在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处正容易发热，老化得更快。关于连接处的这一小段导体的说法，正确的是（ ）
A．连接处的电阻较小 B．连接处的电流较小
C．连接处的电阻较大 D．连接处的电流较大
【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】连接处与其他地方为串联，电流相等，由于在相同时间内连接处更容易发热，由 可得连接处电阻更大，
故答案为：C。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，电流一定时，电阻越大，产生的热量就越多。
11．（2020九上·湘潭期末）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）
A．电烙铁产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多
C．电视机产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多
【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】三个用电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是100W，相同时间内电流通过三个电器做的功以及消耗的电能一样多。电风扇工作时，电能转化成内能和机械能；电视机工作时，电能转化成内能和光能和声；电烙铁工作时，电能全部转化成内能。电器转化成的内能越大，产生的热量越多，因此相同时间内，电烙铁产生的热量最多。
故答案为：A。
【分析】电热类用电器，将电能转化为内能；电动类用电器将电能转化成内能和机械能。
12．（2019九上·陆川期中）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法不正确的是（ ）
A．U 形管液面高度变化是因为密闭容器内气体受热膨胀
B．通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功方式改变的
C．图乙所示的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量多少跟电流大小的关系
D．乙图中，通电一段时间后，左右两边容器内电阻产生的热量之比是 2：1
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A.U形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，A正确，不符合题意；
B电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，B正确，不符合题意；
C.在乙装置中，一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，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左=I1 I2，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2，所以右边容器中通过电阻的电流是左边容器中通过电阻的电流的一半，即这是研究电流产生的热量与电流的关系，C正确，不符合题意；
D.乙图中，左右两边容器内电阻相同，通电时间t相同，由C知右边容器中通过电阻的电流是左边容器中通过电阻的电流的一半，由Q=I2Rt可得：左右两边容器内电阻产生的热量之比是 4：1，D错误，符合题意．
故答案为：D
【分析】热传递可以改变物体的内能，热量向外界传递，物体的内能减小，热量由外界传向物体，物体的内能增加，其中两个物体中间传递的能量叫做热量；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt，来求解，其中I是流过用电器的电流，R是用电器的电阻，t是用电器工作的时间。
二、填空题
13．（2021·无锡）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是 ；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是 的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致 。
【答案】可能引起火灾，不安全；相等；接头处的电热毯烧焦
【知识点】串联电路的电流规律；焦耳定律
【解析】【解答】电热丝两个断头接上继续用，接头处接触不良电阻较大，产生热量多，可能可能引起火灾，不安全。
因为是串联，所以电流相等。
接头处是两根导线相接，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，根据Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，长时间使用会导致接头处的电热毯烧焦。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多；串联电路中，电流处处相等。
14．（2021·湘潭）如图所示，串联的两电阻丝（R1＜R2），封闭在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连。闭合开关，通过两电阻丝的电流 （选填“相等”或“不相等”），一段时间后，密闭烧瓶内的空气被加热，观察到 （选填“A”或“B”）气球先鼓起来。
【答案】相等；B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据串联电路的电流处处相等可知，因为两电阻丝串联，则闭合开关，通过两电阻丝的电流相等。
因为流经两电阻丝的电流相等，R1＜R2，根据Q=I2Rt，所以R2产生的热量较多，B气球先鼓起来。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
15．（2021·通辽）如图为探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，若把电路接在3V的电源上，工作 ，则电流通过电阻 产生的热量为 J。
【答案】电阻；36
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】两个电阻丝串联，通过它们的电流相同，只有电阻不同，故电阻是变量，探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
电路中电流为
电流通过电阻 产生的热量为
故电流通过电阻 产生的热量为 。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
16．（2021·连云港）某电热器接入220V的电路中正常工作时，其电热丝的阻值为110Ω，则通过该电热丝的电流为 A，10s内该电热丝会产生 J的热量。
【答案】2；4.4×103
