人教版物理九年级上第十八章第四节细化知识点同步练习——焦耳定律的应用（1）
一、单选题
1．（2022九下·黄冈月考）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．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
B．用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”
C．图乙实验通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更多
D．通电后，透明容器中电阻丝内能增大和空气内能增大的方式是相同的
2．（2021九上·海珠期末）下图是探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验装置，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。关于该装置，下列说法正确的是（ ）
A．可探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
B．可探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系
C．若要探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，R3的阻值必须是5Ω
D．若将R1换成10Ω的电阻，可探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
3．（2021九上·瑶海期末）将“220V100W”的电风扇和“220V100W”的电烙铁分别接人家庭电路中，正常工作相同时间，关于两者消耗的电能和产生的热量，下列说法正确的是（ ）
A．消耗的电能和产生的热量都一样多
B．消耗的电能一样多，但产生的热量不一样多
C．消耗的电能不样多，但产生的热量一样多
D．清耗的电能和产生的热量都不一样多
二、多选题
4．（2022九上·崂山期末）如图探究焦耳定律的实验装置，甲乙两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，两瓶中的电阻R甲 < R乙。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关，两电阻两端的电压U甲>U乙
B．串联可以控制通过导体的电流和通电时间相同，应用了控制变量法
C．闭合开关，1min后乙瓶温度计的示数更高
D．移动滑动变阻器的滑片，可以探究电流通过导体产生热量与电流大小的关系
三、填空题
5．（2021九上·密山期末）两个电热器的电阻之比是3∶2，如果将他们串联在一电路中，在相同的时间里，它们产生的热量之比是 。若将它们并联在同一电路中，在相同时间里，它们产生的热量之比是 。
6．（2022九下·定远月考）一台电动机正常工作时两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为3Ω，那么它的1min内产生的热量为 J，消耗的电能为 J，这台电动机电能转化为机械能的效率为 %。
7．（2022九下·兴化月考）某吊扇的电动机工作时电压为220V，线圈中电流为0.3A，线圈电阻为50Ω，该电动机工作1s消耗的电能为 J，产生的热量为 J
8．（2022九上·滦州期末）如图所示是一款养生壶和它的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220V，电阻丝R1＝44Ω，R2＝356Ω。养生壶在“加热”挡工作时，电功率为 W，现将壶内1kg的水从20℃加热到75℃，水吸收的热量是 J，加热过程中若不计热量损失，所需加热时间为 s；在“保温”挡工作时，10s养生壶产生的热量是 J[已知c水＝4.2×103J（kg ℃）]。
9．（2021九上·德惠期末）如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。本实验是根据 （选填“气体”或“液体）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少。已知R1＝10Ω，R3＝5Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2＝ Ω。若通电一段时间后，左侧液面明显上升，右侧液面无变化则可能是 （选填“R2”或“R3”）断路。若将R3和R2并联后接入右边密闭容器中、则可研究电流产生的热量与 的关系。
10．（2021九上·天峨期末）某电饭煲设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关S闭合时，电饭煲处于 （填“加热”或“保温”）状态；若R1∶R2=1∶24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为 。
四、实验探究题
11．（2022九上·岚山期末）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材。
实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系；
（1）电路中电阻丝的连接方式是 （串联或并联）；实验中选用煤油而没有选择水，是因为水的 大；
（2）闭合开关，经过一定的时间，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，这时Δt1>Δt2，则电阻值R1 R2（选填“>”、“<”或“=”），该实验说明电流通过电阻丝产生的热量与电阻成 比例关系；
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系；
（3）闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片，这时电路中的电流发生变化，通电时间保持相同，这时用电阻丝R1加热的煤油，温度升高量Δt′1。则Δt1 Δt′1（选填“>”、“<”或“=”），通过分析该实验数据，说明电流产生的热量与电流 （选填“成”或“不成”）正比例关系。
12．（2022九上·威县期末）如图甲、乙是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。
（1）实验中，用 反映密闭空气温度的变化。
（2）要探究电流产生的热量与电流大小的关系，应选择 图进行实验。
（3）小安利用图丙装置可探究电流通过导体时产生热量与 的关系，烧瓶中用煤油而不用水是因为 。
（4）课本中用甲装置件替代丙装置进行演示实验，主要原因是 。
13．（2022九上·遵化期末）在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小明采用了如图所示的实验装置。
（1）实验中从甲图可知，通过观察U形管中高度差的变化来比较电流通过电阻丝 的多少。高度差的形成是由于U形管中 （选填“气体”或“液体”）热胀冷缩导致的；
（2）图乙所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系；
（3）图丙所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系；
（4）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”、“两瓶一样”）多。
14．（2021九上·中山期末）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关，如图所示，透明容器内通过U形管中液体密封着等量空气，密闭容器中都有一段电阻丝，a、b、c、d、e、f是接线柱，通电前U形管中液面相平。请回答下列问题：
（1）要探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，请你用笔画线代替导线，将图甲的器材连接成实验电路；
（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 ；
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流相同、通电时间相同的情况下， 越大的电阻丝所产生的热量越多；
（4）将如图乙装置接入电路，经检查装置和电路完好，闭合开关进行实验探究，观察到右侧U形管中液面高度的变化较 ，可得到的结论是： 。
15．（2021九上·灌阳期末）小明用如图所示装置探究两种液体的吸热能力，两烧瓶中的电阻丝相同。
（1）实验中，必须取 （填“质量”或“体积”）相等的甲、乙两种液体；
（2）实验中，用 （填序号）间接反映液体吸收热量的多少，从而用来判断液体的吸热能力，这种研究物理问题的方法是 ；
A．通电时间 B．温度计示数的变化
（3）下表是某次的实验数据，分析可知 （选填“甲”或“乙”）液体的吸热能力较强；
物质 质量（g） 初始温度（℃） 加热时间（min） 最终温度（℃）
液体甲 150 20 3 45
液体乙 150 20 3 68
（4）若想用该装置来探究电流产生的热量与电阻的关系，则甲、乙两瓶中的液体应该是 液体，电阻丝的阻值 （选填“相同”或“不同”）。
五、计算题
16．（2021九上·鸡西期末）在综合实践活动中，小星设计了一种电热饮水机电路。如图甲所示，和均为电热丝，是自动控制开关，可实现低档、高档之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系如图乙所示，求：
（1）低档位工作时，通过电阻的电流；
（2）电阻的阻值；
（3）前内电路产生的热量。
六、综合题
17．（2022九下·南雄开学考）采用如图所示的装置探究“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 型管中的液面发生变化，通过观察 U 型管的液面变化情况比较瓶内电阻丝发热的多少.
