2018-2019学年人教版物理九年级全册 18.4 焦耳定律 同步练习
一、单选题
1．小明同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置（三个完全相同容器中密封了初温和质量都相等的空气）．下列实验结果说法不正确的是（ ）
A．通过U型管两边液面的高度差反映密闭空气吸收热量的多少，采用了转换法的实验方法
B．探究电热和电流的关系应采用乙和丙两容器
C．比较h1和h2的关系可以初步得到结论：在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比
D．比较h2和h3的关系可以初步得到结论：在导体的电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流成正比
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
A、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确；
B、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，改变电流，因此需要电阻并联，故选择乙丙比较，故B正确；
C、如图甲乙，两个电阻串联在电路中，目的是使通过电阻的电流相同，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，
由此可得结论：比较h1和h2的关系可以初步得到结论：在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比，故C正确；
D、如图乙丙，两个电阻并联在电路中，目的是使通过电阻的电阻相同，通电时间相同，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系，
由此可得结论：比较h2和h3的关系可以初步得到结论：在导体的电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，故D错误．
故选：D
【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）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，改变电流，因此需要电阻并联；
（3）如图甲乙，两个电阻串联在电路中，目的是使通过电阻的电流相同，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；
（4）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，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．
2．电炉丝通电一段时间后热得发红，而连接电炉丝的导线却不怎么热，这主要是因为（ ）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
C．导线散热比电炉丝快
D．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据题意可知，电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，所以Q电炉丝＞Q导线，即电阻越大，相同时间内产生的热量越多；而与散热快慢、隔热效果无关；B符合题意，ACD不符合题意.
故答案为：B。
【分析】电路中产生的热的多少和电流有关，和电阻有关，和通电时间有关.
3．下面不是利用电热的实例（）
A．用电饭锅煮饭 B．用电熨斗熨衣服
C．电视机外壳有许多小孔 D．用电热壶烧水
【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电热既有有利的一面，也有有害的一面，
利用电热的例子：A.电饭锅煮饭，B.用电熨斗熨衣服，D.用电热壶烧水；
防止电热的例子C：电视机上的散热孔；
【分析】电热有有利的一面，也有有害的一面，解答本题关键是看电热为我们服务还是我们不需要电热而是把它及时散发掉．
4．（2018九上·深圳期末）有两根电热丝R1 和R2 ，其大小关系是R1：R2=3：1，若单独用R1 对一壶水加热，则所需时间为t0 ．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】烧开一壶水所需热量为Q吸，
单独用R1对一壶水加热，
Q吸=，
由题知，R1：R2=3：1，R2=R1，
将这两根电热丝并联连入电路，并联电阻：
R并=R1，
将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需时间为t，
Q吸=
由水吸收的热量相同可得：=
解得：t=t0．
故答案为：A。
【分析】先根据Q=表示出单独利用R1加热一壶水所吸收的热量，然后将两根电热丝并联的总电阻利用R1表示出来，再根据Q=将两根电热丝并联连入电路烧开同一壶水所吸收的热量，最后根据烧开同一壶水所吸收的热量相同求出两根电阻丝并联时的时间。
5．电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220 V 60 W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是（ ）
A．电风扇 B．电烙铁 C．电动机 D．一样多
【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220 V 60 W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是电烙铁。
思路分析：因为电风扇和电动机都不是纯电阻电路，也就是消耗的电能没有全部转换为电热，而电烙铁是消耗的电能全部转化为电热的，所以工作相同时间，产生热量多的是电烙铁，B符合题意。
故答案为：B
【分析】纯电阻电路以产生热为主，非纯电阻电路把电能转化为机械能.
6．甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通过的电流之比为2∶1，通电时间之比为1∶2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为( )
A．5∶2 B．5∶4 C．2∶5 D．10∶1
【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电热器产生的热量之比： ，A符合题意.
故答案为：A。
【分析】根据电路中的电流、电阻和时间的比值计算产生热量的比.