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律
【解析】【解答】通过该电热丝的电流为
10s内该电热丝产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×110Ω×10s=4.4×103J
【分析】结合用电器的电阻和电压，利用欧姆定律求解用电器两端的电流即可；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算。
17．（2021·安徽）图示电路中，电源电压不变，电阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为 J。
【答案】72
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图可知，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路的总电阻
电源电压U=IR=0.3A×20Ω=6V
通电1min电阻R1产生的热量
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
18．（2021·成都模拟）实验小组采用如图的电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。如图所示是探究电流产生的热量跟 的关系，若通过甲容器内电阻的电流为1A，通电3min甲容器内电阻产生的热量为 J。
【答案】电流；900
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图知，右侧容器内的电阻与容器外的电阻并联，再与左侧电阻串联，左侧电流大小等于通过右侧两个电阻的电流之和，即通过左侧容器内电阻的电流大于通过右侧容器内电阻的电流；所以是探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流的关系。
通电3min，电流通过甲电阻产生的热量Q甲=I2R甲t=（1A）2×5Ω×3×60s=900J
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
19．（2021·金牛模拟）小明同学为了探究电流产生的热量与什么因素有关，设计了如图的实验装置。甲、乙两个透明容器中封闭着等量的空气， 型管中液面高度差反映密闭空气温度的变化情况。两个密闭容器中都有一段用于加热的电阻丝，将两电阻丝串联起来接到电源两端，利用这套装置可来探究相同时间内，电流产生热量与 的关系。通电相同的时间后，容器 中电阻丝放热比较多。
【答案】电阻；乙
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图可知，两个电阻串联，电流相等，两个电阻大小不相等，所以利用这套装置可来探究相同时间内，电流产生热量与电阻的关系。乙容器中的电阻阻值大于甲容器中电阻的阻值，由焦耳定律可知，通电相同的时间后，容器乙中电阻丝放热比较多。
【分析】要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同；当电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多。
20．（2020九上·巴南期末）英国物理学家 做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量的相关因素：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 、通电时间成正比。
【答案】焦耳；电阻
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】英国物理学家焦耳最先精确确定了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。这就是焦耳定律。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
三、实验探究题
21．（2021·宁津模拟）如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器，其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体。接通电源，观察现象。
（1）实验中通过观察 的变化来比较导体所产生热量的多少，这运用了 （选填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想；
（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的 不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；
（3）在乙装置中，C、D两个透明容器中产生的热量之比是 。
【答案】（1）U型管液面高度差；转换法
（2）电流
（3）4∶1
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）实验中，密封容器内电阻丝产生的热量不同，则U型管液面高度差会不同，产生的热量越多，高度差越大，所以可通过观察U型管液面高度差来比较导体产生的热量多少。
在实验中，导体产生热量的多少无法直接观察及测量，通过U型管液面变化来显示，这是转换法。
（2）由图示知，甲装置中，两根阻值不同的电阻丝串联在电路中，则通过电阻丝的电流相同，当控制通电时间相同，即控制通电时间和电路中的电流相同时，便可探究导体产生热量与电阻的关系。
（3）乙装置中，密封容器内两个电阻丝的阻值相等，而D中的电阻丝与容器外的同阻值的电阻丝并联后再与C中的电阻丝串联，那么，通过C、D两根电阻丝的电流关系为IC=2ID
当通电时间相同时，据Q=I2Rt知，两个容器内产生的热量之比IC2Rt∶ID2Rt=(2ID)2∶ID=4∶1
【分析】（1）液体受热膨胀，使得U行管内的液面不一样高，高度差越大，产生的热量越多，这体现了物理学中的转化法；
（2）要探究电流大小对导体产热的影响，需要控制电阻大小和通电时间相同； （3）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
22．（2021·长沙模拟）小袁同学与同组同学为了探究通电导体产生的热量与哪些因素有关，他们首先提出了猜想：
猜想一：电热跟电流的大小有关；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关；
猜想三：电热跟通电时间有关；
接着他们设计了如图所示的实验电路，选用了以下实验器材：两个完全相同的小烧瓶，烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，相同的温度计A与B、阻值分别为R1、R2的电阻丝（R1＜R2）还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线、秒表等。