（1）两个密闭瓶内的空气温度变化是通过 来反映的，这种研究物理的方法叫 ；
（2）如图甲所示的是探究电流产生的热量跟 的关系，通电一段时间后 (填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量较多，得出的结论是 。
（3）如图乙，两密闭瓶中的电阻一样大，在其中一个的外部并一个阻值大小相同的电阻，则通过两瓶中电阻丝的电流 （选填“相同”或“不同”）。
（4）让实验装置冷却到初始状态，把乙图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 （选填“电流”或“电阻”）的关系，一段时间后电阻丝产生的热量 (填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”)多.
18．（2021九上·鸡西期末）我们夏天常用的电蚊香器，接通电源后发热体就会给固体药片加热，我们就可以安稳的睡觉了，根据上面的描述请回答下列问题：
（1）电蚊香器是利用什么原理工作的？
（2）为什么导线温度不高，而只有发热体温度高？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．图乙中左右两个容器中电阻大小都是5Ω，左边电阻在干路上，右边电阻在支路上，两个电阻中的电流大小不同，所以，可以探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系，A正确，不符合题意；
B．图甲中两电阻串联，电阻不同，电流相同， 10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线，也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，B正确，不符合题意；
C．图乙中，电阻相同，左侧容器电阻中通过的电流更大，根据公式Q=I2Rt可知，左侧容器中电阻产生的热量更多，C正确，不符合题意；
D．透明容器中电阻丝内能增大是电流做功，电能转化为内能，是能量的转化，空气内能增大是热传递，是能量的转移，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】温度不同的物体间，通过热传递改变内能；探究电流产生热量和电流的关系，保持电阻相等；探究电流产生热量和电阻的关系，要保持测量相等。
2．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．容器中两加热电阻相等，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电流的关系，A不符合题意；
B．只观察一侧容器，通电时间越长，U型管内液面高度差越大，说明电阻产生的热量与通电时间有关，B符合题意；
C．R3不一定是5Ω，R3可以是任何阻值的电阻，都满足流过R1的电流大于流过R2的电流，从而可以探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，C不符合题意；
D．若R1=10Ω，则R1不等于R2，流过R1的电流不等于流过R2的电流，没有控制电流大小不变，所以无法探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，实验中采用的是控制变量法：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；探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变；探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法；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，体现的是转换思想。
3．【答案】B
【知识点】电功率的计算；电流的热效应
【解析】【解答】电风扇和电烙铁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两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，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】家庭电路的电压是220V，说明用电器都在额定电压下工作，发挥的功率都是额定功率，再利用W=Pt分析消耗的电能，从每个电器的工作性质及能量转化上分析热量的多少。
4．【答案】B,C,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．甲乙两根电阻丝串联在电路中，通过它们的电流相等，因为R甲 < R乙
由U=IR可知U甲＜U乙
A不符合题意；
B．甲乙两根电阻丝串联在电路中，控制通过它们的电流和通电时间相同，应用了控制变量法，B符合题意；
C．甲乙两根电阻丝串联在电路中，通过它们的电流和通电时间相同，乙的电阻较大，1min后，乙产生的热量较多，乙瓶温度计的示数更高，C符合题意；
D．实验中，电阻不变，移动滑动变阻器的滑片，改变通过电阻丝电流大小，可以探究电流通过导体产生热量与电流大小的关系，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】在串联电路中，电阻越大， 分压越大；串联电路中电流处处相等；当电流和时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多；改变电流大小时，可以探究电流产生的热量和电流大小的关系。
5．【答案】3∶2；2∶3
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】两个电热器串联在一电路中，电流处处相等，根据焦耳定律可知，在相同的时间里产生的热量之比与电阻之比相等，即电阻之比3∶2；若将它们并联在同一电路中，两端电压相同，根据可知，在相同的时间里产生的热量与电阻成反比，即为2∶3。
【分析】根据电流、电阻和时间，计算电流产生的热量；再计算热量比；根据电压、电阻和时间可以计算热量和热量比值。
6．【答案】1.8×104；1.32×105；86.4
【知识点】电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】线圈电阻1min内产生的热量Q=I2Rt=（10A）2×3Ω×60s=1.8×104J电动机1min消耗的电能W电=UIt=220V×10A×60s=1.32×105J电动机1min输出的机械能W=W电﹣Q=1.32×105J﹣1.8×104J=1.14×105J
这台电动机电能转化为机械能的效率
【分析】根据电流、电阻和时间，可以计算电流产生的热量；利用电压、电流和时间的乘积，计算消耗的电能；利用电能和电热的差，计算产生的机械能；机械能和电能的比值，计算电动机效率。
7．【答案】66；4.5
【知识点】电功的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】该电动机工作1s消耗的电能为
该电动机工作1s产生的热量为
【分析】根据电压、电流和时间的乘积，计算消耗的电能；利用电流、电阻和时间，可以计算产生的热量。
8．【答案】1100；2.31×105；210；1210
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】分析电路可知，当S1闭合，S2闭合时，R2短路，只有R1接入电路；当S1闭合，S2断开时，R1与R2串联接入电路，由 可知，总电阻越小，电功率越大，所以当S2闭合后为加热挡，断开时时保温挡，加热挡的电功率
1kg的水从20℃加热至75℃吸收热量
若加热过程中不计热量损失，则所消耗的电能与水吸收的热量相等，则加热时间为