7．各式各样的电热器进入我们每家每户的家庭生活中，电热器使用起来效率高，又清洁、安全，最先精确地研究电流产生热量的科学家是（ ）
A．英国的法拉第 B．英国的焦耳
C．丹麦的奥斯特 D．德国的赫兹
【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】解：A、法拉第发现了电磁感应现象，不符合题意；
B、在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系，即发现了焦耳定律，符合题意；
C、奥斯特发现了电流的磁效应，不符合题意；
D、赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在，不符合题意．
故选B．
【分析】本题考查了学生对物理学家以及他们贡献的了解．
8．如图所示的实验装置，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U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过A、B两个U形管内的液面相比较（ ）
A．A管中的液面较高 B．B管中的液面较高
C．A管和B管的液面一样高 D．A管中的液面先升高后又降低
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；
由Q=I2Rt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，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高，故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，根据Q=I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答。
9．小亮做“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验，实验装置如图所示，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，U形管中A、B两管内的液面相平，通电一定时间后，关于A、B两管内的液面高度，下列说法正确的是（ ）
A．A管中的液面较高 B．B管中的液面较高
C．一样高 D．无法判定
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
由图电阻丝R1、R2串联，
串联电路中各处的电流相等，所以，通过它们的电流相等；
由Q=I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻R2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，故ACD不正确，B正确．
故选B．
【分析】由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，根据Q=I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答．
二、多选题
10．为了研究电流产生的热量与哪些因素有关，设计了如图装置，将两根阻值分别为5Ω、10Ω的电阻丝串联后放入两个透明容器中，并封闭等量的空气．通电前，A、B两U形管内的液面相平．该实验中的自变量是（ ）
A．电阻大小 B．液柱高度 C．电流大小 D．空气质量
【答案】B,C,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
（1）因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等，需要控制的变量是电流，故A错误，B正确；
（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映，需要控制液柱的高度相同，故B正确；
（3）电流通过导体所产生的热量，通过容器中气体的热膨胀体现，需要控制两个容器中空气的质量相同，故D正确．
故选：BCD．
【分析】（1）由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系；
（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映，这属于转换法；
（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究时运用了控制变量法；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．
11．下面的说法中正确的是（ ）
A．“220V 40W”的电烙铁，正常工作25h，耗电1kW
B．“36V 60W”的灯泡，只有接在36V的电压下，灯泡才能正常发光
C．两盏“220V 25W”的电灯工作10h，耗电0.5kW h
D．“220V 1000W”的电炉正常工作5h，耗电5度
【答案】B,D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：A．由电烙铁的铭牌可知正常工作时的功率P1=40W=0.04kW，由P=可得，工作25h消耗的电能W1=P1t1=0.04kW×25h=1kW h，故A不正确；
B．额定功率为36V的灯泡，只有接在36V的电压下才能正常发光，故B正确；
C．两盏“220V 25W”的电灯正常工作时的功率P3=2×25W=0.05kW，10h消耗的电能W3=P3t3=0.05kW×10h=0.5kW h，而灯泡不一定正常发光，故C不正确；
D．“220V 1000W”的电炉正常工作时的功率P4=1000W=1kW，5h消耗的电能W4=P4t4=1kW×5h=5kW h=5度，故D正确．
故选BD．
【分析】（1）用电器正常工作时的功率和额定功率相等，又知道工作时间，根据W=Pt求出消耗的电能；
（2）相同的时间内，不同功率的灯泡消耗的电功不同；
（3）额定电压下灯泡正常发光．
三、填空题
12．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】比热容；焦耳定律
【解析】【解答】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R A＞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】比热容小的物体吸热后升温较快，当物体的质量、比热容相同时，吸热较多，温度升高较快.
13．如图所示电路中，电源电压恒为6V，R1=30Ω，只闭合开关S时，电流表示数为 A；同时闭合开关S、S1，电流表示数为0.5A，则通电1分钟电阻R2产生的热量为 J。
【答案】0.2；108
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律
【解析】【解答】（1）只闭合开关S时，电路中只有电阻R1，根据欧姆定律可得，电流表示数I=U/R1=6V/30Ω=0.2A。（2）同时闭合开关S、S1，电阻R1、R2并联，电流表测干路的电流，根据并联电路的电流关系，通过电阻R2的电流I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A，所以通电1分钟电阻R2产生的热量Q=W=UIt=6V×0.3A×60s=108J。
故答案为：0.2；108.
【分析】根据物体的电压和电阻计算电流，利用物体的电压、电流和时间计算产生的热量.
14．如图所示，电源电压为220V，R是电烙铁，标有“220V 40W”字样，L是电灯泡，标有“PZ220V 40W”字样，当开关S闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是 J；当 开关S断开时，电烙铁的实际功率是 W；开关S断开后，整个电路工作 h消耗1kW h电能．
【答案】2400；10；50
【知识点】电功的计算；电功率的计算；焦耳定律
【解析】【解答】（1）电源电压为220V，开关闭合时，电烙铁的功率为电烙铁的额定功率，每分钟产生的热量Q=W=Pt=40W×60s=2400J；
⑵根据题意知，灯泡与电烙铁的额定电压与额定功率都相等，它们的电阻
开关断开时，灯泡与电烙铁串联，
电烙铁的实际功率RL=R老铁=
开关断开时，灯泡与电烙铁串联，电烙铁的实际功率电路总功率
P= I2R烙铁= ，
开关断开后P=
消耗W=1kW·h电能需要的时间t=
故答案为：2400；10；50。
【分析】根据用电器的电功率和和时间计算消耗的电能，结合电压可以计算电阻，利用电能和电功率可以计算工作时间.
15．英国物理学家 通过大量的实验探究，最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即Q=I2Rt．为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为 的单位。
【答案】焦耳；热量（能量）
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】英国物理学家焦耳通过大量的实验探究，最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即Q=I2Rt．为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为热量、功、能量的单位。
故答案为：焦耳；热量（能量）。
【分析】焦耳定律探究了电流通过导体产生热的多少的影响因素.
