浙教版科学九年级上册 3.63 电能之焦耳定律 同步练习
一、单选题
1．下列电器中，不属于电热器的是（ ）
A．电饭锅 B．电熨斗 C．电风扇 D．电烤炉
2．对于我们所学的电学知识，下列说法正确的是（ ）
A．电视机的后盖有许多孔，是为了通风散热
B．家庭电路中空气开关跳闸一定是发生了短路
C．所有用电器的外壳都必须接地
D．开光必须接在电灯和零线之间
3．有一只电烙铁，如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是（ ）
A．把电阻丝剪去一小段 B．更换一根较粗的电阻丝
C．与电阻丝串联一个电阻 D．与电阻丝并联一个电阻
4．（2017九上·临海期末）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2 分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量均相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是 ( )
A．在此实验中，将电流通过导体产生热量多少转化为煤油温度变化的大小
B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关
C．比较相同通电时间内a、c温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关
D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
5．下列各种用电器均标有“220V 100W”字样，它们正常工作相同的时间，放出的热量最多的用电器是（ ）
A．电动机 B．电风扇 C．电热毯 D．收录机
6．在探究实验中，用两根相同的电阻丝和一个电压不变的电源加热一杯水，则（ ）
A．将两根电阻丝串联后加热，水温升高最快
B．将两根电阻丝并联后加热，水温升高最快
C．只用其中一根电阻丝加热，水温升高最快
D．因为电源电压一样，所以哪种连接方式加热，水温升高速度都相同
7．（2015九上·江北期末）如图所示是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内产生的热量Q甲、Q乙，以下关系中正确的是（ ）
A．U甲=U乙，Q甲=Q乙 B．U甲Q乙
C．U甲U乙，Q甲8．一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，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J
9．如图所示， 将一个额定功率为2W 的小灯泡L与一个阻值为4Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时小灯泡产生的热量是（ ）
A．48J B．120J C．144J D．无法判断
二、填空题
10．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验：甲实验是为了研究通电导体产生的热量与 关系，乙实验是为了研究通电导体产生的热量与 关系．
11．如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置示意图．A、B两瓶中装入质量相等的 （煤油、水），理由是 ．各瓶中浸泡着一段金属丝，且RA＞RB．实验时当开关闭合后，发现A瓶中温度计示数上升较快，说明 ．
12．（2016·台州模拟）研究电热跟哪些因素有关的实验中，甲乙两个烧瓶内的煤油质量相等，把两根电阻丝串联连接的目的是 ，通电一段时间后，甲烧瓶中煤油温度上升了5摄氏度，乙烧瓶中煤油温度上升了3摄氏度，则甲乙两根电阻丝的阻值之比是 ．
13．（2017·宁波模拟）电饭煲是利用电流的 原理工作的。如图所示三个同样的烧瓶装有相同质量的煤油，甲、乙两烧瓶是用来探究电热与 的关系。若通过电阻R1的电流为2A，则1分钟内电阻R1产生的热量为 J。
14．（2017九上·临海期末）LED是一种半导体新型节能灯，它可以将电能的90%转化为光能（白炽灯只能将电能的20%转化为光能）。已知某LED灯在一定电压范围内的工作电流都是20mA，只是在不同的电压下发光颜色不同，如下表所示。如果将该LED灯与一定值电阻R串联后接在电压为5V的电源两端，如图，此时它发黄光，则定值电阻R的阻值是 Ω，该LED灯在此状态下工作10分钟消耗的电能为 J。
三、解答题
15．（2017九上·浙江月考）在一次课外活动中，某同学对家用电器进行了相关的观察和研究，他以一台电磁炉为观察研究对象，记录了有关数据，如下表：
观察对象 有关记录和相关活动
观察电磁炉铭牌 U额=220V P额=1KW
观察电能表的铭牌 220V 10(40)A 50Hz 2000r/kW·h
用电磁炉加热一壶水（水的质量m=2kg，初温t=30℃） 关闭家里其它用电器，只将电磁炉接入电路烧水观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得的水温为50℃。
请你就这位同学在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题：
（1）加热5min，水所吸收的热量；
（2）电磁炉工作5min消耗的电能；
（3）通过题中的有关数据，你有什么发现？
16．（2017·杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为 （填写表达式）。
（2）在电动机转动时，电流所做的功 电流在电路中产生的热量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过后知识给以解释。
17．（2018·浙江模拟）如图甲是小苛同学家的水族箱，箱内盛40L的水，为了让热带鱼有一个舒适的生活环境，箱内装有一个“220V 200W”的电加热棒给水加热，当水温升到设定值时加热棒便自动停止工作，待水温自然冷却到一定温度后再次加热，使箱内水温稳定在一定范围之内，水温随时间变化图象如图乙所示，C水=4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）水族箱内的热带鱼是主要靠改变 （填“自身重力”或“浮力”）实现沉浮。
（2）正常工作时电加热棒的电阻是多少Ω
（3）不考虑其它因素，该电加热棒给水加热时的效率是多少
（4）小苛同学认为，以上测算所得的电加热棒的加热效率比实际加热效率要低，她的依据是什么
18．（2018·浙江模拟）科学小组的同学从微薄上看到了一则“电池锡纸取火”的视频：操作者将一张口香糖包装锡纸用剪刀修剪，形成中间狭窄的条形，并将锡纸接在两节5号电池的正负极（如图所示），过一会儿，锡纸竟然燃烧起来。请结合你所学的知识对“电池锡纸可取火”的现象进行科学解释。
19．（2018·富阳模拟）电动机是一种使用广泛的动力机械，它内部的线圈有一定的电阻，我们可以将其看作是一个没有电阻但两端有一定的电压U1的线圈M（理想的电机）与一个电阻r串联，如图所示。从能量转化的角度看，电动机主要是通过线圈M把电能转化为机械能，还有一部分在电阻r中以产生热量的形式散失掉，把该电动机接在电压为U=220V的电路两端，如果通过电阻r中的电流为5A，求：