在“保温”挡工作时，10s养生壶产生的热量是
【分析】根据公式可知，总电阻越小，电功率越大，进而可判断档位，求出电功率；根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出水吸收的热量；根据，可求出电水壶产生的热量。
9．【答案】气体；10；R2；电阻
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反应放热的多少，产生热量的多少不能直接观察，通过U形管液面高度差的变化来反映。
研究电流产生的热量与电流的关系，需控制两个电阻和通电时间相同，通过的电流不同，R1＝10Ω，故R2＝10Ω。
图中，电阻丝R2与R3并联后再与电阻丝R1串联，在做图乙的实验时，观察到左侧U形管中液面很快出现高度差，右侧U形管中液面高度差为零，说明电阻丝R1能够产生热量，电阻丝R2没有产生热量，原因是电阻丝R2断路。
若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，与R1串联在电路中，左右两容器中电阻通过的电流和通电时间相同，但容器内总电阻与R1电阻不同，所以可以探究电热与电阻大小的关系。
【分析】探究电流产生热量的影响因素时，根据密闭空气盒中气体的热胀冷缩反应电热的多少；探究电流产生热量和电流的关系时，电阻保持相等；电阻断路，没有电流通过，不产生热量；当不同电阻串联时，可以探究电流产生热量和电阻的关系。
10．【答案】加热；1∶25
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】由电路图可知，当开关S1、S2闭合时，R2被S2短路，电路中电阻最小，由可知，在电压一定时，此时电功率最大，电饭煲处于加热状态。
由题意可知，R1∶R2=1∶24，则R2=24R1
保温和加热时，电源电压不变，且加热时间相同，则有U1∶U2=220V∶220V=1∶1，t1∶t2=5min∶5min=1∶1
则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比
【分析】在电路中，串联的电阻越大，总电功率越小；根据串联电路电阻规律，计算总电阻；利用电压和电阻，结合时间计算产生的热量。
11．【答案】（1）串联；比热容
（2）>；正
（3）<；不成
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）为了探究电流产生的热量与电阻的关系，根据控制变量法，应控制电流不变，由根据串联电路电流处处相等，电路中电阻丝的连接方式是串联的。
相同质量的煤油和水相比，当吸收相同的热量时，水因为其比热容比较大，因此其温度变化没有煤油的明显，故实验选择煤油。
（2）用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，这时Δt1>Δt2，根据 可知，用电阻丝R1加热的煤油吸收的热量比用电阻丝R2加热的煤油吸收的热量要多，即用电阻丝R1加热放出的热量大于用电阻丝R2加热放出的热量，根据 可知，通过电阻丝的电流和加热时间相同的情况下，放出的热量跟电阻成正比，因此R1> R2。
（3）向左移动滑动变阻器的滑片时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路的电流变大，通电时间保持相同，根据 可知，电流通过电阻丝R1产生的热量变大了，即Q′1大于Q1（原来电流通过电阻丝R1产生的热量）；由于煤油吸收的热量等于电流通过电阻丝产生的热量，根据 可得，Δt1<Δt′1。
经过分析可知，电路的电流增加几倍时，电流产生的热量并不增加几倍，因此电流产生的热量与电流不成正比例关系。
【分析】（1）各用电器顺次连接，是串联电路；水的比热容较大，吸收热量后温度变化慢；
（2）当电流和时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多；
（3）当电阻和通电时间相同时，电流越小，产生的热量越少。
12．【答案】（1）U形管中液面高度差
（2）乙
（3）电阻；煤油的比热容小
（4）甲加热空气，空气比煤油受热膨胀程度更大，现象更明显
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】(1)电流产生的热量不能用眼睛直接观察，对密封容器中空气加热，引起U形管中液面变化，通过液面高度差的变化来反映。
(2)要探究电流产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻相同、通电时间相同，电流不同，所以应该选择乙进行实验。
(3)图丙装置中两个电阻串联，通电时间、电流相同，电阻不同，所以探究的是电流通过导体时产生热量与电阻的关系；因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察。
(4)采用甲装置加热时，空气受热，空气比煤油受热膨胀程度更大，现象更明显，不使用煤油，是因为煤油容易燃烧，不安全。
【分析】（1）通过液面高度差的变化来反映电流产生的热量；
（2）要探究电流产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻相同、通电时间相同，电流不同；
（3）煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察；
（4）空气受热，空气比煤油受热膨胀程度更大，现象更明显。
13．【答案】（1）产生的热量；气体
（2）电阻
（3）电流
（4）电阻；左瓶
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）在该实验中，根据转换法，我们是通过观察U形管中液面的高度差来比较各容器中电热丝产生热量的多少的，高度差的形成是由于U形管中气体热胀冷缩导致的。
（2）图乙的装置中，两电阻串联，通过它们的电流相等，通过时间也相同，而容器内两电阻丝阻值大小不同，故是探究电流产生的热量跟电阻大小的关系。
（3）图丙的装置中，根据并联电路电流的规律，通过左容器电阻丝的电流大于通过右边容器电阻丝的电流，而容器内两电阻丝阻值大小相同，通过时间也相同，故可以用来探究电流产生的热量跟电流大小的关系。
（4）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，右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热；根据并联电路的电阻规律可得，右瓶中两根5Ω电阻丝并联的总电阻为2.5Ω，小于5Ω，即R左＞R右；两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，故探究的是电流产生的热量跟电阻的关系。
通电一段时间后，由于电流相同、通电时间相同、R左＞R右，根据Q=I2Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多。
【分析】（1）在该实验中，是通过观察U形管中液面的高度差来比较各容器中电热丝产生热量的多少的，高度差的形成是由于U形管中气体热胀冷缩导致的；
（2）两电阻串联，通过它们的电流相等，通过时间也相同，而容器内两电阻丝阻值大小不同，探究电流产生的热量跟电阻大小的关系；
（3）通过左容器电阻丝的电流大于通过右边容器电阻丝的电流，而容器内两电阻丝阻值大小相同，通过时间也相同，可以用来探究电流产生的热量跟电流大小的关系；
（4）两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，探究的是电流产生的热量跟电阻的关系；根据Q=I2Rt。判断产生热量的关系。
14．【答案】（1）解：如图所示：
（2）转换法
（3）右；电阻
