第十八章 第4节 焦耳定律-【教材解读】2022-2023学年人教版物理九年级全册（有详解）

第4节焦耳定律
知识点一 电流的热效应 【重点】
1.电流的热效应
(1)概念：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
(2)理解：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。
2.探究影响电流的热效应的因素
【提出问题】
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
【猜想与假设】
根据生活经验可以猜想：电流通过导体产生热的多少可能跟导体的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。
实验一：探究电流通过导体时产生热的多少与电阻的关系
【设计并进行实验】
如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。
生活物理
电流的热效应在生活中的应用
如图所示的用电器均是利用电流的热效应来工作的，即都是把电能转化成内能的。
手机“发烧”
手机开始充电时用手摸一下后壳，没感觉到热，充电一段时间后，手机后壳会发热，这就是电流的热效应在“作怪”。
【实验现象及分析】
连接电源，在通电时间、通电电流相同的情况下，发现右边U形管中的液面高度变化_左边u形管中的液面高度变化。说明右侧容器中的电阻丝产生的热量多。
【实验结论】
在通电时间和电流大小相同的情况下，电阻的阻值越大，产生的热量越多。
实验二：探究电流通过导体时产生热的多少与电流的关系
【设计并进行实验】
在实验一装置上进行改进，把10Ω的电阻丝换成两个5Ω的电阻丝，并把这两个电阻丝并联，如图所示。
提醒
实验中要注意的事项
(1)实验开始前要检查仪器的气密性。
(2)实验开始前要让两U形管中的液面相平。
(3)做完第一个实验时，要停一段时间，让密封容器中的温度降低到室温后再做第二个实验。
【实验现象及分析】
连接电源，在电阻、通电时间相同的情况下，我们会看到左边U形管中的液面高度变化大于右边U形管中的液面高度变化。说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。
【实验结论】
在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
思想方法
控制变量法和转换法的应用
(1)探究电流通过导体时产生热的多少与电阻的关系时，要控制电流和通电时间相等；探究电流通过导体时产生热的多少与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相等。
(2)在探究与电流的热效应有关的因素时，产生热量的多少是不能直接观察的，但我们可以利用转换法，通过观察U形管中的液面的高低来判断导体产生热量的多少。
实验三：探究电流通过导体时产生热的多少与时间的关系
【设计并进行实验】
在实验一装置上进行改进，把5 Q电阻丝换成10 Q的电阻丝，如图所示。
综上，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。在通电时间相同时，导体的电阻越大，通过导体的电流越大，产生的热量就越多。
【例1】(多选)如图所示，两透明容器中密封着等质量的空气，通电t时间后(两容器都不向外放热)，下列说法正确的是 ( )
本实验采用了控制变量法。由题图可知，控制电流及通电时间相同，探究导体产生热量的多少和电阻大小的关系。
A．两容器中的电阻产生的热量相同
B．两容器中的电阻产生的热量不同
C．右边容器中空气温度的变化量比左边容器中空气温度的变化量大
D．右边容器中空气温度的变化量比左边容器中空气温度的变化量小
解析：由图示可知，两个电阻丝是串联的，电流相同，电阻不同，所以相等的时间内产生的热量是不相同的，故A错误，B正确；右边容器中的电阻是左边容器中的电阻的2倍，所以右边容器中产生的热量比左边容器中产生的热量多，其温度变化量也大，C正确，D错误。
答案：BC
知识点二 焦耳定律 【重点】
1.内容
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，跟通电时间成正比。
2.公式：
公式中各符号的意义及单位如下表所示。
符号 意义 单位
Q 电流通过导体产生的热量 焦耳(J)
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.公式的理论推导
当电流通过导体做功时，如果电能全部转化为内能，而没有转化成其他形式的能量，则电流产生的热量Q等于电流做的功(消耗的电能)w，即。又由欧姆定律,可得，所以。
在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。
4.理解和应用焦耳定律应注意的三个问题
(1)焦耳定律是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，都可以用它来计算导体所产生的热量。
(2)在电流、通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟电阻的大小成正比的结论才成立。
(3)公式中各物理量都是对同一段电路或同一导体而言的，也是对应于同一状态的；公式中的电流的单位用安培(A)，电阻R的单位用欧姆(Ω)，通电时间t的单位用秒(s)，这样热量Q的单位才是焦耳()。
【拓展】 电功与电热的关系
(1)只有在电能全部转化为内能的电路中，消耗的电能才等于电热，即。
(2)若消耗的电能中只有一部分转化为内能，而其他的电能转化成了电热之外的其他形式的能量，此时W>Q。如电流通过电动机时，电流做功，大部分电能转化成了机械能，只有一小部分电能转化成了内能。在电能部分转化为内能的电路中，消耗的电能用来计算，产生的电热用来计算。
【例2】(四川南充中考)已知一台直流电动机两端的电压为6 V，通过电动机的电流为2 A，线圈的电阻为0.5 Ω，则在1 min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为 ( )
A．720，120 B．’720，720
C．720 ，600 D．600 ，120
解析：电动机消耗的电能为；电动机产生的热量。
电动机正常工作时消耗的电能和产生的热量是不相等的。搞清这点很重要!