（1）这台电动机每分钟消耗的电能是多少？
（2）若这台电动机线圈的电阻是4Ω，则线圈每分钟产生的热量为多少？
（3）这台电动机的机械效率为多少？
四、实验探究题
20．（2017·绍兴模拟）小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量．因此在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有 （写出一个即可得分）。
（4）根据所学知识可知，在相同时间内 瓶内的电阻丝放出的热量较多（填“甲”或“乙”）。
21．（2018·镇海模拟）在学习“探究影响电流热效应的因素”时，同学们发现用电阻丝对煤油加热时，观察温度计的示数变化的过程非常耗时，为了减少实验的时间，他们提出了如下改进的设想：
设想一：将煤油换成水来做实验
设想二：通过加热空气来做实验
（1）根据所学知识，他们经过讨论，断定设想一是错误的，你认为他们判断的依据是
（2）为了验证设想二，他们设计了下面的实验：
①在锥形瓶中装入等质量的红墨水，用相同的电阻丝及玻璃管组成如图A、B的装置，通电后通过玻璃管中液柱的高度来显示温度变化的大小。然后把它们分别接入相同的电路，发现在相同的短时间的内A管中的液柱比B管上升迅速，这说明
②在塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面，为使管内的液柱与瓶内液面相平，他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图C甲所示，接下来的操作是
③同学们用两根电阻丝(R甲>R乙)插入相同的甲、乙瓶中并接入电路如图C所示，闭合开关，甲、乙两玻璃管中液面如图D所示，由此得出关于电热的结论是
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电功的实质；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：A．电饭锅是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故A不符合；
B．电熨斗是把电能转化为内能的电器，属于电热器，故B不符合；
C．电风扇是把电能转化为机械能的用电器，不是电热器，故C符合；
D．电熨斗是把电能转化为内能的电器，属于电热器，故D不符合．
故选C．
【分析】电热器是将电能转化为内能的用电器．根据各个选项中用电器的能量转化，分别进行分析．
2．【答案】A
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；常用电热器
【解析】【解答】解：
A、电视机的后盖有很多孔，是为了通风散热，防止热量聚集到一定程度烧坏某些元件；故A正确；
B、家庭电路中空气开关跳闸可能是发生了短路，也可能是用电器的总功率过大，故B错误；
C、有金属外壳的用电器金属外壳接地，人接触漏电的金属外壳用电器时，人被连接大地的导线短路，没有电流从人体通过，不会发生触电事故，故C错误；
D、电灯的开关接在了零线上时，断开开关后，灯还与火线相连，更换灯泡时易发生触电事故，故D错误．
故选A．
【分析】（1）用电器后盖上许多孔，大多是为了散热；
（2）家庭电路电流过大的原因有两个：短路或用电器的总功率过大．
（3）为防止有金属外壳的用电器漏电时发生触电事故，一定要安全接地．
（4）控制电灯的开关应安装在火线与灯之间．
3．【答案】C
【知识点】电功的实质；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：家庭电路电压为220V保持不变；
A、把电阻丝剪去一小段，电阻丝电阻变小，由P=可知，电阻丝实际功率变大，在相同时间内产生的热量增加，故A错误；
B、更换一根较粗的电阻丝，电阻丝阻值变小，由P=可知，电阻丝实际功率变大，在相等时间内产生的热量增加，故B错误；
C、与电阻丝串联一个电阻，电路总电阻变大，通过电阻丝的电流变小，由焦耳定律可知，在相等时间内产生的热量减少，故C正确；
D、与电阻丝并联一个电阻，电阻丝阻值不变，它两端电压不变，由P=可知，电阻丝功率不变，在相等时间内产生的热量不变，故D错误；
故选C．
【分析】导体电阻由导体材料、长度与横截面积有关，在材料与横截面积一定时，导体越短，电阻越小，在材料与长度一定时，横截面积越大，导体电阻越小；
由串并联电路特点可知，电阻越串越大，越并越小；家庭电路电压一定，应用电功率公式分析答题．
4．【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】本题主要是焦耳定律的公式：Q=I2Rt的应用，结合串并联电路的特点进行解答。
【解答】解：A、根据煤油温度变化的大小反映电流通过导体产生热量多少，煤油温度变化的大说明电流通过导体产生热量多，A正确；
B、甲装置是串联电路，电流相同，根据Q=I2Rt知甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，故B正确；
C、a、c温度计所在的烧瓶中的电阻丝相同而电流不同，根据Q=I2Rt知比较相同通电时间内a、c温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关，故C正确；
D、d、c温度计所在烧瓶中的电阻丝是并联的，而d温度计所在烧瓶中的电阻丝电阻较大，其产生的热量较少，所以D错。
故选D。
5．【答案】C
【知识点】电功的实质；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：
这四个用电器的额定功率相同，它们正常工作时的实际功率相同，等于额定功率，由W=Pt可知，在相同的时间，消耗的电能一样多，但它们放出的热量不相同．
A、电动机，主要将电能转化为机械能，有一小部分转化为内能，产生的热量较少；
B、电风扇，主要将电能转化为机械能，有一小部分转化为内能，产生的热量较少；
C、电热毯属于电热器，它在工作时，主要将电能转化为内能，产生的热量较少；
D、收录机在工作时，电能主要转化为声能（机械能），少部分转化为内能，产生的热量较少；
从各用电器工作时的能量转化情况可知，它们正常工作相同的时间，发热最多的用电器是电热毯．
故选C．
【分析】用电器消耗电能的过程，是将电能转化为其它形式的能量的过程，分析各个用电器的能量转化得出答案．
6．【答案】B
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；常用电热器
【解析】【解答】解：A、将两根电阻丝串联后加热，根据Q=W=t可知，电源电压不变，通电时间一定，总电阻越大，产生的热量越少，水温升高越慢，故选项说法错误；
B、将两根电阻丝并联后加热，因为电阻越并越小，所以根据Q=W=t可知，电源电压不变，通电时间一定，总电阻越小，产生的热量越多，水温升高越快，故选项说法正确；
C、只用其中一根电阻丝加热，电阻大于两电阻丝并联，由以上分析可知，产生的产生的热量少于并联时，水温升高不是最快的，故选项说法错误；
D、根据Q=W=t可知，虽然电源电压一定，但不同的连接方式，电阻的大小不同，故水温升高速度不同，故选项说法错误．
故选B．
【分析】水温升高的快慢反映了产生电热的多少，而根据焦耳定律可知，电热的多少与电流的大小、电阻的大小和通电时间有关，根据具体的关系，结合选项中的描述可做出判断．