（4）小；在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大产生的热量越多
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，所以选择两个不同电阻串联，从电源正极依次串联开关、滑动变阻器、右侧电阻装置、左侧电阻装置以及回到电源负极，如图所示：
（2）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。
（3）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
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，所以右侧U形管中的液面变化较大。此实验现象表明：在电流和通电时间均相同的情况下，电阻越大，所产生的热量越多。
（4）图乙中，右侧两电阻并联后与左侧电阻串联，因串联电路中各处的电流相等，所以，通过左侧电阻丝的电流等于右侧两电阻并联后的总电流，故通过右侧U形管中的电流小于通过左侧U形管中的电流，由
可知，在电阻和通电时间相同时，左侧电流较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，左侧气体膨胀更大，所以右侧U形管中的液面变化较小。此实验现象表明：在电阻和通电时间均相同的情况下，电流越大，所产生的热量越多。
【分析】（1）连接电路时注意变阻器的接法。
（2）液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。
（3）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，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。
（4）探究电流产生热量跟通电电流关系时，控制通电时间和电阻不变。
15．【答案】（1）质量
（2）A；转换法
（3）甲
（4）同种；不同
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）由于物体吸收热量的多少受质量的影响，所以实验中应取质量相等的甲乙两种液体。从而探究甲乙两种液体的吸热能力。
（2）实验中取质量相同的甲、乙两种液体，用相同的电加热器加热，相同时间内液体吸收的热量相同，所以用加热时间表示物质吸收热量的多少，这是转换法的应用；
（3）由表中实验数据可知，相同质量的液体加热相同的时间，吸收相等的热量，液体甲升高的温度是25℃小于液体乙升高的温度48℃。故液体甲的吸热能力强。
（4）根据实验时需要控制变量，单一变量的原则。若想用该装置来探究电流产生的热量与电阻的关系，应使两个烧瓶中所装的液体相同，且液体的质量相同，烧瓶中的电阻丝的阻值不同，从而探究电流产生的热量与电阻的关系。
【分析】（1）实验应采用控制变量法，控制液体的初末温度、液体质量相同而液体种类不同。
（2）用相同的热源对液体加热，液体在相等时间内吸收的热量相等，质量相同的液体升高相同的温度，吸收的热量越多，液体吸热能力越强。
（3）质量相同的物质吸收相等的热量，温度升高量越小，物质吸热能力越强，物质升高的温度越高，物体吸热能力越弱。
（4）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，根据控制变量法进行分析。
16．【答案】（1）解：由图甲可知，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作，为低温档，由图乙可知，此时电功率为44W，R1的电流为
答：低档位工作时，通过电阻R1的电流是0.2A
（2）解：当开关S1、S2闭合，R1、R2工作，为高温档，由图乙可知，电阻R2的电功率为
R2的阻值为
答：电阻R2的阻值是100Ω；
（3）解：由图乙，前内电路处于高温档，产生的热量为
答：前100s内电路消耗的电能是。
【知识点】电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据用电器的电功率和电压，可以计算电流；
（2）根据电压和电功率，计算用电器的电阻；
（3）利用电功率和时间的乘积，计算消耗的电能，产生的热量。
17．【答案】（1）U型管的液面高度变化；转换法
（2）电阻；右；当电流和通电时间相同时，产生的电热与电阻成正比
（3）不同
（4）电阻；左瓶
【知识点】串联电路的电流规律；并联电路的电流规律；电流的热效应
【解析】【解答】（1） 两个密闭瓶内的空气温度变化是通过U型管的液面高度变化来反映，温度越高，U型管液面高度差也越大，这是转换法；
（2）甲中两个电阻串联，通过两个电阻的电流相等，两电阻阻值不相等，所以是探究电流产生的热量跟电阻的关系； 左边电阻小于右边电阻，由可知通电一段时间后，右瓶内电阻丝产生的热量较多，右边容器中温度较高。据此可得到结论：当电流和通电时间相同时，产生的电热与电阻成正比 ；
（3）图乙中右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻串联，所以右瓶中电阻丝中电流是左瓶中电阻丝中电流的一半；
（4）如果把乙图右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，两个瓶中总电流相等，电阻不相等，所以是为了探究电流产生的热量跟电阻的关系；
右瓶内两个5Ω的电阻并联，总电阻为，由可知一段时间后左瓶中电阻丝产生的热量比右瓶中电阻丝产生热量多。
【分析】（1） 两个密闭瓶内的空气温度变化是通过U型管的液面高度变化来反映，利用了转换法；
（2）用控制变量法分析探究的关系；由分析产生的热量情况 ；
（3）图乙中右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻串联，并联电路中各支路电流之和等于干路电流；
（4）如果把乙图右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，左右瓶中电流相等，左瓶中电阻是5Ω，右瓶中电阻是两个5Ω的电阻并联后的电阻，由分析产生的热量情况。
18．【答案】（1）解：电蚊香器在工作过程中将电能转化为内能，是利用电流的热效应。
（2）解：电蚊香器在使用时，电蚊香器和导线串联，由串联电路电流规律可知I电蚊香器=I导线
通电时间t相同，根据Q=I2RtR电蚊香器＞R导线
得到电流产生的热量Q电蚊香器＞Q导线
所以会出现导线温度不高，而只有发热体温度高的现象。
【知识点】焦耳定律的应用；电流的热效应
【解析】【分析】（1）电流产生热量，利用了电流的热效应；
（2）电流产生热量和电流大小、电阻和通电时间有关，电流和时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
1 / 1人教版物理九年级上第十八章第四节细化知识点同步练习——焦耳定律的应用（1）
一、单选题
1．（2022九下·黄冈月考）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．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
B．用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”
C．图乙实验通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更多
D．通电后，透明容器中电阻丝内能增大和空气内能增大的方式是相同的
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．图乙中左右两个容器中电阻大小都是5Ω，左边电阻在干路上，右边电阻在支路上，两个电阻中的电流大小不同，所以，可以探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系，A正确，不符合题意；