16．（2018九上·营口期末）近年来，我国城乡许多地区进行了供电线路改造，改造的内容之一就是把电线换成更粗的，使它的电阻 ，电流在导线上产生的热量 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】减小；减小
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电线换成更粗的，材料不变，长度不变，横截面积增大，电阻变小．根据 ，电阻变小，电流在导线上产生的热量变小．
故答案为： (1). 减小 (2). 减小
【分析】影响导体电阻大小的因素，知道导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关．并且在其它量不变的情况下，导体越粗，电阻越小．
17．（2017·衡阳模拟）某电加热噐额定功率是2×103W，正常工作210s，消耗的电能是 J；若不计热损失，这些能量可使质量是 kg的水温度升高50℃．[c水=4.2×103J/（kg ℃）]．
【答案】4.2×105；2
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：消耗的电能：W=Pt=2×103W×210s=4.2×105J；
由Q=cm△t可知，水的质量：m= {#mathmL#}{#/mathmL#} = {#mathmL#}{#/mathmL#} = {#mathmL#}{#/mathmL#} =2kg．
故答案为：4.2×105；2．
【分析】先根据W=Pt求出加热器消耗的电能；然后根据W=Q=cm△t求出水的质量．
18．（2018·奉贤模拟）食盐溶解在汤中汤水变咸了，这现象说明分子在不停的做无规则的 ；电水壶给水加热，它是将电能转化为 能的；月球上白天和夜晚的温差可达270℃，主要是由于月球上干燥无 的缘故。
【答案】运动；内；水
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：白糖放入水中，过一段时间后整杯水都变甜了，这是扩散现象，这种现象说明分子在不停的做无规则运动；电水壶是利用了电流的热效应工作的，电水壶给水加热时将电能转化为内能；水的比热容大，质量相同的水和干泥土，在同样受热或冷却时（即吸收或放出的热量相等），水的温度变化较小，因为月球上没有水，所以月球上白天和夜晚的温差可达270℃。
故答案为：运动；内；水.
【分析】 扩散：不同物质相互接触，彼此进入对方现象.扩散现象说明分子间有空隙；一切物体的分子都永不停息地做无规则运动.
电流通过电阻要发热，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.
关于水的比热容较大的应用：水可做散热剂、冷却剂，用来解释沿海地区与内陆地区之间的气候差别，城市热岛效应的原因等等.
四、简答题
19．电炉通电后， 电炉丝热得发红， 而跟电炉丝连着的铜导线却不那么热， 为什么
【答案】解：电炉丝与铜导线串联，通过的电流强度相同；通电时间相同，根据Q＝I2Rt 电炉丝的电阻远远大于铜导线的电阻，所以电流通过电炉丝产生的热远远大于铜导线产生的热。所以电炉丝热的发红，而铜导线却不那么热。
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】长度、横截面积相同的电炉丝与铜导线，电炉丝的电阻大很多。电炉丝与铜导线串联，通过的电流强度相同；通电时间相同，根据Q＝I2Rt， 电炉丝的电阻远远大于铜导线的电阻，所以电流通过电炉丝产生的热量远远大于铜导线产生的热。所以电炉丝热的发红，而铜导线却不那么热。
【分析】电流通过导体产生的热和电流有关，和导体的电阻有关.
五、计算题
20．某电热饮水机，它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从它的说明书上收集到如表数据及如图所示的简化电路原理图．
（1）请分析说明温控开关S0断开时，饮水机的状态．
（2）求电阻R1的阻值．
（3）晚上，由于是用电高峰期，该电热饮水机的实验工作电压只有200V，若它的电阻不变，加热效率为80%，则将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要多长时间？[c水=4.2×103J/（kg ℃），ρ水=1.0×103kg/m3 ， 结果保留一位小数]．
【答案】（1）解：电源两端电压始终不变，开关S0断开时，只有R2接入电路，总电阻大于S0闭合时时 ，根据P2= 可知，该该状态下属于保温状态。
（2）解：P保温=44W，P加热=400W，因为电热饮水机处于加热时两电阻并联，、
加热时并联P总=P保温+P1，所以P1=P总-P保温=360W，根据P1= 可知
R1≈134.4Ω
（3）解：P加热=400W，所以加热时总电阻根据 ，所以当电压为200V时：根据P= 得：P实= ，水的总质量m=ρV=2kg，
则水吸收热量应为Q=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×60℃=5.04×105J，
需要消耗的能量W=
加热时间
【知识点】热量的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】并联的用电器越多总功率越大，根据电功率和电压计算电阻，利用水的比热容、质量和温度差计算吸热的多少，根据吸热和热效率计算消耗的电能，从而计算用电器的工作时间.
21．自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为R1、R2，请根据说明书提供的信息计算：[水的密度ρ水＝1×103 kg/m3，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
（1）如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由20 ℃加热到90 ℃，需用多长时间？
（2）开关S1断开时，饮水机处于 (选填“加热”或“保温”)状态。
（3）电阻丝R1的阻值 。
【答案】（1）设所需时间为t。由ρ＝ 得，热胆内水的质量：m水＝ρ水V水＝1×103 kg/m3×2×10－3 m3＝2 kg，由题意得，ηW＝Q吸，
即ηPt＝c水m水(t2－t1)，
则t＝ ＝
＝735 s
（2）保温
（3）1161.6 Ω
【知识点】热量的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（2）当开关断开时，两电阻串联，由P=UI=U2/R知道，此时总电阻较大，电功率较小，为保温状态。(3)当开关S1、S2闭合时，R1被短路，此时处于加热状态，由P＝UI＝ 得，R2＝ ＝ ＝48.4 Ω；
当开关S2闭合、S1断开时，饮水机处于保温状态，两电阻串联，R总＝ ＝ ＝1210 Ω；
则R1＝R总－R2＝1210 Ω－48.4 Ω＝1161.6 Ω。
【分析】根据水的比热容和温度差结合质量计算水吸热的多少，利用用电器的电功率和电压和计算电阻的大小.