（1）此实验他们是通过观察 来比较电热的多少；
（2）科学研究倡导有依据的猜想，请你例举出在生活中能支持猜想一的一个实例： ；
（3）此电路在闭合开关，通电一段时间后，根据所观察到的实验现象，可以用来探究猜想 。
【答案】（1）温度计升高的温度
（2）同一根导线，在短路时电流很大，相同的时间就发热更多
（3）二、三
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）实验中通过观察温度计示数的变化来比较电流产生的热量的多少，用到转换法。
（2）电热与电流大小有关，比如：同一根导线，在短路时电流很大，相同的时间就发热更多。
（3）由图可知，AB两瓶中的电阻串联，通过的电流和通电时间相同，A烧瓶中电阻丝的电阻小，A温度计升高的温度比B温度计升高的温度低，说明电流通过电阻产生的热量和电阻大小有关；通电时间越长，温度计升高的越高，说明电流产生的热量与通电时间有关。
【分析】（1）电流通过电阻丝产生热量，放出的热量被液体吸收掉，导致液体温度上升，温度计的示数变大，产生的热量越多，温度计示数越大，这体现了物理学中的转化法；
（2）短路，电路中电流很大，产生很大的热量，消耗大量的电能；
（3）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
四、计算题
23．（2021九下·长春开学考）一根110Ω的电阻丝接入220V的家庭电路中，求：
（1）通过电阻丝的电流；
（2）通电10s，电阻丝产生的热量。
【答案】（1）通过电阻丝的电流：
（2）电阻丝产生的热量 ： Q=I2Rt=(2A)2 × 110 Ω × 10s =4.4×103J
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律
【解析】【分析】电学热量求法应用焦耳定律。
五、解答题
24．（2021·房山模拟）在研究电流热效应的实验中，小刚发现：电熨斗通电一段时间后，熨斗面温度很高，而连接电熨斗的导线却不怎么热。请分析产生这种现象的原因。（请写出分析依据和分析过程）
【答案】根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电熨斗与导线串联，电流和通电时间相同，电熨斗的电阻比导线的电阻大得多，所以电熨斗产生的热量多，熨斗面温度很高，而连接电熨斗的导线却不怎么热。
【知识点】焦耳定律
【解析】【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
25．（2021·船营模拟）为了保证用电安全，许多学校对供电线路进行了改造，改造的内容之一就是把原来的铜导线换成更粗的，请分析这样做的原因。
【答案】解：线路改造时，将细导线换成较粗导线，导体的材料、长度一定时，增大横截面积，可以减小导线的电阻；由Q =I2Rt知道，（当电流、通电时间一定时），会减小导线上产生的热量，从而保证用电安全。
【知识点】焦耳定律
【解析】【分析】电阻丝和导线串联，电流相同，分得的电压与电阻成正比，结合功率公式P=UI可得，电压越大，功率越大，产生的热量越多。
1 / 1人教版九年级物理第十八章第4节《焦耳定律》课时练
一、单选题
1．（2021·宜昌）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6
2．（2021·北京）下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱 B．电视机 C．电脑 D．电热水壶
3．（2021·陕西模拟）中国25岁的科学家曹原由于其在石墨烯超导领域中的重大突破于2021年再次登上热搜。超导材料不能用来制作（ ）
A．电热丝 B．电磁铁 C．电动机线圈 D．输电导线
4．（2021·长春模拟）下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．洗衣机 B．电风扇 C．电视机 D．电饭锅
5．（2020九上·姜堰期末）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中的电流为10A，若这台电动机正常工作1秒钟，则（ ）
A．产生的热量为3800J B．消耗的电能为200J
C．电动机的效率约为94.7% D．获得的机械能为4000J
6．（2020九上·广州月考）如图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气。通电前，A、B两个U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（ ）。
A．I1>I2，A管中的液面较高 B．I1C．I1=I2，A管中的液面较高 D．I1=I2，A管中的液面较低
7．（2020九上·岱岳期中）历史上最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系的物理学家是（ ）
A．安培 B．伏特 C．欧姆 D．焦耳
8．（2020·绿园模拟）利用下图探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，下列说法正确的是（ ）
A．通电一段时间后，右边U形管两液面的高度差大
B．U形管中两液面产生高度差是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
C．容器外R3在本实验中主要起到分流的作用，在实验过程中也会发热
D．通电一段时间后，左侧R1产生的热量等于R2、R3产生的热量之和
9．（2020·淄博模拟）某电炉丝电阻为100Ω，通电10秒钟产生热量4×103J，则通过电炉丝电流是（ ）
A．2A B．4A C．20A D．40A
10．（2020九上·越秀期末）在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处正容易发热，老化得更快。关于连接处的这一小段导体的说法，正确的是（ ）
A．连接处的电阻较小 B．连接处的电流较小
C．连接处的电阻较大 D．连接处的电流较大
11．（2020九上·湘潭期末）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）
A．电烙铁产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多
C．电视机产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多
12．（2019九上·陆川期中）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法不正确的是（ ）
A．U 形管液面高度变化是因为密闭容器内气体受热膨胀
B．通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功方式改变的
C．图乙所示的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量多少跟电流大小的关系