B．图甲中两电阻串联，电阻不同，电流相同， 10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线，也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，B正确，不符合题意；
C．图乙中，电阻相同，左侧容器电阻中通过的电流更大，根据公式Q=I2Rt可知，左侧容器中电阻产生的热量更多，C正确，不符合题意；
D．透明容器中电阻丝内能增大是电流做功，电能转化为内能，是能量的转化，空气内能增大是热传递，是能量的转移，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】温度不同的物体间，通过热传递改变内能；探究电流产生热量和电流的关系，保持电阻相等；探究电流产生热量和电阻的关系，要保持测量相等。
2．（2021九上·海珠期末）下图是探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验装置，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。关于该装置，下列说法正确的是（ ）
A．可探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
B．可探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系
C．若要探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，R3的阻值必须是5Ω
D．若将R1换成10Ω的电阻，可探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．容器中两加热电阻相等，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电流的关系，A不符合题意；
B．只观察一侧容器，通电时间越长，U型管内液面高度差越大，说明电阻产生的热量与通电时间有关，B符合题意；
C．R3不一定是5Ω，R3可以是任何阻值的电阻，都满足流过R1的电流大于流过R2的电流，从而可以探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，C不符合题意；
D．若R1=10Ω，则R1不等于R2，流过R1的电流不等于流过R2的电流，没有控制电流大小不变，所以无法探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，实验中采用的是控制变量法：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；探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变；探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法；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，体现的是转换思想。
3．（2021九上·瑶海期末）将“220V100W”的电风扇和“220V100W”的电烙铁分别接人家庭电路中，正常工作相同时间，关于两者消耗的电能和产生的热量，下列说法正确的是（ ）
A．消耗的电能和产生的热量都一样多
B．消耗的电能一样多，但产生的热量不一样多
C．消耗的电能不样多，但产生的热量一样多
D．清耗的电能和产生的热量都不一样多
【答案】B
【知识点】电功率的计算；电流的热效应
【解析】【解答】电风扇和电烙铁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两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，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】家庭电路的电压是220V，说明用电器都在额定电压下工作，发挥的功率都是额定功率，再利用W=Pt分析消耗的电能，从每个电器的工作性质及能量转化上分析热量的多少。
二、多选题
4．（2022九上·崂山期末）如图探究焦耳定律的实验装置，甲乙两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，两瓶中的电阻R甲 < R乙。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关，两电阻两端的电压U甲>U乙
B．串联可以控制通过导体的电流和通电时间相同，应用了控制变量法
C．闭合开关，1min后乙瓶温度计的示数更高
D．移动滑动变阻器的滑片，可以探究电流通过导体产生热量与电流大小的关系
【答案】B,C,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．甲乙两根电阻丝串联在电路中，通过它们的电流相等，因为R甲 < R乙
由U=IR可知U甲＜U乙
A不符合题意；
B．甲乙两根电阻丝串联在电路中，控制通过它们的电流和通电时间相同，应用了控制变量法，B符合题意；
C．甲乙两根电阻丝串联在电路中，通过它们的电流和通电时间相同，乙的电阻较大，1min后，乙产生的热量较多，乙瓶温度计的示数更高，C符合题意；
D．实验中，电阻不变，移动滑动变阻器的滑片，改变通过电阻丝电流大小，可以探究电流通过导体产生热量与电流大小的关系，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】在串联电路中，电阻越大， 分压越大；串联电路中电流处处相等；当电流和时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多；改变电流大小时，可以探究电流产生的热量和电流大小的关系。
三、填空题
5．（2021九上·密山期末）两个电热器的电阻之比是3∶2，如果将他们串联在一电路中，在相同的时间里，它们产生的热量之比是 。若将它们并联在同一电路中，在相同时间里，它们产生的热量之比是 。
【答案】3∶2；2∶3
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】两个电热器串联在一电路中，电流处处相等，根据焦耳定律可知，在相同的时间里产生的热量之比与电阻之比相等，即电阻之比3∶2；若将它们并联在同一电路中，两端电压相同，根据可知，在相同的时间里产生的热量与电阻成反比，即为2∶3。
【分析】根据电流、电阻和时间，计算电流产生的热量；再计算热量比；根据电压、电阻和时间可以计算热量和热量比值。
6．（2022九下·定远月考）一台电动机正常工作时两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为3Ω，那么它的1min内产生的热量为 J，消耗的电能为 J，这台电动机电能转化为机械能的效率为 %。
【答案】1.8×104；1.32×105；86.4
【知识点】电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】线圈电阻1min内产生的热量Q=I2Rt=（10A）2×3Ω×60s=1.8×104J电动机1min消耗的电能W电=UIt=220V×10A×60s=1.32×105J电动机1min输出的机械能W=W电﹣Q=1.32×105J﹣1.8×104J=1.14×105J
这台电动机电能转化为机械能的效率
【分析】根据电流、电阻和时间，可以计算电流产生的热量；利用电压、电流和时间的乘积，计算消耗的电能；利用电能和电热的差，计算产生的机械能；机械能和电能的比值，计算电动机效率。