22．家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉，工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器，下图是该用电器的工作原理图。先在室温下把液体乙烯材料放入容器中，温控旋转开关接ab开始加热，发光二极管正常发光，当液体温度达到70℃；温控旋转开关自动接cd，发光二极管熄灭，电动机起动，再倒入三混粉在容器中保温搅拌，搅拌均匀后，涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固。旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W，旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W，电动机正常工作的功率为1100W，发光二极管L规格为“2V0.2W”，R1是加热电热丝，R2是保温电热丝，R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻。（忽略温度对电阻的影响）
（1）用电器正常工作时，求保温电热丝R2的电阻值。
（2）液体乙烯材料质量为6kg，初温为20℃，求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体乙烯材料吸收了多少热量（C液=1.8×103J／（kg℃））
（3）温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，电路正常工作了6分40秒，该过程中加热电热丝产生的热量为多少
【答案】（1）解：由工作原理图可知，温控旋转开关接cd时，电动机M和保温电热丝R2并联，所以Pcd=P2+PM，所以保温电热丝R2的功率P2=Pcd-PM=1200W -1100W =100W，
由 可得，电热丝R2的阻值
答：保温电热丝R2的电阻值为 。
（2）解：温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体温度为70℃，液体乙烯材料吸收的热量
答：液体乙烯材料吸收了 的热量。
（3）解：温控旋转开关接ab时，电热丝R0和发光二极管L串联，再与加热电热丝R1并联，发管二极管L规格为“2V 0.2W”，则发光二极管正常工作时的电流 ，
发光二极管所在支路两端电压为家庭电路电压220V，所以该支路消耗的功率P支=UI=220V×0.1A=22W，
因为旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W，Pab=P1+P支
所以，电加热丝R1消耗的功率P1=Pab-P支=1522W-22W=1500W，
电路正常工作时间t=6min40s=6×60s+40s=400s，
该过程中加热电热丝产生的热量Q=W=P1t=1500W×400s=6×105J
答：该过程中加热电热丝产生的热量为6×105J。
【知识点】热量的计算；电功的计算；电功率的计算
【解析】【分析】利用物体的比热容、质量和温度差可以计算吸热的多少，根据用电器的电功率和电压可以计算电阻和电流。
六、实验题
23．为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R甲>R乙。
（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于 ；实验中电流产生的热量的多少是通过 来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）。
（2）通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，是为了探究电热与 的关系。
（3）要利用此装置来探究电热与电流的关系，你还需要的操作是 ，观察比较 。
（4）若将此装置改装后用来测量煤油的比热容，则除了将其中一只烧瓶中的煤油改成相同质量的水之外，还需做的改动是： ．实验时，测得水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，测出水和煤油的温度分别为t水、t煤油，请写出计算煤油比热容的表达式：c煤油= （已知水的比热容为c水）。
【答案】（1）煤油的比热容比水的比热容小；温度计升高的示数
（2）电阻
（3）移动滑动变阻器滑片，改变电流；通电时间相同时，同一只烧瓶中温度计升高的示数
（4）使两只烧瓶中电阻丝的阻值相等；（t水 t0）c水/t煤油 t0
【知识点】热量的计算；焦耳定律
【解析】【解答】（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水做实验，主要是由于水的比热容大于煤油的比热容，吸收相同的热量，温度变化不明显．电流产生的热量被煤油吸收，在质量与比热容一定的情况下，煤油吸收的热量越多，煤油温度升高的越多，电流流过电阻时产生的热量越多，因此电流产生的热量的多少是通过温度计升高的示数来反映的；（2）已知通过两段电热丝的电流和通电时间都相同，所以此过程是研究电热与电阻大小的关系；（3）要研究电热与电流的关系，还需要的操作是：必须移动滑动变阻器滑片，改变电流，比较通电时间相同时，甲（或乙）烧瓶中温度计的示数变化；⑷若将此装置改装后用来测量煤油的比热容，则除了将其中一只烧瓶中的煤油改成相同质量的水之外，还需做的改动是：使两只烧瓶中电阻丝的阻值相等；两只烧瓶中的电热丝阻值相同，通过的电流相同，通电时间相同，所以水和煤油得到的热量相同，即Q水 =Q煤油 ，c水m（t水-t0）=c煤油m（t煤油-t0），所以煤油的比热容为c煤油=（t水 t0）c水/t煤油 t0．
【分析】电流通过导体产生的热的多少和电流、电阻、通电时间有关，探究时利用温度的升高反应产生的热的多少。
24．（2018九下·长春月考）如图是研究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。左右两个透明的容器中密闭了等量的空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，U型管中装的是红色液体。
（1）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系。
（2）若甲、乙两次实验的电源电压及通电时间相同，则a 、c中两电阻产生热量较多的是 。（选“a”或“c”）
（3）若图乙中两侧玻璃管中液面高度变化相同，则电路中故障可能是 。
【答案】（1）电阻
（2）c
（3）R3断路
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映；如图甲，两个电阻串联在电路中，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；(2)甲装置中电阻a与10Ω的电阻b串联，则总电阻R甲 Ra Rb 5Ω 10Ω 15Ω，乙装置5Ω的电阻c与5Ω的电阻d、R3并联后再串联，则总电阻R乙 Rc Rd=5Ω ×5Ω 7.5Ω，由于甲、乙两次实验的电源电压相同，则根据欧姆定律可知：I甲【分析】焦耳定律研究电流产生的热的多少，电热的多少和电流大小、电阻和时间有关，探究时要结合控制变量法.