7．【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由U=IR判断它们间的电压关系，由Q=I2Rt判断它们产生的热量关系．
【解答】解：由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由题意知：R甲＜R乙，由U=IR知：U甲＜U乙；由Q=I2Rt知：Q甲＜Q乙；
故选C．
8．【答案】A
【知识点】电功计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】电动机消耗的电能： ；产生的热量 ；故选A．
【分析】已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量。
9．【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】由小灯泡正常发光可知，此时小灯泡L的功率为2W，通电1分钟，小灯泡消耗的电能为：W=Pt=2W×60s=120J
小灯泡工作时，消耗的电能转化成内能和光能，因为不知道灯丝发光时的电阻，无法计算小灯泡产生的热量，故答案为：D
【分析】小灯泡恰能正常发光，说明小灯泡的实际功率等于额定功率2W，根据W=Pt求出消耗的电能，而小灯泡工作时，消耗的电能转化为内能和光能，因此无法求解产生的热量.
10．【答案】电阻；电流
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【解答】解：
在甲装置中，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；
乙装置中，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系．
故答案为：电阻；电流．
【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法．
（2）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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变．
11．【答案】煤油；煤油的比热容比较小，升温快或水的比热容较大，升温慢；电流相同时，电阻大的升温快，产生热量多
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【解答】解：
根据控制变量法，实验中改变要研究的因素，控制不研究的因素一定，所以A、B两瓶中装入质量相等的煤油，理由是煤油的比热容比较小，升温快；
由图知，两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，因为RA＞RB，电流通过A瓶产生的热量多，因此A瓶中的煤油温度上升的快，由此得出，当通过的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大、电流产生的热量越多．
故答案为：煤油；煤油的比热容比较小，升温快或水的比热容较大，升温慢；电流相同时，电阻大的升温快，产生热量多．
【分析】电热的影响因素有电流、电阻、通电时间．首先要判断清楚两段导体的什么因素是相同的，什么因素是不同的，再根据焦耳定律来判断哪段导体产生的电热多，即这个瓶中温度上升较快．
12．【答案】控制电流相同；5：3
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究电流与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变；
由Q=cm△t和Q=I2Rt计算两电阻丝的电阻比．
【解答】解：
根据串联电路各处的电流相等可知，将两根不同的电阻丝串联起来接入电路，主要是为了控制电流相同，从而探究电热与电阻的关系；
电阻丝产生被煤油吸收，即Q放=Q吸，
即：I2Rt=cm△t，
所以有： = ，
所以： = = = ．
故答案为：控制电流相同；5：3．
13．【答案】热效应；电流大小；2400
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】此题考查了电流热效应、焦耳定律的应用，同时通过探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，考查了学生对控制变量法的应用。（1）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，将电能转化为内能；（2）要研究电流产生的热量与电流的大小，需要保持电阻和通电时间一定；要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要保持电流与通电时间相同；（3）已知电阻、电流与时间，由焦耳定律可求得1分钟内产生的热量。
【解答】（1）电饭煲工作时，是把电能转化为内能，所以是利用电流的热效应工作的；
（2）在电路中，R2与R3并联后与R1串联，甲、乙两烧瓶中的电阻R1与R2阻值相同，通过的电流不同，所以选择R1与R2，可以研究电流产生热量与电流大小的关系；
（3）由焦耳定律可得：电阻R1在1分钟内产生的热量Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×60s=2400J。
故答案为：热效应；电流大小；2400。
14．【答案】160；21.6
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）串联电路的电流处处相等，串联电路的总电压等于各部分两端的电压之和，由I=即可算出R的值；（2）已知U、I、t代入W=UIt即可算出消耗的电能。
【解答】解∵R和LED灯串联，IR=IL=20mA=0.02A，UR=U总-UL=5V-1.8V=3.2V，R==160Ω；
（2）根据W=UIt=1.8V×0.02A×10×60s=21.6J。
15．【答案】（1）解：1.68x105J
（2）解：2.7x105J
（3）解：合适即可(电磁炉没有正常工作；电磁炉电能转化为热内能的效率低于100%；实际电压低于220V)
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据Q=cm（t-t0）可求出水吸收的热量；
（2）根据表盘的转数求出电磁炉消耗的电能；
（3）根据求出的数据，比较Q和W的大小，分析电磁炉的工作情况。
【解答】(1)Q=cm(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(50℃ 30℃)=1.68×105J，
(2)W=150/2000kW h=0.075kW h=2.7×105J；
(3)从以上的计算数据可以看出Q故答案为：(1)1.68×105J；(2)2.7×105J；(3)电磁炉电能转化为热内能的效率低于100%。
16．【答案】（1）
（2）大于
（3）不正确，不转时W总功=Q电路 UI1t=I12(R+r)t 转动时W'总功>Q'电路 UI2t>I22(R+r)t
故I2< I1，灯泡变暗