D．乙图中，通电一段时间后，左右两边容器内电阻产生的热量之比是 2：1
二、填空题
13．（2021·无锡）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是 ；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是 的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致 。
14．（2021·湘潭）如图所示，串联的两电阻丝（R1＜R2），封闭在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连。闭合开关，通过两电阻丝的电流 （选填“相等”或“不相等”），一段时间后，密闭烧瓶内的空气被加热，观察到 （选填“A”或“B”）气球先鼓起来。
15．（2021·通辽）如图为探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，若把电路接在3V的电源上，工作 ，则电流通过电阻 产生的热量为 J。
16．（2021·连云港）某电热器接入220V的电路中正常工作时，其电热丝的阻值为110Ω，则通过该电热丝的电流为 A，10s内该电热丝会产生 J的热量。
17．（2021·安徽）图示电路中，电源电压不变，电阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为 J。
18．（2021·成都模拟）实验小组采用如图的电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。如图所示是探究电流产生的热量跟 的关系，若通过甲容器内电阻的电流为1A，通电3min甲容器内电阻产生的热量为 J。
19．（2021·金牛模拟）小明同学为了探究电流产生的热量与什么因素有关，设计了如图的实验装置。甲、乙两个透明容器中封闭着等量的空气， 型管中液面高度差反映密闭空气温度的变化情况。两个密闭容器中都有一段用于加热的电阻丝，将两电阻丝串联起来接到电源两端，利用这套装置可来探究相同时间内，电流产生热量与 的关系。通电相同的时间后，容器 中电阻丝放热比较多。
20．（2020九上·巴南期末）英国物理学家 做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量的相关因素：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 、通电时间成正比。
三、实验探究题
21．（2021·宁津模拟）如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器，其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体。接通电源，观察现象。
（1）实验中通过观察 的变化来比较导体所产生热量的多少，这运用了 （选填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想；
（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的 不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；
（3）在乙装置中，C、D两个透明容器中产生的热量之比是 。
22．（2021·长沙模拟）小袁同学与同组同学为了探究通电导体产生的热量与哪些因素有关，他们首先提出了猜想：
猜想一：电热跟电流的大小有关；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关；
猜想三：电热跟通电时间有关；
接着他们设计了如图所示的实验电路，选用了以下实验器材：两个完全相同的小烧瓶，烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，相同的温度计A与B、阻值分别为R1、R2的电阻丝（R1＜R2）还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线、秒表等。
（1）此实验他们是通过观察 来比较电热的多少；
（2）科学研究倡导有依据的猜想，请你例举出在生活中能支持猜想一的一个实例： ；
（3）此电路在闭合开关，通电一段时间后，根据所观察到的实验现象，可以用来探究猜想 。
四、计算题
23．（2021九下·长春开学考）一根110Ω的电阻丝接入220V的家庭电路中，求：
（1）通过电阻丝的电流；
（2）通电10s，电阻丝产生的热量。
五、解答题
24．（2021·房山模拟）在研究电流热效应的实验中，小刚发现：电熨斗通电一段时间后，熨斗面温度很高，而连接电熨斗的导线却不怎么热。请分析产生这种现象的原因。（请写出分析依据和分析过程）
25．（2021·船营模拟）为了保证用电安全，许多学校对供电线路进行了改造，改造的内容之一就是把原来的铜导线换成更粗的，请分析这样做的原因。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】相同时间内产生的热量之比为
故答案为：B。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
2．【答案】D
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流的热效应来工作的，A不符合题意；
B．电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，B不符合题意；
C．电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，C不符合题意；
D．电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的； D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体会产生热量，电热水壶利用了电流的热效应工作。
3．【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．电热丝用电阻较大的材料制成，若用超导体材料就不能产生热量，不能工作，A符合题意；
B．电磁铁的线圈是利用电流的磁效应来工作的，若用超导体材料制作将会降低工作过程中的电能损耗，节约能源，故电磁铁的线圈可以用超导材料制作，B不符合题意；
C．电动机的线圈若用超导体材料制作将会降低工作过程中的电能损耗，节约能源，故电动机的线圈可以用超导材料制作，C不符合题意；
D．远距离输电中的输电导线若用超导体材料制成，将降低输电过程中的电能损耗，节约能源，故远距离输电中的输电导线可以用超导材料制作，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】超导材料的电阻为零，故电流通过导体的时候不会产生热量，可以把所有的电能转化为机械能。
4．【答案】D