7．（2022九下·兴化月考）某吊扇的电动机工作时电压为220V，线圈中电流为0.3A，线圈电阻为50Ω，该电动机工作1s消耗的电能为 J，产生的热量为 J
【答案】66；4.5
【知识点】电功的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】该电动机工作1s消耗的电能为
该电动机工作1s产生的热量为
【分析】根据电压、电流和时间的乘积，计算消耗的电能；利用电流、电阻和时间，可以计算产生的热量。
8．（2022九上·滦州期末）如图所示是一款养生壶和它的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220V，电阻丝R1＝44Ω，R2＝356Ω。养生壶在“加热”挡工作时，电功率为 W，现将壶内1kg的水从20℃加热到75℃，水吸收的热量是 J，加热过程中若不计热量损失，所需加热时间为 s；在“保温”挡工作时，10s养生壶产生的热量是 J[已知c水＝4.2×103J（kg ℃）]。
【答案】1100；2.31×105；210；1210
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】分析电路可知，当S1闭合，S2闭合时，R2短路，只有R1接入电路；当S1闭合，S2断开时，R1与R2串联接入电路，由 可知，总电阻越小，电功率越大，所以当S2闭合后为加热挡，断开时时保温挡，加热挡的电功率
1kg的水从20℃加热至75℃吸收热量
若加热过程中不计热量损失，则所消耗的电能与水吸收的热量相等，则加热时间为
在“保温”挡工作时，10s养生壶产生的热量是
【分析】根据公式可知，总电阻越小，电功率越大，进而可判断档位，求出电功率；根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出水吸收的热量；根据，可求出电水壶产生的热量。
9．（2021九上·德惠期末）如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。本实验是根据 （选填“气体”或“液体）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少。已知R1＝10Ω，R3＝5Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2＝ Ω。若通电一段时间后，左侧液面明显上升，右侧液面无变化则可能是 （选填“R2”或“R3”）断路。若将R3和R2并联后接入右边密闭容器中、则可研究电流产生的热量与 的关系。
【答案】气体；10；R2；电阻
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反应放热的多少，产生热量的多少不能直接观察，通过U形管液面高度差的变化来反映。
研究电流产生的热量与电流的关系，需控制两个电阻和通电时间相同，通过的电流不同，R1＝10Ω，故R2＝10Ω。
图中，电阻丝R2与R3并联后再与电阻丝R1串联，在做图乙的实验时，观察到左侧U形管中液面很快出现高度差，右侧U形管中液面高度差为零，说明电阻丝R1能够产生热量，电阻丝R2没有产生热量，原因是电阻丝R2断路。
若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，与R1串联在电路中，左右两容器中电阻通过的电流和通电时间相同，但容器内总电阻与R1电阻不同，所以可以探究电热与电阻大小的关系。
【分析】探究电流产生热量的影响因素时，根据密闭空气盒中气体的热胀冷缩反应电热的多少；探究电流产生热量和电流的关系时，电阻保持相等；电阻断路，没有电流通过，不产生热量；当不同电阻串联时，可以探究电流产生热量和电阻的关系。
10．（2021九上·天峨期末）某电饭煲设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关S闭合时，电饭煲处于 （填“加热”或“保温”）状态；若R1∶R2=1∶24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为 。
【答案】加热；1∶25
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】由电路图可知，当开关S1、S2闭合时，R2被S2短路，电路中电阻最小，由可知，在电压一定时，此时电功率最大，电饭煲处于加热状态。
由题意可知，R1∶R2=1∶24，则R2=24R1
保温和加热时，电源电压不变，且加热时间相同，则有U1∶U2=220V∶220V=1∶1，t1∶t2=5min∶5min=1∶1
则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比
【分析】在电路中，串联的电阻越大，总电功率越小；根据串联电路电阻规律，计算总电阻；利用电压和电阻，结合时间计算产生的热量。
四、实验探究题
11．（2022九上·岚山期末）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材。
实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系；
（1）电路中电阻丝的连接方式是 （串联或并联）；实验中选用煤油而没有选择水，是因为水的 大；
（2）闭合开关，经过一定的时间，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，这时Δt1>Δt2，则电阻值R1 R2（选填“>”、“<”或“=”），该实验说明电流通过电阻丝产生的热量与电阻成 比例关系；
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系；
（3）闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片，这时电路中的电流发生变化，通电时间保持相同，这时用电阻丝R1加热的煤油，温度升高量Δt′1。则Δt1 Δt′1（选填“>”、“<”或“=”），通过分析该实验数据，说明电流产生的热量与电流 （选填“成”或“不成”）正比例关系。
【答案】（1）串联；比热容
（2）>；正
（3）<；不成
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）为了探究电流产生的热量与电阻的关系，根据控制变量法，应控制电流不变，由根据串联电路电流处处相等，电路中电阻丝的连接方式是串联的。
相同质量的煤油和水相比，当吸收相同的热量时，水因为其比热容比较大，因此其温度变化没有煤油的明显，故实验选择煤油。
（2）用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，这时Δt1>Δt2，根据 可知，用电阻丝R1加热的煤油吸收的热量比用电阻丝R2加热的煤油吸收的热量要多，即用电阻丝R1加热放出的热量大于用电阻丝R2加热放出的热量，根据 可知，通过电阻丝的电流和加热时间相同的情况下，放出的热量跟电阻成正比，因此R1> R2。
（3）向左移动滑动变阻器的滑片时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路的电流变大，通电时间保持相同，根据 可知，电流通过电阻丝R1产生的热量变大了，即Q′1大于Q1（原来电流通过电阻丝R1产生的热量）；由于煤油吸收的热量等于电流通过电阻丝产生的热量，根据 可得，Δt1<Δt′1。
经过分析可知，电路的电流增加几倍时，电流产生的热量并不增加几倍，因此电流产生的热量与电流不成正比例关系。
【分析】（1）各用电器顺次连接，是串联电路；水的比热容较大，吸收热量后温度变化慢；
（2）当电流和时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多；