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，根据焦耳定律的公式写出表达式； （2）（3）在电动机转动时，消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。
【解答】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，则此时电路中的电流为：I=
； 根据焦耳定律可知，t时间内电流在电路中产生的热量即电流所做的功为： W=Q=UIt=Ut=；
（2）在电动机转动时，电流所做的功主要有两个利用：一个是转化为电动机的机械能，另一个是转化为灯泡和电动机的内能；故电流在电路中产生的热量要小于电流所做的功；
（3）电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗，所以小金的判断时错误的；
不转时W总功=Q电路 UI1t=I12(R+r)t ，转动时W'总功>Q'电路 UI2t>I22(R+r)t ，故I2< I1，灯泡变暗。
故答案为：（1） ；（2）大于；（3）不正确，不转时W总功=Q电路 UI1t=I12(R+r)t ，转动时W'总功>Q'电路 UI2t>I22(R+r)t ，故I2< I1，灯泡变暗。
17．【答案】（1）浮力
（2）解：P=UI=U2/R， R=U2/P(代入数据)=242Ω
（3）解：W=Pt=200W×100×60s=1.2×106J
m=ρV=40kg
Q=CM△t=4200×40×(28-22)=1.008×106J
η=Q/W=84%
（4）解：加热过程中，除水吸热外，加热棒自身材料也吸收热量，部分热量还会散失，故实际加热效率要高，测算所得效率要低
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）鱼在水中的质量短时间内是不会有明显变化的，鱼是利于鱼鳔改变体积来改变浮力的；（2）利用公式P=U2/R，根据额定数据值可以计算出电阻；（3）利用公式W=Pt求出消耗的电能，利用公式Q=Cm△t计算出水热量的增加，据此可计算出效率；（4）上面的计算只考虑了水的质量，且物体温度高于环境温度时物体的热量即会流失。
【解答】（1）当重力小于浮力物体上浮，当重力大于浮力物体下沉，当重力等于浮力时物体悬浮。水族箱内的热带鱼的重力是不变的，主要靠改变浮力实现沉浮。
故答案为：（1）浮力
18．【答案】解：a锡纸能导电，电阻较小；b直接连接在电池两端形成短路；c锡纸中间狭窄部分，横截面较小（与锡纸其它部分相比），电阻较大；d据Q=I2Rt（焦耳定律），产生热量较多；e温度升高，达到锡纸着火点，锡纸燃烧
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】主要利用了锡纸将电池短路产生较大的电流，从而产生大量热量，引起锡纸燃烧。
【解答】
19．【答案】（1）解：每分钟该电动机消耗的电能：W总=UIt=220V×5A×60s=6.6×104J；
（2）解：线圈每分钟产生的热量：Q=I2Rt=（5A）2×4Ω×60s=6×103J；
（3）解：每分钟该电动机正常工作时电能转化为的机械能：W=W总﹣Q=6.6×104J﹣6×103J=6×104J；这台电动机的机械效率：η= ×100%= ×100%≈90.9%．
【知识点】电功计算公式的应用
【解析】【分析】本题考查的是简单串联电路中电流、电压、电阻之间的关系，同时涉及到电功率、机械功率、电阻散热等计算。
【解答】（1）根据消耗电能计算公式W总=UIt，代入数据即可。
（2）根据电阻散热热量计算公式Q=I2Rt，代入数据即可。
（3）机械效率即做工消耗占总消耗的比例。总消耗去除散热消耗即做工消耗。
20．【答案】（1）
（2）温度计示数的变化
（3）煤油质量相同、初温相同、电流大小相同
（4）甲
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】此题主要通过实验考查了探究了“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，考查了学生对电路的设计、控制变量法及转化法的应用。要探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，需要使两个电阻并联，确保电压相等，滑动变阻器串联在电路中起保护电路的作用．在连接滑动变阻器时，注意“一上一下”的接线原则。实验中将电阻丝产生热量的多少转换为温度计示数的变化。在做此实验时，要注意控制变量法的应用。煤油的量相等，通电时间相同，煤油的初温相同。在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多。根据公式很容易比较出产生热量的关系。
【解答】（1）因为电压一定，所以两电阻并联，滑动变阻器串联在干路中。如图所示
（2）实验中通过温度计升高的示数来判断产生热量的多少；
（3）此实验充分显示了控制变量法的应用．注意控制煤油质量相同、初温相同、电流大小相同；
（4）根据公式得，在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多。因为甲导线是铜的，电阻很小，所以甲瓶内放出的热量较多。
故答案为：（1）如图所示；（2）温度计示数的变化；（3）煤油质量相同、初温相同、电流大小相同；（4）甲。
21．【答案】（1）水的比热容较大，温度难以改变
（2）气体导热本领比液体强；抽气；电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是：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，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：Q=I^2R*t（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导出：Q=W=Pt；Q=UIt；Q=(U^2/R)t；
【解答】（1）该实验之所以加以改进就是因为观察温度计的示数变化的过程非常耗时，如果换成水的话，观察温度计会更加耗时，因为水的比热容比煤油大，温度更加难以改变；故答案为：水的比热容较大，温度难以改变；
（2）对比图A、B的装置，发现A电阻丝在空气中，B电阻丝在液体中，而实验的结果肯定与这个变量有关，电阻丝在空气中依然能够加热，说明空气可以传递热量，所以A管中的液柱比B管上升迅速，说明空气传热更快；故答案为：气体导热本领比液体强；
塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面，说明锥形瓶内的气压大于外界气压，所以只要把锥形瓶内的气体抽出一部分即可；故答案为：抽气；
观察C装置可以发现，除了电阻丝的阻值不同以外，没有别的变量了；而结果是阻值大的锥形瓶内玻璃管中液面更高，说明在其他条件相同时，电阻越大，产热越多；故答案为：电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；
故答案为：（1）电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（2）气体导热本领比液体强；抽气；电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多。