答案：A
提醒
焦耳定律的提出
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。
物理脱口秀
话说焦耳定律
焦耳定律说热量，
三个因素有关联。
电流平方是关键，
乘上电阻和时间。
热量单位是焦耳，
损耗能量常用此。
知识点三 电热的利用和防止
1.电热的利用
(1)电热器：电热器是利用电热的设备，它是利用电流的热效应来工作的。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。
(2)实例：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器等，都是利用电能转化成内能来工作的。
2.电热的防止
(1)电热的危害：有时候，电热是一种浪费，甚至会造成危害。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中，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：许多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装电风扇等方法来进行散热。
生活物理
负载过大很危险
家庭电路中，负载过大会引发火灾!
提醒
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。
【例3】(北京中考)如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是 ( )
解析：计算器利用电流和其内部电路完成运算并显示出来，电风扇是利用电能转化为机械能来工作的，电视机是利用电能转化为光能和声能来工作的，只有电暖器是利用电流的热效应来工作。
答案：C
常考题型·巧突破
题型一 探究电流的热效应与哪些因素有关
针对训练．
1．(浙江舟山中考)某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是 ( )
【例1】(湖北宜昌中考)采用如图所示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。
(1)右图所示是探究电流产生的热量跟 的关系，通电一段时间 (选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量多。
(2)让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟 的关系，一段时间后电阻丝产生的热量 (选填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”)多。
解析：(1)右瓶内电阻丝与另一电阻丝并联，故左、右两瓶中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究的是电流产生的热量与电流的关系；左、右两瓶中电阻丝的电阻和通电时间相同，由焦耳定律。胁可知，左瓶内的电阻丝产生热量多。(2)右瓶内的两个电阻并联后和左瓶内的电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；通过电阻丝的电流和通电时间相同，右瓶内的电阻丝并联后总电阻小于左瓶内的电阻丝的阻值，由焦耳定律。可知，左瓶内的电阻丝产生热量多。
答案：(1)电流 左瓶(2)电阻 左瓶
规律总结
实验探究时应注意的问题
(1)运用转换法来判断产生电热的多少，如例1中通过观察U形管中液面的高低来判断导体产生热量的多少。
(2)注意控制变量法的运用，如探究电热与电阻的关系，就要控制电流和通电时间相等。
(3)在分析现象得出结论时，也要注意运用控制变量法来描述结论。
题型二 焦耳定律的应用
【例2】如图所示，在四个相同水槽中盛有质量和温度都相同的纯水，现将阻值为R1、R2的电阻丝(R1解析：本题考查决定电流产生热量多少的因素。图解如下：
答案：D
针对训练
2．(广西南宁中考)电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为 ( )
A.通过导线的电流大于通过电炉丝的电流
B．导线的电阻远大于电炉丝的电阻
C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
3．关于电流通过导体时产生的热量，下列说法正确的是 ( )
A．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D．根据可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
规律总结
应用焦耳定律分析问题时其公式的选择技巧
由于电流通过电阻丝时产生的热量与多方面因素有关，所以在比较电流通过电阻丝产生的热量多少时，需要运用控制变量法，但要注意在不同的条件下，由于控制不变的物理量可能不同，所以运用的公式也可能不同，如在电压和时间相同的情况下，要用公式来比较热量大小，在电流和时间相同的情况下，要用公式来比较热量大小。
题型三 有关电热的综合计算
【例3】(湖南岳阳中考)图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220 V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220 V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。
(1)求0～30 min内，电饭煲产生的总热量；
(2)求S和S1均闭合时，电路中的总电流；
(3)在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。用电高峰期，当实际电压为198 V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要多长时间
解析：由电路图可知，当开关S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联，电路中的总电阻较小，根据可知，电饭煲的功率较大；同理可知，闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电路中的电阻较大，电饭煲功率较小。
(1)由图丙可知，工作30 min内，
P1=440 W的时间t1=15 min=900 s，
P总=660 W的时间t2=15 min=900 s，
由可得，0～30 min内电饭煲产生的总热量
(2)当S和S1均闭合时，电阻R1与R2并联，电饭煲的功率较大，由可得，电路中的总电流可得.