1 / 12018-2019学年人教版物理九年级全册 18.4 焦耳定律 同步练习
一、单选题
1．小明同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置（三个完全相同容器中密封了初温和质量都相等的空气）．下列实验结果说法不正确的是（ ）
A．通过U型管两边液面的高度差反映密闭空气吸收热量的多少，采用了转换法的实验方法
B．探究电热和电流的关系应采用乙和丙两容器
C．比较h1和h2的关系可以初步得到结论：在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比
D．比较h2和h3的关系可以初步得到结论：在导体的电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流成正比
2．电炉丝通电一段时间后热得发红，而连接电炉丝的导线却不怎么热，这主要是因为（ ）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
C．导线散热比电炉丝快
D．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
3．下面不是利用电热的实例（）
A．用电饭锅煮饭 B．用电熨斗熨衣服
C．电视机外壳有许多小孔 D．用电热壶烧水
4．（2018九上·深圳期末）有两根电热丝R1 和R2 ，其大小关系是R1：R2=3：1，若单独用R1 对一壶水加热，则所需时间为t0 ．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）（ ）
A． B． C． D．
5．电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220 V 60 W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是（ ）
A．电风扇 B．电烙铁 C．电动机 D．一样多
6．甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通过的电流之比为2∶1，通电时间之比为1∶2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为( )
A．5∶2 B．5∶4 C．2∶5 D．10∶1
7．各式各样的电热器进入我们每家每户的家庭生活中，电热器使用起来效率高，又清洁、安全，最先精确地研究电流产生热量的科学家是（ ）
A．英国的法拉第 B．英国的焦耳
C．丹麦的奥斯特 D．德国的赫兹
8．如图所示的实验装置，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U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过A、B两个U形管内的液面相比较（ ）
A．A管中的液面较高 B．B管中的液面较高
C．A管和B管的液面一样高 D．A管中的液面先升高后又降低
9．小亮做“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验，实验装置如图所示，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，U形管中A、B两管内的液面相平，通电一定时间后，关于A、B两管内的液面高度，下列说法正确的是（ ）
A．A管中的液面较高 B．B管中的液面较高
C．一样高 D．无法判定
二、多选题
10．为了研究电流产生的热量与哪些因素有关，设计了如图装置，将两根阻值分别为5Ω、10Ω的电阻丝串联后放入两个透明容器中，并封闭等量的空气．通电前，A、B两U形管内的液面相平．该实验中的自变量是（ ）
A．电阻大小 B．液柱高度 C．电流大小 D．空气质量
11．下面的说法中正确的是（ ）
A．“220V 40W”的电烙铁，正常工作25h，耗电1kW
B．“36V 60W”的灯泡，只有接在36V的电压下，灯泡才能正常发光
C．两盏“220V 25W”的电灯工作10h，耗电0.5kW h
D．“220V 1000W”的电炉正常工作5h，耗电5度
三、填空题
12．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 ．
13．如图所示电路中，电源电压恒为6V，R1=30Ω，只闭合开关S时，电流表示数为 A；同时闭合开关S、S1，电流表示数为0.5A，则通电1分钟电阻R2产生的热量为 J。
14．如图所示，电源电压为220V，R是电烙铁，标有“220V 40W”字样，L是电灯泡，标有“PZ220V 40W”字样，当开关S闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是 J；当 开关S断开时，电烙铁的实际功率是 W；开关S断开后，整个电路工作 h消耗1kW h电能．
15．英国物理学家 通过大量的实验探究，最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即Q=I2Rt．为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为 的单位。
16．（2018九上·营口期末）近年来，我国城乡许多地区进行了供电线路改造，改造的内容之一就是把电线换成更粗的，使它的电阻 ，电流在导线上产生的热量 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
17．（2017·衡阳模拟）某电加热噐额定功率是2×103W，正常工作210s，消耗的电能是 J；若不计热损失，这些能量可使质量是 kg的水温度升高50℃．[c水=4.2×103J/（kg ℃）]．
18．（2018·奉贤模拟）食盐溶解在汤中汤水变咸了，这现象说明分子在不停的做无规则的 ；电水壶给水加热，它是将电能转化为 能的；月球上白天和夜晚的温差可达270℃，主要是由于月球上干燥无 的缘故。
四、简答题
19．电炉通电后， 电炉丝热得发红， 而跟电炉丝连着的铜导线却不那么热， 为什么
五、计算题
20．某电热饮水机，它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从它的说明书上收集到如表数据及如图所示的简化电路原理图．
（1）请分析说明温控开关S0断开时，饮水机的状态．
（2）求电阻R1的阻值．
（3）晚上，由于是用电高峰期，该电热饮水机的实验工作电压只有200V，若它的电阻不变，加热效率为80%，则将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要多长时间？[c水=4.2×103J/（kg ℃），ρ水=1.0×103kg/m3 ， 结果保留一位小数]．
21．自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为R1、R2，请根据说明书提供的信息计算：[水的密度ρ水＝1×103 kg/m3，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
（1）如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由20 ℃加热到90 ℃，需用多长时间？
（2）开关S1断开时，饮水机处于 (选填“加热”或“保温”)状态。
（3）电阻丝R1的阻值 。
22．家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉，工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器，下图是该用电器的工作原理图。先在室温下把液体乙烯材料放入容器中，温控旋转开关接ab开始加热，发光二极管正常发光，当液体温度达到70℃；温控旋转开关自动接cd，发光二极管熄灭，电动机起动，再倒入三混粉在容器中保温搅拌，搅拌均匀后，涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固。旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W，旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W，电动机正常工作的功率为1100W，发光二极管L规格为“2V0.2W”，R1是加热电热丝，R2是保温电热丝，R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻。（忽略温度对电阻的影响）
（1）用电器正常工作时，求保温电热丝R2的电阻值。
（2）液体乙烯材料质量为6kg，初温为20℃，求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体乙烯材料吸收了多少热量（C液=1.8×103J／（kg℃））
（3）温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，电路正常工作了6分40秒，该过程中加热电热丝产生的热量为多少
六、实验题
23．为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R甲>R乙。
（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于 ；实验中电流产生的热量的多少是通过 来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）。
（2）通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，是为了探究电热与 的关系。
（3）要利用此装置来探究电热与电流的关系，你还需要的操作是 ，观察比较 。
（4）若将此装置改装后用来测量煤油的比热容，则除了将其中一只烧瓶中的煤油改成相同质量的水之外，还需做的改动是： ．实验时，测得水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，测出水和煤油的温度分别为t水、t煤油，请写出计算煤油比热容的表达式：c煤油= （已知水的比热容为c水）。