（3）当电阻和通电时间相同时，电流越小，产生的热量越少。
12．（2022九上·威县期末）如图甲、乙是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。
（1）实验中，用 反映密闭空气温度的变化。
（2）要探究电流产生的热量与电流大小的关系，应选择 图进行实验。
（3）小安利用图丙装置可探究电流通过导体时产生热量与 的关系，烧瓶中用煤油而不用水是因为 。
（4）课本中用甲装置件替代丙装置进行演示实验，主要原因是 。
【答案】（1）U形管中液面高度差
（2）乙
（3）电阻；煤油的比热容小
（4）甲加热空气，空气比煤油受热膨胀程度更大，现象更明显
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】(1)电流产生的热量不能用眼睛直接观察，对密封容器中空气加热，引起U形管中液面变化，通过液面高度差的变化来反映。
(2)要探究电流产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻相同、通电时间相同，电流不同，所以应该选择乙进行实验。
(3)图丙装置中两个电阻串联，通电时间、电流相同，电阻不同，所以探究的是电流通过导体时产生热量与电阻的关系；因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察。
(4)采用甲装置加热时，空气受热，空气比煤油受热膨胀程度更大，现象更明显，不使用煤油，是因为煤油容易燃烧，不安全。
【分析】（1）通过液面高度差的变化来反映电流产生的热量；
（2）要探究电流产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻相同、通电时间相同，电流不同；
（3）煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察；
（4）空气受热，空气比煤油受热膨胀程度更大，现象更明显。
13．（2022九上·遵化期末）在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小明采用了如图所示的实验装置。
（1）实验中从甲图可知，通过观察U形管中高度差的变化来比较电流通过电阻丝 的多少。高度差的形成是由于U形管中 （选填“气体”或“液体”）热胀冷缩导致的；
（2）图乙所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系；
（3）图丙所示是用来探究电流产生的热量跟 的关系；
（4）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”、“两瓶一样”）多。
【答案】（1）产生的热量；气体
（2）电阻
（3）电流
（4）电阻；左瓶
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）在该实验中，根据转换法，我们是通过观察U形管中液面的高度差来比较各容器中电热丝产生热量的多少的，高度差的形成是由于U形管中气体热胀冷缩导致的。
（2）图乙的装置中，两电阻串联，通过它们的电流相等，通过时间也相同，而容器内两电阻丝阻值大小不同，故是探究电流产生的热量跟电阻大小的关系。
（3）图丙的装置中，根据并联电路电流的规律，通过左容器电阻丝的电流大于通过右边容器电阻丝的电流，而容器内两电阻丝阻值大小相同，通过时间也相同，故可以用来探究电流产生的热量跟电流大小的关系。
（4）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，右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热；根据并联电路的电阻规律可得，右瓶中两根5Ω电阻丝并联的总电阻为2.5Ω，小于5Ω，即R左＞R右；两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，故探究的是电流产生的热量跟电阻的关系。
通电一段时间后，由于电流相同、通电时间相同、R左＞R右，根据Q=I2Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多。
【分析】（1）在该实验中，是通过观察U形管中液面的高度差来比较各容器中电热丝产生热量的多少的，高度差的形成是由于U形管中气体热胀冷缩导致的；
（2）两电阻串联，通过它们的电流相等，通过时间也相同，而容器内两电阻丝阻值大小不同，探究电流产生的热量跟电阻大小的关系；
（3）通过左容器电阻丝的电流大于通过右边容器电阻丝的电流，而容器内两电阻丝阻值大小相同，通过时间也相同，可以用来探究电流产生的热量跟电流大小的关系；
（4）两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，探究的是电流产生的热量跟电阻的关系；根据Q=I2Rt。判断产生热量的关系。
14．（2021九上·中山期末）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关，如图所示，透明容器内通过U形管中液体密封着等量空气，密闭容器中都有一段电阻丝，a、b、c、d、e、f是接线柱，通电前U形管中液面相平。请回答下列问题：
（1）要探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，请你用笔画线代替导线，将图甲的器材连接成实验电路；
（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 ；
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流相同、通电时间相同的情况下， 越大的电阻丝所产生的热量越多；
（4）将如图乙装置接入电路，经检查装置和电路完好，闭合开关进行实验探究，观察到右侧U形管中液面高度的变化较 ，可得到的结论是： 。
【答案】（1）解：如图所示：
（2）转换法
（3）右；电阻
（4）小；在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大产生的热量越多
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，所以选择两个不同电阻串联，从电源正极依次串联开关、滑动变阻器、右侧电阻装置、左侧电阻装置以及回到电源负极，如图所示：
（2）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。
（3）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
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，所以右侧U形管中的液面变化较大。此实验现象表明：在电流和通电时间均相同的情况下，电阻越大，所产生的热量越多。
（4）图乙中，右侧两电阻并联后与左侧电阻串联，因串联电路中各处的电流相等，所以，通过左侧电阻丝的电流等于右侧两电阻并联后的总电流，故通过右侧U形管中的电流小于通过左侧U形管中的电流，由
可知，在电阻和通电时间相同时，左侧电流较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，左侧气体膨胀更大，所以右侧U形管中的液面变化较小。此实验现象表明：在电阻和通电时间均相同的情况下，电流越大，所产生的热量越多。
【分析】（1）连接电路时注意变阻器的接法。
（2）液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。