(3)由图丙可知，电饭煲正常工作时，从开始工作到S1第一次自动断开时产生的热量，电饭煲最大功率时电路中的总电阻。因在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同，所以，由可得，在实际电压是198 V时电饭煲第一次自动断开前工作的时间t′=。
答案：(1)9.9×105J(2)3 A(3)740．7 s
针对训练
4．(四川成都中考)把一个电阻为44Ω的电炉接人电压为220 V的家庭电路中，通电10 min电炉产生的热量为 J。连接家庭电路时，要注意检查线路连接处接触情况。若接触不良，电流通过时产生的热量会更多，容易引起火灾，因为此时比接触良好时连接处的电阻 (选填“更大”或“更小”)。
5．(四川乐山中考)如图所示，电源电压为6 V，电阻R0=10Ω，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3 V，滑动变阻器上标有“20Ω 0.5 A”字样。则当电路中电流最小时，2 min内电流通过电阻R0产生的热量是 J；为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值为 Ω。
下表为一台电热水器的铭牌(有一项内容模糊不清)，电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。
××牌电热水器
额定电压 220V
额定电流 高温档
中温档 5A
低温档 2A
电源频率 50Hz
求：(1)低温挡正常工作时的额定功率；
(2)中温挡正常工作10 min产生的热量；
(3)高温挡正常工作时的额定电流。
规律总结
电热综合计算题的命题研究及解决方案
易误易混·精辨析
易错点：计算电热的公式错误
【例题】有一台"220 V 100 W”的洗衣机，由于使用不当，造成电动机卡死，电动机的温度升高而被烧坏。从出产厂家得知，这种电动机内的线圈阻值为2Ω。(1)这台洗衣机正常工作时，1 min耗电 J；(2)电动机被卡死时，1 mm产生热量 J。
正解(1)电动机正常工作时，电压U=220 V，功率P=100 w，所以1min内消耗的电能；(2)电动机被卡死后，电能全部转化为内能，已知，则Q。
答案(1)6 000 (2)1．452×106
【防错妙招】(1)在运用焦耳定律计算电热时易与电功的计算相混淆，误认为电流通过电动机时所做的功等于电动机线圈产生的热量。实际上这时电流做的功分为两部分，一部分转化为机械能，一部分转化为内能。此问明确指出是正常工作，可知电动机达到额定功率，电功为额定功率与时间的乘积，而这时电流通过线圈产生的热量可用焦耳定律求出。(2)由于电动机卡死，此时电动机不能把电能转化为机械能，消耗的电能全部转化为内能，这时电流做功等于线圈产生的热量，电动机的温度急剧升高而被烧坏。
高效训练·速提能
【基础必做】
1.下列家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A．笔记本电脑 B．电冰箱
C．电风扇 D．电暖器
2.(山东青岛中考)通过一根电阻丝的电流为2 A，通电1 min产生了2．64×104J的热量，它的电阻是 ( )
A．66Ω B．6 600Ω
C．110Ω D．220 Ω
3.(湖北襄阳中考)下图是研究电流通过导体产生热量与导体电阻关系的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸没在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计。闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过 反映出来的，采用这种连接方式的目的是 。
4.一电热水壶的铭牌上标有“220 V 2 000W”字样，在额定电压下用它对质量为2 k的水加热，使水的温度升高50℃，用时6 min。则水吸收的热量为 J，此过程中电热水壶消耗的电能为 kW·h。[C水=4．2×103J／(kg·℃)]
5.(黑龙江龙东中考)电热毯(俗称“电褥子”)是根据电流的 效应制成的。小亮家的电热毯通电后指示灯不亮，小亮检修时发现是电热丝断了，他把电热丝的两个断头连接起来，他发现连接处比别处更热，这是为什么
【能力锤炼】
6.(湖南株洲中考)小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸(可看作导体)接在干电池正、负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为与长度相同的锡箔纸较宽处相比，较窄处 ( )
A电阻较大 B．电流较大
C．电压较小 D．电功率较小