24．（2018九下·长春月考）如图是研究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。左右两个透明的容器中密闭了等量的空气，两个密闭容器中都有一段电阻丝，U型管中装的是红色液体。
（1）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系。
（2）若甲、乙两次实验的电源电压及通电时间相同，则a 、c中两电阻产生热量较多的是 。（选“a”或“c”）
（3）若图乙中两侧玻璃管中液面高度变化相同，则电路中故障可能是 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
A、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确；
B、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，改变电流，因此需要电阻并联，故选择乙丙比较，故B正确；
C、如图甲乙，两个电阻串联在电路中，目的是使通过电阻的电流相同，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，
由此可得结论：比较h1和h2的关系可以初步得到结论：在电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比，故C正确；
D、如图乙丙，两个电阻并联在电路中，目的是使通过电阻的电阻相同，通电时间相同，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系，
由此可得结论：比较h2和h3的关系可以初步得到结论：在导体的电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，故D错误．
故选：D
【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）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，改变电流，因此需要电阻并联；
（3）如图甲乙，两个电阻串联在电路中，目的是使通过电阻的电流相同，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；
（4）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，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．
2．【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据题意可知，电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，所以Q电炉丝＞Q导线，即电阻越大，相同时间内产生的热量越多；而与散热快慢、隔热效果无关；B符合题意，ACD不符合题意.
故答案为：B。
【分析】电路中产生的热的多少和电流有关，和电阻有关，和通电时间有关.
3．【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电热既有有利的一面，也有有害的一面，
利用电热的例子：A.电饭锅煮饭，B.用电熨斗熨衣服，D.用电热壶烧水；
防止电热的例子C：电视机上的散热孔；
【分析】电热有有利的一面，也有有害的一面，解答本题关键是看电热为我们服务还是我们不需要电热而是把它及时散发掉．
4．【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】烧开一壶水所需热量为Q吸，
单独用R1对一壶水加热，
Q吸=，
由题知，R1：R2=3：1，R2=R1，
将这两根电热丝并联连入电路，并联电阻：
R并=R1，
将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需时间为t，
Q吸=
由水吸收的热量相同可得：=
解得：t=t0．
故答案为：A。
【分析】先根据Q=表示出单独利用R1加热一壶水所吸收的热量，然后将两根电热丝并联的总电阻利用R1表示出来，再根据Q=将两根电热丝并联连入电路烧开同一壶水所吸收的热量，最后根据烧开同一壶水所吸收的热量相同求出两根电阻丝并联时的时间。
5．【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220 V 60 W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是电烙铁。
思路分析：因为电风扇和电动机都不是纯电阻电路，也就是消耗的电能没有全部转换为电热，而电烙铁是消耗的电能全部转化为电热的，所以工作相同时间，产生热量多的是电烙铁，B符合题意。
故答案为：B
【分析】纯电阻电路以产生热为主，非纯电阻电路把电能转化为机械能.
6．【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电热器产生的热量之比： ，A符合题意.
故答案为：A。
【分析】根据电路中的电流、电阻和时间的比值计算产生热量的比.
7．【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】解：A、法拉第发现了电磁感应现象，不符合题意；
B、在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系，即发现了焦耳定律，符合题意；
C、奥斯特发现了电流的磁效应，不符合题意；
D、赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在，不符合题意．
故选B．
【分析】本题考查了学生对物理学家以及他们贡献的了解．
8．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；
由Q=I2Rt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，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高，故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，根据Q=I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答。
9．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
由图电阻丝R1、R2串联，
串联电路中各处的电流相等，所以，通过它们的电流相等；
由Q=I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻R2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，故ACD不正确，B正确．
故选B．
【分析】由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系，根据Q=I2Rt比较两电阻产生的热量关系，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，U形管内两液面的差值变大，据此进行解答．
10．【答案】B,C,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】解：
（1）因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等，需要控制的变量是电流，故A错误，B正确；
（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映，需要控制液柱的高度相同，故B正确；
（3）电流通过导体所产生的热量，通过容器中气体的热膨胀体现，需要控制两个容器中空气的质量相同，故D正确．
故选：BCD．
【分析】（1）由电路图可知两电阻串联，根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系；
（2）电流产生的热量不能用眼睛直接观察，通过液面高度差的变化来反映，这属于转换法；
（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究时运用了控制变量法；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．
11．【答案】B,D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：A．由电烙铁的铭牌可知正常工作时的功率P1=40W=0.04kW，由P=可得，工作25h消耗的电能W1=P1t1=0.04kW×25h=1kW h，故A不正确；
B．额定功率为36V的灯泡，只有接在36V的电压下才能正常发光，故B正确；
C．两盏“220V 25W”的电灯正常工作时的功率P3=2×25W=0.05kW，10h消耗的电能W3=P3t3=0.05kW×10h=0.5kW h，而灯泡不一定正常发光，故C不正确；
D．“220V 1000W”的电炉正常工作时的功率P4=1000W=1kW，5h消耗的电能W4=P4t4=1kW×5h=5kW h=5度，故D正确．
故选BD．
【分析】（1）用电器正常工作时的功率和额定功率相等，又知道工作时间，根据W=Pt求出消耗的电能；
（2）相同的时间内，不同功率的灯泡消耗的电功不同；
（3）额定电压下灯泡正常发光．
12．【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】比热容；焦耳定律
【解析】【解答】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R A＞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】比热容小的物体吸热后升温较快，当物体的质量、比热容相同时，吸热较多，温度升高较快.