1 / 1浙教版科学九年级上册 3.63 电能之焦耳定律 同步练习
一、单选题
1．下列电器中，不属于电热器的是（ ）
A．电饭锅 B．电熨斗 C．电风扇 D．电烤炉
【答案】C
【知识点】电功的实质；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：A．电饭锅是将电能转化为内能的用电器，属于电热器，故A不符合；
B．电熨斗是把电能转化为内能的电器，属于电热器，故B不符合；
C．电风扇是把电能转化为机械能的用电器，不是电热器，故C符合；
D．电熨斗是把电能转化为内能的电器，属于电热器，故D不符合．
故选C．
【分析】电热器是将电能转化为内能的用电器．根据各个选项中用电器的能量转化，分别进行分析．
2．对于我们所学的电学知识，下列说法正确的是（ ）
A．电视机的后盖有许多孔，是为了通风散热
B．家庭电路中空气开关跳闸一定是发生了短路
C．所有用电器的外壳都必须接地
D．开光必须接在电灯和零线之间
【答案】A
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；常用电热器
【解析】【解答】解：
A、电视机的后盖有很多孔，是为了通风散热，防止热量聚集到一定程度烧坏某些元件；故A正确；
B、家庭电路中空气开关跳闸可能是发生了短路，也可能是用电器的总功率过大，故B错误；
C、有金属外壳的用电器金属外壳接地，人接触漏电的金属外壳用电器时，人被连接大地的导线短路，没有电流从人体通过，不会发生触电事故，故C错误；
D、电灯的开关接在了零线上时，断开开关后，灯还与火线相连，更换灯泡时易发生触电事故，故D错误．
故选A．
【分析】（1）用电器后盖上许多孔，大多是为了散热；
（2）家庭电路电流过大的原因有两个：短路或用电器的总功率过大．
（3）为防止有金属外壳的用电器漏电时发生触电事故，一定要安全接地．
（4）控制电灯的开关应安装在火线与灯之间．
3．有一只电烙铁，如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是（ ）
A．把电阻丝剪去一小段 B．更换一根较粗的电阻丝
C．与电阻丝串联一个电阻 D．与电阻丝并联一个电阻
【答案】C
【知识点】电功的实质；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：家庭电路电压为220V保持不变；
A、把电阻丝剪去一小段，电阻丝电阻变小，由P=可知，电阻丝实际功率变大，在相同时间内产生的热量增加，故A错误；
B、更换一根较粗的电阻丝，电阻丝阻值变小，由P=可知，电阻丝实际功率变大，在相等时间内产生的热量增加，故B错误；
C、与电阻丝串联一个电阻，电路总电阻变大，通过电阻丝的电流变小，由焦耳定律可知，在相等时间内产生的热量减少，故C正确；
D、与电阻丝并联一个电阻，电阻丝阻值不变，它两端电压不变，由P=可知，电阻丝功率不变，在相等时间内产生的热量不变，故D错误；
故选C．
【分析】导体电阻由导体材料、长度与横截面积有关，在材料与横截面积一定时，导体越短，电阻越小，在材料与长度一定时，横截面积越大，导体电阻越小；
由串并联电路特点可知，电阻越串越大，越并越小；家庭电路电压一定，应用电功率公式分析答题．
4．（2017九上·临海期末）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2 分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量均相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是 ( )
A．在此实验中，将电流通过导体产生热量多少转化为煤油温度变化的大小
B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关
C．比较相同通电时间内a、c温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关
D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】本题主要是焦耳定律的公式：Q=I2Rt的应用，结合串并联电路的特点进行解答。
【解答】解：A、根据煤油温度变化的大小反映电流通过导体产生热量多少，煤油温度变化的大说明电流通过导体产生热量多，A正确；
B、甲装置是串联电路，电流相同，根据Q=I2Rt知甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，故B正确；
C、a、c温度计所在的烧瓶中的电阻丝相同而电流不同，根据Q=I2Rt知比较相同通电时间内a、c温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关，故C正确；
D、d、c温度计所在烧瓶中的电阻丝是并联的，而d温度计所在烧瓶中的电阻丝电阻较大，其产生的热量较少，所以D错。
故选D。
5．下列各种用电器均标有“220V 100W”字样，它们正常工作相同的时间，放出的热量最多的用电器是（ ）
A．电动机 B．电风扇 C．电热毯 D．收录机
【答案】C
【知识点】电功的实质；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：
这四个用电器的额定功率相同，它们正常工作时的实际功率相同，等于额定功率，由W=Pt可知，在相同的时间，消耗的电能一样多，但它们放出的热量不相同．
A、电动机，主要将电能转化为机械能，有一小部分转化为内能，产生的热量较少；
B、电风扇，主要将电能转化为机械能，有一小部分转化为内能，产生的热量较少；
C、电热毯属于电热器，它在工作时，主要将电能转化为内能，产生的热量较少；
D、收录机在工作时，电能主要转化为声能（机械能），少部分转化为内能，产生的热量较少；
从各用电器工作时的能量转化情况可知，它们正常工作相同的时间，发热最多的用电器是电热毯．
故选C．
【分析】用电器消耗电能的过程，是将电能转化为其它形式的能量的过程，分析各个用电器的能量转化得出答案．
6．在探究实验中，用两根相同的电阻丝和一个电压不变的电源加热一杯水，则（ ）
A．将两根电阻丝串联后加热，水温升高最快
B．将两根电阻丝并联后加热，水温升高最快
C．只用其中一根电阻丝加热，水温升高最快
D．因为电源电压一样，所以哪种连接方式加热，水温升高速度都相同
【答案】B
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；常用电热器
【解析】【解答】解：A、将两根电阻丝串联后加热，根据Q=W=t可知，电源电压不变，通电时间一定，总电阻越大，产生的热量越少，水温升高越慢，故选项说法错误；
B、将两根电阻丝并联后加热，因为电阻越并越小，所以根据Q=W=t可知，电源电压不变，通电时间一定，总电阻越小，产生的热量越多，水温升高越快，故选项说法正确；
C、只用其中一根电阻丝加热，电阻大于两电阻丝并联，由以上分析可知，产生的产生的热量少于并联时，水温升高不是最快的，故选项说法错误；
D、根据Q=W=t可知，虽然电源电压一定，但不同的连接方式，电阻的大小不同，故水温升高速度不同，故选项说法错误．