7.(山东烟台中考)甲、乙两只电炉标有“220 V 500 w”和"220 V 1000w”字样，把它们串联在 220 V的电路中，在相同时间内产生热量较多的是 ；将它们并联在相同电路中，产生热量较多的是 。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率的比值为 。(前两空均选填“甲”或“乙”)
8.(江苏南京中考)某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡，其原理如图所示(虚线框内为电饭锅的发热部位)。已知R1=44Ω，R 2=2 156 Ω。
(1)开关S置于 (选填“1”或“2”)挡时是高温烧煮挡，它的功率是多大
(2)保温焖饭时电路中的电流是多大 10 min产生的热量是多少
(3)若只要求将保温焖饭挡的功率提升10％，请通过计算具体说明改进措施。
9.(辽宁大连中考)某同学猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关，所用的实验器材有：电压为6 V的电源、电流表、滑动变阻器、停表、开关各一个，与U形管相连的塑料盒一个，盒内密封着空气，盒内电阻丝的阻值为10 Ω，导线若干。
(1)用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整。
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端。
(3)该实验是通过 来反映电流通过电阻丝产生热量多少的。
(4)该同学设计实验时，将三次实验的通电时间均设定为15 s，三次实验预设的电流值分别为，则该同学进行第一次实验的操作足：闭合开关，
。
【素养提升】
10．(四川内江中考)图甲是某同学探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR 和用电器总功率PU随电流变化的关系的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线，如图乙所示。根据图象可知，其中反映用电器的总功率Pu随电流，变化的关系图象是 (选填“a”“b”或“c”)，滑动变阻器R消耗的最大电功率为 W。
本书参考答案
第4节焦耳定律
常考题型·巧突破
1．B解析：要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需保证通过电阻的电流相同，电阻不同，因此需让不同阻值的定值电阻串联连接，A、C、D 错误，B正确。
2．D解析：电炉丝和导线串联在电路中，电流和通电时间相同，电炉丝的电阻比导线电阻大，产生的电热多，所以电炉丝热得发红，导线不怎么热。
3．D解析：在理解电流通过导体产生的热量与电阻之间的关系时，要注意条件。根据可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多．故A错误，D正确；根据可知，在电压一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越少，故B错误；根据可知，电流产生的热量等于电压、电流与通电时间的乘积，这不是电流产生热量的决定式，所以不能说电流产生的热量与电阻无关，故C错误。
4．6.6×105更大解析：电炉通电10 min产生的热量；连接处接触不良时，会使该处的电阻增大，由焦耳定律的公式知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
5．48 10解析：电路中的电流最小时应是滑动变阻器接入电路的阻值最大时，即20Ω时，根据欧姆定律即可求出此时的电流大小为，此时电阻R0产生的热量是为了保证电路安全，电路中电流应不超过0.5 A，电压表示数应不超过3 V。当电路中电流为0.5A时，R0两端电压为时，电路中允许通过的电流最大，滑动变阻器接入电路的阻值最小，此时
6．(1)440 W (2)6.6×105 J(3)8.33 A
解析：(1)当S1断开，S2接B时，R1与R 2串联，为低温挡，此时额定功率，根据串联电路的电压特点有,所以
(2)当S1闭合，S2断开时，只有R1接入电路中，为中温挡，则10 min产生的热量J，且电阻；
(3)当S1闭合，S2接A时，R1与R2并联，为高温挡，电阻通过R2的电流，并联的总电流即为额定电流，
高效训练·速提能
D解析：笔记本电脑主要是利用电能转化为光能和声能；电冰箱中主要部件是电动机，主要将电能转化为机械能；电风扇将电能转化为机械能；电暖器是利用电流的热效应来工作的。D正确。
2．c解析：由得。
3．温度计读数的变化使通过的电流相等
解析：电阻丝通电后产生热量，使煤油温度升高，由于煤油的质量和初温相同，所以可以通过温度计读数的变化来反映出电阻丝产生热量的多少；让两根电阻丝串联，是为了使通过它们的电流相等。