13．【答案】0.2；108
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律
【解析】【解答】（1）只闭合开关S时，电路中只有电阻R1，根据欧姆定律可得，电流表示数I=U/R1=6V/30Ω=0.2A。（2）同时闭合开关S、S1，电阻R1、R2并联，电流表测干路的电流，根据并联电路的电流关系，通过电阻R2的电流I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A，所以通电1分钟电阻R2产生的热量Q=W=UIt=6V×0.3A×60s=108J。
故答案为：0.2；108.
【分析】根据物体的电压和电阻计算电流，利用物体的电压、电流和时间计算产生的热量.
14．【答案】2400；10；50
【知识点】电功的计算；电功率的计算；焦耳定律
【解析】【解答】（1）电源电压为220V，开关闭合时，电烙铁的功率为电烙铁的额定功率，每分钟产生的热量Q=W=Pt=40W×60s=2400J；
⑵根据题意知，灯泡与电烙铁的额定电压与额定功率都相等，它们的电阻
开关断开时，灯泡与电烙铁串联，
电烙铁的实际功率RL=R老铁=
开关断开时，灯泡与电烙铁串联，电烙铁的实际功率电路总功率
P= I2R烙铁= ，
开关断开后P=
消耗W=1kW·h电能需要的时间t=
故答案为：2400；10；50。
【分析】根据用电器的电功率和和时间计算消耗的电能，结合电压可以计算电阻，利用电能和电功率可以计算工作时间.
15．【答案】焦耳；热量（能量）
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】英国物理学家焦耳通过大量的实验探究，最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即Q=I2Rt．为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为热量、功、能量的单位。
故答案为：焦耳；热量（能量）。
【分析】焦耳定律探究了电流通过导体产生热的多少的影响因素.
16．【答案】减小；减小
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电线换成更粗的，材料不变，长度不变，横截面积增大，电阻变小．根据 ，电阻变小，电流在导线上产生的热量变小．
故答案为： (1). 减小 (2). 减小
【分析】影响导体电阻大小的因素，知道导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关．并且在其它量不变的情况下，导体越粗，电阻越小．
17．【答案】4.2×105；2
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】解：消耗的电能：W=Pt=2×103W×210s=4.2×105J；
由Q=cm△t可知，水的质量：m= {#mathmL#}{#/mathmL#} = {#mathmL#}{#/mathmL#} = {#mathmL#}{#/mathmL#} =2kg．
故答案为：4.2×105；2．
【分析】先根据W=Pt求出加热器消耗的电能；然后根据W=Q=cm△t求出水的质量．
18．【答案】运动；内；水
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：白糖放入水中，过一段时间后整杯水都变甜了，这是扩散现象，这种现象说明分子在不停的做无规则运动；电水壶是利用了电流的热效应工作的，电水壶给水加热时将电能转化为内能；水的比热容大，质量相同的水和干泥土，在同样受热或冷却时（即吸收或放出的热量相等），水的温度变化较小，因为月球上没有水，所以月球上白天和夜晚的温差可达270℃。
故答案为：运动；内；水.
【分析】 扩散：不同物质相互接触，彼此进入对方现象.扩散现象说明分子间有空隙；一切物体的分子都永不停息地做无规则运动.
电流通过电阻要发热，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.
关于水的比热容较大的应用：水可做散热剂、冷却剂，用来解释沿海地区与内陆地区之间的气候差别，城市热岛效应的原因等等.
19．【答案】解：电炉丝与铜导线串联，通过的电流强度相同；通电时间相同，根据Q＝I2Rt 电炉丝的电阻远远大于铜导线的电阻，所以电流通过电炉丝产生的热远远大于铜导线产生的热。所以电炉丝热的发红，而铜导线却不那么热。
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】长度、横截面积相同的电炉丝与铜导线，电炉丝的电阻大很多。电炉丝与铜导线串联，通过的电流强度相同；通电时间相同，根据Q＝I2Rt， 电炉丝的电阻远远大于铜导线的电阻，所以电流通过电炉丝产生的热量远远大于铜导线产生的热。所以电炉丝热的发红，而铜导线却不那么热。
【分析】电流通过导体产生的热和电流有关，和导体的电阻有关.