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】洗衣机、电风扇、电视机主要利用电流的磁效应工作；电饭锅主要利用电流热效应工作。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，利用热效应工作的用电器例如电水壶、电暖气等。
5．【答案】C
【知识点】电功的测量；焦耳定律
【解析】【解答】A．产生的热量为Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1s=200J
A不符合题意；
B．电动机消耗的电能W=UIt=380V×10A×1s=3800J
B不符合题意；
CD．产生的机械能为W′=W-Q=3800J-200J=3600J
电动机的效率 ≈94.7%
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】求解电流做功，利用公式W=UIt求解；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，结合焦耳定律Q=I2Rt来求解导体产生的热量，两者做差即为有用功，利用总功除以消耗的电能即为电动机的效率。
6．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB．因串联电路中各处的电流相等，则两电阻丝串联时通过它们的电流相等，AB不符合题意；
CD．由 可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，B测玻璃管液面较高，C不符合题意、D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
7．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系为焦耳定律，是物理学家焦耳最先发现的。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，结合焦耳定律Q=I2Rt来求解导体产生的热量。
8．【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．分析电路为串联电路，U形管左侧电阻大于右侧电阻，故电流通过R1产生的热量比R2多，所以通电一段时间后，左边液面高度差大，A不符合题意；
B．U形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，B不符合题意；
C． R3在本实验中主要起到分流的作用，通电后，该电阻仍会发热，C符合题意；
D． R1的阻值要大于R2、R3并联的总电阻，电流相同，电阻不变，产生的热量不同，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
9．【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：∵Q＝I2Rt，
∴电流I＝ ＝ ＝2A；
故答案为：A。
【分析】根据焦耳定律Q＝I2Rt，计算电流的大小。
10．【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】连接处与其他地方为串联，电流相等，由于在相同时间内连接处更容易发热，由 可得连接处电阻更大，
故答案为：C。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，电流一定时，电阻越大，产生的热量就越多。
11．【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】三个用电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是100W，相同时间内电流通过三个电器做的功以及消耗的电能一样多。电风扇工作时，电能转化成内能和机械能；电视机工作时，电能转化成内能和光能和声；电烙铁工作时，电能全部转化成内能。电器转化成的内能越大，产生的热量越多，因此相同时间内，电烙铁产生的热量最多。
故答案为：A。
【分析】电热类用电器，将电能转化为内能；电动类用电器将电能转化成内能和机械能。
12．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A.U形管中液面高度发生变化是因为透明容器中密封着等量的空气的热胀冷缩造成的，A正确，不符合题意；
B电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，B正确，不符合题意；
C.在乙装置中，一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，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左=I1 I2，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2，所以右边容器中通过电阻的电流是左边容器中通过电阻的电流的一半，即这是研究电流产生的热量与电流的关系，C正确，不符合题意；
D.乙图中，左右两边容器内电阻相同，通电时间t相同，由C知右边容器中通过电阻的电流是左边容器中通过电阻的电流的一半，由Q=I2Rt可得：左右两边容器内电阻产生的热量之比是 4：1，D错误，符合题意．
故答案为：D
【分析】热传递可以改变物体的内能，热量向外界传递，物体的内能减小，热量由外界传向物体，物体的内能增加，其中两个物体中间传递的能量叫做热量；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt，来求解，其中I是流过用电器的电流，R是用电器的电阻，t是用电器工作的时间。
13．【答案】可能引起火灾，不安全；相等；接头处的电热毯烧焦
【知识点】串联电路的电流规律；焦耳定律
【解析】【解答】电热丝两个断头接上继续用，接头处接触不良电阻较大，产生热量多，可能可能引起火灾，不安全。
因为是串联，所以电流相等。
接头处是两根导线相接，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，根据Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，长时间使用会导致接头处的电热毯烧焦。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多；串联电路中，电流处处相等。
14．【答案】相等；B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据串联电路的电流处处相等可知，因为两电阻丝串联，则闭合开关，通过两电阻丝的电流相等。
因为流经两电阻丝的电流相等，R1＜R2，根据Q=I2Rt，所以R2产生的热量较多，B气球先鼓起来。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
15．【答案】电阻；36