4．4.2×105 0.2 解析：水吸收的热量；电热水壶消耗的电能为。
5．热 电热丝连接处横截面积变小，电阻变大，由焦耳定律()可知，在电流、通电时间相同时，连接处产生的热量更多。
解析：电热毯是利用电流的热效应工作的。把电热丝的两个断头连接起来后，连接处横截面积变小．电阻变大，由可知。在电流、通电时间相同时，连接处产生的热量更多，所以连接处比别处更热。
6．A解析：口香糖锡箔纸接在干电池正、负两极上．锡箔纸较窄处比较宽处电阻大，A正确；电流通过锡箔纸时．锡箔纸较窄处与较宽处电流大小相同，但锡箔纸较窄处比较宽处电压大．B、C错误；锡箔纸较窄处比较宽处电功率大，D错误。由焦耳定律可知相同时间内电流通过锡箔纸较窄处比较宽处产生的热量多，所以较窄处先燃烧。
7．甲 乙 0.44
解析：由得．电炉的电阻，因为甲、乙两只电炉的额定电压相同，额定功率，所以甲、乙两只电炉的电阻，串联电路中的电流处处相等，即通过甲、乙两只电炉的电流，根据可知，在相同时间内甲、乙串联产生的热量。将它们并联在220 V电路中，根据并联电路中各支路两端的电压与电源电压相等，可知，则两电炉的实际功率等于额定功率，即，根据可知，在相同时间内，甲、乙并联产生的热量。甲电炉的电嘶一等一黑等钏．甲电炉的电阻,乙电炉的电阻时，甲、乙串联在220V电路中时，甲消耗的实际功率；当甲、乙电炉并联在220 V电路中时，，所以两种情况下甲消耗的功率盼比值为
8．(1)2 1 100 W (2)0.1A 1.32×104J(3)见解析。
解析：(1)由于家庭电路中的电压不变．把开关置于2挡时．电阻R 2被短接，电路中电阻最小，根据知功率最大，为高温烧煮挡，此时的功率；
(2)开关置于1挡时，两电阻串联，为保温焖饭挡， 电路中电流，10min产生的热量；
(3)保温功率，保温焖饭挡的功率提升10％后的功率，此时电路中的电阻，为了保证高温挡功率不变，所以应该改变R 2的阻值，，即把R2换成阻值为1 956Ω的电阻。
9．(1)如图所示。 (2)A (3)U形管液面的高度差(4)调节滑片，使电流表的示数为，断开开关，冷却一段时间后，再闭合开关。通电15 s，观察U形管的液面高度差，并记录
解析：(1)滑动变阻器连接时要串联接入电路，接线柱要“一上一下”．图中已经连接了下接线柱，所以连接任意一个上接线柱即可。因为电源电压为6 V，盒内电阻为10Ω，所以电路中电流最大为0.6 A，因此电流表应接入0.6 A的接线柱。(2)为了保护电路．闭合开关前，滑动变阻器应接入最大阻值，所以滑动变阻器滑片应滑到A端。(3)实验中，空气受热膨胀，U形管两端的液面出现高度差，电阻丝产热越多，空气膨胀越多，液面高度差越大，所以实验中是通过观察U形管液面的高度差来判定电阻丝产热多少的。(4)根据该同学的实验设计，应在闭合开关后，调节滑片，使电流表的示数为，断开开关，冷却一段时间后，再闭合开关，通电15 s，观察U形管的液面高度差，并记录。
10. a 2.25 解析：电源电压保持不变，用电器总功率与成正比，结合图乙可知，反映用电器的总功率随电流变化的关系图象是a；无论滑动变阻器的滑片怎样移动，定值电阻R0的发热功率P0始终大于0，而当滑片处在最左端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，此时滑动变阻器R消耗的电功率PR为0，故图乙中定值电阻R0的发热功率P0随电流变化的图象是b，滑动变阻器R消耗的电功率PR随电流变化的关系图象是b。由图乙可知，时．电流为3 A，为9 W，由可知，电源电压U=3v，由欧姆定律可知电阻。由可知，当时，PR最大。此时P。故滑动变阻器R消耗的最大电功率约为2．25 w。
教材参考答案
第4节焦耳定律
教材第101页【想想议议】
二者并不矛盾。对于焦耳定律，我们要注意公式成立的条件，不能片面地从数学的角度来理解并得出结论。(1)由欧姆定律和焦耳定律可得，由此推导式可知，在电压一定时，电阻越小，单位时间内产生的热量越多；(2)由焦耳定律可知，在电流相同时，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。
教材第102页【动手动脑学物理】
1．解：由焦耳定律可得
。
2．解：电饭锅所在电路中，电流做功将电能全部转化
为内能，所以 。
3．解：电烙铁的额定功率为
电流通过电烙铁做功，电能全部转化为内能，
4．解：电烘箱的电功率 ，
由可得电阻丝工作时的电阻。
5．(1)利用电流热效应的实例：电暖器、电烙铁、电热毯等。
(2)为防止电热而采取的措施：电动机利用翼状散热片增大散热面积；电冰箱在放置时与墙壁保持一定的距离，使热量通过空气散失；计算机内装有小风扇进行散热等。
6．导线相互连接的位置接触电阻比较大，因而电能转化为热的功率也比较大，造成此处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。