故选B．
【分析】水温升高的快慢反映了产生电热的多少，而根据焦耳定律可知，电热的多少与电流的大小、电阻的大小和通电时间有关，根据具体的关系，结合选项中的描述可做出判断．
7．（2015九上·江北期末）如图所示是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内产生的热量Q甲、Q乙，以下关系中正确的是（ ）
A．U甲=U乙，Q甲=Q乙 B．U甲Q乙
C．U甲U乙，Q甲【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由U=IR判断它们间的电压关系，由Q=I2Rt判断它们产生的热量关系．
【解答】解：由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由题意知：R甲＜R乙，由U=IR知：U甲＜U乙；由Q=I2Rt知：Q甲＜Q乙；
故选C．
8．一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，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J
【答案】A
【知识点】电功计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】电动机消耗的电能： ；产生的热量 ；故选A．
【分析】已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量。
9．如图所示， 将一个额定功率为2W 的小灯泡L与一个阻值为4Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时小灯泡产生的热量是（ ）
A．48J B．120J C．144J D．无法判断
【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】由小灯泡正常发光可知，此时小灯泡L的功率为2W，通电1分钟，小灯泡消耗的电能为：W=Pt=2W×60s=120J
小灯泡工作时，消耗的电能转化成内能和光能，因为不知道灯丝发光时的电阻，无法计算小灯泡产生的热量，故答案为：D
【分析】小灯泡恰能正常发光，说明小灯泡的实际功率等于额定功率2W，根据W=Pt求出消耗的电能，而小灯泡工作时，消耗的电能转化为内能和光能，因此无法求解产生的热量.
二、填空题
10．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验：甲实验是为了研究通电导体产生的热量与 关系，乙实验是为了研究通电导体产生的热量与 关系．
【答案】电阻；电流
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【解答】解：
在甲装置中，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；
乙装置中，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系．
故答案为：电阻；电流．
【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法．
（2）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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变．
11．如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置示意图．A、B两瓶中装入质量相等的 （煤油、水），理由是 ．各瓶中浸泡着一段金属丝，且RA＞RB．实验时当开关闭合后，发现A瓶中温度计示数上升较快，说明 ．
【答案】煤油；煤油的比热容比较小，升温快或水的比热容较大，升温慢；电流相同时，电阻大的升温快，产生热量多
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【解答】解：
根据控制变量法，实验中改变要研究的因素，控制不研究的因素一定，所以A、B两瓶中装入质量相等的煤油，理由是煤油的比热容比较小，升温快；
由图知，两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，因为RA＞RB，电流通过A瓶产生的热量多，因此A瓶中的煤油温度上升的快，由此得出，当通过的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大、电流产生的热量越多．
故答案为：煤油；煤油的比热容比较小，升温快或水的比热容较大，升温慢；电流相同时，电阻大的升温快，产生热量多．
【分析】电热的影响因素有电流、电阻、通电时间．首先要判断清楚两段导体的什么因素是相同的，什么因素是不同的，再根据焦耳定律来判断哪段导体产生的电热多，即这个瓶中温度上升较快．
12．（2016·台州模拟）研究电热跟哪些因素有关的实验中，甲乙两个烧瓶内的煤油质量相等，把两根电阻丝串联连接的目的是 ，通电一段时间后，甲烧瓶中煤油温度上升了5摄氏度，乙烧瓶中煤油温度上升了3摄氏度，则甲乙两根电阻丝的阻值之比是 ．
【答案】控制电流相同；5：3
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究电流与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变；
由Q=cm△t和Q=I2Rt计算两电阻丝的电阻比．
【解答】解：
根据串联电路各处的电流相等可知，将两根不同的电阻丝串联起来接入电路，主要是为了控制电流相同，从而探究电热与电阻的关系；
电阻丝产生被煤油吸收，即Q放=Q吸，
即：I2Rt=cm△t，
所以有： = ，
所以： = = = ．
故答案为：控制电流相同；5：3．
13．（2017·宁波模拟）电饭煲是利用电流的 原理工作的。如图所示三个同样的烧瓶装有相同质量的煤油，甲、乙两烧瓶是用来探究电热与 的关系。若通过电阻R1的电流为2A，则1分钟内电阻R1产生的热量为 J。
【答案】热效应；电流大小；2400
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】此题考查了电流热效应、焦耳定律的应用，同时通过探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，考查了学生对控制变量法的应用。（1）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，将电能转化为内能；（2）要研究电流产生的热量与电流的大小，需要保持电阻和通电时间一定；要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要保持电流与通电时间相同；（3）已知电阻、电流与时间，由焦耳定律可求得1分钟内产生的热量。
【解答】（1）电饭煲工作时，是把电能转化为内能，所以是利用电流的热效应工作的；
（2）在电路中，R2与R3并联后与R1串联，甲、乙两烧瓶中的电阻R1与R2阻值相同，通过的电流不同，所以选择R1与R2，可以研究电流产生热量与电流大小的关系；