20．【答案】（1）解：电源两端电压始终不变，开关S0断开时，只有R2接入电路，总电阻大于S0闭合时时 ，根据P2= 可知，该该状态下属于保温状态。
（2）解：P保温=44W，P加热=400W，因为电热饮水机处于加热时两电阻并联，、
加热时并联P总=P保温+P1，所以P1=P总-P保温=360W，根据P1= 可知
R1≈134.4Ω
（3）解：P加热=400W，所以加热时总电阻根据 ，所以当电压为200V时：根据P= 得：P实= ，水的总质量m=ρV=2kg，
则水吸收热量应为Q=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×60℃=5.04×105J，
需要消耗的能量W=
加热时间
【知识点】热量的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】并联的用电器越多总功率越大，根据电功率和电压计算电阻，利用水的比热容、质量和温度差计算吸热的多少，根据吸热和热效率计算消耗的电能，从而计算用电器的工作时间.
21．【答案】（1）设所需时间为t。由ρ＝ 得，热胆内水的质量：m水＝ρ水V水＝1×103 kg/m3×2×10－3 m3＝2 kg，由题意得，ηW＝Q吸，
即ηPt＝c水m水(t2－t1)，
则t＝ ＝
＝735 s
（2）保温
（3）1161.6 Ω
【知识点】热量的计算；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（2）当开关断开时，两电阻串联，由P=UI=U2/R知道，此时总电阻较大，电功率较小，为保温状态。(3)当开关S1、S2闭合时，R1被短路，此时处于加热状态，由P＝UI＝ 得，R2＝ ＝ ＝48.4 Ω；
当开关S2闭合、S1断开时，饮水机处于保温状态，两电阻串联，R总＝ ＝ ＝1210 Ω；
则R1＝R总－R2＝1210 Ω－48.4 Ω＝1161.6 Ω。
【分析】根据水的比热容和温度差结合质量计算水吸热的多少，利用用电器的电功率和电压和计算电阻的大小.
22．【答案】（1）解：由工作原理图可知，温控旋转开关接cd时，电动机M和保温电热丝R2并联，所以Pcd=P2+PM，所以保温电热丝R2的功率P2=Pcd-PM=1200W -1100W =100W，
由 可得，电热丝R2的阻值
答：保温电热丝R2的电阻值为 。
（2）解：温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体温度为70℃，液体乙烯材料吸收的热量
答：液体乙烯材料吸收了 的热量。
（3）解：温控旋转开关接ab时，电热丝R0和发光二极管L串联，再与加热电热丝R1并联，发管二极管L规格为“2V 0.2W”，则发光二极管正常工作时的电流 ，
发光二极管所在支路两端电压为家庭电路电压220V，所以该支路消耗的功率P支=UI=220V×0.1A=22W，
因为旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W，Pab=P1+P支
所以，电加热丝R1消耗的功率P1=Pab-P支=1522W-22W=1500W，
电路正常工作时间t=6min40s=6×60s+40s=400s，
该过程中加热电热丝产生的热量Q=W=P1t=1500W×400s=6×105J
答：该过程中加热电热丝产生的热量为6×105J。
【知识点】热量的计算；电功的计算；电功率的计算
【解析】【分析】利用物体的比热容、质量和温度差可以计算吸热的多少，根据用电器的电功率和电压可以计算电阻和电流。
23．【答案】（1）煤油的比热容比水的比热容小；温度计升高的示数
（2）电阻
（3）移动滑动变阻器滑片，改变电流；通电时间相同时，同一只烧瓶中温度计升高的示数
（4）使两只烧瓶中电阻丝的阻值相等；（t水 t0）c水/t煤油 t0
【知识点】热量的计算；焦耳定律
【解析】【解答】（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水做实验，主要是由于水的比热容大于煤油的比热容，吸收相同的热量，温度变化不明显．电流产生的热量被煤油吸收，在质量与比热容一定的情况下，煤油吸收的热量越多，煤油温度升高的越多，电流流过电阻时产生的热量越多，因此电流产生的热量的多少是通过温度计升高的示数来反映的；（2）已知通过两段电热丝的电流和通电时间都相同，所以此过程是研究电热与电阻大小的关系；（3）要研究电热与电流的关系，还需要的操作是：必须移动滑动变阻器滑片，改变电流，比较通电时间相同时，甲（或乙）烧瓶中温度计的示数变化；⑷若将此装置改装后用来测量煤油的比热容，则除了将其中一只烧瓶中的煤油改成相同质量的水之外，还需做的改动是：使两只烧瓶中电阻丝的阻值相等；两只烧瓶中的电热丝阻值相同，通过的电流相同，通电时间相同，所以水和煤油得到的热量相同，即Q水 =Q煤油 ，c水m（t水-t0）=c煤油m（t煤油-t0），所以煤油的比热容为c煤油=（t水 t0）c水/t煤油 t0．
【分析】电流通过导体产生的热的多少和电流、电阻、通电时间有关，探究时利用温度的升高反应产生的热的多少。
24．【答案】（1）电阻
（2）c
（3）R3断路
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映；如图甲，两个电阻串联在电路中，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；(2)甲装置中电阻a与10Ω的电阻b串联，则总电阻R甲 Ra Rb 5Ω 10Ω 15Ω，乙装置5Ω的电阻c与5Ω的电阻d、R3并联后再串联，则总电阻R乙 Rc Rd=5Ω ×5Ω 7.5Ω，由于甲、乙两次实验的电源电压相同，则根据欧姆定律可知：I甲【分析】焦耳定律研究电流产生的热的多少，电热的多少和电流大小、电阻和时间有关，探究时要结合控制变量法.
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