（3）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，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。
（4）探究电流产生热量跟通电电流关系时，控制通电时间和电阻不变。
15．（2021九上·灌阳期末）小明用如图所示装置探究两种液体的吸热能力，两烧瓶中的电阻丝相同。
（1）实验中，必须取 （填“质量”或“体积”）相等的甲、乙两种液体；
（2）实验中，用 （填序号）间接反映液体吸收热量的多少，从而用来判断液体的吸热能力，这种研究物理问题的方法是 ；
A．通电时间 B．温度计示数的变化
（3）下表是某次的实验数据，分析可知 （选填“甲”或“乙”）液体的吸热能力较强；
物质 质量（g） 初始温度（℃） 加热时间（min） 最终温度（℃）
液体甲 150 20 3 45
液体乙 150 20 3 68
（4）若想用该装置来探究电流产生的热量与电阻的关系，则甲、乙两瓶中的液体应该是 液体，电阻丝的阻值 （选填“相同”或“不同”）。
【答案】（1）质量
（2）A；转换法
（3）甲
（4）同种；不同
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）由于物体吸收热量的多少受质量的影响，所以实验中应取质量相等的甲乙两种液体。从而探究甲乙两种液体的吸热能力。
（2）实验中取质量相同的甲、乙两种液体，用相同的电加热器加热，相同时间内液体吸收的热量相同，所以用加热时间表示物质吸收热量的多少，这是转换法的应用；
（3）由表中实验数据可知，相同质量的液体加热相同的时间，吸收相等的热量，液体甲升高的温度是25℃小于液体乙升高的温度48℃。故液体甲的吸热能力强。
（4）根据实验时需要控制变量，单一变量的原则。若想用该装置来探究电流产生的热量与电阻的关系，应使两个烧瓶中所装的液体相同，且液体的质量相同，烧瓶中的电阻丝的阻值不同，从而探究电流产生的热量与电阻的关系。
【分析】（1）实验应采用控制变量法，控制液体的初末温度、液体质量相同而液体种类不同。
（2）用相同的热源对液体加热，液体在相等时间内吸收的热量相等，质量相同的液体升高相同的温度，吸收的热量越多，液体吸热能力越强。
（3）质量相同的物质吸收相等的热量，温度升高量越小，物质吸热能力越强，物质升高的温度越高，物体吸热能力越弱。
（4）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，根据控制变量法进行分析。
五、计算题
16．（2021九上·鸡西期末）在综合实践活动中，小星设计了一种电热饮水机电路。如图甲所示，和均为电热丝，是自动控制开关，可实现低档、高档之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系如图乙所示，求：
（1）低档位工作时，通过电阻的电流；
（2）电阻的阻值；
（3）前内电路产生的热量。
【答案】（1）解：由图甲可知，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作，为低温档，由图乙可知，此时电功率为44W，R1的电流为
答：低档位工作时，通过电阻R1的电流是0.2A
（2）解：当开关S1、S2闭合，R1、R2工作，为高温档，由图乙可知，电阻R2的电功率为
R2的阻值为
答：电阻R2的阻值是100Ω；
（3）解：由图乙，前内电路处于高温档，产生的热量为
答：前100s内电路消耗的电能是。
【知识点】电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据用电器的电功率和电压，可以计算电流；
（2）根据电压和电功率，计算用电器的电阻；
（3）利用电功率和时间的乘积，计算消耗的电能，产生的热量。
六、综合题
17．（2022九下·南雄开学考）采用如图所示的装置探究“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 型管中的液面发生变化，通过观察 U 型管的液面变化情况比较瓶内电阻丝发热的多少.
（1）两个密闭瓶内的空气温度变化是通过 来反映的，这种研究物理的方法叫 ；
（2）如图甲所示的是探究电流产生的热量跟 的关系，通电一段时间后 (填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量较多，得出的结论是 。
（3）如图乙，两密闭瓶中的电阻一样大，在其中一个的外部并一个阻值大小相同的电阻，则通过两瓶中电阻丝的电流 （选填“相同”或“不同”）。
（4）让实验装置冷却到初始状态，把乙图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 （选填“电流”或“电阻”）的关系，一段时间后电阻丝产生的热量 (填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”)多.
【答案】（1）U型管的液面高度变化；转换法
（2）电阻；右；当电流和通电时间相同时，产生的电热与电阻成正比
（3）不同
（4）电阻；左瓶
【知识点】串联电路的电流规律；并联电路的电流规律；电流的热效应
【解析】【解答】（1） 两个密闭瓶内的空气温度变化是通过U型管的液面高度变化来反映，温度越高，U型管液面高度差也越大，这是转换法；
（2）甲中两个电阻串联，通过两个电阻的电流相等，两电阻阻值不相等，所以是探究电流产生的热量跟电阻的关系； 左边电阻小于右边电阻，由可知通电一段时间后，右瓶内电阻丝产生的热量较多，右边容器中温度较高。据此可得到结论：当电流和通电时间相同时，产生的电热与电阻成正比 ；
（3）图乙中右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻串联，所以右瓶中电阻丝中电流是左瓶中电阻丝中电流的一半；
（4）如果把乙图右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，两个瓶中总电流相等，电阻不相等，所以是为了探究电流产生的热量跟电阻的关系；
右瓶内两个5Ω的电阻并联，总电阻为，由可知一段时间后左瓶中电阻丝产生的热量比右瓶中电阻丝产生热量多。
【分析】（1） 两个密闭瓶内的空气温度变化是通过U型管的液面高度变化来反映，利用了转换法；
（2）用控制变量法分析探究的关系；由分析产生的热量情况 ；
（3）图乙中右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻串联，并联电路中各支路电流之和等于干路电流；
（4）如果把乙图右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，左右瓶中电流相等，左瓶中电阻是5Ω，右瓶中电阻是两个5Ω的电阻并联后的电阻，由分析产生的热量情况。
18．（2021九上·鸡西期末）我们夏天常用的电蚊香器，接通电源后发热体就会给固体药片加热，我们就可以安稳的睡觉了，根据上面的描述请回答下列问题：
（1）电蚊香器是利用什么原理工作的？
（2）为什么导线温度不高，而只有发热体温度高？
【答案】（1）解：电蚊香器在工作过程中将电能转化为内能，是利用电流的热效应。
（2）解：电蚊香器在使用时，电蚊香器和导线串联，由串联电路电流规律可知I电蚊香器=I导线
通电时间t相同，根据Q=I2RtR电蚊香器＞R导线
得到电流产生的热量Q电蚊香器＞Q导线
所以会出现导线温度不高，而只有发热体温度高的现象。
【知识点】焦耳定律的应用；电流的热效应
【解析】【分析】（1）电流产生热量，利用了电流的热效应；
（2）电流产生热量和电流大小、电阻和通电时间有关，电流和时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
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