（3）由焦耳定律可得：电阻R1在1分钟内产生的热量Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×60s=2400J。
故答案为：热效应；电流大小；2400。
14．（2017九上·临海期末）LED是一种半导体新型节能灯，它可以将电能的90%转化为光能（白炽灯只能将电能的20%转化为光能）。已知某LED灯在一定电压范围内的工作电流都是20mA，只是在不同的电压下发光颜色不同，如下表所示。如果将该LED灯与一定值电阻R串联后接在电压为5V的电源两端，如图，此时它发黄光，则定值电阻R的阻值是 Ω，该LED灯在此状态下工作10分钟消耗的电能为 J。
【答案】160；21.6
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）串联电路的电流处处相等，串联电路的总电压等于各部分两端的电压之和，由I=即可算出R的值；（2）已知U、I、t代入W=UIt即可算出消耗的电能。
【解答】解∵R和LED灯串联，IR=IL=20mA=0.02A，UR=U总-UL=5V-1.8V=3.2V，R==160Ω；
（2）根据W=UIt=1.8V×0.02A×10×60s=21.6J。
三、解答题
15．（2017九上·浙江月考）在一次课外活动中，某同学对家用电器进行了相关的观察和研究，他以一台电磁炉为观察研究对象，记录了有关数据，如下表：
观察对象 有关记录和相关活动
观察电磁炉铭牌 U额=220V P额=1KW
观察电能表的铭牌 220V 10(40)A 50Hz 2000r/kW·h
用电磁炉加热一壶水（水的质量m=2kg，初温t=30℃） 关闭家里其它用电器，只将电磁炉接入电路烧水观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得的水温为50℃。
请你就这位同学在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题：
（1）加热5min，水所吸收的热量；
（2）电磁炉工作5min消耗的电能；
（3）通过题中的有关数据，你有什么发现？
【答案】（1）解：1.68x105J
（2）解：2.7x105J
（3）解：合适即可(电磁炉没有正常工作；电磁炉电能转化为热内能的效率低于100%；实际电压低于220V)
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据Q=cm（t-t0）可求出水吸收的热量；
（2）根据表盘的转数求出电磁炉消耗的电能；
（3）根据求出的数据，比较Q和W的大小，分析电磁炉的工作情况。
【解答】(1)Q=cm(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(50℃ 30℃)=1.68×105J，
(2)W=150/2000kW h=0.075kW h=2.7×105J；
(3)从以上的计算数据可以看出Q故答案为：(1)1.68×105J；(2)2.7×105J；(3)电磁炉电能转化为热内能的效率低于100%。
16．（2017·杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为 （填写表达式）。
（2）在电动机转动时，电流所做的功 电流在电路中产生的热量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过后知识给以解释。
【答案】（1）
（2）大于
（3）不正确，不转时W总功=Q电路 UI1t=I12(R+r)t 转动时W'总功>Q'电路 UI2t>I22(R+r)t
故I2< I1，灯泡变暗
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，根据焦耳定律的公式写出表达式； （2）（3）在电动机转动时，消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。
【解答】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，则此时电路中的电流为：I=
； 根据焦耳定律可知，t时间内电流在电路中产生的热量即电流所做的功为： W=Q=UIt=Ut=；
（2）在电动机转动时，电流所做的功主要有两个利用：一个是转化为电动机的机械能，另一个是转化为灯泡和电动机的内能；故电流在电路中产生的热量要小于电流所做的功；
（3）电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗，所以小金的判断时错误的；
不转时W总功=Q电路 UI1t=I12(R+r)t ，转动时W'总功>Q'电路 UI2t>I22(R+r)t ，故I2< I1，灯泡变暗。
故答案为：（1） ；（2）大于；（3）不正确，不转时W总功=Q电路 UI1t=I12(R+r)t ，转动时W'总功>Q'电路 UI2t>I22(R+r)t ，故I2< I1，灯泡变暗。
17．（2018·浙江模拟）如图甲是小苛同学家的水族箱，箱内盛40L的水，为了让热带鱼有一个舒适的生活环境，箱内装有一个“220V 200W”的电加热棒给水加热，当水温升到设定值时加热棒便自动停止工作，待水温自然冷却到一定温度后再次加热，使箱内水温稳定在一定范围之内，水温随时间变化图象如图乙所示，C水=4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）水族箱内的热带鱼是主要靠改变 （填“自身重力”或“浮力”）实现沉浮。
（2）正常工作时电加热棒的电阻是多少Ω
（3）不考虑其它因素，该电加热棒给水加热时的效率是多少
（4）小苛同学认为，以上测算所得的电加热棒的加热效率比实际加热效率要低，她的依据是什么
【答案】（1）浮力
（2）解：P=UI=U2/R， R=U2/P(代入数据)=242Ω
（3）解：W=Pt=200W×100×60s=1.2×106J
m=ρV=40kg
Q=CM△t=4200×40×(28-22)=1.008×106J
η=Q/W=84%
（4）解：加热过程中，除水吸热外，加热棒自身材料也吸收热量，部分热量还会散失，故实际加热效率要高，测算所得效率要低
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）鱼在水中的质量短时间内是不会有明显变化的，鱼是利于鱼鳔改变体积来改变浮力的；（2）利用公式P=U2/R，根据额定数据值可以计算出电阻；（3）利用公式W=Pt求出消耗的电能，利用公式Q=Cm△t计算出水热量的增加，据此可计算出效率；（4）上面的计算只考虑了水的质量，且物体温度高于环境温度时物体的热量即会流失。
【解答】（1）当重力小于浮力物体上浮，当重力大于浮力物体下沉，当重力等于浮力时物体悬浮。水族箱内的热带鱼的重力是不变的，主要靠改变浮力实现沉浮。
故答案为：（1）浮力
18．（2018·浙江模拟）科学小组的同学从微薄上看到了一则“电池锡纸取火”的视频：操作者将一张口香糖包装锡纸用剪刀修剪，形成中间狭窄的条形，并将锡纸接在两节5号电池的正负极（如图所示），过一会儿，锡纸竟然燃烧起来。请结合你所学的知识对“电池锡纸可取火”的现象进行科学解释。