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】两个电阻丝串联，通过它们的电流相同，只有电阻不同，故电阻是变量，探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
电路中电流为
电流通过电阻 产生的热量为
故电流通过电阻 产生的热量为 。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
16．【答案】2；4.4×103
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律
【解析】【解答】通过该电热丝的电流为
10s内该电热丝产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×110Ω×10s=4.4×103J
【分析】结合用电器的电阻和电压，利用欧姆定律求解用电器两端的电流即可；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算。
17．【答案】72
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图可知，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路的总电阻
电源电压U=IR=0.3A×20Ω=6V
通电1min电阻R1产生的热量
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
18．【答案】电流；900
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图知，右侧容器内的电阻与容器外的电阻并联，再与左侧电阻串联，左侧电流大小等于通过右侧两个电阻的电流之和，即通过左侧容器内电阻的电流大于通过右侧容器内电阻的电流；所以是探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流的关系。
通电3min，电流通过甲电阻产生的热量Q甲=I2R甲t=（1A）2×5Ω×3×60s=900J
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
19．【答案】电阻；乙
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图可知，两个电阻串联，电流相等，两个电阻大小不相等，所以利用这套装置可来探究相同时间内，电流产生热量与电阻的关系。乙容器中的电阻阻值大于甲容器中电阻的阻值，由焦耳定律可知，通电相同的时间后，容器乙中电阻丝放热比较多。
【分析】要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同；当电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多。
20．【答案】焦耳；电阻
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】英国物理学家焦耳最先精确确定了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。这就是焦耳定律。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
21．【答案】（1）U型管液面高度差；转换法
（2）电流
（3）4∶1
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）实验中，密封容器内电阻丝产生的热量不同，则U型管液面高度差会不同，产生的热量越多，高度差越大，所以可通过观察U型管液面高度差来比较导体产生的热量多少。
在实验中，导体产生热量的多少无法直接观察及测量，通过U型管液面变化来显示，这是转换法。
（2）由图示知，甲装置中，两根阻值不同的电阻丝串联在电路中，则通过电阻丝的电流相同，当控制通电时间相同，即控制通电时间和电路中的电流相同时，便可探究导体产生热量与电阻的关系。
（3）乙装置中，密封容器内两个电阻丝的阻值相等，而D中的电阻丝与容器外的同阻值的电阻丝并联后再与C中的电阻丝串联，那么，通过C、D两根电阻丝的电流关系为IC=2ID
当通电时间相同时，据Q=I2Rt知，两个容器内产生的热量之比IC2Rt∶ID2Rt=(2ID)2∶ID=4∶1
【分析】（1）液体受热膨胀，使得U行管内的液面不一样高，高度差越大，产生的热量越多，这体现了物理学中的转化法；
（2）要探究电流大小对导体产热的影响，需要控制电阻大小和通电时间相同； （3）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
22．【答案】（1）温度计升高的温度
（2）同一根导线，在短路时电流很大，相同的时间就发热更多
（3）二、三
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）实验中通过观察温度计示数的变化来比较电流产生的热量的多少，用到转换法。
（2）电热与电流大小有关，比如：同一根导线，在短路时电流很大，相同的时间就发热更多。
（3）由图可知，AB两瓶中的电阻串联，通过的电流和通电时间相同，A烧瓶中电阻丝的电阻小，A温度计升高的温度比B温度计升高的温度低，说明电流通过电阻产生的热量和电阻大小有关；通电时间越长，温度计升高的越高，说明电流产生的热量与通电时间有关。
【分析】（1）电流通过电阻丝产生热量，放出的热量被液体吸收掉，导致液体温度上升，温度计的示数变大，产生的热量越多，温度计示数越大，这体现了物理学中的转化法；
（2）短路，电路中电流很大，产生很大的热量，消耗大量的电能；
（3）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
23．【答案】（1）通过电阻丝的电流：
（2）电阻丝产生的热量 ： Q=I2Rt=(2A)2 × 110 Ω × 10s =4.4×103J
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律
【解析】【分析】电学热量求法应用焦耳定律。
24．【答案】根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电熨斗与导线串联，电流和通电时间相同，电熨斗的电阻比导线的电阻大得多，所以电熨斗产生的热量多，熨斗面温度很高，而连接电熨斗的导线却不怎么热。
【知识点】焦耳定律
【解析】【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
25．【答案】解：线路改造时，将细导线换成较粗导线，导体的材料、长度一定时，增大横截面积，可以减小导线的电阻；由Q =I2Rt知道，（当电流、通电时间一定时），会减小导线上产生的热量，从而保证用电安全。
【知识点】焦耳定律
【解析】【分析】电阻丝和导线串联，电流相同，分得的电压与电阻成正比，结合功率公式P=UI可得，电压越大，功率越大，产生的热量越多。
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