【答案】解：a锡纸能导电，电阻较小；b直接连接在电池两端形成短路；c锡纸中间狭窄部分，横截面较小（与锡纸其它部分相比），电阻较大；d据Q=I2Rt（焦耳定律），产生热量较多；e温度升高，达到锡纸着火点，锡纸燃烧
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】主要利用了锡纸将电池短路产生较大的电流，从而产生大量热量，引起锡纸燃烧。
【解答】
19．（2018·富阳模拟）电动机是一种使用广泛的动力机械，它内部的线圈有一定的电阻，我们可以将其看作是一个没有电阻但两端有一定的电压U1的线圈M（理想的电机）与一个电阻r串联，如图所示。从能量转化的角度看，电动机主要是通过线圈M把电能转化为机械能，还有一部分在电阻r中以产生热量的形式散失掉，把该电动机接在电压为U=220V的电路两端，如果通过电阻r中的电流为5A，求：
（1）这台电动机每分钟消耗的电能是多少？
（2）若这台电动机线圈的电阻是4Ω，则线圈每分钟产生的热量为多少？
（3）这台电动机的机械效率为多少？
【答案】（1）解：每分钟该电动机消耗的电能：W总=UIt=220V×5A×60s=6.6×104J；
（2）解：线圈每分钟产生的热量：Q=I2Rt=（5A）2×4Ω×60s=6×103J；
（3）解：每分钟该电动机正常工作时电能转化为的机械能：W=W总﹣Q=6.6×104J﹣6×103J=6×104J；这台电动机的机械效率：η= ×100%= ×100%≈90.9%．
【知识点】电功计算公式的应用
【解析】【分析】本题考查的是简单串联电路中电流、电压、电阻之间的关系，同时涉及到电功率、机械功率、电阻散热等计算。
【解答】（1）根据消耗电能计算公式W总=UIt，代入数据即可。
（2）根据电阻散热热量计算公式Q=I2Rt，代入数据即可。
（3）机械效率即做工消耗占总消耗的比例。总消耗去除散热消耗即做工消耗。
四、实验探究题
20．（2017·绍兴模拟）小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
（1）请用笔画线代替导线，把电路连接完整。
（2）电流产生热量的多少不易直接测量．因此在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有 （写出一个即可得分）。
（4）根据所学知识可知，在相同时间内 瓶内的电阻丝放出的热量较多（填“甲”或“乙”）。
【答案】（1）
（2）温度计示数的变化
（3）煤油质量相同、初温相同、电流大小相同
（4）甲
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】此题主要通过实验考查了探究了“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，考查了学生对电路的设计、控制变量法及转化法的应用。要探究“电压一定时，电流的热效应与电阻的关系”，需要使两个电阻并联，确保电压相等，滑动变阻器串联在电路中起保护电路的作用．在连接滑动变阻器时，注意“一上一下”的接线原则。实验中将电阻丝产生热量的多少转换为温度计示数的变化。在做此实验时，要注意控制变量法的应用。煤油的量相等，通电时间相同，煤油的初温相同。在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多。根据公式很容易比较出产生热量的关系。
【解答】（1）因为电压一定，所以两电阻并联，滑动变阻器串联在干路中。如图所示
（2）实验中通过温度计升高的示数来判断产生热量的多少；
（3）此实验充分显示了控制变量法的应用．注意控制煤油质量相同、初温相同、电流大小相同；
（4）根据公式得，在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多。因为甲导线是铜的，电阻很小，所以甲瓶内放出的热量较多。
故答案为：（1）如图所示；（2）温度计示数的变化；（3）煤油质量相同、初温相同、电流大小相同；（4）甲。
21．（2018·镇海模拟）在学习“探究影响电流热效应的因素”时，同学们发现用电阻丝对煤油加热时，观察温度计的示数变化的过程非常耗时，为了减少实验的时间，他们提出了如下改进的设想：
设想一：将煤油换成水来做实验
设想二：通过加热空气来做实验
（1）根据所学知识，他们经过讨论，断定设想一是错误的，你认为他们判断的依据是
（2）为了验证设想二，他们设计了下面的实验：
①在锥形瓶中装入等质量的红墨水，用相同的电阻丝及玻璃管组成如图A、B的装置，通电后通过玻璃管中液柱的高度来显示温度变化的大小。然后把它们分别接入相同的电路，发现在相同的短时间的内A管中的液柱比B管上升迅速，这说明
②在塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面，为使管内的液柱与瓶内液面相平，他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图C甲所示，接下来的操作是
③同学们用两根电阻丝(R甲>R乙)插入相同的甲、乙瓶中并接入电路如图C所示，闭合开关，甲、乙两玻璃管中液面如图D所示，由此得出关于电热的结论是
【答案】（1）水的比热容较大，温度难以改变
（2）气体导热本领比液体强；抽气；电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是：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，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：Q=I^2R*t（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导出：Q=W=Pt；Q=UIt；Q=(U^2/R)t；
【解答】（1）该实验之所以加以改进就是因为观察温度计的示数变化的过程非常耗时，如果换成水的话，观察温度计会更加耗时，因为水的比热容比煤油大，温度更加难以改变；故答案为：水的比热容较大，温度难以改变；
（2）对比图A、B的装置，发现A电阻丝在空气中，B电阻丝在液体中，而实验的结果肯定与这个变量有关，电阻丝在空气中依然能够加热，说明空气可以传递热量，所以A管中的液柱比B管上升迅速，说明空气传热更快；故答案为：气体导热本领比液体强；
塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面，说明锥形瓶内的气压大于外界气压，所以只要把锥形瓶内的气体抽出一部分即可；故答案为：抽气；
观察C装置可以发现，除了电阻丝的阻值不同以外，没有别的变量了；而结果是阻值大的锥形瓶内玻璃管中液面更高，说明在其他条件相同时，电阻越大，产热越多；故答案为：电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；
故答案为：（1）电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（2）气体导热本领比液体强；抽气；电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多。
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